地上と地下街を含むパノラマビューでの階層関係把握手法の評価
安 部陽平†

新井 イスマイル††

西 尾信彦†

階層のある場所においてユーザに階層間の位置関係を容易に把握させることを目的とし，各階層のパノラマ写真をシステムが保持していることを前提として，その異なる階層のパノラマビューを容易に切り替えて閲覧可能とする Worm Hole View を提案する．この提案インターフェースは，パノラ
マビューウィンドウ内で 2 つの階層を同時に自由な割合で切り替えて見ることができる．また，階層間を繋ぐ施設 (階段，エスカレータ，エレベータ等) 同士を結び付けるため，その場所にアイコン (階段等) を表示して対応関係を示す．これにより，ユーザは異なる階層の情報を得ながら，階層間を繋ぐ施設とその対応について容易に認識できるため，階層間の位置関係を理解することができる．この提案手法を評価実験で比較した結果，ユーザに階層間の位置関係を容易に把握させることができることがわかった．

Evaluation of a Presentation Method of Multilevel
Urban Structures using Panorama ViewsYohei Abe,† Ismail Arai†† and Nobuhiko Nishio†
In the place with the multilevel structures, our purpose is to make users easily understandthe position between the hierarchical levels. Therefore, we propose Worm Hole View thateasily switches the panorama view of the diﬀerent hierarchy on the assumption that the system has whole panorama shots of each level. The proposed interface enables users to see
ﬂexible multilevel panoramic views in a window, freely changing the visible ratio between aground view and an underground view of the same place. Moreover, it eﬀectively shows theicons which represent architectures like stairs or elevators that physically connect between
the adjacent levels. Such icons can help users easily recognize the places from which to which
they connect between levels. The easiness in understanding the positions between levels isevaluated by conducting the assessment experiment comparing our method and others.

1. は じ め にのレイアウト・規模のものであれば理解し易いが，地上の地図とその地下に広がる地下街の地図のように近年，都市部を中心に地下街が発達し，また高層レイアウト・規模が同様でない場合は理解することは建築物が増加してきており，それに伴って階層的な構困難である．そこで，本研究では，階層構造のある場造を持つ，複雑に入り組んだ場所が増えてきている．

所においてユーザに階層間の位置関係を容易に把握

このような場所は，訪れたことがない人に限らず，何させることを目的とし，各階層のパノラマ写真をシス回か訪れたことがある人にとっても，その場所がどのテムが保持していることを前提として，その異なる階ような階層構造になっているかを理解することは困難

層のパノラマビューを容易に切り替えて閲覧可能とすである．その場所の階層構造を地図を用いて理解する

る Worm Hole View を提案する．この提案インター場合，一般的には異なる階層の地図同士を見比べて対フェースは，パノラマビューウィンドウ内で 2 つの階応関係を把握する．しかし，この地図同士を見比べる層を同時に自由な割合で切り替えて見ることができる．

作業は，ある建築物のフロアマップのようにほぼ同様

これにより，ユーザはその割合に応じて，異なる 2 つの階層の映像を同時に見ることができる．また，物理† 立命館大学情報理工学部
Department of Computer Science and Engineering，
Ritsumeikan University†† 立命館大学総合理工学研究機構
The Research Organization of Science and Engineering，Ritsumeikan University

的な移動により 2 つの空間を横切ることができる階層間を繋ぐ施設 (階段，エスカレータ，エレベータ等) にアイコン (階段等) を表示して対応関係を示す．これ
により，ユーザは階層間を繋ぐ施設とその対応を容易に認識できるため，階層をまたがっても位置関係を見情報処理学会 インタラクション 2011

失わず移動することができる．
本論文では，2 章で関連研究を述べ，3 章で提案する Worm Hole View の概要を述べ，4 章で評価実験の方法・結果について述べる．5 章で考察を述べ，最後に 6 章で本論文をまとめる．

2. 関 連 研 究
複数の地図を見易くする研究として，中村ら1) はGoogle maps☆ や Mapion☆☆ などの地図をベースとし，フロアマップや駅構内図などの他の地図や情報をシー
図 1 Gooraﬃti
Fig. 1 Gooraﬃti

