JP2010066327A - ソフトウェアマスク算定プログラムおよび投影システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のプロジェクタを用いた合成映像を形成するときに、各々の投影領域が重なる重複領域の内外における明度の差を抑制する。
【解決手段】投影システム１０において、複数のプロジェクタ１６は、互いに投影領域が重なり合う重複領域を有するよう各々がスクリーンに投影像を形成する。ハードウェアマスク１１０は、対応するプロジェクタ１６から照射される重複領域への照射光量をそれぞれが減少させる。映像生成部１０２は、プロジェクタ１６による全体投影像における重複領域内外の明度の差を減少させるようハードウェアマスク１１０の形状を利用して算定されたソフトウェアマスクをかけて、対応するプロジェクタ１６の各々へ入力すべき映像データを生成する。
【選択図】図１８

Description

本発明は、映像の投影技術に関し、特に互いに投影領域が重なり合う重複領域を有するよう各々がスクリーンに投影像を形成する複数のプロジェクタを用いた投影技術に関する。

複数のプロジェクタを使ってワイド平面などに投影像を形成する場合、互いの投影領域がオーバーラップする重複領域が発生する。この重複領域における輝度は単一のプロジェクタによるものよりも高くなり、その輝度は重複領域に光を照射するプロジェクタの数に依存する。ここで、重複領域内外の明度の差を減少させるために遮光板を設けたプロジェクションシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−５１８４９号公報

しかしながら、重複領域内外における明度の差を上述の特許文献に記載されるような遮光板だけで完全になくすことは困難である。一方、ワイド平面だけでなく、球面、円筒面などのスクリーン形状における没入型ビジュアライゼーション・スクリーン・システム（immersive VR screen system）の開発が現在進められている。このようなシステムでは各々のプロジェクタの投影領域が複雑に重複することから、合成映像の重複領域内外における明度を遮光板だけで均一化することはさらに困難となる。

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数のプロジェクタを用いた合成映像を形成するときに、各々の投影領域が重なる重複領域の内外における明度の差を抑制することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のソフトウェアマスク算定プログラムは、複数のプロジェクタの各々の投影領域がスクリーン上において互いに重なり合う重複領域を特定する機能と、それぞれが複数のプロジェクタの各々に対応して設けられ、重複領域へ照射される照射光量をそれぞれが減少させる複数のハードウェアマスクの形状を特定する機能と、特定された複数のハードウェアマスクの形状を利用して、複数のプロジェクタによる全体投影像における重複領域内外の明度の差を減少させるよう、複数のプロジェクタの投影像にかけるべきソフトウェアマスクを算定する機能と、をコンピュータに実現させる。

この態様によれば、ハードウェアマスクを設けても生じる重複領域内外の明度の差を抑制することができる。このため、複数のプロジェクタを用いる場合においても、滑らかな合成映像を投影することができる。

複数のハードウェアマスクの形状を特定する機能は、対応するプロジェクタから照射される重複領域への照射光量を減少させるために複数のハードウェアマスクがとるべき形状を特定する機能を含んでもよい。

この態様によれば、ハードウェアマスクの形状を簡易に特定でき、ハードウェアマスクの制作を容易なものとすることができる。また、ハードウェアマスクの形状を別途入力することなくハードウェアマスクの形状を考慮して映像データを生成することができ、ソフトウェアマスクを算定することによる作業者の負担増加を抑制することができる。

重複領域を特定する機能は、球面スクリーン上において複数のプロジェクタの各々の投影領域が互いに重なり合う重複領域を特定する機能を含み、複数のハードウェアマスクの形状を特定する機能は、球面スクリーンの重複領域へ照射される照射光量をそれぞれが減少させる複数のハードウェアマスクの形状を特定する機能を含み、ソフトウェアマスクを算定する機能は、複数のプロジェクタの各々が球面スクリーンに形成する投影像にかけるべきソフトウェアマスクを算定する機能と、を含んでもよい。

プロジェクタは通常平面のスクリーンに四角形の映像を投影できるよう構成されている。このため、複数のプロジェクタを用いて球面スクリーンに合成映像を形成する場合、互いの投影領域は複雑に重複し合い、ハードウェアマスクだけでは明度分布が滑らかな投影像を形成することはさらに困難となる。この態様によれば、このように球面スクリーンに投影像を形成する場合においても、明度分布が滑らかな投影像を形成することができる。

本発明の別の態様は、投影システムである。出力すべき映像データを生成する映像生成部と、を備え、映像生成部は、複数のプロジェクタによる全体投影像における重複領域内外の明度の差を減少させるよう複数のプロジェクタの各々へ入力すべき映像データを生成する。

