JP7070417B2 - 画像処理装置および方法 - Google Patents
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Description
前記パタン画像の、前記投影画像の画素行の識別に利用可能なパタンは、前記投影画像の左端近傍若しくは右端近傍または両方に形成されることができる。
前記パタン画像は、前記投影部と前記撮像部との間の画素の対応点の検出に利用可能なパタンと、前記投影画像の画素列の識別に利用可能なパタンとを含み、前記抽出部は、前記パタン画像を検出可能な領域を、前記投影画像の画素列の識別に利用可能なパタンに基づいて抽出することができる。
前記パタン画像の、前記投影画像の画素列の識別に利用可能なパタンは、前記投影画像の上端近傍若しくは下端近傍または両方に形成されることができる。
1.第1の実施の形態(投影撮像システム)
2.第2の実施の形態(投影撮像システム:同期)
3.第3の実施の形態(投影撮像システム:位置決めパタン)
4.第4の実施の形態(投影撮像システム:高速撮像)
5.第5の実施の形態(投影撮像システム・投影撮像装置:他の構成)
6.その他
<投影画像の幾何補正>
プロジェクタの投影面(スクリーンや壁等)に対する姿勢(位置や向き等)や投影面の形状等によって、投影された画像(投影画像とも称する)が歪み、見づらくなってしまう場合がある。このような場合、プロジェクタが投影する画像に対して歪みの補正等の幾何補正を施すことにより、投影画像の歪みを低減し、見やすくすることができる。
このような幾何補正の設定は、コンテンツ(動画像)の投影前だけでなく、コンテンツの投影中に必要になる場合もある。例えば、コンテンツの投影中にプロジェクタの姿勢が変化すると、投影画像に歪みが生じてしまう。このような場合、幾何補正を適切な設定にするためには、このプロジェクタの姿勢を推定し直す必要がある。しかしながら、そのためにコンテンツの投影を中断するのは、コンテンツを視聴しているユーザにとって、そのコンテンツの視聴を妨げることになり、好ましくない。そこで、コンテンツの投影を継続したまま対応点を検出する方法(オンラインセンシング)が考えられた。
ISL方式では、所定のパタンの画像であるパタン画像が、コンテンツの画像に埋め込まれ、積分効果を利用して人間に知覚されないように投影される。そして、そのパタン画像を用いて対応点の検出が行われる。より具体的に説明すると、入力画像(コンテンツの画像)に対して、所定のパタン画像(Structured Light)のポジ画像とネガ画像とがそれぞれ重畳され、ポジフレーム(Pos Frame)とネガフレーム(Neg Frame)との2フレームが生成される。この2フレームをプロジェクタにより順次投影させる。パタン画像のポジ画像(正のパタン画像とも称する)とネガ画像(負のパタン画像とも称する)は、パタンの輝度値変化方向が互いに逆向き(例えば白と黒)であるので、プロジェクタからこれらの2フレームが連続して投影されると、ユーザには、積分効果によりこのパタン画像(ポジ画像とネガ画像)を知覚することが困難になる。
図1は、本技術を適用した投影撮像システムの一実施の形態の主な構成例を示すブロック図である。図1において、投影撮像システム100は、画像を投影したり、投影画像を撮像したり、本技術を適用した方法で、ISL方式による対応点検出を行ったりすることができるシステムである。
図2は、本技術を適用した画像処理装置の一実施の形態である制御装置101の主な構成例を示すブロック図である。
図3は、制御装置101がプログラム等を実行することにより実現する機能の例を示す機能ブロック図である。図3に示されるように、プログラムを実行することにより制御装置101は、例えば、パタン合成部141、投影制御部142、撮像制御部143、差分算出部144、切り取り部145、接合部146、対応点検出部147、および画像補正部148の機能を有する。
パタン合成部141は、コンテンツのフレーム画像にパタン画像を重畳するように合成する。図4のAに示されるフレーム画像161は、投影するコンテンツのフレーム画像である。なお、このフレーム画像の絵柄は任意であり、図4のAの例に限定されない。パタン合成部141は、このフレーム画像161に、図4のBに示されるパタン画像170-1とパタン画像170-2をそれぞれ重畳し、2枚の重畳画像を生成する。
投影制御部142は、投影装置102にパタン合成部141が生成した以上のような重畳画像を順次供給し、投影させる。図5の上段にその投影の様子を示す。例えば、投影制御部142は、30Hzのフレームレートで重畳画像をスクリーン10に投影する。上述の各重畳画像が1フレームとして投影されるので、約1/30秒間、コンテンツのフレーム画像161に正のパタン画像170-1が重畳された重畳画像181が投影され、その次の約1/30秒間、コンテンツのフレーム画像161に負のパタン画像170-2が重畳された重畳画像182が投影される。
