画像による親指の微小変位を利用した非接触インターフェースの開発
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開始行:
[[太田研 公開用Wiki]]
#contents
*はじめに [#z7a60fe1]
**研究背景 [#v8e26a5f]
平成30年度の厚生労働省の調査結果によると、全国の難病患...
QOL(Quality of Life)を向上させることは重要な課題となって...
意思伝達装置を操作するために、これまでに様々なインターフ...
そんな中、操作部位の稼働範囲や患者の症状によっては、装...
微小な動きを反映されたものとしては、作動圧の小さい物理ボ...
などが一般的に使用されている。
しかし、ピエゾ式スイッチは患者の稼働部に直接貼り付けて使...
**研究目的 [#oc5adbd4]
本研究では親指の内転動作および外転動作に着目し、非接触...
非接触インターフェースの開発と合わせて、オプティカルフロ...
CENTER:#ref(thumb_move.png,center,80%)
CENTER:図1: 親指動作
*システム概要 [#n7546309]
**全体構成 [#j2de3df7]
装置の概略を図.2、実際の装置画像を図.3に示す。図.2に示...
250mmの位置で固定し、使用者の手元を撮影する。撮影された画...
CENTER:#ref(system.png,center,60%)
CENTER:図2: 装置概略図
CENTER:#ref(system_image.JPEG,center,20%)
CENTER:図3: 装置画像
**スイッチング回路 [#ldeb7823]
作成したスイッチング回路を図4.に示す。スイッチング回路...
MOSFETのゲートはGPIOに接続されており、ドレインは電源(5V)...
PC(RaspberryPi 4)内で動作が検出された場合、GPIOからMOSFET...
これにより、メカニカルリレーのコイルにソース電流が流れ、...
CENTER:#ref(circuit.png,center,50%)
CENTER:図4: スイッチング回路
*動作検出手法 [#b2194a16]
**検出範囲 [#u70e5a83]
撮影画像およびHSVの肌色情報を利用して二値化を行った場合...
CENTER:#ref(detection_range.png,center,60%)
CENTER:図5: 検出範囲
**動作検出 [#ea0b9205]
親指の動きについて，移動ベクトルを用いて検出を行った．...
CENTER:#ref(optical_flow.png,center,60%)
CENTER:図6: 検出ベクトル
CENTER:#ref(wave.png,center,50%)
CENTER:図7: 動作認識波形
*精度評価実験 [#c76451d2]
**実験方法 [#i66ea0c8]
本システムを評価するために検証実験を行なった。実験は室...
被験者は椅子に座った状態で掌を机上面に置き、親指の内転お...
この時の動きを本システムで捉え、親指の動きの認識率につい...
**実験結果 [#r8df24b6]
実験結果を図.8に示す。表は5名の被験者についてまとめたも...
表に示されるように、いずれの被験者も内転及び外転の動きが...
特に、被験者Dは全ての動きに対して正確に認識がなされていた。
なお、親指の動きが微小の場合には未検出となっており、ベク...
生じたと考えられる。また、意図しない手の震えによって、親...
認識された場合には、誤検出が生じた。
CENTER:#ref(result.png,center,80%)
CENTER:図8: 実験結果
*考察 [#n36e50e6]
実験の結果、本システムでは9割以上の精度で内転、外転の動作...
一方で、本システムでは未検出や誤検出が発生することがわか...
以下に、発生した未検出、誤検出に対する考察を示す。
**未検出に対する考察 [#gdd90798]
本システムでは、被験者５名うち４名の動作セットに未検出が...
そもそもオプティカルフロー自体の検出ができていなかったこ...
今回、画像からオプティカルフローを求める際には、画像上の...
一定であるという仮定を用いることで求まる拘束式を利用する...
S領域が大きいほど、広範囲の画像パターンに対するオプティカ...
細かい動きに関しては過小評価される。
微小動作に対してS領域の大きさが小さかったことが未検出の原...
未検出を防ぐ方法として、&br;
・領域Sを小さくする &br;
・撮影フレーム速度を落とす &br;
ことが挙げられる。&br;
領域Sを小さくすることで、より狭い範囲でオプティカルフロー...
欠点としては、領域Sを小さくすることは、画像上の注目画素が...
一方で、撮影フレーム速度を落とす方法は、親指の移動量がフ...
考えられる。また、フレーム数が減り、単位時間あたりの計算...
領域Sを小さくしつつ撮影フレーム速度を落とすことで、より微...
**誤検出に対する考察 [#i6f12840]
本システムでは、被験者5名のうち2名の動作セットに誤検出...
これは手の震えによって、意図しない内転および外転動作が発...
今回の動作判別手法では、得られた一つ一つのオプティカルフ...
範囲内のベクトルの本数をカウントすることで動作判定を行う...
しかし、手の震えが意図的な動作に対して明らかに大きい(小さ...
*参考文献 [#x8274716]
[1] 難病情報センター:https://www.nanbyou.or.jp/entry/5354...
[2] 小森 哲夫：神経難病のQOL, 臨床神経学 Vol.51, No.11(20...
[3] 株式会社日立ケーイーシステムズHP:https://www.hke.jp/p...
[4] ダブル技研(株)HP:https://www.j-d.co.jp/welfare/cyin.h...
[5] 中沢 信明：福祉ロボットとヒューマンインタフェース, エ...
