JP2013243515A - 画像調整装置、画像調整システム及び画像調整方法 - Google Patents

画像調整装置、画像調整システム及び画像調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】色収差が発生し得る場合でも、高精度に投射画像の位置ずれを補正することができる画像調整装置、画像調整システム及び画像調整方法を提供すること。
【解決手段】画像調整装置は、取得部と、検出部と、補正部とを具備する。取得部は、基準パターン画像が撮像機器により撮影されることにより得られる基準撮影画像を取得する。基準パターン画像は、複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射され得るそれぞれ異なる色を持つパターン画像の合成画像として、複数のプロジェクタのうち任意の１つのプロジェクタにより投射された、各異なる色の合成色を持つ画像である。検出部は、基準撮影画像のデータに基づき、撮像機器に起因して発生する色収差に対応する、それらパターン画像の位置ずれである色収差位置ずれを検出する。補正部は、色収差位置ずれのデータを用いて、プロジェクタごとに投射されたパターン画像の位置ずれを補正する。
【選択図】図１

Description

本技術は、複数のプロジェクタから投射された画像を調整する画像調整装置等の技術に関する。
従来から、画像の高精細化あるいは高輝度化を目的として、複数のプロジェクタから投射されたそれぞれの画像をスクリーン上で合成する技術がある。そして、各投射画像のスクリーン上での位置合わせの方法、すなわち位置ずれの調整方法も提案されてる。
例えば、特許文献１に記載のプロジェクタによる表示位置調整方法は、４つのカメラを用いて、矩形画面の４つの角をそれぞれ撮影し、２つのプロジェクタからの投射画像の位置ずれを検出する。そして、この調整方法は、それら投射画像内の基準画素位置に対する誤差量に対応した補正値を算出し、これに基づき、投射画像の表示位置を調整する（例えば、特許文献１の明細書段落[００７０]及び[００７８]等参照）。
特開２０１１−１８２２９１号公報
カメラ等の撮像機器により得られた画像は、撮像機器の配置設定、画角、ズーム倍率等、様々なパラメータによって、色収差を発生する場合がある。撮像機器により得られた画像に基づき、各プロジェクタから投射された画像の位置調整を行うシステムでは、色収差が発生した場合、高精度な位置調整が困難になる。
本技術の目的は、色収差が発生し得る場合でも、高精度に投射画像の位置ずれを補正することができる画像調整装置、画像調整システム及び画像調整方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本技術に係る画像調整装置は、取得部と、検出部と、補正部とを具備する。
前記取得部は、基準パターン画像が撮像機器により撮影されることにより得られる基準撮影画像を取得する。基準パターン画像は、複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射され得るそれぞれ異なる色を持つパターン画像の合成画像として、前記複数のプロジェクタのうち任意の１つのプロジェクタにより投射された、前記各異なる色の合成色を持つ画像である。
前記検出部は、前記基準撮影画像のデータに基づき、前記撮像機器に起因して発生する色収差に対応する、それらパターン画像の位置ずれである色収差位置ずれを検出する。
前記補正部は、前記色収差位置ずれのデータを用いて、前記プロジェクタごとに投射されたパターン画像の位置ずれを補正する。
本技術では、複数のプロジェクタにより投射され得るパターン画像の合成色を持つ基準パターン画像を１つのプロジェクタが投射することにより、この基準パターン画像を、各プロジェクタによりそれぞれ投射されたパターン画像の位置が一致した画像とみなすことができる。この基準パターン画像を撮像機器が撮影することにより、基準撮影画像に含まれる各パターン画像の位置ずれを、色収差による位置ずれであるとみなすことができる。補正部は、この色収差位置ずれを用いることにより、実際に投射される各パターン画像の位置ずれを高精度に補正することができる。
前記検出部は、前記基準撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素を前記色収差位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を、前記基準撮影画像のデータから抽出し、それら画素値の比較データを生成することにより、前記色収差位置ずれを検出してもよい。
検出部が、ピーク画素を挟む少なくとも２つの画素の画素値を比較した比較データを生成することにより、以下のことが可能となる。すなわち、基準撮影画像のデータ内に色収差により現れるパターン画像内の画素の輝度ピーク値（ピーク画素値）同士の位置が近すぎる場合でも、比較データを用いることによりその色収差位置ずれを検出することができる。これにより、高精度な画像調整が可能となる。
前記検出部は、前記画素値として、前記ピーク画素に隣接する少なくとも２つの画素の画素値を抽出してもよい。
あるいは、前記検出部は、前記ピーク画素の、前記色収差位置ずれの方向の少なくとも両側においてそれぞれ連続した複数の画素の画素値を抽出してもよい。ピーク画素の両側で連続した複数の画素の画素値を抽出することにより、高精度な位置ずれの検出が可能となる。
前記検出部は、前記抽出された画素値に基づき、所定のアルゴリズムを用いて演算することにより、前記比較データを取得してもよい。
前記取得部は、第３の色を持つ前記基準パターン画像が、前記撮像機器により撮影されることにより得られる画像を、前記基準撮影画像として取得してもよい。前記第３の色とは、前記プロジェクタごとに投射され得るパターン画像のうち第１のパターン画像が持つ第１の色及び第２のパターン画像が持つ第２の色が合成された色である。
その場合、前記検出部は、前記第１のパターン画像が持つ前記第１の色の画素値と、前記第２のパターン画像が持つ前記第２の色の画素値とを、前記連続した画素ごとに抽出すればよい。そして、検出部は、前記第１の色の画素値及び前記第２の色の画素値の比のアークタンジェント値の、前記複数の画素分の和に基づき、前記比較データを取得すればよい。あるいは、前記検出部は、前記第１の色の画素値及び前記第２の色の画素値の差または比の、前記複数の画素分の和に基づき、前記比較データを取得すればよい。これにより、検出部は、簡単な計算により高精度に位置ずれを検出することができる。
