JP3640156B2 - 指示位置検出システムおよび方法、プレゼンテーションシステム並びに情報記憶媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指示位置検出システムおよび方法、プレゼンテーションシステム並びに情報記憶媒体に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
プロジェクタ等を用いたプレゼンテーションシステムでは、指示具等によるその指示位置検出を行うことが必要となる。この場合に、特別な指示具等を用いることなく、指示位置検出を正確に行うということが重要である。
【０００３】
例えば、赤外光等の補助照明を用いて、その赤外光によって指示具の影をＣＣＤカメラ等で撮影して、その撮影信号に基づいて指示位置検出等を行う技術も検討されている。この場合、特に問題となるのは、ＣＣＤカメラの赤外領域の画像に対する検出感度の低さである。ＣＣＤカメラは、通常の可視領域に比べて、赤外領域におけるダイナミックレンジが狭い。このため、赤外画像の取り込みを効率よく行うことができない。これが検出位置精度の低下を引き起こす原因の１つとなると考えられる。
【０００４】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、赤外画像等に基づく指示位置検出を正確に行うための指示位置検出システムおよび方法、プレゼンテーションシステム並びに情報記憶媒体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る指示位置検出システムは、画像表示領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像情報に基づき、前記画像表示領域に含まれる指示画像の指示位置を検出する位置検出手段と、
を含み、
前記位置検出手段は、
前記指示画像の動きを検出する動き検出手段と、
前記指示画像の動きが停止した際に前記指示画像の指示位置を検出する指示位置検出手段と、
を含むことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係るプレゼンテーションシステムは、前記画像表示領域に画像を表示する手段を含み、
上記の指示位置検出システムを用いて前記指示画像の指示位置を検出することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る情報記憶媒体は、プレゼンテーション用システムを実現するための情報を記憶したコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体であって、
前記情報は、
画像表示領域を撮像手段に撮像させる手段と、
前記撮像手段の撮像情報に基づき、前記画像表示領域に含まれる指示画像の指示位置を検出する位置検出手段と、
を実現するための情報を含み、
前記位置検出手段は、
前記指示画像の動きを検出する動き検出手段と、
前記指示画像の動きが停止した際に前記指示画像の指示位置を検出する指示位置検出手段と、
を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る指示位置検出方法は、画像表示領域を撮像する撮像工程と、
当該撮像工程での撮像情報に基づき、前記画像表示領域に含まれる指示画像の指示位置を検出する位置検出工程と、
を含み、
前記位置検出工程は、
前記指示画像の動きを検出する工程と、
前記指示画像の動きが停止した際に前記指示画像の指示位置を検出する工程と、
を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、指示画像の動きを検出することによって動きが停止したことを確認して指示画像を静止画として取り込み、取り込んだ静止画から指示位置検出を行う構成を採用することにより、仮に撮像手段のＳ／Ｎ比が悪い場合でも、取り込み画像自体のＳ／Ｎ比を向上させて正確な位置検出を行うことが可能となる。
【００１０】
また、前記撮像手段は、前記画像表示領域を赤外領域で撮像可能に形成され、前記動き検出手段は、前記赤外領域で撮像された赤外撮像画像に基づき、前記指示画像の動きの検出を行い、
前記指示位置検出手段は、前記赤外領域で撮像された赤外撮像画像に基づき、前記指示画像の指示位置の検出を行うことが好ましい。
【００１１】
これによれば、例えば、プロジェクタから画像表示領域に画像の光を投写している場合、投写されている背景画像と、指示画像との分離を効率的に行い、動き検出を簡単な構成で効率よく行うことができる。
【００１２】
また、特別な手段を用いることなく赤外画像から位置検出ができるのでシステム構成が簡単になる。
【００１３】
なお、ここで、赤外領域とは、赤外線のみを認識可能な領域であり、一般に電磁波の波長が７００ｎｍ〜１ｍｍまでの領域が該当する。
【００１４】
また、前記撮像手段は、前記画像表示領域を赤外領域および可視領域で撮像可能に形成され、
前記動き検出手段は、前記赤外領域で撮像された赤外撮像画像に基づき、前記指示画像の動きの検出を行い、
前記指示位置検出手段は、前記撮像手段により前記可視領域で撮像された可視撮像画像に基づき、前記指示画像の指示位置の検出を行うことが好ましい。
【００１５】
これによれば、例えば、プロジェクタから投写されている背景画像と、指示画像との分離を効率的に行い、動き検出を簡単な構成で効率よく行うことができる。
【００１６】
この場合、撮像手段の前面の撮像光路上に可視光を取り込むためのフィルタと、赤外光を取り込むためのフィルタとを切換え可能に設けることが好ましい。
【００１７】
具体的には、例えば、シャッター構造にしてもよく、円盤を半分に割って赤外フィルタと可視光フィルタとをそれぞれの領域に設けて、これをモータ駆動することによって切り替えてもよい。
【００１８】
これによれば、例えば、撮像手段をＣＣＤカメラで実現する場合等において、可視領域および赤外領域のそれぞれを撮像する複数台のＣＣＤカメラを設けることなく、１台のＣＣＤカメラで撮像することができる。
【００１９】
このように、位置検出時の静止画の画像を可視領域の画像として取り込むことにより、取り込んだ画像のダイナミックレンジが広がってポインティング画像を周囲のノイズに影響されることなく正確な位置検出が可能となる。
【００２０】
なお、ここで、可視領域とは、可視光線のみを認識可能な領域であり、一般に電磁波の波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍまでの領域が該当する。
【００２１】
また、前記撮像手段は、前記画像表示領域を赤外領域および可視領域で撮像可能に形成され、
前記動き検出手段は、前記撮像手段により前記可視領域で撮像された可視撮像画像に基づき、前記指示画像の動きの検出を行い、
前記指示位置検出手段は、前記赤外領域で撮像された赤外撮像画像に基づき、前記指示画像の指示位置の検出を行うことが好ましい。
【００２２】
この場合も、上述した手法により、可視領域と赤外領域を切り替えながら撮像することができ、また、静止画として赤外画像を撮像することにより、周囲のノイズの影響を減らし、正確に位置検出が行える。
【００２３】
また、前記撮像手段は、赤外光のみを透過する赤外透過部を介して前記赤外領域での撮像を行うことが好ましい。
【００２４】
これによれば、赤外透過部を介して前記赤外領域での撮像を行うことにより、不要な光成分を除去してノイズを減らすことにより、正確な位置検出が行える。
【００２５】
また、前記赤外領域での撮像が行われる際に、前記画像表示領域に向けて赤外光を投写する補助光源を含むことが好ましい。
【００２６】
これによれば、補助光源を設けることにより、太陽光のない場所でも、赤外領域を形成し、赤外光を用いた撮像が行える。
【００２７】
また、前記撮像手段は、前記指示画像の動きの検出の際には所定の短露光時間で撮像し、前記指示画像の指示位置の検出の際には前記短露光時間よりも長い長露光時間で撮像するように、露光時間を調整する手段を含むことが好ましい。
【００２８】
これによれば、位置検出を行う場合に必要となるＳ／Ｎ比の高い画像を、露光時間を長くすることによって得ることができ、正確な位置検出が行える。特に、赤外光を用いて位置検出を行う場合、可視領域に比べて赤外領域のＣＣＤカメラの感度が低いため、本手法を適用することにより、赤外光を用いて位置検出を行う場合でも、十分なダイナミックレンジが得られ、正確な位置検出が行える。
【００２９】
また、前記指示画像の指示位置の検出の際に、前記画像表示領域へ向け一様の画像の光を投写する投写手段を含むことが好ましい。
【００３０】
また、前記表示手段は、前記指示画像の指示位置の検出の際に、一様の画像を表示することが好ましい。
【００３１】
