C-Blink: 携帯電話ディスプレイによる色相差光信号マーカー
宮奥 健人

東野 豪

外村 佳伸

日本電信電話株式会社 NTT サイバーソリューション研究所
あらまし ‑ 光信号マーカーとユビキタスコンピューティング技術を駆使した高度な情報提供シ
ステムの構築を容易にすることを意図し，携帯電話ディスプレイを光信号発信源として利用可能とする光信号手法“C-Blink”を提案する．携帯電話ディスプレイは，光ビーコンを発信するために設計された LED などに比べ点滅周波数がかなり低い．提案手法は，多色発光により点滅周波数の低い発光デバイスでも有意なデータをカメラに送信できるようにする．本論文では，提案手法の携帯電話による実装と，ロバスト性を保障するための実装パラメータを示す．提案手法はユーザ検出のための光信号 ID をはじめ多様な応用が可能であり，応用システムはユーザの所有する携帯電話を活用して容易に構築できるため実現性が高い．それゆえ，提案手法はユビキタスな高度情報提供サービスの普及に向けた足がかりを築く有力な手段となり得る．

C-Blink: A Hue Differences-Based Light Signal Marker for
Application to a Cellular Phone Display
Kento MIYAOKU, Suguru HIGASHINO and Yoshinobu TONOMURANIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE CORPORATION NTT Cyber Solutions Laboratories
Abstract - This paper proposes a new light signal sending method called “C-Blink” that aims to easily
construct enhanced information service systems using light signal markers and ubiquitous computing
technology. The new method can be implemented by using displays of ordinary cellular phones. The
blink frequency of cellular phones’ displays is much lower than that of LEDs designed for light beacons.
The proposed method uses light signals based on hue differences, and in this way achieves the sending ofsignificant data from low blink frequency light sources to cameras. This paper describes the details on
how the proposed method can be implemented by using cellular phones, and shows parameters that makethe system robust in practical situations. The proposed method can be applied to various applications
including light signal identification to detect user. Furthermore, these application systems can be easily
constructed and are highly practical, because they can use cellular phones that users already have as lightsignal sending devices. Hence, the proposed method should prove to be an important means to gain afoothold in spreading ubiquitous enhanced information services.

1.

どが提案されている．

はじめに
コ ン テ ク ス ト ア ウ ェ ア ネ ス や AR(Augmented

Reality)の分野において，ユーザの位置や移動，周囲の事物を認識し，さまざまな形でユーザの活動を支援する高度情報提供システムの研究が進められている[1-3]．これらのシステムでは，ユーザやユーザ周囲の事物といった対象の ID と位置を特定することが重要となる．そこで，対象の ID と位置をロバス
トに特定する有効な方法として，ユーザや事物の側から発信される光ビーコンを用いるシステム[4-6]や，
微弱無線電波と赤外線光を併用するシステム[7,8]な-1-

これらの対象 ID と位置の特定システムには，主に AR への適用を意図し，ユーザの視野というきわ
めてワイドレンジな範囲に存在する対象物の ID お
よび位置を特定することまでを可能にしたもの[4]と，センサ近隣に存在するユーザや事物の ID およ
び位置の特定を可能にしたもの[5-8]がある．
ユーザの周囲環境に溶け込む形で遍在する非可視なコンピュータが高度で気の利いた情報提供サービスを実現するユビキタスコンピューティング[9]の実用化に向けては，特に，センサ近隣に存在するユ

