hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
PACAP高発現マウスを用いたPTSD発症リスク個人差の神経基盤解析

17番染色体遠位部位の狭い染色体領域を持つコンジェニック系統が高い情動反応を示すことを見出した。さらに解析を進めた結果、ストレス応答に関与する神経ペプチドPACAPをコードするAdcyap1遺伝子がその原因であると考えられた。この遺伝子が原因であることを示すために、発現解析などの分子遺伝学的解析を進め、さらにストレス応答ホルモンの定量などを進めることで、PACAPの高発現と高いストレス応答性が関連していることを示してきた。私たちが同定したPACAP遺伝子はヒトにおけるPTSDのリスク遺伝子として知られている。我々が見出したPACAP高発現マウスは、視床下部におけるPACAPが増加することでストレスに対する応答性が亢進しており、それによりコルチコステロンも高い。この恒常的なストレス亢進状態がどのような他の遺伝子発現の変化をもたらすか解析を行うことで、PTSDのリスクに関わる分子機構を明らかにできると期待できる。本研究では、野生マウス系統の示す高いストレス応答性の原因の一つとして、神経ペプチドPACAPの高発現が関与していることを明らかにした。このPACAP高発現はPTSDのリスクになることが報告されており、実際、PACAP高発現マウスは拘束ストレスに対して、高いコルチコステロン応答を示すことから、よりストレスに感受性が高いことが示された。このPACAPの高い遺伝子発現は、遺伝子イントロン中の2塩基配列の繰り返し回数の違いによって生じており、遺伝子多型による発現調節メカニズムの違いがこのストレス応答にかかわっていることを示した。これまで、PACAP高発現マウスは報告されておらず、今回見出したマウスおよびトランスジェニックにより新たに作出したマウス系統は、ヒトPTSDの脆弱性モデルになると考えられ、今後本モデル動物を用いた詳細な研究への道を開いた。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は、情動反応性の個体差に関わる遺伝的基盤の解明を目指して研究を進めてきた。日本で捕獲された野生由来マウス系統であるMSMは高い情動反応を示すのに対し、実験用マウス系統であるC57BL/6J(B6)は通常そのような高い情動反応は示さない。その違いに関わる遺伝子を同定するために、MSM系統由来の各染色体をB6系統の対応する染色体と置き換えたコンソミック系統を用いて解析を進めた。その結果、第17番染色体上に高い情動性に関する遺伝子が存在することがわかった。更に遺伝子同定を目的として、MSM由来の染色体領域を絞り込んだコンジェニック系統を多数作製し、それらに関して情動反応を調べることで、17番染色体遠位部位の狭い染色体領域を持つコンジェニック系統が高い情動反応を示すことを見出した。この遺伝子が原因であることを示すために、発現解析などの分子遺伝学的解析を進め、さらにストレス応答ホルモンの定量などを進めることで、PACAPの高発現と高い情動性が関連していることを示してきた。また、Adcyap1遺伝子の高発現が個体に及ぼす影響を明らかにするために、MSM系統に由来するAdcyap1遺伝子をB6個体に導入したトランスジェニックマウスの作製を進めてきた。これまでに独立のトランスジェニックラインを複数系統作製することに成功しており、現在遺伝子の発現や行動表現型の解析を進めている。平成25年度は、MSM系統で見られる高い情動性の原因の一つがストレス応答神経ペプチドPACAPをコードするAdcyap1であることを新たに発見した研究成果を論文にするために多くの時間を費やした。

研究は順調に進んでおり、その証明に必要なAdcyap1遺伝子のトランスジェニックマウスの作成も行った。現在、このマウスを用いた解析を行っているところであり、実験結果が得られ次第論文を投稿することが可能になる。さらに、ストレス応答に関して、そのストレス負荷を受けたマウスを作成するための実験を進めてきた。この実験系が確立できれば、ストレス応答により発現変化する遺伝子を網羅的に次世代シークエンサーによる解析が可能になり、大きな進展がみられるものと期待している。現在のところ、ストレスの負荷が安定せず、ストレス応答ホルモンの定量性に安定した結果が得られないため、その実験系の再検討を進めている。そのため、計画以上に進んでいるとは言いがたい。これまでの研究の結果、MSM系統の示す高い情動反応の一因はAdcyap1遺伝子の高発現にあることを示してきた。この高発現を示すコンジェニック系統に加えて、MSMタイプのAdcyap1遺伝子を高発現するトランスジェニックマウスの作製にも成功した。これらの系統は、Adcyap1遺伝子の高発現に起因する高い情動性を示すマウスであり、ストレス脆弱性を示す人の良いモデルになると期待できる。そこで、Adcyap1遺伝子の高発現マウスへのストレス負荷により、どのような生理学的また分子遺伝学的変化が生じているか明らかにする予定である。特に、ストレス負荷により発現する遺伝子群にどのような違いがあるか今後解明していく。また、こうした変化に伴い、神経系においてどのようなマイクロエンドフェノタイプの変化がみられるか明らかにしていく。
南極地域由来新奇微生物の同定とその機能解析

