JP3911456B2 - マルチプロジェクションシステム及びマルチプロジェクションシステムにおける補正データ取得方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台のプロジェクタが投影する画像によって表示を行うマルチプロジェクションシステム及びマルチプロジェクションシステムにおける補正データ取得方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチプロジェクションシステムでは、複数台のプロジェクタからスクリーン上に画像を投影して一つの画像を合成することから、投影された各画像間の繋ぎ目が目立たないようにする等の対策を講じる必要がある。そのため、スクリーン上にキャリブレーション用の画像を投影し、それをキャリブレーションカメラ等の撮影手段で撮影して、得られた画像データに基づいて各種の補正を行っている。
【０００３】
しかしながら、スクリーンには一般的に指向性があるため、スクリーン上に投影された画像を見る場合、キャリブレーションカメラの位置（方向）からは繋ぎ目が目立たない画像を見ることができるが、キャリブレーションカメラの位置からずれると繋ぎ目が目立ってしまう。
【０００４】
図９は、上述した問題点を説明するための図である。プロジェクタＡ及びプロジェクタＢからスクリーンに画像を投影した場合、プロジェクタＡによるスクリーン上の位置Ｘでの輝度分布は図９（ａ）のように、プロジェクタＢによるスクリーン上の位置Ｘでの輝度分布は図９（ｂ）のようになる。したがって、図９（ｃ）に示すように、カメラ位置Ａとカメラ位置Ｂとでは、位置ＸにおけるプロジェクタＡとプロジェクタＢの輝度の和が互いに異なったものとなる。そのため、キャリブレーションカメラの位置と観察者の位置とが異なる場合には、繋ぎ目が目立った画像が観察されることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のマルチプロジェクションシステムでは、スクリーンの指向性に起因して、キャリブレーションカメラの位置と観察者の位置とが異なる場合に、繋ぎ目が目立った画像が観察されるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記従来の課題に対してなされたものであり、スクリーンに指向性があっても繋ぎ目が目立たず、表示品質を向上させることが可能なマルチプロジェクションシステム及びマルチプロジェクションシステムにおける補正データ取得方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数台のプロジェクタが投影する画像によって入力画像信号に対応する静止画又は動画を観察者に対して表示するマルチプロジェクションシステムにおける補正データ取得方法であって、前記マルチプロジェクションシステムは、前記複数台のプロジェクタ個々のプロジェクタ特性の補正に用いるキャリブレーションパターンを生成する生成手段と、前記生成手段で生成されたキャリブレーションパターンのスクリーンへの投影画像を撮影する画像撮影手段と、前記画像撮影手段で撮影されたキャリブレーションパターンの撮影画像から前記プロジェクタ特性を補正するための補正データを算出する画像補正データ算出手段と、前記画像補正データ算出手段で算出された補正データを用いて、前記入力画像信号を出力画像信号に変換する画像変換手段と、を備え、前記生成手段により、前記スクリーンの指向性を補正するためのキャリブレーションパターンを生成する工程と、前記画像撮影手段により、前記スクリーンに投影された前記指向性補正用のキャリブレーションパターンを前記画像撮影手段とスクリーンの位置関係を変えて撮影する工程と、前記画像補正データ算出手段により、前記位置関係を変えて撮影された複数の指向性補正用のキャリブレーションパターンの撮影画像を用いてスクリーン指向性補正データを算出し、算出されたスクリーン指向性補正データに基づいて個々のプロジェクタ特性を補正するための画像補正データを算出する工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記補正データ取得方法において、前記スクリーンの指向性の補正を行うためのキャリブレーションパターンの撮影と、通常の幾何補正及び色補正を行うためのキャリブレーションパターンの撮影とで、互いに異なる画像撮影手段を用いるようにしてもよい。
【０００９】
また、本発明は、複数台のプロジェクタが投影する画像によって入力画像信号に対応する静止画又は動画を観察者に対して表示するマルチプロジェクションシステムであって、前記複数台のプロジェクタ個々のプロジェクタ特性の補正に用いるキャリブレーションパターンを生成する生成手段と、前記生成手段で生成されたキャリブレーションパターンのスクリーンへの投影画像を撮影する画像撮影手段と、前記画像撮影手段で撮影されたキャリブレーションパターンの撮影画像から前記プロジェクタ特性を補正するための補正データを算出する画像補正データ算出手段と、前記画像補正データ算出手段で算出された補正データを用いて、前記入力画像信号を出力画像信号に変換する画像変換手段と、を備え、前記生成手段は、前記スクリーンの指向性を補正するためのキャリブレーションパターンを生成し、前記画像撮影手段は、前記スクリーンに投影された前記指向性補正用のキャリブレーションパターンを前記画像撮影手段とスクリーンの位置関係を変えて撮影し、前記画像補正データ算出手段は、前記位置関係を変えて撮影された複数の指向性補正用のキャリブレーションパターンの撮影画像を用いてスクリーン指向性補正データを算出し、算出されたスクリーン指向性補正データに基づいて個々のプロジェクタ特性を補正するための画像補正データを算出することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの機能的な構成を示したブロック図である。
【００１２】
基本的な構成は通常のマルチプロジェクションシステムと同様であり、システム全体の制御を行う制御部１１、スクリーン上に投影する画像を表示する画像表示部１２、キャリブレーションパターン（キャリブレーション用の画像）を生成するキャリブレーションパターン生成部１３、画像表示部１２からスクリーン上に投影されたキャリブレーションパターンを撮影する画像撮影部１４、撮影されたキャリブレーションパターンに基づいて各種画像補正データを算出する画像補正データ算出部１５及び、算出された画像補正データを用いて入力画像データを補正して出力画像データを生成する画像変換部１６を備えている。
【００１３】
ただし、本マルチプロジェクションシステムは、キャリブレーションパターン生成部１３内にスクリーン指向性補正パターン生成部を有しており、このスクリーン指向性補正パターン生成部によって生成されたスクリーン指向性補正パターンが画像表示部１２によって表示されるようになっている。また、画像補正データ算出部１５内にスクリーン指向性データ算出部及びスクリーン指向性補正部を有しており、画像撮影部１４で撮影されたスクリーン指向性補正パターンの撮影画像に基づいて、スクリーン指向性補正データの算出処理及びスクリーンの指向性を反映させた補正処理が行われる。
【００１４】
図２は、本実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの具体的な構成を説明するための説明図である。
【００１５】
パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２１は、図１に示した制御部１１、キャリブレーションパターン生成部１３及び画像補正データ算出部１５の機能を備えたものであり、システム全体の制御を行う他、各種キャリブレーションパターンの生成機能、各種の演算機能を備えている。パーソナルコンピュータ２１には、表示補助装置２２が接続されている。この表示補助装置２２は、図１に示した画像変換部１６及び画像表示部１２の一部の機能を備えたものである。
【００１６】
表示補助装置２２には、テーブル型表示装置２３が接続されている。このテーブル型表示装置２３は、４台のプロジェクタ２４ａ〜２４ｄ、スクリーン２５（指向性を有する）及び、プロジェクタ２４ａ〜２４ｄからの画像をスクリーン２５へ反射するミラー２６を備えている。プロジェクタ２４ａ〜２４ｄは、図１に示した画像表示部１２に概ね対応するものであり、プロジェクタ２４ａ〜２４ｄからミラー２６を介してスクリーン２５に投影された各画像は、画像間で繋ぎ目を有するようにして（オーバーラップするようにして）、スクリーン２５上で一つの画像として合成される。プロジェクタ２４ａ〜２４ｄからはスクリーン２５上に、通常の静止画や動画の他、キャリブレーション時にはキャリブレーション用の画像（キャリブレーションパターン）が投影される。
【００１７】
なお、図に示した例では、４台のプロジェクタを配置しているが、プロジェクタの台数等は種々変更可能である。また、各プロジェクタには、ＬＣＤプロジェクタやＤＬＰプロジェクタを用いることが可能である。
【００１８】
パーソナルコンピュータ２１には、キャリブレーション用のカメラ２７も接続されている。このカメラ２７は、図１に示した画像撮影部１４に対応するものであり、プロジェクタ２４ａ〜２４ｄからミラー２６を介してスクリーン２５上に投影されたキャリブレーションパターンを撮影する。このカメラ２５によって得られた画像データはパーソナルコンピュータ２１に送られ、各種画像補正データが算出される。
【００１９】
カメラ２７は、テーブル型表示装置２３の設置時に、まずカメラ位置Ａにてスクリーン２５上のキャリブレーションパターンを撮影する。すなわち、スクリーン２５の中心を通る垂線に対して、カメラ位置Ａと観察者の想定観察位置とが等角度θとなるような位置にて、キャリブレーションパターンを撮影する。なお、図面上では、カメラ位置Ａと観察者想定位置とがスクリーン２５の中心位置に対して逆方向となるように描いているが、できればカメラ位置Ａと観察者想定位置とが同じ位置であることが好ましい。
【００２０】
カメラ位置Ａでのキャリブレーションパターンの撮影を行った後、カメラ２７はカメラ位置Ｂ（例えば、テーブル型表示装置２３が設置される部屋の天井等の適当な固定位置）に固定される。観察者想定位置に対応したカメラ位置Ａにカメラ２７を固定しておければ問題はないが、テーブル型表示装置２３が設置される部屋の構造上等の理由から、カメラ２７を観察者想定位置に対応したカメラ位置Ａに固定しておくことは一般に難しい。そのため、観察者想定位置での撮影画像情報が必要な撮影時にのみカメラ位置Ａにて撮影を行い、その後はカメラ２７をカメラ位置Ｂに固定するようにしている。
【００２１】
なお、カメラ２７には、通常のデジタルカメラを用いることも可能であるが、本例ではマルチバンド型のキャリブレーションカメラ（特願２００２−１６０４７５号明細書に詳述されている）を用いるものとする。
【００２２】
図３は、図１に示した画像補正データ算出部１５及び画像変換部１６の概要を示したブロック図である。
【００２３】
画像補正データ算出部１５は、幾何補正データ算出部３１及び色補正データ算出部３２を有しており、画像撮影部（キャリブレーション用のカメラ）１４で撮影された各種キャリブレーションパターンの画像データに基づいて、補正データの算出処理が行われる。
【００２４】
幾何補正データは、各プロジェクタから投影される画像の投影位置を補正するために用いられる。色補正データには、各プロジェクタから投影される画像の色及び輝度の違いを補正するためのマトリックスデータ、各プロジェクタから投影される画像の面内の色むらを補正するためのゲイン補正データ、各プロジェクタから投影される画像のオーバーラップ部の輝度の違いを補正するためのスムージングデータ、各プロジェクタから投影される画像の黒レベル（オフセットレベル）を補正するためのオフセット補正データ及び、各プロジェクタのガンマ特性の違いを補正するためのガンマ補正データの少なくとも一つが含まれ、使用するプロジェクタの特性や目的に応じて組み合わされる。
【００２５】
画像変換部１６は、幾何補正部４１及び色補正部４２を有し、画像補正データ算出部１５で算出された補正データを用いて入力画像データ（入力画像信号）に対して補正処理を行い、補正処理がなされた画像データを出力画像データ（出力画像信号）として出力する。すなわち、幾何補正データ算出部３１及び色補正データ算出部３２で算出された各補正データはそれぞれ、幾何補正データ保存部４１ａ及び色補正データ保存部４２ａに送られ、これらの補正データを用いて、幾何補正データ作用部４１ｂ及び色補正データ作用部４２ｂにより、入力画像データに対して補正処理が行われる。
【００２６】
画像補正データ算出部１５における補正データ算出のアルゴリズムには、本出願人によってすでに提案されている、線形アルゴリズム（特開２００１−５４１３１号公報）或いは非線形アルゴリズム（特願２００２−４２２０６号明細書）を用いることができる。
【００２７】
線形アルゴリズムでは、画像撮影部で撮影された各種キャリブレーションパターンの画像データに基づいて、上述した幾何補正データ、マトリックスデータ、ゲイン補正データ、スムージングデータ、オフセット補正データ及びガンマ補正データを算出し、これらの補正データ全てを用いて、スクリーン上で繋ぎ目の目立たない画像表示を実現する。
【００２８】
非線形アルゴリズムでは、各プロジェクタの画面内における複数の表示素子（複数の画素ブロック）のガンマ特性（入力信号値と輝度強度との関係）と、各プロジェクタの色の違い、輝度の違い、面内の色むら、オーバーラップ部の輝度の違い、黒レベルの違い及びガンマ特性の違いを補正するための目標ガンマカーブとに基づき、プロジェクタ画面内の複数の表示素子における入力値を変換するためのルックアップテーブルを算出する。そして、このルックアップテーブルをガンマ補正データとして用いることで、スクリーン上で繋ぎ目の目立たない画像表示を実現する。
【００２９】
図４は、図３に示した画像補正データ算出部１５の詳細を示したブロック図である。
【００３０】
図４に示すように、画像補正データ算出部１５には、上述した幾何補正データ算出部３１及び色補正データ算出部３２の他に、プロジェクタ・カメラ座標相関算出部３３、スクリーン指向性データ算出部３４及びスクリーン指向性補正部３５が含まれている。
【００３１】
プロジェクタ・カメラ座標相関算出部３３には、幾何補正パターン撮影画像の画像データが入力し、プロジェクタとキャリブレーション用のカメラとの座標相関が算出される。その算出結果は幾何補正データ算出部３１に送られ、幾何補正データ算出部３１によって幾何補正データが得られる。
【００３２】
スクリーン指向性データ算出部３４には、スクリーン指向性補正パターン撮影画像の画像データ及び、プロジェクタ・カメラ座標相関算出部３３で算出された座標相関のデータが入力し、複数のカメラ位置（カメラ位置Ａ及びカメラ位置Ｂ）で得られた上記画像データ及び座標相関データに基づいてスクリーン指向性補正データが算出される。
【００３３】
