(57)【要約】  本発明は、逆変換によるビデオ投影の自動補正方法に関し、サーバにより、投影装置またはビデオスクリーン装置にビデオ信号を送出して、多次元画像を歪みなく再生することが可能である。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオ投影の自動補正方法であって、幾何学的歪みのテストおよび測定の段階がないことを特徴とする方法。
【請求項２】
変換関数の代わりに、多次元空間での投影のビジュアライゼーションが適用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
画像の特性のピクセルごとの補正を行うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
オブジェクトの多次元モデルをサーバに導入し、プロジェクタを配置して、次に仮想オブジェクトを作成し、スクリプトを作成し、サーバによって、信号のリアルタイムレンダリングを実行する、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
オブジェクトの正確な多次元モデル化、およびオブザーバからの逆投影を行うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
反射領域における輝度などの画像の特性の補正が可能であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
結果を得るために、最大数の影響因子を考慮して、光源の正確な測光計算が適用されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
システムＬＩＧＨＴＣＯＮＶＥＲＳＥ ３Ｄ ＳＨＯＷ ＰＬＡＴＦＯＲＭをベースとするシステムであって、仮想照明器具を、ビデオカメラおよびビデオプロジェクタと同時に作動させることが可能となっていることを特徴とするシステム。
【請求項９】
ライブラリは、ビデオカメラおよびビデオプロジェクタの標準モデルによって拡張されていることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
ＵＶ座標をオペレータの画面から多次元オブジェクトの表面へ移行させる技術が開発されていることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
サポートされるビデオ出力信号を、少なくとも１５まで増加させることが可能であり、各信号を３つの垂直信号に分配可能である、ことを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
標準的な照明器具のすべての拡張機能が、仮想カメラに利用可能となることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
各仮想デバイスは、投影の境界の正確な調整を有することを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
メディアコンテンツを予め生成するために用いることが可能であることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構成オブジェクトのプレゼンテーション、ビデオデモンストレーション、外観シミュレーションを技術的に提供するために用いることができる技術、設計、構成の分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術で、投影装置またはビデオスクリーン装置にビデオ信号を生成する特殊装置すなわちサーバが知られている。
【０００３】
最も近い従来技術は、三菱プレシジョン株式会社が所有する、２００９年１月８日に公開された特許文献１による方法であり、これは、曲面に投影する場合の幾何学的歪みの補正関数の構築について記載している。その関数は、投影されたテスト画像の歪みの点測定に基づいて構築される。歪みの解析に、ステレオカメラが使用される。得られた２次関数の逆関数が求められて、編集されたビデオ画像に適用され、その結果、画像は、オブザーバにとって比較的均一となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−００５０４４号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の主な違いは、幾何学的歪みのテストおよび測定の段階がないことである。変換関数は明確には構築されない。代わりに、３次元空間での投影のビジュアライゼーションが適用され、逆変換は、単に仮想プロジェクタを仮想カメラで置き換えることによって自動的に取得される。このような方法によって、２次曲面からだけではなく、任意の面からの変換を、類似した方法で、高精度で実現することが可能である。さらに、本発明の装置では、幾何学的歪みを補正するだけではなく、シャドウ領域およびオブザーバの方を向いていない領域におけるピクセルごとの輝度の補正を行う。
【０００６】
