(57)【要約】【課題】投影された映像を観察しながら、ＧＵＩによる直感的なインタフェースを使用して対話的に映像歪みを調整することができる対話的な映像歪み補正方法を提供する。【解決手段】格子状に配置された制御点により定義されるベジェ曲面に、原画像をテクスチャとして貼り付け、ＧＵＩにより制御点の位置を移動することによりベジェ曲面を変形させ、結果として曲面に貼り付いた原画像を変形させることにより、対話的に映像を調整するようにした。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子状に配置された制御点により定義されるベジェ曲面に原画像をテクスチャとして貼り付けるステップと、
グラフィカル・ユーザ・インタフェースにより前記制御点の位置を移動することにより前記ベジェ曲面を変形させるステップと、
前記ベジェ曲面に貼り付いた画像を出力するステップと、
を含むことを特徴とする対話型映像歪み補正方法。
【請求項２】
（ａ）制御点の位置座標により形状が決定されるベジェ曲面を生成する第１の手段と、
（ｂ）グラフィカル・ユーザ・インタフェースにより前記ベジェ曲面の制御点の位置座標を変更する第２の手段と、
（ｃ）前記ベジェ曲面に対して補正を施したい原画像をテクスチャとして貼り付ける第３の手段とを有し、
（ｄ）前記第２の手段及び前記第３の手段は、外部から入力される画像を転送され、後記フレームバッファ上の画像を複写され、又は３ＤＣＧもしくは２ＤＣＧにより画像を直接描画されるテクスチャメモリと、前記画像又は補正処理を経た画像を格納するフレームバッファとを含み、テクスチャマッピング機能を有するグラフィックス・アクセラレータで構成されていることを特徴とする対話的な調整が可能な映像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像プロジェクタ（以下、単にプロジェクタという）によりスクリーンに投影される映像の歪みを補正する方法、とくにグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）等の直感的なインタフェースを使用して対話的に映像の歪みを調整するもの、及びその方法を使用する映像投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタで映像をスクリーンに投影する場合、プロジェクタの位置・投射方向など（以下、投影条件という）、及び観察者の位置など（以下、観察条件という）により、映像が歪んで見えることがある。このような映像の歪みを解消する従来の方法の一つとして、キーストーン補正と呼ばれる垂直・水平方向の台形歪みを補正する方法がある。現在市販されているプロジェクタの多くが、この方法を対話的に実行する機能を備えている。
また、スクリーンの距離、傾斜角及び方位角などのパラメータを算出し、入力する原画像を上記パラメータを用いて補正（透視変換）して補正画像を出力するものが、特開２００１−６１１２１号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記キーストーン補正は、台形歪み専用の補正方法であるため、スクリーンが平面でない場合には適用できない。また、上記透視変換による補正は、非平面スクリーンにも対応可能であるが、測定・算出したパラメータの誤差や、プロジェクタ設置位置のずれなどの様々な経年変化などにより、完全な映像が得られない場合がある。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、第１の課題は、実際にスクリーン（任意形状）に投影された映像を観察しながら、ＧＵＩなどによる直感的なインタフェースを使用して対話的に映像歪みを調整することができる対話的な映像歪み補正方法を提供することにある。
第２の課題は、上記方法を使用するに当たり、高速描画を可能にして、直観的な操作に不可欠なインタラクティブ性の向上を図ることができる映像歪み補正装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の課題を解決するために、本発明は、格子状に配置された制御点により定義されるベジェ曲面に、原画像をテクスチャとして貼り付け、ＧＵＩにより制御点の位置を移動することによりベジェ曲面を変形させ、結果として曲面に貼りついた原画像を変形させることにより、対話的に映像を調整していく方法であることを特徴としている。
すなわち、本発明は、３ＤＣＧ（三次元コンピュータ・グラフィックス）で一般的に使用されている下記の２つの技術を利用する。
