2025/09/30 更新

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ワタナベ　ヨシヒロ
渡辺　義浩
watanabe yoshihiro
所属
工学院 准教授
職名
准教授
ホームページ
http://www.vision.ict.e.titech.ac.jp/
外部リンク

News & Topics

学位

  • 博士(情報理工学)

研究キーワード

  • ヒューマンインタフェース

  • 映像メディア

  • 拡張現実

  • 画像センシング

  • 能動計測

  • センシング情報処理

  • 最適化問題

  • センシングシステム

  • 計測工学

  • 3次元計測

  • 高速ビジョン

  • 検査

  • ロボティクス

  • コンピュータビジョン

  • 並列処理

  • デジタルアーカイブ

研究分野

  • 情報通信 / 知覚情報処理

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 計測工学

  • 情報通信 / ヒューマンインタフェース、インタラクション

経歴

  • 東京科学大学   工学院 情報通信系   准教授

    2024年10月 - 現在

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    国名：日本国

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  • 東京工業大学   工学院 情報通信系   准教授

    2018年4月 - 2024年9月

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  • 東京大学   大学院情報理工学系研究科   講師

    2014年4月 - 2018年3月

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  • 東京大学   大学院情報理工学系研究科   助教

    2011年4月 - 2014年3月

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  • 東京大学   大学院情報理工学系研究科   特任助教

    2008年4月 - 2011年3月

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  • 東京大学   大学院情報理工学系研究科   リサーチフェロー

    2007年4月 - 2008年3月

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  • 東京大学院情報理工学系研究科システム情報学専攻博士課程修了，博士（情報理工学）

    2007年

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  • 日本学術振興会特別研究員

    2004年4月 - 2007年3月

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  • 東京大学院情報理工学系研究科システム情報学専攻修士課程修了

    2004年

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  • 東京大学

    2002年

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論文

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MISC

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講演・口頭発表等

  • Manipulating Perception

    Reynolds, C, Cassinelli, A, Watanabe, Y, Ishikawa, M

    6th European Conference on Computing and Philosophy  2008年 

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  • Vision-based Input Interface for Mobile Devices with High-speed Fingertip Tracking

    Yuki Hirobe, Takehiro Niikura, Yoshihiro Watanabe, Takashi Komuro, Masatoshi Ishikawa

    22nd ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST2009)  2009年 

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  • Synchronized Video: An Interface for Harmonizing Video with Body Movements

    Yoshihiro Watanabe, Hiroaki Ohno, Takashi Komuro, Masatoshi Ishikawa

    22nd Symposium on User Interface Software and Technology (UIST2009)  2009年 

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  • Book Flipping Scanning

    Takashi Nakashima, Yoshihiro Watanabe, Takashi Komuro, Masatoshi Ishikawa

    22nd Symposium on User Interface Software and Technology (UIST2009)  2009年 

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  • 3D Input Interface for Mobile Devices

    Takehiro Niikura, Yuki Hirobe, Yoshihiro Watanabe, Takashi Komuro, Masatoshi Ishikawa

    12th Virtual Reality International Conference (VRIC 2010/Laval Virtual)  2010年 

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  • Real-Time Visual Measurement using a High-Speed Vision Chip

    Yoshihiro Watanabe, Takashi Komuro, Shingo Kagami, Masatoshi Ishikawa

    IEEE International Conference on Robotics and Automation  2004年 

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受賞

  • 映像情報メディア学会 動画コンテンツ優秀賞

    2023年  

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  • 日本バーチャルリアリティ学会 複合現実感研究委員会 SIG-MR賞

    2023年  

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  • 映像情報メディア学会 ベストアーティクル賞

    2023年  

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  • SIGGRAPH Asia 2022, Emerging Technologies Best Demo Award

    2022年  

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  • 日本バーチャルリアリティ学会 複合現実感研究委員会 SIG-MR賞

    2022年  

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  • 日本バーチャルリアリティ学会 複合現実感研究委員会 SIG-MR賞

    2021年  

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  • 経済産業省, デジタルコンテンツ協会 Innovative Technologies 2019

    2019年  

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  • 画像センシング技術研究会 高木賞

    2019年  

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  • 経済産業省, デジタルコンテンツ協会 Innovative Technologies 2019, スポンサー賞 (CGWORLD)

    2019年  

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  • 経済産業省, デジタルコンテンツ協会 Innovative Technologies 2019, ACM SIGGRAPH Special Prize

    2019年  

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  • 第23回 画像センシングシンポジウム 優秀学術賞

