2015年4月25日に東京大学工学部二号館244で行われたM1GPで発表したプレゼンです。 題材はSIGCOMM 2014で発表された「RF-IDraw : Virtual Touch Screen in the Air Using RF Signals」です。

1. RF-IDraw :
Virtual Touch Screen in
the Air Using RF Signals
Takahiro Hashizume
Asami ＆ Kawahara Lab.,
The University of Tokyo
Jue Wang, Deepak Vasisht, and Dina Katabi
SIGCOMM 2014
2015/04/25 M1GP

2. ▶背景(1)
• RFIDを用いた位置推定方法
RFID
送信側
Antenna Array
受信側
より正確な推定を求めると
→アンテナ数を多く
→リファレンスタグを濃密に
→GHz帯を用いる etc…
M1GP2

3. ▶背景(2)
• RFIDを用いた正確な位置推定は様々な研究がある。
でも・・・
• 実際に多くのアプリケーションで求められて
いるのは対象の軌跡をトラッキングすること。
Kinect
[3]
gesture recognition
using wireless signal
[2]
M1GP3

4. ▶RF-IDraw - 概要
• RFIDの動きの軌跡を正確にトラッキング。
• 空中に描いた文字列を認識可能。
[1] P.1
• タグを指につけることで仮想タッチスクリーンを実現。
M1GP4

5. ▶RF-IDraw - 特徴
• 手軽に作成可能
• 標準的なRFIDリーダーとタグを用いて構成可能。
• 高精度
• 文字認識成功率 97.5％
• 単語認識成功率 92％
• 多人数対応
• RFIDタグに固有のIDがふられているので複数人の入力
をそれぞれ簡単に検出可能。
• NLOS環境でも動作
• Kinect等と異なりアンテナとタグ間に壁があるような環
境でも動く。
[1] P.1
M1GP5

6. ▶原理(1)
λ/2 λ 8λ
RFID Tag
Antenna
• アンテナ間距離が広がるにつれて解像度が高く
なるが、曖昧さが大きくなる。
λ:波長
[1] P.2
M1GP6

7. ▶原理(2)
• 間隔がλ/2のアンテナペアと
8λのアンテナペアを組み合
わせる
RFID Tag
Antenna
• 高解像度を保ったまま、曖昧
性を取り除くことができる。
[1] P.2
M1GP7

8. ▶空間構成
• さきほどの4つのアンテナ
群を2セット配置
• ビームの交点を読み取るこ
とで空間内の場所を特定
Antenna
RFID Tag
M1GP8

9. ▶評価と精度
• RF-IDrawと既存のアンテナアレイを用いてトラッキ
ングして描いた文字や単語をAndroid手書き入力ア
プリを用いて認識させて比較。
文字認識成功率 97.5% 単語認識成功率 92%
[1] P.11
M1GP9

10. ▶まとめ
• RF-IDrawはこれまで正確な位置推定に用いられていた
RFIDの技術を、物体の動きの追従に用いたもの。
• 解像度の高さと曖昧性の排除を両立できるアンテナの
配置によってノイズに強い軌跡のトラッキングを実現
した。
• この技術によって空中に自由に文字を描いたり操作し
たりできるような、バーチャルタッチスクリーンが実
現できる。
M1GP10

11. ▶参考文献・引用画像
• 参考文献
• [1] Wang, Jue, Deepak Vasisht, and Dina Katabi. "RF-IDraw: virtual touch
screen in the air using RF signals." Proceedings of the 2014 ACM
conference on SIGCOMM. ACM, 2014.
• 引用画像
• [2] Pu, Qifan, et al. "Whole-home gesture recognition using wireless
signals." Proceedings of the 19th annual international conference on
Mobile computing & networking. ACM, 2013.
• [3] http://ja.wikipedia.org/wiki/Kinect#/media/File:KinectSensor.png
M1GP11

12. ▶ノイズ耐性
• 正しい位置に近い場合
• •
• 異なる交点からスタートしてト
ラッキングしても文字の形はそ
こまで崩れない
• 正しい位置から遠い場合
• •
• 本来の文字に比べかなり歪む
• 曖昧性を取り除くことの重要性
[1] P.6
M1GP12

13. ▶参考(1) - アンテナ間距離と位相差
D cos
=
j,i
2
+ k
di,j = dS,i dS,j
di,j
=
j,i
2
+ k
j,i = j i
k Z M1GP13

14. ▶参考(2) - アンテナ間距離と曖昧さ
• 例：D = 8λのとき
k = 8 cos
j,i
2
9 k 9, k Z
= arccos
D
j,i
2
+
k
D
kの個数分だけθがあるので、
曖昧さ(ビームの本数)が増える。
M1GP14

15. ▶参考(3) - アンテナ間距離と解像度
cos =
D
j,i
2
+
k
D
• 全てのハードウェアには読み取り精度があるため、
位相の測定時にはある程度の量子化が行われる。
• ハードウェアが読み取れる最小の間隔をδとする
と、最良のcosθの量子化は以下。
cos =
D 2
Dが大きくなれば
δの影響が小さくなる。
M1GP15