JP2017055346A - 投影システム、画像処理装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】 投影システム、画像処理装置およびプログラムを提供すること。【解決手段】 投影システム100は、複数の投影手段150は、それぞれ複数の投影手段150を含む複数のグループを構成し、複数の投影手段150により被投影面上に像を投影する。投影システム100は、複数の投影手段150各々に対し、校正パターンを含む校正用画像を出力する出力手段116と、それぞれ投影された校正用画像を含み撮像された複数の校正用撮像画像を取得する取得手段126と、複数の校正用撮像画像から、校正パターンに基づき記複数のグループ150各々の投影手段各々の投影像の歪みを示す校正点を抽出する抽出手段128と、抽出された校正点に基づいて、複数のグループ間で共通の目標投影領域に、複数のグループ各々が像を重ねて投影するよう、複数の投影手段150各々から投影する投影画像を与える補正係数を計算する補正係数計算手段130とを含む。【選択図】図3
Description
本発明は、投影システム、画像処理装置およびプログラムに関する。
近年、複数のプロジェクタからの投影像を重畳させてスクリーン上に投影し、画像の明るさを向上させるスタック投影が知られている。
上述したスタック投影に関しては、例えば、特許第3908255号公報(特許文献1)が知られている。特許文献1の画像投影システムでは、校正に際して、予め座標位置が既知である4つ以上の特徴点を有する基準画像データ、例えば一定間隔に輝点や十字を並べたものや格子模様など既知の画像を、平面スクリーンに投影して、デジタルカメラにより撮像する。そして、撮像した基準画像撮像データ中の上記特徴点の位置が検出され、スクリーン上で原画像に忠実な投影像となるように複数のプロジェクタ間の投影像のシフト量と上記スクリーンに対する各プロジェクタ同士の投影角度の違いに起因する投影像の歪みの違いおよび位置ずれ(シフト量)が補正される。これにより、2つのプロジェクタによる投影像を重畳させている。
上述したスタック投影を行う場合、通常、焦点距離の長いプロジェクタの場合は、プロジェクタを上下に重ねたり、横一列に並べたりすればよく、各プロジェクタの投影の向きを調整して投影像を重ねて同じ位置に投影させることも容易である。しかしながら、プロジェクタの焦点距離によっては、物理的な配置の制約からスタック投影を行うことが困難となる場合があった。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、本発明は、複数の投影手段により被投影面上に像を投影するための投影システムにおいて、投影手段の物理的な配置が容易で、かつ、複数の投影像を重ねることで像の明るさを向上することができる、投影システムを提供することを目的とする。
本発明では、上記課題を解決するために、下記特徴を有する、複数の投影手段により被投影面上に像を投影するための投影システムを提供する。複数の投影手段は、それぞれ複数の投影手段を含む複数のグループを構成する。本投影システムは、複数の投影手段各々に対し、校正パターンを含む校正用画像を出力する出力手段と、それぞれ投影された校正用画像を含み撮像された複数の校正用撮像画像を取得する取得手段と、取得した複数の校正用撮像画像から、校正パターンに基づき、複数のグループ各々の投影手段各々の投影像の歪みを示す校正点を抽出する抽出手段と、抽出された校正点に基づいて、複数のグループ間で共通の目標投影領域に、複数のグループ各々が像を重ねて投影するよう、複数の投影手段各々から投影する投影画像を与える補正係数を計算する補正係数計算手段とを含む。
上記構成により、複数の投影手段により被投影面上に像を投影するための投影システムにおいて、容易な投影手段の物理的な配置にて、複数の投影像を重ねることで像の明るさを向上することが可能となる。
以下、本実施形態について説明するが、本実施形態は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に説明する実施形態では、投影システムの一例として、投影手段である複数のプロジェクタ150と、1つのカメラ160と、全体制御を行う画像処理装置110とを含む投影システム100を用いて説明する。
(全体構成)
図1は、本実施形態による投影システム100の全体構成を示す概略図である。図1に示す投影システム100は、システムの全体制御を行う画像処理装置110と、複数のプロジェクタ150と、カメラ160と、入力装置170とを含み構成される。なお、投影システム100は、図1に示す実施形態では、合計5台のプロジェクタ150a〜150eの投影像104a〜104eを投影面上で合成し、単一のプロジェクタの投影可能領域よりも大きな領域に画像を投影する、いわゆるマルチ・プロジェクションに対応した構成とされている。
図1は、本実施形態による投影システム100の全体構成を示す概略図である。図1に示す投影システム100は、システムの全体制御を行う画像処理装置110と、複数のプロジェクタ150と、カメラ160と、入力装置170とを含み構成される。なお、投影システム100は、図1に示す実施形態では、合計5台のプロジェクタ150a〜150eの投影像104a〜104eを投影面上で合成し、単一のプロジェクタの投影可能領域よりも大きな領域に画像を投影する、いわゆるマルチ・プロジェクションに対応した構成とされている。
画像処理装置110は、典型的には、パーソナル・コンピュータ、ワークステーションなどの汎用コンピュータとして構成される。なお、画像処理装置110は、汎用コンピュータに限定されるものではなく、専用コントローラとして実装されてもよいし、いずれかのプロジェクタ150に組み込まれてもよいし、タブレット・コンピュータのようなデバイスに組み込まれてもよい。
プロジェクタ150は、それぞれ、液晶方式、DLP(Digital Light Processing)方式、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)方式などを採用する投影装置である。プロジェクタ150は、好ましくは、短焦点プロジェクタであり、より好ましくは、凹面ミラーを自由曲面ミラーとし、レンズ系と自由曲面ミラーとの間に屈曲ミラー設けた屈曲光学系を含む、超短焦点プロジェクタである。カメラ160は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やCCD(Charge Coupled Device)などのイメージセンサと、イメージセンサの受光領域上に結像するためレンズなどの結像光学系とを含む撮像装置である。カメラ160は、WEB(World Wide Web)カメラ、デジタル・スチル・カメラ、デジタル・ビデオ・カメラなどの専用デバイスとして構成されてよい。
入力装置170は、マウス、キーボード、タッチパネル、操作パネルなどの入力装置であり、ユーザからの指示を受け付けることができる。入力装置170は、校正の結果や途中結果における微調整の際などに利用することができる。なお、入力装置170は、画像処理装置110、プロジェクタ150またはカメラ160に接続されたデバイスとして構成されてもよく、あるいは、これらの装置に組み込まれたデバイスとして構成されてもよい。
本投影システム100においては、被投影面を提供する投影体は、スクリーンや壁面などである。プロジェクタ150は、それぞれ、投影中心の位置をずらしながら被投影面102上に投影するように設置されている。画像処理装置110は、複数のプロジェクタ150に投影させる複数の投影画像を生成し、対応するプロジェクタ150各々に投影画像各々を出力する。プロジェクタ150は、それぞれ、画像処理装置110から入力される投影画像を被投影面102上に投影する。被投影面102上には、図1に示すように、複数のプロジェクタ150各々からの複数の投影像104が投影されている。これらの複数の投影像104は、投影面上で重なり合わせられて、被投影面102上の単一の投影像106に合成される。
