The modelling and the visualization of the curved folded developable surface is necessary in designing a new crease pattern or in learning how to fold the curved folded paper easily. It is also important in industrial applications such as manufacturing of the curved folded metal plate using machines. However, it is not easy to model a developable surface in curved folded shape because the curved surface has the flexibility to change its bending directions. That is, the rulings may transit on the surface as the paper changes its shape. In this research, we propose some prototypes of a GUI system which model and visualize the curved folding, as described below. The smooth curved surface is represented as a discretized polygon model composed of quad strips divided by the creases and the rulings. The system supports the ruling transition by re-calculating the ruling directions and generating a new surface shape in each time step during the folding motion. more »

Method for Generating Mechanical Linkages of Polygons that Fold into a Similar Shape
Origami techniques, as folding and unfolding, can be utilized in shrinkable structures. Especially when the crease pattern is rigid foldable, it can be treated as a mechanical linkage of rigid panels connected by hinges. Since rigid foldable crease patterns have the strong geometrical constraint of the facets not being able to stretch or bend, it is difficult to design new crease patterns, and variations of existing patterns are limited. However, it is known that there are cases where crease patterns can be made rigid foldable by adding some slits. This paper proposes a mechanical linkage that folds into a similar flat shape by adding slits. A method is presented of generating rigid foldable crease patterns in arbitrary polygons that fold smaller, and it is confirmed that structures that have a mechanism for shrinking can be generated from these crease patterns by using rigid thick panels and hinges. more »


Simple Simulation of Curved Folds Based on Ruling-aware Triangulation
Folding a thin sheet material such as paper along curves creates a developable surface composed of ruled surface patches. Although several methods for constructing such shapes on a computer have been proposed, it is still difficult to check the folded shapes instantly from the crease patterns. In this paper, we propose a simple method that approximately realizes a simulation of curved folds with a ruling-aware triangular mesh from its crease pattern. more »

Diversifying Semantic Image Synthesis and Editing via Class- and Layer-wise VAEs
We propose a semantic image synthesis method based on a class- and layer-wise extension to the variational autoencoder (VAE) framework that allows flexible control over each object class at the local to global levels by learning multiple latent spaces. more »


Single-View Modeling of Layered Origami with Plausible Outer Shape
一般のソフトウェアを用いて折り紙形状をモデリングすることは、複数層からなる構造に由来する幾何的な制約から、困難である。そこで本プロジェクトでは、内部構造を省略しながら折り紙らしい外見を持つ3Dモデルを簡易かつ対話的にモデリングできるシステムを提案する。対象とする折り紙作品を表裏対称で平坦なものに限定することで、単一視点のインターフェースから素早く簡易にモデリングすることが可能になる。最後に、ユーザテストでは、折り紙やモデリングに関する専門知識がないユーザでも素早くモデリング可能であることを示した。 more »

Optimal Solution Search for Checkered Origami Triangle Puzzles
In this study, we accomplished the enumeration of optimal solutions for each of the patterns of the Checkered Origami Triangle Puzzle. The Origami Checkerboard Triangle Puzzle is a puzzle with the goal of folding a single one-sided colored sheet of paper into a pattern in which nine equilateral triangles are stacked in 3 rows in as few steps as possible. There are 59 kinds of patterns, and solutions have been found for all of them, however it remained unclear whether the solutions were optimal prior to our research. To clarify this, we conducted an optimal-solution search using a supercomputer. The range of the search is up to 6 steps for start sizes 4 to 7, and up to 5 steps for start sizes 8 and 9. more »

Animating Landscape: Self-Supervised Learning of Decoupled Motion and Appearance for Single-Image Video Synthesis
Automatic generation of a high-quality video from a single image remains a challenging task despite the recent advances in deep generative models. This paper proposes a method that can create a high-resolution, long-term animation using convolutional neural networks (CNNs) from a single landscape image where we mainly focus on skies and waters. more »


Two-Layered Origami Tessellation
幾何学的なタイルの並びを折り紙で表現する手法として平織り(Tessellation)が知られている。本プロジェクトでは、模様層と背景層のいずれかを割り当てた凸多角形の集合を入力とし、平織りを基本とした構造を用いて模様層の多角形を背景層から持ちあげられるよう折り畳むことで、ある種の模様が浮かび上がって見える造形手法を提案する。紙の衝突を考慮しないという条件の下、任意の図形から展開図を生成する一般的な方法を考案した。 more »

