JP4024124B2 - 位置特定装置、その方法およびそのプログラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画面などの平面上で指定された位置を特定する位置特定装置、その方法およびそのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ゲーム機器などからの表示信号を基にゲームの進行に応じた画面を表示装置に表示させ、ガン型コントローラなどの画面位置指定手段をユーザが操作して画面上に光を照射し、当該画面の撮像結果を基に、上記光が照射された画面上の位置を特定するシステムがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２３６１７９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１のシステムでは、プロジェクタ内部あるいはその付近に、スクリーンに対して略正面に位置するように撮像装置を設置する必要があり、撮像装置の設置位置の自由度が低いという問題がある。
【０００５】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みてなされ、画面上で光を照射して指定された位置を撮像画像を基に特定する場合に、撮像手段の配置の自由度を高めることができる位置特定装置、その方法およびそのプログラムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、撮像装置の座標系と、該撮像座標系を基準として、前記撮像装置によって撮像される画像表示画面が存在する表示画面座標系と前記撮像装置によって撮像された画像が存在する撮像画像座標系とが規定され、
前記画像表示画面内の目標位置に光が照射される光照射領域を規定する前記画像表示面の内部の４か所の部分のそれぞれに前記撮像装置によって撮像されるマークを表示しまたは当該マークを示す光を照射し、または、前記画像表示画面内に位置指定される領域を規定する前記画像表示画面の外周辺部の４か所の隅部のそれぞれに前記撮像装置によって撮像されるマークを設け、
前記撮像装置によって前記画像表示画面の前方の任意の位置から前記マークを含む前記画像表示画面が撮像された画像データが得られたとき、当該撮像された画像データから前記画像表示画面内の前記光照射領域内の目標位置に照射された光の像の位置を前記表示画面座標系における位置として特定する、
位置特定装置であって、
前記画像表示画面内に光が照射される前記光照射領域を規定する前記４か所のマークをそれぞれ示す第１の像、第２の像、第３の像および第４の像の前記撮像画像座標系における位置を基に、
対角する位置に位置する前記第１の像の位置と前記第３の像の位置とを結ぶ第１の対角線と、対角する位置に位置する前記第２の像の位置と前記第４の像の位置とを結ぶ第２の対角線との交点である前記光照射領域の重心ｑ _c の前記撮像画像座標系における位置を求め、
前記第１の像の位置と前記目標位置に照射された光の像の位置とを通る直線と、前記第２の対角線との交点ｑ _m の前記撮像画像座標系における位置を求め、
前記第２の像の位置と前記目標位置に照射された光の像の位置とを通る直線と、前記第１の対角線との交点ｑ _n の前記撮像画像座標系における位置を求め、
前記光照射領域の重心ｑ _c および前記交点ｑ _m のそれぞれについての前記第２の像の位置および前記第４の像の位置との間の位置関係と、前記光照射領域内に規定された前記表示画面座標系における前記第２の像の位置および前記第４の像の位置に対応するマークの位置とを基に、前記交点ｑ _m に対応する前記表示画面座標系における点ｐ _m ’の位置を求め、
前記光照射領域の重心ｑ _c および前記交点ｑ _n のそれぞれについての前記第１の像の位置および前記第３の像の位置との間の位置関係と、前記光照射領域内に規定された前記表示画面座標系における前記第１の像の位置および前記第３の像の位置に対応するマークの位置とを基に、前記交点ｑ _n に対応する前記表示画面座標系における点ｐ _n ’の位置を求め、
前記表示画面座標系における前記第１〜第４の像の位置の少なくとも一つに対応する前記マークの位置と、前記点ｐ _m ’，ｐ _n ’の位置とを基に、前記表示画面座標系における前記目標位置に照射された光の像の位置を算出する、
位置特定装置が提供される。
【０００８】
好ましくは、前記光照射領域内で位置指定を行う光の像は、複数の点パターンを離散的に配置したパターンを形成している。
【００１０】
また本発明によれば、撮像装置の座標系と、該撮像座標系を基準として、前記撮像装置によって撮像される画像表示画面が存在する表示画面座標系と前記撮像装置によって撮像された画像が存在する撮像画像座標系とが規定され、
前記画像表示画面内の目標位置に光が照射される光照射領域を規定する前記画像表示面の内部の４か所の部分のそれぞれに前記撮像装置によって撮像されるマークを表示しまたは当該マークを示す光を照射し、または、前記画像表示画面内に位置指定される領域を規定する前記画像表示画面の外周辺部の４か所の隅部のそれぞれに前記撮像装置によって撮像されるマークを設け、
前記撮像装置によって前記画像表示画面の前方の任意の位置から前記マークを含む前記画像表示画面が撮像された画像データが得られたとき、当該撮像された画像データから前記画像表示画面内の前記光照射領域内の目標位置に照射された光の像の位置を前記表示画面座標系における位置として特定する、
位置特定方法であって、
前記画像表示画面内に光が照射される前記光照射領域を規定する前記４か所のマークをそれぞれ示す第１の像、第２の像、第３の像および第４の像の前記撮像画像座標系における位置を基に、
対角する位置に位置する前記第１の像の位置と前記第３の像の位置とを結ぶ第１の対角線と、対角する位置に位置する前記第２の像の位置と前記第４の像の位置とを結ぶ第２の対角線との交点である前記光照射領域の重心ｑ _c の前記撮像画像座標系における位置を求め、
前記第１の像の位置と前記目標位置に照射された光の像の位置とを通る直線と、前記第２の対角線との交点ｑ _m の前記撮像画像座標系における位置を求め、
前記第２の像の位置と前記目標位置に照射された光の像の位置とを通る直線と、前記第１の対角線との交点ｑ _n の前記撮像画像座標系における位置を求め、
