JP6295635B2 - 画像投影装置、画像投影システムおよび画像投影方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態に係る画像投影システムの全体構成およびその使用例を示す図である。図2は、実施の形態に係る画像投影システムの機能ブロックの構成例を示す図である。図3は、プロジェクタからの投影画像に対するレーザペンの使用例を示す図である。図1〜3を参照しながら、本実施の形態に係る画像投影システム1の構成について説明する。なお、本実施の形態に係る画像投影システム1におけるプロジェクタとして、短焦点プロジェクタを例に説明する。
図4は、プロジェクタからの投影画像が正しく矩形に表示されていない状態の例を示す図である。図5は、プロジェクタからの正しく矩形に表示されていない投影画像に対してレーザペンによりレーザ光を照射している状態の例を示す図である。図6は、台形補正処理を説明する図である。図4〜6を参照しながら、画像投影システム1における台形補正処理の概要について説明する。
図7は、スクリーンに凸部が存在する場合の投影画像の見え方を説明する図である。図8は、実施の形態に係る画像投影システムにより歪み補正処理をする場合において、投影画像に対してレーザペンによりレーザ光を照射している状態の例を示す図である。図9は、レーザ光が照射された投影画像を撮像して投影する画像データにドットパターン部を合成することを説明する図である。図10は、ドットパターン部を重畳した画像データを投影して投影画像を撮像することを説明する図である。図11は、レーザポイントとドットパターン部とのズレを示す図である。図12は、歪み補正処理において仮想点の画素値の算出方法を説明する図である。図13は、歪み補正処理において仮想点の画素値の算出の具体例を示す図である。図14は、スクリーンに凹部が存在する場合の投影画像の見え方を説明する図である。
図15は、レーザペンによるレーザポイントを投影画像上で上下左右に動作させる状態を示す図である。図16は、複数の画像領域に分割された投影画像において、各画像領域を横切るレーザポイントの軌跡から画像領域の中央の近傍のレーザポイントをサンプリングする例を示す図である。図15および16を参照しながら、投影画像の画像領域毎に実行される歪み補正処理について説明する。
図18は、実施の形態に係る画像投影システムにおける画像処理の動作の一例を示すフローチャートである。図18を参照しながら、画像投影システム1における歪み補正処理を含む一連の画像処理の動作を説明する。
画像投影制御部209は、画像投影部210に対して、ビデオメモリ208に格納された画像データを、投影光を照射させてスクリーン11に投影画像101(図4参照)として投影させる。そして、ステップS12へ進む。
撮像装置3は、スクリーン11に投影された投影画像101を撮像して、撮像画像の画像データを画像格納部221に格納させる。そして、ステップS13へ進む。
フレーム位置検知部222は、画像格納部221に格納された撮像画像の画像データを用いて、スクリーン11に投影された投影画像101の四隅の位置を検知する。フレーム枠補正部223は、フレーム位置検知部222により検知された投影画像101の四隅の位置から、本来の長方形(矩形)の投影画像に変換する台形補正処理を実行する。フレーム枠補正部223による台形補正処理の実行により長方形(矩形)となったスクリーン11上の投影画像を投影画像110(図8参照)とする。そして、ステップS14へ進む。
ユーザは、レーザペン4からレーザ光120を照射させ、スクリーン11上の投影画像110に映し出されるレーザポイントを、上下左右に動作させ、レーザポイントの軌跡が投影画像110全体に行き渡るようにする。なお、レーザポイントの軌跡が投影画像110全体に行き渡る必要はなく、投影画像110において歪みが強く見られる部分に、レーザポイントの軌跡を描くようにしてもよい。撮像装置3は、スクリーン11の投影画像110上を動くレーザポイントの動画を撮像し、撮像した動画の撮像画像を画像格納部221に格納する。そして、ステップS15へ進む。
画像分割制御部224は、スクリーン11に投影された投影画像110を所定の大きさの複数の画像領域500(図16(a)参照)に分割する。照射位置検知部225は、画像格納部221に格納されている動画の撮像画像111の画像データから、レーザポイントの軌跡400を軌跡部(軌跡の画像部分)として取り出す。照射位置補正部226は、台形補正処理における補正パラメータにより、撮像画像111における軌跡部の位置を補正し、補正した軌跡部の情報を記憶装置(例えば、ワークメモリ207等)に記憶させる。サンプリング部227は、記憶したレーザポイントの軌跡400と、画像分割制御部224により分割された画像領域500との位置関係から、画像領域500の中央部に近い位置にある軌跡400に含まれるレーザポイント部をサンプリングポイント401としてサンプリングする。そして、ステップS16へ進む。
