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運動準備の潜在生体活動と3次元運動の高速計測による人の行動予測と事故回避

研究課題

研究課題/領域番号 20K20483
補助金の研究課題番号 19H05578 (2019)
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金 (2020)
補助金 (2019)
審査区分 中区分61:人間情報学およびその関連分野
研究機関東京工業大学

研究代表者

熊澤 逸夫  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (70186469)

研究分担者 小池 康晴  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (10302978)
渡辺 義浩  東京工業大学, 工学院, 准教授 (80456160)
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
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2021年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2020年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2019年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
キーワード高時間分解能光学的計測 / フォトリフレクタアレイ / 危険運動・行動検知 / 仮想現実 / オンライン実験 / 人体揺動装置 / テレビ放送コンテンツ / ディープラーニング / フォトリフレクタ / 時空間信号認識 / フォトトランジスタ / 赤外線LED / 時空間変調照明 / 潜在生体活動 / 感覚遅延 / 運動遅延 / 高速生体信号認識 / 高速画像認識 / 脳波 / 筋電 / 高時間分解能 / 高空間分解能 / 行動予測 / 危険察知
研究開始時の研究の概要

人の行動は、そのきっかけとなる刺激を感覚器が受けてから、脳内の情報処理や神経伝達に要する時間を経て、初めて筋肉が動き始めて開始する。開始後も、行動を完了するまでには、質量を持つ運動部位は、力学の法則に従い、限られた筋力で徐々に加速し、目標に到達するまでに相応の時間を要する。本課題では、こうして生じる数百ミリ秒の遅延の間に人の行動を予測し、事故が予知される場合にそれを未然に回避する方法を、高速生体信号認識、高速画像認識手法の開発を通じて研究する。

研究成果の概要

研究期間中に新型コロナウィルスの感染対策が続いたため、予定していた「人の参加を伴う実験やデータ収集」は大幅に縮小することになったが、その間もオンラインで可能な部分に専念して以下の研究成果を得ることができた。オンラインで実験するため仮想空間でリアルな事故体験ができるようにするため、衝撃や振動等の触覚情報を生成する装置を用いたオンライン実験環境を構築し、運動準備の潜在生体活動と3次元運動の高速計測技術を開発し、人の行動予測を試みた。特に潜在活動の手掛かりとなる眼球運動を計測する手法ではメガネガラス表面からの反射を除去する手法を開発して国際会議VR2023で発表した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人の行動は、そのきっかけとなる刺激を感覚器が受けてから、脳内の情報処理や神経伝達に要する数十から数百ミリ秒程度の時間が経過した後で、初めて筋肉が動き出して開始する。行動開始後も、加速し、目標に到達するまでに相応の時間を要する。本課題では、こうして生じる数百ミリ秒の遅延の間に人の行動を先読みする技術と、事故が予知される場合にそれを未然に回避する方法を研究してきた。上記遅延時間の間に先回りして事故回避しようとする点に革新性があり、従来技術の方向を大きく変革、転換させる潜在性を有する挑戦的課題になっており、得られた成果は社会の安全性の向上に大いに寄与するものである。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 6件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Urinary Stones Segmentation in Abdominal X-Ray Images Using Cascaded U-Net Pipeline With Stone-Embedding Augmentation and Lesion-Size Reweighting Approach2023

    • 著者名/発表者名
      WONGSAKORN PREEDANAN,KENJI SUZUKI,TOSHIAKI KONDO, MASAKI KOBAYASHI, HAJIME TANAKA,JUNICHIRO ISHIOKA,YOH MATSUOKA,YASUHISA FUJII,AND ITSUO KUMAZAWA
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: VOLUME 11 ページ: 25702-25712

    • DOI

      10.1109/access.2023.3257049

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Improving Kidney Tumor Classification With Multi-Modal Medical Images Recovered Partially by Conditional CycleGAN2023

    • 著者名/発表者名
      Pavarut S., Preedanan W., Kumazawa I., Suzuki K., Kobayashi M., Tanaka H., Ishioka J., Matsuoka Y., Fujii Y..
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 146250-146261

    • DOI

      10.1109/access.2023.3345648

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Artificial intelligence model substantially improves stratum corneum moisture content prediction from visible-light skin images and skin feature factors2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Shishido, Yasuhiro Ono, Itsuo Kumazawa, Ichiro Iwai, kenji suzuki.
    • 雑誌名

      Skin Research and Technology

      巻: 29 号: 8

    • DOI

      10.1111/srt.13414

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Improvement of Urinary Stone Segmentation Using GAN-Based Urinary Stones Inpainting Augmentation2022

    • 著者名/発表者名
      WONGSAKORN PREEDANAN,KENJI SUZUKI,TOSHIAKI KONDO, MASAKI KOBAYASHI, HAJIME TANAKA,JUNICHIRO ISHIOKA,YOH MATSUOKA,YASUHISA FUJII,AND ITSUO KUMAZAWA
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: VOLUME 10 ページ: 115131-115142

    • DOI

      10.1109/access.2022.3218444

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Abstract Reservoir Computing.2022

    • 著者名/発表者名
      Christoph Walter Senn and Itsuo Kumazawa.
    • 雑誌名

      AI 2022

      巻: Volume 3, Issue 1, 号: 1 ページ: 194-210

    • DOI

      10.3390/ai3010012

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Brain activity reflects subjective response to delayed input when using an electromyography-controlled robot2021

    • 著者名/発表者名
      Hyeonseok Kim, Yeongdae Kim, Makoto Miyakoshi, Sorawit Stapornchaisit, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike
    • 雑誌名

