JP2005100366A - 眼球運動を用いた視線入力コミュニケーション方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 被験者の顔全体をとらえた画像より被験者に目の開閉をさせて差画像を取得し、次いで目と眉のテンプレートを登録し、キャリブレーション時に得たデータと入力画像により得られたデータを比較して視線方向を検出するようにした。
【選択図】 図5
Description
Purkinje像の中で、第1 Purkinje像(角膜表面の反射像)と第4 Purkinje像(水晶体裏面の反射像)が頭部の動きの影響を相殺することに着目し、頭部をあご台とヘッドレストで簡単に固定するだけで高精度な視線検出を可能にした(非特許文献1)。しかし、第1Purkinje像に比べて1/500倍程度の第4Purkinje像からの信号を分離し検出するための光学系が、複雑かつ大掛かりになるという問題がある。
である。
(1)画像を垂直方向にY分割する。上部からm番目(1≦m≦Y)の分割領域を、水平分割領域Hmと表現する(図8)。
(2)水平分割領域Hm上の画素値を合計し、それらをHm#SUMとする。
(3)最も大きなHm#SUMを与える水平分割領域のm番目の値を、目の垂直位置として採用する。
(4)採用された水平分割領域Hm内で、2つの大きな値を持つ連続した区域を検出する。この際、値が0でない連続区域を採用することも考えられるが、検出時のビデオカメラ12等の雑音の影響を避けるために、ある値以上をもつ連続区域を採用した。
(5)それぞれの区域の中心または中心をn1,n2として、これを目の水平位置として採用した。以上の工程により、得られた位置(n1,m)および(n2,m)に被験者20の目が存在することになる(図9)。
1990.)も利用できるが、今回はソーベル(Sobel)・フィルタを用いて虹彩領域と白目及び瞼との接辺の検出を行った。ディジタル画像では間隔の最小は1なので、微分の代わりに差分が用いられており、差分の絶対値はエッジの強さ、言い換えるとエッジらしさを数値化したものである。
視線ポインタの移動時間は、移動距離に比例して大きくなり、マウス操作に比べてその差が顕著に現れてくる。そこで、ALS患者20が同一の方向に3秒間以上視線を向けると、視線ポインタの移動速度が高速化するようにした。これにより、遠く離れた位置への移動に要する時間の短縮が図れた。
さらに、本手法では起動させたいアプリケーションを表示画面11中央に移動させるため移動時間はさほど問題とならない。しかし、アプリケーションの配置は通常画面の淵側が多いという現状も考慮して、ポインタ近傍領域拡大法と同様に、使用者の視線が3秒間以上同一方向に向けられていると画面のスクロール速度が高速化する方式を採用した。
(1)9区画に分割された初期画面が表示される。
(2)起動させたいアプリケーションを含む区画を注視する。注視時間が2秒以上であると、注視していた区画内の領域が拡大される。
(3)起動させたいアプリケーションに注視を向けると、表示画面11がそのアプリケーションをモニタ中央付近に位置するようにスクロールする。
(4)起動させたいアプリケーションがモニター中央付近まで移動した後、意識的な瞬きを行うと視線ポインタが表示画面11中央に表示される。
(5)視線ポインタを起動させたいアプリケーション上まで移動させ、瞼を3秒以上5秒未満意識的に閉じると目的アプリケーションが選択され起動する。但し、拡大前の表示画面に戻る場合は、5秒以上意識的に閉じる。
12 ビデオカメラ
14 画像取り込み装置
16 カメラ制御装置
18 演算処理装置
20 ALS患者(被験者)
Claims (19)
- 被験者の顔全体をとらえた画像より該被験者に目の開閉をさせて差画像を取得し、次いで目と眉のテンプレートを登録し、キャリブレーション時に得たデータと入力画像により得られたデータを比較して視線方向を検出するようにしたことを特徴とする眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 該目の位置の検出後、ビデオカメラのズームイン機能により目周辺を大きくとらえた画像を取得するようにしたことを特徴とする請求項1記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 該キャリブレーションを行う時、方向別に画像を登録しておき、黒目の位置を画像処理手法により求め、視線方向検出のための各方向別の黒目と眉の相対距離を求めておくようにしたことを特徴とする請求項1乃至2のいずれか一項に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 複数で該システムを使用する場合は、テンプレートマッチングを用いた個人認証を行い、該個人ごとに必要な設定を選択するようにしたことを特徴とする請求項1乃至3記載のいずれか一項に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 顔画像をビデオカメラで取得した後、該画像より目の位置を検出して画像処理を行い非接触に視線方向検出を行うようにしたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 