JPH0446570B2 - - Google Patents
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- JPH0446570B2 JPH0446570B2 JP2156199A JP15619990A JPH0446570B2 JP H0446570 B2 JPH0446570 B2 JP H0446570B2 JP 2156199 A JP2156199 A JP 2156199A JP 15619990 A JP15619990 A JP 15619990A JP H0446570 B2 JPH0446570 B2 JP H0446570B2
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は眼球運動分析装置に関し、特に、被
験者の眼球運動と頭部運動とを検出し、デイスプ
レイ上に視点を表示可能な眼球運動分析装置に関
する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an eye movement analysis device, and more particularly to an eye movement analysis device that can detect eye movements and head movements of a subject and display a viewpoint on a display. Regarding.
[従来の技術]
被験者の眼の動き、すなわち眼球運動を検出
し、デイスプレイ上やフイルム上に注視点を表示
する装置は、アイカメラとして関発され、最も多
く見る機会はおそらくドライバの眼の動きであ
る。この被験者の眼球運動を検出する方法は、角
膜反射光による方法、コンタクトレンズを用いる
方法あるいはEOG法など種々考えられている。[Prior Art] An eye camera is a device that detects eye movements of a subject and displays a gaze point on a display or film. It is. Various methods have been considered for detecting the subject's eye movements, including a method using corneal reflected light, a method using a contact lens, and an EOG method.
第10図は、角膜表面の白目と黒目の反射率の
違いを利用する強膜反射方式を用いた眼球運動の
検出原理を説明するための図である。第10図を
参照して、左右の眼E1,E2に3個の素子が設
けられたセンサ1,2が配置される。センサ1,
2の中央には発光素子3が配置され、この発光素
子3として比較的指向性の広い±21゜程度の赤外
線投射の発光ダイオードが用いられる。発光素子
3の両側には受光素子4が設けられる。受光素子
4は指向性の鋭い±10゜程度のフオトダイオード
が用いられる。発光素子3から眼球に投射された
光は黒目と白目とで反射率が異なり、この反射率
の違いを増幅し、差をとれば水平(左右)の出力
となり、和をとれば垂直(上下)の出力となる。 FIG. 10 is a diagram for explaining the principle of detecting eye movement using the scleral reflection method, which utilizes the difference in reflectance between the white and iris of the corneal surface. Referring to FIG. 10, sensors 1 and 2 each having three elements are arranged in left and right eyes E1 and E2. sensor 1,
A light emitting element 3 is disposed in the center of the light emitting element 2, and a light emitting diode having relatively wide directivity and emitting infrared radiation of approximately ±21 degrees is used as the light emitting element 3. Light receiving elements 4 are provided on both sides of the light emitting element 3. As the light receiving element 4, a photodiode with sharp directivity of about ±10° is used. The light projected from the light emitting element 3 to the eyeball has a different reflectance between the black eye and the white of the eye, and by amplifying this difference in reflectance and taking the difference, it becomes a horizontal (left and right) output, and when the sum is taken, it becomes a vertical (up and down) output. The output is
また、水平方向と垂直方向とでは、眼球に対家
するセンサ1,2の位置が異なり、水平方向のセ
ンサ1は眼球の上下に対して中央に反射光を検出
し、垂直方向のセンサ2は下方にて反射光を検出
するようにそれぞれ配置される。そして、一方の
眼E1に水平方向のセンサ1が配置され、他方の
眼E2に垂直方向のセンサ2が配置され、これら
を同時に用いれば2次元的な眼球運動を検出し、
デイスプレイ上に視点を表示することができる。
たとえば、このような方法から眼球の移動速度、
移動方向、移動距離、注視時間などの情報を求め
るものとして、特開昭60−126140号公報において
開示されている。 In addition, the positions of sensors 1 and 2 facing the eyeball are different between the horizontal direction and the vertical direction, with the horizontal sensor 1 detecting reflected light at the center of the eyeball above and below, and the vertical sensor 2 detecting the reflected light at the center of the eyeball. They are each arranged so as to detect reflected light below. Then, a horizontal sensor 1 is placed on one eye E1, and a vertical sensor 2 is placed on the other eye E2, and if these are used simultaneously, two-dimensional eye movement can be detected.
