(57)【要約】【課題】プロジェクターとスクリーンとの相対位置を容易に測定可能な測定方法、測定装置、測定プログラムおよびプロジェクターを提供する。【解決手段】プロジェクター２とスクリーンとの位置関係を測定する測定方法は、カメラ４を構成する撮像素子の幾何学的な中心に対して点対称となるパターン画像をプロジェクター２からスクリーンに投射させるパターン画像投射工程と、投射されたパターン画像をカメラ４により撮像する撮像工程と、撮像工程において撮像された撮像パターン画像に対して、対称中心を挟んで互いに点対称となる色領域に分割するとともに、これらの分割された色領域にそれぞれ互いに補色関係となる色を付与する色付与工程と、点対称中心点に対して互いに対称となる一対の色領域において、一方の色領域にあるパターン画像と対称となる疑似画像を、一方の色領域と同一色で重ね合わせる色重ね合せ工程と、を具備した。【選択図】図２
2010098722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被投射面と、画像信号に応じた画像光を前記被投射面に投射するプロジェクターとの相対位置を測定する測定方法であって、
幾何学的な中心に対して線対称または点対称となる所定のパターン画像を、前記プロジェクターから前記被投射面に投射させるパターン画像投射工程と、
このパターン画像投射工程で投射された前記画像を撮像装置により撮像する撮像工程と、
前記撮像工程において撮像された撮像画像データを、当該撮像画像データの対称中心を挟んで互いに対称となる第１の色領域および第２の色領域を含む複数の色領域に分割するとともに、前記第１の色領域および前記第２の色領域の前記パターン画像に、それぞれ互いに補色関係となる色を付与する色付与工程と、
前記第１の色領域および前記第２の色領域の色領域において、一方の色領域にある前記パターン画像と対称かつ同一色である疑似画像を、他方の色領域上にあるパターン画像と重ね合わせる色重ね合せ工程と、
を具備したことを特徴とする測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の測定方法において、
前記色重ね合せ工程により形成された重ね合せ画像における各画素の階調値を計測する階調値計測工程と、
この階調値計測工程により計測された各画素の階調値に基づいて、白色の階調値の画素数、および白色以外の階調値の画素数の比が所定の閾値以内であるか否かを判定し、前記比が、前記閾値以内である場合に、前記被投射面に対する前記プロジェクターの位置が適正であると判定する判定工程と、
を備えたことを特徴とする測定方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の測定方法において、
前記色重ね合せ工程により形成された重ね合せ画像における各画素の階調値を計測する階調値計測工程と、
この階調値計測工程により計測された各画素の階調値に基づいて、各画素における白色の階調値との差であるずれ量を演算するずれ量演算工程を備えた
ことを特徴とする測定方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の測定方法において、
前記パターン画像は、複数の曲線により構成される画像である
ことを特徴とした測定方法。
【請求項５】
被投射面と、画像信号に応じた画像光を前記被投射面に投射するプロジェクターとの相対位置を測定する測定装置であって、
幾何学的な中心に対して線対称または点対称となる所定のパターン画像を、前記プロジェクターから前記被投射面に投射させるパターン画像投射手段と、
前記被投射面上に投射された前記パターン画像を撮像装置により撮像させる撮像制御手段と、
前記撮像装置により撮像された撮像画像データを、撮像画像データの対称中心を挟んで互いに対称となる第１の色領域および第２の色領域を含む複数の色領域に分割するとともに、前記第１の色領域および前記第２の色領域の前記パターン画像に、それぞれ互いに補色関係となる色を付与する色付与手段と、
前記第１の色領域および前記第２の色領域の色領域において、一方の色領域にある前記パターン画像と対称かつ同一色である疑似画像を、他方の色領域上にあるパターン画像と重ね合わせる色重ね合せ手段と、
を具備したことを特徴とする測定装置。
【請求項６】
画像信号に応じた画像光を被投射面に投射するプロジェクターから、所定のパターン画像を前記被投射面に投射させて、撮像装置により前記被投射面に表示された前記パターン画像を撮像し、得られた撮像画像データに基づいて前記被投射面と前記プロジェクターとの相対位置の測定を、演算手段に実施させる測定プログラムであって、
前記パターン画像は、幾何学的な中心に対して線対称または点対称となる画像であり、
当該測定プログラムは、
前記撮像装置により撮像された前記撮像画像データを、当該撮像画像データの対称中心を挟んで互いに対称となる第１の色領域および第２の色領域を含む複数の色領域に分割するとともに、前記第１の色領域および前記第２の色領域の前記パターン画像に、それぞれ互いに補色関係となる色を付与する色付与手段と、
前記第１の色領域および前記第２の色領域の色領域において、一方の色領域にある前記パターン画像と対称となるように、他方の色領域上に疑似画像を、前記一方の色領域と同一色で重ね合わせる色重ね合せ手段と、
を具備したことを特徴とする測定プログラム。
【請求項７】
画像信号に応じた画像光を被投射面に投射するプロジェクターであって、
幾何学的な中心に対して線対称または点対称となる所定のパターン画像を前記被投射面に投射する画像投射手段と、
前記画像投射手段で投射された前記パターン画像を撮像して撮像画像データを取得する撮像手段と、
前記撮像画像データを、当該撮像画像データの対称中心を挟んで互いに対称となる第１の色領域および第２の色領域を含む複数の色領域に分割するとともに、前記第１の色領域および前記第２の色領域の前記パターン画像に、それぞれ互いに補色関係となる色を付与する色付与手段と、
前記第１の色領域および前記第２の色領域の色領域において、一方の色領域にある前記パターン画像と対称かつ同一色である疑似画像を、他方の色領域上にあるパターン画像と重ね合わせる色重ね合せ手段と、
を具備したことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターと被投射面との相対位置を測定する測定方法、測定装置、測定プログラムおよびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像光をスクリーンに投射して画像を表示させるプロジェクターでは、プロジェクターとスクリーンとの設置位置のずれにより、台形歪みが発生し、高画質な画像を表示できない問題がある。これに対して、従来、スクリーンに対するプロジェクターの角度を測定し、台形補正などの画像処理を実施して、台形歪みを補正する方法が採られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載のプロジェクターは、スクリーンに表示された画像を撮像するモニターカメラ、スクリーンの位置を検出するエッジ検出部、フォーカス調整値、ズーミング調整値、台形歪み調整値を算出する演算部を備えている。このプロジェクターでは、プロジェクターからテストパターンを投射させ、スクリーンに映ったテストパターンをモニターカメラで撮像する。そして、撮像により得られたモニター画像からフォーカスの最良点を算出し、このフォーカスの最良点に基づいてレンズのフォーカス調整を実施する。また、投射レンズをズーミングしてテストパターンの端点がスクリーンの端点に来るように調整し、テストパターンをスクリーンの中央に位置するようにプロジェクター本体の位置を調整する。この後、撮像されたモニター画像のスクリーン対向辺の長さを比較して台形歪みを検定し、台形歪みを補正する方法が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４１８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように、プロジェクターで台形歪みを台形補正などの画像補正処理により補正した場合、画像が劣化してしまうという問題があり、特に高精細、高解像度の画像を表示させる場合には、所望の画質の画像を得ることが困難となる。このような場合、スクリーンに対して、プロジェクターの位置を調整する必要がある。