20181217 ARの教科書 輪読会 第11章 誘導支援 reading circle_ar_chap11

ARの教科書 第11章 誘導支援
『ARの教科書』輪読会 @cluster #7
誘導支援(ナビゲーション)
2018/12/17 Takanori Hidaka
@hidachu_hodln
ARによる誘導支援とは?
 探索と発見の支援(探索物の明示)
 経路の可視化
(実世界での適切な移動経路の表示案内)
 人の視点の制御
(俯瞰的な視点、周辺状況の詳細、物理的には
不可能な視点)
一人称視点の視野を現実拡張
ARは使用者の活動の中に、
誘導情報を挿入することができる
11.1 誘導支援の基礎
移動支援の対象
 移動(ナビゲーション)
 経路探索
 探索
Blippar AR City bata
移動 とは
自分の位置と向かうべき方位を把握
その間の経路が存在する、移動活動である
①自分の位置
②向かうべき方位
目的地
経路探索 とは
②別の場所への経路探索
→使用者の高いレベルでの認知活動
①自己位置の理解
目的地
③使用者の頭の中にある地図の更新
探索 とは
未知の環境において、存在するものの調査と理解
周辺空間に関する知識
 陸標(landmark)
環境中の特徴的な参照点 例:スカイツリー
 経路(route)
開始点から終点までの移動行動
 結節(node)
経路の候補から選択するために使われる意思決定の位置
 地区(district)
例:公園、ショッピング街などの少し大きな領域
 縁(edge)
環境を分割する境界(状況に依存する)例:歩行の場合は車道など
 調査知識(survey knowledge)
主として陸標と経路の間の全体的な空間的関係で構成
一般的に、経験知や二次情報源により時刻情報と共に蓄積される
11.2 探索と発見
探索にARを適用する利点
1. 探索者がより早く遂行できる
2. 関連する情報に触れられる機会が増える(状況認識)
具体例
観光地近くの、美味しいカレーのお店
に行きたい
救援のための捜索、軍事作戦(三次元
に表現された環境への対応)
BARS:Battlefield Augmented Reality System Augmented-Reality-On-The-Battlefield-Whitepaper.ashx
Battlefield Augmented Reality System
Battlefield Augmented Reality System(BARS)とは
米海軍によるAR,VRに関する研究
司令部と都市環境で活動している個々の戦闘員の間で、3次元の戦略的および戦術的な
情報をどのように転送できるか等の研究プロジェクト
市街地戦は、複雑で立体的な戦場であり、視認性も悪く、多くの場合、土地勘も敵に劣る。
敵の狙撃兵や隠密行動をする敵軍隊といった脅威、友軍間での非効率的なコミュニケーションの中で、敵や友軍を
特定する必要がある。そのような市街地戦において、効果的な運用のために、より良い状況認識が必要。
このような場合に、ARによる探索支援が有効であると考えられている。
U.S. Naval Research Lab : Augmented-Reality
11.3 経路の可視化
曲線や中継地点を用いての経路表示
ARにより実環境に対して直接重ねることが出来る
Indoor Signpost システム
ARと従来の地図で比較実験
屋外において、ARを利用した場合と、従来の地図を利用した場合の
比較実験
AR :分岐経路の意思決定を行うときに使用
地図:常時使用
ARによる誘導支援は分岐点以外ではインターフェースを見る必要がないほど
効果的に使用者の脳内地図形成を支援していた
AR地図
屋内誘導支援の実験
屋内誘導支援に関しても、同様の結果が見られた
廊下の交差点や階段などの意思決定が必要な分岐点において、ARに
よる経路の可視化、経路全体の表示などが有効である
11.4 視点誘導
ARによる視点誘導が有効となりうるとき
 目標物が使用者の視野外にある場合
 見た目が似たようなものが多数ある場合
 映像や画像をもとに、それが撮影された視点
位置に移動する場合
ARを用いて人を目標物や、
目標の視点の位置に誘導するという課題について
11.4.1 目標物や目標地点への誘導
A Touring Machine: Prototyping 3D Mobile Augmented Reality Systems for Exploring the Urban Environment
方位磁石の針のような形態での表現
Feiner et al. 1997
ARrowNavi の話(小憩)
Picture and Text
STARBUCKS 20m Turn Right
OWARI-YA 10m Left side
TEMPURA 30m Left side
画面境界付近に目標物の方向を矢印で表示
画面の境界付近に目標
物の方向を矢印で表示
する手法
二次元の俯瞰地図より
も、目標物への方向を
覚えるのに効果的
Halo
Haloは、画面外の目標物を中心とした円であるが、その
円弧の一部が画面内に表示される仕組み
→表示された円弧の曲率から、直感的に目標物までの距
離を把握できる
Cntext Compass
Tunnel
Evaluation of an Augmented Reality supported Picking System in a real Storage Environment
人の視線をできるだけ早く対象部へ誘導させる場合において特に有効
三次元のトンネル形状のワイヤーフ
レームが重畳表示
遠近表現をつけて描写することで、画
面領域の占有を最小限に視線を誘導で
きる
Schwerdtfeger と Klinker は、指定さ
