JP5229928B1 - Gaze position specifying device and gaze position specifying program - Google Patents
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Abstract
【課題】操作者が注視している画面上の位置を特定すること。
【解決手段】注視位置特定装置100は、表示装置104に画面を表示する画面表示手段と、撮像装置101を制御して、操作者の瞳を含む画像を撮像して、操作者の瞳の画像(以下、「瞳画像」と呼ぶ)を取得する瞳画像取得手段と、瞳画像取得手段によって取得された瞳画像を画像処理して、操作者の瞳に映っている像を対象像として抽出する対象像抽出手段と、画面表示手段によって表示された画面の中から、対象像抽出手段によって抽出された対象像との類似度が高い画像が表示されている位置を操作者による注視位置として特定する注視位置特定手段とを備える。
【選択図】図1A position on a screen at which an operator is gazing is specified.
A gaze position specifying device 100 controls a screen display unit that displays a screen on a display device 104 and an imaging device 101 to capture an image including an operator's pupil, and an image of the operator's pupil. (Hereinafter, referred to as “pupil image”) and image processing of the pupil image acquired by the pupil image acquisition unit, and an image reflected in the operator's pupil is extracted as a target image. From the screens displayed by the target image extraction means and the screen display means, a position where an image having a high similarity with the target image extracted by the target image extraction means is specified as a gaze position by the operator. Gaze position specifying means.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、注視位置特定装置、および注視位置特定プログラムに関する。 The present invention relates to a gaze position specifying device and a gaze position specifying program.
次のような視線方向特定システムが知られている。この視線方向特定システムは、撮像装置により撮像した画像内の両眼の目尻、両口元、黒目中心を検出し、目尻と口元から顔の位置及び方向を特定し、検出した黒目中心から黒目方向を特定し、特定した顔の位置及び方向並びに黒目方向から視線方向を特定する。そして、表示装置にキーボードを表示し、表示したキーボードへの使用者の視線方向を検出して視線方向先のキーを特定したり、使用者の視線方向を検出し、表示装置の表示面と視線方向が交わる場合に、交点部分にカーソルを表示させるようにして、装置の操作を可能としている(例えば、特許文献1)。 The following gaze direction identification systems are known. This line-of-sight direction identifying system detects the corners of the eyes, both mouths, and the center of the black eye in the image captured by the imaging device, identifies the position and direction of the face from the corners of the eyes and the mouth, and determines the direction of the black eye from the center of the detected black eye. The line-of-sight direction is specified from the specified face position and direction and the black eye direction. Then, the keyboard is displayed on the display device, the direction of the user's line of sight is detected by detecting the user's line of sight direction on the displayed keyboard, or the user's line of sight direction is detected, and the display surface and line of sight of the display device are detected. When the directions cross each other, the cursor is displayed at the intersection to enable operation of the apparatus (for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来の視線方向特定システムでは、使用者が表示装置のどの位置を注視しているかを特定するためには、撮像した画像内の両眼の目尻、両口元、黒目中心を検出し、目尻と口元から顔の位置及び方向を特定し、検出した黒目中心から黒目方向を特定し、特定した顔の位置及び方向並びに黒目方向から視線方向を特定する必要があった。このため、使用者の視線方向を特定するために検出および特定する要素が多いため、視線方向の検出誤差が生じやすいという問題があった。また、使用者の視線方向を検出するための画像処理の負荷が高く、処理に時間がかかるという問題があった。 However, in the conventional gaze direction specifying system, in order to specify which position of the display device the user is gazing at, the eye corners, the mouth corners, and the center of the black eye in the captured image are detected, and the eye corners are detected. It is necessary to specify the face position and direction from the mouth, the black eye direction from the detected black eye center, and the line-of-sight direction from the specified face position and direction and black eye direction. For this reason, since there are many elements to be detected and specified in order to specify the user's line-of-sight direction, there has been a problem that detection errors in the line-of-sight direction are likely to occur. In addition, there is a problem that the load of image processing for detecting the user's line-of-sight direction is high, and the processing takes time.
本発明による注視位置特定装置は、表示装置に画面を表示する画面表示手段と、撮像装置を制御して、操作者の瞳を含む画像を撮像して、操作者の瞳の画像(以下、「瞳画像」と呼ぶ)を取得する瞳画像取得手段と、瞳画像取得手段によって取得された瞳画像を画像処理して、操作者の瞳に映っている像を対象像として抽出する対象像抽出手段と、画面表示手段によって表示された画面の中から、対象像抽出手段によって抽出された対象像との類似度が高い画像が表示されている位置を操作者による注視位置として特定する注視位置特定手段とを備えることを特徴とする。
本発明による注視位置特定プログラムは、表示装置に画面を表示する画面表示手順と、撮像装置を制御して、操作者の瞳を含む画像を撮像して、操作者の瞳の画像(以下、「瞳画像」と呼ぶ)を取得する瞳画像取得手順と、瞳画像取得手順で取得した瞳画像を画像処理して、操作者の瞳に映っている像を対象像として抽出する対象像抽出手順と、画面表示手順で表示した画面の中から、対象像抽出手順で抽出した対象像との類似度が高い画像が表示されている位置を操作者による注視位置として特定する注視位置特定手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
The gaze position specifying device according to the present invention controls a screen display unit that displays a screen on a display device and an imaging device to capture an image including an operator's pupil, and an image of the operator's pupil (hereinafter, “ A pupil image acquisition unit that acquires a pupil image), and a target image extraction unit that performs image processing on the pupil image acquired by the pupil image acquisition unit and extracts an image reflected in the operator's pupil as a target image And gaze position specifying means for specifying a position where an image having a high similarity with the target image extracted by the target image extraction means is displayed as a gaze position by the operator from the screen displayed by the screen display means It is characterized by providing.
