平成27年度
高知大学大学院 総合人間自然科学研究科
応用理学コース 情報科学分野
修士論文要旨集マルチGPUクラスタシステムを用いたカラー電子ホログラフィの研究
︑允

荒木

戸1

応用理学コース情報利・学分野

電子ホログラフィのカラー再生技術は,3次元テレビの実現に必要不可欠である.しかし, CGHの計算式には参照光の波長が含まれるため,1枚の CGHでは単色の像しか再生できないカラー再生を行うには,光の 3原色である RGB3色の CGHが必要となる. RGB3 色の CGH により3色の像を再生し,合成することで加法混色によ1)カラー再生が実現される.3色の像を合成する方法として,3光源3LCD方式と1侍分割方式がある.前者は RGB3 色個別の光源と 3 つの液晶ディスプレイ(LCD: Liquidcrystaldi叩1町)を使用してRGB3色の像を再生し,光学系により空問的に合成することでカラー再生を実現する,しかし,LCDは高額であ1)汎用的なシステムとはいえない.後者は, RGB3色の像を時闇的に次々と再生し,残像効果を列用して合成する方式である.時分割でRGB3色のCGHを連続に表示するため,1枚のLCDで力ラー再生を実現することができる.よって,時分割方式は3光源3LCD方式の3分の 1のコストで済む.
しかし,どちらの方式を用いても,カラー再生には3枚のCGHを使用するため,単色再生と比岐して3倍のCGH計算が必要となる.よって,電子ホログラフィのりアルタイムカラー再生は容易ではないさらに,時分割方式では残像効采を使用するためにRGB3色の CGH を高速に表示することが必要であり,リアルタイムカラー再生は実現されていない̲本研究では,取り扱いが容易で汎用性に優れたシステムを開発し,りアルタイムカラー雁子ホログラフィを実現することを目的とする.
最初に,塒分割方式によるりアルタイムカラー再生の実現を伺指す,時分割方式では,高速に RGB3色の像を連続に再生するため, LCD上への CGHの表示とその CGH に対応した光源の色の切1)替えを伺期させる必要がある.そこで,光源に使用するワンチップRGBLEDの色を制御する USB モジュールを開発した.これにより,光源の色をホスト PC上の CPUで瞳接制御する班が可能となった. CPUからGPUへCGH計算及び表示の指示を出すことができるため,祠期処理のプログラムを容易に開発することができる、また,垂画同則を使用してテアリング発生の抑止と同捌処理を実現した. CGH計算に GPU(NVIDIA GeFONe GTX 11TAN)を 1枚使用し,本システムを用いてりアルタイムカラー再生を行った.
その結果,1色あたり約1,500点で構成される 3次元物体のりアルタイムカラー再生に成功した.
しかし,3次元物体を構成する物体点数が多くなると, CGH計算時間が埀直祠期の問擬を超えてしまい,同期が崩れてしまう.よって,物体点数の多い3次元物体をりアルタイムカラー再生するには,複数の GPUを用いた並列分散処理によるCGH計算の高速化が必要となる.そのため,カラー再生用マルチGPU クラスタシステムの開発を行った.本システムは,4台の計算用ノードと1台の表示用ノードで伊即戈

される,各計算用ノードには, GPU (NVIDIA GeForce GTXTITANX)が3枚搭載され,各GPUが動画の 1 フレームにおける 1色の CGH計'算を行う,計、算された CGH は,ネットワークとして 1Ⅱ6niBandを用いて表示用ノードへ転送される.表示用ノードは,転送されたCGHを垂漉同期の問湘に合わせて次々と譜脚返に表示する.本システムを用いて,物体点数の多い3次元物体のりアルタイムカラー再生を行った.
LCD1枚の時分割方式のシステムにおいて,より罪銘Ⅲこ像を再生するために,光学系にレーザど夜晶シャッターを使用した、 GPU1枚のシステムと比較し,16倍以上の物体点数である 1色あたり約21'000点で朧成された3次元物体のカラー再生に成功した.また,マルチGPU クラスタシステムを用いて3光源3LCD方式のカラー再生も行った.その結果,1色あた 1)約21,000点で描成された 3次元物体を 38fpSでカラー再生に成功した.

