JP2001169211A

JP2001169211A - 映像投影装置およびその歪補正方法

Info

Publication number: JP2001169211A
Application number: JP34609899A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Onozuka; 明弘小野塚; Tadashi Okamoto; 正岡本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-12-06
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】平面はもちろん曲面のスクリーンに対しても、
安価なカメラで精度のよい画像歪補正を実現する。【解決手段】理想視点の近傍に配置され、角度制御可能
なレーザポインタ５の光点を曲面のスクリーン２に投影
する。一方、ＣＰＵ１１からグラフイックスボード１２
で生成した計測用画像（点画像）を画像変形回路１３の
フレームメモリに描画して、プロジェクタ３からスクリ
ーン２に投影する。スクリーン上の光点と点画像を含む
投影画像をカメラ４で撮影して、キャプチャボード１４
に取り込む。ＣＰＵ１１は、ボード１４の入力画像上の
光点と点画像の位置計測を行い、点画像を移動しながら
両点が一致したときに、その点画像のフレームメモリ上
の画素座標を、光点の入力画像上の座標に置換する。各
画素座標の変換値は画像変形回路１３の座標変換パラメ
ータメモリに設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクリーン上に画
像を投射して表示する映像投影装置に係わり、特に投影
画像の歪補正機能に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の映像投影装置の画像歪の補正方法
として、例えば、特開平８−８８８６０号（引用例１）
や特開平８−３３１６１０号（引用例２）の公報に記載
されているものが知られている。引用例１では、スクリ
ーンに投影された画像をカメラを用いて撮影して画像歪
の認識を行っている。引用例２では、例えば長方形が歪
むと平面のスクリーンでは台形に見えることを利用して
歪補正を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の引用例１による
画像歪の補正方式は、カメラによる撮像は特に周辺部で
歪を起こしやすいので、歪を減らすためには光学的に精
密なカメラが必要で、高価となる。もしくは、撮影映像
へ正確に中心を合わせ、拡大表示する必要があった。

【０００４】上記の引用例２による画像歪の補正方式
は、曲面など、平面以外のスクリーンに適用するうえで
困難がある。図１７（ａ）〜（ｃ）により、曲面のスク
リーンにおける投影画像の歪を説明する。ここでのプロ
ジェクタは、平面スクリーンに対して長方形（４：３）
を投影する一般的なものとする。（ａ）では、プロジェ
クタ３から曲面スクリーン２に対し、観察者とは異なる
視点より投影している。

【０００５】長方形の元画像を曲面スクリーン２に投影
した場合の映像は、プロジェクタとスクリーン間の距離
の違いによって歪み、観察者からは（ｂ）のような曲面
形状の画像２１に見える。この曲面形状に歪んだ画像２
１を観察者が長方形に見えるように補正することが必要
になる。この歪形状はスクリーンの形状や曲率、プロジ
ェクタや観察者の位置によって大きく変化する。

【０００６】図１７（ｃ）は、１つの曲面スクリーンに
対し、２つのプロジェクタから投影した映像２１−１と
映像２１−２との合成画像である。元画像は長方形でそ
の拡大された理想的な投影映像２１−４が点線で示され
ている。この場合、実際の投影画像２１−１，２が重な
る領域２１−３の任意の点２１−５は、両方のプロジェ
クタからの補正が一致しなければ、点線のような映像２
１−４を得ることができない。このためには、相互に共
通する位置情報を持たなければならず、スクリーンの点
と各プロジェクタでの座標との位置関係が正確に計測さ
れることが必要になる。

【０００７】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を克服し、高価なカメラを必要とせずに安価に実現で
き、かつ、曲面等のスクリーン形状においても高精度に
画像歪を補正できる映像投影装置及びその画像歪補正方
法を提供することにある。また、複数のプロジェクタの
合成画面などにも適用できる画像歪補正方法を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、光点をスクリーン上に投影する手段と、光点投影手
段の投影する方向を変更する手段と、プロジェクタ画像
と光点の相対位置を計測する手段を設けて、光点とプロ
ジェクタの投影映像の相対位置を識別しながら、両者が
一致した位置でのプロジェクタ画像の座標を光点座標に
置き換えることで、曲面を含むスクリーン上の画像歪を
補正できるようにしたものである。

