CN108234973B - 投影控制装置、投影控制方法以及计算机可读记录介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投影控制装置、投影控制方法以及记录介质。该投影控制装置能够高速地决定向投影面投影的投影装置的投影像素与对投影面进行拍摄的拍摄装置的拍摄像素之间的对应关系。投影控制装置(400)包括投影控制部(411)、图像取得部(412)以及对应决定部(414)。投影控制部(411)利用投影装置使分别包括RGB的波长范围的光的区域的3个单色图案合成而成的合成图案向投影面投影。图像取得部(412)取得由拍摄装置拍摄而得的、投影到投影面的合成图案的拍摄图像。对应决定部(414)基于拍摄图像上的合成图案决定投影装置的投影像素与所述拍摄装置的拍摄像素之间的对应关系。

Description

投影控制装置、投影控制方法以及计算机可读记录介质

技术领域

本发明涉及投影控制装置、投影控制方法以及记录介质。

背景技术

以往存在如下技术：在投影仪等投影装置中，决定投影装置的投影像素与对投影面进行拍摄的拍摄装置的拍摄像素之间的对应关系，并基于该对应关系对投影图像进行校正来进行投影，使得即使投影面是曲面，也被恰当地投影(参照例如日本特开2015-173431号公报)。

作为日本特开2015-173431号公报所公开那样的决定对应关系的技术的一个例子，对由明部和暗部构成的格雷码的图案进行投影并进行拍摄，基于其拍摄图像上的图案利用二分搜索法决定拍摄像素与投影像素之间的对应关系。在该情况下，若将横的像素数设为X、将纵的像素数设为Y，则需要log2X+log2Y次投影和拍摄，存在像素数变得越多，拍摄和投影越花费时间的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述那样的状况而做成的，目的在于提供一种能够高速地决定向投影面投影的投影装置的投影像素与对投影面进行拍摄的拍摄装置的拍摄像素之间的对应关系的投影控制装置等。

本发明的一种方式提供一种投影控制装置，具备：

投影控制单元，其通过投影装置使合成包括各自不同的波长范围的光的区域的多个图案而成的合成图案投影到投影面上；

图像取得单元，其取得由拍摄装置拍摄到的被投影到所述投影面上的所述合成图案的拍摄图像；以及

对应决定单元，其基于所述拍摄图像上的所述合成图案，决定所述投影装置的投影像素与所述拍摄装置的拍摄像素之间的对应关系。

本发明的另一方式提供一种投影控制方法，具备如下步骤：

投影控制步骤，通过投影装置使合成包括各自不同的波长范围的光的区域的多个图案而成的合成图案投影到投影面上；

图像取得步骤，取得由拍摄装置拍摄到的被投影到所述投影面上的所述合成图案的拍摄图像；

对应决定步骤，基于所述拍摄图像上的所述合成图案，决定所述投影装置的投影像素与所述拍摄装置的拍摄像素之间的对应关系。

本发明的另一方式提供一种存储介质，其记录程序，

该程序使计算机作为如下单元发挥功能：

投影控制单元，其通过投影装置使合成包括各自不同的波长范围的光的区域的多个图案而成的合成图案投影到投影面上；

图像取得单元，其取得由拍摄装置拍摄到的被投影到所述投影面上的所述合成图案的拍摄图像；以及

对应决定单元，其基于所述拍摄图像上的所述合成图案，决定所述投影装置的投影像素与所述拍摄装置的拍摄像素之间的对应关系。

根据本发明，能够高速地决定向投影面投影的投影装置的投影像素与对投影面进行拍摄的拍摄装置的拍摄像素之间的对应关系。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的投影控制系统的外观结构的图。

图2是表示实施方式的投影控制装置的结构的概略图。

图3是表示合成图案的生成方法的一个例子的图。

图4是表示实施方式的对应决定处理的流程图的一个例子的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的实施方式的投影控制系统1的外观结构的图。投影控制系统1由投影装置100、投影面200、拍摄装置300以及投影控制装置400构成。

投影装置100是将内容向投影面200投影的装置，由具备投影镜头、投影元件以及光源等的投影仪构成。投影装置100经由投影控制装置400取得被存储到未图示的外部的存储装置的内容，向投影面200投影。

