JPH05153532A

JPH05153532A - Method and device for geometrically compensating optical computer input system

Info

Publication number: JPH05153532A
Application number: JP5934692A
Authority: JP
Inventors: Roger N Marshall; エヌ．マーシヤルロジヤー
Original assignee: Proxima Corp
Current assignee: Proxima Corp
Priority date: 1991-02-14
Filing date: 1992-02-13
Publication date: 1993-06-18
Also published as: WO1992015084A1; AU1445692A

Abstract

PURPOSE: To apply proper correction to coordinate distortion by normalizing a screen image and applying required correction to the resulting image. CONSTITUTION: An auxiliary optical image projected onto a screen 21 by a portable battery-driven light emitting device 24 is detected by a projection/ detection configuration 11 and an analog electric signal is fed to a signal processing unit 25 through a cable 14A. The processing unit 25 stores an algorithm for geometrical correction processing to its built-in firmware. The processing unit 25 responds to an analog signal and converts it into a digital pixel coordinate reference signal. The signal is used to identify an auxiliary optical image relative position on the screen 21 and the result is transferred to a serial port 18 and a computer 16 via an output cable 25A. The computer 16 responds to the pixel coordinate signal, revises an application program and corrects a computer-oriented image projected on the screen 21.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、一般的に光学的コンピ
ュータ入力システムを幾何学的に計算する装置における
方法に関し、特に、光学的コンピュータ入力システムに
関する歪みを幾何学的に補正するシステムに関するもの
である。FIELD OF THE INVENTION This invention relates generally to methods in apparatus for geometrically computing optical computer input systems, and more particularly to systems for geometrically correcting distortions associated with optical computer input systems. Is.

【０００２】[0002]

【従来の技術】本出願の親出願である、１９８９年１１
月７日に出願されたアメリカ合衆国特許出願連番０７／
４３３０２９号、「コンピュータ入力システム及びその
用法」、及び１９９０年１１月９日に出願されたアメリ
カ合衆国特許出願連番０７／６１１、４１６、「光学的
コンピュータ入力システムを更正する方法及び装置」に
は、新たな光学的コンピュータ入力システムが示され、
それについて記載されている。このシステムは、コンピ
ュータが発生した画像を映し出しているスクリーン上に
高い光度の光点を輝かせ、コンピュータに付加的情報を
与えることができる。このような入力システムは、スク
リーン上に合焦された電荷結合素子を用いたカメラのよ
うな光学的感知装置を備えている。したがって、このシ
ステムは、高光度の光による画像を検出し、それらをコ
ンピュータが発生した画像と区別することができ、周囲
が薄暗い状態でも対話的にコンピュータに情報を入力す
ることができるので便利である。2. Description of the Related Art The parent application of the present application, November 1989
US patent application serial number 07 / filed on May 7
No. 433029, "Computer Input System and Usage", and United States Patent Application Serial No. 07 / 611,416, filed Nov. 9, 1990, "Methods and Apparatus for Correcting Optical Computer Input Systems", A new optical computer input system is shown,
It has been described. The system allows a high intensity light spot to shine on a screen displaying a computer generated image to provide additional information to the computer. Such an input system comprises an optical sensing device such as a camera using a charge coupled device focused on the screen. Therefore, this system is convenient because it can detect high intensity light images, distinguish them from computer generated images and interactively enter information into the computer even in low light conditions. is there.

【０００３】このようなコンピュータ入力システム及び
それを用いた方法は非常に満足のいくものであることは
証明されているが、幾何学的更正即ち補正ができること
が望ましい。このような幾何学的補正が何故必要なのか
については、いくつかの理由がある。まず、コンピュー
タが発生した画像を投影しているスクリーンは、感知素
子あるいはカメラに対しては、完全な四角形ではないこ
とがあげられる。この点に関して、スクリーンが前方ま
たは後方に、或は一方側から他方側へ、またはいろいろ
な方向に、傾いていることがある。したがって、感知装
置即ちカメラはスクリーンから視認される像を適切に追
跡できない。While such computer input systems and methods using them have proven to be very satisfactory, it is desirable to be able to make geometric corrections or corrections. There are several reasons why such geometrical correction is necessary. First, the screen on which the computer generated image is projected is not a perfect rectangle for the sensing element or camera. In this regard, the screen may be tilted forward or backward, or from one side to the other, or in various directions. Therefore, the sensing device or camera cannot properly track the image viewed from the screen.

【０００４】更に重大な問題は、コンピュータが発生し
た画像をスクリーンに投影するのに用いられるオーバー
ヘッドプロジェクタによって引き起こされる「キースト
ン現象（ｋｅｙｓｔｏｎｉｎｇ）」という問題である。
このキーストン現象という問題は、画像の上縁が下縁と
比較して長くなるというものである。このようなキース
トン現象は、オーバーヘッドプロジェクタではよく知ら
れており、したがって感知装置即ちカメラはコンピュー
タに投影される画像を感知する際に、歪みを生じてしま
うことになる。An even more significant problem is the "keystone phenomenon" caused by overhead projectors used to project computer generated images onto a screen.
The problem of the keystone phenomenon is that the upper edge of the image becomes longer than the lower edge. Such a keystone phenomenon is well known in overhead projectors and therefore the sensing device or camera will be distorted in sensing the image projected on the computer.

【０００５】第３の問題は、オーバーヘッドプロジェク
タのステージ上の投影パネルを不適切に整合することに
よって起きるものである。投影パネルをプロジェクタの
ステージに対して全ての辺を平行に正確に配置していな
いと、スクリーン上に結果として得られる画像も、ゆが
んでしまう。The third problem is caused by improper alignment of the projection panel on the stage of the overhead projector. If the projection panel is not correctly placed with all sides parallel to the stage of the projector, the resulting image on the screen will also be distorted.

