JP2013255742A - 感性評価装置、方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】被検者の動きを制約することなく、ストレスフリーな状態で感性を評価する。
【解決手段】眼鏡５０の鼻パッド及びテンプルの中央付近に検出部１２としての温度センサ及び湿度センサを設け、被検者の生体情報として、被検者の鼻部分及びこめかみ部分の各々についての体温、体表面湿度、外気温と体温との差、及び外湿度と体表面湿度との差を検出する。制御部１６が、検出部１２で検出された生体情報に対して相関行列に基づく主成分分析を行って、予め求めた生体情報と感性との関係を示す領域が設定された主成分空間に生体情報が示すデータをプロットし、データがプロットされた領域に基づいて、被検者の感性を評価する。
【選択図】図２

Description

本発明は、感性評価装置、方法、及びプログラムに係り、特に、被検者の生体情報に基づいて感性を評価する感性評価装置、方法、及びプログラムに関する。

従来、被検者から取得した生体情報を用いて、被検者の感性を評価することが行われている。

例えば、被検者の頭皮の複数の部位に装着された電極から脳波を検出する脳波検出器、被検者の右眉毛上及び眼下部位に装着された電極から眼筋電位を検出する眼筋電位検出器、心拍を検出する心拍検出器、被検者の所定部位に装着された熱電対から体表温度を検出するデジタル体温計、並びに、サーモグラフィカメラ及びサーモグラフィカメラで撮影された画像を解析するコンピュータで構成され、被検者の体表温度を検出するサーモグラフィ装置を含んで構成された感性評価装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の感性評価装置では、被検者に装着された各検出器及びサーモグラフィ装置により検出された各生体情報を用いて、被検者の感性を評価している。

特開２０１１−１２０８２４号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術では、感性評価に必要な生体情報を取得するために、各種検出器を被検者に装着しているため、被検者にとっての負担が大きい、という問題がある。

また、サーモグラフィ装置によって生体情報を検出する場合には、被検者がサーモグラフィカメラの撮影範囲内に存在する必要があるため、被検者の動きが制約されてしまう、という問題がある。

本発明は上記問題点を解決するために成されたもので、被検者の動きを制約することなく、ストレスフリーな状態で感性を評価することができる感性評価装置、方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の感性評価装置は、被検者が頭部に装着して使用する装着具を装着した場合に該被検者と接触する該装着具の部位に設けられ、前記被検者の感性に影響する生体情報を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記被検者の生体情報と、予め求めた生体情報と感性との関係とを比較して、前記被検者の感性を評価する評価手段と、を含んで構成されている。

頭部に装着して使用する装着具としては、例えば、眼鏡、ゴーグル、カチューシャ、ヘアバンド、帽子、ヘッドホン、かつら、マスク等がある。

本発明の感性評価装置によれば、被検者が頭部に装着して使用する装着具を装着した場合に被検者と接触する装着具の部位に設けられ検出手段により、被検者の感性に影響する生体情報が検出される。そして、評価手段が、検出手段により検出された被検者の生体情報と、予め求めた生体情報と感性との関係とを比較して、被検者の感性を評価する。

このように、頭部に装着して使用する装着具に設けられた検出手段により検出された生体情報を用いて感性を評価するため、被検者の動きを制約することなく、ストレスフリーな状態で感性を評価することができる。

また、前記検出手段は、温度、湿度、及び加速度の少なくとも１つを検出することができる。装着具と接触する部分から検出されるこれらの生体情報は、感性評価生理指標として有効性の高い脳波との相関が高く、これらの生体情報を用いて精度良く感性を評価することができる。

また、前記検出手段は、前記被検者の生体情報として、前記被検者の鼻部分及び頭部皮膚表面の少なくとも一方の体温及び湿度を検出することができる。鼻部分及び頭部皮膚表面の体温及び湿度は、感性を評価する上で特に有用な生体情報である。例えば装着具としての眼鏡やゴーグルの鼻パッド部分やマスクの上端に検出手段を設けることにより、この有用な情報である鼻部分の体温や湿度を容易に検出可能である。また、例えば装身具としてのカチューシャ、ヘアバンド、帽子、ヘッドホン、かつら等の頭部皮膚表面と接触する部分に検出手段を設けることにより、この有用な情報である頭部皮膚表面の体温や湿度を容易に検出可能である。

