JP2001222375A - 指示位置検出システムおよび方法、プレゼンテーションシステム並びに情報記憶媒体 - Google Patents

指示位置検出システムおよび方法、プレゼンテーションシステム並びに情報記憶媒体

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JP2001222375A
JP2001222375A JP2000030710A JP2000030710A JP2001222375A JP 2001222375 A JP2001222375 A JP 2001222375A JP 2000030710 A JP2000030710 A JP 2000030710A JP 2000030710 A JP2000030710 A JP 2000030710A JP 2001222375 A JP2001222375 A JP 2001222375A
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JP2000030710A
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Sachiyuki Koyama
幸行 小山
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Seiko Epson Corp
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    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 差分像を用いる場合において、指示が停止し
た状態でも適切な差分像を生成可能な指示位置検出シス
テムおよび方法、プレゼンテーションシステム並びに情
報記憶媒体を提供すること。 【解決手段】 差分像生成用画像として指示に先立って
一様画像が表示される画像表示領域を撮像し、指示画像
として指示が行われている場合の前記画像表示領域を撮
像するＣＣＤカメラ４０と、前記差分像生成用画像と前
記指示画像との差分像を抽出し、前記差分像に基づき、
前記画像表示領域に含まれる指示画像の指示位置を検出
する位置検出用処理部７０とを設け、差分像に基づき指
示位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、差分像を用いた指
示位置検出システムおよび方法、プレゼンテーションシ
ステム並びに情報記憶媒体に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】プレゼ
ンテーションを行う場合に、指示の行われる画像表示領
域をＣＣＤカメラで撮影して、指示位置の位置検出を行
うことは既に行われている。
【０００３】この場合、位置検出をどのように行うかが
重要な問題となる。
【０００４】このような位置検出の手法として、連続し
た複数フレームの差分像を抽出して指示位置の先端点の
検出を行う手法が提案されている。
【０００５】しかし、この手法では、指示動作が停止し
た状態では差分像が正確に抽出できないため、指示位置
検出が困難となる。
【０００６】本発明は、上記の課題に鑑みなされたもの
であり、その目的は、差分像を用いる場合において、指
示が停止した状態でも適切な差分像を生成可能な指示位
置検出システムおよび方法、プレゼンテーションシステ
ム並びに情報記憶媒体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る指示位置検出システムは、所定の画像
表示領域における指示位置を検出する指示位置検出シス
テムにおいて、前記画像表示領域を撮像する撮像手段
と、一様画像が表示された画像表示領域の撮像結果であ
る差分像生成用画像を記憶する手段と、指示が行われた
画像表示領域の撮像結果である指示画像と前記差分像生
成用画像との差分像を抽出する差分像抽出手段と、前記
差分像に基づき、前記画像表示領域に含まれる指示画像
の指示位置を検出する手段と、を含むことを特徴とす
る。
【０００８】また、本発明に係る情報記憶媒体は、所定
の画像表示領域における指示位置を検出するプレゼンテ
ーション用システムを実現するための情報を記憶したコ
ンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体であって、前記
情報は、一様画像が表示された画像表示領域の撮像手段
による撮像結果である差分像生成用画像を記憶する手段
と、指示が行われた画像表示領域の撮像結果である指示
画像と前記差分像生成用画像との差分像を抽出する差分
像抽出手段と、前記差分像に基づき、前記画像表示領域
に含まれる指示画像の指示位置を検出する手段と、を実
現するための情報を含むことを特徴とする。
【０００９】また、本発明に係る指示位置検出方法は、
所定の画像表示領域における指示位置を検出する指示位
置検出方法において、一様画像が表示された画像表示領
域の撮像結果である差分像生成用画像を記憶する工程
と、指示が行われた画像表示領域の撮像結果である指示
画像と前記差分像生成用画像との差分像を抽出する差分
像抽出工程と、前記差分像に基づき、前記画像表示領域
に含まれる指示画像の指示位置を検出する工程とを含む
ことを特徴とする。
【００１０】本発明によれば、一様画像と指示が行われ
ている画像との差分をとることにより、指示が停止した
状態でも指示位置を反映した適切な差分像を生成でき、
指示位置を正確に検出することができる。
【００１１】また、前記差分像生成用画像および前記指
示画像は、非可視領域で撮像された画像であることが好
ましい。
【００１２】これによれば、非可視領域で撮像された画
像を適用することにより、画像処理時に画像表示領域に
投写される投写光の影響を受けにくく、適切に撮像画像
に基づく画像処理を行うことができ、指示位置の検出精
度を高められる。
【００１３】また、前記非可視領域は、赤外領域であっ
