(57)【要約】ビデオ投影機（６）が、映写スクリーン（３）上に所望のシーンを示す。ビデオ投影機に近接した赤外線ソース（７）が、不可視の赤外線放射で映写スクリーンを一様に照らす。赤外線感知カメラ（５）が、映写スクリーンを観察し、スクリーンの一様な照射だけをとらえる。投影されたビデオ・イメージの中に被写体（４）が入ると、被写体から反射された赤外線が、映写スクリーンの赤外線と一致しなくなり、これにより、被写体の領域が特定される。被写体によって占められる領域内の投影シーンのすべてのピクセルが、ビデオ投影機に達する前に阻止される。したがって、被写体は、投影機によって目をくらまされることなく、聴衆を直視することができる。
2004533632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影イメージを生成するのに使用されるビームの中に被写体が入ったときに映写スクリーン上に投影されているイメージの一部分の投影を阻止する方法であって、
ａ）前記ビームの中に入る前記被写体によって遮断される前記投影イメージの一部分を所定の検出技術によって特定するステップと、
ｂ）前記一部分におけるピクセルの信号レベルを阻止して、前記被写体上に投影される前記ビームの信号レベルを低下させるステップとを含む方法。
【請求項２】
投影イメージを生成するのに使用されるビームの中に被写体が入ったときに映写スクリーン上に投影されているイメージの一部分の投影を阻止する方法であって、
ａ）赤外線ソースからの赤外線放射で前記映写スクリーンを一様に照射するステップと、
ｂ）前記映写スクリーン上に可視のイメージを投影するステップと、
ｃ）赤外線感知カメラを使用して前記赤外線で照射された映写スクリーンによってもたらされるピクセル信号レベルをキャプチャするステップと、
ｄ）前記キャプチャされた信号レベルを赤外線基準フレームとして記憶するステップと、
ｅ）前記基準フレームの中の前記信号レベルを、投影されキャプチャされる各イメージ・フレームの赤外線感知信号レベルと比較するステップと、
ｆ）前記赤外線基準フレームの中の対応するアドレスにおける前記記憶された赤外線信号レベルに一致しない赤外線信号レベルの前記被写体の領域内のピクセルを、前記赤外線感知カメラ・イメージの中のピクセルとして特定するステップと、
ｇ）被写体のアドレスとしてアドレスが特定された前記投影イメージの中の各ピクセルの信号レベルを阻止して、前記投影イメージを含む前記ビームが、前記被写体上に投影されるのを防止するステップとを含む方法。
【請求項３】
前記映写スクリーンが、白色の壁、マット白色映写スクリーン、ビード状スクリーン、および金属被覆されたレンズ状スクリーンの１つである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記検出技術において少なくとも２つの赤外線帯域が使用され、前記少なくとも２つの赤外線帯域のいずれか１つに対して、所与のピクセル位置において前記新しいイメージ・フレーム信号レベルと前記記憶された基準フレーム信号レベルの間で不一致が生じた場合に、前記被写体が検出される請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記記憶された基準フレーム信号レベルが、所定の間隔で更新されて、前記基準フレームの中の前記赤外線信号と前記被写体を伴わない前記スクリーンの領域内の前記カメラからの前記信号レベルとの間の一致を維持して線間電圧の変動の効果をなくす請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記阻止信号が、前記被写体と前記基準フレームの間の赤外線偏差の線形関数と非線形関数のどちらかとして変動する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
信号レベルが阻止されたピクセルが、前記阻止するステップによって生成された信号レベルによって提供されて、前記被写体の有色光の照射と白色光の照射のどちらかが提供される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記被写体の頭部の位置を特定することにより、有色光の照射と白色光の照射の前記どちらかが前記被写体の顔面を照射することが阻止される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記映写スクリーンが、白色の壁、マット白色映写スクリーン、ビード状スクリーン、および金属被覆されたレンズ状スクリーンの１つである請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記阻止信号が、前記被写体と前記基準フレームの間の赤外線偏差の線形関数と非線形関数のどちらかとして変動する請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
