二輪車用HMDにおける 表示情報と表示位置の検討

Transcript

1. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. 二輪車用HMDにおける 表示情報と表示位置の検討 長崎大学 情報データ科学部 庭木 啓吾 2026/03/07 情報処理学会 第88回全国大会
2. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. 研究背景 • 二輪車は四輪車と比べて 死亡率が約4倍 • 出会い頭や右直事故が多く 認知の遅れが原因 • 視線移動も多く 瞬間的な脇見が重大事故に直結 2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 自動車乗車中 一般原付乗車中 自動二輪車乗車中 致死率（%） e-Stat 交通事故の発生状況（2024年）より作成
3. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. 本研究の位置づけ • HMD（ヘッドマウントディスプレイ） • 視線移動を最小化し、 前方を見ながら情報の確認が可能 • 本研究では光学透過方式の使用を想定 （運転の妨げにならないように） 3 技術 課題 本研究でのアプローチ 従来手法 （メーター/スマホ） ・大きな視線移動と焦点調節が必要 ・前方不注意を誘発 （HMDを用いて視線移動を最小化し、 解決を目指す（前提）） 次世代手法 （HMD） ・視界の妨げ ・認知負荷の増大 HMDがもたらす新たな認知課題に対し、 最適な「表示情報」と「表示位置」を 明らかにする
4. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. 本研究の目的 【本研究の目的】 運転の邪魔をせずに、ライダーの安全性と 快適性を高めるHMD表示の実現 • 要件1: 邪魔をしない（低負荷性） • 運転への集中を妨げず、過度な認知負荷を与えないこと • 要件2: 安全性 • 危険を予測・回避するための情報を適切に提供し、 事故を未然に防ぐアクティブセーフティに貢献すること • 要件3: 快適性 • ナビゲーションなどの運転付随タスクを容易にし、 身体的・精神的負担を軽減すること 4
5. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. 引用: Woka Rider, https://www.youtube.com/watch?v=BKygZ595b0I&ab_channel=WokaRider 9:30 43 km/h 200m → ゴールイメージ 5 時刻 ナビゲーション 時速 制限速度 死角接近警報 「何を」「どこに」表示するかが重要
6. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. 表示情報について（予備調査） • 二輪車の運転には様々な情報が必要 • 表示の優先度は情報により様々 • 状況によっても優先度は変わる • 常時表示の必要性、確認頻度、重要度、緊急度を答えてもらうアンケートを実施 • 結果について、主成分分析（PCA）を行った 6 カテゴリ 情報 走行 速度、エンジン回転数、ギアポジション、燃料残量 ナビゲーション 次の案内、目的地まで 警告 車両接近警告 環境 制限速度、渋滞情報、外気温、時計 通信 スマホ通知 車両 バッテリー電圧、水温/油温、タイヤ空気圧
7. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. 表示情報について（結果） • 「重要かつ常時必要なもの（速度等）」 • 「緊急性が⾼いもの（警告等）」 • 「能動的に確認するもの（ナビ等）」 7 分類ごとの適した表示位置 を明らかにする 主成分分析の結果
8. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. 実験の目的と環境 • 目的: HMD表示の基礎的な認知特性を明らかにすること • 環境 • ライディングシミュレータ: Assetto Corsa • 走行データを外部から取得可能 • 周辺視野を確保するため、スクリーンに投影 • HMD: XERAL Air 2 Ultra • 軽量 • 光学透過方式 • 表示は頭の動きに追従 8 素早く気づけるか？ 正確に読み取れるか？ 運転への影響はどの程度か？
9. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. 実験手順と評価指標 • 実験手順 • シミュレーター上で教習所を模したコースを二輪車で周回（主タスク） • 法規走行と直線区間時速60kmを指示 • HMDに情報をランダムに提示 • 種類（矢印、標識、数字の3水準） • 位置（3 x 3の9水準） • 情報に気づき次第、コントローラーの ボタンを押下（副タスク） • ただし、運転操作が最優先 • 評価指標 • 反応時間（素早く気づけるか？） • 正答率（正確に読み取れるか？） • ハンドル・アクセル操作などのブレ （運転への影響はどの程度か？） 9 情報の種類 正答（L ボタン） 正答（R ボタン） 矢印 標識 数字
10. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. 実験システムの構築（ソフトウェア） • Assetto Corsa • ライディングシミュレータ • 走行データを共有メモリに書き込み • 制御部（Python） • 実験全体の制御 • 共有メモリにアクセスし、 走行データを取得 • 入力の監視 • 結果の記録 • 表示部（HTML, CSS, JavaScript） • 制御部の指示に従って刺激を表示 • WebSocketで通信 • レスポンシブ対応 10
11. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. 実験結果と考察（情報の種類） • 2要因被験者内分散分析 • 「情報の種類」の主効果: 有意 • 「数字」は「矢印」および「標識」 に対して有意に反応時間が長い • 「矢印」「標識」「数字」の順に 平均反応時間が長い 11 • 「矢印」のような図形情報は 直感的に意味を理解できる • 「数字」は意味を解釈する 必要があるため反応が遅れた 浅い処理レベルで即座に意味を理解できる「図形情報」が適している 情報の種類別反応時間
12. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. 実験結果と考察（表示位置） • 2要因被験者内分散分析 • 「表示位置」の主効果: 補正前で有意傾向 • 上部の反応時間が長くなる傾向 • 主観評価 • 中心が見やすい • 「下段・左」が見にくい 12 • 垂直方向は上部を避けるべき[1][2] • 路面状況を確認しているため • 水平方向は左側を避けるべき[1][2] • 左側通行では反応が遅れやすい 「中下段・右」への配置が望ましい 表示位置別の平均反応時間（右） 表示位置別の評価数（下） [1] Y. Seyaら, “Useful field of view in simulated driving …”, i-Perception, 2013. [2] A. Biswasら, “Characterizing Driversʼ Peripheral Vision …”, IEEE IV, 2023.
13. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. 実験結果と考察（運転挙動への影響） • 情報提示中（タスク）と 非提示（ベースライン）の運転挙動の ばらつき（標準偏差）を比較 • 速度: 有意に減少 • ブレーキ量: 有意に減少 13 • 速度とブレーキ量のばらつきが減った • 表示の確認により、運転操作が硬直した • 突発的な事象への回避行動の遅れに 繋がるリスクがある 運転負荷に応じた情報表示の制御が必要 運転挙動の標準偏差の比較
14. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. • 配色とコントラストの問題 • 「青色の標識が見にくい」 • 「背景と同化して気づきにくい」 • 情報の種類と表示形式 • 「矢印は進行方向に対応した位置 （例: 右折時は右側）に表示されるべき」 • 「数字は常時表示が良い」 14 実験結果と考察（自由記述） • 光学透過方式ではコントラストの確保が重要 • 刺激の位置と意味が一致すると反応が早くなる「空間的適合性」 環境光に耐えうる コントラストの確保 空間的適合性を 考慮した情報表示
15. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. • NASA-TLX（主観的な精神的作業負荷） • ベースラインが最も作業負荷が小さい • タスク時は増加する • 「作業成績」では逆転 → 尺度の定義を誤解 • 視認性・理解度・妨害感の主観評価 • 気づきやすさ: 「標識」の評価が低い（配色の影響） • 理解しやすさ: 「矢印」が最⾼評価（客観データと一致） • 妨害感: 「数字」が最も運転を妨害しない （データとは対照的） → 表示色や運転への集中度などが複合的に影響 15 実験結果と考察（主観評価）
16. Copyright © 2019 School of Information and Data Sciences, Nagasaki University, All Rights Reserved. 16 結論と今後の課題 本研究ではシミュレータを用いて、 表示情報と表示位置がライダーの認知反応や運転挙動に及ぼす影響について評価した 1. 情報の種類: 反応時間は以下の順で長い 「矢印」<「標識」<「数字」 2. 表示位置: 「上段・左」において著しい反応遅延 3. 運転挙動: 注視により操作が一時的に硬直 今後の課題 • 被験者数の拡大 • 実車環境における検証 • 実際のUI作成 HMDインターフェース設計への提言 1. 直感的な「図形情報」の採用 2. 「中下段・右」を中心としたレイアウト 3. 運転負荷に応じた動的な情報制御 4. 環境光に耐えうるコントラストの確保 5. 空間的適合性の考慮