G12DHL04-楊　薇(修正済16.3.1)

氏 名 楊 薇 博 士 の 専 攻 分 野 の 名 称 博 士 ( 情 報 科 学 ) 学 位 記 番 号 学 位 授 与 年 月 日 学 位 授 与 の 要 件 医 工 博 甲 第 314 号 平 成 27 年 3 月 18 日 学 位 規 則 第 4 条 第 1 項 該 当 専 攻 名 人 間 環 境 医 工 学 専 攻 学 位 論 文 題 目 事 例 に 基 づく 顔 画 像 合 成 おける 顕 著 な 視 覚 的 個 人 特 徴 に 関 する 研 究 論 文 審 査 委 員 主 査 教 授 茅 暁 陽 教 授 郷 健 太 郎 教 授 福 本 文 代 准 教 授 服 部 元 信 准 教 授 木 下 雄 一 朗 早 稲 田 大 学 教 授 森 島 繁 生 学 位 論 文 内 容 の 要 旨 人 に 良 い 印 象 を 与 えるためには, 個 人 の 特 徴 に 合 った 化 粧 やヘアスタイル, 服 装 で 臨 む. 一 方 で,ソーシャルネットワークサービス 上 などでは, 個 人 特 徴 そのものである 顔 写 真 で はなく, 個 人 特 徴 を 選 択 的 に 抽 出 強 調 した 似 顔 絵 が 利 用 されることが 多 い. 現 実 世 界 で もインターネット 世 界 でも, 個 人 特 徴 は 重 要 であると 考 えられており, 特 に 顔 に 関 する 関 心 は 高 い. 本 論 文 の 研 究 では, 個 人 特 徴 に 合 ったヘアスタイルの 選 択 と, 個 人 特 徴 を 抽 出 強 調 す る 似 顔 絵 の 合 成 を 行 った. 個 人 特 徴 が 何 によって 表 現 されるか,また, 生 成 された 画 像 が 個 人 特 徴 に 合 っているかは 人 間 の 感 性 に 関 わるものであり,これらを 直 接 的 にモデル 化 す ることは 難 しい.また,ヘアスタイルが 似 合 うかどうか, 似 顔 絵 が 似 ているかどうかを 利 用 者 に 対 話 的 に 判 断 させるためには, 利 用 者 が 直 感 的 に 判 断 できるように 合 成 画 像 の 形 で 提 示 する 必 要 がある. 本 研 究 では, 用 例 に 基 づく(Example-Based)アプローチによって 間 接 的 に 人 間 の 感 性 をモデル 化 することを 考 え,また, 顔 画 像 合 成 技 術 によって 結 果 を 視 覚 的 に 提 示 できるようにし, 利 用 者 が 直 感 的 に 結 果 を 判 断 できるようにした. ヘアスタイルは 外 見 を 決 める 重 要 な 特 徴 の 一 つである.ヘアスタイルの 違 いにより, 人 に 与 える 印 象 は 変 化 する. 多 くの 人 にとって, 自 分 に 似 合 うヘアスタイルを 見 つけることは

大 きな 関 心 事 である. 新 しいヘアスタイルを 試 すために 髪 を 切 ってしまうと,すぐには 元 に 戻 らない.ヘアスタイリストのインタビューからは, 顧 客 の 個 人 特 徴 に 合 わせてヘアス タイルをデザインすることが 重 要 であるとの 知 見 が 得 られた. 画 像 合 成 によるシミュレー ションは, 髪 を 切 ることなく 新 しいヘアスタイルを 試 すことができるので, 自 分 に 似 合 う ヘアスタイルを 見 つけるのに 有 用 である.あらかじめ 用 意 されたヘアスタイル 画 像 を 利 用 者 の 顔 写 真 に 合 成 するシステムが 複 数 開 発 され, 一 部 は 無 償 でサービスが 提 供 されている が,これらのシステムでは,ユーザが 自 分 に 似 合 うヘアスタイルをたくさんのヘアスタイ ルから 一 枚 ずつ 合 成 しなければならない.