また、前記情報は、前記指示画像の指示位置の検出の際に、前記画像表示領域へ向け一様の画像の光を投写する投写手段を実現するための情報を含むことが好ましい。
【００３２】
これによれば、取り込んだ画像には、背景が写り込むことがなく、しかも、指示画像のみが撮影されるために、そのポインティング位置を正確に検出することができる。
【００３３】
なお、ここで、一様の画像は、一瞬間表示されるフラッシュ画像であることが好ましい。
【００３４】
また、前記指示画像の指示位置の検出手段の検出結果に基づき、前記指示画像の動きの所定時間以上の停止を検出した場合に所定の確定処理を行う手段を含むことが好ましい。
【００３５】
これによれば、指示位置の確定が行える。
【００３６】
ここで、前記所定の確定処理を行う手段としては、例えば、確定を検出することにより、所定のプログラムを実行する手段等を適用できる。
【００３７】
さらに、前記所定の確定処理を行う手段は、前記所定時間よりも短い時間前記指示具が停止している場合に指示領域の表示を変更するための手段と、指示領域の表示変更以後、前記指示具の停止が継続している場合に前記確定処理を行う手段とを含むことが好ましい。
【００３８】
これによれば、例えば、前記画像表示領域に表示されているアイコン等をクリックした場合には、クリックされたアイコンの表示状態が切り替わるようにしてアイコンが選択されているということを視覚的にプレゼンターに伝達するようことができ、プレゼンターの誤操作を防止し、プレゼンターは快適に指示することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をプレゼンテーションシステムにおいて指示位置の確定を行うためのシステムに適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。
【００４０】
図１は、本実施の形態の一例に係るプレゼンテーションシステムの概略説明図である。
【００４１】
スクリーンのほぼ正面に設けられたプロジェクタ１０から、所定のプレゼンテーション用の画像が投写される。プレゼンター３０は、スクリーン上の画像が表示されている領域すなわち画像表示領域１２の画像の所望の位置を指示棒４０で指し示しながら、第三者に対するプレゼンテーションを行なう。
【００４２】
プレゼンター３０が指示棒４０を用いてスクリーン上の画像表示領域１２の所望の位置を指示すると、画像表示領域１２、プレゼンター３０の一部および指示棒４０が、画像表示領域１２のほぼ正面に設けられ、撮像手段として機能するＣＣＤカメラ１４により、指示画像として撮像される。
【００４３】
ここで、プロジェクタ１０の出射光が指示棒４０により遮蔽されてできる棒状の細長い影を指示画像の影領域という。また、撮像画像内に写されているプレゼンター３０の一部と指示棒４０その物の実画像を指示画像の実像領域といい、ポインティング位置の検出処理に用いられるこれらの情報（対象）を合わせて検出対象という。
【００４４】
そして、プレゼンター３０が指示棒４０の影領域を用いて指示する画像表示領域１２上のポインティング位置は、撮像画像における画像表示領域１２上に映し出される指示画像の影領域の先端位置として検出される。すなわち、棒状の指示画像の影領域の先端位置が、ポインティング位置として自動的に検出され、所定のデータ処理が行われる。
【００４５】
同様に、プレゼンター３０が指示棒４０の実像領域を用いて指示する画像表示領域１２上のポインティング位置は、撮像画像における画像表示領域１２上に映し出される指示画像の実像領域の先端位置として検出される。
【００４６】
また、本実施の形態では、赤外光源１５と、ＣＣＤカメラ１４のカメラ先端に設けられる光学フィルタ１６とが必要に応じて設けられる。光学フィルタ１６は、より具体的には赤外光のみを透過する赤外透過フィルタである。
【００４７】
本システムにおいては、撮像手段は、光学フィルタ１６を介して赤外領域で画像表示領域１２を撮像し、撮像した指示画像から指示棒４０の動きを検出する。そして、指示棒４０の動きが止まった状態で、前記指示画像を静止画として取り込み、取り込んだ指示画像に基づき指示棒４０の指示位置を確定する。
【００４８】
この赤外領域を形成するために、補助光源として赤外光源１５を設けている。プレゼンテーションが行われる場所が太陽光（自然光）が十分に入る場所であれば、太陽光に赤外線が含まれるため、赤外光源１５を必ずしも用いる必要はないが、赤外光源１５を設けることにより、特に太陽光が入らないような暗い場所において、より確実に所望の赤外領域を形成することができる。
【００４９】
このようにシステムを構成することにより以下の作用効果が奏される。まず、赤外光で動き検出することにより、可視光である投写画像の影響を低減し、正確に検出することができる。
【００５０】
また、赤外光を適用する場合、可視光に比べてＣＣＤカメラ１４の感度が低いため、Ｓ／Ｎ比が低くダイナミックレンジが狭いという問題が生じるが、本実施の形態では、動きが停止した状態でＣＣＤカメラ１４のフレームレートを下げることにより、ダイナミックレンジを広げ、正確な位置検出を行うことができる。
【００５１】
次に、このようなシステムを実現するための機能ブロックについて説明する。
【００５２】
図２は、本実施の形態の一例に係るシステムの機能ブロック図である。
【００５３】
処理部１１０は、２値化処理部１１２、ポインティング座標検出部１１６、演算処理部１１８、記憶部１１４を含んで構成される。このような処理部１１０は、具体的にはＣＰＵ、各種プログラム、データ等を記憶する情報記憶媒体であるＲＯＭ、ワーク領域として機能するＲＡＭ等を用いて実現される。
【００５４】
ＣＣＤカメラ１４から出力される画像信号は、２値化処理部１１２へ入力される。本実施の形態において、ＣＣＤカメラ１４は白黒の撮像信号を出力するものとする。
【００５５】
本実施の形態において、２値化処理部１１２は、撮像信号と所定の基準値Ｖｒｅｆとを比較し、指示画像の影や実像等の検出対象を撮像画像から抽出し、ポインティング座標検出部１１６はポインティング位置（指示位置）を検出する位置検出手段として機能する。
【００５６】
そして、２値化処理部１１２は、ＣＣＤカメラ１４から出力される撮像信号の輝度データと２値化のための基準値Ｖｒｅｆとを比較し、ＣＣＤカメラ１４で撮像された画像の中から指示画像の検出対象を抽出する処理を行い、処理データを２値化画像データとしてポインティング座標検出部１１６へ出力する。
【００５７】
ポインティング座標検出部１１６は、２値化処理部１１２から出力された２値化画像データから検出対象の固まりを抽出し、この検出対象の先端部を指示棒４０が指し示すポインティング座標として検出し、その検出結果を演算処理部１１８へ出力する。
【００５８】
また、ポインティング座標検出部１１６は、棒状に延びる検出対象の画像の連続性に基づき指示画像を特定し、その先端部をポインティング座標として検出するように構成されている。そのため、単に検出対象の画像の角をポインティング座標として検出する場合に比べ、ポインティング位置の検出精度を高めることができる。
【００５９】
また、演算処理部１１８は、このようにして入力されるポインティング位置の検出データに基づき各種のデータ処理や画像処理を行う。
【００６０】
本実施の形態において、演算処理部１１８は、カメラ制御部１２２、カーソル制御部１２０、画像生成部１２４および動き量演算部１２６として機能する。
【００６１】
カメラ制御部１２２は、プロジェクタ１０のＰＪ（プロジェクタ）光学制御部１５０から入力される情報に基づき、ＣＣＤカメラ１４のフォーカス制御等の各種の光学制御を行う。
【００６２】
また、カーソル制御部１２０は、検出されたポインティング位置を指し示すように、画像表示領域１２に投写されて表示される矢印状のカーソルの位置制御を行う。すなわち、プロジェクタ１０から投写される画像に含まれるカーソルが、指示棒４０のポインティング位置に追従して移動するように、画像生成部１２４を制御する。
【００６３】
また、カーソル制御部１２０は、前記指示画像の影領域と重ならない位置で、かつ検出されたポインティング位置を指し示すようにカーソルの位置制御を行う。
【００６４】
次に、これら各部を用いた指示位置検出処理について説明する。
【００６５】
図３は、本実施の形態の一例に係る指示位置検出処理のフローチャートである。
【００６６】
ＣＣＤカメラ１４により取得された指示画像とフレームメモリ１３０に記憶された１つ前のフレームの指示画像から動き量演算部１２６により指示棒４０の動き量が演算されている（ステップＳ２）。より具体的には、動き量は、ＣＣＤカメラ１４により取得された指示画像と、フレームメモリ１３０に記憶された１つ前のフレームの指示画像との差分画像の画素数として演算される。
【００６７】
