JP6064699B2

JP6064699B2 - 画像処理装置、プロジェクター及び画像処理方法

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Publication number: JP6064699B2
Application number: JP2013051382A
Authority: JP
Inventors: 俊今井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2017-01-25
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Also published as: JP2014178414A

Description

本発明は、画像処理装置、プロジェクター及び画像処理方法に関する。

プロジェクターがスクリーンに対して理想的な位置関係からずれて設置されると、スクリーンに投射される画像には歪みが生じる。また、画像が投射されている面が非平面である場合にも、投射される画像には歪みが生じる。そこで、投射される画像の歪みを補正する機能をプロジェクターに備えることが知られている。特許文献１には、曲面状のスクリーンに投影された画像の歪みを、オンスクリーン機能を持つプロジェクター装置で補正することが開示されている。また、特許文献２には、曲面に映像を投射表示する際、曲面形状を検出し、検出した曲面形状に合わせて表示画像の画素配置を不均等に再配置（歪み逆補正）させることによって、歪みのない映像表示を実現することが開示されている。

特開２００４−２２８６１９号公報特開２０１０−７８５３４号公報

ところで、スクリーンによっては、平面と曲面とが組み合わさって構成されている、といったように曲率が一定でないものがあるが、そのようなスクリーンにおいてはスクリーン全面において同じ補正手法を用いると適切に補正を行うことができない場合があった。特許文献１及び２に記載の技術では、曲面状のスクリーンに投射された画像の歪みを補正することができるものの、曲率が一定でないスクリーンに投射する場合には適切に補正できなかったり、また、補正できたとしてもユーザーにとって煩雑な操作が必要である場合があった。
本発明は、スクリーンに画像を投射する際の歪み補正を、ユーザーが煩雑な操作を行うことなく、高い精度で行うことを目的の一つとする。

上記課題を解決するため、本発明は、投射面に画像を投射する投射装置に補正用画像を投射させる表示制御手段と、前記投射装置により投射された補正用画像を撮影して得られた撮影データを取得する撮影データ取得手段と、前記撮影データ取得手段により取得された撮影データが表す補正用画像を座標平面上に配置した場合に、該補正用画像と、直線を表す関数が示す線と曲線を表す関数が示す線との少なくとも一方との距離に基づいて、直線を表す関数と曲線を表す関数のいずれを用いて画像を補正するかを判定する判定手段と、前記判定手段による判定の結果に従い、直線を表す関数と曲線を表す関数のいずれかを用いて、前記表示制御手段が前記投射装置に投射させる画像を補正する補正手段とを有する画像処理装置を提供する。この画像処理装置によれば、スクリーンに画像を投射する際の歪み補正を、ユーザーが煩雑な操作を行うことなく、高い精度で行うことができる。

また、別の好ましい態様において、前記補正用画像は、行方向と列方向の２次元に格子状に配置された複数の補正点を含み、前記判定手段は、前記複数の補正点により特定される複数の行及び列の各々に関し前記判定を行う。この画像処理装置によれば、補正点の行毎及び列毎に補正に用いる計算モデルを異ならせることができる。

また、別の好ましい態様において、前記補正手段は、前記直線を表す関数及び前記曲線を表す関数の少なくとも一方に関し、予め定められた複数の関数のなかから、前記撮影データ取得手段により取得された撮影データが表す補正用画像に示される複数の補正点の各々との距離が予め定められた条件を満たすものを選択し、選択した関数を用いて補正を行う。この画像処理装置によれば、補正処理で用いる計算モデルの選択処理に係る処理負荷が軽減される。

また、別の好ましい態様において、前記補正用画像は、複数の部分に区分されており、前記判定手段は、前記区分された複数の部分の各々に関し前記判定を行う。この画像処理装置によれば、画像領域を複数に区分した部分毎に適した計算モデルを用いて補正を行うことができる。

また、別の好ましい態様において、前記投射装置が画像を投射する際の光軸の予め定められた基準方向に対する角度を示す角度データを取得する角度データ取得手段を更に備え、前記判定手段は、前記角度データ取得手段により取得された角度データが示す角度と予め定められた閾値との比較の結果に基づき前記判定を行う。この画像処理装置によれば、投射光学系の光軸の角度に応じて補正に用いる計算モデルを異ならせることができる。

また、別の好ましい態様において、前記判定手段は、前記撮影データ取得手段により取得された撮影データが表す補正用画像に示される複数の補正点の各々と、直線を表す関数が示す線と曲線を表す関数が示す線のいずれか一方との距離を算出し、該算出した距離が予め定められた閾値未満である場合、該距離の算出に用いた関数を画像の補正に用いる関数と判定し、該算出した距離が該閾値以上である場合、該距離の算出に用いなかった関数を画像の補正に用いる関数と判定する。この画像処理装置によれば、より適した計算モデルを用いて歪み補正を行うことができる。

