| 研究課題/領域番号 |
15K01460
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| 研究機関 | 香川大学 |
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研究代表者 |
宮崎 英一 香川大学, 教育学部, 教授 (30253248)
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| 研究分担者 |
坂井 聡 香川大学, 教育学部, 教授 (90403766)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 障がい者支援 / 入力インタフェース / モーショントラッキング / モーションヒストリー / センサ / QOL |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、組み込み制御機器の開発を手がけてきた代表者と障害者のICT利用を進めてきた分担者及び肢体不自由児や病弱児等の各分野に専門化された特別支援学校の協力者と共同研究を行い、従来の触覚・視覚・聴覚インタフェースの上に、活動量計や時系列の表情といったデータを組み合わせたマルチモーダル・インタフェースを提案する。このインタフェース群から得られたデータに数理モデルの適合を行う事で身体動作の意図性を定量化して評価し、従来のインタフェースでは判別困難であった利用者の正確な意図性が抽出可能となる。これにより誤認識を防ぐだけでなく、正確な意思表示を行う事で学習支援や日常生活、さらには就労支援までを含めたサポートが可能となり、障害者の生活の質(QOL:Quality of Life)的向上を目指すものである。
これまで応募者は、WEBカメラ画像に移動物体検出アルゴリズムを適応し、撮影対象の移動方向や動作の正確さに制限を受けず、どの方向に移動しても入力トリガーとして検出可能な入力インタフェースを試作してきた。しかしここで問題となったのが、身体動作の意図性である。上記のインタフェースは不随運動等の使用者の意図しない動作も入力として検出する問題点があった。そこで注目したのが、様々な入力インタフェースを組み合わせたマルチモーダル・インタフェースである。これは複数の入力インタフェースを組み合わせて、多角的な非相関の情報を得る事ができるので、従来の単一インタフェース入力だけでは解決できなかった使用者の意図性の真偽が判定可能となる。
本研究では応用で運動機能障害者の教育支援やリハビリテーションへの運用、さらには発達障害者の教育支援までをも視野に入れた、入力インタフェースを開発し、最終的には実用化に向けた装置の開発および現場での運用に対応できるような実際的な入力インタフェース構築を行うものである。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初の予定では、本年度期間中に1）マルチモーダル・インタフェース群の開発として、既に本研究室で発表された幾つかの成果をもとに、研究分担者の意見を取り入れながら、マルチモーダル・インタフェース群の構築を行い、使用者からのニーズが最も高い、運動機能障害者に対する不随運動データの収集を予定していた。さらに、2）マルチモーダル・インタフェースからの一元的データ処理システム開発として、様々な角度からより高次のユーザの動作状態を調べるために、モーショントラッキング（ユーザ入力運動動作の記録）以外に、活動量計（体温・心拍数等）、WEBカメラ1（モーションヒストリ）、WEBカメラ2（表情評価関数）を組み合わせて一元的にデータを処理するシステムの試作までを予定していた。
本年度は特にシステム開発の基礎となる1）を主目的とし、「マルチモーダル・インタフェース群」の開発を行ってきた。現状では、WEBカメラを用いたユーザインタフェースおよびこれを発展させたモーションセンサーと基礎的なコンピュータの入力インタフェースまでが完成しているが、2）の一元的なデータ管理システムについては、まだ完成していない状態である。そのため、肝心の数値モデルの構成が出来ていない状態であり、今後はこの一元的データ処理の開発と数値モデルの構成も並行して開発していく必要がある。
また平成27年～28年にかけた目標として開発した部分的に完成したマルチモーダル・インタフェースの実地テストを行ってもらい、その意見をフィードバックしてもらっているが、作成した入力インタフェースの取りこぼしに伴う入力ミスが多く、学校教育委現場において児童・生徒にテストしてもらうには、まだ完成度が低い状態である。そのためフィードバック件数が少なく、今後も引き続き現場での運用テストをしてもらうためには、入力インタフェースの改善が急務となっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は先の初期の計画目標に従い、【現在までの進捗状況】で示した達成度の低かったなかでも、大きな問題となっていた「マルチモーダル・インタフェースにおける一元的データ処理システム」と「パターンマッチングによる数値モデルの構成」を並行して行う必要がある。そのためには各種センサから入力された非相関関係のデータをコンピュータに一元的に取り込むための多入力インタフェース（各種センサとコンピュータ間）の開発とコンピュータに取り込まれたデータを格納するデータベースの開発を同時に行う必要がある。本年度はインタフェースのからの入力が非同期でしか測定できていなかったため、測定されたデータが、単一センサから入力されたデータとしてしか取り込めず、各種センサ間の相関関係が解析できていないという問題点が発生していた。
そこで今後の研究では、開発中の入力インタフェースを基礎として、新しい「多入力インタフェース」の開発を試みる。この結果、従来の入力インタフェースで困難であった、障害者の不随運動を含む動作から意図性を抽出し、これを各種インタフェースにフィードバックする事が可能になると考えられる。そのため、より細かいレベルでの児童・生徒の要求に答えられるため、児童・生徒の学習環境が向上するだけでなく、学習環境や生活環境において指導を行う先生等の負担の減少に迅速に対応できると予想される。
しかし今後、このようなインタフェースが一般化して広く学校・家庭・職場で使用できるようになるためには、各種勉強会やチュートリアルショップ等も含めて開催し、学校のような比較的整った教育現場だけでなく、広く家庭や病院・作業所等をも含めて、システムだけでなく、具体的な使用例までをも含めた説明を行う必要がある。よって今後はハードウェアやソフトウェアの開発だけでなく、このような運営システムをも考えて行く必要がある。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は初期の計画目標に従い、1）マルチモーダル・インタフェース群の開発として、既に本研究室で発表された幾つかの成果をもとに、研究分担者の意見を取り入れながら、マルチモーダル・インタフェース群の構築を行い、運動機能障害者に対する不随運動データの収集を予定していた。このため、システム実証用として[タブレットPC]および[自作インタフェース制御システム開発用]・[USB インタフェース開発ボード類]の購入を行い、システムの一部となるWEBカメラを用いた入力インタフェースを開発までを行った。
しかし、作成した入力インタフェースには入力の取りこぼしが多く発生し、実際の教育委現場では、テストしてもらえないレベルであった。本来はこのシステムに加えて幾つかの活動量系センサ入力を加えてマルチモーダル・インタフェースを完成すべきであったが、プログラムの完成の遅れでそこまで研究を進める事が出来なかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
今後の予定では、本年度に試作したユーザインタフェースの取りこぼしを改良するために、新たな「多入力インタフェース」の開発を引き続き行いながら、モーショントラッキング（ユーザ入力運動動作の記録）以外に、活動量計（体温・心拍数等）、WEBカメラ1（モーションヒストリ）、WEBカメラ2（表情評価関数）を組み合わせて一元的にデータを処理するシステムの試作までを準備している。
このため本研究においては、初期に予定していた予算の基本的な執行（多入力インタフェースの開発）に加え、翌年度分に繰り越した予算を新たに用いて現場でテスト可能なレベルを保証する基礎的な形（タブレットPC+WEBカメラ+活動量計）でのシステム完成を目指すものである。よって繰り越した資金は前年度に購入出来なかった活動量計やカメラの購入および教育現場でテスト運用してもらうためのタブレットPCの購入を予定している。
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