機能材料のマルチスケール最適設計
材料に優れた特性を発現させる鍵は，微視構造にある．次世代新規デバイス開発の核となるマルチフェロイック材料の電気磁気効果を飛躍的に向上することを目的とし，顕微鏡で観察される微視（ミクロ）スケールと機械構造物を捉えた巨視（マクロ）スケールを連成したマルチスケール構造最適設計を駆使して，数値解析主導の材料設計開発を提供する．
主観・客観融合型の共創的VR／ARブラウジングシステムの構築
本研究は，VR／AR空間の閲覧経験を，実在の空間経験へとより近づける試みとして，VR／ARコンテンツを閲覧する際に，これまでのゴーグル等による閉鎖的，主観的視点だけでなく，公開性のある客観的（他者による）視点とを融合させた閲覧システムの構築を試みるものである。具体的には，仮想上に存在する建築物を，それぞれの閲覧端末ごとの視点に合わせて表示内容を変化させるシステムや，ある個人が端末を通して閲覧している内容を他者が共有したり，閲覧しているユーザー全体の位置関係を俯瞰するシステムなどの開発である。
本研究者らによる共創的AR／VRシステムのプロトタイプ（AR-chitecture / ARキテクチャ）
コンセプトムービー
１．本研究の背景
今日，AR／VR技術の普及はめざましく，特別な技術や知識がなくても，一般ユーザーのレベルにおいて，簡易的なAR／VRコンテンツの制作や配信が可能な時代が訪れつつある。また，２０２１年３月に公開された「PLATEAU」（国土交通省主導による3D都市モデル整備・活用・オープンデータ化プロジェクト）をはじめとして，国土地理院の提供する各種ＧＩＳデータなど、公的な地理情報が単なる画像情報としてのみではなく、編集やデジタル計測にも応用可能な３次元データベースとして相次いで公開されはじめている。
ところで，現実の建物や空間であれば，観察者それぞれの視点の位置や角度によって，見える箇所と裏側に隠れる箇所が存在するため，共同観察や観察者視点の客観化が，新たな集合知の構築へ向けた共創性を生み出しているといえる。しかし一方，現状のAR／VR閲覧端末においては，こうした実際の空間的性質が必ずしも反映されるわけではなく，むしろ視点を他者と共有せずとも，仮想的な主観視点が自由に移動できることから，各ユーザは主観の域をあえて越え出ようとせず，いまだAR／VR空間ならではの客観性や共同性を獲得するための条件付けがなされていない。しかしながら，こうした主観完結型の閲覧形式ではなく，ARならではのサイトスペシフィックな特性を反映した，各ユーザーの多様な視点を共有，統合することで得られる新しい仮想空間の公共性が実現することで，仮想空間という可変的かつリアルタイムな高度情報データベースが，将来的により共創的なプラットフォームとなりうることが期待される。
２．本研究の目的
そこで本研究では，AR／VR空間の閲覧経験を，実在の空間経験へとより近づける試みとして，AR／VRコンテンツを閲覧する際に，これまでのゴーグルによる閉鎖的，主観的視点だけでなく，公開性のある客観的（他者による）視点とを融合させた閲覧システムの構築を試みる。具体的には，仮想上に存在する建築物を，それぞれの閲覧端末ごとの視点に合わせて表示内容を変化させる（仮想空間内の位置情報とそれぞれの端末の位置情報，姿勢情報とを連動させる）システムや，ある個人が端末を通して閲覧している内容を他者が共有したり，閲覧しているユーザー全体の位置関係を俯瞰する（ユーザー間の位置情報の交換，共有により全体マップを生成する）システムなどを開発する。このことにより，個人的なエンターテイメントという枠を超え，VR／ARがより公益性をもち，新しい公共空間として共有，共用できるコンテンツ領域としての新たな意義，あるいは空間本来の可能性を仮想空間でも実装することを目論む。
地域イベント「チャリウッド２０１９」（大阪工業大学梅田キャンパス，2019年5月12日）における実例
※図中赤点線で囲んだユーザー主観で体験している仮想空間が，背景の大型スクリーンにユーザー自身のイメージを含んだ客観視点で表示される。
本応募研究の開発イメージ
※ユーザーそれぞれの主観視点と，それらが統合されることによる客観視点との融合による共創的仮想空間情報の構築をめざす。
３．研究開発のプロセス
L①［基礎技術の整備］フォトグラメトリ技術等を利用した精細な３次元画像情報の構築
一般ユーザの機器環境であるスマートフォン，デジタルカメラのみを用いた写真情報をフォトグラメトリソフトに取り込み，一定の精度を維持した３次元画像情報の構築における最適化条件を導き出し，その上で３次元化の素材となる原本写真の加工や選別を自動化するプログラム，および，フォトグラメトリ用に最適化された写真を撮影するためのサポート機能を有したカメラアプリ等，画像処理の最適化手法を開発する。
②［情報工学的展開］３次元画像情報に基づく，空間情報の階層化・構造化処理
無階層なラスターデータとしての３次元画像情報を，編集可能なベクターデータへと変換するための基礎的な情報処理を施す。例えば画像情報を建物の主要構造部（壁，床，柱，階段など）とそれ以外の要素（出入口，窓，看板など）とに階層化することで，それぞれの画像要素に対して，建築工学的に解析可能な属性を付加する。
③［建築工学的展開］汎用性の高いベクターデータおよび空間情報データベース構築，共創化のためのシステムデザイン
フリーウェアとして流通しているSketchUpやTinkerCADなど，一般ユーザにも扱いやすいＣＡＤ/３Ｄソフトを用い，②で階層化された画像情報を，計量・編集可能なベクターデータへと簡易的に変換するツールセットを開発する。とくにTinkerCADは，建築の初学者向けに開発された教育用ソフトとしての側面も有しているため，ユーザ参加型のベクターデータベース構築を視野に入れた，ツールセット体験ワークショップなどを実施することでオープンソース化を実現するための課題やフィードバックの獲得を目論む。
研究開発プロセスのイメージ
４．予想される社会的効果
本研究がめざす成果について，映画産業を例にすれば、３DCGが多く用いられるようになった現在、絵コンテよりも直感的なカメラをつかってイメージを製作共有する「プリビズ」を挙げることができる。これは完成されたコンテンツを精細に作り込む前の，制作者間でのイメージ共有や，手早く修正や補足を行うための試作手法といえるが，このような制作手法が，今後さまざまな共創プラットフォームの基本的な製作スタイルになってくる可能性も想定される。本研究では，こうした可能性を空間デザイン学へと展開しようとするものであり，国が推進する先述のPLATEAU（３次元都市空間情報データベース）のように空間情報のオープンデータ化による共創プラットフォームの構築に寄与するものといえる。
将来的には，Google MapやGoogle Earthが一般ユーザーの個人用端末で手軽に地理情報を閲覧できるように，これをVR／ARへと展開できる３D情報データベースに発展させるとともに，Wikipediaのようなアドホックなユーザ参加性や共有・編集機能を付加することで，実空間における公共空間にも比類しうる，開かれたVR／AR空間の構築を目論む。
共創的プラットフォームとしてのVR／ARシステムの利活用イメージ
研究シーズ・教員に対しての問合せや相談事項はこちら
技術相談申込フォーム