專利名稱：投影圖像區域檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及投影圖像區域檢測裝置，以及更特別地，涉及用拍攝裝置拍攝已由投影裝置投影在投影對象上的圖像以及基于拍攝圖像而檢測投影圖像所投影的區域的投影圖像區域檢測裝置。
背景技術：
傳統地，有向投影圖像添加指定投影圖像的四個角(corner)的標記圖像的技術。 投影裝置投影這樣的投影圖像到諸如白板的投影對象上。拍攝裝置拍攝投影圖像。檢測裝置在拍攝圖像中檢測標記圖像投影的區域。因此，在用遠距離顯示裝置顯示圖像之前，能夠校正拍攝圖像中的投影變形。此外，能夠將投影對象上指出的坐標轉換為實際圖像的坐標， 以及能夠記錄轉換的坐標。圖18說明在記錄轉換的坐標之前將投影對象上指出的坐標轉換成實際圖像的坐標的示例。除在投影圖像的四個角的標記圖像90A至90D之外，投影裝置還投影輔助標記圖像90E。因此，防止標記圖像90A至90D的錯誤檢測，以及改進轉換坐標的精度(見例如專利文件1)。專利文件1 日本公開的專利申請No. 2008-225553然而，上述傳統的技術具有以下問題。假定已經定位了投影裝置、投影對象、以及拍攝裝置，以及已經基于拍攝圖像而檢測到投影圖像投影的投影圖像區域。然而，如果由于諸如振動的一些原因改變了投影裝置、投影對象、以及拍攝裝置的相對位置，則檢測的投影圖像區域變成不相干的。因此，除非通過用戶操作再次檢測投影圖像區域(在振動之后)， 否則識別到不正確的投影圖像區域。

發明內容
鑒于上述問題提出本發明，以及本發明的至少一個實施例的目的是提供能夠根據投影裝置、投影對象、以及拍攝裝置的相對位置的改變從拍攝圖像中檢測投影圖像投影的投影圖像區域的投影圖像區域檢測裝置。根據本發明的一個方面，一種投影圖像區域檢測裝置，包括投影圖像區域檢測單元，配置為檢測在通過拍攝包括投影圖像的投影圖像區域獲得的拍攝圖像中的標記圖像區域，標記圖像區域包括用于識別投影圖像區域的四個角的標記圖像，其中投影圖像區域檢測單元通過識別標記圖像區域中包括的隨時間經過持續改變的顏色來檢測標記圖像區域。根據本發明的一個方面，一種投影圖像區域檢測系統，包括投影裝置，配置為將投影圖像投影到投影對象上；拍攝裝置，配置為通過拍攝包括投影到投影對象上的投影圖像的投影圖像區域獲得拍攝圖像；以及投影圖像區域檢測裝置，包括投影圖像區域檢測單元，配置為檢測在由拍攝裝置獲得的拍攝圖像中的標記圖像區域，以檢測包括拍攝圖像中的投影圖像的投影圖像區域，標記圖像區域包括用于識別投影圖像區域的四個角的標記圖像；標記圖像生成單元，配置為生成包括顏色隨時間經過改變的特定區域的標記圖像；標記圖像添加單元，配置為將由標記圖像生成單元生成的標記圖像添加到投影圖像；以及圖像供應單元，配置為向投影裝置供應添加了標記圖像的投影圖像，其中投影圖像區域檢測單元通過藉由識別標記圖像區域中包括的隨時間經過持續改變的顏色來檢測拍攝圖像中的標記圖像區域，以檢測拍攝圖像中的投影圖像區域。根據本發明的一個方面，一種投影圖像區域檢測方法，包括檢測通過拍攝包括投影圖像的投影圖像區域獲得的拍攝圖像中的標記圖像區域，標記圖像區域包括用于識別投影圖像區域的四個角的標記圖像，其中檢測標記圖像區域包括識別標記圖像區域中包括的隨時間經過繼續改變的顏色。根據本發明的一個實施例，提供一種投影圖像區域檢測裝置，其能夠根據投影裝置、投影對象、以及拍攝裝置的相對位置的改變從拍攝圖像中檢測投影圖像投影的投影圖像區域。


圖1說明根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測系統；圖2說明根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測系統中包括的投影圖像區域檢測裝置的硬件配置；圖3是根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測系統中包括的投影圖像區域檢測裝置的功能方塊圖；圖4是由根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測裝置的標記圖像生成單元生成的標記圖像的示例的概念圖；圖5是由根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測裝置的標記圖像生成單元生成的標記圖像的其他示例的概念圖；圖6是由根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測裝置的標記圖像添加單元添加了標記圖像的投影圖像的示例的概念圖；圖7A以及7B是由根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測裝置的標記圖像生成單元生成的標記圖像的其他示例的概念圖，其中圖7A說明三角形標記圖像，而圖7B說明具有變形的三角形形狀的標記圖像；圖8說明指示當根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測裝置