JP2014064634A - Image processing apparatus, line-of-sight specifying apparatus, and pupil image detecting program and method - Google Patents
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Description
この発明は、画像処理装置および視線特定装置ならびに瞳画像検出プログラムおよび方法に関し、特にたとえば、赤外線発光部と、赤外線発光部から照射される赤外線でユーザの瞳を撮像する赤外線カメラとを有する、画像処理装置、ならびに、このような画像処理装置のための瞳画像検出プログラムおよび方法に関する。 The present invention relates to an image processing device, a line-of-sight identification device, and a pupil image detection program and method, and in particular, an image having an infrared light emitting unit and an infrared camera that images a user's pupil with infrared rays emitted from the infrared light emitting unit. The present invention relates to a processing apparatus, and a pupil image detection program and method for such an image processing apparatus.
従来のこの種の装置が、特許文献1〜3に開示されている。特許文献1の背景技術では、光源により照明された瞳孔をカメラで撮影し、撮影された画像から瞳孔を検出して楕円近似を行うことにより、カメラに対する視線ベクトルを計測している。特許文献2の背景技術では、光源以外からの光(外光:たとえば太陽光に含まれる赤外線)の入射により視線検出の精度が低下するのを防止するために、集光レンズへの外光の入射を制限するフィルムを設けている。特許文献3の背景技術では、視線検出の精度を向上させるために、LCDの前段に赤外発光ダイオードからの赤外線の波長域をカットする赤外線カットフィルタを設けている。
しかし、特許文献1の背景技術には、太陽光などの外光の影響により、瞳孔の検出ひいては視線ベクトルの計測が困難となる問題があり、他方、特許文献2,3の背景技術には、外光を制限ないしカットするのにフィルムやフィルタを用いるので、構成要素が多い問題があった。 However, the background art of Patent Document 1 has a problem that it becomes difficult to detect the pupil and thus the gaze vector due to the influence of external light such as sunlight. Since a film or a filter is used to limit or cut outside light, there is a problem that there are many components.
それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、画像処理装置および視線特定装置ならびに瞳画像検出プログラムおよび方法を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a novel image processing apparatus and line-of-sight identification apparatus, and a pupil image detection program and method.
この発明の他の目的は、外光の影響下でも瞳画像を検出できる、画像処理装置および視線特定装置ならびに瞳画像検出プログラムおよび方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an image processing device, a line-of-sight identification device, and a pupil image detection program and method capable of detecting a pupil image even under the influence of external light.
この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明等は、この発明の理解を助けるために後述する実施形態との対応関係を示したものであって、この発明を何ら限定するものではない。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. Note that reference numerals in parentheses, supplementary explanations, and the like indicate correspondence with embodiments to be described later in order to help understanding of the present invention, and do not limit the present invention.
第1の態様は、赤外線発光部、赤外線発光部から発せられる赤外線でユーザの瞳を撮像する赤外線カメラ、赤外線発光部のオン/オフを制御する制御部、および赤外線発光部がオン状態のとき赤外線カメラで撮像された第1画像と赤外線発光部がオフ状態のとき赤外線カメラで撮像された第2画像との比較に基づいて瞳の画像を検出する第1検出部を備える、画像処理装置である。 The first aspect is an infrared light emitting unit, an infrared camera that images a user's pupil with infrared rays emitted from the infrared light emitting unit, a control unit that controls on / off of the infrared light emitting unit, and an infrared ray when the infrared light emitting unit is in an on state. An image processing apparatus including a first detection unit that detects a pupil image based on a comparison between a first image captured by a camera and a second image captured by an infrared camera when the infrared light emitting unit is in an off state. .
第1の態様では、赤外線発光部(40)と赤外線発光部から発せられる赤外線でユーザの瞳を撮像する赤外線カメラ(42)とを有する画像処理装置(10)において、たとえばCPU(24)が視線検出プログラム(54)を実行することで、制御部および第1検出部が実現される。制御部は、赤外線発光部のオン/オフを制御し(S5,S11)、第1検出部は、赤外線発光部がオン状態のとき赤外線カメラで撮像された第1画像(72)と、赤外線発光部がオフ状態のとき赤外線カメラで撮像された第2画像(74)との比較に基づいて、瞳の画像を検出する(S15)。 In the first aspect, in the image processing apparatus (10) including the infrared light emitting unit (40) and the infrared camera (42) that images the user's pupil with infrared rays emitted from the infrared light emitting unit, for example, the CPU (24) By executing the detection program (54), the control unit and the first detection unit are realized. The control unit controls on / off of the infrared light emitting unit (S5, S11), and the first detection unit and the first image (72) captured by the infrared camera when the infrared light emitting unit is in the on state and the infrared light emission. A pupil image is detected based on the comparison with the second image (74) captured by the infrared camera when the unit is in the off state (S15).
したがって、第1画像に、赤外線発光部からの赤外線による瞳画像と、外光による反射画像とが含まれていても、第2画像には、赤外線発光部からの赤外線による瞳画像は含まれず、外光による反射画像だけが含まれているので、両者を互いに比較することで、赤外線発光部からの赤外線による瞳画像を、フィルタ等を用いることなく検出することができる。 Therefore, even if the first image includes the pupil image by the infrared light from the infrared light emitting unit and the reflected image by the external light, the second image does not include the pupil image by the infrared light from the infrared light emitting unit, Since only the reflected image by the external light is included, the pupil image by the infrared rays from the infrared light emitting unit can be detected without using a filter or the like by comparing the two images with each other.
