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1

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人 間の画像処理過程の動的解析 情 報 科 学 と心理 学 か らの アプ ロー チ

理 学部情報科学科助教授 理学部情報科学科教授 外国語学部心理学教授 外国語学部心理学教授

俊 範 美 雄 善 智 洋 宗 藤 氣 星 張 後 和 三

1.は じめ に'噛 ・

一 般 に、 人 が 外 界 か ら得 る情 報 の9割 近 く が 視 覚 か ら得 た も の で あ る と言 わ れ て い る。

見 る こ とに よ っ て 、¶も の を認 識 し、 空 間 的 な位 置 を 知 る こ とが で き る。 人 間 の 視 覚 シ ス テ ム は 、 今 の マ シ ン ビ ジ ョン シ ス テ ム よ り高 い性 能 を 持 っ て い る。 人 は視 覚 か ら得 た 情 報 か ら、 どの よ うに して 外 部 世 界 を 認 識 して い る の だ ろ うか。 人 間 の 画 像 処 理 過 程 の動 的 解 析 は 、 マ シ ン ビジ ョン の 自動 探 査 機 能 の 向 上 や 組 立 ロボ ッ トの視 覚 セ ン サ の 改 良 に重 要 な役 割 を 果 た せ る と考 え て い る。

従 来 、 心 理 学 の立 場 か ら定 性 的 に 人 間 の 視 覚機 能 につ い て研 究 を行 われ て き た が 、近 年 、 Marrの 視 覚 理 論 を起 点 と して 、 計 算 論 的 観 点 に よ る 視 覚 の研 究 が 盛 ん に な っ て い る。さ ら に 、 これ らの 研 究 成 果 に基 づ い た 工 学 的 応 用 例 も報 告 され て い る。

本 研 究 は 、 人 間 の 画 像 処 理 過 程 を 定 量 的 に解 析 す る こ と を 目的 と して い る。 具 体 的 に 人 間 の視 覚 過 程 を ダイ ナ ミ ッ ク に 計 測 し、 情 報 科 学 と心 理 学 の ア プ ロー チ を 融 合 し、 眼 球 運 動 とパ タ ー ン認 識 の 関 係 を 解 析 す る。 尚 、 高 齢 者 の加 齢 に よ る 視 覚 機能 の 低 下 を補 うた め に 、 視 線 を利 用 した ヒ コ.一マ ン イ ン ター フ ェ ー ス の 実 装 も試 み た 。

人 間 の 画 像 処 理 過 程 に 関 す る研 究 は 、 人 間 の脳 に お け る視 覚 情 報 処 理 の未 知 の 機 構 を探 究 す る手 掛 か り と して 従 来 か ら様 々 な 角 度 か ら行 な わ れ て い る が 、本 研 究 は 、 錯 視 認 識 に お け る 眼 球 運 動 の 動 的 特 徴 解 析 、 バ ブ ル マ ス ク に よ る性 別 判 断 と ビジ ュ ア ル サ ー チ に お け る眼 球 運 動 の 特 徴 な ど を分 析 した 。 以 下 、 本 研 究 報 告 で は 、 三 つ の実 験 を 通 して 、 そ の 結 果 を 報 告 す る。 ま た 、 福 祉 工 学 の 応 用 例 と して 、 視 線 を利 用 した ヒュ ー マ ンイ ンタ ー フ ェー ス の 実 装 も紹 介 す る。 本 研 究 の 一 部 結 果 は 学 術 論 文 誌 お よび 学 会 で発 表 され て い る が 、 未 発 表 の部 分 に つ い て は 、・さ らな る研 究 を重 ね て結 果 を 学 会 で 発 表 す る予 定 で あ る。

2.視 覚 情 報 の 抽 出 と眼 球 運 動

非 均 一 な網 膜 構 造 特 徴 に よ っ て 、 視 覚 イ メ ー ジ の 処 理 で 第 一 に 強 調 され る の は 、 視 野 の 中 心 部 で あ り、 特 に 中 心 窩 に イ メ ー ジ を結 ぶ 部 分 に集 中 して い る。 ま た 、 視 覚 皮 質 で は 、 ニ ューニロ ン の50%以 上 が 、 視 野 の10%に あ た る 中 心 部 の 分 析 に 関係 して い る と い わ れ て い る。 視 覚 認 知 シ ス テ ム は 、 視 野 の 特 定 部 分 に 目を 向 け るた め に、 眼 を頻 繁 に 動 かす ご

1

4 年 報2003

と に よ っ て 、 視 覚 場 面 の い ろ い ろ な 部 分 を 系 列 的 に サ ン プ リ ン グ を し、 視 覚 情 報 の 抽 出 に 務 め て い る 。 動 き の あ る も の を正 確 に追 い か け た り、 近 い も の や 遠 く の も の を 見 た り と、

眼 球 に は さま ざま な 運 動 が あ る。 これ ら の 眼 球 運 動 を 次 に 示 す 。

1.注 視 厳 密 に 「運 動 」 とは い え な い が 、 重 要 な種 類 の 眼 球 活 動 で あ る。

2.サ ッ ケ ー ド サ ッ ケ ー ド とは 、 眼 球 を あ る 注 視 か ら別 の 注 視 へ と動 か す 、 非 常 に 素 早 い 回 転 で 、 断 続 的 で あ る。

3.追 跡 運 動 これ は 、 動 い て い る も の を と ら え る た め の運 動 で 、 トラ ッ キ ン グ と も呼 ばれ る。 サ ッケ ー ドと違 い そ の 動 作 は 低 速 で 、 滑 らか で あ る。

4.輻 鞍 と解 散 輻 鞍 と は 、 両 眼 で 近 くの 同 じ対 象 を注 視 す る こ と が で き る よ うに お の お の の 眼 を 内 転 させ る 運 動 で あ る 。 解 散 は そ の反 対 で 、 遠 くの 同 じ対 象 を注 視 す る た め に視 軸 平 行 に な る よ うに 戻 す こ とで あ る。

5.補 償 的 運 動 こ の 運 動 は 、 頭 の 回 転 と は 正 確 に 同 じ角 度 だ け 逆 の 方 向 へ の 回 転 で あ り、 頭 の 角 度 を 変 え て も注 視 し続 け る 事 が で き る よ うに す る た め の 運 動 で あ

る。

【

本 研 究 の 第 一 の 実 験 で は これ らの 運 動 中 の 注 視 、 サ ッケ ー ドに 着 目 し、 注 視 間 の 水 平 ・ 垂 直 移 動 量 、 サ ッ ケ ー ドの 時 間 特 徴 、 注 視 点 の 重 要 領 域 か らの 距 離 分 布 な ど を定 量 的 に 計 測 し、 錯 視 絵 を 見 る 際 の 眼 球 運 動 の 動 的 特 徴 を調 べ た 。 第 二 の 実 験 は 人 間 が顔 認 識 す る 際 に 、 特 に 人 の性 別 を識 別 す る 際 に 、 注 視 点 は ど うい う風 に 分 布 して い る の か 、 ま た 、 人 の 性 別 を 判 断 す る際 に 、 何 処 の 情 報 を重 視 され 、 どの よ うに総 合 分 析 され て い る か を調 べ た 。 第 三 の 実 験 で は 、 複 雑 な シ ー ン の 中 か ら特 定 の 目標 を 探 す 際 に 、 効 率 よ く ビジ コ.アル サ ー チ を行 うに は 、 人 間 の 目線 が どの よ うに 移 動 して い るの か に つ い て 検 討 した。 最 後 に 、 人 間 の視 線 情 報 を元 に 、 視 力 の 弱 い 人 を 支 援 す る た め に 、 人 が 見 た い と こ ろ を 自動 的 に 検 知