      Frontiers in Systems Neuroscience, Frontiers

      巻: 1 ページ: 767477-767477

    • DOI

      10.3389/fnsys.2021.767477

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multi-Joint Angles Estimation of Forearm Motion using a Regression Model2021

    • 著者名/発表者名
      Zixuan Qin, Sorawit Stapornchaisit, Zixun He, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike
    • 雑誌名

      Frontiers in Neurorobotics, Frontiers Media SA

      巻: 1 ページ: 685961-685961

    • DOI

      10.3389/fnbot.2021.685961

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of Multi-sensor Array Electrodes for Measurement of Deeper Muscle Activation2020

    • 著者名/発表者名
      Koike Yasuharu、Kim Yeongdae、Stapornchaisit Sorawit、Qin Zixuan、Kawase Toshihiro、Yoshimura Natsue
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 32 号: 3 ページ: 959

    • DOI

      10.18494/SAM.2020.2636

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2020-03-19
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Constrained Convex Optimization Approach to Hyperspectral Image Restoration with Hybrid Spatio-Spectral Regularization2020

    • 著者名/発表者名
      Takeyama Saori、Ono Shunsuke、Kumazawa Itsuo
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 12 号: 21 ページ: 3541-3541

    • DOI

      10.3390/rs12213541

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Effect of ICA and Non-negative Matrix Factorization Analysis for EMG Signals Recorded From Multi-Channel EMG Sensors2020

    • 著者名/発表者名
      Kim Yeongdae、Stapornchaisit Sorawit、Miyakoshi Makoto、Yoshimura Natsue、Koike Yasuharu
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 14 ページ: 1-10

    • DOI

      10.3389/fnins.2020.600804

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Muscle Synergy and Musculoskeletal Model-Based Continuous Multi-Dimensional Estimation of Wrist and Hand Motions2020

    • 著者名/発表者名
      Kim Yeongdae、Stapornchaisit Sorawit、Kambara Hiroyuki、Yoshimura Natsue、Koike Yasuharu
    • 雑誌名

      Journal of Healthcare Engineering

      巻: 2020 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1155/2020/5451219

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Finger Angle Estimation From Array EMG System Using Linear Regression Model With Independent Component Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Stapornchaisit Sorawit、Kim Yeongdae、Takagi Atsushi、Yoshimura Natsue、Koike Yasuharu
    • 雑誌名

      Frontiers in Neurorobotics

      巻: 13 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3389/fnbot.2019.00075

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristics of Kinematic Parameters in Decoding Intended Reaching Movements Using Electroencephalography (EEG)2019

    • 著者名/発表者名
      Kim Hyeonseok、Yoshimura Natsue、Koike Yasuharu
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 13 ページ: 1-13

    • DOI

      10.3389/fnins.2019.01148

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Enhanced Removal of the Light Reflection of Eyeglass Using Multi-Channel CycleGAN with Difference Image Equivalency Loss2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Onuki, Kosei Kudo, Itsuo Kumazawa
    • 学会等名
      IEEE VR2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feature-Aided Bundle Adjustment Learning Framework for Self-Supervised Monocular Visual Odometry2021

    • 著者名/発表者名
      Weijun Mai and Yoshihiro Watanabe
    • 学会等名
      2021 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS),
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 投影型拡張現実への応用に向けたインスタンスセグメン テーションの高速化2021

    • 著者名/発表者名
      小石原 遼,渡辺 義浩
    • 学会等名
      第24回 画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 位相シフト法のための高速な運動誤差補正の検証2021

    • 著者名/発表者名
      久一 空,渡辺 義浩
    • 学会等名
      第27回画像センシングシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Non-destructive Measurement of Rice Leaf Dimension in 3D Point Cloud2020

    • 著者名/発表者名
      P Rattanasuwan, I Kumazawa, and T Kasetkasem
    • 学会等名
      Proceedings 5th International Conference on Green Energy Technology
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 偏光アレイカメラを用いた構造化光法による深度・法線の高速取得2020

    • 著者名/発表者名
      野元 貴史, 田畑 智志, 渡辺 義浩
    • 学会等名
      第26回画像センシングシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 時系列情報を用いた顔追跡の高速化に関する基礎研究2020

    • 著者名/発表者名
      小石原 遼,渡辺 義浩
    • 学会等名
      第26回画像センシングシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチパターン埋め込み型位相シフト法に基づく高速3次元計測の開発2020

    • 著者名/発表者名
      久一 空,野元 貴史,田畑 智志,渡辺 義浩
    • 学会等名
      第26回画像センシングシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Removal of the Infrared Light Reflection of Eyeglass Using Multi-Channel CycleGAN Applied for the Gaze Estimation Images2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Onuki, Kosei Kudo, and Itsuo Kumazawa
    • 学会等名
      2020 IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces Abstracts and Workshops
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ハイパースペクトルイメージングのための圧縮pansharpening の検討2019

    • 著者名/発表者名
      武山彩織, 小野峻佑, 熊澤逸夫
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 3D reconstruction of a rice model for growth monitoring2019

    • 著者名/発表者名
      Poompat Rattanasuwan, Hiroki Yano, and Teerasit Kasetkasem
    • 学会等名
      2019年映像情報メディア学会年次大会予稿集
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A simple multi-spectrum imaging technique with a micro-prism sheet and a standard camera removing cross-talks using deep neural networks2019

    • 著者名/発表者名
      Kitti Chumkesornkulkit, Itsuo Kumazawa, and Teerasit Kasetkasem
    • 学会等名
      2019年映像情報メディア学会年次大会予稿集
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2025-01-30  

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