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JP2005261728A - Line-of-sight direction recognition apparatus and line-of-sight direction recognition program - Google Patents

Line-of-sight direction recognition apparatus and line-of-sight direction recognition program Download PDF

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JP2005261728A
JP2005261728A JP2004080208A JP2004080208A JP2005261728A JP 2005261728 A JP2005261728 A JP 2005261728A JP 2004080208 A JP2004080208 A JP 2004080208A JP 2004080208 A JP2004080208 A JP 2004080208A JP 2005261728 A JP2005261728 A JP 2005261728A
Authority
JP
Japan
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line
observer
sight
eyeball
gaze
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004080208A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazumasa Murai
和昌 村井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2004080208A priority Critical patent/JP2005261728A/en
Publication of JP2005261728A publication Critical patent/JP2005261728A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a line-of-sight direction recognition apparatus and a line-of-sight direction recognition program capable of reducing burdens on an observer and calibrating the line of sight. <P>SOLUTION: The line-of-sight direction recognition apparatus is provided with an object detection means for detecting an object in the range of the visual field of the observer, an eyeball direction detection means for observing the eyeball of the observer and detecting its optical axis direction, that is the calculative direction of the line of sight, and a line-of-sight direction recognition computer for processing data obtained from them and calibrating the direction of the line of sight. For instance, it is defined that the range of the visual field of the observer is indicated by an image 60. At the time of indicating the calculative movement of the visual field by an arrow 66 in the image 60, when an automobile 62 moving in the same direction for the same amount is present near the line of sight as indicated by an arrow 64, the automobile 62 is defined as a line-of-sight candidate object with a high possibility to be a line-of-sight candidate empirically, the disagreement Δ<SB>2</SB>between the position and the calculative position of the line of sight is calibrated, and the direction from the eyeball of the observer to the position of the line-of-sight candidate object is defined as the direction of the line of sight. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、観察者の眼球の光軸方向を検出し、これを較正して観察者の視線の方向を求める視線方向認識装置及び視線方向認識プログラムに関する。   The present invention relates to a gaze direction recognizing device and a gaze direction recognizing program for detecting the optical axis direction of an eyeball of an observer and calibrating this to obtain the direction of the gaze of the observer.

従来から観察者が観察面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(視軸)を検出する装置として例えばアイカメラが種々提供されている。検出された視線は、観察者の関心の対象であるので、これを利用してカメラの合焦対象を特定するのに用い、あるいは画像処理の対象を特定するのに利用することができる。   Conventionally, for example, various eye cameras have been provided as devices for detecting a so-called line of sight (visual axis) for detecting which position on an observation surface an observer is observing. Since the detected line of sight is the object of interest of the observer, it can be used to specify the in-focus object of the camera using this, or can be used to specify the object of image processing.

特許文献1には、カメラのファインダー系を介して撮影者(観察者)が観察している注視店方向の軸、いわゆる視線(視軸)を、観察者の眼球上を照明したときに得られる眼球の反射像を利用して検出する技術が開示されている。さらに、観察者の個人差により眼球の前眼部の角膜からの反射光の光軸が必ずしも瞳孔の中心位置と一致せず、眼球の反射像から求めた視線(視軸)と、実際に観察者が注視している視線(視軸)との間に誤差が生ずるのを補正する方法を開示している。   In Patent Document 1, an axis in the direction of a gazing store, which is observed by a photographer (observer) through a camera finder system, a so-called line of sight (visual axis) is obtained when the observer's eyeball is illuminated. A technique for detecting using a reflection image of an eyeball is disclosed. Furthermore, due to individual differences among observers, the optical axis of the reflected light from the cornea of the anterior segment of the eyeball does not necessarily coincide with the center position of the pupil, and the gaze (visual axis) obtained from the reflected image of the eyeball and the actual observation Discloses a method for correcting the occurrence of an error with the gaze (visual axis) that the person is gazing at.

すなわち、視線の個人差を補正するために、観察者に位置の異なる2つの視標を見てもらい、そのときに算出される観察者の眼球の回転角に基づいて、視線を補正する。例えば、ファインダー中に2つの視標を設け、観察者が「キャリブレーションモード」を選択すると、この2つの視標が順次点滅する。観察者は、第1の視標が点滅するときはそれを注視し、第2の第1の視標が点滅するときはそちらに視線を移して注視する。このようにして、観察者に位置の異なる2つの視標を見てもらうことができ、そのときの眼球の回転角を求めることができ、視線の補正を行うことが可能になる。   That is, in order to correct individual differences in the line of sight, the observer is allowed to see two targets having different positions, and the line of sight is corrected based on the rotation angle of the eyeball of the observer calculated at that time. For example, when two targets are provided in the finder and the observer selects “calibration mode”, the two targets blink sequentially. When the first target blinks, the observer gazes at it, and when the second first target blinks, the observer shifts his gaze to watch. In this way, the observer can see two targets having different positions, the rotation angle of the eyeball at that time can be obtained, and the line of sight can be corrected.

特開平6−34874号公報JP-A-6-34874

上記のようにキャリブレーションモードを実行することで、観察者の視線を補正することができるが、このことは観察者に負担をかけることになる。すなわち、観察者は通常の観察状態または撮影状態等に入る前に、予めキャリブレーション作業を行う必要があり、その作業の中では、特許文献1にあるように、点滅する視標等を指示に従って注視しなければならない。また。キャリブレーションがうまくいかないときや、前のキャリブレーションにおける値と異なるときは、さらに念入りにキャリブレーションを行うことになる。   By executing the calibration mode as described above, the line of sight of the observer can be corrected, but this places a burden on the observer. That is, the observer needs to perform a calibration work in advance before entering the normal observation state or the photographing state, and in that work, as in Patent Document 1, follow the instructions for the blinking target, etc. You have to watch. Also. If the calibration is not successful or is different from the value in the previous calibration, the calibration will be performed more carefully.

このように従来技術においては、視線の補正、較正につき、観察者に特別のキャリブレーション作業を行わせるので、観察者にとり負担をかけ、不便である。   As described above, in the prior art, the observer is required to perform a special calibration operation for the correction and calibration of the line of sight, which places a burden on the observer and is inconvenient.

本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、観察者の負担を軽減して視線の較正を行うことを可能とする視線方向認識装置及び視線方向認識プログラムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a gaze direction recognizing apparatus and a gaze direction recognizing program that can solve the problems of the prior art and reduce the burden on the observer and perform gaze calibration.

1.本発明の原理
本発明は、キャリブレーション工程をより簡単に行えるようにし、観察者にキャリブレーションが行われていることをほとんど意識させることなくすることを目指している。そして、観察者の視線がどこを向いているかは、観察者の顔や目の動きと、その顔や目がどちらを向いているかを見れば判断できる、という経験的な事実を利用しようというものである。例えば、観察者の顔が右から左に動き、その視線の先を追ってゆくと、ちょうど車が右から左へ動いているところである、とすれば、経験上、観察者はその車を見ている。すなわち、観察者の視線方向は、その車にあることがわかる。また、ある人がペンで筆記をしていれば、その人の視線はペン先にあることは経験上ほとんど間違いのないことである。すなわち、このとき観察者の視線方向はペン先にある。
1. Principle of the present invention The present invention aims to make the calibration process easier and to make the observer almost unaware that the calibration is being performed. And, to try to use the empirical fact that the observer's line of sight can be judged by looking at the movement of the observer's face and eyes and the face or eyes facing It is. For example, if the observer's face moves from right to left and follows the line of sight, the car is just moving from right to left. Yes. That is, it can be seen that the viewing direction of the observer is in the vehicle. Also, if a person is writing with a pen, the person's line of sight is at the tip of the pen. That is, at this time, the line of sight of the observer is at the pen tip.

このように、観察者が何を見ようとしているかは、観察者を取り巻く観察環境を考慮することで、経験上判断がつくことが多い。そして、経験上の視線候補対象物の近傍に観察者の視線が行っていれば、その視線候補対象物に向かって観察者の視線があるものとし、観察者の実際の眼球の反射像を観察することで得られる視線方向がこれと異なっているときに、これを較正することができる。このようにすることで、観察者に対し、通常の観察状態のままで視線の較正を行うことができ、特別なキャリブレーション作業を観察者に要求しなくてもすむ。本発明は、上記の考えに基づくことを特徴とする。   In this way, what an observer wants to see can often be judged from experience by considering the observation environment surrounding the observer. Then, if the observer's line of sight is in the vicinity of the sight line candidate object in experience, it is assumed that the observer's line of sight is directed toward the line of sight candidate object, and the reflected image of the observer's actual eyeball is observed When the line-of-sight direction obtained by this is different from this, it can be calibrated. In this way, the line of sight can be calibrated to the observer in the normal observation state, and it is not necessary to require a special calibration operation from the observer. The present invention is based on the above idea.

2.課題解決手段
上記目的を達成するため、本発明に係る視線方向認識装置は、観察者の眼球の光軸方向を検出して観察者の視線の方向を求める視線方向認識装置において、通常の観察状態のままで視線の方向を較正する較正手段を備えることを特徴とする。
2. In order to achieve the above object, a gaze direction recognition apparatus according to the present invention is a normal gaze direction recognition apparatus that detects the direction of the observer's line of sight by detecting the optical axis direction of the eyeball of the observer. And a calibrating unit for calibrating the direction of the line of sight.

また、本発明に係る視線方向認識装置は、観察者の眼球の光軸方向を検出して観察者の視線の方向を求める視線方向認識装置において、観察者の視野の範囲にある視線候補対象物の位置検出手段であって、経験上視線候補となる可能性の高い視線候補対象物の位置を検出する対象物検出手段と、観察者の眼球の光軸方向を検出する眼球方向検出手段と、検出された眼球光軸方向に対し、観察者の眼球から視線候補対象物の位置に向かう方向を視線方向として較正を行う較正手段と、を備え、通常の観察状態のままで視線の方向を較正することを特徴とする。   The gaze direction recognizing device according to the present invention is a gaze direction recognizing device that detects the direction of the observer's line of sight by detecting the direction of the optical axis of the observer's eyeball. An object detection means for detecting the position of a sight candidate object that is likely to be a sight candidate from experience, an eyeball direction detection means for detecting the optical axis direction of the observer's eyeball, Calibration means for calibrating the detected eyeball optical axis direction from the observer's eyeball to the position of the candidate object of sightline as the sightline direction, and calibrating the sightline direction in a normal observation state It is characterized by doing.