本研究は南極に住む微生物についてその新奇な性質を明らかにすること及び、新分類群の提案を目的とした。結果として新属または新種細菌として、Rhodoligotrophosappendicifer(突起をもった赤い貧栄養生物の意味)、Lysobacteroligotrophicus(貧栄養性のLysobacter属細菌)を提案した。また南極微生物の形態変化や生産色素に関して研究を進めた。南極露岩地域・スカルブスネスにある淡水湖・長池由来サンプルより単離された、赤色コロニーを形成し突起状の構造物を有する微生物(120-1株)の生理学的・生化学的特性について詳細な解析を行った。その結果本菌の16S rRNA遺伝子配列は既存の生物のものと相同性が低い事や、貧栄養性等の特徴が明らかになり、新属・新種細菌Rhodoligotrophos appendicifer(突起をもった赤い貧栄養生物の意味)として学術雑誌に発表した。また同地域のたなご池由来サンプルより、低温環境下でプロテアーゼやリゾチーム等様々な分解酵素を生産するLysobacter属細菌(107-E2株)について、生理学的・生化学的特性について詳細な解析を行った。その結果本菌の貧栄養性、氷点下での生育等の特徴が明らかになり、Lysobacter属の新種細菌L. oligotrophicus(貧栄養性のLysobacter属細菌)。また本菌は培養後期(定常期)において可溶性の暗褐色色素を生産する。この色素生産に関する生理学的な解析及び、色素そのものに関する分光分析により、その色素がメラニンであり、糖鎖の結合により可溶化していることがわかった。またT字やY字形の細胞構造をとる細菌(147-1株)について、AFMによりSEMでは見られなかった鞭毛の観察を行う等、新分類群提案に向けた微生物特性に関する研究を進めた。また南極で採取された岩石より単離された、培養条件や生育段階依存的に形態が変化する細菌262-7株について、細胞膜脂質とその極性基の分析等種々の解析を進め、新属・新種細菌として学術雑誌に投稿した。また本菌のゲノムに関しても全ゲノムのドラフト解析に加えて、全長が解読できなかった部分についての解析も進めた。本研究は南極に住む微生物についてその新奇な性質を明らかにすること及び、新分類群の提案を目的としている。南極にある淡水湖・長池由来サンプルより単離された、栄養源の豊富な培地では生育できない、突起状の構造物を発生する微生物(120-1株)の生理学的・生化学的特性について詳細な解析を行った。その結果、新属・新種細菌Rhodoligotrophos appendicifer(突起をもった赤い貧栄養生物の意味)として学術雑誌に発表した。また本菌は光独立の生育は示さないが、ゲノム解析では炭酸固定回路・カルビン回路や、バクテリオクロロフィルa生合成系等、光合成に必要な遺伝子のほとんどを有していた。その他に、ゲノムの構造に関する研究も行った。一方南極たなご池由来サンプルより単離された、プロテアーゼやリゾチーム等様々な分解酵素生産菌Lysobacter sp. 107-E2株について諸性質を解析したところ、本菌は-5°Cという低温環境で固体培地上にコロニーを形成すること等が明らかとなった。また本菌は培養後期(定常期)において黒色色素を生産するが、その色素が水溶性メラニンであることが予想された。南極で採取された岩石より単離された、培養条件や生育段階依存的に形態が変化する細菌262-7株について細胞膜脂質の組成などの諸性質を解析した。また次世代シーケンサーを用いて本菌のゲノム解析を行なった。その結果ゲノム全長の解読にはいたらなかったが、糖新生系やTCAサイクル等の遺伝子に加え、バクテリオクロロフィルa生合成系遺伝子のほとんどがゲノム上に見出された。しかしRubisCO等カルビン回路関連の遺伝子は見出されなかった。また262-7株の触手状突起は液体培養の時期が進むほど伸長する。そこで培養初期および培養後期の菌体膜画分について比較したところ、培養後期で増加するタンパク質の存在が示された。平成23年度では、突起物を持つ赤色細菌120-1株について生理学的・生化学的特性について詳細な解析を行い、新属・新種細菌として学術雑誌に発表した。本菌のゲノムに関して塩基配列の解読はH23年度以前に終了していたが、平成23年度はその内容に関しての解析が進んだ。また種々の分解酵素を生産するLysobacter sp. 107-E2株に関しても特性解析を進めた。その結果、生育条件の解析や、脂肪酸組成や極性期の分析など、新種提案に必要とされる解析のほとんどを平成23年度で終了することができた。特に固体培地上で、-5°Cという低温環境でコロニーを形成することは非常に興味深い。以上の結果をまとめ、平成24年度にて新種として学術雑誌への発表を行う。以上のように新属または新種の提案を目的とする研究に関しては、順調に進んでいると言える。

平成23年度では培養条件や生育段階依存的に形態が変化する細菌、262-7株に関して、新属・新種細菌として発表すべく、種々の解析を進めた。本菌はMultimanifer polymorphus(多形の多くの手をもつものの意味)の名で新属・新種細菌として学術雑誌に投稿予定である。また予定通り次世代シーケンサーを用いて本菌の全ゲノム解析を行なった所、全長の解読にはいたらなかったが、ゲノムの大部分は解析できた。今後従来のDNAシーケンサーを用いて解読を進める必要がある。しかし解析できた部分で、微生物の細胞骨格たんぱく質をコードするmreBなどの遺伝子ホモログも発見されており、触手状突起の解析には十分でもある。またM. polymorphus 262-7株の培養初期および培養後期の菌体膜画分について比較したところ、培養後期で増加するタンパク質が見られた。予定では本タンパクの解析は平成23年度に終了しているはずであったが、この部分は進行が遅れている。今後は262-7株ゲノムのうち、次世代シーケンサー解析では解析できなかった部分について従来のDNAシーケンサーを用いて解読を進めるとともに、ゲノム上に存在する遺伝子の種類について解析を進める。また同時に120-1株、および262-7株の触手状突起の正体について証拠を得るために、触手状突起生産に関係する解析を試みる。その後、遺伝子操作系の構築にとりかかるマーカー遺伝子の選定と、遺伝子を細胞内に入れる方法の発見が重要となる。マーカー遺伝子の選定には、ゲノム解析の結果や、抗生物質耐性試験の結果を参考にする。また形質転換法としては、塩化カルシウム法やエレクトロポレーション法を試すと共に、広域宿主ベクターの利用などを予定している。またこれまでに南極サンプルから、様々な新分類群を代表すると考えられる微生物が得られている。H23年度に引き続き、様々な南極由来微生物の生理学的解析と、その進化的位置づけを明らかにする。特に262-7株及び107-E2株に関しては発表に必要な解析は終了しているので、早急に学術論文をまとめ、新属または新種微生物として発表したい。また107-E2株の生産する黒色色素に関しては、さらに解析を進め、その正体を明らかにしたい。上述の通り、次年度は主に触手状突起の解析、および様々な南極由来微生物の新分類群提案を目指した解析を行っていく。この基盤になるゲノム解析の大半は既にH23年度で終了しているため、平成24年度の主な実験手法としては微生物の培養による生育特性解析や、その微生物由来タンパク質など菌体構成成分の解析等になり、新たな実験機器の購入の必要があるような研究内容はない。実験機器はこれまで使用していたものをそのまま使用可能であるため、研究費の使用用途は微生物用培地・実験試薬・遺伝子解析用試薬等、消耗品の購入が主となる。また研究発表のために、国内学会(日本農芸化学会2013年度大会/2013年3月開催予定、開催地仙台)参加も予定しており、この旅費としても使用予定である。
多民族国家におけるコミュニケーション・システム

