JP6613865B2 - 読書範囲検出装置、読書範囲検出方法及び読書範囲検出用コンピュータプログラム - Google Patents
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Description
この読書範囲検出装置は、画面に表示された文書をユーザが読むときの視線の移動パターンの特性に基づいて、明にキャリブレーションのための操作をユーザにさせることなくキャリブレーションを実行して、その文書においてユーザが読んだ範囲を検出する。
図1は、人の視覚における、視軸からの距離に応じた見え方の変化を表す模式図である。図1に示したイメージ101は、人が一行のテキスト100の中心に視線を固定した状態で人が知覚できるイメージを表す。一般に、人の視覚では、網膜の中心窩に相当する中心視覚において最も解像度が高く、中心窩から離れるにつれて解像度は急激に低下する。そして中心視覚は、約1〜2°程度しかない。そのため、視線が固定された状態では、イメージ101に示されるように、人は、一般に、視線が固定された位置102を中心とする4〜5文字程度しかはっきりと視認することができない。一方、人が文書を読む際、文書を理解するのに要する解像度は高く、一般に、中心視覚が用いられる。そこで、画面に表示された文書を人が読むとき、人は目を移動させる。その移動には、眼を特定の目標に固定させた固視(fixations)と、眼を素早く直線的に移動させる微動(saccades)とが含まれる。文書が複数の行を含む場合、各行について、人は、固視と、主として文書の読むべき方向(以下、前方方向と呼ぶ)への微動(ただし、読むべき方向と逆方向(以下、後退方向と呼ぶ)への微動も一般的に行われる)とを連続して行うことでその行を読む。また、文書を読む際に観察される代表的な視線の移動パターンでは、読む行が切り替えられる際に、画面上での視線位置が後退方向へ大きく移動する。なお、そのような、読む行の切替に相当する、視線位置の後退方向への大きな移動の軌跡(第1の軌跡)を、以下では、戻りスイープ(return sweeps)と呼ぶ。
なお、ユーザインターフェース2は、液晶ディスプレイといった表示装置と、キーパッドなどの複数の操作スイッチを有していてもよい。
例えば、視線検出デバイス6は、赤外発光ダイオードと、CCDあるいはC-MOSといった赤外線に感度を持つイメージセンサとを有する。そして視線検出デバイス6は、測定データとして、ユーザの眼の瞳孔と、赤外発光ダイオードから発した光が角膜で反射された角膜反射像(以下、プルキンエ像と呼ぶ)とが表された画像をイメージセンサにより生成する。
また制御部4は、読書範囲検出装置としても機能する。制御部4は、ユーザインターフェース2の画面に文書が表示されている間、読書範囲検出処理を実行する。
制御部4が有するこれらの各部は、制御部4が有するプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。また制御部4が有するこれらの各部は、それぞれ、制御部4が有するプロセッサとは別個の回路として形成されてもよい。あるいは制御部4が有するこれらの各部は、その各部に対応する回路が集積された一つまたは複数の集積回路として、制御部4が有するプロセッサとは別個に携帯端末1に実装されてもよい。
眼に相当する画素の輝度は、眼の周囲に相当する画素の輝度と大きく異なる。そこで視線位置検出部11は、画像内の各画素に対して、例えば、Sobelフィルタを用いて垂直方向の近傍画素間差分演算を行って垂直方向に輝度が変化するエッジ画素を検出する。そして視線位置検出部11は、例えば、エッジ画素が略水平方向に眼の大きさに相当する所定数以上連結された2本のエッジ線で囲まれた領域を眼の領域とする。
あるいは、視線位置検出部11は、画像上の眼の像を表すテンプレートと、画像とのテンプレートマッチングにより、画像内でテンプレートに最も一致する領域を検出し、その検出した領域を眼の領域としてもよい。
