Masato Sasaki


e-mail : masato-s[at]takemura-lab.org

研究テーマ
可視光画像を用いたCross-Ratio Method

偏光画像を用いたEye tracking

研究概要
画像を用いた注視点推定手法は回帰式ベースとモデルベースの2つに大別されるが,それらとは異なる手法としてCross-Ratioベースの手法が提案され,カメラとディスプレイの位置関係を定義するハードウェアキャリブレーションが不要であることから注目を集めている.しかしながら,これらの注視点推定手法の多くは精度の面から近赤外光源と近赤外カメラを用いるのが一般的であり,長時間の近赤外光源の眼への照射は使用者に疲労感をもたらす可能性があるなど,長期の使用には適していない.そこで本研究では可視画像から角膜表面に映るディスプレイ領域を検出し,Cross-Ratio Methodに適用することで,可視画像による高精度の注視点推定を行う.

業績

論文誌

  1. 佐々木政人,長松隆,竹村憲太郎:”偏光カメラシステムを用いた可視光Cross-Ratio Methodによる注視点推定”,画像電子学会誌,Vol. 50,No.1,2021.

国際会議

  1. Koki Koshikawa, Masato Sasaki, Takamasa Utsu, and Kentaro Takemura, “Polarized Near-Infrared Light Emission for Eye Gaze Estimation,” in Proceedings of the 12th ACM Symposium on Eye Tracking Research & Applications (ETRA2020) Short papers, No. 2, 2020.6.
  2. Masato Sasaki, Takashi Nagamatsu, and Kentaro Takemura, “Cross-Ratio Based Gaze Estimation for Multiple Displays using a Polarization Camera,” The Adjunct Publication of the 32nd Annual Symposium on User Interface Software and Technology (UIST2019), pp. 1-3, 2019.10. 
  3. Masato Sasaki, Takashi Nagamatsu, and Kentaro Takemura, “Screen corner detection using polarization camera for cross-ratio based gaze estimation,” in Proceedings of the 11th ACM Symposium on Eye Tracking Research & Applications (ETRA2019), No. 24, 2019.6.
  4. Masato Sasaki, Takashi Nagamatsu, and Kentaro Takemura, “Cross-Ratio Based Gaze Estimation using Polarization Camera System,” Proceedings of the 2018 ACM International Conference on Interactive Surfaces and Spaces (ISS2018), pp. 333-338, 2018.11.

国内会議

  1. 佐々木政人,長松隆,竹村憲太郎:“角膜表面に反射したディスプレイ像の偏光情報を用いたモデルベースの注視点推定”,第21回 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会,2B2-05,2020年12月17日,(オンライン開催)
  2. 佐々木政人,長松隆,竹村憲太郎:偏光Cross-Ratio Methodによる複数画面に対する注視点推定,第20回 日本ロボット学会学術講演会,2D1-01,2020年10月10日,(オンライン開催)
  3. 佐々木政人,長松隆,竹村憲太郎:“偏光カメラを用いた Cross-Ratio Method による注視点推定“,第20回 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会,1C1-06,2019年12月12日,(香川県・高松市)
  4. 佐々木政人,長松隆,竹村憲太郎:”偏光カメラシステムによるディスプレイ反射領域検出を用いた可視光 Cross-Ratio Method”,ロボティクスメカトロニクス講演会2019,2P1-J03,2019年6月7日,(広島県・広島市)
  5. 佐々木政人,竹村憲太郎:”ディスプレイ反射像を用いた可視光Cross-Ratio Methodによる注視点推定”,ロボティクスメカトロニクス講演会2018,2P1-A06,2018年6月5日,(福岡県・北九州市)

所属学会

  1. 日本機械学会(学生員)

受賞等

  1. 令和2年12月25日 第21回公益社団法人 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 SI2020優秀講演賞 越川洸希,佐々木政人,宇都貴将,竹村憲太郎
  2. 令和2年12月25日 第21回公益社団法人 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 SI2020優秀講演賞 佐々木政人,長松隆,竹村憲太郎
  3. 令和元年12月27日 第20回 公益社団法人 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会 SI2019優秀講演賞 佐々木政人,長松隆,竹村憲太郎
  4. 平成31年3月25日 東海大学情報理工学部 卒業生総代


Gaze Estimation using Polarization Information 

  • Cross-Ratio Based Gaze Estimation using Polarization Camera System

In eye-tracking, near-infrared light is often emitted, and at least four LEDs are located at the corners of displays for detecting the screen plane in the cross-ratio based method. However, long-time radiation of near-infrared light can make a user fatigued. Therefore, in this study, we attempted to extract the screen area correctly without near-infrared radiation emission. A polarizing filter is included in the display, and thus, visibility of the screen can be controlled by the light’s polarization direction of the external polarized light filter. We propose gaze estimation based on the cross-ratio method using a developed polarization camera system, which can capture two polarized images of different angles simultaneously. Further, we confirmed that the point-of-gaze could be estimated using the screen reflection detected by computing the differences between two images without near-infrared emission.

  • Screen corner detection using polarization camera for cross-ratio based gaze estimation


Eye tracking, which measures line of sight, is expected to advance as an intuitive and rapid input method for user interfaces, and a cross-ratio based method that calculates the point-of-gaze using homography matrices has attracted attention because it does not require hardware calibration to determine the geometric relationship between an eye camera and a screen. However, this method requires near-infrared (NIR) light-emitting diodes (LEDs) attached to the display in order to detect screen corners. Consequently, LEDs must be installed around the display to estimate the point-of-gaze. Without these requirements, cross-ratio based gaze estimation can be distributed smoothly. Therefore, we propose the use of a polarization camera for detecting the screen area reflected on a corneal surface. The reflection area of display light is easily detected by the polarized image because the light radiated from the display is polarized linearly by the internal polarization filter. With the proposed method, the screen corners can be determined without using NIR LEDs, and the point-of-gaze can be estimated using the detected corners on the corneal surface. We investigated the accuracy of the estimated point-of-gaze based on a cross-ratio method under various illumination and display conditions. Cross-ratio based gaze estimation is expected to be utilized widely in commercial products because the proposed method does not require infrared light sources at display corners.