研究者詳細 - 中澤　篤志

MISC - 中澤　篤志

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Practical Display-Camera Calibration from Eye Reflections using Coded Illumination 査読

Christian Nitschke, Atsushi Nakazawa, Haruo Takemura

2011 FIRST ASIAN CONFERENCE ON PATTERN RECOGNITION (ACPR) 550 - 554 2011年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE COMPUTER SOC

Display-camera systems enable a large range of vision applications in everyday environments, but require calibrating the pose of the display with respect to the camera. Recently, a promising approach is introduced that analyzes corneal reflections from face images. While having several benefits, the described implementation requires controlled and unnatural conditions, manual elaboration, and offline processing. This work aims to improve the approach and allow for conditions of practice: First, the novel idea is proposed to encode display correspondences into illumination patterns to enable automatic and robust detection. This comprises the first use of coded illumination with corneal reflection analysis. Second, since previous evaluation revealed a large error for the basic algorithm, this work discusses thorough experimental evaluation of an optimization strategy based on geometry constraints in the scene. Results show that considerable improvement can be achieved under common parameter variation, which successfully verifies the feasibility of the approach.

DOI： 10.1109/ACPR.2011.6166661

A puppet interface for retrieval of motion capture data 査読

Naoki Numaguchi, Atsushi Nakazawa, Takaaki Shiratori, Jessica K. Hodgins

Proceedings - SCA 2011: ACM SIGGRAPH / Eurographics Symposium on Computer Animation 157 - 166 2011年

記述言語：英語

Intuitive and efficient retrieval of motion capture data is essential for effective use of motion capture databases. In this paper, we describe a system that allows the user to retrieve a particular sequence by performing an approximation of the motion with an instrumented puppet. This interface is intuitive because both adults and children have experience playacting with puppets and toys to express particular behaviors or to tell stories with style and emotion. The puppet has 17 degrees of freedom and can therefore represent a variety of motions. We develop a novel similarity metric between puppet and human motion by computing the reconstruction errors of the puppet motion in the latent space of the human motion and those of the human motion in the latent space of the puppet motion. This metric works even for relatively large databases. We conducted a user study of the system and subjects could find the desired motion with reasonable accuracy from a database consisting of everyday, exercise, and acrobatic behaviors. Copyright © 2011 by the Association for Computing Machinery, Inc.

DOI： 10.1145/2019406.2019427

眼球の表面反射を用いたディスプレイ・カメラキャリブレーション(幾何学的解析・最適化,<特集>画像の認識・理解論文)

ニチュケクリスティアン, 中澤篤志, 竹村治雄

電子情報通信学会論文誌. D, 情報・システム 93 ( 8 ) 1450 - 1460 2010年8月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

平面ディスプレイを光源とみなし,光源パターンを様々に変化させた対象の画像をカメラで撮影し形状復元やHCIに利用する,ディスプレイ・カメラシステムの研究が行われている.このような用途ではディスプレイとカメラの幾何校正を行うことが必要であり,従来法では球面ミラー等の付加的なデバイスを必要とした.本論文ではこれに対し,ユーザの眼球の表面反射を利用することで,特殊なデバイスを必要とせず校正を実現する手法を提案する.本手法ではディスプレイでパターンを投影し,その反射した像をカメラで撮影することでディスプレイ座標とカメラ座標の対応関係を得る.次に,この対応関係と眼球モデル,及びディスプレイサイズの情報を用いて最適化を行うことで解を得る.11名の被験者を用いた実験及びディスプレイとカメラを様々な位置関係で配置した状況に対する実験を行い,本手法の有効性及び様々な状況下での性能を明らかにした.

MMM-Classfication 法によるレンジデータの認識

アグラワルアヌラグ, 中澤篤志, 竹村治雄

電子情報通信学会技術研究報告. PRMU, パターン認識・メディア理解 109 ( 470 ) 193 - 198 2010年3月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

本論文はレーザーレンジセンサから得られた屋外の三次元点群データから,オブジェクトの認識と領域分割を同時に行う手法を提案する.この技術はロボットによる屋外実シーンの認識および経路探索,デジタル3次元マップの構築,ITS等での利用が可能である.本手法はレンジデータの局所(Micro),中領域(Meso)および広領域(Macro)情報を用いて認識することを特徴とする.局所情報による認識として三次元点群の局所ヒストグラム(Local Shape Histogram)からなる特徴ベクトルを用いて認識を行う.しかし局所情報のみでは認識不可能な領域や物体があるため,中領域情報としてオブジェクトのサイズに関する情報を用いる.最後に,広領域情報として領域分割の滑らかさを仮定し,マルコフランダムフィールド(MRF)法によるシーン全体のエネルギー最適化を行うことで最終的な解を得る.実シーンを対象とした実験からシーンの領域分割および認識が高い精度で行えることを確認でき,本手法の各ステップがそれぞれ認識に有効に働くことが明らかになった.