The gaze position specifying program according to the present invention controls a screen display procedure for displaying a screen on a display device and an image pickup device to pick up an image including an operator's pupil, and an image of the operator's pupil (hereinafter, “ A pupil image acquisition procedure for acquiring a pupil image ”, a target image extraction procedure for performing image processing on the pupil image acquired in the pupil image acquisition procedure, and extracting an image shown in the operator's pupil as a target image; And a gaze position identifying procedure for identifying a position where an image having a high similarity to the target image extracted in the target image extraction procedure is displayed as a gaze position by the operator from the screens displayed in the screen display procedure. It is made to perform.
本発明によれば、操作者の瞳に映った対象物を特定するだけで、画面上の操作者が注視している位置を特定することができるため、注視位置の特定精度を向上させることができる。また、処理の負荷を低減して、処理時間を短縮することができる。 According to the present invention, it is possible to specify the position on the screen where the operator is gazing just by specifying the object reflected in the operator's pupil, so that the accuracy of specifying the gazing position can be improved. it can. Further, the processing load can be reduced and the processing time can be shortened.
図1は、本実施の形態における注視位置特定装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。注視位置特定装置100は、例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末といった種々の情報端末が用いられ、撮像装置101と、制御装置102と、記録装置103と、表示装置104とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a gaze position specifying device according to the present embodiment. The gaze
撮像装置101は、レンズ、撮像素子、その他周辺回路によって構成される。撮像素子は、例えばCCDやCMOSなどのイメージセンサにより構成され、レンズを通過した光束による被写体像を光電変換してアナログ画像信号を生成し、生成したアナログ画像信号を画像データとして制御装置102へ出力する。
The
本実施の形態では、撮像装置101は、その光軸が、表示装置104に正対する操作者の瞳が画角に入る向きに設定されるように配置される。例えば、表示装置104を構成する画面の縁の部分に外付けカメラとして取り付けても良いし、画面の縁に埋め込まれた内蔵カメラとして取り付けてもよい。あるいは、表示装置104に正対する操作者の瞳が画角に入るように、表示装置104の周辺に設置するようにしてもよい。
In the present embodiment, the
制御装置102は、CPU、メモリ、およびその他の周辺回路によって構成され、注視位置特定装置100の全体を制御する。なお、制御装置102を構成するメモリは、例えばSDRAM等の揮発性のメモリである。このメモリは、CPUがプログラム実行時にプログラムを展開するためのワークメモリや、データを一時的に記録するためのバッファメモリとして使用される。例えば、撮像装置101によって取得された画像データは、バッファメモリに一時的に記録される。
The
記録装置103は、注視位置特定装置100が蓄える種々のデータや、制御装置102が実行するためのプログラムのデータ等を記録するための記録装置であり、例えばHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等が用いられる。なお、記録装置103に記録されるプログラムのデータは、CD−ROMやDVD−ROMなどの記録媒体に記録されて提供されたり、ネットワークを介して提供され、使用者が取得したプログラムのデータを記録装置103にインストールすることによって、制御装置102がプログラムを実行できるようになる。
The
表示装置104は、例えば液晶モニタであって、制御装置102から出力される種々の表示用データが表示される。
The display device 104 is a liquid crystal monitor, for example, and displays various display data output from the
本実施の形態における注視位置特定装置100では、制御装置102は、撮像装置101を制御して撮影を行い、表示装置104に正対する操作者の瞳を含む画像を取得する。そして、制御装置102は、取得した瞳を含む画像の中から、操作者の片方の瞳の画像(以下、「瞳画像」と呼ぶ)を抽出する。このための処理としては、例えば、あらかじめ記録装置103に、人物の顔の特徴点に関する情報を記録しておき、該特徴点に関する情報に基づいて、瞳を含む画像から操作者の目の位置を特定して、特定した目の位置の画像を抽出することにより、瞳画像を抽出すればよい。あるいは、あらかじめ記録装置103に、瞳の形状を模したテンプレート画像を記録しておき、該テンプレート画像を用いたテンプレートマッチング処理を行って、瞳画像を抽出してもよい。すなわち、制御装置102は、瞳を含む画像内で所定ピクセル、例えば1ピクセルずつテンプレート画像をずらしながら各位置での類似度を算出し、最も類似度が高い位置の画像を瞳画像として抽出するようにすればよい。なお、操作者の左右いずれの目の瞳画像を取得するかは、あらかじめ設定しておけばよい。
In the gaze
制御装置102は、このように抽出した瞳画像を画像処理して、操作者の瞳に映っている像を対象像として抽出する。ここで、上述したように、撮像装置101は、その光軸が、表示装置104に正対する操作者の瞳が画角に入る向きに設定されるように配置されているため、操作者の瞳には、表示装置104に表示されている画面の像が映っている。このため、対象像としては、表示装置104に表示されている画面の像が抽出されることになる。なお、瞳画像から操作者の瞳に映っている像が複数抽出された場合には、瞳の中心、例えば黒目の中心からの距離が最も短い像を対象像として抽出すればよい。
The
瞳画像から対象像を抽出する方法としては、例えば、次のような方法が考えられる。まず、事前に操作者が一様面を見ている状態の瞳の画像を取得し、これを基準画像として記録装置103に記録しておく。一様面を見ている状態の瞳の画像としては、例えば、制御装置102は、表示装置104に白一色などの一様画像を表示し、撮像装置101を制御して、その時の操作者の瞳画像を取得する。なお、基準画像として用いる瞳画像の取得方法は、上述した瞳画像の取得方法と同一である。
