JP5207167B2 - Projection system calibration equipment - Google Patents
Projection system calibration equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP5207167B2 JP5207167B2 JP2007320345A JP2007320345A JP5207167B2 JP 5207167 B2 JP5207167 B2 JP 5207167B2 JP 2007320345 A JP2007320345 A JP 2007320345A JP 2007320345 A JP2007320345 A JP 2007320345A JP 5207167 B2 JP5207167 B2 JP 5207167B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- projection
- dimensional
- image
- screen
- position measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Controls And Circuits For Display Device (AREA)
- Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
Description
本発明は、プロジェクタ等の投影手段によって、移動可能なスクリーンに画像を投影して表示する投影システムに適用されて、画像のずれと歪みを低減するための校正装置に関する。 The present invention relates to a calibration apparatus that is applied to a projection system that projects and displays an image on a movable screen by a projection unit such as a projector to reduce image shift and distortion.
投影手段によって平面のスクリーンに画像を投影して表示する場合、投影手段の光軸がスクリーン面に対して垂直でないと、平面スクリーンに投影された画像は台形に歪んでしまい、画像の一部の焦点が合わなくなってしまう。この対策として、投影手段に画像の台形補正を行う手段を設ける技術が知られている。 When projecting and displaying an image on a flat screen by the projecting means, if the optical axis of the projecting means is not perpendicular to the screen surface, the image projected on the flat screen is distorted into a trapezoid, and a part of the image is displayed. It will be out of focus. As a countermeasure against this, a technique is known in which a means for correcting a trapezoid of an image is provided in the projection means.
一方、任意の三次元形状を有するスクリーンの表面に画像を投影して表示する投影システムが知られている。実物体を模したスクリーンの表面に、このスクリーンと関連するような画像を重畳投影すれば、これまでの平面スクリーンを利用した投影システムでは困難であった、視覚効果の高い情報の提示が可能である。任意の三次元形状のスクリーンに歪みのない画像を投影して表示する技術が、特許文献１に開示されている。
更に、このような実物体スクリーンを移動させたり、回転させたりした場合に、画像をスクリーンの動きに追従させて変化させることにより、一層効果的な情報の提示が可能となる。一例を挙げると、マネキンの表面に人体の臓器の画像を投影して、あたかも人体の内部の様子を観察しているかのように示すことができる。非特許文献１には、このような移動可能な実物体スクリーンに、投影ひずみの少ない画像を投影する技術が開示されている。
非特許文献１の技術は、投影ひずみを補正するために、スクリーンとなる物体の形状と、画像の観察者の視点位置と、投影手段の位置姿勢と、スクリーンの位置姿勢とを計測し、この計測結果を用いた数値演算を行っている。具体的には、特殊な仮想空間を定義して、その仮想空間の中で、実空間における視点位置とプロジェクタ位置とを入れ替えて、各透視投影変換の逆変換を逐次行うことにより、補正された画像を生成している。このような投影ひずみを補正する一連の技術は、非特許文献１の中で、「双対レンダリング」と称されている。 The technique of Non-Patent Document 1 measures the shape of the object that becomes the screen, the viewpoint position of the observer of the image, the position and orientation of the projection means, and the position and orientation of the screen in order to correct the projection distortion. Numerical calculations are performed using the measurement results. Specifically, it was corrected by defining a special virtual space, swapping the viewpoint position and the projector position in the real space, and sequentially performing the inverse transformation of each perspective projection transformation. An image is generated. A series of techniques for correcting such projection distortion is referred to as “dual rendering” in Non-Patent Document 1.
上記のように、非特許文献１に開示される、投影ひずみの少ない画像を投影する技術に於いては、プロジェクタの位置姿勢と、スクリーンとなる物体の位置姿勢と、画像の観察者の視点位置の特定が必要となっている。これらの位置姿勢を計測するために、音波や磁気等を利用して、位置情報をリアルタイムで出力することができる３次元位置計測センサが用いられる。しかしながら、このようなセンサ出力は一般に誤差を含んでいるため、画像の投影を開始する前に、センサの校正が必要となる。 As described above, in the technique for projecting an image with little projection distortion disclosed in Non-Patent Document 1, the position and orientation of the projector, the position and orientation of the object to be the screen, and the viewpoint position of the observer of the image It is necessary to identify In order to measure these positions and orientations, a three-dimensional position measurement sensor that can output position information in real time using sound waves, magnetism, or the like is used. However, since such sensor output generally includes an error, the sensor needs to be calibrated before the image projection is started.
三次元位置計測センサを校正する方法として、校正ゲージを用いる方法が普及している。この方法では、スクリーンの設置領域となる実空間に全体座標系を定義し、全体座標系の中の既知の位置に校正ゲージを設置し、センサによってゲージの位置を計測し、ゲージの既知の位置情報と、センサによる計測結果とを整合させる。ゲージの既知の位置情報と、センサによる計測結果との整合を取ることで、センサの計測空間に定義される座標系と、実空間に定義される全体座標系との対応づけが行われる。校正ゲージとして使用されているものとしては、例えば、床置きの平面パネルと、そこに垂直に設置できる継ぎ足し型のポールが知られている。 As a method for calibrating a three-dimensional position measurement sensor, a method using a calibration gauge is widely used. In this method, a global coordinate system is defined in the real space that is the installation area of the screen, a calibration gauge is installed at a known position in the global coordinate system, the gauge position is measured by a sensor, and the known position of the gauge is measured. The information and the measurement result by the sensor are matched. By matching the known position information of the gauge and the measurement result by the sensor, the coordinate system defined in the measurement space of the sensor is associated with the global coordinate system defined in the real space. As what is used as a calibration gauge, for example, a floor-mounted flat panel and an add-on pole that can be installed vertically are known.
校正ゲージを用いたセンサの校正では、実空間の既知の場所にセンサを正確に配置して計測を行うために、計測を阻害しない所定の位置に校正ゲージを設置固定する必要がある。しかし、センサによって計測を行う位置は、センサに採用される歪みモデルの条件に依存しており、例えば計測点の配置が正確に等間隔でなければならない等の制約が発生する。このため従来は、校正ゲージの設置に手間がかかり、校正作業全体が煩雑なものとなっていた。 In the calibration of a sensor using a calibration gauge, it is necessary to install and fix the calibration gauge at a predetermined position that does not hinder the measurement in order to accurately place the sensor at a known location in the real space and perform measurement. However, the position where measurement is performed by the sensor depends on the conditions of the distortion model employed in the sensor, and there are restrictions such as the fact that the arrangement of measurement points must be accurately spaced. For this reason, conventionally, it takes time to install the calibration gauge, and the entire calibration work has been complicated.
更に、移動可能な任意の形状のスクリーンに、投影ひずみの少ない画像を投影し、スクリーンの動きに追従させて表示するには、スクリーンとなる物体の形状を予め計測して記憶しておき、そのスクリーンの所定の位置に校正を行った３次元位置計測センサを正確に固定して、スクリーン全体の位置姿勢を検出する必要がある。しかしながら、スクリーンの表面にセンサを取り付けることは画像を表示する都合上困難であり、多くの場合センサはスクリーンの内部に収容される必要がある。このため、任意の形状のスクリーンの所定の位置に三次元位置計測センサを正確に取り付けることは困難であった。 Furthermore, in order to project an image with little projection distortion on a movable screen of arbitrary shape and display it following the movement of the screen, the shape of the object to be the screen is measured and stored in advance. It is necessary to accurately fix a three-dimensional position measurement sensor that has been calibrated at a predetermined position on the screen to detect the position and orientation of the entire screen. However, it is difficult to attach a sensor to the surface of the screen for the convenience of displaying an image, and in many cases, the sensor needs to be accommodated inside the screen. For this reason, it is difficult to accurately attach the three-dimensional position measurement sensor to a predetermined position of a screen having an arbitrary shape.
