JP2009171012A - Projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プロジェクタに関する。 The present invention relates to a projector.
プロジェクタで画像を投影するとき、投影面に模様や反射率のムラがある場合、プロジェクタに照明ムラがある場合、または投影画像に対して周囲の照明環境の影響が無視できない場合がある。このような場合、投影面の模様やムラなどが投影画像に重なるため、投影画像は正確に表示されない。このような模様の影響などを相殺して投影画像を正確に表示するために、所定の投影画像を投影した投影面を撮影し、撮影画像の投影面内における各画素の最小輝度の中の最大値と、各画素の最大輝度の中の最小値との間に投影画像のダイナミックレンジが収まるように投影画像を補正する技術が特許文献１に開示されている。
投影中に何らかの原因でプロジェクタが動いてしまう場合がある。このような場合、投影画像を投影する投影面と、投影画像を補正するために撮影した投影面とが異なることになる。このような場合、投影画像を補正しても投影面の模様などの影響を相殺できないという問題点がある。 The projector may move for some reason during projection. In such a case, the projection plane on which the projection image is projected is different from the projection plane taken to correct the projection image. In such a case, there is a problem that even if the projection image is corrected, the influence of the pattern on the projection surface cannot be offset.
（１）請求項１の発明のプロジェクタは、所定の投影画像が投影された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、投影画像を補正するための補正係数を算出する補正係数算出手段と、補正係数算出手段によって算出された補正係数を用いて投影画像を補正する補正手段と、補正手段により補正された投影画像を投影する投影手段と、投影面のずれを検出するずれ検出手段とを備え、補正係数算出手段は、ずれ検出手段により投影面のずれを検出すると、改めて補正係数を算出し、補正手段は、改めて補正係数が算出されるまで、所定の補正係数を用いて投影画像を補正し、改めて補正係数が算出されると、補正係数算出手段により改めて算出された補正係数を用いて投影画像を補正することを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載のプロジェクタにおいて、補正係数算出手段は、投影手段により投影される投影画像が切り替わる間を利用して、所定の投影画像が投影された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、改めて補正係数を算出することを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１または２に記載のプロジェクタにおいて、ずれ検出手段は、プロジェクタが動いたことを検出することによってずれを検出することを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項１または２に記載のプロジェクタにおいて、補正手段により補正された投影画像を投影した投影面を撮像して得られる撮影画像を算出する撮影画像算出手段とを備え、ずれ検出手段は、補正手段により補正された投影画像を投影した投影面を撮像して得られる撮影画像と、撮影画像算出手段により算出された撮影画像とに基づいて、ずれを検出することを特徴とする。
（５）請求項５の発明のプロジェクタは、所定の投影画像が投影された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、投影画像を補正するための補正係数を算出する補正係数算出手段と、補正係数算出手段によって算出された補正係数を用いて投影画像を補正する補正手段と、補正手段により補正された投影画像を投影する投影手段と、本体が動いたことを検出する動き検出手段とを備え、投影手段は、動き検出手段により本体が動いたことを検出すると、補正手段による補正を行わないで投影画像を投影することを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、請求項５に記載のプロジェクタにおいて、投影手段は、動き検出手段により本体が動いたことを連続して検出した場合に、補正手段による補正を行わないで投影画像を投影することを特徴とする。
（７）請求項７の発明のプロジェクタは、所定の投影画像が投影された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、投影画像を補正するための補正係数を算出する補正係数算出手段と、補正係数算出手段によって算出された補正係数を用いて投影画像を補正する補正手段と、補正手段により補正された投影画像を投影する投影手段と、補正手段により補正された投影画像を投影した投影面を撮像して得られる撮影画像を算出する撮影画像算出手段とを備え、補正係数算出手段は、補正手段により補正された投影画像を投影した投影面を撮像して得られる撮影画像と、撮影画像算出手段により算出された撮影画像とに基づいて、改めて補正係数を算出することを特徴とする。
(1) The projector according to the first aspect of the invention is a correction coefficient calculation means for calculating a correction coefficient for correcting a projection image using a photographed image obtained by photographing a projection surface on which a predetermined projection image is projected. A correction unit that corrects the projection image using the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation unit, a projection unit that projects the projection image corrected by the correction unit, and a shift detection unit that detects a shift in the projection plane The correction coefficient calculation means calculates the correction coefficient again when the deviation detection means detects the deviation of the projection plane, and the correction means uses the predetermined correction coefficient until the correction coefficient is calculated again. When the correction coefficient is calculated again, the projection image is corrected using the correction coefficient calculated again by the correction coefficient calculation means.
(2) The invention according to claim 2 is the projector according to
(3) The invention of claim 3 is characterized in that, in the projector according to
(4) According to a fourth aspect of the present invention, in the projector according to the first or second aspect, a photographic image calculation unit that calculates a photographic image obtained by imaging a projection plane on which the projection image corrected by the correction unit is projected. The deviation detection means detects deviation based on a photographed image obtained by imaging a projection plane on which the projection image corrected by the correction means is projected, and a photographed image calculated by the photographed image calculation means. It is characterized by that.
(5) The projector according to the invention of claim 5 is a correction coefficient calculation means for calculating a correction coefficient for correcting a projection image using a photographed image obtained by photographing a projection surface on which a predetermined projection image is projected. A correction unit that corrects the projection image using the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation unit, a projection unit that projects the projection image corrected by the correction unit, and a motion detection unit that detects that the main body has moved. The projecting means projects the projected image without performing correction by the correcting means when detecting that the main body has been moved by the motion detecting means.