前記取得部は、前記プロジェクタごとに投射された前記それぞれのパターン画像を前記撮像機器により撮影することにより得られる撮影画像をさらに取得すればよい。そして、前記検出部は、前記撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素を前記位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を、前記撮影画像のデータから抽出し、それら画素値の比較データを生成することにより、前記位置ずれを検出すればよい。これにより、撮影画像のデータ内に現れる各パターン画像内の画素の輝度ピーク値（ピーク画素値）同士の位置が近すぎる場合でも、比較データを用いることによりその実位置ずれを検出することができる。
前記補正部は、前記位置ずれに対応する値から前記色差位置ずれに対応する値を差し引いた値を実位置ずれを算出すればよい。これにより、より高精度な画像調整が可能となる。
前記検出部は、前記基準撮影画像のうち所定の一部のエリアを検出処理の対象とすればよい。その一部のエリアは単数でもよいし、複数でもよい。
ところで、撮像機器による色収差が発生するか否かに関わらず、近年の高画質化に伴って、高精度な画像調整が必要となる。
そこで、本技術の他の画像調整装置は、取得部と、検出部と、補正部とを具備する。
前記取得部は、複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射されたそれぞれ異なる色を持つパターン画像を撮像機器により撮影することにより得られる撮影画像を取得する。
前記検出部は、前記撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素をそれらパターン画像の位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を抽出し、それら画素値の比較データを生成することにより、前記位置ずれを検出する。
前記補正部は、前記検出された位置ずれを補正する。
検出部が、ピーク画素を挟む少なくとも２つの画素の画素値を比較した比較データを生成することにより、以下のことが可能となる。すなわち、撮影画像のデータ内に現れるパターン画像内の画素の輝度ピーク値（ピーク画素値）同士の位置が近すぎる場合でも、比較データを用いることによりその位置ずれを検出することができる。これにより、高精度な画像調整が可能となる。
本技術に係る画像調整システムは、複数のプロジェクタと、撮像機器と、画像調整装置とを具備する。
前記撮像機器は、前記複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射され得るそれぞれ異なる色を持つパターン画像の合成画像として、前記複数のプロジェクタのうち任意の１つのプロジェクタにより投射された、前記各異なる色の合成色を持つ基準パターン画像を撮影する。
前記画像調整装置は、取得部と、検出部と、補正部とを具備する。取得部は、前記撮像機器により撮影されることにより得られる基準撮影画像を取得する。前記検出部は、前記基準撮影画像のデータに基づき、前記撮像機器に起因して発生する色収差に対応する、それらパターン画像の位置ずれである色収差位置ずれを検出する。前記補正部は、前記色収差位置ずれのデータを用いて、前記プロジェクタごとに投射されたパターン画像の位置ずれを補正する。
本技術に係る他の画像調整システムは、複数のプロジェクタと、撮像機器と、画像調整装置とを具備する。
前記撮像機器は、前記複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射されたそれぞれ異なる色を持つパターン画像を撮影する。
前記画像調整装置は、取得部と、検出部と、補正部とを具備する。取得部は、前記撮像機器により撮影することにより得られる撮影画像を取得する。前記検出部は、前記撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素をそれらパターン画像の位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を抽出し、それら画素値の比較データを生成することにより、前記位置ずれを検出する。前記補正部は、前記検出された位置ずれを補正する。
本技術に係る画像調整方法は、複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射され得るそれぞれ異なる色を持つパターン画像の合成画像として、前記各異なる色の合成色を持つ基準パターン画像を、前記複数のプロジェクタのうち任意の１つのプロジェクタにより投射することを含む。
前記基準パターン画像が撮像機器により撮影される。
前記撮像機器の撮影により得られる基準撮影画像が取得される。
前記基準撮影画像のデータに基づき、前記撮像機器に起因して発生する色収差に対応する、それらパターン画像の位置ずれである色収差位置ずれが検出される。
前記色収差位置ずれのデータを用いて、前記プロジェクタごとに投射されたパターン画像の位置ずれが補正される。
本技術に係る他の画像調整方法は、複数のプロジェクタによりプロジェクタごとにそれぞれ異なる色を持つパターン画像を投射することを含む。
前記投射された画像が撮像機器により撮影される。
前記撮像機器の撮影により得られる撮影画像が取得される。
前記撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素をそれらパターン画像の位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値が抽出される。
それら画素値の比較データを生成することにより、前記位置ずれが検出される。
前記検出された位置ずれが補正される。
以上、本技術によれば、色収差が発生し得る場合でも、高精度に投射画像の位置ずれを補正することができる。
図１は、本技術の一実施形態に係る画像調整システムの構成を示すブロック図である。 図２は、画像記憶装置がプロジェクタを介して出力する、それぞれ異なる色を持つテストパターン画像（パターン画像）を示す。 図３は、テストパターン画像のうち、その位置ずれを検出するエリアを示す。 図４は、テストパターン画像の歪及び位置ずれの例と、それらに対応する各種の補正コマンドの例を示す。 図５は、画像調整システムの動作を示すフローチャートである。 図６は、任意の１つのプロジェクタにより基準パターン画像が投射された形態を示す。 図７は、プロジェクタから投射される画像のうち、所定のエリアの緑光及び赤光のピーク輝度を持つエリア及びそのピーク輝度の分布を示す。 図８Ａ〜Ｃは、プロジェクタから投射される画像の緑光に赤光の成分が含まれること及びそれらを分離することが困難な事実を説明する図である。 図９Ａ及びＢは、画像調整装置が取得した撮影画像内の赤色のピーク画素を中心として、そのピーク画素の画素値及び水平方向においてそのピーク画素に隣接し連続する画素の画素値を示す。 図１０は、比較データの生成を説明する図である。
