2022年06月, 19th Annual International CAD Conference, CAD'22 Bset Paper Award　　　　　　　　　　　　　　　
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

2020年04月, 文部科学省, 令和2年度科学技術分野の文部科学大臣表彰 科学技術賞(研究部門)　　　　　　　　　　　　　　　
脊柱変形疾患に対する革新的医療機器の開発と実用化研究
須藤英毅(北海道大学) 金井理(北海道大学) 千葉晶彦(東北大学)

2019年11月, ICCBEI 2019 Scientific Committee, Best Paper Award Honorable Mentioned　　　　　　　　　　　　　　　
Automatic indoor environment modeling from laser-scanned point clouds using graph-based regular arrangement recognition
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
Ippei Takaishi;Satoshi Kanai;Hiroaki Date;Hideyoshi Takashima

2018年11月, 精密工学会, Best Paper Award of 17th International Conference on Precision Engineering　　　　　　　　　　　　　　　
3D Asymmetry Analysis of Human's Back Surface for Early Screening of Idiopathic Scoliosis
Kanai Satoshi;Hideki Sudo;Terufumi Kokabu;Hiroshi Nagaeda;Takayuki Hayashi;Hajime Ohta

2018年07月, 15th Annual International CAD Conference, Best Paper Award　　　　　　　　　　　　　　　
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 Nanano;Yuta Yamauchi

2015年04月, 2nd International Conference on Civil and Building Engineering Informatics, Best Paper Award　　　　　　　　　　　　　　　
Optimal setup of a terrestrial laser scanner for capturing piping objects in plants
Satoshi Kanai;Shinya Yamanishi;Hiroaki Date

2014年07月, 精密工学会, Best Paper Award of 15th International Conference on Precision Engineering　　　　　　　　　　　　　　　
MR-based 3D prototyping for information appliances using random dot markers and fingernail color detection
Satoshi Kanai;Hiroaki Date;Jiabin Guan

2014年04月, Digital Human Modeling Symposium 2014, Best Research Award　　　　　　　　　　　　　　　
Efficient Large-Scale as-Built Environment Modeling Based on 3D Laser-Scanning for Human Walking Simulation
Tsubasa Maruyama;Satoshi Kanai;Hiroaki Date

2014年02月, Society of CAD/CAM Engineers, Gaheon Award　　　　　　　　　　　　　　　
An Efficient Simulation of Skin Contact Deformation for Virtual Ergonomic Assessments of Handheld Products
Yulai Xie;Satoshi Kanai;Hiroaki Date

2013年03月, 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」
川島千明;金井理;伊達宏昭

2012年12月, Asian Conference on Design and Digital Engineering 2012, ベストペーパー賞　　　　　　　　　　　　　　　
Robust and Exhaustive Symmetry Detection from Scanned Meshes
溝口知広;金井理;伊達宏昭;田中大之

2010年03月, 精密工学会, 2009年度 精密工学会論文賞　　　　　　　　　　　　　　　
ICPとリージョングローイングを組み合わせた機械部品計測メッシュのユークリッド対称性認識手法
溝口知広;金井 理, 日本国

2008年, Symposium Co-Organizer 貢献賞　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理

2008年, ASME, Symposium Co-Organizer Award　　　　　　　　　　　　　　　

2007年05月, 日本設計工学会, The most interesting reading 賞　　　　　　　　　　　　　　　
デジタルエンジニアリングによる工業デザインプロセスの支援とその課題
金井 理, 日本国

2006年, Honor Article賞　　　　　　　　　　　　　　　

2002年, 第20回設計シンポジウム，設計シンポジウム賞　　　　　　　　　　　　　　　
日本国

2000年, Best Paper Award - Innovative Applications/Practice　　　　　　　　　　　　　　　

Ceiling Equipment Extraction from TLS Point Clouds for Reflected Ceiling Plan Creation
Riho Akiyama, Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Kazushige Yasutake
International Journal of Automation Technology, 2024年09月05日
研究論文（学術雑誌）

人工呼吸器装着中の気管内吸引トレーニングが可能なシミュレータSimmar+ESTE-SIMの開発
コリー 紀代, 五十嵐 真里, 小水内 俊介, 井上 創造, 中村 美鈴, 金井 理, 近野 敦, 二宮 伸治
小児保健研究, 83, 講演集, 152, 152, (公社)日本小児保健協会, 2024年05月
日本語

Development of Notch-Free, Pre-Bent Rod Applicable for Posterior Corrective Surgery of Thoracolumbar/Lumbar Adolescent Idiopathic Scoliosis.
Yoko Ishikawa, Satoshi Kanai, Katsuro Ura, Terufumi Kokabu, Katsuhisa Yamada, Yuichiro Abe, Hiroyuki Tachi, Hisataka Suzuki, Takashi Ohnishi, Tsutomu Endo, Daisuke Ukeba, Masahiko Takahata, Norimasa Iwasaki, Hideki Sudo
Journal of clinical medicine, 12, 17, 2023年09月04日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Adolescent idiopathic scoliosis (AIS), the most common pediatric musculoskeletal disorder, causes a three-dimensional spine deformity. Lenke type 5 AIS is defined as a structural thoracolumbar/lumbar curve with nonstructural thoracic curves. Although a rod curvature will affect clinical outcomes, intraoperative contouring of the straight rod depends on the surgeon's knowledge and experience. This study aimed to determine the optimum rod geometries to provide a pre-bent rod system for posterior spinal surgery in patients with Lenke type 5 AIS. These pre-bent rods will be beneficial for achieving proper postoperative outcomes without rod contouring based on surgeon experience. We investigated 20 rod geometries traced in posterior spinal reconstruction in patients with Lenke type 5 AIS. The differences between the center point clouds in each cluster were evaluated using the iterative closest point (ICP) method with modification. Before the evaluation using the ICP method, the point clouds were divided into four clusters based on the rod length using a hierarchical cluster analysis. Because the differences in the values derived from the ICP method were <5 mm for each length-based cluster, four representative rod shapes were generated from the length-based clusters. We identified four optimized rod shapes that will reduce operation time, leading to a decreased patient and surgeon burden.

Footprint Detection of Ceiling Equipment from TLS Point Clouds　　　　　　　　　　　　　　　
Riho Akiyama, Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Kazushige Yasutake
Proceedings of the 5th International Conference on Civil and Building Engineering Informatics, 465, 470, 2023年07月20日, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

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, CAD Solutions LLC, 2023年07月12日, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Graph Neural Network-Based Finite Element Feature Recognition from B-rep Model　　　　　　　　　　　　　　　
Ryosuke Moriya, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Hideyoshi Takashima, Tetsufumi Taichi
Computer-Aided Design and Applications, 掲載決定, CAD Solutions LLC, 2023年06月20日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Proficiency evaluation of simulation education on the entire tracheal suctioning process using a motion capture system and a catheter control sensing device
Noriyo Colley, Shunsuke Komizunai, Satoshi Kanai, Atsushi Konno, Sozo Inoue, Misuzu Nakamura, Shinji Ninomiya
Journal of International Nursing Research, 2, 1, e2021, 0016, Japan Society of Nursing Research, 2023年02月17日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Preliminary Shape Similarity Analysis and Standardization for Pre-Bent Rod Design for Adult Spinal Deformity Correction
Ayane Soutome, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Terufumi Kokabu, Yuichiro Abe, Hiroshi Moridaira, Hiroshi Taneichi, Hideki Sudo
Computer-Aided Design and Applications, 20, 5, 797, 813, 2023年01月18日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

MMS取得点群からの道路面における領域・線状型損傷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, 公益社団法人 精密工学会, 2023年08月05日, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）, 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 IoU (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.

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 (ICPE2022), C240, 2022年11月30日, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Efficient and Precise Approximated Object Model Generation for Optimal View Planning in Structure-from-motion and Multi-view-stereo
Genki YOSHIDA, Satoshi KANAI, Hiroaki DATE
Proceedings of 19th International Conference on Precision Engineering (ICPE 2022), C175, 2022年11月30日, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 36070419

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 (ICPE2022), P15, 2022年11月29日, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Feature Recognition from B-rep Models for Finite Element Meshing using Graph Neural Network　　　　　　　　　　　　　　　
Ryosuke MORIYA, Satoshi KANAI, Hiroaki DATE, Tetsufumi TAICHI, Hideyoshi TAKASHIMA
Proceedings of 19th International Conference on Precision Engineering (ICPE2022), C282, 2022年11月29日, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Deep-Learning-Based Three-Dimensional Detection of Individual Wave-Dissipating Blocks from As-Built Point Clouds Measured by UAV Photogrammetry and Multibeam Echo-Sounder
Yajun Xu, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Tomoaki Sano
REMOTE SENSING, 14, 21, 5575, MDPI, 2022年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

Shape Similarity Analysis and Standardization for Pre-bent Rod Design for Spinal Deformity Correction
Ayane Soutme, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Terufumi Kokabu, Yuichiro Abe, Hiroshi Moridaira, Hiroshi Taneichi
CAD'22 Proceedings, 209, 214, CAD Solutions LLC, 2022年06月08日, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

MIXED REALITY VISUALIZATION OF POINT CLOUDS FOR SUPPORTING TERRESTRIAL LASER SCANNING
K. Ohno, H. Date, S. Kanai
The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XLIII-B2-2022, 251, 258, Copernicus GmbH, 2022年05月30日, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

プロジェクションマッピングシミュレータ教育におけるモーションキャプチャを用いた看護技術評価
コリー 紀代, 小水内 俊介, 金井 理, 近野 敦, 井上 創造, 中村 美鈴, 二宮 伸治
高等教育ジャーナル : 高等教育と生涯学習, 29, 61, 67, 北海道大学高等教育推進機構高等教育研究部, 2022年03月
日本語

Recognition of Free-form Features for Finite Element Meshing using Deep Learning
Hideyoshi Takashima, Satoshi Kanai
Computer-Aided Design and Applications, 19, 4, 677, 693, CAD Solutions, LLC, 2022年07月, ［査読有り］, ［最終著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Finite element (FE) models used in large-scale vehicle simulations are usually composed of high-quality FE meshes that comply with in-house meshing specifications. The meshing patterns, location, and resolution are strictly defined for specific free-form features, such as ribs and bosses, in the specifications. However, finding such free-form features on the given computer-aided design (CAD) models requires a great deal of manual operation. This study proposes a deep-learning (DL) approach to recognize free-form features on CAD models for the automatic generation of FE models to address this issue. This approach allows training a deep neural network on point clouds with reasonable recognition accuracy using a dataset with a large variety of free-form feature shapes represented by the point cloud. The dataset is generated from parametric CAD modeling. It classifies the types of the free-form feature shapes on an input product model and label local feature areas on them. The proposed free-form feature recognition method was experimentally verified using two types of complicated product models. First, models where multiple free-form feature shapes are located independently. Second, where multiple feature shapes are smoothly connected and interacted. The labeling verification showed excellent automatic identification of the feature locations and local feature areas on free-form feature shapes. These results suggest that the proposed DL approach for free-form feature recognition effectively generates FE models.

Quantification of Cartilage Surface Degeneration by Curvature Analysis Using 3D Scanning in a Rabbit Model.
Dawei Liang, Tomohiro Onodera, Masanari Hamasaki, Ryosuke Hishimura, Kentaro Homan, Liang Xu, Yuan Tian, Satoshi Kanai, Norimasa Iwasaki
Cartilage, 13, 2_suppl, 19476035211059597, 19476035211059597, 2021年11月20日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, OBJECTIVE: Accurate analysis to quantify cartilage morphology is critical for evaluating degenerative conditions in osteoarthritis (OA). Three-dimensional (3D) optical scanning provides 3D data for the entire cartilage surface; however, there is no consensus on how to quantify it. Our purpose was to validate a 3D method for evaluating spatiotemporal alterations in degenerative cartilages in a rabbit OA model by analyzing their curvatures at various stages of progression. DESIGN: Twelve rabbits underwent anterior cruciate ligament transection (ACLT) unilaterally and were divided into 4 groups: 4 weeks control, 4 weeks OA, 8 weeks control, and 8 weeks OA. 3D scanning, India ink staining, and histological assessments were performed in all groups. In 3D curvature visualization, the surfaces of the condyles were divided into 8 areas. The standard deviations (SD) of mean curvatures from all vertices of condylar surfaces and subareas were calculated. RESULTS: Regarding the site of OA change, curvature analysis was consistent with India ink scoring. The SD of mean curvature correlated strongly with the India ink Osteoarthritis Research Society International (OARSI) score. In curvature histograms, the curvature distribution in OA was more scattered than in control. Of the 8 areas, significant OA progression in the posterolateral part of the lateral condyle (L-PL) was observed at 4 weeks. The histology result was consistent with the 3D evaluation in terms of representative section. CONCLUSIONS: This study demonstrated that 3D scanning with curvature analysis can quantify the severity of cartilage degeneration objectively. Furthermore, the L-PL was found to be the initial area where OA degeneration occurred in the rabbit ACLT model.

仮想生体反応の呈示・実施者の属性による気管吸引中の視線計測結果と作業負担感への影響
コリー 紀代, 小水内 俊介, 金井 理, 井上 創造, 近野 敦, 中村 美鈴, 二宮 伸治
人工呼吸, 38, 2, 162, 168, (一社)日本呼吸療法医学会, 2021年11月
日本語, 【目的】本研究では、(1)プロジェクションマッピング映像による仮想生体反応の呈示の有無や実施者の属性にかかわらず、視線計測結果が習熟度評価指標となりうるかを検証し、(2)生体反応を呈するシミュレータを用いた際の作業負担感を初学者と熟練者において比較することを目的とする。【方法】看護師群と学生群の気管吸引の所要時間、視線の停留時間・停留回数を測定した。タスク終了後に日本語版NASA-TLXを用い、両群の作業負担感を比較した。【結果】生体反応呈示の有無と属性による交互作用は認められず、所要時間と視線停留時間において看護師群-学生群間の主効果が認められた。作業負担感は26項目中5項目に有意差が認められた。【結論】看護師群の視線停留時間が統計学的有意に短く、習熟度評価に有用な指標と考えられた。作業負担感は生体反応の呈示により学生群・看護師群ともに高まり、先行研究よりも有意差のある項目数が減少した。(著者抄録)

Recognition of Free-form Features for Finite Element Meshing using Deep Learning　　　　　　　　　　　　　　　
Hideyoshi Takashima, Satoshi Kanai
Proceedings of CAD’21, 31, 35, 2021年07月, ［査読有り］, ［最終著者］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

An algorithm for using deep learning convolutional neural networks with three dimensional depth sensor imaging in scoliosis detection.
Terufumi Kokabu, Satoshi Kanai, Noriaki Kawakami, Koki Uno, Toshiaki Kotani, Teppei Suzuki, Hiroyuki Tachi, Yuichiro Abe, Norimasa Iwasaki, Hideki Sudo
The spine journal : official journal of the North American Spine Society, 21, 6, 980, 987, 2021年06月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, BACKGROUND CONTEXT: Timely intervention in growing individuals, such as brace treatment, relies on early detection of adolescent idiopathic scoliosis (AIS). To this end, several screening methods have been implemented. However, these methods have limitations in predicting the Cobb angle. PURPOSE: This study aimed to evaluate the performance of a three-dimensional depth sensor imaging system with a deep learning algorithm, in predicting the Cobb angle in AIS. STUDY DESIGN: Retrospective analysis of prospectively collected, consecutive, nonrandomized series of patients at five scoliosis centers in Japan. PATIENT SAMPLE: One hundred and-sixty human subjects suspected to have AIS were included. OUTCOME MEASURES: Patient demographics, radiographic measurements, and predicted Cobb angle derived from the deep learning algorithm were the outcome measures for this study. METHODS: One hundred and sixty data files were shuffled into five datasets with 32 data files at random (dataset 1, 2, 3, 4, and 5) and five-fold cross validation was performed. The relationships between the actual and predicted Cobb angles were calculated using Pearson's correlation coefficient analyses. The prediction performances of the network models were evaluated using mean absolute error and root mean square error between the actual and predicted Cobb angles. The shuffling into five datasets and five-fold cross validation was conducted ten times. There were no study-specific biases related to conflicts of interest. RESULTS: The correlation between the actual and the mean predicted Cobb angles was 0.91. The mean absolute error and root mean square error were 4.0° and 5.4°, respectively. The accuracy of the mean predicted Cobb angle was 94% for identifying a Cobb angle of ≥10° and 89% for that of ≥20°. CONCLUSIONS: The three-dimensional depth sensor imaging system with its newly innovated convolutional neural network for regression is objective and has significant ability to predict the Cobb angle in children and adolescents. This system is expected to be used for screening scoliosis in clinics or physical examination at schools.

視線移動量と視線移動速度頻度分析による気管内吸引技術の習熟度評価の検討　　　　　　　　　　　　　　　
横尾 さくら, コリー 紀代, 小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 二宮 伸治
医工学治療, 33, Suppl., 169, 169, (NPO)日本医工学治療学会, 2021年05月
日本語

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05月, ［査読有り］, ［最終著者］
日本語, 研究論文（学術雑誌）

Multi-view stereo reconstruction technique for weakly-textured surfaces　　　　　　　　　　　　　　　
Kei Akutsu, Satoshi Kanai, Hiroaki Date
Proceedings of the 10th International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management (IABMAS 2020), 2021年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

気管内吸引手技の2D/3D動画視聴による学習効果評価指標の開発
萬谷 麗奈, コリー 紀代, 小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 浅賀 忠義, 中村 美鈴, 井上 創造, 萬井 太規, 二宮 伸治
医工学治療, 33, 1, 21, 29, (NPO)日本医工学治療学会, 2021年03月, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）, 気管内吸引は侵襲を伴うため、医学生・看護学生を含め、免許取得前の医療系学生が実施する機会は限られている。そのため、患者や療養者のケアを行う家族ケア提供者も含め、より多くの人間が気管内吸引手技を獲得する一助となるよう、Two Dimensional(2D)動画とThree Dimensional Computer Graphics(3DCG)動画を開発した。本研究の目的は、一般的な気管内吸引の2D動画と、2D動画をもとに製作した3DCGアニメーション動画を看護師と看護学生に視覚呈示し、視線の停留点移動速度と観察結果を問うアンケートを実施により、停留点移動速度の学習効果評価項目指標としての適用可能性を検討することを目的とした。動画視聴中の看護師と学生の視線を両眼構成の視線計測システムにて記録・分析した結果、看護師群と学生群ともに2D/3Dいずれの動画視聴においても停留点移動速度頻度分析における両群間の統計学的有意差は認められなかったものの、共通して二峰性のグラフを示した。アンケート結果からは両群ともに動画視聴による学習効果について肯定的な意見が大部分を占めた。今後は、操作方法や3D動画中の説明の追加などの意見を踏まえて動画を改良した上で、停留点移動速度頻度分析による学習効果への影響を測定することが課題である。(著者抄録)

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, CAD Solutions, LLC, 2021年02月26日, ［査読有り］, ［責任著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Shape Descriptor-Based Similar Feature Extraction for Finite Element Meshing
Hideyoshi Takashima, Satoshi Kanai
Computer-Aided Design and Applications, 18, 5, 1080, 1095, CAD Solutions, LLC, 2021年01月07日, ［査読有り］, ［最終著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）

気管内吸引，体位変換および経管栄養の訓練が可能な生体反応を呈する看護教育シミュレータ
小水内 俊介, コリー 紀代, 二宮 伸治, 金井 理, 近野 敦
ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2021, 2A1-E06, 一般社団法人 日本機械学会, 2021年
日本語, This paper describes a functional expansion of a nursing education simulator that has been developed focusing on the endotracheal suctioning. Most patients who require endotracheal suctioning also require tube feeding. In addition to sputum aspiration and repositioning, by providing training functions for tube feeding, educational elements of the nursing simulator, such as the relationship between tasks, and the vital reactions to the procedures, are expanded.

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, FUJI TECHNOLOGY PRESS LTD, 2021年, ［査読有り］, ［最終著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Recently, three-dimensional (3D) laser scanning technology using terrestrial laser scanner (TLS) has been widely used in the fields of plant manufacturing, civil engineering and construction, and surveying. It is desirable for the operator to be able to immediately and intuitively confirm the scanned point cloud to reduce unscanned regions and acquire scanned point clouds of high quality. Therefore, in this study, we developed a method to superimpose the point cloud on the actual environment to assist environmental 3D laser measurements, allowing the operator to check the scanned point cloud or unscanned regions in real time using the camera image. The method included extracting the correspondences of the camera image and the image generated by point clouds by considering unscanned regions, estimating the camera position and attitude in the point cloud by sampling correspondence points, and superimposing the scanned point cloud and unscanned regions on the camera image. When the proposed method was applied to two types of environments, that is, a boiler room and university office, the estimated camera image had a mean position error of approximately 150 mm and mean attitude error of approximately 1 degrees, while the scanned point cloud and unscanned regions were superimposed on the camera image on a tablet PC at a rate of approximately 1 fps.

Construction of a detachable artificial trachea model for three age groups for use in an endotracheal suctioning training environment simulator.
Takaaki Yoshimura, Noriyo Colley, Shunsuke Komizunai, Shinji Ninomiya, Satoshi Kanai, Atsushi Konno, Koichi Yasuda, Hiroshi Taguchi, Takayuki Hashimoto, Shinichi Shimizu
PloS one, 16, 3, e0249010, PUBLIC LIBRARY SCIENCE, 2021年, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Tracheal suctioning is an important procedure to maintain airway patency by removing secretions. Today, suctioning operators include not only medical staff, but also family caregivers. The use of a simulation system has been noted to be the most effective way to learn the tracheal suctioning technique for operators. While the size of the trachea varies across different age groups, the artificial trachea model in the simulation system has only one fixed model. Thus, this study aimed to construct multiple removable trachea models according to different age groups. We enrolled 20 patients who had previously received proton beam therapy in our institution and acquired the treatment planning computed tomography (CT) image data. To construct the artificial trachea model for three age groups (children, adolescents and young adults, and adults), we analyzed the three-dimensional coordinates of the entire trachea, tracheal carina, and the end of the main bronchus. We also analyzed the diameter of the trachea and main bronchus. Finally, we evaluated the accuracy of the model by analyzing the difference between the constructed model and actual measurements. The trachea model was 8 cm long for children and 12 cm for adolescents and young adults, and for adults. The angle between the trachea and bed was about 20 degrees, regardless of age. The mean model accuracy was less than 0.4 cm. We constructed detachable artificial trachea models for three age groups for implementation in the endotracheal suctioning training environment simulator (ESTE-SIM) based on the treatment planning CT image. Our constructed artificial trachea models will be able to provide a simulation environment for various age groups in the ESTE-SIM.

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 (ICPE2020), 2020年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

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 (ICPE2020), 2020年11月, ［査読有り］, ［責任著者］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Streamlining Photogrammetry-based 3D Modeling of Construction Sites using a Smartphone, Cloud Service and Best-view Guidance
Ryota Moritani, Satoshi Kanai, Kei Akutsu, Kiyotaka Suda, Abdalrahman Elshafey, Nao Urushidate, Mitsuru Nishikawa
Proceedings of the 37th International Symposium on Automation and Robotics in Construction (ISARC), International Association for Automation and Robotics in Construction (IAARC), 2020年10月14日, ［査読有り］, ［責任著者］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

EXTRACTION OF ROAD EDGES FROM MLS POINT CLOUDS USING BEND ANGLE OF SCANLINES
R. Honma, H. Date, S. Kanai
ISPRS - International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XLIII-B2-2020, 1091, 1097, Copernicus GmbH, 2020年08月14日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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
R. Moritani, S. Kanai, H. Date, Y. Niina, R. Honma
ISPRS - International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XLIII-B2-2020, 465, 471, Copernicus GmbH, 2020年08月12日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

DETECTION OF INDOOR ATTACHED EQUIPMENT FROM TLS POINT CLOUDS USING PLANAR REGION BOUNDARY
H. Takahashi, H. Date, S. Kanai, K. Yasutake
ISPRS - International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XLIII-B2-2020, 495, 500, Copernicus GmbH, 2020年08月12日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

吸引の3Dアニメーション視聴中の仮想的なカメラによる視線の軌道と視点の変化の測定(Measurement of eye-trajectory and viewpoint change by a virtual camera during three-dimensional animation of suctioning)　　　　　　　　　　　　　　　
Colley Noriyo, Taira Yuya, Komizunai Shunsuke, Ninomiya Shinji, Kanai Satoshi, Konno Atsushi, Mani Hiroki, Asaka Tadayoshi, Inoue Sozo, Nakamura Misuzu
医学教育, 51, Suppl., 78, 78, (一社)日本医学教育学会, 2020年07月
英語

生体反応を持つシミュレーターでの器官吸引に関する視線追跡を用いた分析(Eye-tracking Analysis of Tracheal Suctioning on a Simulator with Vital Reactions)　　　　　　　　　　　　　　　
Colley Noriyo, Umesawa Sarina, Ninomiya Shinji, Komizunai Shunsuke, Kanai Satoshi, Konno Atsushi, Mani Hiroki, Asaka Tadayoshi, Inoue Sozo, Nakamura Misuzu
医学教育, 51, Suppl., 78, 78, (一社)日本医学教育学会, 2020年07月
英語

Shape Descriptor-based Similar Feature Extraction for Finite Element Meshing
Hideyoshi Takashima, Satoshi Kanai
CAD'20, CAD Solutions LLC, 2020年05月25日, ［査読有り］, ［最終著者］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Direct Generation of Cartesian Grid for As-built CFD Analysis from Laser Scanned Point Clouds
Tetsuro Ishikawa, Satoshi Kanai, Hiroaki Date
CAD'20, CAD Solutions LLC, 2020年05月25日, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Free-Form Feature Classification for Finite Element Meshing based on Shape Descriptors and Machine Learning
Ippei Takashi, Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Hideyoshi Takashima
Computer-Aided Design and Applications, 17, 2020年01月07日, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Relationship Between Tracheal Suctioning Catheter Motion and Secretion Amount Based on Viscosity
Noriyo Colley, Shunsuke Komizunai, Atsushi Konno, Satoshi Kanai, Shinji Ninomiya
SAGE Open Nursing, 6, 237796082096938, 237796082096938, SAGE Publications, 2020年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, To provide safe tracheal suctioning, the American Association of Respiratory Care guideline discusses the length of suctioning catheter, but the most effective tracheal suctioning catheter technique is still unknown.

The aim of this study is to compare the amount of simulated secretion produced by five different handlings of a catheter at two different viscosities and in two different models to discover the most effective suctioning maneuver in the various mucus conditions.

In vitro experimental design.

The amount of secretion aspirated by our researcher's manipulation of a suctioning catheter was measured. The tip of the catheter was recorded using a high-speed video camera to visualize the secretion motion.

The most effective suctioning technique differed depending on the viscosity of the secretion. There were no significant differences between five suctioning methods applied to high-viscosity phlegm in a tracheal membrane model, but the flexion technique was the most efficient for low-viscosity secretion.

Our results imply that the flexion technique was reasonably safe and the most effective of these five methods for low-viscosity secretion.

気管内吸引技術における動作分析を用いた習熟度評価の検討 前屈姿勢、手背移動、停留、NASA-TLXを指標として
長内 真理乃, コリー 紀代, 小水内 俊介, 二宮 伸治, 金井 理, 浅賀 忠義, 中村 美鈴, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 近野 敦
日本小児呼吸器学会雑誌, 30, 2, 172, 180, 日本小児呼吸器学会, 2020年01月, ［査読有り］
日本語, 気管内吸引は、気管や気管支粘膜などの損傷や損傷に伴う大量出血、低酸素症、嘔吐、疼痛といったリスクがあり侵襲度が高い技術であるとされる。より実践的な指導により免許取得後の安全な吸引を実施するためにも、客観的な数値や尺度による評価が必要になるが、気管内吸引技術の習熟度を示す指標を検討している先行研究は多くはない。そこで本研究はモーションキャプチャを用い、気管内吸引シミュレーション中の看護師群と看護学生群の習熟度の評価指標や教育項目を検討した。また、NASA-TLXを用いて精神的負担感を調査した。動作解析より、所要時間、左手背総移動距離、左右の手背の停留回数・停留時間について群間に有意差が認められ、NASA-TLXの結果からは学生群の方が時間の余裕のなさや作業結果への不満足というストレスが大きいことが示された。従って、これらが気管内吸引の習熟度の客観的評価項目として有用である可能性が示唆された。(著者抄録)

気管内吸引手技中の視線計測による看護師と看護学生の習熟度の比較
竹内 由佳, コリー 紀代, 二宮 伸治, 小水内 俊介, 金井 理, 浅賀 忠義, 中村 美鈴, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 近野 敦
医工学治療, 31, 3, 171, 180, (NPO)日本医工学治療学会, 2019年11月, ［査読有り］
日本語, 本研究では視線計測に基づく教育評価項目や評価指標の抽出を目的とし、気管内吸引シミュレーション中の看護師と看護学生を対象に両眼構成視線計測装置(Pupil、Pupil Labs社)を用いた視線計測により手技の所要時間、視線の停留回数・停留時間、停留点移動速度を比較した。視線計測後には、NASA-TLXを用いて作業負担度を調査した。その結果、所要時間、視線の停留時間、視線の停留回数・停留時間に有意差が認められた。作業負担度には有意差が見られなかったことから、両群とも模擬環境において同等のストレスがあったと推測される。不慣れな環境においてもパフォーマンスに差が現れることから、手技の所要時間や視線の停留回数・停留時間は習熟度を評価する客観的な指標となりうることが示された。(著者抄録)

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］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

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］
英語, 研究論文（学術雑誌）

一人称視点で模範手技の追体験が可能な没入型看護教育システム ESTE-VR
小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 浅賀 忠義, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 高橋 望, 二宮 伸治, コリー 紀代
日本シミュレーション医療教育学会雑誌, 7, 89, 93, 日本シミュレーション医療教育学会, 2019年08月
日本語, 【背景】在宅医療の浸透に伴い、医師や看護師ではない範囲も含め、一定水準の看護教育を受けたケア提供者を増やすことは重要な課題となる。【目的】気管内吸引を例に、手技の習熟を支援する体験型の看護教育システムを開発する。【方法】気管内吸引中の実施者の全身動作および視線を計測する。仮想現実(Virtual reality:VR)空間で人型モデルに計測データを反映することで手技の再現・観察を可能とする。【結果】学習者が模範手技を一人称視点で追体験することが可能であるとともに、指導者が学習者の手技を自由な視点から観察し定量的に分析・評価するための手段にもなる。【考察】手取り足取りの指導を使用者自身の模倣で代替することにより、言語化しにくいコツや巧みさの伝達を支援しうる。(著者抄録)

吸引カテーテル操作に応じた生体反応を呈するプロジェクションマッピングシミュレータ ESTE-SIM
小水内 俊介, コリー 紀代, 近野 敦, 金井 理, 浅賀 忠義, 高橋 望, 二宮 伸治
日本シミュレーション医療教育学会雑誌, 7, 118, 119, 日本シミュレーション医療教育学会, 2019年08月
日本語

一人称視点で熟練者の身体動作と視線を追体験可能な没入型看護教育システム ESTE-VR　　　　　　　　　　　　　　　
小水内 俊介, コリー 紀代, 近野 敦, 金井 理, 浅賀 忠義, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 高橋 望, 二宮 伸治
日本シミュレーション医療教育学会雑誌, 7, 118, 118, 日本シミュレーション医療教育学会, 2019年08月
日本語

一人称視点で模範手技の追体験が可能な没入型看護教育システム ESTE-VR
小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 浅賀 忠義, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 高橋 望, 二宮 伸治, コリー 紀代
日本シミュレーション医療教育学会雑誌, 7, 89, 93, 日本シミュレーション医療教育学会, 2019年08月
日本語, 【背景】在宅医療の浸透に伴い、医師や看護師ではない範囲も含め、一定水準の看護教育を受けたケア提供者を増やすことは重要な課題となる。【目的】気管内吸引を例に、手技の習熟を支援する体験型の看護教育システムを開発する。【方法】気管内吸引中の実施者の全身動作および視線を計測する。仮想現実(Virtual reality:VR)空間で人型モデルに計測データを反映することで手技の再現・観察を可能とする。【結果】学習者が模範手技を一人称視点で追体験することが可能であるとともに、指導者が学習者の手技を自由な視点から観察し定量的に分析・評価するための手段にもなる。【考察】手取り足取りの指導を使用者自身の模倣で代替することにより、言語化しにくいコツや巧みさの伝達を支援しうる。(著者抄録)

LS 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］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

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］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

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
nt. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., XLII-2, W13, 95, 101, 2019年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

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06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

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］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

3D非対称性解析を用いた側弯症検出システムにおける同一被検者に対する再現性
小甲晃史, 須藤英毅, 金井理, 安倍雄一郎, 岩崎倫政
Journal of Spine Research, 10, 3, 164, 2019年03月25日
日本語

4D‐FEAシミュレーションによる術前計画と積層造形技術を含む脊柱変形矯正用カスタムメイドロッドの開発
須藤英毅, 金井理, 小甲晃史, 青柳健太, 王昊, 安倍雄一郎, 岩崎倫政, 千葉晶彦
Journal of Spine Research, 10, 3, 434, 2019年03月25日
日本語

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
英語, 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.

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］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

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(Web), 85, 3, 267‐273(J‐STAGE), 2019年
日本語

An Interactive Endotracheal Suctioning Simulator Which Exhibits Vital Reactions: ESTE-SIM.
Shunsuke Komizunai, Shinji Ninomiya, Atsushi Konno, Satoshi Kanai, Tadayoshi Asaka, Eri Murata, Hiroki Mani, Nozomi Takahashi, Noriyo Colley
IJAT, 13, 4, 490, 498, 2019年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Automated noninvasive detection of idiopathic scoliosis in children and adolescents: A principle validation study.
Sudo H, Kokabu T, Abe Y, Iwata A, Yamada K, Ito YM, Iwasaki N, Kanai S
Scientific reports, 8, 1, 17714, 17714, NATURE PUBLISHING GROUP, 2018年12月07日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Idiopathic scoliosis is the most common pediatric musculoskeletal disorder that causes a three-dimensional deformity of the spine. Early detection of this progressive aliment is essential. The aim of this study is to determine outcomes using a newly developed automated asymmetry-evaluation system for the surface of the human back using a three-dimensional depth sensor. Seventy-six human subjects suspected to have idiopathic scoliosis were included in this study. Outcome measures include patient demographics, radiographic measurements, and asymmetry indexes defined in the automated asymmetry-recognition system. The mean time from scanning to analysis was 1.5 seconds. For predicting idiopathic scoliosis of greater than 25°, the area under the curve was 0.96, sensitivity was 0.97, and specificity was 0.88. The coefficient of variation for repeatability analyses using phantom models was 1-4%. The intraclass correlation coefficient obtained for intra-observer repeatability for human subjects was 0.995. The system three-dimensionally scans multiple points on the back, enabling an automated evaluation of the back's asymmetry in a few seconds. This study demonstrated discriminative ability in determining whether an examinee requires an additional x-ray to confirm diagnosis.