サンプリング部227は、各画像領域500におけるサンプリングポイント401の位置を求め、位置情報を記憶装置(ワークメモリ207等)に格納する。そして、ステップS17へ進む。
レーザ画像合成部228は、ワークメモリ207に格納された画像データ112に対して、上述の位置情報により定まる位置に、撮像画像111の各画像領域500におけるサンプリングポイント401と同等の大きさを持つドットパターン部を合成する。そして、ステップS18へ進む。
ドットパターン部が合成された画像データ112は、ワークメモリ207からビデオメモリ208に展開され、このビデオメモリ208の画像データ112がそのまま画像投影制御部209を介して、画像投影部210によりスクリーン11に投影される。そして、ステップS19へ進む。
撮像装置3は、スクリーン11に投影されている投影画像を再度撮影して、撮像画像を生成して、画像格納部221に格納する。そして、ステップS20へ進む。
合成位置検知部229は、画像格納部221に格納された撮像画像における各画像領域500において、合成されているドットパターン部の位置を検知する。合成位置補正部230は、フレーム枠補正部223の台形補正処理における補正パラメータに基づいて、撮像画像の各画像領域500において、合成位置検知部229により検知されたドットパターン部の位置を補正し、位置が補正された各画像領域500におけるドットパターン部を総称して点qとする。そして、ステップS21へ進む。
位置比較部231は、合成位置検知部229および合成位置補正部230によって、検知かつ位置補正された点q(ドットパターン画像)と、ステップS16でサンプリング部227により求められたサンプリングポイント401(以下、点pという)とのズレ量を、各画像領域500において算出する。そして、ステップS22へ進む。
仮想点係数決定部232は、位置比較部231により算出されたズレ量に基づいて、補正係数テーブル300(図12(c)参照)を参照し、各画像領域500において仮想点係数γを決定する。そして、ステップS23へ進む。
レーザ画像合成部228は、ワークメモリ207に格納された画像データ112に対するドットパターン部の合成を停止する。そして、ステップS24へ進む。
仮想点演算部233は、補正係数テーブル300を参照し、仮想点係数決定部232により決定された各画像領域500の仮想点係数γから、各画像領域500に対応する補正係数hを導出する。仮想点演算部233は、導出した補正係数h、および仮想点(点q)の近傍の点n1〜n4(図13参照)の画素値N1〜N4から、図13(b)に示す計算式によって、各画像領域500において仮想点(点q)の画素値を算出する仮想点演算(歪み補正処理)を実行する。そして、ステップS25へ進む。
仮想点演算部233は、各画像領域において仮想点演算(歪み補正処理)を実行した画像データをワークメモリ207へ格納する。ワークメモリ207へ格納された歪み補正処理後の画像データは、ビデオメモリ208へ送信される。画像投影制御部209は、画像投影部210に対して、ビデオメモリ208に格納された歪み補正処理後の画像データを、投影光を照射させてスクリーン11に投影画像として投影させる。
図19は、投影画像における各画像領域の領域情報と、画像領域毎のズレ量とを保持するためのデータフォーマットの例を示す図である。図19を参照しながら、画像領域毎のズレ量を保持するためのデータフォーマットの一例について説明する。
図20は、実施の形態の変形例に係る画像投影システムの全体構成およびその使用例を示す図である。
2、2a プロジェクタ
3、3a 撮像装置
4 レーザペン
10、10a、10b 投影光
11 スクリーン
11a 凸部
11b 凹部
100、101 投影画像
101a 補正後投影画像
102〜105 位置
102a〜105a 位置
106、106a レーザポイント
110 投影画像
111 撮像画像
112 画像データ
113 投影画像
114 撮像画像
120 レーザ光
201 デジタル画像入力I/F
202 アナログ画像入力I/F
203 A/D変換部
204 セレクタ
205 ラスタ画像変換部
206 フレームメモリ
207 ワークメモリ
208 ビデオメモリ
209 画像投影制御部
210 画像投影部
221 画像格納部
222 フレーム位置検知部
223 フレーム枠補正部
224 画像分割制御部
225 照射位置検知部
