F.A.R. Vision :拡張現実感の情報量を制御する眉間フェーダー
中村裕美†

宮下芳明†

F.A.R. Vision: Glabellas Fader of Augmented Reality
HIROMI NAKAMURA†

1.

HOMEI MIYASHITA†

本稿では，その装置の直感的かつシームレスな表示

はじめにの制御に不可欠な，眉間フェーダーの動きの検出にお

近年，拡張現実感（Augmented Reality: AR）技術のける精度と検出位置の最適化について検証する．

普及と発展が急速に進んでおり，それを利用した付加

1.1

情報の表示技術や手法についても夥多な研究がなされiPhone アプリとして配信中のセカイカメラ 2)は，情ている．しかし，表示する情報量の制御に対しては未報を得たい場所でカメラをかざすと"エアタグ"と呼ばだにに考慮されていないのが現状である．

れる付加情報を閲覧でき，ユーザ自ら書き込む事も可

背景

拡張現実感は，基本的に実世界の視覚情報の上にさ能である．さらに，情報と位置を表示する携帯端末向らに仮想世界の情報を重層表示する．よって，それらけシステム｢実空間透視ケータイ 3)｣技術もβ版の配信が複合された世界(Mixed Reality: MR)での情報量は必が行われ，ユーザの関心も高い．このように拡張現実然的に多くなってしまう．爆発的な情報量増加によっ感の実用領域への進出が起こると共に，一方で付加情て現実世界の認識を妨げるほどの提示が起こることも報付与によって閲覧が阻害されかねない事態も見受け十分に考えられる．そこで，様々なチャンネルから入られる．現にセカイカメラでは，配信から僅かな時間力される音量を制御するミキサーのように，拡張現実でユーザが書き込んだエアタグが膨大になった場所も感として提示される情報量もフェーダー操作できればあり，実空間への付加情報が逆に視界を妨げている．

よいのではないかと考えた．いわばこの Reality Mixer

ユーザからの情報による CGM メディアとしては自由があれば，現実世界の上に徐々に拡張現実感情報を表な書き込みの規制はされるべきでないが，それが原因示していくフェードイン，現実世界だけの情報に徐々で実空間情報や他のコメントさえ閲覧しにくい状態でに戻っていくフェードアウト，さらには異なる仮想世は，将来的に拡張現実感に対する嫌悪感を引き起こし界同士を滑らかに接合するクロスフェードも可能となかねない．

るはずである．

情報発信を規制せずに認知を妨げない表示を行う

このフェーダー操作の役割を果たすインタフェース

ためには，情報の表示手法への工夫や情報量の制御がは，両手で作業中も調整可能となるようハンズフリー必須となる．前者の例としては，ユーザの興味に応じで制御可能なものが望ましいと考えた．また，ユーザて付加情報の提供を行うという方法があげられる．実による恣意的な制御が行えるだけでなく，ユーザの意際にセカイカメラや実空間透視ケータイでは，付加情図をくみ取ってより自然に動作することが望ましい．

報を得たい時に閲覧のためのメディアをその方向にか

そこで筆者らは，眉間の動きによるフェーダー操作とざす．この方法は，ひとつのインタラクションデザイして，拡張現実感における付加情報量を制御するインンとしては有効だが，その都度デバイスを動かすこと

タフェース｢F.A.R. Vision (Fader of Augmented Realityは直感性に欠けると同時にオンデマンド性も損なって1)

おり，加えて医療行為のように両手を用いて行う作業

Vision)｣を開発，発表した時には適さない．また HMD を常時装着する場合には，† 明治大学大学院理工学研究科新領域創造専攻ディジタルコンテンツ系
Program in Digital Contents Studies, Program in Frontier Scienceand Innovation, Graduate School of Science and Technology,
Meiji University.

装着時には付加情報がいつでも見えているというのが現状であり，非表示にするためには一時的に取り外す必要がある．
情報量の制御手法としては，セカイカメラは日付や情報処理学会 インタラクション 2010

距離などの情報を用い情報を制限するフィルタ機能の力の意である Far vision と，Fader of AR vision，複合スライダがある．しかしこれは情報の深度をダイナミ現実感（Mixed Reality:ックに制御することはできない．

