JP2005124131A - 画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法 - Google Patents

画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 投写対象物の形状に関する情報を用いることなく投写画像の横方向の歪みを補正することが可能な画像処理システム等を提供すること。
【解決手段】 画像の歪みを調整するために、画像信号を補正する歪み補正部１３０と、当該画像信号に基づき、画像を投写する画像投写部１９０と、投写された投写画像を、前記画像投写手段の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成する撮像部１８０と、当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像の所定の端点の位置を示す端点位置情報と、当該投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報とを生成する画像解析部１５０と、端点位置情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成するとともに、当該投写距離情報と、明るさ指標値分布情報とに基づき、画像信号を補正するための補正用情報を生成する補正用情報生成部１２０とを含んで画像処理システムを構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像の歪み補正が可能な画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法に関する。
プロジェクタ等の画像投写装置からの投写光の光軸とスクリーン等の投写対象物との相対的な角度によって画像が歪んでしまい、縦方向や横方向にいわゆる台形歪みが発生してしまう場合がある。
このため、画像投写装置は、画像を投写する場合には、画像の歪みをなくした状態で画像を投写する必要がある。
しかし、一般的な画像の歪み補正機能付き画像投写装置は、傾きセンサーを内蔵して画像の縦方向の歪みのみを補正し、画像の横方向の歪みは補正できていない。
また、画像の横方向の歪みを補正する場合、ユーザーがマウス等を用いてスクリーンの４隅の点を指示することにより、画像投写装置は、当該指示情報に基づいて半自動的に画像の歪みを補正している。また、ユーザーにとっては、マウス等を用いてスクリーンの４隅の点を指示することは煩雑である。
このような課題を解決するため、例えば、特許文献１では、モニタカメラによりスクリーンとスクリーン上の全白の画像を撮像し、スクリーンの端点の位置と全白の画像の端点の位置とに基づいて台形歪みを調整する手法が採用されている。
特開２０００−２４１８７４号公報
しかし、特許文献１のようにスクリーンの形状に関する情報を用いて台形歪みを調整する手法の場合、ユーザーは、スクリーンを必ず用いる必要がある。このため、プロジェクタが、壁のように枠のない投写対象物に画像を投写する場合、特許文献１の手法では台形歪みを補正することができない。また、特許文献１の手法の場合、適用するスクリーンは長方形状であることが前提となり汎用性に欠ける。
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、投写対象物の形状に関する情報を用いることなく投写画像の横方向の歪みを補正することが可能な画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明に係る画像処理システムおよびプロジェクタは、画像の歪みを調整するために、画像信号を補正する補正手段と、
当該画像信号に基づき、画像を投写する画像投写手段と、
投写された投写画像を、前記画像投写手段の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成する撮像手段と、
当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像の所定の端点の位置を示す端点位置情報と、当該投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報とを生成する画像解析手段と、
前記端点位置情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成するとともに、当該投写距離情報と、前記明るさ指標値分布情報とに基づき、前記画像信号を補正するための補正用情報を生成する補正用情報生成手段と、
を含み、
前記補正用情報生成手段は、前記明るさ指標値分布情報に基づき、仮補正用情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記撮像手段の光軸と前記画像投写手段の光軸とが一致した状態の補正用情報となるように前記仮補正用情報を補正して前記補正用情報を生成し、
前記補正手段は、前記補正用情報に基づき、前記画像信号を補正することを特徴とする。
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
コンピュータを、
画像の歪みを調整するために、画像信号を補正する補正手段と、
当該画像信号に基づき、画像を投写する画像投写手段と、
投写された投写画像を、前記画像投写手段の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成する撮像手段と、
当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像の所定の端点の位置を示す端点位置情報と、当該投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報とを生成する画像解析手段と、
前記端点位置情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成するとともに、当該投写距離情報と、前記明るさ指標値分布情報とに基づき、前記画像信号を補正するための補正用情報を生成する補正用情報生成手段として機能させ、
前記補正用情報生成手段は、前記明るさ指標値分布情報に基づき、仮補正用情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記撮像手段の光軸と前記画像投写手段の光軸とが一致した状態の補正用情報となるように前記仮補正用情報を補正して前記補正用情報を生成し、
前記補正手段は、前記補正用情報に基づき、前記画像信号を補正することを特徴とする。