Optimal Laser Scan Planning of Terrestrial Laser Scanner for As-built Modeling of HVAC Systems using Integer Programming　　　　　　　　　　　　　　　
Eisuke Wakisaka, Satoshi Kanai, Hiroaki Date
International Conference on Precision Engineering (ICPE2018), 2018年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

3D Asymmetry Analysis of Human’s Back Surface for Early Screening of Idiopathic Scoliosis　　　　　　　　　　　　　　　
Satoshi Kanai, Hideki Sudo, Terufumi Kokabu, Hiroshi Nagaeda, Takayuki Hayashi, Hajime Ohta
International Conference on Precision Engineering (ICPE2018), D-5-2, 2018年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

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 and Applications, 16, 3, 396, 412, {CAD} Solutions, {LLC}, 2018年09月29日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

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, Taylor and Francis Inc., 2018年09月03日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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, 公益社団法人 精密工学会, 2018年08月, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）, 3D laser scanners have recently been introduced for efficient as-built modeling in the heating, ventilating and air conditioning (HVAC) industry. Given their highly complex installation, when scanning the piping objects in HVAC systems using a terrestrial laser scanner (TLS), it is difficult to manually determine feasible scanner placement to capture the object areas required for renovation work at high accuracy and quality without occlusion. We propose an algorithm for a model-based optimum scan planning method for a TLS. This method uses a coarse 3D model generated by structure-from-motion, and finds optimal scanner placement that satisfies visibility, scan range, incident angle, and scan quality constraints. In this study, the optimal scanner placement problem is formulated as a 0-1 integer programming problem that is solved using the branch and bound method. In addition, a GPU significantly increases the speed of the precomputation of visibility constraints. In an evaluation, the proposed algorithm outperformed our previously proposed greedy method in terms of the number of scans and scan coverage ratio, and it shows performance equal to the greedy method in terms of modeling quality.</p>

Identification of optimized rod shapes to guide anatomical spinal reconstruction for adolescent thoracic idiopathic scoliosis.
Kokabu T, Kanai S, Abe Y, Iwasaki N, Sudo H
Journal of orthopaedic research : official publication of the Orthopaedic Research Society, 36, 12, 3219, 3224, 2018年07月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Adolescent idiopathic scoliosis (AIS), the most common pediatric musculoskeletal disorder, causes a three-dimensional deformity of the spine. Although rod curvature could play an important role in anatomical spinal reconstruction in patients with thoracic AIS, intraoperative contouring of the straight rod induces notches into the rod, leading to decreased fatigue strength. Here, we analyzed pre-bent rod geometries from 46 intraoperative tracings of the rod geometry, which can provide anatomical spinal reconstruction in patients with thoracic AIS. The center point clouds of the rod shapes were extracted and approximated as arcs and straight lines. The difference between the center point clouds were evaluated using the iterative closest point methods. When the rod shapes were divided into six groups based on length followed by hierarchical cluster analysis, 10 representative rod shapes were obtained with a difference value of 5 mm. Thus, we identified optimized rod shapes to guide anatomical spinal reconstruction for thoracic AIS, which will reduce not only the risk of rod breakage but also operation time, leading to decreased patient burden. © 2018 Orthopaedic Research Society. Published by Wiley Periodicals, Inc. J Orthop Res 36:3219-3224, 2018.

Automated recognition and 3D CAD modeling of standardized steel bridge members in a laser scan　　　　　　　　　　　　　　　
Satoshi Kanai, Motoaki Hashikawa, Hiroaki Date
7th International Conference on Computing in Civil and Building Engineering,, 2018年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Multiple tls point cloud registration based on point projection images
T. Sumi, H. Date, S. Kanai
International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences - ISPRS Archives, 42, 2, 1083, 1090, International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 2018年05月30日
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, In this paper, an efficient and robust registration method of multiple point clouds is proposed. In our research, we assume that point clouds are acquired by Terrestrial Laser Scanning (TLS) systems, and the scanned environments have a relatively flat base plane such as the ground or a floor. Our method is based on an existing pairwise registration method based on point projection images, which can quickly register the point clouds under the above assumptions. In the method, sliced point clouds are projected onto the base plane, and a binary image with feature points is created. The registration is done by using feature points of the images based on the sample consensus strategy. In this paper, first, we improve the efficiency of the pairwise registration method by introducing height and occlusion information to the image. Then, a validity check method of pairwise registration using space-classified images is proposed to avoid exhaustive pairwise registration in the multiple point cloud registration process. Finally, an efficient multiple point cloud registration algorithm based on progressive creation of a point cloud connectivity graph using iterative rough and precise pairwise registration and the validity check method is proposed. The effectiveness of our method is shown through its application to three datasets of outdoor environments.

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, Taylor and Francis Inc., 2018年05月04日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

Efficient Registration of Laser-Scanned Point Clouds of Bridges Using Linear Features.
Hiroaki Date, Takahito Yokoyama, Satoshi Kanai, Yoshiro Hada, Manabu Nakao, Toshiya Sugawara
IJAT, 12, 3, 328, 338, 2018年05月01日, ［査読有り］
© 2018, Fuji Technology Press. All rights reserved. Efficient registration of point clouds from terrestrial laser scanners enables us to move from scanning to point cloud applications immediately. In this paper, a new efficient rough registration method of laser-scanned point clouds of bridges is proposed. Our method relies on straight-line edges as linear features, which often appear in many bridges. Efficient edge-line extraction and line-based registration methods are described in this paper. In our method, first, sampled regular point clouds based on the azimuth and elevation angles are created, and planar regions are extracted using the region growing on the regular point clouds. Then, straight lines of the edges of the planar regions are extracted as linear features. Next, vertical and horizontal line clusters are created according to the direction of the lines. To align the position and orientation of two point clouds, two corresponding nonparallel line pairs from line clusters are used. In the registration process, the RANSAC approach with a hash table of line pairs is used. In this process, the hash table is used for finding candidates of corresponding line pairs efficiently. Sampled points on the line pairs are used to align the line pairs, and occupied voxels and downsampled point clouds are used for efficient consensus calculation. The method is tested using three data sets of different types of bridges: a small steel bridge, a middle-size concrete bridge, and a high-pier concrete bridge. In our experiments, successful rates of our rough registration were 100%, and the processing time of rough registration for 19 point clouds was about 1 min.

3D非対称性解析による革新的脊柱側弯症検診システムの研究開発
須藤英毅, 小甲晃史, 林隆行, 安倍雄一郎, 岩田玲, 長枝浩, 岩崎倫政, 金井理
日本整形外科学会雑誌, 92, 3, S691, 2018年03月14日
日本語

思春期特発性側弯症におけるロッド曲線形状の類似分析手法の開発
小甲晃史, 小甲晃史, 金井理, 安倍雄一郎, 岩崎倫政, 須藤英毅
日本整形外科学会雑誌, 92, 2, S207, 2018年03月07日
日本語

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, Elsevier B.V., 2018年01月01日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

熟練看護師の視線計測による気管内吸引オントロジーの構築と今後の可能性
コリー 紀代, 清水 弘美, 高橋 望, 小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 二宮 伸治, 大塚 健, 浅賀 忠義
医学教育, 49, 2, 117, 125, 日本医学教育学会, 2018年
日本語,

背景 : 在宅医療の高度化により, 気管内吸引等の高度ケアを担う人材の育成が喫緊の課題である.方法 : 気管内吸引を行う看護師と看護学生の眼球運動を測定し, 気管内吸引中の認知・判断面を含めた多重タスク構造を気管内吸引オントロジーとして可視化した.結果 : 構築された気管内吸引オントロジーの階層構造からは, 手順という手続き的知識のみならず, 医療機器に関する知識, 気管内吸引が無効であった際の選択肢に関する知識など, 多岐にわたった専門知識が要求される行為であることが示された.考察 : オントロジーは「できる」能力の範囲や評価すべき能力の定義を示す教育評価ツールとしても活用の可能性がある表現法と考えられた.

分野横断インフラ維持管理技術の開発とその社会実装―戦略的イノベーション創造プログラム(SIP)―インフラ維持管理におけるICTの利活用
安達淳, 金井理
土木学会誌, 102, 10, 20‐21, 37, 土木学会, 2017年10月15日, ［招待有り］
日本語

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, MDPI AG, 2017年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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, Fuji Technology Press, 2017年06月01日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

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, JAPAN SOC MECHANICAL ENGINEERS, 2017年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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 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, Taylor and Francis Ltd., 2016年07月02日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

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
Journal of Computational Design and Engineering, 3, 3, 250, 265, Society for Computational Design and Engineering, 2016年07月01日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Owing to our rapidly aging society, accessibility evaluation to enhance the ease and safety of access to indoor and outdoor environments 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. Meanwhile, human behavior simulation has been progressing in the areas of crowd behavior analysis and emergency evacuation planning. However, in human behavior simulation, environment models represent only “as-planned” situations. In addition, a pedestrian model cannot generate the detailed articulated movements of various people of different ages and genders in the simulation. Therefore, the final goal of this research was to develop a virtual accessibility evaluation by combining realistic human behavior simulation using a digital human model (DHM) with “as-is” environment models. To achieve this goal, we developed an algorithm for generating human-like DHM walking motions, adapting its strides, turning angles, and footprints to laser-scanned 3D as-is environments including slopes and stairs. The DHM motion was generated based only on a motion-capture (MoCap) data for flat walking. Our implementation constructed as-is 3D environment models from laser-scanned point clouds of real environments and enabled a DHM to walk autonomously in various environment models. The difference in joint angles between the DHM and MoCap data was evaluated. Demonstrations of our environment modeling and walking simulation in indoor and outdoor environments including corridors, slopes, and stairs are illustrated in this study.

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, AMER SOC MECHANICAL ENGINEERS, 2016年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

Surface extraction based on roughness for rapid reverse engineering of castings　　　　　　　　　　　　　　　
Akihisa Urata, Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Takayuki Gotoh, Seiki Yasuda
Asian Conference on Design and Digital Engineering 2015 (ACDDE 2015) CD-ROM, 2015年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 非接触式三次元形状測定器を用いた鋳造品の迅速なリバースエンジニアリング（RE）を目的とし，計測三角形メッシュデータからの鋳肌面と機械加工面の分離する手法を提案し，面粗さ値に基づいて機械加工平面と円筒面の抽出，および鋳肌面上に存在するが機械加工面として誤検出されないように改良した面粗さ推定法と領域形状の評価による手法を提案している．

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, International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 2015年05月11日, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

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, COPERNICUS GESELLSCHAFT MBH, 2015年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

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, Springer Verlag, 2015年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

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, Taylor and Francis Inc., 2014年01月01日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

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, Taylor and Francis Inc., 2014年01月01日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

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, Society for Computational Design and Engineering, 2014年01月01日, ［査読有り］, ［招待有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

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］
日本語, 研究論文（学術雑誌）

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, International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 2014年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

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, AMER SOC MECHANICAL ENGINEERS, 2014年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

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, Society for Computational Design and Engineering, 2014年01月01日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

Feature-Based 3D Process Planning for MEMS Fabrication.
Satoshi Kanai, Takayuki Shibata, Takahiro Kawashima
IJAT, 8, 3, 406, 419, Fuji Technology Press, 2014年, ［査読有り］
英語

Editorial: CAD, CAM, and Digital Engineering.
Satoshi Kanai, Keiichi Shirase
IJAT, 8, 3, 303, 2014年, ［査読有り］

Accurate registration of MMS point clouds of urban areas using trajectory　　　　　　　　　　　　　　　
TAKAI Shyungo, DATE Hiroaki, KANAI Satoshi, NIINA Y, ODA K, IKEDA T
ISPRS Ann. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., II-5/W2, 277, 282, 2013年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Automatic recognition of piping system from laser scanned point clouds using normal-based region growing　　　　　　　　　　　　　　　
川島千明, 金井理, 伊達宏昭
ISPRS Ann. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., II-5/W2, 121, 126, 2013年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Data Modeling and Geometry Registration for the Integrated Management of the BIM and Laser-scanned Point Clouds　　　　　　　　　　　　　　　
YAMAOKA Shinya, KANAI Satoshi, DATE Hiroaki
Proc. International Conference on Civil and Building Engineering Informatics, 55, 63, 2013年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Making a Digital Human Walk Directly in the 3D Laser-scanned Point Clouds of Indoor Environments　　　　　　　　　　　　　　　
MARUYAMA Tsubasa, KANAI Satoshi, DATE Hiroaki
Proc. International Conference on Civil and Building Engineering Informatics, 69, 76, 2013年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

As-built modeling of piping system from terrestrial laser scanned point clouds using normal-based region-growing　　　　　　　　　　　　　　　
KAWASHIMA Kazuaki, KANAI Satoshi, DATE Hiroaki
Proc. 2013 Asian Conference on Design and Digital Engineering, 552, 562, 2013年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Variational hand modeling based on image-based 3D model reconstruction　　　　　　　　　　　　　　　
XIE Yulai, KANAI Satoshi, DATE Hiroaki
Proc. 2013 Asian Conference on Design and Digital Engineering, 542, 551, 2013年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Detection and Classification of Pole-like Objects from Mobile Laser Scanning Data of Urban Environments　　　　　　　　　　　　　　　
YOKOYAMA Hiroki, KANAI Satoshi, DATE Hiroaki, TAKEDA Hiroshi
International Journal of CAD/CAM, 13, 2, 31, 40, 2013年08月, ［査読有り］, ［招待有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

An Efficient Simulation of Skin Contact Deformation for Virtual Ergonomic Assessments of Handheld Products　　　　　　　　　　　　　　　
XIE Yulai, KANAI Satoshi, DATE Hiroaki
International Journal of CAD/CAM, 13, 1, 81, 95, 2013年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Segmentation of MMS Point Clouds of Urban Area Based on Principal Component Analysis　　　　　　　　　　　　　　　
Hiroaki Date, Teppei mori, Hiroki Yokoyama, Satoshi Kanai, Hiroshi Takeda
Proc. 2013 The International Symposium on Mobile Mapping Technology, Paper No.111, 2013年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Decomposing scanned assembly meshes based on periodicity recognition and its application to kinematic simulation modeling
Tomohiro Mizoguchi, Satoshi Kanai
COMPUTER-AIDED DESIGN, 45, 4, 829, 842, ELSEVIER SCI LTD, 2013年04月, ［査読有り］, ［招待有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Along with the recent growth of industrial X-ray computerized tomography (CT) scanning systems, it is now possible to non-destructively acquire the entire meshes of assemblies. This technology has the potential to realize an advanced inspection process of an assembly, such as estimation of their assembly errors or examinations of their dynamic behaviors in motion using a model reflecting real assembled situations. However, to realize the process, it is necessary to accurately decompose the mesh and to extract a set of partial meshes, each of which corresponds to a single part, from the entire meshes of assemblies measured from the CT scans. Moreover, it is required to create models that are ready for dynamic behavior simulations.
In this paper, we focus on CT scanned meshes of gear assemblies as examples, and propose beneficial methods for establishing such advanced inspections. We first propose a method that accurately decomposes the mesh into partial meshes, each of which corresponds to a single gear, using periodicity recognitions. The key idea is first to accurately recognize the periodicity of each gear, then to extract sets of topologically connected mesh elements where periodicities are valid, and finally to interpolate points in plausible ways from an engineering viewpoint to the area where surface meshes are not generated, especially the contact area between parts in the CT scanning process. We also propose a method for creating kinematic simulation models which can be used for a gear teeth contact evaluation using extracted partial meshes and their periodicities. Such an evaluation of teeth contacts is one of the most important functions in kinematic simulations of gear assemblies for predicting the power transmission efficiency, noise and vibration. The characteristics of the proposed method is that (1) it can robustly and accurately recognize periodicities from noisy scanned meshes, (2) it can estimate the plausible boundaries of neighboring parts without any previous knowledge from single-material CT scanned meshes, and (3) it can efficiently extract partial meshes from large scanned meshes containing millions of triangles in a few minutes. We demonstrate the effectiveness of our method on a variety of artificial and real CT scanned meshes. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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 Design Engineering Technical Conference, 2, DETC2013-12931, American Society of Mechanical Engineers, 2013年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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 gazebased 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. Copyright © 2013 by ASME.

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］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

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, JAPAN SOC MECHANICAL ENGINEERS, 2013年, ［査読有り］, ［招待有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

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
日本語, 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
日本語, 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
英語, 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
日本語, 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
日本語, 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
日本語, 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
日本語, 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．

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, Springer, 2013年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

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, Springer, 2013年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

Adaptive Selection of Rendering Primitives for Point Clouds of Large Scale Environments　　　　　　　　　　　　　　　
MAENO Takashi, DATE Hiroaki, KANAI Satoshi
Proceedings of the 2012 Asian Conference on Design and Digital Engineering (ACDDE2012), Paper No.100078, 2012年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Automatic Recognition and Modeling of Piping System from Large-scale Terrestrial Laser Scanned Point Cloud　　　　　　　　　　　　　　　
KAWASHIMA Kazuaki, KANAI Satoshi, DATE Hiroaki, KIM Tae-wan
Proceedings of the 2012 Asian Conference on Design and Digital Engineering (ACDDE2012), Paper No.100022, 2012年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Feature-based 3D Process Planning for MEMS Fabrication　　　　　　　　　　　　　　　
KANAI Satoshi, SHIBATA Takayuki, KAWASHIMA Takahiro
Proceedings of the 2012 Asian Conference on Design and Digital Engineering (ACDDE2012), Paper No.100093, 2012年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

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］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

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 (ACDDE2012), Paper No.100064, 2012年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

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08月, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

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, TRANSACTION PUBLISHERS, 2012年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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, TRANSACTION PUBLISHERS, 2012年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

Appearance preserving simplification of 3D CAD model with large-scale assembly structures
Satoshi Kanai, Daisuke Iyoda, Yui Endo, Hideki Sakamoto, Naoki Kanatani
International Journal on Interactive Design and Manufacturing, 6, 3, 139, 154, 2012年, ［査読有り］, ［招待有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Currently commercial 3D CAD systems which had only been used in upper stage of design scenes become widely used in lower stages such as rough sales purposes, model exporting to external users or e-commerce on Web. Usually, in the design stage, solid models even of very fine parts or full-detailed shapes have been built in the CAD systems, and the assembly models tend to have a huge number of parts and very complex inner structures. Moreover, for achieving the light-weight and strengthened parts, the inner structures of the housing such as ribs or bosses have had very complex geometries. However, when they are used for browsing, styling review and sales purposes, there is hardly the occasion where is full-detailed assembly models are required, and the primary purpose of the systems is often to fast render external shapes rather than to render detailed inner structures. Appearance preserving simplification of large scale assembly model available to the commercial 3D CAD systems is strongly needed for these purposes. Therefore, this paper proposes several appearance preserving simplification methods of 3D CAD model with large-scale assembly structures. Three simplification methods are proposed in the paper
(1) only by removing invisible parts from the assembly, (2) by removing both invisible form features from the part surface and invisible parts themselves from the assembly, and (3) by removing both form features and parts which are invisible even when position and orientation of movable parts change in the assembly. Our methods are based on an algorithm which can directly detect invisible parts or features by pre-rendering the models from multiple view directions and reading the rendered results from the frame buffer. Our algorithm can be carried out regardless of CAD systems. Thanks to using the current GPU, invisible parts or features detection is robust and fast in the algorithm. If needed, geometric dependency among the features in the assembly can be kept even in the simplification. The performances of these simplification methods in model size reduction and the processing time are examined. © 2012 Springer-Verlag.

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
英語, 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
日本語, 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
日本語, 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
日本語, 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
日本語, 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
日本語, 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．

Special Issue on Asian Conference on Design and Digital Engineering 2011 Preface
Hiromasa Suzuki, Hiroshi Katoh, Hideki Aoyama, Satoshi Kanai, Tetsuro Ogi, Takashi Kanai
JOURNAL OF ADVANCED MECHANICAL DESIGN SYSTEMS AND MANUFACTURING, 6, 3, 323, 323, JAPAN SOC MECHANICAL ENGINEERS, 2012年, ［査読有り］
英語

ESTIMATING EASE OF SINGLE-FINGERED OPERATIONS OF HAND-HELD APPLIANCES WITH DIGITAL HAND
Satoshi Kanai, Seiya Suzuki
PROCEEDINGS OF THE ASME INTERNATIONAL DESIGN ENGINEERING TECHNICAL CONFERENCES AND COMPUTERS AND INFORMATION IN ENGINEERING CONFERENCE, 2011, VOL 2, PTS A AND B, 897, 905, AMER SOC MECHANICAL ENGINEERS, 2012年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, Ergonomic-conscious design of hand-held information appliances greatly strengthens their competitiveness. However, current ergonomic assessments are carried out in the form of "real" user-tests which need many human subjects and expensive physical mockups, and only subjective evaluations are obtained. To solve these problems, in this paper, the Digital Hand where the 3D bone structure, surface skin geometry of the human hand are imitated was developed for quantitatively estimating the ease of single-fingered operations of hand-held appliances. The ease is estimated based on the reachability of a finger tip to several specified operation target points, and on the finger joint angle margin which reflects the mobile range of motions of all operating fingers' joints. An effective correlation was found between the estimation measures and the subjective comfort ratings in the fingered operations of a SLR camera.

An optimal delay management algorithm from passengers' viewpoints considering the whole railway network
Satoshi Kanai, Koichi Shiina, Shingo Harada, Norio Tomii
Journal of Rail Transport Planning and Management, 1, 1, 25, 37, 2011年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, We propose an algorithm for optimal delay management. Delay management means a decision whether or not to keep a connection between trains and is made by dispatchers when trains are delayed. We set dissatisfaction of all passengers in the whole railway network as a criterion and develop an algorithm which seeks for a delay management plan which minimizes passengers' dissatisfaction. The algorithm is a combination of simulation and optimization. The simulation part consists of a train traffic simulator and a passenger flow simulator which work in parallel. The train traffic simulator forecasts future train diagrams considering the dynamic interaction between trains and passengers. The passenger flow simulator traces behaviour of all the passengers one by one and calculates how many passengers get on/off at each station. This information is given to the train traffic simulator and necessary dwell times are calculated. Passengers' dissatisfaction is also estimated from the results of the passenger flow simulation. In the optimization part, we use the tabu search algorithm. We will show the details of our algorithm together with numerical results using real world data. © 2011 Elsevier Ltd.

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, International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 2011年09月03日
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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, International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 2011年09月03日
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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, International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 2011年09月03日
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

デジタルハンドにおける仮想エルゴノミック評価のための指の生体力学モデル構築　　　　　　　　　　　　　　　
SHIMIZU Yasutomo, KANAI Satoshi, DATE Hiroaki
Proceedings of Asian Conference on Design and Digital Engineering 2011, 1, 543, 547, 2011年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

マーカレストラッキングとMRによる情報機器の３次元デジタルプロトタイピング　　　　　　　　　　　　　　　
Satoshi Kanai, Hiroaki Date, Keita Uchiyama
Proceedings of Asian Conference on Design and Digital Engineering 2011, 1, 325, 328, 2011年08月
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

CTスキャンされた組立品メッシュ上での部品同定と運動推定
Tomohiro Mizoguchi, Yoshikazu Kobayashi, Kenji Shirai, Satoshi Kanai
Proceeding SIGGRAPH '11 ACM SIGGRAPH 2011 Posters, Article No.64, 2011年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, Along with the recent improvements of the industrial X-ray CT scanning systems, it is now possible to non-destructively acquire the entire meshes of mechanical assemblies. This technology has the potential to realize an advanced inspection of assemblies, such as examining assembling errors or dynamic behaviors in motion using the meshes reflecting really-assembled situations. However, to realize such advance inspections, it is required to identify each part and to estimate their motions in the meshes. © 2011 ACM.

デジタルハンドによる携帯型機器の単独指操作容易性の推定
Satoshi Kanai, Seiya Suzuki
Proceedings of the ASME 2011 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference (IDETC/CIE 2011) (CR-ROM), 2, 897, 905, 2011年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, Ergonomic-conscious design of hand-held information appliances greatly strengthens their competitiveness. However, current ergonomic assessments are carried out in the form of "real" user-tests which need many human subjects and expensive physical mockups, and only subjective evaluations are obtained. To solve these problems, in this paper, the Digital Hand where the 3D bone structure, surface skin geometry of the human hand are imitated was developed for quantitatively estimating the ease of single-fingered operations of hand-held appliances. The ease is estimated based on the reachability of a finger tip to several specified operation target points, and on the finger joint angle margin which reflects the mobile range of motions of all operating fingers' joints. An effective correlation was found between the estimation measures and the subjective comfort ratings in the fingered operations of a SLR camera. © 2011 by ASME.

平滑化と主成分分析による移動レーザスキャンデータからの柱状物体認識
YOKOYAMA Hiroki, KANAI Satoshi, DATE Hiroaki, TAKEDA Hiroshi
Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., 38-5, W12, 115, 120, COPERNICUS GESELLSCHAFT MBH, 2011年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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%.

大規模地上型レーザスキャンデータからの配管系統自動認識
KAWASHIMA Kazuaki, KANAI Satoshi, DATE Hiroaki
Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., 38-5, W12, 283, 288, COPERNICUS GESELLSCHAFT MBH, 2011年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

複数大規模点群の効率的検索と描画のためのデータ管理手法
MAENO Takashi, DATE Hiroaki, KANAI Satoshi
Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., 38-5, W12, 203, 208, COPERNICUS GESELLSCHAFT MBH, 2011年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

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．

大規模複数レーザ計測点群の効率的な検索・表示のためのデータ管理手法に関する研究
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, 2011, 117, 118, 公益社団法人 精密工学会, 2011年
近年，地上設置型，車載型，航空機搭載型レーザスキャナによる建物や市街地などの環境の計測を容易に行うことが可能になってきている．本研究ではこれらの計測で得られた大規模複数点群を様々なアプリケーションで効率的，包括的に取り扱うことができるデータ管理手法を提案する．八分木構造を元にした点群データ構造を規定し，大規模複数点群の効率的な検索やLOD表示とそれを可能とするデータ管理手法について述べる．

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
英語, 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.

Parts identification and motion estimation on CT scanned assembly meshes
Tomohiro Mizoguchi, Yoshikazu Kobayashi, Kenji Shirai, Satoshi Kanai
ACM SIGGRAPH 2011 Posters, SIGGRAPH'11, 64, ACM, 2011年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, Along with the recent improvements of the industrial X-ray CT scanning systems, it is now possible to non-destructively acquire the entire meshes of mechanical assemblies. This technology has the potential to realize an advanced inspection of assemblies, such as examining assembling errors or dynamic behaviors in motion using the meshes reflecting really-assembled situations. However, to realize such advance inspections, it is required to identify each part and to estimate their motions in the meshes. © 2011 ACM.

タッチパネル付情報機器プロトタイピングのためのXAMLに基づくユーザビリティ評価　　　　　　　　　　　　　　　
金井理
Research in Interactive Design (CD-ROM), 3, PRIDE-P189, 2010年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

デジタルハンドによるエルゴノミック評価のための製品筐体の形状補間　　　　　　　　　　　　　　　
ENDO Yui, MIYATA Natsuki, KOUCH Makiko, MOCHIMARU Masaaki, KANAI Satoshi
Research in Interactive Design (CD-ROM), Springer, 3, PRIDE-P159, 2010年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

非可視部品と形状特徴の削除による大規模アセンブリモデルの外見保存型単純化操作　　　　　　　　　　　　　　　
SAKAMOTO Hideki, KANATANI Naoki
Research in Interactive Design (CD-ROM), Springer, 3, VC-P144, 2010年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Constructing MRI-based 3D Precise Human Hand Models for Product Ergonomic Assessments　　　　　　　　　　　　　　　
SHIMIZU Yasutomo, KAWAGUCHI Keisuke, KANAI Satoshi
Proceedings of 2010 Asian Conference on Design and Digital Engineering, 837, 844, 2010年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

動的計画法と拘束付フィッティングを用いたリバースエンジニアリングのための回転特徴形状認識　　　　　　　　　　　　　　　
Kazuaki Kawashima, Satoshi Kanai
Proceedings of 2010 Asian Conference on Design and Digital Engineering, 612, 619, 2010年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Physically-based grasp posture generation for virtual ergonomic assessment using digital hand
Yui Endo, Natsuki Miyata, Makiko Kouchi, Masaaki Mochimaru, Satoshi Kanai
Advances in Applied Digital Human Modeling, 166, 175, CRC Press, 2010年01月01日
英語, 論文集(書籍)内論文, Our research purpose is to develop a system for ergonomics design, which enables an ergonomic evaluation for handheld information appliances without “real” subjects and physical mockups by integrating a digital hand with a product model. In this paper, we propose a new method for physically-based grasp posture generation by using a commercial realtime physics engine.

幾何演算に基づくプレス成型金型のスプリングバック見込形状の近似的生成:実成型品測定メッシュと基準形状メッシュの対応関係の構築
鈴木 邦祐, 村上 幸己, 金井 理
精密工学会学術講演会講演論文集, 2010, 95, 96, 公益社団法人 精密工学会, 2010年
成型品のスプリングバック（SB）量も増大に伴い，SBをキャンセルする見込金型形状の作製法について前報まで報告してきた．しかし，SB後の実成型品を測定したメッシュは，基準形状メッシュと位相が異なり，提案する見込形状生成が行えない．そこで本研究では，異なる位相を持ち測地距離不変な変形関係にあるメッシュ間の対応点を見つけ出すアルゴリズムを提案する．

Decomposing Scanned Assembly Meshes Based on Periodicity Recognition and Its Application to Kinematic Simulation Modeling
Tomohiro Mizoguchi, Satoshi Kanai
ADVANCES IN GEOMETRIC MODELING AND PROCESSING, PROCEEDINGS, 6130, 137, +, SPRINGER-VERLAG BERLIN, 2010年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, Along with the rapid growth of industrial X-ray CT scanning systems, it is now possible to non-destructively acquire the entire meshes of assemblies consisting of a set of parts. For the advanced inspections of the assemblies, such as estimation of their assembling errors or examinations of their behaviors in the motions, based on their CT scanned meshes, it is necessary to accurately decompose the mesh and to extract a set of partial meshes each of which correspond to a part. Moreover it is required to create models which can be used for the real-product based simulations. in this paper, we focus on CT scanned meshes of gear assemblies as examples and propose beneficial methods for establishing such advance inspections of the assemblies. We first propose a method that accurately decomposes the mesh into partial meshes each of which corresponds to a gear based on periodicity recognitions. The key idea is first to accurately recognize the periodicity of each gear and then to extract the partial meshes as sets of topologically connected mesh elements where periodicities are valid. Our method can robustly and accurately recognize periodicities from noisy scanned meshes. In contrast to previous methods, our method can deal with single-material CT scanned meshes and can estimate the correct boundaries of neighboring parts with no previous knowledge. Moreover it can efficiently extract the partial meshes from large scanned meshes containing about one million triangles in a few minutes. We also propose a method for creating simulation models which can be used for a gear teeth contact evaluation using extracted partial meshes and their periodicities. Such an evaluation of teeth contacts is one of the most important functions in kinematic simulations of gear assemblies for predicting the power transmission efficiency, noise and vibration. We demonstrate the effectiveness of our method on a variety of artificial and CT scanned meshes.

Process Planning System for an MEMS Device using a 3D Geometric Model　　　　　　　　　　　　　　　
Tomonao KITAHARA, Satoshi KANAI, Takayuki SHIBATA, Takahiro KAWASHIMA
Proceedings of Asian Symposium for Precision Engineering and Nanotechnology 2009 (ASPEN 2009), 2E11, 2009年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

3D Shape Retrieval considering Assembly Structure　　　　　　　　　　　　　　　
KANAI Satoshi, MIURA Takashi
Proceedings of Asian Symposium for Precision Engineering and Nanotechnology 2009 (ASPEN 2009), 1A1-15, 2009年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

仮想エルゴノミック評価のための最適化に基づく把持姿勢生成手法
ENDO Yui, KANAI Satoshi, KISINAMI Takeshi, MIYATA Natsuki, MOCHIMARU Masaaki
SAE International Journal of Passenger Cars -Electronic and Electrical Systems, 1, 1, 590, 598, 2009年04月, ［査読有り］, ［招待有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

ICPとリージョングローイングを組み合わせた機械部品計測メッシュのユークリッド対称性認識手法
溝口知広, 金井理
精密工学会誌, 75, 4, 554, 560, 公益社団法人 精密工学会, 2009年04月, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）, Recently scanned meshes from mechanical objects can be easily acquired using high-energy industrial X-ray CT scanning technologies, and these meshes are widely used in various fields of product developments. Mechanical objects often exhibit symmetries for their functionality. They are originally defined by creating a copy of the solid and then by placing it with a certain transformation including an arbitrary set of translations, rotations, and reflections. Therefore it is desired to detect such symmetries from the scanned meshes for their effective use in mesh applications, such as reconstruction of CAD models with compact data representations or CAE mesh enhancement using the symmetries. In this paper, we propose a method that can detects multiple Euclidean symmetries from scanned meshes of mechanical objects based on a combination of ICP and region growing algorithms. We define Euclidean symmetries detection as to detect both pairs of regions that match under certain transformations and their transformations including arbitrary sets of translations, rotations, and reflections. We also propose a method that derives all possible sequences for reconstructing an entire model from the original mesh using planar-reflective symmetries among all the detected symmetries, and represents them in an AND/OR graph in order to compactly represent the mesh. Our proposed method contains several advantages. It can robustly detect symmetries from noisy scanned meshes that include many planar regions. Our method also can detect both global and local Euclidean symmetries from meshes. Moreover it can detect maximally large pairs of regions under user specified tolerances. We demonstrate the effectiveness of the proposed method from various experiments using X-ray CT scanned meshes of mechanical objects.

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, IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC, 2009年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

APPLYING USER INTERFACE-OPERABLE 3D DIGITAL PROTOTYPES TO HUMAN-CENTERED DESIGN OF INFORMATION APPLIANCES
Satoshi Kanai, Taiga Higuchi, Yukiaki Kikuta
DETC 2008: PROCEEDINGS OF THE ASME INTERNATIONAL DESIGN ENGINEERING TECHNICAL CONFERENCES AND COMPUTERS AND INFORMATIONAL IN ENGINEERING CONFERENCE, VOL 3, PTS A AND B, 867, 876, AMER SOC MECHANICAL ENGINEERS, 2009年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, One of the critical issues of realizing human centered design (HCD) for information appliances is how to efficiently find the weakness of usability of the user interfaces (UI). At present, user test is the most reliable method of evaluating usability of UI. But executing user-test costs much due to fabrication of physical prototypes, securing of test subjects and facilities and the manual-based analysis of the test results. To solve the problems, we propose a computer-supported environment for testing and usability assessment for human centered-design of information appliances in the paper. In the environment, UI-operable 3D digital prototypes can be designed and used for user tests instead of physical prototypes, and the test results can be automatically analyzed to clarify the weak points of the UI design. UI-operable 3D digital prototypes can be modeled by integrating the state-transition-based UI behavior model with 3D CAD models of the housings. A function of graphically displaying user's operational history helps the designers identify which portions in the UI specification induce wrong operations of users. A function of indicating digital questionnaire based on cognitive walkthrough method also enables them to reveal causes of the wrong operations and to clarify point of redesign. Comparison of the test results using different types of digital prototypes showed that the proposed UI-operable 3D digital prototype could fully replace the physical prototype in early design stage.

3D digital prototyping and usability enhancement of information appliances based on UsiXML
Satoshi Kanai, Taiga Higuchi, Yukiaki Kikuta
International Journal on Interactive Design and Manufacturing, 3, 3, 201, 222, 2009年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Recently, usability assessment of user interfaces (UIs) in the early design stage has become indispensable for the human-centered design of information appliances. Several digital prototyping tools of the UI software, in which the UI behavior can be simulated, have been developed so far. However, some problems can arise when using them for the usability assessment, such as: a lack of simulation fidelity, time-consuming modeling work, and lack of systematic usability assessment functions. To solve these problems, we developed a tool for virtual 3D prototyping and usability assessment of information appliances. First, we extended the specification of UsiXML (which is the XML-compliant UI description language) so that the static structure both of the logical elements displayed on the UI and of the physical elements placed on the housings can be modeled. Secondly, we developed 3D prototyping and simulation functions so that the extended UsiXML is combined with the 3D CAD models of the housings and where the interaction can be simulated based on the dynamic-behavior model of the UsiXML. Finally, we developed the automated user test and usability assessment functions which are connected to the models of the extended UsiXML. An example of the efficient usability assessment and the UI redesign using a 3D digital prototype of a digital camera is shown. © Springer-Verlag 2009.

