JP2007058507A - Line of sight detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像認識を利用して人間の視線を検出する視線検出装置に関する。 The present invention relates to a gaze detection apparatus that detects a human gaze using image recognition.
人間の視線が、その人の意図や注意、関心に基づいて動くものであることに着目し、この視線の動きをキーボードやマウス、またはタッチパネルなどの入力デバイスの代わりに利用する、いわゆるヒューマン・インターフェースの研究が進められている。この様な次世代ヒューマン・インターフェースとも言える視線検出技術は、カメラによって人間の行動を撮影し、人間の意図や注意を認識するもので、カメラを用いて人間の視線を検出できるようにする技術がこれまでも種々検討されてきた。 Focusing on the fact that the human gaze moves based on the intention, attention, and interest of the person, so-called human interface that uses this gaze movement instead of an input device such as a keyboard, mouse, or touch panel Research is underway. Gaze detection technology, which can be called the next-generation human interface, captures human actions with a camera and recognizes human intentions and cautions. It is a technology that enables the detection of human gaze using a camera. Various studies have been conducted so far.
たとえば、複数台のカメラで撮影された画像を出力するときに目周辺の画像領域の明暗から瞳孔の位置を検出し、検出された瞳孔の中心位置と眼球の中心位置から視線方向を検出する技術(例えば、特許文献1参照)や、また、カメラと同軸で赤外光を照射する同軸落射照明を行って、赤目状態(網膜で反射された光により、あたかも瞳孔が光っている様に観察される現象)を得ることにより瞳孔の位置を検出する技術(例えば、特許文献2参照)などが挙げられる。 For example, when outputting images captured by a plurality of cameras, a technique for detecting the position of the pupil from the brightness and darkness of the image area around the eyes and detecting the direction of the line of sight from the detected center position of the pupil and the center position of the eyeball (See, for example, Patent Document 1) Or, by performing coaxial epi-illumination that irradiates infrared light coaxially with the camera, the red-eye state (observed as if the pupil is shining by the light reflected by the retina) (For example, refer to Patent Document 2).
この様に、瞳孔の位置検出により、人間の視線を検出しようとする視線検出装置の開発が進められてきた。
ところで、通常、視線検出を行うには、ステレオカメラで撮影した人物の顔画像より、目尻、目頭、瞳孔などの位置を抽出し、抽出した各々の部位の位置情報に基づいて、視線を検出する。したがって、視線検出を行うには、目尻、目頭、瞳孔などの部位をはっきりと視認できる画像が必要になる。 By the way, normally, in order to detect the line of sight, the positions of the corners of the eyes, the eyes, and the pupil are extracted from the face image of the person photographed by the stereo camera, and the line of sight is detected based on the extracted position information of each part. . Therefore, in order to detect the line of sight, an image that can clearly see parts such as the corners of the eyes, the eyes, and the pupil is required.
前述の特許文献1においては、人物がカメラに近接している場合には、人物の顔の細部がはっきりと視認されることより、視線検出に必要とされる目尻、目頭、瞳孔などを容易に抽出することができる。しかしながら、人物がカメラから離れた場所や顔がカメラに対して斜めを向いて位置する場合などには、画像全体に占める目の領域が小さくなり、瞳孔がまぶたや睫の暗部、さらには虹彩と一体化することにより、瞳孔を抽出することは極めて困難であると考えられる。また、特許文献2においては、同軸落射照明により得られた赤目画像より瞳孔の位置を検出する様にしているが、赤目画像を得るには、人物の頭部位置や視線方向をカメラの光軸と一致させる必要がある。すなわち、人物の状態がカメラに対して特定の位置にある場合にしか瞳孔を検出できないといった問題を有している。 In the above-mentioned Patent Document 1, when the person is close to the camera, the details of the person's face are clearly visually recognized, so that the corners of the eyes, the eyes, the pupils, and the like necessary for eye gaze detection can be easily obtained. Can be extracted. However, when the person is away from the camera or the face is located at an angle with respect to the camera, the eye area occupies the entire image and the pupil becomes darker on the eyelids, eyelids, and iris. It is considered extremely difficult to extract the pupil by integrating them. In Patent Document 2, the position of the pupil is detected from the red-eye image obtained by the coaxial epi-illumination. In order to obtain the red-eye image, the position of the person's head and the direction of the line of sight are determined based on the optical axis of the camera. Need to match. That is, there is a problem that the pupil can be detected only when the state of the person is at a specific position with respect to the camera.
