(57)【要約】【課題】投影画像を投影面の異なる起伏に可能な限り完全に対応させるため、投影機器を自動的に設定する。【解決手段】投影システムを使用して、起伏投影面に画像を表示する方法であって、−投影システムを設定するため、固定されたカメラを使用し、起伏投影面に投影された仮想座標系のポイントが、三次元スクリーンに生成される実座標系のポイントから離間する距離を自動的に測定し、−投影システムを設定する間に使用されるものと同じ固定されたカメラにより、三次元スクリーンの背面の画像を取得し、−取得された画像における三次元スクリーンの前面に接触する指の位置を識別し、−識別された指の位置により機器を制御することを特徴としている。【選択図】図３
2013156979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影システムを使用して起伏投影面に画像を表示する方法において、
この方法は、
−このシステムの少なくとも１つの設定パラメータの値を取得して保存し、前記投影システムを設定するステップ（７０）と、
−前記起伏投影面を規定するコンピュータモデルの個々の正面に対して、色および／またはテクスチャを規定するステップ（１０２、１２０）と、
−前記コンピュータモデルにより投影される画像と、前記個々の正面に対して規定される前記色、および／またはテクスチャと、前記設定パラメータの保存された値とを構築するステップ（１０２、１２０）と、
−前記投影される画像が表示される前面と、前記起伏投影面を形成する背面とを有し、半透明の材料から生成される三次元スクリーンの前記起伏投影面に、前記構築された画像を投影するステップ（１０２、１２０）とを備え、
−前記投影システムを設定するステップ（７０）は、固定されたカメラを使用し、前記起伏投影面に投影された仮想座標系のポイントが、前記三次元スクリーンに生成される実座標系のポイントから離間する距離を自動的に測定するステップ（７２、７４、７８、８０、８２）を備え、
−また、前記方法は、
・前記投影システムを設定するステップの間に使用されるものと同じ前記固定されたカメラにより、前記三次元スクリーンの前記背面の画像を取得するステップ（１０４）と、
・前記取得された画像における前記三次元スクリーンの前記前面に接触する指の前記位置を識別するステップ（１０６）と、
・前記指の前記識別された位置により機器を制御するステップ（１０８）とを備えることを特徴とする画像表示方法。
【請求項２】
前記投影システムを設定するステップは、
１）前記起伏投影面を規定するコンピュータモデルと、前記起伏投影面の少なくとも４つの仮想座標系のポイントの前記位置とを保存するステップ（５２）と、
２）前記コンピュータモデルにより規定される前記仮想座標系のポイントの前記位置に、前記コンピュータモデルにより規定される前記起伏投影面と、前記起伏投影面に固定された自由度のない前記実座標系のポイントとを有する前記三次元スクリーンを生成するステップ（５４）と、
３）前記コンピュータモデルに基づく前記仮想座標系のポイントを含む画像と、前記投影システムの少なくとも１つの前記設定パラメータとして選択された値とを構築するステップ（７６）と、
４）投影機により、前記起伏投影面に前記構築された画像を投影するステップ（７６）と、
５）前記起伏投影面において、前記投影された仮想座標系のポイントが前記実座標系のポイントから分離する前記距離を自動的に測定するステップ（７２、７４、７８、８０、８２）と、
６）前記測定された距離が所定の閾値よりも大きい場合、前記距離を減少させるために前記設定パラメータの値を自動的に修正し（９０、９６、９８）、上記ステップ３）〜６）を繰り返すステップと、
７）前記測定された距離が所定の閾値よりも小さい場合、前記起伏投影面に画像を続けて投影する際に使用する前記設定パラメータの値を保存するステップとを備えることを特徴とする請求項１記載の画像表示方法。
【請求項３】
前記設定パラメータは、前記投影機に連結された自由度のない座標系における前記コンピュータモデルの前記位置であることを特徴とする請求項１または２記載の画像表示方法。
【請求項４】
前記距離を測定するステップは、
−前記固定されたカメラを使用する前記実座標系のポイントの前記画像と、前記画像におけるこれらの実座標系のポイントの識別子とを取得するステップ（７２）と、
−同じ前記固定されたカメラを使用する前記起伏投影面に投影された前記仮想座標系のポイントの前記画像と、前記画像におけるこれらの仮想座標系のポイントの識別子とを取得するステップ（７８）と、
−前記取得された画像の識別された各実ポイントを、前記取得された画像の対応する識別された仮想ポイントに自動的に結合するステップ（８２）と、
−前記取得された画像のこれらの前記実ポイントの座標と、前記取得された画像における前記仮想ポイントの座標とに基づき、前記実ポイントが対応する前記仮想ポイントから分離する距離を計算するステップ（８２）とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示方法。
【請求項５】
−前記仮想座標系のポイントを有する前記コンピュータモデルによる前記画像と、前記個々の小面に対して規定された前記色、および／またはテクスチャと、前記設定パラメータの保存された値とを構築するステップ（１２０）と、
−前記構築された画像を投影するステップ（１２０）と、
−前記投影された構築された画像に基づき前記投影システムを設定するステップ（７０）とを備え、
前記三次元スクリーンの動作に、前記投影された画像を自動的に適合させるように、これらのステップを繰り返すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示方法。
【請求項６】
前記コンピュータモデルにより構築された前記画像と、前記個々の正面に対して規定された前記色、および／または前記テクスチャと、前記設定パラメータの保存された前記値とは、仮想座標系のポイントを有していないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示方法。
【請求項７】
−前記起伏投影面の前記コンピュータモデルに基づき、仮想座標系のポイントの各位置に吸引孔を有する型を生成するステップと、