前記光照射領域の重心ｑ _c および前記交点ｑ _m のそれぞれについての前記第２の像の位置および前記第４の像の位置との間の位置関係と、前記光照射領域内に規定された前記表示画面座標系における前記第２の像の位置および前記第４の像の位置に対応するマークの位置とを基に、前記交点ｑ _m に対応する前記表示画面座標系における点ｐ _m ’の位置を求め、
前記光照射領域の重心ｑ _c および前記交点ｑ _n のそれぞれについての前記第１の像の位置および前記第３の像の位置との間の位置関係と、前記光照射領域内に規定された前記表示画面座標系における前記第１の像の位置および前記第３の像の位置に対応するマークの位置とを基に、前記交点ｑ _n に対応する前記表示画面座標系における点ｐ _n ’の位置を求め、
前記表示画面座標系における前記第１〜第４の像の位置の少なくとも一つに対応する前記マークの位置と、前記点ｐ _m ’，ｐ _n ’の位置とを基に、前記表示画面座標系における前記目標位置に照射された光の像の位置を算出する、
位置特定方法が提供される。
【００１１】
また本発明によれば、撮像装置の座標系と、該撮像座標系を基準として、前記撮像装置によって撮像される画像表示画面が存在する表示画面座標系と前記撮像装置によって撮像された画像が存在する撮像画像座標系とが規定され、
前記画像表示画面内の目標位置に光が照射される光照射領域を規定する前記画像表示画面の内部の４か所の部分のそれぞれに前記撮像装置によって撮像されるマークを表示しまたは当該マークを示す光を照射し、または、前記画像表示画面内に位置指定される領域を規定する前記画像表示画面の外周辺部の４か所の隅部のそれぞれに前記撮像装置によって撮像されるマークを設け、
前記撮像装置によって前記画像表示画面の前方の任意の位置から前記マークを含む前記画像表示画面が撮像されて画像データが得られたとき、当該撮像された画像データから前記画像表示画面内の前記光照射領域内に光が照射された位置を前記表示画面座標系における位置として特定する、演算処理回路によって実行されるプログラムであって、
前記光照射領域を規定する前記マークの像である第１の像、第２の像、第３の像および第４の像の前記撮像画像座標系における位置を基に、
対角する位置に位置する前記第１の像の位置と前記第３の像の位置とを結ぶ第１の対角線と、対角する位置に位置する前記第２の像の位置と前記第４の像の位置とを結ぶ第２の対角線との交点である前記光照射領域の重心ｑ_c の前記撮像画像座標系における位置を求める第１の手順と、
前記第１の像の位置と前記目標位置に照射された光の像の位置とを通る直線と、前記第２の対角線との交点ｑ_m の前記撮像画像座標系における位置を求める第２の手順と、
前記第２の像の位置と前記目標位置に照射された光の像の位置とを通る直線と、前記第１の対角線との交点ｑ_n の前記撮像画像座標系での位置を求める第３の手順と、
前記光照射領域の重心ｑ_c および前記交点ｑ_m のそれぞれについての前記第２の像の位置および前記第４の像の位置との間の位置関係と、前記光照射領域内に規定された前記表示画面座標系における前記第２の像の位置および前記第４の像の位置に対応するマークの位置とを基に、前記交点ｑ_m に対応する前記表示画面座標系における点ｐ_m’の位置を求める第４の手順と、
前記光照射領域の重心ｑ_c および前記交点ｑ_n のそれぞれについての前記第１の像の位置および前記第３の像の位置との間の位置関係と、前記光照射領域内に規定された前記表示画面座標系における前記第１の像の位置および前記第３の像の位置に対応するマークの位置とを基に、前記交点ｑ_n に対応する前記表示画面座標系における点ｐ_n’の位置を求める第５の手順と、
前記表示画面座標系での前記第１〜第４の像の位置の少なくとも一つに対応する前記マークの位置と、前記点ｐ_m’，ｐ_n’の位置とを基に、前記表示画面座標系における前記光が照射された位置を算出する第６の手順と
を有するプログラムが提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係わるゲーム用ガン型コントローラシステムについて説明する。
図１は、ゲーム用ガン型コントローラシステム１の全体構成図である。
図１に示すように、ゲーム用ガン型コントローラシステム１は、例えば、画像表示装置１０、ゲーム機器１１、ガン型コントローラ１２および指定位置特定装置１３を有する。
ここで、指定位置特定装置１３が本発明の位置特定装置に対応している。
【００１３】
〔画像表示装置１０〕
画像表示装置１０は、テレビ受像機などであり、ゲーム機器１１からゲームの進行に応じた画像信号を入力し、当該画像信号に応じた画像を矩形型の画像表示領域２０に表示する。
画像表示領域２０には、例えば、設定動作時（キャリブレーション時）に、画像表示領域２０の四隅の位置を指定位置特定装置１３に認識させるためのパターン２１₀ ，２１₁ ，２１₂ ，２１₃ が表示される。
パターン２１₀ ，２１₁ ，２１₂ ，２１₃ は、例えば、複数の点パターンを離散的に配置して構成される。
なお、画像表示領域２０の四隅の位置を指定位置特定装置１３に認識させるためのパターンとしては、図１に示すもの以外に後述するように種々のものを用いることができる。
【００１４】
〔ゲーム機器１１〕
ゲーム機器１１は、所定のプログラムを実行し、当該実行に応じてゲーム用の画像を表示するための画像信号を生成し、これを画像表示領域２０に出力する。
ゲーム機器１１は、指定位置特定装置１３から、ガン型コントローラ１２によって指定された画像表示領域２０上の点ｐの位置データを入力し、当該位置データを基に、プログラムの実行に応じて所定のゲーム進行処理を行う。
【００１５】
〔ガン型コントローラ１２〕
図２は、図１に示すガン型コントローラ１２の構成図である。
図２に示すように、ガン型コントローラ１２は、例えば、操作部３１、光源３２、光学系素子群３３、制御部３４および送信部３５を有する。
操作部３１は、引き金などであり、ユーザの指などの操作によって引き金が所定の位置まで引かれると、引き金が引かれたことを示す操作信号を制御部３４に出力する。
光源３２は、ＬＥＤやレーザダイオードなどであり、制御部３４からの制御信号に基づいて、上記引き金が引かれたタイミングで光を発する。当該光は、指定位置特定装置１３において撮像可能なものであれば、可視光および不可視光（例えば赤外線）のいずれであってもよい。