時空間分割多重化法および並列分散処理システムによるリアルタイム電子ホログラフィに関する研究
応用理学コース情報科学分野

庭瀬裕章

ホログラフィは三次元物休からの光の波而を忠実に記録・再生できる1唯一の技術であるご孟子化したホログラフィ(電子ホログラフィ)は「究極の立体テレビ」になると考えられている.コンピュータによって作られたホログラムを計算機合成ホログラム(CGH: con〕PⅡt剖・oenerated l〕010がram)という,電子ホログ
ラフィはCGHを漉朔努俳ディスプレイに表示し,これに光を照射することで空中に三次元物体を再生する技術である.しかし, CGH訓1御よ1膨大であるため,笑ΠHヒには至っていない.

近丕戸, GPU (GraphicS 皿'ocessing unit)の浮卿yj、数点数卸1算性能とコストパフォーマンスは著しく向上している. CGH計算は使用するデータ量に比べ演算量が多く,爺列化に向いている.このため, GPU を用いた電子ホログラフィの研究は盛んに行われている.

電子ホログラフィによる立体テレビを実現するためには, CGR を砂間30枚以上表示する必要がある.
つまり,りアルタイムでCGHを再生するためには,三次元物体の座標データから認ミリ砂以内に計算して, CGH を作製し終えなけれぱならない,複雑な構造をもつ三次元物体を点群で記"見するには少なくとも数万点必要である.しかし,最新のハイエンドGPUを使用した場合でも,1万点から構成される三次元物体の CG夏計算には約如ミリ砂かかる.したがって, CGHの計僻町高速化は重要である.
本研究は广遣子ホログラフィによる三次元動画のりアルタイム再生を伺的として, CGHの計算高速化技術を嗣発するものである.はじめに,1つのGPUを使用して CGHを高速に計算する手法として時空閻分割多重化法を開発した.数万点から構成される三次元物体を複数に分割し,分割された三次元物体に対してCGH計算を行う. CGHによって再生された再生像は,元の三次元物体の一部であり,高速に計算することができる,高速に再生像を切り替えることで,残像効果により元の物体に近い像を再生することができる.本手法は,三次元物体の座標データに対して分割処理を行うだけでよいため,取り扱いが容易である

本手法によ 1),1枚の GPU ボード(GeForce GTX TITAN)を使用して,約 12,000点から構成される三次元物体のりアルタイム再生仟少1劃30枚以上)に成功した.
次に,複数のGPUを使用することができれば,さらなる高速化が甥待できる.そこで,複数枚の GPUボードを使用してCGH計算の高速化手法の開発に着手した.本システムではCGH表示ノードとCGH計算ノードから構成される.ノード1闇において, G電ab北 Ethenlet を使用して R111HD サイズの CGE を転送すると 60 ミリ砂程度力功、1),りアルタイム再生は不可能である.この階"越を"我夬するために,1nnnlBandを使用して, CGHを高速に計算する乎法を考案した.本手法は,パイプライン方式によ1)複数フレームのCGH 計'算を同時に行う. CGH計算に 9 枚の GPU ボード(GeF0北e GTX 68のを使用して,約 25心00
点から描成される三次元物体のりアルタイム再生を実現した.また,本システムで最新のハイエンドGPU(GOFONO GTX T11AN X)を 12 枚使用したところ,約 10 万点から構成される三次元物体のりアルタイ
ム再生に成功した.さらに,実効速度約如 TFLOPS を逹成し,初fU也球シミュレータ(20呪年)の理論性能と同等の実効性能が得られた.
最終的に,時空問分割多重化法とマルチ GPU クラスタシステムを組み合わせて性能評価を行った.
CGH計算に GeFmでeGTX680を 9枚使用した場合では,約10万点から構成される三次元物体のりアルタイム再生に成功した.また, GeFONeGTX TITANX を詑枚使用した場合では,約如万点から構成される三次元物体のりアルタイム再生が実現できることを硫認した.

