| 研究課題/領域番号 |
21K00821
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分03010:史学一般関連
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| 研究機関 | 函館工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
近藤 司 函館工業高等専門学校, 生産システム工学科, 特任教授 (40292049)
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| 研究分担者 |
山田 誠 函館工業高等専門学校, 生産システム工学科, 教授 (20210479)
小林 淳哉 函館工業高等専門学校, 物質環境工学科, 教授 (30205463)
川合 政人 函館工業高等専門学校, 生産システム工学科, 准教授 (70511278)
中村 和之 函館大学, 商学部, 教授 (80342434)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 帯金具 / 形状照合 / BMPデータ / 考古学の常識 / デジタル技術 / オホーツク文化の帯金具 / 遺物の復元 / 非接触3次元形状計測 / 座標系の一致 / 画像データ / 大陸製帯金具 / オホーツク文化 / 砂型鋳造 / 非接触三次元形状測定 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、これまで目視による検討によって、同じ鋳型から鋳造したと考えられてきた北海道出土の青銅製品の遺物について精密な３次元計測し、得られたデータとデジタル技術をもとに、通説の正当性を検証する。
その際、遺物の成分分析の結果も併せて検討、また、遺物のレプリカを作成することで実験考古学的な複製を行い、さらに海外の研究者と遺物の形状についての知識の共有を進める。
以下の３点を問いとする①オホーツク文化の帯金具は、同じ鋳型から鋳込まれたものか②変形した遺物の三次元計測をもとにして、デジタルデータ上の遺物の復元は可能か③遺物のレプリカによる実験考古学の試みと国を越えた考古学情報の共有と研究は可能か。
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| 研究実績の概要 |
4枚の帯金具の形状に対して、2枚ずつ6通りの組み合わせの形状比較を行うことにより、それぞれに類似性を数量化した。その全組み合わせの評価した結果、4枚の帯金具のうち二つの組み合わせがよく一致していることが判明した。前年度までの研究成果を基に、2枚ずつ帯金具をBMPデータで重ね合わせてみたところ、帯金具を構成する部分形状の位置関係の一致度を考慮する必要性が認められた。すなわち、部分形状同志は一致しているもののその位置関係に違いがみられた。そこで、当該年度は部分形状を考慮した帯金具の一致度について研究を進めた。その手法・手順について以下に述べる。
①前年度に開発した手法により二つの帯金具形状の測定データ間の座標系を一致させる。②二つの帯金具形状に対して部分形状領域を指定し、文様の特徴部分である凹極小値を前後10点から抽出する。③それぞれの部分形状の凹部分を用いて照合処理を行う。④他方の帯金具形状に対する部分形状の位置と照合度合い(照合値)を求める。⑤照合位置の近さと照合度合いのあたいから二つの形状の一致具合を定量化する。今回照合方法について、測定誤差，画像データへ変換する際の量子化誤差，座標系一致誤差，および形状の違いなどから、極値間の距離に許容範囲を設け照合結果を算出した。すなわち、一方の帯金具の部分形状の極小値近傍に他方の部分形状の極小値が存在する場合に模様は一致しているとみなし，極小値の全体個数に対する一致する個数の割合で照合値をもとめる．今回の実験では許容範囲が１の場合の照合結果で、帯金具2種類の対の照合結果が0.5を超え、高い一致度を示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
現在までに実施してきた研究について、オホーツク文化の遺物であり今まで発掘された帯金具５体を非接触形状測定機によりその表面の形状データを点群によりデータ化することができている。それらについて、１）形状の復元作業と２）形状照合処理、３）部分形状の照合の観点で研究を進めた。
１）発掘された遺物形状を確認するために、形状の復元（レプリカ作成）を試みた。非接触３次元測定データと３Dプリンティング技術により模型を作成し、それを木型模型の代わりにした。実際に鋳造を行い、その鋳肌を調べ購入可能な鋳物砂を8号とした。最初にアルミニューム合金を用いて鋳物作成に関する問題点の洗い出しを行った。そこでは、穴部分の復元、すなわち鋳物砂の性質が鋳型製作との関連が理解できた。続いて、令和4年度では、現物の帯金具に近い成分の青銅を用いて鋳造を行い鋳造の特徴や「ふみ返し」の影響を調べている。
２）形状照合について、遺物形状は３次元測定機に対して個々に測定されているため、その座標系もまた個々に設定されている。測定データはSTLデータ構造であるため、それをXY空間内で0.1mmピッチとなるように格子データへ変換をした。また、遺物のZ方向の厚みは10mm以内であるためそれを256分割で量子化することによりZ方向の分解能0.04mmとなるように変換し、それらは画像に用いられているBMPファイルで保存した。また、遺物の代表部分形状を用いて座標系の一致を試みた。
３）令和3年度の成果により、BMPデータを用いて遺物形状を重ね合わせることが可能になったことから、部分形状の位置、その変位を定量化することの必要性と定量化ができた。それにより、令和４年度では部分形状に基づく形状照合方法を考案し、前年度に比べより正確性の高い評価を行うことができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今回の研究対象は発掘された5つの帯金具が同じ鋳型から作られたものかについて、従来の定性的な考えに対して、定量化手法を提案と実験によりそれらを確認することである。鋳造の特徴である鋳型の収縮量やふみ返しの影響による形状の変化の定量化を行う。鋳造は溶解から注湯、凝固の過程で必ず収縮現象を起こす。また、角にダレが発生するなど模型に比べ形状の変化がある。この量を求めることによりふみ返し回数の推定を行えると考える。今後は、以下のことについて研究を進める。
1)現在の帯金具形状に近い形状で収縮量を推定できる形状を設計し模型を製作する。模型の端に測定の目印となる、かつ測定の量子化により誤差の受けにくい円部分を配置し、測定結果から中心を求められるように設計する。
2)その後、その模型を基にして青銅を鋳物材料として鋳造を行い、非接触３次元測定、測定データの解析を行う。
3)文様の変化に対する定量化手法を提案し、確認する。これにより踏み返しにおける文様の変化の過程を数値化する。文様は位置と高さ情報からなる形状情報である、本研究で扱う形状では一つの断面曲線は一定ピッチからなる高さ、すなわちその形状は「波」と考えることができる。それを周波数解析（FFT解析）することにより文様の変化の数値化を試みる。すなわち、同じ断面ではその周期（波長）は同じくなるはずである。また、その周期の波の大きさはその波の強さを示している。踏み返しにより鋳造を繰り返すと必ず形状の保存状態に影響を及ぼす。周波数解析と踏み返しの関係を用いて定量化を試みる。
4)このような工学的な手法により進められた研究によって明らかになった事実を、考古学者と共有し、北東アジアの出土例との比較を試みる。
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