JP3270643B2 - 指示位置検出方法及び装置 - Google Patents

指示位置検出方法及び装置

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JP3270643B2
JP3270643B2 JP32094694A JP32094694A JP3270643B2 JP 3270643 B2 JP3270643 B2 JP 3270643B2 JP 32094694 A JP32094694 A JP 32094694A JP 32094694 A JP32094694 A JP 32094694A JP 3270643 B2 JP3270643 B2 JP 3270643B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画面上において使用者
が指示する位置を検出する指示位置検出方法及び装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、プレゼンテーション等で使用する
ために、画像を投射する投射面としてデジタイザを用い
た方法がある。これは、大きなデジタイザに画像を投射
し、投射された画像(即ちデジタイザ)に直接指示棒を
接触または接近させて、デジタイザによって指示された
座標を読み取り、投射装置にこの指示を反映させるとい
うものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、 (1)デジタイザ(タブレット)自身が画像を投射する
ためのスクリーンとなるため、大きなデジタイザが必要
となり、可搬性が悪い. (2)デジタイザ自身に電磁誘導検出や圧力検出等の手
段が必要となり、大きなデジタイザを作成する場合、経
済性が悪い. (3)デジタイザの大きさで投射面の大きさが決定され
るため、会場の規模に対応した設置ができず、汎用性に
乏しい. といった問題があった。
【0004】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
のであり、デジタイザ(タブレット)をスクリーンとし
て用いることを不要とし、大画面でありながら可搬性に
優れた指示位置検出方法及び装置を提供することを目的
とする。
【0005】また、本発明の他の目的は、特殊な検出機
能を備えたスクリーンを必要とせず、大きな投射面にお
いても経済性に優れた指示位置検出方法及び装置を提供
することにある。
【0006】また、本発明の他の目的は、会場の規模に
より投射面の大きさを容易に変更しうる指示位置検出方
法及び装置を提供することにある。
【0007】また、本発明の他の目的は、操作者がレー
ザポインタや指示棒などにより画像を変化させた場合
に、変化した画像の状態と座標に基づいて操作者の指示
を判断し、操作者の意図した動作を反映させることを可
能とする指示位置検出方法及び装置を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による指示位置検出装置は以下の構成を備え
る。即ち、画像を可視的に表示する表示手段と、前記表
示手段によって表示された可視画像を入力する入力手段
と、前記入力手段で入力される可視画像について変更手
によって変更された部分を含む領域を検出する検出手
段と 前記検出手段によって検出された領域を形成する
複数の頂点の一つを前記可視画像に対する指示位置に決
定する決定手段とを備える。
【0009】また、好ましくは、前記表示手段は、投射
式の画像表示を行う。可視画像の大画面化が可能となる
からである。また、当該装置を駆動する場所に応じた画
面の大きさへの変更が容易だからである。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【作用】上記の構成によれば、ある画像が可視的に表示
され、その表示された可視画像が入力される。また、当
該可視画像は、指示棒等により部分的に変更され、この
変更後の可視画像も入力される。このようにして入力さ
れた可視画像について、変更された部分を含む領域が検
出される。そして、検出された領域を形成する複数の頂
点のうちの一つが指示位置に決定される。このように、
本発明によれば、画像に対する使用者の行為が画像の変
化として現れる現象を利用して、変化の対象となる部分
座標が検出される。特に、指示棒等を用いて前記可視
画像中の所望の位置を指すことでなされた可視画像の変
更部分から指示位置を決定できるので、レーザポインタ
等の特殊な装置を用いることなく、容易に可視画像上へ