れた物体を回収するオーダーピッキ
ングの作業を行う倉庫で、改良版
Tunnelを用いた実験を行い、実世界
での作業効率を改善できることを示
した
[Schwerdtfeger and Klinker 2008]
11.4.2 ある視点への誘導
視点(カメラ視点・使用者の視点)などの、
物理的な形を持たないものの誘導
ピラミッド型視錐台……特定の視点を可視化する直接的な方法
・収集した写真の撮影位置を提示 [Snavely et al. 2006]
・超音波エコーのプローブを目的の位置に誘導 [Sun et al.2013]
・画面外の対象物を矢印を用いて指し示す(あらかじめ撮影した写真の輪郭
を抽出した画像を半透明で重畳表示)[Bae et al.2010]
Modeling the World from Internet Photo Collections
11.5.1 複数視点に関して
主観視点と客観視点を組み合わせることで、複数視点イン
タフェースを構築することができる
目的地まで地図を参照しながら進む行為自体
(主観視点と客観視点を脳内で組み合わせている)
11.5.1 複数視点の同時提供
主観視点と客観視点の組み合わせ
• 主観のAR表示視野内に、客観視点の情報を一部表示
• 全体を半透明にして重畳表示
→視野が狭い表示装置の表示角を有効に活用
三次元ARと二次元の地図の組み
合わせ例
(半透明重畳表示により、1つ
の画像中に2つの可視化表現)
組み合わせによる距離表示の例
主観視点のARにより、ヤシの木までの距離を仮想の玉の大きさとして表現
Pictorial Depth Cues for Outdoor Augmented Reality
俯瞰図を使用することで、
使用者は複数あるヤシの
木までの距離を正確に判
断できる
AR world-in-miniature
HMD 向け三次元地図
AR world-in-miniature
三次元地図が傾いて表示
近づくにつれ、俯瞰した地図に
なっていく
Location based Applications for Mobile Augmented Reality
Room in Miniature
(上)遠隔整備のシナリオ、主観視点で
建物内部屋を選択
(左)選択した部屋が客観視点で拡大表
示されている様子
(オレンジ色は部屋の温度分布表示)
Interactive Tools for Virtual X-Ray Vision in Mobile Augmented Reality
遠方の目標をズーム表示し重畳する手法
Augmented Viewport: An action at a distance technique for outdoor AR using
distant and zoom lens cameras
遠方の物体を通常の主観視点に拡大表示する方法
拡大されている遠方の風景は、ズームレンズ付きカメラを使用して、実時
間で遠距離より取得される。
重畳表示:遠方の詳細 通常の視点:概観
11.5.2 遷移型インタフェース
 おとぎ話への世界へと使用者をいざなうシステム[Billinghurst et al. 2001]
 大学構内の歴史をめぐるARツアーの一環いて、使用者が立っているその下にあるトンネル内へと
仮想的に連れて行くシステム[Hollerer et al. 1999a]
 客観視点で作成済みの建設物の建築設計を主観視点で体験できるシステム [Kiyokawa et al. 1999]
 到達することが困難な視点に遷移型インタフェースを用いて遷移させるスナップショット法(AR
モードでの静止画撮影により視点情報を集め、次にVRモードでこの支店間を自由に遷移)
[Sukan et al.2012]
etc…
複数視点分の情報を表示
空間領域の分割ではなく、時間軸での分
割による切り替えを行う
人が仮想空間を俯瞰する客観視点のAR環境から、主観視点のVR環境に遷移するインタ
フェースを実現されたものに作られた
→基本的には仮想環境中での遷移
※複数の視点を表示する画面領域が機器に備わっていない場合においても有効
主観から広角パノラマ、鳥瞰的な視点
カメラ視点から鳥瞰(ちょうかん)的な視点になだらかに移行
 空間的探索が必要となる課題で評価した結果、課題の複雑さが増すにつれてシステム
を用いない場合に対して課題の達成度が改善されることが判明
 超広角レンズを模したパノラマに遷移する時にも同様の効果が得られる
実世界での遷移の表示方法
ライブAR画像(左列)中の物体に触れる
ことで、使用者は鳥瞰視点または正面の
視点から、拡大されたVR視点(右列)へ
と切り替えられる
VR視点遷移後は、事前に高分解能で三次
元スキャンされた場所に入り込んで探索
したり、自分の視点からは見えない隠さ
れた領域に移動することもできる
11.6 まとめ
 ARにより、状況把握能力が増加し、不可視対象の探索能力が向上し、
探索行為は容易かつ意味深いものとなる
 主観視点の視野に経路を重畳表示したり、意思決定を必要とする場所で
のAR情報で支援することにより、ARを使わない場合に比べ経路探索は
容易となる
 見えない目標物が観察できるように、または望みの視野を得られるよう
に、ARにより視点調整のための様々な手がかりが得られる
 複数視点を用いたインタフェースでは、領域分割または重ねて表示する
ことにより、複数視点分の情報を空間的に組み合わせたり、ある視点か
ら他の視点へと遷移させることによって、現状の概要と詳細を同時に提
供できる
ARにより、状況把握や探索能力の向上、
経路探索、視点調整が容易に、
複数視点で概要と詳細の同時取得などが可能になる
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