2016 Fiscal Year Annual Research Report
発声想像時の脳波を用いたサイレントスピーチインタフェース
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16J08755
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
末房 佳小里 東京農工大学, 大学院工学府, 特別研究員(DC1)
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2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 生体信号処理 / 脳波 / ヒューマンマシンインタフェース / 脳マシンインタフェース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，発声想像時の脳波をデコーディングすることにより，四肢の運動を必要としないインタフェース（サイレントスピーチインタフェース）の構築を目的としている．その前段階として，今年度は，脳波を利用したインタフェースのイニシアチブである脳マシンインタフェース (BMI) に関する研究に注力した．まず，BMI と，その類似インタフェースである視線追跡インタフェースについて性能を比較，検討した．その研究結果をまとめた論文を平成28年度中に，Journal of Neural Engineering (2015 Impact Factor = 3.493) に投稿し，年度内に再録が決定した．また，BMI の持つ問題点の1つにキャリブレーションに時間がかかるということが挙げられる．その解決策として，一部のキャリブレーションデータを効率的に変換する手法を提案した．提案手法は信号の周波数スペクトルに着目し，シンプルな信号処理を用いてキャリブレーションデータを変換する．提案手法を用いることによりキャリブレーション時間を大幅に削減しつつ，一定の性能を保つことが可能となった．この研究成果をまとめた論文は，国際会議 IEEE ICASSP 2017 に採択された．
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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
本研究の目的とする，脳波を用いたサイレントスピーチインタフェース (SSI) 構築の前段階として，脳マシンインタフェース (BMI) に関する研究に注力した．まとめた研究成果を論文誌 Journal of Neural Engineering に投稿し，また，国際会議 IEEE EMBC 2016 にて発表した．同時に，同会議において，SSI や発声想像に関する先行研究および研究動向を調査した．それらを参考に，発声想像時の脳活動を測定するための実験パラダイムをデザインした．デザインした実験パラダイムに基づき，発声想像時の脳波を計測・記録するための脳波測定システムを作成した．さらに，発声想像時に脳の聴覚野が活性化することに着目し，音声傾聴時の fMRI データセットを収集した．fMRI の測定は，順天堂大学脳神経外科の菅野准教授の協力を得て実施した．以上のことから，現在までの進捗状況はおおむね順調に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に設計した実験パラダイムに基づき，作成した脳波測定システムを用いて，発声想像時の脳活動解析のためのデータセットを作成する．被験者を15名ほど募り，東京農工大学研究倫理委員会の承認に基づいてインフォームドコンセントを得る．ここではまず，問題を単純化するため，母音などの単純な発声想像時の脳活動を記録する．記録したデータセットをもとに，多次元配列信号処理を用いたアプローチや，その他の周波数解析，パターン認識を用いて，発声想像時の脳活動の特徴を解析する．
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