 

基礎論文





ネットワーク共有データベースとハイブリッド È¾È を利用したウェアラブルシステムユーザへの注釈付け
牧田 孝嗣£

神原 誠之 横矢 直和                                  

                                                                            
                    Æ                                               
    !"#"$                           %          &  "#"'    
はじめにマーカを設置する方法 %" ! や，事前知識を利用して近年，仮想物体を現実環境に重畳表示する拡張現実

かしながら，人物への注釈付けを想定した場合，人物感（）を，ウェアラブルコンピュータ ! 上で実現するウェアラブル  に関する研究が盛んに行われている"#!．ウェアラブル  を利用すれば，現実環境中に存在する実物体に対して注釈を直感的に提示することができる $"!．

図  に，人物に注釈を付加するウェアラブル注釈提示の例を示す．このようなシステムの応用例として，

注釈対象をトラッキングする方法 " ! がある．しは自由に広域を動き回るため，マーカを直接貼り付けて位置を検出することや，カメラに写った人物の同定は困難である．
一方で，注釈情報の更新を目的としたネットワーク

共有型データベース  "&! を利用して，ネットワー

クを介してウェアラブルコンピュータのユーザ位置情報を獲得し，注釈を提示する方法が提案されている

人込みの中から知り合いの居場所を探すような場合

#"$!．従来のシステム #"$! では，クライアント

や，近くに居る警察官や医者等，特定の属性を持ったサーバ型の環境が想定されており，提示するコンテン

ユーザを探索するといったアプリケーションが挙げら

ツやユーザの位置は全てサーバ内のネットワーク共有

れる．また，パーティ会場等における，周辺の人物とデータベースを用いて管理されている．クライアントのコミュニケーション開始の支援にも応用可能性があである注釈提示システムは，重畳表示するコンテンツ

る．さらに，警備システムに応用し，天井等に固定さ及び位置情報をサーバより取得する．そのため，注釈れた監視カメラを用いて，警備本部が警備員の配置状

提示システムがウェアラブルシステムユーザに注釈付

況を把握するといったアプリケーションも考えられる．

けを行う場合，ユーザ位置情報の更新頻度，及びクラ現実環境中に存在する物体に関する注釈の提示を

イアントサーバ間の通信遅延に起因する注釈情報の提行うには， システムのユーザ視界中に存在する注

示位置のずれが発生するという問題があった．注釈提釈対象の位置認識と，物体同定を行う必要がある．こ示システムのユーザにとって，提示される情報が正しれまでの画像ベースの従来研究には，注釈対象自身にい位置に描画されない場合には，提示された注釈情報

：奈良先端科学技術大学院大学 情報科学研究科
：             

がどのユーザに対しての情報であるかの対応付けは困難であるため，これまでのシステムの応用例としては，

日本バーチャルリアリティ学会論文誌

 
Target

現在位置
図
図



人物への注釈提示の例

             

小数のユーザへの注釈付けを行う等にとどまるものでネットワークを介して獲得したユーザ位置を利用した注釈付加画像の例

                    

しかしこのような手法では，注釈提示システムのユーザが現実環境を見ている時刻と，ネットワークをあった．
このようなシステムにおいて，注釈の位置情報の更新頻度が高く，通信遅延が低減されれば，注釈の位置ずれを抑制することができる．位置ずれの小さい注釈付けが実現されれば，大規模環境に多数のユーザが密集しているようなシーンにおいても正しく注釈付けが可能であるため，その応用範囲は広くなると考えら介して獲得した注釈対象の位置の計測時刻が異なり，その時刻差に起因する位置の誤差が発生する．図 は，
ビデオシースルー型の注釈提示システムにおいて，ネッ
トワークを介してカメラに写るウェアラブルシステムのユーザ頭部の位置を獲得して，頭頂部に注釈を付加した場合に得られる注釈付加画像の例を模式的に示したものである．注釈の描画位置とユーザ頭部の位置はれる．
そこで本論文では，拡張現実感を用いたウェアラブ
ルシステムユーザへの位置ずれの小さい注釈付けを実現するために，注釈提示システムがユーザの位置情報を高い更新頻度かつ小さい通信遅延で獲得する枠組みを提案する．本論文では，そのシステムの設計構想について述べ，これを利用した実験結果について報告する．提案手法は， システムにおける注釈情報の獲得手法と位置付けられる．ネットワークを介して注釈情報を獲得するため， システム自体には実物体を検出するためのカメラを必要としない．また，注釈対象の位置が実時間で更新できる特徴を持つ．
以下， 節ではユーザ情報管理サーバとハイブリッ

ド ' ' を利用した動的シーンへの注釈付けの概要について， 節では注釈付加画像の作成を行う実験について，& 節では本論文のまとめ及び今後の課題につい
て述べる．

!

