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ホームVRのための360度全方位画像・映像からの撮影者や動物体の消去
SDGsの分類
研究テーマ
IT・IoT・AI・ロボティクス
学科の分類
情報科学部情報メディア学科

VRのための360度全方位画像・映像からの撮影者や動物体の消去

情報科学部

情報メディア学科

視覚情報処理研究室

河合紀彦 准教授

VR画像処理360度カメラ360度画像全方位カメラ全方位画像

手に持って簡単に撮影できる全方位カメラ(360度カメラ)が普及し、気軽に360度全方位画像・映像を取得できるようになってきました。このような画像や映像は、Googleストリートビューや不動産サイトでの物件内覧といったVRシステムに利用され、ユーザが好きな方向を見回すことができます。しかし、全方位カメラによる撮影では、その撮影者や周辺の動物体も画像・映像中に映り込んでしまうことが多く、そのままの画像をVR用途で使うことはできません。そこで本シーズでは、複数の画像を合成することで撮影者や動物体を全方位画像から消去します。

360度全方位カメラと360度全方位パノラマ画像

全方位カメラとして、RICOHのTHETAシリーズやInsta360シリーズなどがあり、一般的なデジタルカメラと同等の価格で手に入るようになってきています。このようなカメラを手に持って撮影すると、右図のような撮影者が映り込んだ360度全方位パノラマ画像が得られます。旅行などで自分を写したいときにはよいのですが、これをGoogleストリートビューや不動産サイトの内覧のようなVRシステムにそのまま用いることはできません。三脚上にカメラを設置し遠隔から撮影する方法もありますが、必ずしも三脚を設置できる環境であるとは限りませんし、遠隔撮影できたとしても三脚は映り込むことになります。

ある一地点での全方位画像からの撮影者の消去

撮影者を画像から消去するために、右図のように、カメラの位置をできるだけ動かさないように、カメラの周りを回りながら複数枚静止画像を撮影します。次に、複数枚の画像間でコンピュータビジョンの技術により対応付けを行ったうえで、撮影者以外の見え方が同一になるように画像を補正します。最後に、複数枚の画像の比較により撮影者が写っていない領域を自動的に抽出し、それらを色調を補正しながら統合することで撮影者が写っていない全方位画像を生成します。以下のYoutubeが、撮影者を消去した全方位画像をVRとして見たものです。

移動撮影した全方位映像からの撮影者・動物体の消去

移動しながら撮影した全方位映像から撮影者やその周辺の歩いている人などの動物体を消去する方法もあります。こちらでは、コンピュータビジョンのStructure-from-motion、Muti-view Stereo(最近ではフォトグラメトリ)の方法により、カメラの位置姿勢とその周辺の建物や道などの形状を推定します。その情報を用いて、映像の各フレームの見え方が同一になるよう補正し、複数のフレームから撮影者や動物体が写っていない領域を抽出し統合することで、撮影者・動物体が写っていない全方位映像を生成します。以下のYoutubeの映像が、動物体と全方位映像の死角領域(少し前のタイプの全方位カメラでは、画角に入らない死角領域が下部にありました。)を消去した全方位映像の結果例です。右の方の動画は、前半が地面方向の死角領域に穴がある場合、後半がその穴を消去した場合で、360度VR映像として見られます。

論文

「撮影者が写らない全方位画像生成のための撮影と合成」(2023)河合紀彦『画像電子学会誌』

「Background estimation for a single omnidirectional image sequence captured with a moving camera」(2014)KawaiNorihiko『IPSJ Transactions on Computer Vision and Applications』6p.68-72.

「Video completion for generating omnidirectional video without invisible areas」(2010)KawaiNorihiko『IPSJ Transactions on Computer Vision and Applications』2p.200-213.

