全天球カメラの画像による駅構内案内アプリとその案内用データ作成支援システムの開発

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全天球カメラの画像による駅構内案内アプリとその案内用

データ作成支援システムの開発

工藤尊

1

_{伊藤昌毅}

2

_{岩井将行}

3 概要：現代はスマートフォンが普及しており，様々な道案内アプリが開発されている．しかし，建物内や複雑な地形の場所では，地図を見てすぐに目的地までのルートを判断することは難しく，特に地図が読むのが苦手な人に道を伝えることは難しい．そこで著者らは，全天球カメラの画像を用いて，実際に人の目線で見たように目的地までの経路を伝えるアプリ，「駅構内案内アプリ」を開発した．また，駅や建物の増改築に伴い，本アプリで利用されているデータを更新する必要がでてくることが考えられる．そのため，本アプリのデータは短時間で容易に作成できなければならない．このデータを容易に作成し，全天球カメラの画像と地図さえあればすぐにデータを更新することが可能なデータ作成支援システム，「案内アプリ用更新データ作成システム」を開発した．今回は，データ作成支援システムを実験する場所を東京電機大学東京千住キャンパスの新5号館にし，評価実験を行った．男性が6人，女性が2人の，合わせて8人に評価実験を行ってもらった．年齢は20代が7人，30代が1人である．評価実験で今後解決するべき課題を考察する．

A Station Navigation System using Images from Omnidirectional

Camera and Map Creation Utilities for Dataset

TAKERU KUDO

1

_{MASAKI ITO}

2

_{MASAYUKI IWAI}

3

1. はじめに

現代は携帯端末のスマートフォンが復旧しており，それに伴った様々な道案内アプリが開発されている．それにも関わらず，未だに道に迷う人は少なくない．特に，GPSの位置情報が不安定な屋内や建物内，駅，地下施設では地図に頼った道案内も多く，上からの視点を地上や建物内に移し替えて考えるのが苦手な人には，それらを使って道を伝えることは難しい．そこで，著者らは全天球カメラを使用して地上や建物内の写真を撮影し，その画像を利用して，実際に人の目線で見たように目的地までの経路を伝えるアンドロイドアプリ，駅構内案内アプリを開発した．実際の風景で確認でき，地図で確認するよりも楽に案内できると 1 _{東京電機大学大学院未来科学研究科情報メディア学専攻}

Graduate School of Tokyo Denki University

2 _{東京大学生産技術研究所}

The University of Tokyo

3 _{東京電機大学未来科学部情報メディア学科}

Tokyo Denki University

思われる．駅構内案内アプリを開発したが，開発したアプリには撮影した画像やルートなどといったデータを予め入れておく必要がある．しかし，駅構内などの建物では増改築が頻繁に行われることを考慮し，それらのデータをすぐに作成できる必要がある．しかし，画像と隣接している画像の情報や，道案内に必要な情報を作成することは時間がかかる．そのため，著者らは開発したアプリに対して，地図と全天球カメラの画像があればデータを容易に作成できるデータ作成支援システム，「案内アプリ用更新データ作成システム」を開発した．このシステムでデータを作成し，アプリをインストールしているアンドロイドにデータを転送することで，少しパソコンが扱えるものであれば誰でも駅構内案内アプリの更新が可能であることを目標に研究を行った．本研究で開発した案内アプリ用更新データ作成システムが簡単に更新データを作成できるかを実証すべく，東京電機大学新5号館で評価実験を行った．「マルチメディア，分散，協調とモバイル (DICOMO2018)シンポジウム」平成30年7月

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2. 問題提起

道案内では，口で説明しても曲がる場所を勘違いしたり，地図を見ても曲がる方向を間違えたり，正しい道であっても，この道であっているか不安になったり，といったことから目的地に中々たどり着けないこともある．地図を見るのが苦手な人にも分かりやすいように道案内を行うには，ルートをどのようにたどるか実際に見せたほうが分かりやすい．しかし，静止画では情報量が少なく，地図と組み合わせた情報提示をしても，もう少し情報がないと正しい情報を伝えるのが難しく，案内されている人が目的地にたどり着けない可能性がある．一方，動画を利用した案内方法では情報量が多く，正しい情報を伝えやすい反面，建物のルートを全て動画撮影しようとするとデータ量が増え，東京駅のような複雑かつ巨大な駅などには向かない．また，駅構内や巨大商業施設などでは増改築などによりデータを更新する必要が出てくる場合を考慮し，データを容易に作成できるようにする必要もある．

3.

