JP4199641B2

JP4199641B2 - Projector device

Info

Publication number: JP4199641B2
Application number: JP2003370732A
Authority: JP
Inventors: 暢達中村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2019-08-23
Also published as: JP2004140845A

Description

この発明は、投影される映像の歪みを補正可能にした、プロジェクタ装置に関する。 The present invention relates to a projector apparatus that can correct distortion of a projected image.

液晶パネル上等に生成した画像を、透過，又は反射によって取り出して、投影面（スクリーン）上に投射するプロジェクタ装置においては、投影面上に映像を投影する際の、映像の拡大率が、各部で均一になるようにするためには、プロジェクタ装置の光軸が、投影面の中心と垂直に交わるようにする必要がある。しかしながら、このようにした場合、前面投射型のプロジェクタ装置では、プロジェクタ装置が投影面の手前の中央付近に配置されることになるため、観客が投影面の映像を見る上で邪魔になる。また、背面投射型のプロジェクタ装置でも、スペースの関係上等から、理想的な位置に配置することが困難な場合がある。そこで、プロジェクタ装置の光軸が、投影面に対して斜めになるような位置関係に配置することが必要になるが、このように斜め方向から投射した場合は、投影された映像に歪みが生じることになる。 In a projector apparatus that extracts an image generated on a liquid crystal panel or the like by transmission or reflection and projects the image on a projection surface (screen), the magnification ratio of the image when projecting the image on the projection surface is In order to make it uniform, it is necessary that the optical axis of the projector device intersects the center of the projection plane perpendicularly. However, in such a case, in the front projection type projector device, the projector device is arranged near the center in front of the projection surface, which is an obstacle for the audience to see the image on the projection surface. Further, even in a rear projection type projector device, it may be difficult to arrange the projector at an ideal position due to space limitations. Therefore, it is necessary to arrange the projector apparatus so that the optical axis is inclined with respect to the projection plane. However, when projected from an oblique direction in this way, the projected image is distorted. It will be.

これに対して、従来から、何らかの補正を行って、歪みの少ない映像を得る方法が知られている。図１３は、従来技術における映像補正方法の例（特許文献１参照）を示したものである。この従来のプロジェクタ装置においては、図１３（ａ）に示す原画像から、縦方向に圧縮した図１３（ｂ）に示すような横長変換画像を生成し、さらにこれに対してキーストン（台形）歪み補正を施した、図１３（ｃ）に示すような台形歪み補正画像を生成して、プロジェクタ装置によって、垂直な投影面に対して正面から斜め上向きに投射することによって、投影面上に、歪みを補正された、図１３（ｄ）に示すような表示画面を得るようにしている。 On the other hand, conventionally, there has been known a method for obtaining an image with little distortion by performing some correction. FIG. 13 shows an example of a conventional image correction method (see Patent Document 1). In this conventional projector device, a horizontally long converted image as shown in FIG. 13 (b) compressed in the vertical direction is generated from the original image shown in FIG. 13 (a), and a keystone (trapezoid) distortion is further generated. A corrected trapezoidal distortion corrected image as shown in FIG. 13C is generated, and is projected obliquely upward from the front with respect to the vertical projection plane by the projector device, thereby causing distortion on the projection plane. A display screen as shown in FIG. 13 (d) is obtained.

特開平９−２７５５３８号公報JP-A-9-275538

しかしながら、図１３に示された従来のプロジェクタ装置では、横長変換と台形歪み補正の処理を行っているので、上向き方向，右向き方向，左向き方向及び下向き方向から投影した場合の歪み補正を行うことはできるが、斜め右下方向，斜め右上方向，斜め左下方向及び斜め左上方向から投影した場合のような歪みを補正することができないという問題がある。また、投影面が平面でない場合の歪みも、横長変換と台形歪み補正のみでは、対応することが困難である。 However, since the conventional projector apparatus shown in FIG. 13 performs the horizontal conversion and the trapezoidal distortion correction, it is not possible to perform distortion correction when projected from the upward direction, the rightward direction, the leftward direction, and the downward direction. However, there is a problem that it is not possible to correct the distortion as projected from the diagonally lower right direction, the diagonally upper right direction, the diagonally lower left direction, and the diagonally upper left direction. In addition, it is difficult to cope with distortion when the projection surface is not a plane only by horizontal conversion and trapezoidal distortion correction.

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、投影面に対して任意の方向から投影した場合の歪みを補正する機能を有するプロジェクタ装置を提供することを目的としている。また、この発明は、凹凸のある投影面や曲面に投影した場合の歪みを補正する機能を有するプロジェクタ装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a projector device having a function of correcting distortion when projected from an arbitrary direction onto a projection plane. Another object of the present invention is to provide a projector device having a function of correcting distortion when projected onto an uneven projection surface or curved surface.

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、原画像を入力する映像入力手段と、投影面の法線ベクトルから該投影面の傾斜角及び距離を計算する投影面獲得手段と、前記投影面獲得手段により計算された前記傾斜角及び前記距離とを用いて、投影面の形状に対応して入力原画像に対する歪み補正の処理を行う映像補正手段と、該補正された画像を投影出力する映像出力手段とを備え、前記映像補正手段が、投影面に撮影されるような画像が表示される平面であって基準となる平面である基準面とプロジェクタ中心との間の距離と前記距離との比に応じて変化させる処理と、前記距離と前記傾斜角とを用いて、プロジェクタ光軸と投影面との交点を通る仮基準面の映像を投影面の映像に変化させる処理とを行うことを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 includes a video input unit that inputs an original image, a projection plane acquisition unit that calculates an inclination angle and a distance of the projection plane from a normal vector of the projection plane, and Using the tilt angle and the distance calculated by the projection plane acquisition unit, a video correction unit that performs distortion correction processing on the input original image corresponding to the shape of the projection plane, and outputs the corrected image by projection A distance between a reference plane, which is a plane on which an image to be photographed on the projection plane is displayed and serves as a reference, and the center of the projector, and the distance. And a process of changing the image of the temporary reference plane that passes through the intersection of the projector optical axis and the projection plane to the image of the projection plane using the distance and the tilt angle. It is characterized by that.

また、請求項２記載の発明は、原画像を入力する映像入力手段と、投影面の法線ベクトルから該投影面の方位角，傾斜角及び距離を計算する投影面獲得手段と、前記投影面獲得手段により計算された前記方位角、前記傾斜角及び前記距離とを用いて、投影面の形状に対応して入力原画像に対する歪み補正の処理を行う映像補正手段と、該補正された画像を投影出力する映像出力手段とを備え、前記歪み補正の処理が、原画像を前記方位角に応じて回転させ前記距離とプロジェクタレンズの焦点距離の比に応じて大きさを変化させるとともに、仮基準面上の映像の座標を前記距離と前記傾斜角とに応じて変化させる傾き補正と、原画像の座標を、プロジェクタ中心から基準面への距離と前記距離との比に応じて変化させる拡大・縮小補正とを含むことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a video input means for inputting an original image, a projection plane acquisition means for calculating an azimuth angle, a tilt angle and a distance of the projection plane from a normal vector of the projection plane, and the projection plane Using the azimuth angle, the tilt angle, and the distance calculated by the acquisition unit, a video correction unit that performs distortion correction processing on the input original image corresponding to the shape of the projection plane, and the corrected image Video output means for projecting output, and the distortion correction processing rotates the original image according to the azimuth angle and changes the size according to the ratio of the distance and the focal length of the projector lens, and a temporary reference Inclination correction that changes the coordinates of the image on the surface according to the distance and the inclination angle, and enlargement that changes the coordinates of the original image according to the ratio of the distance from the projector center to the reference plane and the distance Including reduction correction It is characterized in that.

