KR20130035862A - 캘리브레이션 방법 및 영상 표시 장치 - Google Patents

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요시히로 기쿠치
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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

일 실시형태에 따르면, 카메라 및 제1 디스플레이를 포함하는 영상 표시 장치의 상기 카메라에 의해 얻어진 제1 카메라 영상을 보정하는 캘리브레이션 방법으로서, 캘리브레이션 방법은, 상기 제1 디스플레이와 제2 디스플레이를 대향시켜 배열하는 단계와; 상기 제1 디스플레이 상에 미리 결정된 제1 표시 화상을 표시하는 제1 표시 단계와; 상기 제1 디스플레이 상의 상기 미리 결정된 제1 표시 화상을 상기 제2 디스플레이의 표면에 의해 반사시키는 단계와; 상기 제1 카메라 영상을 얻기 위해, 상기 제2 디스플레이에 의해 반사된 상기 미리 결정된 제1 표시 화상을 상기 카메라로 촬상하는 단계와; 상기 제1 카메라 영상에서의 상기 제1 표시 화상의 제1 위치 어긋남으로부터, 상기 카메라와 상기 제1 디스플레이 사이의 제1 상대적 위치 관계를 산출하는 단계와; 상기 제1 상대적 위치 관계에 기초하여 상기 제1 카메라 영상을 보정하는 단계를 포함한다.

Description

캘리브레이션 방법 및 영상 표시 장치{CALIBRATION METHOD AND VIDEO DISPLAY APPARATUS}
본 발명의 실시형태는, 일반적으로 캘리브레이션 방법 및 영상 표시 장치에 관한 것이다.
본 출원은, 2011년 9월 30일에 출원된 일본 특허 출원 제2011-217601호에 기초하여 우선권의 이익을 주장하고, 일본 특허 출원 제2011-217601호의 전체 내용은 참조로서 본 명세서에 포함된다.
최근, 디지털 텔레비전 장치에 있어서, 카메라를 내장하여, 내장 카메라로 시청자를 촬영하고, 촬영된 영상은 상기 장치의 디스플레이 상에 표시되는 디지털 텔레비전 장치의 유형이 알려져 있다. 텔레비전 장치에서, 카메라가 고정되기 때문에, 외장 카메라와 달리 내장 카메라의 위치, 광축 등은 미세하게 조정될 수 없다.
카메라로 촬영된 카메라 영상을 디스플레이 상에 표시하기 위해, 종래에는, 카메라 영상의 표시 위치, 회전각, 그 밖의 화상 왜곡 등을 화상 처리에 의해 보정하고, 보정된 영상을 디스플레이 상에 표시하는 기술이 알려져 있다.
그러나, 종래 기술에서, 텔레비전 장치에 고정되어 제공되는 카메라로 촬영된 카메라 영상을 보정하는 캘리브레이션 방법은 아직 개발 중이다. 쉽게 수행될 수 있는 캘리브레이션 방법이 요구되고 있다.
본 발명에 의해 해결하고자 하는 과제는, 텔레비전 장치에 고정된 카메라의 캘리브레이션을 쉽게 수행할 수 있는, 캘리브레이션 방법 및 영상 표시 장치를 제공하는 것이다.
일반적으로, 일 실시형태에 따르면, 카메라 및 제1 디스플레이를 포함하는 영상 표시 장치의 상기 카메라에 의해 얻어진 제1 카메라 영상을 보정하는 캘리브레이션 방법으로서, 캘리브레이션 방법은, 상기 제1 디스플레이와 제2 디스플레이를 대향시켜 배열하는 단계와; 상기 제1 디스플레이 상에 미리 결정된 제1 표시 화상을 표시하는 제1 표시 단계와; 상기 제1 디스플레이 상의 상기 미리 결정된 제1 표시 화상을 상기 제2 디스플레이의 표면에 의해 반사시키는 단계와; 상기 제1 카메라 영상을 얻기 위해, 상기 제2 디스플레이에 의해 반사된 상기 미리 결정된 제1 표시 화상을 상기 카메라로 촬상하는 단계와; 상기 제1 카메라 영상에서의 상기 제1 표시 화상의 제1 위치 어긋남으로부터, 상기 카메라와 상기 제1 디스플레이 사이의 제1 상대적 위치 관계를 산출하는 단계와; 상기 제1 상대적 위치 관계에 기초하여 상기 제1 카메라 영상을 보정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다양한 특징들을 구현하는 일반적인 아키텍쳐(architecture)는 도면을 참조하여 설명될 것이다. 도면 및 관련된 설명이, 본 발명의 실시형태를 예시하지만 본 발명의 범주는 한정하지 않는다.
도 1은, 일 실시형태에 따른 캘리브레이션 방법을 개략적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 2는, 본 실시형태에서 텔레비전 장치의 예를 도시하는 예시적인 관점에서의 외관을 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 실시형태에서 텔레비전 장치의 신호 처리 시스템을 도시하는 예시적인 블록 다이어그램이다.
도 4는, 본 실시형태에서 카메라로 촬영된 카메라 영상과 디스플레이 상에 표시된 표시 영상 사이의 위치 어긋남의 예를 설명하는 예시적인 도면이다.
도 5는, 본 실시형태에서 텔레비전 장치가 가지는 소프트웨어 구성을 도시하는 예시적인 블록 다이어그램이다.
도 6은, 본 실시형태에서 텔레비전 장치에 의해 수행되는 보정치 산출 처리의 순서를 도시하는 예시적인 플로우차트이다.