また、視線候補対象物は、観察者の眼球の動きと相関のある動きを有する対象物を含むことが好ましい。また、視線候補対象物は、観察者が見ている表示手段の中の移動マークを含むことが好ましい。また、視線候補対象物は、観察者の眼球の動きと相関のある表示手段の中の移動マークとともに、観察者の注視する可能性の高い対象物を併せ用いることが好ましい。また、視線候補対象物は、観察者の筆記しているペン先を含むことが好ましい。また、視線候補対象物は、観察者の眼球の動きと相関のあるペン先とともに、観察者の注視する可能性の高い対象物を併せ用いることが好ましい。   In addition, it is preferable that the line-of-sight candidate object includes an object having a movement correlated with the movement of the observer's eyeball. Moreover, it is preferable that the line-of-sight candidate object includes a movement mark in display means that the observer is looking at. Moreover, it is preferable to use an object with a high possibility of an observer's gaze together with the movement mark in the display means correlated with the movement of the eyeball of the observer as the line-of-sight candidate object. Further, the line-of-sight candidate object preferably includes a pen tip written by the observer. Moreover, it is preferable to use the eye gaze candidate object together with an object that is highly likely to be watched by the observer, together with a pen tip correlated with the movement of the eyeball of the observer.

また、視線候補対象物は、観察者の視野の範囲にある対象物の大きさと、眼球方向検出手段により検出される観察者の眼球の光軸方向の滞留点の分布の広さとの照合に基づいて検出されることが好ましい。   The line-of-sight candidate object is based on a comparison between the size of the object in the range of the observer's visual field and the distribution of the stay points in the optical axis direction of the eyeball of the observer detected by the eyeball direction detection means. Are preferably detected.

また、視線候補対象物は、観察者の視野の範囲にある人の肌色の領域の大きさと、眼球方向検出手段により検出される観察者の眼球の光軸方向の滞留点の分布の広さとの照合に基づいて検出される人の顔であることが好ましい。   In addition, the line-of-sight candidate object has a size of a human skin color region in the range of the observer's visual field and a distribution of stay points in the optical axis direction of the eyeball of the observer detected by the eyeball direction detecting means. It is preferably a human face that is detected based on matching.

また、本発明に係る視線方向認識装置において、眼球光軸方向に対し視線方向が較正された後に、観察者の視線方向が頻繁に滞留してよく眼が向く頻繁対象物の特徴を学習により取得する学習手段と、頻繁対象物の学習結果に基づいて、視線候補対象物の位置を更新する更新手段と、を備えることが好ましい。   In the gaze direction recognizing device according to the present invention, after the gaze direction is calibrated with respect to the eyeball optical axis direction, the characteristics of the frequent object in which the gaze direction of the observer may stay frequently and the eye may turn is acquired by learning. It is preferable to include learning means for performing update and updating means for updating the position of the line-of-sight candidate object based on the learning result of the frequent object.

また、本発明に係る視線方向認識装置は、観察者の眼球の光軸方向を検出して観察者の視線の方向を求める視線方向認識装置において、観察者の視野の範囲にある視線候補対象物の位置特定手段であって、観察者の視野の範囲の中で指定される視線候補対象物の位置を特定する対象物検出手段と、観察者の眼球の光軸方向を検出する眼球方向検出手段と、検出された眼球光軸方向に対し、観察者の眼球から視線候補対象物の位置に向かう方向を視線方向として較正を行う較正手段と、を備え、通常の観察状態のままで視線の方向を較正することを特徴とする。   The gaze direction recognizing device according to the present invention is a gaze direction recognizing device that detects the direction of the observer's line of sight by detecting the direction of the optical axis of the observer's eyeball. Position specifying means, an object detection means for specifying the position of a line-of-sight candidate object specified in the range of the visual field of the observer, and an eyeball direction detection means for detecting the optical axis direction of the observer's eyeball And a calibrating unit that calibrates the direction from the observer's eyeball toward the position of the sight candidate object with respect to the detected eyeball optical axis direction, and the direction of the sightline in a normal observation state. Is calibrated.

また、指定される視線候補対象物は、観察者の顔の向いている先の最も近い人の顔であることが好ましい。また、指定される視線候補対象物は、観察者の顔の向いている先の表示手段であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the designated line-of-sight candidate object is the face of the closest person facing the face of the observer. Further, it is preferable that the specified line-of-sight candidate object is a display unit that faces the face of the observer.

また、本発明に係る視線方向認識プログラムは、観察者の眼球の光軸方向を検出して観察者の視線の方向を求める視線方向認識装置において実行される視線方向認識プログラムであって、観察者の視野の範囲にある視線候補対象物の位置を検出する工程であって、経験上視線候補となる可能性の高い視線候補対象物の位置を検出する対象物検出工程と、観察者の眼球の光軸方向を検出する眼球方向検出工程と、検出された眼球光軸方向に対し、観察者の眼球から視線候補対象物の位置に向かう方向を視線方向として較正を行う較正工程と、を実行し、通常の観察状態のままで視線の方向を較正することを特徴とする。   A gaze direction recognition program according to the present invention is a gaze direction recognition program that is executed in a gaze direction recognition device that detects an optical axis direction of an eyeball of an observer and obtains the direction of the gaze of the observer. Detecting a position of a visual line candidate target object in the range of the visual field, and detecting a position of the visual line candidate target object that is likely to be a visual line candidate from experience, and an eyeball of the observer An eyeball direction detecting step for detecting the optical axis direction, and a calibration step for performing calibration with respect to the detected eyeball optical axis direction, with the direction from the observer's eyeball toward the position of the candidate eyesight target line of sight. The direction of the line of sight is calibrated in the normal observation state.

また、本発明に係る視線方向認識プログラムは、観察者の眼球の光軸方向を検出して観察者の視線の方向を求める視線方向認識装置において実行される視線方向認識プログラムであって、観察者の視野の範囲にある視線候補対象物の位置を特定する工程であって、観察者の視野の中で指定される視線候補対象物の位置を特定する対象物検出工程と、観察者の眼球の光軸方向を検出する眼球方向検出工程と、検出された眼球光軸方向に対し、観察者の眼球から視線候補対象物の位置に向かう方向を視線方向として較正を行う較正工程と、を実行し、通常の観察状態のままで視線の方向を較正することを特徴とする。   A gaze direction recognition program according to the present invention is a gaze direction recognition program that is executed in a gaze direction recognition device that detects an optical axis direction of an eyeball of an observer and obtains the direction of the gaze of the observer. Identifying a position of a visual line candidate object within the range of the visual field of the object, the object detecting process identifying the position of the visual line candidate object specified in the visual field of the observer, and the eyeball of the observer An eyeball direction detecting step for detecting the optical axis direction, and a calibration step for performing calibration with respect to the detected eyeball optical axis direction, with the direction from the observer's eyeball toward the position of the candidate eyesight target line of sight. The direction of the line of sight is calibrated in the normal observation state.

上記構成の少なくとも1つにより、観察者の視野の範囲で、経験上視線候補となる可能性の高い視線候補対象物の位置を検出し、観察者の眼球の光軸方向と比較し、観察者の眼球から視線候補対象物の位置に向かう方向を視線方向として較正し、通常の観察状態のままで視線較正が行われる。ここで、観察者の眼球の光軸方向とは、光源から平行光束を眼球の前眼部に投射し、角膜からの反射光による角膜反射像と瞳孔の結像位置から求まる計算上の視線(視軸)方向である。したがって、観察者の通常の観察状態を利用し、観察者の視野の範囲に、経験上視線候補となる可能性の高い視線候補物があるときは、観察者はそれを見ているものとして視線の較正を行うことができる。このように、キャリブレーションが行われていることを観察者にほとんど意識させることがなく、観察者の負担が少ない。   According to at least one of the above-described configurations, the position of a visual line candidate object that is likely to be a visual line candidate from experience is detected in the range of the visual field of the observer, and is compared with the optical axis direction of the observer's eyeball. The direction from the eyeball toward the position of the visual candidate object is calibrated as the visual line direction, and the visual line calibration is performed in the normal observation state. Here, the optical axis direction of the eyeball of the observer means a calculation line of sight obtained by projecting a parallel light beam from the light source onto the anterior eye portion of the eyeball and obtaining from the corneal reflection image by the reflected light from the cornea and the imaging position of the pupil ( (Visual axis) direction. Therefore, when there is a line-of-sight candidate that is likely to be a line-of-sight candidate in the range of the observer's visual field using the normal observation state of the observer, the line-of-sight is regarded as being viewed by the observer. Can be calibrated. In this way, the observer is hardly made aware that the calibration is performed, and the burden on the observer is small.

上記構成の少なくとも1つにより、視線候補対象物を、観察者の眼球の動きと相関のある動きをするものとできる。例えば、観察者の筆記しているペン先である。例えば、観察者が見ている表示手段中の移動マークである。また、これらとともに他の対象物、例えば動きのないものでも観察者の注視している可能性の高い対象物を併せて用いることができる。視線候補対象物を、観察者の注視している可能性のあるものの中で複数用いることで、視線方向の較正をより正確に行うことができる。   With at least one of the above-described configurations, the line-of-sight candidate object can move in correlation with the movement of the eyeball of the observer. For example, a pen tip written by an observer. For example, a movement mark in the display means that the observer is looking at. In addition, other objects such as objects that do not move can be used together with objects that are highly likely to be watched by the observer. By using a plurality of line-of-sight candidate objects among those that may be watched by the observer, the line-of-sight direction can be calibrated more accurately.

上記構成の少なくとも1つにより、観察者の視野の範囲にある対象物の大きさと観察者の眼球の光軸方向、すなわち計算上の視線(視軸)の滞留点の分布の広さとの照合に基づいて視線候補対象物を検出する。観察者の視線は、対象物の大きさの範囲で分布を有するものであるから、その視線方向の分布の大きさに対応する対象物が観察者の視野の範囲にあるときは、観察者はそれを見ているものとして視線の較正を行うことができる。この場合には、動きのない対象物でも視線候補対象物としてその位置を検出できる。   With at least one of the above-described configurations, the size of the object in the range of the observer's visual field can be compared with the optical axis direction of the observer's eyeball, that is, the distribution of the distribution of stay points of the calculated line of sight (visual axis). Based on this, a line-of-sight candidate object is detected. Since the observer's line of sight has a distribution in the range of the size of the object, when the object corresponding to the size of the distribution in the line of sight is in the range of the observer's field of view, the observer The line of sight can be calibrated as if looking at it. In this case, even a target object that does not move can be detected as a line-of-sight candidate target object.

