2011年度

2011年度

国内学術誌(和文)

間淵 聡, 藤代 一成, 大野 義夫
SPHベースリアルタイム火炎シミュレーション
情報処理学会論文誌, Vol. 52, No. 10, pp. 2965-2972,2011年10月
本論文では,火炎の粒子ベースシミュレーション法を提案する.本手法は,SPH による流体シミュレーションを火炎に適用したものであり,ナビエ・ストークス方程式の外力として,シンプルな化学反応モデルから発生した熱による浮力項を加える. すなわち,既存のSPH のプログラムと充分な互換性を保持することができ,複雑な物理シミュレーションプログラムの一元化が可能である.また,火炎の周辺に粒子が集中するように効果的にリサンプリングすることで計算コストを抑える. 本手法を用いることで,火炎の形成から安定状態への推移,固体からの一方向の作用による変形などが滑らかに表現でき,リアルタイムに3 次元シミュレーションを実行することができる.

小田川 雅人,竹島 由里子,藤代 一成,菊川 豪太,小原 拓
GPUを用いた適応的粒子系可視化
日本機械学会論文集(B編),Vol. 77, No. 781, pp. 1767-1778,2011年9月
When visualizing large-scale particle systems, it is difficult to maintain adequate framerates because we have to render dynamic scenes with a large number of small spheres. For the control of trade-offs between the overall image quality and total rendering speed, we propose a new rendering scheme which uses a fast method based on shaded texture mapping and a high-quality implicit surface method in a combined way. The shaded texture mapping, which generates a pseudo-texture through alpha-blending a proper portion of template texture for shade and highlight onto a base spherical texture, can render a particle faster than the implicit surface method. However, a weakness of the texture mapping lies in its poor shading quality. In contrast, the implicit surface method is accurate enough for analyzing particle systems visually. Actual method to render each particle is decided according to the viewing distance; the high-quality method is chosen only when the distance is smaller than a threshold, to allow the user to observe the region of interest closely. We use a molecular dynamics simulation dataset to evaluate the effectiveness of our scheme empirically. In addition to this, we also consider the extensibility of our scheme in terms of framerate stability, scalability, and expressiveness.

間淵 聡藤代 一成,大野 義夫
粒子ベースリアルタイム火炎レンダリング
画像電子学会誌,Vol. 40, No. 4, pp. 541-548,2011年7月
本論文では粒子ベースによるリアルタイム火炎レンダリング法を提案する.可視化分野で考案された粒子ベースボリュームレンダリングと呼ばれる手法をベースとし,これを火炎の特性に合わせて合理的に改良した.これにより,従来の粒子ベースレンダリングでは困難であった,ディテールの表現とユーザの制御性を大きく向上させることができた.また,既存API を活用することで,実装が容易かつ実行速度は高速であり,充分なリアルタイム性を提供できる.さらに,本手法の要求する粒子属性の個数は少数であるため,特定の粒子シミュレータに依存することなく,汎用的に用いることができる.

中谷 文香藤代 一成,大野 義夫
山岳形状における積雪量を制御するサーフェス記述子の提案
芸術科学会論文誌,Vol. 10, No. 2, pp. 79-86,2011年6月
DL, 学会ページ
本論文では,山岳形状における積雪の様子を再現する現象学的モデルを提案する.ここでは,積雪の時間変化や山肌とのコントラストなどの美しさを手軽に表現し,しかも制御可能にすることを目的としている.山肌における積雪の度合いを決めるためには,その場所での気候や気象,雪の密度・粘性・固さなど,一般的に現実世界の多くの物理的ファクタを考慮する必要があるが,本手法では独自のサーフェス記述子を介することで積雪の現象学的再現を試みる.そのサーフェス記述子は,平滑化された高さ場におけTangent Sphere Accessibilityをベースに,方角や高度などの幾何学的条件を限定的に考慮している.本論文ではさらに,実際の標高データを用いた山岳形状に適用し,提案手法の視覚的効果を検証する.

