Research

当研究室の研究内容を紹介しましょう。
当研究室では研究テーマがいくつかあります。

Gr.1

映像通信フレームワークの設計

監視カメラ、自動車の車載カメラや各種センサなど、散在するセンサによって実世界を観測した映像やデータは多数存在します。これらのセンサを複数組み合わせることで、より高度な映像表示が可能です。例えば、複数のカメラ映像を利用すれば、広視野な俯瞰映像の生成、建造物の3Dモデルの作成などができます。このように実世界を観測する映像やデータを高度に利用するためには、映像やデータの収集と利用のためのシステム構築が必要です。そこで私たちは、実世界をカメラや各種センサで観測した大量のデータを収集・蓄積することで時間的・空間的に散在するデータを利用可能にする映像通信フレームワークの開発に取り組んでいます。 ​

車両透視による安全運転支援システムの開発

拡張現実感や複合現実感の発展的な技術として、現実世界にある物体を視覚的に隠蔽や透過、除去する隠消現実感があります。Gr.1では、この技術を応用した安全運転支援システムを開発しています。本システムを利用することで、周囲の車両や建物などによって生じる死角領域を可視化することができます。これによって、駐車車両の影や交差点の曲がり角の先など、運転者からは見えない領域から飛び出してくる人や車を認識することができ、事故発生の抑制やストレスの低減に貢献することができます。

光学シースルー型 HMD を⽤いた⾞両透視システムの開発

本システムは、運転している⾞を⼀⼈称視点で透視することで、運転を支援するシステムです。このシステムでは、死⾓への危険予測があまり出来ない⼈や⾞幅感覚を掴めていない⼈といった運転に慣れていない⼈を支援することを⽬的としています。本システムの⼤きな特徴として、運転者が見ている普段の景⾊から⾞両だけを透明にするため、⾞両周辺の情報を直感的に確認できることが挙げられます。

監視カメラ、自動車の車載カメラや各種センサなど、散在するセンサによって実世界を観測した映像やデータは多数存在します。これらのセンサを複数組み合わせることで、より高度な映像表示が可能です。例えば、複数のカメラ映像を利用すれば、広視野な俯瞰映像の生成、建造物の3Dモデルの作成などができます。このように実世界を観測する映像やデータを高度に利用するためには、映像やデータの収集と利用のためのシステム構築が必要です。そこで私たちは、実世界をカメラや各種センサで観測した大量のデータを収集・蓄積することで時間的・空間的に散在するデータを利用可能にする映像通信フレームワークの開発に取り組んでいます。​

拡張現実感や複合現実感の発展的な技術として、現実世界にある物体を視覚的に隠蔽や透過、除去する隠消現実感があります。Gr.1では、この技術を応用した安全運転支援システムを開発しています。本システムを利用することで、周囲の車両や建物などによって生じる死角領域を可視化することができます。これによって、駐車車両の影や交差点の曲がり角の先など、運転者からは見えない領域から飛び出してくる人や車を認識することができ、事故発生の抑制やストレスの低減に貢献することができます。

本システムは、運転している⾞を⼀⼈称視点で透視することで、運転を支援するシステムです。このシステムでは、死⾓への危険予測があまり出来ない⼈や⾞幅感覚を掴めていない⼈といった運転に慣れていない⼈を支援することを⽬的としています。本システムの⼤きな特徴として、運転者が見ている普段の景⾊から⾞両だけを透明にするため、⾞両周辺の情報を直感的に確認できることが挙げられます。​

Gr.2

ドローン映像の高度利用

当研究室ではドローン映像の高度利用の一つとして同一地点における過去の映像と現在の映像の重ね合わせを提案しています。 これを実現することによって災害や土地開発による地形変化を把握し、その影響について考察するといったことも可能になるのではないかと考えられます。

タイムラインMR

時系列複合現実感 (Timeline Mixed Reality) は，複合現実感 (Mixed Reality) 技術の発展形であり，現実世界の同一地点の時間軸上の変化を融合表示する技術である．MRは「現実と仮想の実時間融合」であるが，タイムラインMRは「時間差のあるリアルとリアルの融合」である． このタイムラインMRは，当研究室が提唱する新概念であり，建築・都市計画・防災・教育など様々な分野で活用することを目指している．