現時点で生産されている市販の製品は、ＬＩＧＨＴＣＯＮＶＥＲＳＥ ＳＥＲＶＥＲ−ＳＴＵＤＩＯおよびＬＩＧＨＴＣＯＮＶＥＲＳＥ ＳＥＲＶＥＲ−ＭＡＰＰＩＮＧである。これらのモデルは、ビデオ出力の数が異なっており、それぞれ６と１５である。これらは、３２のビデオストリームの３次元補正、内部および外部の制御によるミキシング、ならびに所与の表示装置に適合した信号の生成を可能とする。
【０００７】
本発明の基礎となる課題は、オブザーバの視点からの３Ｄ空間でのオブジェクトの外観シミュレーション、プロジェクタの設置場所への仮想カメラの配置、それらのカメラの視点からのオブジェクトのレンダリングを実行することである。さらに本発明の基礎となる課題は、複雑な幾何学的オブジェクトの様々に異なる面に画像群を生成すること、および幾何学的オブジェクト群に任意の角度で複数の画像を投影すること、１つの画像群の投影のために複数のプロジェクタを統合すること、および１つの画像または画像群の表示のために複数の任意のスクリーンを統合すること、である。
【０００８】
本出願の課題は、以下のことにより解決される。オブジェクトの正確な３次元モデルをサーバに導入し、プロジェクタを配置する。次に、仮想オブジェクトを作成し、スクリプトを作成する。サーバは、各プロジェクタの視点から信号のリアルタイムレンダリングを実行し、それらの信号を物理デバイスに送出する。その結果、仮想シミュレーションは、絶対的な精度で、損失なく、現実世界に移行される。構築される全体的なシステムによって、上記の変換はリアルタイムで実行される。
【０００９】
ビデオスクリーン装置およびビデオプロジェクタは、パノラマ画像を生成するために広く用いられる。それは、ＴＶスタジオ、劇場、博物館展示、構造的照明などであり得る。パノラマビデオ画像では、静的なシーンの照明とは異なり、追加スペースの錯覚を生み出すことが可能であり、多くの製作の課題が解決される。
【００１０】
そのような投影の技術サポートの主な難しさは、オブザーバに対して、ビデオプロジェクタの配置が、反射面またはビデオスクリーン装置に関して最適ではないことにある。例えば、幾何学的に均一な投影を確保するようにプロジェクタを配置することは、必ずしも可能ではない。キーストンを補正する標準的な方法は、２次元オブジェクトに対してのみ機能する。例えば、特殊な補正レンズを用いて球面スクリーンに投影する場合、これによって全体としての問題は解決されない。従って、従来のアプローチを用いて、複雑な統合幾何学的オブジェクトに投影することは不可能である。
【００１１】
パノラマ画像を生成するために、接続されたプロジェクタの組み合わせが用いられる。この場合、プロジェクタをランダムに配置することは、投影の境界の接合が分断されるので、不可能である。
【００１２】
ビデオスクリーン装置の場合、一般に、「１つのスクリーン装置−１つの画像」というルールがある。スクリーン装置が（異なる距離、および異なる角度で）ランダムに配置されている場合には、オブザーバに対して全体的なパノラマ画像を得ることは事実上不可能である。
【００１３】
この問題は、オブジェクトの正確な３Ｄモデル化、およびオブザーバからの逆仮想投影によって解決される。この場合、生じ得るあらゆる幾何学的歪みが自動的に補正され、すべてのビデオプロジェクタおよびビデオスクリーン装置は、自動的に１ピクセルまでの精度で動作して、視聴者が期待する画像を生成する。
【００１４】
本方法は、幾何学的歪みの補正を可能にするだけではない。これによって、輝度を補正することができ、投影のオーバラップ領域を平準化するか、または逆に、側方反射が大きい領域における輝度を高める。このために、オブジェクトの反射特性、反射方向、および３Ｄ空間におけるオブザーバの位置を考慮して、各光源の正確な測光計算が適用される。
【００１５】
こうして、提案される方法を用いることにより、望ましい技術的効果が得られる。複雑な幾何学的オブジェクトのセルフシャドウイングの問題が容易に解決される。２つの異なる角度から１つの同じ位置に投影する場合に、シャドウコンポーネントは半分になり得る、３つの角度からの場合は３分の１になり得る、ということなどがある。例えば、円柱を備える建物のファサード（正面）に画像を投影する場合には、円柱のシャドウは取り除かれる。
【００１６】
本方法は、ビジュアライゼーションシステムＬＩＧＨＴＣＯＮＶＥＲＳＥ ３Ｄ ＳＨＯＷ ＰＬＡＴＦＯＲＭをベースとして実現される。このコンピュータベースのシステムによって、オブジェクトの仮想３次元プレゼンテーションの生成、ならびに照明およびその制御のリアルタイム計算が可能となる。
【００１７】
問題解決のために、各々の仮想照明器具を、ビデオカメラおよびビデオプロジェクタと同時に作動させることが可能となっている。照明器具のライブラリは、ビデオカメラおよびビデオプロジェクタの標準モデルによって拡張されている。仮想カメラで生成された信号は、コンピュータの物理ビデオ出力に供給され、さらに実際のプロジェクタ／スクリーン装置に供給される。こうして、実際の物理デバイスにより、仮想世界におけるその仮想コピーのように「見える」画像が投影される。
【００１８】
ＬＩＧＨＴＣＯＮＶＥＲＳＥは、仮想オブジェクトの各素材に、静止画像およびビデオ画像（テクスチャ）を関連付けることを可能にしている。３次元オブジェクトに画像を適切に重ね合わせるために、ＵＶ座標マップが設定される。この技術は、ＵＶマッピングと呼ばれる。この技術により、オペレータは、必要に応じて、オブジェクトの表面に画像を配置する。
