研究者情報

マスター

アカウント（マスター）

• 氏名

  伊達　宏昭(ダテ　ヒロアキ), ダテ　ヒロアキ

所属（マスター）

• 情報科学研究院　システム情報科学部門　システム創成学分野

所属（マスター）

• 情報科学研究院　システム情報科学部門　システム創成学分野

独自項目

syllabus

• 2021, ディジタル幾何処理工学特論, Digital Geometry Processing, 修士課程, 情報科学研究科, グラフ理論基礎, 計算幾何学, 3次元計測データ処理 Fundamentals of Graph Theory, Computational Geometry, 3D Scan Data Processing
• 2021, ディジタル幾何処理工学特論, Digital Geometry Processing, 修士課程, 情報科学院, グラフ理論基礎, 計算幾何学, 3次元計測データ処理 Fundamentals of Graph Theory, Computational Geometry, 3D Scan Data Processing
• 2021, システム創成学特論, Frontiers of System Creation Technologies, 修士課程, 情報科学研究科, H∞制御，人間センシング，ディジタル幾何処理，サイバーフィールド
• 2021, システム創成学特論, Frontiers of System Creation Technologies, 修士課程, 情報科学院, H∞制御，人間センシング，ディジタル幾何処理，サイバーフィールド
• 2021, ディジタル幾何処理工学特論, Digital Geometry Processing, 博士後期課程, 情報科学研究科, グラフ理論基礎, 計算幾何学, 3次元計測データ処理 Fundamentals of Graph Theory, Computational Geometry, 3D Scan Data Processing
• 2021, ディジタル幾何処理工学特論, Digital Geometry Processing, 博士後期課程, 情報科学院, グラフ理論基礎, 計算幾何学, 3次元計測データ処理 Fundamentals of Graph Theory, Computational Geometry, 3D Scan Data Processing
• 2021, システム創成学特論, Frontiers of System Creation Technologies, 博士後期課程, 情報科学研究科, H∞制御，人間センシング，ディジタル幾何処理，サイバーフィールド
• 2021, システム創成学特論, Frontiers of System Creation Technologies, 博士後期課程, 情報科学院, H∞制御，人間センシング，ディジタル幾何処理，サイバーフィールド
• 2021, ディジタル形状設計, Digital Geometry Processing, 学士課程, 工学部, ３次元形状モデリング，CAD/CAM/CAE，座標変換，曲線・曲面，ソリッドモデル，メッシュモデル，３次元形状計測
• 2021, 応用数学Ⅰ, Applied Mathematics I, 学士課程, 工学部, ベクトル空間，線形写像，固有値，勾配，発散，回転，ストークスの定理

researchmap

プロフィール情報

学位

• 博士（工学）（北海道大学）

プロフィール情報

• 姓

  伊達, ダテ

• 名

  宏昭, ヒロアキ

• ID各種

  201201049119459977

対象リソース

https://www.ist.hokudai.ac.jp/labo/dgp

業績リスト

研究キーワード

• レーザ計測点群   リバースエンジニアリング   CAD   サイバーフィールド   CAE   形状モデリング   

研究分野

• ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 機械要素、トライボロジー
• ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 設計工学
• ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 加工学、生産工学

経歴

• 2019年04月 - 現在 北海道大学大学院情報科学研究院 システム情報科学部門 准教授
• 2010年01月 - 2019年03月 北海道大学大学院情報科学研究科 システム情報科学専攻 准教授
• 2007年 - 2009年12月 北海道大学 大学院・情報科学研究科 助教

学歴

• 2000年04月 - 2003年03月   北海道大学   工学研究科   システム情報工学専攻
• 1998年04月 - 2000年03月   北海道大学   工学研究科   システム情報工学専攻
•         - 1998年03月   北海道大学   工学部   精密工学科

委員歴

• 2023年02月 - 現在   精密工学会北海道支部   幹事
• 2023年02月 - 現在   精密工学会大規模環境の3次元計測と認識・モデル化技術専門委員会   委員長
• 2022年02月 - 2023年01月   精密工学会北海道支部   庶務幹事
• 2013年09月 - 2023年01月   精密工学会 大規模環境の3次元計測と認識・モデル化技術専門委員会   副委員長
• 2021年02月 - 2022年01月   精密工学会北海道支部   幹事
• 2020年02月 - 2021年01月   精密工学会北海道支部   庶務幹事
• 2017年02月 - 2019年01月   精密工学会北海道支部   幹事
• 2017年 - 2018年   経済産業省高度な自動走行システムの社会実装に向けた研究開発実証事業 推進委員
• 2016年 - 2018年   日本機械学会   日本機械学会設計工学システム部門企画活動活性化委員
• 2015年02月 - 2018年01月   精密工学会   代議員
• 2016年02月 - 2017年01月   精密工学会北海道支部   庶務幹事
• 2016年 - 2016年   札幌市公共交通情報システム再構築業務総合評価審査委員会委員
• 2014年02月 - 2015年01月   精密工学会北海道支部   幹事
• 2013年02月 - 2014年01月   精密工学会北海道支部   庶務幹事
• 2012年02月 - 2013年01月   精密工学会 大規模環境の3次元計測と認識・モデル化技術専門委員会   幹事
• 2011年02月 - 2012年01月   精密工学会北海道支部   幹事
• 2010年02月 - 2012年01月   精密工学会 サイバーフィールド構築技術研究分科会   幹事
• 2009年02月 - 2011年01月   精密工学会北海道支部   会計幹事

受賞

• 2022年06月 19th Annual International CAD Conference CAD'22 Best Paper Award
   Shape Similarity Analysis and Standardization for Pre-bent Rod Design for Spinal Deformity Correction 

  受賞者: Ayane Soutome;Satoshi Kanai;Hiroaki Date;Hideki Sudo;Terufumi Kokabu;Yuichiro Abe;Hiroshi Moridaira;Hiroshi Taneichi
• 2019年11月 ICCCBEI2019 committee ICCBEI 2019 Best Paper Award Honorable Mentioned
   Automatic Indoor Environment Modeling from Laser-scanned Point Clouds using Graph-based Regular Arrangement Recognition 

  受賞者: Hayato Takahashi;Hiroaki Date;Satoshi Kanai
• 2019年06月 16th Annual International CAD Conference Best Paper Award
   Free-form Feature Classification for Finite Element Meshing based on Shape Descriptors and Machine Learning 

  受賞者: Ippei Takaishi;Satoshi Kanai;Hiroaki Date;Hideyoshi Takashima
• 2018年07月 CAD Conference Committee Best Paper Award
   Cylinder-based efficient and robust registration and model fitting of laser-scanned point clouds for as-built modeling piping system 

  受賞者: Ryota Moritani;Satoshi Kanai;Hiroaki Date;Masahiro Watanabe;Takahiro Nakano;Yuta Yaamuchi
• 2017年09月 精密工学会 北海道支部 精密工学会 北海道支部 技術賞
   X線CTと光学式計測データを併用した高品質ハイブリッド計測モデル生成技術の開発 

  受賞者: 杉本光祐;臼井一雅;髙嶋英厳;伊達宏昭;金井理
• 2015年04月 the ICCBEI Organizing Committee ICCBEI 2015 Best Paper Award
   Optimal setup of a terrestrial laser scanner for capturing piping objects in plants 

  受賞者: Satoshi Kanai;Shinya Yamanishi;Hiroaki Date
• 2014年07月 The Japan Society for Precision Engineering The 15th International Conference on Precision Engineering Best Paper Award
   MR-based 3D prototyping for information appliances using random dot markers and fingernaol color detection 

  受賞者: Satoshi Kanai;Hiroaki Date;Jiabin Guan
• 2014年05月 International Ergonomic Assosiation (IEA) Technical Committee (TC) on Human Simulation and Virtual Environment DHM2014 Basic Research Award
   Efficient large-scale as-build environment modeling based on 3D laser-scanning for human walking simulation 

  受賞者: Tsubasa Maruyama;Satoshi Kanai;Hiroaki Date
• 2014年02月 Gaheon Sindoh Foundation, Society of CAD/CAM Engineers The Gaheon Award 2013
   An Efficient Simulation of Skin Contact Deformation for Virtual Ergonomic Assessments of Handheld Products 

  受賞者: Yulai Xie;Satoshi Kanai;Hiroaki Date
• 2013年05月 Mobile Mapping Technology 2013 Best Presentation Award
   Segmentation of MMS Point Clouds of Urban Area based on Principal Component Analysis 

  受賞者: Hiroaki Date
• 2013年03月 (社)精密工学会 2012年度 精密工学会論文賞
   大規模環境レーザ計測点群からの配管系統の自動認識 

  受賞者: 川島千明;金井理;伊達宏昭
• 2012年12月 Asian Conference on Design and Digital Engineering 2012 The Best Paper Award
   Robust and Exhaustive Symmetry Detection from Scanned Meshes 

  受賞者: Tomihiro Mizoguchi;Satoshi Kanai;Hiroaki Date;Hiroyuki Tanaka
• 2012年08月 精密工学会 北海道支部 精密工学会 北海道支部 技術賞
   マイクロフォーカスX線CTシステムを用いた立体形状評価 

  受賞者: 田中大之;相山英明;万城目聡;金井理;伊達宏昭;溝口知広

論文

• MMS取得点群からの道路面における領域・線状型損のベクトルデータ抽出

  本間亮平, 伊達宏昭, 金井理

  精密工学会誌 89 8 654 - 660 2023年08月 [査読有り]
  
• FOOTPRINT DETECTION OF CEILING EQUIPMENT FROM TLS POINT CLOUDS

  R. Akiyama, H. Date, S. Kanai, K. Yasutake

  Proc. The Fifth International Conference on Civil and Building Engineering Informatics 465 - 470 2023年07月 [査読有り]
  
• Extraction of Vector Data of Region and Line-Type Defects on Road Surface from MMS Point Clouds

  Ryohei Honma, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  Seimitsu Kogaku Kaishi/Journal of the Japan Society for Precision Engineering 89 8 654 - 660 2023年 

  It is important to accurately inspect road pavement conditions for maintaining the safety and comfort of drivers. In recent years, Mobile Mapping System (MMS) mounted with a laser scanner has been widely used and pavement defect extraction using MMS point clouds is expected. This paper presents an extraction method of region-type defects such as rutting and potholes and line-type defects such as cracks of pavement surfaces using point clouds acquired by a Mobile Mapping System. The features of the proposed method compared with related works are the ability to extract displacements of the region and line-type defects using a single framework and the ability to extract defects with different scales and complex geometries. The proposed method first estimates an ideal pavement surface based on smooth curve fitting to scanlines using an index that represents the impact level of defects at each point. Then, vector data of region and line-type defects are extracted using displacements from the ideal pavement surface at each point. In the experiments, the proposed method achieved an loll (Intersection over Union) of 80.2% for extracted regions and ground truth of region-type defects, and a recall of 90.7%, a precision of 97.0%, and an RMS of 10.0mm by Heipke's proposed method in the extraction of line-type defects.
• Graph Neural Network-Based Finite Element Feature Recognition from B-rep Model

  Ryosuke Moriya, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Hideyoshi Takashima, Tetsufumi Taichi

  Proceedings of CAD'23 254 - 259 2023年 [査読有り]
  
• Preliminary Shape Similarity Analysis and Standardization for Pre-Bent Rod Design for Adult Spinal Deformity Correction

  A. Soutome, S. Kanai, H. Date, H. Sudo, T. Kokabu, Y. Abe, H. Moridaira, H. Taneichi

  Computer-Aided Design and Applications 20 5 797 - 813 2023年 [査読有り][通常論文]
  
• Deep-Learning-Based Three-Dimensional Detection of Individual Wave-Dissipating Blocks from As-Built Point Clouds Measured by UAV Photogrammetry and Multibeam Echo-Sounder

  Xu, Yajun, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Tomoaki Sano

  Remote Sensing 14 21 5575  2022年 [査読有り]
   

  Wave-dissipating blocks are the armor elements of breakwaters that protect beaches, ports, and harbors from erosion by waves. Monitoring the poses of individual wave-dissipating blocks benefits the accuracy of the block supplemental work plan, recording of the construction status, and monitoring of long-term pose change in blocks. This study proposes a deep-learning-based approach to detect individual blocks from large-scale three-dimensional point clouds measured with a pile of wave-dissipating blocks placed overseas and underseas using UAV photogrammetry and a multibeam echo-sounder. The approach comprises three main steps. First, the instance segmentation using our originally designed deep convolutional neural network partitions an original point cloud into small subsets of points, each corresponding to an individual block. Then, the block-wise 6D pose is estimated using a three-dimensional feature descriptor, point cloud registration, and CAD models of blocks. Finally, the type of each segmented block is identified using model registration results. The results of the instance segmentation on real-world and synthetic point cloud data achieved 70-90% precision and 50-76% recall with an intersection of union threshold of 0.5. The pose estimation results on synthetic data achieved 83-95% precision and 77-95% recall under strict pose criteria. The average block-wise displacement error was 30 mm, and the rotation error was less than 2 degrees. The pose estimation results on real-world data showed that the fitting error between the reconstructed scene and the scene point cloud ranged between 30 and 50 mm, which is below 2% of the detected block size. The accuracy in the block-type classification on real-world point clouds reached about 95%. These block detection performances demonstrate the effectiveness of our approach.
• Personally Adapted Human Body Model Generation Based on 3D Body Scanning, Mesh Morphing, and Statistical Shape Model

  A. Sotome, S. Kanai, H. Date, Y. Endo

  Proceedings of the 19th international conference on precision engineering P-15  2022年 [査読有り]
  
• Efficient and Precise Approximated Object Model Generation for Optimal View Planning for SfM-MVS

  G. Yoshida, S. Kanai, H. Date

  Proceedings of the 19th international conference on precision engineering C175  2022年 [査読有り]
  
• Error ellipsoidal model estimation for TLS point clouds and its application to point cloud registration

  S. Yokomori, H. Date, S. Kanai, Y. Moribe

  Proceedings of the 19th international conference on precision engineering C240  2022年 [査読有り][通常論文]
  
• Feature Recognition from B-rep Models for Finite Element Meshing using Graph Neural Network

  R. Moriya, S. Kanai, H. Date, T. Taichi, H. Takashima

  Proceedings of the 19th international conference on precision engineering C282  2022年 [査読有り]
  
• Mixed reality visualization of point clouds for supporting terrestrial laser scanning

  Kenta Ohno, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences Volume XLIII-B2-2022 251 - 258 2022年 [査読有り][通常論文]
   

  Abstract. 3D point clouds from terrestrial laser scanners (TLS) are used in a variety of fields and applications. To acquire high-quality point clouds that have enough point density, small scanning errors, and no lack of points in important regions, appropriate scan planning, including determination of scanner positions and scan conditions, is required. Currently, planning is supported by knowledge and experience of skilled workers, and it is difficult to ensure the quality of acquired point clouds. In this study, we propose a system for visualization of point clouds to support the acquisition of high-quality point clouds using TLS. The system allows the user to see and check the quality of scanned TLS point clouds and unscanned regions intuitively by superimposing the point clouds onto the real world using a mixed reality (MR) device. In addition, the system supports finding the next best scanner position for additional laser scans based on predicted scan quality visualization to acquire higher-quality points or fill the unscanned regions.
• Shape Similarity Analysis and Standardization for Pre-bent Rod Design for Spinal Deformity Correction

  Ayane Soutme, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Hideki Sudo, Terufumi Kokabu, Yuichiro Abe, Hiroshi Moridaira, Hiroshi Taneichi

  Proceedings of CAD'22 209 - 214 2022年 [査読有り][通常論文]
  
• Special issue on digital geometry processing for large-scale structures and environments

  Hiroaki Date, Tomohiro Mizoguchi, Kiichiro Ishikawa

  International Journal of Automation Technology 15 3 257  2021年
• Multi-view stereo reconstruction technique for weakly-textured surfaces

  Kei Akutsu, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Yoshihito Niina, Ryohei Honma

  Proceedings of the 10th International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management (IABMAS 2020) 2021年 [査読有り][通常論文]
  
• Direct Generation of Cartesian Grid for As-built CFD Analysis from Laser Scanned Point Clouds

  Tetsuro Ishikawa, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Computer aided Design and Applications 18 6 1341 - 1358 2021年 [査読有り][通常論文]
  
• Study on Real-Time Point Cloud Superimposition on Camera Image to Assist Environmental Three-Dimensional Laser Scanning

  Kenta Ohno, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  International Journal of Automation Technology 15 3 324 - 333 2021年 [査読有り][通常論文]
  
• スキャンラインの湾曲度評価に基づくMMS取得点群からの車道境界線抽出

  本間亮平, 伊達宏昭, 金井理

  写真測量とリモートセンシング 60 2 53 - 64 日本写真測量学会 2021年 [査読有り][通常論文]
  
• Precise Denoising of 3D Point Clouds with Awareness of Point-Wise Measuring Quality

  Kohei Tsubooka, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Tatsuo Hariyama, Masahiro Watanabe

  Proceedings of the 18th International Conference on Precision Engineering 2020年 [査読有り][通常論文]
  
• Simple Textured Polygon Model Generation from Multiple TLS Point Clouds

  Shinichiro Imai, Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Yoshinori Moribe, Masaki Nakamura

  Proceedings of the 18th International Conference on Precision Engineering 2020年 [査読有り][通常論文]
  
• DETECTION OF INDOOR ATTACHED EQUIPMENT FROM TLS POINT CLOUDS USING PLANAR REGION BOUNDARY

  Hayato Takahashi, Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Kazunari Yasutake

  Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci. XLIII-B2-2020 495 - 500 2020年 [査読有り]
   

  Abstract. Laser scanning technology is useful to create accurate three-dimensional models of indoor environments for applications such as maintenance, inspection, renovation, and simulations. In this paper, a detection method of indoor attached equipment such as windows, lightings, and fire alarms, from TLS point clouds, is proposed. In order to make the method robust against to the lack of points of equipment surface, a footprint of the equipment is used for detection, because the entire or a part of the footprint boundary shapes explicitly appear as the boundary of base surfaces, i.e. walls for windows, and ceilings for lightings and fire alarms. In the method, first, base surface regions are extracted from given TLS point clouds of indoor environments. Then, footprint boundary points are detected from the region boundary points. Finally, target equipment is detected by fitting or voting using given target footprint shapes. The features of our method are footprint boundary point extraction considering occlusions, shape fitting with adaptive parameters based on point intervals, and robust shape detection by voting from multiple footprint boundary candidates. The effectiveness of the proposed method is evaluated using TLS point clouds.
• EXTRACTION OF ROAD EDGES FROM MLS POINT CLOUDS USING BEND ANGLE OF SCANLINES

  Ryohei Honma, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci. XLIII-B2-2020 1091 - 1097 2020年 [査読有り]
   

  Abstract. Efficient road edge extraction from point clouds acquired by Mobile Laser Scanning (MLS) is an important task because the road edge is one of the main elements of high definition maps. In this paper, we present a scanline-based road edge extraction method using a bend angle of scanlines from MLS point clouds. Scanline-based methods have advantages in that computational cost is low, it is easy to extract accurate road edges, and they are independent of driving speed of MLS compared to methods using unorganized points. In contrast, there are some problems with these methods where the extraction accuracy becomes low at curb cuts and intersections. The extraction accuracy becomes low caused by the scanning noise and small occlusion from weeds and fallen leaves. In addition, some parameters should be adjusted according to the mounting angle of the laser scanner on the vehicle. Therefore, we present a scanline-based road edge extraction method which can solve these problems. First, the points of the scanline are projected to a plane in order to reduce the influence of the mounting angle of the laser scanner on the vehicle. Next, the bend angle of each point is calculated by using filtered point clouds which are not vulnerable to small occlusions around the curb such as weeds. Then, points with a local maximum of bend angle and close to trajectories are extracted as seed points. Finally, road edges are generated by tracking based on bend angle of scanlines and smoothness of road edges from the seed points. In the experiments, our proposed methods achieved a completeness of over 95.3%, a correctness of over 95.0%, a quality of over 90.7%, and RMS difference less than 18.7 mm in total.
• PLAUSIBLE RECONSTRUCTION OF AN APPROXIMATED MESH MODEL FOR NEXT-BEST VIEW PLANNING OF SFM-MVS

  Ryota Moritani, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Yasuhito Niina, Ryohei Honma

  Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci. XLIII-B2-2020 465 - 471 2020年 [査読有り]
   

  Abstract. Structure-from-Motion (SfM) and Multi-View Stereo (MVS) are widely used methods in three dimensional (3D) model reconstruction for an infrastructure maintenance purpose. However, if a set of images is not captured from well-placed positions, the final dense model can contain low-quality regions. Since MVS requires a much longer processing time than SfM as larger amounts of images are provided, it is impossible for surveyors to wait for the SfM–MVS process to complete and evaluate the geometric quality of a final dense model on-site. This challenge results in response inefficiency and the deterioration of dense models in 3D model reconstruction. If the quality of the final dense model can be predicted immediately after SfM, it will be possible to revalidate the images much earlier and to obtain the dense model with better quality than the existing SfM–MVS process. Therefore, we propose a method for reconstructing a more plausible 3D mesh model that accurately approximates the geometry of the final dense model only from sparse point clouds generated from SfM. This approximated mesh model can be generated using Delaunay triangulation for the sparse point clouds and triangle as well as tetrahedron filtering. The approximated model can be used to predict the geometric quality of the final dense model and for an optimization-based view planning. Some experimental results showed that our method is effective in predicting the quality of the final dense model and finding the potentially degraded regions. Moreover, it was confirmed that the average reconstruction errors of the dense model generated by the optimization-based view planning went below tens of millimeters and falls within an acceptable range for an infrastructure maintenance purpose.
• Free-Form Feature Classification for Finite Element Meshing-based on Shape Descriptors and Machine Learning

  Ippei Takaishi, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Hideyoshi Takashima

  Computer-Aided Design and Applications 17 5 1049 - 1066 2020年 [査読有り]
  
• Automatic Indoor Environment Modeling from Laser-scanned Point Clouds using Graph-based Regular Arrangement Recognition

  Hayato Takahashi, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  Proceedings of the 4th International Conference on Civil and Building Engineering Informatics 368 - 375 2019年11月 [査読有り][通常論文]
  
• Segmentation and LOD model generation of buildings from MMS point clouds of urban area

  Takuya Kanayana, Toshihide Mineushiro, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  精密工学会誌 85 10 912 - 918 2019年10月 [査読有り][通常論文]
  
• QUALITY PREDICTION OF DENSE POINTS GENERATED BY STRUCTURE FROM MOTION FOR HIGH-QUALITY AND EFFICIENT AS-IS MODEL RECONSTRUCTION

  R. Moritani, S. Kanai, H. Date, Y. Niina, R. Honma

  Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci. XLII-2 W13 95 - 101 2019年06月 [査読有り][通常論文]
  
• MLS POINT CLOUD SEGMENTATION BASED ON FEATURE POINTS OF SCANLINES

  R. Honma, H. Date, S. Kanai

  Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci. XLII-2 W13 1007 - 1013 2019年06月 [査読有り][通常論文]
  
• TLS POINT CLOUD REGISTRATION BASED ON ICP ALGORITHM USING POINT QUALITY

  H. Date, E. Wakisaka, Y. Moribe, S. Kanai

  Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci. XLII-2 W13 963 - 968 2019年06月 [査読有り][通常論文]
  
• Optimal Laser Scan Planning for As-Built Modeling of Plant Renovations Using Mathematical Programming

  Eisuke Wakisaka, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Proceedings of 2019 International Symposium on Automation and Robotics in Construction 91 - 98 2019年05月 [査読有り][通常論文]
  
• Free-form Feature Classification for Finite Element Meshing based on Shape Descriptors and Machine Learning

  Ippei Takaishi, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Hideyoshi Takashima

  Proc. 16th Annual International CAD Conference 414 - 419 2019年05月 [査読有り][通常論文]
  
• Generating facial expressions of pain with projection mapping for the nurse training simulator (1st report)—Effect on the tracheal aspiration time for a patient with cerebral palsy

  Fauzi Ahmad Ridwan, 金井 理, 伊達 宏昭, 小水内 俊介, 近野 敦, コリー 紀代, 二宮 伸治

  精密工学会学術講演会講演論文集 2019S 860 - 861 公益社団法人 精密工学会 2019年03月01日 

  Patients with cerebral palsy suffer from permanent movement disorder, and a nurse usually performs their tracheal aspiration where a tube must be inserted into the patient’s trachea. The tube insertion procedure must be performed quickly and carefully in order for the patient not to experience significant pain, anxiety, and even tracheal bleeding that would cause fear for the patient. To master such skill, many training opportunities should be provided for the novice nurses. Therefore, a training simulator is needed that could mimic the real situation of the procedure to provide an accurate and realistic feedback to the novice nurses. To realize that goal, we have developed a simulator that provides a head mannequin with the pain sensor attached and can project computer-generated patient’s facial expressions onto the mannequin face using projection mapping. The expression can change in conjunction with pain intensity the patient would receive due to the sputum blockage in the trachea and due to the hard contact of the tube tip with the trachea. The effectiveness of the projection mapping in the simulator is evaluated by comparing how fast trained and novice nurses finish the procedure when the facial expression of the pain is simulated or not.
• 鋳造品の迅速リバースエンジニアリングに関する研究－鋳肌面と機械加工面の分離に基づく面属性付きの整形ソリッドモデルの生成－

  浦田昇尚, 伊達宏昭, 金井理, 後藤孝行, 安田星季

  精密工学会誌 85 3 267 - 273 2019年03月 [査読有り][通常論文]
  
• Quantitative analysis of regional endocardial geometry dynamics from 4D cardiac CT images: endocardial tracking based on the iterative closest point with an integrated scale estimation.

