JP4534992B2 - Pixel position acquisition method - Google Patents
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Images
Description
本発明は、画素位置取得方法、画像処理装置、画素位置取得方法をコンピュータ上で実行させるプログラム、及びこのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。 The present invention relates to a pixel position acquisition method, an image processing apparatus, a program for executing the pixel position acquisition method on a computer, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded.
液晶プロジェクタ等の固定画素方式ディスプレイにおいて、各画素に対して画素特性値（輝度、色度）補正処理を行うことにより固定画素方式ディスプレイの画像・映像の表示品質向上が大幅に向上する。
このような画素特性値補正処理の補正処理手法や補正量は、固定画素方式ディスプレイの表示原理や、製造工程・製造条件などに起因する画素の発光特性・透過特性に基づいて設定されるため、固定画素方式ディスプレイの画素の特性値（画素の発光特性，画素の透過特性の出力として現れる輝度や色度）を正確に取得する技術は重要である。
一般的には固定画素方式ディスプレイで適当な画像・映像を表示し、その表示画面をＣＣＤカメラなどの撮像装置で撮影し、撮影データを解析することにより画素特性値を取得する。
In a fixed pixel type display such as a liquid crystal projector, by performing a pixel characteristic value (brightness, chromaticity) correction process on each pixel, the display quality improvement of the image / video of the fixed pixel type display is greatly improved.
Since the correction processing method and correction amount of such pixel characteristic value correction processing are set based on the display principle of the fixed pixel type display, the light emission characteristic / transmission characteristic of the pixel due to the manufacturing process and manufacturing conditions, etc. A technique for accurately acquiring pixel characteristic values (luminance and chromaticity appearing as output of pixel emission characteristics and pixel transmission characteristics) of a fixed pixel display is important.
In general, an appropriate image / video is displayed on a fixed pixel display, the display screen is photographed by an imaging device such as a CCD camera, and the pixel characteristic value is obtained by analyzing the photographed data.
このような固定画素方式ディスプレイの画素特性値の取得方法では、各画素の特性値を正確に取得できなければならない。
各画素の特性値を取得する際の正確さを左右する要因は様々であるが、その中でも固定画素方式ディスプレイの各画素が撮影データ上にマッピングされる位置を正確に取得することは、特に重要である。
このため、従来、特定の分布を持つマーカを表示画面に複数表示させた状態を撮像装置で撮影し、そのマーカの対応付けから表示画面上と撮影データ上との対応関係を算出し、これにより、表示画面の各画素位置が撮影データ上にマッピングされる位置を取得する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、画像表示装置上に表示された画像の輪郭を直線として取得し、その輪郭の直線の交点(つまりは表示画像の四隅)から表示画像と撮影データとの射影変換を算出し、その射影変換を用いて撮影データの幾何補正を実施する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
In such a method for acquiring the pixel characteristic value of the fixed pixel type display, it is necessary to accurately acquire the characteristic value of each pixel.
There are various factors that affect the accuracy of acquiring the characteristic value of each pixel, but it is particularly important to accurately acquire the position where each pixel of the fixed pixel display is mapped on the shooting data. It is.
For this reason, conventionally, a state in which a plurality of markers having a specific distribution are displayed on the display screen is photographed by the imaging device, and the correspondence between the display screen and the photographed data is calculated from the association of the markers. A method for acquiring a position where each pixel position on the display screen is mapped on the shooting data has been proposed (for example, see Patent Document 1).
Also, it obtains the contour of the image displayed on the image display device as a straight line, calculates the projective transformation between the display image and the shooting data from the intersection of the straight lines of the contour (that is, the four corners of the display image), and the projective transformation There has been proposed a method of performing geometric correction of photographing data using the method (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、前記特許文献に記載の技術では、ドット状のマーカや表示画像の四隅の点に基づいて、表示画像の各画素位置と撮影データ上にマッピングされる位置との対応関係を算出しているに過ぎず、高精度に対応関係を導き出せるとは言い難い。
また、これらの特許文献に記載された技術において、高精度に画素位置と撮影データ上にマッピングされる位置との関係を得ようとすると、対応関係を導き出すためのサンプリング点の数が多くなり、その各々について射影変換等を行わなければならないので、演算処理の複雑化を招くという問題がある。
さらに、撮像装置により表示画像を撮像した際、撮像装置のサチレーション等によって撮影データ中に白飛び領域が生じることがあり、このような撮影データに基づいて処理を行うと、本来の表示画像とは異なってしまうため、安定した処理を行うことができないという問題がある。
However, in the technique described in the patent document, the correspondence between each pixel position of the display image and the position mapped on the photographing data is calculated based on the dot-shaped marker and the four corner points of the display image. However, it is hard to say that the correspondence can be derived with high accuracy.
Further, in the techniques described in these patent documents, when trying to obtain the relationship between the pixel position and the position mapped on the shooting data with high accuracy, the number of sampling points for deriving the correspondence increases. Since projective transformation or the like must be performed for each of them, there is a problem in that the computation processing becomes complicated.
Furthermore, when a display image is captured by the imaging device, a whiteout region may occur in the captured data due to saturation of the imaging device, and when processing is performed based on such captured data, the original display image is Since they differ, there is a problem that stable processing cannot be performed.
本発明の目的は、ディスプレイの各画素が撮影データ上にマッピングされる位置を正確に、しかも安定して取得することのできる画素位置取得方法、画像処理装置、画素位置取得方法をコンピュータ上で実行させるプログラム、及びこのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。 An object of the present invention is to execute on a computer a pixel position acquisition method, an image processing apparatus, and a pixel position acquisition method capable of accurately and stably acquiring a position where each pixel of a display is mapped on photographing data. And a computer-readable recording medium on which the program is recorded.
本発明に係る画素位置取得方法は、
スクリーン上に表示された表示画像を撮像装置により撮像し、撮像された撮像データに基づいて、前記スクリーン上に表示される画像生成デバイスの画素位置と、前記画素位置が前記撮像データ上にマッピングされた位置との対応関係を取得する画素位置取得方法であって、
延出方向に沿ってグラデーションが施されたグラデーション線を含む画像を、前記スクリーン上に表示させる段階と、
前記スクリーン上に表示された表示画像を、前記撮像装置により撮像し、撮像された撮像データを取得する段階と、
前記スクリーン上に表示されたグラデーション線及び前記撮像データ上にマッピングされたグラデーション撮像線に基づいて、前記画像生成デバイスの画素位置と、前記画素位置が前記撮像データ上にマッピングされた位置との対応付けを行う段階とを備えていることを特徴とする。
The pixel position acquisition method according to the present invention includes:
A display image displayed on the screen is picked up by an image pickup device, and based on the picked-up image pickup data, the pixel position of the image generation device displayed on the screen and the pixel position are mapped onto the image pickup data. A pixel position acquisition method for acquiring a correspondence relationship with a determined position,
Displaying an image including a gradation line with gradation along the extending direction on the screen;
Capturing a display image displayed on the screen by the imaging device and acquiring the captured imaging data;
Correspondence between the pixel position of the image generating device and the position where the pixel position is mapped on the imaging data based on the gradation line displayed on the screen and the gradation imaging line mapped on the imaging data And a stage for performing attachment.
ここで、グラデーション線を含む画像は、後述する垂直方向に延びる複数のグラデーション線を含む画像、及び、水平方向に延びる複数のグラデーション線を含む画像の他、前記特許文献２に示されるような、表示画像の輪郭をグラデーション線として取得した画像も含むものである。
この発明によれば、撮像データがグラデーション線を含んで構成されているので、撮像装置のサチレーション等によって撮像データ中に白飛び領域等が生じても、誤って表示画像との対応を取るための線画像として認識することがなく、正確にかつ安定して表示画像の画素位置と、撮像データ上にマッピングされた位置との対応を取ることができる。
Here, the image including the gradation line includes an image including a plurality of gradation lines extending in the vertical direction, which will be described later, and an image including a plurality of gradation lines extending in the horizontal direction, as shown in the
According to the present invention, since the imaging data is configured to include gradation lines, even if a whiteout area or the like occurs in the imaging data due to the saturation of the imaging device, the correspondence with the display image is erroneously taken. Without being recognized as a line image, the correspondence between the pixel position of the display image and the position mapped on the imaging data can be taken accurately and stably.
