JP2008134793A - Electronic handwriting input device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、投影部から被投影体に投影された手書入力面を含む被写界像を複眼撮像部により撮像し、先端をペン先等に対応する指示点(ポインタ)とするペン等の指示手段による前記手書入力面に対する入力の確定を判別する電子的手書入力装置に関する。 This invention captures a scene image including a handwriting input surface projected from a projection unit onto a projection object by a compound eye imaging unit, and uses a tip or the like as a pointing point (pointer) corresponding to a pen tip or the like. The present invention relates to an electronic handwriting input device for determining input confirmation on the handwriting input surface by instruction means.
従来から、特許文献1に示すように、操作面画像を投影する画像投影手段と、画像投影手段の表示制御を行う表示制御手段と、投影された前記操作面画像上におけるユーザ操作位置を検知する操作位置検知手段と、検知したユーザ操作位置に対応するデータ処理を実行する検出データ処理手段を備え、前記表示制御手段が、前記操作位置検知手段により検知したユーザ操作位置に応じて、前記操作面画像の一部を変更する電子機器が提案されている。 Conventionally, as shown in Patent Document 1, an image projection unit that projects an operation surface image, a display control unit that performs display control of the image projection unit, and a user operation position on the projected operation surface image are detected. An operation position detection unit; and a detection data processing unit that executes data processing corresponding to the detected user operation position, and the display control unit determines the operation surface according to the user operation position detected by the operation position detection unit. An electronic device that changes a part of an image has been proposed.
この電子機器においては、操作位置検知手段として、レーザ光源を用い、扇状にスキャンしたレーザ光の反射光を受光センサで受光することで、ユーザ操作位置を検出するようにしている。 In this electronic apparatus, a user operation position is detected by using a laser light source as the operation position detection means and receiving reflected light of the laser beam scanned in a fan shape with a light receiving sensor.
また、特許文献2に示すように、ステージ上の撮像領域を撮像する撮像手段と、撮像された画像情報から前記撮像領域内において指示された指示位置を検出する画像処理手段とを有し、撮像領域内の任意位置を指示部材で直接指示することで、指示部分を入力する入力システムが開示されている。 Moreover, as shown in Patent Document 2, the imaging unit includes an imaging unit that captures an imaging region on the stage, and an image processing unit that detects an indicated position indicated in the imaging region from the captured image information. An input system for inputting an instruction portion by directly indicating an arbitrary position in an area with an instruction member is disclosed.
この入力システムにおいては、ステージ上に光を照射して、撮像領域の範囲を規定する発光部を有し、撮像領域の範囲を視認させる。また、撮像領域内に画像を投影表示することで、入力位置を判別する。さらに、ステージ上にメニュー画像を照射し、そのメニュー画像上の所望の表示位置を所定時間指示したときに入力を確定する。あるいは、ステージにマトリクス状に配置された発光部を有する専用のパレット機能を備え、確定用スイッチとする。あるいは、インキを用いたペンで撮像領域に書いた画像を撮像することで情報を入力している。 In this input system, the stage is irradiated with light to have a light emitting unit that defines the range of the imaging region, and the range of the imaging region is visually recognized. Further, the input position is determined by projecting and displaying an image in the imaging region. Further, the menu image is irradiated on the stage, and the input is determined when a desired display position on the menu image is designated for a predetermined time. Alternatively, a dedicated pallet function having light emitting units arranged in a matrix on the stage is provided, and a switch for determination is provided. Alternatively, information is input by capturing an image written in the imaging region with a pen using ink.
さらに、特許文献3に示すように、複数台のカメラから入力した画像からステレオ法により距離画像を生成し、距離画像と、操作者の体の予め定めた部位2箇所(始点、終点)とから、実空間上における始点、終点の3次元座標を算出し、操作者の前記部位2箇所により指し示される方向を算出し、その方向の延長線上と予め登録された物体の情報とから、交点を検出するインターフェース装置が開示されている。
Furthermore, as shown in
しかしながら、上記特許文献1に係る技術においては、操作位置検出手段としてレーザ光源を用いているため、レーザ光が目に入射する可能性があり好ましくない。また、この技術では、レーザ光を照射する面が電子機器の設置面に限定されているため、例えば投影面が湾曲している場合には位置を正確に検知することができないという欠点がある。 However, in the technique according to Patent Document 1, since a laser light source is used as the operation position detection unit, laser light may enter the eye, which is not preferable. In addition, this technology has a drawback that the position cannot be accurately detected when the projection surface is curved, for example, because the surface on which the laser beam is irradiated is limited to the installation surface of the electronic device.
また、上記特許文献2に係る技術においては、発光部がマトリクス状に配列されたパレット等の位置指示手段が、投射表示手段とは別に必要となりシステムが高価になるという欠点がある。 In addition, the technique according to Patent Document 2 has a disadvantage that a position indicating unit such as a pallet in which light emitting units are arranged in a matrix is required separately from the projection display unit, and the system is expensive.
さらに、上記特許文献3に係る技術においては、空間上における始点、終点を検知し、操作者が指し示す方向を検出するようにしているため、手元のわずかな検出誤差が投影面上では大きな誤差となり、操作が不安定で精度に欠けるという欠点がある。
Furthermore, in the technique according to
この発明は、上記の欠点を考慮してなされたものであり、手書入力面の制限が少なく、パレット等の位置指示手段を必要としないで、かつ先端を指示点とする指示手段による前記手書入力面に対する入力の確定を確実に判別することを可能とする電子的手書入力装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned drawbacks, has few restrictions on the handwriting input surface, does not require a position indicating means such as a pallet, and the hand by the indicating means having the tip as an indicating point. It is an object of the present invention to provide an electronic handwriting input device that can reliably determine the confirmation of an input to a document input surface.
