JP6024639B2 - 視線位置検出装置、および視線位置検出方法 - Google Patents
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Description
また、前方画像だけでなく、走行中の運転者の視線の位置を検出して記憶しておくことで、事故が発生した原因などをより詳細に特定可能とすることを狙った技術も提案されている(特許文献2)。
このため、車両進行方向前方を撮影した前方画像と、運転者の視線の位置とを単に記憶しておくだけでは、事故発生の瞬間に、あるいは事故発生前の特定のタイミングで、運転者が実際に見ていた位置を正確に特定することが困難なためである。
こうすれば、運転者の顔画像と、その顔画像を撮影した時に運転者の顔面が存在する位置(あるいは大まかには同じ位置)で撮影された前方画像とを用いて、運転者の視線の位置を決定することができる。このため、車両の走行時に運転者が見ていた位置を正確に特定することが可能となる。
こうすれば、顔画像を記憶しておく必要が無くなるので、記憶容量を節約することができる。また、視線の位置を直ちに確認することが可能となる。
こうすれば、大まかには運転者の正面に車載カメラを搭載して撮影したような前方画像を得ることができるので、車両の走行時に運転者が見ていた位置を正確に特定することが可能となる。また、運転者の正面には車載カメラを搭載する必要が無くなるので、車載カメラが運転者の視界を妨げて運転の邪魔になることも回避できる。
こうすれば、大まかには運転者の目の高さの位置から撮影したような前方画像を得ることができるので、車両の走行時に運転者が見ていた位置を正確に特定することが可能となる。
こうすれば、運転者の目の高さの位置から撮影したような前方画像を得ることができるので、車両の走行時に運転者が見ていた位置をより正確に特定することが可能となる。
すなわち、車載カメラで前方画像を撮影してから、所要時間の経過後に撮影された顔画像、あるいは所要時間後に近いタイミングで撮影された顔画像を選択する。そして、前方画像上での運転者の視線の位置を、選択した顔画像を解析することによって検出する。
こうすれば、車載カメラで撮影した前方画像と、その時の車載カメラの位置での運転者の顔面を撮影した顔画像とを用いて、運転者の視線の位置を決定することができる。このため、車両の走行時に運転者が見ていた位置を正確に特定することが可能となる。
すなわち、車載カメラで前方画像を撮影してから、所要時間の経過後に顔画像を撮影する。そして、その顔画像を解析することによって、前方画像上での運転者の視線の位置を検出する。
このようにしても、車載カメラで撮影した前方画像と、その時の車載カメラの位置での運転者の顔面を撮影した顔画像とを用いて、運転者の視線の位置を決定することができる。このため、車両の走行時に運転者が見ていた位置を正確に特定することが可能となる。
こうすれば、車両の走行中に顔画像の解析などの処理をする必要がなく、走行終了後に必要に応じて処理すればよいので、処理負担を抑制することが可能となる。
A.装置構成 :
図1には、本実施例の視線位置検出装置10を搭載した車両1の大まかな構成が示されている。図示されるように本実施例の視線位置検出装置10は、車両1のダッシュボード2内に搭載されており、車両1の進行方向前方の画像を撮影する車載カメラ3や、車両1の運転者6の顔面の画像(顔画像)を撮影する車室内カメラ4や、図示しない車輪に搭載されて車両1の走行速度を検出する車速センサー5などに接続されている。
このうちの視線位置検出装置10は、主にマイクロコンピューターを用いて構成されている。また、車室内カメラ4は、近赤外光を放射する近赤外LEDを内蔵しており、運転者6の顔面に近赤外光を照射することによって近赤外光での顔画像を撮影する。これに対して、車載カメラ3は、可視光を用いて前方画像を撮影する。
