JP6360752B2 - Illumination imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、車の運転者その他の対象者の視線方向を検出可能な視線検出装置や、監視装置などに使用される照明撮像装置に関する。 The present invention relates to a line-of-sight detection device capable of detecting the line-of-sight direction of a driver of a car and other subjects, a lighting imaging device used for a monitoring device, and the like.
特許文献1には照明撮像装置を使用した注視点検出方法が記載されている。この注視点検出方法は、2台のカメラが対象者の目に向けられている。それぞれのカメラの周囲に2種類の光源が同心円状に配置されており、カメラに近い内側の円に沿って中心波長が850nmの光を発する光源が配置され、外側の円に沿って中心波長が950nmの光を発する光源が配置されている。850nmの光を照射することで、カメラで明瞳孔画像を取得でき、950nmの光を照射することで暗瞳孔画像が取得される。
この注視点検出方法では、明瞳孔画像と暗瞳孔画像に基づいて瞳孔画像が取得され、暗瞳孔画像から光源の角膜反射点が取得される。この画像に基づいて、カメラと瞳孔を結ぶ基準線に垂直な平面上における対象者の角膜反射点から瞳孔までのベクトルを計算し、このベクトルをもとに各カメラの基準線に対する対象者の視線の方向を所定の関数を用いて計算する。 In this gazing point detection method, a pupil image is acquired based on the bright pupil image and the dark pupil image, and the corneal reflection point of the light source is acquired from the dark pupil image. Based on this image, a vector from the subject's cornea reflection point to the pupil on a plane perpendicular to the reference line connecting the camera and the pupil is calculated, and based on this vector, the subject's line of sight with respect to the reference line of each camera Is calculated using a predetermined function.
特許文献1に記載の注視点検出方法は、カメラの周囲に2種類の光源が配置されているが、カメラと2種類の光源を空間上で露出させて配置するのは、装置の外観として好ましいものではなく、カメラの撮像方向前方と、光源の発光方向前方を共通に覆う導光性のカバー板を設けることが好ましい。
In the gaze point detection method described in
しかしこのようなカバー板を設けると、光源から発せられた光の一部が、カバー板の内部で反射されてカメラに及び、この光成分によりカメラで取得する画像の一部が過剰露光状態となることがある。光源の近くにある光源から発せられる波長が850nmの光は、光の強度が高いため、この光がカメラに取得されると、画像の一部が明らかに過剰露出状態になりやすい。 However, when such a cover plate is provided, a part of the light emitted from the light source is reflected inside the cover plate and reaches the camera, and a part of the image acquired by the camera due to this light component is overexposed. May be. Light having a wavelength of 850 nm emitted from a light source near the light source has high light intensity. Therefore, when this light is acquired by the camera, a part of the image is clearly overexposed.
また、2つのカメラのレンズの光軸と光源の光軸とを人の顔や目に向けようとして、ガラス板の内面に対して斜めに配置すると、前記光軸と前記内面とが鈍角を成す側に配置されている光源から発せられる光がカバー板の内部で反射されてカメラのレンズに照射されやすくなる。 Further, when the optical axes of the lenses of the two cameras and the optical axis of the light source are arranged obliquely with respect to the inner surface of the glass plate so as to face the human face or eye, the optical axis and the inner surface form an obtuse angle. The light emitted from the light source arranged on the side is reflected inside the cover plate and easily irradiates the lens of the camera.
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、カメラと光源とを共通に覆うカバー板を設け、しかもカバー板の反射によるカメラの過剰露光状態が発生するのを防止できる照明撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and provides an illumination imaging apparatus that is provided with a cover plate that covers the camera and the light source in common, and that can prevent the camera from being overexposed due to reflection of the cover plate. The purpose is to do.
本発明は、撮像対象の画像を取得するカメラと、撮像対象に検知光を与える複数の光源と、前記カメラの撮像方向前方と前記光源の発光方向前方とを共通に覆う透光性のカバー板とを有する照明撮像装置において、
複数の前記光源が前記カメラを挟むように配置されて、前記カメラの光軸とそれぞれの前記光源の光軸とが互いに平行に延び、前記カメラの光軸と前記光源の光軸が前記カバー板の内面に斜めに入射しており、
前記カメラの撮像方向前方と前記光源の発光方向前方とを仕切る遮蔽部材が設けられ、前記遮蔽部材が、前記カメラの光軸に対して開き角度を有して前記カバー板の内面に向かって傾いて延びており、
前記カバー板の内面には、前記カメラの撮像方向前方と前記光源の発光方向前方の境界部に凹部が形成されており、前記凹部が、前記遮蔽部材の延長上またはその近傍に位置していることを特徴とするものである。
The present invention provides a camera that acquires an image of an imaging target, a plurality of light sources that provide detection light to the imaging target, and a translucent cover plate that covers in common the imaging direction front of the camera and the light emission direction front of the light source. In an illumination imaging device having:
A plurality of the light sources are arranged so as to sandwich the camera, and an optical axis of the camera and an optical axis of each of the light sources extend in parallel to each other, and the optical axis of the camera and the optical axis of the light source are the cover plate Is obliquely incident on the inner surface of
A shielding member is provided that partitions the front of the camera in the imaging direction and the light emission direction of the light source, and the shielding member is inclined toward the inner surface of the cover plate with an opening angle with respect to the optical axis of the camera. Extending,
On the inner surface of the cover plate, a recess is formed at the boundary between the camera in the imaging direction and the light source in the emission direction, and the recess is located on or near the extension of the shielding member. It is characterized by this.
