JP5004099B2 - カーソル移動制御方法及びカーソル移動制御装置 - Google Patents
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対象者Aの撮像時には、制御装置1は、光源3a,3bを交互に点灯させて、それぞれの点灯に同期した顔画像を交互に生成させることによって、明瞳孔画像及び暗瞳孔画像を得る。明瞳孔画像は、光源3aの照射に伴って得られる画像であり、瞳孔部分の輝度が相対的に明るくなっている。これに対し、暗瞳孔画像は、光源3bの照射に伴って得られる画像であり、瞳孔部分の輝度が相対的に暗くなっている。これらの2種類の画像は、2つの光源3a,3bからの照明光の照射に伴う瞳孔からの反射光の強度が異なることに起因して得られる。例えば、フィールド走査を採用するカメラの場合は、光源3a,3bをカメラ2のフィールド信号に同期させて点灯させることで、奇数フィールドと偶数フィールド間で明瞳孔画像と暗瞳孔画像とを分離することができる。そして、制御装置1は、明瞳孔画像と暗瞳孔画像との差分を取った後に瞳孔部分の範囲を判別する。このような差分処理を行うことで、ロバスト性の高い瞳孔の検出を行うことができる。
で表され、各特徴点の位置ベクトルは定数an(n=0,1,2,3)を用いて下記式(2);
で表される。
が成立する。従って、制御装置1は、3つの特徴点P0,P1,P2についての次の連立方程式(4)を解くことにより、位置ベクトルP0,P1,P2を求めることができる。
そして、制御装置1は、特徴点P0,P1,P2の重心、及び特徴点P0,P1,P2を通る平面の法線ベクトルを求める。さらに、制御装置1は、P0,P1と右鼻孔P3を組み合わせた三角形についても、同様の手順によって重心と法線ベクトルとを求めた後、2つの三角形の重心の中間位置を顔位置G(xG,yG,zG)として求め、2つの法線ベクトルの平均を顔方向ベクトルVF=(nx,ny,nz)として求める。また、制御装置1は、この顔方向ベクトルVFのカメラ座標系における水平角αH及び垂直角βVを、下記式(5)及び(6)により算出する。
によって定数kを用いて表されるので、制御装置1は、zF=−Lの条件から顔正面ポイントFの3次元座標を求めることができる。その後、制御装置1は、求めた3次元座標を表示画面4上の2次元座標に変換して、表示画面上4上の顔正面ポイントF1を算出する。
その後、制御装置1は、時間的に連続する2つのフレーム画像間の瞳孔のx軸及びy軸に沿った変位量(ΔPx,ΔPy)に対して変換係数である可変ゲイン(kx,ky)を乗ずることによって、表示画面4上におけるカーソルのx軸及びy軸に沿った移動量(Mx,My)を算出する。具体的には、制御装置1は、変位量(ΔPx,ΔPy)に閾値(Thx,Thy)を設け、それぞれの変位量の絶対値が閾値を超えている場合は、下記式(8)及び(9);
を用いて、移動量(Mx,My)を求める。これに対して、それぞれの変位量の絶対値が閾値を超えていない場合は、対応する移動量Mx,Myを0と設定する。これにより、頭部や目の振動によるカーソルのふらつきを防ぐことができる。
を用いて、可変ゲインkxを計算する(aは正の定数)。つまり、顔正面ポイントの移動方向においてカーソルの座標が顔正面ポイントの座標よりも後に遅れていると判別された場合には、可変ゲインkxを位置誤差Rxに応じて増加させる。
を用いて、可変ゲインkyを計算する(aは正又は負の定数)。
Claims (4)
- 対象者の頭部画像に基づいて、コンピュータの表示画面上のカーソルの移動量を制御するカーソル移動制御方法であって、
前記対象者の左右の瞳孔及び左右の鼻孔のうちの少なくとも3つの組み合わせである特徴部位群の2次元位置を撮像手段によって撮像し、前記特徴部位群の3次元位置を時系列で検出する位置検出ステップと、
前記特徴点部位群の前記3次元位置に基づいて前記対象者の顔方向ベクトルと該顔方向ベクトルに基づいた顔正面ベクトルを算出する顔正面ベクトル算出ステップと、
前記特徴点部位群の少なくとも1つの2次元位置の変位量に対して変換係数を乗ずることによって、前記カーソルの移動量を決定する移動量決定ステップとを備え、
前記移動量決定ステップでは、前記表示画面上の前記カーソルの位置である第1の座標と、前記顔正面ベクトルが示す前記表示画面上の第2の座標との位置関係を算出し、前記位置関係に応じて前記変換係数を変化させる、
ことを特徴とするカーソル移動制御方法。 - 前記移動量決定ステップでは、前記表示画面上での前記第2の座標の移動方向において前記第1の座標が前記第2の座標よりも前方に進んでいると判別された場合には、前記変換係数を減少させ、前記第2の座標の移動方向において前記第1の座標が前記第2の座標よりも後方に遅れている場合には、前記変換係数を増加させる、
ことを特徴とする請求項1記載のカーソル移動制御方法。 - 前記移動量決定ステップでは、前記変換係数が上限値及び下限値を超えないように前記変換係数を調整する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のカーソル移動制御方法。 - 対象者の頭部画像に基づいて、コンピュータの表示画面上のカーソルの移動量を制御するカーソル移動制御装置であって、
前記対象者の左右の瞳孔及び左右の鼻孔のうちの少なくとも3つの組み合わせである特徴部位群の2次元位置を撮像手段によって撮像し、前記特徴部位群の3次元位置を時系列で検出する位置検出手段と、
前記特徴点部位群の前記3次元位置に基づいて前記対象者の顔方向ベクトルと該顔方向ベクトルに基づいた顔正面ベクトルを算出する顔正面ベクトル算出手段と、
前記特徴点部位群の少なくとも1つの2次元位置の変位量に対して変換係数を乗ずることによって、前記カーソルの移動量を決定する移動量決定手段とを備え、
前記移動量決定手段は、前記表示画面上の前記カーソルの位置である第1の座標と、前記顔正面ベクトルが示す前記表示画面上の第2の座標との位置関係を算出し、前記位置関係に応じて前記変換係数を変化させる、
ことを特徴とするカーソル移動制御装置。
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