また、本発明に係る情報記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能なプログラムを記憶した情報記憶媒体であって、
上記プログラムを記憶したことを特徴とする。
また、本発明に係る画像処理方法は、所定の投写対象物へ向け所定のキャリブレーション画像を投写し、
投写した投写画像を、投写光の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成し、
当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像の所定の端点の位置を示す端点位置情報と、当該投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報とを生成し、
前記端点位置情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成し、
前記明るさ指標値分布情報に基づき、仮補正用情報を生成し、
前記投写距離情報に基づき、前記撮像手段の光軸と前記画像投写手段の光軸とが一致した状態の補正用情報となるように前記仮補正用情報を補正して補正用情報を生成し、
画像の歪みを調整するために、前記補正用情報に基づき、画像投写用の画像信号を補正することを特徴とする。
本発明によれば、画像処理システム等は、明るさ指標値の分布に基づいて画像の歪みを判定することができる。特に、画像投写手段の光軸と撮像手段の光軸とが一致していない場合、投写距離によって撮像手段が撮像した投写画像の明るさ指標値の分布は変化する。
本発明によれば、画像処理システム等は、明るさ指標値の分布に基づいて一旦仮補正用情報を生成し、投写距離に応じて仮補正用情報を補正して補正用情報を生成し、当該補正用情報に基づいて画像の歪みを調整するように画像信号を補正することができる。
以上のように、本発明によれば、画像処理システム等は、明るさ指標値の分布に基づく画像処理を行うことにより、投写対象物の形状に関する情報を用いることなく投写画像の横方向の歪みを補正することができる。しかも、画像処理システム等は、投写距離に基づき、補正用情報を生成することにより、より正確に投写画像の横方向の歪みを補正することができる。
また、前記画像処理システム、前記プロジェクタ、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記補正用情報生成手段は、前記端点位置情報に基づき、前記撮像画像内における投写画像の大きさを示す投写画像サイズ情報を生成するとともに、当該投写画像サイズ情報に基づき、前記画像投写手段のズーム状態を示すズーム状態情報を生成し、
前記補正手段は、前記ズーム状態情報に基づき、前記補正用情報に基づく前記画像信号の補正量を調整してもよい。
また、前記画像処理方法では、前記補正用情報を生成する際に、前記端点位置情報に基づき、前記撮像画像内における投写画像の大きさを示す投写画像サイズ情報を生成し、
当該投写画像サイズ情報に基づき、画像投写時のズーム状態を示すズーム状態情報を生成し、
当該ズーム状態情報に基づき、前記補正用情報に基づく前記画像信号の補正量を調整してもよい。
これによれば、画像処理システム等は、画像投写時のズーム状態に応じて画像信号の補正量を調整することにより、より正確に画像の歪みを補正することができる。
なお、例えば、前記補正手段は、前記ズーム状態情報がテレ状態を示す場合、ワイド状態を示す場合と比べて補正量を相対的に減少させてもよい。
また、前記画像処理システム、前記プロジェクタ、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記明るさ指標値分布情報は、前記撮像画像内における投写画像のうち最も明るいピーク位置を示す情報を含み、
前記補正用情報生成手段は、当該ピーク位置を示す情報と、前記端点位置情報と、前記投写距離情報とに基づき、前記仮補正用情報を生成してもよい。
また、前記画像処理方法では、前記明るさ指標値分布情報は、前記撮像画像内における投写画像のうち最も明るいピーク位置を示す情報を含み、
当該ピーク位置を示す情報と、前記端点位置情報と、前記投写距離情報とに基づき、前記仮補正用情報を生成してもよい。
これによれば、画像処理システム等は、ピーク位置に応じて画像の歪みを判定することができる。
また、本発明に係る画像処理システムおよびプロジェクタは、画像の歪みを調整するために、画像信号を補正する補正手段と、
フォーカス制御機能を有し、前記画像信号に基づき、画像を投写する画像投写手段と、
投写された投写画像を、前記画像投写手段の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成する撮像手段と、
当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報を生成する画像解析手段と、
前記画像投写手段のフォーカス状態を示すフォーカス状態情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成するとともに、当該投写距離情報と、前記明るさ指標値分布情報とに基づき、前記画像信号を補正するための補正用情報を生成する補正用情報生成手段と、
を含み、
前記補正用情報生成手段は、前記明るさ指標値分布情報に基づき、仮補正用情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記撮像手段の光軸と前記画像投写手段の光軸とが一致した状態の補正用情報となるように前記仮補正用情報を補正して前記補正用情報を生成し、
前記補正手段は、前記補正用情報に基づき、前記画像信号を補正することを特徴とする。
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
コンピュータを、
画像の歪みを調整するために、画像信号を補正する補正手段と、
フォーカス制御機能を有し、前記画像信号に基づき、画像を投写する画像投写手段と、
投写された投写画像を、前記画像投写手段の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成する撮像手段と、
当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報を生成する画像解析手段と、
前記画像投写手段のフォーカス状態を示すフォーカス状態情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成するとともに、当該投写距離情報と、前記明るさ指標値分布情報とに基づき、前記画像信号を補正するための補正用情報を生成する補正用情報生成手段として機能させ、