国際会議録論文

Satoshi Mabuchi, Yoshio Ohno, Issei Fujishiro
SPH-based method for interactive flame simulation – Implementation on CPU and GPU
in Proceedings of ASIAGRAPH2011, pp. 41-46, Tokyo (Japan), October 2011
DL, 学会ページ
In this paper, we propose a novel, particle-based flame simulation method, which relies on SPH to simulate the dynamics of flames by introducing a buoyancy term as an external force to the Navier-Stokes equations. The buoyancy term is directly affected by heat generated from a simple chemical reaction model. For efficiency, we adaptively re-sample particles around a flame. We demonstrate that it is possible to execute three-dimensional flame simulations in real-time for typical cases including transition from initial to stable states, and one-way coupling with solid. Our method offers reasonable results on CPU, while more realistic results can be obtained using GPGPU.

Shigeo Takahashi, Issei Fujishiro, Yuriko Takeshima, Kenichi Yoshida
Previewing volume decomposition through optimal viewpoints
in Scientific Visualization: Interactions, Features,Metaphors, (Hans Hagen, ed.), electronic volume in the series Dagstuhl Follow-Ups (ISSN 1868–8977), 2011
DL, 学会ページ
Understanding a volume dataset through a 2D display is a complex task because it usually contains multi-layered inner structures that inevitably cause undesirable overlaps when projected onto the display. This requires us to identify feature subvolumes embedded in the given volume and then visualize them on the display so that we can clarify their relative positions. This article therefore introduces a new feature-driven approach to previewing volumes that respects both the 3D nested structures of the feature subvolumes and their 2D arrangement in the projection by minimizing their occlusions. The associated process begins with tracking the topological transitions of isosurfaces with respect to the scalar field, in order to decompose the given volume dataset into feature components called interval volumes while extracting their nested structures. The volume dataset is then projected from the optimal viewpoint that archives the best balanced visibility of the decomposed components. The position of the optimal viewpoint is updated each time when we peel off an outer component with our interface by calculating the sum of the viewpoint optimality values for the remaining components. Several previewing examples are demonstrated to illustrate that the present approach can offer an effective means of traversing volumetric inner structures both in an interactive and automatic fashion with the interface.

Yuriko Takeshima, Issei Fujishiro, Shigeo Takahashi, Toshiyuki Hayase
Measurement-integrated simulation and visualization of Karman vortex streets in Hybrid Wind Tunnel
in Proceedings of ASIAGRAPH2011, pp. 35-40, Tokyo (Japan), October 2011
DL, 学会ページ
We have developed a hybrid wind tunnel, where 2D measurement-integrated (MI) simulation, which utilizes actual data acquired from real air flow behind a square cylinder, plays an important role in improving the accuracy of its numerical analysis. The wind tunnel requires an accompanying visual analysis tool with which we can effectively peer into the relationships between the actual and simulated flow fields. In this paper, we attempt to exploit the augmented reality-style display technique to that end. The basic idea is to instantaneously superimpose the computationally-visualized MI simulated pressure field onto the actual flow velocity structure physically-visualized with oil mist-traced streak lines. Space registration of these two visual sources is rather straight-forward since the fixed cylinder of the wind tunnel is easily identified, whereas visualizing the MI simulated pressure field can be characterized with its sophisticated scheme based on differential topology. Considering the facts that vortex centers are located at local minima in the pressure field, and each minimum is surrounded by a derived topological feature called ravine cycle, we can colorize the field adaptively and keep track of Karman vortex streets robustly, regardless of drastic change in the Reynolds number of the flow field.

Hidei Kimura, Akira Asano, Issei Fujishiro, Ayaka Nakatani, Hayato Watanabe
True 3D display
presented at ACM SIGGRAPH 2011 Emerging Technologies, Article No. 20, Vancouver, August 7, 2011
学会ページ
Realizing a true three-dimensional (3D) display environment has been an ultimate goal of visual computing communities. Burton Inc. in Japan and others built upon the modern laser-plasma technology to come up with 3D Aerial Display device in 2006, with which the users are allowed to plot a unicursal series of illuminants freely in the midair, and thus the surrounding audience can enjoy watching different aspects of the 3D image from different positions, without any eye strain [Kimura et al. 2006].

Kazuhide Ueda, Issei Fujishiro
Visual simulation of bleeding on skin surface
in Proceedings of ACM SIGGRAPH 2011 Posters, Article No. 9, Vancouver, August 9, 2011
学会ページ
The liquid behavior has a significant impact on video works, and bleeding is no exception. Hemorrhage scenes possess highly important implications, as seen from the fact that they might make the work rated age limit. Lack of visual reality in the involved scenes would reduce the overall quality of the work.