2. 低速光ビーコン方式

ーザの ID と位置を特定することの重要性が高い．

30fps 以下のカメラで検出可能な周波数で点滅す

上述した光信号システム[4-8]はいずれもセンサ近隣のユーザの ID および位置特定に適用できる．しる単眼光ビーコンを用いる手法である[5]．

かし，これらを用いる場合には，特殊な光信号発信

通常の可視光映像では被写体の移動などにより頻デバイスをユーザ側に付帯させておく必要があり，

繁に輝度差が生じる．このため，低速な可視光の点

この点が，実際的に，ユビキタスな高度情報提供シ

滅は，動体の影響で生じる輝度差と区別できず信号

ステムの構築を行う際の課題となる．

領域を検出するのが難しい．したがって，低速光ビ

この課題を解決する一つの方法は，特殊な光信号ーコンには，赤外線などの特殊な光線を用いたり，

発信デバイスを用いず，既に広くユーザに普及してカメラとビーコンを同期させたりする必要がある．

いるデバイスをそのまま利用して ID と位置の検出

このため，携帯電話ディスプレイには適用できない．

を実現することである．特に，国内での普及率が 60%を超える携帯電話のすべてに搭載されている汎用の3. マトリクス状マーカー方式

小型ディスプレイデバイスを光信号発信デバイスと30fps のカメラで検出可能な周波数で点滅する光

して活用できれば，容易に大多数のユーザに ID 信

信号源の位置を検出するためにロケータを用いる手号発信源を付帯し，高度情報提供システムのための法である[6,10]．複数の光源をマトリクス状に配置し，インフラを構築できるようになる．

4 隅の光源(ロケータ)を周期的に点滅させることでこのような観点から，本論文では，携帯電話ディ

信号領域の検出と効率的なデータ受信を実現する．

スプレイを，ID および位置が特定可能な信号発信源

携帯電話ディスプレイの表示領域を複数の領域にとして活用できるようにすることを目的とした新し

分割して信号を発信する場合，表示領域全体が撮像

い光信号手法“C-Blink”を提案する．携帯電話ディスされ続けないと信号が検出できない．LED をマトリ

プレイは，光ビーコンを発信するために設計された

クス状に配置した光源であれば外乱光の影響を受け

LED などに比べ点滅周波数がかなり低い．提案手法

にくいが，携帯電話ディスプレイではその表面に反は，多色発光を用いることによって，携帯電話ディ射した光の影響によりディスプレイの発光が部分的

スプレイのように点滅周波数の低い発光デバイスかに撮像されない場合が多い．それゆえ，本手法を携ら発信される信号の位置とデータを，近隣のカメラ

帯電話ディスプレイに適用しても信号検出性能が問で検出できるようにするものである．

題となる．同様の理由で，マトリックスコード[3]などをディスプレイに表示する手法も適用できない．

2.

関連研究
上述のように，既存方式は点滅周波数の低い単眼カメラを用いて光信号を撮影し，信号位置とデー

タを同時に検出する方式として，さまざまなものが提案されている[4-6,10]．しかしながら，いずれの手法も携帯電話などの小型ディスプレイを光源として可視光源を利用できないため，携帯電話ディスプレ
イで実現することが難しい．そこで，本論文では，点滅周波数の低い単眼可視光源を用いても，位置とデータが同時検出可能である光信号手法を提案する．

用いることは意図されていない．以下に既存光信号
方式を携帯電話ディスプレイに適用する場合の問題について述べる．

3.

色相差による光信号手法(C-Blink)
30fps 以下の固定カメラで撮影された映像におい

1. 高速光ビーコン方式ても，特殊な光源が含まれないかぎり，局所的に連高速で点滅する光ビーコンを高速カメラで撮影し，続して一定の割合以上で色相が変化する領域が存在

光ビーコン位置とデータ信号を検出する手法である．

する可能性は低いと考えられる．したがって，30Hz

例えば，ID Cam[4]では 4kHz で点滅する光ビーコン

以下の低速な点滅であっても，連続的に発光色の色を用いてワイドレンジかつロバストな信号検出を実相を変化させることにより有意なデータ信号として現している．

検出できる可能性がある．提案手法はこの点に着目

既存携帯電話に搭載されるディスプレイではこのしたものであり，ディスプレイの色点滅によりデーような高速点滅は不可能である．このため，高速光

タ信号を送信し，カメラ側おいて色相差から信号位

ビーコン方式は適用できない．

置を検出しデータを受信する(図 1)．

-2-

送信データ値列

撮影映像

色相差

携帯電話

ディスプレイ

カメラ
色点滅信号

色点滅信号

0

0

0

0

1

1

1

1

2π/3

2π/3

2π/3

2π/3

4π/3

4π/3

4π/3

4π/3

色相 0
(色) (赤)

信号成分

初期状態

2π/3
(緑)

4π/3
(青)

0
(赤)

2π/3
(緑)

0
(赤)

4π/3
(青)

2π/3
(緑)

t

t

t

t

t

t

t

0
(赤)

時間
t: 点滅周期

送信開始

1. データ値を色相差に変換.

