JP6717488B2 - Projection system, projection method, pattern generation method and program - Google Patents

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Description

この発明は、投影システム、投影方法、パターン生成方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a projection system, a projection method, a pattern generation method and a program.

近年、プロジェクションマッチングが普及するなど、ビデオプロジェクタが盛んに用いられている。例えば、単一又は複数のプロジェクタ群の投影像をレンチキュラースクリーンに投影することにより、遠近感のある画像を形成するものが開示されている(例えば、非特許文献1、2参照)。また、単一のプロジェクタの投影光の光路を遮るように、複数列の水滴を落下させて、落下する水滴に画像を表示させるシステムが提案されている(例えば、非特許文献3参照)。このシステムによれば、投影光の光路上の複数の位置に水滴列を落下させ、各位置で異なる画像を表示させることが可能である。 2. Description of the Related Art In recent years, video projectors are widely used due to the widespread use of projection matching. For example, it is disclosed that a projected image of a single or a plurality of projector groups is projected on a lenticular screen to form an image with perspective (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2). Further, a system has been proposed in which a plurality of rows of water drops are dropped so as to block the optical path of the projection light of a single projector, and an image is displayed on the falling water drops (for example, see Non-Patent Document 3). According to this system, it is possible to drop the water droplet array at a plurality of positions on the optical path of the projection light and display different images at the respective positions.

"Prototyping a light field display involving direct observation of a video projector array., " Jurik, J., Jones, A., Bolas, M., & Debevec, P.(2011, June)., Computer Vision and Pattern Recognition Workshops (CVPRW), 2011 IEEE Computer Society Conference on, IEEE, 2011."Prototyping a light field display involving direct observation of a video projector array.," Jurik, J., Jones, A., Bolas, M., & Debevec, P. (2011, June)., Computer Vision and Pattern Recognition Workshops (CVPRW), 2011 IEEE Computer Society Conference on, IEEE, 2011. "An autostereoscopic projector array optimized for 3D facial display.," Nagano, K., Jones, A., Liu, J., Busch, J., Yu, X., Bolas, M., & Debevec, P.(2013, July). InACM SIGGRAPH 2013 Emerging Technologies (p.3). ACM."An autostereoscopic projector array optimized for 3D facial display.," Nagano, K., Jones, A., Liu, J., Busch, J., Yu, X., Bolas, M., & Debevec, P. (2013 , July). InACM SIGGRAPH 2013 Emerging Technologies (p.3). ACM. "A multi-layered display with water drops, " Barnum, Peter C., Srinivasa G. Narasimhan, and Takeo Kanade, ACM Transactions on Graphics (TOG) 29.4 (2010): 76."A multi-layered display with water drops," Barnum, Peter C., Srinivasa G. Narasimhan, and Takeo Kanade, ACM Transactions on Graphics (TOG) 29.4 (2010): 76.

しかしながら、上記非特許文献3に記載のシステムは、投影光の光路上に水滴列を落下させるという特殊な方法でしか複数の位置で異なる画像を表示することができない。また、このシステムでは、投影光の光路上の前側の水滴列に当たらずに通過した投影光しか、後ろ側の水滴列に到達することができないので、表示される複数の画像は、極めて限定されたものになり、互いに独立したものではない。 However, the system described in Non-Patent Document 3 can display different images at a plurality of positions only by a special method of dropping a water droplet array on the optical path of projection light. In addition, in this system, only the projection light that passes through the optical path of the projection light and does not hit the front water droplet array can reach the rear water droplet array, so the displayed images are extremely limited. It is a matter of fact that they are not independent of each other.

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、より簡便な方法で、投影光の光路上に複数の異なる独立した画像を表示することができる投影システム、投影方法、パターン生成方法及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a projection system, a projection method, a pattern generation method, and a program capable of displaying a plurality of different independent images on the optical path of projection light by a simpler method. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため、この発明の第1の観点に係る投影システムは、
出射される投影光の照射範囲が交わるようにそれぞれ設置される複数のプロジェクタを備え、
前記複数のプロジェクタは、
互いに重ね合わされるようにパターン画像をそれぞれ投影することにより、複数の位置で、パターン画像の重なり方に応じた異なる合成画像を形成し、
前記複数の位置でそれぞれ形成される合成画像は、
当該合成画像が形成された位置を示すパターンを表示する画像である
In order to achieve the above object, the projection system according to the first aspect of the present invention is
Equipped with a plurality of projectors that are installed so that the irradiation areas of the projected projection light intersect,
The plurality of projectors are
By projecting the pattern images so that they are superimposed on each other, different composite images are formed at a plurality of positions depending on how the pattern images overlap ,
The composite image formed at each of the plurality of positions is
It is an image displaying a pattern indicating a position where the composite image is formed .

前記パターン画像は、
背景色を、パターンを構成する複数種類の色の中間色とする、
こととしてもよい。
The pattern image is
The background color is an intermediate color of the multiple types of colors that make up the pattern,
It may be that.

本発明の第2の観点に係る投影システムは、
出射される投影光の照射範囲が交わるようにそれぞれ設置され、互いに重ね合わされるようにパターン画像をそれぞれ投影することにより、複数の位置で、パターン画像の重なり方に応じた異なる合成画像を形成する複数のプロジェクタと、
前記複数のプロジェクタ各々に表示されたパターン画像と、前記複数の位置に投影されたパターン画像との位置関係を示す情報に基づいて、前記複数のプロジェクタ各々に表示されたパターン画像の各画素を要素とする第1の行列を、前記複数の位置各々に投影される前記合成画像の各画素を要素とする第2の行列に変換する変換行列を生成する変換行列生成部と、
表示されるパターンを有する前記合成画像に対応する前記第2の行列と、前記変換行列生成部で生成された変換行列とに基づいて、前記第1の行列に対応するパターン画像をプロジェクタ毎に生成するパターン生成部と、
を備える
A projection system according to a second aspect of the present invention is
It is installed so that the irradiation areas of the emitted projection light intersect, and by projecting the pattern images so that they overlap each other, different composite images are formed at a plurality of positions depending on how the pattern images overlap. Multiple projectors,
A pattern image displayed on the plurality of projectors each, based on the information indicating the positional relationship between the projected pattern image on the plurality of positions, each pixel of the displayed pattern image in the plurality of projectors each element And a conversion matrix generation unit that generates a conversion matrix that converts the first matrix into a second matrix having each pixel of the composite image projected at each of the plurality of positions as an element,
Based on the second matrix corresponding to the composite image having a pattern to be displayed, and the transformation matrix generating unit The generated transformation matrix, generating a pattern image corresponding to the first matrix for each projector A pattern generation unit that
Equipped with .

前記パターン生成部は、生成されるパターン画像の輝度の範囲制約のもとで前記第2の行列と前記変換行列とに基づいて前記第1の行列の解を求める、
こととしてもよい。
The pattern generation unit obtains a solution of the first matrix based on the second matrix and the conversion matrix under the constraint of the range of brightness of the generated pattern image,
It may be that.

前記変換行列生成部は、
前記各プロジェクタに表示されたパターン画像の画素の位置情報を有するパターンを、前記各プロジェクタから前記複数の位置に投影し、前記複数の位置それぞれに投影された投影パターンを撮像し、撮像された投影パターンをデコードすることにより前記位置関係を示す情報を獲得する、
こととしてもよい。
The conversion matrix generation unit,
The pattern having the positional information of the pixel of the displayed pattern image to each projector, the projected onto the plurality of positions from the projector, images the projection shadow pattern projected on each of the plurality of positions, it is captured Obtaining information indicating the positional relationship by decoding the projection pattern,
It may be that.

前記変換行列生成部は、前記位置関係を示す情報を、前記複数のプロジェクタのエピポーラ線上に限定して、前記変換行列を当該エピポーラ線について生成し、
前記パターン生成部は、
前記第2の行列と、前記変換行列生成部で生成された変換行列とに基づいて、前記第1の行列に対応するパターン画像の生成を全てのエピポーラ線について実行し、生成されたパターン画像の合成画像を、プロジェクタ毎に投影する画像として生成する、
こととしてもよい。
The conversion matrix generation unit limits the information indicating the positional relationship to epipolar lines of the plurality of projectors, and generates the conversion matrix for the epipolar lines.
The pattern generation unit,
Generation of a pattern image corresponding to the first matrix is executed for all epipolar lines based on the second matrix and the conversion matrix generated by the conversion matrix generation unit, and the generated pattern image is generated. Generate a composite image as an image to be projected for each projector,
It may be that.

前記各プロジェクタに色のテストパターン画像を投影させ、投影されたテストパターン画像の撮像結果に基づいて、前記パターン画像の色の調整情報を算出する色キャリブレーション部と、
前記パターン生成部で生成されたパターン画像を、前記色キャリブレーション部で調整された色の調整情報に基づいて、前記各プロジェクタに投影させる投影制御部と、
を備える、
こととしてもよい。
A color calibration unit configured to project a color test pattern image on each of the projectors and to calculate color adjustment information of the pattern image based on an imaging result of the projected test pattern image,
A projection control unit configured to project the pattern image generated by the pattern generation unit onto each of the projectors based on color adjustment information adjusted by the color calibration unit;
With
It may be that.

前記合成画像が投影される複数の位置に半透明のスクリーンを置くことで、各半透明スクリーンに、異なる合成画像を投影する、
こととしてもよい。
By placing translucent screens at a plurality of positions where the composite image is projected, a different composite image is projected on each translucent screen,
It may be that.

本発明の第の観点に係る投影方法は、
出射される投影光が互いに交差し、交わり合いながら進むように複数のプロジェクタを設置し、
前記複数のプロジェクタに、互いに重ね合わせると強め合うパターン及び弱め合うパターンの少なくとも一方を複数有するパターン画像をそれぞれ投影光で投影させることにより、複数の位置で、パターン画像の重なり方に応じた異なる合成画像を形成し、
前記複数のプロジェクタ各々に表示されたパターン画像と、前記複数の位置に投影されたパターン画像との位置関係を示す情報に基づいて、前記複数のプロジェクタ各々に表示されたパターン画像の各画素を要素とする第1の行列を、前記複数の位置各々に投影される前記合成画像の各画素を要素とする第2の行列に変換する変換行列を生成し、
表示されるパターンを有する前記合成画像に対応する前記第2の行列と、生成された前記変換行列とに基づいて、前記第1の行列に対応するパターン画像をプロジェクタ毎に生成する
A projection method according to a third aspect of the present invention is
Installed multiple projectors so that the projected light emitted would cross each other and proceed while intersecting each other.
By causing the plurality of projectors to respectively project, with projection light, a plurality of pattern images each having at least one of a strengthening pattern and a weakening pattern when they are superimposed on each other, different composition depending on how the pattern images overlap at a plurality of positions. Forming an image ,
Based on the information indicating the positional relationship between the pattern image displayed on each of the plurality of projectors and the pattern images projected on the plurality of positions, each pixel of the pattern image displayed on each of the plurality of projectors is set as an element. To generate a conversion matrix for converting the first matrix into a second matrix having each pixel of the composite image projected at each of the plurality of positions as an element,
A pattern image corresponding to the first matrix is generated for each projector based on the second matrix corresponding to the composite image having the displayed pattern and the generated conversion matrix .

本発明の第の観点に係るパターン生成方法は、
出射される投影光が互いに交差し、交わり合いながら進むように複数のプロジェクタを備える投影システムによって実行されるパターン生成方法であって、
数のプロジェクタ各々に表示されたパターン画像と、複数の位置に投影されたパターン画像との位置関係を示す情報に基づいて、前記各プロジェクタ各々に表示されたパターン画像の各画素を要素とする第1の行列を、前記複数の位置各々に投影される合成画像の各画素を要素とする第2の行列に変換する変換行列を生成する幾何キャリブレーション工程と、
表示されるパターンを有する前記合成画像に対応する前記第2の行列と、前記幾何キャリブレーション工程で生成された変換行列とに基づいて、前記第1の行列に対応するパターン画像をプロジェクタ毎に生成するパターン生成工程と、
を含む。
A pattern generation method according to a fourth aspect of the present invention is
A pattern generation method executed by a projection system including a plurality of projectors so that emitted projection light intersects with each other and travels while intersecting each other.
A pattern image displayed on the projector each multiple, based on the information indicating the positional relationship between the projected pattern image into a plurality of positions, said to each pixel of each projector each displayed pattern image elements a first matrix, the geometric calibration step of generating a transformation matrix for converting the second matrix with the pixels of the synthetic image that will be projected on the plurality of positions each element,
Said second matrix corresponding to the composite image having a pattern to be displayed, based on the transformation matrix generated by the geometric calibration process, generating a pattern image corresponding to the first matrix for each projector A pattern generation process for
including.

