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ホーム人同士のコミュニケーションを支援する
SDGsの分類
研究テーマ
IT・IoT・AI・ロボティクス
学科の分類
ロボティクス&デザイン工学部システムデザイン工学科

人同士のコミュニケーションを支援する 場の雰囲気や人の気持ちを汲み取る仕組みを実装

ロボティクス&デザイン工学部

システムデザイン工学科

ナチュラルインタラクション研究室

脇田由実 教授

会話支援雰囲気推定音声解析

会話時の声の音響的特徴(ピッチ、パワー、周波数特性など)及びしぐさの動的特徴の時間変化度合いを観察することで、会話が楽しく進行しているかそれともギクシャクしているかなどの会話の雰囲気を推定できることがわかってきました。この技術を用いた会話支援システムを構築中ですが、他にも、高齢者の理解度衰え推定、場の雰囲気盛り上げシステム、学習支援システムなど、幅広いアプリケーション展開を図っています。

音声の音響的特徴やしぐさの動的特徴から場の雰囲気を推定

会話音声の音響やしぐさの動的パラメータを抽出し、れらの平均と標準偏差の時間変化から会話の雰囲気をリアルタイムで判定。ギクシャクした会話だと判断したら、いろんなトピックを投げて場を和ませる。

会話の雰囲気推定は、会話音声のピッチ周波数の時間変化量が有効

会話発声ごとに、ピッチ周波数解析を行いその標準偏差値をプロットする.うまく進んでいる会話は、ギクシャクしておる会話より標準偏差が高い傾向

会話が上手く進んでいる時のピッチの標準偏差(赤)とギクシャクしている時のピッチの標準偏差(青)の比較

会話者が相手の話をどれだけ理解しているかは、頷き動作の分布範囲で判断

頷きしぐさのオプティカルフロー特徴量の時間変化量から、会話者の話の理解度を定量化する仕組みを構築中。理解度が高い頷きは垂直動作の変化が大きい傾向

会話者が相手の話を理解していない時(青)と理解している時(赤)のオプティカルフロー値の比較

ガヤガヤした場所でも、目標音声のみを正しく抽出

会話支援システムを公共の場で使用する際には、目標の音声だけではなく様々な周辺の会話音声がマイクロホンに入力される.様々な音声からマイクロホン近くの目標音声のみを見極めるため、入力音声のパワーの分散を用いた目標音声判別方法を研究中.

マイクロホン近くの音声とマイクロホンから離れている音声のパワー変化量の比較

本技術を用いたアプリケーションの構築

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  • ブレーンストーミングのファシリテータシステム
  • 高齢者の衰え推定し、さり気なく気づきを与えるシステム
  • ゲームへの夢中度合いを測定し、ゲーム評価をするシステム
  • 学生の集中度合いを測定できるオンライン学習支援シス

論文

「Identification of target speech utterances from real public conversation」(2020)小坂直人『Digital Human Modeling and Applications in Health, Safety, Ergonomics and Risk Management. Human Communication, Organization and Work』12199p.52-63 .

「Estimating Age-Dependent Degradation using Nonverbal Feature Analysis of Daily Conversation」(2019)夏見佳奈『DHM 2019, Part II, LNCS』12199p.222–231.

「F0 Feature Analysis of Communication Between Elderly Individuals for Health Assessment」(2018)脇田由実『DHM 2017, Part II, LNCS』 10287p. 195–205.

研究者INFO: ロボティクス&デザイン工学部 システムデザイン工学科 ナチュラルインタラクション研究室 脇田由実 教授

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小林 弘一

波動システムの研究開発

波動情報システム研究室では、電磁波の中で応用が比較的容易なマイクロ波ミリ波帯の電波に関する研究を行っています。Maxwellの電磁波の存在予測とHertzによる実験から既に百数十年以上が経ちます。この間、情報通信技術(ICT)が私たちの生活に直接的間接的に大きな影響を与えたことは言うまでもありません。 この中で、レーダ技術関連の開発に対する長い経験と実績を活かし、高周波の理論解析、アンテナを含むマイクロ波計測システムとデバイス等、様々なレーダ分野全般の研究開発を推進しています。

