JPH1099279A - Visual axis detecting device and optical instrument - Google Patents

Visual axis detecting device and optical instrument

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JPH1099279A
JPH1099279A JP8279925A JP27992596A JPH1099279A JP H1099279 A JPH1099279 A JP H1099279A JP 8279925 A JP8279925 A JP 8279925A JP 27992596 A JP27992596 A JP 27992596A JP H1099279 A JPH1099279 A JP H1099279A
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JP
Japan
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pupil
edge
circle
edges
center position
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Hiroshi Arita
浩 有田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently and properly perform elimination of pseudo-pupil edge, by calculating a temporary pupil center position from a plurality of cornea reflecting image position in a calculation means, performing statistic processing of distance information by edges therefrom, and providing a means to calculate a pupil circle eliminating improper edges. SOLUTION: A sequence controller determines a pupil center position C0 based on the position of P image at first (#101). Next, each distance to the pupil center position is calculated by edges (#102). Following to that, the average value mLF1 and the standard deviation σLF1 of each distance to the pupil center position C0 in the left edge group among calculated distance information are calculated (#103), edges with a distance to C0 >mLF1 +σLF1 or a distance to C0 <mLF1 +σLF1 among left edges are eliminated (#104). Then, same processing is done on the right edge group (#105, #106). Processing like that, edges are eliminated on the assumption of a circle shape.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレイ等を
観察する観察者の視線を検出する視線検出装置及び該視
線検出装置を有するカメラ等の光学機器の改良に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a line-of-sight detecting device for detecting the line of sight of an observer observing a display and the like, and to an improvement in an optical device such as a camera having the line-of-sight detecting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、観察者がファインダ上のどの
位置を観察しているかを検出する、いわゆる視線検出装
置が種々提案されている。例えば特開平1−27473
6号公報においては、光源からの平行光束を観察者の眼
球に投射し、角膜からの反射像いわゆる角膜反射像(以
下、P像(プルキニエ像)とも記す)と瞳孔の結像位置
を利用して視軸を求めている。この視線検出装置の一例
を、図12〜図16を用いて説明する。
2. Description of the Related Art Hitherto, various so-called line-of-sight detection devices have been proposed which detect which position on a finder is observed by an observer. For example, JP-A-1-27473
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-64, a parallel light beam from a light source is projected onto an eyeball of an observer, and a reflection image from a cornea, a so-called corneal reflection image (hereinafter also referred to as a P image (Purkinje image)) and an image forming position of a pupil are used. Looking for the visual axis. An example of this gaze detection device will be described with reference to FIGS.

【0003】図12は視線検出装置の電気的構成の要部
を示すブロック図であり、1はシステム全体のシーケン
スを司るシーケンスコントローラ、2,3は観察者の眼
球を照明する為に該観察者に対して水平方向に並置され
た1対のIRED、4は前記IRED2,3を駆動する
為のIREDドライバ、5は前記IRED2,3にて照
明された眼球像を読み込む為のCCD等の撮像素子、6
は前記撮像素子5で読み込まれた画像信号を処理し易い
ようにA/D変換するA/Dコンバータ、7は視線検出
の開始/停止を設定する為のプッシュスイッチ、8はシ
ステム全体に電源を供給する電池である。
FIG. 12 is a block diagram showing a main part of an electrical configuration of the eye-gaze detecting device. Reference numeral 1 denotes a sequence controller for controlling a sequence of the entire system. A pair of IREDs 4 arranged side by side in the horizontal direction, an IRED driver 4 for driving the IREDs 2 and 3, and an imaging device 5 such as a CCD for reading an eyeball image illuminated by the IREDs 2 and 3. , 6
Is an A / D converter for A / D conversion so that the image signal read by the image sensor 5 can be easily processed, 7 is a push switch for setting start / stop of line-of-sight detection, and 8 is a power supply for the entire system. The battery to be supplied.

【0004】図13は従来の視線検出装置の一連の動作
の一例を示すフローチャートであり、図14は観察者が
視線検出装置に近接した接眼状態の時に図12の撮像素
子5に投影される眼球像を示す図、図15は図14の撮
像素子5上のP像が存在するラインの画像出力を示す図
である。
FIG. 13 is a flowchart showing an example of a series of operations of the conventional gaze detecting device. FIG. 14 is an eyeball projected onto the image pickup device 5 of FIG. 12 when an observer is in an eyepiece state close to the gaze detecting device. FIG. 15 is a diagram showing an image, and FIG. 15 is a diagram showing an image output of a line on which the P image exists on the image sensor 5 in FIG.

【0005】図13において、シーケンスコントローラ
1は、まずIRED2,3を観察者の眼球に向けて点灯
させる(ステップ#1)。次に、その時の眼球像を撮像
素子5によって読み込み、A/Dコンバータ6を介して
ディジタル化して画像信号として内部のRAMに格納す
る(ステップ#2)。そして、前記画像信号を処理して
P像を抽出する(ステップ#3)。
In FIG. 13, the sequence controller 1 first turns on the IREDs 2 and 3 toward the eyes of the observer (step # 1). Next, the eyeball image at that time is read by the image sensor 5, digitized via the A / D converter 6, and stored in the internal RAM as an image signal (step # 2). Then, the image signal is processed to extract a P image (step # 3).

【0006】P像の抽出の仕方としては、P像は明るく
その出力は急峻であることを利用して、信号が一定レベ
ル以上で、しかも傾きが大きいものをP像と見なす。例
えば眼球像が図14であったとする。この眼球像におい
て、P像はaとbであるが、これらを検出する為にP像
条件を、信号レベルがL1 (図15参照)以上であり、
傾きが一定値以上であるとすると、P像a,bは水平ラ
インy1 で、図15の様に条件を満たし、それらの位置
はL1 を越える部分の重心演算等によってIPa,IP
bとして求められる。
[0006] As a method of extracting the P image, the P image is used as a P image if the signal is at a certain level or more and has a large inclination, utilizing the fact that the P image is bright and its output is steep. For example, assume that the eyeball image is as shown in FIG. In this eyeball image, the P images are a and b. In order to detect these, the P image conditions are set as follows: the signal level is L 1 (see FIG. 15) or more;
The inclination is to be equal to or more than a predetermined value, IPa P images a, b in the horizontal line y 1, satisfies the condition as in Figure 15, their position is the center of gravity calculation or the like of the portion exceeding L 1, IP
b.

【0007】次に、シーケンスコントローラ1は画像信
号を処理して瞳孔エッジを抽出する(ステップ#4)。
Next, the sequence controller 1 processes the image signal to extract a pupil edge (step # 4).

【0008】瞳孔エッジの抽出の仕方としては、瞳孔部
分は暗く、虹彩部分がそれよりも明るいことを利用し
て、信号レベルが一定値レベル(これを図15に示す様
にL2とする)であり、しかも一定期間以上傾きが継続
する場合のL2 との交点を瞳孔エッジとみなすものとす
る。
[0008] As the way of extraction of the pupil edges, the pupil portion is dark, using the fact that the iris portion brighter than the signal level (and L 2 as shown in FIG. 15 this) constant value level , and the addition of the intersection of the L 2 when the predetermined period or more slope continues shall be deemed to be the pupil edge.

【0009】例えば、眼球像が前述の様に図14であっ
た場合の水平ラインy1 における瞳孔エッジは、図15
に示すe1 ,e6 が適正な瞳孔エッジとなる。しかしな
がら、P像a,bの裾野も瞳孔エッジの条件を満たして
しまうので、e2 ,e3 、e4 ,e5 も本当は瞳孔エッ
ジで無いにも拘らず瞳孔エッジとして処理される。従っ
て、これを避ける為に、特開平6−148509号公報
において提案されている様に、瞳孔エッジ抽出後、P像
周辺の一定領域内にある瞳孔とみなしたエッジ(図15
のe2 ,e3 ,e4 ,e5 )を取り除く(ステップ#
5)。
[0009] For example, the pupil edge in the horizontal line y 1 when the eyeball image was 14 As described above, FIG. 15
E 1 and e 6 shown below are appropriate pupil edges. However, P picture a, since base of b may thus satisfy the conditions of the pupil edge, e 2, e 3, e 4, e 5 are processed as pupil edge despite not really a pupil edge. Therefore, in order to avoid this, as proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-148509, after pupil edge extraction, an edge regarded as a pupil within a certain area around the P image (FIG. 15)
E 2 , e 3 , e 4 , e 5 ) are removed (step #
5).

【0010】また、瞳孔エッジ抽出(ステップ#4)の
際、エッジの傾きの方向により、負の傾きであるもの
(図15におけるe1 )と正の傾きであるもの(図15
におけるe6 )を瞳孔中心から見た方向でそれぞれ左エ
ッジ,右エッジと呼んで2つのグループに区別して抽出
するものとする。
At the time of pupil edge extraction (step # 4), a negative gradient (e 1 in FIG. 15) and a positive gradient (FIG. 15) depend on the direction of edge gradient.
E 6) a shall be extracted distinguished into two groups called respectively the left edge, the right edge in the direction as viewed from the pupil center in.

【0011】上記ステップ#5においてP像周辺の偽エ
ッジを排除したが、これ以外にもまつ毛やその他種々の
ノイズによって偽エッジが発生する。
In step # 5, false edges around the P image are eliminated, but false edges also occur due to eyelashes and various other noises.

【0012】図14の黒点は、検出され得る偽エッジを
含めた全てのエッジを表している。これら偽エッジを排
除するために、特開平4−347132号公報において
提案されている様に、P像位置情報に基づいて、確から
しいエッジの座標範囲を指定し、この範囲外のエッジを
排除する(ステップ#6)。
The black dots in FIG. 14 represent all edges including false edges that can be detected. In order to eliminate these false edges, a coordinate range of a probable edge is designated based on P image position information, and edges outside this range are excluded, as proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-347132. (Step # 6).

【0013】図14においては、Fがその指定範囲に当
たり、これによって範囲F以外のエッジ、例えばe10
11等が排除される。この排除手段によってもまだ若干
の偽エッジが残る。これらをさらに排除するため、特開
平6−148509号公報において提案されている様
に、シーケンスコントローラ1は残りのエッジ座標に対
する統計的処理を行い、全体に対して大きく離れたエッ
ジを偽エッジとして排除する(ステップ#7)。
In FIG. 14, F corresponds to the specified range, whereby edges outside the range F, for example, e 10 ,
e 11 and the like are excluded. Some false edges still remain due to this elimination means. In order to further eliminate these, as proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-148509, the sequence controller 1 performs statistical processing on the remaining edge coordinates, and eliminates edges far apart from the whole as false edges. (Step # 7).

【0014】図16はこの「統計量による排除」を示す
サブルーチンである。
FIG. 16 is a subroutine showing the "exclusion by statistics".

【0015】図16において、まず残った瞳孔エッジの
うち、左エッジ(図17に示す黒点)の水平方向座標の
平均値mLH及び標準偏差σLHを求める(ステップ#2
1)。そして左エッジの内で標準偏差外の大きく離れた
座標、即ち 水平方向座標>mLH+σLH または 水平方向座標<mLH−σLH である左エッジを排除する(ステップ#22)。
In FIG. 16, first, among the remaining pupil edges, the average value m LH and the standard deviation σ LH of the horizontal coordinates of the left edge (black point shown in FIG. 17) are obtained (step # 2).
1). Then, the left edge that is far away from the standard deviation and that is outside the standard deviation, that is, the left edge whose horizontal coordinate> m LH + σ LH or horizontal coordinate <m LH −σ LH is excluded (step # 22).

【0016】次に、残った左エッジの垂直方向座標の平
均値mLV及び標準偏差σLVを求める(ステップ#2
3)。そして、左エッジの内で標準偏差外の大きく離れ
た座標、即ち 垂直方向座標>mLV+σLV または 垂直方向座標<mLV−σLV である左エッジを排除する(ステップ#24)。
Next, the average value m LV and the standard deviation σ LV of the vertical coordinates of the remaining left edge are obtained (step # 2).
3). Then, the left edge that is far away from the standard deviation and that is outside the standard deviation, that is, the left edge whose vertical coordinate> m LV + σ LV or vertical coordinate <m LV −σ LV is excluded (step # 24).

