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瞳孔検出装置及び瞳孔検出方法

国内特許コード P08A013497
整理番号 ShIP-6062
掲載日 2008年6月13日
出願番号 特願2006-225720
公開番号 特開2007-083027
登録番号 特許第4528980号
出願日 平成18年8月22日(2006.8.22)
公開日 平成19年4月5日(2007.4.5)
登録日 平成22年6月18日(2010.6.18)
優先権データ
  • 特願2005-241728 (2005.8.23) JP
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 瞳孔検出装置及び瞳孔検出方法
発明の概要 【課題】被験者の周囲光が強く瞳孔の検出に適さない環境下においても、確実に瞳孔の検出を可能にすること。
【解決手段】この瞳孔検出装置は、カメラ手段C,光源L,光路形成手段,および演算手段を含み、光路形成手段により、被験者がその顔面をカメラ手段の開口部内から光源により照射され、瞳孔EBを含む顔面の像がカメラ手段に結像される関係を保って配置され、結像されたデータを演算して瞳孔を検出する。光源Lは、被験者の瞳孔内反射が明瞳孔となる第1の照明光源と、被験者の瞳孔内反射が暗瞳孔となる第2の照明光源を含む。カメラ手段Cは、第1の照明光源による第1の画像データ獲得手段と、第2の照明光源による第2の画像データ獲得手段とを含む。演算手段は、第1の画像データと第2の画像データを演算処理して瞳孔を検出する。
【選択図】 図10
従来技術、競合技術の概要


顔の特徴点を捉えて、被験者の意図を推定したり、どこを見ているか、どこから見ているかなどの情報の獲得のために、瞳孔の検出が有効な手段として着目され、それ自体またはその応用に関連して種々の研究や発明がなされている(特許文献1~4,非特許文献1)。瞳孔は、それ自体が小さいことと、基本的にどの方向から見ても円もしくは楕円に見えるだけでなく、黒目と違ってまぶたに隠れにくいため、検出対象として優れている。それを利用して、瞳孔の移動量をパソコン画面上のカーソル移動に対応させる提案があり、頭部の動きにより、カーソルを動かすこともできる。



また最近、瞳孔検出技術を利用して、乗用車,トラックの運転の視線を検出したり、眠気を検知したり、余所見運転を検出したいという要望もある。その際に、直射日光が顔面に当たるような劣悪な状況下においても瞳孔が安定に検出できることが望まれている。
【特許文献1】
特願2004-73998
【特許文献2】
特開2004-261598
【特許文献3】
特表2002-513176
【特許文献4】
特開平11-56782
【非特許文献1】
「多光源による瞳孔検出と追跡(Pupil detection andtracking using multiple light sources )」,著者 C.H.モリモト他(C.H. Morimoto, D. Koons,A. Amir, M. Flickner),イメージおよびビジョンのコンピューティング18(2000)331-335(Image and VisionComputing 18 (2000) 331-335)

産業上の利用分野


本発明は、視線検出等の分野に利用できる瞳孔検出装置及び瞳孔検出方法、さらに詳しく言えば、周囲光が強く瞳孔の検出に適さない環境下においても確実に瞳孔の検出を可能にする瞳孔検出装置及び瞳孔検出方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
カメラ,光源,光路形成手段,および演算手段を含み、前記光路形成手段が、被験者の顔面に前記光源からの光を照射し、且つ、前記被験者の瞳孔を含む顔面の像を前記カメラに結像可能に構成され、前記カメラに結像されることにより得られた画像を演算して瞳孔を検出する瞳孔検出装置であって、
前記光源は、
前記光を前記カメラの開口部内から照射可能に設けられ、
被験者の瞳孔内反射が明瞳孔となる第1の波長成分を含む第1の照明光源と、
被験者の瞳孔内反射が暗瞳孔となる第2の波長成分を含み、瞳孔以外については前記第1の照明光源と同等の照明効果を呈する第2の照明光源を含み、
独立した第1の照明光源と第2の照明光源の光軸を、前記光路形成手段により共通の光軸を保つように合成し、さらに前記共通の光軸がカメラ手段の光軸に一致するように光路変更して構成され、
前記カメラは、
前記第1の照明光源による第1の画像データを得る第1の画像データ獲得手段と、
前記第2の照明光源による第2の画像データを得る第2の画像データ獲得手段とを含み、
前記演算手段は、前記第1の画像データと前記第2の画像データを演算処理して瞳孔を検出する手段である瞳孔検出装置。