尚、これら5つの「部」は、視線位置検出装置10を、主に機能に着目して便宜的に分類した抽象的な概念である。これら5つの「部」の実体は、視線位置検出装置10を構成する各種の機器や、電子部品、コンピューター、コンピュータープログラム、あるいはそれらの組合せなどによって構成することができる。
顔画像撮影部13は、車室内カメラ4と接続されており、所定周期(例えば30Hz)あるいは指定されたタイミングで車室内カメラ4を駆動して、運転者6の顔面の画像を撮影し、車室内カメラ4で撮影された顔画像を取得する。
走行速度検出部14は、車速センサー5と接続されており、指定されたタイミングで車速センサー5から車両1の走行速度を取得する。
尚、運転者6の顔画像から視線の位置を検出する方法には、周知の種々の方法を用いることができる。例えば、顔画像から目の位置と瞳の位置とを検出し、更に、目の位置と瞳の位置との関係から視線の方向を検出する。そして、目の位置と視線の方向とに基づいて視線の位置を検出することができる。あるいは、運転者6の目の位置についてはアイボックス6aの中心の位置で代用することとして、視線の方向を検出することによって、簡易的に視線の位置を検出することも可能である。
本実施例では、視線位置解析部15が本発明における「視線方向検出部」および「視線位置決定部」に対応する。
尚、記憶部16は、本発明における「視線位置記憶部」に対応する。
しかし、2つの画像を比較すれば明らかなように、図3(b)に示した車載カメラ3の画像の方が、図3(a)に示した画像よりも、画像中の対象物が少しだけ大きく写っている。これは、車載カメラ3の搭載位置が、運転者6のアイボックス6aの位置よりも距離Lだけ前方にあることによる。
しかし実際には、車載カメラ3は運転者6の目の位置よりも前方に搭載されており、このため車載カメラ3は、運転者6の目の位置に搭載された場合よりも狭い範囲を撮影する。従って、実際に車載カメラ3が撮影した前方画像に、顔画像から求めた視線Aの位置を重ねても、図3(b)に例示したように、視線Aの位置は前方画像上の信号機の位置から離れた位置に来る。
このように、車両1の走行中に撮影した顔画像を解析して、得られた視線の位置を、車載カメラ3で撮影した前方画像に重ねただけでは、実際に運転者6が見ている位置を正確に特定することは難しい。そこで、本実施例の視線位置検出装置10では、次のような方法で、運転者6の視線の位置を特定する。
図4には、第1実施例の視線位置検出装置10が運転者6の視線の位置を検出する視線位置検出処理のフローチャートが示されている。この処理は、視線位置検出装置10の視線位置解析部15によって主に実行される。
これに対して、撮影周期時間に達したと判断した場合は(S102:yes)、車載カメラ3を駆動して前方画像を撮影すると共に、車室内カメラ4を駆動して運転者6の顔画像を撮影した後、前方画像については記憶部16に記憶する(S104)。
車載カメラ3は、運転者6の顔面よりも距離Lだけ前方に搭載されているから(図1参照)、所要時間Tは、距離Lを走行速度Vで除算することによって算出することができる。図4のS108では、このようにして、走行速度に対応する所要時間を算出する。
尚、所要時間を算出する処理は視線位置解析部15で行われていることから、本実施例の視線位置解析部15は本発明における「所要時間推測部」に対応する。
もちろん、所要時間が撮影周期時間の整数倍になるとは限らないが、この場合は、所要時間を撮影周期時間で除算した値を四捨五入することによって、何周期前の画像を読み出すかを決定することができる。あるいは、所要時間を撮影周期時間で除算した値を切り上げ、もしくは切り捨てることによって、何周期前の画像を読み出すかを決定することとしてもよい。
尚、所要時間前に撮影された前方画像を選択して読み出す処理は視線位置解析部15で行われていることから、本実施例の視線位置解析部15は本発明における「前方画像選択部」に対応する。
これに対して、運転終了と判断した場合は(S116:yes)、第1実施例の視線位置検出処理を終了する。
