JPWO2018216500A1 - 画像処理装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.ISL方式とパタンの不可視性
2.第1の実施の形態(投影撮像システム)
3.第2の実施の形態(投影撮像システム・投影撮像装置)
4.その他
<対応点検出と幾何補正>
プロジェクタの投影面(スクリーンや壁等)に対する姿勢(位置や向き等)や投影面の形状等によって、例えば図1のAのように、投影された画像(投影画像とも称する)が歪み、見づらくなってしまう場合がある。このような場合、プロジェクタが投影する画像に対して歪みの補正等の幾何補正を施すことにより、図1のBの例のように、投影画像の歪みを低減し、見やすくすることができる。
このような幾何補正の為の対応点検出は、映像の投影を開始する前に行うことが考えられるが、初期設置後、映像を投影している最中に温度や振動などの外乱の影響等により、この対応点がずれてしまうおそれがあった。対応点がずれると、幾何補正が不適切なものとなり、投影画像に歪みや位置ずれが生じてしまうおそれがあった。
ISL方式は、所定のパタンの画像である構造化光パタンをポジ・ネガ反転させて投影画に埋め込み、人間に知覚されないように投影する技術である。
構造化光パタンの具体的な例を図8に示す。図8に示されるパタン画像100は、コンテンツ画像に重畳されて投影されるISL方式の構造化光パタンである。パタン画像100は、投影部により投影された投影画像と撮像部により撮像された撮像画像との間の対応点(つまり、投影部と撮像部との画素対応関係)を検出するためのものであり、図8に示されるように、周辺と輝度値が異なる楕円形状の輝度分布のパタン101を複数有する。つまり、パタン画像100には、周辺と輝度が異なる複数のパタン101が配置(形成)されている。
ところで、ISL方式の場合、上述のように撮像画像の差分を求めることにより、パタンの検出が行われる。つまり、パタンは、ポジ画像100−1の輝度とネガ画像100−2の輝度との差分として得られる。この差分を振幅とも称する。
そこで、投影画像(出力輝度)において、コンテンツ画像の輝度に依存したパタン101の振幅の変化を低減させるように(振幅ができるだけ一定となるように)、パタン画像100におけるパタン101の振幅(ポジ画像100−1とネガ画像100−2との輝度差)を、そのパタン101が重畳されるコンテンツ画像の輝度に応じて調整する。このようにすることにより、パタン101の不可視性や検出精度の低減を抑制することができる。
・・・(1)
・・・(2)
また、コンテンツ画像の輝度が輝度の上限や下限に近い場合、パタン画像100を重畳することにより、投影画像の輝度値が限界値を超えてしまうおそれがある。投影画像の輝度値が限界値に達する場合、振幅が崩れ、コンテンツ画像の輝度を基準とした対称とならないので、不可視性が低減するおそれがあった。また、検出精度も低減するおそれがあった。
neg_val = input - Δrev ・・・(4)
Δrev = (255 - input) ・・・(6)
Δrev = input ・・・(7)
<振幅調整>や<輝度クリップ>において上述したようなコンテンツ画像の輝度に基づくパタン101の振幅の各種調整は、パタン画像100の任意の単位で行われるようにしてもよい。例えば、パタン101の振幅の調整が、画素毎に行われるようにしてもよい。また、例えば、パタン101の振幅の調整が、所定の領域毎に行われるようにしてもよい。例えば、パタン101毎に行われるようにしてもよい。また、例えば、パタン101の振幅の調整が、パタン画像100全体で一律に行われるようにしてもよい。
ISL方式では、上述したように、ポジ画像が重畳されたコンテンツ画像の投影画像と、ネガ画像が重畳されたコンテンツ画像の投影画像とがそれぞれ撮像され、それらの撮像画像の差分画像から、パタン101の検出が行われる。
<投影撮像システム>
次に、以上のようなパタン画像100を用いた対応点の検出について説明する。図20は、本技術を適用した投影撮像システムの一実施の形態の主な構成例を示すブロック図である。図20において、投影撮像システム300は、画像を投影したり、投影画像を撮像したり、<1.ISL方式とパタンの不可視性>において説明した本技術を適用した方法で、ISL方式による対応点検出を行ったりすることができるシステムである。
