論文 - 原田　利宣

デザインコンセプト立案へのラフ集合の応用 : 自動車フロントマスクデザインをケーススタディとした形態とイメージとの関係明確化

井上 拓也, 原田 利宣, 榎本 雄介, 森 典彦

デザイン学研究 ( 日本デザイン学会 )  49 ( 3 ) 11 - 18   2002年  [査読有り]

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商品企画者やデザイナーには,製品の形態要素とイメージとの関係を知識として得たいという要望がある.また,近年,ある結果(例えばイメージ)を成立させるための最も少ないカテゴリー(形態要素)の組み合わせを得ることができるラフ集合(Pawlak,1982)が注目されている.そこで,本研究では自動車のフロントマスクデザインをケーススタディとし,ラフ集合を用いて形態要素とイメージとの関係を明らかにし,デザインコンセプト立案への応用を試みることを目的とした.以下の3つに関して研究を行った.(1)ラフ集合による縮約と数量化理論第II類との推論結果比較を行った.(2)縮約併合アルゴリズムによるデザインシミュレーションを行った.(3)多人数における縮約併合アルゴリズムの開発を行った.その結果,ラフ集合によって得られる縮約やそれら縮約の併合により,デザインコンセプトへ用いることができる知識の獲得が可能であることが考察された.

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Reconstruction of time-varying 3D left ventricular shape from multiview x-ray cineangiocardiograms.

Masamitsu Moriyama, Yoshinobu Sato, Hiroaki Naito, Masayuki Hanayama, Takashi Ueguchi, Toshinobu Harada, Fujiichi Yoshimoto, Shinichi Tamura

IEEE Trans. Med. Imaging   21 ( 7 ) 773 - 785   2002年  [査読有り]

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VRシステムを用いた自動車インテリアデザイン評価に関する研究

原田 利宣, 石田 智子, 吉本 富士市

デザイン学研究 ( 日本デザイン学会 )  49 ( 3 ) 61 - 68   2002年  [査読有り]

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自動車インテリア評価に関する既存研究例には,写真や2次元CG,実車を用いて評価したものが多い。写真や2次元CGは室内空間という臨場感に欠け,実車は精度が高くリアルだが,意図した形態要素を含んでいるとは限らない。そこで,本研究では立体感,スケール感を再現できるVRシステムを用いてより精度の高いデザイン評価を行うことにより,インスツルメントパネルを構成する形態要素と印象との関係を明確化することを目的とした。まず,既存車39車種のインパネを計測し,プロポーション,面構造,曲線(面)の3つの視点から分析を行った。それによりインパネ形状に影響を与える形態要素を抽出し,それらを用いて実験計画法によるVRモデルの作成を行った。次に,作成したVRモデルを10語の評価用語を用いて評価実験し,主効果を求め,分散分析,t検定を用いてどの形態要素がどのような印象に影響するのか調査した。その結果,各評価用語に対し影響すると考えられる形態要素が抽出された。

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ファブリックデザインと視覚的イメージ

原田 利宣, 菅野 貴亨

デザイン学研究 ( 日本デザイン学会 )  49 ( 4 ) 11 - 20   2002年  [査読有り]

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今日まで様々な製品や広告における形態要素とイメージおよび魅力度との関係を明確にする研究は数多くなされてきたが,ファブリックデザインにおいてはその事例は少ない。そこで,本研究では既存ファブリックデザインを構成する形態要素がどのようにユーザーのイメージおよび魅力度に影響しているかを調査・分析することを目的とした。具体的には,地場染色企業の協力を得てサンプルを収集し,アンケート調査を行い,数量化理論第I類,重回帰分析およびクラスター分析などの多変量解析を用い,イメージと魅力度の関係,形態要素とイメージおよび魅力度の関係を分析した。さらに,その分析結果に基づいて,魅力度を制御するイメージを有するように,形態要素を選択し,新しいファブリックデザインの制作を行った。このファブリックデザインを被験者に評価してもらい,その魅力度が制御できていることを確かめた。

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Automatic Curve Fairing System Using Visual Languages.