도 7은, 본 실시형태에서 제2 디스플레이의 표면에 의해 제1 디스플레이 상의 표시 화상을 반사시킴으로써, 카메라로 제1 디스플레이 상의 표시 화상을 촬영하는 경우의 예시적인 동작 설명도이다.
도 8은, 본 실시형태에서 제2 디스플레이 상의 표시 화상이 카메라로 촬영되는 경우의 예시적인 동작 설명도이다.
도 9는, 본 실시형태에서 좌표계를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 10은, 본 실시형태에서 제1 디스플레이 상의 표시 화상, 표시 화상의 허상(virtual image), 제2 디스플레이 상의 표시 화상, 및 카메라 사이의 위치 관계를 개략적으로 설명하기 위한 예시적인 평면도이다.
도 11은, 본 실시형태에서 텔레비전 장치에 의해 수행되는 카메라 영상의 보정 처리의 순서를 도시하는 예시적인 플로우차트이다.
도 1은, 본 실시형태에 따른 캘리브레이션 방법을 개략적으로 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 본 실시형태에 따른 캘리브레이션 방법은, 카메라(4)와 제1 디스플레이(3)를 포함하는 영상 표시 장치(텔레비전 장치(1))에서, 카메라(4)로 촬상한 카메라 영상을 보정하는 방법이다. 개략적으로, 캘리브레이션 방법은, 제1 디스플레이(3)와 제2 디스플레이(5)를 대향하도록 배열하고, 제2 디스플레이(5)를 이용하여 캘리브레이션을 수행하는 방법이다. 다음에, 본 실시형태에 따른 영상 표시 장치로서 텔레비전 장치(1)의 구성을 설명한다.
도 2는, 텔레비전 장치(1)의 예를 도시하는 예시적인 관점에서의 외관을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 텔레비전 장치(1)는, 전방에서 본 정면도(전면의 평면도)에서 직사각형 형상의 외관을 나타낸다. 텔레비전 장치(1)는, 하우징(2)과 제1 디스플레이(3)를 포함한다. 제1 디스플레이(3)는, 예컨대 LCD(Liquid Crystal Display)로 형성된다. 제1 디스플레이(3)는, 후술하는 영상 처리기(17)(도 3 참조)로부터 영상 신호를 수신하고, 정지 화상과 동화상 등의 영상을 표시한다. 또한, 카메라(4)는 하우징(2)에 설치된다. 카메라(4)는, 예컨대, 텔레비전 장치(1)의 시청자를 촬영하기 위해 이용될 수 있다. 하우징(2)은 지지부(6)에 의해 지지된다.
도 3은, 텔레비전 장치(1)의 신호 처리 시스템을 도시하는 예시적인 블록 다이어그램이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 텔레비전 장치(1)는, 안테나(12)에 의해 수신된 디지털 텔레비전 방송 신호를 입력 단자(13)를 통해 튜너 모듈(14)에 공급함으로써, 원하는 채널의 방송 신호를 선국할 수 있다. 튜너 A(141)와 튜너 B(142)는, 지상파 디지털 방송을 수신하기 위한 튜너이고, 튜너 C(143)는, BS/CS 디지털 방송을 수신하기 위한 튜너이다. 단, 도 3에서 텔레비전 장치(1)가 3개의 튜너를 가지지만, 튜너의 수는 3개에 한정되지 않음에 주의한다.
튜너 모듈(14)은 수신된 방송 신호를 복조기/복호기(15)에 출력한다. 복조기/복호기(15)는, 입력된 방송 신호를 디지털 영상 신호, 디지털 음성 신호 등으로 복원(decode)하여, 입력 신호 처리기(16)에 출력한다.
텔리비전 장치(1)의 외부에서 디지털 영상 신호 또는 디지털 음성 신호를 직접 입력하기 위한 입력 단자(21)는, 텔레비전 장치(1)에 설치된다. 입력 단자(21)를 통해 입력된 디지털 영상 신호 및 디지털 음성 신호는, 기록/재생 처리기(29)에 입력된다.
조작 모듈(24)은 하우징(2)에 설치되고, 전원의 온/오프를 행하기 위한 스위치, 채널을 전환하기 위한 스위치 등을 포함한다. 수신기(26)는, 리모트 컨트롤(25)로부터 신호를 수신하고, 수신한 신호를 제어기(40)에 출력한다. 제어기(40)는, 조작 모듈(24) 또는 리모트 컨트롤(25)에 있어서의 사용자에 의한 조작에 기초하여, 재생, 채널 전환, 예약 녹화 등의 지시를 접수한다.
디스크 드라이브 모듈(27)은, DVD(Digital Versatile Disk) 등의 광 디스크(28)에 디지털 데이터의 기록 및 재생을 수행한다. 디스크 드라이브 모듈(27)은, 제어기(40)로부터의 지시에 기초하여 광 디스크(28)로부터 디지털 영상 신호와 디지털 음성 신호를 독출(read out)하여, 기록/재생 처리기(29)에 출력한다. 또한, 디스크 드라이브 모듈(27)은, 기록/재생 처리기(29)로부터 입력된 디지털 영상 신호와 디지털 음성 신호를 광 디스크(28)에 기록한다.
HDD(Hard Disk Drive)(20)는, 내부에 구비된 하드 디스크에 기록 및 재생을 수행한다. HDD(20)는, 제어기(40)로부터의 지시에 기초하여 하드 디스크로부터 디지털 영상 신호와 디지털 음성 신호를 독출하여, 기록/재생 처리기(29)에 출력한다. 또한, HDD(20)는, 기록/재생 처리기(29)로부터 입력된 디지털 영상 신호와 디지털 음성 신호를 하드 디스크에 기록한다.
