JP2016051317A - Visual line detection device - Google Patents

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平島 浩喜
Hiroki Hirashima
浩喜 平島
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Alps Alpine Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a visual line detection device designed to be able to accurately detect the center of a pupil image and the center of a corneal reflection light and detect a visual line with high accuracy.SOLUTION: A first image-capture condition for accurately acquiring a face image is temporarily determined in a face detection step, and a second image-capture condition, a third image-capture condition, and a fourth image-capture condition in order to be able to accurately acquire a pupil image are temporarily determined in a pupil detection step. A fifth image-capture condition for accurately detecting corneal reflection light is temporarily determined in a corneal reflection light detection step. It is made possible to obtain an accurate image by determining image-capture conditions so as to satisfy all of the first to fifth image-capture conditions.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、明瞳孔画像と暗瞳孔画像とから瞳孔画像を得て対象者の視線方向を検出する視線検出装置に関する。   The present invention relates to a gaze detection device that obtains a pupil image from a bright pupil image and a dark pupil image and detects a gaze direction of a subject.

特許文献1に瞳孔検出方法に関する発明が記載されている。
この瞳孔検出方法は、人の目に光を与える光源と、撮像すべき光を分離するハーフミラーとを設け、一方の分離光を波長850nmを透過させるバンドパスフィルタを透過させて第1のイメージセンサで取得し、他方の分離光を波長950nmを透過させるバンドパスフィルタを透過させて第2のイメージセンサで取得する。
Patent Document 1 describes an invention related to a pupil detection method.
This pupil detection method includes a light source that gives light to the human eye and a half mirror that separates light to be imaged, and transmits the one separated light through a bandpass filter that transmits a wavelength of 850 nm. Obtained by the sensor, and the other separated light is obtained by the second image sensor through the band-pass filter that transmits the wavelength of 950 nm.

第1のイメージセンサでは明瞳孔画像を取得でき、第2のイメージセンサでは暗瞳孔画像を取得できるので、その画像差分から瞳孔を検出することができる。また、瞳孔部の内部に角膜反射が存在するときにも、暗瞳孔画像からこの角膜反射を検出でき、瞳孔部の画像と角膜反射の画像とから、視線検出が可能となっている。この発明は、同一の光源を点灯した状態で明瞳孔画像と暗瞳孔画像を得ているため、明瞳孔画像と暗瞳孔画像とをタイミングを一致させて取得できるというものである。   Since the first image sensor can acquire a bright pupil image and the second image sensor can acquire a dark pupil image, the pupil can be detected from the image difference. Further, even when corneal reflection is present inside the pupil part, the corneal reflection can be detected from the dark pupil image, and the line of sight can be detected from the pupil part image and the corneal reflection image. According to the present invention, since the bright pupil image and the dark pupil image are obtained with the same light source turned on, the bright pupil image and the dark pupil image can be acquired at the same timing.

また、この種の瞳孔検出方法では、太陽光などの周囲の光環境によって顔画像を正確に取得できないことがあり、角膜反射も正確に検出できないことがある。そこで、特許文献1に記載の瞳孔検出方法では、明瞳孔画像ならびに暗瞳孔画像の他に無照明画像を取得し、無照明画像を明瞳孔画像と暗瞳孔画像から差分することで、周囲の光環境の影響を低減させ、光源によって生じる明暗部分だけを取り出せるようにしている。   Also, with this type of pupil detection method, a face image may not be obtained accurately depending on the surrounding light environment such as sunlight, and corneal reflection may not be detected accurately. Therefore, in the pupil detection method described in Patent Document 1, an unilluminated image is acquired in addition to the bright pupil image and the dark pupil image, and the ambient light is obtained by subtracting the unilluminated image from the bright pupil image and the dark pupil image. The influence of the environment is reduced, so that only the bright and dark portions generated by the light source can be taken out.

特開2008−246004号公報JP 2008-246004 A

特許文献1に記載された瞳孔検出方法は、周囲の光環境の影響を受けにくいものとされているが、ハーフミラーと2つのイメージセンサを使用した特殊なカメラを使用することが必要になって構造が複雑になる。また、明瞳孔画像と暗瞳孔画像の他に、無照明画像を得なくてはならないため、画像の取得タイミングの設定などが難しくなる。   The pupil detection method described in Patent Document 1 is not easily affected by the surrounding light environment, but it is necessary to use a special camera using a half mirror and two image sensors. The structure becomes complicated. In addition to the bright pupil image and dark pupil image, an unilluminated image must be obtained, which makes it difficult to set image acquisition timing.

また、自動車に搭載されたときのように周囲の光環境が複雑に変化するときに、正確な画像を取得し続けるのは困難である。   In addition, when the surrounding light environment changes in a complicated manner, such as when mounted on an automobile, it is difficult to continue acquiring accurate images.

本発明は従来の課題を解決するものであり、従来と同じカメラを使用しながら、周囲の光環境の変化にかかわらず瞳孔画像などを正確に取得することができる視線検出装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the conventional problems, and provides a line-of-sight detection device that can accurately acquire a pupil image and the like regardless of changes in the surrounding light environment while using the same camera as the conventional one. Objective.

本発明は、対象者に検知光を与える複数の光源と、目の画像を含む顔画像を取得する撮像部材と、前記顔画像から明瞳孔画像と暗瞳孔画像とを取得する制御部とが設けられている視線検出装置において、
前記制御部では、
(1)前記撮像部材で取得した顔画像の輝度を測定し、前記顔画像の輝度を所定範囲内に収めるための第1の撮像条件を求めるステップと、
(2)前記明瞳孔画像の瞳孔部の輝度を測定し、前記瞳孔部の輝度を所定範囲内に収めるための第2の撮像条件を求めるステップと、
(3)前記明瞳孔画像と前記暗瞳孔画像との差から得られる瞳孔画像の輝度を測定し、前記瞳孔画像の輝度を所定範囲内に収めるための第3の撮像条件を求めるステップと、
が行われ、前記第1の撮像条件と前記第2の撮像条件および前記第3の撮像条件の全てを満たすように、前記撮像部材による撮像条件が調整されることを特徴とするものである。
The present invention includes a plurality of light sources that provide detection light to a subject, an imaging member that acquires a face image including an eye image, and a control unit that acquires a bright pupil image and a dark pupil image from the face image. In the line-of-sight detection device,
In the control unit,
(1) measuring the brightness of the face image acquired by the imaging member and obtaining a first imaging condition for keeping the brightness of the face image within a predetermined range;
(2) measuring a luminance of a pupil portion of the bright pupil image, and obtaining a second imaging condition for keeping the luminance of the pupil portion within a predetermined range;
(3) measuring a luminance of a pupil image obtained from a difference between the bright pupil image and the dark pupil image, and obtaining a third imaging condition for keeping the luminance of the pupil image within a predetermined range;
And the imaging condition by the imaging member is adjusted so as to satisfy all of the first imaging condition, the second imaging condition, and the third imaging condition.

