3次元視覚インタフェイスを有する構造位相設計システムの研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09651022
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 岸 光男 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (00145814)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 智貴 大阪府立大学, 工学部, 助手 (90240027) ; 泉 正夫 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (60223046)
• Keywords: 人工現実感 / 立体視 / ヘッドマウントディスプレイ / ニューラルネットワーク / ボルツマンマシン / 最適設計 / 形態設計 / トラス構造

Research Abstract

構造位相設計に関して,候補集合の中から構造要素を選択し,それらを結合させていくことで構造を生成する問題を取り扱った.これを"レゴ構造設計"と呼ぶ.レゴ構造設計の最適化に確率的ニューラルネットワークのボルツマンマシンを適用するとともに,その形状評価に3次元視覚インタフェイスを導入することを考えた.
1.ボルツマンマシンによるレゴ構造設計
ボルツマンマシンの入出力関数について,シグモイド型ではなく,階段型関数の導入を提案した.その結果,最適化の過程において,設計者の意思(構造要素の増減)を設計解へ直接的に反映させることが容易となった.すなわち,階段型入出力関数の中段ステップの幅および高さに注目すると,シグモイド型関数の温度パラメタに比較して,それら2パラメタの機能は人間にとって理解・イメージしやすい.3角形トラス要素を単位レゴとする構造設計問題に提案手法を適用し,その有効性を確認した.
2.3次元視覚インタフェイスの環境設定
たとえば3次元トラス構造について,その形状が少しでも複雑になると,平面画像から全体形状を把握することは人間にとってむずかしくなる.力学的分析だけではなく,形を理解し構造美を観賞するという評価を経て設計案の改良をはかるために,3次元視覚インタフェイスを導入した.視覚インタフェイスの機能を活用するために,立体視の環境条件について実験を行った.その結果,表面反射特性,表面色,背景色,両眼間隔,等の条件設定を明確にすることができた.この過程で,照明デザインと形状デザインとを融合させた設計問題も提案することができた.

Research Products

• [Publications] M.Kishi: "LEGO-Type Structural Design by Boltzmann Machine" CD-ROM Proc.of Int.Sympo.on Optimization & Innovative Design. ♯129 (1997)
• [Publications] M.Kishi: "LEGO-Type Design by Using Neural Networks" Proc.of Computer Aided Optimum Design of Structures. 249-256 (1997)
• [Publications] 小倉 洋樹: "視知覚を考慮した形状デザインに関する研究" 土木学会構造工学技術シリーズ. 1. 75-78 (1997)
• [Publications] 落 隆行: "確率的ニューラルネットワークによるレゴ構造設計" 土木学会構造工学技術シリーズ. 1. 125-128 (1997)