以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。
[画像調整システムの構成]
図１は、本技術の一実施形態に係る画像調整システム１００の構成を示すブロック図である。
画像調整システム１００は、複数のプロジェクタとして２台のプロジェクタＡ、Ｂ、撮像機器であるカメラ１０、画像調整装置２０及び画像記憶装置３０を含む。
画像記憶装置３０は、画像調整用の後述するテストパターン画像を生成する（あるいは予め記憶する）テストパターン画像生成部３５を有する。画像記憶装置３０は、生成したテストパターン画像を各プロジェクタＡ及びＢに出力する。
なお、この画像調整システム１００による画像の調整の完了後、プロジェクタＡ及びＢを利用するユーザである鑑賞者は、画像記憶装置３０から出力される画像であってプロジェクタＡ及びＢからスクリーンＳ上に投射された画像（動画なども含む）を鑑賞することができる。画像記憶装置３０としては、ハードディスクレコーダ等、画像を記憶して出力する装置が適用され得る。画像記憶装置３０が出力する画像は、２Ｄ（Dimension）画像でもよいし、３Ｄ画像でもよい。３Ｄ画像の場合、２台のプロジェクタからそれぞれ視差のある画像が投射される。プロジェクタＡ及びＢは、プロジェクタＡ及びＢから投射された画像の位置がスクリーンＳ上で理想的には一致するように配置されている。
カメラ１０は、典型的にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のインターフェースにより画像調整装置２０に接続されている。カメラ１０は、スクリーンＳ上に投射された画像（上述のテストパターン画像）全体を撮影する。カメラ１０の解像度は、プロジェクタＡ及びＢの解像度と同等かそれより大きいことが望ましい。
画像調整装置２０及びプロジェクタＡは、典型的にはＳ２３２Ｃ等のインターフェースにより互いに接続されている。
画像調整装置２０は、画像取得部２１、位置ずれ検出部２２及び補正コマンド生成部２３の各機能ブロックを有する。これらの機能ブロックは、ハードウェアのみにより実現されてもよいし、ハードウェア及びソフトウェアの協働により実現されてもよい。
画像取得部２１は、カメラ１０により撮影された画像を取得する取得部として機能する。位置ずれ検出部２２は、その撮影画像を解析し、プロジェクタＡ及びＢから投射されたそれぞれのテストパターン画像のスクリーンＳ上での相対的な位置ずれを検出する検出部として機能する。補正コマンド生成部２３は、その位置ずれを補正するための補正コマンドを生成し、これをプロジェクタＡに送る補正部として機能する。プロジェクタＡは、この補正コマンドを受け、その補正コマンドに応じて画像を電気的に歪ませて投射する。
すなわち、補正コマンド生成部２３は、プロジェクタＢから投射されたテストパターン画像に、プロジェクタＡから投射されたテストパターン画像が一致するように、当該プロジェクタＡから投射されたテストパターン画像を変形させる信号を補正コマンドとして、プロジェクタＡに出力する。本実施形態では、プロジェクタＢから投射されるテストパターン画像ＩＢが基準となり、このテストパターン画像に、プロジェクタＡから投射されるテストパターン画像ＩＡが近づくように制御される。
画像調整装置２０は例えばコンピュータにより構成され、上記のハードウェアとしては、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等が用いられる。ＣＰＵ等のハードウェアに代えて、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のＰＬＤ(Programmable Logic Device)、その他ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデバイスが設けられてもよい。画像調整装置２０としては、典型的にはＰＣ（Personal Computer）が用いられる。
[テストパターン画像]
図２は、画像記憶装置３０がプロジェクタＡ及びＢを介して出力する、それぞれ異なる色を持つテストパターン画像（パターン画像）ＩA及びＩBを示す。テストパターン画像ＩA及びＩBは、矩形の枠内に十字が配置されるような形状をそれぞれ有し、理想的には同じサイズ及び形状を有する。これらテストパターン画像ＩA及びＩBの色としては、基本的には三原色（赤、緑、青）のうち選択された色が用いられる。プロジェクタＡから投射されるテストパターン画像ＩAの色は赤（例えば第１の色）であり、プロジェクタＢから投射されるテストパターン画像ＩB色は緑（例えば第２の色）である。
図３は、テストパターン画像ＩA及びＩBのうち、その位置ずれを検出するエリアを示す。カメラ１０は、上述したように、スクリーンＳ上のテストパターン画像ＩA及びＩBの全体を撮影する。画像調整装置２０は、それらのうち４角のエリアと、クロスのエリアのうち中心１つ及び端部４つのエリアの、合計９エリアにおいて、テストパターン画像ＩA及びＩBの位置ずれをそれぞれ検出する。図３において、９つの検出エリアを、ＬＵ、ＬＣ、ＬＤ、ＣＵ、ＣＣ、ＣＤ、ＲＵ、ＲＣ及びＲＤとする。粗調整における「位置ずれ」を例えば以下のように規定する。
「ＬＵｘ」：テストパターン画像ＩAの検出点（左上の角の座標）の、ｘ方向における、テストパターン画像ＩBに対する位置ずれ。その検出点がテストパターン画像ＩBに対してｘ方向左側に位置する場合を正とし、その反対の場合を負とする。
「ＬＵｙ」：テストパターン画像ＩAの検出点（左上の角の座標）の、ｙ方向における、テストパターン画像ＩBに対する位置ずれ。その検出点がテストパターン画像ＩBに対してｙ方向上側に位置する場合を正とし、その反対の場合を負とする。
すなわち、本実施形態に係る「位置ずれ」は、１つのテストパターン画像ＩAの所定のエリア（所定の検出点）の、他のテストパターン画像ＩBに対するずれの方向（正か負か）を表す。