スクリーンに歪みのない画像を投影するには、スクリーンの位置姿勢と、投影手段の位置姿勢のデータが必要となる。これらの位置姿勢のデータを得るために、三次元位置計測センサが使用される。センサは、使用する前に校正作業が必要であるが、校正ゲージを用いる従来の方法は、ゲージの正確な配置と計測に非常に手間がかかっており、校正全体の効率化が求められていた。 In order to project an image without distortion on the screen, data on the position and orientation of the screen and the position and orientation of the projection means are required. In order to obtain these position and orientation data, a three-dimensional position measurement sensor is used. The sensor needs to be calibrated before use, but the conventional method using a calibration gauge is very time consuming to accurately place and measure the gauge, and the efficiency of the entire calibration is required. .
更に、移動可能な任意の形状のスクリーンに、投影ひずみの少ない画像を投影し、スクリーンの動きに追従させて表示する装置（以後、実体ディスプレイとも言う）を稼働させるには、スクリーンとなる物体の形状と、画像の観察者の視点位置と、投影手段の位置姿勢と、スクリーンの位置姿勢のデータが必要となる。そのためには、最初に投影手段を予め定められた位置姿勢となるように正確に設置し、次に、校正の行われた三次元位置計測センサを、スクリーンの予め定められた位置に正確に固定する必要がある。しかし、任意の形状のスクリーンの所定の位置に三次元位置計測センサを正確に取り付けることは困難であった。そこで、スクリーンに対する三次元位置計測センサの取付けが不正確であったとしても、スクリーンと投影される画像の整合がとれて、スクリーンに正確に歪みの少ない画像を投影できる技術が求められていた。 Furthermore, in order to operate a device (hereinafter also referred to as a substantial display) that projects an image with a small projection distortion on a movable screen having a desired shape and follows the movement of the screen (hereinafter also referred to as a substantial display), Data on the shape, the viewpoint position of the observer of the image, the position and orientation of the projection means, and the position and orientation of the screen are required. For this purpose, the projection means is first accurately installed so as to be in a predetermined position and orientation, and then the calibrated three-dimensional position measurement sensor is accurately fixed at a predetermined position on the screen. There is a need to. However, it has been difficult to accurately attach a three-dimensional position measurement sensor to a predetermined position of a screen having an arbitrary shape. Therefore, there has been a demand for a technique capable of accurately aligning the screen and the projected image and projecting an image with less distortion on the screen even if the three-dimensional position measurement sensor is not accurately attached to the screen.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、従来必要とされた校正ゲージを用いて実空間に定義される全体座標系とセンサによる計測空間の座標系とを整合させる作業を行うことなく、より迅速かつ容易で、しかも正確に、計測空間の座標系と画像の投影空間に定義される座標系とを整合させる校正手段を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and uses a calibration gauge that has been conventionally required to align the global coordinate system defined in the real space and the coordinate system of the measurement space by the sensor. It is an object of the present invention to provide a calibration means that aligns the coordinate system of the measurement space and the coordinate system defined in the projection space of the image more quickly, easily and accurately without performing.
更に本発明は、実体ディスプレイにおいて、スクリーンに対する三次元位置計測センサの取付が不正確な位置になされた場合に於いても、スクリーンとそこに投影される画像とを整合させることができるようにする技術を提供することを目的とする。 Further, the present invention enables the display and the image projected thereon to be aligned even when the three-dimensional position measurement sensor is attached to the screen in an incorrect position in the substantial display. The purpose is to provide technology.
請求項１の発明は、移動可能に設置される物体の表面に画像を投影して表示する投影手段を有する投影システムに適用される校正装置に関する。本発明の校正装置は、画像投影と同一の投影手段を用いて投影する校正用の６点以上の参照点を作成する参照点作成手段と、投影された前記校正用の参照点の三次元位置を計測する位置計測センサとを備えており、投影パラメータに基づき前記投影手段により投影空間に投影される参照点の三次元位置と前記位置計測センサによって入力された前記参照点の三次元位置の測定値とを比較することにより、前記投影手段によって画像の投影空間に定義される座標系と前記位置計測センサによって計測空間に定義される座標系とを整合させる。更に本発明の校正装置の位置計測センサは、三次元の位置を計測する位置計測部と、該位置計測部を保持する本体部とを備えている。そして、位置計測部が本体部に対してオフセットされており、該本体部の頂点を参照点に接触させ、本体部の頂点を中心に位置計測センサ全体を回転させることによって、同一の参照点について２回以上の位置測定を行うことを特徴とする。 The invention according to claim 1 relates to a calibration apparatus applied to a projection system having a projection means for projecting and displaying an image on the surface of an object that is movably installed. The calibration apparatus according to the present invention includes a reference point creation unit that creates six or more reference points for calibration to be projected using the same projection unit as the image projection, and a three-dimensional position of the projected reference point for calibration. A position measurement sensor for measuring the three-dimensional position of the reference point projected onto the projection space by the projection means based on the projection parameters and the three-dimensional position of the reference point input by the position measurement sensor By comparing the values, the coordinate system defined in the projection space of the image by the projection unit and the coordinate system defined in the measurement space by the position measurement sensor are matched . Furthermore, the position measurement sensor of the calibration apparatus of the present invention includes a position measurement unit that measures a three-dimensional position and a main body unit that holds the position measurement unit. Then, the position measurement unit is offset with respect to the main body unit, the vertex of the main body unit is brought into contact with the reference point, and the entire position measurement sensor is rotated around the vertex of the main body unit. The position measurement is performed twice or more.
本発明の校正装置は、画像が投影される空間に定義される座標系と計測空間に定義される座標系とを直接整合させるパラメータを設定している。このパラメータが設定されることにより、計測空間上の位置がプロジェクタ上のどの画素に対応しているかを明らかにすることができる。本発明の校正装置は、位置計測センサの計測空間に定義される座標系と、実空間に定義される全体座標系との対応づけを行わないために、校正ゲージの設置が不要となっており、効率よく迅速に位置計測センサの校正を進めることが可能となっている。 The calibration apparatus of the present invention sets parameters that directly match the coordinate system defined in the space on which the image is projected and the coordinate system defined in the measurement space. By setting this parameter, it is possible to clarify which pixel on the projector corresponds to the position in the measurement space. Since the calibration apparatus of the present invention does not associate the coordinate system defined in the measurement space of the position measurement sensor with the overall coordinate system defined in the real space, it is not necessary to install a calibration gauge. It is possible to proceed with calibration of the position measurement sensor efficiently and quickly.
