JP2018156363A - 情報表示システム、情報表示装置、制御方法、およびプログラム - Google Patents

情報表示システム、情報表示装置、制御方法、およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】複数種類のレーザ光の照射位置の検出を、比較的簡単な構成で容易に実現できるようにすること。【解決手段】情報表示システムは、撮像装置によって撮像された、所定の表示面の撮像画像を取得する撮像画像取得部と、前記撮像画像から、指示体によるレーザ光の照射位置を検出する照射位置検出部と、前記撮像画像における、前記照射位置に対応する部分の、画像の鮮明度を特定する鮮明度特定部と、前記鮮明度に応じて、前記指示体の種類を判別する指示体判別部とを備える。【選択図】図2

Description

本発明は、情報表示システム、情報表示装置、制御方法、およびプログラムに関する。
従来、所定の表示面(例えば、スクリーン、ホワイトボード、ディスプレイ等)に、映像(例えば、プレゼンテーション資料の映像)を表示させるとともに、指示体(例えば、レーザポインタ、ペン、指等)によってその表示面に対する指示位置を特定することができるようになされた、いわゆる電子黒板装置が知られている。
例えば、下記特許文献1には、ノートパソコンから入力された映像をプロジェクタによってスクリーンに投影するように構成された遠隔講義システムにおいて、レーザポインタから赤外光レーザビームおよび可視光レーザビームを同時に出射するように構成し、スクリーン上に投影された赤外光レーザビームのポインタマークを、ポインタキャプチャカメラで撮影することによって、そのポインタマークの位置を検出し、その位置の座標データを映像と同期を採って保管するようにした技術が開示されている。
しかしながら、従来の電子黒板装置では、複数種類のレーザ光(例えば、赤外レーザ光、可視レーザ光等)の照射位置を検出するためには、検出対象とするレーザ光の種類ごとに、そのレーザ光の画像を撮像することが可能な撮像装置を設ける必要があるため、費用や準備期間が増加する等、複数種類のレーザ光の照射位置の検出を容易に実現することができなかった。
本発明は、上述した従来技術の課題を解決するため、複数種類のレーザ光の照射位置の検出を、比較的簡単な構成で容易に実現できるようにすることを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明の情報表示システムは、撮像装置によって撮像された、所定の表示面の撮像画像を取得する撮像画像取得部と、前記撮像画像から、指示体によるレーザ光の照射位置を検出する照射位置検出部と、前記撮像画像における、前記照射位置に対応する部分の、画像の鮮明度を特定する鮮明度特定部と、前記鮮明度に応じて、前記指示体の種類を判別する指示体判別部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、複数種類のレーザ光の照射位置の検出を、比較的簡単な構成で容易に実現することができる。
本発明の一実施形態に係る情報表示システムの機能構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る情報表示装置の具体的な機能構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る情報表示装置による処理手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る赤外光カメラにおける各波長の量子効率を示す図である。 本発明の一実施形態に係る赤外光カメラにおける赤外光および赤色可視光の量子効率を示す図である。 本発明の一実施形態に係る情報表示システムによる指示位置の検出方法の一例を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
(情報表示システム10のシステム構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る情報表示システム10の機能構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態の情報表示システム10は、情報表示装置100、情報処理装置110、レーザポインタ120、および電子ペン130を備えて構成されている。
