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JP2988235B2 - Gaze direction detection device for vehicles - Google Patents

Gaze direction detection device for vehicles

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Publication number
JP2988235B2
JP2988235B2 JP33968193A JP33968193A JP2988235B2 JP 2988235 B2 JP2988235 B2 JP 2988235B2 JP 33968193 A JP33968193 A JP 33968193A JP 33968193 A JP33968193 A JP 33968193A JP 2988235 B2 JP2988235 B2 JP 2988235B2
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JP
Japan
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reflection image
illumination
corneal reflection
corneal
coaxial
Prior art date
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JP33968193A
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Japanese (ja)
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Inventor
浩 斎藤
卓夫 石若
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車両運転者の視線方向
を非接触で計測してスイッチ操作等のインタ−フェ−ス
に利用する車両用視線方向検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gaze direction detecting device for a vehicle, which measures the gaze direction of a vehicle driver in a non-contact manner and uses it for an interface such as a switch operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の視線方向検出装置とし
て、例えば特開平2−134130号公報に開示されて
いるものがある。これは照明光源とカメラによって人間
の角膜球を撮像して、光源の反射光の座標とカメラの座
標を結び、角膜球の中心を通る直線の式を求めるととも
に、同時に瞳孔の中心座標を求める2つの作業を、2組
の照明光源およびカメラのセットにより行い、角膜球の
中心座標と瞳孔の中心座標とを結ぶ直線を視線方向とし
て3角測量法により検出するようにしている。
2. Description of the Related Art A conventional gaze direction detecting apparatus of this type is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-134130. In this method, a human corneal sphere is imaged by an illumination light source and a camera, the coordinates of the reflected light from the light source and the coordinates of the camera are connected, and an equation of a straight line passing through the center of the corneal sphere is obtained. The two operations are performed by a set of two illumination light sources and a camera, and a straight line connecting the central coordinates of the corneal sphere and the central coordinates of the pupil is detected as a line of sight by the triangulation method.

【0003】図13はこの従来の視線方向検出装置の説
明図であり、特開平2−134130号公報の「非接触
視線検出装置」に記載された実施例中、カメラ1台に関
する部分を抜粋して示したものである。 近赤外光を発
する光源101から眼球103へ照射された光が、角膜
表面で正反射した像(角膜反射像)を情報としてカメラ
102により捕捉している。このときの正反射点Pは、
黒目部分に相当するA1−A2の間になければならな
い。これは正反射点PがA1−A2の外側つまり白目上
にある時は、反射面が滑らかでないために拡散して反射
像が広がりを持ち、形の不規則な反射像になって像の位
置特定ができなくなるからである。正反射点PがA1−
A2間にあれば、角膜反射像はハッキリとした輝点とな
り位置特定が確実に行える。
FIG. 13 is an explanatory diagram of this conventional line-of-sight direction detecting device. In the embodiment described in "Non-contact line-of-sight detecting device" of Japanese Patent Laid-Open No. 2-134130, a portion related to one camera is extracted. It is shown. The camera 102 captures, as information, an image (corneal reflection image) in which light emitted from the light source 101 that emits near-infrared light to the eyeball 103 is regularly reflected on the corneal surface. The specular reflection point P at this time is
It must be between A1-A2 corresponding to the iris portion. This is because when the specular reflection point P is outside of A1-A2, that is, on the white of the eye, the reflection surface is not smooth and diffuses and the reflection image has a spread, resulting in an irregular reflection image and a position of the image. This is because identification becomes impossible. The regular reflection point P is A1-
If it is between A2, the corneal reflection image becomes a clear bright spot, and the position can be specified reliably.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例においては、眼球103へ照射する光源10
1が1台のカメラ102について1個であるため、光源
101の正反射点PがA1−A2の間にあって、かつ図
示していない第2のカメラ用の光源の正反射点もA1−
A2の間にあるときのみ視線方向の算出が可能であり、
視線方向の計測可能範囲が非常に狭いという問題があっ
た。したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑み、カ
メラによる視線方向の計測可能範囲を広げ、計測精度を
向上させた車両用視線方向検出装置を提供することを目
的とする。
However, in such a conventional example, the light source 10 for irradiating the eyeball 103 is used.
1 is one for one camera 102, the specular reflection point P of the light source 101 is between A1 and A2, and the specular reflection point of the second camera light source (not shown) is also A1-A2.
The gaze direction can be calculated only when the distance is between A2,
There is a problem that the measurable range in the line of sight direction is very narrow. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a vehicular gaze direction detecting device that expands a gaze direction measurable range by a camera and improves measurement accuracy in view of the above conventional problems.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の本発明は、運転者の眼球に不可視
光を照射しカメラにより該眼球からの反射像を撮像して
運転者の視線方向を検出する視線検出装置において、カ
メラの光軸と照射方向が一致する共軸系照明と、カメラ
のレンズ中心に対して点対称な位置に配置された複数の
非共軸系照明と、各照明毎の画像デ−タを格納する画像
メモリと、画像デ−タの演算により共軸系照明の角膜反
射像を抽出する第1の角膜反射像抽出部と、共軸系照明
の画像デ−タより網膜反射像を抽出して瞳孔中心を算出
する網膜反射像抽出部と、画像デ−タの演算により複数
の非共軸系照明の各角膜反射像を求めそこから共軸系照
明の角膜反射像に最も近接した角膜反射像を抽出する第
2の角膜反射像抽出部と、第1の角膜反射像抽出部によ
って抽出した共軸系照明の角膜反射像と第2の角膜反射
像抽出部によって抽出した非共軸系照明の角膜反射像と
から角膜球中心を算出し、その角膜球中心と瞳孔中心と
を結ぶ方向を運転者の視線方向として算出する視線方向
算出部とを有するものとした。
In order to achieve the above object, the present invention according to the first aspect of the present invention is directed to irradiating a driver's eyeball with invisible light, capturing a reflected image from the eyeball with a camera, and driving the driver's eyeball. In a gaze detection device for detecting a gaze direction of a camera, a coaxial illumination in which an illumination direction coincides with an optical axis of the camera;
A plurality of non-coaxial illuminations arranged at point-symmetric positions with respect to the center of the lens, an image memory for storing image data for each illumination, and a calculation of the coaxial illumination by calculation of the image data. A first corneal reflection image extraction unit for extracting a corneal reflection image, a retinal reflection image extraction unit for extracting a retinal reflection image from coaxial illumination image data and calculating a pupil center, and The corneal reflection images of a plurality of non-coaxial illuminations are obtained by calculation, and the coaxial illumination
A second corneal reflection image extracting unit that extracts a corneal reflection image closest to the bright corneal reflection image, and a first corneal reflection image extracting unit.
Corneal reflection image and second corneal reflection of coaxial illumination extracted
Corneal reflection image of non-coaxial illumination extracted by the image extraction unit
From the center of the corneal sphere and the center of the pupil
And a line-of- sight direction calculation unit that calculates the direction connecting the two as the line-of-sight direction of the driver .