上記構成の少なくとも1つにより、観察者の視野の範囲にある人の肌色の領域の大きさと、観察者の計算上の視線(視軸)の滞留点の分布の広さとの照合に基づいて視線候補対象物を検出する。例えば、観察者が相手の人の顔を見ているとしても、人の顔の特徴は千差万別であるので、その特徴を手がかりとして視線候補対象物の位置を検出するのは困難が多い。そこで、人の肌色を検出することにすれば、容易に人の顔の位置を検出することが可能となる。つまり、人の肌色の領域が観察者の視野の範囲にあるときは、観察者はそれを見ているものとして視線の較正を行うことができる。この場合には、動きのない人の顔でも視線候補対象物としてその位置を検出できる。   The line of sight based on the comparison between the size of the human skin color region in the range of the visual field of the observer and the size of the distribution of the stay points of the visual line of sight (visual axis) calculated by the observer by at least one of the above-described configurations Candidate objects are detected. For example, even if the observer is looking at the face of the other person, since the features of the person's face are various, it is often difficult to detect the position of the line-of-sight candidate object using that feature as a clue. . Therefore, if the skin color of a person is detected, the position of the person's face can be easily detected. That is, when the human skin color region is within the range of the visual field of the observer, the observer can calibrate the line of sight as if he / she is looking at it. In this case, even the face of a person who does not move can be detected as the sight line candidate object.

上記構成の少なくとも1つにより、視線方向が較正され、視線方向の精度が確保されている状態で、観察者のよく目が向く頻繁対象物についてその特徴を学習する。そして、その学習の結果に基づき、視線候補対象物の位置を更新する。このように頻繁対象物を利用することで、視線方向の較正の精度の経時変化を補正することができ、視線方向の較正をより正確に行うことができる。   With at least one of the above-described configurations, the characteristics of the frequent object that the observer often looks at in the state where the line-of-sight direction is calibrated and the accuracy of the line-of-sight direction is ensured are learned. Based on the learning result, the position of the line-of-sight candidate object is updated. By using the frequent object in this manner, it is possible to correct a change with time in the accuracy of the calibration of the gaze direction, and it is possible to perform the calibration of the gaze direction more accurately.

また、上記構成の少なくとも1つにより、観察者の視野の範囲で指定される視線候補対象物の位置を検出し、観察者の眼球の光軸方向と比較し、観察者の眼球から視線候補対象物の位置に向かう方向を視線方向として較正し、通常の観察状態のままで視線較正が行われる。指定は、観察者を取り巻く観察環境から予め定めておいてもよく、事後的に画面の分析から観察者が見ている可能性の高い対象物を特定して指定してもよい。したがって、観察者の通常の観察状態を利用し、観察者の視野の範囲に、経験上視線候補となる可能性の高い視線候補物があるときは、観察者はそれを見ているものとして視線の較正を行うことができる。このように、キャリブレーションが行われていることを観察者にほとんど意識させることがなく、観察者の負担が少ない。   Further, according to at least one of the above-described configurations, the position of the line-of-sight candidate object specified in the range of the visual field of the observer is detected, compared with the optical axis direction of the observer's eyeball, and the line-of-sight candidate object is detected from the observer's eyeball. The direction toward the object position is calibrated as the line-of-sight direction, and the line-of-sight calibration is performed in the normal observation state. The designation may be determined in advance from the observation environment surrounding the observer, or an object that is likely to be viewed by the observer may be identified and designated from the analysis of the screen. Therefore, when there is a line-of-sight candidate that is likely to be a line-of-sight candidate in the range of the observer's visual field using the normal observation state of the observer, the line-of-sight is regarded as being viewed by the observer. Can be calibrated. In this way, the observer is hardly made aware that the calibration is performed, and the burden on the observer is small.

上記構成の少なくとも1つにより、視線候補対象物を、観察者の顔の向いている先の最も近い人の顔とできる。また、視線候補対象物を、観察者の顔の向いている先の表示手段とできる。   With at least one of the above-described configurations, the line-of-sight candidate object can be the face of the closest person facing the face of the observer. In addition, the line-of-sight candidate object can be the display means that faces the viewer's face.

以上のように、本発明に係る視線方向認識装置及び視線方向認識プログラムによれば、観察者の通常の観察状態を利用して視線の較正を行うので、観察者の負担を軽減することができる。   As described above, according to the gaze direction recognition device and the gaze direction recognition program according to the present invention, the gaze is calibrated using the normal observation state of the observer, so that the burden on the observer can be reduced. .

以下に図面を用い、本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下において、眼球の光軸方向を検出する眼球カメラと、観察者の視野を撮像する撮像カメラについては、ともに所定の位置関係の下で観察者の頭部に取り付けられるものとし、あるいは全方位カメラにより実現されるものとして説明するが、それ以外の構成、配置であってもよい。例えば、カメラのファインダー系のように、それ自体で観察者の視野を示し、これに眼球の光軸方向を検出するシステムを組み合わせてもよい。また、眼球カメラと撮像カメラとは、相互位置関係が予め明確であれば、別々の場所に設置されてもよい。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, an eyeball camera that detects the optical axis direction of the eyeball and an imaging camera that images the observer's field of view are both attached to the observer's head under a predetermined positional relationship, or an omnidirectional camera. However, other configurations and arrangements may be used. For example, as in a camera finder system, a system that shows the observer's field of view and detects the optical axis direction of the eyeball may be combined therewith. In addition, the eyeball camera and the imaging camera may be installed in different locations as long as the mutual positional relationship is clear in advance.

図1は、視線方向認識装置10を用いて、観察者2の視線方向の較正を行うときの様子を示すもので、視線方向認識装置10のブロック図が示されている。視線方向認識装置10は、観察者2の頭部に所定の位置関係で取り付けられる眼球カメラ12と撮像カメラ14、および視線方向認識コンピュータ20とを含んで構成される。図1において、観察者2は頭部に眼球カメラ12、撮像カメラ14を乗せているが、それ以外は通常の観察状態におかれ、自由に自分の意志で行動できる。図1の例では、目の前にある掲示板6にある展示物を見ている。   FIG. 1 shows a state when the gaze direction of the observer 2 is calibrated using the gaze direction recognition device 10, and a block diagram of the gaze direction recognition device 10 is shown. The line-of-sight direction recognition device 10 includes an eyeball camera 12, an imaging camera 14, and a line-of-sight direction recognition computer 20 that are attached to the head of the observer 2 in a predetermined positional relationship. In FIG. 1, the observer 2 puts the eyeball camera 12 and the imaging camera 14 on the head, but other than that, the observer 2 is in a normal observation state and can freely act on his / her own will. In the example of FIG. 1, the exhibit on the bulletin board 6 in front of you is seen.

眼球カメラ12は、眼球を3次元的に観察し、眼球の光軸方向を求めるための光学装置である。かかる眼球カメラ12としては、例えば特許文献1に開示されているものを用いることができる。すなわち、眼球の前眼部に平行光束を投射する光源と、角膜からの反射光による角膜反射像及び瞳孔の結像位置を捉える光学系を有する。眼球カメラ12により検出された角膜反射像及び瞳孔の結像位置のデータは、視線方向認識コンピュータ20に送られ、眼球の光軸方向、すなわち計算上の視線方向が求められる。図1では、観察者2の眼球4から掲示板6上の位置に向かう計算上の視線方向16が示されている。   The eyeball camera 12 is an optical device for observing the eyeball three-dimensionally and obtaining the optical axis direction of the eyeball. As this eyeball camera 12, what was disclosed by patent document 1, for example can be used. That is, it has a light source that projects a parallel light beam onto the anterior segment of the eyeball, and an optical system that captures the corneal reflection image by the reflected light from the cornea and the image formation position of the pupil. The cornea reflection image detected by the eyeball camera 12 and the data of the pupillary imaging position are sent to the line-of-sight direction recognition computer 20, and the optical axis direction of the eyeball, that is, the calculated line-of-sight direction is obtained. In FIG. 1, a calculated line-of-sight direction 16 from the eyeball 4 of the observer 2 toward a position on the bulletin board 6 is shown.

撮像カメラ14は、観察者の視野を撮像するカメラで、例えば、市販のCCDカメラ等で構成することができる。観察者2の視野は、観察者2が頭部を動かすことで変化するので、頭部に固定されるのが望ましいが、観察者2の頭部、特に眼球4の位置の変化を検出し、それに応じて撮像範囲を変えることができれば、必ずしも頭部に固定されなくてもよい。また、眼球カメラ12による計算上の視線方向16を観察者の視野と対応付けるため、撮像カメラ14と眼球カメラ12との相対的な位置関係が予め明らかにされている必要がある。図1では、撮像カメラ14と眼球カメラ12とが所定の位置関係に固定されて配置される。また、撮像カメラ14の撮像方向および範囲が、観察者の視野の範囲と大体一致するように、撮像カメラ14を調整することが望ましい。調整は、撮像カメラ14内部の電気的操作で行うことができ、また頭部への取り付け位置を変えてもよい。図1には、撮像カメラ14により撮像される範囲を観察者2の視野の範囲18として示してある。   The imaging camera 14 is a camera that images an observer's field of view, and can be configured by, for example, a commercially available CCD camera. Since the observer's 2 field of view changes when the observer 2 moves the head, it is desirable to be fixed to the head. However, the observer 2 detects a change in the position of the head of the observer 2, particularly the eyeball 4, If the imaging range can be changed accordingly, it is not necessarily fixed to the head. Further, in order to associate the visual line direction 16 calculated by the eyeball camera 12 with the visual field of the observer, the relative positional relationship between the imaging camera 14 and the eyeball camera 12 needs to be clarified in advance. In FIG. 1, the imaging camera 14 and the eyeball camera 12 are fixedly arranged in a predetermined positional relationship. In addition, it is desirable to adjust the imaging camera 14 so that the imaging direction and range of the imaging camera 14 substantially match the range of the observer's visual field. The adjustment can be performed by an electrical operation inside the imaging camera 14, and the mounting position on the head may be changed. In FIG. 1, the range captured by the imaging camera 14 is shown as the range 18 of the visual field of the observer 2.