(6) According to a sixth aspect of the present invention, in the projector according to the fifth aspect, when the projection means continuously detects that the main body has moved by the motion detection means, the projection is performed without performing correction by the correction means. An image is projected.
(7) According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a correction coefficient calculating means for calculating a correction coefficient for correcting a projection image using a photographed image obtained by photographing a projection surface on which a predetermined projection image is projected. A correction unit that corrects the projection image using the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation unit, a projection unit that projects the projection image corrected by the correction unit, and a projection image corrected by the correction unit A photographic image calculation unit that calculates a photographic image obtained by imaging the projection surface, and the correction coefficient calculation unit includes a photographic image obtained by imaging the projection surface on which the projection image corrected by the correction unit is projected; The correction coefficient is calculated anew based on the captured image calculated by the captured image calculation means.
本発明によれば、投影中に何らかの原因でプロジェクタが動いてしまっても、投影画像を適切に補正することができる。 According to the present invention, even if the projector moves for some reason during projection, the projected image can be corrected appropriately.
−第１の実施の形態−
以下、図面を参照して本発明を実施するための第１の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による投射機能付きカメラ１を前方から見た図である。図１において、投射機能付きカメラ１の正面には、撮像光学系１２１（図２参照）を構成する撮影レンズ１２１Ａと、投影光学系１１１（図２参照）を構成する投影レンズ１１１Ａとが設けられている。投射機能付きカメラ１は、机上などに載置された状態、または手に持った状態で、前方のスクリーンなどに向けて、内蔵する投射ユニット１１０によって画像などの投影情報を投影する。投射機能付きカメラ１の上面には、レリーズスイッチ１０３Ａが設けられている。投射機能付きカメラ１において、投射ユニット１１０の投影光学系１１１は縦方向に配設される。
-First embodiment-
Hereinafter, a first embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a
図２は、投射機能付きカメラ１の構成を説明するブロック図である。図２において投射機能付きカメラ１は、投射ユニット１１０と、撮像ユニット１２０と、制御回路１０１と、メモリ１０２と、操作部１０３と、外部インターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路１０４と、メモリカードインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１０５と、加速度センサ１０６とを備え、メモリカードインターフェイス１０５にはメモリカード１５０が接続される。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the
制御回路１０１は、マイクロプロセッサ及びその周辺回路からなる。制御回路１０１は、制御プログラムに基づいて、投射機能付きカメラ内各部から入力される信号を用いて所定の演算を行う。そして、制御回路１０１は、演算結果を制御信号として投射機能付きカメラ内各部に送出し、投射機能付きカメラ１の投影動作および撮影動作を制御する。なお、制御プログラムは制御１０１内の不図示のＲＯＭに格納される。
The
制御回路１０１は画像処理部１０１Ａを有する。画像処理部１０１Ａでは、外部インターフェイス１０４を介して取得した画像データまたはメモリカード１５０より取得した画像データに対して画像処理を行う。画像処理部１０１Ａで行う画像処理の詳細については後述する。
The
メモリ１０２は制御回路１０１の作業用メモリとして使用される。操作部１０３はレリーズスイッチ１０３Ａを含み、操作されたボタンやスイッチに対応する操作信号を制御回路１０１へ送出する。メモリカード１５０は、制御回路１０１の指示によりデータの書き込み、保存および読み出しが可能である。
The
投射ユニット１１０は、投影光学系１１１、液晶パネル１１２、ＬＥＤ光源１１３、および投射制御回路１１４を含む。ＬＥＤ光源１１３は、供給電流に応じた明るさで液晶パネル１１２を照明する。液晶パネル１１２は、投射制御回路１１４からの駆動信号に応じて光像を生成する。投影光学系１１１は、液晶パネル１１２から射出される光像を投射する。投射制御回路１１４は、制御回路１０１からの指示により、ＬＥＤ光源１１３および液晶パネル１１２へ制御信号を送出する。
The
投射ユニット１１０は、メモリカード１５０内に保存されている画像データの他、外部インターフェイス回路１０４を介して外部機器から供給される画像データによる画像を投影可能に構成され、制御回路１０１から指示された画像を投影する。
The
撮像ユニット１２０は撮像光学系１２１、撮像素子１２２および撮像制御回路１２３を有し、制御回路１０１からの指示に応じて投影面の撮像を行う。撮像光学系１２１は、撮像素子１２２の撮像面上に被写体像を結像させる。撮像素子１２２としては、ＣＣＤやＣＭＯＳ撮像素子などが用いられる。撮像制御回路１２３は、制御回路１０１からの指示により撮像素子１２２を駆動制御するとともに、撮像素子１２２から出力される画像信号に対して所定の信号処理を行う。信号処理後の画像のデータは、所定形式の画像ファイルとしてメモリカード１５０に記録される。
The
加速度センサ１０６は、投射機能付きカメラ１の加速度を検出することができる。これにより、投射機能付きカメラ１が動いたことを検出することができる。
The
制御回路１０１の画像処理部１０１Ａで行われる画像処理を説明する。本発明の実施形態の画像処理は、投影面を撮影した撮影画像に基づいて投影画像の色補正を行う。また、画像処理部１０１Ａは、投射光学系１１１の光軸と撮像光学系１２１の光軸とが一致していないことによる投影画像の歪や、投影光学系１１１の光軸が投影面に対して垂直でないことに起因する投影画像のあおりや歪に対する補正も行うことができる。本発明の実施形態の画像処理は、投影画像の色補正に特徴を有するので、色補正について主に説明する。
Image processing performed by the
図３および図４を参照して、本発明の実施形態における画像処理によって投影画像の画像処理を行い、その処理された投影画像を投影したときに視認される投影画像について説明する。図３（ａ）は、投影画像を投影する投影面３０を説明するための図である。投影面３０には、丸いシミ３１が付着しているものとして説明する。図３（ｂ）は、投影面３０に投影する投影画像３２を示す図である。