−プレートと前記型との間にある空気のポケットを前記吸引孔を介して吸引する処理を含み、前記型に熱成形材料の前記プレートを適用するステップと、
−前記熱成形材料を前記吸引孔に吸引させることにより前記実座標系のポイントを成形するステップとを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項による方法を実行するための命令は、電子コンピュータにより実行されるようになっていることを特徴とする情報記録媒体。
【請求項９】
三次元画像を表示するシステムにおいて、
−起伏投影面に画像を投影するのに適した投影機（８）と、
−前記起伏投影面を規定するコンピュータモデルと、前記起伏投影面の少なくとも4つの仮想座標系のポイントの位置とを含む電子メモリ（２４）と、
−半透明の材料から生成される三次元スクリーン（６）とを備え、前記三次元スクリーンは、
・前記投影される画像が表示される前面と、前記起伏投影面を形成する背面と、
・前記コンピュータモデルにより規定される前記仮想座標系のポイントの前記位置に形成され、前記起伏投影面に固定された自由度のない実座標系のポイント（１５〜１７）とを備え、
−コンピュータ（２０）は、
・前記コンピュータモデルと、設定されることのできる前記投影システムの少なくとも１つのパラメータとして選択された値とに基づき、前記仮想座標系のポイントを含む画像を構築し、
・前記投影機により、前記起伏投影面の前記構築された画像の投影を制御するべくプログラムされ、
−前記システムは、前記投影面において、前記投影された仮想座標系のポイントが前記実座標系のポイントから分離する距離を測定する電子測定機器（３０、３４）を備え、前記電子測定機器は、固定されたカメラ（３４）を有し、
−前記電子コンピュータは、また、
・前記電子測定機器により測定された前記距離により、前記投影システムの前記設定パラメータの前記値を自動的に設定し、
・前記投影システムを設定する間に使用されるものと同じ固定されたカメラにより、前記三次元スクリーンの前記背面の画像を取得し、
・前記取得された画像において、前記三次元スクリーンの前記前面に接触する指の前記位置を識別し、
・前記指の識別された前記位置により機器を制御するべくプログラムされていることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
前記コンピュータは、
・前記測定された距離が所定の閾値よりも大きい場合、前記距離を減少させるために前記設定パラメータの値を自動的に修正し、
・前記測定された距離が所定の閾値よりも小さい場合、前記投影システムにより、前記起伏投影面に画像を続けて投影する際に使用する前記設定パラメータの値を保存するべくプログラムされていることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記実座標系のポイント（１５〜１７）は、空洞または出っ張りであり、その深さまたは高さは、０．５ｍｍまたは１ｍｍよりも大きいことを特徴とする請求項９または１０記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、起伏投影面に画像を投影するシステムの設定方法に関する。本発明の別の主題は、この起伏投影面に画像を表示する方法、および三次元画像を表示するシステムであり、さらに、本発明の別の主題は、上記方法を実行するための情報記録媒体である。
【背景技術】
【０００２】
ここで、「起伏」投影面とは、平面ではない面のことを言う。すなわち、この起伏面は、凸部やくぼみを有し、正中面に対する深さまたは高さは、少なくとも、５ｍｍよりも大きく、一般には、１ｃｍまたは５ｃｍよりも大きい。正中面とは、投影面の全ての起伏の高さ、および深さの合計が最小である平面のことである。一般に、このような投影面は、主として、凹状または凸状となるような皿型である。この投影面は、三次元スクリーンにより支持されている。
【０００３】
「三次元」の語は、物体または面の各ポイントの位置が、考慮される座標系にかかわらず、この座標系の同一平面上にない軸に沿ったいずれも定数ではない３つの座標ｘ、ｙ、ｚによって明確に定義されるこの物体、またはこの面のことを言う。
【０００４】
起伏投影面に画像を表示するシステムは、特に、試作品の迅速な生産を可能とするために開発されている。このようなシステムは、例えば後記の文献（非特許文献１）に記載されている。
【０００５】
この非特許文献１には、二次元の投影画像を起伏面に正しく表示させるための表示システムを設定することは困難である旨が指摘されている。具体的には、この困難性は、三次元スクリーンの特定の起伏パターンを照明するために設計された二次元の画像の画素が、この特定のパターンを照明し、三次元スクリーンの別の領域を照明しないようにするためには、画像が非常に正確に投影されなければならない、という事実に由来する。
【０００６】
種々の設定方法が開発されている。これらの方法の殆どは、手作業によるものであり、従って、時間がかかる。
【０００７】
また、本出願人は、器具を用いて投影機に対する三次元スクリーンの位置を測定し、次いで、二次元の画像の各画素を、三次元スクリーンの起伏に関連付ける関係を計算することができる自動設定方法を考案した。この方法では、スクリーンの位置を測定する器具の位置に対する投影機の位置を、非常に正確に知る必要がある。この場合、実際問題として、投影機に対する測定器具の位置を、かなり正確に測定することは、容易ではない。
【０００８】
さらに、ユーザが、最も簡単な方法で、投影面の特定の位置を選択することができ、それに応じて、自動的に起動するようになっていることが望ましい。
【０００９】
また、次の先行技術（特許文献１、非特許文献２〜７）も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１０２２８８号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】J.C. Verlinden, A. de Smit, A.W.J. Peeters, M.H. Van Gelderen, 「順応性のある追加試作品を作成するシステムの開発」'Development of flexible augmented prototyping systems', Delft University of technology.