この態様によれば、ハードウェアマスクを設けても生じる重複領域内外の明度の差を抑制することができる。このため、複数のプロジェクタを用いる場合においても、滑らかな合成映像を投影することができる。

映像生成部は、複数のプロジェクタによる全体投影像における重複領域内外の明度の差を減少させるよう複数のハードウェアマスクの形状を利用して算定されたソフトウェアマスクをかけて、複数のプロジェクタの各々へ入力すべき映像データを生成してもよい。

この態様によれば、あらかじめソフトウェアマスクを算定しておくことにより、簡易に重複領域内外における明度の差を抑制することができる。このため映像データ生成時における映像生成部における負担を軽減させることができる。

複数のハードウェアマスクは、重複領域を含む周辺領域に複数のプロジェクタにより黒色の投影像が形成されたときにおける重複領域内外の明度の差を減少させるよう、対応するプロジェクタから照射される重複領域への照射光量を減少させてもよい。

この態様によれば、複数のプロジェクタが同時に黒色の投影像が形成されたときにおける重複領域内外明度の差を減少させることができる。このため、暗い合成映像をスクリーン上に形成する場合においても、明度分布が滑らかな投影像を形成することができる。

映像生成部は、球面スクリーンに形成する投影像の映像データを生成してもよい。

プロジェクタは通常平面のスクリーンに四角形の映像を投影できるよう構成されている。このため、複数のプロジェクタを用いて球面スクリーンに合成映像を形成する場合、互いの投影領域は複雑に重複し合い、ハードウェアマスクだけでは明度分布が滑らかな投影像を形成することはさらに困難となる。この態様によれば、このように球面スクリーンに投影像を形成する場合においても、明度分布が滑らかな投影像を形成することができる。なお、複数のプロジェクタは、全球スクリーンの略全域に投影像を形成するよう配置されてもよい。

本発明によれば、特に互いに投影領域が重なり合う重複領域を有するよう各々がスクリーンに投影像を形成する複数のプロジェクタを用いた合成映像を形成するときに、その重複領域内外における明度の差を抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る投影システム１０の全体構成図である。投影システム１０は、全球スクリーン１２、通路１４、第１プロジェクタ１６Ａ〜第１２プロジェクタ１６Ｌを備える。以下、第１プロジェクタ１６Ａ〜第１２プロジェクタ１６Ｌを必要に応じて「プロジェクタ１６」と総称する。

全球スクリーン１２は、内面に映像が投影できるよう構成されている。通路１４は、全球スクリーン１２の中心を通過して水平に延在するよう設けられる。全球スクリーン１２には出入口１２ａおよび出入口１２ｂが設けられており、通路１４の両端部は、出入口１２ａおよび出入口１２ｂにそれぞれ接続されている。

プロジェクタ１６の各々は、全球スクリーン１２の略全域に合成映像を投影するよう、互いに異なる領域に投影像を形成する。このときプロジェクタ１６は、互いに投影領域が重なり合う重複領域を有するよう各々が全球スクリーン１２に投影像を形成する。

図２は、図１の視点Ｐから投影システム１０を見た図である。出入口１２ａの周囲には、第１プロジェクタ１６Ａ〜第６プロジェクタ１６Ｆが配置される。第１プロジェクタ１６Ａ〜第６プロジェクタ１６Ｆの各々は、全球スクリーン１２の表面近傍から全球スクリーン１２に映像を投影する。

第１プロジェクタ１６Ａは出入口１２ａの上方に配置され、第４プロジェクタ１６Ｄは出入口１２ａの下方に配置される。第２プロジェクタ１６Ｂは出入口１２ａの右上に配置され、第３プロジェクタ１６Ｃは出入口１２ａの右下に配置される。第６プロジェクタ１６Ｆは出入口１２ａの左上に配置され、第５プロジェクタ１６Ｅは出入口１２ａの左下に配置される。第１プロジェクタ１６Ａから第６プロジェクタ１６Ｆは、出入口１２ａから拡散する投影方向に向けて映像を投影する。

図３は、図２の視点Ｑから投影システム１０を見た図である。出入口１２ｂの周囲には、第７プロジェクタ１６Ｇ〜第１２プロジェクタ１６Ｌが配置される。第７プロジェクタ１６Ｇ〜第１２プロジェクタ１６Ｌの各々は、全球スクリーン１２の表面近傍から全球スクリーン１２に映像を投影する。