また、本発明は、投射面に画像を投射する投射装置と、前記投射装置に補正用画像を投射させる表示制御手段と、前記投射装置により投射された補正用画像を撮影して得られた撮影データを取得する撮影データ取得手段と、前記撮影データ取得手段により取得された撮影データが表す補正用画像を座標平面上に配置した場合に、該補正用画像と、直線を表す関数が示す線と曲線を表す関数が示す線との少なくとも一方との距離に基づいて、直線を表す関数と曲線を表す関数のいずれを用いて画像を補正するかを判定する判定手段と、前記判定手段による判定の結果に従い、直線を表す関数と曲線を表す関数のいずれかを用いて、前記表示制御手段が前記投射装置に投射させる画像を補正する補正手段とを有するプロジェクターを提供する。このプロジェクターによれば、スクリーンに画像を投射する際の歪み補正を、ユーザーが煩雑な操作を行うことなく、高い精度で行うことができる。

また、本発明は、投射面に画像を投射する投射装置に補正用画像を投射させる工程と、前記投射された補正用画像を撮影して得られた撮影データを取得する工程と、前記取得された撮影データが表す補正用画像を座標平面上に配置した場合に、該補正用画像と、直線を表す関数が示す線と曲線を表す関数が示す線との少なくとも一方との距離に基づいて、直線を表す関数と曲線を表す関数のいずれを用いて画像を補正するかを判定する工程と、前記判定の結果に従い、直線を表す関数と曲線を表す関数のいずれかを用いて、前記投射装置に投射させる画像を補正する工程とを有する画像処理方法を提供する。この画像処理方法によれば、スクリーンに画像を投射する際の歪み補正を、ユーザーが煩雑な操作を行うことなく、高い精度で行うことができる。

プロジェクターの内部構成を示すブロック図。歪み補正処理を示すフローチャート。補正用画像および補正点を例示する図。補正用画像および補正点を例示する図。スクリーンに投射された補正用画像及び補正点を例示する図。スクリーンに投射された画像の歪みのメカニズムを説明するための図。計算モデルの判定処理を説明するための図。計算モデルの判定処理を示すフローチャート。選択される計算モデルの一例を示す図。補正用画像を複数の領域に区分する場合の一例を示す図。スクリーンに投射される画像の一例を示す図。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態に係るプロジェクター１の内部構成を示すブロック図である。プロジェクター１は、入力された映像信号に応じた画像（以下「主画像」という）をスクリーンＳＣに投射する装置である。スクリーンＳＣは、プロジェクター１から投射される画像を映し出す面である。プロジェクター１の投射軸がスクリーンＳＣに対して理想的な状態から傾いている場合、またはスクリーンＳＣが非平面である場合、スクリーンＳＣに映し出される画像は歪んだものとなる。プロジェクター１は、スクリーンＳＣに映し出される画像の歪みを補正する機能を有する。以下では、プロジェクター１が画像の歪みを補正する処理を、「歪み補正処理」と表現する。コントローラーＲＣは、赤外線通信等の無線でプロジェクター１を制御するための装置、いわゆるリモートコントローラーである。

プロジェクター１は、ユーザーが歪み補正処理の操作を行うための補正用の画像（以下、「補正用画像」という）をスクリーンＳＣに投射する。補正用画像は、歪み補正を行うためのユーザーインタフェースとして機能する。撮影装置２は、スクリーンＳＣに投射された補正用画像を撮影し、撮影した画像を表す画像データを出力する。撮影装置２は、プロジェクター１に外付けされ、プロジェクター１は、撮影装置２から出力される画像データを解析し、解析結果に従ってスクリーンＳＣに映し出される画像の歪みを補正する。撮影装置２は、プロジェクター１の投射方向を前方向とした場合にプロジェクター１の投射レンズの後方に設けられていてもよい。また、撮影装置２は、プロジェクター１に内蔵される構成であってもよい。

プロジェクター１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０、ＩＦ（インターフェース）部４０、画像処理回路５０、投射ユニット（投射装置の一例）６０、受光部７０、操作パネル８０、および入力処理部９０を有する。ＣＰＵ１０は、制御プログラムを実行することによりプロジェクター１の各部を制御する制御装置である。ＲＯＭ２０は、各種プログラムおよびデータを記憶した記憶装置である。ＲＯＭ２０は、ＣＰＵ１０が実行する制御プログラム２０Ａ、および補正用画像を示す補正用画像データを記憶する。ＲＡＭ３０は、演算装置がＲＯＭ２０に記憶されたプログラムを実行するときにワークエリアとして用いられる。ＩＦ部４０は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）プレーヤーまたはパーソナルコンピューターなどの外部装置から映像信号を取得する。ＩＦ部４０は、外部装置と接続するための各種端子（例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子、ＬＡＮ（Local Area Network）端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子、Ｄ−ｓｕｂ（D-subminiature）端子、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）端子など）を備える。ＩＦ部４０は、また、取得した映像信号から、垂直・水平の同期信号を抽出する。画像処理回路５０は、映像信号により示される画像に画像処理を施す。