図４は、例えばテストパターン画像の歪及び位置ずれの例と、それらに対応する各種の補正コマンドの例を示す。粗調整における位置ずれの補正コマンドは、以下のように設定される。
「H Centering」：中央の縦線の水平方向での位置ずれ
「V Centering」：中央の縦線の垂直方向での位置ずれ
「V Keystone」：４角（４点）の水平方向での位置ずれ
「H size」：水平方向両端の縦線の水平方向での位置ずれ
「V Linearity」：垂直方向両端の横線の垂直方向での位置ずれ
例えば、「H_Centering_Left」という補正コマンドは、テストパターン画像ＩAの検出エリアＣＣにおける検出点（中央の縦線と水平線との交点ＣＣｘ）が、負の場合に発行される。負の場合とは、例えばテストパターン画像ＩBのエリアＣＣの対応する点（中央の縦線と水平線との交点）に対し、検出点ＣＣｘが右にずれている場合に発行される。あるいは、「V_Keystone_Plus」という補正コマンドは、テストパターン画像ＩAの（ＬＵｘ−ＲＵｘ）−（ＬＤｘ−ＲＵｘ）が負の場合に発行される。
画像調整装置２０は、粗調整において、以上の６つの種類の補正処理を実行することによって、テストパターン画像ＩA及びＩBの位置をある程度合致させる。粗調整後、後述するように微調整が行われる。
[画像調整システムの動作]
以下、画像調整システム１００の動作を説明する。図５は、その動作を示すフローチャートであり、主に画像調整装置２０の処理を示す。
カメラ１０の設置位置、カメラレンズの個体差、ズーム、画角等、様々なパラメータによって、カメラ１０の撮影画像には色収差が発生し得る。高精度の画像調整を可能とするためには、このような色収差を考慮する必要がある。そこで、画像調整装置２０は、複数のプロジェクタのうち任意の１つのプロジェクタ、ここではプロジェクタＢにより、基準パターン画像Ｉrefを出力させる（ステップ１０１）。
図６に示すように、基準パターン画像Ｉrefは、プロジェクタＡ及びＢによりそれぞれ投射される上記テストパターン画像ＩA及びＩBの合成画像であって、例えば緑と赤とを合成した黄色の画像である。つまり、基準パターン画像Ｉrefは、各テストパターン画像ＩA及びＩBと同サイズ及び同形状を有し、それらの色の合成色を有する。すなわち、基準パターン画像Ｉrefは、テストパターン画像ＩA及びＩBが予め完全に一致した画像とみなすことができる。
画像調整装置２０は、カメラ１０により、この基準パターン画像Ｉrefを撮影し、その撮影された画像である基準撮影画像を取り込む（ステップ１０２）。つまり、カメラ１０がテストパターン画像ＩA及びＩBが理想的に一致した画像である基準パターン画像Ｉrefを撮影する。これにより、その基準撮影画像を、カメラ１０に起因して発生する色収差に対応する位置ずれのみを持つ画像とみなすことができる。以下、色収差に対応する位置ずれを色収差位置ずれという。
画像調整装置２０は、上記９エリアのうち所定のエリアの色収差位置ずれを検出し（ステップ１０３）、検出した色収差位置ずれのデータをメモリ等に記憶する。所定のエリアとは、例えば、９個すべてのエリア、６つのエリアＬＵ、ＬＣ、ＬＤ、ＲＵ、ＲＣ及びＲＤ、あるいは、４角のエリアＬＵ、ＬＤ、ＲＵ及びＲＤなど、適宜設定され得る。
色収差位置ずれが発生している撮影画像の状態は、例えば図２に示したように、その撮影画像の局所的には（各エリアで見ると）、プロジェクタＡ及びＢによりそれぞれ出力されたテストパターン画像の位置ずれの状態と等価である。特に、画像の端部に近づくほど、その色収差位置ずれは大きくなる。色収差位置ずれは、後述するように、ピーク輝度を持つ画素を中心とした、位置ずれ方向における位相角バランスを表す比較データを生成することにより検出される。
以降のステップ１０４〜１１０の調整は粗調整であり、画像調整装置は、上記図４の補正処理を行う。画像調整装置は、プロジェクタＡ及びＢにより、実際にテストパターン画像ＩA及びＩBがスクリーンＳ上にそれぞれ投射する（ステップ１０４）。画像調整装置２０は、カメラ１０により、そのテストパターン画像ＩA及びＩBを撮影し、その撮影されたテストパターン画像ＩA及びＩBを含む画像である撮影画像を取得する（ステップ１０５）。
画像調整装置２０は、撮影画像のうち上記９エリアのうち、上記６種類の補正処理のうち所定の１つの補正処理に必要な１以上のエリアを選択し、その補正処理の実行のための位置ずれを検出する（ステップ１０６）。
「H Centering」及び「V Centering」の位置ずれ検出の場合、エリアＣＣが選択される。「V Keystone」の位置ずれ検出の場合、４角のエリアＬＵ、ＬＤ、ＲＵ及びＲＵが選択される。「H size」の位置ずれ検出の場合、エリアＬＣ及びＲＣが選択される。「V Linearity」の位置ずれ検出の場合、エリアＣＵ、ＣＤ及びＣＣが選択される。
画像調整装置２０は、検出した位置ずれ量が閾値以下であるか否かを判定する（ステップ１０７）。閾値は、例えば、テストパターン画像ＩA及びＩBの各色が吸収し合わない程度のぎりぎりの距離として設定される。位置ずれ量が閾値以下でない場合、画像調整装置２０は、この補正処理に対応する補正コマンドをプロジェクタＡに送出する（ステップ１０８）。１回の補正コマンドによる補正距離は、上記のように一定でもよいし可変でもよい。補正量が可変である場合、補正コマンド生成部２３は、ステップ１０５〜１０８のループを繰り返すたびに、その補正量が小さくなっていくようなアルゴリズムを持っていればよい。
画像調整装置２０は、位置ずれが閾値以下となるまで、ステップ１０５〜１０８の処理を繰り返す。
画像調整装置２０は、同様にして、他のすべて補正処理を実行し、つまり残りの５つの補正処理を１つずつ実行する。すべての補正処理が完了すれば（ステップ１０９のＹＥＳ）、粗調整が完了する。
なお、上記６つの補正処理の順序は限定されないが、典型的には、「H Centering」及び「V Centering」の補正処理の後に、「V Keystone」、「H size」及び「V Linearity」の補正処理を実行する。その場合、「H Centering」及び「V Centering」の補正処理の順序は限定されず、また、「V Keystone」、「H size」及び「V Linearity」の補正処理の順序も限定されない。
上記粗調整が終了すると、画像調整装置２０は、ステップ１１０以降では微調整を行う。
