五感 インタフェース 書籍
 
No.1876
ドライバ状態の検出、推定技術と自動運転、運転支援システムへの応用
官能評価活用ノウハウ・感覚の定量化・数値化手法

★◎ “ヒトはどのように感じ、知覚し、認識しているか”   あいまいな感覚のメカニズムを学び、
              視覚・聴覚・触覚・嗅覚・味覚の五感に訴えかける開発事例を余すところなく紹介!

五感インタフェース技術と製品開発 事例集

〜ヒトの知覚メカニズムと感覚間の相互作用〜

発 刊:2016年12月26日  体 裁:A4判 402頁  定 価:70,000円(税抜)  ISBN978-4-86104-638-4


■ 執筆者(敬称略)

東京工業大学 葭田貴子 名古屋工業大学 星貴之
北海道大学 齋藤幸子  東京工業大学 神谷聖耶
東京大学 鱗原晴彦 宮城大学 蒔苗耕司
東京大学 李孝珍 (株)ケイズデザインラボ  山本義政
甲南大学 北村達也 筑波大学 嵯峨智
富山県立大学  平原達也 (国開)産業技術総合研究所 佐藤孝明
龍谷大学  伏木亨 大阪大学 黒田俊一
千葉大学 富永昌治 理化学研究所 熊田孝恒
東京眼鏡専門学校 畑田豊彦 首都大学東京 串山久美子
奈良県立医科大学 梅田智広 小川香料(株) 宮澤利男
金沢工業大学 南戸秀仁 横浜音響研究所 久保典央
岐阜大学 田村哲嗣 大同大学 岩橋尊嗣
情報通信研究機構 天野薫 富山県立大学  平原達也
埼玉大学 長谷川登志夫 千葉工業大学 関弘和
慶應義塾大学  前野隆司 藍野大学 外池光雄
国士舘大学 中嶌信弥 電気通信大学  下条誠
長岡技術科学大学 中川匡弘 名古屋大学 岡本正吾
インテリジェントセンサーテクロノジー 池崎秀和 東北大学 塩入諭
工学院大学 泰昌平 大阪大学 吉本伸男
京都大学 足立幾磨 日本電信電話(株) 渡邊 淳司
筑波大学 古賀悟 (株)ホンダ・リサーチ・インスティチュート・ジャパン 中臺一博
(株)メディア・アイ 市原 茂 東京大学 本吉勇

 

■ 目  次

第1章 「見る」機能の仕組みと認知メカニズム

第2章 「聞く」機能の仕組みと認知メカニズム

第3章  「触れて」感じるメカニズムと脳の触覚情報処理

第4章 嗅覚・味覚のメカニズムと認知メカニズム

第5章 多感覚の相互作用メカニズムとその応用

第6章 製品開発への応用に活かす生体計測の基礎と生体指標の解釈

第7章 視覚認知の製品開発への応用事例

第8章 音認識の製品開発への応用事例

第9章 触覚認識とデバイス開発および産業・医療分野への応用

第10章 嗅覚、味覚の 産業利用最前線


◇第1章 「見る」機能の仕組みと認知メカニズム◇

第1節 視覚認知・情報処理メカニズムとその応用
1.はじめに
2. 眼球光学系と視力
 2.1 眼球の構造
 2.2 光受容体
 2.3 網膜の構造
 2.4 脳内の視覚処理
3.空間特性
 3.1 視力
 3.2 コントラスト感度
 3.3 空間周波数特性
 3.4 空間周波数特性の変化
4.時空間特性
 4.1 時間周波数特性
 4.2 時空間周波数特性
5. 視覚研究の応用
 5.1 画像の空間周波数

第2節 目の仕組みとものの見え方(色の見え方・感じ方)
1.視覚系の構造と機能
 1.1 眼球の構造と結像特性(模型眼)
 1.2 眼底受光部(網膜)における視覚情報信号化・処理系
 1.3 眼球から大脳中枢での視覚情報処理系
 1.4調節・眼球運動系と視野
2.物の見え方の特性
 2.1明暗反応範囲
 2.2 コントラスト弁別
 2.3視力と解像度
 2.4空間周波数特性と鮮鋭度
 2.5 時間・時空間周波数特性

