JP2007293717A - 位置データ変換装置及び位置データ変換方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】位置データ変換装置62は、撮影画像の所望の位置を示す第1の画像位置データ72、駆動装置7の駆動制御値73、基準体位置データ71に基づいて、管理用座標系の位置を示す第1の管理位置データ74を求める。また、位置データ変換装置62は、第2の管理位置データ75、駆動制御値73、基準体位置データ75に基づいて、投影コンテンツ19aを投影する管理座標系の位置に対応する投影画像の位置を示す第2の画像位置データ76を求める。位置データ変換装置62は、投影コンテンツ19aを第2の画像位置データ76の示す位置に配置した投影画像データ26を作成し、投影画像データ26を投影装置5に提供する。
【選択図】 図1
Description
このような従来の映像入出力装置は、映像を撮影するカメラと映像を投影するプロジェクタとを各光軸が直交するように配置し、この光軸の交点にハーフミラーを配置する構成を採用している(特許文献1、特許文献2参照)。
さらに、従来においては、カメラの視野に対してプロジェクタにより映像を投影する場合に、カメラの視野内にプロジェクタの投影領域を収めるための技術が提案されている(特許文献3参照)。
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、撮影装置によって撮影された撮影画像の特定の位置を管理用座標系の位置に変換可能とし、または管理用座標系の特定の位置を投影装置によって投影される投影画像の位置に変換可能とする位置データ変換装置及び位置データ変換方法を提供することを目的とする。
(第1の実施の形態)
本実施の形態においては、撮影装置と投影装置との光軸が一致されており、撮影装置と投影装置との3次元空間での配置状態が変更可能なロボットと連携し、撮影装置によって撮影された撮影画像の特定の位置を管理用座標系の位置に変換するとともに、管理用座標系の特定の位置を投影装置によって投影される投影画像の位置に変換する位置データ変換装置について説明する。なお、管理用座標系とは、例えば、3次元空間を管理するため、データベース上で利用される座標系である。
本実施の形態に係る位置データ変換装置62は、ロボット63との間でデータを送受信可能である。
ロボット63は、撮影装置4と、投影装置5と、光軸一致機構6と、駆動装置7と、駆動制御値取得部64とを具備する。光軸一致機構6は、撮影装置4と投影装置5とについて光軸一致を図る。駆動装置7は、撮影装置4と投影装置5との3次元空間における設置状態を変更する。駆動装置7は、例えば空間内の走行や、撮影装置4と投影装置5とのパン・チルトなどを行う。本実施の形態においては、光軸一致機構6により、撮影装置4と投影装置5とについて、光軸のみではなく画角も整合されているとする。なお、光軸及び画角の一致については、撮影装置4と投影装置5とにおいて光軸及び画角が一致する部分を処理に用いるとしてもよい。本実施の形態において、撮影装置4と投影装置5の光軸と画角とについては、一致していることが好ましいが、例えば装置又はユーザが許容する範囲でほぼ一致の状態であるとしてもよい。
位置データ変換装置62は、撮影画像記憶装置8、認識部9、記憶装置65、表示指定部66、変換部67、位置管理用データベース68、変換部69、投影コンテンツ記憶装置19、記憶装置70、投影画像作成部20、投影画像記憶装置21を具備する。
認識部9は、撮影画像記憶装置8に記憶されている撮影画像データ25に基づいて、撮影画像データ25の示す3次元空間の画像に配置されている基準体の位置を示す基準体位置データ71を作成し、記憶装置65に記憶する。
なお、画像位置データ72は、表示指定部66によって作成されるとしてもよい。この場合、表示指定部66は、撮影画像データ25による撮影画像をユーザに対して表示し、ユーザによる撮影画像の所望の位置の指定を受け付け、この指定された位置を示す画像位置データ72を作成する。
変換部69は、管理位置データ75と、駆動装置7の駆動制御値73と、基準体位置データ71とに基づいて、投影コンテンツ19aを投影する管理座標系の位置に対応する投影画像の位置を示す画像位置データ76を求め、画像位置データ76を記憶装置70に記憶する。
また、管理用座標系の特定の位置を投影装置5によって投影される投影画像の位置に変換することができる。
本実施の形態においては、撮影装置4と投影装置5との光軸の一致化が図られているため、撮影画像における位置と投影画像における位置とを一元管理でき、上記位置変換の処理を簡略化できる。