画像調整装置２０は、粗調整後のテストパターン画像ＩA及びＩBをカメラにより撮影し、この撮影画像を取得する（ステップ１１０）。画像調整装置２０は、撮影画像における上記９エリアのうち所定のエリアの位置ずれを検出する（ステップ１１１）。所定のエリアとは、例えば、９個すべてのエリア、６つのエリアＬＵ、ＬＣ、ＬＤ、ＲＵ、ＲＣ及びＲＤ、あるいは、４角のエリアＬＵ、ＬＤ、ＲＵ及びＲＤなど、適宜設定され得る。これらの補正対象となるエリアは、典型的には、上記した色収差位置ずれの１以上のエリアと対応する。
ステップ１１１では、画像調整装置２０は、後述するように、ピーク輝度を持つ画素を中心とした、位置ずれ方向における位相角バランスを表す比較データを生成することにより検出する。
画像調整装置２０は、ステップ１１１で検出された位置ずれ量（位置ずれに対応する値）から、上記ステップ１０３で検出された色収差位置ずれ量（色収差位置ずれに対応する値）を差し引いた位置ずれを、実位置ずれ量として設定する（ステップ１１２）。この処理方法についても後に詳述する。そして画像調整装置２０は、実位置ずれ量をゼロに近づけるようにテストパターン画像ＩAを変形させて補正するためのコマンドを送出する（ステップ１１３）。
画像調整装置２０は、他のエリアについてもステップ１１０〜１１２の補正処理を実行し、それが完了すると（ステップ１１４のＹＥＳ）、画像調整の処理を終了する。
以上のように、本実施形態では、カメラ１０が、１つのプロジェクタＢにより投射された基準パターン画像Ｉrefを撮影することにより、基準撮影画像に含まれるテストパターン画像の位置ずれを、色収差による位置ずれであるとみなすことができる。画像調整装置２０は、この色収差位置ずれを、実際にスクリーンＳ上に投射されるテストパターン画像ＩA及びＩBの位置ずれからオフセットすることにより、実際に投射される各テストパターン画像ＩA及びＩBの位置ずれを高精度に自動調整することができる。
本実施形態では、カメラ１０がパターン画像の全体を撮影することにより、この画像調整システム１００は１つのカメラ１０で足りるので、低コスト化を図ることができる。
[位置ずれの検出方法]
上記の画像調整装置２０の処理におけるステップ１１１の、テストパターン画像ＩA及びＩBの位置ずれ量及びその検出方法について説明する。
画像調整装置２０は、基本的には、次のように位置ずれを検出する。画像調整装置２０は、テストパターン画像ＩBの緑のピーク輝度値を持つ画素（ピーク画素）を検出し、また、テストパターン画像ＩAの赤のピーク輝度値を持つ画素（ピーク画素）を検出する。そして、画像調整装置２０は、両ピーク画素の位置（座標）がスクリーンＳ上で一致するような制御を実行する（図７参照）。
なお、図７で示した拡大エリアは、上記９エリア以外のエリアとして図示しているが、ここでは、説明を分かりやすくするためピーク輝度を持つ任意のエリアを拡大して示した。
図８Ａは、プロジェクタＢから投射される画像の緑光には、赤光の成分が含まれる事実を示すものである。図８Ｂに示すように、理想的には、緑及び赤のピーク画素位置は分解可能である。しかし、緑光に赤光の成分が含まれる現実では、図８Ｃに示すように、緑と赤のピーク画素の位置が近づてくると、赤のピーク画素及びその周辺画素の位置が、緑のピーク画素及びその周辺画素の位置に吸収されてしまう。
図９は、画像調整装置２０が取得した撮影画像内の赤色のピーク画素を中心として、そのピーク画素の画素値及び水平方向においてそのピーク画素に隣接し連続する画素の画素値を示す。図９Ａでは、ハッチングで示す画素がピーク画素であり、その赤サブ画素のデータは２４０、緑サブ画素のデータは２４５、青サブ画素のデータは１５８の値を示している。このピーク画素及びその両隣の画素の赤及び緑の値は、その赤のピーク値２４０の周辺を示している。図９Ｂは、図９Ａに示した画素の画素値を示すグラフである。
以上のことから、ピーク画素の位置を比べるだけでは、非常に精密な画像の一致は難しい。そこで、本技術は以下に示す微調整を行う。図１０は、それを説明する図である。
画像調整装置２０は、撮影画像のうち所定エリアのピーク画素を位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を撮影画像から抽出し、それら画素値の比較データを生成する。具体的には、図１０に示すように、画像調整装置２０は、ピーク画素の画素値、及び、そのピーク画素を水平方向で挟み、ピーク画素に隣接しかつ連続する１０個（両側で２０個）の画素値を、撮影画像から抽出する。
この例において、水平方向の画素群を取得するのは、水平方向におけるテストパターン画像ＩA及びＩBの位置ずれの補正処理を説明するためである。垂直方向の位置ずれの補正処理では、画像調整装置２０は、撮影画像のうち所定エリアのピーク画素を垂直方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を撮影画像から抽出する。
画像調整装置２０は、ピーク画素を中心として左側１０個の画素、また、右側１０個の画素について、式（１）のように、それぞれ赤及び緑の画素値の比のアークタンジェント値を算出する。
arctan[Data_R(n)/Data_G(n)] ・・・（１）
n：抽出される画素数（例では１０個）
画像調整装置２０は、式（２）、（３）に示すように、左右それぞれについて、各画素の上記アークタンジェント値の和を算出する。これら和の値を、それぞれ、Error_Left、Error_Rightとする。Error_Left値及びError_Right値が比較データとして機能する。
Error_Left = Σarctan[Data_R(x-n)/Data_G(x-n)] ・・・（２）
Error_Right = Σarctan[Data_R(x+n)/Data_G(x+n)] ・・・（３）
すなわち、比較データは、ピーク画素を中心とした、位相角の左右のバランスを示す。Error_Left値（Error_Right値）が大きいほど赤の寄与度が高いことを示している。
画像調整装置２０は、式（４）に示すように、上記算出された左右の差を算出し、正規化のために2nで割る。
Error = (Error_Right-Error_Left)/2n ・・・（４）
このError値が比較データとして機能してもよい。
このError値がゼロに近いほど、ピーク画素を中心とした左右のいて、赤の寄与度が同じに近くなり、このことは、テストパターン画像ＩA及びＩBの位置ずれがゼロに近くなることを示している。
以上の位置ずれの検出は、ステップ１０３における「色収差位置ずれ」の検出にも適用され得る。すなわち、ステップ１０３とステップ１１１とで同じアルゴリズムを用いてずれ量が検出され得る。
