JPH0738706B2 - Video display system - Google Patents
Video display systemInfo
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- JPH0738706B2 JPH0738706B2 JP5894891A JP5894891A JPH0738706B2 JP H0738706 B2 JPH0738706 B2 JP H0738706B2 JP 5894891 A JP5894891 A JP 5894891A JP 5894891 A JP5894891 A JP 5894891A JP H0738706 B2 JPH0738706 B2 JP H0738706B2
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Landscapes
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、映像表示システムに
関し、特に、映像信号発生器と表示装置との間の伝送情
報量を減少させることのできる映像表示システムに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a video display system, and more particularly to a video display system capable of reducing the amount of information transmitted between a video signal generator and a display device.
【0002】[0002]
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
では、映像信号または画像信号の帯域圧縮が行なわれる
場合では、DPCMや直交変換、サブサンプリングなど
画像データに含まれる冗長性、すなわち相関性の高さを
利用して、画面全体の画像データについて一様の処理が
行なわれている。したがって、帯域圧縮されて伝送され
てきた画像信号に基づく画像が画面上に表示されたと
き、観察者は画面上に表示された画像を一様の解像度で
見ることができる。すなわち、画面上に表示された画像
は、どの部分においても一様の解像度を有しており、観
察者は画面上のいたるところで同じ解像度を有する画像
を見ることができる。2. Description of the Related Art Conventionally, when band compression of a video signal or an image signal is performed, redundancy such as DPCM, orthogonal transformation, and subsampling, that is, correlation of image data, The height is used to perform uniform processing on the image data of the entire screen. Therefore, when an image based on the image signal that has been band-compressed and transmitted is displayed on the screen, the observer can see the image displayed on the screen at a uniform resolution. That is, the image displayed on the screen has a uniform resolution in every part, and the observer can see the image having the same resolution everywhere on the screen.
【0003】しかしながら、画像の解像度が一様である
ため、観察者の注視領域において詳細に画像を見ると、
画素が粗いことにより解像度の不足を感じる場合があ
る。これを防ぐためには、伝送帯域を広げ解像度を向上
させる必要があるが、一般に伝送帯域を広くすることは
好ましくない。However, since the resolution of the image is uniform, when the image is viewed in detail in the observer's gaze area,
There may be cases where the resolution is insufficient due to coarse pixels. In order to prevent this, it is necessary to widen the transmission band and improve the resolution, but generally it is not preferable to widen the transmission band.
【0004】一方、放送および画像通信の技術分野で
は、同じ映像または画像を同じ条件で多くの観察者に見
せるという従来の形態から、個々の観察者が所望の画像
部分を個別にかつ好みに合わせて観察するという形態に
移行しつつある。したがって、画一的な映像信号または
画像信号の帯域圧縮ではこの要求に応じることができ
ず、観察者の必要に応じて個別に帯域圧縮を行なう技術
の開発が重要な課題となってきた。On the other hand, in the technical field of broadcasting and image communication, from the conventional form in which the same image or image is shown to many observers under the same conditions, each observer can individually adjust a desired image portion to his or her preference. Is observing and observing. Therefore, uniform band compression of video signals or image signals cannot meet this demand, and the development of a technique for individually band compression according to the observer's need has become an important issue.
【0005】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、映像信号発生器と表示装置との
間の伝送情報量を減少させることのできる映像表示シス
テムを提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems and provides a video display system capable of reducing the amount of information transmitted between a video signal generator and a display device. To aim.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明に係る映像表示
システムは、映像信号発生手段と、映像信号発生手段か
ら発生された映像信号に基づいて映像を画面上に表示す
る映像表示手段と、表示された映像を観察する観察者の
画面上の注視領域および注視時間長さを検出する注視状
態検出手段と、検出された注視時間長さが予め定められ
た時間長さを越えていることを判定する注視時間長さ判
定手段と、注視時間長さ判定手段に応答して、映像信号
発生手段から発生された映像信号の注視領域の映像情報
量を減少させる映像情報減少手段とを含む。A video display system according to the present invention includes a video signal generating means, a video display means for displaying a video on a screen based on a video signal generated by the video signal generating means, and a display. Gaze state detecting means for detecting a gaze area and gaze time length on the screen of an observer observing the captured image, and determining that the detected gaze time length exceeds a predetermined time length And a video information reducing means for reducing the video information amount in the gazing area of the video signal generated by the video signal generating means in response to the watching time length determining means.
【0007】[0007]
【作用】この発明における映像表示システムでは、注視
時間長さ判定手段が、注視状態検出手段によって検出さ
れた観察者の注視時間長さが予め定められた時間長さを
越えていることを判定する。注視時間長さが予め定めら
れた時間長さを越えているとき、映像情報減少手段が注
視時間長さ判定手段に応答して、映像信号発生手段から
発生された映像信号の注視領域の映像情報量を減少させ
る。映像表示手段は、映像情報減少手段によって情報量
が減少された映像信号に基づく映像を画面上に表示す
る。したがって、映像表示手段に伝送される映像信号の
映像情報量が減少される。In the image display system according to the present invention, the gaze time length determining means determines that the observer's gaze time length detected by the gaze state detecting means exceeds a predetermined time length. . When the gaze time length exceeds a predetermined time length, the video information reducing means responds to the gaze time length determining means, and the video information of the gaze area of the video signal generated from the video signal generating means. Reduce the amount. The image display means displays on the screen an image based on the image signal whose information amount has been reduced by the image information reducing means. Therefore, the amount of video information of the video signal transmitted to the video display means is reduced.
