JPH06189906A - 視線方向計測装置 - Google Patents
視線方向計測装置Info
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- JPH06189906A JPH06189906A JP4358364A JP35836492A JPH06189906A JP H06189906 A JPH06189906 A JP H06189906A JP 4358364 A JP4358364 A JP 4358364A JP 35836492 A JP35836492 A JP 35836492A JP H06189906 A JPH06189906 A JP H06189906A
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B2213/00—Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
- G03B2213/02—Viewfinders
- G03B2213/025—Sightline detection
Landscapes
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Eye Examination Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目 的】 被験者が注視している物体までの距離が異
なってもＴＶカメラの観測する映像上に注視点を正確に
マッピングをできるようにする。 【構 成】 被験者３１の頭の動きを３次元磁気センサ
３３で計測し、頭に対する眼の動きをアイカメラ３２で
計測し、両計測結果から頭部運動を補正した被験者３１
の絶対視線方向を絶対視線方向計測手段３５で算出し、
絶対視線方向の俯角を俯角算出手段３７で算出し、絶対
視線方向にある部位をＴＶカメラ３８で映し出された２
次元映像に表示し、俯角が所定以下のとき、ＴＶカメラ
３８側に表示点を所定量平行移動する。
なってもＴＶカメラの観測する映像上に注視点を正確に
マッピングをできるようにする。 【構 成】 被験者３１の頭の動きを３次元磁気センサ
３３で計測し、頭に対する眼の動きをアイカメラ３２で
計測し、両計測結果から頭部運動を補正した被験者３１
の絶対視線方向を絶対視線方向計測手段３５で算出し、
絶対視線方向の俯角を俯角算出手段３７で算出し、絶対
視線方向にある部位をＴＶカメラ３８で映し出された２
次元映像に表示し、俯角が所定以下のとき、ＴＶカメラ
３８側に表示点を所定量平行移動する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、車両運転者の眼球の
視線方向を非接触で計測して、映像手段で映し出された
映像に視線方向をマッピングする視線方向計測装置に関
する。
視線方向を非接触で計測して、映像手段で映し出された
映像に視線方向をマッピングする視線方向計測装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】車両運転者の視線方向を検出する従来の
視線方向計測装置としては、たとえば眼球に照射された
光の反射率が白目と黒目で違うことを利用した、強膜反
射法により眼球の向いている方向を計測するようにした
ものがある。
視線方向計測装置としては、たとえば眼球に照射された
光の反射率が白目と黒目で違うことを利用した、強膜反
射法により眼球の向いている方向を計測するようにした
ものがある。
【０００３】すなわち、図５はその眼球の水平方向の位
置を算出する場合の原理的構成を示し、図６は眼球の垂
直方向の位置を算出する場合の原理的構成を示してい
る。まず、図５において、光源１から眼球２に光を照射
し、眼球２からの反射光を２つの受光素子３、４で受光
する。両方の受光素子の出力を差動増幅器５で差動増幅
して眼球の水平方向の位置を算出する。また、図６にお
いては、光源６から眼球２に光を照射して、眼球２から
の反射光を受光素子７、８で受光する。そして、受光素
子７、８の出力を合成器９に入力して合成および増幅し
て眼球の垂直方向の位置を算出するようにしている。
置を算出する場合の原理的構成を示し、図６は眼球の垂
直方向の位置を算出する場合の原理的構成を示してい
る。まず、図５において、光源１から眼球２に光を照射
し、眼球２からの反射光を２つの受光素子３、４で受光
する。両方の受光素子の出力を差動増幅器５で差動増幅
して眼球の水平方向の位置を算出する。また、図６にお
いては、光源６から眼球２に光を照射して、眼球２から
の反射光を受光素子７、８で受光する。そして、受光素
子７、８の出力を合成器９に入力して合成および増幅し
て眼球の垂直方向の位置を算出するようにしている。
【０００４】一方、眼球運動の計測に当たっては、図７
に示すように、あらかじめ校正作業を行うようにしてい
る。この図７において、既知の位置に置かれた指標１０
の中に複数の発光ダイオ−ド（ＬＥＤ）を取り付けた校
正点１１ａ〜１１ｄを眼球２が注視し、図示しない被験
者の頭部に装着された上述したようなアイカメラの注視
位置の出力と眼球の注視位置と対応させて校正作業を行
う。
に示すように、あらかじめ校正作業を行うようにしてい
る。この図７において、既知の位置に置かれた指標１０
の中に複数の発光ダイオ−ド（ＬＥＤ）を取り付けた校
正点１１ａ〜１１ｄを眼球２が注視し、図示しない被験
者の頭部に装着された上述したようなアイカメラの注視
位置の出力と眼球の注視位置と対応させて校正作業を行
う。
【０００５】このような校正作業を終了した後に、眼球
の視線方向の計測作業を開始する。この視線方向計測
は、被験者の頭部に装着したアイカメラの出力から指標
位置における視点位置を算出し、その視点位置を前方風