  Kazuya Kobayashi, Satoru Wakasa, Koji Sato, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Satomi Kimura, Noriko Oyama-Manabe, Yoshiro Matsui

  Physics in medicine and biology 64 5 055009 - 055009 2019年02月25日 [査読有り][通常論文]
   

  Regional cardiac function analysis is important for the diagnosis and treatment planning of ischemic heart disease, but has not been sufficiently developed in the field of computed tomography (CT). Therefore, we propose a 3D endocardial tracking framework for cardiac CT using local point cloud registration based on the iterative closest point with an integrated scale estimation algorithm. We also introduce regional function descriptors that express the curvature and stretching of the endocardium: Surface distortion (E) and Scaling rate (S). For a region-to-region comparison, we propose endocardial segmentation according to coronary perfusion territories defined by the Voronoi partition based on coronary distribution. Our study of 65 endocardial segments in ten subjects showed that global endocardial deformation has a positive relationship with the stroke volume index (r  =  0.896 and 0.829 in [Formula: see text] and [Formula: see text], respectively) and ejection fraction (r  =  0.804 and 0.835), and a positive relationship with the brain natriuretic peptide level (r  =  0.690 and 0.776). A positive relationship between segmental E and S (r  =  0.845), a higher value of E in ischemic segments (p   =  0.021) that are determined by fractional flow reserve estimated from coronary CT data, and a higher value of S in the left circumflex artery territory (p   <  0.05) were also observed. The required radiation dose was 5.0  ±  0.7 mSv and the computation time was 7.2  ±  1.1 min. The result suggests that proposed endocardial deformation analysis using CT can be conducted on site and in time for the acute setting, and may be useful for the diagnosis of cardiac dysfunction or myocardial ischemia.
• Cylinder-based Efficient and Robust Registration and Model Fitting of Laser-scanned Point Clouds for As-built Modeling of Piping Systems

  Ryota Moritani, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Masahiro Watanabe, Takahiro Nakano, Yuta Yamauchi

  Computer-Aided Design & Applications 16 3 396 - 412 CAD} Solutions, {LLC 2019年01月 [査読有り][通常論文]
  
• Optimal Laser Scan Planning of Terrestrial Laser Scanner for As-built Modeling of HVAC Systems using Integer Programming

  Eisuke Wakisaka, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Proc. International Conference on Precision Engineering D-5-4  2018年11月 [査読有り][通常論文]
  
• Development of Fast Posture Change Method for FE-Model of the Human Body Based on Mesh Deformation

  Kazuma Hirosawa, Mitsunori Tada, Natsuki Miyata, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Proc. Asian Conference on Design and Digital Engineering PaperID_27  2018年11月 [査読有り][通常論文]
  
• Segmentation and LOD Model Generation of Buildings from MMS Point Clouds of Urban Area

  Takuya Kanayama, Toshihide Mineushiro, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  Proc. International Conference on Precision Engineering D-5-3  2018年11月 [査読有り][通常論文]
  
• Cylinder-based simultaneous registration and model fitting of laser-scanned point clouds for accurate as-built modeling of piping system

  Ryota Moritani, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Masahiro Watanabe, Takahiro Nakano, Yuta Yamauchi

  Computer-Aided Design and Applications 15 5 720 - 733 2018年09月03日 [査読有り][通常論文]
   

  In this study, a novel algorithm for cylinder-based registration and model fitting of laser-scanned point clouds was proposed. The algorithm was designed specifically for as-built modeling of a plant piping system. In contrast with Iterative Closest Point (ICP)-based methods, fine registration and model fitting were performed simultaneously, by solving a single nonlinear constraint equation. This prevented alignment error arising in registration from propagating to model fitting. Coarse registration was automated by identifying cylindrical surfaces and by finding matches among their cylinder axes using a random sample consensus (RANSAC) method. The accuracy and robustness of the proposed algorithm was first confirmed using scan simulations. It performed well even when there was zero overlap between scans, and was demonstrated to achieve better modeling accuracy than ICP-based methods. The algorithm was then applied to point clouds scanned from a real plant, with successful results. The proposed algorithm achieves as-built modeling accuracies that would be fully acceptable when conducting renovation work on existing piping systems.
• 空調設備のas-builtモデル構築のための地上型レーザスキャナの最適配置計画

  脇坂 英佑, 金井 理, 伊達 宏昭

  精密工学会誌 84 8 738 - 745 2018年08月 [査読有り][通常論文]
  
• Cylinder-based Efficient And Robust Registration And Model Fitting Of Laser-scanned Point Clouds For As-built Modeling Of Piping Systems

  Ryota Moritani, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Masahiro Watanabe, Takahiro Nakano, Yuta Yamauchi

  Proc. CAD'18 262 - 267 2018年07月 [査読有り][通常論文]
  
• Generation Of Solid Models With Surface Properties From Scanned Triangular Meshes Of Castings

  Akihisa Urata, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  Proc. CAD'18 342 - 346 2018年07月 [査読有り][通常論文]
  
• Automated recognition and 3D CAD modeling of standardized steel bridge members in a laser scan

  Satoshi Kanai, Motoaki Hashikawa, Hiroaki Date

  Proc. 17th International Conference on Computing in Civil and Building Engineering 2018年06月 [査読有り][通常論文]
  
• MULTIPLE TLS POINT CLOUD REGISTRATION BASED ON POINT PROJECTION IMAGES

  Taiki Sumi, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci. XLII-2 1083 - 1090 2018年06月 [査読有り][通常論文]
  
• Model-based next-best-view planning of terrestrial laser scanner for HVAC facility renovation

  Eisuke Wakisaka, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Computer-Aided Design and Applications 15 3 353 - 366 2018年05月04日 [査読有り][通常論文]
   

  Recently, terrestrial laser scanners (TLSs) have been introduced to efficient as-built three-dimensional (3D) modeling in the heating, ventilating, and air-conditioning (HVAC) industry. When scanning the highly tangled installation of piping objects in HVAC systems using TLS, it is difficult to manually decide feasible scanner placement to scan the necessary regions of objects for construction with high accuracy and high point density and without any occlusion. Therefore, in this paper, we propose a model-based next-best-view planning method for TLS. The method uses a coarse 3D model generated by structure-from-motion (SfM), and it finds the near-optimum scanner placement that maximizes scan coverage while satisfying the constraints on the factors influencing scan quality such as beam incident angle, scan range, and scan overlap. The constraints are imposed based on user-specified scanning priority levels. Scanner placement is determined based on voxel-based space occupancy classification. The superiority of scanner placement by using the proposed method is verified through a comparative evaluation of the modeling accuracy with scanner placement by an experienced operator.
• Bridge Information Modeling based on IFC for supporting maintenance management of existing bridges

  Fumiki Tanaka, Makoto Tsuchida, Masahiko Onosato, Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Yoshiro Hada, Manabu Nakao, Hiroki Kobayashi, Eiji Hasegawa, Toshiya Sugawara, Takateru Oyama

  Proceedings of ICCCBE 2018 2018年 [査読有り]
  
• Tripping risk evaluation system based on human behavior simulation in laser-scanned 3D as-is environments

  Tsubasa Maruyama, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Automation in Construction 85 193 - 208 2018年01月01日 [査読有り][通常論文]
   

  Tripping-related falls are the leading cause of unintentional deaths in the elderly. Tripping risk must be evaluated by considering intrinsic and extrinsic factors affecting the interactions between humans and the environment. The goal of this study is to develop a new tripping risk evaluation system based on human behavior simulation in an “as-is” environment model, i.e., environment model reflecting detailed environmental geometry. First, a three-dimensional (3D) as-is environment model is automatically constructed from laser-scanned point clouds in the environment. From this model, potential tripping-hazard regions are automatically detected. Finally, the tripping risk of detected hazard region is quantitatively evaluated based on a combined human behavior and Monte Carlo simulation. The simulated tripping risk is compared with that measured using real humans, and it is revealed that the dimensional limit of risk evaluation accuracy in terms of barrier height on a walking terrain is very close to 10 mm.
• Efficient Registration of Laser-Scanned Point Clouds of Bridges Using Linear Features

  Hiroaki Date, Takahito Yokoyama, Satoshi Kanai, Yoshiro Hada, Manabu Nakao, Toshiya Sugawara

  International Journal of Automation Technology 12 3 328 - 338 2018年 [査読有り][通常論文]
  
• Simulation-Based Evaluation of Ease of Wayfinding Using Digital Human and As-Is Environment Models

  Tsubasa Maruyama, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Mitsunori Tada

  ISPRS INTERNATIONAL JOURNAL OF GEO-INFORMATION 6 9 267 - 288 2017年09月 [査読有り][通常論文]
   

  As recommended by the international standards, ISO 21542, ease of wayfinding must be ensured by installing signage at all key decision points on walkways such as forks because signage greatly influences the way in which people unfamiliar with an environment navigate through it. Therefore, we aimed to develop a new system for evaluating the ease of wayfinding, which could detect spots that cause disorientation, i.e., "disorientation spots", based on simulated three-dimensional (3D) interactions between wayfinding behaviors and signage location, visibility, legibility, noticeability, and continuity. First, an environment model reflecting detailed 3D geometry and textures of the environment, i.e., "as-is environment model", is generated automatically using 3D laser-scanning and structure-from-motion (SfM). Then, a set of signage entities is created by the user. Thereafter, a 3D wayfinding simulation is performed in the as-is environment model using a digital human model (DHM), and disorientation spots are detected. The proposed system was tested in a virtual maze and a real two-story indoor environment. It was further validated through a comparison of the disorientation spots detected by the simulation with those of six young subjects. The comparison results revealed that the proposed system could detect disorientation spots, where the subjects lost their way, in the test environment.
• Development of a bridge inspection support system using two-wheeled multicopter and 3D modeling technology

  Yoshiro Hada, Manabu Nakao, Moyuru Yamada, Hiroki Kobayashi, Naoyuki Sawasaki, Katsunori Yoko Ji, Satoshi Kanai, Fumiki Tanaka, Hiroaki Date, Sarthak Pathak, Atsushi Yamashita, Manabu Yamada, Toshiya Sugawara

  Journal of Disaster Research 12 3 593 - 606 2017年06月01日 [査読有り][通常論文]
   

  Recently, many countries have faced serious problems associated with aging civil infra structures such as bridges, tunnels, dams, highways and so on. Aging infrastructures are increasing year by year and suitable maintenance actions are necessary to maintain their safety and serviceability. In fact, infrastructure deterioration has caused serious problems in the past. In order to prevent accidents with civil infrastructures, supervisors must spend a lot of money to maintain the safe conditions of infrastructures. Therefore, new technologies are required to reduce maintenance costs. In 2014 the Japanese government started the Cross-Ministerial Strategic Innovation Promotion Program (SIP), and technologies for infrastructure maintenance have been studied in the SIP project [1]. Fujitsu Limited, Hokkaido University, The University of Tokyo, Nagoya Institute of Technology and Docon Co. Limited have been engaged in the SIP project to develop a bridge inspection support system using information technology and robotic technology. Our system is divided into the following two main parts: bridge inspection support robots using a two-wheeled multicopter, and an inspection data management system utilizing 3D modeling technology. In this paper, we report the bridge inspection support system developed in our SIP project.
• 鋳造品の迅速リバースエンジニアリングに関する研究‐計測三角形メッシュからの鋳肌面と機械加工面の分離‐

  浦田昇尚, 伊達宏昭, 金井理, 後藤孝行, 安田星季

  精密工学会誌 83 5 474 - 480 公益社団法人 精密工学会 2017年05月 [査読有り][通常論文]
   

  Recently, it has become necessary to develop a more advanced reverse engineering (RE) technique that can generate CAD models of complex shapes from scanned mesh more efficiently. In this study, we propose a new efficient reverse engineering method of castings. In the method, machining and casting surfaces of the scanned mesh are separated, and precise surface fitting is applied only to the machining surfaces. The method can realizes an efficient RE process since different geometric processing and modeling techniques can be applicable to machining and casting surfaces individually. In addition, suitable geometric processes in the applications of the CAD models, such as machining margin addition and machining planning for machining surfaces in the duplication, can be automatically applied to each machining and casting surfaces, because they are recognized in our method. In this paper, we develop two methods. First, the surfaces are classified into the casting and machining surfaces based on triangle roughness. Second, boundaries of the casting surfaces are smoothed and modified so as to intersect machining surfaces for generation of the CAD models. We show some experimental results using some scanned meshes of castings.
• Efficient conformal tetrahedral finite element mesh generation for moving objects with contact by mesh adaptation

  Hiroki Maehama, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  JOURNAL OF ADVANCED MECHANICAL DESIGN SYSTEMS AND MANUFACTURING 11 4 JAMDSM0045  2017年 [査読有り][通常論文]
   

  In current product design, CAE based on FEA has become absolutely imperative for developing high quality products. In some analyses of assembly models with movable parts such as electro-magnetic field analyses of motors, conformal tetrahedral meshes including meshes both of objects (parts) and space (called "object mesh" and "space mesh" in this paper) are needed. In general CAE processes, poses of moving parts of CAD models are first modified, then conformal meshes of the modified CAD models are generated, and FEAs are finally performed at each pose of the object in motion. However, simultaneous conformal meshing for objects and spaces is unstable and time-consuming. To reduce the frequency of the meshing, many mesh adaptation methods have been proposed. Although they can generate the conformal mesh of each object pose by modifying the mesh connectivity and vertex positions depending on the object motion, they are inefficient because the mesh topology and geometry are globally adapted even if the differences in poses of the objects in motion are very small In addition, they do not deal with contacts of the object meshes. In this paper, we propose a new efficient tetrahedral mesh adaptation method for moving objects with contact. For efficient mesh adaptation, the mesh adaptation process is applied to only a set of space mesh elements around the moving object based on a distance field. In addition, to keep mesh conformity on the contact regions between object meshes, the topology and geometry of surface triangular meshes of contacted object meshes are adapted by vertex repositioning and local topological operations. The proposed method is demonstrated using three samples. In an experimental result where a cylinder is translated toward a half tube, the conformal tetrahedral meshes with 160k tetrahedra were generated without any inverted elements for about 5 seconds in each motion step.
• Automatic Registration of Laser-Scanned Point Clouds of Bridges using Linear Features

  H. Date, T. Yokoyama, S. Kanai, Y. Hada, M. Nakao, T. Sugawara

  2016 Asian Conference on Design and Digital Engineering 18-6  2016年10月 [査読無し][通常論文]
  
• Efficient Conformal Tetrahedral finite Element mesh Generation for Moving Object with Contact by Mesh Adaptation

  H. Maehama, H. Date, S. Kanai

  2016 Asian Conference on Design and Digital Engineering 13-5  2016年10月 [査読無し][通常論文]
  
• Automatic registration of MLS point clouds and SfM meshes of urban area

  Reiji Yoshimura, Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Ryohei Honma, Kazuo Oda, Tatsuya Ikeda

  Geo-Spatial Information Science 19 3 171 - 181 2016年07月02日 [査読有り][通常論文]
   

  Recent advances in 3D scanning technologies allow us to acquire accurate and dense 3D scan data of large-scale environments efficiently. Currently, there are various methods for acquiring large-scale 3D scan data, such as Mobile Laser Scanning (MLS), Airborne Laser Scanning, Terrestrial Laser Scanning, photogrammetry and Structure from Motion (SfM). Especially, MLS is useful to acquire dense point clouds of road and road-side objects, and SfM is a powerful technique to reconstruct meshes with textures from a set of digital images. In this research, a registration method of point clouds from vehicle-based MLS (MLS point cloud), and textured meshes from the SfM of aerial photographs (SfM mesh), is proposed for creating high-quality surface models of urban areas by combining them. In general, SfM mesh has non-scale information therefore, scale, position, and orientation of the SfM mesh are adjusted in the registration process. In our method, first, 2D feature points are extracted from both SfM mesh and MLS point cloud. This process consists of ground- and building-plane extraction by region growing, random sample consensus and least square method, vertical edge extraction by detecting intersections between the planes, and feature point extraction by intersection tests between the ground plane and the edges. Then, the corresponding feature points between the MLS point cloud and the SfM mesh are searched efficiently, using similarity invariant features and hashing. Next, the coordinate transformation is applied to the SfM mesh so that the ground planes and corresponding feature points are adjusted. Finally, scaling Iterative Closest Point algorithm is applied for accurate registration. Experimental results for three data-sets show that our method is effective for the registration of SfM mesh and MLS point cloud of urban areas including buildings.
• Laser-scanned as-built 3D modeling of air-conditioning ducts based on Manhattan world assumption

  M. Narumi, S. Kanai, H. Date, E. Wakisaka, S. Sakamoto

  15th International Conference on Computing in Civil and Building Engineering 287  2016年07月 [査読有り][通常論文]
  
• Bridge Information Model Based on IFC Standards and Web Content Providing System for Supporting an Inspection Process

  Fumiki Tanaka, Masato Hori, Masahiko Onosato, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  Proceedings of ICCCBE 2016年 [査読有り]
  
• デプスカメラと地上型レーザスキャナを組み合わせた３次元Monte-Carlo自己位置推定手法の開発

  金井理, 畠山龍, 伊達宏昭

  写真測量とリモートセンシング 55 4 235 - 239 一般社団法人 日本写真測量学会 2016年 [査読有り][通常論文]
   

  The purpose of this study is to improve an accuracy and efficiency of 6DOF motion estimation in 3D MCL for indoor localization. Firstly, a terrestrial laser scanner is used for creating a precise 3D mesh model as an environment map, and a professional-level depth camera is installed as an outer sensor. GPU scene simulation is also introduced to upgrade the speed of prediction phase in MCL. Moreover, for further improvement, GPGPU programming is implemented to realize further speed up of the likelihood estimation phase, and anisotropic particle propagation is introduced into MCL based on the observations from an inertia sensor. Improvements in the localization accuracy and efficiency are verified by the comparison with a previous MCL method. The results showed that our proposed 3D MCL method outperforms the previous one in accuracy and efficiency.

• VISION-BASED WAYFINDING SIMULATION OF DIGITAL HUMAN MODEL IN THREE DIMENSIONAL AS-IS ENVIRONMENT MODELS AND ITS APPLICATION TO ACCESSIBILITY EVALUATION

  Tsubasa Maruyama, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  PROCEEDINGS OF THE ASME INTERNATIONAL DESIGN ENGINEERING TECHNICAL CONFERENCES AND COMPUTERS AND INFORMATION IN ENGINEERING CONFERENCE, 2016, VOL 1A IDETC2016-59170  2016年 [査読有り][通常論文]
   

  Elderly and disabled individuals must be able to access the indoor and outdoor environment in an easy and safe manner. Accessibility must be assessed not only in terms of physical friendliness for users, but also of cognitive friendliness such as the ease of wayfinding. To ensure the ease of wayfinding, signage information available at every key decision point is essential because it enables people to find their way in unfamiliar environment. The aim of the present study is to develop virtual accessibility evaluation system that evaluates the environment accessibility from the cognitive friendliness aspect, such as the ease of wayfinding, by combining realistic human behavior simulation using a digital human model (DHM) with as-is environment models. To realize this system, we develop a vision-based wayfinding simulation algorithm for the DHM in textured three-dimensional (3D) as-is, environment models. The as-is environment models are constructed with the structure-from-motion (SfM) technique. During the wayfinding simulation, the visibility and legibility of each sign are evaluated on the basis of the visual perception of the DHM and its visibility catchment area (VCA). The DHM walking trajectory is dynamically generated depending on the perceived sign. When a disorientation place is detected where the DHM cannot find any sign indicating its destination, plans for rearranging the signs are proposed by the simulation user and then examined using a developed virtual eyesight simulator (VES). The VES enables the user to check the DHM eyesight virtually during the wayfinding simulation through a head mounted display. To mimic visual impairments, visual impairment filters are introduced into the VES. In this paper, we demonstrate the process of detecting the disorientation place, and planning and evaluating the rearranged signage.
• Motion-capture-based walking simulation of digital human adapted to laser-scanned 3D as-is environments for accessibility evaluation.

  Tsubasa Maruyama, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Mitsunori Tada

  J. Computational Design and Engineering 3 3 250 - 265 2016年 [査読有り][通常論文]
  
• Automatic Registration of MLS Point Clouds and SfM Meshes of Urban Area

  R. Yoshimura, H. Date, S. Kanai, R. Honma, K. Oda, T. Ikeda

  The 9th International Symposium on Mobile Mapping Technology #195  2015年12月 [査読無し][通常論文]
  
• Automatic Robust Registration of MLS Point Clouds of Urban Area

  H. Date, S. Takai, S. Kanai, R. Honma, K. Oda, T. Ikeda

  The 9th International Symposium on Mobile Mapping Technology #201  2015年12月 [査読無し][通常論文]
  
• Surface extraction based on roughness for rapid reverse engineering of castings

  A. Urata, S. Kanai, H. Date, T.Gotoh, S.Yasuda

  2015 Asian Conference on Design and Digital Engineering 40 2015年11月 [査読有り][通常論文]
  
• Motion-capture-based walking simulation adapted to laser-scanned large-scale complex as-built environments for accessibility evaluation

  T. Maruyama, S. Kanai, H. Date, Mitsunori Tada

  Proc. of 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics PS3-15  2015年09月 [査読無し][通常論文]
  
• IMPROVEMENT OF 3D MONTE CARLO LOCALIZATION USING A DEPTH CAMERA and TERRESTRIAL LASER SCANNER

  Satoshi Kanai, R. Hatakeyama, H. Date

  International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences - ISPRS Archives 40 4 61 - 66 2015年05月11日 [査読有り][通常論文]
   

  Effective and accurate localization method in three-dimensional indoor environments is a key requirement for indoor navigation and lifelong robotic assistance. So far, Monte Carlo Localization (MCL) has given one of the promising solutions for the indoor localization methods. Previous work of MCL has been mostly limited to 2D motion estimation in a planar map, and a few 3D MCL approaches have been recently proposed. However, their localization accuracy and efficiency still remain at an unsatisfactory level (a few hundreds millimetre error at up to a few FPS) or is not fully verified with the precise ground truth. Therefore, the purpose of this study is to improve an accuracy and efficiency of 6DOF motion estimation in 3D MCL for indoor localization. Firstly, a terrestrial laser scanner is used for creating a precise 3D mesh model as an environment map, and a professional-level depth camera is installed as an outer sensor. GPU scene simulation is also introduced to upgrade the speed of prediction phase in MCL. Moreover, for further improvement, GPGPU programming is implemented to realize further speed up of the likelihood estimation phase, and anisotropic particle propagation is introduced into MCL based on the observations from an inertia sensor. Improvements in the localization accuracy and efficiency are verified by the comparison with a previous MCL method. As a result, it was confirmed that GPGPU-based algorithm was effective in increasing the computational efficiency to 10-50 FPS when the number of particles remain below a few hundreds. On the other hand, inertia sensor-based algorithm reduced the localization error to a median of 47mm even with less number of particles. The results showed that our proposed 3D MCL method outperforms the previous one in accuracy and efficiency.
• Optimal setup of a terrestrial laser scanner for capturing piping objects in plants

  S. Kanai, S. Yamanishi, H. Date

  Proc. of the 2nd International Conference on Civil and Building Engineering Informatics #30  2015年04月 [査読有り][通常論文]
  
• IMPROVEMENT OF 3D MONTE CARLO LOCALIZATION USING A DEPTH CAMERA AND TERRESTRIAL LASER SCANNER

  S. Kanai, R. Hatakeyama, H. Date

  Indoor-Outdoor Seamless Modelling, Mapping and Navigation 44 W5 61 - 66 2015年 [査読有り][通常論文]
   

  Effective and accurate localization method in three-dimensional indoor environments is a key requirement for indoor navigation and lifelong robotic assistance. So far, Monte Carlo Localization (MCL) has given one of the promising solutions for the indoor localization methods. Previous work of MCL has been mostly limited to 2D motion estimation in a planar map, and a few 3D MCL approaches have been recently proposed. However, their localization accuracy and efficiency still remain at an unsatisfactory level (a few hundreds millimetre error at up to a few FPS) or is not fully verified with the precise ground truth. Therefore, the purpose of this study is to improve an accuracy and efficiency of 6DOF motion estimation in 3D MCL for indoor localization. Firstly, a terrestrial laser scanner is used for creating a precise 3D mesh model as an environment map, and a professional-level depth camera is installed as an outer sensor. GPU scene simulation is also introduced to upgrade the speed of prediction phase in MCL. Moreover, for further improvement, GPGPU programming is implemented to realize further speed up of the likelihood estimation phase, and anisotropic particle propagation is introduced into MCL based on the observations from an inertia sensor. Improvements in the localization accuracy and efficiency are verified by the comparison with a previous MCL method. As a result, it was confirmed that GPGPU-based algorithm was effective in increasing the computational efficiency to 10-50 FPS when the number of particles remain below a few hundreds. On the other hand, inertia sensor-based algorithm reduced the localization error to a median of 47mm even with less number of particles. The results showed that our proposed 3D MCL method outperforms the previous one in accuracy and efficiency.
• パラメータサーベイ解析のための機械部品四面体メッシュの寸法駆動変形

  前濱宏樹, 伊達宏昭, 金井理

  精密工学会誌 81 4 368 - 375 2015年 [査読有り][通常論文]
  
• MoCap-Based adaptive human-like walking simulation in laser-scanned large-scale as-built environments

  Tsubasa Maruyama, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics) 9185 193 - 204 2015年 [査読有り][通常論文]
   

