JP6232730B2 - プロジェクターおよび制御方法 - Google Patents
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Description
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るインタラクティブシステムS1の構成の一例を示す概略図である。
インタラクティブシステムS1は、投射面SCに画像を投射するプロジェクター1と、ペン先から赤外線を発光する発光ペン2と、を含んで構成される。ユーザーは、投射面SCに投射された投射画像G0上の所望の位置を発光ペン2で指示する操作を行ったり、投射画像G0上に発光ペン2で文字や図形などを描画する操作を行ったりすることができる。プロジェクター1は、赤外線を検出して発光ペン2の位置を認識し、ユーザーの操作内容に応じた動作を行う。
プロジェクター1は、位置検出装置10と、投射部16と、を含んで構成される。位置検出装置10は、撮像部11と、画像処理装置12と、フレームメモリー13と、不揮発メモリー14と、インターフェース部15と、を含んで構成される。撮像部11は、レンズ111と、フィルター切り替え装置112と、撮像素子113と、を含んで構成される。フィルター切り替え装置112は、可視光透過フィルター1121と、赤外線透過フィルター1122と、を含んで構成される。画像処理装置12は、位置検出部121と、動き検出部122と、実行部123と、制御部124と、を含んで構成される。プロジェクター1は、その他、一般的なプロジェクターの機能を備えるが、図示および説明は省略する。
撮像素子113は、例えば、CCD(Charge Coupled Device:シーシーディー)センサーやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:シーモス)センサーなどの撮像素子である。
画像処理装置12は、撮像部11から入力される画像情報に基づいて、発光ペン2の位置を表す位置情報を生成し、生成した位置情報をインターフェース部15を介し、投射部16に出力する。また、画像処理装置12は、インターフェース部15を介して投射部16にコマンドを出力し、投射部16に各種指示を行うことができる。
図4は、本実施形態に係る撮影画像G1に対して画像処理装置12の実行部123が検出フィルター処理をしたときの一例を示す画像である。
図3における撮影画像G1は、投射面SCに投射された投射画像G0(図3)を含む範囲の画像である。実行部123は、当該撮影画像G1に対して、検出フィルター(例えば、エッジ検出フィルター)を用いたフィルター処理を施し、図4に示すエッジ検出画像G2を得る。実行部123は、当該エッジ検出画像G2を表す画像情報を、基準画像情報としてフレームメモリー13および不揮発メモリー14に記憶させる。
動き検出部122は、撮影した撮影画像に対しエッジ検出を行い、エッジ検出を行った画像情報と、フレームメモリー13に記憶されている基準画像情報とを比較して、プロジェクター1の動きを検出する。つまり、動き検出部122は、キャリブレーションを実行したときとの撮影画像の変化に基づいてプロジェクター1の動きを検出する。
これにより、プロジェクター1は、何らかの要因でプロジェクター1の電源がオフの状態にされた場合であっても、不揮発メモリー14がフレームメモリー13と同様の画像情報を記憶しているため、プロジェクター1の電源がオンの状態になったときに、電源がオフ状態になる前の基準画像情報が保持されているため、基準画像情報を改めて取得し直すことなく、動き検出を行うことができる。
プロジェクター1の主電源(図示せず)がオン状態になると、位置検出装置10は、ステップST100(初期化状態)に遷移し、後述する初期化処理を行った後でステップST200(ペントラッキング状態)に遷移する。
ステップST200において、位置検出装置10は、ペントラッキングを実行する。ここで、位置検出装置10は、一定時間、発光ペン2が検出されないとき(発光ペン非検出のとき)、ステップST400(動き検出状態)に状態遷移する。また、位置検出装置10は、ユーザーによってキャリブレーションの実行が指示されたとき、ステップST300(キャリブレーション状態)に状態遷移する。
ステップST300において、位置検出装置10は、キャリブレーションを実行する。位置検出装置10は、キャリブレーションが終了すると、ステップST200(ペントラッキング状態)に状態遷移する。