し、 拡 大 表 示 させ る ヒュ ー マ ンイ ン タ フ ェ ー ス を 試 み た 。

2.1錯 視 絵 を 見 て い る 際 の 眼 球 運 動 2.1.1実 験 の 説 明

本 実 験 で は 、 ヒル(Hill.W.E.)と い う人 物 が 描 い た 、 有 名 な 二 義 錯 視 絵 を 研 究 素 材 とす る。 こ の絵 は 、 一 見 す る と若 い 貴 夫 人 の 横 顔 に 見 え る の だ が 、 見 方 を 変 え る と大 き い 鼻 の 老 婆 の 横 顔 と も見 る こ と が で き る(図1)。 こ の 絵 を 老 婆 と見 て い る とき に 同 時 に 若 い 女 性 と見 る の は 困難 で あ る。 従 来 、 この 錯 視 絵 は生 理 学 、 心 理 学 の観 点 か ら多 く の 定 性 的 研 究 が 行 わ れ て き て い るが 、 本 研 究 で は 、 人 が 視 覚 情 報 か ら ど の よ うに して 対 象 を認 識 して い

る の か を 眼 球 運 動 の 面 か ら定 量 的 に調 べ て い る 。

実 験 を20代 か ら30代 ま で の 男 性12名 の 被 験 者 に 対 して 実 施 した 。 被 験 者 に 実 験 参 加 同意 書 を 書 か せ た 後 、 二 つ の グル ー プ に 分 け られ 、1人 につ き6試 行 分 の 実 験 を 行 っ た 。 実 験 は 次 の よ うな 流 れ で 行 う。

コ

人 間の画像処理過程の動的解析 ⁵

1)キ ャ リブ レー シ ョ ン:正 確 に 眼 球 の 位 置 を 計 測 す る た め に 、 あ らか じめ 用 意 した標 準 パ タ ー ン を使 っ て 、 被 験 者 ご とに ア イ カ メ ラ の 調 整 を 行 う。

2)画 像 の 呈 示:安 静 させ た 被 験 者 に 、 画 面 の 中心 に あ る ク ロ ス 表 示 を見 せ て お い て 、 そ

図1.誘 導 錯 視 画 像A一左 、B一右 錯 視 画 像 一中 央

して2枚 の 画 像 を 継 続 して 表 示 させ 、 被 験 者 に表 示 され た 絵 を 自 由 に 見 て も ら う。 最 初 は 誘 導 画 像 を 呈 示 させ 、 次 に 錯 視 画 像 を 呈 示 させ て い た 。 グ ル ー プAの 被 験 者 に若 い 女性 の 誘 導 画 像Aを 、 グル ー プBの 被 験 者 に は 老 婆 と見 や す くす る た め の 誘 導 画 像Bを 使 っ た (図)。 被 験 者 が 絵 を 見 て い る と き の 眼 球 の 動 き を ア イ カ メ ラ で 計 測 し、 パ ソ コ ン に記 録 し て い た 。

3)ア ン ケ ー ト調 査:誘 導 画 像(1枚 目)、 錯 視 画 像(2枚 目)が そ れ ぞ れ どの よ うに 見 え た か の ア ン ケ ー トをお こ な う。

4)呈 示 時 間 の 変 更:2、3を1試 行 とす る。 本 実 験 で は 誘 導 画 像 、 錯 視 画 像 の 呈 示 時 間 の パ ラ メ ー タ を 三 つ の パ ター ン に(表1)変 更 して 、 被 験 者 一 人 に2回 つ つ 、 計6試 行 を 行 う。

画像 呈示パ ター ン 誘導画像 錯視画像 ^{2枚 の合計}

パ タ ー ンA 1秒 3秒 4秒

パ タ ー ンB

5秒 10秒 15秒

パ タ ー ンC 10秒 10秒 20秒

Table1:呈 示 時 間

2.1.2実 験 結 果 と考 察

ア イ カ メ ラ で 計 測 され た デ ー タ か ら次 の 特 徴 を 求 め た 。 '● 注 視 間 移 動 量 の 水 平 成 分 の 平 均(水 平 平 均)

6 年 報2003

r

●注 視 間 移 動 量 の 垂 直 成 分 の 平 均(垂 直 平 均)

● 停 留 回 数 の 平 均

● 単 位 時 間 あ た り の 停 留 回 数 の 平 均

● 平 均 停 留 時 間

● サ ッ ケ ー ドの 平 均 時 間

● 重 要 領 域 か ら の 距 離 率

各 特 徴 量 は 誘 導 画 像 表 示 時 、 錯 視 画 像 表 示 時 、 こ の2枚 の 画 像 を 見 た と き の 合 計 時 の 平 均 の 三 っ の 分 類 で 求 め ら れ 、 そ れ ら の 比 較 を 行 っ た 。 な お 、 ア イ トラ ッ キ ン グ シ ス テ ム の 計 測 精 度 は60Hzで あ る の で 、1/60秒 よ り早 い サ ッ ケ ー ドで は 検 出 で き な い 場 合 が あ る 。 注 視 点 の 定 義 は 、 視 覚 角 度1度 以 下 の 範 囲 内 で 最 低 停 留 時 間 を0.1秒 以 上 停 留 し た も の と す る 。 移 動 量 の 単 位 は 、 ア イ トラ ッ キ ン グ シ ス テ ム が 出 力 す る 座 標 系 を そ の ま ま 使 っ て い る 。 今 回 の 条 件 で は 視 覚1度 あ た り約8と い う値 に な る 。 図2は 以 前 錯 視 絵 を 見 た こ と の あ る 人 、 と な い 人 の 注 視 点 位 置 と 停 留 時 間(円 が 大 き い ほ ど停 留 時 間 が 長 い)を 表 し て い

る 。

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図2被 験 者 の 注 視 点 位 置 と停 留 時 間(左 は 、 以前 錯 視 絵 を見 た こ との あ る人 、 右 以 前 錯 視 絵 を見 た こ との な い 人)1

図3、 と図4は 錯 視 絵 の 知 っ て い た 人 と初 め て 見 る人 の 眼 球 運 動 の 動 的 特 徴 を 示 して あ る。 水 平移 動 量 で は 知 らな か っ た グル ー プ が表 示 時 間 に か か わ らず 高 い 値 を と っ て い る が 、i