With reference to FIG. 3 and FIG. 4, a projection image that is visually recognized when image processing of a projection image is performed by image processing according to an embodiment of the present invention and the processed projection image is projected will be described. FIG. 3A is a diagram for explaining a
図４（ａ）は、本発明の実施形態における画像処理によって投影画像３２を処理した投影画像を投影面３０に投影したときに視認される投影画像３３を示す図である。投影画像３３には、シミ３１が目立たたず、投影画像３３の視認性も良好である。図４（ｂ）は、投影面がずれたときに、投影画像３２を処理した投影画像を投影面３０に投影したときに視認される投影画像３４を示す図である。投影面３０におけるシミ３１の位置がずれているので、投影画像３４の一部３４ａでは、シミ３１が目立つように表示され、他の一部３４ｂでは、シミ３１がないにもかかわらず輝度が高く補正されて表示される。このように投影面がずれた場合、本発明の第１の実施の形態では、再び投影面を撮影し、投影画像を補正するために使用する補正係数を算出し直す。そして、その補正係数を用いて投影画像３２を補正し、図４（ｃ）に示すように、シミ３１が目立たたず、視認性が良好な投影画像３５を再び表示することができる。
FIG. 4A is a diagram showing a projected
図５のフローチャートを参照して、本発明の第１の実施の形態における画像処理について説明する。この画像処理は、投影面である壁の模様やシミなどが目立たなくなるとともに、投影画像のダイナミックレンジが狭くなりすぎない適切な補正量に調整することができる。図５の処理は、投射機能付きカメラ１が、投影を開始するための処理を開始するとスタートするプログラムにより制御回路１０１において実行される。
Image processing in the first embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. This image processing can be adjusted to an appropriate correction amount so that the wall pattern and spots on the projection surface are not noticeable and the dynamic range of the projection image is not too narrow. The process of FIG. 5 is executed in the
なお、制御回路１０１は、投影画像の画像数がプロジェクタ１の解像度に一致するように補間処理を行い、撮像ユニット１２０により撮影された画像を、プロジェクタ１の解像度と一致するように補間処理を行う。そして、補間処理を行った撮影画像を使用して、補間処理を行った投影画像を以下のように補正し、補正した画像を投影するものとする。投影画像の画素と撮影画像の画素との間の対応関係が明確になるので、処理速度が速くなる。
The
ステップＳ１では、投射ユニット１１０の投影特性の算出を行う。投影特性とは、入力画像の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、投影面で再現される投影画像の測色値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との間の関係を示す特性である。測色値は、投射ユニット１１０の照明ムラ、投影面の色や模様、周囲照明による投影面の明るさに影響を受ける。そこで、投射ユニット１１０から、既知の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）で表される所定の投影画像（後述するように、黒画像、Ｒ画像、Ｇ画像、Ｂ画像）をそれぞれ投影して投影面上の投影画像を撮影ユニット１２０で撮影し、撮影した画像から測色値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を検出して投影特性を算出する。そして、投影特性に基づいて決定する補正係数により入力画像を補正して投影することにより、投射ユニット１１０の照明ムラ、投影面の色や模様、周囲照明による投影面の明るさに依存することなく、入力画像の見た目が近くなるより表現された投影画像を鑑賞することができる。投影特性の具体的な処理については後述する。
In step S1, the projection characteristics of the
ステップＳ２では、投影画像の補正係数を決定する。すなわち、ステップＳ１で得られた投影特性を用いて、投影面の状態や周囲照明環境等に影響されることなく投影画像が入力画像（投影画像）を再現するように、入力画像に施す補正係数を決定する。投射ユニット１１０から投影された投影画像を撮影ユニット１２０で撮影し、撮影した画像を解析して投影画像の補正係数を決定する。この補正係数が投影画像の補正量となる。この処理の詳細についても後述する。
In step S2, a correction coefficient for the projection image is determined. That is, using the projection characteristics obtained in step S1, the correction coefficient applied to the input image so that the projection image reproduces the input image (projected image) without being affected by the state of the projection surface, the ambient illumination environment, or the like. To decide. A projection image projected from the
ステップＳ３では、投影面のずれの有無を判定する。投射機能付きカメラ１が動くと、投影面はずれる。したがって、投射機能付きカメラ１の動きを検出することにより、投影面のずれの有無を判定する。投射機能付きカメラ１の動きは加速度センサ１０６により検出される。投射機能付きカメラ１が動いたことを検出した場合、投影面はずれたと判定する。投射機能付きカメラ１が動いたことを検出しない場合、投影面はずれていないと判定する。投影面のずれがあった場合はステップＳ３が肯定判定され、ステップＳ４に進む。投影面のずれがない場合はステップＳ３が否定判定され、ステップＳ１に戻る。これにより、投影画像の補正係数の決定をやり直すことができる。
In step S3, it is determined whether or not there is a deviation of the projection plane. When the
ステップＳ４では、投影画像の画像データを、外部インターフェイス回路１０４を介して、またはメモリカード１５０より読み込み、メモリ１０２に記憶する。ステップＳ５では、ステップＳ２で決定した補正係数で、ステップＳ４で読み込んだ投影画像データを補正する。この処理の詳細についても後述する。ステップＳ６では、ステップＳ４で補正した投影画像データをアナログ変換し、投影画像を投影する。
In step S <b> 4, the image data of the projected image is read from the
ステップＳ７では、次に投影する投影画像データがあるか否かを判定する。次に投影する投影画像データがある場合はステップＳ７が肯定判定され、ステップＳ３に戻る。次に投影する投影画像データがない場合はステップＳ７が否定判定され、処理を終了する。 In step S7, it is determined whether there is projection image data to be projected next. If there is projection image data to be projected next, step S7 is affirmatively determined, and the process returns to step S3. If there is no projection image data to be projected next, a negative determination is made in step S7, and the process ends.
