FR2948205A1 - Camera mounting device for use during capturing images of eye of head of individual, has adjustment unit adjusting length of arm and operated at proximal end such that subject regulates distance of camera to eye and focus - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE MONTAGE D'UNE CAMÉRA POUR SYSTEME DE SUIVI DU REGARD L'invention se rapporte à un dispositif de montage d'une caméra miniature utilisée dans le cadre d'un système de suivi du mouvement des yeux. The invention relates to a device for mounting a miniature camera used in the context of an eye movement tracking system.
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de suivi de mouvements des yeux à partir de la reconnaissance de l'image de l'oeil capté par un appareil de prise de vue, notamment dans des dispositifs de suivi de mouvements de l'axe optique d'un oeil. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans de nombreux domaines, il est intéressant d'utiliser des applications industrielles dans lesquelles on souhaite disposer de signaux électroniques, tels que des signaux vidéo, proportionnels aux variations d'orientation de l'axe optique de l'oeil. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of devices for monitoring the movements of the eyes from the recognition of the image of the eye captured by a camera, particularly in tracking devices. movements of the optical axis of an eye. STATE OF THE PRIOR ART In many fields, it is advantageous to use industrial applications in which it is desired to have electronic signals, such as video signals, proportional to the variations of orientation of the optical axis of the eye.
Ces applications industrielles comprennent l'utilisation de l'ceil pour la commande de systèmes. Par exemple pour contrôler un ordinateur, un téléviseur, un écran de cinéma, un système d'armement d'un simple mouvement de l'ceil. L'avantage de dispositifs de suivi des mouvements de l'ceil est de permettre d'identifier l'objet du regard d'un sujet dans une scène présente devant lui. These industrial applications include the use of the eye for the control of systems. For example to control a computer, a television, a cinema screen, an arming system with a simple movement of the eye. The advantage of devices for monitoring the movements of the eye is to identify the object of the gaze of a subject in a scene before him.
Dans l'art antérieur, on distingue deux grandes familles de dispositifs de suivi des mouvements de l'oeil: - les dispositifs non intrusifs et non portables ; - les dispositifs intrusifs et portables. Tous ces dispositifs utilisent un principe technique de base de suivi du mouvement 25 des yeux : l'identification de la position de l'oeil par rapport à un point lumineux réfléchi sur la cornée nommé point de Purkinje . In the prior art, there are two main families of devices for monitoring the movements of the eye: - non-intrusive and non-portable devices; - intrusive and portable devices. All these devices use a basic technical principle of eye movement tracking: the identification of the position of the eye with respect to a luminous point reflected on the cornea named Purkinje point.
Le principe consiste à disposer une DEL (diode électroluminescente) émettant un rayonnement dans les longueurs d'ondes de l'infrarouge juste à coté de l'objectif de la caméra qui prend des images de l'oeil. Cette DEL infrarouge émet une lumière vers l'oeil dans la même direction que l'axe de l'objectif de la caméra vidéo. Cette lumière se réfléchit sur la cornée de l'oeil : un point lumineux apparaît alors sur l'image de la cornée de l'oeil capturée par la caméra. Ce dispositif non-intrusif est un dispositif qui permet d'enregistrer les mouvements de l'oeil donc de suivre le regard lorsque le sujet regarde par exemple un écran d'ordinateur. The principle is to have an LED (light-emitting diode) emitting radiation in the wavelengths of the infrared just next to the camera lens that takes images of the eye. This infrared LED emits a light towards the eye in the same direction as the lens axis of the video camera. This light is reflected on the cornea of the eye: a bright spot appears on the image of the cornea of the eye captured by the camera. This non-intrusive device is a device that can record the movements of the eye so follow the eye when the subject looks for example a computer screen.