指示を行なうことが可能となる。
【0016】
【実施例】以下に添付の図面を参照して本発明の好適な
実施例を説明する。
【0017】[実施例1]図1は本実施例1によるデジ
タイザの機能構成を表すブロック図であり、本実施例の
特徴を最もよく表している。同図において、1は画像入
力部、2は制御部、3は画像出力部、4は記憶部であ
る。また、5は画像変化部である。
【0018】制御部2は出力する画像を記憶部4または
画像入力部1から獲得して画像出力部3へ出力する。ま
た、これと同時に、出力する画像を記憶部4へ記憶させ
る。画像出力部3から出力された画像は、画像変化部5
によって変化させられ、画像入力部1に入力される。制
御部2は、入力された画像と記憶部4に記憶された画像
とを比較することにより、画像の変化を検出する。そし
て、制御部2は、検出された変化に応じて制御部2が記
憶部4や画像出力部3を制御する。画像入力部1がその
機能を失うまで入力が続くため連続した動作の検出が可
能となる。
【0019】また、出力画像と入力画像の間に人間や物
体や光線等の可視化された対象が介在することが可能で
あるため、従来例では想定されていなかった、動作の検
出による制御が可能となる。さらに、将来は人物や人物
の動作を認識する手段や音声認識手段を備えることによ
り、画像を通して機械と直接的に自然な対話をすること
が可能となる。
【0020】図2は実施例1のデジタイザの装置構成を
表すブロック図である。11はTVカメラであり、画像
入力部1として機能する。12はCPUであり、本デジ
タイザにおける各種の制御を実行する。CPU12は、
制御部2として機能する。13は投射型ディスプレイで
あり、画像出力部3として機能する。14は主記憶装置
であり、記憶部4として投射型ディスプレイによって出
力される画像を記憶したり、CPU12が処理する各種
制御プログラムを格納する。後述のフローチャートで示
される制御を実現するための制御プログラムもこの主記
憶装置14に格納される。15はレーザポインタであ
り、レーザ光をスクリーン16上に照射することで、投
射型ディスプレイ13よりスクリーン16上に投射され
た画像を変化させる。16は画像が投射されるスクリー
ンである。
【0021】図3は本実施例の動作例を説明する図であ
る。図3では、表示中の資料を次のページの資料へ切替
える場合の動作を表わしている。
【0022】この例は学会やイベント等の発表会を想定
している。発表者30は予め作成した資料等を主記憶装
置14に記憶させておく。記憶された資料の画像は、C
PU12の制御により、投射型ディスプレイ13よりス
クリーン16に投射される。発表者30は、投射された
画像(資料)に対して説明をする。投射された画像は直
ちにTVカメラ11を通してCPU12の制御により主
記憶装置14へ記憶される。発表に即してレーザポイン
タ15を操作してスクリーン16上にレーザ光を照射す
ることにより投射された資料の画像が変化し、TVカメ
ラ11は変化後の画像を取り込むことになる。CPU1
2は、主記憶装置14に記憶された直前の画像と新たに
TVカメラ11より取り込まれた画像とを比較すること
により画像の変化を検出し、検出結果に即した制御を行
う。
【0023】例えば、発表者30は「NEXT」という
ラベルのついたファンクションボタン161にレーザポ
インタ15のレーザ光を照射し、点滅(あるいは変色)
させる。イベント検出ルーチンでは、点滅(あるいは変
色)した位置(座標)を検出し、図4のようなファンク
ションテーブルを参照して、レーザポインタの座標がど
のボタンに含まれているかを検索する。検索に成功した
場合は検索されたボタンに対応するファンクションを呼
び出す。ここでは「ページ1」の「NEXT」というボ
タンが検索され、「PageNext」が呼び出され次
のページへと表示が切り替わる。図4は、投影画面上の
ファンクションボタンを定義するファンクションテーブ
ルのデータ構成例を表す図であり、このようなファンク
ションテーブルは主記憶装置14に各投影画面毎に対応
して格納されている。
【0024】以下、上記のオペレーションを実現する本
実施例の処理について説明する。図5から図13は、本
実施例における、画像の変化した位置を検出する処理の
手順を表すフローチャートである。なお、図5のフロー
チャートの実行に先立って(例えば本システムの立上げ
時に)、入力座標系と出力座標系のズレを補正してお
く。即ち、TVカメラの角度、距離、拡大率などを調整
し、投射型ディスプレイの画面全体を入力できるように
