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15 APRIL
コンピュータ・グラフィックス
青 木 義 満
2008年度版
Computer Graphics
慶応義塾大学理工学部 電子工学科 准教授
光・像情報工学 専修
移籍しました!
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授 業 の 目 標
コンピュータグラフィックスの様々な基礎理論の学習
最新の研究事例を交え, この分野の動向を知る
CG検定2級レベル+α 主催: 画像情報教育振興協会 画像情報技能検定CG部門
教科書:「コンピュータグラフィックス」,CG-ARTS協会 参考書:「ディジタル画像処理」, CG-ARTS協会
講 義 内 容
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本 日 の 講 義 内 容
導入 ~ CGの概要
– コンピュータグラフィックスとは?
– CGの関連領域 CGとCV(Computer Vision) CGと画像処理
– CGの応用分野
コンピュータグラフィックス(CG)とは?
実世界でのモノの見え方を決定する諸要因をコンピュータ内にモデリング,シミュレーションし,画像を生成(レンダリング)する技術
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CGを理解するために・・・ デジタルカメラモデル
CGと画像処理
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CGとコンピュータビジョン(CV)
Computer Graphics と Computer Visionの関係
3D Scene Light source
Camera
P
P’
Image Plane
Image Processing
Computer Vision
Image Plane CG
Light source
Camera
3Dシーンのモデリング→2D画像のレンダリング 2D画像 → 3Dシーン情報の獲得
Computer Graphics Computer Vision
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CGとその関連領域
画像処理 (Image Processing) – 階調画像,文字,図形などの画像情報に対する解析, 認識,圧縮,蓄積
コンピュータビジョン (Computer Vision) – 画像からの形状,属性の認識 – イメージベースドレンダリング (IBR)
3D イメージング・モデリング (3D Imaging & Modeling) – 形状測定・復元,位置合わせ
2007/04/17 Computer Graphics 12
CGの応用分野
エンターテイメント(CM,映画等) 工業製品のデザイン(CAD,CAM) Scientific Visualization 物理現象のシミュレーション リアルタイムCG 医療データの可視化 デジタルアーカイブ フォト/ノンフォトリアリスティック
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映画・ゲーム・エンターテイメント
映画,テレビ,CF(Commercial Film), イベント映像
Meet the Robinsons
レミーのおいしいレストラン
ペプシCM
CAD / CAM (Computer Aided Design/Manufacturing)
CAD/CAM – 工業デザインにおける設計・製図作業, 工作作業のコンピュータ支援
– シミュレーション技術 – Rapid Prototyping
Shoes Design
Car Engine Design
光造形(樹脂モデル)
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地理情報処理 (GIS)
地形の3D表示 Real-time Terrain Rendering @Geogia Tech.
衛星画像
サイエンティフィック・ビジュアライゼーション
数値データを画像として表示 ~「情報の可視化」 – 物理学,化学,気象学,医学,宇宙科学等,幅広い分野
刻々と変化する多次元的な情報を視覚化により解析 – 複雑な現象の直感的な理解
ボールが作る流れの数値解析@理化学研究所
ストレート
フォークボール 気象データの可視化
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物理現象のシミュレーション・可視化
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CGと実写映像との融合
医療におけるCG技術の活用
CT(Computer Tomography), MRI (Magnetic Resonance Imaging)
→ 人体内部情報の3次元表示
Visible Human Project
脳内組織の可視化 @ Harvard Univ.
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Female Male
Human Atlasの外観
・MRIを用いて、健常な20歳代の男性・女性を計測 → 全身像を三次元再構築
・利用者が必要とする任意の部分の断層像をその三次元的な位置を確認しながら選択可能。
・拍動による心臓や心内腔の動きなど(四次元データ)も表示可能。
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Anastomosis Simulator (血管縫合手術シミュレータ)
Stereo Glasses
Realtime 3D Image
Articulated leg
Knee Anthroscopy Simulator (膝関節鏡検査シミュレータ)
3D Image
(Boston Dynamics社,USA)
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計測システムの外観
時間解像度:10ms
計測原理図(C形アーム内)
計測原理
• その直交点としてマーカの3次元位置が推定できる
• 1台のカメラで座標の一方向が決定するため、3台のカメラでそれぞれx,y,z軸方向が決まる
• 点光源はレンズを通過すると、リニアCCD受光面上に直線の光となって映される
光学的6自由度測定法を採用した非接触型の計測装置(Trymet)を用い、 3次元計測を行う
C形アーム
顎運動の可視化による診断支援
・外から見えない顎運動をCT画像と運動データを統合して可視化 ・形状と機能情報の可視化による診断支援
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セキュリティ分野へのCG技術応用: 火災救命活動支援
Real-time process
3次元マップ
HMD上で表示
※like the vision of a bat
正解画像
煙に対する透過性を有するレーダ(ミリ波レーダ) →多方向へ向けながら、煙の中(部屋中を)を計測
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デジタル・アーカイブ(電子保存)
歴史的資料,芸術・美術作品の電子保存 バーチャル・ミュージアム
Revivals of Neanderthal @東京大学
Digital Michelangelo Project @Stanford University
フォトリアリスティックとノン・フォトリアリスティック