ネットワークを介して獲得したユーザ位置

ユーザ情報管理サーバとハイブリッド! を利用した注釈付け!  ネットワークを利用した注釈付加画像の作成

時刻差の影響により一致しておらず，このような状態では正確な注釈付けは困難である．ユーザが動的である場合，一般に位置の誤差の大きさは，時刻差の大きさに比例する．

! ! システムの設計方針

 を利用した注釈提示システム（以下， 注釈提示システム と表記）が注釈対象であるウェアラブルシ
ステムのユーザ（以下， ウェアラブルシステムユー
ザ と表記）に注釈付けを行う際には，以下の 種類の情報が必要である．

 注釈提示システムのユーザの位置・姿勢
 ウェアラブルシステムユーザの個人情報
 ウェアラブルシステムユーザの現在位置

本研究では，上記の 種類の情報のうち，注釈提示システムのユーザの位置・姿勢は，システム自身が持つ自己位置・姿勢計測手段で計測することを前提としている．また，ウェアラブルシステムユーザの個人情報，及び現在位置に関しては，ネットワークを介して外部より獲得する．例えば，図  の例では，ユーザの個人情報として名前を表記した画像を用いており，正し移動可能なウェアラブルシステムユーザへの注釈付

い位置に注釈を描画するために，注釈提示システムのけを実現するために，本研究では，ネットワークを介ユーザの位置・姿勢，及びウェアラブルシステムユーザ

した情報獲得を行う．ウェアラブル注釈提示システムの現在位置を利用している．ユーザの個人情報及び現のユーザの位置・姿勢と，注釈対象であるウェアラブル

在位置は，時間経過とともに更新されるため，注釈提システムのユーザの位置が得られているとき，図  に示システムが注釈付けを行う際には，最新の情報を獲示すように，ユーザ視界中の注釈対象の位置に注釈画得する必要がある．一般に，ユーザの個人情報は更新

像を重畳することで，人物に対する注釈付加が行える．

頻度が低いため，情報の獲得方法には信頼性を重視す牧田・神原・横矢

ネットワーク共有データベースとハイブリッド

 を利用したウェアラブルシステムユーザへの注釈付けるべきである．また，位置情報は実時間かつ高頻度でに関わる情報を取り扱う．したがって，共有データベー更新される情報であり，注釈を正しい位置に提示するスの設計にはセキュリティやプライバシーへの配慮がためには，通信方法には実時間性を重視すべきである．

必要である．提案システムでは，これらの問題を考慮

以上の観点から，個人情報はクライアントサーバ通信
で定期的に獲得を行い，ユーザ位置情報は，' ' 通信
で獲得する手法が有効であると考えられる．' ' 通信

は，サーバを介さずにクライアント間で直接通信を行した従来研究  ! の注釈情報データベースの設計を
ユーザ情報管理サーバ内のデータベースに適用する．
これにより，上記  の機能を満たす．次に，上記 の機能を実現するために，' ' 通信管理ソフトウェアをう方式であり，通信経路が短いことや，データベース

サーバに設置する．なお，' ' 通信には実時間性を重への情報の保存，データベースからの情報参照が必要

要視するため，コネクションレス型で一方向の情報送ないため，低遅延かつ高頻度な情報の通信ができる．
ただし，環境中のネットワーク環境及び各ユーザの持つウェアラブルシステムの性能には限界があり，位信を行う ()' プロトコルを用いる．また，ユーザ情報管理サーバ内のデータベースでユーザの *) と使用*' アドレスの情報を一括管理し，クライアントから

置情報の獲得をクライアント間 ' ' 通信を介してののリクエスト状況に応じて，' ' 通信の開始・終了タ

みで実施することは困難である．したがって，各クライミングの管理を行う．

管理を行う必要がある．また，' ' 通信を介した位置

節ではクライアントとユーザ情報管理サーバ間におけイアントの通信状況及び性能を把握して ' ' 通信の以下，  節では提案システムの概要について， &

情報の獲得が行えないクライアントに対しては，サーる情報の登録及び獲得について， # 節では注釈提示

バからの位置情報の送信を行う必要がある．一般に，システムによるウェアラブルシステムユーザの位置情サーバを用いてクライアントの管理を行うハイブリッ

ついてそれぞれ詳述する．

' ' の方式としては，サーバレス型のピュア ' ' と，
ド ' ' がある．ピュア ' ' とは，' ' 通信を管理するサーバが存在せず，クライアント間のみの通信を行う方式であり，サーバを設置するコストが不要であるという利点があるが，ローカルエリア内全体の通信量やセキュリティの管理が困難であることや，情報の共有や探索を行うために必要な通信の量が膨大であるという欠点がある．一方，ハイブリッド ' ' は，サーバの設置コストが必要ではあるが，セキュリティを伴った ' ' 通信の管理や情報の共有が合理的にできるという特徴をもっている．本研究においては，' ' 通信の管理を行う必要があることと，サーバからの情報送信が必要であるという観点からハイブリッド ' ' を用いる．

