JP5445461B2 - 画素位置対応関係特定システム、画素位置対応関係特定方法および画素位置対応関係特定プログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態の画素位置対応関係特定システムの例を示すブロック図である。本実施形態の画素位置対応関係特定システムは、投影対象となる投影対象画像の画素の位置と、撮影手段1における画素の位置との対応関係を特定する。投影対象画像とは、任意の形状の投影面(スクリーン)7に投影する画像である。本実施形態の画素位置対応関係特定システムは、任意の形状の投影面7に対して画像を投影する投影手段1と、その投影面7に投影された画像を撮影する撮影手段2と、投影対象画像の画素と投影手段1における画素との対応付け処理を行う情報処理装置3とを備える。投影手段1は、例えば、プロジェクタによって実現され、撮影手段2は、例えば、カメラによって実現される。
図5は、本発明の第1の実施形態の処理経過の例を示すフローチャートである。情報処理装置3は、投影面7に投影された画像を撮影した撮影画像におけるどの画素が、投影される画像(基準パターン画像群)におけるどのx座標に対応するのかを定める(ステップS1)。続いて、情報処理装置3は、投影面7に投影された画像を撮影した撮影画像におけるどの画素が、投影される画像におけるどのy座標に対応するのかを定める(ステップS2)。ステップS1,S2を実行することで、撮影画像の画素が、投影される画像ではどの座標値の画像であるのかが定まる。情報処理装置3は、ステップS1,S2で定めた対応関係に基づいて、投影対象画像の画素の位置と、投影手段1における画素の位置との対応関係を定める(ステップS3)。
式(6)
式(7)
本発明の第2の実施形態の画素位置対応関係特定システムは、第1の実施形態と同様に、投影手段1と、撮影手段2と、情報処理装置3とを備える(図1参照)。ここでは、図1を参照して、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態の画素位置対応関係特定システムも第1の実施形態と同様に、投影対象画像の画素の位置と投影手段1における画素の位置との対応関係を示す画素対応テーブルを作成する。第2の実施形態では、さらに、情報処理装置3が、観察者8に提示するために投影面7に投影する画像を、画素対応テーブルを用いて補正し、補正後の画像を投影手段1に投影させる。
まず、情報処理装置3は、投影対象画像の画素の位置と投影手段1における画素の位置との対応関係を示す画素対応テーブルを生成する。この動作は、第1の実施形態と同様であり、説明を省略する。
本発明の第3の実施形態は、第1の実施形態や第2の実施形態と同様に、投影手段1と、撮影手段2と、情報処理装置3とを備える(図1参照)。第3の実施形態の画素位置対応関係特定システムは、撮影画像と、観察者に提示しようとする画像(投影対象画像)とで解像度が異なる場合、撮影画像を拡大したり縮小したりして、撮影画像の解像度を、観察者に提示しようとする画像の解像度に合わせる。そして、解像度変換後(すなわち、拡大または縮小後)の撮影画像について初期位相値を求める処理(ステップS13、図6参照)を行って、解像度変換後の撮影画像の画素の基準パターン画像群の座標とを対応付ける処理(ステップS14、図6参照)を行い、その後に画素対応テーブルを生成する。この処理の結果、撮影画像と投影対象画像の解像度が一致しない場合にも、所望の解像度に合う画素対応テーブルを生成することができる。
まず、情報処理装置3は、x座標に関する対応付け(ステップS1、図5参照)およびy座標に関する対応付け(ステップS2、図5参照)を行う。このステップS1,S2において、それぞれ、基本パターン画像生成処理、撮影処理を行う。この基本パターン画像生成処理、撮影処理は、第1の実施形態におけるステップS11,S12の処理と同様であり、説明を省略する。
上記の各実施形態においてパターン位相シフト手段4は、x軸、y軸の各座標軸に関してそれぞれ、複数種類の基準パターン画像群を生成してもよい。以下、パターン位相シフト手段4が各座標軸毎に2種類の基準パターン画像群を生成する場合について説明する。
s0(y)=T/(h−1+2・m)・(y−m’)・a 式(9’)
2 撮影手段
3 情報処理装置
4 パターン位相シフト手段
5 撮影制御手段
6 位相計算手段
7 投影面
8 観察者
9 対応付け手段
10 補正手段
11 投影制御手段
12 解像度変換手段