投影面200是由投影装置100进行投影的图像、影像要投影的面。投影面200是例如建筑物的壁面、屏幕。在本实施方式中，将图1所示那样的合成图案500向投影面200投影。

拍摄装置300由包括CCD(电荷耦合器件，Charge Coupled Device)、CMOS(互补金属氧化物半导体，Complementary Metal Oxide Semiconductor)等图像传感器的照相机构成。拍摄装置300取得投影面200的拍摄图像，向投影控制装置400输出。

投影控制装置400能够利用有线或无线进行通信地与投影装置100和拍摄装置300连接，将投影装置100要投影的内容向投影装置100输出。另外，在本实施方式中，投影控制装置400使合成图案500向投影面200投影，基于由拍摄装置300拍摄到的合成图案500的拍摄图像，决定拍摄装置300的拍摄像素与投影装置100的投影像素之间的对应关系。即，决定投影装置100的某个像素映在拍摄装置300的哪一像素。并且，投影控制装置400基于所决定的对应关系对内容进行校正，向投影装置100输出。

接着，对投影控制装置400的结构进行说明。

图2是表示投影控制装置400的结构的概略图。如图2所示，投影控制装置400由控制部401、存储部402、通信部403以及输入部404构成，各部通过总线405连接。

控制部401由CPU(中央处理单元，Central Processing Unit)、ROM(只读存储器，Read Only Memory)、RAM(随机存取存储器，Random Access Memory)构成。控制部401通过执行被存储到ROM的程序(例如随后论述的对应决定处理的程序)，实现随后论述的投影控制部411、图像取得部412、影响取得部413、对应决定部414的功能。

存储部402是HDD(硬盘驱动器，Hard Disk Drive)等非易失性存储器。在本实施方式中，存储部402存储图案数据库(DB)421。

通信部403由用于将投影控制装置400以能够通信的方式与投影装置100和拍摄装置300连接的通信接口构成。

输入部404由按钮、键盘、触摸面板等输入装置构成。输入部404接受来自投影控制装置400的使用者的操作输入，将与所接受的操作输入相对应的信号向控制部401输出。

接着，对存储部402所存储的图案DB421中储存的合成图案500进行说明。合成图案500是合成包括各自不同的波长范围的光的区域的多个单色图案而成的图案。以下，使用图3对合成图案500的生成方法进行说明。在图3中示作一个例子的合成图案500＿1是包括作为各自不同的波长范围的一个例子的RGB(红、绿、蓝)的光的区域的3个单色图案510＿1、510＿2、510＿3被合成而得到的。在此，单色图案510＿1、510＿2、510＿3是在由横向上的3位格雷码进行的空间代码化所使用的图案中分别将RGB的波长范围的光的区域应用到沿着纵向延伸且亮度是预定值以上的明部而成的。单色图案510＿1包括与红色相对应的波长范围的光的区域511＿1和亮度小于预定值的暗部511＿2。单色图案510＿2包括与绿色相对应的波长范围的光的区域511＿2和暗部512＿2。单色图案510＿3包括与蓝色相对应的波长范围的光的区域511＿3和暗部512＿3。因而，合成单色图案510＿1、510＿2、510＿3而获得的合成图案500＿1包括与红色相对应的波长范围的光的区域501＿1、与品红色相对应的波长范围的光的区域502＿1、与白色相对应的波长范围的光的区域503＿1、与黄色相对应的波长范围的光的区域504＿1、与绿色相对应的波长范围的光的区域505＿1、与蓝绿色相对应的波长范围的光的区域506＿1、与蓝色相对应的波长范围的光的区域507＿1、以及暗部508＿1。

图3所示的合成图案500＿1是由横向上的3位格雷码进行的空间代码化所使用的合成图案，图案DB421存储与空间代码化所需要的位数相应的数量的合成图案500。在决定例如横的像素数是X、纵的像素数是Y的投影装置100的投影像素与拍摄装置300的拍摄像素之间的对应关系的情况下，需要由横向上的log2X位的格雷码进行的空间代码化所使用的log2X幅单色图案、以及由纵向上的log2Y位的格雷码进行的空间代码化所使用的log2Y幅单色图案。并且，在这些单色图案分别包括RGB中的任一个的波长范围的光的区域的情况下，通过对包括各自不同的波长范围的光的区域的3个单色图案进行合成，生成(log2X+log2Y)/3幅合成图案500。因而，图案DB421预先存储该(log2X+log2Y)/3幅合成图案500。

