情報処理学会 インタラクション 2021
IPSJ Interaction 2021

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ネットショッピングにおける色再現性の向上
諏訪 芳彦†1宮田 一乘†1

概要：本研究は，スマートフォン経由のインターネットショッピングにおける色の見え方の差によるトラブルを解消することを目的とする．この目的に対し，商品画像と実物を確認したときの印象の差という視点で捉え，分光特性を基にした色再現技術を応用したシステムを開発した．スマートフォンのディスプレイ上で実物の忠実な色再現を行うには，動的な現実環境の変化に対して，コンピュータグラフィックスで描かれた仮想物体を適応的に合成して表示する必要があり，その実現には AR が適している．そこで，スマートフォン向けに実時間で動作する室内照明環境を推測により再現する WebAR アプリケーションを開発し，実物と仮想物体の色の見えを色彩輝度計で測定することで色の見えがどの程度向上するかを明らかにする．

輝度計で測定することで色の見えが向上するかを明らかに

1. はじめにする．

1.1 社会的背景
総務省によると新型コロナウイルスの影響により，巣ごもり消費ニーズが高まりネットショッピング利用世帯（22. 既存研究
2.1 既存研究と課題

人以上の世帯が対象）の割合が，初めて 5 割を超えた[1]．

昨今，インターネットショッピングに AR を応用するモ

また，インターネット利用時の端末は，スマートフォンがバイルアプリケーションが公開されている．代表的な用途急激に拡大し，2017 年は 59.7%とパソコンを逆転した．そでは，インテリアシミュレーションなどがある．スウェーれに伴い，スマートフォン経由の物販の市場規模は急成長

デン発祥の世界最大の家具量販店の IKEA（イケア）では，しており，経済産業省によると「衣類・服飾雑貨等」は，カメラ画像に重畳して CG の家具を配置して確認すること

スマートフォン比率が高くなっている[2]．

ができるアプリ「IKEA Place」を提供している[a]．これましかし，市場が拡大する一方で，国民生活センターによで，カタログやネット写真では質感やサイズ感などの把握ると，「新しい“消費”生活様式」の影響でインターネットが難しく，家具が部屋に収まらなかったり，思っていた質通販のトラブルの割合は相談全体の 30％と増加傾向にあ感と異なったりするなどの失敗をしないために，店舗で実り，「イメージ違い・注文品違い」の 2020 年 6 月の相談件際に確認する必要があった．AR 技術を活用することで，自数は 899 件と昨年同月から 2.5 倍に増加した[3]．また中京宅に居ながら部屋との調和やサイズ，質感など様々な要素

大学によると，消費者の全体の 5 割以上の人が服のネットを事前確認することを可能にしている．一般的に，設置すショッピングで失敗経験があると回答した[4]．

る部屋の環境によって照明条件が変化するが，家具の CG

1.2 研究の目的は光源位置が事前に設定された条件に固定されているため，本研究は，スマートフォン経由のインターネットショッ実際とは異なった質感の再現がされるという問題がある．

ピングにおける色の見え方の差によるトラブル軽減を目的

逐次変化する現実の照明環境を再現するには，周囲の景とする．この目的に対し，商品画像と実物を確認したとき色を撮影した画像（環境マップ）を光源として活用する IBLの印象の差という視点で捉え，室内照明環境を推測により（Image-Based Lighting）によりレンダリングを行うことで再現する AR（Augmented Reality，拡張現実）技術をサービ

写実的な AR を実現できる．写実的な AR の既存研究としスに応用することを試みた．スマートフォンのディスプレて，鏡面球を組み合わせた立体マーカを用いて，光源環境イ上で実物の忠実な色再現を行うには，逐次変化する現実を計測した研究[5]や，周囲の光源環境を直接カメラで撮影環境の変化に対して，コンピュータグラフィックス(CG)でして照明環境を推定した研究[6]がある．しかし，これまで描かれた仮想物体を適応的に合成して表示する必要があり，の研究は周囲の完全な照明環境の取得を目的としているた

その実現には AR が適している．そこで，スマートフォン

め，鏡面球や光源環境を獲得するためのカメラが必要にな向けに Web ブラウザ上で実時間動作する，推測による室内るなど，機器構成が複雑になるという問題がある．

照明環境の再現 AR アプリケーションを開発した．同アプ

2.2 研究の意義

リケーションを用いて，実物と仮想物体の色の見えを色彩†1 北陸先端科学技術大学院大学

先端科学技術研究科© 2021 Information Processing Society of Japan

経済産業省は，先に述べた家計消費状況調査で，スマーa) IKEA アプリ (https://www.ikea.com/jp/ja/customer-service/mobile-apps/)