本発明では、
前記グラデーション線を含む画像を、前記スクリーン上に表示させる段階は、
前記画像生成デバイスの垂直方向に沿って延びる複数のグラデーション線からなる第１の線画像を、前記スクリーン上に表示させる手順と、
前記画像生成デバイスの水平方向に沿って延びる複数のグラデーション線からなる第２の線画像を前記スクリーン上に表示させる手順とを備え、
前記撮像データを取得する段階は、
前記第１の線画像による表示画像を前記撮像装置により撮像し、撮像された第１の撮像データを取得する手順と、
前記第２の線画像による表示画像を前記撮像装置により撮像し、撮像された第２の撮像データを取得する手順とを備え、
前記画像生成デバイスの画素位置と、前記画素位置が前記撮像データ上にマッピングされた位置との対応付けを行う段階は、
前記第１の撮像データ上にマッピングされた複数のグラデーション撮像線を、各グラデーション撮像線を含む領域を単位として切り出す手順と、
切り出された各グラデーション撮像線の領域に基づいて、前記第１の撮像データにおける各グラデーション撮像線を表す近似関数を設定する手順と、
前記第２の撮像データ上にマッピングされた複数のグラデーション撮像線を、各グラデーション撮像線を含む領域を単位として切り出す手順と、
切り出された各グラデーション撮像線の領域に基づいて、前記第２の撮像データにおける各グラデーション撮像線を表す近似関数を設定する手順と、
前記第１の撮像データ及び第２の撮像データで設定された近似関数に基づいて、前記画像生成デバイスの画素位置と、前記画素位置が前記撮像データ上にマッピングされた位置との対応付けを求める手順とを備えているのが好ましい。
In the present invention,
Displaying the image including the gradation line on the screen;
Displaying a first line image consisting of a plurality of gradation lines extending along the vertical direction of the image generating device on the screen;
And displaying a second line image consisting of a plurality of gradation lines extending along the horizontal direction of the image generating device on the screen,
The step of acquiring the imaging data includes
A procedure of capturing a display image based on the first line image by the imaging device and acquiring the captured first imaging data;
A procedure for capturing a display image based on the second line image by the imaging device and acquiring the captured second imaging data;
The step of associating the pixel position of the image generation device with the position where the pixel position is mapped on the imaging data,
A procedure for cutting out a plurality of gradation imaging lines mapped on the first imaging data in units of regions including the gradation imaging lines;
A procedure for setting an approximation function representing each gradation imaging line in the first imaging data based on the area of each extracted gradation imaging line;
A procedure for cutting out a plurality of gradation imaging lines mapped on the second imaging data in units of regions including the gradation imaging lines;
A procedure for setting an approximation function representing each gradation imaging line in the second imaging data based on the area of each gradation imaging line cut out;
Based on the approximate function set by the first imaging data and the second imaging data, an association between the pixel position of the image generation device and the position where the pixel position is mapped on the imaging data is obtained. And a procedure.
この発明によれば、テストパターンとなる第１の線画像及び第２の線画像が垂直又は水平方向に延びる複数のグラデーション線から構成され、撮像データ上にマッピングされたグラデーション撮像線を表す近似関数を設定し、これに基づいて、画像生成デバイスの画素位置と、その画素位置が撮像データ上にマッピングされた位置との対応付けを行うことにより、スクリーンと画像生成デバイスからなる画像表示装置に対する撮像装置の位置や、撮像装置を構成するレンズ等の光学素子に起因する撮像データの歪みを、近似関数という形で考慮しながら対応付けを行うことができるため、画像生成デバイスの画素位置と、その画素位置が撮像データ上へマッピングされる位置との対応付けを高精度に取得することができる。
また、第１の線画像及び第２の線画像を表示させるだけで、画像生成デバイスの画素位置と、その画素位置が撮像データ上へマッピングされる位置との対応付けを高精度に実行できるため、高速にその対応付けを取得することができる。
According to the present invention, the first line image and the second line image serving as the test pattern are composed of a plurality of gradation lines extending in the vertical or horizontal direction, and the approximate function representing the gradation imaging line mapped on the imaging data. Based on this, the pixel position of the image generation device and the position where the pixel position is mapped on the imaging data are associated with each other, thereby capturing an image on the image display device including the screen and the image generation device. Since it is possible to perform matching while taking into account the distortion of the imaging data due to the position of the apparatus and optical elements such as lenses constituting the imaging apparatus in the form of an approximate function, the pixel position of the image generation device, The association between the pixel position and the position where the pixel position is mapped onto the imaging data can be obtained with high accuracy.
In addition, since only the first line image and the second line image are displayed, the pixel position of the image generation device and the position where the pixel position is mapped onto the imaging data can be executed with high accuracy. The correspondence can be acquired at high speed.
本発明では、
前記第１の線画像及び前記第２の線画像は、それぞれの撮像データとの対応を与える少なくとも４つのマーカを含んで構成され、
前記第１又は第２の撮像データ上にマッピングされた複数のグラデーション撮像線を、各グラデーション撮像線を含む領域として切り出す手順は、
前記第１の線画像及び前記第１の撮像データのマーカの対応関係に基づいて、前記第１の線画像及び前記第１の撮像データの変換式を設定するステップと、
前記第２の線画像及び前記第２の撮像データのマーカの対応関係に基づいて、前記第２の線画像及び前記第２の撮像データの変換式を設定するステップと、
前記第１又は第２の線画像中の各グラデーション線を囲む領域を設定するステップと、
前記第１又は第２の線画像中の各グラデーション線を囲む領域を、前記設定された変換式によって変換するステップと、
変換された領域に基づいて、前記第１の撮像データ又は前記第２の撮像データの各グラデーション撮像線を切り出すステップとを備えているのが好ましい。
ここで、第１の線画像及び第１の撮像データ、又は第２の線画像及び第２の撮像データの変換式の設定は、例えば、射影変換式を用いて簡単に行うことができ、具体的には、撮像データのマッピング位置を与えるベクトルを（ｘ，ｙ）Ｔとし、表示画像の画素位置を与えるベクトルを（Ｘ，Ｙ）Ｔとすると、次の変換式（１）により求めることができる。
In the present invention,
The first line image and the second line image are configured to include at least four markers that give correspondence with respective imaging data,
The procedure of cutting out a plurality of gradation imaging lines mapped on the first or second imaging data as an area including each gradation imaging line,
Setting a conversion formula between the first line image and the first imaging data based on a correspondence relationship between the first line image and the marker of the first imaging data;
Setting a conversion formula between the second line image and the second imaging data based on a correspondence relationship between the second line image and the marker of the second imaging data;
Setting an area surrounding each gradation line in the first or second line image;
Converting a region surrounding each gradation line in the first or second line image by the set conversion formula;
Preferably, the method includes a step of cutting out each gradation imaging line of the first imaging data or the second imaging data based on the converted area.
Here, the setting of the conversion formula between the first line image and the first imaging data, or the second line image and the second imaging data can be easily performed using, for example, a projective conversion formula. Specifically, when the vector that gives the mapping position of the imaging data is (x, y) T and the vector that gives the pixel position of the display image is (X, Y) T , the following conversion equation (1) can be used. it can.
この発明によれば、マーカによって設定された変換式によって、各グラデーション撮像線を切り出すための領域を第１の線画像又は第２の線画像で設定すれば、第１の撮像データ又は第２の撮像データ上の切り出す領域を変換式によって簡単に求められるので、複雑な演算処理を行うことなく、第１の撮像データ又は第２の撮像データ上にマッピングされた各グラデーション撮像線の切り出しを行うことができる。特に、前記変換式（１）のような射影変換行列を用いることにより、変換をより簡単に行うことができる。 According to this invention, if the area for cutting out each gradation imaging line is set in the first line image or the second line image by the conversion formula set by the marker, the first imaging data or the second imaging data is set. Since the area to be cut out on the imaging data can be easily obtained by the conversion formula, each gradation imaging line mapped on the first imaging data or the second imaging data can be cut out without performing complicated calculation processing. Can do. In particular, the conversion can be performed more easily by using a projective transformation matrix such as the conversion equation (1).
本発明では、
各グラデーション撮像線を表す近似関数を設定する手順は、第１の撮像データ又は第２の撮像データの垂直方向をｙ軸、水平方向をｘ軸としたときに、
第１の撮像データ上にマッピングされた各グラデーション撮像線は、ｘをｙの多項式として表した近似関数として設定され、
第２の撮像データ上にマッピングされた各グラデーション撮像線は、ｙをｘの多項式として表した近似関数として設定されるのが好ましい。
In the present invention,
The procedure for setting an approximate function representing each gradation imaging line is as follows. When the vertical direction of the first imaging data or the second imaging data is the y axis and the horizontal direction is the x axis,
Each gradation imaging line mapped on the first imaging data is set as an approximate function in which x is expressed as a polynomial of y,
Each gradation imaging line mapped on the second imaging data is preferably set as an approximate function in which y is expressed as a polynomial of x.
この発明によれば、第１の撮像データ又は第２の撮像データ上にマッピングされた各グラデーション撮像線が多項式で与えられる近似関数として設定されているので、撮像データ上にマッピングされた各グラデーション撮像線が曲線であったとしても、第１、第２の線画像と、第１、第２の撮像データとの対応を高精度に取ることができる。また、グラデーション撮像線に応じた多項式を近似関数として設定することにより、近似関数を求めるのに複雑な演算処理を要することなく、これらの対応関係を求めることができる。 According to the present invention, since each gradation imaging line mapped on the first imaging data or the second imaging data is set as an approximation function given by a polynomial, each gradation imaging mapped on the imaging data Even if the line is a curve, the correspondence between the first and second line images and the first and second imaging data can be taken with high accuracy. Further, by setting a polynomial corresponding to the gradation imaging line as an approximate function, it is possible to obtain the correspondence relationship without requiring a complicated calculation process to obtain the approximate function.