Claims (17)
- 画像を投影面に投影する投影手段と、
投影面に投影された画像を撮影する撮影手段と、
位相の変化に伴い連続して変化する連続関数の関数値として輝度値を定めて、画像毎に位相を変化させて輝度値を決定した画像群であって、初期位相値を一つの座標軸に沿って座標値毎に連続的に変化させた画像群である基準パターン画像群を生成する基準パターン画像群生成手段と、
基準パターン画像群に属する画像を前記投影手段に投影させ、その結果前記投影面に投影された画像を前記撮影手段に撮影させる撮影制御手段と、
基準パターン画像群の各画像を前記投影手段が投影したときに前記撮影手段が撮影した複数の撮影画像における画素の輝度変化から、撮影画像におけるそれぞれの画素の輝度変化での初期位相値を計算する位相計算手段と、
基準パターン画像群生成手段が座標値から初期位相値を求める計算の逆算を、前記位相計算手段が計算した初期位相値に対して行い、前記逆算によって得られる座標値と撮影画像の画素とを対応付け、投影対象画像における画素と前記投影手段における画素との対応関係を特定する対応付け手段とを備え、
前記基準パターン画像生成手段は、
第1座標軸に沿って初期位相値を変化させた第1座標軸に関する基準パターン画像群と、第2座標軸に沿って初期位相値を変化させた第2座標軸に関する基準パターン画像群とを生成し、
前記撮影制御手段は、
第1座標軸に関する基準パターン画像群を前記投影手段に投影させ、その結果前記投影面に投影された画像を前記撮影手段に撮影させ、第2座標軸に関する基準パターン画像群を前記投影手段に投影させ、その結果前記投影面に投影された画像を前記撮影手段に撮影させ、
前記位相計算手段は、
第1座標軸に関する基準パターン画像群の各画像を前記投影手段が投影したときに前記撮影手段が撮影した複数の撮影画像における画素の輝度変化から、撮影画像におけるそれぞれの画素の輝度変化での初期位相値を計算し、第2座標軸に関する基準パターン画像群の各画像を前記投影手段が投影したときに前記撮影手段が撮影した複数の撮影画像における画素の輝度変化から、撮影画像におけるそれぞれの画素の輝度変化での初期位相値を計算し、
前記対応付け手段は、
第1座標軸に関する基準パターン画像群を撮影した撮影画像から計算された初期位相値に対して、第1座標軸の座標から初期位相値を求める計算の逆算を行って第1座標軸の座標を計算し、撮影画像の画素に前記第1座標軸の座標を対応付け、第2座標軸に関する基準パターン画像群を撮影した撮影画像から計算された初期位相値に対して、第2座標軸の座標から初期位相値を求める計算の逆算を行って第2座標軸の座標を計算し、撮影画像の画素に前記第2座標軸の座標を対応付けることによって、撮影画像の画素と、前記投影手段によって投影される画像の画素との対応関係を特定し、撮影画像の画素と座標との対応関係を用いて投影対象画像における画素と前記投影手段における画素との対応関係を特定する
ことを特徴する画素位置対応関係特定システム。 - 投影対象画像における画素と前記投影手段における画素との対応関係に基づいて、投影対象画像を補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された画像を、前記投影手段に投影させる投影制御手段とを備える
請求項1に記載の画素位置対応関係特定システム。 - 基準パターン画像群生成手段は、第1の基準パターン画像群と、前記第1の基準パターン画像群における輝度変化の周期を所定倍とした第2の基準パターン画像群を生成し、
撮影制御手段は、前記第1の基準パターン画像群に属する画像および前記第2の基準パターン画像群に属する画像を前記投影手段に投影させ、その結果前記投影面に投影された画像を前記撮影手段に撮影させ、
位相計算手段は、前記第1の基準パターン画像群に応じた撮影画像に基づいて各画素の輝度変化における初期位相値を計算し、前記第2の基準パターン画像群に応じた撮影画像に基づいて各画素の輝度変化における初期位相値を計算し、
対応付け手段は、前記第1の基準パターン画像群に応じた撮影画像に基づいて計算した初期位相値と、前記第2の基準パターン画像群に応じた撮影画像に基づいて計算した初期位相値とを用いて、初期位相値から得られる座標値と撮影画像の画素とを対応付け、その対応関係を用いて投影対象画像における画素と前記投影手段における画素との対応関係を特定する
請求項1または請求項2に記載の画素位置対応関係特定システム。 - 投影面における反射率を計算する反射率計算手段を備え、