Database-Driven Grasp Synthesis and Ergonomic Assessment for Handheld Product Design
Keisuke Kawaguchi, Yui Endo, Satoshi Kanai
DIGITAL HUMAN MODELING, PROCEEDINGS, 5620, 642, 652, SPRINGER-VERLAG BERLIN, 2009年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, Recently, simulation-based ergonomic assessments for handheld products, such as mobile phones, have seen a growing interest and have been increasingly studied. In these studies, the combination of 3D product models and "digital hands", which are a parametric 3D models of human hands, have been used. One of the keys to the ergonomic assessment using the digital hand is the "grasp synthesis" where plausible grasp postures for the product model have to be generated. In this paper, we propose a new database-driven grasp synthesis method considering the geometric constraints of grasping handheld products. The proposed method can generate more plausible grasp postures for handheld products in easier interactions than those of previous ones.

デジタルハンドとプロダクトモデルとの統合によるエルゴノミック評価システムの開発(第2報)把持容易性評価機能および把持姿勢の最適化手法
遠藤維, 金井理, 岸浪建史, 宮田なつき, 河内まき子, 持丸正明
精密工学会誌, 75, 4, 548, 553, Japan Society for Precision Engineering, 2009年, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）

APPLYING USER INTERFACE-OPERABLE 3D DIGITAL PROTOTYPES TO HUMAN-CENTERED DESIGN OF INFORMATION APPLIANCES
Satoshi Kanai, Taiga Higuchi, Yukiaki Kikuta
DETC 2008: PROCEEDINGS OF THE ASME INTERNATIONAL DESIGN ENGINEERING TECHNICAL CONFERENCES AND COMPUTERS AND INFORMATIONAL IN ENGINEERING CONFERENCE, VOL 3, PTS A AND B, 867, 876, AMER SOC MECHANICAL ENGINEERS, 2009年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, One of the critical issues of realizing human centered design (HCD) for information appliances is how to efficiently find the weakness of usability of the user interfaces (UI). At present, user test is the most reliable method of evaluating usability of UI. But executing user-test costs much due to fabrication of physical prototypes, securing of test subjects and facilities and the manual-based analysis of the test results. To solve the problems, we propose a computer-supported environment for testing and usability assessment for human centered-design of information appliances in the paper. In the environment, UI-operable 3D digital prototypes can be designed and used for user tests instead of physical prototypes, and the test results can be automatically analyzed to clarify the weak points of the UI design. UI-operable 3D digital prototypes can be modeled by integrating the state-transition-based UI behavior model with 3D CAD models of the housings. A function of graphically displaying user's operational history helps the designers identify which portions in the UI specification induce wrong operations of users. A function of indicating digital questionnaire based on cognitive walkthrough method also enables them to reveal causes of the wrong operations and to clarify point of redesign. Comparison of the test results using different types of digital prototypes showed that the proposed UI-operable 3D digital prototype could fully replace the physical prototype in early design stage.

AN OPTIMIZATION-BASED APPROACH FOR GRASP POSTURE GENERATION OF DIGITAL HAND
Yui Endo, Satoshi Kanai, Natsuki Miyata, Makiko Kouchi, Masaaki Mochimaru, Jun Konno, Michiyo Ogasawara, Marie Shimokawa
DETC 2008: PROCEEDINGS OF THE ASME INTERNATIONAL DESIGN ENGINEERING TECHNICAL CONFERENCES AND COMPUTERS AND INFORMATIONAL IN ENGINEERING CONFERENCE, VOL 3, PTS A AND B, 877, 885, AMER SOC MECHANICAL ENGINEERS, 2009年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, Recently, as handheld information appliances, such as mobile phones, PDAs, have widely spread, the development of these appliances should pay more attention in their ergonomic design. However, the user tests for developing the "ergonomic" appliances are usually done by many real subjects testing a variety of these physical mockups, and the process of these tests usually requires the expensive cost and has to take a long time. So, we propose a software system of an automatic ergonomic assessment system for designing handheld information appliances by integrating the digital hand model with the 3D product model of the appliance. Our system has the following four feature functions for ergonomic assessment: 1) Generation of kinematically and geometrically accurate digital hand models with rich dimensional variation, 2) automatic grasp posture generation and evaluation of the posture stability by estimating the force-closure and the grasp quality, 3) automatic evaluation of ease of the finger motion in operating the user interface, 4) aiding the designers to re-design the housing shapes and user-interfaces in the product model. In this paper we propose a new optimization-based method the 2) of the above functions. As the objective function, we use the number of the contact points, the fit of the specific part of the hand surface for the feature edges of the product surface and the margin for the constraints on the joint angle limits of the figures. The experimental studies on the grasp posture generation for the digital camera indicate that more realistic grasp posture could be generated using the proposed optimization-based method than the one using our former method.

EUCLIDEAN SYMMETRY DETECTION FROM SCANNED MESHES BASED ON A COMBINATION OF ICP AND REGION GROWING ALGORITHMS
Tomohiro Mizoguchi, Satoshi Kanai
DETC 2008: PROCEEDINGS OF THE ASME INTERNATIONAL DESIGN ENGINEERING TECHNICAL CONFERENCES AND COMPUTERS AND INFORMATION IN ENGINEERING CONFERENCE, VOL 1, PTS A AND B, 683, 691, AMER SOC MECHANICAL ENGINEERS, 2009年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, Recently, meshes of engineering objects have been easily acquired by 3D laser or high-energy industrial X-ray CT scanning systems and they are widely used in product developments. For the effective use of scanned meshes in inspection, re-design, and simulation of the objects, it is important to reconstruct CAD models from the meshes. Engineering objects often exhibit Euclidean symmetries for their functionalities. Therefore, it is essential to detect such symmetries when reconstructing CAD models with compact data representations which are similar to the ones already defined in CAD systems. However, existing methods for reconstructing CAD models have not focused on detecting such symmetries. In this paper, we propose a new method that detects partial or global Euclidean symmetries, including translation, rotation, and reflection, from scanned meshes of engineering objects based on the combination of the ICP and the region growing algorithms. Our method can robustly and efficiently extract pairs of symmetric regions and their transformations under which the pair can be closely matched to each other. We demonstrate the effectiveness of the proposed method from experiments on various scanned meshes.

Recognizing Periodicities on 3D Scanned Meshes Based on Indexed-ICP Algorithm　　　　　　　　　　　　　　　
Research in Interactive Design (CD-ROM), 3, IDMME_P35, 2008年

XAML-based 2D/3D Prototyping System for Rapid Development of Information Appliances　　　　　　　　　　　　　　　
Research in Interactive Design (CD-ROM), 3, APIAHD_P127, 2008年

Plausible Digital Hand Grasp Synthesis considering the Grasp Constratins of Information Appliances　　　　　　　　　　　　　　　
Research in Interactive Design (CD-ROM), 3, Virtual Concept_P34, 2008年

Euclidean symmetry detection from scanned meshes based on a conbination of ICP and region growing algorithms
Tomohiro Mizoguchi, Satoshi Kanai
Proceedings of the ASME Design Engineering Technical Conference, 1, 683, 691, 2008年
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, Recently, meshes of engineering objects have been easily acquired by 3D laser or high-energy industrial X-ray CT scanning systems and they are widely used in product developments. For the effective use of scanned meshes in inspection, re-design, and simulation of the objects, it is important to reconstruct CAD models from the meshes. Engineering objects often exhibit Euclidean symmetries for their functionalities. Therefore, it is essential to detect such symmetries when reconstructing CAD models with compact data representations which are similar to the ones already defined in CAD systems. However, existing methods for reconstructing CAD models have not focused on detecting such symmetries. In this paper, we propose a new method that detects partial or global Euclidean symmetries, including translation, rotation, and reflection, from scanned meshes of engineering objects based on the combination of the ICP and the region growing algorithms. Our method can robustly and efficiently extract pairs of symmetric regions and their transformations under which the pair can be closely matched to each other. We demonstrate the effectiveness of the proposed method from experiments on various scanned meshes. Copyright © 2008 by ASME.

Content-based 3D Mesh Model Retrieval from Hand-written Sketch　　　　　　　　　　　　　　　
International Journal on Interactive Design and Manufacturing, 2, 2, 87, 98, 2008年

分散制御システムの並列離散事象シミュレーションのためのオブジェクト指向デザインパターンに関する研究
戸村 豊明, 金井 理
精密工学会誌, 74, 3, 306, 312, 公益社団法人精密工学会, 2008年
日本語, Distributed control systems(DCS) consist of many sensors/actuators and a network interconnecting them, and are being introduced in various automation areas. For assuring the control performance of a DCS under heavy communication traffic, the precise simulation of the DCS is strongly needed. For this purpose, we propose a uniform, efficient and systematic method based on object-oriented design patterns for modeling and simulating DCSs. In this paper, two design patterns are newly proposed; Time-Warp pattern and Protocol pattern. Time-Warp pattern describes classes and interaction for executing the DCS simulation by communicating events having send/receive times, using Time Warp mechanism. Protocol pattern describes classes and interaction for uniformly structuring various communication protocol models used in DCSs, which are composed of the interactions among several layers and the state transition of each layer in a communication protocol. Finally, the effectiveness of the DCS simulator which is developed using these patterns was proved by comparing simulation results with the experiment results using the real DCS consisting of four CAN-based control nodes.

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
日本語, 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 algorithm first robustly and accurately estimates mesh principal curvatures using the two-pass estimation method. Then it fast extracts regions and their approximating analytic surfaces based on region growing even if regions are smoothly blended. Finally it efficiently merges initial set of regions of large and complex scanned meshes under the user specified tolerances using region merging. We demonstrate the efficiency and accuracy of our algorithm with scanned meshes acquired from real engineering objects by X-ray CT scanning systems.

分散制御システムの並列離散事象シミュレーションのためのオブジェクト指向デザインパターンに関する研究
戸村 豊明, 金井 理
精密工学会誌, 74, 3, 306, 312, 公益社団法人精密工学会, 2008年, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）, Distributed control systems(DCS) consist of many sensors/actuators and a network interconnecting them, and are being introduced in various automation areas. For assuring the control performance of a DCS under heavy communication traffic, the precise simulation of the DCS is strongly needed. For this purpose, we propose a uniform, efficient and systematic method based on object-oriented design patterns for modeling and simulating DCSs. In this paper, two design patterns are newly proposed; Time-Warp pattern and Protocol pattern. Time-Warp pattern describes classes and interaction for executing the DCS simulation by communicating events having send/receive times, using Time Warp mechanism. Protocol pattern describes classes and interaction for uniformly structuring various communication protocol models used in DCSs, which are composed of the interactions among several layers and the state transition of each layer in a communication protocol. Finally, the effectiveness of the DCS simulator which is developed using these patterns was proved by comparing simulation results with the experiment results using the real DCS consisting of four CAN-based control nodes.

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, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）, 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 algorithm first robustly and accurately estimates mesh principal curvatures using the two-pass estimation method. Then it fast extracts regions and their approximating analytic surfaces based on region growing even if regions are smoothly blended. Finally it efficiently merges initial set of regions of large and complex scanned meshes under the user specified tolerances using region merging. We demonstrate the efficiency and accuracy of our algorithm with scanned meshes acquired from real engineering objects by X-ray CT scanning systems.

デジタルハンドとプロダクトモデルとの統合によるエルゴノミック評価システムの開発(第1報) : 製品の把持安定性仮想評価機能
遠藤 維, 金井 理, 岸浪 建史, 宮田 なつき, 河内 まき子, 持丸 正明
精密工学会誌, 74, 2, 182, 187, 公益社団法人精密工学会, 2008年, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）, The purpose of this research is to develop a system that can evaluate stability and ease of a person grasping products such as digital cameras without real subjects and physical mockups. In the system, we integrate 3D digital hand models with the 3D CAD models of the product to realize the virtual ergonomic assessment. The system features are the following; i) Geometrically accurate 3D digital hand models with rich Japanese size varieties are used for the assessment, ii) A semi-automatic grasp planning function is installed to efficiently find appropriate grasp posture for the exterior housings geometries of appliances, and iii) "Force-closure" and the "grasp quality" indices can quantitatively evaluate grasp stability for the product.

Development of a production information management system to support environmental CSR activities for process production
Takafumi Shimizu, Satoshi Kanai, Masayuki Ichinohe, Toshijiro Ohashi, Yasuo Nakagawa
DETC2007: PROCEEDINGS OF THE ASME INTERNATIONAL DESIGN ENGINEERING TECHNOLOGY CONFERENCE AND COMPUTERS AND INFORMATION IN ENGINEERING CONFERENCE, VOL 4, 819, 828, AMER SOC MECHANICAL ENGINEERS, 2008年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, Recently, awareness of Corporate Social Responsibility (CSR) has been raised and various environmental regulations have spread in many countries. Under this situation, manufacturers of process production, production information management systems are required that can archive and retrieve data not only of final products and raw materials but of chemical substances contained, intermediate products and wastes generated, and energy consumption during the production. However, management systems and product models currently used for assembly production do not fit the above requirement. To solve the problem, first, an object-oriented process-product model was designed which can represent these data and can be easily implemented on commercial ORDBMS. Second, traceability functions of explosion and implosion covering chemical substances, intermediate products, wastes and energy were developed on the ORDBMS. Third, a generic environmental law model was designed which can represent restrictions of various environmental regulations in a uniform way. Finally, a conformance checking function for environmental regulations was developed by combining the generic environmental law model with the process-product model. The effectiveness of the models and functions was verified by applying them to full-scale production data of functional polymer films and checking its conformance to RoHS and EuP directives.

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, AMER SOC MECHANICAL ENGINEERS, 2008年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

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］
日本語, 研究論文（学術雑誌）, 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 propose a parametric handle deformation method driven by the affine transformation. In our method, user can deform the model by selecting deformation type, portions to be deformed, and by manipulating one or two deformation parameters. Moreover, we propose a method for preserving approximated geometric continuity at the boundary between deformed portions and non-deformed portions of the models. For this purpose, we impose geometric constrains derived from analysis of derivatives of barycentric coordinates on the deformation handle for each deformation type.

Virtual ergonomic assessment on handheld products based on virtual grasping by digital hand
Endo, Y., Kanai, S., Kishinami, T., Miyata, N., Kouchi, M., Mochimaru, M.
SAE Technical Papers, 2007-01-2511, 2007年
研究論文（学術雑誌）

Development of a Production Information Management System to Support Environmental CSR Activities for Process Production　　　　　　　　　　　　　　　
Proceedings of ASME 2007 Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference (CD-ROM), DETC2007-35316, 2007年

Quasi-Optimal Mesh Segmentation via Region Growing/Merging　　　　　　　　　　　　　　　
Proceedings of ASME 2007 Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference (CD-ROM), DETC2007-35171, 2007年

A multi-disciplinary distributed simulation environment for mechatronic system design enabling hardware-in-the-loop simulation based on HLA　　　　　　　　　　　　　　　
International Journal on Interactive Design and Manufacturing, 1, 3, 175, 179, 2007年

Virtual ergonomic assessment on handheld products based on virtual grasping by digital hand
Endo, Y., Kanai, S., Kishinami, T., Miyata, N., Kouchi, M., Mochimaru, M.
SAE Technical Papers, 116, 7, 877, 887, 2007年
研究論文（学術雑誌）

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
日本語, 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 propose a parametric handle deformation method driven by the affine transformation. In our method, user can deform the model by selecting deformation type, portions to be deformed, and by manipulating one or two deformation parameters. Moreover, we propose a method for preserving approximated geometric continuity at the boundary between deformed portions and non-deformed portions of the models. For this purpose, we impose geometric constrains derived from analysis of derivatives of barycentric coordinates on the deformation handle for each deformation type.

Virtual grasping assessment using 3D digital hand model　　　　　　　　　　　　　　　
Yui Endo, Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami, Natsuki Miyata, Makiko Kouchi, Masaaki Mochimaru
10th Annual Applied Ergonomics Conference: Celebrating the Past - Shaping the Future, 2007年
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, The purpose of this research is to develop a simulator which can evaluate stability and ease of human's grasping handheld information appliancessuch as digital cameras without real subjects and physical mockups. In the simulator, we integrate 3D digital hand models with the 3D CAD models of the appliance to realize the virtual grasping assessment. The features of the simulator are that 1) geometrically accurate 3D digital hand models with rich Japanese size varieties are used for the assessment, 2) a semi-automatic grasp planning function is installed to efficiently find appropriate grasp posture for the exterior housings geometries of appliances, 3) stability of grasping can be quantitatively evaluated based on the "force-closure" and the "grasp quality" indices, and 4) ease of grasping can be qualitatively evaluated based on "comfort database" constructed from the PCA for measurements of finger joint angles of real subject's.

A computer-aided ergonomic assessment and product design system using digital hands
Endo, Y., Kanai, S., Kishinami, T., Miyata, N., Kouchi, M., Mochimaru, M.
Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 4561 LNCS, 833, 842, Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 2007年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

An integrated environment for testing and assessing the usability of information appliances using digital and physical mock-ups
Satoshi Kanai, Soh Horiuchi, Yukiaki Kikuta, Akihiko Yokoyama, Yoshiyuki Shiroma
VIRTUAL REALITY, PROCEEDINGS, 4563, 478, +, SPRINGER-VERLAG BERLIN, 2007年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, Executing user-test of information appliances costs much due to fabrication of physical functional mockups, the securing of human subjects for the test, and preparation of testing facilities. Results of the user test have to be manually analyzed by usability engineers, and the analysis takes a couple of weeks. In this paper, we propose an integrated software and hardware environment for prototyping and assessing usability of information appliances where the users can operate a user-interface either of a 2D digital mockup or 3D digital mockup or a physical-mockup of the appliance under the test. This function enables engineers to test and evaluate the usability of the appliances both from the cognitive aspect and from the physical aspects.

Effects of olmesartan, an AT1 receptor antagonist, on hypoxia-induced activation of ERK1/2 and pro-inflammatory signals in the mouse lung
Yoshiyuki Tanabe, Yuki Morikawa, Takao Kato, Satoshi Kanai, Taichi Watakabe, Ami Nishijima, Hijiri Iwata, Kaori Isobe, Mayumi Ishizaki, Koichi Nakayama
NAUNYN-SCHMIEDEBERGS ARCHIVES OF PHARMACOLOGY, 374, 3, 235, 248, SPRINGER, 2006年12月
英語, 研究論文（学術雑誌）, The present study aimed to investigate the effects of olmesartan, an antagonist for angiotensin II receptor type 1(AT1), on the activation of extracellular signal-regulated kinases (ERK)1/2, tissue remodeling, and pro-inflammatory signals in the right ventricle and lung of mice during the early phase of hypobaric hypoxia. Phosphorylation of ERK1/2 in both tissue types in response to hypoxia peaked at 1-3 days, and declined rapidly in the right ventricle, whereas in the lung it was sustained for at least 8 days. Upregulation of angiotensinogen mRNA was observed in the hypoxic lung at 4-9 days, but not in the hypoxic right ventricle and pulmonary artery. Olmesartan inhibited the hypoxia-induced phosphorylation of ERK1/2 in the lung, but not in the right ventricle. Neither right ventricular hypertrophy nor the thickening of the intrapulmonary arterial wall was ameliorated by olmesartan. However, this drug inhibited the expression of the mRNA for angiotensinogen and several pro-inflammatory factors, including interleukin-6 and inducible nitric oxide synthase in the hypoxic lung. These results suggest that olmesartan blocks a potential positive feedback loop of the angiotensin II-AT1 receptor system, which may lead to attenuate pro-inflammatory signals in the mouse lung, that are associated with hypoxic pulmonary hypertension, without inducing any appreciable effects on the compensatory cardiopulmonary hypertrophy at an early phase of exposure to a hypobaric hypoxic environment.

Digital hand and virtual ergonomic assessment simulator for styling design　　　　　　　　　　　　　　　
Research in Interactive Design, 2, HUCED-1, 2006年

Digital Usability Assessment for Information Appliances using User-Interface operable 3D Digital Mock-up　　　　　　　　　　　　　　　
Research in Interactive Design, 2, HUCEID-P235, 2006年

An ergonomic assessment system using a digital hand for designing handheld information appliances　　　　　　　　　　　　　　　
Proceedings of ASME 2006 Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference (CD-ROM), 1, 1, DETC2006-99114, 2006年

A Parametric Deformation Method for Mesh Models based on Barycentric Coordinates　　　　　　　　　　　　　　　
Proceedings of Visualization Imaging and Image Processing 2006 (CD-ROM), 359, 364, 2006年

Flexible Feature and Resolution Control of Triangular Meshes
DATE H.
Proceedings of Visualization Imaging and Image Processing 2006 (CD-ROM), 319, 319, 324, 2006年

Mesh Simplification and Adaptive LOD for Finite Element mesh Generation　　　　　　　　　　　　　　　
International Journal of CAD/CAM, 6, 1, No.8, 2006年

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
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

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．

An application of a digital hand to ergonomic assessment of handheld information appliances
Endo, Y., Kanai, S., Kishinami, T., Miyata, N., Kouchi, M., Mochimaru, M.
SAE Technical Papers, 2006年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

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, +, IEEE, 2006年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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, +, IEEE, 2006年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

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, SPRINGER-VERLAG BERLIN, 2006年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

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, ASME, 2005年12月
英語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

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, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

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, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）, This paper proposes a new algorithm for fitting a Loop subdivision surface to dense sample points. Our fitting algorithm uses marching cubes and shrink-wrapping to fit the initial control mesh to the points measured from objects. It uses quasi-interpolation to quickly calculate the positions of initial control points from subdivision limit points and uses QEM- and curvature-based mesh simplification to preserve feature boundaries of the minute fillet regions so as to accurately fit to the feature edges. The effectiveness of our fitting algorithm was verified in reverse engineering of broad range of engineering mock-ups such as housings of a handheld wireless communicator, a cellphone, and a turbine blade. The resulting initial control mesh of the subdivision surface that was fit to over 10^6-point cloud had about several thousand of vertices with approximately 10^<-3> mean normalized fitting error.

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］
日本語, 研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 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］
日本語, 研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 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.

分散制御システムの動的挙動モデリングのためのオブジェクト指向デザインパターンに関する研究
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 上広 清, 山元 進
精密工学会誌論文集, 71, 3, 379, 383, 公益社団法人精密工学会, 2005年03月, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）, 近年, 集中管理方式の制御システムに代わり, 分散制御システム (DCS) がFAやBA等の分野へ急速に普及している. 本研究では, DCSモデルにおける制御ノード・センサ・アクチュエータモデルの動的挙動をStatechartとして記述し, また, これらの間のイベント通信経路を記述するための2つのオブジェクト指向デザインパターンを新たに提案する. これらのパターンをDCSシミュレータへ組み込み, BA分野のDCS開発事例へ適用する事により, その有効性を確認できた.

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, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）, 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.

Satoshi Kanai, Toyoaki Tomura, Kiyoshi Uehiro and Susumu Yamamoto： "Chapter 8, Object-oriented Design Pattern Approach to Seamless Modeling, Simulation and Implementation of Distributed Control systems", 67-76 (Eiji Arai, Jan Goosenaerts, Fumihiko Kim・・・　　　　　　　　　　　　　　　
2005年
Satoshi Kanai, Toyoaki Tomura, Kiyoshi Uehiro and Susumu Yamamoto： "Chapter 8, Object-oriented Design Pattern Approach to Seamless Modeling, Simulation and Implementation of Distributed Control systems", 67-76 (Eiji Arai, Jan Goosenaerts, Fumihiko Kimura and Keiichi Shirase編: "Knowledge and Skill Chains in Engineering and Manufacturing", Springer, New York) (2005).

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, IEEE COMPUTER SOC, 2005年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

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, 1, 1, 339, 344, IEEE COMPUTER SOC, 2005年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

Human-Computer Interactions for Digital Styling Design – A difficult road toward bridging the gap between concepts and 3D models　　　　　　　　　　　　　　　
Research in Interactive Design, 1, VC20050024, 2005年

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, JOINT CONFERENCE INFORMATION SCIENCES, 2005年
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

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, INTERNATIONAL ACADEMIC PUBLISHERS LTD, 2005年
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

"Low-cost and rapid prototyping of UI-embedded mock-ups using RFID and its application to usability testing",
HORIUCHI S.
Proceedings of HII International 2005 (CD-ROM), 4, 2504, 2005年

「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, 71, 2, 223, 227, 公益社団法人精密工学会, 2005年
日本語, 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.

「分散制御システムの動的挙動モデリングのためのオブジェクト指向デザインパターンに関する研究」
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 上広 清, 山元 進
精密工学会誌, 71, 3, 379, 383, 公益社団法人精密工学会, 2005年
日本語, 近年, 集中管理方式の制御システムに代わり, 分散制御システム (DCS) がFAやBA等の分野へ急速に普及している. 本研究では, DCSモデルにおける制御ノード・センサ・アクチュエータモデルの動的挙動をStatechartとして記述し, また, これらの間のイベント通信経路を記述するための2つのオブジェクト指向デザインパターンを新たに提案する. これらのパターンをDCSシミュレータへ組み込み, BA分野のDCS開発事例へ適用する事により, その有効性を確認できた.

Yui Endo, Hiroaki Date, Satoshi Kanai and Takeshi Kishinami： "A robust and accurate fitting algorithm of a Loop Subdivision Surface for a Complex and High Density Point Cloud", Proceedings of Digital Engineering Workshop, 156-163, (2005)*.*　　　　　　　　　　　　　　　
2005年

Soh Horiuchi, Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami, Shoichi Hosoda, Yasuaki Ohshima and Yoshiyuki Shiroma: "A New Virtual Design Mockup for Digital Devices with Operable GUI using an RFID chip and Mixed Reality", Proceedings of Virtual Concept 2005, [1/1(C・・・　　　　　　　　　　　　　　　
2005年
Soh Horiuchi, Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami, Shoichi Hosoda, Yasuaki Ohshima and Yoshiyuki Shiroma: "A New Virtual Design Mockup for Digital Devices with Operable GUI using an RFID chip and Mixed Reality", Proceedings of Virtual Concept 2005, [1/1(CD-ROM) VC2005154] (2005)*. *

Muturo Iwakoshi, Seiki Yasuda, Masayoshi Kobayashi, Masamichi Mito, Satoshi KANAI and Takeshi Kishinami: “A Development of a Stereolithography Machine enabling Direct Fabrication of Colored Prototype”, Proceedings of SME Rapid Prototyping & Manufacturi・・・　　　　　　　　　　　　　　　
2005年
Muturo Iwakoshi, Seiki Yasuda, Masayoshi Kobayashi, Masamichi Mito, Satoshi KANAI and Takeshi Kishinami: “A Development of a Stereolithography Machine enabling Direct Fabrication of Colored Prototype”, Proceedings of SME Rapid Prototyping & Manufacturing 2005, [1/1(CD-ROM) ] (2005).

Satoshi Kanai, Toyoaki Tomura, Kiyoshi Uehiro and Susumu Yamamoto： "Chapter 8, Object-oriented Design Pattern Approach to Seamless Modeling, Simulation and Implementation of Distributed Control systems", 67-76 (Eiji Arai, Jan Goosenaerts, Fumihiko Kim・・・　　　　　　　　　　　　　　　
2005年
Satoshi Kanai, Toyoaki Tomura, Kiyoshi Uehiro and Susumu Yamamoto： "Chapter 8, Object-oriented Design Pattern Approach to Seamless Modeling, Simulation and Implementation of Distributed Control systems", 67-76

(Eiji Arai, Jan Goosenaerts, Fumihiko Kimura and Keiichi Shirase編: "Knowledge and Skill Chains in Engineering and Manufacturing", Springer, New York) (2005).

「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」　　　　　　　　　　　　　　　
情報処理学会論文誌, 46, 12, 3175, 3187, 2005年

Feature edges extraction on mesh models based on wide range normal evaluation and modified watershed method　　　　　　　　　　　　　　　
Information Processing Society Japan Journal, 46, 12, 3175, 3187, 2005年

Endo,Y., KANAI,S. and Kishinami,T. : " A robust, accurate and flexible fitting algorithms of subdivision surface for point cloud in industrial design use", Proceedings of 3D Modelling 2004, [1/1(CD-ROM) 1] (2004)　　　　　　　　　　　　　　　
2004年

Date, H., KANAI,S. and Kishinami, T. : " Mesh quality improvement based on mesh subdivision and simplification", Proceedings of 3D Modelling 2004, [1/1(CD-ROM) 2] (2004)　　　　　　　　　　　　　　　
2004年

Urushihara, A., Kanai,S., Kishinami,T. and Tomura, T.: "BEHAVIOR MODELER: Systematically generating Statechart from Functional Relations and Scenarios for prototyping User Interface", Proceedings of 5th International Conference on Computer-aided Design・・・　　　　　　　　　　　　　　　
2004年
Urushihara, A., Kanai,S., Kishinami,T. and Tomura, T.: "BEHAVIOR MODELER: Systematically generating Statechart from Functional Relations and Scenarios for prototyping User Interface", Proceedings of 5th International Conference on Computer-aided Design of User Interfaces CADUI'2004, 67-80 (2004).*

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
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

Algebraic declaration and axiom based validation for user interface design of IT instrument
Y Kikuchi, S Kanai, T Kishinami
IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON COMMUNICATIONS AND INFORMATION TECHNOLOGIES 2004 (ISCIT 2004), PROCEEDINGS, VOLS 1 AND 2, 232, 237, IEEE, 2004年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, We propose a declaration and validation method for finite state machine specification in an initial design phase of user interface. The declaration is based on the mathematical algebra. The validation has an input of the algebra and done based on C. A. R. Hoare's effort using prepared axiom set, The algebraic declaration is transferred to assertion and validated for specific subject. This methodology has an advantage of mathematical robustness and a flexibility to cover a lot of dynamic model. We developed a prototype system using Mathematica and used VWC (Visual Wireless Communicator) as a test case for declaration and validation. We are going to report background, subjects, the fundamental method, an implementation and a validation of declared VWC specification.

分散制御システムの静的構造モデリングのためのオブジェクト指向デザインパターンに関する研究
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 上広 清, 山元 進
精密工学会誌, Vol.69, No.6, 815, 819, 公益社団法人精密工学会, 2003年
日本語, Recently distributed control systems (DCS), which consist of many devices and a network interconnecting them, are introduced in various automation systems. For assuring the control performance under the heavy communication traffic, the simulation of DCS is strongly needed. For this purpose, we propose a uniform, efficient and systematic method based on object-oriented design patterns for modeling and simulating DCS. Two design patterns are newly proposed. Device-Constructor and Composite-Device-Constructor patterns describe classes and mechanisms for uniformly structuring device models composed of sensor and actuator models, and for uniformly structuring composite device models composed of device models. The systematic procedures of implementation from the patterns to Java code of the DCS model are also discussed. Finally, effectiveness of proposed method was proved in developing a Java-based DCS modeler and simulator for building automation area.

「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」
精密工学会誌, 69, 4, 608, 612, 2003年

A cooperative simulation mechanism of distributed control systems based on object-oriented design patterns
T Tomura, S Kanai, T Kishinami
ISORC 2003: SIXTH IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON OBJECT-ORIENTED REAL-TIME DISTRIBUTED COMPUTING, PROCEEDINGS, 83, 90, IEEE COMPUTER SOC, 2003年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, Distributed control systems (DCSs) consisting of a plant, a controller composed of many devices, and an open network interconnecting devices, are now used in many automation areas. For assuring the control performance under the heavy traffic on the network, the simulation of DCS is strongly needed. In the case of DCSs for controlling a mechanical plant, the graphical and cooperative simulation between the controller model and the plant model becomes important to verify the sequence of motions of the plant. For this purpose, we propose a systematic object-oriented-based DCS modeling procedure to efficiently and uniformly develop the DCS simulation model. From this procedure, we can describe the formal description of DCS simulation model based on five object-oriented design patterns which describe the structure and behavior of the DCS. We also propose an event chain mechanism between the statechart-based controller model and the graphical plant model. Finally, the cooperative DCS simulation software is developed by! using the Java 3D API.

XML/Web based infrastructure to support sharing geospatial data and ecological model for simulation of eco-resource
F Tanaka, D Sakaguchi, S Kanai, T Kishinami, S Saitoh
IGARSS 2001: SCANNING THE PRESENT AND RESOLVING THE FUTURE, VOLS 1-7, PROCEEDINGS, 213, 215, IEEE, 2001年
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, This paper describes the XML/Web based infrastructure to support sharing geospatial data and an ecological model for simulation of eco-resource.

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, IEEE, 2001年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

Copyright protection of vector map using digital watermarking method based on discrete Fourier transform
Kitamura, I, S Kanai, T Kishinami
IGARSS 2001: SCANNING THE PRESENT AND RESOLVING THE FUTURE, VOLS 1-7, PROCEEDINGS, 1191, 1193, IEEE, 2001年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, In this paper, a new digital watermarking method for the vector map was proposed, where the watermark could be embedded in a set of polylines by using discrete Fourier transform (DFT). The robustness for the external attacks and visual degradation caused by embedding were evaluated and effectiveness of the watermarking was confirmed. Our watermarking method is especially robust for the attacks of the vertex reorder, and noise imposition on vertex coordinates.

Seamless design methodology of manufacturing cell-control software based on activity-control-condition and object diagram
T Tomura, S Kanai, T Kishinami
INTERNATIONAL JOURNAL OF COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING, 13, 3, 263, 272, TAYLOR & FRANCIS LTD, 2000年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, A manufacturing cell. must be changed according to the type, variations and intended rate of production for the product. In order to shorten the period of time required for the cell-control software development, the system designer must have the descriptions of the configuration of the cell and the sequence of activities required in the cell, and a comprehensive design methodology based on these descriptions. First, we propose a seamless design methodology that is comprehensive and has a clear design concept. The methodology is based on the diagrammatic specification and the conversion processes of it, The diagrammatic specification represents both the configuration of die cell and the sequence of activities required in the cell; what kind of devices exist in the cell and how they are connected with each other, and how they should work in order to complete the task. The methodology specifies the step-by-step conversion processes from the initial diagrammatic specification to the cell-control software code, The conversion is divided into three processes: refinement of the device activities, translation of the device activities into the cell-controller activities, and transformation from the cell-controller activities to the cell-control software code. Secondly, as the diagrammatic specification, we propose an object diagram and an Activity-Control-Condition (ACC) diagram. The object diagram represents a set of objects and the links among them. The ACC diagram represents the sequence of activities required in the cell as three constructs: the state transitions of objects involved in each activity, the control logic among activities and the conditions for the control. Thirdly, we show the diagram editor how to help the system designer carry out the processes in the design methodology. The system designer can use the following functions of the diagram editor: modifying, sating and loading the object diagram and ACC diagram, and generating the cell-control software code from the translated ACC diagram. Finally, we show the implementation method of the cell-control software, and we verify the functionality of the software by comparing it with the sequence of activities in the ACC diagram.

Object-oriented graphical specification and seamless design procedure for manufacturing cell control software development
Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami, Toyoaki Tomura
Proceedings-IEEE International Conference on Robotics and Automation, 1, 401, 407, 2000年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, In this paper, a seamless design methodology for developing manufacturing cell control software is proposed. The methodology is based both on the graphical specification and on the systematic design procedure of its conversion to the control code. The graphical specification describes the component configuration of the cell and the activity sequence on which the devices should act. An object diagram and an Activity-Control-Condition (ACC) diagram are introduced for this purpose. The systematic design procedure specifies a clearly-defined conversion from the initial graphical specification to the cell control software code. The conversion consists of three processes: refinement, translation and transformation. A diagram editor has also been developed to help the programmer carry out this design procedure. Finally, the functionality of the control software generated by using the proposed methodology is validated through co-simulation with a Petri net simulator.