1. 連続する色相差から信号成分を検出.

2. 色点滅信号を発信.

2. 信号成分における色相差をデータ値に変換.

送信終了

図 2 提案手法による色点滅信号

図 1 提案手法の動作原理
信号成分
色点滅信号

3.1

C-Blink の基本動作

3.1.1

色点滅信号の送信

信号検出位置提案手法では，N 進数のデータ値を連続して送信

携帯電話

する．各データ値 n(i)は以下の式によって色相差
Dh(i) (0≦Dh(i)＜2π)へ変換される．

図 3 信号位置検出

Dh(i) = (n(i)+1)*2π/(N+1)
π/2

送信側ディスプレイは，連続する表示色間の色相差を送信する．例えば，N=2 とし，2 進数データ値

Dh(i)がデータ値0に変換される範囲

2π/3-εが Dh(0),Dh(1),Dh(2),...となるよう色点滅してデータ
該当データ値なし※

2π/3+ε該当データ値なし※列”00001111”を送信する際の色点滅信号は図 2 に示

0(2π)

π

すようになる．
3.1.2

4π/3-ε色点滅信号の位置検出とデータ受信

受信側カメラでは，入力映像中から連続して一定

4π/3+εDh(i)がデータ値1に変換される範囲

値以上の割合で色相が変化する領域を信号成分とし3π/2て検出する．そして，信号成分の重心を信号検出位※該当データ値なしの場合，Dh(i)は信号による色相差とみなさない．

置として決定する(図 3)．

図 4 検出された色相差からデータ値への変換

さらに，信号成分における各連続フレーム間の色相差をデータ値に変換しデータを受信する．図 4 には，N=2 の場合に受信側で検出された色相差 Dh(i)と変換されるデータ値の関係を示す．送信側からデータ値 0 を送るために，色相差が 2π/3 となるような色点滅を発しても，受信側で検出される色相差
Dh(i)は正確に 2π/3 になるわけではない．そこで許容誤差εを設定し，2π/3-ε< Dh(i)<2π/3+εである
場合に，Dh(i)をデータ値 0 に変換する．
3.2

4.

基本アルゴリズムの実装
4.1

携帯電話を用いた C-Blink の実装

提案手法を用い，携帯電話のディスプレイから光信号として 8bit のデータを発信し，これを検出するシステムを実装した(図 5)．図 5 は，PC 上に実装したソフトウェアが，携帯電話ディスプレイから発信された 8bit のデータを，USB カメラで撮像された映像から検出し，検出信号表示ダイアログ内で検出位

C-Blink の特徴

置に受信されたデータを表示している様子を示す．

提案手法 C-Blink は以下の特徴を有する．
1. 30Hz 以下程度の低周波数点滅光源でも色表示が可能であれば有意なデータ信号を送信できる．
2. 同様に，30Hz 以下程度の点滅でも特殊光線や位置マーカーを用いずに信号領域(位置)を検出できる．
3. 理論上，色相差の階調を N+1 にすれば 1 回の点滅(色変化)により N 進数データ値 1 個を伝送できる．
特に上記 1,2 の特長によって，高速点滅が不可能な携帯電話などの小型カラーディスプレイを光信号発信源として利用可能にする．

-3-

光信号は，NTT DoCoMo 社の携帯電話上で動作する Java アプリケーション(i アプリ)を用いて生成している．複数の市販機種でテストした結果，i アプ
リを用いた実装では 15Hz 程度の点滅が限界だった
ため点滅周波数は 15Hz とした．また，色相差の階調は 3(N=2)としており，1 回の色点滅で 1bit を送信している．したがって，8bit の ID を送信するのに必要な信号長は約 600msec となる．また，信号は赤を基準として生成しており，赤色(色相 0)，緑色(色相 2π/3)，青色(色相 4π/3)の点滅でデータを送信する．