本発明の照明撮像装置は、前記遮蔽部材の前記カメラ側の内面の延長線と、前記凹部の内面と、が同一線上に位置するものが好ましい。 In the illumination imaging device of the present invention, it is preferable that an extension line of the inner surface of the shielding member on the camera side and an inner surface of the concave portion are located on the same line .
本発明の照明撮像装置は、カバー板の内面に凹部を設けることで、光源から発せられた光がカバー板内に入射したとしても、カメラの方向へ伝搬するのを規制でき、光源からの光でカメラが過剰露光状態となるのを抑制できるようになる。 The illumination imaging device according to the present invention is provided with a recess on the inner surface of the cover plate, so that even if light emitted from the light source enters the cover plate, it can be prevented from propagating in the direction of the camera. Thus, the camera can be prevented from being overexposed.
本発明は、前記凹部の断面形状は、前記カバー板の前記内面から外面方向に向かうにしたがって開口幅が徐々に減少する形状であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the cross-sectional shape of the recess is a shape in which the opening width gradually decreases from the inner surface toward the outer surface of the cover plate .
また、本発明は、前記凹部内に、前記光源から発せられる光を吸収する光吸収材料が充填されているものが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the concave portion is filled with a light absorbing material that absorbs light emitted from the light source.
本発明の照明撮像装置は、前記光源が前記カメラのレンズよりも前記内面に近い位置に配置されているものにおいて有効である。 Illuminating the imaging apparatus of the present invention is effective in those previous SL light source is located closer to the inner surface than the lens of the camera.
前記照明撮像装置では、カメラの光軸と光源の光軸とをカバー板の内面に対して斜めに配置した状態でも、光源からの光がカバー板を介してカメラに取得されるのを規制できるようになる。 In the illumination imaging apparatus, even when the optical axis of the camera and the optical axis of the light source are arranged obliquely with respect to the inner surface of the cover plate, the light from the light source can be restricted from being acquired by the camera via the cover plate. It becomes like this.
本発明は、人の目の網膜で反射されやすい波長の光を発する第1光源と、前記第1光源よりも網膜で反射されにくい波長の光を発する第2光源とが設けられており、前記第1光源の発光方向前方と、前記カメラの撮像方向前方との境界部に前記凹部が形成されているものである。 The present invention includes a first light source that emits light having a wavelength that is easily reflected by the retina of a human eye, and a second light source that emits light having a wavelength that is less likely to be reflected by the retina than the first light source. The concave portion is formed at a boundary portion between the light emitting direction front of the first light source and the imaging direction front of the camera.
第1光源の光はエネルギーが高く、カメラに影響を与えやすいため、第1光源とカメラとの境界部に凹部を形成することで、第1光源からの光がカメラに与える影響を低減できる。 Since the light from the first light source is high in energy and easily affects the camera, the influence of the light from the first light source on the camera can be reduced by forming a recess at the boundary between the first light source and the camera.
本発明は、前記カメラは複数設けられ、それぞれのカメラに接近した位置に前記光源が配置されており、前記カバー板は、全てのカメラの撮像方向前方と全ての光源の発光方向前方を共通に覆っているものとして構成できる。 In the present invention, a plurality of the cameras are provided, and the light sources are arranged at positions close to the respective cameras, and the cover plate has a common front in the imaging direction of all the cameras and a front in the emission direction of all the light sources. Can be configured as covering.
全てのカメラと全ての光源を共通に覆うカバー板を設けることで、装置の外観を良好にすることができる。 By providing a cover plate that covers all cameras and all light sources in common, the appearance of the apparatus can be improved.
本発明の照明撮像装置は、カメラと光源の前方を覆うカバー板を設けた場合であっても、光源から発せられた光がカバー板内を伝搬してカメラに及ぶのを規制でき、光源からの光がカバー板を経てカメラに直接に入るのを抑制できるようになる。 Even if the illumination imaging device of the present invention is provided with a cover plate that covers the front of the camera and the light source, the light emitted from the light source can be prevented from propagating through the cover plate and reaching the camera. Can be prevented from entering the camera directly through the cover plate.