前1000年紀広大なオリエント世界を統一するのに成功したハカ-マニシュ朝(アカイメネス朝)ペルシア帝国第3代の王ダ-ラヤワウ1世(ダレイオス1世存位522-486年)にとって、交通・通信システムの整備・拡充は、「王の代理人」たるサトラプの介在によって可能となった中央集権体制をより効率的に維持・運営していく上で必要不可欠の重要な課題であった。報告書では「王の道」と古来称される幹線道路の整備それを利用した宿駅制度、情報収集・指令伝達の方法、公用語の採用等について論じ、失行するオリエント諸国家とは明確に区別されるべきハカ-マニシュ朝の特徴として、騎馬遊牧民としての伝統を反映した、帝国のコミュニケーション・システムにおける馬の積極的な利用があることを指摘した。ハカ-マニシュ朝のオリエント支配が、その富と強力な軍事力によって支えられていたことは、言うまでもない。しかし同時代のギリシア人達が非難したような独裁者たる王による「専制」というより、むしろ被征服地における人脈や伝統・慣習をも許容し利用しつつも最大限統治の有効性を追求しようとした点にこそ、ハカ-マニシュ朝の特質があると言ってよい。ハカ-マニシュ朝の諸制度は、その後の「世界帝国」の多くに継承された。それはまさに「柔らかい専制」と呼んでいい、統合と共存が並立しうるシステムの有効性が認識されたからに他ならない。そしてそれは、現在私達が直面している異文化との共存という問題を考える上でも、重要な示唆を与えてくれることになるであろう。前1000年紀後半広大なオリエント世界を統一するのに成功したハカ-マニシュ朝(アカイメネス朝)ペルシア帝国にとって交通・通信システムの整備・拡充は、税制改革をともなったサトラプ制の確立とならぶ、重要な課題であった。従来断片的に言及されるにすぎなかったこの問題に関して、本年度は、近年あらたに利用できるようになったペルセポリス出土の王室経済文書(エラム語粘土板文書)のひとつ「城砦文書」に基づいて、イラン高原南西部における宿駅制度およびその利用実態、王や高官による「旅券」の発行等について分析・検討した。その結果当該地域の幹線道路上には20-25km間隔で宿駅が設置され、「旅券」を有する公務旅行者に対しては各宿駅で宿泊施設の利用はもちろんのこと食糧や馬糧、代替馬の提供が無料でおこなわれていたことが確認できた。さらに宿駅を利用した緊急時の情報伝達のための騎馬郵逓制度、外国人使節に対する王室ガイドの配置等についても検証例を得ることができた。まさに適切・迅速な情報の入手と輸送のネットワークの確立が国家支配・統治の手段として明確に認識されていたと言ってよい。後代の世界帝国の駅伝制、たとえばローマ帝国のクルスス・プブリクス、アッバース朝イスラム帝国のバリード、モンゴル帝国のジャムチなどが基本的にハカ-マニシュ朝の制度を踏襲したものであったことも明らかになった。前1000年紀後半オリエント世界を統一するのに成功し、史上はじめての規模で言語、宗教あるいは社会生活・経済生活の程度を異にする多民族を擁する国家の支配者となったハカ-マニシュ朝(アカイメネス朝)ペルシア帝国が、後代の「世界帝国」の範となるコミュニケーション・システム、たとえば宿駅制度・情報収集および緊急時の通信システム・公用語(アラム語)の採用・バイ/トゥリリンガルの通訳の配置など、を整備・拡充した経緯・方法を、ペルセポリス出土の王室経済文書(エラム語粘土板文書)のひとつ「城砦文書」の分析・検討の結果および同時代のギリシア語史料における諸事例の収集等により確認することができた。さらに当時の幹線道路の一部がすでに切石や砂利・砕石で舗装されていたことも、あらたに入手したイラン高原南西部における考古学的調査報告書によって追認することができた。

ハカ-マニシュ朝のコミュニケーション・システムのあるものが先行するオリエント諸国家の制度や伝統を継承・発展させたものであることはすでに指摘されているところである。しかしそれらがハカ-マニシュ朝治下においてはじめて帝国統治の一環をなす有効なシステムとして確立しえた最大の要因が、広範かつ積極的な馬の利用にあり、そしてそれを可能にしたのが王室の周到なる馬群管理システムにあったことを本研究では明らかにすることができた。まさにこれこそが、新興ペルシア人が3000年の歴史をもつオリエントの文明世界にもたらした最大の貢献のひとつである。
スペインにおける協同組合事業の地域的展開

最近のスペイン経済の特色のひとつとして、1980年代後半の協同組合の活性化が指摘される。本報告はこれまでの現地調査を踏まえた分献・統計調査を協同組合の展開に収斂させ、協同組合事業の展開・実態と地域的偏在を明らかすることを目的にしている。その結果、次のことが明らかにされた。(1)協同組合活性化はスペイン社会の独裁制から民主化への移行と並行し、新憲法発布と社会労働党政権の成立が大きく寄与していた。(2)スペインのEC加盟はフランス、オランダにおいて展開されていた先進的な協同組合運動との連携を促し、ECの社会的経済の推進制策に適応させることになった。(3)中央政府は協同組合を労働・雇用政策の一環に位置付け、ヨーロッパで最初の助成局を設置し、協同組合は全国的横断組織を結成し、スペイン協同組合の双璧が形成された。(4)市場の拡大、ヨーロッパ規格への適応、国際競争力強化、長期化した経済不況への対応として、零細事業体の協業化や零細協同組合の合併が進行した。(5)零細経営の在続、地域農産物の加工のような伝統的な防衛型組合が少なくないが、ヨーロッパのみならず国際市場へ進出する積極的な組合事業へ転じる組合が増加している。(6)協同組合には減税措置が講じられ、事業収益は社会的還元の源泉となっている。地域社会のニーズに応じた還元を行っており、組合の存続基盤の拡充に寄与している。(7)協同組合の分布は第2共和制期に協同組合運動が興隆したバスク、カタル-ニャ地方に集中しているが、資源環境の多様性、地域経済の不均衡は地域的にさまざまな協同組合事業を形成させた。スペインにおいては19世紀末にカルターニャ地方を中心に、カトリック教会の指導による貧困救済活動の一環として多様な互助的な協業体が形成され、一部は協同組合として組織化されていた。20世紀に入り、南フランスでは資本・地主階層による融和政策に吸収されたが、カルターニャ地方では第二共和制のなかで協同組合運動が展開していった。しかし、市民戦争後のフランコ体制は、これらを中央政府管轄による産業別シンジケ-トへの再編成を経て、官製の協同組合運動を促進させていった。1978年憲法は条文に「公権力は・・適切な立法により協同組合を助成する」と明文化し、自主的、民主的運営による経営体としての協同組合の再生の途が図られるようになった。中央政府の立法化に先んじて、自治権を復活させた地方州政府は個別に協同組合・協業経営体を容認していった。1982年に成立した社会労働党政権は新たな協同組合総法を制定し、基準・法規を一元化し、積極的な助成策を講じていった。とくにスペインのEC加盟が日程にのるにつれ、各種商品のEC基準への準拠や国際競争への対応として中小零細経営体の集団化が政策課題となり、中央政府は組織強化と協同組合の育成に巨額な予算を計上していった。1986年にECに加盟することになり、EC自体も「社会的貢献に寄与する協同組合」と位置付け、各国の協同組合を中心とする社会的経済への助成措置を図ることになった。このようなECの政策を背景としながら、1991年にスペイン政府は世界で最初の社会的経済助成局を設置した。また、協同組合自身も政府の支援を受けつつ、1993年に横断的な全国組織を設立している。スペインにおける協同組合事業は多様に及んでいるが、事業の空間的な拡がりからすると、地域社会に密着した狭域的事業と全国的に事業を展開する広域的な事業に大別される。前者の典型例が電化協同組合である。

