JP2000357055A - 投写画像の校正方法及びその装置、並びに機械可読媒体 - Google Patents

投写画像の校正方法及びその装置、並びに機械可読媒体

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JP2000357055A JP2000097077A JP2000097077A JP2000357055A JP 2000357055 A JP2000357055 A JP 2000357055A JP 2000097077 A JP2000097077 A JP 2000097077A JP 2000097077 A JP2000097077 A JP 2000097077A JP 2000357055 A JP2000357055 A JP 2000357055A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 投射画面の画像要素の投射座標を、コンピュ
ータ画面に表示された対応画素の表示座標に対し相関さ
せる。 【解決手段】 ユーザは投写画面２３上でレーザポイン
タ２５からの入射レーザ光線２７を用いて、コンピュー
タ２１を制御する。校正システム３０はカメラ等のイメ
ージング装置３１とソフトウェア３３で構成される。表
示画像と投写画像との正確な対応は次に依る。（ｉ）位
置が既知の校正用の点Ｐｋ（４点以上）がアプリケーシ
ョン画像と共にコンピュータ画面に表示され、（ｉｉ）
前記（ｉ）の画像が画面２３上に投写される。（ｉｉ
ｉ）投写画像及び校正点がカメラ等で取得され、（ｉ
ｖ）ソフトウェア３３で分析され、フィルタリングによ
り校正点以外はすべて削除され、（ｖ）コンピュータ画
面上の校正点に対応する投写画像上の校正点Ｑｋの幾何
学的関係が、ソフトウェア３３による線形変換によって
正確に決められる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、投写画像の校正方
法及びその装置に関し、さらに詳しくは、対話型ビデオ
表示プレゼンテーションシステムに関する。より具体的
には、そうしたシステムを校正するための方法及び装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】会議や教室では、光学的投写によって投
写画面や壁にグラフや、テキスト、及び様々な図形画像
を投写することが一般的に行われている。普通、LCD
（液晶表示装置）が用いられ、ノートブック型コンピュ
ータなどパソコン（PC）によってグラフや、テキスト、
及び図形画像が生成される。伝統的なオーバヘッドプロ
ジェクタ及びトランスペレンシーに代わって、こうした
LCD/PCによる投写表示システムを用いることの方が多く
なってきている。そうした表示システムでは、PCが標準
VGA、スーパーVGA、或いはXGAなどのビデオを出力す
る。
【０００３】ユーザはPCのキーボードを使ったり、或い
はコンピュータモニタの表示画面の適切な位置でマウス
をクリックすることによって、投写画面に投写されてい
る画像を操作する。限界があるものの、システムによっ
ては、LCDプロジェクタに向けられ、且つ次のフレーム
にプレゼンテーションを進めたり、直線を引くなどとい
った予め決められたいくつかの機能を制御する赤外線の
視線（line-of-sight）信号を用いてのマウス遠隔操作
を提供するものがある。そうした装置の一つは、 Vogel
ey 他に付与された米国特許No. 5,235,363に開示されて
いるように、投写画面に向けた照射感知手段を有し、操
作する者がコンピュータ制御の画像投写システムと対話
することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そうし
た機能特徴を有していても、ほとんどの制御操作はPCの
置いてあるところで実行されなければならない。話し手
が演台に立ったり、聴衆の前まで移動したりした場合、
PCのところにすぐ戻って操作することはできない。プレ
ゼンテーションの或る局面では操作のためにコンピュー
タのところに助手が座っていなければならないというこ
とになる。
【０００５】また別のタイプの表示プレゼンテーション
では、投写された画像の上にレーザーポインタを用いて
操作用のビームを当てる。イメージング装置はその操作
用ビームを検出して、この情報をPCに中継で送る。ユー
ザはその操作用ビームを移動させると共に切り替えてオ
ンにしたりオフにしたりすることによってPCを操作す
る。PCの画面に表示された画像に対して制御用ビームを
精確に用いるために、表示された画像に対して投写画像
を校正する、すなわち、アライメントする必要がある。
【０００６】本発明の目的は、或る表面に投写された画
像要素の投写座標を、コンピュータ画面に表示された対
応する画像要素の表示座標に対して、相関させる方法及
び装置を提供することである。
【０００７】本発明のもう一つの目的は、計算が簡単且
つ高速で信頼性を有するそうした方法を提供することで
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の投写画像の校正
方法は、表面に投写された画像要素の投写座標Q(xQ,yQ)
を、画面に表示された対応する画像要素の表示座標P
(xP, yP)に相関させるための投写画像の校正方法であっ
て、表示画像内に非線形パターンに配置されたn個の校
正用の点からなる第１の集合を生成するステップであっ
て、n ≧４であり、該校正用の点の所定座標はPi(xP, y
P)で表されており、1≦ i ≦ nであり、該校正用の各点
は所定のしきい値レベル以上の輝度を有する、ステップ
と、校正用画像を投写面上に形成するように表示画像及
び該校正用の点を該投写面に投写するステップであっ
て、該校正用画像は前記n個の校正用の点に対応するn個
のクラスタを含む、ステップと、該n個のクラスタのそ
れぞれの中間位置Qi(xQ, yQ)の投写座標を決定するステ