スクリーン指向性補正部３５は、スクリーン指向性データ保存部３５ａ及びスクリーン指向性データ作用部３５ｂを有している。スクリーン指向性データ保存部３５ａには、スクリーン指向性データ算出部３４で算出された指向性補正データが入力され、入力した指向性補正データが記憶される。スクリーン指向性データ作用部３５ｂには、色補正パターン撮影画像の画像データが入力し、スクリーン指向性データ保存部３５ａに記憶された指向性補正データを用いて、色補正パターン撮影画像が補正される。スクリーン指向性補正部３５で補正されたデータ及びプロジェクタ・カメラ座標相関算出部３３で算出されたデータは色補正データ算出部３２に送られ、色補正算出部３２からはスクリーンの指向性が反映された色補正データが出力される。
【００３４】
次に、本実施形態の動作について、図５に示したフローチャートを参照して説明する。
【００３５】
まず、カメラ２７を図２に示したカメラ位置Ａにセットし（Ｓ１）、スクリーンに投影された幾何補正パターンを撮影し（Ｓ２）、さらにスクリーン指向性補正パターンを撮影する（Ｓ３）。続いて、カメラ２７をカメラ位置Ｂにセットし（Ｓ４）、幾何補正パターンを撮影し（Ｓ５）、さらにスクリーン指向性補正パターンを撮影する（Ｓ６）。
【００３６】
次に、プロジェクタ番号Ｐ（Ｐ＝０〜Ｎ、プロジェクタが４台の場合は、Ｎ＝３）を設定する（Ｓ７）。続いて、カメラ位置Ａでの幾何補正パターン撮影画像に基づいて、カメラ位置Ａにおけるプロジェクタ・カメラ座標相関を算出し（Ｓ８）、カメラ位置Ｂでの幾何補正パターン撮影画像に基づいて、カメラ位置Ｂにおけるプロジェクタ・カメラ座標相関を算出する（Ｓ９）。続いて、カメラ位置Ａでのプロジェクタ・カメラ座標相関及びスクリーン指向性補正パターン撮影画像のデータ、並びに、カメラ位置Ｂでのプロジェクタ・カメラ座標相関及びスクリーン指向性補正パターン撮影画像のデータに基づき、スクリーン指向性補正データを算出する（Ｓ１０）。さらに、カメラ位置Ｂでのプロジェクタ・カメラ座標相関及び幾何補正パターン撮影画像のデータに基づいて、幾何補正データを算出する（Ｓ１１）。上述したＳ８〜Ｓ１１のステップをプロジェクタの台数分繰り返す（Ｓ１２）。
【００３７】
次に、カメラ位置Ｂで、色補正パターンを撮影する（Ｓ１３）。その後、プロジェクタ番号Ｐ（Ｐ＝０〜Ｎ）を設定する（Ｓ１４）。続いて、Ｓ１０のステップで算出されたスクリーン指向性補正データを用いて、色補正パターン撮影画像のスクリーン指向性を補正する（Ｓ１５）。さらに、その補正結果を用い、所定の色補正アルゴリズム（例えば、先に説明した線形アルゴリズム或いは非線形アルゴリズム）に基づいて色補正データを算出する（Ｓ１６）。上述したＳ１５〜Ｓ１６のステップをプロジェクタの台数分繰り返す（Ｓ１７）。
【００３８】
一般に、テーブル型表示装置２３を設置した後、すなわちスクリーン２５の位置が固定された後は、指向性の経時変化は生じない。したがって、テーブル型表示装置２３の設置時に、Ｓ１０のステップでスクリーン指向性補正データを算出しておけば、該指向性補正データはその後に変更する必要はない。一方、プロジェクタの色に関しては、例えばプロジェクタのランプ特性の経時変化やランプ交換等によって変化する。したがって、色補正データの算出は定期的或いはランプ交換時に行う必要がある。これらのことを考慮すると、図５に示した各処理のうち、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ８及びＳ１０で示した処理については、テーブル型表示装置２３の設置時にのみ実行すればよく、その他の処理については色補正データの算出処理を行う毎に実行する。
【００３９】
以上のように、本実施形態では、観察者の想定観察位置或いは想定観察位置に対応する位置（カメラ位置Ａ）とカメラを固定する位置（カメラ位置Ｂ）とでそれぞれ、幾何補正用キャリブレーションパターンとスクリーン指向性補正用キャリブレーションパターンを撮影し、これらの撮影画像データを用いてスクリーン指向性補正データを予め算出しておき、該指向性補正データを用いて色補正データを算出する。したがって、想定観察位置（カメラ位置Ａ）にカメラを固定し続けることができない場合であっても、カメラ固定位置（カメラ位置Ｂ）で撮影された色補正パターン撮影画像のデータに対して、スクリーンの指向性を反映させた適切な補正を行うことができる。したがって、スクリーンに指向性があっても指向性の影響が除去された適切な色補正データを取得することができ、繋ぎ目の目立たない表示品質に優れたマルチプロジェクションシステムを得ることが可能となる。
【００４０】
（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムについて説明する。なお、基本的な構成は第１の実施形態と同様であり、それらについては第１の実施形態を参照することとし、詳細な説明は省略する。
【００４１】
図６は、本実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの具体的な構成を説明するための説明図である。
【００４２】
第１の実施形態の図２に示した例では、テーブル型表示装置２３の設置時（初期設定時）におけるスクリーン指向性補正データ算出用の撮影と、その後の通常使用時における色補正データ算出用の撮影とを、同一のカメラで行うようにしたが、本実施形態では、初期設定時の撮影と通常使用時の撮影とを異なるカメラで行うようにしている。具体的には、図６に示すように、初期設定時の撮影には一般的なデジタルカメラ２７ａを用い、通常使用時の撮影にはマルチバンド型のキャリブレーションカメラ２７ｂを用いる。デジタルカメラ２７ａで撮影された画像情報は、デジタルカメラ２７ａに装着されたメモリカード２８に一旦記憶された後、パーソナルコンピュータ２１で読み取られる。
【００４３】
次に、本実施形態の動作について、図７に示したフローチャートを参照して説明する。
【００４４】
まず、カメラ２７ａを図６に示したカメラ位置Ａにセットし（Ｓ２１）、スクリーンに投影された幾何補正パターンを撮影し（Ｓ２２）、さらにスクリーン指向性補正パターンを撮影する（Ｓ２３）。続いて、カメラ２７ａをカメラ位置Ｂにセットし（Ｓ２４）、幾何補正パターンを撮影し（Ｓ２５）、さらにスクリーン指向性補正パターンを撮影する（Ｓ２６）。
【００４５】
次に、プロジェクタ番号Ｐ（Ｐ＝０〜Ｎ、プロジェクタが４台の場合は、Ｎ＝３）を設定する（Ｓ２７）。続いて、カメラ位置Ａでの幾何補正パターン撮影画像に基づいて、カメラ位置Ａにおけるプロジェクタ・カメラ座標相関を算出し（Ｓ２８）、カメラ位置Ｂでの幾何補正パターン撮影画像に基づいて、カメラ位置Ｂにおけるプロジェクタ・カメラ座標相関を算出する（Ｓ２９）。続いて、カメラ位置Ａでのプロジェクタ・カメラ座標相関及びスクリーン指向性補正パターン撮影画像のデータ、並びに、カメラ位置Ｂでのプロジェクタ・カメラ座標相関及びスクリーン指向性補正パターン撮影画像のデータに基づき、スクリーン指向性補正データを算出する（Ｓ３０）。上述したＳ２８〜Ｓ３０のステップをプロジェクタの台数分繰り返す（Ｓ３１）。
【００４６】
以上のＳ２１〜Ｓ３１の処理により、テーブル型表示装置２３の設置時（初期設定時）におけるスクリーン指向性補正データの算出処理が行われる。これらの処理は、第１の実施形態で説明したような理由により、初期設定時にのみ実行される。
【００４７】
次に、カメラ位置Ｂにカメラ２７ｂをセットし（Ｓ３２）、幾何補正パターンを撮影し（Ｓ３３）、さらに色補正パターンを撮影する（Ｓ３４）。その後、プロジェクタ番号Ｐ（Ｐ＝０〜Ｎ）を設定する（Ｓ３５）。続いて、カメラ位置Ｂでのプロジェクタ・カメラ座標相関及び幾何補正パターン撮影画像のデータに基づいて、幾何補正データを算出する（Ｓ３６）。続いて、Ｓ３０のステップで算出されたスクリーン指向性補正データを用いて、色補正パターン撮影画像のスクリーン指向性を補正する（Ｓ３７）。さらに、その補正結果を用い、所定の色補正アルゴリズム（例えば、先に説明した線形アルゴリズム或いは非線形アルゴリズム）に基づいて色補正データを算出する（Ｓ３８）。上述したＳ３６〜Ｓ３８のステップをプロジェクタの台数分繰り返す（Ｓ３９）。
