(57)【要約】【課題】高精細画像をそのまま高精細プロジェクタで投影する場合に、処理時間、コストを低減させる。また、原画像を分割して、投影画像が歪まないように投影面の３次元形状に応じて各分割画像を変形して補正し、高精細プロジェクタ上で合成する場合に、各補正画像の境界に画素欠損がない画像を投影する。【解決手段】原画像３を複数の画像に分割し、各分割画像をプロジェクタ１上で合成してスクリーン上に投影する場合、画像切り出し部５ａ、５ｂ〜５Ｎがそれぞれ、プロジェクタ上で合成した各分割画像の境界に画素欠損が発生しない範囲の分割画像を原画像から切り出して画像変形部７ａ、７ｂ〜７Ｎに出力し、画像変形部がそれぞれ、スクリーンの投影面の３次元形状に応じて投影画像が歪まないように各分割画像のそれぞれを変形して補正してプロジェクタ１に出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像を複数の画像に分割し、各分割画像をプロジェクタ上で合成してスクリーン上に投影するための投影画像補正装置であって、
前記プロジェクタ上で合成した各分割画像の境界に画素欠損が発生しない範囲の各分割画像をそれぞれ前記原画像から切り出す複数の画像切り出し手段と、
前記スクリーンの投影面の３次元形状に応じて投影画像が歪まないように前記複数の画像切り出し手段のそれぞれにより切り出された各分割画像を変形して補正し、前記プロジェクタに出力する複数の画像変形手段とを、
備えた投影画像補正装置。
【請求項２】
原画像から分割された複数の分割画像を合成してスクリーン上に投影するプロジェクタと、
前記プロジェクタ上で合成した各分割画像の境界に画素欠損が発生しない範囲の各分割画像をそれぞれ前記原画像から切り出す複数の画像切り出し手段と、
前記スクリーンの投影面の３次元形状に応じて投影画像が歪まないように前記複数の画像切り出し手段のそれぞれにより切り出された各分割画像を変形して補正し、前記プロジェクタに出力する複数の画像変形手段とを、
備えた投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影面の３次元形状に応じて投影画像が歪まないように原画像を変形・補正して投影する投影画像補正装置及び投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、高精細画像をスクリーン上に投影する場合、複数の低精細プロジェクタを用いるとともに、原画像を複数の低精細プロジェクタの各々の投影位置に応じて分割し、各分割画像を各低精細プロジェクタによりスクリーンに投影してスクリーン上で合成する方法が知られている（例えば下記の特許文献１、２、３）。しかしながら、この方法では、スクリーン上で投影される各分割画像の境界が途切れないようにする必要がある。
【０００３】
図５はこれを防止する方法を示す。まず、図５（ａ）に示す原画像３を左右の２枚の画像４ａ、４ｂに分割する際、図５（ｂ）に示すように分割画像４ａ、４ｂの境界が重複するように分割する。そして、分割画像４ａ、４ｂをスクリーン上に合成して投影する際、図５（ｃ）に示すように投影画像９ａ、９ｂの境界が一致するように投影して、各分割画像の境界が途切れない投影画像９を実現する。しかしながら、この方法では、合成した投影画像９の幅Ｂが原画像３の幅Ａより小さくなるという問題点がある。
【０００４】
また、従来技術として、高精細画像を投影するスクリーンは巨大であるので、プロジェクタの投影角度やスクリーンの設置角度、形状などにより投影面が２次元ではなく３次元であることから、原画像をこのまま投影すると投影画像が歪むので、投影画像が歪まないように投影面の３次元形状に応じて原画像を変形して補正する方法が知られている（例えば下記の特許文献２、３）。投影面の３次元形状のデータを検出する方法としては、特許文献２に示すように縦横等間隔の複数のマーカ画像をプロジェクタに入力してスクリーン上に投影し、マーカの投影画像の位置に基づいて検出する方法が知られている。そして、マーカの投影画像の位置が縦横等間隔になるように、原画像を変形して補正する。
【特許文献１】特開平９−３２６９８１号公報（要約書）
【特許文献２】特開２００２−７２３５９号公報（要約書、図５）