第８プロジェクタ１６Ｈは出入口１２ｂの右側に配置され、第１１プロジェクタ１６Ｋは出入口１２ｂの左側に配置される。第７プロジェクタ１６Ｇは出入口１２ｂの右上に配置され、第１２プロジェクタ１６Ｌは出入口１２ｂの左上に配置される。第９プロジェクタ１６Ｉは出入口１２ｂの右下に配置され、第１０プロジェクタ１６Ｊは出入口１２ｂの左下に配置される。

図４は、第１プロジェクタ１６Ａ〜第１２プロジェクタ１６Ｌによって全球スクリーン１２に形成される合成映像を示す図である。図４において、白い部分は３つのプロジェクタ１６の投影像が重なる領域を示し、薄いグレーの部分は２つのプロジェクタ１６の投影像が重なる領域を示し、濃いグレーの部分は１つのプロジェクタ１６のみによって投影像が形成される領域を示す。このようにプロジェクタ１６の各々は、全球スクリーン１２上において投影領域が互いに重なり合う重複領域を形成する。また、プロジェクタ１６は、平面のスクリーンに投影するときは矩形の投影像を形成するよう設けられているため、本実施形態のように全球スクリーン１２に投影像を形成する場合、各々の投影像は図４に示すように複雑に重なり合う。

図５は、プロジェクタ１６の各々に出力するための映像データを生成する映像生成用ＰＣ５０の機能ブロック図である。映像生成用ＰＣ５０には、プロジェクタ１６の各々に出力する映像データを生成するための映像データ生成プログラムがインストールされている。図５は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭなどのハードウェア、およびこの映像データ生成プログラムを含むソフトウェアの連携によって実現される機能ブロックが描かれている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェアおよびソフトウェアの組合せによって様々な形で実現することができる。

映像生成用ＰＣ５０は、プロジェクタパラメータ取得部５２、映像生成部５４、および記憶部５６を有する。ユーザは、マウスやキーボードなどの入力装置を使って映像生成用ＰＣ５０にプロジェクタパラメータを入力することが可能となっている。ここで、プロジェクタパラメータには、プロジェクタ焦点位置、姿勢（ロール・ヨー・傾斜角度）、水平視野、垂直視野、水平・垂直イメージシフト、シフトが定義される光学焦点からの距離が含まれる。なお、ユーザは、全球スクリーン１２中心位置、半径などのスクリーンパラメータも入力することが可能となっている。プロジェクタパラメータ取得部５２は、第１プロジェクタ１６Ａ〜第１２プロジェクタ１６Ｌの各々のプロジェクタパラメータ、およびスクリーンパラメータを取得する。

映像生成部５４は、キューブマップ映像を作成し、また、プロジェクタ１６の各々に出力すべき映像データを生成する。キューブマップ映像とは、３次元映像を六面体の各々の面に表した映像である。キューブマップ映像の生成方法は公知であることから説明を省略する。

本実施形態では、映像生成部５４は、キューブマップ映像からプロジェクタ１６の各々に出力すべき映像データを直接生成する。記憶部５６には、映像生成部５４によって作成されたキューブマップ映像、および映像データが格納される。

図６は、プロジェクタ１６に出力すべき映像データを生成する手順を示すフローチャートである。プロジェクタパラメータ取得部５２は、ユーザによって入力されたプロジェクタパラメータを取得する（Ｓ１０）。

映像生成部５４は、ユーザによって所定の指示入力がなされたときに、全球スクリーン１２に投影すべき映像のキューブマップ映像を作成する（Ｓ１２）。作成されたキューブマップ映像は、記憶部５６に一旦格納される。キューブマップ映像が作成されると、映像生成部５４は、作成されたキューブマップ映像を利用して、プロジェクタ１６の各々に出力すべき映像データを生成する（Ｓ１４）。こうして生成された映像データは、記憶部５６に格納される（Ｓ１６）。

図７は、キューブマップ映像を利用して映像データを生成するときの概念図である。図７に示すように、映像生成部５４は、その中心から全球スクリーン１２を見る仮想視点Ｖを中心としたキューブマップ映像を作成する。すなわち本実施形態では、全球スクリーン１２内部の通路１４の中央にいる人の視点を仮想視点Ｖとしている。

次に映像生成部５４は、取得したプロジェクタパラメータと利用して、プロジェクタ１６の各々の全球スクリーン１２への投影範囲Ｒを特定する。映像生成部５４は、仮想視点Ｖから見てそのキューブマップ映像と同じ映像が、プロジェクタ１６によって投影範囲Ｒに投影像として形成されるよう映像データを生成する。

