JP4676375B2 - 車両運転者の視線方向の検出方法又は同装置 - Google Patents

Description

この発明は人の視線ベクトル（又は視線方向）を検出する方法や装置に関するものである。更に具体的には車の運転者等の視線ベクトルを修正してより正しい視線ベクトルを求める技術に関するものである。

従来から車の運転者の補助手段として人の視線ベクトルを利用する技術が開発されている。これまで行われてきた主な人の視線ベクトルを求める（又は計測する）技術は、左右の両眼の個々について視線ベクトルを求めることができた。例えば、特許文献１、特許文献２には人の視線ベクトルを検出する方法が開示されているが、これらの方法によれば、何れも左眼の視線ベクトルと右眼の視線ベクトルとの２個の視線ベクトルを求めることができた。
特開２００５−２５３７７８号、視線検出方法及び同装置 特願２００６−２９４２８号、視線ベクトル検出方法及び同装置

これらの２個の視線ベクトルは対象物体上で一致すると考えられる。従って、この知見（事実）を考慮すれば、求めた視線ベクトルのチェックを行うことができる。顔を正立状態にしている限り、左右の眼は相互に水平な位置関係にある。このことから、上記のチェックでは視線ベクトルの水平成分については有効であるが、上下方向（垂直成分）については余り有効でない。また、上下方向（垂直成分）について有効なチェック方法が発見されなかったために視線ベクトルの垂直成分に誤差があっても放置されてきた。

そこで、視線ベクトルの上下方向についての個人差の有無について検討するための実験を行った。図３及び図４は５人の被険者（Ａ〜Ｅ）の実験結果を示す。図３は５人の被険者が前方を見ていたときの上下方向の角度（横軸）と頻度（縦軸）との関係を示す。図４は同じ５人の被険者（Ａ〜Ｅ）が同一の点（上下方向の角度＝０度の点）を注視していたときの上下方向の角度（横軸）と頻度（縦軸）との関係を示す。図５は図３の場合と図４の場合の中央値（メジアン）を求めた値を示す。ここで、中央値は被険者の上下方向の角度の測定値の平均値を求めて、その平均値に最も近い測定値と定義している。

以上（図３〜図５）に示したように、従来の視線ベクトル検出方法又は装置では上下方向の角度についての個人差による偏差が大きく、従って、従来の個人差を考慮しない視線ベクトル検出方法又は装置では大きな誤差を含む可能性があり、信頼性に欠けるという課題があった。即ち、図３及び図４から理解できるように、上下方向の視線方向の中央値は各個人によって大きく相違していることが判明した。そこで、各個人の中央値を標準運転者の中央値の平均値に一致させてみた。図６、図７は標準運転者の中央値の平均値をゼロとして、前記実験結果（図３、図４）の中央値をゼロに一致させた場合の結果を示したグラフである。この結果から中央値を適当に修正すれば個人間の偏差が著しく減少するであろうという考察が得られた。ここで、標準運転者の中央値は、少なくとも３人以上の通常の運転者の上下方向の視線角度の中央値に対する平均値とし、中央値は不適合値を除いて求めてもよい。

以上に示したように、従来の視線ベクトル検出方法又は装置では、上下方向の角度についての個人差による偏差が大きく、従って、個人差を考慮しない従来の視線ベクトル検出方法又は装置では大きな誤差を含む可能性があり、信頼性に欠けるという課題があった。本願発明は、上記の知見に基づいて、視線方向（視線ベクトル）の測定結果に対して個人差を考慮した修正をして信頼性の高い視線ベクトル検出方法又は装置を提供することにある。

本発明は上記の課題を解決する手段として以下の構成を採用する。即ち、
請求項１記載の方法発明は、車両運転者の視線方向を求める方法において、前記運転者の所定時間内の上下方向の視線角度の測定値を求めるステップと、該測定値の中央値を求めるステップと、前記車両運転者の中央値と標準運転者の中央値との差分量を求めるステップと、前記車両運転者の上下方向の視線角度の中央値に該差分量の修正をするステップと、修正された中央値に基づいて該車両運転者の視線ベクトルを決定するステップを含むことを特徴としている。

請求項２記載の装置発明は、車両運転者の視線方向を求める装置において、前記運転者の所定時間内の上下方向の視線角度を求める測定装置と、該測定値の中央値を求め、求めた中央値と標準運転者の中央値との差分量を求め、前記車両運転者の上下方向の視線角度の中央値に対して該差分量だけ修正し、修正した中央値に基づいて該車両運転者の視線ベクトルを決定する演算装置とを具備することを特徴としている。

請求項３記載の方法及び装置発明は、請求項１又は請求項２の何れか１に記載の発明において、前記運転者の測定値の中央値は不適合値を除いて求めた上下方向の視線角度の中央値であることを特徴としている。

請求項４記載の方法及び装置発明は、前記標準運転者の中央値は、複数の車両運転者の上下方向の視線角度の中央値の平均値であることを特徴とすることを特徴としている。

以上に説明したように、この発明の構成によれば、個人差による視線ベクトルの上下方向の偏差を修正したので、従来に比べて正しい視線ベクトルが検出（又は測定）できるという効果が得られる。更に、請求項３、４ではより正確な視線ベクトルが得られるという効果がある。