Ce type de système est généralement composé d'une caméra très haute définition disposée à une soixantaine de centimètres de la tête du sujet dans l'axe du regard du sujet. Cette caméra étant de haute définition, il est possible alors de distinguer le visage du sujet auquel elle fait face. Puis par traitement d'images et reconnaissance de formes, il est possible d'identifier l'emplacement des yeux et de faire un agrandissement dans l'image pour déterminer avec précision la position de la pupille par rapport au point de Purkinje. Ce dispositif n'interagit pas avec le sujet. Le sujet n'a pas à porter de lunette spéciale ou de casque. De plus il ne nécessite pas de mise au point mécanico-optique à réaliser pour avoir une image nette de l'oeil. Le dispositif peut être automatisé et motorisé. Toutefois un tel dispositif a pour principal inconvénient, de reposer sur l'utilisation d'une caméra haute définition dont le coût dépasse de plus de 100 fois le prix d'une caméra à résolution standard. De plus, lors de l'analyse du regard, le sujet ne peut pas bouger la tête au-delà d'une limite tridimensionnelle définie par l'angle de vue de la caméra qui filme l'oeil. Les dispositifs intrusifs permettent d'enregistrer ce suivi du regard lorsque l'individu regarde une scène globale comme le cockpit d'un avion par exemple ou le tableau de bord d'une voiture. This type of system is usually composed of a very high-definition camera placed about sixty centimeters from the subject's head in the axis of the subject's gaze. Since this camera is high definition, it is possible to distinguish the face of the subject to which it is facing. Then by image processing and pattern recognition, it is possible to identify the location of the eyes and magnify in the image to accurately determine the position of the pupil with respect to the Purkinje point. This device does not interact with the subject. The subject does not have to wear special glasses or headphones. In addition, it does not require mechanical-optical focusing to achieve a clear image of the eye. The device can be automated and motorized. However, such a device has the main disadvantage of relying on the use of a high definition camera whose cost exceeds by more than 100 times the price of a standard resolution camera. Moreover, during the analysis of the gaze, the subject can not move the head beyond a three-dimensional limit defined by the angle of view of the camera that films the eye. Intrusive devices can record this monitoring of the look when the individual looks at a global scene such as the cockpit of an airplane for example or the dashboard of a car.
Ce type de dispositif est généralement composé d'une caméra disposée à une dizaine de centimètres de la tête du sujet dans l'axe de regard du sujet. Cette caméra est proche de la tête, elle doit donc être fixée à une paire de lunette spécifique ou à un casque. This type of device is generally composed of a camera disposed at about ten centimeters from the subject's head in the axis of gaze of the subject. This camera is close to the head, so it must be attached to a specific pair of glasses or a helmet.
Cette caméra filmant directement la zone de l'oeil, par traitement d'image il est possible de reconnaître avec précision la position de la pupille. Ainsi, ce dispositif confère à l'individu une grande liberté de mouvement. L'individu peut ainsi se déplacer tout en laissant au dispositif la possibilité d'analyser la direction de son regard. This camera directly filming the area of the eye, by image processing it is possible to accurately recognize the position of the pupil. Thus, this device gives the individual a great freedom of movement. The individual can move while leaving the device the ability to analyze the direction of his eyes.
De plus, un tel dispositif permet l'utilisation de tous types de caméras ayant un coût réduit comparées par exemple aux caméras à haute définition. Cependant un inconvénient de ce dispositif se rapporte au fait que l'individu doit porter une paire de lunettes spéciale ou encore un casque approprié sur lequel est disposé la caméra. In addition, such a device allows the use of all types of cameras having a reduced cost compared for example to high definition cameras. However, a disadvantage of this device relates to the fact that the individual must wear a special pair of glasses or a suitable helmet on which is placed the camera.
Un problème récurrent se pose, un tel dispositif nécessite que soit réalisée une mise au point mécanico-optique pour avoir une image nette de l'oeil en fonction du sujet potentiellement en mouvement. Selon le document US 7 520 614, cette mise au point peut être effectuée en modifiant la distance de focalisation de l'objectif de la caméra, soit manuellement, soit au moyen d'un moteur pas-à-pas. Dans ce dernier cas, on complique et alourdit la construction, ce qui rend le port du système inconfortable. Pour ne pas perdre l'avantage d'un système qui doit rester petit et léger, le réglage manuel est aussi prévu dans le document, mais un tel réglage oblige l'utilisateur à tenir la camera dans une main et à déplacer l'objectif de l'autre afin d'ajuster la netteté de l'image captée par la caméra. Or, dans le cas d'un système intrusif de suivi des yeux, la caméra est disposée à une dizaine de centimètres de l'oeil, ce qui rend difficile toute manipulation de l'objectif de la caméra sans gêner considérablement le porteur du dispositif, et par voie de conséquence, le processus de réglage du dispositif. A recurring problem arises, such a device requires that a mechanical-optical focusing be carried out in order to have a clear image of the eye as a function of the potentially moving subject. According to the document US Pat. No. 7,520,614, this focusing can be done by modifying the focusing distance of the camera lens, either manually or by means of a stepper motor. In the latter case, it complicates and weighs down the construction, which makes wearing the system uncomfortable. To avoid losing the advantage of a system that must remain small and light, manual adjustment is also provided in the document, but such a setting forces the user to hold the camera in one hand and move the lens of the other to adjust the sharpness of the image captured by the camera. However, in the case of an intrusive eye tracking system, the camera is disposed about ten centimeters from the eye, which makes it difficult to manipulate the camera lens without significantly disturbing the wearer of the device. and as a result, the process of setting the device.
