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最適スプラインを用いたウェットマテリアル物体の動的運動モデリングに関する研究

Research Project

Project/Area Number 18700186
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Perception information processing/Intelligent robotics
Research InstitutionTokyo Denki University

Principal Investigator

藤岡 寛之  Tokyo Denki University, 理工学部, 講師 (10349798)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2007: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2006: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords画像,文章,音声等認識 / 制御工学 / 生物・生体工学 / ウェットマテリアル物体 / 形状モデリング / 運動理解 / ウエットマテリアル物体
Research Abstract

多様な変形運動を行う物体の動的形状および輪郭モデリングは、バイオメカニクス分野などをはじめとする様々な分野で生物の運動性質やその能力の計測、解析する上で鍵となる技術である。これらに関連する研究成果は数多くあるものの、それらの理論は一般に煩雑なものが多く、その計算アルゴリズムも複雑なものがほとんである。また、動的に変形運動を有する海洋生物、微生物、血液中の有形成分などのいわゆるウェットマテリアル物体の運動理解を念頭におき工学的見地から行った研究は見られないのが現状である。したがって、動的に多様な変形運動を行う生物体の動的輪郭モデリング手法に対する整然とした理論や簡潔なアルゴリズムの導出が望まれるところである。このような現状に対して、本研究では数理的、制御論的な立場を重視し、正規化された一様なBスプラインを基底関数として用いて、変形運動を有する物体の動的形状・輪郭モデリングを行うための整然とした理論の構築および実用的なアルゴリズムの開発を行った。特に、理論面の結果としては最適周期曲面の存在条件、周期曲面の漸近的・統計的性質、までを示した。さらに、基底関数としてBスプライン関数を採用しているため、申請者が過去に得た曲線に対する結果を曲面の場合に自然な形で拡張までができていることもわかった。将来的には、これらの理論をさらなる高次元の場合への拡張を行い、数値解析の分野への応用なども視野に入れた、より一般的な理論へと発展していく際の重要な基礎となると期待できる。また、ここで得られた理論の妥当性、アルゴリズムの有用性を示すために実際のクラゲが運動を行う動画像情報を使った実験までを行うとともに、理論を拡張することにより赤血球などの3次元形状モデリングに利用可能な閉曲面の設計理論も示した。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2008 2007 2006 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Discrete-Time Control Systems Approach for Optimal Smoothing Splines2008

    • Author(s)
      H. Kano and H. Fujioka
    • Journal Title

      Transactions of the Institute of Systems, Control and Information 21

      Pages: 60-68

    • NAID

      10022000203

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Character Modeling and Synthesis from Human Handwriting Motions with Esthetic Evaluation2008

    • Author(s)
      H. Fujioka and H. Kano
    • Journal Title

      International Journal of Assistive Robotics and Mechatronics 8

      Pages: 37-46

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Periodic Smoothing Spline2008

    • Author(s)
      H. Kano, M. Egerstedt, H. Fujioka, S. Takahashi and C.F. Martin
    • Journal Title

      Automatica 44

      Pages: 185-192

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optimal Smoothing Splines for Detecting Extrema from Observational Data2006

    • Author(s)
      H.Fujioka, H.Kano
    • Journal Title

      International Journal of Statistics and Systems 1・2

      Pages: 111-132

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Design of Cursive Characters Using Arm Dynamics as Generation Mechanism2006

    • Author(s)
      H.Fujioka, H.Kano
    • Journal Title

      Advanced Robotics 20・7

      Pages: 825-848

    • NAID

      10018821552

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Constructing and Reconstructing Characters, Words and Sentences by Synthesizing Writing Motions2006

    • Author(s)
      H.Fujioka, H.Kano, H.Nakata, H.Shinoda
    • Journal Title

      IEEE Trans. Systems, Man and Cybernetics, Part A 36・4

      Pages: 661-670

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Periodic Smoothing Spline Surface with Application to Contour Modeling of Moving Deformable Objects2006

    • Author(s)
      H.Fujioka, H.Kano
    • Journal Title

      Proc. of the 45th IEEE Conference on Decision and Control

      Pages: 6726-6731

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Dynamic Contour Modeling of Wet Material Objects Using Periodic Smoothing Spline Surfaces (invited paper)2006

    • Author(s)
      H.Fujioka, H.Kano
    • Journal Title

      Proc. of the 9th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision 2006

      Pages: 1079-1084

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Extrema Detection of Optimal Smoothing Splines with Application to Edge Detection Problem2006

    • Author(s)
      H.Fujioka, H.Kano
    • Journal Title

      Proc. of the 32nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronic Society

      Pages: 3294-3299

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Efficient Determination of Optimal Smoothing Parameters in Spline Approximations2006

    • Author(s)
      H.Kano, H.Fujioka, C.F.Martin
    • Journal Title

      Proc. of the 6th IEEE International Symposium on Signal Processing and Information Technology

      Pages: 87-90

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Design of Cursive Characters Using Robotic Arm Dynamics as Generation Mechanism2006

    • Author(s)
      H.Fujioka, H.Kano
    • Journal Title

      Proc. of the IEEE International Conference on Robotics and Automation

      Pages: 3195-3200

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Extrema Detection of Bivariate Spline Functions

    • Author(s)
      H. Kano, H. Fujioka and C. F. Martin
    • Journal Title

      Applied Mathemarics and Computation (accepted)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Constrained Smoothing Splines with Applications to Trajectory Planning2008

    • Author(s)
      H. Kano and H. Fujioka
    • Organizer
      The 27th IASTED International Conference on Modelling, Identification, and Contro1
    • Place of Presentation
      インスブルック,オーストリア
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Motion Recovery under Perspective Stereo Vision2007

    • Author(s)
      H. Fujioka and H. Kano
    • Organizer
      The ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications
    • Place of Presentation
      佐賀市
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Optimal Smoothing and Interpolating Splines with Constraints2007

    • Author(s)
      H. Kano. H. Fujioka and C. F. Martin
    • Organizer
      The 46th IEEE Conference on Decision and Control, pp. 3011-3016, New Orleans, LA, USA, Dec. 12-14, 2007.
    • Place of Presentation
      ニューオリンズ・アメリカ合衆国
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Contour and Shape Modeling of Wet Material Objects using Periodic and Closed Spline Surfaces2007

    • Author(s)
      H. Fujioka and H. Kano
    • Organizer
      Workshop 'Modeling, Identification, and Control of Deformable Soft Objects' in 2007 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • Place of Presentation
      サンディエゴ・アメリカ合衆国
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental Studies on Stereo Vision Based Motion Recovery with Occlusions2007

    • Author(s)
      H. Fujioka and H. Kano
    • Organizer
      2007 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation
    • Place of Presentation
      ハルピン,中国
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Constructing Character Font Models from Measured Human Handwriting Motion2007

    • Author(s)
      H. Fujioka and H. Kano
    • Organizer
      2007 American Control Conference
    • Place of Presentation
      ニューヨーク・アメリカ合衆国
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Extrema Detection of Bivariate Spline Functions2007

    • Author(s)
      H. Kano, H. Fujioka and C. F. Martin
    • Organizer
      2007 American Control Conference
    • Place of Presentation
      ニューヨーク・アメリカ合衆国
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL: 

Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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