| 研究課題/領域番号 |
18K11347
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
平井 経太 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30583405)
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| 研究分担者 |
堀内 隆彦 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (30272181)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 分光プロジェクションマッピング / 化粧肌 / 肌計測 / 分光計測 / 分光反射率 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，応募者らが先行研究において構築した分光プロジェクタの実応用として，物体表面における光反射特性の新たな計測手法の確立を目的とする．さらに，分光プロジェクタを用いた物体表面への重畳投影(プロジェクションマッピング)により，実物体の見えを操作する新たな技術基盤の構築を実施する．
プロジェクションマッピングは，物体表面に塗装や加工を施すことなく見えを操作することができるため，エンターテイメントのみならず，商品開発シミュレーション等の幅広い専門分野で使用されている．近年では，人間の顔にプロジェクションマッピングを行い，表情を操作する方法なども提案されている．しかしながら，従来のプロジェクションマッピングではRGBプロジェクタを用いており，人間の肌の分光的な見え操作を行うことは不可能であり，リアルな再現は困難であった．そこで，申請課題の平成30年度の研究では，著者らが開発した分光プロジェクタを用いて，肌の光学特性を計測するとともに，その計測データをもとに，肌の見かけを分光的に操作するプロジェクションマッピング技術の構築した．
提案手法の検証実験において，実際の化粧肌と分光プロジェクションマッピングを行った肌の分光計測を行い，それらの分光分布や色差を比較した．実験結果より，分光プロジェクションマッピングによる肌の見えは化粧肌に数値的に近い結果が得られ，提案手法の有用性が示された．
これらの成果は，国内学会や国際学術会議にて発表し，国内学会では発表賞を受賞した．また，現在，この成果をもとに，国際学会誌への論文投稿の準備中である．
また，分光プロジェクタを用いた計測手法として，構造色物体を対象とした計測にも着手しはじめ，初期実験データを取得した．
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| 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
本研究では当初計画では，以下の課題解決に取り組む予定となっていた．(1)平成30年度：分光プロジェクタ・カメラシステムの改善，(2)平成30年度～31年度：表面反射特性の計測 (30年度：蛍光物体，31年度：構造色物体，肌)，(3)平成31年度～32年度：実物体の見え操作 (31年度：蛍光物体，32年度：構造色物体，肌)
物体表面の光反射計測や実物体の見え操作には，分光プロジェクタ・カメラシステムが必要となる．応募者の先行研究において，一般物体の分光反射率と3次元形状を計測する分光プロジェクタ・カメラシステムを試作した．計測や見え操作を実現するためには各機器と物体間の位置合わせが必須であるが，平成30年度の研究では，分光プロジェクタの特性を活かした自動位置合わせ手法を開発し，現状の分光プロジェクタ・カメラシステムの改善をはかった．
平成30年度は蛍光物体を対象にすることを予定していたが，想定するような計測対象が入手できなかったため，肌の計測と見え操作を行うこととした．その結果，肌の光学特性を計測するとともに，その計測データをもとに，肌の見かけを分光的に操作するプロジェクションマッピング技術の構築した．肌を対象とした研究については，当初予定では平成3２年度までに完成予定であったが，既に十分な成果を得ることがおおむねできた．また，構造色物体についても，平成30年度中に計測に関する初期実験を行い，データ取得を既に行っている．
以上を踏まえ，研究の進捗状況はおおむね順調であると判断できる．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の計画は，以下を予定している．(1)令和元年度：構造色物体を対象とした表面反射特性の計測と見え操作，蛍光物体を対象とした表面反射特性の計測，(2)令和2年度：蛍光物体を対象とした表面反射特性の計測と見え操作
構造色物体は，白色光の入射に対して，物体表面での干渉・回折・散乱が生じるため，出射光の波長は空間的な位置に依存する．この光特性の計測・再現・見え操作は，現在，コンピュータビジョンやコンピュータグラフィックスの研究分野で十分な成果が挙げられていない状況である．そのため，令和元年度では，構造色物体を対象とした研究に注力する．
蛍光物体は表面反射光と蛍光発光の両者を有するが，これらは特定の入射波長に対する出射波長の特性が異なる．さらに，蛍光発光は点拡がり関数のような空間的特性をもつ．蛍光物体は，現在，コンピュータビジョン分野で計測・再現に関する研究が積極的に行われており，これらの技術を利用した発展的研究を実施する予定である．
また，研究成果の対外発表については，平成30年度で行った肌の光学特性を計測，および，肌の見かけを分光的に操作するプロジェクションマッピング技術について，令和元年度中に論文投稿する予定である．構造色物体や蛍光物体を対象とした研究についても，研究成果が得られ次第，体外発表する予定である．
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