JP4611932B2 - Moving body following photographing projection device - Google Patents
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本発明は、物体の撮影及びこの物体への画像の投影を行なう移動体追従撮影投影装置に関する。 The present invention relates to a moving object follow-up photographing and projection apparatus for photographing an object and projecting an image onto the object.
従来、物体を撮影する撮影装置(例えばカメラ)と、この物体に画像を投影する投影装置(例えばプロジェクタ)とを備えるシステムがある(例えば特許文献1参照)。このシステムでは、撮影装置は投影対象物を撮影し、投影装置は撮影装置が撮影して得た画像中の投影対象物の座標値に基づいて決定した当該投影対象物上の投影位置に投影用画像を投影する。また、このシステムでは撮影装置の視野を移動させてこの視野に投影装置の視野を合わせるものもある(例えば特許文献2参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a system including an imaging device (for example, a camera) that captures an object and a projection device (for example, a projector) that projects an image onto the object (see, for example, Patent Document 1). In this system, the imaging device captures an image of the projection object, and the projection device projects the projection object on the projection position determined based on the coordinate value of the projection object in the image obtained by the imaging device. Project an image. In some systems, the field of view of the photographing apparatus is moved to match the field of view of the projection apparatus with this field of view (see, for example, Patent Document 2).
図14は、従来の移動体追従撮影投影装置のカメラおよびプロジェクタの配置形態の一例を示す図である。
図14に示した形態では、車輪を有する台の上にプロジェクタ21が設置され、このプロジェクタ21の筐体の上にカメラ22が設置される。この形態では、プロジェクタ21とカメラ22との相対的な位置と姿勢は固定である。
In the form shown in FIG. 14, the projector 21 is installed on a stand having wheels, and the camera 22 is installed on the casing of the projector 21. In this embodiment, the relative position and orientation of the projector 21 and the camera 22 are fixed.
前述したシステムにおける撮影装置の視野と投影装置の視野をともに変更する場合には、移動する対象物の撮影および投影を継続して行なえるか否かは視野の変更のための操作の精度に左右される。また、撮影装置の光軸と投影装置の光軸があっていない場合には、対象物までの距離や方向が変化した場合の撮影装置の視野の変化と投影装置の視野の変化がそれぞれ異なる。このため、これらの視野を合わせるためには、それぞれの視野の変化を連動させる必要がある。視線が合わせられない場合に、移動する対象物に投影するためには撮影装置の撮影座標系の座標値と投影装置の投影座標系の座標値との間の変換処理が必要になる。しかし、この変換処理のパラメータは撮影装置の撮影面および投影装置の投影面から対象物までの距離に応じて設定し直す必要があるため、対象物の移動に追従して撮影及び投影を継続して行なうためには煩雑な処理が必要である。 When both the field of view of the photographing device and the field of view of the projection device in the system described above are changed, whether or not the moving object can be continuously photographed and projected depends on the accuracy of the operation for changing the field of view. Is done. Further, when the optical axis of the photographing apparatus and the optical axis of the projection apparatus are not provided, the change in the visual field of the photographing apparatus and the change in the visual field of the projection apparatus are different when the distance or direction to the object is changed. For this reason, in order to match these visual fields, it is necessary to link the changes of the respective visual fields. When the line of sight cannot be adjusted, in order to project onto a moving object, a conversion process between the coordinate value of the imaging coordinate system of the imaging apparatus and the coordinate value of the projection coordinate system of the projection apparatus is required. However, since the parameters of this conversion process need to be reset according to the distance from the imaging plane of the imaging apparatus and the projection plane of the projection apparatus to the object, imaging and projection are continued following the movement of the object. Complicated processing is necessary.
また、前述したように、車輪を有する台の上にプロジェクタ21が設置され、このプロジェクタ21の筐体の上にカメラ22が設置された形態では、カメラ22の焦点と投影面aとの距離およびプロジェクタ21の光源と投影面aとの距離は等しいが、プロジェクタ21から投影対象物への光軸および投影対象物からカメラ22への光軸は一致しない。 Further, as described above, in the form in which the projector 21 is installed on a stand having wheels and the camera 22 is installed on the casing of the projector 21, the distance between the focal point of the camera 22 and the projection plane a, and Although the distance between the light source of the projector 21 and the projection plane a is the same, the optical axis from the projector 21 to the projection object and the optical axis from the projection object to the camera 22 do not match.