景を撮影、すなわち観測する既知位置に設置されたテレ
ビ（以下、ＴＶという）カメラの映像上にマッピングす
ることによって行う。
の視線方向の計測作業を開始する。この視線方向計測
は、被験者の頭部に装着したアイカメラの出力から指標
位置における視点位置を算出し、その視点位置を前方風
景を撮影、すなわち観測する既知位置に設置されたテレ
ビ（以下、ＴＶという）カメラの映像上にマッピングす
ることによって行う。
【０００６】図８は、この視線方向計測装置の原理を説
明するための説明図であり、指標上の視点位置をＴＶカ
メラにマッピングする状態を示している。この図８にお
いて、１２は被験者、１３は遠方の視線方向、１４は近
距離の視線方向を示している。既知の位置の３次元座標
の原点を焦点１５ａの位置に置かれたＴＶカメラ１５が
車両前方風景を観測しており、指標位置１６における視
点位置を被験者１２の視線方向としてＴＶカメラ１５の
映像上にマッピングするようにしている。この計測結果
として、ある時刻の前方画像とそこに合成された視点位
置が得られることになる。
明するための説明図であり、指標上の視点位置をＴＶカ
メラにマッピングする状態を示している。この図８にお
いて、１２は被験者、１３は遠方の視線方向、１４は近
距離の視線方向を示している。既知の位置の３次元座標
の原点を焦点１５ａの位置に置かれたＴＶカメラ１５が
車両前方風景を観測しており、指標位置１６における視
点位置を被験者１２の視線方向としてＴＶカメラ１５の
映像上にマッピングするようにしている。この計測結果
として、ある時刻の前方画像とそこに合成された視点位
置が得られることになる。
【０００７】なお、上記のような計測による場合には、
被験者の頭の動き（ヘッドモ−ション）があると、その
影響で真の視線方向が計測されないこととなるため、図
９に示すような３次元磁気センサを用いてヘッドモ−シ
ョンを計測し、アイカメラの出力を補正可能としたシス
テムも、たとえば，株式会社ナック製アイマ−クレコ−
ダＥＭＲ−６００として提供されている。
被験者の頭の動き（ヘッドモ−ション）があると、その
影響で真の視線方向が計測されないこととなるため、図
９に示すような３次元磁気センサを用いてヘッドモ−シ
ョンを計測し、アイカメラの出力を補正可能としたシス
テムも、たとえば，株式会社ナック製アイマ−クレコ−
ダＥＭＲ−６００として提供されている。
【０００８】このシステムでは、コンピユ−タ１７によ
りドライブ回路１８の駆動制御を行い、ドライブ回路１
８から直交コイルからなるセンサ１９に交流電流を供給
して励磁し、磁界２０を発生させる。この磁界２０中に
直交コイルを備える３次元磁気センサ２１を配置し、磁
界２０により３次元磁気センサ２１にセンサ電流を誘起
させる。このセンサ電流は検出回路２２で検出され、そ
の検出出力をコンピユ−タ１７に送出し、コンピユ−タ
１７でセンサ電流の大きさを処理することにより、位置
デ−タと角度デ−タとを出力する。
りドライブ回路１８の駆動制御を行い、ドライブ回路１
８から直交コイルからなるセンサ１９に交流電流を供給
して励磁し、磁界２０を発生させる。この磁界２０中に
直交コイルを備える３次元磁気センサ２１を配置し、磁
界２０により３次元磁気センサ２１にセンサ電流を誘起
させる。このセンサ電流は検出回路２２で検出され、そ
の検出出力をコンピユ−タ１７に送出し、コンピユ−タ
１７でセンサ電流の大きさを処理することにより、位置
デ−タと角度デ−タとを出力する。
【０００９】このうち、位置デ−タは、位置座標を示す
ものであり、ソ−ス１９を原点としたときのセンサ１９
の位置を示すものである。また、角度デ−タは、ソ−ス
１９から見た余弦とセンサ座標系の傾きを示すオイラ−
角である。
ものであり、ソ−ス１９を原点としたときのセンサ１９
の位置を示すものである。また、角度デ−タは、ソ−ス
１９から見た余弦とセンサ座標系の傾きを示すオイラ−
角である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の視線方向計測装置にあっては、被験者１２
の視線方向１４が指標位置１６上を交わる点を、ＴＶカ
メラ１５で観測した映像上にマッピングするという構成
になっているため、被験者１２が無限遠点のような遠方
を見ていると、ＴＶカメラ１５の映像を示す図１０から
も明らかなように、被験者１２の実際の視点位置２３に
対して計測される視点位置２４との間にマッピング結果
の誤差が大きくなるという問題点があった。
ような従来の視線方向計測装置にあっては、被験者１２
の視線方向１４が指標位置１６上を交わる点を、ＴＶカ
メラ１５で観測した映像上にマッピングするという構成
になっているため、被験者１２が無限遠点のような遠方
を見ていると、ＴＶカメラ１５の映像を示す図１０から
も明らかなように、被験者１２の実際の視点位置２３に
対して計測される視点位置２４との間にマッピング結果
の誤差が大きくなるという問題点があった。
【００１１】この発明は、このような従来の問題点を除
去するためになされたものであり，被験者が注視してい
る被験者から物体までの距離が変化してもＴＶカメラの
観測する映像上のマッピングを正確にすることができ、
視線方向の計測を高精度に行うことができる視線方向計
測装置を提供することを目的としている。
去するためになされたものであり，被験者が注視してい
る被験者から物体までの距離が変化してもＴＶカメラの
観測する映像上のマッピングを正確にすることができ、
視線方向の計測を高精度に行うことができる視線方向計
測装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、被験者の頭の動きを計測する頭部運動
計測手段と、被験者の頭に対する眼の動きを計測する眼
球運動計測手段と、この眼球運動計測手段の出力と前記