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のプロジェクタ装置に係り、前記投影面獲得手段で算出した前記投影面の距離に応じてプロジェクタレンズの焦点距離を算出して、前記映像出力手段における焦点制御を行う投影制御手段を設けたことを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the projector apparatus according to the first or second aspect, the focal length of the projector lens is calculated according to the distance of the projection plane calculated by the projection plane acquisition unit, and the image is obtained. A projection control means for performing focus control in the output means is provided.

また、請求項４記載の発明は、請求項３記載のプロジェクタ装置に係り、前記投影制御手段において算出した焦点距離に応じて前記傾き補正を行うことを特徴としている。 According to a fourth aspect of the invention, there is provided the projector apparatus according to the third aspect, wherein the tilt correction is performed in accordance with the focal length calculated by the projection control means.

また、請求項５記載の発明は、原画像を入力する映像入力手段と、投影面の法線ベクトルから該投影面の方位角，傾斜角及び距離を計算して該投影面の三次元形状を獲得する投影面獲得手段と、前記投影面獲得手段で算出された投影面形状から仮想投影面を生成する仮想投影面生成手段と、入力原画像を該仮想投影面に透視変換処理で逆投影シミュレーションして得られた三次元画像を射影することによって補正画像を算出する透視変換手段と、該補正された画像を投影出力する映像出力手段とを備えてなることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, the three-dimensional shape of the projection plane is calculated by calculating the azimuth angle, the tilt angle and the distance of the projection plane from the normal vector of the projection plane and the video input means for inputting the original image. Projection plane acquisition means for acquiring, virtual projection plane generation means for generating a virtual projection plane from the projection plane shape calculated by the projection plane acquisition means, and back projection simulation by performing perspective transformation processing of the input original image on the virtual projection plane And a perspective transformation means for calculating a corrected image by projecting the three-dimensional image obtained in this manner, and a video output means for projecting and outputting the corrected image.

この発明の構成では、プロジェクタ装置の映像の歪み補正のために、投影面の三次元形状を獲得し、この投影面の三次元形状に応じて補正パラメータを制御するようにしている。ここで、投影面の三次元形状とは、プロジェクタ装置からの投影面の距離と傾きとを指すものであり、この発明においては、投影面に対するプロジェクタ装置からの投影距離と投影方向とに応じて、投影される映像の歪み補正を行う。さらに、投影面の距離と傾きだけでなく、投影面の凹凸形状や曲面形状をも認識することによって、さらに投影される映像の歪みを補正する。従って、この発明によれば、投影面に対して任意の方向から投影した場合の歪みを補正することができるとともに、凹凸のある投影面や曲面に投影した場合の歪みも補正することが可能である。 In the configuration of the present invention, the three-dimensional shape of the projection surface is acquired and the correction parameters are controlled according to the three-dimensional shape of the projection surface in order to correct image distortion of the projector device. Here, the three-dimensional shape of the projection surface refers to the distance and inclination of the projection surface from the projector device. In the present invention, the projection surface is in accordance with the projection distance and the projection direction from the projector device. The distortion of the projected image is corrected. Furthermore, not only the distance and inclination of the projection surface but also the uneven shape and curved surface shape of the projection surface are recognized, thereby further correcting distortion of the projected image. Therefore, according to the present invention, it is possible to correct distortion when projected onto the projection surface from an arbitrary direction, and it is also possible to correct distortion when projected onto an uneven projection surface or curved surface. is there.

この発明のプロジェクタ装置によれば、投影面に対して任意の方向から投影した場合の歪みを補正することができるだけでなく、凹凸のある面や曲面の投影面に対しても、表示画像の歪みを補正することができる。これは、投影面の形状に応じて、画像の歪み補正を行っているためである。また、プロジェクタ装置の焦点調整を行うことができる。これは、投影面の距離を測定して、距離に応じて、プロジェクタレンズの焦点距離を制御しているためである。また、画像の歪み補正処理を高速に行うことができる。これは、投影面形状に対応した近似仮想投影面を生成し、近似仮想投影面に対して透視変換処理によって画像の歪みを補正しているためである。また、投影面の形状取得処理を、汎用のカメラを利用して行うことができる。これは、投影面にパタンを投影した画像をカメラで撮影することによって、投影面形状を三角測量の原理で計算できるためである。また、投影面の形状取得処理を高速に行うことができる。これは、プロジェクタ装置に位置及び方向を制御できる装置からデータを取得して、これによって予め保存した投影室内の形状データを変換するだけで、投影面形状を算出できるためである。また、投影面の形状取得装置を小型化・軽量化することができる。これは、予め投影室内にマーカーを貼り付けておき、このマーカーをプロジェクタ装置から観測することによって，プロジェクタ装置の位置・方向を計算し、これによって予め保存した投影室内の形状データを変換するだけで、投影面形状を算出できるためである。 According to the projector device of the present invention, it is possible not only to correct distortion when projected from an arbitrary direction on the projection surface, but also to display image distortion even on an uneven surface or a curved projection surface. Can be corrected. This is because image distortion correction is performed in accordance with the shape of the projection surface. Further, the focus of the projector device can be adjusted. This is because the focal length of the projector lens is controlled according to the distance by measuring the distance of the projection surface. In addition, image distortion correction processing can be performed at high speed. This is because an approximate virtual projection plane corresponding to the projection plane shape is generated, and image distortion is corrected by perspective transformation processing on the approximate virtual projection plane. Moreover, the shape acquisition process of a projection surface can be performed using a general purpose camera. This is because the projection plane shape can be calculated by the principle of triangulation by photographing an image in which a pattern is projected on the projection plane with a camera. Moreover, the shape acquisition process of the projection surface can be performed at high speed. This is because the projection plane shape can be calculated simply by acquiring data from a device that can control the position and direction of the projector device and converting the shape data stored in advance in the projection chamber. In addition, the shape acquisition device for the projection surface can be reduced in size and weight. This is done by simply pasting a marker in the projection chamber and observing the marker from the projector device to calculate the position and direction of the projector device, thereby converting the shape data stored in the projection chamber in advance. This is because the projection plane shape can be calculated.

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The description will be made specifically using examples.