기록/재생 처리기(29)는, 복조기/복호기(15), 입력 단자(21), 디스크 드라이브 모듈(27), HDD(20), 또는 네트워크 인터페이스(미도시)로부터 입력되는 디지털 영상 신호와 디지털 음성 신호를 암호화하고, 미리 결정된 기록 포맷으로 변환한다. 그리고 나서, 기록/재생 처리기(29)는 변환된 신호를 디스크 드라이브 모듈(27) 또는 HDD(20)에 출력한다. 또한, 기록/재생 처리기(29)는, 디스크 드라이브 모듈(27) 또는 HDD(20)로부터 독출된 디지털 영상 신호와 디지털 음성 신호를 복원하여, 입력 신호 처리기(16)에 출력한다.
입력 신호 처리기(16)는, 복조기/복호기(15) 또는 기록/재생 처리기(29)로부터 입력된 디지털 영상 신호와 디지털 음성 신호에 대하여 미리 결정된 디지털 신호 처리를 수행한다. 입력 신호 처리기(16)는, 디지털 영상 신호를 영상 처리기(17)에 출력하고, 디지털 음성 신호를 음성 처리기(18)에 출력한다.
영상 처리기(17)는, 입력 신호 처리기(16) 또는 제어기(40)로부터 입력된 디지털 영상 신호를, 제1 디스플레이(3) 상에 표시될 수 있는 포맷의 아날로그 영상 신호로 변환하여, 제1 디스플레이(3)에 입력한다. 제1 디스플레이(3)는, 영상 처리기(17)로부터 출력되는 아날로그 영상 신호에 따라서, 프로그램의 시청 화면이나, 그 밖의 영상 등을 표시한다. 또한, 출력 단자(171)가, 텔레비전 장치(1)에 설치된다. 제2 디스플레이(5)는 출력 단자(171)에 접속될 수 있다. 영상 처리기(17)는, 출력 단자(171)를 통해 접속된 제2 디스플레이(5)에 아날로그 영상 신호를 입력하고, 제2 디스플레이(5)는 입력된 아날로그 영상 신호에 따라서 영상을 표시한다.
음성 처리기(18)는, 입력 신호 처리기(16)로부터 입력된 디지털 음성 신호를, 후단(subsequent stage)의 스피커(19)로 재생될 수 있는 포맷의 아날로그 음성 신호로 변환하여, 스피커(19)에 입력한다. 스피커(19)는, 음성 처리기(18)로부터 입력된 아날로그 음성 신호에 기초하여 음성을 재생한다.
제어기(40)는, 버스나 인터페이스에 의해서, 튜너 모듈(14), 기록/재생 처리기(29), 입력 신호 처리기(16), 조작 모듈(24), 수신기(26), 디스크 드라이브 모듈(27), HDD(20), 네트워크 인터페이스(미도시) 등과 접속되어, 이들 각 부의 동작을 제어한다. 또한, 제어기(40)는, 조작 모듈(24) 또는 리모트 컨트롤(25)에 있어서의 사용자에 의한 조작에 기초하여, 제어기(40)에 접속된 상기 각 부를 제어하여, 프로그램 시청, 채널 전환, 프로그램의 예약 녹화, 영상 콘텐츠 등의 처리를 수행한다.
또한, 제어기(40)는, 도 3에 도시한 바와 같이, CPU(Central Processing Unit)(40a)와, CPU(40a)에 의해 실행되는 제어 프로그램을 저장하는 ROM(Read Only Memory)(40b)과, CPU(40a)에 작업 영역을 제공하기 위한 RAM(Random Access Memory)(40c)을 포함한다.
여기서, 카메라(4)로 촬영된 카메라 영상과, 제1 디스플레이(3) 상에 표시되는 표시 영상 사이의 위치 어긋남에 관해서 설명한다. 도 4는, 카메라(4)로 촬영되는 카메라 영상과 제1 디스플레이(3) 상에 표시되는 표시 영상 사이의 위치 어긋남의 예를 설명하는 예시적인 도면이다. 우선, 카메라(4)로 촬영되는 카메라 영상의 중심 위치는, 카메라(4)의 렌즈의 중심 위치에 대응된다. 제1 디스플레이(3) 상에 표시되는 표시 영상의 중심 위치는, 제1 디스플레이(3)의 중심 위치에 대응된다. 그러므로, 이들의 중심 위치는, 제1 디스플레이(3)의 폭을 따라서 서로 이격된다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 카메라(4)의 광축은 제1 디스플레이(3)의 중심 위치에 가까워지도록 기울여 설치되며, 그 결과 카메라(4)는 제1 디스플레이(3)의 앞의 시청자를 촬영할 수 있다. 따라서, 카메라(4)의 렌즈 표면의 법선 벡터(51)는, 디스플레이 표면의 법선 벡터(52)와는 다른 방향을 향한다. 그러므로, 카메라 영상이 제1 디스플레이(3) 상에 표시되는 경우, 카메라 영상과 제1 디스플레이(3) 상의 표시 영상 사이의 상대적 위치 관계에 따라서, 위치와 방향의 어긋남은 보정될 필요가 있다. 또한, 카메라(4)가 텔레비전 장치(1)에 설치되는 경우, 경우에 따라서 카메라(4)의 위치에 관하여 개별적인 차이가 생긴다. 그러므로, 그러한 경우에는, 카메라(4)의 설치 위치나 설치 방향은 각각의 텔레비전 장치(1)에 대해 보정될 필요가 있다.