本実施の形態に係る実空間情報付加装置は、実空間に存在する物体に情報を付加する装置である。この実空間情報付加装置を用いることにより、情報を付加したい物体が存在する場所に行かなくても情報を付加することができる。この実空間情報付加装置は、上記第1の実施の形態に係るロボット63及び位置データ変換装置62を組み込んでいる。
画像撮影投影装置150で取得した画像を基にして、実空間情報付加装置100がこの画像を表示画面上で情報を付加し、実空間情報付加装置100において、この情報を閲覧する。なお、実空間情報付加装置100と画像撮影投影装置150は、一般的に遠隔に配置される。例えば、画像撮影投影装置150は作業員が作業をしている現場側に配置され、実空間情報付加装置100が現場を遠隔地から支援する支援者(以下、サポート員と称する)がいるサポート側に配置される。すなわち、このサポート員は実空間情報付加装置100のユーザである。しかし、これに限定されず、画像撮影投影装置150のそばに実空間情報付加装置100を配置していても構わない。
入力部101は、実空間情報付加装置100のサポート員が、操作量を入力するためのものである。入力部101は、例えば、ジョイスティック、マウス、キーボード、マイクを備えている。サポート員は、入力部101を使用して、情報を付加したい物体が撮影されるように、カメラ155の位置姿勢を制御することができる。サポート員は、例えば、ジョイスティックからの操作量又はキーボード入力からの操作量をカメラ位置姿勢の制御量に利用する。また、サポート員は、入力部101のマイクを使用して音声等を入力する。
撮影装置4は、現場での画像、映像を取得する。画像送信部156は、撮影装置4が取得した画像を実空間情報付加装置100に送信する。画像受信部106は、画像撮影投影装置150から送信された撮影装置4が取得した画像を受信する。
データベースアクセス部103は、仮想オブジェクト名、コンテンツのデータパス、仮想オブジェクトのグローバル座標値、コンテンツを提示するグローバル座標値を1セットとしてデータベース120に登録する。なお、このとき、仮想オブジェクトを表示するための図形の形状と範囲を同時に登録することとする。
現在値取得部154は、情報表示処理部108からの問い合わせに応じて、撮影装置4及び投影装置5の駆動装置7から現在の撮影装置4及び投影装置5の位置姿勢を取得し、情報表示処理部108に送信する。
次に、本実施形態の実空間情報付加装置100の動作を図3を参照して説明する。
入力データ処理部102又は情報表示処理部108が終了イベントがあるかどうか監視する(ステップS201)。終了イベントがある場合は実空間情報付加装置100の動作を終了し、終了イベントがない場合はステップS202に進む。ステップS202では、情報表示処理部108が仮想オブジェクトを可視化する。すなわち、情報表示処理部108が、データベース120の内容を基にして、座標変換部104を利用してローカル座標を求め、仮想オブジェクトを表示部105に表示する。ステップS202は後に図9を参照して詳細に説明する。
現場側の撮影装置4で撮影される映像が、画像送信部156、サポート側の画像受信部106を介して表示部105に送信され、サポート員に提示される。サポート員は、この画像を観察し、入力部101のジョイスティック等により操作する。その後、入力データ処理部102が入力部101からこの操作での操作量を取得し、この操作量を撮影装置4及び投影装置5の位置姿勢の制御量に変換し、制御指令値送信部107に出力する(ステップS301)。
入力データ処理部102は、付加するコンテンツが保存されているデータパスを入力することを促すメッセージを表示部105に表示する(ステップS701)。入力データ処理部102は、例えば、図7の(C)に示したように、表示部105上に「コンテンツを入力してください」を表示する。
サポート員が、位置指定ウィンドウ502上でマウスをクリックすることによりコンテンツを提示する位置を指定する(ステップS705)。サポート員は、例えば、図7の(D)のクリック位置に示したような位置をクリックする。その後、ステップS710に進む。
サポート員が仮想オブジェクト901上をダブルクリックすると、入力データ処理部102は、仮想オブジェクトがダブルクリックされたと判定し、仮想オブジェクト名をデータベースアクセス部103へ送信する(ステップS1001)。サポート員は例えば、図12の仮想オブジェクト901上をダブルクリックする。データベースアクセス部103は、この仮想オブジェクトに関連付けられているコンテンツヘのデータパスを取得する(ステップS1002)。データベースアクセス部103はこのデータパスを入力データ処理部102に送信する(ステップS1003)。さらに、入力データ処理部102は取得したコンテンツのデータパスをもとにコンテンツデータを取得する(ステップS1004)。