垂 直 移 動 量 で は 表 示 パ ター ンB以 外 で は 大 き な差 は み られ な い 。 平 均 停 留 時 間 は表 示 パ ター ンB、Cで は 知 っ て い る 人 の 方 が 停 留 時 間 が 長 い こ とが 分 か る。 注 視 点 数 は や は り画 像 の 表 示 時 間 に 比 例 して 大 き く な っ て い る よ うで あ るが 、 単 位 時 間 あ た りの 注 視 点 数 は 表 示 時

「̲

人間の画像処理過程 の動 的解析 7

間 が 短 い 方 が 多 く、 同条 件 で は 知 らな か っ た グル ー プ の ほ うが 多 い 。 瞳 孔 の 直 径 は 表 示 時 間 に よ っ て 変 わ る こ とが あ ま りな い が 、 や は り同条 件 で は 知 ら な か っ た グ ル ー プ の 方 が 大 き い 。 サ ッ ケ ー ドの 時 間 平 均 は パ タ ー ンCが 大 き い値 を と っ て い る。

図5は 各 重 要 領 域 に た い す る 距 離 率 の 平 均 で あ る が 、 老 婆 の 目に 対 す る距 離 率 で は 呈 示 パ タ ー ンB以 外 で は 知 っ て い る グル ー プ の ほ うが 高 く 、 老 婆 の 口 に 対 す る 距 離 率 は 呈 示 パ ター ンA以 外 で は 知 ら な か っ た グル ー プ の ほ うが 高 い 。 若 い 女 性 の 目に対 す る距 離 率 は老 婆 の 目 と同 様 呈 示 パ ター ンB以 外 で は 知 っ て い る グ ル ー プ の方 が 高 い 。 偶 然 の 可 能 性 が 高 い が グ ラ フ の 形 が 老 婆 の 目に対 す る 距 離 率 と、 若 い 女 性 の 目に 対 す る距 離 率 が ほ ぼ 同 じで あ る。 錯 視 画 像 を見 た こ とが な い 被 験 者 は 、 画 像 の 意 味 を 理 解 す る た め に 、 割 と短 い 時 間 に 多 く の場 所 を 探 索 し て い る。 ま た 、 錯 視 絵 が 知 っ て い た 被 験 者 は 画 像 意 味 の解 釈 に 重 要 な ポ イ ン トに 注 視 点 を 集 中 させ て 、割 と長 い 時 間 停 留 させ て い る。 な お 、 見 た こ との な い 人 が 一 回 目 と二 回 目 との 見 方 に も違 い が 見 当 た る。 そ れ は 、 画 像 の 解 釈 に 記 憶 が 寄 与 して い る こ と を しめ して い る。 ま っ た く分 か らな い 視 覚 刺 激 が 与 え られ た とき は 、 サ ッケ ー ド が 多 く発 生 させ られ 、 画 像 の 合 理 的 解 釈 に 役 に 立 ち そ うな 情 報 の 多 い とこ ろ で 注 視 し、 一 旦 合 理 的 な解 釈 を 見 っ け る と、 サ ッケ ー ドの 数 が 減 り、 停 留 時 間 が 長 く な る。

8

パ ター ンc(錯 視}

バ ターン8(錨 視)

パ ターンA(錯 勧

年 報2003

Q

バ ウーンC(錯 観)

バ ターンB(錯 視)

パ ター ンA(錯 視)

2 4稼 臼 勾01勲

注 視 点 数 の 平 均

1416 18

Q

翻儲鴻釦パ 禰儲協外バ 勧儲漁外パ

051

単 位 時 間 あた りの 平 均 注 視 点 数

15

難 難

2

Q ^!*ai

サ ッケー ドの時 間平 均

i.s 0.2

」

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9人 間の画像処理過程の動的解析

パターンC(蹄 檎

パタ0ン顧 鮪槻}

バターン幽翻

辱鰯8

水 平 移 動 量 の 平均

バターンc噸鋳襟

バ タ ー ン",;

パターン《儲 擁}

鱒 裂5

垂 直移動量 の平均

パ ターンC(錯 視)

バタ扁ン錺(錯勧

パターンA(錯 襖)

4.5 3.5

32.5

21.5

18.5

0

平均停留時間

図4、 眼 球 の水 平 、 垂 直 移 動 量 と平均 停 留 時 間の 統 計 特 徴  

コ

10

パ ターンc(錯 視)

バ ターンB(錯 勧

バ ター ンA(鑓 複)

年 報2003

52

バ ターンc㈱ 観)

バ ター ンB(錯 視)

パ ターンA(錯 視)

㈱ 欄 融 ㈱ 陶

545B58奪o

老 婆 の 目 に 対 す る 距 離 率

62 84

醍 545658

老 婆 の 口 に 対 す る 距 離 率

60 sz 64

as 42船44・ 幡 銘4?

若 い女 性 の 目に対 す る距 離 率

4晦4930

図5、 注視 点 か ら重 要領 域 へ の 距離 関係

  一「

1

人間の画像処理過程 の動 的解析 11

2.2バ ブル マ ス ク に よ る 性 別 判 断 実 験

物 体 認 識 に お い て 、 人 は 物 体 を注 視 す る こ とで 与 え られ た 画 像 、 状 況 の 中 か ら情 報 を読 み 取 ろ う とす る 。 そ の 時 、 目的 とす る情 報 に よっ て 、 人 の 視 線 移 動 は 異 な り、 ま た 目的 と す る 情 報 が 含 ま れ て い る重 要 な 点 が 異 な るた め に 視 線 の 停 留 点 も異 な っ て く る。 今 回 の 実 験 で は 、 特 に 顔 画 像 デ ー タ を も と に した 性 別 判 断 を行 う こ とで 、 人 間 が 顔 を認 識 す る際 に 視 線 は ど うい う風 に移 動 す る か 、 ま た 、 人 は どの 程 度 の 情 報 量 で 性 別 判 断 が 可 能 か を 調 べ

る た め に 行 わ れ て い る。

2.2.1第 一 段 階 の 実 験

実 験 は 二 つ の段 階 で 行 っ た 。 第 一 段 階 で は 、 被 験 者 が 普 通 に人 の 性 別 を判 別 す る際 に 視 線 の 振 る舞 い を調 べ る。 第 二 段 階 で は 、 前 段 階 の 結 果 を 踏 ま え て バ ブル マ ス ク を 掛 け た 画 像 を 被 験 者 に 見 せ て 、 性 別 判 断 を して も ら う。

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図6、 性 別 判 断 の 第 一 段 階 の 実験

第 一 段 階 の 実 験 の 流 れ は 、 図6に 示 され て い る よ うに 、 被 験 者 に対 して9枚 ず つ 画 像 が 順 番 に表 示 され 画 像 と画 像 の 間 に 黒 地 に 白の 十 字 を 書 い た 画 像 が 入 る。 顔 画 像 が 移 っ て な い 間 の 時 間 、 被 験 者 は こ の 白 の 十 字 を 見 て い て も ら う。 ま た 、 顔 画 像 が 表 示 され て い る 間 は 画 像 を見 て も らい 、 黒 い 画 面 に な っ た と き に指 を使 っ て性 別 を 答 え て も ら う。 これ は 、 顎 台 を使 っ て 被 験 者 を 固 定 して い る の で 被 験 者 が 答 え を 口頭 で 言 うこ とで 顔 の 位 置 がず れ