て、前記撮像手段は、赤外光のみを透過する赤外透過部
を介して前記赤外領域での撮像を行うことが好ましい。
【００１４】これによれば、赤外透過部を介して前記赤
外領域での撮像を行うことにより、不要な光成分が除去
される。この結果、不要な光成分の変動によって発生す
るノイズが減少するため、正確な位置検出を行える。
【００１５】なお、ここで、赤外領域とは、赤外線のみ
を認識可能な領域であり、一般に電磁波の波長が７００
ｎｍ〜１ｍｍまでの領域が該当する。
【００１６】また、前記赤外領域での撮像が行われる際
に、前記画像表示領域に向けて赤外光を投写する補助光
源を含むことが好ましい。
【００１７】これによれば、補助光源を設けることによ
り、太陽光のない場所でも、赤外領域を形成し、赤外光
を用いた撮像が行える。
【００１８】また、前記画像表示領域に画像を表示する
画像表示手段と、前記差分像抽出手段により抽出され
た、指示が行われていない画像表示領域の撮像結果であ
る非指示画像と前記差分像生成用画像との差分像に基づ
き、前記差分像生成用画像の更新が必要かどうかを判断
し、前記差分像生成用画像の生成が必要な場合、所定の
短時間前記一様画像を表示するように前記画像表示手段
を制御するとともに、前記一様画像の表示された画像表
示領域を撮像して新たな差分像生成用画像を取り込むよ
うに前記撮像手段を制御する制御手段と、を含むことが
好ましい。
【００１９】また、前記情報記憶媒体は、前記差分像抽
出手段により抽出された、指示が行われていない画像表
示領域の撮像結果である非指示画像と前記差分像生成用
画像との差分像に基づき、前記差分像生成用画像の更新
が必要かどうかを判断し、前記差分像生成用画像の生成
が必要な場合、所定の短時間前記一様画像を表示するよ
うに前記画像表示領域に画像を表示する画像表示手段を
制御するとともに、前記一様画像の表示された画像表示
領域を撮像して新たな差分像生成用画像を取り込むよう
に前記撮像手段を制御する制御手段を実現するための情
報を含むことが好ましい。
【００２０】また、前記指示位置検出方法において、前
記差分像抽出工程は、指示が行われていない画像表示領
域の撮像結果である非指示画像と前記差分像生成用画像
との差分像を抽出する工程を有し、当該差分像に基づ
き、前記差分像生成用画像の更新が必要かどうかを判断
する工程と、前記差分像生成用画像の生成が必要と判断
された場合に、所定の短時間前記一様画像を表示する工
程と、前記一様画像の表示された画像表示領域を撮像し
て新たな差分像生成用画像を取り込む工程と、を含むこ
とが好ましい。
【００２１】これによれば、必要に応じて差分像生成用
画像を再取り込みして前記記憶領域に記憶された差分像
生成用画像と差し替えることができる。これにより、例
えば、日光等の外乱光によるノイズが増えてきた場合に
も、そのノイズ分を差分像生成によって除去することが
でき、適用される環境の変化に応じて指示位置の検出を
正確に行うことができる。
【００２２】なお、一様画像が表示されるのは一瞬間で
あるため、当該画像を見ている者に視覚的に違和感を与
えることなく、差分像生成用画像を生成し直すことがで
きる。
【００２３】また、前記画像表示領域に画像を表示する
画像表示手段と、所定の時間間隔で所定の短時間前記一
様画像を表示するように前記画像表示手段を制御すると
ともに、前記一様画像の表示された画像表示領域を撮像
して新たな差分像生成用画像を取り込むように前記撮像
手段を制御する制御手段と、を含むことが好ましい。
【００２４】また、前記情報記憶媒体は、所定の時間間
隔で所定の短時間前記一様画像を表示するように前記画
像表示領域に画像を表示する画像表示手段を制御すると
ともに、前記一様画像の表示された画像表示領域を撮像
して新たな差分像生成用画像を取り込むように前記撮像
手段を制御する制御手段を実現するための情報を含むこ
とが好ましい。
【００２５】また、前記指示位置検出方法において、所
定の時間間隔で所定の短時間前記一様画像を表示する工
程と、前記一様画像の表示された画像表示領域を撮像し
て新たな差分像生成用画像を取り込む工程と、を含むこ
とが好ましい。
【００２６】これによれば、定期的に差分像生成用画像
を生成し直して前記記憶領域に記憶された差分像生成用
画像と差し替えることにより、常に現在の適用環境に応
じた差分像を生成でき、正確な位置検出が行える。
【００２７】なお、一様画像が表示されるのは一瞬間で
あるため、当該画像を見ている者に違和感を与えること
なく、差分像生成用画像を生成し直すことができる。
【００２８】また、前記制御手段は、校正時に前記画像
表示領域と画像処理領域とを対応づけるための所定の校
正用画像を表示するように前記画像表示手段を制御する
ことが好ましい。
【００２９】これによれば、例えば、校正用画像の撮像
結果に基づき、画像表示領域と画像処理領域とを対応づ
けることにより、正確な指示位置検出が行える。
【００３０】なお、ここで、前記校正用画像としては、
例えば、画像の中心位置から所定距離離れた位置に複数
の点状の図形が配置された画像であることが好ましい。
【００３１】また、本発明に係るプレゼンテーションシ
ステムは、上記の指示位置検出システムを用いて検出さ
れた指示位置を所定のデータ処理に反映させる処理を行
う処理手段を含むことを特徴とする。
【００３２】また、前記情報記憶媒体は、上記の情報記
憶媒体に記載の手段を用いて検出された指示位置を所定
のデータ処理に反映させる処理を行う処理手段を実現す
るための情報を含むことが好ましい。
【００３３】これによれば、位置検出に基づき、種々の
処理を行うことができる。
【００３４】ここで、前記データ処理としては、例え
ば、カーソルの表示位置演算処理、カーソルの表示変更
処理、アイコンの指示確定処理、アイコンの表示変更処
理等が該当する。
【００３５】また、前記処理手段は、前記検出された指
示位置に基づき、表示画像に含まれるカーソルの位置制