さらに、画像調整装置２０は、ステップ１１２に示したように、カメラ１０に起因して発生する色収差位置ずれをオフセット値として設定する。つまり、式（５）に示すように、式（４）で得られたError値からオフセット値を差し引くことにより、実位置ずれError_Rが算出される。
Error_R = Error-Offset ・・・（５）
以上のように、画像調整装置２０は、ピーク輝度を持つ画素を中心とした、位置ずれ方向における位相角バランスを表す比較データを用いて位置ずれ（及び色収差位置ずれ）を検出するため、非常に高精度な画像調整が可能となる。
また、位置ずれ及び色収差位置ずれの両方を同じアルゴリズムを用いて検出するため、演算コストを削減することができる。
[その他の実施形態]
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
上記実施形態では、２つのテストパターン画像として赤と緑の画像が用いられたが、例えば緑と青、または、赤と青の画像が用いられてもよい、
上記実施形態では、画像調整装置２０と画像記憶装置３０とが別々の装置であったが、これらは一体の装置であってもよい。あるいは、画像記憶装置３０が、画像調整装置２０の一部の機能を備えていてもよい。あるいは、カメラ１０が、画像調整装置２０及び画像記憶装置３０のうち少なくも一方と一体となっていてもよい。あるいは、画像調整装置２０及び画像記憶装置３０のうち少なくとも一方の機能を、複数のプロジェクタのうち任意の１つが備えていてもよい。
上記実施形態では、画像調整装置２０が、位置ずれ補正及び実位置ずれ補正において、補正コマンドを生成してプロジェクタＡに送出した。しかし、画像調整装置が、位置ずれ検出部２２による検出に基づき画像を歪ませ（補正し）、その補正された画像をプロジェクタＡに出力してもよい。
上記実施形態に係る画像調整装置２０は、比較データを算出するアルゴリズムとして、上記式（１）に示したように、第１及び第２の色の画素値の比のアークタンジェント値を用いた。しかし、式（１）に代えて、画素ごとに、第１及び第２の色の画素値の差分を用いる形態、例えば[Data_R(n)-Data_G(n)]/[Data_R(n)+Data_G(n)]が算出されてもよい。あるいは式（１）に代えて、単に、画素ごとに、第１及び第２の色の画素値の比、つまりData_R(n)/Data_G(n)が算出されてもよい。
プロジェクタの数は２であったが、３以上であってもよい。３以上の場合、画像調整装置は、１つのテストパターン画像に、他の複数のテストパターン画像を一致させるように補正処理を実行する。
カメラである撮像機器は１つのみ設けられていたが、複数設けられていてもよい。例えば、３つのカメラが、スクリーンＳ上の画像の左端部、中央部及び右端部をそれぞれ撮影し、画像調整装置は、カメラごとに取り込まれた画像を、上記実施形態と同様の処理によってぞれぞれ補正すればよい。
以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。
本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射され得るそれぞれ異なる色を持つパターン画像の合成画像として、前記複数のプロジェクタのうち任意の１つのプロジェクタにより投射された、前記各異なる色の合成色を持つ基準パターン画像が撮像機器により撮影されることにより得られる基準撮影画像を取得する取得部と、
前記基準撮影画像のデータに基づき、前記撮像機器に起因して発生する色収差に対応する、それらパターン画像の位置ずれである色収差位置ずれを検出する検出部と、
前記色収差位置ずれのデータを用いて、前記プロジェクタごとに投射されたパターン画像の位置ずれを補正する補正部と
を具備する画像調整装置。
（２）（１）に記載の画像調整装置であって、
前記検出部は、前記基準撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素を前記色収差位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を、前記基準撮影画像のデータから抽出し、それら画素値の比較データを生成することにより、前記色収差位置ずれを検出する
画像調整装置。
（３）（２）に記載の画像調整装置であって、
前記検出部は、前記画素値として、前記ピーク画素に隣接する少なくとも２つの画素の画素値を抽出する
画像調整装置。
（４）（２）に記載の画像調整装置であって、
前記検出部は、前記ピーク画素の、前記色収差位置ずれの方向の少なくとも両側においてそれぞれ連続した複数の画素の画素値を抽出する
画像調整装置。
（５）（４）に記載の画像調整装置であって、
前記検出部は、前記抽出された画素値に基づき、所定のアルゴリズムを用いて演算することにより、前記比較データを取得する
画像調整装置。
（６）（５）に記載の画像調整装置であって、
前記取得部は、前記プロジェクタごとに投射され得るパターン画像のうち第１のパターン画像が持つ第１の色及び第２のパターン画像が持つ第２の色が合成された第３の色を持つ前記基準パターン画像が、前記撮像機器により撮影されることにより得られる画像を、前記基準撮影画像として取得し、
前記検出部は、前記第１のパターン画像が持つ前記第１の色の画素値と、前記第２のパターン画像が持つ前記第２の色の画素値とを、前記連続した画素ごとに抽出し、前記第１の色の画素値及び前記第２の色の画素値の比のアークタンジェント値の、前記複数の画素分の和に基づき、前記比較データを取得する
画像調整装置。
（７）（５）に記載の画像調整装置であって、
前記取得部は、前記プロジェクタごとに投射され得るパターン画像のうち第１のパターン画像が持つ第１の色及び第２のパターン画像が持つ第２の色が合成された第３の色を持つ前記基準パターン画像が、前記撮像機器により撮影されることにより得られる画像を、前記基準撮影画像として取得し、
前記検出部は、前記第１のパターン画像が持つ第１の色の画素値と、前記第２のパターン画像が持つ第２の色の画素値とを、前記連続した画素ごとに抽出し、前記第１の色の画素値及び前記第２の色の画素値の差または比の、前記複数の画素分の和に基づき、前記比較データを取得する
画像調整装置。
（８）（１）に記載の画像調整装置であって、
前記取得部は、前記プロジェクタごとに投射された前記それぞれのパターン画像を前記撮像機器により撮影することにより得られる撮影画像をさらに取得し、