請求項２の発明における校正装置は、移動可能に設置される三次元物体の表面を三次元スクリーンとして画像を投影して表示する投影手段と、該投影システムにより投影される画像を視点に応じて変化させるための視点位置センサとを有する投影システムに適用される。本発明は、投影システムの視点位置センサを、位置計測センサとして機能させて、計測空間に定義される座標系と画像の投影空間に定義される座標系とを整合させる処理を行うことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a calibration device that projects a display by projecting an image using a surface of a three-dimensional object that is movably installed as a three-dimensional screen, and an image projected by the projection system according to a viewpoint. The present invention is applied to a projection system having a viewpoint position sensor for changing. The present invention is characterized in that the viewpoint position sensor of the projection system functions as a position measurement sensor to perform processing for matching the coordinate system defined in the measurement space with the coordinate system defined in the image projection space. To do.
即ち、本発明の位置計測センサは、校正が実施されたあと、画像の観察者の視点近くに配置されて、観察者の視点位置を計測して投影システムに入力する視点位置センサとして機能している。校正装置の位置計測センサが、投影システムの視点位置センサとして共用できることにより、投影システムと校正装置全体をより簡略に構成することが可能である。 That is, the position measurement sensor of the present invention is arranged near the viewpoint of the observer of the image after calibration is performed, and functions as a viewpoint position sensor that measures the viewpoint position of the observer and inputs it to the projection system. Yes. Since the position measurement sensor of the calibration apparatus can be shared as the viewpoint position sensor of the projection system, the projection system and the entire calibration apparatus can be configured more simply.
（削除）(Delete)
請求項３の発明は、三次元物体の表面を三次元スクリーンとして画像を投影して表示する投影手段を有する投影システムに適用される校正装置に関する。本発明の校正装置は、三次元スクリーンである三次元物体に固定されて三次元の位置と姿勢を計測するスクリーン位置計測センサと、画像投影と同一の投影手段による三次元物体の外形画像の投影時において、該投影画像と前記三次元物体の外形とのずれ量を操作者が目視により確認しながら入力することのできる入力手段とを備えており、入力手段によって入力されたずれ量に基づいて、三次元スクリーンに定義されている局所座標系とスクリーン位置計測センサによって計測空間に定義される座標系とを整合させることを特徴とする。 A third aspect of the present invention relates to a calibration apparatus applied to a projection system having projection means for projecting and displaying an image using the surface of a three-dimensional object as a three-dimensional screen. The calibration device of the present invention is a projection of an external image of a three-dimensional object by a screen position measurement sensor fixed to a three-dimensional object, which is a three-dimensional screen, and measuring a three-dimensional position and orientation, and the same projection means as the image projection. And an input means that allows an operator to input a deviation amount between the projected image and the outer shape of the three-dimensional object while visually confirming, and based on the deviation amount input by the input means. The local coordinate system defined in the three-dimensional screen is matched with the coordinate system defined in the measurement space by the screen position measurement sensor.
本発明の校正装置は、三次元スクリーンとなる三次元物体の位置姿勢と、これに対するスクリーン位置計測センサの位置姿勢に対する相対的な位置関係を校正することにより、三次元スクリーンに定義されている局所座標系と、スクリーン位置計測センサによって計測空間に定義されている座標系とを直接整合させている。本発明の校正装置によって、三次元スクリーンとなる三次元物体の任意の位置にスクリーン位置計測センサを固定した場合であっても、これらの座標系を整合させて正確な画像の表示が可能となる。 The calibration apparatus according to the present invention calibrates the position and orientation of a three-dimensional object serving as a three-dimensional screen and the relative positional relationship with respect to the position and orientation of the screen position measurement sensor, thereby defining a local area defined in the three-dimensional screen. The coordinate system is directly aligned with the coordinate system defined in the measurement space by the screen position measurement sensor. Even when the screen position measurement sensor is fixed at an arbitrary position of a three-dimensional object to be a three-dimensional screen by the calibration device of the present invention, it is possible to display an accurate image by aligning these coordinate systems. .
請求項４の発明は、入力手段が入力するずれ量が三次元の座標値と回転角度であり、入力されたずれ量をスクリーン位置計測センサのオフセット量として定義することを特徴とする。 The invention according to claim 4 is characterized in that the shift amount input by the input means is a three-dimensional coordinate value and a rotation angle, and the input shift amount is defined as an offset amount of the screen position measuring sensor.
請求項５の発明は、三次元物体の表面を三次元スクリーンとして画像を投影して表示する投影手段を有する投影システムに適用される校正装置に関する。本発明の校正装置は、画像投影と同一の投影手段を用いて投影する校正用の６点以上の参照点を作成する参照点作成手段と、投影された前記校正用の参照点の三次元位置を計測する位置計測センサと、前記三次元スクリーンである三次元物体に固定されて三次元の位置と姿勢を計測するスクリーン位置計測センサと、画像投影と同一の投影手段による三次元物体の外形画像の投影時において、投影画像と三次元物体の外形とのずれ量を操作者が目視により確認しながら入力することのできる入力手段とを備えている。そして、投影パラメータに基づき投影手段により投影空間に投影される参照点の三次元位置と位置計測センサによって入力された参照点の三次元位置の測定値とを比較することにより、投影手段によって画像の投影空間に定義される座標系と位置計測センサによって計測空間に定義される座標系とを整合させ、且つ入力手段によって入力されたずれ量に基づいて、三次元スクリーンに定義されている局所座標系とスクリーン位置計測センサによって計測空間に定義される座標系とを整合させることを特徴とする。 Inventions of claim 5 relates to the calibration device applied to a projection system having a projection means for displaying by projecting an image of the surface of the three-dimensional object as a three-dimensional screen. The calibration apparatus according to the present invention includes a reference point creation unit that creates six or more reference points for calibration to be projected using the same projection unit as the image projection, and a three-dimensional position of the projected reference point for calibration. A position measurement sensor for measuring a three-dimensional object, a screen position measurement sensor fixed to the three-dimensional object that is the three-dimensional screen and measuring a three-dimensional position and orientation, and an external image of the three-dimensional object by the same projection means as the image projection Input means that allows the operator to input the amount of deviation between the projected image and the outer shape of the three-dimensional object while visually confirming. Then, based on the projection parameters, the projection unit compares the three-dimensional position of the reference point projected onto the projection space with the measured value of the three-dimensional position of the reference point input by the position measurement sensor. The coordinate system defined in the projection space and the coordinate system defined in the measurement space by the position measurement sensor are matched, and the local coordinate system defined in the three-dimensional screen based on the amount of deviation input by the input means And a coordinate system defined in the measurement space by the screen position measurement sensor.
本発明の校正装置により、投影システムに於いて従来行われてきた、スクリーンの位置姿勢と投影手段の位置姿勢のデータの正確な取得のための三次元位置計測センサの校正ゲージを用いた校正を行う必要がなくなり、より簡便かつ容易に、しかも正確に画像の投影空間の座標系とセンサの計測空間の座標系とを整合させることが可能となった。 With the calibration apparatus of the present invention, calibration using a calibration gauge of a three-dimensional position measurement sensor for accurate acquisition of data on the position and orientation of the screen and the position and orientation of the projection means, which has been conventionally performed in a projection system, is performed. This eliminates the need to do this, making it possible to match the coordinate system of the projection space of the image with the coordinate system of the measurement space of the sensor more easily and easily.