記各プロジェクタに色のテストパターン画像を投影させ、投影されたテストパターン画像の撮像結果に基づいて、前記パターン画像の色の調整情報を算出する色キャリブレーション工程と、
記パターン生成工程で生成されたパターン画像を、前記色キャリブレーション工程で調整された色の調整情報に基づいて、前記各プロジェクタに投影させる投影工程と、
を含む、
こととしてもよい。
Before SL is projected test pattern image colors each projector, based on the imaging result of the projected test pattern image, the color calibration process of calculating a color adjustment information of the pattern image,
A projection step of the pattern image generated in the previous SL pattern generating step, based on the adjustment information of the adjusted color by the color calibration process, is projected to the each projector,
including,
It may be that.

本発明の第の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
複数のプロジェクタ各々に表示されたパターン画像と、複数の位置に投影されたパターン画像との位置関係を示す情報に基づいて、前記各プロジェクタ各々に表示されたパターン画像の各画素を要素とする第1の行列を、前記複数の位置各々に投影される合成画像の各画素を要素とする第2の行列に変換する変換行列を生成する幾何キャリブレーション手順と、
表示されるパターンを有する前記合成画像に対応する前記第2の行列と、前記幾何キャリブレーション手順で生成された変換行列とに基づいて、前記第1の行列に対応するパターン画像をプロジェクタ毎に生成するパターン生成手順と、
を実行させる。
A program according to a fifth aspect of the present invention is
On the computer,
Based on the information indicating the positional relationship between the pattern images displayed on each of the plurality of projectors and the pattern images projected on the plurality of positions, each pixel of the pattern image displayed on each of the projectors is set as an element. 1 matrix, and the geometric calibration procedure for generating a transform matrix for converting the second matrix with the pixels of the synthetic image that will be projected on the plurality of positions each element,
Said second matrix corresponding to the composite image having a pattern to be displayed, based on the transformation matrix generated by the geometric calibration procedure, generating a pattern image corresponding to the first matrix for each projector Pattern generation procedure,
To run.

この発明によれば、複数のプロジェクタ各々から出射される投影光により形成されるパターン画像は、互いに重ね合わせると強め合う部分及び弱め合う部分が複数形成されており、重ね合わせ位置に応じて実際に強め合う部分と弱め合う部分とが変化する画像となっている。換言すれば、この発明では、各プロジェクタから出射される投影光が、交差し、交わり合いながら進む区間の複数の位置において、パターン画像の重ね合わせ位置に応じて実際に強め合う部分と弱め合う部分とを調整することにより、複数の位置におけるパターン画像の合成画像を独立した全く異なるものとすることができる。したがって、この発明によれば、複数のプロジェクタにより複数の投影光を交差させるというより簡便な方法で、投影光の光路上に複数の異なる独立した画像を形成することができる。 According to the present invention, the pattern image formed by the projection light emitted from each of the plurality of projectors has a plurality of strengthening portions and weakening portions that are overlapped with each other. It is an image in which the strengthening part and the weakening part change. In other words, in the present invention, the projection light emitted from each projector intersects with each other, and at a plurality of positions in a section where the projection light advances, a portion that actually strengthens and a portion that weakens depending on the overlapping position of the pattern images. By adjusting and, the composite images of the pattern images at a plurality of positions can be made completely independent and completely different. Therefore, according to the present invention, it is possible to form a plurality of different independent images on the optical path of the projection light by a simpler method of intersecting the plurality of projection lights by the plurality of projectors.

この発明の実施の形態1に係る投影システムの概略的な構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a projection system according to Embodiment 1 of the present invention. 図2(A)、図2(B)、図2(C)及び図2(D)は、図1の投影システムで投影されるパターン画像及び合成画像の一例を示す図である。2(A), 2(B), 2(C) and 2(D) are diagrams showing an example of a pattern image and a composite image projected by the projection system of FIG. プロジェクタにおけるパターン画像の投影面と、複数の位置におけるパターン画像の被投影面との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the projection surface of the pattern image in a projector, and the to-be-projected surface of the pattern image in a some position. 制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a control part. 幾何キャリブレーションを示す図である。It is a figure which shows geometric calibration. 図6(A)及び図6(B)は、各プロジェクタに投影されるテストパターンの一例を示す図である。FIGS. 6A and 6B are diagrams showing an example of a test pattern projected on each projector. 図7(A)及び図7(B)は、カメラで撮像されたテストパターンの一例を示す図である。7A and 7B are diagrams showing an example of a test pattern imaged by a camera. 推定されたレスポンスカーブの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the estimated response curve. 図1の投影システムにおける画像投影処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing an image projection process in the projection system of FIG. 1. 図10(A)及び図10(B)は、各プロジェクタで投影される画像の一例である。図10(C)及び図10(D)は、各スクリーンに投影される画像の一例である。10A and 10B are examples of images projected by each projector. 10C and 10D are examples of images projected on each screen. この発明の実施の形態2に係る投影システムの概略的な構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the schematic structure of the projection system which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る投影システムの概略的な構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the schematic structure of the projection system which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4に係る投影システムにおけるパターン画像を示す図である。It is a figure which shows the pattern image in the projection system which concerns on Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5に係る投影システムを示す図である。It is a figure which shows the projection system which concerns on Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態6に係る投影システムを示す図である。It is a figure which shows the projection system which concerns on Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態7に係る投影システムを示す図である。It is a figure which shows the projection system which concerns on Embodiment 7 of this invention. 2つの半透明スクリーンを並べ、2つのプロジェクタの合成画像が投影される複数の位置に半透明のスクリーンを置くことで、各半透明スクリーンに、異なる合成画像を投影する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a different synthetic image is projected on each translucent screen by arranging two translucent screens and placing a translucent screen in the some position where the synthetic image of two projectors is projected. 2つのスクリーンに投影された合成画像を示す図である。It is a figure which shows the synthetic image projected on two screens. エピポーラ平面(光学中心C1、C2、スクリーン1、2に進む光線、エピポーラ線、エピポールe1、e2含む)を示す図である。Epipolar plane (optical centers C 1, C 2, light rays proceed to the screen 1, epipolar lines, including epipoles e1, e2) is a diagram showing a. エピポーラ平面内で光線が干渉する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a light beam interferes in an epipolar plane. 図21(A)、図21(B)、図21(C)、図21(D)、図21(E)及び図21(F)は、対象物体を平面とした投影画像の一例を示す図である。21(A), FIG. 21(B), FIG. 21(C), FIG. 21(D), FIG. 21(E), and FIG. 21(F) are diagrams showing an example of a projected image in which the target object is a plane. Is. 図22(A)、図22(B)、図22(C)、図22(D)は、投影された画像を数値評価した結果を示す図である。22(A), FIG. 22(B), FIG. 22(C), and FIG. 22(D) are diagrams showing the results of numerical evaluation of the projected image. 図23(A)及び図23(B)は、任意形状物体に対するグレーコード投影によって横の縞模様のパターンを複数投影する様子を示す図である。図23(C)は、横の縞模様のグレーコード投影によって得られたマップ画像の一例を示す図である。FIGS. 23A and 23B are views showing a state in which a plurality of horizontal striped patterns are projected by gray code projection on an arbitrarily shaped object. FIG. 23C is a diagram showing an example of a map image obtained by gray code projection of a horizontal striped pattern. 図24(A)及び図24(B)は、任意形状物体に対するグレーコード投影によって縦の縞模様のパターンを複数投影する様子を示す図である。図24(C)は、縦の縞模様のグレーコード投影によって得られたマップ画像の一例を示す図である。FIGS. 24A and 24B are views showing a state in which a plurality of vertical striped patterns are projected by gray code projection on an arbitrary shaped object. FIG. 24C is a diagram showing an example of a map image obtained by gray code projection of a vertical striped pattern. 図25(A)及び図25(B)は、他の任意形状物体に対するグレーコード投影によって横の縞模様のパターンを複数投影する様子を示す図である。図25(C)は、横の縞模様のグレーコード投影によって得られたマップ画像の一例を示す図である。FIGS. 25A and 25B are views showing a state in which a plurality of horizontal striped patterns are projected by gray code projection on another arbitrary shaped object. FIG. 25C is a diagram showing an example of a map image obtained by gray code projection of a horizontal striped pattern. 図26(A)及び図26(B)は、他の任意形状物体に対するグレーコード投影によって縦の縞模様のパターンを複数投影する様子を示す図である。図26(C)は、縦の縞模様のグレーコード投影によって得られたマップ画像の一例を示す図である。FIGS. 26A and 26B are diagrams showing a state in which a plurality of vertical striped patterns are projected by gray code projection on another arbitrary shaped object. FIG. 26C is a diagram showing an example of a map image obtained by gray code projection of a vertical striped pattern. 図27(A)及び図27(B)は、任意形状物体上に投影される画像の一例を示す図である。27A and 27B are diagrams illustrating an example of an image projected on an arbitrary shaped object. 図28(A)は、一方の奥行きに任意形状物体を置いたときに得られる横の縞模様に基づくマップ画像である。図28(B)は、一方の奥行きに任意形状物体を置いたときに得られる縦の縞模様に基づくマップ画像である。FIG. 28A is a map image based on a horizontal striped pattern obtained when an arbitrary shaped object is placed at one depth. FIG. 28B is a map image based on a vertical striped pattern obtained when an arbitrarily shaped object is placed at one depth. 図29(A)は、もう一方の奥行きに任意形状物体を置いたときに得られる横の縞模様に基づくマップ画像である。図29(B)は、もう一方の奥行きに任意形状物体を置いたときに得られる縦の縞模様に基づくマップ画像である。FIG. 29A is a map image based on a horizontal striped pattern obtained when an arbitrary shaped object is placed at the other depth. FIG. 29B is a map image based on a vertical striped pattern obtained when an arbitrarily shaped object is placed at the other depth. 図30(A)及び図30(B)は、各プロジェクタによって投影されるパターン画像の一例である。30A and 30B are examples of pattern images projected by each projector. 図31(A)は、一方の奥行きに置かれた任意形状物体に投影される画像の一例を示す図である。図31(B)は、もう一方の奥行きに置かれた任意形状物体に投影される画像の一例を示す図である。FIG. 31A is a diagram showing an example of an image projected on an arbitrarily shaped object placed at one depth. FIG. 31B is a diagram showing an example of an image projected on an arbitrarily shaped object placed at the other depth. 図32(A)及び図32(B)は、2つの位置に、形状の異なる物体をそれぞれ置いたときに各物体に投影される画像の一例を示す図である。32A and 32B are diagrams showing an example of an image projected on each object when objects having different shapes are placed at two positions.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施の形態1.
まず、この発明の実施の形態1について説明する。
Embodiment 1.
First, the first embodiment of the present invention will be described.

図1は、この実施の形態1に係る投影システム100の概略的な構成を示す。図1に示すように、投影システム100は、2つのプロジェクタ1、2を備える。プロジェクタ1、2は、それぞれ投影光L1、L2を出射する、出射した投影光L1、L2は進むにつれて広がっている。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection system 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the projection system 100 includes two projectors 1 and 2. The projectors 1 and 2 emit the projection lights L1 and L2, respectively, and the emitted projection lights L1 and L2 spread as they progress.

プロジェクタ1、2は、出射される投影光L1、L2が互いに交差し、交わり合いながら進むようにそれぞれ設置される。すなわち、プロジェクタ1、2は、ほぼ同じ方向を向くように、かつ、それぞれの投影光学系の光軸が浅い角度で交差するように設けられている。 The projectors 1 and 2 are installed so that the emitted projection lights L1 and L2 intersect with each other and proceed while intersecting each other. That is, the projectors 1 and 2 are provided so as to face substantially the same direction, and the optical axes of the respective projection optical systems intersect at a shallow angle.

投影システム100は、制御部10を備える。制御部10は、コンピュータであり、通信インターフェイス、CPU(Central Processing Unit)及びメモリを備える。制御部10は、CPUがメモリに格納されたプログラムを実行し、通信インターフェイスを介してプロジェクタ1、2と通信を行うことにより、その機能を実現する。 The projection system 100 includes a control unit 10. The control unit 10 is a computer and includes a communication interface, a CPU (Central Processing Unit), and a memory. The control unit 10 realizes its function by the CPU executing the program stored in the memory and communicating with the projectors 1 and 2 through the communication interface.