The viewpoint can be displayed on the display.
For example, from this method, the movement speed of the eyeball,
Japanese Patent Laid-Open No. 126140/1983 discloses a method for obtaining information such as movement direction, movement distance, and gaze time.
このような装置を用いて、眼球運動の分析を行
なう場合、顎台を用いて被験者の頭部を固定し、
眼球運動だけを記録する。あるいは眼球運動検出
センサを取付けたゴーグルもしくは眼鏡フレーム
に小型カメラを搭載し、被験者の視野に対応した
画像を撮影することにより、頭部の自由な運動を
実現しつつ眼球運動を検出するという方式が用い
られている。また、従来の眼球運動分析装置で
は、測定値はここで述べたように頭部を固定して
いるか、あるいは固定していないときでも頭部運
動の検出を行なつていないか、もしくは行なつて
いても独立に検出して視線への変換を行なつてい
ない。 When analyzing eye movements using such a device, the subject's head is fixed using a chin rest, and
Record only eye movements. Alternatively, a small camera is mounted on goggles or eyeglass frames equipped with an eye movement detection sensor, and images corresponding to the subject's visual field are captured, allowing for free movement of the head while detecting eye movement. It is used. In addition, with conventional eye movement analyzers, the measured values are determined whether the head is fixed as described here, or even when the head is not fixed, the head movement is not detected or detected. However, it is not independently detected and converted into a line of sight.
[発明が解決しようとする課題]
上述のごとく、従来の眼球運動分析装置では、
頭部運動を考慮していないために、頭部運動を顎
台で固定して測定する方式では、眼球運動の分析
は容易となるが、実際には頭部運動を併用して注
視を行なつている人間の自然な観測行動を実現で
きないという問題点があつた。[Problems to be solved by the invention] As mentioned above, in the conventional eye movement analysis device,
Because head movement is not taken into consideration, eye movement analysis is easy with methods that measure head movement by fixing it with a jaw rest, but in reality, gaze is performed using head movement in conjunction with the method. There was a problem in that it was not possible to realize the natural observational behavior of humans.
頭部運動を自由にした方式でも、頭部運動によ
つて実現される視線の動きを考慮していないため
に、車を運転中など激しく頭部を動かし視線を変
化させた場合、眼球運動は生じていないために、
注視点として表示される不都合や、離れた相手
へ、その顔を注視しながら歩くときのように、姿
勢制御系の作用のために、頭部運動と全く逆に眼
球運動が生じ、実際には相手の顔を注視している
のに、眼球運動として記録されたり表示されたり
する不都合があつた。 Even with a method that allows free head movement, it does not take into account the movement of the line of sight achieved by head movement, so if you move your head violently and change your line of sight, such as while driving a car, the eye movement will be affected. Because it has not occurred,
Due to the inconvenience of being displayed as a point of fixation, and the action of the posture control system when walking towards someone far away while gazing at their face, eye movements occur in the exact opposite direction to head movements, and in reality There was an inconvenience that even though I was looking at the other person's face, my eye movements were recorded and displayed.
それゆえに、この発明の主たる目的は、頭部運
動を検出し、これを視線の動きに変換することに
より、頭部運動によつて実現される視線の動きと
眼球運動による視線の動きを同時に分析すること
のできるような眼球運動分析装置を提供すること
である。 Therefore, the main purpose of this invention is to simultaneously analyze the gaze movement achieved by head movement and the gaze movement caused by eyeball movement by detecting head movement and converting it into gaze movement. An object of the present invention is to provide an eye movement analysis device that can perform the following functions.