【0006】また、請求項3に記載の本発明は、上記構
成のうち、第2の角膜反射像抽出部で角膜反射像を選択
するかわりに、複数の非共軸系照明の各角膜反射像をす
べて抽出するものとし、視線方向算出部ではこの複数の
非共軸系照明の各角膜反射像と共軸系照明の角膜反射像
とから複数の角膜球中心を算出し、各角膜球中心と瞳孔
中心とを結ぶ複数の視線方向を算出し、この各視線方向
がともに左右いずれかに同方向の場合は前記共軸系照明
と前記同方向側の非共軸系照明に基づいて算出された
線方向を運転者の視線方向として出力するものとした。
According to a third aspect of the present invention, in the above configuration, instead of selecting the corneal reflection image by the second corneal reflection image extraction unit, each of the plurality of corneal reflection images of non-coaxial illumination is used. The line-of-sight direction calculation unit extracts the corneal reflection images of the plurality of non-coaxial illuminations and the corneal reflection images of the coaxial illuminations.
And calculate a plurality of corneal sphere centers from each of the corneal sphere centers and the pupil.
Calculate a plurality of line- of- sight directions connecting the center and
If both are in the same direction on either side, the coaxial illumination
And the gaze direction calculated based on the non-coaxial illumination on the same direction side as the gaze direction of the driver.

【0007】[0007]

【作用】請求項1のものは、共軸系照明と複数の非共軸
系照明による運転者の眼球の画像デ−タを画像メモリに
格納しておき、第1の角膜反射像抽出部において画像デ
−タの演算から共軸系照明の角膜反射像を抽出し、網膜
反射像抽出部で瞳孔中心を算出する。また第2の角膜反
射像抽出部においては画像デ−タの演算から複数の非共
軸系照明の角膜反射像を抽出し、抽出した非共軸系照明
の複数の角膜反射像中より共軸系照明の角膜反射像に最
も近接した角膜反射像を選択する。視線方向算出部では
共軸系照明の角膜反射像と非共軸系照明の選択された角
膜反射像とを用いて角膜球中心を算出し、角膜球中心と
瞳孔中心とを結ぶ方向を視線方向として算出する。複数
位置からの非共軸系照明により計測可能範囲が広くなる
とともに、共軸系照明の角膜反射像に最も近接した非共
軸系照明の角膜反射像の選択により、計測精度が向上す
る。
According to a first aspect of the present invention, image data of a driver's eyeball by coaxial illumination and a plurality of non-coaxial illuminations is stored in an image memory, and the first corneal reflection image extracting unit stores the image data. The corneal reflection image of coaxial illumination is extracted from the calculation of the image data, and the pupil center is calculated by the retinal reflection image extraction unit. In the second corneal reflection image extraction unit, a plurality of corneal reflection images of non- coaxial illumination are extracted from the calculation of the image data, and a coaxial reflection image is extracted from the plurality of extracted corneal reflection images of non- coaxial illumination. Corneal reflection image
Also selects a close corneal reflection image. The gaze direction calculation unit calculates the corneal reflection image of the coaxial illumination and the selected angle of the non-coaxial illumination.
The corneal sphere center is calculated using the corneal reflection image and the corneal sphere center is calculated.
The direction connecting to the center of the pupil is calculated as the line-of-sight direction . Measurement range is widened by the non-coaxial system illumination from a plurality of positions
In addition, the non-coaxial
The measurement accuracy is improved by selecting the corneal reflection image of the axial illumination .

【0008】請求項3の発明では、第2の角膜反射像抽
出部での選択を行なわず非共軸系照明の角膜反射像すべ
てを抽出出力し、視線方向算出部ではこの複数の非共軸
系照明の各角膜反射像と共軸系照明の角膜反射像による
複数の各角膜球中心と瞳孔中心より各視線方向を算出す
る。そして、各視線方向がともに左右いずれかに同方向
の場合は前記共軸系照明と前記同方向側の非共軸系照明
に基づいて算出された視線方向を運転者の視線方向とす
る。
According to the third aspect of the present invention, all the corneal reflection images of non-coaxial illumination are extracted and output without selection by the second corneal reflection image extraction unit, and the plurality of non-coaxial reflection images are extracted by the gaze direction calculation unit. According to the corneal reflected image of the cornea reflection images and coaxial system illumination system illumination
Each gaze direction is calculated from a plurality of corneal sphere centers and a pupil center. And each gaze direction is the same direction to the left or right
In the case of the non-coaxial illumination on the same direction as the coaxial illumination
Is the gaze direction of the driver.

【0009】[0009]

【実施例】図1は本発明の車両用視線方向検出装置の実
施例を示すブロック図である。運転者の眼球13を撮像
するよう計器盤上にCCD等を用いたカメラ4が設置さ
れる。カメラ4のレンズの前面にカメラ4の光軸と照射
方向が一致するように取り付けられた近赤外LED等か
らなる共軸系の第1の照明1が設けられる。また、カメ
ラ4の左右対称位置にはカメラ4の光軸と照射方向が一
致しない近赤外LED等からなる非共軸系の第2の照明
2と第3の照明3とが設けられている。カメラ4からの
撮像出力はA/D変換器5で画像デ−タとしてA/D変
換され、画像メモリ6に格納される。画像メモリ6には
第1の角膜反射像抽出部7が接続され、これに順次網膜
反射像抽出部8、第2の角膜反射像抽出部9、視線方向
算出部10が接続されている。
1 is a block diagram showing an embodiment of a gaze direction detecting device for a vehicle according to the present invention. A camera 4 using a CCD or the like is installed on an instrument panel so as to image the driver's eyeball 13. A first illumination 1 of a coaxial system including a near-infrared LED or the like mounted on the front surface of a lens of the camera 4 so that an irradiation direction coincides with an optical axis of the camera 4 is provided. Further, a non-coaxial second illumination 2 and a third illumination 3 made of a near-infrared LED or the like whose irradiation direction does not coincide with the optical axis of the camera 4 are provided at symmetric positions of the camera 4. . An image output from the camera 4 is A / D converted by an A / D converter 5 as image data and stored in an image memory 6. A first corneal reflection image extraction unit 7 is connected to the image memory 6, to which a retinal reflection image extraction unit 8, a second corneal reflection image extraction unit 9, and a line-of-sight direction calculation unit 10 are sequentially connected.

【0010】第1の角膜反射像抽出部7では、画像メモ
リ6に格納された各画像デ−タの差分演算により照明1
の角膜反射像が演算抽出される。網膜反射像抽出部8は
同じく照明1による画像デ−タより網膜反射像を抽出
し、さらに瞳孔中心を演算抽出する。第2の角膜反射像
抽出部9では、画像メモリ6に格納された各画像デ−タ
の差分演算を基に、上記照明1の角膜反射像を中心とす
る照明2、照明3の角膜反射像を演算抽出するととも
に、抽出した照明2、3の各角膜反射像と白目反射像を
識別する。
The first corneal reflection image extracting unit 7 calculates the difference between the image data stored in the image memory 6 and the illumination 1 by calculating the difference.
Is extracted by calculation. The retinal reflection image extraction unit 8 similarly extracts a retinal reflection image from image data obtained by the illumination 1, and further calculates and extracts the pupil center. The second corneal reflection image extraction unit 9 calculates the difference between the image data stored in the image memory 6 and the corneal reflection images of illumination 2 and illumination 3 centering on the corneal reflection image of illumination 1 described above. And the extracted cornea reflection image and white eye reflection image of the extracted illuminations 2 and 3 are identified.

