リアルタイムシミュレーション技術を用いた応力カメラ・流線カメラの開発

17年度の研究計画としては、昨年度までにほぼ完成した2つの要素技術である「2次元画像認識技術の研究」、「イメージベースシミュレーション技術の研究」を応用し、実際に応力カメラを開発することであった。まず、これらのうち「2次元画像認識技術の研究」については、本年度さらなる改良を加えて、よりロバストで効率の良い手法が確立された。具体的には、画像処理技術により対象物を二値化する際に、これまで用いてきた判別分析法ではなくて、領域成長法を用いることにより、二値化画像が必ず単連結な領域になることが保障される。これにより、イメージベースシミュレーションを実行する際にしばしば問題となる、境界条件が設定されていないボクセル、いわゆる「浮きボクセル」の問題が回避できることが分かった。なお、この手法は再帰呼び出しを用いるアルゴリズムであるため、システムの構築方法次第ではメモリ等の計算機資源を極度に消費してしまうが、これらに対処するためのアルゴリズムの開発も行った。次に本課題の最終的な目的である「応力カメラの開発」に関しては以下のような成果が得られた。まず、無線LAN機能を内蔵したデジタルカメラと上記に上げた個々の技術を結びつけることにより、デジタルカメラで撮影した画像を約1秒後にPC画面上に無線送信し、さらに約1秒後に二値化した画像を表示し、さらに5秒〜30秒後に応力分布を表示するシステムが完成した。応力解析する部分の時間が長いため、必ずしもリアルタイムシミュレーションとは言い切れないが、デジタルカメラで撮影した対象物の応力分布を最短5秒程度で表示するシステムはこれまでに類を見ない画期的な成果であると言える。現在、上記の研究成果を論文としてまとめ投稿する準備を進めている段階である。

17年度の研究計画としては、昨年度までにほぼ完成した2つの要素技術である「2次元画像認識技術の研究」、「イメージベースシミュレーション技術の研究」を応用し、実際に応力カメラを開発することであった。まず、これらのうち「2次元画像認識技術の研究」については、本年度さらなる改良を加えて、よりロバストで効率の良い手法が確立された。具体的には、画像処理技術により対象物を二値化する際に、これまで用いてきた判別分析法ではなくて、領域成長法を用いることにより、二値化画像が必ず単連結な領域になることが保障される。これにより、イメージベースシミュレーションを実行する際にしばしば問題となる、境界条件が設定されていないボクセル、いわゆる「浮きボクセル」の問題が回避できることが分かった。なお、この手法は再帰呼び出しを用いるアルゴリズムであるため、システムの構築方法次第ではメモリ等の計算機資源を極度に消費してしまうが、これらに対処するためのアルゴリズムの開発も行った。次に本課題の最終的な目的である「応力カメラの開発」に関しては以下のような成果が得られた。まず、無線LAN機能を内蔵したデジタルカメラと上記に上げた個々の技術を結びつけることにより、デジタルカメラで撮影した画像を約1秒後にPC画面上に無線送信し、さらに約1秒後に二値化した画像を表示し、さらに5秒〜30秒後に応力分布を表示するシステムが完成した。応力解析する部分の時間が長いため、必ずしもリアルタイムシミュレーションとは言い切れないが、デジタルカメラで撮影した対象物の応力分布を最短5秒程度で表示するシステムはこれまでに類を見ない画期的な成果であると言える。現在、上記の研究成果を論文としてまとめ投稿する準備を進めている段階である。