しかしながら、プロジェクターの設置は投影された画像に基づいて利用者による目視により行われる（例えば、上記特許文献１を例にすると投射画像が略中央に来るように感覚的にプロジェクターの位置を調整する）ため、最適位置にプロジェクターを設置することは困難、かつ煩雑であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述のような問題に鑑みて、プロジェクターと被投射面との相対位置を容易に測定可能な測定方法、測定装置、および測定プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の測定方法は、被投射面と、画像信号に応じた画像光を前記被投射面に投射するプロジェクターとの相対位置を測定する測定方法であって、幾何学的な中心に対して線対称または点対称となる所定のパターン画像を、前記プロジェクターから前記被投射面に投射させるパターン画像投射工程と、このパターン画像投射工程で投射された前記画像を撮像装置により撮像する撮像工程と、前記撮像工程において撮像された撮像画像データを、当該撮像画像データの対称中心を挟んで互いに対称となる第１の色領域および第２の色領域を含む複数の色領域に分割するとともに、前記第１の色領域および前記第２の色領域の前記パターン画像に、それぞれ互いに補色関係となる色を付与する色付与工程と、前記第１の色領域および前記第２の色領域の色領域において、一方の色領域にある前記パターン画像と対称かつ同一色である疑似画像を、他方の色領域上にあるパターン画像と重ね合わせる色重ね合せ工程と、を具備したことを特徴とする。
本発明の測定装置は、被投射面と、画像信号に応じた画像光を前記被投射面に投射するプロジェクターとの相対位置を測定する測定装置であって、幾何学的な中心に対して線対称または点対称となる所定のパターン画像を、前記プロジェクターから前記被投射面に投射させるパターン画像投射手段と、前記被投射面上に投射された前記画像を撮像装置により撮像させる撮像制御手段と、前記撮像装置により撮像された撮像画像データを、当該撮像画像データの対称中心を挟んで互いに対称となる第１の色領域および第２の色領域を含む複数の色領域に分割するとともに、前記第１の色領域および前記第２の色領域の前記パターン画像に、それぞれ互いに補色関係となる色を付与する色付与手段と、前記第１の色領域および前記第２の色領域の色領域において、一方の色領域にある前記パターン画像と対称かつ同一色である疑似画像を、他方の色領域上にあるパターン画像と重ね合わせる色重ね合せ手段と、を具備したことを特徴とする。
【０００８】
この発明では、投影されたパターン画像を被投射面に投影させる。ここで、パターン画像としては、パターン画像自身の幾何学的な中心である画像の中心点を対称点とし、この対称点を挟んで互いに点対称となるパターン画像であってもよく、例えばパターン画像自身の幾何学的な中心である中心線を挟んで互いに線対称となるパターン画像であってもよい。また、このような画像を撮像装置の撮像素子の中心が、前記対称点または中心線上に位置するように、プロジェクターまたは撮像装置の位置を設定することが好ましい。
そして、撮像された画像を互いに対称となる複数の色領域に分け、互いに対称となる２領域（第１の色領域および第２の色領域）には、互いに補色関係となる色をそれぞれ付与する。また、第１の色領域および第２の色領域において、一方のパターン画像と点対称となる（パターン画像が中心線に対して線対称である場合は線対称となる）疑似画像を、パターン画像に付与された色と同一色で表示させて、先に表示させているパターン画像と重ね合わせる。例えば、画像の中心点が点対称点であり、この中心点を挟んで互いに点対称となる２つの色領域（第１の色領域および第２の色領域）にパターン画像を分割された場合について説明する。ここで、第１の色領域に表示されるパターン画像には、第１色が付与され、第２の色領域に表示されるパターン画像には、第１色と補色関係にある第２色が付与されているとする。この場合、第１の色領域に表示されるパターン画像と、中心点に対して対称となる疑似画像を第１色で第２の色領域のパターン画像に重ね合わせて表示させ、第２の色領域に表示させるパターン画像と対称となる疑似画像を第２色で第１の色領域のパターン画像に重ね合わせて表示させる。
これにより、パターン画像と疑似画像とが重なり合った場合、これらの色が互いに補色関係であるため、この重なり合った部分が白色に表示される。一方、重なり合っていない部分では、パターン画像および疑似画像のそれぞれに色が表示されることとなり、白色とはならない。
ここで、パターン画像および疑似画像が重なり合って白色となる場合は、パターン画像が互いに対称となるように表示されていることを示し、すなわち、台形歪みが発生しない最適な位置に、プロジェクターと被投射面との相対位置が設定されていることを示す。一方、パターン画像と疑似画像とが重なり合わず、白色以外の色が表示されている場合では、プロジェクターと被投射面との相対位置関係が不適切であり、台形歪みによりパターン画像が点対称または線対称となる状態に表示されていないことを示す。すなわち、本発明の測定装置、および測定方法では、プロジェクターと被投射面との相対位置関係が適切であるか否かを、色表示により容易に測定することができる。また、このような測定装置および測定方法を用いることで、パターン画像と疑似画像との重なり合う部分である白色領域が増えるように、プロジェクターを移動させることで、容易にプロジェクターを適正位置に設定することができる。したがって、高精細、高解像度の画像を表示させる場合にも、台形補正を実施する必要がなくなるため、画質劣化を抑えることができる。
【０００９】
本発明の測定方法では、前記色重ね合せ工程により形成された重ね合せ画像における各画素の階調値を計測する階調値計測工程と、この階調値計測工程により計測された各画素の階調値に基づいて、白色の階調値の画素数、および白色以外の階調値の画素数の比が所定の閾値以内であるか否かを判定し、前記比が、前記閾値以内である場合に、前記被投射面に対する前記プロジェクターの位置が適正であると判定する判定工程と、を備えることが好ましい。
また、本発明の測定装置においても同様に、前記色重ね合せ手段により得られる重ね合せ画像において、各画素の階調値を計測する階調値計測手段と、各画素の階調値に基づいて、白色の階調値の画素数、および白色以外の階調値の画素数の比が所定の閾値以内であるか否かを判定し、前記比が、前記閾値以内である場合に、前記被投射面に対する前記プロジェクターの位置が適正であると判定する判定手段とを構成としてもよい。
【００１０】
この発明では、パターン画像と疑似画像とを重ね合わせた重ね合せ画像において、補色関係にある２色の画像階調値の比を計測し、この比が所定閾値以内である場合に、被投射面とプロジェクターとの相対位置関係が適切であると判定する。例えば、上述したような、第１色領域および第２色領域が対称位置関係にあり、第１色領域に第１色、第２色領域に第１色と補色関係にある第２色が付与されている例では、第１色と第２色とが重なり合った白色画素（一致画素）の画素数、第１色または第２色の画素（ずれ画素）の数を計測し、このずれ画素数に対する一致画素数の比、またはずれ画素数と一致画素数の和に対する一致画素数の比を演算する。そして、この比が所定の閾値以内であれば、すなわちプロジェクターと被投射面との相対位置関係が適正であると判定する。
このような方法または構成を用いることで、利用者が目視で重ね合せ画像の白色部分を確認してプロジェクターと被投射面との相対位置関係が適切か否かを判断するよりも、容易にかつ確実にプロジェクターと被投射面との相対位置関係を測定することができる。すなわち、パターン画像全体に対して白色と判定された部分の割合を演算することも容易に可能であり、この場合、この割合を確認することでプロジェクターと被投射面との相対位置関係が適正か否かを容易に判断することができる。
【００１１】
本発明の測定方法では、前記色重ね合せ工程により形成された重ね合せ画像における各画素の階調値を計測する階調値計測工程と、この階調値計測工程により計測された各画素の階調値に基づいて、各画素における白色の階調値との差であるずれ量を演算するずれ量演算工程を備えることが好ましい。
また、本発明の測定装置においても同様に、色重ね合せ画像における各画素の階調値を計測する階調値計測手段と、計測された各画素の階調値に基づいて、各画素における白色の階調値との差であるずれ量を演算するずれ量演算手段を備える構成としてもよい。