As a method for extracting the target image from the pupil image, for example, the following method can be considered. First, an image of a pupil in a state where the operator is looking at a uniform plane is acquired in advance, and this is recorded in the
制御装置102は、上述したように抽出した瞳画像とあらかじめ記録しておいた基準画像との間で差分演算処理(減算処理)を行い、その絶対値を算出する。これにより、両画像の差分として、操作者の瞳に映っている像を対象像として抽出することができる。図2は、この差分演算処理の具体例を模式的に示した図である。図2(a)は、操作者の目を撮影した基準画像であり、図2(b)は、モニタ104に表示されている五角形の像が映った瞳画像を示している。制御装置102は、図2(a)に示す基準画像と、図2(b)に示す瞳画像との間で差分演算処理を行い、その絶対値を算出することにより、図2(c)に示す差分画像を得て、対象像2aを抽出することができる。
The
制御装置102は、抽出した対象像2aの画像に基づいてテンプレート画像を設定するとともに、モニタ104上に表示されている画面の画像を対象画像に設定してテンプレートマッチング処理を行う。具体的には、制御装置102は、テンプレート画像を対象画像上で所定ピクセル、例えば1ピクセルずつずらしながら各位置での両画像の類似度を算出し、その中で最も高い類似度が算出された対象画像内の位置を特定する。なお、この対象画像内の位置としては、その類似度が算出されたときのテンプレート画像の中心位置を採用すればよい。
The
ここで特定された対象画像内の位置は、画面上における対象像の中心位置に相当し、操作者の瞳に映っている対象像の中心位置と一致するため、この位置は、操作者がモニタ104上に表示されている画面上で注視している位置とみなすことができる。このため、上記の処理により、制御装置102は、モニタ104上に表示されている画面上で操作者が注視している位置を特定することができる。
The position in the target image specified here corresponds to the center position of the target image on the screen and matches the center position of the target image shown in the operator's pupil. Therefore, this position is monitored by the operator. It can be regarded as the position being watched on the screen displayed on the screen 104. For this reason, the
制御装置102は、画面上で操作者が注視している位置を特定した場合には、画面上におけるその位置の座標値を取得し、これを注視位置の座標値としてバッファメモリに記録する。なお、画面上における座標値は、例えば、画面の左下を原点として横軸と縦軸を設定することにより求めてもよいし、画面の中央を原点として横軸と縦軸を設定することにより求めてもよい。
When the position where the operator is gazing on the screen is specified, the
制御装置102は、上記の処理を所定時間間隔、例えば1秒間隔で繰り返し実行することにより、画面上における操作者の注視位置の変化を監視する。具体的には、制御装置102は、バッファメモリに記録しておいた前フレームにおける注視位置の座標値を読み出して、現フレームにおける注視位置の座標値との差を算出することにより、画面上における注視位置の座標値の時間変化を検出する。これにより、画面上における操作者の注視位置の変化を監視することができる。そして、制御装置102は、検出した注視位置の時間変化に応じて、注視位置特定装置100の操作を受け付ける。これにより、操作者は、画面上での注視位置を変化させることにより、注視位置特定装置100を操作することが可能になる。
The
図3を用いて、注視位置特定装置100の操作方法の一例について説明する。操作者は、画面上の一点を所定時間以上注視し続けることにより、その注視位置に対応する操作を行うことができる。例えば、操作者は、画面上に配置された操作対象ユーザーインターフェースを所定時間以上注視することにより、その操作対象ユーザーインターフェースに対する操作を指示することができる。例えば、図3に示すように、画面上の「OK」ボタン3aや「キャンセル」ボタン3bのような操作対象ユーザーインターフェースを所定時間以上注視することにより、これらのボタンのクリック操作を指示することができる。
An example of an operation method of the gaze
すなわち、制御装置102は、上述した処理により、画面上における操作者の注視位置の変化を監視した結果、所定時間以上、例えば5秒以上操作者の注視位置が変化せず、その位置が操作対象ユーザーインターフェースの表示位置に対応する場合には、その位置にある操作対象ユーザーインターフェースが操作された場合の処理を実行する。例えば、その操作対象ユーザーインターフェースが「OK」ボタン3aであれば、「OK」ボタン3aがクリックされた場合に実行すべき処理を実行する。また、その操作対象ユーザーインターフェースが「キャンセル」ボタン3bであれば、「キャンセル」ボタン3bがクリックされた場合に実行すべき処理を実行する。
That is, as a result of monitoring the change of the operator's gaze position on the screen by the above-described processing, the
また、操作者は、画面上の操作対象ユーザーインターフェース以外の部分を所定時間以上注視することにより、あらかじめ設定されている操作を指示することができる。例えば、操作者が操作対象ユーザーインターフェース以外の部分を所定時間以上注視したときには、その注視位置を中心に画面を拡大表示するように操作が割り当てられている場合には、操作者は、画面上の点3cを所定時間以上注視することにより、点3cを中心とした画面の拡大表示操作を指示することができる。あるいは、操作者が操作対象ユーザーインターフェース以外の部分を所定時間以上注視したときには、その注視位置を中心に画面を縮小表示するように操作が割り当てられている場合には、操作者は、画面上の点3cを所定時間以上注視することにより、点3cを中心とした画面の縮小表示操作を指示することができる。また、その他の操作を割り当てるようにしてもよい。
Further, the operator can instruct a preset operation by gazing at portions other than the operation target user interface on the screen for a predetermined time or more. For example, when the operator gazes at a part other than the user interface to be operated for a predetermined time or longer, and the operation is assigned to enlarge the screen around the gaze position, the operator By gazing at the
操作者は、画面上の一点から他の点へ注視位置を移動させることにより、その移動方向への画面のスクロール操作を指示することができる。例えば、操作者は、画面上の点3dから画面上の点3eに注視位置を移動させることにより、矢印3fに示す方向、すなわち下方向への画面スクロールを指示することができる。すなわち、制御装置102は、上述した処理により、画面上における操作者の注視位置の変化を監視した結果、所定時間の間に操作者の注視位置が画面上のいずれかの方向に移動したことを検出した場合には、その移動方向へ画面をスクロールさせる。