頭部運動計測手段の出力から被検者の頭部運動を補正し
た絶対視線方向を計測する絶対視線方向計測手段と、被
験者の前方に向けて設置され被験者の前方の映像を映し
出す映像手段と、前記の絶対視線方向計測手段によって
計測された被験者の絶対視線方向にある部位を映像手段
によって映し出された２次元の映像上に表示点として表
示するとともに絶対視線方向計測手段により計測された
被験者の絶対視線方向の俯角を算出する俯角算出手段を
有し、この俯角算出手段によって算出された絶対視線方
向の俯角が所定角度よりも小さい場合前記映像手段によ
り映し出された映像の前記表示点を映像手段側に所定量
移動して表示する表示手段とを備えるものとした。
に、この発明は、被験者の頭の動きを計測する頭部運動
計測手段と、被験者の頭に対する眼の動きを計測する眼
球運動計測手段と、この眼球運動計測手段の出力と前記
頭部運動計測手段の出力から被検者の頭部運動を補正し
た絶対視線方向を計測する絶対視線方向計測手段と、被
験者の前方に向けて設置され被験者の前方の映像を映し
出す映像手段と、前記の絶対視線方向計測手段によって
計測された被験者の絶対視線方向にある部位を映像手段
によって映し出された２次元の映像上に表示点として表
示するとともに絶対視線方向計測手段により計測された
被験者の絶対視線方向の俯角を算出する俯角算出手段を
有し、この俯角算出手段によって算出された絶対視線方
向の俯角が所定角度よりも小さい場合前記映像手段によ
り映し出された映像の前記表示点を映像手段側に所定量
移動して表示する表示手段とを備えるものとした。
【００１３】
【作用】この発明によれば、頭部運動計測手段により被
験者の頭部の動きを計測するとともに、眼球運動計測手
段により被験者の頭に対する眼の動きを計測し、この眼
球運動計測手段で計測された被験者の眼の動きと頭部運
動計測手段で計測された被験者の頭の動きとから、絶対
視線方向計測手段により被験者の頭部運動を補正した絶
対視線方向を計測する。また、絶対視線方向計測手段に
よって計測された前記被験者の絶対視線方向にある部位
を映像手段により映し出された被験者の前方の２次元の
映像上に表示点として表示し、表示手段に含まれる俯角
算出手段により被験者の視線方向の俯角を算出し、この
俯角が所定角度よりも小さい場合には、映像手段により
映し出された被験者の前方の映像の前記表示点を映像手
段側に所定量移動させて表示する。
験者の頭部の動きを計測するとともに、眼球運動計測手
段により被験者の頭に対する眼の動きを計測し、この眼
球運動計測手段で計測された被験者の眼の動きと頭部運
動計測手段で計測された被験者の頭の動きとから、絶対
視線方向計測手段により被験者の頭部運動を補正した絶
対視線方向を計測する。また、絶対視線方向計測手段に
よって計測された前記被験者の絶対視線方向にある部位
を映像手段により映し出された被験者の前方の２次元の
映像上に表示点として表示し、表示手段に含まれる俯角
算出手段により被験者の視線方向の俯角を算出し、この
俯角が所定角度よりも小さい場合には、映像手段により
映し出された被験者の前方の映像の前記表示点を映像手
段側に所定量移動させて表示する。
【００１４】
【実施例】以下、この発明の視線方向計測装置の実施例
について図面に基づき説明する。図１は、実施例の構成
を示すブロック図である。 被験者３１の頭部には、ア
イカメラ３２と３次元磁気センサ３３が図示しない所定
の装着手段を介して固定されている。３次元磁気センサ
３３は、たとえば、図９で述べたのと同様のものが使用
されている。この３次元磁気センサ３３が磁界を検出す
るために、被験者３１の前方の所定位置に磁気発生源３
４が配置されている。
について図面に基づき説明する。図１は、実施例の構成
を示すブロック図である。 被験者３１の頭部には、ア
イカメラ３２と３次元磁気センサ３３が図示しない所定
の装着手段を介して固定されている。３次元磁気センサ
３３は、たとえば、図９で述べたのと同様のものが使用
されている。この３次元磁気センサ３３が磁界を検出す
るために、被験者３１の前方の所定位置に磁気発生源３
４が配置されている。
【００１５】前記３次元磁気センサ３３は、被験者３１
の頭の動きを検出するための頭部運動計測手段となるも
のであり、また、前記カメラアイ３２は、図５、図６に
説明したと同様の原理で作動し、後述する視線方向計測
手段３６とともに被験者３１の頭の動きに対する眼の動
きを検出する眼球運動計測手段を構成するものである。
前記３次元磁気センサ３３の出力信号は絶対視線方向計
測手段３５に送出するようになっており、アイカメラ３
２の出力信号は被験者３１の視線方向を算出する視線方
向計測手段３６に送出されるようになっている。この視
線方向計測手段３６の出力信号は前記絶対視線方向計測
手段３５に送出されるようになっており、この絶対視線
方向計測手段３５は被験者３１の絶対視線方向（被験者
３１の頭部運動を補正した視線方向）を算出するもので
あり、その出力信号が俯角算出手段３７に送出される。
の頭の動きを検出するための頭部運動計測手段となるも
のであり、また、前記カメラアイ３２は、図５、図６に
説明したと同様の原理で作動し、後述する視線方向計測
手段３６とともに被験者３１の頭の動きに対する眼の動
きを検出する眼球運動計測手段を構成するものである。
前記３次元磁気センサ３３の出力信号は絶対視線方向計
測手段３５に送出するようになっており、アイカメラ３
２の出力信号は被験者３１の視線方向を算出する視線方
向計測手段３６に送出されるようになっている。この視
線方向計測手段３６の出力信号は前記絶対視線方向計測
手段３５に送出されるようになっており、この絶対視線
方向計測手段３５は被験者３１の絶対視線方向（被験者
３１の頭部運動を補正した視線方向）を算出するもので