する。解像度や画素数などは装置によって決められた値
があるため、入力座標系と出力座標系のズレをあらかじ
めX軸,Y軸方向の拡大係数として求め、これを図4に
示したファンクションテーブルに乗じておく。
【0025】図5は本実施例1の座標を検出するための
処理におけるメインルーチンである。最初に、ステップ
S41において、TVカメラ11よりスクリーン16上
に投射された画像を取り込み、この入力された画像をI
1とする。つぎに、ステップS42において、画像I1
を取り込んだ後の、TVカメラ11より引き続き入力さ
れる画像をI2とする。ステップS43では、I1とI
2とを比較するサブルーチンを呼び出し、画像の変化し
た領域を検出する。ステップS44では検出された領域
からその中心位置を解析するサブルーチンを呼び出し、
変化した領域の中心座標を獲得する。更に、ステップS
45では解析された座標を色変化(または点滅)検出ル
ーチン(図12または図13により後述)へ受け渡し、
指定された関数を実行する。
【0026】また、表示されている資料の切替え等の操
作(例えば頁の切り替え等)で元の画像I1が変えられ
た場合は、ステップS46よりステップS41へ戻り、
初期画面I1として切替後の画面を入力する。ステップ
S47ではユーザによる終了操作やエラーなどによるト
ラブルがあった場合に本処理を終了するか否かの判断を
行い、終了でなければステップS42に戻り、次の画像
の入力が行われ、上述の処理が繰り返される。
【0027】図6は画像I1と画像I2を比較し、異な
る部分の領域のX座標最小値と最大値、Y座標最小値と
最大値を検出するサブルーチンである。即ち、ステップ
S43において呼び出されるサブルーチンを示す。ステ
ップS51ではX座標最小値を検出するサブルーチン
(図8)を呼び出している。以下、ステップS52では
Y座標最小値を検出するサブルーチン(図9)、ステッ
プS53ではX座標最大値を検出するサブルーチン(図
10)、ステップS54ではY座標最大値を検出するサ
ブルーチン(図11)を夫々呼び出している。それぞれ
の処理はXとY、最大と最小で対称性があるため、ここ
では、X座標の最小値を検出するサブルーチン(図8)
について説明する。
【0028】図8はX座標最小値を検出するサブルーチ
ンである。Xmin,Yminは入力された画像における最小
座標であり、トリミング(ユーザによる領域の指定)な
どを行わない限り、通常は画像入力部1から画像I1へ
代入する際に自動的に決定される。図9から図11にお
けるXmax,Ymaxも最大座標であることのほかはXmi
n、Yminと同様である。
【0029】ステップS70において、上述のXmin及
びYminを用いて、XとYの初期値を設定する。ステッ
プS71では画像I1の座標(X,Y)の画素をP1に
代入する。ステップS72では画像I2の座標(X,
Y)の画素をP2に代入する。ステップS73でP1と
P2を比較し、比較した結果をPへ代入する。比較には
排他的論理和(XOR)を使用する。ステップS74で
比較の結果を判断し、Pが0すなわち画素P1と画素P
2が同一のものであれば次の画素を調べるべくステップ
S75へ進む。一方、画素P1と画素P2が異なるもの
であればP≠0となり、ステップS79へ進む。ステッ
プS79では、この時のXの値をX最小値として保持
し、本処理を終了する。
【0030】次の画素を調べるにあたっては、ステップ
S75でY座標に1を加え、ステップS76でY座標が
調べる画像の範囲を越えるかどうかを判断し、越えない
場合はステップS71へ戻る。Y座標が範囲を越えた場
合は、ステップS77へ行き、Y座標を初期値に戻し、
X座標に1を加える。X座標が範囲を越えていないかど
うかをステップS78にて調べ、越えていなければステ
ップS71へ戻り、越えていた場合はステップS79へ
行き、そのときのXの値をXminとして終了する。
【0031】以上のようにして、図8のフローチャート
で示される制御により、画像が変化した領域のX最小値
が求められる。同様に、図9〜図11のフローチャート
で示される制御により、変化した領域のY最小値、X最
大値及びY最大値が得られる。
【0032】図7は画像の変化した領域の座標として領
域の中心座標を求めるサブルーチンである。即ち、図5
のステップS44で起動されるサブルーチンを表わして
いる。図6のサブルーチンで求められたX最小値、X最
大値、Y最小値、Y最大値の値を基に、中心座標を求
め、これを(X,Y)として返す。
【0033】図12は色変化検出ルーチンを表すフロー
