(57)【要約】【課題】  ディスプレイの画像変化を検知されずに、画像上の指し示した位置の検出を行えるようにする。【解決手段】  画像表示手段に表示されている画像の所望の位置を位置指示手段で指し示し、位置検出を開始するためのスイッチを操作すると、近赤外線が放射され画像表示手段上の近赤外線反射手段により近赤外線による位置パターン画像が形成される。位置パターン画像は固有の位置情報を有する複数の位置マークを配置したもので、位置指示手段で指し示した位置を中心とした所定の撮影範囲を撮影し、撮影範囲内の複数の位置マークの位置情報を取得して、位置指示手段で指し示した位置を求める。【選択図】        図１
2005257463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する画像表示手段と、
前記画像表示手段に表示された画像の任意の位置を指し示す位置指示手段とを備え、
前記位置指示手段で指し示した画像の位置を求める位置検出システムにおいて、
同心で径の異なる円形のリングを組み合わせて構成した複数の位置マークが指定された画角の全面に配置され、各位置マークが固有の位置情報を有する位置パターン画像を前記画像表示手段の前面に近赤外線で表示する位置マーク表示手段と、
前記位置指示手段に設けられ、該位置指示手段で指し示した所定の範囲を撮影する近赤外線撮影手段と、
前記近赤外線撮影手段で撮影した画像データから、複数の前記位置マークの位置情報を検出し、前記複数の位置マークの位置情報から、前記位置指示手段で指し示した位置を求める演算手段と
を備えたことを特徴とする位置検出システム。
【請求項２】
前記位置マーク表示手段は、
前記画像表示手段の前面に、近赤外線を反射して前記位置パターン画像の位置マークを表示する近赤外線反射手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
【請求項３】
前記近赤外線反射手段に近赤外線を放射する近赤外線放射手段を前記位置指示手段に備えた
ことを特徴とする請求項２記載の位置検出システム。
【請求項４】
前記近赤外線放射手段から放射された近赤外線を受光する近赤外線受光素子を備え、少なくとも前記演算手段により求められたデータを近赤外線で前記位置指示手段から送信する
ことを特徴とする請求項３記載の位置検出システム。
【請求項５】
前記演算手段は、前記位置マークの中心付近を走査する画像データから、該当位置マークの位置情報を検出する
ことを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
【請求項６】
前記位置パターン画像は、前記位置マークが縦横等間隔に配置される
ことを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
【請求項７】
前記位置マークは、サンプリングパルスを生成する同期リングを外周に有し、前記位置情報を示すコードリングを前記同期リングの内側に有し、中心位置を特定する中心リングを最内周に有する
ことを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
【請求項８】
前記演算手段は、前記中心リングを中心とした前記コードリングの対称性を確認して、位置情報を検出する
ことを特徴とする請求項７記載の位置検出システム。
【請求項９】
前記演算手段は、前記同期リングからサンプリングパルスを生成し、前記サンプリングパルスの周期で前記コードリングおよび前記中心リングを検出する
ことを特徴とする請求項７記載の位置検出システム。
【請求項１０】
前記演算手段は、前記中心リングを走査する画像データから前記位置マークの位置を検出する
ことを特徴とする請求項７記載の位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像上の指し示された位置を求める位置検出システムに関する。詳しくは、固有の位置情報を有する複数の位置マークを配置した位置パターン画像を近赤外線で表示し、この位置パターン画像を撮影して撮像画像に含まれる位置マークの位置を認識することで、指し示した位置を検出できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、テレビゲーム等ではゲーム用の銃で画像の任意の位置に照準を合わせ、トリガを引いた際の着弾位置を検出するシステムが考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような従来の位置検出システムでは、ゲーム用銃等の指示端末で位置検出のための操作が行われると、輝度変化を起こすためにディスプレイに白画像を表示させる。ディスプレイに狙い定めている指示端末に内蔵されているフォトセンサは、ディスプレイの走査による白への輝度変化を検出する。
【０００４】
そして、フォトセンサで白への輝度変化を検出した時と、ディスプレイへのビデオ信号から分離した入力映像信号の同期信号タイミングデータから、ディスプレイ上の指し示した位置（ターゲット位置）が算出される。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３１３７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の位置検出システムでは、輝度変化を起させるため白画像を挿入するので、ディスプレイの輝度変化が大きく、利用者が違和感を感じるという問題があった。また、使用できるディスプレイに制約があり、位置検出精度も低いという問題があった。
【０００７】
そこで、本願出願人は、位置を検出するための基準用パターン画像を数フレーム挿入してディスプレイに表示させ、これをカメラで撮影し、画像認識によりカメラが狙っている位置を検出する技術を提案した。
【０００８】
しかしながら、この方式でも、基準用パターン画像のフレーム挿入がユーザにより視覚的に検知されてしまい、違和感を感じるという問題があった。
【０００９】
また、基準用画像パターンの挿入が間欠的であるため、位置検出速度（頻度）の増加ができず、ターゲット位置を移動させた場合の軌跡の検出が困難であった。
【００１０】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、利用者に違和感を与えることなく、かつ位置検出速度を向上させることができる位置検出システ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】
【００１１】
上述した課題を解決するため、本発明に係る位置検出システムは、画像を表示する画像表示手段と、画像表示手段に表示された画像の任意の位置を指し示す位置指示手段とを備え、位置指示手段で指し示した画像の位置を求める位置検出システムにおいて、同心で径の異なる円形のリングを組み合わせて構成した複数の位置マークが指定された画角の全面に配置され、各位置マークが固有の位置情報を有する位置パターン画像を画像表示手段の前面に近赤外線で表示する位置マーク表示手段と、位置指示手段に設けられ、該位置指示手段で指し示した所定の範囲を撮影する近赤外線撮影手段と、近赤外線撮影手段で撮影した画像データから、複数の前記位置マークの位置情報を検出し、複数の位置マークの位置情報から、位置指示手段で指し示した位置を求める演算手段とを備えたものである。