    2018年  

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  • 第20回 日本バーチャルリアリティ学会論文賞

    2018年  

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  • 映像情報メディア学会 丹羽高柳賞論文賞

    2017年  

    渡辺義浩

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  • 情報処理学会 グラフィクスとCAD研究会 優秀研究発表賞

    2015年  

    渡辺義浩

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  • 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門SI2015 優秀講演賞

    2015年  

    渡辺義浩

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  • Best Paper Award, Int. Display Workshop

    2015年  

    渡辺義浩

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  • Best Paper Award, Winter Conf. on the Applications of Computer Vision

    2014年  

    渡辺義浩

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  • Honorable Mention, 5th Augmented Human Int. Conf.

    2014年  

    渡辺義浩

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  • 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス部門 ROBOMEC表彰

    2014年  

    渡辺義浩

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  • 日本印刷学会 研究発表奨励賞

    2013年  

    渡辺義浩

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  • 第15回 日本バーチャルリアリティ学会 論文賞

    2013年  

    渡辺義浩

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  • 日本印刷学会 技術奨励賞

    2013年  

    渡辺義浩

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  • 第17回 画像センシングシンポジウム 優秀学術賞

    2012年  

    渡辺義浩

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  • 第17回 画像センシングシンポジウム SSIIオーディエンス賞

    2011年  

    渡辺義浩

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  • 第13回 日本バーチャルリアリティ学会 論文賞

    2011年  

    渡辺義浩

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  • 3次元画像コンファレンス2008 優秀論文賞

    2009年  

    渡辺義浩

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  • エリクソン・ヤング・サイエンティスト・アワード 2009

    2009年  

    渡辺義浩

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  • 第22回 日本ロボット学会 論文賞

    2008年  

    渡辺義浩

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 赤外域の透過・反射・熱特性を駆使した投影型拡張現実のための画像センシング

    研究課題/領域番号：21H03461  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    渡辺 義浩

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：16770000円 （ 直接経費：12900000円 、 間接経費：3870000円 ）

    本年度は、赤外イメージングによる皮膚変形推定に関する研究に着手した。まず、拡張現実応用の目的に適した赤外波長域を決めるために、近赤外域や中・遠赤外域の撮像画像を用いて検証を進めた。その結果、当初の予定通り、中・遠赤外域が今回の目的には適していると判断した。次に、人体変形を画像ベースで推定する関連手法の調査を改めて実施した。その結果、特徴点追跡、変形テンプレートマッチング、機械学習のアプローチに分類できることが分かったが、特に機械学習のアプローチが有効であると判断した。さらに、機械学習のアプローチを予備検証するために、皮膚の3次元変形と赤外画像のペアから成るデータセットを準備した。同データセットを関連手法のニューラルネットワークで学習させたところ、精度と速度の両面で向上の余地があることが分かった。
    また、赤外画像センシングと連携する投影型拡張現実向けの認識技術についても研究を進めた。本年度は、インスタンスセグメンテーションの高速化を図った。これは、シチュエーションを限定した専門モデルを作成し、ネットワークを軽量化することでインスタンスセグメンテーションを高速化するものである．また、実行時にカーネル更新を毎フレーム行わず、別のスレッドで並列して実行させることで、セグメンテーションの処理量を削減した。以上の手法を実装し、実験したところ、約3.5msでインスタンスセグメンテーションを実行できることを確認した。

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  • 赤外域の透過・反射・熱特性を駆使した投影型拡張現実のための画像センシング

    研究課題/領域番号：23K21678  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    渡辺 義浩

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    配分額：16770000円 （ 直接経費：12900000円 、 間接経費：3870000円 ）

