2016年2月2'.',日(火）

映像'情報メディア学会技術報告ITETechnicalReportVol.40,No.6
MMS2016‑31,CE2016‑31,H12016‑31,ME2016‑64,A1T2016‑31(Feb.2016)

道路画像角度錯視における角度依存'性と視覚ノイズの効果
足達惰介佐藤慶明長篤志
山口大学大学院理工学研究科〒755‑8611山口県宇部市常盤台2‑16‑1

E‑mail:{uOOlvm,osaa}@yamaguchi‑u.ac.jp
あらまし明るさ知覚において弱いノイズを加えることで信号検出精度が向上する確率共鳴現象が報告されている．一方，奥行き方向へ伸びる直線道路の画像に対して，消失点に向かう2本のなす角を画像中の物理的な角度よりも小さく知覚することがわかっている．この錯視では画像中の絵画的奥行き手がかりが重要な役割を果たしている．本研究では，奥行き知覚に関するノイズ効果を調べるための実験を行った．まず，角度錯視画像の角度依存性を調べ，参加者ごとに対象とする刺激角度を選択した．次に，刺激画像に視覚ノイズを付加して観察する実験を行った．その結果，ノイズの強度による錯視量の変化は明確ではなかった．

キーワード知覚，消失点，奥行き手掛かり

AngularDependenceandEffectsofVisualNoiseintheAngleVisualIllusioninaRoadImage
YusukeADACHINobuakiSATOAtsushiOSA

GraduateSchoolofScienceandEngineering,YamaguchiUniversity
2‑16‑1Tokiwadai,Ube,Yamaguchi,755‑8611JapanE‑mail:(uOOlvm,osaa}@yamaguchi‑u.ac.jp

Abstract
Stochasticresonanceinbrightnessperceptionhavebeenreported,whichmeansw
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canbedetectedmoresensitivelythanwhenonlytheweaksignalobserved.Ontheotherhand,seeingaroadimage,theobserv
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KeywordPerspective,Vanishingpoint,Pictorialcues
1°はじめにている.Kitajoらは，明度が変化する刺激を観察する

確率共鳴現象とは，ある弱い周期をもつ信号に対し時，適度なノイズを付加することによって観察者は閏て適度な強度のノイズを加えることによって，より強下の明度変調を知覚できることを報告している[3]．こく信号を検出することができる現象のことである．例のように，視覚の中でも明るさ知覚に関して確率共鳴

えば，チョウザメのくちばしにある電気的受容体に，現象が確認されている．

外部から適度な強度の電気ノイズを加えると，餌であ一方，図lの道路画像における左車線（左の白線とるミジンコをより的確に捕まえることができること[1]や，騒がしい中話したい相手と正常に会話が行える右の点線）の角度を観察したとき，その知覚する角度は，画像中の物理的な角度と異なっている，我々のグカクテルパーティ効果を挙げることができる．

ループは，物理的な角度が100度である道路画像に対して，知覚される平均角度が約40度となることを報告

この確率共鳴現象がヒトの視覚においても報告されている．森らは，α波に近い周波数の光刺激を観察しており，錯視量がそのほかの角度錯視に比べて大きすると脳波がその周波数に一致する「引き込み現象」に注目し，その光刺激にノイズを付加するとある適度いことが特徴である[4]．この錯視は，画像中の奥行き感に依存し，奥行き手がかりが少なくなり画像中の奥なノイズ強度で脳波が引き込みを起こすことを報告し行き感が乏しくなると錯視量も小さくなることがわかた[2]．この時，雑音強度とα波の振幅が確率共鳴現象っている[4]・で典型的にみられるベル型の変化を示すことを確認し画像中に存在する奥行き手がかりは，特に絵画的葵‑289‑

Copyrightc2016byITE行き手がかりと呼ばれる．これには，線遠近法，大気クロ画像とした．

遠近法，きめの勾配，相対的な大きさ，対象の重なり，2.2実験環境及び方法陰影，高さなどがある．中でも，大気遠近法や陰影は実験環境を図3に，実験の様子の写真を図4に示す．

明るさの要因が奥行き知覚に影響を及ぼしている．先暗室を使用し，動画提示用に液晶ディスプレイ(EIZO

ほど述べた確率共鳴現象は，明るさ知覚に関するもの

ColorEdgeCG246,24インチ,1920xl200pixei:iを用いた．

であったが，ノイズが明るさ知覚に影響を及ぼし，さ刺激画像の画角（47度）と合わせるように，デイプレらにはその影響がさらに高次な処理である奥行き知覚

イを，観察者の前方60cmに配置した．観察者の顔のへと影響を及ぼすことがあるかもしれない．主観的な位置は，ディスプレイの正面になるようあご台で固定

奥行き感がどの程度であるかを計測することは容易でした．ディスプレイ切り替え機を用いて実験者側のタはないが，道路画像の角度錯視を用いれば，奥行き感イミングで観察者側に刺激動画を表示した．提示時間の大小が錯視量の大きさとして現れることが期待できは各動画15秒であった．提示順序はランダムとした．