本発明では、
前記第１の撮像データ上にマッピングされた各グラデーション撮像線は、前記グラデーション撮像線に応じた重み係数を用いて、ｘをｙの多項式として表した近似関数として設定され、
前記第２の撮像データ上にマッピングされた各グラデーション撮像線は、前記グラデーション撮像線に応じた重み係数を用いて、ｙをｘの多項式として表した近似関数として設定されるのが好ましい。
この発明によれば、重み付けを行いながら近似関数が設定されるため、より高精度に近似関数を求めることができる。
In the present invention,
Each gradation imaging line mapped on the first imaging data is set as an approximate function in which x is expressed as a polynomial of y using a weighting factor corresponding to the gradation imaging line,
Each gradation imaging line mapped on the second imaging data is preferably set as an approximate function in which y is expressed as a polynomial of x, using a weighting factor corresponding to the gradation imaging line.
According to the present invention, since the approximate function is set while performing weighting, the approximate function can be obtained with higher accuracy.
本発明では、
画像生成デバイスの画素位置と、その画素位置が撮像データ上にマッピングされた位置との対応付けを求める手順は、
第１の線画像上の各グラデーション線と第１の撮像データ上の各グラデーション撮像線との対応付け、並びに、第２の線画像上の各グラデーション線と第２の撮像データ上の各グラデーション撮像線との対応付けを行うステップと、
対応付けされた各グラデーション撮像線に応じて設定された近似関数に基づいて、第１の撮像データ上の複数のグラデーション撮像線及び第２の撮像データ上の複数のグラデーション撮像線の交点を求めるステップと、
求められた各交点に基づいて、第１の撮像データ上の隣り合う２本のグラデーション撮像線と、第２の撮像データ上の隣り合う２本のグラデーション撮像線とによって囲まれる領域内の任意の点を与える補間関数を設定するステップとを備えているのが好ましい。
In the present invention,
The procedure for obtaining the correspondence between the pixel position of the image generation device and the position where the pixel position is mapped on the imaging data is as follows:
Correspondence between each gradation line on the first line image and each gradation imaging line on the first imaging data, and each gradation imaging on the second line image and each gradation imaging on the second imaging data Associating with a line;
A step of obtaining intersection points of a plurality of gradation imaging lines on the first imaging data and a plurality of gradation imaging lines on the second imaging data based on an approximate function set in accordance with each associated gradation imaging line. When,
Based on the obtained intersections, an arbitrary area within a region surrounded by two adjacent gradation imaging lines on the first imaging data and two adjacent gradation imaging lines on the second imaging data. Preferably comprising an interpolation function for providing points.
この発明によれば、近似関数により線画像上の各グラデーション線と高精度に対応関係が求められた撮像線に基づいて、補間関数を設定することができるので、画像生成デバイスの任意の画素位置と、その画素位置が撮像データ上にマッピングされた位置との対応関係を高精度に求めることができる。 According to the present invention, since the interpolation function can be set based on the imaging line whose correspondence with the gradation line on the line image is obtained with high accuracy by the approximation function, any pixel position of the image generation device can be set. And a correspondence relationship between the pixel position and the position where the pixel position is mapped on the imaging data can be obtained with high accuracy.
本発明では、
画像生成デバイスの画素位置と、その画素位置が撮像データ上にマッピングされた位置との対応付けを求める手順の後に、
既に算出された画像生成デバイスの画素位置と、その画素位置が撮像データ上にマッピングされた位置との対応関係、並びに、再度算出された画像生成デバイスの画素位置と、その画素位置が撮像データ上にマッピングされた位置との対応関係に基づいて、良否評価を行う手順を備え、
否と評価された場合、再度第１の線画像をスクリーン上に表示させる手順から画像生成デバイスの画素位置とその画素位置が撮像データ上にマッピングされた位置との対応付けを求める手順までを繰り返すのが好ましい。
In the present invention,
After the procedure for obtaining the correspondence between the pixel position of the image generation device and the position where the pixel position is mapped on the imaging data,
The correspondence between the pixel position of the image generation device already calculated and the position where the pixel position is mapped on the imaging data, and the pixel position of the image generation device calculated again and the pixel position on the imaging data. Based on the correspondence with the position mapped to
If not, the procedure from displaying the first line image again on the screen to the procedure for determining the correspondence between the pixel position of the image generation device and the position where the pixel position is mapped on the imaging data is repeated. Is preferred.
この発明によれば、良否評価を行って、画素位置とその画素位置が撮像データ上にマッピングされた位置との対応関係を評価しているので、否と評価された場合、再度、画素位置とその画素位置が撮像データ上にマッピングされた位置との対応関係を求めることで、その対応関係を一層高精度に求めることができる。 According to the present invention, the pass / fail evaluation is performed, and the correspondence between the pixel position and the position where the pixel position is mapped on the imaging data is evaluated. By obtaining the correspondence between the pixel position and the position mapped on the imaging data, the correspondence can be obtained with higher accuracy.
本発明では、
繰り返す際の第１の線画像を表示させる手順及び第２の線画像を表示させる手順の少なくともいずれかは、前回よりも各グラデーション線の間隔を狭めて更新された線画像を表示させるのが好ましい。
この発明によれば、グラデーション線の間隔を狭めて更新された線画像を用いて再度対応関係を求めることにより、第１の撮像データ上にマッピングされた隣り合う２本の撮像線と、第２の撮像データ上にマッピングされた隣り合う２本の撮像線とにより囲まれた領域が前回よりも小さくなるので、その領域内の任意の画素位置とその画素位置が撮像データ上にマッピングされた領域内の位置との対応を、より一層高精度に求めることができる。
In the present invention,
It is preferable that at least one of the procedure for displaying the first line image and the procedure for displaying the second line image at the time of repetition display the updated line image by narrowing the interval between the gradation lines as compared to the previous time. .
According to the present invention, two adjacent imaging lines mapped on the first imaging data are obtained by obtaining the correspondence relationship again using the updated line image with the interval of the gradation lines being reduced, and the second Since an area surrounded by two adjacent imaging lines mapped on the imaging data is smaller than the previous area, an arbitrary pixel position in the area and an area where the pixel position is mapped on the imaging data Correspondence with the position inside can be determined with higher accuracy.
本発明では、
繰り返す際の第１の線画像を表示させる手順及び第２の線画像を表示させる手順の少なくともいずれかは、前回とは異なる位置に各グラデーション線を配置した線画像を表示させるのが好ましい。
この発明によれば、撮像データ上にマッピングされるグラデーション撮像線が前回とは異なる位置に配置された状態で対応付けを改めて行うことができるので、前回では検出できなかった撮像データの歪みを検出する可能性が高くなり、領域内の任意の画素位置とその画素位置が撮像データ上にマッピングされた領域内の位置との対応を、高精度に求めることができる。また、線画像中の撮像線の本数は同じなので、演算処理が複雑になることもなく、前回と同様の負荷で対応付けを求めることができる。
In the present invention,
It is preferable that at least one of the procedure of displaying the first line image and the procedure of displaying the second line image at the time of repetition displays a line image in which each gradation line is arranged at a position different from the previous time.
According to the present invention, since the gradation imaging line mapped on the imaging data can be associated again with the gradation imaging line arranged at a position different from the previous time, the distortion of the imaging data that could not be detected the previous time is detected. Therefore, the correspondence between an arbitrary pixel position in the area and the position in the area where the pixel position is mapped on the imaging data can be obtained with high accuracy. Further, since the number of imaging lines in the line image is the same, the calculation process is not complicated, and the association can be obtained with the same load as the previous time.