도 5는, 텔레비전 장치(1)가 가지는 소프트웨어 구성을 도시하는 예시적인 블록 다이어그램이다. 제어기(40)(도 3 참조)는, 제어기(40)에 구비되는 CPU(40a)가 ROM(40b)에 저장된 프로그램을 RAM(40c)에 로드하여 실행시키면, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 표시 모듈(41), 제2 표시 모듈(42), 화상 취입 모듈(43), 산출기(44), 보정기(45)로서의 기능을 실현한다. 또한, 보정치 저장 모듈(46)은 제어기(40)의 비휘발성의 기억 영역에 설치된다. 다음에, 각 부의 기능에 관해서 개략적으로 설명한다.
제1 표시 모듈(41)은, 영상 처리기(17)를 통해 제1 디스플레이(3)를 제어하여, 제1 디스플레이(3) 상에 캘리브레이션용 화상을 표시한다. 또한, 제1 표시 모듈(41)은, 제1 디스플레이(3)의 휘도를 제어한다. 제2 표시 모듈(42)은, 영상 처리기(17)를 통해 제2 디스플레이(5)를 제어하여, 제2 디스플레이(5) 상에 캘리브레이션용 화상을 표시한다. 또한, 제2 표시 모듈(42)은, 제2 디스플레이(5)의 휘도를 제어한다.
제1 표시 모듈(41) 또는 제2 표시 모듈(42)에 의해 표시되도록 되어있는 캘리브레이션용 화상으로서는, 체커 보드(checker board) 등의 패턴 화상이 이용될 수 있다. 그러나, 화상의 종류, 칼라, 및 크기는 특별히 한정되지 않는다.
화상 취입 모듈(43)(촬상 모듈)은, 제2 디스플레이(5)의 표면에 의해 반사된 제1 디스플레이(3) 상의 표시 화상을 카메라(4)로 촬상하여, 그 카메라 영상을 RAM 등의 메모리에 불러온다. 또한, 화상 취입 모듈(43)(제2 촬상 모듈)은, 제2 디스플레이(5) 상에 표시된 표시 화상을 카메라(4)로 촬상하여, 그 카메라 영상을 RAM 등의 메모리에 불러온다.
산출기(44)는, 카메라 영상에서의 제1 디스플레이(3) 상의 표시 화상의 위치의 어긋남에 기초하여, 카메라(4)와 제1 디스플레이(3) 사이의 상대적 위치 관계를 산출한다. 또한, 산출기(44)(제2 산출기)는, 카메라 영상에서의 제2 디스플레이(5)의 표시 화상의 위치의 어긋남에 기초하여, 카메라(4)와 제2 디스플레이(5) 사이의 상대적 위치 관계를 산출한다. 또한, 산출기(44)는, 카메라(4)와 제1 디스플레이(3) 사이의 상대적 위치 관계, 및 카메라(4)와 제2 디스플레이(5) 사이의 상대적 위치 관계에 기초하여, 카메라(4)와 제1 디스플레이(3) 사이의 상대적 위치 관계를 산출하여, 이것을 보정치로서 보정치 저장 모듈(46)에 저장한다. 단, 상대적 위치 관계는, 상대적인 배치의 어긋남, 상대적인 방향의 어긋남 등을 나타낸다.
보정기(45)는, 보정치 저장 모듈(46)에 저장된 보정치로 카메라 영상을 보정한다. 각 부의 보다 상세한 기능은 후술한다.
다음에, 텔레비전 장치(1)에 의해 수행되는 카메라 영상의 캘리브레이션 처리의 공정은, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된다. 도 6은, 텔레비전 장치(1)에 의해 수행되는 보정치 산출 처리의 순서를 도시하는 예시적인 플로우차트이다.
우선, 제1 디스플레이(3)와 제2 디스플레이(5)를 대향시켜 설치한다(S1). 단, 제1 디스플레이(3)와 제2 디스플레이(5) 사이의 상대적 위치 관계는, S6 - S8에서 측정된다. 그러므로, 제1 디스플레이(3)와 제2 디스플레이(5)는, S1에서 완전히 대향되지 않을 수도 있다. 즉, 제1 디스플레이(3)와 제2 디스플레이(5) 사이의 상대적 위치 관계는, 제1 디스플레이(3) 상의 화상 이미지가 제2 디스플레이(5)의 표면에 의해 반사되는 경우에, 제1 디스플레이(3) 상의 화상 이미지의 경상(mirror image)이 카메라(4)로 촬상될 수 있고, 제2 디스플레이(5) 상의 표시 화상은 카메라(4)로 촬상될 수 있도록 설정될 수 있다. 단, 제1 디스플레이(3)와 제2 디스플레이(5)가 서로 평행인 경우, 또는 제1 디스플레이(3)와 제2 디스플레이(5)의 상대적 방향이 이미 알려진 경우, S6 - S8의 순서를 생략할 수 있다.
다음에, 제1 표시 모듈(41)은, 제1 디스플레이(3) 상에 캘리브레이션용 패턴 화상(이하, 단순히 "보정 패턴"이라 함)을 표시한다(S2).