【００４８】
以上のように、本実施形態においても第１の実施形態と同様、スクリーンに指向性があっても指向性の影響が除去された適切な色補正データを取得することができ、繋ぎ目の目立たない表示品質に優れたマルチプロジェクションシステムを得ることが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態では、初期設定時における幾何補正パターン及びスクリーン指向性補正パターンの撮影に対しては、色に関する情報を取得する必要がないことから、一般的なデジタルカメラ２７ａを用いている。そのため、テーブル型表示装置２３を設置する際にマルチバンド型のカメラ２７ｂも予め設置しておき、その後にデジタルカメラ２７ａでスクリーン指向性補正パターン等の撮影を行うことが可能である。したがって、テーブル型表示装置２３とカメラ２７ｂの設置作業を同時に行うことができ、設置作業が効率化されるといったメリットがある。また、初期設定後にスクリーン指向性補正データを新たに取り直す必要が仮に生じた場合にも、カメラ２７ｂを固定位置から取りはずして移動させる必要がないといったメリットもある。
【００５０】
（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムについて、図８を参照して説明する。
【００５１】
第１及び第２の実施形態は、テーブル型表示装置を用いたマルチプロジェクションシステムに関するものであったが、本実施形態は、大型スクリーンに画像を投影するマルチプロジェクションシステムに関するものである。その他の基本的な構成は第１或いは第２の実施形態と同様であり、それらについての詳細な説明は省略する。
【００５２】
本実施形態では、図８に示すように、例えば劇場等において、プロジェクタ２４ｅ及び２４ｆ（ここでは便宜上、プロジェクタを２台描いているが、プロジェクタの台数は３台以上でもよい）からアーチ型の大型スクリーン２５ａに画像を投影する。このような場合、観客の着席分布が広い範囲にわたり、また着席分布はその時々に応じて変化することが多い。
【００５３】
そこで、本実施形態では、カメラ位置Ａ及びカメラ位置Ｃといったように、観客席の複数の位置において、初期設定時にスクリーン指向性補正パターン等を撮影し、各観客席位置におけるスクリーン指向性補正データを予め算出しておく。その後の通常使用時における色補正データ算出用の撮影等は、カメラ位置Ｂ（固定位置）において適宜行い、色補正データを算出する。これらの補正データ取得処理については、第１或いは第２の実施形態で説明方法と同様の方法を用いればよい。そして、実際に画像をスクリーンに投影して観客に提示する際には、そのときの観客の着席分布に応じて最適な補正データを用いて補正を行う。
【００５４】
本実施形態においても第１及び第２の実施形態と同様、スクリーンに指向性があっても指向性の影響が除去された適切な色補正データを取得することができ、繋ぎ目の目立たない表示品質に優れたマルチプロジェクションシステムを得ることが可能となる。また、本実施形態では、複数の位置それぞれでスクリーン指向性補正データを算出しておくため、観客の分布等に応じて適切な補正を行うことが可能となる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、スクリーンに指向性があっても、繋ぎ目が目立たず、表示品質に優れたマルチプロジェクションシステムを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの機能的な構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの具体的な構成を説明するための説明図である。
【図３】図１に示した画像補正データ算出部及び画像変換部の概要を示したブロック図である。
【図４】図３に示した画像補正データ算出部の詳細を示したブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの動作を示したフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの具体的な構成を説明するための説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの動作を示したフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの具体的な構成を説明するための説明図である。
【図９】従来技術の問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１１…制御部
１２…画像表示部
１３…キャリブレーションパターン生成部
１４…画像撮影部
１５…画像補正データ算出部
１６…画像変換部
２１…パーソナルコンピュータ
２２…表示補助装置
２３…テーブル型表示装置
２４ａ〜２４ｆ…プロジェクタ
２５、２５ａ…スクリーン
２６…ミラー
２７、２７ａ、２７ｂ…カメラ
２８…メモリカード
３１…幾何補正データ算出部
３２…色補正データ算出部
３３…プロジェクタ・カメラ座標相関算出部
３４…スクリーン指向性データ算出部
３５…スクリーン指向性補正部
３５ａ…スクリーン指向性データ保存部
３５ｂ…スクリーン指向性データ作用部
４１…幾何補正部
４１ａ…幾何補正データ保存部
４１ｂ…幾何補正データ作用部
４２…色補正部
４２ａ…色補正データ保存部
４２ｂ…色補正データ作用部
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台のプロジェクタが投影する画像によって表示を行うマルチプロジェクションシステム及びマルチプロジェクションシステムにおける補正データ取得方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチプロジェクションシステムでは、複数台のプロジェクタからスクリーン上に画像を投影して一つの画像を合成することから、投影された各画像間の繋ぎ目が目立たないようにする等の対策を講じる必要がある。そのため、スクリーン上にキャリブレーション用の画像を投影し、それをキャリブレーションカメラ等の撮影手段で撮影して、得られた画像データに基づいて各種の補正を行っている。
【０００３】
しかしながら、スクリーンには一般的に指向性があるため、スクリーン上に投影された画像を見る場合、キャリブレーションカメラの位置（方向）からは繋ぎ目が目立たない画像を見ることができるが、キャリブレーションカメラの位置からずれると繋ぎ目が目立ってしまう。
【０００４】