投影システム100では、投影モード前に、通常、校正処理が行われる。図1に示すカメラ160は、この校正処理の際に用いられる。画像処理装置110は、校正モード中、複数のプロジェクタ150それぞれに校正用の画像(以下、校正用画像と参照する。)を出力し、被投影面102上に投影像(以下、校正用画像を投影したものを校正用投影像と参照する。)を投影させる。そして、プロジェクタ150により投影された被投影面102上の校正用投影像が画角内に収まるように、カメラ160の視点および視野が設定され、校正用の撮像が行われることになる。画像処理装置110は、撮像された複数の撮像画像(以下、校正用投影像が写り込んだ撮像画像を校正用撮像画像と参照する。)を用いて、校正処理を行い、校正完了後、校正結果に基づいてコンテンツ画像を補正しながら投影を行う。
一般的な投影システムにおいて、明るさを向上させることを目的としてスタック投影する場合、プロジェクタが通常の焦点距離の長いプロジェクタであれば、複数のプロジェクタを上下に重ねて配置したり、横一列に並べて配置したりすればよい。各プロジェクタの投影の向きを調整して投影像を重ねて同じ位置に投影させることにより、容易にスタック投影を実現することができる。焦点距離の長い通常のプロジェクタであれば、多少スクリーンと正対せずとも、ピントのずれが少なく、プロジェクタの投影方向の調整角度が比較的小さくて済み、幾何的な歪みは小さく、通常の台形歪み補正機能で容易に補正が可能であるからである。
しかしながら、焦点が短い短焦点プロジェクタ、特に超短焦点プロジェクタと呼ばれるプロジェクタの場合、焦点距離が短いため、投影像を重ねるにはプロジェクタの向きを比較的大きく調整しなければならない。図2は、超短焦点プロジェクタからスクリーンに少しずれた角度で投影した場合の投影像を撮影した写真を示す。図2に示す格子画像の投影例を参照すると理解されるように、スクリーンに対して少しでも斜めから投影してしまうと、非線形な幾何歪みが大きくなり、特に場所によるピントのずれ(例えば図2に示す写真中の右上部分)が非常に大きくなってしまう。
上記を考慮して、スクリーンに正対させるために、超短焦点プロジェクタを複数上下に重ねて配置しようとしても、一方のプロジェクタの本体が、他方のプロジェクタの光線や視野を遮ることになり、物理的な配置に大きな制約がかかってしまう。一方、複数の超短焦点プロジェクタを横一列に並べて配置しようとしても、上述したようにスクリーンに正対させて配置することができず、投影像の画質が劣化してしまうことになる。すなわち、短焦点プロジェクタでは、通常のプロジェクタと同様な方法でプロジェクタを積載したり横一列に並べたりする方法で、スタック投影を実現することが困難であった。
そこで、本実施形態による投影システム100では、複数のプロジェクタ150を、それぞれ複数のプロジェクタを含む複数のグループに分けて構成し、それぞれのグループでは、所属する複数のプロジェクタ150からの投影像104を連結し、単一の投影像106を形成して投影するよう構成される。
投影システム100は、上記複数のプロジェクタ150各々に対し、校正パターンを含む校正用画像を出力し、それぞれ投影された校正用画像を含み撮像された複数の校正用撮像画像を取得する。そして、投影システム100は、取得された複数の校正用撮像画像から、上記校正パターンに基づいて、複数のグループ各々の投影手段各々の投影像の歪みを示す校正点を抽出し、抽出された校正点に基づいて、複数のグループ間で共通の目標投影領域に複数のグループ各々が像を重ねて投影するよう、複数の投影手段各々から投影する投影画像を与える補正係数を計算する。
上記構成により、グループ各々で全体としての投影像106が一層ずつ投影され、複数のグループからの複数の投影像106が、同じ位置にて重畳されて、これにより、一連結のマルチ・プロジェクションでは実現困難な明るさを実現することが可能となる。また、プロジェクタ150が超短焦点プロジェクタであったとしても、プロジェクタ150の物理的な配置に対する制約が緩和されており、容易な物理的な配置によってスタック投影を実現することが可能となる。
また好適な実施形態では、複数のグループでは、所属するプロジェクタ150の数が異なっており、より好ましい実施形態では、一方のグループに所属するプロジェクタ数は、他方のグループに所属するプロジェクタ数よりも1個多くなるように構成される(つまり、N個のグループと、N+1個のグループを含む。)。そして、複数のプロジェクタ150は、被投影面102に対して略正対して概ね一列に互い違いに配置されるように配置される。このように構成することにより、プロジェクタ150が超短焦点プロジェクタであったとしても、容易な物理的な配置によりスタック投影を実現することが可能となる。
以下、図3を参照しながら、本実施形態による投影システムにおける、各種補正係数の計算処理および補正係数に基づく補正処理の概要について説明する。なお、以下に説明する実施形態では、N=2として、3つの第1〜第3のプロジェクタ150a〜150cが、第1のグループを構成しており、2つの第4および第5のプロジェクタ150d,150eが、第2のグループを構成しているものとして説明する。図1に示すように、プロジェクタ150a〜150eは、被投影面102に対して略正対して、概ね一列に互い違いに配置されるように配置されている。特に、図1に示す例では、すべてのプロジェクタ150a〜150eは、床置きされて、被投影面102に対して下方から投影するよう構成されている。
ここで、「概ね一列」とは、プロジェクタが厳密に一致するものに限定されず、プロジェクタ150の位置が凹凸することが許容されることを意味し、概ね一列に、好ましくはプロジェクタの投影光を他のプロジェクタの本体で遮られないように配置することを意味する。これは、被投影面102までの距離を同一として一列に並べると、台数少ない方のグループの連結した投影像が他方のグループグループの投影より小さくなってしまうところ、2つのグループで可能な限り大きな共通する投影領域を確保するためである。可能な限り大きな共通投影領域を確保するためには、台数少ない方の連結したグループの投影を大きくする方が好ましいため、台数少ない方のグループを若干スクリーンから離すと良い。なお、上記配置では、2つのグループのプロジェクタ150は、互い違いに設置されるため、被投影面102への正対は充分に確保することができる。
なお、説明する実施形態では、図1に示すような、2台と2+1台のプロジェクタ150からなる2つのグループが、それぞれ2台連結のマルチ・プロジェクションおよび2+1台連結のマルチ・プロジェクションを構成しており、これらが、各グループの投影可能領域の論理積で規定される領域内に像を重畳させて投影するものとして説明する。しかしながら、このような配置に限定されるものではなく、他の実施形態については、詳細を後述する。
(機能構成)
図3は、本実施形態による投影システム100の機能ブロック図である。画像処理装置110は、コンテンツ格納部112を含み、さらに、プロジェクタ毎に、補正処理部114a〜114eと、投影画像出力部116a〜116eと、切替部124a〜124eとを含む。画像処理装置110は、さらに、校正用シーン生成部120と、校正用画像格納部122と、校正用撮像画像入力部126と、特徴点抽出処理部128と、補正係数計算部130と、目標投影領域調整部132とを含み構成される。
図3は、本実施形態による投影システム100の機能ブロック図である。画像処理装置110は、コンテンツ格納部112を含み、さらに、プロジェクタ毎に、補正処理部114a〜114eと、投影画像出力部116a〜116eと、切替部124a〜124eとを含む。画像処理装置110は、さらに、校正用シーン生成部120と、校正用画像格納部122と、校正用撮像画像入力部126と、特徴点抽出処理部128と、補正係数計算部130と、目標投影領域調整部132とを含み構成される。
コンテンツ格納部112は、単一の投影像106として投影する信号源のコンテンツ画像を格納する。コンテンツ格納部112は、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、着脱可能なリムーバブル・メディアなどの記憶領域として構成される。なお、投影対象となるコンテンツ画像は、特に限定されるものではなく、静止画像ファイルとして与えられてもよいし、プレゼンテーションなどのアプリケーションやオペレーティング・システムの実行により生成される表示画面として与えられてもよいし、動画ファイル中の任意のタイミングのフレームとして与えられてもよい。以下、説明の便宜上、静止画像としてコンテンツ画像が与えられた場合を一例に説明する。