したがって、従来技術により精度のよい安定した視線検出を実現させるには、特別な部品等が必要で、装置の複雑化や価格の上昇を避けることは困難だった。 Therefore, special parts are required to realize accurate and stable line-of-sight detection with the prior art, and it has been difficult to avoid complication of the apparatus and increase in price.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、装置の複雑化や高価格化を招くことなく、視線検出に必要な目尻、目頭、瞳孔中心などの目部位を、人物の位置や姿勢に係わらず安定して抽出し、精度よく視線検出を行える視線検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the eye parts such as the corners of the eyes, the eyes and the center of the pupil necessary for eye gaze detection are set to the position and posture of the person without incurring complexity and cost of the apparatus. Regardless, it is an object of the present invention to provide a line-of-sight detection device that can stably extract and accurately detect the line of sight.
上記目的は、下記の(1)乃至(3)のいずれか1項に記載の発明によって達成される。 The above object is achieved by the invention described in any one of (1) to (3) below.
(1)
人物の顔の光像を光電変換して画像取り込みを行う複数の画像入力手段と、
前記人物の顔を照明し、前記画像入力手段の光軸から離れた位置に配置された複数の照明手段と、
前記画像入力手段の露出制御を行う露出制御手段、または、前記照明手段の明るさを制御する明るさ制御手段と、
前記画像入力手段で取り込まれた画像データに基づいて、前記人物の視線の方向を検出する視線検出手段と、
を有することを特徴とする視線検出装置。
(1)
A plurality of image input means for photoelectrically converting a light image of a person's face and capturing an image;
A plurality of illumination means for illuminating the face of the person and arranged at positions away from the optical axis of the image input means;
Exposure control means for performing exposure control of the image input means, or brightness control means for controlling the brightness of the illumination means;
Line-of-sight detection means for detecting the direction of the line of sight of the person based on the image data captured by the image input means;
A line-of-sight detection apparatus comprising:
(2)
前記画像入力手段は、前記露出制御手段により設定された複数種の露出値の下で複数種の画像取り込みを行い、
前記視線検出手段は、前記画像入力手段により取り込まれた露出値の異なる複数種の画像データに基づいて、前記人物の視線の方向を検出することを特徴とする前記(1)に記載の視線検出装置。
(2)
The image input means captures a plurality of types of images under a plurality of types of exposure values set by the exposure control means,
The line-of-sight detection according to (1), wherein the line-of-sight detection means detects the direction of the line of sight of the person based on a plurality of types of image data having different exposure values captured by the image input means. apparatus.
(3)
前記照明手段は、前記明るさ制御手段により設定された複数種の明るさで照明し、
前記画像入力手段は、前記照明手段により照明された複数種の明るさの下で複数種の画像取り込みを行い、
前記視線検出手段は、前記画像入力手段により取り込まれた明るさの異なる複数種の画像データに基づいて、前記人物の視線の方向を検出することを特徴とする前記(1)に記載の視線検出装置。
(3)
The illumination means illuminates with a plurality of types of brightness set by the brightness control means,
The image input means captures a plurality of types of images under a plurality of types of brightness illuminated by the illumination unit,
The line-of-sight detection according to (1), wherein the line-of-sight detection unit detects the direction of the line of sight of the person based on a plurality of types of image data having different brightness captured by the image input unit. apparatus.
