【センシング用】視野角120度の広角赤外線カメラを作る！【格安】
私は仕事やプライベートでメディアインスタレーション作品を開発していますが、インタラクティブな作品を作る際に一番頻繁に必要になる情報が「人の位置や動き」などの情報です。
そんな情報を取得する際によく使われるセンサとしてはKinectやXtionといった深度カメラがありますが、実はこの手の深度カメラは4m程度の距離までしか取得できなかったりするので、多人数同時体験型のインスタレーション用途には少し使い難かったりします。
さらにはKinect for WindowsはMacで使えないし、XtionはOpenNIの公開終了に伴って販売終了みたいだし…。
他には赤外線カメラがよく使われますが、1番ネックとなるのは、モーションキャプチャー等で使われている様なガチな赤外線カメラを購入しようと思うと恐ろしい金額になってしまう事です。
参考：OptiTrack
そこでお手頃価格のWebカメラを使って視野角120度の赤外線カメラを作る方法をご紹介します。
この方法なら5000円未満で赤外線カメラを作ることが可能です。
■必要材料
１．バッファロー BSW20KM11BK 価格.com最低価格：¥3100
※2015/04/14 追記 モデルチェンジで赤外線フィルターが外しにくくなったようです・・・ご注意下さい！
視野角120度の広角Webカメラ。そしてこの価格でフルHD対応なのがかなり凄いです。
そしてなんといってもこのWebカメラの使いやすい所は「マニュアルフォーカス」だという点です。一見マニュアルフォーカスは安物のイメージがありますが、センシング等の画像処理に使う際にはその都度フォーカスが勝手に変わってしまうオートフォーカス機能は邪魔にしかなりません。
手動でフォーカスを固定できるので、体験者が遠く離れた位置になる作品でもピントを合わせる事もできて、正確なトラッキングが可能です。
２．光吸収・赤外線透過フィルター（IRフィルター） Amazon価格：¥1385
※1つでOKです。
一眼レフカメラ等で使われる赤外線透過フィルターです。
表記のIR-○○（数字）が高くなればなるほど透過する赤外線の波長の範囲が狭くなり、一部の赤外線LEDの光も通さなくなってしまうこともあるので、数字は低めの物を使っておいたほうが無難です。
なぜこのフィルターが必要になるかというと、例えばインタラクティブなプロジェクションを行う場合、
「人の動きには反応させたいけど、プロジェクターの映像には反応させたくない」という事があります。
このフィルターは可視光を全てカットして赤外線だけを通すので、カメラにはプロジェクターの映像は映らないのです！
そのため人の動きを取得しながら人の周りに映像を投影する場合には赤外線フィルターは必ず必要になってきます。
その代わり赤外線を照射する為の赤外線投光機が必要になるのですが、それの作り方も後ほどご紹介します。
■作り方
１．Webカメラのレンズを外す
このWebカメラはマニュアルフォーカスなのでレンズがネジ式になっています。
ネジを緩める方向に回し続けると外すことが出来ます。（最後が少し硬めなので思い切って回して下さい）
２．レンズに付いている「赤外線カットフィルター」を切除する
実は普通のWebカメラには赤外線が写り込まないように「赤外線カットフィルター」が取り付けられています。
上の写真の赤く反射している部分がそのフィルター（ガラス製）です。
カッターなどで周りのプラスチックの出っ張りごと切除してしまいましょう。
その時、そのすぐ下に別のレンズがあるので傷つけてしまわないように注意して下さい。
余談ですが、最近のWebカメラは赤外線カットフィルターがレンズの奥まった所に埋め込まれてしまっていて剥がせない事が多かったり、PSEYEは赤外線カットフィルターがレンズと一体になっていて剥がすとフォーカスが合わなくなってしまったりしてとても使い難いので、このカメラは比較的剥がしやすい場所にありMaker的には良いWebカメラと言えますね！
切除したあとの写真がこちら。
赤外線カットフィルターはもう使わないので割れてしまっても問題ありません。
