工学実験のためのＡＲ実空間グラフ表示ツールの開発

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【研究目的】本研究の目的は、工学実験などにおいて空間中で測定した物理量のデータを現実空間中に合成して表示するグラフツールを開発することである。【研究方法・結果】実験や授業において波や磁界などの目に見えない物理現象を理解するには難しい。そこで理解を深めるために空間中の物理量を計測した値をグラフソフトで3次元グラフとして描画しているが、グラフだけでは実空間との整合がうまくとれずイメージがわきにくい。そこで実空間の映像と併せて3次元グラフを描画するほうが、直感的に空間分布を理解しやすくなると考えた。実空間映像とグラフを合成して3Dグラフを合成画像として描画する汎用的な描画ツールを開発した。本システムは、Windows PCとARマーカを印刷する紙、市販のUSBカメラの3点のみで構成される。開発言語としてはProcessingを使用した。本システムでは汎用性を持たせるために測定した値を入力するためのプログラムと3Dグラフを描画するためのプログラムを独立させた。測定側では, 測定した物理量を任意の端末から描画側PCにTCP/IP通信によりXML形式のデータとして送信する。また、測定パラメータを変化させたときのグラフ変化を見るために, グラフのアニメーション機能も持たせた。USBカメラは, 実空間画像とARマーカの認識を行うために用いた。【意義と重要性】ソフトウェアは実行形式で配布できるようにした。測定前の位置校正は一度だけでよく、ARタグを移動させなければ、その後の校正は不要である。本ツールを用いて科学体験イベントを実施し、教育効果を確かめた。イベントでは、鉛遮ブロック周りの放射線場を可視化して放射線の遮蔽を理解させることに成功した。他の高専や大学での工学実験や出前講座等にも利用でき、波及効果が非常に高い教育・分析ツールとなっている。