この発明に係る電子的手書入力装置は、被投影体に手書入力面を投影する投影部と、先端を指示点とし手書入力を行うための指示手段と、投影された前記手書入力面を含む被写界像を撮像する複眼撮像部と、撮像された前記手書入力面の画素毎に前記複眼撮像部からの距離を求め投影された前記手書入力面の座標を求める距離算出部と、前記被写界像から前記指示手段の前記指示点を認識する指示手段認識部とを備える電子的手書入力装置であって、以下の特徴(1)〜(4)を有する。 An electronic handwriting input device according to the present invention includes a projection unit that projects a handwriting input surface onto a projection target, instruction means for performing handwriting input with a tip as an instruction point, and the projected handwriting input A compound eye imaging unit that captures a scene image including a surface, and a distance calculation that calculates a distance from the compound eye imaging unit for each pixel of the captured handwriting input surface to obtain a projected coordinate of the handwriting input surface And an instruction means recognition unit for recognizing the instruction point of the instruction means from the object scene image, and has the following features (1) to (4).
(1)前記複眼撮像部は、前記投影部と一体的に角度変更が自由に構成され、前記指示手段の前記指示点による前記手書入力面に対する入力の確定を、前記指示点の位置と前記手書入力面との間の距離に応じて確定する手書入力確定部を備えることを特徴とする。 (1) The compound-eye imaging unit is configured to freely change the angle integrally with the projection unit, and confirms the input to the handwriting input surface by the indication point of the indication unit and the position of the indication point and the A handwriting input confirming unit that confirms the distance according to the distance from the handwriting input surface is provided.
この特徴(1)を有する発明によれば、複眼撮像部と投影部とが一体的に角度変更が自由に構成されているので、手書入力面の投影面がテーブルあるいは机の他、壁等とすることが可能となって手書入力面の制限が少なくなり、また、指示手段の指示点による前記手書入力面に対する入力の確定を、手書入力確定部により、前記指示点の位置と前記手書入力面との間の距離に応じて確定するようにしているので、パレット等を必要としないで確実に入力の確定を判別することができる。 According to the invention having the feature (1), since the compound eye imaging unit and the projection unit are configured to freely change the angle integrally, the projection surface of the handwriting input surface is a table, a desk, a wall, etc. The handwriting input surface is less restricted, and the input to the handwriting input surface by the pointing means of the pointing means is confirmed by the handwriting input confirming unit with the position of the pointing point. Since it is determined according to the distance from the handwriting input surface, it is possible to reliably determine the input without requiring a pallet or the like.
(2)上記の特徴(1)を有する発明において、前記投影部は、さらに、前記手書入力面に応じて複数位置に第1マーカを投影する第1マーカ投影機能部を備え、前記距離算出部は、投影された複数の前記第1マーカまでの距離をそれぞれ算出し、算出結果に基づいて、前記手書入力面の3次元座標を算出することを特徴とする。 (2) In the invention having the above feature (1), the projection unit further includes a first marker projection function unit that projects a first marker at a plurality of positions according to the handwriting input surface, and the distance calculation. The unit calculates each of the projected distances to the plurality of first markers, and calculates three-dimensional coordinates of the handwriting input surface based on the calculation result.
この特徴(2)を有する発明によれば、手書入力面の位置座標をより精度よく検知することができる。 According to the invention having the feature (2), the position coordinates of the handwriting input surface can be detected with higher accuracy.
(3)上記の特徴(1)を有する発明において、前記投影部は、さらに、前記手書入力面中の複数位置に第2マーカを投影する第2マーカ投影機能部を備え、前記距離算出部は、投影された複数の前記第2マーカまでの距離をそれぞれ算出し、算出結果に基づいて、前記手書入力面を3次元曲面に近似させることで、前記手書入力面の3次元座標を算出することを特徴とする。 (3) In the invention having the above feature (1), the projection unit further includes a second marker projection function unit that projects a second marker at a plurality of positions in the handwriting input surface, and the distance calculation unit Calculates the distance to each of the plurality of projected second markers, and approximates the handwriting input surface to a three-dimensional curved surface based on the calculation result, thereby obtaining the three-dimensional coordinates of the handwriting input surface. It is characterized by calculating.
この特徴(3)を有する発明によれば、距離算出部は、手書入力面中に投影された複数の第2マーカまでの距離をそれぞれ算出し、算出結果に基づいて、前記手書入力面を3次元曲面に近似させることで、前記手書入力面の3次元座標を算出するようにしているので、湾曲している手書入力面の3次元座標を精度よく算出することができる。結果として手書入力面が湾曲していても電子的手書き入力を行うことができる。 According to the invention having the feature (3), the distance calculation unit calculates distances to the plurality of second markers projected on the handwriting input surface, and based on the calculation result, the handwriting input surface. Is approximated to a three-dimensional curved surface, so that the three-dimensional coordinates of the handwriting input surface are calculated. Therefore, the three-dimensional coordinates of the curved handwriting input surface can be calculated with high accuracy. As a result, electronic handwriting input can be performed even if the handwriting input surface is curved.