補正手段は、投影対象画像の画素の輝度値を、当該輝度値を反射率で除算した値に更新し、更新後の画像に対して補正を行う
請求項2または請求項3に記載の画素位置対応関係特定システム。 - 位相の変化に伴い連続して変化する前記連続関数は、関数値の変化が正弦波となる関数である請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の画素位置対応関係特定システム。
- 投影手段を複数備える
請求項1から請求項5のうちのいずれか1項に記載の画素位置対応関係特定システム。 - 投影手段は、基準パターン画像群に属する画像を光の波長が異なる色の画像として同時に投影し、
撮影手段は、前記画像を撮影して光の波長が異なる色毎に分離する
請求項1から請求項6のうちのいずれか1項に記載の画素位置対応関係特定システム。 - 画像を投影面に投影する投影手段と、
位相の変化に伴い連続して変化する連続関数の関数値として輝度値を定めて、画像毎に位相を変化させて輝度値を決定した画像群であって、初期位相値を一つの座標軸に沿って座標値毎に連続的に変化させた画像群である基準パターン画像群を生成する基準パターン画像群生成手段と、
基準パターン画像群に属する画像を前記投影手段に投影させる基準パターン投影制御手段と、
投影面に投影された基準パターン画像群の各画像を撮影して得られた複数の撮影画像における画素の輝度変化から、撮影画像におけるそれぞれの画素の輝度変化での初期位相値を計算する位相計算手段と、
基準パターン画像群生成手段が座標値から初期位相値を求める計算の逆算を、前記位相計算手段が計算した初期位相値に対して行い、前記逆算によって得られる座標値と撮影画像の画素とを対応付け、投影対象画像における画素と前記投影手段における画素との対応関係を特定する対応付け手段とを備え、
前記基準パターン画像生成手段は、
第1座標軸に沿って初期位相値を変化させた第1座標軸に関する基準パターン画像群と、第2座標軸に沿って初期位相値を変化させた第2座標軸に関する基準パターン画像群とを生成し、
前記基準パターン投影制御手段は、
第1座標軸に関する基準パターン画像群を前記投影手段に投影させ、第2座標軸に関する基準パターン画像群を前記投影手段に投影させ、
前記位相計算手段は、
第1座標軸に関する基準パターン画像群の各画像を撮影して得られた複数の撮影画像における画素の輝度変化から、撮影画像におけるそれぞれの画素の輝度変化での初期位相値を計算し、第2座標軸に関する基準パターン画像群の各画像を撮影して得られた複数の撮影画像における画素の輝度変化から、撮影画像におけるそれぞれの画素の輝度変化での初期位相値を計算し、
前記対応付け手段は、
第1座標軸に関する基準パターン画像群を撮影して得られた撮影画像から計算された初期位相値に対して、第1座標軸の座標から初期位相値を求める計算の逆算を行って第1座標軸の座標を計算し、撮影画像の画素に前記第1座標軸の座標を対応付け、第2座標軸に関する基準パターン画像群を撮影して得られた撮影画像から計算された初期位相値に対して、第2座標軸の座標から初期位相値を求める計算の逆算を行って第2座標軸の座標を計算し、撮影画像の画素に前記第2座標軸の座標を対応付けることによって、撮影画像の画素と、前記投影手段によって投影される画像の画素との対応関係を特定し、撮影画像の画素と座標との対応関係を用いて投影対象画像における画素と前記投影手段における画素との対応関係を特定する
ことを特徴する画素位置対応関係特定システム。 - 投影対象画像における画素と画像を投影する投影手段における画素との対応関係に基づいて、前記投影手段によって投影される投影対象画像を補正する補正手段を備える
ことを特徴とする画像補正システム。 - 画像を投影する投影手段と、
前記補正手段によって補正された画像を、前記投影手段に投影させる投影制御手段とを備える
請求項9に記載の画像補正システム。 - 位相の変化に伴い連続して変化する連続関数の関数値として輝度値を定めて、画像毎に位相を変化させて輝度値を決定した画像群であって、初期位相値を第1座標軸に沿って座標値毎に連続的に変化させた画像群である第1座標軸に関する基準パターン画像群を生成し、
第1座標軸に関する基準パターン画像群に属する画像を投影手段に投影させ、その結果投影面に投影された画像を撮影手段に撮影させ、
第1座標軸に関する基準パターン画像群の各画像を前記投影手段が投影したときに前記撮影手段が撮影した複数の撮影画像における画素の輝度変化から、撮影画像におけるそれぞれの画素の輝度変化での初期位相値を計算し、
