情報処理学会 インタラクション 2019
IPSJ Interaction 2019

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Wappen:アノテーション共有を用いた複数端末連携システム
前田航平†1

福原知宏†1†2

山田剛一†1

阿倍博信†1

増田英孝†1

概要：本研究では，外部の情報を参照しながら行う作業の効率化を図るために，複数の端末を用いて連携を行い，情報の参照支援を行うシステムを提案する．その一例として，ユーザに 2 つの機能を提供するシステムである Wappenを開発した．1 つ目はメイン端末上の任意の場面に対してアノテーションを付与することができる機能である．2 つ目はメイン端末内で任意の場面にいる時，その場面で付与されたアノテーションをサブ端末で参照できる機能である．Wappen は表示画面の類似性を判断して場面を判定する．そのためユーザ毎に別の内容が表示されるようなコンテンツに対して特に有用である．今回は，関連情報を確認しながら行うことが多く，ユーザ毎に別の内容が表示されるコンテンツであるモバイルアプリケーションをターゲットに設定し，本システムの設計と開発を行った．

1. はじめに何か作業を行う際，その内容に関連した情報を確認しなが田らは端末同士を重ねる操作で端末同士を連携させ，端末ら行うことは多い．特にスマートフォンのように，画面が同士が協調して情報の可視性を向上させる手法[1]を提案

小さく複数のモニタを接続できない携帯端末では，関連情した．栗原らはホバー機能を搭載したモバイル端末のタッ報を調べるたびにアプリケーションを切り替える必要があ

チパネルにもう 1 台の端末を接触させることでホバーイベり，元の作業が中断されてしまう．さらには元の作業に戻ントが発生し続ける現象に着目し，端末間の連携を容易にったときに，調べて覚えたはずの情報が頭に入っておらず，行う手法[2]を提案した．

再度調べ直す場合もある．これらの問題から複数の端末を端末連携を利用した様々な協調作業支援に関する研究も使用して作業を行うユーザも増えている．複数の端末を用行われている．足利らは地図アプリケーションを使用したいることで，元の作業を行なっている端末内でのアプリケ協調作業に着目し，複数人で地図を操作するときに重要にーション切り替えや，関連情報を記憶する負担を減らすこなる事項を調査している[3]．Seifert らは協調作業において，とができる．一方で，ユーザは別の端末で関連情報を調べ同一画面を複数人で見る方法，個人端末を連携する方法，るという作業が残っており，本来の作業が中断されるといそして端末とインタラクティブ面で情報をやり取りする方う問題は解決されていない．

法が問題を解決する手段をどのように変えるか調査した

本研究では，こうした外部の情報を参照しながら行う作業[12]．これらの研究に対し本研究では複数端末を連携させの効率化を図るため，複数の端末を連携させ，情報の参照て個人で利用することを想定している．

支援を行うシステムを提案する．その一例として，ユーザ連携自体の手法ではなく，端末間連携を用いた応用に関に以下の 2 つの機能を提供するシステムである Wappen をしても様々な研究がなされている．工藤らは複数のスマー開発した．

トフォン間を，アプリケーション内のオブジェクトがシー(1)ムレスに移動できるようにする手法[4]を提案し，試作してメイン端末上の任意の場面に対してアノテーションを付与することができる機能(2)

メイン端末内で任意の場面にいる時，その場面で付与されたアノテーションをサブ端末で参照できる機能



本論文の構成は以下の通りである．2 章では関連研究について述べる．3 章では本研究のコンセプトについて述べる．4 章では提案システムの設計を述べ，5 章で実装について述べる．6 章でまとめと今後の展望について述べる．

2. 関連研究
複数の端末を連携させ，情報の提示や作業の補助を行う



ための様々なインタラクション手法が提案されている．三†1 東京電機大学
Tokyo Denki University†2 マルティスープ株式会社
MULTISOUP CO., LTD.