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, American Society of Mechanical Engineers (ASME), 1999年
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, 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.

TPPV気管内吸引シミュレータ演習におけるインシデントの分類
コリー紀代, 佐藤敦子, 藤本和恵, 石川孝則, 塩田愛子, 二島良輔, 二宮伸治, 小水内俊介, 五十嵐真里, 金井理, 近野敦, 中村美鈴, 井上創造, 医工学治療, 36, Supplement, 2024年

在宅人工呼吸器ケア教育の標準化とその課題:360度動画視聴後のアンケート結果から
コリー紀代, 五十嵐真里, 二宮伸治, 中島裕史, 中村美鈴, 井上創造, 今井適, 金井理, 近野敦, 小水内俊介, 長和俊, 倉島庸, 平田健司, 渡邊祐介, 石田稔, 高橋誠, 医工学治療, 35, Supplement, 2023年

気管内吸引技術習得における360度動画とフルCG動画の可能性と課題
コリー紀代, 今井適, 五十嵐真里, 中島裕史, 二宮伸治, 中村美鈴, 井上創造, 小水内俊介, 平田健司, 金井理, 近野敦, 長和俊, 倉島庸, 渡邊祐介, 石田稔, 高橋誠, 医工学治療, 35, Supplement, 2023年

多様な患者シナリオの作成が可能な人工呼吸器トレーニングアプリSimmarの開発
二宮伸治, コリー紀代, 五十嵐真里, 中島裕史, 南早苗, 中村美鈴, 井上創造, 今井適, 金井理, 近野敦, 小水内俊介, 長和俊, 倉島庸, 平田健司, 渡邊祐介, 石田稔, 高橋誠, 医工学治療, 35, Supplement, 2023年

看護学と工学・情報学における分野横断型共同研究の経験と今後の開発方針:ESTE-SIMプロジェクト
コリー紀代, 小水内俊介, 金井理, 近野敦, 中村美鈴, 井上創造, 二宮伸治, 日本ロボット学会誌, 41, 4, 2023年

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］, ［筆頭著者, 責任著者］
計測自動制御学会 ; 1962-, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

仮想生体反応の呈示・実施者の属性による気管吸引中の視線計測結果と作業負担感への影響
コリー紀代, 小水内俊介, 金井理, 井上創造, 近野敦, 中村美鈴, 二宮伸治, 人工呼吸(Web), 38, 2, 2021年

視線移動量と視線移動速度頻度分析による気管内吸引技術の習熟度評価の検討
横尾さくら, コリー紀代, 小水内俊介, 近藤敦, 金井理, 二宮伸治, 医工学治療, 33, Supplement, 2021年

模範手技の実演指導の受講・追体験が可能なマルチプラットフォーム型遠隔看護教育システム
佐藤優太, 木村仁, 小水内俊介, COLLEY Noriyo, 二宮伸治, 金井理, 近野敦, 計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集, 53rd, 2021年

デプスカメラと3次元対称性解析を用いた脊柱側弯症早期検診システムの開発
金井 理, 須藤 英毅, 小甲 晃史, 精密工学会誌, 87, 12, 912, 916, 2021年, ［招待有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
公益社団法人 精密工学会, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

SfM-MVS技術の動向 (小特集 フォトグラメトリ(その1))
金井 理, 写真測量とリモートセンシング, 60, 3, 95, 99, 2021年, ［招待有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
日本写真測量学会, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

Functional Mappingを用いた3次元メッシュモデルの非剛体レジストレーションに関する研究
山岡 茉莉, 金井 理, 伊達 宏昭, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2020, 0, 258, 259, 2020年

スキャン毎に姿勢が異なる物体の3Dスキャンでは，複数スキャンデータ統合時に非剛体マッチングを行いレジストレーションを実施する必要がある．本報では，既存手法であるメッシュのスペクトル分解とFunctional Mappingを用いた3次元形状間の非剛体マッチング手法により，スキャンシミュレーションで得られた部分データおよびそれとスケールが同じで欠損の無い完全なテンプレートモデル間の対応関係算出を行った例を報告する．

, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

形状記述子を用いたソリッドモデルからのFEMメッシュ生成向け形状特徴抽出
髙石 一平, 金井 理, 伊達 宏昭, 髙嶋 英厳, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2020, 0, 204, 205, 2020年

本研究では，鋳鍛造部品のCADモデル上から自由曲面を持つボスやリブなどの形状特徴を表面三角形メッシュ表現に変換して抽出し，抽出特徴部に適合するFEMメッシュ生成を自動化することを目的とする．本報では，入力となる抽出対象形状特徴のボス・リブをBag-of-featureとクラスタリングを用いて選定し，形状記述子の一致性を利用してスケールが異なる抽出対象形状特徴を全体形状モデル上から自動抽出する基本機能を実現した．

, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

CAEモデルデータ自動生成のための類似特徴形状検索手法の開発
高嶋 英厳, 金井 理, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2020, 0, 210, 211, 2020年

本研究は，対象形状のソリッドモデル上から，予め登録された基準特徴形状とサイズ等がパラメトリックな変形関係にある特徴形状部を自動抽出することを目的とし，メッシュ及び形状記述子を用いた基準特徴形状とのキーポイントマッチング，及び，RANSACを用いた射影変換関係形状ペアの探索を用いた類似特徴形状検索手法を提案する．

, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

MMS取得点群を用いた道路空間情報の抽出（第2報）:スキャンラインの湾曲度評価に基づく車道境界線の抽出と性能評価
本間 亮平, 伊達 宏昭, 金井 理, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2020, 0, 234, 235, 2020年

車道部と歩道部の境界線である車道境界線は，自動運転用地図や道路台帳などの高精度地図における基本構成要素である．既存のMMS取得点群を用いた車道境界線抽出手法は，段差の小さい歩道切り下げ部の抽出率が低くなる他，計測ノイズの影響を受けやすいという問題がある．本研究では，MMS取得点群のスキャンラインの平滑化と湾曲度の評価により，これらの問題を解決可能な車道境界線抽出手法を提案し，その性能評価を行う．

, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

SfM-MVS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支援システムの開発（第5報）:幾何学的特徴を用いた近似物体表面モデルの改良
森谷 亮太, 金井 理, 伊達 宏昭, 新名 恭仁, 本間 亮平, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2020, 0, 226, 227, 2020年

インフラ建造物の維持管理作業に，多数の重複した画像から3D as-isモデルを生成可能なStructure from MotionとMulti-View Stereo (SfM-MVS)技術の活用が広がっている．しかし，どの位置から何枚画像を撮影すれば高品質な3Dモデルが生成可能か事前の推定が困難なため，モデルの品質が低下する場合がある．本研究ではSfM-MVS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支援システムの開発を最終目的とし，本報ではSfMのみから生成したラフな近似物体表面モデルに対して，幾何学的特徴を活用したメッシュのフィルタリングを行い，近似物体表面モデルの形状精度を改良したので報告する．

, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

画像のコントラスト強調と対象形状仮説に基づく深度の適応的選択による低テクスチャ表面のSfM-MVS再構成モデル品質の向上
阿久津 啓, 金井 理, 伊達 宏昭, 新名 恭仁, 本間 亮平, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2020, 0, 230, 231, 2020年

多数画像から３次元モデルを再構成できるSfM-MVSが様々な分野で普及している．しかし，低テクスチャ表面では，対象の3次元再構成が良好に行えない問題が残されている．本研究では，MVSの深度マップ推定時に，画像のコントラスト強調と対象形状の仮定に基づき推定された深度の中から，輝度情報の適合性の高い深度を選択し，より高品質な深度マップを生成し，再構成モデルの品質を向上させる手法を開発した．

, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

レーザ計測に基づく屋内空間CFD解析用直交格子の自動生成
石川 哲朗, 金井 理, 伊達 宏昭, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2020, 0, 248, 249, 2020年

既存屋内空間の空調改修などのためにCFD(数値流体力学)シミュレーションが普及している．シミュレーションのためには通常，解析対象空間の3Ðモデルから生成した解析格子が必要である．この3Ðモデルは図面や計測をもとに現状,手動または半自動で生成する必要があるため時間やコストがかかる．そこで本研究では,解析対象空間を地上型レーザスキャナで計測した点群のみから3Dモデルを作ることなく，空間のボクセル分割や空間占有状態推定によりCFD解析用の不等間隔直交格子を自動で生成する手法を開発した．

, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

レーザ計測点群からの屋内環境モデリング:天井面付属設備の自動抽出
髙橋 勇斗, 伊達 宏昭, 金井 理, 安武 和成, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2020, 0, 244, 245, 2020年

本研究は，レーザ計測点群からの屋内環境自動3次元モデリング手法の開発を目的とし，これまでに，平行・直交・等間隔などの規則性を考慮した屋内環境（天井・壁面・床面）のモデリング手法，ならびに，窓などの壁面に付随する設備の抽出手法を提案してきた．本報では，天井面計測点の境界抽出に基づく，照明器具や火災報知器などの天井面付属設備の自動抽出手法を提案する．

, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

Synthesizing Dynamic Facial Expressions of the Patient Model with Projection Mapping for the Nurse Training Simulator
Ahmad Ridwan Fauzi, 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, 2020, 0, 254, 255, 2020年

Tube insertion through trachea is a procedure performed by nurses to suck the sputum out of the patient's trachea. If the procedure is not performed carefully, it causes inconvenience and damages patient's trachea. To train novice nurses to practice the procedure in a safer environment, we developed a projection mapping-based nurse training simulator, and its effectiveness was evaluated. From the evaluations, it was found that more facial expressions, including choking, coughing, and patient's relaxed states, still must be integrated into the patient model so the nurse could be more immersed into the simulator. To achieve that, a Facial Action Coding System (FACS)-based video analysis tool is first used to identify the activated facial action units (AU) in those states and they are applied to the synthetic deformations on a 3D face of the patient model. The degree of naturalness, reality and effectiveness are evaluated.

, 公益社団法人 精密工学会, 英語

複数TLS点群からのテクスチャ付ポリゴン生成に関する研究:領域形状を考慮した点群分割と平面・掃引体の簡略ポリゴン生成
今井 心一朗, 伊達 宏昭, 金井 理, 森部 義規, 中村 将基, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2020, 0, 240, 241, 2020年

本研究では，膨大なデータ量による表示速度低下や点の隙間による表示品質低下といった点群の３次元表示における問題を解決可能な，複数TLS点群からの表示用テクスチャ付ポリゴン生成手法を提案する．本報では，点群中の領域形状を考慮した，表示用ポリゴン向けの点群分割手法および，透明部を持つテクスチャ画像をマップした矩形ポリゴンおよび三角形ストリップによる平面領域および掃引体の表現手法を提案する．

, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

Hygienic Manipulation Evaluation System during Endotracheal Suctioning using Bilateral Dorsum Manus Total Travel Distance*
Noriyo Colley, Shunsuke Komizunai, Shinji Ninomiya, Tadayoshi Asaka, Hiroki Mani, Hana Takizawa, Sarina Umesawa, Yuya Taira, Eri Murata, Misuzu Nakamura, Sozo Inoue, Satoshi Kanai, Atsushi Konno, 2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII), 500, 503, 2020年01月
IEEE, 英語

気管内吸引手技中の視線計測による看護師と看護学生の習熟度の比較
竹内 由佳, コリー 紀代, 二宮 伸治, 小水内 俊介, 金井 理, 浅賀 忠義, 中村 美鈴, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 近野 敦, 医工学治療, 31, 3, 171, 180, 2019年11月
本研究では視線計測に基づく教育評価項目や評価指標の抽出を目的とし、気管内吸引シミュレーション中の看護師と看護学生を対象に両眼構成視線計測装置(Pupil、Pupil Labs社)を用いた視線計測により手技の所要時間、視線の停留回数・停留時間、停留点移動速度を比較した。視線計測後には、NASA-TLXを用いて作業負担度を調査した。その結果、所要時間、視線の停留時間、視線の停留回数・停留時間に有意差が認められた。作業負担度には有意差が見られなかったことから、両群とも模擬環境において同等のストレスがあったと推測される。不慣れな環境においてもパフォーマンスに差が現れることから、手技の所要時間や視線の停留回数・停留時間は習熟度を評価する客観的な指標となりうることが示された。(著者抄録), (NPO)日本医工学治療学会, 日本語, 速報，短報，研究ノート等（学術雑誌）

一人称視点で熟練者の身体動作と視線を追体験可能な没入型看護教育システム ESTE-VR　　　　　　　　　　　　　　　
小水内 俊介, コリー 紀代, 近野 敦, 金井 理, 浅賀 忠義, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 高橋 望, 二宮 伸治, 日本シミュレーション医療教育学会雑誌, 7, 118, 118, 2019年08月
日本シミュレーション医療教育学会, 日本語

吸引カテーテル操作に応じた生体反応を呈するプロジェクションマッピングシミュレータ ESTE-SIM　　　　　　　　　　　　　　　
小水内 俊介, コリー 紀代, 近野 敦, 金井 理, 浅賀 忠義, 高橋 望, 二宮 伸治, 日本シミュレーション医療教育学会雑誌, 7, 118, 119, 2019年08月
日本シミュレーション医療教育学会, 日本語

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, 新菱冷熱中央研究所報, 26, 9‐20, 2019年08月
日本語, 機関テクニカルレポート，技術報告書，プレプリント等

4D‐有限要素解析シミュレーションによる術前計画と積層造形技術を含む脊柱変形矯正用カスタムメイドインプラントの開発
須藤英毅, 金井理, 小甲晃史, 安倍雄一郎, 岩崎倫政, 千葉晶彦, 別冊整形外科, 75, 218‐221, 2019年04月
日本語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

3次元スキャンと3次元対称性解析による脊柱側弯症高速・高感度検診システムの開発
金井理, 須藤英毅, 医科学応用研究財団研究報告(CD-ROM), 36, 50‐57, 2019年02月
日本語

一人称視点で模範手技の追体験が可能な没入型看護教育システム:ESTE-VR
小水内俊介, 近野敦, 金井理, 浅賀忠義, 井上創造, 村田恵理, 萬井太規, 高橋望, 二宮伸治, コリー紀代, 日本シミュレーション医療教育学会雑誌, 7, 2019年

吸引カテーテル操作に応じた生体反応を呈するプロジェクションマッピングシミュレータ:ESTE-SIM
小水内俊介, コリー紀代, 近野敦, 金井理, 浅賀忠義, 高橋望, 二宮伸治, 日本シミュレーション医療教育学会雑誌, 7, 2019年

一人称視点で熟練者の身体動作と視線を追体験可能な没入型看護教育システム:ESTE-VR
小水内俊介, コリー紀代, 近野敦, 金井理, 浅賀忠義, 井上創造, 村田恵理, 萬井太規, 高橋望, 二宮伸治, 日本シミュレーション医療教育学会雑誌, 7, 2019年

Editorial: Augmented Prototyping and Fabrication for Advanced Product Design and Manufacturing.
Satoshi Kanai, Jouke C. Verlinden, Int. J. Autom. Technol., 13, 4, 451, 452, 2019年, ［招待有り］

大規模環境のas-builtモデル化技術とその応用
金井理, 精密工学会誌(Web), 85, 3, 217‐222(J‐STAGE), 2019年
日本語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

痰吸引トレーニングシミュレータのための痰吸引量およびカテーテル接触荷重リアルタイム計測装置の開発
二宮伸治, COLLEY Noriyo, 小水内俊介, 近野敦, 金井理, 高橋望, 浅賀忠義, 日本シミュレーション医療教育学会雑誌, 6, 92‐98, 2018年09月18日
日本語

看護シミュレータ開発におけるプロジェクションマッピング/拡張現実による視覚提示の課題
小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 二宮 伸治, 浅賀 忠義, 高橋 望, コリー 紀代, 日本シミュレーション医療教育学会雑誌, 6, 126, 126, 2018年09月
日本シミュレーション医療教育学会, 日本語

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
日本語

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
日本語

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
日本語

CAEモデルデータ自動生成のための特徴形状認識手法の開発―SHOT特徴量と非剛体変換を用いたサイズ違い及び歪みのある特徴形状の認識―
高嶋英厳, 金井理, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2018, ROMBUNNO.A01‐3, 2018年08月20日
日本語

視線移動量を用いた気管内吸引シミュレータの教育評価の検討
コリー 紀代, 小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 浅賀 忠義, 中村 美鈴, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 二宮 伸治, 日本小児呼吸器学会雑誌, 29, Suppl., 108, 108, 2018年08月
日本小児呼吸器学会, 日本語

人工呼吸器装着児(者)の社会参加を促進する多職種連携における構造的課題
コリー 紀代, 清水 弘美, 大塚 健, 高橋 望, 近野 敦, 小水内 俊介, 金井 理, 二宮 伸治, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 浅賀 忠義, 医学教育, 49, Suppl., 205, 205, 2018年07月
(一社)日本医学教育学会, 日本語

重症心身障害児(者)施設におけるパルスオキシメータによる継続測定データの活用可能性と今後の課題
コリー紀代, 玉置美香, 山田真代, 八柳千佳子, 稲村道子, 近野敦, 小水内俊介, 金井理, 二宮伸治, 井上創造, 村田恵理, 萬井太規, 浅賀忠義, 小児保健研究(Web), 77, Suppl, 205 (WEB ONLY), 2018年05月31日
日本語

重症心身障害児(者)施設におけるパルスオキシメータによる継続測定データの活用可能性と今後の課題
コリー 紀代, 玉置 美香, 山田 真代, 八柳 千佳子, 稲村 道子, 近野 敦, 小水内 俊介, 金井 理, 二宮 伸治, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 浅賀 忠義, 小児保健研究, 77, 講演集, 205, 205, 2018年05月
(公社)日本小児保健協会, 日本語

特発性側弯症手術に対して使用したロッドに対する形状類似分析手法の開発
小甲晃史, 金井理, 安倍雄一郎, 岩崎倫政, 須藤英毅, Journal of Spine Research, 9, 3, 239, 2018年03月25日
日本語

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
日本語

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
日本語

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, 576, 2018年03月01日
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，精密位置合わせ時の制約式の違いやICPのような既存手法との精度比較，ならびにラフレジストレーション自動化を行ったので報告する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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
日本語

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
日本語

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
日本語

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
日本語

思春期特発性側弯症におけるロッド曲線形状の類似分析手法の開発
小甲晃史, 金井理, 安倍雄一郎, 岩崎倫政, 須藤英毅, 北海道整形災害外科学会, 134th, 41, 2018年
日本語

特発性側弯症手術に対して使用したロッドに対する形状類似分析手法の開発
小甲晃史, 金井理, 安倍雄一郎, 岩崎倫政, 須藤英毅, 北海道整形災害外科学会, 135th, 28, 2018年
日本語

座学と実習を補間するスマートフォン/タブレットを用いたインタラクティブなパーソナル看護教育教材:ESTE‐mobile
小水内俊介, コリー紀代, 近野敦, 金井理, 浅賀忠義, 井上創造, 村田恵理, 萬井太規, 高橋望, 二宮伸治, 日本呼吸療法医学会学術集会プログラム・抄録集, 40th, 257, 2018年
日本語

痰吸引カテーテル接触荷重計測デバイスESTE‐SDを用いた臨床経験が接触荷重と挿入長に与える影響の評価
二宮伸治, 小水内俊介, 村田恵理, 近野敦, 金井理, 浅賀忠義, 井上創造, 萬井太規, 高橋望, コリー紀代, 日本呼吸療法医学会学術総会プログラム・抄録集, 40th, 260, 2018年
日本語

3Dスキャナと非対称性解析に基づく脊柱側弯症早期検診システムの開発
金井理, 須藤英毅, 小甲晃史, 長枝浩, 林隆行, 太田初, 日本設計工学会北海道支部研究発表論文集, 2018, 2, 13‐16, 2018年
日本語

生体反応を呈するシミュレータESTE‐SIMのための吸引時SpO2/脈拍数の実測に基づく数理モデル定式化の試み
コリー紀代, 小水内俊介, 村田恵理, 稲村道子, 玉置美香, 山田真代, 八柳千佳子, 近野敦, 金井理, 浅賀忠義, 井上創造, 萬井太規, 高橋望, 二宮伸治, 日本呼吸療法医学会学術総会プログラム・抄録集, 40th, 258, 2018年
日本語

没入型看護教育システムESTE‐VRを用いた習熟度分析評価ツール
小水内俊介, コリー紀代, 近野敦, 金井理, 浅賀忠義, 井上創造, 村田恵理, 萬井太規, 高橋望, 二宮伸治, 日本呼吸療法医学会学術総会プログラム・抄録集, 40th, 257, 2018年
日本語

医工連携による次世代型脊柱変形矯正用インプラントの開発戦略
須藤英毅, 金井理, 小甲晃史, 青柳健太, WANG Hao, 岩崎倫政, 千葉晶彦, 日本バイオマテリアル学会大会予稿集(Web), 40th, 165 (WEB ONLY), 2018年
日本語

特発性側弯症手術に対して解剖学的脊柱配列獲得を目指して使用したロッドに対する形状類似分析手法の開発
小甲晃史, 金井理, 安倍雄一郎, 岩崎倫政, 須藤英毅, 日本側彎症学会演題抄録集, 52nd, 276, 2018年
日本語

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(Web), 84, 8, 738‐745(J‐STAGE), 2018年
日本語

気管内吸引技術の量的評価の試み:Dynamic Time Warpingを用いた分析結果から
コリー紀代, 清水弘美, 大塚健, 金井理, 近野敦, 二宮伸治, 浅賀忠義, 小水内俊介, 萬井太規, 村田恵理, 高橋望, 井上創造, 医工学治療, 30, Supplement, 128, 128, 2018年
(NPO)日本医工学治療学会, 日本語

熟練看護師の視線計測による気管内吸引オントロジーの構築と今後の可能性
コリー 紀代, 清水 弘美, 高橋 望, 小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 二宮 伸治, 大塚 健, 浅賀 忠義, 医学教育, 49, 2, 117, 125, 2018年

背景 : 在宅医療の高度化により, 気管内吸引等の高度ケアを担う人材の育成が喫緊の課題である.方法 : 気管内吸引を行う看護師と看護学生の眼球運動を測定し, 気管内吸引中の認知・判断面を含めた多重タスク構造を気管内吸引オントロジーとして可視化した.結果 : 構築された気管内吸引オントロジーの階層構造からは, 手順という手続き的知識のみならず, 医療機器に関する知識, 気管内吸引が無効であった際の選択肢に関する知識など, 多岐にわたった専門知識が要求される行為であることが示された.考察 : オントロジーは「できる」能力の範囲や評価すべき能力の定義を示す教育評価ツールとしても活用の可能性がある表現法と考えられた.

, 日本医学教育学会, 日本語

教材・シナリオ 痰吸引トレーニングシミュレータのための痰吸引量およびカテーテル接触荷重リアルタイム計測装置の開発
二宮 伸治, コリー 紀代, 小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 高橋 望, 浅賀 忠義, 日本シミュレーション医療教育学会雑誌 = Journal of Japan Association for Simulation-based Education in Healthcare Professionals, 6, 92, 98, 2018年
日本シミュレーション医療教育学会, 日本語

教材・シナリオ 生体反応を呈する看護シミュレータのためのプロジェクションマッピング/拡張現実による視覚提示
小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 二宮 伸治, 浅賀 忠義, 高橋 望, コリー 紀代, 日本シミュレーション医療教育学会雑誌 = Journal of Japan Association for Simulation-based Education in Healthcare Professionals, 6, 99, 103, 2018年
日本シミュレーション医療教育学会, 日本語

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
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．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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
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．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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
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．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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
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．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

思春期特発性側弯症におけるロッド曲線形状の類似分析手法の開発
小甲晃史, 金井理, 安倍雄一郎, 岩崎倫政, 須藤英毅, 日本整形外科学会雑誌, 91, 8, S1795, 2017年08月31日
日本語

3D非対称性解析による革新的脊柱側弯症検診システムの研究開発
須藤英毅, 小甲晃史, 林隆行, 安倍雄一郎, 岩田玲, 長枝浩, 岩崎倫政, 金井理, 日本整形外科学会雑誌, 91, 8, S1475, 2017年08月31日
日本語

3D非対称性解析による革新的脊柱側弯症検診システムの研究開発
須藤英毅, 小甲晃史, 林隆行, 安倍雄一郎, 岩田玲, 長枝浩, 岩崎倫政, 金井理, 東日本整形災害外科学会雑誌, 29, 3, 368, 2017年08月15日
日本語

熟練看護師の視線計測による気管内吸引オントロジーの構築
COLLEY Noriyo, 清水弘美, 高橋望, 小水内俊介, 近野敦, 金井理, 二宮伸治, 大塚健, 浅賀忠義, 医学教育, 48, Suppl., 230, 230, 2017年08月01日
(一社)日本医学教育学会, 日本語

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
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．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 232, 2017年03月01日
現在，心機能の評価では，心臓全体の運動を指標化する方法が一般的である．しかし，心不全の場合心臓の壁運動は局所的に不均一となり，拡張収縮運動が正常に行われている領域とその運動が殆ど見られない領域に分かれる為，診断・治療ではそれらの局所的な違いを解析する事が重要となる．そこで本研究では，時系列CT画像より3次元心内膜メッシュモデルを作成し，これらを利用した3次元運動解析を行った為，報告を行う．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 562, 2017年03月01日
点密度差や計測ノイズの大きなレーザ計測点群からのロバストな局所形状特徴量の抽出が，物体認識や環境理解において必要となる．本研究では，主成分分析に基づく近似曲率やDoN（Difference of Normals），マルチスケール特徴量等の局所形状特徴量を比較し，各手法の有用性を示す．また，計測対象環境の理解の手助けを目的とした，各特徴量の特徴線生成への応用を行う．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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
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．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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
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．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 576, 2017年03月01日
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，精密位置合わせ時の制約式の違いやICPのような既存手法との精度比較，ならびにラフレジストレーション自動化を行ったので報告する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 618, 2017年03月01日
車両の衝突シミュレーションや製品のエルゴノミクス設計に用いられている人体の有限要素モデルは，基準姿勢の種類の少なさや任意姿勢の生成の困難さが問題視されている．そこで，skeletal subspace deformation（SSD）による表皮変形およびmean value coordinateを用いた内部要素変形により，関節部を含む人体の四面体メッシュに対し，メッシュ品質を維持したままの希望姿勢への変更を可能とする手法を提案する．また，本手法を指のモデルに適用し，その有用性を検証する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 586, 2017年03月01日
本報ではCAE効率化を目的として開発した寸法駆動変形・メッシュ適合手法による解析用四面体メッシュ生成法の有効性を検証する．本手法とメッシュ分割に基づく既存手法によるメッシュ生成の処理時間の比較，本手法で生成したメッシュの解析結果と理論解の比較による解析精度検証，ならびに本研究で開発してきた品質改善手法による解析精度改善効果の確認を行い，本手法によるメッシュ生成法の有効性を示す．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 578, 2017年03月01日
近年，施設における設備更新の頻度増加に伴い，設備の現況を反映した3次元形状モデルの利用が期待されている．そこで本研究では，3次元レーザ計測点群から配管系統の自動認識を行う手法の開発を目的とする．これまで，計測点群の断面解析とマンハッタンワールド仮説に基づく連続性を用いた矩形断面ダクトの認識手法を提案した．本報では，同様の手法を用いて，矩形・円形断面が混在する配管系統の認識を可能としたので報告する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 582, 2017年03月01日
鋼橋に対する維持管理への活用の面からCIMの導入が盛んとなっており，新しく作られる鋼橋だけでなく現況の橋梁に対しても3次元CADモデルを効率的に生成する技術が望まれている．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規格部材のJIS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．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 554, 2017年03月01日
本研究では，SfMモデルとして得られた計測対象設備の事前知識をもとに，必要な計測範囲や計測重要度を考慮した最適なスキャナ配置計画手法の開発を目的とする．本報では，前報で提案したボクセルの空間占有状態の分類結果に基づき，計測品質の制約を満たし，工事に必要な箇所を効率的に計測可能なスキャナ配置位置を推定する手法を提案した．さらに，可視性のみを考慮した配置や計測作業員による配置の設置回数や計測率を本手法と比較し，その効果を検証した．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 2017年
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., JAPAN SOC MECHANICAL ENGINEERS, 英語

3D非対称性解析による革新的脊柱側弯症検診システムの研究開発
須藤英毅, 小甲晃史, 林隆行, 安倍雄一郎, 岩田玲, 長枝浩, 岩崎倫政, 金井理, 日本側彎症学会演題抄録集, 51st, 160, 2017年
日本語

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(Web), 83, 5, 474‐480(J‐STAGE), 480, 2017年
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., 公益社団法人 精密工学会, 日本語

「Indoor 3D~屋内マッピング・屋内測位・屋内ナビゲーションの最新研究~」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, 235‐239,234, 239, 2016年09月12日

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.

, 一般社団法人 日本写真測量学会, 日本語

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
日本語

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
日本語

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, 776, 2016年08月20日
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．本報では，前報で開発した3次元実環境モデル上でのデジタルヒューマンの歩行シミュレーション機能に対し，歩行中のデジタルヒューマンの視覚から，写真測量技術により自動構築された環境中のサインモデルの可視性と視認性を推定する機能を開発した．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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
日本語

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, 194, 2016年08月20日
本研究では，鋳造品の計測メッシュから機械加工面と鋳肌面を分離し，それぞれを必要精度でモデリングすることによる，鋳造品の迅速なリバースエンジニアリング(RE)の実現を目的とする．本報では，高品質な自由曲面パッチ生成のための鋳肌面メッシュの滑らかな境界生成手法と，REで生成したCADモデルの機械加工応用支援のための曲面フィッティング精度に基づく機械加工平面の法線および機械加工円筒面の軸の整列手法を提案する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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
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., Taylor and Francis Ltd., 英語

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, Journal of Computational Design and Engineering, 3, 3, 250, 265, 2016年07月01日
Owing to our rapidly aging society, accessibility evaluation to enhance the ease and safety of access to indoor and outdoor environments 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. Meanwhile, human behavior simulation has been progressing in the areas of crowd behavior analysis and emergency evacuation planning. However, in human behavior simulation, environment models represent only “as-planned” situations. In addition, a pedestrian model cannot generate the detailed articulated movements of various people of different ages and genders in the simulation. Therefore, the final goal of this research was to develop a virtual accessibility evaluation by combining realistic human behavior simulation using a digital human model (DHM) with “as-is” environment models. To achieve this goal, we developed an algorithm for generating human-like DHM walking motions, adapting its strides, turning angles, and footprints to laser-scanned 3D as-is environments including slopes and stairs. The DHM motion was generated based only on a motion-capture (MoCap) data for flat walking. Our implementation constructed as-is 3D environment models from laser-scanned point clouds of real environments and enabled a DHM to walk autonomously in various environment models. The difference in joint angles between the DHM and MoCap data was evaluated. Demonstrations of our environment modeling and walking simulation in indoor and outdoor environments including corridors, slopes, and stairs are illustrated in this study., Society for Computational Design and Engineering, 英語

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
日本語

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, 794, 2016年03月01日
本研究では，市街地の航空写真からSfMにより生成された粗い3Dメッシュモデル（航空写真計測メッシュ）を高密度なMMS計測点群により改善することで，市街地環境の高品質なメッシュモデルの生成を目的とする．本報では，位置とスケールを合わせた航空写真計測メッシュとMMS計測点群を入力として，計測重複領域におけるMMS計測点群による航空写真計測メッシュの修正，ならびにMMS計測点群にのみ存在する物体のメッシュ化とその追加により，高品質市街地モデルを生成する手法を提案する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 774, 2016年03月01日
近年，施設における設備更新の頻度増加に伴い，設備の現況を反映した3次元形状モデルの利用が期待されている．そこで本研究では，3次元レーザ計測点群からダクトで構成された配管系統の自動認識を行う手法の開発を目的とする．前報でマンハッタンワールド仮説と計測点の連続性を用いたダクトの認識手法を報告した．本報では前報に加え，領域成長法を用い，ごく一部の面しか測定されていないダクトも認識可能としたので報告する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 790, 2016年03月01日
本研究では，拡張現実感による効率的点検作業支援の要素技術として，コンクリート構造物を撮影したカメラ位置・姿勢を実時間で推定できる3次元Localization手法を開発する．本報では，Random Dot Marker・RGB-Dカメラ・ホモグラフィ分解によりこれを実現するシステムを構築し，実験室内におけるカメラの3次元Localizationの機能評価(動作範囲，精度，処理速度)を行ったため報告する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 796, 2016年03月01日
本研究はこれまで，大規模環境のレーザ計測点群の自動レジストレーション手法の開発を目的とし，点群を基準平面へ投影して得られる点群投影画像の特徴点マッチングに基づく自動レジストレーション手法の開発を行ってきた．本報では，レイトレーシングを用いて空間分類を行った点群投影画像を利用し，レジストレーションの妥当性をより詳細に評価することで，屋外環境にも対応したロバストなレジストレーション手法を提案する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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
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．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 194, 2016年03月01日
本研究では，鋳造品の計測メッシュから機械加工面と鋳肌面を分離し，それぞれを必要精度でモデリングすることによる，鋳造品の迅速なリバースエンジニアリング(RE)の実現を目的とする．本報では，高品質な自由曲面パッチ生成のための鋳肌面メッシュの滑らかな境界生成手法と，REで生成したCADモデルの機械加工応用支援のための曲面フィッティング精度に基づく機械加工平面の法線および機械加工円筒面の軸の整列手法を提案する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 784, 2016年03月01日
本研究では，配管系統を効率的にモデル化できる最適スキャナ位置を自動推定する手法を提案する．3Dモデルを用いて計算機上で地上型レーザスキャナのスキャンシミュレーションを行い，擬似的に生成した計測点群から得られた配管系統の認識結果を基に，次の最適スキャナ位置を推定する．本報では3Dモデル上の配管要素と計測点群から認識された配管要素の比較の自動化による配管系統の認識率検証の効率化と，レジストレーションを考慮した最適スキャナ位置推定についての報告を行う．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 808, 2016年03月01日
本研究は，RGB-Dカメラを用いた製品評価のためのデジタルヒューマンモデルに対する効率的でインタラクティブな姿勢教示システムの開発を目的とする．本報では，RGB-Dカメラによって推定した人体の製品利用近似姿勢から，最適化手法を用いて製品モデル表面とデジタルヒューマンモデル表皮がフィットする人体姿勢を求める手法について報告する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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
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．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

PS3-15 MOTION-CAPTURE-BASED WALKING SIMULATION ADAPTED TO LASER-SCANNED LARGE-SCALE COMPLEX AS-BUILT ENVIRONMENTS FOR ACCESSIBILITY EVALUATION(PS3: Poster Short Presentation III,Poster Session)
Maruyama Tsubasa, Kanai Satoshi, Date Hiroaki, Tada Mitsunori, Proceedings of the ... Asian Pacific Conference on Biomechanics : emerging science and technology in biomechanics, 2015, 8, 276, 276, 2015年09月16日
一般社団法人日本機械学会, 英語