本発明の視線検出装置は、複数のステップで撮像条件を求めることで、常に正確な画像を取得することが可能になる。   The line-of-sight detection device of the present invention can always acquire an accurate image by obtaining imaging conditions in a plurality of steps.

さらに、本発明は、(4)前記暗瞳孔画像から検出される角膜反射光の輝度を測定し、前記角膜反射光の輝度を所定範囲内に収めるための第4の撮像条件を求めるステップ、が行われ、第4の撮像条件を満たすように、前記撮像部材による撮像条件が調整されるものとして構成できる。   Further, the present invention provides (4) a step of measuring the luminance of the corneal reflected light detected from the dark pupil image and obtaining a fourth imaging condition for keeping the luminance of the corneal reflected light within a predetermined range. The imaging condition by the imaging member is adjusted so that the fourth imaging condition is satisfied.

さらに、(5)前記明瞳孔画像と前記暗瞳孔画像との差を求めたときの前記瞳孔画像以外の画像の少なくとも一部がマイナスとなるように第5の撮像条件を求めるステップ、が行なわれ、第5の撮像条件を満たすように、前記撮像部材による撮像条件が調整されるものとして構成できる。   And (5) obtaining a fifth imaging condition so that at least a part of the image other than the pupil image is negative when the difference between the bright pupil image and the dark pupil image is obtained. The imaging conditions of the imaging member can be adjusted so as to satisfy the fifth imaging condition.

上記のように、暗瞳孔画像の輝度をやや明るめに設定しておくことにより、明瞳孔画像と暗瞳孔画像との差を求めたときに、瞳孔画像以外の画像をマイナスにできるようになる。差分の画像からマイナス部分を消去することで、常に瞳孔画像を正確に取得できるようになる。   As described above, by setting the brightness of the dark pupil image to be slightly brighter, when the difference between the bright pupil image and the dark pupil image is obtained, an image other than the pupil image can be made negative. By erasing the minus part from the difference image, the pupil image can always be accurately acquired.

本発明の視線検出装置は、前記(2)のステップでは、前記瞳孔部の輝度が飽和しないように第1のしきい値以下となるように前記第2の撮像条件が決められ、前記(3)のステップでは、前記瞳孔画像の輝度が有る程度以上高くなるように、第2のしきい値以上となるように前記第3の撮像条件が決められることが好ましい。   In the line-of-sight detection apparatus according to the present invention, in the step (2), the second imaging condition is determined so that the luminance of the pupil portion is not saturated so as to be equal to or lower than a first threshold value, and the (3) In step (3), it is preferable that the third imaging condition is determined so as to be equal to or higher than the second threshold value so that the luminance of the pupil image is higher than a certain level.

上記のように、明瞳孔画像の取得ステップで輝度の上限を決め、瞳孔画像の取得ステップで輝度の下限を決めることにより、周囲の光環境の影響が少ない状態で瞳孔画像を得ることができるようになる。   As described above, the upper limit of luminance is determined in the bright pupil image acquisition step, and the lower limit of luminance is determined in the pupil image acquisition step, so that the pupil image can be obtained with less influence of the surrounding light environment. become.

本発明の視線検出装置は、前記撮像条件は、前記撮像部材の露光時間と露光ゲインの少なくとも一方で調整される。   In the line-of-sight detection device of the present invention, the imaging condition is adjusted by at least one of an exposure time and an exposure gain of the imaging member.

また本発明の視線検出装置は、前記撮像部材で画像を取得してその画像輝度から前記撮像条件が求められたら、次の画像取得タイミングにおいて前記撮像条件が調整されるように構成される。   The line-of-sight detection device of the present invention is configured such that when an image is acquired by the imaging member and the imaging condition is obtained from the image brightness, the imaging condition is adjusted at the next image acquisition timing.

本発明では、周囲の光環境が変化しても、常に瞳孔画像と角膜反射光を精度良く検出できるようになる。   In the present invention, the pupil image and the corneal reflection light can always be accurately detected even if the ambient light environment changes.

本発明の実施形態の視線検出装置の光源とカメラの配置の一例を示す正面図、The front view which shows an example of arrangement | positioning of the light source and camera of the gaze detection apparatus of embodiment of this invention, 前記視線検出装置の回路ブロック図、Circuit block diagram of the line-of-sight detection device, 人の目の視線の向きと視線検出装置との位置関係を示す説明図、Explanatory drawing which shows the positional relationship of the direction of the gaze of a human eye and the gaze detection device, 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、An explanatory diagram for calculating the direction of the line of sight from the center of the pupil and the center of the cornea reflection light, 光源の点灯と画像取得のタイミングを示すタイミングチャート図、Timing chart showing the timing of light source lighting and image acquisition, 視線検出装置の動作フローチャート図、Operation flow chart of the line-of-sight detection device,

(視線検出装置の構成)
図2に示すように、本発明の実施の形態の視線検出装置1は、一対の照明撮像装置10,20と演算制御部CCとから構成されている。図1と図3に示すように、照明撮像装置10と照明撮像装置20は、距離L1だけ離れて配置されている。
(Configuration of eye gaze detection device)
As shown in FIG. 2, the line-of-sight detection device 1 according to the embodiment of the present invention includes a pair of illumination imaging devices 10 and 20 and an arithmetic control unit CC. As shown in FIGS. 1 and 3, the illumination imaging device 10 and the illumination imaging device 20 are arranged apart by a distance L1.

2つの照明撮像装置10,20は、それぞれカメラ(撮像部材)13と、複数の第1の光源11と複数の第2の光源12とを有している。照明撮像装置10の光軸(カメラ13の光軸)はO1であり、照明撮像装置20の光軸(カメラ13の光軸)はO2である。第1の光源11の発光光軸は光軸O1,O2に近い位置にあり、第2の光源12の発光光軸は、第1の光源11よりも、発光光軸O1,O2から離れた位置にある。   Each of the two illumination imaging devices 10 and 20 includes a camera (imaging member) 13, a plurality of first light sources 11, and a plurality of second light sources 12. The optical axis of the illumination imaging device 10 (optical axis of the camera 13) is O1, and the optical axis of the illumination imaging device 20 (optical axis of the camera 13) is O2. The light emission optical axis of the first light source 11 is close to the optical axes O 1 and O 2, and the light emission optical axis of the second light source 12 is farther from the light emission optical axes O 1 and O 2 than the first light source 11. It is in.

図3には、照明撮像装置10,20と人の目40との相対位置が模式的に示されている。照明撮像装置10,20は、インストルメントパネルやウインドシールドの上部などに設置され、照明撮像装置10の光軸O1と照明撮像装置20の光軸O2は、共に対象者の目40の付近に向くように設定されている。   FIG. 3 schematically shows the relative positions of the illumination imaging devices 10 and 20 and the human eye 40. The illumination imaging devices 10 and 20 are installed on an instrument panel, a windshield, or the like, and the optical axis O1 of the illumination imaging device 10 and the optical axis O2 of the illumination imaging device 20 are both directed to the vicinity of the subject's eyes 40. Is set to

第1の光源11と第2の光源12は、LED(発光ダイオード)を有している。第1の光源11は、検知光として、波長850nmまたはこれに近似した波長の赤外光(近赤外光)を発するものであり、第2の光源12は波長940nmの赤外光を発するものである。   The first light source 11 and the second light source 12 have LEDs (light emitting diodes). The first light source 11 emits infrared light (near infrared light) with a wavelength of 850 nm or a wavelength close to it as the detection light, and the second light source 12 emits infrared light with a wavelength of 940 nm. It is.