II existe donc un réel besoin d'améliorer encore les possibilités de réglage sans alourdir considérablement les dispositifs. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et en particulier aux problèmes liés à la difficulté rencontrée pour le réglage de la netteté de l'image captée par une caméra disposée à une dizaine de centimètres de la tête du sujet dans l'axe de regard du sujet et sans gêner le sujet. L'invention atteint son but en proposant un dispositif de montage d'une caméra pour capter des images de l'oeil, comprenant un support adapté à être ajusté à la tête d'un sujet et un bras monté sur le support à une extrémité proximale et portant à son extrémité distale des moyens de fixation d'une caméra dans l'axe du regard du sujet, caractérisé en ce que le dispositif comporte des moyens de réglage de la longueur dudit bras actionnables à l'extrémité proximale du bras, moyennant quoi le sujet peut régler la distance de la caméra à l'oeil et donc le focus, en actionnant lesdits moyens. There is therefore a real need to further improve the adjustment possibilities without significantly increasing the devices. DISCLOSURE OF THE INVENTION The invention aims to remedy the drawbacks of the state of the art and in particular the problems related to the difficulty encountered in adjusting the sharpness of the image captured by a camera disposed at about ten centimeters. of the subject's head in the axis of gaze of the subject and without disturbing the subject. The invention achieves its purpose by providing a device for mounting a camera for capturing images of the eye, comprising a support adapted to be fitted to the head of a subject and an arm mounted on the support at a proximal end. and carrying at its distal end means for fixing a camera in the axis of the gaze of the subject, characterized in that the device comprises means for adjusting the length of said arm operable at the proximal end of the arm, whereby the subject can adjust the distance from the camera to the eye and thus the focus, by actuating said means.
Avantageusement, le bras est télescopique, et de préférence équipé de moyens anti-rotation pour maintenir toujours la caméra dans la bonne orientation. Dans un mode de réalisation particulier, le bras télescopique comprend deux tiges parallèles coulissantes et liées, dont l'une au moins est commandée en coulissement à l'extrémité proximale du bras. Avantageusement, les moyens de réglage comprennent une vis sans fin parallèle au bras et actionnée à son extrémité située à l'extrémité proximale du bras, par exemple au moyen d'une molette de réglage. Advantageously, the arm is telescopic, and preferably equipped with anti-rotation means to always maintain the camera in the correct orientation. In a particular embodiment, the telescopic arm comprises two sliding and linked parallel rods, at least one of which is slidably controlled at the proximal end of the arm. Advantageously, the adjustment means comprise a worm parallel to the arm and actuated at its end located at the proximal end of the arm, for example by means of a control wheel.
Le support est, dans un mode préféré de réalisation, une monture de lunettes à deux branches, le bras étant fixé sur une des branches de la monture. Le bras permet de positionner la caméra à environ une dizaine de centimètres de la monture en direction d'un des deux yeux. The support is, in a preferred embodiment, a spectacle frame with two branches, the arm being fixed on one of the branches of the frame. The arm allows to position the camera about ten centimeters from the frame towards one of the two eyes.
La caméra et la monture sont totalement solidaires par l'intermédiaire du bras télescopique réglable. Le réglage de la longueur du bras permet d'effectuer une mise au point de la netteté de l'image captée par la caméra sans intervenir directement sur l'objectif de la caméra, à la différence des systèmes connus de l'art antérieur. The camera and the frame are fully secured by means of the adjustable telescopic arm. Adjusting the length of the arm makes it possible to focus the sharpness of the image captured by the camera without directly affecting the lens of the camera, unlike the known systems of the prior art.
Les moyens de réglage à base d'une vis sans fin permettent de régler finement, par exemple sur un intervalle de plus ou moins 2 centimètres, la distance de la caméra avec l'oeil pour effectuer la mise au point de l'image capturée. En pratique, le réglage de l'objectif de la caméra peut alors être réalisé très simplement, avantageusement en deux phases : - préalablement, on effectue un réglage de base par exemple sur une tête de mannequin (représentant la physionomie standard d'une tête d'être humain), l'objectif de la caméra étant alors placé à une dizaine de centimètres de l'oeil du mannequin. The adjustment means based on an endless screw allows fine adjustment, for example over an interval of plus or minus 2 centimeters, the distance of the camera with the eye to focus the captured image. In practice, the adjustment of the lens of the camera can then be done very simply, advantageously in two phases: - beforehand, a basic adjustment is made for example on a manikin head (representing the standard face of a head d being human), the lens of the camera being placed about ten centimeters away from the manikin's eye.