接着，对投影控制装置400的控制部401的功能结构进行说明。如图2所示，控制部401作为投影控制部411、图像取得部412、影响取得部413以及对应决定部414发挥功能。

投影控制部411利用投影装置100使合成包括各自不同的波长范围的光的区域的多个单色图案而成的合成图案500向投影面200投影。例如，投影控制部411参照图案DB421，将储存在图案DB421中的合成图案500依次向投影装置100输出，从而将合成图案向投影面投影。另外，投影控制部411基于由对应决定部414决定的对应关系，对作为投影对象图像的内容进行校正并输出到投影装置100。

图像取得部412取得由拍摄装置300拍摄到的、投影到投影面200的合成图案500的拍摄图像。例如，图像取得部412对拍摄装置300进行控制，以便与合成图案500被投影装置100依次投影的定时相应地对所投影的合成图案500分别进行拍摄。并且，图像取得部412从拍摄装置300取得由拍摄装置300拍摄而得到的合成图案500各自的拍摄图像。

影响取得部413基于由拍摄装置300拍摄通过投影装置100投影了各自不同的波长范围的光的投影面200而得到的波长范围图像，取得表示各自不同的波长范围的光对拍摄图像造成的影响度的影响信息。一般而言，公知有：在由拍摄装置300拍摄了由投影装置100投影到投影面200的投影图像的情况下，在该投影图像与拍摄图像之间，由于噪声等的影响而在RGB值中产生偏差。即，在例如由投影装置100向投影面200投影了以RGB值(255，0，0)表示的投影图像的情况下，有时在对该投影图像进行拍摄而得到的拍摄图像中含有投影图像不含有的G成分、B成分。因而，在本实施方式中，影响取得部413预先取得RGB的各成分从其他成分受到的影响的程度，对应决定部414基于所取得的程度，从合成图案500的拍摄图像去除掉该影响，将拍摄图像向投影图像的色彩空间进行颜色转换，由此能够提高RGB的格雷码的独立性。

以下，说明由影响取得部413进行的影响信息的取得方法的一个例子。在例如通过对包括RGB的波长范围的光的区域的3个单色图案进行合成而生成合成图案500的情况下，影响取得部413利用投影装置100使RGB的光分别向投影面200投影。并且，影响取得部413通过使拍摄装置300对被投影了RGB的光的投影面200进行拍摄，取得RGB各自的波长范围图像。并且，影响取得部413基于所取得的RGB各自的波长范围图像，对拍摄图像中的RGB的各成分的影响程度进行测定。然后，影响取得部413基于所测定到的影响程度，将用于从拍摄图像的色彩空间向投影图像的色彩空间的转换的颜色转换矩阵作为影响信息而生成。

对应决定部414基于拍摄图像上的合成图案500，决定投影装置100的投影像素与拍摄装置300的拍摄像素之间的对应关系。例如，对应决定部414针对由图像取得部412取得的合成图案500的拍摄图像分别使用通过影响取得部413生成的颜色转换矩阵向投影装置100的色彩空间进行校正。然后，对应决定部414将校正后的拍摄图像针对RGB分别进行二值化，从而针对1个拍摄图像取得与3个格雷码相对应的图案图像。然后，对应决定部414通过对所取得的图案图像所表示的格雷码进行解码并进行坐标计算，来决定投影装置100的投影像素与拍摄装置300的拍摄像素之间的对应关系。

接着，对本实施方式的投影控制装置400的控制部401所执行的对应决定处理进行说明。图4是本实施方式的对应决定处理的流程图的一个例子。该对应决定处理，例如以经由输入部404接受到指示本处理的开始的操作输入为契机而被开始。

首先，影响取得部413利用投影装置100使RGB的光分别投影到投影面200，使拍摄装置300对投影面200进行拍摄，由此取得RGB各自的波长范围图像(步骤S101)。

