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No.014:山梨大学 工学部 茅・豊浦研究室

No.014:山梨大学 工学部 茅・豊浦研究室

本連載では、アカデミックの世界に属してCG・映像関連の研究に携わる人々の姿をインダストリーの世界に属する人々に紹介していく。第14回では、可視化、拡張現実感(AR)などを研究する山梨大学の茅 暁陽教授、豊浦正広准教授に自身の研究室について語っていただいた。

※本記事は月刊『CGWORLD + digital video』vol. 254(2019年10月号)掲載の「ACADEMIC meets INDUSTRY 山梨大学 工学部 コンピュータ理工学科 茅・豊浦研究室」を再編集したものです。

TEXT_茅 暁陽 / Xiaoyang Mao、豊浦正広 / Masahiro Toyoura(山梨大学)
EDIT_尾形美幸 / Miyuki Ogata(CGWORLD)
取材協力_芸術科学会

CG研究の黎明期に中国から来日し可視化研究を始める

山梨大学の茅 暁陽と豊浦正広です。私たちは本学の工学部コンピュータ理工学科にて、ひとつの研究室を共同運営しています。そのため本記事も、共同執筆にてお届けします。

  • 茅 暁陽
    山梨大学 工学部 コンピュータ理工学科 教授
    理学博士
    専門分野:CG、画像・映像処理、デジタルファブリケーション、拡張現実感
    www.vc.media.yamanashi.ac.jp


  • 豊浦正広
    山梨大学 工学部 コンピュータ理工学科 准教授
    博士(情報学)
    専門分野:CG、画像・映像処理、デジタルファブリケーション、拡張現実感
    www.vc.media.yamanashi.ac.jp


茅は中国の復旦大学を卒業後、中国政府派遣の留学生として東京大学大学院の修士・博士課程に進学しました。大学院時代には、CG研究の黎明期を代表する研究者である國井利泰先生(東京大学 名誉教授、会津大学 初代学長)の指導の下で、当時先駆的だった医療データのボリュームレンダリングを手がけていました。1980年代の当時は、ディスプレイモニタですら非常に高価で、メインフレームのコンピュータにグラフィックス端末をシリアルポートで繋げて結果画像を表示するような時代でしたが、多値オクトリーによる適応的なデータ表現により、実用に供するレベルのデータ管理と描画にたどりつきました[1]。

[1]Tosiyasu L. Kunii, Issei Fujishiro, Xiaoyang Mao: "G-Quadtree: A hierarchical representation of gray-scale digital images", The Visual Computer, Vol. 2, No. 4, pp. 219-226, 1986


  • ◀茅が、國井先生、藤代一成先生(本連載の第7回を執筆)と共に、1986年に発表した研究の関連画像。G-quadtreeというアルゴリズムを用いて、医療データを、階層的なグレースケールデジタル画像として表現する方法を提案しました


博士号取得後は、建設重機で有名なクボタの情報部門であるクボタコンピュータに、エンジニアとして在籍しました。同社は当時、米国のグラフィックワークステーションのベンチャーに出資し、山梨県白根町(現、南アルプス市)に工場を設置して生産を始めていました。風になびく旗の動きを3次元空間でシミュレーションして、リアルタイムにレンダリングする技術を見て、圧倒されたことをよく覚えています。在職中に、可視化ソフトウェアのAVSに出会ったことが、現在まで続く可視化研究の始まりでした。可視化は昨今のビッグデータ解析の需要の高まりを受けて、再び脚光を浴びている技術です。

山梨大学で研究室を主宰し、認知科学や画像処理技術も導入

その後、山梨大学工学部の助教授(現、准教授)として研究室を主宰するようになり、豊浦が加わり、現在の体制へとつながっています。本学では今宮淳美先生(山梨大学 名誉教授)の影響を強く受け、HCI(Human-Computer Interface)や、認知科学を研究の主要な要素として採り入れるようになりました。今宮先生も日本のCG界の草分け的存在であり、CG研究のバイブルとも言われた『Fundamentals of interactive computer graphics』(J.D.Foley、A.van Dam著)の翻訳者として、『コンピュータ・グラフィックス』(日本コンピュータ協会、1984)を世に送り出したことが特に知られています。視線追跡装置や生体計測装置は、人の興味や関心、心の動きを捉えるのに役立つため、その計測結果に沿ったCG画像の生成に利用しています。

可視化研究の中で出会ったLIC(Line Integral Convolution)と呼ばれる流れ場を可視化する描画手法は、その後の鉛筆画生成[2]や、マーブリング模様生成[3]の手法を発想する源泉となり、絵画調画像生成の研究にもつながっていきました。

[2]Shigefumi Yamamoto, Xiaoyang Mao, Atsumi Imamiya: "Colored Pencil Filter with Custom Colors", Proceedings of Pacific Graphics, pp. 329-338, 2004
[3]3 Xiaogang Jin, Chen Shaochun, Xiaoyang Mao: "Computer-Generated Marbling Textures: A GPU-based Design System", IEEE Computer Graphics and Applications, Vol. 27, No. 2, pp. 78-84, 2007


▲本研究室が2004年に発表した、鉛筆画生成に関する研究の関連画像。画像を入力すると、対応する鉛筆画が生成されます


  • ◀本研究室が2007年に発表した、マーブリング模様生成に関する研究の関連画像。GPUベースのデザインシステムで、各種パラメータを調整すると、マーブリング模様を対話的に生成できます


さらに、山梨県産業技術センターの五十嵐哲也主任研究員らと共に、織物画像生成の研究にも着手しました。本研究では、入力画像の周波数解析や、最適な糸色を選択するために、画像処理や画像解析に立脚した技術を導入しています。また、生産時に導電性繊維を織り込むことで、従来の織物にはない、電気的機能をもった新たな織物の実現も目指しています。画像解析の技術は、映像の状況解析などにも応用されており、山梨大学大学教育センターにおける授業映像解析の研究[4]も手がけています。

[4]Masahiro Toyoura, Mayato Sakaguchi, Xiaoyang Mao, Masanori Hanawa, Masayuki Murakami: "Visualizing the Lesson Process in Active Learning Classes", IEEE Frontiers in Education Conference(FIE), 2016


▲本研究室が2017年に発表した、授業映像の状況解析の研究。【上】アクティブラーニング型授業のための特別教室と、その収録環境/【下】授業映像の状況解析結果の可視化と、それに基づく授業映像閲覧システム


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誰かに切実に必要とされる眼科疾患補償のためのAR研究