また、本発明の感性評価装置において、前記評価手段を前記装着具に設けてもよいし、前記検出手段により検出された前記被検者の生体情報を、前記装着具以外の位置に設けられた前記評価手段へ送信する送信手段を含んで構成するようにしてもよい。

また、前記評価手段は、被検者に複数の感性の各々に対応した異なる刺激の各々を与えたときに前記検出手段で検出された学習用生体情報に対して相関行列に基づく主成分分析を行った主成分空間上の前記学習用生体情報の分布、及び前記学習用生体情報が検出されたときに前記被検者に与えられていた刺激に対応する感性に基づいて、前記主成分空間に設定された前記複数の感性の各々に対応した領域と、前記検出手段により検出された評価対象の被検者の対象生体情報に対して相関行列に基づく主成分分析を行って、前記領域が設定された主成分空間に前記対象生体情報を投影することにより、前記被検者の感性を評価することができる。これにより、被検者の感性を定量的に精度良く評価することができる。

また、本発明の感性評価方法は、被検者が頭部に装着して使用する装着具を装着した場合に該被検者と接触する該装着具の部位に設けられた検出手段が、前記被検者の感性に影響する生体情報を検出し、評価手段が、前記検出手段により検出された前記被検者の生体情報と、予め求めた生体情報と感性との関係とを比較して、前記被検者の感性を評価する方法である。

また、本発明の感性評価プログラムは、コンピュータを、被検者が頭部に装着して使用する装着具を装着した場合に該被検者と接触する該装着具の部位に設けられた検出手段により検出された前記被検者の感性に影響する生体情報を取得する取得手段、及び前記取得手段により取得された前記被検者の生体情報と、予め求めた生体情報と感性との関係とを比較して、前記被検者の感性を評価する評価手段として機能させるためのプログラムである。

以上説明したように、本発明の感性評価装置、方法、及びプログラムによれば、頭部に装着して使用する装着具に設けられた検出手段により検出された生体情報を用いて感性を評価するため、被検者の動きを制約することなく、ストレスフリーな状態で感性を評価することができる、という効果が得られる。

本実施の形態に係る感性評価装置の外観斜視図である。 本実施の形態に係る感性評価装置の構成を示す概略図である。 感性刺激シーケンスを示すイメージ図である。 第一主成分及び第二主成分の揺らぎを示す図である。 本実施の形態で用いられる生体情報及び脳波の各成分の因子負荷量ベクトルを示す図である。 本実施の形態における学習処理ルーチンの内容を示すフローチャートとである。 感性評価用学習モデルの生成を説明するための図である。 本実施の形態における感性評価処理ルーチンの内容を示すフローチャートとである。

以下、図面を参照して、本発明の感性評価装置の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態では、被検者が頭部に装着して使用する装身具として眼鏡を適用する場合を例に説明する。

図１に本実施の形態に係る感性評価装置１０の外観斜視図、図２（ａ）に本実施の形態に係る感性評価装置１０の構成を概略的に示した斜視図、同図（ｂ）に（ａ）の紙面上側から見た平面図を示す。図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る感性評価装置１０は、被検者が装着する眼鏡５０に設けられる。感性評価装置１０は、被検者から生体情報を検出する検出部１２、スイッチ等で構成され、各種操作情報を入力するための操作部１３、液晶パネルやＬＥＤ等で構成され、感性の評価結果を表示するための表示部１４、及び感性評価装置１０を制御する制御部１６を備えている。

検出部１２は、温度センサ及び湿度センサで構成されており、図２に示すように、眼鏡５０の鼻パッド及びテンプルの中央部付近に設けられる。温度センサ及び湿度センサの形状は被検者への負担を考慮してシート状とするのが好ましい。検出部１２は、被検者の生体情報として、被検者の体温及び発汗状態等を示す体表面湿度を検出する。検出部１２が設けられる鼻パッドは被検者の鼻部分と接触する部分であり、テンプルの中央部付近は被検者のこめかみと接触する部分である。温度センサ及び湿度センサを設ける位置は、眼鏡５０と被検者の頭部とが接触する部分であれば上記の位置に限定されない。また、体温及び体表面湿度の参照として、外気温度及び外気湿度を検出するための温度センサ及び湿度センサも眼鏡５０のいずれかの部分に設ける。また、検出部１２として、加速度センサを設けてもよく、加速度センサにより被検者の頭部の動きを検出するようにしてもよい。検出部１２で検出されたデータは、各々デジタルデータとして制御部１６に入力される。