眼球の表面反射を用いたディスプレイ・カメラキャリブレーション(テーマ関連,顔・人物・ジェスチャ・行動)

ニチュケクリスティアン, 中澤篤志, 竹村治雄

電子情報通信学会技術研究報告. PRMU, パターン認識・メディア理解 109 ( 470 ) 205 - 210 2010年3月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

ディスプレイの周辺にWebカメラなどのカメラを取り付けたシステムは,テレビ会議等の用途で一般的な構成となっているが,このようなシステムの上でディスプレイを光源とみなして光源環境を変化させ,3次元復元や顔形状復元,HCI等に利用する研究が行われている.このような用途ではディスプレイとカメラの幾何校正を行うことが必要であり,従来法では球面ミラー等の付加的なデバイスを必要とした.本論文ではこれに対し,ユーザーの眼球の表面反射を利用することで,特殊なデバイスを必要とせず校正を実現する手法を提案する.本手法ではディスプレイでパターンを投影し,その反射した像をカメラで撮影することでディスプレイ座標とカメラ座標の対応関係を得る.次に,この対応関係と眼球モデル,およびディスプレイサイズの情報を用いて最適化を行うことで解を得る.11名の被験者を用いた実験およびディスプレイとカメラを様々な位置関係で配置した状況に対する実験を行い,本手法の有効性および様々な状況下での性能を明らかにした.

D-11-78 3Dレンジデータによる災害状況認識(D-11.画像工学,一般セッション)

河合健太朗, Agrawal Anuraag, 中澤篤志, 竹村治雄

電子情報通信学会総合大会講演論文集 2010 ( 2 ) 78 - 78 2010年3月

D-12-88 レーザセンサと単眼カメラを用いた台車型3次元計測センサ(D-12.パターン認識・メディア理解,一般セッション)

大西崇之, ニチュケクリスティアン, 中澤篤志, 竹村治雄

電子情報通信学会総合大会講演論文集 2010 ( 2 ) 199 - 199 2010年3月

3次元ビデオの連結によるインタラクティブ3次元VRシステム--3次元ビデオグラフによる3Dビデオの実現

中澤篤志

画像ラボ / 画像ラボ編集委員会編 20 ( 9 ) 12 - 17 2009年9月

レーザーレンジデータと Google Maps 画像の位置合わせを用いた三次元都市環境のモデリング

松村未来, アグラワルアヌラグ, 中澤篤志, 竹村治雄

電子情報通信学会技術研究報告. PRMU, パターン認識・メディア理解 109 ( 88 ) 13 - 18 2009年6月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

広域環境の三次元モデル構築を行うにあたり,レンジデータ同士の位置合わせは,重要な問題の1つである.一般には計測位置・向きの取得に,GPSと,INSやオドメトリなどの動きセンサが併用されるが,GPSは精度が十分でなく,受信に失敗することも多い.この問題に対し,様々な手法が提案されているものの,その精度と計測コストはトレードオフの関係にある.そこで特別な機器を用いない,精度の良い位置合わせを目的に,新たな位置合わせ手法を提案する.本研究では,Stop-and-Go方式により等間隔に複数レンジデータの計測を行う.位置合わせには,Google Mapsの航空・地図画像を用いる.しかしレンジデータとGoogle Maps画像は性質の全く違うデータであり,直接両者を比較するのは困難である.そこで本手法ではこれらを初めに,建物や植物,道路といった,共通の意味単位(クラス)で分割する.その上で同じクラスの領域が一致するように,各地点での一致率を量る.最終的に全レンジデータの位置確率ならびに計測間隔を用いて,計測位置を求める.評価実験として,GPSとの精度比較を行ったところ,明確な精度の向上を確認した.

