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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

aoki@elec.keio.ac.jp

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。

2007/04/17 Computer Graphics 22

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