RV-XoverKit

シミュレーションを行う際、仮想物体によるシミュレーション結果だけでなく、現実空間で物体が実際にどのように動くかを見たいというニーズが存在します。その場合，一部を仮想、実際に現実空間での物体の挙動を確認したい部分を現実で作ることになりますが、その際に現実と仮想の両方を繋ぐものが必要です。そのために、わが研究室では RV-XoverKit というツールキットを開発しました。RV-XoverKit には実際の運動や力を正確に伝達する RV-TransitionKit と、簡略化された運動や力を伝える RV-MessengerKit の 2 種類が存在しています。
RV-MessengerKit は RV-TransitionKit をエデュテインメント分野に絞って発展させ、完成度を上げることを目的として作成されました。主に実物体や動的現象を非線形変換、幾何学的変形、記号化、数値化等々を行なって得た状態変化を伝達します。具体的な情報としては，エデュテインメント分野で利用されやすいよう、倒れた・回転した・移動したなどの簡略化されたものになります。本研究では、LEGOⓇ社が販売していたマインドストームを使用し実装しました。マインドストームとは、センサやモータといったパーツと付随のレゴブロックを使用し、ロボットや対話システムを作成することができるキットです。
RV-TransitionKit では、物体の運動や動的現象などの力学的状態が現実と仮想の間でそのまま引き継がれたかのように見える伝達を行います。現実から仮想に伝える，また仮想から現実に伝える現象を整理し、それぞれの項目ごとに伝達させるためのハードウェアとソフトウェアを開発しました。具体的には伝達するのに使用するセンサとアクチュエータを Arduinoを用いて制御し、現実・仮想空間での現象の変化を伝達できるよう実装を行いました。

当研究室ではドローン映像の高度利用の一つとして同一地点における過去の映像と現在の映像の重ね合わせを提案しています。 これを実現することによって災害や土地開発による地形変化を把握し、その影響について考察するといったことも可能になるのではないかと考えられます。 ​

時系列複合現実感 (Timeline Mixed Reality) は、複合現実感 (Mixed Reality) 技術の発展形であり、現実世界の同一地点の時間軸上の変化を融合表示する技術です。MRの「現実と仮想の実時間融合」に対して、タイムラインMRは「時間差のあるリアルとリアルの融合」です。​ このタイムラインMRは，当研究室が提唱する新概念であり、建築・都市計画・防災・教育など様々な分野で活用することを目指しています。​

シミュレーションを行う際、仮想物体によるシミュレーション結果だけでなく、現実空間で物体が実際にどのように動くかを見たいというニーズが存在します。その場合，一部を仮想、実際に現実空間での物体の挙動を確認したい部分を現実で作ることになりますが、その際に現実と仮想の両方を繋ぐものが必要です。そのために、わが研究室では RV-XoverKit というツールキットを開発しました。RV-XoverKit には実際の運動や力を正確に伝達する RV-TransitionKit と、簡略化された運動や力を伝える RV-MessengerKit の 2 種類が存在しています。
RV-TransitionKit では、物体の運動や動的現象などの力学的状態が現実と仮想の間でそのまま引き継がれたかのように見える伝達を行います。現実から仮想に伝える，また仮想から現実に伝える現象を整理し、それぞれの項目ごとに伝達させるためのハードウェアとソフトウェアを開発しました。具体的には伝達するのに使用するセンサとアクチュエータを Arduinoを用いて制御し、現実・仮想空間での現象の変化を伝達できるよう実装を行いました。
RV-MessengerKit は RV-TransitionKit をエデュテインメント分野に絞って発展させ、完成度を上げることを目的として作成されました。主に実物体や動的現象を非線形変換、幾何学的変形、記号化、数値化等々を行なって得た状態変化を伝達します。具体的な情報としては，エデュテインメント分野で利用されやすいよう、倒れた・回転した・移動したなどの簡略化されたものになります。本研究では、LEGOⓇ社が販売していたマインドストームを使用し実装しました。マインドストームとは、センサやモータといったパーツと付随のレゴブロックを使用し、ロボットや対話システムを作成することができるキットです。 ​

Gr.3

ExtickTouchの設計と開発​

VRの分野では仮想物体に触れた手応えや材質、硬さといった触覚情報の提示が課題となっています。道具班では、仮想物体の形状に合わせて先端を前後に稼働させることで接触感の提示を行う新手法を提案し、その手法を実現するデバイスExtickTouchを開発しました。また、接触感以外の触覚情報の提示も目指しており、デバイス先端の材質変更をはじめとしたシステムの拡張により硬軟感提示を実現しました。今後は、システム全体の改善によって提示する接触感をより現実に近づけるとともに、接触感・硬軟感に続きさらなる触覚情報の提示を目指していきます。
また、デバイス伸縮方向以外への力を提示する機構の開発を行い、デバイスに水平方向への移動に対するブレーキ機構を導入しました。これにより、デバイスを水平方向へ移動させた時に抵抗感を発生させることで、仮想物体の側面への接触感などを提示できるようになりました。