◇第１実施例
図１は、この発明の第１実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図、図２は、この実施例における補正処理の流れを示すフローチャート、図３は、この実施例における拡大縮小補正の処理を説明する図、また、図４は、この実施例における傾き補正の処理を説明するための図である。この例のプロジェクタ装置は、図１に示すように、映像入力部１と、映像補正部２と、投影面獲得部３と、映像出力部４とから概略構成されている。映像入力部１は、原画像を入力する。映像補正部２は、映像の歪み補正の処理を行う。投影面獲得部３は、投影面の三次元形状の情報を獲得する。映像出力部４は、歪み補正された映像の投影出力を行う。なお、投影面獲得部３としては、既知の三次元形状測定装置を用いることができるが、この装置は、当業者にとって周知なものであり、また、この発明の要部とは直接関係しないので、その詳細な構成についての説明は省略する。 First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a projector apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing the flow of correction processing in this embodiment, and FIG. 3 is this embodiment. FIG. 4 is a diagram for explaining the enlargement / reduction correction processing in FIG. 4, and FIG. 4 is a diagram for explaining the inclination correction processing in this embodiment. As shown in FIG. 1, the projector device of this example is roughly configured by a video input unit 1, a video correction unit 2, a projection plane acquisition unit 3, and a video output unit 4. The video input unit 1 inputs an original image. The video correction unit 2 performs video distortion correction processing. The projection plane acquisition unit 3 acquires information on the three-dimensional shape of the projection plane. The video output unit 4 performs projection output of a distortion-corrected video. Note that a known three-dimensional shape measuring device can be used as the projection plane acquisition unit 3, but this device is well known to those skilled in the art and is not directly related to the main part of the present invention. The description of the detailed configuration is omitted.

次に、図１を参照して、この例のプロジェクタ装置の動作を説明する。映像入力部１から原画像を入力すると、映像補正部２は、投影面獲得部３からの情報を用いて、映像の歪み補正の処理を行う。この際、投影面獲得部３では、投影面の三次元形状を求める。任意の投影平面の三次元形状は、方位角，傾斜角及び距離の３つのパラメータで表すことができる。ここで、方位角とは、プロジェクタ装置に対して投影面がどちらの方向に傾いているかを示す角度（プロジェクタ装置の光軸を含む垂直面内の、光軸と直交する軸の回りの回転角）である。傾斜角とは、投影面がどのくらい傾いているかを示す角度（プロジェクタ装置の光軸と直交する水平軸の回りの回転角）である。距離とは、プロジェクタ中心（プロジェクタレンズの中心を指す。以下、省略）から投影中心までの距離である。投影面獲得部３は、計測した投影面形状の方位角と傾斜角と距離の３パラメータを算出する。 Next, the operation of the projector apparatus of this example will be described with reference to FIG. When an original image is input from the video input unit 1, the video correction unit 2 uses the information from the projection plane acquisition unit 3 to perform video distortion correction processing. At this time, the projection plane acquisition unit 3 obtains a three-dimensional shape of the projection plane. The three-dimensional shape of an arbitrary projection plane can be represented by three parameters: azimuth angle, tilt angle, and distance. Here, the azimuth angle is an angle indicating in which direction the projection plane is inclined with respect to the projector apparatus (a rotation angle around an axis perpendicular to the optical axis in a vertical plane including the optical axis of the projector apparatus). ). The tilt angle is an angle indicating how much the projection surface is tilted (a rotation angle around a horizontal axis perpendicular to the optical axis of the projector device). The distance is a distance from the projector center (the center of the projector lens; hereinafter omitted) to the projection center. The projection plane acquisition unit 3 calculates three parameters of an azimuth angle, an inclination angle, and a distance of the measured projection plane shape.

次に、図２を参照して、この例のプロジェクタ装置における補正処理の流れを説明する。補正処理開始時、投影面獲得部３は、最初、投影面の法線ベクトルを算出する（ステップＳ１０１）。投影面の法線ベクトルは、投影面上の、少なくとも３点の位置を計測することによって求められる。投影面獲得部３は、次に、法線ベクトルから、投影面の方位角と傾斜角を求める（ステップＳ１０２）。プロジェクタ装置の光軸をＺ軸とし、上方をＹ軸とした座標系で、（ａ，ｂ，ｃ）という法線ベクトルが求められた場合、方位角はｔａｎ−１（ｂ／ａ）として求められ、傾斜角はｔａｎ−１（ｃ／√(ａ２＋ｂ２)）として求められる。投影面獲得部３は、次に、プロジェクタ装置の光軸と投影面との交点を求めることによって、プロジェクタ中心から投影面の中心までの距離を算出する（ステップＳ１０３）。 Next, the flow of correction processing in the projector apparatus of this example will be described with reference to FIG. At the start of the correction process, the projection plane acquisition unit 3 first calculates a normal vector of the projection plane (step S101). The normal vector of the projection plane is obtained by measuring the positions of at least three points on the projection plane. Next, the projection plane acquisition unit 3 obtains the azimuth angle and the tilt angle of the projection plane from the normal vector (step S102). When a normal vector (a, b, c) is obtained in a coordinate system in which the optical axis of the projector device is the Z axis and the upper side is the Y axis, the azimuth is obtained as tan-1 (b / a). The inclination angle is obtained as tan-1 (c / √ (a2 + b2)). Next, the projection plane acquisition unit 3 calculates the distance from the center of the projector to the center of the projection plane by obtaining the intersection between the optical axis of the projector device and the projection plane (step S103).

次に、映像補正部２は、傾き補正の処理を行う（ステップＳ１０４）。図３及び図４は、プロジェクタの光軸と投影面１０９の法線ベクトルを含む平面で切断した断面図である。基準面１１２は、プロジェクタ装置１００から基準となる平面で、基準面１１２に投影されるような画像に補正されて、投影面１１０に画像が投影されるものとする。ここで、仮基準面１１１とは、基準面１１２に平行で、プロジェクタ光軸と投影面１１０との交点を通る平面と定義する。まず、図３において、プロジェクタ装置１００から基準面１１２までの距離をZ0、プロジェクタ装置１００から仮基準面１１１までの距離をZ1とすると、基準面におけるy軸値l0が仮基準面１１１において同じくl0の位置に投影されるためには、元画像の該対応点のy軸値をz0/z1倍、つまりy"＝y・z0／z1とする必要がある。これは単純な拡大縮小計算であり、x軸値についても同様である。 Next, the video correction unit 2 performs a tilt correction process (step S104). 3 and 4 are cross-sectional views taken along a plane including the optical axis of the projector and the normal vector of the projection plane 109. FIG. The reference plane 112 is a plane that serves as a reference from the projector device 100, and is corrected to an image projected onto the reference plane 112, and an image is projected onto the projection plane 110. Here, the temporary reference plane 111 is defined as a plane parallel to the reference plane 112 and passing through the intersection of the projector optical axis and the projection plane 110. First, in FIG. 3, assuming that the distance from the projector device 100 to the reference surface 112 is Z0 and the distance from the projector device 100 to the temporary reference surface 111 is Z1, the y-axis value l0 on the reference surface is the same on the temporary reference surface 111 as l0. In order to project to the position of, the y-axis value of the corresponding point of the original image needs to be z0 / z1 times, that is, y "= y · z0 / z1. This is a simple enlargement / reduction calculation. The same applies to the x-axis value.

