JP2012217524A - 視線測定装置および視線測定プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】視線測定装置1は、撮影装置C1〜C4によって撮影して得た複数の眼球周辺画像GからユーザUの眼球位置を検出する眼球位置検出手段101と、眼球位置を基準として眼球領域画像GR,GLを切り出す眼球領域画像切り出し手段102と、眼球領域画像から基準位置を特定する基準位置特定手段103と、基準位置からユーザUの視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出手段104と、視線ベクトルと画面との交点の座標を注視点として算出する注視点算出手段106と、複数の撮影装置C1〜C4によって同時刻に撮影された複数の眼球周辺画像Gに対応した複数の注視点を、当該複数の注視点ごとに算出された確からしさに従って、一つに統合する注視点統合手段40と、を備える。
【選択図】図3
Description
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態に係る視線測定装置1について、図1〜図9を参照しながら詳細に説明する。視線測定装置1は、表示装置の画面を視認するユーザが当該画面のどこ(どの座標)を見ているのかを測定するものである。視線測定装置1は、図1に示すように、表示装置D、複数の撮影装置(カメラ)C1〜C4および発光装置Rとともに用いられ、これらの装置と一つのシステムを構成する。以下、視線測定装置1の説明を行なう前に、システムを構成するその他の要素について簡単に説明する。
以下、視線測定装置1の動作について、図11および図12(適宜図3、図4および図8を参照)を参照しながら簡単に説明する。まず、視線測定装置1は、撮影装置C1〜C4から、表示装置Dの画面を視認するユーザUの眼球周辺画像G(近赤外光が照射された眼球周辺画像G)が入力されると、眼球位置検出手段101によって、ユーザUの眼球位置を検出する(ステップS1)。次に、視線測定装置1は、眼球領域切り出し手段102によって、前記した眼球位置を基準として、眼球周辺画像Gから眼球領域画像GR,GLをそれぞれ切り出す(ステップS2)。次に、視線測定装置1は、基準位置特定手段103によって、眼球領域画像GR,GLから、眼球の瞳孔中心の位置および角膜反射点の位置からなる基準位置を特定する(ステップS3)。
以下、第2実施形態に係る視線測定装置1Aについて、図13〜図15を参照しながら詳細に説明する。視線測定装置1Aは、図13に示すように、注視点抽出手段10の代わりに注視点抽出手段10Aを、注視点統合手段40の代わりに注視点統合手段40Aを、注視点分布記憶手段30の代わりにテンプレート画像記憶手段80を備える以外は、第1実施形態に係る視線測定装置1と同様の構成を備えている。従って、以下の説明では、視線測定装置1との相違点を中心に説明を行い、当該視線測定装置1と重複する構成については詳細説明を省略する。
以下、視線測定装置1Aの動作について、図16(適宜図13および図15参照)を参照しながら簡単に説明する。まず、視線測定装置1Aは、撮影装置C1〜C4から、表示装置Dの画面を視認するユーザUの眼球周辺画像G(近赤外光が照射された眼球周辺画像G)が入力されると、眼球位置検出手段101Aによって、テンプレート画像との正規化相関値が算出されるとともに、ユーザUの眼球位置を検出する(ステップS9)。次に、視線測定装置1Aは、眼球領域切り出し手段102によって、前記した眼球位置を基準として、眼球周辺画像Gから眼球領域画像GR,GLをそれぞれ切り出す(ステップS10)。次に、視線測定装置1Aは、基準位置特定手段103によって、眼球領域画像GR,GLから、眼球の瞳孔中心の位置および角膜反射点の位置からなる基準位置を特定する(ステップS11)。