また、カメラの光軸と光源の光軸をカバー板の内面に対して斜めに配置した場合にも、光源からの光がカメラに入るのを規制できるようになる。よって、2台のカメラとこれに隣接する光源を、その光軸が撮像対象に向くように斜めに配置された構造であっても、全てのカメラと全ての光源を平面状のカバー板で覆うことができ、装置の外観を良好なものにできる。 Further, even when the optical axis of the camera and the optical axis of the light source are arranged obliquely with respect to the inner surface of the cover plate, it is possible to restrict the light from the light source from entering the camera. Therefore, even if the two cameras and the light source adjacent to the two cameras are arranged obliquely so that the optical axis thereof faces the object to be imaged, all the cameras and all the light sources are covered with a flat cover plate. And the appearance of the apparatus can be improved.
以下、本発明の実施形態に係る照明撮像装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。この実施形態では、照明撮像装置が車載用などの視線検出装置として使用される。 Hereinafter, an illumination imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the illumination imaging device is used as a line-of-sight detection device for in-vehicle use.
<照明撮像装置の構造>
図1と図2に示すように、本発明の実施の形態の照明撮像装置1は、ケース2を有している。ケース2は左右方向に細長い立方体形状であり、前方に開口部3が形成されている。開口部3の形状は長方形であり、この開口部が1枚のカバー板4で覆われている。カバー板4は、赤外光を透過することができるが可視光の波長帯域については光線透過率が低下するように着色されている。あるいは、カバー板4が透光性であり、前記光線透過率を低下させる着色シートが積層されて構成されている。したがって、図1(B)の正面図において、実際は、ケース2の内部構造をカバー板4を透過して目視することはできない。
ケース2の内部に第1受像装置10と第2受像装置20が収納されている。
<Structure of illumination imaging device>
As shown in FIGS. 1 and 2, the
A first
図1に示すように、第1受像装置10に設けられた第1カメラ13の光軸13cと、第2受像装置20に設けられた第2カメラ23の光軸23cは、所定距離L1だけ離間するように配置されている。カメラ13、23は、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)やCCD(電荷結合素子)などの撮像素子を有しており、運転者の目を含む顔の画像を取得する。撮像素子では、二次元的に配列された複数の画素で光が検出される。
As shown in FIG. 1, the optical axis 13c of the
図1に示すように、第1受像装置10は、第1カメラ13と、第1光源11a,11bならびに第2光源12a,12bを有している。第1光源11aと第1光源11bは、それぞれ複数(2個)設けられ、第1光源11aと第1光源11bは、第1カメラ13を挟むようにして左右方向(X方向)の両側に配置されている。第2光源12aと第2光源12bも、それぞれ複数(2個)設けられている。第2光源12aと第2光源12bは、第1カメラ13の両側を挟むように左右両側に配置されている。
As shown in FIG. 1, the first
第1カメラ13の光軸O1と第1光源11aの光軸までの左右方向(X方向)の距離はL11aであり、前記光軸O1と第1光源11bの光軸までの左右方向の距離はL11bである。第1カメラ13の光軸O1と第2光源12aの光軸までの左右方向(X方向)の距離はL12aであり、前記光軸O1と第2光源12bの光軸までの左右方向の距離はL12bである。
The distance in the left-right direction (X direction) between the optical axis O1 of the
図1に示すように、第2受像装置20は、第2カメラ23と、第1光源21a,21bならびに第2光源22a,22bを有している。第1光源21aは複数(2個)設けられ、第2カメラ23の光軸O2までの距離がL11aであり、第1光源21bは複数(2個)設けられ、第2カメラ23の光軸O2までの距離がL11bである。第2光源22aは複数(2個)設けられ、第2カメラ23の光軸O2までの距離がL12aである。第2光源22bは複数(2個)設けられ、第2カメラ23の光軸O2までの距離がL12bである。
As shown in FIG. 1, the second
第1受像装置10では、第1光源11a,11bと第1カメラ13の光軸O1までの距離L11a,L11bが、第2光源12a,12bと第1カメラ13の光軸O1までの距離L12a、L12bよりも短い。第2受像装置20では、第1光源21a,21bと第2カメラ23の光軸O2までの距離L11a,L11bが、第2光源22a,22bと第2カメラ23の光軸O2までの距離L12a、L12bよりも短い。
In the first