ステップST400において、位置検出装置10は、プロジェクター1の動き検出を実行する。位置検出装置10は、プロジェクター1の動きが検出されない場合(動き非検出)、ステップST200(ペントラッキング状態)に状態遷移する。また、位置検出装置10は、プロジェクター1の動きを検出した場合、キャリブレーションの実行をユーザーに促す。そして、ユーザーによってキャリブレーションの実行が指示された場合にステップST300(キャリブレーション状態)に状態遷移する。
本フローチャートは、図5におけるステップST100の初期化状態での初期化処理を説明するものである。
ステップST101において、制御部124は、フィルター切り替え装置112に可視光透過フィルター1121から赤外線透過フィルター1122への切り替えを指示する指示信号を出力する。フィルター切り替え装置112は、当該指示信号に基づいて赤外線透過フィルター1122に切り替える。
ステップST102において、制御部124は、SAD保存インデックスiを初期値(例えば、0)に初期化する。SAD保存インデックスiについては、後述する。
ステップST103において、制御部124は、プロジェクター1の動き検出を実施するか否かを表す動き検出実施フラグをオン(実施する)に設定する。
位置検出装置10は、初期化処理が終了すると、ステップST200(ペントラッキング状態)に進む。
本フローチャートは、図5におけるステップST200のペントラッキング状態でのペントラッキング処理を説明するものである。
ステップST201において、位置検出部121は、発光ペン2の検出を行う。位置検出部121が、発光ペン2を検出した場合、ステップST204に進む。一方、位置検出部121が発光ペン2を検出しない場合、ステップST202に進む。
ステップST202において、位置検出部121は、動き検出実施フラグがオンか否かを判定する。動き検出実施フラグがオンである場合、ステップST203に進む。一方、動き検出実施フラグがオフである場合、ステップST201に戻る。
ステップST204において、位置検出部121は、撮像部11が撮影した撮影画像から発光ペン2の位置(撮影画像の座標系における発光ペン2の位置座標)を検出する。
ステップST205において、位置検出部121は、撮影画像の座標系における発光ペン2の位置座標を投射部16が投射する投射画像の座標系の位置座標に座標変換する。
ステップST207において、制御部124は、位置検出部121が変換した投射画像の座標系における発光ペン2の位置座標を、インターフェース部15を介し、位置情報として投射部16に出力し、ステップST201に戻る。投射部16は、この位置情報が入力されると、例えば、位置情報が表す位置に所定のマーク(矢印状のポインターなど)を重畳させて投射する。
本フローチャートは、図5におけるステップST300のキャリブレーション状態でのキャリブレーション処理を説明するものである。
ステップST301において、制御部124は、フィルター切り替え装置112に赤外線透過フィルター1122から可視光透過フィルター1121への切り替えを指示する指示信号を出力する。フィルター切り替え装置112は、当該指示信号に基づいて可視光透過フィルター1121に切り替える。このとき、実行部123は、投射部16にコマンドを出力して、キャリブレーション画像を投射させる。
ステップST303において、実行部123は、撮像部11が撮影した撮影画像を取得する。
ステップST304において、実行部123は、取得した撮影画像に対してエッジ検出フィルターによるフィルター処理を行ってエッジ検出を行う。
ステップST305において、実行部123は、エッジ検出した当該撮影画像を基準画像としてフレームメモリー13に記憶させる。
ステップST307において、制御部124は、フィルター切り替え装置112に可視光透過フィルター1121から赤外線透過フィルター1122への切り替えを指示する指示信号を出力する。フィルター切り替え装置112は、当該指示信号に基づいて赤外線透過フィルター1122に切り替える。
位置検出装置10は、キャリブレーション処理が終了すると、ステップST200(ペントラッキング状態)に進む。
本フローチャートは、図5におけるステップST400の動き検出状態での動き検出処理を説明するものである。