図９は、上述した問題点を説明するための図である。プロジェクタＡ及びプロジェクタＢからスクリーンに画像を投影した場合、プロジェクタＡによるスクリーン上の位置Ｘでの輝度分布は図９（ａ）のように、プロジェクタＢによるスクリーン上の位置Ｘでの輝度分布は図９（ｂ）のようになる。したがって、図９（ｃ）に示すように、カメラ位置Ａとカメラ位置Ｂとでは、位置ＸにおけるプロジェクタＡとプロジェクタＢの輝度の和が互いに異なったものとなる。そのため、キャリブレーションカメラの位置と観察者の位置とが異なる場合には、繋ぎ目が目立った画像が観察されることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のマルチプロジェクションシステムでは、スクリーンの指向性に起因して、キャリブレーションカメラの位置と観察者の位置とが異なる場合に、繋ぎ目が目立った画像が観察されるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記従来の課題に対してなされたものであり、スクリーンに指向性があっても繋ぎ目が目立たず、表示品質を向上させることが可能なマルチプロジェクションシステム及びマルチプロジェクションシステムにおける補正データ取得方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数台のプロジェクタが投影する画像によって入力画像信号に対応する静止画又は動画を観察者に対して表示するマルチプロジェクションシステムにおける補正データ取得方法であって、前記マルチプロジェクションシステムは、前記複数台のプロジェクタ個々のプロジェクタ特性の補正に用いるキャリブレーションパターンを生成する生成手段と、前記生成手段で生成されたキャリブレーションパターンのスクリーンへの投影画像を撮影する画像撮影手段と、前記画像撮影手段で撮影されたキャリブレーションパターンの撮影画像から前記プロジェクタ特性を補正するための補正データを算出する画像補正データ算出手段と、前記画像補正データ算出手段で算出された補正データを用いて、前記入力画像信号を出力画像信号に変換する画像変換手段と、を備え、前記生成手段により、前記スクリーンの指向性を補正するためのキャリブレーションパターンを生成する工程と、前記画像撮影手段により、前記スクリーンに投影された前記指向性補正用のキャリブレーションパターンを前記画像撮影手段とスクリーンの位置関係を変えて撮影する工程と、前記画像補正データ算出手段により、前記位置関係を変えて撮影された複数の指向性補正用のキャリブレーションパターンの撮影画像を用いてスクリーン指向性補正データを算出し、算出されたスクリーン指向性補正データに基づいて個々のプロジェクタ特性を補正するための画像補正データを算出する工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記補正データ取得方法において、前記スクリーンの指向性の補正を行うためのキャリブレーションパターンの撮影と、通常の幾何補正及び色補正を行うためのキャリブレーションパターンの撮影とで、互いに異なる画像撮影手段を用いるようにしてもよい。
【０００９】
また、本発明は、複数台のプロジェクタが投影する画像によって入力画像信号に対応する静止画又は動画を観察者に対して表示するマルチプロジェクションシステムであって、前記複数台のプロジェクタ個々のプロジェクタ特性の補正に用いるキャリブレーションパターンを生成する生成手段と、前記生成手段で生成されたキャリブレーションパターンのスクリーンへの投影画像を撮影する画像撮影手段と、前記画像撮影手段で撮影されたキャリブレーションパターンの撮影画像から前記プロジェクタ特性を補正するための補正データを算出する画像補正データ算出手段と、前記画像補正データ算出手段で算出された補正データを用いて、前記入力画像信号を出力画像信号に変換する画像変換手段と、を備え、前記生成手段は、前記スクリーンの指向性を補正するためのキャリブレーションパターンを生成し、前記画像撮影手段は、前記スクリーンに投影された前記指向性補正用のキャリブレーションパターンを前記画像撮影手段とスクリーンの位置関係を変えて撮影し、前記画像補正データ算出手段は、前記位置関係を変えて撮影された複数の指向性補正用のキャリブレーションパターンの撮影画像を用いてスクリーン指向性補正データを算出し、算出されたスクリーン指向性補正データに基づいて個々のプロジェクタ特性を補正するための画像補正データを算出することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの機能的な構成を示したブロック図である。
【００１２】
基本的な構成は通常のマルチプロジェクションシステムと同様であり、システム全体の制御を行う制御部１１、スクリーン上に投影する画像を表示する画像表示部１２、キャリブレーションパターン（キャリブレーション用の画像）を生成するキャリブレーションパターン生成部１３、画像表示部１２からスクリーン上に投影されたキャリブレーションパターンを撮影する画像撮影部１４、撮影されたキャリブレーションパターンに基づいて各種画像補正データを算出する画像補正データ算出部１５及び、算出された画像補正データを用いて入力画像データを補正して出力画像データを生成する画像変換部１６を備えている。
【００１３】
ただし、本マルチプロジェクションシステムは、キャリブレーションパターン生成部１３内にスクリーン指向性補正パターン生成部を有しており、このスクリーン指向性補正パターン生成部によって生成されたスクリーン指向性補正パターンが画像表示部１２によって表示されるようになっている。また、画像補正データ算出部１５内にスクリーン指向性データ算出部及びスクリーン指向性補正部を有しており、画像撮影部１４で撮影されたスクリーン指向性補正パターンの撮影画像に基づいて、スクリーン指向性補正データの算出処理及びスクリーンの指向性を反映させた補正処理が行われる。
【００１４】
図２は、本実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの具体的な構成を説明するための説明図である。
【００１５】
パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２１は、図１に示した制御部１１、キャリブレーションパターン生成部１３及び画像補正データ算出部１５の機能を備えたものであり、システム全体の制御を行う他、各種キャリブレーションパターンの生成機能、各種の演算機能を備えている。パーソナルコンピュータ２１には、表示補助装置２２が接続されている。この表示補助装置２２は、図１に示した画像変換部１６及び画像表示部１２の一部の機能を備えたものである。
【００１６】
表示補助装置２２には、テーブル型表示装置２３が接続されている。このテーブル型表示装置２３は、４台のプロジェクタ２４ａ〜２４ｄ、スクリーン２５（指向性を有する）及び、プロジェクタ２４ａ〜２４ｄからの画像をスクリーン２５へ反射するミラー２６を備えている。プロジェクタ２４ａ〜２４ｄは、図１に示した画像表示部１２に概ね対応するものであり、プロジェクタ２４ａ〜２４ｄからミラー２６を介してスクリーン２５に投影された各画像は、画像間で繋ぎ目を有するようにして（オーバーラップするようにして）、スクリーン２５上で一つの画像として合成される。プロジェクタ２４ａ〜２４ｄからはスクリーン２５上に、通常の静止画や動画の他、キャリブレーション時にはキャリブレーション用の画像（キャリブレーションパターン）が投影される。
【００１７】
なお、図に示した例では、４台のプロジェクタを配置しているが、プロジェクタの台数等は種々変更可能である。また、各プロジェクタには、ＬＣＤプロジェクタやＤＬＰプロジェクタを用いることが可能である。
【００１８】
パーソナルコンピュータ２１には、キャリブレーション用のカメラ２７も接続されている。このカメラ２７は、図１に示した画像撮影部１４に対応するものであり、プロジェクタ２４ａ〜２４ｄからミラー２６を介してスクリーン２５上に投影されたキャリブレーションパターンを撮影する。このカメラ２５によって得られた画像データはパーソナルコンピュータ２１に送られ、各種画像補正データが算出される。
【００１９】