ステップS1006では、入力データ処理部102は、データベースアクセス部103を介してデータベース120から、コンテンツを提示するためのグローバル座標値を取得する。座標変換部104が、このグローバル座標値をグローバル座標系からローカル座標系に変換する(ステップS1007)。情報表示処理部108が、表示部105にこのコンテンツをその位置に表示する。図12の例では、「この重さは1kgです」というコンテンツ1101が表示される。一方、ステップS1009では、音声等をスピーカーで再生する。
次に、図3のステップS211の処理を図13及び図14を参照して説明する。このステップS211は、作成された仮想オブジェクトに関連付けたコンテンツを変更する処理を示す。図14は、仮想オブジェクトに関連付けたコンテンツを変更する場合の画面遷移を示す図である。
ステップS1503では、入力データ処理部102は、変更するコンテンツのデータパスの入力を促すダイアログ602を表示する。以下は、図8に示したステップS406の処理を行う。すなわち、サポート員がコンテンツのデータパスを入力すると、入力されたコンテンツが画像や映像、テキストのようにディスプレイに提示できるものであれば、入力データ処理部102はコンテンツを提示する位置を指定することを促すメッセージ(例えば、図7の「コンテンツを表示する位置を指定して下さい」603)を表示部105に表示する。なお、コンテンツを表示する位置を仮想オブジェクトからの相対位置、あるいは画面上の絶対位置で予め登録しておき、コンテンツの提示位置を指定する手順を省略することによりサポート員の入力項目を減らしてもよい。サポート員が、位置指定ウィンドウ502上でマウスをクリックすることによりコンテンツを提示する位置を指定すると、入力データ処理部102はローカル座標系での座標値を座標変換部104に送信する。座標変換部104では、ローカル座標系での座標値をグローバル座標系での座標値に変換し入力データ処理部102に送信する。入力データ処理部102は、対象となった仮想オブジェクトの仮想オブジェクト名、コンテンツのデータパス、コンテンツを提示するグローバル座標値をデータベースアクセス部103に送信する。データベースアクセス部103は、仮想オブジェクト名をキーにして、コンテンツのデータパス、コンテンツを提示するグローバル座標値を既存のデータに上書きで登録する。その後、ステップS1505に進む。
図15は、本実施の形態に係る画像入出力装置1の一例を示すブロック図である。
画像入出力装置1は、本体(ロボット)2と、位置データ変換装置3とを具備する。なお、位置データ変換装置3の一部又は全部は、本体2に搭載されていてもよく、ネットワークを介してデータ伝送可能であるとしてもよい。
本体2は、撮影装置4、投影装置5、光軸一致機構6、駆動装置7を具備し、位置データ変換装置3は、撮影画像記憶装置8、認識部9、パラメータ記憶装置10、第1位置要素演算部11、第2位置要素演算部12、撮影画像位置から実空間位置(管理用座標系の位置)へ変換する演算に用いられる第1画角内位置要素演算部13、実空間位置から撮影画像位置へ変換する演算に用いられる第2画角内位置要素演算部14、位置要素記憶装置15、第1変換部16、第2変換部17、変換位置データ記憶装置18、投影コンテンツ記憶装置19、投影画像作成部20、投影画像記憶装置21を具備する。
図17は、実空間平面22の特定の座標軸におけるパラメータの例を示す図である。この図17は、実空間平面22と画像入出力装置1の本体2とを上方から見た図である。この図17では、撮影装置4に関するパラメータを例示している。しかしながら、本実施の形態では、撮影装置4と投影装置5との光軸、画角、撮影範囲と投影範囲が光軸一致機構6により一致するように調整されているため、投影装置5に関するパラメータも図17の撮影装置4に関するパラメータと同様に取り扱うとする。
撮影装置4は、例えばカメラであり、実空間平面22を撮影した撮影画像23を表す撮影画像データ25を取得し、撮影画像データ25を記憶装置8に記憶する。
投影装置5は、例えばプロジェクタであり、投影画像記憶装置21に記憶されている投影画像データ26に基づいて、実空間平面22に対して投影画像データ26の示す投影画像24を投影する。
基準体28としては、例えばARツールキットが用いられる。本実施の形態においては、基準体28の位置を実空間平面22の座標系Rの原点とする。