請求項1に記載の発明は、複数の照明手段を複数の画像入力手段の光軸から離れた位置に配置し、画像入力手段は露出制御手段によって設定された露出値、または、明るさ制御手段によって設定された明るさの下で画像を取得するので、目尻、目頭、瞳孔などの視線検出に必要な部位を、人物の位置や姿勢に係わらず安定して抽出することができる。その結果、たとえば、人物がカメラから離れた場所や顔がカメラに対して斜めを向いて位置する場合などのように、視線検出に必要な部位を抽出しにくい場合でも視線の検出を精度よく行うことが可能になる。 In the first aspect of the present invention, the plurality of illumination units are arranged at positions away from the optical axes of the plurality of image input units, and the image input unit is an exposure value set by the exposure control unit or the brightness control unit. Since the image is acquired under the brightness set by (1), it is possible to stably extract the parts necessary for eye-gaze detection such as the corner of the eye, the eyes, and the pupil regardless of the position and posture of the person. As a result, even when it is difficult to extract a part necessary for eye-gaze detection, such as when a person is away from the camera or a face is located obliquely with respect to the camera, gaze detection is performed with high accuracy. It becomes possible.
すなわち、従来技術では人物がカメラから離れた場所にいたり、顔がカメラに対して斜めを向いて位置する場合、画像全体に占める目の領域が小さくなり、瞳孔がまぶたや睫の暗部、さらには虹彩と一体化してしまい、瞳孔を抽出することが困難であった。 In other words, in the conventional technology, when a person is away from the camera or the face is located obliquely with respect to the camera, the area of the eye that occupies the entire image is reduced, and the pupil is the dark part of the eyelid or eyelid, It was difficult to extract the pupil because it was integrated with the iris.
請求項1に係る発明では、照明手段を画像入力手段の光軸から離れた位置に配置することにより、適正露出で撮影した画像より目尻や目頭の位置を検出し、オーバー露出での撮影により瞳孔が暗点となった画像を得ることで瞳孔の抽出を容易に行えるようにした。その結果、視線検出に必要な部位を安定して抽出することができるようになり、視線検出を精度よく行える様になった。 In the invention according to claim 1, by arranging the illumination means at a position away from the optical axis of the image input means, the positions of the corners of the eyes and the eyes are detected from an image photographed with proper exposure, and the pupil is obtained by photographing with overexposure. The extraction of the pupil was made easy by obtaining an image that became a dark spot. As a result, it is possible to stably extract a part necessary for eye-gaze detection, and to perform eye-gaze detection with high accuracy.
請求項2に記載の発明では、画像入力手段は露出制御手段により設定された複数種の露出値の下で複数種の画像を取り込める様にしているので、目尻や目頭、または、瞳孔の抽出に最適な画像をそれぞれ取得することができる様になった。 In the second aspect of the present invention, the image input means can capture a plurality of types of images under a plurality of types of exposure values set by the exposure control means, so that the eye corners, the eyes or the pupil can be extracted. The optimum images can be acquired individually.
請求項3に記載の発明では、照明手段が明るさ制御手段により設定された複数種の明るさで照明し、画像入力手段は照明手段による複数種の明るさの下で撮影された複数種の画像を取り込める様にしたので、目尻や目頭、または、瞳孔の抽出に最適な露出(明るさ)条件の下での画像をそれぞれ取得することができる様になった。
In the invention according to
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る視線検出装置について説明する。 Hereinafter, a gaze detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
最初に、図1を用いて、本発明に係わる視線検出装置を備えた実施形態の1つであるMFP(Multi Function Peripheral;コピー、スキャナー、ファックスなどが一体となった複合機)の外観を説明する。 First, the external appearance of an MFP (Multi Function Peripheral), which is one of the embodiments provided with the line-of-sight detection device according to the present invention, will be described with reference to FIG. To do.
