[添付資料3-2-1-2] SS研 Grid Computing 2004 WG フォーラム資料

2004/12/1

ＶｉｚＧｒｉｄプロジェクト概要
ＶｉｚＧｒｉｄプロジェクト概要

文科省ＩＴプログラムの一課題スーパーコンピュータネットワーク上でのリアル実験環境の実現→Ｇｒｉｄ上に高臨場感を伴う遠隔コラボレーション環境の構築を目指す

VizGridプロジェクトの概要

産学官連携プロジェクト

２００４年１２月１日
富士通株式会社
計算科学技術センター 軽部 行洋

北陸先端科学技術大学院大学、京都大学、広島大学、日本原子力研究所、金沢医科大学、富士通株式会社
それぞれの得意分野を活かした研究開発プロジェクト→単独の機関では実現不可能なテーマを実現２００２年度より５カ年計画で開始
研究成果の実用化、人材育成が求められている
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なぜなぜ 高臨場感遠隔コラボレーション環境か
高臨場感遠隔コラボレーション環境かどんなプロジェクト？
どんなプロジェクト？

課題名
スーパーコンピュータネットワーク上でのリアル実験環境の実現
グリッド

高臨場感を伴う遠隔コラボレーション環境

分散した知識／ノウハウを共有し高度な協業を実現⇒コラボレーショングリッド

研究開発の競争激化⇒スピードアップ、国際競争力強化が求められている

研究開発のボーダレス化⇒異分野間での共同研究が盛んに⇒遠隔地間での共同研究が盛んに

今後ますますこの傾向は強くなる

専門用語の違い、研究文化の違い、物理的距離が障害に

ただし、認証、暗号化等の技術は他プロジェクトの成果を活用

高臨場感遠隔コラボレーション環境のための要素技術の研究開発を行う
さらに研究成果を医療分野／核融合分野に適用し、検証を行う

研究者間のコミュニケーション密度を高める必要がある⇒視覚情報の有効活用(百聞は一見にしかず)
高臨場感を伴う遠隔コラボレーション環境で解決

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なぜなぜ 三次元か？
三次元か？

高臨場感遠隔コラボレーション環境とは？
高臨場感遠隔コラボレーション環境とは？

遠隔地間でも同一場所で議論しているかのような環境

実世界は三次元空間⇒人間にとって三次元空間での意思伝達が最も自然シミュレーションやＣＴ／ＭＲＩ等では三次元データを日常的に利用
可視化・立体視することでデータ本来の姿を感覚的にとらえやすい

具体的には
具体的には

多地点間（三地点以上）で
様々な見方ができる同じ情報を共有しながら仮想空間
相手の表情や視線を認識可能⇒議論の場で、参加者の視点での映像作成が可能
ビデオ会議に比べ、視線の一致、円滑な話者交代が可能になり議論の質が向上⇒異分野間の協同研究では分野間をつなぐ共通言語的役割を果たす

デバイスの充実⇒複数視点を有する裸眼立体視ディスプレイ装置などが複数メーカから商品化
三次元データを手軽に扱えるインターフェースが揃いつつある

今後ますます三次元データのハンドリング技術が重要になる

仮想空間内に、人も物も三次元データとして配置する
ことで、お互いの位置関係の把握が可能な環境
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三次元データを統一的に扱うボリュームコミュニケーションを提唱
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[添付資料3-2-1-2] SS研 Grid Computing 2004 WG フォーラム資料

ボリュームコミュニケーションとはボリュームコミュニケーションとは

2004/12/1

ボリュームコミュニケーションの効果
ボリュームコミュニケーションの効果

人も物も統一された三次元データ（ボクセルデータ）化し、遠隔地間で送りあい、仮想空間に配置し、表示すること

 三次元空間に議論空間を投影することによる臨場感の実現
 互いの位置関係を表現することで、アイコンタクト等の人間が本来持つコミュニケーション能力を引き出し、密なコミュケーションを実現

人も物も三次元データであることが、多地点間でも位置関係を表現可能な仮想空間構築に繋がる２地点の場合３地点の場合４地点の場合テレビ会議システム

Ｂ

参加者BのビューＡ

参加者Aのビュー

ﾎﾞﾘｭｰﾑｺﾐｭﾆｹｰｼｮﾝ

正面

Ｃ

斜め

参加者同士、対象との関係は不明

アイコンタクト

三次元空間に投影された議論空間

地点数によって見え方が異なる ⇒ 三次元データであれば地点数に依存しない

ポインティング操作

参加者Cのビュー

共同注視

ｺﾐｭﾆｹｰｼｮﾝ
密度の大きな違い

臨場感のあるｺﾐｭﾆｹｰｼｮﾝ

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ボリュームコミュニケーション・イメージ
ボリュームコミュニケーション・イメージ