この形態では、カメラ22の焦点およびプロジェクタ21の光源と投影面aとの間の距離Laにおけるカメラ22による撮影範囲とプロジェクタ21による投影範囲は一致しているが、カメラ22の焦点およびプロジェクタ21の光源と投影面bとの間の距離Lb(<距離La)におけるカメラ22による撮影範囲とプロジェクタ21による投影範囲は一致しない。 In this embodiment, the photographing range by the camera 22 and the projection range by the projector 21 at the distance La between the focal point of the camera 22 and the light source of the projector 21 and the projection plane a coincide with the projection range of the projector 21. The shooting range by the camera 22 and the projection range by the projector 21 at the distance Lb (<distance La) between the light source and the projection plane b do not match.
つまりカメラ22により撮影した物体にプロジェクタ21が投影用画像を投影するには、カメラ22により撮影して得た画像に関する撮影座標系中の対象物の座標値をプロジェクタ21による投影座標系中の座標値に変換する必要がある。この変換のパラメータはカメラ22の焦点およびプロジェクタ21の光源と投影面との間の距離に応じて定める必要がある。 That is, in order for the projector 21 to project an image for projection onto an object photographed by the camera 22, the coordinate value of the object in the photographing coordinate system regarding the image obtained by photographing with the camera 22 is set to the coordinates in the projection coordinate system by the projector 21. Must be converted to a value. This conversion parameter needs to be determined according to the focal point of the camera 22 and the distance between the light source of the projector 21 and the projection plane.
そこで、本発明の目的は、移動体の撮影および当該移動体への画像の投影を容易に継続して行なうことが可能になる移動体追従撮影投影装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a moving body follow-up shooting and projection apparatus capable of easily and continuously shooting a moving body and projecting an image onto the moving body.
すなわち、本発明に係わる移動体追従撮影投影装置は、画像投影対象物を撮影する撮影手段を備え、この撮影して得た画像の座標系における画像投影対象物の代表点の座標値を認識する認識手段と、撮影手段との相対的な位置と姿勢が固定であって、画像投影対象物から撮影手段へ入射する光の光軸と画像投影対象物へ投影される光の光軸とが一致し、認識済みの座標値に基づいて決定した前記画像投影対象物上の投影位置に投影用画像を投影する投影手段とを備え、認識済みの座標値が予め定められた座標値から離れている場合に、認識済みの座標値が当該定められた座標値に近付くように撮影手段による撮影方向および投影手段による投影方向を制御し、前記撮影手段および投影手段を搭載する移動ロボットを備え、前記画像投影対象物が前記移動ロボットから離れることにより前記撮影手段により撮影して得た画像における前記画像投影対象物の面積が予め定められた面積より小さくなった場合には、前記撮影手段により撮影して得た画像における前記画像投影対象物の面積が前記定められた面積に近付くように前記移動ロボットを前進駆動させる移動制御を行ない、前記画像投影対象物が前記移動ロボットに近付くことにより前記撮影手段により撮影して得た画像における前記画像投影対象物の面積が前記定められた面積より大きくなった場合には、前記撮影手段により撮影して得た画像における前記画像投影対象物の面積が前記定められた面積に近付くように前記移動ロボットを後退駆動させる移動制御を行なうことを特徴とする。 In other words, the moving body following photographing and projection apparatus according to the present invention includes photographing means for photographing the image projection object, and recognizes the coordinate value of the representative point of the image projection object in the coordinate system of the image obtained by photographing. The relative positions and orientations of the recognition means and the imaging means are fixed, and the optical axis of the light incident on the imaging means from the image projection target and the optical axis of the light projected on the image projection target are the same. And a projecting means for projecting the projection image onto the projection position on the image projection target determined based on the recognized coordinate value, and the recognized coordinate value is separated from the predetermined coordinate value. In this case, the image processing apparatus includes a mobile robot equipped with the imaging unit and the projection unit, controlling the imaging direction by the imaging unit and the projection direction by the projection unit so that the recognized coordinate value approaches the determined coordinate value. Projected object When the area of the image projection object in the image obtained by photographing with the photographing means becomes smaller than a predetermined area by moving away from the mobile robot, in the image obtained by photographing with the photographing means Movement control is performed to drive the mobile robot forward so that the area of the image projection object approaches the determined area, and the image projection object approaches the mobile robot and is photographed by the photographing means. When the area of the image projection object in the obtained image becomes larger than the predetermined area, the area of the image projection object in the image obtained by photographing with the photographing means approaches the predetermined area. and performing movement control for reverse drive is the mobile robot as.
本発明に係わる移動体追従撮影投影装置では、移動体の撮影および当該移動体への画像の投影を容易に継続して行なうことができる。 With the mobile object follow-up photographing and projecting apparatus according to the present invention, it is possible to easily and continuously shoot a mobile object and project an image onto the mobile object.
