計測自動制御学会東北支部 第 282 回研究集会(2013.7.17)
資料番号 282-3

色が異なる服の画像を用いた好み評価時の事象関連電位計測
Event-Related Potential Measurement in Opinion Test by Pictures of Shirts with Different Colors○種池卓哉*，田中元志*，新山喜嗣**○Takuya Taneike*， Motoshi Tanaka*， Yoshitsugu Niiyama***

秋田大学大学院工学資源学研究科，**秋田大学大学院医学系研究科*

Graduate School of Engineering and Resource Science, Akita University**

Graduate School of Medicine, Akita University

キーワード：事象関連電位（event related potential），P300，画像（picture），主観評価（subjective evaluation），好み（preference）

連絡先：〒010-8502 秋田市手形学園町 1−1
秋田大学 大学院工学資源学研究科電気電子工学専攻 電子応用研究室種池卓哉，Tel：018-889-2492，Fax：018-835-4651，E-mail：taneike@venus.ee.akita-u.a c.jp

1. はじめにある．ERP 計測から，注意を払った単語を抽出できる可能性 6)，画像を用いてヒトの体験を主観評価は食品，服，画質など，多くの製品推定できる可能性 7)が示されており，ヒトの感の開発・設計で用いられている1)2)．多くの場合覚と生体信号の対応関係が検討されている．

アンケートなどが用いられる．一方で，脳波な筆者らは，ERP による主観量の定量化を目

どの生体信号による主観量の定量化が期待さ的に，画像を用いた主観評価時の ERP を，Fz，れている．脳機能を計測するアプローチの 1

Cz，Pz の 3 電極で計測してきた 8)~10)．風景画

つに，事象関連電位（ERP：event-related po-を用いた画質評価実験から，P300 の振幅が評tential），特に認知・判断に関連する刺激提示後価によって異なることを示した8)9)．なお，実験

250〜500 ms に現れる ERP 成分 P300 を計測すで用いた課題は，複数枚の画像を提示しているる方法がある 3)4) ．ERP 計測では，一般的にが，各画像の提示確率は等しく，Oddball 課題3)~5)．Oddball 課題は，とは異なる．また，この応用として，予め好み低頻度刺激と高頻度刺激の 2 つを用いて，低頻がわかっている食品の画像を提示して好み評度刺激を与えたときを解析対象とする課題で価させたときの ERP を計測した．そして，好Oddball 課題が用いられる-1-

みの程度によって P300 の振幅が異なることを示した10)．加算平均波形に着目すると，刺激後300 ms 付近および 350〜500 ms 間にそれぞれピークが観測された．P300 には，P3a と P3b(a) white(b) red(c) yellowの下位成分があり，P3a は注意に，P3b は課題に関連することが報告されている11)12)．これまでの検討から，300 ms 付近に現れるピークは画像提示に関連する P3a，350 ms 以降に現れる(d) green

ピークは評価に関連する P3b である可能性が(e) blue

図 1 評価用画像

10)

示されている ．

Fig. 1 Pictures of T-shirts.

画質評価実験の結果と好み評価実験の結果
では P300 のピークが異なったことから，好み表 1 3 段階評価尺度

評価実験において，画質評価実験と同じ比較評

Table 1 Three-grade scale.

13)

価方法で計測を行った ．その結果，これまでの単一評価による結果

10)

評価値
321と同様に，P300 のピーク数は 2 つであった．
「画質」と「好み」と評価語
とても好き（More favorite）
次に好き（Favorite）
その他（The other）

いう評価内容の違いが 1 つの原因として考えられる．何が評価時の ERP 波形に影響を与えを同じにし，シャツの中央に Times New Romanているのかを知ることは，ヒトの主観量を定量の書体で化するうえで重要である．食品の好み評価では，字の大きさを同じにした．評価用画像として，ヒトがもともと持つ好み，あるいは日々培われ

図 1 に示す，色のみが異なるシャツの画像 5てきた好みで評価が行われたと考えられる．好種類（白，赤，黄，緑，青）を用いた．

AKITA UNIVERSITYと書き，文みの対象を食品関係だけではなく，デザインや表 1 に示す 3 段階評価尺度を定義し，被検者配置など異なる評価対象について，その好みがに好み評価させた．このとき，図 1 のデザインERP 波形に及ぼす影響を検討する必要がある．

画像の中から，「とても好き」と「次に好き」

本研究では，日常生活において身近な T シの評価ついては，それぞれに対応する画像を各

ャツを例として，デザインの好み評価を取り上1 枚選ばせた．残り 3 枚の画像については，「そげる．デザイン評価においては形状，素材，絵の他」と評価させた．なお，被検者には，「評柄など多くのパラメータが考えられる．そこで，価用画像が提示されたらすぐに評価し，評価語形状などを一定とし，ヒトが好みを持っている（評価値）に対応するボタンを押す」ように指と考えられる色のみを変えた場合について検示した．また，画像の完成度に関しては評価対討する．本稿では，色のみが異なるシャツの画象としないように指示した．実験終了後，被検像を用い，デザインに対する好みを主観評価さ者にアンケートを行い，選んだ画像を確認した．

