論文 - 松山　克胤

Spherical Style Deformation on Single Component Models

Xuemei Feng, Qing Fang, Kouichi Konno, Zhiyi Zhang, Katsutsugu Matsuyama

IEICE Transactions on Information and Systems   E106-D ( 11 ) 1891 - 1905   2023年11月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

In this study, we present a spherical style deformation algorithm to be applied on single component models that can deform the models with spherical style, while preserving the local details of the original models. Because 3D models have complex skeleton structures that consist of many components, the deformation around connections between each single component is complicated, especially preventing mesh self-intersections. To the best of our knowledge, there does not exist not only methods to achieve a spherical style in a 3D model consisting of multiple components but also methods suited to a single component. In this study, we focus on spherical style deformation of single component models. Accordingly, we propose a deformation method that transforms the input model with the spherical style, while preserving the local details of the input model. Specifically, we define an energy function that combines the as-rigid-as-possible (ARAP) method and spherical features. The spherical term is defined as ℓ2-regularization on a linear feature; accordingly, the corresponding optimization can be solved efficiently. We also observed that the results of our deformation are dependent on the quality of the input mesh. For instance, when the input mesh consists of many obtuse triangles, the spherical style deformation method fails. To address this problem, we propose an optional deformation method based on convex hull proxy model as the complementary deformation method. Our proxy method constructs a proxy model of the input model and applies our deformation method to the proxy model to deform the input model by projection and interpolation. We have applied our proposed method to simple and complex shapes, compared our experimental results with the 3D geometric stylization method of normal-driven spherical shape analogies, and confirmed that our method successfully deforms models that are smooth, round, and curved. We also discuss the limitations and problems of our algorithm based on the experimental results.

おはなし迷路の制作を支援するツールのデザインと実装

岡野稀央隆, 山中克久, 松山克胤

芸術科学会論文誌   21 ( 4 ) 199 - 212   2022年11月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

本研究では，おはなし迷路の制作を支援するツールのデザインと実装を行う．従来のおはなし迷路の制作が，紙のような静的なメディアで行われてきたのに対し，本研究ではコンピュータを活用した制作ツールを開発し，その実現性と有用性を議論する．おはなし迷路の制作プロセスは複雑であり，迷路の作成と並行して場当たり的に作文を行う必要がある．本研究では，このような複雑さを踏まえた上で，制作支援の方針を示し，対話的ツールをデザインする．具体的には，ストーリーの作成，ストーリーの迷路上への配置，そして，迷路パラメータ変更の３つのブロック間を行き来して作品を制作するユーザインタフェースを提案する．また，ストーリーの迷路配置を最適化問題ととらえて，確率的アルゴリズムを用いて解く手法を提案する．そして，本提案システムを使用して実際に作品を制作し，有用性に関する議論を行う．

シャドーボックスアート制作を支援するツールのデザインと実装

千葉大輔, 松山克胤

芸術科学会論文誌   21 ( 2 ) 55 - 64   2022年06月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

本研究は，シャドーボックスアート作品の制作を支援するツールのデザインと実装を行うものである．本研究では，シャドーボックスアートの作品制作工程に着目して，(1)制作工程には手作業が含まれており，試行錯誤には多くの労力と材料を必要とすること，および，(2)特に初心者にとっては，設計の段階で作品の印象を想像することは難しいため，設計の意思決定そのものが難しいこと，の2つの課題を設定した．そして，この課題に対し，作品の制作をコンピュータ上でシミュレーションするツールと，レイヤーの切り抜き形状を提案する技術の開発を行った．シミュレーションツールについては，対話的に作品をデザインできるように，小領域単位でのレイヤー編集，包含関係の維持，3DCGによる陰影シミュレーション，そして，レイヤー分割の提案を特徴とするユーザインタフェース技術を開発する．レイヤーの切り抜き形状の提案は，ユーザによって大まかに指定された奥行き情報と入力画像コンテンツから，画像の奥行きを推定し，その奥行き情報に基づいて画像をレイヤーに分割する手法を実現した．本提案ツールを実装し，いくつかの画像を対象として実際に制作を試みた．その結果，制作者の意図に沿う形で，効率的に作品をデザインすることができた．

iSea: 海況と漁獲データの結びつけによる関連性の可視化

丸山健太, 松山克胤

芸術科学会論文誌   20 ( 2 ) 160 - 170   2021年06月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