補正処理部114a〜114eは、投影システム100に含まれるプロジェクタ150a〜150eに対応して設けられている。補正処理部114は、それぞれ、コンテンツ格納部112からコンテンツ画像を読み出し、補正処理を施し、対応するプロジェクタ用の投影画像を生成する。
投影画像出力部116a〜116eは、投影システム100に含まれるプロジェクタ150a〜150eに対応して設けられている。投影画像出力部116は、それぞれ、対応するプロジェクタ150に接続されるディスプレイ出力インタフェースを含み構成され、接続されるプロジェクタ150に対し、切替部124で選択された入力画像を映像出力する。
切替部124a〜124eは、当該システム100の動作モードに応じて、画像信号のフローを切り替える。切替部124は、コンテンツ画像を投影する投影モード中は、補正処理部114の出力に入力側を切り替え、校正モード中は、校正用画像格納部122の出力に入力側を切り替える。
校正用画像格納部122は、校正モード中に各プロジェクタ150から投影させるための校正用画像を格納する。校正用画像格納部122は、RAM、HDD、SSD、着脱可能なリムーバブル・メディアなどの記憶領域として構成される。
本実施形態による校正処理では、複数回に分けて、校正のための撮像が行われる。画像処理装置110は、校正用画像格納部122から各校正用画像を読み出して、複数のプロジェクタ150a〜150e各々から適時に出力させる。このとき、画像処理装置110は、ユーザ入力等に基づいて、複数のプロジェクタ150の投影像の位置関係を把握しており、全体として過不足なくすべてのプロジェクタ150の校正結果が得られるように、校正処理の各段階に応じて校正用画像を選択して投影する。各校正処理の段階における各プロジェクタが画像を投影して構成されるシーンを、以下、校正用投影シーンと参照する。
上述した各校正用投影シーンを構成する校正用画像は、校正用シーン生成部120により、典型的には静止画像として生成される。校正用シーン生成部120は、ユーザから入力されたプロジェクタ150の設置条件に基づいて、各プロジェクタ150の最適化された校正用画像を生成する。設置条件は、プロジェクタ台数およびグループ構成(例えば、3台のプロジェクタを含む第1のグループと、2台のプロジェクタを含む第2のグループとの合計5台プロジェクタが設置されているといった条件)を含むことができる。校正用シーン生成部120は、複数のグループのうちのプロジェクタ150各々が属するグループを判定し、各プロジェクタ150に応じた校正用画像を生成する、本実施形態における判定手段を構成する。
図4(A)〜(C)は、本実施形態において、横一列に互い違いに並べた5台のうちの被投影面102に近い前方側の第1のグループに属するプロジェクタ150a〜150cに対して生成される3つの校正用画像200a〜200cを例示する。図4(D)および(E)は、5台のうちの被投影面から離れた後方側の第2のグループに属する2台のプロジェクタ150d,150eに対して生成される2つの校正用画像200d,200eを例示する。
図4に示すように、校正用画像200は、投影像の歪みを検出するための校正点を規定する校正パターンの配列を含み構成される。校正パターンの配列は、プロジェクタ・メモリ上の座標を規定するものであり、任意の図形要素が所定の規則で配置されてなす模様として構成される。図4に示す例示では、黒地上に白ベタの円が等間隔に配列されている。投影された校正パターンの配列がカメラ160により撮像され、その校正点の組が抽出され、座標が検出されることにより、各プロジェクタにおける投影像の台形歪みや局所的な歪みが検出される。校正用画像200は、好適には、校正パターンの配列の外側に一定の余白部が設けられる。校正モード中、各プロジェクタ150に対し、校正パターンを含む校正用画像を出力する投影画像出力部116が、本実施形態における出力手段を構成する。
単一の投影像106の隅の領域を担当する第1グループの左右端のプロジェクタ150a,150cに対する校正用画像200a,200cには、さらに、校正パターンの配列の外側の余白領域に四隅マーカが設けられる。四隅マーカは、上記目標投影領域をスクリーンなどの被投影面102の四隅に位置合わせする目安となるものである。ユーザは、投影される四隅マーカが被投影面102内に収まるように、複数のプロジェクタ150の投影角度、ズームを調整すればよい。図4に示す例示では、黒地上に白ベタの正方形が付加されている。四隅マーカは、本実施形態における位置合わせマーカを構成する。
なお、説明する実施形態では、第1のグループにおいて、左2隅の領域を担当するプロジェクタ150aと右2隅の領域を担当するプロジェクタ150cとに対する校正用画像に四隅マーカが含められるが、これに限定されない。他の実施形態では、第2のグループにおいて隅の領域を担当するプロジェクタ150d,150eに対する校正用画像に四隅マーカが含められてもよいし、それぞれのプロジェクタ150a〜150eに対する校正用画像の四隅に四隅マーカが設けられることを妨げるものではなく、位置合わせマーカが、校正パターンとは別の校正用画像として準備されることを妨げるものでもない。第1のグループおよび第2のグループあわせて、被投影面のすべての隅の位置合わせマーカが少なくとも1揃いすれば充分である。
再び図3を参照すると、カメラ160は、投影された校正用投影像が画角に収まるように固定されており、校正用投影シーン毎に、投影された校正用投影像の撮像を行う。カメラ160で撮像された校正用撮像画像は、それぞれ、無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)、ワイヤレスUSB(Universal Serial Bus)などの無線接続、または有線USBや有線LANなどの有線接続を介して、画像処理装置110へ送信される。あるいは、撮像された画像は、SDカード(登録商標)やコンパクトフラッシュ(登録商標)などのリムーバブル・メディアを介して、画像処理装置110で読み取られる。校正用撮像画像入力部126は、カメラ160からの各撮像画像の入力を受け、それぞれ投影された校正用画像を含み撮像された複数の校正用撮像画像を取得する、本実施形態における取得手段を構成する。
特徴点抽出処理部128は、上述した複数の校正用撮像画像から校正パターンの配列の校正点および四隅マーカの検出点を抽出する。特徴点抽出処理部128により抽出された校正点の座標情報および四隅マーカの検出点の座標情報は、補正係数計算部130に渡される。特徴点抽出処理部128は、本実施形態における抽出手段を構成する。
補正係数計算部130は、初期校正においては、渡された四隅マーカの検出点に基づき、目標投影領域を画定する基準点の初期位置座標を設定する。そして、補正係数計算部130は、設定した目標投影領域および渡された校正点に基づき、上記複数のプロジェクタ150a〜150eに対する補正係数を計算する。補正係数としては、幾何補正係数および投影像のブレンディングの補正係数が算出され、補正処理部114a〜114eに設定される。幾何補正係数は、位置合わせ、スケール合わせ、歪み補正などの幾何学的な補正を織り込んだ補正係数である。ブレンディング係数は、重複領域の重ね合わせの際の色および輝度調整を行うための補正係数である。
なお、初期校正で設定された基準点の位置座標は、四隅マーカの検出点の位置座標を起点として、例えば、ユーザによる手動操作により調整され得る。補正係数計算部130は、調整においては、最新の基準点により画定される目標投影領域および渡された校正点に基づき、上記複数のプロジェクタ150a〜150eに対する補正係数を再計算する。
目標投影領域調整部132は、ユーザによる手動操作に関連して、目標投影領域を画定する基準点の位置座標を移動させる移動指示を受け付ける受領手段である。例えば、画像処理装置110のディスプレイ上に撮像中の撮像画像を表示し、その画像上で、現在の基準点の位置や現在の投影状態を表示しながら、ユーザからのマウスやカーソル移動などにより座標点を移動する操作を受けることによって、目標投影領域の基準点の座標の調整を受けることができる。