ここで、第1カメラ13と第1光源11a,11bとの光軸間距離L11a,L11b、及び、第1カメラ13と第2光源12a,12bとの光軸間距離L12a,L12bは、照明撮像装置1と撮像対象としての運転者との距離を考慮して、第1カメラ13と第2カメラ23の光軸間距離L1に対して十分に短いため、第1光源11a,11bと第2光源12a,12bは、第1カメラ13に対して互いの光軸が実質的に同軸であるとみなすことができる。同様に、第2カメラ23と第1光源21a,21bの光軸間距離L11a,L11b、及び、第2カメラ23と第2光源22a,22bの光軸間距離L12a,L12bは、第1カメラ13と第2カメラ23の光軸間距離L1に対して十分に短いため、第1光源21a,21bと第2光源22a,22bは、第2カメラ23に対して互いの光軸が実質的に同軸であるとみなすことができる。
Here, the optical axis distances L11a and L11b between the
これに対して、第1カメラ13と第2カメラ23の光軸間距離L1が十分に長いため、第1光源11a,11bと第2光源12a,12bならびに第1カメラ13の各光軸と、第1光源21a,21aと第2光源22a,22bならびに第2カメラ23の各光軸とは、実質的に同軸ではない。
On the other hand, since the distance L1 between the optical axes of the
第1光源11a,12a、及び、第1光源21a,21bは、LED光源であり、検知光として波長が850nm(第1波長)の赤外光(近赤外光)を出射し、この検知光を対象者の目に与えることができるように配置されている。また、第2光源12a,12b、及び、第2光源22a,22bもLED光源であり、検知光として波長が940nm(第2波長)の赤外光を出射し、この検知光を対象者の目に与えることができるように配置されている。
The
850nmは、人の目の眼球内での吸収率が低く、網膜で反射されやすい波長であり、940nmは、眼球での吸収率が高く網膜で反射されにくい波長である。また、第1光源11a,11b,21a,21bから発せられる波長850nmの赤外光の光量(光エネルギー)は、第2光源12a,12b,22a,22bから発せられる波長940nmの赤外光の光量(光エネルギー)よりも大きい。
850 nm is a wavelength that has a low absorption rate in the eyeball of a human eye and is easily reflected by the retina, and 940 nm is a wavelength that has a high absorption rate in the eyeball and is not easily reflected by the retina. Further, the light amount (light energy) of infrared light with a wavelength of 850 nm emitted from the
図2は、図1(B)のII−II線の断面図であり、第1受像装置10に設けられた第1カメラ13と第1光源11a,11bならびに第2光源12a,12bの向きを示している。
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1B, and shows the orientation of the
本実施形態の照明撮像装置1は、車載用の視線検出装置として使用されるものであり、その設置場所がセンターコンソールなどのように、撮像対象である運転者の視線方向に対して斜め前方に配置されることがある。このような場合に、図2に示すように、第1カメラ13の光軸O1と、第1光源11a,11bならびに第2光源12a,12bの光軸が、それぞれカバー板4の内面に直角ではなく斜めに入射される。なお、第1カメラ13の光軸O1と、第1光源11a,11bならびに第2光源12a,12bの光軸は互いに平行である。
The
第1光源11aと第2光源12aは、第1カメラ13よりもカバー板4の内面4aに接近した位置にあり、第1光源11bと第2光源12bも、第1カメラ13より内面4aに接近した位置にある。光軸O1と内面4aとが成す角度はX2側で鋭角θとなっているため、X2側に位置する第1光源11bと第2光源12bは、X1側に位置する第1光源11aと第2光源12aよりも、第1カメラ13に接近している。
The first
図2に示すように、第1カメラ13とそれぞれの第1光源11a,11bとの間に遮蔽部材15が設けられており、遮蔽部材15によって第1のカメラ13の撮像方向前方と第1光源11a,11bの発光方向前方とが仕切られている。遮蔽部材15は、ゴム材料や発泡樹脂材料などのように遮光性があり且つ柔軟な材料で形成されている。例えば、遮蔽部材15は連続して第1カメラ13のレンズ前方を囲むようにコーン形状に形成されている。
As shown in FIG. 2, a shielding
そして、遮蔽部材15の前方延長線上に、すなわち第1カメラ13の撮像方向前方と、第1光源11a,11bの発光方向前方との境界部において、カバー板4の内面4aに凹部17が形成されている。遮蔽部材15が第1カメラ13のレンズを囲むように形成されている場合には、凹部17も前記レンズの前方を囲むように形成されている。
A
あるいは、図1(B)に示すように、凹部17は、第1カメラ13と第1光源11aとの境界部ならびに第1カメラ13と第1光源11bとの境界部において、図1(B)の図示上下方向に連続して形成され、すなわちカバー板4を幅方向へ横断する方向の全長に渡って直線状に形成されているものであってもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 1B, the
いずれにせよ、前記凹部17は、遮蔽部材15の前方延長線上の近傍に形成されている。凹部17は遮蔽部材15の内側を通過する光をなるべく妨げない位置に配置されて、第1カメラ13の画角を広く取ることが可能となっている。好ましくは、図2に示すように、遮蔽部材15のカメラ側内面の延長線と凹部17の内面とが同一線上に位置するように形成される。
In any case, the
図3に拡大して示すように、凹部17の断面形状は、カバー板4の内面4aでの開口幅17aが広く、カバー板4の外面4bに向けて幅寸法が徐々に狭くなるように形成され、断面形状がV形状である。
As shown in an enlarged view in FIG. 3, the cross-sectional shape of the