第3節 眼球運動に基づく視覚的意識の推定
1.方法
 1.1 被験者
 1.2 装置
 1.3 実験手続き
 1.5 眼球運動の前処理
 1.6 眼球運動データに基づく視覚意識の推定
2.結果
 2.1 行動データ
 2.2 眼球運動に基づくターゲット刺激の見えの推定
 2.3 眼球運動に基づく確信度の推定
 2.4 眼球運動に基づく刺激位置の推定
3. 考察
 3.1 ニューロイメージングへの適用
 3.2 予測に用いられる眼球運動の特徴量

第4節 立体視と空間視のメカニズム
1.はじめに
2.従来の研究
3.情報重畳手法
4.実験
 4.1 実験用システムの概要
 4.2 色に関する実験
 4.3 重畳した情報の認識性に関する実験
5.まとめ


◇第2章 「聞く」機能の仕組みと認知メカニズム ◇


第1節 音の種類,分類と定義
1.音の伝搬
2.音の伝搬の数学的表現―波動方程式
3.音の物理的性質
 3.1 反射
 3.2 吸音
 3.4 回折
4.音の種類

第2節 音の種類、分類と音の伝搬メカニズム
1.音波と音の分類
2.音の物理的基本特性と感覚量
3.音声の伝達する情報
 3.1 分節的特徴と超分節的特徴
  3.1.1 分節的特徴
  3.1.2 超分節的特徴
 3.2 発話音声の伝える情報の種類
  3.2.1 言語的情報
  3.2.2 パラ言語的情報
  3.2.3 非言語的情報
 3.3 発話音声の伝達モデル

第3節 音を聴く聴覚の仕組み、メカニズム
1.音を聴く聴覚の仕組み
1.1 音とは何か
1.2 聴覚系の全体像
1.3 聴覚系の仕事
1.4 聴覚末梢系の構造と機能
1.5 聴覚中枢系の構造と機能
1.6 聴覚高次系の構造と機能

第4節 音・振動の伝わり方とそのメカニズム
1.音の伝播について
 1.1 縦波・横波
 1.2 空気密度一定(温度一定),開空間
 1.3 空気密度が一定でない,開空間
 1.5 ヘルムホルツ共鳴
 1.6 アクティブノイズコントロール
 1.7 空気伝播・固体伝播
 1.8 ロードノイズ(固体伝播)
 1.9 パターンノイズ(空気伝播)
 1.10 空気以外の気体の場合


◇第3章  「触れて」感じるメカニズムと脳の触覚情報処理 ◇
第1節 ヒトの触感検出メカニズムと「触り心地」「安心感」「爽快感」
1.ヒトの触覚受容メカニズム
2.ヒトの触覚認識メカニズム
3.具体的触感と抽象的触感の因子分析


第2節 触覚の時空間知覚における情報統合
1.はじめに
2.形容詞よりも素材の微細な触感の違いを捉えられるオノマトペ
3.オノマトペの音韻と材質感・感性との結びつき
4.オノマトペ感性評価システムによる質感印象の定量化
5.質感を表す新しい広告表現と製品名の推薦
6.おわりに


第3節 温冷覚の知覚特性
1.手のひらによる各種材料の接触直後の温冷感触
 1.1 材料の種類と温冷感触の関係
 1.2 温冷感触の評価方法
2.暖房床の温冷感触
 2.1 暖房床に裸足で10分間接触した場合の温冷感触
 2.2 暖房床に長時間座った場合の臀部の皮膚温度
3.高温表面への安全な接触可能時間

第4節 触覚の時空間知覚における情報統合
1.粗さの知覚機序
 1.1 2種類の粗さ知覚
 1.2 マクロ粗さ
 1.3 ミクロ粗さ
2 硬軟の知覚機序
 2.1 ヒトが感じる硬軟とは
 2.2 柔らかさの知覚
 2.3 硬さの知覚
3.摩擦の知覚機序
4.温冷の知覚機序