演算処理部１１８は、動き量がしきい値を超えない値になるかどうかを判別し（ステップＳ４）、動き量がしきい値を超えない値になった時に指示棒４０が止まったと判断し、画像取得（ステップＳ６）の指示を行う。すなわち、動画ではなく、静止画の状態で画像を取得する。
【００６８】
そして、画像取得後に、指示棒４０の先端座標検出（ステップＳ８）が行われる。
【００６９】
以下、画像取得処理（ステップＳ６）、先端座標検出処理（ステップＳ８）の順に説明する。
【００７０】
図４は、本実施の形態の一例に係る画像取得処理のフローチャートである。
【００７１】
画像取得処理（ステップＳ６）では、まず、静止画像として画像取り込みを行うため、ＣＣＤ長露光時間が設定される（ステップＳ２０）。具体的には、カメラ制御部１２２からＣＣＤカメラ１４へ向け、露光時間を長くするための制御信号が送られる。
【００７２】
ＣＣＤカメラ１４は、フレームレートを調整するタイミングジェネレータと、ＣＣＤを駆動するドライバとを含んで構成されており、前記制御信号によってタイミングジェネレータのフレームレートが遅く設定され、これに伴ってドライバでＣＣＤが長い露光時間になるように調整される。より具体的には、通常のフレームレートは３０ｆｐｓ（フレーム／秒）程度であるが位置検出時にはその３分の１の速度の１０ｆｐｓ程度に調整される。
【００７３】
このように、露光時間が通常よりも長く設定された状態でＣＣＤカメラ１４により撮像され、処理部１１０内部に撮像画像が取り込まれる（ステップＳ２２）。
【００７４】
これによれば、位置検出を行う場合に必要となるＳ／Ｎ比の高い画像を、露光時間を長くすることによって得ることができ、正確な位置検出が行える。特に、赤外光を用いて位置検出を行う場合、可視領域に比べて赤外領域のＣＣＤカメラの感度が低いため、本手法を適用することにより、赤外光を用いて位置検出を行う場合でも、十分なダイナミックレンジが得られ、正確な位置検出が行える。
【００７５】
画像取り込み後に先端座標検出処理（ステップＳ８）が行われる。
【００７６】
図５は、本実施の形態の一例に係る先端座標検出処理のフローチャートである。また、図６は、本実施の形態の一例に係る先端座標検出までの画像の状態を示す説明図であり、同図（Ａ）は元画像の状態、同図（Ｂ）は２値化後の状態、同図（Ｃ）はノイズ除去後の状態、同図（Ｄ）は先端点座標検出時の状態を示す図である。
【００７７】
図６（Ａ）に示すように、取り込まれた元画像に対して２値化処理部１１２により２値化処理（ステップＳ３０）が行われ、元画像は図６（Ｂ）に示す画像になる。
【００７８】
次に、ポインティング座標検出部１１６に含まれるローパスフィルタによりノイズが除去され（ステップＳ３２）、画像は図６（Ｃ）に示すノイズが除去された画像になる。
【００７９】
ノイズが除去された状態でポインティング座標検出部１１６により先端点（例えば図６（Ｄ）に示すＡ（ｘ，ｙ））の座標検出が行われる（ステップＳ３４）。
【００８０】
このようにして、先端点、すなわち、指示位置が検出される。指示位置が検出された後に、位置の指示を確定する処理を行う。
【００８１】
なお、上述した２値化処理や先端点の検出処理等の詳細については、本出願人により出願された特許文献（特願平１１−８９０２５）に記載されているので、ここではその詳細な説明を省略している。
【００８２】
次に、位置の指示を確定する処理について説明する。
【００８３】
図７は、本実施の形態の一例に係る指示位置確定処理のフローチャートである。
【００８４】
まず、処理部１１０に含まれるタイマー部１１９のタイマーのリセット等の各種の初期化が行われる（ステップＳ４０）。
【００８５】
演算処理部１１８は、動き量がしきい値を超えない値になるかどうかを判別し（ステップＳ４２）、動き量がしきい値を超えない値になった時に指示棒４０が止まったと判断し、タイマー部１１９のタイマーを始動する（ステップＳ４４）。
【００８６】
タイマー始動（ステップＳ４４）後も、演算処理部１１８は、動き量がしきい値を超えない値であるかどうか、すなわち、指示棒４０が止まったままかどうかを判別する（ステップＳ４６）。
【００８７】
初期化処理（ステップＳ４０）によりタイマーの初期値は０になっているが、演算処理部１１８により指示棒４０が止まったままであると判別されている間、タイマー部１１９により、時間の経過とともにタイマーの値が増加される。
【００８８】
そして、タイマーの値が所定値Ａ（例えば、１秒を示す値）を超えた時点、すなわち、指示棒４０が所定時間Ａの間、止まったままであると判断された時点（ステップ４８）で、アイコンの表示を変更する（ステップＳ５０）。
【００８９】
図８は、本実施の形態の一例に係る指示位置確定時のアイコンの状態を示す模式図であり、同図（Ａ）は指示位置確定前のアイコンの状態を示し、同図（Ｂ）は指示位置確定中のアイコンの状態を示す図である。
【００９０】
ここでは、指示棒４０で図８（Ａ）に示すアイコンを指示しており、所定時間アイコンを指示し続けることにより、アイコンに関連づけられたアプリケーションが起動する場合を想定する。
【００９１】
図８（Ａ）に示すアイコンが指示棒４０で指示された状態で、指示棒４０の動きがしきい値未満になると、所定時間経過するとアイコンの表示が変更され図８（Ｂ）に示すようなアイコンの背景が反転した状態になる。
【００９２】
具体的には、画像生成部１２４により、アイコンの表示を変更した画像を生成し、プロジェクタ１０から変更後の画像を投写する。
【００９３】
このように、指示棒４０で指示したアイコンの表示を変更することにより、プレゼンター３０が誤って指示しそうになった場合でも、指示操作を行っていることをプレゼンター３０に気づかせることができ、誤操作を防止することができる。
【００９４】
アイコン表示変更（ステップＳ５０）後も、演算処理部１１８は、動き量がしきい値を超えない値であるかどうか、すなわち、指示棒４０が止まったままかどうかを判別する（ステップＳ５２）。
【００９５】
そして、タイマーの値が所定値Ｂ（例えば、２秒を示す値）を超えた時点、すなわち、指示棒４０がアイコン表示変更（ステップＳ５０）後も所定時間止まったままであると判断された時点で、指示位置確定処理を行う（ステップＳ５６）。
【００９６】
具体的には、指示位置確定（ステップＳ５６）によりアイコンに関連づけられたアプリケーションが起動する。
【００９７】
このように、マウス等のスイッチやボタンを有する指示具によって指示を行わない場合でも、指示棒４０や手指のようなものでクリックやダブルクリック等と同様の指示を行うことができる。
【００９８】
なお、演算処理部１１８による指示棒４０が止まったままかどうかの判別（ステップＳ４６、Ｓ５２）において、動き量がしきい値を超えた場合、すなわち、指示棒４０が動いたと判別された場合には、演算処理部１１８は、指示棒４０の指示位置を確定しない。この結果、再びタイマー等の初期化（ステップＳ４０）からの処理が繰り返される。
【００９９】
以上のように本実施の形態によれば、指示棒４０の動きが停止した時点で指示画像の取り込みを行うことにより、静止画から指示位置検出ができる。これにより、仮にＣＣＤカメラ１４のＳ／Ｎ比が悪い場合でも、静止画を取り込むことによって画像自体のＳ／Ｎ比を向上させて正確な位置検出を行うことが可能となる。
【０１００】
また、プロジェクタ１０から画像表示領域１２に画像の光を投写している場合、投写されている背景画像と、指示画像との分離を効率的に行い、動き検出を簡単な構成で効率よく行うことができる。
【０１０１】
このようにすることにより、特別な手段を用いることなく赤外画像から位置検出ができるのでシステム構成が簡単になる。
【０１０２】
また、ＣＣＤカメラ１４の画像取り込みのフレームレートを落として露光時間を長くすることにより、赤外光を用いて位置検出を行う場合でも、十分なダイナミックレンジが得られ、正確な位置検出が行える。
【０１０３】
以上、本発明を適用した好適な実施の形態について説明してきたが、本発明の適用は上述した実施例に限定されない。
【０１０４】
例えば、上述した実施例では指示棒４０の動きと指示位置の検出に赤外光を用いたが、動き検出に赤外光を用い、指示位置検出に可視光を用いたり、動き検出に可視光を用い、指示位置検出に赤外光を用いることも可能である。例えば、上述した動きの検出に、テンプレート照合法を適用することにより、通常の可視光を撮像する手段の撮像信号でも動きの検出を行うことが可能である。
【０１０５】
次に、動き検出に赤外光を用い、指示位置検出に可視光を用いる例について説明する。
【０１０６】
図９は、本実施の形態の他の一例に係るシステムの機能ブロック図である。
【０１０７】
本システムは、図２で説明したシステムに比べてＣＣＤカメラ１４のレンズの前に回転可能に設けられた光学フィルタ１７と、光学フィルタ１７を回転駆動する駆動部１８と、駆動部１８の駆動制御を行い、演算処理部１１８内に設けられる光学フィルタ駆動制御部１２８とを含んでいる点で異なる。