制御部10は、プロジェクタ1、2が投影するパターン画像P1、P2をプロジェクタ1、2に投影させるなどして、プロジェクタ1、2を制御する。制御部10は、入力インターフェイスとして、マウス等のポインティングデバイスを有している。ポインティングデバイスによるカーソルは、プロジェクタ1、2の投影面に表示されるようになっている。 The control unit 10 controls the projectors 1 and 2 by, for example, projecting the pattern images P1 and P2 projected by the projectors 1 and 2 on the projectors 1 and 2. The control unit 10 has a pointing device such as a mouse as an input interface. The cursor by the pointing device is displayed on the projection surfaces of the projectors 1 and 2.

プロジェクタ1は、制御部10による制御の下、投影されるパターン画像P1を内部の投影面(図3の投影面PL1)に表示し、投影光L1で、パターン画像P1を外部に投影する。プロジェクタ2は、制御部10による制御の下、投影されるパターン画像P2を内部の投影面(図3の投影面PL2)に表示し、投影光L2で、パターン画像P2を外部に投影する。この例の場合、パターン画像P1、P2は、投影光L1、L2が進むにつれて、次第に重なり合うようになり、プロジェクタ1、2を基準とする奥行きd2の位置では、大半が重なり合い、奥行きd1の位置では、ぴったり重なり合うようになっている。実際の設置においては、プロジェクタ同士をなるべく近づけると、奥行きにかかわらず、重なりあい部分が大きくなり好適である。 Under the control of the control unit 10, the projector 1 displays the projected pattern image P1 on the internal projection surface (projection surface PL1 in FIG. 3) and projects the pattern image P1 to the outside with the projection light L1. Under the control of the control unit 10, the projector 2 displays the projected pattern image P2 on the internal projection surface (projection surface PL2 in FIG. 3) and projects the pattern image P2 to the outside with the projection light L2. In the case of this example, the pattern images P1 and P2 gradually overlap with each other as the projection lights L1 and L2 travel, and most of them overlap at the position of the depth d2 with respect to the projectors 1 and 2, and at the position of the depth d1. , They are supposed to overlap. In actual installation, it is preferable that the projectors are brought as close as possible to each other, because the overlapping portion becomes large regardless of the depth.

プロジェクタ1、2は、互いに重ね合わせると強め合うパターン及び弱め合うパターンの少なくとも一方を有するパターン画像P1、P2を投影光L1、L2で投影する。この実施の形態では、パターン画像P1、P2は、背景色を、パターンを構成する複数種類の色の中間色としている。例えば、画像がグレースケールであれば、背景色は、白と黒との中間色である灰色となる。通常の画像では、背景色とは、シーンにおいて、最暗部の色(黒)であるのに対して、本発明ではこのように中間色として定義することにより、負の色を実現することができる。これにより、パターン画像P1、P2は、重なり合うパターンが同系色(例えば白)のパターンであれば、それらは強め合うパターンとなる(これは通常の画像でも同じ)のに対して、補色(反対色)関係にあるパターン(例えば白と黒)であれば、それらは弱め合うパターンとなり、両パターンが完全な補色関係にある場合には、それらのパターンを打ち消し合うことができるようになる。 The projectors 1 and 2 project the pattern images P1 and P2, which have at least one of a strengthening pattern and a weakening pattern when they are overlapped with each other, with the projection lights L1 and L2. In this embodiment, the pattern images P1 and P2 have the background color as an intermediate color of a plurality of types of colors forming the pattern. For example, if the image is grayscale, the background color is gray, which is an intermediate color between white and black. In a normal image, the background color is the color of the darkest part (black) in the scene, whereas in the present invention, a negative color can be realized by defining it as an intermediate color. As a result, in the pattern images P1 and P2, if the overlapping patterns are patterns of a similar color (for example, white), they become mutually intensifying patterns (this is the same in a normal image), but complementary colors (opposite colors). ) Relationship (for example, white and black), they become patterns that weaken each other, and when both patterns have a completely complementary color relationship, these patterns can cancel each other.

例えば、図2(A)に示すように、プロジェクタ1、2が投影するパターン画像P1、P2には、背景色に対して輝度の高い数字”1”のパターン像が形成されている。この場合、両パターン画像の”1”のパターン像が重なり合う奥行きd2の位置では、”1”のパターンが強調された合成画像が表示される。ただし、この場合、奥行きd1の位置では、それぞれ輝度が背景色よりもやや高い、薄い”1”のパターン像が2カ所表示されるようになる。 For example, as shown in FIG. 2A, pattern images P1 and P2 projected by the projectors 1 and 2 have a pattern image of number "1" having a high brightness with respect to the background color. In this case, at the position of the depth d2 where the pattern images of "1" of both pattern images overlap, a composite image in which the pattern of "1" is emphasized is displayed. However, in this case, at the position of the depth d1, two light “1” pattern images, each of which has a luminance slightly higher than the background color, are displayed.

これに対応して、例えば図2(B)に示すように、プロジェクタ2が投影するパターン画像に、背景色よりも輝度の低い”1”のパターンを新たに追加する。この”1”のパターン像は、奥行きd1の位置において、右側の”1”のパターンと打ち消し合い、”1”のパターンを消失させる。ただし、この場合、奥行きd2の位置では、輝度が背景色よりやや低い、薄い”1”のパターンが表示されるようになる。 In response to this, for example, as shown in FIG. 2B, a pattern “1” having a lower brightness than the background color is newly added to the pattern image projected by the projector 2. The pattern image of "1" cancels out with the pattern of "1" on the right side at the position of the depth d1, and the pattern of "1" disappears. However, in this case, at the position of the depth d2, a thin "1" pattern whose brightness is slightly lower than the background color is displayed.

奥行きd2の位置に表示された輝度が背景色よりやや低い”1”のパターンを打ち消すため、例えば図2(C)に示すように、プロジェクタ1が投影するパターン画像P1に、背景色よりも輝度の高い”1”のパターンが新たに追加される。この”1”のパターンは、奥行きd2の位置において、右側の”1”のパターンと打ち消し合い、”1”のパターンを消失させる。ただし、奥行きd1の位置では、背景色よりも輝度の高い”1”のパターンが右側に表示される。 In order to cancel the "1" pattern in which the brightness displayed at the position of the depth d2 is slightly lower than the background color, for example, as shown in FIG. 2C, the pattern image P1 projected by the projector 1 has a brightness higher than the background color. The pattern of "1" having a high value is newly added. This "1" pattern cancels out with the "1" pattern on the right side at the position of the depth d2, and the "1" pattern disappears. However, at the position of the depth d1, the pattern of "1" having higher brightness than the background color is displayed on the right side.

すなわち、このように、パターン画像P1、P2の適切な位置に複数の”1”のパターンを追加することにより、奥行きd2、d1の任意の位置に”1”のパターンを形成することができる。例えば、図2(D)に示すように、背景色よりも輝度の高い”1”のパターンや背景色よりも輝度の低い”1”のパターンを適宜組み合わせることにより、奥行きd1、d2とでそれぞれが強め合ったり、弱め合ったりした結果、その位置の合成画像として”1”のパターンを形成することができる。 That is, by adding a plurality of "1" patterns to appropriate positions of the pattern images P1 and P2 in this manner, it is possible to form a "1" pattern at arbitrary positions of the depths d2 and d1. For example, as shown in FIG. 2D, by appropriately combining a pattern of "1" having a luminance higher than that of the background color and a pattern of "1" having a luminance lower than the background color, the depths d1 and d2 are respectively different. As a result of strengthening and weakening each other, a pattern of "1" can be formed as a composite image at that position.

適当なパターンを組み合わせたパターン画像P1、P2を生成し、所望の合成画像を奥行きd1、d2の位置に形成するには、プロジェクタ1、2の投影面におけるパターンの位置を正確に決めておく必要がある。そのためには、前提として、プロジェクタ1、2におけるパターン画像の投影面と、奥行きd1、d2の位置におけるパターン画像の被投影面との位置関係を把握しておく必要がある。 In order to generate pattern images P1 and P2 in which appropriate patterns are combined and form a desired composite image at the positions of the depths d1 and d2, it is necessary to accurately determine the positions of the patterns on the projection surfaces of the projectors 1 and 2. There is. For that purpose, as a premise, it is necessary to grasp the positional relationship between the projection surface of the pattern image in the projectors 1 and 2 and the projection surface of the pattern image at the positions of the depths d1 and d2.

図3は、プロジェクタ1、2におけるパターン画像P1、P2の投影面(映像表示面)PL1、PL2と、奥行きd1、d2の位置におけるパターン画像P1、P2の被投影面(スクリーンI1,I2でパターン画像が投影される面)との位置関係を示す。スクリーンI1、I2を、被投影面I1、I2ともいう。 FIG. 3 shows projection surfaces (video display surfaces) PL1 and PL2 of the pattern images P1 and P2 in the projectors 1 and 2, and projected surfaces (patterns of the screens I1 and I2) of the pattern images P1 and P2 at positions of the depths d1 and d2. It shows the positional relationship with the surface on which the image is projected). The screens I1 and I2 are also referred to as projection surfaces I1 and I2.

投影面PL1、PL2は、それぞれプロジェクタ1、2において、パターン画像P1、P2が表示される映像面である。プロジェクタ1、2では、それぞれの点光源からの光が、投影面PL1、PL2に照射され、パターン画像P1、P2を含む投影光が投影光学系を介して外部に出射される。投影面PL1、PL2において、パターン画像P1、P2を構成する各画素をpj,1、pj,2、…、pj,m、…とする(j=1又は2)。 The projection planes PL1 and PL2 are image planes on which the pattern images P1 and P2 are displayed in the projectors 1 and 2, respectively. In the projectors 1 and 2, the light from each point light source is applied to the projection surfaces PL1 and PL2, and the projection light including the pattern images P1 and P2 is emitted to the outside via the projection optical system. Pixels forming the pattern images P1 and P2 on the projection planes PL1 and PL2 are defined as p j,1 , p j,2 ,..., P j,m ,... (j=1 or 2).

投影面PL1、PL2に表示されたパターン画像P1、P2は、被投影面であるスクリーンI1又はI2に投影される。スクリーンI1I2上の被投影面上に投影されたパターン画像P1、P2を画素に分割したときの各画素をik,1、ik,2、…、ik,n、…とする(k=1又は2)。 The pattern images P1 and P2 displayed on the projection planes PL1 and PL2 are projected on the screen I1 or I2 which is the projection surface. Each pixel when the pattern images P1 and P2 projected on the projection surface on the screens I1 and I2 are divided into pixels is defined as i k,1 , i k,2 ,..., I k,n,. k=1 or 2).

ここで、投影面PL1、PL2のパターン画像P1、P2の各画素を要素とする行列P1、P2を以下のように定義する。

Figure 0006717488
また、スクリーンI1I2上の位置におけるパターン画像P1、P2の各画素を要素とする行列I1、I2を以下のように定義する。
Figure 0006717488
上述のように投影面PL1、PL2の各画素pj,1、pj,2、…、pj,m、…から出た光は、スクリーンI1I2上の位置座標ik,1、ik,2、…、ik,n、…に入射するため、投影面PL1、PL2の各画素pj,1、pj,2、…、pj,m、…の行列P1、P2と、スクリーンI1I2上の位置座標の行列I1、I2とは、以下の式(1)、式(2)のように射影変換の式で定義することができる。
Figure 0006717488
Figure 0006717488
ここで、行列A1,1、A1,2、A2,1、A2,2は、ホモグラフィ行列から生成される変換行列である。ホモグラフィ行列とは、画像上のある点が、射影変換後の画像上のどこに移動するかを、行列の積の形で計算可能とするものである。そこで、ホモグラフィ行列を用いて、移動前後の座標のセットを計算しておけば、行列A1,1、A1,2、A2,1、A2,2は、各行のいずれか1つの要素が1であり、残りは0である行列として即座に変換行列を生成できる。また、各行の1つの要素のみ1で残りは0のため、この行列は疎行列である。疎行列は、そのアトリビュートにより、逆行列計算と言った計算量の大きな処理を、効率的に解くことができる場合があり、その性質を利用できるメリットがある。 Here, matrices P 1 and P 2 each having pixels of the pattern images P1 and P2 on the projection planes PL1 and PL2 as elements are defined as follows.
Figure 0006717488
Further, matrices I 1 and I 2 having pixels of the pattern images P1 and P2 at the positions on the screens I1 and I2 as elements are defined as follows.
Figure 0006717488
As described above, the light emitted from the pixels p j,1 , p j,2 ,..., P j,m ,... Of the projection planes PL1, PL2 is the position coordinates i k,1 , i on the screens I 1 , I 2. Since they are incident on k,2 ,..., I k,n ,..., Matrixes P 1 , P 2 of pixels p j,1 , p j,2 ,..., P j,m ,... When, the matrix I 1, I 2 coordinates on the screen I1, I2, the following equation (1) can be defined by the formula of projective transformation as in equation (2).
Figure 0006717488
Figure 0006717488
Here, the matrices A 1,1 , A 1,2 , A 2,1 and A 2,2 are conversion matrices generated from the homography matrix. The homography matrix makes it possible to calculate where a certain point on the image moves on the image after the projective transformation in the form of a matrix product. Therefore, if a set of coordinates before and after the movement is calculated using a homography matrix, the matrix A 1,1 , A 1,2 , A 2,1 , A 2,2 will be one of the rows. A transformation matrix can be immediately generated as a matrix whose elements are 1 and the rest are 0. Also, since only one element in each row is 1 and the rest are 0, this matrix is a sparse matrix. A sparse matrix may be able to efficiently solve a process that requires a large amount of calculation, such as an inverse matrix calculation, depending on its attributes, and has the advantage of being able to utilize its properties.