【００１２】
本発明に係る位置検出システムでは、画像表示手段に表示されている画像の所望の位置を位置指示手段で指し示し、位置指示手段から近赤外線を放射すると、近赤外線の位置パターン画像が表示される。位置指示手段は、近赤外線撮影手段で該位置指示手段が指し示す所定の範囲の近赤外線画像を撮影する。
【００１３】
演算手段は、近赤外線撮影手段が撮影した画像データから、複数の位置マークの位置情報を取得する。位置マークはそれぞれが固有の位置情報を有することから、画像上の位置を認識できる。そして、演算手段は複数の位置マークの位置情報から、位置指示手段が指し示した位置を求める。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、円形の位置マークにより構成される位置パターン画像を近赤外線で表示し、この位置パターン画像を撮影して、位置指示手段で指し示したターゲット位置を検出するので、位置パターン画像を利用者に視覚的に検知されることなく、ターゲット位置を求めることができる。
【００１５】
これにより、利用者に違和感を与えることなく、高い位置検出精度を得ることができる。
【００１６】
また、位置パターン画像は常時撮影が可能であるので、撮影速度を向上させることができ、位置検出速度（頻度）を増加させることができるので、ターゲット位置を移動させた場合の軌跡の検出が可能となる。これにより、パーソナルコンピュータ等でのマウスによるカーソル移動と同様にターゲットの移動位置を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の位置検出システムの実施の形態について説明する。
【００１８】
＜位置検出システムの概要＞
図１は本実施の形態の位置検出システムの概要を示す説明図である。本実施の形態の位置検出システムは、図１（ａ）に示すように、コンピュータ・プレゼンテーションに使用されるレーザポインタやゲーム機器の銃等の位置指示手段で指し示したディスプレイ等の画像表示手段に表示された画像の位置に関するデータを、パターン認識で得るシステムである。
【００１９】
本例の位置検出システムでは、図１（ｂ）に示すように固有の位置情報を有する複数の位置マークが配置された位置パターン画像を位置マーク表示手段で画像表示手段の前面に表示する。位置マーク表示手段は、位置パターン画像の位置マークが視覚的に検知できないように近赤外線反射手段を備える。
【００２０】
位置指示手段は近赤外線放射手段を備え、画像表示手段に表示されている例えばゲーム画像の所望の位置を位置指示手段で指し示し、位置検出を開始するためのスイッチを操作すると、画像表示手段に向け近赤外線（光）が放射され近赤外線により位置パターン画像が表示される。なお、この位置パターン画像を利用者が視覚的に検知することはない。
【００２１】
そして、位置指示手段で指し示した位置を含む所定の撮影範囲を近赤外線撮影手段で撮影し、撮影範囲内の複数の位置マークの位置情報を取得して、位置指示手段で指し示した位置を求めるものである。
【００２２】
＜位置検出システムの構成＞
図２は本実施の形態の位置検出システムの構成例を示すブロック図である。位置検出システム１は、ディスプレイ２、位置検出端末３および装置本体４を備える。
【００２３】
ディスプレイ２は画像表示手段の一例で、例えばプラズマディスプレイ２ａ（PDP:Plasma Display Panel）を備える。ディスプレイとしては、プラズマディスプレイ以外の液晶ディスプレイや有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）ディスプレイ等の他のフラットパネルディスプレイでも良い。また、反射型プロジェクタでも良い。本実施の形態の位置検出システム１では、使用するディスプレイの走査方式は特に問わない。
【００２４】
ディスプレイ２は、プラズマディスプレイ２ａの前面に近赤外線反射手段を構成する近赤外線反射スクリーン２ｂを備える。また、図示しない筐体の前面に近赤外線受光素子２ｃを備える。
【００２５】
位置検出端末３は位置指示手段の一例で、近赤外線２次元画像センサ３ａ、カメラプロセスブロック３ｂ、位置算出プロセスブロック３ｃ、近赤外線ＬＥＤ３ｄ、スイッチ３ｅ等を備える。この位置検出端末３は、具体的にはプレゼンテーション・ポインタやゲーム機器の銃である。
【００２６】
近赤外線２次元画像センサ３ａは近赤外線撮影手段の一例で、例えば近赤外光に対応したＣＣＤ（charge coupled device）であり、位置検出端末３が指し示したプラズマディスプレイ２ａの画面の所定の範囲を撮影する。
【００２７】
位置検出端末３には近赤外線２次元画像センサ３ａに合焦点させるためのレンズ３ｆが備えられ、近赤外線２次元画像センサ３ａおよびレンズ３ｆ等によりカメラ３ｇが構成される。カメラプロセスブロック３ｂは、撮影画像データの２値化等の周知のカメラプロセスを行う。
【００２８】
位置算出プロセスブロック３ｃは演算手段の一例で、カメラプロセスブロック３ｂから出力される撮影画像データから、位置検出端末３が指し示した位置を求める。以下の説明では、位置検出端末３が指し示した位置をターゲット位置とも呼ぶ。この位置算出プロセスブロック３ｃは、ＤＳＰ（digital signal processor）等でプログラムを実行することで実現される。
【００２９】
近赤外線ＬＥＤ（light emitting diode）３ｄは近赤外線放射手段の一例で、プラズマディスプレイ２ａの画面に向けて近赤外線を放射する。また、近赤外線ＬＥＤ３ｄは、ディスプレイ面への近赤外放射以外に、位置検出端末３から装置本体４へコマンドおよびデータを転送する。転送データとしては、位置算出プロセスブロック３ｃで求めたターゲット位置の位置データが装置本体４に出力される。
【００３０】
スイッチ３ｅは位置検出動作を開始させるための信号を発生させる。以下の説明では、スイッチ閉をオンとして説明する。スイッチ３ｈは他の機能スイッチを表している。
【００３１】
装置本体４は、プロセッサ４ａとディスプレイＩ／Ｆ４ｂを備える。プロセッサ４ａは、例えばゲーム等のアプリケーション・プログラムを実行する。プロセッサ４ａは、位置検出端末３から近赤外線受光素子２ｃを通してターゲット位置データを受け取ると、それに対応したアプリケーション・プログラムを実行する。さらに、装置本体４にはコントローラ４ｃが接続される。このコントローラ４ｃは、プロセッサ４ａで実行される各種アプリケーション・プログラムを操作する。
【００３２】
＜位置パターン画像の構成＞
次に、ディスプレイ２の前面の近赤外線反射スクリーン２ｂで表示される位置パターン画像の構成について説明する。図３は位置パターン画像の構成例を示す説明図である。位置パターン画像５は、撮影するカメラ３ｇの撮影角度や撮影距離が変化しても、ディスプレイ２の指し示された位置を確実に特定できるように、ＩＤを有する円形のバーコード状の位置マーク６が等間隔に配置された画像で、例えば複数の位置マーク６を縦横ともに等間隔で全面に配置したものである。
