平成 22 年 2 月 16 日 大阪大学大学院情報科学研究科 マルチメディア工学専攻 博士前期課程修士学位論文発表会資料 3 次元物体の遠隔地間共有システムに関する研究 菊川 哲也 (ヒューマンインタフェース工学講座) 1 はじめに グループで会議をする際，文書や模型などを見たり触れた りしながら行うことは多い．また，そのような会議が遠隔地 間で開かれる機会も増えてきている． 文書は FAX などで容易に遠隔地間で共有できる．しかし， 一つしかない 3 次元的な実物体を共有するためには，ビデ オ会議などを利用したとしても，その立体的な形状情報は伝 わりにくい．あらゆる方向から見た画像を大量に送ることは データ量の点で現実的ではない．形状データを予め送ること も考えられるが，その場での形状修正には対応しにくい． そこで本研究では，限られた視点から撮影した画像から任 意視点画像を生成できる信頼度マッピング法と，多人数共有 型立体ディスプレイ IllusionHole を組み合わせて応用するこ とで，3 次元物体を遠隔地間で共有することができるシステ ムを提案する．実物体を囲む複数人が自然な議論ができるこ とと同様の環境を遠隔地にも同時に創り出すことを目指した システムの設計と処理アルゴリズムについて検討した結果を 報告する． 2 提案システム 2.1 概要 提案するシステムの概要を図 1 に示す．このシステムは， 物体を撮影し，その画像をもとにして遠隔地にいる利用者 の視点に合った画像を生成する撮像系と，利用者の視点位置 を取得しその位置に合った画像を立体表示する表示系から 構成される．撮像系には，信頼度マッピング法によって任意 視点画像を生成する処理系も含まれる．制御を司る PC-1 と PC-2 がネットワークで接続されているものとする． 2.2 被写体の撮影 信頼度マッピング法で物体を任意方向から見た画像を生成 するため，その素材となる画像を撮影する．このためにはい くつかの実現方法が考えられるが，今回は，撮影中は剛体で ある物体を対象とすることとし，物体を水平面内で回転する ターンテーブルと，図 2 のように鉛直方向に離れて配置した 2 台のカメラを用いて試作した． ターンテーブル中央に被写体となる物体を置き，ある角度 回転させるごとに撮影する．この際，できるだけ撮影回数を 節約することが時間とメモリ量的には有効であるが，最終的 に生成される画像の品質とのトレードオフの問題も考慮する 必要がある．また，被写体と背景を区別する 2 値画像である マスク画像を容易に生成するため，物体色に応じて背景色を 変更するすることができるように撮像系を試作する． 2.3 信頼度マッピング法によるステレオ画像の生成 信頼度マッピング法処理用 PC は，表示系においてユーザ の視点位置を取得する度に，その視点に合ったステレオ画像 を GPU により生成する． 従来の信頼度マッピング法により生成される画像は，被写 体以外の背景が含まれていたが， IllusionHole では被写体の みを表示する必要がある．そこで，マスク画像を用いた背景 除去処理を新たに加えた信頼度マッピング法を実装し，これ を利用して被写体のみを表示する． 2.4 遠隔地での立体表示 表示装置には，直接指示可能で複数人に対して歪みのな い立体画像を同時に表示できる IllusionHole を用いる．ただ し，撮影装置側での複数人のインタラクションと同等のイン タラクションを表示装置側でも可能とする必要がある．また 撮影装置と表示装置の将来的な一体化を目指す必要があるた め，今回は両者のコンパチビリティを高めた筐体設計を行う． そのため，従来の IllusionHole にあったプロジェクタ部の張 出しをなくした新たな光学系を持つ筐体を，2 台の短焦点プ ロジェクタと円偏光フィルタを用いて設計する．この際，観 察方位によってステレオ画像の輝度差が大きくなり，クロス トークも観察され立体視が困難であるという問題が生じるた め，輝度補正を実装して表示する． 3 実装結果 図 2 の実物体を 10 deg 毎に撮影した 72 枚の画像から信 頼度マッピング法によって別の新たな 2 人のユーザ視点のス テレオ画像を生成し，輝度補正を加えて IllusionHole に表示 した例を図 3 に示す， 生成される画像の質について画質の客観的指標である PSNR 値を用いて評価したところ，ある視点におけるカメラ画像 と，その視点から信頼度マッピング法によって生成された画 像の PSNR 値は，25 dB 程度であった． また，IllusionHole の周囲から 30 deg 間隔で中心から等 距離の 12 の視点から画像を観察したところ，ステレオ画像 の輝度差は全ての視点において 20%未満であった．一般に， 30%以上であると立体視が困難であると言われているので， 十分に輝度差を軽減できているといえる． 4 おわりに 本稿では，3 次元的な物体を遠隔地間で共有するため，物 体を撮影した少数の画像から信頼度マッピング法を応用して 任意視点画像を生成し，遠隔地にある IllusionHole でステレ オ画像としてインタラクティブに立体表示するシステムを提 案した．また，そのために新たに装置を設計し実装した．ま たシステムの評価も行った．今後は信頼度マッピング法のさ らなる高画質化や，装置の改良などを行う予定である． 撮像系 表示系 3次元トラッカのタグ PC-1 PC-2 ネットワーク 撮影装置 表示装置 ネットワーク 処理系 信頼度マッピング法 処理用PC 4 3次元トラッカ 図 1: システム構成 (a) ユーザ 1 の画像 図 2: 撮像装置 (b) ユーザ 2 の画像 図 3: ステレオ画像の表示例
© Copyright 2024 Paperzz