【0008】[0008]
【実施例】図1は、この発明の一実施例を示す映像表示
システムのブロック図である。図1を参照して、この映
像表示システムは、表示装置10の画面上に表示すべき
映像の映像信号を発生する映像信号発生装置1と、映像
信号の帯域を制限するローパスフィルタ(LPF)2
と、観察者の画面上の注視領域の変化に応じて映像信号
に画像処理を施す画像処理装置8と、観察者の眼球の運
動を検出する眼球運動検出装置5と、磁気センサを用い
て観察者の頭部運動を検出する頭部運動検出装置6と、
検出された頭部運動データおよび眼球運動データを演算
処理することにより観察者の視線データを求める注視点
処理装置7と、注視点データに基づいて観察者の注視領
域データを求める注視領域分離装置3とを含む。画像処
理装置8は、映像信号発生装置1から発生された映像信
号Saおよびローパスフィルタ2を経て与えられる映像
信号Sbを受けるスイッチング部81と、観察者の注視
領域データに基づいて制御信号を発生する制御信号発生
部82と、観察者の注視時間長さが所定の時間長さを越
えていることを判定し、帯域制御信号BWを発生する注
視時間判定部83とを含む。FIG. 1 is a block diagram of a video display system showing an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, this video display system includes a video signal generator 1 for generating a video signal of a video to be displayed on the screen of a display device 10, and a low pass filter (LPF) 2 for limiting a band of the video signal.
And an image processing device 8 that performs image processing on a video signal according to a change in the gaze area on the screen of the observer, an eye movement detection device 5 that detects the movement of the eyeball of the observer, and an observation using a magnetic sensor. A head movement detecting device 6 for detecting a person's head movement,
A gazing point processing device 7 that obtains the line-of-sight data of the observer by processing the detected head movement data and eye movement data, and a gaze area separation device 3 that obtains the gaze area data of the observer based on the gaze point data. Including and The image processing device 8 generates a control signal based on the switching unit 81 that receives the video signal Sa generated from the video signal generation device 1 and the video signal Sb provided through the low pass filter 2, and the observer's gaze area data. The control signal generation unit 82 and the gaze time determination unit 83 that determines that the observer's gaze time length exceeds a predetermined time length and generates the band control signal BW are included.
【0009】動作において、観察者の眼球運動の動きお
よび頭部運動の動きが眼球運動検出装置5および頭部運
動検出装置6によりそれぞれ検出される。検出された運
動データに基づいて、注視点処理装置7が演算処理を行
なうことにより、観察者の視線の動きを示す視線データ
を求める。求められた視線データは、注視領域分離装置
3に与えられ、そこで観察者が注視している画面上の注
視領域の座標およびその周辺領域の座標が得られる。注
視領域およびその周辺領域の座標は、画像処理装置8内
の制御信号発生部82に与えられる。上記の処理につい
ては、後で詳細に説明する。In operation, the eye movement and head movement of the observer are detected by the eye movement detecting device 5 and the head movement detecting device 6, respectively. Based on the detected motion data, the gazing point processing device 7 performs calculation processing to obtain line-of-sight data indicating the movement of the line of sight of the observer. The obtained line-of-sight data is given to the gaze area separation device 3, where the coordinates of the gaze area on the screen on which the observer is gazing and the coordinates of the surrounding area are obtained. The coordinates of the gaze area and its peripheral area are given to the control signal generation unit 82 in the image processing device 8. The above processing will be described in detail later.
【0010】映像信号発生装置1から発生された映像信
号Saは、直接画像処理装置8内のスイッチング部81
に与えられる一方、ローパスフィルタ2にも与えられ
る。ローパスフィルタ2を介して帯域制限された映像信
号Sbが出力され、スイッチング部81に与えられる。
制御信号発生部82は、注視領域分離装置3から与えら
れる注視領域データに基づいて、スイッチング部81を
制御するのに必要な制御信号を発生する。以下に、スイ
ッチング部81および注視時間判定部83における処理
について説明する。The video signal Sa generated from the video signal generator 1 is directly supplied to the switching unit 81 in the image processing device 8.
Is also given to the low-pass filter 2. The band-limited video signal Sb is output via the low-pass filter 2 and given to the switching unit 81.
The control signal generation unit 82 generates a control signal required to control the switching unit 81 based on the gaze area data provided from the gaze area separation device 3. The processing in the switching unit 81 and the gaze time determination unit 83 will be described below.
