融合現実を実現する新しい3次元表示技術とその応用に関する研究

新型3D显示技术及其应用研究以实现融合现实

基本信息

批准号：
22K12136
负责人：
上平員丈
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kanagawa Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12136/
关键词：
奥行融合 HMD ３次元表示拡張現実 3次元表示ヘッドマウントディスプレイ

项目摘要

本研究は、実空間に実在する実物体とその前方に空中表示した像との間で奥行融合を生じさせ、実物体の形状や位置を現実とは異なった形で人間に知覚させることができる3次元表示の実現を目的としており、初年度の2022年度は本研究の基盤となる下記2項目を実施し、下記の成果を得た。（1）融合像の奥行位置の輝度比依存性：本研究では光学透過型のヘッドマウントディスプレイ（HMD）により実物体の前方に空中像を表示する。奥行融合はスクリーンに表示された画像間で生じる現象であるが、本研究では実物体とHMDに表示された空中像を奥行融合により1つの像として表示する。まず、単純なテストパタンを用いて、これを紙に印刷したものを実物体とし、またこのパタンをHMDで印刷パタンの前方に空中像として表示することで奥行融合が生じ両者が一つのパタンとして知覚されることが確認できた。また、融合像の奥行き位置は実物体と空中像の輝度比に依存し、これより従来の奥行融合と同様に本方法においても空中の任意の位置に融合像を表示できることを明らかにした。（２）次元変換の実現性確認：本研究における最大の目的は絵画や写真など平面上に描かれた2次元像をHMDで表示する空中像と融合させてそのコンテンツが表現する３次元像として観察者に知覚させることである。この可能性を確認するため、3DCGで3D物体の3Dモデルを作成し、その画像を紙に印刷して2次元の実物体とし、さらに3Dモデルから3D物体のデプスマップを得て、デプスマップと3D物体の２次元画像を積算して空中像を生成した。デプスマップと積算により空中像の各座標の輝度はその座標の奥行位置に依存するため、奥行融合により融合された像は3Dモデルが有する３次元形状として知覚されると期待される。主観評価の結果から期待通り２次元の絵画中の物体が絵画から飛び出して３次元物体として知覚されることが確認できた。

这项研究创建了存在于现实空间中的真实物体与其前方空气中显示的图像之间的深度融合，使人类能够以不同于现实的方式感知真实物体的形状和位置。目标是实现三维显示，在2022年的第一年，实施了构成本研究基础的以下两项，并取得了以下成果。 (1) 融合图像的深度位置对亮度比的依赖性：在本研究中，光学透射头戴式显示器 (HMD) 在真实物体前面显示航拍图像。深度融合是屏幕上显示的图像之间发生的一种现象，但在本研究中，真实物体和 HMD 上显示的航拍图像通过深度融合显示为一幅图像。首先，通过使用简单的测试图案，将其作为真实物体打印在纸上，并将该图案作为空间图像显示在 HMD 上的打印图案前面，可以确认发生深度融合，并且两者成为一个图案。它被察觉了。此外，融合图像的深度位置取决于真实物体和航拍图像的亮度比，据透露，该方法可以在空气中的任何位置显示融合图像，类似于传统的深度融合。 (2) 确认维度转换的可行性：本研究的主要目的是将绘画或照片等平面上绘制的 2D 图像与 HMD 上显示的航拍图像融合，创建由内容表达的 3D 图像这是观察者所感知到的。为了证实这种可能性，我们使用 3DCG 创建了 3D 物体的 3D 模型，将图像打印在纸上以创建 2D 真实物体，并从 3D 模型获得了 3D 物体的深度图，通过积分生成了航拍图像。三维物体的二维图像。由于航拍图像中每个坐标的亮度取决于基于深度图和积分的该坐标的深度位置，因此预计通过深度融合融合的图像将被感知为 3D 模型的三维形状。主观评估的结果证实，二维绘画中的物体跳出绘画并被感知为三维物体，正如预期的那样。