Chongke Bi, Shigeo Takahashi, Issei Fujishiro
Degeneracy-aware interpolation of 3D diffusion tensor fields
in Proceedings of SPIE VDA 2012, No. 8294–829411, SanFrancisco, January 2012
学会ページ
Visual analysis of 3D diffusion tensor fields has become an important topic especially in medical imaging for understanding microscopic structures and physical properties of biological tissues. However, it is still difficult to continuously track the underlying features from discrete tensor samples, due to the absence of appropriate interpolation schemes in the sense that we are able to handle possible degeneracy while fully respecting the smooth transition of tensor anisotropic features. This is because the degeneracy may cause rotational inconsistency of tensor anisotropy. This paper presents such an approach to interpolating 3D diffusion tensor fields. The primary idea behind our approach is to resolve the possible degeneracy through optimizing the rotational transformation between a pair of neighboring tensors by analyzing their associated eigenstructure, while the degeneracy can be identified by applying a minimum spanning tree-based clustering algorithm to the original tensor samples. Comparisons with existing interpolation schemes will be provided to demonstrate the advantages of our scheme, together with several results of tracking white matter fiber bundles in a human brain.

国内会議(査読付)

中島 聡, 大野 義夫, 藤代 一成
地形との相互作用を考慮した砂塵の対話的ビジュアルシミュレーション
Visual Computing/グラフィクスと CAD 合同シンポジウム 2011 DVD 予稿集 (25), 松江 2011 年 6 月 25 日

中谷 文香, 大野 義夫, 藤代 一成, 木村 秀尉, 浅野 明
レーザプラズマ式 3 次元ディスプレイにおける特徴点列の強調
Visual Computing/グラフィクスと CAD 合同シンポジウム 2011 DVD 予稿集 (30), 松江 2011 年 6 月 25 日

八坂 俊, 大野 義夫, 藤代 一成
交配に基づく 2 次元形状モデリング
Visual Computing/グラフィクスと CAD 合同シンポジウム 2011 DVD 予稿集 (47), 松江 2011 年 6 月 25 日

三谷 隆暢, 大野 義夫, 藤代 一成
COSMIC SKY: コンテンツベース検索と画像合成による空の背景画像作成システム
Visual Computing/グラフィクスと CAD 合同シンポジウム 2011 DVD 予稿集 (11), 松江 2011 年 6 月 26 日

上田 和英, 大野 義夫, 藤代 一成
物理吸着と硬化作用を考慮した出血のビジュアルシミュレーション
Visual Computing/グラフィクスと CAD 合同シンポジウム 2011 DVD 予稿集(21), 松江 2011 年 6 月 26 日

上田 和英, 大野 義夫, 藤代 一成
媒体としての血液のビジュアルシミュレーション
芸術科学会第 27 回 NICOGRAPH 論文コンテスト DVD 論文集,IV–3,東京,2011 年 9 月 6 日

著書

藤代 一成
ビジュアルアナリティスクス
シミュレーション辞典(日本シミュレーション学会 編),pp. 278–279,コロナ社,2012 年 2 月

口頭発表

藤代 一成
三次元ディスプレイのためのリソースアウェア・レンダリング
日本色彩学会視覚情報基礎研究会第 8 回研究発表会論文集,招待講演 CSA–FVI–2011-1 (pp. 3–5),慶應義塾大学日吉キャンパス,2011 年 6 月 18 日

藤代 一成
フルードインフォマティクスから見た可視化
日本機械学会 2011 年度年次大会先端技術フォーラム「フルードインフォマティクスの応用と展開」,東京工業大学,2011 年 9 月 12 日

藤代 一成, 高橋 成雄
微分位相特徴解析に基づくボリュームグラフィックスの高度化
情報処理学会コンピュータビジョンとイメージメディア研究会第 179 回研究発表会チュートリアル,情報処理学会研究報告,Vol. 2011-CVIM-179 (Vol. 2011–CG–145),No. 9,筑波大学,2011 年 11 月 17 日

藤代 一成, 高橋 成雄
計算報道学:次世代コンピュータ可視化への提言
情報処理学会研究報告,Vol. 2011–CG–146,No. 5,南紀白浜,2012 年 2 月 7 日