補正処理部114は、それぞれ、計算された各種補正係数に基づき、全体として投影すべきコンテンツ画像から、プロジェクタ毎に出力すべき投影画像を生成する。コンテンツ画像を投影する投影モード中、切替部124は、補正処理部114の出力に入力側を切り替え、これに伴い、投影画像出力部116は、それぞれ、対応する補正処理部114の処理結果として与えられる投影画像を映像出力する。
なお、図3に示す実施形態では、各機能部112〜132が単一の画像処理装置110上で実現されるものとして説明したが、投影システム100の実施形態は、図3に示すものに限定されるものではない。他の実施形態では、台数の増加に伴う画像処理装置に集中する負荷を軽減するため、補正処理部114a〜114e各々をプロジェクタ150a〜150e各々上で実現してもよい。さらに他の実施形態では、各機能部112〜132を複数の画像処理装置上に分散実装してもよいし、すべての機能部112〜132をいずれかのプロジェクタ150上で実装してもよいし、画像処理装置110の機能と、複数のプロジェクタの機能とを備える単一の装置として構成してもよい。さらに、他の実施形態では、上述した特徴点抽出処理部128、補正係数計算部130および目標投影領域調整部132などの機能をサービスとしてネットワークを介して提供するサーバとして実装してもよい。
(全体処理フロー)
以下、本実施形態による校正処理について、図5に示すフローチャート、並びに図6および図7に示す校正用投影シーンを参照しながら、全体的な流れを説明する。図5は、本実施形態による校正処理の全体的な処理の流れを示すフローチャートである。図5に示す処理は、ユーザからの校正処理開始の指示に応答して、ステップS100から開始される。
以下、本実施形態による校正処理について、図5に示すフローチャート、並びに図6および図7に示す校正用投影シーンを参照しながら、全体的な流れを説明する。図5は、本実施形態による校正処理の全体的な処理の流れを示すフローチャートである。図5に示す処理は、ユーザからの校正処理開始の指示に応答して、ステップS100から開始される。
ステップS101では、画像処理装置110は、ユーザからのプロジェクタ連結数、グループ構成などの設置条件およびスクリーンのアスペクト比などの形状特性の入力を受領する。ステップS102では、画像処理装置110は、上述したように、入力されたプロジェクの設置条件およびスクリーンの形状特性に基づいて、複数のグループのうちのプロジェクタ各々が含まれるグループを判定し、各プロジェクタに対する適切な校正用画像を生成し、校正用投影シーンを生成する。
ステップS103では、画像処理装置110は、複数のプロジェクタ150a〜150eを用いて、生成された各校正用投影シーンを順番に投影し、カメラ160により各校正用投影シーンに対応して撮像された各校正用撮像画像を取得する。
図6および図7は、本実施形態による画像処理装置110が複数のプロジェクタ150a〜150eから投影させる校正用投影シーンを例示する図である。図6および図7には、図4(A)〜(E)に示した5つの校正用画像を各プロジェクタから順次投影する5つの校正用投影シーンが示されている。
図6および図7に示す例では、撮像1回目の第1校正用投影シーンでは、画像処理装置110は、まず、第1プロジェクタ150aから図4(A)に示す校正用画像を投影させ、それ以外のプロジェクタ150b〜150eからは何も投影しない。撮像2回目の第2シーンおよび撮像3回目の第3シーンは、同様に、プロジェクタ150b,150cから、順次、図4(B)および(C)に示す校正用画像が投影される。ある1つのプロジェクタが校正用画像を投影している間、他のプロジェクタからは何も投影されない。撮像1回目から撮像3回目までの校正用投影シーンは、第1のグループに対する。
同様に、撮像4,5回目の第4および第5校正用投影シーンでは、画像処理装置110は、第4プロジェクタ150dおよび第5プロジェクタ150eから順次、図4(D)および図4(E)に示す校正用画像を投影させる。撮像4回目から撮像5回目までの校正用投影シーンは、第2のグループに対する。
ユーザは、連結するすべてのプロジェクタ150a〜150eの投影像212〜220全体が画角内に収まるようにカメラ160を三脚などで固定して、例えば画像処理装置110が行うガイダンスに従って、上述した各段階での複数回の撮影を行う。カメラ160からの校正用投影シーン各々に対応した校正用撮像画像各々は、一括で、または順次に、画像処理装置110に取得され、ステップS104へ処理が進められる。あるいは、画像処理装置110は、順次校正用投影シーンを出力し、タイミングを合わせて各段階での撮影を行い、校正用撮像画像を取得する。これにより、校正パターンや四隅マーカの位置を単一の座標系において抽出することが可能となる。
なお、説明する実施形態では、すべてのプロジェクタ150a〜150eの投影像全体が画角内に収まるようにカメラ160を三脚などで固定するものとして説明したが、これに限定されるものではない。他の実施形態では、共通のマーカなどにより撮像画像間の射影変換を求めて、分割して撮像した各撮像画像の座標系を単一の座標系に変換することで、分割撮像を行ってもよい。
ステップS104では、画像処理装置110は、取得された複数の校正用撮像画像各々から特徴点を抽出する特徴点抽出統合処理を実行する。特徴点抽出統合処理では、各プロジェクタの校正点の組および四隅マーカが規定する基準点の座標位置が、撮像座標系において抽出される。
特徴点抽出統合処理では、画像処理装置110は、まず、各々の撮像画像におけるプロジェクタ150各々の投影像の校正パターン(円形状)を検出し、撮像画像の座標系におけるその重心座標を、校正点の座標として抽出する。円形状の重心座標は、例えば、画像を2値化し、白画素のかたまりをパターンマッチングなどで切り出し、その重心座標を求めることによって、計算することができる。また、四隅マーカも同様であり、複数の撮像画像から、各々の撮像画像の座標系における四隅マーカの重心座標が検出され、その重心座標が基準点の座標として抽出される。
以下、第1〜第5プロジェクタ150a〜150eの校正点の座標をL1〜L5で表し、四隅マーカの基準点の座標をM1,M3で表す。説明する実施形態では、カメラ160を固定して撮像しているため、得られる校正点座標L1〜L5および基準点座標M1,M3は、単一の座標系(撮像画像座標系)の座標である。
ステップS105では、詳細を後述するが、上記算出された校正点座標L1〜L5および基準点座標M1,M3に基づいて、各プロジェクタの幾何補正係数を計算する。ステップS106では、画像処理装置110は、各プロジェクタのブレンディング係数を計算する。ステップS107では、画像処理装置110は、各補正処理部114に対し、ステップS105およびステップS106で計算されたプロジェクタ毎の幾何補正係数およびブレンディング係数を設定する。
ステップS108では、画像処理装置110は、投影すべきコンテンツ画像を読み出し、ステップS109では、コンテンツ画像に対し、プロジェクタ毎の補正処理部114で補正処理を実行する。補正処理の開始により、切替部124は、補正処理部114の出力に、投影画像出力部116の入力を切り替えて、投影モードに移行する。ステップS110では、画像処理装置110は、補正されたプロジェクタ毎の投影画像をプロジェクタ毎の投影画像出力部116からそれぞれ出力させる。
このようにして、第1のグループの3つの投影像ならびに第2のグループの2つの投影像がそれぞれ1つに連結されかつ共通の目標投影領域に重畳して投影されるように、投影像各々の大きさおよび位置の補正が行われる。グループ内では、連結する投影像における重複部分の明るさがなだらかにつながるように画素値のブレンディング補正を行ったコンテンツ画像が投影され、グループ間では、第1のグループの連結投影像および第2のグループの連結投影像が重畳されて、ユーザが投影像で指定した四隅マーカ領域内へ表示されるようになる。
上記投影モードの初期において、コンテンツ画像が投影される領域の四隅をスクリーン102に一致させる調整作業を行うためのユーザ・インタフェースが、プロジェクタ150が投影する画面の一部や、別途設けられたディスプレイ画面上に表示される。
