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民法典論争期前後における私立法学系高等教育機関の連携と対抗の実態に関する研究

私立法律学校間の連携と対抗の実態を明らかにするため、専修、明治、中央、日本大学所蔵資料の画像データベース第一次構築と、公共図書館・文書館所蔵関連資料の調査を実施した。その結果、第一に連携の実態として、五大法律学校連合討論会や地方法律学校の設置における法律学校間の協力、第二に対抗の実態として、法典論争期における延期派の動向や日本法律学校の新設に関する設置反対の動き、第三にキャンパス及び学生の動きとして、神田地区への法律学校の集中や地方学生の東京遊学の動向を明らかにできた。平成25年度は、第1に「民法典論争期」前後の大学アーカイヴズ所蔵資料の画像データベースの第一次構築を行った。専修大学大学史資料課・中央大学大学史編纂課・日本大学大学史編纂課・明治大学史資料センターの各大学アーカイヴズには、沿革史編纂を通して得られた各種の資料が保存されている。「民法典論争」期における各機関の状況をよく示している資料のうち、専修大学・中央大学関係者が編集に携わった『明法志林』(1881年創刊)、専修大学前身の機関誌『法叢』(1888年創刊)、明治大学前身の機関誌『明法雑誌』(1885年創刊)、中央大学前身の機関誌『法学新報』(1891年創刊)、日本大学前身の機関誌『法政新誌』(1899年創刊)を中心として、25,000コマ程度のデジタルスキャニングを行った。なお雑誌類は欠号や完全な状態ではないものも多いため、次年度は欠号書誌を所蔵している機関等を悉皆調査により確認してできうる限りその内容把握につとめることにした。第2に「民法典論争」をめぐる連携と対抗の実態分析として、I各機関の成立についての検証、II各機関のカリキュラム・講座担当者の比較、III法律学校討論会と準備会の実態、IV論争を支援する学生団体及び卒業生組織等の動きについて、分担に基づき検討を進めた。検討成果の一部は専修・中央・日本・明治4大学企画展示「近代日本の幕開けと私立法律学校」明治大学博物館特別展示室にて2014年1月24日から2月28日まで開催)を行った。また明治大学法学部の村上一博教授をお迎えし、「法典論争の経緯と研究の現在」と題した講演会を開催した(2014年3月4日)。この講演を通して法典論争をめぐる研究状況の共有化を図った。平成26年度は、前年度の画像データベースの第一次構築を活用し、法典論争をめぐる連携と対抗の実態分析を行った。I各機関の成立についての検証、II各機関のカリキュラム・講座担当者の比較、III法律学校討論会と準備会の実態、IV論争を支援する学生団体及び卒業生組織等の動きについて、分担に基づき検討を進めた。また、1山口県山口市(担当者:研究代表者及び研究分担者・研究協力者総員)、2同萩市(同左)、3広島県広島市(瀬戸口)、4島根県松江市(阿部)、5岡山県岡山市(村松)、6和歌山県和歌山市(中川)、7大阪府大阪市(研究代表者及び研究分担者・研究協力者総員)、8京都府京都市(松原)において資料調査を行った。12では、で法典論争時に司法大臣であった山田顕義及び地方に所在する法典論争関係資料の調査を実施した。38においては分担の上、各地所在の文書館、図書館を中心に明治20年代を中心として法律学校関係者が全国に設置した法律学校の実態と、地方における法学教育の様相に関する資料所在を調査した。さらに法典論争に関する最新の研究動向を知るため、慶応義塾大学法学部の岩谷十郎教授をお迎えし、講演会を開催した(2014年10月1日)。この講演を通して法典論争をめぐる研究動向の共有化を図った。平成27年度は、画像データベースの第一次構築等を活用しながら補充調査を実施し、法典論争をめぐる連携と対抗の実態分析を行うとともに、前年度以降課題となっていた地方法律学校の実態をめぐる予備調査を分担に基づき実施した。具体的な調査先は以下のとおりである。1小田原市立図書館所蔵石塚家所蔵書籍・私文書調査(担当:研究代表者及び研究分担者・研究協力者総員)2会津市立図書館所蔵会津法律学校関係資料調査(村松・瀬戸口・阿部・松原)3金沢市立玉川図書館所蔵法律学校関係資料調査(中川)4熊本県立図書館所蔵法律学校関係資料調査5鹿児島県立図書館所蔵法律学校関係資料調査(阿部)6大分県立図書館所蔵法律学校関係資料調査(村松)7福岡県内博物館・文書館・九州大学所蔵法律学校関係資料調査(研究代表者・研究分担者・研究協力者総員)1では、法政大学、中央大学等の前身校で学んだ石塚家旧蔵書籍・書簡類から法律学校の講義録や筆記ノート、親元への遊学生活などを認めた書簡などを見出すことができた。2から7にかけては、各県における明治10年代から40年代にかけて設置された地方私立法律学校に関する資料の残存状況とその実態について調査を実施した。また研究成果を公表すべくシンポジウム「明治期私立法律学校の連携と対抗ー大学史資料の共同利用の可能性をさぐる」(2016年1月28日於専修大学全国大学史資料協議会東日本部会との共催)を開催した。同シンポジウムでは、坂詰智美専修大学法学部准教授をお招きし「会津法律学校ー明治30年代にあった地方の法律学校の例として」と題した基調講演を頂いた。また代表者・研究分担者・研究協力者より成果報告を行った。シンポジウムの記録は『法律学校研究会講演会・シンポジウム報告書明治期私立法律学校の連携と対抗ー大学史資料の共同利用の可能性をさぐるー』として刊行した。