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図 1 メイン端末とサブ端末

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いる．池田らは複数人だけではなく個人のみでの使用を想

定した，2 台以上の端末を連携させて，両方の端末を併用するインタフェース[5]を提案している．安本らは複数のモバイル端末を動的かつ立体的に連携させる VISTouch[6]を構築した．Seyed らは複数の端末を一体化させ，必要な機$

能のみを付属している端末ごと他の人に貸し出せるシステ

ム[13]を実装している．また，杉村らは動画にアノテーションを付与でき，その動画と周囲の家電を連携して，シーンに合わせて照明やエアコンを動作させることにより臨場感#  を向上させるシステム[7]を開発している．
本研究で開発した Wappen は，モバイル端末上の任意の場面に対してアノテーションを付与することができる機能を持つ．これに関連する，Web ページや文書にアノテーシ ョンを付与共有する仕組みについては，様々な研究が行わ

れている．高橋らは擬人化会話インタフェースを使った非同期コミュニケーションを行う TelMeA[8]を開発している．
佐野らは閲覧者が任意の Web ページ内のコンテンツに対して，付箋によるアノテーションの付与や付箋間へのリン"

クを貼ることが可能な，Web アノテーションシステム[9]を提案している．Plimmer らは Web ページ上で，複数ユーザ

図 2 システムの全体図でのデジタルインクアノテーションを提供する
iAnnotate[14]を提案している．また，動画にアノテーション!


きる．

を付与する仕組みも研究されている．Guimarães らはビデ

本研究では，メインの端末とは別にサブ端末を用意し，オに同期コメントを追加できるようにするオンラインビデ

メイン端末には行いたい作業，サブ端末には関連情報を表

オコメントシステム[15]の評価を行なっている．Bruna らは示させる方法を提案する[10][11]．このような複数の携帯端リハビリ運動ビデオというユースケースから，モバイルデ末を用いて連携を行い，情報の参照作業を効率化させる手

バイスでキャプチャした動画にアノテーションをつけるツ法としては，以下の 2 つのアプローチが考えられる．

ール[16]を開発し評価している．

(1)

した情報をサブ端末に自動表示する方法

本研究は端末間連携を用いた応用を行なっているが，モバ
イル端末自体に手を加える必要のあるものや，複数の端末を同時に操作しなければならないものではない．また，本メイン端末での表示内容を監視して，閲覧内容に関連(2)

ユーザに関連情報が必要な場面で，アノテーションという形で関連する情報を付与してもらうという方法研究ではアノテーションを付与する機能の開発を行なって前者は，ユーザの操作内容に合わせて自動で定められた関いるが，Web 上のコンテンツに対してではなく，モバイル連情報をサブ端末に表示する．この手法は，ユーザにとっアプリケーションにアノテーションを付与するものとなって必要な関連情報が定まっている場合に有効である．一方，ている点で既存の研究とは違いがある．

メイン端末の作業内容によっては，サブ端末に表示するべ3. コンセプト

き関連情報の判断が困難になる場合がある．
後者は，ユーザが関連情報を自ら付与することで，自分のスマートフォンで行う作業は単一ではなく，ゲームのよう欲しい情報を適切な場面で得ることができる．この手法は，なモバイルアプリケーションや Web ページの閲覧などサブ端末に表示するべき関連情報がユーザの嗜好や，場面様々である．特にゲームのようなモバイルアプリケーショによって変わる場合に有効である．本研究では後者のアノンを行うタスクは，攻略情報などの関連情報を見ながら行テーション付与によるアプローチを取る．

うことが多く，本システムを有効に利用できるケースの 1

3.1 複数端末連携のためのアノテーション付与つである．そのため，Wappen ではメイン端末での作業をモモバイルアプリケーションにアノテーションを付与するバイルアプリケーションに設定する．アノテーションを付ためには，ユーザがアノテーションを付けた時に，モバイ与したいユーザ(付与者)はアプリケーション内の任意の場

ルアプリケーション内のどのシーンにいるかを分類して，面でアノテーションを付与でき，アノテーションを参照し同じシーンで付けられたアノテーションのみが表示されるたいユーザ(閲覧者)はメイン端末に表示されている場面で必要がある．

付与されたアノテーションをサブ端末で参照することがで© 2019 Information Processing Society of Japan

図 3.1 はシステムの全体像である．ユーザはモバイルア

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プリケーションにアノテーションを付与して，その内容を-サーバに送信する．その後，サーバ内でアノテーションは+$ %

どのシーンで付けられたものかを分類し，その結果とアノテーションの内容を保存する．アノテーションを閲覧した
い時には，現在のアプリケーション画面をサーバに送信して，シーンを判定することにより，そのシーンで付けられたアノテーションをサブ端末に表示する．
アノテーションを格納するデータベースは，複数のユーザ

/0)
.
"'#-

&,

 &,で共有できる．そのため，ユーザは自分で付与したアノテ! 