カメラ２７は、テーブル型表示装置２３の設置時に、まずカメラ位置Ａにてスクリーン２５上のキャリブレーションパターンを撮影する。すなわち、スクリーン２５の中心を通る垂線に対して、カメラ位置Ａと観察者の想定観察位置とが等角度θとなるような位置にて、キャリブレーションパターンを撮影する。なお、図面上では、カメラ位置Ａと観察者想定位置とがスクリーン２５の中心位置に対して逆方向となるように描いているが、できればカメラ位置Ａと観察者想定位置とが同じ位置であることが好ましい。
【００２０】
カメラ位置Ａでのキャリブレーションパターンの撮影を行った後、カメラ２７はカメラ位置Ｂ（例えば、テーブル型表示装置２３が設置される部屋の天井等の適当な固定位置）に固定される。観察者想定位置に対応したカメラ位置Ａにカメラ２７を固定しておければ問題はないが、テーブル型表示装置２３が設置される部屋の構造上等の理由から、カメラ２７を観察者想定位置に対応したカメラ位置Ａに固定しておくことは一般に難しい。そのため、観察者想定位置での撮影画像情報が必要な撮影時にのみカメラ位置Ａにて撮影を行い、その後はカメラ２７をカメラ位置Ｂに固定するようにしている。
【００２１】
なお、カメラ２７には、通常のデジタルカメラを用いることも可能であるが、本例ではマルチバンド型のキャリブレーションカメラ（特願２００２−１６０４７５号明細書に詳述されている）を用いるものとする。
【００２２】
図３は、図１に示した画像補正データ算出部１５及び画像変換部１６の概要を示したブロック図である。
【００２３】
画像補正データ算出部１５は、幾何補正データ算出部３１及び色補正データ算出部３２を有しており、画像撮影部（キャリブレーション用のカメラ）１４で撮影された各種キャリブレーションパターンの画像データに基づいて、補正データの算出処理が行われる。
【００２４】
幾何補正データは、各プロジェクタから投影される画像の投影位置を補正するために用いられる。色補正データには、各プロジェクタから投影される画像の色及び輝度の違いを補正するためのマトリックスデータ、各プロジェクタから投影される画像の面内の色むらを補正するためのゲイン補正データ、各プロジェクタから投影される画像のオーバーラップ部の輝度の違いを補正するためのスムージングデータ、各プロジェクタから投影される画像の黒レベル（オフセットレベル）を補正するためのオフセット補正データ及び、各プロジェクタのガンマ特性の違いを補正するためのガンマ補正データの少なくとも一つが含まれ、使用するプロジェクタの特性や目的に応じて組み合わされる。
【００２５】
画像変換部１６は、幾何補正部４１及び色補正部４２を有し、画像補正データ算出部１５で算出された補正データを用いて入力画像データ（入力画像信号）に対して補正処理を行い、補正処理がなされた画像データを出力画像データ（出力画像信号）として出力する。すなわち、幾何補正データ算出部３１及び色補正データ算出部３２で算出された各補正データはそれぞれ、幾何補正データ保存部４１ａ及び色補正データ保存部４２ａに送られ、これらの補正データを用いて、幾何補正データ作用部４１ｂ及び色補正データ作用部４２ｂにより、入力画像データに対して補正処理が行われる。
【００２６】
画像補正データ算出部１５における補正データ算出のアルゴリズムには、本出願人によってすでに提案されている、線形アルゴリズム（特開２００１−５４１３１号公報）或いは非線形アルゴリズム（特願２００２−４２２０６号明細書）を用いることができる。
【００２７】
線形アルゴリズムでは、画像撮影部で撮影された各種キャリブレーションパターンの画像データに基づいて、上述した幾何補正データ、マトリックスデータ、ゲイン補正データ、スムージングデータ、オフセット補正データ及びガンマ補正データを算出し、これらの補正データ全てを用いて、スクリーン上で繋ぎ目の目立たない画像表示を実現する。
【００２８】
非線形アルゴリズムでは、各プロジェクタの画面内における複数の表示素子（複数の画素ブロック）のガンマ特性（入力信号値と輝度強度との関係）と、各プロジェクタの色の違い、輝度の違い、面内の色むら、オーバーラップ部の輝度の違い、黒レベルの違い及びガンマ特性の違いを補正するための目標ガンマカーブとに基づき、プロジェクタ画面内の複数の表示素子における入力値を変換するためのルックアップテーブルを算出する。そして、このルックアップテーブルをガンマ補正データとして用いることで、スクリーン上で繋ぎ目の目立たない画像表示を実現する。
【００２９】
図４は、図３に示した画像補正データ算出部１５の詳細を示したブロック図である。
【００３０】
図４に示すように、画像補正データ算出部１５には、上述した幾何補正データ算出部３１及び色補正データ算出部３２の他に、プロジェクタ・カメラ座標相関算出部３３、スクリーン指向性データ算出部３４及びスクリーン指向性補正部３５が含まれている。
【００３１】
プロジェクタ・カメラ座標相関算出部３３には、幾何補正パターン撮影画像の画像データが入力し、プロジェクタとキャリブレーション用のカメラとの座標相関が算出される。その算出結果は幾何補正データ算出部３１に送られ、幾何補正データ算出部３１によって幾何補正データが得られる。
【００３２】
スクリーン指向性データ算出部３４には、スクリーン指向性補正パターン撮影画像の画像データ及び、プロジェクタ・カメラ座標相関算出部３３で算出された座標相関のデータが入力し、複数のカメラ位置（カメラ位置Ａ及びカメラ位置Ｂ）で得られた上記画像データ及び座標相関データに基づいてスクリーン指向性補正データが算出される。
【００３３】
スクリーン指向性補正部３５は、スクリーン指向性データ保存部３５ａ及びスクリーン指向性データ作用部３５ｂを有している。スクリーン指向性データ保存部３５ａには、スクリーン指向性データ算出部３４で算出された指向性補正データが入力され、入力した指向性補正データが記憶される。スクリーン指向性データ作用部３５ｂには、色補正パターン撮影画像の画像データが入力し、スクリーン指向性データ保存部３５ａに記憶された指向性補正データを用いて、色補正パターン撮影画像が補正される。スクリーン指向性補正部３５で補正されたデータ及びプロジェクタ・カメラ座標相関算出部３３で算出されたデータは色補正データ算出部３２に送られ、色補正算出部３２からはスクリーンの指向性が反映された色補正データが出力される。
【００３４】
次に、本実施形態の動作について、図５に示したフローチャートを参照して説明する。
【００３５】
まず、カメラ２７を図２に示したカメラ位置Ａにセットし（Ｓ１）、スクリーンに投影された幾何補正パターンを撮影し（Ｓ２）、さらにスクリーン指向性補正パターンを撮影する（Ｓ３）。続いて、カメラ２７をカメラ位置Ｂにセットし（Ｓ４）、幾何補正パターンを撮影し（Ｓ５）、さらにスクリーン指向性補正パターンを撮影する（Ｓ６）。
【００３６】
次に、プロジェクタ番号Ｐ（Ｐ＝０〜Ｎ、プロジェクタが４台の場合は、Ｎ＝３）を設定する（Ｓ７）。続いて、カメラ位置Ａでの幾何補正パターン撮影画像に基づいて、カメラ位置Ａにおけるプロジェクタ・カメラ座標相関を算出し（Ｓ８）、カメラ位置Ｂでの幾何補正パターン撮影画像に基づいて、カメラ位置Ｂにおけるプロジェクタ・カメラ座標相関を算出する（Ｓ９）。続いて、カメラ位置Ａでのプロジェクタ・カメラ座標相関及びスクリーン指向性補正パターン撮影画像のデータ、並びに、カメラ位置Ｂでのプロジェクタ・カメラ座標相関及びスクリーン指向性補正パターン撮影画像のデータに基づき、スクリーン指向性補正データを算出する（Ｓ１０）。さらに、カメラ位置Ｂでのプロジェクタ・カメラ座標相関及び幾何補正パターン撮影画像のデータに基づいて、幾何補正データを算出する（Ｓ１１）。上述したＳ８〜Ｓ１１のステップをプロジェクタの台数分繰り返す（Ｓ１２）。
【００３７】
