詫間電波工業高等専門学校研究紀要 第 33 号 (2005)

備中神楽面の表面の木目に関する研究
徳永 修一*

大崎 紘一**

田口 武之***

玉本 和史****A Study of Surface Texture of Bitchu Kagura Mask
Shuichi Tokunaga*, Hirokazu Osaki**, Takeshi Taguchi*** and Kazushi Tamamoto****Synopsis
In recent years, the trial of the local promotion by digitization of the tradition culture of an area has
started. In the production process of Bitchu Kagura Mask that is a tradition object of industrial art, the wood
carving that used the wood grain texture of the mask surface is tried to raise the worth of Kagura Mask.
Bitchu Kagura Mask Master are creating most of the masks without using the drawing where recorded a
detailed measured value. When they create the mask of the same kind they are able to create the mask of thealmost same form. However, it is difficult to understand the wood grain texture of the surface of the mask
after the production that changes in the condition of the annual ring of the material completely even for they
who made many masks.
In this paper, we propose a evaluation method of surface texture of the Bitchu Kagura Mask before theproduction. Firstly, we measure 3-D forms of Bitchu Kagura Masks. Secondly, we take the images ofwoodworking material and the annual ring to a personal computer by using a digital camera. We estimate theposition of the annual ring of woodworking material as solid texture by using image processing technology.
Lastly, we explain a evaluation method of surface texture of the Bitchu Kagura Mask using some examples.

１．緒 言
近年，伝統工芸とデジタル技術との融合により，地域活性化の動きが活発になってきいる．伝統芸術の分野においてデジタル化の波が押し寄せ，新たなデジタルコンテンツとしての価値が見出されてきている．すでに，地域の伝統文化のデジタル化による地域振興の試み 1) が始まっており，伝統工芸とその技能者の技能を分析し，蓄積することにより後世に伝えることが重要である．さらに，技能者の伝統工芸品の制作過程のデジタル化により，後継者への技能伝承の支援にも役立つと考えられる．伝統文化の１つである岡山備中神楽で用いる神楽面は，その制作過程において高度な技能を必要とする伝統工芸である．実際の制作現場では既存の面の写しだけでなく，彩色を施さず木目の美しさを生かした工芸品としての価値を高める試みも行われている．そこで，
本研究では，木目の美しさを生かした神楽面の制作位置を決定するために，神楽面の形状と材料の形状と年輪の状態から神楽面の表面の木目を推定し，木目を評価する方法を提案する．

２．神楽面の表面の木目の推定法
提案する推定法は，①神楽面の３次元形状を測定し，②材料表面の年輪の状態から材料のソリッドテクスチャーを推定する．③神楽面の形状と材料のソリッドテクスチャーを比較し，神楽面の表面の木目の推定を行う．

＊

電子制御工学科
岡山大学工学部＊＊＊
備中神楽面打師＊＊＊＊
富士通ネットワークテクノロジーズ株式会社
＊＊

91

11

THE BULLETIN OF TAKUMA NATIONAL COLLEGE OF TECHNOLOGY No. 33 (2005)

2.1 神楽面の３次元形状の測定
神楽面の３次元形状の測定は台座上に置いた神楽面の矢上面方向の高さを測定する．本研究で使用する３次元形状測定装置を図１に示す．３軸直交ロボ
ットの水平面に X 軸と Y 軸をとり，平面の鉛直上方を Z 軸とする３次元直交座標系を設定する．測定精度 0.1mm であるレーザ距離センサを Z 軸方向に下向きに取り付ける．水平面に置いた台座の平面を基準面とするために，レーザ距離センサから台座までの距離 b(i,j)を測定する．台座に神楽面を設置し，レーザ距離センサから神楽面までの距離 d(i,j)を測定する．X 軸方向と Y 軸方向のそれぞれの測定間隔をdx，dy，測定回数を IN，JN とするとき，神楽面の３次元形状測定値(x(i), y(j), z(i,j))は式(1)で与えられる．