【0017】同じ様にして、右エッジの水平方向座標の
平均値mRH及び標準偏差σRHを求め(ステップ#2
5)、右エッジの内で標準偏差外の大きく外れた座標、
即ち 水平方向座標>mRH+σRH または 水平方向座標<mRH−σRH である右エッジを排除する(ステップ#26)。
Similarly, the average value m RH and the standard deviation σ RH of the horizontal coordinates of the right edge are obtained (step # 2).
5) Coordinates that are significantly outside the standard deviation within the right edge,
That is, the right edge whose horizontal coordinate> m RH + σ RH or horizontal coordinate <m RH −σ RH is excluded (step # 26).

【0018】次に、残った右エッジの垂直方向座標の平
均値mRV及び標準偏差σRVを求める(ステップ#2
7)。そして、右エッジの内で標準偏差外の大きく外れ
た座標、即ち 垂直方向座標>mRV+σRV または 垂直方向座標<mRV−σRV である左エッジを排除する(ステップ#28)。
Next, the average value m RV and the standard deviation σ RV of the vertical coordinates of the remaining right edge are obtained (step # 2).
7). Then, the coordinates outside the standard deviation, which are greatly deviated from the standard deviation, that is, the left edge satisfying the vertical coordinate> m RV + σ RV or the vertical coordinate <m RV −σ RV are excluded (step # 28).

【0019】以上の処理が終ったら、図13のステップ
#8で瞳孔中心の検出を行う。ここでは瞳孔部が円形状
(円形若しくは楕円形)であることを利用して最小二乗
法等を用いて瞳孔中心を求める。この計算の後、計算値
の確からしさをチェックするため、求められた瞳孔中心
位置と各瞳孔エッジ位置をもとに瞳孔円推定誤差CER
の計算を行う(ステップ#9)。計算の方法は、特開平
4−347131号公報において提案されている様に、
二乗誤差を用いて行う。そして、求められた瞳孔円推定
誤差CERが確からしいとするしきい値CT 以下かどう
かをチェックし(ステップ#10)、CT 以下ならば求
められた瞳孔中心位置とP像位置に基づいて眼球回転角
の計算を行い(ステップ#12)、視線検出を終了す
る。
After the above processing is completed, the center of the pupil is detected in step # 8 of FIG. Here, the center of the pupil is obtained by using the least square method or the like, utilizing the fact that the pupil portion is circular (circular or elliptical). After this calculation, in order to check the certainty of the calculated value, a pupil circle estimation error CER is calculated based on the obtained pupil center position and each pupil edge position.
Is calculated (step # 9). The method of calculation is, as proposed in JP-A-4-347131,
This is performed using a square error. Then, it is checked whether the following threshold C T pupil circle estimating error CER obtained is the probable (step # 10), based on the pupil center is determined if C T following position and P image position The eyeball rotation angle is calculated (step # 12), and the line-of-sight detection ends.

【0020】また、上記ステップ#10で瞳孔円推定誤
差CERがCT よりも大きかった場合は、瞳孔エッジの
中に未だ偽エッジが多く含まれていたとして、偽エッジ
の更なる排除、即ち「瞳孔円修正」を行い(ステップ#
11)、再び瞳孔中心の計算(ステップ#8)に戻る。
If the pupil circle estimation error CER is larger than C T in step # 10, it is determined that the pupil edge still contains many false edges, and the false edges are further eliminated, ie, “ Pupil circle correction "(Step #
11) Return to the calculation of the center of the pupil (step # 8).

【0021】図18は上記ステップ#11における「瞳
孔円修正」を説明するフローチャートである。
FIG. 18 is a flowchart for explaining "pupil circle correction" in step # 11.

【0022】図18において、シーケンスコントローラ
1は、まずこの瞳孔円修正が1回目(初めての修正)か
どうかをチェックする(ステップ#31)。1回目なら
ば、瞳孔円推定誤差CERをCER0 として退避させ
(ステップ#33)、エッジを1個抜く(ステップ#3
5)。ここでエッジを抜く順は特に考慮せず、とりあえ
ずは左エッジから抜いていくものとし、さらに左エッジ
内で抜く順番はシーケンスコントローラ内のメモリに保
存されている順(通常は抽出された順)とする。
In FIG. 18, the sequence controller 1 first checks whether this pupil circle correction is the first correction (first correction) (step # 31). If it is the first time, the pupil circle estimation error CER is saved as CER 0 (step # 33), and one edge is removed (step # 3).
5). Here, the order in which the edges are extracted is not particularly considered, and it is assumed that the edges are extracted from the left edge for the time being. The order in which the edges are extracted is the order stored in the memory in the sequence controller (usually the order of extraction). And

【0023】また、ステップ#31で瞳孔円修正が1回
目でない場合、即ち1回目もしくは2回目以降の円修正
後、図13のステップ#8に戻り、その後再度ステップ
#10で瞳孔円推定誤差CERがしきい値CT 以下でな
く、再びステップ#11で「瞳孔円修正」を行う場合、
求められた最新の瞳孔円推定誤差CERがエッジを抜く
前の瞳孔円推定誤差CER、即ちCER0 よりも小さく
なっている(これは抜いたエッジが偽エッジであり、真
円に近づいていることを意味する)かどうかをチェック
する(ステップ#32)。ここで、「CER<CER
0 」でなければ、抜いたエッジは偽エッジでなかったと
してもとに戻し(ステップ#34)、順番に次のエッジ
を抜く(ステップ#35)。
If the correction of the pupil circle is not the first time in step # 31, that is, after the first or second round correction, the process returns to step # 8 in FIG. 13, and then the pupil circle estimation error CER is again determined in step # 10. Is smaller than or equal to the threshold value C T and “pupil circle correction” is performed again in step # 11,
The obtained latest pupil circle estimation error CER is smaller than the pupil circle estimation error CER before the edge is extracted, that is, CER 0 (this is because the extracted edge is a false edge and is approaching a perfect circle) ) Is checked (step # 32). Here, “CER <CER
If it is not " 0 ", the extracted edge is determined not to be a false edge and is returned to the original (step # 34), and the next edge is sequentially extracted (step # 35).

【0024】また、上記ステップ#32において、「C
ER<CER0 」であった場合は、抜いたエッジはその
ままにして、瞳孔円推定誤差CERをCER0 として退
避させ(ステップ#33)、やはり順番に次のエッジを
抜き(ステップ#35)、図13のステップ#8へ戻
る。
In step # 32, "C
If ER <CER 0 ”, the extracted edge is left as it is, the pupil circle estimation error CER is saved as CER 0 (step # 33), and the next edge is also extracted in order (step # 35). The process returns to step # 8 in FIG.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、統計
量によるエッジ排除においては、各エッジの水平方向座
標及び垂直方向座標に対する統計量により行っている
が、この方法では、左エッジ若しくは右エッジの内の大
きく外れたエッジを排除することになり、それが偽エッ
ジであれば良いが、正しいエッジを抜いてしまうことも
多い。
In the above conventional example, the edge elimination based on the statistic is performed by the statistic of the horizontal coordinate and the vertical coordinate of each edge. However, in this method, the left edge or the right edge is used. In this case, an edge that is significantly out of the above is eliminated, and it is sufficient if the edge is a false edge, but a correct edge is often extracted.

【0026】例えば図17において、垂直方向の統計量
の排除を行うと、e61,e62などの正しい瞳孔エッジが
排除されることになる。従って、この後瞳孔中心を求め
る際、正しいエッジが少なくなることによって瞳孔中心
位置の検出誤差が大きくなっていまい、最終的な眼球回
転角も本当の値と外れることにもなる。
[0026] For example, in FIG. 17, when the vertical statistics exclusion, so that the correct pupil edges, such as e 61, e 62 is eliminated. Therefore, when the center of the pupil is obtained thereafter, the detection error of the pupil center position increases due to a decrease in the number of correct edges, and the final eyeball rotation angle also deviates from the true value.

【0027】次に、別の従来例の課題について説明す
る。
Next, the problem of another conventional example will be described.

【0028】図19は、従来の視線検出装置の一連の動
作(図13に対応)を示すフローチャートの他の例であ
る。なお、該視線検出装置の電気的構成は図12と同様
であるので同一の符号を付して説明するが、ここではそ
の図示は省略する。
FIG. 19 is another example of a flowchart showing a series of operations (corresponding to FIG. 13) of the conventional visual axis detection device. Since the electrical configuration of the eye-gaze detecting device is the same as that of FIG. 12, the same reference numerals are used for the description, but the illustration is omitted here.

【0029】図19において、シーケンスコントローラ
1は、まずIRED2,3を観察者の眼球に向けて点灯
させる(ステップ#41)。次に、その時の眼球像を撮
像素子5によって読み込み、A/Dコンバータ6を介し
てディジタル化して画像信号として内部のRAMに格納
する(ステップ#42)。そして、前記画像信号を処理
してP像を抽出する(ステップ#43)。
In FIG. 19, the sequence controller 1 first turns on the IREDs 2 and 3 toward the eyes of the observer (step # 41). Next, the eyeball image at that time is read by the imaging device 5, digitized via the A / D converter 6, and stored in the internal RAM as an image signal (step # 42). Then, the image signal is processed to extract a P image (step # 43).

【0030】P像の抽出の仕方としては、P像は明る
く、その出力は急峻であることを利用して、信号が一定
レベル以上で、しかも傾きが大きいものをP像と見な
す。例えば眼球像が前述の図14であったとする。この
眼球像において、P像はaとbであるが、これらを検出
する為にP像条件を、信号レベルがL1 (図15参照)
以上であり、傾きが一定値以上であるとすると、P像
a,bは水平ラインy1 で、図15の様に条件を満た
し、それらの位置はL1 を越える部分の重心演算等によ
ってIPa,IPbとして求められる。
As a method of extracting the P image, the P image is considered to be a P image if the signal is at a certain level or more and has a large inclination, utilizing the fact that the P image is bright and its output is steep. For example, assume that the eyeball image is as shown in FIG. In this eyeball image, the P images are a and b. To detect them, the P image condition is set, and the signal level is set to L 1 (see FIG. 15).
Assuming that the inclination is equal to or greater than a certain value, the P images a and b are horizontal lines y 1 and satisfy the conditions as shown in FIG. 15, and their positions are calculated by calculating the center of gravity of the portion exceeding L 1. , IPb.

【0031】次に、シーケンスコントローラ1は画像信
号を処理して瞳孔エッジを抽出する(ステップ#4
4)。
Next, the sequence controller 1 processes the image signal to extract a pupil edge (step # 4).
4).

【0032】瞳孔エッジの抽出の仕方としては、瞳孔部
分は暗く、虹彩部分がそれよりも明るいことを利用し
て、信号レベルが一定値レベル(これを図15に示す様
にL2とする)であり、しかも一定期間以上傾きが継続
する場合のL2 との交点を瞳孔エッジとみなすものとす
る。
As a method of extracting the pupil edge, the signal level is set to a constant value level (this is set to L 2 as shown in FIG. 15) by utilizing the fact that the pupil part is dark and the iris part is brighter. , and the addition of the intersection of the L 2 when the predetermined period or more slope continues shall be deemed to be the pupil edge.

【0033】例えば、眼球像が前述の様に図14であっ
た場合の水平ラインy1 における瞳孔エッジは、図15
に示すe1 ,e6 が適正な瞳孔エッジとなる。しかしな
がら、P像a,bの裾野も瞳孔エッジの条件を満たして
しまうので、e2 ,e3 、e4 ,e5 も本当は瞳孔エッ
ジで無いにも拘らず瞳孔エッジとして処理される。従っ
て、これを避ける為に、特開平6−148509号公報
において提案されている様に、瞳孔エッジ抽出後、P像
周辺の一定領域内にある瞳孔とみなしたエッジを取り除
く(ステップ#45)。
[0033] For example, the pupil edge in the horizontal line y 1 when the eyeball image was 14 As described above, FIG. 15
E 1 and e 6 shown below are appropriate pupil edges. However, P picture a, since base of b may thus satisfy the conditions of the pupil edge, e 2, e 3, e 4, e 5 are processed as pupil edge despite not really a pupil edge. Therefore, in order to avoid this, as proposed in JP-A-6-148509, after pupil edge extraction, edges regarded as pupils within a certain area around the P image are removed (step # 45).