第1の態様によれば、外光の影響下でも瞳画像を検出できるようになる。 According to the first aspect, a pupil image can be detected even under the influence of external light.
第2の態様は、第1の態様において、制御部は、赤外線発光部を第1周期でオン/オフし、第1検出部は、第1周期の1つの周期における、赤外線発光部がオン状態であるオン期間に撮像された第1画像と、赤外線発光部がオフ状態であるオフ期間に撮像された第2画像とを比較して、瞳の画像を検出する。 The second mode is that, in the first mode, the control unit turns on / off the infrared light emitting unit in the first cycle, and the first detection unit is in the on state of the infrared light emitting unit in one cycle of the first cycle. The first image captured during the ON period is compared with the second image captured during the OFF period when the infrared light emitting unit is in the OFF state, and the pupil image is detected.
第2の態様によれば、1つの周期を構成するオン期間およびオフ期間にそれぞれ撮像された第1画像および第2画像、つまり時間的に近接する第1画像および第2画像が比較されるので、視線の動きが速くても、瞳画像を検出できる。 According to the second aspect, the first image and the second image captured in the on period and the off period constituting one cycle are compared, that is, the first image and the second image that are close in time are compared. Even if the movement of the line of sight is fast, the pupil image can be detected.
なお、他の態様では、時間的に離れた第1画像および第2画像を比較してもよい。第1画像および第2画像の間の時間的な距離に対して、視線の動きが十分遅ければ、瞳画像を検出できる。 In another aspect, the first image and the second image that are separated in time may be compared. If the movement of the line of sight is sufficiently slow with respect to the temporal distance between the first image and the second image, the pupil image can be detected.
第3の態様は、第2の態様において、赤外線カメラに第1周期の半分の長さである第2周期で撮像を行わせる撮像制御部をさらに備える。 In a second aspect, the third aspect further includes an imaging control unit that causes the infrared camera to perform imaging in a second period that is half the length of the first period.
第3の態様では、撮像制御部がさらに実現され、撮像制御部は、赤外線カメラに第1周期の半分の長さである第2周期で撮像を行わせる(S7,S13)。 In the third aspect, an imaging control unit is further realized, and the imaging control unit causes the infrared camera to perform imaging in a second period that is half the length of the first period (S7, S13).
第3の態様によれば、赤外線カメラに、第1周期つまり赤外線発光部のオン/オフ周期の半分の長さである第2周期で撮像を行わせることで、無駄なオン期間がなくなり、かつオン期間およびオフ期間に各1回撮像が行われるので、視線検出のための撮像を効率的に行える。 According to the third aspect, by causing the infrared camera to perform imaging in the first period, that is, the second period that is half the on / off period of the infrared light emitting unit, there is no useless on period, and Since the imaging is performed once in each of the on period and the off period, the imaging for detecting the line of sight can be performed efficiently.
なお、他の態様では、赤外線カメラに、第1周期の半分の長さよりも短い第2周期で撮像を行わせ、赤外線カメラの撮像結果をオン期間およびオフ期間に各1回の割合でサンプリングしてもよい。 In another aspect, the infrared camera is caused to pick up an image in the second period shorter than half the length of the first period, and the image pickup result of the infrared camera is sampled once in the on period and in the off period. May be.
第4の態様は、第1ないし3のいずれかの態様において、第1検出部は、第1画像の画像データの値から第2画像の画像データの値を減算して、減算後の画像データの値による第3画像(76)に基づき瞳の画像を検出する。 According to a fourth aspect, in any one of the first to third aspects, the first detection unit subtracts the value of the image data of the second image from the value of the image data of the first image, and obtains the image data after the subtraction. A pupil image is detected based on the third image (76) with the value of.
第4の態様によれば、減算によって外光の反射画像が減殺され、第3画像には瞳画像だけが含まれる結果となるので、瞳画像を容易に検出できる。 According to the fourth aspect, the reflected image of the external light is reduced by the subtraction, and only the pupil image is included in the third image. Therefore, the pupil image can be easily detected.
第5の態様は、第1ないし4のいずれかの態様に係る画像処理装置によって検出される瞳の画像に基づいてユーザの視線を特定する視線特定装置であって、第1検出部によって検出された瞳の画像から瞳孔の画像と瞳に映った赤外線発光部の画像とを検出する第2検出部、および第2検出部によって検出された瞳孔の画像および赤外線発光部の画像の位置関係に基づいてユーザの視線を特定する特定部を備える。 A fifth aspect is a line-of-sight identifying apparatus that identifies a user's line of sight based on an image of a pupil detected by the image processing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, and is detected by the first detection unit. A second detection unit that detects a pupil image and an infrared light emitting unit image reflected on the pupil from the pupil image, and a positional relationship between the pupil image and the infrared light emitting unit image detected by the second detection unit A specifying unit for specifying the user's line of sight.
第5の態様では、第1ないし4のいずれかの態様に係る画像処理装置によって検出される瞳の画像に基づいてユーザの視線を特定する視線特定装置(10)において、たとえばCPU(24)が視線検出プログラム(54)を実行することで、第2検出部および特定部が実現される。なお、画像処理装置および視線特定装置は、互いに独立でも、一方が他方に包含されてもよい。 In the fifth aspect, in the line-of-sight identifying device (10) that identifies the line of sight of the user based on the pupil image detected by the image processing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, for example, the CPU (24) By executing the line-of-sight detection program (54), the second detection unit and the identification unit are realized. Note that the image processing device and the line-of-sight specifying device may be independent from each other, or one may be included in the other.