張現実世界をミックスするためのフェーダーという二1.2

先行研究MR）上にある現実世界と拡つの意味の上にある．

拡張現実感に関する学術的研究は数多く，加藤によるマーカを画像認識し拡張現実感を表示する
ARToolkit4) をはじめ，Klein らによるマーカレスに拡張現実感を表示する PTAM5)、中里らの再帰性反射材からなる不可視の画像マーカに赤外光を照射し，その反射を赤外線カメラで撮影・認識する不可視マーカ 6)など，付加情報の提示技術とその特徴点に関するもの
や，表示の精度向上のための技術も日々開発されている．拡張現実感が使用される状況としては，ギターの運指を拡張現実感によって投影し演奏の支援を行う
AR Guitar7) の よ う に 音 楽 演 奏 中 を 想 定 し た も の ，
HMD を用いた拡張デスクトップシステム 8)のようなオフィスでのシチュエーション，車載カメラからの映像に実時間画像処理で道路などの情報が加えられるシステム 9)のように運転中といった状況も想定された研究が行われている．これらの多くは両手が使える状態を想定，または推奨している．
しかし拡張現実感によって表示する付加情報の"量"についての研究は少ない．天目らによるウェアラブル
拡張現実感システムの為の注目オブジェクトへの直感的な注釈提示手法 10)では，情報量について言及した上で，建物などの静的な現実オブジェクトを対象とした付加情報の提示について，注目するオブジェクトを合成画像上の中央部で捉えたものとし，距離に応じたハイライト表示等を行っている．しかし，これらはセカイカメラのように一定範囲に付加情報が密集した部分には適応させにくい．また付加情報の ON/OFF の

図1 医療手術支援としてのデモンストレーション

類似したデバイスとして，こめかみの動きをセンシングするこめかみスイッチ 11) があるが，瞳孔の例とは逆で｢意識的な操作のみ｣が対象となる．眉間による操作は，ユーザの無意識的な感情表出と意識的な操作のどちらにも対応したデザインであるといえる．

2.

システム

提案システムは，凝視の際に起こる眉間の動きを検出し，その寄り具合に応じて，付加情報の量を段階的に制御する．眉間の動きの検出には眼鏡・HMD 等に装着したフォトリフレクタ（ROHM 製 RPR-220）を用い，眉間に当たる部分の表皮に赤外光を照射させ，皮膚の変動による反射量変化を赤外線センサにより非接触で検出している（図 2）．

切り替え手法については言及されていない．
筆者らは，眉間を用いて拡張現実感を制御する装置の提案を行い，拡張現実感を用いた医療手術支援を例にあげてデモンストレーションを行った（図 1）．これは凝視の際に起こる眉間の動きをフェーダー操作ととらえ，寄り具合で拡張現実感の情報の深度や透過度を段階的に制御するものである．表示手法として眉間を寄せない通常時では付加情報を見せないというマッピングも行っており，目に力を込めて”視る”と拡張現実世界が見えてくる超常的な感覚を提示している．無図2 眼鏡・ＨＭＤに設置した眉間フェーダー

意識に大きさを変化させる瞳孔と異なり，意図的に動かすことができるのも眉間の特徴であり，興味等感情の表出としての凝視でない場合でも的確なコントロールが行える．提案システム名｢F.A.R. Vision｣は遠方視

3.

実験

提案システムの操作の直感性とシームレス性を向上させるには，1．眉間フェーダーから得られる出力値

F.A.R. Vision :拡張現実感の情報量を制御する眉間フェーダーの幅を広げる，2．眉間の主観的な寄せ具合と表示すつの最大値と最小値から，「最も小さい最大値」とる付加情報の対応付け，が重要である．システムでは「最も大きい最小値」を出力値の最大と最小として認

眉間の動きでおこる反射量の変化を情報の深度と対応め，その差から出力値の幅を求める．

させているので，皮膚の動きが激しいところから出力値を得れば，付加情報をより段階的に制御できる。眉間の寄り方には個人差があり使用時のキャリブレーションが必須なので，その為にも検出箇所の目安は必要となる．
また，段階的な制御にどう表示をマッピングするかによって直感性は変化する．その為，眉間の主観的な寄り具合に特徴があれば，それを考慮して付加情報をマッピングすべきである．そこで今回の実験では，前
図4 出力値の幅の算出

者の改善のために，複数の検出箇所で眉間フェーダーから得られる出力値の幅を計測し，検出を行う箇所に3.3

実験結果ついて検討する．
実験方法

3.1

表1 実験結果

被験者の左右の眉頭を結んだ線を水平の基準，眉間の中心を 0mm と定めた．そしてそこから 2mm ごと合計 10 箇所を，図 3 下に示されるような装置を使用し計測を行った．

表 1 は各被験者における出力値の幅が最大となる箇所（中心からの距離）と，該当部の出力値の幅，比較として眉間中心部での出力値の幅と，最大箇所と眉間中心部での出力値の幅の比率である．今回の実験で計測した 7 人の被験者において，出力値の幅が最大になる箇所は，眉間の中心から 14mm が 3 名，16mm が 3名，18mm が 1 名と，14 mm から 18mm の間に集中している．また，眉間の中心部の出力値の幅に比べ，概ね 2 倍以上の値を得られている．
また，被験者 A における検出箇所ごとの出力値の幅は図 5 のとおりである．眉間の中心からの距離と出力値の幅は被験者により個人差があるが，グラフのよ

図3 実験での眉間の動きの検出箇所と測定用装置装置を手で固定した状態で眉間を寄せない‐限界まで寄せる‐寄せないという運動を 1 セットとし，合計

うに眉間の中心部より少し離れた箇所から最大となりやすい 14mm～18mm の手前までで，出力値の幅が一度減少する傾向が見られた被験者が複数いた．

3 セット行ってもらい，出力値を得た．検出箇所の順
序は被験者ごとにランダムにし，眉間フェーダーの出力値表示やそれを利用した画像変化などの視覚的なフィードバックは行わない．被験者は 19 歳から 24 歳までの大学生・大学院生 7 人（男性 4 人，女性 3 人）である．
3.2"出力値の幅"の算出方法

10 箇所全てにおいて，図 4 のように出力値の幅を算出する．初めに，計測した 3 セットのデータから，各セットの最大値と最小値を求める．次に得られた 3
図5 眉間の中心からの距離と出力値の幅

情報処理学会 インタラクション 2010

4.