次に、カメラ位置Ｂで、色補正パターンを撮影する（Ｓ１３）。その後、プロジェクタ番号Ｐ（Ｐ＝０〜Ｎ）を設定する（Ｓ１４）。続いて、Ｓ１０のステップで算出されたスクリーン指向性補正データを用いて、色補正パターン撮影画像のスクリーン指向性を補正する（Ｓ１５）。さらに、その補正結果を用い、所定の色補正アルゴリズム（例えば、先に説明した線形アルゴリズム或いは非線形アルゴリズム）に基づいて色補正データを算出する（Ｓ１６）。上述したＳ１５〜Ｓ１６のステップをプロジェクタの台数分繰り返す（Ｓ１７）。
【００３８】
一般に、テーブル型表示装置２３を設置した後、すなわちスクリーン２５の位置が固定された後は、指向性の経時変化は生じない。したがって、テーブル型表示装置２３の設置時に、Ｓ１０のステップでスクリーン指向性補正データを算出しておけば、該指向性補正データはその後に変更する必要はない。一方、プロジェクタの色に関しては、例えばプロジェクタのランプ特性の経時変化やランプ交換等によって変化する。したがって、色補正データの算出は定期的或いはランプ交換時に行う必要がある。これらのことを考慮すると、図５に示した各処理のうち、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ８及びＳ１０で示した処理については、テーブル型表示装置２３の設置時にのみ実行すればよく、その他の処理については色補正データの算出処理を行う毎に実行する。
【００３９】
以上のように、本実施形態では、観察者の想定観察位置或いは想定観察位置に対応する位置（カメラ位置Ａ）とカメラを固定する位置（カメラ位置Ｂ）とでそれぞれ、幾何補正用キャリブレーションパターンとスクリーン指向性補正用キャリブレーションパターンを撮影し、これらの撮影画像データを用いてスクリーン指向性補正データを予め算出しておき、該指向性補正データを用いて色補正データを算出する。したがって、想定観察位置（カメラ位置Ａ）にカメラを固定し続けることができない場合であっても、カメラ固定位置（カメラ位置Ｂ）で撮影された色補正パターン撮影画像のデータに対して、スクリーンの指向性を反映させた適切な補正を行うことができる。したがって、スクリーンに指向性があっても指向性の影響が除去された適切な色補正データを取得することができ、繋ぎ目の目立たない表示品質に優れたマルチプロジェクションシステムを得ることが可能となる。
【００４０】
（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムについて説明する。なお、基本的な構成は第１の実施形態と同様であり、それらについては第１の実施形態を参照することとし、詳細な説明は省略する。
【００４１】
図６は、本実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの具体的な構成を説明するための説明図である。
【００４２】
第１の実施形態の図２に示した例では、テーブル型表示装置２３の設置時（初期設定時）におけるスクリーン指向性補正データ算出用の撮影と、その後の通常使用時における色補正データ算出用の撮影とを、同一のカメラで行うようにしたが、本実施形態では、初期設定時の撮影と通常使用時の撮影とを異なるカメラで行うようにしている。具体的には、図６に示すように、初期設定時の撮影には一般的なデジタルカメラ２７ａを用い、通常使用時の撮影にはマルチバンド型のキャリブレーションカメラ２７ｂを用いる。デジタルカメラ２７ａで撮影された画像情報は、デジタルカメラ２７ａに装着されたメモリカード２８に一旦記憶された後、パーソナルコンピュータ２１で読み取られる。
【００４３】
次に、本実施形態の動作について、図７に示したフローチャートを参照して説明する。
【００４４】
まず、カメラ２７ａを図６に示したカメラ位置Ａにセットし（Ｓ２１）、スクリーンに投影された幾何補正パターンを撮影し（Ｓ２２）、さらにスクリーン指向性補正パターンを撮影する（Ｓ２３）。続いて、カメラ２７ａをカメラ位置Ｂにセットし（Ｓ２４）、幾何補正パターンを撮影し（Ｓ２５）、さらにスクリーン指向性補正パターンを撮影する（Ｓ２６）。
【００４５】
次に、プロジェクタ番号Ｐ（Ｐ＝０〜Ｎ、プロジェクタが４台の場合は、Ｎ＝３）を設定する（Ｓ２７）。続いて、カメラ位置Ａでの幾何補正パターン撮影画像に基づいて、カメラ位置Ａにおけるプロジェクタ・カメラ座標相関を算出し（Ｓ２８）、カメラ位置Ｂでの幾何補正パターン撮影画像に基づいて、カメラ位置Ｂにおけるプロジェクタ・カメラ座標相関を算出する（Ｓ２９）。続いて、カメラ位置Ａでのプロジェクタ・カメラ座標相関及びスクリーン指向性補正パターン撮影画像のデータ、並びに、カメラ位置Ｂでのプロジェクタ・カメラ座標相関及びスクリーン指向性補正パターン撮影画像のデータに基づき、スクリーン指向性補正データを算出する（Ｓ３０）。上述したＳ２８〜Ｓ３０のステップをプロジェクタの台数分繰り返す（Ｓ３１）。
【００４６】
以上のＳ２１〜Ｓ３１の処理により、テーブル型表示装置２３の設置時（初期設定時）におけるスクリーン指向性補正データの算出処理が行われる。これらの処理は、第１の実施形態で説明したような理由により、初期設定時にのみ実行される。
【００４７】
次に、カメラ位置Ｂにカメラ２７ｂをセットし（Ｓ３２）、幾何補正パターンを撮影し（Ｓ３３）、さらに色補正パターンを撮影する（Ｓ３４）。その後、プロジェクタ番号Ｐ（Ｐ＝０〜Ｎ）を設定する（Ｓ３５）。続いて、カメラ位置Ｂでのプロジェクタ・カメラ座標相関及び幾何補正パターン撮影画像のデータに基づいて、幾何補正データを算出する（Ｓ３６）。続いて、Ｓ３０のステップで算出されたスクリーン指向性補正データを用いて、色補正パターン撮影画像のスクリーン指向性を補正する（Ｓ３７）。さらに、その補正結果を用い、所定の色補正アルゴリズム（例えば、先に説明した線形アルゴリズム或いは非線形アルゴリズム）に基づいて色補正データを算出する（Ｓ３８）。上述したＳ３６〜Ｓ３８のステップをプロジェクタの台数分繰り返す（Ｓ３９）。
【００４８】
以上のように、本実施形態においても第１の実施形態と同様、スクリーンに指向性があっても指向性の影響が除去された適切な色補正データを取得することができ、繋ぎ目の目立たない表示品質に優れたマルチプロジェクションシステムを得ることが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態では、初期設定時における幾何補正パターン及びスクリーン指向性補正パターンの撮影に対しては、色に関する情報を取得する必要がないことから、一般的なデジタルカメラ２７ａを用いている。そのため、テーブル型表示装置２３を設置する際にマルチバンド型のカメラ２７ｂも予め設置しておき、その後にデジタルカメラ２７ａでスクリーン指向性補正パターン等の撮影を行うことが可能である。したがって、テーブル型表示装置２３とカメラ２７ｂの設置作業を同時に行うことができ、設置作業が効率化されるといったメリットがある。また、初期設定後にスクリーン指向性補正データを新たに取り直す必要が仮に生じた場合にも、カメラ２７ｂを固定位置から取りはずして移動させる必要がないといったメリットもある。
【００５０】
（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムについて、図８を参照して説明する。
【００５１】
第１及び第２の実施形態は、テーブル型表示装置を用いたマルチプロジェクションシステムに関するものであったが、本実施形態は、大型スクリーンに画像を投影するマルチプロジェクションシステムに関するものである。その他の基本的な構成は第１或いは第２の実施形態と同様であり、それらについての詳細な説明は省略する。
【００５２】