第2検出部は、第1検出部によって検出された瞳の画像から、瞳孔の画像と、瞳に映った赤外線発光部の画像とを検出する(S17)。特定部は、第2検出部によって検出された瞳孔の画像および赤外線発光部の画像の位置関係に基づいて、ユーザの視線を特定する(S19)。 The second detection unit detects the image of the pupil and the image of the infrared light emitting unit reflected in the pupil from the pupil image detected by the first detection unit (S17). The specifying unit specifies the line of sight of the user based on the positional relationship between the pupil image and the infrared light emitting unit image detected by the second detection unit (S19).
一般に、視線が動くと、瞳孔の画像と、瞳に映った赤外線発光部の画像つまり光点画像との位置関係が変化する。第5の態様によれば、両者の位置関係に基づいて、精度よく視線を特定できる。なお、視線の移動に伴い、瞳孔画像や光点画像の扁平率も変化するため、視線を特定する際、必要に応じて瞳孔画像や光点画像の扁平率なども考慮されてよい。 In general, when the line of sight moves, the positional relationship between the image of the pupil and the image of the infrared light emitting part reflected on the pupil, that is, the light spot image changes. According to the fifth aspect, the line of sight can be accurately identified based on the positional relationship between the two. As the line of sight moves, the flatness of the pupil image and the light spot image also changes. Therefore, when specifying the line of sight, the flatness of the pupil image and the light spot image may be taken into consideration as necessary.
第6の態様は、赤外線発光部(40)と赤外線発光部から発せられる赤外線でユーザの瞳を撮像する赤外線カメラ(42)とを有する画像処理装置(10)のCPU(24)を、赤外線発光部のオン/オフを制御する制御部(S5,S11)、および赤外線発光部がオン状態のとき赤外線カメラで撮像された第1画像(72)と赤外線発光部がオフ状態のとき赤外線カメラで撮像された第2画像(74)との比較に基づいて瞳の画像を検出する第1検出部(S15)として機能させる、瞳画像検出プログラム(52)である。 In the sixth aspect, the CPU (24) of the image processing apparatus (10) having an infrared light emitting unit (40) and an infrared camera (42) that captures an image of the user's pupil with infrared rays emitted from the infrared light emitting unit emits infrared light. The control unit (S5, S11) for controlling the on / off of the unit, and the first image (72) captured by the infrared camera when the infrared light emitting unit is on and the infrared camera when the infrared light emitting unit is off A pupil image detection program (52) that functions as a first detection unit (S15) that detects a pupil image based on a comparison with the second image (74).
第7の態様は、赤外線発光部(40)と赤外線発光部から照射される赤外線でユーザの瞳を撮像する赤外線カメラ(42)とを有する画像処理装置(10)によって行われる瞳検出方法であって、赤外線発光部のオン/オフを制御する制御ステップ(S5,S11)、および赤外線発光部がオン状態のとき赤外線カメラで撮像された第1画像(72)と赤外線発光部がオフ状態のとき赤外線カメラで撮像された第2画像(74)との比較に基づいて瞳の画像を検出する第1検出ステップ(S15)を含む。 The seventh aspect is a pupil detection method performed by an image processing apparatus (10) having an infrared light emitting unit (40) and an infrared camera (42) that images the user's pupil with infrared rays emitted from the infrared light emitting unit. The control step (S5, S11) for controlling on / off of the infrared light emitting unit, and the first image (72) captured by the infrared camera when the infrared light emitting unit is on and the infrared light emitting unit are off A first detection step (S15) for detecting a pupil image based on a comparison with the second image (74) captured by the infrared camera is included.
第6および7の各態様によっても、第1の態様と同様に、簡単な構成で、外光の影響下でも瞳画像を検出できるようになる。 According to each of the sixth and seventh aspects, similarly to the first aspect, the pupil image can be detected with a simple configuration even under the influence of external light.
この発明によれば、外光の影響下でも瞳画像を検出できる、画像処理装置および視線特定装置ならびに瞳画像検出プログラムおよび方法が実現される。 According to the present invention, an image processing device, an eye gaze identification device, and a pupil image detection program and method that can detect a pupil image even under the influence of external light are realized.