Optimal Solution Search for Origami Checkerboard Puzzles
In this study, we accomplished the enumeration of optimal solutions for each of the patterns of the Origami Checkerboard Puzzle in a range of grid size from 4×4 to 9×9 with up to six steps. The Origami Checkerboard Puzzle is a puzzle with the goal of folding a single one-sided colored square sheet of paper into a 3×3 checkerboard pattern in as few steps as possible. There are 50 kinds of patterns, and solutions have been found for all of them, however it remained unclear whether the solutions were optimal prior to our research. To clarify this, we conducted an optimal-solution search using a supercomputer and obtained the optimal solutions for each of the patterns in a range of grid size from 4×4 to 9×9 wip up to six steps. more »

人物画像の再照明は画像合成において様々な応用がある。再照明を行うには、人物画像から、反射率、形状、照明を推定しなければならない。既存手法はこの推定を人物の顔の情報に基づいて、球面調和関数 (spherical harmonics; SH) による照明の定式化によって実現していた。しかし既存手法の多くは光の遮蔽を無視しているため、推定された形状は歪み、脇、股や服のシワなどの凹みが不自然に明るくなってしまう、という問題があった。本研究では初めての試みとして、光の遮蔽を SH として表現し、それを直接推定する。畳み込みニューラルネットワーク (convolutional neural network; CNN) による教師あり学習に基づき、反射率や照明だけでなく、画素ごとに光の遮蔽を 9 次元の SH の係数として符号化した、光伝達マップも推定する。 more »


平織り(Tessellation)と呼ばれる折り紙の造形手法では、幾何学的なタイリングを作ることができる。正方格子の各マス目に黒または白を割り当てて形を表現する「ドット絵」を、平織りを構成する紙の層の重なりで表現する手法を提案する。提案手法は、基本構造である11種類の展開図要素の連結によって、任意のドット絵の展開図を設計する。実際に複数のドット絵を折れることを確認できた。 more »

Semi-Automatic Conversion of 3D Shape into Flat-Foldable Polygonal Model
This paper presents a method that can convert a given 3D mesh into a flat-foldable model consisting of rigid panels. A previous work proposed a method to assist manual design of a single component of such flat-foldable model, consisting of verticallyconnected side panels as well as horizontal top and bottom panels. Our method semi-automatically generates a more complicated model that approximates the input mesh with multiple convex components. more »

Deep Reverse Tone Mapping
Inferring a high dynamic range (HDR) image from a single low dynamic range (LDR) input is an ill-posed problem where we must compensate lost data caused by under-/over-exposure and color quantization. To tackle this, we propose the first deep-learning-based approach for fully automatic inference using convolutional neural networks. more »

Transferring pose and augmenting background for deep human-image parsing and its applications
Human parsing is a fundamental task to estimate semantic parts in a human image such as face, arm, leg, hat, and dress. Recent deep-learning based methods have achieved significant improvements, but collecting training datasets of pixel-wise annotations is labor-intensive. In this paper, we propose two solutions to cope with limited dataset. more »


Edit Propagation のための1枚の画像からの特徴量抽出 (DeepProp: Extracting Deep Features from a Single Image for Edit Propagation)
Edit propagation は、疎なユーザ入力を用いて特定の画像領域に対して指定された色付けなどの画像編集を、画像特徴量の類似度に基づいて画像全体に伝播させられる技術である。多くの従来手法では、画像の類似度を測るための色や模様などの特徴量を、目的に合わせてユーザが手動で設計する必要があった。本研究では、ニューラルネットワークを用いたedit propagation によって、疎なユーザ入力に合わせて適切な特徴量を自動で学習できる手法を提案する。 more »

物体表面のテクスチャ変化を伴う画像の経年変化の再現 (Single Image Weathering via Exemplar Propagation)
本稿では,一枚の画像を入力とした経年変化の再現手法を提案する.まず,画像中の物体がどの程度経年変化 しているかを表す,経年変化度合を計算する.本研究の重要なアイディアは,物体の経年変化度合は色と位置からな る特徴空間において滑らかに変化しているという仮定にもとづき,特徴空間における経年変化度合を放射基底関数に よって連続体として近似する,というものである.本手法による経年変化テクスチャの転写は,既存手法より も良好に経年変化領域のテクスチャを保持できる.これにより,従来のような物体表面の色変化だけでなく,テクス チャ変化を伴う経年変化を再現することができる. more »

