JP2014192808A - 投影装置、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】設置場所に応じて投影領域を自動的に変更することができる投影装置を提供すること。
【解決手段】投影画像データを投影する投影装置１００であって、距離画像を作成する距離画像作成手段から投影画像を含む距離画像を取得する距離画像取得手段２８と、前記距離画像から前記投影画像の投影領域を特定する投影領域特定手段３５と、前記距離画像に含まれる前記投影領域の距離情報から、連続した平面範囲を特定する平面範囲特定手段３６と、前記平面範囲にのみ前記投影画像が投影されるように、前記投影画像データを補正する投影画像データ補正手段３７と、を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、投影画像データを投影する投影装置に関する。

会議などでは複数の参加者が共通の資料を目視できるようにプロジェクタが利用されることがある。プロジェクタは例えばスクリーンなどの平面物に画像を投影するが、プロジェクタの配置場所や投影方向などによっては台形歪みが発生する場合がある。このためプロジェクタには、投影画像の判読性を高めるため、平面物における投影画像の形状が矩形になるように、投影画像データの形状を予め変形しておくキーストン補正の機能が搭載されていることがある。

また、台形歪みや台形歪み以外の歪みに対応するためユーザが希望する形状に投影画像を変形可能とするプロジェクタも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、投影光を特定する投影光データを生成する投影光データ生成手段と、ユーザの操作に従って、光を投影する投影範囲と、光を投影しない非投影範囲を設定する投影範囲設定手段と、前記投影範囲設定手段により設定された投影範囲に光を投影するように投影光データを補正する投影光データ補正手段と、前記投影光データ補正手段により補正された投影光補正データの描画処理を行う投影光補正データ描画手段と、前記投影光補正データ描画手段により生成された投影光描画データを用いて光を投影する光投影手段とを備えることを特徴とする光投影装置が開示されている。

しかしながら、従来のプロジェクタは、キーストン補正のような一般的な補正やユーザ操作により投影画像の拡大・縮小などはできるが、設置場所に応じて投影画像を自動的に変更することができないという問題がある。

図１は、プロジェクタが好ましくない設置場所に設置された場合の不都合を説明する図の一例である。プロジェクタ１００が投影画像を投影する投影領域１３と同じ広さの平面物１２が確保されておらず、投影領域１３の右側の柱１１が含まれている。投影画像は柱１１にも映っているので、投影画像が変形するため参加者は投影画像を判読しにくい。

このような状況では、図示する設置場所以外にプロジェクタ１００を設置することが検討される。しかし、ＴＶ会議などにおいては、拠点間で十分に情報を伝え合うために、参加者の位置、参加者を撮影するカメラの位置、ホワイトボードの位置などが制約を受けることが多い。このため、参加者がプロジェクタ１００の設置場所を任意に移動させることができない状況が少なくない。

参加者が例えばプロジェクタ１００を操作して投影領域１３を指定したり、縮小することが可能な場合もあるが上記のようにユーザ操作が必要になってしまう。

本発明は、上記課題に鑑み、設置場所に応じて投影領域を自動的に変更することができる投影装置を提供することを目的とする。

本発明は、投影画像データを投影する投影装置であって、距離画像を作成する距離画像作成手段から投影画像を含む距離画像を取得する距離画像取得手段と、前記距離画像から前記投影画像の投影領域を特定する投影領域特定手段と、前記距離画像に含まれる前記投影領域の距離情報から、連続した平面範囲を特定する平面範囲特定手段と、前記平面範囲にのみ前記投影画像が投影されるように、前記投影画像データを補正する投影画像データ補正手段と、を有することを特徴とする。

設置場所に応じて投影領域を自動的に変更することができる投影装置を提供することができる。

プロジェクタが好ましくない設置場所に設置された場合の不都合を説明する図の一例である。 本実施形態のプロジェクタの特徴部を概略的に説明する図の一例である。 プロジェクタの構成図の一例である。 ＤＬＰ方式の画像投影部を模式的に説明する図の一例である。 画像処理部の機能構成図を示す図の一例である。 距離情報の検出について説明する図の一例である。 投影範囲の設定について説明する図の一例である。 投影領域のうち平面エリアを検出する手順を示すフローチャート図の一例である。 平面部と距離情報が異なる対象物が複数ある例を示す図である。 平面エリアの決定について説明する図の一例である。 補正投影範囲の設定について説明する図の一例である。 補正投影範囲の設定について説明する図の一例である。 補正投影画像データの作成について説明する図の一例である。 プロジェクタが投影画像データを補正して、平面な対象物に投影する手順を示すフローチャート図の一例である。 投影画像データの補正が有効な利用シーンを説明する図の一例である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲が、本実施の形態に限定されるものではない。