あり、その出力信号が俯角算出手段３７に送出される。
【００１６】一方、被験者３１の前方の風景を撮影する
映像手段としてのＴＶカメラ３８が設けられ、このＴＶ
カメラ３８で撮影した映像信号が画像合成手段３９に送
出される。この画像合成手段３９には、前記俯角算出手
段３７の出力信号も入力されるようになっている。画像
合成手段３９は被験者３１の視線方向をＴＶカメラ上に
マッピングするものであり、その出力信号は、ＶＴＲ
（ビデオテ−プレコ−ダ）などの記録手段４０に送出す
るようになっている。これらの俯角算出手段３７、画像
合成手段３９、記録手段４０とにより表示手段を構成し
ている。
映像手段としてのＴＶカメラ３８が設けられ、このＴＶ
カメラ３８で撮影した映像信号が画像合成手段３９に送
出される。この画像合成手段３９には、前記俯角算出手
段３７の出力信号も入力されるようになっている。画像
合成手段３９は被験者３１の視線方向をＴＶカメラ上に
マッピングするものであり、その出力信号は、ＶＴＲ
（ビデオテ−プレコ−ダ）などの記録手段４０に送出す
るようになっている。これらの俯角算出手段３７、画像
合成手段３９、記録手段４０とにより表示手段を構成し
ている。
【００１７】また、前記アイカメラ３２の前方には、指
標４１が配置されている。この指標４１は、アイカメラ
３２の出力信号の校正を行うためのものであり、図２の
平面図からも明らかなように、所定個所、たとえば、図
示のごとくマトリックス状に複数のＬＥＤなどを埋め込
み、その発光面が露出するように配置した校正点４２が
設けられている。
標４１が配置されている。この指標４１は、アイカメラ
３２の出力信号の校正を行うためのものであり、図２の
平面図からも明らかなように、所定個所、たとえば、図
示のごとくマトリックス状に複数のＬＥＤなどを埋め込
み、その発光面が露出するように配置した校正点４２が
設けられている。
【００１８】次に、上記構成における動作について説明
する。ここでは、（Ａ）校正過程と、（Ｂ）計測過程の
二つの動作が行われ、その際、全体位置を示すワ−ルド
座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、被験者３１の頭部に固定され
ている３次元磁気センサ３３の座標系（ｘh ，ｙh ，ｚ
h ）の二つの座標系が用いられる。
する。ここでは、（Ａ）校正過程と、（Ｂ）計測過程の
二つの動作が行われ、その際、全体位置を示すワ−ルド
座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、被験者３１の頭部に固定され
ている３次元磁気センサ３３の座標系（ｘh ，ｙh ，ｚ
h ）の二つの座標系が用いられる。
【００１９】ワ−ルド座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の原点
「Ｏ」はＴＶカメラ３８の焦点距離ｆの焦点３８ａに置
き、ＴＶカメラ３８の光軸とＹ軸が一致している。ま
た、３８ｂはＴＶカメラ３８の受光面を示す。上記、３
次元磁気センサ３３の磁気発生源３４はワ−ルド座標系
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＳ点（ａ，ｂ，ｃ）に置かれ、そのと
きの３次元磁気センサ３３の相対位置ベクトルで表わさ
れる頭部位置（Ｓ→Ｏｈ）および３次元磁気センサ３３
の座標系（ｘh ，ｙh ，ｚh ）とワ−ルド座標系（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）とのずれ角θ，ψ，ρが３次元磁気センサ３３
の出力として得られる。この場合の頭部位置（Ｓ→Ｏ
ｈ）＝（ｌ，ｍ，ｎ）とする。
「Ｏ」はＴＶカメラ３８の焦点距離ｆの焦点３８ａに置
き、ＴＶカメラ３８の光軸とＹ軸が一致している。ま
た、３８ｂはＴＶカメラ３８の受光面を示す。上記、３
次元磁気センサ３３の磁気発生源３４はワ−ルド座標系
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＳ点（ａ，ｂ，ｃ）に置かれ、そのと
きの３次元磁気センサ３３の相対位置ベクトルで表わさ
れる頭部位置（Ｓ→Ｏｈ）および３次元磁気センサ３３
の座標系（ｘh ，ｙh ，ｚh ）とワ−ルド座標系（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）とのずれ角θ，ψ，ρが３次元磁気センサ３３
の出力として得られる。この場合の頭部位置（Ｓ→Ｏ
ｈ）＝（ｌ，ｍ，ｎ）とする。
【００２０】ここで、３次元磁気センサ３３の座標系
（ｘh ，ｙh ，ｚh ）のｘh 軸は被検者３１の視軸Ｌと
平行になるようにあらかじめ調整して設置し、また、ｙ
h 軸は被験者３１の眼球の水平方向に一致するようにあ
らかじめ調整して設置する。さらに、眼球位置Ｅｏと３
次元磁気センサ３３の位置Ｏｈの相対位置は既知である
とする。ここでは、相対位置（Ｏｈ→Ｅｏ）＝（ｓ，
ｔ，ｕ）であるとする。
（ｘh ，ｙh ，ｚh ）のｘh 軸は被検者３１の視軸Ｌと
平行になるようにあらかじめ調整して設置し、また、ｙ
h 軸は被験者３１の眼球の水平方向に一致するようにあ
らかじめ調整して設置する。さらに、眼球位置Ｅｏと３
次元磁気センサ３３の位置Ｏｈの相対位置は既知である
とする。ここでは、相対位置（Ｏｈ→Ｅｏ）＝（ｓ，
ｔ，ｕ）であるとする。
【００２１】まず、（Ａ）校正過程について説明する。
被験者３１から一定距離Ｄ離れた所に図１のごとく指標
４１を設置し、校正点４２を所定の順序に点灯させる。
被験者３１はこれらの校正点４２を注視し、そのときの
アイカメラ３２の出力が視線方向計測手段３６に入力さ
れる。この視線方向計測手段３６では、水平出力Ｅｈ、
垂直出力Ｅｖを計測する。この際、被験者３１と各校正