第1座標軸に関する基準パターン画像群を生成する処理で第1座標軸の座標から初期位相値を求める計算の逆算を、複数の撮影画像における画素の輝度変化から計算した前記初期位相値に対して行い、前記逆算によって得られる第1座標軸の座標と撮影画像の画素とを対応付け、
位相の変化に伴い連続して変化する連続関数の関数値として輝度値を定めて、画像毎に位相を変化させて輝度値を決定した画像群であって、初期位相値を第2座標軸に沿って座標値毎に連続的に変化させた画像群である第2座標軸に関する基準パターン画像群を生成し、
第2座標軸に関する基準パターン画像群に属する画像を前記投影手段に投影させ、その結果投影面に投影された画像を前記撮影手段に撮影させ、
第2座標軸に関する基準パターン画像群の各画像を前記投影手段が投影したときに前記撮影手段が撮影した複数の撮影画像における画素の輝度変化から、撮影画像におけるそれぞれの画素の輝度変化での初期位相値を計算し、
第2座標軸に関する基準パターン画像群を生成する処理で第2座標軸の座標から初期位相値を求める計算の逆算を、複数の撮影画像における画素の輝度変化から計算した前記初期位相値に対して行い、前記逆算によって得られる第2座標軸の座標と撮影画像の画素とを対応付け、
撮影画像の画素と座標との対応関係を用いて投影対象画像における画素と前記投影手段における画素との対応関係を特定する
ことを特徴とする画素位置対応関係特定方法。 - 位相の変化に伴い連続して変化する連続関数の関数値として輝度値を定めて、画像毎に位相を変化させて輝度値を決定した画像群であって、初期位相値を第1座標軸に沿って座標値毎に連続的に変化させた画像群である第1座標軸に関する基準パターン画像群を生成し、
第1座標軸に関する基準パターン画像群に属する画像を投影手段に投影させ、
投影面に投影された第1座標軸に関する基準パターン画像群の各画像を撮影して得られた複数の撮影画像における画素の輝度変化から、撮影画像におけるそれぞれの画素の輝度変化での初期位相値を計算し、
第1座標軸に関する基準パターン画像群を生成する処理で第1座標軸の座標から初期位相値を求める計算の逆算を、複数の撮影画像における画素の輝度変化から計算した前記初期位相値に対して行い、前記逆算によって得られる第1座標軸の座標と撮影画像の画素とを対応付け、
位相の変化に伴い連続して変化する連続関数の関数値として輝度値を定めて、画像毎に位相を変化させて輝度値を決定した画像群であって、初期位相値を第2座標軸に沿って座標値毎に連続的に変化させた画像群である第2座標軸に関する基準パターン画像群を生成し、
第2座標軸に関する基準パターン画像群に属する画像を前記投影手段に投影させ、
投影面に投影された第2座標軸に関する基準パターン画像群の各画像を撮影して得られた複数の撮影画像における画素の輝度変化から、撮影画像におけるそれぞれの画素の輝度変化での初期位相値を計算し、
第2座標軸に関する基準パターン画像群を生成する処理で第2座標軸の座標から初期位相値を求める計算の逆算を、複数の撮影画像における画素の輝度変化から計算した前記初期位相値に対して行い、前記逆算によって得られる第2座標軸の座標と撮影画像の画素とを対応付け、
撮影画像の画素と座標との対応関係を用いて投影対象画像における画素と前記投影手段における画素との対応関係を特定する
ことを特徴とする画素位置対応関係特定方法。 - 投影対象画像における画素と前記投影手段における画素との対応関係に基づいて、投影対象画像を補正し、
補正された画像を、前記投影手段に投影させる
請求項11または請求項12に記載の画素位置対応関係特定方法。 - 画像を投影面に投影する投影手段と、投影面に投影された画像を撮影する撮影手段とを備えるコンピュータに搭載される画素位置対応関係特定プログラムであって、
前記コンピュータに、
位相の変化に伴い連続して変化する連続関数の関数値として輝度値を定めて、画像毎に位相を変化させて輝度値を決定した画像群であって、初期位相値を第1座標軸に沿って座標値毎に連続的に変化させた画像群である第1座標軸に関する基準パターン画像群を生成する第1基準パターン画像群生成処理、
第1座標軸に関する基準パターン画像群に属する画像を前記投影手段に投影させ、その結果投影面に投影された画像を前記撮影手段に撮影させる第1撮影制御処理、
第1座標軸に関する基準パターン画像群の各画像を前記投影手段が投影したときに前記撮影手段が撮影した複数の撮影画像における画素の輝度変化から、撮影画像におけるそれぞれの画素の輝度変化での初期位相値を計算する第1位相計算処理、