図２は、本実施形態のプロジェクタの特徴部を概略的に説明する図の一例である。図２はプロジェクタ１００（特許請求の範囲の投影装置の一例）、平面物１２、及び、柱１１の上面図である。柱１１がプロジェクタ側に突出しているためプロジェクタ１００と平面物１２までの距離と、プロジェクタ１００と柱１１までの距離とが大きく異なっている。このため、投影画像の視認性が低下するおそれがある。

本実施形態のプロジェクタ１００は、図２（ａ）に示すように投影画像を投影する方向に存在する最寄りの対象物までの距離を検出する。本実施形態では、例えば距離画像を撮影することで投影画像が投影されている対象物が連続した平面か否かを検出する。図では６点の距離Ｌ１〜Ｌ６を抽出して図示している。

プロジェクタ１００は、投影画像が投影されている領域内で平面物１２以外の対象物が存在するか否かを、距離Ｌ１〜Ｌ６に基づき判定する。例えば、距離Ｌ１〜Ｌ６を比較することで、距離が急に変化すれば平面物以外の対象物が存在することが推定できる。図では、距離Ｌ５、Ｌ６が平面物１２までの距離よりも短いことから、距離Ｌ５とＬ６が測定された領域は平面物以外の対象物の表面（図では柱１１）にあると推定できる。プロジェクタ１００はこの判定結果を利用して、補正投影範囲を決定する。

図２（ｂ）は補正投影範囲１４を説明する図の一例である。補正投影範囲１４については後述するが、簡単には距離が変化しない平面物１２のうち面積が最大の矩形領域（さらに好ましくは投影画像のアスペクト比と同じアスペクト比の矩形領域）である。したがって、図２（ｂ）では、距離Ｌ１〜Ｌ４は距離が変化しないので、距離Ｌ１が測定された場所から距離Ｌ４が測定された場所までが、補正投影範囲１４となっている。

補正投影範囲１４が決定されると、プロジェクタ１００は、補正投影範囲１４に入るように投影画像データを変形する。これにより、投影画像は平面な補正投影範囲１４に投影されるので、資料などの判読性が低下することを防止できる。

以下の説明において、本実施形態で使用される用語について定義しておく。
投影画像データ：投影される画像データ
投影画像：投影画像データが対象物に投影された表示物
投影領域：対象物において投影画像が投影されている領域
投影範囲：投影領域のうち平面な範囲（矩形領域）
補正投影範囲：投影範囲のうち投影画像データと同じアスペクト比の範囲
〔構成例〕
図３は、プロジェクタ１００の構成図の一例を示す。プロジェクタ１００は、画像信号入力部２１、データ通信部２２、画像データ記憶部２３、画像処理部２４、画像投影部２５、モータ制御部３０、モータ３１、光学系３２、距離検出部２８、操作部２９及びＲＯＭ３３を有している。データ通信部２２と画像信号入力部２１は共に、投影される画像データを入力するための入力部である。データ通信部２２はＬＡＮやＵＳＢケーブルを介してデジタル信号の画像データ（例えばＪＰＥＧ，ＭＰＥＧ２、Ｈ．２６２、ＧＩＦなどのフォーマット）を受信する。通信方法は、有線通信又は無線通信のいずれでもよい。無線通信を利用する場合、無線ＬＡＮの他、Bluetooth（登録商標）、ＮＦＣ通信、TransferJetなど、どのような通信規格を利用してもよい。

また、画像信号入力部２１は、Ｄ−Ｓｕｂ端子、コンポジット端子などのアナログの映像信号を入力するための入力部又はＤＶＩ−Ｄ、ＨＤＭＩ（登録商標）などのデジタルの映像信号を入力するための入力部である。画像信号入力部２１はこれらの映像信号をＪＰＥＧなどの所定のフォーマットの画像データに変換する。画像データ記憶部２３は、画像データを記憶するメモリやバッファと呼ばれる記憶手段である。