投射ユニット６０は、光源６０１と、液晶パネル６０２と、光学系６０３と、光源駆動回路６０４と、パネル駆動回路６０５と、光学系駆動回路６０６とを有する。光源６０１は、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、若しくはメタルハライドランプなどのランプ、またはその他の発光体を有し、液晶パネル６０２に光を照射する。液晶パネル６０２は、光源６０１から照射された光を画像データに応じて変調する光変調装置である。この例で液晶パネル６０２は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する。液晶パネル６０２は、例えば、ＸＧＡ（eXtended Graphics Array）の解像度を有し、１０２４×７６８個の画素により構成される表示領域を有する。この例で、液晶パネル６０２は透過型の液晶パネルであり、各画素の透過率が画像データに応じて制御される。プロジェクター１は、ＲＧＢの三原色に対応した３枚の液晶パネル６０２を有する。光源６０１からの光はＲＧＢの３色の色光に分離され、各色光は対応する液晶パネル６０２に入射する。各液晶パネルを通過して変調された色光はクロスダイクロイックプリズム等によって合成され、光学系６０３に射出される。光学系６０３は、液晶パネル６０２により画像光へと変調された光を拡大してスクリーンＳＣに投射するレンズ、投射する画像の拡大・縮小及び焦点の調整を行うズームレンズ、ズームの度合いを調整するズーム調整用のモーター、フォーカスの調整を行うフォーカス調整用のモーター等を有する。光源駆動回路６０４は、ＣＰＵ１０の制御に従って光源６０１を駆動する。パネル駆動回路６０５は、ＣＰＵ１０から出力された画像データに応じて液晶パネル６０２を駆動する。光学系駆動回路６０６は、ＣＰＵ１０の制御に従って光学系６０３が有する各モーターを駆動する。

受光部７０は、コントローラーＲＣから送信される赤外線信号を受光し、受光した赤外線信号をデコードして入力処理部９０に出力する。操作パネル８０は、プロジェクター１の電源のオン／オフまたは各種操作を行うためのボタンおよびスイッチを有する。入力処理部９０は、コントローラーＲＣまたは操作パネル８０による操作内容を示す情報を生成し、ＣＰＵ１０に出力する。

ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ２０に記憶されたプログラムを実行することにより、表示制御手段１０１、撮影データ取得手段１０２、判定手段１０３、補正手段１０４を実現する。表示制御手段１０１は、補正用画像を表すデータ（以下「補正用データ」という）を、同期信号により示されるタイミングで投射ユニット６０に出力する。この実施形態では、補正用画像として、行方向と列方向の２次元に格子状に配置された複数の補正点で構成された画像を用いる。投射ユニット６０はＣＰＵ１０から供給されるデータに従って補正用画像をスクリーンＳＣに投影する。スクリーンＳＣに投影された補正用画像は、撮影装置２によって撮影され、撮影された画像を表すデータ（以下「撮影データ」という）がプロジェクター１に供給される。

撮影データ取得手段１０２は、投射ユニット６０により投射された補正用画像を撮影して得られた撮影データを撮影装置２から取得する。判定手段１０３は、撮影データ取得手段により取得された撮影データが表す補正用画像を座標平面上に配置し、補正用画像と、直線を表す関数（以下「直線モデル」という）が示す線と曲線を表す関数（以下「曲線モデル」という）が示す線との少なくとも一方との距離に基づいて、直線モデルと曲線モデルのいずれを用いて画像を補正するかを判定する。この実施形態では、判定手段１０３は、補正用画像を構成する複数の補正点により特定される複数の行及び列の各々に関し判定を行う。

補正手段１０４は、判定手段１０３による判定の結果に従い、直線モデルと曲線モデルのいずれかを用いて、表示制御手段１０１が投射ユニット６０に投射させる画像を補正する。補正手段１０４は、直線モデル補正部Ｍ１と、曲線モデル補正部Ｍ２とを有する。直線モデル補正部Ｍ１は、直線モデルを用いて歪み補正処理を行う。一方、曲線モデル補正部Ｍ２は、曲線モデルを用いて歪み補正処理を行う。この実施形態では、直線モデル補正部Ｍ１は、以下の（１）式を直線モデルとして最小二乗法により定数ａ、ｂを特定し、特定した定数ａ、ｂを用いて、（２）式により歪み補正処理を行う。

ｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂ …（１）
ｆ’（ｘ）＝−ａｘ＋ｂ …（２）

曲線モデル補正部Ｍ２は、この実施形態では、以下の（３）式を曲線モデル式とし、最小二乗法により定数を特定し、特定した定数を用いて（４）式により歪み補正処理を行う。

ｆ（ｘ）＝ａ（ｘ−ｐ）²＋ｑ …（３）
ｆ’（ｘ）＝−ａ（ｘ−ｐ）²＋ｑ …（４）

図２は、プロジェクター１における歪み補正処理を示すフローチャートである。以下の処理は、例えば、ユーザーがコントローラーＲＣを操作して、歪み補正処理を開始するための指示を入力したことを契機として、ＣＰＵ１０が制御プログラム２０Ａを読み出して実行することにより開始される。ステップＳ１０１において、ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ２０に記憶された補正用データを読み出して投射ユニット６０に供給する。投射ユニット６０は、ＣＰＵ１０から供給される補正用データに従って、補正用画像をスクリーンＳＣに投射する。

図３Ａ及び図３Ｂは、補正用画像の一例を示す図である。この実施形態では、補正用画像として、図３Ａ及び図３Ｂに示すような、５行×５列２次元に格子状に配置された計２５個の補正点ｐ１１〜ｐ５５を補正用画像として用いる。ＣＰＵ１０は、予め定められた時間間隔で、１行ずつ補正点を順に表示し、その後、列毎に順に表示する。行や列の識別は投射する補正点の明るさを異ならせることによって行わせる。具体的には、ＣＰＵ１０は、まず、図３Ａに示すように、補正点ｐ１１、ｐ１２、ｐ１３、ｐ１４、ｐ１５の５点を表示し、表示された補正点を撮影して解析を行う。その後、次の行、すなわち補正点ｐ２１、ｐ２２、ｐ２３、ｐ２４、ｐ２５の５点を表示し、表示された補正点を撮影して解析を行う、といったように、補正点の表示・撮影・解析処理を、１行毎に行う。行毎の表示を終えると、ＣＰＵ１０は、図３Ｂに示すように、列毎の表示を順に行い、補正点の表示・撮影・解析処理を、列毎に順に行う。

まず、１行目の補正点が投射されると、ステップＳ１０２において、撮影装置２は、スクリーンＳＣに投射された補正用画像を撮影し、撮影した画像を表す撮影データをプロジェクター１に供給する。

図４は、スクリーンＳＣに投射された補正用画像の一例を示す図である。図４に示す例では、表面が湾曲したスクリーンＳＣに補正用画像が投射された場合を例示している。図示のように、スクリーンＳＣに投射される補正点の列は、スクリーンＳＣの湾曲に伴って歪んだものとなる。

図５は、スクリーンＳＣに投射された画像の歪みのメカニズムを説明するための図である。画像が投射される面が平面である場合（図５の（ａ）参照）と比較して、投射面が湾曲したスクリーンＳＣに投射する場合には、図５の（ｂ）に示すように、理想の投射位置ａ１と、実際の投射位置ａ２との間にずれが生じ、このずれにより画像の歪みが生じる。

図２の説明に戻る。ステップＳ１０３において、ＣＰＵ１０は、撮影装置２から供給される撮影データを解析する。この実施形態では、ＣＰＵ１０は、撮影された各補正点の明るさに基づきどの行及び列の補正点かを特定するとともに、投射された各補正点の座標を算出する。

ステップＳ１０４において、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１０３の解析結果に基づいて補正方法を判定する。この実施形態では、ＣＰＵ１０は、まず、撮影された各補正点の座標から、最小二乗法を用いて直線モデル式（ｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂ）の定数ａ，ｂを決定する。次いで、ＣＰＵ１０は、決定した定数ａ，ｂにより表される一次関数ｆ（ｘ）と撮影された補正点との座標値の差分を算出し、差分が予め定められた閾値未満である場合には直線モデルを用いて補正を行うと判定する一方、差分が予め定められた閾値以上である場合には、曲線モデルを用いて補正を行うと判定する。

図６は、計算モデルの判定処理の内容を説明するための図である。図６において、補正点ｐｉ１、ｐｉ２、ｐｉ３、ｐｉ４、ｐｉ５は、撮影装置２によって撮影された補正点を示す。図６に示す例では、撮影された補正点は、直線モデルとの誤差が大きい一方、曲線モデルとの誤差が小さくなっている。ＣＰＵ１０は、各補正点の座標と直線モデルとの距離を算出し、距離の合計が予め定められた閾値未満である場合には直線モデルを選択する一方、予め定められた閾値以上である場合には曲線モデルを選択する。