Real-Time Screen-Space Liquid Rendering with Complex Refractions
Particle-based liquid is often rendered only with single refraction in real-time applications, which deteriorates the reality of liquid. We present a screen-space method for rendering particle-based liquids with up to four refractionsin real time. Our method separates liquid particles into splashes and aggregations (i.e.,liquid bodies), and generates a pair of depth maps of front- and back-facing surfaces for each. We use the depth maps of splashes as they are, but smooth those of aggregations to reduce small bumps. For smoothing depth, we iteratively fit planes locally using moving least-squares, unlike previous filtering-based approaches that cause undesirable refractions around depth boundaries. By calculating refractions with physically-based light attenuation, our method can render liquids more realistically than previous methods. more »

Image-Based Virtual Fitting System with Garment Image Reshaping and Color Correction
We propose an image-based virtual fitting system to reproduce the appearance of fitting during online shopping for garments. Inputs are whole-body images of a fashion model and the customer. We create a garment image by cutting out the garment portion from the image of the fashion model. If the garment images were naiively superimposed, the fitting result would look strange mainly because the shape of the garment will not match the body shape of the customer. In this paper, we therefore propose a method of reshaping the garment image based on human body shapes of the fashion model and the customer to make the fitting result more realistic. The body shape is automatically estimated from the contours of the human body, and can easily be retouched if necessary. The fitting result is refined further by automatic color correction with reference to the facial regions and a method of retouching parts that protrude from the rear of the garment image. We verified the effectiveness of our system through a user test.


折りたたみ可能な立体形状を、対話的な操作で容易に設計可能なシステムの提案をします。対象となる形状は、上下に水平な面を持つ多面体であり、水平な折り線部を持ちます。さらに、複数の立体を組み合わせることにより、複雑な形状も扱えるようにしました。 more »

InsTangible: An Immediate Tangible User Interface Combining Popup Cards with Conductive Ink Printing
我々は立体形状を簡単に構成できるポップアップカードに着目し、これに回路印刷技術を組み合わることで、即時的にタンジブルインタフェースを構築する手法を提案する。またこれの作成を支援するためのソフトウェアを開発した。このシステムを使えば素人でもインタラクティブなポップアップカードを作成できることを確認した。 more »

Designing Mini Block Artwork from Colored Mesh
小型ブロック芸術作品(mini block artwork)は抽象度の高い低解像度デザインの上に、ブロック重なりの美しさを実現するため、モデル自身の対称性も非常に重視される作品です。本研究は小型ブロック芸術作品の製作を支援するため、従来の自動化処理方法を改善し、デザインシステムを開発しました。 more »

ゲームなどで利用可能なGPUを用いた液体の描画手法に関する研究です。液体に対し光の屈折計算を2回適用することで液体の厚みを表現することができます。 more »

折り紙の各辺を4等分するようにして折り、対角線に平行な斜めの線を折る事で得られるパターンに含まれる「平坦に折りたためるような折り線のパターン(展開図)」を列挙する研究です。展開図は259,650,300通り存在し、折った後に現れうる形は13,451通り存在する事を確認しました。 more »

肝臓の手術前検証の際に腫瘍や血管の位置を把握するため、肝臓表面を数本のフレームで表現した簡易臓器モデルが考案された。 本研究では、この簡易臓器モデルを短時間で制作できるシステムを提案する。 提案システムで制作した簡易臓器模型は実際の手術前検証で使用されている。 more »


裏表で色が異なる正方形状のN枚のピースを用いて、異なる3種類以上のドット絵を復元するパズルの作成を支援する方法を提案します。ドット数の等しい任意の複数のドット絵を入力すると、ピースを作成できる絵に修正した後にピースを出力するシステムを開発しました。 more »

A Design System for Orthogonal Pleat Tessellation
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スパースなデプス入力の伝播による1枚の画像からのLayered Depth Imageの生成
奥行情報をマウス操作によるストローク入力で指定するだけで、簡単に3次元シーンモデルを生成できる手法を提案します。前景と背景を異なるレイヤに分け、デプス値とテクスチャを高速に割り当てることで、対話的な編集を実現しました。 more »