御を行うことが好ましい。
【００３６】これによれば、指示位置に応じてカーソル
の表示位置が制御される。これにより、例えば、プレゼ
ンテーション等を行う場合において、外乱光の誤認識を
なくして正確に指示位置にカーソルを追従させることが
できるため、プレゼンテーション等を効果的に行うこと
ができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】次に、本発明が適用されたプレゼ
ンテーションシステムを好適な実施の形態を図面に基づ
き詳細に説明する。
【００３８】（システム全体の説明）図１には、画像表
示装置としてフロント型投写装置を用いたプレゼンテー
ションシステムの一例が示されている。
【００３９】スクリーン１０のほぼ正面に設けられたプ
ロジェクタ２０から、投写面であるスクリーン１０の上
に所定のプレゼンテーション用の画像が投写表示され
る。この画像の投写による表示画像の領域によって画像
表示領域１２が定義される。プレゼンター３０は、画像
表示領域１２の画像の所望の指示位置を指示棒３２等を
用いて指示しながら、第三者に対するプレゼンテーショ
ンを行う。
【００４０】図１に示すように、前記スクリーン１０の
画像表示領域１２は、スクリーン１０のほぼ正面に設け
られた撮像手段であるＣＣＤカメラ４０を用いて撮影さ
れる。
【００４１】図２（Ｂ）には、カメラ４０で撮影された
撮影画像１４の一例が示され、同図に示すようにこの撮
影画像１４の撮像領域は、画像表示領域１２がほぼ中央
に位置し、しかもこの画像表示領域１２より幾分広い範
囲に設定されている。
【００４２】次に、指示棒３２、手指等の指示像を用い
て、指示位置を指示しながらプレゼンテーションを行う
場合に、その指示位置の検出を行う処理を説明する。
【００４３】図２（Ａ）に示すように、投影された画像
の画像表示領域１２上の所望の指示位置３１０をプレゼ
ンター３０は指示棒３２を用いて指示しながら、プレゼ
ンテーションを行う。
【００４４】この様子はＣＣＤカメラ４０により撮影さ
れる。図２（Ｂ）には、このときの撮影画像１４の一例
が示され、この撮影画像１４には、画像表示領域１２
と、プレゼンター３０の一部、指示棒３２等により構成
される指示像の影３００および実像３０２とが含まれ
る。
【００４５】この撮影画像１４において、プロジェクタ
２０の出射光が指示棒３２により遮蔽されてできる棒状
の細長い影を指示像の影領域３００という。また、撮影
画像１４内に映されている指示棒３２そのものの実画像
を指示像の実像領域３０２といい、指示位置３１０の検
出領域に用いられるこれらの情報（対象）を合せて検出
対象という。
【００４６】本実施例では、前記影領域３００を検出対
象とする場合を例にとり説明する。
【００４７】プレゼンター３０が指示棒３２の影領域３
００を用いて指示する指示位置３１０は、撮影画像１４
に含まれる棒状をした指示像の影領域３００の先端位置
として検出される。すなわち、棒状の指示像の影領域３
００の先端位置が、指示位置３１０として自動的に検出
される。
【００４８】そして、この検出結果に基づき所定のデー
タ処理が行われる。このようなデータ処理の一例とし
て、カーソル制御がある。例えば、図２（Ａ）に示すよ
うにプレゼンター３０が指示棒３２を用いて画像表示領
域１２の所望位置を指示すると、この画像表示領域１２
の表示画像に含まれるカーソル２００は、指示棒３２の
指示位置３１０に追従して移動することになる。
【００４９】図３は、ＣＣＤカメラ４０の概略説明図で
ある。
【００５０】実施例のＣＣＤカメラ４０は、撮影用のレ
ンズ４１、絞り４２、ＣＣＤの撮像素子４３を含み、撮
像素子４３で撮影された画像信号は増幅器４４を介して
後述する画像取込部７２へ向け出力される。
【００５１】また、レンズ４１の前面に光学フィルター
１７が設けられ、ＣＣＤカメラ４０の上面に光学フィル
ター１７を回転駆動する駆動装置１８が載置されてい
る。
【００５２】また、実施例のカメラ４０は、後述する画
像取込部７２からの制御信号に基づき制御される焦点制
御装置４５、絞り制御装置４６、ゲイン制御装置４７お
よび光学フィルター制御装置４８を含む。焦点制御装置
４５は、レンズ４１の焦点制御を行い、絞り制御装置４
６は、絞り４２の絞り制御を行い、ゲイン制御装置４７
は増幅器４４のゲイン調整を行い、光学フィルター制御
装置４８は駆動装置１８の駆動制御を行う。
【００５３】図４は、本実施形態の一例に係る光学フィ
ルター１７の概略正面図である。
【００５４】光学フィルター１７は、円形状に形成さ
れ、円の半分が赤外光のみを透過する赤外透過部である
光学フィルター１７ａであり、他の円の半分が可視光の
みを透過する光学フィルター１７ｂである。
【００５５】本実施形態では、後述する差分像を生成す
るための画像取り込み時に光学フィルター１７ａを介し
て撮像する。すなわち、この場合は、ＣＣＤカメラ４０
はレンズ４１を介して非可視領域の１つである赤外領域
を撮像することになる。
【００５６】なお、ここで、赤外領域とは、赤外線のみ
を認識可能な領域であり、一般に電磁波の波長が７００
ｎｍ〜１ｍｍまでの領域が該当する。
【００５７】また、図１に示すように赤外光の光源とし
て光源１５が設けられている。これにより、太陽が入ら
ないこと等により赤外光がない場所においても適切に赤
外領域を形成することができる。
【００５８】次に、画像処理や位置検出を行う処理部に
ついて説明する。
【００５９】図５は、本実施形態の一例に係る処理部６
０の機能ブロック図である。
【００６０】処理部６０は、プレゼンテーション用の画
像信号を生成する画像生成部６３と、生成された画像信
号をプロジェクタ２０に供給し、その画像信号により光
を変調し、その変調光をスクリーン上に投写して画像表
示領域１２を形成させるビデオドライバ６４とを含む。
【００６１】さらに、処理部６０は、ＣＣＤカメラ４０
で撮影された画像に基づき、画像表示領域１２における
