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るみぺん2(ダイナミックプロジェクションマッピングに向けたロバストトラッキング)

概要

近年,建物の壁面などの構造物に投影像を重畳させる投影型拡張現実感,いわゆるプロジェクションマッピングが盛んである. 演出やヒューマンインターフェースなど様々な応用が実現されている一方,対象が静的または準静的なものに限定されており,動的な対象を扱う例は少ない. 実空間とデジタル情報の座標系の一致,すなわち対象上でのずれの無い投影像が違和感のない拡張現実感に求められるが,対象の計測から投影までの遅延が大きいと動的対象においては位置ずれが生じてしまうという問題が存在する.

本研究室では,高速ビジョンと高速ミラーを用いた高速視線制御光学系1msオートパン・チルト技術)と, 高速ビジョンと光軸を一致させたプロジェクタによる「るみぺん」と呼ばれるシステムが提案されている. 高速に動くボールなどに対しあたかも貼り付いたような投影ができ,従来のプロジェクションマッピング技術における動的対象での幾何学的不整合を解決可能なシステムである. しかし一方で,追従投影のための対象認識が投影像や環境照明条件に依存しやすく,安定したトラッキングの側面では技術的な課題が存在している.

ダイナミックプロジェクションマッピング,すなわち照明系の変化に対し安定した高速トラッキングのため,るみぺんシステムに対し再帰性反射背景の導入を提案する(図1). 高速ビジョンとしては明るい背景に対する暗い動的対象を認識することとなり,動画といった投影内容の変化や運動に伴う対象付近での照明条件の変化に頑健なトラッキングが可能となる. この技術により,手に持った紙(図2)や跳躍運動するボール(図3)に対し部分的に明るい幾何学的整合性のある投影が可能となり, ピッチャーの投球を火球に見せかけるなどプロジェクションマッピングの新しい応用分野を開拓できる.

図1 提案システム概要
図2 手で動かしている紙に回転する図形を投影した様子
図3 跳躍するボールに地球を投影した様子

動画




Ver. 1: 絵画へののぞき穴/拡大鏡,回転するタイヤ,跳躍する地球
動画の原本もございます.使用許諾は,www-admin@k2.t.u-tokyo.ac.jpまでご連絡下さい.




Ver. 2: 錯視,マジック
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関連研究

参考文献

  1. 三河祐梨,末石智大,石川正俊: 動的プロジェクションマッピングに向けた輪郭情報に基づく高速球体トラッキング, 第22回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集, 1E4-03 (2017)
  2. Tomohiro Sueishi, Hiromasa Oku, and Masatoshi Ishikawa: Lumipen 2: Dynamic Projection Mapping with Mirror-based Robust High-speed Tracking against Illumination Changes, PRESENCE: Teleoperators and Virtual Environments, MIT Press, Vol. 25, Issue 4, pp. 299-321 (2017)
  3. Tomohiro Sueishi, Hiromasa Oku, and Masatoshi Ishikawa: Robust High-speed Tracking against Illumination Changes for Dynamic Projection Mapping, IEEE Virtual Reality Conference (VR2015) (Arles, 2015.3.26)/Proceedings pp.97-104
  4. 末石智大,石川正俊: ダイナミックプロジェクションマッピングに向けた低照度照明下におけるロバスト高速トラッキング, 第19回日本バーチャルリアリティ学会大会(VRSJ2014),pp. 369-372 (2014)
  5. 奥村光平,奥寛雅,石川正俊: 高速光軸制御を用いた動的物体への投影型拡張現実感, 映像情報メディア学会誌,Vol.67,No.7, pp.J204-J211 (2013)
  6. 奥村光平,奥寛雅,石川正俊: アクティブビジョンの高速化を担う光学的視線制御システム, 日本ロボット学会誌,Vol. 29,No. 2 (2011)

東京大学 情報理工学系研究科 システム情報学専攻 ・創造情報学専攻 / 工学部 計数工学科 石川渡辺研究室
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