また, 合 成 のために 顔 の 輪 郭 上 の 点 を 手 動 で 調 整 する 必 要 があり, 利 用 者 にとって 大 きな 負 担 となる. 個 人 特 徴 に 最 適 なヘアスタイルの 推 奨 及 び 合 成 に 関 するシステムでは,ヘアスタイリス トがデザインしたヘアスタイルの 写 真 を 成 功 例 としてデータベースに 扱 い,ヘアスタイル に 関 連 する 顔 特 徴 ベクトルを 設 計 し, 個 人 の 特 徴 を 強 調 できるような 最 適 なヘアスタイル の 探 索 及 び 合 成 を 行 った. 顔 に 関 する 美 的 な 知 識 とヘアスタイリストの 意 見 を 参 考 にし, 顔 特 徴 ベクトルの 設 計 を 行 った.また, 直 観 的 に 判 断 できる 形 で 提 示 するために,マッテ ィング 手 法 ( 髪 の 毛 の 画 像 と 入 力 写 真 の 顔 が 自 然 に 融 合 できるため)と TPS(Thin Plate Spline, 画 像 に 滑 らかに 変 形 できるため) 手 法 を 用 い,ヘアスタイル 画 像 がユーザの 顔 写 真 に 馴 染 んで 見 えるように, 合 成 結 果 を 改 善 した.さらに, 利 用 者 や 場 面 によって 似 合 うヘ アスタイルが 異 なることも 考 えられる. 例 えば, 事 務 職 の 就 職 面 接 に 派 手 なヘアスタイル で 臨 めば, 面 接 官 に 軽 卒 なイメージを 与 えてしまう.このことから, 場 合 によって 適 切 な ヘアスタイルを 選 択 することが 非 常 に 重 要 であるということがわかる. 被 験 者 評 価 実 験 の 結 果 により, 提 案 手 法 の 有 効 性 を 検 証 することができた.また, 利 用 者 に 応 じた 成 功 例 の データベースを 作 成 しこれを 利 用 することで, 一 般 用 のデータベースより 良 い 結 果 を 得 ら れ, 場 合 によって 適 切 なヘアスタイルを 選 択 できることも 検 証 できた. 一 方, 似 顔 絵 は 効 果 的 なコミュニケーションのためのメディアとして 様 々な 場 面 で 利 用 さ れている. 人 物 の 特 徴 を 捉 えることで,ひと 目 でその 人 であることがわかるように 描 かれ る,デフォルメされた 絵 であり, 芸 術 性 を 帯 びた 肖 像 画 から, 風 刺 やパロディの 要 素 を 持 ったイラストレーション 漫 画 など, 様 々な 種 類 が 存 在 する. 古 くは 浮 世 絵 の 役 者 絵 とし て 描 かれていたものであるが, 近 年 では, 他 人 へのプレゼントなどとして 描 かれるほか, 犯 罪 捜 査 の 資 料 として 使 用 されたり, 政 治 や 世 情 などに 対 する 風 刺 のため 風 刺 画 として 使 用 されたりする. 似 顔 絵 は 個 人 の 特 徴 に 合 わせて 生 成 される 必 要 が 有 るが,すべての 人 が 自 分 で 似 顔 絵 を 描 けるわけではない.そのため, 個 人 での 似 顔 絵 の 使 用 を 考 える 場 合, 誰 でも 手 軽 に 似 顔 絵 を 手 に 入 れることができる, 使 い 手 になるべく 負 担 をかけない 生 成 シス