【０００６】第３の問題は、スクリーンに対してプロジ
ェクタ自体を適切に配置しないことに起因するものであ
る。これは、オーバーヘッドプロジェクタの過度の使用
や老朽化によって首の部分がわずかに曲ってしまったよ
うな時によく見られることである。この場合も、プロジ
ェクタのステージにパネルを適切に配置しなかった時と
同様な結果となる。The third problem is caused by not properly arranging the projector itself with respect to the screen. This is most often seen when the neck is bent slightly due to overuse or aging of an overhead projector. In this case, the same result as when the panel is not properly arranged on the stage of the projector is obtained.

【０００７】幾何学的配置の更に別の問題が、スクリー
ン面に対してカメラ即ち感知装置が上向きまたは下向き
に傾いているような場合に、発生する。この結果歪みが
生じることになる。A further geometrical problem arises when the camera or sensing device is tilted upwards or downwards with respect to the screen surface. As a result, distortion occurs.

【０００８】スクリーン、プロジェクタ及びパネルの寸
法形状、並びにカメラ自体に起因する上述の歪みの結果
として、カメラは、スクリーン上に投影された画像の種
々の座標を正確に決めることができなくなる。このた
め、追跡を完全に達成することが不可能となる。したが
って、光がスクリーンに投射されるとき、カメラは、そ
のスクリーンに投影された光の点の正確な座標を知るこ
とができないこともある。結果的に、コンピュータは、
光の位置に正確に応答することができず、不正確なデー
タが入力されることになる。このため、誤った結果を生
じることも考えられる。As a result of the above-described distortions due to screen, projector and panel dimensions, and the camera itself, the camera is unable to accurately determine the various coordinates of the image projected on the screen. This makes it impossible to achieve complete tracking. Therefore, when the light is projected onto the screen, the camera may not know the exact coordinates of the point of light projected onto the screen. As a result, the computer
It is not possible to accurately respond to the position of the light, and incorrect data will be input. For this reason, incorrect results may occur.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
主要な目的は、新規で改良された光学的撮像システムの
幾何学的補正のための構成を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, a primary object of the present invention is to provide a new and improved arrangement for geometrical correction of an optical imaging system.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】上述の目的は、要約する
と、新規で改良された幾何学的補正システムを提供する
ことによって実現されるものである。SUMMARY OF THE INVENTION The above objectives, in summary, are accomplished by providing a new and improved geometric correction system.

【００１１】本発明によれば、投影された画像の幾何学
的に補償した相対座標を発生する構成と、このような座
標を記憶する構成とを備えた幾何学的システムが提供さ
れる。In accordance with the present invention, there is provided a geometric system having an arrangement for generating geometrically compensated relative coordinates of a projected image and an arrangement for storing such coordinates.

【００１２】[0012]

【作用】したがって、本発明のシステムはスクリーンの
画像の正規化を行ない、必要な補正ができるようにした
ものである。したがって、結果的に得られて本システム
に記憶される座標は、カメラによって感知された座標を
調整または変換するために連続的に用いることができ
る。このように、歪みに対して適切な補正を行なうこと
ができる。Therefore, the system of the present invention normalizes the image on the screen so that the necessary correction can be performed. Thus, the resulting coordinates stored in the system can be continuously used to adjust or transform the coordinates sensed by the camera. In this way, the distortion can be appropriately corrected.

【００１３】[0013]

【実施例】図１は、本発明にしたがって構成された、ス
クリーン２１に表示されるコンピュータが発生した画像
を変更するためのコンピュータ入力システム１０を示
す。このコンピュータ入力システムは、概して、画像投
影／検出システム即ち構成１１からなり、この入力路
（ケーブル１７Ａ）はコンピュータ１６のビデオポート
１７の出力に結合されている。構成１１は、液晶パネル
１３と電荷結合素子による画像センサ１４とを備えてい
る。コンピュータ１６は、例えば、アイビーエム社によ
って製造されているＰＳ／２型パーソナルコンピュータ
のような、従来のパーソナルコンピュータである。コン
ピュータ１６は、ビデオモニタ１９Ａ及びキーボード１
９Ｂを備えている。パネル１３は、コンピュータ１６に
よって駆動され、オーバヘッドプロジェクタ２２によっ
てスクリーン２１に投影される生の画像を発生する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 illustrates a computer input system 10 for modifying a computer generated image displayed on a screen 21 constructed in accordance with the present invention. The computer input system generally comprises an image projection / detection system or configuration 11 whose input path (cable 17A) is coupled to the output of video port 17 of computer 16. The configuration 11 includes a liquid crystal panel 13 and an image sensor 14 including a charge coupled device. The computer 16 is a conventional personal computer, such as the PS / 2 type personal computer manufactured by IBM Corporation. The computer 16 has a video monitor 19A and a keyboard 1.
It has 9B. The panel 13 is driven by the computer 16 and produces the raw image projected on the screen 21 by the overhead projector 22.

【００１４】コンピュータ入力システム１０は、画像検
出構成１１の出力路（ケーブル１４Ａ）とコンピュータ
１６の入力シリアルポート１８との間にケーブル２５Ａ
を介して結合されている信号処理装置２５も備えてい
る。更に、コンピュータ入力システム１０は、光発生指
示装置２４またはレーザ光発生装置も備えている。The computer input system 10 includes a cable 25A between the output path (cable 14A) of the image detection arrangement 11 and the input serial port 18 of the computer 16.
It also comprises a signal processing device 25 which is coupled via. In addition, the computer input system 10 also includes a light generation indicator 24 or a laser light generator.