図1(a)は、本発明に係るMFP1の外観模式図、図1(b)は操作パネル3の正面図である。図1(a)に示す様に、MFP1はMFP本体2および操作パネル3から構成される。
FIG. 1A is a schematic external view of the MFP 1 according to the present invention, and FIG. 1B is a front view of the
操作パネル3は、タッチパネル301、および、たとえばCCD撮像素子からなる2個のCCDカメラ303a、303bや近赤外線LEDからなる2個の近赤外線投光機304a、304bなどを有し、MFP1に行わせる各種動作の選択や実行、あるいは、操作者からの視線検出によるパネル操作を行うための画像入力などの動作を行う。
The
図1(b)に示す様に、操作パネル3の略中央部には、表示された各種情報を操作者が指で触れて選択するタッチパネル301が設けられている。また、操作パネル3の右端下部には、コピーなどの出力動作を実行するスタートボタン302が設けられている。
As shown in FIG. 1B, a
タッチパネル301の上部左右、すなわち撮影対象の操作者の前方左右には、操作者の顔をステレオ視して撮影する2個のCCDカメラ303a、303bが設けられている。すなわち、2個のCCDカメラ303a、303bは、本発明に係る視線検出装置における画像入力手段として機能するものである。
Two
また、操作パネル3の左右端には、操作者を照明する2個の近赤外線投光機304a、304bが設けられている。2個の近赤外線投光機304a、304bは、図1(b)に示す様に、タッチパネル301や2個のCCDカメラ303a、303bの光軸から離れた位置に設けられ、操作者がタッチパネル301を操作する際に、顔が位置する方向に向けて拡散光を照射する様に設定されている。すなわち、2個の近赤外線投光機304a、304bは、本発明に係る視線検出装置における照明手段として機能するものである。
Further, two near-
次に、MFP1に搭載された視線検出装置の制御系について図2を用いて説明する。図2は、本発明に係わる視線検出装置の制御系のブロック図である。なお、図2では、図1に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与した。 Next, a control system of the line-of-sight detection device mounted on the MFP 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram of a control system of the eye gaze detection apparatus according to the present invention. In FIG. 2, the same members as those shown in FIG.
視線検出装置は、図2に示す様に、2個のCCDカメラ(右CCDカメラ303a、左CCDカメラ303b)、2個のカメラコントロールユニット(203a、203b)、2個の近赤外線投光機(右近赤外線投光機304a、左近赤外線投光機304b)、2個の赤外線コントロールユニット(204a、204b)、および画像処理ユニット201、画像処理制御部202などから構成され、2個のCCDカメラ303a、303bで取得された画像データに基づいて、操作者の視線検出を行うものである。
As shown in FIG. 2, the line-of-sight detection apparatus includes two CCD cameras (
CCDカメラ303a、303bは、周囲の照明や窓からの日光などの周囲光の影響を受けずに操作者の顔画像を取得できるようにするため、図示しない可視光カットフィルターが設けられ、可視光カットフィルターを介して赤外画像を取得する。また、CCDカメラ303a、303bの撮影動作、および露出は後述のカメラコントロールユニット203a、203bによりそれぞれ制御される。
The
カメラコントロールユニット203a、203bは、後述の画像処理ユニット201の制御の下でCCDカメラ303a、303bの撮影動作、および露出を制御する。また、カメラコントロールユニット203a、203bは、外部同期信号線を介して相互接続されており、この同期信号によって左右のCCDカメラ303a、303bの同期がとられ、左右の位置で同じ時刻に撮影された2つの画像が得られる。視線検出装置は、左右の位置で同じ時刻に撮影された2つの画像を入力画像として使用し、ステレオ法を用いて3次元的な物体認識を処理することができる。
The
