% 12 B
図11に 使 用 し た セ ン サ ア ン プ と フィル タ ユ ニット の 外 観 を 示 す．
開 発 し た 布 地 質 感 測 定 装 置 の 外 観 を 図1/に 示 す．
計 測 実 験
開 発 し た 布 地 質 感 測 定 装 置 を 用 い て2章 の 素 材 判 別 実 験 で 用 い た 綿 素 材 平 織2種 ，綾 織!種 ，朱 子 織+種 ，麻 素 材 ，ポ リ エ ス テ ル 素 材 タ ニ ポ ン と セ ラ ミ カ の 布 地 の 質 感 を 測 定 し た ．
計 測 方 法
実 験 に 際 し ，垂 直 押 し 付 け 力 を8"と し ，布 地 の 移 動 速 度 は 一 定 と し た ． 測 定 時 間 は/秒 間 で あ り，測 定 は 各 サ ン プ ル に つ き2回 ず つ 行った ．力 セ ン サ
% 11 * $
% 1/ * &
は0 で サ ン プ リ ン グ を 行 い ，摩 擦 力 を 測 定 し た ．加 速 度 セ ン サ は10 で サ ン プ リ ン グ を 行 い ，振 動 を 測 定 し た ．
計 測 結 果
測 定 を 行った 結 果 を 以 下 に 示 す．
摩 擦 力
力 セ ン サ に よって 測 定 し た 摩 擦 力 の デ ー タ を 図18〜 図1!2に 示 す．
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Time[msec]
Force[N]
% 18 % 4+"
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Time[msec]
Force[N]
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Time[msec]
Force[N]
% 10 % 4!""
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Time[msec]
Force[N]
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Time[msec]
Force[N]
% 1!" % 51"
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Time[msec]
Force[N]
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Time[msec]
Force[N]
% 1!+ %
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Time[msec]
Force[N]
ま た ，平 均 摩 擦 力 を 表12に 示 す．こ の 摩 擦 力 は 力 セ ン サ の 測 定 結 果 の 平 均 で あ る ．
12 (
平 織+" "110+ : 平 織1" "8!0/ : 平 織!"" "718/ :
綾 織+" "/809 : 朱 子 織1" "188/ : 朱 子 織8" "209+ : 麻 "2702 : タ ニ ポ ン "8"/9 :
セ ラ ミ カ "27+/ :
振 動
加 速 度 セ ン サ で 測 定 し た 振 動 の ス ペ ク ト ロ グ ラ ム を 図1!1〜127に 示 す．
ス ペ ク ト ロ グ ラ ム と は ，波 形 の 周 波 数 成 分 を 時 間 的 に 連 続 し て 行 い ，横 軸 に 時 間 ，縦 軸 に 周 波 数 を と り，色 の 濃 淡 に よって 周 波 数 の 強 さ を 表 し た2次 元 グ ラ フ で あ る ．ス ペ ク ト ロ グ ラ ム は 特 に 音 声 の 解 析 に 使 わ れ て お り，強 度 の 変 化 な ど に よ る 音 声 認 識 な ど の 技 術 が 開 発 さ れ て い る ．
本 研 究 で は 横 軸 を 測 定 回 数 と し ，縦 軸 を 空 間 周 波 数 と し て 表 示 す る ．
Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
% 1!1 5 4+"
,!-Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
% 1!8 5 4+",2
-Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
% 1!0 5 41" ,+
-Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
% 1+" 5 4!""