情報表示装置100は、映像を表示面に表示したり、表示面に対する入力を認識したりする装置である。図1に示すように、情報表示装置100は、制御部101、表示部102、赤外光カメラ103、記憶部104、および通信部105を備えている。制御部101は、情報表示装置100の全体を制御する。表示部102は、表示面に対して、情報処理装置110から入力された映像を表示する。表示部102としては、例えば、液晶パネル又はプラズマパネルなどのフラットパネルや、プロジェクタにより投影されるスクリーンやホワイトボード等が用いられる。赤外光カメラ103は、表示面を撮像方向として設置されており、表示面に照射された赤外レーザ光(本発明の「第1の波長のレーザ光」の一例)および可視レーザ光(本発明の「第2の波長のレーザ光」の一例)をそれぞれ認識することが可能である。本実施形態では、情報表示装置100には2つの赤外光カメラ103が設けられており、これにより、情報表示装置100は、2つの赤外光カメラ103によって撮像された画像に基づいて、三角測量法を用いて、表示面における赤外レーザ光の照射位置および可視レーザ光の照射位置を、それぞれ検知することができる。記憶部104は、各種データを記憶する。通信部105は、情報処理装置110との無線または有線による通信を行うことにより、情報処理装置110との間で各種データを送受信する。
情報処理装置110は、情報表示装置100に対し、映像を入力する装置である。図1に示すように、情報処理装置110は、制御部111、ディスプレイ112、ユーザ入力部113、通信部114、および記憶部115を備えている。制御部111は、情報処理装置110の全体を制御する。ディスプレイ112は、各種映像を表示する。ユーザ入力部113は、ユーザからの各種操作入力を受け付ける。ユーザ入力部113としては、例えば、タッチパネル、マウス、キーボード、操作パネル、リモコン等が用いられる。通信部114は、情報表示装置100との無線または有線による通信を行うことにより、情報表示装置100との間で各種データを送受信する。記憶部115は、各種データを記憶する。図1に示す例では、記憶部115には、表示対象とする映像の一例として、表示資料12(例えば、プレゼンテーション資料)が記憶されている。このように構成された情報処理装置110は、例えば、ユーザ入力部113が、表示資料12の再生指示を受け付けると、これに応じて、制御部111が、表示資料12を記憶部115から読み出して再生する。そして、制御部111が、再生された表示資料12の画像を、ディスプレイ112に表示させるとともに、通信部114を介して、情報表示装置100へ入力する。情報処理装置110としては、例えば、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン、デジタルカメラ、ビデオカメラ、DVDプレーヤ等を用いることができる。また、情報処理装置110は、別の情報処理装置だけでなく、情報表示装置100に装着される情報処理装置も含まれる。
レーザポインタ120は、本発明の「第2の指示体」の一例である。レーザポインタ120は、ユーザが所持および操作する装置であり、画像の表示面における任意の位置を、可視レーザ光によって指し示すための装置である。図1に示すように、レーザポインタ120は、制御部121、操作ボタン122、および可視光出力部123を備えている。制御部121は、レーザポインタ120の全体を制御する。操作ボタン122は、可視光出力部123からの、可視レーザ光の出射のON/OFFを切り替える。可視光出力部123は、可視レーザ光を出射する。可視光出力部123としては、例えば、半導体レーザ装置が用いられる。なお、本実施形態では、可視光出力部123は、電子ペン130から出射される赤外レーザ光の波長(850nm付近)に比較的近い波長(650nm付近)を有する、赤色可視レーザ光を出射するように構成されている。
電子ペン130は、本発明の「第1の指示体」の一例である。電子ペン130は、ユーザが所持および操作する装置であり、画像の表示面における任意の位置を、赤外レーザ光によって指し示すための装置である。図1に示すように、電子ペン130は、制御部131、操作ボタン132、および赤外光出力部133を備えている。制御部131は、電子ペン130の全体を制御する。操作ボタン132は、赤外光出力部133からの、赤外レーザ光の出射のON/OFFを切り替える。赤外光出力部133は、赤外レーザ光を出射する。赤外光出力部133としては、例えば、半導体レーザ装置が用いられる。