次に、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ５について、さらに詳細に説明する。 Next, steps S1, S2, and S5 will be described in more detail.
−投影特性の算出−
ステップＳ１で行う投影特性の算出について説明する。
ｉ番目の画素値が（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ｉで与えられる入力画像データにより投影画像を生成して投射ユニット１１０で投影したとき、ｉ番目の画素値に対応する投影面の測色値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）ｉは以下の（１）式で表される。
The calculation of the projection characteristics performed in step S1 will be described.
When a projection image is generated from the input image data whose i-th pixel value is given by (R, G, B) i and projected by the
ここで、γは投射ユニット１１０の階調特性を表す。Ｍｐｉは、投射ユニット１１０の画素値（Ｒγ，Ｇγ，Ｂγ）ｉから投射ユニット１１０の照明の測色値へ変換する色変換マトリックスを表す。（Ｘｋｐ，Ｙｋｐ，Ｚｋｐ）ｉは、投射ユニット１１０で黒画像を投影した時の周囲照明も含めた投影面の照明条件を表す。Ｒ＊ｉは、投影面の反射率特性を表す。
Here, γ represents the gradation characteristic of the
なお、添字ｉは次の意味を有している。この実施の形態のプロジェクタでは、白画像や黒画像など既知の画像を投射して投影面を撮像し、その撮像画像に基づいて、投影面の模様などによる反射率のムラだけではなく、投射ユニット１１０の照明ムラ、周囲照明や黒点の面内ムラも合わせて補正する。したがって、投影面の各画素領域に異なる投影特性を表現するため、添え字ｉを使用する。
The subscript i has the following meaning. In the projector according to this embodiment, the projection surface is imaged by projecting a known image such as a white image or a black image, and based on the captured image, not only the unevenness of the reflectance due to the pattern of the projection surface, but also the
（１）式において、（Ｘｋ，Ｙｋ，Ｚｋ）は、黒画像（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ｉ＝（０，０，０）ｉ）を投影した時の投影面撮影画像に基づいて決定する。なお、投影面上の投影画像の測色値は、撮影画像の画素値から予め決まった色変換処理を用いることで算出できる。すなわち、撮影画像のプロファイルがｓＲＧＢであれば、画素値に対して通常のｓＲＧＢ変換処理を適用して（Ｘｋ，Ｙｋ，Ｚｋ）ｉを決定することができる。 In the equation (1), (X k , Y k , Z k ) is based on a projection plane photographed image when a black image ((R, G, B) i = (0, 0, 0) i ) is projected. To decide. Note that the colorimetric value of the projected image on the projection plane can be calculated by using a color conversion process determined in advance from the pixel value of the captured image. That is, if the profile of the captured image is sRGB, (X k , Y k , Z k ) i can be determined by applying normal sRGB conversion processing to the pixel values.
同様に、Ｒ画像（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ｉ＝（２５５，０，０）ｉ）、Ｇ画像（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ｉ＝（０，２５５，０）ｉ）、およびＢ画像（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ｉ＝（０，０，２５５）ｉ）をそれぞれ投影した投影面を撮影した各撮影画像から、色変換マトリックスＭｉの３×３のマトリックス係数を決定する。具体的には、Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像をそれぞれ投影した投影面の撮像画像（以下、投影面撮影画像と呼ぶ）の測色値をそれぞれ、（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）、（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）および（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）とすると、色変換マトリックスＭｉは以下の（３）式で表される。
−投影画像補正係数の決定−
ステップＳ２で行う投影画像補正係数の決定について説明する。
投影面にムラ（以後、投影面の反射率のムラや照明ムラを含めて、単に「ムラ」と表現する）や模様がある場合、投影面を撮影して得た撮像画像の画素値は均一ではなく、ムラや模様に応じた画素値となる。換言すると、各画素で最大表示可能な色域は変化する。この実施の形態では、まずこの最大表示可能な色域範囲を決定する。投影面での輝度Ｙｉは、（１）式より、
The determination of the projection image correction coefficient performed in step S2 will be described.
