JPH082345B2 - 視線方向検出装置 - Google Patents
視線方向検出装置Info
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- JPH082345B2 JPH082345B2 JP1174137A JP17413789A JPH082345B2 JP H082345 B2 JPH082345 B2 JP H082345B2 JP 1174137 A JP1174137 A JP 1174137A JP 17413789 A JP17413789 A JP 17413789A JP H082345 B2 JPH082345 B2 JP H082345B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、視線方向を検出することにより操作者の
作業を補助するシステムの構築に資するための視線方向
検出装置に係り、例えば入力指示画面において、操作者
の視線方向にカーソルキーを動かすこと等を行う場合に
用いるものである。
作業を補助するシステムの構築に資するための視線方向
検出装置に係り、例えば入力指示画面において、操作者
の視線方向にカーソルキーを動かすこと等を行う場合に
用いるものである。
第４図は従来の視線方向検出装置の概略図である。同
図において、1a,1bは左右の各眼球Ea,Ebの前方にある発
光源、2a,2bは垂直面内で45度傾いた半透明な反射板、3
a,3bは位置が調整できる反射板、4a,4bは撮影カメラで
ある。これら各部は全てヘルメットに内蔵されている。
本装置を使用する場合、被験者はこのヘルメットをかぶ
り頭部に限定する。
図において、1a,1bは左右の各眼球Ea,Ebの前方にある発
光源、2a,2bは垂直面内で45度傾いた半透明な反射板、3
a,3bは位置が調整できる反射板、4a,4bは撮影カメラで
ある。これら各部は全てヘルメットに内蔵されている。
本装置を使用する場合、被験者はこのヘルメットをかぶ
り頭部に限定する。
次に、本装置の原理を説明する。
発光源1a,1bから発射した光線が被験者の眼球Ea,Ebの
表面で反射し、反射板2a,2bおよび3a,3bを介して撮影カ
メラ4a,4bに入射する。この撮影された発光源1a,1bの位
置座標をもとに眼球Ea,Ebの２次元平面内における位置
を求める。被験者が視野のどこを見ているかを知るため
に、ヘルメットを固定した状態で被験者が視野の中央を
見ている時、反射板3a,3bの位置を調整して光源像を画
面中央の基準点に合わせる。被験者が視野内の一部を見
ると、撮影カメラ4a,4b内の発光源1a,1bの位置座標が変
化し視野の方向が分かる。撮影カメラ4a,4bは右目ある
いは左目の位置座標を検出する。なお、頭部が動く場合
の視線方向を検出するためには、ヘルメットの空間にお
ける位置座標を別の方法で検出し補正する必要がある。
表面で反射し、反射板2a,2bおよび3a,3bを介して撮影カ
メラ4a,4bに入射する。この撮影された発光源1a,1bの位
置座標をもとに眼球Ea,Ebの２次元平面内における位置
を求める。被験者が視野のどこを見ているかを知るため
に、ヘルメットを固定した状態で被験者が視野の中央を
見ている時、反射板3a,3bの位置を調整して光源像を画
面中央の基準点に合わせる。被験者が視野内の一部を見
ると、撮影カメラ4a,4b内の発光源1a,1bの位置座標が変
化し視野の方向が分かる。撮影カメラ4a,4bは右目ある
いは左目の位置座標を検出する。なお、頭部が動く場合
の視線方向を検出するためには、ヘルメットの空間にお
ける位置座標を別の方法で検出し補正する必要がある。
従来の視線方向検出装置は、このようにヘルメットを
装着する必要があるため、次の問題を有する。
装着する必要があるため、次の問題を有する。
第１は、この視線方向検出装置は被験者に接触して装
着するため、顔面の皮膚のずれや汗等によってヘルメッ
トの位置を完全に固定できないことにある。このため、
注視位置の基準値がずれ、測定値に誤差を生じてくる。
着するため、顔面の皮膚のずれや汗等によってヘルメッ
トの位置を完全に固定できないことにある。このため、
注視位置の基準値がずれ、測定値に誤差を生じてくる。
第２は、ヘルメットの重量が数百グラムと重いことで
ある。このため、この視線方向検出装置を長時間使用す
ることは、被験者に大きな負担をかけることになる。
ある。このため、この視線方向検出装置を長時間使用す
ることは、被験者に大きな負担をかけることになる。
この発明は、上記の問題点を解決するためになれたも
ので、ヘルメットの着装なしに視線方向を正しく検出で
きる視線方向検出装置を提供することを目的とする。
ので、ヘルメットの着装なしに視線方向を正しく検出で
