JP2006135381A - Calibration method and calibration apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投影手段によって表示面上に投影された画像の表示状態を調整するために、前記画像を撮影した撮影画像に基づいてフリッカー補正を行う、キャリブレーション方法およびキャリブレーション装置に関するものである。 The present invention relates to a calibration method and a calibration apparatus that perform flicker correction based on a photographed image obtained by photographing the image in order to adjust the display state of the image projected on the display surface by the projection unit. .
従来、複数台のプロジェクタからそれぞれ分割画像をスクリーン上に投影することにより全体画像を表示するマルチディスプレイ装置が提案されている。このマルチディスプレイ装置では、各分割画像の端部にオーバーラップ部分を持たせておき、隣接するオーバーラップ部分を貼り合わせて1つの全体画像を形成するようにしているため、高精細大画面表示が可能である。このマルチディスプレイ装置は、同一仕様の複数台のプロジェクタを用いて構成されているが、プロジェクタを配置するときの位置精度等に起因する幾何ずれ以外に、プロジェクタの構成部品のばらつきや照明ランプの明るさのばらつき等に起因して、色のばらつき、明るさ(輝度)のばらつき、ホワイトバランスの相違等が発生することがある。その場合、複数枚の分割画像をオーバーラップさせて貼り合わせることにより全体画像を表示する際に、各分割画像間の色や明るさのばらつきによって繋ぎ合わせ部分が目立ってしまい、表示品質を損ねてしまう。そこで、このような従来のマルチディスプレイ装置では、スクリーンの前にキャリブレーション用カメラ(例えばデジタルカメラ)を設置して、スクリーン上に表示した画像(例えばテストパターン画像)を撮影し、撮影画像データに基づいて補正データ(例えば各プロジェクタにおける色の特性を示すプロファイル)を生成しておき、各プロジェクタから部分画像を投影する際に各々のプロファイルを参照して色補正や幾何補正を行うようにしている。
プロファイルを作成する他の従来技術としては、テストパターン画像をスクリーンに投影してデジタルカメラ等で撮影して、撮影データからプロファイルを作成するシステムがある。なお、以下においては、テストパターン画像をデジタルカメラで撮影してプロファイルを作成することを「キャリブレーション」と称し、そのために用いるカメラを「キャリブレーション用カメラ」と称し、そのために用いるシステムを「キャリブレーションシステム」と称することにする。
Conventionally, there has been proposed a multi-display device that displays an entire image by projecting divided images from a plurality of projectors onto a screen. In this multi-display apparatus, an overlap portion is provided at the end of each divided image, and an adjacent overlap portion is bonded to form one whole image. Is possible. This multi-display device is configured by using a plurality of projectors having the same specification, but in addition to geometrical deviation caused by positional accuracy when the projectors are arranged, variations in projector components and brightness of the illumination lamp Due to variations in color, color variations, brightness (luminance) variations, white balance differences, and the like may occur. In that case, when displaying the whole image by overlapping multiple divided images and pasting them together, the connected part becomes conspicuous due to the variation in color and brightness between the divided images, and the display quality is impaired. End up. Therefore, in such a conventional multi-display device, a calibration camera (for example, a digital camera) is installed in front of the screen, an image (for example, a test pattern image) displayed on the screen is captured, and the captured image data is converted into captured image data. Based on this, correction data (for example, a profile indicating the color characteristics of each projector) is generated, and when a partial image is projected from each projector, color correction and geometric correction are performed with reference to each profile. .
As another conventional technique for creating a profile, there is a system in which a test pattern image is projected on a screen and photographed with a digital camera or the like, and a profile is created from photographed data. In the following, taking a test pattern image with a digital camera and creating a profile is referred to as “calibration”, the camera used for this purpose is referred to as “calibration camera”, and the system used for this is referred to as “calibration”. Will be referred to as a “system”.
上記マルチディスプレイ装置に適用されるキャリブレーションシステムにおいて色補正データを取得する際には、PC(パーソナルコンピュータ)からテストパターンを各プロジェクタに送出して、各プロジェクタからスクリーン上に輝度および色の異なるテストパターンを時系列的に投影したときに、スクリーンに表示されたテストパターンをキャリブレーション用カメラで撮影し、撮影データをPCに保存して、PC内で補正データを算出する。これによって得られた補正データは、画像補正処理部に送られて、そこで実際の表示に用いる画像データをリアルタイムに補正して、各プロジェクタに送出するので、補正を盛り込んだ画像を投影することにより、色、輝度が補正された画像がスクリーンに表示されることになる。なお、色補正には、各プロジェクタ間の色ムラ(または各プロジェクタ内の色ムラ)を軽減させるための小面積毎あるいは画素毎のガンマ補正と、R(Red),G(Green),B(Blue)各色の表示レベルを合せるホワイトバランス補正とがある。 When acquiring color correction data in the calibration system applied to the multi-display device, a test pattern is sent from each PC to each projector, and tests with different brightness and color are performed on the screen from each projector. When the pattern is projected in time series, the test pattern displayed on the screen is photographed by the calibration camera, the photographed data is stored in the PC, and the correction data is calculated in the PC. The correction data obtained in this way is sent to the image correction processing unit, where the image data used for actual display is corrected in real time and sent to each projector. Therefore, by projecting the image incorporating the correction, Then, an image whose color and brightness are corrected is displayed on the screen. The color correction includes gamma correction for each small area or pixel for reducing color unevenness between projectors (or color unevenness within each projector), R (Red), G (Green), and B ( Blue) There is white balance correction for matching the display level of each color.
上記キャリブレーションシステムにおいてガンマ補正データを取得する際には、輝度レベルが適当な範囲になるようなシャッタースピードをキャリブレーション用カメラ(例えばデジタルカメラ)に設定した後、RGB各色において最低レベル(黒)から最高レベルまでの間の所定輝度値刻みの複数枚の画像(テストパターン)を順次スクリーンに投影して、それぞれの画像を撮影し、PCにおいて輝度レベルを検出した後、各プロジェクタの輝度レベル差を算出して、各プロジェクタの輝度レベル差を解消するような補正データを作成する。
一方、ホワイトバランス補正データを取得する際には、輝度レベルが適当な範囲になるようなシャッタースピードをキャリブレーション用カメラ(例えばデジタルカメラ)に設定した後、キャリブレーション用カメラ側で、例えばCIE 1931 XYZ表色系 等色関数のX,Y,Zの各波長領域を通過するフィルタである、Xフィルタ、Yフィルタ、Zフィルタを順次カメラ光路上に挿入した状態で、各フィルタについて、画像(テストパターン)として、Rの輝度値255(全赤)のテストパターン、Gの輝度値255(全緑)のテストパターン、Bの輝度値255(全青)のテストパターンを順次スクリーンに投影して、それぞれの画像を撮影し、PCにおいて各色のバランスがとれるように補正データを作成する。
When acquiring the gamma correction data in the calibration system, after setting the shutter speed in the calibration camera (for example, a digital camera) so that the luminance level is in an appropriate range, the minimum level (black) in each RGB color After projecting a plurality of images (test patterns) in increments of a predetermined luminance value from the first to the highest level onto the screen, each image is photographed, and after detecting the luminance level on the PC, the luminance level difference of each projector Is calculated, and correction data that eliminates the brightness level difference between the projectors is created.
On the other hand, when acquiring white balance correction data, a shutter speed that sets the luminance level within an appropriate range is set in a calibration camera (for example, a digital camera), and then, for example, CIE 1931 is used on the calibration camera side. XYZ color system A filter that passes through the X, Y, and Z wavelength regions of the color matching function, with an X filter, a Y filter, and a Z filter sequentially inserted in the camera optical path, an image (test) As a pattern), a test pattern of R brightness value 255 (all red), a test pattern of G brightness value 255 (all green), and a test pattern of B brightness value 255 (all blue) are sequentially projected on the screen, Each image is taken, and correction data is created so that each color is balanced on the PC.