視線方向認識コンピュータ20は、CPU22と、眼球カメラ12と信号の交信を行う眼球カメラI/F(24)と、撮像カメラ14と信号の交信を行う撮像カメラI/F(26)と、キーボード等の入力部28、ディスプレイ等の出力部30、プログラム等を格納する記憶装置32を含み、これらは内部バスで相互に接続される。また、外部のネットワークに接続する通信制御機能を有してもよい。かかる視線方向認識コンピュータ20は、記憶装置を有する一般的なコンピュータ等で構成することができる。   The line-of-sight direction recognition computer 20 includes a CPU 22, an eyeball camera I / F (24) that communicates signals with the eyeball camera 12, an imaging camera I / F (26) that communicates signals with the imaging camera 14, a keyboard, and the like. Input unit 28, an output unit 30 such as a display, and a storage device 32 for storing programs and the like, which are connected to each other via an internal bus. Moreover, you may have a communication control function connected to an external network. The line-of-sight direction recognition computer 20 can be configured by a general computer having a storage device.

CPU22は、眼球カメラ12より受け取るデータに基づき眼球の光軸方向、つまり計算上の視線方向16を求める機能を有する眼球方向検出部40、撮像カメラ14から受け取るデータに基づき、観察者2の視野の範囲18において視線候補対象物の位置を求める機能を有する対象物検出部42、計算上の視線方向と視線候補対象物の位置とが一致していないときに視線方向を構成する機能を有する較正部48を含む。これらの機能はソフトウエアによって実現することができ、具体的には、対応する視線方向に認識プログラムを実行することで実現できる。また、各機能の一部をハードウエアで実現するように構成してもよい。   The CPU 22 is based on the data received from the eyeball camera 12, based on the data received from the imaging camera 14 and the eyeball direction detection unit 40 having a function of obtaining the optical axis direction of the eyeball, that is, the calculated line-of-sight direction 16. An object detection unit 42 having a function of obtaining the position of the line-of-sight candidate object in the range 18, and a calibration unit having a function of configuring the line-of-sight direction when the calculated line-of-sight direction and the position of the line-of-sight candidate object do not match 48. These functions can be realized by software, and specifically, can be realized by executing a recognition program in the corresponding line-of-sight direction. Moreover, you may comprise so that a part of each function may be implement | achieved by hardware.

眼球カメラI/F(24)は、眼球カメラと信号の交信を行うためのインタフェース回路である。例えばデータのシリアル受送信又はパラレル送受信を行うための回路で構成することができる。同様に、撮像カメラI/F(26)は、撮像カメラ14と信号の交信を行うためのインタフェース回路である。   The eyeball camera I / F (24) is an interface circuit for communicating signals with the eyeball camera. For example, it can be configured by a circuit for performing serial transmission / reception of data or parallel transmission / reception. Similarly, the imaging camera I / F (26) is an interface circuit for performing signal communication with the imaging camera 14.

視線方向認識コンピュータ20の作用、特にCPU22の各機能につき、以下に具体的な視線方向認識の手順に基づいて説明する。なお、符号は図1に示すものを用いる。最初に、観察者2は、眼球カメラ12と撮像カメラ14とを頭部にセットする。セットは、眼球カメラ12の光源が前眼部を照射するようにし、撮像カメラ14の撮像範囲が観察者の視野の範囲と大体一致するようにする。観察者2の行うことはここまでで、以後は、視線方向認識装置10が自動的に手順を進める。   The operation of the line-of-sight direction recognition computer 20, in particular, each function of the CPU 22, will be described below based on a specific line-of-sight direction recognition procedure. The reference numerals shown in FIG. 1 are used. First, the observer 2 sets the eyeball camera 12 and the imaging camera 14 on the head. In the setting, the light source of the eyeball camera 12 irradiates the anterior eye part, and the imaging range of the imaging camera 14 approximately matches the range of the observer's visual field. The observer 2 has done so far, and thereafter, the gaze direction recognition device 10 automatically proceeds with the procedure.

まず、CPU22の眼球方向検出部40の機能により、観察者2の眼球4の光軸方向、すなわち計算上の視線方向を求める(眼球方向検出工程)。具体的には、眼球方向検出部40が眼球カメラ12に指示し、上記のように、眼球カメラ12に内蔵される光源から平行光束を眼球4の前眼部に照射し、光学系により角膜反射像と瞳孔結像位置とを撮像させる。撮像されたデータは、眼球カメラI/F(24)を介して送信される。眼球方向検出部40は、送信された撮像データを処理して公知の眼球方向算出演算により、眼球4の形状の向いている方向からその光軸方向を算出し、これを計算上の視線方向とする。   First, the optical axis direction of the eyeball 4 of the observer 2, that is, the calculated line-of-sight direction is obtained by the function of the eyeball direction detection unit 40 of the CPU 22 (eyeball direction detection step). Specifically, the eyeball direction detection unit 40 instructs the eyeball camera 12 to irradiate the anterior eye part of the eyeball 4 with a parallel light beam from the light source built in the eyeball camera 12 as described above, and reflect the cornea by the optical system. An image and a pupil imaging position are imaged. The imaged data is transmitted via the eyeball camera I / F (24). The eyeball direction detection unit 40 processes the transmitted imaging data and calculates the optical axis direction from the direction in which the shape of the eyeball 4 is directed by a known eyeball direction calculation calculation. To do.

また、対象物検出部42の視野撮像モジュール44の機能により、観察者2の視野を撮像する(視野撮像工程)。具体的には、視野撮像モジュール44が撮像カメラ14にその視野を撮像するように指示する。撮像されたデータは、撮像カメラI/F(26)を介して送信される。視野撮像モジュール44は、これを観察者2の視野の範囲18として取得する。   Moreover, the visual field of the observer 2 is imaged by the function of the visual field imaging module 44 of the object detection unit 42 (visual field imaging step). Specifically, the visual field imaging module 44 instructs the imaging camera 14 to image the visual field. The imaged data is transmitted via the imaging camera I / F (26). The visual field imaging module 44 acquires this as the visual field range 18 of the observer 2.

そして、観察者2の視野の範囲18において、視線候補対象物の位置を検出する(対象物検出工程)。ここで視線候補対象物とは、観察者2の視野の範囲18の中にある対象物で、かつ、予め定められ経験上視線候補となる可能性の高い対象物のことである。   Then, the position of the line-of-sight candidate object is detected in the range 18 of the visual field of the observer 2 (object detection process). Here, the line-of-sight candidate object is an object in the range 18 of the field of view of the observer 2 and an object that has a high possibility of being a line-of-sight candidate determined in advance.

視線候補対象物としては、観察者の眼球の動きと相関のある動きを有する対象物が上げられる。図2は、自動車62が視線候補対象物となることを説明する図である。図2では、観察者の視野の範囲を撮像した画面60が示され、その視野の中で、いま1台の自動車62が坂を登ってゆく。その自動車62の動きを矢印64で示す。一方、眼球カメラ12を用いて求められる眼球の計算上の視線についてその動きを矢印66で示す。この例では、眼球の計算上の視線の位置は、自動車62の上にない。しかし、矢印66の動きの方向もその量も、矢印64の動きの方向とその量とほぼ一致している。このような場合、経験上から、観察者2は、自動車62の動きを目で追っている、とすることができる。   As the line-of-sight candidate object, an object having a movement correlated with the movement of the eyeball of the observer is raised. FIG. 2 is a diagram for explaining that the automobile 62 is a line-of-sight candidate object. FIG. 2 shows a screen 60 that captures the range of the field of view of the observer, and in this field of view, a single car 62 is going up the hill. The movement of the automobile 62 is indicated by an arrow 64. On the other hand, the movement of the line of sight of the eyeball calculated using the eyeball camera 12 is indicated by an arrow 66. In this example, the position of the visual line of sight of the eyeball is not on the automobile 62. However, the direction and amount of movement of the arrow 66 are substantially the same as the direction of movement of the arrow 64. In such a case, it can be assumed from the experience that the observer 2 is following the movement of the automobile 62 with his eyes.

なお、図2では、視野の範囲は静止しているように記載されている。観察者の顔向きが動いた場合には、必ずしも静止画とならない場合も想定されるが、計算上の視線方向と、視線候補対象物の相対的な動きは不変であるため、静止画を用いて説明する。以下の図4−図10においても同様である。   In FIG. 2, the field of view is described as being stationary. If the face of the observer moves, it may not necessarily be a still image, but the calculated gaze direction and the relative movement of the gaze candidate target are invariant. I will explain. The same applies to FIGS. 4 to 10 below.

このように、観察者2の視野の範囲18に、観察者2の眼球4の動きと相関のある動きを有する物があるときは、それを視線候補対象物とすることができる。具体的に、眼球の動きと相関のある対象物を抽出するには、任意の時間間隔を置いた2つの画像データを減算する方法を用いることができる。すなわち、動きがあれば、位置が変化し、2画像データ間の減算によって消去されずに残るからである。例えば、眼球の動きが画面60上で換算して5cm/secとして、1秒の間隔をおいて撮像した2画像データを減算し、消去されずに残った像の中で、眼球の動きと最も相関が高い物体を検出すればよい。いまの場合、5cmの距離移動した物体を検出すればよい。こうして、自動車62が視線候補対象物として特定でき、画面60の上でその位置が求められる。   As described above, when there is an object having a motion correlated with the motion of the eyeball 4 of the observer 2 in the range 18 of the field of view of the observer 2, it can be set as a line-of-sight candidate object. Specifically, in order to extract an object having a correlation with the movement of the eyeball, a method of subtracting two image data at an arbitrary time interval can be used. That is, if there is movement, the position changes and remains without being erased by subtraction between the two image data. For example, the movement of the eyeball is converted to 5 cm / sec on the screen 60, subtracting two image data captured at an interval of 1 second, and the eyeball movement is the largest among the remaining images without being erased. An object having a high correlation may be detected. In this case, an object moved by a distance of 5 cm may be detected. In this way, the automobile 62 can be specified as the line-of-sight candidate object, and its position is obtained on the screen 60.

観察者の眼球の動きと相関のある動きを有する視線候補対象物としては、他に観察者の筆記しているペン先、観察者が見ているディスプレイ画面上で移動するカーソル、観察者が見ている表示手段の移動マーク等があげられる。   Other line-of-sight candidate objects that have a movement that correlates with the movement of the observer's eyeball include the pen tip that the observer writes, the cursor that moves on the display screen that the observer is viewing, For example, the movement mark of the display means.