画像処理部２４は、プロジェクタの全体を制御すると共に、画像データに各種の画像処理を施す。画像処理部２４はスケーリング処理部２６とキーストン補正部２７と接続されており、これを制御して画像処理を行う。また、後述する投影画像データの補正処理を行う。スケーリング処理部２６は、画像投影部２５の解像度に合わせて投影画像データをスケーリングする。例えば、投影画像データが1920×1200で、画像投影部２５の解像度が1024×768の場合、投影画像データを1024×768の解像度に変更する。

キーストン補正部２７は、台形に歪んだ投影画像が矩形になるように投影画像データを変形する。キーストン補正部２７は、４ ： ３や１６：９等の特定のアスペクト比を有する投影画像の範囲を示すパターン画像（ひし形、平行四辺形、台形などに歪んでいる）を生成して、投影画像データをパターン画像の形状に変形する。これにより平面物１２に投影された投影画像は矩形となる。

画像投影部２５は、例えばＤＬＰ方式の投影装置である。ＤＬＰ方式については図４にて説明する。なお、投影画像の投影方式には透過型液晶を使用するＬＣＤ方式、反射型液晶を使用するＬＣＯＳ方式、マイクロミラーを使用するＤＬＰ方式などがある。本実施形態ではＤＬＰ方式について説明するが、投影方式はどのようなものでもよい。

プロジェクタ１００は変倍機能を有しており、画像処理部２４はモータ制御部３０に設定されている倍率に応じた制御信号を出力する。モータ制御部３０は、光学系３２のレンズを光軸方向に移動可能なモータ３１を制御し、レンズ位置を決定することで設定された倍率に投影画像を拡大・縮小する。

距離検出部２８は、投影画像が投影される対象物との距離を検出する。距離は、好ましくは画素毎に検出されるが、所定の画素ブロック毎に検出してもよい。画素毎に平面な範囲を探す場合に対し、画素ブロック毎に平面な範囲を探しても、確保される面積に大きな違いはないためである。これにより、処理負荷を低減できる。画素毎又は画素ブロック毎に距離を検出する方法としては、例えばステレオカメラにより視差情報を検出する方法、特殊な単眼カメラでタイムオブフライトを検出する方法、特定パターンを投影して撮影し三角測量で距離を求める方法、などが知られている。画素に距離情報が含まれる画像データを距離画像という。

距離検出部２８はプロジェクタ１００に固定されていてもよいが、着脱可能でもよい。着脱可能な場合、距離検出部２８はBluetooth、ＩＣ通信、赤外線通信、無線ＬＡＮなどの無線Ｉ／Ｆによりプロジェクタ１００と通信し、距離情報を送信する。

操作部２９は、ユーザ操作を受け付ける。操作部２９は、プロジェクタ１００に配置されたハードキーである。また、リモコンによる操作を受け付けるため例えば赤外線受信部を有していてもよい。プロジェクタ１００は画像投影部２５から操作メニューを投影できるので、参加者はハードキー又はリモコンでカーソルを移動させ決定キーを押下することで所望の設定を行うことができる。操作部２９は、縮小・拡大の変倍率、明るさ、キーストン補正の補正量の設定など各種の操作を受け付けることが可能である。

ＲＯＭ３３にはプログラム３４が記憶されている。プログラム３４には画像処理部２４が投影画像データを補正する補正処理が記述されている。プログラム３４はデータ通信部２２を経由して不図示のサーバからダウンロードされてもよいし、メモリカードなどに記憶された状態で配布されてもよい。

図４は、ＤＬＰ方式の画像投影部２５を模式的に説明する図の一例である。
光源４１は超高圧水銀ランプやキセノンランプなどであり白色光を照射する。光源４１が照射した光はカラーホイール４２を通過してロッドレンズ４３に進入する。カラーホイール４２は一般に円周方向に三原色のＲ色、Ｇ色、Ｂ色が１／３ずつ配置されたカラーフィルターである。カラーホイール４２は回転しているため、光がカラーホイール４２を通過する時のカラーホイール４２の色に応じてＲ色、Ｇ色、Ｂ色の各色の光が得られる。