さらに、パラメータ記憶装置10は、投影対象画像E2を投影したい実空間平面22の座標系Rの位置XR2を示す実空間位置データ30を記憶する。
図21は、位置要素値の演算に用いられる角度の例を示す図である。
図22は、撮影画像23の各ピクセル位置についての仮想撮影平面と実空間平面22との関係の一例を示す図である。
第1位置要素値L・cosθ1は、実空間平面22における基準体28の設置位置と、撮影装置4から実空間平面22に対する垂線31との間の距離(基準体28と、実空間平面22と垂線31との交点32との間の距離)を表す。
θ5は、垂線31と線36との間の角度を表す。このθ5は(1)式により算出される。
θ4は、垂線31と画角線33との間の角度を表す。このθ4は(2)式により算出される。
θ4=θ2−θ5−(θ3/2) …(2)
仮想撮影平面35は、撮影装置4の光軸4aと直交し撮影装置4の基準体28側の画角線33と実空間平面22との交点34を通る仮想的な平面である。
θ6=π−((π−θ3)/2)−θ8=π−((π−θ3)/2)−((π/2)−θ4)=(θ3/2)+θ2−θ5−(θ3/2)=θ2−(π/2)+θ1 …(3)
Pixは、撮影画像23の水平方向のピクセル数を表し、(θ3/Pix)は、各ピクセルについての画角に相当する。
本実施の形態において、撮影画像23のピクセル位置GP1〜GPmは、画角線33側から順に、GP1,…,GPn,…,GPmと並んでいるとする。また、認識対象画像Q1の位置XC1は、ピクセル位置GPnに対応するとする。
X1=L・sinθ1/cosθ4 …(5)
X2=L・sinθ1/cos(θ4+(θ3/Pix)) …(6)
Xn=L・sinθ1/cos(θ4+(n−1)・θ3/Pix) …(7)
交点38は、直線37と仮想撮影平面35との交点である。交点39は、交点38から実空間平面39への垂線40と、実空間平面22との交点である。
第1位置要素演算部11は、パラメータ記憶装置10に記憶されている距離L、角度θ1に基づいて、第1位置要素値L・cosθ1を求め、位置要素記憶装置15に記憶する。
第1画角内位置要素演算部13は、パラメータ記憶装置10に記憶されている距離L,角度θ1,角度θ2,角度θ3,ピクセル数Pix,認識対象物Q1の撮影されていたピクセル位置GPn(=Xc1)に基づいて、第1画角内要素値RRを求め、第1画角内要素値RRを位置要素記憶装置15に記憶する。
以下に、R1、RnとRn+1の関係式について説明する。
l1=P1sinθ6 …(8)
l2=P1cosθ6 …(9)
tanθ7=l1/(R1−l2) …(10)
tanθ7=(P1・sinθ6)/(R1−P・cosθ6) …(11)
R1=(P1(sinθ6+cosθ6・tanθ7))/tanθ7 …(12)
ここで、
P1=(2/Pix)・(X1・sin(θ3/2)) …(13)
を、上記(12)式に代入すると、R1を算出する(14)式が得られる。
Xn:Xn+2=Rn:Rn+1 …(15)
したがって、Xn、Xn+2、Rnに基づいてRn+1を求めるための(16)式が得られる。
R2=(X3・R1)/X1 …(17)
この(17)式に、上記(14)式のR1を代入すると、(18)式が得られる。
この(18)式に対して、上記(7)式から得られるX3の値を代入することにより、(19)式に示すR2の値を求めることができる。
第1変換部16は、位置要素記憶装置15に記憶されている第1位置要素値L・cosθ1、第2位置要素値L・sinθ1・tanθ4、第1画角内要素値RRに基づいて、実空間平面22の位置を表す実空間位置データXR1を求め、実空間位置データXR1を変換位置データ記憶装置18に記憶する。
続いて、実空間平面22の位置Pnを、投影画像24のピクセル位置に変換する場合について、上記図15、図16、図18、図20を用いて説明する。なお、この場合、図18及び図20の仮想撮影平面35は、仮想投影平面となる。各パラメータについては、上記撮影画像23のピクセル位置GPnを実空間平面22の位置Pnに変換する場合と同様のものを用いて説明する。
第2画角内位置要素演算部14は、実空間位置データ30の示す投影対象画像E2を投影したい実空間平面22の位置XR2から、第1位置要素値L・cosθ1と、第2位置要素値L・sinθ1・tanθ4とを引き算して第2画角内要素値RRを求め、第2画角内要素値RRを位置要素記憶装置15に記憶する。
投影画像作成部20は、変換位置データ記憶装置18に記憶されている投影画像位置データXP2の示すピクセルGPnの位置に、投影コンテンツ記憶装置19に記憶されている投影コンテンツ19aを表示するための投影画像データ26を作成し、投影画像データ26を投影画像記憶装置21に記憶する。