1920年代に零細山間集落の電化を目的に設立された組合は、独占的電力企業に吸収されながら淘汰されていったが、今日にいたるまで事業を継承している組合が存在する。住民の大半を組合員としているヴォレンシア県クレビジェンテ組合は、自営発電所の建設し余剰電力は電力企業に販売している。組合事業収益を集会所や遺体安置所建設など地域社会のニーズに対応した還元を行うことによって存続の基盤を強化している。また、他の組合の多くは電力企業からの高圧電力を購入し、集落内に変電所を設置して組合員世帯に配電している。これは電力企業の電圧別価格差を利用したものである。広域的事業は幾つかの組合を傘下にした連合会で展開され、ヴァレンシア県のアネコ-ブや北部オレンセ県のコレンを典型例としている。アネコープは柑橘輸出協同組合を母体としており、国内中央部から北部へと傘下組合を拡大しつつ、取扱果実を多角化することによってスペイン有数の輸出業者に成長している。コレンは県内の中小組合を統合しつつ、家禽・酪農品に加えて地域特産の栗加工品生産に特化している。これらの組合はスペインのEC加盟に伴う市場の拡大に対応した協同組合事業の再編成の事例としても位置付けられる。
大腸菌機能未知GTP結合タンパク質の構造・機能相関

ゲノム情報が蓄積するに従って、バクテリアの遺伝子の中には、高度に保存されていながら機能が不明のGTP結合タンパク質遺伝子群が存在していることが明らかとなってきた。これらの機能を明らかにする目的で、大腸菌のERA,mnmE,lepA,yihA,ychF,yhbZとengAの各遺伝子を発現ベクターpET21aにクローニングした。このうちMnmEタンパク質をHis-tag融合タンパク質として発現させた。MnmEタンパク質はtRNAのアンチコドン1文字目の修節への関与が示唆されているが、その詳細は不明である。そこで、同じ修飾への関与が示唆されているGidAタンパク質との相互作用をnativeアガロースゲル電気泳動により観察したところ、両者が複合体を形成することが明らかとなった。今後、tRNAとの相互作用が見られるかどうかを解析していく予定である。また、タンパク質相互作用を検出する一手法として、His-tag融合MnmEタンパク質をNi-NTAアガロースに結合させ、これをMnmE固定化樹脂に早立てたアフィニティーカラムクロマトグラフィーにより、樹脂に吸着するタンパク質群を大腸菌細胞抽出液から回収した。これらについては、ペプチドマスフィンガープリント法によりタンパク質を同定した。現在、同定されたタンパク質とMnmEが実際に相互作用するかどうかを検定している。また同様の実験を他のGTP結合タンパク質についても行うことで、これら機能未知GTP結合タンパク質の機能に迫りたいと考えている。
昼・夜間の自動車運転中の眠気と開眼状態及び各種生理パラメータの特性に関する研究

目的:本研究は、眠気度と眼に関するパラメータ(開瞼度、瞬目回数、眼球運動量)及び生理的パラメータ(脳波や心電図等)との関係について定量的解析を行い、それらの昼と夜における特性を明らかにして、居眠り運転防止対策の資料とすることを目的とした。実験方法:まず、開瞼状態等をオンラインで計測するシステムを開発した。頭部に固定した小型CCDカメラで眼を撮影し、画像処理専用LSI搭載ボードとパソコンで処理した結果、眼裂幅等を時間分解能10Hz、空間分解能0.1mmで計測できた。次に、健常成人8名に市街地走行中の車の運転席から前方を撮影した映像を見せ、自動車運転を模擬した状態での開瞼度、瞬目回数、眼球運動量、脳波(O_2-O_3)、心電図、呼吸を測定した。測定は午後2時と午後10時からの1時間づつについて行った。主観的ねむけ度は、visual analogue scale(VAS)の記録を実験開始時から5分毎に、関西学院式眠気尺度(KSSテスト)の記録を開始時と終了時に行った。結果:1時間全体の平均値では、VASについては、最も強く眠気を感ずる時を100、最も覚醒している時を0とした場合、昼が66【.+-。】13に対し夜は54【.+-。】15で、昼の眠気のほうが有意に強かった(p<0.03)。また、心電図のR-R間隔は昼が0.830【.+-。】0.169秒、夜は0.882【.+-。】0.177秒で、夜間の方が有意に長かった(p<0.05)。眼裂幅、瞬目回数、眼球運動量、脳波の%αパワーについては、昼間と夜間での有意差はみられなかった。個々のケースに注目すると、眼裂幅はVASが8090まではほとんど変化がみられなかったが、50以上では、同じ程度の眠気であっても眼裂幅が夜間の方が小さいケースが5例中3例あった。脳波の%αパワーは、同程度のVAS同士の比較した場合、昼と夜の強さ関係には一定の傾向がみられなかった。まとめ:夜間では眠気を感じていなくても、眠いと感ずる昼に比べて必ずしも%αパワー値が小さくなく、また心拍数は夜間で有意に低かったことから副交感神経系が強く作用していることが考えられた。夜間では被検者が眠気を感じていない場合でも生理的には活動的でない状態にあり、夜間の運転には十分な注意が必要であることが示唆された。近年の車の普及に伴い、長距離運転や夜間走行による疲れからの居眠りによる交通事故が頻発しており、種々の防止策が考案されてきた。