材料の断面の画像を CCD カメラで撮影する．断面の画像は画像入力ボードを介して赤，青，緑のそれぞれの成分毎に 8 ビットの解像度のディジタルデータとしてパソコンに入力される．入力された画像は，横軸方向に 640 画素，縦軸方向に 400 画素，個々の画素値は，0 から 255 のディジタル値で示される．
１画素の大きさは縦横ともに pd とし，CCD カメラからの画像データを 0 ≦ R(i, j)≦ 255, 0 ≦ G(i, j)≦ 255,0 ≦ B(i, j)≦ 255, (0 ≦ i ≦ 639, 0 ≦ j ≦ 399)とする．図３に示す材料断面の入力画像から材料の形状測定と年輪の抽出を３値化しきい値処理2)により式(2)を用いて背景の部分(0)，年輪の晩材部分(1)，年輪の早材部分(2)の３つの部分に分離する．

T(i, j) =x(i) = dx･iy(j) = dy･j(1)z(i,j) = b(i,j) - d(i,j) 0 ≦ i<IN, 0 ≦ j<JN.
2.2 材料の形状と年輪の測定
材料の形状と年輪の測定装置の構成を図２に示す．

XY

画像
入力
ボード

カメラ１YX0z(i, j)0

レーザ距離センサ 備中神楽面

d(i, j)Z(2)ここで，TH1,TH2 は３値化しきい値処理の定数である．
３値化しきい値処理後，雑音除去のために孤立点b(i, j)３軸直交ロボット

0 | R(i, j)<TH1
1 | TH1 ≦ R(i, j)<TH2
2 | TH2 ≦ R(i, j)
0 ≦ i ≦ 639, 0 ≦ j ≦ 399.

カメラ２木材計算機

Z
図２．材料測定装置

Z639

ZL2 ZL1
HL

XLXU
6390

YL112YUC

aU1
aU2aU3

YY

399
TM(i,j)
図３．材料断面図

92639

X0

YL2399399

TL(j,k)

HU

YUC

YLC

DL

YLC
aL1
aL2 aL3

LY

TU(j,k)DU

図１．３次元形状測定装置

Z詫間電波工業高等専門学校研究紀要 第 33 号 (2005)の除去 3)と膨張・収縮処理 4)を行う．材料の３つの断面の入力画像を図３に示すように画像 TL(i,j),
TM(i,j),TU(i,j)とする．材料の範囲の最大値と最小値から材料の長さ L，直径 DL，高さ HL を式(3)，(4)，(5)で求める．
L =(XU - XL)･pd(3)DL=(YL2 - YL1)･pd(4)HL=(ZL2 - ZL1)･pd(5)aim =2.4 神楽面の表面の木目の推定
神楽面の３次元形状測定値と材料のソリッドテクスチャーを比較し，図６に示すように神楽面の表面位置と年輪の位置が同じ場合は晩材部分を示す濃い色で神楽面の表面に表示し，また，位置が違う場合は早材部分を示す淡い色を表示することで神楽面の表面の木目の推定結果（図７）を表示する．

2.3 材料内部の年輪位置の推定
材料の断面の晩材部分の年輪は，画像 TL(j,k)から外側から年輪 aL1, aL2, ･･･, aLNA(NA:年輪の数)に番号つけた年輪データ AL(j,k)を８近接のラベリング処理 5) を用いて作成する．ここで，晩材部分の年輪でない場合，画像 Ai(j, k)の値は 0 とする．同様に画像 TU(j,k)の年輪から年輪データ AU(j,k)を作成する．
材料内部の年輪位置の推定は，図４に示すように各断面 Ai(j,k)の年輪位置を推定することで行う．
材料の内部の年輪の位置を示すソリッドテクスチャーとしての年輪位置(i,j,aim)(1 ≦ m ≦ NA)は年輪断面 Ai(j,k)から与えられる．材料の内部のＹ軸方向に平行である断面図 Y=j を図５に示す．平面 Y=j のX=i における年輪の位置 ai1k, ai2k, ･･･, aink は式(6)で与えられる．

Z'(aUm - aLm)(i - XL) +aLm (6)L
1 ≦ m ≦ NA.