通常，ハイブリッド ' ' を使用するためにはサーバを準備する必要があるが，本研究では従来研究によって提案されている，注釈を提供するためのネットワー

ク共有データベース  ! を格納するサーバに，ハイブ

リッド ' ' の管理機能を持たせることが出来るため，合理的にハイブリッド ' ' を実現できる．

このような背景から，提案手法では，無線ネットワー
クが利用可能な環境を前提とし，環境中にはユーザ情報を管理するサーバを設置する．そして，設置されたサーバはネットワーク共有されたデータベースを保持し，以下のつの機能を有する．

 各ユーザの注釈情報及び位置情報の提供
 クライアント間 ' ' 通信の管理

共有データベースでは，ウェアラブルシステムユーザの個人情報や位置情報といった，各々のプライバシー報の獲得について， $ 節では ' ' 通信の管理手法に! " 提案システムの概要

提案システムの概要を図に示す．本システムは，

ユーザ情報管理サーバ，定点カメラシステム，ウェア
ラブルシステムの 種類のクライアントとから構成される．以下に，それぞれのシステムについて述べる．

¯ クライアント
本システムでは，無線ネットワークの利用及び，自己の位置・姿勢計測が可能なウェアラブルシステ
ムユーザが複数存在する環境を想定している．また，
注釈付加画像を作成するシステムとして，ウェアラ
ブルシステムと定点カメラシステムの 種類の注釈
提示システムを想定している．ウェアラブルシステ
ムは環境中のユーザ間のコミュニケーション開始支援や協調作業への応用を，定点カメラシステムは監視カメラなどのセキュリティサポートなどへの応用を，それぞれ想定している．
各クライアントは，他のクライアントの注釈情報の閲覧を希望する場合には，サーバに対してリクエストを送信する．その後，各クライアントの個人情報及び現在位置を獲得し，注釈付加画像を作成する．
¯ ユーザ情報管理サーバ
環境内のすべてのユーザの個人情報及び位置情報
は，ユーザ情報管理サーバ内の共有データベースで管理する．サーバは，表 ， ， に示すユーザ情報
テーブル，注釈情報テーブル，位置情報テーブルから構成される共有データベースを用いて，ユーザの個人情報を管理する．
また，表 & に示す注釈情報リクエストテーブルを 

日本バーチャルリアリティ学会論文誌
ユーザID
自己位置
IPアドレス

ネットワーク共有
データベースコンテンツ
データベース

P2P
通信管理
ソフトウェア

ユーザ情報
テーブル

他のユーザの位置
提示コンテンツ

注釈情報
テーブル

有線
ネットワーク

位置情報
テーブル

ユーザ位置
提示コンテンツ

注釈情報
リクエスト
テーブル

ユーザ情報管理サーバ

無線LANアンテナ

ユーザ

定点
カメラ
システム

：サーバ～クライアント間通信（一定時間毎に通信）：P2P通信（ユーザID，自己位置を連続送信）

図  提案システムの概要
             
表用いて，各クライアントの注釈情報閲覧リクエスト状況を管理する．注釈情報リクエストテーブルでは，

ユーザ情報テーブル       

ID

Password所属グループIPアドレス

各クライアントの注釈情報閲覧希望対象の情報を管User Aaaa

Group A

163.221.・・・

User BBBBBGroup D

163.221.・・・

る状況を示しており，クライアント  は，クライア

User C

cCcC---

163.221.・・・

理している．表 & は，存在クライアント数が # であント + 及びクライアント ) の注釈情報をリクエストしていることを表している．

' ' 通信の管理は全て，サーバ内の ' ' 通信管理ソフトウェアによって行われる．' ' 通信管理ソ

フトウェアは，サーバ内の各テーブルの情報を用いて，各々のクライアントが ' ' で位置情報を送る宛

表  注釈情報テーブル          
ID

注釈ID

注釈閲覧許可User A

A001

User B, C

P2P通信許可
User B

User B

B001

User C

User C

User C

C001

Group A

User B

先を動的に決定し，' ' 位置情報送信リストを作成する．' ' 位置情報送信リストの内容については，

表  位置情報テーブル     

次節において詳細に述べる．
注釈提示に必要な画像，動画等のコンテンツは全て，サーバ内のコンテンツデータベースで管理されている．各クライアントは，自身のコンテンツのみ