視線位置検出部11は、瞳孔領域に含まれる各画素の水平方向座標値の平均値及び垂直方向座標値の平均値を、瞳孔領域の重心の座標として算出する。
なお、視線位置検出部11は、画像上で瞳孔が写っている領域を検出する他の様々な方法の何れかを用いて、瞳孔が写っている領域を検出してもよい。同様に、視線位置検出部11は、画像上でプルキンエ像が写っている領域を検出する他の様々な方法の何れかを用いて、視線検出デバイス6の光源のプルキンエ像が写っている領域を検出してもよい。
本実施形態では、視線位置検出部11は、プルキンエ像の重心を基準とする瞳孔重心の相対的な位置を、例えば、瞳孔重心の水平方向座標及び垂直方向座標からプルキンエ像の重心の水平方向座標及び垂直方向座標を減算することにより求める。そして視線位置検出部11は、瞳孔重心の相対的な位置とユーザの視線方向との関係を表す参照テーブルを参照することにより、ユーザの視線方向を特定する。
そして制御部4は、文書全体での行数に対する、ユーザが読んだ行数の合計の比を、文書全体に対する既読割合として算出する。
先頭位置取得部16は、文書中での先頭位置を表す情報をメモリ3に保存する。
(付記1)
互いに異なるタイミングにおいて視線検出デバイスにより生成されたユーザの文書を表示した画面に対する視線方向を表すデータから得た、前記画面上のユーザの視線位置の複数の測定点から、読む行の切替に相当する一連の前記測定点の組であるユーザの視線の第1の軌跡を、前記画面上で2か所以上検出する第1の軌跡検出部と、
隣接する二つの前記第1の軌跡の間に取得された前記測定点に基づいて、ユーザが一つの行を読む際のユーザの視線の第2の軌跡を検出する第2の軌跡検出部と、
を有する読書範囲検出装置。
(付記2)
前記文書に含まれるテキストの行数に対する、前記第1の軌跡の数及び前記第2の軌跡の数の少なくとも一方の比に基づいて、ユーザが前記文書を読んだ割合を判定する既読割合判定部をさらに有する、付記1に記載の読書範囲検出装置。
(付記3)
前記検出された第2の軌跡のそれぞれに基づいて、前記複数の測定点の分布が前記画面上の前記文書のうちのユーザが読んだ範囲と一致するように前記複数の測定点の位置を補正する位置補正パラメータを算出する位置補正パラメータ算出部をさらに有する、付記1に記載の読書範囲検出装置。
(付記4)
前記位置補正パラメータ算出部は、前記検出された第2の軌跡のそれぞれについて、前記複数の測定点のうちの当該第2の軌跡に対応する測定点を直線近似して得られた線の前記テキストの行に対する傾き角を算出し、前記検出された第2の軌跡のそれぞれの前記傾き角の平均値を、前記位置補正パラメータのうちの回転量を規定する回転パラメータとして算出する、付記3に記載の読書範囲検出装置。
(付記5)
前記位置補正パラメータ算出部は、前記複数の測定点の第1の重心と、前記画面上の前記文書の第2の重心との差を、前記位置補正パラメータのうちの平行移動量を規定する平行移動パラメータとして算出する、付記3または4に記載の読書範囲検出装置。
(付記6)
前記位置補正パラメータ算出部は、前記平行移動パラメータを用いて前記第1の重心と前記第2の重心とが一致するように前記複数の測定点のそれぞれを平行移動し、平行移動後の前記第1の重心を回転中心として、前記回転パラメータを用いて前記傾き角の平均値の逆向きに前記複数の測定点を回転させる、付記5に記載の読書範囲検出装置。
(付記7)
前記位置補正パラメータ算出部は、前記テキストの行に沿った方向における、前記平行移動及び前記回転後の前記複数の測定点の分布の幅と、前記画面上の前記文書の幅とが一致するように、前記テキストの行に沿った方向に沿って前記複数の測定点を移動させる、付記6に記載の読書範囲検出装置。
(付記8)
前記文書に含まれるテキストの行数に対する、前記第1の軌跡の数及び前記第2の軌跡の数の少なくとも一方の比に基づいて、ユーザが前記文書を読んだ割合を判定する既読割合判定部をさらに有し、
