ROSE - Ibaraki University Academic Repository

岡山, 毅

小針, 大助

豊田, 淳

西川, 夏実

染谷, 祐也

正藤, 陽久

飯田, 伸弥

川瀬, 啓祐

生江, 信孝

岡山ら / Zoo Science Journal Vol.2 (2025) 1-5 
1 
 
Original Article 
 
 
動画を用いたニホンザルの３次元顔形状データ取得 
 
岡山毅 1，小針大助 1，豊田淳 1, 西川夏実 2，染谷祐也 2，正藤陽久 2，飯田伸弥 2，川瀬啓祐 2 
生江信孝 2 
1 茨城大学農学部(〒300-0393 茨城県稲敷郡阿見町中央 3-21-1) 
2 日立市かみね動物園（〒317-0055 茨城県日立市宮田町 5 丁目 2-22） 
 
 
Abstract: 外見的特徴である顔の形状は血縁関係と関連しているだけでなく，顔の形状をもとに個体の感情を推定
できれば，社会的行動や関係性の評価にもつながる．そこで，日立市かみね動物園で飼育されているニホンザルを
対象に，形態学的特徴の記録を目的として頭部の 3 次元計測を行った．3 次元計測には動画データを活用する手法
を用いた．動画撮影は，各個体に麻酔を施したのちに診察台の上に載せ，撮影補助者がサルの顔を保定した状態で
実施した．撮影にはデジタルカメラを使用し，顔の正面を中心に左右 90 度の範囲を上下に移動しながら複数回往
復して撮影を行った．撮影した動画から，NeRF（Neural Radiance Fields）技術をベースにしたオンラインサ
ービス（LumaAI）を利用し，91 頭分の 3 次元データを取得した．3 次元データの品質（細部の再現性など）は，
動画中にサルが静止しているかどうかに依存したが，おおむね撮影対象の３次元形状が再現されていた．収集した
3 次元データを雄と雌，若齢個体と老齢個体で比較したところ，雄と雌の性差による形状の違い，および加齢に伴
う形状の変化を確認できた．                      © 2025 ZSH. All rights reserved. 
 
Key words: サル，3 次元解析，NeRF，点群  
 
 
 
．はじめに 
 
動物の社会的行動や群れ内の関係性，例えば親子関
係や血縁関係を理解することは，生態学や行動学の重
要な研究課題である．親子関係の解明には，主に DNA
検査が用いられるが，DNA 検査にはコストや労力がか
かる．一方で顔の形状といった外見的特徴も血縁関係
と関連していると考えられる．また，顔の形状をもと
に個体の感情を推定し，社会的行動や関係性を評価す
る研究も行われている（Paulet ら，2024）．動物園の
展示においても，群れの血縁関係や社会的関係性を明
らかにすることは，学術的に重要であるとともに，来
園者への情報提供として有意義である． 
近年，2 次元情報（画像や動画）から 3 次元形状を
復元する 3 次元再構築技術（代表的なものとして
NeRF：Neural Radiance Fields （Mildenhall ら，
2020）や Gaussian Splatting（Kerbl ら，2023）な
ど）が劇的に進歩しており，さまざまな分野で活用さ
れている． 
日立市かみね動物園では，旧サル山が建築から 50 年
以上経過し，老朽化していたため，2019 年から新サル
舎の建設が進められていた．2020 年に新サル舎が完成
し，それに伴い旧サル山の全頭捕獲ならびに移動が行
われたが，導入前の個体ごとの健康チェックの際に，
形態学的特徴を記録する目的で顔の撮影を実施した．
本研究ではこの撮影データをもとに，各個体の顔の 3
次元データを取得し，その特徴として得られたデータ
について報告する． 
 
．材料と方法 
 
調査場所と調査対象 
調査では日立市かみね動物園で飼育されていたニホ
ンザル(Macaca fuscata) 96 頭を対象とした．調査時
点では，雌 62 頭，雄 34 頭であった．供試個体群は
1970 年 1 月に 35 頭をまとめて島根県から導入され, 
1994 年に 1 頭の雄の保護個体が導入されたが，それ以
降あらたな導入はなく，群内繁殖により維持されてい
た．なお，現在は繁殖制限のため雄個体は全頭パイプ
カット処置が行われていた． 
 
