［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） ］
現実に画像として得られた文字，指紋，設計図面，地図などは白と黒からなる2値画像で表現することで十分であり，さらに画像の骨格をなす線幅１の芯線によって画像は特徴付けられる．このときに用いられる細線化アルゴリズムには幾つもの手法があるが，多くはHilditchのアルゴリズムに基づいている．ところが近年，このアルゴリズムに基づく細線化において，画素の削除条件を曖昧に記述している文献が散在し，それに基づいて煩雑で不完全な条件下で使われていることも見受けられる．本研究では，走査マスクの8近傍画素に関する連結数（8近傍連結数）を詳細に検討し，これにより連結数の違いが持つ注目画素の役割を明瞭にし，その結果に基づいて細線化の注目画素削除条件を再確認した．同時に，この削除条件を用いた細線化のMATLABプログラムを提供している． これらの成果は，「技術報告：2値画像の細線化における連結数の役割の再検討」として北海学園大学工学部研究報告（第38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） ］生体や食品などの生体関連物質に含まれる各種成分の濃度測定に有効な近赤外分光法の測定精度向上を図るため，スペクトルの非整数次導関数および非整数次絶対導関数の有効性についての研究を進めている．今年度は，小麦の主要成分である水分，タンパク質，灰分の測定にこの手法を適用し，いずれの場合にも，通常の整数次の導関数による測定に比べて，測定精度が向上することが示された．また，非整数次導関数の計算法として，これまでフーリエ変換に基づく方法を用いてきたが，微分に伴うノイズの低減を目的に，多項式フィッティングに基づく方法を新たに開発し，従来のフーリエ変換による方法に比べて，ノイズの抑制に有効であることを明らかにした． 医用画像や顔画像などの生体画像処理への適用を視野に，昨年度まで2次元領域における非整数次微分処理の有効性を調べてきたが，今年度は非整数次積分を用いた画像処理についても検討を行った．積分は，基本的には平滑化作用をもたらすが，非整数次積分による平滑化は，スケーリングな窓関数による平滑化であることから，従来の代表的手法であるガウス関数による平滑化とは異なる特徴を示すことが明らかとなった．
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次元声道モデルのシミュレーションでは，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場合がある．壁振動による損失，空気の粘性損失と熱損失に加えて，従来ほとんど考慮されていなかった空気の緩和吸収による損失を考慮して矩形音響管内部の伝搬定数の周波数特性について検討した．緩和吸収による損失は，周波数の増加とともに増大するため，高次モードに起因する帯域幅の狭い極の発生を強く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引き続き検討を行った．本年度は，レーザ変位計を用いて皮膚の微小振動を非接触で直接計測した．レーザ変位計による皮膚振動では特定点の振動特徴を直接的に計測することができるため，今後の物理的音響モデルの高度化のために有用なデータとなる．皮膚振動の実効値は数10μm程度であり，その強度とスペクトルは母音によって異なっている．第１ホルマント周波数が低い程，皮膚振動の実効値が大きくなる傾向があり，マイクロホンを用いた頸部皮膚放射音と同様な特徴を捉えることができた．
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）を中心としてデータの可視化及び可触知に関する研究を進めている．具体的には同じ研究所の山ノ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継続している．裸眼立体視モニタを利用した遠近感覚測定は健常者でも難しい点があり，また測定方向によって測定値に偏りが発生することが確認されている．このため，測定方法に改良を加えて偏りが生じにくい方式の提案を行った．研究内容はISMQC2010，所属学部の研究報告で報告，及び２月末のプロジェクト研究会などで報告する． この年度の他の成果としては，機械系CADシステムの情報伝達における精度情報の保障を取り扱った論文が論文誌に掲載された(JCISE，Vol.10，Iss.2 Page:021003-1～8)．また以前から他大学等と継続していた研究について，担当者も発明者の一員として出願されていた特許が成立した(特許出願2006-97592，特許公開2007-272575)．