研究者INFO: 情報科学部 情報メディア学科 視覚情報処理研究室 河合紀彦 准教授

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中西 真悟

貴金属比の類似比が奏でる数理情報デザイン

黄金比とピタゴラスの定理を魅了させるケプラー三角形に、一般化されたフィボナッチ数列を応用した新たな貴金属比の類似比の魅力を提案しました。発表後に定義式には第2類似比がカッパー比、第3類似比がニッケル比と1990年代後半に命名されていたことがわかったのですが、命名者も際立った数学的・芸術的魅力は言及しませんでした。一方で、従来の貴金属比の第4貴金属比にもカッパー比、第5貴金属比にもニッケル比が記載されることがあり、名称の由来や情報とその信憑性に確信を持てませんでした。したがって、発表時のコンセプトの通りに従来の第2貴金属比である白銀比、第3貴金属比である青銅比を基準に対比しながら今回の発表を公開して、ご閲覧いただく皆様のご意見を聴くことにしました。科学・技術ならびに芸術の世界に役立つ発展に繋がれば嬉しいです。ところで、白銀比に必要な直角二等辺三角形と、ペル数列の代わりにヤコブスタール数列を活用した貴金属比の類似比には、従来の貴金属比とは導出こそ異なるけれども、とても美しい数理と芸術の可能性が隠されていました。貴金属比の類似比の幾何学的特徴を調べながら、有名な数学者の功績を加えて調和させていくと、その美に魅せられます。下記は、提案から1年間の成果のギャラリーです。ご堪能ください。

塚本 勝俊

電波を効率よく利用するヘテロジニアスワイヤレスシステム

Beyond 5Gなどの将来のワイヤレスアクセスネットワークにおけるフロントホールの課題に、無線アクセス区間の広帯域化に伴うMIMOアンテナ数の増加やIoT基盤への応用に起因したフロントホール伝送容量の増大、 一層のスモールセル化に伴って発生する膨大な数のDU(分散無線ユニット)を有する基地局設備の設置、それらへのフロントホールリンク数の増大がある。これらに対する一つの解決策となるのが光ファイバの中に様々な電波に対して透明な自由空間を提供するRoF (Radio over Fiber) ネットワークである。RoFを用いることによってヘテロジニアスワイヤレスに汎用的に使用できるフロントホールと基地局が実現できる。また分散アンテナシステムの構築も容易となる。本シーズでは、RoFによる分散アンテナシステムを紹介し、それを用いた位置検出システムへの取り組みについて述べる。

田岡 育恵

オクシモロンの謎―意味の矛盾と伝達効果

オクシモロンとは「小さな巨人」のように反対の意味が同じ対象に適用されるレトリックである.「小さくて大きいものは何だ?」とすれば「なぞなぞ」にもなり得るが,字義通りに考えれば反対語が共起しているのだから矛盾することになる.しかし,実際には意味解釈に支障は来さない.それどころかこのレトリックならではの伝達効果がある.オクシモロンの構造,伝達効果は私の研究テーマの一つである.

田岡 育恵

逆の意味をつなぐANDとアドホック概念の形成

(1) He looked vicious and attractive.  (1) の前項はviciousというネガティブな状態を表す語であるのに対して、後項はattractiveというポジティブな状態を表す語である.ここでは,「やくざな感じで(そこが)魅力的だった」というように、前項が後項の要因になっているような解釈になる.しかし,本来,ネガティブとポジティブという逆の意味をつなぐのに,何故butではなくandの使用が許されるのか?そこにはアドホック概念の生成が関わるものと考える. ここでは,そのアドホック概念の形成について考察を述べる.

益岡 了

UXデザインの開発・デザイン提案と評価

情報デザイン分野において、グラフィックや映像といった従来の視覚デザインを扱っていたメディア:印刷物やTVの機能の多くが、スマートフォンに代表される情報メディアへ置き換わろうとしています。従来のメディアでは一方方向の情報伝達が中心であったのに対して、新メディアは双方向的で相互作用を伴うインタラクティブなデザインを実現しています。そのためにユーザ中心設計やユーザビリティといった観点から、そのインタラクティブな体験を調査・評価することで、新たなデザイン機器やサービスの提案が求められています。私どもは特にユーザインタフェースデザイン(以下UIデザイン)を中心に、新たなデザインの可能性の研究・開発を行っています。

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須山 敬之

共進化型AIプラットフォーム

分散コンピューティングとはネットワークで接続された複数のコンピューターが処理を分担して行う仕組みです。ここではクラウドはネットワーク上にあるサーバー類の総称、エッジは末端で動作する装置のことを言います。分散コンピューティングを用いて人工知能(AI)のモデルを更新することによりクラウド側とエッジ側が共進化する分散AI基盤システムの構築を行います。