きる視線方向検出装置を提供することを目的とする。
この発明にかかる視線方向検出装置は、眼球の前方に
配置した発光源と、この発光源から発射した光線が眼球
の表面で反射した像を撮影するため距離をおいて設置し
た２台の撮影カメラと、これらの撮影カメラ内の２次元
投影座標値および撮影カメラの設定位置および光軸方向
から眼球の３次元位置座標の軌跡データを得、この軌跡
の曲率中心と該眼球位置座標値から視線方向を検出する
処理演算手段とを備えたものである。
配置した発光源と、この発光源から発射した光線が眼球
の表面で反射した像を撮影するため距離をおいて設置し
た２台の撮影カメラと、これらの撮影カメラ内の２次元
投影座標値および撮影カメラの設定位置および光軸方向
から眼球の３次元位置座標の軌跡データを得、この軌跡
の曲率中心と該眼球位置座標値から視線方向を検出する
処理演算手段とを備えたものである。
この発明においては、被験者の眼球表面で反射する光
源像を、被験者に装着しない２台の撮影カメラでステレ
オ的に撮影し、カメラ内の２次元座標値から眼球の３次
元空間内における位置を求めるとともにこの軌跡データ
を得、この軌跡の曲率中心と眼球位置とから視線方向を
検出する。
源像を、被験者に装着しない２台の撮影カメラでステレ
オ的に撮影し、カメラ内の２次元座標値から眼球の３次
元空間内における位置を求めるとともにこの軌跡データ
を得、この軌跡の曲率中心と眼球位置とから視線方向を
検出する。
第１図はこの発明による視線方向検出装置の一実施例
を示す。同図において、11は発光源、12a,12bは水平面
と45度の傾斜を有し、かつ面の方向が異なる半透明な反
射板、13a,13bは位置が調整できる反射板、14a,14bは撮
影カメラ、15は処理演算手段で、画像処理部16,位置検
出部17および視線方向検出部18よりなる。
を示す。同図において、11は発光源、12a,12bは水平面
と45度の傾斜を有し、かつ面の方向が異なる半透明な反
射板、13a,13bは位置が調整できる反射板、14a,14bは撮
影カメラ、15は処理演算手段で、画像処理部16,位置検
出部17および視線方向検出部18よりなる。
発光源11は、赤外線等の目に見えない光を発光する。
この発光源11は眼球Eaの近傍で眼球Ebを下方から照射す
る位置に配置する。反射板12a,12bは赤外光をよく反射
する皮膜を有する。２枚の反射板12a,12bは眼球Eaを囲
むような位置に配置し、かつ眼球Ebからの反射光が上方
に導かれるように傾斜させる。なお、２枚の反射板12a,
12bは一体成形して構成してもよい。反射板13a,13b、撮
影カメラ14a,14bは被験者の上方・前方に配置し、被験
者の視野を妨げないようにする。なお、第１図は眼球Ea
側のみを示しており、眼球Eb側の視線方向を検出すると
きは、同様の構成を眼球Eb側にも設けるものとする。
この発光源11は眼球Eaの近傍で眼球Ebを下方から照射す
る位置に配置する。反射板12a,12bは赤外光をよく反射
する皮膜を有する。２枚の反射板12a,12bは眼球Eaを囲
むような位置に配置し、かつ眼球Ebからの反射光が上方
に導かれるように傾斜させる。なお、２枚の反射板12a,
12bは一体成形して構成してもよい。反射板13a,13b、撮
影カメラ14a,14bは被験者の上方・前方に配置し、被験
者の視野を妨げないようにする。なお、第１図は眼球Ea
側のみを示しており、眼球Eb側の視線方向を検出すると
きは、同様の構成を眼球Eb側にも設けるものとする。
次に動作について説明する。
被験者は本装置の前方から半透明な反射板12a,12bを
通して外界を見る。この際、被験者は発光源11から反射
した光線が眼球Eaを照射するように本装置の位置を設定
する。発光源11から発光した光線は、まず、眼球Eaの角
膜表面で主として反射する。反射光は、続いて反射板12
a,12bで反射し上方に導かれる。この反射光は、さらに
反射板13a,13bを経て撮影カメラ14a,14bに入射する。撮
影カメラ14a,14bの視野に反射像が得られない場合、反
射板13a,13bの位置を調整する。
通して外界を見る。この際、被験者は発光源11から反射
した光線が眼球Eaを照射するように本装置の位置を設定
する。発光源11から発光した光線は、まず、眼球Eaの角
膜表面で主として反射する。反射光は、続いて反射板12
a,12bで反射し上方に導かれる。この反射光は、さらに
反射板13a,13bを経て撮影カメラ14a,14bに入射する。撮
影カメラ14a,14bの視野に反射像が得られない場合、反
射板13a,13bの位置を調整する。
画像処理部16は発光源11から撮影カメラ14aに入射した
撮影像の輝度をもとに像の境界を識別し、その重心位置
を求め、発光源11の投影位置座標とする。画像処理部16