【非特許文献２】Ramesh Raskar et al, 「映像制御技師の灯：画像に基づく照明による実物の動画」'Shader Lamps : Animating Real Objects with Image-Based Illumination', Proceedings of the Eurographics Workshop on Rendering, 25 June 2001, pages 1-10,
【非特許文献３】Morishima S et Al, 「ハイパーマスク：動く面に投影された発声体」'Hypermask : Talking head projected onto moving surface', Proceedings 2001 International Conference On Image Processing, vol. 3, 7 October 2001, pages 947-950,
【非特許文献４】PIPER B et Al, 「クレイの照明：地形分析のための３−Ｄ触知インターフェース」'Illuminating Clay : A 3-D Tangible Interface For Landscape Analysis', CHI 2002 Conference Proceedings. Conference on Human Factors in Computing Systems. 20 April 2002, pages 355-362,
【非特許文献５】Bennett E et Al, 「投影追加モデルの接触が物体の存在に与える効果」'The effect That Touching a Projection Augmented Model Has on Object-Presence', Information Visualisation, 2005. Proceedings, Ninth International Conference On, 6 July 2005, pages 790-795,
【非特許文献６】FREDERIC DELAUNAY et Al, 「逆投影されたロボットの面、および人間による注視読取のための効果の研究」'A study of a retro-projected robotic face and its effectiveness for gaze reading by humans', Human-Robot Interaction (HRI), 2010 5th ACM/IEEE International Conference On, 2 March 2010, pages 39-44,
【非特許文献７】HRVOJE BENKO, ANDREW D. WILSON, PATRICK BAUDISCH :「マルチタッチスクリーンのための正確な選択技術」 'Precise Selection Techniques for multi-touch screens', ACM, 22 April 2006, pages 1263-1272.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、これらの欠点の少なくとも１つ以上を改善することを目的としている。従って、その主題は、請求項１に係る表示方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の方法は、投影画像が投影面の異なる起伏に可能な限り完全に対応するため、投影機器を自動的に設定することを可能にする。
【００１４】
さらに、本発目の方法によると、投影機の位置に対して、仮想ポイントと実ポイントとの間の距離を測定するための器具の位置を知る必要はない。
【００１５】
半透明の材料からなる三次元スクリーンを使用することにより、投影機からの光が、観察者によって遮断されることが防止される。
【００１６】
三次元スクリーンの前面に接触する指の位置を識別する投影システムを設定する間に使用されるのと同じカメラを使用することにより、追加するべき付加的機器の数は制限され、かつスクリーンを、接触感覚を有するものとすることができる。
【００１７】
本発明の方法の実施形態においては、本発明の方法の従属請求項の１つ以上の特徴を備えていてもよい。
【００１８】
また、本発明の表示方法の実施形態によると、次の利点が得られる。
−画像を投影する間、設定処理を恒久的に繰り返すことにより、投影画像を、三次元スクリーンの動きに自動的に適合させることができる。
−仮想座標系のポイントの位置に吸引孔を配置することにより、実座標系のポイントとして熱成形により生成される出っ張りを使用することができる。
【００１９】
本発明の別の課題は、電子コンピュータにより命令が実行されるとき、請求項のいずれか１つによる方法を実行するための命令を備える情報記録媒体を得ることである。
【００２０】
本発明のさらに別の課題は、請求項９に係る三次元画像を表示するためのシステムを提供することである。
【００２１】
本発明の表示システムの実施形態は、従属請求項の１つ以上の特徴を備えていてもよい。
【００２２】
本発明は、限定されない実施形態と図面とを参照して行う、以下の説明により、一層よく理解されると思う。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】三次元画像表示システムの概略斜視図である。