ここで、行列P1、P2と、行列I1、I2と、変換行列A1,1、A1,2、A2,1、A2,2は、以下のような行列P、I、Aにまとめられる。この行列Pが第1の行列に対応し、行列Iが第2の行列に対応する。

Figure 0006717488
上記式(1)、(2)は、以下の式(3)のようにまとめられる。
Figure 0006717488
本実施の形態では、スクリーンI1、I2上に所望の合成画像を形成するために、プロジェクタ1、2にそれぞれ投影させるパターン画像P1、P2を投影面PL1、PL2に表示させる必要があり、そのためには、行列P1、P2、すなわち行列Pを求める必要がある。行列Pを求めるには、まず、変換行列Aを求める幾何キャリブレーション処理を行う必要がある。幾何キャリブレーション処理やプロジェクタ1、2へのパターン画像P1、P2の投影指示を行うのは制御部10である。 Here, the matrices P 1 and P 2 , the matrices I 1 and I 2, and the conversion matrices A 1,1 , A 1,2 , A 2,1 and A 2,2 are the following matrices P and I: , A. This matrix P corresponds to the first matrix, and the matrix I corresponds to the second matrix.
Figure 0006717488
The above equations (1) and (2) are summarized as the following equation (3).
Figure 0006717488
In the present embodiment, in order to form a desired composite image on the screens I1 and I2, it is necessary to display the pattern images P1 and P2 to be projected on the projectors 1 and 2 on the projection planes PL1 and PL2. Needs to find the matrices P 1 and P 2 , that is, the matrix P. In order to obtain the matrix P, it is first necessary to perform geometric calibration processing to obtain the conversion matrix A. It is the control unit 10 that performs the geometric calibration process and the projection instruction of the pattern images P1 and P2 to the projectors 1 and 2.

図4は、制御部10の構成を示すブロック図である。図4に示すように、制御部10は、変換行列生成部11と、パターン生成部12と、色キャリブレーション部13と、投影制御部14と、を備える。 FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control unit 10. As shown in FIG. 4, the control unit 10 includes a conversion matrix generation unit 11, a pattern generation unit 12, a color calibration unit 13, and a projection control unit 14.

変換行列生成部11は、例えばホモグラフィ行列を用いて、複数のプロジェクタ1,2各々のパターン画像P1、P2の投影面PL1、PL2と、複数の奥行き(位置)d1、d2におけるパターン画像P1、P2の被投影面I1、I2との位置関係を示す情報を計算より獲得し、各プロジェクタ1、2の投影面PL1、PL2におけるパターン画像P1、P2の各画素pj,1、pj,2、…、pj,m、…を要素とする行列Pを、複数の奥行き(位置)d1、d2各々に形成される合成画像の各画素ik,1、ik,2、…、ik,n、…を要素とする行列Iに変換する変換行列Aを生成する。 The conversion matrix generation unit 11 uses, for example, a homography matrix, the projection planes PL1 and PL2 of the pattern images P1 and P2 of the projectors 1 and 2, and the pattern images P1 at the depths (positions) d1 and d2. Information indicating the positional relationship between the projection planes I1 and I2 of P2 is acquired by calculation, and the pixels p j,1 and p j,2 of the pattern images P1 and P2 on the projection planes PL1 and PL2 of the projectors 1 and 2 are acquired. , ..., p j,m , ..., a matrix P having pixels as elements i k,1 , i k,2 , ..., i k of a composite image formed at each of a plurality of depths (positions) d1 and d2. A conversion matrix A for converting into a matrix I having elements such as , n ,... Is generated.

以下に示すように、変換行列生成部11は、変換行列Aを求める。まず、制御部10は、図5に示すように、プロジェクタ1、2にそれぞれ背景色が白で、四隅に黒色のパターンが形成されたテストパターン画像を投影させる。そして、ユーザは、制御部10に設けられたポインティングデバイスを操作して、スクリーンI1、I2に投影されたパターン画像P1、P2内の黒色パターンの位置にカーソルを合わせてクリックする。このクリック操作により、各画素pj,1、pj,2、…、pj,m、…と、位置座標ik,1、ik,2、…、ik,n、…との位置関係が明らかとなり、その位置関係から変換行列Aを求めることができる。変換行列生成部11は、このようにして、変換行列Aを求める。変換行列生成部11は、CPU、メモリ、ポインティングデバイス、通信インターフェイスの動作によって実現される。 As shown below, the conversion matrix generation unit 11 obtains the conversion matrix A. First, as shown in FIG. 5, the control unit 10 causes the projectors 1 and 2 to project a test pattern image in which the background color is white and the black patterns are formed at the four corners. Then, the user operates the pointing device provided in the control unit 10 to place the cursor on the position of the black pattern in the pattern images P1 and P2 projected on the screens I1 and I2 and click. By this click operation, the positions of the pixels p j,1 , p j,2 ,..., P j,m ,... And the position coordinates i k,1 , i k,2 ,..., i k,n ,. The relationship becomes clear, and the conversion matrix A can be obtained from the positional relationship. The conversion matrix generation unit 11 thus obtains the conversion matrix A. The conversion matrix generation unit 11 is realized by operations of a CPU, a memory, a pointing device, and a communication interface.

パターン生成部12は、所望のパターンを有する合成画像に対応する行列Iと、変換行列生成部11で生成された変換行列Aとに基づいて、行列Pに対応するパターン画像P1、P2を生成する。具体的には、行列Iに変換行列Aの逆行列を乗算して、行列Pを求めることにより、パターン画像P1、P2が生成される。パターン生成部12は、CPU、メモリの動作によって実現される。ここで、変換行列のサイズは非常に大きいものの、変換行列が疎行列であることを利用することで、疎行列用の数値演算ライブラリを利用した、非常に高速な計算を実現できる。 The pattern generation unit 12 generates pattern images P1 and P2 corresponding to the matrix P based on the matrix I corresponding to the composite image having the desired pattern and the conversion matrix A generated by the conversion matrix generation unit 11. .. Specifically, the pattern images P1 and P2 are generated by multiplying the matrix I by the inverse matrix of the conversion matrix A to obtain the matrix P. The pattern generation unit 12 is realized by the operations of the CPU and the memory. Here, although the size of the conversion matrix is very large, by utilizing the fact that the conversion matrix is a sparse matrix, it is possible to realize extremely high-speed calculation using the numerical operation library for the sparse matrix.

色キャリブレーション部13は、各プロジェクタ1、2に色のテストパターン画像を投影させる。例えば、色のテストパターン画像には、色が均等に変化するようなテストパターンが用いられる。図6(A)、図6(B)に各プロジェクタ1、2に投影されるテストパターンの一例を示す。色キャリブレーション部13は、カメラで撮像されたテストパターン画像の撮像結果に基づいて、パターン画像の色の調整情報を算出する。カメラの撮像データは、コンピュータが有する通常のインターフェイスを介して取り込むことができる。 The color calibration unit 13 causes each of the projectors 1 and 2 to project a color test pattern image. For example, a test pattern in which the color changes uniformly is used for the color test pattern image. 6A and 6B show an example of the test pattern projected on each of the projectors 1 and 2. The color calibration unit 13 calculates the color adjustment information of the pattern image based on the imaging result of the test pattern image captured by the camera. The image data of the camera can be taken in through a normal interface of a computer.

スクリーンI1、I2上に投影された色のテストパターン画像は、カメラで撮像される。図7(A)、図7(B)にカメラで撮像されたテストパターンの一例を示す。色キャリブレーション部13は、カメラで撮像された色のテストパターン画像の撮像データに基づいて、プロジェクタ1、2への入力輝度値と、実際にスクリーンI1、I2に投影される輝度値との非線形な関係を示す輝度曲線(レスポンスカーブ)を算出する。図8に、推定されたレスポンスカーブの一例を示す。図8では、各プロジェクタ1、2に投影されたテストパターンのカーブ(Proj1、Proj2)に加え、プロジェクタ1、2によって投影される画像の重ね合わせ画像のカーブ(sum、Add)も示されている。色キャリブレーション部13は、CPU、メモリ、通信インターフェイスによって実現される。 The color test pattern images projected on the screens I1 and I2 are captured by a camera. 7(A) and 7(B) show an example of the test pattern imaged by the camera. The color calibration unit 13 non-linearly sets the brightness value input to the projectors 1 and 2 and the brightness value actually projected on the screens I1 and I2 based on the imaging data of the color test pattern image captured by the camera. A brightness curve (response curve) showing the above relationship is calculated. FIG. 8 shows an example of the estimated response curve. In addition to the test pattern curves (Proj1, Proj2) projected on the projectors 1 and 2, FIG. 8 also shows the superimposed image curves (sum, Add) of the images projected by the projectors 1 and 2. .. The color calibration unit 13 is realized by a CPU, a memory, and a communication interface.

投影制御部14は、色キャリブレーション部13で算出された輝度曲線を用いて、すなわち色キャリブレーション部13で調整された色の調整情報に基づいて、パターン画像P1、P2を調整する。そして、投影制御部14は、パターン生成部12で生成され調整されたパターン画像P1、P2を、各プロジェクタ1、2に投影させる。投影制御部14は、CPU、メモリ、通信インターフェイスによって実現される。 The projection control unit 14 adjusts the pattern images P1 and P2 using the luminance curve calculated by the color calibration unit 13, that is, based on the color adjustment information adjusted by the color calibration unit 13. Then, the projection control unit 14 causes the projectors 1 and 2 to project the pattern images P1 and P2 generated and adjusted by the pattern generation unit 12. The projection control unit 14 is realized by a CPU, a memory, and a communication interface.

図9は、制御部10で実行されるプロジェクタ1、2を用いた画像投影処理のフローチャートである。図9に示すように、まず、制御部10(変換行列生成部11)は、各プロジェクタ1、2が投影するパターン画像P1、P2に対応する行列Pを、複数の奥行き(位置)d1、d2に投影される合成画像に対応する行列Iに変換する変換行列Aを求める(ステップS1;幾何キャリブレーション工程)。この幾何キャリブレーション工程において、上述の変換行列Aが得られる。 FIG. 9 is a flowchart of the image projection process executed by the control unit 10 using the projectors 1 and 2. As shown in FIG. 9, first, the control unit 10 (the conversion matrix generation unit 11) sets the matrix P corresponding to the pattern images P1 and P2 projected by the projectors 1 and 2 to a plurality of depths (positions) d1 and d2. A transformation matrix A that transforms into a matrix I corresponding to the composite image projected on is calculated (step S1; geometric calibration step). In the geometrical calibration process, the conversion matrix A described above is obtained.