226 照射位置補正部
227 サンプリング部
228 レーザ画像合成部
229 合成位置検知部
230 合成位置補正部
231 位置比較部
232 仮想点係数決定部
233 仮想点演算部
300 補正係数テーブル
400、400a、400b 軌跡
401、401a、401b サンプリングポイント
500、500a、500b 画像領域
501 仮想水平直線
502 仮想垂直直線
Claims (10)
- 画像データを被投影体に第1投影画像として投影させる投影手段と、
光線が照射された前記第1投影画像が撮像手段により撮像されて生成された第1撮像画像から、前記光線が照射された部分の画像であるポイント画像の位置を検知する照射位置検知手段と、
前記投影手段により投影される画像データに対して、前記ポイント画像の位置にドットパターン画像を合成する合成手段と、
前記ドットパターン画像が合成された画像データが前記投影手段により投影された第2投影画像が前記撮像手段により撮像されて生成された第2撮像画像において、前記ドットパターン画像の位置を検知する合成位置検知手段と、
前記第2撮像画像において、位置が検知された前記ドットパターン画像と前記ポイント画像とのズレ量を検出する比較手段と、
前記ズレ量に基づいて、前記投影手段から投影される画像データに対して歪み補正処理を実行する歪み補正手段と、
を備えた画像投影装置。 - 前記第1撮像画像を複数の画像領域に分割する分割手段と、
前記画像領域における前記ポイント画像を抽出する抽出手段と、
をさらに備え、
前記照射位置検知手段は、前記光線の軌跡の部分の画像である軌跡画像の位置を検知し、
前記抽出手段は、前記画像領域を通る前記軌跡画像から前記ポイント画像を抽出する請求項1に記載の画像投影装置。 - 前記分割手段は、前記第1投影画像に映し出された前記軌跡の粗密に基づいて、前記第1撮像画像を分割する前記画像領域の大きさを変化させる請求項2に記載の画像投影装置。
- 前記抽出手段は、前記画像領域における前記軌跡画像上の点のうち該画像領域を代表する点を前記ポイント画像として抽出する請求項2または3に記載の画像投影装置。
- 前記抽出手段は、前記画像領域における該画像領域の中心を通る仮想水平直線および仮想垂直直線と、前記軌跡画像との交点を抽出し、
前記分割手段は、前記抽出手段により求められた前記画像領域における前記交点の数が所定数以上の場合、該画像領域をさらに小さい複数の画像領域に分割する請求項2に記載の画像投影装置。 - 前記歪み補正手段は、前記ズレ量を、前記第2撮像画像における隣接する画素同士の中心の間隔を1としたときに表される値とした場合、該ズレ量の小数点以下の部分の値に基づいて、前記投影手段から投影される画像データに対して前記歪み補正処理を実行する請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像投影装置。
- 前記合成手段は、前記投影手段により投影される画像データに対して、前記照射位置検知手段により検知された前記ポイント画像の位置の周囲の画素値とは異なる画素値により前記ドットパターン画像を合成する請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像投影装置。
- 前記比較手段は、前記第2撮像画像において、前記ポイント画像と前記ドットパターン画像とを区別するために、画素値が高い方を前記ポイント画像と判定し、画素値が低い方を前記ドットパターン画像と判定する請求項1〜7のいずれか一項に記載の画像投影装置。
- 前記撮像手段と、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の画像投影装置と、
を備えた画像投影システム。 - 画像データを被投影体に第1投影画像として投影させるステップと、
光線が照射された前記第1投影画像が撮像手段により撮像されて生成された第1撮像画像から、前記光線が照射された部分の画像であるポイント画像の位置を検知するステップと、
投影する画像データに対して、前記ポイント画像の位置にドットパターン画像を合成するステップと、
前記ドットパターン画像が合成された画像データを投影した第2投影画像が前記撮像手段により撮像されて生成された第2撮像画像において、前記ドットパターン画像の位置を検知するステップと、
前記第2撮像画像において、位置を検知した前記ドットパターン画像と前記ポイント画像とのズレ量を検出するステップと、
前記ズレ量に基づいて、投影する画像データに対して歪み補正処理を実行するステップと、
を有する画像投影方法。
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