以下図面により本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置の外観の一例を示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of the appearance of a moving object following photographing and projection apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置は、撮影投影装置1、旋回装置2および移動ロボット3を備える。旋回装置2は1つ目の回動軸を介して移動ロボット3に支持され、2つ目の回動軸を介して撮影投影装置1を支持する。
As shown in FIG. 1, the moving body following photographing / projecting device according to the embodiment of the present invention includes a photographing / projecting device 1, a
図2は、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置のカメラおよびプロジェクタの配置形態の第1の例を示す図である。
図2に示すように、撮影投影装置1は、その筐体内にカメラ4、プロジェクタ5およびハーフミラー6を搭載する。カメラ4は物体の撮影を行なう撮影装置であり、プロジェクタ5はカメラ4が撮影した物体への投影用画像の投影を行なう投影装置である。
FIG. 2 is a diagram showing a first example of the arrangement of the camera and projector of the mobile object follow-up photographing / projecting device according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the photographing and projecting apparatus 1 has a
カメラ4、プロジェクタ5の相対的な位置と姿勢は固定であって、カメラ4が得る光の光軸とプロジェクタ5からの光の光軸とが交わっており、これらの光軸の交点にハーフミラー6が配置される。また、カメラ4による撮影範囲とプロジェクタ5による投影範囲とが一致するようにそれぞれの画角が設定される。
The relative positions and orientations of the
図1に示した旋回装置2は、前述した2つの回動軸を駆動させることにより、撮影投影装置1内のカメラ4による撮影方向およびプロジェクタ5による投影方向のパン駆動制御およびチルト駆動制御を行なう。移動ロボット3は車輪を備えており、前進、後退および回転する。
The
図2に示したハーフミラー6は、プロジェクタ5により投影される画像の光路上に、光軸に対して所定角度傾けて配置される。プロジェクタ5から投影された投影画像はハーフミラー6を透過して投影対象物に投影される。
ハーフミラー6の傾き角度は、投影対象物からの光がハーフミラー6で反射してカメラ4に入射されるような角度である。
The
The inclination angle of the
このような配置形態とすると、プロジェクタ5から投影対象物への光軸と投影対象物からカメラ4への光軸とが一致するので投影画像および撮影画像の位置補正を行なう必要がなくなる。
With such an arrangement, the optical axis from the
図3は、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置のカメラおよびプロジェクタの配置形態の第2の例を示す図である。
図2に示した構成の場合、使用するハーフミラー6の透過率、反射率に依存してプロジェクタ5からの投影光の一部はハーフミラー6で反射して、筐体の内面7で反射する。筐体の内面7で反射した不要な光線は、さらに、ハーフミラー6を透過してカメラ4に入射される。図3に示した配置形態は、図2に示した配置形態に改良を加えたものである。
FIG. 3 is a diagram showing a second example of the arrangement of the camera and projector of the mobile object follow-up photographing / projecting device according to the embodiment of the present invention.
In the case of the configuration shown in FIG. 2, part of the projection light from the
図3に示した形態ではハーフミラー6と筐体の内面7の間に直線偏光フィルタ8が設けられ、カメラ4には円偏光フィルタ9が取り付けられる。具体的には、ハーフミラー6を透過せずに反射してプロジェクタ5により投影された画像の反射光路上に所定角度傾けて2枚の直線偏光フィルタ8が配置される。
In the form shown in FIG. 3, a
この2枚の直線偏光フィルタ8は、互いに直交する偏光特性を有する。これにより、ハーフミラー6で反射された投影光の大部分は直線偏光フィルタ8により吸収される。ここでは2枚の直線偏光フィルタ8を組み合わせる場合について説明したが、2枚に限られるものでないことはいうまでもない。
The two
この直線偏光フィルタ8の傾き角度は、ハーフミラー6で反射した投影光の光路に対して、ハーフミラー6で反射した投影光の画像が再び直線偏光フィルタ8の表面で反射した光がカメラ4に写らないような角度である。このように直線偏光フィルタ8を配置することにより筐体の内面7からの光は遮断され、プロジェクタ5からのハーフミラー6によって反射された投影光のうち直線偏光フィルタ8によって吸収されなかった光は外界方向に反射される。
The inclination angle of the linear polarizing
外界からの光は、大半は2枚の直線偏光フィルタ8によって遮断されるが、一部は直線偏光フィルタ8で反射してハーフミラー6方向に反射される。この直線偏光フィルタ8で反射した外界からの光はハーフミラー6を透過するが、カメラ4の入射側に取り付けられた円偏光フィルタ9によって遮断される。
このような配置形態とすることで、プロジェクタ5からの投影光によるカメラ4への影響を低減することができる。
Most of the light from the outside is blocked by the two linear polarizing
By adopting such an arrangement, it is possible to reduce the influence on the
図4は、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置のカメラおよびプロジェクタの配置形態の第3の例を示す図である。
図3に示した形態においては、直線偏光フィルタ8を用いる場合について説明したが、図4に示すように、直線偏光フィルタに代えて円偏光フィルタ10を用いてもよい。このように円偏光フィルタ10を設けることにより、筐体の内面7からの光は偏光され、プロジェクタ5からのハーフミラー6により反射した不要な投影光は外界方向に反射される。
FIG. 4 is a diagram showing a third example of the arrangement of the camera and projector of the mobile object follow-up photographing / projecting device according to the embodiment of the present invention.
