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パターン形成数理モデルを用いた軟体動物の貝殻模様の理論的研究

使用图案形成数学模型对软体动物壳图案进行理论研究

基本信息

批准号：
20J20876
负责人：
佐藤英明
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

軟体動物の貝殻に見られる色模様は非常に多様で複雑である．そのため，貝殻模様を統一的な尺度で測定することは難しく，定量的な比較解析は今まで困難であった．模様の形成過程を再現するパターン形成モデルを用いることで，モデルパラメーターとして模様を数値化することができるが，貝殻模様の形成モデルにおける最適なパラメーターの推定には従来の最適化手法を使うことが困難である．本研究では，(1)貝殻模様におけるパラメーター最適化手法の開発と，(2)最適化手法により取得した定量データを用いた模様の進化パターンの推定を行う．昨年度までに確立した手法を用いて、(2)に使用する貝殻模様のデータセットの整備を進めた。種によっては貝殻表面の光沢の影響によりフォトグラメトリーを用いた3Dデータの取得が困難な場合があるため、その代替手法として深層学習手法のひとつであるNeRFの検討も同時に行った。また、昨年度に研究を行った貝殻模様を深層学習を用いて比較・定量する手法について、さらなる解析として、形態を定量化するために従来よく使用されてきた楕円フーリエ解析との比較研究を行い，PCAプロットの主要な軸が両者で共通の特徴量を抽出できていることを確認した．さらに研究の副産物的な結果として，3Dモデルにフィッティングした理論形態モデルのパラメーターから，殻口に沿った貝殻成長量の分布を表すAperture Mapの推定が可能であり，本手法は実際の標本を用いた貝殻成長の解析ツールとして今後期待される．

The shells of molluscs are very beautiful and have many color patterns.そのため, the measurement of the unified scale of the shell model is difficult, and the quantitative comparative analysis is difficult. The formation process of the mold is reproduced by the mold forming process.とで，モデルパラメーターとしてmodule様を number値化することができるが, shell mold 様の form the most suitable なパラメーThe optimization method of ターのestimation and には従来を makes it difficult for うことがである． The purpose of this study is, (1) Shell molding method optimization method, (2) The optimization technique is used to obtain the quantitative データを using the いたmodel 様のevolution and パターンのestimation を行う. Last year, I established the technique of using いて, and (2) I used the するshell mold様のデータセットの to make progress. It is difficult to obtain the によってはshell surface and the の光沢のeffect of the によりフォトグラメトリーを using the いた3D データのOccasion があるため、その substitution technique としてdeep learning technique のひとつであるNeRFの検 Discussion at the same time に行った.また、Last year's research was carried out and the shell model was used to compare and quantify the deep learning. Technique, analysis, morphology and quantificationくUse されてきた楕円フーリエanalytical comparative study を行い,PCAプロッThe main axis of the main axis and the common special features are extracted and confirmed.さらにResearch on the results of the by-product, 3D モデルにフィッティングしたTheoretical form モデルのパラメーターから, shell mouth edge ったshell growth amount distribution table すAperture Map is presumed to be possible, and this method is used to analyze specimens and grow into shells. Looking forward to the future.