【請求項2】
カメラ,光源,光路形成手段,および演算手段を含み、前記光路形成手段が、被験者の顔面に前記光源からの光を照射し、且つ、前記被験者の瞳孔を含む顔面の像を前記カメラに結像可能に構成され、前記カメラに結像されることにより得られた画像を演算して瞳孔を検出する瞳孔検出装置であって、
前記光源は、
前記光を前記カメラの開口部内から照射可能に設けられ、
被験者の瞳孔内反射が明瞳孔となる第1の波長成分を含む第1の照明光源と、
被験者の瞳孔内反射が暗瞳孔となる第2の波長成分を含み、瞳孔以外については前記第1の照明光源と同等の照明効果を呈する第2の照明光源を含み、
独立した第1の発光源と第2の発光源をそれぞれの光軸を近接平行に配置しレンズ手段により集光し、さらに前記光路形成手段により近接平行光軸がカメラ手段の光軸に一致するように光路変更して構成され、
前記カメラは、
前記第1の照明光源による第1の画像データを得る第1の画像データ獲得手段と、
前記第2の照明光源による第2の画像データを得る第2の画像データ獲得手段とを含み、
前記演算手段は、前記第1の画像データと前記第2の画像データを演算処理して瞳孔を検出する手段である瞳孔検出装置。

【請求項3】
前記演算手段は前記第1の画像データと前記第2の画像データの差分演算により瞳孔を検出するように構成されている請求項1又は2記載の瞳孔検出装置。

【請求項4】
前記カメラ手段は、前記第1の画像データ獲得手段と前記第2の画像データ獲得手段が単一のカメラの同一のイメージセンサの画素群を分割して構成されている請求項1又は2記載の瞳孔検出装置。

【請求項5】
前記カメラ手段は、前記第1の画像データ獲得手段と前記第2の画像データ獲得手段が別々のカメラにより構成されている請求項1又は2記載の瞳孔検出装置。

【請求項6】
被験者から一定距離離れ、相互に一定距離離れて配置され、それぞれが瞳孔を検出し、瞳孔の3次元位置を計測するための請求項1~記載の一組の瞳孔検出装置。

【請求項7】
被験者の顔面に光源から光を照射することによって、前記被験者の瞳孔を含む顔面の像をカメラに結像させた後、前記カメラに結像させることにより得られた画像を、演算手段により演算して瞳孔を検出する瞳孔検出方法であって、
前記光源により、被験者の瞳孔内反射が明瞳孔となる第1の波長成分と、被験者の瞳孔内反射が暗瞳孔となり、瞳孔以外については前記第1の波長成分と同等の照明効果を呈する第2の波長成分とを、前記カメラの開口部内から照射し、独立した第1の波長成分の光と第2の波長成分の光の光軸を、共通の光軸を保つように合成し、さらに前記共通の光軸がカメラ手段の光軸に一致するように光路変更するステップと、
前記カメラにより、前記第1の波長成分による第1の画像データを得るステップと、
前記カメラにより、前記第2の波長成分による第2の画像データを得るステップと、
前記演算手段により、前記第1の画像データと前記第2の画像データを演算処理して瞳孔を検出するステップと、
を備える瞳孔検出方法。

【請求項8】
被験者の顔面に光源から光を照射することによって、前記被験者の瞳孔を含む顔面の像をカメラに結像させた後、前記カメラに結像させることにより得られた画像を、演算手段により演算して瞳孔を検出する瞳孔検出方法であって、
前記光源により、被験者の瞳孔内反射が明瞳孔となる第1の波長成分と、被験者の瞳孔内反射が暗瞳孔となり、瞳孔以外については前記第1の波長成分と同等の照明効果を呈する第2の波長成分とを、前記カメラの開口部内から照射し、独立した第1の波長成分の光と第2の波長成分の光をそれぞれの光軸を近接平行に配置して集光し、さらに近接平行光軸がカメラ手段の光軸に一致するように光路変更するステップと、
前記カメラにより、前記第1の波長成分による第1の画像データを得るステップと、
前記カメラにより、前記第2の波長成分による第2の画像データを得るステップと、
前記演算手段により、前記第1の画像データと前記第2の画像データを演算処理して瞳孔を検出するステップと、
を備える瞳孔検出方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 4C316AA06
  • 4C316AB16
  • 4C316FB21
  • 4C316FZ03
画像

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出願権利状態 登録
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