本研究は，海況と漁獲との関係を分析するための可視化手法を提案する．短期的かつ地域レベルで人が漁獲を予測するためには，まずは海況と漁獲との関係を理解することが不可欠であると考えて，その取り掛かりとして両者の関連性を視認できるような情報可視化ツールを開発する．本研究は，インタラクションにより，全体を見てから細部を詳細に見るような（Coarse-to-Fine 的な）ユーザインタフェースをデザインする．具体的には，漁獲量の時系列グラフによる全体的な視認からスタートし，調査条件を満たす代表的な海況の把握，そして，海況の部分的な特徴を調査できるようにする．上記ユーザインタフェースの実現のために，対象とする海況に似た海況データを集める手法や，海況の部分的な類似性と相違性を可視化する手法などを新たに開発する．本提案の可視化ツールを実装し，ユーザインタフェースの効果を確認する．

「人と人との距離感の接近」を主題とするインタラクティブコンテンツ作品の制作による特徴の分析

稲上　つくし, 松山 克胤, 佐々木 陽, 本村 健太, 今野 晃市

芸術科学会論文誌   17 ( 4 ) 94 - 104   2018年11月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

本研究では，アート的思考に基づくアプローチを用いて，「人と人との距離感の接近」を主題に，５つのインタラクティブコンテンツ作品を制作した．本研究の目的は，同一の主題から発想された具体的なコンテンツ作品の制作を通じて，制作したインタラクティブコンテンツの特徴を調査・分析することである．調査については，制作した５つの作品間の類似性と相違性をリストアップし，挙げられた要素をグルーピングして特徴的な観点を抽出する．その結果，「体験者同士の親密の程度」，「作品の持つ共有性」，「コンテンツのメディア」，「作品のルールと特徴」の４つの観点が導出されたので，それぞれの観点から作品の分析を行う．また，作品の分析結果の活用方法として，インタラクティブコンテンツを発想するために，どのような情報が示唆できるかの議論も行う．

dewLight：協調を主題とした触れる照明

稲上つくし, 佐々木陽, 松山克胤, 本村健太, 今野晃市

芸術科学会論文誌   17 ( 1 ) 26 - 30   2018年03月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

メディアアート作品「dewLight」は，傾きで音と光の色が変化する照明である．8つある照明は傾き具合によって音程や音量，光の色が変化する．8つの照明に，それぞれ「個性」を持たせて，傾き具合によって異なった変化を表現する．本作品は協調を主題とし，他の鑑賞者の存在及び自己と他者との関係性を作品の一要素ととらえる．体験者は，照明を手に取り転がすように傾けることで，個性を確かめ，その空間に居合わせた人と偶然のメロディや，光の会話を楽しむことができる．「触り，確かめる」というアナログな体験を通して，体験者の感覚・感性を刺激し，豊かな創造体験や，癒しを与えられる作品を目指す．

2次元パネルに基づく土器片組み立て支援システム

李春元, 松山克胤, 今野晃市

芸術科学会論文誌   16 ( 3 ) 29 - 39   2017年09月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

本論文は、土器片の組み立てを支援するインタフェースを提案した。計測により得られた3次元座標点群を、2次元パネル上に配置し、2次元パネルを隣接させることで土器片の隣接関係を可視化することができる。本システムを実装し、インタフェースの有効性を確認した。

A New Method of Refitting Mixture Lithic Materials by Geometric Matching of Flake Surfaces

Xi Yang, Katsutsugu Matsuyama, Kouichi Konno

The Journal of The Society for Art and Science   15 ( 4 ) 167 - 176   2016年11月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

In Japan, lithic materials are very important evidences of human activity research in the Palaeolithic and Jomon periods, while refitting lithic materials is a complex and hard task. In our previous research, it is possible to refit lithic materials from a single stone core, while it is impossible to refit them from multiple stone cores. This paper proposes a new method for refitting mixture lithic materials by matching flake surfaces. Each of the input point clouds of lithic materials is segmented and simplified to obtain flake surfaces. Then, according to several refitting principles in archeology, the lithic materials are matched starting from a stone core by searching the best matching flake surface. The flake surfaces of matched lithic materials are reconstructed, and the matching process is repeated until all data are matched. The implementation of the new method can obtain good refitting results for experimental examples.