【特許文献３】特開２００４−２８２７１１号公報（要約書）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、高精細画像をそのまま投影可能な高精細プロジェクタが開発されている。この高精細プロジェクタを用いれば、高精細の原画像を分割することなく投影することができるので、従来技術のようにスクリーン上で合成投影される各分割画像の境界が途切れないようにする必要がない。しかしながら、例えば投影面が４０００×２０００画素などの巨大な画像を投影するプロジェクタの場合、現状の伝送処理系の性能及びコストの問題から、原画像を複数の領域に分割して３次元投影面に応じて変形補正して高精細プロジェクタ上で合成する方法が考えられる。この方法によれば、巨大な画像をそのまま変形補正するよりも、処理時間、コストを低減させることができる。
【０００６】
図６は一例として、横長（幅＝Ａ、縦＝Ｂ）の長方形の原画像３を水平方向にＮ（＝４）分割して、幅Ｃ＝Ａ／Ｎ、縦Ｂの分割画像４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを切り出し、各分割画像４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを高精細のプロジェクタ１上で合成して各投影画像９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄをスクリーンに投影する場合を示す。
【０００７】
ここで、図７は図７（ａ）に示す横長の長方形の現画像３をスクリーン１０に投影した場合、プロジェクタの投影角度やスクリーン１０の設置角度、形状などにより、図７（ｄ）に示すように投影画像が台形（斜め）となって歪む場合を示す。この場合には、まず、原画像３を図７（ａ）、（ｂ）に示すように水平方向に４分割し、次いで図７（ｃ）に示すように投影画像が歪まないように分割画像４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを変形して補正画像８ａ（８ｂ、８ｃ、８ｄは図示省略）を生成し、次いでこの補正画像８を図６に示すプロジェクタ１上で合成して図７（ｄ）に示すスクリーン１０に歪みのない画像を投影する。しかしながら、上記方法では、図８（ａ）、（ｂ）に示すように補正後の各分割画像８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄをプロジェクタ１上で合成した場合に、各補正画像８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの境界に、画像がないエリア（画素欠損）が発生するという問題点がある。したがって、図８（ｃ）に示すように画素欠損がない画像を投影する必要がある。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑み、高精細画像をそのまま高精細プロジェクタで投影する場合に、処理時間、コストを低減させることができる投影画像補正装置及び投影装置を提供することを目的とする。
本発明はまた、原画像を分割して、投影画像が歪まないように投影面の３次元形状に応じて各分割画像を変形して補正し、高精細プロジェクタ上で合成する場合に、各補正画像の境界に画素欠損がない画像を投影することができる投影画像補正装置及び投影装置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】
【０００９】
本発明の投影画像補正装置は上記目的を達成するために、
原画像を複数の画像に分割し、各分割画像をプロジェクタ上で合成してスクリーン上に投影するための投影画像補正装置であって、
前記プロジェクタ上で合成した各分割画像の境界に画素欠損が発生しない範囲の各分割画像をそれぞれ前記原画像から切り出す複数の画像切り出し手段と、
前記スクリーンの投影面の３次元形状に応じて投影画像が歪まないように前記複数の画像切り出し手段のそれぞれにより切り出された各分割画像を変形して補正し、前記プロジェクタに出力する複数の画像変形手段とを、
備えた。
【００１０】
また、本発明の投影装置は上記目的を達成するために、
原画像から分割された複数の分割画像を合成してスクリーン上に投影するプロジェクタと、
前記プロジェクタ上で合成した各分割画像の境界に画素欠損が発生しない範囲の各分割画像をそれぞれ前記原画像から切り出す複数の画像切り出し手段と、
前記スクリーンの投影面の３次元形状に応じて投影画像が歪まないように前記複数の画像切り出し手段のそれぞれにより切り出された各分割画像を変形して補正し、前記プロジェクタに出力する複数の画像変形手段とを、
備えた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、原画像を複数の画像に分割し、各分割画像をプロジェクタ上で合成してスクリーン上に投影する場合に、スクリーンの投影面の３次元形状に応じて投影画像が歪まないように各分割画像のそれぞれを変形して補正し、プロジェクタに出力するので、高精細画像をそのまま高精細プロジェクタで投影する場合に、処理時間、コストを低減させることができる。