【００１２】
この発明では、上述したように、重ね合せ画像における一致画素およびずれ画素の階調値を計測し、各画素における一致画素との階調値の差であるずれ量を演算する。例えば、上述したような、第１色領域および第２色領域が対称位置関係にあり、第１色領域に第１色、第２色領域に第１色と補色関係にある第２色が付与されている例において、第１色の階調値のみが計測される場合や、第２色の階調値のみが計測される場合では、ずれ量が最大であると判断され、第１色の階調値と第２色の階調値が同値である場合は完全に白色となるため、ずれ量が０であると判断される。また、第１色の階調値と第２色の階調値との双方が計測される場合、その比に応じてずれ量を演算する。
このような方法および構成では、ずれ量を確認することで、プロジェクターと被投射面とのずれの状態を容易に確認することができる。したがって、このずれ量に基づいて、プロジェクターおよび被投射面の相対位置関係を調整することで、より容易に被投射面に対するプロジェクターの位置補正を実施することができる。さらに、演算されたずれ量に基づいて、重ね合せ画像や撮像画像データに対して、ずれ量を表示したずれ表示画像を表示させることも可能となる。このようなずれ表示画像では、より容易にずれの状態を確認することができ、容易に位置補正を実施することができる。
【００１３】
そして、本発明の測定方法では、前記パターン画像は、複数の曲線により構成される画像であることが好ましい。
同様に、本発明の測定装置においても、前記パターン画像は、複数の曲線により構成される画像である構成としてもよい。
【００１４】
この発明によれば、パターン画像が曲線により形成されている。このため、色重ね合せ工程において、パターン画像と疑似画像とを重ね合せた際に、重なり合いの状態をより分かりやすく表示することができる。すなわち、パターン線が直線により構成されている場合、パターン画像と疑似画像とを重ね合わせた際、例えば被投射面に対するプロジェクターの位置が、パターン画像を構成する直線の直線方向に沿ってずれている場合、疑似画像が対称となるパターン線上に一致するように重ね合わされる。したがって、直線の両端部だけにずれ画素が表れ、中間位置はほぼ一致していると判断される。このような場合、例えば一致画素とずれ画素とのずれ量に基づいてプロジェクターと被投射面との相対位置関係を測定すると、ずれがないと判断されてしまう。
これに対して、上記発明のように、パターン画像を曲線により構成することで、あらゆる方向に対してプロジェクターと被投射面との相対位置関係を測定することができる。したがって、プロジェクターおよび被投射面の相対位置をより適切に測定することができる。
【００１５】
そして、本発明の測定プログラムは、画像信号に応じた画像光を被投射面に投射するプロジェクターから、所定のパターン画像を前記被投射面に投射させて、撮像装置により前記被投射面に表示された前記パターン画像を撮像し、得られた撮像画像データに基づいて前記被投射面と前記プロジェクターとの相対位置の測定を、演算手段に実施させる測定プログラムであって、前記パターン画像は、幾何学的な中心に対して線対称または点対称となる画像であり、当該測定プログラムは、前記撮像装置により撮像された前記撮像画像データを、当該撮像画像データの対称中心を挟んで互いに対称となる第１の色領域および第２の色領域を含む複数の色領域に分割するとともに、前記第１の色領域および前記第２の色領域の前記パターン画像に、それぞれ互いに補色関係となる色を付与する色付与手段と、前記第１の色領域および前記第２の色領域の色領域において、一方の色領域にある前記パターン画像と対称となるように、他方の色領域上に疑似画像を、前記一方の色領域と同一色で重ね合わせる色重ね合せ手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、上述した発明と同様に、被投射面に投射されて撮像装置により撮像された撮像画像データを、互いに対称となる色領域に分割して、補色関係となる色を付与する。そして、一方の色領域のパターン画像と対称となる疑似画像を、対称となる色領域上に、一方の色領域の色にて重ね合せて表示させる。
これにより、上記発明と同様に、容易にプロジェクターと被投射面との相対位置関係を測定することができ、プロジェクターの位置設定を良好に支援することができる。
また、上記のような測定プログラムを光ディスクや磁気ディスク、光磁気ディスクなどの記録媒体に記憶することで、撮像装置により被投射面上のパターン画像を撮像可能な撮像装置の構成を備えたいかなるプロジェクターにも適用可能であり、利用の拡大を図ることができる。
【００１７】
そして、本発明のプロジェクターは、画像信号に応じた画像光を被投射面に投射するプロジェクターであって、幾何学的な中心に対して線対称または点対称となる所定のパターン画像を前記被投射面に投射する画像投射手段と、前記画像投射手段で投射された前記パターン画像を撮像して撮像画像データを取得する撮像手段と、前記撮像画像データを、当該撮像画像データの対称中心を挟んで互いに対称となる第１の色領域および第２の色領域を含む複数の色領域に分割するとともに、前記第１の色領域および前記第２の色領域の前記パターン画像に、それぞれ互いに補色関係となる色を付与する色付与手段と、前記第１の色領域および前記第２の色領域の色領域において、一方の色領域にある前記パターン画像と対称かつ同一色である疑似画像を、他方の色領域上にあるパターン画像と重ね合わせる色重ね合せ手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、上述した発明と同様に、被投射面に投射されて撮像装置により撮像された撮像画像データを、互いに対称となる色領域に分割して、補色関係となる色を付与する。そして、一方の色領域のパターン画像と対称となる疑似画像を、対称となる色領域上に、一方の色領域の色にて重ね合せて表示させる。
これにより、上記発明と同様に、容易にプロジェクターと被投射面との相対位置関係を測定することができ、プロジェクターの位置設定を良好に支援することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のプロジェクションシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】パターン画像の一例を示す図である。
【図４】分割された撮像パターン画像の例を示す図である。
【図５】色重ね合せ手段による色重ね合せ処理の例を示す図である。
【図６】重ね合せ画像の一例を示す図である。
【図７】重ね合せ画像の他の例を示す図である。
【図８】ずれ表示画像の一部を示す図である。
【図９】本実施の形態のプロジェクションシステムにおけるプロジェクターの位置測定方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係る第２の実施形態のプロジェクションシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図１１】プロジェクターの概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以降の説明において、既に説明した構成と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略または簡略にする。
【００２１】
（第１の実施形態）
本発明に係る第１の実施形態のプロジェクターを、図面を参照して説明する。
【００２２】
〔プロジェクターの構成〕
図１は、第１の実施形態のプロジェクションシステムの概略構成を示すブロック図である。
図１において、プロジェクションシステム１は、プロジェクター２と、被投射面としてのスクリーン３と、撮像装置としてのカメラ４と、画像処理装置１０と、を備えている。なお、カメラ４および画像処理装置１０により本発明の測定装置が構成されている。なお、被投射面としては、スクリーン３に限らず、例えば壁面などであってもよく、画像を投影可能な面であればよい。
このプロジェクションシステム１は、画像処理装置１０からプロジェクター２に画像信号が入力されると、プロジェクター２においてこの画像信号に応じた画像光をスクリーン３に投射させ、スクリーン３に画像を表示させる装置である。なお、本実施の形態では、スクリーン３として、プロジェクター２から投射された画像光を透過して表示させる透過型スクリーンを例示するがこれに限定されず、画像光を反射して表示させる反射型スクリーンを用いてもよく、この場合、カメラ４は、スクリーン３のプロジェクター２側に配置される。