指示位置を自動的に検出する位置検出用処理部７０と、
プロジェクタ２０からの投写画像に含まれるカーソル２
００が前記認識された指示位置を指し示すようにカーソ
ル２００の移動制御等を行う制御部６６とを含む。
【００６２】制御部６６は、認識された指示位置に基づ
き、カーソル２００の位置制御信号を画像生成部６３へ
供給し、画像生成部６３は、制御部６６によって指示さ
れた位置にカーソル２００を表示するための処理を行
う。
【００６３】このような処理部６０は、具体的には、Ｃ
ＰＵ、各種プログラム、データ等を記憶する情報記憶媒
体であるＲＯＭ、ワーク領域として機能するＲＡＭ等を
用いて実現される。
【００６４】（指示位置検出の説明）次に、位置検出用
処理部７０の詳細について説明する。
【００６５】本実施例の位置検出用処理部７０は、ＣＣ
Ｄカメラ４０の撮影画像１４に指示像として含まれる棒
状の影領域３００の先端位置を、画像表示領域１２内に
おける指示位置３１０として検出する処理を行う。
【００６６】前記検出処理を行うために、実施例の位置
検出用処理部７０は、ＣＣＤカメラ４０の撮影画像１４
を取り込む画像取込部７２と、取り込まれた画像データ
から指示位置３１０を検出するポインティング位置検出
部７４とを含む。
【００６７】画像取込部７２は、条件記憶部に記憶され
た検出条件データに基づきＣＣＤカメラ４０を制御する
とともに、位置検出用の基準値の設定を行う。
【００６８】具体的には、指示棒３２等の指示像の影領
域３００を抽出するために最適なＣＣＤカメラ４０の絞
り、ゲインの各設定値を条件記憶部に記憶する。
【００６９】そして、指示棒３２等の指示像の影領域３
００から、指示位置を自動検出する場合には、画像処理
部７２は、条件記憶部に記憶された検出条件に基づきＣ
ＣＤカメラ４０の絞りおよびゲイン調整を行い、ＣＣＤ
カメラ４０の撮影画像１４の取り込みを行う。
【００７０】そして、ポインティング位置検出部７４
は、取り込まれた撮影画像データから差分像を抽出する
処理を行う。具体的には、指示に先立って一様画像が表
示される画像表示領域１２をＣＣＤカメラ４０で撮像す
ることによって得られた差分像生成用画像と、指示が行
われている場合の画像表示領域１２をＣＣＤカメラ４０
で撮像することによって得られた指示画像との差分をと
ることによって差分像を抽出する。
【００７１】そして、抽出された差分像の先端位置を指
示位置３１０として検出し、この検出データを制御部６
６へ向け出力する。
【００７２】図６には、前記ポインティング位置検出部
７４の、より具体的な機能ブロック図が示されている。
【００７３】実施例のポインティング位置検出部７４
は、メモリ８０、差分抽出部８２、データ抽出処理部８
４として機能するように構成されている。
【００７４】メモリ８０には、画像取込部７２によって
取り込まれた撮影画像が、数フレーム分記憶され、画像
データは、新たな撮影画像データが入力される毎に更新
されるように構成されている。これにより、常に最新の
撮影画像が数フレーム分記憶されることになる。
【００７５】メモリ８０に対する、このようなデータの
書き込み更新動作は、ポインティング位置検出部７４が
更新制御手段として機能して行う。
【００７６】本実施の形態の特徴は、数フレーム毎に、
好ましくは１フレーム毎に、差分像生成用画像と指示画
像との差分像を抽出し、抽出された差分像に基づき指示
位置３１０を検出することにある。
【００７７】次に、差分像の生成過程について説明す
る。
【００７８】図７は、差分像の生成過程を示す模式図で
あり、図７（Ａ）は差分像生成用画像を示し、図７
（Ｂ）は指示画像を示し、図７（Ｃ）は差分像を示す図
である。
【００７９】図７（Ａ）には、非指示時の撮像画像中に
含まれる影領域３００Ａと、現フレームの撮影画像に含
まれる影領域３００Ｂとが示されている。影領域３００
Ａが取り込まれることにより、リファレンス画像として
の差分像生成用画像が生成され、影領域３００Ｂが取り
込まれることにより、指示画像が生成される。
【００８０】差分抽出部８２は、差分像生成用画像およ
び指示画像に基づき、影領域３００Ａ、３００Ｂの差分
像３３０を抽出する。すなわち、影領域３００Ａ、３０
０Ｂの画像領域から、その共通部分の領域を除去したも
のを、差分像３３０として抽出する。
【００８１】このような差分像３３０は、単独の指示画
像のみを用いる場合と比べて、ノイズ等を除去すること
ができるため、周囲の明るさの影響や、画面中に混入す
るノイズ等の影響の少ない、正確な指示位置検出が可能
となる。
【００８２】また、動きのない状態での差分像生成用画
像と指示画像との差分像を適用することにより、指示が
停止している状態でも差分像を生成でき、周囲の環境や
指示の動き等の変化の影響を受けにくく、正確に抽出す
ることができるため、この差分像３３０の先端位置３４
２から指示位置３１０を正確に検出することができる。
【００８３】なお、本実施例のシステムでは、これに加
えて、影領域３００として抽出された、上下左右の指示
方向を示す差分像３３０の方向ベクトルを検出するため
に傾き検出処理を行う。さらに、差分像３３０の先端位
置３４２を正確に特定し、指示位置検出を行うために、
細線化処理部８６を用いて差分像３３０に対して細線化
処理を行う構成を採用する。
【００８４】これにより、差分像３３０の方向および先
端位置を更に正確に検出し、より正確な指示位置検出を
行うことが可能となる。
【００８５】なお、傾き検出処理や細線化処理等の詳細
については、本出願人により出願された特許文献（特願
平１１−１７６３９７）に記載されているので、ここで
はその詳細な説明を省略している。
【００８６】差分像生成用画像（リファレンス画像）の
取り込みは、校正時（キャリブレーション時）に行われ
る。
【００８７】図８は、キャリブレーション時に投写する
画像を示す図であり、図８（Ａ）は一様な白パターン画
像を示し、図８（Ｂ）は位置校正用パターン画像を示す
図である。