ステップST401において、制御部124は、フィルター切り替え装置112に赤外線透過フィルター1122から可視光透過フィルター1121への切り替えを指示する指示信号を出力する。フィルター切り替え装置112は、当該指示信号に基づいて可視光透過フィルター1121に切り替える。
ステップST403において、制御部124は、フィルター切り替え装置112に可視光透過フィルター1121から赤外線透過フィルター1122への切り替えを指示する指示信号を出力する。フィルター切り替え装置112は、当該指示信号に基づいて赤外線透過フィルター1122に切り替える。このように、制御部124は、撮像部11に可視光の撮影画像を撮影させるために、一時的に赤外線透過フィルター1122から可視光透過フィルター1121への切り替えを指示する指示信号を出力する。
ステップST405において、動き検出部122は、エッジ検出した撮影画像と、フレームメモリー13に記憶されている基準画像とを比較して、プロジェクター1の動きを検出する。具体的には、動き検出部122は、エッジ検出した撮影画像と、基準画像とについて、対応する画素ごとの差分を導いて、SAD(Sum of Absolute Difference:絶対値差分和)を算出する。動き検出部122は、算出したSADを、画像処理装置12内のRAMに配列SAD[i](i=0〜N−1)として保存する。ここで、iは、前述したSAD保存インデックスであり、Nは、撮像部11に撮影を行わせる回数である。つまり、動き検出部122は、撮像部11に撮影を行わせる度にSADを算出して配列SAD[i]に順次保存し、撮影回数がN回に達した場合に、配列SAD[0]〜SAD[N−1]にそれぞれ保存されている複数のSADに基づいてプロジェクター1の動きを検出する。
ステップST408において、動き検出部122は、配列SAD[0]から配列SAD[N−1]までの分散を算出し、算出した分散が所定の閾値以下か否かを判定する。配列SAD[0]から配列SAD[N−1]までの分散が所定の閾値以下でない場合、ステップST409に進む。一方、配列SAD[0]から配列SAD[N−1]までの分散が所定の閾値以下である場合、ステップST410に進む。
ステップST410において、動き検出部122は、配列SAD[0]から配列SAD[N−1]までの平均が所定の閾値以上か否かを判定する。配列SAD[0]から配列SAD[N−1]までの平均が所定の閾値以上でない場合、すなわち当該平均が所定の閾値未満である場合、プロジェクター1は動いていないと判定し、ステップST409に進む。一方、配列SAD[0]から配列SAD[N−1]までの平均が所定の閾値以上である場合、プロジェクター1が動いたと判定し、ステップST411に進む。
ダイアログ表示画像W1は、例えば投射画像G3の右上端に表示される。当該ダイアログ表示画像W1には、キャリブレーションを促すメッセージ、例えば、「キャリブレーションを行いますか?」C1と、コメント「今後、このメッセージを表示しない」C2と、操作アイコン(操作ボタン)「はい」B1および「いいえ」B2と、前述のコメント「今後、このメッセージを表示しない」C2に対応するチェックボックスCBと、が含まれる。ユーザーは、例えば、プロジェクター1に備えられた操作部(図示せず)を用いて、チェックボックスCBにチェックMを挿入したり、操作アイコン「はい」B1または「いいえ」B2のいずれかを選択したりすることができる。
ステップST413において、制御部124は、投射部16にコマンドを出力して、ダイアログ表示画像W1を投射画像から消去させる。そして、ステップST409においてSAD保存インデックスiを初期化した後で、ステップST200(ペントラッキング状態)に戻る。
ステップST416において、制御部124は、動き検出実施フラグをオフに変更し、ステップST417に進む。
ステップST417において、制御部124は、操作アイコン「はい」B1と操作アイコン「いいえ」B2のどちらが選択されたかを判定する。操作アイコン「はい」B1が選択された場合、制御部124は、ステップST300(キャリブレーション状態)に状態遷移し、実行部123にキャリブレーションを実行させる。一方、操作アイコン「いいえ」B2が選択された場合、制御部124は、ステップST200(ペントラッキング状態)に状態遷移し、位置検出部121にペントラッキングを実行させる。