ーションだけでなく，他のユーザが付与したアノテーションも閲覧することができる．これは，特定のグループで協/*(" 

調作業を行う時に有用である．また，個人的な内容をアノテーションとして付与して自分だけで見たい時には，アク図 3 Wappen 概要図

セス権限をつけることで対応が可能である．
3.2 ユースケース
今回の複数端末連携では，メイン端末 1 台に対してサブ信する機能である．もう１つは画面の逐次送信機能である．

端末 1 台を想定して開発を行った．しかし，本システムのこの逐次送信は，メイン端末に現在どのシーンが表示されユースケースではサブ端末の台数を制限するべきではない．ているかを判断するために使用する．またアノテーション

例えば，アノテーションに関連情報が載っている Web ペー

付与時と逐次送信時には，どちらも画面のキャプチャ画像

ジへの URL が付与されていた場合，サブ端末が 1 台だと，をサーバに送信するが，ここで送られた画面はどちらもサ

アノテーションリストと Web ページを切り替えるか，両方ーバ内で画像処理によるシーン分類が行われる．

を同時に表示させる必要がある．同時に表示させた場合でWappen ウェブでは，メイン端末が現在表示しているシーは表示領域が狭くなるため，閲覧するときに不便である．

ンと同じシーンで付与されたアノテーションをリスト表示

そのため，アノテーションリストを表示する端末と Web ペする．

ージを表示する端末を分けることによって，この問題を解

4.2 アノテーションの付与決できる場合がある．その場合，表示する関連情報の数によってサブ端末の数を増やす必要がある．

Wappen アノテータでは，現在表示しているアプリケーシ
ョンの任意のシーンに対してアノテーションを付与するこ

また，メイン端末とサブ端末の役割が入れ替わることもとができる．アノテーションを付与したいシーンで付与ボ

ユースケースとして挙げられる．例えば，ユーザがサブ端タンを押すと，アノテーション付与モードになる．付与モ

末に表示された関連情報に対してアノテーションを付与しードではドラッグで矩形を描くことができ，付与したいシたいと思った時には，そのサブ端末が今度はメイン端末とーンのどこに着目してアノテーションをつけるのかを選択して動作する必要がある．その際，使用している端末が 2する．選択した矩形の内部をタップすることでテキストエ台であるならば，メイン端末として使用していた端末をサリアが表示され，任意のテキストを記入することができる．

ブ端末として利用することも考えられる．

記入後，付与したテキストと選択した矩形情報，シーンの4. Wappen

画面がサーバに送信される．
4.3 アノテーションの分類

モバイルアプリケーションにユーザが任意のアノテーシ

Wappen ウェブでは，メイン端末上でユーザがアノテーションを付けて共有し，サブ端末で閲覧することができるツョンの付与されたシーンを訪れた時に，そのシーンで付与ールである Wappen の概要を述べる．

されたアノテーションをまとめて提示する．そのため，ユ4.1 Wappen の構成ーザが付与したアノテーションの中でも，同一シーンで付本システムは，メイン端末で動作する Wappen アノテー
タとサブ端末で動作する Wappen ウェブに分けられる．

与されたものをまとめて扱うためにアノテーションをシーンごとに分類する必要がある．

Wappen アノテータは，端末のフォアグラウンドに常駐するアノテーションが付与されるアプリケーションと Wappenアプリケーションで，他のアプリケーションが動作していは別のアプリケーションのため，アノテーションが付与さる時も使用することができる．図 3.1 は Wappen の概要図

れるアプリケーションに現在どのシーンが表示されているである．

かを Wappen 側から取得することはできない．そのためWappen アノテータは 2 つの機能を持っている．1 つ目

Wappen では，アノテーションが付与されるアプリケーショ

は，任意のシーンにアノテーションを付与してサーバに送ンの画面をキャプチャし，画像処理によって現在表示され© 2019 Information Processing Society of Japan229

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


偏差値𝑇" と分散𝑠 $ の計算式は式(1)と式(2)を用いる．偏差値は簡単のため，50 を基準としている．ここで，𝑠は標準偏差，𝑛はシーン代表の総数，𝑥" はマッチング数，𝑥̅ はマッチング数の平均値となっている．

𝑇" = 10 ×

𝑥" − 𝑥̅
+ 50𝑠

⋯ (1)

41𝑠 = 3(𝑥" − 𝑥̅ )$𝑛$

⋯ (2)