In the embodiment shown in FIG. 3, the case where the linear polarizing
外界からの光の一部は円偏光フィルタ10により遮断されるが、一部は円偏光フィルタ10を反射してハーフミラー6の方向に反射される。この円偏光フィルタ10によって反射した外界からの光は、ハーフミラー6を透過するが、カメラ4の入射側に取り付けられた円偏光フィルタ9によって遮断される。
A part of the light from the outside is blocked by the circular
図5は、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置のカメラおよびプロジェクタの配置形態の第4の例を示す図である。この形態は図3に示した形態と比較して、プロジェクタ5とカメラ4との位置を入れ替えた形態である。
FIG. 5 is a diagram showing a fourth example of the arrangement of the cameras and projectors of the mobile object follow-up photographing / projecting device according to the embodiment of the present invention. This form is a form in which the positions of the
図6は、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置のカメラおよびプロジェクタの配置形態の第5の例を示す図である。この形態は図4に示した形態と比較して、プロジェクタ5とカメラ4との位置を入れ替えた形態である。
FIG. 6 is a diagram showing a fifth example of the arrangement of the camera and projector of the mobile object follow-up photographing / projecting device according to the embodiment of the present invention. This form is a form in which the positions of the
図5及び図6に示した形態においては、プロジェクタ5から投影された画像はハーフミラー6で反射して投影面に投影される。
一方、ハーフミラー6で反射せずに透過したプロジェクタ5により投影された画像の透過光路上には、透過光路に対して所定角度傾けて2枚の直線偏光フィルタ8(図5の場合)又は円偏光フィルタ10(図6の場合)が配置されている。
この2枚の直線偏光フィルタ8は、互いに直交する偏光特性を有する。これにより、ハーフミラー6を透過した投影光の大部分は直線偏光フィルタ8により吸収される。
In the form shown in FIGS. 5 and 6, the image projected from the
On the other hand, two linearly polarizing filters 8 (in the case of FIG. 5) or a circle are inclined on the transmission optical path of the image projected by the
The two linear polarization filters 8 have polarization characteristics orthogonal to each other. Thereby, most of the projection light transmitted through the
直線偏光フィルタ8或いは円偏光フィルタ10の傾き角度は、ハーフミラー6を透過した投影光の光路に対して、ハーフミラー6を透過した投影光の画像が再び直線偏光フィルタ8或いは円偏光フィルタ10で反射した光がカメラ4に写らないような角度である。このように、直線偏光フィルタ8或いは円偏光フィルタ10を配置することにより筐体の内面7からの光は遮断され、プロジェクタ5からのハーフミラー6を透過した投影光のうち直線偏光フィルタ8或いは円偏光フィルタ10によって吸収されなかった光は外界方向に反射される。
The inclination angle of the
外界からの光は、大半は2枚の直線偏光フィルタ8或いは円偏光フィルタ10によって遮断されるが、一部は直線偏光フィルタ8或いは円偏光フィルタ10で反射してハーフミラー6方向に反射される。この直線偏光フィルタ8或いは円偏光フィルタ10で反射した外界からの光は、ハーフミラー6で反射されるが、カメラ4の入射側に取り付けられた円偏光フィルタ9によって遮断される。
Most of the light from the outside world is blocked by the two linear
以後、撮影投影装置1のカメラ4およびプロジェクタ5の配置形態が図2に示した形態であるとして以後の説明を行なう。
図7は、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置の撮影投影装置1の内部構成の一例を示すブロック図である。
Hereinafter, the following description will be made assuming that the arrangement form of the
FIG. 7 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the photographing / projecting apparatus 1 of the moving object following photographing / projecting apparatus according to the embodiment of the present invention.