さらに、図４において、仮基準面１１１におけるy軸値lが投影面１１０において同じくlの位置に投影されるためには、元画像の該対応点のy軸値をtanφ／tanθ倍、つまり、y"=y・tanφ／tanθ=y・z1・cosα／(z1+y・sinα)とする必要がある。ｘ軸値については、距離z3の位置で元画像の長さが表示されなければならないので、x"=x・z1／(z1+ｙ・sinα)となる。 Furthermore, in FIG. 4, in order for the y-axis value l on the temporary reference plane 111 to be projected at the same position l on the projection plane 110, the y-axis value of the corresponding point of the original image is multiplied by tanφ / tanθ, that is, y "= y.tan.phi. / tan.theta. = y.z1.cos.alpha ./ (z1 + y.sin.alpha.). For the x-axis value, the length of the original image must be displayed at the distance z3. Therefore, x "= x · z1 / (z1 + y · sinα).

以上から、ある画像を補正するには、(1)画像を方位角だけ回転、(2)プロジェクタ装置１００と基準面１１２及び投影面１１０の距離から拡大縮小、(3)投影面１１０の傾斜角αに対応した補正(x',y')=(k・x, k・cosα・y), k=z1／(z1+ｙ・sinα)を行う。(4)画像の回転を補正する、といった順に処理を実行すればよい。このように、この例のプロジェクタ装置によれば、投影平面１１０に対して任意の方向から投射した場合でも、歪みを補正した映像を投影できる。 From the above, in order to correct an image, (1) the image is rotated by the azimuth angle, (2) the image is enlarged or reduced from the distance between the projector device 100 and the reference plane 112 and the projection plane 110, and (3) the inclination angle of the projection plane 110 Correction (x ′, y ′) = (k · x, k · cos α · y), k = z1 / (z1 + y · sin α) corresponding to α is performed. (4) Processing may be executed in the order of correcting image rotation. As described above, according to the projector device of this example, it is possible to project an image with corrected distortion even when the image is projected on the projection plane 110 from an arbitrary direction.

◇第２実施例
図５は、この発明の第２実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。この例のプロジェクタ装置は、図５に示すように、映像入力部１１と、映像補正部１２と、投影面獲得部１３と、映像出力部１４と、投影制御部１５とから概略構成されている。映像入力部１１，映像補正部１２，投影面獲得部１３は、図１に示された第１実施例の場合の、映像入力部１，映像補正部２，投影面獲得部３と同様である。映像出力部１４は、映像補正部１２からの補正された映像によって、投影出力を行うとともに、投影制御部１５からの制御に応じてプロジェクタレンズの焦点調節を行う。投影制御部１５は、映像出力部１４におけるプロジェクタレンズの焦点距離を制御する。 Second Embodiment FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a projector apparatus according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the projector apparatus of this example is roughly configured by a video input unit 11, a video correction unit 12, a projection plane acquisition unit 13, a video output unit 14, and a projection control unit 15. . The video input unit 11, the video correction unit 12, and the projection plane acquisition unit 13 are the same as the video input unit 1, the video correction unit 2, and the projection plane acquisition unit 3 in the case of the first embodiment shown in FIG. . The video output unit 14 performs projection output based on the corrected video from the video correction unit 12 and adjusts the focus of the projector lens according to the control from the projection control unit 15. The projection control unit 15 controls the focal length of the projector lens in the video output unit 14.

この例のプロジェクタ装置は、基本的構成は第１実施例の場合とほぼ同様であるが、投影制御部１５を備えて、映像出力部１４における焦点距離の制御を可能にした点が異なっている。以下、図５を参照して、この例のプロジェクタ装置の動作を説明する。映像入力部１１から原画像を入力すると、映像補正部１２は、投影面獲得部１３からの情報を用いて、映像の歪み補正処理を行う。この際、投影面獲得部１３では、投影面の三次元形状を計測して、方位角，傾斜角及び距離の３つのパラメータを算出する。投影制御部１５は、投影面獲得部１３で求められたプロジェクタ中心から投影中心までの距離に応じて、可変焦点距離のプロジェクタレンズに設定すべき焦点距離を算出する。映像出力部１４は、これによってプロジェクタレンズの焦点距離を変化させて、映像補正部１２で補正処理された映像によって、投影出力を行う。さらに、投影制御部１５で算出された焦点距離は、第１実施例のステップＳ１０４における傾き補正にも用いられて、映像補正に反映される。 The basic configuration of the projector apparatus of this example is almost the same as that of the first embodiment, except that the projection control unit 15 is provided and the focal length of the video output unit 14 can be controlled. . Hereinafter, the operation of the projector apparatus of this example will be described with reference to FIG. When an original image is input from the video input unit 11, the video correction unit 12 performs video distortion correction processing using information from the projection plane acquisition unit 13. At this time, the projection plane acquisition unit 13 measures the three-dimensional shape of the projection plane and calculates three parameters of azimuth angle, inclination angle, and distance. The projection control unit 15 calculates a focal length to be set for the projector lens having a variable focal length in accordance with the distance from the projector center to the projection center obtained by the projection plane acquisition unit 13. The video output unit 14 changes the focal length of the projector lens thereby, and performs projection output with the video corrected by the video correction unit 12. Further, the focal length calculated by the projection control unit 15 is also used for tilt correction in step S104 of the first embodiment, and is reflected in video correction.

プロジェクタ装置と投影面との距離が、プロジェクタレンスの焦点深度を超えて変更された場合には、投影面における映像はぼけてしまうので、プロジェクタレンズの焦点調節を行う必要がある。この例のプロジェクタ装置では、投影制御部５が、投影面獲得部１３で算出された投影中心とプロジェクタ装置との距離から、映像出力部１４に適した焦点距離を求め、これによって映像出力部１４においてプロジェクタレンズの焦点調整を行うので、プロジェクタ装置と投影面との距離が変化した場合でも、投影面の映像がぼけることはない。 When the distance between the projector device and the projection surface is changed beyond the depth of focus of the projector lens, the image on the projection surface is blurred, and it is necessary to adjust the focus of the projector lens. In the projector device of this example, the projection control unit 5 obtains a focal length suitable for the video output unit 14 from the distance between the projection center calculated by the projection plane acquisition unit 13 and the projector device, and thereby the video output unit 14. Since the focus adjustment of the projector lens is performed in step S1, the image on the projection surface is not blurred even when the distance between the projector device and the projection surface changes.

◇第３実施例
図６は、この発明の第３実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図、また、図７はこの実施例の動作を説明するための図である。この例のプロジェクタ装置は、図６に示すように、映像入力部２１と、投影面獲得部２３と、映像出力部２４と、仮想投影面生成部２６と、透視変換部２７とから概略構成されている。映像入力部２１，投影面獲得部２３，映像出力部２４は、図１に示された第１実施例の場合の映像入力部１，投影面獲得部３，映像出力部４と同様である。仮想投影面生成部２６は、投影面獲得部２３で算出された投影面形状から、仮想の近似投影面を生成する。透視変換部２７は、仮想近似投影面に正常な原画像を置き、その画像を透視変換して、投影面にプロジェクタ装置から表示されるべき画像を逆投影シミュレーションすることによって、補正画像を計算する。 Third Embodiment FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a projector apparatus according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of this embodiment. As shown in FIG. 6, the projector device of this example is roughly configured by a video input unit 21, a projection plane acquisition unit 23, a video output unit 24, a virtual projection plane generation unit 26, and a perspective conversion unit 27. ing. The video input unit 21, the projection plane acquisition unit 23, and the video output unit 24 are the same as the video input unit 1, the projection plane acquisition unit 3, and the video output unit 4 in the case of the first embodiment shown in FIG. The virtual projection plane generation unit 26 generates a virtual approximate projection plane from the projection plane shape calculated by the projection plane acquisition unit 23. The perspective conversion unit 27 calculates a corrected image by placing a normal original image on the virtual approximate projection plane, perspective-converting the image, and performing a back projection simulation on the image to be displayed from the projector device on the projection plane. .