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トフォン経由の物販は，「衣類・服飾雑貨等」が高く，女性補正することで推測による室内照明環境の近似を行う．日

や若年層といったファッション・アパレルに高い関心を持

本の住宅事情を考慮した自室での照明環境を推測により再つ消費者層によるスマートフォンを通じた BtoC-EC の利用現することで，スマートフォンのみで仮想物体の CG レンが要因としている[1]．そこで本研究では，女性や若年層をダリングを行う手法を提案する．図１に，日本の住宅事情ユーザー層に想定し，スマートフォンのみで完結する手軽を考慮した自室での照明環境の近似モデルのイメージを示なシステムで，いかに色の見え方を向上するかということす．に主眼を置くことに学術的意義がある．また，モバイルア
プリはインストールしてもらうまでのハードルが高く，スマートフォンのストレージ容量が不足すると，空き容量の確保の為にアプリはアンインストールされてしまいやすい．
より広くリーチするには，Web アプリケーションに優位性がある．現実的な処理速度で動作する Web アプリケーションを開発し，より日常に即したシチュエーションで調査を行うことで，実サービスに貢献するものとして実務的意義のあるものでもある．

3. 提案
3.1 照明環境の想定
本研究では，スマートフォン経由のインターネットショッピングは自室で行われ，照明はシーリングライトである

図 1

日本の住宅事情を考慮した照明環境の近似モデルと想定する．日本の住宅事情を考慮すると欧米に比べて部屋は狭く，天井からつり下げる照明は向かないため，余計

3.3 システム開発

な装飾がなく空間を圧迫しないシーリングライトであるこ

スマートフォンの Web ブラウザで AR を実現する為に，とが多い．シーリングライトは，一般に天井の一番高い中WebAR のフレームワークとして，ARToolKit をベースにし央の位置にあり，乳白色のカバーがされている．そのため，た AR.js[b]を採用した．AR マーカを用いることで，スマー光が拡散する照度分布となり，柔らかい光で狭い部屋全体

トフォンのカメラ映像よりカメラ座標系における位置姿勢を満遍なく照らして影ができない．

を算出することで現実空間と仮想物体の空間的な位置合わ

3.2 日本の住宅事情を考慮した照明環境の近似モデルせを行った．また，写実的リアリズムを実現するためには，

本アプリケーションは，スマートフォンを立てて持ち，正確な光源の再現だけでなく，物体表面上での反射についCG による仮想物体を中空に表示することを想定する．室て，光の物理特性をシミュレートする必要がある．物体表

内の中央においては，方位に対しての輝度の大きな隔たり面上での反射特性を表す関数は，いくつかのパラメータでが少ない照明環境であると仮定する．この仮定により，カ近似したたくさんのモデルが提唱されているが本研究では，

メラで室内を撮影した視線方向の半球状の環境と，その半物体に光が入射したときの反射率を粗さの変数で表現する

球状の環境を鏡合わせに組み合わせることで全天周の環境BRDF（Bidirectional Reflectance Distribution Function，双方画像の生成を行う．この手法が適用可能な状況は，十分な向反射率分布関数）を用いて写実的リアリズムを実現する．

ダイナミックレンジと 180°の画角を得られる理想的なカ

このようなレンダリング 手 法は，PBR（Physically-basedメラで撮影した場合に限られる．

rendering, 物理ベースレンダリング）と呼ばれる．実物とスマートフォンでのカメラでは，画角が足りないため照CG との色の見えを比較するため，基準となる色見本とし明が映り込まないことが予測される．しかし，先述のシーて，マンセルカラーチェッカーターゲットを利用する．正リングライトの室内照明環境の想定より，上下に対しても確に PBR マテリアルスキャンされたマンセルカラーチェ輝度の大きな隔たりが少ない照明環境であると仮定する．

ッカーターゲットの CG モデルを利用した．スマートフォ

撮 影 し た 画 角 の 限 ら れ た 低 ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジ (Low