本発明により、実体ディスプレイを構成するためにはスクリーン物体の所定の位置に正確に取り付ける必要があった三次元位置計測センサを、任意の位置に取り付けて、その後に校正することが可能となった。即ち、スクリーン物体に三次元位置計測センサをずれて取り付けた場合であっても、本発明の校正装置を適用することにより、スクリーン物体にずれや歪みのない画像を投影することが可能となった。 According to the present invention, it is possible to attach a three-dimensional position measurement sensor, which has been required to be accurately attached to a predetermined position of a screen object in order to configure a substantial display, to be calibrated thereafter. . That is, even when the three-dimensional position measurement sensor is attached to the screen object with a deviation, it is possible to project an image with no deviation or distortion on the screen object by applying the calibration apparatus of the present invention. .
本発明によって、実体ディスプレイを構成する投影手段を、投影方向を概ね合わせた状態で設置して、その後校正することにより、スクリーン物体にずれや歪みのない画像を投影することが可能となった。 According to the present invention, it is possible to project an image having no shift or distortion on the screen object by installing the projection means constituting the substantial display in a state where the projection directions are substantially aligned and then calibrating.
以下に、本発明の校正装置の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施例においては、スクリーンに人間の実物大の胴体部を立体的に再現した移動可能な三次元スクリーンを使用し、そこに内臓を表現する画像データを重畳表示する実体ディスプレイに適用される校正装置について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the calibration apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, a movable three-dimensional screen that three-dimensionally reproduces a human full-scale torso is used as the screen, and the calibration is applied to an entity display that superimposes and displays image data representing the internal organs. The apparatus will be described in detail.
図１に、本実施例に係る実体ディスプレイ１０と、そこに適用される校正装置１の構成を模式的に示す図である。本実施例における校正装置１が適用される実体ディスプレイ１０は、プロジェクタ２と、三次元スクリーン４を備えている。プロジェクタ２が投影する内臓の画像のデータは、接続されているコンピュータ６から供給される。コンピュータ６は、図示されない入力部と、演算処理部と、記憶部とを少なくとも備えている。コンピュータ６の記憶部には、三次元スクリーン４の表面形状のデータと、投影する内臓の画像データとが記憶されている。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a substantial display 10 according to the present embodiment and a calibration apparatus 1 applied thereto. An entity display 10 to which the calibration apparatus 1 in this embodiment is applied includes a projector 2 and a three-dimensional screen 4. The data of the internal image projected by the projector 2 is supplied from the connected computer 6. The computer 6 includes at least an input unit (not shown), an arithmetic processing unit, and a storage unit. The storage unit of the computer 6 stores surface shape data of the three-dimensional screen 4 and internal image data to be projected.
校正装置１０は、校正用にプロジェクタ２から表示される校正用の参照点の位置と、視点位置を計測するための位置計測センサ１２と、三次元スクリーン４に固定されて三次元スクリーン４の位置を計測するスクリーン位置計測センサ１４とを備えている。位置計測センサ１２と、スクリーン位置計測センサ１４とは、同一の仕様を有する磁気を利用したセンサであって、磁界発生源１５が発生する磁力を計測して６自由度の位置を測定して出力する。位置計測センサ１２と、スクリーン位置計測センサ１４が出力した位置の計測データは、校正作業中はコンピュータ６のキーボードの入力キーが確定手段となっており、入力キーが押された時点の位置の計測データがコンピュータ６に入力される。 The calibration device 10 includes a position of a reference point for calibration displayed from the projector 2 for calibration, a position measurement sensor 12 for measuring a viewpoint position, and a position of the three-dimensional screen 4 fixed to the three-dimensional screen 4. And a screen position measuring sensor 14 for measuring. The position measurement sensor 12 and the screen position measurement sensor 14 are sensors using magnetism having the same specifications, and measure the magnetic force generated by the magnetic field generation source 15 to measure the position of 6 degrees of freedom and output it. To do. The position measurement data output by the position measurement sensor 12 and the screen position measurement sensor 14 is determined by the input key of the keyboard of the computer 6 during the calibration operation, and the position measurement at the time when the input key is pressed is measured. Data is input to the computer 6.
位置計測センサ１２は、以下に詳細に述べる校正の作業が終了すると、実体ディスプレイ１０の観察者の視点位置を出力する視点センサとして利用される。視点センサとして利用される時の位置計測センサ１２は、図１に示すように観察者の頭部に固定されて、視点位置のデータをコンピュータ６に入力する。 The position measurement sensor 12 is used as a viewpoint sensor that outputs the viewpoint position of the observer on the entity display 10 when the calibration work described in detail below is completed. The position measurement sensor 12 when used as a viewpoint sensor is fixed to the observer's head as shown in FIG. 1 and inputs viewpoint position data to the computer 6.
校正装置１０は、更に、プロジェクタ２に投影させる校正用の参照点を生成する参照点作成手段を備えている。参照点作成手段は、投影する画像が記憶されているものと同一のコンピュータ６に、実行可能な形式で記憶されているプログラムとして構成されている。又、校正装置１０は、スクリーン位置計測センサ１４の校正を行うためのオフセット量入力手段１６を備えている。 The calibration apparatus 10 further includes reference point creation means for generating a calibration reference point to be projected on the projector 2. The reference point creating means is configured as a program stored in an executable format in the same computer 6 that stores the image to be projected. The calibration device 10 also includes offset amount input means 16 for calibrating the screen position measurement sensor 14.
図２に、本実施例における校正装置１０を適用した実体ディスプレイ１の校正のフローを示す。以下、本フローチャートに従って、校正装置１０によって実施される校正の手順を説明する。最初に校正装置１０は、ステップＳ１２からステップＳ１６までの処理によって、位置計測センサ１２によって計測空間に定義される座標系と、プロジェクタ２が投影する画像空間に定義される座標系とを整合させる。次に校正装置１０は、ステップＳ１８からステップＳ２２までの処理によって、三次元スクリーン４とそこに投影される画像の位置姿勢を整合させることで、三次元スクリーン４に定義されている局所座標系と、スクリーン位置計測センサによって計測空間に定義されている座標系とを整合させる。 FIG. 2 shows a flow of calibration of the substantial display 1 to which the calibration apparatus 10 in the present embodiment is applied. Hereinafter, a calibration procedure performed by the calibration apparatus 10 will be described according to the flowchart. First, the calibration apparatus 10 matches the coordinate system defined in the measurement space by the position measurement sensor 12 and the coordinate system defined in the image space projected by the projector 2 by the processing from step S12 to step S16. Next, the calibration device 10 aligns the position and orientation of the three-dimensional screen 4 and the image projected thereon by the processing from step S18 to step S22, so that the local coordinate system defined in the three-dimensional screen 4 The coordinate system defined in the measurement space is matched with the screen position measurement sensor.