一方、車室内カメラ4が撮影した顔画像は視線位置解析部15で解析されて、運転者6の視線の方向(および運転者6の目の位置)が検出される。また、視線位置解析部15は、車速センサー5で検出された走行速度に基づいて、記憶部16に記憶されている複数の前方画像の中から1の前方画像を選択する。そして、その前方画像に対して、顔面画像から検出した視線の方向に基づいて視線の位置を書き込んでいく。
こうすれば、顔画像を撮影した時に運転者6の顔面が存在していた位置と、近い位置から撮影した前方画像に対して視線の位置を決定することができる。このため、図3を用いて前述したような問題が生じることが無く、運転者が実際に見ていた位置を正確に特定することが可能となる。
しかし、前述したように、走行速度に対応する所要時間は、運転者6の目の位置から車載カメラ3の搭載位置までの距離Lを、車両1の走行速度で除算して得られる時間であり、その短い時間の間で対象物が移動する距離はそれほど大きなものではない。このため、顔画像を撮影したタイミングよりも、所要時間だけ前に撮影した前方画像を用いることによる影響は、事実上、無視することが可能である。
上述した第1実施例では、車室内カメラ4が顔画像を撮影すると、そのタイミングから所要時間だけ前に撮影されていた前方画像を選択し、その前方画像上で視線の位置を検出した。しかし、車載カメラ3が前方画像を撮影すると、そのタイミングから所要時間の経過後に撮影される顔画像を用いて、前方画像上での視線の位置を検出するようにしてもよい。以下では、このような第2実施例の視線位置検出装置10について説明する。
もっとも、第2実施例の「所要時間」も第1実施例の「所要時間」と同様に、距離Lを走行速度Vで除算することによって算出することができる。図6のS206では、このようにして、走行速度に対応する所要時間を算出する。
このように第2実施例の画像撮影処理では、前方画像および顔画像を所定周期で撮影すると、顔画像についてはそのまま記憶部16に記憶し、前方画像については、その時の走行速度に応じた所要時間を関連付けた状態で記憶部16に記憶する。
これに対して、運転終了と判断した場合は(S210:yes)、第2実施例の画像撮影処理を終了する。
図7には、第2実施例の視線位置解析部15が、運転者6の視線の位置を検出するために実行する視線位置検出処理のフローチャートが示されている。尚、第2実施例の視線位置検出処理(S250)は、車両1の運転が終了した後に開始しても良いし、車両1の運転中に(従って、図6の画像撮影処理と並行して)実行されるようにしても良い。車両1の運転が終了してから視線位置検出処理を開始する場合は、全ての前方画像および顔画像が記憶部16に記憶された状態で、この視線位置検出処理が実行される。これに対して、車両1の運転中に視線位置検出処理を開始する場合は、記憶部16に前方画像および顔画像が記憶される処理と並行して、図7の視線位置検出処理が実行されることになる。
顔画像は前方画像と同様に撮影周期時間毎に撮影されているから、前方画像に関連付けられた所要時間が分かれば、その前方画像が撮影されてから所要時間後に撮影された顔画像を直ちに特定することができる。視線位置解析部15は、こうして前方画像に対応する顔画像を選択して記憶部16から読み出す。
もちろん第2実施例においても、前述した第1実施例と同様に、所要時間が撮影周期時間の整数倍になるとは限らないが、この場合は、所要時間を撮影周期時間で除算した値を四捨五入、切り上げ、あるいは切り捨てすればよい。
尚、前方画像の所要時間後に撮影された顔画像を選択して読み出す処理は視線位置解析部15で行われていることから、本実施例の視線位置解析部15は本発明における「顔画像選択部」に対応する。
これに対して、全ての前方画像についての処理が終了したと判断した場合は(S264:yes)、第2実施例の視線位置検出処理を終了する。
続いて、視線位置解析部15は、読み出した顔画像を解析して視線位置を検出した後、検出した視線位置を、対象とする前方画像に書き込んで記憶する。このような処理を、記憶部16に記憶されている前方画像に対して順次行うことで、それら前方画像に視線位置を書き込むことができる。