4. 開発した駅構内案内アプリ

4.1 駅構内案内アプリの概要本研究で開発した駅構内案内アプリは全天球カメラの画像を用いて，実際に人が歩いているような目線で案内するアプリである．全天球カメラの画像でズームやパン，チルトを用いて道案内をする．ズームで前進と後退を表現している．一定のズーム後に次の画像を表示することで前進，あるいは後退しているように見せることができる．また，パンで方向転換を表現している．階段を上り下りする際は，チルトで目線を上下に調整している．上記のことを行い，自らその場所を歩いているように見せかけている．このような表示をすることで，案内の際にたどるルートを実際に見てもらうことができ，目的地にたどり着きやすくなる．また，使用している全天球カメラの画像はデータ量が動画よりも少ない．本アプリの起動画面を図1に示す．起動画面では，表示されているアイコンから現在地を選択し，次に表示される画面で目的地を選択する．その次の画面で，全天球カメラの画像を用いた道案内が始まる．駅構内案内アプリに表示している様子を図2に示す．今回は北千住駅を例にした駅構内案内アプリの画像である．画面上部に案内場所の地図を表示し，画面下部では全天球カメラの画像を表示している．全天球カメラの画像がパンによって方向転換をすると，地図もそれに応じて回転する． 4.2 全天球カメラの画像の間隔駅構内案内アプリに使用する全天球カメラの画像は，一定の間隔で撮影したものである．画像を撮影した間隔が広すぎるとうまく画像が繋がらないため，研究の際には画像

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図1 駅構内案内アプリの起動画面通しの撮影間隔を3m∼5m置きに撮影した．また，交差点や曲がり角では方向転換をするために必ず全天球カメラで撮影した．ここで撮影しないと分岐点となる道で画像が続かないためである． 4.3 ルートの選択ルートの選択はダイクストラ法によって求めている．全天球カメラの画像をノードと見なし，隣接している画像のうち，移動可能な画像同士をエッジで結ぶ．このノードとエッジを利用してダイクストラ法を用い，最短経路を導き出す．駅構内案内アプリでは，最短経路通りに道案内をする．

5. 開発した案内アプリ用更新データ作成シス

テム

5.1 案内アプリ用更新データ作成システムの概要駅構内案内アプリによる道案内は，実際に歩いている目線でルートを確かめることができるため，地図を利用した道案内よりもルートを伝えやすいだろう．また，データは全天球カメラの画像を使用するため，動画を使用するよりもデータ量が少なくなる．しかし問題提起で述べたように，建物内の増改築に対応するためにデータを容易に更新できる必要がある．そのため，本研究で，駅構内案内アプリのデータを容易に作成できるデータ作成支援システム，「案内アプリ用更新データ作成システム」を作成した．本アプリとシステムに使用しているデータはJSONファイルとして記述している．図3は実際の案内アプリ用更新データ作成システムの画像である．画面中央の地図上に配置されているオレンジ色の正方形のものが全天球カメラの画像を示している．またそれらをつないでいる細い線が，その画像同士が移動可能であることを示している． 1 2 3 4 5 6 7 8 図2 案内画面 5.2 案内アプリ用更新データ作成システムでデータを作成する手順データ作成の手順を以下に示す． ( 1 )全天球カメラの画像と地図画像が入っているディレク

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図3 評価実験の撮影時の風景トリを開く． ( 2 )開いたディレクトリの中から地図画像を探し，システムに読み込む． ( 3 )地図画像をシステムの真ん中に表示させる． ( 4 )システムの真ん中に表示されている地図上に，全天球カメラの画像（ノード）を置いていく． ( 5 )全天球カメラの画像のうち，隣接している移動可能な画像同士をつなげる（エッジ）． ( 6 )ノードとエッジの情報を編集する． ( 7 )現在地と目的地を設定する． ( 8 ) JSONデータ（駅構内案内アプリに転送するデータ）を書き出す．書き出したJSONデータを駅構内案内アプリに転送することで，データの更新が可能である． 5.3 作成したデータの転送データを更新する際は，データをアンドロイドの駅構内案内アプリ専用フォルダに転送することで更新が可能である．以下に転送する手順を示す． ( 1 )パソコンに，駅構内案内アプリがインストールされているアンドロイドを接続する． ( 2 )パソコン上でアンドロイドのフォルダを開く． ( 3 )アンドロイドのフォルダの中から駅構内案内アプリのフォルダを開く． ( 4 )駅構内案内アプリのフォルダの中の既存ファイルを消去し，作成したデータと全天球カメラの画像と起動画面で使用する現在地や目的地のアイコンと地図画像を入れる．この手順を踏むと，アプリでのデータの更新が完了する．