上述したキャリブレーションシステムにおいてガンマ補正データやホワイトバランス補正データを得るために複数枚の画像(テストパターン)を撮影する際には、キャリブレーション用カメラ(例えばデジタルカメラ)において、シャッター速度調整等の露光制御を行う必要がある。しかし、プロジェクタの照明用光源として一般的に用いられる超高圧水銀ランプやキセノンランプのような電極間の放電を利用した放電管形式の光源は、該光源のほぼ一定周期の光量変化であるフリッカーが発生したり、封入されたガスの対流等の影響により周期がやや不安定な光量変化であるゆらぎが発生したりするので、そのような光源から投影された照明光の輝度分布は不安定なものとなる。また、プロジェクタ筐体から発せられる熱に起因する光路上の空気のゆらぎにより投影した画像の輝度が不安定に変化する。したがって、このようなスクリーンに投影された画像をプロジェクタ光源のフリッカー(ゆらぎ)よりも高速なシャッター速度で撮影した場合には、『フリッカー周期>シャッター速度』となって輝度が不安定になるので、「所望の平均的な明るさ」からズレた画像が撮影されることになる。より具体的に説明すると、黒から白へ徐々に輝度を変化させながら撮影するときにフリッカー(ゆらぎ)が発生すると正確な輝度変化データが取得できないので、プロジェクタ間の輝度レベルが合わない等の不具合が生じる。 When shooting a plurality of images (test patterns) in order to obtain gamma correction data and white balance correction data in the calibration system described above, exposure such as shutter speed adjustment is performed in a calibration camera (for example, a digital camera). It is necessary to control. However, a discharge tube type light source using discharge between electrodes, such as an ultra-high pressure mercury lamp or a xenon lamp, which is generally used as an illumination light source for a projector, has a flicker that is a change in the light amount of the light source at a substantially constant period. The fluctuation of the intensity of the illumination light projected from such a light source is unstable. It becomes. Further, the brightness of the projected image changes in an unstable manner due to the fluctuation of the air on the optical path caused by the heat generated from the projector housing. Therefore, if an image projected on such a screen is shot at a shutter speed faster than the flicker of the projector light source, the luminance becomes unstable because “flicker cycle> shutter speed”. An image deviated from “desired average brightness” is taken. More specifically, when flickering occurs when shooting while gradually changing the brightness from black to white, accurate brightness change data cannot be acquired, so the brightness level between projectors does not match. Occurs.
フリッカー(ゆらぎ)対策を行う従来技術としては、被写体の照明光の変化を検出する照明光検出手段の検出出力を周波数解析手段で周波数解析して、周波数解析手段の出力における最も多い周波数成分の周期の整数倍を露光時間として算出し、その露光時間を被写体の光学像を撮影する撮像素子に与えるもの(例えば特許文献1参照、以下、従来技術1という)および、第1の画像信号と、第1の画像信号を増幅して第2の画像信号を出力する増幅手段と、第1の画像信号を第1の周期でサンプリングした第1の信号レベルと第2の画像信号を第1の周期より短い第2の周期でサンプリングした第2の信号レベルとに基づいて前記増幅手段の利得を制御する利得制御手段とを備え、前記第2の周期が前記第1の画像信号の画像の撮影に用いられた照明用光源の放射強度のゆらぎの周期に対応する画像信号用ゆらぎ補償回路(例えば特許文献2参照、以下、従来技術2という)がある。なお、上記に加えて、基本的なフリッカー対策として、「フリッカー周期にシャッター速度を合致させること」がある。
As a conventional technique for dealing with flicker (fluctuation), the frequency analysis means performs frequency analysis on the detection output of the illumination light detection means for detecting a change in the illumination light of the subject, and the cycle of the most frequent frequency component in the output of the frequency analysis means Is calculated as an exposure time, and the exposure time is given to an imaging device that captures an optical image of the subject (see, for example,
従来技術1は、フリッカーの原因が蛍光灯(100Hz)等の比較的高周波数かつ一定の周波数である場合を想定した対策であるので、フリッカー周期がシャッター速度より遅い(長い)場合は対応できない、という問題がある。
また、従来技術2は、フリッカー周期に応じてシャッター速度を変化させる代わりに増幅手段の利得を制御する(増加させる)ようにしているので、利得の増加に伴い画像信号のS/N比が悪化する、という問題がある。
Since the
In the
本発明は、投影手段の光源のフリッカー周期が撮影手段のシャッター速度より遅い(長い)場合であってもフリッカー補正された撮像画像を取得可能なキャリブレーション方法を提供することを第1の目的とする。
本発明は、投影手段の光源のフリッカー周期が撮影手段のシャッター速度より遅い(長い)場合であってもフリッカー補正された撮像画像を取得可能なキャリブレーション装置を提供することを第2の目的とする。
It is a first object of the present invention to provide a calibration method capable of acquiring a picked-up image subjected to flicker correction even when the flicker cycle of the light source of the projection unit is slower (longer) than the shutter speed of the photographing unit. To do.
It is a second object of the present invention to provide a calibration device that can acquire a flicker-corrected captured image even when the flicker cycle of the light source of the projection unit is slower (longer) than the shutter speed of the imaging unit. To do.
上記第1の目的を達成するため、請求項1に記載の第1発明は、投影手段によって表示面上に投影された画像の表示状態を調整するために、前記画像を撮影した撮影画像に基づいてフリッカー補正を行うキャリブレーション方法であって、前記画像を同一シャッター速度で連続撮影したときに得られる2つの撮影画像間の輝度レベル差を求め、該輝度レベル差が設定値以上か否かを判定する第1工程と、前記輝度レベル差が前記設定値以上である間、前記同一シャッター速度よりも遅い低速側シャッター速度を設定する第2工程と、下限シャッター速度に達するまで、前記低速側シャッター速度を用いて前記第1工程および前記第2工程を繰り返す第3工程と、前記下限シャッター速度に達したとき、前記下限シャッター速度を用いて前記画像を同一シャッター速度で複数回連続撮影する第4工程と、前記第4工程によって得られる前記複数回分の撮影画像を平均化することにより、フリッカー補正された撮像画像を生成する第5工程と、を順次行うことを特徴とする。
In order to achieve the first object, the first invention described in
上記第1の目的を達成するため、請求項2に記載の第2発明は、投影手段によって表示面上に投影された画像の表示状態を調整するために、前記画像を撮影した撮影画像に基づいてフリッカー補正を行うキャリブレーション方法であって、前記画像を同一シャッター速度で連続撮影したときに得られる2つの撮影画像間の輝度レベル差を求め、該輝度レベル差が設定値以上か否かを判定する第1工程と、前記輝度レベル差が前記設定値以上である間、前記同一シャッター速度よりも遅い低速側シャッター速度を設定する第2工程と、下限シャッター速度に達するまで、前記低速側シャッター速度を用いて前記第1工程および前記第2工程を繰り返す第3工程と、前記シャッター速度に達したとき、当該輝度レベル差に応じて、輝度レベル差が大きいほど回数が多くなるように撮影回数を複数回に設定する第4工程と、前記下限シャッター速度を用いて前記画像を同一シャッター速度で前記複数回連続撮影する第5工程と、前記第5工程によって得られる前記複数回分の撮影画像を平均化することにより、フリッカー補正された撮像画像を生成する第6工程と、を順次行うことを特徴とする。
In order to achieve the first object, the second invention according to
上記第2の目的を達成するため、請求項3に記載の第3発明は、投影手段によって表示面上に投影された画像の表示状態を調整するために、前記画像を撮影した撮影画像に基づいてフリッカー補正を行うキャリブレーション装置であって、前記画像を撮影して撮影画像を出力する撮影手段と、前記撮影手段のシャッター速度および絞りを指令する露光制御手段と、前記撮影手段によって同一シャッター速度で連続撮影したときに得られる2つの撮影画像間の輝度レベル差が設定値以上であるか否かを判定する輝度レベル比較手段と、前記撮影手段のシャッター速度を徐々に低下させながら前記連続撮影を繰り返したときに前記輝度レベル差が前記設定値未満にならなかった場合、撮影回数を複数回に設定する撮影回数設定手段と、前記露光制御手段が指令する下限シャッター速度で前記撮影手段によって前記画像を前記複数回連続撮影したときに得られる前記複数回分の撮影画像を平均化することによりフリッカー補正された撮像画像を生成する補正データ生成手段と、を具備して成ることを特徴とする。 In order to achieve the second object, a third invention according to claim 3 is based on a photographed image obtained by photographing the image in order to adjust the display state of the image projected on the display surface by the projection means. A calibration device that performs flicker correction, photographing the image and outputting the photographed image, exposure control means commanding the shutter speed and aperture of the photographing means, and the same shutter speed by the photographing means Brightness level comparison means for determining whether or not the difference in brightness level between two captured images obtained when continuously shooting with a camera is greater than or equal to a set value, and the continuous shooting while gradually decreasing the shutter speed of the shooting means When the brightness level difference does not become less than the set value when repeating the above, the number-of-shooting setting means for setting the number of shots to a plurality of times, and the exposure control Correction data generating means for generating a picked-up image that has been subjected to flicker correction by averaging the plurality of captured images obtained when the image is continuously photographed a plurality of times by the photographing means at a lower limit shutter speed commanded by the means It is characterized by comprising.