【0011】そして視線方向算出部10において、上記
第1の角膜反射像抽出部7により抽出した照明1の角膜
反射像、網膜反射像抽出部8により抽出した瞳孔中心、
および第2の角膜反射像抽出部9により抽出した照明2
または3の角膜反射像に基づいて、瞳孔中心と角膜球中
心を結ぶ直線方向として運転者の視線方向が演算特定さ
れる。各照明1、2、3にはその発光を制御する照明制
御部11が接続されており、この照明制御部11、A/
D変換器5を含み、装置全体の動作を制御する全体制御
部12が設けられている。
Then, in the line-of-sight direction calculation unit 10, the corneal reflection image of the illumination 1 extracted by the first corneal reflection image extraction unit 7, the pupil center extracted by the retinal reflection image extraction unit 8,
And the illumination 2 extracted by the second corneal reflection image extraction unit 9
Alternatively, based on the corneal reflection image of No. 3, the driver's line-of-sight direction is calculated and specified as a linear direction connecting the center of the pupil and the center of the cornea sphere. An illumination control unit 11 for controlling the light emission is connected to each of the illuminations 1, 2, and 3, and the illumination control unit 11, A /
An overall control unit 12 including the D converter 5 and controlling the operation of the entire apparatus is provided.

【0012】図2は上述した視線方向検出装置を用いた
車両の視線スイッチシステムの全体構成を示し、図3は
その車載レイアウトを示す。図2において、図1に示し
た視線方向検出装置が20で示されている。視線方向検
出装置20には視線停留判断部23を介してHUD(ヘ
ッドアップディスプレー)表示制御部24が接続されて
いる。HUD表示制御部24にはステアリングスイッチ
22、HUD表示部25およびコントロ−ラ切り替え部
27が接続されている。
FIG. 2 shows an overall configuration of a vehicle line-of-sight switch system using the above-described line-of-sight direction detecting device, and FIG. 3 shows its on-board layout. In FIG. 2, the gaze direction detecting device shown in FIG. An HUD (head-up display) display control unit 24 is connected to the gaze direction detection device 20 via a gaze stop determination unit 23. The steering switch 22, the HUD display unit 25, and the controller switching unit 27 are connected to the HUD display control unit 24.

【0013】いま、メインスイッチ21が押されるとシ
ステムがONして、視線方向検出装置20の視線方向算
出部10から運転者の視線方向が出力される。視線停留
判断部23は出力された運転者の視線方向が、エアコ
ン、ワイパ−などの各操作対象項目(エリア)を表示す
る視線スイッチエリア26のどのエリアを指しているか
を判断する。
Now, when the main switch 21 is pressed, the system is turned on, and the gaze direction calculation unit 10 of the gaze direction detection device 20 outputs the gaze direction of the driver. The gaze stop determining unit 23 determines which area of the gaze switch area 26 that displays each operation target item (area) such as the air conditioner and the wiper is output.

【0014】視線スイッチエリア26上の運転者が注視
しているエリアが決定されると、HUD表示制御部24
はHUD表示部25上に決定されたエリアの内容を表示
するとともに、コントロ−ラ切り替え部27によりエア
コンコントロ−ラ28、CDコントロ−ラ29、ラジオ
コントロ−ラ30、定速走行装置コントロ−ラ31、ヘ
ッドライトコントロ−ラ32、あるいはワイパ−コント
ロ−ラ33を選択する項目切り替えを行う。続いて、ス
テアリングスイッチ22からのユ−ザ入力判断による所
定の制御対象の制御が行われる。
When the area on the line-of-sight switch area 26 where the driver is gazing is determined, the HUD display controller 24
Displays the contents of the determined area on the HUD display unit 25, and controls the air conditioner controller 28, the CD controller 29, the radio controller 30, the constant speed traveling device controller by the controller switching unit 27. Item switching is performed to select 31, the headlight controller 32, or the wiper controller 33. Subsequently, a predetermined control target is controlled based on a user input determination from the steering switch 22.

【0015】図3に示されるように、メインスイッチ2
1とステアリングスイッチ22はステアリング42に取
り付けられる。また、照明1、カメラ4、照明2、照明
3等が運転席前方の計器盤ボ−ド内パネルに設置され、
ウインドシ−ルド41上にHUD表示部25と視線スイ
ッチエリア26が設定されている。視線スイッチエリア
26はさらに、図4の(a)にその詳細を示すように、
各種コントローラの名称がHUD表示されているもので
ある。また、同図の(b)にはステアリングスイッチ2
2の詳細が示されている。
As shown in FIG. 3, the main switch 2
1 and the steering switch 22 are attached to the steering 42. Light 1, camera 4, light 2, light 3, etc. are installed on the panel inside the instrument board in front of the driver's seat.
An HUD display 25 and a line-of-sight switch area 26 are set on the windshield 41. The line-of-sight switch area 26 further includes, as shown in detail in FIG.
The names of various controllers are HUD-displayed. Also, FIG.
2 are shown.

【0016】つぎに動作について説明する。図5、図6
は図1に示す視線方向検出装置における処理の流れを示
す。システムがONし全体制御部12の制御が開始され
ると、まず照明制御部11による照明制御信号により照
明1が点灯され、照明2と照明3が消灯される。そし
て、カメラ4により図5のS−50に示す共軸系の照明
1による眼球像、角膜反射像が撮像される。
Next, the operation will be described. 5 and 6
Shows a flow of processing in the gaze direction detecting device shown in FIG. When the system is turned on and the control of the overall control unit 12 is started, first, the illumination 1 is turned on by the illumination control signal from the illumination control unit 11, and the illumination 2 and the illumination 3 are turned off. Then, the camera 4 captures an eyeball image and a corneal reflection image by the coaxial illumination 1 shown in S-50 in FIG.

【0017】一般的に角膜反射像とは、図7の角膜反射
像生成の説明図に示すように、カメラ4で眼球を撮像す
ると、角膜表面での正反射光が捕捉され輝点として角膜
反射像が観測される。カメラと非共軸の照明2または照
明3で照明したときには、角膜を構成する球(中心をO
とする角膜球)上の点Pで正反射が発生し、点Rに虚像
の角膜反射像が発生する。また、照明1の場合のように
カメラ4と共軸系に配置した場合は、これらの点は同一
線上に乗りP’、R’、Oのようになり、カメラ4上の
角膜反射像位置と照明1の位置(カメラの焦点位置)を
結ぶ直線上に角膜球中心Oが存在することになる。
In general, a corneal reflection image is a corneal reflection image captured by the camera 4 as shown in FIG. An image is observed. When illuminated by illumination 2 or illumination 3 that is not coaxial with the camera, the sphere (center is O
Specular reflection occurs at a point P on the corneal sphere, and a virtual corneal reflection image occurs at a point R. When the camera 4 is arranged coaxially with the camera 4 as in the case of the illumination 1, these points are on the same line as P ′, R ′, and O, and the positions of the corneal reflection image on the camera 4 and The corneal sphere center O exists on a straight line connecting the position of the illumination 1 (the focal position of the camera).

【0018】このようなカメラ4による照明1の角膜反
射像を含む撮像出力が、A/D変換器5によりA/D変
換され、画像デ−タI(x,y)として画像メモリ6に
格納される。つぎに照明制御部11の照明制御信号によ
り、照明1にかわって照明2、3が同時点灯される。こ
のときのカメラ4の撮像出力が同様にA/D変換器5に
よってA/D変換され、図5のS−51に示す画像デ−
タJ(x,y)として画像メモリ6に格納される。
The imaging output including the corneal reflection image of the illumination 1 by the camera 4 is A / D converted by the A / D converter 5 and stored in the image memory 6 as image data I (x, y). Is done. Next, according to the illumination control signal of the illumination control unit 11, the illuminations 2 and 3 are simultaneously turned on instead of the illumination 1. The imaging output of the camera 4 at this time is similarly A / D converted by the A / D converter 5, and the image data shown in S-51 in FIG.
The data is stored in the image memory 6 as data J (x, y).