図21は、本技術を適用した画像処理装置の一実施の形態である制御装置301の主な構成例を示すブロック図である。
図22は、制御装置301がプログラム等を実行することにより実現する機能の例を示す機能ブロック図である。図22に示されるように、プログラムを実行することにより制御装置301は、例えば、パタン画像投影処理部351および対応点検出処理部352の機能を有する。
パタン画像投影処理部351が有する機能の例を図23に示す。図23において、パタン画像投影処理部351は、例えば、コンテンツ画像取得部361、パタン画像取得部362、パタン画像調整部363、合成部364、および投影制御部365等の機能ブロックで示される機能を有する。
パタン画像調整部363が有する機能の例を図24に示す。図24において、パタン画像調整部363は、例えば、画素選択部371、振幅調整部372、および輝度クリップ部373等の機能ブロックで示される機能を有する。
対応点検出処理部352が有する機能の例を図25に示す。図25において、対応点検出処理部352は、例えば、撮像制御部381、ノイズ低減部382、パタン差分画像生成部383、信頼度判定部384、低信頼度領域除去部385、対応点検出部386、補正情報算出部387、対応点検出制御部388、および補正統合部389等の機能ブロックで示される機能を有する。
図26は、投影撮像装置302の主な構成例を示すブロック図である。図26に示されるように、投影撮像装置302は、制御部401、投影部311、撮像部312、入力部411、出力部412、記憶部413、通信部414、およびドライブ415を有する。
図27は、投影部311の主な構成例を示すブロック図である。図27に示されるように、投影部311は、ビデオプロセッサ431、レーザドライバ432、レーザ出力部433−1、レーザ出力部433−2、レーザ出力部433−3、ミラー434−1、ミラー434−2、ミラー434−3、MEMSドライバ435、および、MEMSミラー436を有する。
次に、このような構成の投影撮像システム300において実行される処理について説明する。上述したように、投影撮像システム300においては、制御装置301が、各投影撮像装置302を制御し、ISL方式のオンラインセンシングにより、コンテンツ等の画像を投影しながら、各投影部311と各撮像部312の間の対応点検出を行い、その対応点に基づいて、各投影部および各撮像部312の姿勢推定や投影面形成等を行い、投影する画像の幾何補正を行う。
次に、図30のフローチャートを参照して、図29のステップS101において実行されるパタン画像投影処理の流れの例について説明する。
次に、図31のフローチャートを参照して、図30のステップS123において実行されるパタン画像調整処理の流れの例について説明する。
次に、図32のフローチャートを参照して、図31のステップS142において実行される振幅調整処理の流れの例について説明する。
次に、図33のフローチャートを参照して、図31のステップS143において実行される輝度クリップ処理の流れの例について説明する。
次に、図34のフローチャートを参照して、図29のステップS102において実行される対応点検出処理の流れの例について説明する。
<投影撮像システム、投影撮像装置の他の構成例>
なお、本技術を適用した投影撮像システムの構成例は、上述した例に限定されない。例えば図35のAに示される投影撮像システム500のように、制御装置301並びに各投影撮像装置302がネットワーク501を介して互いに接続されるようにしてもよい。
<本技術の適用分野>
本技術は、画像を処理するものであれば、例えば、交通、医療、防犯、農業、畜産業、鉱業、美容、工場、家電、気象、自然監視等、任意の分野に利用されるシステム、装置、処理部等に適用することができる。