【００２３】
プロジェクター２としては、例えば市販されている一般的なプロジェクターを利用することができる。このプロジェクター２は、図示は省略するが、画像補正部、画像表示制御部、および画像投影部などを備えている。
画像補正部は、画像処理装置１０から入力された画像信号に対してコントラスト補正などの画像補正、ガンマ補正、階調ムラ補正などの画像補正を実施し画像表示制御部に出力する。
画像表示制御部は、画像補正部にて補正された画像信号が入力されると画像投影部を制御し、画像投影部から画像信号に応じた画像光を射出させる。
画像投影部は、プロジェクター２における光学系、およびこの光学系を駆動させる駆動回路を備えている。具体的には、画像投影部は、図示は省略するが、光束を射出する照明光学系と、光源ランプから射出される光束を例えばＲＧＢの各色光に分離する分離光学系と、分離された各色光を画像信号に基づいて変調させる液晶パネルを有する光変調光学系、各色光を合成して画像光を生成する光合成光学系、生成された画像光を射出する投射光学系、および液晶パネルを画像信号に応じて制御する駆動回路を備えている。そして、この画像投影部は、画像表示制御部から入力される画像信号に基づいて液晶パネルを駆動し、画像信号に応じた画像光を生成してスクリーン３に対して投射する。
【００２４】
測定装置を構成するカメラ４は、透過型スクリーンであるスクリーン３のプロジェクター２とは反対側面に、スクリーン３に対向して配置されている。このカメラ４は、スクリーン３から入射する光を受光して光電変換する図示しない複数の撮像素子が縦横方向に配列されて構成されている。そして、この撮像素子の幾何学的中心が、スクリーン３に表示される後述するパターン画像の対称中心点と略一致するように、カメラ４が配置されている。また、本実施の形態では、カメラ４としてモノクロカメラを使用する。
【００２５】
画像処理装置１０は、カメラ４およびプロジェクター２に接続されている。この画像処理装置１０としては、例えばパーソナルコンピューター、再生装置、デジタルカメラ、ビデオカムコーダーなどを用いることができる。この画像処理装置１０は、プロジェクター２に所定の動画や静止画、プロジェクターの位置合わせを実施するためのパターン画像などの画像信号を入力し、これらの画像信号に対応した画像光をプロジェクター２に投射させる。また、画像処理装置１０は、カメラ４にて撮像された撮像画像データに基づいて、プロジェクター２とスクリーン３との相対位置関係を測定する。
【００２６】
図２は、画像処理装置１０の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、画像処理装置１０は、インターフェース１１と、入力手段１２と、記憶部１３と、モニター１４と、制御部１５とを備えている。
インターフェース１１は、外部機器を接続する入出力端子を備えており、この入出力端子により、画像処理装置１０と、プロジェクター２およびカメラ４とが接続されている。また、インターフェース１１は、制御部１５に接続されており、制御部１５から入力される画像信号をプロジェクター２に出力するとともに、カメラ４から入力される撮像画像信号を制御部１５に出力する。なお、インターフェース１１は、インターネットなどのネットワークに接続されるネットワーク回線や、ＤＶＤドライブや記録再生装置などといった他の外部機器と接続可能な端子を備える構成としてもよい。
【００２７】
入力手段１２は、例えばキーボードやマウスなどの入力操作手段が接続され、これらの入力操作手段から入力される操作信号を制御部１５に出力する。この操作信号としては、例えば、プロジェクター２とスクリーン３との相対位置測定を実施する旨の測定開始要求信号や、測定結果をモニター１４に表示させる旨の測定結果表示要求信号、モニター１４に表示される測定結果の表示を切り替える結果表示切替要求信号、画像処理装置１０全体を制御する要求信号、プロジェクター２を駆動させる旨の要求信号などが挙げられる。
【００２８】
記憶部１３は、制御部１５に組み込まれるＣＰＵ（Central Processing Unit）にて演算されたデータを一時記憶したり、画像処理装置１０全体を制御するＯＳ（Operating System）上で展開される各種プログラムを記憶したりする。また、記憶部１３はモニター１４に表示させるパターン画像などの画像データが記憶されている。この記憶部１３としては、例えば、ハードディスク、ＲＡＭやＲＯＭなどの半導体記憶装置などが例示できる。
【００２９】
モニター１４は、制御部１５の制御により画像が表示される装置である。なお、本実施の形態では、画像処理装置１０にモニター１４が一体的に設けられる例を示すが、例えばインターフェース１１を介して画像表示装置１０に接続されるモニターなどであってもよい。
【００３０】
制御部１５は、ＣＰＵなどの集積回路により構成され、記憶部１３に記憶されるプログラムにより所定の演算処理が実施する。制御部１５は、図２に示すように、パターン画像投射制御手段１５１と、撮像制御手段１５２と、色付与手段１５３と、色重ね合せ手段１５４と、階調値計測手段１５５と、判定手段１５６と、ずれ量演算手段１５７と、表示制御手段１５８と、を備えている。
【００３１】
パターン画像投射制御手段１５１は、入力手段１２から測定開始要求信号が入力されると、記憶部１３に記憶されているパターン画像２００を読み込む。
【００３２】
ここで、パターン画像２００について、図３に基づいて説明する。
図３は、パターン画像の一例を示す図である。パターン画像２００は、画像の幾何学的中心点（点対称中心点Ｏ）に対して、曲線により構成される線画像が点対称に配置される画像である。例えば図３に示す例では、パターン画像２００は、点対称中心点Ｏの右上方向および左下方向に向かって、点対称中心点Ｏに対して互いに点対称となる波線状のパターン線２１０が配置され、点対称中心点Ｏの左上方向および右下方向に向かって、点対称中心点Ｏに対して互いに点対称となる波線状のパターン線２１０が配置されて構成されている。このようなパターン線２１０は、単色で表示されているものが好ましく、本実施の形態では、パターン線２１０が白色、背景が黒色であるパターン画像２００が用いられている。
なお、パターン画像２００として、図３を例示するが、これに限定されず、例えば点対称中心点Ｏに対して点対称となるように、所定のキャラクターなどの画像が書き込まれたパターン画像などを用いてもよい。
【００３３】
図２に戻り、パターン画像投射制御手段１５１は、図３に示すようなパターン画像２００の画像信号をインターフェース１１からプロジェクター２に出力する。これにより、プロジェクター２からスクリーン３にパターン画像２００の画像光が投射され、スクリーン３上にパターン画像２００が表示される。
【００３４】
撮像制御手段１５２は、カメラ４を制御して、スクリーン３上に表示されたパターン画像２００を撮像する。ここで、上述したように、カメラ４の撮像素子の幾何学的な中心がスクリーン３上に表示されるパターン画像２００の点対称中心点Ｏと一致するように、カメラ４が設置されている。したがって、カメラ４により撮像された画像（撮像画像データとしての撮像パターン画像３００）における中心点は、点対称中心点Ｏと一致する。
【００３５】
色付与手段１５３は、カメラ４からインターフェース１１を介して制御部１５に入力された撮像パターン画像３００を、画像中心点（点対称中心点Ｏ）に対して点対称となる複数の色領域に分割する。図４は、分割された撮像パターン画像の例を示す図である。
具体的には、色付与手段１５３は、図４に示すように、点対称中心点Ｏの右上の色領域を第一象限３１１、左上の色領域を第二象限３１２、左下の色領域を第三象限３１３、右下の色領域を第四象限３１４として分割する。ここで、第一象限３１１が本発明の第１の色領域、第三象限３１３が本発明の第２の色領域を構成し、同様に、第二象限３１２が本発明の第１の色領域、第四象限３１４が本発明の第２の色領域を構成する。