テムがあることが 望 ましい.コンピュータによる 似 顔 絵 自 動 生 成 に 関 する 研 究 はこれまで 数 多 く 報 告 されている.これらの 研 究 では, 人 間 が 似 顔 絵 を 描 く 場 合 は 通 常 見 た 目 の 特 徴 を 描 き, 描 き 手 のスタイルは 局 所 的 な 形 状 やテクスチャよりも 個 々のパーツ 全 体 の 描 き 方 に 現 れているため, 固 有 空 間 やテクスチャ 転 写 を 利 用 する 手 法 では 書 き 手 のスタイルを 十 分 反 映 しきれない 場 合 があるということが 判 明 した. 似 ている 似 顔 絵 の 自 動 生 成 システムは, 学 習 用 データベース 構 築 と 似 顔 絵 生 成 の 二 つの 部 分 で 構 成 される. 学 習 データベース 構 築 においては, 顔 写 真 と 似 顔 絵 のペアを 入 力 とし て, 顔 写 真 から ASM を 利 用 して 検 出 した 顔 の 幾 何 形 状 情 報 及 び 独 自 に 開 発 した 方 法 で 抽 出 した 髪 領 域 から 各 パーツの 見 た 目 の 特 徴 ベクトルを 算 出 し, 対 応 する 似 顔 絵 パーツと 結 び つける. 似 顔 絵 を 生 成 する 時 は,まず, 入 力 写 真 に 対 してデータベース 構 築 時 と 同 様 の 方 法 で 各 パーツの 特 徴 ベクトルを 計 算 する. 次 にこれらの 特 徴 ベクトルに 対 して 誇 張 処 理 を 施 し, 誇 張 された 特 徴 ベクトルを 用 いて 最 も 類 似 するパーツを 事 例 データベースから 検 索 する. 最 後 に, 得 られたパーツを 適 切 に 配 置 し, 最 終 的 な 似 顔 絵 を 得 る.また, 被 験 者 評 価 実 験 を 行 い, 実 験 結 果 により, 顔 の 特 徴 的 なパーツの 誇 張 効 果 が 得 られ, 提 案 手 法 の 有 効 性 を 検 証 することできた. ヘアスタイルや 似 顔 絵 と 個 人 の 好 みを 感 性 語 により 分 類 し, 一 致 するかどうかを 判 定 す る 方 法 はこれまでも 提 案 されているが, 顔 の 特 徴 に 関 する 客 観 的 なデータに 基 づきながら, 感 性 的 な 尺 度 である 似 合 う かどうかと 似 ている かどうかを 自 動 判 定 する 技 術 は 本 研 究 により 初 めて 実 現 される.また, 本 研 究 で 確 立 したフレームワークはヘアスタイルの みならず,ファッションのコーディネートやそのほかの 感 性 スキルの 学 習 にも 利 用 する ことができ, 知 と 巧 のモデリングと 継 承 における 人 工 知 能 及 び 画 像 合 成 と 画 像 処 理 技 術 の 応 用 の 新 しい 可 能 性 を 示 すと 考 えられる. 提 案 システムは 全 自 動 で 似 合 うヘアスタ イルを 提 示 できるため,カメラつき 携 帯 電 話,を 利 用 したサービスの 創 出 にも 寄 与 すると 思 われる. 本 研 究 のアプローチを 応 用 すれば,インターネットの 利 用 により 人 々の 生 活 の 質 をさらに 向 上 させることが 可 能 となる. 論 文 審 査 結 果 の 要 旨 人 に 良 い 印 象 を 与 えるためには, 個 人 の 特 徴 に 合 った 化 粧 やヘアスタイル, 服 装 で 臨 む. 一 方 で,ソーシャルネットワークサービス 上 などでは, 個 人 特 徴 そのものである 顔 写 真 ではなく, 個 人 特 徴 を 選 択 的 に 抽 出 強 調 した 似 顔 絵 が 利 用 されることが 多 い. 現 実 世