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
日本語

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, 64, 2015年08月20日
近年，施設における設備更新の頻度増加に伴い，設備の現況を反映した3次元形状モデルの利用が期待されている．本研究では，3次元レーザ計測点群から空調ダクトの配管系統の全自動認識を行う手法の開発を目的とする．本報では，マンハッタンワールド仮説と計測点の連続性を基に，レーザ計測点群から矩形断面ダクトで構成された，配管系統を全自動で認識する手法を開発したので報告する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 48, 2015年08月20日
近年，高齢者を含む誰もが屋内外の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担保が重要となってきている．そこで本研究では，人間行動シミュレーション技術と実環境の3次元レーザ計測点群を組合わせ，環境アクセシビリティを定量的に評価可能な技術の実現を目的とする．本報では，前報までに開発した点群上でのMoCap-based歩行シミュレーション結果から，歩行中のつま先クリアランスを推定し，シミュレーションと同期してユーザに提示する機能を開発したので報告する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 432, 2015年08月20日
本研究では，鋳造品の計測メッシュから機械加工面と鋳肌面を分離し，それぞれを必要精度でモデリングすることによる，鋳造品の迅速なリバースエンジニアリングの実現を目的とする．本報では，既提案法における鋳肌面領域の誤検出を解決するためのメッシュ表面粗さ値推定の改善法と鋳肌面領域の分離性能の改善法を提案する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 434, 2015年08月20日
本報ではCAEにおける組立部品の解析の効率化を目的とし，空間と物体の両方が分割された四面体メッシュに対し，メッシュ品質と物体境界のメッシュ要素の整合性を維持した物体運動を可能とする手法を提案する．提案手法では，平均値座標による物体外部のメッシュ変形，距離場を用いた要品質改善要素の効率的な抽出，ODTに基づく品質改善により，物体運動の各時間ステップの高品質メッシュを効率的に生成する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 74, 2015年08月20日
大規模環境の計測点群に存在する未計測領域は，モデリングやシミュレーションといった点群利用アプリケーションに悪影響を与える．そこで本研究は，軽量かつ持ち運びが容易なデプスカメラを用いて，TLS点群内の未計測領域を補完する手法の開発を目的とする．本報では，点群を基準平面へ投影して得られる点群投影画像を用いた，TLS点群とデプスカメラ計測点群の高速なレジストレーション手法を提案する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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
日本語

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, 496, 2015年03月01日
柱状物体（電柱, 標識等）を効率的に管理するため，市街地レーザ計測点群からの柱状物体認識を行う．本研究では，柱状物体が持つ複数の役割を認識するために類似検索を用いた柱状物体部品（変圧器，照明器具等）の認識に取り組む．本報では，柱状物体部品の高精度抽出法，ならびにボクセル表現されたサンプル部品と点群中の他の部品に対する形状特徴フィルタリング及びボクセル比較による部品認識法を提案し，認識精度を評価する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 514, 2015年03月01日
近年，高齢者を含む誰もが屋内外の環境を支障なく利用できるかといった環境アクセシビリティの担保が重要となってきている．そこで本研究では，人間行動シミュレーション技術と実環境の3次元レーザ計測点群を組み合わせ，環境アクセシビリティを定量的に評価可能な技術の開発を目的とする．本報では，前報で開発したMoCap-based歩行シミュレーション機能に対し，平地歩行のMoCapデータのみから坂道と階段上のDHMの歩行パターンを生成する機能を開発したので報告する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 518, 2015年03月01日
本研究では，配管系統を効率的にモデル化できる最適スキャナ位置を自動推定する手法を提案する．3Dモデルを用いて計算機上で地上型レーザスキャナのスキャンシミュレーションを行い，擬似的に生成した計測点群から得られた配管系統の認識結果を基に，次の最適スキャナ位置を推定する．最適スキャナ位置の推定を行う際に用いる光線追跡法にDDA(Digital Differential Analyzer)を利用することで処理の高速化を実現した．また，3Dモデル上の配管要素と計測点群から認識された配管要素の比較を自動化することで配管系統の認識率検証の効率化を行った．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 470, 2015年03月01日
本研究は，RGB-Dカメラを用いた製品評価のためのデジタルヒューマンモデルに対する効率的でインタラクティブな姿勢教示システムの開発を目的とする．本報では，RGB-Dカメラによる人体の姿勢推定結果を元に距離場と物理シミュレーションを利用し製品モデルに対するモデルの姿勢を求める手法について報告する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 480, 2015年03月01日
本報では，市街地環境中に形状が類似したものが多数配置されている物体（街灯など）のモデリング手法を提案する．本手法では，市街地レーザ計測点群から事前にモデル化したい物体のサンプルメッシュモデルを手動で作成し，高さ値に基づく地面点の除去，ユークリディアンクラスタリングによるセグメンテーション，セグメントとサンプルメッシュのグラフを用いたマッチングとフィッティングにより，物体のメッシュモデル生成を行う．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 490, 2015年03月01日
近年，橋梁・トンネルの定期近接目視点検が義務化され，その作業効率化が課題となっている．現状では，点検者が過去の記録を参照し，構造物を観察し，損傷を調書に記載する煩雑な作業が必要である．本研究では，拡張現実感による効率的点検作業支援の要素技術として，コンクリート構造物を撮影したカメラ位置・姿勢を実時間で推定できる3次元Localization手法を開発する．本報では，Random Dot MarkerとRGB-Dカメラによりこれを実現する基本原理を提案し，実験室内での精度評価を報告する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 630, 2015年03月01日
モバイルマッピングシステム(MMS)により同じ領域を複数回計測した点群には，IMUのドリフトやGPSの誤差に起因するずれが生じる場合がある．本研究では，MMSの走行軌跡を用いた点群のずれ検出箇所の決定，市街地MMS計測点群向けの新しいICPアルゴリズムによる点群間のずれ量導出，ならびに，走行軌跡に基づくずれ量の補間を用いた点群修正による，MMS計測点群の高精度レジストレーション手法を提案する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 502, 2015年03月01日
本研究では，地上設置型レーザースキャナにより得られた精密な3次元の屋内環境モデルを環境地図情報として，デプスカメラを用いた3次元の自己位置推定を行うことを目的とする．前報では，モンテカルロ自己位置推定(MCL)アルゴリズムにおいて尤度計算処理の高速化のためにGPUプログラミングの導入を行い，処理速度を評価した．本報では，実環境において自己位置推定実験を行い，推定位置精度の評価結果を報告する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 434, 2015年03月01日
本報ではCAEにおける組立部品の解析の効率化を目的とし，空間と物体の両方が分割された四面体メッシュに対し，メッシュ品質と物体境界のメッシュ要素の整合性を維持した物体運動を可能とする手法を提案する．提案手法では，平均値座標による物体外部のメッシュ変形，距離場を用いた要品質改善要素の効率的な抽出，ODTに基づく品質改善により，物体運動の各時間ステップの高品質メッシュを効率的に生成する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 794, 2015年03月01日
本研究では，市街地の航空写真からSfMにより生成された粗い3Dメッシュモデル（航空写真計測メッシュ）を高密度なMMS計測点群により改善することで，市街地環境の高品質なメッシュモデルの生成を目的とする．本報では，位置とスケールを合わせた航空写真計測メッシュとMMS計測点群を入力として，計測重複領域におけるMMS計測点群による航空写真計測メッシュの修正，ならびにMMS計測点群にのみ存在する物体のメッシュ化とその追加により，高品質市街地モデルを生成する手法を提案する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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
日本語

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
日本語

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(Web), 81, 4, 368-375 (J-STAGE), 2015年
日本語

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
日本語

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
日本語

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
日本語

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, 480, 2014年09月01日
本報では，市街地環境中に形状が類似したものが多数配置されている物体（街灯など）のモデリング手法を提案する．本手法では，市街地レーザ計測点群から事前にモデル化したい物体のサンプルメッシュモデルを手動で作成し，高さ値に基づく地面点の除去，ユークリディアンクラスタリングによるセグメンテーション，セグメントとサンプルメッシュのグラフを用いたマッチングとフィッティングにより，物体のメッシュモデル生成を行う．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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, 630, 2014年09月01日
モバイルマッピングシステム(MMS)により同じ領域を複数回計測した点群には，IMUのドリフトやGPSの誤差に起因するずれが生じる場合がある．本研究では，MMSの走行軌跡を用いた点群のずれ検出箇所の決定，市街地MMS計測点群向けの新しいICPアルゴリズムによる点群間のずれ量導出，ならびに，走行軌跡に基づくずれ量の補間を用いた点群修正による，MMS計測点群の高精度レジストレーション手法を提案する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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
日本語

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
日本語

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
日本語

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
日本語

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
日本語

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, 630, 2014年03月01日
モバイルマッピングシステム(MMS)により同じ領域を複数回計測した点群には，IMUのドリフトやGPSの誤差に起因するずれが生じる場合がある．本研究では，MMSの走行軌跡を用いた点群のずれ検出箇所の決定，市街地MMS計測点群向けの新しいICPアルゴリズムによる点群間のずれ量導出，ならびに，走行軌跡に基づくずれ量の補間を用いた点群修正による，MMS計測点群の高精度レジストレーション手法を提案する．, 公益社団法人 精密工学会, 日本語

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
日本語

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
日本語

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
日本語

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
日本語

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
日本語

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
日本語

大規模三次元環境の認識・モデル化技術=レーザ計測点群からの高度な物体認識とその課題=
金井理, 光アライアンス, 25, 2, 48, 52, 2014年02月01日
日本工業出版, 日本語

大規模環境の３次元計測と認識・モデル化技術の現状
金井 理, 精密工学会誌, 79, 5, 379, 383, 2013年05月, ［招待有り］
公益社団法人 精密工学会, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

大規模環境のレーザ計測に基づいたas-built BIM生成技術の動向 (特集 光学技術と他分野との融合による新しい展開)
金井 理, 光技術コンタクト = Optical and electro-optical engineering contact, 51, 3, 3, 9, 2013年03月
光学工業技術協会, 日本語

大規模環境のレーザ計測に基づいたas-built BIM生成技術の動向　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理, 光技術コンタクト, 51, 3, 3, 9, 2013年03月, ［招待有り］
日本語, 記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）

システム情報設計学研究室
金井 理, 設計工学, 47, 7, 334, 334, 2012年07月05日
日本語

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
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．, The Japan Society for Precision Engineering

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, 2010年10月, ［招待有り］
公益社団法人 精密工学会, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

3次元CADを活用した情報機器ユーザインタフェースのプロトタイピングとユーザビリティ評価
金井 理, 日本設計工学会誌, 45, 7, 319, 326, 2010年07月05日, ［招待有り］
日本設計工学会, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

【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, 2010年
公益社団法人 精密工学会

218 3次元形状モデルを用いたMEMS工程設計システムの研究 : パラメトリックなデバイス・工程連動設計変更機能の実現(OS2-4 先進システムの構築)
北原 知直, 金井 理, 生産システム部門講演会講演論文集, 2010, 0, 103, 104, 2010年
This paper proposes new 3D process planning system for MEMS device manufacturing. The process planning system can derive fabrication process from 3D MEMS device models based on the deposition precedence relationships between fabrication features. The basic of the method for the process planning was proposed by previous papers. The system can derive the fabrication process and the device model estimated to be fabricated by the fabrication process. And the shape of the device model which is difficult to fabricate is modified to fabricate shape, but it is likely to become the shape without satisfying the design specifications. To solve the problem, this paper proposes a redesign function which enables the designer to redesign the modified device model which has a manufacturable shape and satisfy the design specification based on the association of the device shape with the fabrication process., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

CAD/CAM/CAE/計測/RPにおける形状モデリングの現状と展望--メッシュモデリング技術の開発 (特集 CAD/CAM/CAE/計測/RPの連動・連鎖による金型づくり)
金井 理, 型技術, 24, 9, 18, 22, 2009年08月, ［招待有り］
日刊工業新聞社, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）

情報機器のための人間中心デザインを実現する先進的プロトタイプ手
KANAI Satoshi, VERLINDEN Jouke, International Journal on Interactive Design and Manufacturing, 3, 3, 131, 134, 2009年, ［招待有り］
英語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

デジタルハンドを用いた仮想エルゴノミック評価
金井 理, 遠藤 維, 機械設計, 52, 5, 98, 103, 2008年04月, ［招待有り］
日刊工業新聞社, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）

デジタルプロトタイピングを活用した情報機器の操作シミュレーションとユーザビリティ評価(<特集>ユーザビリティ評価にもとづく製品開発)
金井 理, 精密工学会誌, 74, 2, 131, 134, 2008年02月05日, ［招待有り］
The Japan Society for Precision Engineering, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

3324 3次元形状モデルを用いたMEMS工程設計システムの研究(S44 マイクロ・スケール・デジタル・エンジニアリング,21世紀地球環境革命の機械工学:人・マイクロナノ・エネルギー・環境)
北原 知直, 金井 理, 年次大会講演論文集, 2008, 0, 225, 226, 2008年
Recently, because markets of MEMS develop rapidly, it is expected to increase occasions of MEMS device design. However, it is difficult for designers unlearned in MEMS fabrication process to judge whether the device can be fabricated or not. In our study, we developed a process planning system for MEMS device using 3D geometric model based on block segmentation, which derives all fabrication sequences and their recipes., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

1102 高密度X線CT計測モデルからのユークリッド対称性認識(OS1-1 ディジタル設計・試作)
溝口 知広, 金井 理, 生産システム部門講演会講演論文集, 2008, 0, 11, 12, 2008年
We propose the method that detects Euclidean symmetries from scanned meshes of mechanical objects based on a combination of ICP and Region Growing algorithms. Our method can robustly detect Euclidean symmetries, including translation, rotation, and planar reflection, from noisy scanned meshes. Our method also can detect maximally large symmetries under the user specified tolerances from scanned meshes that contain many planar regions. The effectiveness of the method is verified by using various scanned meshes of mechanical objects., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

1104 農産品のマテリアルハンドリング用メカトロ機器の仮想試作ツール(OS1-1 ディジタル設計・試作)
金井 理, 多田 達美, 菊田 幸明, 横山 昭彦, 生産システム部門講演会講演論文集, 2008, 0, 15, 16, 2008年
A large amount of mechatoronic equipments for the material handling of vegetables and fruits have been introduced into the agriculture and the food manufactures in Hokkaido. However, the individual differences among the size, shape, and the mass of these products of are very large, and the verification of the mechanisms and the control systems is still verified in the try-and-error way using physical prototypes. This makes the development of the equipments time-consuming and expensive. In this research, a virtual prototyping tool was developed intended for the design of "automatic potato grader". First, 3D grader mechanism model with 3D "potato geometry model" was built, and the operation of the grader part was simulated in cooperation with the control program mounted on the real PLC., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

1203 3次元形状モデルを用いたMEMS工程設計システムの研究(OS1-2 生産システムのディジタル化)
北原 知直, 金井 理, 生産システム部門講演会講演論文集, 2008, 0, 21, 22, 2008年
Recently, because markets of MEMS develop rapidly, it is expected to increase occasions of MEMS device design. However, it is difficult for designers unlearned in MEMS fabrication process to judge whether the device can be fabricated or not. In our study, we developed a process planning system for MEMS device using 3D geometric model based on block segmentation, which derives all fabrication sequences and their recipes., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

2305 半導体製造歩留り予測の演算高速化に関する研究(OS2-3 生産管理・プロセス最適化)
金井 理, 藤原 慶貴, 生産システム部門講演会講演論文集, 2008, 0, 75, 76, 2008年
With the higher density of semiconductor devices, the yield prediction simulations such as the CAA (Critical Area Analysis) generally have to take a few days. Therefore, faster calculation is needed to reduce the elapsed time of the prediction. This study aims to propose a management structure of the design layout data which enable the elapsed time of CAA simulation to be considerably faster than the current one while still keeping the simulation accuracy unchanged. A management structure of the layout data using the range tree and interval tree and a prediction method of the query range size were developed to make the 2-dimensional range query in the CAA faster. The CAA calculation which is 10 times to 500 times faster than the current one was achieved., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

航空機レーザ計測DSMからDEMへの自動変換手法の開発
金井 理, 栗田 哲平, 地理情報システム学会講演論文集 = Papers and proceedings of the Geographic Information Systems Association, 16, 29, 32, 2007年10月20日
日本語

J-028 UsiXMLに基づく情報機器ユーザインタフェースプロトタイピングとユーザビリティ評価(J分野:ヒューマンコミュニケーション&インタラクション)
樋口 大河, 堀内 聡, 金井 理, 情報科学技術フォーラム一般講演論文集, 6, 3, 451, 452, 2007年08月22日
FIT(電子情報通信学会・情報処理学会)運営委員会, 日本語

情報機器プロトタイピングとユーザビリティ評価へのデジタルエンジニアリングの活用
金井 理, 菊地 慶仁, 坂田 豊, 浜崎 亮輔, 城間 祥之, 大島 康彰, ヒューマンインタフェース学会誌 = Journal of Human Interface Society : human interface, 8, 1, 13, 18, 2006年02月25日, ［招待有り］
ヒュ-マンインタフェ-ス学会, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

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, 2006年02月05日, ［査読有り］, ［招待有り］
日本設計工学会, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

デジタルエンジニアリングによる工業デザインプロセスの支援とその課題
金井 理, 設計工学 = JOURNAL OF JAPAN SOCIETY FOR DESIGN ENGINEERING, 41, 1, 2, 10, 2006年01月05日, ［招待有り］
日本設計工学会, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

1304 HLAに基づくメカ・エレ・ソフト連携協調シミュレーションの研究(OS1 生産システムの設計・管理・評価)
宮下 卓, 金井 理, 岸浪 建史, 多田 達実, 生産システム部門講演会講演論文集, 2006, 0, 13, 14, 2006年
Recently, collaborative simulation environment is needed in the mechatoronics product design. In this research, a systematic collaborative simulation environment is proposed using HLA (High Level Architecture) which is the IEEE standard of a distributed simulation. In this report, an omni-directional electric wheelchair is joined to a federation as one federate, and the verification of acceleration control system is done. SILS (Software-in-the-loop) and HILS (Hardware-in-the-loop Simulation) using HLA can shorten the time until preparing the simulation and obtain more accurate simulation results., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

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
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., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

4208 化学プロセス系製品向けCSR対応生産情報管理システムの開発(OS4 環境適応型知的人工システム)
清水 貴文, 金井 理, 岸浪 建史, 一戸 誠之, 大橋 敏二郎, 中川 泰夫, 生産システム部門講演会講演論文集, 2006, 0, 57, 58, 2006年
Recently, concerns on CSR (Corporate Social Responsibility) have been raised and legal regulations for the environment have spread. Companies are required to disclose how the production activities give influences on the environment. Under this situation, information management systems that can manage chemical substances included not only in the final product, but also intermediate products, byproducts and consumed energy, are required. Such systems must be able to trace each lot from products up to composing materials and vice versa for risk management. The purposes of this research are to design a process and product model for batch production, and to develop a prototype of a batch production information management system that can accommodate environmental CSR. We first designed a model as a set of process elements that contain substance and energy information that is required for accommodating environmental CSR. Then, we developed a system on Object-Relational database management system, and verified traceability that specifies material lot number from product lot number., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

I-055 局所平均差分の階層的四分木符号を特徴量とするカラー画像の類似検索 : 自然画像に対する検索性能評価(I分野:画像認識・メディア理解)
栗田 涼平, 金井 理, 岸浪 建史, 渋川 勝久, 情報科学技術フォーラム一般講演論文集, 4, 3, 133, 134, 2005年08月22日
FIT(電子情報通信学会・情報処理学会)運営委員会, 日本語

J-036 光線微分とメッシュモデル単純化を用いたレイトレーシング効率化(J分野:グラフィクス・画像)
宮下 卓, 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, 4, 3, 259, 260, 2005年08月22日
FIT(電子情報通信学会・情報処理学会)運営委員会, 日本語

1A1-N-036 デジタルハンドとプロダクトモデルとの統合によるアーゴデザイン支援システムの開発(第1報) : システム機能構成及び基本把持姿勢生成機能(ユニバーサルデザイン,生活を支援するロボメカ技術のメガインテグレーション)
遠藤 維, 金井 理, 岸浪 建史, 持丸 正明, 河内 まき子, 宮田 なつき, ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集, 2005, 0, 13, 13, 2005年
一般社団法人 日本機械学会, 日本語

Human-Computer Interactions for Digital Styling Design ? A difficult road toward bridging the gap between concepts and 3D models　　　　　　　　　　　　　　　
Research in Interactive Design, 1, VC20050024, 2005年

デジタルハンドモデルと3次元CADの統合(<特集>デジタルヒューマン技術とその工学的応用)
宮田 なつき, 金井 理, 精密工学会誌, 71, 4, 431, 434, 2005年, ［招待有り］
公益社団法人精密工学会, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

「機械工学便覧 デザイン編β７ 生産システム工学」<日本機械学会編>　　　　　　　　　　　　　　　
日本機械学会, 2005年

I-043 局所平均の階層的符号化による類似判定(I.画像認識・メディア理解)
栗田 涼平, 渋川 勝久, 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, 3, 3, 101, 102, 2004年08月20日
FIT(電子情報通信学会・情報処理学会)運営委員会, 日本語

意匠設計における感性とデジタル技術の共調(デジタルスタイルデザイン研究分科会)(<特集>専門委員会・分科会研究レビュー)
青山 英樹, 金井 理, 精密工学会誌, 70, 8, 1030, 1032, 2004年08月05日, ［招待有り］
The Japan Society for Precision Engineering, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

組込みシステムの試作における挙動の形式的記述と動作検証(第3報):同時並行状態の記述表現と検証
菊地 慶仁, 金井 理, 岸浪 健史, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2004, 0, 178, 178, 2004年
製品開発の初期段階では,筐体や操作システムの意匠的なデザインに重点が置かれるが,システムの挙動に関する分析は,重要視されていない.本報告では,設計初期段階において,システムの入力と出力の関係を形式的に記述し,挙動の安定性などに関する分析を行う方式の提案を行う.本報告では,状態遷移が階層化されている中での同時並行状態の記述表現,記述内容の検証について,Mathematicaを用いた試作システムについて報告する., 公益社団法人 精密工学会

物理ベースアニメーション手法を利用したパッケージングプロセスシミュレーションの研究(第1報):離散シェルモデルを用いたフィルム曲げシミュレーション
橋田 祐樹, 金井 理, 岸浪 建史, 中川 孝太郎, 佐藤 昇一, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2004, 0, 179, 179, 2004年
製品パッケージング機の設計に3DCADとCAEが活用されているが、現在のCAEでは、パッケージングに使われるポリマーフィルムの変形挙動がシミュレーションできないため、実機上での機械調整作業に時間を費やしている。そのため、折れ変形、曲げ変形、たるみといった変形を考慮したフィルムのモデル化を行う必要がある。本報では離散シェルモデルを用いたフィルムの曲げ変形に対応したフィルムのモデル化及びそのシミュレーションについて報告する。, 公益社団法人 精密工学会

スケッチに基づく意匠デザイン向け3次元モデル類似検索システム:概略構造スケッチに基づくモデルの類似検索手法
鎌田 雄喜, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2004, 0, 180, 180, 2004年
本研究では、デザイナーが入力したスケッチ画像と類似した3次元モデルを検索するシステムを構築する。本報では、そのシステムのうち,工業デザイナーがデザインの初期段階で描くようなプロポーション(構え)を描画した概略構造スケッチに基づき、3次元メッシュモデルをデータベースから検索する手法について提案する。, 公益社団法人 精密工学会

複雑形状に対するLoop細分割曲面リバースエンジニアリング
金井 理, 遠藤 維, 岸浪 建史, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2004, 0, 184, 184, 2004年
工業製品の物理モデルを計測した高密度点群から、点群に高精度にフィットする細分割曲面を自動生成する手法について提案することが本研究の目標である。本研究では、穴を有するなどの複雑なモデル形状を高密度に計測した点群から、ボクセル表現とShrinkWrap法を利用して適切な位相と幾何をもつ細分割曲面初期制御メッシュを自動生成し、高精度に点群にフィッテングするLoop細分割曲面を生成可能な手法を提案する。, 公益社団法人 精密工学会

HLAを用いた製品設計用多分野分散協調シミュレーションの研究:協調シミュレーション支援ツールの開発
清水 崇文, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2004, 0, 361, 361, 2004年
メカトロ製品等の総合機能検証には,電気系・メカ系など複数分野のシミュレータを接続した協調シミュレーションが有用である。本研究は,分散シミュレーション国際標準であるHLAを利用し,この協調シミュレーション環境の柔軟な実現を目標とする。しかし現在,市販の製品設計用シミュレータ向けにこの環境を実現するには,シミュレーションモデル間での交換情報定義や,HLA機能を付加するための追加コーディング作業が必要となり効率的ではない。そこで本報では,各シミュレータのシミュレーションモデルを読み取り,HLAでの協調シミュレーション時の交換情報をグラフィカルに定義でき,これに基づいて追加コードのソースコード自動生成が可能な,支援ツールを提案する。, 公益社団法人 精密工学会

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
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., 公益社団法人 精密工学会

デザインパターンに基づく分散制御シミュレータと実システムとのネットワーク通信特性に関する相関性検証
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2004, 0, 106, 106, 2004年
近年,FAやBAの分野で分散制御システム(DCS)が導入され始めている.DCSでは,トラフィック増加に伴う通信遅れがDCSの制御機能を損なわないように各制御ノードの通信パラメータを調整する必要があるため,現在,DCSの挙動を事前検証できるDCSシミュレータが求められている.本報では,オブジェクト指向デザインパターンに基づいて規定された構造と挙動を持つDCSモデルを用いてシミュレーションを実行し,その結果と実機との相関性を検証する事により,本研究で提案するデザインパターンの有効性を示す., 公益社団法人 精密工学会

物理ベースアニメーション手法を利用したパッケージングプロセスシミュレーションの研究(第2報):適応的メッシュ分割による高精度フィルム変形シミュレーション
橋田 祐樹, 金井 理, 岸浪 建史, 中村 孝太郎, 佐藤 昇一, 丸岡 正知, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2004, 0, 15, 15, 2004年
フィルムを用いる自動パッケージング機では包装不良を起こさない運転条件の発見のため、実機上で多くの調整時間が必要である。この問題の解決のため、本研究では、フィルムの変形挙動を解析可能なシミュレータの開発を目的としている。前報でフィルムの変形シミュレーションが可能なフィルムのモデル化について報告した。また本報では、適応的メッシュを利用した、物理ベースアニメーション手法に基づくフィルムのモデル化及びシミュレーションについて報告する。, 公益社団法人 精密工学会

組込みシステムの試作における挙動の形式的記述と動作検証(第4報):非決定性問題への対応
菊地 慶仁, 岸浪 健史, 金井 理, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2004, 0, 17, 17, 2004年
製品開発の初期段階では,筐体や操作システムの意匠的なデザインに重点が置かれるが,システムの挙動に関する分析は,重要視されていない.本報告では,設計初期段階において,システムの入力と出力の関係を形式的に記述し,挙動の安定性などに関する分析を行う方式の提案を行う.<br>本報告では,状態遷移が階層化されている中での非決定性仕様に対しての検証について,試作システムについて報告する., 公益社団法人 精密工学会

スケッチに基づく3次元メッシュモデルの類似検索手法:影画像と稜線画像を用いた、回転不変検索手法
鎌田 雄喜, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2004, 0, 23, 23, 2004年
本研究は、デザイナーが発案時に描く手書きスケッチ画像を入力とし、3次元メッシュモデルデータベース内から、このスケッチに類似した投影画像を有するメッシュモデルを効率的に検索する手法を提案する。効率的探索のために、まずモデルの輪郭のみが表現された影画像により検索を行い、類似モデル候補集合を作成する。次に候補集合内のモデルに対し、輪郭内部に描かれた稜線描画方向の類似性に基づき、類似モデルの絞込みを行う。, 公益社団法人 精密工学会

特徴稜線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, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2004, 0, 26, 26, 2004年
従来,細分割曲面を用いたリバースエンジニアリングの対象はCGモデルを前提としたため,複雑な製品のデザインモデルの高密度測定点群に対して安定かつ高精度に曲面にフィットできなかった.本研究では,曲率評価に基づくフィレット等の特徴保存,Quasi-Interpolationおよび非一様細分割を用いてこの問題を解決し,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.提案手法を100万点以上の規模の高密度点群に適用し,これを約1/200の頂点数をもつメッシュモデルに圧縮可能である., 公益社団法人 精密工学会

RFID埋め込みインタフェースを利用した仮想·実体融合型デザインモックアップの研究
堀内 聡, 金井 理, 岸浪 建史, 細田 彰一, 大島 康彰, 城間 祥之, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2004, 0, 55, 55, 2004年
IT機器の設計段階において機能評価を行うモデルには物理モックアップやデジタルモックアップがあるが、機能評価できる事項・時期共に適切なモックアップは存在しない。本研究では設計の早い段階に、筐体デザインとUIデザインの両面から人間工学的なユーザビリティの評価を可能とするシステムとしてRFIDを用いた仮想・実体融合型デザインモックアップを提案し、家電リモコンのボタン配置評価に応用した事例について述べる。, 公益社団法人 精密工学会

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
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., 公益社団法人 精密工学会

RFID埋め込みインタフェースを利用した仮想・実体融合型デザインモックアップの研究(S54-2 設計支援手法・CAD/CAE(2),S54 設計支援手法・CAD/CAE)
堀内 聡, 金井 理, 岸浪 建史, 年次大会講演論文集, 2004, 0, 41, 42, 2004年
The awareness of design for ISO 13407 in product planning phase increases usability testing of digital devices at early stage in development process is strongly needed. In development process, various mock-ups are made and applied to usability testing. But, existing taock-ups are not enough to assess the usability of user interface, because they don't enable us to assess the usability from cognitive and physical aspects simultaneously. To solve these problems, we proposed the fusion of virtual and physical mock-ups by using RFID embedded interface and applied it to usability testing for digital devices., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

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
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., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

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
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., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

デジタル家電向けSTEPベースの形状・挙動モデル連携シミュレーションシステムの開発(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)
井上 和, 坂田 豊, 吉永 孝明, 浜崎 亮輔, 岸浪 建史, 金井 理, 年次大会講演論文集, 2004, 0, 245, 246, 2004年
The coordination of exterior style design and interactive design of GUI (Graphical User Interface) greatly influences the market competitiveness of numerous IT products, such as cellular phones, PDAs and digital appliances, and therefore must be reviewed early in the design stage. For efficient design review, a unified 3D virtual prototyping tool is needed for designers where both the styling of a product's exterior and GUI's.dynamic behaviour can be evaluated simultaneously. We developed a geometry-behaviour collaborative prototyping tool based on STEP (ISO10303) standards. This tool can be associated with the STEP AP203file of a 3D geometric model from 3DCAD, then the behaviour of the GUI can be defined according to the 'STEP behaviour schema' using EXPRESS language. Finally, in our prototyping, the behaviour model can be mapped into the animation script of a particular Web3D format. The designers can fully examine the usability and functionality of the GUI using the working prototype on Web3D browser., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

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
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., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

オブジェクト指向デザインパターンに基づく分散制御シミュレータと実機との相関性検証(J22-2 センサ・アクチュエータシステムとその知能化(2),J22 センサ・アクチュエータシステムとその知能化-実環境で活躍するメカトロニクスを目指して)
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 年次大会講演論文集, 2004, 0, 351, 352, 2004年
DCSs (distributed control systems) consisting of many devices and an open network are used in factory automation and building automation areas. Before making the actual DCS, we must accurately estimate the control characteristics of network in the DCS. In this paper, we propose two object-oriented design patterns which specify the structure and behavior of the communication protocol of devices, and synchronize the clocks of components in the DCS model. Finally, we evaluate the correlation between the result of DCS simulation using the CAN protocol model and the network communication of the actual CAN-based DCS., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

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
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., 一般社団法人 日本機械学会, 日本語

Date H., Kanai,S., Kishinami T., Kobayashi, M. and Iwakoshi,M. : "A Prototyping System for Surface Textured Shapes using Triangular Mesh Modeling and Stereo Lithography", Proceedings of 2004 Japan-USA Symposium on Flexible Automation, [1/1(CD-ROM) JL・・・　　　　　　　　　　　　　　　
2004年
Date H., Kanai,S., Kishinami T., Kobayashi, M. and Iwakoshi,M. : "A Prototyping System for Surface Textured Shapes using Triangular Mesh Modeling and Stereo Lithography", Proceedings of 2004 Japan-USA Symposium on Flexible Automation, [1/1(CD-ROM) JL018] (2004)*

KANAI,S., Kishinami,T. and Tada T.: "Multi-disciplinary Distributed Simulation for designing IT Devices by Integrating off-the-shelf CAX systems based on HLA", Proceedings of Fall 2004 Simulation Interoperability Workshop, 315-325 (2004)*　　　　　　　　　　　　　　　
2004年

Date H., Kanai,S., Kishinami T., Kobayashi, M. and Iwakoshi,M. : "A Prototyping System for Surface Textured Shapes using Triangular Mesh Modeling and Stereo Lithography", Proceedings of 2004 Japan-USA Symposium on Flexible Automation, [1/1(CD-ROM) JL・・・　　　　　　　　　　　　　　　
2004年
Date H., Kanai,S., Kishinami T., Kobayashi, M. and Iwakoshi,M. : "A Prototyping System for Surface Textured Shapes using Triangular Mesh Modeling and Stereo Lithography", Proceedings of 2004 Japan-USA Symposium on Flexible Automation,

[1/1(CD-ROM) JL018] (2004)*

Date,H., Kanai,S., Kishinami,T., Nishigaki,I. and Dohi, T. : "Multiresolution Finite Element Mesh Generation", Proceedings of 2004 ASME Int.Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference, [1/1(CD-ROM) DET・・・　　　　　　　　　　　　　　　
2004年
Date,H., Kanai,S., Kishinami,T., Nishigaki,I. and Dohi, T. : "Multiresolution Finite Element Mesh Generation", Proceedings of 2004 ASME Int.Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference, [1/1(CD-ROM) DETC2004-57663] (2004).*

Tomura,T., KANAI S. and Kisinami T. : "A PARALLEL DISCRETE EVENT SIMULATION METHODOLOGY OF DISTRIBUTED CONTROL SYSTEMS USING OBJECT-ORIENTED PROTOCOL MODEL AND TIME WARP MECHANISM", Proceedings of 2004 Japan-USA Symposium on Flexible Automation, [1/1 (・・・　　　　　　　　　　　　　　　
2004年
Tomura,T., KANAI S. and Kisinami T. : "A PARALLEL DISCRETE EVENT SIMULATION METHODOLOGY OF DISTRIBUTED CONTROL SYSTEMS USING OBJECT-ORIENTED PROTOCOL MODEL AND TIME WARP MECHANISM", Proceedings of 2004 Japan-USA Symposium on Flexible Automation, [1/1 (CD-ROM) JL031] 2004.*

ウェーブレット変換と4分木を利用した大規模3次元地形モデルの動的表示のための詳細度制御法
橋田 祐樹, 金井 理, 岸浪 建史, 地理情報システム学会講演論文集 = Papers and proceedings of the Geographic Information Systems Association, 12, 493, 496, 2003年09月30日
日本語

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, 2003年04月05日
公益社団法人精密工学会, 日本語

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, 2003年04月05日
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-detail-integrated shape by specifying the references of integration for the base shape and surface detail, which makc positional and directional correspondence between both shapes. Surface detail integration is automatically done so as to satisfy the geometric constraints of the surface detail on the integrated shape based on successive expansion and local modification of parameterization. Finally, we demonstrate our method with several examples and evaluate the accuracy of integration, and discuss the approach which can improve the precision of surface detail integration., 公益社団法人精密工学会, 日本語