私立法律学校間の連携と対抗の実態を明らかにするため、専修、明治、中央、日本大学所蔵資料の画像データベース第一次構築と、公共図書館・文書館所蔵関連資料の調査を実施した。その結果、第一に連携の実態として、五大法律学校連合討論会や地方法律学校の設置における法律学校間の協力、第二に対抗の実態として、法典論争期における延期派の動向や日本法律学校の新設に関する設置反対の動き、第三にキャンパス及び学生の動きとして、神田地区への法律学校の集中や地方学生の東京遊学の動向を明らかにできた。課題としているI各機関の成立についての検証、II各機関のカリキュラム・講座担当者の比較、III法律学校討論会と準備会の実態、IV論争を支援する学生団体及び卒業生組織等の動きについて、予定どおり進捗している。ただし新たな課題として明治20年代頃における地方法律学校の設置と法律教育の実態を検証する必要が生じており、最終年度においてその検討が求められる状況である。日本近代史日本高等教育史日本政治史目次データベースの基礎作業から欠落した情報を補いつつ、IからIVまでの研究課題への取組を進める。また法律学校関係者の設置した地方法律学校の教育実態を解明するため、関東・東北地方等へ国内出張調査を実施する。また今年度が研究の最終年度にあたるため、研究成果を報告するシンポジウムを実施する予定である。第1に「民法典論争期」前後の大学アーカイヴズ所蔵資料の画像データベースの第一次構築が順調に進捗したためである。ただし雑誌類は欠号や完全な状態ではないものも多いため、次年度は欠号書誌を所蔵している機関等を悉皆調査により確認してできうる限りその内容把握につとめ、欠落を埋める作業も促進する予定である。第2に「民法典論争」をめぐる連携と対抗の実態分析について、その基礎的な作業が順調に進捗したためである。次年度は、画像データの解析をより進め、より明確な実態把握に務める予定である。小田原市立図書館で所蔵する五大法律学校使用テキスト及びノート類のデジタル撮影や,国立国会図書館等で所蔵する資料類の撮影を平成27年度撮影することに変更したため。平成25年までに進めた画像データベースの詳細検討を行うため、目次データベースの基礎作業から欠落した情報を補いつつ、「研究実績の概要」で述べたIからIVまでの研究課題への取り組みを進める。また昨年度の取り組みにより、個別に深めていく必要のある以下のテーマが見出された。「法典延期派の政治史的研究」「五大法律学校について」「法律学校の授業及び担当者比較」「五大法律学校関係者が設置した地方法律学校」「断法典断行派の研究」等である。これらについては課題担当者を置きその解明を図る。また関連して、関係者の資料類が所在する山口県立文書館・萩博物館・国立国会図書館・国立公文書館等の関西の諸機関へ国内出張調査を実施する。小田原市立図書館所蔵五大法律学校使用テキスト及びノート類を業務委託により今年度の早い段階でデジタル撮影する。また国立国会図書館等の所蔵資料類の業務委託によるデジタル撮影についても順次実施する。第1に各大学所蔵雑誌を予定経費のなかですべて画像データベース化する予定だったが、検討の結果、他機関で所蔵されている欠号雑誌等を次年度に調査・複写する必要が生じたため、平成25年度の画像データベース化を抑制した。
核融合炉低Z化合物材料と水素同位体イオンとの相互作用

本研究は核融合炉真空壁としてのセラミック材料とプラズマとの相互作用の基礎過程の解明を主な目的としているが、とくに水素イオンと材料表面との相互作用についてのシミュレーション研究と、JIPPT-【II】UおよびHeliotronE装置による実機プラズマ研究の両者を並行して行うことを最大の特長としている。以下に各研究ごとに得られた成果を概説する。1)グラファイト表面と水素同位体イオンとの相互作用について、TDS-SIMS-イオン注入複合装置を用いて調べた。打込まれた水素イオン(3KeV,【H^+】)は二つの温度域で脱回し、表面再結合過程と、内部からの拡散過程に対応すること、またメタン生成が照射により助長されることが明らかとなった。2)SiCおよび【B_4】この単結晶を用いて、加熱による表面偏析と選択スパッタリング過程を詳細に調べるとともに、蒸発による脱離物質をコレクタにより捕集分析することから表面組成の変化の原因を明らかにした。3)米国Doublet【IV】装置で使用されたC+SiC(510%)の表面組成を調べた結果、プラズマ照射により表面層にSi成分が除々に蓄積されSiCに近い構造になり、化学スパッタを抑制するものと結論することができた。4)プラズマ照射により誘起される表面拡散反応を利用して真空壁材料表面にセラミックコーティングすることを試み、TiCおよびTi【B_X】のコーティングの可能性を明らかにした。5) HeliotronEのダイバータ領域における不純物挙動と水素リサイクリング過程を、特別に設計製作された表面分析ステーションによりその場観察を行った。その結果不純物と水素の流れは磁力線に関し一定の方向性のあることが知られた。6) TEXTO端における放電洗浄の定量化と、真空壁へのカーボンのin situコーティングの実験研究を行い、表面分析ステーションで効果的に表面状態の変化を知ることができ、同時に極めて良質のカーボン膜を作製することが可能になった。
教師のライフステージに応じた理科の実践的指導力の形成に関する研究

本研究は,教員養成段階で学ぶ教師志望学生とライフステージの初心期から中堅期までの教師を対象として彼らの理科の実践的指導力の形成の実態と課題を実証的に解明し,力量形成の改善のための方策を探ることが目的であった。研究の結果,理科の実践的指導力の獲得・形成にとって,彼らが保持する理科授業観とその変容の実態,その問い直しや変容の契機の経験,省察的実践力の獲得と形成が重要な意味をもつ可能性が示唆されるとともに,コティーチングによる理科の実践的指導力の獲得・形成の効果や可能性についてさらに実証的な検討を加えていく価値があることが指摘された。本研究は,教師がそのライフステージのなかで理科の実践的指導力をどのように獲得し形成しているのか,その獲得や形成に影響を及ぼす主たる要因は何なのか,その形成や向上に際してどのような問題が存在するのか等,理科の実践的指導力の獲得・形成に関する実態及び課題を解明するとともに,見出された課題の解決や改善に資する方策を探ることを目的としている。この目的の達成を目指して本研究では,教員養成段階での教師志望学生の理科授業観や実践的指導力の形成の実態を調査するとともに,初心期から中堅期(教職経験10年目までを目安とする)の教師を対象とした理科の授業実践の観察及びインタビュー調査を4カ年にわたって実施する。さらに,理科の実践的指導力の向上を目指して実践的な成果をあげてきているアメリカ合衆国におけるコティーチング(coteaching)の取り組みについて文献調査及び現地調査を実施する。これらの調査によって得たデータや資料等を分析・考察し,教師のライフステージに応じた理科の実践的指導力の形成の実態と課題を解明し,その改善の方策を探る。本年度は,まず,教師のライフステージに応じた理科の実践的指導力の形成に関する国内外の関連文献等の資料収集を行うともに,それらの一部について検討を行った。なかでも実践的指導力の形成に関する国外の取り組みについては,アメリカ合衆国におけるCo-teachingに関する資料を収集し,Co-teachingの目的や方法,理科の実践的指導力の向上に及ぼす効果や可能性などの概要を検討した。その結果,今後,Co-teachingの分析・考察を進めて行くことにより,学校現場に即した理科の実践的指導力の向上のあり方に関して有益な示唆を得ることができる見通しをもつことができた。来年度はCo-teachingの取り組みに関して現地調査を実施し,より具体的に分析・考察を行う予定である。また,オーストラリアにおけるPEELプロジェクトに関しては,Monash大学に置かれている当プロジェクトのオフィスから発行されている出版物の収集を中心に行ったが,これらの資料の分析は来年度から実施する予定である。次に,我が国の初任期の教師や,初任期から中堅期への移行期にあたる教師等を対象として,授業観察及びインタビュー調査を実施し,教師のライフステージと理科の実践的指導力の形成を関係づけて分析・考察していくためのデータの収集や整理等を行った。来年度も異なるライフステージに位置する多数の教師を対象として同様の調査を実施(一部の教師については数年間継続して調査を実施する予定)し,データを収集・集積するとともに,理科の実践的指導力の形成に関する各ライフステージ特有の課題の一次的な分析を開始する計画である。4カ年計画の2年目にあたる本年度は、第一に、昨年度に引き続き、教師のライフステージのうち初心期から中堅期に位置する数名の教師を対象として理科の授業実践の観察とインタビュー調査を実施し、彼らがどのような理科授業を価値ある授業だと考え、どのような理科授業の構想と実践を目指しているのか、さらに実践的指導力の向上にとってどのような課題を抱えているのかなどに関するデータの収集と整理、及び分析を行った。その結果、その場その場で子どもの実態や反応などを踏まえた思考や意思決定を行い理科授業を構想し実践していく能力は、教職経験年数とともに向上していく傾向が確認できた一方で、そうした力量の獲得はただ教職経験年数の観点だけで捉えるよりも、その教師の理科授業観の形成や変容とも関係の深い、それぞれの教師のライフヒストリーとリンクさせながら考察する必要があると考えられた。第二に取り組んだことは、アメリカ合衆国におけるCoteachingに関する先行研究の文献的検討と、現地でのCoteachingに関する調査であった。その結果、Coteachingは、授業の中心的な役割を一時的に他の教師に委ねたり、他の教師が意識的に引き受けたりすることなども含め、一つの授業を複数の教師が責任を共有して実践する方法であり、それ故Coteachingでは、その時・その場・その状況での「行為における省察(reflection in action)」のコンテクストが実現されるとともに、その時・その場・その状況での教師相互の学びが実現される可能性があることがわかった。今後、我が国においても、教員養成の過程にある教師志望学生のみならず、現職教師にとっても、Coteachingの導入が彼らの理科の実践的力量の向上にとって有効かどうかを検討する必要があると考えられた。