図７は、図２のステップＳ１０４に示した判定処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２０１において、ＣＰＵ１０は、まず、撮影された各補正点の座標と、直線モデルの各補正点の座標との差分を算出する。ステップＳ２０２において、ＣＰＵ１０は、算出された差分が予め定められた閾値未満であるかを判定する。差分が閾値未満である場合には、ＣＰＵ１０は直線モデルを選択する（ステップＳ２０３）一方、差分が閾値以上である場合には、ＣＰＵ１０は、曲線モデルを選択する（ステップＳ２０４）。曲線モデルを選択した場合は、ＣＰＵ１０は、撮影された各補正点の座標から、最小二乗法を用いて曲線モデル式（ｆ（ｘ）＝ａ（ｘ−ｐ）²＋ｑ）の定数ａ，ｐ，ｑを決定する。

図２の説明に戻る。補正方法の判定を終えると、ステップＳ１０５において、ＣＰＵ１０は、行毎及び列毎の補正点の表示を完了したか否かを判定する。補正点の表示を完了していない場合は、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１０１の処理へ戻り、次の行（または列）の補正点の表示・撮影・解析処理を行う。一方、列毎及び行毎の補正点の表示を完了したと判断した場合には（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１０６の処理へ進み、画像の補正処理を実行する。ステップＳ１０６においては、ＣＰＵ１０は、ステップＳ４で特定された補正式を用いて、画像データを構成する各画素の座標を変換し、各画素の座標を変換したデータを投射ユニット６０へ出力する。

列毎及び行毎に補正式を特定することにより、この実施形態では、５列及び５行の計１０個の補正式が特定される。ＣＰＵ１０は、画像データの各座標を、特定された補正式を用いて補正し、補正処理を施した画像データを投射ユニット６０へ出力する。なお、各補正点の間は線形補間やスプライン補間により補間される。

図８は、辺毎に特定される計算モデルの一例を示す図である。図８に示す例では、５行と５列の計１０個の計算モデルのうち、１行目の計算モデルｆ１と、５行目の計算モデルｆ２と、１列目の計算モデルｆ３と、５列目の計算モデルｆ４とが図示されている。これらの計算モデルのうち、補正用画像の左辺（ｆ３）と右辺（ｆ４）については直線モデルが用いられ、一方、上辺と下辺については曲線モデルが用いられる。更に、上辺の曲線モデルは、下辺の曲線モデルよりも曲率が大きくなっている。この実施形態では、図８に例示するように、補正用画像を構成する補正点の列毎及び行毎にそれぞれ適した計算モデルを特定し、特定した列毎及び行毎の計算モデルを用いて歪み補正処理を行う。これにより、従来と比較して高い精度で歪み補正を行うことができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態と上述した第１の実施形態とが異なる点は、補正手段１０４の処理が異なる点であり、他の構成要素や処理については上述した第１の実施形態で示したそれと同様である。そのため、以下の説明においては、上述した第１の実施形態と異なる点について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成要素や処理についてはその説明を省略する。

上述の実施形態では、曲線モデル補正部Ｍ２が用いる曲線モデル式として（３）式を用いた。これに対し、この実施形態では、補正手段１０４は、直線モデル及び曲線モデルの少なくとも一方に関し、予め定められた複数の関数のなかから、撮影データ取得手段１０２により取得された撮影データが表す補正用画像に示される複数の補正点の各々との距離が予め定められた条件を満たすものを選択し、選択した関数を用いて補正を行う。より具体的には、この実施形態では、曲線モデル式として複数の計算式が予め用意されており、補正手段１０４は、曲線補正を行う場合には、複数の曲線モデル式のなかから、撮影された補正点との誤差が最も小さいものを選択する。例えば、複数の曲線モデルとして、定数の値がそれぞれ異なるｆ１（ｘ）、ｆ２（ｘ）、ｆ３（ｘ）、ｆ４（ｘ）、ｆ５（ｘ）の５つの計算式を予め用意しておき、補正手段１０４は、曲線補正を行う場合に、撮影された各補正点との距離の合計値が最も小さい曲線モデルを選択する。

上述の第１の実施形態では、ＣＰＵ１０が、最小二乗法により計算モデルの定数を決定した。それに対しこの実施形態では、予め定められた複数の計算モデルのなかから最も誤差が小さいものを選択するため、最小二乗法によって計算モデルの定数を決定する必要がなく、定数の決定処理に係る処理負荷が軽減される。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態と上述した第１の実施形態とが異なる点は、判定手段１０３の処理が異なる点であり、他の構成要素や処理については上述した第１の実施形態で示したそれと同様である。そのため、以下の説明においては、上述した第１の実施形態と異なる点について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成要素や処理についてはその説明を省略する。

