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幾何学的な制約、画面情報、瞳孔径の変化を用いた校正不要な視線計測技術

研究課題

研究課題/領域番号 20H04229
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分61020:ヒューマンインタフェースおよびインタラクション関連
研究機関神戸大学

研究代表者

長松 隆  神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (80314251)

研究分担者 竹村 憲太郎  東海大学, 情報理工学部, 教授 (30435440)
中山 実  東京工業大学, 工学院, 教授 (40221460)
鎌原 淳三  大阪成蹊大学, データサイエンス学部, 教授 (60283917)
山本 倫也  関西学院大学, 工学部, 教授 (60347606)
田中 直樹  神戸大学, 海事科学研究科, 名誉教授 (90188318)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード視線計測 / キャリブレーション
研究開始時の研究の概要

視線計測技術は、次世代のヒューマンインタフェースに重要・不可欠な技術として注目を集めているが、使用前にユーザ毎に既知の点を注視する校正作業が必要という課題があった。最新の研究で、校正作業は、眼球の光軸と視軸(視線)とのずれであるカッパ角を求めることに帰着している。しかし、これまで校正作業なしでカッパ角を正確に求めることはできなかった。本研究では、3つのアプローチでの解決を試みる。

研究成果の概要

視線計測技術のキャリブレーションフリー化のために、3つの手がかり(幾何学的制約、画面情報、瞳孔径変化)を用いた手法を提案した。(1)幾何学的な制約を用いた方法に必要な眼球の光軸の精度向上の方法として、非球面モデル、偏光カメラ、イベントベースカメラにより眼球の光軸の推定精度を向上させる方法を開発した。(2)画面情報を用いた方法として、最新の顕著性マップを用いたキャリブレーションフリー手法を提案して、1.54°の精度を達成した。(3)瞳孔径変化に基づく方法では、光軸を基準とした座標系において、眼球が動いても常に瞳孔径の変動と相関して明るさが変化する画素を見つけそこを注視点と推定する手法を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

学術的意義は、最新の顕著性マップを用いた画面情報に基づく手法が安定して精度よくキャリブレーションを実現できたことである。これにより、視線計測装置の応用範囲が非常に広がると考えられる。例えば、博物館等で展示物との自由なインタラクションが実現でき、乗り物でのドライバー状態の確認にも応用可能である。店舗、自動販売機、広告等での、注目度の解析等にも利用可能である。また、心理学の実験装置として使う場合は、被験者に意識させない計測が可能であり、拘束時間が減少し、大量なデータ取得、コスト削減の効果が期待できる。さらに、キャリブレーションが困難な子供や猿などの動物の計測も容易になる。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件) 図書 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Model-based Gaze Estimation with Transparent Markers on Large Screens2022

    • 著者名/発表者名
      Koshikawa Koki、Nagamatsu Takashi、Takemura Kentaro
    • 雑誌名

      Proceedings of the ACM on Human-Computer Interaction

      巻: 6 号: ETRA ページ: 1-16

    • DOI

      10.1145/3530888

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 眼球の光軸周辺の顕著性マップを用いた視線計測装置のインプリシットキャリブレーション手法2021

    • 著者名/発表者名
      廣江 葵、山本 倫也、長松 隆
    • 雑誌名

      ヒューマンインタフェース学会論文誌

      巻: 23 号: 4 ページ: 431-442

    • DOI

      10.11184/his.23.4_431

    • NAID

      130008120499

    • ISSN
      1344-7262, 2186-8271
    • 年月日
      2021-11-25
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Extending the Measurement Angle of a Gaze Estimation Method Using an Eye Model Expressed by a Revolution about the Optical Axis of the Eye2021

    • 著者名/発表者名
      NAGAMATSU Takashi、HIROE Mamoru、ARAI Hisashi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E104.D 号: 5 ページ: 729-740

    • DOI

      10.1587/transinf.2020EDP7072

    • NAID

      130008032904

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2021-05-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] キャリブレーションフリー視線計測手法の研究動向2021

    • 著者名/発表者名
      長松 隆、菅野 裕介、竹村 憲太郎
    • 雑誌名

      ヒューマンインタフェース学会論文誌

      巻: 23 号: 1 ページ: 73-88

    • DOI

      10.11184/his.23.1_73

    • NAID

      130007991292

    • ISSN
      1344-7262, 2186-8271
    • 年月日
      2021-02-25
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] サッカーの経験による試合映像への注視行動に関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      篠田 瑞生、中山 実、伊藤 泉
    • 雑誌名

      ヒューマンインタフェース学会論文誌

      巻: 23 号: 1 ページ: 47-50

    • DOI

      10.11184/his.23.1_47

    • NAID

      130007991302

    • ISSN
      1344-7262, 2186-8271
    • 年月日
      2021-02-25
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Implicit User Calibration for Gaze-tracking Systems Using Saliency Maps Filtered by Eye Movements2023

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Hiroe, Michiya Yamamoto, Takashi Nagamatsu
    • 学会等名
      2023 Symposium on Eye Tracking Research and Applications (ETRA2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modelling Attention Levels with Ocular Responses in a Speech-in-Noise Recall Task2023

    • 著者名/発表者名
      Mateusz Dubiel, Minoru Nakayama, Xin Wang
    • 学会等名
      2023 Symposium on Eye Tracking Research and Applications (ETRA2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Research on Time Series Evaluation of Cognitive Load Factors using Features of Eye Movement2022

    • 著者名/発表者名
      Okano Tomomi、Nakayama Minoru
    • 学会等名
      Symposium on Eye Tracking Research and Applications 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of Older Driver's Cognitive Performance and Workload Using Features of Eye movement and Pupil Response on Test Routes2022

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Minoru、Sun Qian Chayn、Xia Jianhong Cecilia
    • 学会等名
      26th International Conference Information Visualisation (IV)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] モデルベース視線計測装置のインプリシットキャリブレーション手法の改良2022

    • 著者名/発表者名
      廣江 葵,山本 倫也,長松 隆
    • 学会等名
      インタラクション2023 (2023.3)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Effects of measurement time and presentation size conditions on biometric identification using eye movements2021

    • 著者名/発表者名
      Yudai Niitsu, Minoru Nakayama
    • 学会等名
      ACM Symposium on Eye Tracking Research & Applications
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] モデルベースの視線計測装置における瞳孔径の変化を用いたインプリシットなキャリブレーション手法2020

    • 著者名/発表者名
      満永彰吾, 廣江葵, 陳昌昊, 長松隆
    • 学会等名
      第175回ヒューマンインタフェース学会研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 生体センシング技術の開発とヘルスケア、遠隔診断への応用2024

    • 著者名/発表者名
      長松 隆 他62名
    • 総ページ数
      559
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] 瞳孔径変化を用いた視線計測用キャリブレーション方法及び装置、並びに視線計測装置及びカメラ装置2020

    • 発明者名
      長松隆, 満永彰吾, 廣江葵, 梅田民樹, 陳昌昊, 中山 実
    • 権利者名
      長松隆, 満永彰吾, 廣江葵, 梅田民樹, 陳昌昊, 中山 実
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 取得年月日
      2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] 瞳孔径変化を用いた視線計測用キャリブレーション方法及び装置、並びに視線計測装置及びカメラ装置2020

    • 発明者名
      長松隆, 満永彰吾, 廣江葵, 梅田民樹, 陳昌昊, 中山 実
    • 権利者名
      神戸大学、東京工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-084816
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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