次に、このような構成の投影撮像システム100において実行される処理について説明する。上述したように、投影撮像システム100の制御装置101は、投影装置102を制御し、コンテンツ(動画像)を投影する。このようなコンテンツの投影を行うために制御装置101において実行される投影制御処理の流れの例を、図7のフローチャートを参照して説明する。
<同期>
なお、第1の実施の形態において説明した投影撮像システム100において、投影のタイミングと撮像のタイミングとの同期をとるようにしてもよい。図8は、その場合の、制御装置101が実現する機能の例を示す機能ブロック図である。図8に示されるように、この場合、第1の実施の形態において説明した機能(図3)の他に、例えば同期処理部241の機能を有する。
この場合の投影制御処理の流れの例を、図9のフローチャートを参照して説明する。
<位置決めパタン>
上述のように、撮像画像において、投影画像の複数のフレームが混合する領域が存在する場合、そのような領域を含まない、パタン検出可能な領域を抽出することにより、投影画像の状態をより正確に把握することができる。つまり、この投影画像の複数のフレームが混合する領域とパタン検出可能な領域との境界となる画素行(例えば画素行A)を、より正確に特定することにより、投影画像の状態をより正確に把握することができる。
この場合の投影制御処理の流れの例を、図12のフローチャートを参照して説明する。
なお、図10のAに示される位置決めパタン310は、投影画像の画素行の識別に利用可能な位置決めパタンだけでなく、投影画像の画素列の識別に利用可能な位置決めパタンも含む。例えば、位置決めパタン310の内、投影画像の左右端近傍に形成される縦方向のパタンが、投影画像の画素行の識別に利用可能な位置決めパタンであり、投影画像の上下端近傍に形成される横方向のパタンが、投影画像の画素列の識別に利用可能な位置決めパタンである。
<高速撮像>
なお、以上においては、撮像画像のフレームレートが、投影画像のフレームレートの2倍であるように説明したが、これに限らず、撮像画像のフレームレートは、投影画像のフレームレートよりも高速であればよい。差分算出部144は、投影部により正負が互いに逆の所定のパタン画像が順次投影された投影画像を、ローリングシャッタ方式で駆動する撮像部によって投影画像のフレームレートよりも高速に撮像して得られた複数フレームからなる撮像画像の、不連続なフレーム同士の差分を算出する。このようにすることにより、ローリングシャッタ方式で駆動するカメラを用いてISL方式のオンラインセンシングを実現することができる。すなわち、投影画像の状態の把握をより安価に実現することができる。
そこで、制御装置101は、撮像画像の各フレームから、パタン画像の検出に用いるフレームを選択することができるようにしてもよい。その際、制御装置101は、図13のフレームD、フレームG、フレームH、フレームLのように、投影画像の複数のフレームが混合するフレームを選択するようにしてもよい。
図14は、この場合の制御装置101が実現する機能の例を示す機能ブロック図である。図14に示されるように、この場合、第1の実施の形態において説明した機能(図3)の他に、例えば画像選択部441の機能を有する。
この場合の投影制御処理の流れの例を、図15のフローチャートを参照して説明する。
なお、撮像画像の各フレームからパタン画像の検出に用いるフレームを選択する際、制御装置101は、図13のフレームEまたはフレームF、フレームJまたはフレームKのように、投影画像の複数のフレームが混合しないフレーム(つまり、投影画像の単数のフレームのみが含まれるフレーム)を選択するようにしてもよい。
図16は、この場合の制御装置101が実現する機能の例を示す機能ブロック図である。図16に示されるように、この場合、図14を参照して説明した場合と同様に画像選択部441の機能を有する。また、切り取り部145および接合部146を省略することができる。
この場合の投影制御処理の流れの例を、図17のフローチャートを参照して説明する。
<他の構成例>
なお、本技術を適用する投影撮像システム100の構成は任意であり、上述した例に限定されない。例えば図18のAに示されるように、制御装置101と撮像装置103とを一体化するようにしてもよい。図18のAの例の場合、投影撮像システム100は、投影装置102と撮像装置603とにより構成される。投影装置102と撮像装置603は、任意の構成により、互いに通信可能に接続されている。また、撮像装置603は、上述した制御装置101と同様の機能を有する制御部601を内蔵しており、上述した制御装置101および撮像装置103の機能を有する。したがって、この場合も、投影画像の状態の把握をより安価に実現することができる。
<本技術の適用例>
上述した実施形態に係るシステムや装置は、任意のシステムや電子機器に応用され得る。また、本技術は、例えば、交通、医療、防犯、農業、畜産業、鉱業、美容、工場、家電、気象、自然監視等、任意の分野の画像処理システムや画像処理装置に適用することができる。
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