図7に示すように、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置の撮影投影装置1は、装置全体の制御を司る制御部11、記憶部12、投影対象物認識部13、投影画像生成部14、駆動制御部15および入出力インタフェース16を備え、それぞれがバス17を介して相互に接続される。
As shown in FIG. 7, the imaging / projection apparatus 1 of the mobile object follow-up imaging / projection apparatus according to the embodiment of the present invention includes a
記憶部12は制御部11による制御用プロフラムや各種情報を記憶する他、ワークメモリとしても機能する。投影対象物認識部13は、カメラ4が撮影して得た画像を分析してこの画像中の投影対象物を認識する。
The storage unit 12 stores a control program and various information by the
投影画像生成部14はカメラ4により撮影した対象物への投影画像を生成する。駆動制御部15は旋回装置2による前述したパン駆動およびチルト駆動を制御し、また、移動ロボット3を前進、後退または回転させる。入出力インタフェース16はカメラ4が撮影して得た画像を入力し、また、プロジェクタ5への投影用画像を出力する。
The projection
次に、図1に示した構成の撮影投影装置1の動作について説明する。図8は、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置の撮影投影装置1の処理動作の一例を示すフローチャートである。 Next, the operation of the photographing projection apparatus 1 having the configuration shown in FIG. 1 will be described. FIG. 8 is a flowchart showing an example of the processing operation of the photographing / projecting apparatus 1 of the moving object following photographing / projecting apparatus according to the embodiment of the present invention.
ここではカメラ4による投影対象物は風船であるとする。カメラ4が投影対象物を撮影して得た画像を撮影投影装置1の入出力インタフェース16に出力されると(ステップS1)、投影対象物認識部13は、この画像中の投影対象物の認識のための画像処理を行なう(ステップS2)。
Here, it is assumed that the object to be projected by the
ステップS2の処理の詳細について説明する。図9は、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置の撮影投影装置の画像処理の詳細を示すフローチャートである。
投影対象物認識部13は、入出力インタフェース16に入力された画像を取得し、この画像のRGB・HSV変換を行なう(ステップS11)。RGB・HSV変換とは、赤・緑・青の組み合わせで表現された画像から色相(Hue)、彩度(Saturation)および明度(Value)の組み合わせで表現された画像への変換を意味する。
Details of the processing in step S2 will be described. FIG. 9 is a flowchart showing details of image processing of the imaging / projecting apparatus of the moving object following imaging / projecting apparatus according to the embodiment of the present invention.
The projection
投影対象物認識部13は、この変換された画像における予め定められた色相領域のマスク画像を生成する(ステップS12)。この色相領域はカメラ4による投影対象物の色相であり、この情報は予め記憶部12に記憶される。
The projection
投影対象物認識部13は、この生成した画像を縮退および膨張させることで当該画像中のノイズを除去し(ステップS13)、入出力インタフェース16からの元画像とノイズ除去済みのマスク画像とをもとに指定色相域画像を生成する(ステップS14)。
The projection
投影対象物認識部13は、指定色相域画像をもとに、予め定められた明度を閾値とした2値化画像を生成する(ステップS15)。投影対象物認識部13は、2値化画像の前述した閾値に対応する明度以上の各領域を抽出し(ステップS16)、この領域のピクセル数が予め定められた範囲内であるか否かを領域ごとに判別する(ステップS17)。
The projection
投影対象物認識部13は、ステップS17の処理で「YES」と判別した場合には当該領域の重心を算出し、(ステップS18)、この領域のバウンディングボックスを領域ごとに算出する(ステップS19)。
If the projection
投影対象物認識部13は、バウンディングボックスで括られた各領域のデータを投影対象物の候補の領域のデータとして記憶部12に保存する(ステップS20)。
投影対象物認識部13は、記憶部12に保存したデータで示される領域のうち、縦横比が1に最も近い領域を投影対象物の領域と決定する(ステップS21)。
The projection
The projection
図10は、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置のカメラが撮影して得た画像に含まれる投影対象物の一例を示す図である。
図8に示したフローチャートで示された処理の説明に戻る。制御部11は、ステップS21の処理で決定した領域中の代表点Pの座標値(xp,yp)を認識する(ステップS3)。代表点とは例えば領域の重心点である。この座標値はカメラ4による撮影座標系における座標値である。この撮影座標系の中心座標値(x0,y0)はカメラ4による撮影範囲の中心である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a projection target included in an image obtained by photographing by the camera of the moving object following photographing and projecting device according to the embodiment of the present invention.