前記位置補正パラメータ算出部は、前記割合に基づいてユーザが前記画面上の前記文書を全て読んだと判断した場合に前記位置補正パラメータを算出する、付記3〜7の何れかに記載の読書範囲検出装置。
(付記9)
前記画面上の前記文書のうち、ユーザが読み始める先頭の位置を取得する先頭位置取得部をさらに有し、
前記位置補正パラメータ算出部は、前記先頭の位置が取得されてから前記位置補正パラメータを算出する、付記3〜7の何れかに記載の読書範囲検出装置。
(付記10)
前記画面上の前記文書のうち、ユーザが読み始める先頭の位置を取得する先頭位置取得部と、
前記先頭の位置と、前記第1の軌跡の数及び前記第2の軌跡の数の少なくとも一方に基づいて、前記文書中で前記ユーザが読み終えた既読範囲を特定し、前記画面において前記既読範囲と前記文書中で前記ユーザが読んでいない未読範囲とが識別されるよう前記画面上に前記文書を表示させる表示制御部とをさらに有する、付記1〜8の何れかに記載の読書範囲検出装置。
(付記11)
前記第1の軌跡検出部は、前記複数の測定点のうち、前記文書を読むべき方向と逆向きに移動する、連続する測定点の組のうち、当該連続する測定点の組における視線位置の移動量が、前記画面上における、テキストの行に沿った前記文書の幅に応じて定まる所定値以上となる場合、当該連続する測定点の組を前記第1の軌跡の候補として検出し、前記第1の軌跡の候補のそれぞれの長さの差または比が所定値以下となる場合に、前記第1の軌跡の候補のそれぞれを前記第1の軌跡とする、付記1〜10の何れかに記載の読書範囲検出装置。
(付記12)
前記第1の軌跡検出部は、前記複数の測定点のうち、前記文書を読むべき方向と逆向きに移動する、連続する測定点の組を前記第1の軌跡の候補として検出し、前記第1の軌跡と前記文書を読むべき方向と逆向きの眼の微動とを識別する識別器を用いて、前記第1の軌跡の候補のそれぞれが前記第1の軌跡か否かを判定する、付記1〜10の何れかに記載の読書範囲検出装置。
(付記13)
前記第2の軌跡検出部は、隣接する二つの前記第1の軌跡の組ごとに、当該組の間に取得された、連続する二つの前記測定点の組間の視線位置の移動量及び移動方向に基づいて前記文書を読むべき方向の眼の微動を検出し、検出された眼の微動の数に基づいて当該組の間に前記第2の軌跡が有るか否かを判定する、付記1〜12の何れかに記載の読書範囲検出装置。
(付記14)
前記第2の軌跡検出部は、隣接する二つの前記第1の軌跡の組ごとに、当該組の間に取得された、連続する二つの前記測定点の組間の視線位置の移動量及び移動方向に基づいて前記文書を読むべき方向の眼の微動と固視とを検出し、検出された前記眼の微動の数及び前記固視の数に基づいて当該組の間に前記第2の軌跡が有るか否かを判定する、付記1〜12の何れかに記載の読書範囲検出装置。
(付記15)
前記第2の軌跡検出部は、隣接する二つの前記第1の軌跡の組ごとに、当該組の間に取得された、連続する二つの前記測定点の組間の視線位置の移動量及び移動方向に基づいて前記文書を読むべき方向の眼の微動と固視とを検出し、前記文書を読むべき方向の眼の微動と固視のパターンに応じて前記第2の軌跡か否かを識別する識別器を用いて、検出された前記微動及び前記固視が前記第2の軌跡か否かを判定する、付記1〜12の何れかに記載の読書範囲検出装置。
(付記16)
互いに異なるタイミングにおいて視線検出デバイスにより生成されたユーザの文書を表示した画面に対する視線方向を表すデータから得た、前記画面上のユーザの視線位置の複数の測定点から、読む行の切替に相当する一連の前記測定点の組であるユーザの視線の第1の軌跡を、前記画面上で2か所以上検出し、
隣接する二つの前記第1の軌跡の組の間に取得された前記測定点に基づいて、ユーザが一つの行を読む際のユーザの視線の第2の軌跡を検出する、
ことを含む読書範囲検出方法。
(付記17)