【００１６】
光学系素子群３３は、光源３２から入力した光にコリメートおよび透過型ＬＣＤなどによるマスク処理を施して画像表示領域２０上に照射する。これにより、画像表示領域２０上のガン型コントローラ１２の銃口が向けられた位置、すなわち指向された位置に、光が照射される。当該光によって、複数の点パターンを離散的に配置して構成される指定パターン２２が画像表示領域２０上に形成される。指定パターン２２としては、図１に示すもの以外に、後述するように種々のものを用いることができる。
指定パターン２２は、例えば、ガン型コントローラ１２が出荷される場合に、個々のガン型コントローラ１２毎に異なるように構成してもよい。これにより、複数のガン型コントローラ１２を用いて対戦型のゲームを行うことが可能になる。
【００１７】
制御部３４は、操作部３１から引き金が引かれたことを示す操作信号を入力すると、光源３２に発光を指示する制御信号を出力すると共に、送信部３５を介して指定位置特定装置１３にイベント発生信号を例えば無線方式で送信する。
なお、操作部３１が引き金を引いた場合に、所定の発光パターンを明滅したり、変化させる場合に、当該明滅や変化を指定位置特定装置１３が検知してもよい。
【００１８】
〔指定位置特定装置１３〕
指定位置特定装置１３は、画像表示装置１０の画像表示領域２０に図１に示すように表示されたパターン２１₀ 〜２１₃ 、並びにガン型コントローラ１２から照射された光を撮像し、その撮像画像を基に、画像表示領域２０上におけるガン型コントローラ１２からの光が照射された位置を特定する。
図１に示すように、指定位置特定装置１３は、画像表示装置１０の画像表示領域２０を、例えば、正面ではなく、斜めから撮像するように配置されている。
【００１９】
先ず、指定位置特定装置１３における位置特定方法の概念について説明する。
当該位置特定方法は、線分上の任意の内分点は、その中点を用いて射影画像の対応点から導き出せることを利用している。
以下、この根拠を説明する。
３次元空間上の原点を主点に持ち、ｚ軸と光軸とが一致するレンズがある場合に、射影平面ｚ＝−ｓと、領域ｚ＞０において、任意の点ｐ_a 、ｐ_b を端点とする線分Ｓを考える。
ここで、ｐ_a ＝ （ｘ_a ，ｙ_a ，ｚ_a ）^T，
ｐ_b ＝ （ｘ_b ，ｙ_b ，ｚ_b ）^T，
線分Ｓ上の任意の内分点をｐとすると、下記式（１）が成り立つ。
【００２０】
【数１】
ｐ＝（１−ｎ）ｐ_a ＋ｎｐ_b （０≦ｎ≦１） …（１）
【００２１】
さらに、これらの点ｐ_a ，ｐ_b ，ｐの射影平面への写像をそれぞれｑ_a ，ｑ_b，ｑとすると、下記式（２）〜（４）が成り立つ。
【００２２】
【数２】
ｑ_a ＝（ｘ_a ，ｙ_a ）（−ｓ／ｚ_a ） …（２）
【００２３】
【数３】
ｑ_b ＝（ｘ_b ，ｙ_b ）（−ｓ／ｚ_b ） …（３）
【００２４】
【数４】
ｑ＝（１−ｍ）ｑ_a ＋ｍｑ_b
但し、ｍ＝ｎｚ_b ／｛（１−ｎ）ｚ_a ＋ｎｚ_b ｝…（４）
【００２５】
ここで、上記線分Ｓの中点ｐ_c ＝（ｐ_a ＋ｐ_b ）／２の投影平面上の写像点ｑ_c を考える。
この場合、上記式（４）より、下記式（５）が求まる。
【００２６】
【数５】
ｑ_c ＝（１−ｍ_c ）ｑ_a ＋ｍ_c ｑ_b
但し、ｍ_c ＝ｚ_b ／（ｚ_a ＋ｚ_b ）…（５）
【００２７】
上記式（４），（５）から分かるように、ｍおよびｍ_c は、ｑ_a ，ｑ_b ，ｑ_cおよびｑによって規定できる。
ここで上記式（４），（５）の但し書きの式をｎについて整理すると、下記式（６）が成り立つ。
【００２８】
【数６】
ｎ＝（ｍ−ｍｍ_c ）／｛（ｍ−ｍｍ_c ）＋（ｍ_c −ｍｍ_c ）｝…（６）
【００２９】
上記式（６）におけるｍおよびｍ_c は、上記式（４），（５）から射影平面に写像された対応点の位置から求めることができるため、上記式（６）に示すｎを用いて上記式（１）に示すように規定される線分Ｓ上の任意の内分点ｐも、射影平面に写像された対応点の位置から求めることができる。
【００３０】
以下、図３を用いて、指定位置特定装置１３による画像表示領域２０上におけるガン型コントローラ１２からの光が照射された位置の特定方法の概念を説明する。
本実施形態では、図３に示すように、世界座標系であるカメラ座標系Ｏ−Ｘ，Ｙ，Ｚと、指定位置特定装置１３の撮像画像（画面）上の撮像画像座標系Ｏｉ−ｘｉ，ｙｉ（本発明の第１の座標系）と、画像表示領域２０上の座標系である表示画面座標系Ｏｒ−ｘｒ，ｙｒ（本発明の第２の座標系）とを規定している。
撮像画像座標系Ｏｉ−ｘｉ，ｙｉと表示画面座標系Ｏｒ−ｘｒ，ｙｒとは、カメラ座標系Ｏ−Ｘ，Ｙ，Ｚの原点を挟んでＺ軸方向の両側にそれぞれ規定されている。
ここで、撮像画像座標系Ｏi−ｘi，ｙiによって規定される平面と、カメラ座標系Ｏ−Ｘ，Ｙ，ＺのＺ＝０の平面とは、平行である。
本実施形態では、便宜的に、ガン型コントローラ１２によって指定される点ｐは、Ｚ軸と表示画面座標系Ｏｒ−ｘｒ，ｙｒによって規定される平面との交点としている。
また、Ｚ軸と、撮像画像座標系Ｏｉ−ｘｉ，ｙｉによって規定される平面との交点を、点ｐに対応する像の点ｑの位置としている。
【００３１】
指定位置特定装置１３の撮像系はピンポールカメラモデルとし、カメラ座標系Ｏ−Ｘ，Ｙ，Ｚの原点にピンホールが位置し、Ｚ軸と光軸が一致する場合において、図１に示すパターン２１₀ ，２１₁ ，２１₂ ，２１₃ のカメラ座標系Ｏ−Ｘ，Ｙ，Ｚ上での重心点ｐ₀ ，ｐ₁ ，ｐ₂ ，ｐ₃に対応する撮像画像座標系Ｏｉ−ｘｉ，ｙｉ上の像の点をｑ₀ ，ｑ₁，ｑ₂ ，ｑ₃とする。また、ガン型コントローラ１２によって指定された画像表示領域２０上のカメラ座標系Ｏ−Ｘ，Ｙ，Ｚ上での任意の点をｐとする。
ここで、ｐ_n ＝ （ｘ_n ，ｙ_n ，ｚ_n ）^T，（ｎ＝０，１，２，３，．．．）、ｐ＝ （ｘ，ｙ，ｚ）^Tとする。
【００３２】
なお、パターン２１₀ ，２１₁ ，２１₂ ，２１₃ の像が、本発明の第１の像、第２の像、第３の像および第４の像にそれぞれ対応している。
【００３３】
また、点ｐ_n およびｐが、レンズを介して射影平面に写像された像をそれぞれｑ_n ＝ （ｘ_n ’，ｙ_n ’）^T，（ｎ＝０，１，２，３，．．．）、ｑ＝ （ｘ’，ｙ’）^Tとする。
この写像は、直線を直線に変換するが、任意の成分における内分比を保存しない写像である。
【００３４】