具体的には、例えばキューブマップ映像６０が動画の場合、映像生成部５４は、仮想視点Ｖと、動画の１フレームの静止画像におけるキューブマップ上の画素Ｐ１とを結ぶ直線と全球スクリーン１２との交点Ｐ２の空間座標を求める。映像生成部５４は、プロジェクタパラメータを利用して、プロジェクタ１６の投影焦点と交点Ｐ２とを結ぶ直線と、プロジェクタ１６の仮想スクリーンＳとの交点Ｐ３の空間座標を求めることにより、仮想スクリーンＳ上において、キューブマップ映像６０の画素Ｐ１のプロジェクタ１６による投影位置を算出する。映像生成部５４は、キューブマップ映像６０に含まれるすべてのフレームについてこの手順を繰り返し、プロジェクタ１６に出力すべき映像データを生成する。こうして、仮想視点Ｖから見た適切な映像を、全球スクリーン１２と同じ球面上に配置されたプロジェクタ１６から全球スクリーン１２に投影することができる。

なお、プロジェクタ１６は、全球スクリーン１２と同じ球面上に配置されていなくてもよく、仮想視点Ｖとは異なるいずれかの位置に配置されてもよい。この場合、映像生成部５４は、仮想視点Ｖから見てそのキューブマップ映像と同じ映像が、仮想視点Ｖとは異なる位置に配置されたプロジェクタ１６によって全球スクリーン１２に投影像として形成されるよう、プロジェクタ１６へ入力するための映像データを生成する。

図８は、ソフトウェアマスクを算定するマスク算定用ＰＣ７０の機能ブロック図である。マスク算定用ＰＣ７０には、１２台のプロジェクタ１６による全体投影像における重複領域内外の明度の差を減少させるよう、プロジェクタ１６の各々の投影像にかけるべきソフトウェアマスクを算定するソフトウェアマスク算定プログラムがインストールされている。図８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのハードウェア、およびこのソフトウェアマスク算定プログラムを含むソフトウェアの連携によって実現される機能ブロックが描かれている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェアおよびソフトウェアの組合せによって様々な形で実現することができる。

複数のプロジェクタを使って合成映像を投影する場合、図４に示すように、各々のプロジェクタ１６の投影像が重なり合う重複領域の内外に明度の差が発生するおそれがある。このため、マスク算定用ＰＣ７０は、各々のプロジェクタ１６の投影領域のうち、他のプロジェクタ１６の投影領域と重複する重複領域にかけるソフトウェアマスクを算定する。「ソフトウェアマスク」とは、明度を低下させるようＲＧＢコンポーネントの値を減少させる方法である。このように重複領域における映像のＲＧＢコンポーネントの値を下げることにより、複数のプロジェクタを用いた場合においても明度の均一な合成映像を投影することができる。このようなＲＧＢ値減少の手法は、「ブレンディング」とも呼ばれ、映像にかけるソフトウェアマスクを算定することによって実現される。

プロジェクタパラメータ取得部７２は、第１プロジェクタ１６Ａ〜第１２プロジェクタ１６Ｌの各々のプロジェクタパラメータ、およびスクリーンパラメータを取得する。プロジェクタパラメータ、およびスクリーンパラメータについては上述と同様である。

重複領域特定部７４は、プロジェクタ１６の各々について、他のプロジェクタ１６の投影領域との重複領域を特定する。ソフトウェアマスク算定部７６は、重複領域にかけるべきソフトウェアマスクを算定する。ハードウェアマスク特定部７８は、対応するプロジェクタから照射される重複領域への照射光量を減少させるためにハードウェアマスクの各々がとるべき形状を特定する。記憶部８０には、算定されたソフトウェアマスク、および特定されたハードウェアマスクを示す情報が格納される。

ここで、各々のプロジェクタにおけるマスクのピクセル値はゼロから１の値をとる。スクリーン上の重複領域に投影像を投影するプロジェクタの総数をＫとし、個々のプロジェクタ・イメージの各々のピクセル値は、原則として１／Ｋで計算できる。以下このようなマスクを、「重複ブレンディングマスク」という。

図９は、本実施形態に係る投影システム１０におけるソフトウェアマスクの算定手順を示すフローチャートである。プロジェクタパラメータ取得部７２は、ユーザによって入力されたプロジェクタパラメータを取得する（Ｓ３０）。重複領域特定部７４は、取得したプロジェクタパラメータを利用して、プロジェクタ１６の各々について他のプロジェクタ１６の投影領域と互いに重なり合う重複領域を特定する（Ｓ３２）。