【0034】ここで、このP像周辺の偽エッジ以外に
も、まつ毛やその他種々のノイズによって偽エッジが発
生する。図17の黒点は、前述した様に検出され得る偽
エッジを含めた全てのエッジを表している。これら偽エ
ッジを排除するために、特開平4−347132号公報
において提案されている様に、シーケンスコントローラ
1は、P像位置情報に基づいて、確からしいエッジの座
標範囲を限定する(ステップ#46)。
Here, in addition to the false edges around the P image, false edges are generated due to eyelashes and various other noises. The black dots in FIG. 17 represent all edges including false edges that can be detected as described above. In order to eliminate these false edges, the sequence controller 1 limits the likely edge coordinate range based on the P image position information as proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-347132 (step # 46). ).

【0035】図20はこの「瞳孔指定範囲の設定」を示
すサブルーチンである。
FIG. 20 is a subroutine showing this "setting of pupil designation range".

【0036】図20において、2個のP像座標のうち、
左側を(IP1 ,JP1 )、右側を(IP2 ,JP2
として、瞳孔指定範囲を IS1 ←IP1 −20 IS2 ←IP2 +20 JS1 ←(JP1 +JP2 )/2−40 JS2 ←(JP1 +JP2 )/2+20 に設定する。ここで、IS1 は瞳孔指定範囲の左限,I
2 は右限,JS1 は上限,JS2 は下限を表すものと
する。
In FIG. 20, of the two P image coordinates,
The left side is (IP 1 , JP 1 ) and the right side is (IP 2 , JP 2 )
As to set the pupil specified range in IS 1 ← IP 1 -20 IS 2 ← IP 2 +20 JS 1 ← (JP 1 + JP 2) / 2-40 JS 2 ← (JP 1 + JP 2) / 2 + 20. Here, IS 1 is the left limit of the pupil designation range, I
S 2 is the right limit, JS 1 has an upper limit, JS 2 denote the lower limit.

【0037】これによれば、設定範囲は画面上で長方形
となり、図14に示す様に画像に対して範囲Fのように
なる。
According to this, the set range becomes a rectangle on the screen, and becomes a range F with respect to the image as shown in FIG.

【0038】図20のフローチャート終了後は、図19
におけるステップ#47において、「瞳孔指定範囲外の
瞳孔エッジの排除」を行う。
After the end of the flowchart of FIG.
In step # 47, "removal of pupil edge outside pupil designation range" is performed.

【0039】図21はこの「瞳孔指定範囲外の瞳孔エッ
ジの排除」を示すサブルーチンである。
FIG. 21 is a subroutine showing this "exclusion of pupil edge outside pupil designation range".

【0040】図21において、図19のステップ#44
で抽出された瞳孔エッジの内のステップ#45における
「P像周辺の瞳孔エッジの排除」後の全てのエッジに対
して、「水平方向座標<IS1 」となるエッジ,「水平
方向座標>IS2 」となるエッジを排除する(ステップ
#71,#72)。そして、残ったエッジに対してさら
に「垂直方向座標<JS1 」となるエッジ,「垂直方向
座標>JS2 」となるエッジを排除する(ステップ#7
3,#74)。
In FIG. 21, step # 44 of FIG.
Of all the pupil edges extracted in step # 45 after “elimination of pupil edges around P image” in step # 45, edges with “horizontal coordinates <IS 1 ” and “horizontal coordinates> IS” 2 ”are eliminated (steps # 71 and # 72). Then, with respect to the remaining edges, edges having “vertical coordinate <JS 1 ” and edges having “vertical coordinate> JS 2 ” are further excluded (step # 7).
3, # 74).

【0041】以上の処理が終ったら、図19のステップ
#48で瞳孔中心の検出を行う。ここでは瞳孔部の形状
が円形(楕円形も含む)であることを利用して、最小二
乗法等を用いて瞳孔中心を求める。この計算の後、計算
値の確からしさをチェックするため、求められた瞳孔中
心位置と各瞳孔エッジ位置をもとに瞳孔円推定誤差CE
Rの計算を行う(ステップ#50)。計算の方法は、特
開平4−347131号公報において提案されている様
に、二乗誤差を用いて行う。
After the above processing is completed, the center of the pupil is detected in step # 48 of FIG. Here, utilizing the fact that the shape of the pupil portion is circular (including an elliptical shape), the center of the pupil is determined using the least square method or the like. After this calculation, in order to check the certainty of the calculated value, a pupil circle estimation error CE is calculated based on the obtained pupil center position and each pupil edge position.
R is calculated (step # 50). The calculation is performed by using a square error as proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-347131.

【0042】そして、求められた瞳孔円推定誤差CER
に対して確からしいとするしきい値CT 以下かどうかを
チャックし(ステップ#51)、しきい値CT 以下なら
ば求めた瞳孔中心位置とP像位置に基づいて眼球回転角
の計算を行い(ステップ#52)、視線検出を終了す
る。
Then, the obtained pupil circle estimation error CER
Is checked to see if it is below the threshold C T (step # 51), and if it is below the threshold C T , the eyeball rotation angle is calculated based on the obtained pupil center position and P image position. Perform (Step # 52), and end the line-of-sight detection.

【0043】また、上記ステップ#50で瞳孔円推定誤
差CERがCT よりも大きかった場合は、瞳孔エッジの
中に未だ偽瞳孔エッジ(偽エッジとも記す)が多く含ま
れていたとして、偽エッジの更なる排除、即ち「瞳孔円
修正」(例えば図18)を行い(ステップ#51)、再
び瞳孔中心の計算(ステップ#48)に戻る。
If the pupil circle estimation error CER is larger than C T in step # 50, it is determined that the pupil edge still contains many false pupil edges (also referred to as false edges). , Ie, "pupil circle correction" (eg, FIG. 18) (step # 51), and the process returns to the calculation of the pupil center (step # 48).

【0044】ところで、瞳孔は円形(若しくは楕円形)
であるので、偽エッジ排除のための瞳孔指定範囲も円形
もしくは楕円形であるのが望ましい。
The pupil is circular (or elliptical)
Therefore, it is desirable that the designated pupil range for eliminating false edges is also circular or elliptical.

【0045】しかしながら、上記従来例では、上記瞳孔
指定範囲が図14の範囲Fの様に、長方形もしくは正方
形となっており、e20,e21の様に、瞳孔中心から遠く
離れたところの、上記長方形の4隅にある明らかな偽エ
ッジもここで排除しきれないことになる。従って、瞳孔
中心の計算を行っても、その後で必ず瞳孔円修正を行わ
なければならず、演算時間の長時間化につながる。
[0045] However, in the above prior art, the pupil stated range as the range F in FIG. 14, has a rectangular or square, as in e 20, e 21, at a distance away from the pupil center, Obvious false edges at the four corners of the rectangle cannot be eliminated here. Therefore, even if the calculation of the pupil center is performed, the pupil circle correction must always be performed after that, which leads to a longer calculation time.

【0046】また、その瞳孔円修正に関しても、本来は
最も偽エッジである可能性の高いものから抜いていくの
が望ましいにもかかわらず、エッジを抜く順番は単に抽
出された順のままであり、このままでは効率的な処理で
あるとはいえない。
Regarding the correction of the pupil circle, although it is originally desirable to remove the edge that is most likely to be a false edge, the order in which the edges are extracted is simply the same as the extracted order. However, this cannot be said to be an efficient process.

【0047】(発明の目的)本発明の目的は、偽瞳孔エ
ッジの排除を効率的かつ適正に行い、精度の良いしかも
高速処理の視線検出を行うことのできる視線検出装置及
び光学機器を提供することにある。
(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide an eye-gaze detecting device and an optical apparatus capable of efficiently and appropriately eliminating false pupil edges and performing an accurate and high-speed eye-gaze detection. It is in.

【0048】[0048]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1,3及び9記載の本発明は、観察者の眼球
を照明する複数の照明手段と、該照明手段による観察者
の眼球からの反射光を受光する受光手段と、該受光手段
で得られた画像信号に基づいて、眼球像中の瞳孔エッジ
とみなせるエッジと前記照明手段による複数の角膜反射
像の位置を抽出する抽出手段と、前記抽出された複数の
角膜反射像と複数のエッジ情報から瞳孔部の形状を円形
状として扱って瞳孔円を算出し、この瞳孔円より瞳孔中
心を求め、該瞳孔中心と前記複数の角膜反射像の位置よ
り観察者の視線を検出する演算手段とを備え、前記演算
手段内に、前記複数の角膜反射像の位置から仮の瞳孔中
心位置を求め、該仮の瞳孔中心位置からのエッジ毎の距
離情報に対する統計的処理を施し、すなわち平均値と標
準偏差を用い、不適当なエッジを排除して瞳孔円を算出
する瞳孔円算出手段を設けた構成にしている。
In order to achieve the above object, the present invention according to claims 1, 3 and 9 comprises a plurality of illuminating means for illuminating an observer's eyeball, A light-receiving means for receiving light reflected from the eyeball, and an extraction for extracting, based on an image signal obtained by the light-receiving means, an edge which can be regarded as a pupil edge in the eyeball image and positions of a plurality of corneal reflection images by the lighting means Means, a pupil circle is calculated by treating the shape of the pupil portion as a circular shape from the plurality of extracted corneal reflection images and the plurality of edge information, a pupil center is obtained from the pupil circle, and the pupil center and the plurality of pupil centers are calculated. Calculating means for detecting an observer's line of sight from the position of the corneal reflection image, and calculating a temporary pupil center position from the positions of the plurality of corneal reflection images; Integration of distance information for each edge Treatment alms, i.e. using the mean value and the standard deviation, and the structure in which a pupil circle calculation means for calculating the pupil circle by eliminating improper edge.

【0049】同じく上記目的を達成するために、請求項
2,3及び9記載の本発明は、観察者の眼球を照明する
複数の照明手段と、該照明手段による観察者の眼球から
の反射光を受光する受光手段と、該受光手段で得られた
画像信号に基づいて、眼球像中の瞳孔エッジとみなせる
エッジと前記照明手段による複数の角膜反射像の位置を
抽出する抽出手段と、前記抽出された複数の角膜反射像
と複数のエッジ情報から瞳孔部の形状を円形として扱っ
て瞳孔円を算出し、この瞳孔円より瞳孔中心を求め、該
瞳孔中心と前記複数の角膜反射像の位置より観察者の視
線を検出する演算手段とを備え、前記演算手段内に、前
記複数のエッジを所定の基準に基づいて複数のグループ
に分けると共に、前記複数の角膜反射像の位置から仮の
瞳孔中心位置を求め、該仮の瞳孔中心位置からの前記エ
ッジグループ毎の距離情報に対する統計量に基づいたグ
ループ順にエッジを排除して瞳孔円を算出する瞳孔円算
出手段を具備した構成にしている。
According to another aspect of the present invention, a plurality of illumination means for illuminating an observer's eyeball and light reflected from the observer's eyeball by the illumination means are provided. Light-receiving means for receiving light, an extraction means for extracting an edge that can be regarded as a pupil edge in an eyeball image and positions of a plurality of corneal reflection images by the illumination means, based on an image signal obtained by the light-receiving means, The pupil circle is calculated by treating the shape of the pupil portion as a circle from the plurality of corneal reflection images and the plurality of pieces of edge information, and the pupil center is obtained from the pupil circle, and the pupil center and the positions of the plurality of corneal reflection images are calculated. Calculating means for detecting an observer's line of sight, wherein the calculating means divides the plurality of edges into a plurality of groups based on a predetermined criterion, and sets a temporary pupil center from the positions of the plurality of corneal reflection images. Find location , And a configuration provided with the pupil circle calculation means for calculating the pupil circle by eliminating the edges in the order groups based on statistics with respect to the distance information for each edge group from the pupil center position of the temporary.