(4)上記特徴(1)を有する発明において、前記手書入力確定部は、前記手書入力面と前記指示点との間の距離を、手書入力を確定とする前記手書入力面に最も近い手書入力確定距離範囲と、前記手書入力確定距離範囲の最大距離から一定距離範囲の境界領域距離範囲を設け、前記指示点の位置が、一旦、前記手書入力確定距離範囲に入ったことを判別した後は、前記境界領域距離範囲の最大距離より遠い距離に外れたと判別したときのみ、手書入力の確定を解除することを特徴とする。 (4) In the invention having the above feature (1), the handwriting input confirmation unit sets the distance between the handwriting input surface and the indication point to the handwriting input surface for confirming handwriting input. The nearest handwriting input confirmed distance range and the boundary area distance range of a certain distance range from the maximum distance of the handwriting input confirmed distance range are provided, and the position of the indicated point once enters the handwriting input confirmed distance range. After the determination, the determination of the handwriting input is canceled only when it is determined that the distance is longer than the maximum distance of the boundary area distance range.
この特徴(4)を有する発明によれば、境界領域距離範囲を設けているので、入力確定のゆらぎの影響が低減され、意図しないノイズの混入(意図しない手書きの確定)が防止される。 According to the invention having the feature (4), since the boundary region distance range is provided, the influence of fluctuations in input confirmation is reduced, and unintended noise mixing (unintentional handwriting confirmation) is prevented.
(5)上記特徴(1)を有する発明において、前記投影部を複数備え、前記手書入力面での立体画像の表示を可能としたことを特徴とする。 (5) The invention having the feature (1) is characterized in that a plurality of the projection units are provided, and a stereoscopic image can be displayed on the handwriting input surface.
この特徴(5)を有する発明によれば、ユーザが偏光立体視メガネを使用することにより、立体映像等を見ながら手書入力面に手書き等の入力を行うことができる。 According to the invention having the feature (5), when the user uses polarized stereoscopic glasses, handwriting or the like can be input on the handwriting input surface while viewing a stereoscopic image or the like.
この発明によれば、複眼撮像部と投影部とを一体的かつ角度変更を自由に構成したので、投影される手書入力面の制限が少なくなる結果、手書入力装置の配置の制限が緩やかになり、かつ手書入力面と指示手段の指示点との間の距離に応じて手書入力を確定するようにしているので、パレット等の位置指示手段を必要としないで、手書入力面に対する入力の確定を確実に判別することができる。 According to the present invention, since the compound eye imaging unit and the projection unit are integrally configured to freely change the angle, the restriction on the handwriting input surface to be projected is reduced, so that the restriction on the arrangement of the handwriting input device is moderated. And the handwriting input is determined according to the distance between the handwriting input surface and the pointing point of the pointing means, so the position inputting means such as a pallet is not required. It is possible to reliably determine the confirmation of the input to.
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、この発明の一実施形態に係る電子的手書入力装置10のシステムブロック図を示している。
FIG. 1 is a system block diagram of an electronic
書画装置としての電子的手書入力装置10は、基本的には、プロジェクタ等の投影部(画像投影部)11と、第1カメラ21と第2カメラ22からなる複眼カメラ等の複眼撮像部14と、投影部11と複眼撮像部14とを駆動制御する画像処理部16とから構成される。
An electronic
画像処理部16は、投影する画像や文書などのデータ等を保存する格納手段である記録メディア40を装着・脱着することが可能(装着自由)に構成されている。なお、投影する画像や文書などのデータは、外部機器等から通信インタフェース42を通じて取り込むことも可能である。
The
さらに、画像処理部16は、CPU、ROM、RAM等を含み、ROMに記憶されたプログラムをCPUが実行することで、後述する各種機能実現部(手段)として機能する。
Further, the
図2は、電子的手書入力装置10の外観と使用状態を示す説明図である。図2に示すように、電子的手書入力装置10は、テーブル等の被投影体18上に配置されスタンドを兼ねる画像処理部16と、この画像処理部16に対して自在継手34aを介して支持ロッド32の一端部が係合され、支持ロッド32の他端部に自在継手34b(後述する図11も参照)を介して取り付けられた基部13に投影部11と複眼撮像部14が一体的に固定されている。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the appearance and use state of the electronic
したがって、投影部11と複眼撮像部14とは、基部13、自在継手34(34a、34b)、支持ロッド32を介し、画像処理部16に対して一体的に角度変更が自由に構成されている。