ップと、
【０００９】
【数９】 によって与えられるベクトル方程式の集合のうちの少な
くとも３つを解くことにより変換係数行列A及びBを導出
するステップと、を包含し、換算式、
【００１０】
【数１０】 によって対応する投写画像要素の投写座標Qk(xQ, yQ)か
ら表示画像要素の表示座標Pk(xP, yP)を決定し、そのこ
とによって上記目的を達成する。
【００１１】好ましくは、所定のしきい値レベルを超え
る輝度を有する、フィルタリング後の画像要素だけを感
知するように、前記校正用画像をイメージング及びフィ
ルタリングするステップと、隣接する該感知されたフィ
ルタリング後の画像要素を前記複数のクラスタにグルー
プ化するステップであって、該複数のクラスタのそれぞ
れは対応する高さと幅を有する、ステップと、をさらに
包含する。
【００１２】さらに好ましくは、前記投写座標を決定す
るステップより前に、少なくとも所定値（h1）とほぼ同
じ高さを有するクラスタだけを感知するように、前記複
数のクラスタを空間フィルタリングするステップをさら
に包含する。
【００１３】好ましくは、前記投写座標を決定するステ
ップより前に、少なくとも所定値（w1）とほぼ同じ幅を
有するクラスタだけを感知するように、前記複数のクラ
スタを空間フィルタリングするステップをさらに包含す
る。
【００１４】好ましくは、前記クラスタの数を数えるス
テップをさらに含み、数えた該クラスタの数がnより大
きい場合には、前記所定のしきい値レベルより高いしき
い値レベルを選ぶとともに、前記校正用画像をフィルタ
リングするステップと、前記フィルタリング後の画像要
素をグループ化するステップと、該クラスタ数を数える
ステップと、を繰り返し、数えた該クラスタ数がnより
小さい場合には、該所定のしきい値レベルより低いしき
い値レベルを選ぶとともに、該校正用画像をフィルタリ
ングするステップと、該フィルタリング後の画像要素を
グループ化するステップと、該クラスタ数を数えるステ
ップとを繰り返す。
【００１５】好ましくは、前記校正用の点のうち少なく
とも3つの校正用の点はほぼ同一直線上にある。
【００１６】さらに好ましくは、前記ほぼ同一直線上に
ある少なくとも3つの校正用の点のうち中央にある1点
は、該ほぼ同一直線上にある校正用の点の他の一つから
1単位離れているともに、該ほぼ同一直線上にある校正
用の点の他のもう一つから2単位離れている。
【００１７】好ましくは、前記校正用の点の少なくとも
1つの点は、前記ほぼ同一直線上にある少なくとも3つの
校正用の点で規定される線から2単位の離れている。
【００１８】好ましくは、前記投写画像の校正方法は、
前記表示画像内に非線形パターンに配置されたn個の校
正用の点からなる第2の集合を生成するステップをさら
に備え、該第2の集合における前記校正用の点のそれぞ
れは、前記所定のしきい値レベルを超える輝度を有す
る。
【００１９】本発明の投写画像の校正方法は、表面に投
写された画像要素の投写座標Q(xQ,yQ)を、画面に表示さ
れた対応する画像要素の表示座標P(xP, yP)に相関させ
るための投写画像の校正方法であって、表示画像内に非
線形パターンに配置されたn個の校正用の点からなる第1
の集合を生成するステップであって、n ≧４であり、該
校正用の点の所定座標はPi(xP, yP)で表記されており、
1≦ i ≦ nであり、該校正用の点はそれぞれは所定の高
さと所定の幅とを有している、ステップと、校正用画像
が投写面上に形成されるように、表示画像及び該校正用
の点を該投写面上に投写するステップと、所定のしきい
値レベルを超える輝度を有する、フィルタリング後の画
像要素だけを感知するように、該校正用画像をイメージ
ング及びフィルタリングするステップと、隣接する該感
知されたフィルタリング後の画像要素を複数のクラスタ
にグループ化するステップであって、該クラスタはそれ
ぞれが対応する高さと幅を有している、ステップと、少
なくとも所定の高さ（h1）とほぼ同じ高さを有するとと
もに、少なくとも所定の幅（w1）とほぼ同じ幅を有する
クラスタだけを感知するように、該複数のクラスタを空
間フィルタリングするステップと、該空間フィルタリン
グ後のクラスタの数を数えるステップであって、数えた
該クラスタの数がnより大きい場合には、前記所定のし
きい値レベルより高いしきい値レベルを選ぶとともに、
前記校正用画像をフィルタリングするステップと、前記
フィルタリング後の画像要素をグループ化するステップ
と、該クラスタを空間フィルタリングするステップと、
該空間フィルタリング後のクラスタ数を数えるステップ
と、を繰り返し、数えた該クラスタ数がnより小さい場
合には、該所定のしきい値レベルより低いしきい値レベ
ルを選ぶとともに、該校正用画像をフィルタリングする
ステップと、該フィルタリング後の画像要素をグループ
化するステップと、該クラスタを空間フィルタリングす
るステップと、該空間フィルタリング後のクラスタ数を
数えるステップとを繰り返す、ステップと、該n個のク
ラスタそれぞれの中間位置Qi(xQ, yQ)の投写座標を決定
するステップと、
【００２０】
【数１１】 によって与えられるベクトル方程式の集合のうちの少な
くとも３つを解くことにより変換係数行列A及びBを導出
するステップと、を包含し、変換式、
【００２１】
【数１２】 によって対応する投写画像要素の投写座標Qk(xQ, yQ)か
ら表示画像要素の表示座標Pk(xP, yP)を決定し、そのこ
とによって上記目的を達成する。
【００２２】好ましくは、前記校正用の各点は前記所定
のしきい値レベルを超える輝度を有する。
【００２３】さらに好ましくは、前記校正用の点のうち
少なくとも3つの校正用の点は、同一直線上にある。
【００２４】好ましくは、前記ほぼ同一直線上にある少
なくとも3つの校正用の点のうち中央にある1点は、該ほ
ぼ同一直線上にある校正用の点の他の一つから1単位離
れているともに、該ほぼ同一直線上にある校正用の点の
他のもう一つから2単位離れている。