請求項4に記載の第4発明は、前記撮影回数設定手段は、輝度レベル差が大きいほど回数が多くなるように前記複数回を設定することを特徴とする。 The fourth aspect of the present invention is characterized in that the photographing number setting means sets the plurality of times so that the number of times increases as the luminance level difference increases.
請求項5に記載の第5発明は、 前記投影手段の光源のフリッカー周期を検出するセンサを別に設けたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, a sensor for detecting a flicker period of a light source of the projection unit is provided separately.
第1発明によれば、投影手段によって表示面上に投影された画像の表示状態を調整するために、前記画像を撮影した撮影画像に基づいてフリッカー補正を行う際には、前記画像を同一シャッター速度で連続撮影したときに得られる2つの撮影画像間の輝度レベル差を求め、該輝度レベル差が設定値以上か否かを判定する第1工程と、前記輝度レベル差が前記設定値以上である間、前記同一シャッター速度よりも遅い低速側シャッター速度を設定する第2工程とを、下限シャッター速度に達するまで、前記低速側シャッター速度を用いて繰り返し、前記下限シャッター速度に達したとき、前記下限シャッター速度を用いて前記画像を同一シャッター速度で複数回連続撮影し、それによって得られる前記複数回分の撮影画像を平均化することにより、フリッカー補正された撮像画像が生成されるので、投影手段の光源のフリッカー周期が撮影手段のシャッター速度より遅い(長い)場合であってもフリッカー補正された撮像画像を取得可能なキャリブレーション方法を提供することができる。 According to the first invention, in order to adjust the display state of the image projected on the display surface by the projecting means, when performing flicker correction based on the photographed image obtained by photographing the image, the image is taken as the same shutter. A first step of obtaining a luminance level difference between two captured images obtained at the time of continuous shooting at a speed and determining whether the luminance level difference is greater than or equal to a set value; and the luminance level difference is greater than or equal to the set value For a while, the second step of setting a low-speed shutter speed that is slower than the same shutter speed is repeated using the low-speed shutter speed until the lower-limit shutter speed is reached, and when the lower-limit shutter speed is reached, By continuously shooting the image a plurality of times at the same shutter speed using a lower limit shutter speed, and averaging the captured images obtained by the plurality of times. Since a captured image with flicker correction is generated, a calibration method capable of acquiring a captured image with flicker correction even when the flicker cycle of the light source of the projection unit is slower (longer) than the shutter speed of the imaging unit. Can be provided.
第2発明によれば、投影手段によって表示面上に投影された画像の表示状態を調整するために、前記画像を撮影した撮影画像に基づいてフリッカー補正を行う際には、前記画像を同一シャッター速度で連続撮影したときに得られる2つの撮影画像間の輝度レベル差を求め、該輝度レベル差が設定値以上か否かを判定する第1工程と、前記輝度レベル差が前記設定値以上である間、前記同一シャッター速度よりも遅い低速側シャッター速度を設定する第2工程とを、下限シャッター速度に達するまで、前記低速側シャッター速度を用いて繰り返し、前記シャッター速度に達したとき、当該輝度レベル差に応じて、輝度レベル差が大きいほど回数が多くなるように撮影回数を複数回に設定した後、前記下限シャッター速度を用いて前記画像を同一シャッター速度で前記複数回連続撮影し、それによって得られる前記複数回分の撮影画像を平均化することにより、撮影回数を最適化された複数回の撮影に基づいてフリッカー補正された撮像画像が生成されるので、投影手段の光源のフリッカー周期が撮影手段のシャッター速度より遅い(長い)場合であっても当該輝度レベル差に応じてフリッカー補正された撮像画像を取得可能なキャリブレーション方法を提供することができる。 According to the second invention, in order to adjust the display state of the image projected on the display surface by the projecting means, when performing flicker correction based on the photographed image obtained by photographing the image, the image is subjected to the same shutter. A first step of obtaining a luminance level difference between two captured images obtained at the time of continuous shooting at a speed and determining whether the luminance level difference is greater than or equal to a set value; and the luminance level difference is greater than or equal to the set value For a while, the second step of setting a low-speed shutter speed slower than the same shutter speed is repeated using the low-speed shutter speed until the lower-limit shutter speed is reached. According to the level difference, after setting the number of times of photographing to a plurality of times so that the number of times is increased as the luminance level difference is larger, the same image is made using the lower limit shutter speed. By capturing the plurality of times continuously at the shutter speed and averaging the plurality of captured images obtained thereby, a picked-up image that has been subjected to flicker correction is generated based on the plurality of times with the number of times optimized. Therefore, it is possible to provide a calibration method capable of acquiring a picked-up image that has been subjected to flicker correction according to the brightness level difference even when the flicker cycle of the light source of the projection unit is slower (longer) than the shutter speed of the photographing unit. Can do.
第3発明によれば、投影手段によって表示面上に投影された画像の表示状態を調整するために、前記画像を撮影した撮影画像に基づいてフリッカー補正を行うキャリブレーション装置は、前記画像を撮影して撮影画像を出力する撮影手段と、前記撮影手段のシャッター速度および絞りを指令する露光制御手段と、前記撮影手段によって同一シャッター速度で連続撮影したときに得られる2つの撮影画像間の輝度レベル差が設定値以上であるか否かを判定する輝度レベル比較手段と、前記撮影手段のシャッター速度を徐々に低下させながら前記連続撮影を繰り返したときに前記輝度レベル差が前記設定値未満にならなかった場合、撮影回数を複数回に設定する撮影回数設定手段と、前記露光制御手段が指令する下限シャッター速度で前記撮影手段によって前記画像を前記複数回連続撮影したときに得られる前記複数回分の撮影画像を平均化することによりフリッカー補正された撮像画像を生成する補正データ生成手段と、を具備して成るから、投影手段の光源のフリッカー周期が撮影手段のシャッター速度より遅い(長い)場合であってもフリッカー補正された撮像画像を取得可能なキャリブレーション装置を提供することができる。 According to the third invention, the calibration device that performs flicker correction based on the photographed image obtained by photographing the image in order to adjust the display state of the image projected on the display surface by the projecting unit, photographs the image. And a brightness level between two captured images obtained when continuous photographing is performed at the same shutter speed by the photographing means, a photographing means for outputting a photographed image, an exposure control means for instructing a shutter speed and an aperture of the photographing means, A brightness level comparison unit that determines whether or not the difference is greater than or equal to a set value, and the brightness level difference is less than the set value when the continuous shooting is repeated while gradually decreasing the shutter speed of the shooting unit. If not, the shooting number setting means for setting the number of shooting times to a plurality of times, and the lower limit shutter speed commanded by the exposure control means, Correction data generating means for generating a picked-up image that has been subjected to flicker correction by averaging the plurality of captured images obtained when the image is continuously photographed a plurality of times by the projection means. Even if the flicker cycle of the light source is slower (longer) than the shutter speed of the photographing means, it is possible to provide a calibration device capable of acquiring a picked-up image subjected to flicker correction.