  Accessibility evaluation to enhance accessibility and safety for the elderly and disabled is increasing in importance. Accessibility must be assessed not only from the general standard aspect but also in terms of physical and cognitive friendliness for users of different ages, genders, and abilities. Human behavior simulation has been progressing in crowd behavior analysis and emergency evacuation planning. This research aims to develop a virtual accessibility evaluation by combining realistic human behavior simulation using a digital human model (DHM) with as-built environmental models. To achieve this goal, we developed a new algorithm for generating human-like DHM walking motions, adapting its strides and turning angles to laser-scanned as-built environments using motion-capture (MoCap) data of flat walking. Our implementation quickly constructed as-built three-dimensional environmental models and produced a walking simulation speed sufficient for real-time applications. The difference in joint angles between the DHM and MoCap data was sufficiently small. Demonstrations of our environmental modeling and walking simulation in an indoor environment are illustrated.
• Variational hand modeling and its application to statistical analysis of grasp comfort

  S. Kanai, Y. Xie, H.Date

  Proc. of 2014 Asian Conference on Design and Digital Engineering S08  2014年10月 [査読無し][通常論文]
  
• Enabling human-like walking of digital human model in laser-scanned large-scale as-built environment

  T. Maruyama, S. Kanai, H. Date

  Proc. of 2014 Asian Conference on Design and Digital Engineering S05  2014年10月 [査読無し][通常論文]
  
• Registration of Point Clouds of Large Scale Environments using Point Projection Images

  H. Date, Y. Matsuyama, S. Kanai

  Proc. of the 15th International Conference on Precision Engineering D31  2014年07月 [査読有り][通常論文]
  
• Segmentation, Dimension-Driven Deformation, and Quality Improvement of Tetrahedral Mesh Models for Finite Element Analysis

  H. Maehama, H. Date, S. Kanai

  Proc. of the 15th International Conference on Precision Engineering D30  2014年07月 [査読有り][通常論文]
  
• MR-based 3D prototyping for information appliances using random dot markers and fingernail color detection

  S. Kanai, H. Date, J. Guan

  Proc. of the 15th International Conference on Precision Engineering P37  2014年07月 [査読有り][通常論文]
  
• Estimating Grasp Comfort using 3D Geometric and Musculoskeletal Models of the Human Hand

  S. Kanai, Y. Xie, H. Date

  Proc. of Digital Human Modeling Symposium 2014 #37  2014年05月 [査読無し][通常論文]
  
• A Rendering Method of Laser Scanned Point Clouds of Large Scale Environments by Adaptive Graphic Primitive Selection

  Hiroaki Date, Takashi Maeno, Satoshi Kanai

  Computer-Aided Design and Applications 11 6 685 - 693 2014年01月01日 [査読有り][通常論文]
   

  In this paper, a rendering method of the laser scanned point clouds of large scale environments is proposed for supporting an easy and intuitive understanding of the scanned environments. In this method, an adaptive primitives selection model and hierarchical point representation are used in the rendering of the scanned environment. Local geometry of the objects are estimated by principal component analysis, and the graphic primitives for points are adaptively created for effective rendering. View-dependent LOD using point hierarchy and an adaptive primitives selection model are also achieved for efficient rendering. Some rendering results for point clouds acquired from different scanning systems are shown and compared with other methods.
• Quality Improvement of Deformed Mesh Models for FEA by Density and Geometry-recovering Phased ODT Smoothing

  Hiroki Maehama, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  Computer-Aided Design and Applications 11 6 622 - 631 2014年01月01日 [査読有り][通常論文]
   

  ABSTRACT: For realizing efficient product shape design, many dimension-driven mesh deformation methods have been proposed. However, the deformed mesh models often include many distorted elements, and lose the original mesh properties (mesh density and shape approximation accuracy). To solve these problems, we propose a quality improvement method for the deformed tetrahedral mesh models. Our method is based on Optimal Delaunay Triangulation (ODT) smoothing with edge split and edge collapse. In our method, element shape qualities are improved from the boundary to the inside of the mesh model, and original mesh properties are recovered in the deformed mesh models by an additional step in the ODT smoothing. In addition, degenerated and inverted elements are removed by local topological operations. The effectiveness of our method is demonstrated by applications to some simple mesh models.
• HOMOGRAPHY-BASED LOW-COST GAZE ESTIMATION AND ITS APPLICATION TO THE USABILITY ASSESSMENT OF DIGITAL PROTOTYPES OF INFORMATION APPLIANCES

  Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  PROCEEDINGS OF THE ASME INTERNATIONAL DESIGN ENGINEERING TECHNICAL CONFERENCES AND COMPUTERS AND INFORMATION IN ENGINEERING CONFERENCE, 2013, VOL 2B DETC2013-12931  2014年 [査読有り][通常論文]
   

  Recently 3D digital prototypes of information appliances have been proposed for efficient user acceptance tests of user-interface (UI) usability. The purpose of this research is to develop a gaze estimation system based on Homography and to fully integrate it with a 3D digital prototype of the information appliances in order to obtain information more useful for usability assessment. The estimation system consists only of four infrared LEDs and a USB camera and is low-cost. The gaze estimation enables the system not only to record a gaze point on the prototype but to identify the UI objects which the user is looking for in real time during the test session. A gaze-based index was newly introduced to identify the misleading UI objects and to quantify the irrelevance of the UI design. A case study suggested that the integration of the gaze estimation with the 3D digital prototype and the proposed index were useful for automatically identifying which irrelevant UI objects misled the users' operations which could not yet be captured in previous simple event logging of the user inputs.
• Finding the next-best scanner position for as-built modeling of piping systems

  K. Kawashima, S. Yamanishi, S. Kanai, H. Date

  International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences - ISPRS Archives 40 5 313 - 320 2014年 [査読有り][通常論文]
   

  Renovation of plant equipment of petroleum refineries or chemical factories have recently been frequent, and the demand for 3D as-built modelling of piping systems is increasing rapidly. Terrestrial laser scanners are used very often in the measurement for as-built modelling. However, the tangled structures of the piping systems results in complex occluded areas, and these areas must be captured from different scanner positions. For efficient and exhaustive measurement of the piping system, the scanner should be placed at optimum positions where the occluded parts of the piping system are captured as much as possible in less scans. However, this "next-best" scanner positions are usually determined by experienced operators, and there is no guarantee that these positions fulfil the optimum condition. Therefore, this paper proposes a computer-aided method of the optimal sequential view planning for object recognition in plant piping systems using a terrestrial laser scanner. In the method, a sequence of next-best positions of a terrestrial laser scanner specialized for as-built modelling of piping systems can be found without any a priori information of piping objects. Different from the conventional approaches for the next-best-view (NBV) problem, in the proposed method, piping objects in the measured point clouds are recognized right after an every scan, local occluded spaces occupied by the unseen piping systems are then estimated, and the best scanner position can be found so as to minimize these local occluded spaces. The simulation results show that our proposed method outperforms a conventional approach in recognition accuracy, efficiency and computational time.
• 大規模3次元レーザ計測とデジタルヒューマンモデルを活用したas-built環境内の基本歩行シミュレーション技術の開発

  丸山翼, 金井理, 伊達宏昭

  精密工学会誌 80 8 755 - 762 2014年 [査読有り][通常論文]
  
• A Rendering Method of Laser Scanned Point Clouds of Large Scale Environments by Adaptive Graphic Primitive Selection

  Hiroaki Date, Takashi Maeno, Satoshi Kanai

  Computer-Aided Design and Applications 11 6 685 - 693 2014年01月01日 [査読有り][通常論文]
   

  In this paper, a rendering method of the laser scanned point clouds of large scale environments is proposed for supporting an easy and intuitive understanding of the scanned environments. In this method, an adaptive primitives selection model and hierarchical point representation are used in the rendering of the scanned environment. Local geometry of the objects are estimated by principal component analysis, and the graphic primitives for points are adaptively created for effective rendering. View-dependent LOD using point hierarchy and an adaptive primitives selection model are also achieved for efficient rendering. Some rendering results for point clouds acquired from different scanning systems are shown and compared with other methods.
• Quality Improvement of Deformed Mesh Models for FEA by Density and Geometry-recovering Phased ODT Smoothing

  Hiroki Maehama, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  Computer-Aided Design and Applications 11 6 622 - 631 2014年01月01日 [査読有り][通常論文]
   

  ABSTRACT: For realizing efficient product shape design, many dimension-driven mesh deformation methods have been proposed. However, the deformed mesh models often include many distorted elements, and lose the original mesh properties (mesh density and shape approximation accuracy). To solve these problems, we propose a quality improvement method for the deformed tetrahedral mesh models. Our method is based on Optimal Delaunay Triangulation (ODT) smoothing with edge split and edge collapse. In our method, element shape qualities are improved from the boundary to the inside of the mesh model, and original mesh properties are recovered in the deformed mesh models by an additional step in the ODT smoothing. In addition, degenerated and inverted elements are removed by local topological operations. The effectiveness of our method is demonstrated by applications to some simple mesh models.
• As-built modeling of piping system from terrestrial laser-scanned point clouds using normal-based region growing

  Kazuaki Kawashima, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Journal of Computational Design and Engineering 1 1 13 - 26 2014年01月01日 [査読有り][通常論文]
   

  Recently, renovations of plant equipment have been more frequent because of the shortened lifespans of the products, and as-built models from large-scale laser-scamied data is expected to streamline rebuilding processes. However, the laser-scanned data of an existing plant has an enormous amount ofpoints, captures inmcate objects, and includes a high noise level, so the manual reconstmction of a 3D model is very time-consuming and costly. Among plant equipment, piping systems account for the greatest proportion. Therefore, the purpose of this research was to propose an algorithm which could automatically recognize a piping system from the terrestrial laser- scanned data plant equipment. The straight pomon pipes, connecting parts, and connection relationship ofthe piping system can be recognized in this algorithm. Normal-based region growing and cylinder surface fitting can extract all possible locations ofpipes, including straight pipes, elbows, and junctions. Tracing the axes of a piping system enables the recognition of the positions of these elements and their connection relationship. Using only point clouds, the recognition algorithm can be performed in a fUlly automatic way. The algorithm was applied to large-scale scamied data of an oil rig and a chemical plant. Recognition rates of about 86%, 88%, and 71% were achieved straight pipes, elbows, andjunctions, respectively.
• Making a Digital Human Walk Directly in the 3D Laser-scanned Point Clouds of Indoor Environments

  Tsubasa Maruyama, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Proc. International Conference on Civil and Building Engineering Informatics 69 - 76 2013年11月 [査読有り][通常論文]
  
• Data Modeling and Geometry Registration for the Integrated Management of the BIM and Laser-scanned Point Clouds

  Shinya Yamaoka, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Proc. International Conference on Civil and Building Engineering Informatics 55 - 63 2013年11月 [査読有り][通常論文]
  
• Automatic recognition of piping system from laser scanned point clouds using normal-based region growing

  K. Kawashima, S. Kanai, H. Date

  Proc. of ISPRS Workshop Laser Scanning 2013 2013年11月 [査読有り][通常論文]
  
• Accurate registration of MMS point clouds of urban areas using trajectory

  S. Takai, H. Date, S. Kanai, Y. Niina, K. Oda, T. Ikeda

  Proc. of ISPRS Workshop Laser Scanning 2013 2013年11月 [査読有り][通常論文]
  
• Accessibility Evaluation of the as-built two-storey Large-scale Indoor Environments by combining Digital Human Model and Terrestrial Laser Scanners

  Tsubasa Maruyama, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Proc. 2013 Asian Conference on Design and Digital Engineering HRPC-1-1  2013年08月 [査読有り][通常論文]
  
• Variational hand modeling based on image-based 3D model reconstruction

  Yulai Xie, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Proc. 2013 Asian Conference on Design and Digital Engineering EAC-1-2  2013年08月 [査読有り][通常論文]
  
• As-built modeling of piping system from terrestrial laser scanned point clouds using normal-based region-growing

  Kazuaki Kawashima, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Proc. 2013 Asian Conference on Design and Digital Engineering EAC-1-3  2013年08月 [査読有り][通常論文]
  
• Segmentation of MMS Point Clouds of Urban Area Based on Principal Component Analysis

  Hiroaki Date, Teppei mori, Hiroki Yokoyama, Satoshi Kanai, Hiroshi Takeda

  2013 The International Symposium on Mobile Mapping Technology PaperNo.111  2013年04月 [査読有り][通常論文]
  
• Robust and exhaustive method for symmetry detection from scanned meshes

  Tomohiro Mizoguchi, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Hiroyuki Tanaka

  Journal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturing 7 5 862 - 875 2013年 [査読有り][通常論文]
   

  Engineering objects often exhibit symmetries on their surfaces for functionality or aesthetics. Detecting such symmetries from their scanned meshes enables advanced applications, such as feature-based CAD model reconstruction or mesh size reduction for efficient CAE. In this paper, we propose a new method for detecting a common class of symmetries in engineering, such as translation, rotation and reflection, from scanned meshes of a variety of objects ranging from mechanical parts to aesthetic products. Major advantages of our proposed method over conventional ones are considerable robustness for scanner noise and exhaustive detection of multiple symmetries from a mesh. We demonstrate its effectiveness from various experiments on scanned meshes acquired by laser or CT scanners. We also show that surface distortions or deformations on the object surfaces can be evaluated using symmetries quantitatively. © 2013 by JSME.
• Simulating a walk of digital human model directly in massive 3D laser-scanned point cloud of indoor environments

  Tsubasa Maruyama, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics) 8026 2 366 - 375 2013年 [査読有り][通常論文]
   

  Recently, human behavior simulations in 3-dimensional environment models have been enabled by the advance in computer performances. However, manually building the 3D models for the simulations are still costly and time-consuming, and the resultant models are sometimes inaccurate and do not necessarily reflect as-built environments. The final goal of our research is to realize the accessibility evaluation of "as-built" environments based on the human behavior simulation. To achieve the goal, in this study, we developed a technology where as-built 3D environment models could be constructed in a fully automatic way from laser-scanned 3D point clouds measured from as-built indoor environments. Additionally, we realized a basic walking simulation function in the as-built environment model represented by the point clouds. The modeling and simulation efficiency and accuracy were evaluated. © 2013 Springer-Verlag.
• Anatomy-based variational modeling of digital hand and its verification

  Yulai Xie, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics) 8026 2 384 - 392 2013年 [査読有り][通常論文]
   

  This study proposed a method to construct an anatomy-based variational modeling of a Digital Hand model, which can be used to efficiently generate various individual hand models with different dimensions for virtual ergonomic assessments. The skin surface of a generic hand model was hierarchically partitioned into 15 segments according to the hand surface anatomy. Then it was deformed by scaling and aligning the segments so that it satisfied individual hand dimensions. Moreover, the hand models of different hand postures with markers were reconstructed using a multi-view 3D model reconstruction technique. The extracted positions of markers were used to estimate the individual bone-link structure. The proposed method was validated through comparing the generated hand skin model which fitted the hand dimensions of a subject with his MRI-measured hand surface, and comparing the generated bone-link structure, which fitted joint motion of the subject, with the reconstructed hand models based on a multi-view 3D reconstruction technique. © 2013 Springer-Verlag.
• Detection and Classification of Pole-like Objects from Mobile Laser Scanning Data of Urban Environments

  Hiroki Yokoyama, Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Hiroshi Takeda

  International Journal of CAD/CAM 13 2 31 - 40 2013年 [査読有り][通常論文]
  
• An Efficient Simulation of Skin Contact Deformation for Virtual Ergonomic Assessments of Handheld Products

  Yulai Xie, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  International Journal of CAD/CAM 13 2 81 - 95 2013年 [査読有り][通常論文]
  
• 段階的ODTスムージングを用いた寸法駆動変形四面体メッシュの品質改善:解析用メッシュのセグメンテーションと任意曲面のメッシュ品質改善

  前濱 宏樹, 伊達 宏昭, 金井 理

  精密工学会学術講演会講演論文集 2013 845 - 846 公益社団法人 精密工学会 2013年 

  本研究では，CAEによるパラメータサーベイ効率化を目的とした，段階的ODTスムージングに基づく寸法駆動変形四面体メッシュの品質改善手法を提案してきた．本報では，円錐面や球面，トーラス面等のより多くの種類の曲面のメッシュ品質改善を目的として，法線テンソルに基づく初期表面領域抽出と領域間の幾何学的特性を用いた解析メッシュセグメンテーション手法と，局所パラメータ化による任意曲面のメッシュ品質改善手法を提案する．
• 情報機器プロトタイピングためのRP造形モデルを用いた３次元トラッキング(第2報):爪先色変化検出による入力イベントの認識

  関 佳斌, 金井 理, 伊達 宏昭

  精密工学会学術講演会講演論文集 2013 837 - 838 公益社団法人 精密工学会 2013年 

  ハンドヘルド情報機器のユーザビリティ評価ができるVirtual prototypeの開発を行うため,小型photo-detectorを用いた爪先色変化による入力イベントの認識機能を開発した．製品上のタッチパネルに対するタップやドラッグ操作をRP造型モデル上で認識するため，本研究では，指先接触時に爪先の色変化をphoto-detectorで検出する．さらに，detector裏面のLED光を二次元画像トラッキングすることにより，指先位置の検出を試みた．
• Variational digital hand modeling using image-based 3D model reconstruction

  謝 雨来, 金井 理, 伊達 宏昭

  精密工学会学術講演会講演論文集 2013 827 - 828 公益社団法人 精密工学会 2013年 

  A method for variational modeling of individual hands from a template hand model is described. The marked individual hand is reconstructed based on image-based multi-view 3D model reconstruction technique. According to hand joint anatomical knowledge, a single axis rotation assumption is proposed for estimating the joint axes and joint centers by the positions of dot markers at the backside of the hand skin in different hand postures. On the other hand, the skin surface of the template hand model is hierarchically partitioned into segments according to the hand surface anatomy by main creases on palmar side. The segments of the template hand model are scaled according to the feature dimensions of the reconstructed individual hand model. Finally, the template hand model scaled in segment-wise way is registered to the reconstructed hand model by a rough alignment process where the gravity center of the point sets on the creases of both models are matched and a fine alignment process where the segments of both models are matched based on ICP algorithm. Compared with previous works, the method is more subject-friendly, inexpensive, and efficient.
• RANSACによる屋内環境レーザ計測点群のBIM構成要素への効率的なマッチングと差分点抽出

  山岡 晋也, 金井 理, 伊達 宏昭

  精密工学会学術講演会講演論文集 2013 641 - 642 公益社団法人 精密工学会 2013年 

  本研究では, 急速に普及しているBIMの継続的更新を実現させるため, 建物内をレーザ計測した点群データを用いて変更情報を抽出し, BIMに反映させることを目的とする. 本報では, 変更情報の抽出を可能とするため, RANSACにより計測点群をBIMの構成要素へ自動的に, かつ高速にレジストレーションし, 対応付ける手法を開発した. さらに, BIMへ関連付けられない点を差分点として抽出する手法を提案する.
• 大規模環境レーザ計測点群からの配管系統の自動認識(第5報):法線ベクトルに基づくRegion-growingによる認識の高精度化

  川島 千明, 金井 理, 伊達 宏昭

  精密工学会学術講演会講演論文集 2013 637 - 638 公益社団法人 精密工学会 2013年 

  本研究では，生産設備やプラント施設のレーザ計測点群中から，配管系統を自動的に認識抽出することを目的とする．本報では，法線に基づくregion-growingを用いて配管系統に含まれる直進パイプの認識を行った後，認識された直進パイプの軸線と付近の計測点群を用いて接続要素の認識を行うことで各要素の認識率の高精度化を図った．
• レーザスキャン環境モデル内でのデプスカメラによるモンテカルロ自己位置推定

  畠山 龍, 金井 理, 伊達 宏昭

  精密工学会学術講演会講演論文集 2013 633 - 634 公益社団法人 精密工学会 2013年 

  近年，BIMの普及や地上設置型の3Dレーザースキャナの進歩から屋内環境の3次元モデルの利用が容易になってきている．将来的には人の屋内ナビゲーションサービスへの利用などが考えられるが，それには3次元の自己位置推定が必要不可欠である．そこで本研究では3Dレーザースキャナにより得られた詳細な3次元モデルを環境情報として利用し，近年注目されている距離センサであるデプスカメラを用いて3次元の自己位置推定を行い，その精度検証を行った．
• 実環境のレーザ計測点群内における人間行動シミュレーションとそのアクセシビリティ評価への応用（第4報）:らせん階段と坂道を含む屋内・屋外環境上での歩行シミュレーション機能の開発

  丸山 翼, 金井 理, 伊達 宏昭

  精密工学会学術講演会講演論文集 2013 645 - 646 公益社団法人 精密工学会 2013年 

  人間行動シミュレーションのための大規模環境モデルの構築は現在人手で行われており，そのコスト，品質，正確さに問題がある．本研究では，実環境の3次元レーザ計測点群を用いて，人間行動シミュレーションに基づく環境のアクセシビリティ評価のための，現状を正確に反映した大規模環境モデルを，低コストに自動構築する技術の開発を目的とする．本報では，前報で開発した歩行シミュレーション機能を，らせん階段を含む2階建ての屋内環境，および凹凸のある坂道を含む，約2億点からなる屋外環境の大規模計測点群上においても人間のモデルが自律的に歩行可能な機能へと拡張したので報告する．
• Quality Improvement of Finite Element Mesh Models Modified by Mesh Deformation

  Hiroki Maehama, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  Proceedings of the 2012 Asian Conference on Design and Digital Engineering 100064  2012年12月 [査読有り][通常論文]
  
• Automatic Recognition and Modeling of Piping System from Large-scale Terrestrial Laser Scanned Point Cloud

  Kazuaki Kawashima, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Tae-wan Kim

  Proceedings of the 2012 Asian Conference on Design and Digital Engineering 100022  2012年12月 [査読有り][通常論文]
  
• Adaptive Selection of Rendering Primitives for Point Clouds of Large Scale Environments

  Takashi Maeno, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  Proceedings of the 2012 Asian Conference on Design and Digital Engineering 100078  2012年12月 [査読有り][通常論文]
  
• Detection and Classification of Pole-like Objects from Mobile Laser Scanning Data of Urban Environments

  Hiroki Yokoyama, Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Hiroshi Takeda

  Proceedings of the 2012 Asian Conference on Design and Digital Engineering 100079  2012年12月 [査読有り][通常論文]
  
• Constructing a deformable human hand model in contact for virtual ergonomic assessment

  Yulai XIE, Satoshi KANAI, Hiroaki DATE

  Proceedings of the 2012 Asian Conference on Design and Digital Engineering (ACDDE2012) Paper No.100047  2012年12月 [査読有り][通常論文]
  
• Object recognition in terrestrial laser scan data using spin images

  Hiroaki Date, Yusuke Kaneta, Akihiro Hatsukaiwa, Masahiko Onosato, Satoshi Kanai

  Computer-Aided Design and Applications 9 2 187 - 197 2012年 [査読有り][通常論文]
   

  This paper describes a method of object recognition in terrestrial laser scan data of complex scenes. By local 3D shape matching between the CAD model mesh of the object and the laser scan data of the scene, the existence of the object is recognized and its location and orientation in the scene are extracted. Spin-images are used for shape matching. In this paper, some techniques for applying spin-image matching to the terrestrial laser scan data are proposed. They include robustness improvements for the scan noise and the differences in vertex densities by normal averaging and uniform point sampling, and efficient calculation by using multi-resolution images and geometric point filtering. © 2012 CAD Solutions, LLC.
• Automatic recognition of a piping system from laser scanned points by eigenvalue analysis

  Kazuaki Kawashima, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  EMERGING TECHNOLOGY IN PRECISION ENGINEERING XIV 523-524 932 - 938 2012年 [査読有り][通常論文]
   

  In recent years, changes in plant equipment have been becoming more frequent, and as-built modeling of plants from large-scale laser scanned data is expected to make their rebuilding processes more efficient. The purpose of our research was to propose an algorithm which can automatically recognize piping systems from massive terrestrial laser scanned point clouds of plants. Point clouds of a piping system can be extracted based on eigenvalue analysis and using region-growing from the laser scanned points. Eigenvalue analysis of the point clouds and point normals then allows for the recognition of straight portions of pipes. Connecting parts can also be recognized from the connection relationship between pipe axes and their neighboring scanned point distributions.
• Simulation of contact deformation property of Digital Hand skin and its experimental verifications

  Yulai Xie, Satoshi Kanai, Hiroaki Date

  EMERGING TECHNOLOGY IN PRECISION ENGINEERING XIV 523-524 339 - 344 2012年 [査読有り][通常論文]
   

  The contact deformation of human skin is a significant factor in the virtual ergonomic assessment of handheld products, but previous works have neglected it or dealt with it in a simple way. In this paper, we propose a physical model of the contact deformation of human skin and, based on this model, present an efficient contact solving method to simulate the physical contact of the Digital Hand with product surfaces. The realistic contact deformation effect was realized, and we experimentally verified the estimated contact area, contact force and pressure distribution, and found the estimation results by the proposed model and the contact solving method well fit with the experimental data and the past data from the literature.
• Object recognition in terrestrial laser scan data using spin images

  Hiroaki Date, Yusuke Kaneta, Akihiro Hatsukaiwa, Masahiko Onosato, Satoshi Kanai

  Computer-Aided Design and Applications 9 2 187 - 197 2012年 [査読有り][通常論文]
   

  This paper describes a method of object recognition in terrestrial laser scan data of complex scenes. By local 3D shape matching between the CAD model mesh of the object and the laser scan data of the scene, the existence of the object is recognized and its location and orientation in the scene are extracted. Spin-images are used for shape matching. In this paper, some techniques for applying spin-image matching to the terrestrial laser scan data are proposed. They include robustness improvements for the scan noise and the differences in vertex densities by normal averaging and uniform point sampling, and efficient calculation by using multi-resolution images and geometric point filtering. © 2012 CAD Solutions, LLC.
• 大規模環境レーザ計測点群からの配管系統の自動認識