図1には、携帯端末10のハードウエア構成が示される。図1を参照して、この発明の一実施例である携帯端末10はCPU24を含む。CPU24には、キー入力装置26、タッチパネル32、メインメモリ34、フラッシュメモリ36、赤外線カメラ42および画像処理回路44が接続され、さらに、無線通信回路14を介してアンテナ12が、A/Dコンバータ16を介してマイク18が、D/Aコンバータ20を介してスピーカ22が、ドライバ28を介してディスプレイ30が、そしてLEDドライバ38を介して赤外線LED40が、それぞれ接続される。
FIG. 1 shows a hardware configuration of the
アンテナ12は、図示しない基地局からの無線信号を捕捉(受信)し、また、無線通信回路14からの無線信号を放出(送信)する。無線通信回路14は、アンテナ12で受信された無線信号を復調および復号化し、また、CPU24からの信号を符号化および変調する。マイク18は、音波をアナログの音声信号に変換し、A/Dコンバータ16は、マイク18からの音声信号をディジタルの音声データに変換する。D/Aコンバータ20は、CPU24からの音声データをアナログの音声信号に変換し、スピーカ22は、D/Aコンバータ20からの音声信号を音波に変換する。
The
キー入力装置26は、ユーザによって操作される各種のキー,ボタン(図示せず)などで構成され、操作に応じた信号(コマンド)をCPU24に入力する。ドライバ28は、CPU24からの信号に応じた画像をディスプレイ30に表示する。タッチパネル32は、ディスプレイ30の表示面に設けられ、タッチ点の位置を示す信号をCPU24に入力する。
The
LEDドライバ38は、CPU24からの命令に応じて赤外線LED40をオン(点灯)/オフ(消灯)させる。赤外線カメラ42は、赤外線LED40から発せられる赤外線でユーザの瞳を撮像する。画像処理回路44は、赤外線カメラ42で撮像された画像(撮像画像)に二値化などの画像処理を施す。
The
メインメモリ34は、たとえばSDRAMなどで構成され、CPU24に各種の処理を実行させるためのプログラム,データなど(図6参照)を記憶する共に、CPU24に必要な作業領域を提供する。フラッシュメモリ36は、たとえばNAND型のフラッシュメモリで構成され、プログラムやデータの保存領域として利用される。
The
CPU24は、メインメモリ34に記憶されたプログラム(52)およびデータ(62,72〜76)に基づいて、他のハードウエア(12〜22,26〜44)を利用しつつ各種の処理を実行する。処理の実行に必要な現在時刻情報やタイミング信号は、RTC(Real Time Clock)24aから供給される。
Based on the program (52) and data (62, 72-76) stored in the
以上のように構成された携帯端末10では、図示しないメニュー画面を通して、通話を行う通話モード、データ通信を行うデータ通信モード、および情報処理を実行する情報処理モードなどを選択することができる。
With the
通話モードが選択されると、携帯端末10は、通話装置として機能する。詳しくは、キー入力装置26またはタッチパネル32によって発呼操作が行われると、CPU24は、無線通信回路14を制御して発呼信号を出力する。出力された発呼信号は、アンテナ12を介して出力され、図示しない移動通信網を経て相手の電話機に伝達される。電話機は、着信音などによる呼び出しを開始する。相手が着呼操作を行うと、CPU24は通話処理を開始する。一方、相手からの発呼信号がアンテナ12によって捕捉されると、無線通信回路14は着信をCPU24に通知し、CPU24は、スピーカ22からの着信音や図示しないバイブレータの振動などによる呼び出しを開始する。キー入力装置26またはタッチパネル32によって着呼操作が行われると、CPU24は通話処理を開始する。
When the call mode is selected, the mobile terminal 10 functions as a call device. Specifically, when a call operation is performed by the
通話処理は、たとえば、次のように行われる。相手から送られてきた受話音声信号は、アンテナ12によって捕捉され、無線通信回路14によって復調および復号化を施された後、D/Aコンバータ20を経てスピーカ22に与えられる。これにより、スピーカ22から受話音声が出力される。一方、マイク18によって取り込まれた送話音声信号は、A/Dコンバータ16を経て無線通信回路14に送られ、無線通信回路14によって符号化および変調を施された後、アンテナ12を通して相手に送信される。相手の電話機でも、送話音声信号の復調および復号化が行われ、送話音声が出力される。
Call processing is performed as follows, for example. The received voice signal sent from the other party is captured by the
データ通信モードが選択されると、携帯端末10はデータ通信装置として機能する。詳しくは、CPU24は、無線通信回路14を介してインターネット上のメールサーバやWebサーバ(図示せず)とデータ通信を行うことでメールデータやハイパーテキストデータを取得し、これに基づく電子メールやHTML文書をドライバ28を介してディスプレイ30に表示する。
When the data communication mode is selected, the mobile terminal 10 functions as a data communication device. Specifically, the
情報処理モードが選択されると、携帯端末10は情報処理装置として機能する。詳しくは、CPU24は、キー入力装置26やタッチパネル32の操作に応じて各種の情報処理を実行し、処理結果に基づく画面をドライバ28を介してディスプレイ30に表示する。
When the information processing mode is selected, the mobile terminal 10 functions as an information processing device. Specifically, the
また、ユーザは、上記のような通話モード,データ通信モードまたは情報処理モードなどが選択された状態で、キー操作等によりメニュー画面を呼び出し、視線入力機能をオンすると、以降、各種の画面でアイコンを選択したりソフトキーを押したりする操作は、赤外線LED40および赤外線カメラ42を利用した視線入力により行うことができるようになる。
Further, when the user calls the menu screen by a key operation or the like with the call mode, the data communication mode, the information processing mode, or the like selected as described above, and turns on the line-of-sight input function, the icon is displayed on various screens thereafter. The operation of selecting or pressing a soft key can be performed by line-of-sight input using the