しかし、前述したように、走行速度に対応する所要時間は、運転者6の目の位置から車載カメラ3の搭載位置までの距離Lを、車両1の走行速度で除算して得られる時間であり、その短い時間の間で対象物が移動する距離はそれほど大きなものではない。このため、顔画像を撮影したタイミングと、前方画像を撮影したタイミングとが所要時間だけずれていることによる影響は、事実上、無視することができる。
上述した第1実施例および第2実施例では、車載カメラ3および車室内カメラ4は、どちらも一定周期で前方画像および顔画像を撮影しているものとして説明した。そして、第1実施例では、顔画像を撮影したタイミングを基準として所要時間だけ前に撮影された前方画像を選択し、第2実施例では、前方画像を撮影したタイミングを基準として所要時間だけ後に撮影された顔画像を選択して、視線の位置を検出するものとして説明した。
しかし、車室内カメラ4が顔画像を撮影するタイミングを、車載カメラ3が前方画像を撮影したタイミングに連動させることとして、車載カメラ3が前方画像を撮影してから所要時間が経過したタイミングで、車室内カメラ4で顔画像を撮影するようにしても良い。以下では、このような第3実施例の視線位置検出装置10について説明する。
その結果、撮影周期時間に達していない場合は(S302:no)、同じ判断を繰り返すことによって待機状態となるが、撮影周期時間に達したと判断した場合は(S302:yes)、車載カメラ3を用いて前方画像を撮影して、記憶部16に記憶する(S304)。
このことから、顔画像の撮影タイミングを設定するに際しては、何れの前方画像に対応して設定された撮影タイミングであるかを識別可能なように、撮影タイミングは前方画像に関連付けられた状態で設定される。
これに対して、運転終了と判断した場合は(S310:yes)、第3実施例の前方画像撮影処理を終了する。
そして、撮影した顔画像を解析することによって、運転者6の視線の方向を検出する(S356)。尚、運転者6の目の位置については、顔画像から検出しても良いし、アイボックス6aの中心に相当する所定の位置にあるものとしてもよい。
これに対して、運転終了と判断した場合は(S364:yes)、第3実施例の視線位置検出処理を終了する。
上述した各種実施例には、幾つかの変形例を考えることができる。以下では、これらの変形例について簡単に説明する。
そして、図13に示すように前方画像撮影部12は、車載カメラ3L,3Rを用いてそれぞれの前方画像を撮影して、それらの前方画像を1枚の前方画像に合成する。
このことから、車載カメラ3Lで撮影した前方画像上での対象物の位置と、車載カメラ3Rで撮影した前方画像上での対象物の位置とに基づいて、アイボックス6aの位置から撮影した前方画像上での対象物の位置を推定することができる。そして、このようにすれば、車載カメラ3Lで撮影した前方画像と、車載カメラ3Rで撮影した前方画像とを用いて、アイボックス6aの位置で撮影したような前方画像を合成することができる。
こうして合成した前方画像に対して、車室内カメラ4で撮影した顔画像を用いて視線の位置を検出しても良い。
そこで、前方画像撮影部12は、車載カメラ3L,3Rと、アイボックス6aの中心との高さの差に相当する画素数だけ、前方画像上での対象物の位置を下方に移動させることとしてもよい。こうすれば、車載カメラ3L,3Rで撮影された前方画像を、アイボックス6aの中心位置から撮影した前方画像に変換することができる。
尚、変形例の前方画像撮影部12は、本発明における「前方画像合成部」に対応する。
尚、この場合の変形例の前方画像撮影部12は、本発明における「画像変換部」に対応する。
こうすれば、車載カメラ3Lによる前方画像と、車載カメラ3Rによる前方画像を合成することによって、運転者6の目の位置から撮影した前方画像を合成することが可能となる。
4…車室内カメラ、 5…車速センサー、 6…運転者、
6a…アイボックス、 10…視線位置検出装置、 12…前方画像撮影部、
13…顔画像撮影部、 14…走行速度検出部、 15…視線位置解析部、