ステップS1において、画像入出力装置1の本体2は、駆動装置7により空間位置移動を行う。
ステップS2において、撮影装置4は、撮影画像データ25を撮影画像記憶装置8に記憶する。
基準体28が写っていない場合、ステップS4において、駆動装置7は、撮影装置4の光軸4aの方向を切り替え、処理は上記ステップS2に戻る。
ステップS6において、駆動装置7は、撮影装置4の光軸4aの方向を切り替える。
ステップS7において、撮影装置4は、光軸4aの方向切り替え後の撮影画像データ25を撮影画像記憶装置8に記憶するとともに、画像入出力装置1は、角度θ2をパラメータ記憶装置10に記憶する。
認識対象物Q1が写っていない場合、処理は、上記ステップS6に戻る。
認識対象物Q1が写っている場合、ステップS9において、認識部9は、認識対象物Q1のピクセル位置GPnを示す撮影画像位置データ29をパラメータ記憶装置10に記憶する。
ステップS10bにおいて、第2位置要素演算部12は、パラメータ記憶装置10に記憶されている画角θ3、距離L、角度θ1、角度θ2に基づいて、第2位置要素値L・sinθ1・tanθ4を求め、第2位置要素値L・sinθ1・tanθ4を位置要素記憶装置15に記憶する。
ステップT1〜T5は、上記図25のステップS1〜S5と同様である。
ステップT6において、駆動装置7は、投影装置5の光軸5aの方向を切り替える。
ステップT8a,T8bは、上記図25のステップS10a,S10bと同様である。
ステップT9において、第2画角内位置要素演算部14は、パラメータ記憶装置10に記憶されている実空間位置データ30の示す投影対象画像E2を投影したい実空間位置から、位置要素記憶装置15に記憶されている第1位置要素値L・cosθ1と第2位置要素値L・sinθ1・tanθ4とを引き算して第2画角内要素値RRを求め、第2画角内要素値RRを位置要素値記憶装置15に記憶する。
変換後のピクセルGPnの位置が投影画像24内でない場合、処理は終了する。
変換後のピクセルGPnの位置が投影画像24内の場合、ステップT12において、投影画像作成部20は、変換位置データ記憶装置18に記憶されている投影画像位置データXP2の示すピクセルGPnの位置に、投影コンテンツ記憶装置19に記憶されている投影コンテンツを表示するための投影画像データ26を作成し、投影画像データ26を投影画像記憶装置21に記憶する。
以上説明した本実施の形態においては、撮影装置4と投影装置5とに対して光軸一致機構6が適用されるため、撮影画像23の座標系Cと投影画像24の座標系Pのとの一致性を確保できる。これにより、画像入出力装置1において座標系を一つにして管理することができ、処理の簡略化、高速化を実現することができる。
本実施の形態においては、認識対象物Q1のある実空間平面22、投影対象画像E2を投影する実空間平面22に基準体28が設置され、撮影画像23、投影画像24の座標系C,Pを実空間平面22の座標系Rで管理することができる。
本実施の形態においては、上記第1の実施の形態の変形例について説明する。
図27は、本実施の形態に係る画像入出力装置の構成の一例を示すブロック図である。
本実施の形態に係る画像入出力装置43では、ネットワーク44経由で、本体45、設定情報記憶部46、指示者側システム47が設置されている。
駆動装置7は、撮影装置4及び投影装置5の光軸方向を変えるパン・チルト駆動部7Aと、本体45の空間における位置を変える移動駆動部7Bとを具備する。
表示・処理制御部49は、指示位置取得部51より、作業者52が指示具53により指示した位置データを入力する。この表示・処理制御部49は、上記第1の実施の形態における投影画像作成部20として機能する。
設定情報記憶部46は、上記第1の実施の形態におけるパラメータ記憶装置10、位置要素記憶装置15、変換位置データ記憶装置18、投影コンテンツ記憶装置19として用いられる。
画像認識部56は、上記第1の実施の形態における認識部9としての機能を持つ。
例えば、本実施の形態に係る画像入出力装置43は、撮影装置4によって撮影された位置を登録する登録処理を実行し、また、登録された位置に投影対象画像E2を投影する投影処理を実行する。指示者54は、指示者側システム47により登録指示、駆動指示、投影指示を入力する。
ステップU1において、画像入出力装置43の表示・処理制御部49は、投影対象画像E2の投影位置の登録が指示されたか否か判断する。
登録指示がなされた場合、ステップU2において、画像認識部56及び算出部50は、登録処理を実行する。