ⅦS1高速化のためのEC0配置配線手法の研究
応用理学コース

情毅科学分野森本裕介

情報化社会の進展により,大量のデータを処理するための高性能な電子機器が求められておりそのコア,部品であるⅦS1の高性能化が求められている,

VLS1を高性能化するための設計改善法のーつとして,性能に関わる信号をレイアウト設計価三握配線設計)で配線長を短縮する方法がある. VLS1の性能は,処理時問によ0て決まる.従って,高性能化のためには,索子の処理時間と信号(ネット)の伝播時問を短縮すればよい.特に,信号伝播時闇が最長の経路(クリテイカルパス)に属する信号伝播時闇の短縮が必要である.信号伝播1寺間は,レイアウト設計の配線長に比例する.従って,高性能化にはクリティカルパスの配線長を短くすれぱよい

配置配線設計で配線長を短縮する方法のーつとして,レイアウトの部分改善法(ECO: Enginee杜n宮ChanEe ordぽ)がある,従来の配線改善法や配置改善法促C0配線法やEC0配樋法)ではクリティカルパスのネツトの再配線や素子の再配置により短い配線を目指していた.しかし, EC0配線では,他のネットの端子や配線などが障害となり,配線が迂回して配線長が長くなり, VLS1の性能を劣化させてしまうことがある,また, EC0配置では,クリティカルパス素子の配耀は改善されるが,クリティカルパス以外のネットの配線長の増加を伴い, VLS1の性能を劣化させてしまうこともある

本論文では,クリティカルパスの配線長を確実に短くする新EC0配線手法八IANGIRO,およびクリティカルパスの配線長を短くし,それ以外の配線長に影粋が少ない新EC0配紐手法RIPPLEを提案する
新翻C0配線乎法入仏NGIR0は,最短経路から生成した配線領域内で経路探索することで,迂回のない最短経路に近い配線が得られる.すなわち,クリティカルパスのネットにっいて,最短経路を求め,その経路に幅をもたせた領域を生成L,層優先配線法(できる限り同じ層で配線する配線手法)によりその領城内で最短経路を求める.実験結果によれぱ,8b北マイコン9つにより酉酬泉長の削減効果を閖べたところ,平均削減率は 2.16% 6.97%が薪齢忍できた,

新EC0配握手法RIPPLEは,配置領域を小領域(bin)に分割Lてクリティカルパスの素子以外の再配置を制限することで,クリティカルパスの素子のみの配置改善により配線長を短締し,その他の配線長が増加しない配置改善結果力新尋られる.すなわち,レイアウトの配砥領域に均一な格子状の bin を設定し,クリテイカルパスの索子を含むbinをEcobinと定義し, Ecobin内の素子の配鐙改善のみを行い,他のbinは対象としない.実験結果によれば, D煎牙onplacer(最先端の配匙ツーノレ)の配置結果に対して,配線長を平均して 5.フ% 29.8%短縮し,他の配線長の増加は従来に比べ最大約 10分の 1に抑えることが耐歸忍できた.
以上より,本研究により,クリティカルパスの配線長を短縮することができ,かっクリティカルパス以外の配線長の増加量を抑えるEC0配置配線法を得ることができた.残された課題として,改善率を最大化し,処理時間を最短にする配線領域の幅, binサイズの決定方法の研究が挙げられる.

AHybrid and a Time'scalable sim.ulatedA11nealing based solvers
for lYavelin牙 Salesman problem
応用理学コース情報科学分野楊成Th田'e aTe a lot of comb血atoTial problems in i11formation society today, such as
Vehicle rout血g, schedulh1客,稔ansp0此ation system and l0号istics system. They aTeSolved by α套10baloptimization"侃'"real・time optimi乞atiolf' methods.
1、'avelin套 Salesman pxoblem, TSP, is one of these combinat0鴬ial problems to se且τCh
the shortesttTavelin套 route 雛'ound many dties.1t has commanded much attenuon ofmathematicians and computer scienusts speci金.ca11y because it is so easy to desclibe
the pl!oblem andso di缶Cultto solve.

i、.s a TSp solve虻, theTe is simulated A11nealin冨, SA. SA is a stochastic andProbab正Stic optimization method afterthe annealin客 anal0釘in tbe solid・state physics.
SA uses Tandomly 客eneTated disturba11Ce to seal'ch the solution space to avoid fa11i11套
int0 10cal minimum solution. The solution that in侃'eases cost function value can be

accepted probabilistica11y ltis hlown thatthe obtainedsolution by sAis the best one
in quality; however, the 611al solution is distributed accordin客 to the optimization
Sequences, a11d ittakeS 血CI!edible lon套 time to achieve 北.