制御部１６は、感性評価装置１０全体の制御を司るＣＰＵ、後述する学習処理及び感性評価処理等の各種プログラムを記憶した記憶媒体としてのＲＯＭ、ワークエリアとしてデータを一時的に格納するＲＡＭ、各種情報が記憶された記憶手段としてのメモリ、及びこれらを接続するバスを含んで構成されている。また、データの送受信を行うための通信部を含んで構成してもよい。

ここで、検出部１２により検出される生体情報について、感性相関生理指標として有効性が高い脳波と比較しながら説明する。

本実施の形態に係る感性評価装置１０が設けられた眼鏡５０と、脳波３電極ヘッドギアとを装着した被検者に、視聴覚場面刺激提示試験（岩淵、小柴ら、“個性的感性の神経工学的評価の試み 〜 脳波、心拍、体表温度計測と感情の相関解析 〜”、電子情報通信学会、vol. 109, no. 253, TL2009-26, pp. 7-10, 2009年10月）を改編して、図３に示すように、９７場面の視聴覚的刺激を感性刺激シーケンスとしてディスプレイ及びスピーカから被検者に提示しながら各生体情報を取得した。感性刺激シーケンスの各９７場面間の変動における健常な男女成人被検者３人の動態同期性により、本実施の形態において検出される生体情報について評価する。

ここでは、本実施の形態において検出される生体情報として、被検者の鼻部分の体温、並びに、こめかみ部分の体温、体表面湿度、外気温とこめかみ部分の体温との差（以下、Δ温度と表記する）、及び外湿度とこめかみ部分の体表面湿度との差（以下、Δ湿度と表記する）を用いる。また、被検者の感性に影響を与える要因として、上記のΔ温度及びΔ湿度を取得するために検出される外気温及び外湿度のデータも個別のデータとして扱う。また、比較としての脳波は、脳波Ｃ３α、Ｃ３β、Ｃ３θ、Ｃ４α、Ｃ４β、Ｃ４θ、Ｃｚα、Ｃｚβ、Ｃｚθを用いる。

これらの生体情報に対して相関行列に基づく主成分分析を行った第一主成分及び第二主成分について、感性刺激シーケンス（全９７場面）に対する揺らぎを図４に示す。第一主成分及び第二主成分の各々について、揺らぎの増減の傾き及び正負を対象に、被検者３人のデータが一致する場面（３人のデータとも正または負の場合）の確率を評価したところ、感性誘起場面で第一主成分では８０％、第二主成分ではさらに多く８７％を達成した。このように、３者のデータの揺らぎの同期性が定性的に捉えられる。

また、上記の主成分分析に寄与する各成分の因子負荷量を、平均中心から伸びるベクトルとして表示した因子負荷量ベクトルを図５に示す。同図に示すように、脳波Ｃ３β及びＣ４βの成分と逆相関方向に鼻部分の体温（図中「メガネ鼻温度」）の成分が表出している。また、メガネ鼻温度の成分と独立な垂直相関方向に外気温（図中「メガネ外気温」）及びΔ温度（図中「メガネΔ温度」）と、外湿度（図中「メガネ外湿度」）及びΔ湿度（図中「メガネΔ湿度」）とが表出している。さらに、メガネ外気温及びメガネΔ温度とメガネ外湿度及びメガネΔ湿度とは逆相関方向に表出している。このように、眼鏡５０に装着された検出部１２から検出された生体情報に関わる複数成分が互いに垂直に表現された。

このことは、感性相関生理指標として有効な脳波成分がつくる座標系に対し、脳波を計測することなく、本実施の形態において検出される生体情報を用いて感性を評価することができることを示唆する。

次に、図６を参照して、本実施の形態に係る感性評価装置１０における学習処理ルーチンについて説明する。本実施の形態では、感性の種類を「快」、「不快」及び「矛盾」とした場合について説明する。

ステップ１００で、被検者に「快」、「不快」及び「矛盾」の各々に対応した刺激として各種の映像及び音声を与えたときに検出された生体情報を、学習用生体情報として取得する。具体的には、提示される映像及び音声は、「快」に対応した刺激、「不快」に対応した刺激、及び「矛盾」に対応した刺激が、十数秒〜数十秒単位で切り替わるように編集されている。