１．ベジェ曲面
２．テクスチャマッピング
ベジェ曲面は、格子状に配置された数個〜数十個程度の制御点の位置座標により形状が決定される曲面である。このベジェ曲面に対して補正を施したい原画像をテクスチャとして貼り付け、ベジェ曲面の制御点の位置座標を変更することにより、結果的に原画像を変形することが可能である。
テクスチャマッピング機能を有するグラフィックス・アクセラレータを搭載したパーソナルコンピュータ（ＰＣ）又はワークステーション（ＷＳ）により、上記原画像付きベジェ曲面を描画し、マウス及びカーソルによるドラッグ操作などにより制御点の位置座標を編集させることにより、対話的な映像歪み調整（補正）が可能である。
グラフィックス・アクセラレータによるテクスチャマッピング機能を使用するので、ベジェ曲面の高速描画が可能となり、制御点の位置座標変更から画像変形までの所要時間が短縮されるため、直感的な操作に不可欠なインタラクティブ性が向上する。
【０００６】
第２の課題を解決するために、本発明による映像投影装置は、制御点の位置座標により形状が決定されるベジェ曲面を生成する第１の手段と、マウス又はキーボード等の操作により動作するＧＵＩにより前記ベジェ曲面の制御点の位置座標を変更する第２の手段と、前記ベジェ曲面に対して補正を施したい原画像をテクスチャとして貼り付ける第３の手段とを有し、前記第２の手段及び第３の手段は、外部から入力される原画像を転送され、後記フレームバッファ上の画像を複写され、又は３ＤＣＧもしくは２ＤＣＧにより画像を直接描画されるテクスチャメモリと、前記画像又は補正処理を経た画像を格納するフレームバッファとを含み、テクスチャマッピング機能を有するグラフィックス・アクセラレータで構成されていることを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る対話型映像歪み補正方法を使用する映像投影装置の構成を概略的に示すブロック図である。
この映像投影装置１０は、各種の演算及び各部の制御を司るＣＰＵ１１と、バス１２に接続されたグラフィックス・アクセラレータ１３と、バス１２を介して入力するデータの格納、ＣＰＵ１１による展開のためのデータの授受、前記グラフィックス・アクセラレータ１３へのデータの入出力を行うメインメモリ１４とを有している。この映像投影装置１０が外部のビデオ映像に対して対話的な歪み補正を行う場合には、ビデオキャプチャ１５が必要となる。さらに、プログラムデータやワーキングデータ等を格納しておくためのハードディスク（ＨＤＤ）などの外部記憶装置、処理された画像を監視する場合や印刷する場合のモニター又はプリンタ等の他のＩ／Ｏ機器１６がインタフェース（図示省略）を介してバス１２に接続される。
【０００８】
本発明方法を用いる映像投影装置１０には、対話的な歪み補正を実現する基本的構成要素として、ＧＵＩとグラフィックス・アクセラレータ１３とが実装されている。ＧＵＩは、本発明では、ベジェ曲面の頂点位置座標の変更をするためにも使用される。
図１のマウス１７及びキーボード１８は、インタフェース１９を介してバス１２に接続されており、ユーザがコマンドの選択を行い、あるいはベジェ曲面の制御点移動を行うためにも用いられる。
【０００９】
グラフィックス・アクセラレータ１３は、原画像を格納するのに充分な容量のテクスチャメモリ１３ａ及び１フレーム分の映像データを格納可能なフレームバッファ１３ｂを有するともに、描画パイプラインの一部として、テクスチャマッピング機能を有する。テクスチャマッピング機能は、三次元モデルであるベジェ曲面にテクスチャメモリ１３ａに格納されている二次元画像であるテクスチャを貼り付ける機能である。現在市販されているパーソナルコンピュータ（ＰＣ）用グラフィックス・アクセラレータ及びグラフィックスワークステーション（ＷＳ）の大多数は、この機能を提供している。
【００１０】
本発明方法においては、対話的な画像歪み補正を行うために、ＣＰＵ１１に曲面編集部が備えられている。図２は、一例として４×４個の制御点（ｐ１　〜ｐ１６）を有するベジェ曲面を示す。本発明は、ベジェ曲面以外の曲面にも適用可能であるが、ベジェ曲面を用いる場合は、制御が容易であり、画像の滑らかな表現が可能であるという利点がある。
ＣＰＵの曲面編集部は、映像投影モードにおいて、映像投影装置１０のハードディスク（ＨＤＤ）に格納された既知の曲面編集プログラムを実行することにより、画像モニタを見ながら、これに表示されたベジェ曲面の任意の制御点を、例えば、図２の制御点ｐ３をマウス１７又はキーボード１８等により移動することにより、曲面の形状を図２に鎖線で示すように任意に変更することを可能にするものである。