該顔画像認識を行う際、テンプレート画像内に取り込む領域が、「目+眉」、「目+眉+鼻」、「目+眉+鼻+口」、「目+眉+鼻+口+頬輪郭」の4つのパターンの中から少なくとも一つを使用してマッチングを行うようにしたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 該顔画像認識においてテンプレート画像内に取り込む領域を、「目+眉」または「目+眉+鼻」の中から少なくとも一つを選択するようにしたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 該個人認証が目の開閉によって登録されている暗証番号により行われるようにしたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 該個人認証の暗証番号が「右、左、左、右」といった片目の開閉順に入力するようにしたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 被験者の顔全体をとらえた画像より被験者に目の開閉をさせて差画像を取得し、次いで目と眉のテンプレートを登録し、キャリブレーション時に得たデータと入力画像により得られたデータを比較して視線方向を検出するようにした被験者の顔全体をとらえた画像より被験者に目の開閉させ、差画像により目の位置を検出後、目周辺の画像を取得し、次いで目と眉のテンプレートを登録し、キャリブレーションの後、入力される毎画像に対して予め決められた手法により視線方向検出を実施し、キャリブレーション時に得たデータと入力画像により得られたデータを比較して視線方向を検出後、表示画面上の視線ポインタを眼球と瞼の開閉運動のみで操作しながら入力信号をコマンド送信し、次いでアプリケーションまたは仮想キーボードを使用するか、あるいは前記両方を併用しながら使用するようにしたことを特徴とする眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 該視線ポインタが移動を行わない視線の先にある該表示画面中央領域近傍に表示させ、該表示画面で該視線ポインタの現在位置と起動させたいアプリケーションの位置を確認するようにしたことを特徴とする請求項10に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 起動させたい該視線ポインタ近傍の領域を該視線ポインタの移動が行われない該表示画面中央まで該アプリケーションを移動させて選択するようにしたことを特徴とする請求項10乃至11のいずれか一項に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 該表示画面中央に起動させたい該アプリケーションを選択するための選択決定領域を設け、その領域内に該アプリケーションを移動させるようにしたことを特徴とする請求項11乃至12のいずれか一項に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 起動させたい該アプリケーションを含む区画された該表示画面を2秒以上注視することにより、注視していた該区画内の領域が拡大されるようにしたことを特徴とする請求項10に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 起動させたい該アプリケーション近傍領域のみを抽出した後、該表示画面全体に拡大表示させ、該表示画面の高速スクロールによって起動させたい該アプリケーションを該表示画面中央付近まで移動した後、意識的な瞬きを行うことにより、該視線ポインタが該表示画面中央に表示されるようにしたことを特徴とする請求項14記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 該視線ポインタを起動させたい該アプリケーション上まで移動させ、瞼を3秒以上5秒未満意識的に閉じることにより、目的とする該アプリケーションが選択され起動するようにし、拡大前の該表示画面に戻る場合は瞼を5秒以上意識的に閉じるようにしたことを特徴とする請求項14乃至15のいずれか一項に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 該被験者が同一方向に少なくとも3秒間以上視線を向けると該視線ポインタの移動速度が高速化するようにしたことを特徴とする請求項10乃至16のいずれか一項に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 該表示画面上の記載事項を選択する場合を、瞼を閉状態1.5秒以上で3秒未満としてクリックするようにした請求項10乃至17のいずれか一項に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
- 該表示画面上の記載事項を決定する場合を、瞼閉状態3秒以上としてダブルクリックするようにした請求項10乃至18のいずれか一項に記載の眼球運動を用いた視線入力コミュニケーションシステム。
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