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電気探査法による簡易生体インピーダンスCT法の開発

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小林 弘一

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一つ目は電波の透過性に関する研究です。医療機関におけるX線CTとかMRIで想像できるように、電磁波は誘電体内を通過します。この性質から、建物内の様子を画像化する近距離レーダが考えられます。セキュリティ用の壁透過レーダ、水道管、ガス管、地雷などの地中埋設物探知レーダ、空港での危険物検知用レーダなどに応用できます。このレーダは一つ使い勝手の悪いところがあり、画像を作るために、送受信アンテナを規則的に走査する必要があります。そこで、オペレータがアンテナを自由に移動させても画像が得られる処理法を考案し確認中です(図1)。

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多様な歌唱スタイルに対応した楽曲検索システム

データベース中から楽曲を検索する際,題目や歌手名,といったメタ情報ではなく,楽曲を直接歌唱することで簡単に検索できるシステムを開発しています。 ハミング歌唱や歌詞による歌唱に加え,擬音語による歌唱にも対応し,またメロディの誤りや歌詞の誤りといった現象に対しても高精度に検索するための各種技術を開発しています。

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二次元画像1枚からの表情変化動画像のリアルタイム生成

深層生成モデルを用いて,1枚の二次元顔画像から表情変化動画像の自動生成を行った.現状,動画像のサイズは500×500pixel程度だが、超解像度、ネットワーク規模削減手法を組み合わせることでリアルタイムの生成を実現した.本研究はビデオ会議システムにおけるアバターの自動生成を想定して行っており、今後は応用システムの開発に取り組む予定である.

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人間の神経系や筋骨格系の構造は長い進化の過程で日常生活を行うのに適した形に最適化されてきたものと考えられています。本研究では進化の過程で生物が獲得してきた運動制御メカニズムをロボットに取り入れることにより,動力を使用せずに人やモノの自重を支持できる機械式自重補償装置や,脳の運動制御メカニズムを取り入れた環境適応制御,小脳-大脳基底核をモデル化したニューラルネットワークによる予測的な環境認識・最適行動生成を実現する研究を行っています。

村尾 純子

自律的学習者育成のための 英語教材の開発および研究

自律的学習者育成の方策は、学習者の個性や環境などによって異なるため、すべての学習者に適した教材の提供は難しい。読書のような従来の学習方法から、podcastやMOOCsなどのオンライン教材に至るまで多種多様な学習方法があり、個性に合わせた最適な学習法が選択されることが、語学学習を長続きさせる秘訣である。学習者個人の様々なニーズに対応できるe-learning教材や大学の英語授業に使用する教科書など、授業内および授業外での英語学習に効果的な教材の開発を行う。また、言語は意思伝達手段であると同時に、その言語体系を支える文化の集積でもある。異文化理解のため他国の文学の研究も行い、単なる語学習得だけに留まらない教育を目指す。

井垣 宏

リモート環境におけるチーム開発のためのモブプログラミング支援システムの検討

複数人でソフトウェア開発を行う手法の一つとして,モブプログラミングやペアプログラミングといったというものがある.モブプログラミングでは,開発者らは端末を操作するドライバと開発画面を見ながら意見を出してドライバをサポートするナビゲータと呼ばれる役割に分かれ,役割を短時間で交代しながら開発を進めていく. 本研究室では,コロナ禍の現状を受けて,このモブプログラミングをリモート環境で実施している.実際に対面からリモート環境に移行するにあたり,引き継ぎ作業や開発者間のコミュニケーションにおいて課題が有ることがわかった.そこで本研究では,モブプログラミングのそれぞれの役割に特化した支援を目的としたビデオ会議システムの開発を目指していく.

河合 紀彦

映像中から物体をリアルタイムで除去する隠消現実感

隠消現実感(Diminished Reality)とは、映像中の不要物体の上に背景画像を重畳することで、不要物体をリアルタイムで視覚的に取り除く技術であり、映像中に仮想的な物体を重畳する拡張現実感(Augmented Reality) とは反対の概念を持ちます。本シーズでは、画像修復技術を用いて不要物体の周辺情報から尤もらしい背景画像を生成し、かつ背景の形状を推定することで、移動するカメラの映像から物体をリアルタイムで取り除きます。

野田 哲男

産業用ロボットの新しい価値基準の定義

今後,これまでの量産システムだけではなく,究極には一品物の生産に至るまでロボットを活用することが期待されている. 本研究では,生産機種切り替えの迅速化,設備の完全再利用といった新しい価値基準を定義し,その達成度を競う競技会で分野啓発を試みる.