前記検出部は、前記撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素を前記位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を、前記撮影画像のデータから抽出し、それら画素値の比較データを生成することにより、前記位置ずれを検出する
画像調整装置。
（９）（８）に記載の画像調整装置であって、
前記補正部は、前記位置ずれに対応する値から前記色差位置ずれに対応する値を差し引いた値を実位置ずれを算出する
画像調整装置。
（１０）（１）から（８）のうちいずれか１つに記載の画像調整装置であって、
前記検出部は、前記基準撮影画像のうち所定の一部のエリアを検出処理の対象とする
画像調整装置。
（１１）複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射されたそれぞれ異なる色を持つパターン画像を撮像機器により撮影することにより得られる撮影画像を取得する取得部と、
前記撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素をそれらパターン画像の位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を抽出し、それら画素値の比較データを生成することにより、前記位置ずれを検出する検出部と、
前記検出された位置ずれを補正する補正部と
を具備する画像調整装置。
（１２）複数のプロジェクタと、
前記複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射され得るそれぞれ異なる色を持つパターン画像の合成画像として、前記複数のプロジェクタのうち任意の１つのプロジェクタにより投射された、前記各異なる色の合成色を持つ基準パターン画像を撮影する撮像機器と、
前記撮像機器により撮影されることにより得られる基準撮影画像を取得する取得部と、前記基準撮影画像のデータに基づき、前記撮像機器に起因して発生する色収差に対応する、それらパターン画像の位置ずれである色収差位置ずれを検出する検出部と、前記色収差位置ずれのデータを用いて、前記プロジェクタごとに投射されたパターン画像の位置ずれを補正する補正部とを含む画像調整装置と
を具備する画像調整システム。
（１３）複数のプロジェクタと、
前記複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射されたそれぞれ異なる色を持つパターン画像を撮影する撮像機器と、
前記撮像機器により撮影することにより得られる撮影画像を取得する取得部と、前記撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素をそれらパターン画像の位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を抽出し、それら画素値の比較データを生成することにより、前記位置ずれを検出する検出部と、前記検出された位置ずれを補正する補正部とを含む画像調整装置と
を具備する画像調整システム。
（１４）複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射され得るそれぞれ異なる色を持つパターン画像の合成画像として、前記各異なる色の合成色を持つ基準パターン画像を、前記複数のプロジェクタのうち任意の１つのプロジェクタにより投射し、
前記基準パターン画像を撮像機器により撮影し、
前記撮像機器の撮影により得られる基準撮影画像を取得し、
前記基準撮影画像のデータに基づき、前記撮像機器に起因して発生する色収差に対応する、それらパターン画像の位置ずれである色収差位置ずれを検出し、
前記色収差位置ずれのデータを用いて、前記プロジェクタごとに投射されたパターン画像の位置ずれを補正する
画像調整方法。
（１５）複数のプロジェクタによりプロジェクタごとにそれぞれ異なる色を持つパターン画像を投射し、
前記投射された画像を撮像機器により撮影し、
前記撮像機器の撮影により得られる撮影画像を取得し、
前記撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素をそれらパターン画像の位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を抽出し、
それら画素値の比較データを生成することにより、前記位置ずれを検出し、
前記検出された位置ずれを補正する
画像調整方法。
１０…カメラ
２０…画像調整装置
２１…画像取得部
２２…位置ずれ検出部
２３…補正コマンド生成部
３０…画像記憶装置
３５…テストパターン画像生成部
１００…画像調整システム

Claims (15)

  1. 複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射され得るそれぞれ異なる色を持つパターン画像の合成画像として、前記複数のプロジェクタのうち任意の１つのプロジェクタにより投射された、前記各異なる色の合成色を持つ基準パターン画像が撮像機器により撮影されることにより得られる基準撮影画像を取得する取得部と、
    前記基準撮影画像のデータに基づき、前記撮像機器に起因して発生する色収差に対応する、それらパターン画像の位置ずれである色収差位置ずれを検出する検出部と、
    前記色収差位置ずれのデータを用いて、前記プロジェクタごとに投射されたパターン画像の位置ずれを補正する補正部と
    を具備する画像調整装置。
  2. 請求項１に記載の画像調整装置であって、
    前記検出部は、前記基準撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素を前記色収差位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を、前記基準撮影画像のデータから抽出し、それら画素値の比較データを生成することにより、前記色収差位置ずれを検出する
    画像調整装置。
  3. 請求項２に記載の画像調整装置であって、
    前記検出部は、前記画素値として、前記ピーク画素に隣接する少なくとも２つの画素の画素値を抽出する
    画像調整装置。
  4. 請求項２に記載の画像調整装置であって、
    前記検出部は、前記ピーク画素の、前記色収差位置ずれの方向の少なくとも両側においてそれぞれ連続した複数の画素の画素値を抽出する
    画像調整装置。
  5. 請求項４に記載の画像調整装置であって、