Z
AL(j,k)Y
年輪

Ai(j,k)iAU(j,k)
神楽面表面の年輪X図６．神楽面の表面の年輪

ＹZＹ

年輪
YjAL(j,k)XL

0Ai(j,k)iAU(j,k)XU

図４．年輪の推定Z'XL

X

iai3
ai4

X

X

ai1ai2

年輪aL1aL2aL3aL40X'aU1aU2aU3aU4XU

図５．材料内部の断面図

右左X'一致図７．左右の対称性

9313

THE BULLETIN OF TAKUMA NATIONAL COLLEGE OF TECHNOLOGY No. 33 (2005)

３．神楽面の木目の評価法
目鼻などの顔の造作の大きさ，形，配置には対称性が深く関係しており，高い対称性ある場合が好まれる 6) ．神楽面の表面の木目においても左右の対称性が高いことが求められる．また，鼻の部分の木目が鼻の先端を中心に同心円状であることも重要である．これらを考慮して，木目を生かした素彫り面の価値を評価するために木目の左右の対称性と鼻の部分の木目の形を用いる．
3.1 左右対象性の評価法
神楽面の木目の左右の対称性を評価するために図７に示すように鼻の中心線 x=0 を基準に左右の神楽面の木目を比較する．これより，左右の神楽面の木目の推定画像を，それぞれ，LR(i,j)(0 ≦ i ≦ xc, 0 ≦ j< JN)，RR(i,j)(xc ≦ i < IN, 0 ≦ j < JN)とし，木目の位置の相関を示す尺度として類似度Ｓを式(7)より求める．この類似度Ｓを左右の対象性の評価尺度とする．
IN-1JNΣ Σ LR(IN-i,j)*RR(i,j)
i=xc j=0

S =IN-1 JN

2 1/2 IN-1 JN

2 1/2(7)Σ Σ LR(IN-i,j) ･ ΣΣRR(i,j)i=xc j=0

i=xc j=0

3.2 鼻の部分の木目形状の評価法
神楽面の鼻の部分の木目が鼻の先端を中心に同心円状に存在することを評価するために木目の推定画像から鼻の先端(xn,yn)を中心に半径 R（を鼻の幅の半分）の上半分の画像領域を極座標 P(r,θ)(0 ≦ r≦ R, 0 °≦ j ≦ 180 °)に変換する．図８に示すように３つの領域（40 °≦θ≦ 50 °，85 °≦θ≦ 95 °，130 °≦θ≦140 °）について半径方向に存在する木目画素数を求める．範囲 40 °≦θ≦ 50 °の領域に存在する木目画
素数 AN1(r)(0 ≦ r ≦ R)を式(8)より求める．
50AN1(r)= Σ P（r,θ）
θ=400 ≦ r ≦ R.

同様にして AN2(r)， AN3(r)(0 ≦ r ≦ R)を求める．同心円上に木目が存在すれば図９に示すように木目のある部分とない部分が交互に同じ位置に現れる．これより木目がある部分とない部分が交互に同じ位置現れることを鼻の部分の木目が同心円上にあることの評価尺度とする．

４．適用例
提案する手法を用いて岡山の伝統芸能である備中神楽・櫛稲田姫の面（図１０）の３次元形状を測定した．測定した高さを白黒濃淡画像の濃度値に変換し，図１１に示した．ここで，測定間隔 dx，dy は1mm，測定回数は縦方向に IN=250 回，横方向にJN=160 回行った．これより，神楽面の大きさは，縦 221mm，横 140mm であった．神楽面はほぼ左右対称であることからその中心線を面の３次元座標軸(横軸 Xm,縦軸 Ym,高さ Zm)の縦軸 Ym とした．縦軸に面の中心軸を横軸に高さ Zm を表すグラフを図１２に示した．神楽面の表面はゆるやかな曲面となっているが鼻の下端部分の変位が最大で曲面となっていないことから鼻の下端部分 X=151mm の位置を神楽面の座標軸の横軸 Xm とした．左目の位置の座
標は Xm=-29mm, Ym=43mm，右目の位置の座標は鼻の部分の木目の存在しない部分

95 °85 °
130 °
140 °

50 °
40 °

鼻の部分の木目の存在する部分

Y=ynＲX=xn
図８．鼻の部分の木目

9414(8)

図９．鼻の部分の木目詫間電波工業高等専門学校研究紀要 第 33 号 (2005)