そして、この曲面編集プログラムの実行により移動された各制御点の座標データを、テクチャマッピングにおけるスクリーン形状で構成されたポリゴンの頂点座標（テクチャ座標）に代入することにより、原画像の歪みが調整される。
【００１１】
例えば、本来は矩形の画像が、図４（ａ）に示されているように、スクリーンには縦辺が歪んだ映像として投影されている場合は、縦辺の必要な制御点を移動することにより、同図（ｂ）に示されているように、正確な矩形の映像を投影させることができる。
【００１２】
以上の構成による対話的な画像歪み補正処理の一貫した作用を、図４を参照して説明する。
曲面編集プログラムが起動されると、原画像を入力する度にこれをテクスチャメモリ１３ａに転送して格納する（Ｓ１）。次に、マウス又はキーボードなどによる、制御点を移動するための操作がされた否かを調べ（Ｓ２）、操作された時、例えばカーソルを位置付けてクリックすることにより制御点を選択し、ドラッグにより制御点を移動すると、それに従って制御点を移動する（Ｓ３）。続いて、その移動された制御点に基づいて座標位置を変更し、ベジェ曲面のメッシュを生成する（Ｓ４）。グラフィックス・アクセラレータ１３は、各メッシュに対してテクスチャメモリ１３ａから読出した原画像をテクスチャとして貼り付け、フレームバッファ１３ｂに格納して、描画する（Ｓ５）。以後、入力する画像は、Ｓ２において制御点選択及びカーソル移動がされない限り、そのベジェ曲面に沿って歪みを補正されて投影される（Ｓ１）。
【００１３】
上記画像歪みの対話的な補正は、高速処理が可能なグラフィックス・アクセラレータにより行い、また、各画像データをすべて同一のＶＲＡＭで構成されるテクスチャメモリ１３ａ及びフレームバッファ１３ｂ上に格納するので、大量の画像データを処理対象としても、処理速度は極めて高いため、ダイナミックな映像も不自然さがない状態で投影される。
【００１４】
上記実施の形態において、図４のＳ４は、制御点の位置座標により形状が決定されるベジェ曲面を生成する第１の手段を、Ｓ３は、ＧＵＩによりベジェ曲面の制御点の位置座標を変更する第２の手段を、Ｓ５はベジェ曲面に対して補正を施したい原画像をテクスチャとして貼り付ける第３の手段をそれぞれ構成しており、また、前記第２の手段及び前記第３の手段は、外部から入力される原画像を転送され、後記フレームバッファ上の画像を複写され、又は３ＤＣＧもしくは２ＤＣＧにより画像を直接描画されるテクスチャメモリ１３ａと、前記画像又は補正処理を経た画像を格納するフレームバッファ１３ｂをと有して、テクスチャマッピング機能を有するグラフィックス・アクセラレータにより実現される。
【００１５】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の方法発明によれば、実際に任意形状のスクリーンに投影された映像を観察しながら、ＧＵＩによる直感的なインタフェースを使用して、対話的に映像歪みを調整することができる。
【００１６】
また、請求項２の発明によれば、ＧＵＩによりベジェ曲面の制御点の位置座標を変更する第２の手段と、ベジェ曲面に対して補正を施したい原画像をテクスチャとして貼り付ける第３の手段とを、外部から入力される原画像を転送され、フレームバッファ上の画像を複写され、又は３ＤＣＧもしくは２ＤＣＧにより画像を直接描画されるテクスチャメモリと、その画像又は補正処理を経た画像を格納するフレームバッファとを含み、テクスチャマッピング機能を有するグラフィックス・アクセラレータで構成されているので、高速描画が可能であり、直観的な操作に不可欠なインタラクティブ性が向上される映像歪み補正装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による対話型画像歪み補正方法を使用する映像投影装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図２】ＧＵＩによる対話的な画像歪み補正の原理を説明する模式図。
【図３】歪み補正の前と後の画像を示す説明図。
【図４】対話型画像歪み補正処理を説明するためのフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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