本研究は、眠気度と開瞼状態、瞬目、眼球運動などの開眼状態を表す各パラメータ及び脳波や心電図等の生理的パラメータとの関係について詳しい定量的解析を行い、昼と夜における特性を明らかにすることで、実用化への資料とすることを目的とするものである。本年度は主に開瞼状態を測定する画像処理システムの開発を行った。これまで、開瞼度は被検者から12m離れた位置より撮影した映像を解析して求めてきたが、体動で眼の位置がずれることによる雑音が混入しやすい欠点があった。そこで、被検者の頭部にCCDカメラを装着して安定した映像を供給し、また、これまでビデオ映像を再生してオフラインで行ってきた解析を、撮影時にオンライン解析し、その結果をDA変換して脳波、心電図、呼吸等の信号と共にデータレコーダに記録できるようにシステムを開発した。具体的には、1.7cm^φ×5.5cmの小型CCDカメラを頭部に固定して顔の前約9cmの位置から片眼を撮影し、画像処理専用LSI搭載ボードを用いて眼裂幅をオンライン計測するものである。これにより、時間分解能が約10Hz、空間分解能が0.1mmのオンライン自動計測が可能となった。現在、このシステムを用いて測定を行っている。今後、引き続き多数の被検者について実験を行い、昼と夜での開眼状態及び各種生理パラメータの特性の違いについて研究を進める予定である。また、画像処理ボードは計測窓内にある像の重心位置の算出も可能であるため、この機能を応用すれば眼球運動を画像から計測することも可能である。現在使用している眼球運動測定装置と機能を比較しながらシステムを開発し、計測に役立てたい。近年の車の普及に伴い、長距離運転や、夜間走行による疲れからの居眠りによる交通事故が頻発しており、その防止策が求められている。本研究は、眠気度と開瞼度、瞬目回数、眼球運動量の眼に関するパラメータ及び脳波や心電図等の生理的パラメータとの関係について定量的解析を行い、それらの昼と夜における特性を明らかにして、居眠り運転防止対策の資料とすることを目的とした。健常成人7名に市街地走行中の車の運転席から前方を撮影した映像を見せ、自動車運転を模擬した状態での記録を午後2時と午後10時に各1時間づつ行った。測定パラメータは開瞼度、瞬目回数、眼球運動量、脳波(O_z・O_3)、心電図、呼吸である。主観的ねむけ度は、analog visual scale(AVS)の記録を実験開始時から5分毎に、関西学院式眠気尺度(KSSテスト)の記録を開始時と終了時に行った。脳波は%αパワーについて、心電図はR・R間隔について解析した。眼に関する各情報は約10Hz、空間分解能0.1mmで5分毎の平均値を求めた。1時間全体の平均値では、AVSについては、最も強く眠気を感ずる時を1、最も覚醒している時を0とした場合、昼が0.66±0.13に対し夜は0.54±0.15で、昼の眠気のほうが有意に強かった(p<0.03)。また、心電図のR・R間隔は昼が0.830±0.169秒、夜は0.882±0.177秒で、夜間の方が有意に長かった(p<0.05)。眼裂幅、瞬目回数、眼球運動量、脳波の%αパワーについては、昼間と夜間での有意差はみられなかった。個々のケースに注目すると、眼裂幅はAVSが0.80.9まではほとんど変化がみられなかったが、0.5以上では、同じ程度の眠気であっても眼裂幅が夜間の方が小さいケースが5例中3例あった。脳波の%αパワーは、同程度のAVS同士の比較した場合、昼と夜の強さ関係には一定の傾向がみられなかった。夜間では眠気を感じていなくても、眠いと感ずる昼に比べて必ずしも%αパワー値が小さくなく、また心拍数は夜間で有意に低かったことから副交感神経系が強く作用していることが考えられた。以上より、夜間では被検者が眠気を感じていない場合でも生理的には活動的でない状態にあり、夜間の運転には十分な注意が必要であることが示唆された。
チタン系生体材料に発現する長期抗菌性の機構解明

医療用インプラント材料であるチタン(合金)にUV光を照射すると7日という長時間、抗菌性が持続する。単なるUV処理で発現する長期抗菌性は光触媒作用や従来の抗菌理論では全く説明がつかず、材料科学的なメカニズムは不明であり、この研究では、UV光照射で発現するチタン(合金)材料の長期抗菌性の機構を解明する。研究を3因子、1)長期抗菌性を発現させる条件の最適化、2)その時の表面構造と状態の把握、3)抗菌作用の源と持続性の原理を学術的に明らかにする、に分けて遂行し機構解明をする。成果は、効果的・安全な新規抗菌機能の設計と、更には院内感染や院内衛生の対策にも繋がることが期待される。
非専門家向けロボットサービス開発フレームワーク

サービスロボットの実用化にはロボットの専門知識を持たない技術者が容易に開発やSIをできる基盤が必要である。本研究はこのための基盤の提供を試みた.具体的には、マルチ実装を許容するRSIのサービス基盤上に、必要とされる既存機能モジュールの統合機能を実現し、リアルタイム音声通信機能を統合した。移動ロボット向けには、シミュレターや遅れを隠蔽する遠隔ナビゲーションサービスを統合した。観光・イベント向けには、本基盤を用いてクラウド上にアクティブセンシングモデルを試作し、大規模イベントで有効性を検証した。本研究は当初目標を達成し、さらに目標を超えた、サービスロボットのマーケティングの活用の可能性が得られた。本研究では,ロボット工学の専門知識を持たないプログラマが容易にロボットサービス開発に参画するためのロボットサービス統合基盤の提供にとりくんでいる.研究は,研究単位1(ベース機能開発)と研究単位2(遠隔ToolKit)を本年度,次年度より研究単位3(統合・実装・評価)と単位を分割して進めている.以下,単位毎に実績を記載する.研究単位1では,(1)RTM/RTCを,我々が提案するサービス統合基盤上で相互運用できることを示した.RTM/RTCの例として,公開されているRTM上のSLAMモジュールを採用し,RSNP/RTM gatewayによりRSNP遠隔操作サービスへ接続し,RSNPとSLAMモジュールとの統合をシミュレーション環境上で実現した.さらに,(2)インターネットを介した音声通信機能をもつロボットシステム構築のための統合技術の基礎部分の試作を完了した.音声通信機能のRSNPへの統合は,RSNPの既存のプロトコル上に音声データを載せることで実現し,ここにキューイング機構を導入し,キューアクセス方式を工夫することにより音声の遅れを減少できた.本試作の音声の伝達遅れはIP電話に相当する.研究単位2は,ロボットの遠隔操作ツールキットの開発である.このツールキットに必要な汎用モジュールとして,ソフトウェアシミュレータ環境との連携によるトレースサービスを提案した.本トレースサービスは,移動ロボットの軌跡表示などの視覚情報を中心として,ロボット移動情報の表示,ロボット操作/実行の履歴を表示する.さらに,シミュレータ機能を使って,衝突,エラー等の回復処理を扱える.研究単位3では,フレームワークの自己拡張構造について,開発ユーザとの議論が開始されており,開発ユーザが定義したプロファイルをロボットサービス統合基盤上でコミュニティのAPIとして広く利用できる体制の検討を行った.本研究では,ロボット工学の専門知識を持たないプログラマが容易にロボットサービスを開発に参画するためのロボットサービス統合基盤の提供にとりくんでいる.研究は,研究単位1(マルチ実装を許容する相互運用可能なロボットサービス統合基盤のベース機能),研究単位2(遠隔ToolKit)を昨年度から,研究単位3(統合・実装・評価)を本年度から進めている.以下,単位毎に実績を記載する.研究単位1では,昨年度, RSNP/RTM gateway,Named Pipeを活用した汎用プラットフォーム連携機能を研究試作し,RTMインターフェースを持つSLAMモジュールと本ロボットサービス統合基盤上で相互運用が実現した.またTロボットとの連携を実証した.また,ロボット向け音声通信機能も本統合基盤に統合した.本年度は,前者と研究単位2の一部とともに論文化した("ネットワークを活用したロボットサービスのための非専門家向け開発フレームワークの提案",日本ロボット学会誌).音声通信機能は,iOSだけでなく,サイネージロボットとしてwindows上でも実装し相互運用可能を検証した.研究単位2では,昨年度,ツールキットのベースとしてソフトウェアシミュレータ環境との連携によるトレースサービスを提案/試作したが,本年度は,これに組み込むクラウド型の遠隔ナビゲーション手法を研究し発表(IROS2015)した.研究単位3では,本技術を基に実世界データの収集と活用に着目し,本統合基盤を用いたロボットサービスのマーケティングへの活用を提案し大規模イベントにて実証実験を行った.結果,昨年度試作した自己拡張機能の有効性,サービス構築の容易性と上記のサイネージロボットを含め複数種のロボットによる統合基盤の相互運用性を検証した.これらは,日経産業新聞等に掲載され,また,国際学会(EAIS 2016)等で発表する予定である.本年度は,実世界データの収集と活用に着目し,昨年度の研究成果である本統合基盤を用いることにより,本統合ロボットサービスのマーケティングへの活用が可能であるとの考えを基に,主に研究単位3に人的資源を集中した.結果,本研究に於ける種々の検証ができ,スケジュール的には前倒しとなった.さらに,ロボットサービスのマーケティングへの活用という新しい分野の可能性が得られた.その分,研究単位2は理論研究にとどまった.具体的には以下の通り:研究単位1では,汎用プラットフォーム連携機能が有効であったことから,c++, python, javaなど多くのプログラミング言語や異なるプラットフォームのモデルに容易に適用できることが検証でき,"ネットワークを活用したロボットサービスのための非専門家向け開発フレームワークの提案",日本ロボット学会誌にて論文化され,ほぼ,目標が達成され完了とした.研究単位2は,本年度は,クラウド型の遠隔ナビゲーション手法の理論的な研究にとどまった.研究単位3では,(1)フレームワークの自己拡張機能を用いたアンケートサービスの構築と,ネットワークやロボット等に対する非専門家によるソフトウェア開発に於ける開発効率化を検証した.(2)マーケティング向けに本統合基盤を用いたロボットサービスのへの活用を試み,ビッグサイトで開催された大規模イベント(国際ロボット展2015,産業交流展2015)にて実証実験を行い,各種の検証を行った.(3)ロボットサービスのマーケティングへの活用という新しい分野の可能性については,旅行業者(大手を含む)とヒアリングを行い好印象が得られ,イベント業者とのヒアリングでは実イベントでの利用の提案があった.上記により,本研究はおおむね順調に進展しているといえる.