850nmまたはこれに近似した波長の赤外光(近赤外光)は、眼球内の水分で吸収されにくく、眼球の奥に位置する網膜まで到達して反射される光の量が多くなる。一方、940nmの赤外光は、人の目の眼球内の水分で吸収されやすい。そのため、眼球の奥に位置する網膜に到達して反射される光量が少なくなる。なお、検知光としては、850nmと940nm以外の波長の光を用いることも可能である。   Infrared light (near-infrared light) having a wavelength of 850 nm or a similar wavelength is not easily absorbed by moisture in the eyeball, and the amount of light that reaches and is reflected by the retina located in the back of the eyeball increases. On the other hand, infrared light of 940 nm is easily absorbed by moisture in the eyeball of human eyes. Therefore, the amount of light that reaches the retina located behind the eyeball and is reflected is reduced. Note that light having a wavelength other than 850 nm and 940 nm may be used as the detection light.

カメラ(撮像部材)13は、撮像素子とレンズなどから構成されている。撮像素子は、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)やCCD(電荷結合素子)などで構成される。撮像素子は、レンズを経て入射した、運転者の目を含む顔画像を取得する。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。   The camera (imaging member) 13 includes an imaging element and a lens. The imaging device is composed of a CMOS (complementary metal oxide semiconductor), a CCD (charge coupled device), or the like. The imaging device acquires a face image including the eyes of the driver that is incident through the lens. In the image sensor, light is detected by a plurality of pixels arranged two-dimensionally.

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、図2に示す各ブロックでは、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 each block shown in FIG. 2 performs arithmetic by executing software installed in advance.

演算制御部CCには、光源制御部21と画像取得部22と、瞳孔画像検出部30と、瞳孔中心算出部33と、角膜反射光中心検出部34、ならびに視線方向算出部35が設けられている。   The arithmetic control unit CC includes a light source control unit 21, an image acquisition unit 22, a pupil image detection unit 30, a pupil center calculation unit 33, a corneal reflection light center detection unit 34, and a gaze direction calculation unit 35. Yes.

光源制御部21は照明撮像装置10,20のそれぞれにおいて、第1の光源11の発光と第2の光源12の発光の切換え、ならびに第1の光源11と第2の光源12の発光時間の制御などを行う。   The light source control unit 21 switches the light emission of the first light source 11 and the light emission of the second light source 12 and controls the light emission times of the first light source 11 and the second light source 12 in each of the illumination imaging devices 10 and 20. And so on.

画像取得部22は、照明撮像装置10と照明撮像装置20にそれぞれ設けられた2のカメラ(撮像部材)からステレオ方式で顔画像をフレームごとに取得する。画像取得部22で取得された画像は、フレームごとに瞳孔画像検出部30に読み込まれる。瞳孔画像検出部30は、明瞳孔画像検出部31と暗瞳孔画像検出部32の機能を有している。明瞳孔画像検出部31で明瞳孔画像が検出され、暗瞳孔画像検出部32で暗瞳孔画像が取得され、明瞳孔画像と暗瞳孔画像との差分が計算されて、瞳孔画像が明るく表示された画像が生成される。瞳孔中心算出部33では、この瞳孔画像の中心が算出され、角膜反射光中心検出部34は、暗瞳孔画像から角膜反射光を抽出し、その中心位置を算出する。そして、視線方向検出部35では、瞳孔中心と角膜反射光中心とで視線方向が算出される。   The image acquisition unit 22 acquires a face image for each frame in a stereo manner from two cameras (imaging members) provided in the illumination imaging device 10 and the illumination imaging device 20 respectively. The image acquired by the image acquisition unit 22 is read into the pupil image detection unit 30 for each frame. The pupil image detection unit 30 has functions of a bright pupil image detection unit 31 and a dark pupil image detection unit 32. The bright pupil image detection unit 31 detects the bright pupil image, the dark pupil image detection unit 32 acquires the dark pupil image, the difference between the bright pupil image and the dark pupil image is calculated, and the pupil image is displayed brightly. An image is generated. The pupil center calculation unit 33 calculates the center of the pupil image, and the corneal reflection light center detection unit 34 extracts the corneal reflection light from the dark pupil image and calculates the center position thereof. The line-of-sight direction detection unit 35 calculates the line-of-sight direction based on the pupil center and the corneal reflected light center.

演算制御部CCには、輝度検出部36と輝度調整部37が設けられている。輝度検出部36によって顔画像の輝度、明瞳孔画像に含まれる瞳孔部の輝度、明瞳孔画像と暗瞳孔画像との差分で得られる瞳孔画像の輝度、暗瞳孔画像に含まれる角膜反射光の輝度などが検出される。それぞれの輝度の検出値に基づいて、輝度調整部37によって、光源制御部21と画像取得部22とが制御される。   The arithmetic control unit CC is provided with a luminance detection unit 36 and a luminance adjustment unit 37. The luminance detection unit 36 determines the luminance of the face image, the luminance of the pupil included in the bright pupil image, the luminance of the pupil image obtained by the difference between the bright pupil image and the dark pupil image, and the luminance of the corneal reflected light included in the dark pupil image. Are detected. The light source control unit 21 and the image acquisition unit 22 are controlled by the luminance adjustment unit 37 based on the detected values of the respective luminances.

(明瞳孔と暗瞳孔)
図3は、対象者の目40の視線の向きと照明撮像装置10,20との関係を模式的に示す平面図である。図4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3(A)と図4(A)は、対象者の視線方向VLが照明撮像装置10の光軸O1と照明撮像装置20の光軸O2との中間に向けられている状態を示し、図3(B)と図4(B)は視線方向VLが光軸O1方向へ向けられている状態を示している。
(Bright pupil and dark pupil)
FIG. 3 is a plan view schematically showing the relationship between the direction of the line of sight of the eye 40 of the subject and the illumination imaging devices 10 and 20. FIG. 4 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. 3A and 4A show a state in which the line-of-sight direction VL of the subject is directed to the middle between the optical axis O1 of the illumination imaging device 10 and the optical axis O2 of the illumination imaging device 20. 3 (B) and FIG. 4 (B) show a state in which the line-of-sight direction VL is directed toward the optical axis O1.

目40は前方に角膜41を有し、その後方に瞳孔42と水晶体43が位置している。そして最後部に網膜44が存在している。   The eye 40 has a cornea 41 at the front, and a pupil 42 and a crystalline lens 43 are positioned behind the cornea 41. And the retina 44 exists in the last part.