◇第4章 嗅覚・味覚のメカニズムと認知メカニズム ◇

第1節 嗅覚・味覚のメカニズムと認知メカニズム
1.においの感覚と個人差
 1.1 においの閾値
 1.2 においの感覚的強度
 1.3 においの質
  1.3.1 においの質の表現
  1.3.2 においの分類
  1.3.3 においの質の同定
2.においの快不快と個人差
 2.1 においの快不快の特徴
 2.2 においの快不快の個人差
3.個人差の要因
 3.1 嗅覚機能の低下・昂進
 3.2 学習・体験の影響
 3.3 先入観など認知的要因
 3.4 遺伝的要因

第2節 ニオイ成分間での相互作用メカニズム
1.ニオイ/嗅覚の役割
2.ニオイの認識機構
3.ニオイの評価手法
4.成分間の相互作用
5. 相互作用の解析方法
 5.1 心理物理学・精神物理学(Psychophysics)
 5.2 心理測定関数(Psychometric Function)
 5.3 心理物理モデル(Psychophysical Model)
 5.4 相互作用の解析方法
6.相互作用の研究事例
 6.1 閾値付近濃度におけるニオイ相互作用の計測
  6.1.1 類似構造間における相互作用の計測30,31)
  6.1.2 非類似構造間における相互作用の計測32,33)
 6.2 閾下濃度成分の存在下でのニオイ相互作用の計測
  6.2.1 ニオイ識別率の測定
  6.2.2 ニオイ強度の測定

第3節 おいしさを感じる脳と心の仕組み
1.おいしさをどのように捉えるべきか
 1.1 おいしさは普遍化できるか
 1.2 おいしさはどこに存在するか
 1.3 おいしさの客観的評価とおいしさの不確定性
 1.4 おいしさの判断の速度
 1.5 おいしさを少数の要因に分解し再構成する
  1.5.1 おいしさの判断の基準となる座標軸:情報
  1.5.2 おいしさの食文化的側面:食べ慣れ感
  1.5.3 動物としての欲求:生理的
  1.5.4 報酬系の刺激と病みつき感
2.おいしさを感じる脳と心の仕組みを食品開発へ
 2.1 おいしさの評価モデルの構築
 2.2 美味しさの評価に用いた構成要素
 2.3 おいしさの主観的評価結果の理由をさらに説明するための,おいしさの評価回帰モデルとその統計学的検証
  2.3.1 チーズを用いた評価の実験例:中身が同じで包装や形状のみ異なる2 つのチーズの嗜好性の比較
  2.3.2 質問項目の作成

第4節 脳内の匂い情報処理メカニズム
1.嗅球の神経ネットワーク系
2.嗅球から嗅皮質(第2 次嗅覚野),および高次嗅覚中枢への神経投射
3.ヒトの嗅覚の無侵襲計測
3.1 fMRI,及びPET による嗅覚の無侵襲計測
 3.2 EEG,及びMEG による嗅覚の無侵襲計測
 3.3 脳磁図によるヒトの大脳皮質嗅覚野の特定と嗅覚の同側優位性
 3.4 嗅覚神経応答と三叉神経応答

第5節 におい分子の構造に基づいた香気特性のとらえ方
1.におい分子とにおい分子受容体
2.香気素材の香気プロフィール解析
 2.1 白檀の香気特性
 2.2 乳香の香気特性
 2.3 その他の香気素材の香気特性
3.分子の構造変換による香気変化
 3.1 白檀の主要成分α -santalol の構造変換による香気変化
 3.2 スターアニスの主要成分anethole の構造変換による香気変化
 3.3 山奈主要成分桂皮酸誘導体構造変換による香気変化


◇第5章 多感覚の相互作用メカニズムとその応用 ◇

第1節 五感の役割及び相互作用
1.哺乳類の出現,そして変化する視覚と嗅覚
2.五感の優先性
3.五感の相互作用
 3.1 においの記憶(嗅覚と記憶)
 3.2 美味しさと五感
 3.3 ブランド・セント
 3.4 広告・看板のデジタル化(デジタルサイネージ)
 3.5 その他
  3.5.1 においによる火災警報(ワサビの利用)
  3.5.2 思い込み(当てにならない嗅覚と味覚)
4. まとめ

第2節 複数感覚モダリティ情報処理の比較認知科学
1. 視聴覚相互作用
 1.1 視覚優位の相互作用
 1.2 聴覚優位の相互作用
2. 視触覚相互作用
 2.1 視覚優位の相互作用
 2.2 触覚優位の相互作用
3. 聴覚と触覚の相互作用
 