Returning to the description of the processing shown in the flowchart shown in FIG. The
図11は、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置のカメラ4の撮影座標系の各種座標値を示す図である。
制御部11は、この認識した座標値(xp,yp)と中心座標値(x0,y0)との差分を水平成分および垂直成分のそれぞれについて計算して、これらの差分と不感帯域Δxおよび不感帯域Δyとを比較する。不感帯域Δxとは前述した差分の水平成分の基準値であり、不感帯域Δyとは前述した差分の垂直成分の基準値である。
FIG. 11 is a diagram showing various coordinate values of the shooting coordinate system of the
The
具体的には、制御部11は、代表点Pの座標値の水平成分xpと中心座標値の水平成分x0との差分の絶対値を計算し(ステップS4)、代表点Pの座標値の垂直成分ypと中心座標値の垂直成分y0との差分の絶対値を計算する(ステップS5)。
Specifically, the
制御部11は、ステップS4の処理で計算した絶対値が不感帯域Δxを超えているか否かを判別して、ステップS5の処理で計算した絶対値が不感帯域Δyを超えているか否かを判別する(ステップS6)。
The
制御部11は、ステップS4の処理で計算した絶対値が不感帯域Δxを超えている、または、ステップS5の処理で計算した絶対値が不感帯域Δyを超えている場合に(ステップS6のYES)、旋回装置2による回転速度指令値を計算する(ステップS7)。
When the absolute value calculated in the process of step S4 exceeds the dead band Δx or the absolute value calculated in the process of step S5 exceeds the dead band Δy (YES in step S6). Then, the rotation speed command value by the
具体的には、制御部11はステップS4の処理で計算した絶対値が不感帯域Δxを超えている場合には旋回装置2によるパン回転速度の指令値Vxを以下の式(1)にしたがって計算する。
Specifically, when the absolute value calculated in the process of step S4 exceeds the dead band Δx, the
Vx=K(xp−x0) …式(1)
また、制御部11はステップS5の処理で計算した絶対値が不感帯域Δyを超えている場合には旋回装置2によるチルト回転速度の指令値Vyを以下の式(2)にしたがって計算する。
V x = K (x p -x 0) ... formula (1)
Further, when the absolute value calculated in the process of step S5 exceeds the dead band Δy, the
Vy=K(yp−y0) …式(2)
式(1)および式(2)中のKはゲイン(定数)である。
制御部11は、このように計算した速度指令値の情報を駆動制御部15に出力する。駆動制御部15はこの指令値にしたがって旋回装置2の回動軸の駆動制御を行なう(ステップS8)。
V y = K (y p -y 0) ... formula (2)
K in the equations (1) and (2) is a gain (constant).
The
図12は、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置のプロジェクタによる投影用画像の一例を示す図である。
投影対象物認識部13は、ステップS8の処理による駆動制御後にカメラ4が撮影して得た画像中の投影対象物の代表点の座標値(xp,yp)を再度認識する。
FIG. 12 is a diagram showing an example of an image for projection by the projector of the mobile object follow-up photographing / projecting device according to the embodiment of the present invention.
The projection
投影画像生成部14は、記憶部12に記憶される投影用画像のうち前述したように投影対象物認識部13が認識した投影対象物に対応した投影用画像を読出し、この画像の代表点の投影座標系における座標値の情報を入出力インタフェース16を介してプロジェクタ5に出力する(ステップS9)。
The projection
ここでは投影用画像は投影対象物が風船である事を説明する吹き出しの画像であり、この画像の代表点は吹き出しの先端部である。投影用画像の代表点の投影座標系における座標値は駆動制御後に投影対象物認識部13が再度認識した代表点座標値(xp,yp)である。
Here, the projection image is an image of a balloon explaining that the projection target is a balloon, and the representative point of this image is the tip of the balloon. The coordinate value of the representative point of the projection image in the projection coordinate system is the representative point coordinate value (x p , y p ) recognized again by the projection
ここではステップS8の処理による駆動制御後に投影対象物が動きを止め、投影対象物認識部13が再度認識した座標値は撮影座標系の中心座標値(x0,y0)であるとする。プロジェクタ5は、投影対象物上の入出力インタフェース16からの座標値に対応する位置に当該投影用画像を投影する(ステップS10)。
Here stop projection object moves after the drive control by the processing in step S8, the coordinate values projected
図13は、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置による駆動制御後の撮影投影形態の一例を示す図である。図13に示すように、投影範囲の中心に投影対象物18が位置しており、この投影対象物上に投影用画像が投影される。
FIG. 13 is a diagram showing an example of an imaging projection form after drive control by the moving body following imaging projection apparatus according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, the
