JP4313717B2 - Gaze detection device - Google Patents
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Description
本発明は、視線検出装置に関する。 The present invention relates to a line-of-sight detection device.
従来、例えば可視光領域にて撮影可能なカメラ、あるいは、赤外線領域にて撮影可能なカメラを用いて視線を検出する方法が知られており(例えば、非特許文献1参照)、可視光領域にて撮影可能なカメラを用いる方法では、カメラにより撮影した眼球像から眼の特徴点(目尻、瞼など)および虹彩を検出し、特徴点に対する虹彩の相対位置に基づき視線を検出するようになっている。ただし、この方法では、視線方向の変化に対する虹彩の位置変化が相対的に小さいことから、検出精度を向上させることが困難であるという問題がある。
このような問題に対して、赤外線領域にて撮影可能なカメラを用いる方法では、赤外線の点光源から眼球に赤外線を照射し、撮影画像から検出された瞳孔中心および角膜表面における反射像(プルキニエ像)の相対位置に基づき視線を検出するようになっており、この方法では相対的に高精度の視線検出を行うことが可能である。
To solve this problem, the method using a camera capable of photographing in the infrared region irradiates the eyeball with infrared rays from an infrared point light source, and the reflected image (Purkinje image) at the pupil center and corneal surface detected from the photographed image. ) Is detected based on the relative position of (). With this method, it is possible to detect the line of sight with relatively high accuracy.
ところで、上記従来技術において、赤外線領域にて撮影可能なカメラを用いる方法では、運転者が眼鏡を装着している際に、赤外線の点光源から眼球に照射される赤外線が運転者の顔の向きに応じて眼鏡で反射されてしまい、角膜表面の反射像を明確に撮影することができない場合があり、この場合には視線検出の検出精度が低下あるいは視線検出が不可となる虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、眼鏡の有無に関わらず視線を検出することが可能な視線検出装置を提供することを目的とする。
By the way, in the above-described conventional technique, in the method using a camera capable of photographing in the infrared region, when the driver wears spectacles, the infrared ray irradiated to the eyeball from the infrared point light source is the direction of the driver's face. Accordingly, there is a case where the reflected image of the cornea surface cannot be clearly taken, and in this case, there is a possibility that the detection accuracy of the gaze detection is lowered or the gaze detection is not possible.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a line-of-sight detection device capable of detecting a line of sight regardless of the presence or absence of glasses.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の視線検出装置は、自車両の運転者の眼球あるいは顔を可視光領域にて撮影する可視光撮影手段(例えば、実施の形態での可視光カメラ21)と、自車両の運転者の眼球に赤外線を照射する赤外線照射手段(例えば、実施の形態での赤外線発光ダイオード(赤外線LED)23)と、自車両の運転者の眼球を赤外線領域にて撮影する赤外線撮影手段(例えば、実施の形態での赤外線カメラ22)と、前記可視光撮影手段の撮影により得られる可視光画像に基づき運転者が眼鏡を装着しているか否かを判定する眼鏡装着判定手段(例えば、実施の形態での眼鏡装着判定部31)と、前記眼鏡装着判定手段の判定結果に応じて、少なくとも前記可視光撮影手段の撮影により得られる可視光画像または前記赤外線撮影手段の撮影により得られる赤外線画像に基づき運転者の視線を検出する視線検出手段(例えば、実施の形態での可視光視線算出部32および赤外線視線算出部34)とを備えることを特徴としている。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the line-of-sight detection device of the present invention according to claim 1 is a visible light photographing means for photographing an eyeball or a face of a driver of the own vehicle in a visible light region. For example, the visible light camera 21) in the embodiment, the infrared irradiation means (for example, the infrared light emitting diode (infrared LED) 23 in the embodiment) that irradiates the driver's eyeball with infrared rays, and the own vehicle An infrared photographing means for photographing the driver's eyeball in the infrared region (for example, the
上記構成の視線検出装置によれば、運転者が眼鏡を装着しているか否かに応じて少なくとも可視光画像または赤外線画像に基づき運転者の視線を検出することにより、視線検出が不可となる状態が発生することを抑制しつつ、視線検出の検出精度が低下することを防止することができる。 According to the gaze detection device having the above configuration, the gaze detection is disabled by detecting the gaze of the driver based on at least a visible light image or an infrared image depending on whether or not the driver wears glasses. It is possible to prevent the detection accuracy of the line-of-sight detection from being lowered while suppressing the occurrence of.
