2013年04月25日08:47
“很重”、“难看”、“不知道是干什么用的”——说起头戴式显示器（HMD），很多人都是这种印象。不过，这种认识正逐渐被改变，因为重量轻、尺寸小、外观漂亮的HMD越来越多。
与此同时，HMD大显身手的机会也在不断增加。尤其是在影像视听和运动等趣味性强的领域，HMD的需求日益高涨。而在商务用途，HMD作为辅助作业的信息工具备受期待。再加上其构成部件的进步，HMD出现了普及的势头。
HMD最早始于消费类用途和商务用途。无论哪种用途都具备用户可以实时观看影像和信息的优点。随着HMD的小型轻量化，以戴着HMD工作为目标的开发动向日益活跃（图1）。在消费类用途，除了运动和娱乐领域外，还接连出现了设想用于日常生活的提案。而商务用途则出现了将其用于作业支援和设计支援的企业。本文将分为上下两篇，从不同用途来介绍HMD的应用实例。
图1：HMD在消费类用途和商业用途扩大HMD在消费类用途和商业用途的利用不断扩大。例如，消费类用途开始用于影像视听和运动，商用用途开始用于作业和设计支援。
体育用途：使滑雪状况可视化，让用户享受运动乐趣
有一款HMD在滑雪爱好者中无人不知，那就是经营运动用品的欧克利（Oakley）推出的滑雪镜“Airwave”。该产品于2012年秋季在美国上市，2012年12月登陆日本。Airwave的价格高达5.98万日元（约3721元人民币），是欧克利高级滑雪镜的近2倍，但在日本一经上市即告售罄。在海外也一直是脱销状态。 欧克利日本公司介绍说，购买Airwave的主要是35岁至49岁的顾客，该公司运动营销部田中全亮表示，经常滑雪的滑雪爱好者“对自己的成绩和记录非常关心”。 为满足这种需求，Airwave可以用配备在雪镜内侧的HMD显示部分确认滑行距离、高度、速度、垂直下降高度、跳跃时的滞空时间和跳跃高度等（图2）。可通过HMD实时查看上述各种记录的特点备受好评。
图2：使成果可视化，让用户享受乐趣欧克利的HMD滑雪镜“Airwave”可以在画面上显示当前的滑行速度和跳跃高度等。佩戴该滑雪镜的用户之间能在画面上确认相互的位置，还能通过滑雪镜控制智能手机的音乐播放功能。
Airwave融合了欧克利的雪镜制造技术和Recon Instruments公司的小型单眼非透射型HMD技术。显示部分的像素为428×240，影像看起来像是显示在1.5m远的11英寸屏幕上。视角为对角线10度。除了HMD配备的3轴加速度传感器、陀螺仪传感器和地磁传感器外，还可利用温度传感器和气压传感器获得各种记录。利用戴在手腕等的专用小型遥控器操作。 在智能手机上安装专用应用后，可利用蓝牙将HMD与智能手机连接，用来确认来电、邮件，还能播放音乐。 Airwave配备GPS，可以确认当前位置、方位以及佩戴Airwave的朋友的位置。另外还可通过网络获取著名的滑雪场的地图数据，在日本支持约30座滑雪场的地图。 Airwave得到了用户的好评，不过还有很多用户要求配备相机功能。 娱乐用途：利用HMD和距离图像传感器，仿佛身处CG卡通世界
CG卡通形象近在眼前，好似真实存在一般。在对HMD感兴趣的人中，有人会利用市售的HMD和距离图像传感器“自制”想要的设备，比如AmadeusSVX（网名）和Ksasao（网名）。 AmadeusSVX在美国Vuzix公司生产的HMD的前方安装了华硕电脑的距离图像传感器“Xtion PRO LIVE”。戴上这样的HMD后，会在可见光摄像头捕捉到的现实世界的影像中显示“初音未来”的CG形象（图3）。
图3：可以始终在实际空间显示卡通形象AmadeusSVX（网名）组合市售的HMD和距离图像传感器，试制出了在摄像头拍摄到的影像上实时显示CG卡通形象的系统（a）。主要面向室内用途，不过如果光线较暗，在室外也可使用（b）。Ksasao（网名）也试制了同样的系统。可以让CG卡通形象“站”在胳膊上（c）。（（图：b）
用户带着HMD走路时，初音也会跟着一起走。转动头部可以改变影像的视点角度，初音的形象也会随之变化。伸出手，用手与初音的影像接触，初音会像实际被触碰到一样做出反应。由于距离图像传感器的性能问题，基本只能在室内使用，不过如果在光线较暗的条件下，在室外也可以使用。 AmadeusSVX在公园实际使用了试制系统，并于2012年7月以“我和初音未来约会了”为标题，将当时录制的视频上传到了视频共享服务“YouTube”上。这段人气卡通形象仿佛真的出现在眼前一样的视频备受关注，截至2013年3月，点击量达到了90万次以上。 要想使现实的影像与CG的位置在用户移动时也不错位，需要正确计算出摄像头的移动量。计算方法如下：首先，利用“LK算法”（Lucas-Kanade算法。用矢量表示物体动作的“光流法”的求解方法之一。以特征点为单位计算光流），检测摄像头拍摄的图像上的特征点并进行追踪。然后，根据距离图像传感器的测量结果计算出特征点的三维位置，比较移动前和移动后的特征点三维位置，推测出摄像头的移动量。这一系列的处理在与HMD和距离图像传感器连接的笔记本电脑上执行。 AmadeusSVX介绍说，他此次采用的方法与根据三维测量数据计算摄像头移动、旋转的“ICP（迭代最近点）算法”相似。ICP算法需要微软的手势输入控制器“Kinect”那样的距离图像传感器，而非普通的摄像头，不过只需进行比较简单的运算即可。但遇到平坦的墙壁等时，有时计算不收敛，无法处理。这种情况就要利用特征点的位置信息。 Ksasao也试制了同类型的系统。CG卡通形象出现在摄像头拍摄的影像中，伸出手臂，卡通形象会跳到手上或手臂上（图3（c））。该系统利用Kinect推测用户手臂的位置和动作，使卡通形象看起来好像是站在胳膊上一样。利用笔记本电脑进行运算处理。 Ksasao自己的工作也与HMD有关，正在开发使用HMD的商用作业支援系统等。由于对HMD兴趣高涨，就试制了此次的系统。（日经技术在线！ 供稿）