また、被検者には、本実施の形態に係る感性評価装置１０を設けた眼鏡５０を装着すると共に、脳波検出器の複数の電極を頭皮に装着する。そして、上記に示すような刺激が被検者に与えられているときに、検出部１２及び脳波検出器で被検者の生体情報を３０分計測する。ここで取得される生体情報は、検出部１２により検出される被検者の鼻部分及びこめかみ部分の各々についての体温、体表面湿度、Δ温度、及びΔ湿度と、脳波検出器により検出される脳波である。各々の生体情報の検出間隔は、生体情報の特性やその検出器の特性等によって、適切な時間間隔を設定する。例えば、脳波は２ｍ秒毎、温度及び湿度は１０秒毎等の時間間隔を設定することができる。このように検出された生体情報の各々を取得する。

次に、ステップ１０２で、取得した生体情報を処理する。脳波は、５００Ｈｚデジタル信号として取得して、５０Ｈｚローパスフィルター処理後、４．０９６秒毎に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、そのパワースペクトルを周波数成分（δ波：１−４、θ波：４−８、α波：８−１３、β波：１３−４０［Ｈｚ］）毎に解析処理する。温度及び湿度は、例えば１０秒間隔の検出値の間を線形補完により計算して、脳波の処理の時間幅と整合させる。

次に、ステップ１０４で、生体情報を検出した３０分のうち、被検者本人のアンケート回答により、「快」、「不快」及び「矛盾」のいずれかの感性が認められた代表的な各１分間の生体情報を抽出し、抽出された生体情報に対して、相関行列に基づく主成分分析を行って、生体情報の各々を１つの統合データに統合し、統合データを図７（ａ）に示すような主成分分析の第１、第２主成分空間にプロット（投影）する。

なお、生体情報の代表的な部分を抽出することなく、取得した全ての時間の生体情報を用いるようにしてもよい。また、生体情報を検出中の被検者の様子、すなわち刺激を与えられているときの被検者の様子をカメラ等を用いて記録しておき、代表的な各１分間を抽出する際に、被検者本人のアンケート回答のみでなく、記録された被検者の様子を確認して、感性表現が認められた時間の生体情報を抽出するようにしてもよい。

次に、ステップ１０６で、分散楕円近似法により、主成分空間に感性毎の楕円形状の領域を設定する。具体的には、図７（ｂ）に示すように、プロットされた統合データの主成分空間上の分散を分散楕円で近似する。すなわち、感性毎の統合データのプロットについて分散共分散行列による主成分分析を行い、統合データの分布の平均を中心に、第１主成分固有値の１／２乗値を乗じた第１固有ベクトル正負方向の両端を長軸とし、第２主成分固有値の１／２乗値を乗じた第２固有ベクトル正負方向の両端を短軸とする分散楕円を得て、分散楕円で分散の空間位置と広がりを近似する。このように近似された分散楕円が、感性毎の領域として主成分空間に設定されて、処理を終了する。なお、この感性毎に楕円形状の領域が設定された主成分空間を感性評価用学習モデルという。

次に、図８を参照して、本実施の形態に係る感性評価装置１０における感性評価処理ルーチンについて説明する。

ステップ１２０で、感性評価装置１０が設けられた眼鏡５０を装着した被検者から検出された複数の生体情報を、対象生体情報として取得する。ここで取得される生体情報は、被検者の鼻部分及びこめかみ部分の各々についての体温、体表面湿度、Δ温度、及びΔ湿度である。また、被検者の感性に影響を与える要因として、外気温及び外湿度のデータも取得する。以下、生体情報には外気温及び外湿度も含むものとして説明する。

次に、ステップ１２２で、上記学習処理のステップ１０２と同様に、取得した生体情報を処理する。

次に、ステップ１２４で、上記学習処理のステップ１０４と同様に、取得及び処理した生体情報に対して、相関行列に基づく主成分分析を行って、生体情報の各々を１つの統合データに統合し、統合データを上記学習処理で生成した感性評価用学習モデルにプロットする。

次に、ステップ１２６で、プロットされた統合データ、及び感性評価用学習モデルが示す主成分空間に設定された領域に基づいて、被検者の感性を評価し、評価結果を表示部１４に表示する。例えば、プロットされた統合データがどの感性の楕円領域に含まれるか、または近いかにより、「快」、「不快」及び「矛盾」のいずれかを示す文字やアイコンを液晶パネルに表示したり、「快」、「不快」及び「矛盾」に対応した色のＬＥＤを発光させたりすることができる。