【００３３】
通常、ディスプレイ２には図１に示すように全面に画像が表示されるので、前面の近赤外線反射スクリーン２ｂで表示される位置パターン画像５もディスプレイ２の全面に表示される。
【００３４】
位置マーク６は、同心で径の異なる円形のリングを組み合わせて構成される。ここで、図３は白の背景の部分では近赤外線を反射せず、黒のリングで近赤外線を反射している例として記載しているが、白の背景部分で近赤外線を反射して黒のリングで近赤外線を反射しない例としても良い。
【００３５】
図４は近赤外線反射スクリーンの構成例を示す説明図である。図４（ａ）にプラズマディスプレイ２ａの構成の概要を示す。プラズマディスプレイ２ａは表示パネル２１の前面に各種機能を持たせたフィルタ２２を備える。
【００３６】
フィルタ２２は、一般的に前面側から反射防止フィルム２３、パネル保護のためのガラス基板２４、色補正等を行う機能性色素入り粘着剤２５、電磁波遮蔽を行う金属メッシュフィルム２６、近赤外線を吸収する近赤外線吸収フィルム２７から構成される。
【００３７】
図４（ｂ）に金属メッシュフィルムの構成を示す。金属メッシュフィルム２６は透明なフィルム２６ａの表面に格子状に黒層２６ｂを介して金属メッシュ層２６ｃが形成されている。この金属メッシュ層２６ｃの厚みは２０〜４０μｍ程度、幅は４０μｍ程度、格子の間隔は３００μｍ程度である。
【００３８】
そして、位置マーク６に相当する金属メッシュ層２６ｃ上に近赤外線反射層２６ｄが形成され、近赤外線反射スクリーン２ｂが構成される。例えば、図３に示す位置マーク６の黒のリングに相当する金属メッシュ層２６ｃ上に近赤外線反射層２６ｄが形成される。
【００３９】
金属メッシュフィルム２６は近赤外線吸収フィルム２７の前面に形成されるので、図２で説明した近赤外線ＬＥＤ３ｄから放射された近赤外線（光）が近赤外線反射層２６ｄに反射して、図３に示すような位置マーク６が表示される。利用者は、この位置マーク６を視覚的に検知することは無い。
【００４０】
これに対して、プラズマディスプレイ２ａからの光は近赤外線反射スクリーン２ｂを透過して、利用者が画像を目視することができる。
【００４１】
なお、プラズマディスプレイはフィルタとして導電フィルムが設けられている構成もあり、この導電フィルムに位置マークが形成された近赤外線反射スクリーンを設けても良い。
【００４２】
図５は位置マークＩＤの構成例を示す説明図である。位置パターン画像５に表示される複数の位置マーク６は、それぞれ固有の位置情報を有する。すなわち、位置マーク６は位置情報としてＩＤコードが含まれており、各位置マーク６のＩＤは、位置パターン画像５上での位置を特定するためユニークなコードとなっている。図５の例では、位置パターン画像５の左上の位置マーク６のＩＤを原点として、ＩＤを縦横番号の［Ｌ，Ｍ］行列としている。
【００４３】
図６は位置マークの構成例を示す説明図である。位置マーク６は複数のリングから構成され、位置マーク６の最外周から２本のリングは、後述する円内部のＩＤコードをサンプリングするためのサンプリングパルスを作成するための同期リング７である。２本の同期リング７の半径差はサンプリング・クロック周期を表している。
【００４４】
同期リング７から内周に向け、例えば６個のリングはコードリングとしてのＩＤリング８であり、ＩＤコードを表している。ＩＤリング８の外周の３リングはＩＤ縦番号ビット（Ｌ）を表し、内周の３リングはＩＤ横番号ビット（Ｍ）を表している。
【００４５】
ＩＤリング８の内側であって、位置マーク６の中心には中心リングとして最内周リング９が設けられる。この最内周リング９は、位置マーク６の中心位置検出とＩＤ検出で使用され中が埋まった円となっている。
【００４６】
同期リング７の幅はＩＤリング８の半分となっており、同期リング７のパルスの立上がり周期がサンプリング周期Ｔｓとなっている。この同期リング７に続くＩＤリング８のサンプリング点は、各ＩＤリングの幅の中央となっている。また、最内周リング９の半径は１．５サンプリング周期で構成されている。
【００４７】
そして、最内周リング９の中心はサンプリング点に一致している。図６ではＫ−Ｋ′走査でサンプリングパルスの１２回目の立ち上がりが位置マーク６の中心となっている。
【００４８】
ここで、図６の位置マーク６は６ビットのＩＤを表しているが、位置パターン画像５に表示する位置マーク６の数の増加により６ビット以上のＩＤを表す場合は、ＩＤリング８の数を増加させた位置マークを使用する。また、ＩＤ検出時のデータエラーを防ぐため、データのエラー訂正コードを含んだＩＤで構成する構成も考えられる。
【００４９】
本例では、最内周リング９の中心位置はサンプリング回数１２回目となっているが、ＩＤリング８の数を増加させた場合等は、最内周リング９の中心位置のサンプリング数は変化する。
【００５０】
このような場合でも、円外周から数えて固定されたサンプリング回数の位置に最内周リング９の中心を配置すれば、位置マーク６の中心を求めることができる。この場合の固定されたサンプリング回数とは整数以外も含み、サンプリングパルスの立下りを最内周の中心位置とする場合の例として、サンプリング回数１２．５回等も可能である。
【００５１】
＜撮影画像とターゲット位置＞
図７はカメラの撮影範囲と座標例を示す説明図で、位置パターン画像５を図２で説明したカメラ３ｇで撮影した場合の撮影範囲の一例を示している。図２で説明したカメラ３ｇは、位置検出端末３で指し示した所定の範囲を撮影できるように画角が設定されている。
【００５２】
なお、ディスプレイ２の画面であるプラズマディスプレイ２ａの平面と、カメラ３ｇの近赤外線２次元画像センサ３ａの撮影平面は３次元の関係であるので撮影範囲は各種の四角形となるが、本例では一例として撮影範囲を長方形で示している。
【００５３】
また、撮影範囲は図１に示すように位置マークの並びと平行となる場合もあれば、図７に示すように、位置マーク６の並びに対して傾斜する場合もある。以下の説明では、撮影範囲は位置マーク６の並びに対して傾斜している場合を例にする。この図７に示すＸＹ座標系を位置パターン座標系と称す。
【００５４】
図８は撮影画像の一例を示す説明図である。カメラ３ｇで位置パターン画像５を撮影すると、複数の位置マーク６を含む撮影画像データが得られる。図９は近赤外線２次元画像センサの走査例を示す説明図である。カメラ３ｇを構成する近赤外線２次元画像センサ３ａは、実線の矢印で示すように順次水平走査で撮影画像データを出力する。
【００５５】
この水平走査に沿った軸を座標Ｂとする。また、座標Ｂに直交する座標軸を座標Ａとする。このＡＢ座標系の原点は、近赤外線２次元画像センサ３ａの走査開始点（０，０）である。
【００５６】
座標（Ｖ，Ｈ）まで走査すると、例えば図８に示すような撮影画像データが取得できる。そして、図８に示す任意の位置マーク６の中心の垂直座標Ａ１２および水平座標Ｂ１２は、図９に示すＡＢ座標系で求められる。このＡＢ座標系をカメラ座標系と称す。
【００５７】
＜初期設定＞