また、本発明によれば、プロジェクタ上で合成した各分割画像の境界に画素欠損が発生しない範囲の各分割画像をそれぞれ原画像から切り出すので、原画像を分割して、投影画像が歪まないように投影面の３次元形状に応じて各分割画像を変形して補正し、高精細プロジェクタ上で合成する場合に、各補正画像の境界に画素欠損がない画像を投影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る投影画像補正装置及び投影装置の一実施の形態を示すブロック図、図２は図１の投影画像補正装置及び投影装置における主要画像を示す説明図である。
【００１３】
図１では、巨大な原画像３を原画像分配部２により、プロジェクタ１の分割入力数であるＮ個に並列に分配し、原画像３と同じ分配画像４ａ、４ｂ〜４ＮをＮ系統の画像切り出し部５ａ、５ｂ〜５Ｎに出力する。原画像３が並列分配されているため、後述する変形関数が変化して、変形に必要な領域が変化しても対応できる。画像変形部７ａ、７ｂ〜７Ｎはそれぞれ、プロジェクタ１の画像分割入力仕様に応じて画像切り出し部５ａ、５ｂ〜５Ｎを制御して分配画像４ａ、４ｂ〜４Ｎの一部を切り出す。このとき、例えば図２（ａ）、（ｂ）に示すように画像変形部７ａ、７ｂ〜７Ｎにおける変形処理の際に必要な画素が全て入るように切り出す。画像変形部７ａ、７ｂ〜７Ｎはそれぞれ、例えば図２（ｂ）、（ｃ）に示すように画像切り出し部５ａ、５ｂ〜５Ｎにより切り出された画像６ａ、６ｂ〜６Ｎ（図では６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）に対して、投影画像の歪み形状に応じた変形補正処理を行い、補正画像８ａ、８ｂ〜８Ｎ（図では８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）を生成する。この際、あらかじめ変形に必要な領域を切り出して入力しているため補正出力に欠損部が生じることは無い。最終的にＮ系統の補正画像８ａ、８ｂ〜８Ｎの出力系統が揃い、それをプロジェクタ１が合成し、投影画像の歪み形状に応じた補正済みの巨大画像を投影することができる。ここでは、巨大な原画像３をプロジェクタ１に分割入力し、プロジェクタ１内部で合成してスクリーン上に投影する構成に基づいて説明するが、巨大な原画像３を原画像分配部２により、プロジェクタ１の分割入力数であるＮ個に並列に分配し、投影画像の歪み形状に応じた変形補正処理を行った後、プロジェクタ１の前段で合成するよう構成してもよい。また、図２では原画像３を水平方向に分割しているが、垂直方向や水平／垂直の両方向に分割する場合にも適用することができる。
【００１４】
ここで、投影面の３次元形状のデータを検出して、投影画像が歪まないように原画像を変形して補正する方法としては、特許文献２に示されるように、あらかじめ縦横等間隔の複数のマーカ画像をプロジェクタ１に入力してスクリーン上に投影し、マーカの投影画像の位置に基づいて検出し、マーカの投影画像の位置が縦横等間隔になるように、原画像を変形して補正することができる。また、変形に必要な領域は、以下のような考え方で決定することができる。入力画像をＰi(x,y)、変形画像をＰo(x’,y’)、変換関数をＴとすると、変形は以下のような関係として記述できる。
Ｐo(x’,y’)＝Ｔ{Ｐi(x,y)}  （式１）
Ｔの逆関数をＴ-1とすると、式１は以下のように変形できる。
Ｐi(x,y)＝Ｔ-1{Ｐo(x’,y’)}  （式２）
通常、プロジェクタ１に送る変形出力（＝Ｐo(x’,y’)） は長方形などの形で、既知であるため、逆関数Ｔ-1が計算できれば、変形に必要な領域Ｐi(x,y)は計算することが可能となる。
【００１５】
例として、水平方向を縮小する場合について説明する。水平方向の縮小の変形式は
ｘ’＝ａｘ (０＜ａ＜１)
ｙ’＝ｙ
となるため、逆関数は
ｘ＝ｘ’／ａ
ｙ＝ｙ’
となる。例えば図３に示すように、変形出力が水平１００×垂直１００画素で、縮小率ａ＝０．５ならば、必要な領域は、水平２００×垂直１００画素の大きさとなる。与えられた変形仕様から、上記の計算を行い、画像切り出しを制御することで、画素欠損の無い良好な画像を得ることができる。また、画像変形部７ａ、７ｂ〜７Ｎには、原画像３がそのまま並列に供給されるため、必要領域の大小に関わらず切り出すことができ、自由な変形が可能となる。
【００１６】
＜具体例＞