If the projection surface has unevenness (hereinafter simply referred to as “unevenness”, including unevenness in the reflectance of the projection surface or illumination unevenness) or a pattern, the pixel values of the captured image obtained by photographing the projection surface are uniform. Instead, the pixel values correspond to the unevenness and the pattern. In other words, the maximum displayable color gamut varies with each pixel. In this embodiment, first, the maximum displayable color gamut range is determined. The luminance Y i on the projection plane is calculated from the equation (1):
したがって、表示可能な輝度範囲は、（４）式において、０≦Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ≦２５５の範囲で振ったときにＹｉがとり得る範囲で決まる。通常、Ｙｒ，Ｙｇ，Ｙｂ＞Ｙｋであるから、各画素の表示可能な輝度範囲は、白画像（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ｉ＝（２５５，２５５，２５５）ｉ）を投影したときの表示輝度を表示可能な最大輝度ＹＭＡＸ，ｉ、黒画像を投影したときの表示輝度をＹＭＩＮ，ｉとして求めることができる。 Therefore, the displayable luminance range is determined by the range that Y i can take when it is shaken in the range of 0 ≦ R i , G i , B i ≦ 255 in the equation (4). Usually, Y r, Y g, since a Y b> Y k, displayable intensity range of each pixel is a white image ((R, G, B) i = (255,255,255) i) a projection The maximum displayable brightness Y MAX, i can be obtained as the display brightness when the image is projected, and the display brightness when the black image is projected can be obtained as Y MIN, i .
ここで、投影面のムラや模様が投影画像の視認性に対する影響を低減するためには、投影面撮影画像の投影面での最大輝度ＹＭＡＸがＭＩＮ（ＹＭＡＸ,ｉ）、最小輝度ＹＭＩＮがＭＡＸ（ＹＭＩＮ,ｉ）になるように投影画像データを補正する必要がある。すなわち、補正対象投影画像を投影したときの最大輝度ＹＭＡＸが、白画像投影時の撮影画像を構成する複数画素の中で最小の輝度値ＭＩＮ（ＹＭＡＸ,ｉ）になるように補正する必要がある。また、補正対象投影画像を投影したときの最小輝度ＹＭＩＮが、黒画像投影時の撮影画像を構成する複数画素の中で最大の輝度値ＭＡＸ（ＹＭＩＮ,ｉ）になるように補正する必要がある。 Here, in order to reduce the influence of the unevenness or pattern of the projection surface on the visibility of the projection image, the maximum luminance Y MAX on the projection surface of the projection surface captured image is MIN (Y MAX, i ), and the minimum luminance Y MIN. It is necessary to correct the projection image data so that becomes MAX (Y MIN, i ). That is, it is necessary to correct so that the maximum luminance Y MAX when the correction target projection image is projected becomes the minimum luminance value MIN (Y MAX, i ) among a plurality of pixels constituting the captured image at the time of projecting the white image. There is. Further, it is necessary to correct the minimum luminance Y MIN when the correction target projection image is projected so as to be the maximum luminance value MAX (Y MIN, i ) among a plurality of pixels constituting the captured image at the time of black image projection. There is.
しかし、極端に暗い部分が投影面にある場合などに、上述した補正を全画素に対して行うと、ダイナミックレンジが非常に狭くなり、補正後の投影画像そのものの視認性が悪くなる。そこで、輝度閾値Ｙｔｈを設定し、投影画像の画素のうち、投影したときの輝度が輝度閾値Ｙｔｈより低い輝度の画素に対しては、補正量を緩和し、最大輝度ＹＭＡＸを以下の（５）式のように決定する。
−投影画像の補正−
ステップＳ５で行う投影画像の補正について説明する。
投影画像（入力画像）の色空間がｓＲＧＢとすれば、投影画像の画素値（Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０）に対して、投影面での測色値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）ｉは以下のようになればよい。
The correction of the projection image performed in step S5 will be described.
If the color space of the projection image (input image) is sRGB, the colorimetric values (X, Y, Z) i on the projection plane with respect to the pixel values (R 0 , G 0 , B 0 ) of the projection image are It should be as follows.
したがって、（１）式を用いて、補正後の投射ユニット１１０への入力画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ｉは以下の（７）式で算出できる。
（７）式は簡単のため、ｓＲＧＢのγ＝２．２として記述した。しかし、定義どおり線形関数とγ＝２．４の組み合わせで算出してもよい。 Since equation (7) is simple, sRGB is described as γ = 2.2. However, it may be calculated as a combination of a linear function and γ = 2.4 as defined.
以上説明した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）投影面３０のずれを検出したとき、投影画像の補正係数の算出をやり直すようにした。したがって、投影中に何らかの原因で投射機能付きカメラ１が動いてしまっても、投影画像を適切に補正することができる。
According to the first embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) When the deviation of the
（２）加速度センサ１０６のように投射機能付きカメラ１が動いたことを検出するセンサによって、投影面３０のずれを検出したので、投影面３０のずれを確実に検出することができる。
(2) Since the displacement of the
−第２の実施の形態−
第１の実施の形態では、投影画像の補正係数を算出するのに時間がかかる場合がある。このような場合、投影画像の補正係数を算出し直してから投影を再開すると、投影が再開されるまでの時間が長くなる。そこで、第２の実施の形態では、投影画像が切り替わる間に、所定の投影画像（白画像、黒画像、Ｒ画像、Ｇ画像、Ｂ画像）を投影し、その投影画像を投影した投影面を撮影する。これにより、ユーザは、投影が再開されるまで長い時間待つ必要がない。
-Second Embodiment-
In the first embodiment, it may take time to calculate the correction coefficient of the projection image. In such a case, if the projection is resumed after recalculating the correction coefficient of the projection image, the time until the projection is resumed increases. Therefore, in the second embodiment, a predetermined projection image (white image, black image, R image, G image, B image) is projected while the projection image is switched, and a projection plane on which the projection image is projected is displayed. Take a picture. Thereby, the user does not have to wait for a long time until the projection is resumed.