ムレスに連携できるようリンクさせている．これにより，複数の地図を見比べ易くなったが，地図同士を繋ぐ施設と位置関係については提示されておらず，ユーあった場合において提示される画像は，カメラの撮影ザがそれらを容易に認識することは困難である．
また，遮蔽物によって見えない死角領域の視覚化を範囲内でその遮蔽物を迂回するように画像を提示しな行なう研究は数多くなされている．ワイヤーフレーム

ければならず，遮蔽物の向こうがどのようになっておを重畳することで建築物の構造を提示する A. Webster

り，その場所が今いる場所とどのような位置関係であ2)らのシステムや，X 線画像を重畳表示することにより物体の内部を提示する N. Navab らのシステム3) などが挙げられる．こうした直接見ることのできない死るかを把握することは容易ではない．

3. パノラマビューの階層的視覚化の提案

角領域の透視は，仮想環境においても有用である．壁

本研究は提案手法を用いることで階層同士の位置関を半透明にすることでその壁に遮蔽されていた部分を係把握を容易にすることと，仮想世界における視点位透視できる機能が，仮想環境のナビゲーションにおい置の移動を容易にすることの 2 つを目的としており，4)て役立つことが示されている ．津田ら

5)は，死角領域の透視表示手法を 6 種類挙げ，実際にどのような表

本論文では，まず前者の目的を達成することに着目している．

示方法がユーザにとって直感的に理解し易いかを検討

複数の地図を見易くする既存研究では，2 次元地図している．しかし，このような研究は本研究においてがベースとなっており，直感性に欠けるという問題が階層間の遮蔽物 (天井) を透視するという点においてある．そこで，まず本研究では，ユーザに直感的に情は類似しているが，遮蔽物の向こう側の映像を矛盾な報を与える方法として，Google Street View☆☆☆ など

く合成するためには大量の地点・角度における写真をに利用されているパノラマビューを用いる．パノラマ撮影する必要があり，その撮影コストは街レベルのナビューは全方位カメラによって撮影されたパノラマ写

ビゲーションにおいては非現実的である．

真を，3 次元空間に形成された球の内面に貼り付け，全方位カメラにより撮影されたパノラマ写真を用い
6)てウォークスルーを行なう研究として，石黒らはODVS と呼ばれる全方位視覚センサを用いて撮影さ球の中心からそのパノラマ写真を見ることで実現されており，実際にその場所にいるかのようなビューを提供できる．

れたパノラマ画像と位置情報から，移動に沿ってユー

このパノラマビューを用いた研究として，我々は既ザに画像を滑らかに提示する 3 つのモデリング手法をに Gooraﬃti8) を提案している．Gooraﬃti はパノラ提案し，それぞれ精度やコストの比較を行っている．

マ写真の撮影箇所付近の店舗や場所に関するコンテン

冨手ら7) は，パノラマ画像とセンサ位置から任意視ツへリンクさせるアイコンを，パノラマ写真に重畳表点の全方位画像を生成し，平面透視投影画像に変換し示している (図 1)． 我々のビューアは Google とはてユーザに提示する．これらの研究は，パノラマ画像別に独自に開発しており，任意のパノラマ写真を利用から変換した画像を用いて，あたかも滑らかに歩いてすることができる．図 1 は我々のビューアで Googleいるようにユーザに見せることができるが，遮蔽物がStreet View のパノラマ写真を利用した例であるが，
図 2 のように我々が撮影した大阪梅田周辺地下街の☆
☆☆

http://maps.google.co.jp/http://www.mapion.co.jp/☆☆☆

http://maps.google.com/intl/ja/help/maps/streetview/地上と地下街を含むパノラマビューでの階層関係把握手法の評価

マウスオーバー前

マウスオーバー後

図 4 視野角内に繋がりがある場合
Fig. 4 The case both ends are visible

図 2 Gooraﬃti Umechika
Fig. 2 Gooraﬃti Umechika

マウスオーバー前

マウスオーバー後

図 5 視野角内に繋がりがない場合
Fig. 5 The case the odd end is not visible

別の階層のパノラマビューの球をもう一つ形成し，内包された球に貼り付けられているパノラマ写真 (地下)を指定された部分だけ透過させることにより，外側の球に貼り付けられたパノラマ写真 (地上) が見えるよ
うにして，階層性を擬似的に表現する．地下のパノラ
マ写真の天頂からどの程度を透過させるかはユーザがFig. 3