【0019】第1の角膜反射像抽出部7において、画像
メモリ6の格納デ−タを読み出し、画像デ−タの論理演
算処理として合成演算の手法により差分演算 |I(x,y)−J(x,y)| を行う。演算の結果、最も明るく大きな値を有する点
(x0 ,y0 )を、図5のS−52に示すように照明1
の角膜反射像として抽出する。続いて、網膜反射像抽出
部8において、画像デ−タI(x,y)より網膜反射像
を抽出する。
In the first corneal reflection image extraction unit 7, data stored in the image memory 6 is read, and a difference operation | I (x, y) -J is performed by a synthesis operation as a logical operation process of the image data. (X, y) | As a result of the calculation, the point (x0, y0) having the brightest and largest value is determined by the illumination 1 as shown by S-52 in FIG.
Is extracted as a corneal reflection image. Subsequently, a retinal reflection image extraction unit 8 extracts a retinal reflection image from the image data I (x, y).

【0020】ここで、図8はモデル化された一般的な眼
球構成を示す図であり、共軸系の照明1の場合、瞳孔を
通過した光束が網膜上で反射し、カメラ4に明るく映し
出される瞳孔領域を網膜反射像と呼び、網膜反射像の重
心位置は瞳孔中心Qと一致する。カメラ4のCCD上の
上記重心位置とカメラ焦点を結ぶ直線上に瞳孔中心Qは
存在するものであり、角膜球中心Oと瞳孔中心Qを通過
する直線が視線方向となる。なお、球Kは角膜球中心O
を中心としO−Q間距離4.2mmを半径とする球を、
また球Hは正反射点Pを中心とする角膜球半径7.8m
mによる球を表している。
FIG. 8 is a diagram showing a modeled general eyeball configuration. In the case of coaxial illumination 1, a light beam passing through the pupil is reflected on the retina and is projected brightly on the camera 4. The pupil region is called a retinal reflection image, and the center of gravity of the retinal reflection image coincides with the pupil center Q. The pupil center Q exists on a straight line connecting the position of the center of gravity on the CCD of the camera 4 and the camera focal point, and a straight line passing through the corneal sphere center O and the pupil center Q is the line of sight. The sphere K is the center of the corneal sphere O
A sphere having a radius of 4.2 mm between O and Q around
The sphere H has a corneal sphere radius of 7.8 m centered on the specular reflection point P.
m represents a sphere.

【0021】この場合の網膜反射像の抽出は、図5のS
−52に示される照明1の角膜反射像(x0 ,y0 )の
回りに縦m×横n画素のウインドウを設定して、このウ
インドウ内において「しきい値Th1」により2値化
し、抽出された領域を、S−53に示すように網膜反射
像とし、さらに、抽出した網膜反射像の領域の重心座標
(xG ,yG )を算出して、これを瞳孔中心αとして抽
出する。
The extraction of the retinal reflection image in this case is performed by using S in FIG.
A window of m × n pixels is set around the corneal reflection image (x0, y0) of the illumination 1 indicated by −52, and the window is binarized and extracted by “threshold value Th1” in this window. The region is defined as a retinal reflection image as shown in S-53, and the barycentric coordinates (xG, yG) of the region of the extracted retinal reflection image are calculated and extracted as the pupil center α.

【0022】つぎに第2の角膜反射像抽出部9におい
て、画像デ−タJ(x,y)から照明2、3の角膜反射
像を抽出する。今度は図5のS−54に示すような差分
演算 |J(x,y)−I(x,y)| を行う。そしてS−55に示すように、差分結果に対
し、先の点(x0 ,y0 )の回りに縦m’×横n’画素
のウインドウを設定する。この場合の(m’×n’)は
照明1の角膜反射像(x0 ,y0 )を中心として、照明
2と照明3の角膜反射像の存在候補領域を限定するため
のものである。このウインドウ(m’×n’)内を「し
きい値Th2」により2値化して、Th2より高い階調
値を有する領域を照明2、3の角膜反射像として抽出す
る。
Next, in the second corneal reflection image extracting section 9, corneal reflection images of the illuminations 2 and 3 are extracted from the image data J (x, y). This time, a difference operation | J (x, y) -I (x, y) | as shown in S-54 of FIG. 5 is performed. Then, as shown in S-55, a window of m ′ × n ′ pixels is set around the point (x0, y0) for the difference result. In this case, (m'.times.n ') is used to limit the corneal reflection images (x0, y0) of the illumination 1 to the corneal reflection images of the illumination 2 and the illumination 3 to limit the existence candidate areas. The window (m ′ × n ′) is binarized by “threshold value Th2”, and a region having a gradation value higher than Th2 is extracted as a corneal reflection image of illuminations 2 and 3.

【0023】S−55における角膜反射像抽出処理の結
果としては、次の各ケ−スが生じ得る。 (1)照明2の角膜反射像のみ抽出 (2)照明3の角膜反射像のみ抽出 (3)照明2と照明3の角膜反射像をともに抽出 (4)照明2の角膜反射像と照明3の白目反射像を抽出 (5)照明3の角膜反射像と照明2の白目反射像を抽出
The following cases can occur as a result of the corneal reflection image extraction processing in S-55. (1) Extract only corneal reflection image of illumination 2 (2) Extract only corneal reflection image of illumination 3 (3) Extract both corneal reflection images of illumination 2 and illumination 3 (4) Extract corneal reflection image of illumination 2 and illumination 3 Extract white eye reflection image (5) Extract corneal reflection image of illumination 3 and white eye reflection image of illumination 2

【0024】これら各ケ−スの識別処理は、まず先に行
った(m’×n’)ウインドウ内のみ「しきい値Th
2」により2値化した結果に対し、ラベリング(各領域
のナンバリング)を行い、ウインドウ内に存在する領域
の数により分類して行なわれる。 (イ)領域が唯1つであるとき この場合は図6のS−56に示すように、カメラレンズ
を介して撮像し画像処理によって抽出した領域が1つで
あるから、上に掲げたケ−ス(1)か、ケ−ス(2)の
場合に相当する。
The identification processing of each of these cases is performed only in the (m '× n') window which has been previously performed.
Labeling (numbering of each area) is performed on the binarized result by "2", and classification is performed according to the number of areas existing in the window. (A) When there is only one region In this case, as shown in S-56 of FIG. 6, since there is only one region that is imaged through the camera lens and extracted by image processing, -Case (1) or case (2).

【0025】ケース(1)と(2)の識別は、領域の重
心座標(xg,yg)を求めて、ウインドウ内の照明1
の角膜反射像(x0 ,−)と左右の照明2、3の角膜反
射像(xg,−)の座標値から、 xg≧x0 ならケ−ス(1)の照明2の角膜反射像と判定し、 xg<x0 ならケ−ス(2)の照明3の角膜反射像と判定識別す
る。
The cases (1) and (2) are distinguished by determining the barycentric coordinates (xg, yg) of the area and illuminating the illumination 1 in the window.
From the coordinate values of the corneal reflection image (x0,-) of the above and the corneal reflection images (xg,-) of the left and right illuminations 2 and 3, if xg.gtoreq.x0, the case (1) is judged to be the corneal reflection image of the illumination 2. If xg <x0, it is determined to be the corneal reflection image of the illumination 3 in case (2).