ここでは、例えば、図5に示すように、パターン画像P1、P2が投影される奥行きd2、d1の位置に設置されたスクリーンI1、I2に、四隅にチェックパターンが形成されたパターン画像P1、P2を表示し、その位置を、ポインティングデバイスを用いてクリックし、チェックパターンに対応する投影面PL1、PL2上の位置座標を取得する。制御部10(変換行列生成部11)は、パターン画像中のチェックパターンの位置座標と、撮像結果におけるチェックパターンの位置座標との関係に基づいて、変換行列Aを算出する。 Here, for example, as shown in FIG. 5, on the screens I1 and I2 installed at the positions of the depths d2 and d1 onto which the pattern images P1 and P2 are projected, the pattern images P1 and P2 in which check patterns are formed at the four corners are formed. Is displayed and the position is clicked using a pointing device to obtain the position coordinates on the projection planes PL1 and PL2 corresponding to the check pattern. The control unit 10 (the conversion matrix generation unit 11) calculates the conversion matrix A based on the relationship between the position coordinates of the check pattern in the pattern image and the position coordinates of the check pattern in the imaged result.

続いて、制御部10(パターン生成部12)が、行列Iに逆行列A-1を乗算することにより(逆行列演算により)、行列Pを算出し、各プロジェクタ1、2のパターン画像P1、P2を生成する(ステップS2;パターン生成工程)。ここで、逆行列が求められないような場合には、P−IA-1が最小になるようなフィッティング演算を行って行列Pを求めるようにしてもよい。 Then, the control unit 10 (pattern generation unit 12) calculates the matrix P by multiplying the matrix I by the inverse matrix A −1 (by the inverse matrix operation), and the pattern images P1 of the projectors 1 and 2, P2 is generated (step S2; pattern generation process). Here, if the inverse matrix cannot be obtained, the matrix P may be obtained by performing a fitting operation that minimizes P-IA -1 .

制御部10が、各プロジェクタ1、2に色のテストパターン画像をスクリーンI1、I2上に形成されるパターン画像P1、P2のカメラの撮像結果に基づいて、パターン画像の色を調整する(ステップS3:色キャリブレーション工程)。これにより、指定された輝度値と実際の輝度値との間の非線形性を示す輝度曲線(レスポンスカーブ)が生成される。 The control unit 10 adjusts the color of the pattern image based on the imaging result of the camera of the pattern images P1 and P2 formed on the screens I1 and I2 to the color test pattern images for the projectors 1 and 2 (step S3). : Color calibration process). As a result, a brightness curve (response curve) showing non-linearity between the specified brightness value and the actual brightness value is generated.

制御部10が、色キャリブレーション工程で生成された色の調整情報によって調整されたパターン画像P1、P2を、各プロジェクタ1、2に投影する(ステップS4:投影工程)。これにより、パターン画像P1、P2の合成画像が、スクリーンI1、I2に投影される。 The control unit 10 projects the pattern images P1 and P2 adjusted by the color adjustment information generated in the color calibration process onto the projectors 1 and 2 (step S4: projection process). As a result, the composite image of the pattern images P1 and P2 is projected on the screens I1 and I2.

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、複数のプロジェクタ1、2各々から出射される投影光L1、L2により形成されるパターン画像P1、P2は、互いに重ね合わせると強め合う部分及び弱め合う部分が形成されており、重ね合わせ位置に応じて実際に強め合う部分と弱め合う部分とが変化する画像となっている。換言すれば、この実施の形態では、各プロジェクタ1、2から出射される投影光L1、L2が交差し、交わり合いながら進む区間の複数の奥行き(位置)d1、d2において、パターン画像P1、P2の重ね合わせ位置に応じて実際に強め合う部分と弱め合う部分とを調整することにより、複数の奥行き(位置)d1、d2におけるパターン画像P1、P2の合成画像を独立した全く異なるものとすることができる。したがって、この実施の形態によれば、複数のプロジェクタ1、2により複数の投影光を交差させるというより簡便な方法で、投影光L1、L2の光路上に複数の異なる独立した画像を形成することができる。 As described above in detail, according to the present embodiment, the pattern images P1 and P2 formed by the projection lights L1 and L2 emitted from each of the plurality of projectors 1 and 2 are strengthened when they are overlapped with each other. Further, a weakened portion is formed, and the image is such that the actually strengthened portion and the weakened portion change depending on the overlapping position. In other words, in this embodiment, the projection images L1 and L2 emitted from the respective projectors 1 and 2 intersect and the pattern images P1 and P2 at a plurality of depths (positions) d1 and d2 in a section where the projection lights L1 and L2 proceed while intersecting each other. By adjusting the actually strengthening portion and the weakening portion in accordance with the overlapping position, the composite images of the pattern images P1 and P2 at a plurality of depths (positions) d1 and d2 are made completely different independently. You can Therefore, according to this embodiment, it is possible to form a plurality of different independent images on the optical paths of the projection lights L1 and L2 by a simpler method of intersecting the plurality of projection lights with the plurality of projectors 1 and 2. You can

例えば、図10(A)に示すパターン画像をプロジェクタ1に投影させ、図10(B)に示すパターン画像をプロジェクタ2に投影させる。これらの画像は全く独立した別の画像である。この場合、図10(C)及び図10(D)に示すパターン画像が、スクリーンI1、I2に投影される。 For example, the pattern image shown in FIG. 10(A) is projected on the projector 1, and the pattern image shown in FIG. 10(B) is projected on the projector 2. These images are completely independent images. In this case, the pattern images shown in FIGS. 10C and 10D are projected on the screens I1 and I2.

実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
Embodiment 2.
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図11に示すように、本実施の形態では、3つのプロジェクタ1、2、3を備える。プロジェクタ1、2、3は、出射される投影光が互いに交差し、交わり合いながら進むようにそれぞれ設置される。この投影システム100は、奥行きが異なる3つの位置(3つのレイヤLA1、LA2、LA3)に、それぞれ異なるパターン画像を形成する。レイヤLA1には、数字”1”のパターンの行列が形成された合成画像が表示され、レイヤLA2には、数字”2”のパターンの行列が形成された合成画像が表示され、レイヤLA3には、数字”3”のパターンの行列が形成された合成画像が表示される。 As shown in FIG. 11, this embodiment includes three projectors 1, 2, and 3. The projectors 1, 2, and 3 are installed so that the emitted projection lights intersect with each other and proceed while intersecting each other. The projection system 100 forms different pattern images at three positions having different depths (three layers LA1, LA2, LA3). The layer LA1 displays the composite image in which the matrix of the pattern of the number "1" is formed, the layer LA2 displays the composite image in which the matrix of the pattern of the number "2" is formed, and the layer LA3. , A composite image in which a matrix of the pattern of the number “3” is formed is displayed.

この実施の形態のように、本発明では、プロジェクタの数は2つには限られず、形成される合成画像の数も2つには限られない。 According to the present invention, as in this embodiment, the number of projectors is not limited to two, and the number of composite images formed is not limited to two.

実施の形態3.
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
Embodiment 3.
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

図12に示すように、本実施の形態では、16個のピコプロジェクタを含むプロジェクタ群5を備える。プロジェクタ群5は、ピコプロジェクタが4行4列に配列されたものである。各ピコプロジェクタは、出射される投影光が互いに交差し、交わり合いながら進むようにそれぞれ設置される。この投影システム100は、レイヤLA1〜LA5の位置に、それぞれ異なるパターン画像を形成する。 As shown in FIG. 12, the present embodiment includes a projector group 5 including 16 pico projectors. The projector group 5 includes pico projectors arranged in 4 rows and 4 columns. The respective pico projectors are installed so that the emitted projection lights intersect with each other and proceed while intersecting each other. The projection system 100 forms different pattern images at the positions of the layers LA1 to LA5.

レイヤLA1には、数字”1”のパターンの行列が形成された合成画像が表示され、レイヤLA2には、数字”2”のパターンの行列が形成された合成画像が表示され、レイヤLA3には、数字”3”のパターンの行列が形成された合成画像が表示される。レイヤLA4には、数字”4”のパターンの行列が形成された合成画像が表示される。レイヤLA5には、数字”5”のパターンの行列が形成された合成画像が表示される。 The layer LA1 displays the composite image in which the matrix of the pattern of the number "1" is formed, the layer LA2 displays the composite image in which the matrix of the pattern of the number "2" is formed, and the layer LA3. , A composite image in which a matrix of the pattern of the number “3” is formed is displayed. On the layer LA4, a composite image in which a matrix of the pattern of the number "4" is formed is displayed. On the layer LA5, a composite image in which a matrix of the pattern of the number "5" is formed is displayed.

この実施の形態のように、プロジェクタの数は2つや3つには限られず、形成される合成画像の数も2つや3つには限られない。この実施の形態のように、多数の小型のプロジェクタを用いることが可能であり、合成画像の数にも制限はない。 As in this embodiment, the number of projectors is not limited to two or three, and the number of composite images formed is not limited to two or three. As in this embodiment, many small projectors can be used, and the number of composite images is not limited.

実施の形態4.
次に、本発明の実施の形態4について説明する。
Fourth Embodiment
Next, a fourth embodiment of the invention will be described.

図13に示すように、本実施の形態では、3つのプロジェクタ1、2、3を備える。プロジェクタ1、2、3は、出射される投影光が互いに交差し、交わり合いながら進むようにそれぞれ設置される。この投影システム100は、3つの位置(レイヤLA1、LA2)に、それぞれ異なるパターン画像を形成する。レイヤLA1には、数字”1”のパターンの行列が形成された合成画像が表示され、レイヤLA2には、数字”2”のパターンの行列が形成された合成画像が表示される。この実施の形態では、各プロジェクタ1、2、3で投影されるパターン像は、”1”等のパターンではなく、点像のパターンとなっている。このような点像のパターンから成るパターン画像を用いても、”1”パターンの行列を含む合成画像や”2”パターンの行列を含む合成画像を、異なる奥行き(レイヤ)で表示することができる。 As shown in FIG. 13, this embodiment includes three projectors 1, 2, and 3. The projectors 1, 2, and 3 are installed so that the emitted projection lights intersect with each other and proceed while intersecting each other. The projection system 100 forms different pattern images at three positions (layers LA1 and LA2). The layer LA1 displays the composite image in which the matrix of the pattern of the number “1” is formed, and the layer LA2 displays the composite image in which the matrix of the pattern of the number “2” is formed. In this embodiment, the pattern image projected by each of the projectors 1, 2, and 3 is not a pattern such as "1" but a point image pattern. Even if a pattern image including such a point image pattern is used, a composite image including a matrix of “1” patterns and a composite image including a matrix of “2” patterns can be displayed in different depths (layers). ..

図10(A)及び図10(B)に示すパターン画像は、このような観点から生成された画像である。 The pattern images shown in FIGS. 10A and 10B are images generated from such a viewpoint.

実施の形態5.
次に、本発明の実施の形態5について説明する。
Embodiment 5.
Next, a fifth embodiment of the invention will be described.

図14に示すように、本実施の形態では、16個のピコプロジェクタを含むプロジェクタ群5を備える。プロジェクタ群5は、ピコプロジェクタが4行4列に配列されたものである。プロジェクタ群5を構成する各ピコプロジェクタは、出射される投影光が互いに交差し、交わり合いながら進むようにそれぞれ設置される。この投影システム100は、4つの位置に、半透明のスクリーンI1、I2、I3、I4が設置され、それぞれのスクリーンI1〜I4で、プロジェクタ群5による異なる独立した画像が表示される。 As shown in FIG. 14, the present embodiment includes a projector group 5 including 16 pico projectors. The projector group 5 includes pico projectors arranged in 4 rows and 4 columns. The respective pico projectors that form the projector group 5 are installed so that the projected light beams that are emitted intersect with each other and proceed while intersecting each other. In this projection system 100, translucent screens I1, I2, I3, and I4 are installed at four positions, and different independent images are displayed by the projector group 5 on each of the screens I1 to I4.

この投影システム100を用いれば、複数の異なる位置で同時に異なる画像でのプロジェクションマッピングが可能になる。 With this projection system 100, projection mapping can be performed on different images at different positions at the same time.

実施の形態6.
次に、本発明の実施の形態6について説明する。
Sixth Embodiment
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.

図15に示すように、本実施の形態では、16個のピコプロジェクタを含むプロジェクタ群5を備える。プロジェクタ群5は、ピコプロジェクタが4行4列に配列されたものである。ピコプロジェクタは、出射される投影光が互いに交差し、交わり合いながら進むようにそれぞれ設置される。この投影システム100は、複数の位置に、それぞれ異なるパターン画像を形成する。奥行き1mの位置では、数字”1”のパターンの行列が形成された合成画像が表示され、奥行き2mの位置では、数字”2”のパターンの行列が形成された合成画像が表示される。また、奥行き3mの位置では、数字”3”のパターンの行列が形成された合成画像が表示され、奥行き4mの位置では、数字”4”のパターンの行列が形成された合成画像が表示される。 As shown in FIG. 15, the present embodiment includes a projector group 5 including 16 pico projectors. The projector group 5 includes pico projectors arranged in 4 rows and 4 columns. The pico projectors are installed so that the emitted projection lights intersect with each other and proceed while intersecting each other. The projection system 100 forms different pattern images at a plurality of positions. At the position of depth 1 m, the composite image in which the matrix of the pattern of number “1” is formed is displayed, and at the position of depth 2 m, the composite image in which the matrix of the pattern of number “2” is formed is displayed. Also, a composite image in which a matrix of the pattern of the number "3" is formed is displayed at the position of depth 3m, and a composite image in which the matrix of the pattern of number "4" is formed is displayed at the position of the depth 4m. ..

