VPSとは？高品質なAR体験を実現するVPSの仕組みと活用事例～ソニーのVPSを活用～

VPS（ビジュアル ポジショニング システム）とはどのような技術？

VPS（ビジュアル ポジショニング システム）を一言で表すと、「画像情報を利用した位置特定システム」です。

現実世界のデジタルコピーである3Dマップと、スマートフォンなどに搭載されたカメラを通して見ている画像を照合し、向きや方位を含む高精度な位置情報を特定します。

位置情報を特定するシステムといえば、GPSを思い浮かべる方も多いのではないでしょうか。

GPSは人工衛星からの電波をもとに位置情報を特定します。それゆえに、電波の届きにくい屋内や、建物の多い都市部では正確な位置情報を取得しづらいというデメリットがあります。

対してVPSは、GPSの電波が阻害される場所でも正確に位置情報を取得できます。
さらに、ユーザーが向いている方向や、周囲にある建物の位置まで数センチ単位で正確に特定することが可能です。

このように、正確でより詳細な位置情報を取得できるVPSは、GPSを補完するサービスとも言えるでしょう。

【VPSとGPSの比較表】

VPSの仕組み

VPSはカメラの画像により位置を特定するシステムと説明しましたが、もう少し詳しくVPSの仕組みを解説しましょう。

VPSではあらかじめ用意した3Dマップとカメラに映った画像をAIが解析し、正確な位置と方向を特定します。

3Dマップは複数の画像を元に作成され、AIが位置情報を特定するためのデータベースとなります。

AIはカメラに映った画像を模様として認識し、凸凹やシマシマなど特徴を捉えて3Dマップ（データベース）と照合します。もしくは、模様ではなく建物などの形状を認識する技術もあります。その結果、位置情報や向いている方向を割り出すことができるという仕組みです。

ARにおけるVPS技術の展望

ARコンテンツは正確で精密な位置情報を必要とするため、VPSはARの発展に必要不可欠な技術だと言えます。VPSの開発により、ARコンテンツはより誤差が少なく、より臨場感あふれる質の高いものに進化しています。

高精度のVPSが普及する事により、いつでもどこでも、現実世界に溶け込んだARのサービスが展開されていくようになると考えられます。

例えば、建物にカメラをかざすと店舗情報や口コミなどが表示されるサービスや、画面上に矢印を表示して道案内する先進的なナビゲーションなどが一般的になるかもしれません。

また、ARだけでなく、高精度なデジタルツインを使った現実世界をコピーしたMetaverse（メタバース）構築や、Metaverse空間と現実世界のリアルタイムな同期が行われるようになったり、高精度な3Dマップにより、ロボット・ドローンの自律移動に利用されていくと考えられます。

ソニーの高精度VPSを使用したSoVeC（ソベック）のAR

ソニーの研究開発部隊でVPSを開発しています。
大規模な3Dマップ情報を作成し、画像情報を元に地図内での自分の位置を推定することで、市街地や商業施設などの環境下でも正確な位置を推定できるようになります。

ARへの応用では、現実の空間をデジタル化する技術とVPSと組み合わせることで、あたかもバーチャルの世界に飛び込んだかのような、あるいはバーチャルの世界が現実と融合したかのような体験をユーザーに提供しています。

VPSにとって重要なのは、精度、処理量、どんな環境でも安定して動作すること（ロバスト性）です。事前に作成した3Dマップに対して、カメラ画像の対応付けをし、自己位置を推定しますが、作成した地図に対して画像を入力して自分の位置を推定する場合には、画像の対応付けが必要になります。

現実には、ブラーや暗所ノイズ、レンズ歪みといったカメラノイズのほか、日照変化、テクスチャレスといった環境側の課題など、画像からの自己位置推定や形状復元を難しくするさまざまな要因があります。特に課題となるのは、地図作成時と利用時での照明の変化です。デジタルの信号から昼夜の対応付けをすることが難しく、夜間には精度が落ちてしまうという問題がありました。

私たちソニーグループは、ディープラーニングを活用した学習ベースのアプローチを用いて、昼夜のように見えの違いが大きな場合にも安定した自己位置推定を実現しています。

さらに、画像から自己位置を推定するVPS技術を応用し、建設・製造・保守といったインフラ産業でで需要が高まっているデジタルツインを活用したDXに応用できる可能性があります。

具体的には、敷地内で働く作業員の位置情報をもとに、作業効率を高めることが将来的に実現できるかもしれません。

SoVeCではこのような先進的なVPS技術を活用し、ロケーションベースARアプリ「XR CHANNEL」を提供しています。

XR CHANNELのVPS技術についてよくある質問

ARを利用して事業活動を行いたいなら

ARを活用することで、これまでにない体験をユーザーに提供できるようになります。事業活動で次のようなお悩みを抱えている方は、ARの導入を検討してみてはいかがでしょうか。