具体例として、３８４０×２４００画素の原画像３を変形補正して投影する構成例を図４に示す。本例では、簡略のため、長方形の原画像３を平行四辺形の投影画像９に変形し、その変換関数をＴとする。ここで示すプロジェクタ１は、３８４０×２４００画素の原画像３を水平方向に４つに分割した９６０×２４００画素の画像が４系統入力し、それらを内部で合成して３８４０×２４００画素の投影画像９として投影するものとする。図４では、Ａ＝３８４０，Ｂ＝２４００，Ｎ＝４に相当する。
【００１７】
まず、原画像分配部２により３８４０×２４００画素の原画像３を４つに並列に分配し、分配画像４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを得る。分配画像４、４ｂ、４ｃ、４ｄは、それぞれ画像切り出し部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに入力され，画像切り出し部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、それぞれ分配画像４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄから、変形に必要な領域を切り出し、切り出し画像６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを画像変形部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに送る。このとき領域の切り出し制御信号は、画像変形部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから送られ、変換の逆関数Ｔ-1に基づき決定される。図４に示す例では、分配画像４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ中の破線で示した領域が、変換に必要な領域となる。
【００１８】
画像変形部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄはそれぞれ、切り出し画像６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄから、投影画像の歪み形状に応じて変形した９６０×２４００画素の補正画像８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを生成する。以上の変形処理は、分割数に応じて並列に処理が可能となる。本実施の形態では長方形から平行四辺形という単純な変形のため、各変形処理は同じ変換関数Ｔを用いる。最終的に各分割領域の変形出力８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄはプロジェクタ１により１つの巨大な画像（図４中の投影画像９）として投影される。上記装置によって投影される補正巨大画像は、画素欠損がなく、また、重ね合わせによる画素数減少も生じていない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る投影画像補正装置及び投影装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の投影画像補正装置及び投影装置における主要画像を示す説明図である。
【図３】切り出し範囲の一例を示す説明図である。
【図４】本発明に係る投影画像補正装置、投影装置及び主要画像の具体例を示す説明図である。
【図５】高精細画像を複数の低精細プロジェクタを用いてスクリーン上で合成して投影する場合の主要画像を示す説明図である。
【図６】高精細画像を分割して各分割画像を高精細プロジェクタ上で合成して投影する場合の主要画像を示す説明図である。
【図７】高精細画像を分割して各分割画像を高精細プロジェクタ上で合成して投影する場合の各分割画像の変形補正処理を示す説明図である。
【図８】高精細画像を分割して各分割画像を高精細プロジェクタ上で合成して投影する場合に各分割画像を変形補正して合成した処理を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  プロジェクタ
２  原画像分配部
３  原画像
４ａ、４ｂ〜４Ｎ  分配画像
５ａ、５ｂ〜５Ｎ  画像切り出し部
７ａ、７ｂ〜７Ｎ  画像変形部
８ａ、８ｂ〜８Ｎ  補正画像
【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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