KR20170085933A - 비착용형 시선추적기의 응시점 보정 장치 및 방법 - Google Patents

비착용형 시선추적기의 응시점 보정 장치 및 방법 Download PDF

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KR20170085933A
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김현철
황인욱
서정일
이인재
이희경
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한국전자통신연구원
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Abstract

비착용형 시선추적기의 응시점 보정 장치 및 방법이 개시된다. 응시점 보정 방법은 캘리브레이션할 때의 제1 거리에 대한 제1 응시점을 도출하기 위한 매핑 함수를 식별하는 단계; 사용자의 시선을 추적할 때의 제2 거리가 상기 제1 거리와 다른 경우, 제1 거리와 제2 거리 간의 비율을 이용하여 상기 제2 거리에서의 PCCR(Pupil Center Corneal Reflection) 벡터를 제1 거리에서의 PCCR 벡터로 변환하는 단계; 상기 변환된 제1 거리에서의 PCCR 벡터에 매핑 함수를 적용하여 상기 제2 거리에서의 제2 응시점을 결정하는 단계; 및 상기 사용자의 시선을 상기 결정된 제2 응시점으로 변경하여 시선 추적하는 단계를 포함하고, 상기 제1 거리는 상기 캘리브레이션할 때 상기 디스플레이 장치와 상기 사용자 간의 거리이고, 상기 제2 거리는 사용자의 시선을 추적할 때, 상기 디스플레이 장치와 상기 사용자 간의 거리를 나타낼 수 있다.

Description

비착용형 시선추적기의 응시점 보정 장치 및 방법{GAZING POINT CORRECTION APPARATUS AND METHOD FOR NON WEARABLE EYE TRACKER}
본 발명은 비착용형 시선추적기의 응시점 보정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 캘리브레이션할 때 촬영한 사용자의 영상에서 측정된 특정 객체간 거리와 사용자의 시선을 추적할 때 촬영한 사용자의 영상에서 측정된 특정 객체간 거리의 비율을 이용하여 사용자의 응시점을 보정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
비착용형 시선추적기는 안경이나 HMD(Head mounted Display)와 같이 신체에 부착하지 않고 모니터나 TV 등과 같은 디스플레이 장치에 부착하여 사용자의 사용 편의성을 증대시킨 시선추적 장치이다. 시선추적기는 적외선 조명과 카메라를 이용하여 사용자의 영상을 획득하고, 획득된 영상을 분석하여 시선을 추적할 수 있다. 적외선 조명이 각막에서 반사되어 각막반사광이 발생하는데, 상기 각막 반사광의 중심과 동공의 중심에 의해 생성되는 벡터(이후 PCCR 벡터, pupil center corneal reflection vector)를 이용하여 시선을 추적할 수 있다.
이때, 각각의 사용자는 안구 구조가 다르기 때문에 시선을 추적하기 전에 캘리브레이션 단계를 먼저 수행할 수 있다. 캘리브레이션 단계에서는 디스플레이 장치 상에 사용자의 응시를 유도하는 마커를 순차적으로 표시하고, 사용자가 표시된 마커를 응시할 때 촬영한 영상으로부터 PCCR 벡터를 검출하여 매핑 함수를 생성할 수 있다.
이후 시선추적 단계에서는, 사용자가 디스플레이 장치 상의 특정 객체를 응시하였을 때 촬영한 영상으로부터 PCCR 벡터를 검출한 후 상기 캘리브레이션 시 생성된 매핑 함수를 이용하여 사용자의 시선을 디스플레이 장치 상의 한 점으로 매핑함으로써 시선을 추적하게 된다.
그런데, 사용자가 디스플레이 장치 상의 동일한 지점을 응시하면서 해당 디스플레이 장치 방향으로 다가가거나 뒤로 물러서게 되면 촬영되는 눈 영상의 크기 변화로 인해 PCCR 벡터의 크기도 달라질 수 있다. 이에 따라 정확한 응시점 계산이 어려워지므로 시선추적 정확도가 감소하게 된다. 따라서 이를 보정하는 방법이 필요하다.
