［研究グループ構成］
研究者：髙井信勝，魚住純，元木邦俊，菊地慶仁
［研究課題］
・髙井信勝 バイオメトリックス情報による光学的セキュリティ技術の開発
・魚住純 光・画像技術による生体関連情報のセンシングと解析
・元木邦俊 音声生成モデルにおける声道境界条件の高精度化
・菊地慶仁 生体情報の可視化と協調型開発環境の開発
［研究課題と成果概要］
①［ バイオメトリックス情報による光学的セキュリティ技術の開発（髙井信勝） ］
ヒトは，画像中の図形の形状，大きさ，位置などを難なく認識できるが，コンピュータにとって，この種の問題は必ずしも易しいものではない．そこで，最も基本的な図形である直線を画像の中から数式として検出する手法であるハフ変換（Hough変換）に関して，フリーハンドで描かれたような直線，つまりゆらぎや雑音をともなう直線に対して，この手法の適用限界を調べた．すなわち，ハフ変換を適用して，ゆらぎを伴う直線から，その向きや長さや位置を精度よくかつ自動的に求めることができるか，という画像処理の問題を追及した．特に，画像中の直線を原点からの距離と偏角によって記述する空間において直線を構成する画素の座標点の出現頻度を解析した．そして，その頻度分布から複数の直線を分離する処理と直線の長さを求める処理に画像処理におけるラベリングの手法を適用した．これによって，ゆらぎを伴う直線の検出が可能であることが定性的には解明された．しかし，どの程度のゆらぎに対してハフ変換が有効であるかの定量的な解析が今後の課題として残されている．これらの成果は，「ラベリング手法を適用するハフ変換による直線の検出」として，工学部研究報告（第37号）に公表した．
②［ 光・画像技術による生体関連情報のセンシングと解析（魚住純） ］昨年度に引き続き，近赤外スペクトルの吸収ピークに含まれる成分情報が，非整数次微分(FD)および非整数次絶対微分(FAD)処理を施した際に，微分次数が増加するに従ってどのように変化するか，また，FDとFADの微分ピークがどのような関係にあるかを，高次モーメントに基づく2次元相関分光法を用いて調べた．この手法をコメの近赤外吸光度スペクトルに適用した結果，3次モーメントを用いた2次元相関は実質的に意味のある情報を持たず，4次モーメントを用いた2次元相関により，タンパク，水分，アミロースなどの目的とする成分濃度との相関情報を有するスペクトル間相関特性が得られることが示された．また，小麦のスペクトルについても，FDおよびFADスペクトルと成分濃度との相関特性を調べ，これらの拡張された微分の効果を確認した． 医用画像や顔画像などの生体画像の認識や解析にとって重要である画像のエッジ検出処理に対するFDおよびFADの効果についても基礎的な検討を行い，特定方向の一次元的エッジ検出においては，通常の1次微分とFADの組み合わせにより，エッジ検出位置の精度を維持しつつ，エッジの検出感度等に自由度を付与できる可能性があることが示された．
③［ 音声生成モデルにおける声道境界条件の高精度化（元木邦俊） ］３次元声道モデルの高度化に向けて声道壁境界条件の高度化についてシミュレーションおよび実験により検討を進めた．開発を進めている３次元声道モデルでは，帯域幅の極めて狭い多数の極と零点が高い周波数域で生じることが示されており，壁インピーダンスの高精度なモデル化が必要とされている．声道モデルとして用いる矩形音響管の内部に存在する高次モードに対して，空気の粘性損失と熱損失の効果を導入した場合の伝搬定数の特性について検討した．これらの損失項は，モードの次数が高い程，また周波数の増加と共に増大することを数値計算により示し，空気の損失を考慮することで高次モードに起因する帯域幅の狭い極や零の発生を抑制する効果があることを示した．また，声道壁を伝わるなどして，口唇以外から放射される音声の特徴についても測定を行って検討を進めた．頸部等からの放射音声の強度とスペクトル特徴は，母音によって異なっており2kHz以上の周波数域で大きな減衰特性を示すなど，口唇放射音声と顕著な違いが見られた．また，喉頭，咽頭，頬などの皮膚振動の加速度測定に着手し，同程度の発話強度であっても，部位，母音による振動加速度の実効値の違いが大きいことが明らかとなった．
④［ 生体情報の可視化と協調型開発環境の開発（菊地慶仁） ］生体情報の可視化に関しては，前年度に購入した多視点裸眼立体視ディスプレイ（Philips社）およびPHANTOM Omni（Senceable社製）を用いて，データの可視化，可触知可研究を進めている． 具体的には同じ研究所の山の井グループと共同で裸眼立体視ディスプレイを用いてアルツハイマー症患者に特有の遠近感覚の消失を測定する研究を開始し，健常者に対する基礎的なデータを測定した．内容は，所属学部の研究報告に掲載した． また裸眼立体視モニタを活用するための基本的な研究として，２眼カメラからの入力画像から距離情報を抽出し，裸眼立体視ディスプレイによる表示およびPHANTOMによる触知を行うための基礎的な研究を開始している．次年度以降は，これらを組み合わせた可視化技術の開発に取り組む予定でいる．