この投影システム100は、産業施設に、測量システム(3次元ものさし)として導入することができる。例えば、計測領域40内の奥行き2mの位置に、荷物を置いたときには、荷物に”2”のパターン行列が表示される。これにより、荷物が置かれた場所が、2mであると計測される。このように、この投影システム100によれば、奥行き方向での距離情報を荷物に表示させるのに用いることができる。 This projection system 100 can be installed in an industrial facility as a surveying system (three-dimensional ruler). For example, when a baggage is placed at a depth of 2 m in the measurement area 40, a pattern matrix of "2" is displayed on the baggage. Thereby, the place where the luggage is placed is measured to be 2 m. As described above, according to the projection system 100, the distance information in the depth direction can be used for displaying on the luggage.

実施の形態7.
次に、本発明の実施の形態7について説明する。
Embodiment 7.
Next, a seventh embodiment of the invention will be described.

この実施の形態に係る投影システム100は、自然界における遮られた環境で計測対象51にパターンを投影するシステムとして用いられる。投影されるパターン画像は、上記実施の形態6と同様に、そのパターンが投影される計測対象51の位置(奥行き)を示す情報である。 The projection system 100 according to this embodiment is used as a system that projects a pattern onto the measurement target 51 in a shielded environment in nature. The projected pattern image is information indicating the position (depth) of the measurement target 51 onto which the pattern is projected, as in the sixth embodiment.

図16に示すように、本実施の形態では、16個のピコプロジェクタを含むプロジェクタ群5を備える。プロジェクタ群5は、ピコプロジェクタが4行4列に配列されたものである。プロジェクタ群15を構成する各ピコプロジェクタは、出射される投影光が互いに交差し、交わり合いながら進むようにそれぞれ設置される。 As shown in FIG. 16, the present embodiment includes a projector group 5 including 16 pico projectors. The projector group 5 includes pico projectors arranged in 4 rows and 4 columns. The respective pico projectors that form the projector group 15 are installed so that the projected light beams that are emitted intersect with each other and proceed while intersecting each other.

プロジェクタ群5により計測対象51に投影されるパターン画像は、計測対象51の奥行きに応じて異なったものになる。したがって、計測対象51に形成された合成画像のパターンを観察すれば、計測対象51の3次元形状を計測することが可能となる。 The pattern image projected on the measurement target 51 by the projector group 5 varies depending on the depth of the measurement target 51. Therefore, by observing the pattern of the synthetic image formed on the measurement target 51, the three-dimensional shape of the measurement target 51 can be measured.

このプロジェクタ群5を用いれば、いずれかのピコプロジェクタから発せられた光が障害物50で遮られたとしても、他のピコプロジェクタから同じ位置に入射する光がその位置に入射すれば、計測対象51にパターン画像を形成することができる。すなわち、この投影システムでは、複数のピコプロジェクタから同じ部分のパターン画像、すなわち強め合う部分の画像を投影しているので、画角を実質的に大きくして仮想的な広いアパーチャを実現することができる。したがって、プロジェクタ群5の前に障害物50(例えば生け垣等)があったとしても、その先に合成画像を形成し、計測対象51の位置にパターンを投影することができる。これにより、プロジェクタ・カメラ系による数多くの形状計測アルゴリズムを障害物のあるシーンにおいても利用可能となる。 If this projector group 5 is used, even if the light emitted from one of the pico projectors is blocked by the obstacle 50, if the light incident on the same position from another pico projector is incident on that position, the measurement target A pattern image can be formed at 51. That is, in this projection system, a plurality of pico projectors project the pattern image of the same portion, that is, the image of the strengthening portion, so that the angle of view can be substantially increased to realize a virtual wide aperture. it can. Therefore, even if there is an obstacle 50 (eg, hedge) in front of the projector group 5, a synthetic image can be formed in front of it and the pattern can be projected at the position of the measurement target 51. As a result, many shape measurement algorithms by the projector/camera system can be used even in an obstacle scene.

図17には、2つの半透明スクリーンI1、I2を並べ、プロジェクタ1、2の合成画像が投影される複数の位置に半透明のスクリーンI1、I2を置くことで、各半透明スクリーンI1、I2に、異なる合成画像を投影する様子が示されている。図18に示すように、半透明スクリーンI1に、図10(C)に示す画像が表示され、半透明スクリーンI2に、図10(D)に示す画像が表示されている。 In FIG. 17, two translucent screens I1 and I2 are arranged, and the translucent screens I1 and I2 are placed at a plurality of positions where the composite images of the projectors 1 and 2 are projected. Shows how different composite images are projected. As shown in FIG. 18, the image shown in FIG. 10C is displayed on the semitransparent screen I1, and the image shown in FIG. 10D is displayed on the semitransparent screen I2.

実施の形態8.
次に、本発明の実施の形態8について説明する。
Eighth embodiment.
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described.

この実施の形態に係るパターン生成アルゴリズムは、限られたピクセルを用いた独立した計算手法となる。すなわち、図19に示すように、輝度を相互に補償しあう光線は、全て、エピポーラ平面上にある。このため、パターン生成計算は、エピポーラ平面毎に独立して行うことができる。さらに図20に示すように、エピポーラ平面内でも、相互に干渉しあう光線は、飛び飛びとなる。例えば、図20では、スクリーン1では4点、スクリーン2では4点の、合計8点のみが互いに干渉しあうが、それ以外は全く関与しない。また、この8点を投影するために必要な投影パターンも、プロジェクタ1では4点、プロジェクタ2では5点の合計9点であり、それ以外は全く関与しない。このため、投影パターン上の9点(未知パラメータ)と、スクリーン上の点8点(8つの1次方程式)を連立して解くことで、解(投影パターン9点の輝度)が得られる。これにより、実施の形態1のような巨大な行列を解かずに、複数のプロジェクタ各々に表示されたパターン画像と、複数の位置に投影されたパターン画像と位置関係を示す情報を複数のプロジェクタのエピポーラ線上に限定してそれぞれ生成された、独立した小さな連立1次方程式を、各限られたピクセル集合毎に、すべてのエピポーラ線についてそれぞれ解くことで投影パターンを得ることができる。これは、数多くの独立した処理が得意な並列処理(SIMD;Single Instruction Multiple Data)に適した手法である。 The pattern generation algorithm according to this embodiment is an independent calculation method using a limited number of pixels. That is, as shown in FIG. 19, all the rays that mutually compensate the luminance are on the epipolar plane. Therefore, the pattern generation calculation can be performed independently for each epipolar plane. Further, as shown in FIG. 20, even in the epipolar plane, the light rays that interfere with each other are scattered. For example, in FIG. 20, only a total of 8 points, that is, 4 points on the screen 1 and 4 points on the screen 2, interfere with each other, but nothing else is involved. Further, the projection patterns necessary for projecting these 8 points are 4 points in the projector 1 and 5 points in the projector 2, which is a total of 9 points, and the other patterns are not involved at all. Therefore, a solution (luminance of 9 points in the projection pattern) can be obtained by simultaneously solving 9 points (unknown parameters) on the projection pattern and 8 points (8 linear equations) on the screen. As a result, the pattern images displayed on each of the plurality of projectors and the information indicating the positional relationship between the pattern images projected at the plurality of positions are displayed on the plurality of projectors without solving the huge matrix as in the first embodiment. It is possible to obtain a projection pattern by solving independent small simultaneous linear equations generated only on the epipolar line for each limited pixel set for all epipolar lines. This is a method suitable for parallel processing (SIMD; Single Instruction Multiple Data), which is good at many independent processes.

言い換えると、変換行列生成部11(図4参照)は、複数のプロジェクタ1、2各々に表示されたパターン画像と、複数の位置に投影されたパターン画像との位置関係を示す情報を、複数のプロジェクタ1、2のエピポーラ線上に限定して、各プロジェクタ1、2に表示されたパターン画像の各画素を要素とする行列P’を、複数の位置各々に投影される合成画像の各画素を要素とする行列I’に変換する変換行列A’を当該エピポーラ線について生成する。ここで、行列P’は、上記式(3)の行列Pの一部であり、行列I’は、上記式(3)の行列Iの一部であり、変換行列A’は、連立一次方程式の各係数を要素とする式(3)の行列Aの一部である。さらに、パターン生成部12は、行列Iと、変換行列生成部11で生成された変換行列A’とに基づいて、行列P’に対応するパターン画像の生成を全てのエピポーラ線について実行する。さらに、パターン生成部12は、全てのエピポーラ線のパターン画像を合成し、合成された画像を、プロジェクタ毎に投影する画像として生成する。 In other words, the conversion matrix generation unit 11 (see FIG. 4) stores a plurality of pieces of information indicating the positional relationship between the pattern images displayed on each of the plurality of projectors 1 and 2 and the pattern images projected at the plurality of positions. The matrix P′ having the pixels of the pattern images displayed on the projectors 1 and 2 as elements is limited to the epipolar lines of the projectors 1 and 2 and the pixels of the composite image projected at each of a plurality of positions are used as elements. A conversion matrix A′ that is converted into a matrix I′ is generated for the epipolar line. Here, the matrix P′ is a part of the matrix P of the above formula (3), the matrix I′ is a part of the matrix I of the above formula (3), and the conversion matrix A′ is a simultaneous linear equation. Is a part of the matrix A of Expression (3) having each coefficient of as an element. Furthermore, the pattern generation unit 12 executes the generation of the pattern image corresponding to the matrix P′ for all epipolar lines based on the matrix I and the conversion matrix A′ generated by the conversion matrix generation unit 11. Further, the pattern generation unit 12 synthesizes the pattern images of all epipolar lines and generates the synthesized image as an image to be projected for each projector.

前記の連立方程式は、図20からも明らかな通り、スクリーン数と、プロジェクタ数が同じである場合、通常、未知数と拘束式の数が同じになる。ただし、スクリーンの縁の部分では交点を作らないことが起こりうるため、未知数が1つか2つ多くなることも起こりうる。このため、この方程式は常に解を持ち、未知数が多い場合には、幾つかの自由度を持つ。ところで、解に何の制約も付けずにこの連立1次方程式を解くと、値域が広くなることが計算上ありうる。しかし、プロジェクタが投影できる輝度値には有限の範囲があるため、実際に投影するためには、投影可能な輝度の範囲内に正規化しなければならない。これにより、投影パターンのコントラスト(階調)が減少する。その結果、最終的にスクリーン上に投影されるパターンのコントラストをも減少させることになる。そこで、パターン生成部12が、連立方程式を解く際に、例えば、値域が0〜255(通常のプロジェクタにおけるピクセル輝度値の範囲)制約のもとで解(連立方程式の解、すなわち行列I’と変換行列A’とに基づく行列P’の解)を計算するようにすると、コントラストを減少させずに済む。ただし、その場合、拘束数の方が未知数を上回るため、計算には、最終投影画像と投影目的画像との誤差を最小化する最適化問題を解く必要がある。 As is clear from FIG. 20, in the above simultaneous equations, when the number of screens and the number of projectors are the same, the unknowns and the number of constraint equations are usually the same. However, since it is possible that no intersection is created at the edge of the screen, the unknown number may increase by one or two. Therefore, this equation always has a solution and, if there are many unknowns, has several degrees of freedom. By the way, if the simultaneous linear equations are solved without any restrictions on the solution, it is possible in calculation that the range becomes wider. However, since the brightness value that can be projected by the projector has a finite range, in order to actually project, it has to be normalized within the range of the brightness that can be projected. This reduces the contrast (gradation) of the projection pattern. As a result, the contrast of the pattern finally projected on the screen is also reduced. Therefore, when the pattern generation unit 12 solves the simultaneous equations, for example, the solution (the solution of the simultaneous equations, that is, the matrix I′) is set under the constraint that the range is 0 to 255 (the range of the pixel luminance value in the normal projector). If the solution of the matrix P′ based on the transformation matrix A′) is calculated, the contrast is not reduced. However, in that case, since the constraint number exceeds the unknown number, it is necessary to solve the optimization problem that minimizes the error between the final projection image and the projection target image in the calculation.