図3は、観察者2がペン70を用いて、ペン先72でシート上に筆記している様子を示す図である。図1と同様の要素には同一の符号を付してある。図4は、この場合における観察者の視野の範囲を撮像した画面80が示されている。その視野の中で、ペン先72の動きを矢印84で示す。眼球4の計算上の視線についての動きは矢印86で示される。この場合でも、眼球の計算上の視線の位置は、ペン先72の上にない。しかし、矢印86の動きの方向もその量も、矢印84の動きの方向とその量とほぼ一致している。このような場合、経験上から、観察者2は、ペン先72の動きを目で追っている、とすることができる。こうして、ペン先72が視線候補対象物として特定でき、画面60の上でその位置が求められる。   FIG. 3 is a diagram showing a state where the observer 2 is writing on the sheet with the pen tip 72 using the pen 70. Elements similar to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. FIG. 4 shows a screen 80 that captures the range of the visual field of the observer in this case. The movement of the nib 72 is indicated by an arrow 84 in the field of view. The movement of the eyeball 4 about the calculated line of sight is indicated by an arrow 86. Even in this case, the position of the visual line of sight of the eyeball is not on the pen tip 72. However, the direction and amount of movement of the arrow 86 are substantially the same as the direction of movement of the arrow 84. In such a case, it can be assumed from the experience that the observer 2 is following the movement of the nib 72 with his eyes. In this way, the pen tip 72 can be specified as the line-of-sight candidate object, and its position is obtained on the screen 60.

再び視線方向認識の手順にもどり、眼球方向が検出され、視線候補対象物の位置が検出されると、較正部48の機能により、視線の較正が行われる(視線較正工程)。なお、視線較正工程の前であれば、眼球位置検出工程と対象物検出工程の順序はいずれが先であってもよい。較正工程においては、較正部48により、観察者の視野の範囲についての画面において、眼球4の計算上の視線の位置と、視線候補対象物の位置とが重畳され、その間の一致、不一致が判断される。画像データ上の一致不一致は、データの減算等の方法で判断することができる。   Returning to the gaze direction recognition procedure again, when the eyeball direction is detected and the position of the gaze candidate object is detected, gaze calibration is performed by the function of the calibration unit 48 (gaze calibration step). In addition, as long as it is before a visual line calibration process, the order of an eyeball position detection process and a target object detection process may be any first. In the calibration step, the calibration unit 48 superimposes the calculated line-of-sight position of the eyeball 4 and the position of the line-of-sight candidate object on the screen for the range of the visual field of the observer, and determines whether there is a match or mismatch between them. Is done. Whether the image data matches or not can be determined by a method such as subtraction of data.

そして、不一致があるときは、観察者の眼球から視線候補対象物の位置に向かう方向を視線方向として、計算上の視線方向を較正する。図2では、画面60の上で視線の位置の差はΔだけある。このΔに相当する眼球4の回転角が較正量となる。同様に、図4において、Δに相当する眼球4の回転角が較正量となる。こうして、観察者2の通常の観察状態のまま、視線方向の較正を行うことができる。なお、プログラム上の処理としては、一致不一致を判断することなく、単にΔ=0とする演算を行うものとして簡単化することができる。 When there is a discrepancy, the calculated line-of-sight direction is calibrated with the direction from the observer's eyeball toward the position of the line-of-sight candidate object as the line-of-sight direction. In FIG. 2, the difference in the position of the line of sight on the screen 60 is Δ 2 . Rotation angle of the eyeball 4 corresponding to the delta 2 is weight calibration. Similarly, in FIG. 4, the rotation angle of the eyeball 4 corresponding to delta 4 is weight calibration. Thus, the gaze direction can be calibrated while the observer 2 is in the normal observation state. It should be noted that the processing on the program can be simplified by simply performing the calculation of Δ = 0 without determining the coincidence / non-coincidence.

図5、図6は、視線方向の較正が行われる様子を模式的に示す図である。図5は視線方向の較正が行われる前の画面90,100を示し、図6は視線方向の較正が行われた後の画面91,101を示す。それぞれの図で、(a)は時刻tのときの画像、(b)は時刻t+Δtのときの画像である。それぞれの画面において、観察者の視野の範囲に、自動車と、2本の木があることが示されている。ここで、観察者の眼球の光軸方向、すなわち計算上の視線がどこにあるかを同じ画面上に示すと、時刻tのときに視線範囲94にあり、時刻t+Δtのときに視線範囲104にある。この視線範囲94から視線範囲104への動きは、自動車について、時刻tのときの像の範囲92が、時刻t+Δtのときに像の範囲102に動くのと対応している。これに対し、2本の木は、動きがなく、視線範囲92,102の動きと対応していない。   5 and 6 are diagrams schematically showing how the gaze direction calibration is performed. FIG. 5 shows screens 90 and 100 before the line-of-sight direction calibration is performed, and FIG. 6 shows screens 91 and 101 after the line-of-sight direction calibration is performed. In each figure, (a) is an image at time t, and (b) is an image at time t + Δt. Each screen shows that there are a car and two trees in the range of the observer's field of view. Here, when the optical axis direction of the observer's eyeball, that is, where the calculated line of sight is, is shown on the same screen, it is in the line of sight range 94 at time t and in the line of sight range 104 at time t + Δt. . The movement from the line-of-sight range 94 to the line-of-sight range 104 corresponds to the movement of the image range 92 at time t to the image range 102 at time t + Δt for the automobile. On the other hand, the two trees do not move and do not correspond to the movements of the line-of-sight ranges 92 and 102.

視線範囲94,104は、自動車の像の範囲92,102と一致していないが、その動きと相関が高い。すなわち、自動車の像の範囲92,102は、視野の中で動きがあり、視線の動きと相関の高いものである。また、観察者の視野の範囲にある他の対象物である2本の木との間にはこのような相関がない。したがって、上記のように、自動車を視線候補対象物とすることができる。図6は、自動車の像の範囲92,102と、視線範囲94,104との相関を求め、それに基づき視線方向を較正した後の視線範囲95,105を示す図である。このように、視線方向の較正を行うことで、視線範囲95,105を自動車の像の範囲92,102とほぼ一致させることができる。   The line-of-sight ranges 94 and 104 do not coincide with the vehicle image ranges 92 and 102, but are highly correlated with their movements. In other words, the range 92 and 102 of the image of the automobile has a movement in the visual field and has a high correlation with the movement of the line of sight. Further, there is no such correlation between two trees that are other objects in the range of the field of view of the observer. Therefore, as described above, the automobile can be the line-of-sight candidate object. FIG. 6 is a diagram illustrating the line-of-sight ranges 95 and 105 after the correlation between the image range 92 and 102 of the automobile and the line-of-sight ranges 94 and 104 is obtained and the line-of-sight direction is calibrated based thereon. In this way, the line-of-sight ranges 95 and 105 can be made to substantially coincide with the vehicle image ranges 92 and 102 by performing the line-of-sight direction calibration.

上記の例は、視線候補対象物は、観察者の眼球の動きと相関のあるものである。つまり、視線候補対象物は動くものである。動かない対象物であっても、以下のようにすることで、観察者の注視する可能性の高いものを視線候補対象物とすることができる。   In the above example, the line-of-sight candidate object has a correlation with the movement of the eyeball of the observer. That is, the line-of-sight candidate object moves. Even if the object does not move, it is possible to make a line-of-sight candidate object that is highly likely to be watched by the observer as follows.

図5、図6で説明したように、対象物がある大きさを有するときは、観察者の視線の方向も一点ではなくて一定の広がりをもって滞留し、分布を有することが多い。そこで、観察者の視野の範囲にある対象物の大きさと、観察者の計算上の視線における滞留点の分布の広さとを照合し、それに基づいて視線候補対象物を特定し、その位置を検出することができる。すなわち、視線分布の広さに対応する対象物が観察者の視野の範囲にあるときは、観察者はそれを見ているものとして、これを視線候補対象物とする。以下では、観察者の計算上の視線における滞留点の分布を視線範囲として説明する。   As described with reference to FIGS. 5 and 6, when the object has a certain size, the direction of the observer's line of sight is not a single point but stays with a certain spread and often has a distribution. Therefore, the size of the object in the range of the observer's field of view is compared with the distribution of the stay points in the observer's calculated line of sight, and the line-of-sight candidate object is identified based on that, and its position is detected. can do. That is, when an object corresponding to the size of the line-of-sight distribution is within the range of the observer's field of view, it is assumed that the observer is looking at it, and this is set as the line-of-sight candidate object. In the following, the distribution of staying points in the observer's calculated line of sight will be described as the line of sight range.

図7は、視線範囲の分布の広がりと対象物の大きさとの照合により視線対象物を特定し、その位置を検出し、視線方向の較正を行う様子を説明する図である。図7(a)は較正前の観察者の視野を示す図で、4人の人110,112,114,116が、それぞれカード120,122,124,126を右手に掲げている様子が示される。このときの観察者の計算上の視線における分布である視線範囲130は、8箇所にある。ここで、例えば一番左側の視線範囲に注目して、その分布の広さに対応する大きさを有する対象物を画像処理により自動照合すると、いくつかの候補が出る。それらについてそれぞれ視線方向を較正したときに、残りの7つの視線範囲が、その分布の広がりに対応する大きさの対象物と対応付けられるか判定する。8つの視線範囲130が、それぞれの分布の広がりに対応する大きさの対象物に対応付けられれば、観察者はそれらを見ているものとすることができる。   FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which a line-of-sight object is specified by collating the distribution of the line-of-sight range and the size of the object, the position is detected, and the line-of-sight direction is calibrated. FIG. 7A is a view showing the field of view of the observer before calibration, and shows that four people 110, 112, 114, 116 hold the cards 120, 122, 124, 126 on their right hands, respectively. . At this time, there are eight line-of-sight ranges 130 that are distributions in the line of sight calculated by the observer. Here, for example, paying attention to the leftmost line-of-sight range, and automatically collating an object having a size corresponding to the width of the distribution by image processing, several candidates appear. When the line-of-sight directions are calibrated for each of them, it is determined whether the remaining seven line-of-sight ranges are associated with objects having a size corresponding to the spread of the distribution. If the eight line-of-sight ranges 130 are associated with objects having sizes corresponding to the spreads of the respective distributions, the observer can see them.

図7(b)は、そのようにして、図7に示す矢印のように視線方向を較正した場合の視線範囲131を示す図である。このように、8つの視線範囲の分布の広がりは、それぞれ、4人の人110,112,114,116の顔と、4枚のカード120,122,124,126の大きさに対応付けられている。したがって、視線候補対象物はこれら4人の人の顔と、4枚のカードであり、視線方向の較正は、図7の矢印で示すものとなる。   FIG. 7B is a diagram showing the line-of-sight range 131 when the line-of-sight direction is calibrated as shown by the arrows in FIG. In this way, the spread of the distribution of the eight line-of-sight ranges is associated with the faces of the four people 110, 112, 114, and 116 and the sizes of the four cards 120, 122, 124, and 126, respectively. Yes. Therefore, the line-of-sight candidate objects are the faces of these four people and the four cards, and the calibration of the line-of-sight direction is indicated by the arrow in FIG.

