身体障害者介助システム用非接触注視点検出法の研究-頭の動きの補償法の検討-

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08780823
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 海老澤 嘉伸 静岡大学, 工学部, 助教授 (40213574)
• Keywords: 注視点検出 / 身体障害者 / 介助 / 回転ミラー / 実時間画像処理 / 無拘束 / 頭部運動 / 頭部追尾

Research Abstract

本研究で用いた注視点検出法は、顔の前方50〜70cmのところから,使用者に不感な近赤外線を眼に対し照射して、光源の角膜反射光と瞳孔像をビデオカメラで撮影し、実時間で画像解析を行い、両反射光の相対位置から視線方向を求める方法に基礎を置いている.この方法では、分解能を上げるために眼の像をズ-ムアップしてビデオカメラに捕らえる必要がある。そのため、カメラフレームから眼の像が飛び出てしまうような大きな頭の動きに関しては、カメラを回転させるか回転ミラーを使用するなどの方法により,頭(眼)を追尾し,角膜反射光および瞳孔像を常にフレーム内に収め,注視点を検出する必要がある.
本年度は,2次元に回転する1枚ミラーシステムを製作した.これには,ラジコン用のサーボモータを使用し,計算機から制御された.また,目までの距離も計測し,3次元空間内での目の位置を検出したうえで,介助機器を制御したり,会話をするためのメニュー画面上の注視点を検出した.目までの距離測定には超音波距離計を使用した.超音波センサから発射される超音波は,工夫によりカメラの光軸上を伝達する.超音波は回転ミラーを反射し,目に到達し,さらに目からの反射がミラーをもう一度反射しセンサに戻る.この方式は,従来の2枚の回転ミラーを使用した方式に比較して,超音波を使用する上で格段に有効なものとなった.即応性にも優れ,良い頭部追尾結果を得た.また,ミラーにより起こる像の回転を理論的に解明し,その補正を行った結果,頭部固定時ではあるが,15インチモニター上に描かれたキーボードのキ-を注視点により,選択できる程度の精度を得ることができた.

Research Products

• [Publications] A.Sugioka,Y.Ebisawa,M.Ohtani: "Noncontact video-based eye-gaze detection method allowing large head displacements" Proc.s of 18th Ann.Int.1 Conf.of IEEE Eng.in Med.and Biol.Soc.CD ROM. 2 (1996)
• [Publications] Y.Ebisawa,M.Ohtani,A.Sugioka: "Proposal of a zoom and focus control method using an ultrasonic distance-meter for video-based eye-gaze detection under free-head conditions" Proc.s of 18th Ann.Int.1 Conf.of IEEE Eng.in Med.and Biol.Soc.CD-ROM. 2 (1996)
• [Publications] 杉岡明,海老澤嘉伸,大谷雅男: "頭部移動対応のビデオ式非接触注視点検出法" 1996年電子情報通信学会情報・システムソサイエティ大会講演論文集. 112- (1996)
• [Publications] 海老澤嘉伸,大谷雅男,杉岡明: "頭部自由状態におけるビデオ式注視点検出のための超音波距離計を用いたズ-ム・フォーカス制御法" 1996年電子情報通信学会情報・システムソサイエティ大会講演論文集. 114- (1996)
• [Publications] 海老澤嘉伸,大谷雅男,杉岡明: "ビデオ式注視点検出における眼鏡装着時の角膜反射像検出法の検討" 第35回日本ME学会大会論文集(医用電子と生体工学). 34. 215- (1996)