そして、色付与手段１５３は、第一象限３１１上の撮像パターン画像３００のパターン線２１０にマゼンタ、すなわち、ＲＧＢの各階調値がＲ２５５、Ｇ０，Ｂ２５５となる色を付与する。また、色付与手段１５３は、第二象限３１２上の撮像パターン画像３００のパターン線２１０に青色、すなわち、ＲＧＢの各階調値がＲ０、Ｇ０，Ｂ２５５となる色を付与する。また、色付与手段１５３は、第三象限３１３上の撮像パターン画像３００のパターン線２１０に、点対称中心点Ｏに対して点対称関係にある第一象限３１１に付与したマゼンタと補色関係となる緑色、すなわち、ＲＧＢの各階調値がＲ０、Ｇ２５５，Ｂ０となる色を付与する。そして、色付与手段１５３は、第四象限３１４上の撮像パターン画像３００のパターン線２１０に第二象限３１２に付与した青色と補色関係となる黄色、すなわち、ＲＧＢの各階調値がＲ２５５、Ｇ２５５，Ｂ０となる色を付与する。
【００３６】
色重ね合せ手段１５４は、撮像パターン画像３００におけるパターン線２１０と点対称中心点Ｏに対して点対称となる疑似画像である疑似パターン線３１０を、対称となるパターン線２１０と同一色で重ね合わせる画像処理を実施する。
【００３７】
図５は、色重ね合せ手段１５４による色重ね合せ処理の例を示す図である。図５において、６４０×４８０の解像度を有する撮像パターン画像３００を例示する。
具体的には、色重ね合せ手段１５４は、図５に示すように、パターン線２１０を構成する各点と、点対称中心点Ｏ（３２０，２４０）に対して点対称となる点に疑似パターン線３１０を構成する点を重ね合わせる。この時、点対称となるパターン線２１０と同一色にて、疑似パターン線３１０が重ね合わされる。例えば、マゼンタが付与された第一象限３１１のパターン線２１０を構成する一点（３７２，１０８）と、点対称中心点Ｏ（３２０，２４０）に対して点対称となる位置（２６８，３７２）に、疑似パターン線３１０の点をマゼンタ色で重ね合わせる。ここで、この位置（２６８，３７２）に、第三象限３１３の緑色（Ｒ０，Ｇ２５５，Ｂ０）のパターン線２１０がある場合、マゼンタ色（Ｒ２５５，Ｇ０，Ｂ２５５）の点が重ね合わされるため、この点では、白色（Ｒ０，Ｇ０、Ｂ０）が表示されることとなる。一方、この位置（２６８，３７２）に、第三象限３１３の緑色（Ｒ０，Ｇ２５５，Ｂ０）のパターン線２１０がない、すなわち背景色の黒色（Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０）である場合、マゼンタ色（Ｒ２５５，Ｇ０，Ｂ２５５）の点が重ね合わされると、この点は、マゼンタ色（Ｒ２５５，Ｇ０、Ｂ２５５）が表示されることとなる。
【００３８】
色重ね合せ手段１５４は、撮像パターン画像３００において、全パターン線２１０に対して点対称となる疑似パターン線３１０を、重ね合せることで、重ね合せ画像４００を生成する。これにより、プロジェクター２とスクリーン３との相対位置関係が適切な位置関係であり、台形歪みがない場合は、図６に示すように、パターン線２１０と疑似パターン線３１０とが重なり合い、全パターン線２１０が白色にて表示され、背景画像が黒色にて表示される重ね合せ画像４００が得られる。一方、プロジェクター２とスクリーン３との相対位置関係にずれがある場合、台形歪みが生じるために、パターン線２１０と疑似パターン線３１０とが一部または全部で一致しない。この場合、図７に示すように、パターン線２１０と疑似パターン線３１０とが重なり合う一部が白色となり、重なり合わない部分には、パターン線２１０および疑似パターン線３１０がそれぞれの階調値にて表示される重ね合せ画像４００が得られる。
【００３９】
図２に戻り、階調値計測手段１５５は、色重ね合せ手段１５４により生成された重ね合せ画像４００における各画素の階調値を計測するとともに、重ね合せ画像において、パターン線２１０と疑似パターン線３１０とが一致する一致画素４１０、各パターン線がずれているずれ画素４２０、および背景画素を認識する。
具体的には、階調値計測手段１５５は、各画素の各色（ＲＧＢ）の階調値を認識する。
ここで、第一象限３１１および第三象限３１３では、マゼンタおよび緑色が存在し、第二象限３１２および第四象限３１４では、黄色および青色が存在する。そして、マゼンタと緑色とが１：１で重なり合う画素、および青色と黄色とが１：１で重なり合う画素は、白色になる。また、光の３原色では、マゼンタは赤色と青色とが１：１で配合された色であり、黄色は赤色と緑色とが１：１で配合された色である。したがって、第一象限３１１および第三象限３１３における「マゼンタおよび緑色」の割合、第二象限３１２および第四象限３１４における「黄色および青色」の割合は、それぞれ緑色と青色の割合に注目することで、白色か否かを判断することができる。すなわち、重ね合せ画像４００の各画素において、緑色と青色との割合が１：１である場合、白色の画素になる。なお、実際の撮像では、ノイズなどの影響により一致画素４１０においても緑色と青色との割合が１：１とならない場合があるため、Ｇ階調値およびＢ階調値の階調値差の許容誤差範囲αを設定する。したがって、階調値計測手段１５５は、Ｇ階調値およびＢ階調値の階調値差が誤差範囲α以内となる画素を一致画素４１０として認識し、Ｇ階調値およびＢ階調値の階調値差が誤差範囲αよりも大きくなる画素をずれ画素４２０として認識する。また、階調値計測手段１５５は、ＲＧＢの各階調値が小さい画素、例えば各階調値の値が２０以下である画素を背景画素として認識する。
【００４０】
判定手段１５６は、階調値計測手段１５５により認識された一致画素４１０、ずれ画素４２０の画素数を計測し、理想状態係数Ｋを演算する。ここで、判定手段１５６は、この理想状態係数ＫをＫ＝（一致画素４１０の画素数）／（一致画素４１０の画素数＋ずれ画素４２０の画素数）×１００により演算する。そして、判定手段１５６は、この理想状態係数Ｋの値が所定の閾値以内、例えば９０〜１００である場合に、プロジェクター２とスクリーン３との相対位置が適正であると判定する。すなわち、利用者は、この理想状態係数Ｋが１００に近づくようにプロジェクター２とスクリーン３との位置関係を設定することで、容易にプロジェクター２の位置合わせを実施することが可能となる。
【００４１】
ずれ量演算手段１５７は、階調値計測手段１５５により認識された各画素のＲＧＢ階調値に基づいて、ずれ画素４２０における一致画素４１０とのずれ量を演算する。すなわち、各画素における青色の階調値と、緑色の階調値との差をずれ量として算出する。
また、ずれ量演算手段１５７は、算出されたずれ量に基づいて、重ね合せ画像４００の背景画素以外の画素をずれ量に応じた色に変換した、図８に示すようなずれ表示画像５００を生成する。ここで、ずれ量演算手段１５７は、一致画素４１０を白色で表示し、ずれ画素４２０に対して、ずれ量に応じて濃淡を変化させたグラデーション画像、例えばグレイスケールを表示させる。
【００４２】
表示制御手段１５８は、入力手段１２から測定結果表示要求信号が入力されると、例えば、判定手段１５６により演算された理想状態係数Ｋ、およびプロジェクター２とスクリーン３との位置関係が適正であるか否かをモニター１４に表示させる。また、入力手段１２により、結果表示切替要求信号が入力されると、ずれ量演算手段１５７により生成された図８に示すようなずれ表示画像５００をモニター１４に表示させる。
【００４３】
〔プロジェクションシステムにおけるプロジェクターの位置測定方法〕
次に上述したようなプロジェクションシステム１において、プロジェクター２とスクリーン３との位置関係を測定する測定方法、およびプロジェクター２の位置補正方法を図面に基づいて説明する。図９は、本実施の形態のプロジェクションシステムにおけるプロジェクターの位置測定方法を示すフローチャートである。
【００４４】
プロジェクションシステム１において、画像処理装置１０の入力手段１２に測定開始要求信号が入力されると、パターン画像投射制御手段１５１は、記憶部１３に記憶されているパターン画像２００の画像信号を読み出し、プロジェクター２に出力する。これによりプロジェクター２は、スクリーン３に向かってパターン画像２００を投射する（ステップＳ１０１：パターン画像投射工程）。この時、カメラ４の撮像素子の幾何学的な中心とパターン画像２００の中心点（点対称中心点Ｏ）との位置合わせを実施する。
【００４５】
この後、撮像制御手段１５２は、カメラ４を制御して、スクリーン３に表示されたパターン画像２００を撮像し、撮像パターン画像３００を取得する（ステップＳ１０２：撮像工程）。そして、画像処理装置１０の色付与手段１５３は、このステップＳ１０２の撮像工程で得られた撮像パターン画像３００を、図４に示すように、複数（本実施の形態では、第一〜第四象限の４つ）に分割する。また、色付与手段１５３は、分割した色領域のうち、第一象限３１１のパターン線２１０にマゼンタ色、第一象限３１１と点対称の位置関係にある第三象限３１３のパターン線２１０に、マゼンタと補色関係である緑色を付与し、第二象限３１２のパターン線２１０に青色、第二象限３１２と点対称の位置関係にある第四象限３１４のパターン線２１０に青色と補色関係にある黄色を付与する（ステップＳ１０３：色付与工程）。