456

特徴点のマッチング数で閾値を決めない理由としては，



同一アプリケーションのシーン分類をした際，特徴点のマッチング数に大きな差が出ないため，閾値を決めるのが困難なためである．標準偏差を使用しない理由も，標準偏差は値が小さく閾値を定めるのが困難なためである．
分散が低い場合，入力画像とのマッチング数が特出したシーン代表はいないと判断でき，新しいシーン ID を付与する．一方，入力画像とあるシーン代表が同じシーンの画像だった場合，他のシーン代表とのマッチング数と比較して図 4 シーン分類のイメージ多いマッチング数を得るため，分散は高くなる．しかし，あるシーン代表が他のシーン代表とのマッチング数と比較ているシーンを特定する．また，アノテーションの分類をして，特出して少ない場合も分散は高くなる．例えば，全行なった後，どのシーンなのかを判別するため，ID を付与

く別のアプリケーションのキャプチャ画像がシーン代表としておく(以後シーン ID と呼称する)．これにより，今後分して存在する場合である．これに対応するため，分散を計類を行う際，同じシーン ID を持つアノテーションとの比算する前に偏差値を用いて振るいにかける．マッチング数較を 1 回に抑えられる．図 4.2 はシーン分類のイメージ図が他と比べて少ないということは，偏差値が他と比べて低である．入力図形の種類を 1 つのシーンだと考え，それらいということである．マッチング数が少ないものが，同一がどのシーンと同じかを判定する．入力は各シーン代表とシーンではないことは自明である．そのため，偏差値が基比較して，一番類似しているシーンに分類される．もし既準である 50 より低いものはあらかじめ除いておく．除い

存のシーンに類似しているシーンがなければ，新しいシーたことにより，シーン代表が 1 つ残った場合は，そのシーンを追加してそこに分類される．アノテーションを分類しンがマッチング数の特に多いシーン代表であり，入力画像た時にはと同一のシーンと判定できる．複数残った場合は分散を計

4.3.1 シーン振り分け手法算することで，シーンの分類ができる．

アプリケーションのキャプチャ画像をシーンごとに振り4.4 逐次送信画面のシーン分類分ける手法について説明する．分類ではキャプチャ画像をWappen アノテータには，メイン端末に現在表示されてい入力することで，その画像のシーン ID を出力する．同じシる画面を，逐次的にサーバに送信する機能がある．これは，ーン ID を持つキャプチャ画像は同じシーンで付与されたユーザが現在メイン端末上でどのシーンにいるのかを判断キャプチャ画像と判断される．今までに付与された全てのするためである．逐次画面のシーン分類処理は，アノテーキャプチャ画像と入力画像を照合することは処理速度の関ションの分類と同じアルゴリズムで行われる．また，入力係上困難である．そのため，同じシーン ID を持つ画像の中された画像のどこに着目してアノテーションがつけられたで代表を決めておき，各シーン ID の代表とのみ，入力画像のかを分類するため，シーン ID が決まった後，同じシーンと照合を行う．これにより照合回数を大きく減らすことがID を持つアノテーションの矩形選択画像との比較も必要できる．また，どのシーン ID の代表とも同じシーンと判定である．

されなかった場合，新しいシーン ID を付与し，新しいシー4.5 アノテーションの表示ン代表となる．

Wappen ウェブは，ユニークなユーザ ID で管理されてい分類は特徴点マッチングを用いて行う．まず，入力画像とる．これは，Web ページがユーザのメイン端末での操作にシーン代表とのマッチング数の偏差値を計算し，極端にマ連動して動的に変更されるためである．ユーザはサブ端末ッチング数が少ないものを除く．その後，残ったマッチンで Wappen ウェブを開き，Wappen アノテータの逐次送信ボグ数の分散の閾値を使い分類する．

タンを押すだけでサブ端末との連携が完了する．連携をや© 2019 Information Processing Society of Japan230

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めたい時は，逐次送信停止ボタンを押すだけで良い．
メイン端末の逐次送信ボタンが押されると，サーバに現在のメイン端末の画面が逐次的に送信される．サーバはキャプチャ画像を受け取るごとに，シーン振り分け手法と同じアルゴリズムで，受け取った画像のシーン ID を取得する．その後，そのシーン ID と同じ ID が付与されたアノテーションを，Web ページのリストに自動で反映する．