ユーザは、補正後の単一の投影像106が被投影面102に一致しているか否かを視察で確認し、上記ユーザ・インタフェースを介して、補正後の全体としての投影像106を被投影面102に合わせ込む調整を行うことができる。初期位置は、投影像が非線形に歪んでいる場合、四隅マーカの投影像を正確に矩形となるようにスクリーンの四隅に配置することは難しいので、通常、被投影面の四隅の少し内側に設定した領域となっている。そのため、全体としての投影像106を被投影面102の四隅へ少しずつ広げて行く調整となる。
図8は、特定の実施形態において、目標投影領域の四隅の位置を微調整するためのユーザ・インタフェース画面を例示する。図8に示す画面400は、各四隅の座標値を調整するための設定領域410,430,440,450と、設定を反映させる指示を受け付ける「調整」ボタン402と、調整を終了する指示を受け付ける「終了」ボタン404とを含み構成される。
左上に対応する設定領域410を代表して説明すると、各設定領域には、四隅の位置座標(x,y)を表示するテキストボックス412,414と、四隅の座標位置を移動させる指示を受け付けるユーザ・インタフェース部品であるボタン416,418,420,422とが含まれる。なお図8に示す例では、調整量は2段階の大きさで行われている。
目標投影領域の四隅の位置の微調整量がユーザ入力され、「調整」ボタン402が押下されると、統合座標系で目標投影領域を画定する基準点の座標が更新される。ユーザは、上記ユーザ・インタフェースを用いて、目視により、コンテンツ画像を投影する目標投影領域の四隅を微調整しながら、コンテンツ画像がスクリーン102にぴったり収まったと判断すると、調整終了の指示を行うことになる。ステップS111では、画像処理装置110は、ユーザから四隅位置調整の終了指示を受け付けたか否かを判定する。
ステップS111で、四隅位置調整の終了指示を受け付けていないと判定された場合(NO)は、ステップS112へ処理が進められる。ステップS112では、画像処理装置110は、ユーザ・インタフェースを介して入力された調整量に基づき、目標投影領域の四隅を規定する基準点の位置座標を更新し、ステップS105へ処理をループさせる。これにより、調整結果が反映された状態で、各プロジェクタの幾何補正係数およびブレンディング係数の再計算が行われる。補正後の投影画像が被投影面に一致していると視察で確認するまで、ユーザは、繰り返し操作することができる。一方、ステップS111で、終了指示を受け付けたと判定された場合(YES)は、ステップS113へ処理を分岐させ、調整を完了させて、通常の投影モードに移行する。
(複数のグループの補正係数)
以下、図9を参照しながら、複数のグループの各プロジェクタの補正係数の計算について説明する。図9は、本実施形態において、校正用画像の投影像と、目標投影領域と、被投影面との関係を撮像画像の座標系にて示す図である。
以下、図9を参照しながら、複数のグループの各プロジェクタの補正係数の計算について説明する。図9は、本実施形態において、校正用画像の投影像と、目標投影領域と、被投影面との関係を撮像画像の座標系にて示す図である。
図9(A)には、第1のグループの3つの校正用画像の投影像212a,214b,216cが、撮像画像座標系300上で重ね合わせられて表示されている。プロジェクタ150a,150b,150cの投影可能領域(全面白色の画像を投影した場合の投影領域に対応する。)304a,304b,304cも併せて図9(A)中に示されている。また、図9(B)には、第2のグループの2つの校正用画像の投影像218d,220eが、撮像画像座標系300上で重ね合わせられて表されている。プロジェクタ150d,150eの投影可能領域304d,304eも図9(B)中に示されている。図9中、点線の白線で示された領域310が目標投影領域であり、初期においては、ユーザが被投影面102に位置あわせした四隅マーカで囲まれる4辺形領域であり、この領域は、必ずしも矩形ではない。黒い矩形302で表された領域は、被投影面102に対応する領域であり、この領域にちょうど全体としての投影像を収めたいということになる。
補正係数の計算においては、まず、第1グループの3連結のプロジェクタ用の補正係数の計算が、以下のように行われる。校正用画像の投影像212a,214b,216cは、図9に示すように、プロジェクタの向きがスクリーンと正対していないと、台形歪みを生じたり、超短焦点プロジェクタではスクリーンの凸凹形状に起因する非線形な幾何歪みを生じたりし得る。このため、校正点座標L1〜L3および基準点座標M1,M3に基づいて、コンテンツ画像座標から目標投影領域(初期位置は投影像の四隅マーカ領域)310への射影変換により、幾何歪みを補正するとともに、3つのプロジェクタ150の投影像が、隣接するプロジェクタ間で重複部分を持ちつつ、重ね合わさって1つの大きなコンテンツ画像を投影し、4隅マーカで画定される目標投影領域310内へコンテンツ画像を収めて投影できるように、各プロジェクタ150に対し、幾何補正係数およびブレンディング係数が算出される。
補正係数の計算においては、続いて、校正点座標L4,L5および基準点座標M1,M3に基づいて、第2グループの2連結のプロジェクタ用の補正係数の計算が同様にして行われる。目標投影領域は、第1グループで検出された基準点座標M1,M3に基づいて画定される領域310を共通して用いることができる。
(幾何補正係数の計算)
以下、図10〜図12および図14(A)を参照しながら、各プロジェクタの幾何補正係数の計算処理の詳細について説明する。図10は、本実施形態による補正係数計算部130が実行する幾何補正係数の計算処理を示すフローチャートである。図10に示す処理は、図5に示したステップS105で呼び出されて、ステップS200から開始される。
以下、図10〜図12および図14(A)を参照しながら、各プロジェクタの幾何補正係数の計算処理の詳細について説明する。図10は、本実施形態による補正係数計算部130が実行する幾何補正係数の計算処理を示すフローチャートである。図10に示す処理は、図5に示したステップS105で呼び出されて、ステップS200から開始される。
ステップS201では、補正係数計算部130は、各プロジェクタ150について、撮像画像の座標系上の校正点座標L1〜L5各々を線形に外挿し、各プロジェクタ150の投影可能領域の外周座標を計算する。
図11は、校正点座標各々を用いた線形外挿による投影可能領域の外周座標の計算方法を示す図である。図11(A)は、プロジェクタ・メモリ上の左上隅の4つの校正点を示し、図11(B)は、撮像画像の座標系上の対応する4つの校正点を示す。図11(A)に示すように、プロジェクタ・メモリ上の外周座標(各プロジェクタの投影像の四隅および四辺上の校正点)は、外周部に位置する4つの校正点(例えばP00P〜P11P)の四辺形パッチを外挿する位置(校正点間距離の例えば1.5倍の距離の位置)に定められる。
撮像画像座標系における各プロジェクタの投影可能領域に対応する外周画素の座標(四隅および四辺上の校正点)は、図11(B)に示すように、外周部に位置する各4つの校正点座標から線形に外挿することによって計算することができる。同様に、外周座標(四隅および四辺上の校正点)以外のプロジェクタ・メモリ上の任意の座標点に対応する座標系上の点も、近傍の4点の校正点座標を線形に内挿または外挿して求めることができる。
上述した線形的な外挿をプロジェクタ毎に行うことにより、第1のグループの3つのプロジェクタ150a〜150cの投影可能領域(つまり全面白画像を投影して映る範囲である。)が撮像画像の座標系上で検出される。図9(A)には、撮像画像の座標系300上において検出された3つのプロジェクタの投影可能領域304a〜304cが表されている。3つのプロジェクタの投影可能領域304a〜304cの論理和の領域は、これから投影像を投影する目標投影領域310を余すところ無く充足させることが求められる。