図3には、第1光源11aの発光状態が説明されている。前記凹部17が形成されていない状態を想定すると、第1光源11aのLED発光源31から発せられた光33の一部は、LED発光源31の前方を覆うほぼ球面形状のケース32の内面に反射されるなどして、カバー板4の内部に斜めに入り込む。カバー板4の内部に入り込んだ光34は、カバー板4の外面4bで反射され、内面4aを透過して、遮蔽部材15よりもX2側に漏れ出る。この漏れ出た光35が第1カメラ13で取得され、第1カメラ13による撮像画像の一部が露光過剰な状態となり、撮像画像を正確に取得できなくなる。
FIG. 3 illustrates the light emission state of the first
そこで、図2と図3に示すように、第1カメラ13による撮像方向前方と、第1光源11aの発光方向前方との境界部に凹部17を形成することで、カバー板4の内部を伝搬する光34の経路を凹部17で遮断できるようになり、光35が第1カメラ13で取得されるのを防止できる。
Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, a
仮に、第1光源11aの光軸がカバー板4の内面4aに対して垂直に向けられているとすると、第1光源11aからの多くの光の成分が、カバー板4の内面4aに垂直に近い角度で入射するため、カバー板4を透過して前方に照射される光成分が多くなる。一方で、図2と図3に示すように、第1光源11aの光軸が、カバー板4の内面4aに対して斜めに延びていると、発光源31から発せられた光が、内面4aに対して斜めに当たる確率が高くなり、光がカバー板4の内部に入り込んで伝搬されやすくなる。したがって、図2に示すように、第1カメラ13の光軸O1と光源からの光軸が内面4aに対して斜めに向けられている構造では、前記凹部17を設けることによる効果が高くなり、カバー板4内での光34の伝搬経路を遮断でき、第1カメラ13による露光過剰などの問題を解決できるようになる。
Assuming that the optical axis of the first
これは、図2に示すX2側の第1の光源11bの照射方向前方と第1カメラ13による撮像方向前方との境界部においても同じである。第1光源11bの光軸もカバー板4の内面4aに斜めに向けられているため、第1光源11bから発せられた光が、カバー板4内を伝搬して、第1カメラ13に入り込みやすくなる。そこで、第1カメラ13と第1の光源11bとの境界部において、遮蔽部材15の延長線の前方またはその近傍に凹部17が形成されていると、第1光源11bから発せられる光が第1カメラに入り込むのを防止しやすくなる。
This also applies to the boundary between the front of the X2 side first
第1光源11aと第1光源11bとを比較した場合に、X2側の第1光源11bが第1カメラ13に与える影響は、X1側の第1光源11aが第1カメラ13に与える影響よりもはるかに大きい。光源11a,11b,12a,12bはカバー板4の内面4aになるべく接近させることが必要である。光源11a,11b,12a,12bが内面4aから離れていると、これら光源から発せられる光のうち内面4aで反射されてケース2の内部空間に戻ってしまう光成分が多くなるからである。
When comparing the first
光源をカバー板4に接近させ、しかも第1カメラ13の光軸O1と各光源の光軸を内面4aに対して斜めに向けた結果、X2側の第1光源11bと第2光源12bは、X1側の第1光源11aと第2光源12aよりも、第1カメラ13に近い位置に配置されることになる。その結果、X2側の第1光源11bから発せられた光が遮蔽部材15よりもX1側に漏れ出る可能性は、X1側の第1光源11aよりも高くなり、第1カメラ13による取得画像では、第1光源11bからの洩れ光による部分的な露光過剰現象が生じやすくなっている。
As a result of bringing the light source closer to the
したがって、凹部17は、少なくとも、第1カメラ13の光軸O1と内面4aとの成す角度θが鋭角となる側(X2側)に位置する第1光源11bと第1カメラ13との境界部に形成されることが好ましい。ただし、X1側の第1光源11aと第1カメラ13との境界部と、X2側の第1光源11bと第1カメラ13の境界部の双方に凹部17が形成されることがさらに好ましい。
Accordingly, the
また、第1光源11aを発光させて明瞳孔画像を得るために、第1光源11aを第1カメラ13の光軸O1に接近した位置に配置されることが好ましい。しかも第1光源11aから発せられる光の波長は850nmであり、その光のエネルギーは、第2光源12a,12bが発する波長が940nmの光よりも大きい。したがって、第1光源11aと第1カメラ13との境界部に凹部17を形成して、第1光源11aから発せられる光のカバー板4内での伝搬を遮断することで、第1カメラの部分的な過剰露出を防止できるようになる。
In order to obtain the bright pupil image by causing the
X1側に配置されている第2受像装置20の構造は、第1受像装置10と左右方向に対称である。第2カメラ23の光軸O2と光源21a,21b,22a,22bの光軸の傾き方向は、第1カメラ13の光軸O1の傾き方向と同じである。第2受像装置20においても、第2カメラ23の撮像方向前方と、第1光源21a,21bの発光方向前方との境界部に、凹部17が形成されている。
The structure of the second
<視線検出装置の構造>
図7には、視線検出装置の回路ブロック図が示されている。視線検出装置は、前記照明撮像装置1と演算制御部CCとで構成されている。
<Structure of gaze detection device>
FIG. 7 shows a circuit block diagram of the visual line detection device. The line-of-sight detection device includes the
演算制御部CCは、コンピュータのCPUやメモリで構成されており、各ブロックの機能は、予めインストールされたソフトウエアを実行することで演算が行われる。 The arithmetic control unit CC is composed of a CPU and a memory of a computer, and the function of each block is calculated by executing preinstalled software.