本発明は、前述した画素位置取得方法としてのみならず、前記各発明に係る方法を構成する各手順を実行することを特徴とする画像処理装置、コンピュータが前記各発明に係る画素位置取得方法を実行するプログラム、及びこのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体として成立するものであり、これらの発明によれば、前述した作用及び効果と同様の作用及び効果を享受できる画像処理装置、コンピュータを得ることができる。 The present invention is not limited to the pixel position acquisition method described above, but also executes an image processing apparatus and a computer that execute the respective steps constituting the method according to each of the inventions. A program to be executed, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded. According to these inventions, an image processing apparatus and a computer that can enjoy the same operations and effects as those described above Can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１には、本発明の第１実施形態に係る画素位置取得方法を実施するための画素特性値取得システム１が示されている。この画素特性値取得システム１は、プロジェクタ１００を構成する液晶パネル等の固定画素方式ディスプレイの各画素についての画素特性値、例えば、輝度、色度等を取得し、取得された画素特性値に基づいて、各画素についての補正データを生成するものであり、撮像装置２及びコンピュータ３を備えて構成される。
撮像装置２は、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳセンサ等が採用され、スクリーン１０１に対して定点位置に配置され、スクリーン１０１上に投射された画像データに基づく投射画像を撮像して取得された撮像データをコンピュータ３に出力する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a pixel characteristic
The
コンピュータ３は、演算処理装置及び記憶装置を備え、撮像装置２から出力された撮像データを処理して、プロジェクタ１００を構成する液晶パネル等により表示された表示画像上の画素位置と、その画素位置が撮像データ上にマッピングされた位置との対応を求め、各画素についての画素特性値を取得する。具体的には、このコンピュータ３は、表示画像取込手段３１、表示画像形成手段３２、マッピング領域取得手段３３、近似関数設定手段３４、画素マッピング算出手段３５、及び画素特性値取得手段３６を備えて構成され、記憶装置には、予め準備された縦線画像データ蓄積部３７、横線画像データ蓄積部３８、特性値取得用画像データ蓄積部３９の他、各機能的手段による取得又は生成データを蓄積する、縦線画像撮像データ蓄積部４０、横線画像撮像データ蓄積部４１、特性値取得用撮像データ蓄積部４２、縦線マッピング領域データ蓄積部４３、横線マッピング領域データ蓄積部４４、縦線マッピングデータ蓄積部４５、横線マッピングデータ蓄積部４６、画素マッピングデータ蓄積部４７、及び画素特性値データ蓄積部４８が確保されている。以下、これらの各機能的手段で行われる処理について詳述する。
The
〔１〕表示画像取込手段３１及び表示画像形成手段３２における処理
表示画像取込手段３１及び表示画像形成手段３２は、画素特性値取得対象となるプロジェクタ１００に対して所定の画像データを出力し、プロジェクタ１００に所定の表示画像をスクリーン１０１上に表示させ、スクリーン１０１上に表示された表示画像を、撮像装置２によって撮像し、撮像データとして取り込む手段であり、両手段は協働して図２に示されるような一連の処理を実行する。
(1) まず、表示画像形成手段３２は、縦線画像データ蓄積部３７に蓄積された縦線画像データを読み出して取得し（処理Ｓ１）、プロジェクタ１００に取得したデータを送信する（処理Ｓ２）。ここで、縦線画像データは、図３に示されるように、表示画像上で垂直方向に延び、延出方向にグラデーションが施された複数の縦線が、水平方向に所定間隔を設けて配置された画像Ａ１であり、実際には、画像データの幅Ｗ、高さＨ、０番目の縦線位置ｗ０、１番目の縦線位置ｗ１、２番目の縦線位置ｗ２…からなるメタデータＡ２として縦線画像データ蓄積部３７に記録されている。
[1] Processing in Display
(1) First, the display
(2) 表示画像形成手段３２は、続けてプロジェクタ１００で縦線画像データの表示を開始したことを表示画像取込手段３１に知らせる（処理Ｓ３）。表示画像取込手段３１は、表示画像形成手段３２からの画像表示が開始された旨の情報を取得すると（処理Ｓ４）、撮像装置２によって表示画像の撮像を行い（処理Ｓ５）、縦線画像撮像データをコンピュータ３内に取り込んで、縦線画像撮像データ蓄積部４０に保存する（処理Ｓ６）。
(3) 撮像データの保存が終了したら、表示画像取込手段３１は、その旨を表示画像形成手段３２に知らせる（処理Ｓ７）。表示画像形成手段３２は、撮像終了の旨の情報を取得したら（処理Ｓ８）、次の横線画像データの取得を開始する（処理Ｓ９）。
(2) The display
(3) When the storage of the imaging data is completed, the display
(4) 以後、表示画像形成手段３２は、横線画像データ、画素特性値取得用画像データの取得、表示を繰り返し、これに合わせて表示画像取込手段３１は、各画像の撮像データを、順次、横線画像撮像データ蓄積部４１、特性値取得用撮像データ蓄積部４２に保存していく。尚、横線画像データは、図４に示されるように、水平方向に延び、延出方向にグラデーションが施された複数の横線が、垂直方向に所定間隔を設けて配置された画像Ａ３であり、横線画像データ蓄積部３８に保存されているのは、画像データの幅Ｗ、高さＨ、０番目の横線位置ｈ０、１番目の横線位置ｈ１、２番目の横線位置ｈ２…というメタデータＡ４である。また、図示を略したが、画素特性値取得用画像データは、すべての画素に一定の輝度、色等を表示させる輝度信号、色信号等から構成され、例えば、各画素の電圧透過特性（ＶＴ−γ）のバラツキが判るようなデータとして特性値取得用画像データ蓄積部３９に蓄積されている。
(4) Thereafter, the display
(5) 表示画像取込手段３１は、横線画像データに基づいて表示された表示画像を撮像装置２で撮像し、横線画像撮像データとして取り込んで横線画像撮像データ蓄積部４１に蓄積し、画素特性値取得用画像データに基づいて表示された表示画像を撮像装置２で撮像し、特性値取得用撮像データとして取り込んで特性値取得用撮像データ蓄積部４２に蓄積する。
(6) 表示画像形成手段３２は、前述したすべての画像データに基づいて、プロジェクタ１００に表示させたか否かを判定し（処理Ｓ９）、すべての画像表示が終了したと判定されたら、その旨を表示画像取込手段３１に知らせ（処理Ｓ１０）、処理を終了する。
(7) 表示画像取込手段３１は、表示画像形成手段３２から画像表示が終了した旨の情報を取得したか否かを判定し（処理Ｓ１１）、終了した旨の情報を取得したら、処理を終了する。
(5) The display image capturing means 31 captures a display image displayed based on the horizontal line image data with the
(6) The display
(7) The display
〔２〕マッピング領域取得手段３３における処理
マッピング領域取得手段３３は、前述した縦線画像データＡ１及び横線画像データＡ３と、これらの表示画像を撮像装置２で撮像した縦線画像撮像データ及び横線画像撮像データとの大まかな対応関係を求め、これに基づいて、縦線画像撮像データ及び横線画像撮像データ上の各撮像線を切り出す手段であり、具体的には、図５に示される処理を行う。
(1) まず、マッピング領域取得手段３３は、縦線画像データ蓄積部３７に蓄積された縦線画像データＡ１、及び横線画像データ蓄積部３８に蓄積された横線画像データＡ３を取得する（処理Ｓ１２）。取得された縦線画像データ及び横線画像データを重ね合わせると、図６に示されるように、格子状の画像Ａ５となる。
[2] Processing in Mapping
(1) First, the mapping
(2) 次に、マッピング領域取得手段３３は、縦線画像撮像データ蓄積部４０に保存された縦線画像撮像データ、及び横線画像撮像データ蓄積部４１に蓄積された横線画像撮像データを取得する（処理Ｓ１３）。取得された縦線画像撮像データ及び横線画像撮像データを重ね合わせると、図６に示されるように、格子状の画像Ａ５が撮像装置２のスクリーン１０１に対する撮像位置に応じて変形した画像Ａ６として取得される。
(3) マッピング領域取得手段３３は、予め設定された縦線画像データ及び横線画像データとなる画像Ａ５の四隅部分のマーカＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤの位置を取得する（処理Ｓ１４）。
(4) 続けてマッピング領域取得手段３３は、画像Ａ５のマーカＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤが撮像データとなる画像Ａ６上にマッピングされたマッピング位置ｃＡ、ｃＢ、ｃＣ、ｃＤを取得する（処理Ｓ１５）。
(2) Next, the mapping
3 mapping
(4) continued mapping
(5) マッピング領域取得手段３３は、マーカＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤ及びマッピング位置ｃＡ、ｃＢ、ｃＣ、ｃＤの対応関係に基づいて、射影変換行列を算出する（処理Ｓ１６）。具体的には、ベクトル（ｘ，ｙ）Ｔについて、座標軸を一つ増やして任意定数ｗを設定し、ベクトル（ｗｘ，ｗｙ，ｗ）Ｔとすると、射影変換は、以下の式（２）に示される変換式によって表現できる。 (5) The mapping area acquisition means 33 calculates a projective transformation matrix based on the correspondence between the markers C A , C B , C C , C D and the mapping positions c A , c B , c C , c D ( Process S16). Specifically, for the vector (x, y) T , the coordinate axis is increased by one and an arbitrary constant w is set. When the vector (wx, wy, w) T is used, the projective transformation is expressed by the following equation (2). It can be expressed by the conversion formula shown.
この変換式（２）を通常の方程式に整理し、両辺を整理すると、マッピング位置ｃＡ、ｃＢ、ｃＣ、ｃＤのそれぞれのマッピング位置座標（ｘ，ｙ）は、マーカ座標（Ｘ，Ｙ）によって次の式（３）、式（４）で与えられる。 When this transformation formula (2) is arranged into a normal equation and both sides are arranged, the mapping position coordinates (x, y) of the mapping positions c A , c B , c C , c D are respectively expressed as marker coordinates (X, Y) is given by the following equations (3) and (4).