The operator can instruct a scroll operation of the screen in the moving direction by moving the gaze position from one point on the screen to another point. For example, the operator can instruct screen scrolling in the direction indicated by the
このように、制御装置102は、操作者による画面上の注視位置の位置変化を検出し、その検出結果に応じて画面上での操作を受け付けるようにしたので、操作者は、マウスやキーボードなどの既存の操作部材を使用せずに、画面上での見る位置を変えるだけで、直感的に画面上での操作を行うことができる。
In this way, the
図4は、本実施の形態における操作受付処理の流れを示すフローチャートである。図4に示す処理は、注視位置特定装置100の電源がオンされると起動するプログラムとして、制御装置102によって実行される。なお、注視位置特定装置100の電源は、不図示の電源ボタンを操作することによりオン及びオフすることができるものとする。
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of operation reception processing in the present embodiment. The process shown in FIG. 4 is executed by the
ステップS10において、制御装置102は、撮像装置101を制御して撮影を行い、表示装置104に正対する操作者の瞳を含む画像を取得する。その後、ステップS20へ進む。
In step S <b> 10, the
ステップS20では、制御装置102は、上述した処理により、ステップS10で取得した瞳を含む画像の中から、操作者の瞳画像を抽出する。その後、ステップS30へ進む。
In step S20, the
ステップS30では、制御装置102は、ステップS20で瞳画像が抽出できたか否かを判断する。ステップS30で否定判断した場合には、後述するステップS110へ進む。これに対して、ステップS30で肯定判断した場合には、ステップS40へ進む。
In step S30, the
ステップS40では、制御装置102は、上述したように瞳画像を画像処理して、操作者の瞳に映っている像を対象像として抽出する。その後、ステップS50へ進む。
In step S <b> 40, the
ステップS50では、制御装置102は、ステップS40で対象像が抽出できたか否かを判断する。ステップS50で否定判断した場合には、後述するステップS110へ進む。これに対して、ステップS50で肯定判断した場合には、ステップS60へ進む。
In step S50, the
ステップS60では、制御装置102は、上述したように、ステップS40で抽出した対象像の画面上における位置を特定することにより、モニタ104上に表示されている画面上における操作者の注視位置を特定する。その後、ステップS70へ進む。
In step S60, as described above, the
ステップS70では、制御装置102は、ステップS60で特定した画面上における操作者の注視位置の座標値を取得し、これを注視位置の座標値としてバッファメモリに記録する。その後、ステップS80へ進む。
In step S70, the
ステップS80では、制御装置102は、上述したように、画面上における操作者の注視位置の時間変化を検出する。その後、ステップS90へ進む。
In step S80, as described above, the
ステップS90では、制御装置102は、図3で上述したように、ステップS80で検出した注視位置の時間変化に応じて、注視位置特定装置100の操作を受け付ける。
In step S90, as described above with reference to FIG. 3, the
その後、ステップS100へ進み、上述したように、ステップS90で受け付けた操作内容に応じた処理、例えば、ボタンのクリック処理、画面の拡大・縮小処理、スクロール処理等を実行する。その後、ステップS110へ進む。 Thereafter, the process proceeds to step S100, and as described above, processing according to the operation content received in step S90, for example, button click processing, screen enlargement / reduction processing, scroll processing, and the like are executed. Then, it progresses to step S110.
ステップS110では、制御装置102は、操作者からの指示に基づいて注視位置特定装置100の電源がオフされたか否かを判断する。ステップS110で否定判断した場合には、ステップS10に戻って処理を繰り返す。このとき、制御装置102は、不図示のタイマによる計時結果を利用して、操作者の注視位置の変化の検出があらかじめ設定された時間間隔、例えば1秒間隔で繰り替えされるように制御する。一方、ステップS110で肯定判断した場合には、処理を終了する。
In step S110, the
以上説明した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
(1)制御装置102は、表示装置104に画面を表示し、撮像装置101を制御して操作者の瞳の画像を撮像して瞳画像を取得し、取得した瞳画像を画像処理して、操作者の瞳に映っている像を対象像として抽出するようにした。そして、制御装置102は、表示装置104に表示されている画面の中から、対象像との類似度が高い画像が表示されている位置を操作者による注視位置として特定するようにした。これによって、操作者の瞳に映った対象像を特定するだけで、画面上での操作者が注視している位置を特定することができるため、簡易な処理で、精度高く画面上での操作者が注視している位置を特定することができる
According to the present embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) The
(2)制御装置102は、特定した操作者の注視位置の時間変化を検出し、検出した注視位置の時間変化に基づいて、操作者による操作の内容を特定し、特定した操作内容に基づく処理を実行するようにした。これによって、操作者は、画面上での注視位置を変化させることにより、注視位置特定装置100を直感的に操作することが可能になる。
(2) The
(3)制御装置102は、画面上における操作者の注視位置の変化を監視した結果、所定時間の間に操作者の注視位置が画面上のいずれかの方向に移動したことを検出した場合には、その移動方向へ画面をスクロールさせるようにした。これにより、操作者は、画面上でスクロールしたい方向に注視位置を移動させるだけで、直感的にスクロール操作を行うことができる。
(3) When the
(4)制御装置102は、画面上における操作者の注視位置が所定時間以上変化せず、その位置が操作対象ユーザーインターフェースの表示位置に対応する場合には、その位置にある操作対象ユーザーインターフェースに対する操作が指示されたことを特定して、その操作対象ユーザーインターフェースが操作された場合の処理を実行するようにした。これにより、操作者は、画面上で操作したい操作対象ユーザーインターフェースを注視するだけで、直感的に操作対象ユーザーインターフェースを操作することができる。
(4) When the operator's gaze position on the screen does not change for a predetermined time or more and the position corresponds to the display position of the operation target user interface, the
(5)制御装置102は、画面上における操作者の注視位置が所定時間以上変化せず、その位置が操作対象ユーザーインターフェース以外の表示位置に対応する場合には、その注視位置を中心とした表示内容の拡大または縮小が指示されたことを特定して、画面の拡大または縮小処理を実行するようにした。これにより、操作者は、画面上で拡大または縮小したい箇所を注視するだけで、直感的に画面の拡大または縮小を指示することができる。