4力年計画の3年目にあたる本年度は,昨年度に引き続き,教師のライフステージのうち初心期から中堅期に位置する数名の教師を対象として理科の授業実践の観察とインタビュー調査を実施し,彼らがどのような理科授業を価値ある授業だと考え,どのような理科授業の構想と実践を目指しているのか,さらに実践的指導力の向上にとってどのような課題を抱えているのかなどに関するデータの収集と整理を行った。それに加えて,本年度は,反省的実践の能力の獲得が実践的指導力の向上にとって重要な課題であるとの認識に立ち,これまでに収集・整理されたデータをもとに,理科教師がライフステージの初心期から中堅期に至るまでの間,理科授業に関してどのように反省的実践を展開していくのかに焦点を当て,教職経験と教材経験の観点を踏まえながら分析を行った。その結果,教職4年目のある教師の第5学年「おもりの衝突」の実践(この教師にとって初めての教材経験)において,子どもによる実験結果の発表を踏まえてその後の指導方法を変更し実践した場面や,教職9年目の別の教師の第3学年「植物のからだ」の実践(この教師にとって2度目の教材経験)において,子どものつぶやきや反応を即興的に生かした指導を展開した場面などが認められた。こうした実践の背景にある教師の思考や判断の内容についても,インタビュー調査から把握できた。これらのことから,理科教師が具体的・個別的な問題状況に直面し,反省的実践のうちの「行為における省察」を展開し始めるのは,初心期の終盤から中堅期の初期にかけての間であること,「行為における省察」は教材経験が全くない場合や僅かしかない場合でも実践されうることなどが推察された。本研究は,教員養成段階で学ぶ教師志望学生とライフステージの初心期から中堅期までの現職教師を対象として彼らの理科の実践的指導力の形成の実態と課題を実証的に解明し,力量形成の改善のための方策を探ることを目的として,4か年計画で実施してきた。本年度はその最終年度である。本年度は昨年度に引き続き,本研究の1年次から行ってきた調査を継続して実施し,実践的指導力の形成に関するデータ収集を行うとともに,4年間を通して収集し整理したデータの分析・考察を行い,研究成果を6本の論文として報告書(冊子体)にまとめた。その内容は大きく3つに区分できる。その第一は教師志望学生を対象とした3本の論文であり,それぞれ彼らの理科授業観の形成と変容,臨床的指導力の形成,模擬授業実践の省察に焦点を当てて取り組んだ研究の成果をまとめたものである。その第二は初心期から中堅期の現職教師(本研究では臨採も含めた教職経験がおよそ10年以内まで)を対象とした2本の論文であり,それぞれ理科授業観と理科授業実践の観点から彼らの力量形成を事例的に検討した研究と,教職経験や教材経験と関連させて彼らの省察的実践を事例的に検討した研究の成果をまとめたものである。そして,第三は教師の実践的指導力の形成のあり方に関する改善方策としてコティーチングの可能性に注目し検討した論文である。
受動的発揮筋力の測定方法開発およびその特性