笠原 慎也, 藤代 一成, 大野 義夫
画像処理を用いた野球における投球動作の分析
情報処理学会研究報告,Vol. 2011–CG–145(Vol. 2011-CVIM-179),No. 5,筑波大学,2011 年 11 月 17 日

三谷 隆暢, 藤代 一成, 大野 義夫
CosmicAI: 直感的で効率の良い空の画像生成システム
第 19 回インタラクティブシステムとソフトウェアに関するワークショップ(WISS2011)論文集(日本ソフトウェア科学会研究会資料シリーズ),pp. 157–158,天橋立,2011年 12 月 2 日

八坂 俊, 藤代 一成, 大野 義夫
クロスとグラフトを用いた 2D モデリングインタフェース
情報処理学会研究報告,Vol. 2011–CG–146,No. 30,東京大学駒場キャンパス,2012 年 2 月 7 日
[優秀研究発表賞受賞]

藤代 一成
SIGGRAPH2011 参加報告 —コンピュータグラフィックスの最新事情と動向
アーク情報システム,2011 年 9 月 16 日

藤代 一成
可視化出自管理の可能性
KEIO TECHNO–MALL 2011(第 12 回慶應科学技術展)連携技術セミナー,第 2 回,2011 年 12 月 9 日

藤代 一成,早瀬 敏幸,竹島 由里子
可視化による知識発見のライフサイクル管理とその流動応用評価
平成 22 年度共同利用・共同研究拠点「流体科学研究拠点」活動報告書,東北大学流体科学研究所,No. J10037,pp. 79–80,2011 年 10 月

藤代 一成
可視化の未来
21+10 (日本 SGI 機関誌),No. 1, インタビュー#2,2011 年 1 月

間淵 聡, 藤代 一成大野 義夫
SPH ベース火炎シミュレーション
情報処理学会研究報告,Vol. 2010–CG–140,No. 9,2010 年 9 月
[情報処理学会グラフィクス, CAD 研究会優秀研究発表賞]

藤代 一成
ビジュアルデータマイニング
情報処理学会研究報告,Vol. 2010–CG–140,No. 9,2010 年 9 月
[情報処理学会グラフィクス, CAD 研究会優秀研究発表賞]

長尾 建, 藤代 一成
リアルタイム三次元計測器を用いたインテリア用品の仮想的再配置と自由視点評価
第 74 回情報処理学会全国大会,1ZD–5 (講演論文集 (4), pp. 293–294),名古屋工業大学,2012 年 3 月 6 日
[学生奨励賞受賞,推奨卒業論文認定]

武田 知子, 藤代 一成
みずみずしいソリッドテクスチャの表現
第 74 回情報処理学会全国大会,2ZB–3 (講演論文集 (4), pp. 109–110),名古屋工業大学,2012 年 3 月 6 日

青木 智寛, 藤代 一成
時系列学力データのビジュアルクラスタリング
第 74 回情報処理学会全国大会,3ZB–4 (講演論文集 (4), pp. 125–126),名古屋工業大学,2012 年 3 月 7 日

高橋 哲也, 藤代 一成
焼結作用を考慮した雪の踏み散らしシミュレーション
第 74 回情報処理学会全国大会,4ZB–5 (講演論文集 (4), pp. 143–144),名古屋工業大学,2012 年 3 月 7 日
[学生奨励賞受賞]

高橋 哲也, 藤代 一成
ShadowDraw による例示ベース樹木モデリングの提案
第 74 回情報処理学会全国大会,5ZB–2 (講演論文集 (4), pp. 151–152),名古屋工業大学,2012 年 3 月 8 日

三谷 隆暢, 藤代 一成
CosmicAI: 情報共有を想定した直感的で効率のよい空の画像生成システム
芸術科学会芸術科学フォーラム 2012 予稿集 CD,(映像メディア学会技術報告,Vol. , No. 3, pp. 6–163740,AIT2012–43 としても収録),東京工芸大学中野キャンパス,2012 年 3 月 16 日

藤代 一成
サーフェスディスクリプタに基づくリソースアウェア・レンダリング
— CREST自由空間に 3 次元コンテンツを描き出す技術 —最終シンポジウム(インタラクション 2012 併催シンポジウム),日本科学未来館,2012 年 3 月 17 日