近赤外線投光機304a、304bは近赤外光を照射し、近赤外線投光機304a、304bが照射する近赤外光の明るさは後述の赤外線コントロールユニット204a、204bによってそれぞれ制御される。
Near-
赤外線コントロールユニット204a、204bは、後述の画像処理ユニット201の制御の下で近赤外線投光機304a、304bの明るさを制御する。また、赤外線コントロールユニット204a、204bとカメラコントロールユニット203a、203bとは、それぞれ外部同期信号線を介して相互接続されており、この同期信号により近赤外線投光機304a、304bの明るさが変動する時刻にCCDカメラ303a、303bが撮影動作を行う様にしている。
The
画像処理ユニット201は、図2に示す様に、画像処理部211、AE制御部212、赤外線制御部213から構成される。
As shown in FIG. 2, the image processing unit 201 includes an
画像処理部211は、画像処理アルゴリズムを高速で実行するハードウェア回路を備えており、後述の画像処理制御部202の制御の下で、CCDカメラ303a、303bでステレオ撮影された画像データと、予め設定されたステレオカメラパラメータなどを用いて操作者の視線方向をリアルタイムで検出する。すなわち、画像処理部211は、本発明に係る視線検出装置における視線検出手段として機能するものである。
The
なお、画像処理部211で行われる画像処理の詳細は、たとえば、特開2003−15816号公報に開示されている「ステレオカメラを使用した顔、視線認識装置」等の周知の画像処理方法に準ずる。
The details of the image processing performed by the
画像処理制御部202は、たとえばマイクロコンピュータからなり、画像処理ユニット201で行われる画像処理動作を統括的に制御するものである。
The image
AE制御部212は、CCDカメラ303a、303bで取得された画像データに基づいて、カメラコントロールユニット203a、203bを介して、CCDカメラ303a、303bの露出制御を行う。すなわち、AE制御部212は、本発明に係る視線検出装置における露出制御手段として機能するものである。
The
赤外線制御部213は、CCDカメラ303a、303bで取得された画像データに基づいて、赤外線コントロールユニット204a、204bを介して、近赤外線投光機304a、304bの明るさを制御する。すなわち、赤外線制御部213は、本発明に係る視線検出装置における明るさ制御手段として機能するものである。
The
この様な構成の視線検出装置において、CCDカメラ303aで取得される画像を図3を用いて説明する。図3は、種々の撮影条件の下で撮影されたサンプル画像の模式図である。なお、ここでは、CCDカメラ303a、303bで撮影されたそれぞれの画像のコントラストを略同じレベルとしてCCDカメラ303aで撮影された画像を説明する。
An image acquired by the
先ず、図3の(a)から(e)の各図について説明する。図3(a)は、CCDカメラ303aに対して近接した操作者の顔を適正露出で撮影した画像サンプルである。(b)は、(a)の状態に位置する操作者の顔をオーバー露出で撮影した画像サンプルである。(c)は、CCDカメラ303aに対して離れた場所に位置する操作者の顔を適正露出で撮影した画像サンプルである。(d)は、(c)の状態に位置する操作者の顔をオーバー露出で撮影した画像サンプルである。(e)は、(d)で得られた画像に2値化処理を行った時の画像である。
First, each of FIGS. 3A to 3E will be described. FIG. 3A is an image sample obtained by photographing an operator's face close to the
操作者がCCDカメラ303aに対して近接した場所に位置し、また、CCDカメラ303aの露出が、カメラコントロールユニット203bを介してAE制御部212によって適正な露出値に設定されている場合に撮影した顔の画像は、図3(a)に示す様に、顔の細部をはっきりと視認でき、視線検出に必要とされる目尻、目頭、瞳孔などを容易に抽出することができる。
Photographed when the operator is located in the vicinity of the
一方、操作者がCCDカメラ303aに対して離れた場所に位置し、適正露出にて撮影した場合の顔の画像は、図3(c)に示す様に、目尻と目頭は肌との境目から抽出することはできるが、瞳孔は、画像全体に占める目の領域が小さくなることにより、まぶたの輪郭や睫の暗部、さらに虹彩と一体化して、抽出が困難である。
