2018 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，視覚障がい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．平成30年度は色覚異常及び視野狭窄支援アルゴリズムの実装と評価において大きな成果を得ることができた。
まず、色覚異常については，3次元の色空間に対して2色型色覚障がい者の色覚範囲が2次元平面に限定することを着目し，コントラスト強調と自然さ保存の同時実現をその2次元平面上における最適化問題としてモデル化し，安定して高速に最適な色を求める解法を提案・実装した．さらに，同最適化モデルを人間の知覚特性により近いLab色空間にも拡張し，性能の向上を実現した．標準的ベンチマーク及び独自に提案新しい評価尺度に基づいた定量評価及び色覚障い者による評価実験において，提案手法がコントラスト強調と自然さ保存という観点においてすべての既存方法より優れていることを示すことができた．
一方，色覚障がい者にOptical See Through HMD(OST-HMD)を通して実空間を上記の最適化画像として知覚させるためには，OST-HMDに補償画像を表示させ，実空間画像の各色成分を調整する必要がある．場合によっては，実空間画像の特定の色成分を減らす必要がある．しかし，既存のOST-HMDには特定の色成分を減らす機能がない．本研究ではLEDパネルをOST-HMDに装着する新しい技術を提案し，その有効性を検証するプロットタイプシステムを開発した．
視野狭窄については，両方の目が同じ側に視野の半分を失われる同名半盲症状に焦点をあて，シーンのオバービューを残されている視野部分に重畳して表示する場合の表示ウィンドの最適パラメータを実験により明らかにした．
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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
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30年度は特に色覚補償について，色補正用アルゴリズム及びOptical See Through HMDによる提示方法について大きな成果を得ることができて，国際会議での招待講演に加え，査読付き国内シンポジウム，国際会議，国際学術誌に論文が採択された．そのほかの２つのケーススタディについても基礎実験が順調に進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度は３つの疾患に対する支援に必要な基礎技術引き続き開発すると同時に，本研究を提案する計算基盤上にこれらの技術を組み入れ，システムの開発も進める．
まず色覚障がいについては，これまで開発したコントラスト強調と自然さ保存を両立できる色変換アルゴリズムは重度の２色覚障がいについては効果が高いが，一種類の錐体細胞が完全に機能せずではなく，機能が部分的に欠ける異常３色覚障がいには必ずしも有効ではないことが平成３０年度に実施した評価実験により明らかになった．平成３１年度はまず異常３色覚障がいにも有効な色変換アルゴリズムを開発する．具体的には異常３色覚障がいの色覚空間は３次元の色覚空間内の部分空間であることに着目し，それぞれの色覚部分空間内において色の最適化を行うアルゴリズムを開発する．また，各個人の部分空間を定義するための検査方法も併せて開発する．視野狭窄について，同名半盲支援のための情報提示法に関する基礎実験を引き続き進め，成果をまとめた論文の執筆する．さらに不規則な欠損領域をもつ一般的な視野狭窄への支援を目指して，平成３１年度は視線追跡装置と連動した視野検査方法を開発する予定である．両眼複視についてはプリズムを使用した実験環境を完成させ，基礎実験を進めると同時に，ＨＭＤによる支援環境のプロットタイプシステムをデザインに着手する．計算基盤の実装においていはまず，平成３０年度に構築したOST-HMD表示システムについて被験者実験を実施し，その有効性を評価すると同時に問題点を明らかにする．またＡＲ表示における仮想オブジェクトの焦点距離自動調整及び実空間オブジェクトとの位置合わせについて基礎実験を進める．
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