【０１０８】
図１０は、本実施の形態の一例に係る光学フィルタ１７の概略正面図である。
【０１０９】
光学フィルタ１７は、円形状に形成され、円の半分が赤外光のみを透過する光学フィルタ１７ａとであり、他の円の半分が可視光のみを透過する光学フィルタ１７ｂである。
【０１１０】
次に、このシステムを用いた場合の指示位置検出のための画像取得処理の流れについて説明する。
【０１１１】
図１１は、本実施の形態の他の一例に係る画像取得処理のフローチャートである。
【０１１２】
まず、動き検出のために、光学フィルタ１７ａをＣＣＤカメラ１４のレンズ４１の前に位置させておき、この状態で指示棒４０の動きをＣＣＤカメラ１４で撮像する。指示棒４０の動きが停止した際に光学フィルタ１７ｂがＣＣＤカメラ１４のレンズ４１の前に配置されるように光学フィルタ駆動制御部１２８で駆動部１８を制御して光学フィルタ１７を回転する（ステップＳ６０）。
【０１１３】
そして、光学フィルタ１７ｂがＣＣＤカメラ１４のレンズ４１の前に配置された状態で、画像生成部１２４で生成した全白の一様画像を生成し、プロジェクタ１０から画像表示領域１２へ向け一瞬間投写する（ステップＳ６２）。
【０１１４】
一様画像が一瞬間投写されることにより、指示棒４０が明確に画像表示領域１２に映し出され、この状態でＣＣＤカメラ１４で撮像して画像を取り込む（ステップＳ６４）。
【０１１５】
これによれば、取り込んだ画像には、背景が写り込むことがなく、しかも、指示画像のみが撮影されるために、そのポインティング位置を正確に検出することができる。
【０１１６】
なお、このように一様画像を投写する場合、プロジェクタ１０のＰＪ光学制御部１５０は、カメラ制御部１２２から伝達される画像表示領域１２の反射率およびＣＣＤカメラ１４のカメラ感度に基づき、前記一様の画像の光の輝度を調整することが好ましい。
【０１１７】
これにより、適用される環境に応じて最適な輝度の一様画像が投写でき、指示棒４０を明確に画像表示領域１２に映し出すことができる。
【０１１８】
次に、上述したシステムの処理部１１０を実現するためのハードウェア構成について説明する。
【０１１９】
図１２は、本実施の形態の一例に係る処理部１１０のハードウェア構成の説明図である。
【０１２０】
同図に示す装置では、ＣＰＵ１０００、ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００４、情報記憶媒体１００６、画像生成ＩＣ１０１０、Ｉ／Ｏ（入出力ポート）１０２０−１、１０２０−２が、システムバス１０１６により相互にデータ送受信可能に接続されている。そして、Ｉ／Ｏ１０２０−１、１０２０−２を介してＣＣＤカメラ１４、プロジェクタ１０等の機器に接続されている。
【０１２１】
情報記憶媒体１００６は、プログラムや、画像データ等が格納されるものである。
【０１２２】
情報記憶媒体１００６に格納されるプログラム、ＲＯＭ１００２に格納されるプログラム等に従って、ＣＰＵ１０００は装置全体の制御や各種データ処理を行う。ＲＡＭ１００４はこのＣＰＵ１０００の作業領域等として用いられる記憶手段であり、情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２の所与の内容や、ＣＰＵ１０００の演算結果等が格納される。また、本実施形態を実現するための論理的な構成を持つデータ構造は、ＲＡＭ１００４または情報記憶媒体１００６上に構築されることになる。
【０１２３】
そして図１〜図１１で説明した各種の処理は、これらの処理を行うためのプログラムを格納した情報記憶媒体１００６と、当該プログラムに従って動作するＣＰＵ１０００、画像生成ＩＣ１０１０等によって実現される。なお画像生成ＩＣ１０１０等で行われる処理は、ＣＰＵ１０００や汎用のＤＳＰ等によりソフトウェア的に行ってもよい。
【０１２４】
なお、上述した指示位置の確定後の処理としては、アイコンの表示を変更したり、アプリケーションを起動する以外にも種々の処理を適用できる。例えば、指示位置付近に表示されるカーソルの大きさ、色、形状等を変更したり、音を鳴らしたりすることが可能である。
【０１２５】
また、上述したプロジェクタのような投写手段以外にも表示手段で画像表示を行ってプレゼンテーション等を行う場合にも本発明を適用できる。このような表示手段としては、例えば、液晶プロジェクタのほか、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、直視型液晶表示装置等のディスプレイ装置等が該当する。
【０１２６】
さらに、上述した実施例では、前面投写型のプロジェクタを適用した例について説明したが、背面投写型のプロジェクタを適用することも可能である。
【０１２７】
また、光学フィルタ１６、１７以外にも、開閉により赤外光と可視光を選択的に透過させる赤外シャッター等を適用することも可能である。また、赤外領域と可視領域の両方を撮像する場合、ＣＣＤカメラを２台設け、１台のＣＣＤカメラで可視領域を撮像し、もう１台のＣＣＤカメラで赤外領域を撮像し、２種類の撮像画像を選択することにより、上述した動き検出や位置検出を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の一例に係るプレゼンテーションシステムの概略説明図である。
【図２】本実施の形態の一例に係るシステムの機能ブロック図である。
【図３】本実施の形態の一例に係る指示位置検出処理のフローチャートである。
【図４】本実施の形態の一例に係る画像取得処理のフローチャートである。
【図５】本実施の形態の一例に係る先端座標検出処理のフローチャートである。
【図６】本実施の形態の一例に係る先端座標検出までの画像の状態を示す説明図であり、同図（Ａ）は元画像の状態、同図（Ｂ）は２値化後の状態、同図（Ｃ）はノイズ除去後の状態、同図（Ｄ）は先端点座標検出時の状態を示す図である。
【図７】本実施の形態の一例に係る指示位置確定処理のフローチャートである。
【図８】本実施の形態の一例に係る指示位置確定時のアイコンの状態を示す模式図であり、同図（Ａ）は指示位置確定前のアイコンの状態を示し、同図（Ｂ）は指示位置確定中のアイコンの状態を示す図である。
【図９】本実施の形態の他の一例に係るシステムの機能ブロック図である。
【図１０】本実施の形態の一例に係る光学フィルタの概略正面図である。
【図１１】本実施の形態の他の一例に係る画像取得処理のフローチャートである。
【図１２】本実施の形態の一例に係る処理部のハードウェア構成の説明図である。
【符号の説明】
１０ プロジェクタ
１４ ＣＣＤカメラ
１６、１７ 光学フィルタ
１８ 駆動部
１１０ 処理部
１１２ ２値化処理部
１１４ 記憶部
１１６ ポインティング座標検出部
１１８ 演算処理部
１１９ タイマー部
１２０ カーソル制御部
１２２ カメラ制御部
１２４ 画像生成部
１２６ 動き量演算部
１２８ 光学フィルタ駆動制御部
１３０ フレームメモリ
１５０ ＰＪ光学制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、指示位置検出システムおよび方法、プレゼンテーションシステム並びに情報記憶媒体に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
プロジェクタ等を用いたプレゼンテーションシステムでは、指示具等によるその指示位置検出を行うことが必要となる。この場合に、特別な指示具等を用いることなく、指示位置検出を正確に行うということが重要である。
【０００３】
例えば、赤外光等の補助照明を用いて、その赤外光によって指示具の影をＣＣＤカメラ等で撮影して、その撮影信号に基づいて指示位置検出等を行う技術も検討されている。この場合、特に問題となるのは、ＣＣＤカメラの赤外領域の画像に対する検出感度の低さである。ＣＣＤカメラは、通常の可視領域に比べて、赤外領域におけるダイナミックレンジが狭い。このため、赤外画像の取り込みを効率よく行うことができない。これが検出位置精度の低下を引き起こす原因の１つとなると考えられる。
【０００４】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、赤外画像等に基づく指示位置検出を正確に行うための指示位置検出システムおよび方法、プレゼンテーションシステム並びに情報記憶媒体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る指示位置検出システムは、画像表示領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像情報に基づき、前記画像表示領域に含まれる指示画像の指示位置を検出する位置検出手段と、
を含み、
前記位置検出手段は、