【００２５】好ましくは、前記校正用の点の少なくとも
1つの点は、前記ほぼ同一直線上にある少なくとも3つの
校正用の点で規定される線から2単位の距離を置く。
【００２６】ある実施の形態では、前記表示画像内に非
線形パターンに配置されたn個の校正用の点からなる第2
の集合を生成するステップをさらに備え、該第2の集合
における該校正用の点のそれぞれは、前記所定のしきい
値レベルを超える輝度を有する。
【００２７】本発明の投写画像の校正装置は、表面に投
写された画像の投写座標Q(xQ, yQ)を、コンピュータ画
面に表示された校正用の点を含む対応する画像の表示座
標P(xP, yP)に相関させるのに適した投写画像の校正装
置であって、画像は投写画像内に非線形パターンに配置
されたn個の校正用の点を含み、n ≧４であり、該校正
装置は、投写された該n個の校正用の点だけを感知する
ように、該校正用画像をイメージング及びフィルタリン
グするための手段と、1≦ i ≦ nであり、該校正用の点
ごとに中間位置Qi(xQ, yQ)の投写座標を決定するための
手段と、
【００２８】
【数１３】 によって与えられるベクトル方程式の集合のうちの少な
くとも３つを解くことにより換算係数行列A及びBを導出
する手段と、換算式、
【００２９】
【数１４】 を用いることによって対応する投写画像要素の投写座標
Qk(xQ, yQ)から表示画像要素の表示座標Pk(xP, yP)を決
定するための手段と、を備え、そのことによって上記目
的を達成する。
【００３０】好ましくは、前記投写された校正用の各点
は、所定のしきい値レベルを超える輝度を有する。
【００３１】好ましくは、前記投写された校正用の点
は、少なくとも所定値（w1）とほぼ同じ幅を有する。
【００３２】好ましくは、前記投写された校正用の点
は、少なくとも所定値（h1）とほぼ同じ高さを有する。
【００３３】好ましくは、前記イメージング及びフィル
タリングするための手段は、ディジタルカメラを含む。
【００３４】本発明の機械可読媒体は、表面に投写され
た画像要素の投写座標Q(xQ, yQ)を、画面に表示された
対応する画像要素の表示座標P(xP, yP)に相関させるた
めの方法を実行するための、機械で実行可能な命令プロ
グラムが格納されている機械可読媒体であって、該方法
は、表示画像内に非線形パターンに配置されたn個の校
正用の点からなる第１の集合を生成するステップであっ
て、n ≧４であり、校正用の点の所定座標はPi(xP, yP)
で表されており、1≦ i ≦ nであり、該校正用の各点は
所定のしきい値レベル以上の輝度を有する、ステップ
と、校正用画像を投写面上に形成するように表示画像及
び該校正用の点を該投写面に投写するステップであっ
て、該校正用画像は前記n個の校正用の点に対応するn個
のクラスタを含む、ステップと、該n個のクラスタのそ
れぞれの中間位置Qi(xQ, yQ)の投写座標を決定するステ
ップと、
【００３５】
【数１５】 によって与えられるベクトル方程式の集合のうちの少な
くとも３つを解くことにより変換係数行列A及びBを導出
するステップと、を包含し、換算式、
【００３６】
【数１６】 によって対応する投写画像要素の投写座標Qk(xQ, yQ)か
ら表示画像要素の表示座標Pk(xP, yP)を決定し、そのこ
とによって上記目的を達成する。
【００３７】好ましくは、前記方法は、所定のしきい値
レベルを超える輝度を有する、フィルタリング後の画像
要素だけを感知するように、前記校正用画像をイメージ
ング及びフィルタリングするステップと、隣接する該感
知されたフィルタリング後の画像要素を前記複数のクラ
スタにグループ化するステップであって、該複数のクラ
スタのそれぞれは対応する高さと幅を有する、ステップ
と、をさらに含んでいる。
【００３８】好ましくは、前記方法は、前記投写座標を
決定するステップより前に、少なくとも所定値（h1）と
ほぼ同じ高さを有するクラスタだけを感知するように、
前記複数のクラスタを空間フィルタリングするステップ
をさらに含んでいる。
【００３９】好ましくは、前記方法は、前記投写座標を
決定するステップより前に、少なくとも所定値（w1）と
ほぼ同じ幅を有するクラスタだけを感知するように、前
記複数のクラスタを空間フィルタリングするステップを
さらに含んでいる。
【００４０】好ましくは、前記方法は前記クラスタの数
を数えるステップをさらに含み、数えた該クラスタの数
がnより大きい場合には、前記所定のしきい値レベルよ
り高いしきい値レベルを選ぶとともに、前記校正用画像
をフィルタリングするステップと、前記フィルタリング
後の画像要素をグループ化するステップと、該クラスタ
数を数えるステップと、を繰り返し、数えた該クラスタ
数がnより小さい場合には、該所定のしきい値レベルよ
り低いしきい値レベルを選ぶとともに、該校正用画像を
フィルタリングするステップと、該フィルタリング後の
画像要素をグループ化するステップと、該クラスタ数を
数えるステップとを繰り返す。
【００４１】好ましくは、前記校正用の点のうち少なく
とも3つの校正用の点はほぼ同一直線上にある。
【００４２】好ましくは、前記ほぼ同一直線上にある少
なくとも3つの校正用の点のうち中央にある1点は、該ほ
ぼ同一直線上にある校正用の点の他の一つから1単位離
れているともに、該ほぼ同一直線上にある校正用の点の
他のもう一つから2単位離れている。
【００４３】さらに好ましくは、前記校正用の点の少な
くとも1つの点は、前記ほぼ同一直線上にある少なくと
も3つの校正用の点で規定される線から2単位の距離を置
く。
【００４４】ある実施の形態では、前記方法は、前記表
示画像内に非線形パターンに配置されたn個の校正用の
点からなる第2の集合を生成するステップをさらに備
え、該第2の集合における前記校正用の点のそれぞれ
は、前記所定のしきい値レベルを超える輝度を有する。
【００４５】投写型表示システムにあるように、コンピ
ュータ生成の投写画像をコンピュータ画面で見える表示
画像に対して校正するための装置及び方法。表示画像及