また、図9(B)には、撮像画像の座標系上の四隅の基準点が示されている。第2のグループについても同様にして、図9(B)に示すように、第2グループの2台のプロジェクタの格子点座標L4,L5が抽出され、投影可能領域304d,304eが同様に検出される。なお、第2のグループも同様に、2台の投影可能領域304d,eの論理和の領域は、これから投影像を投影する目標投影領域310を余すところ無く充足させることが求められる。
再び図10を参照すると、ステップS202では、補正係数計算部130は、図9の四隅の基準点座標による目標投影領域310へ矩形のコンテンツ画像をマップするため射影変換を求める。ここで、目標投影領域310からコンテンツ画像への射影変換をH1とする。補正係数計算部130は、目標投影領域310を画定する基準点座標M1,M3と、コンテンツ画像の四隅の座標とに基づいて、目標投影領域310からコンテンツ画像への射影変換H1の係数を計算する。射影変換H1の計算方法は、ここでは詳細に説明しない。
ステップS203〜ステップS207のループでは、プロジェクタ毎に、ステップS204〜ステップS206で示す各処理が実行され、複数のプロジェクタ各々の幾何補正係数が求められる。
ステップS204では、補正係数計算部130は、上記求められた射影変換H1により、撮像画像の座標系上の校正点座標L1〜L5を、コンテンツ画像の座標系に変換する。以下、目標投影領域310に貼り付けられた撮像画像の座標系上でのコンテンツ画像を「投影コンテンツ画像」と参照し、その元となるオリジナルのコンテンツ画像を「等倍コンテンツ画像」と参照する。
ステップS205では、補正係数計算部130は、プロジェクタ・メモリ上の校正点座標を、撮像画像の座標系を経由して、等倍コンテンツ画像の座標系の画素位置に対応付ける。ステップS206では、補正係数計算部130は、プロジェクタ・メモリ上の各整数画素座標を、撮像画像の座標系を経由して、等倍コンテンツ画像の座標系の画素位置へ線形補間により対応付ける。
ステップS204〜ステップS206で示す各処理で計算される幾何補正係数は、図12に示すように、プロジェクタ・メモリ330上の各座標を、投影コンテンツ画像上の位置に対応する等倍コンテンツ画像上の画素位置に対応付けるものである。
図12に示すプロジェクタ・メモリ330aの1つの校正点P42Pを代表して説明すると、プロジェクタ・メモリ330上の校正点P42Pに対しては、撮像画像の座標系300上の対応点P42C(XP42C,YP42C)が抽出されている。そして、四辺形の目標投影領域310がコンテンツ画像にマップされるため、図12に示すように、座標系300上の位置座標P42Cに対しては、さらに、等倍コンテンツ画像上での対応する画素位置P42m(XP42m,YP42m)が定まる。プロジェクタ・メモリ上の校正点P42P以外のすべての校正点PijPについても同様に、等倍コンテンツ画像上での対応する画素位置が計算される。プロジェクタ・メモリ上の校正点以外の任意の座標については、近傍の2×2校正点のコンテンツ画像上での対応する画素位置を線形に補間(内挿または周辺部では外挿)することによって、等倍コンテンツ画像上での対応する画素位置を計算することができる。これにより、プロジェクタ・メモリ330a上の所定領域332aの画素に対し、コンテンツ画像における第1プロジェクタ150aが担当する領域の画素位置が対応付けられる。
図14(A)は、ステップS204〜ステップS206の処理で計算される1つのプロジェクタの幾何補正係数のデータ構造を例示する。図14(A)に示すように、こうして求めたプロジェクタ・メモリの全画素に対する等倍コンテンツ画像上での対応する画素位置が、幾何補正係数となる。
ステップS203〜ステップS207のループですべてのプロジェクタについて対応付けが完了すると、ステップS208に進められる。ステップS208では、本処理を終了し、図5に示した呼び出し元へ処理が戻される。第2のグループについても同様に幾何補正係数が求められる。
(ブレンディング係数の計算)
以下、図13および図14を参照しながら、各プロジェクタ150のブレンディング係数の計算処理の詳細について説明する。図13は、プロジェクタ・メモリ上の各座標に対するブレンディング係数の対応付けを説明する図である。ブレンディング係数の計算処理では、注目するプロジェクタ毎に処理が実行され、第1のグループの複数のプロジェクタ150a〜150c各々のブレンディング係数が求められる。
以下、図13および図14を参照しながら、各プロジェクタ150のブレンディング係数の計算処理の詳細について説明する。図13は、プロジェクタ・メモリ上の各座標に対するブレンディング係数の対応付けを説明する図である。ブレンディング係数の計算処理では、注目するプロジェクタ毎に処理が実行され、第1のグループの複数のプロジェクタ150a〜150c各々のブレンディング係数が求められる。
まず、補正係数計算部130は、撮像画像の座標系300において、注目プロジェクタと、注目プロジェクタに隣接するプロジェクタとの投影可能領域の外周座標に基づき、これらの重複領域を検出する。図13に示すように、撮像画像の座標系300での目標投影領域310の最上辺から、左原点(○)から右方向へ探索し、順次下へ探索を進めることにより、まず、第1プロジェクタ150aと第2プロジェクタ150bとの重複領域の開始点(●)および終了点(◎)が検出される。
図13の下段のグラフで第1プロジェクタについて示すように、原点(○)から、重複領域の開始点(●)までの範囲の画素に対しては、ブレンディング係数が最大1に決定される。一方、重複領域の開始点(●)から終了点(◎)までの範囲の画素に対しては、開始点(●)からの水平距離に応じて、実際の明るさが線形に1.0から0へ徐々に落ちていくように、プロジェクタの入出力特性の逆補正をかけたブレンディング係数を算出する。
補正係数計算部130は、プロジェクタ・メモリ上の整数画素座標各々に対し、図14(A)に示すデータ構造によって対応付けられる撮像画像の座標系の座標(小数点)の最近傍の整数画素に割り当てられたブレンディング係数を対応付ける。
上述した処理により、第1のグループの複数のプロジェクタ150a〜150cの各々に対して、図14(B)に示すように、プロジェクタ・メモリの全画素分のブレンディング係数が得られることになる。第2のグループのプロジェクタ150d,150eについても、同様に、ブレンディング補正係数の求め方は同様である。
(補正処理)
以下、図14を参照しながら、上記補正係数に基づく補正処理の詳細について説明する。上述した補正係数計算部130で算出された各プロジェクタの幾何補正係数およびブレンディング係数は、図5に示したステップS107で、各補正処理部114に設定される。
以下、図14を参照しながら、上記補正係数に基づく補正処理の詳細について説明する。上述した補正係数計算部130で算出された各プロジェクタの幾何補正係数およびブレンディング係数は、図5に示したステップS107で、各補正処理部114に設定される。
まず、補正処理部114は、プロジェクタ・メモリの全画素と、等倍コンテンツ画像上での対応する画素位置との対応付けデータを準備する。上述した補正係数計算部130での処理により、図14(A)に示すようなプロジェクタ・メモリの全画素に対する画素位置が求められているので、補正処理部114は、この対応付けデータをそのまま読み出す。
補正処理部114は、プロジェクタ・メモリの画素毎の参照すべき等倍コンテンツ画像上の画素位置に基づき、投影すべき等倍コンテンツ画像から、バイリニア、バイキュービックなどの画素補間方法によって中間画像を生成する。この中間画像は、幾何補正係数により、コンテンツ画像を検出した幾何歪みの逆に変形した画像である。補正処理部114は、さらに、生成された中間画像のR,G,B各色の画素値に対し、図14(B)の対応付けデータにより対応付けられるブレンディング係数を乗じ、最終的な投影画像を生成する。
以上説明した処理により、複数のプロジェクタ150により被投影面102上に像を投影するための投影システム100において、特に超短焦点プロジェクタを用いる場合でも、プロジェクタ150の物理的な配置が容易で、かつ、複数の投影像を重ねることで像の明るさを向上することができる、投影システム100を提供することが可能となる。