前記指示画像の動きを検出する動き検出手段と、
前記指示画像の動きが停止した際に前記指示画像の指示位置を検出する指示位置検出手段と、
を含むことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係るプレゼンテーションシステムは、前記画像表示領域に画像を表示する手段を含み、
上記の指示位置検出システムを用いて前記指示画像の指示位置を検出することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る情報記憶媒体は、プレゼンテーション用システムを実現するための情報を記憶したコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体であって、
前記情報は、
画像表示領域を撮像手段に撮像させる手段と、
前記撮像手段の撮像情報に基づき、前記画像表示領域に含まれる指示画像の指示位置を検出する位置検出手段と、
を実現するための情報を含み、
前記位置検出手段は、
前記指示画像の動きを検出する動き検出手段と、
前記指示画像の動きが停止した際に前記指示画像の指示位置を検出する指示位置検出手段と、
を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る指示位置検出方法は、画像表示領域を撮像する撮像工程と、
当該撮像工程での撮像情報に基づき、前記画像表示領域に含まれる指示画像の指示位置を検出する位置検出工程と、
を含み、
前記位置検出工程は、
前記指示画像の動きを検出する工程と、
前記指示画像の動きが停止した際に前記指示画像の指示位置を検出する工程と、
を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、指示画像の動きを検出することによって動きが停止したことを確認して指示画像を静止画として取り込み、取り込んだ静止画から指示位置検出を行う構成を採用することにより、仮に撮像手段のＳ／Ｎ比が悪い場合でも、取り込み画像自体のＳ／Ｎ比を向上させて正確な位置検出を行うことが可能となる。
【００１０】
また、前記撮像手段は、前記画像表示領域を赤外領域で撮像可能に形成され、前記動き検出手段は、前記赤外領域で撮像された赤外撮像画像に基づき、前記指示画像の動きの検出を行い、
前記指示位置検出手段は、前記赤外領域で撮像された赤外撮像画像に基づき、前記指示画像の指示位置の検出を行うことが好ましい。
【００１１】
これによれば、例えば、プロジェクタから画像表示領域に画像の光を投写している場合、投写されている背景画像と、指示画像との分離を効率的に行い、動き検出を簡単な構成で効率よく行うことができる。
【００１２】
また、特別な手段を用いることなく赤外画像から位置検出ができるのでシステム構成が簡単になる。
【００１３】
なお、ここで、赤外領域とは、赤外線のみを認識可能な領域であり、一般に電磁波の波長が７００ｎｍ〜１ｍｍまでの領域が該当する。
【００１４】
また、前記撮像手段は、前記画像表示領域を赤外領域および可視領域で撮像可能に形成され、
前記動き検出手段は、前記赤外領域で撮像された赤外撮像画像に基づき、前記指示画像の動きの検出を行い、
前記指示位置検出手段は、前記撮像手段により前記可視領域で撮像された可視撮像画像に基づき、前記指示画像の指示位置の検出を行うことが好ましい。
【００１５】
これによれば、例えば、プロジェクタから投写されている背景画像と、指示画像との分離を効率的に行い、動き検出を簡単な構成で効率よく行うことができる。
【００１６】
この場合、撮像手段の前面の撮像光路上に可視光を取り込むためのフィルタと、赤外光を取り込むためのフィルタとを切換え可能に設けることが好ましい。
【００１７】
具体的には、例えば、シャッター構造にしてもよく、円盤を半分に割って赤外フィルタと可視光フィルタとをそれぞれの領域に設けて、これをモータ駆動することによって切り替えてもよい。
【００１８】
これによれば、例えば、撮像手段をＣＣＤカメラで実現する場合等において、可視領域および赤外領域のそれぞれを撮像する複数台のＣＣＤカメラを設けることなく、１台のＣＣＤカメラで撮像することができる。
【００１９】
このように、位置検出時の静止画の画像を可視領域の画像として取り込むことにより、取り込んだ画像のダイナミックレンジが広がってポインティング画像を周囲のノイズに影響されることなく正確な位置検出が可能となる。
【００２０】
なお、ここで、可視領域とは、可視光線のみを認識可能な領域であり、一般に電磁波の波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍまでの領域が該当する。
【００２１】
また、前記撮像手段は、前記画像表示領域を赤外領域および可視領域で撮像可能に形成され、
前記動き検出手段は、前記撮像手段により前記可視領域で撮像された可視撮像画像に基づき、前記指示画像の動きの検出を行い、
前記指示位置検出手段は、前記赤外領域で撮像された赤外撮像画像に基づき、前記指示画像の指示位置の検出を行うことが好ましい。
【００２２】
この場合も、上述した手法により、可視領域と赤外領域を切り替えながら撮像することができ、また、静止画として赤外画像を撮像することにより、周囲のノイズの影響を減らし、正確に位置検出が行える。
【００２３】
また、前記撮像手段は、赤外光のみを透過する赤外透過部を介して前記赤外領域での撮像を行うことが好ましい。
【００２４】
これによれば、赤外透過部を介して前記赤外領域での撮像を行うことにより、不要な光成分を除去してノイズを減らすことにより、正確な位置検出が行える。
【００２５】
また、前記赤外領域での撮像が行われる際に、前記画像表示領域に向けて赤外光を投写する補助光源を含むことが好ましい。
【００２６】
これによれば、補助光源を設けることにより、太陽光のない場所でも、赤外領域を形成し、赤外光を用いた撮像が行える。
【００２７】
また、前記撮像手段は、前記指示画像の動きの検出の際には所定の短露光時間で撮像し、前記指示画像の指示位置の検出の際には前記短露光時間よりも長い長露光時間で撮像するように、露光時間を調整する手段を含むことが好ましい。
【００２８】
これによれば、位置検出を行う場合に必要となるＳ／Ｎ比の高い画像を、露光時間を長くすることによって得ることができ、正確な位置検出が行える。特に、赤外光を用いて位置検出を行う場合、可視領域に比べて赤外領域のＣＣＤカメラの感度が低いため、本手法を適用することにより、赤外光を用いて位置検出を行う場合でも、十分なダイナミックレンジが得られ、正確な位置検出が行える。
【００２９】
また、前記指示画像の指示位置の検出の際に、前記画像表示領域へ向け一様の画像の光を投写する投写手段を含むことが好ましい。
【００３０】
また、前記表示手段は、前記指示画像の指示位置の検出の際に、一様の画像を表示することが好ましい。
【００３１】
また、前記情報は、前記指示画像の指示位置の検出の際に、前記画像表示領域へ向け一様の画像の光を投写する投写手段を実現するための情報を含むことが好ましい。
【００３２】
これによれば、取り込んだ画像には、背景が写り込むことがなく、しかも、指示画像のみが撮影されるために、そのポインティング位置を正確に検出することができる。
【００３３】
なお、ここで、一様の画像は、一瞬間表示されるフラッシュ画像であることが好ましい。
【００３４】
また、前記指示画像の指示位置の検出手段の検出結果に基づき、前記指示画像の動きの所定時間以上の停止を検出した場合に所定の確定処理を行う手段を含むことが好ましい。
【００３５】
これによれば、指示位置の確定が行える。
【００３６】
ここで、前記所定の確定処理を行う手段としては、例えば、確定を検出することにより、所定のプログラムを実行する手段等を適用できる。
【００３７】
さらに、前記所定の確定処理を行う手段は、前記所定時間よりも短い時間前記指示具が停止している場合に指示領域の表示を変更するための手段と、指示領域の表示変更以後、前記指示具の停止が継続している場合に前記確定処理を行う手段とを含むことが好ましい。
【００３８】
これによれば、例えば、前記画像表示領域に表示されているアイコン等をクリックした場合には、クリックされたアイコンの表示状態が切り替わるようにしてアイコンが選択されているということを視覚的にプレゼンターに伝達するようことができ、プレゼンターの誤操作を防止し、プレゼンターは快適に指示することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をプレゼンテーションシステムにおいて指示位置の確定を行うためのシステムに適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。
【００４０】
図１は、本実施の形態の一例に係るプレゼンテーションシステムの概略説明図である。
