JPH02134130A - 非接触視線検出装置 - Google Patents
非接触視線検出装置Info
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- JPH02134130A JPH02134130A JP63289762A JP28976288A JPH02134130A JP H02134130 A JPH02134130 A JP H02134130A JP 63289762 A JP63289762 A JP 63289762A JP 28976288 A JP28976288 A JP 28976288A JP H02134130 A JPH02134130 A JP H02134130A
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- Eye Examination Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
この発明は非接触視線検出装置に関し、特に、カメラで
捉えた顔画像から非接触で視線方向を検出するような非
接触視線検出装置に関する。
捉えた顔画像から非接触で視線方向を検出するような非
接触視線検出装置に関する。
［従来の技術］
視線の動きは人の意思を反映していると考えられるため
、視線検出からユーザの意図を抽出することができれば
、より使い易いインタフェースを実現できる。視線を検
出する装置としては、従来から種々考えられているが、
いずれの方式も使用者の顔に検出装置を装着するもので
あった。
、視線検出からユーザの意図を抽出することができれば
、より使い易いインタフェースを実現できる。視線を検
出する装置としては、従来から種々考えられているが、
いずれの方式も使用者の顔に検出装置を装着するもので
あった。
［発明が解決しようとする課題］
上述の方式は、視線を顔に対する角度として検出するも
のであるため、使用者のデイスプレィ上での視点を直接
得ることはできなかった。しかし、視線をインタフェー
スに利用するためには、デイスプレィ上での利用者の視
点を得る必要があり、これを従来の視線検出法で実現す
るためには、顔をデイスプレィに対して固定する必要が
あった。
のであるため、使用者のデイスプレィ上での視点を直接
得ることはできなかった。しかし、視線をインタフェー
スに利用するためには、デイスプレィ上での利用者の視
点を得る必要があり、これを従来の視線検出法で実現す
るためには、顔をデイスプレィに対して固定する必要が
あった。
しかし、顔に装置を取付けたり、顔を固定するなどの従
来の視線検出法の制約は使用者に負担を与えるため、大
きな問題点であった。よって、顔に何ら装置を取付ける
ことなく、かつ顔を固定することなくデイスプレィ上で
の視線を検出する装置の実現が望まれていた。
来の視線検出法の制約は使用者に負担を与えるため、大
きな問題点であった。よって、顔に何ら装置を取付ける
ことなく、かつ顔を固定することなくデイスプレィ上で
の視線を検出する装置の実現が望まれていた。
それゆえに、この発明の主たる目的は、顔に何ら装置を
取付けることなく、視線方向を確実に検出でき、しかも
顔の動きによらず、視線方向を確実に検出できるような
非接触視線検出装置を提供することである。
取付けることなく、視線方向を確実に検出でき、しかも
顔の動きによらず、視線方向を確実に検出できるような
非接触視線検出装置を提供することである。
［課題を解決するための手段］
第１請求項にかかる発明は、カメラで捉えた顔画像から
非接触で視線を検出する非接触視線検出装置であって、
カメラで捉えられた顔画像から角膜反射像の位置を検出
する手段と、瞳孔中心の位置を検出する手段と、角膜反
射像と瞳孔中心の位置から眼球中心を検出する手段と、
瞳孔中心と眼球中心を結ぶ線を視線として検出する手段
を備えて構成される。
非接触で視線を検出する非接触視線検出装置であって、
カメラで捉えられた顔画像から角膜反射像の位置を検出
する手段と、瞳孔中心の位置を検出する手段と、角膜反
射像と瞳孔中心の位置から眼球中心を検出する手段と、
瞳孔中心と眼球中心を結ぶ線を視線として検出する手段
を備えて構成される。
第２請求項にかかる発明は、少なくとも２台のカメラに
よって顔画像が捉えられ、角膜反射像と瞳孔中心の位置
を三角Ａｌｌ＋２を用いて３次元的に検出される。
よって顔画像が捉えられ、角膜反射像と瞳孔中心の位置
を三角Ａｌｌ＋２を用いて３次元的に検出される。
［作用］
視線を定義する場合、眼球中心と瞳孔中心を直線で定義
するのが現実的である。よって、視線を検出することは
眼球中心と瞳孔中心のそれぞれの位置を検出することに
帰着される。非接触で視線検出を実現する場合には、遠
方に設置したカメラで捉えた顔画像から瞳孔中心と眼球
中心を計測する必要がある。しかし、瞳孔中心の位置は
