ゴブリンクォーク9の肌目解析(テクスチャー解析)
Texture Analysis in Goblin Quark 9

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 テクスチャー解析Textureのところを何と訳せばよいかと考え、肌ざわりきめをあわせもつ造語として肌目を使うことにしました。できるだけ短い用語を工夫するのは、ゴブリンクォーク9で解析ページのためのスイッチボックスが小さいためです。漢字や「かな」(カタカナも)で3文字までは入るのですが、アルファベットだと6文字ということになり、テクスチャーやTextureは、残念ながら、はみ出してしまいます。
 テクスチャー解析の基本的なアイディアは「コンピュータ画像処理」(田村秀行 編著, オーム社刊)によります。ただし、そこで使われていたウェブレット関数(3×3マトリックスによるもの)は、とりあえず参考にしましたが、あまり使い勝手が良いものではなかかったため、新たなものを、少し大きめの5×5マトリックスで構成して使うことにしました。
 具体的な画像を1つ示して説明したいと思います。
 図1はゴブリンクォーク9の肌目解析(テクスチャー解析)の一例です。これをcode = ZOO(roof)として、他の解析と区別することにします。ここで解析対象としたのは、図2で示したZOOのためのベース画像418 roof です。いわゆる瓦屋根です。


図1 ゴブリンクォーク9の肌目解析(テクスチャー解析)code = ZOO(roof)
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図2 ZOO解析のためのベース画像

 構成要素

 ゴブリンクォーク9の肌目解析(テクスチャー解析)のページは、次の要素によって構成されています。
 (1) スイッチ
 (2) ZOO解析マップ
 (3) 各動物マップ(Dormouse Map)
 (4) ZOO解析による各出現率
 (5) ZOO解析による各出現率についての偏差値
 (6) 参照画像のデータメモ

 (1) スイッチ

 スイッチは本来縦に長い領域として設定してありますが、ここでは、スペースの関係で、2つに分けて表示してあります。
 最初にあるマーク(紺色)はリセットのためのものです。デフォルトの値に戻します。
 [呼出]で画像を呼び出すためのダイアログボックスを開きます。[KEEP]で画像を一時的に固定します。[保存]で画像を保存するダイアログボックスを呼び出します。
 [Nor]は画像の正規のモードで[Ant]は反転モードです。ウェブレット解析の都合で、通常は[Ant]のほうを使います。
 [Gray]と[Color]は解析画像の種類ですが、通常は[Color]を使います。
 [M1]から[M9]は[M(1-9)]の各要素です。
 Amp(振幅)は16としておきます。Base(基礎)は64としておきます。
 3Cモードはあまり使いません。
 ZOOのところの[ant]から[turtle]はZOO解析のための要素です。
 [M(1-9)], [ZOO], [BOO], [UFO] の中で、[BOO]はまだ試作中です。[ZOO]と[UFO]では同じウェブレット関数を使っています。[ZOO]と[UFO]では、参照画像が異なっており、それによって、(4)出現率と(5)偏差値のグラフパターンが異なることになります。


図3 (1) スイッチ

 (2) ZOO解析マップ (3) Dormouse Map

 ZOO解析マップはantからturtleまでの12の各動物マップによって構成されます。
 図5で各動物マップの一例として(3) Dormouse Mapを選び、その要素を右に取りあげて説明しています(図6)。
 出現率の定義は複雑ですので、ここでは説明を略します。画像の濃さにも関係しますが、動物間の画像の濃さは、ウェレット関数がテキスタイル型かレリーフ型かで大きく異なってきます。
 これらの出現率についてとった偏差値(棒グラフの下側)を比較のための主な指標とします。