図７において、位置検出端末３で指し示すターゲット位置Ｔ（ｘ，ｙ）を星印で示す。ここでは、撮影画像の中心をターゲット位置Ｔとする。例えば、位置検出端末３の製造時に、位置検出端末３でターゲットを狙う位置からディスプレイ２にレーザを照射して、照射された位置をターゲット位置Ｔとして記録する。
【００５８】
＜位置検出動作＞
図１０は位置検出動作の処理の流れを示すフローチャートである。まず、位置検出動作の全体の流れについて説明する。ステップＳＡ１は位置検出端末３の動作であり、まず、ディスプレイ２に表示されている画像の所望の位置を位置検出端末３で指し示し、スイッチ３ｅを閉じることで、位置検出動作が開始される。
【００５９】
ステップＳＡ２は位置検出端末３の動作であり、位置検出端末３のスイッチ３ｅが閉じられると、位置検出端末３の近赤外線ＬＥＤ３ｄより近赤外線が近赤外線反射スクリーン２ｂに向け放射され、図３等で説明した近赤外光の位置パターン画像５が表示される。
【００６０】
ステップＳＡ３は位置検出端末３の動作であり、近赤外線反射スクリーン２ｂの所定の範囲をカメラ３ｇで撮影し、複数の位置マーク６を含む画像データを取得する。ステップＳＡ４は位置検出端末３の動作であり、カメラ３ｇで撮影した画像データから複数の位置マーク６を検出し、各位置マーク６の位置およびＩＤを求める。
【００６１】
ステップＳＡ５は位置検出端末３の動作であり、ステップＳＡ４で検出した位置マークの中から、ターゲット位置に近い２箇所以上の位置マークを選択する。ステップＳＡ６は位置検出端末３の動作であり、カメラ座標系で求めた位置マークの位置を、位置パターン座標系に変換する。ステップＳＡ７は位置検出端末３の動作であり、ディスプレイ２上でのターゲット位置を求める。
【００６２】
ステップＳＡ８は位置検出端末３の動作であり、ターゲット位置の位置データを近赤外線ＬＥＤ３ｄで近赤外線によりディスプレイ２に向け放射する。ディスプレイ２の近傍にある近赤外線受光素子２ｃは近赤外線で転送されてきたデータを装置本体４に転送する。ステップＳＡ９は装置本体４の動作であり、位置検出端末３で指し示したターゲット位置に対応したアプリケーション・プログラムを実行する。
【００６３】
以下に各処理ステップの詳細について説明する。ステップＳＡ１では、装置本体４で実行されているアプリケーション・プログラムによりディスプレイ２に表示されている画像、例えばゲーム画像の所望の位置が位置検出端末３で指し示される。そして、スイッチ３ｅが閉じることで、位置検出動作が開始される。
【００６４】
ステップＳＡ２では、位置検出端末３の近赤外線ＬＥＤ３ｄから近赤外光がディスプレイ２の前面にある近赤外線反射スクリーン２ｂに向け放射され、図３等で説明した近赤外光の位置パターン画像５が表示される。
【００６５】
ステップＳＡ３では、位置検出端末３はスイッチ３ｅが閉じられた直後からカメラ３ｇでディスプレイ２の前面の近赤外線反射画像を撮影する。近赤外線２次元画像センサ３ａで撮影した画像データは、カメラプロセスブロック３ｂにより、２値化等の処理が行われ、順次位置算出プロセスブロック３ｃに出力される。
【００６６】
ステップＳＡ４では、撮影画像データから位置マークを探す処理、位置マークのＩＤを求める処理、位置マークの中心位置を求める処理が行われる。図１１は位置検出処理で使用されるデータ例で、図２に示す位置算出プロセスブロック３ｃを実行するＤＳＰが使用するカウンタおよびレジスタの構成例を示す。なお、カウンタおよびレジスタの内容の説明は、後述するフローチャートで行う。
【００６７】
＜位置マーク構造体の定義＞
撮影画像データには、図８に示すように複数の位置マーク６が存在している。そして、図９に示す撮影画像の水平走査ごとに複数の位置マーク６のデータを処理する必要がある。このため各位置マーク６ごとに各種パラメータを格納する位置マーク構造体を作成して管理している。位置マーク構造体の成分の３ビットのステータスＦで、位置マークのパラメータ収集状況が表されている。そして、最終的には、ステータスＦが１１１に設定された複数の位置マーク構造体を求める。
【００６８】
位置マーク構造体のデータ構成を以下に示す。
Ｆ          ：ステータス
ＩＤｃｏｍｐ：ＩＤ検出ステータス
Ｂ１２ｍ    ：サンプリング回数１２回での水平位置（カメラＡＢ座標系）
Ａｈ        ：最内周リング９の上淵垂直位置（カメラＡＢ座標系）
Ａｌ        ：最内周リング９の下淵垂直位置（カメラＡＢ座標系）
ＣＥＮＴｂ  ：位置マーク中心水平位置（カメラＡＢ座標系）
ＣＥＮＴａ  ：位置マーク中心垂直位置（カメラＡＢ座標系）
ＩＤ        ：位置マークＩＤ
【００６９】
位置マーク構造体のＦの３ビットは以下のステータスとして利用される。
Ｆ＝０００：以前に位置マーク候補になった
Ｆ＝００１：位置マーク候補を続行
Ｆ＝０１０：以前に位置マークのＩＤ検出完了
Ｆ＝０１１：位置マークのＩＤ検出完了
Ｆ＝１１１：位置マークの位置及びＩＤ検出完了
【００７０】
＜位置マークを探す＞
撮影画像走査は近赤外線２次元画像センサ３ａで撮影した画像上部より行われ、水平走査毎に撮影画像からのデータが位置マークのデータか否かを位置算出プロセスブロック３ｃで判定する。
【００７１】
この処理では、カメラプロセスブロック３ｂから出力されるデータ中のパルス間隔を計測し、計測したパルス間隔でデータのサンプリングを行ってサンプリングデータを生成するとともに、位置マークの中心付近の走査で位置マーク６を検出する。以下の例では、図６で説明したようにサンプリングパルスの１２回目の立ち上がりが位置マーク６の中心となる構成を例に説明する。
【００７２】
図１２は位置マーク検出処理の動作例を示すフローチャートで、図１１等を適宜参照しながら、以下に位置マークを探す処理の詳細を説明する。ステップＳＢ１では、サンプリング周期をセットするレジスタに充分長いサンプリング周期Ｔｓをセットする。
【００７３】
次に、ステップＳＢ２では、立上がり周期カウンタで撮影画像のデータから立上がり周期Ｔをカウントする。次のステップＳＢ３およびステップＳＢ４では、立上がり周期Ｔがサンプリング周期Ｔｓの１０パーセント増より小さく、かつ、１０パーセント減より大きいか否かを判断する。
【００７４】
すなわち、ステップＳＢ３で立上がり周期Ｔがサンプリング周期Ｔｓの１０パーセント増より小さいと判断し、ステップＳＢ４で立上がり周期Ｔがサンプリング周期Ｔｓの１０パーセント減よりも小さいと判断すると、ステップＳＢ５で立上がり周期Ｔを新たなサンプリング周期Ｔｓとしてセットする。そして、サンプリング・カウンタＮをリセットするため、ステップＳＢ６でレジスタにサンプリングＥＮ＝０をセットする。
【００７５】
以上の動作は、図６で説明した位置マーク６の同期リング７からサンプリング周期Ｔｓを取得するために行われる。すなわち、位置マーク６のＩＤリング８の立上がり周期の最小値は、同期リング７の立上がり周期、すなわちサンプリング周期の２倍としてある。
【００７６】
よって、常に撮影画像データの立上がり周期を監視し、常に立上がり周期の最小値がサンプリング周期Ｔｓとしてレジスタに設定することで、同期リング７からサンプリング周期Ｔｓを取得することができる。
【００７７】