図１０は、重複領域の特定手順を示す図である。プロジェクタ１６の数をＫとし、各々のプロジェクタ１６にｋの番号を割り当てたとする。また、１５種類のプロジェクタパラメータ（Ｐ_１ｋ、Ｐ_２ｋ、・・・Ｐ_１５ｋ）が取得されるものとする。また、プロジェクタ１６の各々の投影画像サイズがＮピクセル×Ｍピクセルであるものとし、プロジェクタ１６の各々の座標を（ｘ，ｙ）として、ｘ＝［１，２，・・・，Ｎ］、ｙ＝［１，２，・・・，Ｍ］とする。本実施形態では、重複領域を特定するために、順行トレーシングおよび逆行トレーシングを実行する。

順行トレーシングでは、プロジェクタ１６の光学焦点から（ｘ，ｙ）の画素を通過する光が全球スクリーン１２に到達するときの全球スクリーン１２上の座標を、緯度λ、経度φとして（λ，φ）とする。ここで、（ｘ，ｙ，ｐ_１ｋ，ｐ_２ｋ・・・，ｐ_１５ｋ）のスクリーン交差点（λ，φ）は、

とする。

逆行トレーシングでは、全球スクリーン１２上の座標（λ，φ）からの反射光が他のプロジェクタ１６の投影領域に交差するか否かを算出する。ここで、（λ，φ，ｐ_１ｋ，ｐ_２ｋ・・・，ｐ_１５ｋ）の投影領域交差点（ｘ，ｙ）は、
とする。

図９に戻る。重複領域が特定されると、ソフトウェアマスク算定部７６は、重複ブレンディングマスク算定する（Ｓ３４）。重複ブレンディングマスクの算出においては、RayCounter配列を利用する。RayCounter配列は、Ｎ×Ｍ×Ｋのサイズを有し、初期値はゼロとされる。重複ブレンディングマスクの算定手順は、
となる。

図１１は、算定された重複ブレンディングマスクの一例を示す図である。図１１において、白い領域はソフトウェアマスクをかける対象となるプロジェクタ１６のみから映像が投影される領域であり、他のプロジェクタ１６から映像が投影されない領域である。この重複ブレンディングマスクでは、この白色の領域のピクセル値が１に設定される。

薄い灰色の領域はソフトウェアマスクをかける対象となるプロジェクタ１６だけでなく、その他の１つのプロジェクタ１６からも映像が投影される重複領域である。この重複ブレンディングマスクでは、この薄い灰色の領域のピクセル値が１／２に設定される。

濃い灰色の領域はソフトウェアマスクをかける対象となるプロジェクタ１６だけでなく、その他の２つのプロジェクタ１６からも映像が投影される重複領域である。この重複ブレンディングマスクでは、この濃い灰色の領域のピクセル値は１／３に設定される。

しかし、この重複ブレンディングマスクは段階的に明度が切り替わるように作成される。一方、スクリーンに投影される合成映像は、重複領域の境界線近くでは明度が急に変化する部分が生じる可能性がある。したがってこのような段階的なブレンディングマスクをかける場合、上述のプロジェクタパラメータが精度良く入力されなければ、スクリーン上で映像を合成したときに明度の「傷（scratch）」を生じさせるおそれがある。このため、プロジェクタパラメータの入力値の精度によってこのような問題が起こらないよう滑らかなブレンディングマスクを生成することが必要となる。このような滑らかなブレンディングマスク作成のためのアルゴリズムはソフトウェアで実現される。本実施形態では、滑らかなマスクを作成するために、マスク値が１の領域の縁部からマスク値がゼロの外側領域へ進むにしたがって徐々に減少する。マスク値が１の領域はソフトウェアマスクをかける対象となる１つのプロジェクタ１６によって投影される領域である。

重複ブレンディングマスクを算定すると、ソフトウェアマスク算定部７６は、まず境界線を抽出する（Ｓ３６）。図１２は、図１１に示す投影領域から境界線を抽出した状態を示す図である。境界線は、マスク値が１の領域と１より大きいの領域との間の境界を特定するRayCounter配列によって抽出することができる。