【００８８】ポインティング位置検出部７４がプロジェ
クタ投写枠を決定する場合に、プロジェクタ２０が、図
８（Ａ）の白パターン画像をスクリーン１０上に投写す
る。
【００８９】上記白パターン画像が表示された後で、図
８（Ｂ）に示すように、画像表示領域１２の左上、右
上、右下および左下に４つの黒点を有する画像が表示さ
れる。これらの黒点は、画像表示領域１２の中心位置か
らほぼ均等な位置に位置する。そして、４つの黒点のそ
れぞれは、画像表示領域１２上の座標（Ｘ１、Ｙ１）、
（Ｘ２、Ｙ２）、（Ｘ３、Ｙ３）および（Ｘ４、Ｙ４）
を有する。
【００９０】一方、ＣＣＤカメラ４０でスクリーン１０
上の上記４つの黒点を撮像することで、４つの黒点に関
して画像処理領域上の座標が得られる。撮像によって得
られる画像処理領域上の座標と、上記の画像表示領域１
２上の座標とを対応づけることで、画像処理領域上の任
意の座標が画像表示領域１２上の座標に変換される。
【００９１】次に、以上説明してきた位置検出処理につ
いてフローチャートを用いて説明する。
【００９２】（処理の流れについての説明）図９は、本
実施の形態の一例に係る指示位置検出処理のフローチャ
ートである。
【００９３】まず、キャリブレーションを行い（ステッ
プＳ２）、表示画像と処理画像の座標の対応付けを行う
とともに、リファレンス画像としての差分像生成用画像
を取得する。
【００９４】そして、ポインティング（ステップＳ４）
で、指示画像を得て差分像３３０を生成し、指示位置３
１０の検出を行う。
【００９５】さらに、投写条件変動検出（ステップＳ
６）で、適用される環境の変化に応じて必要があれば再
度差分像生成用画像を取り込み直す。そして、元の差分
像生成用画像と新たな差分像生成用画像とを差し替え
て、新たな差分像生成用画像と指示画像から差分像３３
０を生成する。
【００９６】以下、これら３つの処理の詳細について説
明する。
【００９７】図１０は、本実施の形態の一例に係るキャ
リブレーションサブルーチンのフローチャートである。
【００９８】まず、プレゼンターが図５に示す操作部５
０を用いて制御部６６に指示命令を出し、制御部６６が
画像取込部７２に制御命令を出し、画像取込部７２から
駆動装置１８に命令が伝達されることにより、駆動装置
１８によって光学フィルター１７が回転して光学フィル
ター１７ｂがレンズ４１の前に配置される（ステップＳ
１２）。すなわち、この状態では、ＣＣＤカメラ４０は
可視領域で画像表示領域１２を撮像する。
【００９９】そして、画像生成部６３で図８（Ａ）に示
すような一様の白色の画像パターンを生成し、プロジェ
クタ２０で投写する。
【０１００】ＣＣＤカメラ４０は画像表示領域１２を撮
像し、位置検出用処理部７０がプロジェクタ投写像枠を
抽出する（ステップＳ１６）。
【０１０１】一様の白色の画像パターンを表示すること
により、プロジェクタ投写像枠を正確に抽出することが
できる。
【０１０２】次に、図５に示す画像生成部６３で図８
（Ｂ）に示すような位置校正用の画像パターンを生成
し、プロジェクタ２０で投写する（ステップＳ１８）。
【０１０３】そして、ＣＣＤカメラ４０は画像表示領域
１２を撮像し、画像取込部７２が画像を取り込む（ステ
ップＳ２０）。
【０１０４】取り込まれた画像に基づき、ポインティン
グ位置検出部７４は図８（Ｂ）に示す４つの黒点の座標
を検出する（ステップＳ２２）。これにより、画像表示
領域１２上の座標と画像処理領域上の座標との対応付け
がなされ、位置検出に基づくカーソル制御等が適切に行
えるようになる。
【０１０５】次に、駆動装置１８を用いて光学フィルタ
ー１７を回転し、光学フィルター１７ａがレンズ４１の
前に配置されるようにする（ステップＳ２４）。すなわ
ち、これ以後、ＣＣＤカメラ４０は赤外領域で画像表示
領域１２を撮像することになる。
【０１０６】このように、赤外領域で撮像することによ
り、プロジェクタ２０からの投写光の影響を受けにくく
正確に差分像を抽出することができる。
【０１０７】そして、この状態で、画像生成部６３は、
一様のグレーの画像を生成し、プロジェクタ２０が前記
一様のグレーの画像を画像表示領域１２へ向けて投写す
る（ステップＳ２６）。
【０１０８】この状態で、ＣＣＤカメラ４０は、前記一
様のグレーの画像を撮像し、画像取込部７２は、リファ
レンス画像である差分像生成用画像を取り込む（ステッ
プＳ２８）。差分像生成用画像は記憶部であるメモリ８
０に記憶される。
【０１０９】一様な画像を撮像した画像が差分像生成用
画像である場合には、差分像生成用画像と「指示物体が
写っている画像（指示画像）」とから差分像を生成する
ことで、「指示物体」が静止している場合でも、指示物
体の位置を検出することができる。
【０１１０】つまり、一様の画像であれば、グレーの画
像でなくても、指示物体の指示位置を検出するための差
分像生成用画像として利用できる。
【０１１１】ただし、一様な画像の色がグレーの場合に
は、差分像生成用画像の輝度と、指示画像における「指
示物体以外の部分」との輝度の差が小さくなる。このた
め、より位置検出に適切な差分像を生成することができ
る。
【０１１２】そして、ポインティング位置検出部７４
が、キャリブレーション時に取得された、ＣＣＤカメラ
４０が撮像した画像におけるプロジェクタ投写領域の情
報およびプロジェクタ投写領域における校正用ドットの
座標の情報を含む領域情報を制御部６６に出力する（ス
テップＳ３０）。
【０１１３】次に、ポインティング処理（ステップＳ
４）について説明する。
【０１１４】図１１は、本実施の形態の一例に係るポイ
ンティングサブルーチンのフローチャートである。
【０１１５】まず、差分像を生成する（ステップＳ４
２）。
【０１１６】図１２は、本実施の形態の一例に係る差分
像生成サブルーチンのフローチャートである。
【０１１７】差分像を生成するため、画像表示領域１２
が指示棒３２によって指示された状態でＣＣＤカメラ４
０で撮像し、画像取込部７２が第２の指示画像としての