上述の実施形態では、判定手段１０３は、行毎及び列毎に計算モデルを特定したが、この実施形態では、複数の部分に区分される補正用画像を用いて、判定手段１０３は、区分された複数の部分の各々に関し判定を行う。

図９は、補正用画像を複数の領域に区分する場合の一例を示す図である。この実施形態では、補正用画像領域を領域Ａ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２の４つに区分し、各領域を区分する１２本の境界線のそれぞれについて、計算モデルの判定処理を行って計算モデルを特定する。

図１０は、スクリーンＳＣに投射される画像の一例を示す図である。例えば中央が平面で左右の両端が湾曲しているようなスクリーンの右側に画像を投射した場合、図１０の（ａ）に示されるように、スクリーンに投射された画像は右側だけが歪んだ画像となる。このような場合であっても、本実施形態によれば、図１０の（ｂ）に示すように、画像の右側は曲線モデルを用いて歪み補正を行い、画像の左側は直線モデルを用いると、いったように、それぞれの領域毎に用いる計算モデルを切り替えることができる。このように、本実施形態によれば、曲面スクリーンの曲率が一定でない場合であっても、従来よりも高い精度で歪み補正を行うことができる。

＜変形例＞
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下で説明する変形例のうち、２つ以上のものが組み合わされて用いられても良い。

（１）変形例１
上述の各実施形態では、直線モデルとして（１）式を用いるとともに、曲線モデルとして（３）式を用いたが、計算モデルは上述の各実施形態で示したものに限らず、他の計算モデルを用いてもよい。例えば、上述の各実施形態では、曲線モデル補正部Ｍ２は、２次関数を用いて補正を行ったが、モデル式は２次関数に限らず、例えば指数関数や三角関数等、曲線を表す他の関数を計算モデルとして用いる構成であってもよい。また、上述の実施形態では、ＣＰＵ１０は、（２）式または（４）式を用いて歪み補正処理を行ったが、上述の実施形態で例示した計算式はあくまでも一例であり、他の計算式を用いて歪み補正処理を行ってもよい。

（２）変形例２
上述の各実施形態において、投射角度に応じて計算モデルを切り替えるようにしてもよい。この場合は、投射ユニット６０が画像を投射する際の光軸の予め定められた基準方向に対する角度を示す角度データを取得する角度データ取得手段（例えばジャイロセンサ、等）６０７（図１に点線で図示）をプロジェクター１に設ける構成とし、判定手段１０３は、角度データ取得手段６０７により取得された角度データが示す角度と予め定められた閾値との比較の結果に基づき判定を行う。具体的には、例えば、判定手段１０３は、角度データ取得手段６０７によって検出された角度が予め定められた閾値を超える場合には曲線モデルを用いて補正を行うと判定する一方、それ以外の場合には直線モデルを用いて補正を行うと判定するようにしてもよい。また、判定手段１０３は、角度データ取得手段６０７によって検出された角度が予め定められた閾値を超える場合には曲線モデルを用いて補正を行うと判定する一方、それ以外の場合には、上述した実施形態で示した判定手法を用いて判定を行う（すなわち、補正点と直線モデル（又は曲線モデル）との距離に基づいて判定を行う）ようにしてもよい。

（３）変形例３
上述の実施形態では、判定手段１０３が、撮影された補正点と直線モデルとの距離に基づいて、直線モデルを用いるか曲線モデルを用いるかを判定したが、直線モデルに限らず、撮影された補正点と曲線モデルとの距離に基づいて、直線モデルを用いるか曲線モデルを用いるかを判定してもよい。また、判定手段１０３が、撮影された補正点と曲線モデルとの距離を算出するとともに、撮影された補正点と直線モデルとの距離を算出し、両者の算出結果に従って、距離が小さいほうの計算モデルを用いると判定するようにしてもよい。

また、判定手段１０３が、撮影データ取得手段１０２により取得された撮影データが表す補正用画像に示される複数の補正点の各々と、直線モデルが示す線と曲線モデルが示す線との距離を算出し、算出した距離が予め定められた閾値未満である場合、距離の算出に用いた関数を画像の補正に用いる関数と判定し、算出した距離が閾値以上である場合、距離の算出に用いなかった関数を画像の補正に用いる関数と判定してもよい。

また、上述の各実施形態において、ＣＰＵ１０が、判定手段１０３によって歪み補正処理に用いると選択された計算モデルと撮影された補正点との座標との距離を算出し、算出結果が予め定められた閾値を超える場合に、他の計算モデルを再度選択し直すようにしてもよい。