境界線が抽出されると、ソフトウェアマスク算定部７６は、初期ブレンディングマスクを算定する（Ｓ３８）。図１３は、図１２で特定した重複領域を利用して算定した初期ブレンディングマスクを示す図である。初期ブレンディングマスクを算定する演算は、境界条件を用いたラプラシアン方程式による未知の２次元関数Ｐ（ｘ，ｙ）、
のタスク境界線を解くことによって行われる。この「inner boundary」は、上述のステップにおいて抽出された境界であり、「outer boundary」は画像矩形周辺をいう。この方程式は、２次元の伝熱タスクの方程式に類似し独自なマスク円滑化の手法を提供する。Ｐ（ｘ，ｙ，ｋ）の算出方法は、上述と同様である。これによって、初期ブレンディングマスクごとに異なるｋを得る。図１３は、作成した初期ブレンディングマスクを示す図である。

なお、スクリーン上のすべての投影画素は、１以上のプロジェクタによって投影される。このためマスク値１の領域がない場合、マスク値１は画像における中央点（中央ピクセル）として割り当てられる。この場合、Ｐ（ｘ，ｙ，ｋ）の算出方法は、２次元ガウス方程式となる。

初期ブレンディングマスクが算定されると、ソフトウェアマスク算定部７６は、最終ブレンディングマスクを算定する（Ｓ４０）。最終ブレンディングマスクの算出は、すべてのｋにおける初期演算のバランスをとることにより行われる。バランスが取られた全体の明度は疑似コードで与えられる以下の手順によって１に設定される。最終ブレンディングマスクは、Ｆ（ｘ，ｙ，ｋ）とされ、
の手順によって算出される。

この手順は、逆行トレーシングにおける演算数を抑制すべくソフトウェアコードにおいて最適化される。また、このバランシング手法は数回反復実行される。このＦ（ｘ，ｙ，ｋ）は、次の反復ステップにおいてＰ（ｘ，ｙ，ｋ）として扱われる。このスムージングは、最終ブレンディングマスクにおけるマスク値の急な勾配を抑制するために有用である。図１４は、生成された最終ブレンディングマスクを示す図である。

一方、黒がどれほど黒く表されるかを示す、いわゆる「黒問題」と呼ばれる問題がある。この黒問題は、プロジェクタのハードウェアにおける残余の光放射に起因する。具体的には、全てのプロジェクタにおいて全てのピクセルの全てのＲＧＢ構成要素の値をゼロにしても、スクリーン上の投影画像は理想的な黒とならずダークグレイとなる。このため、重複領域は非重複領域より明度が高くなる。投影される映像のＲＧＢコンポーネントの平均値が約０．１を超える場合は重複領域の明度が高くなって視認されるおそれがあり、黒い背景（例えば星がある夜空）を有する映像では顕著となる。このような残余の光放射をカットするために、ハードウェアマスクを用いることができる。本実施形態に係るアルゴリズムも、このようなハードウェアマスクを生成するバイナリのパターンマスクを提供する。

このような黒問題を解決すべく、最終ブレンディングマスクが算定されると、ハードウェアマスク特定部７８はハードウェアマスクのバイナリパターンを算定する（Ｓ４２）。具体的には、上述のブレンディングマスクＦ（ｘ，ｙ，ｋ）は、例えば０．１などの黒の閾値を導入することによりハードウェアマスク生成のひな型生成のためにも利用することができる。ｋ番目のプロジェクタの各々における各ピクセル（ｘ，ｙ）のバイナリパターンＢ（ｘ，ｙ，ｋ）は、
となる。

重複領域を含む周辺領域に複数のプロジェクタ１６により黒色の投影像が形成されるときに、重複領域への照射光量を減少させて重複領域内外の明度の差を抑制させるためにハードウェアマスク１１０の各々がとるべき形状を特定する。これにより、黒問題を発生させないハードウェアマスク１１０の形状を簡易に特定でき、ハードウェアマスク１１０の制作を容易なものとすることができる。また、ハードウェアマスク１１０の形状を別途入力することなくハードウェアマスク１１０の形状を考慮して映像データを生成することができ、ソフトウェアマスクを算定することによる作業者の負担増加を抑制することができる。

ハードウェアマスクのバイナリパターンが算定されると、ソフトウェアマスク算定部７６は、ブレンディングマスクを再計算する（Ｓ４４）。ブレンディングマスクが再計算されると、ソフトウェアマスク算定部７６は、ブレンディングマスクを決定する（Ｓ４６）。

図１５は、最終ブレンディングマスクの一例を示す図である。図１６は、図１５に示す最終ブレンディングマスクをもとに作成したハードウェアマスクのバイナリパターンを示す図である。この図１６は、図１５に示す最終ブレンディングマスクにおいてマスク値が０．１を境界としたバイナリパターンを示す。

