JP7291244B2 - プロジェクタの台形補正方法、装置、システム及び読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents
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Description
投影光学エンジンの投影面上の複数の位置点の第1の座標系における第1の座標値をRGBDカメラによる撮影により取得するステップであって、前記第1の座標系は、前記RGBDカメラの光学システムにおける空間三次元直角座標系であるステップと、
予め決定された前記第1の座標系と前記第2の座標系との変換関係、及び前記第1の座標値に基づいて、前記位置点の前記第2の座標系における第2の座標値を決定するステップであって、前記第2の座標系は、前記投影光学エンジンの光学システムにおける空間三次元直角座標系であるステップと、
複数の前記位置点の前記第2の座標値に対して平面フィッティングを行い、フィッティング平面を取得するステップと、
前記フィッティング平面と前記第2の座標系の座標軸平面との間の夾角にしたがって、前記投影光学エンジンに対して台形補正を行うステップとを含む。
前記投影光学エンジンによって特徴点付きのオリジナル画像を投影スクリーンに予め投影し、前記特徴点の前記投影スクリーンにおける投影点を取得するステップと、
前記投影点の前記第1の座標系における投影点の第1の座標値を前記RGBDカメラによる撮影により取得するステップと、
前記投影点と前記特徴点とが満たすピンホールイメージングの原理に基づいて、前記投影点の前記第1の座標系、及び前記第2の座標系の各々における座標値が満たす変換関係を組み合わせ、前記投影点の第1の座標値及び前記特徴点の座標値が満たす対応関係:(u,v)T = F(R,t,fx,fy,cx,cy)・(x,y,z)Tを決定するステップであって、式中、(u,v)Tは、前記特徴点の前記投影光学エンジンの画素座標系における特徴点の座標値の列ベクトルであり、(x,y,z)Tは、前記投影点の第1の座標値の列ベクトルであり、F(R,t,fx,fy,cx,cy)は、R,t,fx,fy,cx,cyに関する関数であり、R及びtは、前記変換関係の変換パラメータであり、fx及びfyは、それぞれ、前記投影光学エンジンのx軸方向に画素を単位として表す焦点距離パラメータ及びy軸方向に画素を単位として表す焦点距離パラメータであり、 cx及び cyは、それぞれ、前記投影光学エンジンのx軸方向の光心パラメータとy軸方向の光心パラメータであるステップと、
前記対応関係に基づいて、複数組の前記投影点の第1の座標値及び前記特徴点の座標値を組み合わせて、パラメータR,t,fx,fy,cx,cyを取得するステップとを含む。
ピンホールイメージングの原理及び複数の前記第2の座標値に基づいて、前記投影光学エンジンの投影領域を決定するステップと、
前記RGBDカメラによる撮影により取得された投影面画像において最大の純色領域又はスクリーン領域を認識し、前記投影光学エンジンのターゲット投影領域を決定し、次に、前記した複数の前記位置点の前記第2の座標値に対して平面フィッティングを行うステップを実行するステップをさらに含み、
前記フィッティング平面と前記第2の座標系の座標軸平面との間の夾角にしたがって、前記投影光学エンジンに対して台形補正を行う前記ステップは、
前記投影光学エンジンに対して台形補正を行い、前記投影光学エンジンの実際投影領域が全て前記ターゲット投影領域内にあるようにするステップを含む。
前記ターゲット投影領域外の位置点を除去するステップと、
前記ターゲット投影領域内にある位置点の第2の座標値に基づいて平面フィッティングを行うステップとを含む。
前記投影光学エンジンに内蔵されたジャイロによって検出された加速度方向と前記投影光学エンジンの投影方向との夾角に従って、前記投影光学エンジンに対して光軸方向に沿う回転角を調整するステップをさらに含む。
投影光学エンジンの投影面上の複数の位置点の第1の座標系における第1の座標値をRGBDカメラによる撮影により取得する第1の座標モジュールであって、前記第1の座標系は、前記RGBDカメラの光学システムにおける空間三次元直角座標系である第1の座標モジュールと、
予め決定された前記第1の座標系と前記第2の座標系との変換関係、及び前記第1の座標値に基づいて、前記位置点の前記第2の座標系における第2の座標値を決定する第2の座標モジュールであって、前記第2の座標系は、前記投影光学エンジンの光学システムにおける空間三次元直角座標系である第2の座標モジュールと、
複数の前記位置点の前記第2の座標値に対して平面フィッティングを行い、フィッティング平面を取得する平面フィッティングモジュールと、
前記フィッティング平面と前記第2の座標系の座標軸平面との間の夾角にしたがって、前記投影光学エンジンに対して台形補正を行う台形補正モジュールとを含む。