【0011】図10は、人間の注視時間と正答率との間
の関係を示すグラフである。図10を参照して、以下に
注視時間と脳内での情報処理との関係について説明す
る。なお、詳細は、本郷,山田らによる「注視時間制御
提示装置とこれを用いた視覚探索実験」と題された文献
(通信学会画像工学研究会資料´91年1月)に記され
ている。図10に示した実験結果は、被験者A,Bおよ
びCに円や四角,三角といったパターンがちりばめられ
た図の中から円の数を数えるという課題を与えることと
し、様々な注視時間が与えられたときにカウントの正答
率がどのように変化するかを示している。したがって、
横軸が注視時間(msec)を示し、縦軸が正答率
(%)を示す。この図から、270msの注視時間で、
注視時間に制限のない通常の場合と同じ正答率が得られ
る。すなわち、このような課題が与えられた場合では、
正しいカウントを行なうのに必要な注視時間が270m
sであり、それ以上の時間をかけて被験者に画像を提示
する必要がないことが分かる。その他各種の視覚実験か
ら、人間の脳における視覚情報処理に必要な時間Tv
は、300ms前後(±100ms)となることが知ら
れている。したがって、図1に示した映像表示システム
では、上記の実験結果を利用して、画面上の注視が開始
されてから時間Tvが経過した後に、注視部分の映像信
号を帯域制限することにより、観察者の画像に対する視
覚情報処理能力を減ずることなく映像信号の伝送情報量
の低減を図るものである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the human gaze time and the correct answer rate. The relationship between the gaze time and information processing in the brain will be described below with reference to FIG. Details are described in a document entitled “Gaze time control presentation device and visual search experiment using the same” by Hongo, Yamada et al. The experiment result shown in FIG. 10 is to give subjects A, B, and C a task of counting the number of circles from the figure in which patterns such as circles, squares, and triangles are scattered, and various gaze time is given. It shows how the correct answer rate of the count changes. Therefore,
The abscissa shows the gaze time (msec), and the ordinate shows the correct answer rate (%). From this figure, with a gaze time of 270 ms,
You can get the same correct answer rate as in the normal case where there is no limit on the time of gazing. That is, given such a task,
270m gaze time required for correct counting
It is s, and it can be seen that it is not necessary to present the image to the subject over a longer period of time. From various other visual experiments, the time Tv required for visual information processing in the human brain
Is known to be around 300 ms (± 100 ms). Therefore, in the video display system shown in FIG. 1, by utilizing the above experimental results, the video signal of the gazing portion is band-limited after the time Tv has elapsed from the start of gazing on the screen, thereby observing. It is intended to reduce the amount of transmission information of a video signal without reducing the visual information processing capability of a person's image.
【0012】図2は、図1に示した画像処理装置8にお
ける処理を説明するためのタイミング図である。図2
(A)に示すように、画面上の注視領域がC1,C2,
C3の順で移動していくものと仮定する。すなわち、図
2(B)および(C)に示すように、観察者は、時刻t
1からt2の期間において画面上の領域C1を注視し、
時刻t3からt6の期間において領域C2を注視し、時
刻t7からt8の期間において領域C3を注視するもの
と仮定する。図2(B)の縦軸は、観察者の状態の変
化、すなわち観察者が注視状態および非注視状態のいず
れにあるかを示している。図2(C)の縦軸は、表示装
置10に与えられる映像信号の注視領域成分の帯域BW
の変化を示している。FIG. 2 is a timing chart for explaining the processing in the image processing apparatus 8 shown in FIG. Figure 2
As shown in (A), the gaze area on the screen is C1, C2,
It is assumed that the vehicle moves in the order of C3. That is, as shown in FIGS. 2B and 2C, the observer is
Pay attention to the area C1 on the screen in the period from 1 to t2,
It is assumed that the region C2 is watched during the period from time t3 to t6 and the region C3 is watched during the period from time t7 to t8. The vertical axis of FIG. 2B indicates a change in the state of the observer, that is, whether the observer is in the gaze state or the non-gaze state. The vertical axis of FIG. 2C indicates the band BW of the gaze area component of the video signal supplied to the display device 10.
Shows the change.
【0013】図1に示した注視時間判定部83は、注視
領域分離装置3から発生される注視領域データに基づい
て、観察者の視線がある一定の領域内に前述の時間長さ
Tv以上止まっているか否かを判定する。すなわち、観
察者が注視領域C1を注視している期間は、時刻t1か
らt2の間でありこの期間の時間長さはTvより短い。
したがって、注視時間判定部83は、この期間において
は映像信号が広い帯域となるよう制御する信号BWWを
出力し、これを制御信号発生部82に与える。次に、観
察者は時刻t3からt6の期間において領域C2を注視
する。注視時間がt4を越えると、注視時間長さがTv
を越えるので、注視時間判定部83は映像信号の帯域を
狭くするよう制御する信号BWNを出力し、これを制御
信号発生部82に与える。制御信号発生部82は、信号
BWNに応答して、中止領域C2の映像信号成分を狭い
帯域になるよう制御信号をスイッチング部81に与え
る。時刻t4から予め定められた時間長さTmが経過し
た後、注視領域C2の映像信号の帯域は再び広げられ
る。すなわち、この時間Tmの経過の後、注視時間判定
部83が信号BWWを出力するので、制御信号発生部8
2によって注視領域C2の映像信号の帯域が広げられ
る。The gaze time determination unit 83 shown in FIG. 1 stops on the basis of the gaze area data generated from the gaze area separating device 3 within the certain area where the line of sight of the observer is longer than the time length Tv. Is determined. That is, the period in which the observer is gazing at the gazing region C1 is between time t1 and t2, and the time length of this period is shorter than Tv.
Therefore, the gaze time determination unit 83 outputs the signal BWW for controlling the video signal to have a wide band during this period, and supplies this to the control signal generation unit 82. Next, the observer gazes at the region C2 during the period from time t3 to time t6. When the gaze time exceeds t4, the gaze time length is Tv
Therefore, the gaze time determination unit 83 outputs a signal BWN for controlling to narrow the band of the video signal, and supplies this to the control signal generation unit 82. In response to the signal BWN, the control signal generation unit 82 gives a control signal to the switching unit 81 so that the video signal component of the suspension area C2 has a narrow band. After the lapse of a predetermined time length Tm from time t4, the band of the video signal in the gazing area C2 is widened again. That is, since the gaze time determination unit 83 outputs the signal BWW after the elapse of this time Tm, the control signal generation unit 8
2 widens the band of the video signal in the gazing area C2.