波長850nmの検知光は、網膜44に至って反射されやすいため、照明撮像装置10の第1の光源11が点灯したときに、同じ照明撮像装置10に設けられたカメラ13で取得される画像では、網膜44で反射された赤外光が瞳孔42を通じて検出され、瞳孔42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31で検出される。同様に、照明撮像装置20の第1の光源11が点灯したときに、同じ照明撮像装置20に設けられたカメラ13で取得される画像では、網膜44で反射された赤外光が瞳孔42を通じて検出され、瞳孔42が明るく見える。   Since the detection light having a wavelength of 850 nm is likely to be reflected by reaching the retina 44, when the first light source 11 of the illumination imaging device 10 is turned on, in an image acquired by the camera 13 provided in the same illumination imaging device 10, The infrared light reflected by the retina 44 is detected through the pupil 42, and the pupil 42 appears bright. This image is detected by the bright pupil image detection unit 31 as a bright pupil image. Similarly, in the image acquired by the camera 13 provided in the same illumination imaging device 20 when the first light source 11 of the illumination imaging device 20 is turned on, infrared light reflected by the retina 44 passes through the pupil 42. As a result, the pupil 42 appears bright.

これに対して、波長940nmの検知光は、網膜44に至るまでに眼球内で吸収されやすいため、照明撮像装置10,20のいずれの場合であっても、第2の光源12が点灯したときにカメラ13で取得される画像では、網膜44から赤外光がほとんど反射されず、瞳孔42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32で検出される。   On the other hand, since the detection light having a wavelength of 940 nm is easily absorbed in the eyeball before reaching the retina 44, the second light source 12 is turned on in any case of the illumination imaging devices 10 and 20. In the image acquired by the camera 13, the infrared light is hardly reflected from the retina 44 and the pupil 42 appears dark. This image is detected by the dark pupil image detection unit 32 as a dark pupil image.

一方、波長850nmと波長940nmの検知光はいずれも、角膜41の表面で反射され、その反射光が明瞳孔画像検出部31と暗瞳孔画像検出部32の双方で検出される。特に暗瞳孔画像検出部32では、瞳孔42の画像が暗いため、角膜41の反射点45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される。   On the other hand, both the detection light with a wavelength of 850 nm and a wavelength of 940 nm is reflected by the surface of the cornea 41, and the reflected light is detected by both the bright pupil image detection unit 31 and the dark pupil image detection unit 32. In particular, in the dark pupil image detection unit 32, since the image of the pupil 42 is dark, the reflected light reflected from the reflection point 45 of the cornea 41 is detected as a bright spot image.

瞳孔画像検出部30では、明瞳孔画像検出部31で検出された明瞳孔画像から暗瞳孔画像検出部32で検出された暗瞳孔画像の差分が求められ、瞳孔42の形状が明るくなった瞳孔画像信号が生成される。この瞳孔画像信号が瞳孔中心算出部33に与えられる。瞳孔中心算出部33では、瞳孔画像の輝度分布を検出することで、瞳孔42の中心が算出される。   In the pupil image detection unit 30, a difference between the dark pupil image detected by the dark pupil image detection unit 32 is obtained from the bright pupil image detected by the bright pupil image detection unit 31, and the pupil image in which the shape of the pupil 42 is brightened. A signal is generated. This pupil image signal is given to the pupil center calculation unit 33. The pupil center calculation unit 33 calculates the center of the pupil 42 by detecting the luminance distribution of the pupil image.

また、暗瞳孔画像検出部32で検出された暗瞳孔画像信号は、角膜反射光中心検出部34に与えられる。暗瞳孔画像信号は、角膜41の反射点45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41の反射点45からの反射光はプルキニエ像を結像するものであり、図4に示すように、カメラ13の撮像素子には、きわめて小さい面積のスポット画像が取得される。角膜反射光中心検出部34では、スポット画像が画像処理されて、その輝度部分から、角膜41からの反射スポット画像の中心が求められる。   The dark pupil image signal detected by the dark pupil image detection unit 32 is given to the corneal reflection light center detection unit 34. The dark pupil image signal includes a luminance signal by reflected light reflected from the reflection point 45 of the cornea 41. The reflected light from the reflection point 45 of the cornea 41 forms a Purkinje image, and as shown in FIG. 4, a spot image with a very small area is acquired on the imaging device of the camera 13. The corneal reflection light center detection unit 34 performs image processing on the spot image, and obtains the center of the reflected spot image from the cornea 41 from the luminance portion.

瞳孔中心算出部33で算出された瞳孔中心算出値と角膜反射光中心検出部34で算出された角膜反射光中心算出値は、視線方向算出部35に与えられる。視線方向算出部35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 center calculation unit 33 and the corneal reflection light center calculation value calculated by the corneal reflection light center detection unit 34 are given to the gaze direction calculation unit 35. The line-of-sight direction calculation unit 35 detects the direction of the line of sight from the pupil center calculated value and the corneal reflection light center calculated value.

図3(A)では、人の目40の視線方向VLが、2つの照明撮像装置10,20の中間部に向けられている。このとき、図4(A)に示すように、角膜41からの反射点45の中心が瞳孔42の中心と一致している。これに対して、図3(B)では、人の目40の視線方向VLが、光軸O1に偏る方向へ向けられている。このとき、図4(B)に示すように、瞳孔42の中心と角膜41からの反射点45の中心とが位置ずれする。   In FIG. 3A, the line-of-sight direction VL of the human eye 40 is directed to an intermediate portion between the two illumination imaging devices 10 and 20. At this time, the center of the reflection point 45 from the cornea 41 coincides with the center of the pupil 42 as shown in FIG. On the other hand, in FIG. 3B, the line-of-sight direction VL of the human eye 40 is directed in a direction that is biased toward the optical axis O1. At this time, as shown in FIG. 4B, the center of the pupil 42 and the center of the reflection point 45 from the cornea 41 are displaced.

視線方向算出部35では、瞳孔42の中心と、角膜41からの反射点45の中心との直線距離αが算出される(図3(B))。また瞳孔42の中心を原点とするX−Y座標が設定され、瞳孔42の中心と反射点45の中心とを結ぶ線とX軸との傾き角度βが算出される。前記直線距離αと前記傾き角度βとから、視線方向VLが算出される。   The line-of-sight direction calculation unit 35 calculates a linear distance α between the center of the pupil 42 and the center of the reflection point 45 from the cornea 41 (FIG. 3B). Further, an XY coordinate having the center of the pupil 42 as an origin is set, and an inclination angle β between the line connecting the center of the pupil 42 and the center of the reflection point 45 and the X axis is calculated. The line-of-sight direction VL is calculated from the linear distance α and the inclination angle β.

次に、第1の光源11と第2の光源12の点灯の切換えタイミングと、カメラ13の撮像動作のタイミングを説明する。   Next, the lighting switching timing of the first light source 11 and the second light source 12 and the timing of the imaging operation of the camera 13 will be described.