【0050】同じく上記目的を達成するために、請求項
4及び9記載の本発明は、観察者の眼球を照明する複数
の照明手段と、該照明手段による観察者の眼球からの反
射光を受光する受光手段と、該受光手段で得られた画像
信号に基づいて、眼球像中の瞳孔エッジとみなせるエッ
ジと前記照明手段による複数の角膜反射像の位置を抽出
する抽出手段と、前記抽出された複数の角膜反射像と複
数のエッジ情報から瞳孔部を円形状として扱って瞳孔円
を算出し、この瞳孔円より瞳孔中心を求め、該瞳孔中心
と前記複数の角膜反射像の位置より観察者の視線を検出
する演算手段とを備え、前記演算手段内に、前記複数の
角膜反射像の位置から仮の瞳孔中心位置を求め、前記複
数のエッジのうち、前記仮の瞳孔中心位置を中心として
描かれる円形状の領域内に含まれるエッジ情報から瞳孔
円を算出する瞳孔円算出手段を具備した構成にしてい
る。
According to another aspect of the present invention, a plurality of illumination means for illuminating an eyeball of an observer, and receiving light reflected from the eyeball of the observer by the illumination means. Based on the image signal obtained by the light receiving unit, an extracting unit that extracts an edge that can be regarded as a pupil edge in the eyeball image and a position of a plurality of corneal reflection images by the lighting unit, and the extracted The pupil portion is calculated as a circular shape by treating the pupil portion as a circular shape from the plurality of corneal reflection images and the plurality of pieces of edge information, and the pupil center is obtained from the pupil circle. Computing means for detecting a line of sight, wherein a temporary pupil center position is obtained from the positions of the plurality of corneal reflection images, and the plurality of edges are drawn around the temporary pupil center position. Circular shape And a configuration provided with the pupil circle calculation means for calculating the pupil circle from the edge information contained in the region.

【0051】同じく上記目的を達成するために、請求項
5〜9記載の本発明は、観察者の眼球を照明する複数の
照明手段と、該照明手段による観察者の眼球からの反射
光を受光する受光手段と、該受光手段で得られた画像信
号に基づいて、眼球像中の瞳孔エッジとみなせるエッジ
と前記照明手段による複数の角膜反射像の位置を抽出す
る抽出手段と、前記抽出された複数の角膜反射像と複数
のエッジ情報から瞳孔部を円形状として扱って瞳孔円を
算出し、この瞳孔円より瞳孔中心を求め、該瞳孔中心と
前記複数の角膜反射像の位置より観察者の視線を検出す
る演算手段とを備え、前記演算手段内に、算出した瞳孔
円の信頼性が低い場合は、前記複数の角膜反射像の位置
から仮の瞳孔中心位置を求め、前記複数のエッジの中よ
り、該仮の瞳孔中心位置からのエッジ毎の距離情報に基
づいた順にエッジを排除して瞳孔円を算出する瞳孔円算
出手段を具備した構成にしている。
According to another aspect of the present invention, a plurality of illumination means for illuminating an eyeball of an observer, and receiving light reflected by the illumination means from the eyeball of the observer. Based on the image signal obtained by the light receiving unit, an extracting unit that extracts an edge that can be regarded as a pupil edge in the eyeball image and a position of a plurality of corneal reflection images by the lighting unit, and the extracted The pupil portion is calculated as a circular shape by treating the pupil portion as a circular shape from the plurality of corneal reflection images and the plurality of pieces of edge information, and the pupil center is obtained from the pupil circle. Calculating means for detecting the line of sight, wherein, when the calculated pupil circle has low reliability, a temporary pupil center position is obtained from the positions of the plurality of corneal reflection images, From inside, the temporary pupil And a configuration provided with the pupil circle calculation means for calculating the pupil circle by eliminating the edges in the order based on the distance information for each edge from the position.

【0052】具体的には、前記瞳孔円算出手段は、前記
複数のエッジの中より、前記仮の瞳孔中心位置との距離
の遠い順にエッジを排除したり、前記仮の瞳孔中心位置
からの各エッジまでの距離の平均値との差に基づいてエ
ッジを排除して、瞳孔円を算出するようにしている。
More specifically, the pupil circle calculating means removes edges from the plurality of edges in order of increasing distance from the temporary pupil center position, or removes each edge from the temporary pupil center position. The pupil circle is calculated by excluding the edge based on the difference from the average value of the distance to the edge.

【0053】[0053]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.

【0054】図1及び図2は本発明の実施の第1の形態
に係る視線検出装置の主要部分の動作を示すフローチャ
ートである。なお、該視線検出装置の電気的構成は、上
記図12と同様であり、又該視線検出装置の一連の動作
は、図13のステップ#7の「統計量による排除」及び
ステップ#11の「瞳孔円修正」以外の処理は、該図1
3と同様であるので、ここではその詳細は省略する。
FIGS. 1 and 2 are flowcharts showing the operation of the main part of the visual axis detection device according to the first embodiment of the present invention. The electrical configuration of the eye-gaze detecting device is the same as that in FIG. 12 described above, and a series of operations of the eye-gaze detecting device include “exclusion by statistics” in step # 7 of FIG. The processing other than "pupil circle correction"
3, the details are omitted here.

【0055】まず、図1のフローチャートにより、「統
計量による排除」の動作について説明する。
First, the operation of "exclusion by statistics" will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0056】瞳孔は円形であるので、正しいエッジは円
形にばらついている筈であり、エッジの統計量による排
除も円形を前提として処理すべきである。よって、検出
されたP像位置をもとに仮の瞳孔中心位置を推定し、そ
こからのエッジ毎の距離を処理情報として統計量の計算
を行うものとする。
Since the pupil is circular, the correct edge must be scattered in a circular shape, and the elimination based on the edge statistics should be processed on the assumption that the circular shape is used. Therefore, it is assumed that a provisional pupil center position is estimated based on the detected P image position, and a statistic is calculated using the distance of each edge from that position as processing information.

【0057】図1において、シーケンスコントローラ1
は、まず、P像の位置をもとに仮の瞳孔中心位置C0
決める。2個のP像座標のうち、左側を(IP1 ,JP
1 )、右側を(IP2 ,JP1 )として、仮の瞳孔中心
位置C0 の座標(IC・JC)を IC←(IP1 +IP2 )/2 JC←(JP1 +JP2 )/2−10 とする(ステップ#101)。
In FIG. 1, the sequence controller 1
, First, determining the pupil center position C 0 tentative based on the position of the P images. Of the two P image coordinates, the left side is (IP 1 , JP
1 ), and the right side is (IP 2 , JP 1 ), and the coordinates (IC · JC) of the provisional pupil center position C 0 are represented by IC ← (IP 1 + IP 2 ) / 2 JC ← (JP 1 + JP 2 ) / 2−2 10 (step # 101).

【0058】次に、エッジ毎に瞳孔中心位置C0 との距
離を求める(ステップ#102)。例えば、あるエッジ
の座標が(IE1 ,JE1 )であったとすると、求める
距離EC1 は EC1 =√〔(IC−IE12 +(JC−JE12 〕 …(1) となる。
Next, the distance from the pupil center position C 0 is determined for each edge (step # 102). For example, if the coordinates of a certain edge are (IE 1 , JE 1 ), the distance EC 1 to be obtained is EC 1 = √ [(IC-IE 1 ) 2 + (JC-JE 1 ) 2 ] (1) Become.

【0059】次に、求めた距離情報のうち、左エッジグ
ループの瞳孔中心位置C0 との距離の平均値mLF1 及び
標準偏差σLF1 を求める(ステップ#103)。そし
て、左エッジのうちで C0 との距離>mLF1 +σLF1 または C0 との距離<mLF1 −σLF1 であるエッジを排除する(ステップ#104)。
Next, from the obtained distance information, an average value m LF1 and a standard deviation σ LF1 of the distance from the pupil center position C 0 of the left edge group are obtained (step # 103). Then, of the left edges, edges whose distance to C 0 > m LF1 + σ LF1 or distance to C 0 <m LF1 −σ LF1 are excluded (step # 104).

【0060】次に、右エッジグループの瞳孔中心位置C
0 との距離の平均値mRF1 及び標準偏差σRF1 を求める
(ステップ#105)。そして、右エッジのうちで C0 との距離>mRF1 +σRF1 または C0 との距離<mRF1 −σRF1 であるエッジを排除する(ステップ#106)。
Next, the pupil center position C of the right edge group
An average value m RF1 and a standard deviation σ RF1 of the distance from 0 are obtained (step # 105). Then, of the right edges, edges whose distance to C 0 > m RF1 + σ RF1 or distance to C 0 <m RF1 −σ RF1 are excluded (step # 106).

【0061】この様にすれば、円形を前提としてエッジ
を排除できる。例えば、抽出された左エッジが図3にお
ける黒点(図14の黒点位置と同じ)に示す様に存在し
ており、P像から求められる仮の瞳孔中心位置C0 が図
3中に示す様に、半径re61の円の中心に位置していた
とすれば、上記の統計量の計算により、偽エッジe5 1
は従来例と同様に排除され、正しいエッジe61,e62
従来では排除されていたのが、この実施の形態では排除
されないで残ることになる。
In this way, edges can be eliminated on the premise of a circle. For example, the extracted left edge exists as shown by the black point in FIG. 3 (the same as the black point position in FIG. 14), and the temporary pupil center position C 0 obtained from the P image is as shown in FIG. , If it is located at the center of the circle with the radius re 61 , the calculation of the above statistic results in the false edge e 5 1
Is eliminated in the same manner as in the conventional example, and the correct edges e 61 and e 62 have been eliminated in the prior art, but remain in this embodiment without being eliminated.

【0062】この様に本実施の形態により、従来に比べ
正しいエッジを多く残すことができる。
As described above, according to the present embodiment, more correct edges can be left than before.

【0063】ここで、この後の図13のステップ#11
「瞳孔円修正」において、左エッジと右エッジで上記統
計量の計算で求めた標準偏差の大きいエッジグループ
を、偽エッジを多く含むグループであるとして先にエッ
ジを抜いていくようにすれば、円修正をより効率的に行
うことが出来る。
Here, the subsequent step # 11 of FIG.
In "pupil circle correction", if the edge group having a large standard deviation obtained by the calculation of the statistic at the left edge and the right edge is to be extracted first as a group including many false edges, The correction of the yen can be performed more efficiently.

【0064】この「瞳孔円修正」について、図2のフロ
ーチャートにより説明する。
This "pupil circle correction" will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0065】図2において、シーケンスコントローラ1
は、まずこの瞳孔円修正が1回目(初めての修正)かど
うかをチェックする(ステップ#201)。1回目なら
ば、図1のステップ#103,#105で求められた左
エッジ及び右エッジの標準偏差σLF1 ,σRF1 を比較
し、大きい方を偽エッジを多く含むグループとして先に
エッジ抜きを行うように順序を入れ換える(ステップ#
202)。その後、瞳孔円推定誤差CERをCER0
して退避させ(ステップ#204)、エッジを並び順に
1個抜く(ステップ#206)。ここでは1回目のエッ
ジ抜きなので、上記標準偏差の大きいグループの最初に
存在するエッジとなる。
In FIG. 2, the sequence controller 1
First checks whether this pupil circle correction is the first time (first correction) (step # 201). If it is the first time, the standard deviations σ LF1 and σ RF1 of the left edge and the right edge obtained in steps # 103 and # 105 of FIG. Swap the order to do (step #
202). Thereafter, the pupil circle estimation error CER is retracted as CER 0 (step # 204), and one edge is removed in the arrangement order (step # 206). Here, since the first edge is removed, the edge is the first edge of the group having the large standard deviation.