【0014】観察者は時刻t7からt8の期間におい
て、領域C3を注視するが、この時間長さはTvを越え
ていないので、注視領域C3の映像信号の帯域は広いま
まに保たれる。The observer gazes at the region C3 during the period from time t7 to t8, but since this time length does not exceed Tv, the band of the video signal in the gaze region C3 is kept wide.
【0015】次に、図1に示した制御信号発生部82の
動作について説明する。スイッチング部81は、帯域制
限されていない、すなわち広い帯域を有する映像信号S
aと、ローパスフィルタ2によって帯域制限された、す
なわち狭い帯域を有する映像信号Sbとを受ける。制御
信号発生部82は、映像信号の注視領域においてその帯
域を制御するのに必要な制御信号をスイッチング部81
に与える。すなわち、制御信号発生部82は、注視時間
判定部83から与えられる帯域制御信号BWに応答し
て、注視領域における映像信号の帯域を制御するのに必
要な制御信号を発生し、それをスイッチング部81に与
える。スイッチング部81は、与えられた制御信号に応
答して、受信した映像信号SaおよびSbに基づいて映
像信号を合成する。その結果、注視領域の映像信号の帯
域が制御された合成映像信号Scがスイッチング部81
から発生され、この合成映像信号が表示装置10に伝送
される。伝送される合成映像信号Scは、観察者の注視
状態に応じて、注視領域の映像信号成分において帯域が
減少されているので、伝送情報量が減じられることにな
る。Next, the operation of the control signal generator 82 shown in FIG. 1 will be described. The switching unit 81 does not limit the band, that is, the video signal S having a wide band.
a and a video signal Sb band-limited by the low-pass filter 2, that is, having a narrow band. The control signal generation unit 82 outputs a control signal necessary for controlling the band in the gazing area of the video signal to the switching unit 81.
Give to. That is, the control signal generation unit 82 responds to the band control signal BW given from the gaze time determination unit 83, generates a control signal necessary for controlling the band of the video signal in the gaze area, and switches it. Give to 81. The switching unit 81 synthesizes a video signal based on the received video signals Sa and Sb in response to the applied control signal. As a result, the combined video signal Sc in which the band of the video signal in the gaze area is controlled is the switching unit 81.
And the composite video signal is transmitted to the display device 10. Since the band of the transmitted composite video signal Sc is reduced in the video signal component of the gazing area according to the gaze state of the observer, the amount of transmission information is reduced.
【0016】図1に示した実施例では、ローパスフィル
タ2を用いて映像信号の帯域を制限する場合について説
明がなされたが、これに限らず、たとえば映像信号に含
まれる色情報の解像度を下げたり、場合によってはモノ
クロにして伝送帯域を減少させることも有効であること
が指摘される。In the embodiment shown in FIG. 1, the case where the band of the video signal is limited by using the low-pass filter 2 has been described, but not limited to this, for example, the resolution of the color information included in the video signal is lowered. It is pointed out that it is also effective to change the transmission band to monochrome in some cases.
【0017】画面上の注視領域の半径を決定する視覚V
θは、たとえば中心窩の次に解像度が高く、並列処理も
行なわれているParafoveaを含めて、3゜ない
し5゜が適当である。時間長さTmについては、たとえ
ば時間Tvが経過した後、次の注視点間での時間である
200ms(±100ms)が適当である。これは、時
間Tvが経過した後、人間の目は、一般にSaccad
eと呼ばれる飛ぶような運動を開始するため、このとき
Saccadic Suppressionと呼ばれる
視機能の低下が報告されていることに基づく。なお、時
間長さTvおよびTmならびに視覚Vθについては、観
察対象によって変化し、視覚実験を通じて任意に設定さ
れることになる。Sight V for determining the radius of the gaze area on the screen
The angle θ is preferably 3 ° to 5 °, including Parafovea, which has the next highest resolution after the fovea and is also processed in parallel. For the time length Tm, for example, after the time Tv has elapsed, 200 ms (± 100 ms), which is the time between the following gazing points, is suitable. This is because after the time Tv has passed, the human eye generally
This is based on the fact that a decline in visual function called Saccadic Suppression has been reported at this time in order to start a flying movement called e. Note that the time lengths Tv and Tm and the visual Vθ change depending on the observation target and are set arbitrarily through visual experiments.
【0018】以下の説明では、図1に示した映像表示シ
ステムにおける観察者の視線の動きの検出およびそれに
基づく注視領域の抽出のための処理について記載する。In the following description, the processing for detecting the movement of the line of sight of the observer and extracting the gaze area based on the movement of the observer in the image display system shown in FIG. 1 will be described.
【0019】図5は、図1に示した頭部運動検出装置6
のブロック図である。図5を参照して、この頭部運動検
出装置6は、基準磁界を発生する励磁コイル61と、励
磁コイル61を交流駆動するためのドライブ回路65
と、観察者の頭部に装着されたセンサコイル62と、観
察者の頭部に動きに応じてセンサコイル62に誘起され
た電圧を検出する検出回路63と、検出回路63によっ
て検出された電圧に基づいて演算処理により観察者の頭
部運動を求めるCPU64とを含む。CPU64はドラ
イブ回路65をも制御する。励磁コイル61は、3軸
(X,Y,Z)方向に巻かれた3つのコイルにより構成
される。各コイルには、ドライブ回路65から発生され
た、それぞれ周波数の異なった駆動用電源電圧が供給さ
れる。したがって、励磁コイル61によって3軸を基準
とする磁界が発生され、その磁界の中に観察者がいるこ
とになる。センサコイル62も、(X,Y,Z)方向に
それぞれ巻かれた3つの検出用コイルを備えている。観
察者の頭部が動くと、その動きに応じてセンサコイル6
2内の各コイルに起電力が誘起される。各コイルに生じ
た起電力を検出回路63により検出することにより、観
察者の頭部の動きに応じた信号が得られる。CPU64
は、この信号に基づいて演算処理することにより、観察
者の頭部の動きを示す頭部運動データHを求め、それを
出力する。FIG. 5 shows the head movement detecting device 6 shown in FIG.
