2023年度日本認知科学会第40回大会

P1-038A

視線は拡大する局所的オプティックフローの外縁に誘導されるのか
Is the Gaze Guided to the Outer Edge of Expanding Local Optic Flow?
畑 美緒†，加藤 麻樹†，三嶋 博之†
Mio Hata, Macky Kato, Hiroyuki Mishima†

早稲田大学
Waseda University
81plus1.30@akane.waseda.jp

概要

し，LOF の肌理の違いによる知覚の変化を検討するこ

観察者の移動から生じる GOF と，対象の移動から生じる LOF が，それぞれ視覚的探索に与える影響について，実験 1 では一重のリング状の LOF を，実験 2 では球状の LOF を使用し，LOF の肌理の違いによる知覚の変化を検討した．また，実験 2 では GOF の速度が変化することによる効果についても検討した．その結果，一重のリング状の LOF はその輪郭あるいは外側に，球状の LOF はその輪郭に視線を誘導する可能性が示唆された．また，GOF の速度が上がると視覚探索の反応時間が長くなる可能性が示唆された．

とも目的とする．さらに実験 2 では GOF の速度を変化させることによる知覚の違いも検討する．

キーワード：optic flow (オプティックフロー)，visualsearch (視覚探索)，perception (知覚)1.

はじめに視覚は，人混みをすり抜ける，飛来するボールを掴む等の日常行為を支えている．しかし「見えているはず」であるにも関わらずそれらの行為が苦手な人がおり，

図 1．オプティックフロー知覚

また得意な人であっても時には失敗することがある．
その原因にはいくつか考えられるが，視覚情報の入力

2.

段階における問題として，環境中の情報への注意の配実験 1：一重の LOF分や，必要な視覚情報を得るための視線運動などがあ

本節は，著者らの知見 [6] に基づいている．

る．移動する動物にとって「動き」の情報は重要である．

実験参加者 実験参加者参加者は 20 名であった．

人間や動物が利用する視覚情報の一つに包囲光配列の実験装置・計測項目 顎台で実験参加者の頭部を支持変化であるオプティックフロー (以下 OF) がある [1]し，大型ディスプレイモニタ（55 インチ, ソニー製）で[2]．OF のうち，特に観察者自身が移動することで生じ映像刺激を提示した．映像刺激に対して，参加者はる大域的な流動を Global Optic Flow (以下 GOF) ，観Target の弁別を行い，両利き対応マウス（G203, Logitech

察者以外の対象が移動することで生じる局所的な流動製）で応答した．その際，計測項目は Target が出現しを Local Optic Flow (以下 LOF) と呼ぶ[3] (図 1) ．人てから応答するまでの反応時間及び，視線計測装置間においては，点群から構成される OF が観察者の注（Pupil Invisible，Pupil Labs 社製）で計測した視線運動

意または視線を誘導することが知られているが[4] [5]，データであった．

複数の機能の異なる OF が同時に存在する場合はそれ映像刺激 映像刺激は，画面中央の同一円周上に等間らが相互作用すると考えられる．

隔で 8 箇所配置されたプレイスホルダーのいずれか一本研究は，点群から構成される GOF と LOF をディ

つの中に，特定のタイミングで 2 種の数字が呈示されスプレイ上に重畳させて提示することで，視覚探索課

た (図 2) ．映像刺激の中で，点群を散布した円筒中心

題における両者の相互作用を明らかにすることを目的

を等速で移動する画角を持たせたGOFは画面中央部かとする．また，実験 1 では一重のリング状の肌理を持ら継続して発生し，周辺部へと一定加速度で拡大する

つ LOF (以下，一重の LOF) を，実験 2 では球体表面ように見える点群であった．一方，LOF は，一定加速を模した肌理を持つ LOF (以下，球状の LOF) を使用

度で拡大する一重のリング状の点群として生成され，185

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GOF環境

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LOF

プレイスホルダー

Targetディスプレイ

TargetLOF
モニタ①GOFのみ②LOF出現

③課題出現

2秒間

1.5秒間

LOF消失と同時
または1, 3, 5秒後いずれかのタイミングでTargetが出現したら、弁別しマウスの左右クリックで応答する。

GOFを常に背景として呈⽰し、LOFを2秒後に呈⽰する。LOFが消失したと同時もしくは⼀定時間が経過した後に数字(Target)が呈⽰される。

図 2．実験環境

図 3．実験 1 の流れ

プレイスホルダーの内の一つにランダムに呈示された．

行って事後分布を推定したところ収束を確認し (𝑅# <課題は，プレイスホルダーのいずれかに表示される数1.02)，このとき GOF 有無の効果に関する係数の平均値

字を視覚的に探索し，弁別した上で，数字に対応した 2が 0.62, 95% Bayesian CI [0.61, 0.63] で，0 から充分に離つのボタンを可能な限り早く押下することであった

れていることから GOF の効果があること，具体的には(図 3)．結果として，映像刺激の要因は「GOF の有無」
，GOF 有条件の方が GOF 無条件と比べ，視線が中心部LOF が呈示されてから標的が呈示されるまでの「時間に集まっていることが確認された．