【図２】図１のシステムで使用される三次元スクリーンの概略断面図である。
【図３】図１のシステムの構築、設定および使用方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
各図において、同一の符号は、同一の構成要素を示す。
【００２５】
以下の説明では、当業者に周知の特徴および機能については、詳細に説明しない。
【００２６】
図１は、三次元画像を表示するためのシステム２を示す。このシステム２は、三次元投影機器４を備えている。この三次元投影機器４は、オーバヘッドプロジェクタである。この三次元投影機器４は、三次元スクリーン６および二次元画像投影機８を備えている。二次元画像は、各画素の位置が１組の座標ｘ、ｙのみで定義される画像である。
【００２７】
三次元スクリーン６は、図２により詳細に示されている。三次元スクリーン６は、内面１１および外面１２を有する半透明の壁体１０により構成されている。
【００２８】
内面１１は、画像が直接投影される起伏投影面を構成している。
【００２９】
壁体１０は、例えば、ヤング率が１ＧＰａよりも大きい剛性材料から形成されている。剛性材料は、例えば重合体、ガラス等のような材料である。この材料は、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）またはポリカーボネートのような熱成形プラスチックである。
【００３０】
壁体１０の厚さは、一般には、０．５ｍｍ、１ｍｍまたは１０ｍｍよりも厚い。
【００３１】
この実施形態では、壁体１０は、凹状である。外面１２は、自動車の三次元の輪郭線により境界が設定されている。
【００３２】
実座標系のポイント１５〜１７は、自由度のない状態で、壁体１０に固定されている。これらのポイント１５〜１７は、形状認識ソフトウエアが組み込まれたカメラのような適切な測定器具により、容易に位置が確認されて識別される壁体１０の特異点である。これらのポイント１５〜１７は、出っ張りまたはくぼみであり、その高さまたは深さは、０．５ｍｍまたは１ｍｍ、好ましくは、２ｍｍまたは５ｍｍよりも大きい。この実施形態では、これらのポイント１５〜１７は、壁体１０の材料の単一のブロックのみを構成している。より具体的には、ポイント１５〜１７は、この壁体１０のポジ熱成形型の吸引孔により、壁体１０の内面１１に形成されている出っ張りである。
【００３３】
三次元スクリーン６は、少なくとも４つ、好ましくは、１０を超える実座標系のポイントを備えている。例えば、三次元スクリーン６は、投影面の実質的な各平面に対して、少なくとも３つの実座標系のポイントを備えていることが好ましい。図２では、これらの実座標系のポイントの３つだけが示されている。
【００３４】
二次元画像投影機８は、投影面の画像を制御可能な投影機である。この二次元画像投影機８は、三次元スクリーン６の内面１１側に配置されている。その位置は、三次元スクリーン６に対して固定されており、既知である。さらに、視線方向や投影範囲のようなこれらのパラメータのいくつかは、ここでは、全ての投影面に画像を投影するため、予め調整されているものとする。これらの予め調整されたパラメータは、不変の定数である。
【００３５】
また、システム２は、図３の方法を実行するためにプログラムされたコンピュータ２０を備えている。例えば、コンピュータ２０は、コンピュータの中央演算ユニットである。このコンピュータ２０は、特に、情報記録媒体に記録された命令を実行するための適したプログラマブルマイクロプロセッサ２２を備えている。この目的を達成するために、コンピュータ２０は、図３の方法を実行するために必要とされる命令を含むメモリ２４を備えている。
【００３６】
この実施形態では、コンピュータ２０には、二次元画像投影機８により三次元スクリーン６に投影される二次元画像を構築するためのモジュール２６が実装されている。モジュール２６は、投影面のコンピュータモデルから、二次元画像を構築する。構築された画像は、次の機能を有している。
−二次元画像投影機８の視線方向、および投影範囲のような定数のパラメータの機能。
−自由度のない二次元画像投影機８に連結された座標系におけるコンピュータモデルの位置のような設定することのできるパラメータの機能。
【００３７】
この目的を達成するために、メモリ２４は、投影面のコンピュータモデル２８を備えている。このモデル２８は、投影面の各起伏を規定している。例えば、モデル２８は、互いに直に隣接する各メッシュが投影面の個々の面または小面を定める多数のメッシュにより構成されている。例えば、各小面は平面である。
【００３８】
このモデル２８は、投影面の仮想座標系のポイントの位置を特定する。これらの仮想座標系のポイントは、投影面を構成するすべてのポイントの中の数ポイントである。各仮想ポイントは、投影面の対応する実座標系のポイントの位置を示している。ここで、モデル２８の各仮想ポイントの位置は、投影面の対応する実ポイントの位置と一致している。モデル２８には、この仮想ポイントをモデル２８の全ての他の仮想ポイントから識別可能な識別子が、各仮想ポイントに連結されている。例えば、この識別子は、「右前輪の中心」、「フロントウインドスクリーンの左下コーナ」等のような位置を示している。