上記構成は、さらに、超短焦点プロジェクタを用いる場合でも、すべてのプロジェクタを床置きして設置することが可能となるという利点を有する。床置きおよび天吊りにより上下2段で投影することによりスタック投影を行うこともできるが、天吊りは大きな工事が必要であり、簡単な床置きだけでスタック投影することも望ましいためである。
さらに、プロジェクタは、一般に液晶ディスプレイなどと比較して明るいものを実現する技術的難易度が高い。このため高輝度の高価なプロジェクタ1台より、中低輝度の安価なプロジェクタを複数台用いて明るさを向上させられる本技術は、同程度の明るさを実現する上でもコスト上の利点を有する。
(投影様式の変形例)
上述までの説明は、3台のプロジェクタ150a〜150cおよび2台のプロジェクタ150d,150eの投影像を横一列に並べて全体としての画像を重畳して投影する実施形態について説明してきた。しかしながら、本実施形態による校正処理が適用できる態様は、これに限定されるものではない。図15および図16は、本実施形態による校正処理を適用することができる他の実施形態を例示する。
上述までの説明は、3台のプロジェクタ150a〜150cおよび2台のプロジェクタ150d,150eの投影像を横一列に並べて全体としての画像を重畳して投影する実施形態について説明してきた。しかしながら、本実施形態による校正処理が適用できる態様は、これに限定されるものではない。図15および図16は、本実施形態による校正処理を適用することができる他の実施形態を例示する。
図15は、N+1台のプロジェクタおよびN台のプロジェクタを含むセットを2つ準備し、それぞれのセットを床置き(510a〜510e)および天吊り(510f〜510j)で設置し、4つのグループによるそれぞれの全体としての投影像106を重ねる投影システム500の他の実施形態を示す。図15に示すように配置することによって、さらに明るさを向上させることが可能なスタック投影を実現することができる。なお、四隅マーカによる目標投影領域の指定は、スタックされる4つのグループのいずれか1つを使用すればよい。
図15は、2x(N+1)台のプロジェクタおよび2xN台のプロジェクタを準備し、4つのグループによるそれぞれの全体としての投影像506を重ねる実施形態を説明した。これに対して、図16は、同様に2x(N+1)台のプロジェクタおよび2xN台のプロジェクタを準備するが、2つのグループに分けて、2つのグループでそれぞれの全体としての投影像556を重ねる投影システム550の他の実施形態を説明する。
図16に示すように配置では、下方N+1台のプロジェクタ(560a,560b,560c)および上方N+1台(560f、560g、560h)のプロジェクタが1つのグループを構成し、下方N台のプロジェクタ(560d,560e)および上方N台のプロジェクタ(560i,560j)が他のグループを構成している。同一グループ内では、左右のプロジェクタの投影領域に加えて、上下のプロジェクタの投影領域でさらに重複している。図16に示すように、上下の投影像を一部重畳させて連結投影することで、さらに高解像度のスタック投影(図16では、2xN連結、2x(N+1)連結の重畳投影である。)を実現することが可能となる。なお、四隅マーカによる目標投影領域の指定は、天吊りでスタックされるいずれか1つの左右端プロジェクタのそれぞれ左上端および右上端、床置きでスタックされるいずれか1つの左右端プロジェクタのそれぞれ左下端および右下端に四隅マーカを設ければよい。
(ハードウェア構成)
以下、図17を参照しながら、上述までの実施形態における画像処理装置110のハードウェア構成について説明する。画像処理装置110は、典型的には、汎用コンピュータ装置として構成される。図17は、本実施形態による汎用コンピュータ装置のハードウェア構成を示す図である。
以下、図17を参照しながら、上述までの実施形態における画像処理装置110のハードウェア構成について説明する。画像処理装置110は、典型的には、汎用コンピュータ装置として構成される。図17は、本実施形態による汎用コンピュータ装置のハードウェア構成を示す図である。
図17に示す汎用コンピュータ装置110は、CPU12と、CPU12とメモリとの接続を担うノースブリッジ14と、サウスブリッジ16とを含む。サウスブリッジ16は、上記ノースブリッジ14と専用バスまたはPCIバスを介して接続され、PCIバスやUSBなどのI/Oとの接続を担う。
ノースブリッジ14には、CPU12の作業領域を提供するRAM18と、映像信号を出力するグラフィックボード20とが接続される。グラフィックボード20には、映像出力インタフェースを介してディスプレイ50や上記プロジェクタ150に接続される。
サウスブリッジ16には、PCI(Peripheral Component Interconnect)22、LANポート24、IEEE1394、USBポート28、補助記憶装置30、オーディオ入出力32、シリアルポート34が接続される。補助記憶装置30は、HDDやSSDなどであり、コンピュータ装置を制御するためのOS、上記機能部を実現するためのプログラムや各種システム情報や各種設定情報を格納する。LANポート24は、汎用コンピュータ装置110を有線および無線でネットワークに接続させるインタフェース機器である。
USBポート28には、キーボード52およびマウス54などの入力装置170が接続されてもよく、上述した基準点の移動指示を含む操作者からの各種指示の入力を受け付けるためのユーザ・インタフェースを提供することができる。本実施形態による汎用コンピュータ装置110は、補助記憶装置30からプログラムを読み出し、RAM18が提供する作業空間に展開することにより、CPU12の制御の下、上述した各機能部および各処理を実現する。なお、プロジェクタ150およびカメラ160については、特に説明を行わないが、同様に、CPUおよびRAM等などのハードウェアや、特定の用途に応じたハードウェアを備えている。
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、複数の投影手段により被投影面上に像を投影するための投影システムにおいて、投影手段の物理的な配置が容易で、かつ、複数の投影像を重ねることで像の明るさを向上することができる、投影システムを提供することができる。
なお、上述までの説明では、複数台のプロジェクタ150の投影像を横一列または横二列に並べて、さらに重畳して全体としての画像を投影する実施形態について説明してきた。しかしながら、本実施形態による校正処理が適用できるマルチ・プロジェクションの態様は、これに限定されるものではなく、プロジェクタ150の台数は、任意の台数とすることができる。
なお、上記機能部は、アセンブラ、C、C++、C#、Java(登録商標)などのレガシープログラミング言語やオブジェクト指向プログラミング言語などで記述されたコンピュータ実行可能なプログラムにより実現でき、ROM、EEPROM、EPROM、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、CD−ROM、CD−RW、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、ブルーレイディスク、SDカード、MOなど装置可読な記録媒体に格納して、あるいは電気通信回線を通じて頒布することができる。
これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
100…投影システム、102…被投影面、104…投影像、106…単一の投影像、110…画像処理装置、150…プロジェクタ、160…カメラ、170…入力装置、112…コンテンツ格納部、114…補正処理部、116…投影画像出力部、120…校正用シーン生成部、122…校正用画像格納部、124…切替部、126…校正用撮像画像入力部、128…特徴点抽出処理部、130…補正係数計算部、132…目標投影領域調整部、200…校正用画像、212…投影像、214…投影像、216…投影像、218…投影像、220…投影像、300…撮像画像座標系、304…投影可能領域、310…目標投影領域、330…プロジェクタ・メモリ、400…画面、402…「調整」ボタン、404…「終了」ボタン、410…設定領域、412…テキストボックス、414…テキストボックス、416…ボタン、418…ボタン、420…ボタン、422…ボタン、430…設定領域、440…設定領域、450…設定領域、500…投影システム、510…プロジェクタ、550…投影システム、560…プロジェクタ、12…CPU、14…ノースブリッジ、16…サウスブリッジ、18…RAM、20…グラフィックボード、22…PCI、24…LANポート、26…IEEE1394ポート、28…USBポート、30…補助記憶装置、32…オーディオ入出力、34…シリアルポート、52…キーボード、54…マウス