図６に示すように、投影面３０に投影される投影画像が投影画像３５から投影画像３７に切り替わる間に、白画像３６を投影して撮影する。同様に、投影面３０に投影される投影画像が切り替わる度に、黒画像、Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像を投影し、投影面を撮影する。そして、新たな投影画像の補正係数が算出されたとき、新たな投影画像の補正係数で補正した投影画像を投影する。
As shown in FIG. 6, while the projection image projected on the
−第３の実施の形態−
第１の実施の形態では、投射機能付きカメラ１が動いたことを検出することによって、投影面のずれを検出した。第３の実施の形態では、投影画像が投影面に投影されたときの投影面を撮影した撮影画像と、補正した投影画像を投影面に投影し、その投影した投影画像を撮影して得られるであろうと推定される推定撮影画像とを比較することにより、投影面のずれを検出する。これにより、加速度センサ１０６などのセンサ類を設けなくても投影面のずれを検出することができる。
-Third embodiment-
In the first embodiment, the displacement of the projection plane is detected by detecting that the
撮影画像と、推定撮影画像との間の比較は以下のように行う。図７に示すように推定撮影画像４１の輝度分布と撮影画像３４の輝度分布を比較する。その結果、撮影画像４１には、推定撮影画像４１には見られない輝度の低い部分３４ａや輝度の高い部分３４ｂが検出される。このような輝度の異常部分が検出された場合、投影面３０がずれたものと判定する。以上のように、撮影画像３４と推定撮影画像４１とを比較して輝度の高い部分および輝度の低い部分を検出することにより、投影面３０のずれを検出する。
Comparison between the captured image and the estimated captured image is performed as follows. As shown in FIG. 7, the luminance distribution of the estimated captured
推定撮影画像は、たとえば、白画像などを投影して撮影した投影面の撮影画像に、補正した投影画像を合わせることにより算出する。 The estimated captured image is calculated by, for example, combining the corrected projection image with the captured image of the projection plane captured by projecting a white image or the like.
第３の実施の形態を次のように変形することができる。
（１）投影面の模様が顕著で投影画像の補正を行っても投影面の模様を完全に目立たないようにすることができないと判断される場合、推定撮影画像の代わりに、白画像で撮影された投影面内の輝度の変化に応じて投影画像内の輝度を変化させた画像を、撮影画像と比較して投影面のずれを検出するようにしてもよい。推定撮影画像を算出するよりも白画像で撮影された投影面内の輝度の変化に応じて投影画像内の輝度を変化させた画像を算出する方が容易だからである。
The third embodiment can be modified as follows.
(1) When it is determined that the projection surface pattern is remarkable and the projection image correction cannot be made completely inconspicuous even if the projection image is corrected, a white image is taken instead of the estimated photographed image. The deviation of the projection plane may be detected by comparing an image obtained by changing the luminance in the projection image in accordance with the change in the luminance in the projection plane, with the captured image. This is because it is easier to calculate an image in which the brightness in the projection image is changed in accordance with the change in the brightness in the projection plane captured with the white image than to calculate the estimated captured image.
（２）投影面の模様が目立たないため、投影画像の補正により投影面の模様を完全に目立たないようにすることができると判断される場合、推定撮影画像の代わりに、補正を行わない元の投影画像を、撮影画像と比較する画像として使用してもよい。推定撮影画像は、補正を行わない元の投影画像とほとんど変わらないからである。 (2) Since it is determined that the projection surface pattern can be made completely inconspicuous by correcting the projection image because the projection surface pattern is inconspicuous, the correction is not performed instead of the estimated photographed image. The projected image may be used as an image to be compared with the captured image. This is because the estimated captured image is almost the same as the original projection image without correction.
（３）撮影画像と推定撮影画像との比較は、対応する各画素の差分や比を取るなど、２つの画像の違いを取得できる方法であれば上記の比較方法に限定されない。たとえば、各画素の輝度Ｙ値について差分を算出し、その画像内の最大値が所定値（たとえば、最大輝度Ｙ値の１０％）を超えた場合、投影面３０のずれありと判定してもよい。また、対応する各画素の差分の平均値が所定値を超えた場合、投影面３０のずれありと判定してもよい。さらに、輝度Ｙ値の代りに画素値ＲＧＢの値を使用してもよい。また、投影面上で特徴的な模様がある部分を中心とした一部分において、撮影画像と推定撮影画像とを比較するようにしてもよい。
(3) The comparison between the captured image and the estimated captured image is not limited to the above-described comparison method as long as the difference between the two images can be acquired, such as taking the difference or ratio of the corresponding pixels. For example, if a difference is calculated for the luminance Y value of each pixel and the maximum value in the image exceeds a predetermined value (for example, 10% of the maximum luminance Y value), it may be determined that there is a deviation of the
−第４の実施の形態−
第３の実施の形態では、撮影画像と推定撮影画像とを比較することにより投影面のずれを検出した。第４の実施の形態では、さらに、撮影画像と推定撮影画像とを比較することにより投影面のずれの方向やずれの程度を検出する。
-Fourth embodiment-
In the third embodiment, the deviation of the projection plane is detected by comparing the captured image with the estimated captured image. In the fourth embodiment, the direction and degree of deviation of the projection plane are further detected by comparing the captured image with the estimated captured image.