ここで、点ｑ₀ とｑ₂ を端点とする線分をＳ₀ ’（本発明の第１の対角線に対応）、点ｑ₁ とｑ₃ とを端点とする線分をＳ₁ ’（本発明の第２の対角線に対応）とする。
【００３５】
次に、線分Ｓ₀ ’とＳ₁ ’の交点ｑ_c を考える。
交点ｑ_c の原像ｐ_c は、図３に示す点ｐ₀ ，ｐ₁ ，ｐ₂ ，ｐ₃ で規定される矩形の重心であり、線分Ｓ₀ ’とＳ₁ ’の原像の線分Ｓ₀ ，とＳ₁ の中点を表す。
ここで、交点ｑ_c は、下記式（７），（８），（９）によって規定される。
【００３６】
【数７】
ｑ_c ＝ｎ_c ’（ｑ₂ −ｑ₀ ）＋ｑ₀ ＝ｍ_c ’（ｑ₃ −ｑ₁ ）＋ｑ₁ …（７）
【００３７】
【数８】
ｎ_c ’＝ det[(q₁-q₀) (q₃-q₁)] / det[(q₂-q₀) (q₃-q₁)] …（８）
ここで、detAはAの行列式であることを示している。
【００３８】
【数９】
ｍ_c ’＝ det[(q₁-q₀) (q₂-q₀)] / det[(q₂-q₀) (q₃-q₁)] …（９）
【００３９】
上記式（８），（９）は、上記式（７）の連立方程式を解くことによって求まる。
【００４０】
次に、点ｑ₀ とｑとを通る直線Ｌ₀'とＳ₁ ’の交点ｑ_m を考える。
ここで、交点ｑ_m は、下記式（１０），（１１），（１２）によって規定される。
【００４１】
【数１０】
ｑ_m ＝ｍ_p ’（ｑ−ｑ₀ ）＋ｑ₀ ＝ｍ’（ｑ₃ −ｑ₁ ）＋ｑ₁ …（１０）
【００４２】
【数１１】
ｍ_p ’＝ det[(q₁-q₀) (q₃-q₁)] / det[(q-q₀) (q₃-q₁)] …（１１）
【００４３】
【数１２】
ｍ’＝ det[(q₁-q₀) (q-q₀)] / det[(q-q₀) (q₃-q₁)] …（１２）
【００４４】
上記式（１１），（１２）は、上記式（１０）の連立方程式を解くことによって求まる。なお、本実施形態では、上記式（１１），（１２）において、例えば、「ｑ＝ｑ_０」とならないように識別パターンと座標系とを対応付ける。
ここで、０≦ｍ’≦１以外のｍ’が求まったとき、目的の点ｐは、画像表示領域２０外にあるので、計算を打ち切ることができる。
また、前述したように、上記式（６）に示すように、線分上の任意の内分点は、当該線分の中点を用いることにより、射影平面への写像から求めることができることを利用し、
点ｑ_m の原像ｐ_m は、下記式（１３），（１４）により求まる。
【００４５】
【数１３】
ｐ_m ＝ｍ（ｐ₃ −ｐ₁ ）＋ｐ₁ …（１３）
【００４６】
【数１４】

【００４７】
次に、点ｑ₁ とｑとを通る直線Ｌ₁'とＳ₀ ’の交点ｑ_n を考える。
ここで、交点ｑ_n は、下記式（１５），（１６），（１７）によって規定される。
【００４８】
【数１５】
ｑ_n ＝ｎ_p ’（ｑ−ｑ₁ ）＋ｑ₁ ＝ｎ’（ｑ₂ −ｑ₀ ）＋ｑ₀ …（１５）
【００４９】
【数１６】
ｎ_p ’＝ det[(q₀-q₁) (q₂-q₀)] / det[(q-q₁) (q₂-q₀)] …（１６）
【００５０】
【数１７】
ｎ’＝ det[(q₀-q₁) (q-q₁)] / det[(q-q₁) (q₂-q₀)] …（１７）
【００５１】
上記式（１６），（１７）は、上記式（１５）の連立方程式を解くことによって求まる。なお、本実施形態では、上記式（１６），（１７）において、例えば、「ｑ＝ｑ₁」とならないように識別パターンと座標系とを対応付ける。
ここで、０≦ｎ’≦１以外のｎ’が求まったとき、目的の点ｐは、画像表示領域２０外にあるので、計算を打ち切ることができる。
また、前述したように、上記式（６）に示すように、線分上の任意の内分点は、当該線分の中点を用いることにより、射影平面への写像から求めることができることを利用し、
点ｑ_n の原像ｐ_n は、下記式（１８），（１９）により求まる。
【００５２】
【数１８】
ｐ_n ＝ｎ（ｐ₂ −ｐ₀ ）＋ｐ₀ …（１８）
【００５３】
【数１９】

【００５４】
このように、上記式（１３），（１４）によって規定される画像表示領域２０上の点ｐ_m と、上記式（１８），（１９）によって規定される画像表示領域２０上の点ｐ_n とを用いて、点ｐは、点ｐ₀ ，ｐ_m を通る直線Ｌ₀ と、点ｐ₁ ，ｐ_nを通る直線Ｌ₁ との交点として求めることができる。
【００５５】
ところで、実際には、求めるものが平面上の指定位置の相対座標であるから、厳密に原像が存在する空間で考える必要はなく、画像表示領域２０が規定される平面空間上でのみ論理を展開させれば十分である。
ここで、表示画面座標系Ｏｒ−ｘｒ，ｙｒが規定される平面上での点ｐの対応点をｐ’＝ （ｐｘ，ｐｙ）^Tとし、同様にp_i(i=0..3)の対応点をp_i'(i=0..3)、p_mの対応点をp_m'、 p_nの対応点をp_n'とし、ｐ₀’ を表示画面座標系Ｏｒ−ｘｒ，ｙｒの原点としても上記式（１４），（１７）は保たれるので、上記式（１３），（１８）は、それぞれ下記式（２０），（２１）に示すように表せる。
【００５６】
【数２０】
ｐ_m’ ＝ｍ（ｐ₃’ −ｐ₁’ ）＋ｐ₁’ …（２０）
【００５７】
【数２１】
ｐ_n’ ＝ｎｐ’₂ …（２１）
【００５８】
上記式（２０），（２１）で示されるｐ_m’，ｐ_n’より、目的の点ｐ’は、下記式（２２），（２３），（２４）で規定される。
【００５９】
【数２２】
ｐ’＝ｌ₀ ｐ_m’ ＝ｌ₁ （ｐ_n’ −ｐ₁’ ）＋ｐ₁’ …（２２）
【００６０】
【数２３】
ｌ₀ ＝ det[p₁' (p_n'-p₁')] / det[p_m' (p_n'-p₁')] …（２３）
【００６１】
【数２４】
ｌ₁ ＝ det[p₁' p_m'] / det[p_m' (p_n'-p₁')] …（２４）
【００６２】
ここで、原点ｐ₀’に対して点ｐ₃’をｘr軸上の正位置、ｐ₁’をｙr軸上の正位置と表示画像座標系Ｏｒ−ｘｒ，ｙｒを規定すると、目的の点ｐ’のｘ，ｙ成分のそれぞれの相対座標は順にｐｘ，ｐｙで表される。
【００６３】
以下、図１に示す指定位置特定装置１３の構成について説明する。
図４は、図１に示す指定位置特定装置１３の構成図である。
図４に示すように、指定位置特定装置１３は、例えば、光学系素子群４１、撮像部４２、矩形領域識別部４３、適正位置判定部４４、送受信部４５、指定位置検出部４６および送信部４７を有する。
ここで、矩形領域識別部４３および指定位置検出部４６によって第１の発明の第１の位置検出手段が構成される。