본 발명은 캘리브레이션할 때 촬영한 사용자의 영상에서 측정된 특정 객체간 거리와 사용자의 시선을 추적할 때 촬영한 사용자의 영상에서 측정된 특정 객체간 거리의 비율을 이용함으로써 비착용형 시선추적기의 응시점을 보정하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 응시점 보정 방법은 캘리브레이션할 때의 제1 거리에 대한 제1 응시점을 도출하기 위한 매핑 함수를 식별하는 단계; 사용자의 시선을 추적할 때의 제2 거리가 상기 제1 거리와 다른 경우, 제1 거리와 제2 거리 간의 비율을 이용하여 상기 제2 거리에서의 PCCR(Pupil Center Corneal Reflection) 벡터를 제1 거리에서의 PCCR 벡터로 변환하는 단계; 상기 변환된 제1 거리에서의 PCCR 벡터에 매핑 함수를 적용하여 상기 제2 거리에서의 제2 응시점을 결정하는 단계; 및 상기 사용자의 시선을 상기 결정된 제2 응시점으로 변경하여 시선 추적하는 단계를 포함하고, 상기 제1 거리는 상기 캘리브레이션할 때 상기 디스플레이 장치와 상기 사용자 간의 거리이고, 상기 제2 거리는 사용자의 시선을 추적할 때, 상기 디스플레이 장치와 상기 사용자 간의 거리를 나타낼 수 있다.
상기 변환하는 단계는 상기 제1 거리에서 촬영한 상기 사용자의 영상에서 측정된 동공의 중심과 상기 제2 거리에서 촬영한 상기 사용자의 영상에서 측정된 동공의 중심 사이의 비율을 통해 도출된 상기 제1 거리와 제2 거리 간의 비율을 이용할 수 있다.
상기 변환하는 단계는 상기 제1 거리에서 촬영한 상기 사용자의 영상에서 측정된 각막반사광의 중심과 상기 제2 거리에서 촬영한 상기 사용자의 영상에서 측정된 각막반사광의 중심 사이의 비율을 통해 도출된 상기 제1 거리와 제2 거리 간의 비율을 이용할 수 있다.
상기 변환하는 단계는 두 개 이상의 적외선 조명을 사용하는 경우, 상기 제1 거리에서 촬영한 상기 사용자의 영상에서 한쪽 눈에 발생한 각막반사광들의 중심간 거리와 상기 제2 거리에서 촬영한 상기 사용자의 영상에서 상기 한쪽 눈에 발생한 각막반사광들의 중심간 거리의 비율을 통해 도출된 상기 제1 거리와 제2 거리 간의 비율을 이용할 수 있다.
상기 매핑 함수는 상기 디스플레이 장치와 상기 사용자 사이의 제1 거리에서 상기 디스플레이 장치 상에 순차적으로 표시된 마커를 상기 사용자가 응시하였을 때 촬영한 상기 사용자의 영상으로부터 추출된 제1 PCCR 벡터를 이용하여 생성될 수 있다.
상기 PCCR 벡터는 상기 제1 거리 및 제2 거리에서 촬영한 상기 사용자의 영상에 포함된 각막반사광의 중심과 동공의 중심에 기초하여 생성될 수 있다.
본 발명은 캘리브레이션할 때 촬영한 사용자의 영상에서 측정된 특정 객체간 거리와 사용자의 시선을 추적할 때 촬영한 사용자의 영상에서 측정된 특정 객체간 거리의 비율을 이용함으로써 비착용형 시선추적기의 응시점을 보정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 응시점 보정 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PCCR 벡터를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 시선추적 장치가 수행하는 시선추적 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 원근에 의한 변화에 따른 이미지센서에 맺히는 상의 크기를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 응시점 보정에 사용 가능한 객체간 거리의 예를 도시한 도면이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 응시점 보정 장치를 도시한 도면이다.
본 발명에서는 캘리브레이션할 때 촬영한 사용자의 영상에서 측정된 특정 객체간 거리와 사용자의 시선을 추적할 때 촬영한 사용자의 영상에서 측정된 특정 객체간 거리의 비율을 이용함으로써 비착용형 시선추적기의 응시점을 보정하는 장치 및 방법을 제공한다.