【０００９】すなわち、本発明は、画像メモリに描画さ
れた表示画像をプロジェクタによって平面または曲面の
スクリーンに投影する映像投影装置の歪補正方法におい
て、スクリーンの理想視点またはその近傍に配置した投
光装置から前記スクリーンの投影位置を変えながら投影
した光点と、前記プロジェクタから前記スクリーンに投
影した計測用表示画像をカメラにより撮影して取り込
み、この入力画像上で前記光点と前記計測用表示画像の
相対位置を計測し、前記相対位置を移動しながら前記光
点と前記計測用表示画像間が所定内接近をしたと判定さ
れるとき、前記画像メモリ上での前記計測用表示画像の
画素座標を前記入力画像上における前記光点の座標によ
って置換する変換パラメータを設定することを特徴とす
る。

【００１０】前記計測用画像の一形態は点画像である。
あるいは、画像を表示していない表示範囲である。前記
所定内接近は、前記光点と前記計測用表示画像の最接近
または表示限界（１画素または１ドットの表示限界）を
最適値とする。

【００１１】また、本発明では、カメラの拡大機能を利
用してスクリーンの投影画像を取り込み、この拡大入力
画像上で前記所定内接近を判定する。これによれば、安
価なカメラを使用して、精度の高い歪補正ができる。

【００１２】さらに、本発明では、スクリーンに複数の
プロジェクタによる合成映像を投影する場合に、各プロ
ジェクタの投影領域の重複領域に前記光点を投影し、こ
の光点による前記変換パラメータを重複するプロジェク
タ毎に設定する。これによれば、重複部が滑らかな品質
の良い合成画像が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１〜図
５を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例となる
映像投影装置の構成を示している。映像投影制御装置１
は、主演算装置ＣＰＵ１１を有し、パソコン（ＰＣ）で
構成される。グラフィックスボード１２、画像変形回路
１３、キャプチャボード１４及び雲台制御回路１５は、
システムバス１６によりＣＰＵ１１と接続されている。
グラフィックスボード１２はＶＧＡフォーマット（６４
０画素×４８０画素）のＲＧＢアナログ信号を出力す
る。ＲＧＢアナログ出力は画像変形回路１３へ入力され
る。画像変形回路１３はこの入力画像を後述のように座
標変換し、ＶＧＡフォーマットのＲＧＢアナログ信号で
出力する。

【００１４】プロジェクタ３は画像変形回路のＲＧＢア
ナログ信号を受け取り、曲面形状のスクリーン２に映像
を出力する。一般に、曲面のスクリーンは臨場感を高め
るのに効果がある。カメラ４は映像信号の取り込みが可
能なＩＴＶカメラである。スクリーン２の全面が撮影で
きるところに設置し、スクリーン２の投影映像を撮影す
る。カメラ４の映像信号はキャプチャボード１４を介し
て映像投影制御装置１に取り込まれる。

【００１５】本実施例では、スクリーン２の位置計測の
ためにレーザポインタ５が、スクリーン２の映像を見る
人の視点に合わせて設けてある。レーザポインタ５は電
動雲台６に装着されている。雲台６は雲台制御回路１５
からの制御により上下左右の首振りが可能で、レーザポ
インタ５の光点はスクリーン２上を水平、垂直方向に走
査できる。後述するように、スクリーン２の既知の点に
レーザポインタ５の光点を表示し、カメラ４により取り
込んだ光点の位置と、歪画像の対応位置を合わせるよう
に座標変換を行うことで、簡単かつ正確な画像歪の補正
が実現できる。

