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A comprehensive optical and neuronal model of vision considering individual differences in complex environments based on the real space

Research Project

Project/Area Number 20H04271
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 61060:Kansei informatics-related
Research InstitutionTeikyo University

Principal Investigator

Mihashi Toshifumi  帝京大学, 医療技術学部, 教授 (20506266)

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, 付置研究所, 研究員 (90357054)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
Keywords眼光学 / 心理物理 / AI / 周辺視 / 眼球運動 / VR空間 / 読書 / 眼球運動検査 / 眼球運動測定 / 調節測定 / 高速画像呈示 / 両眼視 / Explainable AI / 視覚モデル / 眼球光学モデル / 心理物理学 / 仮想現実感 / 高精度眼球運動測定 / VR空間での見えの大きさ / 高精度眼球光学モデル / 眼の光学モデル / 眼球運動測定装置 / ヘッドマウントディスプレイ / Deep Learning / 神経系人工知能モデル
Outline of Research at the Start

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.主な研究項目としては下記が挙げられる.
(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の開発
(3) 頭部非固定での眼球運動や瞳孔径の測定法開発
(4) 網膜像を入力とし,心理物理的な被験者応答を出力とする,AIを使った神経系モデルの構築
これらを統合した個人の視覚を評価できるモデルを使えば,駅などの公共空間の視覚的特性(安全性,快適性)を被験者を使わずに評価できる,

Outline of Final Research Achievements

This study was conducted with a multifaceted approach, aiming to test visual function in complex environments. In eye movement measurements, an automatic analysis system for smooth eye movement in clinical settings was developed and evaluated, and the accuracy was improved. In addition, a 3D model of an underground mall was reconstructed and reproduced in a VR space, demonstrating the possibility of presenting a complex environment using an HMD. Furthermore, visual function was evaluated through a reading experiment with a restricted visual field and a visual acuity test in the peripheral visual field. In addition, a wide range of research results were obtained, including the construction of an eye model specific to Japanese people and the prediction of visual function from fundus images using AI.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、VR空間での行動や視覚機能を評価する手法を開発し、没入感の高い地下街VR空間を構築した。また、眼球運動測定と視覚刺激提示を組み合わせた実験システムを開発し、臨床応用可能な眼球運動検査自動解析システムや、日本人特有の眼球モデルを構築した。これらの成果は、VR技術の進歩や、視覚に関する医療技術の発展に貢献し、人々の生活を豊かにすることが期待される。

Report

(3 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Characteristics of Higher-Order Aberrations in Different Stages of Keratoconus2022

    • Author(s)
      Koh Shizuka、Inoue Ryota、Maeno Sayo、Mihashi Toshifumi、Maeda Naoyuki、Jhanji Vishal、Nishida Kohji
    • Journal Title

      Eye & Contact Lens: Science & Clinical Practice

      Volume: 48 Issue: 6 Pages: 256

    • DOI

      10.1097/icl.0000000000000897

    • URL

      https://pure.teikyo.jp/en/publications/dfae171f-897c-457f-8b44-1db0aca27a86

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Artificial accommodating intraocular lens powered by an ion polymer-metal composite actuator2021

    • Author(s)
      Horiuchi Tetsuya、Mihashi Toshifumi、Hoshi Sujin、Okamoto Fumiki、Oshika Tetsuro
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 16 Issue: 6 June Pages: e0252986-e0252986

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0252986

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Influence of refractive status and age on corneal higher-order aberration2021

    • Author(s)
      Kiuchi Gaku、Hiraoka Takahiro、Ueno Yuta、Mihashi Toshifumi、Oshika Tetsuro
    • Journal Title

      Vision Research

      Volume: 181 Pages: 32

    • DOI

      10.1016/j.visres.2020.12.007

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantification of Ocular Parameters To Create An Anatomical Eye Model for The Japanese Population2021

    • Author(s)
      Kawamorita Takushi、Uozato Hiroshi、Oshika Tetsuro、Negishi Kazuno、Fujikado Takashi、Murakami Akira、Kamiya Kazutaka、Maeda Naoyuki、Ueno Yuta、Onuma Kazuhiro、Hirota Masakazu、Hoshikawa Rie、Masui Sachiko、Yamaguchi Masahiro、Mihashi Toshifumi
    • Journal Title

      Research Square

      Volume: -

    • DOI

      10.21203/rs.3.rs-988545/v1

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  • [Journal Article] Automatic recording of the target location during smooth pursuit eye movement testing using video-oculography and deep learning-based object detection2021

    • Author(s)
      Hirota Masakazu、Hayashi Takao、Watanabe Emiko、Inoue Yuji、Mizota Atsushi
    • Journal Title

      Translational Vision Science & Technology

      Volume: 10 Issue: 6 Pages: 1-1

    • DOI

      10.1167/tvst.10.6.1

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  • [Presentation] 眼科領域における AI2022

    • Author(s)
      広田 雅和
    • Organizer
      Feature of Orthoptist Night Seminar
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  • [Presentation] Relationship between OCT retinal shape and peripheral refractive error.2021