また、ステップU4において、パン・チルト駆動部7aは、撮影装置4及び投影装置5の光軸4a,5aを切り替える。
次に、ステップU5において、画像入出力装置43の表示・処理制御部49は、投影対象画像E2の投影が指示されたか否か判断する。
投影指示がなされていない場合、ステップU7において、本体45は、移動駆動部7bにより、空間を移動する。
また、ステップU8において、パン・チルト駆動部7aは、撮影装置4及び投影装置5の光軸4a,5aを切り替える。
図29は、本実施の形態に係る画像入出力装置43による登録処理の一例を示すフローチャートである。
ステップV1において、移動駆動部7bは、本体45の空間移動を停止する。
基準体28が撮影画像23内に存在しない場合、ステップV3において、パン・チルト駆動部7aは撮影装置4の光軸4aを変化させ、処理は上記ステップV2に戻る。
ステップV5において、画像認識部56は、撮影装置4と基準体28との距離L、撮影装置4と基準体28との角度θ1を取得する。
ステップV7において、キーボード59、マウス60、データ入力部58は、指示者54から、撮影画像23内の登録される位置の指定を入力する。
ステップV9において、算出部50は、指定された撮影画像23のピクセル位置を、実空間平面22の位置に変換する。
ステップV10において、設定情報記憶装置46は、指定された撮影画像23のピクセル位置に対応する実空間平面22の位置を、設定情報記憶部46に記憶する。
ステップW1において、算出部50は、指定された撮影画像23のピクセル位置nを取得する。
ステップW3において、算出部50は、上記(1)式、(7)式、(16)式を用いて、Rk,Xk,Xk+2,Rk+1を算出する。
ステップW4において、算出部50は、k=nか判断する。
k=nの場合、ステップW6において、算出部50は、第1位置要素値L・cosθ1、第2位置要素値L・sinθ1・tanθ4、R1〜Rnを足し合わせた変換後の実空間平面22の位置を求める。
ステップZ1〜Z5は、上記ステップV1〜V5と同様である。
ステップZ6において、パン・チルト駆動部7aは、投影装置5の光軸5aの方向を変化させる。
ステップZ8において、算出部50は、算出された実空間平面22の範囲を投影位置とする投影対象画像E2があるか否か判断する。
算出された実空間平面22の範囲を投影位置とする投影対象画像E2がない場合、処理はステップZ11に移動する。
ステップZ10において、表示・処理制御部49は、変換によって得られた投影画像24のピクセル位置に、投影対象画像E2を表示する投影画像データ26を作成し、投影装置5は、作成された投影画像データ26に基づく投影画像24を投影する。
図32は、投影画像24の各ピクセル位置に対応する実空間平面22の範囲の算出処理の一例を示すフローチャートである。
ステップA1において、算出部50は、投影画像24の端部のピクセル位置1,Pixを取得する。
ステップA3において、算出部50は、上記(1)式、(7)式、(16)式を用いて、Rk,Xk,Xk+2,Rk+1を算出する。
ステップA4において、算出部50は、k=Pixか判断する。
k=nの場合、ステップA6において、算出部50は、R1〜RPixを記憶する
図33は、投影対象画像E2の投影される実空間平面22の位置を、投影画像24のピクセル位置に変換する処理の一例を示すフローチャートである。
ステップB2において、算出部50は、取得された実空間平面22の位置から第1位置要素値L・cosθ1と第2位置要素値L・sinθ1・tanθ4とを引きた値RRを求める。
ステップB4において、算出部50は、上記(1)式、(7)式、(16)式を用いて、Rk,Xk,Xk+2,Rk+1を算出する。
ステップB5において、算出部50は、投影画像24のピクセル位置に対応する実空間平面22の範囲について投影画像24の端からの累積加算値を算出し、累積加算値がRRより大きいか否か判断する。
累積加算値がRRより大きい場合、ステップB7において、算出部50は、この時点でのkの値を、投影対象画像E2を投影する投影画像24のピクセル位置として記憶する。
また、本実施の形態においては、投影装置4の投影範囲に登録された投影対象画像E2があるか否か判断し、投影範囲内に投影対象画像E2が登録されている場合に、この投影対象画像E2に対応する実空間平面22の位置を、投影画像24のピクセル位置に変換し、投影対象画像E2を登録された位置に投影することができる。
また、上記位置データの変換に用いる各種の数式に代えて近似式を用いるとしてもよい。