USBカメラ

携帯電話

検出信号

USBカメラ映像

映像1
展示会場大通路（屋内）
固定カメラ

映像2
展示会場ゲート前（屋外）
固定カメラ

映像3
道路（屋外）
固定カメラ

映像4
建物内移動（屋内）
移動カメラ

検出信号表示ダイアログ

図 4 実装システム
信号受信側は USB カメラ(Sony PCGA-UVC11)とPC で構成している．カメラからの入力映像に対して0.020%

PC 上のソフトウェアにより信号領域の検出処理と0.018%
0.016%

データ信号の受信処理をリアルタイムに行っている．
8 フレーム以上連続して既定値以上の色相差が生じ0.014%
発生率(%)

具体的には，まず，160x120 の解像度の映像中から，

映像1
映像2
映像3
映像4

0.012%
0.010%
0.008%
0.006%ている画素を抽出し，既定値α以上の画素からなる

0.004%
0.002%

連結成分を信号成分として検出する．さらに，検出0.000%

された信号成分における色相差をデータ信号に変換

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15

連続数している．なお，許容誤差ε=2π/9 としている．
4.2(A) 連続して既定色相差が生じる画素の発生率

実装パラメータの評価

提案手法は，低フレームレートで撮影された映像

10090においても，特殊な光源が含まれないかぎり，局所結成分がないという仮定に基づいている．色相差は，映像中の動体や，カメラ自体が動くことによって発生する．提案手法がうまく機能するためには，利用

80
フレーム内最大数

的かつ連続して既定値以上の色相差を生じる画素連

70
映像1
映像2
映像3
映像4

60
50
40
30
20

α

10

される環境下で一般に存在する動体を撮影したカメラ映像が上記仮定を満たしている必要がある．そう(固定カメラ対象時)

0
3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15
連続数

でなければ，信号の誤検出が頻繁に発生し，実用上(B) 連続して既定色相差が生じる画素のフレーム内最大数問題となる．

図 5 各映像における実装パラメータの評価

そこで，想定する利用環境において一般に存在する動体(人物，車)を多数含む状況を，異なる照明条

評価対象とした映像は，すべて解像度 160x120，

件(屋内，屋外)において撮影した実環境映像，およフレームレート 15fps，映像長 30 分(26998 フレーム)び，移動カメラを用いて撮影した実環境映像が，実で，撮影条件は以下の通りである．

際に上記仮定を満たすかどうか実装したアルゴリズ
ムを用いて検証した．また，何回連続して既定の色[映像 1] 展示会場(屋内)に設置された情報提供端末

相差が生じた場合に有意な信号と見なせるか，およなどでの利用を想定したものである．大規模展示設

び，どの程度の画素数(α)からなる連結成分を信号

備内の大通路で撮影した．通路の奥に向かって撮影

成分と見なせるかといったロバスト性を保障するたしており，遠方からカメラ直前に至って通路を横切めの実装パラメータを評価した(図 5)．

る多数の人が同時に撮影されている．当該展示設備で大規模な展示会がいくつも開催されていた日に撮

-4-

5.

影したものであり人通りは比較的多い．

議論
5.1

提案手法 C-Blink と既存手法の比較[映像 2] 展示会場(屋外)に設置された情報提供端末

光信号マーカーは，信号位置検出方法とデータ信などでの利用を想定したものである．大規模展示設号送信方法との組み合わせにより実現される(表 1)．

備内のゲート前広場で撮影した．遠方からカメラ直C-Blink は連続的な色変化に基づいて信号位置を検前に至って広場を横切る多数の人が同時に撮影され出し，色相差を用いてデータ信号を送信する．他のている．映像１と同日に撮影したものであり人通り