点４２の位置関係を基に、この計測により点灯した校正
点４２の位置とアイカメラ３２の出力との関係が得ら
れ、たとえば、アイカメラ３２の出力と校正点４２の位
置の特性を最小２乗近似するなどして、最終的には、ア
イカメラ３２の出力と指標４１上の注視点の位置関係を
算出することができる
被験者３１から一定距離Ｄ離れた所に図１のごとく指標
４１を設置し、校正点４２を所定の順序に点灯させる。
被験者３１はこれらの校正点４２を注視し、そのときの
アイカメラ３２の出力が視線方向計測手段３６に入力さ
れる。この視線方向計測手段３６では、水平出力Ｅｈ、
垂直出力Ｅｖを計測する。この際、被験者３１と各校正
点４２の位置関係を基に、この計測により点灯した校正
点４２の位置とアイカメラ３２の出力との関係が得ら
れ、たとえば、アイカメラ３２の出力と校正点４２の位
置の特性を最小２乗近似するなどして、最終的には、ア
イカメラ３２の出力と指標４１上の注視点の位置関係を
算出することができる
【００２２】具体的には、被験者３１の前方Ｄの所で視
軸Ｌに直交する平面と視線ベクトルとの交点Ｇと、視軸
と平面との交点Ｈの変移量を水平方向Ｐｙ，垂直方向Ｐ
ｚとしたとき、これらは、次の（１）式、（２）式で与
えられる。 Ｐｙ＝ＫｙＥｈ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１） Ｐｚ＝ＫｚＥｖ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２） ここで、Ｋｙ，Ｋｚはそれぞれ校正によって決定したア
イカメラ３２の出力と指標４１上の変位の換算係数の水
平成分、垂直成分である。
軸Ｌに直交する平面と視線ベクトルとの交点Ｇと、視軸
と平面との交点Ｈの変移量を水平方向Ｐｙ，垂直方向Ｐ
ｚとしたとき、これらは、次の（１）式、（２）式で与
えられる。 Ｐｙ＝ＫｙＥｈ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１） Ｐｚ＝ＫｚＥｖ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２） ここで、Ｋｙ，Ｋｚはそれぞれ校正によって決定したア
イカメラ３２の出力と指標４１上の変位の換算係数の水
平成分、垂直成分である。
【００２３】次に（Ｂ）計測過程について説明する。３
次元磁気センサ３３からは、頭部位置（Ｓ→Ｏｈ）＝
（ｌ，ｍ，ｎ）および３次元磁気センサ３３の座標系と
ワ−ルド座標系のずれ角θ，ψ，ρが出力される。これ
らのずれ角θ，ψ，ρは、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸回
りの回転角である。
次元磁気センサ３３からは、頭部位置（Ｓ→Ｏｈ）＝
（ｌ，ｍ，ｎ）および３次元磁気センサ３３の座標系と
ワ−ルド座標系のずれ角θ，ψ，ρが出力される。これ
らのずれ角θ，ψ，ρは、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸回
りの回転角である。
【００２４】また、アイカメラ３２の出力信号は、視線
方向計測手段３６に送出され、そこで処理され、水平出
力Ｅｈ，垂直出力Ｅｖが視線方向計測手段３６から出力
される。このときの視線ベクトルＥのｘh 軸，ｙh 軸，
ｚh 軸の各方向成分のうち、ｘh 軸方向成分はＤ、ｙh
軸方向成分は次の（３）式で、ｚh 軸方向成分は（４）
式で表わされる。
方向計測手段３６に送出され、そこで処理され、水平出
力Ｅｈ，垂直出力Ｅｖが視線方向計測手段３６から出力
される。このときの視線ベクトルＥのｘh 軸，ｙh 軸，
ｚh 軸の各方向成分のうち、ｘh 軸方向成分はＤ、ｙh
軸方向成分は次の（３）式で、ｚh 軸方向成分は（４）
式で表わされる。
【数１】
【数２】
【００２５】次に、絶対視線方向計測手段３５には、３
次元磁気センサ３３から出力される頭部位置（Ｓ→Ｏ
ｈ）＝（ｌ，ｍ，ｎ）および３次元磁気センサ３３の座
標系とワ−ルド座標系のずれ角θ，ψ，ρが入力され
る。そして、視線方向計測手段３６から出力される視線
ベクトルＥのｘh 軸，ｙh 軸，ｚh 軸の各方向成分のう
ち、ｘh 軸方向はＤ、ｙh 軸方向は前記（３）式の値が
入力され、ｚh 軸方向成分は前記（４）式の値が入力さ
れることになる。
次元磁気センサ３３から出力される頭部位置（Ｓ→Ｏ
ｈ）＝（ｌ，ｍ，ｎ）および３次元磁気センサ３３の座
標系とワ−ルド座標系のずれ角θ，ψ，ρが入力され
る。そして、視線方向計測手段３６から出力される視線
ベクトルＥのｘh 軸，ｙh 軸，ｚh 軸の各方向成分のう
ち、ｘh 軸方向はＤ、ｙh 軸方向は前記（３）式の値が
入力され、ｚh 軸方向成分は前記（４）式の値が入力さ
れることになる。
【００２６】この絶対視線方向計測手段３５において
は、オイラ−の公式を用いて、視線ベクトルＥをワ−ル
ド座標系での成分表示に変換する。このときの求めるベ
クトルを（ＥX ，ＥY ，ＥZ ）とすると、次の（５）式
で表わされる。
は、オイラ−の公式を用いて、視線ベクトルＥをワ−ル
ド座標系での成分表示に変換する。このときの求めるベ
クトルを（ＥX ，ＥY ，ＥZ ）とすると、次の（５）式
で表わされる。
【数３】 前記視線ベクトルＥの始点Ｅｏは、ワ−ルド座標系にお
いては、（ａ＋ｌ＋ｓ，ｂ＋ｍ＋ｔ，ｃ＋ｎ＋μ）
（ＥｏX ，ＥｏY ，ＥｏZ ）となる。
いては、（ａ＋ｌ＋ｓ，ｂ＋ｍ＋ｔ，ｃ＋ｎ＋μ）
（ＥｏX ，ＥｏY ，ＥｏZ ）となる。
【００２７】前記絶対視線方向計測手段３５で求めた視
線ベクトルＥのワ−ルド座標系でのＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸成
分のベクトル（ＥX ，ＥY ，ＥZ ）と視線ベクトルＥの
