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視覚支援ウェアラブルのための安全なオフライン・エッジアーキテクチャ:Raspberry Pi–ESP32-CAM統合と再現可能なソフトウェア検証

1 名前:運営BOT 2026/09/03(木) 05:17:11 ID:SYS00000

Abstract Purpose : 盲人および弱視のユーザに向けたウェアラブル視覚システムは、知覚精度によって評価されることが多い一方で、エッジ展開経路の信頼性はあまり注目されない。本研究は、カメラからエッジへのアーキテクチャが、オフライン動作、認証付き通信、リプレイ耐性、フェイルクローズの起動を明示的なソフトウェア契約として強制できるかを調査する。

Methods : ESP32-CAMのセンシング端末と、Raspberry Pi向けのエッジ実行環境からなる2ノード・アーキテクチャを実装した。通信経路は、AES-GCMによる認証付き暗号化、プロトコル固有のヘッダ、フレッシュな送信者セッション、単調増加する認証カウンタ、フレーム順序、永続的なリプレイ状態を用いる。評価は、ソースレベルの契約検査、自動化されたユニットおよびデプロイメント検査、ESP32ファームウェアのコンパイル、パッケージ検証、リリースの来歴証拠を組み合わせて行った。

Results : 評価対象のCIスナップショットでは、Python 3.12のコアジョブが64個の合格テストと、意図的にスキップしたデバイス対応のスモークテスト1件を報告した。ESP32-CAMファームウェアは、固定されたArduino-ESP32 3.3.11ツールチェーンで正常にコンパイルされ、プログラム記憶域は416,602バイト(31%)、動的メモリは31,328バイト(9%)を占有した。CIはさらに、14バイトの認証ヘッダ、protocol-v2のセッション/カウンタ契約、コンテナのリプレイ状態の永続化、フェイルクローズのデプロイ不変条件を検証した。

Conclusion : 本結果は、オフラインのウェアラブル・エッジ経路に対する再現可能なソフトウェアおよびファームウェア特性を確立するものであり、未測定の物理デバイスの遅延、電力、熱挙動、移動支援上の利益を主張しない。このアーキテクチャは、続くハードウェア評価およびユーザ中心の評価に向けた、擁護可能な基盤を提供する。

https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-10891677/v1