2015 Fiscal Year Research-status Report
手の平に指で書く手書き文字入力インタフェースの研究開発
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26330220
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
関 啓明 金沢大学, 機械工学系, 教授 (20270887)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
疋津 正利 金沢大学, 機械工学系, 助教 (10272949)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ユーザインタフェース / 手書き文字 / 摩擦音 / モバイル環境 / マイクロフォン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
後天的な視覚障害者や高齢者がモバイル環境で使用しやすい、携帯端末用の手書き文字入力インタフェースを開発することが本研究の目的である。そのため、手の平に指で文字を書く動作で生じる摩擦音を、手首付近に取り付けた数ヵ所のマイクで取得し、その伝播時間の差から指の位置を連続的に検出する原理を提案する。視覚障害者や高齢者のみならず、一般用としても、指の動作を手の平で感じられると、非目視下でも書いている位置や感覚が自然に分かりやすく、ヒューマンインタフェースとしてユニークである。初年度においては、手の平に指で文字を書くときに生じる摩擦音の特性を解明し、３つのマイクを使った予備実験を通して、摩擦音の伝播時間の差から音源（指の位置）を検出できる可能性を確認した。
今年度はこれらを踏まえて、まず、指の摩擦音とその検出の外乱となる背景音の分離法について検討した。指の摩擦音は超音波も含むホワイトノイズに近く、周波数分布の数kHzを境にしたパワー比を取ることで、声などの背景音と区別することができた。また、摩擦音の相関から伝播時間の時間差を求めた後の位置検出法について、リアルタイムに音源位置を求めるため、およその方向から簡単に最初の解を求め、その後、最急降下法で精度を上げる方法を考案し、良好な検出結果を得た。さらに、手首部のマイク配置について、配置を変えた位置検出誤差解析を行って、L字に近い配置に決定した。そして、小型で超音波にも感度のあるコンデンサマイクを用いて、このインタフェースの１次試作を行い、机上のテストにより、誤差や信頼性の問題はあるものの、基本的には指の位置（摩擦音の音源）が検出できることを確認した。
このように、改良の余地はまだまだあるが、１次試作により提案する手書き文字インタフェースを実現することができた。
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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
初年度においては、手の平に指で文字を書くときに生じる摩擦音の特性を解明し、３つのマイクを使った予備実験を通して、摩擦音の伝播時間の差から音源（指の位置）を検出できる可能性を確認した。
今年度は、具体的な摩擦音の検出法やその位置をリアルタイムに求める方法を検討した上で、マイクの配置等を設計し、インタフェースの１次試作を行った。その結果、原理的には、提案する手書き文字インタフェースを実現することができた。
誤差や信頼性の面で改良の余地はまだまだあるものの、これは、計画した内容をほぼ全て含んでおり、おおむね順調に研究が進んでいると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究はほぼ順調に進んでおり、大幅な計画の変更などは行わない予定である。最終年度は、予定通り、手に装着できる実用的な手書き文字入力インタフェースの試作とそのテストや改良を行う。具体的には、次のような内容を進めていく。
このインタフェースを実用的にする最も重要なことは、指の摩擦音と背景音とを明確に分離し、位置検出の信頼性を高めることである。この音の分離法にさらに工夫を加え、位置検出エラーの除去方法なども導入する。また、指の摩擦音の集音性能を上げる構造の工夫なども行う。これらを行ったうえで、手に装着できるコンパクトなウェアラブルインタフェースを試作し、実際の様々な環境下でテストを行って、必要があればソフトとハードの両面から改良する。手の平で文字を書く状態だけでなく、紙や衣類などといった対象との摩擦音についてもテストを行う。さらに、今後の発展も考え、手の動きに邪魔になりにくい手の裏側から摩擦音を取得する方法の可能性も追及する。
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| Causes of Carryover |
実験用の消耗品などの小さな端数によるもの。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験装置の試作費として、機械部品、電気・センサ部品、材料などの購入にあてる。」
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