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瞳孔検出装置 UPDATE

国内特許コード P07A009893
整理番号 ShIP‐P04022
掲載日 2007年5月25日
出願番号 特願2004-365546
公開番号 特開2006-167256
登録番号 特許第4491604号
出願日 平成16年12月17日(2004.12.17)
公開日 平成18年6月29日(2006.6.29)
登録日 平成22年4月16日(2010.4.16)
発明者
  • 海老澤 嘉伸
出願人
  • 国立大学法人静岡大学
発明の名称 瞳孔検出装置 UPDATE
発明の概要 【課題】入力装置としてのマウスに代替できる瞳孔位置検出によるポインティング装置において、眼鏡をかけている被験者に対して、光源の眼鏡反射に邪魔されることなく瞳孔を検出する。
【解決手段】左カメラの近傍に取り付ける遠近1対の光源と、右カメラの近傍に取り付ける遠近1対の光源とで、波長の異なる光源を使用する。例えば、一方には中心波長が810nmの光源を使用し、もう一方は850nmの光源を使用する。そして、各カメラの開口部には、それぞれの光源と同じ中心波長を持つ、十分に狭帯域のバンドパスフィルターを取り付け、互いの画像に干渉しあわないようにする。各光源の波長域がオーバーラップする場合には、光源の前にもバンドパスフィルターを取り付け、光源の波長域を狭くしてから、頭部に近赤外線を照射する。これにより、左右の光学系は独立し、互いに干渉しなくなる。
【選択図】 図8
従来技術、競合技術の概要


これまでに視点(ユーザの視線方向)によるポインティングが種々提案されている。
しかし、視点によって、ポインティングする場合は、表示装置上のポインティングしたい場所へ視点を動かさなければならないが、見るべき位置を探索している間も、カーソル(ポインタ)が視点の位置に常に現れるため、カーソルを移動させたい位置にカーソルを移動させにくいという問題がある。また、視点位置にいつもカーソルが提示されることにより、それが視覚刺激となり、見たい対象が見にくいなどの問題がある。
頭部の運動によれば、見ているところとカーソルのでる位置は異なり、しかも、前方の表示装置上の必要なところに視線を向けながらも、周辺視でカーソルを見ながら目的の位置にカーソルを動かすことができる。
従来の頭部の動きによるポインティングシステムの例を次に示す。
非特許文献1に記載された技術(Eagle eyeと名づけられている)は、パソコンの横にビデオカメラを設置し、顔の画像を撮影しながら、画像処理により、予め指定する顔の一部をテンプレートマッチングにより追尾し、その動きに応じて、パソコン画面上のカーソルを動かす方式である。追尾対象としては、鼻の先、あごの先、黒眼などをためしている。しかし、テンプレートを更新しても、急減な周囲の明るさの変化などに対応しにくい可能性があり、また、追尾すべき対象が徐々にずれていくなどの問題も発生しやすい。



本発明者は、これらの欠点を解消すべく瞳孔位置検出によるポインティング装置を提案している(特願2003-419110:2003年12月17日出願)。この技術は、不可視な赤外光源によって顔を照らし、ビデオカメラによって、顔の横幅全体が楽に入る拡大率で撮影し、ビデオカメラによって撮影される画像内の2つもしくは1つの瞳孔を直接検出する方式である。そして頭の動きによって生じる画像内の瞳孔の動きに合わせて、パソコン等のモニター上のカーソルを動かしたり、モニター上に表示されているメニューの選択をしたり、キーボードソフトを利用して文字を入力したり、複数のウインドウを切り替えたりすることができる。また、装置単独でマウスの左右ボタンの押下に相当する信号を発生することができ、他のクリック操作用入力補助装置の必要がない。
しかしながら、被験者(ユーザ、オペレータ)が眼鏡を使用しているとき、その眼鏡反射により瞳孔検出が妨害される場合がある。
【非特許文献1】
"The Camera Mouse:Visual Tracking of Body Features to Provide Computer Access for People With Severe Disabilities", (Margrit Betke, James Gips, and Peter Fleming), IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, Vol.10, No. 1, March 2002

産業上の利用分野


本発明は、入力装置としてのマウスに代替できる瞳孔検出装置及び該装置を用いるポインティング装置に関する。特に、眼鏡をかけている被験者に対して、光源の眼鏡反射に邪魔されることなく瞳孔を検出するための装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
1台のビデオカメラ(1)と、該ビデオカメラの開口部に近い第1の光源(3)と、該開口部から遠い第2の光源(4)と、前記第1及び第2の光源をビデオカメラのフィールドまたはフレームに同期させて交互に点灯させる光源制御手段と、各点灯時期に得られる画像の差分から瞳孔を検出する検出手段とからなる撮像システムをN(但しNはN>1の整数)セット設け、これらのセット間において光源の波長を異ならせるとともに、それぞれのビデオカメラに各光源の波長に対応したバンドパスフィルタを設けてなる瞳孔検出装置。

【請求項2】
1台のビデオカメラ(1)と、該ビデオカメラの開口部に近い第1の光源(3)と、該開口部から遠い第2の光源(4)と、前記第1及び第2の光源をビデオカメラのフィールドまたはフレームに同期させて交互に点灯させる光源制御手段と、各点灯時期に得られる画像の差分から瞳孔を検出する検出手段とからなる撮像システムをN(但しNはN>1の整数)セット設け、これらのセット間において光源の発光時期を異ならせるとともに、それぞれのビデオカメラに各光源の発光時期に対応したシャッタ機能を設けてなる瞳孔検出装置。

【請求項3】
眼鏡やサングラス等を装着している被験者の撮影画像において、どちらか一方のカメラの画像において光源の眼鏡反射のために瞳孔が検出できない場合であって、他方のカメラの画像において瞳孔が検出できるときに、その画像を利用して、瞳孔検出を行う検出制御手段を備えてなる請求項1または請求項2記載の瞳孔検出装置。

【請求項4】
前記ビデオカメラは被験者の両瞳孔を撮影し得る画角とし、両カメラ画像からの左右の瞳孔の有無の情報が一致しないときは、検出ができているほうのカメラ画像の瞳孔の移動に合わせて、瞳孔が検出されるようになるまで、瞳孔位置を予測しながら瞳孔抽出用のウインドウを与え続け、両方の画像において、左右のうち同一の瞳孔が検出できなくなったとき初めて、それに相当する側の目が閉じたと判断する判断手段を備えてなる請求項3記載の瞳孔検出装置。

【請求項5】
前記検出制御手段は、左右の目の開閉をポインティングデバイスの左右の押しボタンスイッチの押下状態情報に対応させる機能を有する請求項3記載の瞳孔検出装置。

【請求項6】
前記検出制御手段は、得られた瞳孔位置からディスプレイ上のカーソル位置を制御する信号を作成する機能を有する請求項3記載の瞳孔検出装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004365546thum.jpg
出願権利状態 登録
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