ステップＳＢ３で立上がり周期Ｔがサンプリング周期Ｔｓの１０パーセント増以上であると判断すると、データの取り込みを行うため、ステップＳＢ７でレジスタにサンプリングＥＮ＝１をセットする。
【００７８】
ステップＳＢ８ではサンプリングの回数、すなわち、サンプリングパルスのカウント数が１２回であるか否かを判断しており、サンプリング回数が１２回である場合は、ステップＳＢ９でサンプリング回数が１２回目の撮影画像データの垂直走査位置データをＡ１２レジスタに一時記憶し、水平走査位置データをＢ１２レジスタに一時記憶する。
【００７９】
以下の説明では、サンプリング回数が１２回目の撮影画像データの垂直走査位置データを垂直走査位置データＡ１２、水平走査位置データを水平走査位置データＢ１２と称す。そして、ステップＳＢ１０でレジスタにサンプリングを１２回行ったことを示すステータスであるサンプリング１２ｃｏｍｐ＝１をセットし、一時記憶したデータをサンプルデータ候補とする。
【００８０】
ここで、フローチャートの表記では、サンプリング・カウントＮは「０」からカウントしているため、例えば、ステップＳＢ８におけるｉｆ（Ｎ＝１１）の判断は、サンプリング回数が１２回目であるか否かを示している。
【００８１】
ステップＳＢ８でサンプリング回数が１２回ではないと判断すると、ステップＳＢ１１でサンプリング回数が２３回以上であるか判断する。ステップＳＢ１１でサンプリング回数が２３回以上であると判断すると、撮影画像データは位置マークではないと判断し、ステップＳＢ１２でレジスタにサンプリングＥＮ＝０をセットし、ステップＳＢ１３でサンプリング１２ｃｏｍｐ＝０をセットして、サンプリングを中止する。
【００８２】
ステップＳＢ８でサンプリング回数が１２回目ではなく、かつ、ステップＳＢ１１でサンプリング回数が２３回以上でもない場合は、ステップＳＢ２に戻り、立上がり周期の監視を続ける。
【００８３】
ステップＳＢ３で立上がり周期Ｔがサンプリング周期Ｔｓの１０パーセント増より小さいと判断し、ステップＳＢ４で立上がり周期Ｔがサンプリング周期Ｔｓの１０パーセント減よりも大きいと判断すると、ステップＳＢ１４で、サンプリング回数が２３回であるか否かを判断する。
【００８４】
すなわち、撮影画像データの立上がり周期とサンプリング周期Ｔｓの一致は±１０％以内を一致としている。ステップＳＢ１４で、サンプリング回数が２３回目に撮影画像データの立上がり周期とサンプリング周期Ｔｓの一致が検出されることは、位置マーク６の同期リング７の周期を検出したことになる。
【００８５】
これにより、ステップＳＢ１５でレジスタにサンプリング２３ｃｏｍｐ＝１をセットし、ステップＳＢ６でサンプリングＥＮをリセットしサンプリングを完了する。ここで、「サンプリング２３ｃｏｍｐ＝１」とは、位置マーク６のほぼ中心、すなわち、図６においてＫ−Ｋ′走査をしている状況を示している。
【００８６】
ステップＳＢ１４で、サンプリング回数が２３回ではないと判断すると、撮影画像データは位置マークでないと判断して、ステップＳＢ１６でサンプリング１２ｃｏｍｐをリセットし、ステップＳＢ６でサンプリングＥＮをリセットしサンプリングを完了する。
【００８７】
＜データサンプリング＞
図１３はデータサンプリング処理の動作例を示すフローチャートで、次に、サンプリングカウンタの更新とデータサンプリングの処理について説明する。撮影画像データのサンプリング動作は、レジスタにセットされたサンプリング周期Ｔｓ毎に行われる。ステップＳＣ１で、サンプリングカウンタのカウント値Ｎをリセットする。ステップＳＣ２で、サンプリング周期カウンタのカウント値をリセットする。
【００８８】
ステップＳＣ３で、サンプリングＥＮ＝０の間はステップＳＣ１に戻りサンプリングカウントＮおよびサンプリング周期カウントのリセットを繰り返す。サンプリングＥＮ＝１になると、ステップＳＣ４に進みサンプリング周期カウントが開始される。
【００８９】
ステップＳＣ４で、サンプリング周期カウンタをインクリメントする。ステップＳＣ５で、カウントしたサンプリング周期が、レジスタにセットされているサンプリング周期Ｔｓになったと判断すると、ステップＳＣ６でサンプリングカウンタのカウント値Ｎをインクリメントする。
【００９０】
ステップＳＣ６でサンプリングカウンタのカウント値Ｎをインクリメントすると、ステップＳＣ７でレジスタにサンプリングＥＮ＝１がセットされているか否かを判断する。ステップＳＣ７で、サンプリングＥＮ＝０がセットされていると判断すると、ステップＳＣ１に戻り、サンプリングカウンタをリセットする。
【００９１】
また、ステップＳＣ７で、サンプリングＥＮ＝１がセットされていると判断すると、ステップＳＣ８でサンプリングカウンタのカウント値Ｎが３〜１９に入っているか否か判断する。ステップＳＣ８で、サンプリングカウンタＮが３〜１９に入っていないと判断すると、ステップＳＣ２に戻り、サンプリングカウンタのカウントを続ける。
【００９２】
ステップＳＣ８でサンプリングカウンタＮが３〜１９に入っていると判断すると、ステップＳＣ９で、撮影画像データから２値のサンプリングデータに変換されたサンプリング４回から２０回間の収集データがレジスタのサンプリングデータＳ［３］〜Ｓ［１９］に記録される。
【００９３】
＜位置マークの位置検出＞
図１４は位置検出処理の動作例を示すフローチャートで、位置マーク６の位置およびＩＤを検出する処理の全体動作をまず説明する。ステップＳＤ１で「サンプリングＥＮ」が１から０に変化したと判断し、ステップＳＤ２で「サンプリング１２ｃｏｍｐ＝１」が成立したと判断すると、この図１４のフロー処理が行われる。
【００９４】
ステップＳＤ３で位置マーク候補の検索が行われる。ステップＳＤ３の処理は図１６で詳細するが、図１２のステップＳＢ９で記録したサンプリング回数が１２回目の位置データＡ１２およびＢ１２から位置マーク構造体を検索し、該当の位置マークを探す。
【００９５】
ステップＳＤ４で位置マーク６のＩＤを検出し、ステップＳＤ５で位置マークの水平位置を求め、ステップＳＤ６で位置マークの垂直位置を求め、ステップＳＤ７で非該当候補の削除が行われる。
【００９６】
非該当候補の削除は、図９で説明した近赤外線２次元画像センサ３ａ水平走査の最大画素（右端）の処理完了後、水平走査帰還区間で該当水平走査内で位置マークのデータが検出できなかった位置マーク構造体を削除する。ただし構造体のステータスＦが１１１で示される位置マークは検出完了のため削除はされない。
【００９７】
以上の処理で、位置マークの位置が検出されると、ステップＳＤ８でサンプリング１２ｃｏｍｐがリセットされ、ステップＳＤ９でサンプリング２３ｃｏｍｐがリセットされ、ステップＳＤ１０でサンプリングデータがリセットされる。
【００９８】
＜位置マーク候補の検索＞
図１５は位置マークの検出原理を示す説明図である。サンプリングデータが位置マークデータか否かの判断は、図１５に示すように、サンプリング回数が１２回目の位置データが走査ごとに連続した軌跡を描くことを利用している。
【００９９】