音楽に合った舞踊動作の自動生成

二宮啓, 中澤篤志, 竹村治雄

研究報告コンピュータビジョンとイメージメディア（CVIM） 2009 ( 34 ) 1 - 8 2009年6月

記述言語：日本語出版者・発行元：情報処理学会

近年コンピュータグラフィクスの分野では，リアルなキャラクタのアニメーションを生成する手法が数多く提案されてきている．我々は，人間の振る舞いを左右する感情を考慮した舞踊動作を対象として，入力の音楽信号から舞踊の表現に関係する音楽情景を解析し，その結果に合った舞踊動作を生成する手法を提案してきた．動きデータからは動きのリズムと盛り上がりの特徴量を，音楽データからは楽曲構造解析によってセグメント分割し，特徴量としてリズム，盛り上がりを抽出する．舞踊動作生成時は，まず構造解析によって得られる音楽セグメント内のリズム成分と高い相関を示す動きの候補セグメントをすべて抽出する．そして最後に盛り上がり成分の相関を求めることで最適な動きセグメントを選択し，連結することで舞踊動作が生成する．またこの手法に対し，新たなモーションキャプチャデータを加えて動作生成し，生成された動作に対するブラインドユーザーテストによる有効性の評価，専門家による評価，ならびに一般ユーザーの利用に向けた WEB アプリケーションを開発した．This paper presents a new approach for synthesizing dance motion matched to input music based on the emotional aspects of dance performance. Our analysis method extracts motion rhythm and intensity from motion capture data and musical rhythm, structure, and intensity from musical signals. For synthesizing dance performance, we first find candidates of motion segment sets whose features are matched to those of music segments, and then we find the motion segment set whose intensity is matched to that of music segments. The experimental results indicate that our method actually creates dance performance as if the character was listening to the music.

その他リンク： http://id.nii.ac.jp/1001/00062861/

印象語による舞踊動作データの分類法

沼口直紀, 中澤篤志, 竹村治雄

研究報告コンピュータビジョンとイメージメディア（CVIM） 2009 ( 35 ) 1 - 6 2009年6月

記述言語：日本語出版者・発行元：情報処理学会

本研究では，人体動作とそこから受ける印象の関連性を明らかにするため，モーションキャプチャデータから得られる舞踊動作特徴と，ユーザテストから得られた印象評価を比較し関連性を求めた．本研究の背景として，大量のデータを扱う機会の増加によって所望のデータの身体動作の検索・分類が重要となったが，人の動作に対する他者の印象が考慮されていないことが挙げられ，本研究の成果が重要となる．まず，様々な印象を表現する舞踊動作データを取得する．次に，舞踊動作データから関節の角速度と RelatedMotionFeature を使い，舞踊動作データの特徴量を抽出する．一方で，舞踊動作を構成する意味空間構成モデルを明らかにした頭川の成果¹⁾ から選択した 4 つの印象語対を用いて評価実験を行い，各データの印象を決定する．そして抽出した舞踊動作データの特徴量と評価実験によって得られた印象評価の間に相関性がみられるか検討する．検討の結果，関節の角速度は印象語対「激しいー静か」と強い正の相関関係があり，RelatedMotionFeature のいくつかの要素は「広いー狭い」と正の強い相関関係があることが確認された．今後の課題として，他の印象に対して相関性の高い舞踊動作データの特徴量を検討することが挙げられる．As more and more applications of human motion capture data are discovered, classification and retrieval techniques for motion capture data have become a hot topic. When classifying motion capture data, the emotional impression which such data makes on us is an interesting. But there are no classification techniques using such impression because the relationship between impression and motion capture data has not been defined clearly. In this paper, I uncovered the relationship between the bodies motion features extracted motion capture data and the impression which the data gave people. First, motion capture data is taken. The angular velocity of joints, Related Motion Features described geometric marker positions of a body are extracted as body motion features for input data. The input data is also showed to users and their impression at each data is taken with respect to the emotion words. Such emotion words are introduced by the Zukawa as impression keywords that can be applied motion of the body. Finally, the correlation between the user-given impressions and selected motion features is calculated. The results show a strong correlation between certain body features and emotion words. For example, angular velocity of all the joints have strong correlations with the emotion words(violent-calm), and Related Motion Feature have some strong correlation with the emotion words(wide-narrow). Future work includes finding other body motion features that have strong correlation with the target emotional words.