도 7은, 제2 디스플레이(5)의 표면에 의해 제1 디스플레이(3) 상의 표시 화상을 반사시킴으로써, 카메라(4)로 제1 디스플레이(3) 상의 표시 화상을 촬영하는 경우의 예시적인 동작 설명도이다. 제2 표시 모듈(42)은 제2 디스플레이(5)의 휘도를 저감시켜, 제1 디스플레이(3) 상에 표시되는 보정 패턴이 제2 디스플레이(5)에 의해 반사되기 쉽게 만든다(S3).
제2 디스플레이(5)에 의해 반사되는 영상을 보다 선명하게 만들기 위해서, 제2 디스플레이(5)의 표면은 반사율이 높은 부재로 형성되는 것이 바람직하다. 적합한 실시형태로서는, 제2 디스플레이(5)는 표면에 글레어 패널(glare panel)을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 그 밖의 적합한 실시형태로서, 표면에 하프 미러를 설치한 제2 디스플레이(5)가 이용될 수도 있다.
다음에, 화상 취입 모듈(43)은, 제2 디스플레이(5)의 표면에 의해 반사된 보정 패턴의 경상(허상)을 카메라(4)로 촬상하여, 그 카메라 영상을 메모리에 불러온다(S4).
그리고, 산출기(44)는, 카메라 영상 내의 미리 결정된 위치(예컨대, 카메라 영상의 중심 위치)에 대하여, 보정 패턴의 위치 어긋남에 기초하여 카메라(4)와 제1 디스플레이(3) 사이의 상대적 위치 관계를 산출한다(S5).
다음에, 제2 표시 모듈(42)은, 제2 디스플레이(5) 상에 보정 패턴을 표시한다(S6).
도 8은, 제2 디스플레이(5) 상의 표시 화상이 카메라(4)로 촬영되는 경우의 예시적인 동작 설명도이다. 제1 표시 모듈(41)은 제1 디스플레이(3)의 휘도를 저감시킨다. 이에 따라, 제1 디스플레이(3) 상의 표시 화상이 제2 디스플레이(5) 상에 반사되는 것이 방지된다. 그러므로, 제2 디스플레이(5) 상에 표시된 보정 패턴의 화상 해석을 쉽게 할 수 있다.
그리고, 화상 취입 모듈(43)은, 제2 디스플레이(5) 상에 표시된 보정 패턴을 카메라(4)로 촬상하여, 그 카메라 영상을 메모리 상에 불러온다(S7).
산출기(44)는, 카메라 영상 내의 미리 결정된 위치에 대하여, 보정 패턴의 위치 어긋남에 기초하여 카메라(4)와 제2 디스플레이(5) 사이의 상대적 위치 관계를 산출한다(S8).
그리고, 산출기(44)는, S5 및 S8에서 산출된 상대적 위치 관계에 기초하여, 카메라(4)와 제1 디스플레이(3) 사이의 상대적 위치 관계를 산출한다(S9). S5, S8, 및 S9에서 수행되는 산출 처리의 일례에 관해서, 도 9 및 도 10을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
우선, 도 9를 참조하여 좌표계에 관해서 설명한다. 도 9는, 좌표계를 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 디스플레이(3)의 중심(C)을 통과하며 제1 디스플레이(3)의 폭 방향으로 연장되는 축은, X축이며, 제1 디스플레이(3)의 높이 방향으로 연장되는 축은, Y축이며, 깊이 방향으로 연장되어 제1 디스플레이(3)의 표면에 수직인 축은, Z축이다. 또한, X, Y, 및 Z축에 대한 회전 각도는, 각각 θx, θy, 및 θz 이다.
다음에, 도 10을 참조하여, X축 방향의 어긋남을 예를 들어 설명한다. 도 10은, 제1 디스플레이(3) 상의 표시 화상(301), 표시 화상(301)의 허상(302), 제2 디스플레이(5) 상의 표시 화상(501)(보정 패턴), 및 카메라(4) 사이의 위치 관계를 개략적으로 설명하기 위한 예시적인 평면도이다. S4에서 화상 취입 모듈(43)은, 제2 디스플레이(5)의 표면 상에 투영된 표시 화상(301)의 허상(302)을 카메라(4)로 촬상한다.
S5에 있어서, 산출기(44)는, 허상(302)의 중심점(302c)과 카메라 영상의 중심점 사이의 어긋남을 검출함으로써, 해당 중심점(302c)과 카메라(4)의 렌즈 중심 위치 사이의 X축 방향의 어긋남 dx1을 산출한다. 마찬가지로, 산출기(44)는, 중심점(302c)과 카메라(4)의 렌즈 중심 위치 사이의 Y축 방향 및 Z축 방향의 어긋남 dy1 및 dz1을 각각 산출한다. 또한, 산출기(44)는, 허상(302)과 카메라(4)의 광축 사이의 회전 각도(틀어진 각도)를 산출하여, 각 축에 대한 회전 각도 θx1, θy1, 및 θz1을 산출한다.
또한, S7에서 화상 취입 모듈(43)은, 제2 디스플레이(5) 상에 표시된 표시 화상(501)을 카메라(4)로 촬상한다. S8에서 산출기(44)는, 표시 화상(501)의 중심점(501c)과 카메라 영상의 중심점 사이의 어긋남을 검출함으로써, 해당 중심점(501c)과 카메라(4)의 렌즈 중심 위치 사이의 X축 방향의 어긋남 dx2를 산출한다. 마찬가지로, 산출기(44)는, 중심점(501c)과 카메라(4)의 렌즈 중심 위치 사이의 Y축 방향 및 Z축 방향의 어긋남 dy2 및 dz2를 각각 산출한다. 또한, 산출기(44)는, 표시 화상(501)과 카메라(4)의 광축 사이의 회전 각도(틀어진 각도)를 산출하여, 각 축에 대한 회전 각도 θx2, θy2, 및 θZ2를 산출한다.