西脇 雅人

一過性および定期的な運動あるいは食品摂取の臨床試験的側面からの効果検証

一過性(急性の応答)および定期的(慢性の適応)な運動・身体活動の実施、あるいは食品摂取の実施をヒトを対象として実施し、UMIN-CTRなどに臨床試験登録を行った上で効果検証を行える。特に、血圧脈波検査装置を用いた動脈壁硬化度(いわゆる血管年齢)の評価、超音波エコーを用いた血管内皮機能の評価や各部位の血流量・血管径の評価、体格、筋力、柔軟性、歩行能力、有酸素性運動能力(最大酸素摂取量)、最大無酸素性パワーなどの評価、低酸素環境下への応答性と運動実施能力の評価、血中物質濃度(医療従事者との連携)の評価、客観的な身体活動や外出状況の評価が実施できる。

村木 祐太

単一画像からの露出補正

HDRは露光の異なる複数枚の画像を用いることで視認性を回復する手法であり,広く利用されている.しかし,移動する被写体において不向きであるとともに,過去に撮影された画像に使用することができない.そこで本研究では,一枚の画像から疑似的に多重露光画像を生成 し,それらを合成することで視認性の回復を行う手法を提案する.本手法は,自然界の色情報を完全に損失していない画像を対象とし,エッジ情報を用いて明度を自動調整することで,疑似多重露光画像を生成する.

姜 長安

非把持双腕ロボットによる摩擦力補償無しでの抱きかかえ制御

本研究では,力学的な本質を失わず,3次元運動を2次元運動に簡略化し,要介護者を一つの関節を持った2リンクの物体とみなす.そして,非把持双腕ロボットアームとリンクの間の静止摩擦を利用し,リンクがロボットアームから滑り落ちないための安定領域を求め,最も滑り落ちにくい角度を求める.得られたロバスト角度を用いて,ロボットの抱きかかえ制御を行い,リンクが動いてもリンクの安定支持が実現できることを示す.

川原 幸一

新規細胞老化抑制剤|アンヒドロフルクトース

正常細胞は一定の分裂・増殖の後に停止する。この現象を細胞老化といい、分裂を停止した細胞を老化細胞という。特徴として、肥大化とsenescence-associated βガラクトシダーゼ(SA-β-gal)活性が見られる。 老化細胞は無害で、がん化もしないと言われていた。最近、老化細胞は炎症性サイトカインを分泌し、臓器・組織機能低下・障害を引き起こし、多様な加齢性疾患をもたらすことが判明した。さらにガン化の誘導にも関与している。 細胞の老化を抑制することは、現在の日本の超高齢社会において重要である。

瀬尾 昌孝

リース機器の循環型物流における需要予測と在庫最適化

出荷と撤去・回収の存在する循環型物流において,最適化技術を利用して需要の期待値を予測するとともに,突発需要等の変動を確率分布を用いて予測した.これにより倉庫や販売店など,全国に点在する数十拠点を対象に在庫最適化を行った.実際の物流システムにも採用され,実務担当者による運用からさらにコストを低減することが可能となった.

吉村 勉

高速通信用発振器の相互干渉解析と自動補正に関する研究

近年の高速・高密度の大規模集積回路において,内蔵する発振器の性能がクロック同期系デジタル回路の処理速度に大きな影響を与える。そこで問題となるのが複数の発振器間の相互干渉である。私たちは今まで発振器の干渉ノイズのモデル化およびその実証と,位相同期回路における干渉ノイズの影響について研究してきた。特に完全同期にある発振器間の相互干渉において,小規模の補正回路でその影響を低減する手法を考案し,いくつかの知見を独自に得ている。本研究ではその知見をさらに一般的な凖同期の相互干渉の低減に適用し,今までにない新しい手法での相互干渉の影響削減の提案を行いたいと考えている。

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