以下、第3実施形態に係る視線測定装置1Bについて、図17および図18(適宜図15参照)を参照しながら詳細に説明する。視線測定装置1Bは、図17に示すように、第1実施形態に係る視線測定装置1と同様に、注視点分布記憶手段30を備えるとともに、第2実施形態に係る視線測定装置1Aと同様に、注視点抽出手段10Aと、テンプレート画像記憶手段80と、を備えている。また、視線測定装置1Bは、図17に示すように、視線測定装置1,2の注視点統合手段40,40Aの代わりに、注視点統合手段40Bを備えている。従って、以下の説明では、視線測定装置1,2との相違点を中心に説明を行い、重複する構成については詳細説明を省略する。
以下、視線測定装置1Bの動作について、図19および図20(適宜図15、図17および図18参照)を参照しながら簡単に説明する。まず、視線測定装置1Bは、撮影装置C1〜C4から、表示装置Dの画面を視認するユーザUの眼球周辺画像G(近赤外光が照射された眼球周辺画像G)が入力されると、眼球位置検出手段101Aによって、眼球周辺画像Gのテンプレート画像との正規化相関値を算出するとともに、ユーザUの眼球位置を検出する(ステップS17)。次に、視線測定装置1Bは、眼球領域切り出し手段102によって、前記した眼球位置を基準として、眼球周辺画像Gから眼球領域画像GR,GLを切り出す(ステップS18)。次に、視線測定装置1Bは、基準位置特定手段103によって、眼球領域画像GR,GLから、眼球の瞳孔中心の位置および角膜反射点の位置からなる基準位置を特定する(ステップS19)。
ここで、前記した視線測定装置1,1A,1Bは、一般的なコンピュータを、前記した各手段および各部として機能させるプログラムにより動作させることで実現することができる。このプログラムは、通信回線を介して配布することも可能であるし、CD−ROM等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
10,10A 注視点抽出手段
20 注視点同期手段
30 注視点分布記憶手段
40,40A,40B 注視点統合手段
50 映像入力手段
60 映像遅延手段
70 重畳映像生成手段
80 テンプレート画像記憶手段
101,101A 眼球位置検出手段
102 眼球領域画像切り出し手段
103 基準位置特定手段
104 視線ベクトル算出手段
105 視線ベクトル校正手段
106 注視点算出手段
401,401A,401B 確率取得手段
402,402A,402B 更新手段
403,403A,403B 統合手段
C1,C2,C3,C4 撮影装置
D 表示装置
G 眼球周辺画像
GL,GR 眼球領域画像
R 発光装置
U ユーザ
Claims (10)
- 表示装置の画面を視認するユーザの視線を測定する視線測定装置であって、
前記ユーザの眼球周辺を異なる位置および角度に配置された複数の撮影装置によって撮影された眼球周辺画像から、前記ユーザの眼球位置を検出する眼球位置検出手段と、
前記眼球位置検出手段によって検出された眼球位置を基準として、前記複数の撮影装置によって撮影された眼球周辺画像から、当該眼球位置を含む所定面積の眼球領域画像を切り出す眼球領域画像切り出し手段と、
前記眼球領域画像切り出し手段によって切り出された眼球領域画像から、眼球の瞳孔中心の位置および角膜反射点の位置からなる基準位置を特定する基準位置特定手段と、
予め取得した前記撮影装置の撮影方向および撮影範囲を含むカメラパラメータを用いることで、前記基準位置特定手段によって特定された基準位置から、前記ユーザの視線方向を示す視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出手段と、
前記視線ベクトル算出手段によって算出された視線ベクトルと前記画面との交点の座標を、前記ユーザが注目する注視点として算出する注視点算出手段と、
前記複数の撮影装置によって同時刻に撮影された複数の眼球周辺画像に対応した複数の注視点を、当該複数の注視点ごとに算出された確からしさに従って、一つに統合する注視点統合手段と、
を備えることを特徴とする視線測定装置。 - 予め前記複数の撮影装置によって撮影された前記ユーザの眼球周辺画像から前記注視点算出手段によって算出可能な注視点の前記画面上における分布を示す注視点分布を、前記複数の撮影装置ごとに記憶する注視点分布記憶手段を備え、