び投写画像の両方に所定のパターンで配列された4個以
上の校正用の点を光学的にイメージングして投写画像の
中で電子的に区別し、それらの座標を確認し所定のパタ
ーンに関係付ける。この関係が決まれば、後に投写画像
上の位置を表示画像における対応位置に変換するプロセ
スで用いる変換係数が見出せる。本発明の他の特徴は添
付の図面を参照しながら以下に述べる説明を読めば容易
に明白になる。
【００４６】なお、本願明細書では、投写型表示システ
ムを制御するものとして、コンピュータを例にとって説
明してあるが、それら表示システムを制御できるもので
あれば、コンピュータである必要はなく、他の制御機器
でもよい。
【００４７】添付の図面と共に以下に述べる説明及び特
許請求の範囲を読めば本発明をより深く理解すると共に
他の目的及び本発明の為し得たところが明白である。
【００４８】
【発明の実施の形態】図1に、本発明に基づくビデオ表
示プレゼンテーションシステム10を示す。このシステム
は、LCDプロジェクタなどプロジェクタ20と、コンピュ
ータ21と、コンピュータ画面29と、校正システム30とを
含む。プレゼンテーション画像（図示せず）は投写画面
23に投写される。ユーザは、画面上でレーザーポインタ
25からの入射レーザ光線27を用いてコンピュータ21の操
作を制御する。校正システム30は、ディジタルカメラ、
ディジタルビデオなどイメージング装置31及びソフトウ
ェア33を含む。イメージング装置31は、プロジェクタ20
の動作可能時、投写画面23に投写された画像を取得でき
るように、投写画面23の方向に向けられる。ソフトウェ
ア33はプレゼンテーションシステム10を校正するために
イメージング装置31と共に使用される校正ソフトウェア
を含むと共に、以下に詳細に説明するように、投写画面
23上のレーザ光線27の動きに反応してコンピュータ21を
制御できるようにする検出ソフトウェアを含む。
【００４９】ところで、校正システム30は、図示しない
ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）と内部記憶装置とを有し
ている。内部記憶装置には、コンピュータプログラム、
すなわち命令プログラムが格納されている。内部記憶装
置に格納された命令プログラムをＣＰＵが実行すること
で、上述のソフトウェア33の機能が実現されうる。ある
いは、校正システム30が機械可読媒体に記録された命令
プログラムを読み取るための手段を有している場合に
は、機械可読媒体に記録された命令プログラムをＣＰＵ
が直接実行することでもソフトウェア33の機能が実現さ
れうる。
【００５０】ここで、本発明における「機械可読媒体」
とは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気デ
ィスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカー
ド、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピ
ュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）
および外部記憶装置等の、コンピュータが読み取り可能
な種々の媒体を意味する。
【００５１】プレゼンテーションシステム10を操作する
者は、表示画像の様々な部分をレーザーポインタを用い
て指す。表示画像の様々な部分は、アプリケーションツ
ールバー又は「ボタン」を表す領域をも含む。カメラ31
は表示画像を取得し、投写画面23上にレーザ光線27が存
在することを検出する。その結果得られた画像はソフト
ウェア33を介してコンピュータ21に伝送される。本明細
書では、説明の都合上、別々に図示しているが、ソフト
ウェア33はカメラ31や、コンピュータ21、プロジェクタ
20、又は別個のインタフェースボックス（図示せず）に
組み込まれていてもよい。ソフトウェア33は画像処理及
び投写画面23上のレーザ光線27の検出を行なう。好適な
実施例では、専用のマウスドライバによって検出したレ
ーザ光線27の座標をマウス制御機能に変換する。例え
ば、カーソルの移動や機能の選択をレーザ光線27の位置
や移動によって達成したり、レーザ光線27のブリンキン
グをマウスの「クリック」であると解釈してもよい。こ
のように、操作する者はレーザーポインタ25を用いて、
実質的にプレゼンテーションを行なう部屋のどこにいて
も、あらゆるマウス操作（例えば、新規ファイルを開
く、切り取り、貼りつけるなど）を行い得る。この制御
手段は、操作する者が話をしたり歩き回ったりしなが
ら、インターネットのウェブリンクをアクセスして閲覧
しなければならないプレゼンテーションの場合とりわけ
有益である。
【００５２】コンピュータ画面29に表示された画像は投
写画面23にも投写されているので、投写画面23上の或る
特定の点におけるレーザ光線27の存在をコンピュータ画
面29上の対応点を指しているマウスのカーソルと解釈す
ることによって制御が実施される。当業者なら分かるよ
うに、制御システムが正しく機能するには表示された画
像、すなわち表示画像と、投写された画像、すなわち投
写画像との対応が精確でなければならない。本発明に基
づく校正システム30によって校正ルーチンを実行するこ
とによってこの対応を実現することができる。
【００５３】先ず、図2に示すように、コンピュータ画
面29に表示されたアプリケーション画像内に4個以上の
校正用の点からなる集合を生成することによって校正が
行なわれる。図を見やすくするために、アプリケーショ
ン画像を図示せずに、校正用の点のみを図示している。
P1からP4の4個の校正用の点がある。好ましくは、P1、P
2、P3は互いに一線上に並び（つまり、同一直線上の
点）、そのうちP2が中央に位置する。図2に示すよう
に、P1とP2の間には1単位の間隔を置き、P2とP3との間
には2単位の間隔を置く。校正用の点P4はP1から2単位の