【0066】上記ステップ#201で瞳孔円修正が1回
目でなかった場合、即ち1回目もしくは2回目以降の円
修正後、図13のステップ#8に戻り、その後再度ステ
ップ#10で瞳孔円推定誤差CERがしきい値CT 以下
でなく、再びステップ#11で「瞳孔円修正」を行う場
合、求めた最新の瞳孔円推定誤差CERがエッジを抜く
前の瞳孔円推定誤差CER、即ちCER0 よりも小さく
なっている(これは抜いたエッジが偽エッジであり、真
円に近づいていることを意味する)かどうかをチェック
する(ステップ#203)。ここで、「CER<CER
0 」でなければ、抜いたエッジは偽エッジでなかったと
してもとに戻し(ステップ#205)、並び順に次のエ
ッジを抜く(ステップ#206)。
If the correction of the pupil circle is not the first time in step # 201, that is, after the first or second round correction, the flow returns to step # 8 in FIG. 13, and then the pupil circle estimation error is again determined in step # 10. If the CER is not equal to or smaller than the threshold value C T and “pupil circle correction” is performed again in step # 11, the obtained latest pupil circle estimation error CER is determined from the pupil circle estimation error CER before the edge is extracted, that is, CER 0 . Is also reduced (this means that the extracted edge is a false edge and is approaching a perfect circle) (step # 203). Here, “CER <CER
If it is not " 0 ", the extracted edge is determined not to be a false edge and is returned to the original (step # 205), and the next edge is extracted in the arrangement order (step # 206).

【0067】また、上記ステップ#203において、
「CER<CER0 」であった場合は、抜いたエッジは
そのままにして、瞳孔円推定誤差CERをCER0 とし
て退避させ(ステップ#204)、並び順に次のエッジ
を抜く(ステップ#206)。
Also, in the above step # 203,
If “CER <CER 0 ”, the extracted edge is left as it is, the pupil circle estimation error CER is saved as CER 0 (step # 204), and the next edge is extracted in the order of arrangement (step # 206).

【0068】なお、この実施の形態では、統計量によっ
て排除される偽エッジを含んだままの標準偏差値を比較
しているが、「統計量による排除」を行った後で残った
エッジに対して再度標準偏差を計算し、その値を比較し
てもよい。
In this embodiment, the standard deviation value including the false edge excluded by the statistic is compared, but the edge remaining after performing the “elimination by the statistic” is compared with the standard deviation value. Then, the standard deviation may be calculated again and the values may be compared.

【0069】(実施の第2の形態)上記実施の第1の形
態では、前述の(1)式の様にして平方根をとって、仮
の瞳孔中心位置C0 (IC,JC)からの距離を算出し
ているが、演算上,平方根の計算は時間がかかるもので
ある。
(Second Embodiment) In the first embodiment, the square root is calculated as in the above-described equation (1), and the distance from the temporary pupil center position C 0 (IC, JC) is calculated. Is calculated, but it takes time to calculate the square root.

【0070】一方、上記距離情報は符号が正なので、そ
の大小関係は(距離)2 と同じである。よって、平方根
をとらず(距離)2 のままで平均値や標準偏差の演算を
行えば、全体の演算時間短縮につながり、かつ、上記実
施の第1の形態と同様の効果を持つ。これを本発明の実
施の第2の形態として、以下に説明する。
On the other hand, since the distance information has a positive sign, the magnitude relation is the same as (distance) 2 . Therefore, if the calculation of the average value or the standard deviation is performed without taking the square root (distance) 2 , the entire calculation time is reduced, and the same effect as in the first embodiment is obtained. This will be described below as a second embodiment of the present invention.

【0071】図4は本発明の実施の第2の形態に係る視
線検出装置の主要部分の動作を示すフローチャートであ
る。なお、該視線検出装置の電気的構成は、上記図12
と同様であり、又該視線検出装置の一連の動作は、図1
3のステップ#7の「統計量による排除」以外の処理
は、該図13と同様であるので、ここではその詳細は省
略する。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the main part of the visual line detection device according to the second embodiment of the present invention. Note that the electrical configuration of the line-of-sight detection device is as shown in FIG.
And a series of operations of the eye-gaze detecting device is shown in FIG.
The processing other than the “exclusion by statistical amount” in step # 7 of step 3 is the same as that in FIG. 13, and thus the details are omitted here.

【0072】図4において、シーケンスコントローラ1
は、まず、P像の位置をもとに仮の瞳孔中心位置C0
決める。2個のP像座標のうち、左側を(IP1 ,JP
1 )、右側を(IP2 ,JP2 )として、仮の瞳孔中心
位置C0 の座標(IC,JC)を IC←(IP1 +IP2 )/2 JC←(JP1 +JP2 )/2−10 とする(ステップ#301)。
In FIG. 4, the sequence controller 1
, First, determining the pupil center position C 0 tentative based on the position of the P images. Of the two P image coordinates, the left side is (IP 1 , JP
1 ), with the right side being (IP 2 , JP 2 ), the coordinates (IC, JC) of the tentative pupil center position C 0 are given by IC ← (IP 1 + IP 2 ) / 2 JC ← (JP 1 + JP 2 ) / 2−2 10 (step # 301).

【0073】次に、エッジ毎に(瞳孔中心位置C0 との
距離)2 を求める(ステップ#302)。算出方法は、
あるエッジの座標が(IE1 ,JE1 )であったとする
と、求める値EC1 ’は EC1 ’=(IC−IE12 +(JC−JE12 ………(2) の様にして求められる。
Next, (distance from pupil center position C 0 ) 2 is determined for each edge (step # 302). The calculation method is
If the coordinates of a certain edge are (IE 1 , JE 1 ), the value EC 1 ′ to be obtained is EC 1 ′ = (IC−IE 1 ) 2 + (JC−JE 1 ) 2 (2) Is required.

【0074】次に、求めた(瞳孔中心位置C0 との距
離)2 のうち、左エッジグループの(瞳孔中心位置C0
との距離)2 の平均値mLF2 及び標準偏差σLF2 を求め
る(ステップ#303)。そして、左エッジのうちで (C0 との距離)2 >mLF2 +σLF2 または (C0 との距離)2 <mLF2 −σLF2 であるエッジを排除する(ステップ#304)。
[0074] Next, among the obtained (the distance between the pupil center position C 0) 2, the left edge group (pupil center position C 0
The average value m LF2 and the standard deviation sigma LF2 distance) 2 between obtaining (Step # 303). Then, to eliminate the (C 0 and the distance) 2> (the distance between the C 0) m LF2 + σ LF2 or 2 <edges is m LF2 - [sigma] LF2 among the left edge (step # 304).

【0075】次に、右エッジグループの(瞳孔中心位置
0 との距離)2 の平均値mRF2 及び標準偏差σRF2
求める(ステップ#305)。そして、右エッジのうち
で (C0 との距離)2 >mRF2 +σRF2 または (C0 との距離)2 <mRF2 −σRF2 であるエッジを排除する(ステップ#306)。
Next, the average value m RF2 and the standard deviation σ RF2 of (the distance from the pupil center position C 0 ) 2 of the right edge group are obtained (step # 305). Then, to eliminate the (C 0 and the distance) 2> (the distance between the C 0) m RF2 + σ RF2 or 2 <edges is m RF2 - [sigma] RF2 among the right edge (step # 306).

【0076】(実施の第3の形態)上記実施の第1及び
第2の形態では、「統計量による排除」は左エッジと右
エッジ別々に行っているが、エッジ全体に対してこれを
行う方法も考えられる。これを本発明の実施の第3の形
態として、以下に説明する。
(Third Embodiment) In the first and second embodiments, "exclusion by statistics" is performed separately for the left edge and the right edge. However, this is performed for the entire edge. A method is also possible. This will be described below as a third embodiment of the present invention.

【0077】図5は本発明の実施の第3の形態に係る視
線検出装置の主要部分の動作を示すフローチャートであ
る。なお、該視線検出装置の電気的構成は、上記図12
と同様であり、又該視線検出装置の一連の動作は、図1
3のステップ#7の「統計量による排除」以外の処理
は、該図13と同様であるので、ここではその詳細は省
略する。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the main part of the visual line detection device according to the third embodiment of the present invention. Note that the electrical configuration of the line-of-sight detection device is as shown in FIG.
And a series of operations of the eye-gaze detecting device is shown in FIG.
The processing other than the “exclusion by statistical amount” in step # 7 of step 3 is the same as that in FIG. 13, and thus the details are omitted here.

【0078】図5において、シーケンスコントローラ1
は、まず、P像の位置をもとに仮の瞳孔中心位置C0
決める。2個のP像座標のうち、左側を(IP1 ,JP
1 )、右側を(IP2 ,JP2 )として、仮の瞳孔中心
位置C0 の座標(IC,JC)を IC←(IP1 +IP2 )/2 JC←(JP1 +JP2 )/2−10 とする(ステップ#401)。
In FIG. 5, the sequence controller 1
, First, determining the pupil center position C 0 tentative based on the position of the P images. Of the two P image coordinates, the left side is (IP 1 , JP
1 ), with the right side being (IP 2 , JP 2 ), the coordinates (IC, JC) of the tentative pupil center position C 0 are given by IC ← (IP 1 + IP 2 ) / 2 JC ← (JP 1 + JP 2 ) / 2−2 10 (step # 401).

【0079】次に、エッジ毎に瞳孔中心位置C0 との距
離を求める(ステップ#402)。求め方は、上記実施
の第1の形態と同様であるとする。次に、エッジ全体の
瞳孔中心位置C0 との距離の平均値mF及び標準偏差σ
Fを求める(ステップ#403)。そして、全エッジの
うちで C0 との距離>mF+σF または C0 との距離<mF−σF であるエッジを排除する(ステップ#404)。
Next, the distance from the pupil center position C 0 is determined for each edge (step # 402). It is assumed that the way of obtaining is the same as in the first embodiment. Next, the average value mF of the distance of the entire edge from the pupil center position C 0 and the standard deviation σ
F is obtained (step # 403). Then, to eliminate the distance <edges is mF-? F between a distance> mF +? F or C 0 and C 0 among all edges (step # 404).

【0080】上記の実施の第1〜第3の形態によれば、
検出されたP像の位置を基にして仮の瞳孔中心位置C0
を設定し、ここから各瞳孔エッジに対する距離情報を求
め、求めた各距離情報に対する統計的処理を施すことに
よって偽エッジを排除するようにした為、正しいエッジ
が円形(若しくは楕円形)に存在することを前提とした
排除となり、排除されるエッジが偽エッジのみとなる可
能性が高くなり、従来に比べてより効果的なエッジ排除
が行うことができるようになった。
According to the first to third embodiments,
Temporary pupil center position C 0 based on the detected position of the P image
Is set, and distance information for each pupil edge is obtained from this. Statistical processing is performed on each of the obtained distance information to eliminate false edges, so that a correct edge exists in a circular (or elliptical) shape. The elimination is performed on the premise of this, and the possibility that the edge to be eliminated is only a false edge is increased, so that more effective edge elimination can be performed as compared with the related art.

【0081】また、瞳孔中心演算後の瞳孔円修正におい
て、左エッジと右エッジで上記統計量の計算で求めた標
準偏差の大きいエッジグループを、偽エッジを多く含む
グループであるとして先にエッジを抜いていくようにし
たので、瞳孔円修正をより効果的に行うことが出来、演
算時間の短縮および視線検出成功率アップを達成でき
た。
In the correction of the pupil circle after the pupil center calculation, an edge group having a large standard deviation obtained by the calculation of the above statistic at the left edge and the right edge is determined as a group including many false edges. Since the pupil circle was corrected, the correction of the pupil circle could be performed more effectively, and the calculation time was shortened and the gaze detection success rate was increased.

【0082】なお、上記の実施の各形態では、複数のエ
ッジを右エッジと左エッジに分けているが、仮の瞳孔中
心位置C0 から遠い方のグループと近いグループに分け
たり、上エッジ,下エッジに分けたり、或いは、撮像素
子面の上半分,下半分に、又は右半分,左半分等、複数
のグループに分けることも可能である。
[0082] In each embodiment described above, is divided a plurality of edge to the right edge and the left edge, or divided into groups and close groups farther from the pupil center position C 0 provisional upper edge, It is also possible to divide them into lower edges, or to divide them into a plurality of groups such as an upper half and a lower half, or a right half and a left half.