ワ−ルド座標系の始点位置Ｅｏを求めて、俯角算出手段
３７に出力する。この俯角算出手段３７においては、次
の（６）式により、前記ベクトル（ＥX，ＥY ，ＥZ ）
のＸＹ平面となす角度が俯角Ｗとして求められる。
線ベクトルＥのワ−ルド座標系でのＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸成
分のベクトル（ＥX ，ＥY ，ＥZ ）と視線ベクトルＥの
ワ−ルド座標系の始点位置Ｅｏを求めて、俯角算出手段
３７に出力する。この俯角算出手段３７においては、次
の（６）式により、前記ベクトル（ＥX，ＥY ，ＥZ ）
のＸＹ平面となす角度が俯角Ｗとして求められる。
【数４】
【００２８】このようにして俯角算出手段３７で視線方
向の俯角Ｗが求められると、その算出結果が画像合成手
段３９に送出される。この画像合成手段３９において、
俯角算出手段３７で算出された俯角Ｗの視線方向をＴＶ
カメラ３８上にマッピングする。ここでは、俯角Ｗの大
きさによってマッピングの態様が制御される。すなわ
ち、車両運転者の視線を計測する場合を考えてみると、
一般に被験者はメ−タパネルをのぞき込む動作とフロン
トガラスを通して遠方を見る動作を繰り返して行ってい
る。
向の俯角Ｗが求められると、その算出結果が画像合成手
段３９に送出される。この画像合成手段３９において、
俯角算出手段３７で算出された俯角Ｗの視線方向をＴＶ
カメラ３８上にマッピングする。ここでは、俯角Ｗの大
きさによってマッピングの態様が制御される。すなわ
ち、車両運転者の視線を計測する場合を考えてみると、
一般に被験者はメ−タパネルをのぞき込む動作とフロン
トガラスを通して遠方を見る動作を繰り返して行ってい
る。
【００２９】したがって、前者の場合は、視点位置が近
傍にあるから、指標４１上の視点位置がＴＶカメラ３８
にマッピングされる。また、後者の場合は視点位置が無
限遠点にあるものとみなして、ＴＶカメラ３８へのマッ
ピングが行なわれる。車両運転者がどちらを見ているか
は、視線方向の俯角を求めることにより、割り出すこと
ができる。
傍にあるから、指標４１上の視点位置がＴＶカメラ３８
にマッピングされる。また、後者の場合は視点位置が無
限遠点にあるものとみなして、ＴＶカメラ３８へのマッ
ピングが行なわれる。車両運転者がどちらを見ているか
は、視線方向の俯角を求めることにより、割り出すこと
ができる。
【００３０】この場合、前記俯角Ｗが負で、かつ絶対値
が所定値Ｗｏよりも大きいときには、運転者がメ−タパ
ネルをみているものと判断し、校正を行った指標４１上
に視点があるものとしてマッピングを行う。また、俯角
Ｗが負で、その絶対値がＷｏよりも小さい場合には、運
転者がフロントガラスを通して見ているものと判断し
て、無限遠点に視点があるものとしてマッピングを行
う。このマッピングした結果の画像のデ−タは記録手段
４０に記録する。
が所定値Ｗｏよりも大きいときには、運転者がメ−タパ
ネルをみているものと判断し、校正を行った指標４１上
に視点があるものとしてマッピングを行う。また、俯角
Ｗが負で、その絶対値がＷｏよりも小さい場合には、運
転者がフロントガラスを通して見ているものと判断し
て、無限遠点に視点があるものとしてマッピングを行
う。このマッピングした結果の画像のデ−タは記録手段
４０に記録する。
【００３１】次にマッピングの手順について説明する。 （１）指標上に視点が有る場合 視軸Ｌに直交し、視点位置Ｅｏから距離Ｄ離れた平面の
式（指標面の式）は、次の（７）式となる。 Ｍ11（Ｘ−Ｘｃ）＋Ｍ21（Ｙ−Ｙｃ）＋Ｍ31（Ｚ−Ｚｃ） ＝０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（７） ここで、Ｘｃ＝Ｍ11Ｄ／Ａ＋ＥｏX Ｙｃ＝Ｍ21Ｄ／Ａ＋ＥｏY Ｚｃ＝Ｍ31Ｄ／Ａ＋ＥｏZ であり、Ａはつぎの（８）式で表わされる。
式（指標面の式）は、次の（７）式となる。 Ｍ11（Ｘ−Ｘｃ）＋Ｍ21（Ｙ−Ｙｃ）＋Ｍ31（Ｚ−Ｚｃ） ＝０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（７） ここで、Ｘｃ＝Ｍ11Ｄ／Ａ＋ＥｏX Ｙｃ＝Ｍ21Ｄ／Ａ＋ＥｏY Ｚｃ＝Ｍ31Ｄ／Ａ＋ＥｏZ であり、Ａはつぎの（８）式で表わされる。
【数５】
【００３２】この平面と視線Ｓとの交点を（Ｘｄ，Ｙ
ｄ，Ｚｄ）とすると、Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄはそれぞれ Ｘｄ＝ＡＰ1 Ｄ／Ｑ＋ＥｏX ・・・・・・・・・・・（９） Ｙｄ＝ＡＰ2 Ｄ／Ｑ＋ＥｏY ・・・・・・・・・・・（１０） Ｚｄ＝ＡＰ3 Ｄ／Ｑ＋ＥｏZ ・・・・・・・・・・・（１１） となる。 ここで、Ｐ1 ＝Ｍ11Ｋ1 ＋Ｍ12Ｋ2 ＋Ｍ13Ｋ3 Ｐ2 ＝Ｍ21Ｋ1 ＋Ｍ22Ｋ2 ＋Ｍ23Ｋ3 Ｐ3 ＝Ｍ31Ｋ1 ＋Ｍ32Ｋ2 ＋Ｍ33Ｋ3 Ｑ ＝Ｍ11Ｐ1 ＋Ｍ21Ｐ2 ＋Ｍ31Ｐ3 である。
ｄ，Ｚｄ）とすると、Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄはそれぞれ Ｘｄ＝ＡＰ1 Ｄ／Ｑ＋ＥｏX ・・・・・・・・・・・（９） Ｙｄ＝ＡＰ2 Ｄ／Ｑ＋ＥｏY ・・・・・・・・・・・（１０） Ｚｄ＝ＡＰ3 Ｄ／Ｑ＋ＥｏZ ・・・・・・・・・・・（１１） となる。 ここで、Ｐ1 ＝Ｍ11Ｋ1 ＋Ｍ12Ｋ2 ＋Ｍ13Ｋ3 Ｐ2 ＝Ｍ21Ｋ1 ＋Ｍ22Ｋ2 ＋Ｍ23Ｋ3 Ｐ3 ＝Ｍ31Ｋ1 ＋Ｍ32Ｋ2 ＋Ｍ33Ｋ3 Ｑ ＝Ｍ11Ｐ1 ＋Ｍ21Ｐ2 ＋Ｍ31Ｐ3 である。
【００３３】この平面と視線との交点（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚ
ｄ）とワ−ルド座標系の原点０を通る直線がＴＶカメラ