前記補正用情報生成手段は、前記明るさ指標値分布情報に基づき、仮補正用情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記撮像手段の光軸と前記画像投写手段の光軸とが一致した状態の補正用情報となるように前記仮補正用情報を補正して前記補正用情報を生成し、
前記補正手段は、前記補正用情報に基づき、前記画像信号を補正することを特徴とする。
また、本発明に係る画像処理方法は、コンピュータを用いた画像処理方法において、
前記コンピュータは、
フォーカス制御機能を有する画像投写部を用いて所定の投写対象物へ向け所定のキャリブレーション画像を投写し、
投写した投写画像を、投写光の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成し、
当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報を生成し、
前記画像投写部のフォーカス状態を示すフォーカス状態情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成し、
前記明るさ指標値分布情報に基づき、仮補正用情報を生成し、
前記投写距離情報に基づき、前記撮像手段の光軸と前記画像投写手段の光軸とが一致した状態の補正用情報となるように前記仮補正用情報を補正して補正用情報を生成し、
画像の歪みを調整するために、前記補正用情報に基づき、画像投写用の画像信号を補正することを特徴とする。
本発明によれば、画像処理システム等は、明るさ指標値の分布に基づいて画像の歪みを判定することができる。特に、画像投写手段の光軸と撮像手段の光軸とが一致していない場合、投写距離によって撮像手段が撮像した投写画像の明るさ指標値の分布は変化する。
本発明によれば、画像処理システム等は、明るさ指標値の分布に基づいて一旦仮補正用情報を生成し、投写距離に応じて仮補正用情報を補正して補正用情報を生成し、当該補正用情報に基づいて画像の歪みを調整するように画像信号を補正することができる。
以上のように、本発明によれば、画像処理システム等は、明るさ指標値の分布に基づく画像処理を行うことにより、投写対象物の形状に関する情報を用いることなく投写画像の横方向の歪みを補正することができる。しかも、画像処理システム等は、投写距離に基づき、補正用情報を生成することにより、より正確に投写画像の横方向の歪みを補正することができる。
さらに、本発明によれば、画像処理システム等は、フォーカス状態情報を用いて投写距離情報を生成することができる。なお、ここで、フォーカス状態情報は、例えば、投写レンズ等の自動フォーカスまたは手動フォーカスによるフォーカス値等を示す値である。
また、前記画像処理システム、前記プロジェクタ、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記画像投写手段は、画角制御機能を有し、
前記補正用情報生成手段は、前記画像投写手段のズーム状態を示すズーム状態情報に基づき、前記補正用情報に基づく前記画像信号の補正量を調整してもよい。
また、前記画像処理方法において、前記画像投写部は、画角制御機能を有し、
前記コンピュータは、前記画像投写部のズーム状態を示すズーム状態情報に基づき、前記補正用情報に基づく前記画像信号の補正量を調整してもよい。
これによれば、画像処理システム等は、画像投写部のズーム状態（画角）に応じて画像信号の補正量を調整することにより、より正確に画像の歪みを補正することができる。
また、前記画像処理システム、前記プロジェクタ、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記明るさ指標値分布情報は、前記撮像画像内における投写画像のうち最も明るいピーク位置を示す情報を含み、
前記画像解析手段は、前記撮像画像内における投写画像の所定の端点の位置を示す端点位置情報を生成し、
前記補正用情報生成手段は、前記ピーク位置を示す情報と、前記端点位置情報と、前記投写距離情報とに基づき、前記仮補正用情報を生成してもよい。
また、前記画像処理方法において、前記明るさ指標値分布情報は、前記撮像画像内における投写画像のうち最も明るいピーク位置を示す情報を含み、
前記コンピュータは、
前記撮像画像内における投写画像の所定の端点の位置を示す端点位置情報を生成し、
前記ピーク位置を示す情報と、前記端点位置情報と、前記投写距離情報とに基づき、前記仮補正用情報を生成してもよい。
これによれば、画像処理システム等は、ピーク位置に応じて画像の歪みを判定することができる。
以下、本発明を、画像の歪み補正を行うプロジェクタに適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
（システム全体の説明）
図１は、画像投写時の状態を示す模式図である。
画像処理システムの一種であるプロジェクタ２０は、投写対象物の一種である壁１０へ向け画像を投写する。これにより、壁１０に投写画像１２が表示される。
また、本実施例では、プロジェクタ２０は、壁１０に正対していない状態となっている。このため、投写画像１２の歪み（例えば、いわゆる台形歪み、キーストン歪み等）が発生している。
また、本実施例では、撮像手段の一部であるセンサー６０は、投写画像１２を含む領域を撮像する。そして、プロジェクタ２０は、センサー６０による撮像画像（撮像面）内の投写画像における明るさ指標値の分布に基づいて画像の歪みを判定する。
プロジェクタ２０がスクリーンに画像を投写する場合、センサー６０は、スクリーンの枠を捉えやすいが、壁１０のように投写画像に比べて大きい投写対象物の場合、壁１０の枠を捉えることは困難である。
また、図１に示すように、プロジェクタ２０の投写光の光軸とセンサー６０の光軸とは一致していない。このような場合、投写距離によってセンサー６０が撮像した投写画像の明るさ指標値の分布は変化する。
このため、本実施例では、プロジェクタ２０は、投写対象物の枠の情報を用いることなく、明るさ指標値の分布に基づいて一旦仮補正用情報を生成し、投写距離に応じて仮補正用情報を補正して補正用情報を生成し、当該補正用情報に基づいて画像の歪みを調整するように画像信号を補正する画像処理を行う。
これにより、プロジェクタ２０は、投写画像１２の歪みをより適切に調整することができる。
（機能ブロックの説明）
次に、このような機能を実装するためのプロジェクタ２０の機能ブロックについて説明する。
図２は、本実施形態の一例に係るプロジェクタ２０の機能ブロック図である。