    本年度は、前年度に引き続き、可視域と赤外域の異なる波長間の反射特性の違いを利用した動的な周囲環境の把握に着手した。本手法の応用として、赤外域の投影対象表面の映り込みの反射像を、可視光のプロジェクションマッピングの映像に利用することを検討した。このような応用の場合、赤外域の画像では可視光域の色を計測できない問題がある。そこで、プロジェクションマッピングによって質感操作する素材を導体に限定することで、映り込みを再現する可能性を検証した。その結果、一部の粗さの条件下では、赤外域の反射像を用いて映り込み再現が可能であることを示した。また並行して、投影対象の素材として、可視光域で拡散反射性が強く、中・遠赤外域で鏡面反射性が強い条件を満たすようなものを前年度に続いて探す実験を進めた。
    また、赤外画像を利用した皮膚変形の推定と連携する手法として、非剛体3次元トラッキングの研究にも取り組んだ。前年度までの手法は、トラッキングの対象ごとにパラメータの手動調整を行うなどの問題があった。これに対し、本年度はこのような調整を自動化する手法を設計した。実験の結果、前年度までの手法に対して、調整の手間を回避するとともに、速度と精度の両面で性能が向上することを確認した。
    さらに、赤外画像による投影型拡張現実の入力技術と連携する手法として、高速な深度計測に関する研究に着手した。構造化光法に基づく深度計測は高速化の点で有効だが、高速化に伴う短い露光時間や少ないパターン枚数により、精度が低下する問題がある。そこで、本年度は特に位相シフト法における同問題を解決するための手法を設計した。具体的には、パターンの反射像から相互反射の影響が小さい陰影画像を抽出し、同画像に整合するように深度を補正する手法を試みた。

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  • 深奥質感がもたらす現実と虚構の融合

    研究課題/領域番号：20H05959  2020年11月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

    渡辺 義浩

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：72020000円 （ 直接経費：55400000円 、 間接経費：16620000円 ）

    本年度は、観測・環境に整合するモノの質感再現に向けて、前年度に続き、複数台の高速プロジェクタを用いたダイナミックプロジェクションマッピングに関する研究に着手する。本研究では、複数台のプロジェクタが重複して同じ場所を投影する場合があるため、対象表面の各点に対してどのプロジェクタがどの輝度で投影すればよいかを協調して決める必要がある。従来手法は、複数枚の投影画像を同時に推定する大規模な最適化問題を解くアプローチをとっていたため、長い計算時間を要した。そこで本研究では、投影される対象形状の凹凸に対して、プロジェクタの画像解像度が十分に高いという前提のもとでは、前述の最適化問題を緩和して並列に解くことができる点に着目した。このような並列化により、高速での計算を実現できることを定量的に示した。また、プロジェクタが1台増加した場合の計算時間の増大はわずかであることも示した。さらに提案手法の並列化によって、各プロジェクタの複数枚の投影画像を個別に計算できるようになった。これにより、複数台の高速プロジェクタをそれぞれ別の計算機にネットワークで接続して、分散して画像を生成するシステム構成を実現した。従来研究に対する性能を定量的に比較することで、本手法の優位性を示した。また、複数台の高速カラープロジェクタを用いた新たな質感再現を示した。
    また、前年度に開発した周期運動する実素材を用いたリアリスティックな3次元ディスプレイの強化に取り組んだ。具体的には、素材融合による色操作の可能性を検証した。さらに、ダイナミックプロジェクションマッピングに写実性の高いグラフィクスを導入するための検証も進めた。
    次に、超越質感の提示による視覚拡張に向けて、人の視覚特性を利用した運動物体の不可視化や投影型色操作の強化に関する研究を進めた。
    さらに、関連する要素技術として投影光学系に関する研究も進めた。

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  • 運動準備の潜在生体活動と3次元運動の高速計測による人の行動予測と事故回避

    研究課題/領域番号：20K20483  2020年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(開拓)

    熊澤 逸夫, 小池 康晴, 渡辺 義浩

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    担当区分：研究分担者 

    配分額：26000000円 （ 直接経費：20000000円 、 間接経費：6000000円 ）

    新型コロナウィルスの感染拡大のため、予定していた「人の参加を伴う実験やデータ収集」を行うことができなかった。そこで被検者に実験室に来て頂かなくとも自宅にいながらオンラインで実験に参加できるように研究計画を変更し、そのために仮想空間でリアルな事故体験ができるようにするため、ヘッドマウントディスプレイによる映像とヘッドフォンによる３Ｄ音響、さらに衝撃や振動等の触覚情報を生成する装置を用いたオンライン実験環境を構築した。この装置で再現する事故例については、感染対策上、自動車内に密に人が入ったり、工場等の現場を訪問して収集することが困難であったため、テレビの放送コンテンツから、運転シーンや職場や工場内のシーンを録画して、仮想空間で事故を再現する際のシナリオ作りに利用した。また人に条件反射を生じさせるために体を傾けたり、揺らしたりする装置（揺動装置）が必要となることから、オンラインの実験で自宅に持ち込んで使えるような軽量小型の揺動装置を試作した。前年度に制作した超高感度、超高速フォトリフレクターアレイを使って高速に収集したデータを処理する計算手法もディープラーニングを用いて構成した。この計測手法の空間分解能は原理上数ｃｍ程度までにしか高められ得ないが、自動車のブレーキとアクセルを踏み分けるドライバーの足の運動を識別するには十分な解像度があることを確認した。