  川島千明, 金井理, 伊達宏昭

  精密工学会誌 78 8 722 - 729 公益社団法人 精密工学会 2012年 [査読有り][通常論文]
   

  Recently, changes of plant equipments become more frequent, and the construction of as-built models of the existing plant from laser scan data is expected to make the reconstruction processes more efficient. The purpose of this research is to propose an algorithm which can recognize a piping system from terrestrial laser scan data of plant equipments. The straight portion of pipes, connecting relationship of the piping system can be recognized in this algorithm. Eigenvalue analyses of the point clouds and of the normal vectors enable the recognition. Using only point clouds, the recognition algorithm can be applied to registered point clouds and can be performed in a fully automatic way. The recognition results of real plants have shown the effectiveness of the algorithm.
• Efficient simulation of human hand skin deformation based on a nonlinear elasticity model for virtual ergonomic assessment

  謝 雨来, 金井 理, 伊達 宏昭

  精密工学会学術講演会講演論文集 2012 271 - 272 公益社団法人 精密工学会 2012年 

  Hand skin deformation is a significant role in the virtual ergonomic assessment of handheld products. In this paper, a nonlinear elasticity model is used to simulate the skin contact deformation, and quasi volume preserving property of skin is considered for more realistic simulation. An efficient contact solving method is developed for simulating the physical contact with product surfaces. The hand surface skin is partitioned anatomically into different regions for being able to specify different physical properties in them and for efficient simulation for the ergonomic assessment of grasp ability. The realistic contact deformation effect was efficiently realized, and was experimentally verified. The verification results show that the proposed skin deformable model is effective, in the acceptable range for virtual ergonomic assessment.
• 大規模環境レーザ計測点群の効果的表示のための適応的描画プリミティブ選択

  前野 峻, 伊達 宏昭, 金井 理

  精密工学会学術講演会講演論文集 2012 301 - 302 公益社団法人 精密工学会 2012年 

  大規模環境レーザ計測点群の表示は，計測環境の直感的な理解や概観を得るために必要である．しかし，視点が点群に近づいた際，点のみによる表示では面的な情報がないため，計測環境の目視による理解が困難となる．本研究では大規模環境レーザ計測点群の目視による理解を容易にするために，視点からの距離や点分布状況に応じて描画プリミティブ（点，線分，スプラット，メッシュ）を適応的に選択した点群表示手法について述べる．
• 実環境のレーザ計測点群内における人間行動シミュレーションとそのアクセシビリティ評価への応用（第1報）:計測点群内における基本歩行シミュレーション機能の開発

  丸山 翼, 金井 理, 伊達 宏昭

  精密工学会学術講演会講演論文集 2012 303 - 304 公益社団法人 精密工学会 2012年 

  近年，大規模環境内における人間行動シミュレーションに関する研究が活発に行われている．しかし，これらのシミュレーション環境の構築は人手で行われており，そのコスト，品質，正確さに問題がある．そこで本研究では，実環境の3次元レーザ計測点群を用いた，現状を正確に反映した低コストな人間行動シミュレーションの実現を目的とする．本報では，屋内環境の計測点群内における人間の歩行シミュレーションについて報告する．
• 市街地レーザ計測点群からの柱状物体認識と分類:コンテクスト特徴を用いた分類精度改善

  横山 博貴, 伊達 宏昭, 金井 理, 武田 浩志

  精密工学会学術講演会講演論文集 2012 281 - 282 公益社団法人 精密工学会 2012年 

  本研究では，設備管理の対象として需要が高い電柱や街灯，標識などの柱状物体を，市街地レーザ計測点群から自動的に認識・分類することを目的としている．これまで柱状物体の認識手法，ならびに電柱，街灯，標識への分類手法を提案してきた．本報では，柱状物体のパーツ構造などの形状特徴，ならびに他の柱状物体との相対的な位置関係から求まるコンテクスト特徴に基づいて，柱状物体の分類精度を改善するアルゴリズムを提案する．
• 段階的ODTスムージングを用いた寸法駆動変形メッシュの品質改善

  前濱 宏樹, 伊達 宏昭, 金井 理

  精密工学会学術講演会講演論文集 2012 259 - 260 公益社団法人 精密工学会 2012年 

  CAEプロセスの効率化を目的とした四面体メッシュの寸法駆動変形手法が提案されている．しかし，変形後の四面体メッシュは要素形状品質が低下し，変形前のメッシュ密度や形状近似精度も失われてしまう．本報ではメッシュ密度や近似精度を考慮した頂点の追加・削除とスムージング手法をシャープエッジから形状表面，形状内部へ段階的に適用することによる，変形後の四面体メッシュの品質改善手法を提案する．
• 大規模環境レーザ計測点群からの配管系統の自動認識（第3報）:パイプ及び接続要素の定義パラメータ抽出

  川島 千明, 金井 理, 伊達 宏昭, 金 泰完

  精密工学会学術講演会講演論文集 2012 279 - 280 公益社団法人 精密工学会 2012年 

  本研究では，生産設備やプラント施設のレーザ計測点群中から，配管系統を自動的に認識抽出することを目的とする．本報では，グリッド化を用いた前報のアルゴリズムの高速化に加えて，配管系統の軸上の点列への曲線フィッティングによる接続関係の認識と，認識結果に基づくパイプ直進部とエルボ・連結部の3Dモデリングに必要となる定義パラメータ抽出を行ったので報告する．
• A data management method for efficient search and rendering of multiple large scale point clouds

  T. Maeno, H. Date, S. Kanai

  International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences - ISPRS Archives 38 5 203 - 208 2011年09月03日 

  Recently, with the progress of laser scanning technology, it has become possible to scan several environments such as buildings, roads, and cities easily and at a low cost. There are typically three scanning methods: TLS (Terrestrial Laser Scanning), MMS (Mobile Mapping System), and ALS (Airborne Laser Scanning), and the environments are scanned for measurement, modelling, and simulation etc. Therefore, an efficient and comprehensive data management method, which can handle these point clouds in various applications is strongly required. In this paper, we describe a method of data management for efficient search and rendering of multiple large scale point clouds. First, we define a general point cloud file format including the octree and the quantization structure. Next, the data management method enabling an efficient search and rendering of the point clouds is proposed. Finally, the effectiveness of our method is verified using several actual data sets.
• Pole-like objects recognition from mobile laser scanning data using smoothing and Principal Component Analysis

  H. Yokoyama, H. Date, S. Kanai, H. Takeda

  International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences - ISPRS Archives 38 5 115 - 120 2011年09月03日 

  With the spread of the Mobile Laser Scanning (MLS) system, the demands for the management of road and facilities using MLS point clouds have increased. Especially, pole-like objects such as streetlights, utility poles, street signs and etc. are in high demand as facilities to be managed. We propose a method for recognizing pole-like objects from MLS point clouds. Our method is based on Laplacian smoothing using the k-nearest neighbors graph, Principal Component Analysis for recognizing points on pole-like objects, and thresholding for the degree of pole-like objects. Our method can robustly recognize pole-like objects with various radii and tilt angles from MLS point clouds. For correctly segmented objects, accuracy of pole-like object recognition is on average 97.4%.
• Automatic recognition of a piping system from large-scale terrestrial laser scan data

  K. Kawashima, S. Kanai, H. Date

  International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences - ISPRS Archives 38 5 283 - 288 2011年09月03日 

  Recently, changes in plant equipment have been becoming more frequent because of the short lifetime of the products, and constructing 3D shape models of existing plants (as-built models) from large-scale laser scanned data is expected to make their rebuilding processes more efficient. However, the laser scanned data of the existing plant has massive points, captures tangled objects and includes a large amount of noises, so that the manual reconstruction of a 3D model is very time-consuming and costs a lot. Piping systems especially, account for the greatest proportion of plant equipment. Therefore, the purpose of this research was to propose an algorithm which can automatically recognize a piping system from terrestrial laser scan data of the plant equipment. The straight portion of pipes, connecting parts and connection relationship of the piping system can be recognized in this algorithm. Eigenvalue analysis of the point clouds and of the normal vectors allows for the recognition. Using only point clouds, the recognition algorithm can be applied to registered point clouds and can be performed in a fully automatic way. The preliminary results of the recognition for large-scale scanned data from an oil rig plant have shown the effectiveness of the algorithm.
• Constructing a Finger Biomechanical Model for Virtual Ergonomic Assessment in Digital Hand

  Yasutomo Shimizu, Hiroaki Date, Satoshi Kanai

  Proceedings of Asian Conference on Design and Digital Engineering 2011 1 543 - 547 2011年08月 [査読有り][通常論文]
  
• 3D Digital Prototyping of Information Appliances based on Mixed Reality with Markerless Tracking

  Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Keita Uchiyama

  Proceedings of Asian Conference on Design and Digital Engineering 2011 1 325 - 328 2011年08月 [査読有り][通常論文]
  
• Fast matching, combinations extraction and configuration of mesh models using graph-based feature representation

  Kensuke Sato, Hiroaki Date, Masahiko Onosato

  International Journal on Interactive Design and Manufacturing 5 2 133 - 136 2011年06月 [査読有り][通常論文]
   

  In this paper, we propose a method for matching, combinations extraction and configuration of mesh models for assembly and geometric modeling. Given two mesh models, a graph is first generated for each model. This graph, called a "feature-graph", represents abstract geometry information and connections of segments (local regions) for the model. Next, a set of pairs of segments which can be matched are extracted by performing sequential matching tests on the graphs. Finally, using the resulting pairs, the configuration between the models is determined by phased registrations keeping previous contact condition. An example of application to assembly modeling is included. © 2011 Springer-Verlag.
• A DATA MANAGEMENT METHOD FOR EFFICIENT SEARCH AND RENDERING OF MULTIPLE LARGE SCALE POINT CLOUDS

  T. Maeno, H. Date, S. Kanai

  ISPRS WORKSHOP LASER SCANNING 2011 38-5 W12 203 - 208 2011年 [査読有り][通常論文]
   

  Recently, with the progress of laser scanning technology, it has become possible to scan several environments such as buildings, roads, and cities easily and at a low cost. There are typically three scanning methods: TLS (Terrestrial Laser Scanning), MMS (Mobile Mapping System), and ALS (Airborne Laser Scanning), and the environments are scanned for measurement, modelling, and simulation etc. Therefore, an efficient and comprehensive data management method, which can handle these point clouds in various applications is strongly required. In this paper, we describe a method of data management for efficient search and rendering of multiple large scale point clouds. First, we define a general point cloud file format including the octree and the quantization structure. Next, the data management method enabling an efficient search and rendering of the point clouds is proposed. Finally, the effectiveness of our method is verified using several actual data sets.
• POLE-LIKE OBJECTS RECOGNITION FROM MOBILE LASER SCANNING DATA USING SMOOTHING AND PRINCIPAL COMPONENT ANALYSIS

  H. Yokoyama, H. Date, S. Kanai, H. Takeda

  ISPRS WORKSHOP LASER SCANNING 2011 38-5 W12 115 - 120 2011年 [査読有り][通常論文]
   

  With the spread of the Mobile Laser Scanning (MLS) system, the demands for the management of road and facilities using MLS point clouds have increased. Especially, pole-like objects such as streetlights, utility poles, street signs and etc. are in high demand as facilities to be managed. We propose a method for recognizing pole-like objects from MLS point clouds. Our method is based on Laplacian smoothing using the k-nearest neighbors graph, Principal Component Analysis for recognizing points on pole-like objects, and thresholding for the degree of pole-like objects. Our method can robustly recognize pole-like objects with various radii and tilt angles from MLS point clouds. For correctly segmented objects, accuracy of pole-like object recognition is on average 97.4%.
• AUTOMATIC RECOGNITION OF A PIPING SYSTEM FROM LARGE-SCALE TERRESTRIAL LASER SCAN DATA

  K. Kawashima, S. Kanai, H. Date

  ISPRS WORKSHOP LASER SCANNING 2011 38-5 W12 283 - 288 2011年 [査読有り][通常論文]
   

  Recently, changes in plant equipment have been becoming more frequent because of the short lifetime of the products, and constructing 3D shape models of existing plants (as-built models) from large-scale laser scanned data is expected to make their rebuilding processes more efficient. However, the laser scanned data of the existing plant has massive points, captures tangled objects and includes a large amount of noises, so that the manual reconstruction of a 3D model is very time-consuming and costs a lot. Piping systems especially, account for the greatest proportion of plant equipment. Therefore, the purpose of this research was to propose an algorithm which can automatically recognize a piping system from terrestrial laser scan data of the plant equipment. The straight portion of pipes, connecting parts and connection relationship of the piping system can be recognized in this algorithm. Eigenvalue analysis of the point clouds and of the normal vectors allows for the recognition. Using only point clouds, the recognition algorithm can be applied to registered point clouds and can be performed in a fully automatic way. The preliminary results of the recognition for large-scale scanned data from an oil rig plant have shown the effectiveness of the algorithm.
• 市街地レーザ計測点群からの柱状物体認識

  横山 博貴, 伊達 宏昭, 金井 理, 武田 浩志

  精密工学会学術講演会講演論文集 2011 143 - 144 公益社団法人 精密工学会 2011年 

  モバイルレーザスキャニング(MLS)の普及により，市街地レーザ計測点群を用いた道路やその周辺設備の管理への需要が増加している．特に，電柱や街灯，標識などの柱状物体は，管理対象の設備として需要が高い．そこで本研究では，市街地レーザ計測点群に対して細線化と主成分分析，並びに柱状物体度評価指標を用いて，様々な太さや傾きの柱状物体を自動的に認識できるアルゴリズムを開発し，その認識性能を評価したので報告する．
• 形状モデルを用いた3次元環境計測データからの対象認識に関する研究:レーザ計測点群に対するスピンイメージを用いた対象認識手法

  金田 脩佑, 伊達 宏昭, 金井 理

  精密工学会学術講演会講演論文集 2011 127 - 128 公益社団法人 精密工学会 2011年 

  本研究では，環境内における認識したい対象の存在有無・位置姿勢を，対象の形状モデルを用いて環境のレーザ計測データ（三角形メッシュ）から認識する手法を提案してきた．本報告では，レジストレーションされた計測点群への対象認識の柔軟な適用，ならびに大規模計測データでの対象認識実現のためのデータ量を削減した，三角形メッシュを用いない，レーザ計測点群に対する対象認識手法を提案する．
• 大規模環境レーザ計測点群からの配管系統の自動認識(第1報):計測点群内からの配管部の自動抽出と接続関係の認識

  川島 千明, 金井 理, 伊達 宏昭

  精密工学会学術講演会講演論文集 2011 123 - 124 公益社団法人 精密工学会 2011年 

  近年，レーザ計測点群を利用した，既存プラント設備の実態が反映されたas-built型モデル作成の需要が高まっている．特に，配管系統はプラント設備のモデル化で必須の対象となる．本報では，共分散行列を用いた計測点群全体からの配管系統の計測点群の自動抽出，および，認識した各パイプの径，軸位置・方向に基づくエルボやＴジャンクションといった接続要素とパイプ間の接続関係の自動認識を行ったので報告する．
• 航空機LiDARデータの領域ベース認識分類に関する研究(第3報):地表面および建物領域認識の高精度化

  宇井 宏太朗, 金井 理, 伊達 宏昭, 横尾 泰広, 浅田 典親, 武田 浩志

  精密工学会学術講演会講演論文集 2011 129 - 130 公益社団法人 精密工学会 2011年 

  本研究では3次元都市モデリングおよび2次元マッピングのための，航空機LiDARデータからの建物領域の認識を目的としている．本報では，地表面および建物領域認識の高精度化のための，モルフォロジーフィルターを用いた地表面分類と、非地面点領域の境界線形状に基づく建物領域の判定手法を提案し，その分類精度を検証する．
• Eye-Tracking を用いた情報機器3Dディジタルプロトタイプ上の注視オブジェクト特定に関する研究

  永渕 達也, 金井 理, 伊達 宏昭

  精密工学会学術講演会講演論文集 2011 275 - 276 公益社団法人 精密工学会 2011年 

  近年，情報機器開発に際しユーザビリティを考慮したUI設計が求められている．本研究では，これまでユーザーの注視点位置を推定するEye-Trackingシステムの開発と精度の向上を行なってきた．これを用いてUI可動型ディジタルプロトタイプ操作時にユーザーが注視しているUI上の注視オブジェクトの特定を行うことで，誤操作時のUI上の箇所や誤操作原因が推定可能となる．そこで本報告では，Eye-Trackingを用いたディジタルプロトタイプ上注視オブジェクトの特定について報告する．
• Implementing Deformable Property of Skin in Contact of Digital Hand

  謝 雨来, 金井 理, 伊達 宏昭

  精密工学会学術講演会講演論文集 2011 273 - 274 公益社団法人 精密工学会 2011年 

  The virtual ergonomic assessment based on Digital Hand which estimates grasp posture and evaluates the quality of grasp is valuable for hand-held product design, because it can save the cost of test subjects, time, fabricating physical mockups, and it also enables objective evaluation. In this paper, we propose the method to implement deformable property caused by a contact between Digital Hand and the product surface by modeling the fingers as ″quasi-rigid″ objects, by constructing a physical model based on Boussinesq formula which approximates skin contact deformation mechanism, by detecting collision between Digital Hand and a product surface and enlarging the collision area, and then by finally solving Linear Complementarity Problem to resolve the contact and to produce the visible skin surface deformation. The plausible skin deformation could be obtained, because the method preserved the volume of Digital Hand before and after the skin deformation. In addition, utilizing the locality property of the deformation, the method can be easily used by the existing Digital Hand model and do not affect its original scheme of skin deformation caused by bending the finger.
• Efficient Cutaway Model Generation for Interactive Cutaway Viewing system

  Hiroaki Date, Hiromu Furukawa, Masahiko Onosato

  Proceedings of IDMME - Virtual Concept 2010 2010年10月 [査読有り][通常論文]
  
• Dimension-driven Deformation and Untangling of Tetrahedral Meshes

  Yuki Takano, Hiroaki Date, Masahiko Onosato

  Proceedings of 2010 Asian Conference on Design and Digital Engineering 483 - 491 2010年08月 [査読有り][通常論文]
  
• 【サイバーフィールド構築技術研究分科会】 サイバーフィールド構築技術の現状と展望

  金井 理, 増田 宏, 小野里 雅彦, 河村 幸二, 伊達 宏昭

  精密工学会誌 76 10 1121 - 1124 公益社団法人 精密工学会 2010年 [査読無し][通常論文]
  
• Flexible Control of Multimaterial Tetrahedral Mesh Properties by Using Multiresolution Techniques

  Hiroaki Date, So Noguchi, Masahiko Onosato, Satoshi Kanai

  IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS 45 3 1352 - 1355 2009年03月 [査読有り][通常論文]
   

  This paper describes a method for flexibly controlling the properties of a given multimaterial tetrahedral mesh for finite-element analysis. Our method is based on multiresolution techniques. A given mesh is first subdivided and then simplified so that the resulting mesh satisfies the user-specified thresholds for mesh properties (element size, shape, valence, and geometric tolerance). Once the simplification is completed, mesh resolution and density can be modified quickly by using level of detail.
• 表面メッシュからの有限要素解析用メッシュ生成(<特集>計測データを基にした力学解析へ向かって)

  伊達 宏昭

  精密工学会誌 74 12 1264 - 1268 公益社団法人精密工学会 2008年12月05日 [査読無し][通常論文]
  
• Region Growing/Mergingを用いた効率的なメッシュセグメンテーション

  溝口 知広, 伊達 宏昭, 金井 理

  精密工学会誌 74 7 752 - 759 公益社団法人精密工学会 2008年07月 [査読有り][通常論文]
   

  To effectively use scanned meshes obtained by 3D laser scanner or X-ray CT scanning systems in engineering applications, such as inspection and CAD model reconstruction, we need to segment meshes and extract desirable regions and their approximating surfaces. Surfaces of engineering objects are commonly represented by a set of analytic surfaces, such as planes, cylinders, spheres, cones. Therefore, the mesh surface of them needs to be approximated by a set of analytic surfaces. In this paper we propose an efficient mesh segmentation algorithm based on region growing and region merging. Our ...
• がれき内部空間の構造分析に関する研究

  小野里 雅彦, 増田 寿信, 毛利 健二, 伊達 宏昭, 田中 文基

  図学研究 42 1 45 - 48 日本図学会 2008年 

  大地震等で倒壊した家屋から被災者を救助するためのレスキュー機器の研究開発が重要な課題となっている.しかしながら救助の場であるがれきに対する学術的知見が不足しており, がれきに対する研究が求められている.本研究グループでは工学的アプローチのひとつとして, がれきの形態解析をこれまで行っており, 本報告では, 物理シミュレータを用いて形成した模擬的ながれきのモデルを対象に, がれきの定量的なパラメータの分類と, がれきの形成する内部空間の構造を離散ボロノイ分割に基づき分析する手法の提案を行っている.これによりがれきの内部自由空間は分散する局所最大空球とそれらを結ぶネットワークにより特徴付けられることを示した.こうした空間の構造分析手法によりレスキューロボット等の開発に必要となる内部自由空間に関する特徴量を得ることが可能となった.
• Triangular mesh deformation based on dimensions

  Hiroaki Date, Masahiko Onosato

  Computer-Aided Design and Applications 5 1-4 287 - 295 2008年 [査読有り][通常論文]
   

  In this paper, we propose a triangular mesh deformation method based on dimensions. By specifying the type of dimensions, the regions defining the dimensions, and the target dimensions, the mesh is automatically deformed so that it satisfies the target dimensions. Mesh deformation is based on space-based deformation using barycentric coordinates. The deformation handle, which consists of a set of triangular prisms, is automatically created by mesh segmentation, simplification and offsetting of simplified mesh. In deformation, the deformation and fixed spaces are assigned to each prism in the handle, and the mesh is deformed by applying affine transformation to the control vertices and space-based deformation to the deformation space. Results for the mechanical parts show the effectiveness of our method. © 2008 CAD Solutions, LLC.
• Complex manufacturing space: An integrated description model of real and virtual system concepts for information enhanced manufacturing

  Masahiko Onosato, Fumiki Tanaka, Hiroaki Date, Ryoji Kawagishi

  MANUFACTURING SYSTEMS AND TECHNOLOGIES FOR THE NEW FRONTIER 107 - 110 2008年 [査読有り][通常論文]
   

  Manufacturing in the digital age is deeply dependent on the information and communication technologies (ICT) and the manufacturing activities have been changing from direct operations by human operators to digital data exchanges by computers. It is fairly difficult for engineers and workers to understand the entire image of digital manufacturing activities. A concept of complex manufacturing space (CMS) introduces the duality of the physical world and the information world to manufacturing design, planning, control, and other activities. This paper explains the complex manufacturing space concept and some technical challenges for its implementation.
• Quasi-optimal mesh segmentation via region growing/merging

  Tomohiro Mizoguchi, Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami

  PROCEEDINGS OF THE ASME INTERNATIONAL DESIGN ENGINEERING TECHNICAL CONFERENCES AND COMPUTERS AND INFORMATION IN ENGINEERING CONFERENCE 2007, VOL 6, PTS A AND B 547 - 556 2008年 [査読有り][通常論文]
   

  Recently meshes of engineering objects are easily acquired by 3D laser or high energy X-ray CT scanning systems, and these meshes are widely used in product developments. To effectively use scanned meshes in engineering applications, such as inspection, CAD model reconstruction, and convergent-type CAE, we need to segment meshes and extract desirable regions and their approximating surfaces as preprocessing. Engineering objects are commonly represented as a set of analytic surfaces, such as planes, cylinders, spheres, cones, and tori. Therefore, the mesh surface of engineering objects needs to be approximated as a set of analytic surfaces. Moreover, a mesh surface should be approximated with a minimum number of analytic surfaces and their approximating error should be minimized as a result of segmentation. We call the segmentation that satisfies these two conditions the optimal segmentation as proposed in [1]. However, optimal segmentation algorithms need a long calculation time. Today's high energy X-ray CT scanning systems generate large meshes with millions of triangles from objects including hundreds of regions. Thus, computationally expensive algorithms, such as [1], cannot be directly applied to these large and complex meshes from the aspect of efficiency. In this paper we propose an efficient new quasi-optimal mesh segmentation algorithm via region growing and region merging. First, our algorithm robustly and accurately estimates mesh principal curvatures using the local surface fitting by two-pass algorithm. Second, it uses the curvatures to appropriately create seed regions, and then it quickly grows each seed region and extracts grown regions and their approximating analytic surfaces from a whole mesh. Finally, our region merging algorithm efficiently merges extracted regions in order to minimize the number of regions while keeping the user specified tolerances of the surface fitting, and it results in quasi-optimal segmentation. We demonstrate the performance of our algorithm with scanned meshes acquired from real engineering objects by 3D laser and X-ray CT scanning systems.
• Development of a Digital Machining Information Model to Support a Real-Virtual Machining System

  Matsuda, Takuya, Tanaka, Fumiki, Onosato, Masahiko, Date, Hiroaki

  Journal of Advanced Mechanical Design Systems and Manufacturing 2 4 597 - 608 一般社団法人 日本機械学会 2008年 [査読無し][通常論文]
   

  In a machining system using computer numerical control (CNC) machine tools, detailed models of machining information are necessary to simulate detailed machining and to control the complex motion of machine tools. However, existing machining information models lack the necessary information and are described in their own formats. Consequently, many models which include the same information exist. Moreover various simulations for a virtual machining system and adaptive control for a real machining system are inacculate. To solve these problems, a digital machining information (DMI) model to support a real-virtual machining system is proposed in this study.
• 任意形状凸多面体に対する重心座標を用いたメッシュモデルの形状変形に関する研究

  水野 学, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  精密工学会誌 73 3 383 - 388 公益社団法人精密工学会 2007年03月 [査読有り][通常論文]
   