３．赤外線透過フィルターをレンズに取り付ける
先ほど赤外線カットフィルターを外した部分に両面テープをぺたっと貼ります。
今度は5mm程度にカットした赤外線透過フィルターをそこにぺたっと貼ります。
これを再び元のWebカメラに戻せば赤外線カメラの完成です＼(^o^)／
これで赤外線のみが映るカメラになったので、太陽光のある日中の屋外や、ライターの火なんかが綺麗に白黒映像で撮影出来ると思います。
【赤外線投光機】
赤外線カメラは完成しましたが、実はこれだけでは不十分なのです。
暗くした部屋の中には基本的に赤外線がないので、暗闇でユーザーのトラッキングを行うには赤外線の投光機が必要になってきます。
以前は私も自分で赤外線LEDを100個〜200個ハンダ付けをして赤外線LEDアレイを作ったりもしたのですが、なにしろ作るのに時間がかかってめっちゃしんどいし、何よりLEDの照射角が狭く(30度程度)トラッキングできる範囲も狭くなってしまうためとても使い難いのです！
そこでこちらも便利で簡単で安価に作る方法をRhizomatiksの比嘉さんから教えていただいたのでご紹介します。（比嘉さんありがとうございます！）
■必要機材
１．パーライト
舞台用の照明です。センシング用なので光が広角に広がるショートタイプが適しています。
私は以下のものを購入しました。(¥2800)
STAGE EVOLUTION ( ステージエボリューション ) / PAR56SBG
２．パーライトランプ
上記のパーライト用のランプです。
こちらもセンシング用なので出来る限り広角のランプを選択したほうが良いです。
また、ソケット形状が数種類あるのでパーライトと同じ形状の物を選択して下さい。
私は以下のものを購入しました。（¥2380）
SYLVANIA ( シルバニア ) / PAR56/300W
３．カラージェル
パーライト用のカラーフィルムです。こちらもパーライトのサイズと合わせる必要があります。
RGBYの４色のフィルムがセットになっている物を購入しました。（750円）
STAGE EVOLUTION ( ステージエボリューション ) / CG9
■作り方
作り方は簡単！
パーライトにランプを取り付けて、カラーフィルムのRGBの3枚を重ねてセットしてしまえば完成です！
これで可視光だけカットされて赤外光が照射される強力なライトになります。
コンセントに繋ぐとランプが点いて、フィルムの所が少し赤っぽく光ってるのがわかると思います。
今回作成した赤外線カメラとこの赤外線投光機を同時に使うと、真っ暗な部屋の中だろうがバッチリ映像が撮影できちゃいます！
※照明屋様からフィルムを複数枚重ねて長期間投光すると発熱して最悪発火（難燃ではありますが）する可能性があるとの情報を頂いたので、仕様の際はご注意下さい＆自己責任でよろしくお願いします。
真っ暗な部屋で赤外線投光機を点けて撮影した画像ですが、ばっちり120度広角でフルHD画質で赤外線画像が撮影出来ていますね。
後はプログラム側でopenCV等を使って動体検知をすれば簡単に人の動きに合わせたインタラクティブなメディアインスタレーション作品を作ることが出来ます。
最近では「七色小道」をこの方法を利用してopenFrameworksで制作しました。
ということで、いかがでしたでしょうか！
何十万円もする赤外線カメラや赤外線投光機を買い揃える必要はなく、お手頃価格で自作出来る事をお分かり頂けたかと思います。
このくらいの値段であれば個人での作品制作も積極的に行えると思いますので、皆さんも自作した赤外線カメラ＆投光機で面白い作品を沢山作っていきましょう！
最後までご覧頂きありがとうございました。
※追記
現在では防犯カメラ用のLEDタイプ投光器も照射角の広いものが安価で出てきていますのでそちらを使用するようになりました。
発熱や消費電力の観点でもLEDタイプの投光器がオススメです。
(光量センサー付きなので常時点灯させるにはセンサーを塞ぐ必要があります)
https://amzn.to/3BBwxD1
Comments ( 21 )