6. 評価実験の概要

今回の評価実験では，開発した案内アプリ用更新データ作成システムがどの程度容易にデータを作成し，そのデータを用いて駅構内案内アプリで確認できるかを検証する．今回評価実験に参加した被験者は，男性が6人，女性が2 人の，合わせて8人である．また，年齢は20代が7人，30 代が1人である．評価実験に使用する場所は東京電機大学東京千住キャンパス新5号館の5階と6階で行った．被験者に5階と6階を全天球カメラで撮影してもらい，その後案内アプリ用更新データ作成システムで駅構内案内アプリ用のデータを作成してもらう． 6.1 評価実験の手順評価実験で実際に被験者に行ってもらった内容を下記に記す． ( 1 )東京電機大学東京千住キャンパス新5号館5階と6階に行き，駅構内案内アプリで使用する全天球カメラの画像を撮影する． ( 2 )撮影した全天球カメラの画像を基に，案内アプリ用更新データ作成システムで駅構内案内アプリ用のデータを作成する． ( 3 )作成したデータを駅構内案内アプリに転送し，アプリ上でデータが正常に動作しているか確認する． ( 4 )評価実験のアンケートを回答する． 6.2 評価実験で使用する機器実験では公平性を期すために，著者らで用意した全天球カメラとパソコン，アンドロイドを使用してもらう．パソコンはMac Bookで，全天球カメラは株式会社リコーから発売されているTheta sを用いた． 6.3 評価実験での全天球カメラの画像の撮影方法撮影時には，カメラの位置を固定するために必ず頭の上でカメラを持って撮影してもらった．また，撮影の間隔は 3mにするよう指示した．ただし，3mは厳密に測定するものではなく，被験者の感覚に任せて撮影した．また，分岐点や曲がり角の際は3mの間隔に関係なく必ず撮影した．上記の撮影方法で新5号館の5階と6階を，講義の部屋とトイレの中を除く全域撮影する．図4は評価実験で実際に全天球カメラの画像の撮影を行っている被験者の様子である．Theta sは，株式会社リコーから提供されているアプリと同期することができ，撮影した画像がアプリを通してすぐに確認することができる．今回はアプリの同期をすることによる撮影を行った． 6.4 評価実験の案内アプリ用更新データ作成システムでのデータ作成新5号館の5階と6階で全天球カメラの画像を撮影し終えたらパソコンに撮影した画像を取り込み，被験者に案内アプリ用更新データ作成システムで駅構内案内アプリ用のデータを作成してもらう．地図画像とアイコンは著者らが用意したものを使用する．図5は評価実験で実際に案内アプリ用更新データ作成システムを用いてデータを作成している被験者の様子である．

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図4 評価実験の撮影時の風景図5 評価実験のデータ作成時の風景作成してもらうパソコンは著者らの用意したMac Bookである．また，操作方法はPDFファイルにまとめておき，このPDFを見て操作することで均一に指示が渡るようにした．