このように構成された情報表示システム10は、2台の赤外光カメラ103によって、電子ペン130から出射された赤外レーザ光の照射位置、および、レーザポインタ120から出射された可視レーザ光の照射位置を、それぞれ検出することができるように構成されている。そして、情報表示システム10は、検出された照射位置にレーザ光を照射した指示体が、レーザポインタ120なのか、電子ペン130なのかを判別することができるように構成されている。以下、この点について、具体的に説明する。
(情報表示装置100および情報処理装置110の具体的な機能構成)
図2は、本発明の一実施形態に係る情報表示装置100の具体的な機能構成を示す図である。
図2に示すように、情報表示装置100の制御部101は、撮像画像取得部201、照射位置検出部202、指示位置検知部203、鮮明度特定部204、指示体判別部205、および出力部206を備えている。
撮像画像取得部201は、2台の赤外光カメラ103の各々から、当該赤外光カメラ103によって撮像された撮像画像(すなわち、表示画像の表示面を撮像方向とする撮像画像)を取得する。
照射位置検出部202は、撮像画像取得部201によって取得された撮像画像から、指示体によるレーザ光の照射位置(すなわち、ポインタ画像)を検出する。ここで、照射位置検出部202は、赤外レーザ光(850nm付近の波長の光)の照射位置と、赤色可視レーザ光(650nm付近の波長の光)の照射位置とを、それぞれ検出することができる。
指示位置検知部203は、撮像画像取得部201によって取得された撮像画像に基づいて、表示画像の表示面上における指示体による指示位置を検知する。具体的には、指示位置検知部203は、2台の赤外光カメラ103のうちの、一方の赤外光カメラ103によって撮像された撮像画像におけるポインタの画像の検出位置と、他方の赤外光カメラ103によって撮像された撮像画像におけるポインタの画像の検出位置とに基づいて、三角測量法を用いることにより、表示面上における実際のレーザ光の照射位置を、レーザポインタ120または電子ペン130による指示位置として検知することができる。但し、指示位置検知部203は、指示体による指示位置を検知するのみであり、その指示体がレーザポインタ120または電子ペン130のいずれであるかを判別することはできない。
鮮明度特定部204は、撮像画像取得部201によって取得された撮像画像における、照射位置検出部202によって検出された照射位置に対応する部分の、画像の鮮明度を特定する。例えば、鮮明度特定部204は、撮像画像取得部201によって取得された撮像画像の照射位置の画像情報に基づいて、画像の鮮明度を求めることができる。ここで、鮮明度特定部204は、撮像画像取得部201によって取得された撮像画像の照射位置の画像情報と、その撮像画像の元の画像データにおける照射位置の画像情報とを比較することによって、元の画像データに対してどれだけ鮮明であるかを表す、画像の鮮明度を求めるようにしてもよい。なお、鮮明度の算出基準として用いる画像情報としては、例えば、色相情報、彩度情報、輝度情報、エッジの滑らかさ等の情報を用いることができる。
指示体判別部205は、鮮明度特定部204によって特定された鮮明度に基づいて、指示位置検知部203によって検知された指示位置を指示した指示体の種類を判別する。具体的には、指示体判別部205は、鮮明度特定部204によって特定された鮮明度が所定の閾値未満である場合、指示体の種類を「レーザポインタ」と判別する。一方、指示体判別部205は、が所定の閾値以上である場合、指示体の種類を「電子ペン」と判別する。
出力部206は、指示位置検知部203によって検知された指示位置を示す指示位置情報と、指示体判別部205によって判別された指示体の種類を示す指示体情報とを、情報処理装置110へ出力する。これにより、情報処理装置110は、例えば、再生された映像に対し、その映像を構成する画像毎に、指示体による指示位置を示す指示位置情報と、その指示体の種類を示す指示体情報とを、対応付けて保存することができる。このため、情報処理装置110は、指示体による指示位置と、その指示体の種類とを判別可能な映像を、自身で再生したり、外部に提供したりすることができる。