本研究では、外力に抵抗して受動的に発揮される筋力(受動的発揮筋力)を測定した。把持力測定では、握り棒と測定器の把握部を一緒に握り、モーターによってワイヤーを巻き取り、その際の力を張力計で測定し、データをパソコンにリアルタイムで記録した。その際の最大値を受動的発揮筋力として評価した。その結果、受動的発揮握力/最大握力の比は、利き手において1.16、非利き手において1.12で、受動的発揮握力が大きかった。また、個人差が最大握力に比べて、受動的発揮握力の方が大きいことが明らかとなった。筋力発揮には、能動的に自らが筋力を発揮する場合(能動的筋力発揮)と、外力に抵抗して受動的に筋力を発揮する場合(受動的筋力発揮)がある。スポーツ場面では、その両者の筋力発揮が行われる。前者は通常の筋力測定であり数多く行われているが、後者に関して、外力に対して筋が伸ばされながら筋力を発揮する伸張性筋力発揮や、外力に対して拮抗するように筋力を発揮する受動的な筋力に関しては検討されていない。そこで本研究では、受動的発揮筋力の測定方法を開発し、その特性を検討する。測定する筋力は、把持力と腕屈曲力とする。平成27年度においては、把持力測定器と腕屈曲力測定器の開発を行い、主に把持力の測定方法について検討した。被験者は健康な若年男性15名とした。被験者が握りをキープできなくなった時点で測定終了とし、その際の最大値を受動的発揮筋力として評価した。その結果、利き手の最大握力が平均50.0±4.9kgに対して、受動的発揮握力は平均57.8±7.8kgであった。また、非利き手の最大握力が平均49.3±3.9kgに対して、受動的発揮握力は平均54.9±6.9kgであった。受動的発揮握力/最大握力比の平均は、利き手において1.16、非利き手において1.12で、受動的発揮握力が大きかった。今後、研究計画に沿って実験を行い、受動的筋力発揮の特性が明らかにされれば、スポーツ競技力向上の一助になると考える。平成27年度は、主に把持力測定器を用いて、受動的発揮握力の測定方法を検討した。受動的発揮握力を測定するには、モーターがワイヤーを巻き取る力と握力が限界を超えるまで拮抗するようにしなければならない。そのため、把握部とモーターの間に、バネを挿入したが、当初のバネの抵抗が強すぎたため、拮抗する場面がなく、測定が不可能であった。その後、バネの抵抗を軽くし、拮抗することが可能となった。また、モーターがワイヤーを巻き取る最適速度が、未だ不明である。速度が遅すぎると、疲労の影響を排除できず、筋持久力の要素も入ってしまう。現在、巻取りの速度を検討中である。また、把握部を握れなくなった時点で測定終了としているが、どの程度、握り幅が可変したら、測定終了とするかも要検討である。そこで本研究では、受動的発揮筋力の測定方法を開発し、その特性を検討することを目的とした。把持力測定器と腕屈曲力測定器の開発を行い、主に把持力の測定方法について検討した。また、利き手・非利き手ともに、受動的発揮握力は、等尺性収縮における最大握力に比べて大きいことが示唆された。握力の伸び率(等尺性最大握力/受動的発揮握力比)は、利き手と非利き手で同程度であることが示唆された。さらに、柔道選手は他種目の運動選手に比べて、能動的発揮握力に対する受動的発揮握力の伸び率が大きく、受動的発揮握力に優れる可能性が示唆された。

その結果、受動的発揮握力/最大握力の比は、利き手において1.16、非利き手において1.12で、受動的発揮握力が大きかった。また、個人差が最大握力に比べて、受動的発揮握力の方が大きいことが明らかとなった。把持力測定器を用いて、受動的発揮握力の測定方法を確立するための実験を推進する。そのためには、多くの被験者を対象とした実験を行う。また、腕屈曲力測定器を用いて、受動的発揮の腕屈曲力の測定も推進する。最終的には、能動的発揮筋力と受動的発揮筋力の違いを明らかにすること、また、専門とするスポーツ種目が受動的発揮筋力に及ぼす影響の検討を行う。体育測定評価測定器および改良部品を購入し、その残金が発生したが、少額なため、使用することができなかった。学会発表等で使用する予定である
ランダムな曲線やパターンの集団に対する統計力学の構築とその応用

(1)時空上に拡張された行列式点過程として行列式過程を定義した。非衝突ブラウン運動と非衝突ベッセル過程に対して,多重直交関数系を用いることで,これらが行列式過程であることを証明し,時空相関関数を一般の有限初期配置に対して定めた。この結果より,非平衡状態における無限粒子系を構成し,その緩和現象を調べた。(2)非衝突ブラウン運動に対して複素ブラウン運動表示という新概念を得た。系がこの表示を持つことから,行列式過程であることが帰結され,すべての時空相関関数が定まる。(3)量子戸田格子と関係する確率過程であるO'Connell過程を,非衝突ブラウン運動の一般化として定式化した.(1)時空上に拡張された行列式点過程として行列式過程を定義した。(3)量子戸田格子と関係する確率過程であるO'Connell過程を,非衝突ブラウン運動の一般化として定式化した.1.すべての2粒子間に粒子間距離に反比例した斥力が働く1次元ブラウン粒子系をDyson模型とよぶ.我々はこれを時空平面上での非衝突経路の統計集団として理解したい.粒子の各時刻ごとの空間配置は行列式点過程とよばれる統計性を持つことが知られており,行列式点過程の一般論はSoshnikovや白井・高橋によって与えられている.我々はこれを時空上に拡張した行列式過程に興味がある.これに関しては未だ一般論はないが,Dyson模型はその良い例になっていることを時空相関関数を顕に計算することによって示した.時空相関関数は相関核とよばれる時空2点の連続関数を成分とする行列の行列式で一般に表される.我々は,この行列式過程の構造を保持したまま,粒子数無限大のDyson模型を構成することに成功した.上述のようにこの模型は長距離相互作用を持っ系であるので,通常の短距離相互作用系に対する統計力学の理論は適用できない.通常の統計力学では,2次相転移が起こる臨界点以外では粒子数無限大極限に相当する熱力学極限を境界条件に依らずに一意的に決定できるが,Dyson模型では無限粒子極限のとり方によって異なる無限粒子系が得られる.相関核は整関数の複素平面上での二重積分で表せる.整関数は一般に複素平面上での零点分布や漸近的性質で分類できる.我々はこの整関数の分類理論を応用してDyson模型の無限粒子極限の分類をすることに成功した.2.格子上の量子ウォーク模型と運動量空間において紫外切断を入れた相対論的量子力学方程式との対応を研究して,擬速度が相対論的速度に相当し,それが光速度を超えることがないという因果律が,量子ウォーク模型の擬速度のモーメントの長時間極限分布の形を決めていることを明らかにした.1.1-パラメータ族であるsquared Bessel過程に非衝突条件を課した長距離相互作用系の時空相関関数を,粒子数が有限の場合には任意の初期配置に対して決定した。時空相関関数はEynard-Mehta型の行列式で表されるが,その相関核を整関数の理論を応用して解析することにより,無限粒子極限が得られるための条件を明らかにした。応用として,緩和現象を示す無限粒子系を構成した。2.1次元上の非衝突ブラウン運動に対して複素ブラウン運動表示という新しい表現を与えた。この表示から,これまでは直交多項式を用いて導出していたEynard-Mehta型の行列式相関関数が直接的に導かれる。また,この表示を用いることにより,tightnessが容易に証明できる。3.複素平面上の多数の複素ブラウン運動に対して,それらの経路のループ除去部分が互いに非交叉であるという条件を課した系を構成した。その上で,経路が存在できる複素平面上の領域を分割し,経路がそれぞれの領域に始めて入る点が,複素平面上の行列式点過程になっていることを証明した。特記すべきことは,その相関核はこれまでは1+1次元での非衝突拡散過程に対して与えられていたEynard-Mehta型の非対称なものであることである。この系は共形不変であり相関核は共形共変性を持つ。SLE(2)との関係も議論した。4.非衝突拡散過程は上述のように,任意の固定された初期配置に対して,(任意の時空相関関数が行列式で与えられる)行列式過程である。初期配置を一つに固定せずに,ランダム行列の固有値分布に従って分布させると,この過程は,全ての粒子が原点にあるという特別な初期配置から出発した過程の時間シフトに等しいことが証明できた。この等価性は非自明であり,この関係から,ランダム行列の特性多項式の統計的な性質が導かれる。1.2次元平面上のブラウン運動に対して、そのループ部分を除去した経路が互いに非交叉であるという条件を課した系を研究した。Fominの行列式理論を応用して定式化した結果、この系が行列式点過程であることが証明できた。特に、その相関核がEynard-Mehta型であることを導き、この系の共形変換共変性を調べた。2.ランダム行列に関係する相関核である拡張sine核、Airy核、Bessel核を持つ行列式過程を詳しく研究した。