7. 評価実験の結果

7.1 アンケートより得た問題点評価実験を経て，解決すべき課題が発見できたため，以下に記載していく． • 撮影時にすでに撮影した場所かまだ撮影していない場所かの判別が困難 – 全天球カメラで画像を撮影する際に，一度通った場所に対して撮影したかどうか不安になったと意見をもらった．撮影した画像は株式会社リコーから提供されているTheta sのアプリで確認できるが，撮影したかどうか画像を全て確認するのは骨が折れるため，これは今後の課題である． • 撮影のルートが曖昧 – 今回の評価実験を行った撮影場所で，似たような景色が多く存在し，撮影していく中でどのようなルートをたどったのか，次にどの方向に撮影すれば良いのか，が分からなくなったと意見をもらった．評価実験ではルートを確認するために地図を印刷して撮影に臨んだが，今後はルートの撮影方法を考える必要がある． • 案内アプリ用更新データ作成システムでデータを作成する際に，撮影した画像の場所の判別が困難 – 全天球カメラの画像を撮影後に案内アプリ用更新データ作成システムで使用する際，似たような景色の画像が連続すると，どこで撮影した画像なのかがわからなくなってしまうという意見が多数寄せられた．特に階段では撮影した順番を意識しないと，平面の全天球カメラの画像では全くわからないことが判明した．また，誤って撮影した画像があるとさらに分からなくなったという意見も寄せられた．このことから撮影した全天球カメラの画像を，システム上で全方位表示できるようし，場所を確認できるようにする必要がある．また，全天球カメラの画像を一覧にし，画面を見ながら作業できるような環境を作ることも課題である． • 案内アプリ用更新データ作成システムと駅構内案内アプリの自動同期 – 現在のデータ更新の際は，案内アプリ用更新データ作成システムでデータを作成し，作成したデータをアンドロイドに転送するという流れを踏む必要がある．しかしこの手順では，それぞれのシステムが独立して存在してしまっている．2つのシステムを同期させることができれば，今よりも利便性が上がるだろう． • 案内アプリ用更新データ作成システムでの作業フローの表示 – 案内アプリ用更新データ作成システムでデータを作成する際に，事前に渡した操作方法を書いたPDFがないと操作が分からない，次に何をすれば良いのか分からない，との意見をもらった．また，現在行っている作業がどの程度進行しており，データ完成まで何をすればよいのかを表示して欲しいとの意見をもらった．そのため，操作説明書なしでも分かり，作業フローが見えるようなシステムを作成する必要がある． • 画像の枚数を増すと道案内で目的地までの到達が遅くなりタイムロス – 今回の評価実験では，撮影間隔を3mとしたが，3m を厳密に測らずに撮影したため，被験者によって撮影した画像の枚数は大きく違った．その中で枚数を多くとった被験者から，画像の枚数を増やすと駅構内案内アプリで現在地から目的地までのルートを表示する際，画像が多い分時間がかかり，また同じ景色

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が連続して表示されることから場所の把握が難しくなった，との意見をもらった．画像の撮影枚数が増えた際にシステム上でデータを作成するときは，短い距離の画像同士をうまく繋げる方法を考える必要がある． • 作成したデータはサーバで管理 – 今回の道案内用のシステムとしてアンドロイド端末にアプリを実装するという方法を採用したが，データ転送の際にAppleユーザ等のアンドロイド以外の端末使用者がデータを作成，転送しようとするときに接続方法やファイルの場所が分からないということを意見としてもらった．その上で，サーバ上にデータをアップロードすることを提案してもらった．サーバにアップロードことで転送の手順をなくし，また駅構内案内アプリと案内アプリ用更新データ作成システムの同期を取りやすくなる．そして，サーバにアップロードすることにより，全てのユーザがデータを共有でき，駅構内案内アプリの表示も案内アプリ用更新データ作成システムのデータ作成もさらに容易になる事が考えられる．以上の点から，今後はサーバにアップロードすることを考慮に入れる必要がある． • 階段の画像の配置と繋げ方を理解するのが困難 – 評価実験の場所である東京電機大学新5号館は，階段の形状は踊り場付きの中腹で折り返すタイプの階段である．階段に画像を設置していく際に，踊り場のみの地図を用意しなかったため，それぞれの階に階段の画像を半分ほど配置するのだが，その配置がどのようにするべきか分かりにくいとの意見をもらった．階段はこのタイプ以外にも螺旋上の階段や折返しが複数存在するタイプなど，種類も多いため，階段の対応も今後の課題である． • 案内アプリ用更新データ作成システムで作業している内容がどのように駅構内案内アプリに反映されるのか理解するのが困難 – 案内アプリ用更新データ作成システムで作業をしている際に，地図上に画像を配置したり，隣接している画像を繋げたりする作業はともかく，現在地と目的地を設定する作業や階段でのチルトの設定などでは，駅構内案内アプリ上でどのように反映されるのか分からないとの意見をもらった．システムで作業を行う明確な理由が分かるような設計と，アプリとの同期を十分に行う必要があると思われる． • 直線の移動にも関わらず，滑らかでない動作 – 案内アプリ用更新データ作成システムでデータを作成し，駅構内案内アプリにデータ更新した際に，直線の道にも関わらず途中で少しだけパンによる方向転換をし，動きがカクついたとの意見をもらった．案内アプリ用更新データ作成システムの機能に，画像の位置を縦や横に整列させる機能があったが，その機能を見落としてデータを完成させたことによってカクついたものと思われる．方向転換の角度が無視できるほどの数値であれば，方向転換を行わないようにすることで，画像を整列させることを忘れてデータを更新してもきれいに直線を道案内できると思われる．もしくはシステムで直線に対する整列を自動で行う機能が必要になると思われる． 7.2 評価実験の所要時間今回東京電機大学の新5号館での平均撮影枚数はおよそ 90枚から100枚であった．撮影時間は30分から1時間であり，平均では40分程の撮影時間となった．被験者の中にはTheta sを使用したことがある人とない人がいたが，使用したことがないことにより時間がかかったようなことは見受けられなかった．また，撮影時間に関してもあまり差がないことから，始めにTheta sの使い方を教えておけば，撮影時に戸惑うことは，ほぼないと思われる．案内アプリ用更新データ作成システムによるデータ作成の時間は，Macのパソコンに慣れている人が1時間30分から2時間，Macのパソコンに慣れていない人は2時間から3時間という結果になった．パソコンに慣れていない被験者はパソコンに慣れている被験者に比べ，1.5時間程多く時間がかかった．本研究ではパソコンに慣れていない人にもデータ作成が容易にできることが目標であるため，目標に近づけるためさらなる研究が必要であることが分かった．また，パソコンに慣れている被験者であっても1時間以上の作業になってしまったため，作業時間の短縮も今後の課題となるだろう．

