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次世代研究インキュベータ

質感のためのイメージング科学技術

リアルなデジタル画像を生成する

――糖質科学と医学を結びつけ、新たな免疫療法を構築し創薬につなげる

研究キーワード:質感工学、環境テクスチャー、リアルタイム処理

© iStock.com/wacomka

インターネットで商品を注文して、ネット上の商品画像から受ける印象とはまるで違う品物が届いたとしたら、商品を買った人はがっかりするはずだ。多くの大手eコマース企業が、製品を個人の好みに応じて表示させたり、電話やバーチャル・リアリティ・ヘッドセットで買い物を手助けしたりできるように、技術開発の投資を増やしている。その一方で、どれだけリアルにデジタル処理画像を描写できるかが大きな課題となっている。  

工学研究院の准教授で、本研究プロジェクトのメンバーである平井経太は、「リアリティの 高い描写を行うためには、人間の認識の仕方に対して慎重に配慮しなければなりません」と話す。人が物質を認識する仕方は、物理現象だけでなく、認知とも関係している可能性があるためだ。  

心の目の複雑な作用を分析しようと、本研究プロジェクトでは、エンジニア・心理学者・ 医学者・認知科学者など、多様な分野の研究者が結集している。

 近年、平井らのチームは、テクスチャー評価のための新たなシステムを開発し、参加者からの意見を反映して一つのアルゴリズムを考え出した。これにより、デジタル画像上で凹凸がある布素材にツヤや色を重ね合わせ、よりリアリティのあるデジタル表現を生成することが可能になる。  

アルゴリズム開発の一つの狙いは、スマートデバイス上のデジタル処理により、写真のようなリアリティのある布素材の質感を確認することにある。このアルゴリズムは、オンラインショッピングに役立つだけではなく、急速に進歩するデジタル成形技術にも応用できる可能性がある。例えば、デジタル処理によりツヤや使い込んだ感じの陰影を布や物に印刷したり、デジタル設計された3D製品を製造したりすることができる。研究チームでは、化粧品や医薬品など多様な産業に貢献することを目指している。

脳によるフィルタリング

このような多分野の研究者グループでの研究の一つに、質感そのものについて調べる研究がある。人が布素材を見る時、そこに印刷された模様や陰影などの大まかなデザインは見えていても、その質感によっては、細部の見え方がぼやけてしまうことがある。これとは対照的に、同じ素材を表現した高解像度のデジタル画像を見ると、細部まで鮮明に見えすぎて不自然に感じられることもある。この点を調べるため、研究チームは素材の質に応じた見え方を再現する様々なぼやけ加減の「ぼかし」フィルターを開発し、画像がどれくらい自然に見えるか評価する実験を通して、フィルターの微調整を行った。  

別のチームによる研究では、色に対する私たちの認識が、その次元性に関する理解によって影響を受けることが明らかになった。同じ人が同じ画像を見た場合でも、画像を2次元と解釈するか、3次元と解釈するかによって、色が異なって見えるという。さらに、画像を見るのが片目なのか両目なのか、画像や見る人の頭が動いているかどうかによっても、画像を自然に感じる度合が変化する。平井によれば、このような研究は、より優れたスマートデバイスを開発するための鍵になるという。「見え方についての理解が深まることで、例えば、色管理システムを改善して、ディスプレイ、カメラ、プリンターなど、様々なデバイス間での色の再現をより正確にできる可能性があります」(平井)。

 さらに、本研究プロジェクトの成果は、ソニーやパナソニック、キヤノン、ニコンなどの大手企業が製造する全方向3Dカメラシステムやバーチャル・リアリティ・ヘッドセットなど、最先端のイメージング技術に役立てられることが期待されている。化粧品や自動車塗装への応用可能性についても検討されており、1つのチームでは既に、医療診断において特筆すべき結果を出している。  

その研究チームでは、シンプルなデジタル一眼レフ(DSLR)カメラで撮影した画像を用い、皮膚のヘモグロビンの光学特性について詳細に調べた結果、心拍数とその変動を99パーセントの精度で測定できることが分かった。 非侵襲的な医療診断から、単純なスマートフォンアプリを用いた身体運動の理解向上まで、 広範な用途への応用が期待されている。

 

Members

推進責任者
研究者名 役職名 専門分野
津村 徳道 准教授(工学研究院)
全体統括
質感工学
情動工学
情報画像工学
中核推進者(学内研究グループ構成員)
研究者名 役職名 専門分野
堀内 隆彦 教授(工学研究院) 色彩工学
パターン認識
平井 経太 准教授(工学研究院) 色彩情報処理
溝上 陽子 准教授(工学研究院) 視覚情報処理
今泉 祥子 准教授(工学研究院) 情報セキュリティ
桑折 道済 准教授(工学研究院) 材料工学
矢田 紀子 助教(工学研究院) 情報工学
松香 敏彦 教授(人文科学研究院) 行動科学