ロッドレンズ４３は、光の進行方向に光を集光するレンズである。ロッドレンズ４３を通過したＲ・Ｇ・Ｂの光は、反射ミラー４４で９０度屈折され、プリズム４５に進入する。プリズム４５は反射ミラー側からＤＭＤ側への光を透過させ、ＤＭＤ側からの光を９０度屈折する。ＤＭＤ４６は、解像度に相当する数の微小なミラー片が敷き詰められていると共に、光を反射する角度と反射しないか角度に制御可能になっている。不図示の制御部はカラーホイール４２の回転角度に同期して、Ｒ色の画像データ・Ｇ色の画像データ・Ｂ色の投影画像データのそれぞれに対応してミラー片の向きを制御する。これにより、投影画像データに基づく各色の光が、ＤＭＤ４６、プリズム４５でそれぞれ反射され光学系３２に進入する。ＲＧＢの各色は短時間に切り替わるのでスクリーン上にはＲＧＢの光が混色して生成されたカラーの投影画像が表示される。

〔画像処理部の機能〕
図５は、本実施形態の画像処理部２４の機能構成図を示す図の一例である。画像処理部２４は、プロジェクタ１００の投影領域を検出する投影領域検出部３５と、距離画像から距離情報を取得して投影範囲と補正投影範囲１４を設定する投影範囲設定部３６と、投影範囲設定部３６が設定した補正投影範囲１４を用いて投影画像データを補正する投影画像データ補正部３７とを有する。

＜距離情報の検出＞
図６は、距離情報の検出について説明する図の一例である。プロジェクタ１００が投影画像を投影した場合に、投影により明るくなった矩形領域が投影領域１３である。図６の投影領域１３は横長の長方形でありキーストン補正が行われているか又はキーストン補正が不要であるとする。一般に、投影領域１３と投影画像はほぼ一致する。また、キーストン補正のような投影画像の補正が行われた場合、投影画像が表示される領域（実際に文字などが表示される範囲）と投影領域１３（光が照射される範囲）は異なる場合がある（投影領域＞画像が表示される領域）。本実施形態では、投影領域１３を検出することについて説明するが、適切な画像処理（例えば、黒画素を投影して黒画素部分を投影画像として検出する。）ことも可能である。

本実施形態では、距離検出部２８は距離画像を取得可能な撮影手段であるとして説明する。距離検出部２８が例えばステレオカメラである場合、同時刻に撮像された複数の画像にテンプレートマッチングを施し、複数の画像における同一対象物の位置ずれ（視差）を算出する。視差が算出されると、算出した視差を周知の変換式に適用することで実空間上の対象物までの距離を画素毎に算出できる。この距離情報が画素に埋め込まれた画像データが距離画像である。また、距離検出部２８がタイムオブフライトを検出可能なカメラの場合、各画素毎に距離情報が得られる。また、距離検出部２８は三角測量の原理で距離を計測してもよい。この場合、特定のパターンの赤外光を照射し、対象物に投影されたパターンを赤外カメラで撮影し、パターン光の形状を解析することで対象物の各部位の距離情報を得ることができる。このように、距離検出部２８により投影領域１３が撮影された（少なくとも投影領域１３を含む）距離画像が得られる。

＜投影領域の検出＞
投影領域検出部３５は、距離画像から投影領域１３を検出する。例えば、上下左右方向にエッジを検出し、エッジ部にハフ変換を施すことで投影領域１３の四辺（対象物が平面でない場合は四辺以上）に相当する複数の直線を検出する。複数の直線には投影領域１３の四辺以外の直線も含まれるので、例えば、直線の角度や長さで四辺に相当する直線を選別し、さらに、直線を辿って元の直線に戻る場合に、辿った直線が投影領域１３の四辺の直線であると確定する。このように投影領域検出部３５は、距離画像において投影領域１３を検出する。なお、本実施形態では距離画像がえられるので、プロジェクタの上下方向の投影角度及び左右方向の投影角度から投影領域１３を計算で求めることも可能である。

＜投影範囲の設定＞
図７は投影範囲の設定について説明する図の一例である。投影範囲設定部３６は、投影領域１３が推定された距離画像を取得し、投影画像を投影する補正投影範囲１４を設定する。距離画像により投影領域１３、及び、プロジェクタ１００から投影領域１３までの距離が得られている。したがって、距離画像を解析すると、投影領域１３が連続した平面かどうかを判定することができる。具体的には、距離画像が有する距離情報を隣接画素ごとに比較する。

