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光線場の計測と投影による現実を超える質感への操作

公募研究

研究領域実世界の奥深い質感情報の分析と生成
研究課題/領域番号 21H05825
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅳ)
研究機関和歌山大学

研究代表者

天野 敏之  和歌山大学, システム工学部, 教授 (60324472)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード深奥質感 / ライトフィールド / 空間型拡張現実感 / 光学フィードバック / 質感 / 光線場
研究開始時の研究の概要

本研究では質感を持たない中性的な無質感を定義し,質感を持つ物体との無質感との光線場の偏差より質感をもたらす深奥質感の抽出を試みる.また,様々な質感の深奥質感を形成する構成要素を明らかにする. この成果に基づき,本研究では複数のカメラと複数のプロジェクタを用いた光線場補償フィードバック系を構築し,無質感化した操作対象の外観を本来の質感と一致させる光線場操作を実現する.これを質感を有する物体に適用することで,現実を超える質感の創出を試みる.

研究実績の概要

研究課題の核心をなす学術的問いを「空間型拡張現実感による光線操作が,現実を超える質感を実現することができるか?」と定め,光線場の計測と投影によって現実を超える質感を創出することを目的として,「現実の光沢を超える光沢への操作」と「異方性反射の光学的な操作」について研究した.
現実の光沢を超える光沢への操作では,複数のカメラと複数のプロジェクタを用いた光線場補償フィードバック系を構築し,無質感化した操作対象の外観が本来の質感と一致する様に光線場を操作する「光線場補償フィードバック系」を構築することで,現実を超える質感の創出を試みた.メタリック塗装を施した石膏像に対する光沢強調の実験では,輝度ヒストグラムによる評価において光沢が向上し,現実の光沢を超える光沢の創出が確認された.
また,異方性反射の操作では,環状に配置した6対のプロジェクタとカメラを用い,反射特性の計測と光線場投影によって異方性反射の光学的な操作を試みた.金糸や絹糸を用いた平織りや綾織によって複数の反射特性が混在する帯地に対して実験を行ったところ,鏡面反射と拡散反射の成分分離だけでなく,鏡面反射成分の異方性を可視化することにも成功した.さらに,計測した反射特性をAshikhminの反射モデルに当てはめて,パラメトリックに異方性を操作する光線場の生成方法を確立した.帯地のほかに,サテンなどの生地,また,ヘアライン加工の金属板などの異方性反射を持つ素材に対して,提案手法による異方性反射の操作を試みたところ,光学的に現実の物体の見た目の異方性が変化することが確認できた.その一方で,提案手法では複数の方向の異方性が混在する物体では提案手法が有効に機能しないという手法の限界が確認された.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 9件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] 光線場投影を用いた光学モデルに基づく異方性反射の操作2024

    • 著者名/発表者名
      大隅 祥伍, 天野 敏之
    • 雑誌名

      日本バーチャルリアリティ学会論文誌

      巻: 29

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 照明環境の変動に対して頑強な見かけの制御2023

    • 著者名/発表者名
      岡本 侑汰郎、天野 敏之
    • 雑誌名

      日本バーチャルリアリティ学会論文誌

      巻: 28 号: 3 ページ: 271-279

    • DOI

      10.18974/tvrsj.28.3_271

    • ISSN
      1344-011X, 2423-9593
    • 年月日
      2023-09-30
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ライトフィールドフィードバックを用いた光沢物体に対する視点依存の光沢感強調2023

    • 著者名/発表者名
      松本 侑大、天野 敏之
    • 雑誌名

      日本バーチャルリアリティ学会論文誌

      巻: 28 号: 3 ページ: 255-262

    • DOI

      10.18974/tvrsj.28.3_255

    • ISSN
      1344-011X, 2423-9593
    • 年月日
      2023-09-30
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] プロジェクターによって拡張される実世界 プロジェクションによる適応的な見かけの操作の原理と応用2022

    • 著者名/発表者名
      天野敏之
    • 雑誌名

      日本光学会機関紙「光学」 光学 (Japanese Journal of Optics)

      巻: 52 (1) ページ: 2-7

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] [Paper] Driver Visibility Improvement using Spatial Augmented Reality with Pixelated Headlights2022