特に、無限粒子系において、それらがマルコフ性を保持することを証明した。これらの系は粒子間距離に反比例した強さを持つ長距離斥力相互作用を持つ系であり、無限粒子極限でのマルコフ性は非自明である。3.円周上の離散時間完全非対称単純排除過程の速度相関関数の構造を完全に決定することに成功した。速度相関関数は一般にガウスの超幾何関数を使って表すことができることを示した。また、その結果を用いて無限粒子極限を議論した。4.量子戸田格子と関係する確率過程であるO'Connell過程を、非衝突ブラウン運動の一般化として定式化した。この多粒子確率過程は、松本とYorによって研究された1次元拡散過程の多粒子拡張であり、また、O'Connell過程のトロピカル極限としてDysonの固有値過程が得られることを、Whittaker関数という多変数特殊関数の性質を利用して示した。5.直交対称性を持つ初期分布からスタートした行列式過程はパフ形式過程で表されることを証明した。行列式過程とパフ形式過程は、これまではプロセスの時間的な斉次性の違いと思われていたが、初期分布の対称性の違いで説明した点が新しい。ランダム行列理論と関係する非衝突拡散過程の典型例である非衝突ブラウン運動に対して、昨年度「複素ブラウン運動表示」を得ることができた。これにより、多重直交関数の複雑な計算を経由することなく、行列式構造を一般の初期配置に対して導くことが可能となった。しかし、非衝突拡散過程の別の例である非衝突ベッセル過程は同様の複素ブラウン運動表示を一般には持たない。この非衝突ベッセル過程を含む、より広いクラスの非衝突拡散過程に対して、複素ブラウン運動表示を拡張することを研究課題とした。その結果、「行列式マルチンゲール表示」という概念に到達した。複素ブラウン運動表示は、複素ブラウン運動が共形マルチンゲールであるという理由からこの行列式マルチンゲールの一例にはなっているが、一般には複素ブラウン運動表示を持たない系でも行列式マルチンゲール表示を持つことが出来る。課題であった非衝突ベッセル過程は一般には複素ブラウン運動表示を持たないが、行列式マルチンゲール表示が定義でき、一般にこの表示を持つことを証明することができた。一般論として、相互作用する粒子系が行列式マルチンゲール表示を持てば行列式過程であるということを証明した。行列式過程においては任意の時空相関関数が行列式で与えられ、それらの行列式は「相関核」とよばれる唯一の積分核で特定される。我々は一般に、この相関核が行列式マルチンゲールの成分である連続マルチンゲールを用いて与えられることを証明した。この一般論に基づき、非衝突ブラウン運動と非衝突ベッセル過程の行列式構造を統一的に定式化するとともに、円周上の非衝突ブラウン運動を表す三角関数拡張されたダイソン模型や離散時空における粒子系モデルに対しても理論を展開することが出来た。(1)非衝突拡散過程においては,時空平面上に多粒子の軌跡が複雑な非交叉経路を描くのであるが,そのランダムな曲線集団の時空パターンの正確な記述方法の開発は,大変興味深い研究課題である。
菱形角柱群流路からの新しい混相噴流現象の可視化に関する基礎的研究

本研究では、種々の可視化計測実験によって菱形角柱群管路内のポケット部の有無及び流路幅を変化させた場合の流出噴流のフリップ・フロップ流れの特性を明らかにするとともに、それらの菱形角柱群管路の圧力損失特性も明らかにすることができた。さらに、管路からの流出噴流場での混合・拡散効果を上げることのできる実用的な流体噴射装置条件の提案に漕ぎ着けることができた。本研究では,受動噴流制御に関しての実用化促進に向けた基礎研究として,流れの可視化実験による菱形角柱群管路内のポケット部に発生する渦と流出噴流場での拡散の変化に関する噴流現象の定量的把握解明を目的としている.本研究での噴流については,既に流体工学的に興味ある自励振動噴流現象を明らかにしてきているように,二つの管路での交差角の違いで流れの特性が決定される交差流れを主流とするものである.従って実用化に向けては,管路内の角柱配列交差角を決めると,実験装置での流れの現象特性を推定できるので,目的の混合効能を支配すると考えられる対象機器の断面諸量と対象流体関係を設定・検討しなければならない.このような研究対象流れの把握や研究展開状況から本研究の初年度である今年度では,菱形角柱群管路内のポケット部の形状と流出噴流場での流れの変化を定量的に把握するための実験を開始した.既にポケット部の位置は,菱形角柱群管路内の4列目と6列目の両側壁側に設けることが決まっているので,その形状として矩形や円形のものを選び,菱形角柱群管路を製作した.さらに,流出方向の5列目以降の菱形頂角を30°60°まで順次広げて行く漸角形菱形角柱群管路も製作した.その結果,トレーサ法によるポケット部での渦の可視化を行い,ポケット形状の違いによる渦の変化を明らかにした.また,流出噴流場での流れの横断方向における平均流速の変化率であるdV/dyの値を求め,噴流レイノルズ数に対するその値の定量的な変化を明らかにすることができた.なお,ピエゾメータによるポケット部での渦領域内における圧力の変化を時間の関係で測定ができず,次年度に実験計測を行うこととなった.本研究では,受動噴流制御に関しての実用化促進に向けた基礎研究として,流れの可視化実験による菱形角柱群管路内のポケット部に発生する渦と流出噴流場での拡散の変化に関する噴流現象の定量的把握解明を目的としている.前年度までの本研究では,菱形角柱群管路内のポケット部の形状と流出噴流場での流れの変化を定量的に把握するための実験を行ってきた.既にポケット部の位置は,菱形角柱群管路内の4列目と6列目の両側壁側に設けることが決まっているので,その形状として矩形や円形のものを選び,菱形角柱群管路を製作した.さらに,流出方向の5列目以降の菱形頂角を30°60°まで順次広げて行く漸拡型菱形角柱群管路も製作した.その結果,トレーサ法によるポケット部での渦の可視化を行い,ポケット形状の違いによる渦の変化を明らかにし,そこに発生する渦の吸引作用によって管路からの自励振動流出噴流のフリップ・フロップ流れの発現及び振動の変化が生じ,流出噴流場での流れの混合・拡散の大きな変化が出ることを明らかにしてきた.また,管路内の流れ方向に6列以上の菱形角柱を並べ,その4列目以降の下流側の菱形頂角を徐々に広げて行った場合の管路を作成することによっては,フリップ・フロップ流れの広がりがさらに大きくなるとともに,撹搾・混合を促進させる効果が現れていることを明らかにすることができた.同時に,それらの菱形角柱群管路の圧力損失特性も明らかにすることができた.なお,カセグレン光学系機器の故障と修理不能のためにマイクロ混合特性の解明は諦めざるを得なくなったが,その他の流出噴流特性の解明結果については,国内外への論文投稿準備ができた.本研究では、菱形角柱群管路内にポケット部を有する場合や下流側の菱形頂角を変化させた場合などの菱形角柱群形状に対する流出噴流場での拡散の変化に関する定量的把握を行うことを目的に、PIV計測を中心として実験的研究を進めてきた。その結果、前年度からの継続実験を含めて今年度には、菱形角柱群管路内の側壁部にポケット部を作り、そこに発生する渦の吸引作用によって、管路からの自励振動流出噴流のフリップ・フロップ流れの発現及び振動の変化が生じ、流出噴流場での流れの混合・拡散の大きな変化が出ることを明らかにしてきた。また、管路内の流れ方向に6列以上の菱形角柱を並べ、その4列目以降の下流側の菱形頂角を徐々に広げた場合の管路を作成することによっては、フリップ・フロップ流れの広がりがさらに大きくなるとともに、撹拌・混合を促進させる効果が現れていることを明らかにすることができた。同時に、それらの菱形角柱群管路の圧力損失特性も明らかにすることができた。