【００１５】投影／検出構成１１は、携帯式電池駆動型
発光装置２４によって目視表面２１に投影された補助光
画像即ちスポットの存在を検出し、アナログ電気信号を
発生し、ケーブル１４Ａを介して信号処理装置２５に送
出する。信号処理装置２５は、このアナログ信号に応答
し、この信号をデジタルピクセル座標基準信号に変換す
る。この信号はスクリーン２１上の補助光画像の相対位
置を識別するもので、出力ケーブル２５Ａを介してコン
ピュータ１６に転送される。ケーブル２５Ａは、コンピ
ュータ１６の直列入力ポート１８に接続されている。コ
ンピュータ１６は、ピクセル座標信号に応答し、アプリ
ケーションプログラムを変更して、スクリーン２１上に
投影されているコンピュータが発生した画像を修正でき
るようにする。例えば、目視領域２１内に投影されてい
るコンピュータ発生画像を、座標基準信号に含まれてい
る情報にしたがって修正することができる。The projection / detection arrangement 11 detects the presence of a fill light image or spot projected onto the viewing surface 21 by the portable, battery-powered light emitting device 24, generates an analog electrical signal, and signals via cable 14A. It is sent to the processing device 25. The signal processor 25 is responsive to the analog signal and converts the signal into a digital pixel coordinate reference signal. This signal identifies the relative position of the fill light image on screen 21 and is transferred to computer 16 via output cable 25A. The cable 25A is connected to the serial input port 18 of the computer 16. Computer 16 is responsive to the pixel coordinate signals to modify the application program to enable modification of the computer generated image projected on screen 21. For example, a computer-generated image projected in the viewing area 21 can be modified according to the information contained in the coordinate reference signal.

【００１６】信号処理装置２５に内蔵されているファー
ムウエアには、本発明よる幾何学的補正処理のアルゴリ
ズムが記憶されている。図２に示すように、明るい矩形
光をスクリーンに投影し、必要な種類の補正を決定する
ことにより、補正が開始され、座標を調整し、相対座標
に変換するのに必要な情報を記憶する。図２に示すよう
に、矩形画像は８０で示されている。画像の四辺は各
々、通常矩形状に歪むことに注意されたい。矩形画像８
０の各辺には歪む可能性のある２つの三角形状領域があ
る。本発明は、矩形画像の各辺に対して、この２つの三
角形状領域のどちらに歪みが現れているかを判別するも
のである。一旦判別が行なわれると、相対的な補正のた
めの式が発生され、信号処理装置に記憶される。上述の
ように、歪みが発生する可能性のある三角形状領域は８
１〜８８で示す８箇所がある。The firmware incorporated in the signal processing device 25 stores an algorithm for geometric correction processing according to the present invention. As shown in FIG. 2, by projecting a bright rectangular light on the screen and determining the type of correction required, the correction is initiated and the coordinates are adjusted and the information necessary to convert to relative coordinates is stored. .. As shown in FIG. 2, the rectangular image is shown by 80. Note that each of the four sides of the image is usually distorted into a rectangular shape. Rectangular image 8
There are two triangular areas that can be distorted on each side of 0. The present invention discriminates which of the two triangular regions the distortion appears on each side of the rectangular image. Once determined, a relative correction equation is generated and stored in the signal processor. As mentioned above, there are 8 triangular areas where distortion can occur.
There are 8 locations indicated by 1-88.

【００１７】図３では、例として大きく歪んだ矩形画像
９０を示している。補正を行なうプロセスの最初の部分
は、投影された画像の実際の角部分である。個々の角の
座標を図３に示す。角を決定する技法は、本実施例に示
され説明されるのと同様である。FIG. 3 shows, as an example, a greatly distorted rectangular image 90. The first part of the process of making the correction is the actual corners of the projected image. The coordinates of the individual corners are shown in FIG. The technique for determining the corner is similar to that shown and described in this example.

【００１８】一旦角部の座標が発生されると、定義され
た中央の座標Ｘ，Ｙが、図３に示すように、角からの対
角線の交点に配置される。したがって、本発明の目的の
ためには、通常矩形画像の４つの四分儀（ｑｕａｄｒａ
ｎｔ）を知ることが大切である。これについて、画面上
で定義された座標が、例えば左上の１／４部分にあれ
ば、２つの上部の三角形の内の１つを、２つの左側の三
角形の内の１つと共に、識別しなくてはならない。この
ようにして、画面上の識別された光の点の相対座標を決
定することができる。Once the corner coordinates have been generated, the defined center coordinates X, Y are located at the intersections of the diagonals from the corners, as shown in FIG. Therefore, for the purposes of the present invention, there are four quadra of a regular rectangular image.
nt) is important. For this, if the coordinates defined on the screen are in the upper left quarter, for example, one of the two upper triangles will not be identified, along with one of the two left triangles. must not. In this way, the relative coordinates of the identified light point on the screen can be determined.

【００１９】次に図１２〜１７を参照して、幾何学的補
正構成のソフトウエアを詳細に説明する。矩形画像が一
旦図１のスクリーン２１のようなスクリーン上に投影さ
れると、信号処理装置２５内のソフトウエアは、図１２
のボックス１２１で示されたような、スクリーン上に現
れた画像の４つの角の座標を決定する。これについて、
画像センサ１４（図１）は、本発明の実施例で説明する
のと同様な方法で、スクリーン上の明るい画像とその他
の画像の境界を決定する。Next, the software of the geometric correction configuration will be described in detail with reference to FIGS. Once the rectangular image has been projected onto a screen, such as screen 21 of FIG.
Determine the coordinates of the four corners of the image as it appears on the screen, as indicated by box 121. about this,
The image sensor 14 (FIG. 1) determines the boundary between the bright image and the other image on the screen in a manner similar to that described in the embodiment of the present invention.