は、同様にして発光源11から他方の撮影カメラ14bに入
射した撮影像について発光源11の位置座標を得る。
撮影像の輝度をもとに像の境界を識別し、その重心位置
を求め、発光源11の投影位置座標とする。画像処理部16
は、同様にして発光源11から他方の撮影カメラ14bに入
射した撮影像について発光源11の位置座標を得る。
位置検出部17は、２台の撮影カメラ14a,14bの位置座
標とその光軸方向および各撮影カメラ14a,14bにおける
発光源11の位置座標をもとに三角測量の原理を用いて、
眼球Eaの３次元空間における位置座標を検出する。
標とその光軸方向および各撮影カメラ14a,14bにおける
発光源11の位置座標をもとに三角測量の原理を用いて、
眼球Eaの３次元空間における位置座標を検出する。
視線方向検出部18は、位置検出部17から得られる眼球
位置座標を一定時間間隔毎に蓄積する。さらに、連続す
る３個の眼球位置座標P1，P2，P3がなす円弧の曲率中心
O0を求め、これを眼球中心とする。視線方向は、の眼球
中心O0と眼球位置座標P3のなす方向である。第２図はこ
の原理を示す。
位置座標を一定時間間隔毎に蓄積する。さらに、連続す
る３個の眼球位置座標P1，P2，P3がなす円弧の曲率中心
O0を求め、これを眼球中心とする。視線方向は、の眼球
中心O0と眼球位置座標P3のなす方向である。第２図はこ
の原理を示す。
第２図において、被験者の顔面が動かない状態で目だ
けが視野を走査した場合、眼球位置座標P1，P2，P3の軌
跡は円弧となり、その曲率中心O0を求める。これが眼球
中心である。眼球Eaは直径約２センチであり、P1，P2，
P3がなす軌跡の曲率半径は約１センチ程度である。この
曲率中心が眼球中心O0の位置座標となる。この軌跡上の
点P3の時点で、被験者が顔面を前後左右に直線的に移動
した場合、眼球Ea全体も顔面と一緒に前後左右に直線的
に移動し、これ以降に測定される眼球位置座標の軌跡
は、直線状となる（第２図参照）。続いて、顔面を回転
する場合、眼球Eaも顔面と同様に回転するので、眼球位
置座標の軌跡は、大きな曲率半径の円弧を描くことにな
る（第２図参照）。頭部の直径は約20センチであり、こ
の曲率半径は約10センチである。この頭部中心Ohの位置
座標は、眼球中心O0の軌跡O1，O2，O3がなす円弧の中心
として求めることができる。すなわち、眼球位置座標の
軌跡P1，P2，P3，・・・，Pnから、軌跡をなす各部分の
曲率中心を求めることにより、眼球中心O0や頭部中心Oh
の位置座標を求めて、逐次、被験者の視野方向を測定す
ることができる。視線方向の校正は、被験者が視野の中
心を見ているとき、設定キー（図示せず）を押下するこ
とによりこの位置を基準点とする。以後、一定時間間隔
毎に眼球位置座標値を求め視線方向を検出する。本装置
は被験者と非接触であり、被験者が前後，左右，上下に
動いた場合も眼球の３次元位置座標は逐次検出できる。
なお、Oh，O1〜O3については後に説明する。
けが視野を走査した場合、眼球位置座標P1，P2，P3の軌
跡は円弧となり、その曲率中心O0を求める。これが眼球
中心である。眼球Eaは直径約２センチであり、P1，P2，
P3がなす軌跡の曲率半径は約１センチ程度である。この
曲率中心が眼球中心O0の位置座標となる。この軌跡上の
点P3の時点で、被験者が顔面を前後左右に直線的に移動
した場合、眼球Ea全体も顔面と一緒に前後左右に直線的
に移動し、これ以降に測定される眼球位置座標の軌跡
は、直線状となる（第２図参照）。続いて、顔面を回転
する場合、眼球Eaも顔面と同様に回転するので、眼球位
置座標の軌跡は、大きな曲率半径の円弧を描くことにな
る（第２図参照）。頭部の直径は約20センチであり、こ
の曲率半径は約10センチである。この頭部中心Ohの位置
座標は、眼球中心O0の軌跡O1，O2，O3がなす円弧の中心
として求めることができる。すなわち、眼球位置座標の
軌跡P1，P2，P3，・・・，Pnから、軌跡をなす各部分の
曲率中心を求めることにより、眼球中心O0や頭部中心Oh
の位置座標を求めて、逐次、被験者の視野方向を測定す
ることができる。視線方向の校正は、被験者が視野の中
心を見ているとき、設定キー（図示せず）を押下するこ
とによりこの位置を基準点とする。以後、一定時間間隔
毎に眼球位置座標値を求め視線方向を検出する。本装置
は被験者と非接触であり、被験者が前後，左右，上下に
動いた場合も眼球の３次元位置座標は逐次検出できる。
なお、Oh，O1〜O3については後に説明する。
なお、従来の装置から得られる反射像の位置座標を用
いることもできる。この実施例を第３図に示す。
いることもできる。この実施例を第３図に示す。
第３図は、眼球Ea,Ebの各前方に半透明な反射板12a,1
2bが配置され、それに対応して発光源11a,11bが設けら