前記注視点統合手段は、前記注視点分布記憶手段に記憶された注視点分布から算出された前記注視点の確からしさを示す注視点確率に従って、前記複数の撮影装置によって同時刻に撮影された複数の眼球周辺画像に対応した複数の注視点を加重平均するか、あるいは、当該複数の注視点の中から前記注視点確率の最も高いものを選択することで、前記複数の注視点を一つに統合することを特徴とする請求項1の視線測定装置。 - 前記ユーザの眼球の特徴的な部位を含むテンプレート画像を記憶するテンプレート画像記憶手段を備え、
前記眼球位置検出手段は、前記テンプレート画像記憶手段に記憶されたテンプレート画像と、前記ユーザの眼球周辺を異なる位置および角度に配置された複数の撮影装置によって撮影して得た眼球周辺画像と、をテンプレートマッチングすることで、前記ユーザの眼球位置を検出し、かつ、前記テンプレート画像と前記眼球周辺画像との類似度を示す正規化相関値を算出し、
前記注視点統合手段は、前記眼球位置検出手段によって算出された正規化相関値に従って、前記複数の撮影装置によって同時刻に撮影された複数の眼球周辺画像に対応した複数の注視点を加重平均するか、あるいは、当該複数の注視点の中から前記正規化相関値の最も高いものを選択することで、前記複数の注視点を一つに統合することを特徴とする請求項1に記載の視線測定装置。 - 予め前記複数の撮影装置によって撮影された前記ユーザの眼球周辺画像から前記注視点算出手段によって算出可能な注視点の前記画面上における分布を示す注視点分布を、前記複数の撮影装置ごとに記憶する注視点分布記憶手段と、
前記ユーザの眼球の特徴的な部位を含むテンプレート画像を記憶するテンプレート画像記憶手段と、を備え、
前記眼球位置検出手段は、前記テンプレート画像記憶手段に記憶されたテンプレート画像と、前記ユーザの眼球周辺を異なる位置および角度に配置された複数の撮影装置によって撮影して得た眼球周辺画像と、をテンプレートマッチングすることで、前記ユーザの眼球位置を検出し、かつ、前記テンプレート画像と前記眼球周辺画像との類似度を示す正規化相関値を算出し、
前記注視点統合手段は、
前記注視点分布記憶手段に記憶された前記注視点分布に含まれる注視点の数が予め定めた所定の閾値未満である場合、前記眼球位置検出手段によって算出された正規化相関値に従って、前記複数の撮影装置によって同時刻に撮影された複数の眼球周辺画像に対応した複数の注視点を加重平均するか、あるいは、当該複数の注視点の中から前記正規化相関値の最も高いものを選択することで、前記複数の注視点を一つに統合し、
前記注視点分布記憶手段に記憶された前記注視点分布に含まれる注視点の数が予め定めた所定の閾値を超える場合、当該注視点分布から算出された前記注視点の確からしさを示す注視点確率に従って、前記複数の撮影装置によって同時刻に撮影された複数の眼球周辺画像に対応した複数の注視点を加重平均するか、あるいは、当該複数の注視点の中から前記注視点確率の最も高いものを選択することで、前記複数の注視点を一つに統合することを特徴とする請求項1に記載の視線測定装置。 - 前記注視点統合手段は、
前記注視点分布記憶手段に記憶された注視点分布から、当該注視点分布に含まれる全ての注視点の数に対する前記画面上における個々の座標ごとの注視点の数の割合を示す注視点確率分布を算出し、当該注視点確率分布から、前記注視点算出手段によって算出された複数の注視点の注視点確率をそれぞれ取得する確率取得手段と、
前記確率取得手段によって取得された注視点確率が予め定められた所定の閾値を超える場合、当該注視点確率を有する注視点を前記注視点分布記憶手段に書き込むことで、前記注視点分布を更新する更新手段と、
を備えることを特徴とする請求項2または請求項4に記載の視線測定装置。 - 前記表示装置の画面上に表示される映像と同じ映像を入力する映像入力手段からの映像を、前記注視点抽出手段および前記注視点統合手段における処理時間に応じて遅延させる映像遅延手段と、
前記映像遅延手段によって遅延された映像に対して、前記注視点統合手段によって統合された注視点を重畳させる重畳映像生成手段と、
を備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の視線測定装置。 - 表示装置の画面を視認するユーザの視線を測定するために、コンピュータを、