It is a block diagram of. Referring to FIG. 5, the head movement detecting device 6 includes an exciting coil 61 that generates a reference magnetic field, and a drive circuit 65 that AC-drives the exciting coil 61.
A sensor coil 62 mounted on the observer's head, a detection circuit 63 for detecting a voltage induced in the sensor coil 62 according to the movement of the observer's head, and a voltage detected by the detection circuit 63. And a CPU 64 that obtains the observer's head movement by arithmetic processing based on the above. The CPU 64 also controls the drive circuit 65. The exciting coil 61 is composed of three coils wound in three axis (X, Y, Z) directions. Each coil is supplied with driving power supply voltage generated from the drive circuit 65 and having different frequencies. Therefore, the exciting coil 61 generates a magnetic field based on the three axes, and the observer is present in the magnetic field. The sensor coil 62 also includes three detection coils wound in the (X, Y, Z) directions. When the observer's head moves, the sensor coil 6 is moved according to the movement.
An electromotive force is induced in each coil in 2. By detecting the electromotive force generated in each coil by the detection circuit 63, a signal corresponding to the movement of the observer's head can be obtained. CPU64
Calculates the head movement data H indicating the movement of the observer's head by performing arithmetic processing based on this signal, and outputs it.
【0020】図3は、観察者の頭部運動の各運動パラメ
ータの方向を示す概略図である。観察者の前頭部に前述
のセンサコイル62が装着される。図3に示したパラメ
ータHx,Hy,Hz,Hθ,HφおよびHψは、それ
ぞれこの図に示す方向の頭部運動の動きを示している。
すなわち、Hxは頭部の水平平行運動を示し、Hyは前
後方向の動きを示し、Hzは垂直平行運動を示す。ま
た、Hθは首を左右に傾ける方向の運動を示し、Hφは
首の上下方向の回転運動を示し、Hψは頭部の左右方向
の回転運動を示す。FIG. 3 is a schematic diagram showing the directions of motion parameters of the observer's head motion. The above-mentioned sensor coil 62 is attached to the observer's forehead. The parameters Hx, Hy, Hz, Hθ, Hφ and Hψ shown in FIG. 3 respectively indicate the movement of the head movement in the directions shown in this figure.
That is, Hx indicates a horizontal parallel movement of the head, Hy indicates a front-back movement, and Hz indicates a vertical parallel movement. Further, Hθ indicates a motion in which the neck is tilted to the left and right, Hφ indicates a vertical rotational motion of the neck, and Hψ indicates a horizontal rotational motion of the head.
【0021】図4は、観察者が表示装置10を見ている
様子を示す模式図である。図4を参照して、観察者は、
ゴーグルのような眼鏡を装着して、表示装置10の画面
上を観察している。予め定められた位置に前述の励磁コ
イル61が置かれる。センサコイル62(図示せず)
は、眼鏡66に取付けられている。観察者の頭部が動く
ことにより、励磁コイル61とセンサコイル62との間
の位置関係が相対的に変化し、頭部運動検出が行なわれ
る。FIG. 4 is a schematic view showing how the observer looks at the display device 10. Referring to FIG. 4, the observer
Eyeglasses such as goggles are attached to observe the screen of the display device 10. The above-mentioned exciting coil 61 is placed at a predetermined position. Sensor coil 62 (not shown)
Are attached to the eyeglasses 66. When the observer's head moves, the positional relationship between the excitation coil 61 and the sensor coil 62 relatively changes, and head movement detection is performed.
【0022】図6は、図1に示した眼球運動検出装置5
における検出原理を示す概略図である。この装置では、
角膜表面の白目と黒目の反射率の違いを利用する強膜反
射方式を用いたものが一例として示される。他の方式と
して、角膜反射方式やサーチコイル方式も適用できる。
図6を参照して、左右の目E1およびE2の前方に、セ
ンサ71および72がそれぞれ配置される。各センサ7
1および72の中央には、発光素子73が配置される。
発光素子73として、比較的指向性の広い±21゜程度
の赤外線投射の発光ダイオードが用いられる。発光素子
73の両側には、受光素子74が設けられる。受光素子
74として、指向性の鋭い±10゜程度のフォトダイオ
ードが用いられる。発光素子73から眼球に向けて投射
された光は白目および黒目の部分で反射する。白目と黒
目とでは反射率が異なるので、この反射率の違いを増幅
し、差を取れば水平(左右)の眼球運動の動きが出力と
して得られ、和を取れば垂直(上下)方向の眼球の動き
が出力として得られる。FIG. 6 shows an eye movement detecting device 5 shown in FIG.
2 is a schematic diagram showing the detection principle in FIG. With this device,
An example is one using a scleral reflection method that utilizes the difference in reflectance between the white and black eyes of the cornea surface. As another method, a corneal reflection method or a search coil method can be applied.