[課題を解決するための手段]
この発明は観察者の眼球運動の分析する眼球運
動分析装置であつて、眼球の動きを検出する眼球
運動検出手段と、頭部の動きを検出する頭部運動
検出手段と、検出された眼球の動きと頭部の動き
とに応じて観察者の視線の動きを演算し、注視点
を定義することによつて視線の動きから注視点を
分離する注視点処理手段と、注視点と注視点との
間を移動する視線の動きからなる視線情報を画像
上に表示するための画像処理手段と、視線情報を
観察者のビデオ画像上に重ね合わせるスーパーイ
ンポーズ手段とを備えて構成される。[Means for Solving the Problems] The present invention is an eye movement analysis device for analyzing eye movements of an observer, and includes an eye movement detecting means for detecting eye movements, and a head movement detecting means for detecting head movements. Gaze point processing that separates the gaze point from the gaze movement by calculating the observer's gaze movement according to the detection means and the detected eyeball movement and head movement, and defining the gaze point. means, an image processing means for displaying on the image gaze information consisting of the movement of the gaze moving between the gaze points, and a superimposing means for superimposing the gaze information on the video image of the observer. It is composed of:
[作 用]
この発明に係る眼球運動分析装置は、眼球の動
きと頭部の動きとを検出し、これら眼球の動きと
頭部の動きとに応じて観察者の視線の動きを演算
して注視点を定義することにより、視線の動きか
ら注視点を分離し、注視点と注視点との間をを移
動する視線の動きからなる視線情報を観察者の見
ているビデオ画像上に重ね合わせて表示する。[Function] The eye movement analysis device according to the present invention detects the movement of the eyeballs and the movement of the head, and calculates the movement of the observer's line of sight according to the movement of the eyeballs and the head. By defining the gaze point, the gaze point is separated from the gaze movement, and the gaze information consisting of the gaze movement moving between the gaze points is superimposed on the video image that the observer is watching. Display.
[発明の実施例]
以下に図面を参照してこの発明の一実施例につ
いて詳細に説明する。[Embodiment of the Invention] An embodiment of the invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1図はこの発明の一実施例の概略ブロツク図
である。第1図を参照して、眼球運動検出部5は
観察者の眼球の動きを検出するものであつて、そ
の検出出力を注視点処理部7に与える。頭部運動
検出部6は観察者の頭部の動きを検出するもので
あつて、その検出出力を注視点処理部7に与え
る。注視点処理部7は眼球運動検出部5で検出さ
れた眼球の動きと頭部運動検出部6で検出された
頭部の動きとに応じて、観察者の視線の動きを演
算し、注視点を定義することによつて、視線の動
きから注視点と注視点との間の移動成分を分離す
る。注視点処理部7によつて分離された視線情報
は画像処理部8に与えられ、画像信号に変換され
る。この画像信号は、スーパーインポーザ9に与
えられ、外部から与えられるビデオ信号にスーパ
ーインポーズされてビデオ出力となり、図示しな
いデイスプレイに表示される。 FIG. 1 is a schematic block diagram of one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an eye movement detection section 5 detects the movement of the observer's eyeballs, and provides the detection output to a gaze point processing section 7. The head motion detection unit 6 detects the movement of the observer's head, and provides the detection output to the gaze point processing unit 7. The gaze point processing unit 7 calculates the movement of the observer's line of sight according to the eye movement detected by the eye movement detection unit 5 and the head movement detected by the head movement detection unit 6, and determines the gaze point. By defining , we separate the movement component between the gaze points from the gaze movement. The line of sight information separated by the gaze point processing section 7 is given to the image processing section 8 and converted into an image signal. This image signal is applied to a superimposer 9, where it is superimposed on a video signal applied from the outside to become a video output, which is displayed on a display (not shown).
第2図は頭部運動による視線の動きを説明する
ための図である。次に、第2図を参照して、頭部
運動による視線の動きについて説明する。一般に
見たい視対象を移動させるには、眼球をその視対
象に回転させる他、眼球は動かさなくても頭部を
移動させることによつても実現できる。通常は両
者の動きを併用して行なつている。頭部運動に
は、足や背骨の向きによる平行移動と、首、背
骨、腰、足などによつて実現される回転運動があ
る。この頭部運動を後述する方式により、眼の回
転角へ換算し、第2図に示した頭部運動補正眼球
回転角αを得る。注視点の移動はこの頭部運動補
正眼球回転角αと眼球自身の回転角θの組合せに
より実行される。ここで、この2つの回転角αと
θの和を総称して視線と定義する。 FIG. 2 is a diagram for explaining the movement of the line of sight due to head movement. Next, with reference to FIG. 2, the movement of the line of sight due to head movement will be explained. In general, moving a desired visual object can be achieved by rotating the eyeballs toward the visual object, or by moving the head without moving the eyeballs. Usually, both movements are used together. Head movements include parallel movements caused by the orientation of the feet and spine, and rotational movements realized by the neck, spine, hips, legs, etc. This head movement is converted into an eye rotation angle using a method described later to obtain a head movement corrected eye rotation angle α shown in FIG. Movement of the point of gaze is executed by a combination of this head movement corrected eyeball rotation angle α and the eyeball rotation angle θ. Here, the sum of these two rotation angles α and θ is collectively defined as the line of sight.
