| Project/Area Number |
24KJ0497
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
丹羽 遼吾 筑波大学, 人間総合科学学術院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2024-04-23 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2026: ¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2024: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 光学的音響計測 / 非接触振動計測 / イベントカメラ / ピンスポット音響 / ビジュアルマイクロホン / 光レーザーマイクロホン / コンピュテーショナルフォトグラフィ |
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| Outline of Research at the Start |
光学式マイクは，音源の振動や音源が引き起こす振動をレーザーや高速カメラ等で光学的に捉え，主に画像処理を用いて振動へと変換し音を記録する．光学式マイクは遠方の音や鋭い指向性で音を取得できるが，安全性の課題が未解決であるため，ユーザインタフェースとして使用することが難しい．そこで本研究では，安全性の課題を解決する新たな光学式マイクを開発する．さらに同手法の高い音の取得性能を利用し，新たなインタラクションを探索する．具体的にはろう・難聴者向けのインタラクションや，自然な音声対話を実現するプラットフォームの構築を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，安全な光学式マイクロフォンの開発と，それを利用した新たなインタラクションの提案を行う．光学式マイクとは，音源自身の振動や音源が周囲の物体に引き起こす振動を，高速カメラやレーザー光を用いて光学的に捉え，振動から音を再構成することで記録する手法である．これにより，従来のマイクロフォンと比べて鋭い指向性を持ち，遠方の音も記録できる．
従来のマイクロフォンに比べて，光学式マイクロフォンは柔軟に音を記録できるが，高音質で記録するためには明るい照明やレーザー光を必要とする．本研究ではこのような制約を緩和するため，一般照明環境下でも高速撮影可能なイベントカメラを用いて，安全な光学式マイクロフォンを開発し，インタラクションを提案する．
研究目的である安全な光学式マイクロフォンの開発に向け，今年度はトポロジカルデータ解析の観点を取り入れ，振動再構成アルゴリズムを改良し，その精度評価を行った．これまで申請者が開発したアルゴリズムは画像処理に着想を得ており，振動の周波数は十分に再構成できていたが，振幅の再構成に課題があった．そこでトポロジカルデータ解析を導入したことで，振動の周波数と振幅の両方を再構成できるようになった．
また，既存の類似手法による再構成も行い，レーザードップラー振動計で計測した結果と比較して，改良したアルゴリズムの精度を検証した．その結果，改良したアルゴリズムが最も高精度で振動を再構成できることが確認された．現在，この成果に関する論文投稿の準備を進めている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
安全な光学式マイクロフォンの開発は予定通り順調に進展している．トポロジカルデータ解析の観点を取り入れることで，これまで困難だった振幅の再構成もうまくできるようになった．振幅が再構成できるようになったことで，実現可能なインタラクションの幅が広がった．
また，レーザードップラー振動計を用いた計測系の構築および評価実験を遂行し，改良したアルゴリズムの有効性を確認した．現在，成果のジャーナル投稿に向けて，関連研究の整理や図表の作成など必要な作業を着実に進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は具体的なインタラクションの提案を進め，必要に応じてユーザ実験を通じてその有効性を検証する．振幅再構成アルゴリズムに関する論文と，提案インタラクションに関する論文を各1稿ずつ執筆し，年度末までの提出・発表を目標としている．
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