信号レベルが阻止されたピクセルが、前記阻止するステップによって生成された信号レベルによって提供されて、前記被写体の有色光の照射と白色光の照射のどちらかが提供される請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
前記被写体の頭部の位置を特定することにより、有色光の照射と白色光の照射の前記どちらかが前記被写体の顔面を照射することが阻止される請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
投影イメージを生成するのに使用されるビームの中に被写体が入ったときに映写スクリーン上に投影されているイメージの一部分の投影を阻止する装置であって、
ａ）前記ビームの中に入る前記被写体によって遮断される前記投影イメージの一部分を所定の検出技術によって特定する手段と、
ｂ）前記一部分におけるピクセルの信号レベルを阻止して、前記被写体上に投影される前記ビームの信号レベルを低下させる手段とを含む装置。
【請求項１４】
投影イメージを生成するのに使用されるビームの中に被写体が入ったときに映写スクリーン上に投影されているイメージの一部分の投影を阻止する装置であって、
ａ）赤外線ソースからの赤外線放射で前記映写スクリーンを一様に照射する手段と、
ｂ）前記映写スクリーン上に可視のイメージを投影する手段と、
ｃ）赤外線感知カメラを使用して前記赤外線で照射された映写スクリーンによってもたらされるピクセル信号レベルをキャプチャする手段と、
ｄ）前記キャプチャされた信号レベルを赤外線基準フレームとして記憶する手段と、
ｅ）前記基準フレームの中の前記信号レベルを、投影されキャプチャされる各イメージ・フレームの赤外線感知信号レベルと比較する手段と、
ｆ）前記赤外線基準フレームの中の対応するアドレスにおける前記記憶された赤外線信号レベルに一致しない赤外線信号レベルの前記被写体の領域内のピクセルを、前記赤外線感知カメラ・イメージの中のピクセルとして特定する手段と、
ｇ）被写体のアドレスとしてアドレスが特定された前記投影イメージの中の各ピクセルの信号レベルを阻止して、前記投影イメージを含む前記ビームが、前記被写体上に投影されるのを防止する手段とを含む装置。
【請求項１５】
前記映写スクリーンが、白色の壁、マット白色映写スクリーン、ビード状スクリーン、および金属被覆されたレンズ状スクリーンの１つである請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記検出技術において少なくとも２つの赤外線帯域が使用され、前記少なくとも２つの赤外線帯域のいずれか１つに関して、所与のピクセル位置において前記新しいイメージ・フレーム信号レベルと前記記憶された基準フレーム信号レベルの間で不一致が生じた場合、前記被写体が検出される請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記記憶された基準フレーム信号レベルが、所定の間隔で更新されて、前記基準フレームの中の前記赤外線信号と、前記被写体を伴わない前記スクリーンの領域内の前記カメラからの前記信号レベルのと間の一致を維持して線間電圧の変動の効果をなくす請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記阻止信号が、前記被写体と前記基準フレームの間の赤外線偏差の線形関数と非線形関数のどちらかとして変動する請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
信号レベルが阻止されたピクセルが、前記阻止するステップによって生成された信号レベルによって提供されて、前記被写体の有色光の照射と白色光の照射のどちらかが提供される請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】
前記被写体の頭部の位置を特定することにより、有色光の照射と白色光の照射の前記どちらかが前記被写体の顔面を照射することが阻止される請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記映写スクリーンが、白色の壁、マット白色映写スクリーン、ビード状スクリーン、および金属被覆されたレンズ状スクリーンの１つである請求項１４に記載の装置。