【００１６】図２に画像変形回路の構成を示す。画像変
形回路１３は歪画像補正の座標変換を行ってプロジェク
タ３に出力する。画像変形回路１３のＣＰＵ１３１は、
バスＩ／Ｆ１３２、内部バス１３７を介して、制御装置
１のシステムバス１６と接続されている。Ａ／Ｄ１３４
はＲＧＢアナログ信号入力をデジタル信号に変換する。
フレームメモリ１３５は６４０画素×４８０画素２面分
のメモリで、ダブルバッファ構成であり、一方のフレー
ムバッファがＡ／Ｄ１３４からの画像データを読み込み
中のとき、他方のフレームバッファはＤ／Ａ１３６へ画
像データを出力する。Ｄ／Ａ１３６はデジタルデータを
ＶＧＡフォーマットのＲＧＢアナログ信号に変換出力す
る。

【００１７】座標変換パラメータメモリ１３３は、ＶＧ
Ａ全画素（６４０画素×４８０画素）の１画素ごとに、
座標データメモリを持っている。例えば、入力座標（１
０，１５）の画素を出力座標（３０，３５）の画素に変
換したいときは、座標変換パラメータメモリの出力座標
（３０，３５）に相当するアドレスに（１０，１５）を
書き込む。

【００１８】ＣＰＵ１３１は座標変換パラメータメモリ
１３３を参照し、画素に対応する座標のメモリへ出力す
るようにフレームメモリ１３５へアドレスを指示する。
例えば、ＣＰＵ１３１は出力座標（３０，３５）の出力
タイミングのとき、座標変換パラメータメモリ１３３の
（３０，３５）に相当するアドレスから（１０,１５）
の座標データを読み取る。すると、（１０,１５）の座
標に相当するアドレスをフレームメモリ１３５に与え、
フレームメモリ１３５は（１０，１５）の画素を出力す
る。

【００１９】次に、上記の実施例による映像投影装置の
画像歪補正の動作を説明する。図３にＣＰＵ１１に制御
される全体フローを示す。座標変換パラメータ生成（ス
テップＡ）では、レーザポインタ５による基準位置の指
示（光点）、プロジェクタ３から計測用画像の出力、カ
メラ４による撮影を行い、ＣＰＵ１１が入力画像上での
光点と計測用画像を用いて位置計測を行いながら、歪補
正の座標変換パラメータを求める。

【００２０】座標変換パラメータ書き込み（ステップ
Ｂ）では、求めた座標変換パラメータ（ここでは、変換
する座標値）を座標変換パラメータメモリ１３３に書き
込む。映像投影（ステップＣ）では、ＣＰＵ１１がグラ
フィックスボード１２に生成した表示画像が、画像変形
回路１３で描画、変形され、プロジェクタ３で投影され
る。

【００２１】図４に座標変換パラメータ生成（ステップ
Ａ）の手順を示す。まず、計測の前に座標変換パラメー
タメモリ１３３へ、恒等パラメータの書き込みを行う
（Ａ１１）。恒等パラメータとは、画像変形回路１３の
出力が入力と同じになるパラメータである。例えば、入
力座標（１０，１５）の画素はそのまま出力座標（１
０，１５）の画素になるように画像変形回路１３が動作
するパラメータである。なお、恒等パラメータの書き込
みを行わずに、グラフィックスボード１２の出力信号を
直接プロジェクタ３へ入力する方法がある。

【００２２】次に、レーザポインタ５でスクリーン２の
基準位置を指示する（Ａ１２）。基準位置はスクリーン
２の基準となる点、一般的にはスクリーン２の中心であ
る。この基準位置にレーザポインタ５の光点が当たるよ
うに、レーザポインタ５を理想視点（例えば、球面のス
クリーン場合に視線が球面中心を通る）に向けて配置し
てある。

