計測自動制御学会東北支部 第 283 回研究集会 (2013.10.25)
資料番号 283-13

Skype を用いたミニチュアヒューマノイド用
遠隔立体視システム
Remote Stereo Vision System Using Skypefor Miniature Humanoid○渡部拓也，妻木勇一○ Takuya Watanabe，Yuichi Tsumaki
山形大学

Yamagata University
キーワード : スカイプ (Skype)，遠隔立体視 (Remote stereo vision)，テレコミュニケーター(Telecommunicator)，臨場感 (Presence)，テレイグジスタンス (Telexistance)

連絡先 : 〒 992-8510 山形県米沢市城南 4 丁目 3-16
山形大学大学院理工学研究科機械システム工学専攻妻木研究室
渡部拓也，Tel&Fax.: (0238)26-3252，E-mail: tae60516@st.yamagata-u.ac.jp

1.

緒言

遠隔地の人間同士が相手を見ながらコミュニケーションが図れるものとして，ビデオミーティ
ングやテレビ電話が世に広く普及している．
これに対し，我々はより臨場感のあるコミュニケーション手法としてテレコミュニケーターと呼ぶロボットシステムを提案，開発してきた
1) ．テレコミュニケーターは，無線ネットワー

Fig. 1

クを利用して密度の濃いコミュニケーションの実現を目指す，一種のテレイグジスタンスシステムである．

Overview of MH-2

地の人との臨場感を伴ったコミュニケーションの実現を目指している．外観を Fig. 1 に示す．

これまで我々は，テレコミュニケーターとしてウェアラブルなミニチュアヒューマノイド MH-2を開発してきた 2) ．MH-2 は人間と同じような本システムでは，音声通話と遠隔地からの映像伝送に，無料 IP 電話ソフト Skype を採用し，遠隔立体視システムを構築する．

プロポーションを持ち，操作者のジェスチャを再現できる．3 次元的存在感を利用して，遠隔Skype を用いた遠隔立体視システムの例として，神野らの研究がある 3) ．神野らは，患者の–1–⁄⁗ ⁡⁦⁗‒⁂‵‒‾⁡⁕⁓⁞‒⁂‵‒⁅⁝⁫⁢⁗‒⁅⁕⁤⁗⁗⁠‒⁅⁚⁓⁤⁛⁠⁙‿⁧⁞⁦⁛‒⁕⁓ ⁗⁤⁓›‿‶⁁⁢⁗⁠‵⁈‾⁗⁘⁦⁄⁛⁙⁚‾⁗⁘⁦‾⁗⁘⁦⁅⁝⁫⁢⁗⁅⁝⁫⁢⁗⁄⁛⁙⁚⁄⁛⁙⁚⁦

Fig. 2Single Skype System

精神的なストレスを軽減することを目的として，れらを，HMD の２つの眼前小型ディスプレイ

病院患者と家族の遠隔コミュニケーションをリアにそれぞれ提示することで，遠隔立体視を実現ルな形で行うことができる遠隔立体視システムする．

を開発，構築した．Skype をそれぞれ 2 ユーザーで起動することで，患者が装着する HMD(Head2.1

１系列システム

Mount Dispray) へ右目用映像，左目用映像をCPU 負荷を軽減できる遠隔立体視システムをネットワーク経由で伝送して，立体視映像を呈実現するために，1 系列遠隔立体視システムを示することができる．
一方，MH-2 では，ウェアラブルにするため構築した．以下に詳細を示す．
画像処理プログラムにより，左右カメラ映像モバイル PC を使用する．この制御 PC は制御データの送受信も行うため，ビデオ通信によるをひとつのウィンドウ内に連結して表示し，これを送信することで，Skype1 系列での遠隔立体CPU 負荷はできるだけ軽くした方が良い．
そこで本研究では，CPU 負荷が少ない遠隔立視が可能となる．
連結映像ウィンドウは，Skype の画面共有機体視システムの構築を目指し，1 系列の遠隔立体視システムを構築する．また，構築したシステ
ムと，前述の 2 系列遠隔立体視システムを，実能でキャプチャすることで，遠隔ＰＣへ送信する．画面共有機能とは，コンピュータの画面を通信相手と共有できる機能であり，特定のウィ験により比較する．

ンドウを指定することも可能となっている．これによって送られた左右連結映像を，映像分配

2.

遠隔立体視システム

器によって HMD のそれぞれの端子に入力した遠隔立体視を実現するために利用できる人間

後，HMD のズーム機能とパンチルト機能を用の特性として，両眼視差，両眼の輻輳角，焦点いて，それぞれ右目用映像，左目用映像の部分調節などがある．一般に最も良く使われているのみ表示するように調整することで，立体視を方法は，両眼視差を利用した方法である．

実現した．システムを Fig. 2 に示す．

本研究でも，最も簡単に立体視できる方式とプログラムは，画像処理ライブラリ OpenCVして，両眼視差を利用し，HMD を用いて立体を使用して作成した．カメラの映像を表示して視を実現する．そこで，MH-2 頭部に，人間の両いる最中に，キーボードからの入力で解像度を眼距離と同等の間隔で CCD カメラを２台取り変更できる．また，ウィンドウサイズも自由に付け，右目用映像と左目用映像を取得する．そ変更できる．実行結果を Fig. 3 に示す．