Therefore, the
投影部11は、被投影体18上に手書入力面36を投影する。投影された手書入力面36をカバーする大きさの紙等のシートを、被投影体18の投影面に配置してもよい。
The
手書入力面36には、先端を指示点(先端点、ポインタ)112とする指示手段110が対向する。なお、指示手段110は、被投影体18上に実際に文字や図形の書画を書き込むことが可能なペン、あるいは書き込めないペン状の物(模擬ペン)又は、人差し指等、手指に代替することもできる。
The
図1において、複眼撮像部14を構成する第1及び第2カメラ21、22は、それぞれ、レンズ系44、CCD等の撮像素子46、A/D変換部48、画像信号Sa、Sbを出力する信号処理部50と、レンズ系44と撮像素子46の露出と焦点の自動制御部(AE・AF制御部)51とを備えている。
In FIG. 1, the first and
ここで、第1及び第2カメラ21、22は、箱状の基部13上に、所定の間隔、方向で配置されており、複眼カメラとしての補正(キャリブレーション)が、予め、基準となるチャートなどを用いて実施されている。
Here, the first and
投影部11により被投影体18上に投影された手書入力面36を含む被写界像が複眼撮像部14により撮像され、対応する画像信号Sa、Sbが画像処理部16に供給される。
The object scene image including the
画像処理部16は、複眼撮像部14から取り込んだ被写界像に対応する画像信号Sa、Sbの各画像上の対応点を検出するブロックマッチング部53と、実際の対応点(手書入力面36上の対応点)等までの距離を求める距離算出部54と、撮像された前記被写界像から指示手段110の指示点112を認識する指示手段認識部62等を含む判別処理部60とを備える。
The
ブロックマッチング部52は、例えば、一方の画像信号Saの画像上に適当なサイズのブロック(ウインドウ)を設定し、他方の画像信号Saの画像において前記ブロックに対応する領域を求めるために、他方の画像に前記ブロックと同一サイズの領域を設定する。そして、両画像上の各ブロック内の画像を構成する対応する各画素(対応点)についての画素値を引き算して差を得、さらに差の絶対値を採る。次いで、各画素についての差の絶対値の前記ブロック内の和、いわゆる総和を求める。このように、ブロック内の各画素値の差の絶対値の総和を求める計算を他方の画像上のブロック位置を変えて順次行い、前記総和が最小になる他方の画像のブロックを、前記一方の画像のブロックに対応する領域であると決定する、いわゆるステレオマッチング処理を行う。
For example, the
距離算出部54は、撮像された手書入力面36中、対応する領域の各画素毎に、第1及び第2カメラ21、22の各撮像素子46からの距離(3次元座標)を、上述したステレオマッチング処理に対応する三角測量の原理による距離測定により求め、投影された手書入力面36を構成する手書入力面36を2次元面とみたときの各画素の座標を求めて距離データ格納部56に格納する。
The
判別処理部60は、画像信号Sa、Sbから指示手段110の指示点112などの特定のパターンを認識する上記した指示手段認識部62の他、指示手段110の指示点112による手書入力面36への手書入力の確定を指示点112の座標位置と手書入力面36との間の法線距離(後述する図9等に示す法線距離b)に応じて判別する手書入力確定部64とを備える。
The
判別処理部60からのデータ及び指令は、システム制御部66に供給される。システム制御部66は、判別処理部60と、複眼撮像部14と、画像処理部16と、投影部11とを含む電子的手書入力装置10を全体的に制御する。
Data and commands from the
このシステム制御部66には、判別処理部60の他、液晶表示装置等のモニタ68、画像処理部70、通信インタフェース(通信I/F)42、メディアインタフェース(メディアI/F)72、メモリバッファ74及び投影部11が接続される。
The
投影部11は、例えば、LEDドライバ80を通じて駆動される赤、青、緑の各アレイ状に配置されたLED81、82、83からなる光源85のLED81、82、83が、それぞれダイクロイックブリズム84の各面上に配置され、この合成光がレンズ86を通じ偏光ビームスプリッタ88により反射され、反射型液晶デバイスであるLCOS(Liquid Crystal on Silicon)90の画素電極上で偏光面に応じて選択的に反射された光が、偏光ビームスプリッタ88及び投影レンズ92を介して被投影体18に投影される。
The
なお、LCOS90の画素電極を駆動するLCOS駆動部94には、画像処理部70からの画像データ、及びシステム制御部66を通じてのパターン発生部96からの所定の画像データ(パターンデータ)が供給される。この場合、システム制御部66のROM(又はEEPROM)には、後述する第1マーカの画像データIm1及び第2マーカの画像データIm2が格納され、これら第1及び第2マーカの画像データIm1、Im2がパターン発生部96に設定される。パターン発生部96に、第1又は第2マーカの画像データIm1、Im2が設定されたとき、投影部11は、それぞれ第1マーカ投影機能部又は第2マーカ投影機能部として動作する。第1及び第2マーカの画像データIm1、Im2は、記録メディア40に記憶しておくこともできる。
The
そして、図2に示すように、投影部11から投影された映像(画像やパターン等)が、テーブル上、机上等の平面である被投影体18に投影され、投影された画像やパターン等を含む手書入力面36が複眼撮像部14により撮影される。
Then, as shown in FIG. 2, the video (image, pattern, etc.) projected from the
基本的には以上のように構成され、かつ動作する電子的手書入力装置10のより詳細な動作について、図3のフローチャートを参照しながら説明する。なお、このフローチャートに対応するプログラムは、基本的には、画像処理部16により実行される。
A more detailed operation of the electronic
電子的手書入力装置10に電源が投入されると、システム制御部66の制御下に、パターン発生部96を通じて、投影部11から手書入力面(画像投影面)36の輪郭以上の大きさとなっている図4に示す長方形状の台形歪補正用パターン100が照射される(長方形状の内側に光が照射されており、外側に光が照射されないことで長方形状と認識される)。
When power is supplied to the electronic
一般に、投影部11と被投影体18の投影面は正対していないことが多いため、被投影体18上には、投影部11から投影される長方形の画像が、被投影体18の面上では、台形等の四角形の画像として投影される。
In general, since the projection planes of the
次いで、ステップS2において、システム制御部66は、投影された四角形の画像を、複眼撮像部14を構成する第1カメラ21又は第2カメラ22のいずれか一方のカメラで撮影し、システム制御部66で、撮影した台形等の四角形を、長方形とするために、台形歪補正用パターン100を変形した画像データをパターン発生部96に供給するか、あるいは投影部11の光学系を駆動することで調整する。このようにして台形歪補正用パターン100が被投影体18上で長方形状に投影されるように調整した後、投影された長方形状の台形歪補正用パターン全体の輝度が均一となるよう、光源85又はLCOS90の各素電極を駆動制御して輝度を調整する。
Next, in step S <b> 2, the
ここで、被投影体18上に表示される表示画像のサイズは、投影部11の光学系、光源輝度が許容する範囲で拡大可能である。通常はA4版サイズを表示し、必要なら A3サイズ、横置き、マルチ画像表示なども可能である。いずれも、表示画像サイズと形状に応じて、上述した台形歪補正用パターン100や後述するマーカの照射位置を変更する。