그리고, 산출기(44)는, S5에서 산출한 상대적 위치 관계 dx1, dy1, dz1, θx1, θy1, 및 θz1와, S8에서 산출한 상대적 위치 관계 dx2, dy2, dz2, θx2, θy2, 및 θz2에 기초하여, 카메라(4)와 제1 디스플레이(3) 사이의 상대적 위치 관계를 산출한다(S9).
여기서, 카메라(4)의 렌즈 중심 위치와 제1 디스플레이(3)의 중심 위치 사이의 X, Y, Z축 방향의 평행 이동량(translation amounts)은 각각 Δdx, Δdy, Δdz인 것으로 하고, X, Y, Z축에 대한 회전 각도는 각각 Δθx, Δθy, Δθz인 것으로 한다. 거울의 입사각과 반사각의 관계에 기초하여, 상대적 위치 관계는, 다음 식과 같이 표현된다. 다만, Δdz는 산출할 수 없기 때문에, 0인 것으로 한다.
Figure pat00001
(1)
Figure pat00002
(2)
Figure pat00003
(3)
Figure pat00004
(4)
Figure pat00005
(5)
Figure pat00006
(6)
산출기(44)는, 전술한 식(1) 내지 식(6)으로 표현되는 카메라(4)와 제1 디스플레이(3) 사이의 상대적 위치 관계를, 카메라 영상의 캘리브레이션을 위해 이용되는 보정치로서 보정치 저장 모듈(46)에 저장한다(S10).
도 9 및 도 10을 참조하여 상술한 예에서는, 보정 패턴의 중심점(중심점(302c), 중심점(501c))과 카메라 영상 사이의 어긋남이 검출된다. 그러나, 본 실시형태는 이것에 한정되지 않으며, 보정 패턴 상의 그 밖의 점의 어긋남을 검출할 수도 있다. 대안으로, 복수의 점에 관해서, 보정 패턴과 카메라 영상 사이의 위치 어긋남을 검출함으로써, 편차량이 산출될 수도 있다.
다음에, 텔레비전 장치(1)에 의해 수행되는 카메라 영상의 보정 처리의 순서에 관해서 설명한다. 도 11은, 텔레비전 장치(1)에 의해 수행되는 카메라 영상의 보정 처리의 순서를 도시하는 예시적인 플로우차트이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 보정기(45)는, 보정치 저장 모듈(46)에 저장되어 있는 상기 보정치를 이용하여, 카메라(4)로 촬상되는 카메라 영상에 캘리브레이션을 수행한다(S11).
이상 설명한 대로, 본 실시형태에 따르면, 제2 디스플레이(5)에 의해 반사된 제1 디스플레이(3) 상의 표시 화상은 카메라(4)에 의해 촬상되며, 카메라 영상 내의 표시 화상의 위치 어긋남에 기초하여, 카메라(4)와 제1 디스플레이(3) 사이의 상대적 위치 관계가 산출된다. 그리고 나서, 카메라 영상은, 상대적 위치 관계에 기초하여 보정된다. 따라서, 카메라(4)의 캘리브레이션은, 단지 상기 장치 자체와 제2 디스플레이(5)가 있기만 하면, 수행될 수 있다. 그러므로, 텔레비전 장치(1)에 고정되어 있는 카메라(4)의 캘리브레이션을 쉽게 수행하는 것을 가능하게 하는 영상 표시 장치, 영상 표시 방법, 및 프로그램이 제공될 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 제2 디스플레이(5) 상에 표시된 표시 화상은 카메라(4)로 촬영되고, 카메라(4)와 제2 디스플레이(5) 사이의 상대적 위치 관계는, 카메라 위치에 대한 표시 화상의 위치 어긋남에 기초하여 산출된다. 그리고 나서, 보정치는, 상대적 위치 관계를 더 이용하여 산출된다. 따라서, 제1 디스플레이(3)와 제2 디스플레이(5)를 엄밀히 서로 평행하게 배치할 필요가 없다. 또한, 제1 디스플레이(3)와 제2 디스플레이(5) 사이의 상대적 위치 관계(상대적인 배치, 상대적인 방향)를 파악할 필요가 없다. 이로써, 카메라(4)의 캘리브레이션을 더욱 간편하게 수행할 수 있다.
제1 디스플레이(3) 상에 표시되는 캘리브레이션용의 화상의 크기와, 제2 디스플레이(5) 상에 표시되는 캘리브레이션용 화상의 크기는, 서로 같거나, 다를 수도 있다. 또한, 전술한 설명에서, 캘리브레이션용 화상으로서 체커 보드(체크 무늬)의 패턴이 이용되었다. 그러나, 캘리브레이션용 화상은 이것에 한정되지 않고, 그 밖의 화상이 이용될 수도 있다. 또한, 제2 디스플레이(5) 상에 표시되는 캘리브레이션용의 화상은, 제1 디스플레이(3) 상에 표시되는 캘리브레이션용 화상을 좌우반전시킨(mirror-reversing) 허상이거나, 아닐 수도 있다. 화상 내의 미리 결정된 위치와 카메라(4) 사이의 각 상대적 위치 관계를 산출하는 것으로 충분하다.