    前記検出部は、前記抽出された画素値に基づき、所定のアルゴリズムを用いて演算することにより、前記比較データを取得する
    画像調整装置。
  6. 請求項５に記載の画像調整装置であって、
    前記取得部は、前記プロジェクタごとに投射され得るパターン画像のうち第１のパターン画像が持つ第１の色及び第２のパターン画像が持つ第２の色が合成された第３の色を持つ前記基準パターン画像が、前記撮像機器により撮影されることにより得られる画像を、前記基準撮影画像として取得し、
    前記検出部は、前記第１のパターン画像が持つ前記第１の色の画素値と、前記第２のパターン画像が持つ前記第２の色の画素値とを、前記連続した画素ごとに抽出し、前記第１の色の画素値及び前記第２の色の画素値の比のアークタンジェント値の、前記複数の画素分の和に基づき、前記比較データを取得する
    画像調整装置。
  7. 請求項５に記載の画像調整装置であって、
    前記取得部は、前記プロジェクタごとに投射され得るパターン画像のうち第１のパターン画像が持つ第１の色及び第２のパターン画像が持つ第２の色が合成された第３の色を持つ前記基準パターン画像が、前記撮像機器により撮影されることにより得られる画像を、前記基準撮影画像として取得し、
    前記検出部は、前記第１のパターン画像が持つ第１の色の画素値と、前記第２のパターン画像が持つ第２の色の画素値とを、前記連続した画素ごとに抽出し、前記第１の色の画素値及び前記第２の色の画素値の差または比の、前記複数の画素分の和に基づき、前記比較データを取得する
    画像調整装置。
  8. 請求項１に記載の画像調整装置であって、
    前記取得部は、前記プロジェクタごとに投射された前記それぞれのパターン画像を前記撮像機器により撮影することにより得られる撮影画像をさらに取得し、
    前記検出部は、前記撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素を前記位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を、前記撮影画像のデータから抽出し、それら画素値の比較データを生成することにより、前記位置ずれを検出する
    画像調整装置。
  9. 請求項８に記載の画像調整装置であって、
    前記補正部は、前記位置ずれに対応する値から前記色差位置ずれに対応する値を差し引いた値を実位置ずれを算出する
    画像調整装置。
  10. 請求項１に記載の画像調整装置であって、
    前記検出部は、前記基準撮影画像のうち所定の一部のエリアを検出処理の対象とする
    画像調整装置。
  11. 複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射されたそれぞれ異なる色を持つパターン画像を撮像機器により撮影することにより得られる撮影画像を取得する取得部と、
    前記撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素をそれらパターン画像の位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を抽出し、それら画素値の比較データを生成することにより、前記位置ずれを検出する検出部と、
    前記検出された位置ずれを補正する補正部と
    を具備する画像調整装置。
  12. 複数のプロジェクタと、
    前記複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射され得るそれぞれ異なる色を持つパターン画像の合成画像として、前記複数のプロジェクタのうち任意の１つのプロジェクタにより投射された、前記各異なる色の合成色を持つ基準パターン画像を撮影する撮像機器と、
    前記撮像機器により撮影されることにより得られる基準撮影画像を取得する取得部と、前記基準撮影画像のデータに基づき、前記撮像機器に起因して発生する色収差に対応する、それらパターン画像の位置ずれである色収差位置ずれを検出する検出部と、前記色収差位置ずれのデータを用いて、前記プロジェクタごとに投射されたパターン画像の位置ずれを補正する補正部とを含む画像調整装置と
    を具備する画像調整システム。
  13. 複数のプロジェクタと、
    前記複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射されたそれぞれ異なる色を持つパターン画像を撮影する撮像機器と、
    前記撮像機器により撮影することにより得られる撮影画像を取得する取得部と、前記撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素をそれらパターン画像の位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を抽出し、それら画素値の比較データを生成することにより、前記位置ずれを検出する検出部と、前記検出された位置ずれを補正する補正部とを含む画像調整装置と
    を具備する画像調整システム。
  14. 複数のプロジェクタによりプロジェクタごとに投射され得るそれぞれ異なる色を持つパターン画像の合成画像として、前記各異なる色の合成色を持つ基準パターン画像を、前記複数のプロジェクタのうち任意の１つのプロジェクタにより投射し、
    前記基準パターン画像を撮像機器により撮影し、
    前記撮像機器の撮影により得られる基準撮影画像を取得し、
    前記基準撮影画像のデータに基づき、前記撮像機器に起因して発生する色収差に対応する、それらパターン画像の位置ずれである色収差位置ずれを検出し、
    前記色収差位置ずれのデータを用いて、前記プロジェクタごとに投射されたパターン画像の位置ずれを補正する
    画像調整方法。
  15. 複数のプロジェクタによりプロジェクタごとにそれぞれ異なる色を持つパターン画像を投射し、
    前記投射された画像を撮像機器により撮影し、
    前記撮像機器の撮影により得られる撮影画像を取得し、
    前記撮影画像のデータから得られるピーク画素値を持つピーク画素をそれらパターン画像の位置ずれの方向で挟む少なくとも２つの画素の画素値を抽出し、
    それら画素値の比較データを生成することにより、前記位置ずれを検出し、
    前記検出された位置ずれを補正する
    画像調整方法。
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