2020 Fiscal Year Annual Research Report
現実空間を踏まえた複雑環境下における、個人差を考慮した光学・神経系包括視覚モデル
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20H04271
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
三橋 俊文 帝京大学, 医療技術学部, 教授 (20506266)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
棚橋 重仁 新潟大学, 自然科学系, 助教 (00547292)
広田 雅和 帝京大学, 医療技術学部, 講師 (40835435)
斎田 真也 神奈川大学, 人間科学部, 非常勤講師 (90357054)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 眼球運動測定装置 / 眼球光学モデル / ヘッドマウントディスプレイ / Deep Learning |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の全体構想は視覚過程を，対象となる複雑な環境，入力系としての眼球光学系，情報を処理する神経系と包括的に捉え，被験者毎の個人モデルを構築する．主要な研究項目は(1) 実環境と同等の実験用の複雑な環境の構築 (2) 精度の高い，個人差を考慮した眼の光学モデルを開発(3) 眼の動的な特性(眼球運動)を複数人同時で，眼がフリーな状態で測定する方法の開発 (4) 入力となる網膜像と被験者応答から，AIを使った神経系モデルの構築である．
研究項目1に関しては，新型肺炎の影響で2020年度研究が2021年度を繰り越したため，実質2021年度研究として研究を進めた．2020年度の予定していたヘッドマウントディスプレイ(HMD)を心理物理実験に使うためのプログラミングが早期にできてしまったこともその理由のひとつである．
研究項目２ 眼の光学モデル構築のためには良質な眼球形状の測定データと屈折・収差の測定データが必用である．筑波大における従来研究で280ケース，560眼の健常眼データがあり，これを整理してモデル構築に利用可能にした．このデータの眼底形状は，眼球運動の影響を自動補正する機能を加えた低コヒーレンス断層法(OCT)により得られており，従来は精度良く測れなかった光軸に対して回転非対称な成分についても正確に得られている．このことは，周辺視を含む眼の光学モデルの作成で大きなメリットとなる．
研究項目３ 分担者の広田は帝京大学において，本研究(3)の眼の動的特性(眼球運動)の複数人同時測定の基礎技術となる，Single shot multibox detector(SSD) とeye tracker を組み合わせた滑動性追従眼球運動の自動記録装置を開発した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究の初年度の当たる2020年度は，新型肺炎の影響で出張，研究集会ができなかったため，筑波大，神奈川大，新潟大，帝京大に属する研究者が共同で研究作業を行うことができず，また，被験者を使った心理物理実験，予定していた光学系の開発もできなかった．
2020年度の研究は結局2021年度に繰り越したため，実質2021年度に研究が集中したため遅れが生じてしまった．
しかし，2021年度の最終では2020年度研究分と2021年度研究分の両方について研究全体に与える致命的な遅れはなくなり，2022年度には当初予定していた実験を概ね行える．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度研究も本報告時点で終了しているので，ここでは2020年度研究としてこれまで行ったことに対しての今後の方針を述べる．
研究項目２ 精度の高い，個人差を考慮した眼の光学モデルを開発
560眼ある良質な眼の測定データを使って網膜を含む眼球全体の光学モデルを実際に作っていく．作成された眼モデルをベースに光学シミュレーションを行い，周辺網膜を含む視覚的に取得可能な情報量の推定を行う．
研究項目３ 眼の動的な特性(眼球運動)を複数人同時で，眼がフリーな状態で測定する方法の開発 についての方針として，2020年度研究で導入したTobii Pro Spectrum 1.2 KHzとを使用して，健常児における読書や読字障害を持つ児童(LD児)の眼球運動に関する研究を進める．
分担者棚橋が担当しているHMDの研究と開発とは別に，代表者三橋は帝京大で横方向の画素数が5000の周辺視の心理物理実験に最適なディスプレイも導入した．パイロット実験で輝度刺激と等輝度刺激の周辺視力測定を行ったが，これをさらに運動視や奥行知覚等のマルチモーダリテぃーに発展させて，周辺視での視覚情報の取得についての知見を含め，本研究のモデルに統合する．
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