図８は投影領域１３のうち平面エリアを検出する手順を示すフローチャート図の一例である。投影範囲設定部３６は投影領域１３の左上の頂点の座標を原点として、水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸に設定する。（ｘ，ｙ）の初期値は投影領域１３の原点（０，０）とする。

投影範囲設定部３６は、（ｘ，ｙ）の画素の距離情報を比較元データに設定する（Ｓ１０）。比較元データは距離情報が格納される変数名である。

次に、座標（ｘ，ｙ＋１)の画素の距離情報を取得して対象データに設定する（Ｓ２０）。対象データは距離情報が格納される変数名である。

投影範囲設定部３６は、比較元データと対象データの差の絶対値が閾値以下か否かを判定する（Ｓ３０）。例えば、座標（０，０）の距離情報が"100"、座標（０，１）の距離情報が"100"である場合、座標（０，０）と座標（０，１）は同じ距離にあるということが判明する。つまり、座標（０，０）と座標（０，１）を結ぶ直線は平面上にあるということがわかる。

座標（０，０）と座標（０，１）の距離情報が全く同じ"100"である必要はなく、適切な閾値を設定することができる。すなわち、座標（０，０）における距離情報を"100"とした場合、例えば座標（０，１）の距離情報が座標（０，０）の距離情報の１０％以内の差の距離情報(すなわち距離情報が90〜110の間)である場合、座標（０，０）と座標（０，１）を結ぶ直線は平面状にあるとすることも出来る。すなわち、この例の閾値は比較元データの距離情報の１０％である。また、閾値に関しては参加者が任意に設定できるようにしても良い。

また、画素ピッチが小さいため隣接した１画素の距離情報の比較では、実際には距離に違いあっても距離情報に差が無いと判定されることが予想される場合、１画素より遠く離れた画素（例えば、５画素、１０画素、又は、数十〜数百画素）の距離情報と比較してもよい。

比較元データと対象データの差の絶対値が閾値以下の場合（Ｓ３０のＹｅｓ）、投影範囲設定部３６は、座標(ｘ＋１,ｙ)の画素の距離情報を取得して対象データに設定する（Ｓ４０）。

投影範囲設定部３６は、比較元データと対象データの差の絶対値が閾値以下か否かを判定する（Ｓ５０）。これにより、座標（０，０）と座標（１，０）を結ぶ直線が平面状にあるか否かを判定することができる。こうして、平面である領域を算出してゆく。

比較元データと対象データの差の絶対値が閾値以下の場合（Ｓ５０のＹｅｓ）、投影範囲設定部３６はｘを１つ大きくする（Ｓ６０）。

そして、ｘ座標が最大値ＭＡＸに到達したか否かを判定する（Ｓ７０）。最大値ＭＡＸは投影領域１３の水平方向の幅である。

ｘ座標が最大値ＭＡＸに到達していない場合（Ｓ７０のＮｏ）、処理はステップＳ１０に進み上記の処理が行われる。

ｘ座標が最大値ＭＡＸに到達した場合（Ｓ７０のＹｅｓ）、投影範囲設定部３６はｘをゼロに設定し（初期化）、ｙを１つ大きくする（Ｓ８０）。処理はステップＳ１０に進み上記の処理が行われる。

ステップＳ３０又はＳ５０でＮｏと判定された場合（例えば、対象データの距離情報が"150"である場合）は、投影範囲設定部３６は画素にフラグを立てる（Ｓ９０，１００）。フラグが立っている画素は距離が大きく変化する画素、隣接した座標と座標を結ぶ直線が平面ではなく曲面であることがわかる。

図７の例では、領域Ａは隣接する画素の距離情報が等しいため連続した平面であると推定される。逆に、斜線でハッチングされた領域Ｂは、隣接する画素の距離情報が異なるため、曲面であることがわかる。領域Ｂではほぼ全ての画素のフラグが立っている。また、このように円柱状の対象物でなく、四角柱のような対象物の場合、領域Ａと領域Ｂの境界でフラグが立つので、少なくとも領域Ｂを特定できる。詳しくは図９にて説明する。

また、図７のようにプロジェクタ側に凸の対象物だけでなく、領域Ａよりも領域Ｂがプロジェクタから見て遠方にある場合も同じように検出可能である。

投影領域１３に平面でない対象物が存在すると、参加者が曲面に投影された投影画像を正しく判読することが困難になる。そこで、投影範囲設定部３６は、曲面に投影せず、かつ、投影画像を最大に投影できるような投影範囲１５を設定する。図７の例では領域Ａが投影範囲１５に設定される。