Claims (10)
- 複数の投影手段により被投影面上に像を投影するための投影システムであって、
前記複数の投影手段は、それぞれ複数の投影手段を含む複数のグループを構成し、前記投影システムは、
前記複数の投影手段各々に対し、校正パターンを含む校正用画像を出力する出力手段と、
それぞれ投影された前記校正用画像を含み撮像された複数の校正用撮像画像を取得する取得手段と、
前記複数の校正用撮像画像から、前記校正パターンに基づき、前記複数のグループ各々の投影手段各々の投影像の歪みを示す校正点を抽出する抽出手段と、
抽出された前記校正点に基づいて、前記複数のグループ間で共通の目標投影領域に、前記複数のグループ各々が像を重ねて投影するよう、前記複数の投影手段各々から投影する投影画像を与える補正係数を計算する補正係数計算手段と
を含む、投影システム。 - 前記複数のグループのうちの第1のグループおよび第2のグループは、それぞれ、投影像を連結して単一の像を形成させる、異なる数の投影手段を含み、前記第1のグループの投影手段および前記第2のグループの投影手段は、それぞれ、前記被投影面に略正対して一列に互い違いに配置される、請求項1に記載の投影システム。
- 前記第1のグループの投影手段および前記第2のグループの投影手段は、前記被投影面に下方から投影するよう配置され、
前記複数のグループのうちの第3のグループおよび第4のグループは、それぞれ、投影像を連結して単一の像を形成させる、異なる数の投影手段を含み、前記第3のグループの投影手段および前記第4のグループの投影手段は、それぞれ、前記被投影面に略正対して一列に互い違いに、前記被投影面に上方から投影するよう配置される、請求項2に記載の投影システム。 - 前記複数のグループのうちの第1のグループおよび第2のグループは、それぞれ、投影像を連結して単一の像を形成させる、異なる数の投影手段を含み、前記第1のグループの一部の投影手段および前記第2のグループの一部の投影手段は、それぞれ、前記被投影面に略正対して一列に互い違いに、前記被投影面に下方から投影するよう配置され、前記第1のグループの残りの投影手段および前記第2のグループの残りの投影手段は、それぞれ、前記被投影面に略正対して一列に互い違いに、前記被投影面に上方から投影するよう配置される、請求項1に記載の投影システム。
- 前記投影手段は、短焦点プロジェクタである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の投影システム。
- 隅を担当する投影手段に対する校正用画像は、前記校正点を規定する前記校正パターンとともに位置合わせマーカを含む校正用画像を含み、または、前記校正パターンを含む校正用画像と、前記校正パターンとは別に位置合わせマーカを含む校正用画像とを含み、前記抽出手段は、前記位置合わせマーカ一の位置を検出して、前記複数のグループ各々が像を重ねて投影する領域の基準点を抽出し、前記補正係数計算手段は、前記基準点に基づき前記共通の目標投影領域の初期位置を画定する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の投影システム。
- 前記投影システムは、さらに、
前記複数の投影手段各々に対し、各々に対して算出された前記補正係数に基づき投影する画像を補正して投影画像を生成する補正手段と、
前記共通の目標投影領域を画定する基準点の位置の調整を受領し、前記補正係数の再計算を呼び出す調整手段と
を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の投影システム。 - 複数の投影手段により被投影面上に像を投影するための画像処理装置であって、
複数のグループのうちの前記複数の投影手段各々が含まれるグループを判定する判定手段と、
判定結果に基づいて、前記複数の投影手段各々に対し、校正パターンを含む校正用画像を出力させる出力手段と、
それぞれ投影された前記校正用画像を含み撮像された複数の校正用撮像画像を取得する取得手段と、
前記校正用撮像画像から、前記校正パターンに基づき、前記複数のグループ各々の投影手段各々の投影像の歪みを示す校正点を抽出する抽出手段と、
抽出された前記校正点に基づいて、前記複数のグループ間で共通の目標投影領域に、前記複数のグループ各々が像を重ねて投影するよう、前記複数の投影手段各々から投影する投影画像を与える補正係数を計算する補正係数計算手段と
を含む、画像処理装置。 - 隅を担当する投影手段に対する校正用画像は、前記校正点を規定する前記校正パターンとともに位置合わせマーカ一を含む校正用画像を含み、または、前記校正パターンを含む校正用画像と、前記校正パターンとは別に位置合わせマーカ一を含む校正用画像とを含み、前記抽出手段は、前記位置合わせマーカ一の位置を検出して、前記複数のグループ各々が像を重ねて投影する領域の基準点を抽出し、前記補正係数計算手段は、前記基準点に基づき前記共通の目標投影領域の初期位置を画定し、前記画像処理装置は、さらに、
前記複数の投影手段各々に対し、各々に対して算出された前記補正係数に基づき投影する画像を補正して投影画像を投影させる補正手段と、
前記共通の目標投影領域を画定する前記基準点の位置の調整を受領し、前記補正係数の再計算を呼び出す調整手段と
を含む、請求項8に記載の画像処理装置。 - 複数の投影手段により被投影面上に像を投影するための画像処理装置を実現するためのプログラムであって、コンピュータを、
複数のグループのうちの前記複数の投影手段各々が含まれるグループを判定する判定手段、
判定結果に基づいて、前記複数の投影手段各々に対し、校正パターンを含む校正用画像を出力させる出力手段、
それぞれ投影された前記校正用画像を含み撮像された複数の校正用撮像画像を取得する取得手段、
前記校正用撮像画像から、前記複数のグループ各々の投影手段各々の投影像の歪みを示す校正点を抽出する抽出手段、および、
抽出された前記校正点に基づいて、前記複数のグループ間で共通の目標投影領域に、前記複数のグループ各々が像を重ねて投影するよう、前記複数の投影手段各々から投影する投影画像を与える補正係数を計算する補正係数計算手段
として機能させるためのプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015179851A JP2017055346A (ja) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | 投影システム、画像処理装置およびプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015179851A JP2017055346A (ja) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | 投影システム、画像処理装置およびプログラム |
Publications (1)
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JP2017055346A true JP2017055346A (ja) | 2017-03-16 |
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Family Applications (1)
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- 2015-09-11 JP JP2015179851A patent/JP2017055346A/ja active Pending
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