せたときの ERP の計測結果について述べる．

3. ERP 計測方法
2. 好み評価課題
実験系の構成を図 2 に示す．計測は，空調のデザインの主観評価のために，異なる色の T効いた実験室内（周辺照度 63〜385 lx）で行っシャツ画像を作製した．シャツの形状，大きさた．視距離を画面高（21 型 LCD）の 4 倍とし-2-

前からの 1 s 間を一試行として，加算平均処理を行った．ここでは本研究で脳波に重畳するアーチファクトは，ノイズと同期して出現する瞬目（±50 μV 以上）であることを上下眼瞼に電極を配置した眼電図（EOG）の同時計測から確認しており，±50 μV を超える振幅を含む試行を除去した．加算試行回数は被検者，部位などによって異なり，Pz では 27 以上とした．加算平均後に，50 Hz 以上のノイズ成分を除くため

図 2 実験系の構成に前後 10 点の移動平均処理を行った．

Fig. 2 Experimental setup.

4. シャツの好み評価時の ERP

2た．画像の最高輝度は 240 cd/m であった．これらの観視条件は，これまで筆者らが行ってきはじめに，評価毎に抽出した ERP 計測結果8)~10)と同じである．本実験システム（加算平均波形）について検討する．被検者

では，評価用画像の右下に輝度の異なる小さい10 名についての総加算平均波形を図 3 に示す．

長方形画像を挿入し，画像とその切り替わりを

Oz 周辺の電極位置では，100 ms 付近にピーク

LCD に取り付けた光センサで検出し，識別しが現れており，視覚誘発電位が確認できる．また．

た，F7，F8 を除く多くの電極位置では，250

た実験条件

実験では，約 5 分の計測を数分の休憩をはさ〜500 ms 間にピークが見られ，P300 が確認でみ，画像の提示順を変えて 3 回行った．各計測

きる．特に Pz 周辺でその振幅が大きい．食品

では，提示時間が平均 3 秒（2〜4 秒のランダの好み評価時の加算平均波形 10)13) ではピーク

ム）の灰色画像と，提示時間 2 秒の評価用画像が 2 つ見られたのに対し，シャツのデザインのを，交互に 60 組提示した．灰色画像には，眼好み評価では 1 つであり，違いが見られる．食球運動によるアーチファクトを軽減するため

品の好み評価で見られた 2 つのピークは，画像に中央に固視点を設けた．また頭部固定の補助提示（注意）に関連する P3a と評価（課題）にとして，リクライニングチェアのヘッドレスを関連する P3b であることから10)，P3b の潜時が用いた．

この違いに関連している可能性が考えられる．

被検者は男性 10 名（21〜24 歳）であり，実P3a と P3b の潜時の差が小さければ，P300 は 1

験内容について同意を得た上で実験を行った．

つのピークとして観測されると考えられる．ま脳波計測の電極配置は，国際 10-20 法

3)4)に従た，本実験では，色が異なるだけであり，被検い，探査電極を Fz，Cz，Pz，Oz，F7，F8，C3，者がもつ色に対する好みの反応がこのようにC4，P3，P4，T3〜6 とした．基準電極は左耳現れた可能性も考えられる．

朶 A1 と右耳朶 A2 の連結とし，設置電極は鼻次に，ピークの振幅が最も大きく現れた Pz

根部近傍 G とした．脳波を増幅器（利得 80 dB，について評価値間の P300 の違いを検討する．

BPF:0.5〜300 Hz）で増幅し，サンプリング周Baseline-to-peak 法に従い，画像提示前 100 ms

波数 1 kHz，16 bit でコンピュータに取り込ん間の平均振幅値を「baseline」とし，baseline とだ．脳波波形から ERP を抽出するために，評P300 のピーク間の振幅を「P300 振幅」，刺激価用画像の提示（画像の切り替え）の 100 ms（画像）提示後から P300 のピークまでの時間-3-図 4 総加算平均波形（被検者 10 名）
Fig. 4 Grand mean waveform (10 subjects).

