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ハンズフリーインタラクションを実現する高速かつ低負荷な視線インタフェース

Research Project

Project/Area Number 23K21684
Project/Area Number (Other) 21H03472 (2021-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

坂本 大介  北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (00556706)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 志築 文太郎  筑波大学, システム情報系, 教授 (20323280)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Keywords視線インタフェース / ハンズフリーインタラクション / ユーザビリティ / 作業負荷 / ユーザインタフェース
Outline of Research at the Start

視線インタフェースは手を使わないハンズフリーなインタラクションを実現する基盤技術であり、人や機械との接触を伴わないことから特に感染症対策に有効なインタフェースである。しかし、現状の視線インタフェースは他のインタフェースと比較して低速で利用負荷が高いという問題がある。本研究課題においては、バーチャルリアリティ(VR)環境での3次元的な視線インタフェースでの眼球運動の特徴にもとづいたターゲット選択技術の検討と、汎用的なグラフィカルユーザインタフェース(GUI)環境における2次元的な視線インタフェースでのターゲット選択予測技術について検討を行い、利用時の性能評価を通して提案手法の有効性を検討する。

Outline of Annual Research Achievements

視線インタフェースは手を使わないハンズフリーなインタラクションを実現する基盤技術であり、人や機械との接触を伴わないことから特に感染症対策に有効なインタフェースである。しかし、現状の視線インタフェースは他のインタフェースと比較して低速で利用負荷が高いという問題がある。本研究の目的は、現状の視線インタフェースの問題を改善するべく、高速かつ低負荷な視線インタフェースを実現する手法を探ることである。

この目的に対して、令和5年度においては下記の研究開発項目を実施した。1)極端な視線角度領域を活用することによって、バーチャルリアリティ空間における視線滞留時間を用いた高速なオブジェクト選択手法の検討を進めた。人の眼球の左右方向の移動量の最大値は45度程度であることが知られているが、一方で人は通常25度までの領域でしか眼球を動かしていないことが知られている。これまでに、この25度から45度までの領域にターゲットを配置することで、正確かつ高速なインタフェースを実現してきているが、これをより複雑な状況(具体的には、選択対象が密に接している状況)におけるターゲット詮索手法を模索した。2)低負荷な視線インタフェースを実現するために、機械学習によるユーザの視線動作の意図推定技術による視線インタフェースの高度化に取り組んだ。本手法では視線の滞留を検知し、その段階でユーザの意図のスクリーニングを実施する。その後、予測モデルを用いて選択意図を予測した。この結果、提案手法は従来手法よりも質的にも量的にも高い性能を示したことを確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和5年度の研究実施計画に予定していた研究項目をほぼ予定通りに実施することができた。

Strategy for Future Research Activity

当初の研究目標に対して順調に進捗していることから、当初に予定していた研究項目を継続するとともに、次年度が最終年度のため、未出版の研究について論文としてまとめあげ、多くの成果を残せるようにする。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Kuiper Belt: Utilizing the “Out-of-natural Angle” Region in the Eye-gaze Interaction for Virtual Reality2023

    • Author(s)
      崔 明根、坂本 大介、小野 哲雄
    • Journal Title

      情報処理学会論文誌

      Volume: 64 Issue: 2 Pages: 400-416

    • DOI

      10.20729/00224252

    • ISSN
      1882-7764
    • Year and Date
      2023-02-15
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Exploring Dwell-time from Human Cognitive Processes for Dwell Selection2023

    • Author(s)
      Toshiya Isomoto, Shota Yamanaka, and Buntarou Shizuki.
    • Journal Title

      Proceedings of the ACM on Human-Computer Interaction

      Volume: 7 Pages: 1-15

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dwell Selection with ML-based Intent Prediction Using Only Gaze Data2022

    • Author(s)
      Isomoto Toshiya、Yamanaka Shota、Shizuki Buntarou
    • Journal Title

      Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies

      Volume: 6 Issue: 3 Pages: 1-21

    • DOI

      10.1145/3550301

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Reanalyzing Effective Eye-related Information for Developing User’s Intent Detection Systems2023

    • Author(s)
      Toshiya Isomoto, Shota Yamanaka, and Buntarou Shizuki.
    • Organizer
      Proceedings of the 2023 Symposium on Eye Tracking Research and Applications (ETRA '23)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Depth Gaze Cursor:特定の深度に固定された視線カーソルへの注視入力手法の検討2023

    • Author(s)
      崔 明根, 坂本 大介, 小野 哲雄
    • Organizer
      情報処理学会 研究報告ヒューマンコンピュータインタラクション(HCI)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Asteroid Gazer: VRにおける遮蔽されたオブジェクトの視線選択手法の提案2023

    • Author(s)
      崔 明根, 坂本 大介, 小野 哲雄
    • Organizer
      情報処理学会 研究報告ヒューマンコンピュータインタラクション(HCI)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Kuiper Belt: Utilizing the “Out-of-natural Angle” Region in the Eye-gaze Interaction for Virtual Reality2022

    • Author(s)
      Myungguen Choi, Daisuke Sakamoto, and Tetsuo Ono.
    • Organizer
      CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '22)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Interaction Design of Dwell Selection Toward Gaze-based AR/VR Interaction2022

    • Author(s)
      Toshiya Isomoto, Shota Yamanaka, Buntarou Shizuki.
    • Organizer
      2022 ACM Symposium on Eye Tracking Research & Applications (ETRA 2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Kuiper Belt: バーチャルリアリティにおける極端な視線角度を用いた視線入力手法の検討2022

    • Author(s)
      崔 明根, 坂本 大介, 小野 哲雄.
    • Organizer
      情報処理学会シンポジウム「インタラクション2022」
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Relationship between Dwell-Time and Model Human Processor for Dwell-based Image Selection2021

    • Author(s)
      Toshiya Isomoto, Shota Yamanaka, Buntarou Shizuki
    • Organizer
      ACM Symposium on Applied Perception 2021 (SAP 2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 北海道大学ヒューマンコンピュータインタラクション研究室

    • URL

      https://hci-lab.jp/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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