【0026】(ロ)領域が2つあるとき この場合は、S−57に示すように、各領域の重心座標
(xg,yg)と、さらに領域面積Sも求める。どちら
の領域の面積Sも像抽出用の「しきい値面積Sth」より
小さい場合には、両方とも角膜反射像であるから、ケ−
ス(3)の照明2、3の角膜反射像をともに抽出してい
るものと判定する。
(B) When there are two regions In this case, as shown in S-57, the barycentric coordinates (xg, yg) of each region and the region area S are also obtained. If the area S of either area is smaller than the "threshold area Sth" for image extraction, both of the areas are corneal reflection images.
In step (3), it is determined that the corneal reflection images of the illuminations 2 and 3 are both extracted.

【0027】また、どちらか一方の領域の面積Sが「し
きい値面積Sth」より小さくて他方が大きい場合で、か
つ面積Sが小さい領域の座標が、 xg≧x0 ならケ−ス(4)の場合に該当し、 xg<x0 ならケ−ス(5)の場合に該当するものと判定する。
If the area S of one of the areas is smaller than the "threshold area Sth" and the other is larger, and the coordinates of the area having a smaller area S are xg≥x0, case (4) If xg <x0, it is determined that case (5) applies.

【0028】ケ−ス(3)の場合の具体的処理は、まず
照明2、3による角膜反射像領域それぞれの重心座標を
(xg1 ,yg1 )、(xg2 ,yg2 )として、両方
の領域とも 面積S<しきい値面積Sth であるから、計測精度上より照明1の角膜反射像(x0
,y0 )に最も距離が近い領域、すなわち「最小の
(x0 −xgi)」を与える「i」を求める。但し、
「i」はこの場合1、2どちらかとなる。求められたx
giが、 xgi≧x0 ならケ−ス(1)として処理し、 xgi<x0 ならケ−ス(2)として扱い、視線方向の算出が行われ
る。
The specific processing in case (3) is as follows. First, the coordinates of the center of gravity of the corneal reflection image area by illuminations 2 and 3 are (xg1, yg1) and (xg2, yg2), and the area of both areas is Since S <threshold area Sth, the corneal reflection image of illumination 1 (x0
, Y0), i.e., "i" which gives the "minimum (x0 -xgi)". However,
“I” is either 1 or 2 in this case. X found
If gi is xgi ≧ x0, it is processed as case (1), and if xgi <x0, it is handled as case (2) and the gaze direction is calculated.

【0029】また、どちらか一方の領域の面積Sが「し
きい値面積Sth」より小さく他方が大きいケ−ス
(4)、ケ−ス(5)の場合は、小さい方の領域の座標
が、 xgi≧x0 ならケ−ス(1)として処理し、 xgi<x0 ならケ−ス(2)として扱われる。
If the area S of one of the areas is smaller than the "threshold area Sth" and the other is a larger case (4) or case (5), the coordinates of the smaller area are , Xgi≥x0, it is treated as case (1), and if xgi <x0, it is treated as case (2).

【0030】(ハ)領域が3つ以上複数あるとき この場合は、図6のS−58に示すように、各領域の重
心座標(xg1 ,yg1 )、(xg2 ,yg2 )、(x
g3 ,yg3 )と、各領域面積Sを求め、「面積S<し
きい値Sth」の領域のうち、先に求めた照明1の角膜反
射像(x0 ,y0 )に最も近い領域を探索する。探索し
た領域が、 xg≧x0 ならケ−ス(4)の場合に該当し、 xg<x0 ならケ−ス(5)の場合に該当するものと判定する。
(C) When there are three or more regions In this case, as shown in S-58 of FIG. 6, the barycentric coordinates (xg1, yg1), (xg2, yg2), (xg1) of each region
g3, yg3) and the area S of each area, and the area closest to the previously obtained corneal reflection image (x0, y0) of the illumination 1 is searched for in the area of "area S <threshold Sth". If xg.gtoreq.x0, then the case corresponds to Case (4), and if xg <x0, it corresponds to Case (5).

【0031】さらにこの場合は、各領域の重心座標を
(xg1 ,yg1 )、(xg2 ,yg2 )、(xg3 ,
yg3 )…より、(x0 ,y0 )との最短距離、すなわ
ち「最小の(x0 −xgi)」を与える「i」を求め
る。「i」はこの場合1、2または3のいずれかとな
る。求められたxgiが、 xgi≧x0 ならケ−ス(1)の処理、 xgi<x0 ならケ−ス(2)の処理として扱われる。
Further, in this case, the coordinates of the center of gravity of each area are (xg1, yg1), (xg2, yg2), (xg3,
yg3)..., the shortest distance from (x0, y0), that is, "i" that gives "minimum (x0 -xgi)" is determined. “I” is 1, 2, or 3 in this case. If the obtained xgi is xgi ≧ x0, it is handled as case (1) processing, and if xgi <x0, it is handled as case (2) processing.

【0032】以上で第2の角膜反射像抽出部9における
抽出処理が終り、全てのケ−スが(1)の照明2の角膜
反射像のみ抽出か、(2)の照明3の角膜反射像のみ抽
出のケ−スに帰着処理できることになる。続いて視線方
向算出部10による運転者の視線方向の算出処理に移
る。
The extraction process in the second corneal reflection image extraction unit 9 is completed, and all cases are either the extraction of the corneal reflection image of illumination 2 of (1) or the corneal reflection image of illumination 3 of (2). Only the case can be reduced to the extraction case. Subsequently, the process proceeds to a process of calculating the driver's line-of-sight direction by the line-of-sight direction calculation unit 10.

【0033】図9は図1に示す視線方向算出部10にお
ける視線方向の算出原理を示す説明図である。照明とカ
メラの光軸が一致している共軸系のとき、カメラ焦点F
1 (=光源1の照明位置)とカメラ(CCD面上)上の
角膜反射像βを結ぶ直線は角膜球中心Oを通過する。し
たがって、角膜球中心Oは直線F1 −β上にある。また
実際上の瞳孔中心Qは、カメラ焦点(照明位置)とCC
D画像上の瞳孔中心αを結ぶ直線F1 −α上にある。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the principle of calculating the line-of-sight direction in the line-of-sight direction calculation unit 10 shown in FIG. When the illumination and the optical axis of the camera coincide, the camera focus F
A straight line connecting 1 (= the illumination position of the light source 1) and the corneal reflection image β on the camera (on the CCD surface) passes through the center O of the corneal sphere. Therefore, the corneal sphere center O is on the straight line F1 -β. The actual pupil center Q is the camera focal point (illumination position) and CC
It is on the straight line F1-α connecting the pupil center α on the D image.