動画の撮影方法 
撮影は，各検査終了後，各個体を診察台の上に載
せ，撮影補助者がサルの顔を保定した状態で実施し
た．撮影にはデジタルカメラ（α6100, SONY）および
レンズ（E PZ 16-50 mm F3.5-5.6 OSS II, SONY）を
使用した．同機材には，専用シューティンググリップ
(GP-VPT2BT)と LED アルミライト(EAL01, DCM）を
装着し，AVCHD 動画撮影モードで顔の正面を中心に
左右 90 度の範囲を上下に移動しながら複数回往復して
撮影を行った．動画の⾧さは最⾧ 60 秒，最短 27 秒
で，平均 41.8 秒であった．動画は MP4 形式で記録さ
れ，解像度は 1920×1080 ピクセル，フレームレートは
60fps であった．また，撮影に際してズームは使用し
なかった．なお，各個体は検査や治療のため事前に麻
酔をかけた状態であった． 
 Tel/Fax: +  
Correspondence: tsuyoshi.okayama. @vc.ibaraki.ac.jp(T.Okayama) 
岡山ら / Zoo Science Journal Vol.2 (2025) 1-5 
2 
 
３次元再構築 
3 次元再構築には様々な方法があるが，先述した
NeRF 技術をベースにしたオンラインサービス Luma 
AI（https://lumalabs.ai）を利用した．本サービスは
動画をサイトにアップロードするだけで処理が行われ
３次元データを得ることができる．再構築された 3 次
元データは，ply 形式の点群データとして以下の解析
に用いた．点群（point cloud）とは，３次元空間内の
点の集合であり，各点は座標（x，y，z）を持つ．本研
究で取得した点群には座標情報に加えて色情報も含ま
れている． 
 
３次元データ処理 
データの前処理として，まず３次元点群処理ソフト
ウェアの CloudCompare（ver.2.10, https://www. 
cloudcompare.org/）を使用してサルの顔の点群デー
タの位置合わせを行った．最初に，基準となるサルの
点群の鼻先を原点に合わせる処理を行った．座標は右
方向を x 軸正の方向，上方向を y 軸正の方向，手前方
向を z 軸正の方向とした（右手系）．その後，各サルの
顔の点群において，鼻先，眉間，左右の目尻外側の計
4 か所をキーポイントとして手動で設定した（図 1）．
各キーポイントが一致するように，点群データに対し
て移動および拡大縮小を行った．なお，本研究では動
画から 3 次元再構築を行ったため，実際の大きさは再
現されていない． 
 顔の形状を大まかに比較するために，図 2 のように領
域を格子状に分割し，それぞれの領域の深度（今回は
鼻先の z 座標から，各点の z 座標を引いたもの）の平
均値をその領域の代表値とした． 
本研究では，性別，年齢での形状差について調査し
た． 
 
３．結果と考察 
 
３次元再構築結果 
得られた 3 次元点群とメッシュモデルの例を図 3 に
示す．メッシュモデルは凹凸を強調するために着色し
た．動画内では補助者によって顔が固定されているも
のの，視線を動かしたり，口を開閉していたりと，わ
ずかに動く個体が見られた．個体の動きが大きい場合
は，3 次元再構築に失敗することや，再構築された 3
次元点群の品質が低下する（点群に含まれる点の数が
少なく，細かい部分の形状が再現されていない）場合
があった．しかし，従来の 3 次元再構築手法であるフ
ォトグラメトリでは，対象物がわずかでも動くと３次
元再構築自体が困難な場合が多いことと比較すると，
LumaAI が提供する NeRF をベースとしたこの 3 次元
再構築能力は驚異的である． 
図 4 に，若齢個体（正確な年齢は不詳），老齢個体
（正確な年齢は不詳）および口を開けた老齢個体の 3
次元点群とメッシュモデルを示す．これらの例から，
個体間の形状差や表情の変化なども再現されているこ
とが確認できる． 
 
図１ 位置合わせに用いたキーポイント 
図２ 比較するために領域に分割し平均化 
C 図では明るい領域が暗い領域よりも高いことを表す. 
図  得られた３次元点群の例 
上段は色付きの 次元点群，下段は着色により形状を強調
したメッシュモデルである.  A）と a)頭頂部面，B）と b)
正面，C）と c)左斜面，D）と d）左側面． 
岡山ら / Zoo Science Journal Vol.2 (2025) 1-5 
3 
 
顔形状の比較 
全体の平均的な形状を図 5 に示す．評価エリアのう
ち，黄色く表示される領域ほど Z 軸方向に突出してお
り，青く表示される領域ほど凹んでいることを示して
いるが，この図から額部や鼻筋，吻部が突出してお
り，眼窩部が凹んでいる形状がはっきりと確認でき
る．このデータを使用し，次に各サルの属性による形
態的な違いについて比較を行った． 
 