れている。つまり、第４図の従来例とこの部分のみ同様
の構成となっている。撮影カメラ14a,14bから発光源11
a,11bの反射像の位置座標を得る。被験者が視野の中央
を見ているときの位置座標を基準値とする。被験者が目
標物を見た時の反射像の位置座標と基準値との差を各撮
影カメラ14a,14bについて求める。したがって、ここま
では第４図による従来の測定値が利用できる。
2bが配置され、それに対応して発光源11a,11bが設けら
れている。つまり、第４図の従来例とこの部分のみ同様
の構成となっている。撮影カメラ14a,14bから発光源11
a,11bの反射像の位置座標を得る。被験者が視野の中央
を見ているときの位置座標を基準値とする。被験者が目
標物を見た時の反射像の位置座標と基準値との差を各撮
影カメラ14a,14bについて求める。したがって、ここま
では第４図による従来の測定値が利用できる。
次に、２つの反射像の位置座標を、１つの眼球から得
た位置座標とみなして後処理する。すなわち、両眼球E
a,Ebは目標物に対してほぼ同じ角度で回転するから、そ
の反射像の位置も等価的に同じとみなすことができる。
したがって、２つの反射像の位置座標を両眼球Ea,Ebの
眼間距離（約65mm）で測定したとみなす。以後の処理は
前述したと同様であり、これによって眼球Ea,Ebの３次
元空間における位置座標を検出することができる。
た位置座標とみなして後処理する。すなわち、両眼球E
a,Ebは目標物に対してほぼ同じ角度で回転するから、そ
の反射像の位置も等価的に同じとみなすことができる。
したがって、２つの反射像の位置座標を両眼球Ea,Ebの
眼間距離（約65mm）で測定したとみなす。以後の処理は
前述したと同様であり、これによって眼球Ea,Ebの３次
元空間における位置座標を検出することができる。
以上のように、半透明な反射板12a,12bを被験者の眼
球Ea,Ebのすぐ前方に配置していることから、発光源11,
11a,11bの発光能力は従来と同程度でよい。また、撮影
カメラ14a,14bが遠方から眼球Ea,Eb上の光源像を撮影で
きる性能を有する場合は、反射板13a,13bをなくしても
よい。
球Ea,Ebのすぐ前方に配置していることから、発光源11,
11a,11bの発光能力は従来と同程度でよい。また、撮影
カメラ14a,14bが遠方から眼球Ea,Eb上の光源像を撮影で
きる性能を有する場合は、反射板13a,13bをなくしても
よい。
なお、上記の実施例は被験者の片方の眼球について、
その視線方向を検出できることを示したが、他方の眼球
についても視線方向を検出すれば３次元空間における注
視点（すなわち両視線の交点）を明らかにすることがで
きる。また、頭部の中心座標Ohは、第２図に示す眼球中
心O0の軌跡から前述したと同様に、３個の連続する眼球
中心位置座標O1，O2，O3からその曲率中心を求めること
により得られる。
その視線方向を検出できることを示したが、他方の眼球
についても視線方向を検出すれば３次元空間における注
視点（すなわち両視線の交点）を明らかにすることがで
きる。また、頭部の中心座標Ohは、第２図に示す眼球中
心O0の軌跡から前述したと同様に、３個の連続する眼球
中心位置座標O1，O2，O3からその曲率中心を求めること
により得られる。
この発明は以上詳細に説明したように、眼球の前方に
配置した発光源と、この発光源から発射した光線が眼球
の表面で反射した像を撮影するため距離をおいて設置し
た２台の撮影カメラと、これらの撮影カメラ内の２次元
撮影座標値および撮影カメラの設定位置および光軸方向
から眼球の３次元位置座標の軌跡データを得、この軌跡
の曲率中心と眼球位置座標値から視線方向を検出する処
理演算手段とを備えているので次の効果がある。
配置した発光源と、この発光源から発射した光線が眼球
の表面で反射した像を撮影するため距離をおいて設置し
た２台の撮影カメラと、これらの撮影カメラ内の２次元
撮影座標値および撮影カメラの設定位置および光軸方向
から眼球の３次元位置座標の軌跡データを得、この軌跡
の曲率中心と眼球位置座標値から視線方向を検出する処
理演算手段とを備えているので次の効果がある。
視線方向検出に際して、装置を被検者に固定する必
要がなく、３次元空間内における眼球の位置座標をもと
に視線方向を安定、かつ高精度に測定できる。
要がなく、３次元空間内における眼球の位置座標をもと
に視線方向を安定、かつ高精度に測定できる。
被験者は単に視野を見ているだけでよいから、使用
時の疲労負担を大幅に軽減することができる。
時の疲労負担を大幅に軽減することができる。
装置の構成は簡易であり、かつ装置の操作性を大幅
に向上することができる。よって、各種入力システムに
有効に利用することができる。
に向上することができる。よって、各種入力システムに