この例のプロジェクタ装置の基本的構成は、上記した第１実施例のそれとほぼ同様であるが、第１実施例の映像補正部２に代えて、仮想投影面生成部２６と、透視変換部２７とを用いるようにした点が異なっている。以下、図６を参照して、この例のプロジェクタ装置の動作を説明する。映像入力部２１から原画像を入力すると、仮想投影面生成部２６は、投影面獲得部２３で算出された投影面形状から、仮想の近似投影面を生成する。 The basic configuration of the projector apparatus of this example is substantially the same as that of the first embodiment described above, but instead of the video correction unit 2 of the first embodiment, a virtual projection plane generation unit 26 and a perspective conversion unit 27 are provided. The difference is that they are used. Hereinafter, the operation of the projector apparatus of this example will be described with reference to FIG. When an original image is input from the video input unit 21, the virtual projection plane generation unit 26 generates a virtual approximate projection plane from the projection plane shape calculated by the projection plane acquisition unit 23.

ここで、仮想の近似投影面とは、利用者から見て自然な投影面を指す。仮想投影面は、投影面の投影中心を通り、その法線ベクトルは投影面の法線ベクトルの水平成分が同じで、かつ床面と平行である。次に、図７を参照して、透視変換部２７の処理について説明する。算出した近似投影面に正常に原画像が表示されるような透視変換モデルを設定し、仮想投影面２１０に原画像を投影シミュレーションする。この投影シミュレーションによって、投影面２２０に投影表示されるべき画像を得る。 Here, the virtual approximate projection plane refers to a natural projection plane as viewed from the user. The virtual projection plane passes through the projection center of the projection plane, and the normal vector thereof has the same horizontal component as the normal vector of the projection plane and is parallel to the floor surface. Next, processing of the perspective conversion unit 27 will be described with reference to FIG. A perspective transformation model that normally displays the original image on the calculated approximate projection plane is set, and the original image is projected onto the virtual projection plane 210. By this projection simulation, an image to be projected and displayed on the projection plane 220 is obtained.

さらに、プロジェクタ装置２００から出力画像が投影面２２０に表示されるような透視変換モデルを設定し、投影面２２０に投影表示された画像を逆投影シミュレーションによって、プロジェクタ装置２００の液晶（ＬＣＤ）パネル２３０の位置に出力すべき補正画像を得る。映像出力部２４は、このようにして補正処理された映像によって、投影出力を行う。 Further, a perspective transformation model is set such that an output image is displayed on the projection plane 220 from the projector apparatus 200, and the image projected and displayed on the projection plane 220 is subjected to back projection simulation to perform a liquid crystal (LCD) panel 230 of the projector apparatus 200. A corrected image to be output at the position is obtained. The video output unit 24 performs projection output using the video corrected in this way.

透視変換の処理は、三次元コンピュータグラフィックスの分野ではよく知られた処理であり、高速に処理できる回路が既に広く利用されているので、この回路を利用すると同時に、仮想投影面の近似精度を制御することによって、補正処理の高速化を実現できる。 The perspective transformation process is a well-known process in the field of 3D computer graphics, and since a circuit capable of high-speed processing is already widely used, at the same time using this circuit, the approximation accuracy of the virtual projection plane can be improved. By performing the control, the correction process can be speeded up.

このように、この例のプロジェクタ装置によれば、凹凸のある投影面や曲面の投影面においては、仮想投影面となる近似平面を算出し、投影面が平面の場合と同様にして、透視変換処理を行うだけで、投影面に対して任意の方向から投影した場合でも、歪みを補正した映像を投影することができる。 As described above, according to the projector device of this example, an approximate plane that is a virtual projection plane is calculated on an uneven projection surface or a curved projection surface, and perspective conversion is performed in the same manner as in the case where the projection surface is a plane. By performing only the processing, it is possible to project an image with corrected distortion even when projected from an arbitrary direction onto the projection plane.

◇第４実施例
図８は、この発明の第４実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図、また、図９は、この実施例の補正処理における投影面座標位置算出処理の流れを説明するフローチャートである。この例のプロジェクタ装置は、図８に示すように、映像入力部３１と、映像補正部３２と、投影面獲得部３３と、映像出力部３４と、投影制御部３５と、パタン画像生成部３６と、カメラ３７とから概略構成されている。映像入力部３１，映像補正部３２は、図１に示された第１実施例の場合の、映像入力部１，映像補正部２と同様である。投影面獲得部３３は、パタン映像を撮影したカメラ３７からの画像によって、三角測量の原理によって、投影面の形状を算出する。映像出力部３４は、映像補正部３２からの補正された映像と、パタン画像生成部３６からのパタン画像とによって、投影出力を行う。投影制御部３５は、映像出力部３４の入力画像を切り替える制御を行う。パタン画像生成部３８は、パタン画像を生成する。カメラ３７は、投影面３８をプロジェクタ装置とは光学的に異なる方向から撮影する。 FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a projector apparatus according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 9 explains the flow of projection plane coordinate position calculation processing in the correction processing of this embodiment. It is a flowchart to do. As shown in FIG. 8, the projector device of this example includes a video input unit 31, a video correction unit 32, a projection plane acquisition unit 33, a video output unit 34, a projection control unit 35, and a pattern image generation unit 36. And a camera 37. The video input unit 31 and the video correction unit 32 are the same as the video input unit 1 and the video correction unit 2 in the case of the first embodiment shown in FIG. The projection plane acquisition unit 33 calculates the shape of the projection plane based on the principle of triangulation from the image from the camera 37 that has captured the pattern video. The video output unit 34 performs projection output by using the corrected video from the video correction unit 32 and the pattern image from the pattern image generation unit 36. The projection control unit 35 performs control to switch the input image of the video output unit 34. The pattern image generation unit 38 generates a pattern image. The camera 37 images the projection surface 38 from a direction optically different from that of the projector device.