 異なる性別の個体比較 
図 6a に性別ごとの平均形状（左：雄，中央：雌）と
性別による平均形状の差分（右）を示す．平均形状の
図  平均的な顔の形状と形状の差 a：雄（左）と雌（中央）の平均形状とその差分（右）を表す。赤色が雄のほうが高
いことを示す．ｂ： 歳以下の個体（左）と 歳以上の個体（中央）の平均形状とその差分（右）。赤色が 歳以下の
個体のほうが高いことを示す． 
a 
b 
図  個体別の３次元データ例 
上段は色付きの 次元点群，下段は形状を強調したメッ
シュモデルである．A)と a）は若齢個体，B)と b）は老
齢個体，C)と c)は開口している老齢個体である． 
図  全個体の顔の平均的な形状 黄色い領域ほど突出
し，青い領域ほど凹んでいることを示す． 
岡山ら / Zoo Science Journal Vol.2 (2025) 1-5 
4 
 
差分は，雄の顔の平均形状から，雌の顔の平均形状を
差し引いたものである．つまり，赤色の領域は雄が雌
と比較して，高い領域を表しており，青色の領域はそ
の逆である．全体的に雄の口角部と下顎部が雌よりも
出ているのが確認できた．ニホンザルの歯列弓形態に
ついては，雄の永久歯列では犬歯が歯列弓の外方に大
きく突出しているが，雌の永久歯列では犬歯が小さ
く，ほぼ歯列の中に納まっていることが報告されてお
り（岩田ら 1994），今回の差異は額部形態の性差をと
らえていた可能性が示唆された． 
  
異なる年齢の個体比較 
図 6b に，10 歳以下の個体（若齢）の平均形状，11
歳以上の個体（老齢）の平均形状，および年齢の差に
よる平均形状の差分を示す．差分は，各領域におい
て，若齢個体の平均形状から，老齢個体の平均形状を
差し引いたものである．差分を見ると老齢個体と比較
して若齢個体の頬骨部，上顎部が高いことが確認でき
る．人においては，眼窩開口部の面積と幅において加
齢とともに増大し，その結果，眼瞼部のくぼみが深く
なることが報告されているが（Mendelson と Wong 
2012），ニホンザルにおいても加齢に伴い同様の変化が
生じている可能性が示唆された．  
 
．おわりに 
 
日立市かみね動物園で飼育されているニホンザル 96
頭を対象に 3 次元計測を行い，91 頭分の形状データを
取得した．3 次元データの品質（細部の再現性など）
は，動画中にサルが静止しているかどうかに依存し
た． 
3 次元データの位置合わせを行い，形状を比較した
結果，雄と雌，若齢と老齢個体の顔形状の特徴を比較
することができた． 
Correia-Caeiro ら（2021）は画像からニホンザルの
表情を体系的かつ客観的に評価するツールを開発して
いるが，本研究で得られたような 3 次元データを活用
することで，実際の表情筋の変形などを考慮した新た
なモデルの構築が可能になるかもしれない．また，現
時点では３次元計測の対象は静止していることが前提
であるが，動いている対象を３次元計測する研究も進
んでおり（Dalal ら，2024），今後，これらの技術が動
物行動計測の有力な手法となる日も近いかもしれな
い． 
 
．謝辞 
 
本調査においてご協力いただいた，かみね動物園の
職員の皆様に心より感謝申し上げます. 
 
．引用文献 
 
Correia-Caeiro, C., Holmes, K., & Miyabe-
Nishiwaki, T. (2021). Extending the MaqFACS to 
measure facial movement in Japanese macaques 
(Macaca fuscata) reveals a wide repertoire 
potential. PLoS ONE, 16(1 January). https://doi.org 
/10.1371/journal.pone.0245117 
 
Dalal, A., Hagen, D., Robbersmyr, K. G., & 
Knausgard, K. M. (2024). Gaussian Splatting: 3D 
Reconstruction and Novel View Synthesis: A 
Review. In IEEE Access (Vol. 12, pp. 96797–96820). 
Institute of Electrical and Electronics Engineers 
Inc. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3408318 
 
岩田英雄，岡本全宏，小田嶋敏夫，1994．犬歯部を中心
に見た霊⾧類の歯列の形態学的研究―ニホンザルにつ
いてー, 霊⾧類研究所年報 24：94-95 
 
Kerbl, B., Kopanas, G., Leimkuehler, T., & 
Drettakis, G. (2023). 3D Gaussian Splatting for Real-
Time Radiance Field Rendering. ACM Transactions 
on Graphics, 42(4), 1–14. https://doi.org/10.1145/ 
3592433 
 
Mendelson, B., Wong, C-H. 2012.Changes in the 
Facial Skeleton With Aging: Implications 
and Clinical Applications in Facial Rejuvenation. 
Aesthetic Plastic Surgery 36:753–760 
 
