3次元画像計測システムを応用した、非接触での呼吸の検査方法とは

カメラは実物と写真を見分けられるか

最近のスマートフォンのロック機能に「顔認証システム」が使われています。これはカメラを使って本人の顔か否かを判断するものですが、普通のカメラでは平面の情報である2次元しか認識できないので、本人の顔そのものではなく、本人の顔写真を見せても、認証してしまう可能性があります。より確実な認証を行うには、形の情報である3次元情報の計測が必要になります。

どうやって3次元を認識するのか？

3次元画像計測には、いくつかの方法があります。「受動型ステレオ法」はカメラを左右に2台並べて同時に撮影するものです。2台のカメラを使って同じ物を写した時、2つの画像の間のずれから対象の形を求めることができます。2台のカメラの片方をパターン投光器に変えたものが「能動型ステレオ法」です。例えば、投光器で線状の光を対象物に当て、投光器とは別の角度から見ると、対象物の形に沿って光の線が曲がります。この曲がり方をカメラでとらえて解析することにより形状を算出することができます。光のパターンは様々に設定でき、空間にたくさんの点を投影することで対象までの距離の分布を精密に計測する「3次元画像計測システム」は、さまざまな分野での応用が期待されています。

非接触で呼吸を調べる

人はただ呼吸をするだけでも微妙に体が動きます。3次元画像計測システムは、体の動きから呼吸の様子を正しく把握することができます。もし、ペダル漕ぎのような運動をしていても、運動による上体の動きと、呼吸による胸元の動きとはリズムが異なるため、別々の動きとして検出できるのです。
これまで呼吸を調べるときはガスマスクを用いる装置が必要でした。また、肺機能障害の検査には、筒に息を吹き込んで計測する器具が用いられてきました。3次元画像計測システムを使えば、大掛かりな装置は不要で、自然な状態で負担の少ない検査ができます。3次元画像計測システムによる非接触での呼吸の検査は、感染症対策の面でも医療現場での実用化が期待されています。

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公立千歳科学技術大学理工学部電子光工学科教授青木広宙先生

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理工学、電子光工学、画像工学、医工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

大学を選ぶ基準は、魅力的に思える研究室があるのかということ。その際に考える必要があるのは、今世の中ではやっていることは、研究課題がそれほど残されていない可能性が高いということです。例えば、画像工学の分野では、はやりのAIの研究は以前ほどの勢いはありません。
研究とは新しいことを見つけるのが目的なので、少し未来のことを考えることが大切。SFやアニメに影響されて研究者になった人も大勢います。夢のようなことと思わずに、生活を変えるような新しいものを生み出していく研究を、ぜひめざしてください。

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公立大学へ移行した本学は「科技大」と呼ばれ、緑に囲まれた雄大なキャンパスに応用化学生物学科、電子光工学科、情報システム工学科の理工学部３学科の学生たちが学んでいます。理工学部では理工学を９つの領域に分類し、１年次に９つの分野を幅広く学び基礎を身につけて、２年次から選択した学科で専門的に学修するというように、より高度な学びへと進む着実なカリキュラムを組んでいます。ですから、エンジニアとしての即戦力が強みとなり、就職に強い大学としても一定の評価を受けております。