なお、図2に示した情報表示装置100の制御部101の各機能は、情報表示装置100において、例えば、CPU(コンピュータ)がプログラムを実行することにより実現される。このプログラムは、予め情報表示装置100に導入された状態で提供されてもよく、外部から提供されて情報表示装置100に導入されるようにしてもよい。後者の場合、このプログラムは、外部記憶媒体(例えば、USBメモリ、メモリカード、CD−ROM等)によって提供されてもよく、ネットワーク(例えば、インターネット等)上のサーバからダウンロードすることによって提供されるようにしてもよい。
(情報表示装置100による処理手順)
図3は、本発明の一実施形態に係る情報表示装置100による処理手順を示すフローチャートである。
まず、撮像画像取得部201が、2台の赤外光カメラ103の各々から、当該赤外光カメラ103によって撮像された撮像画像を取得する(ステップS301)。次に、照射位置検出部202が、ステップS301で取得された撮像画像から、ポインタの画像(すなわち、レーザ光の照射位置)を検出したか否かを判断する(ステップS302)。
ステップS302において、ポインタの画像を検出していないと判断された場合(ステップS302:No)、情報表示装置100は、ステップS301へ処理を戻す。一方、ステップS302において、ポインタの画像を検出したと判断された場合(ステップS302:Yes)、照射位置検出部202が、ステップS301で取得された撮像画像と、ステップS302で検出されたポインタの画像の検出位置とに基づいて、表示画像の表示面上における指示体による指示位置を検知する(ステップS303)。
続いて、鮮明度特定部204が、ステップS301で取得された撮像画像における、ステップS302で検出された照射位置(すなわち、ポインタの画像)に対応する部分の、画像の鮮明度を特定する(ステップS304)。そして、指示体判別部205が、ステップS304で特定された鮮明度が、所定の閾値以上であるか否かを判断する(ステップS305)。
ステップS305において、所定の閾値以上であると判断された場合(ステップS305:Yes)、指示体判別部205が、指示体の種類を「電子ペン」と判別する(ステップS307)。そして、情報表示装置100は、ステップS308へ処理を進める。
一方、ステップS305において、所定の閾値以上ではないと判断された場合(ステップS305:No)、指示体判別部205が、指示体の種類を「レーザポインタ」と判別する(ステップS306)。そして、情報表示装置100は、ステップS308へ処理を進める。
ステップS308では、出力部206が、ステップS303で検知された指示位置を示す指示位置情報と、ステップS306で判別された指示体の種類を示す指示体情報とを、情報処理装置110へ出力する。そして、情報表示装置100は、図3に示す一連の処理を終了する。
情報表示装置100は、情報処理装置110によって映像が再生されている間、図3に示す処理を繰り返し実行することにより、表示面に対して行われた複数の指示の各々の指示位置を、指示体の種類(レーザポインタまたは電子ペン)を判別可能に、情報処理装置110へ通知することができる。
(赤外光カメラ103における各波長の量子効率)
図4は、本発明の一実施形態に係る赤外光カメラ103における各波長の量子効率を示す図である。図4に示すように、赤外光カメラ103の量子効率は、850nm付近において最も高い。すなわち、すなわち、赤外光カメラ103は、赤外レーザ光の検出感度が高いといえる。
(赤外光カメラ103における赤外光および赤色可視光の量子効率)
図5は、本発明の一実施形態に係る赤外光カメラ103における赤外光および赤色可視光の量子効率を示す図である。図5において、P1は、電子ペン130による赤外レーザ光の照射位置を示しており、P2は、レーザポインタ120による赤色可視レーザ光の照射位置を示している。
図5に示すように、電子ペン130による赤外レーザ光の照射位置P1は、赤外光カメラ103の量子効率が比較的高い位置となるため、赤外光カメラ103によって撮像された画像における当該照射位置P1に対応する部分の鮮明度は、比較的高いもの(所定の閾値よりも高いもの)となる。