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  • 高速画像処理を用いた知能システムの応用展開

    2020年

    科学技術振興機構  戦略的創造研究推進事業 ACCEL 

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    担当区分：研究分担者 

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  • 高速プロジェクションを用いた質感と形状を再現するハイパーリアルディスプレイ

    研究課題/領域番号：18H05003  2018年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    渡辺 義浩

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：8320000円 （ 直接経費：6400000円 、 間接経費：1920000円 ）

    本年度は、前年度に開発した基本システムを拡張した。まず、前年度は提示形状が平面に限られていたため、任意の立体形状を提示できるようにシステムを拡張した。さらに、複数の実素材を提示できるようにスクリーンを拡張した。そのうえで、複数の実素材を用いた立体形状の提示を実現した。
    次に、前年度に開発システムでは、プロジェクタのフレームレートが十分に高速でなかったため、提示像の3次元形状の解像度の上限値が低かった。そのため、本来の形状が十分に再現できていない場合があった。また、実素材を用いる同システムでは、実素材が持つテクスチャを適切に再現するために、提示像の解像度を上げ過ぎない方がよいと判断できる場合があった。例えば、毛糸などのように、テクスチャの特徴が比較的大きな範囲に現れる実素材は、解像度の向上により、毛糸の特徴が失われてしまう傾向が見られた。一方、ナイロンなどのように、テクスチャの特徴が小さな範囲に収まる実素材は、呈示像の解像度がテクスチャの再現に与える影響が小さい。よって、3次元形状を正確に再現するため、解像度を十分に上げる方が望ましい。このように、同システムは使用する実素材によって、再現に適切な解像度が異なっていると考えられる。
    そこで、まずバイナリ階調での、最大約22,700[fps] の投影により、前年度より最大約8倍の解像度での呈示を可能にするシステムを構築した。さらに、実素材ごとに異なる解像度での提示を可能にするシステムを開発した。以上のシステムによって、提示品質が向上することを確認した。

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  • ダイナミックインタラクションに向けた高速マルチスペクトルプロジェクタ・センシングの開発

    2018年 - 2021年

    科学技術振興機構  戦略的国際共同研究プログラム 

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    担当区分：研究代表者 

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  • 任意物体の３次元運動センシングに基づいた高速空間把握に関する研究

    研究課題/領域番号：16H02844  2016年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    渡辺 義浩, 宮下 令央

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：16380000円 （ 直接経費：12600000円 、 間接経費：3780000円 ）

    幅広い応用展開において、ダイナミックなシーンで機能する実世界センシングのニーズが高い。なかでも物体の回転と併進の速度を捉える運動センシングは重要な役割を担っている。そこで、本研究では、非接触かつ高速で任意物体に適用可能な新しい３次元運動センシングを確立した。本技術は、観測物体の運動が起因する断片的な光現象の変化をレーザセンシングによって捉えるとともに、運動モデルに基づいて集約することで運動を把握するものである。

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  • 空中像形成技術を利用した遮蔽に頑健な３次元センシング

    2016年4月 - 2018年3月

    文部科学省  科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究 

    渡辺義浩

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • 高速ビジョン・プロジェクタに基づいた動的質感再現

    研究課題/領域番号：16H01667  2016年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    渡辺 義浩

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：8450000円 （ 直接経費：6500000円 、 間接経費：1950000円 ）

    本研究では、動的に変化する実世界と仮想的な質感を、時空間的整合性を満たす形で融合させる技術を確立する。昨年度は、このような動的質感再現のプラットフォームの構築に向けて、新たな高速3次元トラッキング技術を開発し、高速プロジェクションマッピングに基づく動的質感再現を検証した。今年度は、質感表現の拡張に取り組んだ。まず、法線マッピングと呼ばれるコンピュータグラフィクスのテクニックが、本技術においても有効であることを示した。同テクニックは、物体表面の細かな凹凸を幾何学的な形状ではなく、法線に基づいた陰影のみで表現するものである。特に、本研究のような動的変化に追従するタイプのプロジェクションマッピングを用いた質感提示においては、リアリティを上げるうえでこのような技術が有効に働くことが分かった。さらに、開発したトラッキング技術を用いて、疑似的な光源を動的に再現する技術を実現した。実現に向けて、投影される映像の中にセンシング用のマーカを人間には見えないように埋め込み、光源に見立てたカメラの位置姿勢を取得する手法を構築した。これによって、人間が把持する仮想光源の位置に応じて、対象表面の鏡面反射位置や影を変化させ、動的質感の再現度のレベルをさらに向上できることを示した。このほかにも、構造化光法に基づく高速な3次元計測を用いたトラッキング技術を駆使することで、マーカレスで動的質感再現を実現する技術を検証した。