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。また、一部の処理をハードウエアにより実行させ、他の処理をソフトウエアにより実行させることもできる。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムやデータ等が、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
(1) コンテンツ画像に重畳して投影される、形状が互いに同一であり、かつ、輝度変化方向が互いに逆向きのパタンを有する2つのパタン画像の輝度差を、前記コンテンツ画像の輝度に応じて調整する調整部
を備える画像処理装置。
(2) 前記調整部は、前記コンテンツ画像の輝度がより大きいほど、前記輝度差をより小さくする
(1)に記載の画像処理装置。
(3) 前記調整部は、前記コンテンツ画像の輝度が所定の閾値より大きい場合、前記輝度差を小さくする
(2)に記載の画像処理装置。
(4) 前記調整部は、前記コンテンツ画像の輝度がより小さいほど、前記輝度差をより大きくする
(1)乃至(3)のいずれかに記載の画像処理装置。
(5) 前記調整部は、前記コンテンツ画像の輝度が所定の閾値より小さい場合、前記輝度差を大きくする
(4)に記載の画像処理装置。
(6) 前記調整部は、投影画像の輝度が上限を超えないように、前記輝度差を調整する
(1)乃至(5)のいずれかに記載の画像処理装置。
(7) 前記調整部は、投影画像の輝度が下限を下回らないように、前記輝度差を調整する
(1)乃至(6)のいずれかに記載の画像処理装置。
(8) 前記調整部は、前記コンテンツ画像の投影画像の輝度が投影画像の輝度の下限よりも上限に近い場合、前記投影画像の輝度が前記上限を超えないように前記輝度差を調整し、前記コンテンツ画像の投影画像の輝度が投影画像の輝度の上限よりも下限に近い場合、前記投影画像の輝度が前記下限を下回らないように前記輝度差を調整する
(1)乃至(7)のいずれかに記載の画像処理装置。
(9) 前記調整部は、前記輝度差を画素毎に調整する
(1)乃至(8)のいずれかに記載の画像処理装置。
(10) 前記調整部は、処理対象画素の前記輝度差を、前記コンテンツ画像の前記処理対象画素の輝度に応じて調整する
(9)に記載の画像処理装置。
(11) 前記パタン画像が重畳された前記コンテンツ画像を投影する投影部をさらに備える
(1)乃至(10)のいずれかに記載の画像処理装置。
(12) コンテンツ画像に重畳して投影される、形状が互いに同一であり、かつ、輝度変化方向が互いに逆向きのパタンを有する2つのパタン画像の輝度差を、前記コンテンツ画像の輝度に応じて調整する
画像処理方法。
(13) パタン画像の投影画像を撮像し、得られた撮像画像より前記パタン画像のパタンを検出し、検出した前記パタンから対応点を検出する際に、検出結果に含まれる前記パタンの信頼度が全て高くなるまで、前記投影画像の撮像と前記撮像画像からの前記パタンの検出を繰り返す対応点検出部
を備える画像処理装置。
(14) 前記対応点検出部は、各回の前記パタンの検出において検出結果に含まれる信頼度の低い前記パタンを除去し、各回の検出結果を統合して前記対応点を検出する
(13)に記載の画像処理装置。
(15) 前記対応点検出部は、検出した前記対応点に基づいて前記投影画像を補正する補正情報を算出する
(13)または(14)に記載の画像処理装置。
(16) 前記対応点検出部は、各回の前記パタンの検出において、検出結果に含まれる信頼度の低い前記パタンを除去して前記補正情報を算出し、各回の前記補正情報を統合する
(15)に記載の画像処理装置。
(17) 前記対応点検出部は、各回の前記補正情報の平均を算出する
(16)に記載の画像処理装置。
(18) 前記対応点検出部は、各回の前記補正情報を信頼度に基づいて重み付けして統合する
(16)に記載の画像処理装置。
(19) 前記投影画像を撮像する撮像部をさらに備える
(13)乃至(18)のいずれかに記載の画像処理装置。
(20) パタン画像の投影画像を撮像し、得られた撮像画像より前記パタン画像のパタンを検出し、検出した前記パタンから対応点を検出する際に、検出結果に含まれる前記パタンの信頼度が全て高くなるまで、前記投影画像の撮像と前記撮像画像からの前記パタンの検出を繰り返す
画像処理方法。
Claims (20)