ID

X

Y

Z

更新時刻

User A

0.2

1.0

1.1

2006/08/10 9:00:00

User B

-3.2

15.3

1.2

2006/08/09 19:39:11

User C

3.6

8.8

1.0

2006/08/11 13:54:53

を自由に登録・更新することができる．

! # クライアントとユーザ情報管理サーバ間における情報の登録及び取得

ユーザの持つウェアラブルコンピュータは，固有の情報送信先リストを作成する．' ' 位置情報送信先リ

ブルシステムは，計測した自己位置を無線ネットワー

ラブルシステム向けに別々に作成されたものであり，毎にユーザ情報管理サーバに自動送信する．ユーザ情アドレスが記載されている．' ' 位置情報送信先リス

報管理サーバ内のユーザ位置情報テーブルは，各ユー

トは，ユーザ情報管理サーバ内の各テーブルの内容をユーザ *) を保持している．各ユーザの持つウェアラ
クを介して，ユーザ *)，*' アドレスと共に一定時間

ストは ' ' 通信管理ソフトウェアによって各ウェア
データを ' ' で連続送信する送信先のクライアント

ザより受信した現在位置情報を用いて更新される．ま

元に，どのユーザからどのクライアントへの ' ' 位

た，クライアントからは，各クライアントがリクエス

置情報送信を行うかを決定した上で更新される．

トを出したタイミングで注釈の閲覧希望リクエストがウェアラブルシステムは，' ' 位置情報送信先リス送信される．ユーザ情報管理サーバ内の注釈情報リク

トを一定時間毎にユーザ情報管理サーバから自動的にエストテーブルは，各クライアントより受信したリク取得する．その後，リストに記載されているクライア

エストを用いて更新される．

ユーザ情報管理サーバでは，表 # に示す ' ' 位置

ントアドレスに向けて，計測した自己位置情報を ' 'で連続送信する．

牧田・神原・横矢

ネットワーク共有データベースとハイブリッド

 を利用したウェアラブルシステムユーザへの注釈付け

表 ! 注釈情報リクエストテーブル   !     "   
リクエスト先リクエスト元A

Client A表# 位置情報送信先リスト
 #    

B

C

D

E

○

×

○

×

Client B○

Client C○×Client D○○×Client E

○

×

×

×

×
○

○

送信先ID

IPアドレスClient B

163.221.・・・

Client D

163.221.・・・

Client E

163.221.・・・

×××! $ 注釈提示システムによるウェアラブルシステ
ムユーザの位置情報の獲得
本節では，注釈提示システムがウェアラブルシス
テムユーザの位置情報を取得する処理の手順を示す．

処理は，,自己位置送信のリクエスト， ,ユーザ認証，,' ' 通信許可確認，&,注釈情報リクエストテーブルの更新，#,' ' 位置情報送信先リストの作成，$,' '位置送信判定，-,自己位置送信命令，,クライアントによる自己位置送信，%,サーバによるユーザ位置送信の % 種類のプロセスから構成される．図 & に，注釈提示システムをクライアント ，ウェアラブルシステム
ユーザをクライアント + として，クライアント  がクライアント + の注釈情報の閲覧をリクエストするケースを例として，それぞれのプロセスについて述べる．

 自己位置送信のリクエスト
クライアント  は，まずユーザ情報管理サーバに対して，クライアント + の注釈情報閲覧のリクエス

トを出す．リクエストは，各クライアントが任意のタイミングで送信可能である．リクエストを出す際れる．

$ ' ' 通信実施判定' ' 位置情報送信先リストを参照し，クライアン
ト + からクライアント  への ' ' 自己位置送信の実施判定を行う．' ' 自己位置送信を実施する場
合，（-）へ進む．実施しない場合は，（）へ進む．な
お，' ' 通信実施の判定基準に関しては， $ 節で述べる．

- クライアントによる自己位置送信
クライアント + は，サーバより ' ' 位置情報送信
リストを受信し，リスト内で指定されている送信先（この場合は，クライアント ）に向けて自己位置の連続送信を開始する．

 クライアント + の位置の送信（$）において，クライアント + からクライアント

 に対する ' ' 位置情報送信を実施しないと判断された場合は，ユーザ情報管理サーバからクライア
ント  に向けて，クライアント + の位置情報送信が開始される．その際には，位置情報の送信は一定時間間隔で行われる．
なお，ユーザ位置情報の送信終了処理は，クライアには，システムの持つユーザ *) 及びパスワードがント  からサーバに注釈情報閲覧終了のリクエスト

同時に送信される．

を出すことにより，開始処理と同様に行われる．

 クライアント認証
クライアント  からのリクエストに対し，サーバ
は，クライアント  から送信された *) とパスワー
ドとを照合し，一致した場合のみクライアント  を認証し，（ ）へ進む．

 注釈閲覧許可確認
クライアント + が注釈情報の閲覧を許可している
メンバの中にクライアント  が含まれるか否かが確認され，許可されている場合のみ（&）へ進む．
& 注釈情報リクエストテーブルの更新
クライアント  から送信されたクライアント + の
注釈情報閲覧リクエスト情報を元に，表 & に示した
注釈情報リクエストテーブルが更新される．

# ' ' 位置情報送信先リストの作成

ユーザ情報管理サーバ内では，表 & に示す注釈情報
リクエストテーブルを用いて，クライアント  に送信する ' ' 位置情報送信先リストが作成される．

その際，どのクライアントを送信先リストに掲載するかの判定は，' ' 通信管理ソフトウェアで行わ! % ! の管理

ユーザ情報管理サーバの管理する環境では無線ネッ
トワークが利用可能であることを想定しているが，その通信速度には限界があるため，すべてのクライアン
ト間に ' ' 通信を許可することは出来ない．' ' 通

信管理ソフトウェアは，環境全体のネットワーク負荷，および各クライアントの性能を考慮した ' ' の調整を行う．以下，本節ではサーバの管理する通信量，ク
ライアントの性能と通信量に関してそれぞれ述べ，最後に ' ' の管理方法について述べる．