【００２０】図１２のボックス１２２に示すように、そ
して図３にも示すように、スクリーンの幾何学的中心
は、角間に引かれた対角線＊＊＊線の交点に決められ
る。次に、ボックス１２３に示すように、携帯発光装置
２４によってスクリーンに投影された光点の特定の座標
を決定する。ここで、光点の位置Ｘが中央の左か否かを
判定する。中央の左であると判定されると、ソフトウエ
アは、左縁が完全に垂直に直線状になっているか、ま
た、図４及び５により明確に示されているように、ある
いは歪み三角形領域８１または８２のいずれかにしたが
って歪んでいるかを、分析する。ボックス１２５に示す
ように、左縁が垂直縁と完全に整合しているか否かを判
定する。ここで、左上の角のＸ座標を左下の角のＸ座標
と比較する。これらが等しければ、縁が完全に垂直方向
に向いていることが判定され、したがって補正する必要
はない。このような場合、図３のボックス１３１に進
む。As shown in box 122 of FIG. 12, and also as shown in FIG. 3, the geometric center of the screen is determined at the intersection of the diagonal *** lines drawn between the corners. Next, as shown in box 123, the specific coordinates of the light spot projected by the portable light emitting device 24 on the screen are determined. Here, it is determined whether or not the position X of the light spot is on the left of the center. Once determined to be center left, the software determines whether the left edge is perfectly vertical and straight, or as shown more clearly in FIGS. Or distorted according to either 82. As shown in box 125, it is determined whether the left edge is perfectly aligned with the vertical edge. Here, the X coordinate of the upper left corner is compared with the X coordinate of the lower left corner. If they are equal, it is determined that the edges are perfectly vertical and therefore need not be corrected. In such a case, proceed to box 131 in FIG.

【００２１】画像の左側を補正する必要があるとする
と、図１２に示すように決定ボックス１２５に進み、左
上角のＸ座標が左下角より大きいかを判別する。この判
別は、矩形形歪み領域８１（図４）または図５の歪み三
角形領域８２のどちらが存在するのかを学習するための
ものである。三角形領域８１は、底辺が矩形画像の底縁
と整合した三角形である。三角形領域８２は領域８１を
逆にしたもので、その底辺は矩形画像領域の上縁と共に
延長している。If it is necessary to correct the left side of the image, the process proceeds to a decision box 125 as shown in FIG. 12, and it is determined whether the X coordinate of the upper left corner is larger than the lower left corner. This determination is for learning whether the rectangular distortion area 81 (FIG. 4) or the distortion triangle area 82 of FIG. 5 exists. The triangular area 81 is a triangle whose base matches the bottom edge of the rectangular image. The triangular area 82 is an inverse of the area 81, the bottom of which extends with the top edge of the rectangular image area.

【００２２】決定ボックス１２５で、左上角のＸ座標が
左下角のＸ座標より大きければ、三角形画像領域８２が
存在すると判別される。このような状況では、ボックス
１２６に進み、左縁のＸ座標の計算を行なう。この後、
ボックス１３２、１３３で、この点のＸ座標の絶対値を
計算する。このＸ座標の値を、センサ１４によって検出
された光点のＸ座標値の代りに、コンピュータ１６に送
るようにする。ここで、ボックス１３２及び１３３に示
す式を用いて、スクリーン２１上の光点のＸ座標を計測
し、全ての歪みを幾何学的に補正する。このＸ座標補正
は、画像センサ１４によって検出された各光点に対して
順次行なわれるものである。In the decision box 125, if the X coordinate of the upper left corner is larger than the X coordinate of the lower left corner, it is determined that the triangular image area 82 exists. In such a situation, the box 126 is entered and the X coordinate of the left edge is calculated. After this,
In boxes 132 and 133, the absolute value of the X coordinate of this point is calculated. This X coordinate value is sent to the computer 16 instead of the X coordinate value of the light spot detected by the sensor 14. Here, the X-coordinate of the light spot on the screen 21 is measured using the formulas shown in boxes 132 and 133, and all distortions are geometrically corrected. This X-coordinate correction is sequentially performed on each light spot detected by the image sensor 14.

【００２３】このように、最初に記憶する４ヵ所の角と
定義した中央のＸ及びＹ座標のみが、初期化過程でセー
ブしなくてはならない情報であることが理解されよう。
この後、光点のＸ及びＹ座標の絶対値を計算し、ホスト
コンピュータ１６に迅速に供給する。Thus, it will be understood that only the central X and Y coordinates defined as the four corners initially stored are the information that must be saved during the initialization process.
After this, the absolute values of the X and Y coordinates of the light spot are calculated and rapidly supplied to the host computer 16.

【００２４】図２及び４において８１で示される歪みの
別の左縁三角形領域を決定するために、図１２の決定ボ
ックス１２５において、左上のＸ座標は左下のＸ座標よ
り大きくないことを決定し、ボックス１２６に進んで左
縁のＸ座標を計算する。このような計算の後、ボックス
１３２及び１３３に進み、歪み三角形領域８１を基に別
のＸ絶対値を決定する。In order to determine another left-edge triangular region of distortion, shown at 81 in FIGS. 2 and 4, in decision box 125 of FIG. 12, it is determined that the upper left X coordinate is not greater than the lower left X coordinate. , Box 126 to calculate the X coordinate of the left edge. After such calculation, boxes 132 and 133 are entered to determine another X absolute value based on the distorted triangular region 81.