図4 (2) ZOO解析マップ


図5 (3) Dormouse Map


図6 (3) Dormouse Mapの構成要素

 (4) 出現率

 暗いほうと明るいほうとで閾値を決めておき、それらから外れる値を生み出した画素を調べてカウントしてゆき、出現率を決めます。このため、[Nor]でも[Ant]でも出現率は同じ値として求まります。
 この解析で取り扱っている解析対象418 roofの出現率が赤い太線で示されます。細い線は、参照画像での値です。解析対象の出現率と最も近い参照画像の値が黒い太線で示されます。今回は、これも418 roofなので、赤い線と黒い線が同じ位置となります。
 切れ切れの縦線グラフの下に、解析対象と比較して、もっとも近い参照画像のデータが示されます。
 11) sa = 0 code = 418 とある、11は参照画像のリストの(0から数えた)11番目ということです。そのあとのsaは各動物解析による出現率における、差の絶対値の総和です。今回は同じものでしたから0となります。そしてcode = 418は、(6) 参照画像のデータメモにある、頭の数字です。


図7 (4) ZOO解析による各出現率

 (5) 偏差値

 げんみつには(5) ZOO解析による各出現率についての偏差値となります。
 解析対象の値を赤い太線で、それにもっとも近い参照画像の値を黒い太線で示します。今回は同じものでしたから、これらは一致しています。
 (4) ZOO解析による各出現率は、画像の中での線や点の密集度によって大きく変化します。木々は緑で、岩や砂は土色で、空は水色で、河は紺色で細い線が示してありますが、土色の岩と、水色の空とでは、出現率が大きく隔たっています。
 しかし、このような出現率の違いも、それらの解析の中での偏差値をとると、左の離散縦線グラフのように、比較的狭い領域に集まることになります。
 turtleのウェブレット関数のパターンは、かなり特殊なものなので、これについての偏差値は、他のものより小さな値のところに集まっています。


図8 (5) ZOO解析による各出現率についての偏差値

 (6) 参照画像のデータメモ

 これは、code としての数字と、画像を思い起こすためのかんたんなメモによって構成されています。
 これらの参照画像の種類や数は、このあと変化する可能性があります。
 これらはおおよそ、自然の風景を撮影して、部分的に切り取ったものですが、2倍から4倍くらいに拡大した画像も含まれることがあります。
 ところが、UFO画像では、もっと大きな拡大率で、たいていは雲にとりまかれていて、特殊なパターンとなるようです。そこで、UFOだけを参照画像として、出現率や偏差値をまとめなおしたものを[UFO]として使えるようにしました。


図9 (6) 参照画像のデータメモ

 UFO解析


図10 inseki24

 図10の、隕石から出てきたUFO(inseki24)について、[UFO]でUFO解析した結果が、次の図11です。
 この解析のために使った参照画像を図12としてまとめました。
 出現率(APPEARANCE RATE)と偏差値(DEVIATION VALUE)の離散縦線グラフのパターンが、これらの参照画像についての値で構成されています。
 今回使った対象画像(inseki24)は、これらの参照画像の中にありませんから、赤い太線が解析対象についての値で、それとは少し離れている黒い線が、もっとも近いものとなります。偏差値(DEVIATION VALUE)でのsa = 15とありますが、これくらいの値なら、よく似ているということになります。906はkoboB(光芒の中のUFOのB)です。
 参照画像の中で901から908は、ほぼ本物のUFOとみなせるようですが、909は偽物のようです。


図11 ゴブリンクォーク9の肌目解析(テクスチャー解析)code = UFO(inseki24)
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図12 UFO解析のためのベース画像