図 3 提案手法による階層表現
Proposed multilevel panorama view

スライダーを用いて指定でき，スライダーを右に動かすほど地上のパノラマビューが足元まで降りてくるようになる．

9)

パノラマ写真を利用することもできる ．我々は，関また，階層間を繋ぐ施設にアイコンを表示し，アイ連研究で述べたようなシースルービジョンの研究とはコンにマウスオーバーすると，もう一方の階層の対応異なり，あらかじめ複数のカメラを設置したり，正確する場所にアイコンを表示する (図 4)．この対となるなカメラの角度を計算したりせず，全方位カメラを取アイコンとは，例えば上の階層に通じる階段の場合，り付けた台車を用いて巡回撮影を行なっている．また下の階層から階段に入る入口アイコンの対として，階パノラマ写真は，一度の撮影で周囲 360 度を撮影でき段から上の階層に出る出口アイコンに相当する．このるため，撮影コストが低い．既に撮影済みの Googleような入口と出口の関係を対と表現する．対となるア

Street View の地上パノラマ写真と，我々が撮影したイコンが水平視野角内に存在しない場合，画面の上部地下街パノラマ写真を組み合わせることにより，現実の端に矢印を表示し，その方向にビューを向けると対的なコストでシースルービジョンの実現が可能であるとなるアイコンが存在することをユーザに提示すると考えられる．

(図 5)．

しかし一方で，階層性のある場所にて階層同士を見Google Street View と Gooraﬃti のパノラマ写真比べて読み取り，理解しなければならない．その問題を撮影した緯度・経度は厳密には一致しないが、階層を解決するために，本研究では階層の異なるパノラマの繋がりを示すアイコンを提示することによってユービューを容易に切り替えて閲覧可能とする Worm Hole

ザは階層間を繋ぐ施設とその対応について的確に認識

View を提案する．提案手法の概要を図 3 に示す． 実することができる．詳細情報はパノラマビューを用い装方法としては，このパノラマビューの球を内包するて，また周辺の大局的な情報は Google maps を用い

情報処理学会 インタラクション 2011

ヨドバシカメラ

問題となる階段図 6 提案手法のインターフェース
Fig. 6 The proposed interface

ることを想定した提案手法のインターフェースを図 6に示す．
新阪急ホテル

4. 評 価 実 験

図 7 問題例
Fig. 7 Sample question

本提案の有効性を従来 2 手法との比較によって評価した．従来 2 手法の詳細は以下の通りである．

ラウザは FireFox(バージョン 3.6.12) とし，”Yahoo!

従来手法 1 2 次元地図地図”，”Google maps”，”地上版 Gooraﬃti”，”地下一 般 的 に よ く 使 用 さ れ る 2 次元 地 図 と し て ，

街版 Gooraﬃti”，”Worm Hole View”の各々をタブ

Google maps と yahoo!地 図 が 挙 げ ら れ る ．

で開いた状態で実験を行なった．

☆

Google maps は地上の詳細な地図を持ち，yahoo!

4.2 被 験 者

地図は大阪梅田周辺地下街の詳細な地図を持つた

被験者は研究室の男性 12 人で，平均 22.1 歳の大学め，これらを併用する．
従来手法 2 パノラマビューア

生または大学院生である．

4.3 実 験 手 順

前章に述べたように Gooraﬃti はアイコンにより実験対象の大阪梅田周辺の理解度によって，タスク様々な情報を得ることができ，地上版と地下街版の正答率・完了時間に差があると考えられるため，まともに閲覧することができるため，これらを併用ず実験前に各被験者に大阪梅田周辺の理解度についてする．