(5) When the operator's gaze position on the screen does not change for a predetermined time or more and the position corresponds to a display position other than the operation target user interface, the
(6)撮像装置101は、その光軸が、表示装置104に正対する操作者の瞳が画角に入る向きに設定されるように配置されるようにした。これによって、表示装置104に正対する操作者の瞳画像を撮影することが可能となる。
(6) The
(7)制御装置102は、瞳画像から、あらかじめ取得された一様面を見た状態の操作者の瞳を撮影した基準画像を減算することにより、瞳画像から操作者の瞳に映っている対象像を抽出するようにした。これによって、画像同士を減算して差分画像を作成するだけの簡易な処理で、精度高く操作者の瞳に映っている像を抽出することができる。
(7) The
(8)制御装置102は、テンプレート画像を対象画像上で所定ピクセル、例えば1ピクセルずつずらしながら各位置での両画像の類似度を算出し、その中で最も高い類似度が算出された対象画像内の位置を操作者による注視位置として特定するようにした。これによって、操作者による画面上の注視位置を精度高く特定することができる。
(8) The
―変形例―
なお、上述した実施の形態の注視位置特定装置100は、以下のように変形することもできる。
(1)上述した実施の形態では、制御装置102は、対象像2aの画像をテンプレート画像に設定するとともに、モニタ104上に表示されている画面の画像を対象画像に設定してテンプレートマッチング処理を行うことにより、最も高い類似度が算出された対象画像上の位置を操作者による画面上の注視位置として特定する例について説明した。しかしながら、操作者による画面上の注視位置の特定方法はこれに限定されない。例えば、スマートフォンやタブレット端末などのように表示装置104として小型のモニタを搭載した端末であれば、瞳にモニタ全体の像が映る可能性が高い。このため、制御装置102は、瞳画像内から最も大きな矩形像を抽出することにより、モニタの枠の像を抽出する。そして、制御装置102は、瞳画像内から操作者の黒目を抽出しその中心位置を特定する。これによって、図5に示すように、モニタの外周に相当する枠の像5aと、黒目の中心位置5bとが特定される。制御装置102は、黒目の中心位置5bから枠の像5aの上側辺までの距離S1と下側辺までの距離S2との縦方向の比A、および右側辺までの距離S3と左側辺までの距離S4との横方向の比Bを算出し、表示装置104に表示された画面上において、縦方向の比と横方向の比が、上記のA及びBと一致する位置を、操作者が注視している位置として特定するようにしてもよい。
-Modification-
Note that the gaze
(1) In the above-described embodiment, the
(2)上述した実施の形態では、図3を用いた操作方法の説明として、操作者は、ボタンのクリック操作、画面の拡大・縮小操作、画面のスクロール操作を行うことができる例について説明した。しかしながら、それ以外の操作を行う場合にも本発明は適用可能である。 (2) In the above-described embodiment, as an explanation of the operation method using FIG. 3, an example in which the operator can perform a button click operation, a screen enlargement / reduction operation, and a screen scroll operation has been described. . However, the present invention can also be applied when performing other operations.
例えば、操作対象ユーザーインターフェースとしては、操作ボタン以外のものも存在し、制御装置102は、これらの操作対象ユーザーインターフェースについても、操作者が所定時間以上注視したことを検出した場合には、その操作対象ユーザーインターフェースがクリックされた場合と同様の処理を行えばよい。例えば、操作対象ユーザーインターフェースがラジオボタンである場合には、操作者は、画面上のラジオボタンを所定時間以上注視することにより、そのラジオボタンの選択操作を指示することができる。また、操作対象ユーザーインターフェースがチェックボックスである場合には、操作者は、画面上のチェックボックスを所定時間以上注視することにより、そのチェックボックスへのチェック操作を指示することができる。
For example, there are other operation target user interfaces other than the operation buttons, and when the
また、画面上に文字の入力を行うためのテキストボックスが表示されている場合には、制御装置102は、操作者によって該テキストボックスを所定時間以上注視されたことを検出した場合には、テキストボックスへの文字の入力受付を開始するとともに、画面上に仮想的なキーボードの画像を表示すればよい。そして、表示されたキーボード上での操作者の注視位置を特定し、その注視位置に配置されているキーの入力を受け付けて、テキストボックス内に文字を表示していけばよい。
In addition, when a text box for inputting characters is displayed on the screen, the
(3)上述した実施の形態では、注視位置特定装置100の電源は、操作者が不図示の電源ボタンを操作することによりオフすることができるものとした。しかしながら、操作者は、画面上の注視位置を変化させることにより、注視位置特定装置100の電源をオフできるようにしてもよい。例えば、画面上には、電源のオフを指示するためのボタンを配置しておき、制御装置102は、上述した処理を行った結果、操作者が所定時間、例えば5秒以上電源のオフを指示するためのボタンを注視していることを検出した場合に、注視位置特定装置100の電源をオフするようにしてもよい。
(3) In the embodiment described above, the power of the gaze
(4)上述した実施の形態では、操作者は、あらかじめ一様面を見ている状態の瞳の画像を取得し、これを基準画像として記録装置103に記録しておく例について説明し、このために、制御装置102は、表示装置104に白一色などの一様画像を表示し、撮像装置101を制御して、その時の操作者の瞳画像を基準画像として取得する例について説明した。この基準画像の取得処理を注視位置特定装置100のモードを切り替えることによって行うようにしてもよい。例えば、制御装置102は、操作者からの指示に基づいて、撮像装置101による撮影モードを基準画像を撮影するための基準画像撮影モードに切り替え、表示装置104上に一様な画像を表示するとともに、撮像装置101を制御し、そのときの操作者の瞳の画像を取得するようにすればよい。
(4) In the above-described embodiment, an example is described in which the operator acquires an image of a pupil in a state of viewing a uniform plane in advance, and records this in the
(5)上述した実施の形態では、制御装置102は、画面上での操作者の注視位置の時間変化を検出し、その検出結果に基づいて操作者による操作を受け付ける例について説明した。しかしながら、注視位置特定装置100にタッチパネル、マウス、キーボードといった操作部材を搭載し、該操作部材を介した操作の受け付けと注視位置の時間変化に基づく操作の受け付けを併用するようにしてもよい。
(5) In the above-described embodiment, the