【００２３】次に、プロジェクタ３から位置計測のため
の計測用画像を投影して位置計測を行う（Ａ１３）。図
５に、このときのスクリーン状態を示す。曲面のスクリ
ーン２には、プロジェクタ３による投影領域２１が本来
の長方形から歪曲した表示領域となる。この投影領域２
１にレーザポインタ５の光点２１１（黒点）と、プロジ
ェクタ３からの計測用画像である点画像２１２（白点）
が表示されている。

【００２４】そこで、レーザポインタ５の光点が指示す
る基準位置はプロジェクタ３の画素座標のどの画素に当
るか（即ち、座標変換パラメータ）を後述のように計測
する。１つの指示位置の計測が終わると、全ての計測位
置が終了するまで（Ａ１４）、次の計測位置へレーザポ
インタ５の角度を移動する（Ａ１５）。計測位置の移動
は、雲台制御回路１５から雲台６の動作角度で指示さ
れ、上下左右に等角度間隔でマトリックス状に走査され
る。プロジェクタ３の全表示画素についての直接計測を
行わなかった場合、スプライン関数などを用いて縦方向
横方向それぞれの計測点同士のデータが滑らかにつなが
るように補間する（Ａ１６）。

【００２５】図６に位置計測の詳細な手順を示す。この
処理は主としてＣＰＵ１１が行う。まずグラフィックボ
ード１２の画像中心位置(x,y)＝(320,240)に点画像２１
２を描画する。背景は黒、点画像２１２は白である。グ
ラフィックスボード１２に描画されたデータは、画像変
形回路１３にアナログ信号で入力される。上述のよう
に、画像変形回路１３には恒等パラメータが書き込まれ
ているので、入力と同じ画像が出力され、プロジェクタ
３から投影される（Ａ１３１−１）。

【００２６】次に、スクリーン２の投影映像をカメラ４
を介して取り込む。キャプチャボード１４上の入力画像
は黒背景に、レーザポインタ５が示す点２１１とプロジ
ェクタ３が投影した点画像２１２を描画している。この
入力画像に対して画像認識を行い、２つの点２１１，２
１２の間の距離を計測し、これをＬとする（Ａ１３１−
２）。

【００２７】図７に、フレームメモリの描画画像とカメ
ラによる入力画像のイメージ図を示す。（ａ）はグラフ
ィックスボード１２に書き込まれ、フレームメモリ１３
５に描画された画像で、座標（x,y）の画素に点画像２
１２が描画されている。また、黒色で示す隣接画素はそ
れぞれ座標(x−1,y)、(x＋1,y)、(x,y−1)、(x,y＋1)
で、光点２１１に近い位置を探索するときの候補点であ
る。

【００２８】（ｂ）はスクリーン２の投影映像をカメラ
４で取り込んだキャプチャボード１４上の入力画像で、
光点２１１と座標（x,y）の点画像２１２が描画され、
この２点間の距離Ｌが算出される。また、４つの×点画
像２１２−１〜４は、それぞれ（ａ）の隣接画素(x−1,
y)、(x＋1,y)、(x,y−1)、(x,y＋1)に相当する仮想点で
ある。このように、フレームメモリ上の隣接画素は、ス
クリーン上では各×点のように歪んで描画される。

【００２９】次に、グラフィックスボード１２の画像を
クリアした後、点画像２１２を(x−1,y)に描画する（Ａ
１３２−１）。前回と同様に２つの点の間の距離を計測
する。これをＭとする（Ａ１３２−２）。レーザポイン
タ５の点１２１に対して前回(x,y)のＬより今回(x-1,y)
のＭが近ければ（Ａ１３２−３）、これを新しい(x,
y)、Ｌにして、ステップＡ１３２−１からの処理をＬ≦
Ｍになるまで繰り返す（Ａ１３２−４）。