界 でもインターネット 世 界 でも, 個 人 特 徴 は 重 要 であると 考 えられており, 特 に 顔 に 関 す る 関 心 は 高 い.ヘアスタイルが 似 合 うかどうか, 似 顔 絵 が 似 ているかどうかを 利 用 者 に 対 話 的 に 判 断 させるためには, 利 用 者 が 直 感 的 に 判 断 できるように 合 成 画 像 の 形 で 提 示 する 必 要 がある. 本 研 究 では, 用 例 に 基 づく(Example-Based)アプローチによって 間 接 的 に 人 間 の 感 性 をモデル 化 することを 提 案 し,また, 顔 画 像 合 成 技 術 によって 結 果 を 視 覚 的 に 提 示 する 技 術 を 提 案 した. ヘアスタイルは 外 見 を 決 める 重 要 な 特 徴 の 一 つである.ヘアスタイルの 違 いにより, 人 に 与 える 印 象 は 変 化 する. 多 くの 人 にとって, 自 分 に 似 合 うヘアスタイルを 見 つけること は 大 きな 関 心 事 である. 新 しいヘアスタイルを 試 すために 髪 を 切 ってしまうと,すぐには 元 に 戻 らない.ヘアスタイリストのインタビューからは, 顧 客 の 個 人 特 徴 に 合 わせてヘア スタイルをデザインすることが 重 要 であるとの 知 見 が 得 られた. 画 像 合 成 によるシミュレ ーションは, 髪 を 切 ることなく 新 しいヘアスタイルを 試 すことができるので, 自 分 に 似 合 うヘアスタイルを 見 つけるのに 有 用 である.あらかじめ 用 意 されたヘアスタイル 画 像 を 利 用 者 の 顔 写 真 に 合 成 するシステムが 複 数 開 発 され, 一 部 は 無 償 でサービスが 提 供 されてい るが,これらのシステムでは,ユーザが 自 分 に 似 合 うヘアスタイルをたくさんのヘアスタ イルから 一 枚 ずつ 合 成 しなければならない.また, 合 成 のために 顔 の 輪 郭 上 の 点 を 手 動 で 調 整 する 必 要 があり, 利 用 者 にとって 大 きな 負 担 となる. 個 人 特 徴 に 最 適 なヘアスタイルの 推 奨 及 び 合 成 に 関 するシステムでは,ヘアスタイリス トがデザインしたヘアスタイルの 写 真 を 成 功 例 としてデータベースに 扱 い,ヘアスタイル に 関 連 する 顔 特 徴 ベクトルを 設 計 し, 個 人 の 特 徴 を 強 調 できるような 最 適 なヘアスタイル の 探 索 及 び 合 成 を 行 った. 顔 に 関 する 美 的 な 知 識 とヘアスタイリストの 意 見 を 参 考 にし, 顔 特 徴 ベクトルの 設 計 を 行 った.また, 直 観 的 に 判 断 できる 形 で 提 示 するために,マッテ ィング 手 法 ( 髪 の 毛 の 画 像 と 入 力 写 真 の 顔 が 自 然 に 融 合 できるため)と TPS(Thin Plate Spline, 画 像 に 滑 らかに 変 形 できるため) 手 法 を 用 い,ヘアスタイル 画 像 がユーザの 顔 写 真 に 馴 染 んで 見 えるように, 合 成 結 果 を 改 善 した.さらに, 利 用 者 や 場 面 によって 似 合 うヘ アスタイルが 異 なることも 考 えられる. 被 験 者 評 価 実 験 の 結 果 により, 提 案 手 法 の 有 効 性 を 検 証 することができた.また, 利 用 者 に 応 じた 成 功 例 のデータベースを 作 成 しこれを 利 用 することで, 一 般 用 のデータベースより 良 い 結 果 を 得 られ, 場 合 によって 適 切 なヘアス タイルを 選 択 できることも 検 証 できた. 一 方, 似 顔 絵 は 効 果 的 なコミュニケーションのためのメディアとして 様 々な 場 面 で 利 用 されている. 人 物 の 特 徴 を 捉 えることで,ひと 目 でその 人 であることがわかるように 描 か れる,デフォルメされた 絵 であり, 芸 術 性 を 帯 びた 肖 像 画 から, 風 刺 やパロディの 要 素 を