この例のプロジェクタ装置は、基本的構成は第１実施例の場合とほぼ同様であるが、第１実施例の場合と比べて、光投影法を用いることによって、投影面獲得部の処理に柔軟性を持たせた点が異なっている。以下、図８を参照して、この例のプロジェクタ装置の動作を説明する。映像入力部１から原画像を入力すると、映像補正部２は、投影面獲得部３Ａからのデータを用いて、映像の補正処理を行う。この際、投影面獲得部３３では、カメラ３７からのパタン画像の情報を用いて、プロジェクタの画像座標系におけるある点と、カメラ画像における対応する点とに対して、三角測量の原理を適用することによって、その点の投影された位置の三次元座標を求めて、投影面の形状を算出する。映像出力部３４では、投影制御部３５の制御に基づいて、映像補正部３２からの補正処理された映像と、パタン画像生成部３６からのパタン映像とを切り替えて投影出力する。投影制御部３５では、映像出力部３４における、映像補正部３２からの映像入力と、パタン画像生成部３６からのパタン映像入力との切り替えの制御を行う。映像出力部３４からの投影出力に基づく投影面３８の画像は、カメラ３７を介して投影面獲得部３３に送られ、これによって、投影面獲得部３３では、上述のように投影面の形状の算出を行う。 The basic configuration of the projector apparatus of this example is almost the same as that of the first embodiment, but it is more flexible for the processing of the projection plane acquisition unit by using the light projection method compared to the case of the first embodiment. It is different in that it has sex. Hereinafter, the operation of the projector apparatus of this example will be described with reference to FIG. When an original image is input from the video input unit 1, the video correction unit 2 performs video correction processing using data from the projection plane acquisition unit 3A. At this time, the projection plane acquisition unit 33 uses the information of the pattern image from the camera 37 to apply the principle of triangulation to a certain point in the image coordinate system of the projector and a corresponding point in the camera image. Thus, the three-dimensional coordinates of the projected position of the point are obtained, and the shape of the projection surface is calculated. Based on the control of the projection control unit 35, the video output unit 34 switches and outputs the corrected video from the video correction unit 32 and the pattern video from the pattern image generation unit 36. The projection control unit 35 controls the video output unit 34 to switch between video input from the video correction unit 32 and pattern video input from the pattern image generation unit 36. The image of the projection plane 38 based on the projection output from the video output unit 34 is sent to the projection plane acquisition unit 33 via the camera 37, whereby the projection plane acquisition unit 33 changes the shape of the projection plane as described above. Perform the calculation.

次に、図９を用いて、この例のプロジェクタ装置の補正処理における投影面座標位置算出処理の流れを説明する。補正処理開始時、映像出力部４Ｂにおいて、入力映像を、映像補正部３２からの入力映像から、パタン画像生成部３６からの入力映像に切り替えて、映像出力する（ステップＳ３０１）。次に、パタン画像生成部３６においてパタン画像を生成し（ステップＳ３０２）、これによって映像出力部３４から出力された投影面３８上のパタン画像を、カメラ３７によって撮影する（ステップＳ３０３）。投影面獲得部３３では、カメラ３７で撮影された画像から、プロジェクタの画像座標系でのある点が、カメラ画像座標において、どの点に対応しているかを調べて対応付けを行い（ステップＳ３０５）、さらに三角測量の原理によって、その点の投影された位置の三次元座標を算出する（ステップＳ３０６）。 Next, the flow of the projection plane coordinate position calculation process in the correction process of the projector apparatus of this example will be described with reference to FIG. At the start of the correction process, the video output unit 4B switches the input video from the input video from the video correction unit 32 to the input video from the pattern image generation unit 36, and outputs the video (step S301). Next, a pattern image is generated in the pattern image generation unit 36 (step S302), and a pattern image on the projection plane 38 output from the video output unit 34 is captured by the camera 37 (step S303). The projection plane acquisition unit 33 examines and associates a point in the image coordinate system of the projector corresponding to the point in the camera image coordinate from the image taken by the camera 37 (step S305). Further, the three-dimensional coordinates of the projected position of the point are calculated by the principle of triangulation (step S306).

このような、物体の三次元位置を測定する手法は、光投影法として周知である。１回のパタン投影で、充分な数の座標の位置を求めることができないときは、ステップＳ３０４において、ステップＳ３０２〜ステップＳ３０４の処理を繰り返すことによって、必要な数の、投影面上の座標の位置を算出する。そして、投影面上の座標の位置の算出が終了したとき、図２に示された第１実施例の補正処理のステップＳ１０１に移行する。 Such a method for measuring the three-dimensional position of an object is known as a light projection method. When a sufficient number of coordinate positions cannot be obtained by one pattern projection, the necessary number of coordinate positions on the projection plane is obtained by repeating the processes of steps S302 to S304 in step S304. Is calculated. When the calculation of the coordinate position on the projection surface is completed, the process proceeds to step S101 of the correction process of the first embodiment shown in FIG.

この例の構成では、汎用的なカメラを利用することによって、第１実施例の場合と同様に、投影面に対して任意の方向から投射した場合でも、歪みを補正した映像を投影することができるとともに、凹凸のある面や曲面に投影した場合でも、表示映像の歪みを補正することができる。 In the configuration of this example, by using a general-purpose camera, similarly to the case of the first embodiment, even when the projection surface is projected from an arbitrary direction, an image with corrected distortion can be projected. In addition, distortion of the displayed image can be corrected even when projected onto an uneven surface or curved surface.

◇第５実施例
図１０は、この発明の第５実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図、また、図１１は、この実施例の補正処理における投影面形状データ算出処理の流れを示すフローチャートである。この例のプロジェクタ装置は、図１０に示すように、映像入力部４１と、映像補正部４２と、投影面獲得部４３と、映像出力部４４と、投影制御部４５と、投影室内形状データベース４６とから概略構成されている。映像入力部４１，映像補正部４２，映像出力部４４は、図１に示された第１実施例の場合の、映像入力部１，映像補正部２，映像出力部４と同様である。投影面獲得部４３は、投影室内形状データベース４６から、投影室内の形状データを獲得する。投影制御部４５は、プロジェクタ装置のその室内における位置と方向を制御する。投影室内形状データベース４６は、投影する室内の形状データを予め保存している。 FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of a projector apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 11 shows the flow of projection plane shape data calculation processing in the correction processing of this embodiment. It is a flowchart. As shown in FIG. 10, the projector device of this example includes a video input unit 41, a video correction unit 42, a projection plane acquisition unit 43, a video output unit 44, a projection control unit 45, and a projection room shape database 46. It is roughly composed of The video input unit 41, the video correction unit 42, and the video output unit 44 are the same as the video input unit 1, the video correction unit 2, and the video output unit 4 in the case of the first embodiment shown in FIG. The projection plane acquisition unit 43 acquires shape data in the projection chamber from the projection chamber shape database 46. The projection control unit 45 controls the position and direction of the projector device in the room. The projection room shape database 46 stores the shape data of the room to be projected in advance.