5 段階評価してもらった．実験は以下の手順で行なった．まず，被験者に 3 つの手法ごとにタスクを行なっ

この 2 次元地図，パノラマビューア，そして本研究のてもらう前に，インターフェースの操作に慣れてもら提案手法の 3 つを用いて評価実験を行なう．

うため，被験者に操作方法を説明して練習する時間を4.1 実 験 環 境

各インターフェースごとに約 2 分設けた．

3D レンダリング速度は PC の性能に依存する．そ次に，タスクを行なってもらった．同じ被験者が一のため，本実験では全ての被験者に同一 PC を利用し度回答した問題を再度回答することがないものとし，てもらった．ノート PC(lenovo 社の ThinkPadX200，被験者ごとに問題の順序も変更した．タスクとして，

CPU:Core 2 Duo P8800 2.66GHz，メモリ:3GB，まず各手法ごとに Google Street View のとある撮影

OS:Windows7(32bit)，解像度:1280 × 800) に外部モ地点から見える階段の画像と，同一地点から見えるラニター (サイズ：17 インチ，MITSUBISHI 社，解像

ンドマークの画像 2 つの計 3 つの画像をそれぞれ提示度:1280 × 1024) を接続した拡張画面の状態で評価実した (図 7)．問題内容は，その地点から見える階段を験を行なった．ノート PC の画面にはブラウザを開下りた場所がどのような風景なのか答えるというもの

き，外部モニターの画面では問題となる画像や回答用である．その後，被験者は問題となる場所を探索し，選択肢の画像を見てもらう形式で行なった．また，ブ与えられたランダムに選ばれた不正解画像 4 つと正解
画像 1 つの計 5 つの階段画像を見て，その画像の記号☆

http://map.yahoo.co.jp/

を 1 つ回答する．実際に用いられた画像群を図 8 に

地上と地下街を含むパノラマビューでの階層関係把握手法の評価

google maps

yahoo!地図

地上版 Gooraﬀti

地下街版 Gooraﬃti

図 8 回答用の選択肢
Fig. 8 Choices for answer

示す．

提案手法

タスクはできるだけ速く行なうことを求め，各手法

図 9 タスク開始画面
Fig. 9 start point of the tasks

ごとのタスクの正答率及び完了時間を計測した．また，全てのタスクにおいて，タスク開始時は縮尺は全て最大ズームとし，ズームした画面の中心が”阪急百貨店大阪うめだ本店”の南側にある道路になるように設定した (図 9)． ”阪急百貨店大阪うめだ本店”を選んだ
理由は，それ自体が大阪梅田周辺において有名なランドマークであり，問題とした 3 つのランドマークとの距離が 500m 以内と離れ過ぎていないためである．全てのタスクが終了した後に，主観的な評価を行なうため，以下の質問に対しての 5 段階評価と自由記述によ図 10 大阪梅田周辺の理解度
Fig. 10 Familiarity of Osaka Umeda

るアンケートを行なった．
質問 1 提案手法において，階層同士の位置関係を理解できたか
質問 2 提案手法において，階層間が繋ぐ施設を正確に理解できたか

エレベータ等) に表示していたアイコンを利用したか
質問 5 自分の今いる階層がどこであり、その上またさらに後日，ユーザの利用状況を知るための質問が不は下の階層がどの様であるかが把握し易かった順足していたことと，質問 1 と質問 2 の「理解できたに提案手法と従来手法の計 3 つを全て並び替えよか」という文言が漠然としており曖昧であったことを質問 6 現在いる階層と、違う階層の位置との結びつふまえて，以下の質問によるアンケートを行なった．

き (階層間を繋ぐ施設) を把握し易かった順に提質問 3 と質問 4 は YES か NO の 2 択を，質問 5 と案手法と従来手法の計 3 つを全て並び替えよ

質問 6 は (ア) 提案手法と (イ)2 次元地図と (ウ) パノ

4.4 実 験 結 果

ラマビューの 3 つの並び替えた記号列を回答しても図 10，図 11，図 12 に全被験者の大阪梅田周辺のらった．

理解度の割合，各手法ごとの正答率と平均タスク完

質問 3 提案手法において、スライドバーを触って階了時間をそれぞれ示す．正答率は 2 次元地図，パノ層間の境界線を動かしたか
質問 4 提案手法において、階層間を繋ぐ施設 (階段、ラマビューア，提案手法はそれぞれ 66.6%，83.3%，91.7%であり，平均タスク完了時間はそれぞれ約 305