詳しくは、視線入力機能がオンされると、CPU24の制御下で、LEDドライバ38は赤外線LED40の駆動(オン/オフ制御)を開始し、これと同時または略同時に赤外線カメラ42も起動して、撮像を開始する。赤外線カメラ42によって撮像された画像(撮像画像)は、画像処理回路44に入力され、そこで二値化などの画像処理を施される。CPU24は、画像処理を施された後の撮像画像から瞳画像を検出して、ユーザの視線を特定し、画面上のアイコン等が選択されたと判断される場合に、その選択されたアイコン等に関連付けられた処理を実行する。
Specifically, when the line-of-sight input function is turned on, under the control of the
瞳画像の検出および視線の特定は、たとえば次のように行われる。赤外線LED40および赤外線カメラ42は、図2に示すように、ディスプレイ30の右上および左下にそれぞれ配置され、ユーザの瞳(黒目)には、図3に示すように、赤外線LED40からの赤外線を眼球内に取り込む瞳孔と、瞳孔の周りを囲む虹彩とが含まれる。
The detection of the pupil image and the identification of the line of sight are performed as follows, for example. As shown in FIG. 2, the
なお、図2に示す配置は一例であり、ディスプレイ30,赤外線LED40および赤外線カメラ42が同じ面(通常は前面)に設けられていれば(赤外線LED40の光軸および赤外線カメラ42の光軸が互いに平行または略平行であり、かつ、これらの光軸がディスプレイ30の画面に対して直角または一定以下の傾斜角であれば)、視線入力は可能である。
The arrangement shown in FIG. 2 is an example, and if the
ユーザの視線がディスプレイ30の画面を向いているとき、赤外線LED40をオンすると、赤外線LED40から発せられた赤外線は、ユーザの瞳(特に瞳孔)で反射され、この反射光が赤外線カメラ42により捉えられる。このため、赤外線LED40をオンした状態で赤外線カメラ42により撮像された画像では、瞳内の瞳孔の画像(瞳孔画像)と、瞳に映った赤外線LED40の画像(光点画像)とが、周囲と比べて明るく写る(際立つ)結果となる(図5(A)参照:後述)。したがって、撮像画像に対し二値化などの画像処理を施せば、撮像画像から瞳孔画像および光点画像を検出することができる。なお、この実施例では、こうして撮像画像から検出される瞳孔画像および光点画像を“瞳画像”のように総称する場合がある。
When the
次に、検出された瞳孔画像および光点画像の位置関係(たとえば光点画像の中心Aから瞳孔画像の中心Bに向かうベクトル)さらには形状(たとえば瞳および光点に対する瞳孔画像および光点画像の扁平率)などから、ユーザの視線(たとえば瞳孔の法線とディスプレイ30の画面との交点の位置)が特定される。なお、具体的な特定方法は、この実施例の本質的な内容ではないため、説明を省略する。 Next, the positional relationship between the detected pupil image and the light spot image (for example, a vector from the center A of the light spot image to the center B of the pupil image) and the shape (for example, the pupil image and the light spot image with respect to the pupil and the light spot). From the flatness, etc., the user's line of sight (for example, the position of the intersection of the normal of the pupil and the screen of the display 30) is specified. The specific identification method is not an essential content of this embodiment, and thus the description thereof is omitted.
ただし、晴天時の屋外、あるいは白熱灯,電気ストーブといった赤外線源が置かれた室内で視線入力を行おうとすると、図5(A)に示されるように、赤外線LED40による瞳孔画像および光点画像に加えて、太陽その他の赤外線源からの光(外光)の反射画像も明るく写るため、外光の反射画像がノイズとなって、瞳画像の検出は困難となる可能性がある。
However, if an attempt is made to input a line of sight outdoors in a sunny day or in a room where an infrared source such as an incandescent lamp or an electric heater is placed, a pupil image and a light spot image by the
そこで、この実施例では、赤外線カメラ42による撮像を、赤外線LED40を繰り返しオン/オフしながら(間欠発光させながら)行い、赤外線LED40がオン状態のとき撮像された画像(“LEDオン時の画像”または“第1画像”と呼ぶ場合もある)の画像データの値からオフ状態のとき撮像された画像(“LEDオフ時の画像”または“第2画像”と呼ぶ場合もある)の画像データの値を減算して、この減算後の画像データの値による画像(“第3画像”と呼ぶ場合もある)に基づき瞳の画像を検出する。
Therefore, in this embodiment, imaging by the
詳しくは、視線入力機能がオンされると、CPU24は、赤外線カメラ42を起動し、これと同時または略同時に、図4に示すような、赤外線LED40のオン/オフ制御を開始する。赤外線カメラ42は、CPU24の制御下で、1つのオン/オフ周期を構成するオン期間およびオフ期間にそれぞれ撮像を行う動作を繰り返す。
Specifically, when the line-of-sight input function is turned on, the
赤外線LED40のオン/オフは、たとえば200μ秒周期(オン期間100μ秒+オフ期間100μ秒)で行われ、赤外線カメラ42による撮像は、たとえば100μ秒周期(つまりオン/オフ周期の半値)で行われる。この場合、1つのオン/オフ周期につき、赤外線LED40がオンの状態で1回、および赤外線LED40がオフの状態で1回の、計2回撮像が行われ、こうしてLEDオン時に撮像された画像(第1画像:図5(A)参照)と、LEDオフ時に撮像された画像(第2画像:図5(B)参照)とが、CPU24に与えられることになる。
For example, the
なお、1つのオン/オフ周期を構成するオン期間およびオフ期間は、図4の例では互いに同じ長さ(それぞれ100μ秒)であるが、互いに異なる長さ(たとえばオン期間80μ秒+オフ期間120μ秒など)でもよい。 In the example of FIG. 4, the on period and the off period constituting one on / off cycle are the same length (each 100 μsec), but are different from each other (for example, the on period 80 μsec + off period 120 μm). Seconds).