一方、レーザポインタ120による赤色可視レーザ光の照射位置P2は、赤外光カメラ103の量子効率が比較的低い位置となるため、赤外光カメラ103によって撮像された画像における当該照射位置P2に対応する部分の鮮明度は、比較的低いもの(所定の閾値よりも低いもの)となる。
したがって、照射位置P1に対応する部分の鮮明度と、照射位置P2に対応する部分の鮮明度との間に、所定の閾値を予め設定しておくことにより、指示体判別部205は、各照射位置P1,P2が、レーザポインタ120または電子ペン130のいずれによるものなのかを、容易に判定することができる。
(指示位置の検出方法の一例)
図6は、本発明の一実施形態に係る情報表示システム10による指示位置の検出方法の一例を示す図である。図6では、表示画像の表示面に対し、レーザポインタ120および電子ペン130の各々によって、レーザ光(可視レーザ光および赤外レーザ光)が照射された例を示している。
図6の例では、レーザポインタ120から、表示面上の照射位置P2に対して、可視レーザ光が照射されている。また、電子ペン130から、表示面上の照射位置P1に対して、赤外レーザ光が照射されている。図5で説明したように、情報表示装置100は、表示面上の各照射位置P1,P2について、赤外光カメラ103によって撮像された撮像画像における、当該照射位置P1,P2に対応する部分の鮮明度に基づいて、レーザポインタ120または電子ペン130のいずれによるものなのかを、容易に判定することができる。
なお、表示面上に照射された可視レーザ光および赤外レーザ光は、2台の赤外光カメラ103によって検出される。このため、2台の赤外光カメラ103は、表示面上に照射された可視レーザ光(650nm付近の波長の光)によるポインタの画像と、表示面上に照射された赤外レーザ光(850nm付近の波長の光)によるポインタの画像とを、それぞれ撮像できるように構成されている。すなわち、2台の赤外光カメラ103は、少なくとも、650nm付近の波長の光と、850nm付近の波長の光とを、受光素子によって検出可能に構成されている。
2台の赤外光カメラ103が、それぞれ、所定の位置に、所定の撮像方向を向いて配置されている。このため、情報表示装置100の指示位置検知部203は、一方の赤外光カメラ103によって撮像された撮像画像におけるポインタの画像の検出位置と、他方の赤外光カメラ103によって撮像された撮像画像におけるポインタの画像の検出位置とに基づいて、三角測量法を用いることにより、表示面上における実際のレーザ光の照射位置を検知することができる。
以上説明したように、本発明の一実施形態によれば、赤外光カメラ103によって撮像された撮像画像から、レーザ光(可視レーザ光または赤外レーザ光)の照射位置を検出し、その検出部分の画像の鮮明度に応じて、指示体の種類(レーザポインタ120または電子ペン130)を判別するようにしている。このため、本発明の一実施形態によれば、レーザ光の種類ごとに撮像装置を設ける必要なく、複数種類のレーザ光の照射位置の検出を、比較的簡単な構成で容易に実現することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、情報表示装置100の外部に、情報処理装置110が設けられているが、情報処理装置110は、情報表示装置100の内部に設けられていてもよい。すなわち、情報処理装置110の一部または全ての機能は、情報表示装置100に設けられていてもよい。
また、上記実施形態では、本発明を、表示部102によって表示画像を表示する情報表示装置100に適用した例を説明したが、本発明は、これ以外の表示装置(例えば、ディスプレイ等)によって表示画像を表示する情報表示装置に適用することも可能である。
また、上記実施形態では、2台の赤外光カメラ103によってレーザ光の照射位置を検出するようにしているが、3台以上の赤外光カメラ103によってレーザ光の照射位置を検出するようにしてもよい。
また、上記実施形態において、少なくとも、650nm付近の波長のレーザ光と、850nm付近の波長のレーザ光とを、受光素子によって検出可能であれば、赤外光カメラ103以外の他のカメラを用いるようにしてもよい。
また、検出対象とするレーザ光は、使用するカメラの量子効率が互いに異なる波長のレーザ光であればよく、650nm付近の波長のレーザ光および850nm付近の波長のレーザ光に限らない。