さらに、請求項2に記載の本発明の視線検出装置は、前記赤外線撮影手段の撮影により得られる赤外線画像に基づき、前記赤外線照射手段により運転者の眼球に照射された赤外線が運転者の眼鏡で反射したか否かを判定する赤外線反射判定手段(例えば、実施の形態での赤外線反射判定部33)を備え、前記眼鏡装着判定手段により運転者が眼鏡を装着していると判定され、かつ、前記赤外線反射判定手段により運転者の眼球に照射された赤外線が運転者の眼鏡で反射したと判定された場合に、前記視線検出手段は前記可視光撮影手段の撮影により得られる可視光画像に基づき運転者の視線を検出することを特徴としている。
Furthermore, the line-of-sight detection device according to the second aspect of the present invention is based on an infrared image obtained by photographing with the infrared photographing means, and the infrared rays irradiated to the driver's eyeball by the infrared radiating means are the glasses of the driver. Infrared reflection determination means (for example, infrared
上記構成の視線検出装置によれば、赤外線撮影手段の撮影により得られる赤外線画像において、赤外線照射手段により運転者の眼球に照射された赤外線の角膜表面における反射像(プルキニエ像)を検出することができない場合であっても、可視光画像に基づき運転者の視線を継続して検出することができる。 According to the line-of-sight detection device having the above-described configuration, it is possible to detect a reflection image (Purkinje image) of the infrared cornea surface irradiated on the driver's eyeball by the infrared irradiation unit in the infrared image obtained by the infrared imaging unit. Even if this is not possible, the driver's line of sight can be continuously detected based on the visible light image.
さらに、請求項3に記載の本発明の視線検出装置は、前記眼鏡装着判定手段により運転者が眼鏡を装着していないと判定された場合に、前記視線検出手段は前記赤外線撮影手段の撮影により得られる赤外線画像に基づき運転者の視線を検出することを特徴としている。 Further, in the eye gaze detection device according to the third aspect of the present invention, when the eyeglass wearing judgment means judges that the driver is not wearing eyeglasses, the eye gaze detecting means is obtained by photographing with the infrared imaging means. It is characterized by detecting the driver's line of sight based on the obtained infrared image.
上記構成の視線検出装置によれば、運転者が眼鏡を装着していない場合、つまり赤外線照射手段により運転者の眼球に照射された赤外線が運転者の眼鏡で反射される虞がない場合には、赤外線画像に基づき運転者の視線を検出することにより、視線検出の検出精度が低下することを防止することができる。 According to the line-of-sight detection device having the above configuration, when the driver does not wear spectacles, that is, when there is no possibility that the infrared rays irradiated to the driver's eyeball by the infrared irradiation means are reflected by the driver's glasses. By detecting the driver's line of sight based on the infrared image, it is possible to prevent the detection accuracy of the line of sight detection from being lowered.
本発明の視線検出装置によれば、視線検出が不可となる状態が発生することを抑制しつつ、視線検出の検出精度が低下することを防止することができる。
さらに、請求項2に記載の本発明の視線検出装置によれば、赤外線照射手段により運転者の眼球に照射された赤外線の角膜表面における反射像(プルキニエ像)を検出することができない場合であっても、可視光画像に基づき運転者の視線を継続して検出することができる。
さらに、請求項3に記載の本発明の視線検出装置によれば、視線検出の検出精度が低下することを防止することができる。
According to the gaze detection apparatus of the present invention, it is possible to prevent the detection accuracy of gaze detection from being lowered while suppressing the occurrence of a state in which gaze detection is not possible.
Further, according to the line-of-sight detection device of the present invention described in claim 2, it is a case where the reflected image (Purkinje image) of the infrared ray on the corneal surface irradiated to the driver's eyeball by the infrared irradiation means cannot be detected. However, it is possible to continuously detect the driver's line of sight based on the visible light image.