8. 評価実験の結果を踏まえた今後の課題と

展望

今後の課題として，案内アプリ用更新データ作成システムのユーザインタフェースを直していくことである．今回被験者に指摘された内容はもちろん，他に手順を減らせるような工夫をするなど，パソコン初心者でも分かりやすいユーザインタフェースにしていく．特に，ユーザ操作マニュアルなどを別ファイルにまとめる必要がなく，システムを開いただけで作業の流れがだいたい分かるような案内アプリ用更新データ作成システムの開発を目指す．案内アプリ用更新データ作成システムと駅構内案内アプリの同期をできるように開発することである．データをサーバ上に置くなどして，システムとアプリでデータを共有し，システムでデータを作成したら転送することなく即アプリで表示ができるようにしたり，作成途中のデータをアプリで確認したりして利便性の向上を図る．なお，今回は案内アプリ用更新データ作成システムでの

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作成の評価実験を行ったため，次回は駅構内案内アプリで実際に道案内をする評価実験も合わせて行う．

9. おわりに

本稿では地図を読むのが苦手な人にも分かりやすく道案内をするため，全天球カメラの画像を用いて人の目線で実際に歩いているような表示で道案内する駅構内案内アプリを開発した．また，駅構内案内アプリのデータを容易に作成し，データを更新することができるよう，データ作成支援システム，「案内アプリ用更新データ作成システム」を開発した．案内アプリ用更新データ作成システムに対してどの程度容易にデータを作成できるか評価実験を行い，被験者から得た意見から課題を見出し，今後の研究方針を具体的にした．参考文献 [1] 日高洋祐，堀聡美，三田哲也，“案内サインを活用した駅構内ナビゲーションシステムの開発と評価”，情報処理学会研究報告，2013年． [2] 新田知之，宮崎和哉，吉見駿，田端亮介，新井イスマイル，安積卓也，西尾信彦，“視認性確認対話ベースの地下街ナビゲーションシステム”，情報処理学会インタラクション 2013，2013年． [3] 吉野孝，奥村賢悟， “迷いやすい人の特徴を考慮した屋内ナビゲーションシステムDoCoKaの開発と評価”，情報処理学会研究報告，2013年． [4] 田中晴美，北原格，亀田能成，太田友一，“透過型HMD を用いた歩行者用経路提示の評価”，電子情報通信学会技術報告研究，2006年．

全天球カメラの画像による駅構内案内アプリとその案内用データ作成支援システムの開発