チャートである。ステップS111では変化した画像の
座標と、その座標における画素の状態を画像I2よりが
取り込む。ステップS112では、画素の状態に変化が
あったかどうかを調べ、変化があった場合(ここでは色
変化があった場合)はステップS113へ、変化がなけ
れば処理を継続するためステップS111へ戻る。ステ
ップS113では、図4に示されたファンクションテー
ブルを参照して、検出された座標に対応するボタンを検
索する。そして、ステップS114で、検索結果に対応
した関数を呼び出す。以上の手順により、例えばOHP
などのページ切替えといった操作が実現される。
【0034】図13は点滅検出ルーチンを表すフローチ
ャートである。ステップS121では、ステップS11
1と同様に、変化した画像の座標と、その座標における
画素の状態を画像I2より取り込む。ステップS122
では画素の状態に変化があったかどうかを調べ、変化
(ここでは消灯を意味する)があった場合はステップS
123へ、変化がなければ(点灯したままであれば)処
理を継続するためステップS121へ戻る。ステップS
123では、再び変化した画像の座標と画素の状態を取
り込み、ステップS124で画素の状態を調べる。変化
があれば(再び点灯したならば)画素の状態はもとの画
像とは異なるため変化ありと判断され、ステップS12
5以下を実行する。変化がない(消灯したまま)ならば
ステップS123へ戻り、変化するまでステップS12
3及びステップS124の処理を繰り返す。ステップS
125とステップS126はそれぞれ、図12のステッ
プS113とステップS114と同様である。以上の処
理により、レーザポインタの点滅による指示が可能とな
る。
【0035】以上説明したように、実施例1によれば、
タブレットを用いずに表示画面上の位置を指示すること
が可能となるので、大画面の座標入力装置を容易に構成
することができる。また、レーザポインタの色変化や、
点滅等を検出して使用者が指示を意図していることを認
識するので、正確に使用者の意図を反映できる。
【0036】[実施例2]上記実施例1では、画像の変
化を提供するためにレーザポインタを用いた。本実施例
2では、指示方法の他の例として、レーザポインタ15
の代わりに指示棒を使用する。即ち、実施例2では、C
PU12において、変化部分の端点を検出し、その座標
を指示位置とする。
【0037】図14は、スクリーン上の所望の位置を指
示棒141によって指した状態を表す図である。この場
合、変化した画像の領域は点Qと点Rを対角線とする長
方形として検出される(上述の図6の処理による)。こ
こで、指定された座標を得るために、指示棒141の端
点を求める必要がある。図15は実施例2における端点
検出の手順を表すフローチャートである。図15は、図
7で示した領域座標の検出手順を実施例2ように書き換
えたものである。
【0038】ステップS131では点Qまたは点Rのど
ちらが端点であるかを画面の辺に接していているか否か
で判断する。ここで、点Qには変化した領域の(Xmi
n',Ymin')が、点Rには(Xmax',Ymax')が与えら
れている。Xmax',Ymax',Xmin',Ymin'は夫々上述
の図6のフローチャートで得られるところの、変化領域
におけるX最大値、最大値、X最少値、Y最少値であ
る。ここで、点Qが画面の辺に接している場合は、ステ
ップS132へ進み、点Qと点Rの座標値を交換する。
【0039】更に、指示棒141が図14とは逆に傾い
ていた場合は指示している点が点Sとなる。このため点
Qを端点としてそのまま返すことはできない。そこで、
ステップS133で、画像I1と画像I2の間で、点Q
において画素の状態が変化したかを調べる。点Qにおい
て画素の状態が変化した場合は、点Qが端点であるの
で、点Qの座標を返す(ステップS134、ステップS
136)。一方、点Qにおいて画素の状態が変化してい
ない場合は、点Sが端点となるので、点Sの座標を返す
(ステップS135、ステップS136)ことで指示棒
の座標検出ができる。
【0040】レーザポインタでは、ファンクションボタ
ン領域において点滅(又は変色)することで発表者の意
図を認識できるが、指示棒は点滅(又は変色)させるこ
とができないので、発表者の意図する操作のタイミング
及びそのときの座標を検出できない。従って、指示棒に
よって画面上のファンクションボタンを操作する場合
は、指示棒をファンクションボタンの上で一定時間静止
させることで行う。静止時のファンクションボタンは、
指示棒が静止する直前の座標を採用することで判断す