Toshinobu Harada, Fujiichi Yoshimoto

International Conference on Information Visualisation(IV) ( IEEE Computer Society )    53 - 62   2001年  [査読有り]

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自然造形物・工芸品における曲線の分析

原田 利宣, 中嶋 信幸, 栗原 祐介, 吉本 富士市

デザイン学研究 ( 日本デザイン学会 )  48 ( 3 ) 29 - 38   2001年  [査読有り]

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我々が行ってきた研究では, 自動車など工業製品における曲線の性質は, ある程度明らかにすることができた。しかし, 貝や植物といった自然造形物における曲線については未知のままである。これが工業製品の曲線とどのように違いがあるのかはまったく明らかにできていない。既存の研究においても, 様々な自然造形物における曲線を大局的に, かつ曲率変化レベルで精度よく分析した研究はほとんどない。そこで, 筆者らは, 自然造形物と工芸品における曲線を広く採取するとともに, それらを分析し, どのような性質であるのかを明らかにすることを目的とした。また, 自動車を中心とした工業製品における曲線の性質と比較し, どのような特徴があるのかを明らかにした。その結果, 自然造形物と工芸品における曲線は, 筆者らが体系化した曲線群の中の「発散型」と「定速型」が大半であった。工業製品における曲線に用いられていた「収束型」はほとんど存在しなかった。

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視覚言語を用いた曲線の自動フェアリングシステム

原田 利宣, 中嶋 信幸, 栗原 祐介, 吉本 冨士市

デザイン学研究 ( 日本デザイン学会 )  47 ( 5 ) 21 - 28   2001年  [査読有り]

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一般に, 工業デザインの分野においては, クレイモデルの計測データをフェアリングして, CADシステム上で3次元モデルを作成する.しかし, このフェアリング作業には多大の工数がかかることが問題である.そこで, 我々はリバースエンジニアリングへの応用を考えた, 曲線の自動フェアリングシステムを提案する.この自動フェアリングシステムは, 以下の5つの部分からなる.1)非接触型3次元形状計測装置による曲面の測定とキーラインの抽出, 2)抽出したキーラインの曲線あてはめ, 3)曲線あてはめされたキーラインの曲率単調曲線への分割, 4)各々の曲率単調曲線に対して曲線の"性質"を分析, 5)上記分析結果をもとに各曲率単調曲線をノイズ除去した視覚言語に置換し, キーラインを再構成, 再配置このシステムを用いることにより, 我々は極めて短時間にデザイナの意図する曲線を得ることが可能となる.

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実数を遺伝子とした遺伝的アルゴリズムによるデータあてはめ

吉本 富士市, 原田 利宣, 森山 真光, 吉本 芳英

情報処理学会論文誌 ( 一般社団法人情報処理学会 )  41 ( 1 ) 70 - 82   2000年01月  [査読有り]

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スプラインを用いたデータあてはめ問題では，良い近似関数を得るためには，節点を変数として扱う必要があることが多い．そのとき，解くべき問題は多変数で多峰性の連続系非線形最適化問題となる．したがって，その大域的な最適解を求めることは困難である．本論文では，実数を遺伝子とした遺伝的アルゴリズムを用いて，この問題を解く方法を提案する．この方法は，節点をそのまま遺伝子とするので，元の連続系の問題を離散系の組合せ問題に変換する必要がない．このため，節点の離散化による誤差の影響を避けることができ，準多重節点を作ることも可能である．あてはめの評価関数として，情報量規準BIC（Bayes Information Criterion）を用いて最適なモデルを探索する．節点は，あらかじめ良い初期値を設定しなくても，その適切な数と位置を，自動的かつ同時に求めることができる．また，ユーザが主観的な判断によって決めるパラメータは必要でない．さらに，準多重節点を多重化する簡単なアルゴリズムを提案する．本論文の方法は，データの元にある関数（underlying function of data）がなめらかなデータはむろんのこと，不連続なところや尖ったところがあるデータも扱うことができる．この方法の有効性を示すため，数値計算例をあげている．In order to obtain a good approximation for data fitting with a spline,frequently we have to deal with knots as variables.Then, the problem to be solved becomes a continuous nonlinear and multivariate optimization problem with many local optima. Therefore it is difficult to obtain the global optimum.In this paper we propose a new method for solving the problem by a genetic algorithm with real number genes.In this method we use knots themselves as genes and we do not convert the original continuous problem into a discrete combinatorial problem.Therefore influence of the errors caused by the discretization of knots is avoided and quasimultiple knots can be constructed.We search for the best model among candidate models by using Bayes information criterion BIC.Our method can determine appropriate number and locations of knots automatically and simultaneously without good initial locations of knots.We do not need any subjective parameters.Moreover we propose a simple algorithm for multiplying quasi-multiple knots.Our method can treat data not only with a smooth underlying function but also with an underlying function having discontinuous points and/or cusps.Numerical examples are given to show the performance of our method."