また、上記実施形態では、画像の鮮明度に関する1つの閾値を設けて、2種類の指示体を判別できるようにしているが、これに限らず、画像の鮮明度に関する2つ以上の閾値を設けて、3種類以上の指示体を判別できるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、本発明の「指示体」の一例として、レーザポインタ120および電子ペン130を用いているが、少なくともレーザ光を照射可能な指示体であればよく、これ以外の指示体を用いてもよい。例えば、互いに異なる波長のレーザ光を照射可能な2つのレーザポインタを用いるようにしてもよい。また、2種類以上のレーザ光を照射可能な1台のレーザポインタを用いるようにしてもよい。
10 情報表示システム
100 情報表示装置
101 制御部
102 表示部
103 赤外光カメラ(撮像装置)
104 記憶部
105 通信部
110 情報処理装置
111 制御部
112 ディスプレイ
113 ユーザ入力部
114 通信部
115 記憶部
120 レーザポインタ(第2の指示体)
130 電子ペン(第1の指示体)
201 撮像画像取得部
202 照射位置検出部
203 指示位置検知部
204 鮮明度特定部
205 指示体判別部
206 出力部
特開2005−234368号公報

Claims (7)

  1. 撮像装置によって撮像された、所定の表示面の撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
    前記撮像画像から、指示体によるレーザ光の照射位置を検出する照射位置検出部と、
    前記撮像画像における、前記照射位置に対応する部分の、画像の鮮明度を特定する鮮明度特定部と、
    前記鮮明度に応じて、前記指示体の種類を判別する指示体判別部と
    を備えることを特徴とする情報表示システム。
  2. 前記撮像装置は、第1の波長のレーザ光および第2の波長のレーザ光を検出可能であり、
    前記指示体判別部は、
    前記鮮明度が所定の閾値よりも高い場合、前記指示体の種類を、前記第1の波長のレーザ光を照射可能な第1の指示体と判別し、
    前記鮮明度が前記所定の閾値よりも低い場合、前記指示体の種類を、前記第2の波長のレーザ光を照射可能な第2の指示体と判別する
    ことを特徴とする請求項1に記載の情報表示システム。
  3. 前記撮像装置は、赤外光カメラであり、
    前記第1の波長のレーザ光は、赤外レーザ光であり、
    前記第2の波長のレーザ光は、可視レーザ光である
    ことを特徴とする請求項2に記載の情報表示システム。
  4. 前記第1の指示体は、電子ペンであり、
    前記第2の指示体は、レーザポインタである
    ことを特徴とする請求項3に記載の情報表示システム。
  5. 撮像装置によって撮像された、所定の表示面の撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
    前記撮像画像から、指示体によるレーザ光の照射位置を検出する照射位置検出部と、
    前記撮像画像における、前記照射位置に対応する部分の、画像の鮮明度を特定する鮮明度特定部と、
    前記鮮明度に応じて、前記指示体の種類を判別する指示体判別部と
    を備えることを特徴とする情報表示装置。
  6. 撮像装置によって撮像された、所定の表示面の撮像画像を取得する撮像画像取得工程と、
    前記撮像画像から、指示体によるレーザ光の照射位置を検出する照射位置検出工程と、
    前記撮像画像における、前記照射位置に対応する部分の、画像の鮮明度を特定する鮮明度特定工程と、
    前記鮮明度に応じて、前記指示体の種類を判別する指示体判別工程と
    を含むことを特徴とする制御方法。
  7. コンピュータを、
    撮像装置によって撮像された、所定の表示面の撮像画像を取得する撮像画像取得部、
    前記撮像画像から、指示体によるレーザ光の照射位置を検出する照射位置検出部、
    前記撮像画像における、前記照射位置に対応する部分の、画像の鮮明度を特定する鮮明度特定部、および、
    前記鮮明度に応じて、前記指示体の種類を判別する指示体判別部
    として機能させるためのプログラム。
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