その他リンク： http://id.nii.ac.jp/1001/00062862/

Human video textures 査読

Matthew Flagg, Atsushi Nakazawa, Qiushuang Zhang, Sing Bing Kang, Young Kee Ryu, Irfan Essa, James M. Rehg

Proceedings of I3D 2009: The 2009 ACM SIGGRAPH Symposium on Interactive 3D Graphics and Games 199 - 206 2009年

記述言語：英語

This paper describes a data-driven approach for generating photorealistic animations of human motion. Each animation sequence follows a user-choreographed path and plays continuously by seamlessly transitioning between different segments of the captured data. To produce these animations, we capitalize on the complementary characteristics of motion capture data and video. We customize our capture system to record motion capture data that are synchronized with our video source. Candidate transition points in video clips are identified using a new similarity metric based on 3-D marker trajectories and their 2-D projections into video. Once the transitions have been identified, a video-based motion graph is constructed. We further exploit hybrid motion and video data to ensure that the transitions are seamless when generating animations. Motion capture marker projections serve as control points for segmentation of layers and nonrigid transformation of regions. This allows warping and blending to generate seamless in-between frames for animation. We show a series of choreographed animations of walks and martial arts scenes as validation of our approach. Copyright © 2009 by the Association for Computing Machinery, Inc.

DOI： 10.1145/1507149.1507182

MMM-classification of 3D Range Data 査読

Anuraag Agrawal, Atsushi Nakazawa, Haruo Takemura

ICRA: 2009 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION, VOLS 1-7 2269 - + 2009年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

This paper presents a method for accurately segmenting and classifying 3D range data into particular object classes. Object classification of input images is necessary for applications including robot navigation and automation, in particular with respect to path planning. To achieve robust object classification, we propose the idea of an object feature which represents a distribution of neighboring points around a target point. In addition, rather than processing raw points, we reconstruct polygons from the point data, introducing connectivity to the points. With these ideas, we can refine the Markov Random Field (MRF) calculation with more relevant information with regards to determining "related points". The algorithm was tested against five outdoor scenes and provided accurate classification even in the presence of many classes of interest.

DOI： 10.1109/ROBOT.2009.5152539

Display-Camera Calibration from Eye Reflections 査読

Christian Nitschke, Atsushi Nakazawa, Haruo Takemura

2009 IEEE 12TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER VISION (ICCV) 1226 - 1233 2009年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

We present a novel technique for calibrating display-camera systems from reflections in the user's eyes. Display-camera systems enable a range of vision applications that need controlled illumination, including 3D object reconstruction, facial modeling and human computer interaction. One important issue, though, is the geometric calibration of the display, which requires additional hardware and tedious user interaction. The proposed approach eliminates this requirement by analyzing patterns that are reflected in the cornea, a mirroring device that naturally exists in any display-camera system. We introduce an optimization strategy that is able to refine eye and spherical mirror calibration results. When applied to the eye, it even outperforms spherical mirror calibration unoptimized. Furthermore, we obtain a robust estimation of eye poses which can be used for eye tracking applications. Despite the difficult working conditions, the calibration results are good and should be sufficient for many applications.

DOI： 10.1109/ICCV.2009.5459330

LARGE-SCALE 3D SCENE MODELING BY REGISTRATION OF LASER RANGE DATA WITH GOOGLE MAPS IMAGES 査読

Anuraag Agrawal, Miki Matsumura, Atsushi Nakazawa, Haruo Takemura

2009 16TH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON IMAGE PROCESSING, VOLS 1-6 589 - 592 2009年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

This work presents a novel approach to registering multiple range images on top of a Google Maps image. The fundamental concept behind the method is matching completely different types of input with each other using classification as a middleman. Range images and Google Maps images are separated into classes, and the range image is also projected into a 2D top-down template image. The template image can then be matched against the Google Maps image to find its location and orientation on the map, which can be used for registering the range images. An experiment comparing this technique against using GPS to find position and orientation showed that it is effective at automatically constructing a reasonable large-scale 3D model whereas GPS would be completely ineffective.

DOI： 10.1109/ICIP.2009.5413885

EYE REFLECTION ANALYSIS AND APPLICATION TO DISPLAY-CAMERA CALIBRATION 査読

Christian Nitschke, Atsushi Nakazawa, Haruo Takemura

2009 16TH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON IMAGE PROCESSING, VOLS 1-6 3449 - 3452 2009年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

We present a novel technique for calibrating display-camera systems from reflections in the user's eyes. Display-camera systems enable a range of vision applications that need controlled illumination, including 3D object reconstruction, facial modeling and human computer interaction. One important issue, though, is the geometric calibration of the display, which requires additional hardware and tedious user interaction. The proposed approach eliminates this requirement by analyzing patterns that are reflected in the cornea, a mirroring device that naturally exists in any display-camera system. By applying this strategy we also obtain a continuous estimation of eye poses which facilitates further applications. We investigate the effect of display size, camera-eye distance and individual eye anatomy experimentally using only off-the-shelf components. Results are promising and show the general feasibility of the approach.