図5は、一方の照明撮像装置10における光源11,12の点灯切換えのタイミングと、カメラ13による撮像のタイミングを示している。図5(A)は、照明撮像装置10に設けられた第1の光源11の点灯タイミングを示し、(B)は、照明撮像装置10に設けられた第2の光源12の点灯タイミングを示している。(C)は、照明撮像装置10に設けられたカメラ13による露光時間(シャッター時間)を示している。   FIG. 5 shows the lighting switching timing of the light sources 11 and 12 in one illumination imaging apparatus 10 and the imaging timing by the camera 13. FIG. 5A shows the lighting timing of the first light source 11 provided in the illumination imaging apparatus 10, and FIG. 5B shows the lighting timing of the second light source 12 provided in the illumination imaging apparatus 10. Yes. (C) shows the exposure time (shutter time) by the camera 13 provided in the illumination imaging apparatus 10.

図5(A)において、タイミングT1で第1の光源11が点灯すると、カメラ13により明瞳孔画像となる画像S1が取得され、タイミングT2で第2の光源12が点灯すると、カメラ13により暗瞳孔画像となる画像S2が取得される。その後は、タイミングT3で第1の光源11が点灯したときに、カメラ13により明瞳孔画像S3が取得され、タイミングT4で第2の光源12が点灯したときに、カメラ13で暗瞳孔画像S4が取得され、これが繰り返される。   In FIG. 5A, when the first light source 11 is turned on at timing T1, an image S1 that is a bright pupil image is acquired by the camera 13, and when the second light source 12 is turned on at timing T2, the dark pupil is obtained by the camera 13. An image S2 to be an image is acquired. Thereafter, when the first light source 11 is turned on at timing T3, the bright pupil image S3 is acquired by the camera 13, and when the second light source 12 is turned on at timing T4, the dark pupil image S4 is obtained by the camera 13. Is taken and this is repeated.

他方の照明撮像装置20においても、第1の光源11と第2の光源12の点灯タイミングと、カメラ13の露光タイミングを設定することで、明瞳孔画像と暗瞳孔画像とを取得できる。   Also in the other illumination imaging device 20, the bright pupil image and the dark pupil image can be acquired by setting the lighting timing of the first light source 11 and the second light source 12 and the exposure timing of the camera 13.

2つの照明撮像装置10,20のそれぞれで明瞳孔画像と暗瞳孔画像をそれぞれ取得することで、ステレオ方式で、瞳孔画像の中心と、角膜反射光の中心とを、三次元座標上のデータとして検出できる。   By acquiring a bright pupil image and a dark pupil image with each of the two illumination imaging devices 10 and 20, the center of the pupil image and the center of the cornea reflected light are obtained as data on three-dimensional coordinates in a stereo manner. It can be detected.

(輝度調整)
視線検出装置1は、第1の光源11と第2の光源12からの光が顔に与えられてカメラ13で顔画像を取得するものであるため、周囲の光環境が検出精度に大きな影響を与える。例えば、周囲の光量が多すぎると、顔画像が露光過剰となり、顔の各器官の輪郭が不明瞭になり、例えば顔画像から目の画像を切出すなどの画像処理が困難になる。また、周囲の光量が少ないときに、第1の光源11から発せられる光が強すぎると、明瞳孔画像の導光部が光飽和状態となり、導光部の中心を正確に把握できなくなる。また、周囲の光量が多すぎると、明瞳孔画像と暗瞳孔画像との差分から得られる瞳孔画像の輝度を十分に得ることができず。これによっても、瞳孔の形状を正確に把握できなくなる。さらに、周囲の光量が多すぎると、角膜反射光も正確に把握するのが困難になる。
(Brightness adjustment)
The line-of-sight detection device 1 is one in which the light from the first light source 11 and the second light source 12 is given to the face and the face image is acquired by the camera 13, so the surrounding light environment has a great influence on the detection accuracy. give. For example, if the amount of ambient light is too large, the face image is overexposed, the contours of the facial organs become unclear, and image processing such as cutting out an eye image from the face image becomes difficult. If the light emitted from the first light source 11 is too strong when the amount of ambient light is small, the light guide portion of the bright pupil image becomes light saturated, and the center of the light guide portion cannot be accurately grasped. In addition, if the surrounding light amount is too large, it is not possible to obtain sufficient brightness of the pupil image obtained from the difference between the bright pupil image and the dark pupil image. This also makes it impossible to accurately grasp the shape of the pupil. Furthermore, if there is too much ambient light, it is difficult to accurately grasp the corneal reflection light.

そこで、図1に示す演算制御部CCでは、輝度検出部36によって、明瞳孔画像検出部31から得られる明瞳孔画像の輝度と、暗瞳孔画像検出部32から得られる暗瞳孔画像の輝度が検出される。この検出値に基づいて輝度調整部によって光源制御部21と画像取得部22とが制御される。   Therefore, in the arithmetic control unit CC shown in FIG. 1, the luminance detection unit 36 detects the luminance of the bright pupil image obtained from the bright pupil image detection unit 31 and the luminance of the dark pupil image obtained from the dark pupil image detection unit 32. Is done. Based on this detection value, the light source control unit 21 and the image acquisition unit 22 are controlled by the brightness adjustment unit.

例えば、図5のタイムチャートでは、T1で第1の光源11を点灯させた、カメラ13で画像S1を取得したときに、この画像の輝度を測定し、その結果を、次に第1の光源11を点灯させるタイミングT3に反映させ、このときの画像S3を得るための撮像条件が画像取得部22で調整される。また、画像取得部22の撮像条件(例えば露光時間)に応じて、タイミングT3での第1の光源11の点灯時間も調整される。   For example, in the time chart of FIG. 5, when the image S1 is acquired by the camera 13 with the first light source 11 turned on at T1, the brightness of this image is measured, and the result is then displayed as the first light source. The image acquisition unit 22 adjusts the imaging conditions for obtaining the image S3 at this time. Further, the lighting time of the first light source 11 at the timing T3 is also adjusted according to the imaging conditions (for example, the exposure time) of the image acquisition unit 22.

また、T2で第2の光源12を点灯させて、カメラ13で画像S2を取得したときも、その画像の輝度に応じて、次のタイミングT4において、第2の光源12を点灯するときの点灯時間、ならびに画像S4を得るときの撮像条件が調整される。このように、画像の輝度が検出されたら、その結果を、次に同じ光源を点灯させるタイミングに反映させ、光源の点灯時間と撮像条件とが調整される。   Also, when the second light source 12 is turned on at T2 and the image S2 is acquired by the camera 13, lighting at the time of turning on the second light source 12 at the next timing T4 according to the brightness of the image. Time and imaging conditions for obtaining the image S4 are adjusted. As described above, when the luminance of the image is detected, the result is reflected in the next timing of lighting the same light source, and the lighting time of the light source and the imaging condition are adjusted.

画像取得部22で設定され調整される撮像条件とは、カメラ13に設けられた撮像素子による露光時間(シャッター時間)とゲインアンプによる露光ゲインの少なくとも一方の条件を意味している。   The imaging condition set and adjusted by the image acquisition unit 22 means at least one of an exposure time (shutter time) by an image sensor provided in the camera 13 and an exposure gain by a gain amplifier.