顔画像から直接計測できるが、眼球中心の位置は直接計
測できない。
するのが現実的である。よって、視線を検出することは
眼球中心と瞳孔中心のそれぞれの位置を検出することに
帰着される。非接触で視線検出を実現する場合には、遠
方に設置したカメラで捉えた顔画像から瞳孔中心と眼球
中心を計測する必要がある。しかし、瞳孔中心の位置は
顔画像から直接計測できるが、眼球中心の位置は直接計
測できない。
ところで、角膜反射像は眼球に光を照射したときに黒眼
の中に生じる虚像である。よって、角膜反射像の現われ
る位置は、光源の位置、角膜曲率中心の位置および角膜
の曲率半径によって定められる。また、眼球中心と角膜
の曲率中心および瞳孔中心は同一直線上に存在する。
の中に生じる虚像である。よって、角膜反射像の現われ
る位置は、光源の位置、角膜曲率中心の位置および角膜
の曲率半径によって定められる。また、眼球中心と角膜
の曲率中心および瞳孔中心は同一直線上に存在する。
一方、角膜の曲率中心と眼球中心の間の距ＡＩｄ１およ
び角膜の曲率半径ｄ２は個人差がほとんどなく、ｄ １
−６． ０ （ｍｍ）およびｄ２−７．８（ｍｍ）であ
るから、角膜反射像の位置および瞳孔中心の位置を計４
Ｐ１すれば、角膜反射像の位置および光源の位置から角
膜の曲率半径中心の位置を算出することができ、また角
膜の曲率半径の位置および瞳孔中心の位置から眼球中心
の位置を算出できる。
び角膜の曲率半径ｄ２は個人差がほとんどなく、ｄ １
−６． ０ （ｍｍ）およびｄ２−７．８（ｍｍ）であ
るから、角膜反射像の位置および瞳孔中心の位置を計４
Ｐ１すれば、角膜反射像の位置および光源の位置から角
膜の曲率半径中心の位置を算出することができ、また角
膜の曲率半径の位置および瞳孔中心の位置から眼球中心
の位置を算出できる。
［発明の実施例コ
第２図は人の眼球の構造を示す図である。第２図におい
て、眼球］は角膜２と虹彩３と網膜４と水晶体７とを含
む。なお、第２図において、５は瞳孔中心である。
て、眼球］は角膜２と虹彩３と網膜４と水晶体７とを含
む。なお、第２図において、５は瞳孔中心である。
第３図は第２図に示した眼球の構造を模式化して示した
図である。第３図において、１１，１２゜１３．１４．
１５はそれぞれ第２図に示した眼球１、角膜２．虹彩３
．網膜４．瞳孔中心５のそれぞれに対応している。また
、第３図において、１６は眼球１１を球で近似したとき
の眼球中心であり、１７は角膜１２を曲面て近似したと
きの曲率中心であり、１８は瞳孔中心１５と眼球中心１
６で定義された視線である。ここで、視線を定義する場
合、眼球中心１６と瞳孔中心１５を結ぶ直線で定義する
のが現実的である。よって、視線を検出することは眼球
中心１６と瞳孔中心１５の位置を検出することに帰着さ
れる。しかし、瞳孔中心１５の位置はカメラで捉えた顔
画像の虹彩１３のエツジから直接検出することができる
が、眼球中心１６は顔画像から直接検出することが不可
能である。よって、瞳孔の他に眼球中心１６の動きを反
映する眼球特徴点を検出する必要がある。
図である。第３図において、１１，１２゜１３．１４．
１５はそれぞれ第２図に示した眼球１、角膜２．虹彩３
．網膜４．瞳孔中心５のそれぞれに対応している。また
、第３図において、１６は眼球１１を球で近似したとき
の眼球中心であり、１７は角膜１２を曲面て近似したと
きの曲率中心であり、１８は瞳孔中心１５と眼球中心１
６で定義された視線である。ここで、視線を定義する場
合、眼球中心１６と瞳孔中心１５を結ぶ直線で定義する
のが現実的である。よって、視線を検出することは眼球
中心１６と瞳孔中心１５の位置を検出することに帰着さ
れる。しかし、瞳孔中心１５の位置はカメラで捉えた顔
画像の虹彩１３のエツジから直接検出することができる
が、眼球中心１６は顔画像から直接検出することが不可
能である。よって、瞳孔の他に眼球中心１６の動きを反
映する眼球特徴点を検出する必要がある。
そこで、本願発明者らは角膜１２の曲率中心１７と眼球
中心１６とが一致しないことに着目し、眼球１１に光を
照射したときに黒眼の中に生じる虚像である角膜反射像
を眼球特徴点として採用し、瞳孔中心１５と角膜反射像
の位置から眼球中心１６の位置を算出し、求められた眼
球中心１６と瞳孔中心〕５により視線方向を決定すると
いう着想を得て、さらに瞳孔中心１５と角膜反射像の位
置を２台以上のカメラにより三角ｉ＋ｌｉ 、Ｈによっ
て測定することによって具体化する手法を発明した。
中心１６とが一致しないことに着目し、眼球１１に光を
照射したときに黒眼の中に生じる虚像である角膜反射像
を眼球特徴点として採用し、瞳孔中心１５と角膜反射像
の位置から眼球中心１６の位置を算出し、求められた眼
球中心１６と瞳孔中心〕５により視線方向を決定すると
いう着想を得て、さらに瞳孔中心１５と角膜反射像の位
置を２台以上のカメラにより三角ｉ＋ｌｉ 、Ｈによっ
て測定することによって具体化する手法を発明した。