布村 泰浩

C言語初心者向けプログラミング環境

アルゴリズムやシステム開発を学ぶ前段階として,C言語を学ぶためのプログラミング演習を行っているが,C言語に慣れていない初学者には,スペルミス,括弧の書き忘れ,未定義変数への参照などを起因とするコンパイル時エラーが難しく感じられ,コンパイラが生成する多量のエラーメッセージに途方に暮れてしまうことがある.また,プログラム構造の間違いや条件式の誤りにより,想定通りにプログラムが動作しないことも多い.このように初学者がC言語を学ぶ際には多くの壁があり,結果として,C言語に苦手意識を持つ学生がいる.初学者が上記のような壁に躓くことなくC言語の学習を進めるためのビジュアルプログラミング環境を開発している。

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エッジAIで高精度画像認識・物体検出

組み込み市場では,運用コストやセキュリティー,リアルタイム性などの問題から,エッジ(端末側)で単独処理できる「エッジAI」が期待されている.その実現方法であるFPGAによるエッジAIは根強いニーズがありながら,デバイスが高価格,実装が難しい,量子化による性能劣化という問題点があった.そこで,我々は,低価格のデバイスをターゲットにし,推論アルゴリズムを解析することで,効率よくアクセラレートする回路をFPGAで実装,処理を最適化することで,低消費電力で高速な推論処理を実現している.

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樫原 茂

ガザミ養殖の持続可能なDX化プロジェクト

本研究課題では,食用カニであるガザミ類の養殖を対象とし,その収穫率向上のためにICT(情報通信技術),Internet of Things(IoT),およびAI(人工知能)を適用した次世代ガザミ養殖の持続可能なDX化の体系化に向けた実証的研究に取り組んでいる.養殖業におけるICT・IoT・AIの適用は黎明期であり効果的な活用方法について模索しているのが現状である.ガザミ類の養殖環境を有し,これまで共に研究を行っているハサヌディン大学(インドネシア)及び伊良部島を研究拠点とし,効率的かつ効果的な次世代のガザミ養殖方法の研究開発を実施している.

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福島 拓

話者の意図を適切に伝達可能な多言語間対話支援手法

医療従事者と外国人患者の間の対話支援を目的とした,多言語対話支援手法について述べる.医療現場において母語が異なるために意図の伝達が円滑に行えない問題を解決するために,用例対訳と機械翻訳を併用した多言語間対話支援技術の開発を行っている.本技術では,用例対訳や回答候補などの概念を用いて正確な意図の伝達を支援している.

濵田 悦生

新型コロナデータの教育的利用

厚生労働省が提供する新型コロナウイルス感染症に関するデータはオープンデータである。このデータは全国で収集された、PCR検査数、PCR陽性者数、重症者数、死亡者数などを含むが、簡単なモデルを適用することによって、学部3年生向けのPBL教材で使うことの出来そうな実例を作成することが見込まれる。学生にとっても非常に身近なデータであり、その教育的効果は高いであろう。

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須永 宏

リッチインターネットアプリケーション

ファッション,グルメ,エンタメ,トラベル,スポーツ,流通,eラーニング,流通,医療・福祉,通信など我々の生活や社会インフラに関わるアプリケーションのプロトタイピングをし,新コンセプトを発信.役に立つ,便利,面白いを目標にシステム構築します.今回観光サポートアプリケーションとして,ある地域(枚方市)を疑似空間で歩いてもらい,様々な観光資源と触れ合ってもらいます.ランドマークに因んだミニゲームでポイントアップしつつ地域の魅力に触れてもらいます.

椎原 正次

生産スケジュール改善サイクルの開発

 生産スケジュール改善サイクルは、ロット分割を段階的に進めることにより、段取り回数の増加を抑えつつ良好なスケジュールを得るための仕組みである。ロット分割は、生産スケジュール改善のための有効な手法の一つであるが、分割によってロット数が増えることになる。その結果として、総段取り時間が増加するだけではなく生産統制を複雑にしてしまう。このサイクルは四つのフェーズから構成され、受け入れ可能な生産スケジュールが得られるまで繰り返す。多目的最適化も可能である。

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小池 一歩

絹フィブロインを用いた酵素膜の作製と拡張ゲートFET型バイオセンサーへの応用

本研究室が行っている研究課題の一つに「連続モニタリング可能な拡張ゲートFET型バイオセンサーの開発」があります.近年,体液に含まれる健康指標マーカを連続,かつ,繰り返し測定可能なウェアラブルセンサーの需要が高まっています.その中でも特に実用化進んでいるパッチ式センサーは,皮下の血管と細胞の間を満たしている間質液を被検液とするため,低侵襲で連続使用できる特徴があります.これまで我々は,市販のMOSFETのゲート端子に酵素膜を形成した拡張電極を接続して,健康指標マーカであるグルコース(糖),尿素,クレアチニンを検出するための拡張ゲートFET(EGFET)型バイオセンサーを作製してきました.本研究シーズは,「絹フィブロインを用いた酵素固定化技術」と「EGFET型バイオセンサーへの応用」です.

