薄板スプライン形態解析に基づくナチョラピテクスの骨形状復元

基于薄板样条形态分析的长鼻猴骨形重建

• 批准号: 15770158
• 负责人: 荻原 直道
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15770158/
• 关键词: 形態復元; 薄板スプライン; 変形化石; 3次元骨形状モデル; CT; 非線形写像; 有限要素法; 自然人類学

本研究では,土圧により塑性変形を受けた化石の合理的な形態復元アルゴリズムを考案し,その手法を用いてナチョラピテクス化石の形状復元を行うことを目的としている。本年は,四肢骨化石の形状復元手法の開発を行った。復元の対象は,ナチョラピテクスのタイプ標本KNM-BG-35250の大腿骨遠位端(35250B)と,脛骨近位端(35250E)である。本研究では,現生霊長類の骨形状と化石の問の形態差をまず定量化し,その差を種間変異による形態差と土圧による変形成分に分解し,後者のみを選択的に除去することにより形態の復元を行った。具体的には,CT積層断層画像から化石形状の3次元サーフェスモデルを構築し,形態特徴点の3次元座標を取得した。同様に,リファレンスとして用いるヒヒ,チンパンジー,ニホンザルについてもモデルを構築し,相同な特徴点座標を取得した。この特徴点座標の差を非線形写像関数(薄板スプライン関数)として表すことにより,化石と各リファレンスとの形態差を記述できる。こうして記述した形態差を,等倍スケーリング,異方スケーリング,線形勢断(斜交),非線形部分歪み,の各成分に分解し,各成分をリファレンス間で比較して共通する成分のみを抽出することにより,土圧による変形成分を推定した。そして,抽出した成分のみを用いて構成した写像関数により変形化石形状の逆変形を行い,復元結果とした。対象とした化石は,非常に強い変形を受けた条件の悪い標本であったが,本手法により土圧による変形成分の多くを取り除くことが可能となった。こうした変形化石の形態復元は,いわゆる名人芸により従来行われてきたが,本手法によれば客観的な復元が可能となる。破断など不連続な変形を扱えないなど手法の限界は残されているものの,化石の生前の姿を推測する上で有用な手法となると考えられた。

This study で は, soil 圧 に よ り plastic - shaped を by け た fossil の reasonable recovery ア な form ル ゴ リ ズ ム し を test case, そ の gimmick を with い て ナ チ ョ ラ ピ テ ク ス fossil の line shape recovery を う こ と を purpose と し て い る. In the current year を, the restoration techniques for the shape of limb bone fossils were developed を. Recovery の like は, seaborne ナ チ ョ ラ ピ テ ク ス の タ イ プ specimen KNM - BG - 35250 の thighbone far end と (35250 b), proximal tibia end (35250 e) で あ る. This study で は, presently 霊 class の long bone shape と fossil の asked の form bad を ま ず quantitative し, そ の poor を interspecific variations different に よ る form poor と soil 圧 に よ る - forming し に decomposition, the latter の み を sentaku に remove す る こ と に よ り form の recovery line を っ た. Specific に は, CT horizon fault portrait か ら fossil shape の 3 dimensional サ ー フ ェ ス モ デ ル を し, morphological 徴 の 3 dimensional coordinates を し た. With others in に, リ フ ァ レ ン ス と し て in い る ヒ ヒ, チ ン パ ン ジ ー, ニ ホ ン ザ ル に つ い て も モ デ ル を し, same な, 徴 point coordinates を し た. こ の, poor 徴 point coordinates の を nonlinear write like masato (sheet ス プ ラ イ ン masato) と し て table す こ と に よ り, fossil と リ フ ァ レ ン ス と の form bad account を で き る. こ う し て account し た form bad を, and other times ス ケ ー リ ン グ, different parties ス ケ ー リ ン グ, line situation is broken (oblique), nonlinear part slanting み, の し に decomposition, the partners all ingredients を リ フ ァ レ ン ス で comparison between し て common す る composition の み を spare す る こ と に よ り, soil 圧 に よ る - form points を presumption し た. そ し て, drew し た composition の み を with い て constitute し た write like masato に よ り の inverse - shape - shaped fossils を い, recovery results と し た. Like と seaborne し た fossil は, very strong に い - shaped を by け た conditions の 悪 い specimen で あ っ た が, this technique に よ り soil 圧 に よ る - forming more than の く を take り except く こ と が may と な っ た. こ う し た - form fossil recovery は の form, い わ ゆ る celebrity non-success に よ り 従 come わ れ て き た が, this technique に よ れ ば guest 観 な recovery が may と な る. Breaking な ど not even 続 な - shaped を Cha え な い な ど gimmick の limit は residual さ れ て い る も の の, fossil の living の pose を speculation す る で な useful technique on と な る と exam え ら れ た.

项目成果

荻原直道, 山中淳之, 中務真人, 石田英實: "有限要素法を用いた霊長類肩甲骨の機能形態学的解析"霊長類研究. 19. 203-215 (2003)

Naomichi Ogihara、Atsuyuki Yamanaka、Masato Nakatsuka、Hidemi Ishida：“使用有限元方法对灵长类肩胛骨进行功能形态分析”灵长类研究 19. 203-215 (2003)。

中務真人, 荻原直道 (編著): "自然人類学研究 I"金星舎. 141 (2004)

中冢正人、荻原直道（编）：《体质人类学研究 I》金星社 141（2004）。

自然人類学におけるRPテクノロジーの応用

RP技术在体质人类学中的应用

• 发表时间: 2004
• 期刊: 第26回ラピッド・プロトタイピングシンポジウム予稿集
• 作者: 荻原直道;中務真人;石田英実
• 通讯作者: 石田英実

神経筋骨格系の構造制約に基づく身体運動の生成

基于神经肌肉骨骼系统的结构约束生成物理运动

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本ロボット学会誌 23(1)
• 作者: 荻原直道;山崎信寿
• 通讯作者: 山崎信寿

荻原直道, 中務真人, 中野良彦, 石田英實: "プロコンスル頭蓋骨の3次元形態モデリング"霊長類研究. 19. 217-227 (2003)

Naomichi Ogiwara、Masato Nakatsuka、Yoshihiko Nakano、Hidemi Ishida：“总领事头骨的 3D 形态建模”灵长类研究 19. 217-227 (2003)。