(1) 投影部により正負が互いに逆の所定のパタン画像が順次投影された投影画像を、ローリングシャッタ方式で駆動する撮像部によって前記投影画像のフレームレートよりも高速に撮像して得られた複数フレームからなる撮像画像の、不連続なフレーム同士の差分を算出する差分算出部
を備える画像処理装置。
(2) 前記差分算出部は、前記投影画像のフレームレートと、前記撮像画像のフレームレートの比に応じた間隔のフレーム同士の差分を算出するように構成される
(1)に記載の画像処理装置。
(3) 前記撮像画像のフレームレートは、前記投影画像のフレームレートの2倍であり、
前記差分算出部は、2フレーム間隔のフレーム同士の差分を算出する
(1)または(2)に記載の画像処理装置。
(4) 前記差分算出部により算出されたフレーム同士の差分から、前記パタン画像を検出可能な領域を抽出する抽出部と、
前記抽出部により複数の差分のそれぞれから抽出された前記領域を接合し、1フレーム分の前記パタン画像を生成する接合部と
をさらに備える(1)乃至(3)のいずれかに記載の画像処理装置。
(5) 前記接合部により生成された前記パタン画像を用いて、前記投影部と前記撮像部との対応点を検出する対応点検出部
をさらに備える(1)乃至(4)のいずれかに記載の画像処理装置。
(6) 前記対応点検出部により検出された前記対応点を用いて、前記投影部により投影される画像を補正する画像補正部
をさらに備える(1)乃至(5)のいずれかに記載の画像処理装置。
(7) 前記パタン画像は、前記投影部と前記撮像部との対応点の検出に利用可能なパタンと、前記投影画像の画素行の識別に利用可能なパタンとを含み、
前記抽出部は、前記パタン画像を検出可能な領域を、前記投影画像の画素行の識別に利用可能なパタンに基づいて抽出するように構成される
(1)乃至(6)のいずれかに記載の画像処理装置。
(8) 前記パタン画像は、前記投影画像の画素列の識別に利用可能なパタンをさらに含む
(1)乃至(7)のいずれかに記載の画像処理装置。
(9) 前記パタン画像の、前記投影画像の画素行の識別に利用可能なパタン、および、前記投影画像の画素列の識別に利用可能なパタンは、前記投影画像の左右上下端近傍に形成される
(1)乃至(8)のいずれかに記載の画像処理装置。
(10) 前記パタン画像の、前記投影画像の画素行の識別に利用可能なパタン、および、前記投影画像の画素列の識別に利用可能なパタンは、前記投影画像全体に格子状に形成される
(1)乃至(9)のいずれかに記載の画像処理装置。
(11) 前記パタン画像は、前記投影部と前記撮像部との対応点の検出と前記投影画像の画素行の識別との両方に利用可能なパタンを含み、
前記抽出部は、前記パタン画像を検出可能な領域を、前記投影部と前記撮像部との対応点の検出と前記投影画像の画素行の識別との両方に利用可能なパタンに基づいて抽出するように構成される
(1)乃至(10)のいずれかに記載の画像処理装置。
(12) 前記投影部による投影のタイミングと前記撮像部による撮像のタイミングとの同期をとる同期処理部
をさらに備える(1)乃至(11)のいずれかに記載の画像処理装置。
(13) 前記撮像画像のフレームレートは、前記投影画像のフレームレートの2N(Nは自然数)倍であり、
前記差分算出部は、2Nフレーム間隔のフレーム同士の差分を算出するように構成される
(1)乃至(12)のいずれかに記載の画像処理装置。
(14) 前記複数フレームの前記撮像画像の中から、前記差分算出部が差分を算出するフレームを選択する画像選択部をさらに備える
(1)乃至(13)のいずれかに記載の画像処理装置。
(15) 前記画像選択部は、前記撮像画像の、前記投影画像の複数のフレームが混合するフレームを選択する
(1)乃至(14)のいずれかに記載の画像処理装置。
(16) 前記画像選択部は、前記撮像画像の、前記投影画像の単数のフレームのみが含まれるフレームを選択する
(1)乃至(15)のいずれかに記載の画像処理装置。
(17) 前記投影画像は、動画像の所定のフレームに、正の前記パタン画像が重畳された重畳画像と、負の前記パタン画像が重畳された重畳画像とが、順次投影されたものである
(1)乃至(16)のいずれかに記載の画像処理装置。
(18) 前記撮像部をさらに備える
(1)乃至(17)のいずれかに記載の画像処理装置。
(19) 前記投影部をさらに備える
(1)乃至(18)のいずれかに記載の画像処理装置。
(20) 正負が互いに逆の所定のパタン画像が順次投影された投影画像を、ローリングシャッタ方式で、前記投影画像のフレームレートよりも高速に撮像して得られた複数フレームからなる撮像画像の、不連続なフレーム同士の差分を算出する
画像処理方法。
Claims (18)
- 投影部により正負が互いに逆の所定のパタン画像が順次投影された投影画像を、ローリングシャッタ方式で駆動する撮像部が前記投影画像のフレームレートの2N(Nは自然数)倍のフレームレートで撮像して得られた撮像画像の、2Nフレーム間隔のフレーム同士の差分を算出する差分算出部と、
前記差分算出部により算出された前記差分から、前記パタン画像を検出可能な領域を抽出する抽出部と、