前記投影光学エンジンは、投影画面を投射し、
前記RGBDカメラは、前記投影画面が所在する平面を撮影し、
前記プロセッサは、前記投影光学エンジン及び前記RGBDカメラのそれぞれに接続され、前記RGBDカメラにより撮影された画面に基づいて、請求項1~請求書5のいずれかに記載のプロジェクタの台形補正方法の操作ステップを実行する。
(x,y,z)T = R・(xc,yc,zc)T+ tの変換関係を満たすように設定し、式中、(x,y,z)Tは、投影点の第1の座標値の列ベクトルであり、(xc,yc,zc)Tは、投影点の第2の座標値の列ベクトルであり、R及びtは、前記変換関係の変換パラメータであり、この変換関係は、第1の座標系と第2の座標系との変換関係である。
(u,v)T = F(R,t,fx,fy,cx,cy)・(x,y,z)Tを満たし、式中、(u,v)Tは、前記特徴点の座標値の列ベクトルであり、F(R,t,fx,fy,cx,cy)は、R,t,fx,fy,cx,cyに関する関数である。
ピンホールイメージングの原理及び複数の第2の座標値に基づいて、投影光学エンジンの投影領域を決定するステップと、
RGBDカメラにより撮影して取得された投影面の画像において、最大の純色領域又はスクリーン領域を認識し、投影光学エンジンのターゲット投影領域を決定し、複数の位置点の第2の座標値に対して平面フィッティングを行うステップを実行するステップとをさらに含むことができ、
フィッティング平面と第2の座標系の座標軸平面との間の夾角にしたがって、投影光学エンジンに対して台形補正を行うステップは、
投影光学エンジンに対して台形補正を行い、投影光学エンジンの実際投影領域が全てターゲット投影領域内にあるようにするステップを含む。
ターゲット投影領域外の位置点を除去するステップと、
ターゲット投影領域内にある位置点の第2の座標値に基づいて平面フィッティングを行うステップとを含むことができる。
投影光学エンジンの投影面上の複数の位置点の、第1の座標系における第1の座標値をRGBDカメラによる撮影により取得する第1の座標モジュール100であって、前記第1の座標系は、前記RGBDカメラの光学システムにおける空間三次元直角座標系である第1の座標モジュール100と、
予め決定された前記第1の座標系と前記第2の座標系との変換関係、及び前記第1の座標値に基づいて、前記位置点の前記第2の座標系における第2の座標値を決定する第2の座標モジュール200であって、前記第2の座標系は、前記投影光学エンジンの光学システムにおける空間三次元直角座標系である第2の座標モジュール200と、
複数の前記位置点の前記第2の座標値に対して平面フィッティングを行い、フィッティング平面を取得する平面フィッティングモジュール300と、
前記フィッティング平面と前記第2の座標系の座標軸平面との間の夾角にしたがって、前記投影光学エンジンに対して台形補正を行う台形補正モジュール400とを含むことができる。
前記投影光学エンジンによって特徴点付きのオリジナル画像を投影スクリーンに予め投影し、前記特徴点の前記投影スクリーンにおける投影点を取得する投影点ユニットと、
前記投影点の前記第1の座標系における投影点の第1の座標値を前記RGBDカメラによる撮影により取得する座標ユニットと、
前記投影点と前記特徴点とが満たすピンホールイメージングの原理に基づいて、前記投影点の前記第1の座標系、及び前記第2の座標系の各々における座標値が満たす変換関係を組み合わせ、前記投影点の第1の座標値及び前記特徴点の座標値が満たす対応関係:
(u,v)T = F(R,t,fx,fy,cx,cy)・(x,y,z)Tを決定する対応関係ユニットとであって、式中、(u,v)Tは、前記特徴点の前記投影光学エンジンの画素座標系における特徴点の座標値の列ベクトルであり、(x,y,z)Tは、前記投影点の第1の座標値の列ベクトルであり、F(R,t,fx,fy,cx,cy)は、R,t,fx,fy,cx,cyに関する関数であり、R及びtは、前記変換関係の変換パラメータであり、fx及びfyは、それぞれ、前記投影光学エンジンのx軸方向に画素を単位として表す焦点距離パラメータ及びy軸方向に画素を単位として表す焦点距離パラメータであり、 cx及び cyは、それぞれ、前記投影光学エンジンのx軸方向の光心パラメータ及びy軸方向の光心パラメータである対応関係ユニットと、
前記対応関係に基づいて、複数組の前記投影点の第1の座標値及び前記特徴点の座標値を組み合わせて、パラメータR,t,fx,fy,cx,cyを取得するパラメータユニットとを含む。
ピンホールイメージングの原理及び複数の前記第2の座標値に基づいて、前記投影光学エンジンの投影領域を決定し、前記RGBDカメラによる撮影により取得された投影面画像において最大の純色領域又はスクリーン領域を認識し、前記投影光学エンジンのターゲット投影領域を決定し、次に、前記した複数の前記位置点の前記第2の座標値に対して平面フィッティングを行うステップを実行するターゲット領域モジュールをさらに含むことができ、