(6) マッピング位置座標（ｘ，ｙ）及びマーカ座標（Ｘ，Ｙ）の対応関係が求められたら、マッピング領域取得手段３３は、例えば、図７に示される縦線画像データを表す画像Ａ７上の縦線を、点ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤで囲むことで縦線画像データから切り出す処理を行い、さらに、この各点ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤの座標（Ｘ，Ｙ）から、式（３）、式（４）によって縦線画像撮像データとなる画像Ａ８上にマッピングされた点ｒＡ、ｒＢ、ｒＣ、ｒＤの座標（ｘ，ｙ）を求め、求められた各座標に基づいて、画像Ａ８上の撮像線の切り出しを行い、縦線マッピング領域データを取得する（処理Ｓ１７）。取得された縦線マッピング領域データは、例えば、図７の縦線画像データの左端から３本目の寸法ｗ２の縦線であれば、画像Ａ９に示されるように、縦線画像データ上での位置ｗ２と、縦線画像撮像データへのマッピングにより生じる撮像線を含む領域の左上位置（ｘ２、ｙ２）、この撮像線を含む領域の幅Δｘ２、この撮像線を含む領域の高さΔｙ２、及びこの撮像線を点ｒＡ、ｒＢ、ｒＣ、ｒＤで取り囲んだ領域の撮像データから構成され、縦線マッピング領域データ蓄積部４３に各撮像線毎に蓄積される。尚、横線マッピング領域も縦線の場合と同様の手順で求められ、同様のデータ構造で横線マッピング領域データ蓄積部４４に蓄積される。
(6) When the correspondence between the mapping position coordinates (x, y) and the marker coordinates (X, Y) is obtained, the mapping
〔３〕近似関数設定手段３４における処理
近似関数設定手段３４は、縦線マッピング領域データ蓄積部４３及び横線マッピング領域データ蓄積部４４に蓄積された各マッピング領域データに基づいて、各撮像線を表す近似関数を設定する部分であり、例えば縦線マッピング領域データであれば、図８に示されるフローチャートに示される処理を行って近似関数の設定を行う。
(1) まず、近似関数設定手段３４は、縦線マッピング領域データ蓄積部４３より縦線マッピング領域データを取得する（処理Ｓ１８）。
[3] Processing in Approximate
(1) First, the approximate
(2) 次に、近似関数設定手段３４は、縦線画像データの縦線が縦線画像撮像データへマッピングされることにより生じる撮像線の位置を取得する（処理Ｓ１９）。この撮像線の位置の取得は、図９に示されるように、画像Ａ１０のような縦線マッピング領域データについて、ある垂直方向位置ｙにおける縦線画像撮像データの水平方向位置ｘの広がりの範囲を求め、これに基づいて、各垂直方向位置ｙにおける水平方向位置ｘの代表値を求めることにより行われる。ここで、水平方向位置ｘの代表値を求めるに際しては、撮像線に応じた重み係数ρｉｊを用いて、以下の式（５）によって算出される。
(2) Next, the approximate
重み係数ρｉｊは、適宜設定することが可能であり、例えば、図１０（ａ）に示されるグラフＧ１のように、グラデーションの程度によって線形的に重み係数が大きくなるように設定してもよいし、図１０（ｂ）に示されるグラフＧ２のようにある特定の濃淡度合いの部分で重み係数が大きくなるように設定してもよい。後者の場合には、ある特定の濃淡度合いの重み係数が大きくなっているため、撮像装置２のサチレーション等に起因する撮像データ中の白飛び領域が発生しても、これを縦線として認識することがない。
そして、このようにして縦線画像撮像データ中のすべての垂直方向位置ｙに対して図９のＡ１２のような撮像線を与える（ｘ，ｙ）のデータ群を取得する。
The weighting coefficient ρ ij can be set as appropriate. For example, as shown in the graph G1 shown in FIG. 10A, the weighting coefficient ρ ij may be set so that the weighting coefficient increases linearly depending on the degree of gradation. However, the weight coefficient may be set so as to increase at a certain shaded portion as in the graph G2 shown in FIG. In the latter case, since the weighting coefficient for a specific shading degree is large, even if a whiteout region in the imaged data due to the saturation of the
In this way, a data group of (x, y) that gives an imaging line like A12 in FIG. 9 is acquired for all vertical position y in the vertical line image imaging data.
(3) そして、近似関数設定手段３４は、縦線のマッピング領域データ中の縦線画像データの縦線が縦線画像撮像データへマッピングされることにより生じる撮像線の位置を、縦線画像撮像データの垂直方向Ｙに関する多項式で縦線画像撮像データの水平方向位置Ｘを表す近似関数に当てはめる（処理Ｓ２０）。具体的には、この近似関数では、水平方向位置Ｘを垂直位置Ｙの多項式で表し、多項式の次数をＭ、撮像線上の位置座標の数をＮ、撮像線上の位置座標の撮像データ水平方向成分をｘ、撮像線上の位置座標の撮像データの垂直方向成分をｙ、撮像線上の位置座標の撮像データの水平方向成分の平均値をμｘ、撮像線上の撮像データの垂直方向成分の平均値をμｙ、撮像線上の位置座標の撮像データ水平方向成分の標準偏差をσｘ、撮像線上の撮像データの垂直方向成分の標準偏差をσｙとすると、水平方向位置Ｘ及び垂直方向位置Ｙの関係は、以下の式（６）で与えられる。
(3) Then, the approximation
(4) 最後に近似関数設定手段３４は、得られた近似式（６）を縦線画像データ上の縦線位置ｗとともに、縦線マッピングデータとして取得し、縦線マッピングデータ蓄積部４５に蓄積する（処理Ｓ２１）。
横線マッピング領域データの場合も、上記縦線マッピング領域データと同様の手順によって横線マッピングデータを取得することとなるが、この場合、画像Ａ１０に相当するデータ群の取得に際しては、各水平方向位置ｘに対する垂直方向位置ｙの広がりの範囲を求め、垂直方向位置ｙの代表値を撮像線に応じた重み係数に基づく重み付き平均で求めることにより、垂直位置Ｙを水平位置Ｘの多項式で表す。具体的には、以下の式（７）で与えられ、得られた近似式（７）は、横線画像データの横線位置ｈとともに横線マッピングデータ蓄積部４６に蓄積される。
(4) Finally, the approximate function setting means 34 acquires the obtained approximate expression (6) as vertical line mapping data together with the vertical line position w on the vertical line image data, and stores it in the vertical line mapping
In the case of the horizontal line mapping area data, the horizontal line mapping data is acquired by the same procedure as the vertical line mapping area data. In this case, when acquiring the data group corresponding to the image A10, each horizontal position x The vertical position Y is expressed by a polynomial of the horizontal position X by obtaining a range of the spread of the vertical position y with respect to, and obtaining a representative value of the vertical position y by a weighted average based on a weighting coefficient corresponding to the imaging line. Specifically, the approximate expression (7) obtained by the following expression (7) is stored in the horizontal line mapping
〔４〕画素マッピング算出手段３５における処理
画素マッピング算出手段３５は、近似関数設定手段３４により得られた縦線マッピングデータ及び横線マッピングデータに基づいて、プロジェクタ１を構成する液晶パネル等により表示された表示画像の画素位置が、これを撮像した撮像データのどこにマッピングされているかを算出する部分であり、具体的には、図１１のフローチャートに示されるような処理を行う。
(1) まず、画素マッピング算出手段３５は、縦線マッピングデータ蓄積部４５に蓄積された縦線マッピングデータを取得し（処理Ｓ２２）、続けて横線マッピングデータ蓄積部４６に蓄積された横線マッピングデータを取得する（処理Ｓ２３）。
[4] Processing in Pixel
(1) First, the pixel
(2) 次に、画素マッピング算出手段３５は、縦線マッピングデータと横線マッピングデータの交点を算出し（処理Ｓ２４）、横線マッピングデータ、縦線マッピングデータ、及び両者のデータの交点から、縦線マッピングデータと横線マッピングデータによって構成される四辺形領域内で、固定画素型ディスプレイの液晶パネル等により表示された表示画像の各画素位置が撮像データ上にマッピングされる位置を算出する（処理Ｓ２５）。具体的には、本実施形態では、図１２に示されるように、横線画像撮像データ上の撮像線ｐａ、ｐｂ、縦線画像撮像データ上の撮像線ｑａ、ｑｂの交点ｃａａ、ｃａｂ、ｃｂａ、ｃｂｂ（画像Ａ１３）と、固定画素型ディスプレイの液晶パネル等によって表示された横線画像データ上の横線Ｐａ、Ｐｂ、縦線画像データ上の縦線Ｑａ、Ｑｂの交点Ｃａａ、Ｃａｂ、Ｃｂａ、Ｃｂｂ（画像Ａ１４）の対応付けを行い（Ａ１５）、各交点の対応関係から撮像データの位置（ｘ，ｙ）が、表示画像の画素位置（Ｘ，Ｙ）へとどのような補間関数でマッピングされるかを算出する（Ａ１６）。 (2) Next, the pixel mapping calculating means 35 calculates the intersection of the vertical line mapping data and the horizontal line mapping data (processing S24), and from the horizontal line mapping data, the vertical line mapping data, and the intersection of the two data, A position where each pixel position of the display image displayed by the liquid crystal panel of the fixed pixel type display is mapped on the imaging data within the quadrangular region constituted by the mapping data and the horizontal line mapping data is calculated (processing S25). . Specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 12, the intersection c aa of the imaging lines p a and p b on the horizontal line imaging data and the imaging lines q a and q b on the vertical imaging data. , C ab , c ba , c bb (image A13), horizontal lines P a , P b on the horizontal line image data displayed by the liquid crystal panel of the fixed pixel type display, etc., vertical lines Q a on the vertical line image data, Q b of intersection C aa, C ab, C ba , C bb performs association (image A14) (A15), position of the imaging data from the correspondence between each intersection (x, y) is the pixel position of the display image The interpolation function to be mapped to (X, Y) is calculated (A16).