16…記憶部。
Claims (10)
- 車載カメラを用いて車両の進行方向を撮影した前方画像と、車室内カメラを用いて運転者の顔面を撮影した顔画像とを解析することにより、該運転者の視線の位置を検出する視線位置検出装置であって、
前記車載カメラを駆動することによって、所定の時間間隔で前記前方画像を撮影する前方画像撮影部と、
前記車室内カメラを駆動することによって、前記所定の時間間隔で前記顔画像を撮影する顔画像撮影部と、
前記車両の走行速度を検出する走行速度検出部と、
前記車載カメラが通過した位置に前記車両の進行に伴って前記運転者の顔面が到るまでに要する所要時間を、前記走行速度に基づいて推測する所要時間推測部と、
前記所定の時間間隔で撮影された前記顔画像について、前記所要時間の経過前に対応する前記前方画像を、該顔画像に対応する前方画像として選択する前方画像選択部と、
前記顔画像を解析することによって、前記運転者の視線の方向を検出する視線方向検出部と、
前記視線の方向が検出された前記顔画像に対応する前記前方画像上での前記運転者の視線の位置を、該検出された視線の方向に基づいて決定する視線位置決定部と
を備える視線位置検出装置。 - 請求項1に記載の視線位置検出装置であって、
前記前方画像上で決定された前記視線の位置を記憶する視線位置記憶部を備える視線位置検出装置。 - 請求項1または請求項2に記載の視線位置検出装置であって、
前記車載カメラは、前記車両の少なくとも幅方向に位置を異ならせて複数箇所に設けられており、
前記前方画像撮影部は、複数箇所に設けられた前記車載カメラを駆動することによって前記前方画像を撮影しており、
前記複数箇所で撮影された前記前方画像を1つの前記前方画像に合成する前方画像合成部を備え、
前記視線位置決定部は、前記合成された前記前方画像上で前記運転者の視線の位置を決定する
視線位置検出装置。 - 請求項1ないし請求項3の何れか一項に記載の視線位置検出装置であって、
前記車両内で前記車載カメラが搭載された高さ位置を原点とする座標から、前記運転者の目の高さ位置を原点とする座標に座標変換することにより、前記前方画像を、前記運転者の目の位置から見た画像に変換する画像変換部を備え、
前記視線位置決定部は、前記画像変換部によって座標変換された前記前方画像上で、前記運転者の視線の位置を決定する
視線位置検出装置。 - 請求項4に記載の視線位置検出装置であって、
前記視線方向検出部は、前記顔画像を解析することによって、前記運転者の視線の方向に加えて、少なくとも高さ方向への前記運転者の目の位置を検出しており、
前記画像変換部は、前記検出された目の位置に基づいて前記座標変換する
視線位置検出装置。 - 車載カメラを用いて車両の進行方向を撮影した前方画像と、車室内カメラを用いて運転者の顔面を撮影した顔画像とを解析することにより、該運転者の視線の位置を検出する視線位置検出装置であって、
前記車載カメラを駆動することによって、所定の時間間隔で前記前方画像を撮影する前方画像撮影部と、
前記車室内カメラを駆動することによって、前記所定の時間間隔で前記顔画像を撮影する顔画像撮影部と、
前記車両の走行速度を検出する走行速度検出部と、
前記車載カメラが通過した位置に前記車両の進行に伴って前記運転者の顔面が到るまでに要する所要時間を、前記走行速度に基づいて推測する所要時間推測部と、
前記所定の時間間隔で撮影された前記前方画像について、前記所要時間の経過後に対応する前記顔画像を、該前方画像に対応する顔画像として選択する顔画像選択部と、
前記選択された顔画像を解析することによって、前記運転者の視線の方向を検出する視線方向検出部と、
前記視線の方向が検出された前記顔画像に対応する前記前方画像上での前記運転者の視線の位置を、該検出された視線の方向に基づいて決定する視線位置決定部と
を備える視線位置検出装置。 - 車載カメラを用いて車両の進行方向を撮影した前方画像と、車室内カメラを用いて運転者の顔面を撮影した顔画像とを解析することにより、該運転者の視線の位置を検出する視線位置検出装置であって、