【００４６】
このステップＳ１０３の後、画像処理装置１０の色重ね合せ手段１５４は、各色領域（第一象限３１１，第二象限３１２，第三象限３１３，第四象限３１４）のパターン線２１０と、点対称中心点Ｏに対して点対称となるとともに、ぞれぞれのパターン線２１０と同一色の疑似パターン線３１０を、撮像パターン画像３００上に重ね合わせる（ステップＳ１０４：色重ね合せ工程）。例えば、第一象限３１１および第三象限３１３を例に取ると、第一象限３１１のパターン線２１０と、点対称中心点Ｏに対して点対称となる疑似パターン線３１０を、第一象限３１１のパターン線２１０と同一色であるマゼンタで、第三象限３１３上に重ね合わせる。同様に、第三象限３１３のパターン線２１０と、点対称中心点Ｏに対して点対称となる疑似パターン線３１０を、第三象限３１３のパターン線２１０と同一色である緑色で、第一象限３１１上に重ね合わせる。これにより、図６または図７に示すような、パターン線２１０と疑似パターン線３１０とが重なり合う画素が白色となり、重なり合わない画素が、それ以外の色であるマゼンタまたは緑色となる重ね合せ画像４００が得られる。また、色重ね合せ手段１５４は、この重ね合せ画像４００を、適宜読み出し可能に記憶部１３に記憶する。
【００４７】
次に、画像処理装置１０は、理想状態係数Ｋを演算するか否かを判断する（ステップＳ１０５）。すなわち、入力手段１２から理想状態係数Ｋの演算を要求する旨の要求信号が入力された場合、階調値計測工程を実施する。
【００４８】
すなわち、階調値計測工程では、階調値計測手段１５５は、重ね合せ画像４００に基づいて、各画素のＲＧＢ階調値を計測し、一致画素４１０およびずれ画素４２０を検出する。これには、階調値計測手段１５５は、まず、背景閾値Ｈ、一致画素４１０の誤差範囲αを設定し、さらに、画素カウンターｃｎｔ０、一致カウンターｃｎｔｉ、およびずれカウンターｃｎｔｚを初期値０に設定する（ステップＳ１０６）。
【００４９】
そして、重ね合せ画像４００において、所定の走査方向に沿って、各画素における階調値を計測する。すなわち、階調値計測手段１５５は、対象画素（ｃｎｔ０＝ｉ）のＲＧＢの階調値を計測し（ステップＳ１０７）、この計測された階調値のうち、緑（Ｇ）階調値および青（Ｂ）階調値が背景閾値Ｈ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。このステップＳ１０８において、Ｇ階調値およびＢ階調値の双方が背景閾値Ｈよりも小さいと判断された場合、この画素を背景画素として認識する。この場合、画素カウンターｃｎｔ０に＋１を加算する（ｃｎｔ０＝ｉ＋１）（ステップＳ１０９）。そして、階調値計測手段１５５は、画素カウンターｃｎｔ０が最大値ｉｍａｘに達したか否かを判断し（ステップＳ１１０）、最大値に満たないと判断した場合、走査方向における次の画素に計測対象画素を移動させ、ステップＳ１０７の処理を再び実施する。一方、ステップＳ１１０において、画素カウンターｃｎｔ０が最大値ｉｍａｘに達したと判断した場合、すなわち、全画素に対して走査が完了した場合、一致カウンターｃｎｔｉおよびずれカウンターｃｎｔｚのカウント値を例えば記憶部１３に読み出し可能に記憶し、階調値計測工程を終了する。
【００５０】
一方、ステップＳ１０８において、Ｇ階調値またはＢ階調値が背景閾値Ｈ以上であると判断された場合、次にＧ階調値およびＢ階調値の比が略同一、すなわち階調値差が誤差範囲α以内であるか否かを判断する（ステップＳ１１１）。このステップＳ１１１において、Ｇ階調値およびＢ階調値の階調値差が誤差範囲α以内である場合、階調値計測手段１５５は、この対象画素を一致画素４１０として検出し、一致カウンターｃｎｔｉに＋１を加算する（ステップＳ１１２）。一方、ステップＳ１１１において、Ｇ階調値およびＢ階調値の階調値差が誤差範囲αよりも大きくなる場合、階調値計測手段１５５は、この対象画素をずれ画素４２０として検出し、ずれカウンターｃｎｔｚに＋１を加算する（ステップＳ１１３）。この後、階調値計測手段１５５は、画素カウンターｃｎｔ０に＋１を加算する（ｃｎｔ０＝ｉ＋１）（ステップＳ１１４）。そして、階調値計測手段１５５は、ステップＳ１１０の処理を実施し、画素カウンターｃｎｔ０が最大値ｉｍａｘに達したか否かを判断する。
【００５１】
ステップＳ１０６からステップＳ１１０階調値計測工程の後、判定手段１５６は、理想状態係数Ｋ（＝（一致画素４１０の画素数）／（一致画素４１０の画素数＋ずれ画素４２０の画素数）×１００）を演算する。また、判定手段１５６は、この演算された理想状態係数Ｋが所定の閾値（例えば９０〜１００）以内であるか否かを判定し、閾値以内である場合は、プロジェクター２とスクリーン３との相対位置関係が適正であると判定する（ステップＳ１１５：判定工程）。
【００５２】
さらに、画像処理装置１０は、ずれ量を演算するか否かを判断する（ステップＳ１１６）。
すなわち、入力手段１２からずれ量の演算を要求する旨の要求信号が入力された場合、ずれ量演算工程を実施する。
これには、ずれ量演算手段１５７は、ステップＳ１０６からステップＳ１１０階調値計測工程により認識された各画素の階調値に基づいて、ずれ画素４２０と一致画素４１０との階調値の差であるずれ量を算出する（ステップＳ１１７）。そして、ずれ量演算手段１５７は、算出された各画素のずれ量に基づいて、重ね合せ画像４００の各画素をずれ量に応じた濃淡画像で表示した、図８に示すようなずれ表示画像５００を生成する（ステップＳ１１８）。また、ずれ量演算手段１５７は、この生成したずれ表示画像５００を適宜読み出し可能に記憶部１３に記憶する。
【００５３】
この後、入力手段１２から測定結果表示要求信号が入力されると、表示制御手段１５８は、ステップＳ１０４にて生成された重ね合せ画像４００や、ステップＳ１１５にて得られた理想状態係数Ｋ、およびプロジェクター２とスクリーン３との相対位置関係が適正であるか否かを示す判定結果、ステップＳ１１８にて得られたずれ表示画像５００などを表示させる（ステップＳ１１９）。なお、表示制御手段１５８は、上述した重ね合せ画像４００、理想状態係数Ｋ、判定結果、ずれ表示画像５００のうちいずれか１つ、もしくは利用者により選択された複数個を表示させる制御をし、入力手段１２から結果表示切替要求信号が入力されると、利用者の所望する画像（重ね合せ画像４００、理想状態係数Ｋ、判定結果、ずれ表示画像５００のうちいずれか）に切り替える処理をしてもよい。
【００５４】
以上のように、プロジェクター２およびスクリーン３の相対位置関係をモニター１４に表示させることで、利用者は、モニター１４を確認することで、プロジェクター２とスクリーン３との相対位置関係の測定結果を容易に認識することが可能となり、この測定結果に基づいて、容易にプロジェクター２とスクリーン３との相対位置関係の補正を実施することが可能となる。
【００５５】
〔第１の実施形態の作用効果〕
上述したように、上記実施の形態のプロジェクションシステム１では、画像処理装置１０のパターン画像投射制御手段１５１は、記憶部１３に記憶された点対称中心点Ｏを中心として点対称となるパターン画像２００をプロジェクター２から投射させるパターン画像投射制御工程を実施し、撮像制御手段１５２は、投影された画像をカメラ４にて撮像させる撮像工程を実施する。この時、カメラの幾何学的中心が投射されたパターン画像の中心、すなわち点対称中心点Ｏと一致するように設定されている。そして、画像処理装置１０の色付与手段１５３は、撮像により得られた撮像パターン画像３００を、点対称中心点Ｏを中心として、点対称となる色領域に分割し、これらの色領域のパターン線２１０にそれぞれ補色関係となる色を付与する色付与工程を実施する。この後、画像処理装置１０の色重ね合せ手段１５４は、互いに点対称となる色領域において、パターン線２１０と、点対称中心点Ｏに対して点対称と成る疑似パターン線３１０で構成される疑似画像を重ね合せる色重ね合せ工程を実施する。
