| 科目名 |
マシンビジョン |
| 担当教員 |
竹田 史章 |
| 対象学年 |
3年 |
クラス |
学部：専門001 |
| 講義室 |
Ａ１１３ |
開講学期 |
２学期 |
| 曜日・時限 |
火２,金２ |
単位区分 |
選択 |
| 授業形態 |
一般講義 |
単位数 |
2 |
| 準備事項 |
|
| 備考 |
|
| 授業の詳細1 |
「授業の目的」
コンピュータを用いて画像を生成し、表示装置に表示する技術をコンピュータグラフィックス（ＣＧ）と呼んでいる。この技術は当初、科学技術における計算結果を図形表示したり、物体の物理的な運動を可視化する目的で開発されたが、最近では科学技術分野だけではなく、映画やテレビのコマーシャル映像などでも盛んに利用されており、一般の人にもなじみの深い技術となってきている。CG技術の基本的メカニズムを
理解し、応用できるようにする。さらに、ロボットの視覚として外界映像を機械に取りこむ場合の基本知識および技術に関しても言及し、外界映像の取りこみと描画の両観点から授業を進める。
（キーワード：マシンビジョン、ロボット、ＣＧ、レンダリング） |
| 授業の詳細2 |
「授業の進め方」
マシンビジョンの枠組みの中でこのＣＧ技術を取り扱い、これを用いて画像を生成する上での基本的メカニズムを解説する。特に、グラフィックスソフトの紹介では、近年３ＤＣＧならびにゲームに多用されているDirectXを紹介し、その基本機能と発展的応用例を具体的に示す。また、外界の連続情報をコンピュータのデジタル情報として取りこむ場合の標本化と量子化について触れ、ロボットビジョンとしての基礎知識の習得も併せて実施する。
|
| 授業の詳細3 |
「達成目標」
１．ＣＧを実現する上でのハードウエアならびにソフトウエアの基本知識を習得し、またその相互関係を
理解し、システム構築の基本構想を立案できる。
２．基本的２次元描画アルゴリズムを理解し、その数学的演算もプログラミングできる。
３．３ＤＣＧの基本概念を理解し、３Ｄまでを含めた市販のグラフィックスソフト用開発ツールの基本機
能を理解できる。
|
| 授業の詳細4 |
「授業計画」
１．コンピュータグラフィックスの概要
ここでは、ＣＧの基本概念を理解し、また、その歴史について学習する。これらにより、ＣＧのエントリーとする。
２．コンピュータによる画像生成と外界画像の取り込み
ここでは、画像生成の原理、また、ＣＧを実行する機器の構成と基本動作の説明、さらに、Ｃ言語による画像生成プログラム環境について学習する。これによりＣＧの基本動作の理解を深める。また、アナログ外界画像をコンピュータで取りこむ場合のデジタル技術（標本化、量子化）について具体的な例題を元にして学習する。
３．２次元ＣＧの基礎
ＣＧではコンピュータに生成すべき図形を手続きとして入力するために、数式によって図形を記述する。ここでは、２次元図形の各要素を数式で記述する方法について学習する。
４．２次元線図形の生成
ＣＧの一分野である２次元画像の生成は、線図形の生成と面図形（領域図形）の生成に分けて考えることができる。ここでは、この内、線図形の生成法について学習する。さらに、より考え方の理解を深めるために、Ｃ言語による描画プログラミング例をあわせて学習する。
５．２次元面図形の生成
２次元ＣＧでは、平面を小領域に区切り、各領域ごとに色やテクスチャ（模様）などの属性を与えて図形を表示することが多い。このように領域を単位として表現される図形を面図形（領域図形）と呼ぶ。ここでは、この面図形の性質と生成法について学習する。
|
| 授業の詳細5 |
６−８．グラフィックソフト
現在、プログラミング言語（Ｃ，ＦＯＲＴＲＡＮ，ｅｔｃ）では、数値計算命令のほかに、図形をマクロに定義して処理できるコマンド（グラフィックソフト）を備えており、通常の入出力用の画像表示メモリをビットマップメモリに兼用させることによって、汎用機、パソコンなどでＣＧ画像の生成が容易にできるようになっている。ここでは、近年ゲームならびにアニメ−ションで多用されているDirectXを例に取り、具体的に描画方法について解説し、その展開応用例をＰＣにて確認する。
９、１０．３次元ＣＧの基礎
ＣＧで奥行き感のある画像を生成するには、対象物体を３次元的に取り扱うことが必要である。ここではコンピュータで対象物体を３次元的に取り扱う方法について学習する。また、ＣＧで３次元空間を定義する場合、生成の対象とするすべての物体が定義されている３次元直行座標系をワールド座標系と表現する。この座標系では、物体相互の位置関係が明確に規定できる。しかし、個々の対象物の形状を定義する場合、物体の対称性や特徴点の記述などには座標系を対象物に固定して定義した方が都合が良い場合が多い。これを個別座標系と表現し、ここでは、これらの二つの座標系の変換方法について学習する。
１１−１３．３次元画像の構成
コンピュータで３次元的に物体像を生成するには、コンピュータにわかる言葉で物体の形状を記述することが必要となる。ＣＧにおいて、物体形状を記述することをモデリングと表現する。ここでは、ワイヤーフレームモデル、サーフェスモデル、ソリッドモデルについてその特性を学習する。さらに、物体の表面輝度は物体が光源からどのように照明されているかによって決定される。この照明光源と対象物体の位置関係によって生ずる物体の表面輝度の分布をシェードと表現する。また、このシェードを求めることをシェーディングという。ここでは、このシェーディング法について学習する。
１４．習熟度確認
本講義の達成目標が満足されているかを確認する。
１５. 習熟度の確認の解説を実施し、本講義の内容の理解を確認する。
|
| 授業の詳細6 |
「成績評価」
結果に至るプロセスを重要視する（問題解決の正解に６０％、その導出手続きに４０％の配点ウエイトを与える）。
A A： 95点以上
A： 80点以上94点以下
B： 70点以上79点以下
C： 60点以上69点以下
|
| 授業の詳細7 |
◇テキスト
適宜必要資料を配布する。
◇参 考 書:
『図解雑学コンピュータグラフィックス』山田宏尚（ナツメ社） ISBN4-8163-3150-6 \1300
『コンピュータグラフィックスの基礎』，村上伸一（東京電機大学出版局）ISBN4-501-53450-8 \2000
『DirectX ３Ｄゲームプログラミング』、大川義邦（工学社） ISBN4-87593-419-X \2500
適宜必要資料を配布する。
◇履修の前提となる科目： なし
◇事前に履修をしておくのが望ましい科目：情報処理１、情報処理２、ロボット工学が異論、メカトロニクス、人工知能入門
◇同時に履修をすることを推奨する科目：なし
|
| 授業の詳細8 |
「オフィスアワー」
水曜日2限、A474、連絡先：takedaft@pop.kochi-tech.ac.jp |
| 授業の詳細9 |
|
| 授業の詳細10 |
|