3차원적 시선 추적을 위한 양 눈의 동공간 거리와 동공 크기 사이의 상관성 분석

Analysis of Correlation between Inter-Pupillary Distance and Pupil Size for 3-Dimensional Eye Tracking

최근 디스플레이 기술이 빠른 속도로 발전되고 많은 3차원 콘텐츠들이 등장했다. 이에 따라 키보드 마우스 같은 입력장치 없이 사람의 제스처, 감각 등을 이용해 디지털 기기나 콘텐츠를 지어하는 NUI(Natural User Interface)에 대한 관심이 증가하고 있다. NUI에 포함되어 있는 여러 방식들 중 시선 추적 기술인 깊이 방향에 대한 시선 위치를 측정하는 연구들이 소개되고 있다. 깊이 방향의 시선 위치가 변경되면 IPD(Inter-Pupillary Distance)가 변경된다는 연구 결과가 있다. 또한 IPD변경과 동시에 동공의 크기도 미세하게 변경된다는 연구도 보고된바 있다. 본 연구에서는 3차원 가상현실 콘텐츠를 시청하는 상황에서 IPD와 동공의 크기를 측정하고, 이 둘 사이의 상관성을 분석한다. 이를 통해 동공의 크기 변화가 깊이 방향의 시선 위치를 반영 하는지를 실험적으로 규명한다. 분석을 위해 피험자는 HMD(Head Mounted Display)를 착용하고 3차원 가상 현실 콘텐츠를 시청하는 상황에서 적외선 카메라 모듈을 이용해 동공 영상을 촬영했다. 촬영된 동공 영상에 영상 처리 알고리즘을 적용해 동공 영역과 동공의 중심점을 추출하고 동공의 크기와 IPD를 측정했다. 실험결과, 깊이 방향 시선 초점에 대한 IPD와 동공 크기는 높은 상관성을 보여주는 것을 확인하였다.

Recently, display technology has been developed rapidly and many 3D contents have appeared. Accordingly, there is an increasing interest in NUI(Natural User Interface) that control digital devices and contents using gestures, senses, and the like without an input device such as a keyboard or a mouse. Among the various methods included in the NUI, there are studies to measure the eye position to the depth direction, which is the eye tracking technique. Studies have reported that the IPD(Inter-Pupillary Distance) changes when the depth fixation of gaze position changes. In addition, research has been reported that the size of the pupil changes finely at the same time as the IPD changes. In this study, we measure IPD and pupil size in the situation of watching 3D virtual reality contents, and analyze the correlation between them. It is experimentally determined whether the pupil size change reflects the depth fixation of gaze position. For the analysis, the subjects photographed the pupil by using the infrared module in the situation of wearing the HMD and watching 3D virtual reality contents. Image processing algorithm were applied to the captured pupil images to extract the pupil area and pupil center point, and the pupil size and IPD were measured through these. Experimental results show that IPD and pupil size for the depth fixation of gaze position are highly correlated.