第3図は前述の視線から注視点を定義する方法
について説明するための図である。眼球運動中に
固視あるいは注視しているときでも固視微動と称
される微小な運動を行なつている。また、姿勢の
揺れによる視線のずれを防ぐための前庭動眼反
射、姿勢そのものの揺れによる前記頭部運動補正
眼球回転角αも固視中に生じている。すなわち、
視線が空間上を完全に静止している瞬間は、ほと
んど存在しない。したがつて、このように絶えず
動いている視線の動きの中から被験者が視対象よ
り情報を受容したいと思つて注視することにより
生じる注視点を分離する必要がある。そのために
は、ある基準を設けて注視点を定義する必要があ
る。この注視点については、すでに眼球運動速度
を基準としたものが報告されている。(特開昭60
−126140:通信学会論文誌「画像における注視点
の定義と画像分析への応用」1986,9,Vol.J69
−D,No.9,1335頁〜1342頁)。 FIG. 3 is a diagram for explaining the method of defining the gaze point from the aforementioned line of sight. Even when we are fixating or gazing during eye movements, we make minute movements called fixation micromovements. In addition, the vestibulo-ocular reflex to prevent deviation of the line of sight due to posture fluctuations, and the head movement correction eyeball rotation angle α due to posture vibrations, occur during fixation. That is,
There are almost no moments when the line of sight is completely stationary in space. Therefore, it is necessary to separate the gaze point, which occurs when the subject gazes with the intention of receiving information from the object of view, from among the constantly moving gaze movements. For this purpose, it is necessary to set a certain standard and define the gaze point. Regarding this gaze point, one based on eye movement speed has already been reported. (Unexamined Japanese patent publication 1986
−126140: Journal of the Communication Society “Definition of gaze point in images and its application to image analysis” 1986, 9, Vol. J69
-D, No. 9, pp. 1335-1342).
この発明では、眼球運動速度を基準として決め
られた注視点の定義を、頭部運動を含めた視線移
動速度に拡張して注視点を定義したことをその特
徴の1つとする。具体的には、第3図に示すよう
に、現在の注視点からしきい速度Vthと、サンプ
リング周期Tsで決まる注視点の範囲Dthの範囲内
に、次のサンプルが入るときは、現在の注視点と
同じ注視点とし、この範囲を超えたときは新しい
注視点とした。しきい速度Vthの一例として、眼
球運動中の随従運動の性質を基に5゜/秒と定め、
実用に供している。たとえば、サンプリング周期
が10msecのとき、Dth=5゜/sec×0.01sec=0.05
=3′である。 One of the features of this invention is that the definition of the gaze point, which is determined based on the eye movement speed, is expanded to include the gaze movement speed including head movement. Specifically, as shown in Figure 3, when the next sample falls within the range Dth of the gaze point determined by the threshold velocity Vth and the sampling period Ts from the current gaze point, the current gaze point is It was set as the same point of fixation as the viewpoint, and when it exceeded this range, it was set as a new point of fixation. As an example of the threshold speed Vth, we set it as 5°/second based on the nature of follow-up movement during eye movement.
It is put into practical use. For example, when the sampling period is 10msec, Dth=5゜/sec×0.01sec=0.05
=3′.