¯ サーバ
提案手法においては，サーバは ' ' で位置情報の送信可能なクライアント数を常に把握している．
また、サーバでは環境中で ()' プロトコルを利用した ' ' 通信に使用可能な情報通信量の上限が設定されており，その上限をもとに， クライアント
あたりが送信可能な位置情報の量を制限する．サーバの管理するクライアント数を ，使用可能な情報
通信量の上限を   ./0 とすると， クライアン

日本バーチャルリアリティ学会論文誌

   

①：クライアントBの注釈情報閲覧リクエスト   
¡



.&0

¡

したがって，各クライアントの送信先数の上限は，

式 .&0 を満たす②：ユーザ認証③：注釈閲覧許可確認  の中で最大の整数となる．' '通信管理ソフトウェアでは，' ' 通信の実施判定を，④：注釈情報リクエスト
テーブルの更新  にもとづいて行う．リクエスト数が   ま⑤：P2P位置情報送信先
リストの作成での場合には ' ' 通信を許可し，送信先数の上限

⑥
P2P通信
実施？
N

を超えるリクエストを行ったクライアントに対して，

Y

サーバからの位置情報送信が行われる．

⑦：自己位置送信
（Ｐ２Ｐ）

"
"

⑧：クライアントBの
位置を送信

実験

実験環境

図 # に，実験環境を示す．*111

ユーザ情報
管理サーバ

図!



クライアントＢ（位置情報発信者）

が #&/ の無線 3

有データベース，コンテンツデータベース，及び ' 'クライアントＡ（位置情報受信者）

通信管理ソフトウェアを格納したユーザ情報管理サー通信を用いたユーザ位置取得の処理

手順 !       $     成し，実験環境中に設置した．また，赤外線カメラと

上限は，

 

.0

となる．

¯ クライアント
一方，注釈対象となる各クライアントは，それぞれのシステムが性能にもとづいた異なる周期で位置計測を行うため， 件のリクエスト先に単位時間あたりに送信する位置情報の量が異なる．個々のクライアントの *) を 〜 とし，一度に送信する位置情報の量を .0，*) が  のクライアントの一秒間
当たりの位置計測回数を  .回0，送信先の数を  とすると，あるクライアントが一秒間に送信する情報量の合計は

 ¡  ¡ .0¯ ' ' の管理手法提案手法では，各クライアントの送信先，および送信先数をリクエスト状況をもとに決定する．まず，送信先の数の上限   を決定する．  は，前述の式 .0，. 0 より，以下の不等式を満たす最大の整数である．

 ¡  ¡  

本式を
られる．

不可視マーカを用いたユーザの位置計測手法 -! を利用するために，特性の異なる 種の赤外線カメラを用意し，環境中の天井には不可視マーカを貼った．本実

験ではまず，手法 -! により位置・姿勢が計測できる& 人のウェアラブルシステムユーザ（，+，4，)）で環境中を歩き回り，定点カメラシステムでユーザの名前が記載された画像を注釈とした注釈付加画像を作成した．& 名のユーザの名前はそれぞれ，：，+： ，4： 5，)：6 である．
次に，ウェアラブル注釈提示システムを用いて注釈付
加画像を作成した．

本実験では， 種類の赤外線カメラ .以下，カメラ

，カメラ と表記0 を使用しており，ユーザ ，+ はカメラ  を，ユーザ 4，) はカメラ を，それぞれ使用して位置・姿勢計測を行う．表 $ に，カメラ ，カメラ のスペックを示す．カメラ  はビデオシースルー
型  システムに利用可能な前方撮影用カメラを内蔵した大型カメラである．また，カメラ は，小型軽量

となる．



バを設置し，有線で学内 3 に接続した．次に，ノート '4 と (+ カメラを用いて定点カメラシステムを作%トあたりにおける単位時間中の位置情報の送信量の

2 で通信速度の使用可能な本学屋内に，共  

に特化された赤外線カメラである．また，図 $ に本実験で用いたウェアラブル注釈提示システムの機器構成を示す．また，本実験で用いたサーバ及び定点カメラ
システムの構成を表 - に示す．

注釈付加画像を作成するには，各クライアントシス
テムが持つカメラの位置・姿勢情報が必要である．そこで，定点カメラシステムでは，設置時にあらかじめ.0  について整理すると，以下の式が得

計測しておいた位置・姿勢情報を利用した．また，ウェ
アラブル  システムで注釈付加画像の作成を行う際には，前述の手法 -! により計測される位置・姿勢情報を利用した．