以下、輝度検出部36で検出した各画像の輝度と、輝度調整部37による調整制御動作との関係を図6のフローチャートを使用して説明する。   Hereinafter, the relationship between the luminance of each image detected by the luminance detection unit 36 and the adjustment control operation by the luminance adjustment unit 37 will be described with reference to the flowchart of FIG.

(a)ST1(ステップ1)では、第1の光源11が点灯したときにカメラ13で明瞳孔画像が取得され、第2の光源12が点灯したときにカメラ13で暗瞳孔画像が取得される。ST2では、明瞳孔画像と暗瞳孔画像とから、少なくとも目を含む顔画像が検出される。 (A) In ST1 (step 1), a bright pupil image is acquired by the camera 13 when the first light source 11 is turned on, and a dark pupil image is acquired by the camera 13 when the second light source 12 is turned on. . In ST2, a face image including at least eyes is detected from the bright pupil image and the dark pupil image.

輝度検出部36では、明瞳孔画像である顔画像と暗瞳孔画像である顔画像の輝度が検出される。このとき、明瞳孔画像の顔画像と暗瞳孔画像の顔画像の顔全体の平均輝度を求めてもよいし、または予め決められた顔の器官、例えば鼻や頬などの瞳孔以外の領域の輝度または平均輝度を求めてもよい。これらの輝度が予め決められた輝度範囲値と比較され、明瞳孔画像の顔画像と暗瞳孔画像の顔画像の輝度が前記輝度範囲値の内部に入るように第1の撮像条件が仮決定される(ST2a)。   The luminance detection unit 36 detects the luminance of the face image that is a bright pupil image and the face image that is a dark pupil image. At this time, the average brightness of the entire face of the face image of the bright pupil image and the face image of the dark pupil image may be obtained, or the brightness of a region other than the pupil such as a predetermined facial organ, for example, the nose or cheek Alternatively, the average luminance may be obtained. These luminances are compared with a predetermined luminance range value, and the first imaging condition is provisionally determined so that the luminance of the face image of the bright pupil image and the face image of the dark pupil image falls within the luminance range value. (ST2a).

(b)ST3では、暗瞳孔画像検出部32から得られた暗瞳孔画像に対し、角膜反射光中心検出部34で角膜反射光の中心座標が検出される。このとき、暗瞳孔画像検出部32で得られた暗瞳孔画像が輝度検出部36に送られ、暗瞳孔画像に含まれている角膜反射光(第2の光源12からの光が角膜41で反射された光)の輝度が検出される。 (B) In ST3, the central coordinates of the corneal reflection light are detected by the corneal reflection light center detection unit 34 with respect to the dark pupil image obtained from the dark pupil image detection unit 32. At this time, the dark pupil image obtained by the dark pupil image detection unit 32 is sent to the luminance detection unit 36, and the corneal reflection light (the light from the second light source 12 reflected by the cornea 41 is included in the dark pupil image). Brightness) is detected.

ここでは、角膜反射光の輝度が飽和しているか否か、つまり、角膜反射光の輝度が画像検出のデータのビット数のフルスケールとなっているか否かを検出する。フルスケールになっていると、角膜反射光の中心座標を求めることが困難になる。すなわち、正常な輝度の角膜反射光では、中心部の輝度が高くその周囲に至るにしたがって輝度が低下するので輝度勾配を検出することで角膜反射光の中心が求められるが、輝度が飽和していると輝度勾配を検出できなくなるため、角膜反射光の中心を求めるのが困難になる。   Here, it is detected whether or not the luminance of the corneal reflection light is saturated, that is, whether or not the luminance of the corneal reflection light is a full scale of the number of bits of image detection data. When the scale is full scale, it is difficult to obtain the center coordinates of the cornea reflected light. In other words, normal cornea-reflected light has a high luminance at the center and decreases as it reaches the periphery, so the center of the cornea-reflected light is obtained by detecting the luminance gradient, but the luminance is saturated. If this is the case, it becomes difficult to determine the center of the corneal reflected light because the luminance gradient cannot be detected.

そこで、輝度調整部37では、角膜反射光の輝度が飽和しないように、暗瞳孔画像を取得する第4の撮像条件が仮決定される(ST3a)。例えば、角膜反射光の輝度がフルスケールの95%以下となるように調整される。   Therefore, the luminance adjustment unit 37 temporarily determines the fourth imaging condition for acquiring the dark pupil image so that the luminance of the corneal reflected light is not saturated (ST3a). For example, the brightness of the corneal reflection light is adjusted to be 95% or less of the full scale.

(c)図6のST4では、瞳孔画像検出部30において、明瞳孔画像と暗瞳孔画像の差分から瞳孔画像が検出され、瞳孔中心算出部33で瞳孔の中心座標が算出される。このとき、ST4aでは、輝度検出部36において明瞳孔画像の導光部の輝度が検出され、その輝度が飽和しているか否かすなわちフルスケールに至っているか否かが検出される。瞳孔部の輝度がフルスケールに至っていると、明瞳孔画像と暗瞳孔画像との差分から瞳孔画像を得たときに、瞳孔画像も飽和状態となる可能性が高くなり、輝度の勾配を利用した瞳孔部中心の検出ができなくなる。 (C) In ST4 of FIG. 6, the pupil image detection unit 30 detects a pupil image from the difference between the bright pupil image and the dark pupil image, and the pupil center calculation unit 33 calculates the center coordinates of the pupil. At this time, in ST4a, the brightness detector 36 detects the brightness of the light guide part of the bright pupil image, and detects whether or not the brightness is saturated, that is, whether or not full scale is reached. When the brightness of the pupil reaches full scale, when the pupil image is obtained from the difference between the bright pupil image and the dark pupil image, there is a high possibility that the pupil image will be saturated, and the luminance gradient is used. The center of the pupil cannot be detected.

そこで、輝度調整部37では、明瞳孔画像において導光部の輝度が飽和しない範囲の第1のしきい値以下となるように第2の撮像条件が仮決定される(ST4a)。第1のしきい値は、例えばフルスケールの95%程度に決められる。   Therefore, the brightness adjustment unit 37 provisionally determines the second imaging condition so that the brightness of the light guide unit in the bright pupil image is less than or equal to the first threshold value in a range where the brightness is not saturated (ST4a). The first threshold value is determined to be about 95% of full scale, for example.