変形例では、赤外線カメラ42は、赤外線LED40のオン/オフ周期(たとえば200μ秒)よりも短い周期(たとえば20μ秒周期)で撮像を行い、画像処理回路44において、撮像画像に対しオン/オフ周期の半値(たとえば100μ秒周期)でサンプリングを行うようにしてもよい。
In the modification, the
また、1つのオン/オフ周期を構成するオン期間およびオフ期間に各1回撮像(サンプリング)を行う代わりに、オン期間に複数回、そしてオフ期間にも同じ回数だけ撮像(サンプリング)を行い、オン期間およびオフ期間それぞれで撮像された複数の第1画像および複数の第2画像を平均して、平均された第1画像および平均された第2画像をCPU24に与えてもよい。
Also, instead of performing imaging (sampling) once in each of the on period and the off period constituting one on / off cycle, imaging (sampling) is performed a plurality of times in the on period and the same number of times in the off period, The plurality of first images and the plurality of second images captured in each of the on period and the off period may be averaged, and the averaged first image and the averaged second image may be provided to the
CPU24は、図5(A)に示すような、赤外線LED40がオンの状態で撮像された第1画像から、図5(B)に示すような、赤外線LED40がオフの状態で撮像された第2画像を減算する。第1画像には、赤外線LED40からの赤外線に基づく瞳孔画像および光点画像と、太陽などの外光の反射画像とが含まれており、他方、第2画像には、外光の反射画像だけが含まれ、瞳孔画像および光点画像は含まれていないので、第1画像から第2画像を減算した後の第3画像では、図5(C)に示すように、外光の反射画像(ノイズ)は減殺(キャンセル)されて、瞳孔画像および光点画像だけが残る(際立つ)結果となる。したがって、外光の影響下でも、瞳画像(瞳孔画像および光点画像)を検出して、視線を特定できるので、問題なく視線入力が行える。
The
以上のような瞳画像の検出および視線の特定を含む視線入力は、たとえば、メインメモリ34に記憶された図6に示すプログラム(52)およびデータ(62,72〜76)に基づいて、CPU24が図7に示すフローに従う視線入力処理を実行することにより実現される。
The visual line input including the detection of the pupil image and the identification of the visual line as described above is performed by the
詳しくは、まず図6を参照して、メインメモリ34はプログラム領域50,非遷移データ領域60および遷移データ領域70を含み、プログラム領域50には視線入力プログラム52が、非遷移データ領域60はオン/オフ周期情報62が、そして遷移データ領域70にはLEDオン時の画像72(“第1画像”ともいう),LEDオフ時の画像74(“第2画像”ともいう)および減算後の画像76(“第3画像”ともいう)が、それぞれ記憶される。
Specifically, referring to FIG. 6, first, the
視線入力プログラム52は、赤外線LED40を繰り返しオン/オフしつつ赤外線カメラ42でユーザの瞳を撮像し、オン期間に撮像された画像からオフ期間に撮像された画像を減算することで瞳画像を検出し、検出された瞳画像に基づきユーザの視線を特定し、そして特定された視線に対応するコマンドを入力するためのプログラムであり、図7のフローチャートに対応する。
The line-of-
なお、図示は省略するが、プログラム領域50には、上述した通話モード,データ通信モードおよび情報処理モードなどを実現するための各種の制御プログラムや、キー入力装置26等を介してユーザ操作を受け付けたり、ドライバ28を介して各種の画面をディスプレイ30に表示するための入出力制御プログラムなども記憶される。
Although not shown, the
オン/オフ周期情報62は、赤外線LED40をオン/オフする周期を示す情報であり、たとえば図4のオン/オフ周期を示す“200μ秒(オン期間=100μ秒,オフ期間=100μ秒)”といった数値(または波形データ)が記述される。
The on / off
LEDオン時の画像72は、赤外線LED40がオンの状態で撮像された画像(第1画像)であり、たとえば図5(A)に示すように、赤外線LED40からの赤外線による瞳孔画像および光点画像と、外光の反射画像とを含む。LEDオフ時の画像74は、赤外線LED40がオフの状態で撮像された画像(第2画像)であり、たとえば図5(B)に示すように、外光の反射画像を含むが、赤外線LED40からの赤外線による瞳孔画像および光点画像は含まない。減算後の画像76は、第1画像から第2画像を減算した後の画像(第3画像)であり、たとえば図5(C)に示すように、外光の反射画像は含まれず、瞳孔画像および光点画像だけを含む。
The
図7を参照して、視線入力機能がオンされると、CPU24は、最初、ステップS1で、赤外線カメラ42をオン(起動コマンドを発行)し、次に、ステップS3で、オン/オフ周期情報62に記述されたオン/オフ周期とRTC24aからの現在時刻情報とに基づいて、赤外線LED40をオンするタイミングが到来したか否かを判別し、NOであれば所定の待機時間を経て同様の判別を繰り返す。
Referring to FIG. 7, when the line-of-sight input function is turned on,
ステップS3でYESであれば、ステップS5で赤外線LED40をオン(LEDドライバ38を介して赤外線LED40に電圧を印加)し、さらにステップS7で赤外線カメラ42に撮像命令を発行する。赤外線カメラ42は、撮像命令に応じて撮像を行い、撮像された画像は、画像処理回路44で二値化などの画像処理を施された後、LEDオン時の画像72(第1画像)として遷移データ領域70に書き込まれる。
If “YES” in the step S3, the
次に、ステップS9で、オン/オフ周期情報62に記述されたオン/オフ周期とRTC24aからの現在時刻情報とに基づいて、赤外線LED40をオフするタイミングが到来したか否かを判別し、NOであれば所定の待機時間を経て同様の判別を繰り返す。
Next, in step S9, based on the on / off cycle described in the on / off
ステップS9でYESであれば、ステップS11で赤外線LED40をオフ(赤外線LED40への電圧印加を停止)し、さらにステップS13で赤外線カメラ42に撮像命令を発行する。赤外線カメラ42は、撮像命令に応じて撮像を行い、撮像された画像は、画像処理回路44で二値化などの画像処理を施された後、LEDオフ時の画像74(第2画像)として遷移データ領域70に書き込まれる。