以上のように、本発明の実施形態にしたがった移動体追従撮影投影装置では、カメラ4とプロジェクタ5との相対的な位置と姿勢を固定として、投影対象物からカメラ4に入射する光の光軸とプロジェクタ5から投影対象物へ投影される光の光軸とを一致させ、カメラ4により撮影した画像中の投影対象物の位置が撮影座標系における定められた座標値から離れている場合に、投影対象物の位置が当該定められた座標値に近付くようにカメラ4による撮影方向およびカメラ4と一体のプロジェクタ5の投影方向を制御するので、投影対象物が移動した場合でも当該投影対象物の撮影およびこの投影対象物に対する投影用画像の投影を容易に継続して行なうことができる。
As described above, in the moving body following photographing and projection apparatus according to the embodiment of the present invention, the relative position and orientation of the
特に、投影対象物からカメラ4に入射する光の光軸とプロジェクタ5から投影対象物へ投影される光の光軸とを一致させることで、撮影座標系の座標値と投影座標系の座標値と間の変換処理が不要になるので、撮影投影装置1による計算量を削減することができる。
In particular, the coordinate value of the imaging coordinate system and the coordinate value of the projection coordinate system are matched by matching the optical axis of light incident on the
また、前述した図3乃至図6に示したように、プロジェクタ5からの投影光によるカメラ4への影響を低減する構成とすれば、カメラ4が撮影した画像中の不要なプロジェクタ光が低減されるので撮影投影装置1による投影対象物の認識が容易に行なえる。
Further, as shown in FIGS. 3 to 6 described above, if the configuration is such that the influence of the projection light from the
なお、前記実施の形態は、本発明を風船の撮影およびこれに対する投影に適用した場合について説明したものであるが、これに限らず、様々な移動物体の撮影およびこれに対する投影にも本発明を適用することが可能である。 The above embodiment describes the case where the present invention is applied to shooting of a balloon and projection thereon. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applied to shooting of various moving objects and projection thereof. It is possible to apply.
また、前述した実施の形態では、カメラ4による撮影後、撮影投影装置1は代表点座標値の認識にともなう駆動制御後に投影用画像を読み出し、これを駆動制御後に再度認識した代表点座標値をプロジェクタ5に出力し、プロジェクタ5は撮影投影装置1からの代表点座標値と投影用画像をもとに投影を行なうと説明したが、撮影投影装置1、カメラ4およびプロジェクタ5はマルチスレッドにより並列に動作可能としてもよい。
In the above-described embodiment, after photographing by the
このマルチスレッドによる動作の一例を以下で説明する。撮影投影装置1を起動させるとカメラ4とプロジェクタ5がともに起動する。カメラ4は起動当初から投影対象物の撮影を行ない、プロジェクタ5は起動当初から撮影投影装置1から投影用画像を取得してこれを常に投影対象物に投影する。撮影投影装置1は、カメラ4とプロジェクタ5の起動後、カメラ4が撮影して得た画像中の投影対象物の代表点座標値を予め定められた時間間隔で認識して前述した駆動制御を行ない、この駆動制御後に再度認識した代表点座標値をプロジェクタ5に出力する。プロジェクタ5は、撮影投影装置1からの代表点座標値を入力した場合に、この座標値に対応する位置に当該投影用画像が投影されるように投影位置を変更する。
An example of this multi-thread operation will be described below. When the photographing projection apparatus 1 is activated, both the
また、前述した実施の形態では、旋回装置2が回動軸を駆動させることによりカメラ4による撮影方向およびプロジェクタ5による投影方向のパン駆動制御およびチルト駆動制御を行なうと説明した。しかしこれに限らず、旋回装置2を設ける代わりに、移動ロボット3の筐体と撮影投影装置1とを一体化させて、移動ロボット3の筐体を上下および左右に駆動させることで、前述したパン駆動制御およびチルト駆動制御を行なうようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, it has been described that the
また、撮影投影装置1は、カメラ4による画角内の対象物領域の面積が一定となるように移動ロボット3を駆動させて移動体追従撮影投影装置全体を平行移動させて画像投影対象物を追従しながら前述したパン駆動制御およびチルト駆動制御を行なうようにしてもよい。具体的には、撮影投影装置1は、対象物体もしくは撮影投影装置1が動いて当該撮影投影装置1に対する対象物体の向きが変化した場合に、この対象物体に対して撮影投影装置1が常に同じ方向から投影用画像を投影できるような位置に移動ロボット3を駆動させる。
In addition, the imaging / projection apparatus 1 drives the
また、撮影投影装置1は投影対象物が移動ロボット3から離れた場合にはカメラ4による画角内の対象物領域の面積が小さくなるので移動ロボット3を前進駆動させ、対象物が移動ロボット3に近付いた場合にはカメラ4による画角内の対象物領域の面積が大きくなるので移動ロボット3を後退駆動させる。これにより、投影対象物と撮影投影装置1との間の距離が変化しても、これに追従しながらカメラ4による撮影およびプロジェクタ5による投影を継続することができる。
Further, when the projection object is separated from the
また、前述した実施の形態では、カメラ4による撮影範囲とプロジェクタ5による投影範囲とが一致するようにそれぞれの画角が設定されると説明したが、これらの範囲とが一致しなくとも一部分が重なっていれば、撮影投影装置1はカメラ4が撮影した画像中の前述した一部分の重なっている範囲を用いて投影対象物の認識を行なえばよい。
Further, in the above-described embodiment, it has been described that each field angle is set so that the photographing range by the
なお、この発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be omitted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably.