Furthermore, according to the gaze detection apparatus of the present invention described in claim 3, it is possible to prevent the detection accuracy of gaze detection from being lowered.
以下、本発明の一実施形態に係る視線検出装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による視線検出装置10は、例えば車両の走行安全装置に具備され、図1に示すように、自車両の運転者の視線を検出するためにCPU等を含む電子回路により構成された検出制御装置11と、視線センサ12とを備えて構成されている。
Hereinafter, a gaze detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The line-of-
視線センサ12は、例えば図2に示すように、車室内のインストルメントパネルやダッシュボード上部等に設けられ、例えばCCDカメラやC−MOSカメラ等の可視光領域にて撮影可能な可視光カメラ21および赤外線領域にて撮影可能な赤外線カメラ22と、運転者の眼球に向けて赤外線を照射する赤外線発光ダイオード(赤外線LED)23と、可視光画像処理部24および赤外線画像処理部25とを備えて構成されている。
可視光カメラ21は、運転者の顔や眼球から反射される可視光を撮影する。
赤外線カメラ22は、検出制御装置11の制御により赤外線LED23から運転者の眼球に向けて照射された赤外線の反射を撮影する。
各画像処理部24,25は、各カメラ21,22により撮影して得た可視光画像および赤外線画像に対して、例えばフィルタリングや二値化処理等の所定の画像処理を行い、二次元配列の画素からなる画像データを生成して検出制御装置11へ出力する。
For example, as shown in FIG. 2, the line-of-sight sensor 12 is provided on an instrument panel, an upper part of a dashboard, or the like in a vehicle interior, and a
The
The
The
検出制御装置11は、視線センサ12から可視光画像の画像データが入力される眼鏡装着判定部31および可視光視線算出部32と、視線センサ12から赤外線画像の画像データが入力される赤外線反射判定部33および赤外線視線算出部34と、赤外線LED23の発光状態を制御する発光制御部35とを備えて構成されている。
The detection control device 11 includes a spectacle wearing
眼鏡装着判定部31は、視線センサ12から入力される可視光画像の画像データに対して、例えば眼鏡を検知対象物とした特徴量算出および形状判別等の認識処理を行い、運転者が眼鏡を装着しているか否かを判定し、この判定結果を赤外線反射判定部33および赤外線視線算出部34へ出力する。
可視光視線算出部32は、赤外線反射判定部33にて赤外線LED23から運転者の眼球に向けて照射される赤外線が運転者の眼鏡で反射されていると判定された際に、視線センサ12から入力される可視光画像の画像データに対して、例えば運転者の顔や眼球を検知対象物とした特徴量算出および形状判別等の認識処理を行い、認識した検知対象物に基づき、運転者の視線ベクトル(視線方向)を算出し、さらに、この視線ベクトルに基づき、視線の対象位置を算出する。
例えば、運転者の眼球を検知対象物とした特徴量算出および形状判別では、目頭の位置と虹彩の中心位置との相対距離に基づき視線ベクトルを算出する。
なお、画像データの認識処理において、特徴量算出の処理では、例えば二値化処理後の画像データに対して、画素の連続性に基づく検知対象物の抽出およびラベリングを行い、抽出した検知対象物の重心および面積および外接四角形の縦横比等を算出する。また、形状判別の処理では、例えば予め記憶している所定パターン(例えば輪郭等)に基づき画像データ上の検索を行い、所定パターンとの類似性に応じて検知対象物を抽出する。
The spectacle wearing
The visible light line-of-
For example, in the feature amount calculation and shape determination using the driver's eyeball as a detection target, the line-of-sight vector is calculated based on the relative distance between the position of the eye and the center position of the iris.
In the image data recognition processing, in the feature amount calculation processing, for example, extraction and labeling of detection objects based on pixel continuity is performed on the image data after binarization processing, and the extracted detection objects The center of gravity and area of the image and the aspect ratio of the circumscribed rectangle are calculated. In the shape determination process, for example, a search on image data is performed based on a predetermined pattern (for example, an outline) stored in advance, and a detection target is extracted according to the similarity to the predetermined pattern.