間隔で離れており、且つP1、P2およびP3から形成される
線に対して直角に延びる線上にある。
【００５４】校正の過程において、コンピュータ画面29
に表示された画像は投写画面23上に投写され、そこで校
正用の点は対応する投写された校正用の点Q1からQ4とし
て現れる。当業者ならコンピュータ画面29上の校正用の
点PKは、線形変換
【００５５】
【数１７】 によって写像され、投写画面23上の対応する投写された
校正用の点QKとなる。その際、Aは2 x 2 の実数行列
で、Bは2 x 1の実数行列である。投写画面23に対するカ
メラ31の向き及び位置が固定されている場合、A及びBの
要素の値は一定である。
【００５６】本願で開示されている校正方法によってA
及びBの値が決まる。要するに、校正方法は次のように
実行される：i）既に位置が分かっている校正用の点を
有する所定のパターンが、アプリケーション画像と共
に、コンピュータ画面29に表示される、ii）画像及び校
正用の点がプロジェクタ20によって投写画面23上に投写
される、iii）投写された画像（投写画像）及び校正用
の点がカメラ31で取得又はイメージングされ、iv）取得
された画像はソフトウェア33によって分析され、フィル
タリングにおいて校正用の点を除いて他はすべて削除さ
れ、v）投写画面23上のパターンとコンピュータ画面29
上の所定のパターンとの幾何学的関係が、これまたソフ
トウェア33によって、決められる。
【００５７】校正用の点間の対応を見出すと、A及びBが
導出される。点ベクトル
【００５８】
【数１８】 と対応する点ベクトル
【００５９】
【数１９】 には、線形変換
【００６０】
【数２０】 が有効である。点ベクトル
【００６１】
【数２１】 はそれぞれ2つの座標値からなり、A及びBには6つの未知
の変数（すなわち、2 x2の行列に4つ、2 x 1の行列に2
つ）がある。従って、 AとBとを計算するには少なくと
も3対の位置または点ベクトル
【００６２】
【数２２】 が必要である。
【００６３】投写画像における4つの対応位置Q1、Q2、Q
3、Q4に表示された校正用の点を検出するためには、表
示された校正用の点を正確に識別して表示画像の他の部
分と見分けられなければならない。しかしながら、表示
された画像は「雑音」、つまり、例えば、プロジェクタ
20の光学的特性や電気的特性に起因する目にみえるアー
ティファクトを含んでいることがあるので、またそうし
た雑音が投写された校正用の点と間違えられることがあ
るので、ソフトウェア33はそうした雑音やアーティファ
クトもフィルタリングして削除するように設計されてい
る。校正用の点の入っていない、コンピュータ画面29に
表示されたアプリケーション画像をI1で表すことにす
る。一方、校正用の点を有する表示画像をI2で表すこと
にしよう。校正用の4点からなる画像は
【００６４】
【数２３】 で表すことができる。
【００６５】取得した画像から校正用の点だけを残すよ
うにしてバックグラウンドのアプリケーション画像を取
り除くために、再帰的しきい値化ルーチンを用いてバッ
クグラウンド画像及び存在しているかもしれない雑音を
空間フィルタリングして取り除く。当業者なら分かるよ
うに、雑音は校正用の点と同じか或いはそれ以上の輝度
を有している可能性がある。また、この雑音は複数の画
素にまたがっていることもある（例えば、縦または横の
一列に）。しかし、雑音は、校正用の点と同じ輝度を有
しながら、同時に高さ及び幅の両方向に広がることは普
通ない。従って、本願で開示した方法では、初期の輝度
しきい値t1が選択される。投写画像から取得した画素の
明るさの程度、すなわち、輝度がしきい値に対して比較
される。画像I(x,y）は次式を得るように0 x 1の行列IT
(x,y)に写像される。
【００６６】
【数２４】 好ましくは、校正用の点のそれぞれが高さ・幅方向共に
延びている複数の画素を含むように、校正用の点の大き
さが決められる。校正用の点は、次に、先ず隣接した画
素をグループ化することによってバックグラウンドのア
プリケーション画像から空間フィルタリングされ、すな
わち、識別される。その際、画素の明るさ、つまり、輝
度は所定のしきい値を超えている。これは、先に規定し
たように、明るい画素を行列において値「1」を有する
として識別し、そのように識別された画素を最初は空の
集合に加えることによって行なうことができる。隣接す
る、つまり、近傍の画素について明るさの分析がなさ
れ、しきい値を超える隣接画素がこれ以上識別されなく
なるまで前記集合に加えられる。これにより、値「1」
を有する画素の集合、つまり、クラスタが1つ以上でき
る。そのようにして得た各集合を空間フィルタリングの
過程で高さ（h1）及び幅（w1）のしきい値と比較する。
集合が少なくともしきい値の高さ又は幅に満たない場合
は、それ以上考慮されずフィルタリングによって削除さ
れる。
【００６７】結果として得たフィルタリング後の行列が
4つを超える画素クラスタからなる場合は、高位のしき
い値 （t2 > t1）を用いて上述のステップを繰り返す。
もしくは、結果として得たフィルタリング後の行列が4
つ未満の集合からなる場合は、下位のしきい値（t3 < t
1）を用いて上述のステップを繰り返す。これらのステ
ップは校正用の点の数（例えば、前述の例では校正用の
4点）と同じクラスタ数になるように必要に応じて繰り
返される。クラスタのほぼ中央に位置する中間位置すな
わち平均位置が決められる。これらの位置は、投写画像
内における４つの投写された校正用の点Q1、Q2、Q3、Q4
の位置での、表示された校正用の点の中間位置に対応す
る。
【００６８】４つの投写された校正用の点Q1、Q2、Q3、
Q4とコンピュータに表示された画像における４つの校正
用の点P1、P2、P3、P4との対応を次に立証する。変換Q
＝AP＋Bは同一線上にある複数の点に関して距離の比お
よび線形関係を保存する。中央の点P2を含み、3つの同
一直線上の点が先ず識別される。残る点、例えば、Q4は