前記車載カメラを駆動することによって、所定の時間間隔で前記前方画像を撮影する前方画像撮影部と、
前記車両の走行速度を検出する走行速度検出部と、
前記車載カメラが通過した位置に前記車両の進行に伴って前記運転者の顔面が到るまでに要する所要時間を、前記走行速度に基づいて推測する所要時間推測部と、
前記前方画像を撮影してから前記所要時間が経過する度に前記車室内カメラを駆動することによって、該前方画像に対応する前記顔画像を撮影する顔画像撮影部と、
前記顔画像を解析することによって、前記運転者の視線の方向を検出する視線方向検出部と、
前記視線の方向が検出された前記顔画像に対応する前記前方画像上での前記運転者の視線の位置を、該検出された視線の方向に基づいて決定する視線位置決定部と
を備える視線位置検出装置。 - 車載カメラを用いて車両の進行方向を撮影した前方画像と、車室内カメラを用いて運転者の顔面を撮影した顔画像とを解析することにより、該運転者の視線の位置を検出する視線位置検出方法であって、
前記車載カメラを駆動することによって、所定の時間間隔で前記前方画像を撮影する工程と、
前記車室内カメラを駆動することによって、前記所定の時間間隔で前記顔画像を撮影する工程と、
前記車両の走行速度を検出する工程と、
前記車載カメラが通過した位置に前記車両の進行に伴って前記運転者の顔面が到るまでに要する所要時間を、前記走行速度に基づいて推測する工程と、
前記所定の時間間隔で撮影された前記顔画像について、前記所要時間の経過前に対応する前記前方画像を、該顔画像に対応する前方画像として選択する工程と、
前記顔画像を解析することによって、前記運転者の視線の方向を検出する工程と、
前記視線の方向が検出された前記顔画像に対応する前記前方画像上での前記運転者の視線の位置を、該検出された視線の方向に基づいて決定する工程と
を備える視線位置検出方法。 - 車載カメラを用いて車両の進行方向を撮影した前方画像と、車室内カメラを用いて運転者の顔面を撮影した顔画像とを解析することにより、該運転者の視線の位置を検出する視線位置検出方法であって、
前記車載カメラを駆動することによって、所定の時間間隔で前記前方画像を撮影する工程と、
前記車室内カメラを駆動することによって、前記所定の時間間隔で前記顔画像を撮影する工程と、
前記車両の走行速度を検出する工程と、
前記車載カメラが通過した位置に前記車両の進行に伴って前記運転者の顔面が到るまでに要する所要時間を、前記走行速度に基づいて推測する工程と、
前記所定の時間間隔で撮影された前記前方画像について、前記所要時間の経過後に対応する前記顔画像を、該前方画像に対応する顔画像として選択する工程と、
前記選択された顔画像を解析することによって、前記運転者の視線の方向を検出する工程と、
前記視線の方向が検出された前記顔画像に対応する前記前方画像上での前記運転者の視線の位置を、該検出された視線の方向に基づいて決定する工程と
を備える視線位置検出方法。 - 車載カメラを用いて車両の進行方向を撮影した前方画像と、車室内カメラを用いて運転者の顔面を撮影した顔画像とを解析することにより、該運転者の視線の位置を検出する視線位置検出方法であって、
前記車載カメラを駆動することによって、所定の時間間隔で前記前方画像を撮影する工程と、
前記車両の走行速度を検出する工程と、
前記車載カメラが通過した位置に前記車両の進行に伴って前記運転者の顔面が到るまでに要する所要時間を、前記走行速度に基づいて推測する工程と、
前記前方画像を撮影してから前記所要時間が経過する度に前記車室内カメラを駆動することによって、該前方画像に対応する前記顔画像を撮影する工程と、
前記顔画像を解析することによって、前記運転者の視線の方向を検出する工程と、
前記視線の方向が検出された前記顔画像に対応する前記前方画像上での前記運転者の視線の位置を、該検出された視線の方向に基づいて決定する工程と
を備える視線位置検出方法。
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