この場合におけるプログラムは、例えば磁気ディスク(フレキシブルディスク、ハードディスク等)、光ディスク(CD−ROM、DVD等)、半導体メモリなどの記憶媒体に書き込んで、プロセッサを持つコンピュータに適用可能である。また、プログラムは、通信媒体により伝送してコンピュータに適用することも可能である。コンピュータは、プログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されることにより、上記各実施の形態に係る機能を実現する。プログラムは、複数のコンピュータに分散して配置され、複数のコンピュータ間で互いに連携しつつ処理が実行されるとしてもよい。
Claims (8)
- 撮影装置と、投影装置と、前記撮影装置と前記投影装置とについての光軸一致機構と、前記撮影装置と前記投影装置との3次元空間における設置状態を変更する駆動装置とを具備するロボットに対して用いられる位置データ変換装置において、
前記撮影装置によって撮影された撮影画像データの示す撮影画像の所望の位置を示す第1の画像位置データと、前記駆動装置の駆動制御値と、前記3次元空間に配置されている基準体の位置データとに基づいて、前記所望の位置に対応する管理用座標系の位置を示す第1の管理位置データを求める第1変換手段と、
前記第1変換手段によって求められた前記第1の管理位置データと、前記投影装置によって投影コンテンツを投影する前記管理座標系の位置を示す第2の管理位置データとを記憶する管理位置記憶手段と、
前記第2の管理位置データと、前記駆動装置の駆動制御値と、前記3次元空間に配置されている基準体の位置データとに基づいて、前記投影コンテンツを投影する前記管理座標系の位置に対応する投影画像の位置を示す第2の画像位置データを求める第2変換手段と、
前記投影コンテンツを前記第2の画像位置データの示す位置に配置した投影画像データを作成し、前記投影画像データを前記投影装置に提供する投影画像作成手段と
を具備することを特徴とする位置データ変換装置。 - 請求項1記載の位置データ変換装置において、
前記撮影画像データに基づいて、前記撮影画像に含まれている認識対象物の位置を検出し、前記認識対象物の位置を前記所望の位置として前記第1の画像位置データを作成する認識手段をさらに具備することを特徴とする位置データ変換装置。 - 請求項1記載の位置データ変換装置において、
前記撮影装置によって撮影された撮影画像データの示す撮影画像を表示し、ユーザから撮影画像の所望の位置の指定を受け付け、前記第1の画像位置データを作成する表示指定手段をさらに具備することを特徴とする位置データ変換装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の位置データ変換装置において、
前記投影画像作成手段は、前記第2の画像位置データの示す位置が、前記投影画像内の場合に、前記第2の管理位置データに関連付けられている前記投影コンテンツを選択し、前期投影画像データを作成することを特徴とする位置データ変換装置。 - 撮影装置の撮影画像に写る実空間平面に配置されている基準体を認識し、前記実空間平面における特定座標について、「前記撮影装置と前記基準体との間の距離L」と、「前記撮影装置と前記基準体を結ぶ線と前記実空間平面との角度θ1」とを求める認識手段と、
前記特定座標について、前記距離Lと前記角度θ1とに基づいて、前記基準体と、前記撮影装置から前記平面への垂線との間の距離を表す第1の値を求める第1位置要素演算手段と、
前記特定座標について、「前記撮影装置と前記基準体とを結ぶ線と前記撮影装置の光軸との間の角度θ2」と、「前記撮影装置の画角θ3」と、前記距離Lと、前記角度θ1とに基づいて、前記撮影装置の前記基準体側の画角線と前記実空間平面との交点と、前記撮影装置から前記実空間平面への垂線との間の距離を表す第2の値を求める第2位置要素演算手段と、
前記特定座標について、前記撮影画像における特定の位置に基づいて、前記撮影画像における特定の位置に対応する前記実空間平面の位置と、前記撮影装置の前記基準体側の画角線と前記実空間平面との交点との間の距離を表す値RRを求める画角内位置要素演算手段と、
前記第1の値と、前記第2の値と、前記値RRとに基づいて、前記撮影画像における特定の位置を、前記特定座標における位置に変換した実空間位置データを求める変換手段と
を具備することを特徴とする位置データ変換装置。 - 投影装置の投影画像が投影される実空間平面に設置されている基準体を認識し、前記実空間平面における特定座標について、「前記投影装置と前記基準体との間の距離L」と、「前記投影装置と前記基準体を結ぶ線と前記実空間平面との角度θ1」とを求める認識手段と、