【００３９】
また、コンピュータ２０には、形状認識モジュール３０が実装されている。この形状認識モジュール３０は、カメラにより取得された二次元画像において、実座標系および仮想座標系のポイントの位置を認識することができる。また、形状認識モジュール３０は、外面１２の指の押圧に対応する三次元スクリーン６のスポットを認識するのに適している。
【００４０】
この目的を達成するために、認識される各形状の像３２は、メモリ２４に記録される。像３２は、特に、実座標系のポイント、仮想座標系のポイントおよび外面１２の指の押圧に対応するスポットの像を備えている。観察者が外面１２を押圧すると、内面１１から見ることのできる全体が楕円状の像が形成される。この像をスポットと呼ぶ。
【００４１】
これらの認識されたパターンの像３２は、構築されるか、または、学習される。例えば、像３２は、各実座標系のポイントの所定の直径と、これらの座標系の各ポイントの適当な高さの範囲とを含んでいるのがよい。
【００４２】
投影面に投影された仮想ポイントは、異なる形状とすることができる。例えば、それらは、所定の直径を有する色のポイントであってもよい。この場合、これらの投影された仮想ポイントの像３２は、その特徴的な色と同様に、各ポイントの直径を備えている。また、仮想座標系のポイントは、投影された画像の特定のパターンとすることができる。この場合、像３２は、二次元画像のこの特定のパターンを認識することを可能とする特徴を備えている。図示のように、仮想ポイントは、車輪の中心であってもよい。この場合、像３２には、各車輪の直径および色を付してもよい。
【００４３】
別の実施形態では、これらの像３２が学習される。この学習は、例えば、各座標系のポイント、および指に対応するスポットの画像の記録および認識からなっている。
【００４４】
また、形状認識モジュール３０は、モデル２８を使用して取得された画像において、各実ポイントを対応する仮想ポイントと一致させることが可能である。
【００４５】
最後に、システム２は、投影面に投影された実座標系のポイントと、仮想座標系のポイントとの間の距離を測定するための装置を備えている。この装置は、カメラ３４および形状認識モジュール３０を備えている。カメラ３４は、全ての実座標系のポイントを含む内面１１の画像を取得する。このカメラ３４は、内面１１側に配置されている。カメラ３４は、取得された画像を形状認識モジュール３０に送信するため、コンピュータ２０に接続されている。
【００４６】
次に、図３を参照して、システム２の構造、設定、および使用について、より詳細に説明する。
【００４７】
ステップ５０において、内面１１のコンピュータモデル２８が生成される。このステップ５０の間、仮想座標系のポイントがこのモデル２８に配置される。例えば、モデル２８は、通常のコンピュータ支援設計ツール（ＣＡＤ）を使用して生成される。ここで、モデル２８は、自動車の形状である。この場合、仮想座標系のポイントは、画像処理によって容易に識別されるポイントに配置される。例えば、これらのポイントは、前輪および後輪の中心、前部および後部のウインドスクリーンの４つのコーナ等である。
【００４８】
一旦、モデル２８が完成されると、ステップ５２において、前記モデル２８は、メモリ２４に保存される。また、このステップ５２の間、指の押圧によって外面１２に形成されるスポットの描写と同様に、実座標系および仮想座標系の像３２がこのメモリ２４に記録される。
【００４９】
例えば、指の押圧によって外面１２に形成されるスポットに関する像３２は、ここでは、学習により生成される。この学習の間、格子を含む画像が内面１１に投影される。そこで、人は、所定の順に、この格子の各要素を押圧する。このときに生成される各スポットの画像は、記録されてスポットの描写を形成する。各要素または要素の組は、特定の接触領域に対応する。従って、記録された各画像には、対応する接触領域の識別子が付加される。この識別子は、投影面に規定された全ての接触領域の中の特定の接触領域を識別することを可能にする。
【００５０】
ステップ５４において、三次元スクリーン６が生成される。この三次元スクリーン６の投影面は、モデル２８により規定されたものと一致し、実座標系のポイントは、仮想座標系のポイントと同じ位置に配置される。ここで、三次元スクリーン６は、熱成形により生成される。例えば、処理５６において、金型、例えば、投影内面１１のポジ金型は、コンピュータのモデル２８から生成される。このポジ金型は、仮想座標系のポイントの位置に吸引孔を備えている。
【００５１】
処理５８において、熱可塑性プレートがポジ金型に装着される。当初、平面であるこのプレートは、軟化させるために加熱される。次いで、軟化されたプレートは、ポジ金型に装着される。このために、軟化されたプレートとポジ金型との間の空気は、吸引孔を介して、熱成形装置に吸引される。
【００５２】
この結果、プレートの材料は、各吸引孔の中に吸引され、これらの各吸引孔の位置の投影面に出っ張りが生成される。これらの出っ張りは、図２に示すポイント１５〜１７のような投影面の実座標系のポイントを構成する。
【００５３】