演算制御部CCには、画像取得部44、45と、瞳孔画像抽出部50と、瞳孔中心算出部53と、瞳孔径算出部54と、角膜反射光中心検出部55と、視線方向算出部56とが設けられている。
The calculation control unit CC includes
図示しない光源制御部によって、第1光源11a,11b,21a,21bと、第2光源12a,12b,22a,22bの点灯・非点灯が制御され、カメラ13、23で取得された画像は、フレームごとに画像取得部44、45でそれぞれ取得される。
Illumination / non-lighting of the
画像取得部44、45で取得された画像は、フレームごとに瞳孔画像抽出部50に読み込まれる。瞳孔画像抽出部50は、明瞳孔画像検出部51と暗瞳孔画像検出部52とを備えている。
The images acquired by the
図5は、対象者の目60の視線の向きとカメラ13,23の光軸O1,O2との関係を模式的に示す平面図である。図2に示すように、第1受像装置10の第1カメラ13の光軸O1と各光源の光軸がカバー板4に対して斜めに向けられ、第2受像装置20においても、第2カメラ23の光軸O2と各光源の光軸がカバー板4に対して斜めに向けられている。そのため、照明撮像装置1がセンターコンソールのように撮像対象である運転者の斜め前方に配置されていても、第1カメラ13の光軸O1と第2カメラ23の光軸O2の双方を、照明撮像装置1から所定距離離れている対象者の顔と目60に向けることが可能になっている。
FIG. 5 is a plan view schematically showing the relationship between the direction of the line of sight of the
図6は、瞳孔中心と角膜反射光の中心とから視線の向きを算出するための説明図である。図5(A)と図6(A)では、対象者の視線方向VLが第1カメラ13の光軸O1と第2カメラ23の光軸O2との中間に向けられており、図5(B)と図6(B)は視線方向VLが第2カメラ23の光軸O1方向へ向けられている。
FIG. 6 is an explanatory diagram for calculating the direction of the line of sight from the center of the pupil and the center of the corneal reflected light. 5A and 6A, the visual line direction VL of the subject is directed to the middle between the optical axis O1 of the
目60は前方に角膜61を有し、その後方に瞳孔62と水晶体63が位置している。そして最後部に網膜64が存在している。
The
目を含む領域の画像をカメラ13,23で取得するときに、点灯させる光源を選択することで、瞳孔62の明るさが相違する画像を得ることができる。明瞳孔画像と暗瞳孔画像は、画像内の瞳孔62の明るさの違いを相対的に表した概念であり、2つの画像を比較したときに瞳孔62が明るい方の画像が明瞳孔画像であり、瞳孔62が暗い方の画像が暗瞳孔画像である。
When the image of the region including the eyes is acquired by the
暗瞳孔画像と明瞳孔画像は、第1光源11a,11b,21a,21bの発光と、第2光源12a,12b,22a,22bの発光とを切換えることにより行われる。
The dark pupil image and the bright pupil image are performed by switching between the light emission of the
第1光源11a,11b,21a,21bの波長850nmは、網膜64で反射されやすい。そのため、第1受像装置10の第1光源11a,11bが点灯したときに、第1光源11a,11bと略同軸の第1カメラ13で取得される画像では、網膜64で反射された赤外光が瞳孔62を通じて検出され、瞳孔62が明るく見える。この画像が明瞳孔画像として明瞳孔画像検出部51で抽出される。これは、第2受像装置20において、第1光源21a,21b点灯したときに、これと略同軸の第2カメラ23で取得される画像についても同様である。
The wavelength 850 nm of the
第2光源12a,12b,22a,22bの波長940nmは、網膜64上で反射されにくい。そのため、第1受像装置10の第2光源12a,12bが点灯したときに、第2光源12a,12bと略同軸の第1カメラ13で取得される画像では、網膜64から赤外光がほとんど反射されず、瞳孔62が暗く見える。この画像が暗瞳孔画像として、暗瞳孔画像検出部52で抽出される。これは、第2受像装置20において、第2光源22a,22bが点灯したときに、これと略同軸のカメラ23で取得される画像についても同様である。
The wavelength 940 nm of the second
第1受像装置10と第2受像装置20とで、撮像動作を交互に繰り返すことで、2つのカメラ13,23で明瞳孔画像と暗瞳孔画像を別々に取得でき、瞳孔の位置を三次元的に測定することが可能になる。
By alternately repeating the imaging operation in the first
または、次のように点灯する光源を切換えることで、明瞳孔画像と暗瞳孔画像とを取得することも可能である。 Alternatively, it is also possible to acquire a bright pupil image and a dark pupil image by switching the light source to be turned on as follows.