図１７は、図１６に示すハードウェアマスクのバイナリパターンに対し、再計算して得たソフトウェアマスクを示す図である。この再計算の方法は、抽出した境界線をもとに初期ブレンディングマスクの算定を経て最終ブレンディングマスクを算定する方法と同様である。このように、ソフトウェアマスク算定部７６は、特定されたハードウェアマスクのバイナリパターン利用して、プロジェクタ１６による全体投影像における重複領域内外の明度の差を減少させるよう、プロジェクタ１６の投影像にかけるべきソフトウェアマスクを算定する。こうして、ハードウェアマスクと共に併用すべきソフトウェアマスクが決定される。

なお、ハードウェアマスクの形状を特定するデータがユーザによって入力可能になっていてもよい。この場合、ソフトウェアマスク算定部７６は、入力されたハードウェアマスクの形状を利用して、プロジェクタ１６の投影像にかけるべきソフトウェアマスクを算定する。このときの算定方法は、特定されたハードウェアマスクのバイナリパターン利用する場合と同様である。

図１８は、本実施形態に係る投影システム１０の機能ブロック図である。投影システム１０は、複数（本実施形態では１２台）の映像出力ＰＣ１００をさらに備える。映像出力ＰＣ１００の各々は、複数のプロジェクタ１６の各々に対応して設けられ、対応するプロジェクタ１６に映像データを出力する。なお図１６において映像出力ＰＣ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのハードウェア、およびソフトウェアの連携によって実現される機能ブロックが描かれている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェアおよびソフトウェアの組合せによって様々な形で実現することができる。

記憶部１０６には、映像生成用ＰＣ５０によって作成された映像データが格納される。また、記憶部１０６には、マスク算定用ＰＣ７０によって算定されたソフトウェアマスクが格納される。映像出力ＰＣ１００は、ネットワークを介してこれらのデータを映像生成用ＰＣ５０およびマスク算定用ＰＣ７０から受信してもよい。

映像生成部１０２は、映像生成用ＰＣ５０によって作成された映像データを使って、プロジェクタ１６の各々へ入力すべき映像データを生成する。このとき、映像生成部１０２は、プロジェクタ１６による全体投影像における重複領域内外の明度の差を減少させるよう、マスク算定用ＰＣ７０によって算定されたソフトウェアマスクをかけて、プロジェクタ１６の各々へ入力すべき映像データを生成する。ハードウェアマスク１１０を設けても生じる重複領域内外の明度の差を抑制することができる。このため、プロジェクタ１６を用いる場合においても、滑らかな合成映像を投影することができる。

なお、映像生成部１０２は、複数のハードウェアマスク１１０の形状を利用して算定されたソフトウェアマスクをかけて、プロジェクタ１６の各々へ入力すべき映像データを生成する。このように予めソフトウェアマスクを算定しておくことで、簡易に重複領域内外における明度の差を抑制することができる。このため映像データ生成時における映像生成部１０２における負担を軽減させることができる。

映像出力部１０４は、生成された映像データを対応するプロジェクタ１６に出力する。プロジェクタ１６は、映像生成用ＰＣ５０から入力された映像データに基づく映像を全球スクリーン１２に投影する。これにより、複数のプロジェクタ１６で全球スクリーン１２の略全域に合成映像を投影することができる。

ハードウェアマスク１１０の各々は、プロジェクタ１６の各々に対応して設けられる。ハードウェアマスク１１０の各々は、算定されたバイナリパターンにしたがった形状に形成される。このようにハードウェアマスク１１０を設けることによって、プロジェクタ１６により黒色の投影像が形成されたときにおける重複領域内外の明度の差を減少させるよう、対応するプロジェクタから照射される重複領域への照射光量を減少させる。これにより、上述の「黒問題」の発生を回避することが可能となる。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。

本実施形態に係る投影システムの全体構成図である。 図１の視点Ｐから投影システムを見た図である。 図２の視点Ｑから投影システムを見た図である。 第１プロジェクタ〜第１２プロジェクタによって全球スクリーンに形成される合成映像を示す図である。 プロジェクタの各々に出力するための映像データを生成する映像生成用ＰＣの機能ブロック図である。 プロジェクタに出力すべき映像データを生成する手順を示すフローチャートである。 キューブマップ映像を利用して映像データを生成するときの概念図である。 ソフトウェアマスクを算定するマスク算定用ＰＣの機能ブロック図である。 本実施形態に係る投影システムにおけるソフトウェアマスクの算定手順を示すフローチャートである。 重複領域の特定手順を示す図である。 算定された重複ブレンディングマスクの一例を示す図である。 図１１に示す投影領域から境界線を抽出した状態を示す図である。 図１２で特定した重複領域を利用して算定した初期ブレンディングマスクを示す図である。 生成された最終ブレンディングマスクを示す図である。 最終ブレンディングマスクの一例を示す図である。 図１５に示す最終ブレンディングマスクをもとに作成したハードウェアマスクのバイナリパターンを示す図である。 図１６に示すハードウェアマスクのバイナリパターンに対し、再計算して得たソフトウェアマスクを示す図である。 本実施形態に係る投影システムの機能ブロック図である。