互いに異なるタイミングにおいて視線検出デバイスにより生成されたユーザの文書を表示した画面に対する視線方向を表すデータから得た、前記画面上のユーザの視線位置の複数の測定点から、読む行の切替に相当する一連の前記測定点の組であるユーザの視線の第1の軌跡を、前記画面上で2か所以上検出し、
隣接する二つの前記第1の軌跡の組の間に取得された前記測定点に基づいて、ユーザが一つの行を読む際のユーザの視線の第2の軌跡を検出する、
ことをコンピュータに実行させるための読書範囲検出用コンピュータプログラム。
2 ユーザインターフェース
2a 画面
3 メモリ
4 制御部
5 筺体
6 視線検出デバイス
10 表示制御部
11 視線位置検出部
12 戻りスイープ検出部(第1の軌跡検出部)
13 注視ライン検出部(第2の軌跡検出部)
14 既読割合判定部
15 位置補正パラメータ算出部
16 先頭位置取得部
Claims (9)
- 互いに異なるタイミングにおいて視線検出デバイスにより生成されたユーザの文書を表示した画面に対する視線方向を表すデータから得た、前記画面上のユーザの視線位置の複数の測定点から、読む行の切替に相当する一連の前記測定点の組であるユーザの視線の第1の軌跡を、前記画面上で2か所以上検出する第1の軌跡検出部と、
隣接する二つの前記第1の軌跡の間に取得された前記測定点に基づいて、ユーザが一つの行を読む際のユーザの視線の第2の軌跡を検出する第2の軌跡検出部と、
を有し、
前記第1の軌跡検出部は、前記複数の測定点のうち、前記文書を読むべき方向と逆向きに移動する、連続する測定点の組のうち、当該連続する測定点の組における視線位置の移動量が、前記画面上における、テキストの行に沿った前記文書の幅に応じて定まる所定値以上となる場合、当該連続する測定点の組を前記第1の軌跡の候補として検出し、前記第1の軌跡の候補のそれぞれの長さの差または比が所定値以下となる場合に、前記第1の軌跡の候補のそれぞれを前記第1の軌跡とする、読書範囲検出装置。 - 互いに異なるタイミングにおいて視線検出デバイスにより生成されたユーザの文書を表示した画面に対する視線方向を表すデータから得た、前記画面上のユーザの視線位置の複数の測定点から、読む行の切替に相当する一連の前記測定点の組であるユーザの視線の第1の軌跡を、前記画面上で2か所以上検出する第1の軌跡検出部と、
隣接する二つの前記第1の軌跡の間に取得された前記測定点に基づいて、ユーザが一つの行を読む際のユーザの視線の第2の軌跡を検出する第2の軌跡検出部と、
を有し、
前記第2の軌跡検出部は、隣接する二つの前記第1の軌跡の組ごとに、当該組の間に取得された、連続する二つの前記測定点の組間の視線位置の移動量及び移動方向に基づいて前記文書を読むべき方向の眼の微動を検出し、検出された眼の微動の頻度に基づいて当該組の間に前記第2の軌跡が有るか否かを判定する、読書範囲検出装置。 - 前記文書に含まれるテキストの行数に対する、前記第1の軌跡の数及び前記第2の軌跡の数の少なくとも一方の比に基づいて、ユーザが前記文書を読んだ割合を判定する既読割合判定部をさらに有する、請求項1または2に記載の読書範囲検出装置。
- 前記検出された第2の軌跡のそれぞれに基づいて、前記複数の測定点の分布が前記画面上の前記文書のうちのユーザが読んだ範囲と一致するように前記複数の測定点の位置を補正する位置補正パラメータを算出する位置補正パラメータ算出部をさらに有する、請求項1〜3の何れか一項に記載の読書範囲検出装置。
- 前記画面上の前記文書のうち、ユーザが読み始める先頭の位置を取得する先頭位置検出部と、
前記先頭の位置と、前記第1の軌跡の数及び前記第2の軌跡の数の少なくとも一方に基づいて、前記文書中で前記ユーザが読み終えた既読範囲を特定し、前記画面において前記既読範囲と前記文書中で前記ユーザが読んでいない未読範囲とが識別されるよう前記画面上に前記文書を表示させる表示制御部とをさらに有する、請求項1〜4の何れか一項に記載の読書範囲検出装置。 - 互いに異なるタイミングにおいて視線検出デバイスにより生成されたユーザの文書を表示した画面に対する視線方向を表すデータから得た、前記画面上のユーザの視線位置の複数の測定点から、読む行の切替に相当する一連の前記測定点の組であるユーザの視線の第1の軌跡を、前記画面上で2か所以上検出し、