【００２５】再びボックス１２３に戻り、光点のＸ座標
位置が中央の左側であるかを判別した結果、中央の左側
ではないなら、図１４の決定ボックス１４１に進む。こ
こで、矩形画像領域が完全に垂直であるか、または２つ
の三角形領域８３、８４のいずれかが矩形画像領域の右
縁に現れているか、についての判別を行なう。この動作
は、上部の三角形領域８１、８２を区別する動作と類似
している。Returning to the box 123 again, if it is determined whether the X coordinate position of the light spot is on the left side of the center, if it is not on the left side of the center, the process proceeds to the decision box 141 in FIG. Here, it is determined whether the rectangular image area is completely vertical, or which of the two triangular areas 83, 84 appears at the right edge of the rectangular image area. This operation is similar to the operation of distinguishing the upper triangular areas 81, 82.

【００２６】決定ブロック１４１において、右上部のＸ
座標が右下部のＸ座標と等しいか調べる。これらが等し
い場合、直接ボックス１４５に進み、右縁のＸ座標が右
上縁のＸ座標と等しいかを調べる。In decision block 141, the upper right X
Check if the coordinates are equal to the X coordinate in the lower right corner. If they are equal, proceed directly to box 145 to see if the X coordinate of the right edge is equal to the X coordinate of the upper right edge.

【００２７】しかしながら、これらが等しくない場合、
ボックス１４２に進み、右上部のＸ座標が右下部のＸ座
標と等しいか否か調べる。However, if they are not equal,
Proceeding to box 142, it is checked whether the X coordinate of the upper right portion is equal to the X coordinate of the lower right portion.

【００２８】これらが等しいならば、右縁のＸ座標をボ
ックス１４３に示す式によって計算する。この後、ボッ
クス１５１および１５２に示すように、光点の右縁のＸ
座標及びＸ座標、並びに定義した中央のＸ座標が判って
いるので、Ｘ座標の絶対値を計算する。このＸの絶対値
を次に用いてホストコンピュータ１６に供給する。If they are equal, the X coordinate of the right edge is calculated by the formula shown in box 143. After this, as shown in boxes 151 and 152, the X on the right edge of the light spot is
Since the coordinates and the X coordinate and the defined central X coordinate are known, the absolute value of the X coordinate is calculated. This absolute value of X is then used to supply to the host computer 16.

【００２９】再びボックス１４２に戻り、右上部のＸ座
標が右下部のＸ座標より小さい場合、三角形領域８３
（図２）を識別し、そしてボックス１４４に進み、右縁
のＸ座標を計算する。その後ボックス１５１、１５２で
Ｘ座標の絶対値を計算する。Returning to the box 142 again, if the X coordinate of the upper right portion is smaller than the X coordinate of the lower right portion, the triangular area 83
(FIG. 2) and proceed to box 144 to calculate the X coordinate of the right edge. Then, in boxes 151 and 152, the absolute value of the X coordinate is calculated.

【００３０】一旦Ｘ座標の絶対値を２つの三角形領域８
３または８４から決定したら、次にＹ座標の絶対値を計
算する。Once the absolute value of the X coordinate is set to the two triangular areas 8
Once determined from 3 or 84, the absolute value of the Y coordinate is then calculated.

【００３１】光点のＹ座標の相対値を計算するために、
４分儀（ｑｕａｄｒａｎｔ）をまずボックス１５３で決
定する。即ち、ボックス１５３では、光点のＹ位置が定
義した中央より上にあるか否かを決定する。上にあるの
なら、決定ボックス１５４に進み、上縁が水平か、また
は図２に示したような２つの三角形領域８５または８６
のいずれかが存在するかを判別する。In order to calculate the relative value of the Y coordinate of the light spot,
The quadrant is first determined in box 153. That is, in box 153, it is determined whether the Y position of the light spot is above the defined center. If so, proceed to decision box 154 where the top edge is horizontal or two triangular areas 85 or 86 as shown in FIG.
Is present.

【００３２】ボックス１５４の判別の結果、左上のＹ座
標が右のＹ座標と等しくない場合、決定ボックス１５５
で、左上のＹ座標が右上のＹ座標より小さいかを判別す
る。この判別によって、２つの上部三角形領域８５また
は８６のどちらが存在するかを識別することができる。
この判別が肯定であれば、三角形領域８６が存在するこ
とになる。また、この判別が肯定であれば、三角形領域
８６が識別され、ボックス１５６に示される計算を行な
い上縁のＹ座標を決定する。この後、ボックス１６３
（図１６）及び図１６のボックス１６４に示すように、
Ｙの絶対値を計算し、ホストコンピュータ１６に供給す
る。このＹの絶対値は、光点のＹ座標の調整値である。As a result of the determination in the box 154, if the upper left Y coordinate is not equal to the right Y coordinate, a decision box 155
Then, it is determined whether the upper left Y coordinate is smaller than the upper right Y coordinate. By this discrimination, it is possible to discriminate which of the two upper triangular regions 85 or 86 exists.
If this determination is affirmative, it means that the triangular area 86 exists. If the determination is positive, the triangular area 86 is identified, and the calculation shown in box 156 is performed to determine the Y coordinate of the upper edge. After this, box 163
(FIG. 16) and box 164 of FIG. 16,
The absolute value of Y is calculated and supplied to the host computer 16. This absolute value of Y is an adjustment value of the Y coordinate of the light spot.

【００３３】上部の三角形領域が存在する場合、ボック
ス１６１で三角形領域８５の上縁のＹ座標について同様
の計算を行なう。その後、Ｙの絶対値をボックス１６３
及び１６４で計算する。If the upper triangular area exists, a similar calculation is performed in box 161 for the Y coordinate of the upper edge of the triangular area 85. Then, set the absolute value of Y to box 163.
And 164.