◇第6章 製品開発への応用に活かす生体計測の基礎と生体指標の解釈 ◇
第1節 脳波のフラクタル解析
1.感性フラクタル解析手法
2.集中力における咀嚼効果の計測

第2節 心拍変動 〜自律神経の評価〜
1.心拍変動解析
2.心拍遠隔計測システム
3.計測事例


第3節 認知行動モデルに基づいた人間行動評価手法
1.はじめに
2.モデルに基づくユーザビリティ評価
3.日常的な行動選択の認知行動モデル
 3.1 認知行動モデル:プロセス
  3.1.2 意思決定・行動選択と知識の利用
  3.1.3 時間軸上での同期:環境と行動との間の強い結合
 3.2 認知行動モデル:知識(ミーム)
 3.3 認知行動モデル:MHP/RT
4.認知的クロノエスノグラフィ
 4.1 日常生活における行動選択に関わる要素
 4.2 CCE 調査の要件
 4.4 CCE 調査のステップ
5. 人間を対象としたCCE 調査事例
 5.1 調査の概要
 5.2 CCE 調査の設計
  5.2.1 分析法適用事例の説明
  5.2.2 日常行動をどのようにとらえると分析ができるようになるのか(ステップ1)
  5.2.3 MHP/RT によるシミュレーション(ステップ2、3)
  5.2.4 調査の設計(ステップ4)4)
  5.3 行動調査の結果を分析する(CCE のステップ6)
  5.3.1 駅内移動における注意機能の役割
  5.3.2 駅内移動におけるプランニング機能の役割


第4節 脳科学が解明する意識・無意識・行動のメカニズム
1.脳の作動原理
 1.1 脳の機能局在
 1.2 ネットワークとしての脳活動
2.視覚情報処理
 2.1 2 つの視覚情報処理経路
 2.2 注意の脳内ネットワーク
3.トップダウン信号としての記憶の働き
 3.1 顕在記憶
 3.2 潜在記憶
4.トップダウン信号としての報酬
 4.1 経験の価値表現
 4.2 意志決定に関する脳の活動

 


◇第7章  視覚認知の製品開発への応用事例 ◇
第1節 視覚・色彩情報処理における質感の計測・解析技術
1.各種物体の表面反射特性
 1.1 代表的な物体の反射特性
  1.1.1 不均質誘電体
  1.1.2 金属
  1.1.3 布
  1.2 3次元反射モデル
  1.2.1 不均質誘電体
  1.2.2 金属
  1.2.2 布
2.画像による質感の計測と解析
 2.1 カメラ出力
 2.2 色度の解析
  2.2.1 不均質誘電体
  2.2.2 金属
  2.2.3 布
 2.3 ヒストグラムの解析

第2節 電動アシスト車いすの高性能制御と視覚フィードバックによる訓練システム
1.電動アシスト車いすの構成と制御
2.ファジィ推論を用いたユーザ特性適応型走行制御システム
 2.1 目標走行基準点の設定
 2.2 ファジィ推論による目標走行位置の推定
 2.3 目標走行位置への走行制御法
 2.4 実験による検証
3.視覚フィードバックに基づく操作訓練システム
3.1 視覚フィードバックによる操作訓練
3.2 操作訓練システムの構成
 3.3 実験による検証
4.まとめ

第3節 視覚と触覚のマルチモーダルな情報処理と機器の操作性
1.ヒトのマルチモーダル情報処理と機器の操作性設計
2.モダリティ内・モダリティ間の同期知覚
3.能動的運動とマルチモーダル情報の同期・非同期と自己他者

第4節 産業用ロボットにおける力センサと視覚センサの適用
1.力センサを利用したロボット技術
 1.1 産業用ロボットにおける力制御
 1.2 磨き,研磨作業への応用事例
 1.3 挿入作業への応用事例
 2.1 自動露光機能
 2.2 ステレオ視覚による3 次元形状マッチング