(d)ST4bでは、明瞳孔画像と暗瞳孔画像との差分から得られる瞳孔画像の輝度が輝度検出部36で検出され、瞳孔画像の輝度が識別できる程度の明るさを有しているか否かが判別される。この検出輝度値が所定の第2のしきい値以上となるように輝度調整部37において第3の撮像条件が決められる。第2しきい値は、例えばフルスケールの5%程度に決められる。
(e)瞳孔画像は、明瞳孔画像から暗瞳孔画像をマイナスした差分画像から求められるが、瞳孔以外の顔の各部分において、明瞳孔画像に対して暗瞳孔画像の輝度があまりに暗すぎると、差分画像において、瞳孔画像以外の顔画像の各部分が残ってしまう。この残り画像が鮮明であると、差分画像から目の位置や瞳孔の位置を正確に把握できない問題がある。
(D) In ST4b, the luminance of the pupil image obtained from the difference between the bright pupil image and the dark pupil image is detected by the luminance detection unit 36, and whether or not the luminance of the pupil image has a brightness that can be identified. Is determined. The brightness adjustment unit 37 determines the third imaging condition so that the detected brightness value is equal to or greater than a predetermined second threshold value. The second threshold value is determined to be about 5% of full scale, for example.
(E) The pupil image is obtained from a difference image obtained by subtracting the dark pupil image from the bright pupil image, but in each part of the face other than the pupil, if the brightness of the dark pupil image is too dark with respect to the bright pupil image, In the difference image, each part of the face image other than the pupil image remains. If the remaining image is clear, there is a problem that the position of the eyes and the position of the pupil cannot be accurately grasped from the difference image.

そこで、図6の、ST4cでは、明瞳孔画像と暗瞳孔画像の輝度を検出し、暗瞳孔画像の輝度がやや高めとなるように、第5の撮像条件が決められる。このように、暗瞳孔画像の輝度を高めに設定すると、明瞳孔画像から暗瞳孔画像をマイナスしたときに、瞳孔以外の領域で、差分がマイナスとなる領域が多くなる。瞳孔中心算出部33などでは、差分画像のマイナス値となっている部分を自動的にゼロとみなして消去することで、瞳孔画像のみを抽出しやすくなる。   Therefore, in ST4c of FIG. 6, the brightness of the bright pupil image and the dark pupil image is detected, and the fifth imaging condition is determined so that the brightness of the dark pupil image is slightly higher. Thus, when the brightness of the dark pupil image is set to be high, when the dark pupil image is minus from the bright pupil image, there are many areas where the difference is minus in the area other than the pupil. In the pupil center calculation unit 33 or the like, it is easy to extract only the pupil image by automatically erasing the negative portion of the difference image as zero.

(f)例えば、図5において明瞳孔画像である画像S1と暗瞳孔画像である画像S2を取得し、前記第1撮像条件、前記第2の撮像条件、前記第3の撮像条件、前記第4の撮像条件、ならびに第5の撮像条件が仮決定されたら、第1〜第5の撮像条件の全てを満足できるように撮像条件が決められ、次の画像S3と画像S4を検出するときに、求められた撮像条件に基づいて、カメラ13の露光時間と露光ゲインの少なくとも一方が決められ、光源11,12の点灯時間は、カメラ13の露光時間に合うように変更させられる。 (F) For example, in FIG. 5, an image S1 that is a bright pupil image and an image S2 that is a dark pupil image are acquired, and the first imaging condition, the second imaging condition, the third imaging condition, and the fourth When the image capturing conditions and the fifth image capturing condition are provisionally determined, the image capturing conditions are determined so as to satisfy all of the first to fifth image capturing conditions, and when the next image S3 and image S4 are detected, Based on the obtained imaging conditions, at least one of the exposure time and exposure gain of the camera 13 is determined, and the lighting times of the light sources 11 and 12 are changed so as to match the exposure time of the camera 13.

(g)図6に示すST5では、瞳孔中心の座標と角膜反射光中心の座標とが照明撮像装置10,20に設けられた2つのカメラで取得されるため、各座標が三次元座標上で求められる。ST6では、瞳孔中心の座標と角膜反射光中心の座標とから視線ベクトルが計算され、ST7で注視点が決定される。 (G) In ST5 shown in FIG. 6, since the coordinates of the pupil center and the coordinates of the corneal reflection light center are acquired by the two cameras provided in the illumination imaging devices 10 and 20, each coordinate is expressed in three-dimensional coordinates. Desired. In ST6, a line-of-sight vector is calculated from the coordinates of the pupil center and the coordinates of the corneal reflection light center, and the gazing point is determined in ST7.

以上、本発明の実施の形態では、輝度検出部36で各画像の輝度を検出し、輝度調整部37で撮像条件を決めることにより、瞳孔画像の中心を確実に求めることができ、角膜反射光の中心も確実に検出することができる。   As described above, in the embodiment of the present invention, the luminance detection unit 36 detects the luminance of each image, and the luminance adjustment unit 37 determines the imaging condition, whereby the center of the pupil image can be obtained reliably, and the corneal reflected light is obtained. The center of the can also be reliably detected.

前記実施の形態では、第1から第5の撮像条件の全てを満足できるように撮像条件を決定するものとして説明した。ただし、本発明は例えば、第2の撮像条件と第3の撮像条件と第4の撮像条件を全て満たす撮像条件を設定し、または第2の撮像条件と第4の撮像条件の2つの条件を満たす撮像条件を設定するなど、前記5個の撮像条件のうち、必要とされるいずれかの撮像条件を組み合わせ、組み合した撮像条件の全てを満足するように、撮像条件を決めてもよい。   In the embodiment described above, the imaging condition is determined so as to satisfy all the first to fifth imaging conditions. However, in the present invention, for example, an imaging condition that satisfies all of the second imaging condition, the third imaging condition, and the fourth imaging condition is set, or two conditions of the second imaging condition and the fourth imaging condition are set. The imaging conditions may be determined so as to satisfy all of the combined imaging conditions by combining any required imaging conditions among the five imaging conditions, such as setting the imaging conditions to be satisfied.

また、前記実施の形態では、第1の光源11が点灯したときに明瞳孔画像が得られ、第2の光源12が点灯したときに暗瞳孔画像が得られるものとして説明した。ただし、本発明の他の実施の形態では、照明撮像装置10の第1の光源11と、照明撮像装置20の第1の光源11とを交互に点灯させ、いずれかの第1の光源11が点灯しているときに、照明撮像装置10のカメラ13と照明撮像装置20のカメラ13で同時に顔画像を取得することで明瞳孔画像と暗瞳孔画像とを取得することが可能である。   In the above-described embodiment, a bright pupil image is obtained when the first light source 11 is turned on, and a dark pupil image is obtained when the second light source 12 is turned on. However, in other embodiment of this invention, the 1st light source 11 of the illumination imaging device 10 and the 1st light source 11 of the illumination imaging device 20 are made to light alternately, and any 1st light source 11 is set. It is possible to acquire a bright pupil image and a dark pupil image by simultaneously acquiring face images with the camera 13 of the illumination imaging device 10 and the camera 13 of the illumination imaging device 20 when the light is on.

例えば、照明撮像装置10の第1の光源11を点灯させ、照明撮像装置10のカメラ13で顔画像を撮影すると、第1の光源11からの光が網膜44で反射されてカメラ13に戻りやすいために明瞳孔画像を取得できる。一方、照明撮像装置10の第1の光源11を点灯させているときは、照明撮像装置20のカメラ13では、その撮像光軸O2が、発光している光の光軸に対して離れた位置となるため、暗瞳孔画像が取得される。   For example, when the first light source 11 of the illumination imaging apparatus 10 is turned on and a face image is captured by the camera 13 of the illumination imaging apparatus 10, the light from the first light source 11 is reflected by the retina 44 and easily returns to the camera 13. Therefore, a bright pupil image can be acquired. On the other hand, when the first light source 11 of the illumination imaging apparatus 10 is turned on, in the camera 13 of the illumination imaging apparatus 20, the imaging optical axis O2 is a position away from the optical axis of the emitted light. Therefore, a dark pupil image is acquired.

