JP5923588B2 - フラットパネルディスプレイ装置と画像センサを整合するための装置および方法と、その方法を用いて整合されたフラットパネルディスプレイ装置と画像センサを備える電子装置 - Google Patents
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Description
現在のユーザのジェスチャインタフェース方法には、ユーザが画面に指などを直接接触させる接触センシング方法と、ユーザが画面に接触しなくても、例えば、カメラセンサなどの画像センサを用いて取得した情報を利用する非接触センシング方法がある。
3次元ディスプレイ装置を用いて、ユーザによりリアルなインタフェース環境を提供するためには、ポインタなどを媒体にするのではなく、ユーザがアイコンなどの画像に直接手を出しているように感じさせる、一種の視覚的な「錯視効果」が提供される必要があり、そのための多様な方法が講じられている。
本発明の他の側面によれば、前記整合補助装置を用いて前記センサ座標系と前記ディスプレイ座標系とを相互変換できるように整合させるための整合方法であって、前記画面に所定の第2パターンの画像を出力するステップaと、前記カメラと前記パネルの相対位置を維持したまま、前記整合補助装置を前記画像センサの撮影可能範囲内で複数の位置に移動させるステップbと、前記複数の位置のそれぞれにおいて、前記カメラを用いて前記第2パターンを撮影し、前記画像センサを用いて前記第1パターンを撮影するステップcと、前記カメラを用いて撮影した前記第2パターンに間する情報を用いて前記複数の位置のそれぞれにおける前記カメラ座標系と前記ディスプレイ座標系との変換関係を求めるステップdと、前記画像センサを用いて撮影した前記第1パターンに関する情報を用いて前記複数の位置のそれぞれにおける前記パネル座標系と前記センサ座標系との変換関係を求めるステップeと、前記センサ座標系、前記パネル座標系、前記カメラ座標系、および前記ディスプレイ座標系の連鎖的な変換関係を用いて、前記パネル座標系と前記カメラ座標系の固定された変換関係、前記カメラ座標系と前記ディスプレイ座標系の変換関係、前記センサ座標系と前記パネル座標系の変換関係、および前記ディスプレイ座標系と前記センサ座標系の固定された変換関係の関係式を提供するステップfと、前記ステップdとステップeで求められた前記複数の位置のそれぞれにおける前記カメラ座標系と前記ディスプレイの変換関係と、前記複数の位置のそれぞれにおける前記パネル座標系と前記センサ座標系の変換関係を前記関係式に代入して前記ディスプレイ座標系と前記センサ座標系の固定された変換関係を求めるステップgとを含む整合方法が提供される。
また、前記ステップbを実行する前に、前記パネルが前記センサを向くように配置されて、前記第1パターンが、前記センサによって観察されるようにし、前記カメラが、前記ディスプレイ装置の画面上の前記第2パターンを観察できるように、前記カメラと前記パネルの姿勢を調整して固定するステップをさらに含むことができる。
また、前記ディスプレイ装置は、ユーザが実際に立体感を感じることができる3次元画像を提供する3次元ディスプレイ装置であることができる。
画像センサ20は、カメラタイプのセンサとしてユーザや物体を撮影して、ユーザや物体に関する情報を収集する。
図1及び図2では、画像センサ20がディスプレイ装置10と分離されているが、画像センサ20は、画面11と同一方向に配向されるように、ディスプレイ装置10に固定設置され得るものであることが理解されるべきである。
図1に示すように、整合補助装置30は、カメラ31と、前記カメラ31と結合されるパネル32とを含む。
カメラ31は、パネル32に対して角度変更が可能で、パネル32に対して様々な姿勢をとることができる。
パネル32の前面部には正方形の白黒の格子からなる第1パターンが図示されている。第1パターンと後述する第2パターンは、座標計算などの便宜のために白黒の格子を有するが、必ずしもこれに限定される必要はない。格子は、円形などの様々な形で実現しても所望の効果を得ることができるということは、当業者に理解されるところである。
まず、ディスプレイ装置10の画面11に所定の第2パターンの画像を出力する(ステップa)。第2パターンは、第1パターンと同様に、正方形の白黒の格子からなる。第2パターンの格子の各コーナー点の位置は、ディスプレイ座標系上で座標化されている。
再び図2を参照すると、カメラ31を用いて撮影した前記第2パターンの情報を用いて、複数の位置(AないしD)のそれぞれでのカメラ座標系とディスプレイ座標系の変換関係を求める(ステップd)。
まとめると、センサ座標系、パネル座標系、カメラ座標系、およびディスプレイ座標系の連鎖的な変換関係を用いて、各座標系の変換関係の関係式(数学式3)を提供して(ステップf)、前記ステップdとステップeで求められた複数の位置(AないしD)のそれぞれでにおいて求められたカメラ座標系とディスプレイ座標系の変換関係と、パネル座標系とセンサ座標系の変換関係とをその関係式に代入して、ディスプレイ座標系とセンサ座標系の変換関係を求めることができる(ステップg)。
Claims (14)
- ディスプレイ装置と画像センサを整合するための整合補助装置であって、
カメラと、
前記カメラと連動し、第1パターンが表示されるパネルと、
前記カメラと前記パネルの位置や角度が調節されるようにして、前記パネルに表示される前記第1パターンが、前記画像センサを用いて撮影されるようにし、前記ディスプレイ装置の画面に出力されたパターンである第2パターンが、前記カメラを用いて撮影されるようにする制御部とを備え、
