JP2013210663A - パノラマ投影デバイス及び前記デバイスによって実施される方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】投影軸11に沿って原画像を投影するため適合したプロジェクタ2と、原画像を少なくとも部分的に反射し、原画像を3次元環境7、8a、8b(例えば、部屋の床、天井、1つ以上の側壁、及び、内容物)に投影するため、適合する凸面ミラー3とを設置される。プロジェクタ2を凸面ミラー3と組み合わせる場合に、原画像は、例えば、2πステラジアン(半球面)より大きい立体角に、又は、4πステラジアン(球面)に実質的に等しい、もしくは、4πステラジアンよりわずかに小さい立体角に投影されることができ、仮想現実又は複合現実アプリケーション等の映像プロジェクタに関する投影方法を提供する。
【選択図】図1
Description
投影軸に沿って原画像を投影すること;
凸面ミラーによって原画像の少なくとも一部を反射すること;そして、
凸面ミラーによって反射される原画像を3次元環境に投影すること;
を含む。
回転軸の周りで、角度位置にカメラを位置決めすること;そして、
カメラのこの角度位置に関して、3次元環境によって放射される光線から環境の画像を取得すること;
を含むことができる。
モデリング点から発生し、ミラーによって反射され、そして、環境の第1の点に投影される光線の経路を計算すること;
環境の第1の点から発生し、モデリングのため取得される環境の画像の点によって画像化される光線の経路を計算すること;そして、
モデリング点から発生する光線の経路と環境の第1の点から発生する光線の経路との交点を計算すること;
を含む。
キャリブレーション点を、ペアのうちの第1の画像の点及びペアのうちの第2の画像の点に関連付けること、ここで、ペアのうちの前記第1の画像の点及びペアのうちの前記第2の画像の点とは、前記キャリブレーション点が投影される環境の第2の点を画像化するものとする;そして、
ペアのうちの第1の画像の点の位置及び前記計算パラメータから、ペアのうちの第2の画像の点の理論位置を計算すること;
を含み、キャリブレーションが、計算パラメータのうちの少なくとも1つを修正することを更に含み、全てのキャリブレーション点にわたって、ペアのうちの第2の画像の点の位置とペアのうちの第2の画像の同じ点の理論位置との間の距離の合計を最小限にすることができる。
キャリブレーション点から発生し、ミラーによって反射され、そして、環境の第3の点に投影される光線の経路を計算すること;そして
環境の第3の点から発生し、そして、キャリブレーションのため取得される環境の画像の点によって画像化される光線の経路を計算すること;
を更に含むことができ、キャリブレーションが、計算パラメータのうちの少なくとも1つを修正することを含み、全てのキャリブレーション点にわたって、環境の第3の点に投影される光線の経路と環境の第3の点から発生する光線の経路との間の距離の合計を最小限にすることができる。
プロジェクタ2によって、投影の光軸11に沿って原画像を投影する工程;
ミラー3によって原画像を反射する工程;そして、
ミラー3によって反射される原画像を3次元環境に投影する工程;
を含む。
プロジェクタによって、少なくとも1つのモデリング点を含むモデリング原画像を投影すること;
ミラー3によってモデリング原画像を反射すること;
ミラー3によって反射されるモデリング原画像を3次元環境に投影すること;
モデリングのため取得される(好ましくは、回転軸6の周りのカメラ4の異なる角度位置に対し取得される)環境の少なくとも1つの画像を取得すること;
各モデリング点とモデリングのため取得される環境の各画像とに関して、
− モデリング点に、モデリングのため取得される環境の画像の点を関連付けることであって、ここで、前記環境の画像の点はモデリング点が投影される環境の第1の点34を画像化する;
− モデリング点から発生し、ミラーによって反射され、そして、環境の第1の点に投影される光線15の経路を計算すること;
− 環境の第1の点34から発生し、モデリングのため取得される環境の画像の点によって画像化される光線20の経路を計算すること;
− モデリング点から発生する光線15の経路と環境の第1の点34から発生する光線20の経路との交点であって、これらの2つの経路の間の交点の座標が実質的に環境の第1の点の座標である交点を計算すること;
を含む。
マトリクス9上のモデリング点の位置であって、前記モデリング点は、好ましくは、単一のピクセルを含み、又は、組み立てられたピクセルのグループを含むことができる;
マトリクス9の寸法、及び、マトリクス9のピクセル単位の解像度;
レンズ10に対するマトリクス9の相対位置;特に、投影軸11及びレンズ10の光軸13は、実質的にマトリクス9の中央を通るが、マトリクスの中心とこれらの軸11、13との間には僅かなオフセット又は傾きが存在する可能性がある;このオフセット及びこの傾きは既知であるか、又は、推定されることが必要である;
レンズ10の焦点距離;
レンズ10の光学的歪み又は収差;
ミラー3の幾何学的構成及び寸法;
ミラー3に対するプロジェクタ2の相対位置、特に、プロジェクタ2とミラー3との間の距離及び位置合わせ;実際に、投影軸11及び回転軸12は実質的に統合されるが、これらの2つの軸11、12の間にオフセット及び/又は傾きが存在する可能性がある;このオフセット及びこの傾きは既知であるか、又は、推定されることが必要である。