P4と対応していなければならない。同一直線上にある点
のどれがP1、P2、P3に対応するのかを識別するために、
校正用のQi点間の距離の比が調べられる。既に説明した
ように、距離の比は次のようになるように決められる：
【００６９】
【数２５】 投写された校正用の点において同じ距離の比を見出すこ
とによって、Q2を中央の点とする３つの投写された校正
用の点Q1、Q2、Q3と、P2を中央の点とする３つの表示さ
れた校正用の点P1、P2、P3との間の対応を得ることがで
きる。次の式で与えられる4つのベクトル方程式からな
る集合のうちのどれか3つを解くことによって所望の変
換係数を見出すことができる：
【００７０】
【数２６】 A及びBの値が決定したら、(13)式の関係に基づいて、投
写画像における位置
【００７１】
【数２７】 は、コンピュータ表示画像における位置
【００７２】
【数２８】 に相関つけられる。
【００７３】
【数２９】 図4に示すように、投写画面23上に投写された画像の投
写がぴったり線形でない場合、別の方法が有益である。
表示された画像を画面の対角線によって分け、上部領域
35と下部領域37に分割する。上述の通り、校正用の点
P1、P2、P3、P4を分析して変換係数値A及びBを決める
が、それは上部領域35に対応する投写画像の上の部分に
用いられる。第2の校正用の点の集合に含まれるP5、
P6、P7、P8を分析して別途の変換係数値A'及びB'を決め
る。それは下部領域37に対応する投写画像の下の部分に
用いられる。従って、(16)式の関係に基づいて、投写画
像の下の部分にある位置
【００７４】
【数３０】 を下部領域37にある位置
【００７５】
【数３１】 に相関させることができる。
【００７６】
【数３２】 発明を具体的な実施例において説明してきたが、本発明
は本明細書に開示すると共に／又は図示した特定の構築
及び方法に限定されるものではなく、特許請求の範囲か
ら逸脱しない限りにおいてあらゆる変形或いは同等のも
のを含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のある態様による校正方法におけるプロ
ジェクタ及びプロジェクタ画面と、コンピュータ及びコ
ンピュータシステムと、校正システムとを含む表示プレ
ゼンテーションシステムを示す図。
【図２】図1に示したコンピュータの表示の中に生成さ
れた校正用の点を示す図。
【図３】図1に示された投写画面に投写された図2に示し
た校正用の点を示す図。
【図４】本発明の他の態様による校正方法におけるコン
ピュータ画面を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｄ

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面に投写された画像要素の投写座標Q
    (xQ, yQ)を、画面に表示された対応する画像要素の表示
    座標P(xP, yP)に相関させるための投写画像の校正方法
    であって、 表示画像内に非線形パターンに配置されたn個の校正用
    の点からなる第１の集合を生成するステップであって、
    n ≧４であり、該校正用の点の所定座標はPi(x P, yP)で
    表されており、1≦ i ≦ nであり、該校正用の各点は所
    定のしきい値レベル以上の輝度を有する、ステップと、 校正用画像を投写面上に形成するように表示画像及び該
    校正用の点を該投写面に投写するステップであって、該
    校正用画像は前記n個の校正用の点に対応するn個のクラ
    スタを含む、ステップと、 該n個のクラスタのそれぞれの中間位置Qi(xQ, yQ)の投
    写座標を決定するステップと、 【数１】 によって与えられるベクトル方程式の集合のうちの少な
    くとも３つを解くことにより変換係数行列A及びBを導出
    するステップと、を包含し、換算式、 【数２】 によって対応する投写画像要素の投写座標Qk(xQ, yQ)か
    ら表示画像要素の表示座標Pk(xP, yP)を決定する、投写
    画像の校正方法。
  2. 【請求項２】 所定のしきい値レベルを超える輝度を有
    する、フィルタリング後の画像要素だけを感知するよう
    に、前記校正用画像をイメージング及びフィルタリング
    するステップと、 隣接する該感知されたフィルタリング後の画像要素を前
    記複数のクラスタにグループ化するステップであって、
    該複数のクラスタのそれぞれは対応する高さと幅を有す
    る、ステップと、をさらに包含した請求項１に記載の投
    写画像の校正方法。
  3. 【請求項３】 前記投写座標を決定するステップより前
    に、少なくとも所定値（h1）とほぼ同じ高さを有するク
    ラスタだけを感知するように、前記複数のクラスタを空
    間フィルタリングするステップをさらに包含した請求項
    ２に記載の投写画像の校正方法。
  4. 【請求項４】 前記投写座標を決定するステップより前
    に、少なくとも所定値（w1）とほぼ同じ幅を有するクラ
    スタだけを感知するように、前記複数のクラスタを空間
    フィルタリングするステップをさらに包含した請求項２
    に記載の投写画像の校正方法。
  5. 【請求項５】 前記クラスタの数を数えるステップをさ
    らに含み、 数えた該クラスタの数がnより大きい場合には、前記所
    定のしきい値レベルより高いしきい値レベルを選ぶとと
    もに、前記校正用画像をフィルタリングするステップ
    と、前記フィルタリング後の画像要素をグループ化する
    ステップと、該クラスタ数を数えるステップと、を繰り
    返し、 数えた該クラスタ数がnより小さい場合には、該所定の
    しきい値レベルより低いしきい値レベルを選ぶととも
    に、該校正用画像をフィルタリングするステップと、該
    フィルタリング後の画像要素をグループ化するステップ