「認知幾何」の拡張とプリミティブへの応用

原田 利宣, 島田 哲夫, 吉本 富士市, 森 典彦

デザイン学研究 ( 日本デザイン学会 )  47 ( 3 ) 55 - 62   2000年  [査読有り]

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製品などの曲面を創成するためには, その基となる曲面の構造を表す簡単な多面体が必要不可欠である.また, デザイナはこれら多面体を組み合わせて, 製品形状を構築している.ここで, 筆者らは, 以前「認知幾何」という概念を提唱し, また一面体と六面体の間に何通りの異なった面構造を持った多面体が存在するのかを明らかにする方法を研究した.この方法を「面構造分析」と呼んだ.しかし, この研究は一面体と六面体の間に限定した分析であり, 取り扱える多面体にも制限があった.そこで, 筆者らは, 本研究において一般的に用いられるすべてのプリミティブや特殊な面の成り立ちをしている多面体にまで面構造分析の範囲を拡げ, そこにどのくらい数の面構造の異なった多面体が存在するのか, またそれらを抽出するための方法論の研究を目的とした.さらに, それら抽出された多面体をデザイン作業における形のバリエーション展開に応用することを考え, 視覚言語として体系化した.

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魅力的な曲線とその創成アルゴリズム

原田 利宣, 吉本 富士市, 森山 真光

形の科学会誌 = Bulletin of the Society for Science on Form   13 ( 3 ) 149 - 158   1999年03月  [査読有り]

An Aesthetic Curve in the Field of Industrial Design.

Toshinobu Harada, Fujiichi Yoshimoto, Masamitsu Moriyama

1999 IEEE Symposium on Visual Languages(VL) ( IEEE Computer Society )    38 - 47   1999年  [査読有り]

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Automatic Knot Placement by a Genetic Algorithm for Data Fitting with a Spline.

Masamitsu Moriyama, Fujiichi Yoshimoto, Toshinobu Harada

1999 Shape Modeling International (SMI '99) ( IEEE Computer Society )    162   1999年  [査読有り]

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工業製品の外形曲面設計方法

原田 利宜

設計工学 ( 日本設計工学会 )  33 ( 7 ) 250 - 255   1998年07月  [査読有り]

自動車フロントマスクデザイン認知の分析

原田 利宣, 森 典彦

デザイン学研究 ( 日本デザイン学会 )  45 ( 2 ) 11 - 16   1998年  [査読有り]

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今日, 自動車の銘柄数は国内だけで100を超えるようになったが, そのフロントマスクデザインはいくつかの系統のデザインに棲み分けされている。そこで, 本研究は, その棲み分けに影響を与える要因を究明することを目的としている。まず, Shepherdらのヒトの顔の認知に関する研究と同様なことを, 自動車のフロントマスクに対して行った。その結果, ヒトは自動車のフロントマスクをヒトの顔と同じようにとらえ, 輪郭(ボディのシルエット), 目(ヘッドランプ), 鼻(ラジエターグリル), 口(バンパーのエアインテーク形状)の順で注目度が高かった。また, ヒトが自動車のフロントマスクをみたとき, 犬系や猫系などの動物の顔をプロトタイプとして想起していることが推察され, それらプロトタイプの種類がデザインの棲み分けの一要因となっていることが推察された。さらに, ラフ集合理論により, 犬系, 猫系のプロトタイプを想起する要因となる形態要素の集合を抽出した。その集合は, 犬系, 猫系の顔の特徴を抽象化した形であることが推察された。

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複合リズム曲線とその創成手法

原田 利宣, 森山 真光, 吉本 富士市

デザイン学研究 ( 日本デザイン学会 )  45 ( 2 ) 17 - 24   1998年  [査読有り]

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デザイナーは, デザイン要素である曲線を定義する際, 「曲率変化の仕方」と「ボリューム」を制御していることが, 筆者の過去の研究から明らかになった。また, それにより, 筆者は, 「曲率変化の仕方」と「ボリューム」を制御して, 逆に曲線を創成する手法の開発も行った。ただし, この手法では, 「曲率変化の仕方」が一様な単調リズム曲線のみしか扱えなかった。しかし, 自動車などの曲線を解析した結果, 2種類以上の単調リズム曲線が複合して曲線を構成する複合リズム曲線が, 数多く用いられていることが確認された。そこで, 本研究では, この複合リズム曲線の創成手法を開発することを目的とするとともに, コンピュータ上での曲線の取り扱いについても検討を行った。開発した創成手法は, この複合リズム曲線を様々な「曲率変化の仕方」の組み合わせに対し, コンピュータ上で統一的に扱うことができ, 新しいCADシステムの曲線創成方法として応用可能である。

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視覚言語を用いた曲線創成システム : デザイナーライクCADシステム開発の試み(1)

原田 利宣, 森山 真光, 吉本 富士市

デザイン学研究 ( 日本デザイン学会 )  45 ( 3 ) 63 - 70   1998年  [査読有り]