Xm=29mm, Ym=43mm，鼻の最も高い位置の座標
は Xm=1mm, Ym=8mm で高さは Zm=83.1mm であった．中心軸上で上唇の最も高い位置は
Ym=-11mm で高さは Zm=71.2mm，下唇の最も高い位置は, Ym=-28mm で高さは Zm= 71.5mm であった．鼻の幅は-23 ≦ Xm ≦ 27 であった．
測定結果を用いた神楽面の制作には３Ｄ彫刻機(MDX-20,ROLAND)を使用した．本装置の制約のため 1/2 スケールで神楽面を制作した．材料の形状および年輪の入力画像（図１３）より，しきい値
TH1=180，TH2 =210 を用いた３値化処理を行った
結果，材料の長さ L は 118mm，直径 DL は 91mm，高さ HL は 46mm であった．１画素サイズ pd は0.5mm に設定した．神楽面の３次元形状の測定結果と材料の形状および年輪の測定結果から材料の中心位置を制作部位とした場合の面の表面の木目を推定した結果を図１４に示した．この位置で実際に制作した神楽面を図１５に示した．推定した神楽面の表面の木目の評価について年輪の位置の左右の対称性を示す類似度 S は 0.266 であった．また，材料の中心から± 10mm の範囲で 1mm 間隔に類似度 S を求めた結果を図１６に示した．これより，材料の中心から 4mm の位置で類似度 S が最大値 0.321 となった。この位置で面の表面の木目を推定した結果を図１７に示した．図１７の推定結果から鼻の部分の木目については図１８に示すように木目のある部分

ZY0Ym1501209060300Zm-30-600 1 0 2 0 3 0 40 50 60 70 80 90

図１０．備中神楽面 櫛稲田姫

XL

HL00HUX0Z

DUDLZ

図１２．中心軸上の面の高さ

図１１．測定結果

TL(j,k)YY

TU(j,k)TM(i,j)Y

図１３．材料の形状および年輪の入力画像

9515

THE BULLETIN OF TAKUMA NATIONAL COLLEGE OF TECHNOLOGY No. 33 (2005)

Ym

Ym

Xm

Xm

図１４．推定結果

図１７．類似度最大の表面の推定結果

図１５．制作した神楽面とない部分が存在し，鼻の部分の木目が同心円上に存在していることが示された．

類似度S0 .3 50 .30 .2 5５．まとめ0 .20 .1 50 .10 .0 50-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -10123456789 10

材料中心からの位置

図１６．類似度の計算結果

図１８．鼻の部分の木目

9616

本研究では，神楽面の３次元形状を測定し，材料の年輪から制作後の神楽面の表面の木目を推定し，木目を評価する手法を提案した．
その結果，次の事が明らかになった．
(1) 画像処理技術を用いて材料の画像から材料のソリッドテクスチャーとして材料の内部の晩材部分の年輪の位置を推定できた．
(2) 神楽面の３次元形状と材料のソリッドテクスチャーから任意の制作位置における神楽面の表面の木目が推定できた．
(3) 神楽面の木目について左右の対称性と鼻の部分の木目の形状を評価する方法を提案し，木目の定量的な評価が可能となり，制作位置の決定に利用できることを示した．
今後は他の種類の神楽面についても木目を推定し，推定した木目と実際の制作後の木目を評価した詫間電波工業高等専門学校研究紀要 第 33 号 (2005)

結果を実際の制作現場で利用できるよう発展させていきたい．

参考文献
1) 通商産業省生活産業局日用品課伝統的工芸品産業室，財団法人通商産業調査会，伝統芸能品産業－その現状と施策－，p.16，(1981)
2) 徳永修一，画像処理による丸太材の年輪の中心位置の決定法，詫間電波工業高等専門学校研究紀要，

15 号，p.93-99，(1987)
3) 尾上守夫：画像処理ハンドブック，昭晃堂，p.
269，(1987)4) 酒井幸市，ディジタル画像処理入門，コロナ社
pp.43-44，(1997)
5) 尾崎弘,谷口慶治,画像処理－その基礎から応用まで，共立出版，pp.187-191，(1983)
6) Leslie A.Zebrowitz，顔を読む 顔学への招待，大修館書店，pp.183-189，(1999)

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