また、指定位置検出部４６によって、本発明の第２の位置検出手段および位置特定手段が構成される。
【００６４】
光学系素子群４１は、画像表示装置１０の画像表示領域２０から入射した光のうち、パターン２１₀ 〜２１₃ からの光、並びに指定パターン２２からの光を含む所定波長の光を透過して撮像部４２に出力し、それ以外の光を遮光する光フィルタを有している。
【００６５】
撮像部４２は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)などを用いて構成され、光学系素子群４１から入射した光を結像し、結像結果に応じた撮像信号を矩形領域識別部４３および指定位置検出部４６に出力する。
【００６６】
矩形領域識別部４３は、例えば、キャリブレーション時に、撮像部４２からの撮像信号を基に、撮像画像内に映し出された画像表示領域２０上のパターン２１₀ 〜２１₃ の像を識別（検出）し、その結果を示す識別信号を適正位置判定部４４および指定位置検出部４６に出力する。
【００６７】
適正位置判定部４４は、矩形領域識別部４３からの識別信号を基に、撮像画像内に画像表示領域２０上のパターン２１₀ 〜２１₃ の全ての像が映し出されているか否かを判断し、映し出されていないと判断した場合には、その旨を示す警告信号を送受信部４５を介してゲーム機器１１に出力する。
ゲーム機器１１は、当該警告信号に基づいて、指定位置特定装置１３の指向位置を変更する旨を示す警告画面を画像表示装置１０に表示させる。
【００６８】
指定位置検出部４６は、例えば、キャリブレーション時に、矩形領域識別部４３からの識別信号を基に、撮像部４２による撮像画像上に映し出されたパターン２１₀ 〜２１₃ の像の位置を検出し、その検出した位置を記憶する。
図３において、パターン２１₀ 〜２１₃ の像の位置は、それぞれ点ｑ₀ 〜ｑ₃で示される。
【００６９】
前述したように、点ｑ₁ とｑ₃ とを通る直線と、点ｑ₀ とｑとを通る直線との交点をｑ_m とし、点ｑ₀ とｑ₂ とを通る直線と、点ｑ₁ とｑとを通る直線との交点をｑ_n とすると、交点ｑ_m ，ｑ_n に対応する点ｐ_m’，ｐ_n’は、ｑ₀ 〜ｑ₃ のみを用いて規定できる。
指定位置検出部４６は、前述した式に基づいて、点ｐ_m’およびｐ_n’の位置（座標）を求め、その位置を用いて下記式（２５）、あるいは上記式（２２）〜（２３）によって規定される演算を行って、ガン型コントローラ１２によって指定された画像表示領域２０上の点ｐ’の位置を算出する。
【００７０】
【数２５】
ｐ＝ det[(p₁'-p₀') (p_n'-p₁')](p_m'-p₀') / det[(p_m'-p₀') (p_n'-p₁')] + p₀'…（２５）
【００７１】
以下、指定位置検出部４６が、キャリブレーション時に得た点ｑ₀ 〜ｑ₃ の位置、並びに、点ｑの位置を用いて、画像表示領域２０上のガン型コントローラ１２によって指定された点ｐの位置を算出する手順を説明する。
指定位置検出部４６は、例えば、メモリに記憶された所定のプログラム（本発明のプログラム）をＣＰＵなどの演算処理回路で実行して、以下に示す処理を行う。当該プログラムには、以下に示す処理を演算処理回路に行わせるための手順が記述されている。
なお、以下に示す手順は、基本的に、図３を用いて先述した点ｐの位置の特定方法に対応している。
【００７２】
図５は、当該手順を説明するためのフローチャートである。
ステップＳＴ１：
指定位置検出部４６が、上記式（９）を基に、点ｑ₀ 〜ｑ₃ の位置データを用いて、ｍ_c ’を算出する。
この過程で、点ｑ₀ とｑ₂ とを結ぶ対角線Ｓ₀ ’と、点ｑ₁ とｑ₃ とを結ぶ対角線Ｓ₁ ’との交点である重心ｑ_c の位置が求められる。そして、上記式（７）を基に、重心ｑ_c を用いて、上記式（９）で規定されるｍ_c ’が算出される。
ここで、ｍ_c ’は、上記式（７）から分かるように、重心ｑ_c を、点ｑ₁ ，ｑ₃ との間の位置関係に応じて規定された値と言える。
また、指定位置検出部４６が、上記式（１２）を基に、点ｑ，ｑ₀ ，ｑ₁ ，ｑ₃ の位置データを用いて、ｍ’を算出する。
また、この過程で、点ｑ₀ とｑとを通る直線と、対角線Ｓ₁ ’との交点ｑ_m の位置が求められる。そして、上記式（１０）を基に、交点ｑ_m を用いて、上記式（１２）で規定されるｍ’が算出される。
ここで、ｍ’は、上記式（１０）から分かるように、交点ｑ_m を、点ｑ₁ ，ｑ₃ との間の位置関係に応じて規定された値である。
【００７３】
ステップＳＴ２：
指定位置検出部４６が、上記式（１４）を基に、ステップＳＴ１で算出したｍ_c ’，ｍ’を用いて、ｍを算出する。
【００７４】
ステップＳＴ３：
指定位置検出部４６が、上記式（２０）を基に、ステップＳＴ２で算出したｍ、並びに予め設定した画像表示領域２０上でのパターン２１₁ ，２１₃ に対応する点ｐ₁’，ｐ₃’の位置データを用いて、図３に示す点ｐ_m’の位置データを算出する。
【００７５】
ステップＳＴ４：
指定位置検出部４６が、上記式（８）を基に、点ｑ₀ 〜ｑ₃ の位置データを用いて、ｎ_c ’を算出する。
この過程で、そして、上記式（７）を基に、ステップＳＴ１で算出した重心ｑ_c を用いて、上記式（８）で規定されるｎ_c ’が算出される。
ここで、ｎ_c ’は、上記式（７）から分かるように、重心ｑ_c を、点ｑ₀ ，ｑ₂ との間の位置関係に応じて規定された値と言える。
また、指定位置検出部４６が、上記式（１７）を基に、点ｑ，ｑ₀ ，ｑ₁ ，ｑ₂ の位置データを用いて、ｎ’を算出する。
この過程で、点ｑ₃ とｑとを通る直線と、対角線Ｓ₀ ’との交点ｑ_n の位置が求められる。そして、上記式（１５）を基に、交点ｑ_n を用いて、上記式（１７）で規定されるｎ’が算出される。
ここで、ｎ’は、上記式（１５）から分かるように、交点ｑ_n を、点ｑ₀ ，ｑ₂ との間の位置関係に応じて規定された値である。
【００７６】
ステップＳＴ５：
指定位置検出部４６が、上記式（１９）を基に、ステップＳＴ４で算出したｎ_c ’，ｎ’を用いて、ｎを算出する。
【００７７】
ステップＳＴ６：
指定位置検出部４６が、上記式（２１）を基に、ステップＳＴ５で算出したｎ、並びに予め設定した画像表示領域２０上でのパターン２１₀ ，２１₂ に対応する点ｐ₀’，ｐ₂’の位置データを用いて、図３に示す点ｐ_n’の位置データを算出する。