ステップＳ２において、校正装置１０の参照点作成手段は、プロジェクタ２から投影する６個の参照点１８の位置を、２次元画像上の座標値Ｄｎ（ｕｎ，ｖｎ）(n=1,2,3,4,5,6) として定義する。本実施例における参照点１８の配置を図３に示す。参照点は、原則として画像全体に均等に配置されるが、スクリーン上で精密な画像を投影する必要がある部分について、より参照点を密に配置することにより、より精度の高い校正を行うことが可能である。次に、参照点作成手段は、プロジェクタ２に６点の参照点を投影させる画像データを作成する。そしてプロジェクタ２によって作成した画像データを投影させる。 In step S < b > 2, the reference point creation unit of the calibration apparatus 10 determines the position of the six reference points 18 projected from the projector 2 as coordinate values D n (u n , v n ) (n = 1, 2) on the two-dimensional image. 2,3,4,5,6) The arrangement of the reference points 18 in this embodiment is shown in FIG. In principle, the reference points are evenly distributed over the entire image, but more precise calibration is performed by placing the reference points more closely on the part where a precise image needs to be projected on the screen. Is possible. Next, the reference point creation means creates image data that causes the projector 2 to project six reference points. Then, the image data created by the projector 2 is projected.
作業者は、位置計測センサ１２を用いて、プロジェクタ２によって空間に投影された参照点１８の３次元の座標値を計測する。図４に、位置計測センサ１２の詳細な構成を示す。位置計測センサ１２は、略長方形で硬質の本体部２０に、磁界発生源１５からの磁界で位置を計測する、位置計測部として機能するレシーバ２２が取り付けられている。作業者は、位置計測センサ１２の１つの頂点を計測用の位置決め部と定める。そして、参照点１８の中央にこの位置決め部を接触させた状態で、位置計測センサ１２によって参照点１８の位置を測定する。このとき、位置計測センサ１２が出力する参照点１８の測定位置は実質的にレシーバ２２の位置となるため、正確な校正のためには、位置計測センサ１２の位置決め部からレシーバ２２までのオフセット量を考慮する必要がある。このオフセット量は、全ての参照点１８の位置の計測値が得られた後、数値演算によって求められる。 The operator uses the position measurement sensor 12 to measure the three-dimensional coordinate value of the reference point 18 projected onto the space by the projector 2. FIG. 4 shows a detailed configuration of the position measurement sensor 12. In the position measurement sensor 12, a receiver 22 that functions as a position measurement unit that measures a position with a magnetic field from a magnetic field generation source 15 is attached to a substantially rectangular and rigid main body unit 20. The operator determines one apex of the position measurement sensor 12 as a positioning unit for measurement. Then, the position of the reference point 18 is measured by the position measurement sensor 12 in a state where the positioning portion is in contact with the center of the reference point 18. At this time, since the measurement position of the reference point 18 output from the position measurement sensor 12 is substantially the position of the receiver 22, an offset amount from the positioning portion of the position measurement sensor 12 to the receiver 22 is required for accurate calibration. Need to be considered. This offset amount is obtained by numerical calculation after the measured values of the positions of all the reference points 18 are obtained.
位置計測センサ１２の位置決め部からレシーバ２２までのオフセット量を演算によって求め、より正確な校正を行うためには、同一の参照点１８について２回以上の位置測定を行うことが有効である。本実施例においては、１つの参照点１８に、位置計測センサ１２の１つの頂点の位置決め部を点接触させた状態で、まず１回目の計測を行う。更に、同一の参照点１８に位置決め部を接触させた状態のまま、この位置決め部を中心に位置計測センサ１２全体を適宜回転させ、参照点１８の投影面に対するレシーバ２２の角度が明らかに異なる位置に移動した状態で、再度同一の参照点１８について２回目の位置測定を行っている。 In order to obtain an offset amount from the positioning portion of the position measurement sensor 12 to the receiver 22 by calculation and perform more accurate calibration, it is effective to perform position measurement twice or more for the same reference point 18. In the present embodiment, the first measurement is first performed in a state where one reference point 18 is in point contact with the positioning portion of one vertex of the position measurement sensor 12. Furthermore, the position measurement sensor 12 as a whole is appropriately rotated around the positioning portion while the positioning portion is in contact with the same reference point 18, and the angle of the receiver 22 with respect to the projection surface of the reference point 18 is clearly different. The second position measurement is performed again with respect to the same reference point 18 in the state of moving to.
精度高く校正を行うために、６点の参照点１８の位置は同一平面上にないことが好ましい。そのために本実施例においては、図５に示すようにまず基準台２４上に参照点１８の画像を投影してこのうちの３点の三次元座標を計測する。次に図６に示すように、基準台２４の上に補助台２６を接置してそこに異なる３点の参照点１８を投影し、この三次元座標を計測する。 In order to perform calibration with high accuracy, the positions of the six reference points 18 are preferably not on the same plane. For this purpose, in this embodiment, as shown in FIG. 5, first, an image of the reference point 18 is projected on the base 24 and the three-dimensional coordinates of these three points are measured. Next, as shown in FIG. 6, an auxiliary table 26 is placed on the reference table 24, three different reference points 18 are projected thereon, and the three-dimensional coordinates are measured.
上記のようにして位置計測センサ１２は６点の参照点１８について少なくとも２回の位置測定を行うため、ステップＳ１４の測定によって、少なくとも１２点の参照点１８の位置の測定データを得ることができる。校正装置１は、ステップＳ１４で得られた参照点１８の測定値に基づいて、画像の投影空間の座標系と位置計測センサ１２の座標系を整合する（ステップＳ１６）。具体的には、投影中心、上下及び左右の画角、投影方向のベクトル画像中心と投影方向のオフセットといったプロジェクタ２の投影パラメータによって定義される画像の投影される空間の座標系と、位置計測センサ１２によって計測空間に定義される座標系との整合を行う。 Since the position measurement sensor 12 performs position measurement at least twice for the six reference points 18 as described above, measurement data of at least twelve reference point 18 positions can be obtained by the measurement in step S14. . The calibration apparatus 1 matches the coordinate system of the image projection space and the coordinate system of the position measurement sensor 12 based on the measurement value of the reference point 18 obtained in step S14 (step S16). Specifically, the coordinate system of the space in which the image defined by the projection parameters of the projector 2 such as the projection center, the vertical and horizontal angles of view, the vector image center in the projection direction and the projection direction offset, and the position measurement sensor 12 is used to match the coordinate system defined in the measurement space.
以下に、画像空間の座標系と計測空間に定義される座標系との整合のために、校正装置１０が実施する数値演算の内容を詳細に説明する。画像空間を定義する投影パラメータは３行４列の射影行列Ｍとして以下のように表記できる。
参照点作成手段が定義した画面上の参照点１８の２次元座標を（１）式で表し、位置計測センサ１２が測定した投影された参照点１８の３次元座標を（２）式で表すと、以下の（３）式が成り立つ。
ここで、（３）式から６点の参照点１８それぞれについて以下の２式が導かれる。
校正装置１０は、数値演算で上式を解くことにより、Ｍを決定する。これにより、位置計測センサ１２によって計測空間に定義される座標系と、投影パラメータによって定義される画像空間の座標系とが整合される。 The calibration device 10 determines M by solving the above equation by numerical calculation. Thereby, the coordinate system defined in the measurement space by the position measurement sensor 12 and the coordinate system of the image space defined by the projection parameters are matched.
位置計測センサ１２のレシーバ２２から位置決め部までのオフセット量をあらかじめ以下の演算によって求めることにより、プロジェクタ２によって投影された参照点１８の位置がより正確に計測され、より精度高く計測空間と画像空間とが整合される。 By obtaining the offset amount from the receiver 22 to the positioning unit of the position measurement sensor 12 in advance by the following calculation, the position of the reference point 18 projected by the projector 2 is measured more accurately, and the measurement space and image space are more accurately measured. And are consistent.