台形補正モジュール400は、具体的には、前記投影光学エンジンに対して台形補正を行い、前記投影光学エンジンの実際投影領域が全て前記ターゲット投影領域内にあるようにする。
前記ターゲット投影領域内にある位置点の第2の座標値に基づいて平面フィッティングを行う。
前記フィッティング平面と前記第2の座標系の座標軸平面との間の夾角にしたがって、前記投影光学エンジンに対して台形補正を行った後、前記投影光学エンジンに内蔵されたジャイロによって検出された加速度方向と前記投影光学エンジンの投影方向との夾角に従って、前記投影光学エンジンに対して光軸方向に沿う回転角を調整する回転補正モジュールをさらに含むことができる。
投影光学エンジンは、投影画面を投射し、
RGBDカメラは、投影画面が所在する平面を撮影し、
プロセッサは、投影光学エンジン及びRGBDカメラのそれぞれに接続され、RGBDカメラにより撮影された画面に基づいて、以上の任意の実施例のプロジェクタの台形補正方法の操作ステップを実行する。
前記RGBDカメラは、構造化光カメラ、tofカメラ又は両眼カメラのうちのいずれか1種のカメラである。
前記プロジェクタにジャイロが内蔵される。
Claims (9)
- 投影光学エンジンの投影面上の複数の位置点の第1の座標系における第1の座標値をRGBDカメラによる撮影により取得するステップであって、前記第1の座標系は、前記RGBDカメラの光学システムにおける空間三次元直角座標系であるステップと、
予め決定された前記第1の座標系と第2の座標系との変換関係、及び前記第1の座標値に基づいて、前記位置点の前記第2の座標系における第2の座標値を決定するステップであって、前記第2の座標系は、前記投影光学エンジンの光学システムにおける空間三次元直角座標系であるステップと、
複数の前記位置点の前記第2の座標値に対して平面フィッティングを行い、フィッティング平面を取得するステップと、
前記フィッティング平面と前記第2の座標系の座標軸平面との間の夾角にしたがって、前記投影光学エンジンに対して台形補正を行うステップとを含み、
予め決定された前記変換関係のプロセスは、
前記投影光学エンジンによって特徴点付きのオリジナル画像を投影スクリーンに予め投影し、前記特徴点の前記投影スクリーンにおける投影点を取得するステップと、
前記投影点の前記第1の座標系における投影点の第1の座標値を前記RGBDカメラによる撮影により取得するステップと、
前記投影点と前記特徴点とが満たすピンホールイメージングの原理に基づいて、前記投影点の前記第1の座標系、及び前記第2の座標系の各々における座標値が満たす変換関係を組み合わせ、前記投影点の第1の座標値及び前記特徴点の座標値が満たす対応関係:(u,v)T = F(R,t,fx,fy,cx,cy)・(x,y,z)Tを決定するステップであって、式中、(u,v)Tは、前記特徴点の前記投影光学エンジンの画素座標系における特徴点の座標値の列ベクトルであり、(x,y,z)Tは、前記投影点の第1の座標値の列ベクトルであり、F(R,t,fx,fy,cx,cy)は、R,t,fx,fy,cx,cyに関する関数であり、R及びtは、前記変換関係の変換パラメータであり、fx及びfyは、それぞれ、前記投影光学エンジンのx軸方向に画素を単位として表す焦点距離パラメータ及びy軸方向に画素を単位として表す焦点距離パラメータであり、 cx及び cyは、それぞれ、前記投影光学エンジンのx軸方向の光心パラメータとy軸方向の光心パラメータであるステップと、
前記対応関係に基づいて、複数組の前記投影点の第1の座標値及び前記特徴点の座標値を組み合わせて、パラメータR,t,fx,fy,cx,cyを取得するステップとを含む、ことを特徴とするプロジェクタの台形補正方法。 - 前記位置点の前記第2の座標系における第2の座標値を決定した後、
ピンホールイメージングの原理及び複数の前記第2の座標値に基づいて、前記投影光学エンジンの投影領域を決定するステップと、
前記RGBDカメラによる撮影により取得された投影面画像において最大の純色領域又はスクリーン領域を認識し、前記投影光学エンジンのターゲット投影領域を決定し、次に、複数の前記位置点の前記第2の座標値に対して平面フィッティングを行う前記ステップを実行するステップとをさらに含み、
前記フィッティング平面と前記第2の座標系の座標軸平面との間の夾角にしたがって、前記投影光学エンジンに対して台形補正を行う前記ステップは、
前記投影光学エンジンに対して台形補正を行い、前記投影光学エンジンの実際投影領域が全て前記ターゲット投影領域内にあるようにするステップを含む、ことを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタの台形補正方法。 - 複数の前記位置点の前記第2の座標値に対して平面フィッティングを行う前記ステップは、