【0034】カメラ4の焦点距離をf、焦点位置をF1
(0,0,0)とし、X軸、Y軸、Z軸のワ−ルド座標
系F1 −XYZを考え、非共軸系照明の光源2はF2
(a,b,c)にあって照明光が角膜表面で正反射する
ものとする。その正反射点Pは、CCD面上の光源2に
よる角膜反射像δとカメラ焦点F1 を結ぶ直線F1 −δ
上にある。すると、直線F1 −δ上に仮正反射点Pを置
き、角膜球半径である7.8mmの半径で球面Jを描け
ば、球面Jと直線F1 −βの交点として角膜球中心Oの
立体位置が定まる。角膜球中心Oと瞳孔中心Q間の距離
は約4.2mmであり、上に決定された角膜球中心Oを
中心とする半径4.2mmの球面Kと、直線F1 −αの
交点として瞳孔中心Qの立体位置が定まる。これによ
り、点OとQを結ぶ線が視線方向として求められる。
The focal length of the camera 4 is f and the focal position is F1.
(0,0,0), and considering the X-, Y-, and Z-axis world coordinate system F1-XYZ, the light source 2 for non-coaxial illumination is F2.
In (a, b, c), the illumination light is specularly reflected on the corneal surface. The specular reflection point P is a straight line F1 -δ connecting the corneal reflection image δ from the light source 2 on the CCD surface and the camera focal point F1.
It's above. Then, if the temporary regular reflection point P is placed on the straight line F1 -δ and the spherical surface J is drawn with a radius of 7.8 mm, which is the radius of the corneal sphere, the solid position of the center O of the corneal sphere as the intersection of the spherical surface J and the straight line F1 -β Is determined. The distance between the corneal sphere center O and the pupil center Q is about 4.2 mm, and the center of the pupil is determined as the intersection of the determined spherical surface K having a radius of 4.2 mm about the corneal sphere center O and the straight line F1 -α. The three-dimensional position of Q is determined. As a result, a line connecting the points O and Q is determined as the line-of-sight direction.

【0035】上述のように運転者の視線方向の算出につ
いては、共軸系照明の角膜反射像と、瞳孔中心と、非共
軸系照明の角膜反射像とが定まれば視線方向が算出でき
るので、視線方向算出部10では次のように処理が行な
われる。 (1’)非共軸系は照明2の角膜反射像のみ抽出されて
いる場合 照明1の角膜反射像と瞳孔中心、照明2の角膜反射像と
から、視線方向を算出決定する。 (2’)非共軸系は照明3の角膜反射像のみ抽出されて
いる場合 照明1の角膜反射像と瞳孔中心、照明3の角膜反射像と
から、視線方向を算出決定する。
As described above, the gaze direction of the driver can be calculated by determining the corneal reflection image of coaxial illumination, the pupil center, and the corneal reflection image of non-coaxial illumination. Therefore, the gaze direction calculation unit 10 performs the following processing. (1 ′) When only the corneal reflection image of illumination 2 is extracted from the non-coaxial system, the gaze direction is calculated and determined from the corneal reflection image of illumination 1, the pupil center, and the corneal reflection image of illumination 2. (2 ′) When only the corneal reflection image of illumination 3 is extracted from the non-coaxial system, the gaze direction is calculated and determined from the corneal reflection image of illumination 1, the pupil center, and the corneal reflection image of illumination 3.

【0036】(3’)照明2、3の角膜反射像とも抽出
されている場合 照明1の角膜反射像に対し、照明2または照明3の角膜
反射像のうち距離が近い方を採用し、採用した方の重心
座標を(xg,yg)として、 xg≧x0 なら(1’)の処理とし、 xg<x0 なら(2’)の処理を行う。なお、前述のようにケ−ス
(4)の場合は(1’)の処理とされ、ケ−ス(5)の
場合は(2’)の処理となる。これで、運転者の視線方
向の算出処理が終了する。
(3 ') When both the corneal reflection images of the illuminations 2 and 3 are extracted The corneal reflection image of the illumination 1 or the illumination 3 or the corneal reflection image of the illumination 3 which has a shorter distance is employed. Assuming that the coordinate of the center of gravity is (xg, yg), the processing of (1 ') is performed if xg ≧ x0, and the processing of (2') is performed if xg <x0. As described above, in case (4), the processing is (1 '), and in case (5), the processing is (2'). This completes the process of calculating the driver's line of sight.

【0037】視線停留判断部23においては、視線方向
算出部10で上述のようにして算出された視線方向が、
視線スイッチエリア26のどのエリア(制御項目)を見
ているかを判断する。この判断は、運転者が処理サイク
ルの一定回数連続して同一エリアを見ているか否かによ
って行なわれる。視線方向算出の1サイクルに400m
secを要するとすれば、例えば連続して2回として約
0.8secの注視時間をもって、同一エリアを注視し
ているものと判断する。
In the gaze stop determining unit 23, the gaze direction calculated by the gaze direction calculation unit 10 as described above is:
It is determined which area (control item) of the line-of-sight switch area 26 is being viewed. This determination is made based on whether or not the driver views the same area continuously for a certain number of times in the processing cycle. 400m in one cycle of gaze direction calculation
If sec is required, it is determined that the same area is gazing at a gazing time of about 0.8 sec, for example, two times in succession.

【0038】いま、視線停留判断部23において、運転
者が図4の(a)に示す視線スイッチエリア26のエア
コン・エリア(A/C)を注視していると判断すれば、
その判断結果を受けてHUD表示制御部24により同図
の(c)に示すようにHUD表示部25に現在のエアコ
ン設定温度が例えば25℃と表示される。HUD表示部
25にエアコン設定温度が表示されると、図4の(b)
に示すように、ステアリング・スイッチ22のアップダ
ウンボタンが設定温度の上下調整を行うように機能す
る。
Now, if the gaze stop determination unit 23 determines that the driver is gazing at the air conditioner area (A / C) of the gaze switch area 26 shown in FIG.
Upon receiving the determination result, the HUD display control unit 24 displays the current air conditioner set temperature on the HUD display unit 25 as, for example, 25 ° C., as shown in FIG. When the set temperature of the air conditioner is displayed on the HUD display section 25, FIG.
As shown in the figure, the up / down button of the steering switch 22 functions to adjust the set temperature up and down.

【0039】運転者はHUD表示部25を見ながら、ス
テアリングスイッチ22のアップダウンボタンを操作し
て希望の設定温度にセットする。一定時間(例えば5秒
間)アップダウンボタンが操作されない場合は、操作が
終了したものと判断してスイッチ機能は全て停止する。
再び運転者が何等かの操作を必要とし、メインスイッチ
21を押すと再び上述の処理が繰り返される。
The driver operates the up / down button of the steering switch 22 while watching the HUD display section 25 to set a desired set temperature. If the up / down button is not operated for a certain period of time (for example, 5 seconds), it is determined that the operation has been completed, and all the switch functions are stopped.
The driver needs some operation again, and when the main switch 21 is pressed, the above processing is repeated again.

【0040】このような視線検出装置の計測可能範囲に
ついて考察すると、通常の模型眼のデ−タによれば、角
膜球中心から黒目と白目の両境界までの角度は、左右6
6°づつとして合計約132°位になる。図10に示す
ように、カメラ4から眼球までの距離をD、照明1と照
明3間の間隔をWとすれば、カメラ軸に対する視線方向
の角度は、 θ=66−tan-1(W/D) である。例えば、 W=20cm、D=100cmのときは、θ=54.7
°、W=30cm、D=100cmのときは、θ=4
9.3° となり、照明の間隔Wが小さいほど計測可能範囲は広が
ることが分かる。
Considering the measurable range of such an eye gaze detecting device, according to the data of a normal model eye, the angle from the center of the corneal sphere to the boundary between the iris and the white of the eye is 6 right and left.
Each 6 ° gives a total of about 132 °. As shown in FIG. 10, assuming that the distance from the camera 4 to the eyeball is D and the interval between the illumination 1 and the illumination 3 is W, the angle of the line of sight with respect to the camera axis is θ = 66−tan −1 (W / D). For example, when W = 20 cm and D = 100 cm, θ = 54.7.
°, W = 30 cm, D = 100 cm, θ = 4
9.3 °, indicating that the smaller the interval W of the illumination, the wider the measurable range.

