2026年度秋学期 画像情報処理 第1回 イントロダクション（2026. 9. 25）

関西大学総合情報学部　画像情報処理（担当・浅野晃）
http://racco.mikeneko.jp/Kougi/2026a/IPPR/

Transcript

1. 2026年度秋学期 画像情報処理 第1回 イントロダクション 関西大学総合情報学部 浅野 晃
2. 画像処理と画像科学
3. 画像処理は手軽にできます 背景をぼかす ちょっとやりすぎ💦💦 これは，かなり前に手作業で作ったものですが， いまでは，スマホ📱📱でもほぼ自動でできます。 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 3 18
4. 画像処理は手軽にできます こういう写真も，スマホ📱📱で簡単に撮れるようになりました。 この写真は，近景🍰🍰☕と背景🌳🌳を別のカメラで撮影して， 背景をぼかして近景と合成しています。 技術はどんどん進んでいきます。 この講義では，基盤になる数学を説明します。 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 4 18
5. デジタル画像とは 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 5 18
6. デジタル画像とは 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 5 18
7. デジタル画像とは 画像は，離散的な点（画素, pixel）の集まりでできている 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 5 18
8. デジタル画像とは 画像は，離散的な点（画素, pixel）の集まりでできている 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 5 18
9. デジタル画像とは 画像は，離散的な点（画素, pixel）の集まりでできている 60 60 60 65 65 65 70 70 70 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 5 18
10. デジタル画像とは 画像は，離散的な点（画素, pixel）の集まりでできている 60 60 60 65 65 65 70 70 70 各画素は，明るさ（輝度）を表す 整数である 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 5 18
11. デジタル画像とは 画像は，離散的な点（画素, pixel）の集まりでできている 60 60 60 65 65 65 70 70 70 各画素は，明るさ（輝度）を表す 整数である ※カラー画像の１画素＝３原色のそれぞれの輝度を表す整数 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 5 18
12. 第１部 画像とフーリエ変換
13. 画像を明暗の波に分解 なぜ，波で理解しようとする？ 心理的理由 物理的理由 人は，大まかな形の違いは 気になるが，細かい部分の 差は気にならない 世の中の画像は，波の足し合わ せでできていると考えられる 「細かい部分」は 細かい波で表される なぜならば 光は「波」だから 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 7 18
14. 画像の生成（結像） 画像は回折格子の重ね合わせであり， それぞれの回折格子で回折された光が像面で干渉して，画像が再現される 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 8 18
15. 画像の生成（結像） 画像は回折格子の重ね合わせであり， それぞれの回折格子で回折された光が像面で干渉して，画像が再現される 画像は回折格子，すなわち波の重ね合わせである 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 8 18
16. 画像の生成（結像） 画像は回折格子の重ね合わせであり， それぞれの回折格子で回折された光が像面で干渉して，画像が再現される 画像は回折格子，すなわち波の重ね合わせである どんな波が重ね合わされているかを求める計算が［フーリエ変換］ 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 8 18
17. 第２部 画像情報圧縮
18. 画像情報圧縮の必要性 この画像では，１画素の明るさを0〜255の整数で表す １画素に，２進数８桁 = ８ビット = １バイト必要 1000万画素のデジタル画像は，約10メガバイト必要 こういう画像は，１画素 = １６ビットで， 2倍の20メガバイト必要なこともある カラー画像ならば，R,G,Bで3倍必要 動画ならば，1秒でこのデータ量の30倍？60倍？120倍？ 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 10 18
19. JPEG方式による画像圧縮 JPEG = Joint Photographic Experts Group 画像を波の重ね合わせで表わし，一部を省略して，データ量を減らす 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 11 18
20. JPEG方式による画像圧縮 JPEG = Joint Photographic Experts Group 画像を波の重ね合わせで表わし，一部を省略して，データ量を減らす 8×8ピクセルずつの セルに分解 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 11 18