(6)上述した実施の形態では、所定時間の間に操作者の注視位置が画面上のいずれかの方向に移動したことを検出した場合にはスクロール操作が行われたと判断し、画面上における操作者の注視位置が所定時間以上変化しない場合には、その注視位置に関する操作が指示されたと判断する例について説明した。しかしながら、操作者は、注視位置の移動と固定とを組み合わせて操作を行えるようにしてもよい。例えば、操作者は、画面上のある一点を所定時間以上注視して固定した後に、続けて注視位置を上方向へ移動させることにより、最初に固定した注視位置を中心とした画面の拡大操作を行えるようにし、画面上のある一点を所定時間以上注視して固定した後に、続けて注視位置を下方向へ移動させることにより、最初に固定した注視位置を中心とした画面の縮小操作を行えるようにしてもよい。これにより、操作者は、画面上の注視方法を複数組み合わせて、多くの操作を行うことが可能となる。 (6) In the above-described embodiment, when it is detected that the operator's gaze position has moved in any direction on the screen during a predetermined time, it is determined that the scroll operation has been performed, An example has been described in which it is determined that an operation related to the gaze position is instructed when the gaze position of the operator does not change for a predetermined time or more. However, the operator may perform the operation by combining the movement and fixation of the gaze position. For example, after an operator gazes and fixes a certain point on the screen for a predetermined time or longer and then moves the gaze position upward, the operator performs an enlargement operation of the screen around the gaze position that was initially fixed. After a certain point on the screen is fixed by gazing for a predetermined time, the gaze position is continuously moved downward so that the screen can be reduced around the initially fixed gaze position. It may be. Thereby, the operator can perform many operations by combining a plurality of gaze methods on the screen.
(7)上述した実施の形態では、制御装置102は、撮像装置101を制御して撮影を行い、表示装置104に正対する操作者の瞳を含む画像を取得する例について説明した。このとき、制御装置102は、操作者の注視位置の特定精度を上げるために、より鮮明な瞳画像を取得するための制御を行うようにしてもよい。例えば、制御装置102は、瞳画像を撮影する際に、公知の被写体認識機能を利用して操作者の目を特定し、撮像装置101を制御して、特定した目に合焦させるようにすればよい。また、瞳画像内における操作者の目の大きさが一定以上となるように、ズームを行うようにしてもよい。あるいは、制御装置102は、撮像装置101を制御して取得した瞳を含む画像に対して、拡大処理、輪郭強調処理、先鋭化処理等の画像処理を施してから瞳画像を抽出するようにしてもよい。
(7) In the above-described embodiment, an example has been described in which the
なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における構成に何ら限定されない。また、上述の実施の形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。 Note that the present invention is not limited to the configurations in the above-described embodiments as long as the characteristic functions of the present invention are not impaired. Moreover, it is good also as a structure which combined the above-mentioned embodiment and a some modification.
100 注視位置特定装置
101 撮像装置
102 制御装置
103 記録装置
104 表示装置
100 gaze
Claims (22)
撮像装置を制御して、操作者の瞳を含む画像を撮像して、前記操作者の瞳の画像(以下、「瞳画像」と呼ぶ)を取得する瞳画像取得手段と、
前記瞳画像取得手段によって取得された前記瞳画像を画像処理して、前記操作者の瞳に映っている像を対象像として抽出する対象像抽出手段と、
前記画面表示手段によって表示された前記画面の中から、前記対象像抽出手段によって抽出された前記対象像との類似度が高い画像が表示されている位置を前記操作者による注視位置として特定する注視位置特定手段とを備えることを特徴とする注視位置特定装置。 Screen display means for displaying a screen on a display device;
Pupil image acquisition means for controlling the imaging device to capture an image including the operator's pupil and acquiring an image of the operator's pupil (hereinafter referred to as “pupil image”);
Subject image extraction means for subjecting the pupil image acquired by the pupil image acquisition means to image processing, and extracting an image shown in the operator's pupil as a target image;
A gaze that identifies a position at which an image having a high similarity to the target image extracted by the target image extraction unit is displayed as the gaze position by the operator from the screen displayed by the screen display unit. A gaze position specifying device comprising: position specifying means.
前記注視位置特定手段による特定結果に基づいて、前記画面上における前記操作者による操作を受け付ける操作受付手段をさらに備えることを特徴とする注視位置特定装置。 The gaze position specifying device according to claim 1,
The gaze position specifying device further comprising an operation accepting unit that accepts an operation by the operator on the screen based on a result of the gaze position specifying unit.