校正装置１０は、位置計測センサ１２のレシーバ２２が測定して出力する３次元の位置座標および、姿勢を示すオイラー角（Ｐｉｔｃｈ，Ｙａｗ，Ｒｏｌｌ）の計６自由度のデータを利用する。位置計測センサ１２のレシーバ２２が出力した位置と姿勢のデータをＦとする。同一の参照点１８について、位置計測センサ１２による最初の位置の測定値をＦｎ、レシーバ２２の角度が明らかに異なる位置に移動した状態で測定した２度目の測定値をＦ'nとすると、ＦｎおよびＦ'nは、回転を表す３行３列行列Ｒと、並進を表す要素数３の列ベクトルＴによって下の式で表される。
レシーバ２２から位置決め部までのオフセット量を、ベクトル（ｓｘ，ｓｙ，ｓｚ）とすると、正確な参照点１８の計測空間上の位置(ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ)と、オフセット量と、レシーバ位置の測定値Ｆｎ、Ｆ'nとは、Ｐn＝ＦnＳ＝Ｆ'nＳの関係にある。ここで、ＰnとＳは、以下の式で表される。
ＦnＳ＝Ｆ'nＳ（ｎ＝１，２…６）から以下の式が得られる。
校正装置１０は、数値演算で上式を解いてＳを決定する。これによりレシーバ２２から位置決め部までの正確なオフセット量を得ることができる。 The calibration apparatus 10 determines S by solving the above equation by numerical calculation. Thereby, an accurate offset amount from the receiver 22 to the positioning portion can be obtained.
ステップＳ１６の演算処理によって、プロジェクタ２が投影する画像の投影パラメータが算出され、画像の投影されている空間の座標系が定義される。そして、位置計測センサ１２に定義されている三次元の座標系と、プロジェクタ２が投影する画像の座標系との整合性が取られてこれらの関連づけが行われ、位置計測センサ１２の座標系とプロジェクタ２が投影する画像の空間の座標系とが１対１で対応する。 Through the calculation process in step S16, the projection parameters of the image projected by the projector 2 are calculated, and the coordinate system of the space in which the image is projected is defined. Then, the three-dimensional coordinate system defined in the position measurement sensor 12 and the coordinate system of the image projected by the projector 2 are matched, and these are associated with each other. There is a one-to-one correspondence with the coordinate system of the space of the image projected by the projector 2.
位置計測センサ１２の校正が完了すると、作業者は、人間の実物大の胴体部を立体的に再現した三次元スクリーン４に、位置計測センサ１２と同じ計測座標系を定義されているスクリーン位置計測センサ１４を固定する（ステップＳ１８）。三次元スクリーン４は、予めその表面形状が精密に測定されており、その内部にスクリーン位置計測センサ１４を固定することができる。しかし、自由曲面を有する三次元スクリーン４に対するスクリーン位置計測センサ１４の配置を正確に定義することは難しい。このため、スクリーン位置計測センサ１４に定義されている座標系に対して、三次元スクリーン４に定義される局所座標系を正確に関連づける必要がある。 When the calibration of the position measurement sensor 12 is completed, the operator can perform screen position measurement in which the same measurement coordinate system as that of the position measurement sensor 12 is defined on the three-dimensional screen 4 that three-dimensionally reproduces the human body part. The sensor 14 is fixed (step S18). The surface shape of the three-dimensional screen 4 is precisely measured in advance, and the screen position measuring sensor 14 can be fixed inside the three-dimensional screen 4. However, it is difficult to accurately define the arrangement of the screen position measurement sensor 14 with respect to the three-dimensional screen 4 having a free-form surface. For this reason, it is necessary to accurately associate the local coordinate system defined in the three-dimensional screen 4 with the coordinate system defined in the screen position measurement sensor 14.
ステップＳ２０で、本実施例の校正手段１０が適用される投影装置１は、ステップＳ１６までの操作で得られた投影パラメータと、スクリーン位置計測センサ１４の位置姿勢から推定される三次元スクリーン４のおおよその位置姿勢に基づいて、三次元スクリーン４の外形画像を生成して投影を開始する。このときの外形画像は、背景とスクリーン物体の色を変えてレンダリングすることで、画像と背景の境界を明確にし、校正の作業を行い易くしている。 In step S20, the projection apparatus 1 to which the calibration unit 10 of the present embodiment is applied, the projection parameters obtained by the operations up to step S16 and the position and orientation of the screen position measurement sensor 14 are estimated. Based on the approximate position and orientation, an external image of the three-dimensional screen 4 is generated and projection is started. The outline image at this time is rendered by changing the color of the background and the screen object, thereby clarifying the boundary between the image and the background and facilitating the calibration work.
ステップＳ２０で、プロジェクタ２から三次元スクリーン４に画像２８が投影される。スクリーン位置計測センサ１４に対する三次元スクリーン４の位置や姿勢のずれが校正される前の状態では、これらのずれに由来して、画像２８の一部が三次元スクリーン４からはみ出たり、又三次元スクリーン４に背景が写り込んでいる。 In step S20, the image 28 is projected from the projector 2 onto the three-dimensional screen 4. In a state before the position and orientation deviation of the three-dimensional screen 4 with respect to the screen position measurement sensor 14 is calibrated, a part of the image 28 protrudes from the three-dimensional screen 4 due to these deviations. The background is reflected on the screen 4.
ステップＳ２２で、校正装置１０は、作業者からの入力を受け付ける。図７に示すように、作業者は、三次元スクリーン４からの画像２８の影２８ａのはみ出し及び背景の映り込みの方向と角度に応じて、オフセット量入力手段１６に三次元の座標値と回転角度を入力する。校正装置１０は、この入力された座標値と回転角度を、スクリーン位置計測センサ１４の回転および並進のオフセット量として、スクリーン位置計測センサ１４の座標系に対する三次元スクリーン４の局所座標系の相対位置関係を整合させる。整合の結果は投影システム１にフィードバックされて、より正確な画像２８が生成される。三次元スクリーン４について、少なくとも３つの異なる位置と姿勢でステップＳ２２の補正処理を行うことにより、スクリーン位置計測センサ１４の座標系と、三次元スクリーン４に定義されている座標系の整合がとられて、座標系の関連づけが行われ、位置計測センサ１４の座標系と三次元スクリーン４の空間に定義されている局所座標系とが１対１で対応する。以上の処理によって、図８に示すように、画像２８の投影位置は三次元スクリーン４上の所定の位置と一致するようになる。 In step S22, the calibration device 10 receives an input from the operator. As shown in FIG. 7, the operator applies a three-dimensional coordinate value and rotation to the offset amount input means 16 in accordance with the direction and angle of the projection of the shadow 28 a of the image 28 from the three-dimensional screen 4 and the reflection of the background. Enter the angle. The calibration device 10 uses the input coordinate value and rotation angle as offset amounts of rotation and translation of the screen position measurement sensor 14, and the relative position of the local coordinate system of the three-dimensional screen 4 with respect to the coordinate system of the screen position measurement sensor 14. Align relationships. The result of the alignment is fed back to the projection system 1 and a more accurate image 28 is generated. The coordinate system of the screen position measurement sensor 14 and the coordinate system defined in the three-dimensional screen 4 are matched by performing the correction process of step S22 on the three-dimensional screen 4 at at least three different positions and postures. Thus, the coordinate systems are associated, and the coordinate system of the position measurement sensor 14 and the local coordinate system defined in the space of the three-dimensional screen 4 correspond one-to-one. Through the above processing, the projection position of the image 28 coincides with a predetermined position on the three-dimensional screen 4 as shown in FIG.