を「P300 潜時」と定義した．被検者間の値の好き」と評価したとき， RT が最も長い傾向が違いによる影響を除くために，被検者毎に Pz見られた（F(2,18) = 4.917, p <0.05）．迷いが生の最大値で正規化を行った．評価値間の P300じた可能性が，1 つの要因として考えられる．

振幅と潜時の平均値と標準偏差を図 5 に示す．

被検者の好みと P300 の振幅の関連について

評価値毎の P300 振幅と潜時について，2 元配検討する．画像毎に求めた加算平均波形から抽置分散分析を行い，多重比較検定（Tukey 法）出した P300 振幅の平均値と標準偏差を図 7 にを行った．図中の p はその有意確率である．

示す．P1〜5 は被検者が選んだ好みの画像を示

P300 振幅は，評価によって異なり（F(2,18) =し，P1 は「とても好き」，P2 は「次に好き」，5.068, p <0.05），その振幅は「とても好き」とP3〜5 は「その他」の画像となっている．被検評価したとき最も大きく，「その他」と評価し者によって好みのシャツは異なるため，P1〜たとき最も小さく現れた．P300 の潜時は，評P5 の画像は被検者毎に異なる．P300 振幅は，価による違いは見られなかった．図 6 は，被検被検者の好みによって異なり（F(4,36) = 2.690,者が画像を提示されてからボタンを押すまで

p <0.05），P1（とても好きと評価した画像）での反応時間（RT：reaction time）である．
「次に最も大きく，P3〜5（その他と評価した画像）

-4-

1200

400

1000

p<0.05

10.5

Reaction time [ms]p<0.05
Latency [ms]Normarized P300 amplitude

450

350
300

01

2
3
Opinion score250(a) P300 amplitude

123
Opinion score

800
600
400

123
Opinion score

図 6 反応時間(b) P300 latency

Fig. 6図 5 評価語毎の P300（Pz）

Reaction time.

Fig. 5 P300 by the opinions (Pz).

Normarized P300 amplitude

させたときの ERP を計測した．その結果，画像提示後 250〜500 ms 間に 1 つのピークを持つ

1P300 が観測された．P300 振幅は，「とても好き」と評価したときに最も大きく，「その他」と評価したときに最も小さく，デザイン評価に0.5おいて被検者の好みを ERP で識別できる可能性が示された．今後は，異なる要素を評価対象
0P1

P2P3P4Picturesとした場合についてデザインの好み評価時のP5

ERP について検討する予定である．

図 7 被検者の好み毎の P300 振幅
Fig. 7 Normalized P300 amplitude by

謝辞

subjects’ preference (Pz).

被験者としてご協力頂いた方々に感謝する．また，本研究の一部は文部科学省科学研究費補助金（基盤研究（C）課題番号 24500250）

では小さい．とても好きなデザイン（P1）につの援助で行われた．

いては，被験者 6 名が計測後のアンケート結果と同じであった．以上の結果から，ERP をデ参考文献

ザイン評価にも利用できる可能性が示された．

1） JIS ハンドブック 品質管理，日本規格協会，1995
2） ITU-R BT.500，“Methodology for the subjective assessment of the quality of the television pictures”，2002
3） S. J. Luck，“An Introduction to the EventRelated Potential Technique”，MIT Press，Cambrige，MA，2005
4） 入戸野宏，“映像に対する注意を測る―事象関連電位を用いたプローブ刺激法の応用例―”，生理心理学と精神生理学，Vol.24，

今回の実験は色の好みを含んだデザイン評価であったので，色を統一し，異なる要素について評価実験を行い，検討していく必要がある，

5. おわりにシャツのデザインに関して，色の異なるシャツの画像を用いて，3 段階評価尺度で好み評価-5-No.1，pp.5-18，2006
5） J. Y. Bennington，J. Polich，“Comparison ofP300 from passive and active tasks for auditory and visual stimuli”，Journal of Psychophysiology，Vol.34，pp.171-177，1999
6） 西藤嵩秀，唐山英明，“サッケード後の事象関連電位の検出”，日本バーチャルリア
リティ学会論文誌，Vol.17，No.1，pp.55-56，
20127） 森川幸治，足立信夫，入戸野宏，“テレビ画像に対する事象関連電位に基づくユーザの認知状態の推定”，第 26 回人工知能学会大会，3N1-OS-21-9，20128） 田中元志，井上浩，新山，喜嗣，“事象関連電位による画像品質評価のための課題に関する実験的検討”，映像学誌，Vol.63，No.2，pp.222-224，20099） 田中元志，中島恵子，井上浩，新山喜嗣，“事象関連電位による画像品質評価のための課題に関する実験的検討（その 2）”，
映像学誌，Vol.63，No.12，pp.1815-1817，
200910）田中元志，本間智大，井上浩，新山喜嗣，高橋徹，熊谷晶則，秋山美展，“食品の好み評価時の事象関連電位に関する実験的検討”，電学論 C，Vol.131，No.1，pp.96-101，201111）D. Friedman， Y. M. Cycowicz， H. Gaeta，“The Novelty P3: An Event-Related Brain
Potential (ERP) Sign of the Brain’s Evaluation of Novelty”，Neuroscience and Biobehavioral Reviews，No.25，pp.355-378，2001
12）J. Polich，“Updating P300: An Integrative
Theory of P3a and P3b”，Clin. Neurophysiol.,Vol.118，No.10，pp.2128-2148，2007
13）種池卓哉，田中元志，新山喜嗣， 食品画像を用いた画質と好み評価時の ERP に関する一検討 ，第 46 回日本生体医工学東北支部大会，ME-B1-3，2012-6-