アイジェスチャ入力​

VR空間操作としてのアイジェスチャ（EG：目を用いて行う動作）に関する研究を行っています。既存研究ではどのEGがどの操作に適当であるか検討されていなかったため、EGの体系化を目指すことにしました。まず「瞬き」「ウインク」「見開く」等のEGの列挙を行い、それらを認識可能な環境を構築しました。そして、VR空間入力に用いる基本的な操作をEGで行う実験結果から特性の整理を行いました。現在は複数のEGの組み合わせの検討を行い、その組み合わせたEGも加えた、より広範なEGのUI特性を明らかにする研究を行っています。

フットジェスチャ​

VR空間操作コマンドとしてのフットジェスチャ（FG：足を用いて行う動作）に関する研究を行っています。既存研究では、どのFGがどの操作に適当であるか検討されていなかったため、各FGのUI（ユーザインタフェース）としての特性を分析しています。まず、複数の既存研究から「つま先上昇」「かかと上昇」「踏み込み」等の計11種類のFGの列挙を行い、それらを認識・識別可能な環境を構築しました。そして、UI特性を評価するための実験タスクを4つ制作し、実験を通して、FGの特性を分析しました。

VRの分野では仮想物体に触れた手応えや材質、硬さといった触覚情報の提示が課題となっています。道具班では、仮想物体の形状に合わせて先端を前後に稼働させることで接触感の提示を行う新手法を提案し、その手法を実現するデバイスExtickTouchを開発しました。また、接触感以外の触覚情報の提示も目指しており、デバイス先端の材質変更をはじめとしたシステムの拡張により硬軟感提示を実現しました。今後は、システム全体の改善によって提示する接触感をより現実に近づけるとともに、接触感・硬軟感に続きさらなる触覚情報の提示を目指していきます。
また、デバイス伸縮方向以外への力を提示する機構の開発を行い、デバイスに水平方向への移動に対するブレーキ機構を導入しました。これにより、デバイスを水平方向へ移動させた時に抵抗感を発生させることで、仮想物体の側面への接触感などを提示できるようになりました。

VR空間操作としてのアイジェスチャ（EG：目を用いて行う動作）に関する研究を行っています。既存研究ではどのEGがどの操作に適当であるか検討されていなかったため、EGの体系化を目指すことにしました。まず「瞬き」「ウインク」「見開く」等のEGの列挙を行い、それらを認識可能な環境を構築しました。そして、VR空間入力に用いる基本的な操作をEGで行う実験結果から特性の整理を行いました。現在は複数のEGの組み合わせの検討を行い、その組み合わせたEGも加えた、より広範なEGのUI特性を明らかにする研究を行っています。

VR空間操作コマンドとしてのフットジェスチャ（FG：足を用いて行う動作）に関する研究を行っています。既存研究では、どのFGがどの操作に適当であるか検討されていなかったため、各FGのUI（ユーザインタフェース）としての特性を分析しています。まず、複数の既存研究から「つま先上昇」「かかと上昇」「踏み込み」等の計11種類のFGの列挙を行い、それらを認識・識別可能な環境を構築しました。そして、UI特性を評価するための実験タスクを4つ制作し、実験を通して、FGの特性を分析しました。

Gr.4

人間の温度知覚に関する錯覚現象の研究​

触覚に関する研究の1つとして温冷感覚を扱っています。温冷感覚は他の皮膚感覚である触覚や痛覚に比べて知覚特性が複雑です。理由としては、他の感覚より受容器の数が少ないことや、体の部位によってその分布が異なることがあげられます。そのため、温度知覚に関する錯覚現象が数多く確認されています。新たに錯覚現象を発見し、「温冷感覚誤認現象」と名付け発生原因について研究しています。 　温冷感覚誤認現象とは、温冷覚刺激を前腕の複数箇所に提示した場合に、温覚刺激を冷覚、冷覚刺激を温覚として知覚するという現象です。例えば、前腕の手首から肘にかけて3箇所に、数十ミリの間隔を空けて温度を提示したとします。その温度設定の並びを、高温、低温、高温と交互に並べた場合、手首や肘で高い温度を提示しているにもかかわらず冷たいと、中央で低い温度を提示しているにもかかわらず温かいと知覚することが確認されています。この現象のメカニズムを解明するために、提示の並びのパターンや温度差などの様々な条件を変更して分析を行っています。 　これらの知見は将来的にVR環境やテレイグジスタンス技術における触覚フィードバックへの応用が可能であると考えています。