指示画像を取り込む（ステップＳ６２）。
【０１１８】そして、差分抽出部８２が、各画素におい
て、指示画像（取り込んだ画像）の輝度値とメモリ８０
に記憶した差分像生成用画像（校正時に取り込んだリフ
ァレンス画像）との輝度値の差の絶対値を計算する（ス
テップＳ６４）。
【０１１９】そして、データ抽出処理部８４が差分像を
出力する（ステップＳ６６）。このようにして差分像が
生成される。
【０１２０】再び図１１に戻って説明を続ける。
【０１２１】ポインティング位置検出部７４は、差分像
生成後、差分像の上下左右の各端点を検出する（ステッ
プＳ４４）。
【０１２２】そして、ポインティング位置検出部７４
は、Ｘ方向およびＹ方向の座標平均および画素の分散を
計算する（ステップＳ４６）。なお、分散の演算式は一
般に用いられているものを適用する。
【０１２３】Ｘ方向の分散のほうがＹ方向の分散よりも
値が大きい場合（ステップＳ４８）、ポインティング位
置検出部７４は、差分像の左端点とプロジェクタ投写像
枠の左端との距離Ａを計算し（ステップＳ５０）、差分
像の右端点とプロジェクタ投写像枠の右端との距離Ｂを
計算する（ステップＳ５２）。
【０１２４】そして、ポインティング位置検出部７４
は、距離Ａと距離Ｂを比較し、端点との距離が遠いほう
を先端として出力する（ステップＳ５４）。
【０１２５】同様に、Ｘ方向の分散の値がＹ方向の分散
の値以下である場合（ステップＳ４８）、ポインティン
グ位置検出部７４は、差分像の上端点とプロジェクタ投
写像枠の上端との距離Ｃを計算し（ステップＳ５６）、
差分像の下端点とプロジェクタ投写像枠の下端との距離
Ｄを計算する（ステップＳ５８）。
【０１２６】そして、ポインティング位置検出部７４
は、距離Ｃと距離Ｄを比較し、端点との距離が遠いほう
を先端として出力する（ステップＳ５４）。
【０１２７】すなわち、画像表示領域１２が四角である
ことを前提にすれば、上下左右の４方向から指示棒３２
で指示がされることになる。ステップ４４からステップ
５４までの処理を行うことにより、どの方向から指示さ
れているかが判別でき、先端点を適切に判別できる。
【０１２８】これまでの処理で指示位置３１０の検出は
可能であるが、プレゼンテーション中に太陽光が入り込
むようになった場合等において、撮像画像にノイズが含
まれるようになる場合がある。
【０１２９】このような場合にも対処できるように、投
写条件変動検出処理（ステップＳ６）を行う。
【０１３０】図１３は、本実施の形態の一例に係る投写
条件変動検出サブルーチンのフローチャートである。
【０１３１】まず、差分像のドットカウントを行い（ス
テップＳ７２）、Ｘ方向およびＹ方向の画素の平均およ
び分散を計算する（ステップＳ７４）。
【０１３２】なお、実際には、これらの処理（ステップ
Ｓ７２、７４）は、上述したステップ４６でなされるこ
とになる。
【０１３３】次に、再キャリブレーションが必要かどう
かを判定する（ステップＳ７６）。具体的には、ポイン
ティング座標位置検出部７４は、分散値が所定値以上で
あればノイズが多いと判断して、再び上述したキャリブ
レーション処理の一部であるリファレンス画像の取得
（ステップＳ２６〜３０）を行う。
【０１３４】これにより、プレゼンテーション中に太陽
光が入り込むようになった場合等の投写条件が変動した
場合も、当該条件に応じた差分像の抽出が適切に行え
る。なお、一様画像を表示するのは一瞬間であるため、
プレゼンテーションを行っている場合でも聴衆に気づか
れずに再キャリブレーションを行うことができる。
【０１３５】また、このような差分像生成用画像の再取
り込みは、所定の時間間隔で行うようにしてもよい。
【０１３６】これによれば、定期的に差分像生成用画像
をリフレッシュできるため、常に現在の環境に応じた差
分像を生成することができる。特に、外光の変化が激し
い場合に効果的である。
【０１３７】次に、処理部６０のハードウェア構成につ
いて説明する。
【０１３８】図１４は、本実施の形態の一例に係る処理
部６０のハードウェア構成の説明図である。
【０１３９】図１４に示す装置では、ＣＰＵ１０００、
ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００４、情報記憶媒体１００
６、画像生成ＩＣ１０１０、Ｉ／Ｏ（入出力ポート）１
０２０−１、１０２０−２、１０２０−３が、システム
バス１０１６により相互にデータ送受信可能に接続され
ている。そして、Ｉ／Ｏ１０２０−１、１０２０−２、
１０２０−３を介してＣＣＤカメラ４０、プロジェクタ
２０等の機器に接続されている。
【０１４０】情報記憶媒体１００６は、プログラムや、
画像データ等が格納されるものである。
【０１４１】情報記憶媒体１００６に格納されるプログ
ラム、ＲＯＭ１００２に格納されるプログラム等に従っ
て、ＣＰＵ１０００は装置全体の制御や各種データ処理
を行う。ＲＡＭ１００４はこのＣＰＵ１０００の作業領
域等として用いられる記憶手段であり、情報記憶媒体１
００６やＲＯＭ１００２の所与の内容や、ＣＰＵ１００
０の演算結果等が格納される。また、本実施形態を実現
するための論理的な構成を持つデータ構造は、ＲＡＭ１
００２または情報記憶媒体１００６上に構築されること
になる。
【０１４２】そして図１〜図１３で説明した各種の処理
は、これらの処理を行うためのプログラムを格納した情
報記憶媒体１００６と、当該プログラムに従って動作す
るＣＰＵ１０００、画像生成ＩＣ１０１０等によって実
現される。なお画像生成ＩＣ１０１０等で行われる処理
は、ＣＰＵ１０００や汎用のＤＳＰ等によりソフトウェ
ア的に行ってもよい。
【０１４３】以上、本発明を適用した好適な実施の形態
について説明してきたが、本発明の適用は上述した実施
例に限定されない。
【０１４４】例えば、ＣＣＤカメラ４０、光学フィルタ
ー１７、駆動装置１８および処理部６０をプロジェクタ
２０と一体化してもよい。
【０１４５】また、指示位置３１０の検出後のデータ処