プロジェクタ２０は、画像信号を入力する信号入力部１１０と、画像の歪みが適切に調整されるように、入力された画像信号を補正する歪み補正部１３０と、補正された画像信号を出力する信号出力部１６０と、画像信号に基づき、画像を投写する画像投写部１９０と、キャリブレーション画像情報を生成するキャリブレーション画像情報生成部１７０とを含んで構成されている。
また、プロジェクタ２０は、投写画像１２を含む領域を、センサー６０の撮像面を介して撮像して撮像情報を生成する撮像部１８０と、撮像情報に基づき、撮像面における投写画像（撮像画像における投写画像）の４隅の位置を示す端点位置情報と、当該投写画像における輝度値の分布を示す明るさ指標値分布情報とを生成する画像解析部１５０と、端点位置情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成するとともに、当該投写距離情報と、明るさ指標値分布情報とに基づき、画像信号を補正するための補正用情報を生成する補正用情報生成部１２０とを含んで構成されている。
また、画像投写部１９０は、空間光変調器１９２と、空間光変調器１９２を駆動する駆動部１９４と、光源１９６と、レンズ１９８とを含んで構成されている。
駆動部１９４は、信号出力部１６０からの画像信号に基づき、空間光変調器１９２を駆動する。そして、画像投写部１９０は、光源１９６からの光を、空間光変調器１９２およびレンズ１９８を介して投写する。
また、上述したプロジェクタ２０の各部を実装するためのハードウェアとしては、例えば、以下のものを適用できる。
図３は、本実施形態の一例に係るプロジェクタ２０のハードウェアブロック図である。
例えば、信号入力部１１０としては、例えばＡ／Ｄコンバーター９３０等、歪み補正部１３０としては、例えば画像処理回路９７０、ＲＡＭ９５０、ＣＰＵ９１０等、信号出力部１６０としては、例えばＤ／Ａコンバーター９４０等、補正用情報生成部１２０、画像解析部１５０およびキャリブレーション画像情報生成部１７０としては、例えば画像処理回路９７０、ＲＡＭ９５０等、撮像部１８０としては、例えばＣＣＤセンサー、ＣＭＯＳセンサー、ＲＧＢセンサー等、空間光変調器１９２としては、例えば液晶パネル９２０等、駆動部１９４としては、例えば液晶パネル９２０を駆動する液晶ライトバルブ駆動ドライバを記憶するＲＯＭ９６０等を用いて実装できる。
なお、これらの各部はシステムバス９８０を介して相互に情報をやりとりすることが可能である。
また、これらの各部は、その一部または全部を、回路のようにハードウェア的に実装してもよいし、ドライバのようにソフトウェア的に実装してもよい。
さらに、画像解析部１５０等としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶した情報記憶媒体９００からプログラムを読み取って画像解析部１５０等の機能をコンピュータに実装させてもよい。
このような情報記憶媒体９００としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を適用でき、そのプログラムの読み取り方式は接触方式であっても、非接触方式であってもよい。
また、情報記憶媒体９００に代えて、上述した各機能を実装するためのプログラム等を、伝送路を介してホスト装置等からダウンロードすることによって上述した各機能を実装することも可能である。
（画像処理についての説明）
次に、上述した各部の機能についてより具体的に説明する。
まず、画像解析部１５０の機能について説明する。
図４は、撮像面における投写画像の一例を示す模式図である。また、図５は、横方向の画素位置とピーク位置を示す模式図である。また、図６は、投写状態を平面的に示す模式図である。
画像解析部１５０は、撮像情報に基づき、図４に示す投写画像の４頂点ＡＢＣＤの撮像面における座標位置を示す端点位置情報を生成する。また、画像解析部１５０は、図４に示す撮像画像の各画素の輝度値を縦方向に加算して図５に示す輝度値の分布を示す明るさ指標値分布情報を生成する。この結果、明るさ指標値分布情報は、投写画像の水平方向において最も明るい位置であるピーク位置を示すことができる。これにより、プロジェクタ２０は、明るさ指標値分布情報に基づいて画像の横方向の歪みを判定することができる。
しかし、図６に示すように、センサー６０が捉えた壁１０上のピーク位置Ｐ１は、実際のピーク位置Ｐ０よりは左側にある。これは、レンズ１９８の光軸よりもセンサー６０の光軸が左側にあるためである。また、ピーク位置は投写距離によっても変動する。
補正用情報生成部１２０は、このような相違を反映した補正用情報を生成する。次に、補正用情報生成部１２０の機能について説明する。
図７は、撮像面における投写画像と投写距離との関係を示す模式図である。また、図８は、中点カメラ座標と投写距離との関係を示すテーブルの一例を示す図である。
例えば、センサー６０は、図７に示すように、投写距離が５ｍの場合の投写画像２１０を、投写距離が１ｍの場合の投写画像２２０と比べて左側に捉えてしまう。すなわち、センサー６０は、投写距離が近いほど投写画像を右側に捉えてしまう。
補正用情報生成部１２０は、画像解析部１５０からの端点位置情報に基づき、図４に示す投写画像ＡＢＣＤの下辺ＡＤの中点の撮像面における座標位置Ｘを求める。ここで、座標位置Ｘは、センサー６０の撮像面における投写画像の大きさを示す投写画像サイズ情報の一種である。そして、補正用情報生成部１２０は、図８に示すテーブルを用いて座標位置Ｘに対応する投写距離を求める。
なお、中点の座標位置と投写距離との関係は、製造業者等が実験等によりあらかじめ求めておけばよい。また、補正用情報生成部１２０は、テーブルに代えて座標位置Ｘが入力された場合に投写距離を出力する関数を用いてもよい。
このようにして補正用情報生成部１２０は、撮像面における投写画像の位置に応じて投写距離を求めることができる。
また、補正用情報生成部１２０は、レンズ１９８のズーム状態に応じて補正用情報を調整する。
図９は、撮像面における投写画像とズーム状態との関係を示す模式図である。また、図１０は、辺の長さと半画角との関係を示すテーブルの一例を示す図である。
ズーム状態がワイドである場合、センサー６０は、投写画像２４０を、ズーム状態がテレ状態である投写画像２３０と比べて大きく捉える。また、画像投写部１９０は、あおり投写光学系であるため、図９に示すように、ズーム状態に関わらず、撮像面における投写画像２３０、２４０の下辺は同じ線上になる。
例えば、図４に示す投写画像ＡＢＣＤの辺ＡＢ＋辺ＣＤの長さとズーム状態を示すレンズ１９８の半画角との関係は、図１０に示すテーブルで表される。例えば、辺ＡＢ＋辺ＣＤの長さが６６５ドットの場合、半画角は２２度であり、レンズ１９８はワイド状態である。また、ＡＢ＋ＣＤの長さが４５９ドットの場合、半画角は１５度であり、レンズ１９８はテレ状態である。