図２は本発明を実施する実施形態の装置の構成を示す。図２において、車両運転者１０はフロントガラス１１を通して外界の風景等の対象物１２を見ている。又、車内のフロント上方には車両運転者１０の視線方向を検出するためのカメラ１４が配設されており、カメラ１４の撮影データはデータ用配線１５によってコンピュータ１６に接続されている。更に、コンピュータ１６にはモニタ１７、記憶装置１８、入力手段１９ａ、１９ｂが接続されている。カメラ１４によって車両運転者の眼が撮影され、撮影された眼の画像データはコンピュータ１６に送信される。コンピュータ１６、記憶装置１８には画像データから車両運転者１０の視線方向（又は視線ベクトル）を解析するプログラムや上下方向の視線角度を求めるプログラムの他に、図１の手順を実行するためのプログラム等が記録されている。

図１は、本願発明を実施する方法のフローチャートを示す。図１において、ステップＳ１０では所定時間（例えば、1分〜数分）に渡って、車両運転車の視線ベクトルを複数回計測し、この複数回の視線ベクトルを各々、ｘ方向（水平方向）とｙ方向（上下方向）に分解し、視線ベクトルのｙ方向成分の中央値（ｙ１）を求める。なお、中央値（ｙ１）を求める際に、中央値から大きく外れたデータ（不適合値）は無視してもよい。

ステップＳ１１では、標準運転者の視線ベクトルのｙ方向成分の中央値（Ｙ０）の平均値を記録メモリから読み出す。次いで、読み出した中央値（Ｙ０）の平均値とステップＳ１０で求めた中央値（ｙ１）との偏差（Ｅ）を求める。但し、Ｅ＝ｙ１−Ｙ０である。ここで、標準運転者の視線ベクトルのｙ方向成分の中央値（Ｙ０）は複数（ｎ人）の車両運転者のある時間（例えば、数分）の視線ベクトルのｙ方向成分の中央値（Ｙ１〜Ｙｎ）の平均値と定めてもよい。なお、（ｎ人）は少なくとも５人以上とするのが望ましい。人数が多いほど平均は安定するからである。

ステップＳ１２では、車両運転者の現時点での視線ベクトルを測定（検出）する。
ステップＳ１３では、検出した視線ベクトルをｘ成分とｙ成分に分解し、ステップＳ１４では前のステップで得られたｙ成分にステップＳ１１で求めた偏差（Ｅ）を加算してｙ成分の修正をする。修正されたｙ成分の値をｙ＊とする。ステップＳ１５では、前に得られたｘ成分とｙ＊成分とを合成して修正された視線ベクトルを求める。以下車両運転者の視線ベクトルを継続して測定する場合はステップＳ１２に戻り前述の操作（Ｓ１２〜Ｓ１５）を繰り返す。中断する場合は中断（又は、ＲＥＴＵＲＮ）を実行する。

以上に説明したように、本実施形態に依れば、視線ベクトルの上下方向の成分に対して適正な補正（修正）を行っているので従来に比べてより正確な視線ベクトルが決定（測定）できるという効果が得られる。また、この効果は視線ベクトルを利用している種々の用途、目的にも反映される。

以上、この発明の実施形態、実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。

実施形態の全体の手順を示すフローチャート図である。 実施形態の具体的な構成例を示す。 被険者（Ａ〜Ｅ）が前方を見ていたときの実験結果を示す。 被険者（Ａ〜Ｅ）が前方を注視したときの実験結果を示す。 被険者の中央値を示す。 図３の結果を修正した結果を示す。 図４の結果を修正した結果を示す。

符号の説明

１０ 車両運転者
１１ フロントガラス
１２ 対象物体
１４ カメラ
１５ 信号配線
１６ コンピュータ
１７ モニタ
１８ 磁気デスク

Claims (4)

1. 車両運転者の視線方向を求める方法において、前記運転者の所定時間内の上下方向の視線角度の測定値を求めるステップと、該測定値の中央値を求めるステップと、前記車両運転者の中央値と標準運転者の中央値との差分量を求めるステップと、前記車両運転者の上下方向の視線角度の中央値に該差分量の修正をするステップと、修正された中央値に基づいて該車両運転者の視線ベクトルを決定するステップを含むことを特徴とする車両運転者の視線方向の検出方法。
2. 車両運転者の視線方向を求める装置において、前記運転者の所定時間内の上下方向の視線角度を求める測定装置と、該測定値の中央値を求め、求めた中央値と標準運転者の中央値との差分量を求め、前記車両運転者の上下方向の視線角度の中央値に対して該差分量だけ修正し、修正した中央値に基づいて該車両運転者の視線ベクトルを決定する演算装置とを具備することを特徴とする車両運転者の視線方向の検出装置。
3. 前記運転者の測定値の中央値は不適合値を除いて求めた上下方向の視線角度の中央値であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両運転者の視線方向の検出方法又は同装置。
4. 前記標準運転者の中央値は、複数の車両運転者の上下方向の視線角度の中央値に対する平均値であることを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の車両運転者の視線方向の検出方法又は同装置。
   

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