以上、実施例において本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、実施例における参照点の配置は、最も簡易な６点のものについて説明したが、参照点の配置は、ディスプレイが配置される可能性が高く、より歪みの少ない画像が必要とされる場所に参照点を多数配置することで、誤差を減少させることができる。又、人間の実物大の胴体部を立体的に再現したものを三次元スクリーンとして使用したが、手足や頭部の模型をスクリーンに利用することも可能である。又、人体の模型だけではなく、建物や自動車などの縮小模型を三次元スクリーンとして用い、その内部構造を投影する実体ディスプレイにも適用が可能である。 As mentioned above, although the specific example of this invention was described in detail in the Example, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. For example, the arrangement of the reference points in the embodiment has been described with respect to the simplest six points. However, the arrangement of the reference points is a place where a display is highly likely to be arranged and an image with less distortion is required. An error can be reduced by arranging a large number of reference points. In addition, a three-dimensional screen that is a three-dimensional reproduction of a human full-scale trunk is used, but it is also possible to use models of limbs and heads for the screen. Further, not only a human body model but also a reduced model such as a building or a car can be used as a three-dimensional screen, and can be applied to an entity display that projects its internal structure.
本発明は、人体や動物の医療教育用の実体ディスプレイ以外にも、実物体に仮想物体が強く関連づけられたディスプレイ一般に適用が可能であり、例えば手でスクリーン物体を運動させた場合に、仮想物体がスクリーン内部に埋まるなどしてスクリーンと同様に運動する体験型ゲーム機器等に適用することが可能である。又、地層の模型や地球全体の模型といった、実物を縮小したスクリーンにその内部構造を表示するための展示物にも適用が可能である。 The present invention can be applied to a display in which a virtual object is strongly associated with a real object, in addition to an actual display for medical education of human bodies and animals. For example, when a screen object is moved by hand, the virtual object It can be applied to an experiential game machine that moves in the same manner as the screen by being embedded in the screen. Moreover, the present invention can be applied to an exhibit for displaying the internal structure on a reduced-size screen such as a model of a formation or a model of the entire earth.
１ 投影システム
２ プロジェクタ
４ 三次元スクリーン
６ コンピュータ
１０ 校正装置
１２ 位置計測センサ
１４ スクリーン位置計測センサ
１５ 磁気発生源
１６ オフセット量入力手段
１８ 参照点
２０ 本体部
２２ レシーバ
２４ 基準台
２６ 補助台
２８ 画像
２８ａ 画像の影
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projection system 2 Projector 4 Three-dimensional screen 6 Computer 10 Calibration apparatus 12 Position measurement sensor 14 Screen position measurement sensor 15 Magnetic generation source 16 Offset amount input means 18 Reference point 20 Main part 22 Receiver 24 Reference stand 26 Auxiliary stand 28 Image 28a Image Shadow of
Claims (5)
画像投影と同一の投影手段を用いて投影する校正用の６点以上の参照点を作成する参照点作成手段と、
投影された前記校正用の参照点の三次元位置を計測する位置計測センサとを備えており、
投影パラメータに基づき前記投影手段により投影空間に投影される参照点の三次元位置と前記位置計測センサによって入力された前記参照点の三次元位置の測定値とを比較することにより、前記投影手段によって画像の投影空間に定義される座標系と前記位置計測センサによって計測空間に定義される座標系とを整合させており、
前記位置計測センサは、三次元の位置を計測する位置計測部と、該位置計測部を保持する本体部とを備え、前記位置計測部が本体部に対してオフセットされており、
前記本体部の頂点を前記参照点に接触させ、前記本体部の頂点を中心に前記位置計測センサ全体を回転させることによって、同一の前記参照点について２回以上の位置測定を行うことを特徴とする校正装置。 A calibration apparatus applied to a projection system having projection means for projecting and displaying an image on the surface of an object that is movably installed,
Reference point creating means for creating 6 or more reference points for calibration to be projected using the same projection means as the image projection;
A position measurement sensor that measures the three-dimensional position of the projected reference point for calibration,
By comparing the three-dimensional position of the reference point projected onto the projection space by the projection means based on the projection parameter and the measured value of the three-dimensional position of the reference point input by the position measurement sensor, the projection means The coordinate system defined in the image projection space is matched with the coordinate system defined in the measurement space by the position measurement sensor ,
The position measurement sensor includes a position measurement unit that measures a three-dimensional position and a main body unit that holds the position measurement unit, and the position measurement unit is offset with respect to the main body unit,
The position of the same reference point is measured twice or more by bringing the apex of the main body into contact with the reference point and rotating the entire position measurement sensor around the apex of the main body. Calibration device to do.
前記視点位置センサを位置計測センサとして機能させて、計測空間に定義される座標系と画像の投影空間に定義される座標系とを整合させる処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の校正装置。 Projecting means for projecting and displaying an image on the surface of a three-dimensional object that is movably installed as a three-dimensional screen, and a viewpoint position sensor for changing the image projected by the projection system according to the viewpoint A calibration device applied to a projection system,
2. The processing according to claim 1, wherein the viewpoint position sensor functions as a position measurement sensor to perform a process of matching a coordinate system defined in a measurement space with a coordinate system defined in an image projection space. Calibration device.
前記三次元スクリーンである三次元物体に固定されて三次元の位置と姿勢を計測するスクリーン位置計測センサと、
画像投影と同一の投影手段による三次元物体の外形画像の投影時において、該投影画像と前記三次元物体の外形とのずれ量を操作者が目視により確認しながら入力することのできる入力手段とを備えており、
前記入力手段によって入力されたずれ量に基づいて、三次元スクリーンに定義されている局所座標系とスクリーン位置計測センサによって計測空間に定義される座標系とを整合させることを特徴とする校正装置。 A calibration apparatus applied to a projection system having projection means for projecting and displaying an image by using the surface of a three-dimensional object as a three-dimensional screen,
A screen position measurement sensor that is fixed to a three-dimensional object that is the three-dimensional screen and measures a three-dimensional position and orientation;
An input unit that allows an operator to input a deviation amount between the projected image and the outer shape of the three-dimensional object while visually projecting the outer image of the three-dimensional object by the same projection unit as the image projection; With
A calibration apparatus characterized by matching a local coordinate system defined in a three-dimensional screen with a coordinate system defined in a measurement space by a screen position measurement sensor based on a deviation amount input by the input means.
入力されたずれ量をスクリーン位置計測センサのオフセット量として定義することを特徴とする請求項３に記載の校正装置。 The amount of deviation input by the input means is a three-dimensional coordinate value and a rotation angle.
4. The calibration apparatus according to claim 3 , wherein the input shift amount is defined as an offset amount of the screen position measurement sensor.