カメラ4の焦点距離;
カメラセンサに対し、3次元環境が画像化されるセンサの寸法及び解像度;
カメラ4の光学的歪み又は収差;
第1の画像の取得中のプロジェクタ2に対するカメラの相対位置;カメラ4の角度位置は既知であることが必要であり、カメラの軸6でのカメラの回転ピッチは、例えば、カメラを回転させる役割を果たすモータのピッチから推測できる;更に、投影軸11及び回転軸6は実質的に統合されるが、これらの2つの軸11、6の間に僅かなオフセット及び/又は傾きが存在する可能性がある;このオフセット及びこの傾きは既知であるか、又は、推定されることが必要である。
キャリブレーション点を、ペアのうちの第1の画像の点及びペアのうちの第2の画像の点に関連付けること、ここで、ペアのうちの第1の画像の点及びペアの内の第2の画像の点が、キャリブレーション点が投影される環境の第2の点を画像化するものとする;
ペアのうちの第1の画像の点の位置と計算パラメータとから、ペアのうちの第2の画像の点の理論位置を計算すること;そして、
ペアのうちの第2の画像の点の位置と、ペアのうちの第2の画像のこの点の理論位置との間の距離を計算すること;
を含む。
キャリブレーション点から発生し、ミラーによって反射され、そして、環境の第3の点に投影される光線の経路を計算すること;
環境の第3の点から発生し、そして、キャリブレーションのため取得される環境の画像の点によって画像化される光線の経路を計算すること;そして、
環境の第3の点に投影される光線の経路と、環境の第3の点から発生する光線の経路との間の距離を計算すること;
を含む。
ミラー3の座標系の枠とプロジェクタ2の座標系の枠との間の剛性変換パラメータ、例えば、ミラーとプロジェクタとの間の距離、及び、ミラーの回転軸12と投影軸11との間のオフセット又は傾き;及び
カメラ4の回転軸6の座標系の枠とプロジェクタ2の座標系の枠との間の剛性変換パラメータ、例えば、カメラ4と投影軸11との間の距離、カメラ4の光軸と投影軸11との間の傾き、及び、回転軸6と投影軸11との間のオフセット又は傾き。
Claims (30)
- 投影軸(11)に沿って原画像(23)を投影するために設置されるプロジェクタ(2)と、
少なくとも部分的に前記原画像を反射し、そして、反射された原画像を3次元環境(7、8a、8b)に投影するために設置される凸面ミラー(3)と、
を備える投影デバイス(1)。 - ミラー(3)が、実質的に回転軸(12)の周りに回転対称性を有する凸面ミラーであることを特徴とする、請求項1に記載のデバイス。
- ミラーの回転軸(12)と投影軸(11)とが実質的に統合されていることを特徴とする、請求項2に記載のデバイス。
- ミラーを設置して、原画像を変形することにより前記原画像を反射することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のデバイス。
- プロジェクタを設置して、原画像を第1の立体角の範囲内に投影し、そして、ミラーを設置して、原画像を前記第1の立体角より大きい第2の立体角の範囲内に投影することを特徴とする、請求項4に記載のデバイス。
- ミラーを設置して、原画像を2πステラジアンより大きい立体角、好ましくは、4πステラジアンよりわずかに小さい立体角の範囲内に投影することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のデバイス。
- ミラーを設置して、原画像を投影軸(11)の周りに180度より大きい角度、好ましくは、前記投影軸の周りに実質的に360度に等しい角度の範囲内で投影することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載のデバイス。
- 3次元環境の少なくとも1つの画像を取得する手段(4、5)を更に備えることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 取得手段を設置して、環境によって放射され、ミラーによって反射されない光線(20)からの環境の少なくとも1つの画像を取得することを特徴とする、請求項8に記載のデバイス。
- 取得手段が、カメラ(4)と、回転軸(6)の周りで前記カメラを回転させる手段(5)とを備えることを特徴とする、請求項8又は9に記載のデバイス。
- 投影軸(11)と回転軸(6)とが実質的に統合されていることを特徴とする、請求項10に記載のデバイス。
- 環境の少なくとも1つの画像に基づいて3次元環境をモデリングする手段(21)を更に備えることを特徴とする、請求項8〜11のいずれか一項に記載のデバイス。
- 観察者の位置(22)に応じて原画像を構築する手段(21)を更に備え、それによって、環境への原画像の投影を観察する観察者が、自分の位置から、仮想視点(P)からのシーンを観察することを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載のデバイス。
- 3次元環境の少なくとも1つの放射特性を測定する手段と、少なくとも1つの測定された放射特性に応じて原画像を補正する手段とを更に備えることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載のデバイス。