【0041】図11は計測可能範囲の限界を示す概念図
であり、従来例と本実施例の場合の計測可能範囲を比較
して示している。前述のように共軸系照明の角膜反射像
と、非共軸系照明の角膜反射像とが必要であるから、簡
単のため照明光源の入反射角を無視すると、計測可能範
囲の限界は角膜球中心Oと黒目白目の境界を結ぶ直線が
照明光源を通る位置により決定される。このため、同図
の(a)のように、光源が1個しかない従来例では、光
源と反対側で、限界直線S1を限界として黒目白目の境
界をはずれるので計測可能範囲が狭くなる。これに対し
て本実施例では、(b)のように、対称な位置に複数の
照明2、3を設置したことで、限界直線S2、S3がそ
れぞれカメラと眼球中心を結ぶ線に対して両側に描ける
ことになって、計測可能範囲が広くなり、使用するカメ
ラは1台であるにも関わらず計測精度が向上する。
FIG. 11 is a conceptual diagram showing the limit of the measurable range, in which the measurable range of the conventional example and that of the present embodiment are compared and shown. As described above, the corneal reflection image of coaxial illumination and the corneal reflection image of non-coaxial illumination are required. For simplicity, ignoring the angle of reflection of the illumination light source, the limit of the measurable range is corneal. A straight line connecting the center O of the sphere and the boundary of the iris and eye is determined by the position passing through the illumination light source. For this reason, in the conventional example having only one light source as shown in (a) of the figure, the measurable range is narrowed on the opposite side of the light source because the boundary between the iris and the white of the eye is deviated with the limit straight line S1 as a limit. On the other hand, in the present embodiment, as shown in (b), by installing a plurality of illuminations 2 and 3 at symmetrical positions, the limit straight lines S2 and S3 are on both sides with respect to the line connecting the camera and the center of the eyeball. , The measurable range is widened, and the measurement accuracy is improved even though only one camera is used.

【0042】つぎに図12は本発明の第2の実施例を示
す。前実施例では、複数の非共軸系照明2、3で得られ
た複数の角膜反射像のうちから、第2の角膜反射像抽出
部9において共軸系照明1で得られた角膜反射像に最も
近い角膜反射像を選択して抽出し、これを用いて視線方
向を算出するものとしたが、本実施例の角膜反射像抽出
部9’では上記選択を行わない。そして、視線方向算出
部10’において、各角膜反射像に基づいてそれぞれ視
線方向を算出する。
Next, FIG. 12 shows a second embodiment of the present invention. In the previous embodiment, the corneal reflection image obtained by the coaxial illumination 1 in the second corneal reflection image extraction unit 9 from the plurality of corneal reflection images obtained by the plurality of non-coaxial illuminations 2 and 3 The corneal reflection image closest to is selected and extracted, and the gaze direction is calculated using this. However, the corneal reflection image extraction unit 9 'of the present embodiment does not perform the above selection. Then, the line-of-sight direction calculation unit 10 'calculates the line-of-sight direction based on each corneal reflection image.

【0043】ここでは、算出した各視線方向が図12に
おいてともに眼球から右下方向、つまり運転者が左方向
を見ているときは、照明1と運転者に向かって右側の照
明3による画像に基づき算出した視線方向を選択して出
力する。また算出した視線方向がともに図12において
左下方向つまり、運転者が右方向を見ているときは、照
明1と運転者に向かって左側の照明2による画像に基づ
き算出した視線方向を選択出力する。
Here, in FIG. 12, when each of the calculated line-of-sight directions is a lower right direction from the eyeball, that is, when the driver is looking to the left, an image formed by the illumination 1 and the illumination 3 on the right side toward the driver is displayed. The gaze direction calculated based on the selected gaze direction is selected and output. In addition, when both of the calculated gaze directions are the lower left direction in FIG. 12, that is, when the driver is looking rightward, the gaze direction calculated based on the image of the illumination 1 and the left illumination 2 toward the driver is selectively output. .

【0044】さらに、各照明毎に算出した視線方向が右
下方向および左下方向にマチマチに検出されるときは、
両者の平均方向を算出して出力する。なお、照明2、3
のいずれか一方の角膜反射像が観測されないときは、観
測された角膜反射像と照明1の角膜反射像により視線方
向を算出するものとする。上記において、角膜反射像は
カメラで入力された画像上にその照明が配置してある順
に並ぶから、どの反射像がどの照明によるものか簡単に
識別される。その他の構成は図1に示された第1の実施
例と同様である。
Further, when the gaze direction calculated for each illumination is detected in the lower right direction and the lower left direction,
The average direction of both is calculated and output. Lighting 2, 3
When either one of the corneal reflection images is not observed, the gaze direction is calculated from the observed corneal reflection image and the corneal reflection image of the illumination 1. In the above description, since the corneal reflection images are arranged in the order in which the illuminations are arranged on the image input by the camera, it is easy to identify which reflection image is due to which illumination. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

【0045】この実施例は以上のように構成されている
から、運転者の視線の向きに即応追尾して視線している
側の照明による像を採用することにより、視線方向計測
の誤差要因が減少して計測精度がより向上する。なお、
上記各実施例では非共軸系の照明が左右2個の場合につ
いて説明したが、これに限定されず、非共軸系の照明の
個数をさらに多くすることにより、一層視線方向検出の
分解能を上げることができる。
Since this embodiment is configured as described above, by adopting an image obtained by illuminating the gaze side by immediately following the driver's gaze direction, an error factor in the gaze direction measurement is reduced. The measurement accuracy is further improved due to the decrease. In addition,
In each of the above embodiments, the case where the left and right non-coaxial illuminations are two has been described. However, the present invention is not limited to this. By further increasing the number of non-coaxial illuminations, the line-of-sight direction detection resolution can be further increased. Can be raised.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、複数の
非共軸系照明の角膜反射像から共軸系照明の角膜反射像
に最も近接した角膜反射像を選択し、この選択された最
適の角膜反射像と上記共軸系照明の角膜反射像とから算
出した角膜球中心と瞳孔中心から視線方向を算出するも
のとしたので、視線方向の計測可能範囲が広がり計測
精度が向上するという効果を有する。また、非共軸系照
明の複数の角膜反射像から1つを選択するのではなく、
各視線方向を算出したうえで、各視線方向がともに左右
いずれかに同方向の場合はその同方向側の非共軸系照明
に基づいて算出された視線方向を運転者の視線方向とし
て出力するようにした場合も、同様に計測精度が向上す
るという効果が得られる
As described above, according to the present invention, a plurality of
From corneal reflection image under non-coaxial illumination to corneal reflection image under coaxial illumination
The corneal reflection image closest to the corneal reflection image is selected , and calculated from the selected optimal corneal reflection image and the corneal reflection image of the coaxial illumination.
Since the gaze direction is calculated from the center of the corneal sphere and the center of the pupil, the measurable range in the gaze direction is widened and the measurement accuracy is improved. Also, instead of selecting one from a plurality of corneal reflection images of non-coaxial illumination ,
After calculating each gaze direction, both gaze directions are left and right
Non-coaxial illumination in the same direction if one is in the same direction
Is the gaze direction calculated based on the driver's gaze direction.
Output is also improved by the measurement accuracy.
The effect is obtained .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】視線方向検出装置を用いた車両の視線スイッチ
システムの全体構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an overall configuration of a line-of-sight switch system of a vehicle using the line-of-sight direction detection device.

【図3】視線スイッチシステムの車載レイアウトを示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing an on-vehicle layout of the eye-gaze switch system.