In tMs tbesis,1 P王Opose a Hyb虻id sA based solveT, APE, to improve distlibution
PToblem and a lime'scalable sAbased solve玲, TAPE,加 impl'ove the time consumin牙
PToblems.

APE, A11nealin冨 and P毎虻'wise Exchange optimization, is inte客rated paiT・wiseExchan套e method (PW) with sA to save dist虹bution of the solution. At the M套,hertempel!atuTe APE uses nolmal sA, then switchin宮 a 琴'1'eedy method pw' at the lower
temperatuTe. ACCOTdin牙 to the expeliments, it is found that APE can achieve be此erSolution about 7 t0 16% on aV田'a今e when with the switchin牙 tempeTatuTe (TSW)is set
0.5. The study t06nd the Tsw is afutuTe work.

TAPE, a 11me'scalable APE method, is to pr0Ⅵde be此eT solutions ite]!atively
accordin琴' to the u.me. TAPE I!e'anneals an sA solution at the lowe王 temperature
Calculated by distribution of the cost function at the lowest tempeTatuTe by APE.
ACCOTdin今 to the expe薑ments on Tsp benchmaTks show that the execution umes ofTAPE a〕!e sh0此ened 17.1%,21,2% on avera音ethan those ofthe sA. FU至thermoTe TAPE
achieves a betteT solution in quality tha11 SAin every case; they are about 42% 29.8%
be札ex.

I expect pl!oposed two new methods, APE and TAPE, can solve the solution

distribution problem a11d the time consumin客 P主oblems of sA, and the possibility of
TAPE to apply '、'eal"tilne optimization".

簡易合成法と並列処理を用いた論理合成の高速化法
応用理学コース情報科学分野

蘆苅

将大

近午、さまざまな製品にシステムLS1が用いられてぃるそしてハ0、ドウェアの大規模化に伴い、回路の遅延時問や面積の大規模化が問題とな︑

し処理 こ向う︑しⅡ力

ズムで並多ブヒ言兪す旨
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こることを目0理合成法を提案し高速司、るとⅡリ

簡単なア ノレコ︑0

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本研究では、対象と t る部分回路を取り出し、その入力と出力から真理イることで最適 ヒを 1テ
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上︑'ノの場合は速化を図った︑︑

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力重ミ＼ノ︑し値表を用

販ツーレとなどのランダムロジック系では市販ツーノレと同等の結果となった。しかしながら、 faddeτ8 や alU などの回路ではゲート数が増加したが、これらの回路にっいては、あらかじめ手設計で最適化されたマクロ回路を部分回路として流用tることで合成の最適化が可能となることが見込まれる

0

さらに、マルチコアを用い、 4 並列、 8 並列で高速化を図った。 4 並列で︑率となった

0

ミ

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0ング

︑した方法やの総合的に良い回路の生成方法などがあげられる

0ヒイ0倍 の尚速

また8ヒイ︑平均率を 得たを

力︑省電

立口

イ7︑今後の課題と して37Ⅱ7倍5倍 の局速
6︑平均で38倍2︑9倍

並亙 では最大で31よ最大

省電力

教育用8ビットマイコンシステムの開発およぴ
ソフトウェアのプロファイリング技術の確立
応用理学コ

現在

トマイコ

8 ビッ,清殺科学分野

ス

岩河秀知

ンを搭載した教育用 8ビットマイコンポ

くつか 開発され 商用化さ れているが,マイコン初学者の 学習ツ開発さ れたもの は少ない
装し,本研究では,8 ビットマイコ

ン乞ドはいノレとしてFPGA

しに実命 令ご とにステ ツプ突行を行い,その動作結果,内部状態値を確認 でき る初学者 用の教育 用マイコンを試作し,本マイコンの機械語命令コ

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た.さらに,本 FPGA マイコンの命令セッ

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レ

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ドを 胸動生成 tるため の簡易アセンブラを開発した

めら

近年,組込みソフト ウェアが多数の分野で 利用されている

しかし

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こ
ら,これらのソフトウエアの内部や性能およ び再利用性などにつぃての詳細が明示されてい ないものも多くその 再利用性についての判 1折,