Here, the size of the display image displayed on the
次いで、ステップS3において、台形歪の調整後(歪補正後)に、投影されて撮像された台形歪補正用パターン100の長方形形状に含まれる形状の歪が、所定の閾値を超えているかどうかを判別する。
Next, in step S3, whether or not the distortion of the shape included in the rectangular shape of the trapezoidal
閾値以内である場合には、被投影体18の投影面が平面であるとみなし、次のステップS4において、後述する手書入力面36の画素毎の座標を算出するために、後述する手書入力面36の大きさの投影面の輪郭の外側に、図5Aに示すように、8点以上の所定の形状(最小限、前記長方形の4隅の4点と、各辺の中点の合計8点)をもつ平面用マーカである第1マーカ102を投影し複眼撮像部14で撮影する。
If it is within the threshold value, the projection surface of the
次いで、ステップS5において、距離算出部54は、第1マーカ102を対応点としてブロックマッチングし、ブロックマッチング後に、第1マーカ102を三角測量して3次元座標を算出し、図5Aに示すように、長方形を長方形格子に分割し、後述する手書入力面36に対応する投影面の各画素の複眼撮像部14からの3次元座標を補間により算出し、距離データ格納部56に手書入力面36を平面的に見た場合の各画素の座標(2次元データ)を格納する。このようにして、複眼撮像部14と後述する手書入力面36との位置関係が確定する。
Next, in step S5, the
なお、第1マーカ102は、使用中に定期的に表示するか、後述する手書入力面36の外側に常時投影することで、電子的手書入力装置10と被投影体18との相対位置関係の変更に対応して投影位置が途中で変更された場合にも測定精度を保持することができる。
The
一方、ステップS3において、歪補正後の台形歪補正用パターン100の長方形形状の歪が、所定の閾値を超えていると判別された場合には、ステップS6において、図6に示すように、曲面用マーカである第2マーカ104を後述する手書入力面36に対応する投影面の中に投影する。第2マーカ104は、第1マーカ102により形成される長方形を区分けする格子点にマーカが配置されている。
On the other hand, if it is determined in step S3 that the rectangular distortion of the trapezoidal
次いで、ステップS7において、距離算出部54は、後述する手書入力面36に対応する投影面上の複数の全ての第1及び第2マーカ102、104までの距離をそれぞれ算出し、算出結果に基づいて、前記投影面を3次元曲面に近似させることで、後述する手書入力面36に対応する投影面の3次元座標を算出し、距離データ格納部56に後述する手書入力面36を平面的に見た場合の各画素の座標(2次元データ)として格納する。
Next, in step S7, the
次いで、ステップS8において、システム制御部66は、記録メディア40から手書入力面36に対応する文書や画像からなる複数の画像ファイルを読み出し、メモリバッファ74上に表示用データとして展開する。この表示用データに対応する画像ファイルの名称がモニタ68に表示されるとともに、投影部11を通じて手書入力面36として投影表示される。ここで、例えば、図示しないマウス等の外部機器を通じて所定の名称が選択されると、あるいは指示手段110の指示点112により後述するように選択されると、ステップS9において、この名称に対応する表示用データ(手書入力面36)がメモリバッファ74上に展開され、この表示用データ(手書入力面36)に対応する画像がモニタ68に表示されるとともに、画像処理部70及び投影部11を通じて前記投影面上に手書入力面36として表示される。
Next, in step S <b> 8, the
図7は、前記表示用データに対応して手書入力面36として表示された画像(投影画像)106の例を示している。投影画像106上には、ビルディング等のオブジェクト(画像)や罫線の他、メニューボタン108が表示される。また、図7中、「The office buildings are …」の文章や太く描いた波線状の自由曲線は、後述する手書入力によりなされるものである。
FIG. 7 shows an example of an image (projected image) 106 displayed as the
メニューボタン108には、「消去」、「保存」、「表示映像選択」、「キーボード表示」、「画像編集」等の各種モード(処理モード)のメニューが表示される。「画像編集」モードが選択されると、さらに、「拡大」モード、「縮小」モード、「シャープネス強調」モード等の画像編集の具体的な処理モードが表示される。
The
次いで、ステップS10において、手書入力面36を撮像した複眼撮像部14の画像が指示手段認識部62に入力され、指示手段認識部62において、ベン先や指先など特定の形状・画像パターンを有する指示手段110を識別する。指示手段認識部62は、いわゆるパターン認識部として機能する。
Next, in step S10, an image of the compound
ここで、指示手段110がペン先の場合には鋭角の頂点を、指先の場合は基本指先形状や爪の形状から判別し、先端を指示点(ポインタ)112とする。ここで、指示手段110を認識する際に、映像が投影されている投影面である手書入力面36を撮影していることを原因として指示点112の認識精度(識別精度)が低下する場合には、指示手段110が存在しない場合の手書入力面36の投影画像106を先に撮影して記憶しておき、指示手段110を合わせて撮影したときの入力画像の差分を検出するようにすれば、指示点112をより確実に検出することができる。
Here, when the pointing means 110 is a pen tip, an acute vertex is discriminated from the shape of the basic fingertip or the nail when the fingertip is used, and the tip is set as a pointing point (pointer) 112. Here, when recognizing the
このステップS10において、指示点112が認識されたとき、ステップS11において、指示点112の手書入力面30(を構成する画素)からの法線距離bを算出し、その法線距離bが、図8及び図9に示す手書入力確定距離範囲の最大距離x1以内かどうかが判別される。最大距離x1は、例えばx1=2[mm]に設定される。
When the designated
最大距離x1以内である場合(b<x1)、ステップS12において、「消去」又は「保存」モード以外の処理モード(ここでは、上述した「表示映像選択」、「キーボード表示」、「画像編集」等処理モード)のメニューボタン108上に指示点112が存在するかどうかが判別される。
If it is within the maximum distance x1 (b <x1), in step S12, a processing mode other than the “erase” or “save” mode (here, “display video selection”, “keyboard display”, “image editing” described above). It is determined whether or not the