【００７８】
ステップＳＴ７：
指定位置検出部４６が、上記式（２５）を基に、ステップＳＴ３で算出したｐ_m’、ステップＳＴ６で算出したｐ_n’、並びに予め設定した画像表示領域２０上でのパターン２１₀ ，２１₁ に対応する点ｐ₀’，ｐ₁’の位置データを用いて、図３に示す点ｐ’の位置データを算出する。
指定位置検出部４６は、当該算出した指定された点ｐ’の位置データを、送信部４７を介してゲーム機器１１に出力する。
【００７９】
以下、ゲーム用ガン型コントローラシステム１の動作例を説明する。
ゲーム用ガン型コントローラシステム１では、例えば、ゲーム開始前のキャリブレーション時に、指定位置特定装置１３の撮像部４２が、パターン２１₀ 〜２１₃ が表示された画像表示領域２０を撮像する。
そして、矩形領域識別部４３が、撮像部４２からの撮像信号を基に、撮像画像内に映し出された画像表示領域２０上のパターン２１₀ 〜２１₃ の像を識別（検出）し、その結果を示す識別信号を適正位置判定部４４および指定位置検出部４６に出力する。
【００８０】
そして、指定位置検出部４６が矩形領域識別部４３からの識別信号を基に、撮像部４２による撮像画像上に映し出されたパターン２１₀ 〜２１₃ の像に対応する点ｑ₀ 〜ｑ₃ について、撮像画像座標系Ｏｉ−ｘｉ，ｙｉ上での位置を検出し、その検出した位置を記憶する。
【００８１】
そして、ゲーム進行中に、ユーザがガン型コントローラ１２の引き金を引いて、ガン型コントローラ１２からの光による指定パターン２２が画像表示領域２０に照射される。
【００８２】
そして、指定位置検出部４６が、撮像画像上に映し出された画像表示領域２０の像に対応する点ｑの位置を検出する。
そして、指定位置検出部４６が、図５を用いて説明した手順で処理を行って、点ｑに対応する画像表示領域２０上の点ｐ’の位置を算出する。
そして、指定位置検出部４６が、送信部４７を介して、当該算出した点ｐ’の位置データをゲーム機器１１に出力する。
そして、ゲーム機器１１が、当該点ｐ’の位置データを用いて、所定のプログラムを実行し、それに応じたゲーム進行の画面が画像表示装置１０に表示される。
【００８３】
以上説明したように、ゲーム用ガン型コントローラシステム１によれば、図１に示すように、画像表示装置１０の画像表示領域２０を、例えば、正面ではなく、斜めから撮像するように指定位置特定装置１３を配置しても、図３を用いて説明した写像により、指定位置特定装置１３の撮像画像を基に、ガン型コントローラ１２によって画像表示領域２０上で指定された点ｐ’の位置を高精度に特定できる。すなわち、指定位置特定装置１３の設置位置の自由度を従来に比べて高めることができる。
すなわち、指定位置特定装置１３による点ｐ’の位置の特定精度は、画像表示領域２０と指定位置特定装置１３との間の距離、並びに撮像部４２の分解能のみに依存し、指定位置特定装置１３が斜めから画像表示領域２０を撮像した場合でも、点ｐ’の位置を高精度に特定できる。従って、画像表示装置１０がプロジェクタなどの場合も適用可能である。
また、ゲーム用ガン型コントローラシステム１によれば、指定位置特定装置１３が、画像表示領域２０上のパターン２１₀ 〜２１₃ を検出することで、画像表示領域２０を識別するため、画像表示領域２０の境界全体を走査する方法に比べて、短時間で画像表示領域２０を識別できる。
また、ゲーム用ガン型コントローラシステム１によれば、ガン型コントローラ１２を比較的簡単な構成にできる。
【００８４】
ゲーム用ガン型コントローラシステム１は、射撃型のゲーム、射撃型以外の釣り、フェンシング、消防活動などのゲーム、プレゼンテーションシステム、会議システム、テレビジョンのリモートコントローラ、照明のオン／オフ、ブラインド開閉などのリモートコントローラ、倉庫や書庫の管理システムなどに適用可能である。
【００８５】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
例えば、上述した実施形態では、キャリブレーション時に、矩形領域識別部４３からの識別信号を基に、撮像部４２による撮像画像上に映し出されたパターン２１₀ 〜２１₃ の像の位置を検出した場合を例示したが、ゲーム機器１１によるゲーム進行中に、所定のタイミングで、パターン２１₀ 〜２１₃ の像の位置を検出してもよい。
【００８６】
また、画像表示領域２０の矩形領域の四隅を規定するパターンは、例えば、図６に示すように、画像表示装置１０の画像表示領域２０の外側の四隅に、パターン３０１₀ ，３０１₁ ，３０１₂ ，３０１₃ を印刷やシールなどを貼り付けて設けてもよい。
パターン３０１₀ ，３０１₁ ，３０１₂ ，３０１₃ も同様に、例えば、複数の点パターンを離散的に配置して構成される。
なお、パターン３０１₀ ，３０１₁ ，３０１₂ ，３０１₃ は、画像表示領域２０の四隅に近接させ、画像表示領域２０との間の高低差が小さいことが好ましい。
また、パターン３０１₀ ，３０１₁ ，３０１₂ ，３０１₃ は、指定位置特定装置１３が所定の角度をもって画像表示領域２０を撮像した場合でも、指定位置特定装置１３によって良好に撮像および識別されるために、乱反射や再帰反射を行うように処理が施されていることか好ましい。
【００８７】
また、図７に示すように、ガン型コントローラ１２の指定方向の面（銃口の面）以外の側面からパターン３０４を出射し、画像表示領域２０の矩形領域の四隅に順に照射されたパターン３０４を指定位置特定装置１３で撮像することで、指定位置特定装置１３が画像表示領域２０の四隅の位置を検出するようにしてもよい。
また、図８に示すように、キャリブレーション時に、ガン型コントローラ１２の銃口に指向方向に延びる透明の筒体４０１を取り付け、画像表示領域２０の四隅に光源３２からの指定パターン２２を順に照射し、これを筒体４０１を介して指定位置特定装置１３で撮像して画像表示領域２０の四隅の位置を検出してもよい。
【００８８】
また、画像表示領域２０の四隅を規定するための４つのパターンとして、それぞれ異なるものを用いてもよい。これにより、指定位置特定装置１３に、各パターンの天地を識別させることができる。また、図７および図８に示すように、同じパターンを用いて、照射する順序により、その位置を指定位置特定装置１３に識別させてもよい。
【００８９】