本研究の目標は,ロボットの専門知識を持たないプログラマが容易にロボットサービスを開発に参画できるロボットサービス統合基盤(以降基盤と呼ぶ)の提供である.研究を3つの研究単位に分け実績を述べる.研究単位1(マルチ実装を許容する相互運用可能な基盤のベース機能):28年度は,本基盤の通信層として軽量なWebSocketの組み込みを検証した.研究期間全体を通し,汎用プラットフォーム連携機能の構築,RTM/ROSインターフェースを持つSLAMモジュールと本基盤上で相互運用,実ロボットとの連携,リアルタイム音声通信機能の本基盤への統合を行い,結果,基盤の十分なベース機能を実現した.研究単位2(サービス開発フレームワークの提供):基盤機能の一つとして遠隔ナビゲーションの可能性を検証した.実際,前年度までに,ソフトウェアシミュレータ環境との連携を検証し,トレースサービスを提案/試作し,遠隔ナビゲーション手法を考案し, 28年度に統合した.研究単位3(ロボットの非専門化のロボットサービス開発への参画):本基盤を用いたロボットサービスのマーケティングへの活用を提案した.28年度は,昨年度の実証に基づき,多国語化,スマホロボの実現,アンケートサービスのシステム構築,大規模イベント・国際学会・観光地・商店街等で実証実験を実施した.研究期間全体を通し,上記の他,自己拡張機能,サイネージロボット等,アンケートサービスの仕様化が実現し,ロボットの非専門化の参入が可能になった.また,プレスリリースを行い多くのメディアに掲載された.このように,本研究は当初の目標を達成し,目標を大きく超える,マーケティングの活用への展開が得られた.結果,人工知能学会1本,ロボット学会3本へ論文(査読付)を掲載した.次年度以降は,「非専門家向けロボットサービスプラットフォームの高度化」として展開する.サービスロボットの実用化にはロボットの専門知識を持たない技術者が容易に開発やSIをできる基盤が必要である。本研究はこのための基盤の提供を試みた.具体的には、マルチ実装を許容するRSIのサービス基盤上に、必要とされる既存機能モジュールの統合機能を実現し、リアルタイム音声通信機能を統合した。移動ロボット向けには、シミュレターや遅れを隠蔽する遠隔ナビゲーションサービスを統合した。観光・イベント向けには、本基盤を用いてクラウド上にアクティブセンシングモデルを試作し、大規模イベントで有効性を検証した。本研究は当初目標を達成し、さらに目標を超えた、サービスロボットのマーケティングの活用の可能性が得られた。研究単位1-(1)RTMとRSNP連携機能を実装し,SLAMや,都技研のT型ロボットに適用し評価を行った.
幾何学的諸構造とそのモジュライ空間

代表者は、階付き擬ノルム代数の概念を導入し、例えばpartialなコンパクト化に於てはMixed Hodge構造のアナロジ-としてのWeight filtrationをcanonical ringの場合にも得た。また名大向井氏と共同で4次のdel Pezzo曲面のモジュライ空間のGromovコンパクト化の具体的表示を得たが(裏面の第一番目の論文参照)、これは更に3次や2次のdel Pezzo曲面のモジュライ空間のGromovコンパクト化も具体的に書くことが可能であることを示唆している。一方、榎一郎は川又ーViehwegの消滅定理をコンパクトKahler多様体の場合にまで拡張したが、それはCalabi予想の解を用いる微分幾何学的な証明に基いている。彼は更にコンパクトKabler多様体上の数値的半正直線バンドルに対する強Lefschetz型定理とKollarの単射性定理を示し、この応用として3次元極小ケ-ラ-空間に対する豊富予想を解決した(部分的には裏面の第四番目の論文参照)。その証明はモジュライ空間の研究や代数多様体の分類理論に於て、一般次元でも有効な議論を多数含む。またYangーMills場のモジュライ空間の研究はベクトル束のモジュライ空間の微分幾何学的研究を促し、特に東北大板東氏によりtorsion free sheafの微分幾何学的研究などを通して、興味深い結果がベクトル束のモジュライ空間のコンパクト化に関し、得られている(部分的には裏面の最後に書かれている書物の板東氏による記事などを参照)。こうして、幾何学的諸構造とそのモジュライ空間に関する様々な結果が、現在も我々の研究グル-プを一つの核として、出てきつつある。
シンボリックデータ解析による大規模及び複雑なデータに対する解析法の研究