ある画像から切り出した対象物を他の画像に合成する際には、奥行きを考慮してサイズを調整する必要があります。 画像から奥行き情報を復元し、その奥行に応じて合成物のサイズを自動的に修正するシステムを開発しました。 more »

ランダムに紙を折った形状を提示することで、簡単な折り紙作品の発見を支援するシステムを提案しました。 提示された折り紙の形を動物や花など別の対象に見立てることで、自分だけの作品を発見することができます。 more »

多面体グラフのうち、正三角形の面のみで立体形状が構築可能なもの、つまりデルタ多面体として実現できるグラフを数え上げました。頂点数10以下の306個のグラフ中で、207個がデルタ多面体として実現できることがわかりました。 more »


3D プリンタでの出力を目的としたARインタフェースによるオーナーメントデザインシステム
対称性を持つ幾何学オブジェをARインタフェースでデザインするためのシステムと新しい内部表現用のデータ構造の開発を行いました。 設計したオブジェを3Dプリンタで出力しました。 more »

モーションキャプチャのデータを入力とし、このデータからフレームを間引くことで動きのタイミングを制御し、「中無し」と「コマ撮り」の効果を模倣する手法を提案します。 more »

医学系、システム情報系を中心とした筑波大学リサーチユニットを組み、民間企業と提携しながら、次世代型3D-CGバーチャル手術シミュレーションシステムおよび21世紀の動く新手術テキストの開発に取り組んでいます。 主に、肝臓手術シミュレータ「LiverSim」の開発における、そのコンピュータグラフィックス表示に関わる取り組みをしています。 more »

カード織りを対象として、インタラクティブにオリジナルな織りをデザインできる設計支援システムの開発を行い、 初心者を対象としたユーザスタディを行いました。 more »

髪型のデザインや組み紐などに見られる「編み込み」の構造をグラフで表し、対話的に編集操作できるシステムの研究開発を行いました。 編み込みが自然に解消されるような構造であるかどうかを組み紐理論とその拡張によって判断します。 more »

折りたたみ可能な立体を設計する研究です。軸対称な形状に対象を限定することで、簡単な操作で形状の構築ができるようになります。 素材の厚みを考慮した形状修正と、折り畳みと展開のアニメーション表示までを自動で行います。 more »

ボロノイタイルに基づくタイリング折紙の理論に基づいて,新しい折り線パターンを対話的操作で生成するシステムの研究開発を行いました。 対称性を与えることで、審美性のある幾何学的パターンの生成を実現しました。また一部に曲線を付与して立体的な形を作ることも行いました。 more »

Generating Origami Folding Sequences from Flat-Foldable Crease Patterns
平坦折り可能な展開図から、その折り手順を示す流れ図(折り図)を生成するシステムの研究開発を行いました。 完成形の展開図を1ステップずつ簡略化することで、逆順に折り図を生成していきます。 more »

衣服画像を変形し、使用者の写真画像に重畳表示することで、試着をパソコンやスマートフォンの画面上で行うことができます。 使用者の体型に沿った変形と、色調の自動補正を行うことで、違和感のない画像合成を実現します。 more »


Column shaped origami design based on mirror reflections
可展面に対して鏡映反転を繰り返し適用することで、立体的な折紙構造を設計することができます。 側面図と上面図を指定するという簡単な操作で、直観的にさまざまな形を設計可能なシステムの開発を行いました。 more »

カッティングプロッタで紙などの素材をカットする際に、適切なカット経路を算出するためのアルゴリズムを考案しました。 カット時間の短縮ではなく、カットの際に素材が固定台からずれないことに配慮した、新しいカット経路計画法です。 more »

ある画像から切り出した対象物を他の画像に合成するための研究です。 水面や光沢のある机の上に対象物を合成するときに、その映り込みまでも考慮した合成を行います。 more »

長方形の平板に、平行なスリットを入れることで、素材の変形の自由度が大幅に高まります。 しかしながら、素材自体の伸縮が無いと仮定すると、実際に得られる形は可展面の集合で構成されることになり、その幾何形状を設計することは難しい問題です。 この形状設計を対話的に実現するシステムの開発を行いました。 more »

簡単な操作で、1枚の風景写真から3次元シーンを復元するシステムを開発しました。 3次元情報が復元されるため、視点を変えて眺めたり、その中をウォークスルーしたりすることが可能となります。 more »