情報処理学会 インタラクション 2011

図 13 質問 1 によるアンケートの結果
Fig. 13 The result of question 1 in work sheet
図 11 各手法ごとの正答率
Fig. 11 The accuracy of each method

図 14 質問 2 によるアンケートの結果
Fig. 14 The result of question 2 in work sheet

図 12 各手法ごとの平均タスク完了時間
Fig. 12 The average task completion time of each method

5. 考察

評価実験により，提案手法を 2 次元地図とパノラマビューと比較した結果，正答率，平均タスク完了時間

表 1 質問 5，質問 6 によるアンケートの結果
Table 1 The result of question 5, 6 in work sheet
回答パターン

質問 5

質問 6

ア＞イ＞ウ
ア＞ウ＞イ
イ＞ア＞ウ
イ＞ウ＞ア
ウ＞ア＞イ
ウ＞イ＞ア4人
8人
0人
0人
0人
0人

3人
8人
1人0人
0人
0人

ともに一番良い結果となった．しかし，t 検定を行なった結果，提案手法と比較手法の間に有意差は見られなかった．このことから，数値評価で目的を達成したというためには，更なる改良が必要であるといえる．
アンケートによる自由記述では，「(提案手法は) 比較手法に比べて移動する時間が遅い」や「(画像の) ロードに時間がかかる」などの意見があったが，これは比較対象のパノラマビューと比べてパノラマ写真のテク秒，約 298 秒，約 279 秒であった．しかし，提案手スチャ画像の分割数が多く，Web サーバにアクセスす法と比較手法ごとの t 検定により分析した結果，正答る回数が多いため，その分のオーバーヘッドが発生し率と平均タスク完了時間ともに大阪梅田周辺の理解度ているものと思われる．そのため，テクスチャへのアに関係なく，有意水準 5%で有意差は見られなかった．

クセス回数を減らしてパノラマビュー間の移動の処理

次に，質問によるアンケートの結果を図 13，図 14 に時間を改善する必要があることがわかった．

示す．質問 1，質問 2 ともに「4:理解できた」，「5:よ図 13 の質問 1 で階層同士の位置関係を”理解できく理解できた」という回答が多く，その 2 つの項目のた”という回答が多かった．これにより，階層毎に厳人を合わせた割合は質問 1 では 66.7%，質問 2 では密に同じ緯度・経度のパノラマビューを用意したり，83.3%であった．また，質問 3 と質問 4 では 12 人全天井などの遮蔽物を透過したときに見える風景を正確員が YES と回答した．質問 5，質問 6 はともに提案な方向や角度での見え方を計算しなくても，およその手法＞パノラマビュー＞ 2 次元地図という回答が一番方向と角度が合っていれば，ユーザにとって実利用上く，次に提案手法＞ 2 次元地図＞パノラマビューとい問題ないことが明らかになった．ただ，ある地上の道う回答が多かった．

路の下には地下街の通路がない、またはその逆であるといった場所では，Google Street View と地下街の地上と地下街を含むパノラマビューでの階層関係把握手法の評価

パノラマ写真の撮影地点の距離が大きく離れてしまうを実装し，改良を行なうことで提案手法に有意差を確場合があり，それらの写真を提案手法によって繋げて認することを今後目指す．

表示した際，ユーザは視覚情報に惑わされて錯覚を起

今後は，階層間を繋ぐ施設を指し示すアイコン対のこしてしまう可能性がある．そのため，もし階層間のより正確な位置への修正やそれらのアイコンの効果的位置に大きくずれが生じるのであれば，ユーザにそれな見せ方，またパノラマビューアの組み合わせ方や 2を効果的に伝える必要があると考えられる．

次元地図など他のビューとの連携方法を考慮し有意差

また，図 14 の質問 2 で”全然理解できなかった”とのある性能の実現を目指していく．また，本研究のもいう回答が出たのは，階層間を繋ぐ施設に表示していう一つの目的である仮想世界における視点位置の移動るアイコンがずれていることが大きな要因であると考を容易にするため，より効果的な移動方法とその見せえられる．これは，今回我々は階層間を繋ぐ施設に対方について模索していく．