赤外線反射判定部33は、眼鏡装着判定部31にて運転者が眼鏡を装着していると判定された際に、視線センサ12から入力される赤外線画像の画像データに対して、例えば所定値以上の輝度および大きさを有する領域を検知対象物とした特徴量算出および形状判別等の認識処理を行い、赤外線LED23から運転者の眼球に向けて照射される赤外線が運転者の眼鏡で反射されているか否かを判定し、この判定結果を可視光視線算出部32および赤外線視線算出部34へ出力する。この赤外線反射判定部33による認識処理では、例えば図3(a)に示すように、運転者の眼球を撮影した赤外線画像の画像データに対して、所定値以上の輝度および大きさを有する領域を抽出することで、例えば図3(b)に示すような赤外線の各反射像Q1,Q2,Q3を検出する。
赤外線視線算出部34は、眼鏡装着判定部31にて運転者が眼鏡を装着していないと判定された際、あるいは、赤外線反射判定部33にて赤外線LED23から運転者の眼球に向けて照射される赤外線が運転者の眼鏡で反射されていないと判定された際に、視線センサ12から入力される赤外線画像の画像データに対して、例えば運転者の眼球を検知対象物とした特徴量算出および形状判別等の認識処理を行い、認識した検知対象物に基づき、運転者の視線ベクトル(視線方向)を算出し、さらに、この視線ベクトルに基づき、視線の対象位置を算出する。この赤外線視線算出部34による認識処理では、例えば角膜表面における反射像(プルキニエ像)の中心位置と瞳孔の中心位置との相対距離に基づき視線ベクトルを算出する。
The infrared
The infrared line-of-
本実施の形態による視線検出装置10は上記構成を備えており、次に、この視線検出装置10の動作について説明する。
The line-of-
先ず、例えば図4に示すステップS01においては、赤外線画像を取得する。
次に、ステップS02においては、可視光画像を取得する。
次に、ステップS03においては、取得した可視光画像の画像データに対して、例えば眼鏡を検知対象物とした特徴量算出および形状判別等の認識処理を行う。
そして、ステップS04においては、運転者が眼鏡を装着しているか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS05に進み、視線センサ12から入力される赤外線画像の画像データに対して、例えば運転者の眼球を検知対象物とした特徴量算出および形状判別等の認識処理を行い、認識した検知対象物に基づき、運転者の視線ベクトルを算出し、さらに、この視線ベクトルに基づき、視線の対象位置を算出し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS06に進む。
First, for example, in step S01 shown in FIG. 4, an infrared image is acquired.
Next, in step S02, a visible light image is acquired.
Next, in step S03, recognition processing such as feature amount calculation and shape determination using eyeglasses as a detection target is performed on the acquired image data of the visible light image.
In step S04, it is determined whether the driver is wearing glasses.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 06.
ステップS06においては、取得した赤外線画像の画像データに対して、例えば所定値以上の輝度および大きさを有する領域を検知対象物とした特徴量算出および形状判別等の認識処理を行い、赤外線LED23から運転者の眼球に向けて照射される赤外線が運転者の眼鏡で反射されているか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、上述したステップS05に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS07に進む。
ステップS07においては、取得した可視光画像の画像データに対して、例えば運転者の顔や眼球を検知対象物とした特徴量算出および形状判別等の認識処理を行い、認識した検知対象物に基づき、運転者の視線ベクトルを算出し、さらに、この視線ベクトルに基づき、視線の対象位置を算出し、一連の処理を終了する。
In step S06, recognition processing such as feature amount calculation and shape determination is performed on the acquired image data of the infrared image using, for example, a region having a luminance and size greater than or equal to a predetermined value as a detection target. It is determined whether or not the infrared ray irradiated toward the driver's eyeball is reflected by the driver's glasses.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S07.
In step S07, recognition processing such as feature amount calculation and shape determination using the driver's face and eyeball as a detection target is performed on the acquired image data of the visible light image, and the recognition data is detected based on the detected detection target. Then, the driver's line-of-sight vector is calculated, and further, the target position of the line-of-sight is calculated based on the line-of-sight vector, and the series of processing ends.
