視線制御式レーザスキャナになる福祉ロボット用インターフェース

福利机器人的界面成为视线控制的激光扫描仪

基本信息

批准号：
09780794
负责人：
鈴木真
金额：
$ 0.32万
依托单位：
Tokyo Denki University (1998)The University of Tokyo (1997)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、高齢者・障害者の日常生活を支援する福祉ロボット用のインタフェースの実現を目的としている.直感的に使用できるよう注視入力を基にし、視線方向に合わせて注視点位置にレーザスポットを照射することで、実空間内でのマウスカーソルとしてユーザへの操作フィードバックとロボットへの指示入力を兼ねる.本年度は、これまでに構築した評価用システムを用い、視線検出のためのソフトウェア開発を行った.現在主流の視線検出方法として、赤外線光源による角膜反射像を抽出する方式がある.これはCCDカメラからの画像処理によって精度の高い検出が可能であるが、原理的に眼球正面に光源とカメラを必要とするため、視野を遮りやすく、また眼鏡やコンタクトレンズの反射に弱いという欠点がある.そこで本研究では、自然光で得られた眼球画像から視線方向を求める方法について研究した.用いた超小型CCDカメラを、眼球上方から撮影するようにゴーグルに取り付けた.これによって、室内照明による目の縁の陰影や、眼鏡での反射の影響を受けずに眼球画像を撮影できる.また、同一ユーザについては、いったんゴーグルを外して再度かけ直しても、画面中のほぼ同じ位置に眼球が撮影されるため、再調整が不要とできた.視線方向の検出は、強膜(黒目)部分を抽出することによって行う.正面注視時の強膜部分に外接するように処理ウィンドウを設ける.二値化については、強腹部分と皮膚部分それぞれに設けた小ウィンドウ内の画素平均値から自動的に算出した.得られた強膜部分の重心位置をもって視線方向を検出した.レーザスキャナによって被検者正面から4mの壁に、レーザスポットで5×3のマトリクスを提示し、視線方向検出能を評価し、十分な分解能を有することを検証した.

本研究的目的是实现一个支持老年人和残疾人日常生活的福利机器人界面。基于注视输入，根据视线将激光点放置在注视点处，以供直观使用。它在现实空间中照亮鼠标光标，既可以作为用户的操作反馈，也可以作为机器人的指令输入。目前主流的视线检测方法是利用红外光源提取角膜反射图像。这种方法可以通过CCD相机的图像处理进行高精度检测，但原则上由于它需要光源和前置摄像头它的缺点是容易遮挡视野，并且容易受到眼镜和隐形眼镜的反射。在本研究中，我们将讨论一种根据自然光下获得的眼球图像确定视线方向的方法。研究使用的超小型CCD相机安装在护目镜上，以便从眼球上方拍摄图像。这使得拍摄眼球图像时不会受到室内照明或眼镜反射造成的眼睛边缘阴影的影响。此外，对于同一用户，即使摘下护目镜并重新戴上，他的眼球也会在屏幕上几乎相同的位置拍摄，因此不需要通过提取黑眼圈部分来重新调整线条。 B.提供处理窗口，以便在正面凝视期间限制巩膜，根据为巩膜区域和皮肤区域提供的小窗口内的平均像素值自动计算受影响的巩膜区域的权重。利用心脏位置检测视线方向。使用激光扫描仪在距受试者前方4m的墙壁上呈现一个带有激光光斑的5 x 3矩阵，并评估检测视线方向的能力并证实它有足够的分辨率。