第1基準パターン画像群生成処理で第1座標軸の座標から初期位相値を求める計算の逆算を、第1位相計算処理で計算した初期位相値に対して行い、前記逆算によって得られる第1座標軸の座標と撮影画像の画素とを対応付ける第1対応付け処理、
位相の変化に伴い連続して変化する連続関数の関数値として輝度値を定めて、画像毎に位相を変化させて輝度値を決定した画像群であって、初期位相値を第2座標軸に沿って座標値毎に連続的に変化させた画像群である第2座標軸に関する基準パターン画像群を生成する第2基準パターン画像群生成処理、
第2座標軸に関する基準パターン画像群に属する画像を前記投影手段に投影させ、その結果投影面に投影された画像を前記撮影手段に撮影させる第2撮影制御処理、
第2座標軸に関する基準パターン画像群の各画像を前記投影手段が投影したときに前記撮影手段が撮影した複数の撮影画像における画素の輝度変化から、撮影画像におけるそれぞれの画素の輝度変化での初期位相値を計算する第2位相計算処理、
第2基準パターン画像群生成処理で第2座標軸の座標から初期位相値を求める計算の逆算を、第2位相計算処理で計算した初期位相値に対して行い、前記逆算によって得られる第2座標軸の座標と撮影画像の画素とを対応付ける第2対応付け処理、および、
撮影画像の画素と座標との対応関係を用いて投影対象画像における画素と前記投影手段における画素との対応関係を特定する画素対応付け処理
を実行させるための画素位置対応関係特定プログラム。 - 画像を投影面に投影する投影手段を備えるコンピュータに搭載される画素位置対応関係特定プログラムであって、
前記コンピュータに、
位相の変化に伴い連続して変化する連続関数の関数値として輝度値を定めて、画像毎に位相を変化させて輝度値を決定した画像群であって、初期位相値を第1座標軸に沿って座標値毎に連続的に変化させた画像群である第1座標軸に関する基準パターン画像群を生成する第1基準パターン画像群生成処理、
第1座標軸に関する基準パターン画像群に属する画像を前記投影手段に投影させる第1基準パターン投影制御処理、
投影面に投影された第1座標軸に関する基準パターン画像群の各画像を撮影して得られた複数の撮影画像における画素の輝度変化から、撮影画像におけるそれぞれの画素の輝度変化での初期位相値を計算する第1位相計算処理、
第1基準パターン画像群生成処理で第1座標軸の座標から初期位相値を求める計算の逆算を、第1位相計算処理で計算した初期位相値に対して行い、前記逆算によって得られる第1座標軸の座標と撮影画像の画素とを対応付ける第1対応付け処理、
位相の変化に伴い連続して変化する連続関数の関数値として輝度値を定めて、画像毎に位相を変化させて輝度値を決定した画像群であって、初期位相値を第2座標軸に沿って座標値毎に連続的に変化させた画像群である第2座標軸に関する基準パターン画像群を生成する第2基準パターン画像群生成処理、
第2座標軸に関する基準パターン画像群に属する画像を前記投影手段に投影させる第2基準パターン投影制御処理、
投影面に投影された第2座標軸に関する基準パターン画像群の各画像を撮影して得られる複数の撮影画像における画素の輝度変化から、撮影画像におけるそれぞれの画素の輝度変化での初期位相値を計算する第2位相計算処理、
第2基準パターン画像群生成処理で第2座標軸の座標から初期位相値を求める計算の逆算を、第2位相計算処理で計算した初期位相値に対して行い、前記逆算によって得られる第2座標軸の座標と撮影画像の画素とを対応付ける第2対応付け処理、および、
撮影画像の画素と座標との対応関係を用いて投影対象画像における画素と前記投影手段における画素との対応関係を特定する画素対応付け処理
を実行させるための画素位置対応関係特定プログラム。 - コンピュータに、
投影対象画像における画素と前記投影手段における画素との対応関係に基づいて、投影対象画像を補正する補正処理、および、
前記補正処理で補正された画像を、前記投影手段に投影させる投影制御処理
を実行させる請求項14または請求項15に記載の画素位置対応関係特定プログラム。 - コンピュータに、
投影対象画像における画素と画像を投影する投影手段における画素との対応関係に基づいて、前記投影手段によって投影される投影対象画像を補正する補正処理
を実行させるための画像補正プログラム。
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