RESEARCH 2：多方向大量同時計測システム
・研究目的
本研究の目的は、前述の石器を大量に同時計測するためのシステムを構築することです。ひとつの遺跡から出土する石器は数百〜数千個と言われており、これらを処理して発掘調査報告書を作成することが求められています。しかし、市販の計測装置だと大量に出土する石器を効率良く計測することが困難なため、ラングと共同で多方向大量同時計測システムを開発しました［1］。
・主な先行研究
3次元計測装置は様々なものが市販されており、実物の表面を計測し、3次元点群データを取得することが可能です。しかし多くの装置は、一度に測定可能な対象物がひとつ、あるいは少数で、大量の石器を計測する用途には不向きとなっています。
また、石器を処理して発掘調査報告書に掲載する場合は、前後上下左右の6方向から見た形状を、石器を実測した数値に基づいて図化します。したがって図面を計測点群から作成するためには、全方位からの測定が求められます。
・研究内容
本研究では、ガラステーブルおよび複数のレーザー計測装置を用いて、大量の考古遺物を、全方位から同時に測定可能な計測システムを開発しました。このシステムでは、テーブルを挟むようにコの字型のアームを設置し、アームの上部（テーブルの上側）に2つ、下部（テーブルの下側）に2つ、合計4つのレーザー計測装置を配置しています。計測時にはアームがx方向とy方向に移動しながら対象物をスキャンするため、テーブルの上側2方向と、テーブルの下側2方向から、同時に対象物を計測することが可能です。計測後は、各レーザー計測装置から得られた情報を統合し、石器表面の3次元点群データを獲得します。
▲【左】計測システム全体／【右】計測中の様子。ガラステーブルの上に置かれた大量の考古遺物を、コの字型のアームの上下に設置した4つのレーザー計測装置でスキャンしています
▲計測システムの模式図。アームはx方向とy方向に移動しながら対象物をスキャンします
本研究では、前述の上下4方向からの計測を行う前に、上下2方向、テーブルに対して垂直に配置した2つのレーザー計測装置を使ったシステムを試作しました。しかしこのシステムでは対象物の全方位にレーザーが届かず、一部の3次元点群データが欠損してしまいました。そこでレーザー計測装置を4方向に設置し、対象物を斜めから計測することで、レーザーの当たらない箇所を削減できるシステムを構築しました。その結果、3次元点群データの欠損を大幅に削減することに成功しました。
▲ある石器の計測結果を基に生成された、前後上下左右の6方向から見た形状表面画像。2つのレーザー計測装置を使ったシステムで測定しているため、レーザーが届かず、3次元点群データが欠損した部分（白く抜けている部分）が多く残っています
▲4つのレーザー計測装置を使っているため、白く抜けている部分が大幅に削減されています
・本研究の新規性
本システムのガラステーブルの大きさは100cm×50cmで、その上に数百個の石器を並べ、同時に計測することが可能です。また、4方向から同時にレーザー計測することで、自己オクルージョンの問題を解決し、凹凸の激しい石器でも欠損の少ない3次元点群データを獲得し、その形状表面画像を生成することが可能となっています。このように一度に大量の石器を自動的に測定することは市販の計測装置では困難ですが、本システムは考古遺物（石器）計測に特化することで、ひとつの石器あたりの計測時間を大幅に短縮することができました。
なお、本システムも特許化（特許第5316992号）［2］されており、ラングにて実運用しています。
・今後の課題
本システムでも計測しきれない欠損部分を埋め、さらに完全な形状表面画像を生成するため、新たなアルゴリズム［3］を開発しています。また、より複雑な表面の石器計測が可能となるように、装置や点群処理ソフトを改良していきます。
・参考文献
［1］村木祐太, アルタンツェツェグ エンフバヤル, 千葉史, 松山克胤, 今野晃市 : 多数の遺物を一括測定可能なレーザー型自動計測システム, 情報考古学Vol.20, No.1・2, pp.8-15, 2014, 日本情報考古学会論文賞受賞.
［2］今野晃市, 千葉史, 村木祐太, 横山隆三, 相馬孝志, 横山真, 「レーザー計測装置を用いて被計測物を複数方向から同時計測するシステム」, 特許第5316992号.
［3］E.Altantsetseg, K.Matsuyama, and K.Konno : Minimum Surface Area Based Complex Hole Filling Algorithm of 3D Mesh, The Journal of Art and Science, Vol.14, No.2, pp.26-35, 2015.
-
-
月刊CGWORLD + digital video vol.244（2018年12月号）
第1特集：映画『HUGっと!プリキュア♡ふたりはプリキュア オールスターズメモリーズ』
第2特集：エンバイロンメント 2.0
定価：1,540円（税込）
判型：A4ワイド
総ページ数：144
発売日：2018年11月10日
cgworld.jp/magazine/cgw244.html
