圃場画像による外来アサガオのデータセット作成自動化と領域推定

雑草は作物の生育に悪影響なため雑草防除を行うが,圃場全体を確認するには時間や労力がかかります.そこで,機械学習を用いた雑草発見の研究が行われていますが,大量のデータが必要で,アサガオは微小なため手動のアノテーションは困難です.そこで本研究では,マルチスペクトル画像を用いたアノテーションの自動化および別日に撮影した画像によるデータ拡張を行っています. 

Fig. 1:植生指標画像を用いたアノテーション 

実験では, マルチスペクトル画像から植生指標を作成しアサガオのアノテーションの自動化をしました.また,異なる気象の日に撮影した画像を用いてデータ拡張をするため,ヒストグラムマッチングで画像間の明るさの差を減らしました. 

Fig. 2:アサガオ推定結果

U-NetSegNetで学習しましたが,結果として,データ拡張をし,U-Netで学習することでアサガオ推定精度が向上しました.誤検出の箇所も見られますが,画像内全てのアサガオを検出することができました. 

今後は,さらに別日に撮影した画像でデータ拡張することで推定精度が向上するか検証していきます. 

双腕ロボットのための遠隔操作システムの構築とビジュアルハプティクスによる負担軽減効果の検証

近年,日本では少子化や高齢化が進行する中で,労働力不足が深刻な社会問題となっています.このような背景の中,解決策として,遠隔操作技術が注目されています.遠隔操作技術の活用により,熟練した技術者による遠隔地からの作業や新たな雇用の機会の提供が可能となります.しかし、遠隔操作技術には触覚の欠如と直感的操作の課題があります.

こうした課題に対処するため,身体部位に触覚機を装着し,振動や電気などのフィードバックを得る研究やボタンやレバーがありますが,これらのフィードバックはオペレーターに直接的な身体的刺激を与えることで不快感や疲労を引き起こす可能性があり,個人差や操作環境による影響を受けやすいという問題があります.

また,ボタンやレバー,画面を用いるインターフェースでは,人間の直感的な操作が難しく,タスクの複雑性が増すにつれて、操作の効率性と正確性が低下する可能性があり,複雑な作業への対応が制限されてしまいます. 

本研究では,触覚フィードバックとして,触覚情報を視覚的フィードバックとして提示するビジュアルハプティクスを採用し,操作システムとしてリーダーフォロワー型の双腕ロボットを用いた遠隔操作システムを構築しました.リーダーフォロワーシステムは,リーダーロボットの動きに追従するフォロワーロボットを遠隔地に配置したシステムで直感的動作を可能にする制御方式です.

比較実験ではビジュアルハプティクスが実装された双腕リーダーフォロワーシステムではビジュアルハプティクス有無の比較では有意な差は見られませんでした.これはビジュアルハプティクスを評価する以前にリーダー機の操作性に問題があると考えます.今後は操作環境の改善と奥行きの知覚をアシスト作業によって改善していくことが課題です.

Fig. 1:ジュアルハプティクス画像(左:把持前,中:把持後,右:強く把持)

発達性ディスレクシアの児童のためのタイピングアプリの評価と更なる支援方法の検討

発達障害の一つである発達性ディスレクシア(DD)は,知的な遅れや視聴覚障がいがないにも関わらず読字・書字能力を獲得することに困難さがある.このような児童が定型発達児と同様に教科学習を行うための研究の一環として,当研究室ではDDの特性のためにタイピング練習に困難さを覚える児童のために,キーボードのキートップのアルファベットを色に置き換え,ローマ字を意識せずにタイピングの練習をできるタッチタイピング練習支援アプリを開発した. 

本研究では,上述のタイピングアプリを用いたタイピング練習を行った児童に対してWAVES検査を行い,視知覚速度指数(VPSI)の値とタイピング時の視線計測データとの関連性を調査した.また,本タイピングアプリを用いて練習を行なった場合でもタッチタイピングの習得が困難な児童の特性として,お題を見る割合が低かったことから,アプリのお題の表示を大きく変更したものを使用し視線計測実験を行い,有効性を調査した. 

Fig. 1:WAVES検査の例
Fig. 2:タイピングアプリの変更

VPSIの値とクリア時間・お題を見ていた割合との相関関係より,どちらの数値においても値が高い児童の方がタイピングの流暢性が高く,タイピング時にお題を見る傾向にあることがわかった.お題表示を大きく変更したタイピングアプリを使用した場合でも,VPSIの値が低い児童のお題を見る割合の向上には繋がらなかった  

今後の展望として,タッチタイピングの習得が難しい児童がタッチタイピングの練習を行えるようにお題を見る割合を上げる方法を模索することが挙げられる.