  In this paper, we present a parametric deformation method for mesh models based on barycentric coordinates for convex polytope. First, we propose a FFD (free-form deformation)based on barycentric coordinates. Arbitrary convex polytope can be used for the deformation handle of the FFD. Next, we propose an automatic handle construction method for the FFD based on definition and classification of deformation types. Deformation handles suitable for user intended deformation types can be automatically constructed by selecting the deformation type and model portions to be deformed. Finally, we pr...
• 複素生産空間の提案と実現に向けた技術課題についての検討

  小野里 雅彦, 田中 文基, 伊達 宏昭

  精密工学会学術講演会講演論文集 2007 949 - 950 一般社団法人日本機械学会 2007年 

  情報化の進展する生産システムに対して，物理世界と情報世界が複合した複素生産空間という概念を提案する．実システムと仮想システムとを双対化して，複素数の実数部と虚数部の関係と同様に，より高度な結合を実現することを目指す概念である．本講演では，複素生産空間の概念とその実現により期待される効果，ならびにその実現に向けて実現すべき技術項目と，その中で重点的に研究開発を行うべき課題について述べる．
• 点群からの曲面生成手法

  伊達 宏昭, 金井 理

  設計工学 = JOURNAL OF JAPAN SOCIETY FOR DESIGN ENGINEERING 41 2 68 - 76 日本設計工学会 2006年02月05日 [査読無し][通常論文]
  
• A parametric deformation for mesh models based on barycentric coordinates

  Gaku Mizuno, Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami

  Proceedings of the 6th IASTED International Conference on Visualization, Imaging, and Image Processing, VIIP 2006 359 - 364 2006年 

  Free-Form Deformation (FFD) [1] is a popular method for deforming 3D geometric models. FFD first embeds the model in the regular lattice (handle). Then by deforming the handle, the embedded model is deformed. However, FFD has the following problems for engineering applications: 1) it is difficult to make the handle suitable for the user-intended deformation type such as bend and twist, 2) it requires complicated manipulation, and 3) it cannot produce deformations precisely because the degree of deformation such as the angle of bend cannot be specified explicitly. Therefore, in order to solve these problems, we propose a parametric deformation method for mesh models. First, we propose an FFD based on barycentric coordinates (BCFFD) for a convex polytope. Second, we propose an automatic handle construction method for the BCFFD based on definition and classification of deformation types such as bend, twist, and so on. Third, we propose a parametric deformation method based on BCFFD. Finally, we derive constraints for the handle that preserve geometric continuity at boundary between the deformed and non-deformed portion of the model. Using our methods, the user can deform the mesh model by selecting the deformation type and portions to be deformed, and by manipulating deformation parameters.
• Flexible feature and resolution control of triangular meshes

  Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami, Ichiro Nishigaki

  Proceedings of the 6th IASTED International Conference on Visualization, Imaging, and Image Processing, VIIP 2006 319 - 324 2006年 

  In this paper, we propose a new feature and resolution control method of triangular meshes to realize efficient mesh uses. The basic approach of our method is to commence the production of mesh with different degrees of feature suppression and resolution from feature-removed coarse mesh by LOD technique. First, the features of the input mesh are automatically recognized using a mesh segmentation technique, and all recognized features are removed. As a result, the input mesh is decomposed into a feature-removed mesh and some feature meshes. Then, mesh simplification by edge collapse is applied to the feature-removed mesh and feature meshes. Finally, arbitrary resolution and feature-suppressed mesh can be obtained quickly by feature recovering and LOD. The effectiveness of our approach is shown through some examples and applications.
• 有限要素解析のための多重解像度メッシュモデリングに関する研究:連結要素挿入と単純化によるメッシュ結合手法とその応用

  伊達 宏昭, 金井 理, 西垣 一朗, 小野里 雅彦

  精密工学会学術講演会講演論文集 2006 41 - 42 一般社団法人日本機械学会 2006年 

  本研究では，CAE効率化において要求されるメッシュベースのアセンブリモデル生成や解析条件設定を目的としたメッシュ結合手法を前報にて提案した．提案手法は，2つのメッシュ表面間に連結要素を挿入し，それを単純化することでメッシュを面と面で結合するものである．本報では，既提案手法を拡張した，線と線，線と面といった様々なタイプのメッシュ間の結合手法を提案し，具体的な例題への適用によりその有効性を示す．
• Segmentation of scanned mesh into analytic surfaces based on robust curvature estimation and region growing

  Tomohiro Mizoguchi, Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami

  GEOMETRIC MODELING AND PROCESSING - GMP 2006, PROCEEDINGS 4077 644 - 654 2006年 [査読有り][通常論文]
   

  For effective application of laser or X-ray CT scanned mesh models in design, analysis, and inspection etc, it is preferable that they are segmented into desirable regions as a pre-processing. Engineering parts are commonly covered with analytic surfaces, such as planes, cylinders, spheres, cones, and tori. Therefore, the portions of the part's boundary where each can be represented by a type of analytic surface have to be extracted as regions from the mesh model. In this paper, we propose a new mesh segmentation method for this purpose. We use the mesh curvature estimation with sharp edge recognition, and the non-iterative region growing to extract the regions. The proposed mesh curvature estimation is robust for measurement noise. Moreover, our proposed region growing enables to find more accurate boundaries of underlying surfaces, and to classify extracted analytic surfaces into higher-level classes of surfaces: fillet surface, linear extrusion surface and surface of revolution than those in the existing methods.
• A multiresolution mesh processing system for efficient CAE

  Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami, Ichiro Nishigaki

  2006 SICE-ICASE INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE, VOLS 1-13 3685 - + 2006年 [査読有り][通常論文]
   

  With the progress of 3D scanning technology and storing mesh data to 3D model databases, the use of the meshes obtained by scanning and DB querying in CAE have been strongly required in addition to those obtained from traditional meshing of solid models. In our research, we developed a multiresolution mesh processing system for triangular meshes to realize CAE using various kinds of meshes. Our system consists of three functions based on the multiresolution techniques: mesh quality improvement, mesh properties control, and local mesh density control. This paper describes these functions including the extension for tetrahedral meshes, and also shows their effective use in the CAE.
• Parametric deformation of mesh models for efficient CAE

  Gaku Mizuno, Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami, Masahiko Onosato

  2006 SICE-ICASE INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE, VOLS 1-13 3697 - + 2006年 [査読有り][通常論文]
   

  Free-Form Deformation (FFD) is a popular method for deforming 3D geometric models. FFD first embeds the model in the parametric space defined by regular lattice (handle). Then by deforming the handle, the embedded model is deformed. However the FFD has following problems for engineering applications such as deformation of mesh models for Computer Aided Engineering (CAE): 1) It is difficult to make handle suitable for intended deformation type such as bend and twist, 2) it requires complicated manipulation to deform and 3) it can not explicitly specify the degree of deformations such as angle of bend. Therefore, in order to solve these problems, we present a parametric deformation method for mesh models. First, we propose an FFD based on barycentric coordinates (BCFFD). Then, we propose an automatic handle construction method for the BCFFD based on definition and classification of deformation types such as bend, twist and so on. Finally, we propose a parametric deformation method. Using our methods, the user can deform the mesh model by selecting deformation type and portions to be deformed, and by manipulating one or two deformation parameters.
• 広域的法線評価と改良Watershed法に基づくメッシュモデルの特徴稜線抽出手法(メディアと表現)

  溝口 知広, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  情報処理学会論文誌 46 12 3175 - 3187 一般社団法人情報処理学会 2005年12月15日 [査読無し][通常論文]
   

  近年, リバースエンジニアリングや3Dデータベースの検索など, 様々なリソースからのメッシュモデルの入手が可能となり, 工業製品開発における意匠設計段階でこのようなメッシュモデルを用いる機会が多くなった.しかし, 工業製品開発の詳細設計のためには, 最終的に設計対象のソリッドモデルを生成することが必要であり, 製品開発期間短縮のため, メッシュモデルからソリッドモデルを自動で生成する技術が望まれている.そこで本研究では, メッシュモデルからのソリッドモデルの自動生成を支援するための, 広域的法線評価と改良Watershed法に基づくメッシュモデルの特徴稜線抽出手法を提案する.ここで述べる特徴稜線とは, 機能的に1つの面分として認識することが望ましい三角形集合からなる領域の境界線を意味する.本手法では, メッシュに含まれる測定ノイズやメッシュ分割方法の影響を受けにくい特徴稜線抽出が可能である.また, 特徴稜線で囲まれた領域を1つの面分として認識でき, 従来の特徴稜線抽出手法では抽出しにくかったフィレット面の境界線を特徴稜線として抽出することもできる.さらに, 異なる抽出パラメータ設定より得られる特徴稜線群のうちのユーザが要求する稜線のみを選択的に合成し, これらを3次元CADシステムで読み込む機能も実現した.
• High-quality and property controlled finite element mesh generation from triangular meshes using the multiresolution technique

  H Date, S Kanai, T Kishinami, Nishigaki, I, T Dohi

  JOURNAL OF COMPUTING AND INFORMATION SCIENCE IN ENGINEERING 5 4 266 - 276 2005年12月 [査読有り][通常論文]
   

  In this paper, we propose a new triangular finite element mesh generation scheme from various kinds of triangular meshes using the multiresolution technique. The proposed scheme consists of two methods: a mesh quality improvement method and a mesh property control method. The basic strategy of these methods is a combination of the mesh subdivision and simplification. Given mesh is first subdivided to obtain enough degree of freedom for a property change, then by simplification using edge collapse for the resulting mesh to change the mesh properties, we can easily improve and control the mesh properties required for finite element analysis.
• 特徴稜線部への高精度フィッティングが可能な細分割曲面リバースエンジニアリング

  遠藤 維, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  精密工学会誌論文集 71 9 1168 - 1172 公益社団法人精密工学会 2005年09月05日 [査読無し][通常論文]
   

  本研究では, Marching Cubes, Shrink-wrappingによる概略メッシュ生成, QEM・曲率評価に基づく簡略化を用いたフィレット領域の特徴保存, Quasi-Interpolationによる初期制御メッシュ頂点位置の高速計算を用いて, 高密度測定点群にフィットするLoop細分割曲面を生成する新手法を提案する.
• メッシュモデルによる表面テクスチャ付き形状設計支援システム(ビジュアルシミュレーション(2))

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史, 岩越 睦郎, 小林 政義

  情報処理学会研究報告. グラフィクスとCAD研究会報告 2005 44 55 - 60 一般社団法人情報処理学会 2005年05月 [査読有り][通常論文]
   

  本論文では, 質感や機能面から重要となるしぼやロゴ等の微小な凹凸からなるテクスチャが貼り付けられた形状の効率的な設計・試作を支援するための, 三角形メッシュモデルを用いたテクスチャ付き形状設計支援システムについて述べる.本システムは, 3Dスキャンやテクスチャ抽出によるテクスチャメッシュデータの取得, 取得したテクスチャのデジタルデータ処理, ならびに, 領域や場所指定に基づくテクスチャメッシュ合成によるテクスチャ付き形状モデリング機能からなり, 効率的で柔軟なテクスチャ付き形状設計を実現している.
• 特徴稜線認識型メッシュスムージング手法の研究(メッシュ処理)

  清水 貴文, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  情報処理学会研究報告. グラフィクスとCAD研究会報告 2005 44 7 - 12 一般社団法人情報処理学会 2005年05月 [査読有り][通常論文]
   

  本研究では, 3次元スキャナから得られる測定ノイズを含むメッシュモデルのノイズ除去を目的とした, 特徴稜線認識型メッシュスムージング手法を提案する.はじめに法線投票テンソルの固有値解析により特徴稜線を構成するメッシュエッジ群を抽出する.次に抽出したメッシュエッジ群をbilateral filteringにより特徴稜線方向にスムージングし, 最後にメッシュ全体をbilateral filteringによりスムージングすることで, 特徴稜線が稜線方向に滑らかで, かつ特徴稜線を境界として持つフェイスの測定ノイズが除去されたメッシュが得られる.
• 細分化と簡略化に基づく三角形メッシュの品質改善

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史, 西垣 一朗, 土肥 高幸

  精密工学会誌論文集 71 2 223 - 227 公益社団法人精密工学会 2005年02月05日 [査読無し][通常論文]
   

  本論文では, 三角形メッシュの品質に依存する幾何・数値演算処理の安定性や精度の向上を目的とした, 頑強なメッシュ品質改善手法を提案する. 提案法は, メッシュ接続性操作自由度向上のための細分化と, 品質改善度評価に基づくメッシュ簡略化により, 入力の低品質メッシュの面分形状歪を減少し, 面分粗密を一様化するものであり, 数値的評価とFEMへ応用によりその有効性を示す.
• Mesh simplification and adaptive LOD for finite element mesh generation

  H Date, S Kanai, T Kishinami, Nishigaki, I

  NINTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER AIDED DESIGN AND COMPUTER GRAPHICS, PROCEEDINGS 339 - 344 2005年 [査読有り][通常論文]
   

  In this paper, we propose a new triangular finite element mesh generation method based on simplification of high-density mesh and adaptive Level-of-Detail (LOD) methods for efficient CAE. Mesh simplification evaluating mesh properties is applied to control the mesh properties required for FE mesh, such as the number of triangular elements, element shape quality and size while keeping the specified approximation tolerance. Adaptive LOD methods based on vertex hierarchy according to curvature and region of interest, and global LOD method preserving density distributions are also proposed in order to construct a more appropriate FE mesh. These methods enable efficient generation of FE meshes with appropriate properties for analysis from a high-density mesh. Finally, the effectiveness of our approach is shown through evaluations of the FE meshes for practical use.
• Textured shape design using detail extraction based on mesh smoothing and flattening

  H Date, S Kanai, T Kisinami

  APPLICATIONS OF DIGITAL TECHNIQUES IN INDUSTRIAL DESIGN ENGINEERING-CAID&CD' 2005 146 - 151 2005年 [査読有り][通常論文]
   

  In this paper, we propose a new texture extraction method from an existing mesh surface with texture consisting of small bumps for efficient textured shape design. Our texture extraction approach consists of two stages: In the first stage, the geometries of base surface and texture (displacements) are separated from the textured surface using a combination of smoothing operations: the normal smoothing for estimating base surface normals, and the smoothing of vertex positions for separating geometries. The latter one is realized by moving vertices along the estimated normal direction, and it enables extraction of displacements from meshes with different proper-ties. In the second stage, by applying mesh flattening using a parameterization technique to the estimated base surface, the initial flat mesh is generated. The final texture is then obtained by offsetting the vertices of the resulting flat mesh according to the extracted displacements. As a result, texture mesh, which represents bumpiness of the texture from base surface by the height values of the vertices, can be obtained.
• Feature edge extraction from mesh model based on wide range normal evaluation and modified watershed method

  T Mizoguchi, H Date, S Kanai, T Kishinami

  PROCEEDINGS OF THE 8TH JOINT CONFERENCE ON INFORMATION SCIENCES, VOLS 1-3 1610 - 1613 2005年 [査読有り][通常論文]
   

  Recently, a technique which automatically generates solid models from mesh models is required in the field of reverse engineering for more efficient product development. In this paper, we propose a new feature edge extraction method from triangular mesh models based on wide range normal evaluation and segmentation using the modified Watershed method. Our feature edge extraction method is robust for mesh models with scanning noise and different mesh connectivity, and it enables recognition of the region bounded by extracted feature edges as a face. It also enables extraction of boundary edges of the fillet surface as feature edges, which was difficult using previous methods. These characteristics are effective for automatic solid model generation. Moreover we implemented functions for selecting and collecting the required feature edges extracted at different parameter settings, and transferring the resulting feature edges into a 3D CAD system.
• A new bilateral mesh smoothing method by recognizing features

  T Shimizu, H Date, S Kanai, T Kishinami

  NINTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER AIDED DESIGN AND COMPUTER GRAPHICS, PROCEEDINGS 1 1 281 - 286 2005年 [査読有り][通常論文]
   

  In this paper, we propose a new mesh smoothing method for mesh models with measurement noise obtained from a 3D scanner. Our proposed method enables not only the removal of noise from the faces but the preservation and smoothing of features recognized as sharp edges and corners. First, by using the eigen analysis of normal voting tensor, mesh edges composed of sharp edges can be extracted. Second, bilateral filtering is applied to extracted mesh edges to smooth the mesh edges along the direction of the sharp edge. Finally, by applying modified bilateral filtering to the overall mesh, a mesh model with sharp edges smoothed along their directions and measurement noise removed from faces was obtained.
• Real -time tracking of head rotation for human-computer-interaction based on image projection curves

  Takanori Yamada, Katsuhisa Shibukawa, Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami

  Proceedings of the Fourth IASTED International Conference on Visualization, Imaging, and Image Processing 129 - 134 2004年 

  This paper addresses our proposed method to automatically detect the direction of the rotational motion of the human head The method introduced in this paper develops a human interface, especially in regards to the mouse cursor which can be controlled by the motion of the head motion. Conventionally, template matching is mainly used to make a computer recognize the motion and position of the human face, but there are several problems with terms of versatility and time involved with calculation. We propose a new algorithm to detect the head rotational motion by calculating the shift length of projection curves which are derived from the Hue information of each image.
• パラメタライゼーションを用いた表面詳細合成形状の三角形メッシュモデリング

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  精密工学会誌 69 4 581 - 585 公益社団法人精密工学会 2003年04月05日 [査読無し][通常論文]
   

  The surface of many industrial products may have geometries composed both of base shape and surface detail. From the design point of view, it is efficient to design the base shape and surface detail independently, and then to integrate the surface detail with the base shape surface for obtaining the surface-detail-integrated shape. In this paper, to realize a flexible and efficient mesh modeling for the surface-detail-integrated shape, we propose a method that integrates the surface detail with the base shape using parameterization. In our method, the user can simply design the surface-deta...
• メッシュモデルのLOD制御技術とそのデジタルエンジニアリングへの応用(<特集>デジタルエンジニアリングにおける大規模形状処理技術)

  金井 理, 伊達 宏昭, 岸浪 建史

  精密工学会誌 69 4 490 - 493 公益社団法人精密工学会 2003年04月05日 [査読無し][通常論文]
  
• An adaptive LOD control method for textured digital terrain model using wavelet-based multiresolution representation

  H Date, S Kanai, T Kishinami

  IGARSS 2001: SCANNING THE PRESENT AND RESOLVING THE FUTURE, VOLS 1-7, PROCEEDINGS 1847 - 1849 2001年 [査読有り][通常論文]
   

  In this paper, we propose an adaptive level-of-detail control method using wavelet-based multiresolution representation for triangulated mesh and digital image for the purpose of efficient data processing for transmitting and displaying a textured digital terrain model in a network-based server-client system.
• ウェーブレット変換に基づく3次元ポリゴンモデルへの「電子透かし」埋め込み

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  精密工学会誌 65 9 1275 - 1279 公益社団法人精密工学会 1999年09月05日 [査読無し][通常論文]
   

  Recently, muchi, interest is being taken in method to protect the copyright of digital data and preventing illegal duplication of it. However, in the area of CAD/CAM and CG, there are no effective ways to protect the copyright of the 3D geometric models. As a first step to solve the problem, a new digital watermarking method for 3D polygonal models is introduced in this paper. Watermarking is one of the copyright protection methods where an invisible watermark is secretly embedded into the original data. The proposed watermarking method is based on the wavelet transform (WT) for the polygon...
• Digital watermarking for 3d polygonal model based on wavelet transform

  Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami

  Proceedings of the ASME Design Engineering Technical Conference 2 1063 - 1072 1999年 

  Recently, much interest is being taken in a method to protect the copyright of digital data and prevent illegal duplication of it. However, in the area of CAD/CAM and CG, there are no effective ways to protect the copyright of the 3D geometric models. As a first step to solve this problem, a new digital watermarking method for 3D polygonal'models is introduced in this paper. Watermarking is one of the copyright protection methods where an invisible watermark is secretly embedded into the original data. The proposed wateimarking method is based on the wavelet transform (WT) and multi-resolution representation(MRR) of the polygonal model. The watermark can be embedded in the large wavelet coefficient vectors at various resolution levels of the MRR. This makes the embedded watermark imperceptible and invariant to the affine transformation,- and also makes the control of the geometric error caused by the watermarking reliable.

MISC

• 大規模環境の3次元計測と認識・モデル化技術専門委員会の活動内容と関連技術・研究動向

  伊達宏昭 精密工学会誌 80 (10) 749 -753 2022年10月
• 計測に基づくインフラ構造物の3次元モデル生成とその維持管理への応用 (特集 社会インフラセンシングの新しい潮流)

  金井 理, 伊達 宏昭, 田中 文基 計測と制御 : journal of the Society of Instrument and Control Engineers 60 (11) 780 -784 2021年11月 [招待有り]
  
• Structure from Motionによる効率的で高品質なas‐isモデル生成のための最適撮影計画―モデル品質低下要因の分析とその対策法の考察―

  森谷亮太, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2018 ROMBUNNO.A04‐13 2018年08月20日 [査読無し][通常論文]
  
• 市街地MMS計測点群からの建物3Dモデリング―建物低層部におけるセグメンテーション精度の改善―

  金山拓也, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2018 ROMBUNNO.A04‐8 2018年08月20日 [査読無し][通常論文]
  
• 鋳造品の迅速リバースエンジニアリングに関する研究―計測シミュレーションに基づく鋳造品の最適計測姿勢推定手法の有用性評価―

  浦田昇尚, 伊達宏昭, 金井理, 後藤孝行, 安田星季 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2018 ROMBUNNO.A01‐5 2018年08月20日 [査読無し][通常論文]
  
• 市街地MMS計測点群からの建物3Dモデリング―高さレイヤごとの建物占有領域推定による建物セグメンテーション―

  金山拓也, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2018 ROMBUNNO.I08 2018年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• メッシュ変形に基づく人体有限要素モデルの高速姿勢変更手法の開発(第三報)―メッシュ品質改善の導入および物体把持接触応力解析への適用―

  廣澤憲麻, 多田充徳, 宮田なつき, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2018 ROMBUNNO.I32 2018年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 円筒オブジェクト一致制約を利用したプラント配管系統レーザスキャン点群データの高精度レジストレーション(第4報)―円筒ラフ抽出精度の改良およびラフレジストレーションの効率化―

  森谷亮太, 金井理, 伊達宏昭, 渡辺正浩, 中野隆宏, 山内雄太 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2018 ROMBUNNO.I21 2018年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 市街地レーザ計測点群からの類似形状セグメント抽出

  加藤雅志, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2018 ROMBUNNO.I09 2018年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 鋳造品の迅速リバースエンジニアリングに関する研究―高品質CADモデル生成のための最適計測姿勢推定―

  浦田昇尚, 伊達宏昭, 金井理, 後藤孝行, 安田星季 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2018 ROMBUNNO.B74 2018年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 鋼橋レーザ計測点群からの規格部材の自動抽出(第4報)―様々な断面形状タイプをもつ規格部材の抽出―

  橋川元彰, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2018 ROMBUNNO.I19 2018年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 難計測部をもつ空調設備as‐built3次元モデル構築のための最適スキャナ配置計画(第3報)―GPUによる可視性判定の高速化と数理計画法を用いたスキャナの最適配置の導出―

  脇坂英佑, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2018 ROMBUNNO.I02 2018年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 鋼橋レーザ計測点群からの規格部材の自動抽出(第2報)―抽出精度の改善―

  橋川元彰, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 (0) ROMBUNNO.H13 -522 2017年09月05日 [査読無し][通常論文]
   

  本研究では，鋼橋の上部構造を対象とし，そのレーザ計測点群から規格部材を構成する平面やエッジを抽出し，データベースに登録したJIS規格部材の規格寸法をエッジ間パラメータとマッチングすることによって規格部材を自動抽出する手法の開発を目的とする．本報では，レーザ入射方向に基づく部材構成平面の特定，点密度に応じた規格寸法判定の閾値の動的設定等により，抽出精度の改善を図ったので報告する．
• メッシュ変形に基づく人体有限要素モデルの高速姿勢変更手法の開発(第二報) 接触応力解析結果の比較による提案手法の有用性検証

  廣澤憲麻, 多田充徳, 宮田なつき, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 (0) ROMBUNNO.D63 -272 2017年09月05日 [査読無し][通常論文]
   

  本研究は，人体有限要素モデルに対し，変形前のメッシュ品質を維持したまま，高速にモデルの姿勢を変形する手法の開発を目的とする．本報では，提案手法による手の有限要素モデルの姿勢変更の結果を報告する．また，姿勢変更手法として最も一般的である有限要素解析を用いて姿勢変更を行った場合と，提案手法により姿勢変更を行った場合のそれぞれについて，物体との接触応力解析の結果を比較し，提案手法の有用性を検証する．
• 鋳造品の迅速リバースエンジニアリングに関する研究―機械加工面間の微小フィーチャー認識とCADモデル生成―

  浦田昇尚, 伊達宏昭, 金井理, 後藤孝行, 安田星季 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 (0) ROMBUNNO.F35 -402 2017年09月05日 [査読無し][通常論文]
   

  本研究は鋳造品の迅速リバースエンジニアリングを目的に，計測メッシュを鋳肌面と機械加工面に分離しそれぞれへの必要精度でのモデリングにより実現する．本報ではこれまでに抽出した機械加工平面・円筒面に加え，回転形状の鋳造品を対象に従来抽出できなかった面取りやフィレット部といった機械加工面間の微小領域を回転面として抽出する．また，抽出した鋳肌面，回転面，その他の機械加工面の集合演算によりCADモデルを生成する．
• 円筒オブジェクト一致制約を利用したプラント配管系統レーザスキャン点群データの高精度レジストレーション(第2報)―重み付き最小二乗法導入によるレジストレーションの精度向上―