- コンテンツ画像に重畳して投影される、形状が互いに同一であり、かつ、輝度変化方向が互いに逆向きのパタンを有する2つのパタン画像の輝度差を、前記コンテンツ画像の輝度に応じて調整する調整部
を備える画像処理装置。 - 前記調整部は、前記コンテンツ画像の輝度がより大きいほど、前記輝度差をより小さくする
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記調整部は、前記コンテンツ画像の輝度が所定の閾値より大きい場合、前記輝度差を小さくする
請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記調整部は、前記コンテンツ画像の輝度がより小さいほど、前記輝度差をより大きくする
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記調整部は、前記コンテンツ画像の輝度が所定の閾値より小さい場合、前記輝度差を大きくする
請求項4に記載の画像処理装置。 - 前記調整部は、投影画像の輝度が上限を超えないように、前記輝度差を調整する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記調整部は、投影画像の輝度が下限を下回らないように、前記輝度差を調整する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記調整部は、前記コンテンツ画像の投影画像の輝度が投影画像の輝度の下限よりも上限に近い場合、前記投影画像の輝度が前記上限を超えないように前記輝度差を調整し、前記コンテンツ画像の投影画像の輝度が投影画像の輝度の上限よりも下限に近い場合、前記投影画像の輝度が前記下限を下回らないように前記輝度差を調整する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記調整部は、前記輝度差を画素毎に調整する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記調整部は、処理対象画素の前記輝度差を、前記コンテンツ画像の前記処理対象画素の輝度に応じて調整する
請求項9に記載の画像処理装置。 - 前記パタン画像が重畳された前記コンテンツ画像を投影する投影部をさらに備える
請求項1に記載の画像処理装置。 - コンテンツ画像に重畳して投影される、形状が互いに同一であり、かつ、輝度変化方向が互いに逆向きのパタンを有する2つのパタン画像の輝度差を、前記コンテンツ画像の輝度に応じて調整する
画像処理方法。 - パタン画像の投影画像を撮像し、得られた撮像画像より前記パタン画像のパタンを検出し、検出した前記パタンから対応点を検出する際に、検出結果に含まれる前記パタンの信頼度が全て高くなるまで、前記投影画像の撮像と前記撮像画像からの前記パタンの検出を繰り返す対応点検出部
を備える画像処理装置。 - 前記対応点検出部は、各回の前記パタンの検出において検出結果に含まれる信頼度の低い前記パタンを除去し、各回の検出結果を統合して前記対応点を検出する
請求項13に記載の画像処理装置。 - 前記対応点検出部は、検出した前記対応点に基づいて前記投影画像を補正する補正情報を算出する
請求項13に記載の画像処理装置。 - 前記対応点検出部は、各回の前記パタンの検出において、検出結果に含まれる信頼度の低い前記パタンを除去して前記補正情報を算出し、各回の前記補正情報を統合する
請求項15に記載の画像処理装置。 - 前記対応点検出部は、各回の前記補正情報の平均を算出する
請求項16に記載の画像処理装置。 - 前記対応点検出部は、各回の前記補正情報を信頼度に基づいて重み付けして統合する
請求項16に記載の画像処理装置。 - 前記投影画像を撮像する撮像部をさらに備える
請求項13に記載の画像処理装置。 - パタン画像の投影画像を撮像し、得られた撮像画像より前記パタン画像のパタンを検出し、検出した前記パタンから対応点を検出する際に、検出結果に含まれる前記パタンの信頼度が全て高くなるまで、前記投影画像の撮像と前記撮像画像からの前記パタンの検出を繰り返す
画像処理方法。
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