手法は信号位置検出方法が異なるものの，データ信は比較的多い．

号送信には基本的に光ビーコン方式を用いる.VCC[10]は，赤，緑，黄 3 色の点滅を用いるが，[映像 3] 歩道に設置された情報提供端末などでの利

赤成分と緑成分それぞれ独立に光ビーコン方式を適用を想定したものである．カメラ手前には片側 3 車用したものである．

線の道路があり，交差点に向かって撮影している．

C-Blink の信号位置検出方法に固有の利点は，点

カメラ前の道路や，交差点を横切る多数の車が撮影

滅周波数が低い単眼可視光源へも適用できることでされている．タクシーやバス，トラックなどカラフある．結果，多様なカラーディスプレイデバイスをルな塗装を施した車が多く含まれ，通行量も比較的光源として流用できる．また，C-Blink の色相差によ多い．

るデータ信号送信方法は，点滅周波数が同じ場合，
従来の光ビーコン方式より１光源あたりのデータ伝[映像 4] 携帯端末のカメラを利用する場合を想定し送速度を高くできる可能性がある．

たものである．カメラを手で持って，居室や通路，

一方，光源より発信された光は，環境光の影響に

階段など建物内をうろうろ移動しながら撮影したもより色が変化したり彩度が低下したりする．このたのである．

め，光ビーコン方式を用いる他手法に比較して，提案手法による光信号の到達距離は短いと考えられる．

図 5 中のグラフ(A)は，横軸が連続数 n で,縦軸が n
回連続して既定の色相差が検出された画素の発生率

したがって，ID Cam[4]が実現するような長距離からの ID 信号検出には適さない．

を示している．8 回以上連続して既定の色相差が検多様なカラーディスプレイデバイスを光源とし出された画素の発生率は，移動カメラを用いた映像て流用できる点と信号到達距離特性を考慮すると，

4 を含むすべての映像において 0.0001%以下であり

C-Blink は，環境光変化が比較的少ない屋内の近距離

極めて低かった．また，15 回以上連続して既定の色での実空間指向な情報機器連携システムなどへの応相差が検出された画素はなかった．

用が効果的である．特に，本研究の目的である携帯

図 5 中のグラフ(B)は，横軸が連続数 n で，縦軸が電話ディスプレイの利用を可能とし，既存携帯電話

n 回連続して既定の色相差が検出された画素が一つをキーとした実空間指向な情報機器連携システムをの映像フレーム内で同時に発生した数の最大値を示実現できることによる効果が大きいと考えられる．

している．固定カメラを用いた映像(映像 1,映像 2,

5.2

映像 3)については，7 回以上連続して既定の色相差

上述したように，提案手法は実空間指向な情報機が検出された画素の 1 フレーム内最大発生数は 10

器連携システムの実現に適した手法である．多数の未満であった．移動カメラを用いた映像 4 でも，8ユーザが既に所有する携帯電話をそのまま利用でき

回以上連続して既定の色相差が検出された画素の 1ることから実際的な応用例が数多く想定される．以

フレーム内最大発生数は 20 未満となった．

C-Blink の応用例

下に，C-Blink による光信号マーカーを応用すること

この結果から，実装システムのように 8bit のデー
タを受信する場合，固定カメラ(映像 1,映像 2,映像

によって携帯電話と情報端末を連携させた実空間指向な情報提供システムの例を示す．

3)であれば，8 回以上連続して既定の色相差が検出された画素の連結成分を信号成分と決定する最低画(1) 会議施設などでのユーザ情報提示 AR システム

素数α=10 としておけば，動体などの影響による信ユーザの所持する携帯電話ディスプレイから号誤検出を防ぐのに十分だといえる．同様に，移動

C-Blink 光信号として発信されるユーザ ID を利用す

カメラを用いた場合(映像 4)であっても，α=20 とすることにより，学会などの会議施設内での活動支援

れば十分誤検出を防げる．

に向けた AR システムを容易に実現できる.