３８の受光面３８ｂと交わる点が求めるべきマッピング
点である。この受光面３８ｂ上に図４に示す座標系をと
ると、求めるマッピング点Ｍ1 （ｘm1、ｙm1）は、次の
（１２）式、（１３）式で与えられる。この図４におけ
るＹはワ−ルド座標系のＹ軸であり、αはワ−ルド座標
系の原点である。
ｄ）とワ−ルド座標系の原点０を通る直線がＴＶカメラ
３８の受光面３８ｂと交わる点が求めるべきマッピング
点である。この受光面３８ｂ上に図４に示す座標系をと
ると、求めるマッピング点Ｍ1 （ｘm1、ｙm1）は、次の
（１２）式、（１３）式で与えられる。この図４におけ
るＹはワ−ルド座標系のＹ軸であり、αはワ−ルド座標
系の原点である。
【数６】
【数７】 この（１２）式、（１３）式において、ｐ，ｑはそれぞ
れＴＶカメラ３８の受光素子一つの水平方向サイズ、垂
直方向サイズを示す。
れＴＶカメラ３８の受光素子一つの水平方向サイズ、垂
直方向サイズを示す。
【００３４】（２）無限遠点に視点がある場合 絶対視線の方向ベクトルは（ＥX ，ＥY ，ＥZ ）で与え
られるから、ワ−ルド座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の原点０を
通り、方向ベクトル（ＥX ，ＥY ，ＥZ ）を持つ直線が
ＴＶカメラ３８の受光面３８ｂと交わる点が求めるマッ
ピング点Ｍ2 （ｘm2，ｙm2）である。
られるから、ワ−ルド座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の原点０を
通り、方向ベクトル（ＥX ，ＥY ，ＥZ ）を持つ直線が
ＴＶカメラ３８の受光面３８ｂと交わる点が求めるマッ
ピング点Ｍ2 （ｘm2，ｙm2）である。
【００３５】図４の座標系でこれを求めると、次の（１
４）式、（１５）式のようになる。
４）式、（１５）式のようになる。
【数８】
【数９】 この（１４）式、（１５）式において、ｐ、ｑは前記し
たように、ＴＶカメラ３８の受光素子一つの水平方向サ
イズ、垂直方向サイズである。このようにして、ＴＶカ
メラ３８の撮影した映像に視点位置をマッピングしたデ
−タはＶＴＲなどの記録手段４０に記録される。
たように、ＴＶカメラ３８の受光素子一つの水平方向サ
イズ、垂直方向サイズである。このようにして、ＴＶカ
メラ３８の撮影した映像に視点位置をマッピングしたデ
−タはＶＴＲなどの記録手段４０に記録される。
【００３６】以上のように本実施例では、被験者３１に
固定した３次元磁気センサ３３とＴＶカメラ３２の出力
から絶対視線方向計測手段３５で被験者の絶対視線方向
の俯角の大きさを計測し、この俯角の大きさによりＴＶ
カメラ３８の映像に視点位置をマッピング状態を変える
ようにしているから、被験者が注視している物体までの
距離が変化してもＴＶカメラの映像上のマッピングを正
確にすることができるという効果が得られる。
固定した３次元磁気センサ３３とＴＶカメラ３２の出力
から絶対視線方向計測手段３５で被験者の絶対視線方向
の俯角の大きさを計測し、この俯角の大きさによりＴＶ
カメラ３８の映像に視点位置をマッピング状態を変える
ようにしているから、被験者が注視している物体までの
距離が変化してもＴＶカメラの映像上のマッピングを正
確にすることができるという効果が得られる。
【００３７】なお、上記第１の実施例では、視線方向の
俯角によって視点が無限遠点にあるか否かの判断を行う
ようにしているが、これは校正時にあらかじめ複数の距
離のところに指標を置いて校正を行っておき、さらに、
被験者の俯角とそのときのメ−タまでの距離を計測して
おけば、視線方向に応じて、より一層の高精度なマッピ
ング結果を得ることができる。
俯角によって視点が無限遠点にあるか否かの判断を行う
ようにしているが、これは校正時にあらかじめ複数の距
離のところに指標を置いて校正を行っておき、さらに、
被験者の俯角とそのときのメ−タまでの距離を計測して
おけば、視線方向に応じて、より一層の高精度なマッピ
ング結果を得ることができる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、その構成を被験者に固定した頭部運動計測手段で被
験者の頭の動きを計測するとともに、この被験者に固定
した眼球運動計測手段で被験者の頭に対する眼の動きを
計測し、この両者の計測結果から被験者の頭部の動きを
補正した被験者の絶対視線方向を絶対視線方向計測手段
で計測し、この絶対視線方向の俯角の大きさによって映
像手段によって映し出された被験者の前方の映像の表示
点を所定量平行移動するようにしたため、被検者が近く
を見ている場合と遠くをみている場合とでマッピングの
仕方を変えることになり、被験者が注視している物体ま
での距離が異なっても映像手段上のマッピングを正確に
することができるという効果が得られる。
ば、その構成を被験者に固定した頭部運動計測手段で被
験者の頭の動きを計測するとともに、この被験者に固定
した眼球運動計測手段で被験者の頭に対する眼の動きを
計測し、この両者の計測結果から被験者の頭部の動きを
補正した被験者の絶対視線方向を絶対視線方向計測手段
で計測し、この絶対視線方向の俯角の大きさによって映
像手段によって映し出された被験者の前方の映像の表示
点を所定量平行移動するようにしたため、被検者が近く
を見ている場合と遠くをみている場合とでマッピングの
仕方を変えることになり、被験者が注視している物体ま
での距離が異なっても映像手段上のマッピングを正確に
することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の視線方向計測装置の実施例の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】実施例に使用される指標の平面図である。