すなわち、照明撮像装置10の第1の光源11を点灯させたときは、照明撮像装置10のカメラ13で明瞳孔画像が取得され、照明撮像装置20のカメラ13で暗瞳孔画像が取得される。他方の照明撮像装置20の第1の光源11を点灯させたときは、照明撮像装置10のカメラ13で暗瞳孔画像が取得され、照明撮像装置20のカメラ13で明瞳孔画像が取得される。   That is, when the first light source 11 of the illumination imaging apparatus 10 is turned on, a bright pupil image is acquired by the camera 13 of the illumination imaging apparatus 10 and a dark pupil image is acquired by the camera 13 of the illumination imaging apparatus 20. When the first light source 11 of the other illumination imaging device 20 is turned on, a dark pupil image is acquired by the camera 13 of the illumination imaging device 10, and a bright pupil image is acquired by the camera 13 of the illumination imaging device 20.

この方式においても、明瞳孔画像と暗瞳孔画像の輝度を検出することにより、前記実施の形態と同様にして、撮像条件を最適に設定することが可能である。   Also in this method, by detecting the brightness of the bright pupil image and the dark pupil image, it is possible to optimally set the imaging condition in the same manner as in the above embodiment.

10,20 照明撮像装置
11 第1の光源
12 第2の光源
13 カメラ(撮像部材)
21 光源制御部
22 画像取得部
30 瞳孔画像検出部
31 明瞳孔画像検出部
32 暗瞳孔画像検出部
33 瞳孔中心算出部
34 角膜反射光中心検出部
35 視線方向算出部
36 輝度検出部
37 輝度調整部
40 目
42 瞳孔
45 角膜の反射点
O1,O2 光軸
10, 20 Illumination imaging device 11 First light source 12 Second light source 13 Camera (imaging member)
21 light source control unit 22 image acquisition unit 30 pupil image detection unit 31 bright pupil image detection unit 32 dark pupil image detection unit 33 pupil center calculation unit 34 corneal reflection light center detection unit 35 gaze direction calculation unit 36 luminance detection unit 37 luminance adjustment unit 40 Eye 42 Pupil 45 Cornea reflection point O1, O2 Optical axis

Claims (6)

対象者に検知光を与える複数の光源と、目の画像を含む顔画像を取得する撮像部材と、前記顔画像から明瞳孔画像と暗瞳孔画像とを取得する制御部とが設けられている視線検出装置において、
前記制御部では、
(1)前記撮像部材で取得した顔画像の輝度を測定し、前記顔画像の輝度を所定範囲内に収めるための第1の撮像条件を求めるステップと、
(2)前記明瞳孔画像の瞳孔部の輝度を測定し、前記瞳孔部の輝度を所定範囲内に収めるための第2の撮像条件を求めるステップと、
(3)前記明瞳孔画像と前記暗瞳孔画像との差から得られる瞳孔画像の輝度を測定し、前記瞳孔画像の輝度を所定範囲内に収めるための第3の撮像条件を求めるステップと、
が行われ、前記第1の撮像条件と前記第2の撮像条件および前記第3の撮像条件の全てを満たすように、前記撮像部材による撮像条件が調整されることを特徴とする視線検出装置。
A line of sight provided with a plurality of light sources that provide detection light to the subject, an imaging member that acquires a face image including an eye image, and a control unit that acquires a bright pupil image and a dark pupil image from the face image In the detection device,
In the control unit,
(1) measuring the brightness of the face image acquired by the imaging member and obtaining a first imaging condition for keeping the brightness of the face image within a predetermined range;
(2) measuring a luminance of a pupil portion of the bright pupil image, and obtaining a second imaging condition for keeping the luminance of the pupil portion within a predetermined range;
(3) measuring a luminance of a pupil image obtained from a difference between the bright pupil image and the dark pupil image, and obtaining a third imaging condition for keeping the luminance of the pupil image within a predetermined range;
And the imaging condition by the imaging member is adjusted so that all of the first imaging condition, the second imaging condition, and the third imaging condition are satisfied.
(4)前記暗瞳孔画像から検出される角膜反射光の輝度を測定し、前記角膜反射光の輝度を所定範囲内に収めるための第4の撮像条件を求めるステップ、が行われ、
第4の撮像条件を満たすように、前記撮像部材による撮像条件が調整される請求項1記載の視線検出装置。
(4) measuring the luminance of the corneal reflected light detected from the dark pupil image and obtaining a fourth imaging condition for keeping the luminance of the corneal reflected light within a predetermined range;
The line-of-sight detection device according to claim 1, wherein an imaging condition by the imaging member is adjusted so as to satisfy a fourth imaging condition.
(5)前記明瞳孔画像と前記暗瞳孔画像との差を求めたときの前記瞳孔画像以外の画像の少なくとも一部がマイナスとなるように第5の撮像条件を求めるステップ、が行われ、
第5の撮像条件を満たすように、前記撮像部材による撮像条件が調整される請求項1または2記載の視線検出装置。
(5) obtaining a fifth imaging condition so that at least a part of an image other than the pupil image when the difference between the bright pupil image and the dark pupil image is obtained is negative;
The line-of-sight detection device according to claim 1, wherein an imaging condition by the imaging member is adjusted so as to satisfy a fifth imaging condition.
前記(2)のステップでは、前記瞳孔部の輝度が飽和しないように第1のしきい値以下となるように前記第2の撮像条件が決められ、
前記(3)のステップでは、前記瞳孔画像の輝度が有る程度以上高くなるように、第2のしきい値以上となるように前記第3の撮像条件が決められる請求項1ないし3のいずれかに記載の視線検出装置。
In the step (2), the second imaging condition is determined so as to be equal to or lower than a first threshold value so that the luminance of the pupil is not saturated.
4. The method according to claim 1, wherein in the step (3), the third imaging condition is determined so as to be equal to or higher than a second threshold value so that the luminance of the pupil image is higher than a certain level. The line-of-sight detection device described in 1.
前記撮像条件は、前記撮像部材の露光時間と露光ゲインの少なくとも一方で調整される請求項1ないし4のいずれかに記載の視線検出装置。   The line-of-sight detection device according to claim 1, wherein the imaging condition is adjusted by at least one of an exposure time and an exposure gain of the imaging member. 前記撮像部材で画像を取得してその画像輝度から前記撮像条件が求められたら、次の画像取得タイミングにおいて前記撮像条件が調整される請求項1ないし5のいずれかに記載の視線検出装置。   The line-of-sight detection device according to claim 1, wherein when an image is acquired by the imaging member and the imaging condition is obtained from the image brightness, the imaging condition is adjusted at a next image acquisition timing.
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