前記注視位置特定手段によって特定された前記注視位置の時間変化を検出し、検出した前記注視位置の時間変化に基づいて、前記操作者による操作内容を特定する操作内容特定手段をさらに備え、
前記操作受付手段は、前記操作内容特定手段によって特定された操作内容に基づく操作を受け付けることを特徴とする注視位置特定装置。 The gaze position specifying device according to claim 2,
An operation content specifying means for detecting a time change of the gaze position specified by the gaze position specifying means and specifying an operation content by the operator based on the detected time change of the gaze position;
The gaze position identifying device, wherein the operation accepting unit accepts an operation based on the operation content specified by the operation content specifying unit.
前記操作内容特定手段は、前記注視位置特定手段によって特定された前記注視位置が所定時間内に変化した場合には、前記画面内における変化した注視位置方向へのスクロール操作が指示されたことを特定することを特徴とする注視位置特定装置。 The gaze position specifying device according to claim 3,
The operation content specifying unit specifies that when the gaze position specified by the gaze position specifying unit changes within a predetermined time, a scroll operation toward the changed gaze position direction in the screen is specified. A gaze position specifying device characterized in that:
前記操作内容特定手段は、前記注視位置特定手段によって特定された前記注視位置が所定時間以上変化しない場合には、前記画面内におけるその注視位置に対する操作が指示されたことを特定することを特徴とする注視位置特定装置。 In the gaze position specifying device according to claim 3 or 4,
The operation content specifying means specifies that an operation for the gaze position in the screen has been instructed when the gaze position specified by the gaze position specifying means does not change for a predetermined time or more. Gaze position identification device to do.
前記操作内容特定手段は、前記画面内における前記注視位置が操作対象インターフェースが表示されている位置である場合には、前記操作対象インターフェースに対する操作が指示されたことを特定することを特徴とする注視位置特定装置。 The gaze position specifying device according to claim 5,
The operation content specifying means specifies that an operation for the operation target interface is instructed when the gaze position in the screen is a position where the operation target interface is displayed. Positioning device.
前記操作内容特定手段は、前記画面内における前記注視位置が操作対象インターフェース以外が表示されている位置である場合には、前記注視位置を中心とした画面の拡大または縮小が指示されたことを特定することを特徴とする注視位置特定装置。 The gaze position specifying device according to claim 5,
When the gaze position in the screen is a position where an interface other than the operation target interface is displayed, the operation content specifying unit specifies that an instruction to enlarge or reduce the screen around the gaze position is specified. A gaze position specifying device characterized in that:
前記撮像装置は、前記表示装置に正対する前記操作者の瞳が画角に入る向きに光軸が設定されることを特徴とする注視位置特定装置。 In the gaze position specifying device according to any one of claims 1 to 7,
The gaze position specifying device, wherein the optical axis is set in a direction in which the pupil of the operator facing the display device enters an angle of view.
前記対象像抽出手段は、前記瞳画像から、あらかじめ取得された一様面を見た状態の前記操作者の瞳を撮影した基準画像を減算することにより、前記瞳画像から前記対象像を抽出することを特徴とする注視位置特定装置。 In the gaze position specifying device according to any one of claims 1 to 8,
The target image extracting means extracts the target image from the pupil image by subtracting a reference image obtained by photographing the operator's pupil in a state of viewing a uniform plane acquired in advance from the pupil image. A gaze position specifying device characterized by the above.
前記撮像装置による撮影モードを前記基準画像を撮影するための基準画像撮影モードに切り替えるモード切替手段と、
前記モード切替手段によって、前記基準画像撮影モードに切り替えられたときに、前記表示装置上に一様な画像を表示する一様画像表示手段と、
前記撮像装置を制御して、前記一様画像が表示されている前記表示装置を見ている前記操作者の瞳の画像を前記基準画像として取得する基準画像取得手段とをさらに備えることを特徴とする注視位置特定装置。 The gaze position specifying device according to claim 9,
Mode switching means for switching a photographing mode by the imaging device to a reference image photographing mode for photographing the reference image;
Uniform image display means for displaying a uniform image on the display device when switched to the reference image capturing mode by the mode switching means;
Reference image acquisition means for controlling the imaging device to acquire an image of the eyes of the operator who is viewing the display device on which the uniform image is displayed as the reference image. Gaze position identification device to do.
前記注視位置特定手段は、前記画面表示手段によって表示された前記画面の画像内で、前記対象像抽出手段によって抽出された前記対象像を所定ピクセルずつずらしながら順次マッチングを行い、最も類似度が高い位置を前記注視位置として特定することを特徴とする注視位置特定装置。 In the gaze position specifying device according to any one of claims 1 to 10,
The gaze position specifying unit sequentially matches the target image extracted by the target image extracting unit while shifting the predetermined image by a predetermined pixel within the image of the screen displayed by the screen display unit, and has the highest similarity. A gaze position identifying device that identifies a position as the gaze position.
撮像装置を制御して、操作者の瞳を含む画像を撮像して、前記操作者の瞳の画像(以下、「瞳画像」と呼ぶ)を取得する瞳画像取得手順と、
前記瞳画像取得手順で取得した前記瞳画像を画像処理して、前記操作者の瞳に映っている像を対象像として抽出する対象像抽出手順と、
前記画面表示手順で表示した前記画面の中から、前記対象像抽出手順で抽出した前記対象像との類似度が高い画像が表示されている位置を前記操作者による注視位置として特定する注視位置特定手順とをコンピュータに実行させるための注視位置特定プログラム。 A screen display procedure for displaying a screen on the display device;
A pupil image acquisition procedure for controlling an imaging device to capture an image including the operator's pupil and acquiring an image of the operator's pupil (hereinafter referred to as “pupil image”);
A target image extraction procedure for performing image processing on the pupil image acquired in the pupil image acquisition procedure and extracting an image reflected in the pupil of the operator as a target image;
Gaze position identification that identifies, as the gaze position by the operator, a position at which an image having a high similarity to the target image extracted in the target image extraction procedure is displayed from the screen displayed in the screen display procedure A gaze position specifying program for causing a computer to execute the procedure.
