技科大,ヒトが反射と透過を見分ける機構の一端を解明

豊橋技術科学大学の研究グループは,ヒトが反射材質と透過材質(鏡とガラス)を見分ける質感認知メカニズムの一端を解明した(ニュースリリース)。

ヒトには物体の表面状態や材質を推定する「質感認知」の能力が備わっており,光が物体表面で複雑に反射・透過することに価値を感じ,太古から現代まで常に人類全体で,良質な質感を追求してきた。こうした背景から,脳内の質感認知プロセスの解明が神経科学,心理学,工学といったさまざまな学問領域で積極的
に進められている。

鏡や研磨された金属のように光がその物体表面で鏡面反射する「反射材質」と,ガラスや氷のように光がその物体を透過・屈折する「透過材質」は,それらの物体表面に映る画像が,物体の周りに何があるかによって大きく複雑に変化する。そのため想定される状況は数え切れないほど存在し,ヒトがどのように鏡とガラスを見分けているか,未だに明らかになっていなかった。

日常生活の中でそれらの観察対象の物体と,観察者である私たちの両者が同時に静止していることは少ないために,脳に与えられる視覚情報は潜在的に運動情報を含むと考えられる。例えば,物体が回転している際に,鏡(反射材質)では手前の運動情報しか知覚できないが,ガラス(透過材質)ではその物体が透明であるがゆえに,物体の手前に加えて奥側にある逆方向の運動情報も同時に知覚することができる。

研究グループは,想定される膨大な情報から,各材質の運動情報に基づいた手がかりで,それらの材質を見分けているのではないかと着想を得た。運動する反射材質と透過材質の物体をヒトがどの程度見分けられるか,どの程度知覚するかを実験的に計測し,そのデータをもとにして反射・透過材質を見分けるモデルの開発および検証を行なった。このモデルはヒトの知覚とよく相関しており,ヒトの材質知覚を精度よく予測できることを示した。

この研究により,ヒトが材質を見分ける際に用いている効率的な手がかりの存在が示唆された。これを応用することで,例えば動画中のすべての情報を使わずとも,要約された情報で物体の材質状態を推定あるいは表現可能であることを意味する。そのため,視知覚の仕組みに学んだ質感計測システムや,質感再現技術への応用が期待されるとしている。

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