5. Wappen の実装
メイン端末で使用するアプリケーションをモバイルアプリケーションと想定して，アノテーション共有システム
Wappen を実装した．システムを実装するにあたり，メイン端末にはスマートフォンを使用した．サブ端末は Web ページが表示できる端末ならば指定はないが，今回はタブレッ
トを用いた．メイン端末の OS には Android を採用している．
5.1 Wappen アノテータの実装
Wappen アノテータはメイン端末で動作するアプリケー

図 5 メイン端末の操作(左)と Wappen ウェブの表示(右)ションにアノテーションをつけるためのアプリケーションである．Wappen アノテータはフローティングアプリケーシる．特徴点マッチングの計算量を減らすため，画面全体のョンとして実装されている．これは他アプリケーションにキャプチャ画像は 4 分の 1 の大きさに縮小している．シー

いつでもアノテーションをつけることができるという性質

ン ID の付与は特徴点マッチングを用いて行う(4.3.1 項)．

上，端末のフォアグラウンドに常駐するアプリケーション

Wappen ウェブでは，1 回の特徴量の比較につき，約 0.20 秒である必要性があったためである．の処理時間がかかる．

フローティングアプリケーションで実装することにより，Wappen ウェブはユーザ ID で管理されており，ユーザの他アプリケーションを操作していても Wappen アノテータ

メイン端末での操作に応じて，表示されるアノテーションが表示されるようになったが，他アプリケーションの情報のリストが自動更新される．そのためには，Wappen アノテを取得することはできない．そのため，画面のスクリーンータからキャプチャ画像が逐次送信されてくるたびに，現キャプチャを行い，サーバ上で画像の解析を行う．スクリ

在メイン端末はどのシーンにいるかを判定して，アノテーーンキャプチャには Android の MediaProjection API を使用

ションをデータベースから取り出し，その結果を Web ペーした．

ジに自動反映させる必要がある．Web ページへの自動反映

アノテーションをサーバに送信する時に送るデータは，には WebSocket を用いた．WebSocket は，Web アプリケー

ユーザ ID，入力されたテキスト，矩形選択の始点終点座標，ションにおいて、双方向通信を実現するための規格である．

画面全体のキャプチャ画像である．現在表示している画面

サーバとクライアントでコネクションを確立させておくこをサーバに逐次送信する時に送るデータは，ユーザ ID ととで，以後サーバとクライアントのどちらからでも通信を画面全体のキャプチャ画像である．

行うことが可能となる．これにより，サーバ側でデータベ5.2 Wappen ウェブの実装

ースから取り出したアノテーションをクライアント側にプ

Wappen ウェブはサブ端末で表示することでメイン端末ッシュすることができるため，Web ページに自動で反映でとの連携が行える Web アプリケーションである．Wappen

きる．図 5.1 は Wappen の使用イメージである．ユーザが操

アノテータから送られてきたアノテーションデータはサー

作している端末がメイン端末で，もう一方の端末がサブ端バで前処理が行われ，シーン ID が付与された後，データベ末である．サブ端末には Wappen ウェブが表示されている．

ースに格納される．今回，シーン ID を付与するために，Wappen ウェブには，メイン端末に表示されているシーンでPython の OpenCV ライブラリを用いて，キャプチャ画像間付けられたアノテーションがリストで表示されている．の SIFT 特徴量[17]を比較することでマッチングを行なっている．そのため，Wappen ウェブは Python の Django を用いて実装した．

6. おわりに本研究では，メイン端末とサブ端末を連携させて情報をサーバで行われる前処理は，送られてきた画像のリサイズ参照しながら行う作業の効率化を図るため，ユーザに関連や，矩形選択座標を用いた矩形選択範囲のトリミングであ情報が必要な場面で，アノテーションという形で関連する© 2019 Information Processing Society of Japan231

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情報を付与してもらい，それを表示するシステムを提案した．その後，メイン端末での作業をモバイルアプリケーションに設定し，モバイルアプリケーションにユーザが任意の場面でアノテーションを付与でき，それを共有できるシステムである Wappen を実装した．
モバイルアプリケーションにアノテーションを付与する手法の実現に際し，モバイルアプリケーションの画面を，画像処理を用いてシーンごとに分類する必要があった．
今後は，シーン ID を振り分ける際の特徴点マッチングに使用する特徴量に関しての検証や，処理速度の改善を行った後，評価実験を行い，システムの改良を行う．

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