第4発明によれば、前記撮影回数設定手段は、輝度レベル差が大きいほど回数が多くなるように前記複数回を設定するから、前記撮影手段による撮影回数が適正化されることになり、所望の通り投影手段の光源のフリッカーの影響を軽減することができる。 According to the fourth invention, the number of times of photographing by the photographing means is optimized because the number of times of photographing is set so that the number of times increases as the luminance level difference increases. As described above, the influence of the flicker of the light source of the projection means can be reduced.
第5発明によれば、前記投影手段の光源のフリッカー周期を検出するセンサを別に設けたから、第3発明においてフリッカー補正された撮像画像を生成する処理の高速化を希望する場合には、前記センサによって検出した前記投影手段の光源のフリッカー周期を用いることにより前記撮影手段の撮影回数や露光回数を最適化することができるようになるので、フリッカー補正に要する時間を短縮してキャリブレーションを高速化することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the sensor for detecting the flicker cycle of the light source of the projection means is provided separately, when it is desired to speed up the process of generating the picked-up image corrected in the third aspect, the sensor By using the flicker cycle of the light source of the projection means detected by the above, it becomes possible to optimize the number of times of photographing and exposure of the photographing means, thereby shortening the time required for flicker correction and speeding up the calibration can do.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は本発明の第1実施形態のキャリブレーション方法の実施に用いるキャリブレーション装置の全体構成を示す図であり、図2は第1実施形態のキャリブレーション装置に用いるキャリブレーション用カメラおよびパーソナルコンピュータの詳細構成を示す図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a calibration apparatus used for carrying out the calibration method of the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a calibration camera and personal computer used in the calibration apparatus of the first embodiment. FIG.
本実施形態のキャリブレーション装置は、マルチディスプレイ装置のスクリーン上に投影された画像の表示状態を調整するために色補正(ガンマ補正およびホワイトバランス補正)を行う際に、前記画像を撮影した撮影画像に基づいてフリッカー補正を行うように構成されており、図1に示すように、スクリーン1上にオーバーラップ部分2を有するように分割画像を投影する複数台(図示例では4台)の投影手段であるプロジェクタ3a,3b,3c,3dと、プロジェクタ3a,3b,3c,3dのそれぞれに分割画像信号を供給する画像補正処理部4と、画像補正処理部4を経由してプロジェクタ3a,3b,3c,3d間の画像表示状態のばらつきを補正するための複数枚の画像(以下、テストパターンともいう)をスクリーン1上に順次投影する画像投影機能および後述するようにスクリーン1上に表示された画像を複数回連続撮影することによりフリッカー補正された撮像画像データを生成するフリッカー補正機能を有するパーソナルコンピュータ(PC)5と、シャッター速度および絞りによって規定される所定露光条件下で前記複数枚の画像を撮影する撮影手段であるキャリブレーション用カメラ6と、キャリブレーション用カメラ6と同一光路上の所定位置に設けられた色フィルタ機構8とを具備して成る。
The calibration device according to the present embodiment captures the image when performing color correction (gamma correction and white balance correction) in order to adjust the display state of the image projected on the screen of the multi-display device. , And a plurality of (four in the illustrated example) projection means for projecting the divided images so as to have an
上記画像補正処理部4は、PC5で作成された補正データを記憶する補正データ記憶部4aと、外部から供給される(画像補正処理部4自体で供給するようにしてもよい)分割画像データ(以下、単に画像データともいう)に上記補正データによる補正を加えて出力する補正処理部4bとを具備して成る。
The image
上記PC5は、図2に示すように、キャリブレーション用カメラ6から入力された「スクリーン1上に投影された画像の撮影画像データ」の輝度レベルを検出する輝度レベル検出部5aと、前記「スクリーン1上に投影された画像の撮影画像データ」に基づいて当該画像を投影したプロジェクタに関する補正データを算出(生成)および記憶するとともに前記「スクリーン1上に投影された画像を複数回連続撮影した撮影画像データ」に基づいてフリッカーに関する補正データ(フリッカー補正された撮像画像データ)を算出(生成)および記憶する補正データ算出記憶部5bと、キャリブレーション用カメラ6によって同一シャッター速度で連続撮影したときに得られる2つの撮影画像の輝度レベルを比較して輝度レベル差が設定値以上であるか否かを判定する輝度レベル比較部5cと、輝度レベル比較部5cの判定結果に基づいてキャリブレーション用カメラ6の露光制御(シャッター速度指令、絞り指令)を行う露光制御部5dと、輝度レベル比較手段5cの判定結果に基づいて後述する複数回撮影時の撮影回数をキャリブレーション用カメラ6に設定(指令)する撮影回数設定部5eと、輝度レベル検出部5aによって検出した輝度レベルに基づいて前記複数枚の画像を順次撮影する際に使用する色フィルタを選択的に切り換える色フィルタ切換制御部5fとを具備して成る。なお、上記色フィルタ制御部5fは、キャリブレーション用カメラ6による前記複数枚のテストパターン画像の一連の撮影期間中に、後述するようにホワイトバランス補正時にCIE 1931 XYZ表色系 等色関数のX,Y,Zの各波長領域を通過するフィルタであるXフィルタ、Yフィルタ、Zフィルタを順次切り換えて使用しガンマ補正時には色フィルタの無い空洞を使用するフィルタ切換制御を行うものとする。
As shown in FIG. 2, the
上記キャリブレーション用カメラ6としては、本実施形態ではモノクロ撮影手段であるモノクロデジタルカメラを用いる。このキャリブレーション用カメラ6は、図2に示すように、被写体の像を形成するレンズ機構6aと、レンズ機構6aの出射光量を調整する絞り機構6bと、絞り機構6bを介して入射される被写体の像を電気信号(画像データ信号)に光電変換するCCD6cと、CCD6cから出力される画像データ信号に対してサンプルホールドおよび自動利得制御(AGC)を行うS/H・AGC回路6dと、S/H・AGC回路6dから出力される画像データ信号をA/D変換するA/D変換部6eと、A/D変換した画像データ信号に対して各種信号処理を行うカメラ信号処理部6fと、カメラ信号処理部6fから出力される画像データ信号をPC5に出力したりPC5から入力される各種信号を中継したりする入出力I/F部6gと、PC5の露光制御部5dからの指令されたシャッター速度でCCD6cを駆動するCCD駆動部6hと、PC5の露出制御部5dから指令された絞り値となるように絞り機構6bを駆動する絞り駆動部6iとを具備して成る。本実施形態では、キャリブレーション用カメラ6として、シャッター速度を例えば1/1000sec〜2secに設定可能なものを用いるものとする。なお、上記キャリブレーション用カメラ6としては、モノクロデジタルカメラの他、モノクロ撮影手段である、モノクロビデオカメラや、モノクロ用CMOSセンサや、モノクロラインセンサ等を用いることもできる。
As the
上記色フィルタ機構8は、ホワイトバランス補正のためのテストパターン撮影時に用いるものであり、CIE 1931 XYZ表色系 等色関数のX,Y,Zの各波長領域を通過するフィルタであるXフィルタ8a、Yフィルタ8b、Zフィルタ8cと、これらフィルタを装着するための4個の開口が円周上に形成されたターレット8dと、PC5の色フィルタ切換制御部5fの指令に対応するフィルタ(または空洞)が光路上に位置するようにターレット8cを中心軸周りに回転駆動するモータ(図示せず)とから成り、4個の開口の内でフィルタを装着されない開口は、空洞8fとして、XYZフィルタを使用しないガンマ補正のための画像撮影時に用いる。
なお、上記色フィルタ機構8では、ホワイトバランス補正のためにキャリブレーション用カメラ6の入力光を複数の波長特性に分離し得る複数枚の色フィルタ手段として、CIE 1931 XYZ表色系 等色関数のX,Y,Zの各波長領域を通過するフィルタであるXフィルタ、Yフィルタ、Zフィルタを用いているが、代わりにR,G,B各色の通過フィルタを用いても、任意の色フィルタを用いてもよい。
The color filter mechanism 8 is used when photographing a test pattern for white balance correction, and is an
In the color filter mechanism 8, the CIE 1931 XYZ color system color matching function is used as a plurality of color filter means capable of separating the input light of the
次に、本実施形態のキャリブレーション装置において実施するキャリブレーションについて説明する。本実施形態のキャリブレーション装置では、キャリブレーションとして、色補正および幾何補正を行うが、その手順は、以下の通りである。
まず、図1に示すように、キャリブレーション用カメラ6を概略観客の観察位置に配置する。次に、幾何補正用のテストパターン画像をスクリーン1に投影して撮影し、撮影データに基づいてPC5で幾何補正データを作成する(幾何ずれが生じないマルチディスプレイ装置である場合は、幾何補正は不要である)。
その後、幾何補正を加えた色補正(ガンマ補正およびホワイトバランス補正)用のテストパターン画像をスクリーン1に投影して撮影し、撮影データに基づいてPC5で色補正データを作成する。その際、投影手段であるプロジェクタ3a,3b,3c,3dの光源のフリッカー周期がキャリブレーション用カメラ6のシャッター速度より遅い(長い)場合には、撮影するタイミングによって、キャリブレーション用カメラ6によって撮影した撮影画像データの輝度レベルが変動することを考慮して、本発明の狙いとする「フリッカー補正」を行う。
Next, calibration performed in the calibration apparatus of the present embodiment will be described. In the calibration apparatus of this embodiment, color correction and geometric correction are performed as calibration, and the procedure is as follows.