【図4】車載レイアウト主要部の詳細を示す拡大図であ
る。
FIG. 4 is an enlarged view showing details of a main portion of a vehicle-mounted layout.

【図5】視線方向検出装置における処理の流れを示す説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a flow of a process in a gaze direction detecting device.

【図6】視線方向検出装置における処理の流れを示す説
明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a flow of a process in the gaze direction detecting device.

【図7】角膜反射像生成の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of corneal reflection image generation.

【図8】モデル化された眼球構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a modeled eyeball configuration.

【図9】視線方向の算出原理を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a principle of calculating a line-of-sight direction.

【図10】実施例における照明配置の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a lighting arrangement in the embodiment.

【図11】計測可能範囲の限界を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a limit of a measurable range.

【図12】第2の実施例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a second embodiment.

【図13】従来の視線検出装置の概略を示す図である。FIG. 13 is a view schematically showing a conventional visual line detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 共軸系照明 2、3 非共軸系照明 4 カメラ 5 A/D変換器 6 画像メモリ 7 第1の角膜反射像抽出部 8 網膜反射像抽出部 9 第2の角膜反射像抽出部 10 視線方向算出部 11 照明制御部 12 全体制御部 Reference Signs List 1 coaxial illumination 2, 3 non-coaxial illumination 4 camera 5 A / D converter 6 image memory 7 first corneal reflection image extraction unit 8 retinal reflection image extraction unit 9 second corneal reflection image extraction unit 10 line of sight Direction calculation unit 11 Lighting control unit 12 Overall control unit

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 運転者の眼球に不可視光を照射しカメラ
により該眼球からの反射像を撮像して運転者の視線方向
を検出する視線検出装置において、 カメラの光軸と照射方向が一致する共軸系照明と、 前記カメラのレンズ中心に対して点対称な位置に配置さ
れた複数の非共軸系照明と、 前記各照明毎の画像デ−タを格納する画像メモリと、 前記画像デ−タの演算により共軸系照明の角膜反射像を
抽出する第1の角膜反射像抽出部と、 前記共軸系照明の画像デ−タより網膜反射像を抽出して
瞳孔中心を算出する網膜反射像抽出部と、 前記画像デ−タの演算により複数の非共軸系照明の各角
膜反射像を求めそこから前記共軸系照明の角膜反射像に
最も近接した角膜反射像を抽出する第2の角膜反射像抽
出部と、 前記第1の角膜反射像抽出部によって抽出した共軸系照
明の角膜反射像と第2の角膜反射像抽出部によって抽出
した非共軸系照明の角膜反射像とから角膜球中心を算出
し、該角膜球中心と瞳孔中心とを結ぶ方向を運転者の視
線方向として算出する視線方向算出部とを有することを
特徴とする車両用視線方向検出装置。
1. A gaze detecting apparatus for irradiating an invisible light to a driver's eyeball and capturing a reflected image from the eyeball by a camera to detect a driver's gaze direction, wherein an optical axis of the camera coincides with an irradiation direction. Coaxial illumination, and arranged at a point-symmetric position with respect to the camera lens center.
A plurality of non-coaxial illuminations, an image memory for storing image data for each of the illuminations, and a first cornea for extracting a corneal reflection image of the coaxial illumination by calculating the image data A reflection image extraction unit; a retinal reflection image extraction unit that extracts a retinal reflection image from the image data of the coaxial illumination to calculate a pupil center; and a plurality of non-coaxial systems by calculating the image data. The corneal reflection images of the illumination are obtained , and the corneal reflection images of the coaxial illumination are obtained therefrom.
A second corneal reflection image extraction unit for extracting a corneal reflection image closest to the corneal reflection image, and a coaxial illumination extracted by the first corneal reflection image extraction unit.
Extracted by the bright corneal reflection image and the second corneal reflection image extraction unit
Of corneal sphere center from corneal reflection image of non-coaxial illumination
The driver connects the direction connecting the center of the corneal sphere and the center of the pupil.
A line-of- sight direction calculating unit that calculates a line-of-sight direction.
【請求項2】 前記複数の非共軸系照明は、同時点灯す
ものであることを特徴とする請求項1記載の車両用視
線方向検出装置。
2. The plurality of non-coaxial illuminations are simultaneously turned on.
Vehicular gaze direction detecting apparatus according to claim 1, characterized in that that.
【請求項3】 運転者の眼球に不可視光を照射しカメラ
により該眼球からの反射像を撮像して運転者の視線方向
を検出する視線検出装置において、 カメラの光軸と照射方向が一致する共軸系照明と、 前記カメラのレンズ中心に対して点対称な位置に配置さ
れた複数の非共軸系照明と、 前記各照明毎の画像デ−タを格納する画像メモリと、 前記画像デ−タの演算により共軸系照明の角膜反射像を
抽出する第1の角膜反射像抽出部と、 前記共軸系照明の画像デ−タより網膜反射像を抽出して
瞳孔中心を算出する網膜 反射像抽出部と、 前記画像デ−タの演算により複数の非共軸系照明の各角
膜反射像を抽出する第2の角膜反射像抽出部と、 前記第1の角膜反射像抽出部によって抽出した共軸系照
明の角膜反射像と第2の角膜反射像抽出部によって抽出
した非共軸系照明の各角膜反射像とによって複数の角膜
球中心を算出し、各角膜球中心と瞳孔中心とを結ぶ複数
の視線方向を算出し、各視線方向がともに左右いずれか
に同方向の場合は前記共軸系照明と前記同方向側の非共
軸系照明に基づいて算出された視線方向を運転者の視線
方向として出力する視線方向算出部とを有することを特
徴とする 車両用視線方向検出装置。
3. A camera for irradiating the driver's eyeball with invisible light.
Captures the reflected image from the eyeball, and the driver's line of sight
In the eye-gaze detecting device, a coaxial illumination whose illumination direction coincides with the optical axis of the camera is disposed at a point-symmetric position with respect to the lens center of the camera.
A plurality of non-coaxial illuminations, an image memory for storing image data for each illumination, and a corneal reflection image of the coaxial illumination by calculation of the image data.
A first corneal reflection image extraction unit to extract, and a retinal reflection image extracted from the coaxial illumination image data.
A retinal reflection image extraction unit for calculating a pupil center; and a plurality of non-coaxial illumination angles by calculating the image data.
A second corneal reflection image extraction unit for extracting a corneal reflection image, and a coaxial illumination extracted by the first corneal reflection image extraction unit.
Extracted by the bright corneal reflection image and the second corneal reflection image extraction unit
Multiple corneas with each cornea reflection image of non-coaxial illumination
Calculate sphere centers and connect multiple corneal sphere centers to pupil centers
Gaze direction is calculated, and each gaze direction is either left or right
In the case of the same direction, the coaxial illumination and the non-
The gaze direction calculated based on the axis system illumination is the driver's gaze
A gaze direction calculation unit that outputs the direction.
A gaze direction detecting device for a vehicle to be a feature .
【請求項4】 前記視線方向算出部は、前記各角膜球中
心と瞳孔中心とを結ぶ各視線方向が互いに左右に異なる
場合はその平均方向を算出して運転者の視線方向として
出力するものであることを特徴とする請求項3記載の車
両用視線方向検出装置。
4. The eye-gaze direction calculating unit includes:
Each line of sight connecting the heart and the center of the pupil differs from side to side
In that case, calculate the average direction and use it as the driver's line of sight
The gaze direction detecting device for a vehicle according to claim 3 , wherein the gaze direction is outputted .
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