-5-

光信号マーカー手法名

C-Blink

ID Cam[4]Phicons[5]BalloonTag[6]VCC[10]

信号位置検出方法

連続的色変化
検出

高速光点滅
検出

赤外線点滅
検出

４隅
周期点滅光源
検出４隅
周期点滅光源
検出

データ信号送信方法

色相差
方式

光ビーコン
方式

光ビーコン
方式

光ビーコン
方式

赤，緑，黄
点滅方式

携帯電話
携帯電話

USBカメラ表 1 光信号マーカー実現方法の比較
PC

まず，各ユーザは，固有のユーザ ID を発信する
光信号発信用 java アプリケーションを携帯電話にダ

プロファイル情報を重畳して表示

ウンロードして起動し，携帯電話を胸ポケットに差し込むなどしてディスプレイが外部から認識できる

図 6 プロファイル情報を提示する AR への適用

よう身に着ける．これによって，視野内のユーザのプロファイル情報などをオーバーレイ表示する ARシステムが実現できる(図 6)．

一方，大画面ディスプレイ上に任意の情報オブジ
ェクトを貼り付ける際には，携帯電話から光信号と小規模な発表会場において，このシステムをプレして情報オブジェクト ID を発信し，ネットワーク

ゼンターの手元に設置しておくことにより，質問者経由で情報オブジェクトの実体もしくは URL をグのプロファイルを確認しながら，質疑に応答するとラバブル情報オブジェクトディスプレイへ送信する．
実装したプロトタイプでは，大画面ディスプレイ

いったことが可能となる．

上にミラー表示した自己像映像にオーバーレイさせ(2) グラバブル情報オブジェクトディスプレイ

る形で情報オブジェクトを提示する．そして，情報

光信号マーカーを大画面ディスプレイのポインタ

オブジェクトに対する取得操作信号が検出された際，として利用するシステム[11]がある．C-Blink の応用

情報オブジェクトが信号検出位置に収束して消滅すにおいては，光信号発信源そのものが通信端末となるアニメーションを表示する．すなわち，ユーザがる点を活用し，光信号マーカー機能とネットワーク

取得操作を行うと，大画面ディスプレイ上の仮想情通信機能を連携させることで，さらに効果的なアプ

報オブジェクトが，ユーザが実際に手にしている光

リケーションが実現できる．そのような応用例の一

信号発信源(携帯電話)に吸い込まれるという表現をつであるグラバブル情報オブジェクトディスプレイ

用いた実世界指向インタフェースを実現している．

は，携帯電話を空間指向な情報入出力デバイスとしグラバブル情報オブジェクトディスプレイを用いて利用できるようにするシステムである (図 7)．

れば，パブリックスペースに設置された大画面ディグラバブル情報オブジェクトディスプレイ上の情

スプレイにプッシュ配信されるさまざまな情報オブ報オブジェクトは，携帯電話ディスプレイから発信

ジェクトを，手元の携帯電話を用いた直感的な操作される光信号によってポインティングされることにで取得できる．また，携帯電話上にある写真画像なよって，ネットワーク経由で携帯電話に取り込まれどの個人的な情報コンテンツを大画面ディスプレイ

る．逆に，携帯電話上で任意の情報オブジェクトを上の任意の位置に貼り付けることもできる．ただし，選択し，グラバブル情報オブジェクトディスプレイ

現状では発信できる ID のサイズが小さく，マスユ

上の任意の位置に貼り付けることも可能である．

ーザ向けシステムの実現は難しい．前述の応用例のまず，携帯電話ディスプレイでは，既定の信号パ

ように，会議施設などで所定数のユーザグループがターンを発信し続ける．大画面ディスプレイ上には利用するシステムであれば現状でも実現可能である．

既定信号パターンの検出位置にカーソルが表示される．ユーザは取得したい情報オブジェクト上にカー

提案手法の応用は上述以外にも数多くある．これソルが表示されるよう手元を動かした後，所定のボまでにコンテクストアウェアネスや AR の研究におタンを押して取得信号(ユーザ ID)を発信する．

いて提案されているアプリケーションのいくつかは大画面ディスプレイ側では，取得信号(ユーザ ID)