–2–

ていない．ウェブカメラ 2 台は，両眼距離と同等の 65mm 間隔で固定した．また，CPU 負荷の差を比較することが目的であるから，高負荷でも動作が保障できるよう，送信側 PC は実際に使用予定の PC ではなく，より高スペックのノート PC を使用した．ウェブカメラの仕様をTable 1，ノート PC の仕様を Table 2，使用する HMD の仕様を Table 3 に示す．

Fig. 3

Combined movie

Skype ２系列，１系列をそれぞれ構築した後，HMD を通して，30 分程のビデオ通話を行った．

‾⁡⁕⁓⁞‒⁂‵‒⁄⁗ ⁡⁦⁗‒⁂‵‒‿⁧⁞⁦⁛‒⁕⁓ ⁗⁤⁓›‿‶

４人の被験者に立体視を体験してもらい，リアルタイム性や画質，立体感について感想を聞いた．また，通信中の送信側 PC のタスクマネー⁅⁝⁫⁢⁗‒”‒⁅⁝⁫⁢⁗‒‿⁧⁞⁦⁛⁢⁞⁗⁪ジャーから，一分間（60 個) の CPU 使用率デー‾⁗⁘⁦⁅⁝⁫⁢⁗‣⁅⁝⁫⁢⁗‣⁄⁛⁙⁚⁦⁅⁝⁫⁢⁗․⁅⁝⁫⁢⁗․

タを得て，その平均値と標準偏差を求めて CPU負荷を比較する．

Table 1
Fig. 42.2

Dual Skype System

Model Number
Manufacturer

2 系列システム

一系列システムと比較するために，2 系列シス

Resolution/Frame rate

テムも構築した．Skype には複数多重起動機能

Web Camera
BSW20K07H
BUFFALO
1600 × 1200 pix / 15 fps
1280 × 1024 pix / 20 fps
1280 × 720 pix / 30 fps
640 × 480 pix /30 fpsが備わっており，ユーザーが複数のアカウントを持っていれば，ひとつの PC で複数の Skypeを起動することができる．初期設定では無効になっているが，SkypeMultiplex というフリーソフトによって，有効にすることができる．このTable 2Model Number
OSCPU
Clock frequency

Note PC

Vostro1520
Windows XP professionalCore 2 Duo
2.4 GHz機能を使用して，2 系列の Skype 通信を構築し，左右カメラのリアルタイム映像を遠隔地の PCへ送信して，立体映像を得ることができる．シ
ステムを Fig. 4 に示す．

3.

評価実験

Skype1 系列システムと 2 系列システムの評価実験を行った．
前述した CCD カメラはノイズが多く，評価実験に適さないため，ウェブカメラ BSW20K07Hを使用した．使用する左右のカメラの同期は取っ–3–

Table 3Model Number
Resolution
View angle
Video input
Size
Weight

HMD

Visette45 SXGA 3D
1280 × 1024 pix
45 degree(Diagonal)
VGA,DVI,Composite,
S Video(Each 2 systems)
220 × 310 × 110 mm
750 g

CPU load(σ)
Frame rate
Image quality
Real-time
3D eﬀect

4.

Table 4 Experimental results
Single System
Single System(1/4 size)
70.4 ％ (4.60)
43.1 ％ (3.79)
10 fps
10 fps○ (640 × 480 pix)
○ (320 × 240 pix)
△○○
○

実験結果

Dual System
66.5 ％ (7.76)
30 fps○ (640 × 480 pix)○○

ちるが，CPU 負荷を軽減できることを実験により検証した．性能の低い CPU を使用する場合

実験結果を Table 4 に示す．画像の解像度をに，本手法は有効であると考えられる．

640 × 480pix にしたところ，1 系列・2 系列のどちらも CPU 負荷が高く，MH-2 で使用するには処理が重過ぎると考えられる．しかし，2 系

参考文献列システムでは，Skype のシステム上，フレームレートや画素数をこれ以上下げることができず，CPU 負荷を少なくすることはできない．一方，1 系列システムは，フレームレートが 2 系列より低いにもかかわらず，CPU 使用率が高かった．これは，2 系列システムでは動画圧縮を行っている一方，1 系列は画面キャプチャを使用しているため，動画としてではなく，画像として送信しているためであると考えられる．
しかし，1 系列システムにおいて，ウィンドウサイズを 1/4 にして通信した結果を見ると，CPU 使用率が 2 系列より低くなっている．しかも，数字の上では解像度が低く，フレームレートが低いにもかかわらず，被験者の感想によると，それほど画質に差異があるようには感じられないという意見がほとんどだった．また，どちらも映像や音声のリアルタイム性に大きな問題はなく，立体感も提示できているという評価であった．撮影対象の動きが速い場合，フレームレートの差が明確に感じられるものの，日常会話の場面では十分に実用可能であると思われる．

5.

結論

CPU 負荷を軽減できる 1 系列遠隔立体視シス
テムを構築した．解像度とフレームレートは落–4–1) 妻木勇一, 藤田雄太郎, 田村哲也, 菅原康人, 葛西昭治, “ウェアラブルテレコミュニケーター”,
日本バーチャルリアリティ学会論文誌，10-4，467–474, 2005.
2) Y. Tsumaki, F. Ono, T. Tsukuda, “The 20DOF Miniature Humanoid MH-2 for a Wearable Communication System,” Proc. of theIEEE Int. Conf. on Robotics and Automation,
pp. 3930–3935, 2012.
3) 神野剛司，神原利彦，久保恒明:立体視 HMD を用いた遠隔情報伝送システムの開発とその医療応用，情報処理学会創立 50 周年記念（第 72 回）
全国大会講演論文集，72-2，11–12, 2010.