  森谷亮太, 金井理, 伊達宏昭, 渡辺正浩, 中野隆宏, 山内雄太 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 (0) ROMBUNNO.H03 -510 2017年09月05日 [査読無し][通常論文]
   

  プラント配管系統を複数個所から計測した点群同士の位置合わせでは，配管系統上の点群間の重複が少ない場合，精密な位置合わせとモデリングが行えない問題がある．そこで本研究では，各点群内から部分的な配管円筒オブジェクトを先に認識し，円筒群が空間で一致する幾何制約を利用して，重複が少ない場合でも，点群間のラフおよび精密レジストレーションを行う手法を提案する．本報では，最小二乗法による最適解算出時において，点の入射角，計測距離やモデルからのフィッティング誤差等の重みを伴った重み付き最小二乗法を導入することにより，精密レジストレーションの精度向上を行ったので報告する．
• 点群投影画像に基づく大規模環境レーザ計測点群の自動位置合わせ グラフ表現を用いた複数点群のロバスト・高精度位置合わせ

  角太樹, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 (0) ROMBUNNO.H02 -546 2017年03月01日 [査読無し][通常論文]
   

  本研究は大規模環境レーザ計測点群のロバストかつ高精度な自動位置合わせ技術の開発を行う．本手法ではまず，既提案の点群投影画像を用いたラフ位置合わせと妥当性判定，およびICPによる精密位置合わせを行う．その実行結果と各点群の推定計測位置から得た点群の幾何学的関係を用いて，各点群の隣接関係とそのグラフ表現を構築し，累積誤差の緩和を行う複数点群の位置合わせを実施する．
• 市街地MMS計測点群からの建物LODモデリング デプス画像を用いた3次元ファサードモデリング

  峯後俊秀, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 (0) ROMBUNNO.H16 -566 2017年03月01日 [査読無し][通常論文]
   

  建物の3次元モデルは用途により必要とされる詳細度（LOD）が異なり，複数の詳細度で建物モデルを表現することが求められる．前報までにCityGMLのLOD0（建物のフットプリント），LOD1（LOD0の鉛直スイープ）建物モデルを生成し，さらに規則性を持つ窓のモデル化を行った．本報ではさらに詳細度の高い建物モデルを生成することを目的とし，ファサード近傍の建物点集合より生成したデプス画像からの矩形抽出に基づくファサードモデリングを行う．
• 大規模3次元実環境モデル内における人間行動シミュレーションとそのアクセシビリティ評価への応用 デジタルヒューマン経路探索シミュレーションに基づく経路発見容易性評価技術の有効性・妥当性検証

  丸山翼, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 (0) ROMBUNNO.H08 -556 2017年03月01日 [査読無し][通常論文]
   

  本研究では，高齢者を含む誰もが屋内外環境を支障なく安全・快適に利用できるかといった環境アクセシビリティの定量評価が可能な人間行動シミュレーション技術の開発を目的とする．前報では，写真測量技術により構築された3次元実環境モデル上でのデジタルヒューマン経路探索シミュレーションによる環境の経路発見容易性評価技術を開発した．本報ではその有効性と妥当性を，シミュレーション結果と実被験者による経路探索実験結果の比較に基づき検証した．
• 円筒オブジェクト一致制約を利用したプラント配管系統レーザスキャン点群データの高精度レジストレーション

  森谷亮太, 金井理, 伊達宏昭, 渡辺正浩, 中野隆宏, 山内雄太 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 ROMBUNNO.H23 2017年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• メッシュ変形に基づく人体有限要素モデルの高速姿勢変更手法の開発 SSDとMVCを用いた人体四面体メッシュの変形

  廣澤憲麻, 伊達宏昭, 金井理, 多田充徳, 宮田なつき 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 ROMBUNNO.H69 2017年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 寸法駆動変形およびメッシュ適合に基づく解析用四面体メッシュ生成法の有効性検証

  前濱宏樹, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 ROMBUNNO.H33 2017年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• レーザ計測点群から矩形・円形断面が混在する配管系統の自動認識

  鳴海晶也, 金井理, 伊達宏昭, 脇坂英佑 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 ROMBUNNO.H24 2017年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 鋼橋レーザ計測点群からの規格部材の自動抽出

  橋川元彰, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 ROMBUNNO.H26 2017年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 難計測部をもつ空調設備as‐built3次元モデル構築のための最適スキャナ配置計画(第2報) 計測重要度を考慮したスキャナ配置位置の推定と効果検証

  脇坂英佑, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 ROMBUNNO.H07 2017年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• レーザ計測点群に対する局所形状特徴量の抽出とその応用 各局所形状特徴量の比較と特徴線生成への応用

  加藤雅志, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 ROMBUNNO.H14 2017年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 高解像度CT画像に対する心臓内膜の3次元運動解析

  木村仁美, 伊達宏昭, 金井理, 松居喜郎, 若狭哲 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2017 ROMBUNNO.C79 2017年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• レーザ計測点群から配管ダクトの自動認識に関する研究 第1報 角ダクトの認識

  脇坂英佑, 鳴海晶也, 金井理, 伊達宏昭 新菱冷熱中央研究所報 23 63‐68 2016年08月25日 [査読無し][通常論文]
  
• 点群投影画像に基づく大規模環境レーザ計測点群の自動位置合わせ 点群特徴を用いた画像の拡張による効率化

  角太樹, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2016 ROMBUNNO.I15 2016年08月20日 [査読無し][通常論文]
  
• 大規模3次元実環境モデル内における人間行動シミュレーションとそのアクセシビリティ評価への応用 3次元レーザ計測点群からのつまづきリスク潜在領域の抽出

  丸山翼, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2016 ROMBUNNO.I21 2016年08月20日 [査読無し][通常論文]
  
• 難計測部をもつ空調設備as‐built3次元モデル構築のための最適スキャナ配置計画(第1報) 不完全なSfMモデルに基づいた計測対象空間の空間占有状態分類手法

  脇坂英佑, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2016 ROMBUNNO.I09 2016年08月20日 [査読無し][通常論文]
  
• 鋳造品の迅速リバースエンジニアリングに関する研究―計測メッシュからの計測困難な貫通穴の推定―

  浦田昇尚, 伊達宏昭, 金井理, 後藤孝行, 安田星季 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2016 ROMBUNNO.I61 2016年08月20日 [査読無し][通常論文]
  
• 大規模3次元実環境モデル内における人間行動シミュレーションとそのアクセシビリティ評価への応用―デジタルヒューマンの視覚に基づくサインの可視性・視認性の推定機能の開発―

  丸山翼, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2016 ROMBUNNO.N05 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 航空写真計測メッシュとMMS計測点群を用いた高品質市街地モデル生成―MMS計測点群による航空写真計測メッシュの改善―

  吉村玲二, 伊達宏昭, 金井理, 本間亮平, 織田和夫, 池田辰也 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2016 ROMBUNNO.N19 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• レーザ計測点群からの空調ダクト配管系統の自動認識に関する研究(第2報)―領域成長法による認識率向上―

  鳴海晶也, 金井理, 伊達宏昭, 脇坂英佑 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2016 ROMBUNNO.N04 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• コンクリート構造物点検のための3次元Localization手法の開発(第2報)―Random Dot MarkerとRGB‐Dカメラによる3次元Localizationシステムの精度評価―

  奥野洋朗, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2016 ROMBUNNO.N16 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 点群投影画像に基づく複数大規模環境レーザ計測点群の自動レジストレーション―空間分類に基づくレジストレーション妥当性評価を用いた手法性能改善―

  角太樹, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2016 ROMBUNNO.N20 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 市街地MMS点群からの機械学習手法によるセグメンテーションと建物LODモデリング

  峯後俊秀, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2016 ROMBUNNO.N08 -780 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
   

  近年，市街地環境における景観や都市計画，防災等のシミュレーションの需要が高まっており，これらシミュレーションにおいては様々な詳細度（LOD）の市街地3次元モデルが要求される．本研究では，MMS点群からの市街地LODモデルの生成を目的とする．本報告では，機械学習手法であるAdaboostを用いた市街地点群のセマンティックセグメンテーションと，LODを考慮した建物モデルの効率的な生成手法を提案する．
• 鋳造品の迅速リバースエンジニアリングに関する研究―高品質CADモデル生成のための鋳肌面境界と機械加工面の整形―

  浦田昇尚, 伊達宏昭, 金井理, 後藤孝行, 安田星季 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2016 ROMBUNNO.C63 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 配管系統のレーザ計測とモデル化のための最適スキャナ位置推定(第2報)―認識率検証の高精度化と効率化―

  山西伸哉, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2016 ROMBUNNO.N13 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• RGB‐Dカメラを用いたデジタルヒューマンモデルに対するインタラクティブ教示システム(第3報)―最適化手法に基づく製品モデルに対する姿勢フィット―

  久澤大輝, 金井理, 伊達宏昭, 多田充徳, 宮田なつき, 遠藤維 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2016 ROMBUNNO.N37 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 組立製品の効率的解析用四面体メッシュ生成法

  前濱宏樹, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2016 ROMBUNNO.C74 -206 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
   

  CAEにおける組立製品の解析の効率化を目的とし，個別に生成された各部品の四面体メッシュから，組立品のコンフォーマルなメッシュを生成し，部品間の相対運動を可能とする手法を提案する．局所位相変更と頂点移動を用いた部品間の境界三角形メッシュの一致処理，局所位相変更を用いた扁平・裏返り要素除去及び密度制御，ODTに基づく品質改善により組立製品の解析用四面体メッシュを効率的に生成する．
• リバースエンジニアリングにおける3D CAD/CAMデータ作成支援ツールの開発

  安田星季, 万城目聡, 神生直敏, 櫻庭洋平, 岩越睦郎, 浦田昇尚, 伊達宏昭, 金井理, 後藤孝行 北海道立総合研究機構工業試験場報告 (314) 59‐66 2015年08月31日 [査読無し][通常論文]
  
• レーザ計測点群からの空調ダクト配管系統の自動認識に関する研究(第1報)―矩形断面ダクトの認識―

  鳴海晶也, 金井理, 伊達宏昭, 脇坂英佑 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.A61 2015年08月20日 [査読無し][通常論文]
  
• 実環境のレーザ計測点群内における人間行動シミュレーションとそのアクセシビリティ評価への応用(第9報)―歩行中のつま先クリアランス推定・表示機能の開発―

  丸山翼, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.A36 2015年08月20日 [査読無し][通常論文]
  
• 鋳造品の迅速リバースエンジニアリングに関する研究―ネジ加工領域の検出とそのパラメータ抽出―

  浦田昇尚, 伊達宏昭, 金井理, 後藤孝行, 安田星季 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.A32 2015年08月20日 [査読無し][通常論文]
  
• 空間・移動物体に対する効率的高品質メッシュ生成法―接触を伴う物体運動に対するメッシュ適合―

  前濱宏樹, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.A30 2015年08月20日 [査読無し][通常論文]
  
• 未計測領域補完のためのTLSとデプスカメラ計測点群の自動レジストレーション

  角太樹, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.A68 2015年08月20日 [査読無し][通常論文]
  
• 鋳造品の迅速リバースエンジニアリングに関する研究―面粗さ推定法と鋳肌面分離性能の改善―

  浦田昇尚, 伊達宏昭, 金井理, 後藤孝行, 安田星季 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.H02 2015年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 市街地レーザ計測点群からの柱状物体認識に関する研究―柱状物体部品の高精度抽出法とボクセル表現を用いた部品認識法―

  江戸太樹, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.H66 2015年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 実環境のレーザ計測点群内における人間行動シミュレーションとそのアクセシビリティ評価への応用(第8報)―階段や坂道を歩行可能なMoCap‐based歩行シミュレーションの開発―

  丸山翼, 金井理, 伊達宏昭, 多田充徳 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.H79 2015年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 配管系統のレーザ計測とモデル化のための最適スキャナ位置推定(第1報)―位置推定の高速化と認識率検証の効率化―

  山西伸哉, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.H81 2015年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• RGB‐Dカメラを用いたデジタルヒューマンモデルに対するインタラクティブ教示システム(第一報)―距離場と物理シミュレーションを用いた製品モデルに対する姿勢フィット手法―

  久澤大輝, 金井理, 伊達宏昭, 多田充徳, 宮田なつき, 遠藤維 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.H33 2015年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 基本メッシュのフィッティングによるレーザ計測点群からの市街地環境メッシュモデリング―サンプルメッシュを用いた類似形状物体の抽出と自動モデリング―

  新田一馬, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.H43 2015年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• コンクリート構造物点検のための3次元Localization手法の開発―Random Dot MarkerとRGB‐DカメラによるLocalization精度の評価―

  奥野洋朗, 金井理, 伊達宏昭, 丸山翼 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.H62 2015年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 走行軌跡を用いた市街地MMS計測点群の高精度レジストレーション―GCPを参照した点群位置修正と大規模点群データへの通用―

  高井俊吾, 伊達宏昭, 金井理, 本間亮平, 織田和夫, 池田辰也 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.H74 2015年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• GPUプログラミングによるデプスカメラを用いた屋内自己位置推定

  畠山龍, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.H69 2015年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 空間・移動物体に対する効率的高品質メッシュ生成法

  前濱宏樹, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.H03 2015年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 航空写真計測メッシュとMMS計測点群を用いた高品質市街地モデル生成―計測データ間の位置合わせ―

  吉村玲二, 伊達宏昭, 金井理, 本間亮平, 織田和夫, 池田辰也 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2015 ROMBUNNO.H46 2015年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 鋳肌面・機械加工面分離に基づく鋳造品の迅速リバースエンジニアリングに関する研究

  浦田昇尚, 伊達宏昭, 金井理, 後藤孝行, 安田星季 日本設計工学会研究発表講演会講演論文集 2015 29 -32 2015年 [査読無し][通常論文]
  
• デジタルヒューマンモデルに対するデプスカメラを用いたインタラクティブな姿勢教示手法

  久澤大輝, 多田充徳, 宮田なつき, 遠藤維, 金井理, 伊達宏昭 日本設計工学会研究発表講演会講演論文集 2015 33 -36 2015年 [査読無し][通常論文]
  
• 大規模実環境アクセシビリティ評価に向けたデジタルヒューマン歩行シミュレーションの開発

  丸山翼, 金井理, 伊達宏昭 日本設計工学会北海道支部研究発表論文集 2014 (1) 5 -6 2015年 [査読無し][通常論文]
  
• 組立製品の効率的解析のための高品質四面体メッシュ生成(空間・物体を分割した四面体メッシュの物体運動への適合)

  前濱宏樹, 伊達宏昭, 金井理 日本設計工学会研究発表講演会講演論文集 2015 37 -40 2015年 [査読無し][通常論文]
  
• CAE効率化のための解析用四面体メッシュの寸法駆動変形―変形領域の局所化によるメッシュ変形とメッシュ品質改善の高速化―

  前濱宏樹, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.K38 2014年09月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 基本メッシュのフィッティングによるレーザ計測点群からの市街地環境メッシュモデリング

  新田一馬, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.H05 2014年09月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 走行軌跡を用いた市街地MMS計測点群の高精度レジストレーション―ラフレジストレーションとずれ算出用部分点群の適応的抽出―

  高井俊吾, 伊達宏昭, 金井理, 本間亮平, 織田和夫, 池田辰也 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.H20 2014年09月01日 [査読無し][通常論文]
  
• GPUプログラミングによるデプスカメラを用いた屋内自己位置推定の高速化

  畠山龍, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.H22 2014年09月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 実環境のレーザ計測点群内における人間行動シミュレーションとそのアクセシビリティ評価への応用(第6報)―MoCapデータに基づくデジタルヒューマンモデル歩行シミュレーションの高精度化―

  丸山翼, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.H17 2014年09月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 実環境のレーザ計測点群内における人間行動シミュレーションとそのアクセシビリティ評価への応用(第5報)―低密度計測点群からの歩行面領域点群抽出アルゴリズムの開発―

  丸山翼, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.E33 2014年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• パーツ分析に基づいた市街地レーザ計測点群からの柱状物体役割認識

  江戸太樹, 伊達宏昭, 金井理, 武田浩志 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.J62 2014年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 3次元幾何公差検証のための計測点群への形体フィッティングアルゴリズムライブラリの提案

  岩崎匠史, 金井理, 伊達宏昭, 渡辺正浩, 谷口敦史 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.J73 2014年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 走行軌跡を用いた市街地MMS計測点群の高精度レジストレーション マルチパス計測データへの適用とレジストレーションの頑健性改善

  高井俊吾, 伊達宏昭, 金井理, 新名恭仁, 織田和夫, 池田辰也 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.E39 2014年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 頂点タイプ分類とRANSACによる差分点を含む屋内環境レーザ計測点群のBIM構成要素へのマッチング

  山岡晋也, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.E31 2014年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 配管系統レーザ計測におけるスキャンオクルージョン最小化のための最適スキャナ配置の自動推定

  川島千明, 金井理, 伊達宏昭, 山西伸哉 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.E43 2014年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 曲面情報と空間埋め込みを用いた解析用四面体メッシュの寸法駆動変形

  前濱宏樹, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.J77 2014年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 情報機器プロトタイピングためのRP造型モデルを用いた三次元トラッキング(第3報)―ユーザ入力・モデルトラッキング・UIシミュレーション機能の統合―

  JIABIN Guan, 金井理, 伊達宏昭 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.O18 2014年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• レーザ計測点群からの市街地環境メッシュモデリングに関する研究―サンプルメッシュを用いた街路樹の抽出・認識と自動モデリング―

  新田一馬, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.E36 2014年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 大規模環境の統合点群モデルの自動生成(第三報)―点群ペア位置合せとマッチ判定による複数点群の完全自動位置合せ―

  松山雄介, 伊達宏昭, 金井理 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2014 ROMBUNNO.E45 2014年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• デジタルハンドにおける操作力推定の為の指の生体力学モデルの構築

  清水 康友, 金井 理, 伊達 宏昭, 白土 博樹, 神島 保, 荻子 仁泰 精密工学会学術講演会講演論文集 2011 (0) 107 -108 2011年 [査読無し][通常論文]
   

  製品設計の為のデジタルハンドを用いた仮想エルゴノミック評価を行う際に，製品の把持や操作の為の手指の力を推定することは，この評価を合理的に行う基準として非常に有効である．本報告では，その評価を行う為の指の筋骨格の生体力学モデルを構築する為，製品把持時の指の腱，筋肉，関節表面に発揮される力を非線形最適化手法により導出する手法を提案する．更に，過去に発表された論文における実験結果と比較し，検証を行う．
• 13-3 三次元シーンアニメーションからの四次元メッシュモデルの生成(第13部門 映像表現)

  小野里 雅彦, 川岸 良次, 加藤 航平, 伊達 宏昭, 田中 文基 映像情報メディア学会年次大会講演予稿集 (2010) 13 -3-1-"13-3-2" 2010年08月31日 

  The authors' group has been developing a geometric modeling system which generates four-dimensional mesh models using a time sequence of three dimensional voxel models captured from OpenGL scene animation. Each four-dimensional mesh model includes object's dynamic information like movement and deformation.
• 2316 4次元形状モデリングに基づく動的対象の設計(OS2-1 設計理論・方法論I,OS2 設計理論・方法論)

  小野里 雅彦, 川岸 良次, 伊達 宏昭, 田中 文基 設計工学・システム部門講演会講演論文集 2009 (19) 471 -475 2009年10月28日 

  In usual design process with a three-dimensional CAD system, it is difficult to decide a shape, position and orientation, and motion of a design object simultaneously. Four-dimensional geometric modeling enables us to deal with a dynamic three-dimensional design object as a static object in a higher-order space of space-time extension. The authors have been developing a four-dimensional geometric modeling system which weaves four-dimensional mesh models from successive three-dimensional voxel models. This report presents discussion on how four-dimensional geometric modeling effects both the concept of design objects and design processes.
• C24 STEPを用いた工作機械の構造・形状統合モデルの提案とその5軸加工への応用(第2報) : モデリングシステムの構築と統一的逆運動学計算手法の提案(OS-4 生産システムとCAD/CAM(1))

  下川部 晴紀, 田中 文基, 小野里 雅彦, 伊達 宏昭 生産加工・工作機械部門講演会 : 生産と加工に関する学術講演会 2008 (7) 191 -192 2008年11月21日 

  In machining process, especially multiaxis NC machining, it is necessary to simulate the motion for confirmation of NC data. However, in such case, there are three problems; 1) It is no common integrated model of kinematics and shape for machine tools. 2) It is no modeling system of integrated machine tool model. 3) It is no unified solving method of inverse kinematics. To solve these problems, an integrated model of kinematic model and shape model for machine tools based on STEP(ISO10303) is proposed. A modeling system to generate an integrated model to associate kinematic model with shape model is developed and the integrated model for 5-axis machining is generated as an example. A motion simulation system including a unified solving method of inverse kinematics using Groebner Basis is also developed.
• 2P2-B02 倒壊家屋のがれきモデルを用いたレスキューロボットのアクセス性評価(サーチ&レスキューロボット・メカトロニクス)

  毛利 健二, 増田 寿信, 小野里 雅彦, 田中 文基, 伊達 宏昭 ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2008 "2P2 -B02(1)"-"2P2-B02(2)" 2008年06月06日 

  In order to evaluate the rescue robots' performance in disaster areas by earthquake, it is necessary to analyze the charateristics of rubble with a large number of house structural elements. The paper deals with digital rubble models of wooden houses by collapsing process simulation using a physical engine. Different rubble models are constructed by changing the condition of the house structural parameters and their rubble characteristics are analyzed for accessibility of rubble's inside space by rescue robots.
• 2P1-K05 物理エンジンを利用したがれきの形態解析とその応用に関する研究(サーチ&レスキューロボット・メカトロニクス)

  増田 寿信, 小野里 雅彦, 伊達 宏昭, 田中 文基 ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2007 "2P1 -K05(1)"-"2P1-K05(4)" 2007年05月11日 

  In order to use for the design and assessment for the rescue robots, it is necessary to analyze rubble. To get huge amount rubble's models with speed, we have constructed rubble with only balance, which is decided by location of vertexes and center of gravity. Recently physics engines are developing rapidly, and are able to treat real-time simulation with physical effects. After evaluating three typical physics engines, which are PhysX, Havok FX, gaming engine in Blender, the rubble construct simulator is developed by using PhysX. The simulator makes it possible to construct and handle rubble with physical effects.
• 2A2-A03 飛行ロボットの飛行軌跡および空撮ビデオのGIS連携に関する研究(飛行ロボット・メカトロニクス)

  梅本 淳, 小野里 雅彦, 田中 文基, 伊達 宏昭 ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2007 "2A2 -A03(1)"-"2A2-A03(2)" 2007年05月11日 

  Aerial videos are effective to obtain the situation of a stricken area at disaster outbreak. It takes, however, much time and cost to analyze video contents for finding out the scene in which the damage of a watching point is confirmed. We have been developing a metadata generation method in which a necessary point in an aerial video is retrieved quickly by using aerial videos associated with moving camera data of positions and orientations. The positions and orientations of a moving camera are acquired by GPS and INS installed on a helicopter. We judge whether a destination is included in the view cone of a camera from orientations of a camera and a position of a destination to be it and calculate the time when a destination is recorded.
• 複素生産空間のためのユニバーサル・ポインティングとサイバー・アノテーション

  小野里雅彦, 田中文基, 伊達宏昭 日本機械学会生産システム部門講演会講演論文集 2007 (Web) 2007年
• GISを用いた指定場所映像の空撮ビデオアーカイブ検索手法に関する研究

  梅本純, 小野里雅彦, 中西弘明, 伊達宏昭, 田中文基 第8回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会講演論文集 1121 -1122 2007年 [査読無し][通常論文]
  
• N_039 e-learningにおけるSCORM規格によるコンテンツ分散共有のためのリポジトリシステムの開発 : 分散学習コンテンツ作成システムの開発(N分野:教育・人文科学)

  渡辺 将史, 田中 文基, 小野里 雅彦, 伊達 宏昭 情報科学技術フォーラム一般講演論文集 5 (4) 407 -408 2006年08月21日
• N_040 分散アプリケーションサービスによるe-learning学習支援管理情報基盤(N分野:教育・人文科学)

  田中 文基, 渡辺 将史, 小野里 雅彦, 伊達 宏昭 情報科学技術フォーラム一般講演論文集 5 (4) 409 -410 2006年08月21日
• 2P2-D32 災害情報データベースのための空撮ビデオ映像のメタデータ生成に関する研究

  梅本 純, 小野里 雅彦, 田中 文基, 伊達 宏昭 ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2006 "2P2 -D32(1)"-"2P2-D32(4)" 2006年 

  Aerial videos are effective to obtain the situation of a stricken area at disaster outbreak. It takes, however, much time and cost to analyze video contents for finding out the scene in which the damage of a watching point is confirmed. We have been developing a metadata generation method in which a necessary point in an aerial video is retrieved quickly. We use aerial videos associated with moving camera data of positions and orientations. The position data sequence and the orientation data sequence are respectively converted into a NURBS curve for noise reduction and data compression. The camera moving trace represented by the NURBS curves is used for visible judgment of the watching point. We examined the proposed method with a hand-moving camera instead of aerial camera. A future plan is to apply the method to aerial video recorded by an unmanned helicopter.
• 災害情報データベースのための空撮ビデオ映像とGISの連携手法に関する研究

  梅本純, 小野里雅彦, 田中文基, 伊達宏昭, 中西弘明 2006年度精密工学会北海道支部学術講演会講演論文集 19 -20 2006年 [査読無し][通常論文]
  
• 被災状況確認を目的とした自律無人ヘリコプタの空撮ビデオからの指定場所映像の検索手法

  梅本純, 小野里雅彦, 中西弘明, 伊達宏昭, 田中文基 第７回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2006) 講演論文集 2006年 [査読無し][通常論文]
  