投影面のずれの方向やずれの程度の検出は、以下のように行う。まず、図８（ａ）に示すように、投影特性の決定や投影画像の補正係数の決定を行うとき、投影画像と投影する投影面３０よりも広い領域５０（以下、広域領域と呼ぶ）に所定の投影画像（白画像、黒画像、Ｒ画像、Ｇ画像、Ｂ画像）を投影し、撮影を行う。そして、広域領域５０の撮影画像うち、投影面３０の部分の画像を用いて、投影特性の決定や投影画像の補正係数の決定を行う。
Detection of the direction and degree of deviation of the projection plane is performed as follows. First, as shown in FIG. 8A, when determining the projection characteristic and the correction coefficient of the projection image, the projection image and the
次に、図７の撮影画像３４と推定撮影画像４１とを比較して、図９（ａ）に示すように、輝度の暗い部分３４ａと輝度の明るい部分３４ｂとを抽出する。図９（ｂ）に示すように、白画像を投射したときの投影面３０における撮影画像により輝度の暗い部分３１を抽出する。
Next, the captured
ところで、撮影画像３４の中で、投影面３０がずれる前に暗い部分３１が存在し、投影面３０がずれた後、暗い部分３１が存在しなくなった部分の輝度は、推定撮影画像の輝度に比べて高くなる。一方、撮影画像３４の中で、投影面３０がずれる前に暗い部分３１が存在せず、投影面３０がずれた後、暗い部分３１が存在するようになった部分の輝度は推定撮影画像の輝度に比べて低くなる。このような輝度の関係と、輝度の暗い部分３１の形状とから、図９（ｃ）に示すように、投影面のずれに起因する投影面上における暗い部分３１の移動（矢印６１）を検出することができる。
By the way, in the captured
それに合わせて、図８（ｂ）に示すように、広域領域５０の中で投影特性の決定や投影画像の補正係数の決定を行うため使用する画像の領域を投影面３０から投影面３０Ａに移動する（矢印５１の方向）。そして、投影面３０Ａの部分の画像を用いて投影特性の決定や投影画の像補正係数の決定を行い、その投影画像の補正係数で投影画像の補正を行う。
Accordingly, as shown in FIG. 8B, the image area used for determining the projection characteristics and the correction coefficient of the projection image in the
これにより、再度、投影面に投影画像（白画像、黒画像、Ｒ画像、Ｇ画像、Ｂ画像）を投影し、投影した投影面を撮影する必要がないので、投影画像の補正係数を速やかに算出することができる。 As a result, it is not necessary to project the projected image (white image, black image, R image, G image, B image) again on the projection surface and photograph the projected projection surface. Can be calculated.
−第５の実施の形態−
投影面のずれを検出したということは、投射機能付きカメラ１を手で持って投影していると考えられる。このような場合、再び投影面がずれる可能性があるので、投影面を撮影した撮影画像に基づいて投影画像を補正しない方がよい。以上より、第５の実施の形態では、投影面のずれを検出した後は、投影画像の補正を行わない。
-Fifth embodiment-
The fact that the deviation of the projection plane is detected is considered that the
図１０のフローチャートを参照して、投影面のずれを検出した場合、投影画像の補正を行わない画像処理について説明する。図１０の処理は、投射機能付きカメラ１が、投影を開始するための処理を開始するとスタートするプログラムにより制御回路１０１において実行される。図５の画像処理に共通するステップには共通の符号を付し、図５の画像処理と異なる部分を主に説明する。
With reference to the flowchart of FIG. 10, image processing that does not correct the projection image when a deviation of the projection plane is detected will be described. The processing in FIG. 10 is executed in the
ステップＳ１１では、投影面のずれの有無を判断するためのフラグｆの値を０にする。ここで、フラグｆの値が０のとき、投影面のずれなしと判断し、フラグｆの値が１のとき、投影面のずれありと判断する。そして、ステップＳ１に進む。 In step S11, the value of the flag f for determining whether or not the projection plane is shifted is set to zero. Here, when the value of the flag f is 0, it is determined that there is no deviation of the projection plane, and when the value of the flag f is 1, it is determined that there is a deviation of the projection plane. Then, the process proceeds to step S1.
ステップＳ３が否定判定されるとステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、フラグｆの値を１にする。そして、ステップＳ１３に進む。また、ステップＳ４の次もステップＳ１３に進む。 If a negative determination is made in step S3, the process proceeds to step S12. In step S12, the value of the flag f is set to 1. Then, the process proceeds to step S13. Also after step S4, the process proceeds to step S13.
ステップＳ１３では、フラグｆの値が０であるか否かを判定する。フラグｆの値が０である場合はステップＳ１３が肯定判定され、ステップＳ５に進む。フラグｆの値が１である場合はステップＳ１３が否定判定され、ステップＳ６に進む。これにより投影画像は補正されない。なお、投射機能付きカメラ１の動きを連続して検出した場合のみ、投影画像の補正を停止するようにしてもよい。投射機能付きカメラ１を手で持って投影していることを確実に検出するためである。
In step S13, it is determined whether or not the value of the flag f is zero. If the value of the flag f is 0, step S13 is affirmed and the process proceeds to step S5. If the value of the flag f is 1, a negative determination is made in step S13, and the process proceeds to step S6. As a result, the projected image is not corrected. The correction of the projected image may be stopped only when the movement of the camera with a
プロジェクタであれば、投射機能付きカメラ１に限定されない。
If it is a projector, it is not limited to the
以上の説明はあくまで一例であり、本発明は上記実施形態の構成に何ら限定されるものではない。 The above description is merely an example, and the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment.