First, as shown in FIG. 1, the
Thereafter, a test pattern image for color correction (gamma correction and white balance correction) with geometric correction is projected onto the
なお、上記のようにして実施する色補正では、各プロジェクタ間の色ムラ(または各プロジェクタ内の色ムラ)を軽減させるための小面積毎あるいは画素毎のガンマ補正と、R(Red),G(Green),B(Blue)各色の表示レベルを合せるホワイトバランス補正とを行う。ガンマ補正における補正対象をどの位の小面積にするかは、使用するキャリブレーション用カメラ(デジタルカメラ)の画素数に応じて決定することができ、例えば、スクリーン1上の表示画素数が800万画素で、デジタルカメラの画素数が200万画素である場合には、2×2画素毎が補正領域になる。ガンマ補正では、RGB各色毎に輝度信号の最低レベル(黒)から最高レベルまでの範囲の所定輝度値刻みの複数枚のテストパターン画像をスクリーン1に投影して、それをキャリブレーション用カメラ6で撮影する。一方、ホワイトバランス補正は、RGB各色の適当な輝度値(例えば最大輝度値)のテストパターン画像をスクリーン1に投影して、CIE 1931 XYZ表色系 等色関数等の人間の視感度にあったフィルタを通してキャリブレーション用カメラ6でテストパターン画像を撮影し、撮影データに基づいて、各色のバランスがとれるような補正を行う。
In the color correction performed as described above, small area or pixel-by-pixel gamma correction for reducing color unevenness between projectors (or color unevenness in each projector), R (Red), G White balance correction is performed to match the display levels of the (Green) and B (Blue) colors. The small area to be corrected in gamma correction can be determined according to the number of pixels of the calibration camera (digital camera) to be used. For example, the number of display pixels on the
次に、本実施形態のキャリブレーション装置において実施するフリッカー補正を図3〜図5に基づいて詳細に説明する。
図3は第1実施形態のキャリブレーション装置におけるフリッカー補正を示すフローチャートである。なお、この図3のフリッカー補正は、色補正のためのテストパターン画像の撮影時に同時に実施するようにしているが、色補正のためのテストパターン画像の撮影に先立って実施するようにしてもよい。
まず、図3のステップS1では、キャリブレーション用カメラ6のシャッター速度を所定シャッター速度に設定する。この所定シャッター速度としては、本実施形態では、キャリブレーション用カメラ6において設定可能な高速側のシャッター速度(例えば4msec)を用いるものとする。次のステップS2では、プロジェクタ3a等によりスクリーン1上に投影された画像を上記シャッタ速度で連続撮影して、PC5の補正データ算出記憶部5b内のフレームメモリ(後述する図4参照)に2つの撮影画像データを取り込む。次のステップS3では、2つの撮影画像データを積分して各々の輝度レベルを求め、両者の輝度レベル差を算出する。次のステップS4では、輝度レベル差が設定値(例えば5%)以上か否かを判定する。この判定がNOであれば処理をステップS5に進め、YESであれば処理をS6に進める。なお、上記においては、シャッター速度を4msecとし、ステップS4の判定に用いる設定値を5%としているが、これに限定されるものではなく、共に任意の値としてもよい。
Next, the flicker correction performed in the calibration apparatus of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 3 is a flowchart showing flicker correction in the calibration apparatus of the first embodiment. Note that the flicker correction of FIG. 3 is performed at the same time when the test pattern image for color correction is captured, but may be performed prior to the capture of the test pattern image for color correction. .
First, in step S1 of FIG. 3, the shutter speed of the
輝度レベル差が設定値(例えば5%)未満の場合に処理が進むステップS5では、プロジェクタ光源のフリッカーが撮像画像データの輝度レベルにほとんど影響を及ぼさないことを考慮して、撮影条件を「ステップS2の連続撮影に用いたシャッター速度で1回撮影する」というものに決定する。そして、次のステップS7では、上記のようにして決定した撮影条件で、色補正用のテストパターン画像の撮影(以下、本撮影という)を行う。 In step S5 in which the process proceeds when the brightness level difference is less than a set value (for example, 5%), the shooting condition is set to “step” in consideration that the flicker of the projector light source hardly affects the brightness level of the captured image data. "Shoot once at the shutter speed used for continuous shooting in S2." Then, in the next step S7, the test pattern image for color correction is shot (hereinafter referred to as main shooting) under the shooting conditions determined as described above.
一方、輝度レベル差が設定値(例えば5%)以上の場合に処理が進むステップS6では、プロジェクタ光源のフリッカーが撮像画像データの輝度レベルに影響を及ぼして、当該撮影条件による撮影画像データを用いたのでは色補正のための補正データの精度低下が懸念されることを考慮して、シャッター速度を落とせるか否かを判定する。この判定においてシャッター速度を落とせる場合には、次のステップS8でシャッター速度を低下(例えば1段階低下)させた後、処理をステップS2に戻してステップS2以降を繰り返す。 On the other hand, when the brightness level difference is equal to or greater than a set value (for example, 5%), the process proceeds in step S6, where the flicker of the projector light source affects the brightness level of the captured image data. In view of the concern that the accuracy of correction data for color correction may be reduced, it is determined whether or not the shutter speed can be reduced. If the shutter speed can be decreased in this determination, after the shutter speed is decreased (for example, decreased by one level) in the next step S8, the process is returned to step S2 and step S2 and subsequent steps are repeated.
2回目のステップS2では、初回より1段低いシャッター速度(例えば初回が4msecであれば、8msec)で連続撮影を行い、PC5の補正データ算出記憶部5b内のフレームメモリに2つの撮影画像データを取り込む。次のステップS3では、2つの撮影画像データを積分して各々の輝度レベルを求めて両者の輝度レベル差を算出する。次のステップS4では、輝度レベル差が設定値(例えば5%)以上か否かを再び判定する。この判定がNOであれば処理をステップS5に進め、YESであれば処理をS6に進める。以下、同様にして、ステップS4の判定がNOになるまでキャリブレーション用カメラ6のシャッター速度を徐々に低下させながら前記連続撮影を繰り返すが、PC5の露光制御部5dが指令する下限シャッター速度(例えば2msec)までシャッター速度を低下させてもステップS4の判定がNOにならなかった場合(すなわち、ステップS6のNOの場合)には、本発明のフリッカー補正が必要である場合であるので、ステップS9で撮影回数を複数N回(例えば4回)に設定する。そして、次のステップS10では、撮影条件を「下限シャッター速度で複数N回撮影する」というものに決定する。次のステップS11では、上記のようにして決定した撮影条件で、色補正用のテストパターン画像の撮影(以下、本撮影という)を行う。そして、次のステップS12では、前記画像を複数N回連続撮影して得られる複数N回分の撮影画像データの平均化処理を行うことにより、フリッカー補正された撮像画像データを生成する。
In step S2 for the second time, continuous shooting is performed at a shutter speed one step lower than the first time (for example, 8 msec if the first time is 4 msec), and two shot image data are stored in the frame memory in the correction data
図4は第1実施形態のキャリブレーション装置におけるフリッカー補正における撮影画像データの平均化処理を説明するためのフレームメモリの機能ブロック図であり、図5は図4のフレームメモリのスイッチの状態推移を示す図である。以下、「4回の連続撮影で得られる撮影画像データの加算平均化処理」の場合を例に挙げて説明する。なお、図4および図5には4回連続撮影時の加算平均化処理を示しているが、「8回の連続撮影や16回の連続撮影で得られる撮影画像データを加算平均化処理する場合には、加算係数Kを変更することによって対応可能である。 FIG. 4 is a functional block diagram of the frame memory for explaining the averaging process of the captured image data in the flicker correction in the calibration device of the first embodiment, and FIG. 5 shows the state transition of the switch of the frame memory in FIG. FIG. Hereinafter, a case of “addition averaging processing of captured image data obtained by four consecutive photographing” will be described as an example. 4 and FIG. 5 show the addition averaging process at the time of four consecutive shootings, but “addition averaging process is performed on the captured image data obtained by eight consecutive shootings and 16 consecutive shootings” Can be dealt with by changing the addition coefficient K.