しい.現在では C 言 語で記述されたソフト ウェアの最適化のために,に利用されているが,部のソフトウェアの性オブジェクトニード しか存在しないプロ グラ

こ析つトウェアプロファイリ ング技術が開発されがそ難フ解なはがソ 能れたム

いてはその構造や性 能の解析技術は未確立 である.本研究では ガ、ブジェ︑ソフトウェアの解析を

,

レ

1

クトコードを基本ブロ ツク(Basic Block)に分 割し,解析すること により,フロチャート を生成することで,プログヲ

ム雛造や性能を確認で きるプロファイリンク 手法を提案し,そ のツーノレの試作を行った,

ロックの全体における 占有率が確認
クの検出やソフトウェ アの性能解析

︑へ本手法を適用し,そ の有用性につてき効︑でこ本手法の評価として ,基本的な C プログラム および実朋的なプログラム評価し た,

ボト

解析の結果,各基本ブルネックを持つ基本ブロッ

果が期 待できることを示せた

時系列画像からの知識発見支援システムの構築
ーオブジェクト情報の要約と可視化一応用理学コース情報科学分野

松永知也

近年、気象衛星画像や監視カメラ映像などの時系列画像が大量に蓄積されるようになり、こうした大、量の時系列画像から時空問変動に関する有用なパターンや知識を発見することが捌待されるようになつている。時系列画像には時間とともに形を変えながら移動する対象物ーオブジェクトーが含まれることが多く、このオブジェクトの位置、形状、またオブジェクト問の相互作用等で、時空問の変動パターンを表現することができる。よって、本研究では時系列画像からの知識発見支援システムの構築を目指して、画像に含まれる不特定数・不特定形状のオブジェクトを抽出し、意味的ラベりングを行ったのち、オブジェクド情報としてデータベース化し、これに対してユーザが興味に応じてインタラクティブな検索と可視化を行うことができるシステムを構築した。
オプジェクト抽出では、閥値処理によ0てオブジェクト存在領域をサンプリングしたデータを、多慶量正規分布の混合分布としてEMアルゴリズムでモデリングし、オブジェクトの位遡、形状を各分布の平均値、分散共分散行列として求めた。また、最適な成分数は、複数の試行からべイズの情机量基推を用いて最小値を選択することで決定した(Hondaetal.,2002)。さらに前の時間の解を成分数士2 の範囲で揺らぎをもたせて次の時間の初期値として最適解を求めることによって、時間的に連続なオブジェク
トに同じラベルを付けつつオブジェクトの分裂・1翫城等の現象を扱0た(石津,2008)。抽出したオブジ
エクトには画像の特徴量(FFTパワースペクトノレ)に対して自己組織化マップによるクラスタリングを行い、意味的ラベルを付加した。これらの情報を低レベルのスナップショット的オプジェクト'情報とし、さらに時問とともに同一性を保ちながら生成、消滅の歴史を辿る真のオブジェクト、オブジェクトのフアミリとい0たより上位のデータモデルを作成してその情級を要約することによってオブジェクトとその変遷に着目したインタラクティブな検索に基づく発見が容易となるようにした。作成されたオブジ
エクト倩報はPO$t牙NSQLにてデータベースに格納し、 PHP を用いてW北からのインタラクティブ検索、可視化が可能な.システムを織築した。
このシステムを 20船年1年問にわた0て31博問おきに取得された合計2920枚のMTSAT・7の気象画像に適用 L、その結果を耐露忍Lた。この結果、半白動的に 14058個のオブジェクトが抽出され、 7 種類の意味的ラベルが付与された。構築した検索システムにおいてはユーザが興味に応じて時空問を絞り込んでオブジェクトベースの詳細検索ができることを確1忍した。このシステムを使用することによ0て、対象期問中に発生したオプジェクトの種類毎の発生頻度の推移の表示、ある時間に発生したオブジェクトを画像上にオーバーレイした可視化、オブジェクトとそのプアミリの分岐とその特徴の変遷を示す生命線の表示、空問的な軌跡の表示などが可能になった。特に台風などのオブジェクトの変化に対Lて、これまでの中心位置や気圧などのような基礎情報にとどまらず分裂などのより詳細なオブジェクトの変遷やオプジェクト同士の関連性を提供できるシステムが拠築されたといえる。