【0083】(実施の第4の形態)図6は本発明の実施
の第4の形態に係る視線検出装置の主要部分の動作を示
すフローチャートである。なお、該視線検出装置の電気
的構成は、上記図12と同様であり、又該視線検出装置
の一連の動作は、図19のステップ#46の「瞳孔指定
範囲の設定」,ステップ#47の「瞳孔指定範囲外の瞳
孔エッジの排除」,ステップ#51の「瞳孔円修正」以
外の処理は、該図19と同様であるので、ここではその
詳細は省略する。
(Fourth Embodiment) FIG. 6 is a flow chart showing the operation of the main part of a visual line detection device according to a fourth embodiment of the present invention. The electrical configuration of the eye-gaze detecting device is the same as that of FIG. 12 described above. A series of operations of the eye-gaze detecting device are described in Step # 46 of FIG. The processes other than “elimination of the pupil edge outside the pupil designation range” and “correction of pupil circle” in step # 51 are the same as those in FIG. 19, and thus the details are omitted here.

【0084】図6において、システムコントローラ1
は、まずP像の位置を基に仮の瞳孔中心位置を決める。
2個のP像座標のうち、左側を(IP1 ,JP1 )、右
側を(IP2 ,JP2 )として、仮の瞳孔中心位置座標
(IC,JC)を IC←(IP1 +IP2 )/2 JC←(JP1 +JP2 )/2−10 とする(ステップ#501)。
In FIG. 6, the system controller 1
Determines a temporary pupil center position based on the position of the P image.
Of the two P image coordinates, the left side is (IP 1 , JP 1 ) and the right side is (IP 2 , JP 2 ), and the temporary pupil center position coordinates (IC, JC) are given by IC ← (IP 1 + IP 2 ). / 2 JC ← (JP 1 + JP 2 ) / 2−10 (step # 501).

【0085】次に、上記の仮の瞳孔中心位置を中心とし
た円形の領域が瞳孔指定範囲となる様に、その半径Rを
20に設定する(ステップ#502)。
Next, the radius R is set to 20 so that the circular region centered on the temporary pupil center position becomes the pupil designation range (step # 502).

【0086】上記の半径Rは、ここでは固定値にした
が、P像間隔から求められている像倍率を基にした計算
式により求めることもできる。この半径Rを決めた後、
図19のステップ#47へリターンする。
Although the radius R is a fixed value here, it can also be obtained by a calculation formula based on the image magnification obtained from the P image interval. After determining this radius R,
It returns to step # 47 of FIG.

【0087】図7は図14と同じ眼球像に対して、本実
施の形態の瞳孔指定範囲を当てはめたものである。
FIG. 7 shows the same eyeball image as in FIG. 14 with the pupil designation range of the present embodiment applied.

【0088】図8は、本発明の実施の第4の形態におい
て、図19のステップ#47に進んだ際に実行される
「瞳孔指定範囲外の瞳孔エッジの排除」の動作を示すフ
ローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of "elimination of pupil edges outside the designated pupil range" executed when the process proceeds to step # 47 of FIG. 19 in the fourth embodiment of the present invention. .

【0089】図8において、シーケンスコントローラ1
は、まずエッジ毎に仮の瞳孔中心位置座標(IC,J
C)からの距離を算出する(ステップ#601)。例え
ば、あるエッジの座標が(IE1 ,JE1 )であったと
すると、求める距離EC1 は EC1 =√〔(IC−IE12 +(JC−JE12 〕 …(3) となる。求めた各エッジの距離は瞳孔指定範囲の半径R
と比較して距離>Rとなるエッジを偽エッジとして排除
して(ステップ#602)、図19のステップ#48へ
リターンする。
In FIG. 8, the sequence controller 1
Are the pupil center position coordinates (IC, J
The distance from C) is calculated (step # 601). For example, if the coordinates of a certain edge are (IE 1 , JE 1 ), the distance EC 1 to be obtained is EC 1 = √ [(IC-IE 1 ) 2 + (JC-JE 1 ) 2 ] (3) Become. The obtained distance between the edges is the radius R of the specified pupil range.
Edges having a distance> R as compared with are eliminated as false edges (step # 602), and the process returns to step # 48 of FIG.

【0090】これより、図7においては、e20,e21
ど、従来(図14)に比べて全部で8個余計に偽エッジ
を排除することができる。
Thus, in FIG. 7, a total of eight extra false edges, such as e 20 and e 21 , can be eliminated as compared with the conventional case (FIG. 14).

【0091】図9は、本発明の実施の第4の形態におい
て、図19のステップ#51に進んだ際に実行される
「瞳孔円修正」の動作を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of "pupil circle correction" executed when the process proceeds to step # 51 of FIG. 19 in the fourth embodiment of the present invention.

【0092】図3を見ても分かるように、偽エッジはま
つ毛や眼鏡ゴースト等によるものが殆どであり、その位
置は通常、瞳孔円の外側に存在する。よって、瞳孔中心
位置から離れているエッジほど偽エッジである可能性が
高いと考えて良い。これを利用して、前記の仮の瞳孔中
心位置(本当の瞳孔中心位置に近いはず)を用いて、こ
の座標との距離の遠い順に瞳孔エッジを抜いていけば瞳
孔円修正、すなわち偽エッジ抜きが効率的に行われる。
As can be seen from FIG. 3, false edges are mostly caused by eyelashes, eyeglass ghosts, and the like, and their positions usually exist outside the pupil circle. Therefore, it can be considered that an edge farther from the pupil center position is more likely to be a false edge. Using this, the pupil edge is corrected in the order of distance from the coordinates using the temporary pupil center position (should be close to the true pupil center position), that is, the pupil circle correction, that is, the false edge removal Is performed efficiently.

【0093】図9において、シーケンスコントローラ1
は、まずこの瞳孔円修正が1回目(初めての修正)かど
うかをチェックする(ステップ#701)。1回目なら
ば、エッジ毎に仮の瞳孔中心位置座標(IC,JC)か
らの距離を算出し値の大きい(すなわち遠い)順に並べ
換える。
In FIG. 9, the sequence controller 1
First, it is checked whether this pupil circle correction is the first correction (first correction) (step # 701). If it is the first time, the distance from the temporary pupil center position coordinates (IC, JC) is calculated for each edge, and the edges are rearranged in descending order of value (ie, farthest).

【0094】ここで、もしエッジが抽出条件によって右
方向エッジグループ,左方向エッジグループ等、複数の
グループに分けられている場合は、その各グループ内で
のみの順番の並べ換えでもよい。
Here, if the edge is divided into a plurality of groups such as a right edge group and a left edge group according to the extraction condition, the order may be rearranged only within each group.

【0095】その後、瞳孔円推定誤差CERをCER0
として退避させ(ステップ#704)、エッジを並び順
に1個抜く(ステップ#706)。ここでは1回目のエ
ッジ抜きになるので、座標(IC,JC)から一番遠い
エッジを抜くことになる。
Thereafter, the pupil circle estimation error CER is calculated as CER 0
(Step # 704), and one edge is removed in the arrangement order (Step # 706). Here, since the first edge removal is performed, the edge farthest from the coordinates (IC, JC) is removed.

【0096】また、上記ステップ#701で瞳孔円修正
が1回目でなかった場合、すなわち1回目もしくは2回
目以降の円修正後、図19のステップ#48に戻り、そ
の後再度ステップ#51で瞳孔円推定誤差CERがしき
い値CT 以下でなく、再びステップ#51で「瞳孔円修
正」を行う場合、求めた最新の瞳孔円推定誤差CERが
エッジを抜く前の瞳孔円推定誤差CER、すなわちCE
0 よりも小さくなっている(これは抜いたエッジが偽
エッジであり、真円に近づいていることを意味する)か
どうかをチェックする(ステップ#703)。ここで、
「CER<CER0 」でなければ抜いたエッジは偽エッ
ジでなかったとしてもとに戻し(ステップ#705)、
並び順に次のエッジを抜く(ステップ#706)。
If the pupil circle correction is not the first time in step # 701, that is, after the first or second round correction, the process returns to step # 48 in FIG. 19, and then returns to step # 51 again in step # 51. When the estimated error CER is not equal to or smaller than the threshold value C T and “pupil circle correction” is performed again in step # 51, the obtained latest pupil circle estimated error CER is the pupil circle estimated error CER before the edge is extracted, that is, CE.
It is checked whether it is smaller than R0 (this means that the extracted edge is a false edge and is approaching a perfect circle) (step # 703). here,
If “CER <CER 0 ”, the extracted edge is returned to the original as not a false edge (step # 705),
The next edge is extracted in the arrangement order (step # 706).

【0097】また、上記#703において、「CER<
CER0 」であった場合は、抜いたエッジは抜いたまま
にして、瞳孔円推定誤差CERをCER0 として退避さ
せ(ステップ#704)、並び順に次のエッジを抜く
(ステップ#706)。
In the above-mentioned # 703, "CER <
If it is “CER 0 ”, the extracted edge is left extracted, the pupil circle estimation error CER is saved as CER 0 (step # 704), and the next edge is extracted in the order of arrangement (step # 706).

【0098】なお、上記の実施の形態では、仮の瞳孔中
心位置を中心とした円形の領域が瞳孔指定範囲となる様
に、その半径Rを20に設定する例を示しているが、こ
れに限定されるものではなく、例えば仮の瞳孔中心位置
からのエッジ毎の距離の平均距離を、又は該平均距離と
の各エッジ差を基に、半径Rを設定する様にしてもよ
い。
In the above-described embodiment, an example is shown in which the radius R is set to 20 so that a circular area centered on the temporary pupil center position becomes the pupil designation range. The present invention is not limited to this. For example, the radius R may be set based on the average distance of each edge from the temporary pupil center position, or based on each edge difference from the average distance.

【0099】この実施の第4の形態によれば、P像位置
を用いて仮の瞳孔中心位置を推定し、ここからの距離に
よって決められる円形の領域を偽エッジ排除のための瞳
孔指定範囲としたので、従来に比べ、偽エッジをより多
くより確実に排除することができる。
According to the fourth embodiment, the provisional pupil center position is estimated using the P image position, and the circular area determined by the distance from the pupil center position is defined as the pupil designation range for eliminating false edges. Therefore, more false edges can be eliminated more reliably than in the past.

【0100】また、瞳孔円修正においても、仮の瞳孔中
心位置(本当の瞳孔中心位置に近いはず)から離れてい
るエッジほど偽エッジである可能性が高いとみなして、
ここから距離の遠い順に瞳孔エッジを抜いていくように
したので、従来に比べ円修正を効率的に行えるようにな
った。
Also in the pupil circle correction, it is considered that the edge farther from the temporary pupil center position (which should be closer to the true pupil center position) is more likely to be a false edge, and
Since the pupil edges are extracted in order of increasing distance from here, the circle correction can be performed more efficiently than in the past.

【0101】(実施の第5の形態)上記実施の第4の形
態では、図19のステップ#51へ進んだ際に実行され
る「瞳孔円修正」において、仮の瞳孔中心位置座標(I
C,JC)からの距離を算出してエッジの並べ換えを行
っているが、ステップ#47の「瞳孔指定範囲外の瞳孔
エッジの排除」において、既に(IC,JC)からの距
離を算出しているので、このサブルーチン内でエッジの
並べ換えを済ませておけば、「瞳孔円修正」が行われる
場合に限って、距離の算出に要する時間を半分に減らす
ことができる。これを本発明の実施の第5の形態とし
て、以下に説明する。
(Fifth Embodiment) In the fourth embodiment, in "pupil circle correction" executed when the process proceeds to step # 51 in FIG. 19, provisional pupil center position coordinates (I
Although the rearrangement of the edges is performed by calculating the distance from (C, JC), the distance from (IC, JC) has already been calculated in step # 47 of “exclusion of pupil edge outside pupil designation range”. Therefore, if the rearrangement of the edges is completed in this subroutine, the time required for calculating the distance can be reduced to half only when the “pupil circle correction” is performed. This will be described below as a fifth embodiment of the present invention.

【0102】図10は本発明の実施の第5の形態に係る
視線検出装置の主要部分の動作を示すフローチャートで
ある。なお、該視線検出装置の電気的構成は、上記図1
2と同様であり、又該視線検出装置の一連の動作は、図
19のステップ#51の「瞳孔円修正」以外の処理は、
該図19と同様であるので、ここではその詳細は省略す
る。
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the main part of the gaze detecting apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. The electrical configuration of the eye-gaze detecting device is the same as that shown in FIG.
19, and a series of operations of the eye-gaze detecting device are the same as those in step # 51 of FIG.
Since this is the same as FIG. 19, the details are omitted here.