﹁li

12 年 報2003

な い よ うに す る た め で あ る。 顔 画 像 は頭 髪 の あ る 画 像 は一 枚 あ た り5秒 、 頭 髪 の 無 い 画 像 は1枚 あ た り10秒 間 表 示 され る。

第 一 段 階 の 実 験 結 果 よ り、 性 別 判 断 をす る 間 の 人 間 の 注 視 点 分 布 特 徴 を調 べ た 。 注 視 点 は 図7に 示 され て い る よ うに 、 目 ・鼻 ・口 とい っ た よ うな 個 所 に集 中 し て お りそ の 他 の部 位 の 注 視 点 は 、 以 上 の 点 に 比 べ て 少 な い 割 合 で しか な い 。(図7)さ ら に 、 一 枚 の 顔 画 像 を20の 領 域 に 分 け て 、顔 画 像 が 表 示 され て 一 番 最 初 に移 動 した 位 置 を 計 測 し た と こ ろ 、表 2の よ うな 計 測 結 果 を得 た 。 被 験 者 に よ っ て 多 少 の 個 人 差 は あ る も の の 大 き く分 類 す る と、

領 域 の7・13・8・9の 四 つ の 領 域 … つ ま り 目 ・鼻 ・口 に集 中 して い ま す 。 と りわ け領 域7は 全 体 の43%、 目だ け で 計 算 す る と全 体 の63%を 占 め て い る。 この 結 果 か ら、 眼

の 部 分 は性 別 判 断 に お い て 重 要 な意 味 を 持 っ て い る と考 え られ る。

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図7、 性 別 識 別 す る間 の 注視 点 の 分布 及 び停 留 時 間 の 分布

1

人間 の画像処理過程 の動 的解析

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図8、 注 視 点 の 分 布 領 域 表2、 主 な領 域 の 停 留 点 の 分布

2.2.2バ ブ ル マ ス ク 画 像

バ ブ ル マ ス ク とは 円形 の 窓 の よ うに部 分 的 に 見 え る マ ス ク の こ とで 、 ガ ウス 関 数 を用 い て 中 心 か ら円形 に ぼ か す よ うに 作 られ て い る。 元 画 像 に5個 の バ ブ ル マ ス ク を 掛 け る と、

図9の よ うな マ ス ク 画 像 が え られ る。 第 二 段 階 の実 験 で は 、 マ ス ク 画 像 を 利 用 して 限 定 さ れ た 部 分 情 報 よ り、 人 間 の 性 別 判 断 に どの よ うな影 響 が 出 て く る か を調 べ る こ と に して い

る。

毒 膏 脚

̲㎡ 酬 瀧

肌鞍 ζ紫

図9、 元 画 像 とバ ブル マ ス ク画 像

14 年 報2003

次 の4枚 の 画 像 は 、 ガ ウス 関 数 の パ ラ メ0タ で あ るsigmaの 値 を変 え る こ とに よ りバ ブ ル の 大 き さ を変 え た も の で あ る。

磁 粛

饗

纏 隷

寒

$igm歌=4 si馴a=84

灘 難 響

sigma=8 ^$i;ma=10命1

図10バ ブ ル マ ス ク画像 の例

第 二 段 階 の実 験 は 、 この よ うな4段 階 の レベ ル の バ ブ ル マ ス ク画 像 を使 用 して い る。

2.2.3第 二 段 階 の 実 験

こ の 段 階 の 実 験 は 実 験1か ら実 験9で 構 成 され て い る。20歳 位 か ら60歳 く らい と思 わ れ る男 女300人 の 顔 画 像 よ り50人 を ラ ン ダ ム に抜 き 出 し、 そ の50人 に 対 して バ ブ ル の 個 数 別 にsigmaの 値 に よ る4段 階 の レベ ル の 画 像 を用 意 す る 。 さ ら に 、 そ の 画 像 を バ ブ ル の 個 数 別 に ラ ン ダ ム に 並 べ 、 そ の順 序 で 実 験 を行 う。(こ れ に よ り、 完 全 に 同 じ画 像 を無 くす 。) た だ し、 バ ブル の位 置 は 注 視 点 の位 置 に作 られ る。 そ の よ うに 準 備 した 画 像 を ノー トPCに よ っ て 表 示 させ る.ま ず 、 す べ て の 実 験 に お い て 下 図 の よ うに 前 面 黒 で 中 央 に 白の 十 字 の 画 像 が2秒 表 示 され 、 次 に マ ス ク 画 像 が 表 示 され る。 そ の 後 、 十 字 の 画 像 、 マ ス ク画 像 と 繰 り返 され る。 そ の 十 字 の 画 像 を 表 示 して い る 間 に1つ ず つ 男 性 な らM(male)、 女 性 な らF

(female)と 性 別 を記 入 し て も ら う。

実 験1〜 実 験3

実 験1で は 下 函 の よ うに バ ブ ル の 個 数 を5つ と し、 両 目、 鼻 、 口、 喉 の5点 で 構 成 され て

コ̲

人間の画像処理過程 の動的解析

い る。 マ ス ク 画 像 の 表 示 時 間 は2秒 で 、30枚 表 示 させ る。実 験2で は 、 バ ブ ル の 個 数 を1つ と し、 目、 鼻 、 口 の ど こか1点 で 構 成 され て い る。 バ ブル の位 置 に つ い て も ラ ン ダ ム に 表 示 させ て い る。 マ ス ク 画 像 の 表 示 時 間 は2秒 間 で15枚 表 示 させ る。 実 験3で は 、 バ ブ ル の 個 数 を3つ と し、 両 目、 口 の3点 で 構 成 され て い る。 マ ス ク 画 像 の 表 示 時 間 は2秒 で30枚 表 示

させ る。 実 験 の 流 れ は 図12に 示 す 。

図11、 画像 生成 の流 れ

実 験1

墨

暴

実 験2

墨

置

実 験3

恩

恩

r

16 年 報2003

思

恩

恩

思

顔 画像30枚 ま で 繰 り返 し

恩

思

恩

幕

顔 画像15枚 ま で 繰 り返 し

墨

墨

墨

2秒 間

墨

顔 画 像30枚 ま で 繰 り返 し

図12、 実 験1〜3の 流 れ

L

「

人間の画像 処理過程 の動的解析 ¹⁷

実 験4〜 実 験9

実 験1〜 実 験3を1サ イ クル とす る 。 実 験4〜 実 験6は マ ス ク画 像 の表 示 時 間 を1秒 に短 縮 した 実 験 で あ る。 実 験7〜 実 験9は マ ス ク 画 像 の 表 示 時 間 を0.5秒 に短 縮 した 実 験 で あ る 。 以 上 の9つ の 実 験 を43人 の 被 験 者 に 対 して 行 っ た 。 被 験 者 は8歳 の少 年 か ら60歳 の 男 性 ま で の様 々 な 年 代 の 方 に 協 力 して い た だ い た 。 実 験 の概 要 は 図13に 示 す 。