21. JPEG方式による画像圧縮 JPEG = Joint Photographic Experts Group 画像を波の重ね合わせで表わし，一部を省略して，データ量を減らす 8×8ピクセルずつの セルに分解 ひとつのセルを， これらの波の重ね合わせで表す 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 11 18
22. JPEG方式による画像圧縮 JPEG = Joint Photographic Experts Group 画像を波の重ね合わせで表わし，一部を省略して，データ量を減らす 8×8ピクセルずつの セルに分解 ひとつのセルを， これらの波の重ね合わせで表す 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 11 18
23. JPEG方式による画像圧縮 JPEG = Joint Photographic Experts Group 画像を波の重ね合わせで表わし，一部を省略して，データ量を減らす 8×8ピクセルずつの セルに分解 ひとつのセルを， これらの波の重ね合わせで表す 細かい部分は，どの画像でも大してかわらないから，省略しても気づかない 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 11 18
24. JPEG方式による画像圧縮 JPEG = Joint Photographic Experts Group 画像を波の重ね合わせで表わし，一部を省略して，データ量を減らす 8×8ピクセルずつの セルに分解 ひとつのセルを， これらの波の重ね合わせで表す 細かい部分は，どの画像でも大してかわらないから，省略しても気づかない 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 11 18
25. JPEG方式による画像圧縮 JPEG = Joint Photographic Experts Group 画像を波の重ね合わせで表わし，一部を省略して，データ量を減らす 8×8ピクセルずつの セルに分解 ひとつのセルを， これらの波の重ね合わせで表す 細かい部分は，どの画像でも大してかわらないから，省略しても気づかない 省略すると，データ量が減る 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 11 18
26. 画像情報圧縮の例 （とても古い画像） データ量：80KB データ量：16KB （８×８ピクセルのセルが見える） 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 12 18
27. 第３部 ＣＴスキャナ — 投影からの画像の再構成
28. CTスキャナとは CT(computed tomography) ＝ 計算断層撮影法 キャノンメディカルシステムズ What is CT? より https://jp.medical.canon/general/what-is-ct/ 体の周囲からX線撮影を行い，そのデータから断面像を計算で求める 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 14 18
29. CTを実現するには 影 s 投 軸 ) θ , ある方向からX線を照射し，その方向での 吸収率（投影）を調べる y (0 g s s, ( g θ) 物体 0 u すべての方向からの投影がわかれば，元の物体 における吸収率分布がわかる（Radonの定理） s θ x 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 15 18
30. 第４部 視覚と色彩
31. 「色」は身近なものだけれど 赤緑青の「三原色」を組み合わせれば，どんな色でも表せる？🤔🤔 「色」は，光の波長で決まっている？🤔🤔 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 17 18
32. 「色」は身近なものだけれど 赤緑青の「三原色」を組み合わせれば，どんな色でも表せる？🤔🤔 いいえ。 この3色をつかえば「割合広い範囲の」色が表せるだけで， それでも表せない色はあります。 「色」は，光の波長で決まっている？🤔🤔 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 17 18
33. 「色」は身近なものだけれど 赤緑青の「三原色」を組み合わせれば，どんな色でも表せる？🤔🤔 いいえ。 この3色をつかえば「割合広い範囲の」色が表せるだけで， それでも表せない色はあります。 「色」は，光の波長で決まっている？🤔🤔 いいえ。 波長590nmくらいの光は黄色に見えますが， 赤（700nmくらい）と緑（550nmくらい）の光を混ぜても同じ黄色に見えます。 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 17 18
34. 色彩学は，物理学で生理学で心理学 波長590nmくらいの光は黄色に見えますが， 赤（700nmくらい）と緑（550nmくらい）の光を混ぜても同じ黄色に見えます。 これは，人の眼のしくみのため。 人の眼には，色を感じる細胞は３種類しかなく， それで可視光のすべての波長域をカバーしている さらに，人は色を見て暖色・寒色といった 現実とは異なる感覚を感じる 2026年度秋学期 画像情報処理 ／ 関西大学総合情報学部 浅野 晃 18 18