이때, 사용자의 움직임은 여러 방향이 있을 수 있으나, 본 발명에서는 응시점 변화에 가장 큰 영향을 미치는 전후 방향의 움직임만을 고려한다. 또한, 응시점 보정을 위해 PCCR벡터의 크기만 보정하므로, 향후 PCCR 벡터의 설명은 벡터 방향을 제외하고 벡터 크기만 고려한다.
본 발명의 일실시예에 따른 응시점 보정 장치(100)는 식별부(110), 변환부(120), 결정부(130) 및 추적부(140)로 구성될 수 있다. 식별부(110)는 캘리브레이션할 때의 제1 거리에 대한 제1 응시점을 도출하기 위한 매핑 함수를 식별할 수 있다.
먼저 응시점 보정 장치(100)는 디스플레이 장치로부터 임의의 제1 거리만큼 떨어진 사용자에 대해 캘리브레이션 할 수 있다. 이때, 캘리브레이션은 사용자의 시선을 디스플레이 장치의 한 점에 매핑시키는 작업을 의미할 수 있다. 이를 위해 응시점 보정 장치(100)는 디스플레이 상에 사용자의 응시를 유도하는 마커를 순차적으로 디스플레이 할 수 있다.
이때, 응시점 보정 장치(100)는 사용자가 순차적으로 디스플레이되는 마커를 응시하였을 때 촬영한 사용자의 영상을 이용하여 제1 거리에서의 PCCR 벡터를 추출할 수 있다. 이후, 응시점 보정 장치(100)는 추출된 제1 거리에서의 PCCR 벡터를 이용하여 사용자의 시선을 디스플레이 상의 한 점으로 매핑시키기 위한 매핑 함수를 생성할 수 있으며 생성된 매핑 함수는 사용자의 시선을 추적하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 식별부(110)는 사용자의 응시점을 보정하기 위하여 제1 거리에서의 PCCR 벡터를 이용하여 생성된 매핑 함수를 식별할 수 있다.
변환부(120)는 사용자의 시선을 추적할 때 디스플레이 장치와 사용자 사이의 제2 거리가 제1 거리와 다른 경우, 제1 거리와 제2 거리 간의 비율을 이용하여 제2 거리에서의 PCCR(Pupil Center Corneal Reflection) 벡터를 제1 거리에서의 PCCR 벡터로 변환할 수 있다.
만약 사용자의 시선을 추적할 때 사용자가 캘리브레이션 한 제1 거리에 위치한다면 해당 사용자의 PCCR 벡터는 매핑 함수를 생성할 때의 PCCR 벡터와 동일할 수 있다. 따라서, 사용자가 제1 거리에 위치하는 경우, 응시점 보정 장치(100)는 사용자가 디스플레이 장치 상의 특정 객체를 응시하였을 때 촬영한 사용자의 영상을 이용하여 PCCR 벡터를 추출하고, 추출된 PCCR 벡터와 식별부(110)를 통해 식별된 매핑 함수를 이용하여 해당 사용자의 시선을 추적할 수 있다.
그러나, 사용자가 제1 거리가 아닌 제2 거리에 위치한 경우, 사용자가 디스플레이 장치 상의 특정 객체를 응시하였을 때 촬영한 사용자의 영상을 이용하여 추출된 PCCR 벡터는 매핑 함수를 생성할 때의 PCCR 벡터와 다를 수 있다. 이에 따라 정확한 사용자의 응시점 계산이 어려워지므로 시선추적의 정확도 역시 감소하게 된다. 따라서, 본 발명의 변환부(120)는 사용자의 시선을 추적할 때의 제2 거리가 상기 제1 거리와 다른 경우, 제1 거리와 제2 거리 간의 비율을 이용하여 2 거리에서의 PCCR(Pupil Center Corneal Reflection) 벡터를 제1 거리에서의 PCCR 벡터로 변환함으로써 보다 정확한 사용자의 응시점을 계산할 수 있으며, 이를 통해 보다 정확도 높은 시선추적이 가능할 수 있다.