• 1306 CAE効率化のための多重解像度メッシュモデリングシステム(OS1 生産システムの設計・管理・評価)

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史, 西垣 一朗 生産システム部門講演会講演論文集 2006 (0) 17 -18 2006年 [査読無し][通常論文]
   

  With the progress of 3D scanning technology and storing mesh data to 3D model databases, the use of the meshes obtained by scanning and DB querying in CAE have been strongly required in addition to those obtained from traditional meshing of solid models. In this paper, we introduce our multiresolution mesh modeling system that can satisfy above requirements. Our system includes the functions that allow us to use several kinds of meshes in the CAE ; mesh properties control, mesh density control, feature suppression, and mesh combining. The effective use of them in the CAE is also described.
• 広域的法線評価と改良Watershed 法に基づくメッシュモデルの特徴稜線抽出手法

  溝口 知広, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 情報処理学会論文誌 46 (12) 3175 -3187 2005年12月15日 

  近年，リバースエンジニアリングや3D データベースの検索など，様々なリソースからのメッシュモデルの入手が可能となり，工業製品開発における意匠設計段階でこのようなメッシュモデルを用いる機会が多くなった．しかし，工業製品開発の詳細設計のためには，最終的に設計対象のソリッドモデルを生成することが必要であり，製品開発期間短縮のため，メッシュモデルからソリッドモデルを自動で生成する技術が望まれている．そこで本研究では，メッシュモデルからのソリッドモデルの自動生成を支援するための，広域的法線評価と改良Watershed 法に基づくメッシュモデルの特徴稜線抽出手法を提案する．ここで述べる特徴稜線とは，機能的に1 つの面分として認識することが望ましい三角形集合からなる領域の境界線を意味する．本手法では，メッシュに含まれる測定ノイズやメッシュ分割方法の影響を受けにくい特徴稜線抽出が可能である．また，特徴稜線で囲まれた領域を1 つの面分として認識でき，従来の特徴稜線抽出手法では抽出しにくかったフィレット面の境界線を特徴稜線として抽出することもできる．さらに，異なる抽出パラメータ設定より得られる特徴稜線群のうちのユーザが要求する稜線のみを選択的に合成し，これらを3 次元CAD システムで読み込む機能も実現した．Recently, mesh models are easily obtained from several resources such as reverse engineering and searching 3D database. These mesh models are often used at the style design stage in product development. But at the detail design stage, solid models are necessary, therefore the technique which automatically generates solid models from mesh models is required for more efficient product development. In this paper, we propose a new method of feature edges extraction of triangular mesh models based on wide range normal evaluation and segmentation using modified Watershed method for generating solid models from mesh models automatically. We define feature edges as boundary edges of the region consisting of a set of triangles which should be recognized as a face. Our method is robust for scanning noise and differences of mesh connectivity, and it allows us to recognize the region bounded by extracted feature edges as a face. Our method also enables the extraction of boundary edges of fillet surface as feature edges, which was difficult by previous methods. Moreover we implemented the functions for selecting and collecting required feature edges which are extracted at different parameter settings for extractions by user interactions, and importing resulting feature edges into 3D CAD system.
• メッシュモデルの特徴稜線抽出に関する研究:広域的法線評価と改良Watershed法に基づくメッシュモデルの特徴稜線抽出手法

  溝口 知広, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 精密工学会学術講演会講演論文集 2004 (0) 10 -10 2004年 [査読無し][通常論文]
   

  本研究では,三角形メッシュモデルの形状機能面単位での処理を目的とした,広域的法線評価とWatershed法に基づくメッシュモデルの特徴稜線抽出手法を提案してきた.既提案手法では,Watershed法の性質上抽出されない稜線がある,1通りの抽出パラメータ設定のみでは目的とする稜線の抽出が行えないといった問題点があった.そこで本報では,Watershed法の改良と,異なる設定ごとに抽出された特徴稜線を集約する機能により,要求する特徴稜線群を効率よく抽出可能な手法を提案する.
• 複雑形状高密度測定点群に対する細分割曲面リバースエンジニアリング手法(S60-2 生産システムの新展開(2),S60 生産システムの新展開)

  遠藤 維, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 年次大会講演論文集 2004 (0) 59 -60 2004年 [査読無し][通常論文]
   

  In terms of smooth surface generation over arbitrary topological mesh, simplicity of geometric calculation, and easiness of LOD, subdivision surface has the attractive features as a surface to be fit in reverse engineering (RE). Recently, several fitting algorithms have been proposed for RE using subdivision surfaces. However, these are not suitable for RE in the industrial design process where the physical mock-up models have very complex product geometries. To solve this problem, we propose a new method for fitting a Loop subdivision surface to a given high resolution point cloud by using a quasi-interpolation and a non-uniform subdivision algorithm. The resulting initial control mesh that was fit to about 1,000,000 points had 12,000 faces with 10^<-6>6 normalized fitting error.
• 広域的法線評価と領域分けに基づく三角形メッシュモデルの特徴稜線抽出手法(S60-2 生産システムの新展開(2),S60 生産システムの新展開)

  溝口 知広, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 年次大会講演論文集 2004 (0) 61 -62 2004年 [査読無し][通常論文]
   

  Recently, triangular mesh models are widely used in product design and manufacturing. However, too many triangular patches are required for representing complex shapes accurately and it is also difficult to handle a meaningful set of triangular faces. To solve these problems, we propose a feature edge extraction method of triangular meshes based on segmentation using modified Watershed method and wide range normal evaluation. The proposed method robustly extracts feature edges from noisy mesh models, and enable to handle mesh models efficiently.
• メッシュモデリングと光造形法を用いたテクスチャ付モデル試作システム(J20-2 デジタルエンジニアリングによる製品開発革新(2),J20 デジタルエンジニアリングによる製品開発革新)

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史, 岩越 睦郎, 小林 政義 年次大会講演論文集 2004 (0) 249 -250 2004年 [査読無し][通常論文]
   

  The surface of many industrial products can be considered to have geometries consisting of a base shape and surface textures, such as detailed geometrical patterns, logotypes and symbols. In this paper, we propose a textured shape design method based on mesh-based texture integration, and introduce an efficient prototyping system of the textured shapes using proposed method and stereo lithography. In this system, we can simply generate the mesh model with texture, and the resulting mesh model can be directly applicable to stereo lithography. Therefore, prototypes of textured shapes can be produced efficiently.
• 多重解像度モデルを用いた解析メッシュ生成システムの開発(J03 CAD/CAE,J03 次世代のCAD/CAE)

  西垣 一朗, 伊達 宏昭, 金井 理 年次大会講演論文集 2004 (0) 89 -90 2004年 [査読無し][通常論文]
   

  We have developed an appearance-design-CAD-coupled simulation framework that will enable engineers to perform analysis simulations during the appearance design process. This is not only a prototype process, but also the most innovative product design process to date. We applied multi-resolution representation technology to an automatic mesh generation system, in order to obtain low-resolution analysis meshes from high-resolution appearance design meshes. Because engineers are able to design appearance and function all at once, we can eliminate redesigns caused by design defects in the original function design process.
• 有限要素解析用多重解像度メッシュモデリングに関する研究:四面体メッシュの適応的解像度制御

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史, 西垣 一朗, 土肥 高幸 精密工学会学術講演会講演論文集 2004 (0) 9 -9 2004年 [査読無し][通常論文]
   

  本研究では,高密度メッシュの低解像度化に基づいた,頑強で性質制御性の高い<br>有限要素解析用メッシュ生成手法を開発してきた.本報では,より様々な解析目的に<br>適したメッシュ生成を目的とした,局所的なメッシュの粗密付けが可能な多重解像度<br>四面体メッシュの解像度制御,並びに,メッシュ粗密分布を維持できる大局的な<br>解像度制御手法を提案し,幾つかの解析ケースへの適用例と共にその有効性を示す.
• 表面詳細を含むメッシュモデルの多重解像度表現化:メッシュ品質の改善とFEMへの応用

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 精密工学会学術講演会講演論文集 2003 (0) 7 -7 2003年 [査読無し][通常論文]
   

  本研究では，三角形メッシュモデル形状の表面詳細を選択的に除去&middot;保存した低解像度メッシュを得られる，フィルタリングに基づいたメッシュモデルの多重解像度表現化手法を提案してきた．本報告では，既提案法により得られる低解像度メッシュのFEM解析での利用を目的とし，面分の正三角形化，頂点価数の均一化など，FEM解析用メッシュに要求される性質を持つ低解像度メッシュを得られる多重解像度表現化手法を提案する．
• フィルタリングを用いた表面詳細を含むメッシュモデルの多重解像度化

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2002 (2) 5 -5 2002年10月01日 [査読無し][通常論文]
  
• J-31 干渉判定のための多重解像度メッシュモデル生成に関する研究 : 局所解像度制御と干渉判定処理への適用(モデリング,J.グラフィクス・画像)

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 情報科学技術フォーラム一般講演論文集 2002 (3) 263 -264 2002年09月13日 [査読無し][通常論文]
  
• フィルタリングとパラメタライゼーションに基づくメッシュモデルの表面詳細抽出と合成

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2002 (1) 260 -260 2002年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• パラメタライゼーションを用いたメッシュ合成によるフィレット生成

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸波 建史 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2001 (2) 38 -38 2001年09月01日 [査読無し][通常論文]
  
• B-spline Waveletを用いた点群からの細分割曲面モデル生成

  金井 理, 伊達 宏昭, 岸浪 建史 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2001 (2) 53 -53 2001年09月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 3003 ウエーブレット変換による多重解像度解析に基づく自由曲面用中間加工形状モデルの自動設計(OS-3 生産の高度化技術)

  金井 理, 伊達 宏昭, 岸浪 建史 ファクトリーオートメーション部門講演会講演論文集 2001 (1) 41 -42 2001年03月22日 [査読無し][通常論文]
   

  In the operation planning of 3-D free-form machining for die and cavity shapes, a series of intermediate shape models must be designed as the references of NC programming. In this paper, we apply a new wavelet-based multi-resolution analysis to the representation of a series of intermediate shape models for free-form surface machining. The proposed wavelet-based approach enables very compact data representation for these models, and enables the geometric relations between each resolution model to be designed so as to avoid overcut and to level the cutting loads. The effectiveness of the approach was verified through the simulation for practical free-form shape models.
• Wavelet変換を用いたテクスチャマッピングされたポリゴンの合成型多重解像度表現とLOD制御(<特集>コンテンツ制作のための形状処理と一般)

  三浦 夕季, 伊達 宏昭, 金井 理 情報処理学会研究報告. グラフィクスとCAD研究会報告 2001 (14) 19 -24 2001年02月16日 [査読無し][通常論文]
   

  テクスチャマッピングされた3次元ポリゴンモデルにおいて, ポリゴン面数やテクスチャ画像解像度が増大すると, 表示や転送を効率化するための多重解像度表現やLOD制御手法が必要となる.そこで本研究では, まずテクスチャマップされた任意位相ポリゴンモデルから, 画像を含めてWavelet変換が可能なSemi-regular位相のポリゴンモデルへ変換するリメッシュ化手法を提案する.さらに, リメッシュ後のポリゴンモデルと画像に対し, それぞれ3次元と2次元Wavelet変換を適用し, 用途に応じてポリゴンと画像の解像度を独立に制御できる合成型多重解像度表現されたモデルを構成する手法について述べる.
• 表面詳細を含む設計対象のメッシュモデリングと多重解像度表現(<特集>コンテンツ制作のための形状処理と一般)

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 情報処理学会研究報告. グラフィクスとCAD研究会報告 2001 (14) 43 -48 2001年02月16日 [査読無し][通常論文]
   

  本論文では, 三角形メッシュで表現された基本形状表面への, 微小な凹凸パターン, 文字等の表面詳細メッシュの合成法とその多重解像度表現法を提案する.柔軟かつ高精度なメッシュ合成を目的として, 単純な合成基準の入力に基づく, メッシュパラメタライゼーションを用いた表面詳細の計量や幾何拘束を保存する局所的なメッシュ合成手法を実現する.これにより, 基本形状及びその表面詳細形状を個別に設計でき, 設計効率の向上及び設計データの再利用を図ることができる.また, 合成されたモデルに対して, 基本形状が保存される多重解像度表現をエッジ削除規則に基づいて実現する.表面詳細が合成された形状モデルは, 解析/加工/表示などの観点から, その基本形状のみを利用したい場合も多く, 提案手法は, 表面詳細が合成された単一メッシュモデルを, 様々なアプリケーションの用途に合わせた解像度で効率的に利用することを可能にする.
• 高精度設計対象表現の為の3次元のポリゴンモデルへの表面詳細幾何合成とその詳細度制御手法

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2000 (2) 421 -421 2000年09月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 形状保存パラメタライゼーションに基づく合成型多重解像度表現のためのポリゴンリメッシュ化手法

  三浦 夕季, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2000 (2) 422 -422 2000年09月01日 [査読無し][通常論文]
  
• Wavalet変換による3次元ポリゴンデータとデジタル画像の合成型多重解像度表現に関する研究

  三浦 夕季, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2000 (1) 33 -33 2000年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• ウェーブレット変換を用いた多重解像度表現に基づくCAM用形状モデリング : 工具offset面を考慮した中間加工形状系列の加工性向上

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2000 (1) 56 -56 2000年03月01日 [査読無し][通常論文]
  
• ウェーブレット変換を用いた多重解像度表現に基づくCAM用形状モデリング-等高線加工用の多重解像度中間加工形状モデルの自動生成-

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 精密工学会大会学術講演会講演論文集 1999 (2) 148 -148 1999年09月01日 [査読無し][通常論文]
  
• 自由曲線の多重解像度近似における再帰分割法とウエーブレット変換法の相互関係

  金井 理, 伊達 宏昭, 岸浪 健史 精密工学会大会学術講演会講演論文集 1999 (1) 68 -68 1999年03月05日 [査読無し][通常論文]
  
• ウェーブレット変換による3次元ポリゴンモデルへの「電子透かし」の埋め込み

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史 精密工学会大会学術講演会講演論文集 1998 (2) 92 -92 1998年09月01日 [査読無し][通常論文]
  

講演・口頭発表等

• 点群処理の基礎~近傍探索，主成分分析，領域抽出，位置合せ~  [招待講演]

  伊達宏昭

  点群処理基礎技術講習会 2022年11月 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
• Quality LiDAR Point Cloud Acquisition and Modeling of Large-Scale Environments  [招待講演]

  Hiroaki Date

  2022 Frontier Measurements Workshop 2022年10月 シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
• 点群処理の基礎  [招待講演]

  伊達宏昭

  点群処理基礎技術講習会 2021年11月 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
• 計測品質を考慮したTLS点群の取得と処理  [招待講演]

  伊達宏昭

  3Dレーザスキャニング＆イメージングシンポジウム2021 2021年11月 シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
• 設備や環境の高品質計測点群取得と自動モデル化技術  [招待講演]

  伊達宏昭

  第27回画像センシングシンポジウム（SSII2021） 2021年06月 シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
• 点群処理の基礎〜近傍探索，特徴・領域抽出，位置合せ〜  [招待講演]

  伊達 宏昭

  点群処理基礎技術講習会 2019年09月 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
• High-quality 3D Scan Data Generation using Multiple Scanning Systems  [招待講演]

  Hiroaki Date

  The 5th International Symposium toward the Future of Advanced Researches in Shizuoka University 2019 2019年03月 口頭発表（招待・特別）
• 点群処理の基礎  [招待講演]

  伊達 宏昭

  点群処理基礎技術講習会 2018年09月 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
• High-Quality 3D Scan Data Generation using Multiple Scanning Systems  [通常講演]

  Hiroaki Date

  East Asia Innovation Accelerator Forum, The 1st Korea-China-Japan Joint Symposium 2018 2018年08月 シンポジウム・ワークショップパネル（公募）
• 点群処理の基礎  [招待講演]

  伊達宏昭

  点群処理基礎技術講習会 2017年09月 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
• 橋梁の維持管理支援のための３次元計測点群処理とその応用  [招待講演]

  伊達宏昭

  ３Dレーザスキャニング＆イメージングシンポジウム2016 2016年11月 シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
• レーザ計測による構造物のモデリングと維持管理支援技術  [招待講演]

  伊達宏昭

  復興加速化プロジェクト～3次元技術活用フォーラム～ 2016年10月 口頭発表（招待・特別）
• 点群処理の基礎  [招待講演]

  伊達宏昭

  点群処理基礎技術講習会 2016年09月 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
• 異種計測システムで取得した大規模環境計測データのレジストレーション  [招待講演]

  伊達宏昭

  3D レーザスキャニング＆イメージングシンポジウム2015 2015年11月 シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
• 点群の近傍探索と特徴抽出  [招待講演]

  伊達宏昭

  点群処理基礎技術講習会 2015年09月 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
• 主成分分析とセグメンテーション  [招待講演]

  伊達宏昭

  点群処理基礎技術講習会 2014年10月 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
• Registration of Point Clouds of Large-Scale Environments using Point Projection Images  [招待講演]

  伊達宏昭

  3D-Laser-scanning and Imaging Symposium JAPAN 2014 2014年09月 シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
• 大規模環境の3次元レーザ計測とモデリング技術  [招待講演]

  伊達宏昭

  2014年度精密工学会春季大会学術講演会シンポジウム 2014年03月 シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
• 効率的CAEのための有限要素解析用メッシュの編集技術  [招待講演]

  伊達宏昭

  第7回北海道CAE利用技術研究会 2013年09月
• 主成分分析とセグメンテーション  [招待講演]

  伊達宏昭

  精密工学会 点群処理基礎技術 講習会 2013年09月
• 形状・コンテクスト特徴を用いた市街地レーザ計測点群からの柱状物体認識  [通常講演]

  伊達宏昭, 横山博貴, 金井理, 武田浩志

  ViEW2012 2012年12月
• Point Cloud Processing & Applications  [通常講演]

  金井理, 伊達宏昭

  SPAR Europe 2012 University Pavilion 2012年11月
• Dimension-Driven Deformation and Quality Improvement of Finite Element Meshes  [招待講演]

  伊達宏昭

  4th KMU-HU Joint Workshop 2012年11月
• 点群のセグメンテーション／領域成長法とRANSAC  [招待講演]

  伊達宏昭

  精密工学会 点群処理基礎技術講習会 2012年09月
• MMS計測点群からの柱状物体抽出  [招待講演]

  伊達宏昭

  動体計測研究会(ARIDA) 2012年09月
• 3205 複素生産空間のためのユニバーサル・ポインティングとサイバー・アノテーション(OS3-2 知的生産のための技術)  [通常講演]

  小野里 雅彦, 田中 文基, 伊達 宏昭

  生産システム部門講演会講演論文集 2007年07月 

  Manufacturing activities in the industries are now deelply associated with advanced information technologies. A complex manufacturing space (CMS) is a formalization of a manufacturing system synthesized by a real system and a virtal system. In this paper, the interface betweeen human users and a CMS is mainly discussed, after the brief introduction of a CMS. Universal pointing is a key technology which enables a user to easily indicate various types of objects in a CMS with many input devices. Cyber annotation is a intension recording method to the indicated object by universal pointing. A ...
• N_040 分散アプリケーションサービスによるe-learning学習支援管理情報基盤(N分野:教育・人文科学)  [通常講演]

  田中 文基, 渡辺 将史, 小野里 雅彦, 伊達 宏昭

  情報科学技術フォーラム一般講演論文集 2006年08月
• N_039 e-learningにおけるSCORM規格によるコンテンツ分散共有のためのリポジトリシステムの開発 : 分散学習コンテンツ作成システムの開発(N分野:教育・人文科学)  [通常講演]

  渡辺 将史, 田中 文基, 小野里 雅彦, 伊達 宏昭

  情報科学技術フォーラム一般講演論文集 2006年08月
• 1306 CAE効率化のための多重解像度メッシュモデリングシステム(OS1 生産システムの設計・管理・評価)  [通常講演]

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史, 西垣 一朗

  生産システム部門講演会講演論文集 2006年06月 

  With the progress of 3D scanning technology and storing mesh data to 3D model databases, the use of the meshes obtained by scanning and DB querying in CAE have been strongly required in addition to those obtained from traditional meshing of solid models. In this paper, we introduce our multiresolution mesh modeling system that can satisfy above requirements. Our system includes the functions that allow us to use several kinds of meshes in the CAE ; mesh properties control, mesh density control, feature suppression, and mesh combining. The effective use of them in the CAE is also described.
• マルチレゾリューションメッシュモデリングとそのCAD/CAM/CAEへの応用  [招待講演]

  伊達 宏昭

  精密工学会秋季大会. シンポジウム資料 2005年09月
• メッシュモデルによる表面テクスチャ付き形状設計支援システム(ビジュアルシミュレーション(2))  [通常講演]

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史, 岩越 睦郎, 小林 政義

  情報処理学会研究報告. グラフィクスとCAD研究会報告 2005年05月 

  本論文では, 質感や機能面から重要となるしぼやロゴ等の微小な凹凸からなるテクスチャが貼り付けられた形状の効率的な設計・試作を支援するための, 三角形メッシュモデルを用いたテクスチャ付き形状設計支援システムについて述べる.本システムは, 3Dスキャンやテクスチャ抽出によるテクスチャメッシュデータの取得, 取得したテクスチャのデジタルデータ処理, ならびに, 領域や場所指定に基づくテクスチャメッシュ合成によるテクスチャ付き形状モデリング機能からなり, 効率的で柔軟なテクスチャ付き形状設計を実現している.
• 特徴稜線認識型メッシュスムージング手法の研究(メッシュ処理)  [通常講演]

  清水 貴文, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  情報処理学会研究報告. グラフィクスとCAD研究会報告 2005年05月 

  本研究では, 3次元スキャナから得られる測定ノイズを含むメッシュモデルのノイズ除去を目的とした, 特徴稜線認識型メッシュスムージング手法を提案する.はじめに法線投票テンソルの固有値解析により特徴稜線を構成するメッシュエッジ群を抽出する.次に抽出したメッシュエッジ群をbilateral filteringにより特徴稜線方向にスムージングし, 最後にメッシュ全体をbilateral filteringによりスムージングすることで, 特徴稜線が稜線方向に滑らかで, かつ特徴稜線を境界として持つフェイスの測定ノイズが除去されたメッシュが得られる.
• 多重解像度モデルを用いた解析メッシュ生成システムの開発(J03 CAD/CAE,J03 次世代のCAD/CAE)  [通常講演]

  西垣 一朗, 伊達 宏昭, 金井 理

  年次大会講演論文集 : JSME annual meeting 2004年09月 

  We have developed an appearance-design-CAD-coupled simulation framework that will enable engineers to perform analysis simulations during the appearance design process. This is not only a prototype process, but also the most innovative product design process to date. We applied multi-resolution representation technology to an automatic mesh generation system, in order to obtain low-resolution analysis meshes from high-resolution appearance design meshes. Because engineers are able to design appearance and function all at once, we can eliminate redesigns caused by design defects in the origi...
• メッシュモデリングと光造形法を用いたテクスチャ付モデル試作システム(J20-2 デジタルエンジニアリングによる製品開発革新(2),J20 デジタルエンジニアリングによる製品開発革新)  [通常講演]

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史, 岩越 睦郎, 小林 政義

  年次大会講演論文集 : JSME annual meeting 2004年09月 

  The surface of many industrial products can be considered to have geometries consisting of a base shape and surface textures, such as detailed geometrical patterns, logotypes and symbols. In this paper, we propose a textured shape design method based on mesh-based texture integration, and introduce an efficient prototyping system of the textured shapes using proposed method and stereo lithography. In this system, we can simply generate the mesh model with texture, and the resulting mesh model can be directly applicable to stereo lithography. Therefore, prototypes of textured shapes can be p...
• 広域的法線評価と領域分けに基づく三角形メッシュモデルの特徴稜線抽出手法(S60-2 生産システムの新展開(2),S60 生産システムの新展開)  [通常講演]

  溝口 知広, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  年次大会講演論文集 : JSME annual meeting 2004年09月 

  Recently, triangular mesh models are widely used in product design and manufacturing. However, too many triangular patches are required for representing complex shapes accurately and it is also difficult to handle a meaningful set of triangular faces. To solve these problems, we propose a feature edge extraction method of triangular meshes based on segmentation using modified Watershed method and wide range normal evaluation. The proposed method robustly extracts feature edges from noisy mesh models, and enable to handle mesh models efficiently.
• 複雑形状高密度測定点群に対する細分割曲面リバースエンジニアリング手法(S60-2 生産システムの新展開(2),S60 生産システムの新展開)  [通常講演]

  遠藤 維, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  年次大会講演論文集 : JSME annual meeting 2004年09月 

  In terms of smooth surface generation over arbitrary topological mesh, simplicity of geometric calculation, and easiness of LOD, subdivision surface has the attractive features as a surface to be fit in reverse engineering (RE). Recently, several fitting algorithms have been proposed for RE using subdivision surfaces. However, these are not suitable for RE in the industrial design process where the physical mock-up models have very complex product geometries. To solve this problem, we propose a new method for fitting a Loop subdivision surface to a given high resolution point cloud by using...
• フィルタリングを用いた表面詳細を含むメッシュモデルの多重解像度化  [通常講演]

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  精密工学会大会学術講演会講演論文集 2002年10月
• J-31 干渉判定のための多重解像度メッシュモデル生成に関する研究 : 局所解像度制御と干渉判定処理への適用(モデリング,J.グラフィクス・画像)  [通常講演]

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  情報科学技術フォーラム一般講演論文集 2002年09月
• フィルタリングとパラメタライゼーションに基づくメッシュモデルの表面詳細抽出と合成  [通常講演]