【００１９】
ＵＶマップの作成を容易とするために、ＵＶ座標をオペレータの画面から３次元オブジェクトの表面へ移行させる技術が開発されている（Ｍａｐ Ｖｉｅｗ：マップビュー）。仮想オブジェクトは、それが視聴者に見えるように展開されなければならず、そしてシステムは、２次元画像を３次元空間に自動的に移行させて、それを記録する（Ｒｅｃｏｒｄ Ｖｉｅｗ：レコードビュー）。次に、得られたマップに、基本的な２次元変換（サイズ、シフト、回転）を適用することができ、それらの画像を、静止画像またはビデオ画像で置き換えることができる。この技術によって、複雑な３次元オブジェクトの表面に投影する場合、またはビデオスクリーン装置の複雑な空間的配置による場合に、平面の錯覚を容易に生み出すことが可能となる。
【００２０】
高品質かつ高速のビジュアライゼーションシステムＬＩＧＨＴＣＯＮＶＥＲＳＥによって、解像度の損失なく、ビデオ信号の制御が可能となる（Ｔｒｕｅ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ：真の解像度）。正確な同期によって、２つのフレームが混合する影響が排除される（Ｔｅａｒｉｎｇ：テアリング）。その他に、ビデオスクリーン装置の様々に異なる傾き／回転に起因するアーティファクトを補正するために、さらに適応スムージングが実行される（Ｍｏｉｒｅ：モアレ）。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１／１は、１つのプロジェクタおよび任意の形状のスクリーン装置の例の図解を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
ＵＮＬＩＭＩＴＥＤライセンスでインストールされたシステムＬＩＧＨＴＣＯＮＶＥＲＳＥ ３Ｄ ＳＨＯＷ ＰＬＡＴＦＯＲＭが、ビデオプロジェクタ／ビデオスクリーン装置の信号源である。
【００２３】
標準的には、３つのみのビデオ出力がサポートされる。特別な機器を使用するとともに、ライセンスレベルをＵＮＬＩＭＩＴＥＤ ＳＴＵＤＩＯ ＥＤＩＴＩＯＮに拡張することによって、１５のビデオ出力を取得することが可能である（３つの各信号の最大解像度を合わせると３８４０＊１０２４ピクセルとなる）。また、各信号を３つの垂直信号に分配可能であることによって、例えば、４５台のビデオスクリーン装置の制御が可能である。
【００２４】
システムＬＩＧＨＴＣＯＮＶＥＲＳＥ内において、３次元メディアコンテンツの再生は、いくつかの方法で行われる。
１．予め準備されたビデオファイルの再生。輝度、停止、最初に戻ること、のための外部からの制御が可能である。同時にロードされるファイルの最大数は、３２である。解像度および符号化方式はそれぞれである。
２．メディアサーバ（Ｈｉｐｐｏｔｉｚｅｒ、Ｃａｔａｌｙｓｔなど）からの２次元ビデオ信号を、１つまたは複数のビデオ入力に受け取る。ビデオ入力の最大数は、９である。
３．メディアサーバＨｉｐｐｏｔｉｚｅｒに直接ネットワーク接続する。サーバの最大数は９であり、それぞれ２信号である。
【００２５】
留意すべきことは、システムＬＩＧＨＴＣＯＮＶＥＲＳＥは、メディアサーバの一部の機能を果たすが（方法１）、同じではないということである。複数のビデオファイルの同期再生、およびそれらの間の正確な遷移の問題がある場合には、方法２および３により、ＬＩＧＨＴＣＯＮＶＥＲＳＥに接続された外部メディアサーバを使用することが好ましい。記載した実施形態におけるシステムを使用する主な目的は、リアルタイムでの３次元マルチレンダリング、およびビデオストリームの配給であって、それらのコンテンツの生成ではない。
【００２６】
出力ビデオ信号は、仮想カメラによって生成されるので、それらのために、標準的な照明器具のすべての拡張機能が利用可能となる：輝度調整、色調整、アイリス調整、動的なゴボのステンシル。それらによって、リアルタイムでの信号の色補正、およびそれらのアニメーション化が可能である。
【００２７】
さらに、各仮想デバイスは、投影の境界の正確な調整を有し（Ｆｒａｍｅ Ｓｈｕｔｔｅｒ：フレームシャッタ）、これによって、個々にオーバラップ領域を調整することが可能である。
【００２８】
ＬＩＧＨＴＣＯＮＶＥＲＳＥ ３Ｄ ＳＨＯＷ ＰＬＡＴＦＯＲＭは、（照明、ビデオ、パイロテクニクス、ステージ装置などの）ビジュアライゼーションの統合パッケージを含むものであり、従って、メディアコンテンツを予め生成するために、このシステムを用いることが可能である。例えば、パノラマスクリーンでは、ステージ空間の仮想延長を取得する必要がある。このために、必要な角度の投影の対応するビデオレンダリングを予め準備して、それをビデオテクスチャとして使用することが可能である。第２のシステムＬＩＧＨＴＣＯＮＶＥＲＳＥをインストールして、これにより、ビデオ信号のレンダリングをリアルタイムで得る場合には、照明担当者が、実際の照明器具と同様に、ステージの仮想延長を制御することが可能となる。
【図１】
2015534299.tif 000002
【国際調査報告】
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2015534299.tif 000004
2015534299.tif 000005
2015534299.tif 000006