学習コミュニティサイトとブラウザ拡張機能によるWeb学習習慣化・促進支援

応用理学コース情帳利・学分野

冨田火樹

現在, web上には無料で学習することができる学習コンテンツが数多く存在しており, web ブラウザを使つて学習を行うことができる.これらのコンテンツの中には1檪曾にも劣らない程内容が充実したコンテンッも多く,他人が何かを学習する際に残してくれたメモのようなぺージですら,役に立つことが多い.本研究ではこのような Web ブラウザでWeb上の学習コンテンツを使って行う学習を Web学習と1乎ぶ.

Web ブラウザはパソコンだけでなくスマートフォン等の携伴赦諾末にも搭載されているため,web学習はいつでもどこでも好きな1侍に幽分のぺースで学習できる利点がある,しかしながら, web学習には以下に示す
3 つの闇題点が存在すると考えられる.問題点(1): web 上には膨大な量のコンテンツが存在しているため,学びたいことがあり開べてみても,同じようなコンテンツが複数存在していることがしばしぱある.しかし,その中でどのコンテンツが良質なものなのか,自分の学習の用途に適しているものなのかが判別しにくい

また,見つけたコンテンツをどういう順序で学習すれば良いかの指標もない.問題点(2):学習を始めても,学習コンテンツ群が充実したコンテンツの場合,一度の学習で学習しきれないため複数回に分けて学習を行う必要がある.しかし,計画的に学習を一定期闇繼続して行'うことは困孃であり,一度学習から鄭れた学習者が再び学習へ後婦するとは限らない.1'1・Ⅲ麺点(3):学習コンテンツで学習中に,愆味の分からない単語を調べるため等の目的で一時的に学習中のコンテンツから肌れるつもりが,そのまま本来するはずだったものとは述う学習をしてしまっている,ということも起こりがちである.したがって, web学習においては,上記の問題点(2)を解決するために「学習行動を起こさせるための支援」が,問題点a),(3)を仰n夬するために「学習行唖仂を起こした後途中でやめないような質の高い学習を促す支援」がそれぞれ必要になると考えられる
本研究では,前者を「習偵化支援」,後者を「促進支援」と1乎んでいる.
これらの冏題点の中で,まず1剖題点(2)と問題点(3)を解決することを厩的としたブラウザ拡張機能の試作を行った.試作したブラウザ拡張機能の評価突験を行'つたところブラウザ拡張機能での支援はWeb学習においては有用そうだと分かったが,「学習予定だったぺージが学習できず,学習すべきぺージを溜め込んでしまった際の支援が必要」と課題も浮き彫りとなった.
本論文では,ブラウザ拡張機能だけでは支援できなかった闇題点(1)を解決するための学習コミュニティサイトを提案し,評価突験の結巣も踏まえて改良を行'つたブラウザ拡張機能と合わせてWeb学習の習・1貫化・促進支援瑞U克として試作を行った.システム上で「バンドル」と11乎ぱれる学習コンテンッの「まとめ」を作成しこれを学習者同士で共有する.またバンドルの学習履歴を澗め込み,これを集合知として活用する.これ

らによって前述の試作ブラウザ拡張機能(以降,旧システムと呼ぶ)ではできなかった,染合知を活用した習慣化支援,促進支援を行うことが可能になる,さらに旧システムの問題の解決策として,学習が遅れているとシステムで自動的に学習予定を組み直すことで,常に無理のないスケジュールを繩持できるようにした
本システムの有栩性を評価するには,多数の被験者に恊力してもらい長期間システムを使ってもらう必要があるが,本論文では小規模な評価実験で評価できる項1ヨについて評佃ルた貝佃珀りには,旧システムからの改善点である向動学習予定変更機能と,他学習者の学習履歴を使用することが学習にどういう影粋を与えるのかを検証し,評価突験の結果について脊察を行った.