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      Kseniya Palchunova; Toshifumi Mihashi; Toshihiro Mino; Jonathan Liu; Kuniharu Tasaki; Takahiro Hiraoka; Yumi Hasegawa; Tetsuro Oshika
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  • [Presentation] Automatic Measurements of Eye Movements using Video Oculography and Single Shot MultiBox Detector2021

    • Author(s)
      Masakazu Hirota, Takao Hayashi, Emiko Watanabe, Yuji Inoue, Atsushi Mizota
    • Organizer
      Association for Research in Vision and Ophthalmology Annual Meeting 2021
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  • [Presentation] 健常者における回転後眼振中の眼位変化と調節性輻湊量の関係2021

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      広田 雅和, 瀧川 流星, 岡部 千夏, 加藤 可奈子, 中込 亮太, 佐々木 翔, 林 孝雄
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      第 125 回 日本眼科学会総会
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      第 125 回 日本眼科学会総会
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  • [Presentation] 実空間における眼球運動検査の自動解析アプローチ2021

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      広田 雅和, 加藤 可奈子, 池田 結佳, 林 孝雄
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  • [Presentation] スマートフォン使用前後の融像幅および眼球高次収差の変化2021

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      西村 裕樹, 広田 雅和, 林 孝雄
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  • [Presentation] 両眼波面センサーを用いた調節痙攣と正常者の比較2021

    • Author(s)
      森本 壮, 不二門 尚, 広田 雅和, 下條 裕史, 西田 幸二
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      第 77 回日本弱視斜視学会総会
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  • [Presentation] 赤外線視線追跡装置のキャリブレーション方法の検討2021

    • Author(s)
      池田 結佳, 広田 雅和, 加藤 可奈子, 山川 護, 松岡 久美子
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  • [Presentation] 網膜投影ディスプレイ使用による屈折度変化2021

    • Author(s)
      広田 雅和, 佐々木 翔, 加藤 可奈子, 中込 亮太, 瀧川 流星, 岡部 千夏, 鎌倉 舞香, 三橋 俊文, 森野 誠治, 鈴木 誠, 林 孝雄
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      第 57 回日本眼光学学会総会
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  • [Presentation] 乱視眼における主成分分析を使用した高次収差の成分量の検討2021

    • Author(s)
      加藤 可奈子, 広田 雅和, 松岡 久美子, 三橋 俊文
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      第 57 回日本眼光学学会総会
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  • [Presentation] Chronos を使用したレッドグリーンテスト時における屈折測定2021

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      行森 隆史, 林 亮夫, 広原 陽子, 雜賀 誠, 広田 雅和, 不二門 尚
    • Organizer
      第 57 回日本眼光学学会総会
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  • [Presentation] 網膜走査型ディスプレイによる屈折度変化2021

    • Author(s)
      広田 雅和, 佐々木 翔, 加藤 可奈子, 中込 亮太, 瀧川 流星, 岡部 千夏, 鎌倉 舞香, 三橋 俊文, 森野 誠治, 鈴木 誠, 林 孝雄
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      日本視覚学会 2021 年夏季大会
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  • [Presentation] 近視性直乱視が読書速度に与える影響2021

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      依田 龍之介, 広田 雅和, 西村 裕樹, 福島 愛実, 林 孝雄
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      第 62 回 日本視能矯正学会
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  • [Presentation] 近赤外光の固視目標を使用した暗所視下での経時的な屈折度測定2021

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      福島 愛実, 広田 雅和, 西村 裕樹, 依田 龍之介, 松岡 久美子
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      第 62 回 日本視能矯正学会
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  • [Presentation] 視距離によるスマートフォン使用前後の眼球高次収差および融像幅の変化2021

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      西村 裕樹, 広田 雅和, 依田 龍之介, 福島 愛実, 林 孝雄
    • Organizer
      第 62 回 日本視能矯正学会
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  • [Presentation] 真性小眼球の中心窩無血管域の検討2021

    • Author(s)
      佐々木 梢,佐々木 翔,広田 雅和,林 孝雄,溝田 淳
    • Organizer
      第 76 回日本弱視斜視学会総会・第 45 回日本小児眼科学会総会
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  • [Presentation] シングルショットの OCT 画像を用いたアンサンブルモデルによる網膜疾患の推定精度検証2021

    • Author(s)
      広田 雅和, 上野 真治, 井岡 大河, 伊藤 逸毅, 竹山 英夫, 井上 裕治, 渡邊 恵美子, 溝田 淳
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      第 2 回 日本眼科 AI 学会総会
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  • [Presentation] VR空間における視対象の網膜像に対する評価サイズがHMD光学系から受ける影響2021

    • Author(s)
      米本江里,棚橋重仁,田部田晋,佐藤僚馬
    • Organizer
      第40回VR心理学研究会
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  • [Presentation] 屈折収差測定の変遷・眼の光学特性2020

    • Author(s)
      三橋俊文
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      第56回 日本眼光学学会総会
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    • Invited

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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