前記特定座標について、前記距離Lと前記角度θ1とに基づいて、前記基準体と、前記投影装置から前記平面への垂線との間の距離を表す第1の値を求める第1位置要素演算手段と、
前記特定座標について、「前記投影装置と前記基準体とを結ぶ線と前記投影装置の光軸との間の角度θ2」と、「前記投影装置の画角θ3」と、前記距離Lと、前記角度θ1とに基づいて、前記投影装置の前記基準体側の画角線と前記実空間平面との交点と、前記投影装置から前記実空間平面への垂線との間の距離を表す第2の値を求める第2位置要素演算手段と、
前記特定座標について、前記第1の値と、前記第2の値と、前記特定座標における特定の位置とに基づいて、前記特定座標における特定の位置と、前記投影装置の前記基準体側の画角線と前記実空間平面との交点との間の距離を表す値RRを求める画角内位置要素演算手段と、
前記特定座標について、前記投影装置の前記基準体側の画角線と前記実空間平面との交点から、前記値RRの距離だけ離れた前記実空間平面の位置に対応する前記投影画像における位置を表す投影画像位置データを求める変換手段と
を具備することを特徴とする位置データ変換装置。 - 第1記憶装置に記憶されている撮影画像データに基づいて、撮影装置の撮影画像に写る実空間平面に配置されている基準体を認識し、前記実空間平面における特定座標について、「前記撮影装置と前記基準体との間の距離L」と、「前記撮影装置と前記基準体を結ぶ線と前記実空間平面との角度θ1」とを求め、前記距離L及び前記角度θ1を第2記憶装置に記憶し、
前記第2記憶装置に記憶されている前記距離L及び前記角度θ1に基づいて、前記特定座標について、前記基準体と、前記撮影装置から前記平面への垂線との間の距離を表す第1の値を求め、前記第1の値を第3記憶装置に記憶し、
前記第2記憶装置に記憶されている「前記撮影装置と前記基準体とを結ぶ線と前記撮影装置の光軸との間の角度θ2」と、「前記撮影装置の画角θ3」と、前記距離Lと、前記角度θ1とに基づいて、前記特定座標について、前記撮影装置の前記基準体側の画角線と前記実空間平面との交点と、前記撮影装置から前記実空間平面への垂線との間の距離を表す第2の値を求め、前記第2の値を前記第3記憶装置に記憶し、
前記第2記憶装置に記憶されている前記撮影画像における特定の位置データに基づいて、前記特定座標について、前記撮影画像における特定の位置に対応する前記実空間平面の位置と、前記撮影装置の前記基準体側の画角線と前記実空間平面との交点との間の距離を表す値RRを求め、前記値RRを前記第3記憶装置に記憶し、
前記第3記憶装置に記憶されている前記第1の値と、前記第2の値と、前記値RRとに基づいて、前記撮影画像における特定の位置を、前記特定座標における位置に変換した実空間位置データを求め、前記実空間位置データを第4記憶装置に記憶する
ことを特徴とする位置データ変換方法。 - 第1記憶装置に記憶されている投影画像データの示す投影画像が投影装置によって投影される実空間平面に設置されている基準体を認識し、前記実空間平面における特定座標について、「前記投影装置と前記基準体との間の距離L」と、「前記投影装置と前記基準体を結ぶ線と前記実空間平面との角度θ1」とを求め、前記距離L及び前記角度θ1を第2記憶装置に記憶し、
前記第2記憶装置に記憶されている前記距離L及び前記角度θ1に基づいて、前記特定座標について、前記基準体と、前記投影装置から前記平面への垂線との間の距離を表す第1の値を求め、前記第1の値を第3記憶装置に記憶し、
前記第2記憶装置に記憶されている「前記投影装置と前記基準体とを結ぶ線と前記投影装置の光軸との間の角度θ2」と、「前記投影装置の画角θ3」と、前記距離Lと、前記角度θ1とに基づいて、前記特定座標について、前記投影装置の前記基準体側の画角線と前記実空間平面との交点と、前記投影装置から前記実空間平面への垂線との間の距離を表す第2の値を求め、前記第2の値を前記第3記憶装置に記憶し、
前記第3記憶装置に記憶されている前記第1の値と、前記第2の値と、前記特定座標における特定の位置とに基づいて、前記特定座標について、前記特定座標における特定の位置と、前記投影装置の前記基準体側の画角線と前記実空間平面との交点との間の距離を表す値RRを求め、前記値RRを前記第3記憶装置に記憶し、
前記特定座標について、前記投影装置の前記基準体側の画角線と前記実空間平面との交点から、前記第3記憶装置に記憶されている前記値RRの距離だけ離れた前記実空間平面の位置に対応する前記投影画像における位置を表す投影画像位置データを求め、前記投影画像位置データを第4記憶装置に記憶する
ことを特徴とする位置データ変換方法。
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