ステップS12の判別が否定的である場合には、ステップS13において、当該メニューでの処理モードが実行され、あるいは処理モードが変更される。例えば、「画像編集」モードの「拡大」モードが選択されているとき、図10に示すように、画像を指している指示点112を斜め方向に移動することで画像が拡大画像にされる。
If the determination in step S12 is negative, the processing mode in the menu is executed or the processing mode is changed in step S13. For example, when the “enlargement” mode of the “image editing” mode is selected, as shown in FIG. 10, the image is made an enlarged image by moving the
その一方、ステップS12の判別が否定的である場合には、ステップS14において、「消去」モードのメニューボタン108上に指示点112が存在するかどうかが判別される。
On the other hand, if the determination in step S12 is negative, it is determined in step S14 whether or not the
ステップS14の判別が肯定的である場合には、ステップS15において、「消去」モードの入力が確定されて、指示点112に対応する画素上の表示ドットが消去される。
If the determination in step S14 is affirmative, in step S15, the input of the “erase” mode is confirmed, and the display dot on the pixel corresponding to the designated
その一方、ステップS14の判別が否定的である場合には、ステップS16において、指示点112による筆記の入力が確定されて、指示点112に対応する画素上に表示ドットが追記され(書画され)メモリバッファ74に格納される。
On the other hand, if the determination in step S14 is negative, in step S16, the input of writing by the designated
次いで、ステップS17において、「保存」モードのメニューボタン108上に指示点112が存在するかどうかが判別される。
Next, in step S17, it is determined whether or not the
ステップS17の判別が肯定的である場合には、ステップS18において、表示ドットの状態を元の表示用データ(画像データ)のファイルに反映させ、メモリバッファ74上に展開されている表示用データのファイルを更新する。この場合、記録メディア40に格納されている表示用データも、合わせて更新(変更)するようにすることもできる。
If the determination in step S17 is affirmative, the display dot state is reflected in the original display data (image data) file in step S18, and the display data developed on the
ステップS18の更新処理の後、又はステップS17の判別が否定的であるとき、ステップS19において、指示点112の法線距離bが、図8、図9に示す境界領域距離範囲の最大距離x2以内かどうかが判別される。最大距離x2は、例えばx2=4[mm]とされる。
After the update process in step S18 or when the determination in step S17 is negative, in step S19, the normal distance b of the
法線距離bが最大距離x2以内である場合(b<x2)、ステップS14以降の表示ドットの確定処理(更新処理)、すなわち書画処理の実行が継続される。その一方、最大距離x2を超える場合には(b≧x2)、ユーザの意思により指示手段38の指示点112が手書入力面36から離れたものと判別して、入力を解除して、ステップS10の指示手段識別処理にもどる。
When the normal distance b is within the maximum distance x2 (b <x2), the display dot determination process (update process) after step S14, that is, the document process is continued. On the other hand, if the maximum distance x2 is exceeded (b ≧ x2), it is determined that the
実際上、ステップS16にて確定された手書入力面36の表示ドットは、あらかじめ設定された色(赤など)に変更される。
In practice, the display dot on the
手書入力確定距離範囲の最大距離x1の近傍で指示点112の距離が細かく変動すると表示ドットにノイズが乗るため、境界領域距離範囲の最大距離x2が設けられ、最大距離x1と最大距離x2の間は境界領域距離範囲としてヒステリシス特性を持たせ、入力確定後は、指示点112が境界領域距離範囲の最大距離距離範囲x2より距離が離れない場合は入力を継続する。
When the distance of the designated
上述したように、入力確定した箇所は表示データが変更されるため、手書入力面36において、投影画像106に手書き画像が反映された投影画像106に更新される。更新された画像(変更された画像)を保存するときは、「保存」モードのメニューボタン108に指示点112を持っていくことで、元の文書の画像ファイルに変更が反映されたものがメモリバッファ74及び記録メディア40に保存される。
As described above, since the display data is changed at the place where the input is confirmed, the handwritten image is updated to the projected
なお、「キーボード表示」を選択したとき、手書入力面36内に映像としてキーボードが表示され、キーを指示点112で入力確定することにより、いわゆるキーボード入力も可能である。ただし、キーボード入力の場合には、上記したヒステリシス特性を持たせると連続してキーが押されたと判別されることが多くなるため、この判別は行わず、非入力状態(b≧x2)から入力確定のx1への変化のみを検出する。
When “keyboard display” is selected, the keyboard is displayed as an image in the
上述した図2では、被投影体18としてテーブル上に手書入力面36を投影した例を示しているが、図11、図12に示すように、壁やホワイトボード等の被投影体18aに手書入力面36を投影して電子的手書入力装置10を利用に供することができる。この図11、図12例では、指示手段110として手指を描いている。指示点(ポインタ)112を指先形状や爪の形状から判別することができる。
In FIG. 2 described above, an example in which the