【００３４】Ｙ座標の絶対値を計算したら、図１８のボ
ックス１７６に進み、計算したＸ座標の絶対値及びＹ座
標の計算値をホストコンピュータに送信する準備をす
る。一旦これらの絶対値を送信したら、初期のボックス
１２３に戻り、次に検出した光点についての動作を繰り
返す。After calculating the absolute value of the Y coordinate, the process proceeds to box 176 in FIG. 18 to prepare to transmit the calculated absolute value of the X coordinate and the calculated value of the Y coordinate to the host computer. Once these absolute values have been transmitted, the initial box 123 is returned to and the operation for the next detected light spot is repeated.

【００３５】再び図１５のボックス１５３に戻り、光点
のＹ位置が中央より上ではない場合、図１８の決定ボッ
クス１６５に進む。ここで、左下のＹ座標が右下のＹ座
標と等しいかを判別する。この判別の目的は、矩形の目
視領域の下縁が水平か、あるいは図２の８７または８８
で示した三角形領域が存在するかを調べることである。
下縁が完全な水平線であれば、ボックス１７３〜１７５
に進み、既に説明したように、Ｙの絶対値を計算する。
一方、左下のＹ座標が右下のＹ座標と等しくない場合、
ボックス１６５にて、左下のＹ座標が右下のＹ座標より
大きいか調べる。大きい場合、ボックス１７１に進み、
Ｙ座標の下縁値を決める計算を行なう。左下のＹ座標は
右下のＹ座標より大きいので、この計算は三角形領域８
８を基に行なわれる。この逆の場合、即ち左下のＹ座標
が右下のＹ座標より小さい場合、三角形領域８７を基に
ボックス１７２で計算を行ない、下縁のＹ座標を決定す
る。この後、Ｙ座標の絶対値を、既に説明したように、
計算する。Returning to box 153 in FIG. 15 again, if the Y position of the light spot is not above the center, proceed to decision box 165 in FIG. Here, it is determined whether the lower left Y coordinate is equal to the lower right Y coordinate. The purpose of this determination is that the lower edge of the rectangular visual area is horizontal, or 87 or 88 in FIG.
It is to check whether the triangular area indicated by exists.
If the bottom edge is a perfect horizontal line, boxes 173-175
Proceed to and calculate the absolute value of Y, as previously described.
On the other hand, if the lower left Y coordinate is not equal to the lower right Y coordinate,
In box 165, check if the lower left Y coordinate is greater than the lower right Y coordinate. If so, go to Box 171,
A calculation for determining the lower edge value of the Y coordinate is performed. Since the lower left Y coordinate is larger than the lower right Y coordinate, this calculation is performed in the triangular area 8
It is based on 8. In the opposite case, that is, when the lower left Y coordinate is smaller than the lower right Y coordinate, a calculation is made in box 172 based on the triangular area 87 to determine the lower edge Y coordinate. After this, the absolute value of the Y coordinate is, as already explained,
calculate.

【００３６】次にあげるのは、光点のＸ及びＹ座標を調
整するための、流れ図に示した種々の計算を行なうのに
用いられる一連の式である。The following is a set of equations used to perform the various calculations shown in the flow chart for adjusting the X and Y coordinates of a light spot.

【００３７】１）最初に４ヵ所の角のＸ及びＹ位置を決
定する。1) First, determine the X and Y positions of the four corners.

【００３８】２）次にスクリーンの中央を見つけ、対角
線の交点を見つける。対角線：図３を参照し、次の式で
求める。2) Next, find the center of the screen and find the intersection of the diagonal lines. Diagonal line: With reference to FIG. 3, it is calculated by the following formula.

【数７】 [Equation 7]

【００３９】線の式の点傾斜形式Point slope form of the line equation

【数８】 [Equation 8]

【００４０】最初の式に代入する。Substitute in the first expression.

【数９】 [Equation 9]

【００４１】３）水平及び垂直中央線と計算した中央か
ら、どの４分儀に光点があるかを判別する。3) From which center is calculated as the horizontal and vertical center lines, it is determined which quadrant has the light spot.

【００４２】４）発見した４分儀内のＸ及びＹの両方に
ついて調整した縁を計算する。4) Calculate the adjusted edges for both X and Y in the found quadrant.

【数１０】 [Equation 10]

【００４３】図４を参照し、左縁に対して、Referring to FIG. 4, with respect to the left edge,

【数１１】 [Equation 11]

【００４４】ここで、（Ｙ_RAW−Ｙ_TL）＝ＤＩＳＴＡＮ
ＣＥＳＩＤＥＯＰＰまた、Here, (Y _RAW -Y _TL ) = DISTAN
CE SIDE OPP again

【数１２】Ｘ_RELATIVE＝Ｘ_RAW−Ｘ_HOME 注意：ＩＦＸ_REL [Equation 12] X _RELATIVE = X _RAW -X _HOME Note: IF X _REL

【数１３】 [Equation 13]

【００４５】図５を参照し、左縁に対して、Referring to FIG. 5, with respect to the left edge,

【数１４】Ｘ_REL＝Ｘ_RAW−Ｘ_HOME （注意：Ｘ_RELが負の場合、位置はスクリーンの外側と
なる。）[Equation 14] X _REL = X _RAW -X _HOME (Note: If X _REL is negative, the position is outside the screen.)

【数１５】 [Equation 15]

【００４６】図６を参照し、右縁に対して、Referring to FIG. 6, with respect to the right edge,

【数１６】Ｘ_REL＝Ｘ_RAN−Ｘ_C （注意：Ｘ_RAN＞Ｘ_RIGHTなら、スクリーンの外側であ
る。）[Equation 16] X _REL = X _RAN -X _C (Note: If X _RAN > X _RIGHT , it is outside the screen.)