技術の枠組み
技術の枠組み
医療分野
医療分野
血流・血管連成解析技術要素技術適用検証

仮想コラボレーション空間

核融合分野
核融合分野
遠隔実験／シミュレーション技術
要素技術適用検証
適用生成技術
仮想空間への配置

I see!

技術統合（ボリュームコミュニケーション基盤）
技術統合（ボリュームコミュニケーション基盤）
ボリュームコミュニケーション
ボリュームコミュニケーション
OK! Next
Operation is…

通信技術

個人作業支援環境要素技術
個人作業支援環境要素技術

リアル環境実現要素技術
リアル環境実現要素技術
仮想コラボレーション空間を使ったコミュニケーション環境を実現

計算環境

遠隔地の共同研究での情報共有、および、研究関連状況の変化をリアルタイムで把握

圧縮
表示

リアル環境

ボリューム
可視化技術
That !

検索技術

OK! Next
Operation is…

生成連成解析
凡例： ボリュームデータの流れ： ボリュームデータ

情報階層管理，構造管理通信

スーパーコンピュータ

I see!

配置
伸長

ボリューム
データ

アーカイブ

ボリューム
データ

各種
状況変化

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プロジェクト実施体制
プロジェクト実施体制
プロジェクトリーダ
プロジェクトリーダ

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主な成果：生成技術
主な成果：生成技術

北陸先端大(JAIST)北陸先端大(JAIST) 松澤教授
松澤教授

プロジェクト統括
プロジェクト統括

アクティビティ
情報管理・表示検索三次元データの生成北陸先端大、富士通
北陸先端大、富士通

カメラ映像等のリアル環境からボクセル生成（※１）

ボリュームコミュニケーションの実現に向けた要素技術開発
ボリュームコミュニケーションの実現に向けた要素技術開発
実世界指向ビジュアルコミュニケーションシステムの研究開発
実世界指向ビジュアルコミュニケーションシステムの研究開発¾リアル環境実現要素技術－通信，圧縮／伸長¾リアル環境実現要素技術－通信，圧縮／伸長
協調ビジュアルデータマイニングのためのテレイマージョン環境構築に関する研究
協調ビジュアルデータマイニングのためのテレイマージョン環境構築に関する研究¾リアル環境実現要素技術－生成，表示¾リアル環境実現要素技術－生成，表示

北陸先端大 丹助教授

京都大 小山田教授

高度データアーカイブに関する研究
高度データアーカイブに関する研究¾個人作業支援要素技術－アーカイブ／検索¾個人作業支援要素技術－アーカイブ／検索

広島大 石井教授

協調プロジェクト支援推進環境に関する研究
協調プロジェクト支援推進環境に関する研究¾リアル環境実現要素技術－生成，配置¾リアル環境実現要素技術－生成，配置¾個人作業支援要素技術－情報階層管理・構造管理，アクティビティ情報管理・表示¾個人作業支援要素技術－情報階層管理・構造管理，アクティビティ情報管理・表示

富士通 神田主管研究員

三次元データz

視点非依存型ボクセルカラーリング
 効率的なノイズボクセルの削除
 ボクセル投影像計算の高速化

z生成された三次元データ
解像度 96×96×96

着色処理の並列化

リアル環境からのボクセル生成（※１）

実用化に向けた実応用分野での適用検証
実用化に向けた実応用分野での適用検証
医療分野における分野横断的循環器疾患診断治療支援システムの検証
医療分野における分野横断的循環器疾患診断治療支援システムの検証¾血流－血管連成解析技術の研究開発¾血流－血管連成解析技術の研究開発

北陸先端大 松澤教授

核融合分野における階層的遠隔研究及び協調型研究環境統合の検証
核融合分野における階層的遠隔研究及び協調型研究環境統合の検証¾遠隔実験技術の研究開発¾遠隔実験技術の研究開発