さらに、補正用情報生成部１２０は、投写画像の大きさに基づいて求めた半画角に基づき、仮補正用情報を生成する。本実施例では、仮補正用情報および補正用情報として横方向の投写角度を採用している。
また、補正用情報生成部１２０は、仮補正用情報と、投写距離に基づいて補正用情報を生成する。
図１１は、仮補正用情報と投写距離と補正用情報との関係を示すテーブルの一例を示す図である。
補正用情報生成部１２０は、例えば、図１１に示すテーブルを用いて補正用情報を生成する。
例えば、図６に示すように、センサー６０が捉えた画像投写部１９０の横方向の投写角度をθｔ、画像投写部１９０のズーム状態を示す角度をθｚ（ズーム状態情報）、撮像面における投写画像の横幅をＮ、センサー６０からセンサー６０の光軸と線分Ｎとの交点までの長さを撮像面のドット数で示すＬ、線分Ｎとセンサー６０とセンサー６０が捉えたピーク位置Ｐ１とを結ぶ線との交点から線分Ｎまでの端点までの長さをＰと仮定する。
この場合、tanθｔ＝（Ｎ／２−Ｐ）／Ｌである。また、補正用情報生成部１２０は、図５に示すように、明るさ指標値分布情報に基づいてＮとＰを求めることができる。また、ここで、図６に示すように、tanθｚ＝（Ｎ／２）／Ｌであり、θｚは既知であることからＬを求めることができる。
したがって、補正用情報生成部１２０は、変数Ｎ、Ｐ、Ｌのすべてを求めることができるため、仮補正用情報として、センサー６０が捉えた画像投写部１９０の横方向の投写角度θｔを求めることができる。
そして、補正用情報生成部１２０は、θｔと、図８を用いて説明した処理によって求められた投写距離に基づき、図１１に示すテーブルを参照して画像投写部１９０の真の横方向の投写角度θを求める。
（画像処理の流れの説明）
次に、上述した各部を用いた画像処理の流れについて説明する。
図１２は、本実施形態の一例に係る画像処理の流れを示すフローチャートである。
プロジェクタ２０の製造業者は、プロジェクタ２０の出荷前に、図８、図１０、図１１に示すそれぞれのテーブルを作成してプロジェクタ２０のメモリに記憶しておく。
キャリブレーション画像情報生成部１７０は、全白画像（画像全体が白のキャリブレーション画像）を表示するための画像情報を生成し、画像投写部１９０は、当該画像情報に基づき、全白画像を投写する（ステップＳ１）。
センサー６０は、壁１０上の全白画像を撮像して撮像情報を生成する（ステップＳ２）。
キャリブレーション画像情報生成部１７０は、全黒画像（画像全体が黒のキャリブレーション画像）を表示するための画像情報を生成し、画像投写部１９０は、当該画像情報に基づき、全黒画像を投写する（ステップＳ３）。
センサー６０は、壁１０上の全黒画像を撮像して撮像情報を生成する（ステップＳ４）。
画像解析部１５０は、全白画像の撮像情報と、全黒画像の撮像情報との差分値に基づいて撮像面における投写画像の領域を抽出する（ステップＳ５）。
また、画像解析部１５０は、当該投写画像の４隅の位置を示す端点位置情報と、投写画像における輝度値の分布を示す明るさ指標値分布情報を生成する。
そして、補正用情報生成部１２０は、投写距離判定処理を行う（ステップＳ６）。
図１３は、本実施形態の一例に係る投写距離判定処理の流れを示すフローチャートである。
補正用情報生成部１２０は、補正用情報生成部１２０からの端点位置情報に基づき下辺ＡＤの中点の座標位置を演算する（ステップＳ１１）。
そして、補正用情報生成部１２０は、当該座標位置と図８に示すテーブルに基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成する（ステップＳ１２）。
そして、補正用情報生成部１２０は、ズーム状態判定処理を行う（ステップＳ７）。
図１４は、本実施形態の一例に係るズーム状態判定処理の流れを示すフローチャートである。
補正用情報生成部１２０は、画像解析部１５０からの端点位置情報に基づき、辺ＡＢ＋辺ＣＤの長さを演算する（ステップＳ２１）。
そして、補正用情報生成部１２０は、当該長さと図１０に示すテーブルとに基づき、ズーム状態（角度θｚ）を示すズーム状態情報を生成する（ステップＳ２２）。
さらに、補正用情報生成部１２０は、明るさ指標値分布情報と、投写距離情報に基づき、上述した数式を用いて横方向の投写角度θを求める（ステップＳ８）。
歪み補正部１３０は、当該投写角度θと、ズーム状態情報に基づいて画像信号を補正するためのテーブルを補正する。より具体的には、歪み補正部１３０は、ズーム状態情報がテレ状態を示す場合、ワイド状態を示す場合と比べて当該テーブルの補正量を相対的に減少させる。
そして、歪み補正部１３０は、信号入力部１１０からの画像信号を、当該テーブルを用いて補正して信号出力部１６０に出力する（ステップＳ９）。
画像投写部１９０は、信号出力部１６０からの画像信号に基づき、歪みが適切に調整された画像を投写する。
以上の手順により、プロジェクタ２０は、投写画像１２の歪み、特に、投写画像１２の横方向の歪みを適切に調整した画像を投写することができる。
以上のように、本実施形態によれば、プロジェクタ２０は、明るさ指標値（輝度値）の分布に基づいて画像の歪みを判定することができる。特に、レンズ１９８の光軸とセンサー６０の光軸とが一致していない場合、投写距離によってセンサー６０が撮像した投写画像の明るさ指標値の分布は変化する。
本実施形態によれば、プロジェクタ２０は、明るさ指標値の分布に基づいて一旦仮補正用情報を生成し、投写距離に応じて仮補正用情報を補正して補正用情報を生成し、当該補正用情報に基づいて画像の歪みを調整するように画像信号を補正することができる。
以上のように、本実施形態によれば、プロジェクタ２０は、明るさ指標値の分布に基づく画像処理を行うことにより、投写対象物の形状に関する情報（例えば、投写対象物の形状、枠の長さ等）を用いない場合であっても投写画像１２の横方向の歪みを自動的に補正することができる。しかも、プロジェクタ２０は、投写距離に基づき、補正用情報を生成することにより、より正確に投写画像１２の横方向の歪みを補正することができる。
すなわち、本実施形態によれば、壁１０の４隅を用いずに投写画像１２の歪みを補正することができる。したがって、本実施形態によれば、投写対象物として種々の投写対象物（例えば、ホワイトボード、壁１０、スクリーン等）を適用することができ、汎用性をより向上させることができる。なお、プロジェクタ２０は、投写画像１２の横方向に加えて縦方向の歪みを補正してもよい。
また、本実施形態によれば、プロジェクタ２０は、画像投写時のズーム状態に応じて画像信号の補正用テーブルの補正量を調整することにより、より正確に画像の歪みを補正することができる。
また、本実施形態によれば、プロジェクタ２０は、投写距離やズーム状態の判定に特別なハードウェアを使用することなく、画像処理によって投写距離やズーム状態を判定することができる。