 テクスチャー解析の応用

 テクスチャー解析というアイディアを発展させ、具体的なものとして、ZOO解析と、その派生となるUFO解析のシステムを構築してきました。
 空や山や草木や砂洲などの画像をベースとして組み上げたZOO解析の応用として、航空写真などから、地上の様子を判別して、もっと分かりやすい色へと塗り分けてカウントするといったものが考えられるかもしません。しかし、現実的に、そのような目的をもつ仕事のようなものに取り組んでいるわけではありませんので、これについては棚上げしておくことになります。
 ZOO解析そのもので、いろいろなUFO画像を識別できないだろうか。このように思いついて調べてみたのですが、ZOO解析で用いている参照画像と多くのUFO画像とでは、対象画像の拡大率が大きく異なり、ZOO解析においては、あらゆるUFO画像が、すべて異常なものとして認識されることになります。そこで、参照画像を拡大率の大きなUFO画像だけに限定することにより、ZOO解析の派生としてのUFO解析を作ったわけです。
 それでは、このUFO解析で、本物のUFOと偽物のUFOを識別することができるか。このような問題に取り組むことになりますが、これはかなり微妙な問題となるようです。
 図13として、UFO解析のための対象画像を集めました。
 ラボック光というのは1951年にアメリカ合衆国のテキサス州ラボック(Lubbock)で撮影されたUFO画像につけられた名前です。(a)の中の白い光の一つを拡大したものが(b) UFO(ラボック光)です。
 (c) UFO(GBO)のGBOはGiant Brown Orb(巨大な茶色いオーブ)の略記号です。2015年にアメリカ合衆国テネシー州 ガットリンバーグ(Gatlinburg, Tennessee, USA)で撮影された風景写真の空に写っていたものです。
 (d) UFO(Red String Shadow)は、巨大な茶色いオーブがカメラのレンズについたゴミではないかという仮説を検証するために行った実験による画像です。このとき、カメラのレンズの前に赤い糸をかざしました。その影が空を背景として写りました。その部分の拡大です。
 図14から図16として、図13の(b), (c), (d)についてのUFO解析の結果を示します。


図13 UFO解析のための対象画像


図14 UFO(ラボック光)のUFO解析
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 UFO(ラボック光)のUFO解析によると、出現率と偏差値のいずれにおいても、コード番号909のTri013に似ているようです。
 偏差値のパターンがとてもよく似ています。もともと909 Tri013は偽物UFOのサンプルとして入れておいたものです。
 出現率のほうでは、909 Tri013(黒い太線)がもっとも近いとはいえ、このUFO(ラボック光)の赤い太線は、他の参照UFOデータに比べ、大きく離れています。上段のcricketでは 909のTri013(黒太線)がグループの右端に位置していますが、さらに遠く右へと離れています。つまり、cricketのウェブレット関数パターンから判断して、左右の陰影レリーフパターンが強すぎるのです。salmonのパターンも強すぎるということになります。mothとdormouseとkiteも、右に突出していますので、強く現われすぎているということになります。
 これらのことから、このUFO(ラボック光)は、かなり不自然なパターンをもっていることが分かります。


図15 UFO(GBO) のUFO解析
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 UFO(GBO)は、出現率において906 koboB(光芒の中のUFOのB)に、偏差値においては907 Cbr100(キャンベラ上空UFO)に似ているということになっていますが、saの値を見ると、いずれもかなり大きなものであり、あまり似ているとは言えないようです。
 出現率と偏差値のいずれにおいても、cricketの値が、他のUFOデータに比べ突出しています。


図16 UFO(Red String Shadow) のUFO解析
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 このUFO(Red String Shadow)は、自分でこしらえた偽物UFO画像によるものです。カメラのレンズのすぐ前に赤い糸をかざして撮影したものです。もう少し小さく写っていたとすると、葉巻型UFOとかウナギ型UFOに見えなくもありません。
 このUFO(Red String Shadow)のUFO解析の結果は、とくに突出しているものがないけれど、12種の各動物解析の結果の組み合わせが、参照画像のいずれにも似ていないという、ユニークなものとなっています。出現率では909 Tri013が近いようですが、saは163もあります。これは似ていないと判断すべき値です。偏差値でもsaは72もあり、こちらも似ていないと判断できます。
 このUFO(Red String Shadow)は明らかに偽物UFO画像のものですが、そのことを知らずにいたとしても、このような解析結果から、空を飛んでいるものを撮影したものではないと判断することができるでしょう。
 (Written by KLOTSUKI Kinohito, Jan 8, 2016)

 おことわり

 「偏差値」とするところを「標準偏差」と誤って使っていました。本文中の用語は訂正しましたが、画像の中の表についてのタイトルは STANDARD DVIATION のままです。正しくは DEVIATION VALUE です。おいおい訂正して置き換えるつもりです。

 

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