전술한 설명에서는, 텔레비전 장치(1)가 제2 표시 모듈(42)을 포함한다고 하였다. 그러나, 본 발명은, 이것에 한정되지 않는다. 제2 디스플레이(5)를 제어하는 다른 영상 표시 장치가 제2 표시 모듈(42)을 포함하고, 텔레비전 장치(1)와 상기 다른 영상 표시 장치를 서로 연결시켜 캘리브레이션을 수행하는 구성이 적용될 수도 있다.
제1 디스플레이(3)와 제2 디스플레이(5)의 휘도를 저감시키는 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 각 디스플레이 상에 흑색 화상, 농색(deep-colored) 화상 등을 표시하거나, 각 디스플레이의 영상 출력을 오프로 하는 것에 의해, 각 디스플레이의 휘도가 저감될 수 있다.
본 실시형태에 따른 텔레비전 장치(1)에 의해 실행되는 프로그램은, ROM 등에 미리 기록되어 제공된다. 본 실시형태에 따른 텔레비전 장치(1)에 의해 실행되는 프로그램은, 설치 가능한 형식 또는 실행 가능한 형식으로, CD-ROM, FD( Flexible Disk), CD-R, 또는 DVD(Digital Versatile Disk) 등의 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체에 기록되어 제공되도록 구성될 수도 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 텔레비전 장치(1)에 의해 실행되는 프로그램은, 인터넷 등의 네트워크에 접속된 컴퓨터에 저장되거나, 네트워크를 통해 다운로드됨으로써 제공되도록 구성될 수도 있다. 대안으로, 본 실시형태에 따른 텔레비전 장치(1)에 의해 실행되는 프로그램은, 인터넷 등의 네트워크를 통해 제공 또는 배포되도록 구성될 수도 있다.
또한, 본 실시형태는, 카메라를 갖추고 있지 않은 텔레비전 장치(1)에, 나중에 카메라를 추가로 설치하는 경우에 적용될 수도 있다. 즉, 카메라를 추가로 설치한 경우에, 전술한 보정치 산출 처리를 수행하여, 산출된 보정치를 이용함으로써, 카메라 영상의 캘리브레이션이 수행될 수도 있다.
또한, 카메라(4)가 제1 디스플레이(3)에 고정되는 경우에 관해서 설명했다. 그러나, 카메라(4)가 부착되는 개소는 이것에 한정되지 않는다. 카메라(4)는, 텔레비전 장치(1)의 지지부(6) 등과 같은 그 밖의 개소에 부착될 수도 있다.
또한, 전술한 설명에서, 제1 디스플레이(3)와 제2 디스플레이(5)는 대향 배치되어, 보정치 산출 처리가 수행될 수도 있다. 그러나, 제1 디스플레이(3)와 제2 디스플레이(5) 사이의 배치 관계는, 이것에 한정되지 않는다. 그 밖의 예로서, 거울 등의 광학계가, 제1 디스플레이(3)와 제2 디스플레이(5) 사이에 새롭게 배치되고, 패턴 화상이 이 광학계에 의해 회절된 후, 카메라(4)로 촬영하여 보정치 산출 처리에 이용하는 구성이 채용될 수도 있다.
본 실시형태에 따른 영상 표시 장치가 텔레비전 장치(1)에 적용되는 경우는, 위에서 설명되었다. 그러나, 본 실시형태는 이것에 한정되지 않고, PC 등의 정보 처리 장치와 다양한 표시 장치에 적용될 수도 있다. 또한, 텔레비전 장치(1)가 평면 디스플레이 타입(flat display type)인 경우가 위에서 설명되었다. 그러나, 본 실시형태는 입체 디스플레이 타입(stereoscopic display type)의 텔레비전 장치에 적용될 수도 있다.
또한, 본 실시형태의 적용례로서, 카메라 영상에서 검출된 사람의 위치나 얼굴의 위치는, 본 실시형태의 보정치를 이용하여 보정될 수도 있다.
또한, 하나의 카메라(4)를 포함하는 영상 표시 장치가 예로서 설명되었다. 그러나, 카메라의 수는 하나로 한정되지 않는다. 영상 표시 장치는, 스테레오 카메라 등과 같은 2개의 카메라를 포함할 수도 있고, 그 이상의 복수의 카메라를 포함하여 각 카메라에 대하여 전술한 캘리브레이션을 수행할 수도 있다.
또한, 본 명세서에서 설명된 시스템의 다양한 모듈은, 소프트웨어 어플리케이션, 하드웨어 및/또는 소프트웨어 모듈, 또는 서버 등과 같이 하나 이상의 컴퓨터 기반의 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 다양한 모듈이 별도로 설명되었지만, 그것들은 동일한 기본 로직이나 코드의 일부 또는 전부를 공유할 수도 있다.
본 발명의 몇 개의 실시형태를 설명했지만, 이러한 실시형태는 단지 예로서 제시된 것이고, 발명의 범위를 한정하는 것을 의도하지 않는다. 본 명세서에서 설명된 신규한 실시형태는, 그 밖의 여러 가지 형태로 실시될 수도 있고, 더욱이 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 여러 가지의 생략, 치환, 및 변경을 할 수 있다. 특허청구범위와 특허청구범위의 균등물은, 본 발명의 범위와 요지 내에 속하는 이들 실시형태나 변형을 커버하는 것으로 의도된다.

