影像显示装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够适当地修正因屏幕的曲面的形状等而产生的几何畸变，能够得到对于用户而言易于观看的适当的影像。投影仪(1)是一种对屏幕(2)投射影像的影像显示装置，其包括：配置在第一位置的投射透镜(22)和配置在第二位置的摄像机(10)，在屏幕(2)具有曲面的情况下，获取用摄像机(10)拍摄投射于屏幕(2)的第一影像而得到的摄像机影像，基于摄像机影像、第一位置和第二位置的信息，对显示对象影像进行用于修正从第一假想视点位置(假想视点(5))看时由曲面引起的几何畸变，并对屏幕(2)投射变换后影像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】影像显示装置和方法
本专利技术涉及投影仪等影像显示装置的技术，特别涉及应用于屏幕等影像投射面具有凹凸或自由曲面的形状的情况有效的技术。
技术介绍
投射型影像显示装置中，在屏幕等影像投射面并不平坦的情况、例如具有凹凸或自由曲面的形状的情况下，在视听者即用户观看的投射影像中产生几何畸变。以往，例如在学校和公司等环境中，存在用具有凹型的曲面等的黑板或白板作为屏幕、用投影仪投射影像的情况。投射影像中存在几何畸变的情况下，存在用户感到难以观看的情况。作为关于对曲面投射影像的影像显示装置的现有技术例，可以举出日本特开2001-83949号公报(专利文献1)。专利文献1中，记载了作为影像投射装置，实现设置调整作业的省力化。专利文献1中，记载了在某一视点位置观察用相对于自由曲面的屏幕倾斜地配置的投影仪投射的影像的状况下，投射测试图像，预先生成施加相反的畸变用的修正数据，用该修正数据对要投射的影像进行修正处理并用投影仪投射，由此得到从视点位置看来没有畸变的正确的影像。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001-83949号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题现有的投射型影像显示装置中，关于能够适当地修正因屏幕的影像投射面的凹凸或自由曲面的形状等而在投射影像中产生的几何畸变的机构，研究并不充分，存在改善的余地。另外，专利文献1这样的现有技术例的影像投射装置，通过用设置在视点位置的摄像机拍摄对屏幕投射的测试图像，而基于投射影像中的点坐标与摄像机影像中的点坐标的对应关系来对影像进行修正。但是，这样的影像投射装置需要与环境相应地、将与投影仪主体分离的摄像机设置在用户的视点位置并进行拍摄这样的调整作业。因此，用户的作业工作量多等、在易用性等方面存在课题。本专利技术的目的在于提供一种对于投射型影像显示装置，能够适当地修正因影像投射面的曲面的形状等而产生的几何畸变，能够得到对于用户而言易于观看的适当的影像的技术。关于本专利技术的其他课题和效果等，将在具体实施方式中说明。用于解决课题的技术方案本专利技术中的代表性的实施方式具有以下所示的结构。一个实施方式的影像显示装置，是一种对屏幕投射影像的影像显示装置，其包括配置在第一位置的投射透镜和配置在第二位置的摄像机，在所述屏幕具有曲面的情况下，获取用所述摄像机拍摄投射于所述屏幕的第一影像而得到的摄像机影像，基于所述摄像机影像、所述第一位置和所述第二位置的信息，对显示对象影像进行用于修正从第一假想视点位置看时由所述曲面引起的几何畸变的几何变换，并对所述屏幕投射变换后影像。专利技术效果根据本专利技术中的代表性的实施方式，对于投射型影像显示装置，能够适当地修正因影像投射面中的凹凸和自由曲面的形状等而产生的几何畸变，能够得到对于用户而言易于观看的适当的影像。附图说明图1是表示包括本专利技术的实施方式1的影像显示装置的、显示系统的概要结构的立体图。图2是表示包括实施方式1的影像显示装置的显示系统的、顶视和侧视的结构的图。图3是表示实施方式1的影像显示装置的功能模块结构的图。图4是实施方式1中表示图案影像的例子的图。图5是实施方式1中表示屏幕距离的图。图6是表示实施方式1的影像显示装置的主处理的流程的图。图7是实施方式1中表示变换前后的投射影像和格子等的结构的图。图8是实施方式1中表示投射影像、摄像机影像、屏幕距离和假想摄像机影像等的图。图9是实施方式1中表示变换前后的假想摄像机影像的图。图10是实施方式1中表示第一变换矩阵和第二变换矩阵等的图。图11是实施方式1中表示校准时的屏幕距离的图。图12是实施方式1中表示校准时的实际摄像机影像和假想摄像机影像的图。图13是实施方式1中表示步骤S5的处理例的流程的图。图14是实施方式1中表示GUI的菜单的显示例的图。图15是本专利技术的实施方式2的影像显示装置中表示存在绕X轴的倾斜的情况的图。图16是实施方式2中表示变换后假想摄像机影像的图。图17是实施方式2中表示GUI的设定菜单的显示例的图。图18是实施方式2中表示存在绕Y轴的倾斜的情况的图。图19是实施方式2中表示存在绕Z轴的倾斜的情况的图。图20是本专利技术的实施方式3的影像显示装置中表示屏幕上存在障碍物的情况的图。图21是本专利技术的实施方式4的影像显示装置中表示假想摄像机影像的格子的分割数量的抽除的图。具体实施方式以下，基于附图详细说明本专利技术的实施方式。另外，在全部图中对于同一部分原则上附加同一附图标记，省略重复的说明。(实施方式1)使用图1～图14说明本专利技术的实施方式1的影像显示装置。实施方式1的影像显示装置即投影仪具有在屏幕具有曲面的情况下、例如使用投影仪主体中内置的摄像机而能够对投射影像中产生的几何畸变自动地进行修正的变换功能。该变换是影像数据的几何变换，是从假想视点位置看来对曲面引起的几何畸变进行修正用的变换。由此，得到从假想视点位置看来消除或减少了几何畸变的适当的投射影像。用户不需要设置另外的摄像机并进行拍摄这样的调整作业。实施方式1的影像显示装置包括配置在第一位置的投射透镜和配置在与第一位置不同的第二位置的摄像机。包括投射透镜的第一位置与摄像机的第二位置的距离的位置关系例如是固定的，影像显示装置已知该位置关系的信息。影像显示装置投射第一影像，得到使用摄像机拍摄第一影像而得到的摄像机影像。第一影像例如是与格子的分割的结构对应的图案影像。影像显示装置基于摄像机影像和位置关系的信息，计算屏幕的投射影像的格子的各点，计算从第一位置到格子的各点的距离。格子和距离表示屏幕的曲面的形状。影像显示装置基于格子和距离的信息，计算修正几何畸变用的变换矩阵，对于显示对象影像，使用该变换矩阵进行几何变换，将变换后影像投射至屏幕。假想视点位置是与第一位置和第二位置不同的、假想地设想的标准的用户视点位置。实施方式1的影像显示装置计算从假想视点位置观看的情况下的投射影像即假想摄像机影像，使用该假想摄像机影像计算变换矩阵。[(1)显示系统]图1立体地示意性地表示包括实施方式1的影像显示装置即投影仪1的、影像系统整体的结构。图1表示投影仪1和屏幕2的设置和使用的例子。本例中，屏幕2具有凹型自由曲面。图1中，作为说明上的坐标系，示出绝对坐标系CS0和投影仪坐标系CS1。图1的例子中，绝对坐标系CS0与投影仪坐标系CS1相同。该绝对坐标系CS0以构成水平面的正交的2个方向为X方向和Z方向，以铅垂方向为Y方向，Z方向是投影仪1与屏幕2相对的方向。投影仪坐标系CS1是以投影仪1为基准的坐标系，换言之是从投射透镜22看来的坐标系，以投射透镜22的位置P1为原点，具有(X，Y，Z)各轴和对应的方向。X轴对应于投影仪1主体的横向、左右的方向，对应于投射影像3内的水平方向。Y轴对应于投影仪1主体的纵向、上下的方向，对应于投射影像3内的垂直方向。Z轴对应于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对屏幕投射影像的影像显示装置，其特征在于，包括：/n配置在第一位置的投射透镜；和/n配置在第二位置的摄像机，/n在所述屏幕具有曲面的情况下，/n获取用所述摄像机拍摄投射于所述屏幕的第一影像而得到的摄像机影像，/n基于所述摄像机影像、所述第一位置和所述第二位置的信息，对显示对象影像进行用于修正从第一假想视点位置看时由所述曲面引起的几何畸变的几何变换，并对所述屏幕投射变换后影像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190123 JP 2019-0090151.一种对屏幕投射影像的影像显示装置，其特征在于，包括：
配置在第一位置的投射透镜；和
配置在第二位置的摄像机，
在所述屏幕具有曲面的情况下，
获取用所述摄像机拍摄投射于所述屏幕的第一影像而得到的摄像机影像，
基于所述摄像机影像、所述第一位置和所述第二位置的信息，对显示对象影像进行用于修正从第一假想视点位置看时由所述曲面引起的几何畸变的几何变换，并对所述屏幕投射变换后影像。