Java3Dとオブジェクト指向デザインパターンを用いた分散制御システムの視覚的挙動の検証
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 旭川工業高等専門学校研究報文, 40, 40, 21, 30, 2003年03月
Distributed control systems (DCSs), which consist of a plant, a controller composed of many devices, and an open network interconnecting devices, are now used in many automation areas. For assuring the control performance under the heavy traffic on the network, the simulation of DCS is strongly needed. In the case of DCSs for controlling an mechanical plant, the graphical and cooperative simulation between the controller model and the plant model becomes important to verify the sequence of motions of the plant. For this purpose, we propose a systematic object-oriented-based DSC modeling procedure to efficiently and uniformly develop the DCS simulation model. From this procedure, we can describe the formal description of DCS simulation model based on five object-oriented design patterns which describe the structure and behavior of the DCS. We also propose an event chain mechanism between the statechart-based controller medel and the graphical plant model. Finally, a cooperative DCS simulation software is developed by using the Java 3D API., 旭川工業高等専門学校, 日本語

平成14年度〔財団法人日本測量調査技術協会〕事業委員会札幌講演会(平成14年6月21日) データモデリングCG技術のGISへの応用
金井 理, 測量調査技術, 84, 3, 26, 2003年03月
日本測量調査技術協会, 日本語

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
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．, 公益社団法人 精密工学会

組み込み基盤内蔵型情報機器のリ·デザインに関する研究:ネットワーク対応MPEG 録画·再生装置（VideoBOX ）の場合
城間 祥之, 大島 康彰, 川越 文博, 似鳥 寧信, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2003, 0, 12, 12, 2003年
本研究は，組み込み基盤内蔵の薄型情報機器（製品）を対象として，その外観スタイルのリ&middot;デザインを実際に再現することにより，アイディア&middot;スケッチからデザイン&middot;モデル（物理プロトタイプ）制作に至る意匠デザイン技術の確立を図ることが目的である．本講演では，ネットワーク対応MPEG録画&middot;再生装置（VideoBOX）のリ&middot;デザインプロセスについて報告する．, 公益社団法人 精密工学会

Loop細分割曲面を用いたリバースエンジニアリング:Quasi-interpolationと適応的分割に基づく制御メッシュ導出法
名知 数馬, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2003, 0, 18, 18, 2003年
本研究では、従来のパラメトリック曲面に比べ、任意位相の多面体上に単一の曲面を容易に定義できるという特徴を持つ細分割曲面を、リバースエンジニアリングの出力として生成する手法を提案する。基本的な概念は、quasi-interpolationを用いて、与えられた点群から初期制御メッシュを導出する。その過程において、点群へのフィッティング誤差に基づき、制御メッシュを適応的に分割することにより、少ない三角形数でフィッティング精度を満たす初期制御メッシュを導出する。, 公益社団法人 精密工学会

デザインパターンとタイムワープ機構に基づくFA用分散制御システムの並列離散事象シミュレーション
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2003, 0, 195, 195, 2003年
近年，FAやBAの分野において，分散制御システム(DCS)が導入され始めている．本研究では，FA用DCSの視覚的挙動の検証を目的として，Statechart で記述された制御装置モデルと，Java3Dで記述された制御対象モデルの協調シミュレーションを行うためのデザインパターンを提案してきた．一方，DCSにおけるネットワーク上での通信遅れやパケットの損失が原因でDCSの制御性能が著しく低下するような状況を予測するためには，DCSシミュレーションモデルにおける制御ノード間の事象を論理時刻上で並列に取り扱う必要がある．そこで本報では，これまで提案してきたデザインパターンに基づくDCSシミュレーションモデルに対して，並列離散事象シミュレーションの一手法であるタイムワープ機構を組み込む事により，ネットワーク特性の影響を考慮したFA用DCSの挙動シミュレーションを行う事を目的とする．, 公益社団法人 精密工学会

組み込みシステムのヒューマンインターフェイス設計における仕様記述言語の有用性に関する研究
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2003, 0, 470, 470, 2003年
組み込みシステムにおけるヒューマンインターフェイスの挙動仕様は，Statechart をベースとした記述で表現可能であると考えられる．この挙動仕様をディジタル化して，組み込みシステムのシミュレーションや実装へ流用するためのStatechart ベースの記述言語としては，SpecCやViewpointのmtxなどが挙げられる．本研究では，これらの言語を用いて，製品化されている組み込みシステムが持つヒューマンインターフェイスの挙動仕様を記述する事により，これらの記述能力と有用性について詳しく議論する．, 公益社団法人 精密工学会

Statecharts、シナリオ及び機能モデルの連携による組み込みシステムの挙動仕様記述手法の研究
漆原 映彦, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2003, 0, 471, 471, 2003年
本研究は、シナリオ、Statecharts及び機能モデルにより、組み込み型システムのヒューマンインターフェースの挙動を記述するモデリング手法を提案する。本報告では、組み込みシステムの挙動のモデリング向けに拡張されたStatechartsの定義、及び製品の機能モデルとシナリオからStatechartsを定義する手法を提案する。また、そのための簡易的なモデラ機能の開発事例も紹介する。, 公益社団法人 精密工学会

組込みシステムの試作における挙動の形式的記述と動作検証
菊地 慶仁, 金井 理, 岸波 健史, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2003, 0, 474, 474, 2003年
製品開発の初期段階では，筐体や操作システムの意匠的なデザインに重点が置かれるが，システムの挙動に関する分析は，重要視されていない．本報告では，設計初期段階において，システムの入力と出力の関係を形式的に記述し，挙動の安定性などに関する分析を行う方式の提案を行う．また具体的なマルティメディア機器を対象とした記述に関しても報告する．, 公益社団法人 精密工学会

組込みシステム開発用多機能Behaviorモデラーの研究
金井 理, 漆原 映彦, 岸浪 建史, 菊地 慶仁, 戸村 豊明, 精密工学会学術講演会講演論文集, 2003, 0, 477, 477, 2003年
現在，PDAや携帯電話といった情報機器の設計工程で，最もボトルネックとなっているのが，組込みソフトウエア開発工程である．その原因は，デザイン初期段階での製品挙動仕様記述がディジタル化されていない点である．そこで本研究では，意匠設計と組込みフトウエア開発を統合化するための多機能Behaviorモデラーの開発プロジェクト概要を述べる．このモデラーでは，組込みシステムのヒューマンインターフェースの挙動仕様を初期デザイン段階で，Statechartなどを利用してモデル化するとともに，これを高度仕様検証，CAD連携シミュレーション，CASEツールへのデータ変換，製品テストシナリオ自動生成等へ応用可能な機能をもつ．, 公益社団法人 精密工学会

Toyoaki Tomura, Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami: "A Cooperative Simulation Mechanism of Distributed Control Systems Based on Object-Oriented Design Patterns", Proceedings of Sixth IEEE International Symposium on Object-Oriented Real-Time Distributed ・・・　　　　　　　　　　　　　　　
2003年
Toyoaki Tomura, Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami: "A Cooperative Simulation Mechanism of Distributed Control Systems Based on Object-Oriented Design Patterns", Proceedings of Sixth IEEE International Symposium on Object-Oriented Real-Time Distributed Computing, pp.83-90 , 2003.*

Takashi Inoue, Yutaka Sakata, Ryosuke Hamasaki, Satoshi Kanai and Takeshi Kishinami: "Geometry-behavior Collaborative Digital Prototyping for IT Products based on STEP and Web3D", Proceedings of Virtual Concept 2003, pp.388-393, 2003.*　　　　　　　　　　　　　　　
2003年

Satoshi Kanai and Takafumi Shimizu: "HLA/RTI-based Scalable Distributed Virtual Prototyping Environment for Embedded System Design, Proceedings of Virtual Concept 2003, pp.100-107, 2003.*　　　　　　　　　　　　　　　
2003年

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
日本語

Loop細分割曲面を用いた点群からのリバースエンジニアリング : Quasi-interpolationに基づく制御メッシュ導出法
名知 数馬, 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, 13, 13, 2002年10月01日
日本語

Java3Dとデザインパターンに基づく分散制御システムの3次元協調シミュレーション
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 伊深 和浩, 上広 清, 山元 進, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2002, 2, 379, 379, 2002年10月01日
日本語

ISO19100に基づく Web-XML 型空間データベースの開発
金井 理, 田中 文基, 岸浪 建史, 斉藤 亮, 斎藤 誠一, 飯田 浩二, 谷 宏, 館野 教一, 地理情報システム学会講演論文集 = Papers and proceedings of the Geographic Information Systems Association, 11, 275, 278, 2002年09月30日
日本語

Semantic Web を利用した地理情報検索システムに関する研究
斉藤 亮, 田中 文基, 金井 理, 岸浪 建史, 地理情報システム学会講演論文集 = Papers and proceedings of the Geographic Information Systems Association, 11, 293, 296, 2002年09月30日
日本語

D-4 ISO 19100地理空間データのSemanticWebでの利用に関する研究 : UML表現データモデルからRDF Schemaへの変換(Webコンテンツ処理,D.データベース)
斉藤 亮, 田中 文基, 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, 2, 7, 8, 2002年09月13日
FIT(電子情報通信学会・情報処理学会)運営委員会, 日本語

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
FIT(電子情報通信学会・情報処理学会)運営委員会, 日本語

2105 UML/Statechart 仕様に基づく FA 制御ソフトウエアのためのテスト自動化システム
金井 理, 戸村 豊明, 上広 清, 山元 進, 生産システム部門講演会講演論文集, 2002, 0, 39, 40, 2002年03月26日
Many kinds of FA control software have reactive and event-driven behaviors. These behaviors can be expressed as Statecharts : a finite state machine with hierarchical states and with guards of transitions. In this research, Statechart-based automated testing method on software for FA is proposed. Generation of test sequence for testing on state-transitions and of test data for testing on guard conditions could be fully automated from Statecharts, and critical error in implementation could be tested systematically. The practical application showed its effectiveness on efficiency and quality improvement in control software development process., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

オブジェクト指向デザインパターンによる分散制御システムの構造のモデリング・
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 上広 清, 山元 進, 旭川工業高等専門学校研究報文, 39, 39, 37, 46, 2002年03月
旭川工業高等専門学校, 日本語

UMLとデザインパターンを利用したFA用分散制御ソフトウェアの迅速開発
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 伊深 和浩, 上広 清, 山元 進, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2002, 1, 54, 54, 2002年03月01日
日本語

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
日本語

形状モデルのデータ構造分析に基づいた汎用電子透かし手法
金井 理, 北村 伊久裕, 岸浪 建史, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2002, 1, 261, 261, 2002年03月01日
日本語

Loop細分割曲面を用いた点群からのリバースエンジニアリング:改良shrink wrappingを用いた点群からのsemi-regular mesh生成
名知 数馬, 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, 269, 269, 2002年03月01日
日本語

KANAI,S., KISHINAMI,T., TOMURA,T., UEHIRO,K.,YAMAMOTO,S.and IBUKA,K.: "Object-oriented Design Pattern Approach to Seamless Modeling, Simulation and Implementation of Distributed Control Systems", Proceedings of The 5th International Conference on Desig・・・　　　　　　　　　　　　　　　
2002年
KANAI,S., KISHINAMI,T., TOMURA,T., UEHIRO,K.,YAMAMOTO,S.and IBUKA,K.: "Object-oriented Design Pattern Approach to Seamless Modeling, Simulation and Implementation of Distributed Control Systems", Proceedings of The 5th International Conference on Design of Information Infrastructure Systems for Manufacturing 2002 (DIISM2002), 165-172 (2002)*

Tomura,T.,Kanai,S., Kishinami,T., Ibuka,K., Uehiro,K. and Yamamoto,S. : "Seamless Modeling and Simulation Methodology of Distributed Control Systems based on Object-Oriented Design Pattern", 254-259 (2002)*　　　　　　　　　　　　　　　
2002年

Tomura,T., Kanai,S., Kishinami,T., Ibuka,K., Uehiro,K. and Yamamoto,S.: "Seamless Integration of Simulating and Implementing Distributed Control Systems based on Object-Oriented Design Pattern Approach", ASME/ISICE Proc. of 2002 Japan-USA Flexible Auto・・・　　　　　　　　　　　　　　　
2002年
Tomura,T., Kanai,S., Kishinami,T., Ibuka,K., Uehiro,K. and Yamamoto,S.: "Seamless Integration of Simulating and Implementing Distributed Control Systems based on Object-Oriented Design Pattern Approach", ASME/ISICE Proc. of 2002 Japan-USA Flexible Automation Conference, 1: 123-129 (2002)*

WEB-XML型分散資源環境データベースシステムの開発
金井 理, 田中 文基, 岸浪 建史, 斎藤 誠一, 飯田 浩二, 谷 宏, 館野 教一, 地理情報システム学会講演論文集 = Papers and proceedings of the Geographic Information Systems Association, 10, 203, 206, 2001年09月30日
日本語

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
日本語

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
日本語

デザインパターンに基づくDCS制御ノード用ソフトウエアの迅速開発
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 伊深 和浩, 上広 清, 山元 進, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2001, 2, 81, 81, 2001年09月01日
日本語

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
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., 一般社団法人日本機械学会, 日本語

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
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., 一般社団法人情報処理学会, 日本語

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
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., 一般社団法人情報処理学会, 日本語

技術解説 加工から見た機械系CAD/CAMへのニーズとその対応--自由曲面CAMシステム技術を中心として
金井 理, 機械と工具, 45, 2, 71, 75, 2001年02月
工業調査会, 日本語

T.Tomura, S.Kanai, K.Uehiro and S.Yamamoto : Object-Oriented Design Pattern Approach for Modeling and Simulating Open Distributed Control System, Proceedings of the 2001 IEEE International Conference on Robotics and Automation, 211-216, 2001.*　　　　　　　　　　　　　　　
2001年

T.Tomura, S.Kanai, K.Uehiro and S.Yamamoto : Developing Simulation Models of Open Distributed Control System using Object-Oriented Structural and Behavioral Patterns, Proceedings of the 4th IEEE International Symposium on Object-oriented Real-time Dist・・・
T Tomura, K Uehiro, S Kanai, S Yamamoto, FOURTH IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON OBJECT-ORIENTED REAL-TIME DISTRIBUTED COMPUTING, PROCEEDINGS, 428, 437, 2001年
T.Tomura, S.Kanai, K.Uehiro and S.Yamamoto : Developing Simulation Models of Open Distributed Control System using Object-Oriented Structural and Behavioral Patterns, Proceedings of the 4th IEEE International Symposium on Object-oriented Real-time Distributed Computing, 428-437, 2001.*, IEEE COMPUTER SOC, 英語

S.Kanai, M.Imai, S.Saitoh and T.Kishinami: Efficient Spatial and Temporal Resolution Control for archiving and retrieving a series of Remote Sensing Image Data using 3D Wavelet Transform, Proceedings of IEEE 2001 International Geoscience and Remote Sen・・・
S Kanai, M Imai, T Kishinami, S Saitoh, IGARSS 2001: SCANNING THE PRESENT AND RESOLVING THE FUTURE, VOLS 1-7, PROCEEDINGS, 2271, 2273, 2001年
S.Kanai, M.Imai, S.Saitoh and T.Kishinami: Efficient Spatial and Temporal Resolution Control for archiving and retrieving a series of Remote Sensing Image Data using 3D Wavelet Transform, Proceedings of IEEE 2001 International Geoscience and Remote Sensing Symposium, CD-ROM,WP11_05(2001), IEEE, 英語

ウエーブレット変換を用いたメッシュモデルの幾何・テクスチャの独立ＬＯＤ制御
金井理, Visual Computing とＣＡＤ合同シンポジウム2001予稿集(査読付), 103, 108, 2001年

I.Kitamura, S.Kanai and T.Kishinami: Copyright Protection of Vector Map using Digital Watermarking Method based on Discrete Fourier Transform, Proceedings of IEEE 2001 International Geoscience and Remote Sensing Symposium, CD-ROM,TH16_09 (2001)　　　　　　　　　　　　　　　
2001年

H.Date, S.Kanai and T.Kishinami: An Adaptive LOD Control Method for Textured Digital Terrain Model using Wavelet-based Multiresolution Representation, Proceedings of IEEE 2001 International Geoscience and Remote Sensing Symposium, CD-ROM,TP16_03 (2001)　　　　　　　　　　　　　　　
2001年

3次元 Haar ウェーブレット変換に基づく時空間データの効率的解像度制御手法とその衛星リモートセンシングデータへの適用
今井 雅士, 金井 理, 岸浪 建史, 斎藤 誠一, 地理情報システム学会講演論文集 = Papers and proceedings of the Geographic Information Systems Association, 9, 165, 168, 2000年09月30日
日本語

ウェーブレット変換に基づくベクトル型地図データへの電子透かし手法
北村 伊久裕, 金井 理, 岸浪 建史, 地理情報システム学会講演論文集 = Papers and proceedings of the Geographic Information Systems Association, 9, 417, 421, 2000年09月30日
日本語

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
日本語

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
日本語

オブジェクト指向デザインパターンを活用した超分散システム制御ネットワークシミュレータ用デバイスモデルの迅速構築
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 上広 清, 山元 進, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2000, 2, 499, 499, 2000年09月01日
日本語

超分散システムネットワークシミュレーター用モデル検証のための適合性試験法 : 並行サブ状態を含む状態遷移仕様の確認
魚住 一, 金井 理, 岸浪 建史, 上広 清, 山元 進, 戸村 豊明, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2000, 2, 500, 500, 2000年09月01日
日本語

超分散システム制御ネットワークシミュレータを用いたビルオートメーション用制御ネットワークのモデリングと性能評価
上広 清, 戸村 豊明, 山元 進, 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, 501, 501, 2000年09月01日
日本語

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
日本語

資源環境時空間モデリングに関する研究(第1報) : 海洋生態系モデリングへの応用
坂口 大作, 田中 文基, 金井 理, 岸浪 建史, 斎藤 誠一, 飯田 浩二, 山内 皓平, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2000, 1, 49, 49, 2000年03月01日
日本語

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
日本語

超分散システム制御ネットワークシミュレータの開発(第1報) : ネットワーク特性を考慮した統合シミュレーション手法
上広 清, 戸村 豊明, 山元 進, 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, 70, 70, 2000年03月01日
日本語

超分散システム制御ネットワークシミュレータの開発(第2報) : 状態遷移仕様のデザインパターンを用い制御対象モデルの迅速開発
戸村 豊明, 上広 清, 山元 進, 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, 71, 71, 2000年03月01日
日本語

プラント制御対象モデルにおける状態遷移仕様の適合性試験に関する研究
魚住 一, 金井 理, 岸浪 建史, 上広 清, 山元 進, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2000, 1, 72, 72, 2000年03月01日
日本語

Tomura,T. Kanai,S. and Kishinami,T.; Seamless design methodology of manufacturing cell-control software based on activity-control-condition and object diagram, International Journal of COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING 2000,13(3) :263-272(2000)*　　　　　　　　　　　　　　　
2000年

Tomura,T. Kanai,S and Kishinami,T.; Systematic Development Methodology for Manufacturing Station Simulation Model based on Object-Oriented Differential Modeling, 2000 Japan-USA Symposium on Flexible Automation, 2000JUSFA-13048 (2000)　　　　　　　　　　　　　　　
2000年

Date,H. Kanai,S. and Kishinami,T.; Wavelet-Based Multiresolution Representation of a Geometric Model for Free-Form Surface Machining,2000 Japan-USA Symposium on Flexible Automation, 2000JUSFA-13035(2000)　　　　　　　　　　　　　　　
2000年

Kanai,S. and Tomura,T.; Object-oriented Graphical Specification and Seamless Design Procedure for Manufacturing Cell Control Software Development,Proc. of IEEE Int Conf. On Robotics & Automation, CR-ROM (2000)　　　　　　　　　　　　　　　
2000年

Tomura,T. Kanai,S and Kishinami,T.; Systematic Development Methodology for Manufacturing Station Simulation Model based on Object-Oriented Differential Modeling, 2000 Japan-USA Symposium on Flexible Automation, 2000JUSFA-13048 (2000)　　　　　　　　　　　　　　　
2000年

Tomura,T. Kanai,S. and Kishinami,T.; Seamless design methodology of manufacturing cell-control software based on activity-control-condition and object diagram, International Journal of COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING 2000,13(3) :263-272(2000)*　　　　　　　　　　　　　　　
2000年

「VR世界の構成方法」<廣瀬通孝編>　　　　　　　　　　　　　　　
培風館, 2000年

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, 1999年09月05日
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 polygonal model. The watermark can be embedded in the large wavelet coefficient vectors at various resolution levels of the transformed model. The method 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. Finally, the effectiveness of the proposed watermarking method is shown through several simulation results., 公益社団法人精密工学会, 日本語

UMLと参照モデルに基づく製造ステーションのシミュレーション用モデル開発方法論
戸村 豊明, 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, 49, 49, 1999年09月01日
日本語

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
日本語

UMLの静的構造図と挙動図に基づいた製造ステーションモデル構築法とシミュレータへの実装
戸村 豊明, 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, 1, 49, 49, 1999年03月05日
日本語

EXPRESS/E2ダイナミックモデルを用いたFA制御対象モデルの挙動記述
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 健史, 菊地 慶仁, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1999, 1, 50, 50, 1999年03月05日
日本語

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
日本語

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
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, 1, 69, 69, 1999年03月05日
日本語

家電品分解・破砕・選別計画支援システムの開発(第一報) -製品構造モデル・プロセスモデルの表現と最適プロセスの導出法-
佐々木 亮太, 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, 1, 285, 285, 1999年03月05日
日本語

家電品分解・破砕・選別計画支援システムの開発 -(第2報) システム実装方法と各種家電品に対する適用例-
金井 理, 佐々木 亮太, 岸浪 健史, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1999, 1, 286, 286, 1999年03月05日
日本語

プロセスプランのペトリネット表現とそのカラー化によるスケジューリングへの応用
水野 陽太, 金井 理, 岸浪 健司, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1999, 1, 314, 314, 1999年03月05日
日本語

Kanai,S., Sasaki,R. and Kishinami,T.:"Representation of Product and Processes for Planning Disassembly, Shredding, and Material Sorting based on Graphs,Proc. of IEEE Int. Symposium on Assembly and Task Planning(ISATP99), pp123-128(1999)　　　　　　　　　　　　　　　
1999年

Kanai,S. and Kishinami,T.:"A Virtual Verification Environment for the Sequence Control System using VRML and JAVA",1999 ASME Proc. of Design Engineering Technical Conferences, 99-DETC/CIE-9032 (CD-ROM)(1999)　　　　　　　　　　　　　　　
1999年

Date,H. Kanai,S. and Kishinami,T.:"DIGITAL WATERMARKING FOR 3D POLYGONAL MODEL BASED ON WAVELET TRANSFORM",1999 ASME Proc. of Design Engineering Technical Conferences, 99-DETC/CIE-9031 (CD-ROM)(1999)　　　　　　　　　　　　　　　
1999年

破砕・選別を含んだプロダクト・プロセスモデリング
佐々木 亮太, 金井 理, 岸浪 健史, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1998, 2, 18, 18, 1998年09月01日
日本語

設計・生産のためのバーチャルリアリティー技術(キーノートスピーチ)
井越 昌紀, 小野里 雅彦, 高橋 秀智, 金井 理, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1998, 2, 45, 45, 1998年09月01日
日本語

VRMLによるデジタル作業マニュアルのモデル化と実装
金井 理, 水城 陽一, 岸浪 建司, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1998, 2, 59, 59, 1998年09月01日
日本語

シーケンス制御のためのバーチャル制御対象モデル構築
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, 60, 60, 1998年09月01日
日本語

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
日本語

プロセスプランのペトリネット表現とそのスケジューリングへの応用
水野 陽太, 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, 154, 154, 1998年09月01日
日本語

アプリケーション非依存型の製造ステーションモデル構成法 -シミュレーションとプログラミングにおけるステーションモデル共有化メカニズム-
戸村 豊明, 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, 598, 598, 1998年09月01日
日本語

Behavior Modelを含む生産セルのオブジェクトモデリングに関する研究
戸村 豊明, 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, 1, 2, 2, 1998年03月05日
日本語

分散環境とフォースディスプレイによる曲面モデルの遠隔評価・修正システム
金井 理, 水野 陽太, 岸浪 建史, 高橋 秀智, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1998, 1, 12, 12, 1998年03月05日
日本語

製造プロセスの仕様記述とその利用に関する研究 -ワークセル内のプロセス仕様記述能力の比較評価-
水野 陽太, 金井 理, 岸浪 建史, 菊地 慶仁, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1998, 1, 20, 20, 1998年03月05日
日本語

分解・処理計画支援システムの開発 -分解・処理における製品情報表現とその変換規則-
佐々木 亮太, 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, 1, 64, 64, 1998年03月05日
日本語

Kanai,S., Date,H. and Kishinami,T.: "Digital Watermarking for 3D polygons using Multiresolution Wavelet Decomposition", Proceedings of 6th IFIP Workshop on Geometric Modeling: 296-306 (1998)　　　　　　　　　　　　　　　
1998年

Tomura,T.,Kanai,S.and Kishinami,T.: "Seamless Design Methodology for Manufacturing Cell-Controll Software based on Activity-Control-Condition and object Diagrams", Proceedings of the 1998 Japan-U.S.A. Symposium on Flexible Automation :1315-1322 (1998)　　　　　　　　　　　　　　　
1998年

FA制御対象のフレームワークに関する基礎研究
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1997, 2, 538, 538, 1997年10月01日
日本語

北海道支部の近況
金井 理, 精密工学会誌 = Journal of the Japan Society of Precision Engineering, 63, 4, 590, 590, 1997年04月05日
日本語

デザインスケッチからのリアルタイムNURB曲線生成の研究
金井 理, 遠藤 明彦, 堀田 邦彦, 青木 潔, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1997, 1, 21, 22, 1997年03月01日
日本語

自由曲面形状モデルの評価・修正のための力覚伝送機能を持つネットワーク型共同作業スペース(第1報) -システムの目的と概要-
高橋 秀智, 金井 理, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1997, 1, 483, 484, 1997年03月01日
日本語

自由曲面形状モデルの評価・修正のための力覚伝送機能を持つネットワーク型共同作業スペース(第2報) -実験システムの構成とシステムの評価-
高橋 秀智, 金井 理, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1997, 1, 485, 486, 1997年03月01日
日本語

事例ベース推論による組立製品の設計改良案作成(第3報) -設計改良案導出インプリメンテーション-
金 学位, 金井 理, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1997, 1, 509, 510, 1997年03月01日
日本語

Waveletを用いた形状の多重精度近似表現とそのCAMシステムへの応用
林田 嘉将, 田中 文基, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1997, 1, 517, 518, 1997年03月01日
日本語

FA制御ソフトウェアのラピッドプロトタイピング(第4報) -制御プログラム仕様記述から制御プログラムソースコードへの変換手法-
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1997, 1, 961, 962, 1997年03月01日
日本語

FA制御ソフトウェアのラピッドプロトタイピング(第5報) -仕様図エディタを用いた制御プログラムの開発-
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1997, 1, 963, 964, 1997年03月01日
日本語

動画像動作認識の為の移動領域図形抽出 -フレーム間時間平均によるノイズ削減-
国米 祐司, 渋川 勝久, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1997, 1, 1225, 1226, 1997年03月01日
日本語

Kanai, S., Takahashi, H. and Nishihara, K. : "Concurrent Design and Simulation Tool for the Rapid Developmrnt on the Sequence Control Software", Rapid Product Development, Proceedings of the 8th International Conference on Production Engineering(8th IC・・・　　　　　　　　　　　　　　　
1997年
Kanai, S., Takahashi, H. and Nishihara, K. : "Concurrent Design and Simulation Tool for the Rapid Developmrnt on the Sequence Control Software", Rapid Product Development, Proceedings of the 8th International Conference on Production Engineering(8th ICPE), 509-518 (1997)

Kanai, S., Takahashi, H. and Kishinami, T. : "Networked Haptic Interfaces for Distant Redesign and Review of Free-form Surfaces", Proceedings of ASME Design Engineering Technical Conferences, 【1／1(CD-ROM)DETC97／DFM-4366】, (1997)　　　　　　　　　　　　　　　
1997年

Takahashi, H. and Kanai, S. : "Experimental Assessment for Examination of Curves and Surfaces by Auditory Sense", Journal of Robotics and Mechatronics, 9(6) : 434-438 (1997)　　　　　　　　　　　　　　　
1997年

Takahashi, H. and Kanai, S. : "Networked collaborative work space for examining and modifying free-form surface models with haptic sensation", Rapid Product Development, Proceedings of the 8th International Conference on Production Engineering(8th ICPE・・・　　　　　　　　　　　　　　　
1997年
Takahashi, H. and Kanai, S. : "Networked collaborative work space for examining and modifying free-form surface models with haptic sensation", Rapid Product Development, Proceedings of the 8th International Conference on Production Engineering(8th ICPE), 556-565 (1997)

FA制御ソフトウェアのラピッドプロトタイピング(第2報) -機器構成仕様及び作業仕様の分析と制御機器の動作仕様への分解-
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1996, 2, 345, 346, 1996年09月01日
日本語

A Study on Virtual Reality of NC Programming for Free-Form Surfaces
TAKAHASHI Hidetomo, KANAI Satoshi, International journal of the Japan Society for Precision Engineering, 30, 2, 177, 182, 1996年06月30日
英語

事例ベース推論による組立製品の設計改良案作成(第1報) -オブジェクト指向による設計改良案のモデル化-
金 學位, 高橋 秀智, 金井 理, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1996, 1, 41, 42, 1996年03月01日
日本語

FA制御ソフトウェアのラビッドプロトタイピング(第1報) -OMTによるステーションコントローラモデルの構築-
戸村 豊明, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1996, 1, 47, 48, 1996年03月01日
日本語

組立機械構造のモデル化とシミュレーション(第2報) -構成要素のモデル化と動的シミュレーション手法-
西原 清, 高橋 秀智, 金井 理, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1996, 1, 49, 50, 1996年03月01日
日本語

PLC制御プログラム開発支援環境とその応用(第2報) -動作シーケンスシミュレーション性能の評価-
金井 理, 西原 清, 澤谷 淳一郎, 高橋 秀智, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1996, 1, 51, 52, 1996年03月01日
日本語

聴覚を用いた自由曲面形状モデルの知覚に関する研究(第1報)-聴覚による形状の知覚の基本特性の評価-
高橋 秀智, 加納 隆史, 金井 理, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1996, 1, 507, 508, 1996年03月01日
日本語

ハップティックインターフェースによる形状モデルの知覚(第2報)-力覚と視覚との知覚特性比較-
山本 拓未, 高橋 秀智, 金井 理, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1996, 1, 509, 510, 1996年03月01日
日本語

自由曲面用NCプログラミングのための人工現実感システムの研究
高橋 秀智, 金井 理, 精密工学会誌, 62, 1, 70, 74, 1996年01月05日
When we generate the cutter path for free-form surfaces by a CAM system, we have to minimize the aircut of it and to ensure the accuracy of the machined products. But it is very difficult for the conventional CAM system to set the adequate cutting condition and to generate the path only for the part to be cut. On the other hand, a profiling machine has been commonly used by die-manufacturers, because it enables the workers to directly generate the cutter path during monitoring the cutting situation. However a profiling machine needs the master-model of product and the accuracy of the cutter path is not high. Therefore we introduce the virtual reality into NC programming system for free-form surfaces. And an accurate virtual profiling system without master-models was realized. The worker can manually profile the model in the computer and can generate NC data for free-form surfaces by using the proposed system. In this paper, the construction of the virtual profiling system is described. The virtual profiling system consists of a bilateral master-slave system which has a 3DOF orthogonal direct drive manipulator, a profiling simulation software, and a cutting simulation software. The virtual profiling system can generate the cutter path for free-form surface models in real time with the accuracy of ±0.1μm., 公益社団法人精密工学会, 日本語

S. Kanai, H. Takahashi and H. Makino : "ASPEN : Computer-aided Assembly Sequence Planning and Evaluation System based on Predetermined Time Standard", CIRP Annals, 45(1) : 35-39 (1996)＊
S. Kanai, H. Takahashi, H. Makino, CIRP Annals - Manufacturing Technology, 45, 1, 35, 39, 1996年
The purpose of this research is to objectively evaluate the differences among the feasible assembly sequences. For this purpose, a computer-aided Assembly Sequence Planning and Evaluation system (ASPEN) was developed. ASPEN automatically searches all geometrically feasible sequences by decomposing solid models of a product. ASPEN also chooses an optimum sequence with the least operating time. MTM (Methods Time Measurement) and DFA (Boothroyd's Design For Assembly) which are kinds of predetermined time standards are used to explicitly evaluate the differences of operating time among feasible sequences. The calculation of the operating time based on the data obtained from the sequence planning is discussed. The proposed evaluation method is verified through an experiment on actual assembling work. © 1996 CIRP., 英語

S. Kanai, M. Onozuka and H. Takahashi : "Optimal Tolerance Synthesis by Genetic Algorithm under the Machining and Assembling Constraints", (F. Kimura : Computer-Aided Tolerancing, 235-250, Chapman & Hall, London, 1996)　　　　　　　　　　　　　　　
1996年

H. Takahashi and S. Kawai : "A Study on Virtual Reality of NC Programming for Free-Form Surfaces", International Journal of Japan Society forPrecision Engineering, 30(2) : 177-182 (1996)＊　　　　　　　　　　　　　　　
1996年

「自由曲面用NCプログラミングのための人工現実感システムの研究」
高橋 秀智, 金井 理, 『精密工学会誌』, 62, 1, 70, 74, 1996年

『デザインエンジニアリング総覧』<竹内芳美>　　　　　　　　　　　　　　　
フジテクノシステム, 1996年

PLC制御プログラム開発支援環境とその応用
金井 理, 高橋 秀智, 西原 清, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1995, 2, 423, 424, 1995年09月01日
日本語

ハップティックインターフェースによる自由曲面形状の知覚
高橋 秀智, 金井 理, 山本 拓未, 精密工学会大会学術講演会講演論文集, 1995, 2, 639, 640, 1995年09月01日
日本語

特集「生産ソフトウェアの再評価」の企画趣旨について
鈴木 宏正, 錦見 美貴子, 金井 理, 松元 明弘, 精密工学会誌, 60, 4, 475, 476, 1994年04月05日
公益社団法人精密工学会, 日本語

モデル設計用CADの高機能化(<特集>型・模型)
金井 理, 精密工学会誌, 59, 7, 1066, 1068, 1993年07月05日
公益社団法人精密工学会, 日本語

手書き図形の自動認識による3次元自由曲線モデルの生成
古島 終作, 金井 理, 高橋 秀智, 精密工学会誌, 59, 6, 969, 974, 1993年06月05日
This paper presents the system which enables a style designer to generate 3 dimensional free-form curve models in a computer easily as if he draws rough sketches on paper. The system consists of three modules; the user-interface module which enables a designer to draw rough sketches in the form of perspective projection directly on the display, the module to automatically recognize geometric and topological constraints on the rough sketches, and the module to calculate 3 dimensional points and free-form curves based on these constraints. The process of these modules can be quickly executed during the interaction of the designer with the computer. Finally some examples of the processing are shown, and efficiency of the system is evaluated., 公益社団法人精密工学会, 日本語

人工現実感生成システムの自由曲面モデリングへの応用
金井 理, 高橋 秀智, 日本ロボット学会誌, 10, 7, 898, 902, 1992年11月15日
一般社団法人 日本ロボット学会, 日本語

"インテリジェントCAD(下) : テクノロジーと展望 : 編者/吉川弘之, 富山哲男 : 発行/朝倉書店 (1991年刊, A5判, 153ページ, 定価2900円)"
金井 理, 精密工学会誌, 57, 10, 1716, 1716, 1991年10月05日
公益社団法人精密工学会, 日本語