Referring to FIG. 6, sensors 71 and 72 are arranged in front of left and right eyes E1 and E2, respectively. Each sensor 7
A light emitting element 73 is arranged at the center of 1 and 72.
As the light emitting element 73, a light emitting diode for infrared projection with a relatively wide directivity of about ± 21 ° is used. Light receiving elements 74 are provided on both sides of the light emitting element 73. As the light receiving element 74, a photodiode having a sharp directivity of about ± 10 ° is used. The light projected from the light emitting element 73 toward the eyeball is reflected by the white and black eyes. Since the reflectance differs between the white and black eyes, the difference in the reflectance is amplified, and if the difference is taken, the horizontal (left and right) eye movement is obtained as output, and if the sum is taken, the vertical (up and down) eyeballs are obtained. Is obtained as an output.
【0023】水平方向と垂直方向とでは、眼球に対する
センサ71および72の位置が異なり、水平方向のセン
サ71は眼球の上下に対して中央に反射光を検出し、垂
直方向のセンサ72は下方にて反射光を検出するように
それぞれ配置される。そして、一方の目E1に水平方向
のセンサ71が配置され、他方の目E2の垂直方向のセ
ンサ72が配置される。これらを同時に用いれば、2次
元的な眼球運動を検出することができる。このような検
出原理を用いて眼球の移動速度,移動方向,移動距離,
注視時間などを求める手法は、たとえば特開昭60−1
26140号公報において開示される。したがって、図
1に示した眼球運動検出装置5から観察者の眼球運動を
示すデータEが得られ、注視点処理装置7に与えられ
る。The positions of the sensors 71 and 72 with respect to the eyeball differ between the horizontal direction and the vertical direction. The horizontal sensor 71 detects reflected light at the center with respect to the upper and lower sides of the eyeball, and the vertical sensor 72 moves downward. Are arranged so as to detect reflected light. A horizontal sensor 71 is arranged on one eye E1, and a vertical sensor 72 is arranged on the other eye E2. By using these simultaneously, it is possible to detect a two-dimensional eye movement. Using such a detection principle, the moving speed, moving direction, moving distance,
A method for obtaining the gaze time is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-1
It is disclosed in Japanese Patent No. 26140. Therefore, the data E indicating the eye movement of the observer is obtained from the eye movement detecting device 5 shown in FIG. 1 and given to the gazing point processing device 7.
【0024】図7は、観察者が装着する眼鏡66の概略
図である。この眼鏡66には、眼球運動を検出するため
の水平方向のセンサ71と、頭部運動を検出するための
センサコイル62とが設けられている。FIG. 7 is a schematic view of the spectacles 66 worn by the observer. The glasses 66 are provided with a horizontal sensor 71 for detecting eye movement and a sensor coil 62 for detecting head movement.
【0025】図8は、頭部運動による視線の動きを説明
するための概略図である。図8を参照して、一般に視対
象が移動すると、眼球はその視対象に追従して動く。こ
の眼球の動きに代えて、頭部を移動させることによって
も視対象を追いかけることができる。通常は、両者の動
きを併用して行なっている。頭部運動には、足や背骨の
向きによる平行移動と、首,背骨,腰,足などによって
実現される回転運動とがある。この頭部運動を後述する
方法により、眼球の回転角へ換算し、図8に示した頭部
運動補正眼球回転角αが得られる。図1に示した注視点
処理装置7では、この頭部運動補正眼球回転角αと眼球
自身の回転角θとの組合わせにより、視線データが表現
される。ここで、この回転角αとθの和を総称して視線
と定義する。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the movement of the line of sight due to the head movement. Referring to FIG. 8, generally, when a visual target moves, the eyeball moves following the visual target. Instead of this movement of the eyeball, it is possible to follow the visual target by moving the head. Usually, both movements are used together. The head movement includes parallel movement depending on the orientation of the foot and spine, and rotational movement realized by the neck, spine, hip, foot, and the like. This head movement is converted into an eyeball rotation angle by the method described later, and the head movement correction eyeball rotation angle α shown in FIG. 8 is obtained. In the gazing point processing device 7 shown in FIG. 1, the line-of-sight data is expressed by a combination of the head movement correction eyeball rotation angle α and the rotation angle θ of the eyeball itself. Here, the sum of the rotation angles α and θ is generically defined as the line of sight.
【0026】図1に示した注視点処理装置7における処
理を以下に説明する。注視点処理装置7は、頭部運動デ
ータHと眼球運動データEとを受ける。データHの水平
運動成分として(Hx,Hy,Hz)が与えられ、回転
運動成分として(Hφ,Hθ,Hψ)が与えられるもの
とする。頭部運動の水平成分(Hx,Hy,Hz)によ
り視線が変化するが、これを眼球回転角(Ex,Ey)
に換算するには次式が用いられる。ここでDは被験者と
観察対象までの距離である。The processing in the gazing point processing device 7 shown in FIG. 1 will be described below. The gazing point processing device 7 receives the head movement data H and the eye movement data E. It is assumed that (Hx, Hy, Hz) is given as the horizontal motion component of the data H, and (Hφ, Hθ, Hψ) is given as the rotational motion component. The line of sight changes depending on the horizontal component (Hx, Hy, Hz) of the head movement, which is the eyeball rotation angle (Ex, Ey).
The following formula is used to convert to. Here, D is the distance between the subject and the observation target.