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  精密工学会大会学術講演会講演論文集 2002年03月
• B-spline Waveletを用いた点群からの細分割曲面モデル生成  [通常講演]

  金井 理, 伊達 宏昭, 岸浪 建史

  精密工学会大会学術講演会講演論文集 2001年09月
• パラメタライゼーションを用いたメッシュ合成によるフィレット生成  [通常講演]

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸波 建史

  精密工学会大会学術講演会講演論文集 2001年09月
• 3003 ウエーブレット変換による多重解像度解析に基づく自由曲面用中間加工形状モデルの自動設計(OS-3 生産の高度化技術)  [通常講演]

  金井 理, 伊達 宏昭, 岸浪 建史

  ファクトリーオートメーション部門講演会講演論文集 2001年03月 

  In the operation planning of 3-D free-form machining for die and cavity shapes, a series of intermediate shape models must be designed as the references of NC programming. In this paper, we apply a new wavelet-based multi-resolution analysis to the representation of a series of intermediate shape models for free-form surface machining. The proposed wavelet-based approach enables very compact data representation for these models, and enables the geometric relations between each resolution model to be designed so as to avoid overcut and to level the cutting loads. The effectiveness of the app...
• 表面詳細を含む設計対象のメッシュモデリングと多重解像度表現(<特集>コンテンツ制作のための形状処理と一般)  [通常講演]

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  情報処理学会研究報告. グラフィクスとCAD研究会報告 2001年02月 

  本論文では, 三角形メッシュで表現された基本形状表面への, 微小な凹凸パターン, 文字等の表面詳細メッシュの合成法とその多重解像度表現法を提案する.柔軟かつ高精度なメッシュ合成を目的として, 単純な合成基準の入力に基づく, メッシュパラメタライゼーションを用いた表面詳細の計量や幾何拘束を保存する局所的なメッシュ合成手法を実現する.これにより, 基本形状及びその表面詳細形状を個別に設計でき, 設計効率の向上及び設計データの再利用を図ることができる.また, 合成されたモデルに対して, 基本形状が保存される多重解像度表現をエッジ削除規則に基づいて実現する.表面詳細が合成された形状モデルは, 解析/加工/表示などの観点から, その基本形状のみを利用したい場合も多く, 提案手法は, 表面詳細が合成された単一メッシュモデルを, 様々なアプリケーションの用途に合わせた解像度で効率的に利用することを可能にする.
• Wavelet変換を用いたテクスチャマッピングされたポリゴンの合成型多重解像度表現とLOD制御(<特集>コンテンツ制作のための形状処理と一般)  [通常講演]

  三浦 夕季, 伊達 宏昭, 金井 理

  情報処理学会研究報告. グラフィクスとCAD研究会報告 2001年02月 

  テクスチャマッピングされた3次元ポリゴンモデルにおいて, ポリゴン面数やテクスチャ画像解像度が増大すると, 表示や転送を効率化するための多重解像度表現やLOD制御手法が必要となる.そこで本研究では, まずテクスチャマップされた任意位相ポリゴンモデルから, 画像を含めてWavelet変換が可能なSemi-regular位相のポリゴンモデルへ変換するリメッシュ化手法を提案する.さらに, リメッシュ後のポリゴンモデルと画像に対し, それぞれ3次元と2次元Wavelet変換を適用し, 用途に応じてポリゴンと画像の解像度を独立に制御できる合成型多重解像度表現されたモデルを構成する手法について述べる.
• 形状保存パラメタライゼーションに基づく合成型多重解像度表現のためのポリゴンリメッシュ化手法  [通常講演]

  三浦 夕季, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  精密工学会大会学術講演会講演論文集 2000年09月
• 高精度設計対象表現の為の3次元のポリゴンモデルへの表面詳細幾何合成とその詳細度制御手法  [通常講演]

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  精密工学会大会学術講演会講演論文集 2000年09月
• ウェーブレット変換を用いた多重解像度表現に基づくCAM用形状モデリング : 工具offset面を考慮した中間加工形状系列の加工性向上  [通常講演]

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  精密工学会大会学術講演会講演論文集 2000年03月
• Wavalet変換による3次元ポリゴンデータとデジタル画像の合成型多重解像度表現に関する研究  [通常講演]

  三浦 夕季, 伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  精密工学会大会学術講演会講演論文集 2000年03月
• ウェーブレット変換を用いた多重解像度表現に基づくCAM用形状モデリング-等高線加工用の多重解像度中間加工形状モデルの自動生成-  [通常講演]

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  精密工学会大会学術講演会講演論文集 1999年09月
• ウェーブレット変換を用いた多重解像度表現に基づくCAM用形状モデリング  [通常講演]

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 健史

  精密工学会大会学術講演会講演論文集 1999年03月
• 自由曲線の多重解像度近似における再帰分割法とウエーブレット変換法の相互関係  [通常講演]

  金井 理, 伊達 宏昭, 岸浪 健史

  精密工学会大会学術講演会講演論文集 1999年03月
• ウェーブレット変換による3次元ポリゴンモデルへの「電子透かし」の埋め込み  [通常講演]

  伊達 宏昭, 金井 理, 岸浪 建史

  精密工学会大会学術講演会講演論文集 1998年09月

担当経験のある科目（授業）

システム創成学特論
ディジタル幾何処理工学特論北海道大学大学院情報科学研究科
電気制御システム実験II北海道大学工学部情報エレクトロニクス学科電気制御システムコース
電気制御システム実験I北海道大学工学部情報エレクトロニクス学科電気制御システムコース
システム情報実験II北海道大学工学部情報エレクトロニクス学科システム情報コース
システム情報実験I北海道大学工学部情報エレクトロニクス学科システム情報コース
システム情報設計学特論北海道大学大学院情報科学研究科システム情報科学専攻
応用数学演習I北海道大学工学部情報エレクトロニクス学科
ディジタル形状設計北海道大学工学部情報エレクトロニクス学科システム情報コース
応用数学I北海道大学工学部情報エレクトロニクス学科

所属学協会

• 情報処理学会   精密工学会   

共同研究・競争的資金等の研究課題

• 実世界大規模構造物の形状理解のための，３次元計測ビッグデータの超高精細可視化

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(A)

  研究期間 : 2021年04月 -2025年03月 

  代表者 : 田中 覚, 陳 延偉, 矢野 桂司, 李 亮, 長谷川 恭子, 伊達 宏昭, 坂本 尚久, 山口 欧志, 坂野 雄一
• 点品質最適化に基づく環境3次元計測点群データ処理手法の開発

  文部科学省：科学研究費補助金(基盤研究(C))

  研究期間 : 2018年04月 -2021年03月 

  代表者 : 伊達宏昭
• 複数種の3Dスキャナを用いた大規模環境の高品質点群生成

  文部科学省：科学研究費補助金(基盤研究(C))

  研究期間 : 2014年04月 -2017年03月 

  代表者 : 伊達宏昭
• レーザスキャンとデジタルヒューマンを融合した大規模実環境のアクセシビリティ評価

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究

  研究期間 : 2014年04月 -2016年03月 

  代表者 : 金井 理, 伊達 宏昭

   

  実際の大規模な屋内外環境の３次元レーザスキャンから，その環境に存在する物体の詳細形状や意味属性までをも高精度に再現した３次元実環境モデルを自動構築し，その環境モデル内で，視覚や自律歩行を模擬できる精緻な人間のモデルであるデジタルヒューマンモデル(DHM)を動作させ，行動時に人間にかかる身体的・認知的負荷を数値的に予測推定するシステムを開発した．これにより，屋内外の実環境に対する「アクセシビリティ」を，レーザスキャン計測データと計算機シミュレーションのみから効率的・合理的に評価できるソフトウエアを試作し，その有効性を検証した．
• レーザスキャンによる３次元ａｓ－ｂｕｉｌｔ設備モデルの全自動構築・更新技術の開発

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)

  研究期間 : 2012年04月 -2015年03月 

  代表者 : 金井 理, 伊達 宏昭, 溝口 知広

   

  社会インフラに用いられる大型設備の現況を反映し，設備の意味情報が付加された３次元モデルである「as-built設備モデル」を，レーザスキャナによる現況設備の計測点群から全自動で構築でき，かつ長期に渡り，モデル情報を最小限の追加レーザスキャン作業で継続的に更新可能な，高い自動化レベルをもつ形状認識・モデリング処理のソフトウエアを開発する．また，化学プラント・大型ビル・発電施設などのように，モデル化すべき設備のクラスが変っても，認識やモデリングの基本処理が不変性・共通性をもつアルゴリズムを考案することが，本研究の目的である．
• レーザ計測点群の高精度認識に基づく大規模環境自動メッシュモデリング

  文部科学省：科学研究費補助金(若手研究(B))

  研究期間 : 2012年 -2013年 

  代表者 : 伊達 宏昭

   

  本研究では，大規模環境のレーザ計測点群から環境のメッシュモデルを自動生成する一連のデータ処理技術の開発を行った．具体的には，次の5つのデータ処理アルゴリズムの開発を行った：①大規模環境レーザ計測点群の効率的レジストレーション（位置合せ），②計測した環境の視認性改善のための効果的点群表示，③市街地計測点群のセグメンテーション，④市街地環境における柱状物体の自動認識・分類，⑤市街地環境の地物（街路樹・柱状物体）のメッシュモデリング．実計測点群への開発アルゴリズムの適用実験を通して，各アルゴリズムの性能を評価するとともに，市街地環境の柱状物体や街路樹のメッシュモデル生成が可能なことを確認した．
• 多重解像度メッシュモデルを用いた高精度なＭＥＭＳデバイス工程設計支援の研究

  文部科学省：科学研究費補助金(挑戦的萌芽研究)

  研究期間 : 2011年 -2012年 

  代表者 : 金井 理, 伊達 宏昭

   

  (1) 多重解像度メッシュモデルによるMEMSデバイスの理想形状と製造誤差形状の重畳表現の開発: MEMSデバイス理想形状を，アセンブリ型メッシュモデルとして表現する． さらに，エッチング時の壁面の湾曲や稜線部の丸まりなどの製造誤差を含んだデバイス形状を，局所的に微細な寸法をもつ３角形の集合体として表現し, これらを粗いスケールの３角形へ多対一対応させた「多重解像度表現」としてデータ管理する方法を開発した． (2) X線CTによるMEMSデバイスの実誤差形状計測とメッシュモデルによる表現: マイクロフォーカスX線CT装置により，加速度センサMEMSを３次元計測し，実際の製造誤差を含む形状のボリュームデータ，ならびに境界面計測メッシュモデルを生成した．またこの計測メッシュモデル上で，溝部壁面の真直度やエッチングアスペクト比を，市販ソフトウエアにより計測した．(3)Fabrication Featureの自動抽出と製造可能な工程順序の全探索機能の開発: デバイスの各堆積層の境界面分集合であるFabrication Featureをメッシュモデル内から自動認識し，Featureの幾何形状に基づいて３種類に分類した．さらに，Feature間の投影重複関係を計算し，この関係に合致するFeature群の堆積順序の組合せを再帰的に探索させ，デバイスを製造可能な全工程順序を探索する機能を開発した．また，製造不可能なデバイスを誤って設計しても，Fabrication Featureの形状さえ製造可能であれば，「製造不可」という判定ではなく，初期設計案に形状が類似し，製造可能なデバイス形状の工程順序を導出する機能を開発した．これらの機能を３次元ソリッドモデリングライブラリであるParasolid上に実装した．
• デジタルハンドを用いた実的な仮想エルゴノミック評価システムの開発

  文部科学省：科学研究費補助金(基盤研究(B))

  研究期間 : 2009年 -2011年 

  代表者 : 金井 理, 城間 祥之, 伊達 宏昭, 持丸 正明

   

  本研究は,ヒトの手指の形状と運動を精密に再現した「デジタルハンド」により,デジカメ等のハンドヘルド型製品の3次元CADモデルを仮想的に把持・操作させ,「持ちやすさ」や「操作のしやすさ」を迅速に評価できる「仮想エルゴノミック評価システム」の開発が目的である.このため,(1)MRI計測に基づく高精度なデジタルハンド構築,(2)最適化に基づく把持姿勢自動生成,(3)手指筋骨格モデルを用いた「持ちやすさ」の定量推定,(4)逆運動学に基づいた「操作のしやすさ」の定量推定,(5)手指・製品間の高速な接触変形シミュレーションといった機能を開発した.またこれらを,企業での製品形状評価に試用した.
• ソリッド・メッシュ連携設計のためのパラメトリックメッシュモデリング

  文部科学省：科学研究費補助金(若手研究(B))

  研究期間 : 2009年 -2010年 

  代表者 : 伊達 宏昭

   

  本研究では,ものづくりにおける円滑な3次元形状モデル利用を目的として,スケッチ入力に基づく解析用四面体メッシュの形状モデリング手法,ならびに,寸法指定に基づく解析用四面体メッシュのパラメトリック変形手法を開発した.3次元CADシステムと同様の操作による,解析用四面体メッシュモデルの生成,ならびに,解析用四面体メッシュモデルの形状修正が実現され,CAD/CAEにおける設計用ソリッドモデルと解析用メッシュモデル連携の基礎技術が構築された.
• CT計測データからの全自動・高品質3次元形状モデル構築技術の開発

  文部科学省：科学研究費補助金(基盤研究(B))

  研究期間 : 2007年 -2008年 

  代表者 : 金井 理, 伊達 宏昭

   

  本研究は, 工業用X線CT計測データから全自動・高品質な3次元形状モデルを構築する技術を実現すべく, 実工業製品の大規模なX線CT計測メッシュから, エンジニアリングで要求される高品質な3次元形状モデルのフィーチャ認識を, 高精度に, 安定かつ自動で, しかも高速に行なえるアルゴリズムと, 認識の基本となる高精度なメッシュ曲率算出アルゴリズムを開発し, そのアルゴリズムが十分な実用性をもつことを検証した.
• 複素生産空間:ものづくりの場の実-仮想双対化と知識・技能情報の空間実装の実現

  文部科学省：科学研究費補助金(基盤研究(B))

  研究期間 : 2006年 -2007年 

  代表者 : 小野里 雅彦, 田中 文基, 伊達 宏昭

   

  実世界の存在物と仮想世界の存在物とが相互に連関し,ある種の双対性を実現した複素生産空間の概念の定式化と,それに基づくシステム開発を実施した.複素生産空間の概念的な図式として,実世界面と仮想世界基準面からなる抽象的な空間を考え,世界に対する記述が時間の進行とともに意味が推移していくことを示した.システムの開発に関しては,実-仮想の表現実体が混在する作業環境において,それらを同一の指示デバイスを用いて指示することができるユニバーサルポインティングシステムの開発を行った.また,発話による直示表現による作業環境中の対象物指示と音声認識とテキスト処理を用いた発話記録システムを開発することで,作業環境において,指示対象と発話内容を連携させた形での技術情報の蓄積および取り出し可能とした.また,3次元の対象物に対する情報の付与と参照を直感的に行うためのデバイスとして拡張現実感を使用した3次元ユーザインタフェースを開発し,サイバーアノテーション環境の構築とその有効性を検証した.また,サイバーフィールドのモデリングに関しては仮想環境中で生産の業務を行う仮想作業者の開発,実環境に対する3次元計測データからCAD等で形状定義された対象物を認識する手法の開発,時間変化をする3次元世界を4次元の形状としてモデリングする4次元メッシュモデリングシステムなどを開発し,複素生産空間を実現するための基盤を整備した.以上の研究成果により,複素生産空間の概念提示からそれを実現する際に必要となる主要な技術の開発を行うことができた.今後は実生産の支援を行うための手法とシステムの拡張整備が課題となる.
• 高度メッシュ操作技術に基づくソリッドレス意匠設計・解析融合プロセスの研究

  文部科学省：科学研究費補助金(基盤研究(B))

  研究期間 : 2005年 -2006年 

  代表者 : 金井 理, 伊達 宏昭

   

  本研究は,意匠デザイン初期段階で容易に入手可能なスケッチ図や物理モデル測定点群などを入力とし,類似構造をもつ過去の解析用メッシュモデルを探し出し,これを入力にフィットするよう変形・整形させることで,新規デザイン形状に対する解析用メッシュモデルを容易かつ迅速に得ることが可能なソフトウエアの開発を目的とした.この実現のため,ソリッドモデリングと同等の形状操作能力を持ち,かつ解析用メッシュ生成に耐えうる高度なメッシュモデル操作技術を開発した.具体的な研究実績は下記の通りである.(1)スケッチに基づく類似構造メッシュ検索機能の開発問合せスケッチと類似ビューを持つ3次元メッシュモデルを,剛体変換に依存せず探索できるメッシュ検索機能を,Generic Fourier DescriptorとLocal Binary Patternを利用し開発した.(2)複数メッシュ合成機能の開発2つの複雑な4面体メッシュの重複部分を矛盾なく1つのメッシュにアセンブリする処理を,4面体メッシュに対する表面オフセットとEdge Collapse機能の組合せにより実現した.(3)メッシュ特徴領域消去機能の開発メッシュ上の微小な穴・溝・ボスなどの特徴領域を認識し,これをモデル上から消去・復元可能な特徴領域認識とLOD機能をEdge Collapseを応用し開発した.(4)大規模解析モデルの特徴認識・変形機能の開発工業用X線CTスキャン等から得られた大規模モデル上から,解析曲面で近似できる部分表面領域を自動認識するとともに,重心座標を利用した寸法駆動型メッシュモデルの変形・整形機能を開発し,その有効性を確認した.以上の成果を,研究論文11件,特許出願2件として公表した.
• 分散協調設計環境のための設計対象の多重解像度表現とその応用

  日本学術振興会：科学研究費助成事業 特別研究員奨励費

  研究期間 : 2000年 -2002年 

  代表者 : 伊達 宏昭

   

  本研究では,三角形メッシュモデルの多重解像度表現に基づく有限要素解析・干渉判定処理の効率化に関する研究を行い,以下の成果を得た. 1 有限要素解析のための多重解像度メッシュ生成 設計形状の強度評価のための有限要素解析では,解析処理の効率化のために,形状の詳細フィーチャが選択的に除去され,低い解像度,高いメッシュ品質を持つメッシュモデルが要求される.本研究では,これらの要求事項を満足するため,形状の高周波成分を詳細フィーチャとみなし,メッシュモデルのフィルタリングにより得られる局所パワースペクトルと,メッシュ品質を決定付ける要素歪・頂点価数の評価に基づいてメッシュ低解像度化順序を決定し,元形状,又は,フィルタリング後の形状を近似しながらメッシュを低解像度化することにより,詳細フィーチャが選択的に除去・保存されたメッシュ品質の高い低解像度メッシュを得られる多重解像度表現生成法を開発した.以上の成果より,高密度三角形メッシュモデルからの,有限要素解析に適した解像度・性質を持つメッシュモデル生成が可能となった. 2 干渉判定のための多重解像度メッシュ生成 本研究では,昨年度開発した干渉判定用多重解像度表現より得られる低解像度メッシュを,初期干渉可能性検出に用い,その検出結果に従って,干渉個所を絞り込んだ効率の良い干渉判定処理を実現するため,多重解像度表現におけるメッシュ階層性の2分木表現に基づく,干渉検出個所近傍のみを高解像度化する適応的解像度制御法を開発した.また,提案法における更なる干渉判定処理効率化のために,干渉可能性の低い形状の凹部分や小面分から成る部分を優先的に,かつ,線形計画法に基づいて形状膨張(干渉過大評価量)を最小化するメッシュ低解像度化を実現した.以上の成果より,干渉個所の絞り込み,処理速度・精度制御が可能な,三角形メッシュモデルを用いた効率の良い干渉判定処理が可能となった.

産業財産権

• 特許第6041127号:柱状物体抽出方法、柱状物体抽出プログラム、及び柱状物体抽出装置  2016年11月18日

  金井 理, 伊達 宏昭, 横山 博貴, 森 哲平, 武田 浩志  国立大学法人北海道大学, 国際航業株式会社  201703015703665514
• 特開2013-064733:柱状物体抽出方法、柱状物体抽出プログラム、及び柱状物体抽出装置  2013年04月11日

  金井 理, 伊達 宏昭, 横山 博貴, 森 哲平, 武田 浩志  国立大学法人北海道大学, 国際航業株式会社  201303005021946036
• 特許第4714444号:四面体メッシュ生成方法およびプログラム  2011年04月01日

  金井 理, 伊達 宏昭, 岸浪 建史, 西垣 一朗  国立大学法人北海道大学, 株式会社日立製作所  201303048078251582
• 特許第4701119号:アセンブリメッシュモデル生成方法及びシステム  2011年03月11日

  金井 理, 岸浪 建史, 伊達 宏昭, 西垣 一朗  国立大学法人北海道大学, 株式会社日立製作所  201303052980715505
• 特許第4664218号:メッシュモデル生成システム  2011年01月14日

  金井 理, 岸浪 建史, 伊達 宏昭, 西垣 一朗  国立大学法人北海道大学, 株式会社日立製作所  201103089638699685
• 特許第4664023号:解析用四面体メッシュ生成装置  2011年01月14日

  金井 理, 伊達 宏昭, 岸浪 建史, 西垣 一朗  国立大学法人北海道大学, 株式会社日立製作所  201103066854733839
• 特許第4568843号:解析曲面セグメンテーション装置、方法、プログラム及び記録媒体  2010年08月20日

  金井 理, 岸浪 建史, 溝口 知広, 伊達 宏昭  国立大学法人北海道大学  201103039867514519
• 特許第4403277号:凸多面体に対する重心座標を用いた自由形状変形システム  2009年11月13日

  金井 理, 岸浪 建史, 伊達 宏昭, 水野 学  国立大学法人 北海道大学  201103001922619247
• 特許第4189705号:電子情報データ埋め込み方法及び抽出方法並びに電子情報データ埋め込み装置及び抽出装置、並びに前記方法のプログラムを記録した記録媒体  2008年09月26日

  金井 理, 伊達 宏昭, 青木 潔, 遠藤 明彦  金井 理, 株式会社エクサ  201103034093998273
• 特開2008-186133:凸多面体に対する重心座標を用いた自由形状変形システム  2008年08月14日

  金井 理, 岸浪 建史, 伊達 宏昭, 水野 学, 小野里 雅彦  国立大学法人 北海道大学  200903047301352869
• 特開2007-272704:アセンブリメッシュモデル生成方法及びシステム  2007年10月18日

  金井 理, 岸浪 建史, 伊達 宏昭, 西垣 一朗  国立大学法人 北海道大学, 株式会社日立製作所  200903086807534375
• 特開2007-241996:解析曲面セグメンテーション装置、方法、プログラム及び記録媒体  2007年09月20日

  金井 理, 岸浪 建史, 溝口 知広, 伊達 宏昭  国立大学法人 北海道大学  200903016650222007
• 特開2007-233594:凸多面体に対する重心座標を用いた自由形状変形システム  2007年09月13日

  金井 理, 岸浪 建史, 伊達 宏昭, 水野 学  国立大学法人 北海道大学  200903030959217906
• 特開2007-233560:メッシュモデル生成方法  2007年09月13日

  金井 理, 岸浪 建史, 伊達 宏昭, 西垣 一朗  国立大学法人 北海道大学, 株式会社日立製作所  200903080281326820
• 特開2007-128467:特徴稜線認識型メッシュスムージング手法  2007年05月24日

  金井 理, 清水 貴文, 伊達 宏昭  国立大学法人 北海道大学  200903007211660368
• 特開2006-277713:3次元メッシュモデルの特徴稜線抽出装置、プログラム及び方法  2006年10月12日

  金井 理, 岸浪 建史, 溝口 知広, 伊達 宏昭  国立大学法人 北海道大学  200903058237027985
• 特開2006-277712:3次元モデルのフィッティング装置、方法及びプログラム  2006年10月12日

  金井 理, 岸浪 建史, 遠藤 維, 伊達 宏昭  国立大学法人 北海道大学  200903061691339828
• 特開2006-072531:有限要素解析用の四面体メッシュの生成方法およびその方法を用いた有限要素解析システム  2006年03月16日

  金井 理, 伊達 宏昭, 岸浪 建史, 西垣 一朗  国立大学法人 北海道大学, 株式会社日立製作所  200903036140720631
• 特開2006-072490:四面体メッシュ生成方法およびプログラム  2006年03月16日

  金井 理, 伊達 宏昭, 岸浪 建史, 西垣 一朗  国立大学法人 北海道大学, 株式会社日立製作所  200903046414874121
• 特開2005-242651:高品質メッシュモデルの生成システムおよび生成プログラム  2005年09月08日

  金井 理, 伊達 宏昭  国立大学法人 北海道大学  200903091512155767
• 特開2005-242647:解像度制御システム、解像度制御プログラム  2005年09月08日

  金井 理, 伊達 宏昭  国立大学法人 北海道大学  200903098995177264
• 特開2004-295258:表面詳細抽出システム及び表面詳細抽出プログラム  2004年10月21日

  金井 理, 伊達 宏昭  北海道大学長  200903093563430706
• 特開2004-295255:干渉判定システム及び干渉判定プログラム  2004年10月21日

  金井 理, 伊達 宏昭  北海道大学長  200903037363070155
• 特開2004-295259:表面詳細合成システム及び表面詳細合成プログラム  2004年10月21日

  金井 理, 伊達 宏昭  北海道大学長  200903097465031033
• 特開2000-082156:電子情報データ埋め込み方法及び抽出方法並びに電子情報データ埋め込み装置及び抽出装置、並びに前記方法のプログラムを記録した記録媒体  2000年03月21日

  金井 理, 伊達 宏昭, 青木 潔, 遠藤 明彦  金井 理, 株式会社エヌ・ケー・エクサ  200903018782402805