第5節 人型ロボットの視覚情報認識のための画像処理機能
1.人工視覚の方式
2.人工視覚におけるイメージセンサ


◇第8章 音認識の製品開発への応用事例◇

第1節 音声生成過程の可視化技術
1.発声器官の可視化技術
 1.1 高速度カメラによる観測
 1.2 電気グロトグラフ
2. 調音器官の可視化技術
 2.1 磁気共鳴画像法
 2.2 磁気センサシステム
 2.3 超音波断層法
3. 皮膚振動の可視化技術
 3.1 加速度ピックアップ
 3.2 レーザドップラ振動計

第2節 マルチモーダル情報統合とロボットにおける音声認識技術
1.発声器官の可視化技術
 1.1 高速度カメラによる観測
 1.2 電気グロトグラフ
2.調音器官の可視化技術
 2.1 磁気共鳴画像法
 2.2 磁気センサシステム
 2.3 超音波断層法
3.皮膚振動の可視化技術
 3.1 加速度ピックアップ
 3.2 レーザドップラ振動計

第3節 脈拍計測技術を活用した音声リストバンド型センサの開発と応用展開
1.脈拍計測技術
 1.1 脈拍計測技術
  1.1.1 光学式脈拍センシング技術
  1.1.2 外来光除去技術
  1.1.3 体動ノイズ除去技術
2.脈拍計測機能付きリストバンド型ウエアラブル機器を活用した応用展開
 2.1 特定保健指導への応用
  2.1.1 特定保健指導
  2.1.2 脈拍計測機能付き活動量計を活用した特定保健指導
 2.2 コンシューマー市場における応用
  2.2.1 コンシューマー市場におけるウエアラブル機器動向
  2.2.2 脈拍計測機能付き活動量計(PULSENSE)紹介
 2.3 医療分野への脈拍計測技術の展開
3.まとめ

第4節 マルチモーダル音声インターフェースの特徴と適用事例
1.マルチモーダル音声認識の概要
 1.1 基本原理
 1.2 モダリティの統合 ― 初期統合と結果統合
2.マルチモーダル音声認識の諸技術
 2.1 特徴量抽出
 2.2 モデル学習
 2.3 音声認識
3.マルチモーダル音声認識の特徴・利点と技術的課題
 3.1 特徴と利点
 3.2 技術的課題
4.マルチモーダル音声認識の適用事例
 4.1 スマートフォンでの実証実験
 4.2 乗用車内での実証実験

 


◇第9章  触覚認識とデバイス開発および産業・医療分野への応用 ◇
第1節 ヒトの触覚特性から考える触覚インタフェースの双方向性
1.ソトからヒトへ
 1.1 触覚とは
 1.2 近年の触覚表現
  1.2.1 「記録,再生」と「錯覚」
2.ヒトからソトへ
 2.1 近年の触覚センサ
 2.1 文脈情報との融合
 2.2 応答性
 2.2 完全触覚センサ
3触覚の双方向性
 3.1 触運動行為と応答の双方向性
 3.2 境界の双方向性
 3.3 二つ目の境界を越えて
4 触覚コンテンツのデザイン
 4.1 リアルな触感の再現
 4.2 インパクトのある触感の提示
  4.2.1 文脈情報との融合
  4.2.2 応答性
 4.3コンテンツ作成の容易さ
 4.4新たな価値の創造

第2節 快音・不快音聴取時における脳波特性と心理状態
1.空中操作と空中触覚
 1.1 空中操作
 1.2 空中触覚
2. 超音波によって触覚フィードバックを行う空中入力システム
 2.1 超音波による空中触覚提示の原理
  2.1.1 音響放射圧
  2.1.2 フェーズドアレイ(電子フォーカス)
 2.2 空中入力システムの実装例
  2.2.1 赤外ステレオカメラとの組み合わせ
  2.2.2 深度カメラとの組み合わせ
3. 最近の動向
 3.1 空中操作
 3.2 空中触覚