１ 投射機能付きカメラ１
３０，３０Ａ 投影面
３１ 投影面のシミ
３２〜３５，３７ 投影画像
４１ 推定撮影画像
５０ 広域領域
１０１ 制御回路
１０２ メモリ
１０３ 操作部
１０４ 外部インターフェイス
１０５ メモリカードインターフェイス
１１０ 投射ユニット
１２０ 撮像ユニット
1 Camera with
30,
Claims (7)
前記補正係数算出手段によって算出された補正係数を用いて投影画像を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された投影画像を投影する投影手段と、
投影面のずれを検出するずれ検出手段とを備え、
前記補正係数算出手段は、前記ずれ検出手段により投影面のずれを検出すると、改めて補正係数を算出し、
前記補正手段は、改めて補正係数が算出されるまで、所定の補正係数を用いて投影画像を補正し、改めて補正係数が算出されると、前記補正係数算出手段により改めて算出された補正係数を用いて投影画像を補正することを特徴とするプロジェクタ。 Correction coefficient calculation means for calculating a correction coefficient for correcting the projection image using a captured image obtained by capturing a projection plane on which the predetermined projection image is projected;
Correction means for correcting the projected image using the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation means;
Projection means for projecting the projection image corrected by the correction means;
A displacement detecting means for detecting a displacement of the projection plane;
The correction coefficient calculation means calculates a correction coefficient again when detecting the deviation of the projection plane by the deviation detection means,
The correction means corrects the projected image using a predetermined correction coefficient until the correction coefficient is calculated again. When the correction coefficient is calculated again, the correction coefficient calculated again by the correction coefficient calculation means is used. A projector for correcting a projected image.
前記補正係数算出手段は、前記投影手段により投影される投影画像が切り替わる間を利用して、前記所定の投影画像が投影された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、改めて補正係数を算出することを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to claim 1, wherein
The correction coefficient calculation means uses the captured image obtained by photographing the projection surface on which the predetermined projection image is projected, using the period during which the projection image projected by the projection means is switched. A projector characterized by calculating
前記ずれ検出手段は、前記プロジェクタが動いたことを検出することによってずれを検出することを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to claim 1 or 2,
The deviation detecting means detects a deviation by detecting that the projector has moved.
前記補正手段により補正された投影画像を投影した投影面を撮像して得られる撮影画像を算出する撮影画像算出手段とを備え、
前記ずれ検出手段は、前記補正手段により補正された投影画像を投影した投影面を撮像して得られる撮影画像と、前記撮影画像算出手段により算出された撮影画像とに基づいて、ずれを検出することを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to claim 1 or 2,
A photographic image calculation unit that calculates a photographic image obtained by imaging a projection plane on which the projection image corrected by the correction unit is projected;
The deviation detecting unit detects a deviation based on a photographed image obtained by imaging a projection plane on which the projection image corrected by the correcting unit is projected and a photographed image calculated by the photographed image calculating unit. A projector characterized by that.
前記補正係数算出手段によって算出された補正係数を用いて投影画像を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された投影画像を投影する投影手段と、
本体が動いたことを検出する動き検出手段とを備え、
前記投影手段は、前記動き検出手段により本体が動いたことを検出すると、前記補正手段による補正を行わないで投影画像を投影することを特徴とするプロジェクタ。 Correction coefficient calculation means for calculating a correction coefficient for correcting the projection image using a captured image obtained by capturing a projection plane on which the predetermined projection image is projected;
Correction means for correcting the projected image using the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation means;
Projection means for projecting the projection image corrected by the correction means;
Motion detection means for detecting that the main body has moved,
The projection unit projects a projected image without performing correction by the correction unit when detecting that the main body has been moved by the motion detection unit.
前記投影手段は、前記動き検出手段により本体が動いたことを連続して検出した場合に、前記補正手段による補正を行わないで投影画像を投影することを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to claim 5, wherein
The projection unit projects a projected image without performing correction by the correction unit when the movement detection unit continuously detects that the main body has moved.
前記補正係数算出手段によって算出された補正係数を用いて投影画像を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された投影画像を投影する投影手段と、
前記補正手段により補正された投影画像を投影した投影面を撮像して得られる撮影画像を算出する撮影画像算出手段とを備え、
前記補正係数算出手段は、前記補正手段により補正された投影画像を投影した投影面を撮像して得られる撮影画像と、前記撮影画像算出手段により算出された撮影画像とに基づいて、改めて補正係数を算出することを特徴とするプロジェクタ。 Correction coefficient calculation means for calculating a correction coefficient for correcting the projection image using a captured image obtained by capturing a projection plane on which the predetermined projection image is projected;
Correction means for correcting the projected image using the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation means;
Projection means for projecting the projection image corrected by the correction means;
A photographic image calculation unit that calculates a photographic image obtained by imaging a projection plane on which the projection image corrected by the correction unit is projected;
The correction coefficient calculating means revises the correction coefficient based on a photographed image obtained by capturing a projection plane on which the projection image corrected by the correcting means is projected and a photographed image calculated by the photographed image calculating means. A projector characterized by calculating
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