【数１７】 [Equation 17]

【００４７】図７を参照し、右縁に対して、Referring to FIG. 7, with respect to the right edge,

【数１８】Ｘ_REL＝Ｘ_RAN−Ｘ_C （注意：Ｘ_RAN＞Ｘ_RIGHTなら、スクリーンの外側であ
る。）[Equation 18] X _REL = X _RAN -X _C (Note: If X _RAN > X _RIGHT , it is outside the screen.)

【数１９】 [Formula 19]

【００４８】図８を参照し、上縁に対して、Referring to FIG. 8, with respect to the upper edge,

【数２０】Ｘ_REL＝Ｘ_RAW−Ｘ_HOME （注意：Ｘ_RAW＞Ｘ_HOMEなら、スクリーンの外側であ
る。）[Equation 20] X _REL = X _RAW- X _HOME (Note: If X _RAW > X _HOME , it is outside the screen.)

【数２１】 [Equation 21]

【００４９】図９を参照し、上縁に対して、Referring to FIG. 9, with respect to the upper edge,

【数２２】Ｘ_REL＝Ｘ_RAW−Ｘ_HOME （注意：Ｘ_RAN＜Ｘ_HOMEなら、スクリーンの外側であ
る。）[Equation 22] X _REL = X _RAW -X _HOME (Note: If X _RAN <X _HOME , it is outside the screen.)

【数２３】 [Equation 23]

【００５０】図１０を参照し、下縁に対して、Referring to FIG. 10, with respect to the lower edge,

【数２４】Ｙ_REL＝Ｙ_RAN−Ｙ（注意：Ｙ_RAN＞Ｙ_BOTTOMなら、スクリーンの外側であ
る。）[Equation 24] Y _REL = Y _RAN -Y (Note: If Y _RAN > Y _BOTTOM , it is outside the screen.)

【数２５】 [Equation 25]

【００５１】図１１を参照し、下縁に対して、Referring to FIG. 11, with respect to the lower edge,

【数２６】Ｙ_REL＝Ｙ_RAW−Ｙ_C （注意：Ｙ_RAW＞Ｙ_BOTTOMなら、スクリーンの外側であ
る。）[Equation 26] Y _REL = Y _RAW -Y _C (Note: If Y _RAW > Y _BOTTOM , it is outside the screen.)

【数２７】 [Equation 27]

【００５２】本発明の特定の実施例について開示した
が、添付の請求の範囲の真の精神及び範囲内で種々の異
なる変更が可能であることは理解されよう。したがっ
て、ここに示した要約または開示のみに限定する意図は
ない。While particular embodiments of the present invention have been disclosed, it will be appreciated that various different modifications are possible within the true spirit and scope of the appended claims. Therefore, there is no intention to be limited only to the abstracts or disclosures provided herein.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】撮像システムのブロック図。FIG. 1 is a block diagram of an imaging system.

【図２〜図１１】本発明の動作を説明するための種々の
画像及び画像の一部を示す図。2 to 11 are views showing various images and a part of the images for explaining the operation of the present invention.

【図１２〜図１８】幾何学的補正を行なう構成の動作を
示すための、図１のシステム用のコンピュータソフトウ
エアの流れ図。12-18 are flowcharts of computer software for the system of FIG. 1 to illustrate the operation of the arrangement for performing geometric correction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２１．．．スクリーン１０．．．コンピュータ入力システム１１．．．画像投影／検出システム１６．．．コンピュータ１７．．．ビデオポート１３．．．液晶パネル１４．．．画像センサ１９Ａ．．．ビデオモニタ１９Ｂ．．．キーボード１９２５．．．信号処理装置２４．．．光発生指示装置８０、９０．．．矩形画像８１〜８８．．．三角形状領域 21. ．． Screen 10. ．． Computer input system 11. ．． Image projection / detection system 16. ．． Computer 17. ．． Video port 13. ．． Liquid crystal panel 14. ．． Image sensor 19A. ．． Video monitor 19B. ．． Keyboard 19 25. ．． Signal processing device 24. ．． Light generation indicator 80, 90. ．． Rectangular image 81-88. ．． Triangular area

Claims

【特許請求の範囲】[Claims]

【請求項１】矩形に表示された画像の歪みを補正する装
置であって、表示された画像の座標位置を決定し記憶する記憶装置
と、前記記憶された座標位置の決定値に対して、座標値の補
正値を計算し、表示された画像の歪みに起因する座標エ
ラーを実質的に根絶するようにした処理装置とからなる
ことを特徴とする歪み補正装置。1. A device for correcting distortion of an image displayed in a rectangle, comprising: a storage device that determines and stores a coordinate position of a displayed image; and a storage device that determines a stored value of the coordinate position. A distortion correction device comprising: a processing device that calculates a correction value of a coordinate value and substantially eliminates a coordinate error caused by distortion of a displayed image.

【請求項２】矩形に表示された画像の歪みを補正する方
法であって、表示された画像の座標位置を決定し記憶するステップ
と、前記記憶された座標位置の決定値に対して、座標値の補
正値を計算するステップとからなり、表示された画像の
歪みに起因する座標エラーを実質的に根絶するようにし
たことを特徴とする歪み補正方法。2. A method for correcting distortion of an image displayed in a rectangle, the method comprising: determining and storing a coordinate position of a displayed image; coordinate for the determined value of the stored coordinate position; And a step of calculating a correction value of the value, wherein the coordinate error caused by the distortion of the displayed image is substantially eradicated.