最後に、処理６０において、熱成形されたプレートは、金型から剥離され、次いで、半透明に形成される。例えば、プレートは、投影面がサンドブラスト処理されまたは白塗料を蒸着させることにより、半透明とされる。また、三次元スクリーン６は、シルバーボールを含む塗料を蒸着させることにより、半透明としてもよい。
【００５４】
一旦、三次元スクリーン６が生成されると、ステップ６２において、前記三次元スクリーン６は、二次元画像投影機８、およびカメラ３４に対する既知の位置に配置される。これにより、システム２の構築が完了する。
【００５５】
次いで、このシステム２を設定するための段階７０が開始される。ステップ７２の間、カメラ３４は、二次元画像投影機８によって投影面に投影される画像が存在しない場合、この投影面の画像を取得する。取得された画像は、コンピュータ２０に送信される。
【００５６】
ステップ７４において、送信された画像は、形状認識モジュール３０により処理される。このステップ７４の間、この形状認識モジュール３０は、取得された画像における実座標系のポイントを識別し、それらのポイントを記録する。この目的を達成するため、これらの実ポイントの初期設定された像３２を使用する。次いで、識別された各実ポイントをモデル２８の対応する仮想ポイントに関連付ける。ここで、カメラ３４に対するモデル２８の唯一の位置があることが活用される。これにより、取得された画像に記録されているものと同じ位置を得ることが可能となる。例えば、モデル２８の位置は、モデル２８がこの位置でカメラ３４により撮影された場合、これらの仮想ポイントが取得された画像の実ポイントと同じ位置となる仮想ポイントの画像を取得可能となるように、探索される。仮想ポイントは、この位置が唯一となるように、モデル２８に配置される。この位置は、識別された各実ポイントを対応する仮想ポイント、すなわち、この仮想ポイントの識別子に連結することを可能とする。次いで、各実ポイントに対して、取得された画像に記録されたこの実ポイントの座標と同様に、対応する仮想ポイントの識別子がメモリ２４に記録される。
【００５７】
ステップ７６において、コンピュータ２０は、モデル２８および設定パラメータの値から、仮想ポイントを含む二次元画像を構築する。次いで、二次元画像投影機８は、構築された二次元画像を投影面に投影する。この二次元画像は、二次元画像の仮想ポイントの各位置において、形状認識モジュール３０により認識できる特異ポイントおよびパターンを備えている。従って、各仮想ポイントの画像は、投影面に形成される。投影面の仮想ポイントのこの画像は、「投影仮想ポイント」と言われる。
【００５８】
ステップ７８において、カメラ３４は、仮想ポイントが投影された投影面の画像を取得し、形状認識モジュール３０に送信する。
【００５９】
ステップ８０において、形状認識モジュール３０は、取得した画像における投影された仮想ポイントを識別し、それらの位置を記録する。このために、仮想座標系のポイントの初期設定された像３２を使用する。次いで、取得した画像において識別された各仮想ポイントを、モデル２８の対応する仮想ポイントに関連させる。例えば、このために、実ポイントが投影仮想ポイントによって置換される点を除き、ステップ７４で説明された方法と同じ処理が行われる。ステップ８０が完了すると、形状認識モジュール３０は、取得された画像において識別された各仮想ポイントに対して、対応する仮想ポイントの識別子に関連させて画像の座標を記録する。
【００６０】
ステップ８２において、形状認識モジュール３０は、各実ポイントに対して、ステップ７４で記録されたこの実ポイントの座標と、ステップ８０で記録された対応する投影された仮想ポイントの座標との離間距離ｄiを計算する。添字ｉは、仮想座標系のポイントの識別子である。対応する投影された仮想ポイントの記録された座標を識別するため、形状認識モジュール３０は、ステップ７４および８０における実ポイントおよび仮想ポイントの座標に関連する仮想ポイントの識別子を使用する。
【００６１】
次いで、ステップ８４において、距離ｄiを制限することを可能とする新しい値を見つけるため、システム２の設定パラメータの値を修正するアルゴリズムが実行される。
【００６２】
例えば、処理８６において、コンピュータ２０は、全体の差Δを得るため、ステップ８２で算出された全ての距離ｄiの合計を計算する。
【００６３】
処理８８において、この全体の差Δは、所定の閾値Ｓ1と比較される。
【００６４】
全体の差Δが閾値Ｓ1よりも小さく、または、全ての座標系のポイントが修正アルゴリズムにより既に処理されている場合、ステップ８９において、コンピュータ２０は、設定パラメータの最後の値を保存し、設定の段階７０が完了する。実際には、設定パラメータとして保存される値は、このとき、見つけることのできる正しい値または最適な値であると見なされる。
【００６５】
一方、全体の差Δが閾値Ｓ1よりも大きい場合、設定パラメータの値が修正される。
【００６６】
ここで、最初の繰り返しの間、処理９０において、距離ｄiが最も大きい仮想ポイントの識別子が選択される。次に、この特定の距離ｄiを最小にする設定パラメータの新しい値が計算され、次いで、ステップ７６に戻る。
【００６７】
次の繰り返しの間、処理９２において、計算された全体の差Δは、ステップ８２の前回の繰り返しで予め計算された全体の差Δｐと比較される。