第4図は観察者の見ている画像の座標とこの発
明の一実施例によつて実現される座標との対応を
説明するための図である。第4図aに示すよう
に、被験者の位置から距離Dだけ離れた縦Dv、
横Dhの画像を観察する場合、画像座標は(1,
1)…(Px,Py)で表わされる。被験者から見
た提示画像の視角は、第4図bに示すように、
a=180/π・tan-1Dh/(2・D)
b=180/π・tan-1Dv/(2・D)
視線移動角(Xv,Yv)とし、これを画面座標
(Xp,Yp)に変換する式は、
Xp=f(Xv)=p+(r−p)・Xv/(a−
Xv) …(1)
Yp=g(Yv)=q+(s−q)・Yv/(b−
Yv) …(2)
で表わされる。 FIG. 4 is a diagram for explaining the correspondence between the coordinates of an image viewed by an observer and the coordinates realized by an embodiment of the present invention. As shown in Figure 4a, the vertical Dv is a distance D from the subject's position,
When observing a horizontal Dh image, the image coordinates are (1,
1)...Represented by (Px, Py). The viewing angle of the presented image as seen from the subject is as shown in Figure 4b: a=180/π・tan -1 Dh/(2・D) b=180/π・tan -1 Dv/(2・D ) The formula for converting the gaze movement angle (Xv, Yv) into screen coordinates (Xp, Yp) is: Xp=f(Xv)=p+(r-p)・Xv/(a-
Xv) …(1) Yp=g(Yv)=q+(s-q)・Yv/(b-
Yv) ...(2)
第5図は第1図に示した眼球運動検出部5と頭
部運動検出部6とをゴーグルへ装着した例を示す
図である。眼球運動検出部5は前述の第10図に
示したセンサ1と同様にして中央に発光ダイオー
ドが設けられ、その両側にフオトダイオードが設
けられ、眼球の水平方向および垂直方向の動きが
検出される。頭部運動検出部6としては磁気セン
サが用いられる。 FIG. 5 is a diagram showing an example in which the eye movement detecting section 5 and the head movement detecting section 6 shown in FIG. 1 are attached to goggles. The eye movement detecting section 5 is provided with a light emitting diode in the center in the same way as the sensor 1 shown in FIG. . A magnetic sensor is used as the head movement detection section 6.
第6図は第5図に示した頭部運動検出部6に用
いられる磁気センサの原理を説明するための図で
ある。第6図を参照して、頭部運動検出部6はソ
ース61となる直交コイルと、センサ62となる
直交コイルとを含む。コンピユータ64からの指
令に応じて、ドライブ回路65がソース61の直
交コイルを駆動して磁界を発生させる。頭部運動
検出部6を装着した被験者が動くと、センサ62
に電圧が誘起され、この電圧を検出回路63が検
出し、その検出出力をコンピユータ64が演算す
ることにより、頭部の移動に応じたデータが出力
される。 FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of the magnetic sensor used in the head motion detection section 6 shown in FIG. 5. Referring to FIG. 6, the head motion detection unit 6 includes an orthogonal coil that serves as a source 61 and an orthogonal coil that serves as a sensor 62. In response to commands from computer 64, drive circuit 65 drives orthogonal coils of source 61 to generate a magnetic field. When the subject wearing the head movement detection unit 6 moves, the sensor 62
A voltage is induced in the head, the detection circuit 63 detects this voltage, and the computer 64 calculates the detection output, thereby outputting data corresponding to the movement of the head.
第7図は被験者を中心とした頭部座標系につい
てその原理を示す図である。次に、第7図を参照
して、頭部運動検出部6によつて検出される頭部
座標系について説明する。頭部座標系は、第7図
aに示すように、被験者の観察対象に対する平行
移動により実現されるXYZ座標系と、第7図b
に示す頭部の回転運動に基づく極座標系の2つが
考えられる。それぞれの座標系の頭部移動量を
(Hx,Hy,Hz),(Hφ,Hθ,Hψ)と定義する。
ここでは、一例として、観察対象に近ずく方向を
Y軸とし、水平移動方向をX軸とし、垂直移動方
向をZ軸とした。HφはX軸の回転点すなわち首
を上下に頷く運動を示し、HθはY軸の回転すな
わち左肩から右肩へと一旦首を傾げる運動を示
す。HψはZ軸の回転であり、首を左右に回転す
る運動である。 FIG. 7 is a diagram showing the principle of a head coordinate system centered on the subject. Next, the head coordinate system detected by the head motion detection section 6 will be explained with reference to FIG. The head coordinate system consists of an XYZ coordinate system realized by parallel movement of the subject with respect to the observation target, as shown in Figure 7a, and a coordinate system as shown in Figure 7b.