また、ゲーム機器１１によるゲーム進行中に、指定位置特定装置１３が移動する場合などは、ゲーム進行中に指定位置特定装置１３が所定のタイミングで、四隅の識別用のパターンの位置を検出する。この場合には、図４に示す適正位置判定部４４が、撮像部４２の撮像画像内で、画像表示領域２０の像の面積が撮像部４２の撮像画素の有効画素サイズの１／４未満であるか否かを判断し、その判断結果を基に、送受信部４５を介してゲーム機器１１にプレイ位置の改善指示を出力する。
【００９０】
また、前述したように、画像表示領域２０の四隅の識別用のパターン、並びにガン型コントローラ１２からの光によって画像表示領域２０上に形成されるパターンは、広範囲な角度から撮像された場合でも識別可能なように、複数の点パターンを離散的に配置したパターンであることが好ましい。
このパターンとしては、例えば、図９（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示されるものが用いられる。
ここで、図９（ａ）に示すパターンは無指向性のパターンであり、図９（ｂ）に示すパターンは弱指向性のパターンであり、図９（ｃ），（ｄ）に示すパターンは強指向性のパターンである。
図９（ｂ）に示すパターンは、パターン内部に穴が形成されているが、個々のガン型コントローラ１２によって当該穴の位置を異なるように形成してもよい。
また、図９（ｃ），（ｄ）のパターンは、その形状から指向性が明確であるため、ゲームの展開において、プレーヤが希望する方向を指示する場合などに有効である。
【００９１】
なお、上述した実施形態では、表示画面領域２０上の指定位置を特定する場合を例示したが、本発明は、表示画面以外の２次元上の指定位置を特定する場合にも同様に適用可能である。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、画面上で光を照射して指定された位置を撮像画像を基に特定する場合に、撮像手段の配置の自由度を高めることができる指定位置特定装置、その方法およびそのプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係わるゲーム用ガン型コントローラシステムの全体構成図である。
【図２】図２は、図１に示すガン型コントローラの構成図である。
【図３】図３は、図１に示す指定位置特定装置が採用する位置検出方法を説明するための図である。
【図４】図４は、図１に示す指定位置特定装置の構成図である。
【図５】図５は、図４に示す指定位置検出部が、キャリブレーション時に得た点ｑ₀ 〜ｑ₃ の位置、並びに、点ｑの位置を用いて、画像表示領域上のガン型コントローラによって指定された点ｐ’の位置を算出する手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】図６は、画像表示領域の四隅を識別するためのパターンのその他の例を説明するための図である。
【図７】図７は、画像表示領域の四隅を識別するためのパターンのその他の例を説明するための図である。
【図８】図８は、画像表示領域の四隅を識別するためのパターンのその他の例を説明するための図である。
【図９】図９は、ガン型コントローラが照射する光のパターンのその他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１…ゲーム用ガン型コントローラシステム、１０…画像表示装置、１１…ゲーム機器、１２…ガン型コントローラ、１３…指定位置特定装置、３１…操作部、３２…光源、３３…光学系素子群、３４…制御部、３５…送信部、４１…光学系素子群、４２…撮像部、４３…矩形領域識別部、４４…適正位置判定部、４５…送受信部、４６…指定位置検出部、４７…送信部

Claims (4)

1. 撮像装置の座標系と、該撮像座標系を基準として、前記撮像装置によって撮像される画像表示画面が存在する表示画面座標系と、前記撮像装置によって撮像された画像が存在する撮像画像座標系とが規定され、
   前記画像表示画面内の目標位置に光が照射される光照射領域を規定する前記画像表示画面の内部の４か所の部分のそれぞれに前記撮像装置によって撮像されるマークを表示しまたは当該マークを示す光を照射し、または、前記画像表示画面内に位置指定される領域を規定する前記画像表示画面の外周辺部の４か所の隅部のそれぞれに前記撮像装置によって撮像されるマークを設け、
   前記撮像装置によって前記画像表示画面の前方の任意の位置から前記マークを含む前記画像表示画面が撮像された画像データが得られたとき、当該撮像された画像データから前記画像表示画面内の前記光照射領域内の目標位置に照射された光の像の位置を前記表示画面座標系における位置として特定する、
   位置特定装置であって、
   前記画像表示画面内に光が照射される前記光照射領域を規定する前記４か所のマークをそれぞれ示す第１の像、第２の像、第３の像および第４の像の前記撮像画像座標系における位置を基に、
   対角する位置に位置する前記第１の像の位置と前記第３の像の位置とを結ぶ第１の対角線と、対角する位置に位置する前記第２の像の位置と前記第４の像の位置とを結ぶ第２の対角線との交点である前記光照射領域の重心ｑ _c の前記撮像画像座標系における位置を求め、
   前記第１の像の位置と前記目標位置に照射された光の像の位置とを通る直線と、前記第２の対角線との交点ｑ _m の前記撮像画像座標系における位置を求め、
   前記第２の像の位置と前記目標位置に照射された光の像の位置とを通る直線と、前記第１の対角線との交点ｑ _n の前記撮像画像座標系における位置を求め、
   前記光照射領域の重心ｑ _c および前記交点ｑ _m のそれぞれについての前記第２の像の位置および前記第４の像の位置との間の位置関係と、前記光照射領域内に規定された前記表示画面座標系における前記第２の像の位置および前記第４の像の位置に対応するマークの位置とを基に、前記交点ｑ _m に対応する前記表示画面座標系における点ｐ _m ’の位置を求め、
   前記光照射領域の重心ｑ _c および前記交点ｑ _n のそれぞれについての前記第１の像の位置および前記第３の像の位置との間の位置関係と、前記光照射領域内に規定された前記表示画面座標系における前記第１の像の位置および前記第３の像の位置に対応するマークの位置とを基に、前記交点ｑ _n に対応する前記表示画面座標系における点ｐ _n ’の位置を求め、