【００３０】図８にステップＡ１３２の説明図を示す。
図７と同様のイメージで、点画像２１２を座標(x−1,y)
に移動し、これによる点画像２１２−１と光点２１１の
距離Ｍが算出される。もし、距離Ｍが距離Ｌより小さけ
れば点画像２１２は光点２１１に近づいている。そこ
で、x−1⇒ｘ，Ｍ⇒Ｌに更新して、点画像２１２をさら
に座標(x−1,y)に（画面左方向）移動して、上記処理を
繰り返す。図示の例では、光点２１１が最初の表示画素
点画像２１２のｘより＋側にあるので、最初に求めたＭ
がすでにＬより大きくなり、処理はステップＡ１３３に
シフトされる。

【００３１】ステップＡ１３３では、点画像２１２を(x
＋1,y)に描画して、ステップＡ１３２と同様の処理を繰
返し、(x,y)、Ｌを更新しながら、Ｌ≦Ｍになるまで繰
り返す。図９のように、この例では点画像２１２−２が
光点２１１のｘとほぼ一致するまで繰り返される。

【００３２】同様にして、ステップＡ１３４では(x,y−
1)から、ステップＡ１３５では(x,y＋1)からの処理を繰
返す。この例では、図１０のように、ｙの負方向（画面
上方）に向かう処理は光点２１１から遠ざかるので直ち
に打ち切られる。一方、図１１のようにｙの正方向に向
かうとき、やがて点画像２１２は光点２１１に最接近す
る。この最接近したときに、フレームメモリ１３５にお
ける点画像２１２の座標（ｘ，ｙ）に対する入力画像に
おける光点２１１の座標（Ｘ，Ｙ）を、座標変換パラメ
ータメモリ１３３に記憶する。そして、フレームメモリ
１３５の座標（ｘ，ｙ）の画素を出力するとき、座標
（Ｘ，Ｙ）の画素として出力するように座標変換すれ
ば、スクリーンの光点と一致する画像補正が実現でき
る。

【００３３】ここで、図６におけるＡ３３、Ａ１３４及
びＡ１３５で繰返しがＡ１３２の先頭から行われるのは
次の理由による。スクリーン２が平面でない場合は、光
点２１１に対して点画像２１２をｘ方向またはｙ方向に
接近させても、必ずしも両点間の距離を短縮していない
ことがある。このことは、例えば、地球をメルカトル図
法で表わした地図での距離誤差を考えると容易に理解で
きるであろう。ただし、円筒面などのように、例えば一
方が２次元変化となるとき、その方向から目標点に接近
する場合には必ず両点間の距離も短縮するので、最初か
らの繰返しを必要としない。

【００３４】以上の処理を、光点による基準位置をスク
リーン上の全面に亘って移動しながら、光点の座標
（Ｘ，Ｙ）とフレームメモリ上の画素の座標（ｘ，ｙ）
を対応付け、さらに光点間にあるフレームメモリの画素
座標は補間して、フレームメモリの全画素の座標に対応
する光点座標を座標変換パラメータメモリ１３３に記憶
する。これによれば、使用するスクリーンとプロジェク
タとの配置に対して、上記の座標変換パラメータを求め
ておけば、曲面など任意の形状のスクリーンの投影歪に
対して、簡単かつ正確な歪補正が実現できる。

【００３５】本実施例では、光点の投影方向を制御する
ために雲台を用いているが、代わりに可動ミラーを用い
ても同様な効果が得られる。また、手動回転でも実施で
き、このときは、測定者がレーザポインタの基準位置に
対して上下方向、左右方向何度回転したかを制御装置本
体１へ入力する。また、本実施例では、映像全体の幾何
的な変形パラメータの検出を行っているが、人間の目か
ら変形がよくわかる投影映像の外形測定のときだけ本方
式を適用してもよい。

【００３６】次に、本実施例の変形例を説明する。上記
実施例で、カメラ４の解像度が低い場合は、図１２
（ａ）のようにスクリーン２上の光点１２１と投影画像
点１２２とが少しずれていても、（ｂ）のように入力画
像１４０上の画像認識で同一点とみなしてしまう。そこ
で、カメラの拡大機能を利用して位置計測の精度を向上
する。

【００３７】図１３に、カメラの拡大機能を利用する位
置計測方法の手順を示す。本例では図６のＡ１３１〜Ａ
１３５の計測手順の後に、Ａ１３６の手順が追加されて
いる。即ち、拡大前のカメラ画像による光点２１１と表
示画素２１２の最接近した測定点を求めた後に、カメラ
４が拡大可能かをチエックする（Ａ１３６−１）。拡大
可能であれば、ステップＡ１３５での同一点とみなされ
た測定点を拡大撮影する（Ａ１３６−２）。そして、こ
の拡大撮影した入力画像上で光点２１１と表示画素２１
２の距離Ｌを求め、この距離Ｌと表示画素２１２の座標
（ｘ，ｙ）を基にステップＡ１３２からの処理を繰り返
す。カメラの最大拡大に達したら処理を終了する。これ
によれば、光学的精度の低い安価なカメラを用いても、
精度の良い歪正が可能になる。

【００３８】次に、本発明の他の実施例による位置計測
方法を説明する。図１４にｙ方向の位置計測の手順を示
す。まず、表示画像の上下範囲（ｘ方向は左右）をドッ
ト数で設定する（Ｂ１３１）。例えば、ｙ上をｙ０＝
０、ｙ０からの高さｙｈを全ドット数（ｙｈ０＝４８
０）とする。そして、スクリーン２上の測定したい点に
レーザポインタ５を向け、その光点２１１をカメラ４で
拡大して撮影し、その入力画像におけるレーザポインタ
５の座標（ｘ，ｙ）を読み取る（Ｂ１３２）。

【００３９】次に、ＣＰＵ１１からグラフィックスボー
ド１２、画像変形回路１３、プロジェクタ３を介して画
像表示範囲を変更しながら、光点２１１の表示範囲を以
下のように探索する。まず、ｙ０から高さｙｈ／２（０
〜２４０ドット）の範囲を表示し（Ｂ１３３）、この表
示範囲に光点２１１の座標（ｘ₀，ｙ₀）が表示されてい
るか判別する（Ｂ１３４）。表示範囲に光点２１１が含
まれている場合は、ステップＢ１３７に移行し、ｙ０は
そのままでｙ高さをｙｈ／２（２４０ドット）として、
Ｂ１３３に戻る。すると、新たな表示範囲がｙ０から高
さｙｈ／２（０〜２４０ドット）となる。一方、表示範
囲に光点２１１が含まれていない場合は、表示範囲のｙ
上をｙ０＝ｙ０＋ｙｈ／２とし（Ｂ１３５）、ｙ高さを
ｙｈ＝ｙｈ／２とし（Ｂ１３７）、ステップＢ１３３に
戻る。ただし、更新したｙ０が表示限界（ｙ０＜１ドッ
ト）を超えたときは終了する（Ｂ１３６）。

【００４０】図１５は本例の説明図である。（ａ）のよ
うに、最初の上半分の表示範囲に光点２１１が含まれて
いる。次に、（ｂ）ではｙ０＝０からｙｈ’／２（＝ｙ
ｈ／４）が表示範囲（０〜１２０ドット）となり、ここ
では光点２１１が含まれない。そこで、ｙ上をｙ０＝ｙ
ｈ／４（前表示範囲のｙ下）、ｙ高さをｙｈ’＝ｙｈ／
２（＝ｙｈ／４）とする新たな表示範囲（１２０〜１８
０ドット）とすると、光点２１１が含まれている。

【００４１】このようにして、表示限界を超える直前ま
で絞り込んだ表示範囲のｙ座標、つまりフレームメモリ
でのｙ座標が光点２１１のｙ座標（ｙ₀）に対応する。
同様にしてｘ方向について絞り込んだ表示範囲のｘ座標
が求まり、光点２１１の座標（ｘ₀，ｙ₀）に対応するフ
レームメモリの画素の座標が得られる。本計測方式によ
れば、計測用画素２１２の表示や光点２１１との距離の
算出が不要となるので、計測処理を高速化できる。

【００４２】次に、本発明の更に他の実施例として、複
数のプロジェクタから投影するシステムでの適用例を説
明する。図１６は２台のプロジェクタによる合成映像を
示す。スクリーン２に左側のプロジェクタからの投影領
域２０−１と、右のプロジェクタからの投影領域２０−
２が一部重複している。左右のプロジェクタから長方形
の左部、右部を一部重複して表示したとき、理想的な投
影映像２０−４が得られるように補正する。

【００４３】この重複領域２０−３の映像が滑らかに見
えるように、合成画像の輝度が非重複領域との間に格差
を生じないように調節される。すなわち、左のプロジェ
クタからの輝度は右にいくほど下がり、右のプロジェク
タからの輝度は左にいくほど下がり、この左右の輝度値
の和が本来の輝度値となる。このため、重複領域では左
右のプロジェクタが同一位置の映像を投影する必要があ
り、歪補正のための位置情報を相互に持つことが必要に
なる。

【００４４】本実施例では、レーザポインタ５で１つの
光点２０１を重複領域２０−３に表示して、まず、左の
プロジェクタの画像のみを表示する位置計測によって、
光点２０１に対応する画素の座標変換パラメータを得
る。この位置計測は、上記した実施例の何れの方式でも
よい。次に、右のプロジェクタの画像のみを表示した位
置計測によって、光点２０１に対応する画素の座標変換
パラメータを得る。この場合、左からの座標変換パラメ
ータによる変換先の画素の輝度は上記のように低減され
ていて、右からの座標変換パラメータによる同一変換先
の輝度と加算されて表示される。

【００４５】本実施例によれば、曲面等のスクリーンに
複数のプロジェクタによる合成映像を表示する場合に、
重複領域での画像位置の歪を補正して輝度の加算を行う
ので、違和感のない滑らかな映像を表示することができ
る。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、スクリーン上に理想視
点から投影された光点と、フレームメモリに描画され、
プロジェクタからスクリーンに投影された計測用表示画
像との位置ずれをカメラから取り込んだ入力画像上で計
測し、表示画像を移動して両者が一致したときの光点の
座標で表示画像のフレームメモリ上の画素座標を置き換
えるので、平面はもちろん曲面のスクリーンに対して
も、簡単かつ精度よく画像歪を補正できる。

【００４７】また、カメラの拡大機能を利用して位置ず
れの計測を行うので、安価なカメラでも高精度の歪補正
ができる。

【００４８】さらに、映像投影装置が複数のプロジェク
タによる場合、スクリーン上の重複領域の同一位置に対
して各々の投影による歪補正を行うので、品質のよい合
成画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による映像投影装置の構成
図。

【図２】一実施例による画像変形回路の構成図。

【図３】本発明の一実施例による画像歪補正方法の全体
フロー図。

【図４】一実施例による座標変換パラメータ生成方法の
フロー図。

【図５】位置計測の説明図。

【図６】位置計測の詳細手順を示すフロー図。

【図７】位置計測の説明図。

【図８】位置計測の過程の説明図。

【図９】位置計測の過程の説明図。

【図１０】位置計測の過程の説明図。

【図１１】位置計測の過程の説明図。

【図１２】拡大撮影の必要性を示す説明図。

【図１３】拡大撮影の入力画像を利用する位置計測のフ
ロー図。

【図１４】他の実施例による位置計測のフロー図。

【図１５】他の実施例による位置計測の説明図。

【図１６】複数のプロジェクタを用いる画像歪の説明
図。

【図１７】従来技術の問題点の説明図。

【符号の説明】

１…画像表示制御装置（ＰＣ）、２…スクリーン、３…
プロジェクタ、４…カメラ、５…レーザポインタ、６…
雲台、１１…ＣＰＵ、１２…グラフイックスボード、１
３…画像変形回路、１４…キャプチャボード、１５…雲
台制御回路、１３１…ＣＰＵ、１３２…座標変換パラメ
ータメモリ、１３５…フレームメモリ、２１１…光点、
２１２…点画像（計測用画像）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像メモリに描画された表示画像をプロ
ジェクタによって平面または曲面のスクリーンに投影す
る映像投影装置の歪補正方法において、スクリーンの理想視点またはその近傍に配置した投光装
置から前記スクリーンの投影位置を変えながら投影した
光点と、前記プロジェクタから前記スクリーンに投影し
た計測用表示画像をカメラにより撮影して取り込み、こ
の入力画像上で前記光点と前記計測用表示画像の相対位
置を計測し、前記相対位置を移動しながら前記光点と前
記計測用表示画像間が所定内接近をしたと判定されると
き、前記画像メモリ上での前記計測用表示画像の画素座
標を前記入力画像上における前記光点の座標によって置
換する変換パラメータを設定することを特徴とする映像
投影装置の歪補正方法。
【請求項２】請求項１において、前記計測用表示画像は画像メモリの任意画素を描画した
点画像で、この点画像と前記光点との距離を求めて、こ
の距離が短縮する方向に順次、前記点画像の表示を変更
して前記所定内接近をさせることを特徴とする映像投影
装置の歪補正方法。
【請求項３】請求項１において、前記計測用表示画像は画像メモリの表示範囲を表し、こ
の表示範囲に前記光点が含まれるように順次、表示範囲
を縮小して前記所定内接近をさせることを特徴とする映
像投影装置の歪補正方法。
【請求項４】請求項１、２または３において、前記所定内接近は、前記光点と前記計測用表示画像の最
接近または表示限界を最適値とする映像投影装置の歪補
正方法。
【請求項５】請求項１、２または３において、前記所定内接近は、前記カメラによる拡大入力画像上で
判定することを特徴とする映像投影装置の歪補正方法。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかにおいて、前記画像メモリの画素座標の中で、前記光点の座標によ
って置換されていない画素の前記変換パラメータは、光
点間の補間によって求める映像投影装置の歪補正方法。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかにおいて、前記スクリーンに複数のプロジェクタによる合成映像を
投影する場合に、各プロジェクタの投影領域の重複領域
に前記光点を投影し、この光点による前記変換パラメー
タを重複するプロジェクタ毎に設定することを特徴とす
る映像投影装置の歪補正方法。
【請求項８】平面または曲面のスクリーンと、スクリ
ーンに投影画像を投影するプロジェクタと、前記投影画
像となる表示画像をフレームメモリに描画して前記プロ
ジェクタに出力する画像制御装置を備える映像投影装置
において、前記スクリーンの理想視点またはその近傍に配置され、
スクリーン上の任意の投影位置に光点を投影する投光装
置と、前記光点の投影位置を変更する装置と、前記スク
リーンの映像を撮影するカメラを設け、さらに、前記カメラから取り込んだ入力画像を記憶する
入力画像記憶装置と、前記プロジェクタによる計測用表
示画像と前記光点との前記入力画像上における相対位置
を計測して前記投影画像の歪を補正する画像歪補正手段
を前記画像制御装置に設けたことを特徴とする映像投影
装置。
【請求項９】請求項８において、前記画像歪補正手段は、前記入力画像上で光点と前記計
測用表示画像とが一致したときの前記フレームメモリ上
の画素座標を前記光点の座標により置き換える座標変換
パラメータメモリを有していることを特徴とする映像投
影装置。
【請求項１０】請求項９において、前記フレームメモリはダブルバッファ構成され、前記表
示画像を描画する入力バッファと、描画されている表示
画像を前記座標変換パラメータメモリの座標によって置
換して前記プロジェクタへ出力する出力バッファがフレ
ーム毎に交替することを特徴とする映像投影装置。