また、本実施形態によれば、プロジェクタ２０は、ピーク位置に応じて投写画像１２の歪みを判定することができる。
また、本実施形態によれば、１つのセンサー６０で画像の歪みを補正することができるため、複数のＣＣＤカメラ等を用いて投写画像の３次元座標を検出する手法と比べ、より簡易な構造で、かつ、より低コストで製造可能な画像処理システムをユーザーに提供することができる。
（変形例）
なお、本発明の適用は上述した実施例に限定されない。
例えば、プロジェクタ２０は、画像処理によって投写距離やズーム状態を判定するのではなく、ハードウェアの情報を用いて投写距離やズーム状態を判定してもよい。
図１５は、本実施形態の他の一例に係るプロジェクタ２０の機能ブロック図である。
本実施例におけるプロジェクタ２０の画像投写部１９０は、上述した構成に加え、レンズ１９８のフォーカスを制御し、当該制御に応じて変動するフォーカス値を示すフォーカス状態情報を有するフォーカス調整部１９７と、レンズ１９８の画角（ズーム状態）を制御し、当該制御に応じて変動するズーム値を示すズーム状態情報を有する画角制御部１９９とを含んで構成されている。
また、本実施例における補正用情報生成部１２０は、フォーカス制御部１９７のフォーカス状態情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成するとともに、画角制御部１９９のズーム状態情報に基づき、補正用情報に基づく画像信号の補正量を調整するように構成されている。
このような構成によれば、プロジェクタ２０は、画像投写部１９０のハードウェアの情報を用いて投写距離やズーム状態を判定することができる。なお、フォーカス制御部１９７や画角制御部１９９の制御は、自動制御であってもよいし、手動制御であってもよい。
また、この場合、フォーカス状態情報から投写距離情報が生成されるため、画像解析部１５０は、端点位置情報を生成しなくてもよい。すなわち、補正用情報生成部１２０は、例えば、明るさ指標値分布情報から投写画像の形状等を判別してもよい。
また、例えば、上述した実施例では、プロジェクタ２０は、端点位置情報として、撮像面における投写画像の４隅の座標位置を示す情報を用いたが、例えば、撮像面における投写画像の３つ以下の頂点座標位置を示す情報や、撮像面における投写画像の頂点間の中点の座標位置を示す情報等を用いてもよい。
また、上述した実施例では、プロジェクタ２０は、明るさ指標値として、輝度値を用いたが、例えば、ＲＧＢ値、Ｙ値等の画像信号値を用いてもよい。
また、上述した実施例では、プロジェクタ２０は、仮補正用情報および補正用情報として、横方向の投写角度を用いたが、例えば、補正係数、補正用パラメータ値等を用いてもよい。
また、上述した実施例では、画像処理システムとしてプロジェクタ２０を用いたが、本発明は、プロジェクタ２０以外にもＣＲＴ(Cathode Ray Tube)、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)、ＥＬ(Electro Luminescence)等のディスプレイ用の画像処理システムにも有効である。
また、プロジェクタ２０としては、例えば、液晶プロジェクタ、ＤＭＤ(Digital Micromirror Device)を用いたプロジェクタ等を用いてもよい。なお、ＤＭＤは米国テキサスインスツルメンツ社の商標である。
また、上述したプロジェクタ２０の機能は、例えば、プロジェクタ単体で実装してもよいし、複数の処理装置で分散して（例えば、プロジェクタとＰＣとで分散処理）実装してもよい。また、センサー６０も、上述したプロジェクタ２０内蔵型の装置として構成する以外にも、プロジェクタ２０とは独立した単体の装置として構成してもよい。
画像投写時の状態を示す模式図である。 本実施形態の一例に係るプロジェクタの機能ブロック図である。 本実施形態の一例に係るプロジェクタのハードウェアブロック図である。 撮像面における投写画像の一例を示す模式図である。 横方向の画素位置とピーク位置を示す模式図である。 投写状態を平面的に示す模式図である。 撮像面における投写画像と投写距離との関係を示す模式図である。 中点カメラ座標と投写距離との関係を示すテーブルの一例を示す図である。 撮像面における投写画像とズーム状態との関係を示す模式図である。 辺の長さと半画角との関係を示すテーブルの一例を示す図である。 仮補正用情報と投写距離と補正用情報との関係を示すテーブルの一例を示す図である。 本実施形態の一例に係る画像処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態の一例に係る投写距離判定処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態の一例に係るズーム状態判定処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態の他の一例に係るプロジェクタの機能ブロック図である。
符号の説明
１０ スクリーン、１２ 投写画像、２０ プロジェクタ（画像処理システム）、６０ センサー、１２０ 補正用情報生成部、１３０ 歪み補正部（補正手段）、１５０ 画像解析部、１７０ キャリブレーション画像情報生成部、１８０ 撮像部、１９０ 画像投写部、９００ 情報記憶媒体

Claims (17)

  1. 画像の歪みを調整するために、画像信号を補正する補正手段と、
    当該画像信号に基づき、画像を投写する画像投写手段と、
    投写された投写画像を、前記画像投写手段の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成する撮像手段と、
    当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像の所定の端点の位置を示す端点位置情報と、当該投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報とを生成する画像解析手段と、
    前記端点位置情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成するとともに、当該投写距離情報と、前記明るさ指標値分布情報とに基づき、前記画像信号を補正するための補正用情報を生成する補正用情報生成手段と、
    を含み、
    前記補正用情報生成手段は、前記明るさ指標値分布情報に基づき、仮補正用情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記撮像手段の光軸と前記画像投写手段の光軸とが一致した状態の補正用情報となるように前記仮補正用情報を補正して前記補正用情報を生成し、