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  • スパースモデリングと動的光線制御による視覚的質感の高速計測

    2016年 - 2019年

    日本学術振興会  戦略的創造研究推進事業 さきがけ 

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    担当区分：研究代表者 

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  • ウェアラブル高速センシングに基づく実世界接触型入力技術の研究

    2014年4月 - 2016年3月

    文部科学省  科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究 

    渡辺義浩

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • 超高速ビジョンを用いた高速知能ロボットの研究

    研究課題/領域番号：24220005  2012年5月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(S)

    石川 正俊, 奥 寛雅, 渡辺 義浩, 奥 寛雅, 渡辺 義浩

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    担当区分：研究分担者 

    配分額：217230000円 （ 直接経費：167100000円 、 間接経費：50130000円 ）

    超高速ビジョンを基軸とした高速知能ロボットを実現した．アクチュエータ・画像処理モジュール・光学素子といった要素レベルから設計・開発をおこない，高速多指ハンド・高速二足ロボット・高速ビジョンデバイス・高速視線制御ユニット・高速可変焦点技術に関して，優れた能力を持つシステムを構築することができた．理論・アルゴリズム・システムといった幅広い階層の開発を実施し，それらを融合することで，人間の目では把握し得ない極限的な環境センシング／適応的アクチュエーションが可能となった．これにより，感覚運動統合の視点に基づく認識行動戦略をアプリケーションへ実装することで，多様な超高速ロボット技能を実証した．

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  • 適応的高速３次元センシングとその情報再構築に関する研究

    2012年4月 - 2016年3月

    文部科学省  科学研究費補助金 若手研究(A) 

    渡辺義浩

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • ”ＭＥＭＯＲＹ ＢＬＯＣＫ” ＦＯＲ ＳＰＡＴＩＡＬＩＺＥＤ ＫＮＯＷＬＥＤＧＥ

    研究課題/領域番号：24300044  2012年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    CASSIMELLI ALVAR, 渡辺 義浩

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    担当区分：研究分担者 

    配分額：13910000円 （ 直接経費：10700000円 、 間接経費：3210000円 ）

    本研究では、三次元空間における研究者間の交流・研究者当人の思考の外在化を目的として、神経科学における脳に関するデータベースシステム「BrainCloud」を構築した。本システムでは神経科学における研究者の科学的な知見がネットワークを介して創造・探究されるだけでなく、脳の領野に関するメッセージ、メモ、参照先としてのリンクがユーザー間で三次元座標を有して共有されるものとなっている。本システムを構築したことで、従来定位が難しかった研究や概念を、三次元情報を用い、ユーザーの空間感覚に根ざしてアクセス可能なツールを実現した。また、現在もユーザーに積極的に用いられていることから、学術的な発展に寄与した。

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  • 高速センシングに基づく非接触瞬時印刷システムの研究

    研究課題/領域番号：23650084  2011年4月 - 2013年3月

    文部科学省  科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    渡辺義浩

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

    本研究では、変形・運動中の紙媒体へ、瞬時に非接触でパターンを印字する新技術の実現を目的とした。この技術によって、印刷対象の紙が人間の手に持った状態でも、必要なデータを印刷することが可能となる。この目的の下、高速カメラと高速レーザで構成されるシステムを新たに開発し、印字対象となる紙の位置と姿勢を高速に追跡する手法と同情報に基づいてパターンを瞬時に投影制御する手法などを確立した。

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  • 超高速書籍電子化技術の研究開発

    2010年9月 - 2013年3月

    総務省  戦略的情報通信研究開発推進制度・若手ICT研究者育成型研究開発 

    渡辺義浩

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • ビジョンチップの応用展開

    研究課題/領域番号：19100002  2009年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(S)