【0027】[0027]
【数1】 Ex=180/π・tan-1Hx/(D+Hy) ……(1) Ey=180/π・tan-1Hz/(D+Hy) ……(2)[Equation 1] E x = 180 / π · tan −1 Hx / (D + Hy) …… (1) E y = 180 / π · tan −1 Hz / (D + Hy) …… (2)
【0028】首を左肩方向または右肩方向にHθだけ傾
げると、眼球運動系の座標が回転する。したがって、H
θだけ傾いた眼球運動座標系(Xe,Ye)を元の観察
対象に直交した座標系(Xe′,Ye′)に変換する必
要がある。そのため次式が用いられる。When the neck is tilted toward the left or right shoulder by Hθ, the coordinates of the eye movement system rotate. Therefore, H
It is necessary to convert the eye movement coordinate system (Xe, Ye) inclined by θ to the coordinate system (Xe ′, Ye ′) orthogonal to the original observation target. Therefore, the following equation is used.
【0029】[0029]
【数2】 Xe′=Xe・cosHθ+Ye・sinHθ ……(3) Ye′=−Xe・sinHθ+Ye・cosHθ ……(4) 頭部運動により実現される視線の動き(Xh,Yh)
は、式(1)および(2)から、次式により表わされ
る。[Equation 2] Xe ′ = Xe · cosHθ + Ye · sinHθ (3) Ye ′ = − Xe · sinHθ + Ye · cosHθ (4) Movement of the line of sight (Xh, Yh) realized by head movement
Is expressed by the following equation from the equations (1) and (2).
【0030】[0030]
【数3】 Xh=Ex+Hψ ……(5) Yh=Ey+Hφ ……(6) したがって、頭の動きを考慮した視線の動き(Xv,Y
v)は、式(3)ないし(6)より、次式により表わさ
れる。## EQU3 ## Xh = Ex + Hφ (5) Yh = Ey + Hφ (6) Therefore, the line-of-sight movement (Xv, Y) considering the head movement is calculated.
v) is expressed by the following equation from the equations (3) to (6).
【0031】[0031]
【数4】 Xv=Xe′+Xh ……(7) Yv=Ye′+Yh ……(8) 式(7)および(8)を用いることにより、頭部運動と
眼球運動とを組合わせて行なわれている通常の視線の動
きを再現することができる。以上のような処理は、図1
に示した注視点処理装置7において行なわれ、視線の動
きを示す視線データが注視領域分離装置3に与えられ
る。## EQU00004 ## Xv = Xe '+ Xh (7) Yv = Ye' + Yh (8) By using equations (7) and (8), head movement and eye movement are combined. It is possible to reproduce the normal movement of the line of sight. The processing described above is shown in FIG.
Is performed in the gazing point processing device 7 shown in FIG. 1 and the line-of-sight data indicating the movement of the line of sight is given to the gaze area separating device 3.
【0032】注視領域分離装置3では、与えられた視線
データに基づき、観察者の画面上での注視領域を示すデ
ータを得る。具体的には、図2(A)に示すように、注
視領域C3は、その半径Dthが予め定められたしきい
値速度Vthとサンプリング間隔Tsとの積により決ま
る。すなわち、現在の視点の位置をP1として、半径D
thにより決まる領域が画面上の注視領域C3とされ
る。The gaze area separation device 3 obtains data indicating the gaze area on the screen of the observer based on the given line-of-sight data. Specifically, as shown in FIG. 2A, the gazing area C3 has its radius Dth determined by the product of a predetermined threshold velocity Vth and the sampling interval Ts. That is, with the position of the current viewpoint as P1, the radius D
An area determined by th is a gaze area C3 on the screen.
【0033】視線検出によって得られるデータの座標と
表示装置10における画面上での座標とが異なっている
ので、次のような座標変換が行なわれる。図9は、視線
検出における座標と画面上での座標との対応を示す座標
図である。図9(A)を参照して、表示装置10の画面
が観察者から距離Dだけ離れた位置に置かれ、画面のサ
イズが縦Dv,横Dhであるものと仮定する。したがっ
て、画面上での座標は(1,1)…(Px,Py)によ
り表わされる。したがって、観察者から見た画面の視角
は、図9(B)に示すように、次式により表わされる。Since the coordinates of the data obtained by the line-of-sight detection are different from the coordinates on the screen of the display device 10, the following coordinate conversion is performed. FIG. 9 is a coordinate diagram showing the correspondence between the coordinates in line-of-sight detection and the coordinates on the screen. Referring to FIG. 9A, it is assumed that the screen of display device 10 is placed at a distance D from the observer, and the size of the screen is vertical Dv and horizontal Dh. Therefore, the coordinates on the screen are represented by (1, 1) ... (Px, Py). Therefore, the viewing angle of the screen viewed from the observer is represented by the following equation, as shown in FIG.
【0034】[0034]
【数5】 a=180/π・tan-1Dh/(2・D) ……(9) b=180/π・tan-1Dv/(2・D) ……(10) ここで、視線移動角をXv,Yvとすると、これを画面
上の座標Xp,Ypに変換する式は、次式により表わさ
れる。[Formula 5] a = 180 / π · tan −1 Dh / (2 · D) …… (9) b = 180 / π · tan −1 Dv / (2 · D) …… (10) where the line of sight Assuming that the movement angle is Xv, Yv, the equation for converting this to the coordinates Xp, Yp on the screen is expressed by the following equation.