理として、カーソルの表示位置演算処理以外にも、例え
ば、カーソルの表示変更処理、アイコンの指示確定処
理、アイコンの表示変更処理等を行うことも可能であ
る。
【０１４６】さらに、光学フィルター１７を回転させる
手法以外にも、開閉により赤外光と可視光を選択的に透
過させる赤外シャッターを適用する手法、手動で赤外フ
ィルターをＣＣＤカメラ４０に被せて撮像する手法等を
適用することも可能である。
【０１４７】また、上述したプロジェクタのような投写
手段以外にも表示手段で画像表示を行ってプレゼンテー
ション等を行う場合にも本発明を適用できる。このよう
な表示手段としては、例えば、液晶プロジェクタのほ
か、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙ Ｔｕｂｅ）、ＰＤ
Ｐ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、Ｆ
ＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａ
ｙ）、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃ
ｅ）、直視型液晶表示装置等のディスプレイ装置等が該
当する。
【０１４８】さらに、上述した実施例では、前面投写型
のプロジェクタを適用した例について説明したが、背面
投写型のプロジェクタを適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の一例に係るプレゼンテーションシ
ステムの概略説明図である。
【図２】図２（Ａ）は、プレゼンテーション動作の説明
図であり、図２（Ｂ）は、この時の撮影画像の説明図で
ある。
【図３】本実施形態の一例に係るＣＣＤカメラの概略説
明図である。
【図４】本実施形態の一例に係る光学フィルタの概略正
面図である。
【図５】本実施形態の一例に係る処理部の機能ブロック
図である。
【図６】本実施形態の一例に係る位置検出部の詳細な機
能ブロック図である。
【図７】差分像の生成過程を示す模式図であり、図７
（Ａ）は差分像生成用画像を示し、図７（Ｂ）は指示画
像を示し、図７（Ｃ）は差分像を示す図である。
【図８】キャリブレーション時に投写する画像を示す図
であり、図８（Ａ）は一様な白パターン画像を示し、図
８（Ｂ）は位置校正用パターン画像を示す図である。
【図９】本実施の形態の一例に係る指示位置検出処理の
フローチャートである。
【図１０】本実施の形態の一例に係るキャリブレーショ
ンサブルーチンのフローチャートである。
【図１１】本実施の形態の一例に係るポインティングサ
ブルーチンのフローチャートである。
【図１２】本実施の形態の一例に係る差分像生成サブル
ーチンのフローチャートである。
【図１３】本実施の形態の一例に係る投写条件変動検出
サブルーチンのフローチャートである。
【図１４】本実施の形態の一例に係る処理部のハードウ
ェア構成の説明図である。
【符号の説明】
１０ スクリーン １２ 画像表示領域 １５ 光源 １７ 光学フィルター １８ 駆動装置 ２０ プロジェクタ ３０ プレゼンター ３２ 指示棒 ４０ ＣＣＤカメラ ６０ 処理部 ６３ 画像生成部 ７２ 画像取込部 ７３ 画像処理部 ７４ ポインティング位置検出部 １００６ 情報記憶媒体

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の画像表示領域における指示位置を
    検出する指示位置検出システムにおいて、 前記画像表示領域を撮像する撮像手段と、 一様画像が表示された画像表示領域の撮像結果である差
    分像生成用画像を記憶する手段と、 指示が行われた画像表示領域の撮像結果である指示画像
    と前記差分像生成用画像との差分像を抽出する差分像抽
    出手段と、 前記差分像に基づき、前記画像表示領域に含まれる指示
    画像の指示位置を検出する手段と、 を含むことを特徴とする指示位置検出システム。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 前記差分像生成用画像および前記指示画像は、非可視領
    域で撮像された画像であることを特徴とする指示位置検
    出システム。
  3. 【請求項３】 請求項２において、 前記非可視領域は赤外領域であって、 前記撮像手段は、赤外光のみを透過する赤外透過部を介
    して前記赤外領域での撮像を行うことを特徴とする指示
    位置検出システム。
  4. 【請求項４】 請求項３において、 前記赤外領域での撮像が行われる際に、前記画像表示領
    域に向けて赤外光を投写する補助光源を含むことを特徴
    とする指示位置検出システム。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記画像表示領域に画像を表示する画像表示手段と、 前記差分像抽出手段により抽出された、指示が行われて
    いない画像表示領域の撮像結果である非指示画像と前記
    差分像生成用画像との差分像に基づき、前記差分像生成
    用画像の更新が必要かどうかを判断し、前記差分像生成
    用画像の生成が必要な場合、所定の短時間前記一様画像
    を表示するように前記画像表示手段を制御するととも
    に、前記一様画像の表示された画像表示領域を撮像して
    新たな差分像生成用画像を取り込むように前記撮像手段
    を制御する制御手段と、 を含むことを特徴とする指示位置検出システム。
  6. 【請求項６】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記画像表示領域に画像を表示する画像表示手段と、 所定の時間間隔で所定の短時間前記一様画像を表示する
    ように前記画像表示手段を制御するとともに、前記一様
    画像の表示された画像表示領域を撮像して新たな差分像