（４）変形例４
上述の実施形態では、補正用画像として、行方向と列方向の２次元に補正点が格子状に配置された画像を用いたが、補正用画像はこれに限らず、他の画像であってもよい。例えば、矩形の外枠を表す画像を補正用画像として用いてもよい。この場合は、ＣＰＵ１０が、外枠を表す四辺のそれぞれについて、直線モデルを用いて補正を行うか曲線モデルを用いて補正を行うかを判定してもよい。矩形の画像などの、補正点が明示されていない補正用画像が用いられる場合、その補正用画像の辺上の点や頂点等の特徴点が、距離の算出における補正点として用いられる。また、補正用画像の形状、模様、および色彩は、実施形態に示したものに限らない。補正用画像は、例えば、矩形以外の多角形であってもよい。矩形以外の多角形の画像を補正用画像として用いる場合であっても、上述の各実施形態と同様に、補正用画像に含まれる補正点を撮影し、撮影された補正点の位置と予め定められた計算モデルが示す線との距離に基づいて、直線モデルを用いるか曲線モデルを用いるかを判定すればよい。

（５）変形例５
上述の実施形態では、定数の値がそれぞれ異なる複数の曲線モデルを予め用意しておき、判定手段１０３が、複数の曲線モデルの中からいずれかを選択するようにした。直線モデルについても同様に、定数の値がそれぞれ異なる複数の直線モデルを予め用意しておき、判定手段１０３が、複数の直線モデルの中からいずれかを選択するようにしてもよい。また、複数の曲線モデルと複数の直線モデルとを予め用意しておき、判定手段１０３が、それらの計算モデルのなかから誤差が最も小さいものを選択する構成であってもよい。

（６）変形例６
プロジェクター１は本発明に係る画像処理装置の一例である。本発明に係る画像処理装置はプロジェクターに限らず、例えばＰＣ（パーソナルコンピューター）等の他の装置であってもよい。この場合は、例えば、撮影装置が接続されたＰＣにおいて画像補正を行い、補正後の画像をプロジェクターに出力すればよい。

（７）変形例７
本発明に係る処理は、上述のフローチャートに記載されたものに限定されない。例えば、上述の実施形態においては、補正用画像が単独でスクリーンＳＣに投射される例を示したが、主画像と補正用画像とが合成された合成画像がスクリーンＳＣに投射されてもよい。

（８）変形例８
各実施形態においてプロジェクター１によって実行される制御プログラム２０Ａは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスク（ＨＤＤ、ＦＤ（Flexible Disk））など）、光記録媒体（光ディスク（ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk））など）、光磁気記録媒体、または半導体メモリ（フラッシュＲＯＭなど）などの各種記録媒体に記憶された状態で提供されてもよい。また、制御プログラム２０Ａは、インターネットなどのネットワーク経由でダウンロードされてもよい。

（９）その他の変形例
プロジェクター１の内部構成は、図１で説明したものに限定されない。図２に示した各ステップの処理を実行できれば、プロジェクター１はどのような内部構成を有していてもよい。

１…プロジェクター、１０…ＣＰＵ、１０１…表示制御手段、１０２…撮影データ取得手段、１０３…判定手段、１０４…補正手段、２０…ＲＯＭ、２０Ａ…制御プログラム、３０…ＲＡＭ、４０…ＩＦ部、５０…画像処理回路、６０…投射ユニット、６０１…光源、６０２…液晶パネル、６０３…光学系、６０４…光源駆動回路、６０５…パネル駆動回路、６０６…光学系駆動回路、７０…受光部、８０…操作パネル、９０…入力処理部、ＲＣ…コントローラー、ＳＣ…スクリーン。

