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Study on contact lens device with retro-reflection markers for human eye-movement measurements

Research Project

Project/Area Number 18H03269
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
Research InstitutionAdvanced Telecommunications Research Institute International

Principal Investigator

Utsumi Akira  株式会社国際電気通信基礎技術研究所, インタラクション科学研究所, 研究室長 (80395152)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 肥塚 泉  聖マリアンナ医科大学, 医学部, 教授 (10211228)
不二門 尚  大阪大学, 生命機能研究科, 特任教授 (50243233)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2018: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Keywords眼球運動計測 / コンタクトレンズ / 再帰性反射 / 回旋運動 / コンタクトレンズ型デバイス / 眼球運動障害
Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigated a method to measure human eye-movements including rotations in three axes (horizontal, vertical, and torsional) using a contact lens device equipped with retro-reflection optical markers. We built four sets of planarly arranged retro-reflection markers on a contact-lens-like device made of PDMS (polydimethylsiloxane), which is a commonly used material for making a soft contact lens. We evaluated our method with putting the device on a pig eye. We confirmed that the marker positions can be easily detected on the captured images based on the property of retro-reflection where the markers are illuminated from the front position and observed with a camera located near the illumination. We also confirmed eye movements including three axes rotations can be detected based on the marker positions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

眼球運動には水平・垂直の2軸の回転に光軸まわりの回転(回旋)を加えた3軸の回転運動があり、これら3軸の眼球運動を高精度で計測できてはじめて目の動きと脳活動の関係を完全に理解できる。本研究では、再帰性反射マーカーをコンタクトレンズ上に配列し、眼に装着したコンタクトレンズ上のマーカーの反射パターンを光学的に追跡する低侵襲の手法によって3軸眼球運動計測が可能となることを、実際にコンタクトレンズ型デバイスを作成して確認した。提案手法による安定した高精度の3軸の眼球運動計測が実現されれば、眼球運動に関してこれまで装置の制約で十分に検討が進まなかった認知科学、医学等の幅広い分野の学術の発展に寄与できる。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2020 2019

All Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Book (1 results)

  • [Presentation] 顔形状パラメータの逐次更新により個人適応を行う眼球パラメータ推定ネット ワーク2020

    • Author(s)
      施 真琴, 内海 章, 山添 大丈, 李 周浩
    • Organizer
      第23回 画像の認識・理解シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 視認推定に基づく視覚探索タスク支援とVR環境における有効性評価2020

    • Author(s)
      吉田 竣亮, 施 真琴, 内海 章, 山添 大丈
    • Organizer
      第25回一般社団法人情報処理学会シンポジウム インタラクション2021
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 視聴覚情報呈示を用いた頭部装着型歩行支援手法に関する基礎検討2020

    • Author(s)
      原園 征志, 内海 章, 窪田 哲也
    • Organizer
      電子情報通信学会 ITS研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Accuracy Enhancement in Face-pose Estimation Network Using Incrementally Updated Face Shape Parameters2020

    • Author(s)
      Makoto SEI, Akira UTSUMI, Hirotake YAMAZOE, Joo-Ho LEE
    • Organizer
      The 17th International Conference on Ubiquitous Robots (UR 2020)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 顔形状パラメータの逐次更新により個人適応を行う 顔姿勢推定ネットワークの提案2019

    • Author(s)
      施 真琴, 内海 章, 山添大丈, 李 周浩
    • Organizer
      電子情報通信学会 パターン認識メディア理解研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Network Structure for Personalized Face Pose Estimation Using Incrementally Updated Face-Shape Parameters2019

    • Author(s)
      Makoto Sei, Akira Utsumi, Hirotake Yamazoe, Joo-Ho Lee
    • Organizer
      The 5th Asian Conference on Pattern Recognition (ACPR 2019)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 生体情報センシングと人の状態推定への応用2020

    • Author(s)
      山添大丈ほか
    • Total Pages
      564
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861048005
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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