DOI： 10.1109/ICIP.2009.5413852

印象語による舞踊動作データの分類法

沼口直紀, 中澤篤志, 竹村治雄

画像電子学会年次大会予稿集(CD-ROM) 37th 2009年

複数シーンの連結によるインタラクティブ三次元ビデオ

服部雄一, 中澤篤志, 竹村治雄

電子情報通信学会論文誌. D, 情報・システム = The IEICE transactions on information and systems (Japanese edition) 91 ( 12 ) 2800 - 2808 2008年12月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

三次元ビデオは,複数のカメラで撮影した映像から対象を三次元形状復元することで得られた時系列三次元形状データであり,任意視点からの動画像生成や立体視映像生成など,新たな形のメディアとして注目されている.本研究では,複数の三次元ビデオをスムーズに切り換えることで,閲覧者(ユーザ〉の指示や行動に対してインタラクティブに反応するシステムを提案する。提案手法では,三次元ビデオからシーン内のオブジェクトの骨格くスケルトン)を抽出し,複数の三次元ビデオ間の類似性を評価することで,連結可能なフレームを探索する.次に連結可能フレームにおける三次元形状の頂点の対応関係を用い,頂点の補間軌跡を求め補間することで連結フレームを作成する.これにより,複数の三次元ビデオ間をスムーズに遷移させることができる.実験においては,スケルトンを用いない従来手法と提案手法の補間形状の評価,及びHMDと三次元トラッカを用いた試作システムに対する評価を行い,良好な結果を得た.

レーザーレンジデータと Google Maps 画像の位置合わせを用いた環境のモデリング

松村未来, アグラワルアヌラグ, 中澤篤志, 竹村治雄

電子情報通信学会技術研究報告. MVE, マルチメディア・仮想環境基礎 108 ( 328 ) 169 - 176 2008年11月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

本研究では,取得したレーザーレンジデータとGoogle Maps画像を共に複数クラスに領域分割し,クラスの関係を考慮した位置合わせを行うことによって,実環境をモデリングする手法を提案する.実環境のモデリングにおいて,近年レーザーレンジセンサなどの距離センサが広く用いられている.しかし市街地のような広域環境をモデリングするためには,環境中の様々な場所で獲得した複数の距離(レンジ)データに対して,位置合わせを行う必要がある.本手法ではまず初めに,得られたレンジデータとその周囲の地理情報をそれぞれ,あらかじめ設定したいくつかのクラスに領域分割する.その後,両データのクラスが一致する地点を探索することで,レンジデータ撮影地点の判別や,相互の位置合わせを実現する.

レーザーレンジデータとGoogleMaps画像の位置合わせを用いた環境のモデリング

松村未来, アヌラグアグラワル, 中澤篤志, 竹村治雄

情報処理学会研究報告コンピュータビジョンとイメージメディア（CVIM） 2008 ( 115 ) 169 - 176 2008年11月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人情報処理学会

本研究では，取得したレーザーレンジデータと Google Maps 画像を共に複数クラスに領域分割し，クラスの関係を考慮した位置合わせを行うことによって，実環境をモデリングする手法を提案する．実環境のモデリングにおいて，近年レーザーレンジセンサなどの距離センサが広く用いられている．しかし市街地のような広域環境をモデリングするためには，環境中の様々な場所で獲得した複数の距離（レンジ）データに対して，位置合わせを行う必要がある．本手法ではまず初めに得られたレンジデータとその周囲の地理情報をそれぞれ，あらかじめ設定したいくつかのクラスに領域分割する．その後，両データのクラスが一致する地点を探索することで，レンジデータ撮影地点の判別や，相互の位置合わせを実現する．In this research, we propose a method for taking expansive 3D models of environments using highly-ac curate laser range data. Laser range data is taken using distance sensors called laser range sensors, which have grown in use over recent years, including such practical applications like Google's street-view. However, trying to model a large-scale environment like a city requires taking data from various locations around the environment, and this data must be aligned with respect to each other. In our method, we initially decide on a location to model, taking range and map data for it and classifying it into multiple regions. We then find the location and orientation on the map that allows the two results to match, giving the location and orientation of the captured range data.

その他リンク： http://id.nii.ac.jp/1001/00051745/

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