前記制御部は、前記画像センサを用いて撮影された前記第1パターンに関する情報を利用して取得した前記パネル座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報と、前記カメラを用いて撮影された前記第2パターンの情報を利用して取得した前記カメラ座標系と前記ディスプレイ装置の座標系との間の変換関係に関する情報を参照にして、前記ディスプレイ装置座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報が取得されるようにして、前記ディスプレイ装置と前記画像センサが整合されるようにするために使用されて、
前記カメラは、前記パネルに対して角度変更が可能であることを特徴とする整合補助装置。 - 前記制御部は、
前記取得された前記ディスプレイ装置座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係の情報を参照にして、前記ディスプレイ装置と前記画像センサを整合することを特徴とする請求項1記載の整合補助装置。 - カメラと前記カメラと連動するパネルを含む整合補助装置を用いて、ディスプレイ装置と画像センサを整合するための方法であって、
前記整合補助装置の前記パネルに表示されるパターンである第1パターンが、前記画像センサを用いて撮影されるようにして、前記ディスプレイ装置の画面に出力されるパターンである第2パターンが、前記整合補助装置の前記カメラを用いて撮影されるようにするステップaと、
前記画像センサを用いて撮影された前記第1パターンの情報を利用して取得された前記パネル座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報と、前記カメラを用いて撮影された前記第2パターンの情報を利用して取得された前記カメラ座標系と前記ディスプレイ装置座標系との間の変換関係に関する情報を参照にして、前記ディスプレイ装置座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報が取得されるようにして、前記ディスプレイ装置と前記画像センサが整合することに用いられるようにするステップbとを含んで、
前記カメラは、前記パネルに対して角度変更が可能であることを特徴とする方法。 - 前記取得された前記ディスプレイ装置座標系と、前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報を参照にして、前記ディスプレイ装置と前記画像センサを整合するステップcをさらに含む請求項3記載の方法。
- カメラと前記カメラと連動するパネルを含む整合補助装置を用いて、ディスプレイ装置と画像センサを整合するための方法であって、
前記整合補助装置の前記パネルに表示されるパターンである第1パターンが、前記画像センサを用いて撮影されるようにして、前記ディスプレイ装置の画面に出力されるパターンである第2パターンが、前記整合補助装置の前記カメラを用いて撮影されるようにするステップaと、
前記画像センサを用いて撮影された前記第1パターンの情報を利用して取得された前記パネル座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報と、前記カメラを用いて撮影された前記第2パターンの情報を利用して取得された前記カメラ座標系と前記ディスプレイ装置座標系との間の変換関係に関する情報を参照にして、前記ディスプレイ装置座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報が取得されるようにして、前記ディスプレイ装置と前記画像センサが整合することに用いられるようにするステップbとを含んで、
前記ステップaは、
前記整合補助装置を、前記画像センサの撮影可能範囲内で移動または回転させながら、前記第1パターン及び前記第2パターンの撮影が複数回行われるようにすることを特徴とする方法。 - 前記画像センサは、前記画面に出力される画像を直接観察できない位置に配置されていることを特徴とする請求項3記載の方法。
- カメラと前記カメラと連動するパネルを含む整合補助装置を用いて、ディスプレイ装置と画像センサを整合するための方法であって、
前記整合補助装置の前記パネルに表示されるパターンである第1パターンが、前記画像センサを用いて撮影されるようにして、前記ディスプレイ装置の画面に出力されるパターンである第2パターンが、前記整合補助装置の前記カメラを用いて撮影されるようにするステップaと、
前記画像センサを用いて撮影された前記第1パターンの情報を利用して取得された前記パネル座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報と、前記カメラを用いて撮影された前記第2パターンの情報を利用して取得された前記カメラ座標系と前記ディスプレイ装置座標系との間の変換関係に関する情報を参照にして、前記ディスプレイ装置座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報が取得されるようにして、前記ディスプレイ装置と前記画像センサが整合することに用いられるようにするステップbとを含んで、
前記ステップaないしbは、複数回繰り返され、