このため、この色重ね合せ工程により得られる重ね合せ画像４００では、プロジェクター２とスクリーン３との相対位置関係が適正であり、台形歪みがない状態では、互いに補色関係にあるパターン線２１０と疑似パターン線３１０とが重なり合うため白色の線が表示される。一方、プロジェクター２とスクリーン３との相対位置関係がずれており、台形歪みが発生している場合では、パターン線２１０と疑似パターン線３１０とが重なり合わず、それぞれの色にて線が表示される。すなわち、この重ね合せ画像４００により、容易にプロジェクター２とスクリーン３との相対位置関係を測定することができる。したがって、利用者は、この重ね合せ画像４００を確認しながらスクリーン３に対するプロジェクター２の位置補正を実施することで、容易にプロジェクター２の位置を調整することができる。このように、プロジェクター２の位置を適切な位置に設定することで、台形歪みを補正するための画像補正を実施する必要がなくなり、台形歪み補正に伴う画像劣化なども防止することができる。
【００５６】
また、画像処理装置１０の階調値計測手段１５５は、重ね合せ画像４００における各画素の階調値を計測する階調値計測工程を実施し、判定手段１５６は、この計測された階調値に基づいて、一致画素４１０の画素数とずれ画素４２０の画素数とを計数し、プロジェクター２とスクリーン３との位置ずれの度合いを示す理想状態係数Ｋを演算し、プロジェクター２とスクリーン３との相対位置が適正であるか否かを判断する判定工程を実施する。
このため、理想状態係数Ｋにより、定量的にずれの度合いを表示することができるので、利用者が重ね合せ画像４００を目視によりずれの状態を確認するよりも、プロジェクター２およびスクリーン３の相対位置関係をより適切に表示させることができるとともに、これらの位置関係が適正であるか否かを適切に判断することができる。したがって、スクリーン３に対するプロジェクター２の設置作業をより良好に支援することができる。
【００５７】
さらに、画像処理装置１０のずれ量演算手段１５７は、各画素に対して、一致画素４１０との階調値の差であるずれ量を演算し、重ね合せ画像４００における各画素のずれ量をグレイスケールで表示したずれ表示画像を生成する。
このため、各画素におけるずれ量を演算することで、プロジェクター２をどの方向にどれだけ移動させると適切な位置に設定可能か否かが容易に確認することができる。また、ずれ表示画像を表示することで、より容易に、プロジェクター２のずれ量、どの方向にどれだけ移動させると適切な位置に設定可能か否かが確認することができる。
【００５８】
そして、パターン画像２００は、曲線のパターン線２１０により構成されている。
このため、直線のパターン線によりパターン画像２００を構成する場合に比べて、重ね合せ画像４００において、より確実に、スクリーン３とプロジェクター２とのずれ状態を表示することができる。すなわち、上述したように、パターン線２１０が直線である場合、この直線方向にずれが生じると、疑似画像がパターン線上に重ね合わされることになり、一致画素４１０として表示されてしまう。これに対して、上記のように曲線のパターン線２１０を用いることで、このような問題が解消でき、プロジェクター２とスクリーン３とがどの方向にずれたとしても、重ね合せ画像４００にて、そのずれ状態を表示させることができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、パターン画像２００として、点対称中心点Ｏを中心として、各パターン線２１０が点対称となるように配置されて構成される画像を用いている。
このため、上下方向、左右方向に対して、それぞれスクリーン３とプロジェクター２との相対位置関係のずれ量を測定することができる。したがって、この測定されたずれ量に基づいて、スクリーン３とプロジェクター２との設置位置補正を実施することで、より適正な位置にプロジェクター２を配置することができる。なお、例えば、プロジェクター２の上下位置が規定されている場合では、例えば左右方向に対して線対称となるパターン画像を用い、色重ね合せ工程において、パターン線と線対称となる疑似パターン線を重ね合わせるなどの処理を実施してもよい。この場合、上下方向のずれに対してずれ量を測定することができる。
【００６０】
また、色付与手段１５３は、第一象限３１１のパターン線２１０にマゼンタ色を付与し、この第一象限３１１と点対称となる第三象限３１３のパターン線２１０にマゼンタ色と補色関係になる緑色を付与し、第二象限３１２のパターン線２１０に青色を付与し、第二象限３１２と点対称となる第四象限３１４のパターン線２１０に青色と補色関係にある黄色を付与している。そして、階調値計測手段１５５は、Ｇ階調値およびＢ階調値の階調値差が誤差範囲α以内となる画素を一致画素４１０として認識する。
すなわち、上記のような色を付与することで、赤の階調値を無視して、緑の階調値と青の階調値との割合を計測することで、パターン線２１０と疑似パターン線３１０とが一致する一致画素４１０であるか、ずれ画素４２０であるかを判断することができる。したがって、一致画素４１０およびずれ画素４２０の検出における処理負荷を軽減させることができる。また、撮像工程において、撮像パターン画像３００にノイズなどの影響があった場合でも、誤差範囲αを設けている。したがって、パターン線２１０と疑似パターン線３１０とが一致するが、ノイズの影響により白色にならなかった場合でも、階調値計測手段１５５は、このノイズの影響を除外して一致画素４１０として認識することができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
本発明に係る第２の実施形態のプロジェクターを、図面を参照して説明する。
なお、以下では第１の実施形態と異なる構成について説明し、第１の実施形態と同様の構成要素については説明を適宜省略する。
【００６２】
〔プロジェクターの構成〕
図１０は、第２の実施形態のプロジェクションシステムの概略構成を示すブロック図である。
第１の実施形態ではカメラ４及び画像処理装置１０がプロジェクター２とは別の装置として設けられていたが、第２の実施形態ではプロジェクター５２がカメラ及び画像処理装置の機能を備えている。
図１０において、プロジェクションシステム５１は、プロジェクター５２と、被投射面としてのスクリーン５３を備えている。また、プロジェクター５２はカメラ５４を有している。
プロジェクションシステム５１は、外部からプロジェクター５２に画像信号が入力されると、プロジェクター５２においてこの画像信号に応じた画像光をスクリーン５３に投射させ、スクリーン５３に画像を表示させる装置である。スクリーン５３は、プロジェクター５２から投射された画像光を反射して表示させる反射型スクリーンである。
【００６３】
プロジェクター５２は、第１の実施形態における画像処理装置１０に対応する機能を備えている。具体的には、プロジェクター５２の制御部６５が、第１の実施形態における画像処理装置１０の制御部１５に対応する機能を有している。
【００６４】
図１１は、プロジェクター５２の概略構成を示すブロック図である。図１１に示すように、プロジェクター５２は、カメラ５４と、入力手段６２と、記憶部６３と、画像投射手段６４と、制御部６５とを備えている。
【００６５】
撮像手段であるカメラ５４は、スクリーン５３に対してプロジェクター５２と同じ側に配置されている。カメラ５４は、後述する画像投射手段で投射された画像を撮像して撮像画像データを取得する。また、カメラ５４の撮像素子の幾何学的中心は、スクリーン５３に表示されるパターン画像の対称中心点と略一致するように、カメラ５４が配置されている。
【００６６】
画像投射手段６４は、第１の実施形態における画像補正部、画像表示制御部、および画像投影部等と同様の機能を有しており、画像信号に応じた画像光をスクリーン５３に投射する。
【００６７】
制御部６５は、画像投射手段６４に所定の動画や静止画、プロジェクターの位置合わせを実施するためのパターン画像などの画像信号を入力し、これらの画像信号に対応する画像光を画像投射手段６４に投射させる。また制御部６５は、カメラ５４にて撮像された撮像画像に基づいて、プロジェクター５２とスクリーン５３との相対位置関係を測定する。
【００６８】
入力手段６２は、例えばキーボードやマウスなどの入力操作手段が接続され、これらの入力操作手段から入力される操作信号を制御部６５に出力する。また、入力手段６２はプロジェクター５２に設けられた操作ボタンであっても良く、プロジェクター５２を遠隔操作するリモコン（不図示）から送信された操作信号を受信する受信部であっても良い。
【００６９】