る。
【0041】以上説明したように、実施例2によれば、
レーザポインタのような特殊な操作媒体が不要となる。
【0042】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても1つの機器からなる装置に適用し
ても良い。また、本発明はシステム或いは装置に本発明
により規定される処理を実行させるプログラムを供給す
ることによって達成される場合にも適用できることはい
うまでもない。
【0043】
【発明の効果】本発明は、装置専用のスクリーン(ここ
ではデジタイザ)を必要とせず、大きな投射面を持ち運
ぶ必要もないため、可搬性に優れる。
【0044】また、特殊な検出機能を備えたスクリーン
を必要としないため、大きな投射面を想定した場合に、
大きな検出面を持ったデジタイザを作成する必要があっ
た従来技術に比べて、経済性に優れる。
【0045】また、会場の規模により投射面の大きさを
適応させようとした場合、従来はスクリーンの大きさが
決まっているため、会場の規模に適応させるのが困難だ
ったが、本発明では画像出力手段と画像入力手段の調整
により適応可能であるため、汎用性に優れる。
【0046】その他の効果として、本発明は画像入力と
いう光学的検出手段を用いるため、レーザポインタ等の
光学的指示手段を操作者が使用した場合、指示棒では届
かない位置からの遠隔操作指示が可能となる。
【0047】
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例によるデジタイザの機能構成を表すブ
ロック図である。
【図2】本実施例のデジタイザの装置構成を表すブロッ
ク図である。
【図3】本実施例1の動作例を説明する図である。
【図4】投影画面上のファンクションボタンを定義する
ファンクションテーブルのデータ構成例を表す図であ
る。
【図5】本実施例の座標を検出するための処理を表すフ
ローチャートである。
【図6】画像I1と画像I2を比較し、画像の変化した
領域を検出する手順を表すフローチャートである。
【図7】画像の変化した領域の座標として当該領域の中
心座標を求める手順を表すフローチャートである。
【図8】X座標最小値を検出する手順を表すフローチャ
ートである。
【図9】Y座標最小値を検出する手順を表すフローチャ
ートである。
【図10】X座標最大値を検出する手順を表すフローチ
ャートである。
【図11】Y座標最大値を検出する手順を表すフローチ
ャートである。
【図12】色変化を検出する手順を表すフローチャート
である。
【図13】点滅を検出する手順を表すフローチャートで
ある。
【図14】スクリーン上の所望の位置を指示棒141に
よって指した状態を表す図である。
【図15】実施例2における端点検出の手順を表すフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
1 画像入力部 2 制御部 3 画像出力部 4 記憶部 5 画像変化部 11 TVカメラ 12 中央処理装置 13 投射型ディスプレイ 14 主記憶装置 15 レーザポインタ 16 スクリーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 重樹 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 島田 和俊 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 巽 栄作 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 砂川 伸一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 長崎 克彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−41021(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 3/03 380 G06F 3/033 350

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像を可視的に表示する表示手段と、 前記表示手段によって表示された可視画像を入力する入
    力手段と、 前記入力手段で入力される可視画像について変更手段
    よって変更された部分を含む領域を検出する検出手段
    前記検出手段によって検出された領域を形成する複数の