すなわち、図１５において位置マーク６の左上から順次水平走査を行い、同期リング７で得られた周期で生成したサンプリングパルスの１２回目の位置の軌跡は放物線状となる。よって、位置マーク構造体のリストの中からサンプリング回数が１２回目の水平走査位置データに近いＢ１２成分を有する位置マーク構造体を探し出す検索を実行する。
【０１００】
図１６は位置マーク候補の検索処理の動作例を示すフローチャートで、次に位置マークの候補を検索する処理の詳細を説明する。ステップＳＥ１では、検索対象となっているサンプリング回数が１２回目の水平走査位置データＢ１２に対して、この水平走査位置データＢ１２を取得したときのサンプリング周期をＴｓ、位置マークＭ［］リストでサンプリング回数が１２回目の水平走査位置データをＢ１２ｍとしたとき、Ｂ１２−Ｔｓ＜Ｂ１２ｍ＜Ｂ１２＋Ｔｓで、かつ、ステータスＦが０００または０１０である位置マーク構造体を検索する。
【０１０１】
ステップＳＥ２では、位置マークＭ［］リストで該当する位置マーク構造体の有無を判断する。そして、ステップＳＥ２で検索対象の水平走査位置データＢ１２の前後±Ｔｓの間に含まれる水平走査位置データＢ１２ｍを記録した位置マーク構造体が見つかった場合、ステップＳＥ３でステータスＦの最下位ビットを１にセットする。例えば、ステータスＦが０００の位置マーク構造体では、Ｆ＝００１に更新される。また、ステータスＦが０１０の位置マーク構造体では、Ｆ＝０１１に更新される。
【０１０２】
ステップＳＥ２で検索対象の水平走査位置データＢ１２の前後±Ｔｓの間に該当する位置マークの構造体が無いと判断すると、ステップＳＥ４で、サンプリング回数が１２回目のデータＳ［１１］に「１」がセットされているか「０」がセットされているか、すなわち、サンプリング回数が１２回目のデータが黒であるか白であるかを判断する。
【０１０３】
ステップＳＥ４の判断で、データＳ［１１］＝０、すなわち、サンプリング回数が１２回目のデータが「白」であると判断すると、ステップＳＥ５で、新たな位置マーク構造体を作成する。この新位置マーク構造体では、ステータスＦの最下位ビットは１がセットされる。
【０１０４】
このステップＳＥ４でサンプリング回数が１２回目のデータが黒であるか白であるかを判断する理由は、サンプリング回数が１２回目のときの位置データの連続した軌跡の開始点を、データが「白」の箇所として、データが「白」の箇所からサンプリング回数が１２回目の位置データの軌跡追跡を開始するためである。
【０１０５】
すなわち、サンプリング回数が１２回目の位置データの追跡開始点でのデータが「黒」であると、位置データの追跡開始点が位置マーク６の最内周リング９内となり、この最内周リング９内で位置マーク６の垂直位置を検出することができないためである。
【０１０６】
よって、ステップＳＥ４の判断で、データＳ［１１］＝１、すなわち、サンプリング回数が１２回目のデータが「黒」であると判断すると、位置マークの垂直位置、位置マークのＩＤ検出、位置マークの水平位置、非該当候補の削除の処理ブロックはパスされ、レジスタに記録されているサンプリング回数が１２回目の位置データ等は破棄される。
【０１０７】
＜位置マークのＩＤデータ取得＞
位置マークのＩＤデータは、図１５に示す位置マーク６の最内周リング９を含む走査、例えばＫ−Ｋ′走査で取得できる。位置マーク６のほぼ中心を走査したことを示すステータス「サンプリング２３ｃｏｍｐ＝１」の状態で、位置マーク６のＩＤリング８のデータが位置マーク６の中心を基準に左右対称となっていることを確認して、ＩＤデータを取得する。これによりＩＤデータの取得精度を高めている。
【０１０８】
図１７は位置マークのＩＤデータ取得処理の動作例を示すフローチャートで、次にＩＤを取得する処理の詳細を説明する。まず、ステップＳＦ１で、位置マークＭ［］リストの中でステータスＦが００１、すなわち、ＩＤが検出されていない位置マーク構造体を検索する。
【０１０９】
ステップＳＦ１でステータスＦが００１の位置マーク構造体があると判断すると、ステップＳＦ２でサンプリング２３ｃｏｍｐ＝１か否か判断する。ステップＳＦ２で位置マーク６のほぼ中心が走査されたと判断すると、ステップＳＦ３でサンプリング回数が１１回目と１２回目と１３回目のデータが共に「黒」であるか否か判断する。
【０１１０】
本実施の形態では、位置マーク６の最内周リング９の半径は１．５サンプリング周期で構成されているため、位置マーク６のほぼ中心、例えば図１５のＫ−Ｋ′線近傍が走査されると、サンプリング回数が１１回目におけるデータ、サンプリング回数が１２回目におけるデータ、およびサンプリング回数が１３回目におけるデータは共に「１」となるはずである。よって、サンプリング回数が１１回目から１３回目のデータが共に「１」であって、最内周リング９を検出できたことを確認して、ＩＤ検出精度を高めている。
【０１１１】
ステップＳＦ３で、最内周リング９を検出できたと判断すると、ステップＳＦ４で、最内周リング９を基準に対称の位置にあるデータが等しいか否か確認する。このステップＳＦ４では、ＩＤリング８のデータが、位置マーク６の中心を基準に左右対称となっていることを確認している。例えば、サンプリング回数が４回目と２０回目の位置は最内周リング９を基準に対称の位置にある。ステップＳＦ４では、ＩＤリング８のデータが位置マーク６の中心を基準に左右対称となっていると、ＩＤの取得ステータスは、ＩＤｄｅｔ＝１がセットされる。
【０１１２】
ステップＳＦ５で、ＩＤｄｅｔ＝１がセットされたと判断すると、該当する位置マーク構造体のＩＤデータを記録し、ステータスＦを０１１に更新し、ＩＤｃｏｍｐ＝１をセットする。
【０１１３】
＜位置マークの水平位置取得＞
位置マーク６の中心水平位置は、最内周リング９内のサンプリング回数が１２回目の位置軌跡のうち、水平位置最小値を位置マーク６の中心水平位置データとする。さらに、位置マーク６の最内周リング９である確認とＩＤ検出する条件を付加して位置データの検出信頼性を高めている。
【０１１４】
図１８は位置マークの水平位置取得処理の動作例を示すフローチャートで、次に位置マーク６の水平位置を取得する処理の詳細を説明する。ここで、上述したように、位置マーク６の中心は同期リング７の周期で１２回目の位置が位置マーク６の中心となるように、位置マーク６の各リングは構成されている。
【０１１５】
まず、ステップＳＧ１で位置マークＭ［］リストでステータスＦが００１か００１１の位置マーク構造体を検索する。すなわち、図１６で候補となった位置マーク構造体が対象となる。
【０１１６】
次に、ステップＳＧ２でＩＤｃｏｍｐ＝１がセットされているか、すなわち、ＩＤの検出が終了しているか否かを判断する。ステップＳＧ２でＩＤｃｏｍｐ＝１がセットされていると判断すると、ステップＳＧ３でサンプリング回数が１２回目の水平位置データＢ１２が、位置マーク構造体の水平位置データＢ１２ｍより小さいか否かを判断する。
【０１１７】
ステップＳＧ３でサンプリング回数が１２回目の水平位置データＢ１２が、位置マーク構造体の水平位置データＢ１２ｍより小さいと判断すると、ステップＳＧ４で位置構造体の水平位置データＢ１２ｍを検索対象の水平位置データＢ１２に更新する。
【０１１８】
この処理により、サンプリング回数が１２回目の位置軌跡が水平位置の最小値に向かって移動していくことになる。そして、最終的には、水平位置データＢ１２ｍの値はサンプリング回数が１２回目の水平位置の最小値となる。