図９は、平面部と距離情報が異なる対象物が複数ある例を示す図である。図９では、投影領域１３に直方体１６が載置されている。この直方体１６のプロジェクタ側の平面とプロジェクタ１００までの距離が"150"であるとする。この状況で、投影領域１３の全ての画素で距離情報に基づく平面の判定が完了すると、以下の複数の平面領域が検出される。
・距離情報"100"の６角形の平面エリア（領域Ｃ）
・距離情報"150"の地点において縦長の長方形の平面エリア（領域Ｄ）
この場合、投影範囲設定部３６は、平面エリアの面積を参照することによって、どの平面エリアを投影範囲１５に設定するか決定する。面積そのものの大小により決定してもよいし、さらに好ましくは投影画像データのアスペクト比を考慮して、さらに面積に基づき決定してもよい。例えば、投影画像データのアスペクト比が１６：９であるとする場合、具体的には以下のように行う。

図１０は、平面エリアの決定について説明する図の一例である。図１０では平面エリアＣについてアスペクト比を維持したまま最も大きな面積を確保する例について示す。平面エリアＣには６個の頂点があるので、この全ての頂点から１６：９のアスペクト比を維持したまま、画素範囲を少しずつ大きくしていく。例えば、平面エリアＣの任意の頂点から１６：９の画素範囲を設定し、１６：９のアスペクト比を維持したまま、画素範囲を少しずつ大きくし（例えば、それぞれを整数倍していく）、平面エリアＣの外に到達するか否かを判定する。これを全ての頂点から行う。

図１０（ａ）は頂点１と頂点３を起点として１６：９のアスペククト比で確保可能な最大領域を示し、図１０（ｂ）は頂点２と頂点５を起点として１６：９のアスペククト比で確保可能な最大領域を示す。最終的に最も大きい最大面積が確保できた候補平面の面積を平面エリアＣの面積と見なす。同様の処理を平面エリアＤについても行い候補平面の面積を平面エリアＤの面積と見なす。

そして、平面エリアＣとＤの候補平面の面積を比較して、面積の大きい方の平面エリアを投影範囲１５に設定する。図１０では、距離情報"100"の平面エリアＣが投影範囲１５として設定される。こうすることで、平面エリアが矩形でなくても平面エリアからアスペクト比を維持した最も大きな面積を取り出すことができる。

また、別の適用例として、投影範囲１５の重心から１６：９のアスペクト比を維持したまま、画素範囲を少しずつ大きくしてもよい。この方法によれば、頂点の付近が狭まっている場合でも広い補正投影範囲１４を確保可能になり、また、投影範囲１５に頂点がない場合（例えば円形や楕円形の場合）にも有効である。

＜補正投影範囲＞
図１１、１２は、補正投影範囲の設定について説明する図の一例である。図７，９の投影範囲１５の設定処理により投影画像データ補正部３７には最も広い平面エリアである投影範囲１５が出力されている。図７では領域Ａが投影範囲１５である。

ところで、投影画像データはもともと決まったアスペクト比を有しているが、画像データ記憶部２３に記憶された投影画像データのアスペクト比が、投影範囲１５のアスペクト比と同じであるとは限らない。そこで、投影画像データ補正部３７は、平面エリアを最大限利用し、さらにアスペクト比が投影画像データのアスペクト比と同一になる補正投影範囲１４を求める。

図１２に示すように、投影画像データの幅をａ、高さをｂ、投影範囲１５の幅をＷ、高さをＨとする。具体的には、ａ＞ｂであれば、投影画像データを投影範囲１５の幅いっぱいに表示することを検討する。具体的には、投影画像データの幅ａを投影範囲１５の幅Ｗと一致させた場合に（Ｗ／ａ倍した場合）、ａ：ｂのアスペクト比を満たしたまま投影範囲１５の高さＨが足りるか否かを判定する。
Ｈ／ｂ ＞ Ｗ／ａ
この条件が満たされる場合、補正投影範囲１４の幅Ｗ´と、高さＨ´は以下のようになる（図１２（ａ））。
Ｗ´＝Ｗ
Ｈ´＝ｂ×Ｗ／ａ
投影範囲１５の高さＨが足りない場合、投影画像データを投影範囲１５の高さいっぱいに表示する。投影範囲１５の高さＨと投影画像データの高さｂの比により、補正投影範囲の幅Ｗ´を求めることができる（図１２（ｂ））。
Ｗ´＝ａ×Ｈ／ｂ
Ｈ´＝Ｈ
投影画像データの幅ａと高さｂにａ≦ｂの関係がある場合は、先に、投影画像データを投影範囲１５の高さいっぱいに表示することを検討する。この場合も補正投影範囲１４の幅Ｗ´と、高さＨ´は同様に求めることができる。