ンのカメラからの入力映像は，線形カラースペースに変換

Dynamic Range : LDR)の室内画像の上下端が，半球の上下し，全ての入力を線形にレンダリングするプロセスである

端にマッピングされるように，半球に平行投影するスフィリニアワークフローを導入した．ライティングの計算を正ア環境マッピングを行う．それを左右反転した半球と組みしく，かつ計算精度を保つために HDR の IBL として物理合わせることで全天周環境マップを生成する．さらに露出ベースレンダリングを行い，露出補正とトーンマッピングb) AR.js (https://ar-js-org.github.io/AR.js-Docs/)© 2021 Information Processing Society of Japan807

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で sRGB 変換を行ってからディスプレイに出力した．このシステムをスマートフォン向け WebAR アプリケーションとして WebGL で実装し，提案手法の全天周環境マップ生
成には，GLSL で処理の高速化を図った．（図 2 参照）．同
システムは，3 年前に発売された iPhone X において 11FPSと実時間で動作した．

図 3

測色の様子

5. おわりに本研究では，スマートフォンのみで，日本の住宅事情を考慮した自室での照明環境を推測により再現する手法を提案した．また，同手法を用いた光源環境の変化に対して，
図 2

スマートフォン向け WebAR アプリケーション

4. 評価実験

適応的に照明環境を再現し実時間で動作するスマートフォン向けの WebAR アプリケーションを開発した．AR によって幾何学的整合性，光学的整合性，時間的整合性を同時に満たした違和感の少ない日常的な現実感を表現できたこと

提案手法の有効性を示すために，開発したスマートフォにより，色の見えの向上に効果があると考える．今後は，ン向け WebAR アプリケーションの評価を行う．実物と CG評価実験で本提案システムの有用性について検証を進め，との色の見えを比較するため，基準となる色見本として，実物と仮想物体との色差により，どの程度の JIS 規格の許マンセルカラーチェッカーターゲットを使用する．実物と容差に収まっているか明らかにする．また，照明環境の推スマートフォンのディスプレイに表示された CG モデル上測精度の改善により，さらなる写実性の改良を行う予定でのカラーチェッカーターゲットの 24 個のカラーパッチをある．

色彩輝度計で輝度と色度を計測し評価を行う（図 3 参照）．
尚，測定データは信頼性を向上させるため，5 回計測を行

参考文献

い平均化する．測定は 2 度視野 XYZ 表色系で行う．しか[1]

し，XYZ 表色系での色差計算は，人間の視感評価とは一致しない．測定した三刺激値 XYZ を均等色空間に変換することにより，2 色の座標間の距離で知覚色差の大小で比較[2]が定量的に行える．CIEDE2000 色差式での色差ΔE00 は，人の目の色識別域の形状に近似している特徴があり，測定結果と視感評価との相違を補正した色差式である．その為，[3]

本研究では色差式に CIEDE2000 を用いて，色差ΔE00 を算出する．
[4]

[5]

[6]

© 2021 Information Processing Society of Japan“家計消費状況調査 ネットショッピングの状況について(二人以上の世帯)－2020 年(令和 2 年)10 月分結果－”.
https://www.stat.go.jp/data/joukyou/pdf/n_joukyo.pdf, (参照2020-12-18).
“平成 30 年度 我が国におけるデータ駆動型社会にかかわる基盤整備(電子商取引に関する市場調査)”.
https://www.meti.go.jp/press/2019/05/20190516002/201905160021.pdf, (参照 2020-12-18).
“「新しい“消費”生活様式」の影響で相談増加!?インターネット通販のトラブルにあらためて注意!“.http://www.kokusen.go.jp/pdf/n-20200917_2.pdf, (参照2020-12-18).
中村雅章, 矢野健一郎. 消費者の個人属性が服のネットショッピングとリスク削減行動に及ぼす影響の考察. 中京ビジネ
スレビュー.2014, vol. 10, p. 133-164.
安室喜弘, 石川悠, 井村誠孝, 南広一, 眞鍋佳嗣, 千原國宏.
立体マーカを用いた実空間における仮想物体の調和的表現:
インタラクティブ MR インテリアデザイン. 映像情報メディア. 2003, vol. 57, no. 10, p. 1307-1313.
仁科勇作, 奥村文洋, 神原誠之, 横矢直和. ハイダイナミック
レンジ動画像からの光源推定によるビデオシースルー型拡張
現実感. 日本バーチャルリアリティ学会第 12 回大会論文集.
2007, vol. 12, p. 3A1-3.

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