【0035】[0035]
【数6】 Xp=f(Xv)=p+(r−p)・Xv/(a−Xv) ……(11) Yq=g(Yv)=q+(s−q)・Yv/(b−Yv) ……(12) したがって、上記の式を使用することにより、視線検出
に基づいて得られた注視領域およびその周辺領域の座標
データを画面上での座標データに変換することができ
る。その結果、図1に示した制御信号発生部82から、
注視領域とその周辺領域とを区別して画像処理を行なう
のに必要な制御信号を発生させることができる。## EQU6 ## Xp = f (Xv) = p + (rp) .Xv / (a-Xv) (11) Yq = g (Yv) = q + (sq) .Yv / (b-Yv) (12) Therefore, by using the above formula, the coordinate data of the gaze area and its surrounding area obtained based on the sight line detection can be converted into the coordinate data on the screen. As a result, the control signal generator 82 shown in FIG.
A control signal necessary for performing image processing can be generated by distinguishing the gaze area and its peripheral area.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、観察
者の注視時間長さに応じて、伝送されるべき映像信号の
注視領域の映像情報量を減少させる映像情報減少手段を
設けたので、表示装置へ伝送される映像信号の情報量を
減少させることのできる映像表示システムが得られた。As described above, according to the present invention, the video information reducing means for reducing the video information amount in the gazing area of the video signal to be transmitted is provided according to the watching time length of the observer. Therefore, a video display system capable of reducing the information amount of the video signal transmitted to the display device is obtained.
【図1】この発明の一実施例を示す映像表示システムの
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a video display system showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示した画像処理装置における処理を説明
するためのタイミング図である。FIG. 2 is a timing chart for explaining processing in the image processing apparatus shown in FIG.
【図3】観察者の頭部運動の各運動パラメータの方向を
示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing directions of respective motion parameters of the observer's head motion.
【図4】観察者が表示装置を見ている様子を示す概略図
である。FIG. 4 is a schematic diagram showing how an observer is looking at a display device.
【図5】図1に示した頭部運動検出装置のブロック図で
ある。5 is a block diagram of the head movement detecting device shown in FIG. 1. FIG.
【図6】図1に示した眼球運動検出装置における検出原
理を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a detection principle in the eye movement detecting device shown in FIG.
【図7】観察者が装着する眼鏡の概略図である。FIG. 7 is a schematic view of glasses worn by an observer.
【図8】頭部運動における視線の動きを説明するための
概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the movement of the line of sight in head movement.
【図9】視線検出における座標と画面上での座標との対
応を示す座標図である。FIG. 9 is a coordinate diagram showing correspondence between coordinates in line-of-sight detection and coordinates on the screen.
【図10】人間の注視時間と正答率との間の関係を示す
グラフである。FIG. 10 is a graph showing a relationship between a human gaze time and a correct answer rate.
1 映像信号発生装置 2 ローパスフィルタ 7 注視点処理装置 8 画像処理装置 10 表示装置 81 スイッチング部 82 制御信号発生部 83 注視時間判定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 video signal generator 2 low-pass filter 7 gazing point processing device 8 image processing device 10 display device 81 switching unit 82 control signal generating unit 83 gazing time determination unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 圭一 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷5 番地 株式会社エイ・ティ・アール視聴覚 機構研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Keiichi Ueno 5 Seiji-cho, Seika-cho, Soraku-gun Kyoto Prefecture
Claims (2)
手段から発生された映像信号に基づいて映像を画面上に
表示する映像表示手段と、前記映像表示手段によって表
示された映像を観察する観察者の画面上の注視領域およ
び注視時間長さを検出する注視状態検出手段と、前記注
視状態検出手段によって検出された注視時間長さが予め
定められた時間長さを越えていることを判定する注視時
間長さ判定手段と、前記注視時間長さ判定手段に応答し
て、前記映像信号発生手段から発生された映像信号の注
視領域の映像情報量を減少させる映像情報減少手段とを
含み、前記映像表示手段は、前記映像情報減少手段によ
って情報量が減少された映像信号に基づいて映像を画面
上に表示する、映像表示システム。1. A video signal generating means, a video display means for displaying a video on a screen based on the video signal generated by the video signal generating means, and an observation for observing the video displayed by the video display means. A gaze state detecting means for detecting a gaze area and a gaze time length on a person's screen, and determining that the gaze time length detected by the gaze state detecting means exceeds a predetermined time length Gaze time length determining means, and in response to the gaze time length determining means, video information reducing means for reducing the video information amount of the gaze area of the video signal generated from the video signal generating means, A video display system, wherein the video display means displays a video on a screen based on the video signal whose information amount has been reduced by the video information reduction means.
注視時間長さ−正答率特性に基づいて決定され、前記映
像情報減少手段は、前記注視時間長さ判定手段に応答し
て、前記映像信号発生手段から発生された映像信号の注
視領域成分の帯域を減少させる映像帯域減少手段を含
む、請求項1に記載の映像表示システム。2. The predetermined time length is determined based on a human gaze time length-correct answer rate characteristic, and the image information reducing means responds to the gaze time length determining means, The video display system according to claim 1, further comprising video band reduction means for reducing a band of a gaze area component of the video signal generated from the video signal generation means.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP5894891A JPH0738706B2 (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Video display system |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04293376A JPH04293376A (en) | 1992-10-16 |
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| JP (1) | JPH0738706B2 (en) |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2896291B2 (en) * | 1993-06-14 | 1999-05-31 | 株式会社エイ・ティ・アール通信システム研究所 | Image display device |
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1991
- 1991-03-22 JP JP5894891A patent/JPH0738706B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH04293376A (en) | 1992-10-16 |
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