    前記補正手段は、前記補正用情報に基づき、前記画像信号を補正することを特徴とする画像処理システム。
  2. 請求項１において、
    前記補正用情報生成手段は、前記端点位置情報に基づき、前記撮像画像内における投写画像の大きさを示す投写画像サイズ情報を生成するとともに、当該投写画像サイズ情報に基づき、前記画像投写手段のズーム状態を示すズーム状態情報を生成し、
    前記補正手段は、前記ズーム状態情報に基づき、前記補正用情報に基づく前記画像信号の補正量を調整することを特徴とする画像処理システム。
  3. 請求項１、２のいずれかにおいて、
    前記明るさ指標値分布情報は、前記撮像画像内における投写画像のうち最も明るいピーク位置を示す情報を含み、
    前記補正用情報生成手段は、当該ピーク位置を示す情報と、前記端点位置情報と、前記投写距離情報とに基づき、前記仮補正用情報を生成することを特徴とする画像処理システム。
  4. 画像の歪みを調整するために、画像信号を補正する補正手段と、
    フォーカス制御機能を有し、前記画像信号に基づき、画像を投写する画像投写手段と、
    投写された投写画像を、前記画像投写手段の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成する撮像手段と、
    当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報を生成する画像解析手段と、
    前記画像投写手段のフォーカス状態を示すフォーカス状態情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成するとともに、当該投写距離情報と、前記明るさ指標値分布情報とに基づき、前記画像信号を補正するための補正用情報を生成する補正用情報生成手段と、
    を含み、
    前記補正用情報生成手段は、前記明るさ指標値分布情報に基づき、仮補正用情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記撮像手段の光軸と前記画像投写手段の光軸とが一致した状態の補正用情報となるように前記仮補正用情報を補正して前記補正用情報を生成し、
    前記補正手段は、前記補正用情報に基づき、前記画像信号を補正することを特徴とする画像処理システム。
  5. 請求項４において、
    前記画像投写手段は、画角制御機能を有し、
    前記補正用情報生成手段は、前記画像投写手段のズーム状態を示すズーム状態情報に基づき、前記補正用情報に基づく前記画像信号の補正量を調整することを特徴とする画像処理システム。
  6. 請求項４、５のいずれかにおいて、
    前記明るさ指標値分布情報は、前記撮像画像内における投写画像のうち最も明るいピーク位置を示す情報を含み、
    前記画像解析手段は、前記撮像画像内における投写画像の所定の端点の位置を示す端点位置情報を生成し、
    前記補正用情報生成手段は、前記ピーク位置を示す情報と、前記端点位置情報と、前記投写距離情報とに基づき、前記仮補正用情報を生成することを特徴とする画像処理システム。
  7. 画像の歪みを調整するために、画像信号を補正する補正手段と、
    当該画像信号に基づき、画像を投写する画像投写手段と、
    投写された投写画像を、前記画像投写手段の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成する撮像手段と、
    当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像の所定の端点の位置を示す端点位置情報と、当該投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報とを生成する画像解析手段と、
    前記端点位置情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成するとともに、当該投写距離情報と、前記明るさ指標値分布情報とに基づき、前記画像信号を補正するための補正用情報を生成する補正用情報生成手段と、
    を含み、
    前記補正用情報生成手段は、前記明るさ指標値分布情報に基づき、仮補正用情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記撮像手段の光軸と前記画像投写手段の光軸とが一致した状態の補正用情報となるように前記仮補正用情報を補正して前記補正用情報を生成し、
    前記補正手段は、前記補正用情報に基づき、前記画像信号を補正することを特徴とするプロジェクタ。
  8. 画像の歪みを調整するために、画像信号を補正する補正手段と、
    フォーカス制御機能を有し、前記画像信号に基づき、画像を投写する画像投写手段と、
    投写された投写画像を、前記画像投写手段の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成する撮像手段と、
    当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報を生成する画像解析手段と、
    前記画像投写手段のフォーカス状態を示すフォーカス状態情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成するとともに、当該投写距離情報と、前記明るさ指標値分布情報とに基づき、前記画像信号を補正するための補正用情報を生成する補正用情報生成手段と、
    を含み、
    前記補正用情報生成手段は、前記明るさ指標値分布情報に基づき、仮補正用情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記撮像手段の光軸と前記画像投写手段の光軸とが一致した状態の補正用情報となるように前記仮補正用情報を補正して前記補正用情報を生成し、
    前記補正手段は、前記補正用情報に基づき、前記画像信号を補正することを特徴とするプロジェクタ。
  9. コンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
    コンピュータを、
    画像の歪みを調整するために、画像信号を補正する補正手段と、
    当該画像信号に基づき、画像を投写する画像投写手段と、
    投写された投写画像を、前記画像投写手段の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成する撮像手段と、