以上説明したように、上述した実施形態に係る電子的手書入力装置10によれば、被投影体18に手書入力面36を投影する投影部11と、先端を指示点112とし手書入力を行うための指示手段110と、投影された手書入力面36を含む被写界像を撮像する複眼撮像部14と、撮像された手書入力面36の画素毎に複眼撮像部14からの距離を求め投影された前記手書入力面の座標を求める距離算出部54と、前記被写界像から指示手段110の指示点112を認識する指示手段認識部62とを備える。
As described above, according to the electronic
この場合、複眼撮像部14は、投影部11と一体的に構成されかつ自在継手34(34a、34b)により角度変更が自由に構成されている。そして、指示手段110の指示点112による手書入力面36に対する入力の確定を、指示点112の位置と手書入力面36との間の距離bに応じて確定する手書入力確定部64を備える。
In this case, the compound
このように、複眼撮像部14と投影部11とが一体的に角度変更が自由に構成されているので、手書入力面36が投影される被投影体18の投影面がテーブルあるいは机の他、壁等とすることが可能となって手書入力面36の制限が少なくなる。また、指示手段110の指示点112による手書入力面36に対する入力の確定を、手書入力確定部64により、指示点112の位置と手書入力面36との間の距離bに応じて確定するようにしているので、パレット等を必要としないでも確実に入力の確定を判別することができる。
Thus, since the compound
ここで、投影部11は、手書入力面36に応じて複数位置に第1マーカ102を投影する第1マーカの投影機能部を備え、距離算出部54は、投影された複数の第1マーカ102までの距離をそれぞれ算出し、算出結果に基づいて、手書入力面36の3次元座標を算出し、手書入力面36の各画素の座標を距離データ格納部56に格納するようにしているので、手書入力面36の位置座標をより精度よく検知することができる。
Here, the
なお、投影部11は、さらに、手書入力面36中の複数位置に第2マーカ104を投影する第2マーカ投影機能部を備え、距離算出部54は、投影された複数の第2マーカ104までの距離をそれぞれ算出し、算出結果に基づいて、手書入力面36を3次元曲面に近似させることで、手書入力面36の3次元座標を算出し、手書入力面36の各画素の座標を距離データ格納部56に格納するようにしているので、湾曲している手書入力面36の3次元座標を精度よく算出することができる。
The
ここで、手書入力確定部64は、手書入力面36と指示点112の位置との間の距離を、手書入力面36に最も近い手書入力確定距離範囲と、手書入力確定距離範囲の最大距離x1から一定距離範囲(x2−x1)の境界領域距離範囲を設け、指示点112の位置が、一旦、手書入力確定距離範囲に入ったことを判別した後は、境界領域距離範囲の最大距離x2より遠い距離に外れたと判別したときのみ入力の確定を解除する。このように、境界領域距離範囲を設けることで、入力の確定のゆらぎの影響が低減され、意図しないノイズの混入が防止される。
Here, the handwriting
図13は、この発明の他の実施形態に係る電子的手書入力装置210のシステムブロック図を示している。
FIG. 13 is a system block diagram of an electronic
図14は、図13例の電子的手書入力装置210の使用状態を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a usage state of the electronic
なお、図13、図14に示す電子的手書入力装置210において、図1、図2に示す電子的手書入力装置10と同一の構成要素又は対応する構成要素には同一の符号を付け、その詳細な説明は省略する。
In addition, in the electronic
電子的手書入力装置210は、手書入力面36の文書等の二次元映像の画像(投影画像)106とともに、立体映像の画像(立体画像、投影画像)206を表示可能である。
The electronic
この場合、それぞれがいわゆるプロジェクタである2つの投影部11、12が準備される。投影部11、12の前面には、立体視を行うための右回転の円偏光フィルタ211と、左回転の円偏光フィルタ212とがそれぞれ一体的に取り付けられている。
In this case, two
この電子的手書入力装置210は、自在継手34(34a、34b)及び基部13を介して機械的に取り付けられている投影部11、12と、この投影部11、12に対して基部13を介して一体的に取り付けられている(固着されている)第1カメラ21と第2カメラ22からなる複眼撮像部14とを備える。したがって、投影部11、12と複眼撮像部14とは、自在継手34(34a、34b)を介して一体的に角度変更が自由に構成されている。
The electronic
電子的手書入力装置210において、投影部11、12より偏光方向の異なる2つの映像が同時に投影される。これを、左右で異なる偏光方向をもつ偏光フィルタを装着したメガネを通してユーザが見ることにより、視差画像の立体画像206を見ることができる。
In the electronic
文書等の画像106については、投影部11、12ともに同じ映像を出力することで、通常の映像として表示され、特定の画像は左右の視差を含んだ映像として投影することにより、1つの投影面で通常に投影された画像(平面画像)106と立体画像206を同時に表示することができる。
The
この図13、図14例では、例えば、指示手段110の指示点112がこの立体画像206のうち、手書入力面36から所定の距離として、例えば被写体である立体画像206の中心部近くにあると検知されたとき、あらかじめ選択したメニューにより、指示点112の動きに応じて画像処理部70に信号を送り、立体画像206を平行移動させたり回転させたりすることができる。
In the example of FIGS. 13 and 14, for example, the
電子的手書入力装置210の動作は、図3に示したフローチャートにおいて、手書入力確定距離範囲の最大距離x1と、境界領域距離範囲の最大距離x2とを以下に説明するように設定する以外は、同様である。
The operation of the electronic
つまり、投影部11、12から投影される左右それぞれの画像で類似パターンをもつ部分の水平方向の距離を積算することで、手書入力確定部64(図1)により視差量αを算出する。k1、k2(k1<k2)を予め定められた固定値(定数)とし、一般的に、視差量αが大きい場合は、ユーザに近づいた立体画像206が表示されるため、手書入力確定距離範囲の最大距離x1はx1=α×k1と設定し、境界領域距離範囲の最大距離x2はx2=α×k2と設定する。
That is, the handwriting input confirmation unit 64 (FIG. 1) calculates the parallax amount α by integrating the horizontal distances of the portions having similar patterns in the left and right images projected from the
図13、図14に示した他の実施形態によれば、異なる回転の円偏光フィルタ211、212を有する投影部11、12を備えて、手書入力面36での立体画像206の表示を可能としている。この場合、ユーザが偏光立体視メガネを使用することにより、立体画像206等を見ながら手書入力面36に手書き等の入力を行うことができる。
According to another embodiment shown in FIGS. 13 and 14, the
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the contents described in this specification.