して地下側の緯度・経度を保持し，対となる入口アイコンと出口アイコンの表示に同一の緯度・経度を用いてしまったことに起因する．例えば地下から地上に出る階段では，直線的に真直ぐ上がる階段もあれば，螺旋状に曲がりながら上がる階段も存在し，対となるアイコンが同一の緯度・経度に存在するとは限らない．
そのため，入口と出口の正しい位置にそれらのアイコンを表示する必要がある．
後日行なったアンケート結果として，質問 3，質問

4 から，すべての被験者が従来手法の持つ操作方法だけを用いて提案手法の評価実験を行なったのではなく，提案手法のアプローチを用いて行なっていることがわかった．これにより、提案手法の評価を正しく行なえていることを確認することができた．表 1 の質問 5，

6 からは，提案手法が他の 2 つの従来手法と比較して，ユーザにとって今の階層がどこに位置し，その上または下の階層のどこにあたるのかを一番把握し易いということがわかった．また，提案手法が 2 つの従来手法と比較して，階層同士がどのように結びついているかが把握し易いということがわかった．
その他には，”ヨドバシカメラ”をランドマークの対象とした問題の正答率が一番高かったのは，被験者が全員理系の大学生または大学院生であったため，高確率でそこが彼らにとってなじみがあり，このような結果になった可能性がある．被験者の年齢や性別によってランドマークによる正答率は変わると考えられるので，今後はより多様な被験者による評価を行なう必要がある．

6. お わ り に本研究では，ユーザに階層間の位置関係を容易に把握させることができるインタフェースを提案した．被験者実験によってこれを評価した結果，提案手法は比較手法よりも正答率が高く，平均タスク完了時間も速いという結果が得られたが，実装に不十分な点があり，有意差が見出せるほどの差が出なかった．不十分な点

参 考

文献

1) 中村友一：複数地図サービスを用いた地図連携プラットフォームに関する研究，慶應義塾大学，環境情報学部，卒業論文 (2005).
2) A.Webster, S.Feiner, B.MacIntype, W.Massieand T.Krueger: Augmented reality in architectural construction, Inspection, and Renovation,
Proceedings of ASCE Third Congress on Computing in Civil Engineering, p.913-919 (1996).
3) N.Navab, A.Bani-Hashemi and M.Mitschke:
Merging Visible and Invisible:Two CameraAugmented Mobile C-arm (CAMC) Applications, IWAR1999, p913-919 (1999).
4) S.Zhai, W.Buxton and P.Milgram: The
Partial Occlusion Eﬀect: Utilizing Semitransparency in 3D Human Computer Interaction, ACM Transactions on Computer-HumanInteraction 3(3), p254-284 (1999).
5) 津田崇博，山本治由，亀田能成，大田友一：死角を透視表示する屋外型複合現実感システムにおける提示手法の比較検討，Technical report of IEICE.
Multimedia and virtual environment 105(256),
p41-47 (2005).
6) Ishiguro, H., C.Ng, K., Capella, R. andM.Trivedi, M.: Omnidirectional image-basedmodeling: three approaches to approximatedplenoptic representations, Machine Vision andApplications 14(2), 94-102, Digital Object
Identifier (DOI) 10.1007/s00138-002-0103-0(2003).
7) 冨手 要，山澤一誠，横矢直和：複数の全方位画像を用いた広範囲な任意視点画像の生成，電子情報通信学会技術研究報告. ITS 101(625), p65-70(2002).
8) 西尾信彦，坂本憲昭，新井イスマイル：GoogleStreet View とマッシュアップした実世界指向
CMS，情報処理学会，インタラクション 2009 論文集，p.77-78 (2009).
9) 新井イスマイル，堀磨伊也，河合紀彦，安部陽平，市川昌宏，里中祐輔，新田竜規，新田知之，藤井陽光，向井政貴，堀見宗一郎，牧田孝嗣，神原情報処理学会 インタラクション 2011

誠之，西尾信彦，横矢直和：人が消える地下街パ
ノラマビューアの開発，情報処理学会, マルチメ
ディア, 分散, 協調とモバイル（DICOMO2010）
シンポジウム論文集，p1183-1189 (2010).