る．

刺激動画を提示した後，観察者は5秒程度で角度計付

そこで本研究では，この道路画像の角度錯視を利用き定規（角度のメモリは実験者にしか読めなくしてあし，奥行き感に関して視覚ノイズの影響があるかどうる）の定規間の角度を見えの角度に調整した．角度計かを明らかにすることを目的とする．そのために二つ付き定規は机の上に置き，ディスプレイとは同時に観の実験をおこなった．一つは，道路画像の角度錯視に察できないようにした．

おける錯視量の刺激角度依存'性を調べる実験である．
これは,錯視量を最大にする角度の特

各観察者は各水準に対して15回の試行を行った．

性を明らかにし，実験2で使用する刺激角度を選択するためにおこなった．実験2では，道路画像に対し時空間的にランダムなホワイトノイズを付加し，ノイズ強度と錯視量との関係を調べる実験をおこなった．
鈴･溺騎薯:、… 再 … F r p 再 訂 … 扇 密 …

串,罫,頚,出司fゴ，蕪'咽』

誰．予劇型

鍵騒ー ー 亜蔀山露図1.道路画像の角度錯視

譲議

2．実験1：錯視量の角度依存性
2．1提示画像

鶏:灘

図2．刺激動画のスナップショット

明るさ知覚の確率共鳴現象では，明るさ変動の知覚(左上より順に40,60,80,100,120,140度）

閏値付近でその現象が確認されている．道路画像の角き手がかりから奥行き感を知覚する最大感度となる最再舞瀞｡験lでは，提示する道路画像の角度によって角度依存性が存在するかを調べた．実験用の刺激動画として，6水準の角度(40,60,80,100,120,140度)を2次元平面で●47４割︶今吟の角度においてノイズの効果を調べたい．そこで，実ぐ一一鰹些謬ー？⁝

大錯視量の角度や，そこから錯視量が減少したところ

八ｃ嘩珂﹇酢度錯視では闇値があるわけではないため，絵画的奥行■y篭豊郷鐘縫表す道路幅の異なる動画像を3次元コンピュータグラフィックスで作成した（図2)．画像中には地平線と2零．

本の白線，ならびにコーンが描かれており，道路上を前方へ移動している動画として描写していた．ただし，実験2においてノイズを明度として与えるため，モノ‑290‑

図3．実験環境﹇畠咽麗譜

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図4．実験時の様子
2.3刺激観察者

図6観察者Aの結果(実験1）2.4実験1の結果と考察知覚された角度の錯視量として，次の相対誤差を用いて評価した．

錯視量＝
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﹇ま﹈咽羅謂力した．

︑⁝27歳）が観察者として協０００００００

しない学生（男』性5名，22穴ｂＰＤ４ユハ︒ワ竺勺１

道路画像の角度錯視に対してあらかじめ知識を有；(1)406080100120140

角度[deg]

結果を図6〜10に示す．各観察者の試行回数N=15の平均をプロットしている．刺激動画の角度を要因とし
図7．観察者Bの結果(実験1）

た，一要因分散分析の結果，全観察者において主効果(Bonferroni法）を行った結果，全観察者において角以上の結果より，刺激角度の違いによって錯視量は変化するということが確認できた．また，錯視量が最大となる刺激角度は観察者によって異なった．この時，﹇ま﹈咽羅譜度水準間で有意差がある角度が明らかになった．

００ ００２０１００４３︿ｂ戸︑が危険率5％で有意だった．下位検定として多重比較

刺激角度の比較的小さい時に錯視量が最大になる観察者(A,B)と,80度から100度程度で錯視量が最大になる観察者(D,E),そして刺激角度の比較的大きい時に錯視量が最大になる観察者(C)がおり，なおかつ，錯視

1｡

4060

角度[deg]量が大きくなる刺激角度の範囲にも個人差が存在する

図8．観察者Cの結果(実験1)ことがわかった．これらは，刺激動画中に存在する奥個人差があることを示していると考えられる．

実験2では，実験の結果から観察者ごとに提示する刺激角度を2種類選択し，それらの動画に5段階のガウシアンホワイトノイズ(9,15,21,27,oodB)を加えた．ノイズ強度にはPSNR(PeakSignalNoiseRatio,ピーク信号対雑音比)を用いた．9dBが最もノイズ強度が大きく,oodBはノイズを付加していない状態を意味﹇ま﹈咽麗謂3.1提示画像