결정부(130)는 변환된 제1 거리에서의 PCCR 벡터에 매핑 함수를 적용하여 제2 거리에서의 제2 응시점을 결정할 수 있다. 이때, 결정된 제2 응시점은 캘리브레이션할 때의 제1 거리에 대한 제1 응시점과 동일하거나 유사한 지점에 위치할 수 있다.
추적부(140)는 사용자의 시선을 결정부(130)를 통해 결정된 제2 응시점으로 변경하여 사용자의 시선을 추적할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PCCR 벡터를 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 PCCR 벡터는 캘리브레이션 할 때와 사용자의 시선을 추적할 때 촬영한 사용자의 영상을 이용하여 추출할 수 있다. 구체적으로 응시점 보정 장치(100)는 제1 거리에서 사용자가 순차적으로 디스플레이되는 마커를 응시하였을 때 또는 제2 거리에서 사용자가 디스플레이 장치 상의 특정 객체를 응시하였을 때에 사용자의 영상을 촬영할 수 있다. 이때, 응시점 보정 장치(100)는 촬영된 사용자의 영상에서 사용자의 눈 영역을 검출하고 검출된 눈 영역에서 동공의 중심(210) 및 각막반사광의 중심(220)을 추출할 수 있다.
이때, PCCR 벡터는 제1 거리 및 제2 거리에서 촬영한 사용자의 영상에서 추출된 동공의 중심과 각막반사광의 중심에 기초하여 생성될 수 있다. 구체적으로 PCCR 벡터는 각막반사광의 중심에서 동공의 중심 방향으로 생성될 수 있으며 그 크기는 각막반사광의 중심에서 동공의 중심 사이의 거리에 대응할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 시선추적 장치가 수행하는 시선추적 방법을 도시한 도면이다.
도 3은 측면에서 봤을 때 사용자의 안구 위치에 따른 시선추적 장치가 수행하는 시선추적 방법을 간략화 한 도면이다. 디스플레이 장치와 사용자 사이의 거리가 d1인 위치에서 캘리브레이션을 수행하고, 이후 시선추적 장치가 수행하는 시선추적 단계는 사용자가 d2의 위치에 있을 때의 상황을 가정한다.
위에서 언급한 바와 같이 디스플레이 장치와 사용자 사이의 거리가 d1인 위치에서 캘리브레이션을 수행한 후 사용자의 움직임 없이 d1인 위치에서 사용자의 시선을 추적한다면 별다른 응시점의 보정 없이 캘리브레이션 시 생성된 매핑 함수와 d1인 위치에서의 PCCR 벡터를 이용하여 응시점을 계산할 수 있다.
그러나 도 3에서와 같이 사용자가 캘리브레이션을 수행한 d1 위치를 벗어나 d2의 위치로 이동하였다면, d2의 위치에서 생성된 PCCR 벡터는 d1의 위치에서 생성된 PCCR 벡터와 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 사용자가 디스플레이 장치에서 멀어진 d2의 위치에서 생성된 PCCR 벡터는 d1인 위치에서 생성된 PCCR 벡터에 비해 그 크기가 작아질 수 있다.
따라서, 사용자가 d1의 위치 및 d2의 위치에서 동일한 응시점을 바라본다 할지라도 서로 다른 PCCR 벡터로 인해 응시점 보정 장치(100)를 통해 계산되는 사용자의 응시점은 서로 달라질 수 있다. 예를 들어, 사용자가 d2인 위치에서 응시점(310)을 바라보고 있다고 가정하자. 응시점 보정 장치(100)는 사용자가 d2인 위치에서 응시점(310)을 바라보고 있을 때 촬영한 사용자의 영상으로부터 PCCR 벡터를 추출할 수 있다. 이후 응시점 보정 장치(100)는 추출된 PCCR 벡터와 매핑 함수를 이용하여 응시점을 계산할 수 있다. 이때, d2의 위치에서 추출된 PCCR 벡터는 d1의 위치에서 추출된 PCCR 벡터와 다르기 때문에 실제로 사용자가 응시점(310)을 바라보고 있다고 할지라도 실제로 계산된 사용자의 시선은 응시점(320)을 바라보고 있는 것으로 결정될 수 있다.
