2018 Fiscal Year Annual Research Report
ヘッドマウントディスプレイを用いた視知覚矯正・補助フレームワークの構築
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18H04116
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
清川 清 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (60358869)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒田 信親 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (40452411)
河合 紀彦 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 客員准教授 (30610670)
佐藤 智和 滋賀大学, データサイエンス学部, 教授 (50362835)
不二門 尚 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (50243233)
森本 壮 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (00530198)
神田 寛行 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (50570248) [Withdrawn]
広田 雅和 大阪大学, 医学系研究科, 特任研究員 (40835435)
長井 志江 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳情報工学研究室, 主任研究員 (30571632)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 視覚拡張 / 視覚矯正 / 視覚補助 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
網羅的・統一的に視覚拡張(AV: augmented vision)の方法論を確立するために，視知覚のプロセスをデジタル画像処理における射影変換や時空間画像フィルタのアナロジーで捉え，その逆問題を解く計算論的アプローチにより，汎用的な枠組みで典型的な非定型視知覚の体験者に定型と等価な視知覚を生じさせること(視覚矯正・補助)を目指しています．本研究で得られる高精度視線推定，実時間収差補正フィルタ，画素単位で調光可能な小型HMDなどの技術は，任意の視知覚を自在に生み出す汎用的AVの基盤となります．また，手軽で正確な検査法の実現，発生メカニズムの解明，将来の新たな自助手段の提供などにつながり，医学的・社会福祉的な意義も大きいと考えています．平成30年度は，主に以下の2つの研究に取り組みました．
1)眼位矯正HMDの開発と評価に関して，昨年度はヘスチャートプロジェクタによる眼位検査をHMDを用いたVR空間にて実施可能なシステムを構築しました．予備実験からは，HMDを用いたシステムでも医療機器を用いたものと同等の精度で検査ができる可能性が示唆されました．また，眼位を調整可能なビデオ透過型(VST)HMDを開発しました．本システムを用いて，眼位を自在に調整し，斜視・斜位のある人が両眼視を復元できることを確認しました．
また，2)視覚過敏補助HMD（スマートサングラス）の開発と評価に関して，不快な視覚体験を生じないような入力ビデオ映像を機械学習で自動的に分類する手法について検討しました．また，将来のスマートサングラスの実現に向けて，曲面ミラーを組み合わせた，画素単位で減光可能な光学透過型(OST)HMDの基本設計を行いました．
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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
平成30年度は，主に以下の2つの研究に取り組みました．
1)眼位矯正HMDの開発と評価に関して，昨年度はヘスチャートプロジェクタによる眼位検査をHMDを用いたVR空間にて実施可能なシステムを構築しました．これは当初計画していなかった新たな取り組みですが，HMDによる医療用プロジェクタより遥かに安価かつ映像提示の自由度が高く，精度的にも同等以上であることが判りました．予想以上の性能に，共同研究者の眼科医からは驚嘆の声が挙がっていました．また，眼位を調整可能なビデオ透過型(VST)HMDを開発しました．本システムを用いて，眼位を自在に調整し，斜視・斜位のある人が両眼視を復元できることを確認しました．一方，HMDの解像度が低く，眼位矯正はできても実用性には課題が残りました．これは計画どおりの進捗と言えます．視線計測を用いた眼位の自動調整は未着手となりました．これは計画を下回る進捗です．
一方，2)視覚過敏補助HMD（スマートサングラス）の開発と評価に関して，不快な視覚体験を生じないような入力ビデオ映像を機械学習で自動的に分類する手法について検討しました．また，将来のスマートサングラスの実現に向けて，曲面ミラーを組み合わせた，画素単位で減光可能な光学透過型(OST)HMDの基本設計を行いました．これらも概ね計画に沿った進捗と言えます．以上より，全体としてもおおむね順調に進展していると考えます．
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| Strategy for Future Research Activity |
1)眼位矯正HMDの開発と評価に関して，昨年度開発した眼位を調整可能なビデオ透過型(VST)HMDの効果を検証します．また，その結果に基づき眼位を調整したVST-HMDにより，融像が復元することを確認します．具体的には，ヘスチャートプロジェクタによる眼位検査法とHMDによる眼位検査法の精度を比較し，同等以上の検査精度が得られることを客観的に示します．年度後半は高性能視線検出機能を有するVST-HMDを用いて，眼位の計測と矯正の自動化を試みます．
2)視覚過敏補助HMD（スマートサングラス）の開発と評価に関して，不快な視覚体験を生じないような入力ビデオ映像のリアルタイム調整に取り組みます．具体的には，シーンの明るさ分布に応じたノンリニアな減光や彩度低減，蛍光灯などの高周波明滅の時間平均化(チラツキ緩和)，注視点からの偏位角に応じたローパスフィルタ(周辺あるいは中心視野ほど細かいパタンを不鮮明化)，動物体領域のみの不鮮明化やストップモーション化(コマ落ち)などを検討します．まず，モニタを用いた自動調整の効果を検証し，VST-HMDによる効果の確認にも取り組みます．また，曲面ミラーを組み合わせた，画素単位で減光可能な光学透過型(OST)HMDの基本設計に従って試作と評価に取り組みます．
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Research Products
(29 results)
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[Journal Article] IMI - Clinical Myopia Control Trials and Instrumentation Report2019
Author(s)
Wolffsohn James S.、Kollbaum Pete S.、Berntsen David A.、Atchison David A.、Benavente Alexandra、Bradley Arthur、Buckhurst Hetal、Collins Michael、Fujikado Takashi、Hiraoka Takahiro、Hirota Masakazu、Jones Debbie、Logan Nicola S.、Lundstrom Linda、Torii Hidemasa、Read Scott A.、Naidoo Kovin
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Journal Title
Investigative Opthalmology & Visual Science
Volume: 60
Pages: M132～M132
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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