このように、視線範囲の分布の広がりと対象物の大きさとの照合により視線対象物を特定し、その位置を検出し、視線方向の較正を行うことができる。視線範囲の分布を求めるにはある程度の時間が必要であるが、図2、図4、図5−6で説明した動きのある対象物に比べ、はるかに短い時間で行うことも可能である。したがって、動かない対象物であっても、視線候補対象物として特定し、その位置を検出することができる。また、視線範囲の分布の広がりと対象物の大きさとの照合には、視線範囲の面積と対象物の面積の照合のように量的な照合のほかに、それぞれの形状の間の照合を用いることができる。量の照合と形状の照合とを組み合わせることもできる。   In this way, the line-of-sight object can be specified by comparing the distribution of the line-of-sight range with the size of the object, the position thereof can be detected, and the line-of-sight direction can be calibrated. Although a certain amount of time is required to obtain the distribution of the line-of-sight range, it can be performed in a much shorter time than the moving object described with reference to FIGS. 2, 4, and 5-6. Therefore, even an object that does not move can be identified as a line-of-sight candidate object, and its position can be detected. For collation between the distribution of the line-of-sight range and the size of the object, in addition to quantitative collation such as the area of the line-of-sight range and the area of the object, collation between each shape is used. be able to. It is also possible to combine quantity matching and shape matching.

また、観察者の視野の範囲にある人の肌色の領域の大きさと、観察者の計算上の視線の滞留点の分布の広さとの照合に基づいて人の顔を視線候補対象物として特定できる。一般的に、人の顔の特徴は千差万別であるので、その特徴を手がかりとして画像処理により自動的に人の顔の位置を検出するのは困難が多い。そこで、人の肌色を検出することにすれば、容易に人の顔の位置を検出することが可能となる。   In addition, the human face can be identified as a line-of-sight candidate object based on a comparison between the size of the person's skin color area in the range of the observer's field of view and the distribution of the stay point distribution of the line of sight calculated by the observer. . In general, since the characteristics of a person's face are various, it is often difficult to automatically detect the position of the person's face by image processing using that characteristic as a clue. Therefore, if the skin color of a person is detected, the position of the person's face can be easily detected.

図8は、人の肌色の領域の大きさと、観察者の視線範囲の分布の広がりとの照合により人の顔を視線候補対象物として特定する様子を示す図である。図8では、観察者の視野の範囲における人の肌色の領域140,142,144が模式的に示されている。また、観察者の視線範囲150,152,154は、このように3つあり、いずれも人の肌色の領域140,142,144と一致していないが、その近傍にあり、しかもその分布の広がりは、人の肌色の領域140,142,144に相関がある。したがって、人の肌色の領域140,142,144を視線候補対象物として、それらと視線範囲150,152,154との相関を求めることで、視線方向の較正を行うことができる。   FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which a human face is specified as a visual line candidate target object by collating the size of the human skin color area with the spread of the distribution of the visual line range of the observer. In FIG. 8, human skin color regions 140, 142, and 144 in the range of the visual field of the observer are schematically shown. In addition, the observer's line-of-sight ranges 150, 152, and 154 are three in this way, and none of them coincides with the human skin-colored areas 140, 142, and 144. Is correlated to human skin color regions 140, 142, and 144. Therefore, the line-of-sight direction can be calibrated by obtaining the human skin color regions 140, 142, and 144 as the line-of-sight candidate objects and obtaining the correlation between them and the line-of-sight ranges 150, 152, and 154.

このように、視線範囲の分布の広がりと人の肌色の領域の大きさとの照合により視線対象物を特定し、その位置を検出し、視線方向の較正を行うことができる。人の肌色の領域の検出は、画像処理により自動的に行うことができ、しかも時間経過を必要とせず瞬時に検出等を行うことができる。したがって、動かない人の顔であっても、視線候補対象物として特定し、その位置を検出することができる。   In this way, the line-of-sight object can be identified by comparing the spread of the line-of-sight range distribution with the size of the human skin color area, the position can be detected, and the line-of-sight direction can be calibrated. The human skin color area can be automatically detected by image processing, and can be detected instantaneously without requiring time. Therefore, even a face of a person who does not move can be identified as a line-of-sight candidate object, and its position can be detected.

この他に、観察者の視野の範囲において視覚的な特徴点が検出できるときは、これを視線候補対象物とすることができる。例えば、パターンの特徴的な縁、エッジ、角等の形状の特徴点や、コントラスト、明度差、色相差等が大きいところ等を検出し、これを観察者の注視する可能性の高いものとして視線候補対象物とすることができる。   In addition to this, when a visual feature point can be detected within the range of the visual field of the observer, this can be set as a line-of-sight candidate object. For example, it detects a characteristic point of a pattern such as a characteristic edge, edge, or corner of a pattern, or a place where contrast, brightness difference, hue difference, etc. are large, and the line of sight is considered to be highly likely to be observed by an observer. Can be a candidate object.

また、視線候補対象物の特定、その位置の検出及びそれに引き続く視線方向の較正は、複数の視線候補対象物に基づいて行うことができる。例えば、図7、図8の例では、複数の視線候補対象物を用い、それらと、複数の視線範囲との総合的な相関を用いて視線方向の較正を行っている。また、視線候補対象物の特定の方法も複数の異なる方法を併用することができる。例えば、図2、図4、図5−6で説明した動きのある対象物についての視線候補対象物の検出方法と、図7、図8等で説明した動きを伴わなくても検出できる視線候補対象物の検出方法とを併用して用いることができる。このように、複数の視線候補対象物、複数の検出方法を適宜組み合わせることで、視線方向の較正の精度をより一層向上させることができる。   Further, the identification of the line-of-sight candidate object, the detection of the position thereof, and the subsequent calibration of the line-of-sight direction can be performed based on a plurality of line-of-sight candidate objects. For example, in the examples of FIGS. 7 and 8, a plurality of line-of-sight candidate objects are used, and the line-of-sight direction is calibrated using a comprehensive correlation between these objects and a plurality of line-of-sight ranges. In addition, a plurality of different methods can be used in combination as the method for specifying the line-of-sight candidate object. For example, the line-of-sight candidate object detection method for the moving object described in FIGS. 2, 4, and 5-6, and the line-of-sight candidate that can be detected without the movement described in FIGS. The object detection method can be used in combination. Thus, the accuracy of the gaze direction calibration can be further improved by appropriately combining a plurality of gaze candidate objects and a plurality of detection methods.

また、視線方向の較正の経時変化に対応するため、学習手段を用いることができる。経時変化が問題になる程度の時間経過の間では、観察者が頻繁に見る、すなわち、よく目の向くものがある場合が多い。この頻繁に視線が滞留する頻繁対象物の特徴を認識し、視線候補対象物の位置を更新する。この場合、頻繁対象物を正確に捕らえなくては視線方向の較正を行うことができないので、何らかの方法で、視線方向の精度が確保されている間に、頻繁対象物の特徴を学習し、これに基づいて経時変化の補正を行う。視線方向の精度を確保する何らかの方法としては、上記で説明した実施の形態における視線方向の較正を用いることができ、また、他の方法で視線方向の較正を行ってもよい。いずれにせよ、視線方向が較正された後に、頻繁対象物の特徴を学習により取得し、その学習結果に基づいて視線候補対象物の位置を適宜更新することができる。   In addition, a learning means can be used to cope with the temporal change in the calibration of the gaze direction. There are many cases where an observer often sees, that is, there is something that looks well during a time period in which a change over time becomes a problem. The feature of the frequent object where the line of sight frequently accumulates is recognized, and the position of the line-of-sight candidate object is updated. In this case, since the gaze direction cannot be calibrated unless the frequent object is accurately captured, the characteristics of the frequent object are learned by some method while the gaze direction accuracy is ensured. The change with time is corrected based on the above. As some method for ensuring the accuracy of the line-of-sight direction, the line-of-sight direction calibration in the embodiment described above can be used, and the line-of-sight direction calibration may be performed by other methods. In any case, after the line-of-sight direction is calibrated, the characteristics of the frequent object can be acquired by learning, and the position of the line-of-sight candidate object can be appropriately updated based on the learning result.

上記においては、観察者の眼球の動きの方向や量、視線範囲の大きさや形状、対象物の色等に基づき、画像処理技術等を用いて、自動的に視線候補対象物を特定し、視線方向の較正も自動で行うことが可能である。また、これらに含まれない静的な対象物についても、観察環境によって視線候補対象物を経験上特定できるときは、これを画面上で指定することで、その位置を検出し、それに基づいて視線方向の較正を行うことができる。   In the above, based on the direction and amount of the eyeball movement of the observer, the size and shape of the line-of-sight range, the color of the object, etc., the line-of-sight candidate object is automatically identified using image processing technology, etc. Direction calibration can also be performed automatically. Also, for static objects not included in these, if the sight line candidate object can be identified empirically by the observation environment, the position is detected by designating it on the screen, and the line of sight is based on it. Directional calibration can be performed.

このような観察環境によって視線候補対象物を特定できるものとしては、例えば観察者の顔の向いている先の最も近い人の顔、観察者の顔の向いている先の掲示板、表示手段等があげられる。   For example, the line of sight candidate object can be identified by such an observation environment, for example, the face of the person closest to the face of the observer, the bulletin board ahead of the face of the observer, display means, etc. can give.