００００︿Ｕ︿００︶６５４３２１

行き手がかりから奥行き感を得る時，その取得傾向に

3．実験2：ノイズの効果

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図9．観察者Dの結果(実験1)

する．

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いと考える．また，ノイズの効果は，実験1で得られ﹇ま﹈ 咽 羅 譜

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た最高錯視量の角度を用いるかそうでないかという事とは無関係であった．このことは，各観察者において最高錯視量を出す角度に使われる奥行き手がかりとして，明るさ知覚に関連があるものが主要では無いとい

３１１１︲﹃！︲︲︲０１ｉごうことが考えられる．今後刺激を作成する際には，明るさ要因による奥行き感が主要となるように作成する︾．里１

ことによって，ノイズの効果が観測されやすくなるかロ

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もしれない．

角度[deg]4．まとめ
奥行き感に対するノイズの効果の有無を調べるた

図10．観察者Eの結果(実験1)め，道路画像の角度錯視における錯視量の変化に関する実験を行った．

実験1では，刺激動画で描画されている角度を変化させて，それぞれの刺激に対する錯視量を求める実験』､を行った．その結果，角度錯視の錯視量は，刺激動画の角度に依存
龍,．

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性を持ち，その特性が個人によって異なることがわかった．

．
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、
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実験2では，刺激動画に様々な強度のノイズを付加し，角度錯視の錯視量に与える影響について実験した．
刺激動画で用いた角度は，実験1で得られた各参加者の最大錯視量となる付近の角度やそこから低下する角度を選んだ．その結果，錯視量とノイズ強度の関係は
図11ノイズを付加した刺激動画のスナップショット不明瞭であった．錯視量が最大となる刺激角度との関(60度の場合，左上よりPSNR値が9,15,21,27dB)

連'性も確認されなかったことから，今後はより明るさ知覚に関係する奥行き手がかりを用いた画像で同様の3.2実験環境及び方法実験を行うことが求められる．

実験環境は，実験1と同様である．観察者ごとに，角度要因が2水準，ノイズ強度要因が5水準である．

文 献

この実験では，条件が実験lよりも多いため，水準毎[1]Russell,Wilkens&Moss.:"Useofbehavioralstochasticresonancebypaddlefishforfeeding,"に10回の試行回数とした．

Nature402,pp.291‑294,1999

3.3刺激観察者[2]KeiichiKitajo,DaichiNozaki,LawrenceM.Ward,実験lの協力者の中で，観察者C,D,Eの三名の学生(22 27歳)が実験2の観察者として協力した．観察者
毎に実験lの結果から，有意差もしくは有意傾向があった角度から2つずつ選択した．観察者Cは，最大錯視量からずれた角度である40度と60度を，観察者Dは最大錯視量120度と140度，観察者Eは最大錯視量であったxo度100度をそれぞれ刺激動画像に用いた．

andYoshiharuYamamoto:"BehavioralStochastic

ResonancewithintheHumanBrain,"PHYSICALREVIEWLETTERS,90,22,pp.218103‑1‑218103‑4,
2003[3］森敏生，甲斐昌一： 脳における確率共鳴現象, 電子情報通信学会論文誌D‑HVol.J85‑D‑nNo.6
pp.1093‑1100,2002[4]AtsushiOsa,KazumiNagata,YousukeHonda,
MakotoIchikawa,KenMatsuda,HidetoshiMiike:"Angleillusioninastraightroad,"Perception,
40,

3.4実験2の結果と考察

11,pp.1350‑1356,2011

図12〜14に結果を示す．各観察者の各角度条件においてノイズ強度要因による一要因分散分析をおこなったが，いずれも有意確率5％で要因の効果は有意で無かった．ただし，観察者が2度目の実験になったため刺激に対して'慣れが起こってしまったことや，試行回数が実験lより少なかったこともあるため，錯視量に対してノイズの効果がないとは断定することができな‑292−÷齢ノイズ(80）,卿圃金､劉剛 ノイズ(60）雷﹈咽羅譜

００１００３２40＝、0；

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0．05

0.1

‐

1/PSNR[dB]

図12観察者Cの結果(実験2)﹇ま﹈咽嘩譜０２０１０３

÷ノイズ(120）→雄ノイズ(140）

…
懸蕊
嬢
嘩
…
鱗鐸騨
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0.1

1/PSNR[dB]
図13観察者Dの結果(実験2)÷ノイズ(80） "*働減感ノイズ(100）﹇ま﹈咽露譜０４０２０60‐1●Ｉ00．05

0.1

1/PSNR[dB]
図14観察者Eの結果(実験2)‑293−