第１図はこの発明の一実廁例を示す図である。
第１図において、眼球２６に向かって左側にはたとえば
波長８５０ ［ｎｍｌ程度の近赤外光を発する光源２２
が設けられ、右側には波長９５０ ［ｎｍｌ程度の赤外
光を発光する光源２３が配置される。光源２２の近傍に
はカメラ２４が配置され、光源２３の近傍にはカメラ２
５が配置される。カメラ２４には波長８５０ ［ｎｍｌ
程度の光のみを透過させるような光学フィルタ３６がレ
ンズの前方に設けられており、カメラ２５には、波長９
５０ ［ｎｍｌ程度の光のみを透過するような光学フィ
ルタ３７がレンズの前方に設けられている。なお、この
実施例では、光源２２はカメラ２４のレンズに取付けら
れ、光源２３はカメラ２５のレンズに取付けられている
ものとする。そして、それぞれの発する光の方向は、取
付けられたカメラの光軸方向と一致するようにされてい
る。
波長８５０ ［ｎｍｌ程度の近赤外光を発する光源２２
が設けられ、右側には波長９５０ ［ｎｍｌ程度の赤外
光を発光する光源２３が配置される。光源２２の近傍に
はカメラ２４が配置され、光源２３の近傍にはカメラ２
５が配置される。カメラ２４には波長８５０ ［ｎｍｌ
程度の光のみを透過させるような光学フィルタ３６がレ
ンズの前方に設けられており、カメラ２５には、波長９
５０ ［ｎｍｌ程度の光のみを透過するような光学フィ
ルタ３７がレンズの前方に設けられている。なお、この
実施例では、光源２２はカメラ２４のレンズに取付けら
れ、光源２３はカメラ２５のレンズに取付けられている
ものとする。そして、それぞれの発する光の方向は、取
付けられたカメラの光軸方向と一致するようにされてい
る。
なお、第１図に示す２６〜３３は第３図に示した１１〜
１８に相当するものである。また、第１図には、光源２
２による角膜反射像３４と光源２３によって生じる角膜
反射像３５が示されている。
１８に相当するものである。また、第１図には、光源２
２による角膜反射像３４と光源２３によって生じる角膜
反射像３５が示されている。
先に述べたように、角膜反射像３４および３５は眼球２
９に光を照射したときに角膜２７に生じる虚像である。
９に光を照射したときに角膜２７に生じる虚像である。
よって、角膜反射像３４は角膜の曲率中心３２と光源２
２を結んだ直線Ｌｌ上に存在し、その位置は角膜の曲率
中心３２と角膜２７の中間点に現われ、角膜反射像３５
は角膜２７の曲率中心３２と光源２３を結んだ直線Ｌ２
上に存在する。そして、その位置は角膜２７の曲率中心
３２と角膜２７の中間点に現われる。
２を結んだ直線Ｌｌ上に存在し、その位置は角膜の曲率
中心３２と角膜２７の中間点に現われ、角膜反射像３５
は角膜２７の曲率中心３２と光源２３を結んだ直線Ｌ２
上に存在する。そして、その位置は角膜２７の曲率中心
３２と角膜２７の中間点に現われる。
すなわち、光源２２．カメラ２４．角膜反射像３４およ
び角膜２７の曲率中心３２は同一直線上に存在する。ま
た、光源２３．カメラ２５．角膜反射像３５および角膜
２７の曲率中心３２も同一直線上に存在する。また、角
膜反射像３４および３５の波長は、その光源波長を反映
して、それぞれ８５０ ［ｎｍ］および９５０ ［ｎｍ
］である。
び角膜２７の曲率中心３２は同一直線上に存在する。ま
た、光源２３．カメラ２５．角膜反射像３５および角膜
２７の曲率中心３２も同一直線上に存在する。また、角
膜反射像３４および３５の波長は、その光源波長を反映
して、それぞれ８５０ ［ｎｍ］および９５０ ［ｎｍ
］である。
このため、カメラ２４では角膜反射像３４のみが撮影さ
れ、カメラ２５では角膜反射像３５のみが撮影される。
れ、カメラ２５では角膜反射像３５のみが撮影される。
このように、カメラ２４およびカメラ２５で捉えられた
画像の中の角膜反射像３４および３５の位置から、それ
ぞれのカメラの位置と角膜反射像の位置を結んだ直線の
交点として角膜反射像の曲率中心３２を決定することが
できる。
画像の中の角膜反射像３４および３５の位置から、それ
ぞれのカメラの位置と角膜反射像の位置を結んだ直線の
交点として角膜反射像の曲率中心３２を決定することが
できる。
同時に、光源２２および２３から発せられた光は瞳孔を
通り、網膜２９を照らす。このとき、カメラ２４および
２５で捉えられた顔画像を第４図に示す。第４図におい
て、黒眼４１に囲まれた瞳孔には第１図に示した光源２
２および２３による角膜反射像４２．４３が映し出され
ており、瞳孔か明るく浮き上がって捉えられる。このよ
うに、網膜の反射を使用することによって瞳孔を容易に
検出することができる。この顔画像から瞳孔中心３０の
３次元位置はそれぞれのカメラ２４．２５で捉えられた
顔画像から三角測量によって決めることができる。この
三角測量はカメラ２４．２５の出力を画（栄処理する画
像処理装置５０によって行なわれる。なお、眼球中心３
１．瞳孔中心３０゜角膜の曲率中心３２は同一直線上に