따라서, 응시점 보정 장치(100)는 사용자가 d2의 위치에 존재하는 경우, d2의 위치에서 생성된 PCCR 벡터를 d1의 위치에서 생성된 PCCR 벡터로 변경해야 정확한 응시점으로 매핑할 수 있다.
도 3에서는 사용자가 d1과 d2의 위치에서 디스플레이 장치(screen) 상의 동일한 지점을 응시하였을 경우를 나타낸다. 이때, 사용자가 d1의 위치에 있을 때 각막반사광의 중심과 동공의 중심간 거리는 g1 + h1으로 근사화되고, 사용자가 d2의 위치에 있을 때는 g2+h2로 근사화될 수 있다. 즉, 동일한 응시점을 응시하더라도 각막반사광의 중심과 동공의 중심간 거리가 변하게 되며 이를 촬영한 두 영상에서 추출한 PCCR 벡터도 달라진다. 따라서 정확한 시선추적을 위해서는 사용자가 d2의 위치로 이동하여 PCCR 벡터가 변경되면 d2에서의 PCCR 벡터를 캘리브레이션 할 당시의 위치인 d1에서의 PCCR 벡터로 보정 하여야 한다.
아래는 d1의 위치에서의 PCCR 벡터와 d2의 위치에서의 PCCR 벡터 간의 관계를 유도하는 과정이다.
먼저 d1의 위치에서 확인된 각막반사광의 중심과 동공의 중심간의 거리 (h1+g1)와 d2의 위치에서 확인된 각막반사광의 중심과 동공의 중심간의 거리 (h2+g2) 사이의 관계를 구하면 하기의 식 1~8과 같을 수 있다.
[식 1]
(d1+r) : H = r : h1
[식 2]
(d2+r) : H = r : h2
[식 3]
(d1+r): G=r: g1
[식 4]
(d2+r):G=r:g2
상기의 식 1과 식 2에 의해서 하기의 식 5가 도출된다.
[식 5]
h2=[(d1+r)/(d2+r)]-h1
상기의 식 3과 식4에 의해서 하기의 식 6이 도출된다.
[식 6]
g2=[(d1+r)/(d2+r)]-g1
그리고 상기의 식 5와 식 6에 하기의 식 7이 도출된다.
[식 7]
h1+g1=[(d2+r)/(d1+r)]-(h2+g2)
이때, h1+g1= l1이라 하고, h2+g2=l2라 하면 하기의 식 8이 도출된다.
[식 8]
l1=[(d2+r)/(d1+r)]-l2
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 원근에 의한 변화에 따른 이미지센서에 맺히는 상의 크기를 도시한 도면이다.
카메라로 객체(본 발명에서는 각막반사광의 중심에서 동공의 중심 사이)를 촬영할 경우, 원근법에 의해 촬영되는 픽셀수가 달라질 수 있다. 이를 표현한 것이 도 4이다.
도 4의 l1와 l2를 각각 촬영하면 이미지 센서 상에는 길이 L1과 L2의 크기로 나타날 수 있다. 이를 식으로 표현하면 하기의 식 9와 식 10이 도출된다.
[식 9]
l1 = L1-d1/f
[식 10]
l2 = L2-d2/f
이때, 식 9와 식 10으로부터 하기의 식 11이 도출된다.
[식 11]
L1 = (l1/l2)-L2-(d2/d1)
그리고 식 8로부터 하기의 식 12가 도출된다.
[식 12]
L1 =[(d2+r)/(d1+r)]-L2-[d2/d1]
식 12에서 알 수 있듯이, d1에서의 PCCR 벡터의 크기 L1은 d2에서의 PCCR 벡터의 크기 L2에 d1과 d2의 비와, d1+r과 d2+r 의 비를 곱함으로써 구할 수 있다. r은 안구의 반지름으로 d1 또는 d2에 비해 작은 값이므로 무시할 수 있다. 또는 알려진 평균값 11mm 내지 12mm를 사용할 수도 있다.