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Amano, Takaya Kano
    • 雑誌名

      ITE Transactions on Media Technology and Applications

      巻: 10 号: 4 ページ: 171-177

    • DOI

      10.3169/mta.10.171

    • ISSN
      2186-7364
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Manipulation of anisotropic reflections based on optical models using multiple projectors2022

    • 著者名/発表者名
      Shogo Ohsumi, Toshiyuki Amano
    • 学会等名
      14th Asia-Pacific Workshop on Mixed and Augmented Reality co-located with a joint international conference of the 32nd ICAT-EGVE
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cast-Shadow Removal for Cooperative Adaptive Appearance Manipulation2022

    • 著者名/発表者名
      Shoko Uesaka, Toshiyuki Amano
    • 学会等名
      ICAT - EGVE - International Conference on Artificial Reality and Telexistence - Eurographics Symposium on Virtual Environments
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust Appearance Manipulation against Changes in the Lighting Environment2022

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Okamoto, Toshiyuki Amano
    • 学会等名
      IDW'22 - The 28th International Display Workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Advanced Reality: Real-world Appearance Manipulation with Projector Camera Systems2022

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Amano
    • 学会等名
      IMID 2022, 06. AR/VR/MR and 3D Display Optics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Geometric Calibration with Multi-Viewpoints for Multi-Projector Systems on Arbitrary Shapes Using Homography and Pixel Maps2022

    • 著者名/発表者名
      A. Ueno, T. Amano, C. Yamauchi
    • 学会等名
      2022 IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces Abstracts and Workshops (VRW)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Apparent Shape Manipulation by Light-Field Projection onto a Retroreflective Surface2022

    • 著者名/発表者名
      J. Kanaya, T. Amano
    • 学会等名
      2022 IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces Abstracts and Workshops (VRW)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速インスタンスセグメンテーションを用いた投影による選択的色操作の提案2022

    • 著者名/発表者名
      小石原遼, 天野敏之, 渡辺義浩
    • 学会等名
      研究報告コンピュータビジョンとイメージメディア(CVIM)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] プロジェクタとカメラを用いた光学フィードバックによる現実世界の操作2022

    • 著者名/発表者名
      天野敏之
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光学限界を超える見かけの操作に関する考察2021

    • 著者名/発表者名
      天野敏之
    • 学会等名
      日本光学会情報フォトニクス研究グループ第6回MIETA+ワーキンググループ研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] A Study on Shadow Removal for Viewing Direction Dependent Appearance Manipulation2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsumoto, T. Amano
    • 学会等名
      18th EuroXR International Conference - EuroXR 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automotive lighting technology for driver's visibility improvement using imperceptible pattern illumination2021

    • 著者名/発表者名
      T. Amano, K. Takemine, J. Tsukuma
    • 学会等名
      IDW'21 - The 28th International Display Workshop
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] AR/MR 研究シーズ・ショーケース2021

    • 著者名/発表者名
      天野敏之
    • 学会等名
      第 26 回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Projection Alignment Correction for In-Vehicle Projector-Camera System2021

    • 著者名/発表者名
      T. Amano, T. Kagawa
    • 学会等名
      ICAT-EGVE 2021 - International Conference on Artificial Reality and Telexistence and Eurographics Symposium on Virtual Environments
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 見かけの制御の分散協調投影のための重畳部分の輝度補正2021

    • 著者名/発表者名
      上坂 祥子, 天野 敏之
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] リアル星空とのハイブリッドプラネタリウムのための外構プロジェクションに関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      上野 敦矢, 國枝 志帆, 天野 敏之, 山内 千里
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 複数のプロジェクタを用いた視点依存の見かけの操作の立体物への適応2021

    • 著者名/発表者名
      大隅 祥伍, 天野 敏之
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] クレイク・オブライエン効果を応用した投影対象の存在感を低減させる光学イリュージョンの提案2021

    • 著者名/発表者名
      松本 侑大, 天野 敏之
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] プロジェクタアレイを用いた立体物上でのBRDF の提示2021

    • 著者名/発表者名
      金谷 慈恩, 天野 敏之
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2024-12-25  

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