差」 (4 水準：0, 1, 3, 5 s)，LOF と標的の呈示位置の「位**位置関係****置関係」(64 水準：プレイスホルダーの組み合わせ) で①②③あり，128 試行を 2 回反復測定した．
③②④

実験 1 位置関係の出現頻度①LOF

GOFの有無GOF無/有時間差
同時/1s/3s/5s

位置関係

出現回数

⓪2

①4②4③4④2⓪④③②

GOF無⓪①

図 4．実験 1 の位置関係の出現頻度
結果 分析において，「位置関係」を LOF の呈示位置

図 5．位置関係・時間差の交互作用から課題発生位置が一致する位置を⓪とし，以降は距．エラーバーは標準偏差)(*p<.05, **p<.01（Holm 法）

離が近い順に①〜④の 5 水準として扱った (図 4)．
反応時間に対する 3 要因分散分析の結果 (表 1)，「位置関係」の主効果 (F (4, 76) = 4.37, p <.01, 𝜂!"

表 1．反応時間に対する 3 要因分散分析結果= .016) と，Within Subjects Effects「位置関係」と「時間差」の交互作用が有意であった (F(12, 228) = 3.23, p < .001, 𝜂!"= .024) (図 5)．一方，GOFの主効果は有意ではなかった (F(1, 19) = 2.71, p = .116)．
GOF が視線に及ぼす効果を分析するために，18 名分の視線データを利用し，画面の中心からプレイスホルダーまでの距離の半分を半径とした円の内側を「中心部」，その外側を「周辺部」と定義し，エリアごとに視線データの有無を判定した上で，各参加者内で累積した．GOF の有無を要因として，中心部にある視線の個数と周辺部の視線の個数について階層ベイズロジステ

GOF

df
1F
2.71p0.116

!!"
0.003

Residual
TI
Residual

19357

0.77

0.518

0.003

PR
Residual
GOF ✻ TI

476
3

4.37

0.003

0.016

1.51

0.221

0.004

Residual
GOF ✻ PR

57
41.37

0.252

0.003

Residual
TI ✻ PR
Residual

76
12228

3.23

< .0010.024

GOF ✻ TI ✻ PR
Residual

12228

0.62

0.825

0.004

TI : 時間差(time interval)
PR : 位置関係(positional relationship)

ィック回帰分析を行った [7] [8] [9]．MCMC サンプリ
ング (iteration = 6000; warmup = 3000; thinning = 1) を186

GOF有2023年度日本認知科学会第40回大会

3.

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実験 2：球状の LOF

実験 2 は実験 1 で示唆された結果から，GOF の速度の種類を増やすこと，ならびに LOF の肌理を球状の点群に変えることによる反応時間への影響を明らかにすることを目的としている．実験 2-1 および実験 2-2 は予備実験として実施した．
3.1. 実験 2-1

図 7．実験 2-1 の位置関係・GOF の速度の主効果

実験参加者・実験刺激 参加者は 6 名であった．映像(エラーバーは信頼区間)

刺激は，画面中央の同一円周上に等間隔で 4 箇所配置されたプレイスホルダーのいずれか一つの中に，特定のタイミングで 2 種の数字が呈示されるものであり，GOF は画面中央部から継続して発生し，周辺部へと一定加速度 (3 水準) で拡大する点群であった．
一方，LOFは，一定加速度で拡大する球状の点群 (接近する球体の表面に散布された点群) として生成された．
「GOF の速度」 (3 水準：0, 60, 1500 pixel/s) を被験者間要因，LOF が呈示されてから標的が呈示されるまでの「時間差」 (5 水準：-2, -1, 0, 1, 2 s)，LOF と標的の呈示位置の (16 水準：プレイスホルダーの組み合わせ) の図 8．実験 2-1 の位置関係・時間差の交互作用

2 要因を被験者内要因として，80 試行を 2 回反復測定(エラーバーは信頼区間)

した (図 6)．
実験 2-1 位置関係の出現頻度

①

LOF
②

GOFの有無0 (pixel/s)

時間差-2, -1, 0, 1, 2 (s)60 (pixel/s)-2, -1, 0, 1, 2 (s)位置関係

出現回数⓪4①8②4⓪4①8②4⓪4①8②4⓪①1500 (pixel/s)③②①LOF⓪④③②-2, -1, 0, 1, 2 (s)3.2. 実験 2-2
実験参加者・実験刺激 参加者は 2 名であった．映像

刺激は，画面中央の同一円周上に等間隔で 8 箇所配置されたプレイスホルダーのいずれか一つの中に，特定のタイミングで 2 種の数字が呈示されるものであり，
GOF と LOF は実験 2-1 と同様であった．

実験 2-2 位置関係の出現頻度
GOFの有無0, 60, 1500 (pixel/s)①

時間差-2, -1, 0, 1, 2 (s)

位置関係

出現回数

⓪2④2その他

2「GOF の速度」 (3 水準) ，LOF が呈示されてから標的が呈示されるまでの「時間差」 (5 水準) ，LOF と標的の呈示位置の「位置関係」 (3 水準：LOF の呈示位置