【００４１】
スクリーンのほぼ正面に設けられたプロジェクタ１０から、所定のプレゼンテーション用の画像が投写される。プレゼンター３０は、スクリーン上の画像が表示されている領域すなわち画像表示領域１２の画像の所望の位置を指示棒４０で指し示しながら、第三者に対するプレゼンテーションを行なう。
【００４２】
プレゼンター３０が指示棒４０を用いてスクリーン上の画像表示領域１２の所望の位置を指示すると、画像表示領域１２、プレゼンター３０の一部および指示棒４０が、画像表示領域１２のほぼ正面に設けられ、撮像手段として機能するＣＣＤカメラ１４により、指示画像として撮像される。
【００４３】
ここで、プロジェクタ１０の出射光が指示棒４０により遮蔽されてできる棒状の細長い影を指示画像の影領域という。また、撮像画像内に写されているプレゼンター３０の一部と指示棒４０その物の実画像を指示画像の実像領域といい、ポインティング位置の検出処理に用いられるこれらの情報（対象）を合わせて検出対象という。
【００４４】
そして、プレゼンター３０が指示棒４０の影領域を用いて指示する画像表示領域１２上のポインティング位置は、撮像画像における画像表示領域１２上に映し出される指示画像の影領域の先端位置として検出される。すなわち、棒状の指示画像の影領域の先端位置が、ポインティング位置として自動的に検出され、所定のデータ処理が行われる。
【００４５】
同様に、プレゼンター３０が指示棒４０の実像領域を用いて指示する画像表示領域１２上のポインティング位置は、撮像画像における画像表示領域１２上に映し出される指示画像の実像領域の先端位置として検出される。
【００４６】
また、本実施の形態では、赤外光源１５と、ＣＣＤカメラ１４のカメラ先端に設けられる光学フィルタ１６とが必要に応じて設けられる。光学フィルタ１６は、より具体的には赤外光のみを透過する赤外透過フィルタである。
【００４７】
本システムにおいては、撮像手段は、光学フィルタ１６を介して赤外領域で画像表示領域１２を撮像し、撮像した指示画像から指示棒４０の動きを検出する。そして、指示棒４０の動きが止まった状態で、前記指示画像を静止画として取り込み、取り込んだ指示画像に基づき指示棒４０の指示位置を確定する。
【００４８】
この赤外領域を形成するために、補助光源として赤外光源１５を設けている。プレゼンテーションが行われる場所が太陽光（自然光）が十分に入る場所であれば、太陽光に赤外線が含まれるため、赤外光源１５を必ずしも用いる必要はないが、赤外光源１５を設けることにより、特に太陽光が入らないような暗い場所において、より確実に所望の赤外領域を形成することができる。
【００４９】
このようにシステムを構成することにより以下の作用効果が奏される。まず、赤外光で動き検出することにより、可視光である投写画像の影響を低減し、正確に検出することができる。
【００５０】
また、赤外光を適用する場合、可視光に比べてＣＣＤカメラ１４の感度が低いため、Ｓ／Ｎ比が低くダイナミックレンジが狭いという問題が生じるが、本実施の形態では、動きが停止した状態でＣＣＤカメラ１４のフレームレートを下げることにより、ダイナミックレンジを広げ、正確な位置検出を行うことができる。
【００５１】
次に、このようなシステムを実現するための機能ブロックについて説明する。
【００５２】
図２は、本実施の形態の一例に係るシステムの機能ブロック図である。
【００５３】
処理部１１０は、２値化処理部１１２、ポインティング座標検出部１１６、演算処理部１１８、記憶部１１４を含んで構成される。このような処理部１１０は、具体的にはＣＰＵ、各種プログラム、データ等を記憶する情報記憶媒体であるＲＯＭ、ワーク領域として機能するＲＡＭ等を用いて実現される。
【００５４】
ＣＣＤカメラ１４から出力される画像信号は、２値化処理部１１２へ入力される。本実施の形態において、ＣＣＤカメラ１４は白黒の撮像信号を出力するものとする。
【００５５】
本実施の形態において、２値化処理部１１２は、撮像信号と所定の基準値Ｖｒｅｆとを比較し、指示画像の影や実像等の検出対象を撮像画像から抽出し、ポインティング座標検出部１１６はポインティング位置（指示位置）を検出する位置検出手段として機能する。
【００５６】
そして、２値化処理部１１２は、ＣＣＤカメラ１４から出力される撮像信号の輝度データと２値化のための基準値Ｖｒｅｆとを比較し、ＣＣＤカメラ１４で撮像された画像の中から指示画像の検出対象を抽出する処理を行い、処理データを２値化画像データとしてポインティング座標検出部１１６へ出力する。
【００５７】
ポインティング座標検出部１１６は、２値化処理部１１２から出力された２値化画像データから検出対象の固まりを抽出し、この検出対象の先端部を指示棒４０が指し示すポインティング座標として検出し、その検出結果を演算処理部１１８へ出力する。
【００５８】
また、ポインティング座標検出部１１６は、棒状に延びる検出対象の画像の連続性に基づき指示画像を特定し、その先端部をポインティング座標として検出するように構成されている。そのため、単に検出対象の画像の角をポインティング座標として検出する場合に比べ、ポインティング位置の検出精度を高めることができる。
【００５９】
また、演算処理部１１８は、このようにして入力されるポインティング位置の検出データに基づき各種のデータ処理や画像処理を行う。
【００６０】
本実施の形態において、演算処理部１１８は、カメラ制御部１２２、カーソル制御部１２０、画像生成部１２４および動き量演算部１２６として機能する。
【００６１】
カメラ制御部１２２は、プロジェクタ１０のＰＪ（プロジェクタ）光学制御部１５０から入力される情報に基づき、ＣＣＤカメラ１４のフォーカス制御等の各種の光学制御を行う。
【００６２】
また、カーソル制御部１２０は、検出されたポインティング位置を指し示すように、画像表示領域１２に投写されて表示される矢印状のカーソルの位置制御を行う。すなわち、プロジェクタ１０から投写される画像に含まれるカーソルが、指示棒４０のポインティング位置に追従して移動するように、画像生成部１２４を制御する。
【００６３】
また、カーソル制御部１２０は、前記指示画像の影領域と重ならない位置で、かつ検出されたポインティング位置を指し示すようにカーソルの位置制御を行う。
【００６４】
次に、これら各部を用いた指示位置検出処理について説明する。
【００６５】
図３は、本実施の形態の一例に係る指示位置検出処理のフローチャートである。
【００６６】
ＣＣＤカメラ１４により取得された指示画像とフレームメモリ１３０に記憶された１つ前のフレームの指示画像から動き量演算部１２６により指示棒４０の動き量が演算されている（ステップＳ２）。より具体的には、動き量は、ＣＣＤカメラ１４により取得された指示画像と、フレームメモリ１３０に記憶された１つ前のフレームの指示画像との差分画像の画素数として演算される。
【００６７】
演算処理部１１８は、動き量がしきい値を超えない値になるかどうかを判別し（ステップＳ４）、動き量がしきい値を超えない値になった時に指示棒４０が止まったと判断し、画像取得（ステップＳ６）の指示を行う。すなわち、動画ではなく、静止画の状態で画像を取得する。
【００６８】
そして、画像取得後に、指示棒４０の先端座標検出（ステップＳ８）が行われる。
【００６９】
以下、画像取得処理（ステップＳ６）、先端座標検出処理（ステップＳ８）の順に説明する。
【００７０】
図４は、本実施の形態の一例に係る画像取得処理のフローチャートである。
【００７１】
画像取得処理（ステップＳ６）では、まず、静止画像として画像取り込みを行うため、ＣＣＤ長露光時間が設定される（ステップＳ２０）。具体的には、カメラ制御部１２２からＣＣＤカメラ１４へ向け、露光時間を長くするための制御信号が送られる。
【００７２】
ＣＣＤカメラ１４は、フレームレートを調整するタイミングジェネレータと、ＣＣＤを駆動するドライバとを含んで構成されており、前記制御信号によってタイミングジェネレータのフレームレートが遅く設定され、これに伴ってドライバでＣＣＤが長い露光時間になるように調整される。より具体的には、通常のフレームレートは３０ｆｐｓ（フレーム／秒）程度であるが位置検出時にはその３分の１の速度の１０ｆｐｓ程度に調整される。
【００７３】
このように、露光時間が通常よりも長く設定された状態でＣＣＤカメラ１４により撮像され、処理部１１０内部に撮像画像が取り込まれる（ステップＳ２２）。
【００７４】
これによれば、位置検出を行う場合に必要となるＳ／Ｎ比の高い画像を、露光時間を長くすることによって得ることができ、正確な位置検出が行える。特に、赤外光を用いて位置検出を行う場合、可視領域に比べて赤外領域のＣＣＤカメラの感度が低いため、本手法を適用することにより、赤外光を用いて位置検出を行う場合でも、十分なダイナミックレンジが得られ、正確な位置検出が行える。
【００７５】