前記ユーザの眼球周辺を異なる位置および角度に配置された複数の撮影装置によって撮影された眼球周辺画像から、前記ユーザの眼球位置を検出する眼球位置検出手段、
前記眼球位置検出手段によって検出された眼球位置を基準として、前記複数の撮影装置によって撮影された眼球周辺画像から、当該眼球位置を含む所定面積の眼球領域画像を切り出す眼球領域画像切り出し手段、
前記眼球領域画像切り出し手段によって切り出された眼球領域画像から、眼球の瞳孔中心の位置および角膜反射点の位置からなる基準位置を特定する基準位置特定手段、
予め取得した前記撮影装置の撮影方向および撮影範囲を含むカメラパラメータを用いることで、前記基準位置特定手段によって特定された基準位置から、前記ユーザの視線方向を示す視線ベクトルを算出する視線ベクトル算出手段、
前記視線ベクトル算出手段によって算出された視線ベクトルと前記画面との交点の座標を、前記ユーザが注目する注視点として算出する注視点算出手段、
前記複数の撮影装置によって同時刻に撮影された複数の眼球周辺画像に対応した複数の注視点を、当該複数の注視点ごとに算出された確からしさに従って、一つに統合する注視点統合手段、として機能させることを特徴とする視線測定装置。 - 前記注視点統合手段は、予め前記複数の撮影装置によって撮影された前記ユーザの眼球周辺画像から前記注視点算出手段によって算出可能な注視点の前記画面上における分布を示す注視点分布から算出された前記注視点の確からしさを示す注視点確率に従って、前記複数の撮影装置によって同時刻に撮影された複数の眼球周辺画像に対応した複数の注視点を加重平均するか、あるいは、当該複数の注視点の中から前記注視点確率の最も高いものを選択することを特徴とする請求項7に記載の視線測定プログラム。
- 前記眼球位置検出手段は、前記ユーザの眼球の特徴的な部位を含むテンプレート画像と、前記ユーザの眼球周辺を異なる位置および角度に配置された複数の撮影装置によって撮影して得た眼球周辺画像と、をテンプレートマッチングすることで、前記ユーザの眼球位置を検出し、かつ、前記テンプレート画像と前記眼球周辺画像との類似度を示す正規化相関値を算出し、
前記注視点統合手段は、前記眼球位置検出手段によって算出された正規化相関値に従って、前記複数の撮影装置によって同時刻に撮影された複数の眼球周辺画像に対応した複数の注視点を加重平均するか、あるいは、当該複数の注視点の中から前記正規化相関値の最も高いものを選択することで、前記複数の注視点を一つに統合することを特徴とする請求項7に記載の視線測定プログラム。 - 前記眼球位置検出手段は、前記ユーザの眼球の特徴的な部位を含むテンプレート画像と、前記ユーザの眼球周辺を異なる位置および角度に配置された複数の撮影装置によって撮影して得た眼球周辺画像と、をテンプレートマッチングすることで、前記ユーザの眼球位置を検出し、かつ、前記テンプレート画像と前記眼球周辺画像との類似度を示す正規化相関値を算出し、
前記注視点統合手段は、
予め前記複数の撮影装置によって撮影された前記ユーザの眼球周辺画像から前記注視点算出手段によって算出可能な注視点の前記画面上における分布を示す注視点分布に含まれる注視点の数が予め定めた所定の閾値未満である場合、前記眼球位置検出手段によって算出された正規化相関値に従って、前記複数の撮影装置によって同時刻に撮影された複数の眼球周辺画像に対応した複数の注視点を加重平均するか、あるいは、当該複数の注視点の中から前記正規化相関値の最も高いものを選択することで、前記複数の注視点を一つに統合し、
前記注視点分布に含まれる注視点の数が予め定めた所定の閾値を超える場合、当該注視点分布から算出された前記注視点の確からしさを示す注視点確率に従って、前記複数の撮影装置によって同時刻に撮影された複数の眼球周辺画像に対応した複数の注視点を加重平均するか、あるいは、当該複数の注視点の中から前記注視点確率の最も高いものを選択することで、前記複数の注視点を一つに統合することを特徴とする請求項7に記載の視線測定プログラム。
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