    頂点の一つを前記可視画像に対する指示位置に決定する
    決定手段と を備えることを特徴とする指示位置検出装
    置。
  2. 【請求項2】 前記表示手段は、投射式の画像表示を行
    うことを特徴とする請求項1に記載の指示位置検出装
    置。
  3. 【請求項3】 前記検出手段は、前記変更された部分に
    外接する長方形の領域を検出し、 前記決定手段は、前記長方形の領域の頂点のうちの一つ
    を指示位置に決定することを特徴とする請求項1に記載
    の指示位置検出装置。
  4. 【請求項4】 前記決定手段は、前記複数の頂点のうち
    前記可視画像の辺に接していない頂点を指示位置に決定
    することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載
    の指示位置検出装置。
  5. 【請求項5】 前記決定手段は、前記複数の頂点のうち
    前記可視画像の辺に接しておらず、前記変更手段によっ
    て対応する画素が変化した頂点を指示位置に決定するこ
    とを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の指示
    位置検出装置。
  6. 【請求項6】 前記変更手段によって変更された部分
    は、指示棒を用いて前記可視画像中の所望の位置を指す
    ことにより変更された該可視画像中の部分であることを
    特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の指示位置
    検出装置。
  7. 【請求項7】 前記表示手段により表示された可視画像
    を前記入力手段によって入力し、これを元画像として記
    憶する記憶手段を更に備え、 前記検出手段は、前記入力手段で入力される可視画像と
    前記元画像とを比較することにより前記変更手段によっ
    て変更された部分を抽出し、抽出結果に基づいて変更さ
    れた部分を含む領域を検出することを特徴とする請求項
    乃至6のいず れかに記載の指示位置検出装置。
  8. 【請求項8】 画像を可視的に表示する表示工程と、 前記表示工程によって表示された可視画像を入力する入
    力工程と、 前記入力工程で入力される可視画像について、変更手段
    を用いて変更された部分を含む領域を検出する検出工程
    前記検出工程によって検出された領域を形成する複数の
    頂点の一つを前記可視画像に対する指示位置に決定する
    決定工程と を備えることを特徴とする指示位置検出方
    法。
  9. 【請求項9】 前記表示工程は、投射式の画像表示を行
    うことを特徴とする請求項8に記載の指示位置検出方
    法。
  10. 【請求項10】 前記検出工程は、前記変更された部分
    に外接する長方形の領域を検出し、 前記獲得工程は、前記長方形の領域の頂点のうちの一つ
    を指示位置に決定することを特徴とする請求項8に記載
    の指示位置検出方法。
  11. 【請求項11】 前記決定工程は、前記複数の頂点のう
    ち前記可視画像の辺に接していない頂点を指示位置に決
    定することを特徴とする請求項8乃至10のいずれかに
    記載の指示位置検出方法。
  12. 【請求項12】 前記決定工程は、前記複数の頂点のう
    ち前記可視画像の辺に接しておらず、前記変更工程によ
    って対応する画素が変化した頂点を指示位置に決定する
    ことを特徴とする請求項8乃至10のいずれかに記載の
    指示位置検出方法。
  13. 【請求項13】 前記変更手段を用いて変更された部分
    は、指示棒を用いて前記可視画像中の所望の位置を指す
    ことにより変更された該可視画像中の部分であることを
    特徴とする請求項8乃至12のいずれかに記載の指示位
    置検出方法。
  14. 【請求項14】 前記表示工程により表示された可視画
    像を前記入力工程によって入力し、これを元画像として
    記憶する記憶工程を更に備え、 前記検出工程は、前記入力工程で入力される可視画像と
    前記元画像とを比較することにより前記変更手段によっ
    て変更された部分を抽出し、抽出結果に基づいて変更さ
    れた部分を含む領域を検出することを特徴とする請求項
    8乃至13のい ずれかに記載の指示位置検出方法。
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