図5(A)に示すように、受像装置10の光軸O1と受像装置の光軸O2は、異なる角度で対象者の目60に与えられる。
As shown in FIG. 5A, the optical axis O1 of the
第1受像装置10に搭載されている第1光源11a,11bを点灯したときに、第1光源11a,11bと実質的に同軸の第1のカメラ13で取得した画像では、網膜64で反射された赤外光がカメラ13に入射しやすいため、瞳孔62が明るく見える明瞳孔画像となる。この画像は明瞳孔画像として、明瞳孔画像検出部51で抽出される。これに対し、受像装置20に設けられた第2カメラ23の光軸O2は、第1受像装置10の第1光源11a,11bの光軸と非同軸となるため、第1光源11a,11bを点灯したときに、網膜64で光が反射されたとしてもその光は第2カメラ23で検知されにくい。そのため、第2カメラ23で取得した画像は、瞳孔62が比較的暗い暗瞳孔画像となる。この画像は暗瞳孔画像として、暗瞳孔画像検出部52で抽出される。
When the
逆に、第2受像装置20の第1光源21a,21bを点灯したときは、網膜64で反射された光が瞳孔62を通過し、光軸O2に沿って第2カメラ23で検知されやすく、第2カメラ23で取得された画像が明瞳孔画像となる。このとき、網膜64で反射された光は、斜め前方に位置する第1カメラ13で検知されにくく、第1カメラ13で取得された画像が暗瞳孔画像となる。
Conversely, when the
つまり、同じ波長の検知光が発せられたときに、カメラに近接する組の光源(カメラと同軸の光源)から光が発せられたときは、そのカメラから取得された画像が明瞳孔画像となり、カメラから遠隔の組の光源(カメラと非同軸の光源)から光が発せられたときは、そのカメラから取得された画像が暗瞳孔画像となる。 In other words, when detection light of the same wavelength is emitted, when light is emitted from a pair of light sources close to the camera (light source coaxial with the camera), the image acquired from the camera becomes a bright pupil image, When light is emitted from a pair of light sources remote from the camera (non-coaxial light source with the camera), an image acquired from the camera becomes a dark pupil image.
これは、第1受像装置10の第2光源12a,12bと、第2受像装置の第2光源22a,22bと、カメラ13,23との組み合わせにおいても同じである。
The same applies to the combination of the second
図7に示す瞳孔画像抽出部50では、受像装置10と受像装置20の双方で明瞳孔画像と暗瞳孔画像が取得されたら、明瞳孔画像検出部51で検出された明瞳孔画像から暗瞳孔画像検出部52で検出された暗瞳孔画像がマイナスされる。この計算により明瞳孔画像に明るく現れている瞳孔62の画像が残り、それ以外の画像は相殺されてほぼ見えなくなる。
In the pupil
瞳孔62の形状を示す瞳孔画像信号は、瞳孔中心算出部53及び瞳孔径算出部54に与えられる。瞳孔中心算出部53では、瞳孔画像信号が画像処理されて二値化され、瞳孔62の形状と面積に対応する部分のエリア画像が算出される。さらに、このエリア画像を含む楕円が抽出され、楕円の長軸と短軸との交点が瞳孔62の中心位置として算出される。瞳孔径算出部54では、瞳孔画像信号と、瞳孔中心算出部53で算出された瞳孔62の中心位置と、楕円の長軸と短軸と、に基づいて瞳孔62の瞳孔径が算出される。
A pupil image signal indicating the shape of the
次に、図5(A)(B)に示すように、いずれかの光源が点灯しているときには、その光源からの光が、角膜61の表面で反射されて、その光が第1カメラ13と第2カメラ23の双方で取得され、明瞳孔画像検出部51と暗瞳孔画像検出部52で検出される。特に、暗瞳孔画像検出部52では、瞳孔62の画像が比較的暗いため、角膜61の反射点65から反射された反射光が明るくスポット画像として検出しやすくなる。
Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, when any one of the light sources is turned on, the light from the light source is reflected by the surface of the
暗瞳孔画像検出部52で検出された暗瞳孔画像信号は、角膜反射光中心検出部55に与えられる。暗瞳孔画像信号には、角膜61の反射点65から反射された反射光による輝度信号が含まれている。角膜61の反射点65からの反射光はプルキニエ像を結像するものであり、図6に示すように、カメラ13、23の撮像素子には、きわめて小さい面積のスポット画像として取得される。角膜反射光中心検出部55では、スポット画像が画像処理されて、角膜61の反射点65からの反射光の中心が求められる。
The dark pupil image signal detected by the dark pupil
瞳孔中心算出部53で算出された瞳孔中心算出値と角膜反射光中心検出部55で算出された角膜反射光中心算出値は、視線方向算出部56に与えられる。視線方向算出部56では、瞳孔中心算出値と角膜反射光中心算出値とから視線の向きが検出される。
The pupil center calculation value calculated by the pupil
図5(A)では、人の目60の視線方向VLが、第1カメラ13の光軸O1と第2カメラ23の光軸O2との中間方向に向けられている。このとき、図6(A)に示すように、角膜61からの反射点65の中心が瞳孔62の中心と一致している。これに対して、図5(B)では、人の目60の視線方向VLが、かなり左側へ向けられている。このとき、図6(B)に示すように、瞳孔62の中心と角膜61からの反射点65の中心とが位置ずれする。
In FIG. 5A, the line-of-sight direction VL of the
視線方向算出部56では、瞳孔62の中心と、角膜61からの反射点65の中心との直線距離αが算出される(図6(B))。また瞳孔62の中心を原点とするX−Y座標が設定され、瞳孔62の中心と反射点65の中心とを結ぶ線とX軸との傾き角度βが算出される。2つのカメラ13,23で取得された画像に基づいて前記直線距離αと前記傾き角度βが算出されることで、視線方向VLが算出される。
The line-of-sight
<変形例>
以下に変形例について説明する。
図4(A)に示す変形例では、カバー板4に形成された凹部17内に光吸収材料71が充填されている。光吸収材料71は、第1光源11aから発せられる赤外光を吸収できるものであり、好ましくは、第1光源11aと第2光源12bの双方の光の波長を吸収できることが好ましい。光吸収材料71は、例えばカーボン材料を主体として構成されている。
<Modification>
A modification will be described below.