義 麟 講 麟1

  謹蟻

嚢験籔

繋 賠

図13、 実 験 の 概 要

22.4結 果 と 考 察

(1)画 像 と被 験 者 別 の 結 果 と考 察

図14に 示 す 結 果 よ り考 察 す る と、 実 験2,5,8の 結 果 よ り1点 で の 性 別 判 断 は な か な か難 しい よ うで あ る。ま た 、 実 験4,6の 結 果 よ り多 少 の 情 報 を与 え られ た 上 で の性 別 判 断 に お い て は1秒 程 度 の 時 間 で 十 分 判 別 可 能 で あ る と考 え られ る 。しか し な が ら、 さす が に 0.5秒 で はや や 難 しい よ うで あ る。 補 足 と して 年 代 別 に も調 べ て み た が 、 本 実 験 で は10 代 、20代 の 学 生 が 多 く全 体 と して バ ラ ツ キ が 多 い た め公 正 な 評 価 に は 至 らな い が 、 今 回 の 結 果 と して は30代 が 一 番 よ く(77%)、60代 の 方 が や や 劣 る(54%)と い う結 果 に な っ た 。そ れ 以 外 で は 全 体 と して バ ラ ツ キ が 少 な い(73%)と い う結 果 に な っ た 。

実 験 の 結 果 か ら、 被 験 者 の 男 女 別 の 比 較 す る と、 男 性 は 分 か りに くい 画 像 を男 性 と答 え て しま い が ち で あ る。 被 験 者 の 男 女 別 、 及 び 画 像 の 男 女 別 に つ い て そ れ ぞ れ 調 べ て み た 。

図15.の 平 均 の 結 果 よ り、や は り女 性 画 像 の 正 解 率 の ほ うが 悪 く、 分 か りに く い 女 性 画 像 を 男 性 と答 え て しま っ た た め と考 え られ る の で 、 先 ほ ど述 べ た よ うに 男 性 と答 え て し

18 年 報2003

ま う傾 向 が や や あ るの で は な い か と考 え られ る 。

図14、 被 験 者 全 体 の正 解 率

図15被 験 者 が男 性 で画 像 の男 女 別 正 解 率

一 方 、女性 の場 合 も女性 画像 の方 が正解 率 は悪 いが差 は少 な く、男性 の よ うに分 か りに

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人間の画像 処理過程 の動的解析 19

く い 画 像 を 男 性 と答 え て し ま う傾 向 が あ る とは 言 い 難 い結 果 とな っ た 。 先 ほ どの 結 果 と合 わ せ る と男 性 画 像 の 方 が判 別 しや す い とい う こ と が わ か っ た 。(図16参 照)

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実験8 実験9 M画 像

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564%

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722%

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814%

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861%

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887%

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平均

764%

752%

‡

図16被 験者 が女 性 で画 像 の 男 女別 の 正解 率

図17男 性 画像 にお け る男 女 別 の正 解 率

20 年 報2003

さ ら に 、 男 性 画 像 に お け る男 女 別 の 正 解 率 を 見 る と 、 図17.を 見 て 分 か る とお り女 性 の 方 が は 、 正 解 率 が 高 い こ とが 分 か る。 女 性 画 像 に お い て は 、 女 性 の 方 が 正 解 率 が よ く、

先 ほ ど の 結 果 と合 わ せ る と全 体 と して 女 性 の方 は 、 正 解 率 が 高 い こ とが 分 か っ た 。 ま た 、 こ の 女 性 画 像 にっ い て は 男 性 と女 性 の 差 が 大 き くな っ て い る こ と につ い て 考 え て み た が 、 推 測 で あ る が 、 普 段 の 生 活 の 中 で も女 性 は 女 性 の 化 粧 な どの 変 化 に よ く気 が つ く が 男 性 は 気 が 付 か な い こ と が多 い とい うこ とに 関係 が あ るの で は な い か と思 わ れ た。 こ の こ と か ら、

女 性 は ち ょっ と した 特 徴 を 捉 え る能 力 に優 れ て い る の で は な い か と考 え られ た 。

男 性63.9%63.5%71.1%76.3%68.1%77.0%63.8%81.5%72.7%70.9%

女 性67.5%75.0%72.2%81.4%$1.3%86.7%64.8%78.2%70.1%75.2%

図18女 性 画 像 にお け る男 女 別 の 正 解 率

以 下 の 画 像 は 正 解 率 が 特 に 悪 か っ た もの で あ る。 上 が 本 実 験 で 使 用 した マ ス ク画 像 で あ り、 下 が そ れ ぞ れ の 元 画 像 に な る。 そ の 元 画 像 を 見 て 分 か る よ うに 中 性 的 な 人 が 分 か りに くい とい っ た わ け で は な く、 元 画 像 で は あ か ら さま に 性 別 判 断 可 能 な 人 で あ っ て もマ ス ク 処 理 に よ っ て 非 常 に 分 か りに く くな っ て しま う人 も い る こ とが 分 か っ た 。

マ ス ク 画 像

工

人間の画像処理過程の動的解 析 ²¹

一画騰 一羅 一麗

元画像

図19判 別 しに くい画 像 の例

(2)バ ブ ル マ ス ク の 種 別 につ い て

図20は 実 験2、5、8の バ ブ ル の 数 が1点 で の 結 果 を 基 に 、 注 視 点 の 中 で も重 要 な3点(眼 、 鼻 、 口)の 内 、 ど こ が1番 重 要 で あ る か を調 べ て み た 結 果 で あ る 。 被 験 者 の 実 験 後 の感 想 で は 、 み な 口 が1番 分 か りや す い とい う こ とで あ っ た が 、 驚 く べ き こ とに 結 果 と して は 眼 が1番 正 解 率 が 高 い と い う結 果 に な っ た。 これ に っ い て 考 え て み た が 、 人 が 顔 を 見 る と き に初 見 の(1番 最 初 に 見 る)位 置 は 眼 の あ た りで あ る と言 う結 果 が あ る の で 、 こ の こ とか ら も注 視 点 の 中 で も眼 が1番 重 要 で は な い か と考 え られ る。

0.9 0.s O.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

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〆 ＼

眼 ^{58.1 78.1 74.9% 70.4%}

図20バ ブ ル マ ス ク が1個 の正 解 率 につ い て

22 年 報2003

図21はsigmaの 値 別 に 正 解 率 を 調 べ 、 バ ブ ル の 大 き さ の 変 化 で どの よ うな 違 い が あ る の か を調 べ て み た も の で あ る 。 こ の 結 果 か らslgma=4レ ベ ル で は 基 本 的 に 判 別 しが た い と い う結 果 に な っ た 。 しか し、5点 で1秒 以 上 で あれ ば あ る程 度 の判 別 が 可 能 で あ る と考 え られ る。sigma=6レ ベ ル で は3点 で1秒 以 上 で あ れ ば 高 い 確 率 で 判 別 可 能 で あ る と い う結 果 に な っ た 。slgma=8レ ベ ル で は 実 験8以 外 で よ い 結 果 と な っ て お り、 こ れ は1点 で1秒 以 上 で 判 別 可 能 とい う結 果 に な っ た 。 最 後 にslgma=10レ ベ ル で は 全 体 的 に1番 よい 結 果 と な っ て お り、 ど の 実 験 で あ っ て も ほ ぼ 判 別 可 能 で あ る とい う結 果 に な っ た。 た だ し、 実 験