Unfolding a Point Cloud on Relic's Surface for Surface Pattern Visualization

Zepeng Wang, Katsutsugu Matsuyama, Kouichi Konno

The Journal of The Society for Art and Science   15 ( 2 ) 32 - 42   2016年06月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

Developable surfaces are important for representing and understanding geometric features of 3D models. Some methods are required that surface pattern of a relic should be easily observed in archaeology area. This paper introduces a system to visualize the development of relic's surface pattern based on points, which does not require reconstruction of a mesh model and relies only on the information of points to develop the relic's surface. After a point cloud of a relic is segmented to separate sections, points of each section are projected to a developable surface, then the points of relic's surface are unfolded into an image plane. In our method, the number of segmentations can be controlled by an archaeologist in an interactive interface. The more segmentations a point cloud is divided into, the higher precision the image plane is shown in adjacent area. To observe the surface pattern easily, a developed plane can be interactively rotated on the prime meridian, which is extracted from a relic's surface. This approach can help archaeologists move a specific area of interest to the center of the relics.

石器剥離面のB-spline 曲面近似に基づく計測点群の圧縮・復元手法

佐々木将希, 木下勉, 松山克胤, 千葉史, 今野晃市

芸術科学会論文誌   15 ( 2 ) 43 - 54   2016年06月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

遺物を３次元計測装置で計測した点群は、計測精度を高めることで、データ量が膨大になる。遺物計測を発掘現場で行い、その後の処理をデータセンタで行う場合、データ転送が必要である。データ転送を効率よく行うためには、データの圧縮手法が有効である。そこで、本論文では、石器剥離面をB-spline曲面で近似して、剥離面を表す点群よりも少ない制御点数のトリム曲面を生成することで、データを圧縮する手法を提案する。

A Framework for Manipulating Multi-Perspective Image Using A Parametric Surface

Katsutsugu MATSUYAMA, Kouichi KONNO

ACM Digital Library     2016年05月  [査読有り]

国際的学術誌  共著・分担

Generating a reference model of the surface with a hole for downstream process

Gulibaha Silayi, Tsutomu Kinoshita, Katsutsugu Matsuyama, Kouichi Konno

Computer-Aided Design and Applications   13 ( 4 ) 530 - 537   2016年01月  [査読有り]

学術誌  共著・分担

The value of 3D CAD models is continuously increasing in downstream processes. The more extensive use of a 3D model outside traditional design and manufacturing is trending now. To distribute 3D data quickly to downstream departments is significant boosts to product quality, production costs, and delivery to markets. Unfortunately, interoperability causes poor communication since downstream applications rely on the reusability and interoperability of CAD models. However, 3D CAD data size for expressing precise forms tends to be big and time-consuming for computation, which may interfere in the communication. In addition, downstream processes emphasize surface smoothness more than precision. Therefore, this paper describes the reconstruction method of a smooth surface by integrating the advantages of Gregory and B-spline surfaces. In this paper, a new surface representation is proposed. Two surfaces are connected with G1-continuity by using the control points at the common boundary obtained from joining equations. The internal control point that is not connected to the boundary curve is obtained from the least squares approximation method. The proposed method is applicable to shapes with a hole.