画像取り込み後に先端座標検出処理（ステップＳ８）が行われる。
【００７６】
図５は、本実施の形態の一例に係る先端座標検出処理のフローチャートである。また、図６は、本実施の形態の一例に係る先端座標検出までの画像の状態を示す説明図であり、同図（Ａ）は元画像の状態、同図（Ｂ）は２値化後の状態、同図（Ｃ）はノイズ除去後の状態、同図（Ｄ）は先端点座標検出時の状態を示す図である。
【００７７】
図６（Ａ）に示すように、取り込まれた元画像に対して２値化処理部１１２により２値化処理（ステップＳ３０）が行われ、元画像は図６（Ｂ）に示す画像になる。
【００７８】
次に、ポインティング座標検出部１１６に含まれるローパスフィルタによりノイズが除去され（ステップＳ３２）、画像は図６（Ｃ）に示すノイズが除去された画像になる。
【００７９】
ノイズが除去された状態でポインティング座標検出部１１６により先端点（例えば図６（Ｄ）に示すＡ（ｘ，ｙ））の座標検出が行われる（ステップＳ３４）。
【００８０】
このようにして、先端点、すなわち、指示位置が検出される。指示位置が検出された後に、位置の指示を確定する処理を行う。
【００８１】
なお、上述した２値化処理や先端点の検出処理等の詳細については、本出願人により出願された特許文献（特願平１１−８９０２５）に記載されているので、ここではその詳細な説明を省略している。
【００８２】
次に、位置の指示を確定する処理について説明する。
【００８３】
図７は、本実施の形態の一例に係る指示位置確定処理のフローチャートである。
【００８４】
まず、処理部１１０に含まれるタイマー部１１９のタイマーのリセット等の各種の初期化が行われる（ステップＳ４０）。
【００８５】
演算処理部１１８は、動き量がしきい値を超えない値になるかどうかを判別し（ステップＳ４２）、動き量がしきい値を超えない値になった時に指示棒４０が止まったと判断し、タイマー部１１９のタイマーを始動する（ステップＳ４４）。
【００８６】
タイマー始動（ステップＳ４４）後も、演算処理部１１８は、動き量がしきい値を超えない値であるかどうか、すなわち、指示棒４０が止まったままかどうかを判別する（ステップＳ４６）。
【００８７】
初期化処理（ステップＳ４０）によりタイマーの初期値は０になっているが、演算処理部１１８により指示棒４０が止まったままであると判別されている間、タイマー部１１９により、時間の経過とともにタイマーの値が増加される。
【００８８】
そして、タイマーの値が所定値Ａ（例えば、１秒を示す値）を超えた時点、すなわち、指示棒４０が所定時間Ａの間、止まったままであると判断された時点（ステップ４８）で、アイコンの表示を変更する（ステップＳ５０）。
【００８９】
図８は、本実施の形態の一例に係る指示位置確定時のアイコンの状態を示す模式図であり、同図（Ａ）は指示位置確定前のアイコンの状態を示し、同図（Ｂ）は指示位置確定中のアイコンの状態を示す図である。
【００９０】
ここでは、指示棒４０で図８（Ａ）に示すアイコンを指示しており、所定時間アイコンを指示し続けることにより、アイコンに関連づけられたアプリケーションが起動する場合を想定する。
【００９１】
図８（Ａ）に示すアイコンが指示棒４０で指示された状態で、指示棒４０の動きがしきい値未満になると、所定時間経過するとアイコンの表示が変更され図８（Ｂ）に示すようなアイコンの背景が反転した状態になる。
【００９２】
具体的には、画像生成部１２４により、アイコンの表示を変更した画像を生成し、プロジェクタ１０から変更後の画像を投写する。
【００９３】
このように、指示棒４０で指示したアイコンの表示を変更することにより、プレゼンター３０が誤って指示しそうになった場合でも、指示操作を行っていることをプレゼンター３０に気づかせることができ、誤操作を防止することができる。
【００９４】
アイコン表示変更（ステップＳ５０）後も、演算処理部１１８は、動き量がしきい値を超えない値であるかどうか、すなわち、指示棒４０が止まったままかどうかを判別する（ステップＳ５２）。
【００９５】
そして、タイマーの値が所定値Ｂ（例えば、２秒を示す値）を超えた時点、すなわち、指示棒４０がアイコン表示変更（ステップＳ５０）後も所定時間止まったままであると判断された時点で、指示位置確定処理を行う（ステップＳ５６）。
【００９６】
具体的には、指示位置確定（ステップＳ５６）によりアイコンに関連づけられたアプリケーションが起動する。
【００９７】
このように、マウス等のスイッチやボタンを有する指示具によって指示を行わない場合でも、指示棒４０や手指のようなものでクリックやダブルクリック等と同様の指示を行うことができる。
【００９８】
なお、演算処理部１１８による指示棒４０が止まったままかどうかの判別（ステップＳ４６、Ｓ５２）において、動き量がしきい値を超えた場合、すなわち、指示棒４０が動いたと判別された場合には、演算処理部１１８は、指示棒４０の指示位置を確定しない。この結果、再びタイマー等の初期化（ステップＳ４０）からの処理が繰り返される。
【００９９】
以上のように本実施の形態によれば、指示棒４０の動きが停止した時点で指示画像の取り込みを行うことにより、静止画から指示位置検出ができる。これにより、仮にＣＣＤカメラ１４のＳ／Ｎ比が悪い場合でも、静止画を取り込むことによって画像自体のＳ／Ｎ比を向上させて正確な位置検出を行うことが可能となる。
【０１００】
また、プロジェクタ１０から画像表示領域１２に画像の光を投写している場合、投写されている背景画像と、指示画像との分離を効率的に行い、動き検出を簡単な構成で効率よく行うことができる。
【０１０１】
このようにすることにより、特別な手段を用いることなく赤外画像から位置検出ができるのでシステム構成が簡単になる。
【０１０２】
また、ＣＣＤカメラ１４の画像取り込みのフレームレートを落として露光時間を長くすることにより、赤外光を用いて位置検出を行う場合でも、十分なダイナミックレンジが得られ、正確な位置検出が行える。
【０１０３】
以上、本発明を適用した好適な実施の形態について説明してきたが、本発明の適用は上述した実施例に限定されない。
【０１０４】
例えば、上述した実施例では指示棒４０の動きと指示位置の検出に赤外光を用いたが、動き検出に赤外光を用い、指示位置検出に可視光を用いたり、動き検出に可視光を用い、指示位置検出に赤外光を用いることも可能である。例えば、上述した動きの検出に、テンプレート照合法を適用することにより、通常の可視光を撮像する手段の撮像信号でも動きの検出を行うことが可能である。
【０１０５】
次に、動き検出に赤外光を用い、指示位置検出に可視光を用いる例について説明する。
【０１０６】
図９は、本実施の形態の他の一例に係るシステムの機能ブロック図である。
【０１０７】
本システムは、図２で説明したシステムに比べてＣＣＤカメラ１４のレンズの前に回転可能に設けられた光学フィルタ１７と、光学フィルタ１７を回転駆動する駆動部１８と、駆動部１８の駆動制御を行い、演算処理部１１８内に設けられる光学フィルタ駆動制御部１２８とを含んでいる点で異なる。
【０１０８】
図１０は、本実施の形態の一例に係る光学フィルタ１７の概略正面図である。
【０１０９】
光学フィルタ１７は、円形状に形成され、円の半分が赤外光のみを透過する光学フィルタ１７ａとであり、他の円の半分が可視光のみを透過する光学フィルタ１７ｂである。
【０１１０】
次に、このシステムを用いた場合の指示位置検出のための画像取得処理の流れについて説明する。
【０１１１】
図１１は、本実施の形態の他の一例に係る画像取得処理のフローチャートである。
【０１１２】
まず、動き検出のために、光学フィルタ１７ａをＣＣＤカメラ１４のレンズ４１の前に位置させておき、この状態で指示棒４０の動きをＣＣＤカメラ１４で撮像する。指示棒４０の動きが停止した際に光学フィルタ１７ｂがＣＣＤカメラ１４のレンズ４１の前に配置されるように光学フィルタ駆動制御部１２８で駆動部１８を制御して光学フィルタ１７を回転する（ステップＳ６０）。
【０１１３】
そして、光学フィルタ１７ｂがＣＣＤカメラ１４のレンズ４１の前に配置された状態で、画像生成部１２４で生成した全白の一様画像を生成し、プロジェクタ１０から画像表示領域１２へ向け一瞬間投写する（ステップＳ６２）。
【０１１４】
一様画像が一瞬間投写されることにより、指示棒４０が明確に画像表示領域１２に映し出され、この状態でＣＣＤカメラ１４で撮像して画像を取り込む（ステップＳ６４）。
【０１１５】
これによれば、取り込んだ画像には、背景が写り込むことがなく、しかも、指示画像のみが撮影されるために、そのポインティング位置を正確に検出することができる。
【０１１６】
なお、このように一様画像を投写する場合、プロジェクタ１０のＰＪ光学制御部１５０は、カメラ制御部１２２から伝達される画像表示領域１２の反射率およびＣＣＤカメラ１４のカメラ感度に基づき、前記一様の画像の光の輝度を調整することが好ましい。