    当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像の所定の端点の位置を示す端点位置情報と、当該投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報とを生成する画像解析手段と、
    前記端点位置情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成するとともに、当該投写距離情報と、前記明るさ指標値分布情報とに基づき、前記画像信号を補正するための補正用情報を生成する補正用情報生成手段として機能させ、
    前記補正用情報生成手段は、前記明るさ指標値分布情報に基づき、仮補正用情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記撮像手段の光軸と前記画像投写手段の光軸とが一致した状態の補正用情報となるように前記仮補正用情報を補正して前記補正用情報を生成し、
    前記補正手段は、前記補正用情報に基づき、前記画像信号を補正することを特徴とするプログラム。
  10. コンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
    コンピュータを、
    画像の歪みを調整するために、画像信号を補正する補正手段と、
    フォーカス制御機能を有し、前記画像信号に基づき、画像を投写する画像投写手段と、
    投写された投写画像を、前記画像投写手段の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成する撮像手段と、
    当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報を生成する画像解析手段と、
    前記画像投写手段のフォーカス状態を示すフォーカス状態情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成するとともに、当該投写距離情報と、前記明るさ指標値分布情報とに基づき、前記画像信号を補正するための補正用情報を生成する補正用情報生成手段として機能させ、
    前記補正用情報生成手段は、前記明るさ指標値分布情報に基づき、仮補正用情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記撮像手段の光軸と前記画像投写手段の光軸とが一致した状態の補正用情報となるように前記仮補正用情報を補正して前記補正用情報を生成し、
    前記補正手段は、前記補正用情報に基づき、前記画像信号を補正することを特徴とするプログラム。
  11. コンピュータにより読み取り可能なプログラムを記憶した情報記憶媒体であって、
    請求項９、１０のいずれかに記載のプログラムを記憶したことを特徴とする情報記憶媒体。
  12. 所定の投写対象物へ向け所定のキャリブレーション画像を投写し、
    投写した投写画像を、投写光の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成し、
    当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像の所定の端点の位置を示す端点位置情報と、当該投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報とを生成し、
    前記端点位置情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成し、
    前記明るさ指標値分布情報に基づき、仮補正用情報を生成し、
    前記投写距離情報に基づき、前記撮像手段の光軸と前記画像投写手段の光軸とが一致した状態の補正用情報となるように前記仮補正用情報を補正して補正用情報を生成し、
    画像の歪みを調整するために、前記補正用情報に基づき、画像投写用の画像信号を補正することを特徴とする画像処理方法。
  13. 請求項１２において、
    前記補正用情報を生成する際に、前記端点位置情報に基づき、前記撮像画像内における投写画像の大きさを示す投写画像サイズ情報を生成し、
    当該投写画像サイズ情報に基づき、画像投写時のズーム状態を示すズーム状態情報を生成し、
    当該ズーム状態情報に基づき、前記補正用情報に基づく前記画像信号の補正量を調整することを特徴とする画像処理方法。
  14. 請求項１２、１３のいずれかにおいて、
    前記明るさ指標値分布情報は、前記撮像画像内における投写画像のうち最も明るいピーク位置を示す情報を含み、
    当該ピーク位置を示す情報と、前記端点位置情報と、前記投写距離情報とに基づき、前記仮補正用情報を生成することを特徴とする画像処理方法。
  15. コンピュータを用いた画像処理方法において、
    前記コンピュータは、
    フォーカス制御機能を有する画像投写部を用いて所定の投写対象物へ向け所定のキャリブレーション画像を投写し、
    投写した投写画像を、投写光の光軸とは一致しない光軸で撮像して撮像情報を生成し、
    当該撮像情報に基づき、撮像画像内における投写画像における明るさ指標値の分布を示す明るさ指標値分布情報を生成し、
    前記画像投写部のフォーカス状態を示すフォーカス状態情報に基づき、投写距離を示す投写距離情報を生成し、
    前記明るさ指標値分布情報に基づき、仮補正用情報を生成し、
    前記投写距離情報に基づき、前記撮像手段の光軸と前記画像投写手段の光軸とが一致した状態の補正用情報となるように前記仮補正用情報を補正して補正用情報を生成し、
    画像の歪みを調整するために、前記補正用情報に基づき、画像投写用の画像信号を補正することを特徴とする画像処理方法。
  16. 請求項１５において、
    前記画像投写部は、画角制御機能を有し、
    前記コンピュータは、前記画像投写部のズーム状態を示すズーム状態情報に基づき、前記補正用情報に基づく前記画像信号の補正量を調整することを特徴とする画像処理方法。
  17. 請求項１５、１６のいずれかにおいて、
    前記明るさ指標値分布情報は、前記撮像画像内における投写画像のうち最も明るいピーク位置を示す情報を含み、
    前記コンピュータは、
    前記撮像画像内における投写画像の所定の端点の位置を示す端点位置情報を生成し、
    前記ピーク位置を示す情報と、前記端点位置情報と、前記投写距離情報とに基づき、前記仮補正用情報を生成することを特徴とする画像処理方法。
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