隣接する二つの前記第1の軌跡の組の間に取得された前記測定点に基づいて、ユーザが一つの行を読む際のユーザの視線の第2の軌跡を検出する、
ことを含み、
前記第1の軌跡を検出することは、前記複数の測定点のうち、前記文書を読むべき方向と逆向きに移動する、連続する測定点の組のうち、当該連続する測定点の組における視線位置の移動量が、前記画面上における、テキストの行に沿った前記文書の幅に応じて定まる所定値以上となる場合、当該連続する測定点の組を前記第1の軌跡の候補として検出し、前記第1の軌跡の候補のそれぞれの長さの差または比が所定値以下となる場合に、前記第1の軌跡の候補のそれぞれを前記第1の軌跡とする、
読書範囲検出方法。 - 互いに異なるタイミングにおいて視線検出デバイスにより生成されたユーザの文書を表示した画面に対する視線方向を表すデータから得た、前記画面上のユーザの視線位置の複数の測定点から、読む行の切替に相当する一連の前記測定点の組であるユーザの視線の第1の軌跡を、前記画面上で2か所以上検出し、
隣接する二つの前記第1の軌跡の組の間に取得された前記測定点に基づいて、ユーザが一つの行を読む際のユーザの視線の第2の軌跡を検出する、
ことをコンピュータに実行させ、
前記第1の軌跡を検出することは、前記複数の測定点のうち、前記文書を読むべき方向と逆向きに移動する、連続する測定点の組のうち、当該連続する測定点の組における視線位置の移動量が、前記画面上における、テキストの行に沿った前記文書の幅に応じて定まる所定値以上となる場合、当該連続する測定点の組を前記第1の軌跡の候補として検出し、前記第1の軌跡の候補のそれぞれの長さの差または比が所定値以下となる場合に、前記第1の軌跡の候補のそれぞれを前記第1の軌跡とする、
読書範囲検出用コンピュータプログラム。 - 互いに異なるタイミングにおいて視線検出デバイスにより生成されたユーザの文書を表示した画面に対する視線方向を表すデータから得た、前記画面上のユーザの視線位置の複数の測定点から、読む行の切替に相当する一連の前記測定点の組であるユーザの視線の第1の軌跡を、前記画面上で2か所以上検出し、
隣接する二つの前記第1の軌跡の組の間に取得された前記測定点に基づいて、ユーザが一つの行を読む際のユーザの視線の第2の軌跡を検出する、
ことを含み、
前記第2の軌跡を検出することは、隣接する二つの前記第1の軌跡の組ごとに、当該組の間に取得された、連続する二つの前記測定点の組間の視線位置の移動量及び移動方向に基づいて前記文書を読むべき方向の眼の微動を検出し、検出された眼の微動の頻度に基づいて当該組の間に前記第2の軌跡が有るか否かを判定する
読書範囲検出方法。 - 互いに異なるタイミングにおいて視線検出デバイスにより生成されたユーザの文書を表示した画面に対する視線方向を表すデータから得た、前記画面上のユーザの視線位置の複数の測定点から、読む行の切替に相当する一連の前記測定点の組であるユーザの視線の第1の軌跡を、前記画面上で2か所以上検出し、
隣接する二つの前記第1の軌跡の組の間に取得された前記測定点に基づいて、ユーザが一つの行を読む際のユーザの視線の第2の軌跡を検出する、
ことをコンピュータに実行させ、
前記第2の軌跡を検出することは、隣接する二つの前記第1の軌跡の組ごとに、当該組の間に取得された、連続する二つの前記測定点の組間の視線位置の移動量及び移動方向に基づいて前記文書を読むべき方向の眼の微動を検出し、検出された眼の微動の頻度に基づいて当該組の間に前記第2の軌跡が有るか否かを判定する
読書範囲検出用コンピュータプログラム。
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