【請求項２２】
前記阻止信号が、前記被写体と前記基準フレームの間の赤外線偏差の線形関数と非線形関数のどちらかとして変動する請求項１４に記載の装置。
【請求項２３】
信号レベルが阻止されたピクセルが、前記阻止するステップによって生成された信号レベルによって提供されて、前記被写体の有色光の照射と白色光の照射のどちらかが提供される請求項１４に記載の装置。
【請求項２４】
前記被写体の頭部の位置を特定することにより、有色光の照射と白色光の照射の前記どちらかが前記被写体の顔面を照射することが阻止される請求項２３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
会議室内または教室内などの比較的小さいスクリーンでは、話者は、ポインタ・スティックを利用してスクリーン上の領域を容易に指し示すことができる。より大型の映写スクリーンを使用する場合は、話者は、様々な要素を指し示すのにレーザ・ポインタを使用するか、または投影シーンの中に進み出ることが必要となる。
【０００２】
シーンの中に入った多くの話者は、話しているときに振り向き、自分の聴衆を直視することを望む。残念ながら、投影ビームの中にいることで、話者は、投影機によって目をくらまされ、自分の聴衆を見ることができない。さらに、テキストおよびグラフィックスを有するシーンが話者の上に投影され、これは、聴衆にとって極めて気が散るものである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
ビデオ投影機が所望のシーンを映写スクリーン上に示す。ビデオ投影機に近接した赤外線ソースが、不可視の赤外線放射で映写スクリーンを一様に照らす。やはりビデオ投影機に近接した赤外線感知カメラが、その映写スクリーンを観察し、スクリーンの一様な赤外線照射だけをとらえる。投影されたビデオ・イメージの中に被写体が入ると、被写体から反射された赤外線が、映写スクリーンの赤外線に一致しなくなり、これにより、被写体の領域が特定される。被写体によって占められる領域内の投影シーンのすべてのピクセルが、ビデオ投影機に達する前に阻止される。したがって、被写体は、投影機によって目をくらまされることなく、聴衆を直視することができる。
【０００４】
図１の参照番号１は、投影スクリーン３上に投影されるビデオ・イメージのソースを表わしている。１は、コンピュータ、ビデオカセット、デジタル・ビデオディスク、別のカメラ、またはその他のビデオ・イメージ・ソースである。
【０００５】
イメージ・ソース１からのビデオ・プログラム信号が阻止器２に接続され、阻止器２において選択されたピクセルにおけるビデオ信号が阻止される。次に、プログラム信号は、阻止器２からビデオ投影機６に接続され、ビデオ投影機６がプログラム・イメージを投影スクリーン３上に投影する。
【０００６】
一実施形態では、少なくとも１つの赤外線ソース７を使用して投影スクリーン３を一様に照射する。この照射は、赤外線であるため、見る人には見えない。カメラ５は、一様に照射された投影スクリーンを観察する赤外線感知ビデオ・カメラである。カメラ５の出力はビデオ阻止器２に接続される。投影スクリーンからの赤外線信号は阻止器２でヌルにされゼロになる。被写体４が投影ビームの中に入った場合、その被写体の赤外線反射は、投影スクリーンの一様な赤外線輝度レベルより高いか、またはそれより低い可能性が高い。投影スクリーンに関して確立された赤外線信号レベルからの赤外線偏差が存在する場合、それは、被写体を表わす。被写体の位置を特定するその検出されたピクセルのアドレスを使用して、そのアドレスにおけるビデオ・プログラム信号を阻止する。
【０００７】
被写体の衣服上の何らかの小さい領域がスクリーンと全く同じ量の赤外線を反射する可能性が常に存在する。この領域では、阻止器がだまされ、ビデオ信号が阻止されない。スクリーンの赤外線反射と被写体の顔面からの赤外線反射が一致する可能性がほとんどないので、そのような領域はほとんど憂慮すべき問題ではない。
【０００８】
阻止論理が欺かれる確率は、被写体の反射レベルに一致する可能性が最も低い赤外線カメラの通過帯域を選択することによって小さくなる。
【０００９】