牧田・神原・横矢
無線LAN
アンテナ

学内LAN

 を利用したウェアラブルシステムユーザへの注釈付け

ネットワーク共有データベースとハイブリッド
不可視マーカ（天井に設置）" ! 注釈付加画像の作成方法

図 - に，現実空間中に存在するウェアラブルシス

定点カメラ（クライアント）

テムユーザとカメラ画像の関係を模式的に示す．提案
手法では，注釈提示システムが現実空間中に存在する

ユーザ情報
管理サーバ

ユーザB

ウェアラブルシステムユーザの

ユーザD

ユーザC

次元位置を取得し，

カメラ画像中におけるユーザの位置が  点決定する．

ユーザA

本実験において，各ユーザは頭部に装備した赤外線カ
メラの位置を自己位置として送信しているため，図 ウェアラブルシステムのユーザ(クライアント)

図#中に示されたユーザ位置はユーザの頭頂部付近を示している．そこで本実験では，注釈画像をカメラ画像中

定点カメラ用PCのユーザ位置から画像内において上方向に一定距離離実験環境

 # &    れた位置に重畳表示し，さらに注釈画像とユーザ位置とを結ぶ直線を描画して注釈付加画像の作成を行った．

" " 従来手法と提案手法の比較実験

赤外線
カメラ
（上向き）

CCD
カメラ
（前向き）

オリジナル
不可視マーカ
画像の獲得

オリジナル

注釈提示と，提案手法であるハイブリッド ' ' を利用した注釈提示の精度を比較するために，定点カメラシ
ステムを用いてユーザ位置の重畳表示実験を行った．

ユーザ視界
画像の獲得

なお，ピュア ' ' を利用して実験を行った場合には，

通信遅延，更新頻度はハイブリッド ' ' を利用した場合と同等であり，注釈付けの精度はハイブリッド ' '

計算機
表示
デバイス

ThinkPad x60(lenovo)
位置・姿勢計算
位置情報の送受信

SV-6(MicroOptical)

注釈付加画像の作成

注釈付加画像の提示

図'

従来手法であるクライアントサーバ通信を利用したウェアラブル注釈提示システムの機器構成を利用した場合と同等の結果が得られると想定される．
本実験では，カメラを床から約 $#:; の高さに固定し，カメラからの距離が約 #; の直線上を，ユーザ がおよそ毎秒 $ :; の速さで歩いた．画像内において，ユーザ  は右から左へと移動している．図  に，獲得したユーザの位置を縦の直線と横の直線の交点として重畳表示した結果を示す．

 ' (    )              

クライアントサーバ通信時のユーザ位置情報の更新

頻度はおよそ毎秒  回であり，また，ユーザ位置の計

測時刻と，定点カメラシステムが位置情報を受信する
ウェアラブルシステムユーザ ，+ は秒間およそ回，ユーザ 4，) は秒間およそ%回の間隔で位置・姿勢の推定ができる．また，自己位置情報の送信には()'7*' パケットを使用しており，一度のデータ送信
量は #$8（*' ヘッダ： 8，()' ヘッダ：8，
データ部： 8（*)：&8，位置情報： &8））である．よって，' ' 通信における，位置情報の送信
速度は，ユーザ ，+ は #$ ¢  ¢ % 9  %% ./0，
ユーザ 4，) は #$ ¢  ¢9 %$./0 である．参考値として，無線 3 の速度が #&/ の本環境において，使用可能な通信量の合計   を #&/ と設定した場合には，秒間 % 回の位置推定を行う全てのユーザ間で ' ' 通信を実施可能なユーザ数の上限
は $& 人となる．
なお，本実験では，使用可能な通信量の合計  を  / に設定した．

時刻の差はおよそ秒程度であった．クライアント

サーバ通信時の結果からは，直線の交点とユーザ頭部のカメラとの大きな位置ずれが確認できる．しかし，' ' 通信時には，ウェアラブルシステムからは ' '通信でおよそ毎秒 % 回，通信遅延はおよそ & ミリ秒で位置が送信されており，直線の交点とユーザ頭部のカ

メラとの位置ずれがほぼ無いことが確認できる．次に，位置推定の誤差による影響と遅延時間による影響を比較する目的で，直線上の約 :; 間隔で $ 箇所の静止位置を設定し，各位置でユーザが静止して通信を停止した場合の位置ずれを計測し，クライアントサーバ

通信時，' ' 通信時で歩行した場合と比較を行った．
位置ずれの大きさは，画像上の直線の交点及びユーザ
頭部のカメラの 次元座標を手動で与え， 点間の距離を計算して求めた．計算に使用したフレーム数は，クライアントサーバ通信時，' ' 通信時でそれぞれ



フレーム，静止時は $ フレームである．位置ずれ

日本バーチャルリアリティ学会論文誌

表 ' 赤外線カメラのスペック
   ' (    )       
解像度(pixel)

フレームレート(fps)カメラ1

1024×768

29

カメラ2

640×48020 
表 * サーバ及び定点カメラシステムの構成   * (    )     )    

ユーザ情報
管理サーバ
定点カメラ
システム

ユーザ位置

赤外線カメラカメラ
ユーザ

ウェアラブルシステムユーザとカメラ画像の関係 * +         

の大きさの算出結果を表  に示す．なお，本実験では，

スペック

PC

CPU：Pentium D 3.0GHz
メモリ：3.25MB 1Gbps Ethernet接続

PC

CPU：Pentium M 1.2GHz
メモリ：1.0GB 54Mbps Ethernet接続

ビデオ
カメラ

Qcam QVX-13NS（Logicool）
最大有効画素数：960×720

表 , 位置ずれの大きさの算出結果
   , &   
 


 