また、発光ペン2が発する光は、赤外線に限定されず、可視光であってもよい。また、プロジェクター1と発光ペン2との間の通信は、光を利用した態様に限定されず、bluetooth(登録商標)や無線LAN(Local Area Network:ラン)などのように、電波を用いた態様であってもよい。
Claims (8)
- 投射面に投射画像を投射する投射部と、
可視光を撮影する状態と、赤外線を撮影する状態とを切り替え可能に構成され、前記投射部が投射した前記投射画像を含む範囲を撮影した撮影画像を生成する撮像部と、
前記撮像部が赤外線を撮影した前記撮影画像に基づいて、赤外線を発する発光ペンの位置を検出する位置検出部と、
前記撮像部が可視光を撮影した前記撮影画像に基づいて、自装置の動きを検出する動き検出部と、
前記動き検出部が前記自装置の動きを検出した場合、前記投射画像の座標系と前記撮影画像の座標系とを対応付けるキャリブレーションに関して予め定められた処理を実行する実行部と、
前記撮像部が赤外線を撮影する状態において前記位置検出部が前記発光ペンを一定時間以上検出していない場合に、前記撮像部を、可視光を撮影する状態に切り替えて、前記動き検出部に前記自装置の動きの検出を開始させる制御部と、
を備えることを特徴とするプロジェクター。 - 前記実行部が実行する前記処理は、前記キャリブレーションの実行を促す処理であること
を特徴とする請求項1に記載のプロジェクター。 - 前記実行部が実行する前記処理は、前記キャリブレーションを実行する処理であること
を特徴とする請求項1に記載のプロジェクター。 - 前記動き検出部は、
前記撮像部が予め撮影した基準画像と、前記基準画像を撮影した後に前記撮像部が撮影した撮影画像との間の画像の変化に基づいて前記自装置の動きを検出すること
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のプロジェクター。 - 前記動き検出部は、
前記基準画像と、前記基準画像を撮影した後に前記撮像部が撮影した複数の撮影画像との間の画像の変化に基づいて前記自装置の動きを検出すること
を特徴とする請求項4に記載のプロジェクター。 - 前記動き検出部は、
前記複数の撮影画像のそれぞれについて、前記基準画像との絶対値差分和を算出し、算出した前記絶対値差分和の平均および分散の少なくとも一方を所定の閾値と比較し、当該比較結果に基づいて自装置の動きを検出すること
を特徴とする請求項5に記載のプロジェクター。 - 投射面に投射画像を投射する投射部と、
前記投射部が投射した前記投射画像を含む範囲を撮影した撮影画像を生成する撮像部と、
前記撮像部が予め撮影した基準画像と、前記基準画像を撮影した後に前記撮像部が撮影した複数の撮影画像との間の画像の変化に基づいて、自装置の動きを検出する検出部と、
前記検出部が前記自装置の動きを検出した場合、前記投射画像の座標系と前記撮影画像の座標系とを対応付けるキャリブレーションに関して予め定められた処理を実行する実行部と、を備え、
前記検出部は、
前記複数の撮影画像のそれぞれについて、前記基準画像との絶対値差分和を算出し、算出した前記絶対値差分和の平均および分散の少なくとも一方を所定の閾値と比較し、当該比較結果に基づいて自装置の動きを検出すること
を特徴とするプロジェクター。 - プロジェクターが、
投射面に投射画像を投射する投射ステップと、
可視光を撮影する状態と、赤外線を撮影する状態とを切り替え可能に構成された撮像部により、前記投射画像を含む範囲の赤外線を撮影して撮影画像を生成する赤外線撮像ステップと、
前記赤外線撮像ステップにおいて赤外線を撮影して生成された前記撮影画像に基づいて、赤外線を発する発光ペンの位置を検出する位置検出ステップと、
前記撮像部により、前記投射画像を含む範囲の可視光を撮影して撮影画像を生成する可視光撮像ステップと、
前記可視光撮像ステップにおいて可視光を撮影して生成された前記撮影画像に基づいて、自装置の動きを検出する動き検出ステップと、
前記動き検出ステップにおいて前記自装置の動きを検出した場合、前記投射画像の座標系と前記撮影画像の座標系とを対応付けるキャリブレーションに関して予め定められた処理を実行する実行ステップと、
前記位置検出ステップにおいて前記発光ペンを一定時間以上検出していない場合に、前記撮像部を、可視光を撮影する状態に切り替えて、前記動き検出ステップを開始させる制御ステップと、
を有すること
を特徴とする制御方法。
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