本年度は,前年度の研究成果の論文化と非重み付有向グラフに対するgraph embeddingに関する研究を行った.前年度の研究成果の論文化を通して, reduced k-means (RKM)法とfactorialk-means (FKM)法という異なる2つの次元縮約クラスタリングが漸近的に同等となる場合があることを新たに明らかにした.また,次元縮約クラスタリングのFKM法に関して,あまりtightではないが大偏差不等式を導出した.これにより, k-means法, RKM法, FKM法の違いが明確なものとなった.RKM法の漸近的挙動に関する研究成果はScandinavian Journal of Statisticsに採択され, FKM法に関する漸近的挙動の研究成果は, Annals of the Institute of Statistical Mathematicsに採択された,さらに,距離ベクトルを用いた高次元小標本データに対するクラスタリング法とそのラベルの一致性に関する研究成果に関しても,論文化し現在投稿中である.さらに, Hamburg大学のUlrike von Luxburg教授の下へ2013年5月末2月末まで留学し,非重み付きグラフに関するgraph embeddingの共同研究を行った.具体的には,非重み付きグラフに対して,背後にユークリッド空間上の幾何的構造があると仮定し,与えられた近接行列もっている幾何的構造を低次元空間に可能な限り再現する方法であるLocal Ordinal Embeddingを提案した.さらに,各頂点がユークリッド空間上のある分布からサンプリングされていると考えるrandom geometric graphを仮定し,もっとも近いk個の対象にのみ辺を与えるk-近傍グラフを想定し,頂点数nが無限大に発散すればn x nの0-1行列から元のユークリッド空間上の布置が再現可能かという問題について肯定的な解を与えた. Isomapのように近傍の距離が分かっている設定であれば, kをlog nと同じ具合に設定すれば再現可能であるが,非重み付きグラフの場合kの数をlognのオーダーより多く設定しなければならない.これが,非重み付k-近傍グラフのkと距離の順序情報が密接に関係していることに起因していることも明らかにした.なお,この研究成果は.機械学習のtop conferenceであるICML 2014に採択された.(抄録なし)本年度は,大規模及び複雑な非類似性データに対するMDSの研究と次元縮約とクラスタリング法の同1時分析法に関する研究を行った.MDSに関する研究では,これまで扱ってきたパーセンタイル値非類似性データに対するMDSの最も一般的なモデルであるnon-concentric modelを提案した.また,このnon-concentric hyperbox modelの最適化は複雑な制約付き最適化となり最適化が困難であったが,パラメータの置き方によっては無制約の最適化問題に帰着できることを示した.さらに,非対称非類似性データに対するMDSについても既存のモデルであるradius distance modelの一般化を行った.radius distance modelは,対象を超球で表現し,非対称性を球の半径で表現するモデルであり,例えばブランドスイッチデータを視覚化すると商品のブランド力の強弱が半径の大小で表現される.しかし,これのモデルでは,特定の商品への流出が起こりやすいといった方向のある非対称性が上手く表現できない.そこで,各対象が回転を許した一般楕円体で表現されるモデルへと拡張した.本モデルを用いることで,非対称性の方向も表現が可能となった.例えば,どの商品からどの商品へブランドスイッチが起きやすいかという重要な性質を視覚化することができる.いずれの提案手法も国際誌への投稿に向け,論文執筆中である.次元縮約とクラスタリング法の同時分析法に関する研究では,これまでに提案されているRKM法とFKM法に関して,推定最が強一致性をもつための十分条件を明らかにした.クラスタリング法に関して本研究のような統計的性質の理論研究は少なく,非常に重要な結果を示すことができた.証明は,Blum-DeHardt typeの一様大数の強法則に基づいており,サンプルが定常かつエルゴード的であれば強一致性は成り立ち,i.i.d。性を必要としない.RKM法,については,i.i.d.性の仮定と確率分布の台が有界であるという条件の下で,収束レートを明らかにした.これらの結果については現在2本の論文を投稿中であり,査読中となっている.本年度は,前年度の研究成果の論文化と非重み付有向グラフに対するgraph embeddingに関する研究を行った.前年度の研究成果の論文化を通して, reduced k-means (RKM)法とfactorialk-means (FKM)法という異なる2つの次元縮約クラスタリングが漸近的に同等となる場合があることを新たに明らかにした.また,次元縮約クラスタリングのFKM法に関して,あまりtightではないが大偏差不等式を導出した.これにより, k-means法, RKM法, FKM法の違いが明確なものとなった.RKM法の漸近的挙動に関する研究成果はScandinavian Journal of Statisticsに採択され, FKM法に関する漸近的挙動の研究成果は, Annals of the Institute of Statistical Mathematicsに採択された,さらに,距離ベクトルを用いた高次元小標本データに対するクラスタリング法とそのラベルの一致性に関する研究成果に関しても,論文化し現在投稿中である.さらに, Hamburg大学のUlrike von Luxburg教授の下へ2013年5月末2月末まで留学し,非重み付きグラフに関するgraph embeddingの共同研究を行った.具体的には,非重み付きグラフに対して,背後にユークリッド空間上の幾何的構造があると仮定し,与えられた近接行列もっている幾何的構造を低次元空間に可能な限り再現する方法であるLocal Ordinal Embeddingを提案した.

さらに,各頂点がユークリッド空間上のある分布からサンプリングされていると考えるrandom geometric graphを仮定し,もっとも近いk個の対象にのみ辺を与えるk-近傍グラフを想定し,頂点数nが無限大に発散すればn x nの0-1行列から元のユークリッド空間上の布置が再現可能かという問題について肯定的な解を与えた. Isomapのように近傍の距離が分かっている設定であれば, kをlog nと同じ具合に設定すれば再現可能であるが,非重み付きグラフの場合kの数をlognのオーダーより多く設定しなければならない.これが,非重み付k-近傍グラフのkと距離の順序情報が密接に関係していることに起因していることも明らかにした.なお,この研究成果は.機械学習のtop conferenceであるICML 2014に採択された.本年度は,大規模及び複雑な非類似性データに対するMDSの研究と次元縮約とクラスタリング法の同時分析法に関する研究を行い,どちらの研究においても一定の研究成果を残すことができている.MDSに関する研究では,提案手法を国際誌への投稿に向け,論文執筆中である.また,クラスタリング法に関する研究については,現在2本の論文を投稿中であり,査読中となっている.クラスタリング法に関する研究は,手法の開発が主流となり,非常に多くの方法が提案されている.一方で,それら方法の統計的性質は十分に明らかにされていない.そのため,クラスタリング法の理論整備は非常に重要な課題である.そこで,spectral clusteringを中心にクラスタリング法の統計的理論を先駆的に研究されているvon Luxburg先生の下へ研究留学し,クラスタリング法の統計理論の研究を中心に行う.(抄録なし)
対称空間の幾何学的理論とその応用