視覚障害者のための白杖型歩行支援デバイスの開発、視覚障害者によるデバイスの評価と機能の拡張・応用理学コース

情報科学分野篠原克麻

現在,日本には約 31ガ人の視覚陳害者がおり,その半数以上が頻繁に外出しているしかし,視覚隊害者は他の障害老と比桜して外綿頻度が落ちる傾向にある.これは後天的に視覚に障害が発生することが多く,これまで得られてぃた視覚情報が奪われ,外出が危険になった心によるものである.視覚障害者にとっての外出は危険そのもので,身を守りっつ歩行するため,様々な乎段を用いて歩行する.主な外出の手段として,移動介護,盲導犬,皮杖がある.それぞれには安全面,利イ史性,ロストの卿で利点,欠点が存在する.
当研究室では,視覚障害者の安全な歩行を支援する歩行支援システムの開発を行っている、歩行支援は危険回避とナビゲーションに分けられる.学部在籍時に,白杖に着目し,危険回避を目的とした白杖の範囲外の危険を¥捌に察知,通類する白杖型歩行支援デバイスの研究開発を同研究室の中内とグループで行った.当デバイスは由杖の範囲外に存在する陣害物の誌淑,壁の認灘,遣進支援,それぞれの通知を行うことにより,安全な歩行を支援する.当コースに在籍する学生に目隠しをして,デバイスを用いての歩行実験を実施したところ,・定の村効性が認められた.

本研究の目的は,学部在籍時に開発した白杖型歩行支援デバイスを実際に視覚障害者に評価して頂き,その評価に即したデバイスの改良を行うことである.白杖型歩行支援デバイスの有効姓を確認する予佛実験,その予佛実験で得られた知晃を活かしデバイスの改良を行い,その改良の村効性を確綛する評価実験を実施した.
予備突験では,デバイスの有効性に・定の評価が得られた.しかし,通知する仙帳の質の向 k,段差認淑の必要性が課題として浮き彫りになった.これらの課題に対してデバイスの改良を行った.改良点として,音声逓知を憐動化することにより,常に怯慨の取得を可能にした.「距謝t」と隣搖1物」を通知していたが,新たな通知内容として「力向」を追加することにより,通知対象物の位置をわかりやすくし,情恨の質を向ト.させた.また心逢支援では,回避力向を時計に見立てて通知することにより,心感的に唾避力向がわかるようになった.そして新たな認識機能として,段弟の認識,逓知機能を実装した.この機能の尖装により,視党肺害者が歩行の際,危険度の商い段差を認識できるようになった.また,障霄物,壁,段差の認識が可能になったが,その中で歩行時最も危険である対象物を決定し通知する処理を追加した.これによりシーン毎に最も危険な対象物が通知され,歩行者の安金性が向kする,これらの改良が安全な歩行の支援に有効であるかを確認するため,冉度視覚障害者の方にデバイスの評価を頂いた.

通知の内容・処理に火きな改良があったため通知に関する詳釧な評価と,新たに追加した段差認滋にっいての評価を頂いた.結巣,予術実験時と比桜して情報の質が向ヒし,良い評価を得ることができた.段差認識に関しても,有効性が確認できた、しかし,音声通知に関して,逸知対象物が何もない時「なにもありません」と通知されるため,通知までの女イムラグの発生と何もない時の通知が歩行の妨げになっていた.そこで,これら2つの課題を解決するために逓知対象物が存在しない時,「ビッ」という機械音で通知するようにした.これにより,女イムラグが減り,危険時は言葉で,安全であれぱ機械音でとメリハリが付き,歩行の妨げになる度合いが減少する.この改良に関しても,追加の評価突験を行い有効性を確認、した.

今後の課題として, kり階段なビの認識する対象物の追加,シーン毎に通知する情帳泉を変吏する処理,デバイスのウェアラブル化,同研究室で開発しているナビゲーション機能を持っシステムとの統合が挙げられる