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顔の微細な変化を高精度に記録する

マシンビジョンカメラを対象とした撮影制御・画像処理・保存管理を一体化した専用ソフトウェアを開発しました。C++/Qt/OpenCV/Spinnaker/dlibを組み合わせ、高速・高画質撮影から過去画像との重畳比較まで、研究用途に適した再現性の高い顔撮影環境を構築しています。

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研究の問い / 技術の機能 Question

市販の撮影ソフトは汎用的すぎて、顔研究が必要とする精密な制御(フレームレート・タイミング・過去画像との重畳比較など)には対応しきれません。C++/Qt/OpenCVなどを組み合わせたカスタム顔撮影ソフトウェアの開発により、研究現場のニーズに応える制御基盤の構築を目指しました。道具を自ら作ることで、研究の精度を高める取り組みです。

マシンビジョンカメラ制御とは

マシンビジョンカメラ制御とは、産業用高性能カメラのフレームレート・露光・画質などのパラメータを精密に制御し、高速・高画質な撮影を安定的に実施する技術です。まばたきや口角の微細動作から肌のシワ・毛穴まで捉えられる記録基盤を実現します。

プロジェクト概要 Project Overview

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マシンビジョンカメラを高度に制御し、顔画像・動画を安定的に取得・記録できる撮像ソフトウェア基盤を構築したプロジェクトです。GUI操作による撮影制御、画像処理、保存管理までを統合し、研究用途向けの高度な記録システムを開発しました。

目的

研究用途に適した高精度顔撮影制御ソフトウェアの構築

対象カメラ

マシンビジョンカメラ(産業用高性能カメラ)

使用技術

C++ / Qt / OpenCV / Spinnaker / dlib

特徴

GUI操作・高速撮影・長期比較・実験プロトコル連携

背景・課題 Background

高精度な顔計測では、露光やフレームレートの厳密な制御・撮影条件の再現性・大量データの安定保存・長期比較のための記録管理が重要になります。汎用撮影ソフトでは対応が難しい研究用途に適した制御基盤の構築が求められていました。

  • 01

    厳密なパラメータ制御

    露光・フレームレートなどを研究条件に合わせて精密に設定できるソフトウェアが必要でした。

  • 02

    長期比較の記録管理

    同一被験者の経時変化を追跡するための保存管理と過去データ参照機能が求められていました。

  • 03

    実験プロトコルとの連動

    動画提示と撮影タイミングを連動させる実験設計対応の制御基盤が必要でした。

アプローチ Approach

マシンビジョンカメラを対象とし、撮影制御・画像処理・保存管理を一体化した専用ソフトウェアを設計しました。カメラパラメータの柔軟な制御と、高速・高画質撮影への対応を両立する構造としています。

  • 画像保存制御 Image Storage

    • バッファ保存後に書き込み
    • リアルタイムストリーム保存

    保存方式を選択可能な構造で、用途に応じた撮影記録を実現します。

    approach-storage-diagram.png
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  • カメラパラメータ調整 Camera Parameters

    • 露光
    • 黒レベル
    • シャッタースピード
    • フレームレート

    GUIから直感的に調整可能で、研究条件に応じた精密な設定ができます。

    approach-camera-parameters.png
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  • 高速・高画質撮影 High-Speed Capture

    • まばたきや口角の微細動作を捉えるフレームレート
    • 肌のシワや毛穴まで取得可能な画質
    • 過去画像との重畳表示機能

    微細な顔の変化と長期的な経時変化の両方を高精度に記録します。

    approach-highspeed-capture.png
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  • 撮影環境・実験連携 Environment & Protocol

    • 複数カメラ対応
    • 顎置台設置
    • 照明の個数・照度・色の制御
    • 動画提示とカメラ制御の連動

    実験設計に応じた柔軟なカスタマイズと、プロトコル連携が可能です。

    approach-protocol-integration.png
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見出しサンプル

  • C++
  • Qt
  • OpenCV
  • Spinnaker
  • dlib

得られた知見・成果 Results

マシンビジョンカメラの高度制御基盤、高画質・高フレームレート撮影環境、保存管理と長期比較機能を備えた撮像ソフトウェアを整備し、研究用途に適した再現性の高い顔撮影基盤を構築しました。

  • 01

    微細変化の高精度記録

    まばたきや口角の動きから毛穴まで、顔の微細変化を高フレームレートで正確に記録できます。

  • 02

    長期比較機能

    過去画像との重畳表示により、時間経過による顔の変化を直接比較できる環境を整備しました。

  • 03

    実験プロトコル対応

    動画提示と撮影制御を連動させ、心理物理実験など多様な研究設計に対応します。

位置付け・展望 Position & Outlook

見出しサンプル

本基盤は、表情解析研究・皮膚形状解析・長期経時変化研究・心理物理実験・高精度CV研究などのプロジェクトで再利用可能です。顔撮像を安定的・高精度に実施するための基盤ソフトウェアとして、今後の多様な研究に展開可能な技術です。

  • 表情解析研究
  • 皮膚・形状解析
  • 長期経時変化研究
  • 心理物理実験
  • 高精度CV研究
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見出しサンプル

顔の表情、体温の変化、姿勢の揺れ、発汗、心拍。どのデータもヒトの反応のごく一部しか語りません。本プロジェクトは、これらの異なる視点を同じ時間軸の上に重ね合わせるための統合計測環境を構築する試みでした。ハードウェアの設計から制御ソフトウェアまでを一貫して整えることで、「データの厚み」を確保しています。
ヒトの反応は、ひとつのデータだけでは語れません。オルチェは、複数の視点からその変化を捉える計測を大切にしています。