原研 小関室長

技術統合と成果の普及
技術統合と成果の普及
システム化と成果の実用化・製品化
システム化と成果の実用化・製品化¾要素技術を統合したリアル実験環境のシステム化¾要素技術を統合したリアル実験環境のシステム化

ボクセルカラーリング

三次元データ着色（ボクセルカラーリング）技術の研究開発

5台のカメラで撮影（※１）多視点カメラからの三次元データ生成技術は京都大学松山教授の成果を利用

富士通

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並列ボクセルカラーリング
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主な成果：通信技術
主な成果：通信技術

主な成果：表示技術
主な成果：表示技術 マルチストリーミングデータ同期通信技術の研究開発
独立して通信されるストリームデータ間の同期を確立し、複数拠点および異種ストリームデータを活用したアプリケーションの実現が容易となったLive streaming 1

2004/12/1

Synchronizer
NodeComposite
Synchronized Stream 動的分割可視化・高品位表示技術の研究開発
z 計算サーバ側で、可視化サーバに最適な分割サイズ、分割数を動的に取得し、可視化サーバの性能を最大限に引き出した可視化を実現
z 物体内の視点においても、干渉縞の発生しない高品位ボリュームレンダリングの高速化を実現

計算サーバ
Skewed不規則格子上で定義されたシミュレーション結果

Delay
Generator

Synchronizer
Node

分割

サブボクセルを生成

サブボクセルを送信
高品位ボリュームレンダリング

Live Streaming 2Synchronized 統一的ストリーミングプロトコルの研究開発
z 異種データ（三次元データや制御データ）のストリーミングフォーマットを標準プロトコル（RTP）上に実装し、統一的な扱いを実現
z 標準化提案予定

ボクセル解像度と３Dテクスチャメモリサイズを送信

ネットワーク

部分画像を重畳可視化サーバ

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主な成果：技術統合
主な成果：技術統合

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主な成果：検索技術
主な成果：検索技術

 生成・通信・表示技術を統合、ボリュームコミュニケーション基盤
プロトタイプシステムを開発

Ｈ１５年度成果
生成 三次元データから検索キーと類似した部位を検索

通信

表示

z 三次元データをリアルタイムに生成し、z 検索対象と検索キーは三次元データを使用（特異点）をインデックスとして使用

片方向通信
ネットワーク経由で遠隔地に表示する
解像度 96×96×96
スピード 2fps
一連のシステムを実現
z 処理をパイプライン化し、並列度を高めることでリアルタイム性を確保

共有

表示
操作

通信

面①

解像度： 128×128×128～256×256×256
スピード： 最大10fps

操作

①操作

面②

② ③ 面③表示

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主な成果：医療分野適用
主な成果：医療分野適用

特異点抽出

から三次元的に同様の症状を有す部位を検索可能

Ｈ１６年度成果（見込）表示

特異点

z 大動脈解離のX線CT画像を検索キーとして、保存された患者のCT画像検索キー

生成

MRI

z 検索キーとして三次元データの特徴が検索にヒットした部位
類似
順位１

面①

面②

面①

面②面③

類似
順位２面③
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今後の研究開発計画
今後の研究開発計画

遠隔協調可視化 遠隔地で医療画像共有、議論が可能な二次元画像可視化共有システムを実現
 ボリュームコミュニケーション基盤評価に向けたI/Fのテストを実施

今後もボリュームコミュニケーションにおける要素技術研究開発を中心に実施していく
要素技術の研究開発

二次元画像可視化共有システム
血流・血管連成解析
 MRI、X線CTから抽出した血管形状を用いた血液・血管連成解析システムを実現
 医療診断支援システムの機能として稼動

主な成果：核融合分野適用
主な成果：核融合分野適用：ボクセルカラーリングシステム高速化、大規模化生成技術：エラー訂正、圧縮を考慮した三次元データ形式の開発設
通信技術
計、アプリケーション間連携のための制御技術
表示技術：分割可視化技術に対する高速化
検索技術：三次元データ類似検索の高速化

適用検証（医療）

遠隔実験システム：二次元画像可視化共有の成果をボリュームコミュニケーション基盤に統合
血流・血管連成解析：循環器系疾患診断治療支援に向け
血流・血管連成解析技術の研究開発
遠隔協調可視化 JT-60向け遠隔実験機器制御、遠隔計測機器制御、遠隔実験結果解析シス
テムを実現
 ボリュームコミュニケーション基盤評価に向けたI/Fテストを実施
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