第3節 触覚をインタラクティブに表示できる視触覚ディスプレイの開発
1.はじめに
2.温冷感覚呈示大型ディスプレイ
 2.1システム
  2.1.1システム構成
  2.1.2 構造
  2.1.3 温冷提示方法
  2.1.4 制御方法
 2.2画像生成
  2.2.1イベント部
  2.2.2 画像生成部
 2.3実装展示
3.温冷感覚呈示小型ディスプレイ
 3.1システム構成
  3.1.1 構造
  3.1.2 ディスプレイの設計
 3.2 画像生成
  3.2.1 温度錯触コンテンツ
  3.2.2 自分の絵に温度がつく描画コンテンツ
 3.3実装展示
 3.4温冷感覚呈示も可能なディスプレイの共用化に関する考察
4.砂状の硬軟感覚ディスプレイ
 4.1 システム構成
 4.2 画像生成
  4.2.1 バネコンテンツ
  4.2.2 水滴コンテンツ
 4.3 実装展示
5.生物感覚を呈示する毛状視触覚ディスプレイ Fur-Fly
 5.1 システム構成
  5.1.1 構造
  5.1.2 ユニット
 5.2画像生成
  5.2.1 雲のコンテンツ
  5.2.2 動物コンテンツ
 5.4 実装展示
 5.5. 生物感覚を提示する毛状視触覚ディスプレイデジタルサイネージとしての考察

第4節 デザインの視点からのテクスチャーデザインの設計
1.知られざるテクスチャーデザインの世界
2. プロダクト展示会からみえる質感デザインの現在
3.テクスチャーデザインの今後
 1)ブランドアイデンティティの形状+独自素材や質感による表現
 2)光、音、温感、香りなどの四感質感デザイン
 3)3Dテクスチャー加工+リサイクル素材による上質な質感デザイン
 4)3Dならではのシームレスな質感デザイン
 5)選べる機能性や感覚性の質感デザイン
 6)画像投影を想定した質感デザイン
 7)操作部などインターフェイスへの質感デザイン
 8)パラメトリックテクスチャーデザイン

第5節 スマートフォンのタッチパネルの操作性を高めるインタフェースの試作と評価
1.操作しづらい領域の特定
 1.1 実験用アプリの制作
  1.1.1 開発環境
  1.1.2 実験のプロセス
  1.1.3 結果と考察
2.インタフェースの操作補助案の試作
3.インタフェースの操作補助案に対する評価実験
 3.1 評価実験のプロセス
 3.2 結果と考察

第6節 ステアリングホイール (ハンドル)のグリップ感に関する操作性評価
1.グリップ硬度
 1.1 調査内容T:グリップ圧評価
  1.1.1 方法
  1.1.2 結果と考察
 1.2 調査内容U:官能評価
  1.2.1 方法
  1.2.2 結果と考察
2.グリップ断面角度
 2.1 調査内容
  2.1.1 方法
  2.1.2 結果と考察
3. 周長(太さ)
 3.1 調査内容
  3.1.1 方法
  3.1.2 結果と考察
4. まとめ


◇第10章  嗅覚、味覚の 産業利用最前線 ◇

第1節 嗅覚の匂い情報処理アルゴリズムに基づく匂い評価法
1.嗅覚での匂い識別の仕組みと神経経路
 1.1 嗅覚受容体での匂い分子識別
 1.2 視覚神経経路における要素色の抽出
 1.3 嗅覚2 次中枢における要素匂いの抽出と要素匂いの評価法
 1.4 12 種の匂い分子のマウス受容体コードとヒトの匂いの共通性
 1.5 要素匂い間の相互作用と匂いによるストレス緩和経路
2. 嗅覚代替センサがもたらす未来技術

第2節 匂いのデジタル信号化にむけた嗅覚細胞アレイセンサーの開発
1.従来のOR の解析法
 1.1 OSN 単離法
 1.2 培養細胞発現系
2.OSN アレイ解析を可能にする全自動一細胞解析単離装置の開発
 2.1 全自動1 細胞解析単離装置の開発
 2.2 灌流装置の搭載
3.全自動一細胞解析単離装置によるOSN アレイ解析
4.全自動1 細胞解析単離装置によるOR レパトア解析の今後

第3節 ヘルスケアー用匂いセンサ・ロボット技術
1.健康・医療・福祉とセンシング技術
2.匂いセンサシステムの開発動向
3.匂いセンサシステムの医療・福祉・ヘルスケアー分野への応用
4.今後の課題と将来展望

第4節 味覚センサによる味の見える化で、食品開発と製剤設計開発が変る
1.味覚センサーによる味の「ものさし」(味の単位)創り
2.味の修飾の見える化
3.食品開発への応用
4.製剤設計への応用
5.まとめ

 

インタフェース 五感