   前記表示画面座標系における前記第１〜第４の像の位置の少なくとも一つに対応する前記マークの位置と、前記点ｐ _m ’，ｐ _n ’の位置とを基に、前記表示画面座標系における前記目標位置に照射された光の像の位置を算出する、位置特定手段を有する位置特定装置。
2. 前記光照射領域内で位置指定を行う光の像は、複数の点パターンを離散的に配置したパターンを形成している、
   請求項１に記載の位置特定装置。
3. 撮像装置の座標系と、該撮像座標系を基準として、前記撮像装置によって撮像される画像表示画面が存在する表示画面座標系と前記撮像装置によって撮像された画像が存在する撮像画像座標系とが規定され、
   前記画像表示画面内の目標位置に光が照射される光照射領域を規定する前記画像表示面の内部の４か所の部分のそれぞれに前記撮像装置によって撮像されるマークを表示しまたは当該マークを示す光を照射し、または、前記画像表示画面内に位置指定される領域を規定する前記画像表示画面の外周辺部の４か所の隅部のそれぞれに前記撮像装置によって撮像されるマークを設け、
   前記撮像装置によって前記画像表示画面の前方の任意の位置から前記マークを含む前記画像表示画面が撮像された画像データが得られたとき、当該撮像された画像データから前記画像表示画面内の前記光照射領域内の目標位置に照射された光の像の位置を前記表示画面座標系における位置として特定する、
   位置特定方法であって、
   前記画像表示画面内に光が照射される前記光照射領域を規定する前記４か所のマークをそれぞれ示す第１の像、第２の像、第３の像および第４の像の前記撮像画像座標系における位置を基に、
   対角する位置に位置する前記第１の像の位置と前記第３の像の位置とを結ぶ第１の対角線と、対角する位置に位置する前記第２の像の位置と前記第４の像の位置とを結ぶ第２の対角線との交点である前記光照射領域の重心ｑ _c の前記撮像画像座標系における位置を求め、
   前記第１の像の位置と前記目標位置に照射された光の像の位置とを通る直線と、前記第２の対角線との交点ｑ _m の前記撮像画像座標系における位置を求め、
   前記第２の像の位置と前記目標位置に照射された光の像の位置とを通る直線と、前記第１の対角線との交点ｑ _n の前記撮像画像座標系における位置を求め、
   前記光照射領域の重心ｑ _c および前記交点ｑ _m のそれぞれについての前記第２の像の位置および前記第４の像の位置との間の位置関係と、前記光照射領域内に規定された前記表示画面座標系における前記第２の像の位置および前記第４の像の位置に対応するマークの位置とを基に、前記交点ｑ _m に対応する前記表示画面座標系における点ｐ _m ’の位置を求め、
   前記光照射領域の重心ｑ _c および前記交点ｑ _n のそれぞれについての前記第１の像の位置および前記第３の像の位置との間の位置関係と、前記光照射領域内に規定された前記表示画面座標系における前記第１の像の位置および前記第３の像の位置に対応するマークの位置とを基に、前記交点ｑ _n に対応する前記表示画面座標系における点ｐ _n ’の位置を求め、
   前記表示画面座標系における前記第１〜第４の像の位置の少なくとも一つに対応する前記マークの位置と、前記点ｐ _m ’，ｐ _n ’の位置とを基に、前記表示画面座標系における前記目標位置に照射された光の像の位置を算出する、
   位置特定方法。
4. 撮像装置の座標系と、該撮像座標系を基準として、前記撮像装置によって撮像される画像表示画面が存在する表示画面座標系と前記撮像装置によって撮像された画像が存在する撮像画像座標系とが規定され、
   前記画像表示画面内の目標位置に光が照射される光照射領域を規定する前記画像表示面の内部の４か所の部分のそれぞれに前記撮像装置によって撮像されるマークを表示しまたは当該マークを示す光を照射し、または、前記画像表示画面内に位置指定される領域を規定する前記画像表示画面の外周辺部の４か所の隅部のそれぞれに前記撮像装置によって撮像されるマークを設け、
   前記撮像装置によって前記画像表示画面の前方の任意の位置から前記マークを含む前記画像表示画面が撮像された画像データが得られたとき、当該撮像された画像データから前記画像表示画面内の前記光照射領域内の目標位置に照射された光の像の位置を前記表示画面座標系における位置として特定する、演算処理回路によって実行されるプログラムであって、
   前記画像表示画面内に光が照射される前記光照射領域を規定する前記４か所のマークをそれぞれ示す第１の像、第２の像、第３の像および第４の像の前記撮像画像座標系における位置を基に、
   対角する位置に位置する前記第１の像の位置と前記第３の像の位置とを結ぶ第１の対角線と、対角する位置に位置する前記第２の像の位置と前記第４の像の位置とを結ぶ第２の対角線との交点である前記光照射領域の重心ｑ_c の前記撮像画像座標系における位置を求める第１の手順と、
   前記第１の像の位置と前記目標位置に照射された光の像の位置とを通る直線と、前記第２の対角線との交点ｑ_m の前記撮像画像座標系における位置を求める第２の手順と、
   前記第２の像の位置と前記目標位置に照射された光の像の位置とを通る直線と、前記第１の対角線との交点ｑ_n の前記撮像画像座標系における位置を求める第３の手順と、
   前記光照射領域の重心ｑ_c および前記交点ｑ_m のそれぞれについての前記第２の像の位置および前記第４の像の位置との間の位置関係と、前記光照射領域内に規定された前記表示画面座標系における前記第２の像の位置および前記第４の像の位置に対応するマークの位置とを基に、前記交点ｑ_m に対応する前記表示画面座標系における点ｐ_m’の位置を求める第４の手順と、
   前記光照射領域の重心ｑ_c および前記交点ｑ_n のそれぞれについての前記第１の像の位置および前記第３の像の位置との間の位置関係と、前記光照射領域内に規定された前記表示画面座標系における前記第１の像の位置および前記第３の像の位置に対応するマークの位置とを基に、前記交点ｑ_n に対応する前記表示画面座標系における点ｐ_n’の位置を求める第５の手順と、
   前記表示画面座標系における前記第１〜第４の像の位置の少なくとも一つに対応する前記マークの位置と、前記点ｐ_m’，ｐ_n’の位置とを基に、前記表示画面座標系における前記目標位置に照射された光の像の位置を算出する第６の手順と
   を有するプログラム。

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