大型鋳鍛造自動ケ引きシステムに関する研究(第3報) : システムの全体構造と実験結果
横内 弘宇, 岸浪 建史, 金井 理, 伯田 賢司, 早川 保, 野村 英雄, 精密工学会誌, 55, 11, 2039, 2045, 1989年11月05日
This paper deals with an automatic marking system for large castings and forgings. The developed automatic marking system consists of three subsystems ; that is the 5-directional 3-D object (or form) measuring system to obtain the entire workpiece shape, the automatic matching software to determine the relative position of product model in the measured workpiece model space, and the automatic mark scribing system to scribe marks on the workpiece for indicating the determined position. Satisfactory results have been confirmed by some experimental tests., 公益社団法人精密工学会, 日本語

大型鋳鍛造品自動ケ引きシステムに関する研究(第2報) : 素材形状内への製品形状の自動マッチングとケ引き線生成処理
金井 理, 横内 弘宇, 岸浪 建史, 伯田 賢司, 早川 保, 野村 英雄, 精密工学会誌, 55, 10, 1793, 1798, 1989年10月05日
This paper describes the software structure of the proposed automatic marking system to shorten the set-up time for large castings and forgings. The system mainly consists of two modules ; the first one is to determine the relative position of the required shape into the workpiece, and the second one is to calculate the NC data for the scribing lines. The proposed software system accepts both the workpiece shape data from the developed measuring system and the geometric model of the required shape from the CAD system. Also it adjusts the position and orientation of the geometric model in the workpiece space, makes the stock removal uniform around the workpiece, and generates NC data for the scriber based on these models. Satisfactory results have been confirmed by some tests., 公益社団法人精密工学会, 日本語

Voxel表現法の機械加工シミュレータへの応用
岸浪 建史, 金井 理, 新庄 博之, 中原 博史, 斉藤 勝政, 精密工学会誌, 55, 1, 105, 110, 1989年01月05日
This paper describes a machining simulator based on voxel representation. In order to realize a high level computer controlled machining system, it is necessary to develop the machining simulation technique which is able to forecast machining phenomena such as removal shape and cutting force, cutter collision and so on. Voxel representation is introduced into the machining simulator, which makes it easy to do a logical set operation between objects, and the conversion process from modeling space to voxel space is proposed. Some experimental results of the simulator are also demonstrated., 公益社団法人精密工学会, 日本語

大型鋳鍛造品自動ケ引きシステムに関する研究(第1報) : 素材形状認識のための非接触距離センサおよび5面測定機の開発
横内 弘宇, 早川 保, 菊地 千之, 金井 理, 岸浪 建史, 精密工学会誌, 54, 12, 2353, 2358, 1988年12月05日
The paper proposes a computer-aided 3-dimensional shape measuring system which consists of 5-directional measuring machine installed with a newly developed non-contact distance sensor, and processors provided to transform the measured distance data to coordinates then also to construct entire mesh point data of the object workpiece. The distance sensor is based on an astronomical telescope typed optical system, equipped with laser tube and one dimensional CCD set horizontally on the optical axis. The device has following features : (1) wide range of measuring distance, (2) high measuring rate, (3) linear measuring characteristics, (4) less hidden effect and (5) compact size. The system is one of the sub-systems in a more comprehensively computer-aided marking system which, also having been realized in the same period, executes automatically all processes concerning to marking operation for large sized workpiece produced by casting and/or forging. Some test results of the measurement are presented constructing mesh point data model of the entire surface for a few typical workpieces., 公益社団法人精密工学会, 日本語

穴加工工程設計のためのエキスパ-トシステム (インテリジェントFA特集号)
斎藤 勝政, 岸浪 建史, 金井 理, システムと制御, 31, 7, p528, 535, 1987年07月
日本自動制御協会, 日本語

セル構造化幾何モデルとそのモデリングシステム
金井 理, 田中 文基, 岸浪 建史, 斎藤 勝政, 精密工学会誌, 52, 10, 1808, 1814, 1986年10月05日
The Cell-Constructed-geometric-Model (CCM) is proposed as a new conception for the data representation of geometric model. The CCM consists of three-dimensional array of some finite Cells. The Cell means a unit volumetric solid bounded by six curved surfaces, and is regarded as an extended idea of bi-cubic parametric surface interpolation to a tri-cubic one. The interpolative method of the CCM is a rational cubic Bézier's. Therefore, with the CCM, it is possible to represent a closed volumetric solid bounded by some analytic surfaces and sculptured surfaces using the same data structure. This paper describes the mathematical formulation and the internal data structure of the CCM. Then the application of the CCM to the geometric model for CAM system, Finite-Element-Analysis, and calculation of weight and volume of a solid, are considered. Finally, developed geometric modelling system and methods of modelling to make the CCM interactively are described, and a modelling example of the CCM is shown., 公益社団法人精密工学会, 日本語

セル構造化幾何モデル(CCM)に基づく階層処理CAMシステム
金井 理, 田中 文基, 岸浪 建史, 斎藤 勝政, 精密工学会誌, 52, 11, 1927, 1933, 1986年
A new style of CAM system which consists of hierarchical modules was developed, and as a basic geometric model for the system, the Cell-Constructed-geometric-Model (CCM) was proposed. These enables us to decompose the CCM into the several Machining Face Groups (MFG) which are created by the same cutting operations, to determine various information about machining, to generate cutter path for each MFG and to check and distribute NC data to machine tools in an interactive way. The CCM which is based on a rational Bézier interpolation, is efficient to make and edit the MFG, and to generate cutter path. In this paper, the structure and functions of these hierarchical modules and an example of the processing are described. And the concept and contribution of the CCM to these modules are also shown., 公益社団法人精密工学会, 英語

有理パラメータ補間式よるセル構造化幾何モデルとそのモデリングシステム
金井理, 昭和60年度精機学会春季大会学術講演会講演論文集, 171, 1985年

地理空間情報の基本と活用　　　　　　　　　　　　　　　
古今書院, 2009年

Basic Theory and Application of Geo-spatial Information　　　　　　　　　　　　　　　
KOKON SYOIN, 2009年

デジタルスタイルデザイン　　　　　　　　　　　　　　　
海文堂出版株式会社, 2008年

Computer-Aided Design of User Interfaces IV　　　　　　　　　　　　　　　
Kluwer Academic Publishers, 2005年

画像処理による低テクスチャ物体のSfM‐MVS再構成品質向上
阿久津啓, 金井理, 伊達宏昭, 新名恭仁, 本間亮平
日本写真測量学会学術講演会発表論文集, 2019年11月07日, 日本語

SfM‐MVS向け最適撮影計画支援システムのための品質予測指標の改善および撮影不足箇所の推定
森谷亮太, 金井理, 伊達宏昭, 新名恭仁, 本間亮平
日本写真測量学会学術講演会発表論文集, 2019年11月07日, 日本語

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
日本写真測量学会学術講演会発表論文集, 2019年11月07日, 日本語

多重撮影とヒストグラム均一化による低テクスチャ物体のSfM‐MVS再構成処理の頑健性と精度向上
阿久津啓, 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, 2019年09月04日, 日本語

MMS取得点群を用いた道路空間情報の抽出(第1報)―スキャンラインに基づく点群セグメンテーション―
本間亮平, 伊達宏昭, 金井理
精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2019年09月04日, 日本語

局所形状記述子と機械学習を用いたソリッドモデルからのFEMメッシュ生成向け形状特徴の抽出・分類
高石一平, 金井理, 伊達宏昭, 高嶋英厳
精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2019年09月04日, 日本語

レーザ計測点群からの規則性を考慮した屋内環境モデリング―共平面と等間隔を考慮したモデリング―
高橋勇斗, 伊達宏昭, 金井理
精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2019年09月04日, 日本語

市街地MMS計測点群からの建物3Dモデリング―高さの非一様性を考慮した建物LODモデル生成―
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, 2019年09月04日, 日本語

メッシュのスペクトル分解とFunctional Mappingを用いた3次元形状の非剛体マッチングとその設計応用に関する研究
山岡茉莉, 金井理, 伊達宏昭
精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2019年09月04日, 日本語

Functional Mappingを用いた3次元形状間の非剛体マッチングの研究―精緻化アルゴリズムによるマッチング精度の改善効果―
山岡茉莉, 金井理, 伊達宏昭
精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2019年08月20日, 日本語

レーザ計測点群からの規則性を考慮した屋内環境モデリング―矩形境界認識に基づく屋内物体のモデリング―
高橋勇斗, 伊達宏昭, 金井理
精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2019年08月20日, 日本語

SfM‐MVS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支援システムの開発(第3報)―モデル品質予測指標の改善―
森谷亮太, 金井理, 伊達宏昭, 新名恭仁, 本間亮平
精密工学会大会学術講演会講演論文集, 2019年08月20日, 日本語

映像や写真などビジュアル情報の施工活用について
漆館直, 西川充, 須田清隆, 可児憲生, 横山隆明, 金井理
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM), 2019年08月01日, 日本語

SfM‐MVS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支援システムの開発
森谷亮太, 金井理, 伊達宏昭, 新名恭仁, 本間亮平
日本写真測量学会学術講演会発表論文集, 2019年05月23日, 日本語

3Dデプスセンサを用いた脊柱側弯症に対する自動診断支援技術の開発
須藤英毅, 小甲晃史, 安倍雄一郎, 岩田玲, 岩崎倫政, 金井理
別冊整形外科, 2019年04月25日, 日本語

4D‐FEAシミュレーションによる術前計画と積層造形技術を含む脊柱変形矯正用カスタムメイドロッドの開発
須藤英毅, 金井理, 小甲晃史, 小甲晃史, 青柳健太, 王昊, 安倍雄一郎, 岩崎倫政, 千葉晶彦
日本整形外科学会雑誌, 2019年03月12日, 日本語

3D非対称性解析を用いた側弯症検出システムにおける同一被検者に対する再現性
小甲晃史, 小甲晃史, 須藤英毅, 金井理, 安倍雄一郎, 岩崎倫政
日本整形外科学会雑誌, 2019年03月05日, 日本語

医工連携による次世代型脊柱変形矯正用インプラントの研究開発戦略
須藤英毅, 金井理, 小甲晃史, 青柳健太, 王昊, 安倍雄一郎, 岩崎倫政, 千葉晶彦
日本整形外科学会雑誌, 2018年08月30日, 日本語

人間指向デザインのためのデジタルエンジニアリング　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
KKE Vision 2013, 2013年10月17日, 日本語, 口頭発表（招待・特別）
［招待講演］, ［国内会議］

点群の構造化と近傍探索　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
精密工学会 「点群処理基礎技術」講習会, 2013年09月20日, 日本語, 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
［招待講演］, ［国内会議］

Making a digital human walk in laser-scanned 3d point clouds of large-scale indoor environments　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
VES Panel -Low cost VR technology for industrial applications, ASME 2013 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference (DETC2013), 2013年08月05日, 英語, シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
［国際会議］

デジタルハンドによる仮想エルゴノミック評価機能の開発と製品設計への応用　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
デジタルヒューマン技術協議会, 2013年06月20日, 日本語, 口頭発表（基調）
［招待講演］, ［国内会議］

Point Cloud Processing & Applications　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理, 伊達宏昭
SPAR Europe 2012 University Pavilion, 2012年11月12日, 英語, ポスター発表
［国際会議］

3D object recognition from massive laser scanned points of large-scale environments: A proposal for a collaborative research　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
4th KMU-HU Joint Workshop, 2012年11月02日, 英語, 口頭発表（一般）
［招待講演］, ［国際会議］

点群処理基礎 -近傍探索・法線推定-　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
精密工学会 「点群処理基礎技術」講習会, 2012年09月27日, 日本語, 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
［招待講演］, ［国内会議］

Digital Hand: 3D Human Hand Modeling and its Application to Virtual Ergonomic Assessments　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
The 1st Int. Joint Workshop on Intelligent Convergence Technology, 2012年06月22日, 英語, 口頭発表（一般）
［招待講演］, ［国際会議］

レーザ計測に基づいたas-built BIMの生成技術の動向　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
2012 精密工学会春季全国大会学術講演会, 2012年03月14日, 日本語, 口頭発表（招待・特別）
［招待講演］, ［国内会議］

3D Periodic Pattern Recognition from X-ray CT scanned mesh　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
2011 SNU-HU/GCOE Collaborative Workshop on Advanced 3D Modeling and Sensing for Complex Objects and Environments, 2011年10月19日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
［招待講演］, ［国際会議］

3D digital prototyping and usability assessment of user interfaces based on User Interface Description Languages -Lessons learned from UsiXML and XAML　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
UIDL'2011 - Software Support for User Interface Description Language - Interact'2011 Workshop, 2011年09月06日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
［招待講演］, ［国内会議］

3D Object Recognition from Laser-scanned Points of Large-scale Environments　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
3rd Joint Workshop Korea Maritime Univ.―Hokkaido Univ., 2011年07月20日, 英語, 口頭発表（一般）
［招待講演］, ［国際会議］

3D human hand modeling and its application to virtual ergonomic assessments　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
CAD 2011 Conference and Exhibition, 2011年06月30日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
［招待講演］, ［国内会議］

精密工学会 サイバーフィールド構築技術研究分科会における「大規模レーザ計測点群データ処理技術」の研究動向　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
SPAR-J 2011, 2011年05月18日, 日本語, 口頭発表（基調）
［招待講演］, ［国内会議］

情報機器開発におけるデジタルエルゴノミック評価とその応用　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
日本大学大学院 工学研究科 特別講義, 2010年11月19日, 日本語, 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
［招待講演］, ［国内会議］

Recognizing 3D regularities from large scale CT or Laser-scanned meshes of engineering products　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
2nd Joint Workshop Korea Maritime University – Hokkaido University, 2010年11月12日, 英語, 口頭発表（一般）
［招待講演］, ［国際会議］

３次元CADモデルやFEMメッシュからの対称性の自動認識技術　　　　　　　　　　　　　　　
金井 理
ＪＳＴ新技術説明会, 2010年10月14日, 日本語, 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
［招待講演］, ［国内会議］

信号処理　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学 工学部

科学技術英語演習　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学 工学部

デジタル形状設計　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学 工学部

システム情報演習Ⅰ　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学 工学部

メカトロニクス基礎　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学 工学部

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

システムデザイン　　　　　　　　　　　　　　　
北海道大学 工学部

韓国海洋大学校工科大学での学部学生向け特別講演の実施　　　　　　　　　　　　　　　
2011年

Delft工科大学での教員向け特別講演の実施　　　　　　　　　　　　　　　
2011年

「教育と臨床の乖離」に架橋する在宅人工呼吸器複合現実シミュレータの開発
科学研究費助成事業
2022年04月01日 - 2025年03月31日
コリー 紀代, 二宮 伸治, 金井 理, 近野 敦, 井上 創造, 中村 美鈴, 小水内 俊介
本研究では、①医療事故の体験も可能な人工呼吸器複合現実シミュレータの開発と、②機械学習を用いた特徴量抽出による学習評価アルゴリズムの構築を目的としている。


①に関しては、広島国際大学の二宮教授ラボにおいて人工呼吸器の操作パネルと測定値グラフの表示が可能な人工呼吸器トレーニングアプリSimmarを開発いただき、関東圏の2大学において大学院生約40名を対象としたユーザテストとアンケート調査を実施した。その結果、卒後1年目から人工呼吸器に携わったと回答した者が30名(71.4%)、学部レベルでSIMMAN-ALS5000を使用した経験のある12名のうち、8名が満足したと回答し、4名が不満と回答した。大学院レベルでSIMMAN-ALS5000を使用した17名のうち、12名が満足したと回答した。まともに習ったことがないという自由記載も認められた。同時に、特別支援学校における人工呼吸器装着児への看護師のかかわりについて360度動画教材を開発し、アンケートを実施したところ、教材の難易度について、学部3年次の学習内容として適切と回答した者が約8割、学部4年次として適切と回答した者が同じく約8割であった。2023年度はこれらの結果と学会発表後のディスカッションを踏まえ、教材の難易度を設定する。


②に関しては、九州工業大学の井上教授と共に機械学習において抽出すべきタスクについて検討し、先行研究に基づき、手袋着用から手袋廃棄までの気管内吸引の一連の流れを1回の気管内吸引とし、吸引前の判断指標となる「肺音聴診」、吸引後の看護介入である「体位ドレナージ」を含めた行動認識のためのアノテーションを進めている。翌年度は、習熟度を判定する分類器の開発を進める。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 22H03701

「教育と臨床の乖離」に架橋する在宅人工呼吸器複合現実シミュレータの開発　　　　　　　　　　　　　　　
科学研究費補助金
2022年04月 - 2024年03月
コリー紀代, 金井理, 近野敦, 小水内俊介, 二宮信治
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学大学院医学系研究院，北海道大学大学院情報科学研究院 他, 研究分担者, 22H0370102

三次元画像解析に基づく新規骨性パラメーターによる股関節疾患の遠隔画像診断法の確立　　　　　　　　　　　　　　　
科学研究費補助金
2021年04月 - 2024年03月
入江 徹, 金井 理
基盤研究(C), 研究分担者

３次元画像計測を用いた 堆雪体積測定技術の開発　　　　　　　　　　　　　　　
令和４年度：建設現場の生産性を飛躍的に向上するための革新的技術の導入・活用に関するプロジェクト
2022年08月 - 2023年03月
金井理, 須田清隆, abdulrahman mohamed, 漆館直
国土交通省, 共同研究, 環境風土テクノ，北海道大学情報科学研究院，建設IOT研究所，堀口組, 研究分担者

SfM-MVSのための最適撮影計画支援システムの実用化に向けた開発
2021年08月 - 2023年03月
金井理,伊達宏昭, 本間亮平, 新名恭仁
㈱アジア航測, 共同研究, 研究代表者

ＣＡＥモデル自動生成のためのデジタル幾何処理技術に関する開発　　　　　　　　　　　　　　　
2021年06月 - 2023年03月
伊達宏昭, 髙嶋英巌, 泰地哲史
㈱AIS北海道, 共同研究, 研究代表者

写真計測による土木構造物の高能率・高品質３次元再構成技術の開発　　　　　　　　　　　　　　　
2020年04月 - 2022年03月
金井理, 須田清隆
㈱環境風土テクノ, 奨学寄附金, 研究代表者

レーザ計測に基づく屋内空間のAs-built CFD解析用メッシュ生成技術の開発　　　　　　　　　　　　　　　
2020年11月 - 2021年10月
金井理, 脇坂英佑
㈱新菱冷熱, 奨学寄附金, 研究代表者

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
科学研究費助成事業
2018年04月01日 - 2021年03月31日
伊達 宏昭, 金井 理
本研究では，大規模環境や大型構造物の3次元計測点群データを様々な応用において安定かつ高精度に利用するための，計測品質を考慮した3次元計測データ処理手法群の開発を行った．具体的には，計測点群の各点における計測精度や信頼性を推定可能な点品質推定法の開発，高品質点群取得のための3次元計測支援技術の開発，ならびに，点品質に基づく高精度な処理を可能とする基本計測点群データ処理手法の開発を行い，実計測点群データへの適用を通してその有用性を定量評価した．
日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 18K03896

３次元計測点群からの消波ブロックの３次元認識と補充ブロックの高精度見積　　　　　　　　　　　　　　　
2020年04月 - 2021年03月
金井理, 佐野朝昭
㈱アルファ水工, 奨学寄附金, 研究代表者

中小建設業を対象にした映像を活用したIoT施工法(VisualConstruction)の開発　　　　　　　　　　　　　　　
建設技術研究開発費補助金
2019年10月 - 2021年03月
金井 理
国土交通省, 研究代表者, 競争的資金

即時判断力と巧緻性を向上する３D映像投影シミュレーターの開発
科学研究費助成事業
2017年04月01日 - 2020年03月31日
コリー 紀代, 金井 理, 近野 敦, 二宮 伸治, 中村 美鈴, 浅賀 忠義, 井上 創造, 小水内 俊介, 萬井 太規, 村田 恵理
本研究では、気管内吸引を実施する過程で必要となる「瞬時の多角的判断」と「繊細なカテーテル操作」を訓練するため、患者の生体反応を３D映像投影で呈示するProjection Mappingシミュレータを開発し、気管内吸引の吸引時間延長による動脈血中酸素飽和度の低下、という臨床的に頻度の高いシナリオを用いた看護師の判断能力への効果を、視線計測とモーションキャプチャーという客観的指標を用いて検証した。
その結果、看護学生と看護師の視線と動作の特徴について一定の見解が得られたため、論文化し、国際ジャーナルに投稿する予定である。また現在、所属機関の産学連携部を通じて特許出願中である。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 17H04425

MMS計測点群を直接利用した超写実VR環境の生成と感性情報に基づく走行路面評価
科学研究費助成事業
2014年04月01日 - 2018年03月31日
川村 彰, 亀田 貴雄, 鈴木 聡一郎, 亀山 修一, 萩原 亨, 山崎 元也, 富山 和也, 金井 理
本研究は、道路利用者の視点による走行路面評価方法を提案するとともに、高水準の舗装マネジメントシステムの構築を目指している。
最初に、実路のレーザー計測点群データ収集と気象データに基づく超写実的走行シナリオを作成し、ドライビングシミュレータ（DS）を利用した被験者試験により、感性に基づく路面の主観評価と生理的応答測定を実施した。その結果、生理的信号測定の被験者評価への有用性を確認した。続いて、様々な走行環境を考慮した生理応答解析をDS実験により実施した。その結果、路面特性に対応した感性表現の特定が可能となり、走行路面の維持管理や道路利用者へのサービス性能評価に対応した路面評価モデルを開発した。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北見工業大学, 26289167

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
科学研究費助成事業
2014年04月01日 - 2017年03月31日
伊達 宏昭, 金井 理
本研究では，大規模環境や大型構造物の高品質な3次元計測データを取得するための，様々な計測システムで得られた計測データの合成技術ならびに計測最適化技術の開発を行った．計測データ合成技術として，固定式レーザスキャナ，車載型レーザスキャナ，ハンディスキャナや，Structure from Motionで得られた３次元計測データの，効率的な自動位置合せ（レジストレーション）手法を開発した．計測最適化技術として，計測対象の計測重要度と計測特性を配慮して，少ない回数で対象を高精度に計測するための固定式レーザスキャナの最適設置位置を自動推定する方法を開発した．
日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 26420073

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
科学研究費助成事業
2014年04月01日 - 2016年03月31日
金井 理, 伊達 弘昭
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．
日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 26560168

リバースエンジニアリングの迅速化を図る３次元CAD/CAMデータ作成支援システムの開発　　　　　　　　　　　　　　　
受託研究
2012年04月 - 2015年03月
金井 理
北海道立総合研究機構, 研究代表者, 競争的資金

モバイルマッピングによる計測データを用いた物体認識の研究　　　　　　　　　　　　　　　
共同研究
2014年01月 - 2014年06月
金井 理
国際航業株式会社, 研究代表者, 競争的資金

高精度属性付MMS点群の高精度・高能率Registration手法の開発　　　　　　　　　　　　　　　
共同研究
2013年04月 - 2014年03月
伊達 宏昭
アジア航測株式会社, 競争的資金

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
科学研究費補助金(基盤研究(B), 基盤研究(B))
2012年 - 2014年
金井 理
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．
文部科学省, 基盤研究(B), 基盤研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 24360057

モバイルマッピングによる計測データを用いた物体認識の研究　　　　　　　　　　　　　　　
共同研究
2012年11月 - 2013年06月
金井 理
国際航業株式会社, 研究代表者, 競争的資金

高精度属性付MMS点群の高精度・高能率Registration手法の開発　　　　　　　　　　　　　　　
共同研究
2012年04月 - 2013年03月
金井 理
アジア航測株式会社, 研究代表者, 競争的資金

マイクロフォーカスＸ線CTシステムを用いた現物融合型CAD/CAE解析技術の開発　　　　　　　　　　　　　　　
受託研究
2010年07月 - 2012年03月
金井 理
北海道立総合研究機構, 研究代表者, 競争的資金

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
科学研究費補助金(挑戦的萌芽研究)
2011年 - 2012年
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．
文部科学省, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 23656112

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
科学研究費補助金(基盤研究(B))
2009年 - 2011年
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.
文部科学省, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 21360067

3次元デジタルプロトタイプを用いた情報機器の超短期間ユーザビリティ評価システムの開発　　　　　　　　　　　　　　　
平成２１年度シーズ発掘試験（発掘型）
2009年08月 - 2010年03月
金井 理
科学技術振興機構, 研究代表者, 競争的資金

機械装置のリアルタイム制御シミュレーション技術に関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
平成21年度 特別教育研究経費連携融合事業
2009年04月 - 2010年03月
金井 理
北海道大学 連携融合事業「協働型開発研究事業－地域ＣＯＥの形成－」, 研究代表者, 競争的資金

航空レーザ点群データを用いた高精度モデリング技術の開発　　　　　　　　　　　　　　　
共同研究
2008年07月 - 2009年03月
金井 理
国際航業株式会社, 研究代表者, 競争的資金

プレス成型品スプリングバック見込み形状自動生成に関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
共同研究
2008年06月 - 2009年03月
金井 理
トヨタケーラム, 研究代表者, 競争的資金

Recognition and Modeling from 3D Measured Data from Large-scale Environment　　　　　　　　　　　　　　　
2009年
競争的資金

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
科学研究費補助金(基盤研究(B))
2007年 - 2008年
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.
文部科学省, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 19360067

デジタルハンドを用いた情報機器の意匠・エルゴノミクス両立デザイン支援の研究
科学研究費補助金(萌芽研究)
2007年 - 2008年
金井 理, 持丸 正明, 城間 祥之
(1)製品のユーザインタフェース操作に適したデジタルハンド把持姿勢自動生成手法の開発デジタルハンドに対する把持姿勢の容易な把持姿勢例題のデータベースを用い, 対話入力なしに, 情報機器に適した把持姿勢を自動導出できる新たな把持姿勢生成法を提案した. まず把持させたい製品モデルに対し, データベースへ登録された既存の把持姿勢例題中から, 入力製品形状を幾何学的に把持可能な全ての姿勢候補を形状マッチングにより探索し, 次に上肢関節可動性と製品表示部可視性という2種類の幾何学的制約に基づき, 姿勢候補の効率的な絞り込みを行うことで, 入力された情報機器の把持と操作に適合したごく少数の姿勢候補のみを導出可能なことを, 2種類の情報機器製品モデル(デジタル1眼レフカメラ, 携帯電話)に対する把持姿勢生成の計算機実験から明らかにした.(2)製品再設計のためのフィット性を考慮したデジタルハンド把持姿勢自動生成手法の開発持ちやすさの第三の評価指標として, 筐体と手の問の「フィット性」の仮想評価手法を提案するとともに, フィット性に優れた把持姿勢を最適化に基づき生成する手法を提案した. すなわち, ハンド・筐体間の接触点数, 筐体凸稜線部への指腹部分の重複程度, 手指関節角の連動性の3者から構成されるフィット性を表した目的関数を設定し, その最適化に基づき把持姿勢を自動決定する手法を開発している. また市販一眼レフカメラのグリップ部を対象に, 推定された最適把持姿勢を実被験者に再現させ, その姿。勢が人間にとっても, よりフィット感の高い妥当な姿勢であることを実験的に検証した.
文部科学省, 萌芽研究, 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 19650043

現物融合型デジタルエンジニアリング　　　　　　　　　　　　　　　
科学研究費補助金
2007年
競争的資金

Convergent Type Digital Engineering　　　　　　　　　　　　　　　
Grant-in-Aid for Scientific Research
2007年
競争的資金

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
科学研究費補助金(基盤研究(B))
2005年 - 2006年
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.
文部科学省, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 17360056

プロダクトライフサイクルのためのデジタルセマンテック製品モデルの研究開発
科学研究費助成事業
2002年 - 2006年
岸浪 建史, 山田 誠, 田中 文基, 赤間 清, 三井 聡, 近藤 司, 金井 理
製品設計から製造において,CAD,CAE,CAM,PDM,CNC工作機械などといったデジタルツールへの依存が増加している.コンカレントエンジニアリングにおいては,異なるデジタルツール間での製品データのデータ交換が頻繁に行われることが必要となっている.設計と製造の有機的な結合と,トレーサブルな製造システムを実現するためには,どのコンピュータ実装にも依存しない形での情報の意味を表現することによる相互運用可能なデジタルツールの実現が必要不可欠である.相互運用性は,製品モデルデータにおいて,対象をすべての協調製造環境において正確に表現することができるかどうかということである.今日では,幾何表現データ,公差データなどすべてのエンジニアリングデータがすべての製品開発段階を通して使用されているわけではない.相互運用におけるエラーは,デジタルツールにおいて製品モデルデータを使用不可能にするエラーである.協調製造環境において相互運用におけるエラーが発生した場合,エラーの原因を探すのは,コストと時間の観点から大変な作業となる.さらに,製品のライフサイクルの間中,情報を表現するデータの品質を保つ必要がある.本研究では,これらの要求を満たすモデルとして,デジタルセマンティック製品モデルを提案した.
デジタルセマンティック製品モデルは,製品モデルの品質保証法,人間(設計者や作業者)が理解できコンピュータが処理可能なセマンティックモデル,製品のライフサイクルをサポートするための機能モデルから構成している.本研究では,ISO規格に準拠した製品モデルに対する,製品データ品質検査法の提案,すべてのライフサイクル作業をサポートするための機能モデルの開発,データの意味を表現するために,ISO規格でありオブジェクト指向言語であるEXPRESS言語を用いたデータモデル化と,XMLを用いたデータの表現を行った.
日本学術振興会, 基盤研究(S), 北海道大学, 14102032

多分野シミュレーションを融合可能な自動機の高度機能評価システムの研究
科学研究費補助金(基盤研究(C))
2003年 - 2004年
金井 理, 中村 孝太郎, 戸村 豊明, 岸浪 建史
自動パッケージング機の設計プロセスにおいて、ワーク変形挙動,機構シミュレーション,制御ソフトウエア等の個々のシミュレータを通信により連携させることで,機械内の運転状態をシミュレート可能な評価システムを実現することが、本研究の目的である.本研究の成果概要は,下記のとおりである.(1)分散協調シミュレーション標準であるHLAに準拠したミドルウエアRTIを用い、市販の機構シミュレータと制御ソフトウエアシミュレータを実時間で協調させる開発方法論と実効環境を開発し、CDドライブ装置の自動開閉機構の動作制御機能検証に応用し、隠された設計ミス発見に有効であることを確認した。(2)複数シミュレータを協調動作させる際の,効率的なシミュレーション時刻進行のため、時刻ステップを可変にできるTime Warpメカニズムを開発し,これを協調シミュレーションのFederate内に組み込み,FieldBusで制御される自動機械のシミュレーション効率が向上することを確認した.(3)包装自動機の機能検証において,ワーク変形をFEMにより予測するため,メッシュ要素数とメッシュ形状品質の柔軟に制御可能な多重解像度有限要素メッシュ自動生成技術を開発した。また、離散シェルモデルに基づく包装フィルムの変形シミュレーションアルゴリズムを実装し,フィルム上の微少な折れにより生ずる包装プロセス不良の予測が,ある程度予測可能であることを明らかにした.
文部科学省, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 15560089

デジタルヒューマンモデルを利用した製品の仮想エルゴノミック評価技術　　　　　　　　　　　　　　　
科学研究費補助金
2004年
競争的資金

Virtual ergonomic assessment of products using Digital human model　　　　　　　　　　　　　　　
Grant-in-Aid for Scientific Research
2004年
競争的資金

マルチレゾリューション・メッシュモデリングによる3次元設計環境の統合
科学研究費補助金(基盤研究(C))
2001年 - 2002年
金井 理, 岸浪 建史
3角形で構成されるマルチレゾリューション(多重解像度)・メッシュモデルを形状モデルの基準とする,統一性のある新たな3次元設計環境を構築しようというのが,本研究の目的である.本研究成果の概要は,下記のとおりである.(1)FEM解析用多重解像度メッシュモデル生成手法の開発意匠デザインで作成された高密度メッシュモデルから,メッシュ詳細度および形状詳細度の双方を独立に制御可能で,かつ解析に適する要素形状や節点次数が可能な限り一様化される,詳細形状除去型および詳細形状保存型の多重解像度メッシュモデル生成手法を夫々開発した.(2)干渉計算の効率化のための多重解像度メッシュモデル生成手法の開発ディジタルモックアップ等の基本機能として必要となるメッシュモデル間の効率的千渉チェック演算に適した,低解像度モデルが高解像度モデルを包含し,かつその形状膨張量が最小となる多重解像度メッシュモデルを,線形計画法を利用して高速に生成する手法を開発した.(3)Quasi-Interpolatlonを利用した点群からの細分割曲面メッシュ生成手法の開発Quasi-Interpolation(準補間)と適応的分割手法を利用し,高密度測定点群にフィットするLoop細分割曲面の初期制御メッシュを,適応的にかつ高速・安定に算出する手法を開発し,実際の測定点に対するフィッティング実験を行った結果,数万点の測定点群を数百点の初期制御メッシュで近似可能であることが確認された.
文部科学省, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 13650110

情報機器設計とプロトタイピングのためのデジタルエンジニアリング　　　　　　　　　　　　　　　
受託研究
2002年
競争的資金

Digital Engineering for design and prototyping of information appliances　　　　　　　　　　　　　　　
Funded Research
2002年
競争的資金

統合生産設計システムのための加工知識・生産資源のモデル化に関する研究
科学研究費助成事業
2000年 - 2001年
岸浪 建史, 田中 文基, 金井 理
生産技術・生産システムの進化とは、生産知識・技術・資源の再利用・再編・蓄積の中で、新たな生産知識・技術を生成する事であると考えると、生産知識・技術・資源の利用・蓄積を可能とする統合生産設計支援システムが必要とされる。しかし、生産設計を支援する体系的なモデル化技術と、それをベースとした統合生産設計支援システムは実現されていない。従って、この問題点を解決するために本研究では以下のことを行う事を目的とする。
(1)生産技術および生産システムにおける、あらゆる加工知識・技術・資源を再利用・再編可能な形式で外在化し蓄積・交換することができる情報モデル化技術を確立する。
(2)情報モデル化技術により、製品モデルの加工に必要な加工知識・技術・資源を俊敏にそして柔軟に利用・蓄積する統合生産設計支援システムを構築する。
(3)統合生産設計支援システムを用い、生産設計に必要な知識・技術・資源の俊敏で柔軟な利用が可能なことを確認する。
以上の目的を達成するため研究を遂行し、以下の研究成果を得た。
(1)種々のフライス加工機械のEXPRESSモデルを構築し、具体的データを入力し、工作機械データベースを構築した。
(2)フライス加工に限定し種々の工具のEXPRESSモデルを構築し、具体的データを入力し、工具データベースの構築した。
(3)STEP/AP203形式の製品モデルの出力データから,加工特徴へ変換する変換ソフトウエアを開発して加工特徴データAP224への変換システムの構築を行った。
(4)統合生産設計システムに必要な生産資源データベースシステムを工作機械データモデル、工具データモデルを入力とし、パーソナルコンピュータ上で実現した。
(5)生産資源データベースと加工特徴入力CAMシステムとの統合により、統合生産設計システムを実現した。また種々の製品形状を入力とし、生産設計支援が実現できることを検証した。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 12450053