(3) 画素マッピング算出手段３５による補間関数の算出は、具体的には、画像Ａ１３における四辺形領域内の任意の点ｃαβの座標（ｘ，ｙ）は、交点ｃａａの座標（ｘａａ，ｙａａ）、交点ｃａｂの座標（ｘａｂ，ｙａｂ）、交点ｃｂａの座標（ｘｂａ，ｙｂａ）、交点ｃｂｂの座標
（ｘｂｂ，ｙｂｂ）を用いて次の式（８）、式（９）で表現することができる。
(3) The interpolation function is calculated by the pixel mapping calculating means 35. Specifically, the coordinates (x, y) of an arbitrary point c αβ in the quadrilateral region in the image A13 are the coordinates of the intersection c aa (x aa , y aa), intersection c ab coordinates (x ab, y ab), intersection c ba coordinates (x ba, y ba), the coordinates of the intersection point c bb (x bb, using y bb) the following formula ( 8) and can be expressed by equation (9).
ここで、各係数Ｎａａ、Ｎｂａ、Ｎａｂ、Ｎｂｂは、表示画像の四辺形領域における交点
Ｃａａ、Ｃｂａ間の水平方向距離をΔＷ、交点Ｃｂａ、Ｃｂｂ間の垂直方向距離をΔＨとすると、次の式（１０）〜（１３）で与えられる。つまり、これにより、画像Ａ１３に示される撮像データ上にマッピングされた四辺形領域の任意の点ｃαβの座標（ｘ，ｙ）は、画像Ａ１４に示される表示画像上の四辺形領域の対応する点Ｃαβの座標（Ｘ、Ｙ）として表現することができ、表示画像上の画素位置とその画素位置が撮像データ上にマッピングされたマッピング位置との対応を与える補間関数が算出できる。
Here, the coefficients N aa , N ba , N ab , and N bb are the horizontal distance between the intersection points C aa and C ba in the quadrilateral region of the display image, and the vertical direction distance between the intersection points C ba and C bb. Is given by the following equations (10) to (13). That is, as a result, the coordinates (x, y) of an arbitrary point c αβ of the quadrilateral area mapped on the imaging data shown in the image A13 correspond to the quadrilateral area on the display image shown in the image A14. It can be expressed as the coordinates (X, Y) of the point C αβ , and an interpolation function that gives a correspondence between the pixel position on the display image and the mapping position where the pixel position is mapped on the imaging data can be calculated.
(4) 画素マッピング算出手段３５は、上記の手順により、撮像データ上にマッピングされたすべての四辺形領域内の任意のマッピング位置と、表示画像上のすべての四辺形領域内の任意の画素位置との対応を与える補間関数を算出し、画素マッピングデータとして画素マッピングデータ蓄積部４７に保存する（処理Ｓ２６）。
(4) The pixel mapping calculation means 35 performs an arbitrary mapping position in all quadrilateral areas mapped on the imaging data and an arbitrary pixel position in all quadrilateral areas on the display image by the above procedure. An interpolation function that gives a correspondence with is calculated and stored in the pixel mapping
〔５〕画素特性値取得手段３６における処理
画素特性値取得手段３６は、特性値取得用撮像データ蓄積部４２に蓄積された特性値取得用撮像データと、画素マッピングデータ蓄積部４７に蓄積された画素マッピングデータに基づいて、表示画像上の各画素の特性値を取得する部分であり、次のような手順で画素特性値の取得を行う。
(1) まず、画素特性値取得手段３６は、特性値取得用撮像データ蓄積部４２より特性値取得用撮像データを取得し、撮像データ上で特性値を取得する。特性値としては、例えば、輝度値、色度等の数値データが与えられる。
[5] Process in Pixel Characteristic
(1) First, the pixel characteristic
(2) 次に、画素特性値取得手段３６は、画素マッピングデータ蓄積部４７より画素マッピングデータを取得し、表示画像上の各画素位置と、その画素位置が撮像データ上にマッピングされたマッピング位置との対応に基づいて、表示画像上の各画素位置について、その画素位置が撮像データ上にマッピングされた位置の輝度値、色度等の特性値データを取得する。
(3) 最後に、画素特性値取得手段３６は、表示画像上のすべての画素位置に応じた特性値データを画素特性値データとして画素特性値データ蓄積部４８に蓄積する。
(2) Next, the pixel characteristic
(3) Finally, the pixel characteristic
〔６〕本実施形態の作用
次に、前述した各機能的手段によって実施される画素特性値取得方法の全体の流れを、図１３に示されるフローチャートに基づいて説明する。
(1) 表示画像形成手段３２は、プロジェクタ１００に縦線画像データ、横線画像データ、及び特性値取得用画像データに基づく画像を順次表示させ（処理Ｓ２７）、各画像データによりスクリーン１０１上に表示された表示画像を撮像装置２によって撮像し、表示画像取込手段３１により撮像データとして順次取り込み（処理Ｓ２８）、縦線画像撮像データ蓄積部４０、横線画像撮像データ蓄積部４１、及び特性値取得用撮像データ蓄積部４２に記録保存する（処理Ｓ２９）。
(2) 表示画像取込手段３１により、すべての撮像データの取り込みが終了したと判定されたら（処理Ｓ３０）、マッピング領域取得手段３３は、縦線画像データ及び横線画像データを取得し（処理Ｓ３１）、さらに縦線画像撮像データ及び横線画像撮像データを取得する（処理Ｓ３２）。
[6] Operation of this embodiment Next, the overall flow of the pixel characteristic value acquisition method implemented by the above-described functional means will be described based on the flowchart shown in FIG.
(1) The display
(2) When it is determined by the display image capturing means 31 that the capturing of all the imaging data has been completed (processing S30), the mapping area acquiring means 33 acquires the vertical line image data and the horizontal line image data (processing S31). In addition, vertical line image capturing data and horizontal line image capturing data are acquired (step S32).
(3) マッピング領域取得手段３３は、まず、縦線画像データ上に設定されたマーカ位置が縦線画像撮像データ上のどこにマッピングされているかを把握して、マーカ位置とマッピング位置との対応を表す式（３）、式（４）を算出する（処理Ｓ３３）。そして、式（３）、式（４）が算出されたら、マッピング領域取得手段３３は、縦線画像データ上で設定される直線を囲む領域を設定し、これに基づいて、式（３）、式（４）によって変換された撮像データ上にマッピングされた領域により、各撮像線の切り出しを行い（処理Ｓ３４）、得られた縦線マッピング領域データを縦線マッピング領域データ蓄積部４３に蓄積する（処理Ｓ３５）。
(4) 同様に横線画像データ及び横線画像撮像データについても、式（３）、式（４）に基づいて撮像データ中の各撮像線の切り出しを行い、横線マッピング領域データとして蓄積し、縦線及び横線のすべての撮像線についてマッピング領域データが取得されるまで、処理を繰り返す（処理Ｓ３６）。
(3) The mapping
(4) Similarly, with respect to horizontal line image data and horizontal line image imaging data, each imaging line in the imaging data is cut out based on Expression (3) and Expression (4), and is stored as horizontal line mapping area data. The process is repeated until mapping area data is acquired for all the imaging lines of the horizontal line (process S36).
(5) マッピング領域取得手段３３によるマッピング領域データの取得が終了したら、近似関数設定手段３４は、縦線マッピング領域データ及び横線マッピング領域データを取得する（処理Ｓ３７）。
(6) マッピング領域取得手段３３は、縦線マッピング領域データとして格納された各撮像線を与える曲線の位置を取得し（処理Ｓ３８）、続けてこの曲線を近似する、式（６）、式（７）で与えられる多項式の近似関数の当てはめを行う（処理Ｓ３９）。
(7) 得られた近似関数を縦線マッピングデータとして縦線マッピングデータ蓄積部４５に蓄積する（処理Ｓ４０）。
(8) マッピング領域取得手段３３は、横線マッピング領域データについても、横線マッピングデータ中の撮像線を当てはめる式（７）を用いて、同様の手順で近似関数の設定を行い、マッピング領域データ上の撮像線すべてについて近似関数の設定及びマッピングデータの蓄積が終了したら（処理Ｓ４１）、処理を終了する。
(5) When the mapping area data acquisition by the mapping
(6) The mapping area acquisition means 33 acquires the position of the curve that gives each imaging line stored as the vertical line mapping area data (processing S38), and subsequently approximates this curve. The polynomial approximation function given in 7) is applied (step S39).