2で 悪 い 結 果 と な っ て い る の は 実 験 に 用 い られ た 画 像 の組 み 合 わ せ が 悪 く この よ うな結 果 とな っ た と考 え られ る。

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実 験3 実 験4 実験ぢ 実験6 実験7 実 験8 実 験9 平 均

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中

図21slgmaの 値 別 正 解

(3)ま と め

性 別 判 断 を行 う場 合 被 験 者 は あ の 程 度 の 注 視 点 領 域 か ら性 別 情 報 を得 そ して 判 断 す る こ とが 出 来 る。 これ は 注 視 点 とそ の付 近 の 有 効 視 野 か ら情 報 を得 て 、性 別 を判 断 して い る の だ が 極 め て 短 い 時 間 で 判 断 す る こ と が 可 能 な こ とか ら考 え て 、 被 験 者 が 最 も効 率 的 に 有 効 視 野 か ら性 別 情 報 を得 る こ との 出 来 る 注 視 点 の 位 置 が 、 今 回 の 実 験 で 検 出す る こ との 出 来 た 注 視 点 の位 置 に な る。 つ ま り、 効 率 良 く情 報 を 得 る た め に顔 の 中 心 部 付 近 、 そ して性 別 な どの 特 徴 を 示 す 点 と して 、 目 ・鼻 ・口 に 注 視 点 が 集 ま る と い う こ とで あ る。 ま た 、 頭 髪

■

人間の画像処理過程 の動的解析 ²³

が 注 視 点 内 に 含 まれ て い な い に も か か わ らず 、 実 験 結 果 に 大 き な影 響 を及 ぼ す こ とか ら も、

有 効 視 野 内 の情 報 が 注 視 点 同様 に 大 き な影 響 を 及 ぼ す とい うこ とに な る。 こ の こ とか ら、

性 別 判 断 を行 う場 合 は 被 験 者 は 初 見 の 点 とそ の 有 効 視 野 内 の情 報 だ け で性 別 を判 断 す る こ とが 可 能 で あ り、最 も効 率 的 に 情 報 を得 られ る点 が 目・鼻 ・口な の で あ る。 な お 、 有 効 視 野 に つ い て は 、sigmaの 値 別 の 正 解 率 の 結 果 を ま と め る と、 人 は 多 少 の 情 報 を 与 え られ た 上 で の 性 別 判 断 に お い て 、 注 視 点 で あ る重 要 な位 置(眼 、 鼻 、 口 な ど)の 情 報 で あ る な らば

◆sigma=4レ ベ ル で は5点 で1秒 以 上 で や や 判 別 可 能

◆sigma=6レ ベ ル で は3点 で1秒 以 上 で 判 別 可 能

◆sigma=8レ ベ ル で は1点 で1秒 以 上 で 判 別 可 能

◆sigma=10レ ベ ル で は 全 体 的 に ほ ぼ判 別 可 能

とい う結 果 に な り、 人 は 非 常 に 少 な い 情 報 量 か ら瞬 間 的 に類 似 す る記 憶 と照 ら し合 わせ て 判 別 す る こ とが で き る と考 え られ た 。 ま た 画 像 の 面 積 に つ い て も調 べ て み た が 、

》sigma=4で5点 一 一一一レ12.3%

》sigma=6で3点 一 一一一レ10.2%

》sigma=8で1点 一 一一一ｺ4.2%

そ れ ぞれ こ の よ うな 結 果 とな り1つ のバ ブル の 大 き さが 大 き く な る に つ れ て バ ブル の個 数 が 減 り面 積 的 に も小 さ く な っ て い る が 、 そ れ で も判 別 で き るの は そ の1点 か ら得 られ る情 報 量 が 大 き くな るた め で あ る と考 え られ た 。 これ らの 結 果 よ りsigma=8レ ベ ル で1点 の バ

ブ ル く らい が 有 効 視 野 の 最 低 ライ ン か と考 え られ る。

本 実 験 で は 元 画 像 を50人 しか 用 意 して い な か っ た た め 各 人 物 が4,5回 繰 り返 し現 れ て しま い 、sigmaの 値 は 変 え て は い て も記 憶 され て しま う とい う問 題 が あ っ た 。 そ の た め 、 各 実 験 の 結 果 が 公 正 に 評 価 で き る も の で は な くな っ て しま っ た 。 した が っ て 、 す べ て の 実 験 を通 し て別 の人 物 を 用 意 して 実 験 す る必 要 が あ る。 ま た 、 本 実 験 で も年 齢 的 に は 幅 広 く 被 験 者 を集 め た が10代 、20代 の 学 生 が 多 く全 体 の バ ラ ン ス が 取 れ て い な く年 代 的 に 評 価 す

る に 至 ら な か っ た の で 、 人 数 を決 め計 画 的 に デ ー タ を集 め る 必 要 が あ る。

2.3VisualSearchの 基 礎 実 験

我 々 は 、 膨 大 な視 覚 情 報 の 中 か らそ の 時 点 で の行 動 の 目的 に合 っ た対 象 を 絶 え ず 選 択 し い て い る。 この よ うな視 覚 的 選 択 の 中 で も 、 目標 とす る物 体 を 「探 す 」 と き の 注 意 の特 性 を解 明 し よ う とい う試 み が 「視 覚 探 索(VisualSearch)」 と呼 ば れ て い る。 これ は 、 視 覚 心 理 分 野 の 研 究 の ひ とつ の研 究 分 野 で あ り、 人 工 知 能 や 心 理 学 の領 域 で応 用 され て い る。

本 実 験 で は 、 「ウォ ー リー を さ がせ!」 とい う絵 本 を用 い て 、 提 示 され た 画 像 中 か ら 目標 を検 出す る ま で の視 線 運 動 の デ ー タ を解 析 す る こ と に よ っ て 、 探 索 時 の 特 徴 お よ び 効 率 の 良 い 探 索 法 を 探 る。

1

24 年 報2003

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2.3.1実 験 の 内 容

図22の よ うに、 人 ご み や 建 物 な どが た く さん 描 か れ て い る画 像 の 中 か ら 「ウ ォー リー 」 とい う人 物 を 発 見 す る こ とで 、 人 間 の 画 像 認 識 と視 覚 探 索 過 程 を 探 る 。 そ の 人 の視 線 の振 る舞 い を視 線 追 跡 装 置(ア イ マ ー ク レコ ー ダEMR‑8nac社 製)を 用 い て 記 録 して 分 析 す る。

本 実 験 は 、12枚 の 画 像 を り よ う して い る 。 そ れ ぞ れ の 画 像 に は 、街 、 海 、遊 園 地 な ど色 々 な 場 面 が 描 か れ て い る。