【０１１９】
ステップＳＧ３で、位置マーク構造体の水平位置データＢ１２ｍが、検索対象のサンプリング回数が１２回目の水平位置データＢ１２以下であると判断すると、ステップＳＧ５でサンプリング回数が１２回目の時のデータが「０」であるか否かを判断する。
【０１２０】
ステップＳＧ５でサンプリング回数が１２回目の時のデータが「０」、すなわち「白」を検出したと判断すると、サンプリング回数が１２回目の位置軌跡が位置マーク６の最内周リング９から抜けたことになる。よって、ステップＳＧ６で、水平位置データＢ１２ｍを位置マークの中心水平位置データＣＥＮＴｂとして確定する。
【０１２１】
＜位置マークの垂直位置＞
位置マーク６の中心の垂直位置は、最内周リング９の上下淵の垂直位置より算術平均で求める。さらに位置マーク６の最内周リング９の円である確認とＩＤ検出する条件を付加して位置データの検出信頼性を高めている。
【０１２２】
図１９は位置マークの垂直位置取得処理の動作例を示すフローチャートで、次に位置マーク６の垂直位置を取得する処理の詳細を説明する。まず、ステップＳＨ１で位置マークＭ［］リストでステータスＦが００１か０１１の位置マーク構造体を検索する。すなわち、図１６で候補となった位置マーク構造体が対象となる。
【０１２３】
次に、ステップＳＨ２でＩＤｃｏｍｐ＝１がセットされているか、すなわち、ＩＤの検出が終了しているか否かを判断する。ステップＳＨ２でＩＤｃｏｍｐ＝１がセットされていないと判断すると、ステップＳＨ３でサンプリング回数が１２回目の時のデータが「１」であるか否かを判断する。
【０１２４】
ステップＳＨ３でサンプリング回数が１２回目の時のデータが「０」、すなわち「白」の部分を検出したと判断すると、ステップＳＨ４で上淵垂直位置データＡｈを、このサンプリング回数が１２回目の時の新しい垂直位置データＡ１２に更新する。これに対して、ステップＳＨ３でサンプリング回数が１２回目の時のデータが「１」、すなわち「黒」の部分を検出したと判断すると、該当垂直位置データによる処理はパスする。
【０１２５】
図１５において、ＩＤが検出される前のサンプリング回数が１２回目の軌跡を、Ｊ−Ｊ′走査を一例として位置マーク６の右上部に示している。図１５のサンプリング回数が１２回目の位置軌跡では、サンプリング回数が１２回目のデータＳ［１１］が白部分（サンプリングデータ＝０）では走査ごとに上淵垂直位置データＡｈを新しい位置データＡ１２＋１に更新し、黒部分（サンプリングデータ＝１）では位置データの更新を中断する。
【０１２６】
これにより、サンプリング回数が１２回目の位置軌跡は、位置マーク６の最内周リング９に向かって垂直位置データが更新されていき、最内周リング９の上淵の垂直位置データＡｈが確定する。
【０１２７】
ステップＳＨ２でＩＤｃｏｍｐ＝１がセットされていると判断すると、ステップＳＨ５でサンプリング回数が１２回目の時のデータが「１」であるか否かを判断する。
【０１２８】
ステップＳＨ５でサンプリング回数が１２回目の時のデータが「１」、すなわち「黒」の部分を検出したと判断すると、ステップＳＨ６で最内周リング９の下淵の垂直位置データＡｌがカメラ垂直最大値以上であるか否か判断する。
【０１２９】
ステップＳＨ６で最内周リング９の下淵の垂直位置データＡｌがカメラ垂直最大値より小さい、すなわち、カメラの画角内にあると判断すると、ステップＳＨ７で、下淵垂直位置データＡｌを、サンプリング回数が１２回目の時の新しい垂直位置データＡ１２に更新する。そして、後述するようにＳ［１１］＝０を検出した段階で、最内周リング９の下淵垂直位置Ａｌが確定する。
【０１３０】
ステップＳＨ６で最内周リング９の下淵の垂直位置データＡｌが撮影画像走査の最大値に達していると判断すると、最内周リング９の下淵垂直位置を求めることができないため、ステップＳＨ８で位置マーク構造体のステータスＦの最下位ビットをリセットする。この位置マーク構造体は後述する図２０の非該当候補の削除のフローで削除される。
【０１３１】
ステップＳＨ５でサンプリング回数が１２回目の時のデータが「０」、すなわち「白」の部分を検出したと判断すると、最内周リング９の下淵垂直位置Ａｌが確定する。これにより、ステップＳＨ９で位置マーク６の中心の垂直位置ＣＥＮＴａを求める。
【０１３２】
すなわち、上淵垂直位置Ａｈと下淵垂直位置Ａｌの平均値を求めることで、位置マーク６の中心の垂直位置ＣＥＮＴａを求めることができ、上淵垂直位置Ａｈと下淵垂直位置Ａｌの平均値を中心垂直位置ＣＥＮＴａにセットする。
【０１３３】
そして、ステップＳＨ１０で該当する位置マーク構造体のステータスＦを１１１に設定し、位置マークの位置とＩＤが求まったことを記録する。
【０１３４】
＜非該当候補の削除＞
任意のラインで水平走査が最大画素（右端）まで行われ、処理が完了すると、該当水平走査内で位置マークのデータが検出できなかった位置マーク構造体を水平走査帰還区間中に削除する。
【０１３５】
図２０は非該当候補の削除処理の動作例を示すフローチャートで、次に非該当候補を削除する処理の詳細を説明する。まず、ステップＳＪ１で水平走査帰還区間であるか否か判断し、ステップＳＪ２で位置マークＭ［］リストの中でステータスＦの最下位ビットが「０」、すなわち、ステータスＦが０００の位置マーク構造体と、ステータスＦが０１０の位置マーク構造体を削除する。これにより、該当水平走査中で位置マークのデータが検出できなかった位置マーク構造体が削除される。
【０１３６】
また、次のラインの水平走査の位置マークデータ処理のため、ステップＳＪ３では、位置マークＭリスト［］の中でステータスＦが００１と０１１の位置マーク構造体のこのステータスＦの最下位ビットをリセットする。但し、ステータスＦが１１１で示される位置マーク構造体は、位置マークの位置およびＩＤの検出が完了しているので、該当位置マーク構造体のステータスＦは無変更とする。
【０１３７】
以上説明した図１２〜図１４および図１６〜図２０の処理で、複数の位置マークの中心位置およびＩＤを取得することができる。
【０１３８】
図１０に戻り、ステップＳＡ５では、中心位置およびＩＤを取得できた複数の位置マーク６の中から、ターゲット位置に近い位置マーク６を２個以上選択する。すなわち、ステータスＦが１１１の位置マーク構造体を検索し、垂直位置ＣＥＮＴａおよび水平位置ＣＥＮＴｂがあらかじめ設定されている画像データ上でのターゲット位置の座標に近い２個以上の位置マークを選択する。
【０１３９】
図２１は位置マークの選択例を示す説明図で、位置マーク６が例えば図５に示す配置である場合に、ＩＤ（１，２）の位置マーク６とＩＤ（１，３）の位置マーク６を選択したものとする。カメラ座標系であるＡＢ座標系では、ターゲット位置Ｔの座標を(ａ，ｂ)とする。ＩＤ（１，２）の位置マーク６の中心垂直位置をＣＥＮＴａ、水平中心位置をＣＥＮＴｂとすると、ＩＤ（１，２）の位置マーク６を原点とした場合のターゲット位置ＴのＡ座標はＡ１＝ａ−ＣＥＮＴａ、Ｂ座標はＢ１＝ｂ−ＣＥＮＴｂとなる。
【０１４０】