(7) The obtained approximate function is stored in the vertical line mapping
(8) For the horizontal line mapping area data, the mapping
(9) 次に、画素マッピング算出手段３５は、縦線マッピングデータ及び横線マッピングデータを取得し（処理Ｓ４２）、各縦線マッピングデータを与える近似関数及び各横線マッピングデータを与える近似関数に基づいて、縦線撮像線と横線撮像線との交点を算出する（処理Ｓ４３）。
(10) 画素マッピング算出手段３５は、縦線マッピングデータ及び横線マッピングデータにより生成される四辺形領域内の任意の点と、この点に対応する縦線画像データ及び横線画像データによる四辺形領域内の点との対応関係を与える補間関数を式（８）及び式（９）に基づいて算出する（処理Ｓ４４）。
(11) 画素マッピング算出手段３５は、算出された補間関数を画素マッピングデータとして蓄積し（処理Ｓ４５）、すべての縦線及び横線内の領域についての補間関数が求められるまで繰り返す（処理Ｓ４６）。
(9) Next, the pixel mapping calculation means 35 acquires the vertical line mapping data and the horizontal line mapping data (processing S42), and based on the approximate function that gives each vertical line mapping data and the approximate function that gives each horizontal line mapping data. The intersection of the vertical line imaging line and the horizontal line imaging line is calculated (processing S43).
(10) The pixel mapping calculating means 35 is configured to select an arbitrary point in the quadrilateral area generated by the vertical line mapping data and the horizontal line mapping data, and the quadrilateral area by the vertical line image data and the horizontal line image data corresponding to this point. An interpolation function that gives a correspondence relationship with the point is calculated based on the equations (8) and (9) (processing S44).
(11) The pixel mapping calculation means 35 accumulates the calculated interpolation function as pixel mapping data (process S45), and repeats until the interpolation functions for all the vertical line and horizontal line areas are obtained (process S46).
(12) 画素マッピング算出手段３５による補間関数の算出が終了したら、画素特性値取得手段３６は、特性値取得用撮像データ蓄積部４２から特性値取得用撮像データを取得し（処理Ｓ４７）、画素マッピングデータ蓄積部４７から画素マッピングデータを取得し（処理Ｓ４８）、表示画像上の各画素と特性値との関連づけを行い（処理Ｓ４９）、画素特性値データ蓄積部４８に画素特性値データとして蓄積する（処理Ｓ５０）。
このような本実施形態によれば、画素位置取得用の画像データとして縦線データ及び横線データを採用しているので、撮像装置２に起因する、表示画像上の画素位置とその画素位置が撮像データ上にマッピングされる位置との間に生じる複雑な歪みを、近似関数という形で精度よく把握でき、表示画像の画素位置と、その画素位置が撮像データにマッピングされた位置との対応を高精度に取得することができる。
また、前述した式（１）〜（１３）によって高精度な対応関係を把握できるので、複雑な演算処理を行う必要もなく、簡単に高精度な対応関係を求めることができる。
(12) When the calculation of the interpolation function by the pixel
According to the present embodiment, since vertical line data and horizontal line data are employed as image data for pixel position acquisition, the pixel position on the display image and the pixel position caused by the
Further, since the high-accuracy correspondence can be grasped by the above formulas (1) to (13), it is not necessary to perform complicated arithmetic processing, and the high-precision correspondence can be easily obtained.
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。尚、以下の説明では既に説明した部分と同一の部分等については、その説明を省略する。
前述の第１実施形態では、画素マッピング算出手段３５による画素マッピングデータを算出した後、直ちに画素特性値取得手段３６によって画素特性値の取得を行うように構成されていた。
これに対して、第２実施形態に係る画素特性値取得システム４では、図１４に示されるように、コンピュータ４内に処理終了判定手段４９が設けられ、画素マッピングデータが適切でないと判定された場合、再度画像データの表示から取り込みを行い、画素マッピング算出手段５０による画素マッピングデータの算出を行い、適切な画素マッピングデータが得られるまで処理を繰り返す点が相違する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the description of the same parts as those already described is omitted.
In the first embodiment described above, the pixel mapping value is obtained by the pixel characteristic
On the other hand, in the pixel characteristic value acquisition system 4 according to the second embodiment, as shown in FIG. 14, processing end determination means 49 is provided in the computer 4 and it is determined that the pixel mapping data is not appropriate. In this case, image data is displayed again from the display, pixel mapping data is calculated by the pixel mapping calculation means 50, and the processing is repeated until appropriate pixel mapping data is obtained.
また、前述した第１実施形態では、画素マッピング算出手段３５は、四辺形領域内の任意の点の座標を縦線及び横線の交点のみを用いて算出していた。これに対して、第２実施形態に係る画素マッピング算出手段５０は、図１５に示されるように、四辺形領域内の任意の点の座標を算出するのに、交点及び縦線及び横線の中点を用いている点が相違する。
以下、これらの相違点について詳述する。
In the first embodiment described above, the pixel
Hereinafter, these differences will be described in detail.
まず、画素マッピング算出手段５０は、図１５に示されるように、画像Ａ１８に示される撮像データ上の四辺形領域内の任意の点ｃαβと、これに対応する画像Ａ１９に示される画像データ上の点Ｃαβとの対応関係を与える補間関数を算出する際に、第１実施形態と同様の交点ｃａａ、ｃａｂ、ｃｂａ、ｃｂｂ（Ａ２０）の他、各交点の中点ｃｐａ、ｃｐｂ、ｃｑａ、ｃｑｂを利用し、これと対応する画像データ上の点Ｃｐａ、Ｃｐｂ、Ｃｑａ、Ｃｑｂ、との対応関係を求めた上で補間関数を算出している（Ａ２１）。
First, as shown in FIG. 15, the pixel mapping calculation unit 50 selects an arbitrary point c αβ in the quadrilateral area on the imaging data shown in the image A18 and the image data shown in the image A19 corresponding thereto. When calculating the interpolation function that gives the corresponding relationship with the point C αβ , the intersection point c aa , c ab , c ba , c bb (A20) as in the first embodiment, and the middle point c pa of each intersection point , C pb , c qa , c qb are used, and the interpolation function is calculated after obtaining the corresponding relationship with the points C pa , C pb , C qa , C qb on the corresponding image data. (A21).
ここで、点ｃｐａのｘ座標は、交点ｃａａ及びｃｂａのｘ座標を等分する値とし、ｙ座標は横線マッピングデータの近似関数から算出し、点ｃｐｂ、ｃｑａ、ｃｑｂも同様に算出している。
このような交点及び中点を用いて撮像データ中の四辺形領域内の任意の点ｃαβの位置座標（ｘ、ｙ）は、各点ｃｉｊの座標値を（ｘｉｊ，ｙｉｊ）とすると、補間関数は、次の式（１４）、式（１５）で与えられる。
Here, the x coordinate of the point c pa is a value that equally divides the x coordinates of the intersections c aa and c ba , the y coordinate is calculated from an approximate function of the horizontal line mapping data, and the points c pb , c qa , and c qb are also It is calculated similarly.
Such intersection and any point c .alpha..beta coordinates of a quadrilateral area in the captured data using the midpoint (x, y) is the coordinate value of each point c ij (x ij, y ij ) and Then, the interpolation function is given by the following equations (14) and (15).
式（１４）、式（１５）における係数Ｎａａ、Ｎｂａ、Ｎａｂ、Ｎｂｂ、Ｎｐａ、Ｎｐｂ、Ｎｑａ、Ｎｑｂは、画像Ａ１９に示される画像データの交点Ｃａａ、Ｃｂａ間の距離をΔＷ、Ｃａａ、Ｃａｂ間の距離をΔＨとすると、次の式（１６）〜式（２３）で求められる。 The coefficients N aa , N ba , N ab , N bb , N pa , N pb , N qa , N qb in the equations (14) and (15) are the intersection points C aa , C ba of the image data shown in the image A19. When the distance between them is ΔW, C aa , and the distance between C ab is ΔH, the following equations (16) to (23) are obtained.
画素マッピング算出手段５０がこのようにして撮像データ上にマッピングされた四辺形領域内の任意の位置と、表示画像の画素位置との対応を与える補間関数を求めることにより、対比するサンプル点が増加するので、任意の位置の対応関係をより高精度に求めることができる。 The pixel mapping calculation means 50 obtains an interpolation function that gives a correspondence between an arbitrary position in the quadrilateral area mapped on the imaging data in this way and the pixel position of the display image, thereby increasing the number of sample points to be compared. Therefore, it is possible to obtain the correspondence between arbitrary positions with higher accuracy.
