2017 Fiscal Year Annual Research Report
コンピュテーショナル・オプサルモロジー：ARを用いた視覚障害者の視力の適応的増強
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17H00738
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
茅 暁陽 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (20283195)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤代 一成 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00181347)
柏木 賢治 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (30194723)
郷 健太郎 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (50282009)
豊浦 正広 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (80550780)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 計算眼科学 / 拡張現実 / 色覚補償 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，最新の拡張現実技術を駆使し，視覚障害者の社会生活の質を劇的に改善するアプローチとして「コンピュテーショナル・オプサルモロジー（計算眼科学）」と称する技術を開発する．初年度である平成29年度前半は，ケーススタディとして選択した，色覚異常，視野異常，両眼複視の3種類の疾患について，分担者柏木との討論を通して，日常的に抱えている問題や場面の調査を行った．また，インターネットや文献の徹底した検索により調査したシーズ技術と組み合わせ，コンピュテーショナル・オプサルモロジーによって解決可能な疾患の態様を特定し，応用オントロジーの構築を行った．
３つの代表疾患については，まず，色覚異常については，2色型色覚障害者に対して，元画像のコントラストと自然さを同時に保存できる色変換アルゴリズムを提案・実装した．定量評価及び実際の色覚障害者による評価の結果から，提案手法が最新の既存手法よりも有効であることを確認することができた．また，色覚障害により失われた色を残りの色チャンネルに分配するDaltonization法をシースルー型ヘッドマウントディスプレイ上で実現するための実験環境を構築し，ヘッドマウントディスプレイ通過による実空間の色の歪み及びヘッドマウントディスプレイに補正用画像を表示する場合の歪みの計測を行い，補正方法の検討を行った．一方，視野狭窄については，失われた視野にある情報を残されている視野部分に重畳して表示するための半透明表示技術を開発し，透明度の最適値を実験により明らかにすることができた．両眼複視については2枚のプリズムを用いたシミュレーション環境に関する検討を行った．合わせて，個人の色覚や視野を簡単に測定できる技術の検討も行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画では平成30年度以降，３つの疾患に対する具体的な支援方法の開発を行う予定でした．平成29年度にすでに色覚補償を中心に開発を進めており，色補正用アルゴリズムについては特許出願を行った．また，視野狭窄についても，失われた視野にある情報を残されている視野部分に重畳して表示するための半透明表示技術を開発し，情報処理学科全国大会において「学生奨励賞」を受賞した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は３つの疾患に対する具体的な支援技術の開発を継続する予定である．まず色覚障害に対する支援では，色覚障害者それぞれの障害の性質と程度を定量的に評価し，個人に合わせて最適な補償画像を生成できる技術を開発する徒弟である．そしてシースルー型ヘッドマウントディスプレイによる適応的増強の実現に向けて，実験環境を改善し，シースルー型ヘッドマウントディスプレイに由来する色の歪みの補正方法を確立する．さらに仮想空間と実空間の位置合わせ方法，ＶＲ酔いを引き起こさない適用的画像提示方法の検討も行う予定である．
一方，視野狭窄について，中心視野を横切って視野が狭くなる欠損半盲視界を限定して研究を進める．この場合は，中心視野付近を欠損部分の情報表示に利用ことはあまり望ましくない．予備実験では視野全体の縮小画像を提示するのが欠損部分のコンテキストの可視化に有効であることを確認している．ただし，反対側の縁に表示すると，空間的なコンテキストの認識が難しくなる．Ｈ30年度では，実験によりまずコンテキストを捉えやすい周辺情報表示用領域の位置やサイズを明らかにする．そして，茅らの先行研究である，ビデオコミックブック変換における適応的バルーン自動配置法をOST-HMD向けに拡張する．情報窓の位置に関しては，重要領域の遮蔽に加えて，OST-HMDへの入力シーンとの視覚的乱雑さの回避やコンテキストの理解しやすさも考慮する必要がある．また，VR酔いを起こさず，情報の判読性を維持するには，表示窓位置の急激な変更も避けるべきである．そこでシミュレーションにより各種の異状に合致した情報提示アルゴリズムを設計し，OST-HMD画面の一部を遮蔽することで疑似的に再現した異状に対する健常者による評価実験を実施する予定である．
両眼複視についてはプリズムを用いたシミュレーション環境を構築し，基礎的な検討を開始する．
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