,!-Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
% 1++ 5 4!"",2
-Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
% 1+1 5 +" ,+
-Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
% 1+8 5 51"
,!-Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
% 1+0 5 51",2
-Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
% 12" 5 58" ,+
-Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
% 12+ 5
,!-Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
% 121 5 ,2
-Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
% 128 5 ? ,+
-Times
Frequency[1/mm]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
判 別 実 験
本 測 定 装 置 に よって 得 ら れ た 測 定 デ ー タ に よって 布 地 の 素 材 を4?上 で 計 算 に よって 判 別 す る 実 験 を 行った ．2章 で の 人 間 の 判 別 能 力 を 検 討 す る 際 に 行った 実 験 と 同 様 に ，グ ル ー プ(と ，グ ル ー プBに つ い て 行 い ，さ ら に 用 意 し た 全0種 類 の 布 地 で の 判 別 実 験 を 行った ．
判 別 方 法
判 別 に は 振 動 の 測 定 結 果 を 用 い て 行った ．測 定 結 果 を フ ー リ エ 変 換 し ，パ ワ ー ス ペ ク ト ル を 求 め ，そ れ ぞ れ の 素 材 の 基 準 と な る パ ワ ー ス ペ ク ト ル と の 相 関 係 数 を 求 め ，相 関 が 最 も 高 い も の を 判 別 結 果 と し た ．基 準 と な る パ ワ ー ス ペ ク ト ル は!回 目 の 測 定 結 果 か ら 作 成 し ，判 別 実 験 は 残 り の+回 の 測 定 結 果 を 用 い て 行った ．以 下 に そ の 処 理 方 法 に つ い て 述 べ る ．
計 測 デ ー タ 処 理
フ ー リ エ 変 換
時 間 領 域 の 波 形 デ ー タ は フ ー リ エ 変 換 に よって 周 波 数 領 域 の デ ー タ へ 変 換 さ れ る ．:件 の 時 間 領 域 の 離 散 デ ー タ, G!+ !-に 対 す る 離 散 フ ー リ エ 変 換 は
G
¾
,1!-と 定 義 さ れ る ．
一 般 に 離 散 フ ー リ エ 変 換 は ，上 記 定 義 よ り ¾ が:の 周 期 を 持 つ こ と か ら ， G ，Gと な り，負 の 周 波 数 デ ー タ や 添 字 が:よ り 多 き デ ー タ は 通 常 除 外 さ れ る ．こ れ ら の 領 域 の デ ー タ を 利 用 し た い 時 は ，そ の 周 期 性 を 利 用 し て 展 開 す れ ば よ い ．
ま た ，離 散 フ ー リ エ 変 換 は 通 常 ，複 素 数 の 値 を 取 る ．解 析 上 ，複 素 数 の デ ー タ は 扱 い に く い の で ，大 き さ の 二 乗 で あ る パ ワ ー ス ペ ク ト ル を 用 い て 解 析 に 用 い る ．
一 般 に 時 間 領 域 の デ ー タ が 実 数 の 場 合 ，離 散 フ ー リ エ 変 換 の 値 は 複 素 共 役 の 形 を と る ．実 数 の 時 間 領 域 デ ー タ を フ ー リ エ 変 換 し て 得 ら れ た 一 組 の 共 役 複 素 数 を
G I
G
,1+-と す る ,1+-と ，パ ワ ー ス ペ ク ト ル は 共 役 複 素 数 の 積 ,1+-と な る ．つ ま り
G
,12-と ，表 さ れ る ．
離 散 デ ー タ の 解 析 で は ，計 算 ア ル ゴ リ ズ ム 上 サ ン プ ル 長 の デ ー タ が 繰 り 返 さ れ る と 仮 定 さ れ る た め ，デ ー タ 長 が こ の 減 少 の 周 期 の 整 数 倍 に な ら な い 長 さ で 打 ち 切 ら れ る と ，そ の 結 果 を 周 期 と す る 鋭 い 不 連 続 点 を 生 じ ，周 波 数 領 域 に お い て 本 来 の 現 象 に は な い 余 分 な 周 波 数 成 分 が 現 れ て し ま う．
こ れ を 防 ぐ た め に ，一 般 に は 適 当 な 窓 関 数 を 用 い て ，離 散 デ ー タ の 始 め と 終 わ り を ゆ が ま せ て 調 整 さ れ る ．本 研 究 で は 窓 関 数 と し て ，次 の よ う に 定 義 さ れ る窓 を 選 択 し た ．こ こ で は デ ー タ 長 ，は サ ン プ ル 番 号 を 表 す．
;<G
I
"
,11-空 間 領 域 へ の 変 換
測 定 さ れ た 時 間 周 波 数 領 域 で の パ ワ ー ス ペ ク ト ル デ ー タ は ，布 地 の 移 動 速 度 を 基 に 空 間 周 波 数 領 域 で の パ ワ ー ス ペ ク ト ル デ ー タ に 変 換 さ れ る ．
基 準 パ ワ ー ス ペ ク ト ル の 作 成
そ れ ぞ れ の!回 目 の 測 定 時 の パ ワ ー ス ペ ク ト ル か ら 相 関 係 数 を 求 め る 際 の 基 準 と な る パ ワ ー ス ペ ク ト ル を 求 め た ．結 果 の パ ワ ー ス ペ ク ト ル を 図120〜
11/に 示 す．
0 2 4 6 8 10 0
50 100 150 200 250 300
Frequency[1/mm]
Power
% 120 4 4+"
0 2 4 6 8 10
0 50 100 150 200 250 300
Frequency[1/mm]
Power
0 2 4 6 8 10 0
50 100 150 200 250 300
Frequency[1/mm]
Power
% 11" 4 4!""