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図22、 ウ ォ ー リ ー を さ が せ

2.3.2実 験 方 法

実 験 は 神 奈 川 大 学 生10名 の 協 力 で行 っ た 。 被 験 者 は 視 線 追 跡 装 置 を装 着 し、 顎 を 固 定 した 状 態 で50cm前 方 に 設 置 した本 か ら ウォ ー リー を 探 す 。 被 験 者 は ウ ォ ー リー を発 見 した 時 点 で ス イ ッチ を 押 す 。 これ を12ぺ0ジ 連 続 して 行 い 、 ペ ー ジ 間 の イ ン タ ー バ ル の 間 、 被 験 者 に は 目 を と じて も ら っ た。 実 験 の 風 景 は 図23に 示 して あ る。

1

人間の画像処理過程の動的解析 ²⁵

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図23.実 験 の 風 景

2.3.3結 果 と考 察

得 られ た デ ー タ か ら 、各 被 験 者 が ウ ォ ー リー を発 見 す る ま で の12枚 の 平 均 時 間 を グ ラ フ に す る と図24.の よ うに な る。 この グ ラ フ か ら、 デ ー タ を 目標 発 見 が 遅 い グル ー プ と早 い グ ル ー プ に わ け 、 そ れ ぞ れ に つ い て 比 較 す る。

平均時間

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図24.目 標 発 見 の 平 均 時 間

26 年 報2003

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ま ず 、 提 示 した 画 像 の うち 、 比 較 的 建 物 な ど の 多 い 画 像 を 探 索 す る とき の視 線 の 状 態 は 図25.と 図26.の よ うに な っ た 。 この よ うに 比 較 して い っ た 結 果 、 目標 発 見 の 早 い グ ル ー プ の 被 験 者 は 主 に 人 が い る建 物 の な い ス ペ ー ス を 見 て い る の に 対 して 、 遅 い グル ー プ の被 験 者 は全 体 を 探 索 して い る、 とい う傾 向 が あ る こ と が わ か っ た。

次 に 、 建 物 が 少 な い 、 も し くは 人 物 の 多 い 画 像 に つ い て み て み る と、 こ の 場 合 の 視 線 軌 跡 で は 探 索 の 早 さ に 関 係 な く全 体 を 見 て い て 、 そ の うち約 半 数 の 被 験 者 は 主 に 水 平 方 向 に 探 索 して い る とい う共 通 点 が 見 られ た の で 、 デ ー タ を 比 較 して み た が 、 そ の場 合 が 特 に 探 索効 率 が 良 い わ け で は な く、 効 率 の 良 い探 索 法 は見 つ け る こ とが で き な か っ た 。(図27.)

次 に 、 経 験 に よ る 探 索 効 率 の 変 化 が あ る の か を調 べ る た め 、 実 験1の 被 験 者 の うち4名 に 実 験1と 同 様 の 実 験 を4回 行 っ た 。 そ れ ぞ れ の 被 験 者 の 平 均 探 索 時 間 を グ ラ フ に す る と表 2の よ うに な る。 こ の グ ラ フ か ら 、 経 験 に よ る 探 索 効 率 の 上 昇 が 見 られ た の で 、 各 デ ー タ の 比 較 、 分 析 を行 っ た が 重 要 な 関 係 は 見 つ け る こ と が で き な か っ た。 被 験 者 に 感 想 に よ る と、 回 を か さね る ご と に ウ ォ ー リー の位 置 を 覚 え て しま っ た とい う意 見 が 多 か っ た た め 、 強 い て 言 え ば被 験 者 が 目標 の場 所 を 覚 え て い た こ とが 、 探 索 時 間 の 向 上 に っ な が っ た と思 わ れ る。

図25.早 い グル ー プ の視 覚 探 索 経 路

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人 間の画像処理過程の動的解析

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図26.遅 い グル ー プの 視 覚 探 索 経 路

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28 年 報2003

経 験 に よ る平 均 探 索 時 間 の 変 化(秒)

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A B C D

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図28経 験 に よ る探 索 時 間の 変 化

今 回 の実 験 か らは 、 建 物 等 明 らか に 目標 探 索 物 と違 うも の が あ る 場 合 、 そ の 部 分 を 除 外 して 探 索 す る と効 率 が 良 い こ と が わ か っ た。 しか し、 建 物 が な い 場 合 で は有 効 な 探 索 方 法 が 発 見 で き な か っ た 。

実 験2で は 、 経 験 に よ る探 索 時 間 の 短 縮 が み られ た も の の 、 実 際 被 験 者 の 記 憶 力 に よ る 部 分 が 大 き く 、 法 則 を 発 見 す る こ とは で き な か っ た 。 実 験 全 体 と して 、 デ ー タ は 集 ま っ た もの の 有 効 な 法 則 の発 見 に は 至 らな か っ た 。

3.視 線 を 利 用 した ヒ ュ ー マ ン イ ン タ ー フ ェー ス の 実 装 3.1背 景 と 目 的

近 年 に お け る情 報 技 術 の 目覚 ま しい 発 達 は 、 子 供 か ら高 齢 者 ま で 、 幅 広 い 年 齢 層 の 人 々 が コ ン ピ ュ ー タ ー に接 し、 利 用 す る機 会 を増 や した 。 福 祉 の 観 点 か ら見 る と、 視 力 に 問題 を 抱 え る方 々 が 、 何 も違 和 感 を 抱 く こ とな く、 コ ン ピ ュー タ0を 利 用 で き る環 境 の 整 備 が 必 要 と され て い る。 そ こ で 、視 線 を利 用 した ヒ ュ ー マ ンイ ン タ ー フ ェ ー ス の 開発 に よっ て 、 視 力 の 問 題 に よ り生 じ る使 い 辛 さを 軽 減 し、PCの 操 作 を容 易 す る こ と が 望 ま れ る。

本 研 究 で は 、視 線 の 移 動 を 明 確 に 捕 ら え 、 凝 視 部 分 周 辺 の 拡 大 表 示 を 行 うシ ス テ ム の 実 装 を 目的 と して い る。

3.2方 法

こ の シ ス テ ム に お け る処 理 構 成 は 、"眼 球 運 動 の 計 測"、"計 測 デ ー タ の 解 析"、"凝 視 部 分 周 辺 の 拡 大 表 示"の 大 き く三 段 階 に 分 か れ て お り、 処 理 の流 れ は 以 下 の よ うに な る。

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人 間の画像処理過程の動的解析

一 段 階 目の"眼 球 運 動 の 計 測"で は 、EMR‑8で 計測 したデ ー タをPCに 送信 す る。 二 段 階 目の"計 測 デ ー タ の 解 析"で は 、 受 信 した デ ー タ を解 析 し、凝 視 の識 別 と凝 視 した座 標 の 特 定 を行 う。 三 段 階 目の"凝 視 部 分 周 辺 の 拡 大 表 示"で は 、 解 析 に よ っ て特 定 され た 座 標 周 辺 の 画 像 を取 得 し、 拡 大 して表 示 す る。