前記繰り返しで実行される前記ステップaないしbにより得られた情報を利用した非線形最適化手法を介して前記ディスプレイ装置座標系と、前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報を取得することを特徴とする方法。 - 前記第1パターンと前記第2パターンは、格子型のパターンであることを特徴とする請求項3記載の方法。
- カメラおよび前記カメラと連動するパネル−前記パネルには、第1パターンが表示される−を含む整合補助装置を用いて整合を行う電子装置であって、
画面を含むディスプレイ装置と、
前記ディスプレイ装置と連動する画像センサとを備え、
前記画像センサを用いて撮影された前記第1パターンの情報を用いて取得された前記パネル座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報と、前記カメラを用いて撮影された前記画面上に出力される第2パターンの情報を用いて取得された前記カメラ座標系と前記ディスプレイ装置座標系との間の変換関係に関する情報を参照して取得された、前記ディスプレイ装置座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報を利用して、前記ディスプレイ装置と前記画像センサが整合された状態で提供され、
前記カメラは、前記パネルに対して角度変更が可能であることを特徴とする電子装置。 - 前記画像センサは、前記ディスプレイ装置に固定結合されることを特徴とする請求項9記載の電子装置。
- 前記ディスプレイ装置は、3次元画像を提供することを特徴とする請求項9記載の電子装置。
- ディスプレイ装置と画像センサを整合するための整合補助装置であって、
カメラと、
前記カメラと連動し、第1パターンが表示されるパネルと、
前記カメラと前記パネルの位置や角度が調節されるようにして、前記パネルに表示される前記第1パターンが、前記画像センサを用いて撮影されるようにし、前記ディスプレイ装置の画面に出力されたパターンである第2パターンが、前記カメラを用いて撮影されるようにする制御部とを備え、
前記制御部は、前記画像センサを用いて撮影された前記第1パターンに関する情報を利用して取得した前記パネル座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報と、前記カメラを用いて撮影された前記第2パターンの情報を利用して取得した前記カメラ座標系と前記ディスプレイ装置の座標系との間の変換関係に関する情報を参照にして、前記ディスプレイ装置座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報が取得されるようにして、前記ディスプレイ装置と前記画像センサが整合されるようにするために使用され、
前記整合補助装置が前記画像センサの撮影可能範囲内で移動または回転されながら前記第1パターンと前記第2パターンの撮影が複数回行われることを特徴とする整合補助装置。 - ディスプレイ装置と画像センサを整合するための整合補助装置であって、
カメラと、
前記カメラと連動し、第1パターンが表示されるパネルと、
前記カメラと前記パネルの位置や角度が調節されるようにして、前記パネルに表示される前記第1パターンが、前記画像センサを用いて撮影されるようにし、前記ディスプレイ装置の画面に出力されたパターンである第2パターンが、前記カメラを用いて撮影されるようにする制御部とを備え、
前記制御部は、前記画像センサを用いて撮影された前記第1パターンに関する情報を利用して取得した前記パネル座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報と、前記カメラを用いて撮影された前記第2パターンの情報を利用して取得した前記カメラ座標系と前記ディスプレイ装置の座標系との間の変換関係に関する情報を参照にして、前記ディスプレイ装置座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報が取得されるようにして、前記ディスプレイ装置と前記画像センサが整合されるようにするために使用され、
前記制御部の動作が繰り返して行われ、前記繰り返しの過程で得られた情報を利用した非線形最適化の方法を介して前記ディスプレイ装置の座標系と前記画像センサの座標系との間の変換関係についての情報が獲得されることを特徴とする整合補助装置。 - カメラおよび前記カメラと連動するパネル−前記パネルには、第1パターンが表示される−を含む整合補助装置を用いて整合を行う電子装置であって、
画面を含むディスプレイ装置と、
前記ディスプレイ装置と連動する画像センサとを備え、
前記画像センサを用いて撮影された前記第1パターンの情報を用いて取得された前記パネル座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報と、前記カメラを用いて撮影された前記画面上に出力される第2パターンの情報を用いて取得された前記カメラ座標系と前記ディスプレイ装置座標系との間の変換関係に関する情報を参照して取得された、前記ディスプレイ装置座標系と前記画像センサ座標系との間の変換関係に関する情報を利用して、前記ディスプレイ装置と前記画像センサが整合された状態で提供され、
前記整合補助装置が前記画像センサの撮影可能範囲内で移動または回転されながら前記第1パターンと前記第2パターンの撮影が複数回行われることを特徴とする電子装置。
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