図9は、観察者が会議室等にいる場合において、その視野の範囲を撮像した画面160を示すものである。観察者の視野には、壁にかかった絵画162や、観察者の顔の先にある相手の顔164等がある。観察者の眼球の計算上の視野の位置166は絵画162からは遠く離れ、また、相手の顔164とも一致していない。しかし、観察者の眼球の計算上の視線の近傍168の中には相手の顔164が一部含まれる。ここで視線の近傍とは、例えば視野角を30度として、その範囲なら観察者は見ているといえる可能性が高いと見られる範囲である。このように、画面160からは、観察者は、絵画162よりは相手の顔164を見ている可能性が高い。そこで、画面160の上で、相手の顔164を視線候補対象物として指定し、その位置と計算上の視線の位置166との不一致を較正することができる。なお、視線候補対象物の指定を画像上で行うことができるが、画像上でなくても、観察者の視野の範囲の中であれば、他の特定手段等によって指定してもよい。   FIG. 9 shows a screen 160 that captures the range of the field of view when the observer is in a conference room or the like. The observer's field of view includes a painting 162 on the wall, the opponent's face 164 ahead of the observer's face, and the like. The calculated visual field position 166 of the observer's eye is far from the painting 162 and does not coincide with the face 164 of the other party. However, the face 164 of the opponent is partly included in the vicinity 168 of the visual line of calculation of the observer's eyeball. Here, the vicinity of the line of sight is a range in which, for example, the viewing angle is set to 30 degrees, and if the range is within that range, the observer is likely to be watching. Thus, from the screen 160, the observer is more likely to see the opponent's face 164 than the painting 162. Therefore, on the screen 160, the opponent's face 164 can be designated as a line-of-sight candidate object, and the mismatch between the position and the calculated line-of-sight position 166 can be calibrated. Although the line-of-sight candidate object can be specified on the image, it may be specified by other specifying means or the like as long as it is within the range of the visual field of the observer, not on the image.

このように、観察者の視野の範囲の中で、観察者の眼球の計算上の視線の位置を求め、そこに経験上視線候補になる対象物がないときは、視線近傍の領域を順次拡大し、視線近傍領域に最初に入ってくる視線候補になる対象物を視線候補対象物とできる。視線近傍領域の拡大は、例えば視野角を0度から5度刻みに順次大きくしてゆくこと等で実現できる。   In this way, the position of the visual line of sight of the observer's eyeball is calculated within the range of the visual field of the observer, and if there are no objects that are candidates for the visual line in experience, the area near the line of sight is sequentially expanded. Then, the object that becomes the line-of-sight candidate that first enters the line-of-sight vicinity region can be set as the line-of-sight candidate object. The enlargement of the line-of-sight vicinity region can be realized, for example, by sequentially increasing the viewing angle in increments of 0 to 5 degrees.

図10は、観察者の視野の範囲を撮像した画面170において、掲示板172と、説明に用いるサンプル174と2つの視線候補となる対象物がある場合である。この例では、観察者の眼球の計算上の視線の位置176は、掲示板172にもサンプル174にも一致していない。しかし、視線の近傍178を順次拡大してゆくと、先にサンプル174がその範囲に含まれる。したがって、サンプル174を視線候補対象として指定し、これに基づき視線の較正を行うことができる。このように、観察者の視野の範囲に、視線候補が複数あるときに、視線の近傍を順次拡大し、先に視線近傍に含まれるものを視線候補対象物として指定することができる。   FIG. 10 shows a case where there is a bulletin board 172, a sample 174 used for explanation, and two sight line candidates on the screen 170 that captures the range of the visual field of the observer. In this example, the calculated gaze position 176 of the eyeball of the observer does not match the bulletin board 172 or the sample 174. However, if the vicinity 178 of the line of sight is sequentially enlarged, the sample 174 is included in the range first. Therefore, it is possible to designate the sample 174 as a sight line candidate target, and to calibrate the sight line based on this. As described above, when there are a plurality of line-of-sight candidates in the range of the visual field of the observer, the vicinity of the line-of-sight can be enlarged sequentially, and the object first included in the vicinity of the line-of-sight can be designated as the line-of-sight candidate object.

視線候補対象物の指定は、観察環境により予め少数に絞れるときは、これを対象物検出部42に与え、上記のように視線近傍順次拡大の方法で自動的に視線候補対象物を指定できる。例えば、(最も近いところの人物の顔、掲示板、サンプル)を候補として与える等である。また、予め視線候補となるものを絞れないときは、事後的に画面をユーザが見て、経験上視線候補対象物と判断できるものを指定することもできる。こうして視線候補対象物が指定されると、それを対象物検出部42が取得し、その位置が検出され、それに基づいて視線方向の較正が自動的に行われる。   When the line-of-sight candidate object can be narrowed down to a small number in advance according to the observation environment, this can be given to the object detection unit 42, and the line-of-sight candidate object can be automatically specified by the method of sequentially expanding the line-of-sight vicinity as described above. For example, (closest person face, bulletin board, sample) is given as a candidate. In addition, when it is not possible to narrow down items that are candidates for the line of sight in advance, it is possible to designate what can be determined as a line-of-sight candidate object based on experience by the user viewing the screen later. When the line-of-sight candidate object is designated in this way, the object detection unit 42 acquires it, detects its position, and based on this, the line-of-sight direction is automatically calibrated.

なお、上記の視線候補対象物の指定に関して、観察者の視線の位置は1点であるとして説明したが、上述のように、観察者の視線は分布の広がりを有する視線範囲であるとして、視線範囲の照合を用いることができる。また、視線候補対象物を自動で検出する方法と、視線候補対象物を指定する方法とを組み合わせて、視線方向の較正を行うこともできる。   In addition, regarding the designation of the above-mentioned line-of-sight candidate object, it has been described that the position of the observer's line of sight is one point, but as described above, the line of sight of the observer is assumed to be a line-of-sight range having a spread distribution. Range matching can be used. Further, the gaze direction can be calibrated by combining the method for automatically detecting the line-of-sight candidate object and the method for designating the line-of-sight candidate object.

上記において、眼球カメラと撮像カメラは、観察者の頭部に取り付けられるものとして説明した。観察者の眼球の光軸の検出及び観察者の視野の範囲の撮像は、図11に示すように、全方位カメラ180を用いて行うこともできる。図11は、観察者2とその眼球4、掲示板6、全方位カメラ180の位置関係を平面図で示したものである。全方位カメラ180は、所定の撮像範囲角度を有し、図11に示す矢印方向に360度回転走査する。すなわち撮像範囲182において、観察者2の頭部および眼球4を撮像し、そのデータから図示されていない画像処理解析手段により、観察者2の視野方向と、眼球4の光軸方向、すなわち計算上の視線方向16を算出する。そして、観察者2の視野方向にある掲示板6を撮像範囲184等で撮像し、これを観察者2の視野の範囲のデータとすることができる。全方位カメラ180を用いることで、観察者2の負荷をさらに少なくすることができる。   In the above description, the eyeball camera and the imaging camera have been described as being attached to the observer's head. The detection of the optical axis of the observer's eyeball and the imaging of the range of the observer's visual field can be performed using an omnidirectional camera 180 as shown in FIG. FIG. 11 is a plan view showing the positional relationship between the observer 2, its eyeball 4, the bulletin board 6, and the omnidirectional camera 180. The omnidirectional camera 180 has a predetermined imaging range angle, and performs 360-degree rotational scanning in the arrow direction shown in FIG. That is, in the imaging range 182, the head and the eyeball 4 of the observer 2 are imaged, and the visual field direction of the observer 2 and the optical axis direction of the eyeball 4, that is, the calculation are calculated by image processing analysis means (not shown) from the data. Is calculated. Then, the bulletin board 6 in the visual field direction of the observer 2 can be imaged by the imaging range 184 or the like, and this can be used as data of the visual field range of the observer 2. By using the omnidirectional camera 180, the load on the observer 2 can be further reduced.

本発明の実施の形態における視線方向認識装置のブロック図である。It is a block diagram of a gaze direction recognition device in an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態において、視線候補対象物と、視線方向の較正の説明のための図である。In embodiment of this invention, it is a figure for description of a visual line candidate target object and calibration of a visual line direction. 本発明の実施の形態において、観察者がペンでシート上に筆記しているときの視線候補対象物について説明する図である。In embodiment of this invention, it is a figure explaining the line-of-sight candidate target object when the observer is writing on the sheet | seat with a pen. 図3の場合における視線候補対象物と、視線方向の較正の説明のための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the line-of-sight candidate object and the line-of-sight direction calibration in the case of FIG. 3. 本発明の実施の形態において、視線方向の較正が行われる様子を模式的に示す図である。In embodiment of this invention, it is a figure which shows typically a mode that calibration of a gaze direction is performed. 本発明の実施の形態において、視線方向の較正が行われる様子を模式的に示す図である。In embodiment of this invention, it is a figure which shows typically a mode that calibration of a gaze direction is performed. 本発明の実施の形態において、視線範囲の分布の広がりと対象物の大きさとの照合に基づいて視線方向の較正を行う様子を説明する図である。In embodiment of this invention, it is a figure explaining a mode that a sight line direction is calibrated based on collation with the breadth of distribution of a sight line range, and the magnitude | size of a target object. 本発明の実施の形態において、人の肌色の領域の大きさと、観察者の視線範囲の分布の広がりとの照合により人の顔を視線候補対象物として特定する様子を示す図である。In embodiment of this invention, it is a figure which shows a mode that a person's face is pinpointed as a visual line candidate target object by collation with the magnitude | size of the area | region of a person's skin color, and the breadth of distribution of an observer's visual line range. 本発明の実施の形態において、観察者が会議室等にいる場合のその視野の範囲の画像についての視線候補対象物の説明のための図である。In embodiment of this invention, when an observer is in a conference room etc., it is a figure for description of a visual line candidate target object about the image of the range of the field of view. 本発明の実施の形態において、2つの視線候補となる対象物がある場合の説明図である。In embodiment of this invention, it is explanatory drawing when there exists a target object used as two eyes | visual_axis candidates. 本発明の実施の形態において、全方位カメラを用いるときの平面図である。In embodiment of this invention, it is a top view when using an omnidirectional camera.

符号の説明Explanation of symbols

2 観察者、4 眼球、6,172 掲示板、10 視線方向認識装置、12 眼球カメラ、14 撮像カメラ、16 計算上の視線方向(眼球光軸方向)、18 視野の範囲、20 視線方向認識コンピュータ、22 CPU、40 眼球方向検出部、42 対象物検出部、44 視野撮像モジュール、46 視線候補対象物特定モジュール、48 較正部、60,80,90,91,100,101,160,170 視野の範囲の画面、64,66,84,86 動きを示す矢印、92,102 像の範囲、94,95,104,105,130,150,152,154 視線範囲、110,112,114,116 人、120,122,124,126 カード、140,142,144 人の肌色の領域、166,176 視線の位置、168,178 視線の近傍、180 全方位カメラ。   2 observers, 4 eyeballs, 6,172 bulletin board, 10 gaze direction recognition device, 12 eyeball camera, 14 imaging camera, 16 calculation gaze direction (eyeball optical axis direction), 18 field of view range, 20 gaze direction recognition computer, 22 CPU, 40 Eyeball direction detection unit, 42 Object detection unit, 44 Field of view imaging module, 46 Eye gaze candidate object identification module, 48 Calibration unit, 60, 80, 90, 91, 100, 101, 160, 170 Range of field of view Screen, 64, 66, 84, 86 arrow indicating movement, range of 92, 102 images, 94, 95, 104, 105, 130, 150, 152, 154 line of sight, 110, 112, 114, 116 people, 120 , 122, 124, 126 cards, 140, 142, 144 Skin color area of people, 166, 176 Position of line of sight, 168 , 178 Near the line of sight, 180 omnidirectional camera.

Claims (15)

観察者の眼球の光軸方向を検出して観察者の視線の方向を求める視線方向認識装置において、
通常の観察状態のままで視線の方向を較正する較正手段を備えることを特徴とする視線方向認識装置。
In a gaze direction recognition device that detects the optical axis direction of the eyeball of the observer and obtains the direction of the gaze of the observer,
A gaze direction recognition device comprising calibration means for calibrating the gaze direction in a normal observation state.
観察者の眼球の光軸方向を検出して観察者の視線の方向を求める視線方向認識装置において、
観察者の視野の範囲にある視線候補対象物の位置検出手段であって、経験上視線候補となる可能性の高い視線候補対象物の位置を検出する対象物検出手段と、
観察者の眼球の光軸方向を検出する眼球方向検出手段と、
検出された眼球光軸方向に対し、観察者の眼球から視線候補対象物の位置に向かう方向を視線方向として較正を行う較正手段と、
を備え、通常の観察状態のままで視線の方向を較正することを特徴とする視線方向認識装置。
In a gaze direction recognition device that detects the optical axis direction of the eyeball of the observer and obtains the direction of the gaze of the observer,
A position detection means for a line-of-sight candidate object in the range of the field of view of the observer, and an object detection means for detecting the position of the line-of-sight candidate object that is likely to be a line-of-sight candidate from experience;
Eyeball direction detection means for detecting the optical axis direction of the eyeball of the observer;
Calibration means for calibrating with respect to the detected eyeball optical axis direction, with the direction from the observer's eyeball toward the position of the eyesight candidate object as the eyesight direction,
And a gaze direction recognition device that calibrates the gaze direction in a normal observation state.
請求項2に記載の視線方向認識装置において、
視線候補対象物は、観察者の眼球の動きと相関のある動きを有する対象物を含むことを特徴とする視線方向認識装置。
In the gaze direction recognition device according to claim 2,
The line-of-sight direction recognition apparatus characterized in that the line-of-sight candidate object includes an object having a movement correlated with the movement of the eyeball of the observer.
請求項2に記載の視線方向認識装置において、
視線候補対象物は、観察者が見ている表示手段の中の移動マークを含むことを特徴とする視線方向認識装置。
In the gaze direction recognition device according to claim 2,
The line-of-sight direction recognition apparatus, wherein the line-of-sight candidate object includes a movement mark in display means that is viewed by an observer.
請求項4に記載の視線方向認識装置において、
視線候補対象物は、観察者の眼球の動きと相関のある表示手段の中の移動マークとともに、観察者の注視する可能性の高い対象物を併せ用いることを特徴とする視線方向認識装置。
In the gaze direction recognition device according to claim 4,
An eye-gaze direction recognition apparatus characterized in that an eye-gaze candidate object is used together with a movement mark in display means correlated with the movement of the eyeball of the observer and an object that is likely to be watched by the observer.
請求項2に記載の視線方向認識装置において、
視線候補対象物は、観察者の筆記しているペン先を含むことを特徴とする視線方向認識装置。
In the gaze direction recognition device according to claim 2,
The line-of-sight direction recognition apparatus, wherein the line-of-sight candidate object includes a pen tip written by an observer.
請求項6に記載の視線方向認識装置において、
視線候補対象物は、観察者の眼球の動きと相関のあるペン先とともに、観察者の注視する可能性の高い対象物を併せ用いることを特徴とする視線方向認識装置。
In the gaze direction recognition device according to claim 6,
An eye-gaze direction recognition apparatus characterized in that, as the eye-gaze candidate object, an object that is highly likely to be watched by the observer is used together with a pen tip correlated with the movement of the eyeball of the observer.
請求項2に記載の視線方向認識装置において、
視線候補対象物は、観察者の視野の範囲にある対象物の大きさと、眼球方向検出手段により検出される観察者の眼球の光軸方向の滞留点の分布の広さとの照合に基づいて検出されることを特徴とする視線方向認識装置。
In the gaze direction recognition device according to claim 2,
The line-of-sight candidate object is detected based on a comparison between the size of the object in the range of the observer's visual field and the distribution of the stay points in the optical axis direction of the observer's eyeball detected by the eyeball direction detection means. An eye-gaze direction recognition device.
請求項2に記載の視線方向認識装置において、
視線候補対象物は、観察者の視野の範囲にある人の肌色の領域の大きさと、眼球方向検出手段により検出される観察者の眼球の光軸方向の滞留点の分布の広さとの照合に基づいて検出される人の顔であることを特徴とする視線方向認識装置。
In the gaze direction recognition device according to claim 2,
The line-of-sight candidate object is used for comparing the size of the human skin color region in the range of the visual field of the observer and the distribution of the stay points in the optical axis direction of the eyeball of the observer detected by the eyeball direction detecting means. A gaze direction recognizing device characterized in that it is a human face detected based on the gaze direction.
請求項2に記載の視線方向認識装置において、
眼球光軸方向に対し視線方向が較正された後に、観察者の視線方向が頻繁に滞留してよく眼が向く頻繁対象物の特徴を学習により取得する学習手段と、
頻繁対象物の学習結果に基づいて、視線候補対象物の位置を更新する更新手段と、
を備えることを特徴とする視線方向認識装置。
In the gaze direction recognition device according to claim 2,
Learning means for acquiring, by learning, characteristics of a frequent object in which the gaze direction of the observer may stay frequently after the gaze direction is calibrated with respect to the optical axis direction of the eyeball;
Updating means for updating the position of the line-of-sight candidate object based on the learning result of the frequent object;
A line-of-sight recognition device comprising:
観察者の眼球の光軸方向を検出して観察者の視線の方向を求める視線方向認識装置において、
観察者の視野の範囲にある視線候補対象物の位置特定手段であって、観察者の視野の範囲の中で指定される視線候補対象物の位置を特定する対象物検出手段と、
観察者の眼球の光軸方向を検出する眼球方向検出手段と、
検出された眼球光軸方向に対し、観察者の眼球から視線候補対象物の位置に向かう方向を視線方向として較正を行う較正手段と、
を備え、通常の観察状態のままで視線の方向を較正することを特徴とする視線方向認識装置。
In a gaze direction recognition device that detects the optical axis direction of the eyeball of the observer and obtains the direction of the gaze of the observer,
A position detection unit for a line-of-sight candidate object in the range of the field of view of the observer, the object detection unit for specifying the position of the line-of-sight candidate object specified in the range of the field of view of the observer;
Eyeball direction detection means for detecting the optical axis direction of the eyeball of the observer;
Calibration means for calibrating with respect to the detected eyeball optical axis direction, with the direction from the observer's eyeball toward the position of the eyesight candidate object as the eyesight direction,
And a gaze direction recognition device that calibrates the gaze direction in a normal observation state.
請求項11に記載の視線方向認識装置において、
指定される視線候補対象物は、観察者の顔の向いている先の最も近い人の顔であることを特徴とする視線方向認識装置。
In the gaze direction recognition device according to claim 11,
The line-of-sight direction recognition apparatus, wherein the specified line-of-sight candidate object is the face of the person closest to the face of the observer.
請求項11に記載の視線方向認識装置において、
指定される視線候補対象物は、観察者の顔の向いている先の表示手段であることを特徴とする視線方向認識装置。
In the gaze direction recognition device according to claim 11,
The line-of-sight direction recognition apparatus, wherein the specified line-of-sight candidate object is display means facing the face of the observer.
観察者の眼球の光軸方向を検出して観察者の視線の方向を求める視線方向認識装置において実行される視線方向認識プログラムであって、
観察者の視野の範囲にある視線候補対象物の位置を検出する工程であって、経験上視線候補となる可能性の高い視線候補対象物の位置を検出する対象物検出工程と、
観察者の眼球の光軸方向を検出する眼球方向検出工程と、
検出された眼球光軸方向に対し、観察者の眼球から視線候補対象物の位置に向かう方向を視線方向として較正を行う較正工程と、
を実行し、通常の観察状態のままで視線の方向を較正することを特徴とする視線方向認識プログラム。
A gaze direction recognition program that is executed in a gaze direction recognition device that detects the direction of the optical axis of the eyeball of the observer and obtains the direction of the gaze of the observer,
A step of detecting the position of the line-of-sight candidate object in the range of the field of view of the observer, the object detecting step detecting the position of the line-of-sight candidate object that is likely to be a line-of-sight candidate from experience;
An eyeball direction detection step of detecting the optical axis direction of the eyeball of the observer;
A calibration step for calibrating the detected eyeball optical axis direction from the observer's eyeball toward the position of the line-of-sight candidate object as the line-of-sight direction;
Is executed, and the direction of the line of sight is calibrated in the normal observation state.
観察者の眼球の光軸方向を検出して観察者の視線の方向を求める視線方向認識装置において実行される視線方向認識プログラムであって、
観察者の視野の範囲にある視線候補対象物の位置を特定する工程であって、観察者の視野の中で指定される視線候補対象物の位置を特定する対象物検出工程と、
観察者の眼球の光軸方向を検出する眼球方向検出工程と、
検出された眼球光軸方向に対し、観察者の眼球から視線候補対象物の位置に向かう方向を視線方向として較正を行う較正工程と、
を実行し、通常の観察状態のままで視線の方向を較正することを特徴とする視線方向認識プログラム。
A gaze direction recognition program that is executed in a gaze direction recognition device that detects the direction of the optical axis of the eyeball of the observer and obtains the direction of the gaze of the observer,
A step of identifying a position of the line-of-sight candidate object in the range of the observer's visual field, the object detecting step identifying the position of the line-of-sight candidate object specified in the field of view of the observer;
An eyeball direction detection step of detecting the optical axis direction of the eyeball of the observer;
A calibration step for calibrating the detected eyeball optical axis direction from the observer's eyeball toward the position of the line-of-sight candidate object as the line-of-sight direction;
Is executed, and the direction of the line of sight is calibrated in the normal observation state.
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