次に、処理終了判定手段４９は、画素マッピング算出手段５０によって求められた画素マッピングデータの精度が十分でないと判定されたら、再度の画素マッピングデータを生成させる部分であり、具体的には、次の式（２４）で与えられる評価値Errorに基づいて、処理終了の判定を行っている。評価値Errorは、すべての画素について行ってもよいが、予め代表点をＮ個設定しておき、その代表点で評価値がどのように変化するかを判定すればよい。
Next, the processing
ここで評価値Errorは、複数回取得された画素マッピングデータ間の差分として算出されており、処理終了判定手段４９は、評価値Errorが十分に小さくなったか、前回の処理後の評価値Errorと、最新の処理後の評価値Errorとの差が十分に小さくなれば処理を終了する。
一方、処理終了判定手段４９が、評価値Errorが十分に小さくなっていない、前回との差が大きいと判定した場合、処理終了判定手段４９は、図１６に示されるように、最初の縦線表示画像Ａ２２の縦線のピッチを、画像Ａ２３のように倍に設定した画像データや、縦線のピッチを、画像Ａ２４のように不等間隔に設定した画像データを再構成し、プロジェクタ１００に入力し、これに基づく表示画像を表示させる。横線画像データも同様にして再構成を行う。
Here, the evaluation value Error is calculated as a difference between the pixel mapping data acquired a plurality of times, and the processing
On the other hand, when the processing
次に、前述した第２実施形態に係る画素特性値取得システム４の作用について、図１７に示されるフローチャートに基づいて説明する。
(1) まず、表示画像形成手段３２は、プロジェクタ１００に縦線画像データ、横線画像データ、及び特性値取得用画像データを入力し、スクリーン１０１上にそれぞれの表示画像を表示させつつ（処理Ｓ５１）、表示画像取込手段３１によって各表示画像の撮像及び取り込みを行う（処理Ｓ５２）。
Next, the operation of the pixel characteristic value acquisition system 4 according to the second embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG.
(1) First, the display
(2) 次に、マッピング領域取得手段３３は、マッピング領域の取得を行い（処理Ｓ５３）、さらに取得されたマッピング領域に基づいて、近似関数設定手段３４は、マッピングデータを取得する（処理Ｓ５４）。
(3) そして、画素マッピング算出手段５０は、前述した処理によって画素マッピングデータの算出を行う（処理Ｓ５５）。ここまでは、第１実施形態と同様の手順である。
(4) 処理終了判定手段４９は、前回算出された画素マッピングデータが存在しているか否かを判定し（処理Ｓ５６）、ない場合は、画像Ａ２３又は画像Ａ２４のような画像データの再構成を行って（処理Ｓ５７）、これをプロジェクタ１００に入力して前記の処理Ｓ５１〜処理Ｓ５５までを繰り返す。
(2) Next, the mapping
(3) Then, the pixel mapping calculating unit 50 calculates pixel mapping data by the above-described processing (processing S55). Up to this point, the procedure is the same as in the first embodiment.
(4) The processing end determination means 49 determines whether or not the previously calculated pixel mapping data exists (processing S56). If there is no processing, the reconfiguration of the image data such as the image A23 or the image A24 is performed. (Step S57), this is input to the
(5) 処理終了判定手段４９は、処理Ｓ５１〜処理Ｓ５５を繰り返して得られた再構成画像データに基づく画素マッピングデータと、前回の画素マッピングデータに基づいて、式（２３）に基づく評価値Errorを算出し（処理Ｓ５８）、評価値Errorが所定の閾値以下かどうか判定する（処理Ｓ５９）。
(6) 評価値Errorが所定の閾値以下となっていないと判定された場合、処理終了判定手段４９は、画像Ａ２３又は画像Ａ２４のような画像データの再構成を行って、これをプロジェクタ１００に入力して処理Ｓ５１〜Ｓ５５を繰り返し、新たな画素マッピングデータの算出を行う。一方、所定の閾値以下となっていると判定された場合、処理を終了し、画素特性値取得手段３６による最新の画素マッピングデータに基づく画素特性値の取得を開始する（処理Ｓ６０）。
(5) The processing end determination means 49 uses the pixel mapping data based on the reconstructed image data obtained by repeating the processes S51 to S55 and the evaluation value Error based on the equation (23) based on the previous pixel mapping data. Is calculated (process S58), and it is determined whether or not the evaluation value Error is equal to or less than a predetermined threshold (process S59).
(6) If it is determined that the evaluation value Error is not less than or equal to the predetermined threshold value, the processing
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、プロジェクタ１００による表示画像の画素特性値取得のために、本発明に係る画素位置取得方法を採用していたが、これに限らず、直視型の液晶ディスプレイや、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の画素特性値を高精度に取得するために、本発明に係る画素位置取得方法を採用してもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
[Modification of Embodiment]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
In the above-described embodiment, the pixel position acquisition method according to the present invention is used to acquire the pixel characteristic value of the display image by the
In addition, the specific structure, shape, and the like in the implementation of the present invention may be other structures as long as the object of the present invention can be achieved.
１…画素特性値取得システム、３１…表示画像取込手段、３２…表示画像形成手段、３３…マッピング領域取得手段、３４…近似関数設定手段、３５、５０…画素マッピング算出手段、４９…処理終了判定手段
DESCRIPTION OF
Claims (1)
線の延出方向に沿ってグラデーションが施されたグラデーション線が、前記画像生成デバイスの垂直方向に沿って複数延びる第１の線画像を前記スクリーン上に表示させる手順と、
前記グラデーション線が、前記画像生成デバイスの水平方向に沿って複数延びる第２の線画像を前記スクリーン上に表示させる手順と、
前記第１の線画像が前記スクリーン上に表示された表示画像を前記撮像装置により撮像し、撮像された第１の撮像データを取得する手順と、
前記第２の線画像が前記スクリーン上に表示された表示画像を前記撮像装置により撮像し、撮像された第２の撮像データを取得する手順と、
前記第１の撮像データ上にマッピングされた複数のグラデーション撮像線を、各グラデーション撮像線を含む領域を単位として切り出す手順と、
前記第２の撮像データ上にマッピングされた複数のグラデーション撮像線を、各グラデーション撮像線を含む領域を単位として切り出す手順と、
前記第１の撮像データ又は前記第２の撮像データの垂直方向をｙ軸、水平方向をｘ軸とするｘｙ座標系を設定した場合に、
切り出された各グラデーション撮像線の領域に基づいて、前記第１の撮像データにおける各グラデーション撮像線を表す近似関数を下記式（６）により設定する手順と、
切り出された各グラデーション撮像線の領域に基づいて、前記第２の撮像データにおける各グラデーション撮像線を表す近似関数を下記式（７）により設定する手順と、
前記第１の撮像データにおける各グラデーション撮像線に応じて設定された近似関数及び前記第２の撮像データにおける各グラデーション撮像線に応じて設定された近似関数に基づいて、前記第１の撮像データ上の複数のグラデーション撮像線と、前記第２の撮像データ上の複数のグラデーション撮像線との交点を求める手順と、
求められた交点に基づいて、前記第1の撮像データ上の隣り合う２本のグラデーション撮像線と、前記第２の撮像データ上の隣り合う２本のグラデーション撮像線とによって囲まれる領域内の任意の点を与える補間関数を下記式（８）、（９）により設定する手順とを備えていることを特徴とする画素位置取得方法。
A step of gradient lines gradient has been performed, and displays the plurality extending first line image along the vertical direction of the image generating device on the screen along the extending direction of the line,
Displaying a second line image on the screen, wherein the gradation line extends a plurality along the horizontal direction of the image generation device;
A procedure of capturing a display image in which the first line image is displayed on the screen by the imaging device and acquiring the captured first imaging data;
A procedure of capturing a display image in which the second line image is displayed on the screen by the imaging device and acquiring the captured second imaging data;
A procedure for cutting out a plurality of gradation imaging lines mapped on the first imaging data in units of regions including the gradation imaging lines;
A procedure for cutting out a plurality of gradation imaging lines mapped on the second imaging data in units of regions including the gradation imaging lines;
When an xy coordinate system in which the vertical direction of the first imaging data or the second imaging data is the y axis and the horizontal direction is the x axis is set,
A procedure for setting an approximate function representing each gradation imaging line in the first imaging data based on the region of each gradation imaging line cut out by the following equation (6);
A procedure for setting an approximate function representing each gradation imaging line in the second imaging data based on the area of each extracted gradation imaging line by the following equation (7);
On the first imaging data, based on the approximation function set according to each gradation imaging line in the first imaging data and the approximation function set according to each gradation imaging line in the second imaging data. A procedure for obtaining intersection points between the plurality of gradation imaging lines and the plurality of gradation imaging lines on the second imaging data;
Based on the obtained intersection point, an arbitrary area within a region surrounded by two adjacent gradation imaging lines on the first imaging data and two adjacent gradation imaging lines on the second imaging data A method for obtaining a pixel position, comprising: a step of setting an interpolation function for giving a point by the following formulas (8) and (9) :
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