前記注視位置特定手順による特定結果に基づいて、前記画面上における前記操作者による操作を受け付ける操作受付手順をさらに有することを特徴とする注視位置特定プログラム。 In the gaze position specifying program according to claim 12,
A gaze position specifying program further comprising an operation receiving procedure for receiving an operation by the operator on the screen based on a result of the gaze position specifying procedure.
前記注視位置特定手順で特定された前記注視位置の時間変化を検出し、検出した前記注視位置の時間変化に基づいて、前記操作者による操作内容を特定する操作内容特定手順をさらに有し、
前記操作受付手順は、前記操作内容特定手順で特定した操作内容に基づく操作を受け付けることを特徴とする注視位置特定プログラム。 In the gaze position specifying program according to claim 13,
Further comprising an operation content specifying procedure for detecting a time change in the gaze position specified in the gaze position specifying procedure, and specifying an operation content by the operator based on the detected time change in the gaze position,
The gaze position specifying program characterized in that the operation receiving procedure receives an operation based on the operation content specified in the operation content specifying procedure.
前記操作内容特定手順は、前記注視位置特定手順で特定した前記注視位置が所定時間内に変化した場合には、前記画面内における変化した注視位置方向へのスクロール操作が指示されたことを特定することを特徴とする注視位置特定プログラム。 In the gaze position specifying program according to claim 14,
The operation content specifying procedure specifies that the scroll operation toward the changed gaze position direction in the screen is instructed when the gaze position specified in the gaze position specifying procedure changes within a predetermined time. A gaze position specifying program characterized by that.
前記操作内容特定手順は、前記注視位置特定手順で特定した前記注視位置が所定時間以上変化しない場合には、前記画面内におけるその注視位置に対する操作が指示されたことを特定することを特徴とする注視位置特定プログラム。 In the gaze position specifying program according to claim 14 or 15,
The operation content specifying procedure specifies that an operation for the gaze position in the screen has been instructed when the gaze position specified in the gaze position specifying procedure has not changed for a predetermined time or more. Gaze position identification program.
前記操作内容特定手順は、前記画面内における前記注視位置が操作対象ユーザーインターフェースが表示されている位置である場合には、前記操作対象ユーザーインターフェースに対する操作が指示されたことを特定することを特徴とする注視位置特定プログラム。 In the gaze position specifying program according to claim 16,
The operation content specifying procedure specifies that an operation for the operation target user interface is instructed when the gaze position in the screen is a position where the operation target user interface is displayed. Gaze position identification program.
前記操作内容特定手順は、前記画面内における前記注視位置が操作対象ユーザーインターフェース以外が表示されている位置である場合には、前記注視位置を中心とした画面の拡大または縮小が指示されたことを特定することを特徴とする注視位置特定プログラム。 In the gaze position specifying program according to claim 16,
In the operation content specifying procedure, when the gaze position in the screen is a position where an area other than the operation target user interface is displayed, enlargement or reduction of the screen centered on the gaze position is instructed. A gaze position specifying program characterized by specifying.
前記撮像装置は、前記表示装置に正対する前記操作者の瞳が画角に入る向きに光軸が設定されることを特徴とする注視位置特定プログラム。 In the gaze position specifying program according to any one of claims 12 to 18,
The gaze position specifying program characterized in that the imaging device sets an optical axis in a direction in which the pupil of the operator facing the display device enters an angle of view.
前記対象像抽出手順は、前記瞳画像から、あらかじめ取得された一様面を見た状態の前記操作者の瞳を撮影した基準画像を減算することにより、前記瞳画像から前記対象像を抽出することを特徴とする注視位置特定プログラム。 In the gaze position specifying program according to any one of claims 12 to 19,
The target image extraction procedure extracts the target image from the pupil image by subtracting, from the pupil image, a reference image obtained by photographing the operator's pupil in a state of viewing a uniform plane acquired in advance. A gaze position specifying program characterized by that.
前記撮像装置による撮影モードを前記基準画像を撮影するための基準画像撮影モードに切り替えるモード切替手順と、
前記モード切替手順が前記基準画像撮影モードに切り替えたときに、前記表示装置上に一様な画像を表示する一様画像表示手順と、
前記撮像装置を制御して、前記一様画像が表示されている前記表示装置を見ている前記操作者の瞳の画像を前記基準画像として取得する基準画像取得手順とを有することを特徴とする注視位置特定プログラム。 In the gaze position specifying program according to claim 20,
A mode switching procedure for switching a shooting mode by the imaging device to a reference image shooting mode for shooting the reference image;
A uniform image display procedure for displaying a uniform image on the display device when the mode switching procedure is switched to the reference image capturing mode;
A reference image acquiring procedure for controlling the imaging device to acquire an image of the pupil of the operator who is viewing the display device on which the uniform image is displayed as the reference image. Gaze position identification program.
前記注視位置特定手順は、前記画面表示手順が表示した前記画面の画像内で、対象像抽出手順が抽出した前記対象像を所定ピクセルずつずらしながら順次マッチングを行い、最も類似度が高い位置を前記注視位置として特定することを特徴とする注視位置特定プログラム。 In the gaze position specifying program according to any one of claims 12 to 21,
In the gaze position specifying procedure, in the image of the screen displayed by the screen display procedure, the target image extracted by the target image extraction procedure is sequentially matched while shifting by a predetermined pixel, and the position with the highest similarity is determined. A gaze position specifying program characterized by specifying as a gaze position.
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