【図３】実施例の動作を説明するための座標系を示す説
明図である。
明図である。
【図４】ＴＶカメラの受光面座標系を示す説明図であ
る。
る。
【図５】強膜反射法による眼球の水平方向の検出原理の
説明図である。
説明図である。
【図６】強膜反射法による眼球の垂直方向の検出原理の
説明図である。
説明図である。
【図７】従来の視線方向計測装置における校正過程の説
明図である。
明図である。
【図８】従来の視線方向計測装置の動作説明図である。
【図９】被験者の頭の動きを検出して頭の動きの影響を
補正するためのシステムの説明図である。
補正するためのシステムの説明図である。
【図１０】図８の視線方向計測装置におけるＴＶカメラ
に映し出される実際の視点位置と計測される視点位置と
の相違を示す説明図である。
に映し出される実際の視点位置と計測される視点位置と
の相違を示す説明図である。
３１ 被験者 ３２ アイカメラ ３３ ３次元磁気センサ ３４ 磁気発生源 ３５ 絶対視線方向計測手段 ３６ 視線方向計測手段 ３７ 俯角算出手段 ３８ ＴＶカメラ ３９ 画像合成手段 ４０ 記録手段 ４１ 指標 ４２ 校正点
Claims (1)
- 【請求項１】 被験者の頭の動きを計測する頭部運動計
測手段と、前記被検者の頭に対する眼の動きを計測する
眼球運動計測手段と、該眼球運動計測手段の出力と前記
頭部運動計測手段の出力から前記被験者の頭部運動を補
正した絶対視線方向を計測する絶対視線方向計測手段
と、前記被験者の前方に向けて設置され被験者の前方の
映像を映し出す映像手段と、前記絶対視線方向計測手段
によって計測された前記被験者の絶対視線方向にある部
位を前記映像手段によって映し出された２次元の映像上
に表示点として表示するとともに、前記絶対視線方向計
測手段により計測された前記被験者の絶対視線方向の俯
角を算出する俯角算出手段を有し、この俯角算出手段に
よって算出された絶対視線方向の俯角が所定角度よりも
小さい場合前記映像手段により映し出された映像上の前
記表示点を前記映像手段側に所定量移動して表示する表
示手段とを備えたことを特徴とする視線方向計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4358364A JPH06189906A (ja) | 1992-12-26 | 1992-12-26 | 視線方向計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4358364A JPH06189906A (ja) | 1992-12-26 | 1992-12-26 | 視線方向計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06189906A true JPH06189906A (ja) | 1994-07-12 |
Family
ID=18458916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4358364A Withdrawn JPH06189906A (ja) | 1992-12-26 | 1992-12-26 | 視線方向計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06189906A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1120606A (ja) * | 1997-07-01 | 1999-01-26 | Mitsubishi Electric Corp | 乗員拘束装置 |
| JP2002538498A (ja) * | 1999-02-26 | 2002-11-12 | インテル コーポレイション | 乗物運転者トレーニングシステム及び乗物運転者評価方法、並びに装置 |
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| JP2007289659A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-11-08 | Fujifilm Corp | 画像記録装置、画像記録方法、および画像記録プログラム |
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| US10460466B2 (en) | 2014-06-30 | 2019-10-29 | Toppan Printing Co., Ltd. | Line-of-sight measurement system, line-of-sight measurement method and program thereof |
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| WO2021249300A1 (zh) * | 2020-06-11 | 2021-12-16 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种视觉追踪人眼注视点的方法、车辆预警方法及装置 |
| CN115813332A (zh) * | 2023-02-17 | 2023-03-21 | 成都信和创业科技有限责任公司 | 一种模拟眼球运动的眼动仪检测装置 |
-
1992
- 1992-12-26 JP JP4358364A patent/JPH06189906A/ja not_active Withdrawn
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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