Claims

投射面に画像を投射する投射装置に、行方向と列方向の２次元に格子状に配置された複数の補正点を含む補正用画像を投射させる表示制御手段と、
前記投射装置により投射された補正用画像を撮影して得られた撮影データを取得する撮影データ取得手段と、
前記撮影データ取得手段により取得された撮影データが表す補正用画像を座標平面上に配置した場合に、該補正用画像と、直線を表す関数が示す線と曲線を表す関数が示す線との少なくとも一方との距離に基づいて、前記複数の補正点により特定される行及び列の各々に関し、直線を表す関数と曲線を表す関数のいずれを用いて画像を補正するかを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定の結果に従い、直線を表す関数と曲線を表す関数のいずれかを用いて、前記表示制御手段が前記投射装置に投射させる画像を補正する補正手段と
を有し、
前記判定手段は、前記撮影データ取得手段により取得された撮影データが表す補正用画像に示される前記行に配置された複数の補正点の各々と、直線を表す関数が示す線と曲線を表す関数が示す線のいずれか一方との距離を算出し、該算出した距離の合計が予め定められた閾値未満である場合、該距離の算出に用いた関数を前記行の補正に用いる関数と判定し、該算出した距離の合計が該閾値以上である場合、該距離の算出に用いなかった関数を前記行の補正に用いる関数と判定し、
前記判定手段は、前記撮影データ取得手段により取得された撮影データが表す補正用画像に示される前記列に配置された複数の補正点の各々と、直線を表す関数が示す線と曲線を表す関数が示す線のいずれか一方との距離を算出し、該算出した距離の合計が予め定められた閾値未満である場合、該距離の算出に用いた関数を前記列の補正に用いる関数と判定し、該算出した距離の合計が該閾値以上である場合、該距離の算出に用いなかった関数を前記列の補正に用いる関数と判定する画像処理装置。
投射面に画像を投射する投射装置と、
前記投射装置に、行方向と列方向の２次元に格子状に配置された複数の補正点を含む補正用画像を投射させる表示制御手段と、
前記投射装置により投射された補正用画像を撮影して得られた撮影データを取得する撮影データ取得手段と、
前記撮影データ取得手段により取得された撮影データが表す補正用画像を座標平面上に配置した場合に、該補正用画像と、直線を表す関数が示す線と曲線を表す関数が示す線との少なくとも一方との距離に基づいて、前記複数の補正点により特定される行及び列の各々に関し、直線を表す関数と曲線を表す関数のいずれを用いて画像を補正するかを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定の結果に従い、直線を表す関数と曲線を表す関数のいずれかを用いて、前記表示制御手段が前記投射装置に投射させる画像を補正する補正手段と
を有し、
前記判定手段は、前記撮影データ取得手段により取得された撮影データが表す補正用画像に示される前記行に配置された複数の補正点の各々と、直線を表す関数が示す線と曲線を表す関数が示す線のいずれか一方との距離を算出し、該算出した距離の合計が予め定められた閾値未満である場合、該距離の算出に用いた関数を前記行の補正に用いる関数と判定し、該算出した距離の合計が該閾値以上である場合、該距離の算出に用いなかった関数を前記行の補正に用いる関数と判定し、
前記判定手段は、前記撮影データ取得手段により取得された撮影データが表す補正用画像に示される前記列に配置された複数の補正点の各々と、直線を表す関数が示す線と曲線を表す関数が示す線のいずれか一方との距離を算出し、該算出した距離の合計が予め定められた閾値未満である場合、該距離の算出に用いた関数を前記列の補正に用いる関数と判定し、該算出した距離の合計が該閾値以上である場合、該距離の算出に用いなかった関数を前記列の補正に用いる関数と判定するプロジェクター。
投射面に画像を投射する投射装置に、行方向と列方向の２次元に格子状に配置された複数の補正点を含む補正用画像を投射させる工程と、
前記投射された補正用画像を撮影して得られた撮影データを取得する工程と、
前記取得された撮影データが表す補正用画像を座標平面上に配置した場合に、該補正用画像と、直線を表す関数が示す線と曲線を表す関数が示す線との少なくとも一方との距離に基づいて、前記複数の補正点により特定される行及び列の各々に関し、直線を表す関数と曲線を表す関数のいずれを用いて画像を補正するかを判定する工程と、
前記判定の結果に従い、直線を表す関数と曲線を表す関数のいずれかを用いて、前記投射装置に投射させる画像を補正する工程と
を有し、
前記直線を表す関数と曲線を表す関数のいずれを用いて画像を補正するかを判定する工程では、前記撮影データが表す補正用画像に示される前記行に配置された複数の補正点の各々と、直線を表す関数が示す線と曲線を表す関数が示す線のいずれか一方との距離を算出し、該算出した距離の合計が予め定められた閾値未満である場合、該距離の算出に用いた関数を前記行の補正に用いる関数と判定し、該算出した距離の合計が該閾値以上である場合、該距離の算出に用いなかった関数を前記行の補正に用いる関数と判定し、
前記直線を表す関数と曲線を表す関数のいずれを用いて画像を補正するかを判定する工程では、前記撮影データが表す補正用画像に示される前記列に配置された複数の補正点の各々と、直線を表す関数が示す線と曲線を表す関数が示す線のいずれか一方との距離を算出し、該算出した距離の合計が予め定められた閾値未満である場合、該距離の算出に用いた関数を前記列の補正に用いる関数と判定し、該算出した距離の合計が該閾値以上である場合、該距離の算出に用いなかった関数を前記列の補正に用いる関数と判定する画像処理方法。