本実施形態では、図８に示すように、例えば劇場等において、プロジェクタ２４ｅ及び２４ｆ（ここでは便宜上、プロジェクタを２台描いているが、プロジェクタの台数は３台以上でもよい）からアーチ型の大型スクリーン２５ａに画像を投影する。このような場合、観客の着席分布が広い範囲にわたり、また着席分布はその時々に応じて変化することが多い。
【００５３】
そこで、本実施形態では、カメラ位置Ａ及びカメラ位置Ｃといったように、観客席の複数の位置において、初期設定時にスクリーン指向性補正パターン等を撮影し、各観客席位置におけるスクリーン指向性補正データを予め算出しておく。その後の通常使用時における色補正データ算出用の撮影等は、カメラ位置Ｂ（固定位置）において適宜行い、色補正データを算出する。これらの補正データ取得処理については、第１或いは第２の実施形態で説明方法と同様の方法を用いればよい。そして、実際に画像をスクリーンに投影して観客に提示する際には、そのときの観客の着席分布に応じて最適な補正データを用いて補正を行う。
【００５４】
本実施形態においても第１及び第２の実施形態と同様、スクリーンに指向性があっても指向性の影響が除去された適切な色補正データを取得することができ、繋ぎ目の目立たない表示品質に優れたマルチプロジェクションシステムを得ることが可能となる。また、本実施形態では、複数の位置それぞれでスクリーン指向性補正データを算出しておくため、観客の分布等に応じて適切な補正を行うことが可能となる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、スクリーンに指向性があっても、繋ぎ目が目立たず、表示品質に優れたマルチプロジェクションシステムを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの機能的な構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの具体的な構成を説明するための説明図である。
【図３】図１に示した画像補正データ算出部及び画像変換部の概要を示したブロック図である。
【図４】図３に示した画像補正データ算出部の詳細を示したブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの動作を示したフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの具体的な構成を説明するための説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの動作を示したフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るマルチプロジェクションシステムの具体的な構成を説明するための説明図である。
【図９】従来技術の問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１１…制御部
１２…画像表示部
１３…キャリブレーションパターン生成部
１４…画像撮影部
１５…画像補正データ算出部
１６…画像変換部
２１…パーソナルコンピュータ
２２…表示補助装置
２３…テーブル型表示装置
２４ａ〜２４ｆ…プロジェクタ
２５、２５ａ…スクリーン
２６…ミラー
２７、２７ａ、２７ｂ…カメラ
２８…メモリカード
３１…幾何補正データ算出部
３２…色補正データ算出部
３３…プロジェクタ・カメラ座標相関算出部
３４…スクリーン指向性データ算出部
３５…スクリーン指向性補正部
３５ａ…スクリーン指向性データ保存部
３５ｂ…スクリーン指向性データ作用部
４１…幾何補正部
４１ａ…幾何補正データ保存部
４１ｂ…幾何補正データ作用部
４２…色補正部
４２ａ…色補正データ保存部
４２ｂ…色補正データ作用部
Claims (3)
- 複数台のプロジェクタが投影する画像によって入力画像信号に対応する静止画又は動画を観察者に対して表示するマルチプロジェクションシステムにおける補正データ取得方法であって、
前記マルチプロジェクションシステムは、
前記複数台のプロジェクタ個々のプロジェクタ特性の補正に用いるキャリブレーションパターンを生成する生成手段と、
前記生成手段で生成されたキャリブレーションパターンのスクリーンへの投影画像を撮影する画像撮影手段と、
前記画像撮影手段で撮影されたキャリブレーションパターンの撮影画像から前記プロジェクタ特性を補正するための補正データを算出する画像補正データ算出手段と、
前記画像補正データ算出手段で算出された補正データを用いて、前記入力画像信号を出力画像信号に変換する画像変換手段と、
を備え、
前記生成手段により、前記スクリーンの指向性を補正するためのキャリブレーションパターンを生成する工程と、
前記画像撮影手段により、前記スクリーンに投影された前記指向性補正用のキャリブレーションパターンを前記画像撮影手段とスクリーンの位置関係を変えて撮影する工程と、
前記画像補正データ算出手段により、前記位置関係を変えて撮影された複数の指向性補正用のキャリブレーションパターンの撮影画像を用いてスクリーン指向性補正データを算出し、算出されたスクリーン指向性補正データに基づいて個々のプロジェクタ特性を補正するための画像補正データを算出する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチプロジェクションシステムにおける補正データ取得方法。 - 前記スクリーンの指向性の補正を行うためのキャリブレーションパターンの撮影と、通常の幾何補正及び色補正を行うためのキャリブレーションパターンの撮影とで、互いに異なる画像撮影手段を用いる
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチプロジェクションシステムにおける補正データ取得方法。 - 複数台のプロジェクタが投影する画像によって入力画像信号に対応する静止画又は動画を観察者に対して表示するマルチプロジェクションシステムであって、前記複数台のプロジェクタ個々のプロジェクタ特性の補正に用いるキャリブレーションパターンを生成する生成手段と、
前記生成手段で生成されたキャリブレーションパターンのスクリーンへの投影画像を撮影する画像撮影手段と、
前記画像撮影手段で撮影されたキャリブレーションパターンの撮影画像から前記プロジェクタ特性を補正するための補正データを算出する画像補正データ算出手段と、
前記画像補正データ算出手段で算出された補正データを用いて、前記入力画像信号を出力画像信号に変換する画像変換手段と、
を備え、
前記生成手段は、前記スクリーンの指向性を補正するためのキャリブレーションパターンを生成し、
前記画像撮影手段は、前記スクリーンに投影された前記指向性補正用のキャリブレーションパターンを前記画像撮影手段とスクリーンの位置関係を変えて撮影し、
前記画像補正データ算出手段は、前記位置関係を変えて撮影された複数の指向性補正用のキャリブレーションパターンの撮影画像を用いてスクリーン指向性補正データを算出し、算出されたスクリーン指向性補正データに基づいて個々のプロジェクタ特性を補正するための画像補正データを算出する
ことを特徴とするマルチプロジェクションシステム。
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| JP2002235042A JP3911456B2 (ja) | 2002-08-12 | 2002-08-12 | マルチプロジェクションシステム及びマルチプロジェクションシステムにおける補正データ取得方法 |
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