図 6．実験別の位置関係の出現頻度から課題発生位置が一致する位置を⓪，対角の位置にあるものを④，⓪・④を除いたものをその他とした)の結果 分析において，「位置関係」を LOF の呈示位置

3 要因を被験者内要因として，90 試行を 2 回反復測定

から課題発生位置が一致する位置を⓪とし，以降は距した (図 6)．

離が近い順に①・②として 3 水準として扱った (図 6)．

結果 反応時間に対する 3 要因分散分析の結果，位置反応時間に対する3 要因混合分散分析の結果，「時間差」関係の主効果 (F(2, 2) =11611.23, p < .001)，GOF の速度の主効果 (F(4, 12) = 6.85, p < .01)，と「位置関係」と「時(F(2, 2) =22.45, p < .05)，時間差と位置関係の交互作用間差」の交互作用が有意であった (F(8, 24) = 3.64, p(F(8, 8) =19.41, p < .001)，時間差と GOF の速度の交互作< .01) (図 7・8)．一方，GOF の主効果は有意ではなかっ用(F(8, 8) = 4.53, p < .05)，位置関係と GOF の速度 (F(4,た (F(2, 3) = 0.22, p = .813)．

4) = 8.39, p < .05)時間差と位置関係と GOF の交互作用(F(16, 16) = 3.94, p < .01)が有意であった (図 9)．

1872023年度日本認知科学会第40回大会

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対して GOF の有無，GOF の速度の主効果がなかった

†

**
**

ことから，画面中央に視線を誘導する GOF が存在して*いても LOF による視線誘導が生じ，かつ，GOF の存在は視覚探索の時間を大きく遅延させることはなかったと可能性がある．これは，GOF が LOF の効果や参加者による探索活動を阻害はしないことを示唆する結果である．一方で，実験 2-2 においては GOF の速度の主効果があることが示唆されたことから，GOF の速度は被図 9．実験 2-2 の位置関係・GOF の速度の主効果

験者間計画ではなく，被験者内計画にすることが適切．
(†.05 ≦ p < .10, *p < .05, **p < .01（Holm 法）であると考えられる．実験参加者数を増やし，LOF とエラーバーは信頼区間)

4.

GOF の相互作用を考察する必要があるだろう．

総合考察

文献

4.1. LOF の違いによる効果
実験 1 について，LOF と標的の呈示位置が一致している位置関係での反応時間が長く，画面中央を挟んで対角となる位置関係での反応時間が短かった．反応時間の短さはその近辺にあらかじめ注意が向いていたことを意味することから，この結果は，LOF がその内側と中心ではなく，その輪郭もしくは輪郭が拡大する外方向に視線を誘導することと，LOF が消失後もその後の 1 秒程度は外側・輪郭に注意を誘導し，特に，画面内において対角の位置にあるプレイスホルダーに視線を誘導することの 2 点の可能性を示唆する．拡大するLOF 先端部への視線誘導効果については，LOF が一重のリング状であったことが影響していると考えられた．
一方，実験 2-1 では，LOF と標的の呈示位置が一致している場合，時間差が -1 秒での反応時間が長くなった (図 8) ことから，実験 1 と異なり LOF の中にも肌理があったとしても，LOF はその中心ではなく外側に視線を誘導している可能性が示唆された．しかし，実験2-2 では，位置関係は一致と対角で反応時間が短くなったことから，出現頻度が制限されることで参加者がTarget の出現位置を予測していた可能性がある．このことから，実験 2 の本実験では，プレイスホルダーは８個に維持しつつ位置関係の出現頻度を調整する必要があると考えられる．
4.2. GOF の効果
次に，実験 1 の視線データについて，参加者の視線は，拡大する GOF が呈示された場合，GOF の存在する画面の中心部により多く分布していたことが確認された．これは，LOF と違い GOF はその中心に視線を誘導することを意味する．一方，実験 1・2-1 の反応時間に188[1] Gibson, J.J. (1966). The Senses Considered as Perceptual
Systems. Houghton Mifflin Company.
[2] Gibson, J.J. (1979). The Ecological Approach to VisualPerception. Houghton Mifflin Company.
[3] Chardenon, A., Montagne, G., Laurent, M., & Bootsma, R. J.
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Experimental
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https://doi.org/10.1007/s00221-004-1880-7[4] Higuchi, Y., Inoue, S., Endo, T., & Kumada, T. (2019). Taskirrelevant optic flow guides attention in visual search. Attention,
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Psychology: Human Perception and Performance, 33, 12971310. https://doi.org/10.1037/0096-1523.33.6.1297[6] 畑 美緒・加藤 麻樹・三嶋 博之（印刷中）．探索における大域的オプティックフローと局所的オプティックフローの相互作用，認知科学，30(3).
[7] 久保 拓弥（2012）．データ解析のための統計モデリング入門―一般線形モデル・階層ベイズモデル・MCMC 岩波書店
[8] 松浦 健太郎（2016）．Wonderful R 2 Stan と R でベイズ
統計モデリング 共立出版
[9] 照井 伸彦（2010）．シリーズ〈統計科学のプラクティス〉
2 R によるベイズ統計分析 朝倉書店