曲面の流れを考慮したトリム曲面の推定手法

木下勉, 松山克胤, 今野晃市

芸術科学会論文誌   14 ( 4 ) 129 - 139   2015年09月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

3次元CADシステムにおいて、トリム曲面の表現方法はCADシステム間で統一されていないため、異なるCADシステム間におけるデータ交換で、意図する形状として受け渡しされないことがある。そのため、受け取り側でトリム曲面データの修正が必要であるが、修正のために考慮するべき問題は多い。一つの解決方法としては、曲面情報を破棄し、境界線のみから曲面を生成することが有効な手段である。しかし、境界線のみから曲面を推定すると、元曲面の特徴量が少ないため、意図した形状を推定できないことがある。また、曲面の推定が可能であっても、推定される曲面の品質が低いといった問題がある。本論文では、境界線上における母曲面の u、v 方向の接ベクトルに着目し、境界線と母曲面の特徴量の両方を用いて、母曲面を推定する新たな手法について提案する。本手法では、まず境界線の始点、終点および曲線セグメント分割点に対し、推定元の母曲面の u 、v 方向1次微分ベクトルをそれぞれ算出する。つぎに、uv 空間における境界線の最大、最小点を通過点とし、通過点における母曲面の接ベクトルを、法線ベクトルとする投影面(平面)を定義する。さらに、各境界線において u 、v 方向1次微分ベクトルを補間することで、オフセット方向を定義し、投影面に境界線をオフセットする。最後に、オフセットされた境界線から、閉領域を生成し、内部をB-spline曲面で内挿することで母曲面を生成する。

Feature-Preserving Simplification of Point Cloud by Using Clustering Approach Based on Mean Curvature

Xi Yang, Katsutsugu Matsuyama, Kouichi Konno, Yoshimasa Tokuyama

The Journal of the Society for Art and Science   14 ( 4 ) 117 - 128   2015年09月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

For point cloud data obtained from 3D scanning devices, excessively large storage and long post-processing time are required. Therefore, it is very important to simplify the point cloud to reduce calculation cost. In this paper, we propose a new point cloud simplication method that can maintain the characteristics of surface shape for unstructured point clouds. In our method, a segmentation range based on mean curvature of a point can be controlled. Simplication process is completed by both keeping the representative point and removing the represented points within the range. Our method can simplify an object highly simplied rate with preserving the form feature. Applying the proposed method to 3D stone tool models, the method is evaluated precisely and effectively.

積層法における稜線形状の再現性評価による打製石器モデルの空間姿勢決定法

佐々木舜, 松山克胤, 今野晃市, 徳山喜政

芸術科学会論文誌   14 ( 3 ) 57 - 65   2015年06月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

多方向大量同時計測が可能な計測システムによって計測された対象物を3Dプリンタで出力する場合、積層方向が重要である。なぜならば、積層される方向によっては、出力したモデルで、稜線形状がもとのデータの通りに再現されないことがあるからである。各ポリゴンの面積や方向に基づいて形状の再現性を評価する従来手法もあるが、稜線形状ではなく全体の形状を再現するため、稜線形状が失われる可能性がある。本研究は、遺跡から出土した遺物、特に打製石器の剥片を対象に、積層造形法によって生成される積層モデルが、元々のモデルデータの稜線形状を維持する最適な空間姿勢かどうか評価する方法を提案する。対象モデルは、多方向大量同時計測システムによって計測された点群から生成したポリゴンモデルとする。本手法は、ポリゴンモデルから石器剥離面の境界稜線を抽出し、抽出された稜線の形状と、積層造形により生成される稜線の形状を比較することで、両者を評価するものである。いくつかのモデルに対して本手法を適用し、本手法の有効性が確認できたので報告する。

MapSlider: A Property Based Interface for World Map Software

Katsutsugu Matsuyama, Kouichi Konno

The Journal of the Society for Art and Science   14 ( 3 ) 46 - 56   2015年06月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

By focusing on the properties used to measure map projections and utilizing them to manipulate map projection parameters, we have developed a new interface for manipulating such map projections. With our interface, a user can create his or her own map projections by manipulating the weight of each property via sliders. Specifically, we employ equidistancy, equiareality, and conformality as property elements and allow the user to balance these property elements according to their perceived levels of importance. Additionally, along with this interface, we also have developed a technique for reducing the number of projection parameters by assuming that latitude lines are horizontal and that longitude widths are identical in each latitude, which improves execution speed. Furthermore, as an additional interface, we have implemented a method for creating interrupted maps. This allows users to make interruptions on a map easily by clicking the interruption panel. Our system also provides a new manipulation method with which the user can traverse a number of existing cylindrical projections, such as those created with the Mercator and Lambert cylindrical projection methods.