上述したように、本実施の形態による視線検出装置10によれば、運転者が眼鏡を装着しているか否かに応じて少なくとも可視光画像または赤外線画像に基づき運転者の視線を検出することにより、視線検出が不可となる状態が発生することを抑制することができる。すなわち、赤外線カメラ22の撮影により得られる赤外線画像において、赤外線LED23により運転者の眼球に照射された赤外線の角膜表面における反射像(プルキニエ像)を検出することができない場合であっても、可視光画像に基づき運転者の視線を継続して検出することができる。
また、運転者が眼鏡を装着していない場合、つまり赤外線LED23により運転者の眼球に照射された赤外線が運転者の眼鏡で反射される虞がない場合には、赤外線画像に基づき運転者の視線を検出することにより、視線検出の検出精度が低下することを防止することができる。
As described above, according to the line-of-
Further, when the driver does not wear spectacles, that is, when there is no possibility that the infrared rays irradiated to the driver's eyeballs by the
10 視線検出装置
21 可視光カメラ(可視光撮影手段)
22 赤外線カメラ(赤外線撮影手段)
23 赤外線発光ダイオード(赤外線照射手段)
31 眼鏡装着判定部(眼鏡装着判定手段)
32 可視光視線算出部(視線検出手段)
33 赤外線反射判定部(赤外線反射判定手段)
34 赤外線視線算出部(視線検出手段)
10
22 Infrared camera (infrared imaging means)
23 Infrared light emitting diode (infrared irradiation means)
31 Glasses wearing determination unit (glasses wearing determining means)
32 Visible light gaze calculation unit (gaze detection means)
33 Infrared reflection determination unit (infrared reflection determination means)
34 Infrared line-of-sight calculation unit (line-of-sight detection means)
Claims (3)
自車両の運転者の眼球に赤外線を照射する赤外線照射手段と、
自車両の運転者の眼球を赤外線領域にて撮影する赤外線撮影手段と、
前記可視光撮影手段の撮影により得られる可視光画像に基づき運転者が眼鏡を装着しているか否かを判定する眼鏡装着判定手段と、
前記眼鏡装着判定手段の判定結果に応じて、少なくとも前記可視光撮影手段の撮影により得られる可視光画像または前記赤外線撮影手段の撮影により得られる赤外線画像に基づき運転者の視線を検出する視線検出手段と
を備えることを特徴とする視線検出装置。 Visible light photographing means for photographing the eyeball or face of the driver of the own vehicle in the visible light region;
An infrared irradiation means for irradiating the eyeball of the driver of the host vehicle with infrared rays;
An infrared photographing means for photographing an eyeball of a driver of the own vehicle in an infrared region;
Glasses wearing determination means for determining whether or not the driver is wearing glasses based on a visible light image obtained by photographing by the visible light photographing means;
Line-of-sight detection means for detecting a driver's line of sight based on at least a visible light image obtained by photographing with the visible light photographing means or an infrared image obtained by photographing with the infrared photographing means in accordance with the determination result of the glasses wearing determination means. A line-of-sight detection device comprising:
前記眼鏡装着判定手段により運転者が眼鏡を装着していると判定され、かつ、前記赤外線反射判定手段により運転者の眼球に照射された赤外線が運転者の眼鏡で反射したと判定された場合に、前記視線検出手段は前記可視光撮影手段の撮影により得られる可視光画像に基づき運転者の視線を検出することを特徴とする請求項1に記載の視線検出装置。 Based on an infrared image obtained by photographing by the infrared photographing means, comprising infrared reflection judging means for judging whether or not the infrared ray irradiated to the driver's eyeball by the infrared irradiating means is reflected by the driver's glasses,
When it is determined by the spectacle wearing determination means that the driver is wearing spectacles, and it is determined by the infrared reflection determination means that the infrared ray applied to the driver's eyeball is reflected by the driver's spectacles The line-of-sight detection device according to claim 1, wherein the line-of-sight detection unit detects a driver's line of sight based on a visible light image obtained by photographing with the visible light photographing unit.
When it is determined by the glasses wearing determination means that the driver does not wear glasses, the line-of-sight detection means detects the driver's line of sight based on an infrared image obtained by photographing by the infrared photographing means. The visual line detection device according to claim 1.
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