On the other hand, the face image when the operator is located away from the
そこで、本発明は、この様な場合でも瞳孔の抽出が行える様に、近赤外線投光機304a、304bをタッチパネル301やCCDカメラ303a、303bの光軸から離れた位置に設けた。さらに、CCDカメラ303a、303bの露出、または、近赤外線投光機304a、304bの明るさを調整して、白目と睫の輪郭がなくなる程度のオーバー露出にて撮影することにより、瞳孔が暗点として撮像される様になり、瞳孔の抽出を容易に行える様にした。
Therefore, according to the present invention, the near
具体的には、CCDカメラ303aに対して離れた場所に位置する操作者の顔を、オーバー露出で撮影した場合の画像は、図3(d)に示す様に、顔の輪郭は背景に対して識別することができるが、他の部位は殆ど撮像されていない。しかしながら、鼻の穴と瞳孔は黒く撮像されていることが確認される。これは鼻の穴や瞳孔は、顔の表面から奥行き方向に凹の形状をなす「孔」であり、また、近赤外線投光機304a、304bを、CCDカメラ303a、303bの光軸から離れた位置に設けて照明することにより、鼻の穴や瞳孔が暗点として撮像される。
Specifically, as shown in FIG. 3 (d), an image of an operator's face that is located far away from the
ここで、近赤外線投光機304a、CCDカメラ303a、および操作者の目の相対位置について図4を用いて説明する。なお、近赤外線投光機304a、304b、およびCCDカメラ303a、303bは、図1(b)に示す様に、それぞれタッチパネル301の左右に略対称な位置に設けられているので、ここでは、近赤外線投光機304a、CCDカメラ303a、および操作者の目の位置関係について説明する。
Here, the relative positions of the near-
図4に示す様に、近赤外線投光機304aは、CCDカメラ303aの光軸L1から離れた位置に設けられ、操作者の目5を斜めの方向から照明している。すなわち、操作者の瞳孔501の奥行き方向(視線方向L2)と近赤外線投光機304aの光路IR1とが異なることより、瞳孔501の奥A部まで照明は届かない。したがって、オーバー露出で撮影した場合においても瞳孔は暗点として撮像される。
As shown in FIG. 4, the near-
なお、操作者がCCDカメラ303aに対して近接した場所に位置する場合には、前述の様に、通常の適正露出にて撮影した画像で、視線検出に必要とされる目尻、目頭、瞳孔などを容易に抽出することができるが、オーバー露出にて撮影した画像においては、図3(b)に示す様に、瞳孔は暗点として撮像されるので、瞳孔を安定して抽出することができる様になる。
When the operator is located in the vicinity of the
この様に、適正露出画像とオーバー露出画像の2種の画像を取得し、適正露出にて撮影した画像より目尻と目頭を抽出し、オーバー露出にて撮影した画像より瞳孔を抽出することにより、視線検出に必要とされる目尻、目頭、瞳孔中心を抽出することができる。 In this way, by obtaining two types of images, a proper exposure image and an overexposure image, extracting the corners and eyes from the image photographed with proper exposure, and extracting the pupil from the image photographed with overexposure, It is possible to extract the corners of the eyes, the corners of the eyes, and the center of the pupil, which are necessary for eye gaze detection.
ここで、本発明に係る視線検出装置で行われる、視線検出動作の流れを図5に示すフローチャート、および前述の図3を用いて詳細に説明する。 Here, the flow of the gaze detection operation performed by the gaze detection apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. 5 and the above-described FIG.