【０１１７】
これにより、適用される環境に応じて最適な輝度の一様画像が投写でき、指示棒４０を明確に画像表示領域１２に映し出すことができる。
【０１１８】
次に、上述したシステムの処理部１１０を実現するためのハードウェア構成について説明する。
【０１１９】
図１２は、本実施の形態の一例に係る処理部１１０のハードウェア構成の説明図である。
【０１２０】
同図に示す装置では、ＣＰＵ１０００、ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００４、情報記憶媒体１００６、画像生成ＩＣ１０１０、Ｉ／Ｏ（入出力ポート）１０２０−１、１０２０−２が、システムバス１０１６により相互にデータ送受信可能に接続されている。そして、Ｉ／Ｏ１０２０−１、１０２０−２を介してＣＣＤカメラ１４、プロジェクタ１０等の機器に接続されている。
【０１２１】
情報記憶媒体１００６は、プログラムや、画像データ等が格納されるものである。
【０１２２】
情報記憶媒体１００６に格納されるプログラム、ＲＯＭ１００２に格納されるプログラム等に従って、ＣＰＵ１０００は装置全体の制御や各種データ処理を行う。ＲＡＭ１００４はこのＣＰＵ１０００の作業領域等として用いられる記憶手段であり、情報記憶媒体１００６やＲＯＭ１００２の所与の内容や、ＣＰＵ１０００の演算結果等が格納される。また、本実施形態を実現するための論理的な構成を持つデータ構造は、ＲＡＭ１００４または情報記憶媒体１００６上に構築されることになる。
【０１２３】
そして図１〜図１１で説明した各種の処理は、これらの処理を行うためのプログラムを格納した情報記憶媒体１００６と、当該プログラムに従って動作するＣＰＵ１０００、画像生成ＩＣ１０１０等によって実現される。なお画像生成ＩＣ１０１０等で行われる処理は、ＣＰＵ１０００や汎用のＤＳＰ等によりソフトウェア的に行ってもよい。
【０１２４】
なお、上述した指示位置の確定後の処理としては、アイコンの表示を変更したり、アプリケーションを起動する以外にも種々の処理を適用できる。例えば、指示位置付近に表示されるカーソルの大きさ、色、形状等を変更したり、音を鳴らしたりすることが可能である。
【０１２５】
また、上述したプロジェクタのような投写手段以外にも表示手段で画像表示を行ってプレゼンテーション等を行う場合にも本発明を適用できる。このような表示手段としては、例えば、液晶プロジェクタのほか、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、直視型液晶表示装置等のディスプレイ装置等が該当する。
【０１２６】
さらに、上述した実施例では、前面投写型のプロジェクタを適用した例について説明したが、背面投写型のプロジェクタを適用することも可能である。
【０１２７】
また、光学フィルタ１６、１７以外にも、開閉により赤外光と可視光を選択的に透過させる赤外シャッター等を適用することも可能である。また、赤外領域と可視領域の両方を撮像する場合、ＣＣＤカメラを２台設け、１台のＣＣＤカメラで可視領域を撮像し、もう１台のＣＣＤカメラで赤外領域を撮像し、２種類の撮像画像を選択することにより、上述した動き検出や位置検出を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の一例に係るプレゼンテーションシステムの概略説明図である。
【図２】本実施の形態の一例に係るシステムの機能ブロック図である。
【図３】本実施の形態の一例に係る指示位置検出処理のフローチャートである。
【図４】本実施の形態の一例に係る画像取得処理のフローチャートである。
【図５】本実施の形態の一例に係る先端座標検出処理のフローチャートである。
【図６】本実施の形態の一例に係る先端座標検出までの画像の状態を示す説明図であり、同図（Ａ）は元画像の状態、同図（Ｂ）は２値化後の状態、同図（Ｃ）はノイズ除去後の状態、同図（Ｄ）は先端点座標検出時の状態を示す図である。
【図７】本実施の形態の一例に係る指示位置確定処理のフローチャートである。
【図８】本実施の形態の一例に係る指示位置確定時のアイコンの状態を示す模式図であり、同図（Ａ）は指示位置確定前のアイコンの状態を示し、同図（Ｂ）は指示位置確定中のアイコンの状態を示す図である。
【図９】本実施の形態の他の一例に係るシステムの機能ブロック図である。
【図１０】本実施の形態の一例に係る光学フィルタの概略正面図である。
【図１１】本実施の形態の他の一例に係る画像取得処理のフローチャートである。
【図１２】本実施の形態の一例に係る処理部のハードウェア構成の説明図である。
【符号の説明】
１０ プロジェクタ
１４ ＣＣＤカメラ
１６、１７ 光学フィルタ
１８ 駆動部
１１０ 処理部
１１２ ２値化処理部
１１４ 記憶部
１１６ ポインティング座標検出部
１１８ 演算処理部
１１９ タイマー部
１２０ カーソル制御部
１２２ カメラ制御部
１２４ 画像生成部
１２６ 動き量演算部
１２８ 光学フィルタ駆動制御部
１３０ フレームメモリ
１５０ ＰＪ光学制御部
Claims (6)
- 画像表示領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像情報に基づき、前記画像表示領域に含まれる指示画像の動きを検出するための動き量を演算する動き量演算手段と、
前記動き量がしきい値を超えない値になるかどうかを判別する演算処理手段と、
前記動き量がしきい値を超えない値になった場合、前記撮像手段が、前記指示画像の動きの検出の際の露光時間よりも長い長露光時間で撮像するように、露光時間を調整するための制御信号を前記撮像手段へ向け送信するカメラ制御手段と、
前記長露光時間で撮像された撮像情報に対して２値化処理を行う２値化処理手段と、
２値化処理が行われた撮像情報に基づき、前記指示画像の指示位置を検出するポインティング座標検出手段と、
を含むことを特徴とする指示位置検出システム。 - 請求項１において、
一様画像を生成する画像生成手段と、
前記指示画像の指示位置の検出の際に、前記画像表示領域へ向け前記一様画像の光を投写する投写手段と、
を含むことを特徴とする指示位置検出システム。 - 請求項１、２のいずれかにおいて、
タイマー手段と、
所定の確定処理を行う手段と、
を含み、
前記演算処理手段は、前記動き量が前記しきい値を超えない値になった場合、前記タイマー部のタイマーを始動させ、当該タイマー部のタイマー値が所定値を超えるかどうかを判別するとともに、前記動き量が前記しきい値を超えた場合、前記タイマー部のタイマーを初期化させ、
前記確定処理を行う手段は、前記タイマー値が前記所定値を超えた場合、前記確定処理を行うことを特徴とする指示位置検出システム。 - 前記画像表示領域に画像を表示する手段を含み、
請求項１〜３のいずれかに記載の指示位置検出システムを用いて前記指示画像の指示位置を検出することを特徴とするプレゼンテーションシステム。 - プレゼンテーション用システムを実現するためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体であって、
コンピュータを、
画像表示領域を撮像手段に撮像させる手段と、
前記撮像手段の撮像情報に基づき、前記画像表示領域に含まれる指示画像の指示位置を検出するための動き量を演算する動き量演算手段と、
前記動き量がしきい値を超えない値になるかどうかを判別する演算処理手段と、
前記動き量がしきい値を超えない値になった場合、前記撮像手段が、前記指示画像の動きの検出の際の露光時間よりも長い長露光時間で撮像するように、露光時間を調整するための制御信号を前記撮像手段へ向け送信するカメラ制御手段と、
前記長露光時間で撮像された撮像情報に対して２値化処理を行う２値化処理手段と、
２値化処理が行われた撮像情報に基づき、前記指示画像の指示位置を検出するポインティング座標検出手段として機能させるためのプログラムを記憶したことを特徴とする情報記憶媒体。 - 画像表示領域を、撮像手段が撮像する撮像工程と、
当該撮像工程での撮像情報に基づき、前記画像表示領域に含まれる指示画像の指示位置を検出するための動き量を演算する工程と、
前記動き量がしきい値を超えない値になるかどうかを判別する工程と、
前記動き量がしきい値を超えない値になった場合、前記撮像手段が、前記指示画像の動きの検出の際の露光時間よりも長い長露光時間で撮像するように、露光時間を調整するた めの制御信号を前記撮像手段へ向け送信する工程と、
前記撮像手段が、前記画像表示領域を前記長露光時間で撮像する工程と、
当該長露光時間で撮像する工程での撮像情報に対して２値化処理を行う工程と、
２値化処理が行われた撮像情報に基づき、前記指示画像の指示位置を検出する工程と、
を含むことを特徴とする指示位置検出方法
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