【0103】図10において、シーケンスコントローラ
1は、まずエッジ毎に仮の瞳孔中心位置座標(IC,J
C)からの距離を算出する(ステップ#801)。算出
方法は、上記実施の第1の形態と同じであるとする。
In FIG. 10, the sequence controller 1 first sets the temporary pupil center position coordinates (IC, J
The distance from C) is calculated (step # 801). The calculation method is the same as in the first embodiment.

【0104】求められた各エッジの距離は瞳孔指定範囲
の半径Rと比較して 距離>R となるエッジを偽エッジとして排除する(ステップ#8
01)。そして、排除されなかった残りのエッジに対し
てここで上記距離の遠い順に並べ換えておき(ステップ
#803)、図19のステップ#48へリターンする。
The obtained distance between the edges is compared with the radius R of the designated pupil range. Edges satisfying distance> R are excluded as false edges (step # 8).
01). Then, the remaining edges that have not been excluded are rearranged here in the order of the distance (step # 803), and the process returns to step # 48 of FIG.

【0105】(実施の第6の形態)上記実施の第4及び
第5の形態では、いずれも上記(3)のようにして平方
根をとって座標(IC,JC)からの距離を算出してい
るが、演算上、平方根の計算は時間がかかるものであ
る。一方、上記距離情報は符号が正なので、その大小関
係は(距離)2 と同じである。よって、平方根をとらず
(距離)2 のままで半径R等との比較や並べ換えを行え
ば、全体の演算時間短縮につながり、かつ、上記実施の
各形態と効果は同様となる。これを本発明の実施の第6
の形態として、以下に説明する。
(Sixth Embodiment) In the fourth and fifth embodiments, the distance from the coordinates (IC, JC) is calculated by taking the square root as in the above (3). However, the computation of the square root is computationally time consuming. On the other hand, since the distance information has a positive sign, its magnitude relationship is the same as (distance) 2 . Therefore, if the comparison or rearrangement with the radius R or the like is performed without taking the square root (distance) 2 , the entire calculation time can be reduced, and the effects are the same as those of the above embodiments. This is referred to as the sixth embodiment of the present invention.
This will be described below.

【0106】図11は本発明の実施の第6の形態に係る
視線検出装置の主要部分の動作を示すフローチャートで
ある。なお、該視線検出装置の電気的構成は、上記図1
2と同様であり、又該視線検出装置の一連の動作は、図
19のステップ#45の「瞳孔指定範囲の設定」は上記
実施の第4の形態と同様(図6)であり、図19のステ
ップ#47の「瞳孔指定範囲の瞳孔エッジの排除」以下
の図11に示す通りである。その他の動作は図19と同
様であるので、その詳細は省略する。
FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the main part of the visual line detection device according to the sixth embodiment of the present invention. The electrical configuration of the eye-gaze detecting device is the same as that shown in FIG.
19, and a series of operations of the eye-gaze detecting device is the same as that of the fourth embodiment (FIG. 6) except that “set pupil designation range” in step # 45 of FIG. "Removal of pupil edge in pupil designation range" in step # 47 of FIG. 11 is as shown in FIG. The other operations are the same as those in FIG.

【0107】図11において、シーケンスコントローラ
1は、まずエッジ毎に仮の瞳孔中心位置座標(IC,J
C)からの距離の二乗を算出する(ステップ#90
1)。算出方法は、あるエッジの座標が(IE1 ,JE
1 )であったとすると、求める距離の二乗のEC1 ’は EC1 ’=(IC−IE12 +(JC−JE12 ……(4) のようにして求められる。
In FIG. 11, the sequence controller 1 first sets the temporary pupil center position coordinates (IC, J
The square of the distance from C) is calculated (step # 90)
1). The calculation method is such that the coordinates of a certain edge are (IE 1 , JE
1 ), EC 1 ′ of the square of the distance to be obtained is obtained as EC 1 ′ = (IC−IE 1 ) 2 + (JC−JE 1 ) 2 (4).

【0108】求められた各エッジの(距離)2 と瞳孔指
定範囲の半径Rを用いて (距離)2 >R2 となるエッジを偽エッジとして排除する(ステップ#9
02)。そして、排除されなかった残りのエッジに対し
てここで上記(距離)2 の大きい順に並べ換えておき
(ステップ#903)、図19のステップ#48へリタ
ーンする。
Using the obtained (distance) 2 of each edge and the radius R of the designated pupil range, edges satisfying (distance) 2 > R 2 are eliminated as false edges (step # 9).
02). Then, the remaining edges that have not been excluded are rearranged in the order of the above (distance) 2 (step # 903), and the process returns to step # 48 of FIG.

【0109】上記実施の第4〜第6の実態によれば、P
像位置を用いて仮の瞳孔中心位置を推定し、ここからの
距離によって決められる円形(若しくは楕円形)の領域
を偽エッジ排除のための瞳孔指定範囲とした為、従来に
比べ、偽エッジをより多くより確実に排除することがで
きる。
According to the fourth to sixth embodiments, P
A temporary pupil center position is estimated using the image position, and a circular (or elliptical) area determined by a distance from the pupil center is set as a pupil designation range for eliminating false edges. More and more reliably excluded.

【0110】また、瞳孔中心の検出後の推定円修正にお
いても、上記仮の瞳孔中心位置から離れているエッジほ
ど偽エッジである可能性が高いとみなして、距離の遠い
順に瞳孔エッジを抜いていくようにしたので、従来に比
べ上記の瞳孔円修正を効率的に行えるようになった。
Also, in the estimation circle correction after the detection of the pupil center, it is considered that the edge farther from the temporary pupil center position is more likely to be a false edge, and the pupil edges are extracted in the order of the distance. As a result, the pupil circle correction described above can be performed more efficiently than in the past.

【0111】(発明と実施の形態の対応)上記実施の各
形態において、IRED2,3及びIREDドライバ4
が本発明の照明手段に、撮像素子5が本発明の受光手段
に、シーケンスコントローラ1が演算手段,瞳孔円算出
手段に、それぞれ相当する。また、請求項1等に記載の
円形状とは、円形のみならず、楕円形を含むものであ
る。
(Correspondence between Invention and Embodiment) In each of the above embodiments, the IREDs 2 and 3 and the IRED driver 4
Corresponds to the illuminating means of the present invention, the image sensor 5 corresponds to the light receiving means of the present invention, and the sequence controller 1 corresponds to the calculating means and the pupil circle calculating means. Further, the circular shape described in claim 1 or the like includes not only a circular shape but also an elliptical shape.

【0112】以上が実施の形態の各構成と本発明の各構
成の対応関係であるが、本発明は、これら実施の形態の
構成に限定されるものではなく、請求項で示した機能、
又は実施の形態がもつ機能が達成できる構成であればど
のようなものであってもよいことは言うまでもない。
The correspondence between the components of the embodiment and the components of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the configuration of the embodiment, and the functions and features described in the claims are not limited.
Needless to say, any configuration may be used as long as the functions of the embodiment can be achieved.

【0113】(変形例)本発明は、銀塩カメラやビデオ
カメラ、更には電子スチルカメラ等、各種のカメラに適
用できるものである。さらには、ディスプレイを有する
機器や操作パネルを有する機器(ディスプレイや操作パ
ネルを注視するオペレータ等の視線検出に用いることが
可能なため)等にも適用可能である。その他の光学機器
や他の装置、更には構成ユニットとしても適用すること
ができるものである。
(Modification) The present invention can be applied to various cameras such as a silver halide camera, a video camera, and an electronic still camera. Further, the present invention can be applied to a device having a display, a device having an operation panel (because it can be used for detecting a line of sight of an operator who looks at the display and the operation panel), and the like. The present invention can be applied to other optical apparatuses and other devices, and further to a constituent unit.

【0114】また、本発明は、以上の実施の各形態、又
はそれらの技術を適当に組み合わせた構成にしてもよ
い。具体的には、実施の第1〜第3の実施の形態の特徴
とする処理を施した後に、実施の第4〜第6の形態の特
徴とする処理を行うような視線検出装置とすることによ
り、より効果的に偽エッジの排除を行うことが可能とな
る。
Further, the present invention may have a configuration in which the above embodiments or their techniques are appropriately combined. Specifically, an eye-gaze detecting device that performs the process of the fourth to sixth embodiments after performing the process of the first to third embodiments. This makes it possible to more effectively eliminate false edges.

【0115】[0115]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の角膜反射像の位置から仮の瞳孔中心位置を求め、
該仮の瞳孔中心位置からのエッジ毎の距離情報に対する
統計的処理を施し、すなわち平均値と標準偏差を用い、
不適当なエッジを排除して瞳孔円を算出したり、複数の
エッジを所定の基準に基づいて複数のグループに分ける
と共に、複数の角膜反射像の位置から仮の瞳孔中心位置
を求め、該仮の瞳孔中心位置からの前記エッジグループ
毎の距離情報に対する統計量(例えば、標準偏差)に基
づいたグループ順にエッジを排除して瞳孔円を算出した
り、複数の角膜反射像の位置から仮の瞳孔中心位置を求
め、複数のエッジのうち、該仮の瞳孔中心位置を中心と
して描かれる円形状の領域内に含まれるエッジ情報から
瞳孔円を算出したり、算出した瞳孔円の信頼性が低い場
合は、複数の角膜反射像の位置から仮の瞳孔中心位置を
求め、複数のエッジの中より、該仮の瞳孔中心位置から
のエッジ毎の距離情報に基づいた順にエッジを排除して
瞳孔円を算出するようにしている。
As described above, according to the present invention,
A temporary pupil center position is obtained from a plurality of corneal reflection images,
Statistical processing is performed on the distance information for each edge from the temporary pupil center position, that is, using the average value and the standard deviation,
A pupil circle is calculated by removing inappropriate edges, a plurality of edges are divided into a plurality of groups based on a predetermined criterion, and a tentative pupil center position is obtained from a plurality of positions of the corneal reflection images. Pupil circles are calculated by eliminating edges in a group order based on a statistic (for example, standard deviation) for distance information for each edge group from the pupil center position of the pupil center, or a provisional pupil is calculated from a plurality of corneal reflection images When the center position is obtained, and among a plurality of edges, a pupil circle is calculated from edge information included in a circular region drawn around the temporary pupil center position, or when the calculated pupil circle has low reliability. Calculates a tentative pupil center position from the positions of the plurality of corneal reflection images, and excludes edges from the plurality of edges in the order based on distance information for each edge from the tentative pupil center position to form a pupil circle. calculate Unishi to have.

【0116】よって、偽瞳孔エッジの排除を効率的かつ
適正に行い、精度の良いしかも高速処理の視線検出を行
うことが可能になる。
Therefore, it is possible to efficiently and appropriately eliminate false pupil edges, and to perform accurate and high-speed gaze detection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の第1の形態に係る視線検出装置
の統計量による排除の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 1 is a flowchart illustrating an exclusion operation based on statistics of a gaze detection apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同じく本発明の実施の第2の形態に係る視線検
出装置の瞳孔円修正の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 2 is a flowchart showing an operation of correcting a pupil circle of the eye-gaze detecting device according to the second embodiment of the present invention.

【図3】図2の動作を助ける為の瞳孔円及び複数のエッ
ジを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a pupil circle and a plurality of edges for assisting the operation of FIG. 2;

【図4】本発明の実施の第2の形態に係る視線検出装置
の統計量による排除の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 4 is a flowchart showing an exclusion operation based on statistics of a gaze detection device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の第3の形態に係る視線検出装置
の統計量による排除の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 5 is a flowchart showing an exclusion operation based on statistics of a visual line detection device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の第4の形態に係る視線検出装置
の瞳孔指定範囲の設定の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 6 is a flowchart showing an operation of setting a pupil designation range of a gaze detection device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】図6の動作を助ける為の瞳孔円及び複数のエッ
ジを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a pupil circle and a plurality of edges for assisting the operation of FIG. 6;

【図8】本発明の実施の第4の形態に係る視線検出装置
の統計量による排除の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an exclusion operation based on statistics of a visual line detection device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】同じく本発明の実施の第4の形態に係る視線検
出装置の瞳孔円修正の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 9 is a flowchart showing an operation of correcting a pupil circle by the eye-gaze detecting device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の第5の形態に係る視線検出装
置の統計量による排除の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 10 is a flowchart illustrating an exclusion operation based on a statistic of a gaze detection apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の第6の形態に係る視線検出装
置の統計量による排除の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 11 is a flowchart showing an exclusion operation based on statistics of a visual line detection device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】本発明及び従来の視線検出装置の電気的構成
の要部を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a main part of an electric configuration of the present invention and a conventional visual line detection device.