[6]&br;
終了行:
[[太田研 公開用Wiki]]
#contents
*はじめに [#z7a60fe1]
**研究背景 [#v8e26a5f]
平成30年度の厚生労働省の調査結果によると、全国の難病患...
QOL(Quality of Life)を向上させることは重要な課題となって...
意思伝達装置を操作するために、これまでに様々なインターフ...
そんな中、操作部位の稼働範囲や患者の症状によっては、装...
微小な動きを反映されたものとしては、作動圧の小さい物理ボ...
などが一般的に使用されている。
しかし、ピエゾ式スイッチは患者の稼働部に直接貼り付けて使...
**研究目的 [#oc5adbd4]
本研究では親指の内転動作および外転動作に着目し、非接触...
非接触インターフェースの開発と合わせて、オプティカルフロ...
CENTER:#ref(thumb_move.png,center,80%)
CENTER:図1: 親指動作
*システム概要 [#n7546309]
**全体構成 [#j2de3df7]
装置の概略を図.2、実際の装置画像を図.3に示す。図.2に示...
250mmの位置で固定し、使用者の手元を撮影する。撮影された画...
CENTER:#ref(system.png,center,60%)
CENTER:図2: 装置概略図
CENTER:#ref(system_image.JPEG,center,20%)
CENTER:図3: 装置画像
**スイッチング回路 [#ldeb7823]
作成したスイッチング回路を図4.に示す。スイッチング回路...
MOSFETのゲートはGPIOに接続されており、ドレインは電源(5V)...
PC(RaspberryPi 4)内で動作が検出された場合、GPIOからMOSFET...
これにより、メカニカルリレーのコイルにソース電流が流れ、...
CENTER:#ref(circuit.png,center,50%)
CENTER:図4: スイッチング回路
*動作検出手法 [#b2194a16]
**検出範囲 [#u70e5a83]
撮影画像およびHSVの肌色情報を利用して二値化を行った場合...
CENTER:#ref(detection_range.png,center,60%)
CENTER:図5: 検出範囲
**動作検出 [#ea0b9205]
親指の動きについて，移動ベクトルを用いて検出を行った．...
CENTER:#ref(optical_flow.png,center,60%)
CENTER:図6: 検出ベクトル
CENTER:#ref(wave.png,center,50%)
CENTER:図7: 動作認識波形
*精度評価実験 [#c76451d2]
**実験方法 [#i66ea0c8]
本システムを評価するために検証実験を行なった。実験は室...
被験者は椅子に座った状態で掌を机上面に置き、親指の内転お...
この時の動きを本システムで捉え、親指の動きの認識率につい...
**実験結果 [#r8df24b6]
実験結果を図.8に示す。表は5名の被験者についてまとめたも...
表に示されるように、いずれの被験者も内転及び外転の動きが...
特に、被験者Dは全ての動きに対して正確に認識がなされていた。
なお、親指の動きが微小の場合には未検出となっており、ベク...
生じたと考えられる。また、意図しない手の震えによって、親...
認識された場合には、誤検出が生じた。
CENTER:#ref(result.png,center,80%)
CENTER:図8: 実験結果
*考察 [#n36e50e6]
実験の結果、本システムでは9割以上の精度で内転、外転の動作...
一方で、本システムでは未検出や誤検出が発生することがわか...
以下に、発生した未検出、誤検出に対する考察を示す。
**未検出に対する考察 [#gdd90798]
本システムでは、被験者５名うち４名の動作セットに未検出が...
そもそもオプティカルフロー自体の検出ができていなかったこ...
今回、画像からオプティカルフローを求める際には、画像上の...
一定であるという仮定を用いることで求まる拘束式を利用する...
S領域が大きいほど、広範囲の画像パターンに対するオプティカ...
細かい動きに関しては過小評価される。
微小動作に対してS領域の大きさが小さかったことが未検出の原...
未検出を防ぐ方法として、&br;
・領域Sを小さくする &br;
・撮影フレーム速度を落とす &br;
ことが挙げられる。&br;
領域Sを小さくすることで、より狭い範囲でオプティカルフロー...
欠点としては、領域Sを小さくすることは、画像上の注目画素が...
一方で、撮影フレーム速度を落とす方法は、親指の移動量がフ...
考えられる。また、フレーム数が減り、単位時間あたりの計算...
領域Sを小さくしつつ撮影フレーム速度を落とすことで、より微...
**誤検出に対する考察 [#i6f12840]
本システムでは、被験者5名のうち2名の動作セットに誤検出...
これは手の震えによって、意図しない内転および外転動作が発...
今回の動作判別手法では、得られた一つ一つのオプティカルフ...
範囲内のベクトルの本数をカウントすることで動作判定を行う...
しかし、手の震えが意図的な動作に対して明らかに大きい(小さ...
*参考文献 [#x8274716]
[1] 難病情報センター:https://www.nanbyou.or.jp/entry/5354...
[2] 小森 哲夫：神経難病のQOL, 臨床神経学 Vol.51, No.11(20...
[3] 株式会社日立ケーイーシステムズHP:https://www.hke.jp/p...
[4] ダブル技研(株)HP:https://www.j-d.co.jp/welfare/cyin.h...
[5] 中沢 信明：福祉ロボットとヒューマンインタフェース, エ...
[6]&br;
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