따라서, 응시점 보정 장치(100)는 캘리브레이션 할 때의 디스플레이 장치와 사용자 사이의 거리인 d1과 사용자의 시선을 추적할 때의 디스플레이 장치와 사용자 사이의 거리인 d2 사이의 비율을 통해 사용자의 응시점을 보정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 응시점 보정에 사용 가능한 객체간 거리의 예를 도시한 도면이다.
위에서 언급한 바와 같이 응시점 보정 장치(100)가 사용자의 응시점을 보정하기 위해서는 캘리브레이션 할 때의 디스플레이 장치와 사용자 사이의 거리인 d1과 사용자의 시선을 추적할 때의 디스플레이 장치와 사용자 사이의 거리인 d2 사이의 비율을 이용할 수 있다.
이때, 응시점 보정 장치(100)는 d1의 위치에서 촬영한 사용자의 영상에서 측정된 동공의 중심과 d2의 위치에서 촬영한 사용자의 영상에서 측정된 동공의 중심 사이의 비율을 통해 도출된 d1과 d2 사이의 비율을 이용하여 사용자의 응시점을 보정할 수 있다.
또한, 응시점 보정 장치(100)는 d1의 위치에서 촬영한 사용자의 영상에서 측정된 각막반사광의 중심과 d2의 위치에서 촬영한 사용자의 영상에서 측정된 각막반사광의 중심 사이의 비율을 통해 도출된 d1과 d2 사이의 비율을 이용하여 사용자의 응시점을 보정할 수 있다.
마찬가지로 응시점 보정 장치(100)는 두 개 이상의 적외선 조명을 사용하는 경우, d1의 위치에서 촬영한 사용자의 영상에서 한쪽 눈에 발생한 각막반사광들의 중심간 거리와 d2의 위치에서 촬영한 사용자의 영상에서 상기 한쪽 눈에 발생한 각막반사광들의 중심간 거리의 비율을 통해 도출된 d1과 d2 사이의 비율을 이용하여 사용자의 응시점을 보정할 수 있다.
이와 같이 응시점 보정 장치(100)가 수행하는 비착용형 시선추적 방법에 있어서, 캘리브레이션 단계에서 촬영된 영상 내에 포함된 특정 객체간 거리와 시선추적 단계에서 촬영된 영상 내에 포함된 특정 객체간 거리의 비를 이용하여 응시점을 보정함으로써 사용자의 움직임에 의한 시선추적 정확도 감소를 억제시킬 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100 : 응시점 보정 장치
110 : 식별부
120 : 변환부
130 : 결정부
140 : 추적부
210 : 동공의 중심
220 : 각막반사광의 중심
230 : PCCR 벡터

Claims (1)

  1. 캘리브레이션할 때의 제1 거리에 대한 제1 응시점을 도출하기 위한 매핑 함수를 식별하는 단계;
    사용자의 시선을 추적할 때의 제2 거리가 상기 제1 거리와 다른 경우, 제1 거리와 제2 거리 간의 비율을 이용하여 상기 제2 거리에서의 PCCR(Pupil Center Corneal Reflection) 벡터를 제1 거리에서의 PCCR 벡터로 변환하는 단계;
    상기 변환된 PCCR 벡터에 매핑 함수를 적용하여 상기 제2 거리에서의 제2 응시점을 결정하는 단계; 및
    상기 사용자의 시선을 상기 결정된 제2 응시점으로 변경하여 시선 추적하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 거리는, 캘리브레이션할 때 상기 디스플레이 장치와 상기 사용자 간의 거리이고, 상기 제2 거리는, 사용자의 시선을 추적할 때, 상기 디스플레이 장치와 상기 사용자 간의 거리를 나타내는 응시점 보정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190063690A (ko) * 2017-11-30 2019-06-10 주식회사 꿀비 동공 추적을 이용한 온라인 강의의 수강태도 감독 시스템

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