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デザイナーはある工業製品の形態を造形する際, その形態的意味を表現するために, "文字"に対応する形の基礎となる「視覚言語」を組み合わせ, "文"に対応する形態を作り出している。しかし, 工業製品における曲線(面)創成時の視覚言語に関する研究はほとんどなされていないのが現状である。そのため, 曲面設計する際に, 未だ曲線を一本ずつCADシステム上で作成するなど極めて非効率でかつ非人間的な方法が主流である。そこで, 本研究では, 現行CADシステムにおける曲線創成・変形方法の問題点を見いだすとともに, それを解決するための視覚言語の創出, およびそれらを用いた曲線創成システムの開発を行うことを目的とした。さらに, 開発したシステムを用いてシミュレーションを行った。その結果, 従来のCADシステムにあったデザイナー(ヒト)の能力を越えた曲線の通過点列指示や曲率制御などが必要なくなり, 極めて感覚にあった操作により曲線を得ることが可能となった。

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遺伝的アルゴリズムの路線計画における選定問題への応用

原田 利宣, 田 慕玲, 杉山 和雄

形の科学会報   12 ( 2 ) 49 - 56   1997年11月  [査読有り]

ヒトの認知に基づいた「認知幾何」の提案

原田 利宣, 森 典彦, 杉山 和雄

デザイン学研究 ( 日本デザイン学会 )  41 ( 5 ) 1 - 8   1995年  [査読有り]

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本研究では,ヒトの平面や立体に対する認知に基づいた「認知幾何」という既成の幾何とは異なった概念およびその幾何学としての可能性を提案し,「認知幾何」と既成の幾何との比較を行った。その結果,いくつかの相違の例から,「認知幾何」が既成の幾何から多少ずれたところに存立する可能性があることが推測された。次に,「認知幾何」の公理を定義するとともに,一面体と六面体の間に,ヒトの認知として違った面構造を持ったジオン(geon)が何種類あるのかについて算出し,その面構造を分析する。さらに,その面構造の違いが,どのようにそのジオンの認知およびジオン間の類似性に関係するのかについてアンケート調査を行い,MDAを用いて分析した。また,MDAによる結果とゲシュタルト理論から考えられる結果の比較考察を行った。その結果,ゲシュタルト理論により,各種のジオンは,球系,立方体系,円筒系,および鞍形系の4タイプに分類され,この分類方法が立体図形認知に影響していることが推測された。

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自動車の形態分析への「認知幾何」の応用

原田 利宣, 森 典彦, 杉山 和雄

デザイン学研究 ( 日本デザイン学会 )  42 ( 1 ) 79 - 86   1995年  [査読有り]

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本研究では,自動車の"構え"を構成するジオンの抽出およびその分析を目的とする。まず,「認知幾何」に基づいた「面構造分析」を用いて,2つのジオンの構成によって近似された自動車の"構え"を分析した。その結果,違った面構造を持った4888種のジオンの構成の仕方が明確になった。さらに,「面構造分析」にファジィ集合の考え方を導入することにより,既存の自動車に対する「面構造分析」が可能となった。そこで,実際に,既存の自動車の"構え"における「面構造分析」を行った。その結果,それら既存車の面構造は,メーカー,流行,および車格などによって,そのジオンの傾向が異なっていることが推測された。次に,1900年代から現代までの各時代の特徴的自動車について「面構造分析」を行うとともに,それらの"構え"を制御する要因を考察した。その結果,自動車の"構え"は,各時代の流行や技術および時代背景により変化してきたこと,さらに,各時代における"構え"の特徴が抽出された。

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曲線の物理的性質と自己アフィン性

原田 利宣, 森 典彦, 杉山 和雄

デザイン学研究 ( 日本デザイン学会 )  42 ( 3 ) 33 - 40   1995年  [査読有り]

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デザイナーはテープドローやカーブ定規を用いて自転車の曲線(面)を設計しているが,その設計された曲線がプレス金型で成形された場合,その曲線の再現性については,未だ定式化はされていない。そこで,本報では,それら曲線の各種物理的性質に関する考察を行い,その曲線の再現性に影響を与える本質的な問題を抽出することを目的としている。まず,いくつかの解析事例を通して,曲線の物理的性質を考察した結果,曲線の物理的性質である曲げエネルギーやせん断変形エネルギーは,曲線の曲率変化の"滑らかさ"と深く関連していること,また,プレス金型データにおける曲線の曲げエネルギーやせん断変形エネルギーが,鉄板をプレス成型する際の曲線の再現性に深く関連があることが推測された。さらに,曲線の"滑らかさ"とは,自己アフィン性に深く関与していると考えられ,実車のキーライン分析においても,自己アフィン性が局面設計時の重要な因子であることが推察された。

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