最初に、撮影動作が開始されると、AE制御部212は、CCDカメラ303a、303bで取得された画像データに基づいて、カメラコントロールユニット203a、203bを介して、CCDカメラ303a、303bの露出値を適正露出に設定する(ステップS1)。そしてCCDカメラ303a、303bは、AE制御部212により設定された露出値の下で適正露出の画像を撮影し、撮影した画像データを画像処理部211に送出する(ステップS2)。この様にして撮影された画像は、たとえば図3(c)に示す様に、目尻と目頭は肌との境目から抽出できるが、瞳孔は、画像全体に占める目の領域が小さくなり、まぶたの輪郭や睫の暗部、さらに虹彩と一体化しているので、抽出が困難である。
First, when the shooting operation is started, the
次に、AE制御部212は、CCDカメラ303a、303bで取得された画像データに基づいて、カメラコントロールユニット203a、203bを介して、CCDカメラ303a、303bの露出値をオーバー露出に設定するか、あるいは、赤外線制御部213は、CCDカメラ303a、303bで取得された画像データに基づいて、赤外線コントロールユニット204a、204bを介して、近赤外線投光機304a、304bの明るさを明るくするか、の何れかの動作を行う(ステップS3)。そしてCCDカメラ303a、303bは、AE制御部212により設定された露出値、または、赤外線制御部213で設定された明るさの下でオーバー露出の画像を撮影し、撮影した画像データを画像処理部211に送出する(ステップS4)。この様にして撮影された画像は、たとえば、図3(d)に示す様に、顔の輪郭は背景に対して識別することができるが、他の部位は殆ど撮像されていない。しかしながら、鼻の穴と瞳孔は黒く撮像されていることから瞳孔を暗点として抽出することができる。
Next, the
ここで、適正露出、およびオーバー露出の2種の画像が取得されるが、この2種の画像を取得する時間隔は、短いほど視線検出に好適である。たとえば、IEEE1394規格のDCAM1.30に準拠したデジタルカメラにおいては、VGAサイズ(640×480画素)の画像を毎秒60フレームで取得できるデジタルカメラがある。そこで、この様な高フレームレートのデジタルカメラをCCDカメラとして用いることにより、2種の画像を交互に撮影しても通常のデジタルカメラと同等の毎秒30フレームの画像が取得され、2種の画像取得に伴うタイムラグによる視線検出精度の低下は生じないと考えられる。 Here, two types of images of proper exposure and overexposure are acquired. The shorter the time interval for acquiring these two types of images, the better the line of sight detection. For example, in a digital camera compliant with IEEE 1394 standard DCAM 1.30, there is a digital camera that can acquire an image of VGA size (640 × 480 pixels) at 60 frames per second. Therefore, by using such a high frame rate digital camera as a CCD camera, even if two types of images are alternately photographed, an image of 30 frames per second equivalent to that of a normal digital camera is obtained. It is considered that the line-of-sight detection accuracy does not deteriorate due to the time lag associated with the acquisition.
次に、画像処理部211は、ステップS2で取得された適正露出の画像データに基づいて、目尻と目頭を抽出する(ステップS5)。なお、画像処理部211で行われる画像処理の詳細は、前述の様に、たとえば、特開2003−15816号公報に開示されている周知の画像処理方法に準じ、操作者の目尻、目頭などの特徴的な部位の画像を予めテンプレートとして設定しておき、ステレオカメラで取得した画像上をテンプレートマッチングで探索することで、目尻、目頭などを抽出する様にしている。
Next, the
次に、画像処理部211は、ステップS4で取得されたオーバー露出の画像データに2値化処理を行う(ステップS6)。2値化処理が行われた画像において、瞳孔は、図3(e)に示す様に、はっきりと視認できる様になる。そして画像処理部211は、2値化処理が行われた画像データに基づいて、瞳孔中心を抽出する(ステップS7)。なお、2値化処理によって抽出を行う瞳孔中心は、ステップS5において抽出された目尻と目頭の間に位置するので、2値化処理は、目尻と目頭含む近傍の領域のみに施す様にしてもよい。
Next, the
次に、画像処理部211は、ステップ5で抽出された目尻、目頭の位置、およびステップS7で抽出された瞳孔中心の位置などの位置情報に基づいて、たとえば、特開2003−15816号公報に開示されている周知の画像処理方法に準じ、視線方向を検出する(ステップS8)。
Next, the
この様にしてステップ1乃至ステップS8の処理を繰り返し行うことにより、視線方向をリアルタイムに検出することができる様になる。 In this way, by repeating the processing from step 1 to step S8, the line-of-sight direction can be detected in real time.