0 2 4 6 8 10
0 50 100 150 200 250 300
Frequency[1/mm]
Power
0 2 4 6 8 10 0
50 100 150 200 250 300
Frequency[1/mm]
Power
% 11+ 4 51"
0 2 4 6 8 10
0 50 100 150 200 250 300
Frequency[1/mm]
Power
0 2 4 6 8 10 0
50 100 150 200 250 300
Frequency[1/mm]
Power
% 111 4
0 2 4 6 8 10
0 50 100 150 200 250 300
Frequency[1/mm]
Power
相 関 係 数
空 間 周 波 数 領 域 の パ ワ ー ス ペ ク ト ル デ ー タ は 各 素 材 の 基 準 と な る パ ワ ー ス ペ ク ト ル と の 相 関 係 数 を 求 め ，最 も 相 関 の 強 い 素 材 を 判 別 結 果 と し た ．
基 準 と な る パ ワ ー ス ペ ク ト ル は2回 の 測 定 の う ち!回 目 の 測 定 デ ー タ を 用 い て 作 成 し た ．!回 目 の 測 定 デ ー タ の う ち ，総 当 り で 相 関 係 数 を 求 め ，そ の 平 均 値 が 最 も 高 い も の を 基 準 パ ワ ー ス ペ ク ト ル と し た ．
結 果
グ ル ー プ(，グ ル ー プB，グ ル ー プ(と グ ル ー プBの 混 合0種 類 に つ い て 判 別 実 験 を 行った 結 果 の 混 同 行 列 を 表11，1/，18に 示 す．ま た ，2次 元 グ ラ フ に し た も の を 図118，117，110に 示 す．
11 ? & ( &
平 織+" 平 織1" 平 織!"" 綾 織+" 朱 子 織1" 朱 子 織8"
平 織+" 97H "H "H 2H "H "H 平 織1" "H 09H !!H "H "H "H 平 織!"" "H 29H 8!H "H "H "H
綾 織+" "H "H "H 0!H !7H 2H 朱 子 織1" "H "H "H !7H 02H "H 朱 子 織8" 2!H "H "H 22H ++H !1H
1/ ? & B &
平 織!"" 綾 織+" 麻 タ ニ ポ ン セ ラ ミ カ 平 織!"" !""H "H "H "H "H
綾 織+" "H 09H !!H "H "H 麻 "H 8H 91H "H "H タ ニ ポ ン "H 2!H "H 89H "H セ ラ ミ カ "H "H 2H "H 97H
% 118 ? & ( &
18?&0& 平織+"平織1"平織!""綾織+"朱子織1"朱子織8"タニポンセラミカ 平織+"97+H""H""H+0H""H""H""H""H 平織1"""H009H!!!H""H""H""H""H""H 平織!""""H209H8!!H""H""H""H""H""H 綾織+"""H""H""H7/"H!87H+0H/8H""H 朱子織1"""H""H""H!87H022H""H""H""H 朱子織8"2"8H""H""H222H+++H!29H""H""H タニポン""H""H""H+++H+0H""H7/"H""H セラミカ/8H""H""H""H+0H""H""H9!7H
% 117 ? & B &
% 110 ?&0 &
考 察
測 定 結 果 の ス ペ ク ト ロ グ ラ ム を 見 る と ，布 地 の 種 類 に よって パ ワ ー ス ペ ク ト ル の ピ ー ク の 数 や 位 置 の 違 い を 見 る こ と が で き る ．平 織 に お い て は ピ ー ク が+つ 出 る 点 が 特 徴 的 で あ り，糸 番 手 に よって ピ ー ク の 位 置 に も 違 い が 見 ら れ る ．綾 織 と 朱 子 織 は ピ ー ク が!つ で あ り，ピ ー ク の あ る 空 間 周 波 数 が 近 い こ と が わ か る ．ま た ，朱 子 織8"で は ピ ー ク が 他 に 比 べ て 弱 い こ と が わ か る ．こ れ は 朱 子 織 の 表 面 が 滑 ら か で あ る た め で あ る と 考 え ら れ る ．タ ニ ポ ン 素 材 に お い て は ピ ー ク が 広 い 範 囲 に 出 る 点 が 特 長 的 で あ る ．タ ニ ポ ン は 高 張 力 を か け て 織った 布 で あ る た め ，糸 に よ る 振 動 以 外 に ，布 の し ぼ に よ る 振 動 が 発 生 し て い る と 考 え ら れ る ．し ぼ は 一 定 の 大 き さ で な い た め ，ピ ー ク が 広 い 範 囲 に 出 て い る と 考 え ら れ る ．セ ラ ミ カ に お い て も 複 数 の ピ ー ク が 見 ら れ ，空 間 周 波 数 が 高 い と い う 特 徴 が 見 ら れ る ．セ ラ ミ カ が!/"番 手 と い う 細 い 糸 を 使 用 し て い る た め で あ る と 考 え ら れ る ．
