C.M.LAB
中央大学理工学部都市環境学科計算力学研究室
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研究背景

 流れ場における環境問題の深刻化に伴い,現象予測・把握に流体シミュレーションが広く行われております. 得られた計算結果を正しく理解するためには,現象を直感的にイメージ可能な可視化技術が必要とされます. その可視化技術として,映像に情報を重畳表示することで現実を拡張するAR技術があります.
 本研究では, AR技術を用いて現実空間に計算結果を適合表示することで,専門家だけでなく, 専門知識を有さない一般の方に対しても直感的に現象を理解可能なビューアシステムを構築し, 新たな合意形成・防災教育のソフトとして資することを目的としています.


AR可視化の実例

本研究では、構造物周りの風環境シミュレーションを例に取り、屋外においてAR可視化を行いました。

2DマーカーレスAR技術

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 2DマーカーレスAR技術とは,ユーザー任意の画像・デザインをコンピュータに登録し, 映像から画像認識を行いARを実現するものです.
 この技術と各軸方向への移動量,各軸まわりの回転量,各軸方向へのスケール量のパラメーターを使用して, 現実空間と仮想空間における物理量オブジェクトとの位置合わせを行っています.

前景処理

 現実空間と仮想空間上での座標が一致しないため,位置合わせを行った状態であっても, カメラから見たときに本来であれば不可視領域の部分が可視領域となり,正しく可視化されないという問題がARに発生します.
 そこで,解析対象とする構造物と同じ 3 次元モデルを 重畳し,マスク処理を施します. これにより,モデルの影となった部分が隠され,前景処理が完了します.

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シェーディングによる可視化表現改良

 上記の前景処理完了後の可視化結果において,ベクトルに色がベタ塗りされているため, 流れ場を観察・評価する際ユーザーにとって,遠近感と立体感に欠けるコンテンツを提示してしまいます.
 そこで,右図のように光源設定と材質設定によるシェーディング処理を取り入れることにより, ベクトルがどの方向を指し示すかさらに立体的に表現し高品質な可視化を実装しました.

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