持 ったイラストレーション 漫 画 など, 様 々な 種 類 が 存 在 する. 近 年 では, 他 人 へのプレ ゼントなどとして 描 かれるほか, 犯 罪 捜 査 の 資 料 として 使 用 されたり, 政 治 や 世 情 などに 対 する 風 刺 のため 風 刺 画 として 使 用 されたりする. 似 顔 絵 は 個 人 の 特 徴 に 合 わせて 生 成 さ れる 必 要 が 有 るが,すべての 人 が 自 分 で 似 顔 絵 を 描 けるわけではない.そのため, 個 人 で の 似 顔 絵 の 使 用 を 考 える 場 合, 誰 でも 手 軽 に 似 顔 絵 を 手 に 入 れることができる, 使 い 手 に なるべく 負 担 をかけない 生 成 システムがあることが 望 ましい.コンピュータによる 似 顔 絵 自 動 生 成 に 関 する 研 究 はこれまで 数 多 く 報 告 されている.これらの 研 究 では, 人 間 が 似 顔 絵 を 描 く 場 合 は 通 常 見 た 目 の 特 徴 を 描 き, 描 き 手 のスタイルは 局 所 的 な 形 状 やテクスチャ よりも 個 々のパーツ 全 体 の 描 き 方 に 現 れているため, 固 有 空 間 やテクスチャ 転 写 を 利 用 す る 手 法 では 書 き 手 のスタイルを 十 分 反 映 しきれない 場 合 があるということが 判 明 した. 本 論 文 で 提 案 する 似 顔 絵 の 自 動 生 成 システムは, 学 習 用 データベース 構 築 と 似 顔 絵 生 成 の 二 つの 部 分 で 構 成 される. 学 習 データベース 構 築 においては, 顔 写 真 と 似 顔 絵 のペアを 入 力 として, 顔 写 真 から 検 出 した 顔 の 幾 何 形 状 情 報 及 び 独 自 に 開 発 した 方 法 で 抽 出 した 髪 領 域 から 各 パーツの 見 た 目 の 特 徴 ベクトルを 算 出 し, 対 応 する 似 顔 絵 パーツと 結 びつける. 似 顔 絵 を 生 成 する 時 は,まず, 入 力 写 真 に 対 してデータベース 構 築 時 と 同 様 の 方 法 で 各 パ ーツの 特 徴 ベクトルを 計 算 する. 次 にこれらの 特 徴 ベクトルに 対 して 誇 張 処 理 を 施 し, 誇 張 された 特 徴 ベクトルを 用 いて 最 も 類 似 するパーツを 事 例 データベースから 検 索 する. 最 後 に, 得 られたパーツを 適 切 に 配 置 し, 最 終 的 な 似 顔 絵 を 得 る.また, 被 験 者 評 価 実 験 を 行 い, 実 験 結 果 により, 顔 の 特 徴 的 なパーツの 誇 張 効 果 が 得 られ, 提 案 手 法 の 有 効 性 を 検 証 することできている. ヘアスタイルや 似 顔 絵 と 個 人 の 好 みを 感 性 語 により 分 類 し, 一 致 するかどうかを 判 定 す る 方 法 はこれまでも 提 案 されているが, 顔 の 特 徴 に 関 する 客 観 的 なデータに 基 づきながら, 感 性 的 な 尺 度 である 似 合 う かどうかと 似 ている かどうかを 自 動 判 定 する 技 術 は 本 研 究 により 初 めて 実 現 される.また, 本 研 究 で 確 立 したフレームワークはヘアスタイルの みならず,ファッションのコーディネートやそのほかの 感 性 スキルの 学 習 にも 利 用 する ことができ, 知 と 巧 のモデリングと 継 承 における 人 工 知 能 及 び 画 像 合 成 と 画 像 処 理 技 術 の 応 用 の 新 しい 可 能 性 を 示 すと 考 えられる. 提 案 システムは 全 自 動 で 似 合 うヘアスタ イルを 提 示 できるため,カメラつき 携 帯 電 話,を 利 用 したサービスの 創 出 にも 寄 与 すると 思 われる. 本 研 究 のアプローチを 応 用 すれば,インターネットの 利 用 により 人 々の 生 活 の 質 をさらに 向 上 させることが 可 能 となる.