Cognitive State Estimation by Pupil Diameter in a Real Environment

• Project/Area Number: 23KK0183
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (International Collaborative Research)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 南 哲人 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70415842)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田村 秀希 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40908612) ; 中古賀 理 鳥羽商船高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40909173)
• Project Period (FY): 2023-09-08 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥21,060,000 (Direct Cost: ¥16,200,000、Indirect Cost: ¥4,860,000); Fiscal Year 2027: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2026: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2025: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2024: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 瞳孔 / 実験系心理学 / 認知科学 / 主観的知覚 / グレア錯視 / 瞳孔計測

Outline of Research at the Start

本研究では、オスロ大学と共同研究・開発を続けてきた実環境における瞳孔計測システムを利用して、瞳孔計測による認知状態推定の実用化に向けた最適化・開発を進める。この技術の実現のためには、視覚刺激の精度の高い物理パラメータのコントロールと、「明るさ」に対する瞳孔変化の高度な知見が必要となる。そのために、「明るさ、まぶしさ」に関する瞳孔研究に造詣が深く、計測技術の実証実験環境が揃っている国際共同研究先とともに技術実現を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

近年のヴァーチャルリアリティやメタバースの発展により、他人とのインタラクションの多様化が進む中、ヒトの感情状態を推定して、日常生活における行動・コミュニケーション支援に生かす技術が求められている。申請者は、瞳孔計測により、「ひらめき」や「まぶしさ」などの認知状態を推定できることを明らかにしてきた。本研究では、オスロ大学の Bruno Laeng 教授と共同研究・開発を続けてきた実環境における瞳孔計測システムを利用して、瞳孔計測による認知状態推定の実用化に向けた最適化・開発を進める。この技術の実現のためには、視覚刺激の精度の高い物理パラメータのコントロールと、「明るさ」に対する瞳孔変化の高度な知見が必要となる。そのために、「明るさ、まぶしさ」に関する瞳孔研究に造詣が深く、計測技術の実証実験環境が充実している国際共同研究先とともに技術実現を目指す。

瞳孔径を用いた認知負荷の計測は、認知科学や人間とコンピュータのインタラクション研究において重要な役割を果たしている。しかし、光量や眩しさに影響される対光反射が計測の精度を低下させる問題がある。本年度は、この問題を解決するために、照度センサを取り付けたアイトラッカーと適応的な瞳孔径の計算式を用いた新たな技術を提案し、その有効性を検証する予備実験を行った。その結果、本手法による補正は対光反射の影響を低減していることを示すことができた。11月に研究分担者とともに、Laeng先生を訪問し、この予備実験結果について議論を行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

技術的進展の確認:申請者は、瞳孔計測により「ひらめき」や「まぶしさ」などの認知状態を推定できることを明らかにし、技術的な進展が確認されている。国際共同研究の実施:オスロ大学のBruno Laeng教授と共同研究・開発を継続しており、実環境における瞳孔計測システムを利用した研究が順調に進んでいる。
予備実験の成功:照度センサを取り付けたアイトラッカーと適応的な瞳孔径の計算式を用いた新たな技術の有効性を検証する予備実験を行い、その結果、対光反射の影響を低減できることを示すことができた。この成功は、今後の研究に向けた重要なステップである。成果の議論とフィードバック:研究分担者とともに11月にLaeng教授を訪問し、予備実験結果について議論を行った。このフィードバックは研究の質を高め、今後の進展に寄与する。

Strategy for Future Research Activity

今後も引き続き、瞳孔計測技術の最適化と実用化に向けた研究を進め、ヒトの感情状態推定における新たな知見と技術の確立を目指す。2024年度は、Laeng先生が日本に数週間滞在する予定で、その期間にさらに共同研究に関する議論を行う予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] オスロ大学(ノルウェー)