+1
吉田 福蔵

高温高湿環境下の樹脂材が熱刺激電流に与える影響

電気配線, デバイス素子そして電気機器等の電気絶縁を保持する目的として, 樹脂材は重要な働きを担っている. 現在, 機器の小型化に伴い電界強度・電流密度が増加, その結果, 樹脂材はますます過酷な環境下での使用が要求されている. そこで高温高湿環境下での樹脂材の電気絶縁性を調べるため熱刺激電流(TSC)を計測, TSCスペクトルに与える影響を検討した. 一般にTSCスペクトルが単峰で計測される事は稀であるが, TSCスペクトルの可視化解析技術により, 信号の分離を可能にし, 単一信号の物性量を正確に評価できるに至る.

地嵜 頌子

ドロップアウトデザインの実装と深層学習への適用

深層学習とは機械学習の手法の一つであり、近年、様々な分野で活用されている. 深層学習において, 訓練データに対しては高い性能を示す一方で, 未知のデータに対する汎化性能が向上しなくなる過学習と呼ばれる現象が問題になっている. この問題を緩和する正則化技法の一つとして, ドロップアウト法が広く知られている. 筆者, 藤原, 宮本 [1] はドロップアウト法に対して, 実験計画法の考えを基とし, 新たな組合せ構造(ドロップアウトデザイン)を提案した. 本研究では, ドロップアウトデザインを実装し, 実際の深層学習に用いて実験を行う [3].

中西 淳

文脈を考慮した類語検索システムの開発

英語学習者が書いた英作文を調べると,英語母語話者に比べて多様な語彙を十分に使用できていない傾向にある。単語の意味を知っていても,その語をどのような文脈で使用できるかについての知識が不足しており,限られた単語ばかりを使って英作文をしていることが多い。この問題を解決するため,本研究では,近年注目を浴びているニューラルネットワークの技術を用いた「類語検索システム」を開発し,英語学習者の語彙の多様性を高めるための学習支援への活用の可能性を探る。

+1
西口 敏司

深層学習を用いた物体領域推定のための学習データの生成支援

深層学習を用いたセグメンテーションのための学習では,物体が写っている画像を物体毎に数百枚から数千枚用意し,画像に写っている物体の輪郭情報を人手でアノテーションする必要があり,労力やコストがかかるという問題がある.一方,RGB-Dカメラは各画素に対応する距離に関する情報も同時に獲得できるカメラである.本研究では,深層学習を用いた物体領域推定(セグメンテーション)のための学習に必要な物体の輪郭情報をRGB-Dカメラを用いて人手によらずに高速に獲得する手法を開発した.

+2
小山 政俊

分極デバイス応用を目指した酸化ガリウム薄膜の研究

ワイドバンドギャップ半導体としてパワーデバイスや深紫外線検出器への応用が期待される酸化ガリウム薄膜に注目しています。特に準安定相構造の一つである ε 相の酸化ガリウムは自発分極による分極デバイスへの応用が期待されます。準安定相の成膜に適した手法であるミストCVD法を用いた高品質な薄膜の成膜とそのデバイス応用を検討しています。

+2
吉村 勉

高速通信用発振器の相互干渉解析と自動補正に関する研究

近年の高速・高密度の大規模集積回路において,内蔵する発振器の性能がクロック同期系デジタル回路の処理速度に大きな影響を与える。そこで問題となるのが複数の発振器間の相互干渉である。私たちは今まで発振器の干渉ノイズのモデル化およびその実証と,位相同期回路における干渉ノイズの影響について研究してきた。特に完全同期にある発振器間の相互干渉において,小規模の補正回路でその影響を低減する手法を考案し,いくつかの知見を独自に得ている。本研究ではその知見をさらに一般的な凖同期の相互干渉の低減に適用し,今までにない新しい手法での相互干渉の影響削減の提案を行いたいと考えている。

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