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2018 年度 実施状況報告書

三次元空間把握能力を涵養する実習教材と教育評価システム

研究課題

研究課題/領域番号 18K09714
研究機関明倫短期大学

研究代表者

木暮 ミカ  明倫短期大学, 歯科衛生士学科, 教授 (10300104)

研究分担者 伊藤 圭一  明倫短期大学, 歯科技工士学科, 講師 (60389955) [辞退]
高橋 英和  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (90175430)
宮崎 秀夫  明倫短期大学, 歯科衛生士学科, 教授 (00157629)
飛田 滋  明倫短期大学, 歯科技工士学科, 教授 (90323980)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードAR / 拡張現実 / スマートフォン用アプリケーション / 立体教材 / 歯形彫刻 / MCT / 切断面実形視テスト
研究実績の概要

apple社より公開されているiOS11の正式版とAR(Augmented Reality)アプリの開発をサポートする「ARKit」フレームワークのサンプル集「ARKit-Sampler」を用いて.ARKitは,現実の映像へのオブジェクトの重ね合わせにより水平な面を検出し,映像内の距離計算などの機能を提供するものである.ARとは,デバイスのカメラからのライブビューに2Dまたは3Dの要素を追加し,それらの要素があたかも現実の世界に存在するかのようなユーザーエクスペリエンスを提供できるものである.ARKitはデバイスのモーショントラッキング,カメラでのシーンキャプチャ,高度なシーン処理を行う機能を含み,AR体験を容易にユーザに提供することができるようにするものである.今回発表されたフレームワークの特徴には以下のようなものがある.1)デバイスのモーショントラッキング,向きだけではなく平行移動も追跡できる,いわゆるポジショントラッキングを扱える.2)カメラ画像からの特徴点の抽出と,ジャイロほかセンサー値を用いて,デバイスの現実空間上の位置や向きを現実世界のスケールにあった形で把握することが可能.3)対応機種であれば,機種毎のカメラ・レンズ・センサーの事前チューニングは必要ない.4)現実空間上の特徴点の座標群である,ポイントクラウドの情報が取得できる.5)周囲の明るさを推定することができ,バーチャル空間上のライティングに反映させることができる.
今回はこのARKitを用いて,本研究で製作した歯形彫刻実習の到達目標となる3Dモデルを実際の製作物上に3次元的に重畳表示させるアプリを開発した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

現在開発したアプリの要件は「アプリを立ち上げるとカメラが起動する」「カメラ越しの床上にオブジェクトを配置する」「3Dオブジェクトをタップすると回転する」である.
開発環境:Apple社製iPhoneおよびiPad(iOS11),使用言語:Swift 4.0,3Dモデル:CTのDicomデータを.daeファイルに変換してXcodeのプロジェクト内に取り込み使用した.
完成したアプリはアップル社が運営している音楽や動画配信およびアプリケーション提供などを行うコンテンツ配信サービス「iTunes Store」上で無料公開した.

今後の研究の推進方策

平成30年度末に,今後の開発内容について研究協力者との会議打ち合わせを実施し,以下の内容を考慮して引き続きアプリの開発を継続することを確認した.
1.実習成果物の形態分析アプリとしてブラッシュアップする:実習成果物の画像を加工して輪郭線を自動抽出後,見本と照合し特徴量を計算して自動評価するまでを設計する.
2.完成までの各段階をモーフィングにより仮想空間上で確認できるバーチャルシミュレーション動画を製作,これを開発したアプリに実装する.
3. MCTを基に,歯牙を用いた独自の修正空間認識力テストを作り,これをを2D表示した場合と本アプリケーションにより3Dで表示したものを比較することで,このアプリによる学習支援手法の有効性を検証する.

次年度使用額が生じた理由

アプリ開発に必要な実機の購入が必要となったため.

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] 三次元空間把握能力を涵養する実習器材と教育評価システムの開発 ―ARによる立体教材の試作―2018

    • 著者名/発表者名
      Mika Kogure
    • 雑誌名

      明倫短期大学紀要

      巻: 21 ページ: 91,94

    • 査読あり
  • [学会発表] 三次元空間把握能力を涵養する実習器材と教育評価システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      木暮ミカ
    • 学会等名
      明倫短期大学学会

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公開日: 2019-12-27  

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