    と、該クラスタ数を数えるステップとを繰り返す、請求
    項２に記載の投写画像の校正方法。
  6. 【請求項６】 前記校正用の点のうち少なくとも3つの
    校正用の点はほぼ同一直線上にある、請求項２に記載の
    投写画像の校正方法。
  7. 【請求項７】 前記ほぼ同一直線上にある少なくとも3
    つの校正用の点のうち中央にある1点は、該ほぼ同一直
    線上にある校正用の点の他の一つから1単位離れている
    ともに、該ほぼ同一直線上にある校正用の点の他のもう
    一つから2単位離れている、請求項6に記載の投写画像の
    校正方法。
  8. 【請求項８】 前記校正用の点の少なくとも1つの点
    は、前記ほぼ同一直線上にある少なくとも3つの校正用
    の点で規定される線から2単位の離れている、請求項７
    に記載の投写画像の校正方法。
  9. 【請求項９】 前記表示画像内に非線形パターンに配置
    されたn個の校正用の点からなる第2の集合を生成するス
    テップをさらに備え、 該第2の集合における前記校正用の点のそれぞれは、前
    記所定のしきい値レベルを超える輝度を有する、請求項
    １に記載の投写画像の校正方法。
  10. 【請求項１０】 表面に投写された画像要素の投写座標
    Q(xQ, yQ)を、画面に表示された対応する画像要素の表
    示座標P(xP, yP)に相関させるための投写画像の校正方
    法であって、 表示画像内に非線形パターンに配置されたn個の校正用
    の点からなる第1の集合を生成するステップであって、n
    ≧４であり、該校正用の点の所定座標はPi(xP,yP)で表
    記されており、1≦ i ≦ nであり、該校正用の点はそれ
    ぞれは所定の高さと所定の幅とを有している、ステップ
    と、 校正用画像が投写面上に形成されるように、表示画像及
    び該校正用の点を該投写面上に投写するステップと、 所定のしきい値レベルを超える輝度を有する、フィルタ
    リング後の画像要素だけを感知するように、該校正用画
    像をイメージング及びフィルタリングするステップと、 隣接する該感知されたフィルタリング後の画像要素を複
    数のクラスタにグループ化するステップであって、該ク
    ラスタはそれぞれが対応する高さと幅を有している、ス
    テップと、 少なくとも所定の高さ（h1）とほぼ同じ高さを有すると
    ともに、少なくとも所定の幅（w1）とほぼ同じ幅を有す
    るクラスタだけを感知するように、該複数のクラスタを
    空間フィルタリングするステップと、 該空間フィルタリング後のクラスタの数を数えるステッ
    プであって、 数えた該クラスタの数がnより大きい場合には、前記所
    定のしきい値レベルより高いしきい値レベルを選ぶとと
    もに、前記校正用画像をフィルタリングするステップ
    と、前記フィルタリング後の画像要素をグループ化する
    ステップと、該クラスタを空間フィルタリングするステ
    ップと、該空間フィルタリング後のクラスタ数を数える
    ステップと、を繰り返し、 数えた該クラスタ数がnより小さい場合には、該所定の
    しきい値レベルより低いしきい値レベルを選ぶととも
    に、該校正用画像をフィルタリングするステップと、該
    フィルタリング後の画像要素をグループ化するステップ
    と、該クラスタを空間フィルタリングするステップと、
    該空間フィルタリング後のクラスタ数を数えるステップ
    とを繰り返す、ステップと、 該n個のクラスタそれぞれの中間位置Qi(xQ, yQ)の投写
    座標を決定するステップと、 【数３】 によって与えられるベクトル方程式の集合のうちの少な
    くとも３つを解くことにより変換係数行列A及びBを導出
    するステップと、を包含し、 変換式、 【数４】 によって対応する投写画像要素の投写座標Qk(xQ, yQ)か
    ら表示画像要素の表示座標Pk(xP, yP)を決定する、投写
    画像の校正方法。
  11. 【請求項１１】 前記校正用の各点は前記所定のしきい
    値レベルを超える輝度を有する、請求項１０に記載の投
    写画像の校正方法。
  12. 【請求項１２】 前記校正用の点のうち少なくとも3つ
    の校正用の点は、同一直線上にある、請求項１０に記載
    の投写画像の校正方法。
  13. 【請求項１３】 前記ほぼ同一直線上にある少なくとも
    3つの校正用の点のうち中央にある1点は、該ほぼ同一直
    線上にある校正用の点の他の一つから1単位離れている
    ともに、該ほぼ同一直線上にある校正用の点の他のもう
    一つから2単位離れている、請求項１２に記載の投写画
    像の校正方法。
  14. 【請求項１４】 前記校正用の点の少なくとも1つの点
    は、前記ほぼ同一直線上にある少なくとも3つの校正用
    の点で規定される線から2単位の距離を置く、請求項１
    ３に記載の投写画像の校正方法。
  15. 【請求項１５】 前記表示画像内に非線形パターンに配
    置されたn個の校正用の点からなる第2の集合を生成する
    ステップをさらに備え、 該第2の集合における該校正用の点のそれぞれは、前記
    所定のしきい値レベルを超える輝度を有する、請求項１
    ０に記載の投写画像の校正方法。
  16. 【請求項１６】 表面に投写された画像の投写座標Q
    (xQ, yQ)を、コンピュータ画面に表示された校正用の点
    を含む対応する画像の表示座標P(xP, yP)に相関させる
    のに適した投写画像の校正装置であって、 画像は投写画像内に非線形パターンに配置されたn個の
    校正用の点を含み、n≧４であり、該校正装置は、 投写された該n個の校正用の点だけを感知するように、
    該校正用画像をイメージング及びフィルタリングするた
    めの手段と、 1≦ i ≦ nであり、該校正用の点ごとに中間位置Qi(xQ,