基 準 パ ワ ー ス ペ ク ト ル を 見 る と ス ペ ク ト ロ グ ラ ム で は 差 が 見 え に く かっ た 綾 織 と 朱 子 織 に つ い て は 第+，第2の ピ ー ク が あ り，そ の 大 き さ や 空 間 周 波 数 が 違 う こ と が わ か る ．
判 別 実 験 で は 空 間 周 波 数 の 情 報 の み を 利 用 し た 判 別 で あ る に も か か わ ら ず，非 常 に 高 い 正 判 別 率 で あ る こ と が わ か る ．人 間 に よ る 判 別 実 験 で は 正 判 別 率 が 低 かった 綿8種 の 判 別 で も 高 い 正 判 別 率 で あ る ．ま た ，さ ら に0種 の 布 地 の 判 別 を 行った 結 果 で も 高 い 正 判 別 率 を 得 ら れ て い る ．
し か し な が ら 朱 子 織8"に お い て の み 正 判 別 率 が 低 く なって お り，平 織+"， 綾 織+"，朱 子 織1"と 間 違 え て い る ．基 準 パ ワ ー ス ペ ク ト ル を 見 る と 綾 織 と 朱 子 織 は 第!ピ ー ク の 位 置 が 似 て い る た め 間 違 え や す かった の で は な い か と 考 え ら れ る ．ま た ，平 織+"と 間 違 え た 理 由 と し て 判 別 に 相 関 係 数 を 利 用 し た こ と が 考 え ら れ る ．相 関 係 数 は+つ の 標 本 を 散 布 図 に し た 際 の 直 線 的 な 傾 向 を 見 る 統 計 量 で あ る ．そ の た め ，ピ ー ク の 大 き さ が 違って も パ ワ ー ス ペ ク ト ル の 傾 向 が 似 て い る 場 合 に 相 関 係 数 が 大 き く なって し ま う．
さ ら に い ろ い ろ な 手 法 を 組 み 合 わ せ る こ と で 正 判 別 率 を 上 げ る こ と は 可 能 で あ る と 思 わ れ る が ，パ ワ ー ス ペ ク ト ル の 相 関 係 数 を 求 め る と い う 手 法
で ，非 常 に 高 い 正 判 別 率 を 得 る こ と が で き た ．こ の こ と か ら ，布 地 を こ す り 合 わ せ た 時 に 生 じ る 振 動 に は 素 材 に よ る 差 が あ り，本 研 究 で 開 発 し た 布 地 質 感 測 定 装 置 で そ の 差 が 測 定 で き て い る こ と が 言 え る ．
ま と め
布 地 の 材 質 感 に つ い て 人 間 に 呈 示 す る た め の デ ー タ を 計 測 す る 装 置 が 存 在 し て い な い 事 を 指 摘 し ，そ の た め に 新 た に 人 間 へ の 材 質 感 の 呈 示 を 目 的 と し た 布 地 質 感 測 定 装 置 を 試 作 し た ．そ し て ，そ の 装 置 の 構 成 に つ い て 述 べ ，実 際 に 布 地 の 材 質 感 を 測 定 し た 結 果 に つ い て 述 べ た ． 用 意 し た0種 類 の 布 地 に つ い て 材 質 感 を 測 定 し ，そ の 結 果 を 述 べ た ． 振 動 の 測 定 結 果 か ら パ ワ ー ス ペ ク ト ル の 相 関 係 数 を 用 い た 判 別 を グ ル ー
プ(，グ ル ー プB，お よ び 全0種 類 に つ い て 試 み ，人 間 に よ る 判 別 で は 困 難 で あった グ ル ー プ(に お い て も 高 い 正 判 別 率 が 得 ら れ た ．そ し て 全0 種 類 の 布 地 の 判 別 を 行った 場 合 で も 高 い 正 判 別 率 が 得 ら れ た ．こ の こ と か ら ，測 定 し た デ ー タ に は 布 地 に よ る 材 質 感 の 違 い が 含 ま れ て お り，
そ れ が 測 定 で き た と 考 え ら れ る ．