対象物を撮影した写真画像に対して、後から照明効果を変更するための技術開発を行いました。 撮影の際に、Kinectで3次元形状のデータも同時に取得することで実現しています。 more »


3次元ビーズ作品のデザインおよび制作のためのインタラクティブなデザインシステム開発を行いました。 提案システムを用いていくつかのビーズ作品を制作し、ユーザテストを通して初心者でもオリジナル作品をデザインできることを確認しました。 more »

開くと立体的な形が立ち上がるポップアップカードの設計支援を行うシステムの開発を行いました。 予め準備された基本部品をカードに配置していくことで、バリエーションに富んだカードを簡単な操作で設計できます。 more »

画像処理によって、写真にうつった建築物などを「劣化させる」ことを実現しました。 水の流れや汚れの付着をシミュレートすることで、写実的な汚れの付加を行っています。 more »

目の錯覚によって、凹んだものを凸状態と認識することがあります。この錯視を起こす立体を作り出すシステムを開発しました。 more »

「スフェリコン」と呼ばれる、斜面をゆらゆらと揺れながら転がり下りる幾何学玩具を、自由にデザインするためのシステムを開発しました。 斜面を滑らかに転がるという制約のなかで、対話的な操作で形状デザインができます。 more »

数回の簡単な折り操作で作ることができる折紙の形態をすべて列挙し、データベースに格納することを行いました。 その中から、たとえば動物に見える形を探し出すことで、新しい折紙作品の創作を支援できます。 more »

計算機の画面上で、人物モデルの姿勢を自由に制御するのは難しい問題です。 単一視点から、特定の部位の形状を入力することで、3次元でのポーズを生成するシステムの開発を行いました。 more »

「畳織り」と呼ばれる構造を持つ金網フィルターの幾何モデルを計算機内に構築し、それに対して球体モデルを落下させる物理シミュレーションを行いました。 この実験を通して、金網の濾過性能を推定することが可能となります。 more »

髪のカットは難しく、多くの練習が必要です。カットの手順や、カットの技法によるヘアスタイルの変化などを学習するために、シミュレーション用のソフトウェアを開発しました。 写実的な表示ではなく、イラスト調の表示を行うことで、より直観的に髪の様子を理解できるようにすることを目指しました。 more »

個々人の足の形に適合した靴を素早く見つけるために、靴を作る際に用いる「靴型」の検索を行うシステムの開発を行いました。 靴型を特徴づける特徴量の抽出と、類似度の評価方法に関する研究を行いました。 more »

画像処理によって、髪型の編集を対話的にかつ簡便に行えるシステムの開発を行いました。 膨大な数の髪を1つ1つ扱うのではなく、複数のピースに分け、それを重ねあわせることで、頭髪全体を表現しています。 more »

内視鏡手術を支援する目的で、内視鏡から得られる画像から奥行き情報を抽出するシステムの開発を行い、その精度評価を行いました。 フレーム間のオプティカルフローを算出することで、奥行きを復元しています。 more »


画像処理によって、写真にうつった建築物などに汚れを付加させることを実現しました。 水の流れをパーティクルによってシミュレートし、写実的な水汚れの付いた画像を生成します。 more »

薄膜の物理シミュレーションと、対話的なデザインを組み合わせた、バルーンデザインのシステムを開発しました。 バルーンは、膨らませた後の形と、元の形が異なるため、物理シミュレーションを用いることで、膨らませた後の形状の確認が可能となります。 more »

動きの伴うアート作品を設計する際には、どのような動きをするのか事前にシミュレートする必要があります。 この研究では、対話的なデザインのステージに物理シミュレータを組み込むことで、デザインと動きの予測表示を融合させることを行いました。 more »

与えられた障害物を計算機上のバーチャルな人体が回避するような動作を、自動生成するシステムの開発を行いました。 more »

建築模型の製作には、厚みのあるスチレンボードを用いることが広く行われています。一方で、計算機による形状設計では、厚みを無視することが一般的です。 この研究では、建築用の3Dデータから、建築模型を作るための型紙の自動生成を行いました。 more »

自動車のステアリングに装丁する皮革の型紙は複雑な形をしています。自動車のステアリングは可展面ではないため、皮革を延ばして全体を被覆します。 この研究では、この皮革の形状を設計支援するためのシステム開発を行いました。 more »