図21(A)〜図21(F)は、対象物体を平面とした投影画像の一例を示す。図21(A)及び図21(D)に示す画像は、輝度値に制約を加えずに生成した画像である。また、図21(B)及び図21(E)、図21(C)及び図21(F)に示す画像は、本実施の形態8に係るパターン生成手法を用いて、輝度値に制約を加えて生成した画像である。図21(A)、図21(B)及び図21(C)が奥行き1の平面に投影された画像であり、図21(D)、図21(E)及び図21(F)が奥行き1とは異なる奥行き2の平面に投影された画像である。奥行き1に投影された画像である図21(A)に示す画像と、図21(B)及び図21(C)に示す画像とを比べると、輝度値に制約を加えて生成した図21(B)及び図21(C)に示す画像の方が、輝度値に制約を加えて生成した図21(A)の画像と比べてダイナミックレンジが大幅に増大しているのがわかる。 21A to 21F show an example of a projected image in which the target object is a plane. The images shown in FIGS. 21A and 21D are images generated without any restriction on the brightness value. In addition, the images shown in FIGS. 21B and 21E, 21C, and 21F are applied with a constraint on the luminance value by using the pattern generation method according to the eighth embodiment. It is an image generated by 21(A), FIG. 21(B) and FIG. 21(C) are images projected on a plane of depth 1, and FIGS. 21(D), 21(E) and 21(F) are depth 1 It is an image projected on a plane having a depth 2 different from. Comparing the image shown in FIG. 21(A), which is the image projected at the depth 1, with the images shown in FIGS. 21(B) and 21(C), FIG. It can be seen that the images shown in FIGS. 21B and 21C have a significantly larger dynamic range than the image shown in FIG. 21A, which is generated by limiting the brightness value.

投影された画像を数値評価した結果を図22(A)から図22(D)に示す。横軸は、投影する2つの画像の組み合わせを示している。2つの画像の組み合わせはそれぞれ、Cameraman/jetplane、Lena/Mandril、Lena/Peppers、Peppers/House、Lena/Cameraman、Peppers/Lenaとなっている。Lena/Mandrilの組み合わせは、図21(A)〜図21(F)に示す画像である。 The results of numerical evaluation of the projected image are shown in FIGS. 22(A) to 22(D). The horizontal axis represents a combination of two projected images. The combinations of the two images are Camerara/jetplane, Lena/Mandril, Lena/Peppers, Peppers/House, Lena/Cameraman, Peppers/Lena, respectively. The combination of Lena/Mandril is the image shown in FIGS. 21(A) to 21(F).

画像の品質を評価する際によく使用されるPSNR(Peak Signal-to-Noise Ratio)による評価結果を図22(A)(実画像)及び図22(B)(合成画像)に示し、人間の感覚に近いと言われるSSIM(Structural SIMilarity)による評価結果を図22(C)(実画像)及び図22(D)(合成画像)に示す。ここで、実画像とは、実際にプロジェクタをスクリーンに投影した画像であり、合成画像とは、コンピュータ上で投影をシミュレートして合成した画像である。また、LFはLinear Factorizationの略であり解に制約を加えなかったもの、EOはEpipolar Optimizationの略であり、解に制約([*,*]で表される輝度値の範囲)を加えたものである。図22(A)〜図22(D)を見ると、LF、EO[−100,255]、EO[0,255]というように輝度値の範囲に制約を加えることにより、ダイナミックレンジが拡大し、画質が向上しているのがわかる。 FIG. 22(A) (actual image) and FIG. 22(B) (composite image) show the evaluation results by PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio) which is often used when evaluating the image quality. Evaluation results by SSIM (Structural SIMilarity), which is said to be close to feeling, are shown in FIG. 22(C) (actual image) and FIG. 22(D) (composite image). Here, the actual image is an image obtained by actually projecting the projector on the screen, and the synthetic image is an image synthesized by simulating projection on a computer. Further, LF is an abbreviation of Linear Factorization without any restriction on the solution, and EO is an abbreviation of Epipolar Optimization with a restriction (a range of brightness values represented by [*,*]) added to the solution. Is. 22(A) to 22(D), the dynamic range is expanded by restricting the range of luminance values such as LF, EO[-100,255], and EO[0,255]. , You can see that the image quality has improved.

実施の形態9.
次に、本発明の実施の形態9について説明する。
Ninth Embodiment
Next, a ninth embodiment of the invention will be described.

この実施の形態に係るパターン生成アルゴリズムは、複数の任意形状物体を対象として、同時に異なるパターンを投影する手法である。複数の任意形状物体は、文字通り複数用意しても良いし、あるいは同じ任意形状物体を移動するようにしても良い。以下にパターン生成アルゴリズムの詳細について説明する。 The pattern generation algorithm according to this embodiment is a method of simultaneously projecting different patterns on a plurality of arbitrarily shaped objects. A plurality of arbitrarily shaped objects may be prepared literally, or the same arbitrarily shaped object may be moved. The details of the pattern generation algorithm will be described below.

任意形状物体上で、各プロジェクタで投影する複数のパターンが重なりあうことで、任意のパターンを生成するためには、プロジェクタ上の各ピクセルの投影光がオブジェクトのどの位置を照射するのかを知る必要がある。本実施の形態では各プロジェクタからグレーコード・パターンの投影を行うことで対応関係を求める。グレーコード・パターンは、プロジェクタに表示されたパターン画像上の画素の位置情報を有するパターンである。グレーコード投影によって図23(A)、図23(B)、図24(A)、図24(B)、図25(A)、図25(B)、図26(A)、図26(B)に示すような縞模様のパターンを任意形状物体に複数投影し、図23(C)、図24(C)、図25(C)、図26(C)に示す縦横それぞれのマップ画像(輝度値が座標)を作ることで対応(各プロジェクタに表示されたパターン画像と、複数の位置に投影されたパターン画像との位置関係を示す情報)が得られる。 It is necessary to know which position of the object the projection light of each pixel on the projector irradiates in order to generate an arbitrary pattern by overlapping multiple patterns projected by each projector on an arbitrary shaped object. There is. In the present embodiment, the correspondence is obtained by projecting the gray code pattern from each projector. The gray code pattern is a pattern having positional information of pixels on the pattern image displayed on the projector. FIG. 23A, FIG. 23B, FIG. 24A, FIG. 24B, FIG. 25A, FIG. 25B, FIG. 26A, FIG. ), a plurality of striped patterns are projected on an arbitrarily shaped object, and vertical and horizontal map images (luminance) shown in FIGS. 23(C), 24(C), 25(C), and 26(C) are projected. By creating values (coordinates), correspondence (information indicating the positional relationship between the pattern image displayed on each projector and the pattern images projected at a plurality of positions) can be obtained.

最終的に任意形状物体上に投影される画像を図27(A)及び図27(B)に示す画像とする。また、任意形状物体を人体模型の頭部とする。そして、変換行列生成部11は、グレーコード画像を複数の位置に置かれた任意形状物体に投影したときに、任意形状物体に投影された投影パターンをカメラでそれぞれ撮像する。そして、変換行列生成部11は、撮像された投影パターンをデコードする。このようにすれば、各プロジェクタに表示されたパターン画像と、複数の位置に投影されたパターン画像との位置関係を示す情報、すなわち図28(A)及び図28(B)、図29(A)及び図29(B)に示すマップ画像が得られる。得られた位置関係を示す情報を用いて、本実施の形態に係る手法により、変換行列生成部11及びパターン生成部12は、各プロジェクタ1、2によって投影されるパターン画像を生成する。生成された、各プロジェクタにより投影する投影パターンの一例を図30(A)及び図30(B)に示す。このパターン画像を2台それぞれのプロジェクタ1、2から任意形状物体に投影することで、一方の奥行きに置かれた任意形状物体では図31(A)に示すように、図27(A)に示す画像に対応する画像が投影され、もう一方の奥行きに置かれた任意形状物体には、図31(B)で示すように、図27(B)に示す画像に対応する画像が投影される。 The images finally projected on the arbitrarily shaped object are the images shown in FIGS. 27A and 27B. Further, the arbitrarily shaped object is the head of the human body model. Then, when the conversion matrix generation unit 11 projects the gray code image on the arbitrarily shaped object placed at a plurality of positions, each camera captures the projection pattern projected on the arbitrarily shaped object. Then, the conversion matrix generation unit 11 decodes the captured projection pattern. By doing so, information indicating the positional relationship between the pattern image displayed on each projector and the pattern images projected at a plurality of positions, that is, FIG. 28A, FIG. 28B, and FIG. ) And the map image shown in FIG. 29(B) are obtained. The conversion matrix generation unit 11 and the pattern generation unit 12 generate the pattern images projected by the projectors 1 and 2 by the method according to the present embodiment using the obtained information indicating the positional relationship. An example of the generated projection pattern projected by each projector is shown in FIGS. 30(A) and 30(B). By projecting this pattern image onto the arbitrary shape object from each of the two projectors 1 and 2, as shown in FIG. 31A, an arbitrary shape object placed at one depth is shown in FIG. 27A. An image corresponding to the image is projected, and as shown in FIG. 31B, the image corresponding to the image shown in FIG. 27B is projected on the arbitrary shape object placed at the other depth.

なお、図32(A)及び図32(B)に示すように、奥行きに応じて、パターンを投影する物体の形状を変えるようにしてもよい。 Note that, as shown in FIGS. 32A and 32B, the shape of the object onto which the pattern is projected may be changed according to the depth.

なお、上記各実施の形態では、グレースケールの画像を投影するプロジェクタを用いる場合について説明したが、本発明はこれには限られない。例えば、カラー画像を投影するプロジェクタを用いてもよい。この場合、パターン画像の背景色には、画像中のパターンに用いられる複数種類の色の中間色が用いられる。 In each of the above-described embodiments, the case of using a projector that projects a grayscale image has been described, but the present invention is not limited to this. For example, a projector that projects a color image may be used. In this case, the background color of the pattern image is an intermediate color of a plurality of types of colors used for the pattern in the image.

上記各実施の形態の投影システム100では、投影像の制御にカメラを用いないので、システム全体の構成を簡略化し、システムの応答に遅延を生じさせないようにすることができる。しかしながら、幾何キャリブレーション及び色キャリブレーションに、カメラで撮像された画像データを用いるようにしてもよい。このようにしても、実際のパターン画像の投影にカメラで撮像された画像データの処理は行われないので、遅延は生じず、アルゴリズムがシンプルになり、高速計算が可能となる。 In the projection system 100 of each of the above-described embodiments, since the camera is not used to control the projection image, it is possible to simplify the configuration of the entire system and prevent the system response from being delayed. However, the image data captured by the camera may be used for the geometric calibration and the color calibration. Even in this case, since the image data captured by the camera is not processed to actually project the pattern image, no delay occurs, the algorithm is simplified, and high-speed calculation is possible.

その他、制御部10のハードウエア構成やソフトウエア構成は一例であり、任意に変更および修正が可能である。 In addition, the hardware configuration and software configuration of the control unit 10 are examples, and can be arbitrarily changed and modified.

制御部10の処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体(フレキシブルディスク、CD−ROM、DVD−ROM等)に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する制御部10を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで制御部10を構成してもよい。 The central part of the processing of the control unit 10 can be realized by using a normal computer system instead of a dedicated system. For example, a computer program for executing the above operation is stored in a computer-readable recording medium (flexible disk, CD-ROM, DVD-ROM, etc.) and distributed, and the computer program is installed in the computer. The control unit 10 that executes the above process may be configured as described above. Alternatively, the control unit 10 may be configured by storing the computer program in a storage device included in a server device on a communication network such as the Internet, and downloading the program by an ordinary computer system.

制御部10の機能を、OS(オペレーティングシステム)とアプリケーションプログラムの分担、またはOSとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。 When the function of the control unit 10 is realized by the sharing of the OS (operating system) and the application program or the cooperation of the OS and the application program, even if only the application program portion is stored in the recording medium or the storage device. Good.

搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板(BBS, Bulletin Board System)にコンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介してコンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、OSの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。 It is also possible to superimpose a computer program on a carrier wave and distribute it via a communication network. For example, the computer program may be posted on a bulletin board (BBS, Bulletin Board System) on the communication network, and the computer program may be distributed via the network. Then, the computer program may be started up and executed under the control of the OS in the same manner as other application programs so that the above-described processing can be executed.