この例のプロジェクタ装置は、基本的構成は第１実施例の場合とほぼ同様であるが、投影室内形状データベース４６を備えて、投影する室内の形状データを予め保存しておくことによって、投影面獲得部の処理を簡易化した点が異なっている。以下、図１０を参照して、この例のプロジェクタ装置の動作を説明する。映像入力部４１から原画像を入力すると、映像補正部４２は、投影面獲得部４３からのデータを用いて、映像の補正処理を行う。補正処理開始時、投影面獲得部４３では、投影制御部４５からプロジェクタ装置のその室内における位置と方向のデータとを取得するとともに、投影室内形状データベース４６から投影面に対応する部分の形状データを取得し、この投影面の形状データをプロジェクタ座標系の座標に変換することによって、投影面形状を取得する。映像補正部４２は、この投影面形状のデータに応じて、入力原画像の補正を行い、これによって、映像出力部４４は、補正された映像を投影出力する。この際、投影制御部４５は、プロジェクタ装置の投影室内における位置と方向とを制御する。 The basic configuration of the projector apparatus of this example is substantially the same as that of the first embodiment. However, the projector apparatus includes a projection room shape database 46 and stores the shape data of the room to be projected in advance so that the projection surface can be obtained. The difference is that the processing of the acquisition unit has been simplified. Hereinafter, the operation of the projector apparatus of this example will be described with reference to FIG. When an original image is input from the video input unit 41, the video correction unit 42 performs video correction processing using data from the projection plane acquisition unit 43. At the start of the correction process, the projection plane acquisition unit 43 acquires the position and direction data of the projector apparatus in the room from the projection control unit 45 and also obtains the shape data of the portion corresponding to the projection plane from the projection room shape database 46. The projection plane shape is acquired by acquiring and converting the projection plane shape data into the coordinates of the projector coordinate system. The video correction unit 42 corrects the input original image according to the projection plane shape data, and the video output unit 44 projects and outputs the corrected video. At this time, the projection control unit 45 controls the position and direction of the projector device in the projection chamber.

次に、図１１を用いて、この例のプロジェクタ装置の補正処理における投影面形状データ算出処理の流れを説明する。補正処理開始時、投影面獲得部４３は、投影制御部４５から、プロジェクタ装置の位置及び方向データを取得し（ステップＳ４０１）、投影室内形状データ４６から投影面に対応する部分の形状データを取得して（ステップＳ４０２）、この投影面の形状データをプロジェクタ座標系の座標に変換して、投影面形状のデータを算出する（ステップＳ４０３）。そして、投影面形状データの算出が終了したとき、図２に示された第１実施例の補正処理のステップＳ１０１に移行する。 Next, the flow of the projection plane shape data calculation process in the correction process of the projector apparatus of this example will be described with reference to FIG. At the start of the correction process, the projection plane acquisition unit 43 acquires the position and direction data of the projector device from the projection control unit 45 (step S401), and acquires the shape data of the portion corresponding to the projection plane from the projection chamber shape data 46. Then, the projection plane shape data is converted to the coordinates of the projector coordinate system to calculate projection plane shape data (step S403). Then, when the calculation of the projection plane shape data is completed, the process proceeds to step S101 of the correction process of the first embodiment shown in FIG.

このように、この例のプロジェクタ装置では、投影面の形状を、予め保存されているデータから変換することによって取得するので、処理が簡単化され、高速処理が可能になる。 As described above, in the projector device of this example, the shape of the projection plane is acquired by converting the data stored in advance, so that the processing is simplified and high-speed processing is possible.

◇第６実施例
図１２は、この発明の第６実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。この例のプロジェクタ装置は、図１２に示すように、映像入力部５１と、映像補正部５２と、投影面獲得部５３と、映像出力部５４と、マーカー検出部５５と、投影室内形状データベース５６とから概略構成されている。映像入力部５１，映像補正部５２，映像出力部５４は、図１に示された第１実施例の場合の、映像入力部１，映像補正部２，映像出力部４と同様である。投影面獲得部５３は、投影室内形状データベース５６から、投影室内の形状データを獲得するとともに、マーカー検出部５５から、マーカーの検出情報を取得する。マーカー検出部５５は、投影室内に取り付けられたマーカーを検出する。投影室内形状データベース４６は、投影する室内の形状データを予め保存している。 [Sixth Embodiment] FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a projector apparatus according to a sixth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, the projector apparatus of this example includes a video input unit 51, a video correction unit 52, a projection plane acquisition unit 53, a video output unit 54, a marker detection unit 55, and a projection chamber shape database 56. It is roughly composed of The video input unit 51, the video correction unit 52, and the video output unit 54 are the same as the video input unit 1, the video correction unit 2, and the video output unit 4 in the case of the first embodiment shown in FIG. The projection plane acquisition unit 53 acquires shape data in the projection chamber from the projection chamber shape database 56 and acquires marker detection information from the marker detection unit 55. The marker detection unit 55 detects a marker attached in the projection chamber. The projection room shape database 46 stores the shape data of the room to be projected in advance.

この例のプロジェクタ装置は、基本的構成は第１実施例の場合とほぼ同様であるが、投影室内形状データベース５６を備えて、投影する室内の形状データを予め保存するとともに、マーカー検出部５５を備えて、投影室内に取り付けられたマーカーを検出してプロジェクタ装置の位置と方向のデータを取得することによって、投影面獲得部の処理を簡易化した点が異なっている。以下、図１２を参照して、この例のプロジェクタ装置の動作を説明する。映像入力部５１から原画像を入力すると、映像補正部５２は、投影面獲得部５３からのデータを用いて、映像の補正処理を行う。補正処理開始時、マーカー検出部５５は、例えば、投影室の壁面に貼り付けけられている、壁面の識別子（ＩＤ）となるマーカーを、プロジェクタ装置に付加したセンサ（不図示）で観測することによって、プロジェクタ装置の位置と方向のデータを取得する。投影面獲得部５３では、マーカー検出部５５からのプロジェクタ装置の位置と方向のデータを取得するとともに、投影室内形状データベース５６から投影面に対応する部分の形状データを取得し、プロジェクタ装置の位置と方向のデータに応じて、この投影面の形状データをプロジェクタ座標系の座標に変換することによって、投影面形状を取得する。映像補正部５２は、この投影面形状のデータに応じて、入力原画像の補正を行い、これによって映像出力部５４は、補正された映像を投影出力する。 The projector apparatus of this example is basically the same as that of the first embodiment. However, the projector apparatus includes a projection room shape database 56, stores in advance the shape data of the room to be projected, and includes a marker detection unit 55. In addition, the processing of the projection plane acquisition unit is simplified by detecting the marker attached in the projection chamber and acquiring the position and direction data of the projector device. Hereinafter, the operation of the projector apparatus of this example will be described with reference to FIG. When an original image is input from the video input unit 51, the video correction unit 52 uses the data from the projection plane acquisition unit 53 to perform video correction processing. At the start of the correction process, the marker detection unit 55 observes, for example, a marker that is attached to the wall surface of the projection chamber and serves as a wall surface identifier (ID) with a sensor (not shown) attached to the projector device. Thus, the position and direction data of the projector device is acquired. The projection plane acquisition unit 53 acquires the position and direction data of the projector device from the marker detection unit 55, acquires the shape data of the portion corresponding to the projection plane from the projection chamber shape database 56, and determines the position of the projector device. The projection plane shape is obtained by converting the projection plane shape data into the coordinates of the projector coordinate system in accordance with the direction data. The video correction unit 52 corrects the input original image according to the projection plane shape data, and the video output unit 54 projects and outputs the corrected video.

このように、この例のプロジェクタ装置では、プロジェクタ装置の投影室内における位置と方向を制御する代わりに、マーカーを利用して、プロジェクタ装置の投影室内における位置と方向のデータを取得するようにしている。マーカー検出は、小型のセンサで実現できるので、装置構成が小型化，軽量化される。 As described above, in the projector device of this example, instead of controlling the position and direction of the projector device in the projection chamber, data on the position and direction of the projector device in the projection chamber is obtained using the marker. . Since marker detection can be realized with a small sensor, the apparatus configuration is reduced in size and weight.