【請求項３】請求項１の装置において、前記処理装置
は、表示画像の４つの各縁部で囲まれた領域内の位置に、光
像のｘ、ｙ座標を投影する投影手段と、前記表示画面内のｘ、ｙ座標像の４分儀を判別する画像
検出手段と、前記ｘ、ｙ座標像の４分儀内の判別されたｘ、ｙ座標位
置の記憶値に対して調整した縁部を計算するマイクロプ
ロセッサとを備えていることを特徴とする歪み補正装
置。3. The apparatus according to claim 1, wherein the processing device includes projection means for projecting x and y coordinates of a light image at a position within a region surrounded by four edges of a display image, Image detecting means for discriminating the quadrant of the x, y coordinate image on the display screen, and an edge adjusted for the stored value of the discriminated x, y coordinate position in the quadrant of the x, y coordinate image. A distortion correction device, comprising: a microprocessor for calculating a section.

【請求項４】請求項３の装置は、更に、前記表示画像の
各角のｘ、ｙ座標値を決定するアルゴリズムと、前記表
示画像内に定義した中央のｘ、ｙ座標値を決定する別の
アルゴリズムとを備え、前記画像領域は、前記表示画像
の４つの各縁によって取囲まれていることを特徴とする
歪み補正装置。4. The apparatus according to claim 3, further comprising an algorithm for determining an x, y coordinate value of each corner of the display image and a separate algorithm for determining a central x, y coordinate value defined in the display image. And the image area is surrounded by four edges of the display image.

【請求項５】請求項４の装置において、定義された中央
のｘ、ｙ座標値を決定するアルゴリズムは、点傾斜決定
アルゴリズムを含むことを特徴とする歪み補正装置。5. The distortion correction apparatus according to claim 4, wherein the algorithm for determining the defined central x, y coordinate value includes a point slope determination algorithm.

【請求項６】請求項５の装置において、前記点傾斜決定
アルゴリズムは次の式を解くことを特徴とする歪み補正
装置。【数１】ここで、ｙ_TLは決定したＹの左座標値を示し、Ｙ_BLは決
定したｙの右下座標値を示し、Ｘ_TLは決定したＸの左上
座標値を示し、Ｘ_BRは決定したＹの右下座標値を示す。6. The distortion correction device according to claim 5, wherein the point slope determination algorithm solves the following equation. [Equation 1] Here, y _TL represents the determined left coordinate value of Y, Y _BL represents the determined lower right coordinate value of y, X _TL represents the determined upper left coordinate value of X, and X _BR represents the determined Y coordinate value. The lower right coordinate value is shown.

【請求項７】請求項６の装置において、前記点傾斜決定
アルゴリズムは更に、次の一対の式を解くことを特徴と
する歪み補正装置。【数２】 7. The distortion correction apparatus according to claim 6, wherein the point slope determination algorithm further solves the following pair of equations. [Equation 2]

【請求項８】請求項１の装置は、更に、前記表示画像の
各角のｘ、ｙ座標位置を決定するアルゴリズムと、前記
表示画像の定義した中央の座標位置を決定する別のアル
ゴリズムとを含むことを特徴とする歪み補正装置。8. The apparatus according to claim 1, further comprising an algorithm for determining the x, y coordinate position of each corner of the display image and another algorithm for determining the defined central coordinate position of the display image. Distortion correction device characterized by including.

【請求項９】請求項３の装置において、前記縁の調整値
を計算するマイクロプロセッサは、ｙの絶対値とｘの絶
対値とを計算する絶対値アルゴリズムを備えていること
を特徴とする歪み補正装置。9. The distortion according to claim 3, wherein the microprocessor for calculating the edge adjustment value comprises an absolute value algorithm for calculating an absolute value of y and an absolute value of x. Correction device.

【請求項１０】請求項９の装置において、前記ｙの絶対
値は次の式で表わされることを特徴とする歪み補正装
置。【数３】 10. The distortion correction device according to claim 9, wherein the absolute value of y is represented by the following equation. [Equation 3]

【請求項１１】請求項１０の装置において、前記Ｙ
_relativeは次の式で表わされることを特徴とする歪み補
正装置。【数４】 11. The apparatus according to claim 10, wherein the Y
A distortion correction device characterized in that _relative is expressed by the following formula. [Equation 4]

【請求項１２】請求項１１の装置において、前記ｙ_spot
は投影されたｘ、ｙ座標光点のｙ座標値を示すことを特
徴とする歪み補正装置。12. The device of claim 11, wherein the y _spot
Represents a y-coordinate value of a projected x- and y-coordinate light point.

【請求項１３】請求項９の装置において、前記ｘの絶対
値は次の式で表わされることを特徴とする歪み補正装
置。【数５】 13. The distortion correction device according to claim 9, wherein the absolute value of x is represented by the following equation. [Equation 5]

【請求項１４】請求項１３の装置において、前記Ｘ
_RELATIVEは次の式で表わされることを特徴とする歪み補
正装置。【数６】 14. The apparatus of claim 13, wherein the X
_RELATIVE is a distortion correction device characterized by the following formula. [Equation 6]

【請求項１５】請求項１４の装置において、前記Ｘspot
は光像のｘ座標を表わすことを特徴とする歪み補正装
置。15. The apparatus of claim 14, wherein the Xspot.
Is a distortion correction device characterized in that it represents the x-coordinate of the light image.

【請求項１６】請求項１１の装置において、前記Ｘ左縁
はＸ_TLであることを特徴とする歪み補正装置。16. The distortion correction device according to claim 11, wherein the X left edge is X _TL .

【請求項１７】請求項１６の装置において、前記Ｘ左縁
はＸ_TLであることを特徴とする歪み補正装置。17. The distortion correction device according to claim 16, wherein the X left edge is X _TL .