画像投影と同一の投影手段を用いて投影する校正用の６点以上の参照点を作成する参照点作成手段と、
投影された前記校正用の参照点の三次元位置を計測する位置計測センサと、
前記三次元スクリーンである三次元物体に固定されて三次元の位置と姿勢を計測するスクリーン位置計測センサと、
画像投影と同一の投影手段による三次元物体の外形画像の投影時において、該投影画像と前記三次元物体の外形とのずれ量を操作者が目視により確認しながら入力することのできる入力手段とを備えており、
投影パラメータに基づき前記投影手段により投影空間に投影される参照点の三次元位置と前記位置計測センサによって入力された前記参照点の三次元位置の測定値とを比較することにより、前記投影手段によって画像の投影空間に定義される座標系と前記位置計測センサによって計測空間に定義される座標系とを整合させ、
前記入力手段によって入力されたずれ量に基づいて、三次元スクリーンに定義されている局所座標系とスクリーン位置計測センサによって計測空間に定義される座標系とを整合させることを特徴とする校正装置。 A calibration apparatus applied to a projection system having projection means for projecting and displaying an image by using the surface of a three-dimensional object as a three-dimensional screen,
Reference point creating means for creating 6 or more reference points for calibration to be projected using the same projection means as the image projection;
A position measurement sensor that measures the three-dimensional position of the projected reference point for calibration;
A screen position measurement sensor that is fixed to a three-dimensional object that is the three-dimensional screen and measures a three-dimensional position and orientation;
An input unit that allows an operator to input a deviation amount between the projected image and the outer shape of the three-dimensional object while visually projecting the outer image of the three-dimensional object by the same projection unit as the image projection; With
By comparing the three-dimensional position of the reference point projected onto the projection space by the projection means based on the projection parameter and the measured value of the three-dimensional position of the reference point input by the position measurement sensor, the projection means The coordinate system defined in the image projection space and the coordinate system defined in the measurement space by the position measurement sensor are matched,
A calibration apparatus characterized by matching a local coordinate system defined in a three-dimensional screen with a coordinate system defined in a measurement space by a screen position measurement sensor based on a deviation amount input by the input means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007320345A JP5207167B2 (en) | 2007-12-12 | 2007-12-12 | Projection system calibration equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007320345A JP5207167B2 (en) | 2007-12-12 | 2007-12-12 | Projection system calibration equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009147480A JP2009147480A (en) | 2009-07-02 |
| JP5207167B2 true JP5207167B2 (en) | 2013-06-12 |
Family
ID=40917623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007320345A Expired - Fee Related JP5207167B2 (en) | 2007-12-12 | 2007-12-12 | Projection system calibration equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5207167B2 (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5087571B2 (en) * | 2009-02-27 | 2012-12-05 | 国立大学法人岐阜大学 | Coordinate calibration method for 3D image display device |
| JP5625490B2 (en) * | 2010-05-25 | 2014-11-19 | セイコーエプソン株式会社 | Projector, projection state adjustment method, and projection state adjustment program |
| JP2011254411A (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-15 | Hokkaido Univ | Video projection system and video projection program |
| US9832352B2 (en) | 2011-11-16 | 2017-11-28 | Autofuss | System and method for 3D projection mapping with robotically controlled objects |
| CN104054023B (en) * | 2011-11-16 | 2017-11-17 | 欧特法斯公司 | The system and method that the 3D of object Mapping for being controlled with robot is projected |
| JP2013192189A (en) * | 2012-03-15 | 2013-09-26 | Casio Comput Co Ltd | Image processing device, projection system, program and image processing method |
| JP6318576B2 (en) * | 2013-11-22 | 2018-05-09 | 株式会社リコー | Image projection system, image processing apparatus, image projection method, and program |
| WO2015141080A1 (en) * | 2014-03-18 | 2015-09-24 | アドバンストヘルスケア株式会社 | Projector system and calibration board |
| JP6980990B2 (en) * | 2016-08-31 | 2021-12-15 | ソニーグループ株式会社 | Information processing systems, information processing methods, and programs |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3895406B2 (en) * | 1996-03-12 | 2007-03-22 | 株式会社東邦ビジネス管理センター | Data processing apparatus and data processing method |
| US6466185B2 (en) * | 1998-04-20 | 2002-10-15 | Alan Sullivan | Multi-planar volumetric display system and method of operation using psychological vision cues |
| JP3900446B2 (en) * | 1998-06-19 | 2007-04-04 | 株式会社東京大学Ｔｌｏ | Image display method and apparatus |
| JP2000102036A (en) * | 1998-09-22 | 2000-04-07 | Mr System Kenkyusho:Kk | Composite actual feeling presentation system, composite actual feeling presentation method, man-machine interface device and man-machine interface method |
| JP4507307B2 (en) * | 1999-09-16 | 2010-07-21 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Video projection device |
| US20080136976A1 (en) * | 2004-09-01 | 2008-06-12 | Olympus Corporation | Geometric Correction Method in Multi-Projection System |
| JP2006140831A (en) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Hitachi Ltd | Projector device |
-
2007
- 2007-12-12 JP JP2007320345A patent/JP5207167B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2009147480A (en) | 2009-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5207167B2 (en) | Projection system calibration equipment | |
| JP4492654B2 (en) | 3D measuring method and 3D measuring apparatus | |
| US9734609B2 (en) | Transprojection of geometry data | |
| JP4484863B2 (en) | Method and system for determining inaccurate information in an augmented reality system | |
| JP6487385B2 (en) | Robot origin position calibration apparatus and method | |
| EP2538241B1 (en) | Advanced remote nondestructive inspection system and process | |
| EP1361414B1 (en) | Method for the calibration and qualification simultaneously of a non-contact probe | |
| US20100231690A1 (en) | Model display method for three-dimensional optical sensor and three-dimensional optical sensor | |
| Ben-Hamadou et al. | Flexible calibration of structured-light systems projecting point patterns | |
| JP6591131B1 (en) | Structure measuring apparatus and structure measuring method | |
| JP2014013147A (en) | Three-dimensional measuring instrument and robot device | |
| JP2006260271A (en) | Off-line instruction device | |
| JP2023520902A (en) | Scanning system and its calibration | |
| US11725939B2 (en) | System and method for controlling a light projector in a construction site | |
| WO2010013289A1 (en) | Camera calibration image creation apparatus and camera calibration image creation program | |
| JP2018022242A (en) | Composite system and target marker | |
| JP2019190962A (en) | Image horizontal adjusting device and program of the same, and drawing generating system | |
| JP2009222568A (en) | Method, device, and computer program of generating three-dimensional shape data | |
| JP5087571B2 (en) | Coordinate calibration method for 3D image display device | |
| JP5485574B2 (en) | Projection system, projection method, projection program, and projection vector calculation apparatus | |
| JP4926598B2 (en) | Information processing method and information processing apparatus | |
| JP2008128751A (en) | Three-dimensional shape measuring method and device therefore | |
| JP4810403B2 (en) | Information processing apparatus and information processing method | |
| JP2021160037A (en) | Calibration system, information processing system, robot control system, calibration method, information processing method, robot control method, calibration program, information processing program, calibration device, information processing device, and robot control device | |
| KR20160149843A (en) | Apparatus for registration of scan data |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101008 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120601 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120703 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120822 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130115 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130208 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160301 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5207167 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |