単眼動画像を用いた視線方向の推定
谷内田研究室　　大重　卓也

1.はじめに

　人間同士のコミュニケーションにおいて相手がどのあたりを見ているのかというこ とが、言葉以外の情報として利用されているように、マンマシンインタフェースにお いても視線方向を利用することができれば、より使いやすい自然なインタフェースを 構築することが可能であろう。現在視線方向を検出する方法では頭部に計測機器を装 着したり、目に近赤外光などの特別な光源を照射する必要がある。本研究のような視 線推定方法は、一般的なビデオカメラで撮影した動画像を用いることにより、特殊な 装置が必要でなくなるため、高齢者や身体障害者の周囲とのコミュニケーションや、 人間の体調や心理的な特性などの観測、バーチャルリアリティーへの応用，読書、読 譜など視線と興味の関係の研究など様々な応用が考えられる。

2. 全体概要と前提条件

　本研究ではまず、色彩画像から顔の発見、追跡をおこなう。次に発見された顔にお いて顔器官の位置関係から顔の向きの推定を行う。さらに、目領域中の瞳の位置を検 出する。顔の向きと瞳の位置情報を統合することによって、視線方向を推定する。 なお本研究では、以下のことを前提条件とする。

3. 視線方向の推定

　顔の発見と追跡については、当研究室ですでに提案されている手法を用いる。YUV 色空間において肌色はUV平面にまとまりのある分布を示す。そこで、UV平面上に肌色 モデルをつくり、肌色領域を抽出する。次に、面積、縦横比を定めた顔形状モデルに 当てはめ、顔領域を発見する。さらに、カメラを制御して顔の追跡を行う。
　水平方向に回転する顔の向きを求めるには、普遍的で、かつ画像処理的にも検出や すい２つの特徴点が必要である。また向きの検出精度を上げるために、特徴点間の距 離ができるだけ大きいものがよい。そこで、発見された顔の中から特徴点として両目 の位置を求め、顔の向きを推定する。
　視線方向を推定するためには瞳の動きを追跡しなければならない。そのために、目 領域内で瞳領域を発見し、目領域内での瞳中心の相対位置を求める。
　次に、視線方向と瞳の動きの関係を求めるため、常に正面の１点を注視しながら顔 を回転させる実験をおこなった。その結果、顔の向きと瞳の位置の関係は線形近似で きることがわかった。つまり、正面を注視したときの瞳の位置と観測された瞳の位置 のずれから視線方向が推定される。

4. まとめ

　本研究では、単眼画像から得られる情報のうち、顔の向き、及び目領域の中におけ る瞳の位置を用いて、人物の視線方向を推定する方法を提案した。さらに一連のシス テムとして実装した。今後の課題として定量的な精度評価とより安定した瞳領域の抽 出を行いたい。