【図13】図12の視線検出装置の一連の動作を示すフ
ローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing a series of operations of the visual line detection device of FIG.

【図14】図12の撮像素子に投影される眼球像を示す
図である。
FIG. 14 is a diagram showing an eyeball image projected on the image sensor of FIG. 12;

【図15】図14に示した撮像素子上のP像が存在する
ラインの画像出力及び瞳孔エッジの抽出について説明す
る為の図である。
15 is a diagram for explaining image output and extraction of a pupil edge of a line where a P image exists on the image sensor illustrated in FIG. 14;

【図16】従来の第1の視線検出装置の統計量による排
除の動作を示すフローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart showing an exclusion operation based on statistics of the first conventional eye gaze detecting device.

【図17】図16の動作をエッジ排除について説明する
為の図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining the operation of FIG. 16 with respect to edge exclusion;

【図18】同じく従来の第1の視線検出装置の瞳孔円修
正の動作を示すフローチャートである。
FIG. 18 is a flowchart showing an operation of correcting a pupil circle of the first conventional eye gaze detecting apparatus.

【図19】従来の第2の視線検出装置の一連の動作を示
すフローチャートである。
FIG. 19 is a flowchart showing a series of operations of a conventional second visual axis detection device.

【図20】同じく従来の第2の視線検出装置の瞳孔指定
範囲の設定の動作を示すフローチャートである。
FIG. 20 is a flowchart showing an operation of setting a pupil designation range of the second conventional eye gaze detecting apparatus.

【図21】同じく従来の第2の視線検出装置の瞳孔指定
範囲外の瞳孔エッジの排除の動作を示すフローチャート
である。
FIG. 21 is a flowchart showing an operation of removing a pupil edge outside a pupil designation range of the second conventional visual line detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シーケンスコントローラ 2,3 IRED 4 IREDドライバ 5 撮像素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sequence controller 2, 3 IRED 4 IRED driver 5 Image sensor

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 観察者の眼球を照明する複数の照明手段
と、該照明手段による観察者の眼球からの反射光を受光
する受光手段と、該受光手段で得られた画像信号に基づ
いて、眼球像中の瞳孔エッジとみなせるエッジと前記照
明手段による複数の角膜反射像の位置を抽出する抽出手
段と、前記抽出された複数の角膜反射像と複数のエッジ
情報から瞳孔部の形状を円形状として扱って瞳孔円を算
出し、この瞳孔円より瞳孔中心を求め、該瞳孔中心と前
記複数の角膜反射像の位置より観察者の視線を検出する
演算手段とを備えた視線検出装置において、 前記演算手段は、前記複数の角膜反射像の位置から仮の
瞳孔中心位置を求め、該仮の瞳孔中心位置からのエッジ
毎の距離情報に対する統計的処理を施し、不適当なエッ
ジを排除して瞳孔円を算出する瞳孔円算出手段を有する
ことを特徴とする視線検出装置。
A plurality of illuminating means for illuminating an observer's eye, a light receiving means for receiving light reflected from the observer's eye by the illuminating means, and an image signal obtained by the light receiving means. An extracting means for extracting an edge that can be regarded as a pupil edge in the eyeball image and a position of a plurality of corneal reflection images by the illumination means; and a circular pupil shape from the plurality of extracted corneal reflection images and the plurality of edge information. A pupil circle is calculated, a pupil center is obtained from the pupil circle, and a gaze detecting device including a calculating means for detecting the gaze of the observer from the pupil center and the positions of the plurality of corneal reflection images is provided. The calculating means calculates a temporary pupil center position from the positions of the plurality of corneal reflection images, performs statistical processing on distance information for each edge from the temporary pupil center position, eliminates inappropriate edges, and removes inappropriate edges. Calculate the circle Visual axis detecting apparatus characterized by having a pupil circle calculation means.
【請求項2】 観察者の眼球を照明する複数の照明手段
と、該照明手段による観察者の眼球からの反射光を受光
する受光手段と、該受光手段で得られた画像信号に基づ
いて、眼球像中の瞳孔エッジとみなせるエッジと前記照
明手段による複数の角膜反射像の位置を抽出する抽出手
段と、前記抽出された複数の角膜反射像と複数のエッジ
情報から瞳孔部の形状を円形として扱って瞳孔円を算出
し、この瞳孔円より瞳孔中心を求め、該瞳孔中心と前記
複数の角膜反射像の位置より観察者の視線を検出する演
算手段とを備えた視線検出装置において、 前記演算手段は、前記複数のエッジを所定の基準に基づ
いて複数のグループに分けると共に、前記複数の角膜反
射像の位置から仮の瞳孔中心位置を求め、該仮の瞳孔中
心位置からの前記エッジグループ毎の距離情報に対する
統計量に基づいたグループ順にエッジを排除して瞳孔円
を算出する瞳孔円算出手段を有することを特徴とする視
線検出装置。
A plurality of illuminating means for illuminating an observer's eye, a light receiving means for receiving light reflected from the observer's eye by the illuminating means, and an image signal obtained by the light receiving means. An extraction means for extracting an edge which can be regarded as a pupil edge in the eyeball image and a position of a plurality of corneal reflection images by the illumination means, and a circular pupil shape from the plurality of extracted corneal reflection images and a plurality of edge information. The pupil circle is calculated by calculating the pupil circle, the pupil center is determined from the pupil circle, and the pupil circle is calculated and the sight line of the observer is detected from the positions of the plurality of corneal reflection images. Means for dividing the plurality of edges into a plurality of groups based on a predetermined reference, obtaining a temporary pupil center position from the positions of the plurality of corneal reflection images, and determining the edge group from the temporary pupil center position. Visual axis detecting apparatus characterized by having a pupil circle calculation means for calculating the pupil circle by eliminating the edges in the order groups based on statistics with respect to the distance information for each.
【請求項3】 前記統計的処理とは、仮の瞳孔中心位置
からのエッジ毎の距離情報に対する平均値と標準偏差で
あることを特徴とする請求項1記載の視線検出装置。
3. The gaze detection apparatus according to claim 1, wherein the statistical processing is an average value and a standard deviation of distance information for each edge from a temporary pupil center position.
【請求項4】 観察者の眼球を照明する複数の照明手段
と、該照明手段による観察者の眼球からの反射光を受光
する受光手段と、該受光手段で得られた画像信号に基づ
いて、眼球像中の瞳孔エッジとみなせるエッジと前記照
明手段による複数の角膜反射像の位置を抽出する抽出手
段と、前記抽出された複数の角膜反射像と複数のエッジ
情報から瞳孔部を円形状として扱って瞳孔円を算出し、
この瞳孔円より瞳孔中心を求め、該瞳孔中心と前記複数
の角膜反射像の位置より観察者の視線を検出する演算手
段とを備えた視線検出装置において、 前記演算手段は、前記複数の角膜反射像の位置から仮の
瞳孔中心位置を求め、前記複数のエッジのうち、前記仮
の瞳孔中心位置を中心として描かれる円形状の領域内に
含まれるエッジ情報から瞳孔円を算出する瞳孔円算出手
段を有していることを特徴とする視線検出装置。
4. A plurality of illuminating means for illuminating an observer's eye, a light receiving means for receiving light reflected from the observer's eye by the illuminating means, and an image signal obtained by the light receiving means. Extracting means for extracting an edge which can be regarded as a pupil edge in the eyeball image and positions of a plurality of corneal reflection images by the illuminating means; and treating the pupil portion as a circular shape from the extracted plurality of corneal reflection images and a plurality of edge information. To calculate the pupil circle,
A pupil center obtained from the pupil circle, and a calculating means for detecting an observer's line of sight from the pupil center and the positions of the plurality of corneal reflection images, wherein the calculating means comprises: A pupil circle calculating means for calculating a tentative pupil center position from an image position, and calculating a pupil circle from edge information included in a circular area drawn around the tentative pupil center position among the plurality of edges; A line-of-sight detection device comprising:
【請求項5】 観察者の眼球を照明する複数の照明手段
と、該照明手段による観察者の眼球からの反射光を受光
する受光手段と、該受光手段で得られた画像信号に基づ
いて、眼球像中の瞳孔エッジとみなせるエッジと前記照
明手段による複数の角膜反射像の位置を抽出する抽出手
段と、前記抽出された複数の角膜反射像と複数のエッジ
情報から瞳孔部を円形状として扱って瞳孔円を算出し、
この瞳孔円より瞳孔中心を求め、該瞳孔中心と前記複数
の角膜反射像の位置より観察者の視線を検出する演算手
段とを備えた視線検出装置において、 前記演算手段は、算出した瞳孔円の信頼性が低い場合
は、前記複数の角膜反射像の位置から仮の瞳孔中心位置
を求め、前記複数のエッジの中より、該仮の瞳孔中心位
置からのエッジ毎の距離情報に基づいた順にエッジを排
除して瞳孔円を算出する瞳孔円算出手段を有することを
特徴とする視線検出装置。
5. A plurality of illuminating means for illuminating an observer's eye, a light receiving means for receiving light reflected from the observer's eye by the illuminating means, and an image signal obtained by the light receiving means. An extraction unit that extracts an edge that can be regarded as a pupil edge in the eyeball image and a position of a plurality of corneal reflection images by the illumination unit; and treats the pupil portion as a circular shape from the extracted plurality of corneal reflection images and a plurality of edge information. To calculate the pupil circle,
A pupil center obtained from the pupil circle, and a sight line detection device comprising: a pupil center and calculation means for detecting a line of sight of an observer from the positions of the plurality of corneal reflection images, wherein the calculation means calculates the pupil circle If the reliability is low, a tentative pupil center position is obtained from the positions of the plurality of corneal reflection images, and the edges are sequentially determined from among the plurality of edges based on distance information for each edge from the tentative pupil center position. A pupil circle calculating means for calculating a pupil circle by eliminating the pupil circle.
【請求項6】 前記瞳孔円算出手段は、前記複数のエッ
ジの中より、前記仮の瞳孔中心位置との距離の遠い順に
エッジを排除して瞳孔円を算出することを特徴とする請
求項5記載の視線検出装置。
6. The pupil circle calculating unit calculates a pupil circle by removing edges from the plurality of edges in order of increasing distance from the temporary pupil center position. The line-of-sight detection device according to claim 1.
【請求項7】 前記瞳孔円算出手段は、前記複数のエッ
ジの中より、前記仮の瞳孔中心位置からの各エッジまで
の距離の平均値との差に基づいてエッジを排除して瞳孔
円を算出することを特徴とする請求項5記載の視線検出
装置。
7. The pupil circle calculating means excludes an edge from the plurality of edges based on a difference from an average value of distances from the provisional pupil center position to each edge, thereby forming a pupil circle. The gaze detection apparatus according to claim 5, wherein the gaze is calculated.
【請求項8】 前記瞳孔円算出手段は、前記複数のエッ
ジの中より、前記仮の瞳孔中心位置からの各エッジまで
の距離の平均値との差の大きい順にエッジを排除して瞳
孔円を算出することを特徴とする請求項7記載の視線検
出装置。
8. The pupil circle calculating means removes edges from the plurality of edges in order of decreasing difference from an average value of distances from the provisional pupil center position to each edge to form a pupil circle. The gaze detection device according to claim 7, wherein the gaze is calculated.
【請求項9】 請求項1,2,4又は5記載の視線検出
装置を具備したことを特徴とする光学機器。
9. An optical apparatus comprising the visual axis detection device according to claim 1, 2, 4, or 5.
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