There are two possible polar coordinate systems based on the rotational movement of the head shown in FIG. The amount of head movement in each coordinate system is defined as (Hx, Hy, Hz) and (Hφ, Hθ, Hψ).
Here, as an example, the direction of approaching the observation target is taken as the Y axis, the horizontal movement direction is taken as the X axis, and the vertical movement direction is taken as the Z axis. Hφ indicates the rotation point of the X axis, that is, the movement of nodding the head up and down, and Hθ indicates the rotation of the Y axis, that is, the movement of tilting the head once from the left shoulder to the right shoulder. Hψ is the rotation on the Z axis, which is the movement of rotating the neck from side to side.
頭部の水平移動(Hx,Hy,Hz)により視線
が変化するが、これを眼球回転角(Ex,Ey)に
換算すると次式が得られる。 The line of sight changes due to horizontal movement of the head (Hx, Hy, Hz), and when this is converted into an eyeball rotation angle (Ex, Ey), the following equation is obtained.
Ex=180/π・tan-1Hx/(D+Hy) …(3)
Ey=180/π・tan-1Hz/(D+Hy) …(4)
首を左肩方向もしくは右肩方向にHθかしげる
と、眼球運動系の座標が回転する。したがつて、
Hθだけ傾いた眼球運動座標系(Xe,Ye)を元
の観察対象に直交した座標系(Xe′,Ye′)に変
換する必要がある。 Ex=180/π・tan -1 Hx/(D+Hy) ...(3) Ey=180/π・tan -1 Hz/(D+Hy) ...(4) When you tilt your head Hθ toward the left or right shoulder, the eyeball The coordinates of the moving system rotate. Therefore,
It is necessary to convert the eye movement coordinate system (Xe, Ye) tilted by Hθ to a coordinate system (Xe', Ye') orthogonal to the original observation target.
Xe′=Xe・cosHθ+Ye・sinHθ …(5)
Ye′=−Xe・sinHθ+Ye・cosHθ …(6)
頭部運動により実現される視線の動き(Xh,
Yh)は第(3)式、第(4)式より次式で表わされる。 Xe′=Xe・cosHθ+Ye・sinHθ…(5) Ye′=−Xe・sinHθ+Ye・cosHθ…(6) Gaze movement realized by head movement (Xh,
Yh) is expressed by the following equation from equations (3) and (4).
Xh=Ex+Hψ …(7)
Yh=Ey+Hφ …(8)
したがつて、頭の動きを考慮した視線の動き
(Xv,Yv)は第(5)式〜第(8)式より、次の第(9)式
および第(10)式で表わされる。 Xh=Ex+Hψ …(7) Yh=Ey+Hφ …(8) Therefore, from equations (5) to (8), the movement of the line of sight (Xv, Yv) considering the movement of the head is expressed by the following ( It is expressed by Equation 9) and Equation (10).
Xv=Xe′+Xh …(9)
Yv=Ye′+Yh …(10)
上述の第(9)式および第(10)式を用いることによ
り、頭部運動と眼球運動とを組合せて行なわれて
いる通常の視線の動きを再現することができる。 Xv=Xe′+Xh…(9) Yv=Ye′+Yh…(10) By using equations (9) and (10) above, head movement and eye movement are performed in combination. It is possible to reproduce normal eye movements.
第8図はこの発明の一実施例の全体の動作を説
明するフロー図であり、第9図はこの発明の一実
施例による表示画面の一例を示す図である。 FIG. 8 is a flowchart illustrating the overall operation of an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a diagram showing an example of a display screen according to the embodiment of the invention.