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られたものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述の第２実施例において、プロジェクタレンズを可変焦点距離とする代わりに固定焦点距離とし、プロジェクタ装置内の液晶（ＬＣＤ）パネル等の位置を変化させて焦点調整を行うようにしてもよい。また、第６実施例において、マーカーを投影室内に張り付ける代わりに、プロジェクタ装置自体にマーカーを貼り付けておき、それを室内に設置したセンサで観測するようにしてもよい。また、上述の第１実施例では、映像補正部２において、まず、拡大縮小補正を行った後、傾き補正を行う場合について述べたが、これに限らず、傾き補正を行った後、拡大縮小補正を行うようにしても良い。また、液晶（ＬＣＤ）パネルに代えて、例えば、レーザ装置を用いても良い。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention. Included in the invention. For example, in the second embodiment described above, the projector lens may have a fixed focal length instead of a variable focal length, and focus adjustment may be performed by changing the position of a liquid crystal (LCD) panel or the like in the projector device. . Further, in the sixth embodiment, instead of attaching the marker in the projection chamber, the marker may be attached to the projector device itself and observed by a sensor installed in the chamber. In the first embodiment described above, the video correction unit 2 described the case where the inclination correction is first performed after the enlargement / reduction correction. However, the present invention is not limited to this, and the enlargement / reduction is performed after the inclination correction is performed. Correction may be performed. Further, for example, a laser device may be used instead of the liquid crystal (LCD) panel.

この発明の第１実施例であるプロジェクタ装置の構成を概略示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing a configuration of a projector device according to a first embodiment of the invention. 同実施例における補正処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the correction process in the Example. 同実施例における拡大縮小補正の処理を説明する図である。It is a figure explaining the process of the expansion / contraction correction in the Example. 同実施例における傾き補正の処理を説明する図である。It is a figure explaining the process of inclination correction in the Example. この発明の第２実施例であるプロジェクタ装置の構成を概略示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematically the structure of the projector apparatus which is 2nd Example of this invention. この発明の第３実施例であるプロジェクタ装置の構成を概略示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematically the structure of the projector apparatus which is 3rd Example of this invention. 同実施例の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the operation | movement of the Example. この発明の第４実施例であるプロジェクタ装置の構成を概略示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematically the structure of the projector apparatus which is 4th Example of this invention. 同実施例の補正処理における投影面座標位置算出処理の流れを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the flow of the projection plane coordinate position calculation process in the correction process of the embodiment. この発明の第５実施例であるプロジェクタ装置の構成を概略示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematically the structure of the projector apparatus which is 5th Example of this invention. 同実施例の補正処理における投影面形状データ算出処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the projection surface shape data calculation process in the correction process of the Example. この発明の第６実施例であるプロジェクタ装置の構成を概略示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematically the structure of the projector apparatus which is 6th Example of this invention. 従来技術における映像補正方法の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the image correction method in a prior art.

Explanation of symbols

１，１１，２１，３１，４１，５１映像入力部（映像入力手段）
２，１２，２２，３２，４２，５２映像補正部（映像補正手段）
３，１３，２３，３３，４３，５３投影面獲得部（投影面獲得手段）
４，１４，２４，３４，４４，５４映像出力部（映像出力手段）
１５，３５，４５投影制御部（投影制御手段）
２６仮想投影面生成部（仮想投影面生成手段）
２７透視変換部（透視変換手段）
３６パタン画像生成部（パタン画像生成手段）
３７カメラ
３８投影面
４６投影室内形状データベース
５５マーカー検出部（マーカー検出手段）
５６投影室内形状データベース
１００プロジェクタ装置
１１０投影面
１１１仮基準面
１１２基準面
1, 11, 21, 31, 41, 51 Video input section (video input means)
2, 12, 22, 32, 42, 52 Image correction unit (image correction means)
3, 13, 23, 33, 43, 53 Projection plane acquisition unit (projection plane acquisition means)
4, 14, 24, 34, 44, 54 Video output unit (video output means)
15, 35, 45 Projection control unit (projection control means)
26 Virtual projection plane generation unit (virtual projection plane generation means)
27 Perspective conversion unit (perspective conversion means)
36 pattern image generation unit (pattern image generation means)
37 Camera 38 Projection surface 46 Projection room shape database 55 Marker detection unit (marker detection means)
56 Projection room shape database 100 Projector device 110 Projection surface 111 Temporary reference surface 112 Reference surface

Claims

Video input means for inputting an original image;
A projection plane acquisition means for calculating a distance between the projection plane and the center of the projector and calculating an inclination angle of the projection plane from a normal vector of the projection plane;
And image correction means for using said distance and the previous SL inclination angle, correspond to the shape of the projection plane have line processing for correcting the original image, and outputs the corrected image,
And an image output means for projecting outputting the corrected image,
The process of correcting the original image includes
A plane perpendicular to the projector optical axis and projected onto a temporary reference plane, which is a plane passing through the intersection of the projector optical axis and the projection plane, is perpendicular to the projector optical axis and is at a predetermined distance from the projector center. A process of enlarging or reducing the original image in accordance with a ratio between the predetermined distance and the calculated distance so as to be the same as the image projected on the reference plane .
The enlarged or reduced original image is changed using the calculated distance and the tilt angle so that the image projected on the projection plane is the same as the image projected on the temporary reference plane. projector apparatus characterized by comprising processing and, the.

Video input means for inputting an original image;
A projection plane acquisition means for calculating a distance between the projection plane and the center of the projector and calculating an azimuth angle and an inclination angle of the projection plane from a normal vector of the projection plane;
It said distance, before Symbol by using the orientation angle and the tilt angle, the image correction unit corresponding to the shape of the projection surface performs a process of correcting the original image,
And an image output means for projecting outputting the corrected image,
Processing the pre-Kihara image to complement the positive is,
A process of rotating the original image in accordance with the azimuth and changing the size of the original image in accordance with the ratio of the calculated distance and the focal length of the projector lens;
A plane perpendicular to the projector optical axis and projected onto a temporary reference plane, which is a plane passing through the intersection of the projector optical axis and the projection plane, is perpendicular to the projector optical axis and is at a predetermined distance from the projector center. A process for enlarging or reducing the rotated and changed original image according to a ratio between the predetermined distance and the calculated distance so as to be the same as the image projected on the reference plane. When,
The enlarged or reduced original image is changed using the calculated distance and the tilt angle so that the image projected on the projection plane is the same as the image projected on the temporary reference plane. And a projector.

The projection control unit according to claim 1, further comprising: a projection control unit that calculates a focal length of the projector lens according to the distance calculated by the projection plane acquisition unit and performs focus control in the video output unit. Projector device.

3. The projection control unit according to claim 2, further comprising: a projection control unit that calculates a focal length of the projector lens according to the distance calculated by the projection plane acquisition unit and performs focus control in the video output unit. Projector device.

The projector apparatus according to claim 4, wherein the focal length calculated by the projection control unit is used as a focal length of the projector lens .