画像で見るその色は、実際の色と異なるかも知れない!？　
分光スペクトルを手がかりに情報を抽出する、実時間画像センシング手法

たとえばスマートフォンで撮影した赤い服。赤いものは赤く「見える」のですが、実際の色とは異なる場合があります。日常の記録ならそれでいいですが、農産物を見分けたり生体組織の異常を見極めたりするには、より精密な情報が必要です。その場合、色の元になる光の波長（分光スペクトル）まで立ち入り調べなければ区別することはできません。ですが、精密な計測をしようとすればするほど膨大な画像の枚数、それを用意する時間と労力がかかります。

現在、高速カメラは1秒間に1,000枚撮影できますが、対応できるハードウェアも必要です。また、それだけの枚数を撮影しているうちに調べるものが変化したり動いてしまうと計測できないという問題も。

これらの課題を解決するために開発を進めているのが「実時間画像センシング手法」。一般的なビデオカメラのスピードで、たった1枚撮影するだけで、計測に必要な情報を得られるという技術です。

識別困難な物体も分光スペクトルを手がかりに識別　
人の眼では区別できない類似色や三次元形状の計測もリアルタイムでとらえる

この研究で実時間＝リアルタイムで撮影するのは、時間相関カメラという特殊なカメラ。数ある撮影手法のうちの１つがLEDを使った類似色物体の識別です。

たとえば少し古いタイプの蛍光灯の光は１秒間に120回点滅していますが、その時間変化のスピードに、ほとんどの人は気が付きません。ですが、時間相関カメラは１秒間に1,000回振動しているものと2,000回振動しているものを、カメラに指示信号を与えることで撮り分けることが可能です。

この機能を応用し、点滅スピードが異なる12種類のLEDを多数並べて物体を照明し、反射光から点滅スピードごとの感度調整を時間相関カメラが行い、分光スペクトルを区別することで、類似色の識別をすることもできます。さらに、形状と質感を同時に計測するシステム、運動物体の三次元形状を計測するシステムも開発中。今後はさらに画像センシングの手法の幅を広げ、時間や作業の効率化、精密さの向上へと繋げます。

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さまざまな手術のスキルアップを支援する
手術シミュレータ・ナビゲータを開発

腫瘍を摘出する外科手術などの際には、医師は切除する腫瘍の位置を把握して細心の注意を払いながら手術を進めていきます。けれども人間の体内はさまざまな組織や器官が複雑に組み合わされた3次元空間。入り組んだ部位の切除など非常に技術が求められる場合があり、事前のトレーニングや、手術中のナビゲーションなどの支援が求められています。

そこで大西研究室では、手術シミュレータや、手術ナビゲータの開発に取り組んでいます。

たとえば、シミュレータの画面には実際の撮影データに基づいて作られた3Dモデルの臓器が映し出され、腫瘍がマーカー表示されます。ユーザーは周囲の血管を傷つけないように腫瘍を取り出す訓練ができます。さまざまな症例をもとに、病巣を立体的（3次元）に理解することにも役立ちます。

また手術ナビゲータでは、手術中に映し出される医師の視界に、実際の腫瘍の場所をわかりやすく表示する方法についても検討しています。病巣の撮影データを基に計算した臓器内での位置関係が再現できれば、より臨床にあった効果的な、シミュレーションができるようになります。

リハビリのサポートから博物館の展示品鑑賞まで
HCIを取り入れ、ユーザーにやさしく

リハビリテーションや福祉の分野においても、VRの技術を利用して暴露療法をサポートするシステムを研究しています。

たとえば、高齢者が転倒した経験などから段差に対して芽生えた恐怖感を取り除くために、実際に踏み台を段差と見立て、VRゴーグル内のさまざまなシチュエーションの段差を見ながら昇降します。こうしたリハビリによって段差に慣れることをめざします。

また、博物館や美術館などの貴重な展示品への理解を深めるために、タブレット端末を利用した展示支援システムも開発しています。珍しい楽器など簡単にはふれられない展示品の前では、タブレットをかざすと楽器の音が流れ、解説文を読むことができます。近づくほどに音が大きくなったり、制限時間内に楽器を探し出すといった、ゲーム要素も導入。ガラスケースの中で展示品が陳列されているだけでなく、鑑賞者が自分の意思で積極的に関わることができるため、展示品への興味をより強く引き出すことができます。大西研究室では、こうした“楽しみながら学べる”新しい形の展示を提案しています。

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考古学をもっと身近にわかりやすく
VRで古墳体験＆ARで遺物鑑賞

文化財の調査や記録から
美術館・博物館での展示など歴史を身近にするIT技術

文化財を守り、後世に伝え、歴史理解や観光などに活用するためのさまざまな場面でIT技術は重要な役割を担っています。文化財の調査・記録といった分野では、3D計測技術やセンサの活用によって文化財の詳細な計測を行い、歴史学や考古学の研究を支えています。また取得したデータや資料を整理し、デジタルアーカイブとして公開することで、研究者だけでなく一般の人にも資料が共有できるようになります。

さらに、IT技術によって得られた詳細なデータをもとにVR /ARアプリが開発されることで、歴史をよりリアルに感じられるようになります。たとえば美術館や博物館では、VRやARの中で展示品を手に取って鑑賞する体験が可能になります。また観光地では、神社・仏閣といった史跡だけでなく伝統産業品・郷土料理など、旅行者それぞれの興味関心に合った立体的な歴史学習が可能になります。IT技術が関わることで、文化財への理解がより身近なものとして深まる可能性が生まれています。

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