以上説明したように、本実施の形態の感性評価装置１０によれば、感性を評価するために必要な生体情報を検出する際に、脳波検出器等を装着する必要がなく、また、サーモグラフィカメラの撮影範囲内で行動しなければならない等の制約もないため、被検者の動きを制約することなく、ストレスフリーな状態で感性を評価することができる。

また、眼鏡と顔とが接触する部分から検出される体温や体表面湿度等の生体情報は、感性相関生理指標として有効性が高い脳波との相関が高いため、体温や体表面湿度等の生体情報を脳波の代用として、精度の高い感性評価を行うことができる。

なお、上記実施の形態では、頭部に装着して使用する装着具として眼鏡を例に説明したが、その他にもゴーグル、カチューシャ、ヘアバンド、帽子、ヘッドホン、かつら、マスク等の装着具にも本発明を適用可能である。

また、上記実施の形態では、評価結果を表示部に表示する場合について説明したが、通信部を介して接続された外部装置に評価結果を出力するようにしてもよい。例えば、エアコンディショナーや照明機器の制御装置等の外部装置へ評価結果を出力して、評価結果に基づいて、被検者の感性に応じた温度制御や調光制御等を行うようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、感性を評価する処理を実行する制御部も眼鏡に設ける場合について説明したが、制御部はパーソナルコンピュータ等の外部装置として構成し、検出部で検出された生体情報を、無線通信または有線通信により制御部へ送信するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、分散楕円近似法を用いて、感性毎の領域を設定する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、主成分空間が感性毎に分類されるような境界線を設定するような方法でもよい。

また、上記実施の形態では、評価する感性の種類を「快」、「不快」及び「矛盾」とする場合について説明したが、これに限定されない。例えば、感性の種類を「快」及び「不快」の２種類としてもよいし、より詳細な複数の種類に分類するようにしてもよい。

１０ 感性評価装置
１２ 検出部
１３ 操作部
１４ 表示部
１６ 制御部
５０ 眼鏡

Claims (8)

1. 被検者が頭部に装着して使用する装着具を装着した場合に該被検者と接触する該装着具の部位に設けられ、前記被検者の感性に影響する生体情報を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記被検者の生体情報と、予め求めた生体情報と感性との関係とを比較して、前記被検者の感性を評価する評価手段と、
   を含む感性評価装置。
2. 前記検出手段は、温度、湿度、及び加速度の少なくとも１つを検出する請求項１記載の感性評価装置。
3. 前記検出手段は、前記被検者の生体情報として、前記被検者の鼻部分及び頭部皮膚表面の少なくとも一方の体温及び湿度を検出する請求項１または請求項２記載の感性評価装置。
4. 前記評価手段を前記装着具に設けた請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の感性評価装置。
5. 前記検出手段により検出された前記被検者の生体情報を、前記装着具以外の位置に設けられた前記評価手段へ送信する送信手段を含む請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の感性評価装置。
6. 前記評価手段は、被検者に複数の感性の各々に対応した異なる刺激の各々を与えたときに前記検出手段で検出された学習用生体情報に対して相関行列に基づく主成分分析を行った主成分空間上の前記学習用生体情報の分布、及び前記学習用生体情報が検出されたときに前記被検者に与えられていた刺激に対応する感性に基づいて、前記主成分空間に設定された前記複数の感性の各々に対応した領域と、前記検出手段により検出された評価対象の被検者の対象生体情報に対して相関行列に基づく主成分分析を行って、前記領域が設定された主成分空間に前記対象生体情報を投影することにより、前記被検者の感性を評価する請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の感性評価装置。
7. 被検者が頭部に装着して使用する装着具を装着した場合に該被検者と接触する該装着具の部位に設けられた検出手段が、前記被検者の感性に影響する生体情報を検出し、
   評価手段が、前記検出手段により検出された前記被検者の生体情報と、予め求めた生体情報と感性との関係とを比較して、前記被検者の感性を評価する
   感性評価方法。
8. コンピュータを、
   被検者が頭部に装着して使用する装着具を装着した場合に該被検者と接触する該装着具の部位に設けられた検出手段により検出された前記被検者の感性に影響する生体情報を取得する取得手段、及び
   前記取得手段により取得された前記被検者の生体情報と、予め求めた生体情報と感性との関係とを比較して、前記被検者の感性を評価する評価手段
   として機能させるための感性評価プログラム。