存在するので、眼球中心３１．角膜の曲率中心３２を結
ぶ直線３３が視線となる。
通り、網膜２９を照らす。このとき、カメラ２４および
２５で捉えられた顔画像を第４図に示す。第４図におい
て、黒眼４１に囲まれた瞳孔には第１図に示した光源２
２および２３による角膜反射像４２．４３が映し出され
ており、瞳孔か明るく浮き上がって捉えられる。このよ
うに、網膜の反射を使用することによって瞳孔を容易に
検出することができる。この顔画像から瞳孔中心３０の
３次元位置はそれぞれのカメラ２４．２５で捉えられた
顔画像から三角測量によって決めることができる。この
三角測量はカメラ２４．２５の出力を画（栄処理する画
像処理装置５０によって行なわれる。なお、眼球中心３
１．瞳孔中心３０゜角膜の曲率中心３２は同一直線上に
存在するので、眼球中心３１．角膜の曲率中心３２を結
ぶ直線３３が視線となる。
［発明の効果コ
以上のように、この発明によれば、角膜反射像と瞳孔中
心を観測することによって簡単に視線を検出することが
できる。また、角膜反射像は強度的にも強いため、画像
からの抽出が容易であり、また瞳孔中心も上述のような
網膜反射を利用することにより容易に抽出できる。
心を観測することによって簡単に視線を検出することが
できる。また、角膜反射像は強度的にも強いため、画像
からの抽出が容易であり、また瞳孔中心も上述のような
網膜反射を利用することにより容易に抽出できる。
第１図はこの発明の一実施例を示す図である。
第２図は眼球の構造を示す図である。第３図は第２図に
示した眼球を模式化して示す図である。第４図はカメラ
で捉えられた顔画像を示す図である。 図において、１，１１．２６は眼球、２，１２゜２７は
角膜、３．１３．２８は虹彩、４，１４゜２９は網膜、
１５．３０は瞳孔中心、１６．３１は眼球中心、１７．
３２は角膜の曲率中心、２２゜２３は光源、２４．２５
はカメラ、１８．３３は視線、３４，３５，４２．４３
は角膜反射像を示す。 第１ 図 第２ 図 第３図 第４ 図
示した眼球を模式化して示す図である。第４図はカメラ
で捉えられた顔画像を示す図である。 図において、１，１１．２６は眼球、２，１２゜２７は
角膜、３．１３．２８は虹彩、４，１４゜２９は網膜、
１５．３０は瞳孔中心、１６．３１は眼球中心、１７．
３２は角膜の曲率中心、２２゜２３は光源、２４．２５
はカメラ、１８．３３は視線、３４，３５，４２．４３
は角膜反射像を示す。 第１ 図 第２ 図 第３図 第４ 図
Claims (2)
- （１）カメラで捉えた顔画像から非接触で視線を検出す
る非接触視線検出装置であって、前記カメラで捉えられ
た顔画像から角膜反射像の位置と瞳孔中心の位置を検出
する手段と、前記検出された角膜反射像と瞳孔中心の位
置から眼球中心を検出する手段と、 前記検出された瞳孔中心と眼球中心を視線として検出す
る手段を備えた、非接触視線検出装置。 - （２）前記カメラは少なくとも２台設けられ、該２台の
カメラによって顔画像が捉えられ、前記角膜反射像と瞳
孔中心の位置は三角測量を用いて３次元的に検出される
ことを特徴とする、請求項１項記載の非接触視線検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63289762A JP2739331B2 (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 非接触視線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63289762A JP2739331B2 (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 非接触視線検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02134130A true JPH02134130A (ja) | 1990-05-23 |
| JP2739331B2 JP2739331B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=17747423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63289762A Expired - Lifetime JP2739331B2 (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 非接触視線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2739331B2 (ja) |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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