近赤外線の帯域幅は非常に広く、白熱ソースによって提供される赤外線は平坦な広い照射帯域幅を有する。したがって、赤外線感知カメラは、７００〜８００、８００〜９００、および９００〜１００などの隣接する通過帯域のフィルタを備えることがある。通過帯域を少しシフトさせるだけで、赤外線反射の大きな変化を生じる。フィルタの選択は、被写体の赤外線反射がスクリーンの赤外線反射に一致するのを防止するようにセットアップ中に行うことができる。
【００１０】
外部の通過帯域カメラ・フィルタを選択することの代案は、各通過帯域に対して記憶させた別々の赤外線基準フレームを備え、異なる通過帯域にそれぞれがフィルタされた２つまたはそれより多くの赤外線イメージ・チャネルをカメラに組み込むことである。
【００１１】
被写体の赤外線反射が２つまたはそれより多くの赤外線通過帯域の赤外線反射に同時に一致する可能性は、極めて低い。
【００１２】
オプション
本発明の目的は、被写体が投影イメージの中に入ったときに、投影イメージがその被写体に当たるのを阻止することである。そのため、被写体の上に投影されるシーンから被写体を分離することが必要である。
【００１３】
被写体の位置を検出するいくつかの既存のやり方が存在する。標準の差分キー、つまりマットは、空白のスクリーンの基準フレームを利用してそれぞれの連続するフレームとの比較を行い、被写体の位置を検出する。可視スペクトル内のイメージもスクリーン上に投影されるので、標準の差分キーは、上述の用途では機能するように思われない。
【００１４】
別のオプションは、可視波長の外の紫外線の１つまたは複数の帯域で投影スクリーンを照らすことである。
【００１５】
また、人体の温度を感知する長波長赤外線カメラを使用することによって投影スクリーンから被写体を分離することも可能である。このタイプのカメラには体温が見えるので、長波長赤外線でスクリーンを照らす必要がない。
【００１６】
他の方法は、被写体がスクリーンより近い距離に存在するのを検出するレーダ技術またはソナー技術によって被写体の存在を識別する。
【００１７】
立体視デバイスとイメージの詳細を最大化することが、距離を判定するのに自動カメラで使用されてきた。被写体によって占められる領域で投影イメージを阻止するのに、被写体を投影イメージから分離する信号を提供するあらゆるスキームを本発明で使用することができる。
【００１８】
好ましいオプション
本発明を使用した好ましいオプションは、近赤外線を使用して投影スクリーンを照射することである。投影スクリーンの赤外線輝度レベルを監視して、赤外線ソースへの線間電圧の変動を補償するように基準フレームを更新する。更新された基準フレームにより、赤外線の差が非常に小さい場合により良好な被写体の検出が可能になる。放射スペクトルの赤外線部分を使用することにより、投影され、検出された赤外線イメージが、投影イメージ内容の変化の影響を受けなくなる。
【００１９】
赤外線照射を使用して差分マットまたは比率マットを生成することにより、被写体によって占められるピクセルを特定する実際的な方法が提供される。この目的で適切な比率マットおよび差分マットを生成するための数式は、以下のとおりである。
【００２０】
比率マット
ＩＲｏ≦ＩＲｍである場合、
Ｍ＝ＩＲｏ／ＩＲｍ
ＩＲｏ＞ＩＲｍである場合、
Ｍ＝ＩＲｍ／ＩＲｏ
ＩＲｍ＝ＩＲｏ＝０である場合、
Ｍ＝０
【００２１】
差分マット
Ｍ＝１−｛ｍａｘ［（ＩＲｏ−ＩＲｍ），（ＩＲｍ−ＩＲｏ）］｝
ただし、
ＩＲｏ＝観察されたＩＲピクセル値
ＩＲｍ＝記憶されたＩＲピクセル値（同じ位置における）
Ｍ＝計算されたマットである。
【００２２】
投影イメージを阻止することは、切替え動作ではなく、線形または非線形に連続的であることが可能である。非線形である場合、赤外線信号の最も早期の最も小さい検出可能な変動が、ビデオ信号レベルをわずかに低下させる。偏差が大きくなるにつれ、阻止のレートが増加する。偏差が選択されたレベルに近づいたとき、阻止レートは急速にカットオフまで、またはカットオフに近い選択された低レベルまで増加する。信号阻止が行われる可変レートにより、切替え動作のオン／オフのちらつき効果が防止される。図２は、以上の関係を示している。
【００２３】
「阻止する」という用語は、被写体によって占められる領域における投影イメージのレベルの低下として定義される。実際、レベルが完全なレベルの５％まで低下させられた場合、被写体の視感度は、視覚上の黒まで低下する。被写体上に照射される投影機の光がほとんど、または全くないと、被写体は、部屋の環境光以外は全く照明を受けず、部屋の環境光は、投影機を使用しているとき、通常、非常に低いレベルまで減衰されている。
【００２４】