電気刺激による線運動錯視の発生傾向の分析​

触覚における線運動錯視の発生傾向を分析するため、電気刺激に着目し研究を行っています。本研究では、電気刺激の提示に電気通信大学の梶本らが提案した触覚提示装置である電気触覚ディスプレイを利用しています（Electro-Tactile Display）。電気触覚ディスプレイはデバイス上に配置された電極から電流を流し、皮膚下の触覚受容器の神経を活動させることで触覚の提示ができます。この装置には合計61箇所の電極が正六角形に配置してあり（Electrode arrangement）、それぞれ独立に電気刺激を提示することが可能です。現在では、電気触覚ディスプレイによる触覚だけでなく、視覚を加えた際の錯覚現象に対しても研究を行っています。

直線運動と回転運動が共存する場合のベクション効果に関する分析

ベクションに関する研究を行っています。ベクションとは、実際には自分が動いていないにもかかわらず動いているかのように錯覚する運動感覚のことです。ベクションは、知覚する運動方向の違いから直線運動感覚 (Linear Vection; LV) と回転運動感覚 (Circular Vection; CV) の2つに分けられます。
これまで、様々なLVとCVの組み合わせに着目し、この双方を知覚する映像を用いて、LVとCVの関係の解明に取り組んできました。そして、組み合わせに依らずLVとCVは互いに影響し合うことを明らかにしました。現在は、実験で提示する映像の複雑化、奥行き知覚や視野角などが与える影響の解明へと研究を発展させています。

触覚に関する研究の1つとして温冷感覚を扱っています。温冷感覚は他の皮膚感覚である触覚や痛覚に比べて知覚特性が複雑です。理由としては、他の感覚より受容器の数が少ないことや、体の部位によってその分布が異なることがあげられます。そのため、温度知覚に関する錯覚現象が数多く確認されています。新たに錯覚現象を発見し、「温冷感覚誤認現象」と名付け発生原因について研究しています。 　温冷感覚誤認現象とは、温冷覚刺激を前腕の複数箇所に提示した場合に、温覚刺激を冷覚、冷覚刺激を温覚として知覚するという現象です。例えば、前腕の手首から肘にかけて3箇所に、数十ミリの間隔を空けて温度を提示したとします。その温度設定の並びを、高温、低温、高温と交互に並べた場合、手首や肘で高い温度を提示しているにもかかわらず冷たいと、中央で低い温度を提示しているにもかかわらず温かいと知覚することが確認されています。この現象のメカニズムを解明するために、提示の並びのパターンや温度差などの様々な条件を変更して分析を行っています。 　これらの知見は将来的にVR環境やテレイグジスタンス技術における触覚フィードバックへの応用が可能であると考えています。

触覚における線運動錯視の発生傾向を分析するため、電気刺激に着目し研究を行っています。本研究では、電気刺激の提示に電気通信大学の梶本らが提案した触覚提示装置である電気触覚ディスプレイを利用しています（Electro-Tactile Display）。電気触覚ディスプレイはデバイス上に配置された電極から電流を流し、皮膚下の触覚受容器の神経を活動させることで触覚の提示ができます。この装置には合計61箇所の電極が正六角形に配置してあり（Electrode arrangement）、それぞれ独立に電気刺激を提示することが可能です。現在では、電気触覚ディスプレイによる触覚だけでなく、視覚を加えた際の錯覚現象に対しても研究を行っています。​

ベクションに関する研究を行っています。ベクションとは、実際には自分が動いていないにもかかわらず動いているかのように錯覚する運動感覚のことです。ベクションは、知覚する運動方向の違いから直線運動感覚 (Linear Vection; LV) と回転運動感覚 (Circular Vection; CV) の2つに分けられます。
これまで、様々なLVとCVの組み合わせに着目し、この双方を知覚する映像を用いて、LVとCVの関係の解明に取り組んできました。そして、組み合わせに依らずLVとCVは互いに影響し合うことを明らかにしました。現在は、実験で提示する映像の複雑化、奥行き知覚や視野角などが与える影響の解明へと研究を発展させています。

Juvenile Project

当研究室では、3回生の秋学期（2月以降）にチームで​ アプリ制作を行うジュベナイルプロジェクトがあります。​
今年度の作品については特設ページ をご覧ください。​


その他の研究内容や過去のジュベナイル作品はこちら！

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