If YES in step S9, the
こうして、LEDオン時の画像72およびLEDオフ時の画像74が遷移データ領域70に記憶されると、ステップS15に進み、LEDオン時の画像72からLEDオフ時の画像74を(ピクセル毎に)減算する。減算結果は、減算後の画像76(第3画像)として遷移データ領域70に書き込まれる。
When the LED-on
次に、ステップS17で、減算後の画像76に基づき瞳孔および光点(図3参照)を検出し、さらにステップS19で、瞳孔および光点の位置関係から視線を特定する。減算後の画像76には、外光の反射画像は含まれず、瞳孔画像および光点画像だけが含まれる(瞳孔画像および光点画像はサイズが異なるため区別可能である)ので、瞳孔および光点の検出および視線の特定を問題なく行える。
Next, in step S17, the pupil and the light spot (see FIG. 3) are detected based on the subtracted
具体的には、たとえば、光点画像の中心Aから瞳孔画像の中心Bに向かうベクトルを求め、必要であれば瞳孔画像および光点画像の扁平率なども考慮して、瞳孔の法線を計算する。この法線の向きをユーザの視線の向きと見なせば、法線とディスプレイ30の画面との交点を求めることで、ユーザの視線(視線が向けられた画面上のアイコン等)を特定することができる。
Specifically, for example, a vector from the center A of the light spot image to the center B of the pupil image is obtained, and if necessary, the normal of the pupil is calculated in consideration of the flatness of the pupil image and the light spot image. To do. If the direction of the normal is regarded as the direction of the user's line of sight, the user's line of sight (such as an icon on the screen where the line of sight is directed) is determined by obtaining the intersection of the normal and the screen of the
こうして特定された視線に対応するコマンドの入力をステップS21で受け付けた後、ステップS3に戻って上記と同様の処理を繰り返す。なお、入力されたコマンドに対応する処理は、図示しない別のプログラムの制御下で実行される。 After accepting an input of a command corresponding to the line of sight thus identified in step S21, the process returns to step S3 to repeat the same processing as described above. The process corresponding to the input command is executed under the control of another program (not shown).
なお、本発明の実施例に限定されるものではなく、例えば、変形例として、ステップS1で赤外線カメラ42をオンした直後、赤外線LED40のオン/オフ周期の半値よりも短い周期(たとえば20μ秒周期)で撮像する動作を開始させ、ステップS7およびS13では、撮像命令に代えて、画像処理回路44に対するサンプリング実行命令を発行してもよい。
Note that the present invention is not limited to the embodiment of the present invention. For example, as a modification, immediately after the
以上から明らかなように、この実施例の携帯端末10は、赤外線LED40と、赤外線LED40から発せられる赤外線でユーザの瞳を撮像する赤外線カメラ42とを有する。このような携帯端末10のCPU24は、赤外線LED40を繰り返しオン/オフしながら(S5,S11)、赤外線LED40がオン状態のとき赤外線カメラ42で撮像された第1画像(LEDオン時の画像72)と、赤外線LED40がオフ状態のとき赤外線カメラ42で撮像された第2画像(LEDオフ時の画像74)との比較に基づいて、瞳の画像(より特定的には瞳孔の画像および瞳に映った赤外線LED40の画像)を検出する(S15,S17)。
As is clear from the above, the
したがって、第1画像に、赤外線LED40からの赤外線による瞳画像と、外光による反射画像とが含まれていても、第2画像には、赤外線LED40からの赤外線による瞳画像は含まれず、外光による反射画像だけが含まれるので、両者を互いに比較することで、赤外線LED40による瞳画像を、フィルタ等を用いることなく検出できる。これにより、簡単な構成で、外光の影響下でも瞳画像を検出できるようになる。
Therefore, even if the first image includes the pupil image by the infrared light from the
好ましくは、CPU24は、赤外線LED40を第1周期(たとえば200μ秒周期:オン期間=100μ秒,オフ期間=100μ秒)でオン/オフしながら、1つの第1周期の、赤外線LED40がオン状態であるオン期間に撮像された第1画像と、赤外線LED40がオフ状態であるオフ期間に撮像された第2画像とを互いに比較して、瞳の画像を検出する。こうして、1つの周期を構成するオン期間およびオフ期間にそれぞれ撮像された第1画像および第2画像、つまり時間的に近接する第1画像および第2画像を比較することで、視線の動きが速くても、瞳画像を検出することができる。なお、視線の動きが遅ければ、時間的に離れた第1画像および第2画像を比較しても、瞳画像の検出は可能である。
Preferably, the
より好ましくは、CPU24は、赤外線カメラ42に、第1周期つまり赤外線LED40のオン/オフ周期の半値(半分の長さ)である第2周期(たとえば100μ秒:図4参照)で撮像を行わせる(S7,S13)。これにより、無駄なオン期間がなくなり、かつオン期間およびオフ期間に各1回撮像が行われるので、視線検出のための撮像を効率的に行えるようになる。
More preferably, the
以上では、携帯端末10について説明したが、この発明は、赤外線発光部(LED,有機ELなど)と、赤外線発光部から照射される赤外線でユーザの瞳を撮像する赤外線カメラとを有する、各種の画像処理装置(スマートフォン,タブレットPC,携帯電話端末,携帯情報端末,情報家電など)に適用できる。
In the above, although the
10 …携帯端末
24 …CPU
30 …ディスプレイ
34 …メインメモリ
40 …赤外線LED
42 …赤外線カメラ
44 …画像処理回路
10 ... mobile terminal 24 ... CPU
30 ...