【００６８】
差Δｐが差Δよりも小さい場合、設定パラメータの値の前回の修正で差Δが増加したことを意味する。この場合、処理９４において、設定パラメータの前回の値が無効にされる。
【００６９】
次いで、距離ｄiを最小にするこの値の別の可能なより小さい修正がある場合、処理９６において、設定パラメータのこの新しい値が保持され、処理がステップ７６に戻る。
【００７０】
一方、距離ｄiを減少させることを可能とする設定パラメータの値の全ての可能な修正が既に試行されている場合には、次に、処理９８において、別の座標系のポイントの識別子が選択される。例えば、アルゴリズムは、前回の座標系のポイントの選択後、最大の距離ｄiを有する座標系のポイントの識別子を自動的に選択する。この処理９８において、特にこの新しい距離ｄｉを最小にする設定パラメータの値が計算され、次いで、アルゴリズムがステップ７６に戻る。
【００７１】
処理９２において、新しい全体の差Δが差Δｐよりも小さくなった場合、次に処理が処理９６に直接移行する。
【００７２】
このように、ステップ７６〜８４は、設定パラメータの満足する値が見つかるまで繰り返される。満足する値が見つからない場合、ステップ７６〜８４の繰り返しを終了させることを可能にするカウンタがあれば有利である。一旦、この値が見つかると、設定段階が完了し、次に、システム２を使用する段階１００に移行する。
【００７３】
段階１００の間、より具体的には、ステップ１０２の間、二次元画像が構築され、次いで、投影面に投影される。この二次元画像は、投影される二次元画像を得るため、例えば、このモデルの小面の幾つかに対して、色、および／またはテクスチャを規定して適用し、次いで、保存された設定パラメータの値により、正しく、色、および／またはテクスチャが付されたモデルを平面に投影することにより、モデル２８から構築される。
【００７４】
従って、投影された画像は、投影面に完全に一致し、その起伏の幾つかに、正確に色またはテクスチャを付すことが可能となる。例えば、車輪および前部のウインドスクリーンに対応する画像の一部は、車輪および前部のウインドスクリーンの形状にそれぞれ適合した投影面の起伏に投影される。
【００７５】
並行して、ステップ１０４において、カメラ３４は、投影面の画像を取得し、それを形状認識モジュール３０に送信する。
【００７６】
ステップ１０６において、形状認識モジュール３０は、取得した画像に、三次元スクリーン６の外面１２に指の位置に対応するスポットがあるか否かを識別し、画像のこのスポットの座標を記録する。このために、像３２を使用する。ここで、スポットの各像３２は、接触領域の識別子に関連する。従って、スポットが取得された画像と最適な相関関係にある像３２により、観察者が押圧した接触領域の識別子を決定することが可能になる。
【００７７】
外面１２における指の存在を識別する応答では、ステップ１０８において、コンピュータ２０は、動作を遂行する機器を自動的に制御する。具体的には、この動作は、接触領域の所定の識別子に依存する。例えば、車両のボンネットの押圧は、この同じ車両のトランク蓋を押圧する場合と異なる動作を引き起こす。その動作は、例えば、色またはテクスチャの変化のような投影された画像の変更としてもよい。スポットが識別されない場合、ステップ１０８は、実行されない。
【００７８】
ステップ１０４〜１０８は、ループとして繰り返される。
【００７９】
三次元スクリーン６を動かせない場合または殆ど動かせない場合、表示システム２の設定は、各投影で繰り返されない。例えば、段階７０は、手作業で行われる。反対に、別の実施形態では、投影の間に三次元スクリーン６が動かされるような場合、設定の段階７０は、段階１２０（図３の鎖線）の使用と並行して、ループとして繰り返される。このとき、段階１００の使用は、段階１２０によって置き換えられる。この場合、仮想ポイントは、車輪の中心のように、形状認識モジュール３０により自動的に認識されることのできる投影画像の特異点である。
【００８０】
多数の他の実施形態が可能である。例えば、カメラ３４を、観察者のいる三次元スクリーン６と同じ側に配置していてもよい。この場合、実座標系のポイントは、三次元スクリーン６の外面１２に形成されることが好ましい。
【００８１】
同様に、二次元画像投影機８は、外面１２側に配置されていてもよい。この後者の場合、三次元スクリーン６を有するオーバヘッドプロジェクタを構成せず、単なる投影機器である。この場合、半透明である三次元スクリーン６の壁体１０は、必要ない。反対に、投影面を構成する外面１２は、反射するように生成される。
【００８２】
三次元スクリーン６の形状の複雑さに依存して、多数のカメラ３４、および／または多数の投影機が、この三次元スクリーン６の各部を撮影し、それぞれを投影するために使用される。
【００８３】
三次元スクリーン６の壁体１０は、サンドブラスト、白色塗料やシルバーマイクロボールの蒸着のような処理により、半透明とされる透き通った材料で生成することができる。また、壁体１０は、半透明の材料に直接生成することができる。
【００８４】