まず、図4、図5に示すように、1枚目の撮影画像データ(以下、画像01という)を加算係数K=0で取り込む。このとき、巡回/出力切換スイッチであるSW1は、SW102側に接続されているので、画像01はフレームメモリFM1に記憶される。
次に、2枚目の撮影画像データ(以下、画像02という)を加算係数K=1/2で取り込む。これにより、フレームメモリFM1から読み出された画像01と、取り込んだ画像02とが加算平均されて、(画像01+画像02)/2となって、フレームメモリFM1に上書きされる。
次に、3枚目の撮影画像データ(以下、画像03という)を加算係数K=2/3で取り込む。これにより、フレームメモリFM1から読み出された画像01、画像02と、取り込んだ画像03とが加算平均されて、(画像01+画像02+画像03)/3となって、フレームメモリFM1に上書きされる。
次に、4枚目の撮影画像データ(以下、画像04という)を加算係数K=3/4で取り込む。これにより、フレームメモリFM1から読み出された画像01、画像02、画像03と、取り込んだ画像04とが加算平均されて、(画像01+画像02+画像03+画像04)/4となる。このとき、図5に示すように、巡回/出力切換スイッチであるSW1はSW101側に切り換わり、書込FM選択スイッチであるSW2はSW202側に接続されているので、加算平均された(画像01+画像02+画像03+画像04)/4はフレームメモリFM3に記憶される。
以下、同様にして、連続する4枚の撮影画像データの加算平均値は、フレームメモリFM2,フレームメモリFM3に交互に記憶されることになる。
このようにしてフレームメモリFM2,フレームメモリFM3に記憶された4枚の撮影画像データの加算平均値は、図5に示すように、フレームメモリFM2,フレームメモリFM3の一方においてデータ書き換えがなされたタイミングで読出FM選択スイッチであるSW3が切り換わるので、外部に出力されることになる。つまり、SW2およびSW3の書き込みと読み出しとは、交互に切り換わることになる。
なお、SW1,SW2,SW3は、動作を明確化するために記載したものであり、フレームメモリの書込動作および読出動作を適宜制御するようにすれば、SW1,SW2,SW3を必ずしも設けなくてもよい。
First, as shown in FIGS. 4 and 5, the first photographed image data (hereinafter referred to as image 01) is captured with an addition coefficient K = 0. At this time, SW1, which is a cyclic / output changeover switch, is connected to the SW102 side, so that the image 01 is stored in the frame memory FM1.
Next, the second photographed image data (hereinafter referred to as image 02) is captured with an addition coefficient K = 1/2. As a result, the image 01 read from the frame memory FM1 and the captured image 02 are added and averaged to become (image 01 + image 02) / 2, which is overwritten on the frame memory FM1.
Next, the third photographed image data (hereinafter referred to as image 03) is captured with an addition coefficient K = 2/3. As a result, the images 01 and 02 read from the frame memory FM1 and the captured image 03 are added and averaged to be (image 01 + image 02 + image 03) / 3, which is overwritten on the frame memory FM1. .
Next, the fourth photographed image data (hereinafter referred to as image 04) is captured with an addition coefficient K = 3/4. As a result, the image 01, image 02, and image 03 read from the frame memory FM1 and the captured image 04 are added and averaged to obtain (image 01 + image 02 + image 03 + image 04) / 4. At this time, as shown in FIG. 5, the cycle / output change-over switch SW1 is switched to the SW101 side, and the write FM selection switch SW2 is connected to the SW202 side, so that the averaging is performed (image 01+ Image 02 + image 03 + image 04) / 4 is stored in frame memory FM3.
Hereinafter, similarly, the addition average value of four consecutive photographed image data is alternately stored in the frame memory FM2 and the frame memory FM3.
As shown in FIG. 5, the addition average value of the four photographed image data stored in the frame memory FM2 and the frame memory FM3 in this way is the timing when the data is rewritten in one of the frame memory FM2 and the frame memory FM3. As a result, the read FM selection switch SW3 is switched, so that it is output to the outside. That is, the writing and reading of SW2 and SW3 are switched alternately.
SW1, SW2 and SW3 are described for clarifying the operation. If the writing operation and the reading operation of the frame memory are appropriately controlled, SW1, SW2 and SW3 are not necessarily provided. Also good.
次に、本実施形態のキャリブレーション装置の作用を図1、図3、図6、図7に基づいて説明する。
図1に示すように、キャリブレーション用カメラ6によってスクリーン1上に投影された画像を連続撮影して2枚分の撮影画像データを得る際には、プロジェクタの照明用光源のほぼ一定周期の光量変化であるフリッカーの周期と、キャリブレーション用カメラ6のシャッター速度との関係によって、「所望の平均的な明るさ」からズレた撮影画像となる場合がある。
例えば図6(a)に示すように、プロジェクタの照明用光源のフリッカー周期が10msecである場合にキャリブレーション用カメラ6のシャッター速度を4msecに設定した場合には、フリッカー波形のどのタイミングで撮影するかによって輝度レベルが変化して、図示のようなタイミングでの連続撮影で得られるそれぞれの撮影画像の輝度レベルP1,P2は、P1>P2になり、かつ、輝度レベル差が5%以上になるので、図3のステップS8の実行によりシャッター速度を一段落として再び連続撮影を行う。この場合、図6(b)に示すように、プロジェクタの照明用光源のフリッカー周期が10msecである場合にキャリブレーション用カメラ6のシャッター速度を8msecに設定するので、図示のようなタイミングでの連続撮影で得られるそれぞれの撮影画像の輝度レベルP1,P2は、P1>P2になり、かつ、輝度レベル差が5%以上になることから、図3のステップS8の実行によりシャッター速度を再び一段落として再び連続撮影を行う。この場合、図6(c)に示すように、プロジェクタの照明用光源のフリッカー周期が10msecである場合にキャリブレーション用カメラ6のシャッター速度を16msecに設定するので、図示のようなタイミングでの連続撮影で得られるそれぞれの撮影画像の輝度レベルP1,P2は、P1=P2になり、輝度レベル差が5%未満になることから、処理は図3のステップS4のNOからステップS5以降へと進み、シャッター速度16msecで1回の本撮影を行うことになる。
Next, the operation of the calibration apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1, FIG. 3, FIG. 6, and FIG.