    石川 正俊, 並木 明夫, 小室 孝, 奥 寛雅, アルバロ カシネリ, 渡辺 義浩

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    担当区分：連携研究者 

    配分額：110760000円 （ 直接経費：85200000円 、 間接経費：25560000円 ）

    研究代表者らは、ビジョンチップと呼ぶ超高速集積化視覚情報処理チップを開発し、従来のビデオレート(30Hz)での処理に比べて格段に高速化された視覚情報(1kHz)を用いた高速ビジュアルフィードバックの有効性を唱えてきており、これまでの応用システム開発からその基礎は固まり、実社会への応用を目指す新たなフェーズに入った。そこで、本研究では新たな応用展開の基軸として、高速ビジョンによりリアルタイムに人間の動作を認識する高速ビジュアルインターフェイスと、顕微鏡画像をフィードバックすることで微小対象制御を行う高速マイクロビジュアルフィードバックとに注力し、新たな応用分野として革新的なシステムの構築を目指すとともに、当該分野の発展に大きく寄与することを目指すものである。

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  • 時系列統合による運動物体のための能動的3次元センシング

    研究課題/領域番号：20760263  2008年4月 - 2010年3月

    文部科学省  科学研究費補助金 若手研究(B)  若手研究(B)

    渡辺義浩

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

    本研究課題の目的は、運動・変形中の物体形状をリアルタイムに取得し得るセンシング技術の確立とその応用展開である。特に、高精度形状復元のためのセンシング情報処理やインターフェースへの応用展開に重点を置いた。
    まず、3次元センシングの高解像度化技術を開発した。これは、時系列に取得される運動物体の低解像度形状データから、高解像度の形状を復元するものである。次に、非剛体変形の推定を高精度に行う手法を開発した。これは、対象物体の変形に関する物理的特性の数理モデルを推定問題に取り込むことで、計測ノイズや低解像度による取得データの劣化を解消するものである。また、高速3次元センシングを基盤として、インタラクティブなディスプレイシステムを開発した。これは、変形可能なスクリーンを介在物として、仮想空間の3次元物体を操作する機能を提供するものである。さらに、高速な3次元センシングによって、ユーザのめくり動作中に紙面情報をスキャンする技術を開発した。各ページの紙面の変形を連続的に捉え、書籍情報の歪みを3次元の非剛体モデルによって自動補正することが可能であることを実証した。

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  • ビジョンチップを用いた視覚情報処理に関する研究

    研究課題/領域番号：04J11483  2004年4月 - 2007年3月

    日本学術振興会  科学研究費補助金 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    渡辺義浩

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

    本研究では、リアルタイム多点計測のためのビジョンシステムの実現と応用展開を図ることを目的としている。多点計測とは、数千個単位の多数対象の状態変化から計測量を取得する枠組みのものであり、多くの応用分野において利用できる有効な画像計測である。しかし、同計測は新たな応用の実現に向けて、高サンプリングレート・スループットかつ低レイテンシで計測を実現することを必要としており、このためには高い計測処理性能が必要となる。本研究では、ビジョンチップと呼ばれる視覚デバイスが有する超並列処理構造を積極的に利用し、このような問題の解決にあたった。
    平成18年度は、前年度に製作したビジョンシステムの性能向上と、本システムを用いた応用開発を行った。製作したビジョンシステムは、リアルタイム視覚情報処理の実現に向けて、超並列処理構造を備えたコプロセッサの交換搭載を行うものである。今回は、多数領域の画像モーメントを高速に抽出する機能を備えた処理回路をコプロセッサとして搭載した。
    前年度において製作されたシステムでは、バスを介したデータ転送において遅延が大きかったため、応用展開に対して、十分な速度が実現されていなかった。そこで、転送回路の新規開発によって、このボトルネックを解消し、システムの性能向上を確認した。
    また、多点計測が有効に働く応用事例として、粒子計測と3次元計測の評価を取り上げ、評価を行った。粒子計測では、運動粒子群のパターン識別と、流体計測のリアルタイム化について実験を行い、その効果をまとめた。いずれも、これまで処理機能の不足によるサンプリングレートの低下によって、リアルタイムでの計測が困難であったが、新たに開発されたビジョンシステムによって、これらの問題が解消されることを確認した。
    3次元計測では、高速運動物体の形状をリアルタイムに取得可能なシステムを製作した。本システムは、多点計測を利用し、単一画像で計測が完了する枠組みを採用している。これによって、運動物体の観測が新たに可能となる。一方で、同枠組みでは、視覚情報処理の高速化が必要となるが、申請者の製作したシステムは、このような要求に応えることが可能である。また、画像情報から3次元情報への演算に関して、時系列データを効率的に利用する手法を提案した。以上の計測系を用い、非剛体変形や剛体運動の両者に関する評価実験を行い、その効果をまとめた。

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