- le système une fois placé sur la tête d'un individu, le dispositif permet d'ajuster le réglage de base en fonction de la physionomie propre du sujet. Ce réglage fin s'effectue rapidement et sans gêne pour le porteur. L'invention permet donc d'utiliser une caméra miniature et peu coûteuse puisque elle-même dépourvue de moyens de réglage, tandis que les moyens de réglage en eux-mêmes peuvent rester extrêmement simples, peu coûteux, et pratiques d'utilisation. - the system once placed on the head of an individual, the device allows to adjust the basic setting according to the face of the subject. This fine adjustment is carried out quickly and without discomfort for the wearer. The invention therefore makes it possible to use a miniature and inexpensive camera since it itself has no adjustment means, while the adjustment means themselves can remain extremely simple, inexpensive, and practical in use.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : figure 1, un croquis d'une monture équipée selon l'invention, en vue de côté avec indication des quatre plans de coupe A-A, B-B, C-C, et D-D ; - figures 2A, 2B, 2C et 2D, des coupes transversales respectives dans les 5 quatre plans de coupe de la figure 1 ; - figure 3, un croquis de la monture portée sur un individu, en vue de profil; - figure 4, un croquis de la même monture en vue de haut. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other features and advantages of the invention will emerge on reading the description which follows, with reference to the appended figures, which illustrate: FIG. 1, a sketch of a frame provided according to the invention, with a view to side with indication of four cutting planes AA, BB, CC, and DD; FIGS. 2A, 2B, 2C and 2D, respective cross-sections in the four section planes of FIG. 1; - Figure 3, a sketch of the mount carried on an individual, in profile; - Figure 4, a sketch of the same frame in high view.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN MODE DE RÉALISATION L'exemple de réalisation du dispositif selon l'invention, illustré sur les figures, montre un élément de support de caméra 1, apte à être placé sur la tête 12 d'un sujet. Le support 1 est ici réalisé sous forme d'une monture de lunettes démunie de verres correcteurs, et comprenant deux branches 14 dont l'une au moins est suffisamment large au moins dans sa zone avant pour recevoir latéralement le reste du dispositif de l'invention, et notamment le bras 15 qui sert à solidariser la caméra miniature 11 à la monture 1. Le bras 15 est constitué d'une plaque de base allongée 6, fixée par exemple par collage à la branche 14 de monture et prolongeant celle-ci vers l'avant. Deux tubes parallèles 8a et 8b sont fixés par tout moyen, par exemple par des cordons de colle 16, à la plaque de support 6 et servent de corps de guidage à deux tiges coulissantes 10a, 10b réalisées par exemple sous forme de tubes minces. Les extrémités distales des deux tiges 10a, 10b, dépassent des tubes 8a, 8b et sont assujetties l'une à l'autre par des moyens 9, par exemple par des colliers de serrage avec une entretoise interposée, ou par des rivets traversant l'ensemble des deux tubes, comme représenté en figures 1 et 2D. Toujours à l'extrémité distale, les mêmes moyens 9, ou d'autres moyens 17, peuvent être utilisés pour fixer la caméra miniature 11 aux tiges 10a, 10b, dans une orientation fixée, sensiblement dans l'axe du regard du sujet. Du côté proximal, les extrémités des tiges 10a, 10b dépassent également des tubes extérieurs 8a, 8b. L'ensemble des deux tiges 10a, 10b peut donc coulisser sans tourner dans les tubes 8a, 8b. On aurait pu prévoir une seule tige ayant une section non cylindrique pour garantir l'absence de rotation, mais la présente réalisation a l'avantage de permettre un coulissement très doux et de ne nécessiter que des éléments extrêmement courants et peu coûteux du commerce. À son extrémité proximale, la plaque 6 reçoit en équerre un guide axial 4 comportant un passage axial lisse aligné avec l'axe du tube 8b et de la tige 10b. DETAILED DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT The exemplary embodiment of the device according to the invention, illustrated in the figures, shows a camera support element 1, able to be placed on the head 12 of a subject. The support 1 is here produced in the form of an eyeglass frame without corrective lenses, and comprising two arms 14, at least one of which is sufficiently wide at least in its front zone to receive laterally the rest of the device of the invention. , and in particular the arm 15 which serves to secure the miniature camera 11 to the frame 1. The arm 15 consists of an elongated base plate 6, fixed for example by gluing to the frame branch 14 and extending it towards forward. Two parallel tubes 8a and 8b are fixed by any means, for example by glue beads 16, to the support plate 6 and serve as guide body to two sliding rods 10a, 10b made for example in the form of thin tubes. The distal ends of the two rods 10a, 10b protrude from the tubes 8a, 8b and are secured to one another by means 9, for example by clamps with an interposed spacer, or by rivets passing through the together the two tubes, as shown in Figures 1 and 2D. Still at the distal end, the same means 9, or other means 17, can be used to fix the miniature camera 11 to the rods 10a, 10b, in a fixed orientation, substantially in line with the gaze of the subject. On the proximal side, the ends of the rods 10a, 10b also project from the outer tubes 8a, 8b. All of the two rods 10a, 10b can slide without turning in the tubes 8a, 8b. A single rod having a non-cylindrical section could have been provided to guarantee the absence of rotation, but the present embodiment has the advantage of allowing very smooth sliding and of requiring only extremely common and inexpensive elements of the trade. At its proximal end, the plate 6 receives at right angles an axial guide 4 having a smooth axial passage aligned with the axis of the tube 8b and the rod 10b.