提案手法による光信号を用いても実現可能であるとが検出された位置にある情報オブジェクト(URL)を，考えられる．そして，いずれのシステムも，ユーザ

ユーザ ID に対応する携帯電話にネットワーク経由の所有する携帯電話をそのまま利用することで低コで送信する．この結果，ユーザの携帯電話に情報オストに構築できる可能性があり，この点が提案手法

ブジェクトが取得される．

を用いることの重要な利点となる．

-6-

カメラ
USBカメラ

色点滅信号

ユーザ
携帯電話

情報
オブジェクト情報
オブジェクト
携帯電話

カーソル

情報
オブジェクト情報
オブジェクト領域
ディスプレイ

大画面ディスプレイ

プロトタイプ概観
ポインティングされた情報オブジェクト(URL)の送信

図 7 グラバブル情報オブジェクトディスプレイ
5.3

上記 1 は，携帯電話ディスプレイという点滅周波

実用化に向けた課題

実装システムの実験室環境における動作確認で数の低い光源を用いることに起因する問題である．

は，固定カメラの前での人の移動などを光信号とし固定カメラに対しては，信号発信周波数を 30Hz まて誤検出することはなかった．しかしながら，発信で向上し，さらに，データ伝送速度を向上させるこ

した光信号がうまく検出されない場合があった．ことができれば，8bit に必要な信号長が短くなり，歩の要因として以下の点があげられる．

行程度の速度の動きならある程度検出できるように

1. 実装システムで 8bit の ID を送受信する場合，信メラなど移動カメラを利用する場合への適用は難し

号が発信されている約 600msec の間，携帯電話およい．移動カメラを用いるシステムの実現には，やはびカメラが静態していなければならない．したがっり，高速光ビーコンによる方法[4]などが必要である．

て，携帯電話を動かしながら信号を発信するとうま2 は，提案する信号伝達手法そのものの本質的課なると考えられる．しかし，ウェアラブル PC のカ題である．受信側で色相差をデータ値に変換する際

く検出できない．

の許容誤差εを大きく設定すれば信号は検出されや
2. ディスプレイの発色特性や，カメラの色感度特性，

すくなるが，逆に誤検出の可能性が高まる．したが環境光色などの要因から発信信号の色相と撮像されって，検出性能の向上のためには，利用するデバイ

る色相は異なる．このことに依存し，光信号を受信スの特性や利用環境に応じて許容誤差εの値などのしても有意な色相差として検出されない場合がある．

パラメータを最適化する必要がある．

3. ディスプレイによる光信号の指向性はディスプる向きから撮像する複数のカメラを用いて信号を検

レイの視野角に依存する．したがって，ディスプレ

出することによりある程度改善できると考えられる．

イがカメラの撮像方向に対して概ね正対する位置に5 についても，同期がずれた点滅信号も検出できる

なければ，光信号が検出されない．

ようアルゴリズムを工夫することで改善できると考3 および 4 の要因による検出性能の低下は，異なえている．
4. ディスプレイ表面に反射した環境光の影響によ

一方，カメラ直前でカラフルな物体を激しく振る

り，光信号が十分な彩度をもって撮像されないため，と稀に信号として誤検出される場合があった．同様

有意な信号として検出できない場合がある．

に，信号発信中にディスプレイ表面の反射光が急変化することによって信号誤りが発生することがごく

5. i アプリによるソフトウェア処理で実装した光信

稀にあった．実用においてはこのような要因による号源は，厳密に 15Hz で点滅できていない．このた

誤検出やエラーを抑制するため，パリティビットをめに，信号発信タイミングと，カメラの撮像タイミ

設けたデータフレームを構成して送信する必要があ

ングによってうまく検出できない場合がある．

る．さらに，受信側に複数のカメラを使用し，2 つ-7-ム/制御/情報」, vol. 47, No. 4, pp. 179-184, 2003.

以上のカメラで同時に同じデータ信号が受信された
場合に，正確に受信されたものとすることが考えら[2]

上岡英史, “コンテクストアウェアネスを用いたアプリケーションの研究動向,” 情報処理,れる．

vol. 44, No. 3, pp. 265-269, 2003.