クライアント
サーバ

P2P

通信無し

平均誤差[画素]

141.4

13.6

7.1

最小誤差[画素]

11.4

5.1

2.0

最大誤差[画素]

262.1

22.8

15.5

カメラ画像

図*

使用機器

" $ ウェアラブルシステム同士での注釈付加画像
作成

カメラ画像の解像度は $& × & 画素であり，およそ

図  に，ウェアラブルシステムで撮影した映像を" # 定点カメラシステムを用いた注釈付加画像

用いて作成した注釈付加画像を示す．本システムでは，

# フレーム毎秒で画像が作成された．
作成

およそ

フレーム毎秒で注釈付加画像が作成された．

本実験では，& 人のユーザが共に環境内を歩き回りな

図 %， に，定点カメラシステムで撮影した映像をがら，ユーザ  からユーザ +，4，) の注釈閲覧リク用いて作成した注釈付加画像を示す．本実験では，おエストを送信した．なお，注釈の提示方法は定点カメ

よそ # フレーム毎秒で注釈付加画像が作成された．本

実験では，ユーザ 名 .，+，40 で，天井付近に設置した定点カメラの前方周辺を歩き回った．図 % に，定ラシステムでの実験と同様である．また，ユーザ + は
およそ毎秒% 回，ユーザ 4，) はおよそ毎秒回で位置を送信している．また，通信遅延はおよそ & ミリ

点カメラシステムから 名の注釈閲覧リクエストを送秒である．図 .0 .0 .:0 は，ユーザ  に提供された

信し，提案手法により位置情報を獲得して作成した注

注釈付加画像である．いずれの注釈付加画像において

釈付加画像を示す．図 %.0 .0 .:0 の画像作成時，ユーザ ，+ からは ' ' 通信でおよそ毎秒% 回，ユーザ

4 からはおよそ毎秒 回で位置が送信されており，通信遅延はおよそ & ミリ秒であった．図 % の結果からは，も，撮影画像内に存在するユーザに対して正しく注釈付けがされており，ウェアラブルシステム同士においても注釈付加画像作成が可能であることを確認した．

#

環境中を歩行するユーザに対してほぼ位置ずれの無い

まとめ
本稿では，ハイブリッド ' ' を利用し，ネットワー

注釈付けが可能であることを確認できる．次に，クラクを介した位置情報の獲得によるウェアラブルシステ

イアントサーバ通信を利用した注釈付けと ' ' 通信を利用した注釈付けの比較を行う目的で，クライアン

トサーバ通信による位置獲得と，' ' 通信による位
置獲得をそれぞれ異なるタイミングで一定間隔で切り替えた実験結果を図  に示す．図  においては，クムユーザへの注釈付け手法を提案した．移動可能なユーザへの注釈付けを行う目的で，従来，共有データ
ベースを利用したクライアントサーバ方式の情報獲得
フレームワークが提案されていた．本論文では，ネッ
トワークを利用して獲得する情報を，ユーザの個人情

ライアントサーバ通信による位置情報の更新はおよそ報とユーザの現在位置の 種類に分類し，実時間性をテムが受信する時刻の差はおよそことで，注釈の位置ずれの大幅な縮小を実現した．

毎秒  回，ユーザ位置の計測時刻と，定点カメラシス

秒程度であった．

図  の画像からは，' ' 通信を利用した注釈付けに重要視すべき位置情報の獲得に ' ' 通信を適用する
ユーザ情報管理サーバ内にネットワーク共有型デー

比べて大きな位置ずれが見られる．図  .0 中の注釈

タベースを構築して，環境中を移動するユーザを定点

置ずれが大きく，シーン中のどのユーザに対する注釈の向上及び通信遅延の低減を行うことで，位置ずれがであるかは理解困難である．

小さい注釈付加画像が作成できることを確認した．ま 5 や，図  .:0 中の注釈  は位

カメラで撮影し，' ' 通信により位置情報の更新頻度

牧田・神原・横矢

ネットワーク共有データベースとハイブリッド

 を利用したウェアラブルシステムユーザへの注釈付け

クライアントサーバ通信時（従来手法）

P2P通信時（提案手法）
 ,

図 , 獲得したユーザ位置の重畳表示結果
         )    