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。 The present invention allows various embodiments and modifications without departing from the broad spirit and scope of the present invention. Further, the above-described embodiments are for explaining the present invention and do not limit the scope of the present invention. That is, the scope of the present invention is shown not by the embodiments but by the claims. Various modifications made within the scope of the claims and within the scope of the meaning of the invention equivalent thereto are regarded as within the scope of the present invention.

1、2、3 プロジェクタ、5 プロジェクタ群、10 制御部、11 変換行列生成部、12 パターン生成部、13 色キャリブレーション部、14 投影制御部、40 計測領域、50 障害物、51 計測対象、100 投影システム、d1、d2 奥行き(位置)、I1、I2、I3、I4 スクリーン(被投影面)、P1、P2 パターン画像、PL1、PL2 投影面、L1、L2 投影光、LA1、LA2、LA3、LA4、LA5 レイヤ。 1, 2 and 3 projectors, 5 projector groups, 10 control unit, 11 conversion matrix generation unit, 12 pattern generation unit, 13 color calibration unit, 14 projection control unit, 40 measurement region, 50 obstacle, 51 measurement target, 100 Projection system, d1, d2 depth (position), I1, I2, I3, I4 screen (projected surface), P1, P2 pattern image, PL1, PL2 projection surface, L1, L2 projection light, LA1, LA2, LA3, LA4 , LA5 layer.

Claims (12)

出射される投影光の照射範囲が交わるようにそれぞれ設置される複数のプロジェクタを備え、
前記複数のプロジェクタは、
互いに重ね合わされるようにパターン画像をそれぞれ投影することにより、複数の位置で、パターン画像の重なり方に応じた異なる合成画像を形成し、
前記複数の位置でそれぞれ形成される合成画像は、
当該合成画像が形成された位置を示すパターンを表示する画像である、
投影システム。
Equipped with a plurality of projectors that are installed so that the irradiation areas of the projected projection light intersect,
The plurality of projectors are
By projecting the pattern images so that they are superimposed on each other, different composite images are formed at a plurality of positions depending on how the pattern images overlap ,
The composite image formed at each of the plurality of positions is
It is an image displaying a pattern indicating the position where the composite image is formed,
Projection system.
前記パターン画像は、
背景色を、パターンを構成する複数種類の色の中間色とする、
請求項1に記載の投影システム。
The pattern image is
The background color is an intermediate color of the multiple types of colors that make up the pattern,
The projection system according to claim 1 .
出射される投影光の照射範囲が交わるようにそれぞれ設置され、互いに重ね合わされるようにパターン画像をそれぞれ投影することにより、複数の位置で、パターン画像の重なり方に応じた異なる合成画像を形成する複数のプロジェクタと、
前記複数のプロジェクタ各々に表示されたパターン画像と、前記複数の位置に投影されたパターン画像との位置関係を示す情報に基づいて、前記複数のプロジェクタ各々に表示されたパターン画像の各画素を要素とする第1の行列を、前記複数の位置各々に投影される前記合成画像の各画素を要素とする第2の行列に変換する変換行列を生成する変換行列生成部と、
表示されるパターンを有する前記合成画像に対応する前記第2の行列と、前記変換行列生成部で生成された変換行列とに基づいて、前記第1の行列に対応するパターン画像をプロジェクタ毎に生成するパターン生成部と、
を備える、
影システム。
It is installed so that the irradiation areas of the emitted projection light intersect, and by projecting the pattern images so that they overlap each other, different composite images are formed at a plurality of positions depending on how the pattern images overlap. Multiple projectors,
A pattern image displayed on the plurality of projectors each, based on the information indicating the positional relationship between the projected pattern image on the plurality of positions, each pixel of the displayed pattern image in the plurality of projectors each element And a conversion matrix generation unit that generates a conversion matrix that converts the first matrix into a second matrix having each pixel of the composite image projected at each of the plurality of positions as an element,
Based on the second matrix corresponding to the composite image having a pattern to be displayed, and the transformation matrix generating unit The generated transformation matrix, generating a pattern image corresponding to the first matrix for each projector A pattern generation unit that
With
Projected shadow system.
前記パターン生成部は、生成されるパターン画像の輝度の範囲制約のもとで前記第2の行列と前記変換行列とに基づいて前記第1の行列の解を求める、
請求項に記載の投影システム。
The pattern generation unit obtains a solution of the first matrix based on the second matrix and the conversion matrix under the constraint of the range of brightness of the generated pattern image,
The projection system according to claim 3 .
前記変換行列生成部は、
前記各プロジェクタに表示されたパターン画像の画素の位置情報を有するパターンを、前記各プロジェクタから前記複数の位置に投影し、前記複数の位置それぞれに投影された投影パターンを撮像し、撮像された投影パターンをデコードすることにより前記位置関係を示す情報を獲得する、
請求項又はに記載の投影システム。
The conversion matrix generation unit,
The pattern having the positional information of the pixel of the displayed pattern image to each projector, the projected onto the plurality of positions from the projector, images the projection shadow pattern projected on each of the plurality of positions, it is captured Obtaining information indicating the positional relationship by decoding the projection pattern,
The projection system according to claim 3 or 4 .
前記変換行列生成部は、前記位置関係を示す情報を、前記複数のプロジェクタのエピポーラ線上に限定して、前記変換行列を当該エピポーラ線について生成し、
前記パターン生成部は、
前記第2の行列と、前記変換行列生成部で生成された変換行列とに基づいて、前記第1の行列に対応するパターン画像の生成を全てのエピポーラ線について実行し、生成されたパターン画像の合成画像を、プロジェクタ毎に投影する画像として生成する、
請求項からのいずれか一項に記載の投影システム。
The conversion matrix generation unit limits the information indicating the positional relationship to epipolar lines of the plurality of projectors, and generates the conversion matrix for the epipolar lines.
The pattern generation unit,
Generation of a pattern image corresponding to the first matrix is executed for all epipolar lines based on the second matrix and the conversion matrix generated by the conversion matrix generation unit, and the generated pattern image is generated. Generate a composite image as an image to be projected for each projector,
The projection system according to any one of claims 3 to 5 .
前記各プロジェクタに色のテストパターン画像を投影させ、投影されたテストパターン画像の撮像結果に基づいて、前記パターン画像の色の調整情報を算出する色キャリブレーション部と、
前記パターン生成部で生成されたパターン画像を、前記色キャリブレーション部で調整された色の調整情報に基づいて、前記各プロジェクタに投影させる投影制御部と、
を備える、
請求項に記載の投影システム。
A color calibration unit configured to project a color test pattern image on each of the projectors and to calculate color adjustment information of the pattern image based on an imaging result of the projected test pattern image,
A projection control unit configured to project the pattern image generated by the pattern generation unit onto each of the projectors based on color adjustment information adjusted by the color calibration unit;
With
The projection system according to claim 3 .
前記合成画像が投影される前記複数の位置に半透明のスクリーンを置くことで、各半透明スクリーンに、異なる合成画像を投影する、
請求項1からのいずれか一項に記載の投影システム。
Wherein said plurality of positions composite image is projected by placing a translucent screen, each translucent screen, projecting the different synthetic images,
A projection system according to any one of claims 1 to 7 .
出射される投影光が互いに交差し、交わり合いながら進むように複数のプロジェクタを設置し、
前記複数のプロジェクタに、互いに重ね合わせると強め合うパターン及び弱め合うパターンの少なくとも一方を複数有するパターン画像をそれぞれ投影光で投影させることにより、複数の位置で、パターン画像の重なり方に応じた異なる合成画像を形成し、
前記複数のプロジェクタ各々に表示されたパターン画像と、前記複数の位置に投影されたパターン画像との位置関係を示す情報に基づいて、前記複数のプロジェクタ各々に表示されたパターン画像の各画素を要素とする第1の行列を、前記複数の位置各々に投影される前記合成画像の各画素を要素とする第2の行列に変換する変換行列を生成し、
表示されるパターンを有する前記合成画像に対応する前記第2の行列と、生成された前記変換行列とに基づいて、前記第1の行列に対応するパターン画像をプロジェクタ毎に生成する、
投影方法。
Installed multiple projectors so that the projected light emitted would cross each other and proceed while intersecting each other.
By causing the plurality of projectors to respectively project, with projection light, a plurality of pattern images each having at least one of a strengthening pattern and a weakening pattern when they are superimposed on each other, different composition depending on how the pattern images overlap at a plurality of positions. Forming an image ,
Based on the information indicating the positional relationship between the pattern image displayed on each of the plurality of projectors and the pattern images projected on the plurality of positions, each pixel of the pattern image displayed on each of the plurality of projectors is set as an element. Generate a conversion matrix for converting the first matrix into a second matrix having each pixel of the composite image projected on each of the plurality of positions as an element,
A pattern image corresponding to the first matrix is generated for each projector based on the second matrix corresponding to the composite image having a pattern to be displayed and the generated conversion matrix,
Projection method.
出射される投影光が互いに交差し、交わり合いながら進むように複数のプロジェクタを備える投影システムによって実行されるパターン生成方法であって、
前記複数のプロジェクタ各々に表示されたパターン画像と、複数の位置に投影されたパターン画像との位置関係を示す情報に基づいて、前記各プロジェクタ各々に表示されたパターン画像の各画素を要素とする第1の行列を、前記複数の位置各々に投影される合成画像の各画素を要素とする第2の行列に変換する変換行列を生成する幾何キャリブレーション工程と、
表示されるパターンを有する前記合成画像に対応する前記第2の行列と、前記幾何キャリブレーション工程で生成された変換行列とに基づいて、前記第1の行列に対応するパターン画像をプロジェクタ毎に生成するパターン生成工程と、
を含むパターン生成方法。
A pattern generation method executed by a projection system including a plurality of projectors so that emitted projection light intersects with each other and travels while intersecting each other.
A pattern image displayed on the plurality of projectors each, based on the information indicating the positional relationship between the projected pattern image into a plurality of positions, said to each pixel of each projector each displayed pattern image elements a first matrix, the geometric calibration step of generating a transformation matrix for converting the second matrix with the pixels of the synthetic image that will be projected on the plurality of positions each element,
Said second matrix corresponding to the composite image having a pattern to be displayed, based on the transformation matrix generated by the geometric calibration process, generating a pattern image corresponding to the first matrix for each projector A pattern generation process for
A pattern generation method including.
記各プロジェクタに色のテストパターン画像を投影させ、投影されたテストパターン画像の撮像結果に基づいて、前記パターン画像の色の調整情報を算出する色キャリブレーション工程と、
記パターン生成工程で生成されたパターン画像を、前記色キャリブレーション工程で調整された色の調整情報に基づいて、前記各プロジェクタに投影させる投影工程と、
を含む請求項10に記載のパターン生成方法。
Before SL is projected test pattern image colors each projector, based on the imaging result of the projected test pattern image, the color calibration process of calculating a color adjustment information of the pattern image,
A projection step of the pattern image generated in the previous SL pattern generating step, based on the adjustment information of the adjusted color by the color calibration process, is projected to the each projector,
The pattern generation method according to claim 10 , which includes:
コンピュータに、
複数のプロジェクタ各々に表示されたパターン画像と、複数の位置に投影されたパターン画像との位置関係を示す情報に基づいて、前記各プロジェクタ各々に表示されたパターン画像の各画素を要素とする第1の行列を、前記複数の位置各々に投影される合成画像の各画素を要素とする第2の行列に変換する変換行列を生成する幾何キャリブレーション手順と、
表示されるパターンを有する前記合成画像に対応する前記第2の行列と、前記幾何キャリブレーション手順で生成された変換行列とに基づいて、前記第1の行列に対応するパターン画像をプロジェクタ毎に生成するパターン生成手順と、
を実行させるプログラム。
On the computer,
Based on the information indicating the positional relationship between the pattern images displayed on each of the plurality of projectors and the pattern images projected on the plurality of positions, each pixel of the pattern image displayed on each of the projectors is set as an element. 1 matrix, and the geometric calibration procedure for generating a transform matrix for converting the second matrix with the pixels of the synthetic image that will be projected on the plurality of positions each element,
Said second matrix corresponding to the composite image having a pattern to be displayed, based on the transformation matrix generated by the geometric calibration procedure, generating a pattern image corresponding to the first matrix for each projector Pattern generation procedure,
A program to execute.
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