ビデオ投影機からの被写体照射がゼロ近くまで阻止されているので、被写体の領域を定義するピクセルに白色の（または有色の）光を表わすＲＧＢレベルを追加することができる。したがって、被写体の照度を環境光だけによってもたらされる照度より高くすることができる。ただし、低い方のレベルでは、部屋の環境光を増強する補足の被写体の照射は、投影機に面する被写体にいくぶん不快である可能性が高い。
【００２５】
米国特許第５，２７０，８２０号に記載される技術を使用して、話者の頭部（またはその他の端部）の位置を特定することができる。このさらなる情報を使用して、被写体上に投射される白色の（または有色の）光を被写体の頭部および目の領域で阻止することができる。
【００２６】
「投影スクリーン」または「スクリーン」という用語を使用してきた。このスクリーンは、白色でも、ビード状（ｂｅａｄｅｄ）でも、金属製でも、または金属被覆されたレンズ状でも、あるいは投影イメージを見るのに適切な任意の適切な表面でもよい。
【００２７】
実現形態
図１の１、すなわちビデオ・プログラム・ソースは、ユーザの選択に応じてコンピュータ、ビデオテープ、またはビデオディスクであることが可能である。
【００２８】
ビデオ投影機６と投影面３は、ユーザによって選択された市販のデバイスである。必要な場合、赤外線フィルタがビデオ投影ビームの残余の赤外線を除去する。
【００２９】
赤外線感知カメラ５は、その受光器が７００ナノメートルを超える近赤外線まで受光するビデオ・カメラである。フィルタがカメラ・レンズ上に配置されて可視の波長を除去する。
【００３０】
赤外線ソース７は白熱ランプを使用する投影機である。フィルタがその赤外線ソースの上に配置されて可視光線を除去する。阻止器２は、検出器／阻止器である。阻止器２の機能については、前述した。
【００３１】
図３は、被写体検出機能およびプログラム信号阻止機能を示す論理流れ図である。図３を参照すると、ボックス１は、４８０ラインのＶＧＡ順次走査低解像度カメラまたは近赤外線を感知する任意の他の低解像度カメラでよい。ボックス２は、シーンから被写体を除いて赤外線照射されたスクリーンを記憶した赤外線イメージである。マスク生成器３が、赤外線感知カメラのイメージをメモリ２の中のクリア・フレーム・イメージと比較して、被写体が存在する場合、差が被写体によって占められる領域を特定する。ボックス４が、図２に示すとおり、被写体検出信号を整形してオン／オフ信号から線形の信号、または非線形の信号にする。
【００３２】
ボックス５は、投影スクリーン上に投影されるプログラム・ソースである。プログラム・ビデオは、一般に、ＮＴＳＣ信号よりはるかに高い解像度のイメージである。ボックス６が、プログラム・イメージの解像度を判定し、そのサイズ・データを標準変換器として動作するボックス７に接続し、投影イメージのサイズにマッチするように赤外線カメラのサイズをスケール変更する。イメージ・サイズがマッチさせられると、プログラム・イメージは、被写体が存在する場合、被写体によって占められる領域で、ボックス８において阻止される。投影機９は、プログラム・イメージをスクリーン上に投影するが、そのプログラムを被写体上に投影することはない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を構成する構成要素を示すブロック図である。
【図２】スクリーンの赤外線からの赤外線偏差とビデオ信号の減衰の間の関係の曲線を示す図である。
【図３】オペレーション・システムの要素を示す論理図である。
【図１】
2004533632.tif 000003
【図２】
2004533632.tif 000004
【図３】
2004533632.tif 000005
【国際公開パンフレット】
2004533632.tif 000006
2004533632.tif 000007
2004533632.tif 000008
2004533632.tif 000009
2004533632.tif 000010
2004533632.tif 000011
2004533632.tif 000012
2004533632.tif 000013
2004533632.tif 000014
2004533632.tif 000015
2004533632.tif 000016
2004533632.tif 000017
2004533632.tif 000018
2004533632.tif 000019
2004533632.tif 000020
2004533632.tif 000021
2004533632.tif 000022
【国際調査報告】
2004533632.tif 000023