更なる発展実験としては、下流側の菱形角柱の分流側にくぼみ部を付け、後流に変化を生じさせ、流れのレンズ効果による流出噴流の変化をPIV計測などの流れの可視化実験にて調べた結果、このくぼみ部に発生する渦によっても吸引作用が発生することを確認でき、その漸拡菱形角柱群管路の圧力損失特性も定量的に明らかにすることができた。これらの実験成果によって、管路からの流出噴流場での混合・拡散効果を上げることのできる実用的な流体噴射装置条件の提案に至ったと考えている。これらの研究成果については、平成24年度の国内で開かれた学会で発表を行うとともに、同年の6月及び11月に開催された国際シンポジウムにても発表した。さらに、Journal of Materials Science and Engineeringに論文が掲載された。研究目的とする管路内の渦と流出噴流場での流の拡散の変化に関しての噴流現象の定量的把握解明ができつつあるので、研究は順調に進展していると判断している。しかし現状では、想定外の機器故障の発生によって一部の研究成果を出すことができなくなっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究の最終年度を迎える今年度に特許性のある菱形角柱後流の変化を付ける実験を追加して研究成果を向上させ、工学流体機器への応用発展に努める。同時に、これまでの研究成果を国内外での学会発表を行い、論文へのまとめを準備している。
超高分解能ＰＥＴによる抗腫瘍効果診断に基づく腫瘍血流遮断型の革新的粒子線治療技術

陽子線治療と腫瘍血流遮断剤を併用する新規治療法の開発を目的とし,マウス固形腫瘍による治療実験を実施した.本研究の高精度照射のために、マイクロパターンガス検出器による新規ビームモニターの開発に成功し治療実験に用いた。治療効果を[18F]FDGと[18F]FMISOを用いた超高分解能PETと、腫瘍増殖遅延測定から評価した。その結果、単回併用治療において、腫瘍増殖遅延に相加的効果があるだけでなく、腫瘍中心部の広範囲に細胞死が誘発されたが、腫瘍の辺縁部に低酸素状態を含む腫瘍細胞の生存領域が認められた。よって、単回治療後の2回目の併用治療が腫瘍細胞を完全に死滅されるために必要であることが示唆された。本研究では、腫瘍への線量集中性に優れ、高い細胞致死効果を持つ粒子線治療と副作用が少なく腫瘍血管を選択的に遮断する新規腫瘍血管遮断剤(欧米にて第3相臨床試験中、薬剤コード名AVE8062)を機能的に併用し、粒子線照射で正常組織への影響を最小限に留めつつ腫瘍内の放射線高感受性の有酸素腫瘍細胞領域を局所的に殺傷して、照射後のAVE8062投与により、残存する放射線抵抗性の低酸素腫瘍細胞を壊死に導く(兵糧攻め)革新的治療戦略の開発を目的とする。研究期間は平成23年度より4年間である。平成23年度では,腫瘍辺縁部局所照射に必要な回転ガントリー多門照射装置と粒子線治療用ビームモニタリングとして、新規高機能粒子線モニターであるマイクロパターンガス検出器システムを開発した。回転ガントリー多門照射システムの開発では、東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープセンターのビームスウィンガーシステムを活用した。その出射ポートに、治療用の陽子線形成のためのハイブリッド二重散乱体、深部線量分布形成用の回転フォイール型エネルギー変調フィルター、ボーラス・コリメータ、およびこれらの遠隔制御装置、さらに標的位置調整用の回転・3軸駆動対応の治療用ベッドを開発し、多門照射回転ガントリー照射システムを完成させた。一方、高性能粒子線モニターの開発では、GEM電極を用いた128チャンネルの2次元マイクロパターンガス検出器を開発した。また、そのデーター読出しには、ASICを採用した多チャンネルデーター収集システムの開発に成功した。これにより、治療中の陽子線2次元強度分布について、1mm以下の分解能での実時間モニタリングが可能となった。このモニター方式は、粒子線治療用の2次元実時間モニターとしては新規のモニターである。本研究では、腫瘍への線量集中性に優れ、高い細胞致死効果を持つ粒子線治療と副作用が少なく腫瘍血流を選択的に遮断する新規腫瘍血流遮断剤(薬剤コード名AVE8062)を機能的に併用した革新的化学粒子線治療技術の開発を目的とする。この治療技術により、粒子線照射で正常組織への影響を最小限に留めつつ腫瘍内の放射線高感受性の有酸素腫瘍細胞領域を局所的に殺傷し、照射後のAVE8062投与により、残存する放射線抵抗性の低酸素腫瘍細胞を壊死に導く。さらに高分解能PET診断に基づいてより効果的な治療技術を開発することを目的としている。平成25年度は、NFSマウス線維肉腫細胞を移植したマウスを用いた治療実験を実施した。まず、比較対照条件として、陽子線照射法は腫瘍標的に一様な線量を付与する従来照射法とAVE8062を併用する方法で治療実験を行った。なお、各治療群のマウス数は5とした。治療後の腫瘍体積の経日変化から各治療条件における腫瘍の増殖遅延効果を治療効果として評価した。その結果、陽子線照射と腫瘍血管遮断剤の併用条件では相加的な治療効果が確認された。さらに、治療効果判定に、1 mm以下の高空間分解能を達成している小動物用半導体PET装置を用いて、糖代謝トレーサーの[18F]Fluoro-Deoxy-Glucoseをマウスに投与し、腫瘍内の糖代謝分布を分析した。その結果、併用治療条件では、腫瘍中心部の壊死とともに陽子線照射により腫瘍辺縁部の残存細胞の糖代謝が低下していることを示すPET画像が得られ、単独治療に比べてより治療効果の高い結果が示された。また、高精度な粒子線照射を実現するために、粒子線モニター装置であるマイクロパターンガス検出器について、従来の液晶ポリマー製GEM電極からガラス製GEM電極に置き換えることでガス増幅度の向上を行った。