考察

今回の実験で，眉間の中心部より眉頭の脇あたりに相当する 14mm～18mm の方が出力値の幅が広いという結果を得られた．これには眉間部の皮膚の動きの特性が影響していると考えられる．図 6 のように，眉間を寄せると中心部の皮膚が隆起し，眉頭の脇あたりに皺が寄る．このとき隆起した中心部よりも眉頭の脇の方が皮膚の動きが激しく，それによる反射量の変化も増大する．このため出力値の幅が最大になる箇所は眉間の中心から離れたと考えられる．

り当装置を用いたアプリケーションがより細かく制御可能となった．
もちろん，操作の直感性向上には，先に述べたようにマッピングの行い方にも考慮が必要である．今後は当実験の更なる検証と共に，マッピングを行う基準のひとつとして，使用者の主観的な眉間の寄せ具合と出力値の変化について実験を行い，操作性の向上を目指したい．

参考文献1) 中村裕美, 宮下芳明: 眉間を用いた拡張現実感を制御する装置の提案, エンタテインメントコ
ン ピ ュ ー テ ィ ン グ 2009 論 文 集 , pp.187-188,(2009).
2) セカイカメラ
http://sekaicamera.com/SekaiCamera.html

3) 実空間透視ケータイ
h ttp://kazasu.mobi/

図6 眉間を寄せた際にできる皺の部位（上：眉間を寄せた時 下：通常時）

また，個人差はあるが，表に挙げた出力値の幅が最大となる箇所で，最低 26，最高 89 段階の出力値の検出が可能である．仮に情報量を百分率で出力値にマッピングすると，1 段階が 1.15％～4％に相当する．表示させるコンテンツや状況にもよるが，本稿で取り上げたアプリケーションの場合，情報量の制御を行うには十分であると考えられる．
以上より，検出箇所を眉頭の脇あたり（眉間の中心から 14mm～18mm）にすることで，シームレスな情報量の制御が可能であるといえる．なお今回の実験では，男女差および年齢差については特別な傾向は見受けられなかった．

5.

まとめと展望

本稿では，先に開発，発表を行った眉間を用いた拡張現実感制御装置｢F.A.R. Vision｣における，段階的制御の精度を左右する眉間の動きの検出箇所について，実験を行った．個人差はあるものの眉間を寄せた際皺ができる眉頭の脇あたりが，出力値の幅が広く段階的制御に適するという結果が得られた．前回デモンスト
レーション時に検出箇所としていた眉間の中心部と比較すると，概ね 2 倍以上の精度向上となる．これによ

4) 加 藤 博 一 : 拡 張 現 実 感 シ ス テ ム 構 築 ツ ー ル
ARToolkit の開発,信学技報 PRMU Vol.101 No.652,pp.79-86, (2002).
5) G. Klein and D. Murray: Parallel tracking andmapping for small AR workspaces, In Proc 6th IEEEand ACM International Symposium on Mixed andAugmented Reality (ISMAR’07) , (2007).
6) 中里祐介, 神原誠之, 横矢直和: 不可視マーカを用いたウェアラブル AR システム, 画像の認識・理解シンポジウム 2005 予稿集, pp.1614－1615, (2005).
7) 元川洋一, 斎藤英雄: AR Guitar: 拡張現実感を用いたギターの演奏支援システム, 日本バーチャ
ルリアリティ学会第 11 回大会論文集(2006 年 9月), pp.73-76, (2006).
8) 坂根裕, 塚本昌彦, 西尾章治郎: アイコンの立体表
示を可能にするウェアラブル拡張デスクトップシ
ステム, 第４回プログラミングおよび応用システムに関するワークショップ(SPA2001), オンラインプ
ロシーディング, (2001).

9) 澤野弘明, 岡田稔: 車載カメラによる実時間画像処理とその AR 技術に基づく表示方式によるカーナビへの応用, 芸術科学会論文誌, Vol. 5, No.
2, pp. 57–68, (2006).
10) 天目隆平, 神原誠之, 横矢直和: ウェアラブル拡
張現実感システムのための注目オブジェクトへの直感的な注釈提示手法, 日本バーチャルリア
リティ学会論文誌, Vol. 10, No. 3, pp. 305-312,(2005).
11) 谷口和弘, 西川敦, 宮崎文夫: こめかみスイッ
チ:瞬きカチカチでスイッチカチカチな常時装用入力装置, インタラクション 2008 論文集, pp.
25-26，(2008).