    yQ)の投写座標を決定するための手段と、 【数５】 によって与えられるベクトル方程式の集合のうちの少な
    くとも３つを解くことにより換算係数行列A及びBを導出
    する手段と、 換算式、 【数６】 を用いることによって対応する投写画像要素の投写座標
    Qk(xQ, yQ)から表示画像要素の表示座標Pk(xP, yP)を決
    定するための手段と、を備えた投写画像の校正装置。
  17. 【請求項１７】 前記投写された校正用の各点は、所定
    のしきい値レベルを超える輝度を有する、請求項１６に
    記載の投写画像の校正装置。
  18. 【請求項１８】 前記投写された校正用の点は、少なく
    とも所定値（w1）とほぼ同じ幅を有する、請求項１６に
    記載の投写画像の校正装置。
  19. 【請求項１９】 前記投写された校正用の点は、少なく
    とも所定値（h1）とほぼ同じ高さを有する、請求項１６
    に記載の投写画像の校正装置。
  20. 【請求項２０】 前記イメージング及びフィルタリング
    するための手段は、ディジタルカメラを含む、請求項１
    ６に記載の投写画像の校正装置。
  21. 【請求項２１】 表面に投写された画像要素の投写座標
    Q(xQ, yQ)を、画面に表示された対応する画像要素の表
    示座標P(xP, yP)に相関させるための方法を実行するた
    めの、機械で実行可能な命令プログラムが格納されてい
    る機械可読媒体であって、該方法は、 表示画像内に非線形パターンに配置されたn個の校正用
    の点からなる第１の集合を生成するステップであって、
    n ≧４であり、校正用の点の所定座標はPi(xP,yP)で表
    されており、1≦ i ≦ nであり、該校正用の各点は所定
    のしきい値レベル以上の輝度を有する、ステップと、 校正用画像を投写面上に形成するように表示画像及び該
    校正用の点を該投写面に投写するステップであって、該
    校正用画像は前記n個の校正用の点に対応するn個のクラ
    スタを含む、ステップと、 該n個のクラスタのそれぞれの中間位置Qi(xQ, yQ)の投
    写座標を決定するステップと、 【数７】 によって与えられるベクトル方程式の集合のうちの少な
    くとも３つを解くことにより変換係数行列A及びBを導出
    するステップと、を包含し、換算式、 【数８】 によって対応する投写画像要素の投写座標Qk(xQ, yQ)か
    ら表示画像要素の表示座標Pk(xP, yP)を決定する、機械
    可読媒体。
  22. 【請求項２２】 前記方法は、 所定のしきい値レベルを超える輝度を有する、フィルタ
    リング後の画像要素だけを感知するように、前記校正用
    画像をイメージング及びフィルタリングするステップ
    と、 隣接する該感知されたフィルタリング後の画像要素を前
    記複数のクラスタにグループ化するステップであって、
    該複数のクラスタのそれぞれは対応する高さと幅を有す
    る、ステップと、をさらに含んでいる、請求項２1に記
    載の記載の機械可読媒体。
  23. 【請求項２３】 前記方法は、 前記投写座標を決定するステップより前に、少なくとも
    所定値（h1）とほぼ同じ高さを有するクラスタだけを感
    知するように、前記複数のクラスタを空間フィルタリン
    グするステップをさらに含んでいる、請求項２２に記載
    の機械可読媒体。
  24. 【請求項２４】 前記方法は、 前記投写座標を決定するステップより前に、少なくとも
    所定値（w1）とほぼ同じ幅を有するクラスタだけを感知
    するように、前記複数のクラスタを空間フィルタリング
    するステップをさらに含んでいる、請求項２２に記載の
    機械可読媒体。
  25. 【請求項２５】 前記方法は前記クラスタの数を数える
    ステップをさらに含み、 数えた該クラスタの数がnより大きい場合には、前記所
    定のしきい値レベルより高いしきい値レベルを選ぶとと
    もに、前記校正用画像をフィルタリングするステップ
    と、前記フィルタリング後の画像要素をグループ化する
    ステップと、該クラスタ数を数えるステップと、を繰り
    返し、 数えた該クラスタ数がnより小さい場合には、該所定の
    しきい値レベルより低いしきい値レベルを選ぶととも
    に、該校正用画像をフィルタリングするステップと、該
    フィルタリング後の画像要素をグループ化するステップ
    と、該クラスタ数を数えるステップとを繰り返す、請求
    項２２に記載の機械可読媒体。
  26. 【請求項２６】 前記校正用の点のうち少なくとも3つ
    の校正用の点はほぼ同一直線上にある、請求項２２に記
    載の機械可読媒体。
  27. 【請求項２７】 前記ほぼ同一直線上にある少なくとも
    3つの校正用の点のうち中央にある1点は、該ほぼ同一直
    線上にある校正用の点の他の一つから1単位離れている
    ともに、該ほぼ同一直線上にある校正用の点の他のもう
    一つから2単位離れている、請求項２６に記載の機械可
    読媒体。
  28. 【請求項２８】 前記校正用の点の少なくとも1つの点
    は、前記ほぼ同一直線上にある少なくとも3つの校正用
    の点で規定される線から2単位の距離を置く、請求項２
    ７に記載の機械可読媒体。
  29. 【請求項２９】 前記方法は、 前記表示画像内に非線形パターンに配置されたn個の校
    正用の点からなる第2の集合を生成するステップをさら
    に備え、 該第2の集合における前記校正用の点のそれぞれは、前
    記所定のしきい値レベルを超える輝度を有する、請求項
    ２１に記載の機械可読媒体。
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