三次元スクリーン６は、熱成形以外の方法で生成してもよい。例えば、材料のブロックを機械加工して生成してもよい。この場合、モデル２８は、実座標系のポイントを形成する機械加工処理を実行する命令を備えている。また、ネガまたはポジの型にガラスを形成し、ネガまたはポジの型に硬化されることのできる樹脂を蒸着し、材料を射出して成形し、プラスチックを流動させ、吹き付けまたは型を回転させることにより生成してもよい。各場合において、型は、仮想座標系のポイントによって提供される位置に実座標系のポイントを形成する特定のマークを備えている。
【００８５】
実座標系のポイントは、三次元スクリーン６に慎重に導入する必要はない。例えば、それは、ポイントの先端、ピラミッドの頂部等の容易に識別できる三次元スクリーン６の特異点であってもよい。但し、この場合においても、モデル２８は、対応する仮想ポイントの識別子を備えている。
【００８６】
また、実座標系のポイントは、三次元スクリーン６の壁体１０と投影面の開口部とに形成された凹み、または孔であってもよい。例えば、実座標系のポイントは、仮想座標系のポイントの位置に適合する十字の形状を有していてもよい。
【００８７】
また、座標系のポイントは、投影面に蒸着した塗料のマークにより生成してもよい。使用される塗料は、肉眼では見えなく、測定機器を介してのみ知覚できることが好ましい。例えば、その塗料は、可視スペクトル外の波長でのみ認識することができる。
【００８８】
実座標系のポイントの位置の測定は、カメラ３４以外の機器を用いて行うことができる。例えば、実座標系のポイントは、仮想座標系のポイントにより指示される位置の三次元スクリーン６の壁体１０に正確に組み込まれる磁石により生成される。次いで、実座標系のポイントの位置は、１つ以上の三軸磁気センサを使用して取得することができる。
【００８９】
特定の色のポイント以外の描写の特異点は、投影面に投影された仮想ポイントの位置を示すために使用することができる。例えば、ポイントの代わりに、測定機器により容易に識別できる十字や他の形状が使用される。また、投影された仮想ポイントの位置を示す特異点は、投影画像の関数であってもよい。例えば、自動車の画像の場合、特異点は、各車輪の中心と前部のウインドスクリーンの４つのコーナである。この後者の場合、これらの特異点を示すために、特定の色を使用する必要はない。但し、この場合においても、モデル２８は、対応する仮想ポイントの識別子を備えている。
【００９０】
変形例として、実ポイントの画像の取得は、投影面に投影された仮想ポイントの画像の取得と同時に行われる。
【００９１】
表示システム２は、投影機の視線に対するコンピュータモデルの方向以外に設定できるパラメータを備えていてもよい。例えば、変形例として、投影機の投影範囲または視線方向は、コンピュータにより自動的に設定できるパラメータであり、その値は、設定のときに決定されなければならない。
【００９２】
取得された画像で識別された実ポイントと、対応する仮想ポイントの識別子との結合は、異なるように遂行されることができる。例えば、各実ポイントは、それを特定し、形状認識モジュール３０により認識できる形状を有する。テーブルは、これらの各形状を対応する仮想ポイントの識別子と関連付ける。形状認識モジュール３０は、形状を認識すると、このテーブルから、この実ポイントに関連する仮想ポイントの識別子を決定する。投影された仮想ポイントと同様にして進行することが可能である。
【００９３】
設定パラメータを修正するための他のアルゴリズムが可能である。例えば、アルゴリズムは、この距離の計算された値によらず、その代わりにまたはそれに加えて、他の座標系のポイントに対するこの実ポイントの位置により、距離ｄiを最小にすることを目的として実ポイントを選択してもよい。
【００９４】
距離ｄiを測定する機器と、三次元スクリーン６の観察者の指の押圧を検出する機器とは、異なっていてもよい。例えば、カメラ３４は、距離ｄiを測定するためにだけ使用される。ここで、赤外線カメラが外面１２における観察者の指の押圧を検出するために使用される。
【００９５】
三次元スクリーン６の検出された位置を接触領域の識別子に関連させるため、他の方法が可能である。例えば、モデル２８は、観察者が押圧した接触領域を識別するために使用されてもよい。この目的を達成するために、仮想ポイントまたは実ポイントに対するスポットの位置を使用することができる。
【００９６】
別の変形例において、観察者が押圧する接触領域は、三次元スクリーン６の壁体１０における波、例えば、音響波の放出と、指が残る接触領域によるこの波の変化の測定とにより識別される。
【符号の説明】
【００９７】
２  システム
４  三次元投影機器
６  三次元スクリーン
８  二次元画像投影機
１０  壁体
１１  内面
１２  外面
１５〜１７  ポイント
２０  コンピュータ
２２  プログラマブルマイクロプロセッサ
２４  メモリ
２６  モジュール
２８  モデル
３０  形状認識モジュール
３２  像
３４  カメラ
【図１】
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【図２】
2013156979.tif 000004
【図３】
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【外国語明細書】
2013156979000001.pdf