ステップＳＡ６では、ステップＳＡ５で選択した２個以上の位置マークの中心位置およびＩＤを用いて、カメラ座標系を位置パターン座標系に変換する。図２２は座標変換例を示す説明図で、位置マーク６を２個検出した場合の例を説明する。この例は、ディスプレイ２上の位置マーク６の間隔に比べ、ディスプレイ２と位置検出端末３までの撮影距離が十分大きい場合に使用する。撮影した位置マーク６の１個を原点とした座標系をＣＤ座標系とする。ＣＤ座標系は図７に示す位置パターン座標ＸＹを平行移動した座標系である。
【０１４１】
原点の位置マーク６と他方の位置マーク６のＩＤ［Ｌ，Ｍ］間でＭが同一でＬの変化がある場合、２つの位置マーク中心を通る軸をＣ座標軸に設定する。Ｃ座標と直角で原点の位置マーク６を通る軸をＤ座標軸とする。
【０１４２】
ＩＤ［Ｌ，Ｍ］間でＬが同一でＭの変化がある場合、２つの位置マーク中心を通る軸をＤ座標軸に設定する。Ｄ座標と直角をなし原点の位置マーク６を通る軸をＣ座標軸とする。ＩＤ［Ｌ，Ｍ］間でＬ，Ｍの双方に変化がある場合、位置マーク双方のＬ，Ｍの差値に対応してＣ，Ｄ座標軸を決定する。
【０１４３】
そして、図２１で示すカメラ座標Ａ，Ｂで表現されているターゲット位置Ｔを、位置マーク６を通るＣ，Ｄ座標へ変換を行う。ＣＤ座標系のスケールは、Ｃ，Ｄ座標上に展開した位置マーク６のピッチであり、位置パターン座標上での位置マーク間隔であるｍａｒｋＰＰである。ターゲット位置Ｔと位置マーク６との位置関係は維持した状態でカメラ座標であるＡＢ座標系から位置パターン座標であるＣＤ座標系へターゲット位置Ｔを変換する。
【０１４４】
例えば、カメラ座標であるＡＢ座標を平行移動した座標系でのターゲット位置Ｔ（Ａ１，Ｂ１）を回転し、位置マーク間隔で座標スケール調整をした位置パターン座標であるＣＤ座標系におけるターゲット位置Ｔ（ｃ，ｄ）として近似する。
【０１４５】
図示しないが、位置マークを４点検出でき、各位置マークのＩＤ［Ｌ，Ｍ］のＬ，ｍそれぞれが異なる場合は、３次元計算を行って１つの位置マークを原点にしたＣ，Ｄ座標系でのターゲットの位置を求めることができる。
【０１４６】
ステップＳＡ７では、位置マーク中心位置とターゲット位置Ｔ（ｃ，ｄ）から図７に示すように位置パターン座標上のターゲット位置Ｔ（ｘ、ｙ）を求める。
【０１４７】
ここで
Ｔ（ｘ、ｙ）    ：ディスプレイ２の位置パターン画像上のターゲット位置
ｏｆｆｓｅｔ  ｙ：水平方向の位置マーク開始位置
ｏｆｆｓｅｔ  ｘ：垂直方向の位置マーク開始位置
ｍａｒｋＰＰ    ：位置マーク画素間隔
ＩＤ（Ｉｏ）    ：ターゲット位置（ｃ，ｄ）の座標原点の位置マークのＩＤの                  縦方向番号
ＩＤ（ｍｏ）    ：ターゲット位置（ｃ，ｄ）の座標原点の位置マークのＩＤの                  横方向番号
ｄ              ：ＩＤ（Ｉｏ，ｍｏ）の位置マークからのターゲット水平位置
ｃ              ：ＩＤ（Ｉｏ，ｍｏ）の位置マークからのターゲット垂直位置
である。
【０１４８】
ターゲット位置は以下の式（１）および式（２）により求められる。
ｙ＝ｏｆｆｓｅｔ  ｙ＋ｍａｒｋＰＰ×ＩＤ（ｍｏ）＋ｄ・・・（１）
ｘ＝ｏｆｆｓｅｔ  ｘ＋ｍａｒｋＰＰ×ＩＤ（Ｉｏ）＋ｃ・・・（２）
【０１４９】
ステップＳＡ８では、位置検出端末３で得られたターゲットの位置データＴ（ｘ，ｙ）を近赤外線ＬＥＤ３ｄおよび近赤外線受光素子２ｃを通して装置本体４に転送する。そして、ステップＳＡ９では、装置本体４のプロセッサ４ａは、ターゲット位置データＴ（ｘ，ｙ）に対応したアプリケーション・プログラムを実行する。
【０１５０】
＜変形例＞
上述した例では、位置マーク６は等間隔で並んでいるが、位置マーク６の並びを市松状で並べると位置マーク６の配置が高密度化し位置検出精度が向上する。
【０１５１】
また、位置検出端末３と装置本体４との間では、Ｂｌｕｅｔｏｏｈ等の無線通信や、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の有線通信でコマンドやデータを転送できる。
【０１５２】
更に、ディスプレイとしてプロジェクタが用いられる場合は、画像が投影されるスクリーンに位置パターン画像が形成された近赤外線反射スクリーンを備えればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明は、プロジェクタによる大画面の表示手段を利用したシステムで、レーザポインタを使用した位置指定、および指定された位置に応じた処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本実施の形態の位置検出システムの概要を示す説明図である。
【図２】本実施の形態の位置検出システムの構成例を示すブロック図である。
【図３】位置パターン画像の構成例を示す説明図である。
【図４】近赤外線反射スクリーンの構成例を示す説明図である。
【図５】位置マークＩＤの構成例を示す説明図である。
【図６】位置マークの構成例を示す説明図である。
【図７】カメラの撮影範囲および座標例を示す説明図である。
【図８】撮影画像の一例を示す説明図である。
【図９】近赤外線２次元画像センサの走査例を示す説明図である。
【図１０】位置検出動作の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】位置検出処理で使用されるデータ例を示す説明図である。
【図１２】位置マーク検出処理の動作例を示すフローチャートである。
【図１３】データサンプリング処理の動作例を示すフローチャートである。
【図１４】位置検出処理の動作例を示すフローチャートである。
【図１５】位置マークの検出原理を示す説明図である。
【図１６】位置マーク候補の検索処理の動作例を示すフローチャートである。
【図１７】位置マークのＩＤデータ取得処理の動作例を示すフローチャートである。
【図１８】位置マークの水平位置取得処理の動作例を示すフローチャートである。
【図１９】位置マークの垂直位置取得処理の動作例を示すフローチャートである。
【図２０】非該当候補の削除処理の動作例を示すフローチャートである。
【図２１】位置マークの選択例を示す説明図である。
【図２２】座標変換例を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１・・・位置検出システム、２・・・ディスプレイ、２ｂ・・・近赤外線反射スクリーン、３・・・位置検出端末、３ａ・・・近赤外線２次元画像センサ、３ｃ・・・位置算出プロセスブロック、３ｄ・・・近赤外線ＬＥＤ、３ｇ・・・カメラ、４・・・装置本体、４ａ・・・プロセッサ、５・・・位置パターン画像、６・・・位置マーク、７・・・同期リング、８・・・ＩＤリング、９・・・最内周リング
【図１】
2005257463.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005257463.tif 000005
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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