また、図９のように投影範囲１５が矩形でない場合、図１０にて説明したアスペクト比を維持したまま確保できる最大面積を補正投影範囲１４に決定する。

＜補正投影画像データ＞
図１３は、補正投影画像データの作成について説明する図の一例である。投影画像データ補正部３７は、補正投影範囲１４に投影画像データが投影されるように、投影画像データを補正する。具体的には、投影領域１３における補正投影範囲１４の位置に、投影画像が投影されるように投影画像データを補正する。

図１３（ａ）に示すように、投影画像データ補正部３７にとって投影領域１３の原点（０，０）に対する、補正投影範囲１４の頂点Ａ〜Ｄの座標は既知である。これを投影領域１３の幅Ｍ、高さＮ（＝Ｈ）に対する比に変換すると以下のようになる。
頂点Ａ（ｘａ、ｙａ）＝（０，ｙａ／Ｎ）
頂点Ｂ（ｘｂ、ｙｂ）＝（０，ｙｂ／Ｎ）
頂点Ｃ（ｘｃ、ｙｃ）＝（ｘｃ／Ｍ，ｙｃ／Ｎ）
頂点Ｄ（ｘｄ、ｙｄ）＝（ｘｄ／Ｍ，ｙｄ／Ｎ）
図１３（ｂ）に示すように、投影画像データ補正部３７は、投影画像データの４つの頂点の座標を、図１３（ａ）で求めた比率に応じて変更する。
Ｉ´（ｘ、ｙ）＝（０、ｂ×ｙａ／Ｎ）
II´（ｘ、ｙ）＝（０、ｂ×ｙｂ／Ｎ）
III´（ｘ、ｙ）＝（ａ×ｘｃ／Ｍ、ｂ×ｙｃ／Ｎ）
IＶ´（ｘ、ｙ）＝（ａ×ｘｄ／Ｍ、ｂ×ｙｄ／Ｎ）
このように補正投影画像データの４つの頂点を決定する。補正投影画像データは投影画像データが縮小された画像データである。このため、投影画像データ補正部３７は、投影画像データを縮小率に応じて縮小する。縮小のアルゴリズムにはニアレストネイバー、バイリニア、バイキュービックなどの方法があるがどのようなアルゴリズムでもよい。

また、縮小した結果、補正投影画像データの４辺よりも外側の画素値が不要になる。この不要領域には、投影画像データ補正部３７は任意の画素値を設定すればよい。例えば、黒画素（ＲＧＢ＝０，０，０）、白画素（ＲＧＢ＝２５５，２５５，２５５）などを設定する。または、不要領域に模様やメッセージなどを表示してもよい。

〔動作手順〕
図１４は、プロジェクタ１００が投影画像データを補正して、平面な対象物に投影する手順を示すフローチャート図の一例である。

距離検出部２８は距離画像を取得し、投影領域検出部３５は距離画像から投影領域１３を特定する（Ｓ１１０）。

次に、投影範囲設定部３６は、投影領域１３の距離情報に基づき平面エリアを特定する（Ｓ１２０）。

投影範囲設定部３６は投影領域１３の全体が１つの平面エリアか否かを判定する（Ｓ１３０）。投影領域１３の全体が１つの平面エリアの場合（Ｓ１３０のＹｅｓ）、投影画像データを補正する必要がないので図１４の処理は終了する。