2.如权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于：
使用所述第一影像和所述摄像机影像来计算所述屏幕的投射影像的格子的各点，
计算从所述第一位置到所述格子的各点的距离，
使用所述格子和所述距离，计算用于修正从所述第一假想视点位置看时由所述曲面引起的几何畸变的变换矩阵，
使用所述变换矩阵进行所述几何变换。


3.如权利要求2所述的影像显示装置，其特征在于：
使用所述摄像机影像和所述距离，计算从所述第一假想视点位置观看时的假想摄像机影像，
从与所述假想摄像机影像的可投射区域对应的第一格子，计算与所述可投射区域中包括的四边形的区域对应的第二格子，
使用所述第二格子计算所述变换矩阵。


4.如权利要求3所述的影像显示装置，其特征在于：
计算表示从所述假想摄像机影像向所述显示对象影像的变换的第一变换矩阵，
使用所述第一变换矩阵和所述第二格子来计算与所述变换后影像的区域对应的第三格子，
计算表示从所述显示对象影像向所述第三格子的变换的第二变换矩阵作为所述变换矩阵。


5.如权利要求2所述的影像显示装置，其特征在于：
所述第一影像是与设定的分割数量时的所述格子的结构对应的图案影像。


6.如权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于：
所述第一假想视点位置被设定在从所述屏幕的投射影像的中央位置起的水平方向的直线上的位置。


7.如权利要求3所述的影像显示装置，其特征在于：
所述四边形是长方形。


8.如权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于：
所述摄...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中和彦，中嶋满雄，樋口晴彦，
申请(专利权)人：麦克赛尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP