JP2006140831A - プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
スクリーンの投射面の形状を高い精度で取得することが可能なプロジェクタ装置を提供する。
【解決手段】
プロジェクタ装置は、スクリーン上にテストパターンの投射映像を順次隣接して表示する複数の画像投射部と、前記スクリーン上の投射映像を複数の位置から撮影する撮影部と、前記撮影部が撮影した前記撮影画像から前記スクリーンの投射面の三次元形状情報を求める幾何情報演算部とを有し、前記幾何情報演算部は、三角測量法によって、前記複数の撮影画像上の対応する点の座標から該点に対応する前記スクリーン上の点の座標を求めることにより、前記スクリーンの投射面の三次元座標を求める。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スクリーンにプロジェクタで映像を投射するプロジェクタ装置に関し、特に、スクリーンの投射面の形状を求め、それにより歪のない映像を表示するプロジェクタ装置に関する。

プロジェクタからの映像をスクリーンに投射すると、スクリーン上では、歪がある画像が表示されることがある。平面スクリーンに投射した際、生じる台形歪を補正する技術としては、キーストーン補正がよく知られている。スクリーンが非平面の場合、キーストーン補正では歪を完全に補正することはできないため、スクリーン形状に基づいた補正を行う必要がある。

特許文献１には、プロジェクタとカメラの特性、位置、姿勢をキャリブレーションし、三角測量の方法でスクリーン投影面の形状を取得する方法が記載されている。特許文献２には、レーザーポインタを用いて、スクリーン上の絶対位置をポイントし、計測したポイント位置に基づいて、プロジェクタの投影画像を補正する幾何補正データを求める方法が記載されている。

特開２００１−３２０６５２号公報 特開２００４−１５２０５号公報

特許文献１に記載された方法では、プロジェクタとカメラの間の三角測量でスクリーン投影面の形状を推定する。しかしながら、三角測量によって算出した三次元形状の精度は、撮影部の内部特性や相対位置の精度に大きく依存し、内部特性や相対位置に誤差があると、推定するスクリーンの三次元形状では大きな誤差となって現れる。尚、内部特性とは、画角や焦点距離、レンズ歪などのことである。

また、特許文献１に記載された方法では、カメラのみならず、プロジェクタに関しても、内部特性及び相対位置のキャリブレーションを行う必要があるため、プロジェクタの配置やズームを変えるたびに、プロジェクタの内部特性及び相対位置のキャリブレーションを行わなければならない。これを回避するためには、プロジェクタの設置を高精度により行わなければならないという施工上の問題があった。

特許文献２に記載された方法では、スクリーンの絶対位置をレーザーポインタでポイントするため、スクリーンの製作精度が高くなければならないという問題があった。

本発明はこのような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであり、スクリーンの投射面の形状を高い精度で取得することが可能なプロジェクタ装置を提供することを目的とする。

本発明は、プロジェクタ装置は、スクリーン上にテストパターンの投射映像を順次隣接して表示する複数の画像投射部と、前記スクリーン上の投射映像を複数の位置から撮影する撮影部と、前記撮影部が撮影した前記撮影画像から前記スクリーンの投射面の三次元形状情報を求める幾何情報演算部とを有し、前記幾何情報演算部は、三角測量法によって、前記複数の撮影画像上の対応する点の座標から該点に対応する前記スクリーン上の点の座標を求めることにより、前記スクリーンの投射面の三次元座標を求める。

本発明によると、スクリーンの投射面の形状を高い精度で取得する結果、歪みのない映像を表示することができるようになる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に関わるプロジェクタ装置の機能的な基本構成を示した図である。本例のプロジェクタ装置は、テストパターン画像を保持するテストパターン保持部６００、入力された映像信号に所定の変形を施して又はテストパターン保持部６００からのテストパターン画像を出力する画像変換部５００、画像変換部５００から入力した画像をスクリーン１００上に投射する画像投射部２０１、２０２、スクリーン１００に投射された映像を撮影する撮影部３０１、３０２、撮影部３０１、３０２が撮影した画像を保持する撮影画像保持部３１０、及び、撮影部３０１、３０２による撮影画像からスクリーンの投射面の三次元形状情報を求める幾何情報演算部４００を備えている。ここでは、２つの画像投射部２０１、２０２が示されているが、２つ以上の画像投射部を設けてもよい。

尚、以下に、画像投射部２０１、２０２によって投射される元の画像を原画像、画像投射部２０１、２０２によって投射されたスクリーン上の映像を投射映像、撮影部３０１、３０２による撮影によって得られた画像を撮影画像と呼ぶ。

画像変換部５００は、最初に、テストパターン保持部６００からのテストパターン画像を恒等変形して（すなわち変形せずに）、画像投射部２０１、２０２へ出力する。幾何情報演算部４００は、テストパターン画像を使用してスクリーンの投射面の三次元形状情報を演算する。画像変換部５００は、幾何情報演算部４００からの三次元形状情報に基づいて、投射映像すべき画像を変形する。ここで使用するテストパターンは特願２００３−２０４２１７に記載された複数のパターンであり、以下の撮影においては、特願２００３−２０４２１７に記載された複数のテストパターンの撮影を行うものとする。

図２を参照して、スクリーンの投射面の三次元形状情報を算出し、それを補正する処理の概要を説明する。ステップＳ７００にて、スクリーン上にテストパターン像を順次隣接するように投射し、それを撮影する。スクリーン上に、先ず、第１の画像投射部２０１によって投射映像を生成し、次に、第２の画像投射部２０２によって、それに隣接する投射映像を生成する。第１の画像投射部２０１による投射映像と第２の画像投射部２０２による投射映像は、隣接する辺にて、互いに部分的に重複するように、投射される。これを順次繰り返し、スクリーンの全投射面を撮影する。ステップＳ８００にて、投射面の三次元形状情報を算出し、ステップＳ９００にて、投射面の重複領域情報を算出し、ステップＳ１０００にて、投射面の三次元形状情報を補正する。

本発明では、重複領域を用いて、スクリーンの投射面の三次元形状情報を補正するから、マルチプロジェクションのプロジェクタ装置により曲面スクリーン上に広範囲に映像を投射する用途にも適用可能である。更に、本発明によると、スクリーンの投射面の三次元形状情報を正確に得ることができるから、プロジェクタの設置、スクリーンの設置及び製作に要求される精度を緩和することができる。

図３を参照して、ステップＳ７００のテストパターンの撮影について説明する。ステップＳ７１０にて、第１の画像投射部２０１による投射映像領域の全体を撮影することができるように、撮影部３０１、３０２を配置する。図４を参照して説明する。スクリーン１００上には、第１の画像投射部２０１による投射映像領域４０１と第２の画像投射部２０２による投射映像領域４０２が生成されている。投射映像領域４０１、４０２には、テストパターン保持部６００に保存されているテストパターンを原画像とする映像が表示される。撮影部３０１、３０２は、第１の画像投射部２０１による投射映像領域４０１の全体を撮影することができるように、配置される。このときの、撮影部３０１のカメラ姿勢をカメラ姿勢３８１、撮影部３０２のカメラ姿勢をカメラ姿勢３８２とし、２つのカメラ姿勢３８１、３８２をまとめてカメラ姿勢群３８０とする。図６Ａは、第１の撮影部３０１のファインダーの画面を示し、図６Ｂは、第２の撮影部３０２のファインダーの画面を示す。

ステップＳ７２０にて、第１の画像投射部２０１によって生成されたスクリーン１００上の投射映像領域４０１を、第１の撮影部３０１によって撮影する。図７の撮影画像３１１は、第１の撮影部３０１によって、カメラ姿勢３８１にて、撮影された像である。

図５Ａを参照して説明する。第１の画像投影部２０１によって投射される原画像２１１上の点Ｐ_アの座標をＰ_ア（ｐ_アｘ，ｐ_アｙ）、スクリーン１００上の原画像点Ｐ_アの投射映像点Ｓ_アのグローバル座標をＳ_ア（ｓ_アｘ，ｓ_アｙ，ｓ_アｚ）、第１の撮影部３０１による撮影画像３１１上の投射映像点Ｓ_アの撮影画像点Ｃ_ア＿ア１の座標をＣ_ア＿ア１（ｃ_{ア＿ア１ｘ}，ｃ_{ア＿ア１ｙ}）とする。原画像点Ｐ_アの集合から撮影画像点Ｃ_ア＿ア１への写像をｆ_ア＿ア１、撮影画像点Ｃ_ア＿ア１の集合から原画像点Ｐ_アの集合への写像をｆ_ア＿ア１ ^−１と表すと、写像ｆ_ア＿ア１、及びｆ_ア＿ア１ ^−１は、特願２００３−２０４２１７に記載された例によって定義され、次の数１の関係がある。

ステップＳ７３０にて、第１の画像投射部２０１によって生成されたスクリーン１００上の投射映像領域４０１を、第２の撮影部３０２で撮影する。

図５Ａに示すように、第２の撮影部３０２による撮影画像３１２上の投影映像点Ｓ_アの撮影画像点Ｃ_ア＿ア２の座標をＣ_ア＿ア２（ｃ_{ア＿ア２ｘ}，ｃ_{ア＿ア２ｙ}）とする。原画像点Ｐ_アの集合から撮影画像点Ｃ_ア＿ア２の集合への写像をｆ_ア＿ア２、撮影画像点Ｃ_ア＿ア２の集合から原画像点Ｐ_アの集合への写像をｆ_ア＿ア２ ^−１と表すと、写像ｆ_ア＿ア２、及びｆ_ア＿ア２ ^−１は、特願２００３−２０４２１７に記載された例によって定義され、次の数２の関係がある。

ステップＳ７４０において、スクリーン１００上に、投射映像領域４０１に隣接する投射映像領域を生成する他の画像投射部が存在するか否かを判定する。ここでは、第２の画像投射部２０２が存在するので、ステップＳ７５０に進む。

ステップＳ７５０にて、第２の画像投射部２０２によって生成されたスクリーン１００上の投射映像領域４０２を、第１の撮影部３０１で撮影する。図７の撮影画像３１３は、第１の撮影部３０１によって、カメラ姿勢３８１にて、撮影された像である。

図５Ｂに示すように、第２の画像投影部２０２によって投射される原画像２１２上の点Ｐ_イの座標をＰ_イ（ｐ_イｘ，ｐ_イｙ）、スクリーン１００上の原画像点Ｐイの投射映像点Ｓ_イのグローバル座標をＳ_イ（ｓ_イｘ，ｓ_イｙ，ｓ_イｚ）、第１の撮影部３０１による撮影画像３１３上の投射映像点Ｓ_イの撮影画像点Ｃ_ア＿イ１の座標をＣ_ア＿イ１（ｃ_{ア＿イ１ｘ}，ｃ_{ア＿イ１ｙ}）とする。原画像点Ｐ_イの集合から撮影画像点Ｃ_ア＿イ１への写像をｆ_ア＿イ１、撮影画像点Ｃ_ア＿イ１の集合から原画像点Ｐ_イの集合への写像をｆ_ア＿イ１ ^−１と表すと、写像ｆ_ア＿イ１、及びｆ_ア＿イ１ ^−１は、特願２００３−２０４２１７に記載された例によって定義され、次の数４の関係がある。

ステップＳ７６０において、上述の処理を未だ行っていない画像投射部が存在するか否かを判定する。ここでは、第２の画像投射部２０２について、上述の撮影処理を行っていない。従って、ステップＳ７１０に戻る。

ステップＳ７１０にて、第２の画像投射部２０２による投射映像領域の全体を撮影することができるように、撮影部３０１、３０２を配置する。図４を参照して説明する。撮影部３０１、３０２は、第２の画像投射部２０２による投射映像領域４０２の全体を撮影することができるように、配置される。このときの、撮影部３０１のカメラ姿勢をカメラ姿勢３９１、撮影部３０２のカメラ姿勢をカメラ姿勢３９２とし、２つのカメラ姿勢３９１、３９２をまとめてカメラ姿勢群３９０とする。図６Ｃは、第１の撮影部３０１のファインダーの画面を示し、図６Ｄは、第２の撮影部３０２のファインダーの画面を示す。

ステップＳ７２０にて、第２の画像投射部２０２によって生成されたスクリーン１００上の投射映像領域４０２を、第１の撮影部３０１によって撮影する。

図５Ｃに示すように、第２の画像投影部２０２によって投射される原画像２１２上の点Ｐ_イの座標をＰ_イ（ｐ_イｘ，ｐ_イｙ）、スクリーン１００上の原画像点Ｐ_イの投射映像点Ｓ_イのグローバル座標をＳ_イ（ｓ_イｘ，ｓ_イｙ，ｓ_イｚ）、第１の撮影部３０１による撮影画像３２１上の投射映像点Ｓ_イの撮影画像点Ｃ_イ＿イ１の座標をＣ_イ＿イ１（ｃ_{イ＿イ１ｘ}，ｃ_{イ＿イ１ｙ}）とする。原画像点Ｐ_イの集合から撮影画像点Ｃ_イ＿イ１への写像をｆ_イ＿イ１、撮影画像点Ｃ_イ＿イ１の集合から原画像点Ｐ_イの集合への写像をｆ_イ＿イ１ ^−１と表すと、写像ｆ_イ＿イ１、及びｆ_イ＿イ１ ^−１は、特願２００３−２０４２１７に記載された例によって定義され、次の数４の関係がある。

ステップＳ７３０にて、第２の画像投射部２０２によって生成されたスクリーン１００上の投射映像領域４０２を、第２の撮影部３０２で撮影する。

図５Ｃに示すように、第２の撮影部３０２による撮影画像３２２上の投影映像点Ｓ_イの撮影画像点Ｃ_イ＿イ２の座標をＣ_イ＿イ２（ｃ_{イ＿イ２ｘ}，ｃ_{イ＿イ２ｙ}）とする。原画像点Ｐ_イの集合から撮影画像点Ｃ_イ＿イ２の集合への写像をｆ_イ＿イ２、撮影画像点Ｃ_イ＿イ２の集合から原画像点Ｐ_イの集合への写像をｆ_イ＿イ２ ^−１と表すと、写像ｆ_イ＿イ２、及びｆ_イ＿イ２ ^−１は、特願２００３−２０４２１７に記載された例によって定義され、次の数５の関係がある。

ステップＳ７４０において、スクリーン１００上に、投射映像領域４０２に隣接する投射映像領域を生成する他の画像投射部が存在するか否かを判定する。ここでは、第１の画像投射部２０１が存在するので、ステップＳ７５０に進む。

ステップＳ７５０にて、第１の画像投射部２０１によって生成されたスクリーン１００上の投射映像領域４０１を、第２の撮影部３０２で撮影する。ただし、この撮影は冗長なので省略してもよい。

図５Ａに示すように、第２の撮影部３０２による撮影画像３３３上の投射映像点Ｓ_アの撮影画像点Ｃ_イ＿ア２の座標をＣ_イ＿ア２（ｃ_{イ＿ア２ｘ}，ｃ_{イ＿ア２ｙ}）とする。第１の画像投射部２０１によって投射される原画像点Ｐアの集合から第２の撮影部３０２による撮影画像３２３上の撮影画像点Ｃ_イ＿ア２への写像をｆ_イ＿ア２、撮影画像点Ｃ_イ＿ア２の集合から原画像点Ｐ_アの集合への写像をｆ_イ＿ア２ ^−１と表すと、写像ｆ_イ＿ア２、及びｆ_イ＿ア２ ^−１は、特願２００３−２０４２１７に記載された例によって定義され、次の数６の関係がある。

ステップＳ７６０において、上述の処理を未だ行っていない画像投射部が存在するか否かを判定する。ここでは、全ての画像投射部について、上述の撮影処理を行っており、撮影処理を終了する。

図７は、第１の画像投影部２０１によって投射される原画像２１１、第１の画像投射部２０１によって生成されたスクリーン１００上の投射映像領域４０１を第１の撮影部３０１によって、カメラ姿勢３８１にて、撮影することにより得た撮影画像３１１、第２の画像投射部２０２によって生成されたスクリーン１００上の投射映像領域４０２を第１の撮影部３０１によって、カメラ姿勢３８１にて、撮影することにより得た撮影画像３１３、及び、第２の画像投影部２０２によって投射される原画像２１２、を示す。撮影画像３１１には、原画像２１１の像の全体が含まれるが、撮影画像３１３には、原画像２１２の像の一部が含まれる。

図８を参照して、ステップＳ８００の投射面の三次元形状情報を算出する処理を説明する。ステップＳ８１０にて、１つの画像投射部を選択する。ここでは、第１の画像投射部２０１を選択する。

ステップＳ８２０にて、特開２００１−３２０６５２に記載された三角測量法により、投射映像点Ｓ_アのグローバル座標Ｓ_ア（ｓ_アｘ，ｓ_アｙ，ｓ_アｚ）を求める。図５Ａに示すように、第１の撮影部３０１による撮影画像３１１上の撮影画像点Ｃ_ア＿ア１と第２の撮影部３０２による撮影画像３１２上の撮影画像点Ｃ_ア＿ア２は、共に、スクリーン１００上の投射映像点Ｓ_アを示す。そこで、投射映像点Ｓ_アのグローバル座標Ｓ_ア（ｓ_アｘ，ｓ_アｙ，ｓ_アｚ）を求める。

ステップＳ８３０にて、第１の撮影部３０１による撮影画像３１１上の撮影画像点Ｃ_１と第２の撮影部３０２による撮影画像３１２上の撮影画像点Ｃ_２の組のうち、スクリーン１００上の１つの投射映像点Ｓを示す組があるか否かを判定する。このような組がある限り、ステップＳ８２０の処理を繰り返す。このような組がなくなったら、ステップＳ８４０へ進む。

ステップＳ８４０にて、上述の処理を未だ行っていない画像投射部が存在するか否かを判定する。ここでは、第２の画像投射部２０２について、上述の投射映像点のグローバル座標を求める処理を行っていない。従って、ステップＳ８１０に戻る。
ステップＳ８１０にて、第２の画像投射部２０２を選択する。

ステップＳ８２０にて、特開２００１−３２０６５２に記載された三角測量法により、投射映像点Ｓ_イのグローバル座標Ｓ_イ（ｓ_イｘ，ｓ_イｙ，ｓ_イｚ）を求める。図５Ｃに示すように、第１の撮影部３０１による撮影画像３２１上の撮影画像点Ｃ_イ＿イ１と第２の撮影部３０２による撮影画像３２２上の撮影画像点Ｃ_イ＿イ２は、共に、スクリーン１００上の投射映像点Ｓ_イを示す。そこで、投射映像点Ｓイのグローバル座標Ｓ_イ（ｓ_イｘ，ｓ_イｙ，ｓ_イｚ）を求める。

ステップＳ８３０にて、第１の撮影部３０１による撮影画像３２１上の撮影画像点と第２の撮影部３０２による撮影画像３２２上の撮影画像点の組のうち、スクリーン１００上の１つの投射映像点を示す組があるか否かを判定する。このような組がある限り、ステップＳ８２０の処理を繰り返す。ここでは、このような組がなくなったから、三次元形状情報算出処理を終了する。

ステップＳ８１０〜Ｓ８４０の処理により、第１の画像投射部２０１によってスクリーン１００上に結像する投射映像領域４０１と第２の画像投射部２０２によってスクリーン１００上に結像する投射映像領域４０２の三次元形状が求まった。

図９および図１０を参照して、三次元形状の誤差を説明する。三角測量の方法により算出した三次元形状の精度は、上述のように撮影部の内部特性や相対位置の精度に大きく依存する。図９は、第２の撮影部３０２の内部特性や相対位置に誤差があり、スクリーン１００上に結像する投射映像領域の三次元形状に誤差が生ずる状態を示す。図１０に示すように、スクリーン１００上にて、２つの画像投射部２０１、２０２による投射映像領域４０１、４０２は三次元位置的に一致するはずであるが、実際には、一致しないケースが起こりうる。本発明では、この不一致を補正するために、以下に説明するように、投射映像領域の重複情報を利用する。

図１１を参照して、ステップＳ９００の投射映像領域の重複情報の算出処理について説明する。

ステップＳ９１０にて、１つの画像投射部を選択する。ここでは、第１の画像投射部２０１を選択する。第１の画像投射部２０１によるスクリーン上の投射映像領域４０１の全体が写るように第１の撮影部３０１によって撮影し、そのときのカメラ姿勢３８１を選択する。

ステップＳ９２０にて、第１の撮影部３０１は、選択したカメラ姿勢３８１にて、２つ以上の画像投射部による投射映像領域を撮像したか否かを判定する。ここでは、第１の撮影部３０１は、選択したカメラ姿勢３８１にて、２つの画像投射部２０１、２０２による投射映像領域を撮像したので、ステップＳ９３０に進む。図１２は、カメラ姿勢３８１にて、第１の撮影部３０１による撮影画像３１１、３１３を示す。撮影画像３１１には、第１の画像投射部２０１の原画像２１１の全体が含まれ、撮影画像３１３には、第２の画像投射部２０２の原画像２１２の一部が含まれる。

ステップＳ９３０にて、画像投射部による投射映像のうち、重複領域が存在するものを互いに関連付ける。図１２に示すように、カメラ姿勢３８１にて得た２つの撮影画像３１１、３１３より、その重複領域３５０を得ることができる。

図１２に示すように、重複領域３５０上の点Ｐ_ｃｏ（ｃ_ｏｘ，ｃ_ｏｙ）を写像ｆ_ア＿ア１ ^−１で変換した点をＰ_アｏ（ｐ_アｏｘ，ｐ_アｏｙ）とし、写像ｆ_ア＿イ１ ^−１で変換した点をＰ_イｏ（ｐ_イｏｘ，ｐ_イｏｙ）とする。原画像２１１上の座標点（ｐ_アｏｘ，ｐ_アｏｙ）と原画像２１２上の座標点（ｐ_イｏｘ，ｐ_イｏｙ）が対応する組となる。

重複領域３５０上の全ての点に対し、対応する座標点の組（ｐ_アｏｘ，ｐ_アｏｙ）と（ｐ_イｏｘ，ｐ_イｏｙ）を求める。この組の集合が重複領域情報である。ここで、第１の画像投射部２０１の原画像２１１の座標系から第２の画像投影部２０２の原画像２１２の座標系への写像をｇ_１２と表す。

ステップＳ９４０において、選択する画像投射部及びカメラ姿勢が残っているか否かを判定する。ここでは、第２の画像投射部２０２が残っているので、ステップＳ９１０に戻る。

ステップＳ９１０にて、第２の画像投射部２０２を選択する。第２の画像投射部２０２によるスクリーン上の投射映像領域４０２を第１の撮影部３０１によって撮影したときのカメラ姿勢３９１を選択する。

ステップＳ９２０において、第１の撮影部３０１は、選択したカメラ姿勢３９１にて、２つ以上の画像投射部による投射映像領域を撮像したか否かを判定する。ここでは、第１の撮影部３０１は、選択したカメラ姿勢３９１にて、２つの画像投射部２０１、２０２による投射映像領域を撮像したので、ステップＳ９３０に進む
ステップＳ９３０にて、画像投射部による投射映像のうち、重複領域が存在するものを互いに関連付ける。この結果、写像ｇ_１２が得られる。

以上、ステップＳ９１０〜Ｓ９４０により、２つの画像投射部２０１、２０２による投射映像領域４０１、４０２のうち、重複する領域間の座標関係が得られる。

ステップＳ１０００にて、三角測量法で求めた投射映像領域４０１と４０２の三次元位置のずれを、写像ｇ１２を用いて補正する方法を以下に示す。

写像ｇ_１２より、第１の画像投射部２０１の原画像２１１上の点（ｐ_アｏｘ，ｐ_アｏｙ）と第２の画像投射部の原画像２１２上の点（ｐ_イｏｘ，ｐ_イｏｙ）がスクリーン１００上にて一致している。従って、ステップＳ８３０にて、原画像２１１上の点（ｐ_アｏｘ，ｐ_アｏｙ）から求まったグローバル座標Ｓ_アＯ（ｓ_アｏｘ，ｓ_アｏｙ，ｓ_アｏｚ）と原画像２１２上の点（ｐ_イｏｘ，ｐ_イｏｙ）から求まったグローバル座標Ｓ_イＯ（ｓ_イｏｘ，ｓ_イｏｙ，ｓ_イｏｚ）は、本来一致するはずである。したがって、グローバル座標上の点Ｓ_アＯと点Ｓ_イＯの差が縮まるように補正すればよい。

本例では、以下に説明するように、カメラ姿勢のうちカメラ方向（経度、緯度）を補正することで、三次元形状情報を補正する。

図１３は、投射面の三次元形状情報を補正する詳細な流れを示す。ステップＳ１０１０にて、１つのカメラ姿勢群を選択する。ここではカメラ姿勢群３８０を選択する。ステップＳ１０２０にて、カメラ姿勢群３８０に含まれる各カメラ姿勢３８１、３８２を補正する。以下に補正方法を記す。

三角測量で用いたカメラ姿勢３８１の経度をθ1c、緯度φ1c、カメラ姿勢３８２の経度をθ_2c、緯度φ_2cとする。また、経度の誤差範囲をθ_e、緯度の誤差範囲をφ_e、経度の補正精度をθ’、緯度の補正精度をφ’と表す。ただし、θ_e、φ_e、θ’、φ’は数７の条件を満たすものとする。

ここで、新たに求めるカメラ姿勢３８１の経度をθ₁、緯度φ₁、カメラ姿勢３８２の経度をθ₂、緯度φ₂とする。θ₁、φ₁、θ₂、φ₂の値の範囲は次の数８の式を満たすものとする。

このとき、整数ｉ、ｊ、ｈ、ｋとθ’、φ’を用いて、θ₁、φ₁、θ₂、φ₂を次の数９の式のように表すことができる。

数７の式の条件から、整数ｉ、ｊ、ｈ、ｋの値の範囲は、数１０のようになる。

θ₁、φ₁、θ₂、φ₂を用いて、原画像２１１上の点（ｐ_アｏｘ，ｐ_アｏｙ）からグローバル座標Ｓ’_アＯ（ｓ’_アｏｘ，ｓ’_アｏｙ，ｓ’_アｏｚ）を新たに算出すると、Ｓ’_アＯとＳ_イＯの三次元距離ｄを数１１の式で表すことができる。

ここで、求めた三次元座標の精度を表す指標値ｅを数１２の式で定義する。指標値ｅは、Ｓ’_アＯとＳ_イＯの差が小さいほど、値が小さくなる。

数１０を満たす全ての整数の組（ｉ，ｊ，ｈ，ｋ）について指標値ｅを求め、指標値ｅが最小となるθ₁、φ₁、θ₂、φ₂を補正したカメラ方向とする。これにより、カメラ姿勢３８１、３８２が補正された。

ステップＳ１０３０にて、補正したカメラ姿勢３８１、３８２に基づいて、投射映像領域４０１のグローバル座標を再計算する。グローバル座標の計算方法は、ステップＳ８２０と同じ方法を用いる。

ステップＳ１０４０にて、選択するカメラ姿勢群が残っているか否かを判定する。ここでは、カメラ姿勢群３９０が残っているので、ステップＳ１０１０に戻る。

ステップＳ１０１０〜Ｓ１０２０にて、カメラ姿勢群３９０に関しても、カメラ姿勢群３８０と同様にして、カメラ姿勢３９１、３９２を補正する。

ステップＳ１０３０にて、補正したカメラ姿勢３９１、３９２に基づいて、投射映像領域４０２のグローバル座標を再計算する。

ステップＳ１０４０において、選択するカメラ姿勢群が残っていないので、投射面の三次元形状情報の補正処理を終了する。

以上、ステップＳ１０１０〜Ｓ１０４０により、投射映像領域４０１と投射映像領域４０２の三次元形状情報が補正された。

本例では、カメラ姿勢のうちカメラ方向（経度、緯度）を補正することで、投射面の三次元形状情報を補正したが、カメラ位置やカメラの内部特性を補正する方法を用いても、同様に投射面の三次元形状情報を補正することができ、結果としてスクリーンの投射面の形状を高い精度で取得することができる。

また、本例では映像投射部の数が２つだったが、３つ以上の映像投射部を有する映像投射装置においても、同様に投射面の三次元形状情報を補正することができ、結果としてスクリーンの投射面の形状を高い精度で取得することができる。

以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。

本発明によるプロジェクタ装置の構成例を示す図である。 本発明によるプロジェクタ装置における処理の概略を示す図である。 撮影の処理の詳細な流れを示す図である。 撮影部のレンズ姿勢を説明する図である。 三角測量法による三次元形状情報算出に用いる撮影画像の図である。 撮影部のファインダーの画面の例を示す図である。 重複領域情報算出に用いる撮影画像を示す図である。 三次元形状情報算出の処理の詳細な流れを示す図である。 撮影部による誤差を説明する図である。 投射映像領域のずれを示す図である。 重複領域情報算出の処理の詳細な流れを示す図である。 重複領域の求め方を説明する図である。 投射面の三次元形状情報の補正の処理の詳細な流れを示す図である。

符号の説明

１００…スクリーン、２０１、２０２…画像投射部、３０１、３０２…撮影部、３１０…撮影画像保持部、４００…幾何情報演算部、５００…画像変換部、６００…テストパターン保持部

Claims (5)

1. スクリーン上にテストパターンの投射映像を順次隣接して表示する複数の画像投射部と、前記スクリーン上の投射映像を複数の位置から撮影する撮影部と、前記撮影部が撮影した前記撮影画像から前記スクリーンの投射面の三次元形状情報を求める幾何情報演算部とを有し、前記幾何情報演算部は、三角測量法によって、前記複数の撮影画像上の対応する点の座標から該点に対応する前記スクリーン上の点の座標を求めることにより、前記スクリーンの投射面の三次元座標を求めることを特徴とするプロジェクタ装置。
2. 請求項１に記載のプロジェクタ装置において、前記幾何情報演算部は、隣接する前記撮影画像の重複領域を検出し、該重複領域上の対応する点の前記スクリーン上の座標の偏差を求め、該偏差が減少するように前記投射面の三次元座標を修正することを特徴とするプロジェクタ装置。
3. 請求項１に記載のプロジェクタ装置において、前記撮影部のカメラの姿勢を修正することによって前記幾何情報演算部によって求められた前記投射面の三次元座標を修正することを特徴とするプロジェクタ装置。
4. 請求項１に記載のプロジェクタ装置において、前記スクリーンに投射するための画像を前記投射面の三次元座標に基づいて変形する画像変換部を有することを特徴とするプロジェクタ装置。
5. 請求項１に記載のプロジェクタ装置において、前記画像投射部にテストパターンを供給するテストパターン保持部を有することを特徴とするプロジェクタ装置。

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