前記ターゲット投影領域外の位置点を除去するステップと、
前記ターゲット投影領域内にある位置点の第2の座標値に基づいて平面フィッティングを行うステップとを含む、ことを特徴とする請求項2に記載のプロジェクタの台形補正方法。 - 前記フィッティング平面と前記第2の座標系の座標軸平面との間の夾角にしたがって、前記投影光学エンジンに対して台形補正を行った後、
前記投影光学エンジンに内蔵されたジャイロによって検出された加速度方向と前記投影光学エンジンの投影方向との夾角に従って、前記投影光学エンジンに対して光軸方向に沿う回転角を調整するステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタの台形補正方法。 - 投影光学エンジンの投影面上の複数の位置点の第1の座標系における第1の座標値をRGBDカメラによる撮影により取得する第1の座標モジュールであって、前記第1の座標系は、前記RGBDカメラの光学システムにおける空間三次元直角座標系である第1の座標モジュールと、
予め決定された前記第1の座標系と前記第2の座標系との変換関係、及び前記第1の座標値に基づいて、前記位置点の前記第2の座標系における第2の座標値を決定する第2の座標モジュールであって、前記第2の座標系は、前記投影光学エンジンの光学システムにおける空間三次元直角座標系である第2の座標モジュールと、
複数の前記位置点の前記第2の座標値に対して平面フィッティングを行い、フィッティング平面を取得する平面フィッティングモジュールと、
前記フィッティング平面と前記第2の座標系の座標軸平面との間の夾角にしたがって、前記投影光学エンジンに対して台形補正を行う台形補正モジュールとを含み、
前記変換関係を予め決定するプロセス用の変換関係モジュールをさらに含み、具体的には、
前記投影光学エンジンによって特徴点付きのオリジナル画像を投影スクリーンに予め投影し、前記特徴点の前記投影スクリーンにおける投影点を取得する投影点ユニットと、
前記投影点の前記第1の座標系における投影点の第1の座標値を前記RGBDカメラによる撮影により取得する座標ユニットと、
前記投影点と前記特徴点とが満たすピンホールイメージングの原理に基づいて、前記投影点の前記第1の座標系、及び前記第2の座標系の各々における座標値が満たす変換関係を組み合わせ、前記投影点の第1の座標値及び前記特徴点の座標値が満たす対応関係:(u,v)T = F(R,t,fx,fy,cx,cy)・(x,y,z)Tを決定する対応関係ユニットであって、式中、(u,v)Tは、前記特徴点の前記投影光学エンジンの画素座標系における特徴点の座標値の列ベクトルであり、(x,y,z)Tは、前記投影点の第1の座標値の列ベクトルであり、F(R,t,fx,fy,cx,cy)は、R,t,fx,fy,cx,cyに関する関数であり、R及びtは、前記変換関係の変換パラメータであり、fx及びfyは、それぞれ、前記投影光学エンジンのx軸方向に画素を単位として表す焦点距離パラメータ及びy軸方向に画素を単位として表す焦点距離パラメータであり、 cx及び cyは、それぞれ、前記投影光学エンジンのx軸方向の光心パラメータとy軸方向の光心パラメータである対応関係ユニットと、
前記対応関係に基づいて、複数組の前記投影点の第1の座標値及び前記特徴点の座標値を組み合わせて、パラメータR,t,fx,fy,cx,cyを取得するパラメータユニットとを含む、ことを特徴とするプロジェクタの台形補正装置。 - 投影光学エンジンと、RGBDカメラと、プロセッサとを含み、
前記投影光学エンジンは、投影画面を投射し、
前記RGBDカメラは、前記投影画面が所在する平面を撮影し、
前記プロセッサは、前記投影光学エンジン及び前記RGBDカメラのそれぞれに接続され、前記RGBDカメラにより撮影された画面に基づいて、請求項1~4のいずれかに記載のプロジェクタの台形補正方法の操作ステップを実行する、ことを特徴とするプロジェクタの台形補正システム。 - 前記RGBDカメラは、構造化光カメラ、tofカメラ又は両眼カメラのうちのいずれか1種のカメラである、ことを特徴とする請求項6に記載のプロジェクタの台形補正システム。
- 前記プロジェクタにジャイロが内蔵される、ことを特徴とする請求項6に記載のプロジェクタの台形補正システム。
- コンピュータに請求項1~4のいずれかに記載のプロジェクタの台形補正方法が含む各操作ステップを実現させるためのプログラムを記録した、ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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