Mildenhall, B., Srinivasan, P. P., Tancik, M., 
Barron, J. T., Ramamoorthi, R., & Ng, R. (2020). 
NeRF: Representing Scenes as Neural Radiance 
Fields for View Synthesis. Retrieved from 
http://arxiv.org/abs/2003.08934 
 
Paulet, J., Molina, A., Beltzung, B., Suzumura, T., 
Yamamoto, S., & Sueur, C. (2024). Deep learning 
for automatic facial detection and recognition in 
Japanese macaques: illuminating social networks. 
Primates, 65(4), 265–279. https://doi.org/10.1007/ 
s10329-024-01137-5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
岡山ら / Zoo Science Journal Vol.2 (2025) 1-5 
5 
 
 
 
 
Acquisition of 3D facial shape data of  
Japanese Macaque (Macaca fuscata) using video 
 
Tsuyoshi OKAYAMA1，Daisuke KOHARI1，Atsushi TOYODA1, Natsumi Nishikawa2, Yoshinari Someya2, 
Haruhisa Masafuji2, Shinya Iida2, Shinya Iida2, Keisuke Kawase2, Nobutaka Namae2 
 
1Ibaraki University (3-21-1, Ami, Inashiki, Ibaraki, 300-0331 Japan) 
2Hitachi City Kamine Zoo (5-2-22, Miyata, Hitachi, Ibaraki, 317-0055 Japan) 
 
Abstract 
 
Facial morphology is not only associated with kinship but also has the potential to facilitate the 
assessment of social behavior and relationships if used to infer an individual's emotions. Therefore, we 
conducted three-dimensional (3D) measurements of the face of Japanese macaques (Macaca fuscata) 
housed at the Hitachi City Kamine Zoo. For 3D measurement, we employed a method utilizing video 
data. Video recording was conducted after administering anesthesia to each individual and stabilizing 
the head. A digital camera was used to capture the frontal view while moving up and down across a 
±90-degree range, repeating this motion multiple times. From the recorded videos, we obtained 3D data 
for 91 individuals using an online service (LumaAI) based on Neural Radiance Fields (NeRF) technology. 
The quality of the 3D data, including fine detail reproducibility, depended on whether the macaques 
remained still. However, the overall 3D morphology of the subjects was successfully reconstructed. A 
comparative analysis of the collected 3D data between males and females, as well as between younger 
and older individuals, revealed morphological differences associated with sexual dimorphism and age-
related changes in facial structure. 
 
Key words: Monkey, NeRF, Point cloud, 3D analysis 
 


Japanese

Acquisition of 3D facial shape data of Japanese Macaque (Macaca fuscata) using video

中村, 彰宏

佐藤, 安優美

井門, 彩織

中山, 侑

A captive cheetah (Acinonyx jubatus) breeding case: evaluation of female estrus detection and pairing methods

齋藤, 英敏

「はじめよう英語グループ・ディスカッション」の 研究方法と結果

生越, 達

E.M.フォースター「機械は止まる」の今日的意味 ― 作品をとおして技術社会を考える―

ONO, Yoshitaka

English

New Records of Rust Fungi (Pucciniales) in the Ryukyu  Archipelago, Japan

伊藤, 雅一

ITO, Masakazu

Subjective Images about City and Region from Students:  Analysis of Reaction Paper on Sociology Class

茨城大学博士（工学）doctoral thesi

松田, 卓也

地上設置型センサを用いた 台車異常検知技術に関する研究

川島, 広之

キャビテーション気泡崩壊時に生じる  局所衝撃の推量に関する研究

本江, 信夫

Advanced methodology for providing early warning information and gathering safety confirmation using drones utilizing the Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) and smartphones in the event of a disaster

若月, 泰孝

低負荷型レーダデータ同化による直近の豪雨予測技術の高度化と河川流量予測への適用

Not a member yet

Acquisition of 3D facial shape data of Japanese Macaque (Macaca fuscata) using video

A captive cheetah (Acinonyx jubatus) breeding case: evaluation of female estrus detection and pairing methods

「はじめよう英語グループ・ディスカッション」の研究方法と結果

E.M.フォースター「機械は止まる」の今日的意味 ― 作品をとおして技術社会を考える―

New Records of Rust Fungi (Pucciniales) in the Ryukyu Archipelago, Japan

Subjective Images about City and Region from Students: Analysis of Reaction Paper on Sociology Class

地上設置型センサを用いた台車異常検知技術に関する研究

キャビテーション気泡崩壊時に生じる局所衝撃の推量に関する研究

Advanced methodology for providing early warning information and gathering safety confirmation using drones utilizing the Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) and smartphones in the event of a disaster

低負荷型レーダデータ同化による直近の豪雨予測技術の高度化と河川流量予測への適用

10,045

11,454