10、210…電子的手書入力装置 11、12…投影部
14…複眼撮像部 18…被投影体
21…第1カメラ 22…第2カメラ
34、34a、34b…自在継手 36…手書入力面
54…距離算出部 62…指示手段認識部
64…手書入力確定部 102…第1マーカ
104…第2マーカ 106…投影画像
110…指示手段 112…指示点
206…立体画像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,210 ... Electronic
Claims (5)
前記複眼撮像部は、前記投影部と一体的に角度変更が自由に構成され、
前記指示手段の前記指示点による前記手書入力面に対する入力の確定を、前記指示点の位置と前記手書入力面との間の距離に応じて確定する手書入力確定部
を備えることを特徴とする電子的手書入力装置。 A projection unit that projects a handwriting input surface onto a projection object, instruction means for performing handwriting input with the tip as an instruction point, and compound-eye imaging that captures an object scene image including the projected handwriting input surface A distance calculating unit that obtains a distance from the compound-eye imaging unit for each pixel of the imaged handwriting input surface that has been imaged, obtains a coordinate of the projected handwriting input surface, and the instruction means from the object scene image An electronic handwriting input device comprising an instruction means recognition unit for recognizing the indication point of
The compound eye imaging unit is configured to freely change the angle integrally with the projection unit,
A handwriting input confirming unit for confirming input to the handwriting input surface by the pointing point of the pointing means according to a distance between the position of the pointing point and the handwriting input surface. Electronic handwriting input device.
前記投影部は、さらに、前記手書入力面に応じて複数位置に第1マーカを投影する第1マーカ投影機能部を備え、
前記距離算出部は、投影された複数の前記第1マーカまでの距離をそれぞれ算出し、算出結果に基づいて、前記手書入力面の3次元座標を算出する
ことを特徴とする電子的手書入力装置。 The electronic handwritten input device according to claim 1,
The projection unit further includes a first marker projection function unit that projects a first marker at a plurality of positions according to the handwriting input surface,
The distance calculating unit calculates distances to the plurality of projected first markers, and calculates three-dimensional coordinates of the handwriting input surface based on a calculation result. Input device.
前記投影部は、さらに、前記手書入力面中の複数位置に第2マーカを投影する第2マーカ投影機能部を備え、
前記距離算出部は、投影された複数の前記第2マーカまでの距離をそれぞれ算出し、算出結果に基づいて、前記手書入力面を3次元曲面に近似させることで、前記手書入力面の3次元座標を算出する
ことを特徴とする電子的手書入力装置。 The electronic handwritten input device according to claim 1,
The projection unit further includes a second marker projection function unit that projects a second marker at a plurality of positions in the handwriting input surface,
The distance calculation unit calculates the distances to the plurality of projected second markers, and approximates the handwriting input surface to a three-dimensional curved surface based on the calculation result, whereby the handwriting input surface An electronic handwriting input device that calculates three-dimensional coordinates.
前記手書入力確定部は、前記手書入力面と前記指示点との間の距離を、手書入力を確定とする前記手書入力面に最も近い手書入力確定距離範囲と、前記手書入力確定距離範囲の最大距離から一定距離範囲の境界領域距離範囲を設け、前記指示点の位置が、一旦、前記手書入力確定距離範囲に入ったことを判別した後は、前記境界領域距離範囲の最大距離より遠い距離に外れたと判別したときのみ、手書入力の確定を解除する
ことを特徴とする電子的手書入力装置。 The electronic handwritten input device according to claim 1,
The handwriting input confirmation unit is configured to determine a distance between the handwriting input surface and the instruction point, a handwriting input confirmation distance range closest to the handwriting input surface to determine handwriting input, and the handwriting After providing a boundary area distance range of a certain distance range from the maximum distance of the input fixed distance range, and after determining that the position of the indicated point has entered the handwriting input fixed distance range, the boundary area distance range An electronic handwriting input device that cancels the confirmation of handwriting input only when it is determined that the distance is farther than the maximum distance.
前記投影部を複数備え、前記手書入力面での立体画像の表示を可能とした
ことを特徴とする電子的手書入力装置。 The electronic handwritten input device according to claim 1,
An electronic handwriting input device comprising a plurality of the projecting units and capable of displaying a stereoscopic image on the handwriting input surface.
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