記憶部６３は、制御部６５に組み込まれるＣＰＵ（Central Processing Unit）にて演算されたデータを一時記憶したり、プロジェクター５２全体を制御するＯＳ（Operating System）上で展開される各種プログラムを記憶したりする。また、画像投射手段６４に表示させるパターン画像などの画像データが記憶されている。この記憶部６３としては、例えば、ハードディスク、ＲＡＭやＲＯＭなどの半導体記憶装置などが例示できる。
【００７０】
制御部６５は、ＣＰＵなどの集積回路により構成され、記憶部６３に記憶されるプログラムにより所定の演算処理を実施する。制御部６５は、図１１に示すように、パターン画像投射制御手段６５１と、撮像制御手段６５２と、色付与手段６５３と、色重ね合せ手段６５４と、階調値計測手段６５５と、判定手段６５６と、ずれ量演算手段６５７と、表示制御手段６５８と、を備えている。
【００７１】
第１の実施形態と同様に、パターン画像投射制御手段６５１、撮像制御手段６５２、色付与手段６５３、色重ね合せ手段６５４、階調値計測手段６５５、判定手段６５６、ずれ量演算手段６５７などによってプロジェクター５２とスクリーン５３との相対位置が測定される。
【００７２】
表示制御手段６５８は、入力手段５２から測定結果表示要求信号が入力されると、判定手段６５６により演算された理想状態係数Ｋ、およびプロジェクター５２とスクリーン５３との位置関係が適正であるか否かを画像投射手段６４によってスクリーン５３上に表示させる。また、入力手段５２によって結果表示切替要求信号が入力されると、表示制御手段６５８は、ずれ量演算手段６５７により生成された図８に示すようなずれ表示画像５００を画像投射手段６４によってスクリーン５３上に表示させる。
【００７３】
〔第２の実施形態の作用効果〕
上述した構成により、第２の実施形態のプロジェクションシステム５１は、第１の実施形態のプロジェクションシステム１と同様の効果を得ることができる。さらに、第１の実施形態におけるカメラ４及び画像処理装置１０の機能をプロジェクター５２が有していることから、プロジェクター５２を任意の場所に設置した場合であっても容易にプロジェクター５２とスクリーン５３の相対位置関係の補正を実施することができる。
【００７４】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明は、以上説明した実施の形態に限定されず、本発明の目的を達せられる範囲で種々の改良、変形が可能である。
【００７５】
以下の説明では、上記第１実施形態を一例として説明するが、第２実施形態においても適用することが可能である。
例えば、上記実施の形態において、点対称中心点Ｏに対して点対称となるパターン画像２００を用いる例を示したが、これに限定されない。例えば、上述したように、パターン画像として、線対象中心線に対して線対称となる画像を用いてもよい。この場合、色付与工程では、互いに線対称となる色領域に互いに補色関係となる色を付与し、色重ね合せ工程では、パターン線と線対称中心線に対して線対称となる疑似パターン線を、対称となる色領域に重ね合わせる。このような構成でも、上記実施の形態と同様に、容易にプロジェクター２とスクリーン３との相対位置関係を測定することができる。
また、パターン画像として、上記したように、キャラクター画像などが点対称となるように書き込まれた画像であってもよい。また、白色で曲線を表示した単色のパターン画像２００を例示したが、その他の色のパターン画像であってもよい。上記実施の形態では、カメラ４としてモノクロカメラを用いるため、パターン線２１０が他の色であっとしても、その輝度値に応じた白黒画像として撮像される。
【００７６】
さらに、カメラ４としてカラーカメラを用いてもよく、この場合、画像処理装置１０は、各画素のＲＧＢの階調値から輝度値を算出し、撮像画像の各画素の輝度値を表示した輝度画像を撮像パターン画像として処理する。
【００７７】
また、本実施の形態では、プロジェクター２とスクリーン３との相対位置関係を測定し、測定結果に従って利用者が例えば手動によりプロジェクター２の位置を調整する例を示したが、これに限定されない。例えば、プロジェクター２がＸＹステージに載置され、このＸＹステージを移動させる構成としてもよい。この場合、上述した理想状態係数Ｋの値が１００に近づくように、ＸＹステージを移動させることで、プロジェクター２のオートセットアップに対応することもできる。
【００７８】
色付与手段１５３は、第一象限３１１にマゼンタ、第二象限３１２に青色、第三象限３１３に緑色、第四象限３１４に黄色を付与したが、これに限定しない。すなわち、点対称中心点Ｏに対して、互いに点対称と成る色領域で補色関係となる色を付与する構成であれば、いかなる色を付与してもよく、例えば、第一象限３１１に、シアン（Ｒ０、Ｇ２５５、Ｂ２５５）、第三象限に赤色（Ｒ２５５，Ｇ０，Ｂ０）を付与する構成としてもよい。また、第一象限３１１および第四象限３１４に同一色を付与し、第二象限３１２および第三象限３１３に第一象限３１１および第四象限３１４にとは補色関係となる色を付与する構成としてもよく、また、第一象限３１１および第二象限３１２に同一色を付与し、第三象限３１３および第四象限３１４に第一象限３１１および第二象限３１２とは補色関係となる色を付与する構成としてもよい。
【００７９】
そして、上記実施の形態では、スクリーン３の中心に１つパターン画像２００を表示させ、このパターン画像２００を１つのカメラで撮像する構成を示したが、これに限定されない。例えば、スクリーン３の４隅にパターン画像２００を投射し、これらのパターン画像２００に対してそれぞれカメラ４が設けられる構成としてもよい。この場合、スクリーン３の４隅に対応してそれぞれプロジェクター２とスクリーン３との位置ずれをより詳細に測定することができる。
【００８０】
さらに、上記実施の形態では、制御部１５に組み込まれる各種回路により、パターン画像投射制御手段１５１、撮像制御手段１５２、色付与手段１５３、色重ね合せ手段１５４、階調値計測手段１５５、判定手段１５６、ずれ量演算手段１５７、および表示制御手段１５８が構成される例を示したが、これに限定されない。すなわち、これらパターン画像投射制御手段１５１、撮像制御手段１５２、色付与手段１５３、色重ね合せ手段１５４、表示制御手段１５８、階調値計測手段１５５、判定手段１５６、ずれ量演算手段１５７がプログラムとして記憶部１３に記憶され、適宜制御部１５のＣＰＵにより読み出され、演算処理を実施する構成としてもよい。さらには、このようなプログラムが、ＣＤやＤＶＤなどといった記録媒体に記憶され、画像処理装置１０に組み込まれる専用ドライブにより読み出されてＣＰＵにて処理される構成などとしてもよい。
【００８１】
また、複数のプロジェクターによりスクリーン上に画像を表示させるマルチプロジェクションシステムにおいて、各プロジェクターの位置補正を実施する際にも本発明の測定方法および測定装置を利用することができる。例えば、複数のプロジェクターにおいて、タイリングにより画像を表示する場合、隣り合って配置される画像の端辺が一致するように、台形歪みがないように画像を表示させる必要がある。これに対して、上記のような本発明の測定方法および測定装置を用い、プロジェクター２の位置補正を実施することで、良好にタイリング画像を表示させることが可能となる。
【００８２】
以上、本発明を実施するための最良の構成について具体的に説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、詳細な構成において、当業者が様々な変形および改良を加えることができるものである。
【符号の説明】
【００８３】
２…プロジェクター、３…スクリーン、４…測定装置を構成する撮像装置としてのカメラ、１０…測定装置を構成する画像処理装置、１５…制御部、１５１…パターン画像投射制御手段、１５２…撮像制御手段、１５３…色付与手段、１５４…色重ね合せ手段、１５５…階調値計測手段、１５６…判定手段、１５７…ずれ量演算手段、２００…パターン画像、３００…撮像画像データとしての撮像パターン画像、３１１…色領域としての第一象限、３１２…色領域としての第二象限、３１３…色領域としての第三象限、３１４…色領域としての第四象限、４００…重ね合せ画像、４１０…一致画素、４２０…ずれ画素。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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