符号の説明

１０ 投影システム、 １２ 全球スクリーン、 １４ 通路、 １６Ａ〜１６Ｌ プロジェクタ、 ５０ 映像生成用ＰＣ、 ５２ プロジェクタパラメータ取得部、 ５４ 映像生成部、 ５６ 記憶部、 ６０ キューブマップ映像、 ７０ マスク算定用ＰＣ、 ７２ プロジェクタパラメータ取得部、 ７４ 重複領域特定部、 ７６ ソフトウェアマスク算定部、 ７８ ハードウェアマスク特定部、 １００ 映像出力ＰＣ、 １０２ 映像生成部、 １０４ 映像出力部、 １１０ ハードウェアマスク。

Claims (8)

1. 複数のプロジェクタの各々の投影領域がスクリーン上において互いに重なり合う重複領域を特定する機能と、
   それぞれが前記複数のプロジェクタの各々に対応して設けられ、前記重複領域へ照射される照射光量をそれぞれが減少させる複数のハードウェアマスクの形状を特定する機能と、
   特定された複数のハードウェアマスクの形状を利用して、前記複数のプロジェクタによる全体投影像における前記重複領域内外の明度の差を減少させるよう、前記複数のプロジェクタの投影像にかけるべきソフトウェアマスクを算定する機能と、
   をコンピュータに実現させるソフトウェアマスク算定プログラム。
2. 前記複数のハードウェアマスクの形状を特定する機能は、対応するプロジェクタから照射される前記重複領域への照射光量を減少させるために前記複数のハードウェアマスクがとるべき形状を特定する機能を含む請求項１に記載のソフトウェアマスク算定プログラム。
3. 前記重複領域を特定する機能は、球面スクリーン上において前記複数のプロジェクタの各々の投影領域が互いに重なり合う重複領域を特定する機能を含み、
   前記複数のハードウェアマスクの形状を特定する機能は、前記球面スクリーンの重複領域へ照射される照射光量をそれぞれが減少させる複数のハードウェアマスクの形状を特定する機能を含み、
   前記ソフトウェアマスクを算定する機能は、前記複数のプロジェクタの各々が前記球面スクリーンに形成する投影像にかけるべきソフトウェアマスクを算定する機能と、
   を含む請求項１または２に記載のソフトウェアマスク算定プログラム。
4. 互いに投影領域が重なり合う重複領域を有するよう各々がスクリーンに投影像を形成する複数のプロジェクタと、
   前記複数のプロジェクタの各々から照射される前記重複領域への照射光量をそれぞれが減少させる複数のハードウェアマスクと、
   前記複数のプロジェクタの各々へ入力すべき映像データを生成する映像生成部と、
   を備え、
   前記映像生成部は、前記複数のプロジェクタによる全体投影像における前記重複領域内外の明度の差を減少させるよう前記複数のプロジェクタの各々へ入力すべき映像データを生成することを特徴とする投影システム。
5. 前記映像生成部は、前記複数のプロジェクタによる全体投影像における前記重複領域内外の明度の差を減少させるよう前記複数のハードウェアマスクの形状を利用して算定されたソフトウェアマスクをかけて、前記複数のプロジェクタの各々へ入力すべき映像データを生成することを特徴とする請求項４に記載の投影システム。
6. 前記複数のハードウェアマスクは、前記重複領域を含む周辺領域に前記複数のプロジェクタにより黒色の投影像が形成されたときにおける前記重複領域内外の明度の差を減少させるよう、対応するプロジェクタから照射される前記重複領域への照射光量を減少させることを特徴とする請求項４または５に記載の投影システム。
7. 前記映像生成部は、球面スクリーンに形成する投影像の映像データを生成することを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の投影システム。
8. 前記複数のプロジェクタは、全球スクリーンの略全域に投影像を形成するよう配置されることを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載の投影システム。