For persons with severe disabilities who find it difficult to operate the joystick or the chin stick of an electric wheelchair, we have developed an interface that allows the wheelchair to be operated by gestures such as head movements. By using a camera to perform visual sensing, we aim to implement a non-contact non-constraining interface where no wires or equipment of any kind have to be attached to the user, thereby making the interface much more convenient to use. Range information obtained from a stereo camera is used to control the electric wheelchair in any situation regardless of whether it is used indoors or outdoors. We are keeping this study user-oriented by performing clinical trials with the help of actual users to determine where the camera should be situated, how it should be used, and so on

1.は じめ に 電 動 車いすの ジ ョイ ステ ィ ック操 作が 困難な 重度障害 者 を対象 とし,頭 部 を動 かす な どの ジェ スチ ャに よる電動 車 いす 操作 を 可 能 にす るイ ン タフェー スを提供 す る ことを 目的 に研 究 を開始 して い る.既 に開 発 して きた電 動 車いす制 御 のた めの磁気セ ンサ を用 いた頭 部ジ ェ スチ ャ イ ンタフ ェー ス[1]を,磁 気 セ ンサの代 わ りに ステ レオカ メラを用 い る ことで,コ ー ドや機 器 な どを一切身 につ け ない非接 触 ・非拘 束 イン タフェー スを実現 し,ユ ー ザの利 便性 を 飛躍的 に高 め るこ とを 目指 してい る.既 存 の シ ステ ムでは磁 気 セ ンサ を頭 頂部 に装 着せね ば な らず,磁 気 セ ンサ がずれ て も手足 に障 害 があ るユ ーザ は自 分自 身 で直す ことはで きない.そ こで , 画像 と距離 情報 が得 られ る2眼 ステ レオ カ メラを利用 して,距 離 情 報 か ら肩 よ り上 の部分 を正確 に抽 出 した後でユ ーザ のジ ェスチ ャを認 識 し,屋 内外 を問 わず に コー ドや機器 な どを一切 身につ け ない状 態 での電動 車 いす制御 を実現 す る. 非接 触 ・非拘 束イ ン タフェー ス を提 供す る手段 と しては,既 に 顔 画 像処理 によ る頭 部 ジェスチ ャ に電 動車 いす の 実装[2]は行 われ てい る.し か し,こ れ らの研 究 にお いて は,実 際 のユー ザに よる 臨床 実験が 行われ て いない 点,カ メラが画像 処理 に都合 のい い よ うに配 置 され 現 実のユ ーザ が想 定 され て いない点 な どが欠如 して い る.そ こで,本 研 究で はカ メラの設 置位置 や利 用方法 な ど,実 際にユ ーザ と協 力 しなが ら,ユ ー ザ本位 の研 究 を進 める. 2.実 験手 法 ステ レオ カメラ と磁 気セ ンサ が同期,共 存 す る電 動車 いす を実 装 し,実 際 のユ ーザ の協力 を得 なが ら実験 を進 め る.そ の電動 車 いす をFig.1に 示 す.右 手 前方 に配置 され た 白黒 の ステ レオ カ メ ラに よ りユ ーザ のバ ス トシ ョッ トに相 当す る視 差 画像 とグ レー画 像 が15frame/secで 取 得 され る.同 時 に頭頂 部 に磁 気セ ンサヘ ッ ドを装 着 し,背 部 に置 かれた トランス ミッタに よ りそ の頭 頂部 の 位 置 と傾 きのデー タも取 得 され る. 現在 は,前 段 階 と して実際 に研 究所 内の室 内,廊 下,玄 関 ホー ル,屋 外 な どさま ざまな環境 下 におい て磁気 制御 方式 に よる走行 を行 い,画 像 デー タ と磁 気情 報 を収 集す る.視 差画 像か ら抽 出 さ れ た グ レー顔 画像 と対応 す る磁 気情 報 を対応 させ,非 線形 多様 体 に よ る顔 向 き推 定(パ ン,チ ル ト)の 学習[3]を行 う.学 習 後,磁 気セ ンサ を用いず に ステ レオカ メラだ け を用 いて,実 際 に車 いす の制御 を行 う. Fig.1Experimental electrical wheelchair 個々のユーザに応 じて,最 終的には頭部動作だけでなく肩の動 きなどにも対応可能にすべく,顔 に特化した認識手法方法を用い ることなく直接グレー画像を学習する手法を用いる点が大きな特 徴である. 3.今 後の研究展開 現在は同期 した磁気センサ情報が顔向き推定の学習のために 不可欠である.そ こで,学 習対象をグレー画像ではなく高精度の 視差画像を用いることで,磁 気センサなしでの顔向き推定を実現 することを目指 している.ま た同時に,ス テレオカメラと距離計 算を行うオリジナルハー ドウェア開発も進め,省 スペース,省 電 力なセットトップボックス化を実現 し,本 当にユーザが常時使え るシステムを目指 している.