接着，影响取得部413基于在步骤S101中所取得的波长范围图像，生成用于从拍摄图像的色彩空间向投影图像的色彩空间转换的颜色转换矩阵(步骤S102)。

然后，投影控制部411选择被储存于图案DB421的合成图案500中的还未被选择的1个合成图案500(步骤S103)。

然后，投影控制部411将在步骤S103中所选择的合成图案500输出到投影装置100来向投影面200投影(步骤S104)。

图像取得部412利用拍摄装置300对在步骤S104中投影到投影面200的合成图案500进行拍摄，取得其拍摄图像(步骤S105)。

接着，对应决定部414使用在步骤S102中所生成的颜色转换矩阵对在步骤S105中所取得的拍摄图像进行颜色转换(步骤S106)。

然后，对应决定部414将在步骤S106中所颜色转换后的拍摄图像分别针对RGB进行二值化，取得图案图像(步骤S107)。

然后，对应决定部414对是否选择了储存到图案DB421的全部合成图案500进行判定(步骤S108)。对应决定部414在判定为未选择全部合成图案的情况下(步骤S108；否)，返回步骤S103来反复进行之后的处理。另外，对应决定部414在判定为选择了全部合成图案500的情况(步骤S108；是)，通过对针对全部合成图案500所取得的图案图像所表示的格雷码进行解码并进行坐标计算，从而决定投影装置100的投影像素与拍摄装置300的拍摄像素之间的对应关系(步骤S109)。然后，结束本处理。

如以上说明那样，本实施方式的投影控制装置400利用投影装置100使合成分别包括RGB的波长范围的光的区域的3个单色图案而成的合成图案500向投影面200投影，取得该合成图案500的拍摄图像。并且，投影控制装置400基于所取得的拍摄图像上的合成图案500决定投影装置100的投影像素与拍摄装置300的拍摄像素之间的对应关系。因而，在以往通过log2X+log2Y幅格雷码的图案的投影和拍摄决定了投影装置100的投影像素与拍摄装置300的拍摄像素之间的对应关系的情况下，投影控制装置400利用以往的1/3的幅数的合成图案500的投影和拍摄就足够，能够高速地决定对应关系。

另外，投影控制装置400对合成包括基于格雷码而配置的区域的单色图案而成的合成图案500进行投影和拍摄。因而，在格雷码中，相邻值的汉明距离为1，因此，能够使边界上的编码错误最小化。

另外，投影控制装置400在针对RGB分别使拍摄图像二值化之前，通过用于从RGB各自的拍摄图像的色彩空间向投影图像的色彩空间转换的颜色转换矩阵对拍摄图像进行校正。因此，能够减少噪声等的影响来提升RGB的格雷码的独立性，能够精度良好地决定投影装置100的投影像素与拍摄装置300的拍摄像素之间的对应关系。

以上，结束实施方式的说明，但上述实施方式是一个例子，投影控制装置400的具体的结构、输出控制处理的内容等并不限于在上述实施方式中说明的内容，也能够进行以下那样的变形。

例如，在上述的实施方式中，对合成图案500是通过合成包括RGB的波长范围的光的区域的3个单色图案而生成的例子进行了说明。不过，单色图案所包括的光的区域并不限于RGB的波长范围，也可以是能够充分地分离的其他波长范围。另外，单色图案所包括的光的区域并不限于可见光的波长范围，也可以是例如红外线的波长范围。

另外，在上述的实施方式中，在图3中对将包括用于由横向上的格雷码进行的空间代码化的沿着纵向延伸的光的区域的单色图案510＿1～510＿3合成来而生成合成图案500＿1的例子进行了说明。不过，合成图案500＿1的生成方法并不限于此。也可以对例如、包括用于由横向上的格雷码进行的空间代码化的沿着纵向延伸的光的区域的单色图案、包括用于由纵向上的格雷码进行的空间代码化的沿着横向延伸的光的区域的单色图案进行合成来生成合成图案500。所合成的多个单色图案所包括的光的区域的波长范围只要不同，就能够对任意组合的单色图案进行合成来生成合成图案500。

