力学解析向け個別人体相同モデル生成手法の開発

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H03525
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 遠藤 維 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (40599073)
• 研究分担者: 多田 充徳 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究チーム長 (70392628) ; 丸山 翼 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (50817161) ; 鮎澤 光 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 上級主任研究員 (60649086) ; 栗田 雄一 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (80403591) ; 名倉 武雄 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (90306746) ; 山田 祥岳 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (60383791)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: デジタルヒューマン

研究実績の概要

個人別人体ボリュームモデル構築手法の開発を実施した。本年度は、予めCT検査によって取得された代表被験者の全身の表皮・臓器・骨格がラベル付けされたCT画像セットを、ボクセルの非剛体レジストレーションによって変形させ、別の被験者のCT画像セットにフィットさせる手法を開発した。これにより、被験者の表皮体形の様子から臓器・骨格のボリューム形状を機械学習を用いて推定する手法を開発することが可能となった。また、本手法において必要となる個人別表皮形状を取得するため、3次元ボディスキャナの開発を引き続き実施した。本年度は、昨年度に引き続き複数カメラのグローバル座標系での位置姿勢をより正確に同定するためのキャリブレーション治具の再設計を行うとともに、計測手法の高速化および汎用化を実施した。キャリブレーション治具については、3Dプリンタによる量産を見据え、造形時にサポート材の付与が不要となる形状を設計し、キャリブレーション精度を維持しつつ治具造形の2倍以上の高速化を実現した。計測手法の改善については、カメラデバイスとの通信プロトコルおよび通信データの圧縮手法を見直すことで、通信の安定性を維持しつつ計測時間を従来の1/2程度に高速化させるとともに、より多くのカメラデバイスへの対応を実現した。さらに、筋活性度に基づく力知覚量推定手法の開発については、計算機上に再現された動作中の各時刻の人体姿勢（関節角度セット）および人体への外力から逆動力学解析により筋活性度を自動的に推定する手法の本開発システムへの統合を実現させ、被験者の体表面および動作の計測から人体ボリュームモデル構築、筋骨格モデル構築、動作再現、筋活性度推定までを単一のシステムによって実現することが可能となった。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] DhaibaWorks: A Software Platform for Human-Centered Cyber-Physical Systems (2023)
  • 著者名/発表者名: Endo Yui、Maruyama Tsubasa、Tada Mitsunori
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology 巻: 17 ページ: 292～304
  • DOI: 10.20965/ijat.2023.p0292
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] iBODY: Human body shape reconstruction by using multiple depth cameras (2023)
  • 著者名/発表者名: Endo Yui、Hayashi Kazuto
  • 雑誌名: Human-Centered Design and User Experience. AHFE (2023) International Conference 巻: 2023 ページ: 296～305
  • DOI: 10.54941/ahfe1004247
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 三次元ボディスキャンに基づく個人適合人体FEMメッシュ生成手法の開発（第3報） (2023)
  • 著者名/発表者名: 五月女 絢音、金井 理、伊達 宏昭、遠藤 維
  • 学会等名: 精密工学会学術講演会講演論文集