長野は対称空間の指数とg-指数とそれに関連する自己交差数との決定,およびその応用を行った。指数の値は(Hirzebruch-Slodowyより前に)報告済みであったが,証明を詳しく与えることにした.その特徴はg-指数と自己交差数との関連を利用することによって簡単であるばかりでなく幾何学的な情報が得られる点にある.g-指数定理のほかに作用する円群U(1)の固定点集合の指数との関係を与える服部・谷口の定理も併用して,部分空間の指数との関係式を与えたのもその例である.さらに一群の例外型の空間におけるある特定の部分空間の二つの交わりが必ず「直角正三角形」を含むという定理,これはこの型の空間にいわば共通に存在するコホモロジー類の存在より精密な幾何学的定理である.次の研究課題としてのツウィスタ空間および等長変換群より「大きな」変換群とに関連した微分方程式で定義できる不変量などの研究は準備段階にあるが順調に進展している。金行は,双極化した複素数体上の半単純リー環には階別化が伴うことを証明した.(逆は既知.)長友は,四元数ケ-ラ空間の反自己双対接続のモヂュライの研究を進めた.例えばその空間が複素グラスマン空間でその上の線型束のChern類がある仮定を満たすとき,等質束であり接続が標準的なものに限ることを証明した.Chern類がある別の条件を満たすときにはモヂュライが複素射影空間上の「円錐」であることを示した.長野は対称空間の指数とg-指数とそれに関連する自己交差数との決定,およびその応用を行った。金行は,双極化した複素数体上の半単純リー環には階別化が伴うことを証明した.(逆は既知.)長友は,四元数ケ-ラ空間の反自己双対接続のモヂュライの研究を進めた.例えばその空間が複素グラスマン空間でその上の線型束のChern類がある仮定を満たすとき,等質束であり接続が標準的なものに限ることを証明した.Chern類がある別の条件を満たすときにはモヂュライが複素射影空間上の「円錐」であることを示した.
非透視投影画像のレンダリングに関する研究

絵画などの手書き画像には、通常の透視投影では得られないような映像表現上の効果が用いられることがある。このような非透視投影画像をCGにおいて作成する研究を行い、以下のような成果を得た。(1)実写画像を用いた画像の合成による非透視投影画像の作成に関しては、iPhoneのような簡易な撮影デバイスを用いて動画像を作成し、得られた画像列から光線空間を構成し、非透視投影画像を生成する手法を開発した。(2)3次元形状モデルを用いた非透視投影画像の生成に関しては、OpenGLとシェーディング言語のGLSLを使用し、FFDにより幾何形状を変形させることで、非透視投影画像をリアルタイムで生成する手法を開発した。通常の透視投影では得られない非透視投影を生成する技術は、絵画やイラスト、セルアニメーション風の画像生成から、強調などの映像表現上の効果や情報可視化などにも応用が考えらえる。本研究は非透視投影画像を生成する手法に関する研究であるが、生成手法は2つに分類することができる。一つは実写画像を用いた非透視投影画像の生成であり、もう一つはCGモデルを用いた非透視投影画像の生成である。今年度は、CGモデルを基にした非透視投影画像の生成に関する研究を行った。通常の透視投影画像の生成には、リアルタイムに画像生成を行う手法と画像生成時間はかかるがフォトリアルな画像生成を行う手法の2種類が存在する。非透視投影画像の生成には、通常フォトリアルな画像を生成できるレイトレーシング法を使用するが、画像生成に時間がかかるという問題点があった。そこで、レイトレーシング法と同等の画像をリアルタイムに生成できる手法を提案した。提案手法は、通常の透視投影画像の生成をリアルタイムに行うZバッファ法を利用できるように、あらかじめ物体を変形しておくことが特徴である。通常の透視投影画像では、視点は1つのみである。非透視投影画像の中には、多数の視点を持ち、それらの視点位置での画像を統合した画像を生成する多視点合成画像がある。提案手法は、多視点合成画像をZバッファ法で生成できるように、通常の透視投影のための変形とFFDによる物体変形の両方を行うことで、事前計算を一度行っておけば、リアルタイムで多視点合成画像の生成を行うことができる。通常の透視投影では得られない非透視投影を作成する技術は、絵画やイラスト、セルアニメーション風の画像生成から、強調などの映像表現上の効果や情報可視化などにも応用が考えられる。本研究は、非透視投影画像を作成する手法に関する研究であり、大きく分けると、実写画像を用いた非透視投影画像の作成とCGモデルによる非透視投影画像の作成に分けられる。実写画像を用いた画像合成に関しては、iPhoneのような簡易な撮影デバイスを用いて動画像を撮影し、得られた連続的な画像シーケンスから非透視投影画像を生成する手法を提案した。高価な撮影機器を使用しなくても、比較的高画質な非透視投影画像が作成できることを示した。CGモデルを基にした非透視投影画像の作成に関しては、リアルタイムアプリケーションを作成するためのAPIであるOpenGLとシェーディング言語であるGLSLを使用することで、非透視投影画像をリアルタイムに作成できることを示した。非透視投影画像を作成するために指定するパラメータをかえた画像をリアルタイムで生成できることにより、パラメータを変化させることによる画像上での効果を確認することができるようになった。通常の透視投影では得られない非透視投影画像を生成する技術は、絵画やイラスト、セルアニメーション風画像の生成から、画像の強調などの映像表現上の効果や情報可視化などにも応用が考えられる。例えば、絵画においては、唯一の視点から複数の対象物体を見る透視画とは異なり、複数の物体それぞれに対して複数の視点から見る多視点投影の技法が用いられることがある。その他の身近な例では、手持ちビデオカメラで撮影した画像から作成したパノラマ写真やスリット状のカメラで撮影された短冊状の画像を並べて合成した画像も非透視投影画像である。CG(コンピュータグラフィックス)において、このような非透視投影画像を生成する手法は、2種類に分類できる。1つはCGの3次元形状モデルを用いた画像生成であり、もう1つは実写画像を用いた画像の合成である。本研究では、この2つの両方を対象とする。1つ目のCGの3次元形状モデルを用いた画像生成に関しては、リアルタイムアプリケーション作成APIであるOpenGLとシェーディング言語GLSLを使用して、リアルタイムに非透視投影画像を作成する手法の開発を平成24年度と平成25年度で行った。平成26年度は、物体変形を行うことで非透視投影画像を作成する手法を市販3次元CGソフトウェアに組み込むため、物体変形のプログラムに任意3次元形状の入出力部分を作成した。もう1つの実写画像を用いた画像の合成により非中心投影画像を作成する手法に関しては、画像の2次元射影変換による非中心投影画像合成を行うために、カメラを平行移動して撮影した画像列からパノラマ画像を作成する研究を行った。