另外，在上述的实施方式中，对合成基于二进制格雷码的单色图案来生成合成图案500的例子进行了说明。不过，单色图案并不限于基于二进制格雷码的图案，也可以使用基于例如三进制格雷码、四进制格雷码的单色图案。

另外，本发明的投影控制装置400不依赖于专用的装置，能够使用通常的计算机来实现。也可以例如通过计算机执行程序来实现投影控制装置400。用于实现投影控制装置400的功能的程序既可以存储于USB(通用串行总线，Universal Serial Bus)存储器、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、HDD等计算机可读取的记录介质，也可以经由网络向计算机下载。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于该特定的实施方式，本发明包括请求专利保护的范围所记载的发明及其同等的范围。以下，附录本申请的初始的请求专利保护的范围所记载的发明。

Claims (8)

1.一种投影控制装置，其特征在于，

该投影控制装置具备：

投影控制单元，其通过投影装置使合成包括各自不同的波长范围的光的区域的多个单色图案而成的合成图案投影到投影面上；

图像取得单元，其取得由拍摄装置拍摄到的被投影到所述投影面上的所述合成图案的拍摄图像；

影响取得单元，其基于由所述拍摄装置对通过所述投影装置投影了所述各自不同的波长范围的光的所述投影面进行拍摄而得到的波长范围图像，取得表示所述各自不同的波长范围的光对所述拍摄图像造成的影响度的影响信息；以及

对应决定单元，其基于根据所述影响信息进行了校正的所述拍摄图像上的所述合成图案，决定所述投影装置的投影像素与所述拍摄装置的拍摄像素之间的对应关系。

2.根据权利要求1所述的投影控制装置，其特征在于，

所述多个单色图案是包括RGB的各个的单色的波长范围的光的区域的3个图案。

3.根据权利要求1所述的投影控制装置，其特征在于，

所述多个单色图案包括分别基于格雷码而配置的所述区域。

4.根据权利要求1所述的投影控制装置，其特征在于，

所述多个单色图案包括分别沿着预定的方向延伸的所述区域。

5.根据权利要求1所述的投影控制装置，其特征在于，

所述多个单色图案至少包括：包括沿着预定的方向延伸的所述区域的图案；以及包括沿着与所述预定的方向正交的方向延伸的所述区域的图案。

6.根据权利要求1所述的投影控制装置，其特征在于，

所述投影控制单元基于由所述对应决定单元决定的所述对应关系，对投影对象图像进行校正并输出至所述投影装置。

7.一种投影控制方法，其特征在于，

具备如下步骤：

投影控制步骤，通过投影装置使合成包括各自不同的波长范围的光的区域的多个单色图案而成的合成图案投影到投影面上；

图像取得步骤，取得由拍摄装置拍摄到的被投影到所述投影面上的所述合成图案的拍摄图像；

影响取得步骤，其基于由所述拍摄装置对通过所述投影装置投影了所述各自不同的波长范围的光的所述投影面进行拍摄而得到的波长范围图像，取得表示所述各自不同的波长范围的光对所述拍摄图像造成的影响度的影响信息；以及

对应决定步骤，基于根据所述影响信息进行了校正的所述拍摄图像上的所述合成图案，决定所述投影装置的投影像素与所述拍摄装置的拍摄像素之间的对应关系。

8.一种计算机可读记录介质，其记录程序，其特征在于，

该程序使计算机作为如下单元发挥功能：

投影控制单元，其通过投影装置使合成包括各自不同的波长范围的光的区域的多个单色图案而成的合成图案投影到投影面上；

图像取得单元，其取得由拍摄装置拍摄到的被投影到所述投影面上的所述合成图案的拍摄图像；

影响取得单元，其基于由所述拍摄装置对通过所述投影装置投影了所述各自不同的波长范围的光的所述投影面进行拍摄而得到的波长范围图像，取得表示所述各自不同的波长范围的光对所述拍摄图像造成的影响度的影响信息；以及

对应决定单元，其基于根据所述影响信息进行了校正的所述拍摄图像上的所述合成图案，决定所述投影装置的投影像素与所述拍摄装置的拍摄像素之间的对应关系。

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