1…撮影投影装置、2…旋回装置、3…移動ロボット、4,21…カメラ、5,22…プロジェクタ、6…ハーフミラー、7…筐体の内面、8…直線偏光フィルタ、9,10…円偏光フィルタ、11…制御部、12…記憶部、13…投影対象物認識部、14…投影画像生成部、15…駆動制御部、16…入出力インタフェース、17…バス、18…投影対象物。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Imaging | photography projection apparatus, 2 ... Turning apparatus, 3 ... Mobile robot, 4,21 ... Camera, 5,22 ... Projector, 6 ... Half mirror, 7 ... Inner surface of housing | casing, 8 ... Linear polarization filter, 9, 10 ... Circular polarization filter, 11 ... control unit, 12 ... storage unit, 13 ... projection object recognition unit, 14 ... projection image generation unit, 15 ... drive control unit, 16 ... input / output interface, 17 ... bus, 18 ... projection object .
Claims (1)
前記撮影手段により撮影して得た画像の座標系における前記画像投影対象物の代表点の座標値を認識する認識手段と、
前記撮影手段との相対的な位置と姿勢が固定であって、前記画像投影対象物から前記撮影手段へ入射する光の光軸と前記画像投影対象物へ投影される光の光軸とが一致し、前記認識手段により認識した座標値に基づいて決定した前記画像投影対象物上の投影位置に投影用画像を投影する投影手段と、
前記認識手段により認識した座標値が前記座標系の予め定められた座標値から離れている場合に、前記認識手段により認識した座標値が前記定められた座標値に近付くように前記撮影手段による撮影方向および前記投影手段による投影方向を制御する方向制御手段と、
前記撮影手段および投影手段を搭載する移動ロボットと、
前記画像投影対象物が前記移動ロボットから離れることにより前記撮影手段により撮影して得た画像における前記画像投影対象物の面積が予め定められた面積より小さくなった場合には、前記撮影手段により撮影して得た画像における前記画像投影対象物の面積が前記定められた面積に近付くように前記移動ロボットを前進駆動させる移動制御を行ない、前記画像投影対象物が前記移動ロボットに近付くことにより前記撮影手段により撮影して得た画像における前記画像投影対象物の面積が前記定められた面積より大きくなった場合には、前記撮影手段により撮影して得た画像における前記画像投影対象物の面積が前記定められた面積に近付くように前記移動ロボットを後退駆動させる移動制御を行なう移動制御手段と
を備えたことを特徴とする移動体追従撮影投影装置。 Photographing means for photographing an image projection object;
Recognizing means for recognizing the coordinate value of the representative point of the image projection object in the coordinate system of the image obtained by photographing by the photographing means;
The relative position and orientation with respect to the imaging unit are fixed, and the optical axis of light incident on the imaging unit from the image projection target and the optical axis of light projected onto the image projection target are the same. And projecting means for projecting an image for projection onto a projection position on the image projection object determined based on the coordinate value recognized by the recognition means,
Photographing by the photographing means so that the coordinate value recognized by the recognition means approaches the predetermined coordinate value when the coordinate value recognized by the recognition means is far from the predetermined coordinate value of the coordinate system. Direction control means for controlling the direction and the projection direction by the projection means ;
A mobile robot carrying the photographing means and projection means;
When the area of the image projection object in the image obtained by photographing with the photographing means becomes smaller than a predetermined area when the image projecting object moves away from the mobile robot, the photographing means captures the image. Then, movement control is performed to drive the mobile robot forward so that the area of the image projection object in the obtained image approaches the predetermined area, and the imaging is performed by the image projection object approaching the mobile robot. When the area of the image projection object in the image obtained by photographing with the means is larger than the predetermined area, the area of the image projection object in the image obtained by photographing with the photographing means is solving the movement control means further comprising a <br/> performing movement control for reverse drive is the mobile robot closer to a defined area Mobile follow-up shot projection device to.
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