有効に利用することができる。
第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は視線方向の検出原理を示す図、第３図はこの発明の他
の実施例を示すブロック図、第４図は従来の視線方向検
出装置の構成を示す概略図である。 図中、11は発光源、12a,12bは半透明な反射板、13a,13b
は位置が調整できる反射板、14a,14bは撮影カメラ、15
は処理演算手段、16は画像処理部、17は位置検出部、18
は視線方向検出部である。
は視線方向の検出原理を示す図、第３図はこの発明の他
の実施例を示すブロック図、第４図は従来の視線方向検
出装置の構成を示す概略図である。 図中、11は発光源、12a,12bは半透明な反射板、13a,13b
は位置が調整できる反射板、14a,14bは撮影カメラ、15
は処理演算手段、16は画像処理部、17は位置検出部、18
は視線方向検出部である。
Claims (1)
- 【請求項１】眼球の前方に配置した発光源と、この発光
源から発射した光線が前記眼球の表面で反射した像を撮
影するため距離をおいて設置した２台の撮影カメラと、
これらの撮影カメラ内の２次元投影座標値および前記撮
影カメラの設定位置および光軸方向から前記眼球の３次
元位置座標の軌跡データを得、この軌跡の曲率中心と前
記眼球位置座標値から視線方向を検出する処理演算手段
とを備えたことを特徴とする視線方向検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1174137A JPH082345B2 (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 視線方向検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1174137A JPH082345B2 (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 視線方向検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0339136A JPH0339136A (ja) | 1991-02-20 |
| JPH082345B2 true JPH082345B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=15973312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1174137A Expired - Fee Related JPH082345B2 (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 視線方向検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH082345B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004046617A1 (de) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Eldith Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Blickrichtung |
| JP7109981B2 (ja) * | 2018-04-26 | 2022-08-01 | コイト電工株式会社 | 人体検出装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0240336B1 (en) * | 1986-04-04 | 1992-03-11 | Applied Science Group Inc. | Method and system for generating a description of the distribution of looking time as people watch television commercials |
| JPS63302822A (ja) * | 1987-06-02 | 1988-12-09 | Agency Of Ind Science & Technol | 両眼視機能測定装置 |
-
1989
- 1989-07-07 JP JP1174137A patent/JPH082345B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0339136A (ja) | 1991-02-20 |
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