次に、第1図ないし第9図を参照して、この発
明の一実施例の具体的な動作について、第8図を
用いて説明する。まず、初期設定では、観察者の
見ている座標と、この発明の一実施例によつて得
られる視線の位置データを正しく、観察者の見て
いる画像上にスーパーインポーズをするための座
標変換係数および数式の設定を行なう。座標の変
換を前述の第4図に示した方法により、第(1)式お
よび第(2)式を用いて視線移動角(Xv,Yv)が画
像座標(Xp,Yp)に変換される。次に、眼球運
動検出部5で検出された眼球の動きと頭部運動検
出部6で検出された頭部の動きとにより、眼球運
動データの較正が行なわれる。すなわち、上述の
第(9)式および第(10)式により眼球運動データと頭部
運動データが視線の動きに変換され、同じく第(1)
式および第(2)式を用いて画面座標に変換される。
これらの変換によつて得られる視線の動きは画面
座標上に変換されるが、その変換は相対的なもの
である。被験者の視線の動きを被験者が実際に見
ている視対象を撮影した画面上に再現するために
は、この画面座標と被験者の視線を絶対的に一致
させる必要がある。眼球運動較正ではこの作業が
実行される。 Next, referring to FIGS. 1 to 9, the specific operation of one embodiment of the present invention will be described using FIG. 8. First, in the initial settings, the coordinates where the observer is looking and the position data of the line of sight obtained by an embodiment of the present invention are set correctly and the coordinates are set to superimpose on the image the observer is looking at. Configure conversion coefficients and formulas. According to the coordinate conversion method shown in FIG. 4, the line-of-sight movement angle (Xv, Yv) is converted into image coordinates (Xp, Yp) using equations (1) and (2). Next, the eye movement data is calibrated using the eye movement detected by the eye movement detection section 5 and the head movement detected by the head movement detection section 6. In other words, the eye movement data and head movement data are converted into gaze movements using equations (9) and (10) above, and similarly, equations (1)
It is converted to screen coordinates using Equation and Equation (2).
The movement of the line of sight obtained by these transformations is transformed into screen coordinates, but the transformation is relative. In order to reproduce the movement of the subject's line of sight on the screen that captures the visual target that the subject is actually looking at, it is necessary to absolutely match the screen coordinates with the subject's line of sight. Eye movement calibration performs this task.
較正を終了した後、たとえばキーなどによつて
測定の開始が指令され、再びキー入力などによつ
て測定の終了が指示されるまで測定が繰返され
る。画像表示では、第(1)式から第(10)式を用いて眼
球運動データと頭部運動データから真の視線の動
きを求め、被験者の見ている画像上に表示され
る。その際、すでにその一例を開示した注視点の
定義により視線の動きを注視点と注視点との間の
移動成分に分離される。そして、スーパーインポ
ーザ9によつて、観察者の見ている画像上に注視
点と注視点間の移動軌跡とがスーパーインポーズ
される。そのときの表示例を第9図に示す。第9
図に示した例は、被験者が女の子を見ているとき
の視線の動きの例である。注視点は注視時間によ
つて色分けし、注視点間の移動軌跡を速度によつ
て色分けし、画像の対応する位置にスーパーイン
ポーズされる。これらによつて得られた眼球運
動、頭部運動およびサンプル数などのデータは図
示しないデイスクなどに記録される。 After the calibration is completed, the start of measurement is commanded by, for example, a key, and the measurement is repeated until the end of the measurement is commanded by key input again. In image display, the true movement of the line of sight is calculated from the eye movement data and head movement data using equations (1) to (10), and is displayed on the image that the subject is viewing. At this time, the movement of the line of sight is separated into movement components between the gaze points by the definition of the gaze point, an example of which has already been disclosed. Then, the superimposer 9 superimposes the gaze point and the movement trajectory between the gaze points on the image that the observer is viewing. An example of the display at that time is shown in FIG. 9th
The example shown in the figure is an example of the movement of the subject's gaze when looking at a girl. Points of interest are color-coded according to their gaze time, movement trajectories between the points of interest are color-coded according to their speed, and superimposed at corresponding positions in the image. Data such as eye movement, head movement, and number of samples obtained by these methods are recorded on a disk (not shown) or the like.
[発明の効果]
以上のように、この発明によれば、眼球の動き
と頭部の動きとを検出し、これらの検出出力に応
じて観察者の視線の動きを演算し、注視点を定義
することによつて視線の動きから注視点を分離
し、視線情報を観察者の見ている移動画像上に重
ね合わせてスーパーインポーズするようにしたの
で、眼球運動による視線の動きと頭部運動による
視線の動きとを同時に分析することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the movement of the eyeballs and the movement of the head are detected, the movement of the observer's line of sight is calculated according to these detection outputs, and the point of gaze is defined. By doing this, the gaze point is separated from the gaze movement, and the gaze information is superimposed on the moving image that the observer is looking at, so the gaze movement due to eyeball movement and head movement are It is possible to simultaneously analyze the movement of the line of sight.