In the modification shown in FIG. 4A, the
凹部17に光吸収材料71を充填することにより、凹部17の表面での光の反射を防止でき、カバー板4内での光の伝搬を規制しやすくなる。
By filling the
図4(B)(C)に示す変形例では、カバー板4に形成されている凹部117の断面形状はほぼ台形となっている。この凹部117の断面形状も、内面4aでの開口幅が広く、外面4bに向かうにしたがって開口幅が徐々に狭くなっている。
In the modification shown in FIGS. 4B and 4C, the cross-sectional shape of the
このように、凹部17,117の断面形状を、内面4aでの開口幅が広く、外面4bに向かうにしたがって開口幅が徐々に狭くなるように形成することで、カバー板4内を伝搬する光が凹部17,117の境界面に当たったときに、光の反射方向を外面4b方向へ向けやすくなる。
In this way, the cross-sectional shape of the
<第2の実施形態>
図8(A)(B)に示す第2の実施の形態では、第1受像装置10と第2受像装置20の双方において、カメラ13の周囲に光源11,12が環状に並んで配置されている。光源11は、850nmの波長の光を発し、光源12は940nmの波長の光を発する。カメラ13の前方に遮蔽部材15が延び出ており、カメラ13の前方とそれぞれの光源11,12の発光方向前方との境界部において、カバー板4の内面4aに凹部17が形成されている。この場合、凹部17は、カメラ13の前方を囲むように環状に形成される。
<Second Embodiment>
In the second embodiment shown in FIGS. 8A and 8B, the
4 カバー板
4a 内面
4b 外面
10、20 受像装置
11a、11b、21a、21b 第1光源
12a、12b、22a,22b 第2光源
13、23 カメラ
15 遮蔽部材
17、117 凹部
44、45 画像取得部
50 瞳孔画像抽出部
53 瞳孔中心算出部
54 瞳孔径算出部(判定情報取得部)
55 角膜反射光中心検出部
56 視線方向算出部
60 目
O1,O2 光軸
4 Cover
55 Cornea Reflected Light
Claims (8)
複数の前記光源が前記カメラを挟むように配置されて、前記カメラの光軸とそれぞれの前記光源の光軸とが互いに平行に延び、前記カメラの光軸と前記光源の光軸が前記カバー板の内面に斜めに入射しており、
前記カメラの撮像方向前方と前記光源の発光方向前方とを仕切る遮蔽部材が設けられ、前記遮蔽部材が、前記カメラの光軸に対して開き角度を有して前記カバー板の内面に向かって傾いて延びており、
前記カバー板の内面には、前記カメラの撮像方向前方と前記光源の発光方向前方の境界部に凹部が形成されており、前記凹部が、前記遮蔽部材の延長上またはその近傍に位置していることを特徴とする照明撮像装置。 Illumination having a camera that acquires an image of an imaging target, a plurality of light sources that provide detection light to the imaging target, and a translucent cover plate that covers in common the imaging direction front of the camera and the light emission direction of the light source In the imaging device,
A plurality of the light sources are arranged so as to sandwich the camera, and an optical axis of the camera and an optical axis of each of the light sources extend in parallel to each other, and the optical axis of the camera and the optical axis of the light source are the cover plate Is obliquely incident on the inner surface of
A shielding member is provided that partitions the front of the camera in the imaging direction and the light emission direction of the light source, and the shielding member is inclined toward the inner surface of the cover plate with an opening angle with respect to the optical axis of the camera. Extending,
On the inner surface of the cover plate, a recess is formed at the boundary between the camera in the imaging direction and the light source in the emission direction, and the recess is located on or near the extension of the shielding member. The illumination imaging device characterized by the above-mentioned.
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