As shown in FIG. 1, when continuously capturing images projected on the
For example, as shown in FIG. 6A, when the flicker cycle of the illumination light source of the projector is 10 msec and the shutter speed of the
一方、例えば図7に示すように、プロジェクタの照明用光源のフリッカー周期が2.5secである場合にキャリブレーション用カメラ6のシャッター速度を下限シャッター速度である2secに設定した場合には、図示のようなタイミングでの連続撮影で得られるそれぞれの撮影画像の輝度レベルP1,P2は、P1>P2になり、かつ、輝度レベル差が5%〜10%になり、さらに、これ以上シャッター速度を落とせないので、処理は図3のステップS6のNOからステップS9へと進んで撮影回数が複数N回(例えば4回)に設定され、ステップS10−ステップS11の実行により、下限シャッター速度で複数N回の連続撮影により本撮影を行った後、ステップS11の実行により、N回分の撮影画像データを平均化処理することになる。
On the other hand, as shown in FIG. 7, for example, when the shutter speed of the
本実施形態のキャリブレーション装置によれば、プロジェクタの照明用光源のフリッカー周期がキャリブレーション用カメラ6の下限シャッター速度よりも遅い(長い)場合には、複数N回分の撮影画像データを平均化処理することによりフリッカー補正された撮像画像が生成されるので、プロジェクタの照明用光源のフリッカー周期がキャリブレーション用カメラ6の下限シャッター速度より遅い(長い)場合であってもフリッカー補正された(言い換えれば、プロジェクタの照明用光源のフリッカーの影響を除去した)撮像画像を取得可能な、キャリブレーション方法およびキャリブレーション装置を提供することができる。したがって、図1に示すような「プロジェクタからオーバーラップ部分2を有するように分割画像をスクリーン1上に投影するマルチディスプレイ装置」に対してキャリブレーションを行う際のように、プロジェクタの照明用光源のほぼ一定周期の光量変化であるフリッカーや、周期がやや不安定な光量変化であるゆらぎがある光源で照明された被写体を撮影する場合に前記フリッカーやゆらぎの影響が少ない画像データを取得することができるので、有利である。
According to the calibration device of the present embodiment, when the flicker cycle of the illumination light source of the projector is slower (longer) than the lower limit shutter speed of the
なお、上記第1実施形態では、連続撮影の複数N回を4回としたが、任意の複数回に設定してもよい。また、上記第1実施形態では、シャッター速度を落としている内に輝度レベル差が5%未満になった場合の本撮影を1回としたが、複数回(例えば2回)としてもよい。 In the first embodiment, a plurality of N times of continuous shooting is set to four times, but any number of times may be set. In the first embodiment, the main photographing is performed once when the brightness level difference is less than 5% while the shutter speed is lowered. However, the main photographing may be performed a plurality of times (for example, twice).
[第2実施形態]
図8は本発明の第2実施形態のキャリブレーション装置におけるフリッカー補正を示すフローチャートである。本実施形態は、上記第1実施形態に対して、フリッカー補正の精度を向上させるために、「2枚の撮影画像の輝度レベル差の大きさに応じて、連続撮影の回数を段階的に変化(増加)させる変更」を加えたものである。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a flowchart showing flicker correction in the calibration apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, in order to improve the flicker correction accuracy with respect to the first embodiment, “the number of continuous shootings is changed stepwise according to the brightness level difference between the two shot images. (Change to increase) ”.
すなわち、図8のフローチャートでは、ステップS1〜ステップS8は上記第1実施形態と同様の処理を行い、ステップS1−ステップS2−ステップS3−ステップS4のYES−ステップS6のYES−ステップS8−ステップS2のループを繰り返すことにより、スクリーン1上の画像を同一シャッター速度で連続撮影したときに得られる2つの撮影画像間の輝度レベル差が設定値(例えば5%)以上である間、下限シャッター速度に達するまでシャッター速度を落として連続撮影を繰り返し、その間に輝度レベル差が設定値(例えば5%)未満になったら、ステップS5−ステップS7の実行により当該シャッター速度で本撮影を行い(ただし、本実施形態では、本撮影の回数を第1実施形態の1回から2回に変更している)、その間に輝度レベル差が設定値(例えば5%)未満にならなかったら、処理をステップS6のNOからステップS21に進める。
That is, in the flowchart of FIG. 8, steps S1 to S8 perform the same processing as in the first embodiment, step S1-step S2-step S3-step S4 YES-step S6 YES-step S8-step S2. By repeating this loop, while the brightness level difference between two captured images obtained when images on the
ステップS21では、輝度レベル差が「5%以上10%未満」、「10%以上20%未満」、「20%以上」のどの範囲に属しているかを判定し、「5%以上10%未満」であれば処理をステップS22に進めて撮影回数の複数N回をN=4に設定し、「10%以上20%未満」であれば処理をステップS23に進めて撮影回数の複数N回をN=8に設定し、「20%以上」であれば処理をステップS24に進めて撮影回数の複数N回をN=16に設定する。そして、ステップS22,ステップS23,ステップS24の次のステップS25では、下限シャッター速度で複数N回の本撮影を行い、次のステップS26では、前記複数N回の連続撮影で得られる複数N回分の撮影画像データの平均化処理を行うことにより、フリッカー補正された撮像画像データを生成する。なお、上記撮影回数の複数N回は、N=4,8,16に限定されるものではなく、任意の回数とすることができる。 In step S21, it is determined whether the luminance level difference belongs to “5% or more and less than 10%”, “10% or more and less than 20%”, or “20% or more”, and “5% or more and less than 10%”. If so, the process proceeds to step S22 to set N = 4 for the number of shootings to N = 4. If “10% or more and less than 20%”, the process proceeds to step S23 to set N for the number of shootings to N. If “20% or more” is set, the process proceeds to step S24, and N = 16 is set for a plurality of N times of photographing. Then, in step S25 following step S22, step S23, and step S24, a plurality of N main photographings are performed at the lower limit shutter speed, and in a next step S26, a plurality of N times obtained by the plurality of N consecutive photographings. Captured image data that has been subjected to flicker correction is generated by averaging the captured image data. Note that the number N of the number of shootings is not limited to N = 4, 8, and 16, but can be any number.
本実施形態のキャリブレーション装置によれば、プロジェクタの照明用光源のフリッカー周期がキャリブレーション用カメラ6の下限シャッター速度よりも遅い(長い)場合には、2枚の撮影画像の輝度レベル差が5%以上10%未満の場合はN=4、10%以上20%未満の場合はN=8、20%以上の場合はN=16に設定した複数N回分の撮影画像データを平均化処理することにより、撮影回数を最適化された複数N回の撮影に基づいてフリッカー補正された撮像画像が生成されるので、プロジェクタの照明用光源のフリッカー周期がキャリブレーション用カメラ6の下限シャッター速度より遅い(長い)場合であっても当該輝度レベル差に応じてフリッカー補正された(言い換えれば、プロジェクタの照明用光源のフリッカーの影響を適切に除去した)撮像画像を取得可能な、キャリブレーション方法およびキャリブレーション装置を提供することができる。したがって、図1に示すような「プロジェクタからオーバーラップ部分2を有するように分割画像をスクリーン1上に投影するマルチディスプレイ装置」に対してキャリブレーションを行う際のように、プロジェクタの照明用光源のほぼ一定周期の光量変化であるフリッカーや、周期がやや不安定な光量変化であるゆらぎがある光源で照明された被写体を撮影する場合に前記フリッカーやゆらぎの影響が少ない画像データを取得することができるので、有利である。
According to the calibration device of the present embodiment, when the flicker cycle of the illumination light source of the projector is slower (longer) than the lower limit shutter speed of the
[第3実施形態]
図9は本発明の第3実施形態のキャリブレーション装置に用いるキャリブレーション用カメラ、パーソナルコンピュータおよび輝度センサの詳細構成を示す図である。本実施形態は、上記第1実施形態に対して、「輝度センサ9を追加して輝度センサ9の検出信号をPC5の輝度レベル検出部5aに入力する変更」を加えたものである。なお、上記輝度センサ9としては、CCDやCMOSセンサ等を用いるものとする。
[Third Embodiment]
FIG. 9 is a diagram showing a detailed configuration of a calibration camera, a personal computer, and a luminance sensor used in the calibration apparatus according to the third embodiment of the present invention. The present embodiment is obtained by adding “a change in which the
本実施形態のキャリブレーション装置は、キャリブレーション用カメラ6とは別に、プロジェクタの照明用光源の輝度を検出することによって前記照明用光源のフリッカー周期を検出する輝度センサ9を設けたため、上記第1実施形態と同様の「キャリブレーション用カメラ6の2枚の撮影画像データの輝度レベル比較によって、プロジェクタの照明用光源のフリッカー周期に対して最適化されたキャリブレーション用カメラ6のシャッター速度および撮影回数を設定する処理」の一部または全部を省略することができ、「フリッカー補正に関する一連の処理に要する時間」を短縮してキャリブレーションを高速化することができる。
また、本実施形態のキャリブレーション装置は、キャリブレーション用カメラ6の撮影とは無関係に、リアルタイムでプロジェクタの照明用光源のフリッカー周期を検出できるので、本撮影中であってもフリッカー補正に対応できる、という利点もある。
Since the calibration apparatus according to the present embodiment includes the
In addition, the calibration apparatus according to the present embodiment can detect the flicker cycle of the illumination light source of the projector in real time regardless of the shooting by the
なお、上記各実施形態では、フリッカー光源をプロジェクタの照明用光源である場合を想定しているが、本発明で可能なフリッカー対策は、「照明用光源のほぼ一定周期の光量変化であるフリッカーや、周期がやや不安定な光量変化であるゆらぎがある他の光源」によって照明された被写体を撮影する場合にも適用可能である。
また、上記第1実施形態では、下限シャッター速度よりも早いシャッター速度で輝度レベル差が設定値(例えば5%)未満になった場合には本撮影の回数を1回としているが、そのような場合でも輝度レベルが一定しない場合(フリッカー周期が不安定なフリッカー光源である場合)には、複数回の本撮影を行って得られた撮影画像データを平均化処理するようにしてもよい。
In each of the above embodiments, it is assumed that the flicker light source is an illumination light source for a projector. However, a possible flicker countermeasure in the present invention is “flicker that is a change in the light amount of the illumination light source at a substantially constant period” The present invention can also be applied to a case where a subject illuminated by a “other light source having a fluctuation with a slightly unstable light amount change” is photographed.