投影領域１３の全体が１つの平面エリアでない場合（Ｓ１３０のＮｏ）、投影範囲設定部３６は平面エリアから投影範囲１５を設定する（Ｓ１４０）。

ついで、投影範囲設定部３６は、投影範囲１５から投影画像データのアスペクト比を維持できる最大の補正投影範囲１４を設定する（Ｓ１５０）。

投影画像データ補正部３７は、補正投影範囲１４に投影画像データが投影されるように、補正投影画像データを作成する（Ｓ１６０）。

画像投影部２５は補正投影画像データを投影する（Ｓ１７０）。

以上により、投影画像は平面な対象物にのみ投影されるため、参加者は情報の判読が容易になる。

〔利用シーン〕
図１５は、本実施形態の投影画像データの補正が有効な利用シーンを説明する図の一例である。図１５（ａ）は、プロジェクタ１００の投影方向とテレビ会議システムのカメラ２００の撮影方向を模式的に示している。テレビ会議への参加者が３人いるが、テレビ会議などにおいては、円滑なコミュニケーションを行うために、参加者の視線がカメラ２００に向いている（カメラが参加者の顔を正面から撮影する）ことが好ましい。このため、プロジェクタ１００の投影方向が図示の左方向になってしまう。図１５（ａ）の状態で、参加者がスクリーンに注目すると、カメラから視線が外れるか、又は、外れなくてもスクリーンを見にくい状態となる。このため、円滑な会議が行われないなどの不都合が生じる。会議スペースを再配置する方法もあるが、手間がかかってしまう。

そこで、図１５（ｂ）に示すように、プロジェクタ１００の投影方向を図示する上方に変更することが考えられる。しかし、会議室に資料などを置く本棚やテレビ、その他の家具があると、プロジェクタ１００の投影領域１３が本棚などが重なってしまう。このため、参加者の視線はカメラから外れなくても、プロジェクタ１００から投影される重要な情報が正しく判読できない領域ができてしまう。

本実施形態のプロジェクタ１００は、このような状態で投影領域を平面部に変更できるので、プロジェクタ１００から投影される情報を正しく判読できるように表示することができる。

１２ 平面物
１３ 投影領域
１４ 補正投影範囲
１５ 投影範囲
２３ 画像データ記憶部
２４ 画像処理部
２５ 画像投影部
２８ 距離検出部
２９ 操作部
３２ 光学系
３５ 投影領域検出部
３６ 投影範囲設定部
３７ 投影画像データ補正部
１００ プロジェクタ

特許４３４１７２３号公報

Claims (6)

1. 投影画像データを投影する投影装置であって、
   距離画像を作成する距離画像作成手段から投影画像を含む距離画像を取得する距離画像取得手段と、
   前記距離画像から前記投影画像の投影領域を特定する投影領域特定手段と、
   前記距離画像に含まれる前記投影領域の距離情報から、連続した平面範囲を特定する平面範囲特定手段と、
   前記平面範囲にのみ前記投影画像が投影されるように、前記投影画像データを補正する投影画像データ補正手段と、
   を有することを特徴とする投影装置。
2. 前記平面範囲特定手段は、
   前記平面範囲から前記投影画像データのアスペクト比と同じアスペクト比で最大面積の投影範囲を抽出し、
   前記投影画像データ補正手段は、前記投影範囲に前記投影領域を縮小した比率で前記投影画像データを縮小することで、前記投影範囲内に投影される補正投影画像データを作成する、
   ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
3. 前記投影領域から複数の連続した前記平面範囲が検出された場合、
   前記平面範囲特定手段は、各平面範囲から、前記投影画像データのアスペクト比と同じアスペクト比で確保可能な最大面積の矩形領域を決定し、最も大きな前記最大面積を確保可能な前記平面範囲を１つ決定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の投影装置。
4. 前記平面範囲特定手段は、前記距離画像が画素又は画素ブロック毎に有する距離情報を隣接した画素又は画素ブロックで比較し、距離情報の差が閾値以内である場合に連続した平面であると判定する、
   ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の投影装置。
5. 前記距離画像作成手段が当該投影装置に固定されている、又は、前記距離画像作成手段が着脱可能である、ことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の投影装置。
6. 投影画像データを投影する投影装置に、
   距離画像を作成する距離画像作成手段から投影画像を含む距離画像を取得する距離画像取得ステップと、
   前記距離画像から前記投影画像の投影領域を特定する投影領域特定ステップと、
   前記距離画像に含まれる前記投影領域の距離情報から、連続した平面範囲を特定する平面範囲特定ステップと、
   前記平面範囲にのみ前記投影画像が投影されるように、前記投影画像データを補正する投影画像データ補正ステップと、
   を実行させるプログラム。

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