Claims (8)

  1. 카메라 및 제1 디스플레이를 포함하는 영상 표시 장치의 상기 카메라에 의해 얻어진 제1 카메라 영상을 보정하는 캘리브레이션 방법으로서,
    상기 제1 디스플레이와 제2 디스플레이를 대향시켜 배열하는 단계와;
    상기 제1 디스플레이 상에 미리 결정된 제1 표시 화상을 표시하는 제1 표시 단계와;
    상기 제1 디스플레이 상의 상기 미리 결정된 제1 표시 화상을 상기 제2 디스플레이의 표면에 의해 반사시키는 단계와;
    상기 제1 카메라 영상을 얻기 위해, 상기 제2 디스플레이에 의해 반사된 상기 미리 결정된 제1 표시 화상을 상기 카메라로 촬상하는 단계와;
    상기 제1 카메라 영상에서의 상기 제1 표시 화상의 제1 위치 어긋남으로부터, 상기 카메라와 상기 제1 디스플레이 사이의 제1 상대적 위치 관계를 산출하는 단계와;
    상기 제1 상대적 위치 관계에 기초하여 상기 제1 카메라 영상을 보정하는 단계
    를 포함하는 캘리브레이션 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 디스플레이 상에 미리 결정된 제2 표시 화상을 표시하는 제2 표시 단계와;
    제2 카메라 영상을 얻기 위해, 상기 제2 디스플레이 상에 표시된 상기 미리 결정된 제2 표시 화상을 상기 카메라로 촬상하는 제2 촬상 단계와;
    상기 제2 카메라 영상에서의 상기 제2 표시 화상의 제2 위치 어긋남으로부터, 상기 카메라와 상기 제2 디스플레이 사이의 제2 상대적 위치 관계를 산출하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 보정하는 단계는, 상기 카메라와 상기 제1 디스플레이 사이의 상기 제1 상대적 위치 관계, 및 상기 카메라와 상기 제2 디스플레이 사이의 상기 제2 상대적 위치 관계에 기초하여, 상기 제1 카메라 영상을 보정하는 단계를 포함하는 것인 캘리브레이션 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사시키는 단계는, 상기 제2 디스플레이의 휘도를 저감시킨 후, 상기 제1 디스플레이 상의 상기 미리 결정된 제1 표시 화상을 상기 제2 디스플레이의 상기 표면에 의해 반사시키는 단계를 포함하는 것인 캘리브레이션 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 디스플레이의 상기 표면은 글레어 패널(glare panel)을 포함하는 것인 캘리브레이션 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 디스플레이의 상기 표면은 하프 미러를 포함하는 것인 캘리브레이션 방법.
  6. 영상 표시 장치로서,
    영상을 촬영하도록 구성된 카메라와;
    영상을 표시하도록 구성된 제1 디스플레이와;
    미리 결정된 제1 표시 화상을 표시하기 위해 상기 제1 디스플레이를 제어하도록 구성된 제1 표시 제어기와;
    제1 카메라 영상을 얻기 위해, 상기 제1 디스플레이에 대향하여 배열된 제2 디스플레이의 표면에 의해 반사된 상기 미리 결정된 제1 표시 화상을 촬상하기 위해 상기 카메라를 제어하도록 구성된 제1 촬상 모듈과;
    상기 제1 카메라 영상에서의 상기 미리 결정된 제1 표시 화상의 제1 위치 어긋남으로부터, 상기 카메라와 상기 제1 디스플레이 사이의 제1 상대적 위치 관계를 산출하도록 구성된 산출기와;
    상기 제1 상대적 위치 관계에 기초하여 상기 제1 카메라 영상을 보정하도록 구성된 보정기
    를 포함하는 영상 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    미리 결정된 제2 표시 화상을 표시하기 위해 상기 제2 디스플레이를 제어하도록 구성된 제2 표시 제어기와;
    제2 카메라 영상을 얻기 위해, 상기 미리 결정된 제2 표시 화상을 촬상하기 위해 상기 카메라를 제어하도록 구성된 제2 촬상 모듈과;
    상기 제2 카메라 영상에서의 상기 미리 결정된 제2 표시 화상의 제2 위치 어긋남으로부터, 상기 카메라와 상기 제2 디스플레이 사이의 제2 상대적 위치 관계를 산출하도록 구성된 제2 산출기
    를 더 포함하고,
    상기 보정기는, 상기 카메라와 상기 제1 디스플레이 사이의 상기 제1 상대적 위치 관계, 및 상기 카메라와 상기 제2 디스플레이 사이의 상기 제2 상대적 위치 관계에 기초하여, 상기 제1 카메라 영상을 보정하는 것인 영상 표시 장치.
  8. 영상 표시 장치로서,
    영상을 촬영하도록 구성된 카메라와;
    영상을 표시하도록 구성된 제1 디스플레이와;
    제1 카메라 영상에서의 미리 결정된 제1 표시 화상의 제1 위치 어긋남으로부터 산출된 상기 카메라와 상기 제1 디스플레이 사이의 제1 상대적 위치 관계를 저장하도록 구성된 저장 모듈로서, 상기 미리 결정된 제1 표시 화상은 상기 제1 디스플레이 상에 표시되고, 상기 제1 카메라 영상은, 상기 제1 디스플레이에 대향하여 배열된 제2 디스플레이의 표면에 의해 반사되는 상기 미리 결정된 제1 표시 화상을 촬상하여 얻어지는 것인 저장 모듈과;
    상기 제1 상대적 위치 관계에 기초하여 상기 제1 카메라 영상을 보정하도록 구성된 보정기
    를 포함하는 영상 표시 장치.
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