    生成用画像を取り込むように前記撮像手段を制御する制
    御手段と、 を含むことを特徴とする指示位置検出システム。
  7. 【請求項７】 請求項５、６のいずれかにおいて、 前記制御手段は、校正時に前記画像表示領域と画像処理
    領域とを対応づけるための所定の校正用画像を表示する
    ように前記画像表示手段を制御することを特徴とする指
    示位置検出システム。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の指示位
    置検出システムを用いて検出された指示位置を所定のデ
    ータ処理に反映させる処理を行う処理手段を含むことを
    特徴とするプレゼンテーションシステム。
  9. 【請求項９】 請求項８において、 前記処理手段は、前記検出された指示位置に基づき、表
    示画像に含まれるカーソルの位置制御を行うことを特徴
    とするプレゼンテーションシステム。
  10. 【請求項１０】 所定の画像表示領域における指示位置
    を検出するプレゼンテーション用システムを実現するた
    めの情報を記憶したコンピュータ読み取り可能な情報記
    憶媒体であって、 前記情報は、 一様画像が表示された画像表示領域の撮像手段による撮
    像結果である差分像生成用画像を記憶する手段と、 指示が行われた画像表示領域の撮像結果である指示画像
    と前記差分像生成用画像との差分像を抽出する差分像抽
    出手段と、 前記差分像に基づき、前記画像表示領域に含まれる指示
    画像の指示位置を検出する手段と、 を実現するための情報を含むことを特徴とする情報記憶
    媒体。
  11. 【請求項１１】 請求項１０において、 前記差分像生成用画像および前記指示画像は、非可視領
    域で撮像された画像であることを特徴とする情報記憶媒
    体。
  12. 【請求項１２】 請求項１０、１１のいずれかにおい
    て、 前記差分像抽出手段により抽出された、指示が行われて
    いない画像表示領域の撮像結果である非指示画像と前記
    差分像生成用画像との差分像に基づき、前記差分像生成
    用画像の更新が必要かどうかを判断し、前記差分像生成
    用画像の生成が必要な場合、所定の短時間前記一様画像
    を表示するように前記画像表示領域に画像を表示する画
    像表示手段を制御するとともに、前記一様画像の表示さ
    れた画像表示領域を撮像して新たな差分像生成用画像を
    取り込むように前記撮像手段を制御する制御手段を実現
    するための情報を含むことを特徴とする情報記憶媒体。
  13. 【請求項１３】 請求項１０、１１のいずれかにおい
    て、 所定の時間間隔で所定の短時間前記一様画像を表示する
    ように前記画像表示領域に画像を表示する画像表示手段
    を制御するとともに、前記一様画像の表示された画像表
    示領域を撮像して新たな差分像生成用画像を取り込むよ
    うに前記撮像手段を制御する制御手段を実現するための
    情報を含むことを特徴とする情報記憶媒体。
  14. 【請求項１４】 請求項１２、１３のいずれかにおい
    て、 前記制御手段は、校正時に前記画像表示領域と画像処理
    領域とを対応づけるための所定の校正用画像を表示する
    ように前記画像表示手段を制御することを特徴とする情
    報記憶媒体。
  15. 【請求項１５】 請求項１０〜１４のいずれかに記載の
    手段を用いて検出された指示位置を所定のデータ処理に
    反映させる処理を行う処理手段を実現するための情報を
    含むことを特徴とする情報記憶媒体。
  16. 【請求項１６】 請求項１５において、 前記処理手段は、前記検出された指示位置に基づき、表
    示画像に含まれるカーソルの位置制御を行うことを特徴
    とする情報記憶媒体。
  17. 【請求項１７】 所定の画像表示領域における指示位置
    を検出する指示位置検出方法において、 一様画像が表示された画像表示領域の撮像結果である差
    分像生成用画像を記憶する工程と、 指示が行われた画像表示領域の撮像結果である指示画像
    と前記差分像生成用画像との差分像を抽出する差分像抽
    出工程と、 前記差分像に基づき、前記画像表示領域に含まれる指示
    画像の指示位置を検出する工程とを含むことを特徴とす
    る指示位置検出方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１７において、 前記差分像生成用画像および前記指示画像は、非可視領
    域で撮像された画像であることを特徴とする指示位置検
    出方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１７、１８のいずれかにおい
    て、 前記差分像抽出工程は、指示が行われていない画像表示
    領域の撮像結果である非指示画像と前記差分像生成用画
    像との差分像を抽出する工程を有し、 当該差分像に基づき、前記差分像生成用画像の更新が必
    要かどうかを判断する工程と、 前記差分像生成用画像の生成が必要と判断された場合
    に、所定の短時間前記一様画像を表示する工程と、 前記一様画像の表示された画像表示領域を撮像して新た
    な差分像生成用画像を取り込む工程と、 を含むことを特徴とする指示位置検出方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１７、１８のいずれかにおい
    て、 所定の時間間隔で所定の短時間前記一様画像を表示する
    工程と、 前記一様画像の表示された画像表示領域を撮像して新た
    な差分像生成用画像を取り込む工程と、 を含むことを特徴とする指示位置検出方法。
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