前記抽出部により複数の前記差分のそれぞれから抽出された前記領域を接合し、1フレーム分の前記パタン画像を生成する接合部と、
前記接合部により生成された前記パタン画像を用いて、前記投影部と前記撮像部との間の画素の対応点を検出する対応点検出部と
を備える画像処理装置。 - 前記対応点検出部により検出された前記対応点を用いて、前記投影部により投影される画像を補正する画像補正部
をさらに備える請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記パタン画像は、前記投影部と前記撮像部との間の画素の対応点の検出に利用可能なパタンと、前記投影画像の画素行の識別に利用可能なパタンとを含み、
前記抽出部は、前記パタン画像を検出可能な領域を、前記投影画像の画素行の識別に利用可能なパタンに基づいて抽出する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記パタン画像の、前記投影画像の画素行の識別に利用可能なパタンは、前記投影画像の左端近傍若しくは右端近傍または両方に形成される
請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記パタン画像は、前記投影画像の画素列の識別に利用可能なパタンをさらに含む
請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記パタン画像の、前記投影画像の画素行の識別に利用可能なパタン、および、前記投影画像の画素列の識別に利用可能なパタンは、前記投影画像の左右上下端近傍に形成される
請求項5に記載の画像処理装置。 - 前記パタン画像の、前記投影画像の画素行の識別に利用可能なパタン、および、前記投影画像の画素列の識別に利用可能なパタンは、前記投影画像全体に格子状に形成される
請求項5に記載の画像処理装置。 - 前記パタン画像は、前記投影部と前記撮像部との間の画素の対応点の検出に利用可能なパタンと、前記投影画像の画素列の識別に利用可能なパタンとを含み、
前記抽出部は、前記パタン画像を検出可能な領域を、前記投影画像の画素列の識別に利用可能なパタンに基づいて抽出する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記パタン画像の、前記投影画像の画素列の識別に利用可能なパタンは、前記投影画像の上端近傍若しくは下端近傍または両方に形成される
請求項8に記載の画像処理装置。 - 前記パタン画像は、前記投影部と前記撮像部との間の画素の対応点の検出と前記投影画像の画素行の識別との両方に利用可能なパタンを含み、
前記抽出部は、前記パタン画像を検出可能な領域を、前記投影部と前記撮像部との間の画素の対応点の検出と前記投影画像の画素行の識別との両方に利用可能なパタンに基づいて抽出する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記投影部による投影のタイミングと前記撮像部による撮像のタイミングとの同期をとる同期処理部
をさらに備える請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記複数フレームの前記撮像画像の中から、前記差分算出部が前記差分を算出するフレームを選択する画像選択部をさらに備え、
前記差分算出部は、前記画像選択部により選択されたフレームの中の、前記2Nフレーム間隔のフレーム同士の前記差分を算出する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記画像選択部は、前記撮像画像の、前記投影画像の複数のフレームが混合するフレームを選択する
請求項12に記載の画像処理装置。 - 前記画像選択部は、前記撮像画像の、前記投影画像の単数のフレームのみが含まれるフレームを選択する
請求項12に記載の画像処理装置。 - 前記投影画像は、動画像の所定のフレームに、正の前記パタン画像が重畳された重畳画像と、負の前記パタン画像が重畳された重畳画像とが、順次投影されたものである
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記撮像部をさらに備える
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記投影部をさらに備える
請求項1に記載の画像処理装置。 - 投影部により正負が互いに逆の所定のパタン画像が順次投影された投影画像を、ローリングシャッタ方式で駆動する撮像部が前記投影画像のフレームレートの2N(Nは自然数)倍のフレームレートで撮像して得られた撮像画像の、2Nフレーム間隔のフレーム同士の差分を算出し、
算出された前記差分から、前記パタン画像を検出可能な領域を抽出し、
複数の前記差分のそれぞれから抽出された前記領域を接合し、1フレーム分の前記パタン画像を生成し、
生成された前記パタン画像を用いて、前記投影部と前記撮像部との間の画素の対応点を検出する
画像処理方法。
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