この治療技術により、粒子線照射で正常組織への影響を最小限に留めつつ腫瘍内の放射線高感受性の有酸素腫瘍細胞領域を局所的に殺傷し、照射後のAVE8062投与により、残存する放射線抵抗性の低酸素腫瘍細胞を壊死に導く。研究期間は平成23年度より4年間である。平成24年度では、前年度に開発した新規粒子線モニターのGEM電極型2次元マイクロパターンガス検出器(128チャンネル)のビームモニタリングテストを実施した。検出器の動作試験として鉄55線源を用いて、2次元強度分布、エネルギー分解能およびガス電子増幅度等の測定を行い、ほぼ設計通りの動作結果を確認した。さらに80 MeV陽子線のスポットビーム(半値幅10 mm)を用いたビーム照射試験を実施し、スポットビームの位置、2次元ビーム強度分布、及び検出器からの収集電荷総量に基づく相対的照射線量の実時間測定に成功し、マウスを用いた治療実験の実施に適用可能と判断できた。さらに、前年度に開発した回転ガントリー粒子線照射装置を用いて、動物実験に必要な治療用ビーム形成および水ファントム中の線量分布形成実験を実施した。陽子線照射に対して、マウスのX線CT画像からマウス体内の線量分布シミュレーションを行うことができる専用の治療計画システムを開発した。また、次年度に予定している治療実験のプロトコルを決定するため、NFSa線維肉腫細胞を移植したマウスを用いた試験的治療実験を実施し、陽子線線量分布、投与線量、AVE8062の投与量、投与のタイミングなど本研究の治療実験および各種比較対照治療実験のプロトコルを決定した。平成26年度は本研究の最終年度であり、昨年度に引き続きマウスによる本研究の治療実験を継続した。治療条件は、陽子線単回照射15Gyまたは30 Gyの陽子線単独治療、腫瘍血流遮断薬AVE8062の40 mg/kgの単回投与のAVE8062単独治療、陽子線15 Gy照射とAVE8062 40 mg投与の併用治療、陽子線30 Gy照射とAVE8062 40 mg投与の併用治療とした。治療効果の分析については、各治療条件の単回治療後の腫瘍体積を計測し、腫瘍縮小による腫瘍増殖遅延効果を評価した。腫瘍増殖遅延効果は、治療開始時の腫瘍体積の4倍に到達する日数で評価する。つまり、その日数が多いほど増殖遅延効果が大きいため治療効果が高いと解釈する。その結果、陽子線単独治療、腫瘍血流遮断薬単独治療に比べて、両者の併用治療では腫瘍増殖遅延効果が大きいことが認められた。また、陽子線照射と血流遮断薬の効果は相加的であることが確認された。一方、糖代謝トレーサPET薬剤の18FDGを用いて、マウス腫瘍の1mm以下の超高空間分解能PET画像を取得し、腫瘍の糖代謝によって治療効果を評価した。その結果、腫瘍血流遮断剤の治療で生き残る腫瘍辺縁部組織の糖代謝が、併用治療では著しく低下し効果的に血流遮断剤で問題となる辺縁部腫瘍細胞が効果的に死滅することが示された。また、腫瘍組織内の低酸素細胞が本治療法においてどれだけ効率的に殺傷されるかなど、従来の放射線治療の問題点に対しても低酸素イメージングPET薬剤の18F-MISOを用いて評価した。その結果、併用治療は各単独治療条件よりも低酸素細胞の殺傷効果が高いことが認められたが、本研究の単回治療条件では低酸素細胞を完全に死滅されることは困難であり、複数回の併用治療を実施する必要があることが判明した。26年度が最終年度であるため、記入しない。
災害対応のため３６０度センシング