- ミラー(3)を壁、床又は天井に固定する手段を更に備えることを特徴とする、請求項1〜14のいずれか一項に記載のデバイス。
- 請求項1〜15のいずれか一項に記載のデバイスによって実施される投影方法であって:
投影軸(11)に沿って原画像(23)を投影すること;
凸面ミラー(3)によって前記原画像の少なくとも一部を反射すること;そして、
前記凸面ミラーによって反射される前記原画像を3次元環境(7、8a、8b)に投影すること;
を含む前記方法。 - ミラーが、原画像を変形することにより前記原画像を反射することを特徴とする、請求項16に記載の方法。
- 原画像が第1の立体角の範囲内に前記投影軸に沿って投影され、そして、ミラーが前記第1の立体角より大きい第2の立体角の範囲内に前記原画像を投影することを特徴とする、請求項17に記載の方法。
- ミラーが2πステラジアンより大きい立体角、好ましくは、4πステラジアンよりわずかに小さい立体角の範囲内に原画像を投影することを特徴とする、請求項16〜18のいずれか一項に記載の方法。
- ミラーが投影軸(11)の周りに180度より大きい角度、好ましくは、前記投影軸の周りに360度に実質的に等しい角度の範囲内に原画像を投影することを特徴とする、請求項16〜19のいずれか一項に記載の方法。
- 3次元環境の少なくとも1つの画像を取得することを更に含むことを特徴とする、請求項16〜20のいずれか一項に記載の方法。
- 画像の取得が:
回転軸(6)の周りでの角度位置で、カメラ(4)を位置付けすること;そして、
3次元環境によって放射される光線(20)から、カメラの前記角度位置に対する環境の画像を取得すること;
を含むことを特徴とする、請求項21に記載の方法。 - 3次元環境をモデリングすることを更に含み、原画像が少なくとも1つのモデリング点を含み、前記画像の取得が、モデリングのために取得される環境の少なくとも1つの画像を取得することを含み、前記モデリングが、各モデリング点及びモデリングのために取得される環境の各画像に関して:
前記モデリング点から発生し、前記ミラーによって反射され、そして、環境の第1の点に投影される光線(15)の経路を計算すること;
環境の第1の点(34)から発生し、モデリングのために取得される環境の画像の点によって画像化される光線(20)の経路を計算すること;そして、
前記モデリング点から発生する光線(15)の経路と前記環境の第1の点(34)から発生する光線(20)の経路との交点を計算すること;
を含むことを特徴とする、請求項21又は22に記載の方法。 - 経路の計算が計算パラメータに依存すること、
それが、前記パラメータのキャリブレーションを含むこと、
原画像が、少なくとも1つのキャリブレーション点を含むこと、そして
画像の取得が、キャリブレーションのために取得される環境の少なくとも1つの画像の取得を含むこと
を特徴とする、請求項23に記載の方法。 - キャリブレーションのために取得される環境の画像が、互いに相違するが、前記環境の共通部分を画像化する少なくとも1つのペアの画像を含み、前記キャリブレーションが、各キャリブレーション点及び画像の各ペアに関して:
キャリブレーション点を、ペアのうちの第1の画像の点及びペアのうちの第2の画像の点に関連付けること、ここで、ペアのうちの前記第1の画像の点及びペアのうちの前記第2の画像の点とは、前記キャリブレーション点が投影される環境の第2の点を画像化するものとする;そして、
ペアのうちの第1の画像の点の位置及び前記計算パラメータから、ペアのうちの第2の画像の点の理論位置を計算すること;
を含むことを特徴とする、請求項24に記載の方法。 - キャリブレーションが、計算パラメータのうちの少なくとも1つを修正することを更に含み、全てのキャリブレーション点にわたって、ペアのうちの第2の画像の点の位置と、ペアのうちの第2の画像の同じ点の理論位置との間の距離の合計を最小限にすることを特徴とする、請求項25に記載の方法。
- キャリブレーションが、各キャリブレーション点及びキャリブレーションのために取得される環境の各画像に関して:
キャリブレーション点から発生し、ミラーによって反射され、そして、環境の第3の点に投影される光線の経路を計算すること;そして
環境の第3の点から発生し、そして、キャリブレーションのために取得される環境の画像の点によって画像化される光線の経路を計算すること;
を更に含むことを特徴とする、請求項24〜26のいずれか一項に記載の方法。 - キャリブレーションが、計算パラメータのうちの少なくとも1つを修正することを含み、全てのキャリブレーション点にわたって、環境の第3の点に投影される光線の経路と、環境の第3の点から発生する光線の経路との間の距離の合計を最小限にすることを特徴とする、請求項27に記載の方法。
- 観察者の位置(22)に応じて原画像を構築することを更に含み、環境への原画像の投影を観察する観察者が、自分の位置から、仮想視点(P)からのシーンを観察することを特徴とする、請求項16〜28のいずれか一項に記載の方法。
- 3次元環境の少なくとも1つの放射特性を測定することを更に含み、少なくとも1つの測定された放射特性に応じて原画像を補正することを含むこと特徴とする、請求項16〜29のいずれか一項に記載の方法。
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