第1図はこの発明の一実施例の概略ブロツク図
である。第2図は頭部運動による視線の動きを説
明するための図である。第3図は注視点の定義を
説明するための図である。第4図は観察者の見て
いる画像の座標とこの発明の一実施例によつて実
現されるシステムの座標との対応を説明するため
の図である。第5図は眼球運動検出センサと頭部
運動検出センサとをゴーグルへ装着した例を示す
図である。第6図は第5図に示した頭部運動検出
部に用いられる磁気センサの原理を説明するため
の図である。第7図は被験者を中心とした頭部座
標系についてその原理を示す図である。第8図は
この発明の一実施例の具体的な動作を説明するた
めのフロー図である。第9図は表示画面の一例を
示す図である。第10図は強膜反射方式を用いた
眼球運動の検出原理を説明するための図である。
図において、5は眼球運動検出部、6は頭部運
動検出部、7は注視点処理部、8は画像処理部、
9はスーパーインポーザ、61はソース、62は
センサ、63は検出回路、64はコンピユータ、
65はドライブ回路を示す。
FIG. 1 is a schematic block diagram of one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the movement of the line of sight due to head movement. FIG. 3 is a diagram for explaining the definition of a gaze point. FIG. 4 is a diagram for explaining the correspondence between the coordinates of an image viewed by an observer and the coordinates of a system realized by an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing an example in which an eye movement detection sensor and a head movement detection sensor are attached to goggles. FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of the magnetic sensor used in the head motion detection section shown in FIG. 5. FIG. 7 is a diagram showing the principle of a head coordinate system centered on the subject. FIG. 8 is a flowchart for explaining the specific operation of one embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram showing an example of a display screen. FIG. 10 is a diagram for explaining the principle of detecting eye movement using the scleral reflex method. In the figure, 5 is an eye movement detection unit, 6 is a head movement detection unit, 7 is a gaze point processing unit, 8 is an image processing unit,
9 is a superimposer, 61 is a source, 62 is a sensor, 63 is a detection circuit, 64 is a computer,
65 indicates a drive circuit.
Claims (1)
置であつて、 眼球の動きを検出する眼球運動検出手段、 頭部の動きを検出する頭部運動検出手段、 前記眼球運動検出手段によつて検出された眼球
の動きと前記頭部運動検出手段によつて検出され
た頭部の動きとに応じて、前記観察者の視線の動
きを演算し、注視点を定義することによつて視線
の動きから注視点を分離する注視点処理手段、 注視点と注視点との間を移動する視線の動きか
らなる視線情報を画像上に表示するための画像処
理手段、および 前記視線情報を前記観察者の見ているビデオ画
像上に重ね合わせるスーパーインポーズ手段を備
えた、眼球運動分析装置。[Scope of Claims] 1. An eye movement analysis device that analyzes eye movements of an observer, comprising: eye movement detection means for detecting eye movement; head movement detection means for detecting head movement; and said eye movement. calculating the movement of the observer's line of sight according to the movement of the eyeballs detected by the detection means and the movement of the head detected by the head movement detection means, and defining a gaze point; a gaze point processing means for separating a gaze point from a gaze movement by a gaze point, an image processing means for displaying gaze information on an image consisting of gaze movement moving between gaze points, and said gaze point. An eye movement analysis device comprising superimposing means for superimposing information onto a video image being viewed by said observer.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2156199A JPH0449943A (en) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | Eye ball motion analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2156199A JPH0449943A (en) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | Eye ball motion analyzer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0449943A JPH0449943A (en) | 1992-02-19 |
| JPH0446570B2 true JPH0446570B2 (en) | 1992-07-30 |
Family
ID=15622535
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2156199A Granted JPH0449943A (en) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | Eye ball motion analyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP6020576B2 (en) * | 2012-09-19 | 2016-11-02 | 株式会社ニコン | Gaze detection device calibration method, gaze information detection method, spectacle lens design method, spectacle lens selection method, and spectacle lens manufacturing method |
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-
1990
- 1990-06-14 JP JP2156199A patent/JPH0449943A/en active Granted
Also Published As
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