In the first embodiment, when the brightness level difference is less than a set value (for example, 5%) at a shutter speed faster than the lower limit shutter speed, the number of times of actual photographing is set to one. Even in this case, if the luminance level is not constant (if the flicker light source has an unstable flicker cycle), the captured image data obtained by performing a plurality of main photographings may be averaged.
1 スクリーン
2 オーバーラップ部分
3a,3b,3c,3d プロジェクタ
4 画像補正処理部
5 パーソナルコンピュータ(PC)
5a 輝度レベル検出部
5b 補正データ算出記憶部
5c 輝度レベル比較部
5d 露光制御部
5e 撮影回数設定部
5f 色フィルタ切換制御部
6 キャリブレーション用カメラ
6a レンズ機構
6b 絞り機構
6c CCD
6d S/H・AGC回路
6e A/D変換部
6f カメラ信号処理部
6g 入出力I/F部
6h CCD駆動部
6i 絞り駆動部
8 色フィルタ機構
8a Xフィルタ
8b Yフィルタ
8c Zフィルタ
8d ターレット
8f 空洞
9 輝度センサ
DESCRIPTION OF
5a Luminance
6d S / H /
Claims (5)
前記画像を同一シャッター速度で連続撮影したときに得られる2つの撮影画像間の輝度レベル差を求め、該輝度レベル差が設定値以上か否かを判定する第1工程と、
前記輝度レベル差が前記設定値以上である間、前記同一シャッター速度よりも遅い低速側シャッター速度を設定する第2工程と、
下限シャッター速度に達するまで、前記低速側シャッター速度を用いて前記第1工程および前記第2工程を繰り返す第3工程と、
前記下限シャッター速度に達したとき、前記下限シャッター速度を用いて前記画像を同一シャッター速度で複数回連続撮影する第4工程と、
前記第4工程によって得られる前記複数回分の撮影画像を平均化することにより、フリッカー補正された撮像画像を生成する第5工程と、
を順次行うことを特徴とするキャリブレーション方法。 A calibration method for performing flicker correction based on a photographed image obtained by photographing the image in order to adjust the display state of the image projected on the display surface by the projection unit,
A first step of determining a luminance level difference between two captured images obtained when the image is continuously captured at the same shutter speed, and determining whether the luminance level difference is a set value or more;
A second step of setting a lower shutter speed that is slower than the same shutter speed while the brightness level difference is equal to or greater than the set value;
A third step of repeating the first step and the second step using the low-speed shutter speed until the lower limit shutter speed is reached;
A fourth step of continuously shooting the image a plurality of times at the same shutter speed using the lower limit shutter speed when the lower limit shutter speed is reached;
A fifth step of generating a flicker-corrected captured image by averaging the plurality of captured images obtained in the fourth step;
A calibration method characterized by sequentially performing.
前記画像を同一シャッター速度で連続撮影したときに得られる2つの撮影画像間の輝度レベル差を求め、該輝度レベル差が設定値以上か否かを判定する第1工程と、
前記輝度レベル差が前記設定値以上である間、前記同一シャッター速度よりも遅い低速側シャッター速度を設定する第2工程と、
下限シャッター速度に達するまで、前記低速側シャッター速度を用いて前記第1工程および前記第2工程を繰り返す第3工程と、
前記シャッター速度に達したとき、当該輝度レベル差に応じて、輝度レベル差が大きいほど回数が多くなるように撮影回数を複数回に設定する第4工程と、
前記下限シャッター速度を用いて前記画像を同一シャッター速度で前記複数回連続撮影する第5工程と、
前記第5工程によって得られる前記複数回分の撮影画像を平均化することにより、フリッカー補正された撮像画像を生成する第6工程と、
を順次行うことを特徴とするキャリブレーション方法。 A calibration method for performing flicker correction based on a photographed image obtained by photographing the image in order to adjust the display state of the image projected on the display surface by the projection unit,
A first step of determining a luminance level difference between two captured images obtained when the image is continuously captured at the same shutter speed, and determining whether the luminance level difference is a set value or more;
A second step of setting a lower shutter speed that is slower than the same shutter speed while the brightness level difference is equal to or greater than the set value;
A third step of repeating the first step and the second step using the low-speed shutter speed until the lower limit shutter speed is reached;
A fourth step of setting the number of shootings to a plurality of times so that the number of times increases as the luminance level difference increases, according to the luminance level difference when the shutter speed is reached;
A fifth step of continuously shooting the image a plurality of times at the same shutter speed using the lower limit shutter speed;
A sixth step of generating a picked-up image subjected to flicker correction by averaging the plurality of shot images obtained in the fifth step;
A calibration method characterized by sequentially performing.
前記画像を撮影して撮影画像を出力する撮影手段と、
前記撮影手段のシャッター速度および絞りを指令する露光制御手段と、
前記撮影手段によって同一シャッター速度で連続撮影したときに得られる2つの撮影画像間の輝度レベル差が設定値以上であるか否かを判定する輝度レベル比較手段と、
前記撮影手段のシャッター速度を徐々に低下させながら前記連続撮影を繰り返したときに前記輝度レベル差が前記設定値未満にならなかった場合、撮影回数を複数回に設定する撮影回数設定手段と、
前記露光制御手段が指令する下限シャッター速度で前記撮影手段によって前記画像を前記複数回連続撮影したときに得られる前記複数回分の撮影画像を平均化することによりフリッカー補正された撮像画像を生成する補正データ生成手段と、
を具備して成ることを特徴とするキャリブレーション装置。 A calibration device that performs flicker correction based on a photographed image obtained by photographing the image in order to adjust the display state of the image projected on the display surface by the projection unit,
Photographing means for photographing the image and outputting the photographed image;
Exposure control means for commanding the shutter speed and aperture of the photographing means;
Brightness level comparison means for determining whether or not the brightness level difference between two captured images obtained when continuously shooting at the same shutter speed by the shooting means is greater than or equal to a set value;
If the brightness level difference does not become less than the set value when the continuous shooting is repeated while gradually reducing the shutter speed of the shooting unit, a shooting number setting unit that sets the number of shootings to a plurality of times;
Correction for generating a picked-up image with flicker correction by averaging the plurality of captured images obtained when the image is continuously captured a plurality of times by the photographing means at a lower limit shutter speed commanded by the exposure control means. Data generation means;
A calibration apparatus comprising:
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