な お 、"眼 球 運 動 の 計 測"は ハ ー ドウェ ア で 、"計 測 デ ー タ の 解 析"お よ び"凝 視 部 分 周 辺 の 拡 大 表 示"は ソ フ トウェ ア で処 理 を 行 う。

3.2.1眼 球 運 動 の 計 測

この 段 階 で は 、 眼 球 運 動 を 計 測 し、 得 られ た デ ー タ をPCに 送 信 す る こ とが 目的 と して い る。

計 測 に はEMR‑8(株 式 会 社 ナ ッ クイ メー ジ テ ク ノ ロジ0社 製 ア イ マ ー ク レ コ ー ダ)を 使 用 した 。

ア イ マ ー ク レ コ ー ダEMR‑8は 、 瞳 孔/角 膜 反 射 方 式 を採 用 した 視 線 計 測 シ ス テ ム で あ り、

サ ブ ピ クセ ル 検 出 に よ る高 精 度 視 線 位 置 計 測 、 装 着 ズ レ に よ る 計 測 誤 差 を解 消 し、 単 眼/

両 眼 の 眼 球 運 動 計 測 、 瞳 孔 径 の 計 測 等 が 可 能 で あ る。

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図29.シ ス テ ム の 構 成

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30 年 報2003

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図30.ア イ マ ー ク レ コ ー ダEMR‑8

"視 線 のXY座 標"

,"瞳 孔 径","フ レ ー ム 番 号"を 単 眼 検 出 時60Hz、 両 眼 検 出 時30Hzで 検 出 し 、 シ リ ア ル デ ー タ(RS‑232C出 力)でPCに 送 信 す る こ と が で き る 。

詳 細 な 情 報 に つ い て は 、 ア イマ ー クレコ ー ダEMR‑8の マ ニ ュア ル 、 お よび 株 式 会 社 ナ ックイメ0 ジ テ クノロジ ー の ホ ー ム ペ ー ジ(http://www.eyemark.jp/)を 御 覧 下 さい 。

(1)計 測 準 備

EMR‑8を 使 う と き は 、 装 着 と調 整 、 キ ャ リ ブ レー シ ョ ン 、 測 定 と い う手 順 に な る 。 普 通 は ヘ ッ ドユ ニ ッ トを 被 る 被 験 者 と 、 セ ッ テ ィ ン グ す る 測 定 者 の 二 人 が 必 要 に な る 。 1.装 着 と 調 整

ま ず は ヘ ッ ドユ ニ ッ トが 正 し く 装 着 され て い る こ と を 確 認 す る 。

図31.ヘ ッ ドユ ニ ッ トの 装 着

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人間の画像 処理過程 の動的解析

次 に被 験 者 の 目が モ ニ タ の 中 心 に 映 る よ うに セ ン サ ー 位 置 、 ミ ラ ー 角 度 、 フ ォ ー カ ス を 調 整 す る。(図

32)

最 後 に 瞳 孔 検 出 映 像 に 切 り替 え て 、 角 膜 反 射 像 と瞳 孔 が 正 常 に 検 出 され て い る こ と を確 認 す る。

右 の 画 像 は灰 色 の 大 き な 円が 瞳 孔 を 、

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欝 麟1:蕊 潔 ＼ 灘 臨 白い 小 さ な 円が 角 膜 反 射 像 を表 して い る 。

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被 験 者 が 眼 鏡 を して い る と、 眼 鏡 の レン ズ でLEDが 反 射 して セ ンサ ー に入 る こ とが あ り、 測 定 で き な い 場 合 が あ る。(図34)

こ の 場 合 、 ヘ ッ ドユ ニ ッ トの被 り方 や 眼鏡 の か け方 を 工 夫 す る こ とで 、 撮 影 範 囲 か ら ノイ ズ 光 を 追 い 出 し測 定 で き る よ うに な る。

2.キ ャ リブ レー シ ョ ン

被 験 者 の 眼 の 形 は 各 々 微 妙 な 違 い や 、 使 用 の 都 度 変 わ るヘ ッ ドユ ニ ッ トの 装 着 位 置 は 、 誤 差 を 生 じる 原 因 と な り、 この ま ま で は 正 確 な 計 測 デ ー タ を 取 得 す る こ と が で き な い 。 そ こで 、 キ ャ リブ レー シ ョン に よ って 誤 差 を 吸 収 し、 計 測 値 を 補 正 す る 必 要 が あ る。

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32 年 報2003

コ ン トロ ー ラ を キ ャ リブ レー シ ョ ン モ ー ドにす る と視 野 映 像 左 上 に ○ の

ター ゲ ッ トマ ー ク が 現 れ る。 測 定 者 は モ ニ タ を 見 な が ら レー ザ ー ポ イ ン タ で

○ の位 置 を 指 す 。(図37)

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図37.キ ャリブ レ ー シ ョン の 様 子

被 験 者 は レー ザ ー ポ イ ン タで 指 され た 点 を見 て ス イ ッチ を 押 す 。 デ ー タ を 取 る こ とが で き る と モ ニ タ 上 の タ ー ゲ ッ トマ ー ク が 次 に 移 動 す る 。 一 こ の 動 作 を9点 に つ い て 行 う。

(図38)

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図38.タ ー ゲ ッ トマ ー ク の 移 動

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これ で キ ャ リブ レー シ ョ ン は 終 了 だ が 、 確 認 の た め 任 意 の 場 所 を レー ザ ー ポ イ ン タ で指 し、 被 験 者 に 見 て も ら う。(図39)

で き た ら測 定 に進 む 。 灘1灘

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、ア イ マ ー ク が 追 従 して い る こ と をモ ニ タ で 確 認

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図39.キ ャ リ ブ レー シ ョ ン の 確 認

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人間の画像処理過 程の動 的解析 ³³

3.測 定

被 験 者 は顎 を顎 台 で 固 定 した 状 態 で 装 着 と調 整 、 キ ャ リブ レー シ ョ ン を行 っ た 後 、 測 定 を行 う。

図40.キ ャ リ ブ レー シ ョ ン の 確 認

(2)デ ー タ フ ォ ー マ ジ ト 1.出 カ デ ー タ の 種 類

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一 一 一 フ ィー ル ドカウ ンタ

CUE O:OFF,1:0N Oor1 ^{一 一 一} キ ュ ー のON,OFF

瞳孔径 1/100mm 111"' 999 瞳 孔 径(実 寸 の100倍)両 眼

ア イマ ー ク水 平 座 標 SIX 000〜640 640 画 面上 の ア イ マー ク位 置 座 標 両 眼

ア イマ ー ク垂 直 座 標 pix ^000〜480 480 画 面上 の ア イ マー ク位 置 座 標 両 眼

表3.デ ー タ フ ォ ニ マ ッ ト①

2.出 力 デ ー タ フ ォ ー マ ヅ ト

シ リ ア ル ポ ー トか ら 出 力 さ れ る デ ー タ の フ ォ ー マ ッ トは 以 下 の 通 り で あ る 。 デ ー タ はAS CII文 字 で 出力 され る。

12111317 2125293336

FMR , ,ILP1,1Lxl,國,1RPI,IRXI,IRYI・ 卜1

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