実装システムは，現段階でも限定された用途においては十分に利用可能と考えられるが，多様な条件[3]

暦本純一, “2 次元マトリックスコードを利用

下でさまざまな用途においてより快適に利用できるした拡張現実感の構成手法,” インタラクティ

ものとするために上記課題の解決が必要である．まブシステムとソフトウェア IV,pp.199-208,近代科学社, 1996.

た，データ伝送速度の向上が今後の重要な課題である．現状の実装では N=2 として色相差 1 つを用いて[4]

松下伸行,日原大輔,後輝行,吉村真一,暦本純一,“ID Cam：シーンと ID を同時に取得可能なス1bit を伝送しているが，N の値を増加し伝送速度を上げた場合の性能についても評価していく必要があ

マートカメラ,” 情報処理学会論文誌,vol.43,

る．

No.12, pp.3664-3674, Dec. 2002.
[5]

6.

D. J. Moore, R. Want, et al. “Implementing
Phicons:

まとめ

Combining

Computer

Visionwith

Infrared Technology for Interactive Physical Icon,”

本論文では，携帯電話ディスプレイを発信源としProceedings of ACM UIST '99, Ashville, N.C.,て利用することを意図した色相差による光信号手法
C-Blink を提案した．また，その基本アルゴリズムを

November 8th-10th, pp. 67-68, 1999.
[6]青木恒, “カメラで読みとる赤外線タグとその実装し，携帯電話ディスプレイを光源とした光信号

応用, ” インタラクティブシステムとソフトウマーカーを実現した．さらに，実環境においてロバェア VIII,pp.131-136, 近代科学社, 2000.

スト性を維持するための実装パラメータを評価し，[7]

提案手法の特性について考察するとともに，その有中村嘉志,伊藤日出男,西村拓一,山本吉伸,中島秀之, “無電源小型通信端末 CoBIT による近距用な応用例について述べた．

離情報支援の実現,” 情報処理学会知的都市基大多数のユーザが既に所有している携帯電話を盤研究グループ研究報告, 2002-ICII-3，pp. 1-7,

光信号発信源として利用できるようにしたことによって，光信号によるユーザ ID を活用したシステム

2002.
[8]

の構築が容易になる．したがって，提案手法は，コ一,”遠隔地の「ヒト・モノ」に触る Stick-on

ンテクストアウェアネスや AR の分野において数多

Communicator (StiC),” インタラクション 2003

く提案されている有用な高度情報提供システムを早期に実用化し，その普及に向けた足がかりを築くための有力な手段となり得る．

森澤文晴,武藤伸一郎,寺田純,佐藤康博,門勇

論文集, pp. 223-224, 2003.
[9]

M. Weiser, “The Computer for the 21st Century,”
Scientific American, 265(3), pp. 94-104, 1991.

本論文においては，実装システムにより提案手法の動作を確認したが，信号検出性能やデータ伝送速度の向上に向け，色相差光信号手法の特性について[10] 塚本昌彦, “実空間利用のためのビジュアルなコンピュータ間通信方式,” 情報処理学会研究
報告（モーバイルコンピューティング

より細かく検証する必要がある．そのため，今後，

2000-MBL-12),Vol.2000,No.14,pp.25-32,2000.

各種条件下で評価実験を行い提案手法の特性を明ら[11] 細谷英一,北端美紀,佐藤秀則,原田育夫,野島久かにしていく．そして，それらの知見を踏まえ，実装方法を改良するとともに，アプリケーションシス
テムの実用化を進める．また，より高性能な光信号
ID システムの実現にむけて，多色発光 LED と高速カメラを用いた提案手法の実装と性能評価を行って
いく．

参考文献
[1]

角康之, “実世界インタラクションにおける状
況認識の役割,” システム制御学会誌「システ-8-雄, 森澤文晴,武藤伸一郎,”実世界インタラク
ションのためのミラーインタフェース,” イン
タラクション 2003 論文集, pp. 95-96, 2003.