なお、図5に示すフローチャートは、オーバー露出画像を取得した後に、すでに取得されている適正露出の画像データに基づいて、目尻と目頭を抽出するする様にしているが、オーバー露出画像の取得と並行して適正露出の画像データに基づいて、目尻と目頭を抽出する様にしてもよい。 In the flowchart shown in FIG. 5, after acquiring the overexposed image, the eye corners and the eyes are extracted based on the already exposed image data of appropriate exposure. In parallel, the corners of the eyes and the corners of the eyes may be extracted based on image data of appropriate exposure.
この様に、本発明に係わる視線検出装置では、近赤外線投光機304a、304bを、CCDカメラ303a、303bの光軸L1から離れた位置に設けて操作者を照明し、さらに、CCDカメラ303a、303bの露出、または、近赤外線投光機304a、304bの明るさを調整して、適正露出、または、オーバー露出にて撮影する様にしているので、人物の位置や姿勢に係わらず、視線検出に必要とされる目尻、目頭、瞳孔中心などを、を撮像することができる様になる。したがって、目尻、目頭、瞳孔中心などを、人物の位置や姿勢に係わらず安定して抽出に抽出することができ、精度よく視線を検出することができる様になる。
As described above, in the line-of-sight detection device according to the present invention, the near
1 MFP
2 MFP本体
201 画像処理ユニット
202 画像処理制御部
203a、203b カメラコントロールユニット
204a、204b 赤外線コントロールユニット
211 画像処理部
212 AE制御部
213 赤外線制御部
3 操作パネル
301 タッチパネル
302 スタートボタン
303a CCDカメラ(右)
303b CCDカメラ(左)
304a 近赤外線投光機(右)
304b 近赤外線投光機(左)
5 目
501 瞳孔
502 虹彩
503 水晶体
504 網膜
IR1 光路
L1 光軸
L2 視線
1 MFP
2 MFP main unit 201
303b CCD camera (left)
304a Near-infrared projector (right)
304b Near-infrared projector (left)
Claims (3)
前記人物の顔を照明し、前記画像入力手段の光軸から離れた位置に配置された複数の照明手段と、
前記画像入力手段の露出制御を行う露出制御手段、または、前記照明手段の明るさを制御する明るさ制御手段と、
前記画像入力手段で取り込まれた画像データに基づいて、前記人物の視線の方向を検出する視線検出手段と、
を有することを特徴とする視線検出装置。 A plurality of image input means for photoelectrically converting a light image of a person's face and capturing an image;
A plurality of illumination means for illuminating the face of the person and arranged at positions away from the optical axis of the image input means;
Exposure control means for performing exposure control of the image input means, or brightness control means for controlling the brightness of the illumination means;
Line-of-sight detection means for detecting the direction of the line of sight of the person based on the image data captured by the image input means;
A line-of-sight detection apparatus comprising:
前記視線検出手段は、前記画像入力手段により取り込まれた露出値の異なる複数種の画像データに基づいて、前記人物の視線の方向を検出することを特徴とする請求項1に記載の視線検出装置。 The image input means captures a plurality of types of images under a plurality of types of exposure values set by the exposure control means,
2. The line-of-sight detection apparatus according to claim 1, wherein the line-of-sight detection unit detects the direction of the line of sight of the person based on a plurality of types of image data having different exposure values captured by the image input unit. .
前記画像入力手段は、前記照明手段により照明された複数種の明るさの下で複数種の画像取り込みを行い、
前記視線検出手段は、前記画像入力手段により取り込まれた明るさの異なる複数種の画像データに基づいて、前記人物の視線の方向を検出することを特徴とする請求項1に記載の視線検出装置。 The illumination means illuminates with a plurality of types of brightness set by the brightness control means,
The image input means captures a plurality of types of images under a plurality of types of brightness illuminated by the illumination unit,
The line-of-sight detection device according to claim 1, wherein the line-of-sight detection unit detects the direction of the line of sight of the person based on a plurality of types of image data having different brightness captured by the image input unit. .
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2005
- 2005-08-24 JP JP2005242461A patent/JP2007058507A/en active Pending
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