42: Infrared camera 44: Image processing circuit
Claims (7)
前記赤外線発光部から発せられる赤外線でユーザの瞳を撮像する赤外線カメラ、
前記赤外線発光部のオン/オフを制御する制御部、および
前記赤外線発光部がオン状態のとき前記赤外線カメラで撮像された第1画像と前記赤外線発光部がオフ状態のとき前記赤外線カメラで撮像された第2画像との比較に基づいて前記瞳の画像を検出する第1検出部を備える、画像処理装置。 Infrared light emitting section,
An infrared camera that images the user's pupil with infrared rays emitted from the infrared light emitting unit;
A control unit that controls on / off of the infrared light emitting unit; and a first image captured by the infrared camera when the infrared light emitting unit is on and an image captured by the infrared camera when the infrared light emitting unit is off. An image processing apparatus comprising: a first detection unit that detects an image of the pupil based on a comparison with the second image.
前記第1検出部は、前記第1周期の1つの周期における、前記赤外線発光部がオン状態であるオン期間に撮像された前記第1画像と、前記赤外線発光部がオフ状態であるオフ期間に撮像された前記第2画像とを比較して、前記瞳の画像を検出する、請求項1記載の画像処理装置。 The control unit turns on / off the infrared light emitting unit in a first cycle,
The first detection unit includes the first image captured in the on period in which the infrared light emitting unit is in an on state and the off period in which the infrared light emitting unit is in an off state in one cycle of the first period. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the image of the pupil is detected by comparing the captured second image.
前記第1検出部によって検出された前記瞳の画像から瞳孔の画像と前記瞳に映った前記赤外線発光部の画像とを検出する第2検出部、および
前記第2検出部によって検出された前記瞳孔の画像および前記赤外線発光部の画像の位置関係に基づいて前記ユーザの視線を特定する特定部を備える、視線特定装置。 A line-of-sight specifying device that specifies the line of sight of the user based on the image of the pupil detected by the image processing device according to claim 1,
A second detector for detecting an image of a pupil and an image of the infrared light emitting part reflected in the pupil from the image of the pupil detected by the first detector; and the pupil detected by the second detector A line-of-sight specifying device comprising: a specifying unit that specifies the line of sight of the user based on a positional relationship between the image of the image and the image of the infrared light emitting unit.
前記赤外線発光部のオン/オフを制御する制御部、および
前記赤外線発光部がオン状態のとき前記赤外線カメラで撮像された第1画像と前記赤外線発光部がオフ状態のとき前記赤外線カメラで撮像された第2画像との比較に基づいて前記瞳の画像を検出する第1検出部として機能させる、瞳画像検出プログラム。 A CPU of an image processing apparatus having an infrared light emitting unit and an infrared camera that images a user's pupil with infrared rays emitted from the infrared light emitting unit;
A control unit that controls on / off of the infrared light emitting unit; and a first image captured by the infrared camera when the infrared light emitting unit is on and an image captured by the infrared camera when the infrared light emitting unit is off. A pupil image detection program that functions as a first detection unit that detects an image of the pupil based on comparison with the second image.
前記赤外線発光部のオン/オフを制御する制御ステップ、および
前記赤外線発光部がオン状態のとき前記赤外線カメラで撮像された第1画像と前記赤外線発光部がオフ状態のとき前記赤外線カメラで撮像された第2画像との比較に基づいて前記瞳の画像を検出する第1検出ステップを含む、瞳画像検出方法。 A pupil detection method performed by an image processing apparatus having an infrared light emitting unit and an infrared camera that images a user's pupil with infrared rays emitted from the infrared light emitting unit,
A control step for controlling on / off of the infrared light emitting unit; and a first image captured by the infrared camera when the infrared light emitting unit is on and an image captured by the infrared camera when the infrared light emitting unit is off. A pupil image detection method including a first detection step of detecting an image of the pupil based on a comparison with the second image.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107003752A (en) * | 2014-12-17 | 2017-08-01 | 索尼公司 | Information processor, information processing method and program |
WO2017141730A1 (en) * | 2016-02-18 | 2017-08-24 | ソニー株式会社 | Image processing device and method, and program |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11259225A (en) * | 1998-03-09 | 1999-09-24 | Shimadzu Corp | Device for inputting line of sight |
JP2009244959A (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Toyota Motor Corp | Driving support device and driving support method |
JP2012065719A (en) * | 2010-09-21 | 2012-04-05 | Fujitsu Ltd | View line detection device, view line detection method, view line-detecting computer program and mobile terminal |
-
2012
- 2012-09-25 JP JP2012210554A patent/JP2014064634A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11259225A (en) * | 1998-03-09 | 1999-09-24 | Shimadzu Corp | Device for inputting line of sight |
JP2009244959A (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Toyota Motor Corp | Driving support device and driving support method |
JP2012065719A (en) * | 2010-09-21 | 2012-04-05 | Fujitsu Ltd | View line detection device, view line detection method, view line-detecting computer program and mobile terminal |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107003752A (en) * | 2014-12-17 | 2017-08-01 | 索尼公司 | Information processor, information processing method and program |
US10452137B2 (en) | 2014-12-17 | 2019-10-22 | Sony Corporation | Information processing apparatus and information processing method |
CN107003752B (en) * | 2014-12-17 | 2020-04-10 | 索尼公司 | Information processing apparatus, information processing method, and program |
US11635806B2 (en) | 2014-12-17 | 2023-04-25 | Sony Corporation | Information processing apparatus and information processing method |
WO2017141730A1 (en) * | 2016-02-18 | 2017-08-24 | ソニー株式会社 | Image processing device and method, and program |
US10694110B2 (en) | 2016-02-18 | 2020-06-23 | Sony Corporation | Image processing device, method |
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