た，ウェアラブルシステム同士で ' ' 通信を行った際にも大きな位置ずれがなく，注釈と注釈対象の関連付けが容易に理解可能な注釈付加画像を提示できることを確認した．
今後の課題として，カメラに写ったユーザ位置の補間が挙げられる．ユーザの位置・姿勢計測の一時的な失敗や無線ネットワークの調子の悪化等により，位置情報の受信が断続的な状態に陥る場合が考えられる．
このような場合に，受信データとカメラ画像処理を組み合わせたユーザ位置の推定を行うことを試みる予定である．
また，注釈付加画像中において，注釈同士の重なり
や，注釈と他の注釈対象の重なりが発生すると注釈が理解しにくい場合がある．そこで，合成画像上における描画方法の工夫（ビューマネージメント）を行うことで，ユーザがより直感的に情報が理解しやすい注釈
付加画像を作成できると考えられる．今後は，ユーザの姿勢や形状を取得できるフレームワークを構築し，動的環境における注釈のビューマネージメントを検討する予定である．
謝辞
本研究の一部は，総務省・戦略的情報通信研究開発推進制度 .4<'10 の支援による．

参考文献- . / 0 1 23    41   /  %    5 67 5&&& 4
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3    476   # 5 /  
3    46  9*% !6 99 -'. ; ; 6 /    (< 1 25     67 5&&& 4 @     % 6 8  6 :  !6  '%>6 99
-*. + ? 4  1 2&   B       +  8 0  %
67    5 /   0  % +  C5/0+ 9D6  ''%*#6 99
-,. +  6 0 A   6  : E   1 2%   % F       + % 76   5&&&  40 5 /   0  +  C5/0+ 9#D6
 >% >6
99#->. 米村，和田，伴，佐藤，千原1 2携帯型コンピュータによる強調現実感空間の共有76 日本バーチャルリアリ
 9*%9,6 >>,
ティー学会大会論文集6 8  6
- 9. 0  1 23 1  3   3 5 ; + / 76   5&&&  40 5 /  0   +  C5/0+ 9*D6
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'!6 99*
- . 尾関，伊藤，里，中村，大田1 2複合コミュニティ空間における注目の共有 〜注目誘導行動による物体への注釈付け〜76 日本バーチャルリアリティー学会論文
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誌6 8  ,6 : !6- . G 0 6 / E 6   : 1 2+ % F       +  4 % @  4     76   5&&&
 40 5 /   0   + % C5/0+ 9*D6  !#% #6 99*
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- !. 高田6 町田6 清川6 竹村1 2ネットワーク共有型ウェア
ラブル拡張現実感システム開発用ライブラリ76 電子
 !#6 99!
情報通信学会 総合大会講演論文集6

日本バーチャルリアリティ学会論文誌- #. 穴吹6 天目6 神原6 横矢1 2データベース共有型ウェア
ラブル拡張現実感を用いたウェアラブルユーザへの注
釈付け76 日本バーチャルリアリティー学会 サイバースペースと仮想都市研究会 研究報告6 8  96 :  6 *%6 99#
- '. 天目6 穴吹6 神原6 横矢1 2共有データベースを利用したウェアラブルユーザへの注釈付け76 画像の認識・理解シ #>,% #>>6
ンポジウム C05+99#D 講演論文集6
99#
- *. E :  ?  6 0 A   6  : E   1 23 %          %   5+   76   5&&& 5/   3    46  >,% >>6 99#&!''( 年 ! 月  日受付)
［著 者 紹 介］

牧田 孝嗣 （学生会員）
99! 年奈良先端科学技術大学院大学
情報科学研究科博士前期課程修了．住友電気工業株式会社勤務を経て，現在，奈良先端科学技術大学院大学情報科学研究科博士後期課程に在学中．ウェアラブル
拡張現実感システムに関する研究に従事．
修士 C工学D．電子情報通信学会， 5&&&
各学生会員

 
神原 誠之 （正会員）99 年奈良先端科学技術大学院大学
博士後期課程修了．同年同大情報科学研
究科助教，現在に至る．コンピュータビ
ジョン，複合現実感の研究に従事．博士
C工学D． >>> 年電子情報通信学会学術奨励賞受賞．599# 論文賞受賞．日本
バーチャルリアリティ学会，情報処理学会，5&&& 各会員．

横矢 直和 （正会員）>*! 年大阪大学基礎工学部情報工学科卒． >*> 年同大大学院博士後期課程修了．工博．同年電子技術総合研究所入所．以来，画像処理ソフトウェア，画像
データベース，コンピュータビジョンの研究に従事． >,'〜,* 年マッギル大・知能機械研究センター客員教授． >> 年
奈良先端科学技術大学院大学・情報科学センター教授．現在，同大情報科学研究科教授． >>9 年6 99* 年情報処理学会
論文賞受賞．99# 年情報処理学会フェロー，電子情報通信学会フェロー．情報処理学会，人工知能学会，日本認知科学会，映像情報メディア学会，5&&&，40/5@@+ ( 各会員．

牧田・神原・横矢

ネットワーク共有データベースとハイブリッド

C D

CD

CD

図 > 定点カメラシステムで作成された注釈付加画像 C  通信時D >            )   
   

CD

CD

C D
図 9

 を利用したウェアラブルシステムユーザへの注釈付け

定点カメラシステムで作成された注釈付加画像 C  通信，クライアントサー
バ通信混在時D 9            )   
          

CD

CD

CD


図
ユーザ  視点の映像                         