Minimum Surface Area Based Complex Hole Filling Algorithm of 3D Mesh

Enkhbayar Altantsetseg, Katsutsugu Matsuyama, Kouichi Konno

The Journal of the Society for Art and Science   14 ( 2 ) 26 - 35   2015年06月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

Filling holes of 3D models is an important and complicated process. In this paper, we introduce a new and robust method for filling complex holes in triangular mesh models. In order to fill separate holes, the boundary edges of a hole are smoothly arranged and then locally uniform new points are added to the hole. The new points are selected by minimizing a hole filling area. The Delaunay triangulation method in a local area is applied for creating new meshes. By considering vertices of islands in a hole, new points can be added to the hole, which allows filling of a complex hole with islands.

Evaluation of 3D Data Compression and Retrieval Method Based on Curve Mesh Filling

Gulibaha SILAYI, Tsutomu KINOSHITA, Yuta MURAKI, Katsutsugu MATSUYAMA, Kouichi KONNO

Computer-Aided Design and Applications   12 ( 5 ) 546 - 554   2015年02月  [査読有り]

学術誌  共著・分担

多数の遺物を一括測定可能なレーザー型自動計測システム

村木祐太, アルタンツェツェグ・エンフバヤル, 千葉史, 松山克胤, 今野晃市

情報考古学   20 ( 1・2 ) 8 - 15   2014年12月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

本稿では、多数の遺物の一括測定を可能にするレーザー型自動計測システムを提案する。本研究で開発した計測システムは、レーザー型計測装置および計測データ処理ソフトウェアで構成される。レーザー型計測装置は、データの欠損が発生しないように4つのレーザー距離センサが取り付けられ、高精度でガラステーブル上の対象物を一括測定可能である。また、レーザーを用いることで対象物を非接触かつ高速に測定することが可能となる。レーザー距離センサによる計測結果は点群データであり、計測データ処理ソフトウェアによりデータの合成、ノイズの除去およびデータの切り分けなどの処理を行う。開発したシステムを使用して実際に遺物を計測し、一括して計測が可能なこと、そして、高精度で計測できていることを確認した。

接合資料作成のための計測点群による高速な隣接剥離面探索手法

千田あゆみ, 松山克胤, 千葉史, 今野晃市

芸術科学会論文誌   13 ( 2 ) 107 - 115   2014年06月  [査読有り]

学会誌  共著・分担

石器の接合資料とは、同一の石核から製作された石器同士が接合され、隣接する石器間の位置や姿勢を復元した資料のことである。接合資料の作成は、通常1 つの遺跡から出土した資料群を母集団として行われるが、その中に母岩を復元するために必要な全ての石器が含まれるとは限らない。しかしながら復元のために、出土したすべての石器を対象として組み立てを試行することは難しい。そのため、組み立てをいつ終了するか、すなわち、組み立てにおける終了条件の決定が非常に困難である。また、一般に接合資料作成は試行錯誤を伴う手作業で行われるため、作業者の負担が大きい。従来、計算機を用いて石器の剥離面を抽出し、剥離面同士のマッチングを行うことによって接合資料を作成する手法が提案されている。しかし、従来手法は、複数の石器剥離面が合併し、ひとつの剥離面を構成するような複雑な剥離面に対して探索が困難である。また、探索対象となる全ての石器剥離面に総当りでマッチングを行わなければならないため、探索に非常に時間がかかり、大量の石器に適用することが困難である。そこで、本研究では複数の石器剥離面で構成される複雑な剥離面に対して、隣接する石器を探索できる高速な剥離面探索手法を提案する。本手法では、石器を計測した計測点群から自動的に剥離面上の点群を抽出し、特徴量を計算する。次に、計算した特徴量を用いて、接合する石器の剥離面同士をマッチングして、隣接する剥離面候補を高速に探索する。その後、候補となる剥離面から適切な石器を選出し、姿勢最適化手法を用いて接合する。最後に、接合した２つの石器剥離面と隣接する剥離面を解析して、複数剥離面をひとつの剥離面に併合することで、複雑な剥離面に対しても石器接合資料作成を自動化できることを検証する。