2020 Fiscal Year Annual Research Report
System for long-term measurement of rotational eye movement and gaze in the dark environment
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17K01071
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
星野 聖 筑波大学, システム情報系, 教授 (80251528)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 眼球回旋運動計測 / 視線推定 / 眼球白目の血管像 / キャリブレーション用凝視点 / 眼の概ね横に設置した眼球撮影用カメラ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，小型軽量で，頭部への強固な装置の固定や，背景光遮光のためのゴーグルが不要な，高精度の眼球運動計測装置を開発することである．実現方法は，とくに眼球回旋運動計測に関しては，装置装用者の眼球白目部分の血管像を追跡する．これにより，耳鼻咽喉科めまい外来患者にとって負荷の少ない眼振検査や，患者の日常生活での長時間眼振モニタリングを可能にしたり，自動車運転者や立体映像観視者の体調や心理状態を，常時，無意識にモニタリングできるようにする．さらには，視線推定を通して，関心の対象や程度を定量化できるようにする．令和２年度においては，とくに視線推定について前述目標達成を目指した．
本研究課題が目指した視線推定は，眼球白目の血管像を撮像する眼球回旋運動計測と同じく，小型の眼球撮像用カメラを，ユーザの眼の概ね側方に設置しても高精度推定ができるようにしたい．しかし，眼の側方や下方から眼球撮像すると，眼球が３次元の球体であるため，撮像される２次元の瞳孔中心座標分布が大きく歪む．歪んだ２次元の(x,y)座標から，視線(θx,θy)を推定するため，ユーザに事前に提示するキャリブレーション用凝視点を工夫することで，(x,y)から(θx,θy)への写像を正確に行えるようにした．
予備実験や理論的検討の結果，眼球から60度横（すなわち目尻側）に眼球撮像用カメラを装着したメガネ型装置を装用した不特定ユーザに対して，目尻側に倒した五角形様に分布するキャリブレーション用凝視点を注視させ，それら５点の瞳孔中心座標と，他に１点の重心の座標の，合計６点で共二次方程式を解けば，高精度視線推定が可能であることを見出した．
同研究成果は，たとえばヘッドマウントディスプレイ内や剣道の面防具内のように，眼球撮像用小型カメラの設置位置が制約を受ける場合でも，高精度な眼球回旋運動計測と視線推定とが可能であることを示している．
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