Ce passage accueille la tige filetée 18 d'une vis sans fin 2. Un écrou 5 de butée est enfilé et bloqué, par exemple par collage, sur la tige filetée 18, au voisinage de la pièce de guidage axial 4, tandis qu'une molette de réglage 3 est collée à l'extrémité proximale de la vis 2, dont le mouvement axial est ainsi limité par la coopération en butée des éléments 3, 4 et 5, tandis que sa rotation libre est possible en actionnant la molette de réglage. La tige filetée 18 engrène dans un écrou 7 fixé, par exemple par collage, à l'extrémité proximale de la tige 10b. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. La monture de lunettes incorporant le dispositif de l'invention est ajustée sur la tête d'un sujet, éventuellement après un préréglage comme mentionné plus haut. Le réglage fin de la netteté des images capturées par la caméra 11 est effectué par le sujet à l'aide de la molette 3. This passage accommodates the threaded rod 18 of an endless screw 2. A stopper nut 5 is threaded and locked, for example by gluing, onto the threaded rod 18, in the vicinity of the axial guide piece 4, while adjusting wheel 3 is glued to the proximal end of the screw 2, the axial movement is thus limited by the abutting cooperation of the elements 3, 4 and 5, while its free rotation is possible by actuating the adjustment wheel. The threaded rod 18 meshes with a nut 7 fixed, for example by gluing, to the proximal end of the rod 10b. The operation of the device is as follows. The spectacle frame incorporating the device of the invention is fitted to the head of a subject, possibly after a preset as mentioned above. Fine adjustment of the sharpness of the images captured by the camera 11 is done by the subject using the wheel 3.
- Tourner la molette 3 dans le sens des aiguilles d'une montre selon le plan de la figure 3A fait se rapprocher l'élément 7 de l'élément 4. Or les éléments 7, 9, 10a, 10b, et 11 sont tous solidaires, donc la caméra se rapproche de l'oeil du sujet 12. - Turning the wheel 3 clockwise according to the plane of Figure 3A brings element 7 closer to the element 4. Or the elements 7, 9, 10a, 10b, and 11 are all secured , so the camera gets closer to the eye of the subject 12.
Tourner la molette dans le sens inverse des aiguilles d'une montre selon le plan de la figure 3A fait s'éloigner l'élément 7 de l'élément 4. Or les éléments 7, 9, 10a, 10b, et 11 sont tous solidaires, donc la caméra s'éloigne de l'oeil du sujet 12. Ainsi, le rapprochement ou l'éloignement de la caméra de la position de l'oeil de la tête 12 d'un individu, et donc le réglage de la netteté, s'effectue facilement et d'une seule main, à l'aide d'une simple rotation de la molette 3 disposée à l'extrémité proximale du bras 15, à proximité de l'oreille, comme indiqué dans la figure 4, c'est-à-dire à un endroit fixe par rapport à la tête du sujet où .la manoeuvre de la molette ne risque pas de déplacer malencontreusement l'ensemble du dispositif, qui n'a donc pas besoin d'être tenu. Turning the knob counterclockwise according to the plane of FIG. 3A makes element 7 move away from element 4. Now elements 7, 9, 10a, 10b, and 11 are all integral. , so the camera moves away from the eye of the subject 12. Thus, the approximation or removal of the camera from the position of the eye of the head 12 of an individual, and therefore the adjustment of the sharpness, is carried out easily and with one hand, with a simple rotation of the wheel 3 disposed at the proximal end of the arm 15, near the ear, as shown in Figure 4, c ' that is to say at a fixed location relative to the head of the subject where .a maneuver of the wheel is not likely to move inadvertently the entire device, which does not need to be held.
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