大規模分散制御型FA制御ソフトウエアのためのシームレス開発環境
科学研究費補助金(基盤研究(B))
2000年 - 2001年
金井 理, 山元 進, 戸村 豊明, 岸浪 建史
本研究の目的は,オブジェクト指向方法論を用い,大規模なFA用分散制御システムの効率的な設計・開発のための,システムのモデリング・シミュレーション・実装方法論とそのツール群を実用化することである。H13年度では,以下の成果が得られた.1)分散制御システムのシミュレーションモデル構築ツールの開発とシミュレータの実用性評価(戸村・山元) デザインパターンを応用し,Statechartsとイベント連鎖モデルで記述されるシミュレーションモデルを,Javaコードとして体系的に実装する方法を提案した.この方法を,CASEツールとJava開発ツールにより実装した.このシミュレータを,実用規模のエアコン制御用分散制御システムの設計と機能検証に利用した.その結果,シミュレーションモデル構築,および機能検証が約2週間で完了でき,従来に比べ,設計に要する時間が大幅に短縮されることが確認できた.2)分散制御システムのシミュレーションと実装の統合化(戸村・金井・山元) Javaコードで記述されたシミュレーションモデルから,Neuron-Cで記述される各制御ノード用の実装コードへの変換方法を,デザインパターンを応用し開発した.さらにこれを,LonWorksで制御されるFA用搬送装置の制御ソフトウェア開発に利用し,提案する変換方法論が有効であることを示した.3)Timed I/O StateChartsに基づく制御ノード用実装コードのソフトウエアテスト手法の開発(金井・岸浪) 状態遷移に加え,入出力動作に対する時間制約が記述できるTimed I/0 Statechart仕様から作成された実装コードに対し,網羅的にブラックボックステストを行えるテスト系列生成手法とテスト実施自動化ツールをJava言語で開発した.エアコン制御用コードのテストにこれを応用し,従来手作業で9日間を要したテストを,1日に短縮できることを実証した.
文部科学省, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 12555031

電子透かし技術を用いた3次元形状モデルの著作権保護に関する研究
科学研究費補助金(基盤研究(C))
1999年 - 2000年
金井 理, 岸浪 建史
デジタルな,著作権情報を「透かしデータ」として,3次元形状モデルデータ内に第三者に気づかれないよう密かにかつ除去不能な形式で埋め込み,必要に応じてこの透かしデータを抽出できる技術(「電子透かし技術」)を開発することによって,形状モデルの著作権保護を実現しようというのが本研究の目的である.本研究では,商用のポリゴンモデリングソフトウエア(要求設備)を用い,実際規模のポリゴン・ソリッド・サーフェースモデルデータを夫々作成し,透かし情報埋込み→透かし入りモデルへの座標変換・形状修正等の操作→透かし情報の抽出,といった一連の処理を実施した.また透かしデータの残存性や埋込み容量,埋め込みで生ずる形状誤差などの性能を定量的に評価した結果,ポリゴンモデルのアフィン変換に対し,透かしデータが100%保存されること,透かし埋め込みによって生ずるモデル誤差の許容値を満たした透かし埋め込みが可能であること,局所的な座標値変更に対しても,低解像度レベルに埋め込まれた透かしデータは残存する頑強性をもつことなど,良好な特性があることが明らかになった.その反面,モデルの局所的な切り取り操作に対する耐性については,不十分であることが判明した.さらに,開発透かし手法を,「2次元ベクトル型図形データ」への電子透かし手法へも適用できるよう改良し,電子地図データに対する周波数領域での透かし埋め込み・抽出実験をも実施した.その結果,ベクトル型図形データの表示上の品質を保ちつつ,著作権保護などに必要な透かしデータ量を埋め込むことが可能であり,さらに頂点座標値へのランダムノイズ重畳に対しても,埋め込まれた透かしが十分な耐性を持つことを確認できた.今後は,モデルの局所的切取りなどの操作に対しても,充分な耐性を有する透かし埋め込み処理が可能なアルゴリズムへの改良が必要である.
文部科学省, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 11650113

加工プロセスの形式表現と加工特徴モデルの体系化に関する研究
科学研究費助成事業
1998年 - 1999年
岸浪 建史, 田中 文基, 金井 理
CADとCAMの幾何形状の伝達においては機械加工の観点から加工特徴形状に人間が解釈し、CAMの入力とする事が一般的である。本研究では、設計から加工までのデータフローの流れを逆に捕らえ、下流から処理機構の数学的モデル化を行い、所望の出力を達成するための入カデータを逐次求めるボトムアップ的手法を提案し、以下の研究項目について研究を行い、それぞれ結論を得た。
(1)形状創成関数によるNC加工プロセスの表現
加工面生成のプロセスを、IDEF0図式表記法と数学的形式表現により機能分析をおこない加工プロセスモデルを構築した。また、加工面の性質を現す加工面が属する除去形状の性質、加工面の表面性状モデルを構築した。
(2)加工プロセスの逆変換構造としての作業設計プロセスの表現
(1)で導出された加工プロセスモデルの逆変換構造を基本に加工面性状モデルを入力して抽象NCデータを出力する作業設計プロセスモデルの構築を行った。このプロセスは、単純な数式で表現することが可能である。
(3)作業設計プロセスの入力としての加工特徴モデルの構造とその表現
(2)で構築した作業設計プロセスモデルの処理手順に一致する情報から構成される加工特徴モデルの構造と表現を情報モデル化言語EXPRESSを用いて表現した。
(4)机上シミュレーションによる検証
具体的機械加工部品を対象として、部品を構成する加工面毎に使用工具、工具運動を列挙し、抽象NCデータに机上で変換した。
(5)計算機シミュレーションによる検証
(4)でおこなった例題を対象として、加工特徴モデルと抽象NCデータの実装形式を定め、加工特徴モデルから抽象NCデータヘの変換を行う作業設計プロセスモデルと、抽象NCデータから加工特徴モデルを生成する加工プロセスモデルの実装及び、抽象NCデータの生成が可能であることと加工特徴モデルの生成が可能であることの検証を行った。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 10450052

リサイクル性と破棄性の評価に基づく組立品の最適分解点決定の研究
科学研究費補助金(基盤研究(C))
1997年 - 1998年
金井 理, 高橋 秀智, 岸浪 建史
本研究は,家電品を対象に,そのリサイクル性と破棄性,ならびに分解・破砕・選別作業コストを評価しながら,最適な分解・破砕・選別処理プロセスを計画する計算機支援システムの開発を目的としている.本研究成果は,下記の通りまとめられる.(1) 「分解・破砕・材料選別の最適プロセス計画」問題の形式的定義を行った.すなわち,最適プロセス計画開題とは,使用済み製品の形態を,予め指定された回収条件(再使用,再利用,破棄)を満足する形態へ変換可能か否かを判定し,もし可能であれば,必要な分解・破砕・選別作業順序を決定する問題として定義できる.(2) 分解・破砕・選別における製品構造およびプロセス構造を,3種類のグラフにより形式的かつ統一的にモデリングする方法を提案した。(3) 分解・破砕・選別プロセス計画の立案アルゴリズムが,上記で提案したグラフベースのモデル上における接続構造変化とノード属性変化へ帰着させて統一的に記述可能であることを示した.またこれらのモデル変化における,変化適用ルールとモデル変化手順について議論した.(4) 実際の家電品データ(シェーバー,掃除機)に対するケーススタディを行い,本研究で提案するグラフベースのモデルおよび適用ルール・モデル変化手順に基づく,最適分解・破砕・選別プロセスの探索戦略が有効に機能することを示した.これらの結果より、提案するリサイクル性・破棄性の評価に基づいた組立品の最適分解点の決定が,計算機支援により可能であることが確認された.
文部科学省, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 09650124

仮想世界の構成手法
科学研究費助成事業
1995年 - 1997年
廣瀬 通孝, 金井 理, 横井 茂樹, 原島 博, 桐山 孝司, 池井 寧, 久保田 晃弘
人工現実感の研究において,仮想世界の中に作り込む内容(コンテンツ)自体が重要な研究課題である。第3班の研究では多様な仮想世界を創出するための道具立てを整備し,それによってさまざまな仮想世界を創出し,その可能性について吟味することが目的となる。具体的な成果としては,以下の通りである。
1.仮想世界提示用ワークベンチの開発:VR環境の整備をし,仮想世界を高い臨場感で体験するための多面形立体映像表示装置を開発した。あわせて,様々なソフトウエアをその環境において動作させるための基本ソフトウエアの開発を行った。
2.シミュレーション世界の構築のための基本ソフトウエア:シミュレーションによって,仮想世界を創出するための基本的なソフトウエアの開発を行った。たとえば,仮想世界の構築のための物体の対話操作のシステムを作り,形状モデルを3次元的に確認・操作可能な人工現実感生成技術を開発した。仮想空間の物理法則をシミュレーションすることを試み,仮想物体同士が接触した際に,発生する挙動を検討し,接触と滑り,回転などの表現を実現した。
3.様々なデータ源による仮想世界の演出:従来の,ポリゴンによる3D幾何モデルを使用しないで,仮想世界を創出するための方法論について,研究をした。仮想世界における映像生成時に実写映像を用い,映像的に質の高い仮想空間を構築した。特に大規模なウオークスルーを実現するために,広範囲にわたる画像データベースの取得やその管理,また,データベースから自由度の高い仮想空間を構築るための再構成手法を開発した。さらに,カメラで撮影した画像から三次元空間中における光線の振舞いを解析し,光線情報の不足している視点位置を探索しながら順次撮影を行うことにより,効率的に三次元空間情報を取得する手法を開発した。
4.高速画像回線を用いたネットワーク型仮想世界の創出:ネットワーク上の展開した,あるいは,ネットワークを利用した仮想世界についての研究を行った。たとえば,機械の操作や組み立て等の三次元的な作業の遠隔指示を支援するシステムを開発した。特に,超広視野の映像を提供できる遠隔地間コミュニケーションシステムを開発し,人間の周辺視野部の映像が作業やコミュニケーションの中でどのような役割を果しているかを解明した。
日本学術振興会, 重点領域研究, 東京大学, 07244104

人工現実感を応用した自由曲面CAD/CAMシステムの開発
科学研究費補助金
1995年 - 1995年
金井 理, 佐々木 哲夫, 岸浪 建史
本研究は、金型自由曲面CAD/CAMシステムのヒューマンインターフェース部に人工現実感生成技術を導入し、仮想空間内の自由曲面モデル形状や工具モデルを直接操作しながらCAD/CAMシステムへ指示を与えることのできる「仮想クレイモデリングシステム」ならびに「仮想倣い加工システム」の試作と開発を行ない,その応答性およひ操作性を実験的に評価することを目的としている.本年度の研究実績は,以下のようにまとめられる.1.「仮想クレイモデリングシステム」の開発においては,自由曲面の切削による造形作業を仮想空間内で模擬するため,切削工具の運動を認識し,形状モデルからの疑似的な切削抵抗を操作者へ提示可能な,受動形力提示デバイスを用いたシステムを試作した.まず,実験に基づいた切削抵抗予測式の構築法,切削による形状変化をリアルタイムに計算するZ-mapデータに基づく切削シミュレーションアルゴリズム,Z-mapデータから曲面形状モデルへの変換手法を明らかにした.次いで,力提示デバイスを電磁パウダーブレーキを用いて実現し,自由曲面形状モデルの造形が可能であることを実験的に確認した.さらに,仮想空間における工具の位置決め実験を行うことにより,切削抵抗の力フィードバックを与えた場合,形状モデルに対する切削工具モデルの位置決め精度,操作時間を共に向上できることを実験的に検証した.2.「仮想倣い加工システム」の開発においては,仮想空間内において曲面形状モデル表面を倣うことのできる能動形力覚提示デバイスを用いて,曲面切削用の工具経路データを直接操作で能率良く教示できるシステムを試作した.まず、リニアサーボモータユニット3台に力帰還形制御を適用し,高い応答性と剛性を有する能動形力覚提示デバイスを作成した.また,自由曲面形状モデルに対するプローブモデルの高速干渉チェックアルゴリズム,ならびにプローブモデルをモデル上へ高精度に位置決めするための補正アルゴリズムを明らかにした.さらに仮想空間内での倣い作業実験を行い,本システムが制御周期3ms以内,工具経路生成精度±0.1μmなる性能を有しており,曲面切削用NCプログラミングへ十分利用可能であることを確認した.
文部科学省, 試験研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 07555359

機械製品のフレキシブル微小調整セルの研究
科学研究費補助金(一般研究(C))
1993年 - 1994年
金井 理, 高橋 秀智
(1)直交2軸の水平多関節型位置決め装置の先端に,開発した積層形圧電素子を用いたマイクロインパクトハンマー(MIH)を装着した.この装置をもちいて,治具ベースプレート上にボルト締結された部品の平面内における位置偏差および姿勢偏差を組立誤差の許容値内に収めるよう自動微小調整させた.その結果,開発した装置により,初期偏差として位置偏差30μm,姿勢偏差0.001radをもった治具部品を,位置偏差5μm,姿勢偏差0.0002radの組立誤差許容値内に安定して調整できることを実験的に確認した.(2)一般的な機械部品の調整アルゴリズム構築を目的として,複数の締結部品のそれぞれの位置,姿勢偏差からそれらの組立誤差の最大値を3次元的に解析可能な手法を開発した.すなわち,個々の部品の偏差を3次元微小座標変換で表現し,組立品におけるそれらの累積値を線形計画法により効率的に算出する方法を提案した.さらに,組立誤差を許容値内に収めるために,個々の部品の位置・姿勢偏差の許容値である寸法公差値・幾何公差値をどのように配分すべきかについて理論的考察を行い,これを非線形最適化問題として表現し,遺伝的アルゴリズムによりこの問題を有限時間内に解くための手法を提案し,加工コスト・組立コスト・検査コストの和が最小となるような公差値を導出するためのシステムを作成した.
文部科学省, 一般研究(C), 東京工業大学, 研究代表者, 競争的資金, 05650111

統合型組立工程設計支援システムの研究
科学研究費補助金(一般研究(C))
1990年 - 1991年
金井 理, 高橋 秀智
本研究の目的は、組立工程設計で必要となる処理を統合的に支援するソフトウェア環境を開発することである。本研究により得られた成果は以下の通りである。1.組立対象製品および組立設備の構造計算機内での統一的な表現を行うデ-タモデルとしてEAR(実体関連)モデルを導入した。このモデルにより、組立設備の動作、設備間の動作優先順序関係をも記述可能な基本モデリングソフトウェアをLISP言語により開発した。2.製品組立情報として、各部品のソリッドモデルおよびLISPで表現された部品間接触拘束条件に基づく、製品モデルの組立分解手順生成モジュ-ルを開発し、組立順序の自動生成を可能とした。3.モ-タ・空気圧シリンダ・ベアリング・リニアガイドなどの機械要素を組合せ、組みつけ動作を実現できる機構のモデリング、および数式処理システムとシ-ケンス制御回路デ-タに基づいその機構の動作シミュレ-ションが可能な組立機械機構モデリングモジュ-ルを開発した。4.組立セルの制御プログラムの自動生成を目的とした、CASEシステムモジュ-ルを開発した。このモジュ-ルにより、各種センサ-、垂直多関節型ロボット、パ-ソコンで構成される組立セルの部品供給作業を対象とし、デ-タフロ-図による作業の要求仕様分析と構造化設計を行い、制御プログラムのC言語ソ-スファイルを半自動的に生成可能であることを実証した。
文部科学省, 一般研究(C), 東京工業大学, 研究代表者, 競争的資金, 02650086

金型設計・製造のためのエキスパートシステムの開発に関する研究
科学研究費助成事業
1989年 - 1990年
斉藤 勝政, 金井 理, 佐々木 哲夫, 楢原 弘之, 三好 隆志
金型製造工程における問題点の1つは成形加工との関連で決定される設計工程であり、2つには金型熟練工のノウハウにより処理されている金型自由曲面の仕上加工工程である。特にプラスチック成形金型の加工工程において、平滑加工や磨き加工などの仕上げ加工は、加工全工程の約30%以上を占めているにもかかわらず、手作業で行う割合が高く、金型製作時間の短縮と高精度化の隘路となっている。
そこで、金型磨き熟練工が持っている専門的な知識や技術を科学的に分析し、それらを基にして金型仕上加工の自動化を可能とする金型磨き作業を支援するためのエキスパートシステムの開発を行った。
本試験研究においては、まず
1、金型熟練工の磨き作業に対する知識を、ある金型メーカーの作業標準書からとアンケート調査によって収集し、その内容の分析を行ない磨き工具の使用手順決定に関する生産知識情報を蓄積した。
2、知識データベースを基にして平面を対象として、前加工面の粗さと傷を除去し、最終的に要求金型仕上げ面状態を能率的に達成できる工具とその使用手順、磨き回数を教示するキスパートシステムを構築した。
3、エキスパートシステムの中核となる知識ベースを構築するために、金型熟練工による手仕上げとNC立フライス盤を用いた自動磨き加工の加工能率を比較検討し、金型仕上作業の知識獲得とその定量化を図った。
4、これらの知識ベースを基にして、エキスパートシステムによる推論を実行し、その推論結果と熟練工の手磨き結果を比較し、本システムの妥当性を検討した。
5、本エキスパートシステムをさらに能率よく、作業現場に適用して金型仕上加工の自動化を進めるためには、磨き作業者の熟練技能を代行できる各種センサ、アクチュレータの研究開発が必要である。
日本学術振興会, 試験研究, 北海道大学, 01850029

自律分散生産システムにおける知的モデルとコミニュケーション
科学研究費助成事業
1989年 - 1990年
岸浪 建史, 森脇 俊道, 鈴木 宏正, 伊東 誼, 古川 勇二, 金井 理
次世代生産技術の基本となるであろう自律分散生産システムにおける知的モデルとコミニュケーションに関して7大学10研究者により総合的観点から調査研究を行い以下の結論を得た。
1)自律分散生産システムの構造を明かにするため、
-自律分散生産システムの基本構造
-製品モデルと知的データ構造
-自律分散生産システムにおけるコミニュケーション
-加工環境の認識
-生産プロセスの制御機構と情報処理
に調査研究テーマを分担し、それぞれの専門家の視点から総合的に本研究成果を取りまとめた。
2)自律分散生産システムの定義を自己の行為を検証できるシステムと定義することにより、生産活動の全てを計算機の空間にモデル化することの重要性を指摘し、計算機空間に生産活動のモデルを構築できたとき自律分散生産システムの実現が可能であることを指摘した。
3)生産システムに於ける情報処理はきわめてオブジェクトオリエンテッド、すなわち、ある製品が与えられると、それを加工するに必要な工法、装置、工具、手順を作業者は即座に判断して遂行している。これを機械に実現させるには目的情報が与えられたときそれを実現する情報を順序よく生成する情報の誘発機構が重要であることを指摘し、製品モデルの必要機能を論じた。また情報の誘発機構について考察を加えた。
4)自律分散システムにおけるコミニュケーションの昨日をCAD/CAMシステムにおけるデータ交換を具体例として、コンテクス依存型コミニュケーションの必然性を指摘し、個々の生産機器が情報を判断する知識を持つインテリジェント機械の必要性を指摘した。
5)自律分散生産システムの定義より自己を取り巻く環境及び行為をも認識できなければならい。このために自己を取り巻く環境の工学的認識手法と加工現象の認識方法の方法とその指針を与えた。
日本学術振興会, 総合研究(A), 北海道大学, 01302027

大型鋳鍛造品の自動加工準備作業装置の開発
科学研究費助成事業
1988年 - 1990年
岸浪 建史, 伯田 賢司, 早川 保, 横内 弘宇, 金井 理, 斎藤 勝政
大型鋳鍛造品の加工準備作業における最大の問題は素材形成の問題である。すなわち素材形状の認識とは、素材形状の計測と製品形状を包含することを認識し、製品形状と素材形状の相対的位置関係を明らかにすることである。本年度においては素材形状の測定計測手段の開発と素材形状と製品形状の相対的位置決定方法の研究に重点を置き以下の成果を得た。
1)多点レ-ザ-・スポット距離計の原理と試作
素材形状測定時間の短縮を目的とし、測定点の位置制御としてビ-ム駆動方式の採用と多点同時測定を可能とする多点レ-ザ・スポット距離計の原理の提案を行った。すなわち、単一レ-ザ・スポット像の2台のカメラによる3次元位置座標の検出原理を明かにし、多点レ-ザ・スポット像においても検出可能であることを明らかにし、提案する原理に基づき多点レ-ザ・スポット距離計の試作開発を行った。すなわち2台のミラ-駆動系によるレ-ザ・ビ-ム駆動系を開発した。これにより単一レ-ザ・ビ-ムの高速駆動が可能となり、次に2枚のハ-フミラ-による多点レ-ザ・ビ-ム生成機構を提案し、多点レ-ザ・ビ-ム距離系を実現した。開発した距離計は従来の距離計に比較して、2桁の測定時間の短縮が可能となった。
2)素材形状と製品形状の相対位置決定法
CADモデルは数学モデルで与えられるが、素材形状測定デ-タは離散測定デ-タである、両者の相対位置決定アルゴリズムはこのことを前提に行わなければならない。本研究ではCADモデルを計算機空間で仮想的に測定を行い離散測定デ-タへ変換し、離散デ-タを用いた相対的位置決定法を明らかにした。
日本学術振興会, 試験研究(B), 北海道大学, 63850027

金型磨き作業の動作解析と自動化に関する研究
科学研究費助成事業
1988年 - 1989年
三好 隆志, 斎藤 勝政, 金井 理
金型製造工程の形状加工にはNC工作機械などがすでに導入され自動化が図られているが、磨き加工は依然として熟練工の手作業にたよっているのが現状である。しかし、最近、金型磨きロボットや自動磨き機の開発研究が進められ、一部金型磨き作業の自動化もなされているが、磨きの加工特性やそのメカニズムに関する研究は遅れており、人間の技能によって得られた面に比べて必ずしも良好と言えず、研磨に長時間を費やしておりまだ多くの問題点を残している。そこで、本研究は金型熟練工(エキスパ-ト)が長年の経験から得た知識と技能を再度見直すことによって、より能率的で高精度な金型磨き作業の自動化を図ることを目的としたものである。
金型磨き作業の知識獲得に関する熟練工の手磨き及び自動磨きの実験さらに熟練工の知識に基ずいて試作した金型自動磨き工具による磨き加工実験より次のような研究成果が得られた。
(1)いずれの磨き工具の場合も前加工面の粗さは研磨回数の増加とともに指数関数的に改善され、仕上面粗さRは前加工面粗さR_0、最終仕上面粗さReおよび指数定数aによって決定される。
(2)自動磨きと手磨きでは、手磨きの方が仕上面粗さは良く、除去能率も高く、また面につける傷も小さくなる傾向がある。
(3)除去深さの特性曲線は2つの直線に近似することができ、その折れ点(交点)を示す研磨回数は改善可能な仕上面粗さの回数と良く一致している。
(4)試作した金型自動磨き工具は熟練工の磨き作業と変わらない良好な仕上面粗さを能率的に得ることができる。
(5)磨き回数を砥石1回転当りの送り速度で割った磨きパラメ-タを導入することによって、除去深さおよび仕上面粗さを加工条件によらず統一的にしかも定量的に取り扱うことが可能になった。
日本学術振興会, 一般研究(C), 北海道大学, 63550093

形状加工シュミレ-タに関する研究
科学研究費助成事業
1988年 - 1989年
岸浪 建史, 田中 文基, 金井 理, 斎藤 勝政
形状加工シュミレ-タの開発は、生産システムの自動化を高めるための一手段である。すなわち、形状加工シュミレ-タは実際に加工現象を事前に予測することができ、CAMシステムにおける有力な検証手段と考えられるためである。しかし、形状加工シュミレ-タは幾何形状の高速干渉処理を可能とする処理アリゴリズムを必要としているめ、CADにおける幾何モデルを基にするシュミレ-タは干渉処理の高速化に有効な手法がなく、実用的形状加工シュミレ-タは未だ実現されていない。前年度研究では、物本形状の干渉処理の高速化を実現するため、Voxelデ-タ構造による加工シュミレ-タの開発を目的とし研究を行った。そこで本年度は、開発した加工シュミレ-タの具体的応用とその総合的評価を行うために以下の研究項目に関して研究を行った。
1)工具干渉情報を利用したNCデ-タ自動修正処理機能の開発
2)格子空間情報の高速・高精度画像表示アルゴリズムの開発
また、加工シュミレ-タの基礎理論の研究を新たに平成元年度において研究を開始し、形状加工の数学的モデルの構築が可能であることを明らかにした。
日本学術振興会, 一般研究(C), 北海道大学, 63550092

気管内吸引の訓練装置
特許権, コリー 紀代, 近野 敦, 金井 理, 小水内 俊介, 二宮 伸治, 国立大学法人北海道大学, 学校法人常翔学園
特願2019-228888, 2019年12月19日
特開2021-096413, 2021年06月24日
特許第7388652号, 2023年11月20日
202303016194170776

３次元モデル生成装置および３次元モデル生成プログラム　　　　　　　　　　　　　　　
特許権, 金井 理, 伊達宏昭, 阿久津啓, 水上幸治, 野中秀樹, 新名恭仁, 本間亮平, 北海道大学, アジア航測㈱
特願2020-168525, 2020年10月05日

ロッド群、弓状ロッド群、脊柱安定化システム、およびロッドの製造方法　　　　　　　　　　　　　　　
特許権, 安倍雄一郎, 小甲晃史, 瀬川剛, 金井理, 須藤英毅
特願2018-545397, 2018年08月01日
特許6502587
2019年03月29日

側弯症診断支援装置，側弯症診断支援方法及びプログラム　　　　　　　　　　　　　　　
特許権, 金井 理, 須藤英毅, 安倍雄一郎, 長枝 浩
特願2018-510616, 2017年04月04日
特許6488536
2019年03月08日

対称性可視化装置、対称性可視化方法及びプログラム
特許権, 長枝 浩, 林 隆行, 金井 理, 須藤 英毅, 安倍 雄一郎, 国立大学法人北海道大学
特願2017-164844, 2017年08月09日
特開2019-032292, 2019年02月28日
201903003394212891

計測機配置位置決定装置、計測機配置位置決定方法およびプログラム　　　　　　　　　　　　　　　
特許権, 脇坂 英佑, 金井 理, 伊達 宏昭
特願特願2017-33368(P2017-33368), 2017年02月24日
特開2018-138883(P2018-138883A), 2018年09月06日
特許6408624
2018年10月17日

側弯症診断支援装置、側弯症診断支援方法及びプログラム
特許権, 金井 理, 須藤 英毅, 安倍 雄一郎, 長枝 浩, 国立大学法人北海道大学, 株式会社ノア
JP2017014082, 2017年04月04日
WO2017-175761, 2017年10月12日
201903021237344987

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
特許権, 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
特願2016-161896, 2016年08月22日
特開2017-009616, 2017年01月12日
特許第6179913号
2017年07月28日
201703020087831255

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
特許権, 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
特願2012-186830, 2012年08月27日
特開2013-064733, 2013年04月11日
特許第6041127号
2016年11月18日
201703015703665514

測量データの分類方法、及び測量データの分類装置
特許権, 金井 理, 横尾 泰広, 浅田 典親, 武田 浩志, 森 大, 国際航業株式会社
特願2010-035818, 2010年02月22日
特開2011-169845, 2011年09月01日
特許第5594681号
2014年08月15日
201403065642650939

プレス成型金型のスプリングバック見込み形状生成方法及び装置
特許権, 金井 理, 村上 幸己, 国立大学法人北海道大学, 株式会社トヨタケーラム
特願2010-023490, 2010年02月04日
特開2011-164709, 2011年08月25日
特許第5419284号
2013年11月29日
201403007253728205

四面体メッシュ生成方法およびプログラム
特許権, 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
特願2004-252444, 2004年08月31日
特開2006-072490, 2006年03月16日
特許第4714444号
2011年04月01日
200903046414874121

アセンブリメッシュモデル生成方法及びシステム
特許権, 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
特願2006-099441, 2006年03月31日
特開2007-272704, 2007年10月18日
特許第4701119号
2011年03月11日
201303052980715505

ユーザビリティ評価システム及びユーザビリティ評価プログラム
特許権, 金井 理, 岸浪 建史, 堀内 聡, 菊田 幸明, 浜崎 亮輔, 吉永 孝明, 坂田 豊, 菊地 慶仁, 国立大学法人北海道大学
特願2006-097592, 2006年03月31日
特開2007-272575, 2007年10月18日
特許第4670056号
2011年01月28日
201103055174645038

3次元デザイン支援装置及びプログラム
特許権, 金井 理, 岸浪 建史, 遠藤 維, 持丸 正明, 河内 まき子, 宮田 なつき, 国立大学法人北海道大学, 独立行政法人産業技術総合研究所
特願2005-105262, 2005年03月31日
特開2006-285685, 2006年10月19日
特許第4669941号
2011年01月28日
201103000607156666

メッシュモデル生成システム
特許権, 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
特願2006-052670, 2006年02月28日
特開2007-233560, 2007年09月13日
特許第4664218号
2011年01月14日
201103089638699685

解析用四面体メッシュ生成装置
特許権, 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
特願2004-252933, 2004年08月31日
特開2006-072531, 2006年03月16日
特許第4664023号
2011年01月14日
201103066854733839

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
特許権, 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
特願2007-015473, 2007年01月25日
特開2007-241996, 2007年09月20日
特許第4568843号
2010年08月20日
200903016650222007

ユークリッド対称性認識システム、方法及びプログラム
特許権, 金井 理, 溝口 知広, 国立大学法人 北海道大学
特願2008-174641, 2008年07月03日
特開2010-014541, 2010年01月21日
201003018422439415

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
特許権, 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
特願2006-053162, 2006年02月28日
特開2007-233594, 2007年09月13日
特許第4403277号
2009年11月13日
200903030959217906

データ軽量化システム、データ軽量化方法、データ軽量化プログラム、及び記録媒体
特許権, 金井 理, 遠藤 維, 高橋 将幸, 坂本 英樹, 金谷 尚輝, 国立大学法人 北海道大学, 株式会社構造計画研究所
特願2007-219052, 2007年08月24日
特開2009-053870, 2009年03月12日
200903088058404624

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
特許権, 金井 理, 伊達 宏昭, 青木 潔, 遠藤 明彦, 金井 理, 株式会社エクサ
特願平10-250980, 1998年09月04日
特開2000-082156, 2000年03月21日
特許第4189705号
2008年09月26日
201103034093998273

電子情報埋め込み方法及びその抽出方法、電子情報埋め込み装置及びその抽出装置、並びにそのプログラム
特許権, 金井 理, 中根 達英, 栗崎 直子, 北村 伊久裕, 国際航業株式会社
特願2007-040094, 2007年02月20日
特開2007-189724, 2007年07月26日
特許第4175551号
2008年08月29日
201103039661762494

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
特許権, 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
特願2007-017599, 2007年01月29日
特開2008-186133, 2008年08月14日
200903047301352869

3次元デザイン支援装置、方法、プログラム及び記録媒体
特許権, 金井 理, 岸浪 建史, 遠藤 維, 持丸 正明, 河内 眞紀子, 宮田 なつき, 国立大学法人 北海道大学, 独立行政法人産業技術総合研究所
特願2006-234222, 2006年08月30日
特開2008-059180, 2008年03月13日
200903008357003616

ユーザビリティ評価システム、3Dデジタルプロトタイプ作成システム、ユーザビリティ評価方法、3Dデジタルプロトタイプ作成方法、ユーザビリティ評価プログラム及び3Dデジタルプロトタイプ作成プログラム
特許権, 金井 理, 岸浪 建史, 堀内 聡, 菊田 幸明, 浜崎 亮輔, 吉永 孝明, 坂田 豊, 菊地 慶仁, 国立大学法人 北海道大学
特願2006-097592, 2006年03月31日
特開2007-272575, 2007年10月18日
200903060712934474

メッシュモデル生成方法
特許権, 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
特願2006-052670, 2006年02月28日
特開2007-233560, 2007年09月13日
200903080281326820

特徴稜線認識型メッシュスムージング手法
特許権, 金井 理, 清水 貴文, 伊達 宏昭, 国立大学法人 北海道大学
特願2005-322853, 2005年11月07日
特開2007-128467, 2007年05月24日
200903007211660368

航空電子地図情報作成方法及び航空電子地図情報作成装置
特許権, 金井 理, 中根 達英, 栗崎 直子, 北村 伊久裕, 国際航業株式会社
特願2002-586705, 2001年12月12日
特許第3935078号
2007年03月30日
201103014985030612

3次元モデルの類似検索装置及び方法
特許権, 金井 理, 鎌田 雄喜, 岸浪 建史, 国立大学法人 北海道大学
特願2005-104510, 2005年03月31日
特開2006-285627, 2006年10月19日
200903001219085232

3次元デザイン支援装置及び方法
特許権, 金井 理, 岸浪 建史, 遠藤 維, 持丸 正明, 河内 まき子, 宮田 なつき, 国立大学法人 北海道大学, 独立行政法人産業技術総合研究所
特願2005-105262, 2005年03月31日
特開2006-285685, 2006年10月19日
200903021374572205

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
特許権, 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
特願2005-211955, 2005年07月21日
特開2006-277713, 2006年10月12日
200903058237027985

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
特許権, 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
特願2005-211950, 2005年07月21日
特開2006-277712, 2006年10月12日
200903061691339828

透視図3次元NURB曲線自動復元方法及び装置
特許権, 金井 理, 遠藤 明彦, 堀田 邦彦, 金井 理, 株式会社エクサ
特願平9-070149, 1997年03月24日
特開平10-269380, 1998年10月09日
特許第3799511号
2006年05月12日
200903037194962424

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
特許権, 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
特願2004-252933, 2004年08月31日
特開2006-072531, 2006年03月16日
200903036140720631

UI設計評価方法及び装置
特許権, 金井 理, 堀内 聡, 金井 理
特願2004-083286, 2004年03月22日
特開2005-275439, 2005年10月06日
200903043215961660

GUIプログラミング支援システム及びステートチャート作成プログラム
特許権, 漆原 映彦, 金井 理, 岸浪 建史, 国立大学法人 北海道大学
特願2004-052471, 2004年02月26日
特開2005-242721, 2005年09月08日
200903006025680948

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
特許権, 金井 理, 伊達 宏昭, 国立大学法人 北海道大学
特願2004-051409, 2004年02月26日
特開2005-242651, 2005年09月08日
200903091512155767

解像度制御システム、解像度制御プログラム
特許権, 金井 理, 伊達 宏昭, 国立大学法人 北海道大学
特願2004-051390, 2004年02月26日
特開2005-242647, 2005年09月08日
200903098995177264

干渉判定システム及び干渉判定プログラム
特許権, 金井 理, 伊達 宏昭, 北海道大学長
特願2003-083744, 2003年03月25日
特開2004-295255, 2004年10月21日
200903037363070155

初期制御メッシュ導出システム及び初期制御メッシュ導出プログラム
特許権, 金井 理, 名知 数馬, 北海道大学長
特願2003-083710, 2003年03月25日
特開2004-295254, 2004年10月21日
200903054563233816

表面詳細抽出システム及び表面詳細抽出プログラム
特許権, 金井 理, 伊達 宏昭, 北海道大学長
特願2003-083808, 2003年03月25日
特開2004-295258, 2004年10月21日
200903093563430706

表面詳細合成システム及び表面詳細合成プログラム
特許権, 金井 理, 伊達 宏昭, 北海道大学長
特願2003-083814, 2003年03月25日
特開2004-295259, 2004年10月21日
200903097465031033

電子情報埋め込み方法及びその抽出方法、電子情報埋め込み装置及びその抽出装置、並びにそのプログラム
特許権, 金井 理, 中根 達英, 栗崎 直子, 北村 伊久裕, 国際航業株式会社
JP2001010904, 2001年12月12日
WO2003-051034, 2003年06月19日
200903002706199371

Electronic information burying method and extracting method, electronic information burying apparatus and extracting appratus, and programs therefor　　　　　　　　　　　　　　　
特許権
United States Patent 7370363

学士課程, 工学部

修士課程, 情報科学院

博士課程, 情報科学院