1.災害環境における全天球ステレオカメラの運動推定及び3次元復元災害現場では被害状況の把握を安全かつ迅速に行う必要があるため,環境を面で計測可能なカメラを用いた計測手法が有効である.一般的なカメラは視野が狭いが,全天球カメラの視野は360度であり,有効である.ただし全天球カメラでは,復元点の信頼度が方向によって大きく変化する.特に,エピポーラ線方向の復元点の信頼度は非常に低くなる傾向がある.そこで本研究は復元点の信頼度を考慮して,全天球ステレオカメラの運動推定及び3次元復元手法を構築する.2.災害環境の地図を用いた全天球カメラの位置姿勢推定災害環境にドローンを導入する場合,初期位置が既知である必要があるが,屋内環境ではGPS等の利用が不可能である.そこで,本研究では映像情報のみを用いたIndoor Positioning Systemの研究開発を行う.ここでは,災害環境の直線モデルを既知情報として用いる.ドローンに搭載した全天球カメラで取得した映像中の2次元の直線情報と,環境地図中での3次元直線情報のマッチングによって,ドローンの6自由度位置姿勢を推定する手法を構築する.3.深層学習を用いた全天球カメラの運動推定・3次元復元のロバスト化カメラの運動推定及び環境の3次元復元を行うために,一般的な方法では映像での特徴トラッキングがベースとなる.ここで,環境によって異なる特徴が必要になる場合がある.例えば,屋内環境で直線以外は使えないことが多く.屋外環境では特徴点を使う場合が多い.このように環境に適した特徴を用いないと,カメラの運動推定・3次元復元が失敗する可能性がある.この問題を解決するため,特徴の設計をせず,データから学習可能な畳み込みニューラルネットワークを利用する.具体的には,全天球カメラの歪みを考慮した全天球畳み込みニューラルネットワークの研究開発を行う.2018年度に計画していた内容をおおむね達成できたため.詳細は以下の通りである.1.災害環境における全天球ステレオカメラの運動推定及び3次元復元全天球ステレオカメラ映像の密な情報を用いた運動推定手法を構築した.提案手法では,全天球ステレオ映像フレームを補正し,各ピクセルの奥行き情報を推定して,次のフレームに再投影を行った.また,再投影誤差を最適化し,フレーム間の運動を推定した.最適化では,各ピクセルの復元信頼度を幾何学的に考慮し,精度向上を達成した.2.災害環境の地図を用いた全天球カメラの位置姿勢推定1枚の全天球カメラ画像のみを用いて,位置姿勢を推定する手法を構築した.提案手法では既知環境のモデルを利用し,映像中の直線の情報を環境モデルの直線の情報と比較することにより,位置・姿勢の推定を実現した.位置姿勢推定は6自由度の探索問題であり困難であるため,位置と姿勢を分けて推定する方法を構築した.マンハッタン仮説を用いて最初に姿勢を推定し,その後に位置を推定する手法を構築した.3.深層学習を用いた全天球カメラの運動推定・3次元復元のロバスト化歪みが大きい全天球映像の運動推定は困難である.そこで,畳み込みニューラルネットワークを用いた推定手法を構築した.提案手法では,各ピクセルの密な運動情報であるオプティカルフローを用いた.また,歪みに対応するため,全天球映像を回転させ,歪みのパターンの均等化を行った.その結果,ロバスト性及び精度の向上を達成した.1.災害環境における全天球ステレオカメラの運動推定及び3次元復元これまでは2台の全天球カメラしか用いていなかったため,エピポーラ線方向の復元精度が低い問題があった.そこで,エピポーラ線方向に方向に更に1台カメラを追加して,高精度の3次元復元方式を新規に構築する.2.災害環境の地図を用いた全天球カメラの位置姿勢推定これまでは,全天球映像内の直線の抽出に,サンプリングに基づいた手法を用いていたため,長い処理時間がかかっていた.そこで,サンプリングに基づかない直線抽出方式を新規に構築する.また,事前学習による処理の高速化を行う.3.深層学習を用いた全天球カメラの運動推定・3次元復元のロバスト化これまでの方法では,運動推定には多くの正解ラベル付きの学習データが必要であった.しかし,多くの学習データを収集することは難しい.また,学習用のデータセットによる依存性の問題も発生し,学習した環境以外で利用するとき,精度が低下する可能性がある.そこでこれらの問題を解決するため,正解ラベル付きの学習データが不要な学習手法を構築する.1.災害環境における全天球ステレオカメラの運動推定及び3次元復元災害現場では被害状況の把握を安全かつ迅速に行う必要があるため,環境を面で計測可能なカメラを用いた計測手法が有効である.一般的なカメラは視野が狭いが,全天球カメラの視野は360度であり,有効である.ただし全天球カメラでは,復元点の信頼度が方向によって大きく変化する.特に,エピポーラ線方向の復元点の信頼度は非常に低くなる傾向がある.そこで本研究は復元点の信頼度を考慮して,全天球ステレオカメラの運動推定及び3次元復元手法を構築する.2.災害環境の地図を用いた全天球カメラの位置姿勢推定災害環境にドローンを導入する場合,初期位置が既知である必要があるが,屋内環境ではGPS等の利用が不可能である.そこで,本研究では映像情報のみを用いたIndoor Positioning Systemの研究開発を行う.

ここでは,災害環境の直線モデルを既知情報として用いる.ドローンに搭載した全天球カメラで取得した映像中の2次元の直線情報と,環境地図中での3次元直線情報のマッチングによって,ドローンの6自由度位置姿勢を推定する手法を構築する.3.深層学習を用いた全天球カメラの運動推定・3次元復元のロバスト化カメラの運動推定及び環境の3次元復元を行うために,一般的な方法では映像での特徴トラッキングがベースとなる.ここで,環境によって異なる特徴が必要になる場合がある.例えば,屋内環境で直線以外は使えないことが多く.屋外環境では特徴点を使う場合が多い.このように環境に適した特徴を用いないと,カメラの運動推定・3次元復元が失敗する可能性がある.この問題を解決するため,特徴の設計をせず,データから学習可能な畳み込みニューラルネットワークを利用する.具体的には,全天球カメラの歪みを考慮した全天球畳み込みニューラルネットワークの研究開発を行う.2018年度に計画していた内容をおおむね達成できたため.詳細は以下の通りである.1.災害環境における全天球ステレオカメラの運動推定及び3次元復元全天球ステレオカメラ映像の密な情報を用いた運動推定手法を構築した.提案手法では,全天球ステレオ映像フレームを補正し,各ピクセルの奥行き情報を推定して,次のフレームに再投影を行った.また,再投影誤差を最適化し,フレーム間の運動を推定した.最適化では,各ピクセルの復元信頼度を幾何学的に考慮し,精度向上を達成した.2.災害環境の地図を用いた全天球カメラの位置姿勢推定1枚の全天球カメラ画像のみを用いて,位置姿勢を推定する手法を構築した.提案手法では既知環境のモデルを利用し,映像中の直線の情報を環境モデルの直線の情報と比較することにより,位置・姿勢の推定を実現した.位置姿勢推定は6自由度の探索問題であり困難であるため,位置と姿勢を分けて推定する方法を構築した.マンハッタン仮説を用いて最初に姿勢を推定し,その後に位置を推定する手法を構築した.3.深層学習を用いた全天球カメラの運動推定・3次元復元のロバスト化歪みが大きい全天球映像の運動推定は困難である.そこで,畳み込みニューラルネットワークを用いた推定手法を構築した.提案手法では,各ピクセルの密な運動情報であるオプティカルフローを用いた.また,歪みに対応するため,全天球映像を回転させ,歪みのパターンの均等化を行った.その結果,ロバスト性及び精度の向上を達成した.1.災害環境における全天球ステレオカメラの運動推定及び3次元復元これまでは2台の全天球カメラしか用いていなかったため,エピポーラ線方向の復元精度が低い問題があった.そこで,エピポーラ線方向に方向に更に1台カメラを追加して,高精度の3次元復元方式を新規に構築する.2.災害環境の地図を用いた全天球カメラの位置姿勢推定これまでは,全天球映像内の直線の抽出に,サンプリングに基づいた手法を用いていたため,長い処理時間がかかっていた.そこで,サンプリングに基づかない直線抽出方式を新規に構築する.また,事前学習による処理の高速化を行う.3.深層学習を用いた全天球カメラの運動推定・3次元復元のロバスト化これまでの方法では,運動推定には多くの正解ラベル付きの学習データが必要であった.