的投影圖像區域檢測單元生成差分圖像時參考的函數示例的圖形；圖9是由根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測裝置的投影圖像區域檢測單元檢測拍攝圖像中的標記圖像區域的示例的概念圖；圖10是用于由根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測裝置的投影圖像區域檢測單元執行的模板匹配的模板圖像的示例的概念圖；圖11是用于描述由根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測裝置的投影圖像區域檢測單元執行的模板匹配的概念圖；圖12是用于描述由根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測裝置執行的投影圖像供應操作的流程圖；圖13是用于描述由根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測裝置執行的初始檢測模式下的校正系數計算操作的流程圖14是用于描述由根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測裝置執行的動態檢測模式下的校正系數計算操作的流程圖；圖15說明根據本發明第二實施例的投影圖像區域檢測系統；圖16說明根據本發明第二實施例的投影圖像區域檢測系統中包括的投影圖像區域檢測裝置的硬件配置；圖17是根據本發明第二實施例的投影圖像區域檢測系統中包括的投影圖像區域檢測裝置的功能方塊圖；以及圖18說明由傳統的投影儀系統投影的圖像的示例。
具體實施例方式以下參考伴隨附圖描述本發明的實施例。圖1說明根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測系統1。如圖1所示，投影圖像區域檢測系統1包括用于將圖像投影到充當投影對象的白板2上的投影裝置3、用于拍攝包括投影到白板2上的圖像的區域的拍攝裝置4、以及用于從拍攝圖像中檢測投影圖像投影的投影圖像區域的投影圖像區域檢測裝置5。在本實施例中，將白板用作投影對象。然而，本發明并不局限于此，屏或者紙也可以用作投影對象。投影裝置3可以是通用的投影儀。投影裝置3投影由投影圖像區域檢測裝置5傳輸的圖像。如此定位投影裝置3以便投影范圍包括在白板2的繪圖區域中。拍攝裝置4可以是通用的照相機。拍攝裝置4以預先設置的諸如每0. 5秒一次或者每秒15次的時間間隔拍攝顯示在白板2上的圖像。拍攝裝置4將拍攝圖像發送給投影圖像區域檢測裝置5。定位拍攝裝置4，以便它能夠拍攝投影裝置3的投影區域。圖2說明根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測系統1中包括的投影圖像區域檢測裝置5的硬件配置。如圖2所示，投影圖像區域檢測裝置5是包括CPU(中央處理單元)10、RAM(隨機存取存儲器)11、ROM(只讀存儲器)12、硬盤裝置13、包括鍵盤以及定點裝置的輸入裝置14、包括液晶顯示器的顯示單元15、用于與諸如投影裝置3以及拍攝裝置 4的外部裝置通信的裝置通信模塊16、以及用于與經由網絡連接的外部裝置通信的網絡通信模塊17的通用計算機。ROM 12以及硬盤裝置13存儲用于使計算機用作投影圖像區域檢測裝置5的程序。 也就是說，當CPU 10通過使用作為工作區域的RAM 11運行存儲在ROM 12以及硬盤裝置13 中的程序時，計算機用作投影圖像區域檢測裝置5。圖3是根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測系統1中包括的投影圖像區域檢測裝置5的功能方塊圖。如圖3所示，投影圖像區域檢測裝置5包括標記圖像生成單元20，用于生成指定由投影裝置3投影的投影圖像的四個角的標記圖像；標記圖像添加單元21，用于將由標記圖像生成單元20生成的標記圖像添加到投影圖像；圖像供應單元22， 用于向投影裝置3供應添加了標記圖像的投影圖像；投影圖像區域檢測單元23，用于從拍攝裝置4拍攝的拍攝圖像中檢測投影圖像投影的投影圖像區域；圖像校正單元24，用于基于投影圖像區域檢測單元23檢測的投影圖像區域而校正拍攝圖像中的投影變形；以及投影圖像切出單元25，用于從圖像校正單元24校正的拍攝圖像中切出投影圖像投影的投影圖像區域。標記圖像添加單元21、投影圖像區域檢測單元23、圖像校正單元24、以及投影圖像切出單元25由CPU 10實施。圖像供應單元22由裝置通信模塊16實施。在本實施例中，投影圖像與顯示單元15的顯示屏頁相對應。然而，投影圖像可以是由諸如用作投影圖像區域檢測裝置5的計算機運行的演示軟件的應用創建的圖像。投影圖像可以是經由網絡通信模塊17從諸如在遠距離場所的另一投影圖像區域檢測裝置5的外部裝置接收的圖像。圖4是由根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測裝置5的標記圖像生成單元 20生成的標記圖像的概念圖。標記圖像生成單元20將其顏色組合隨時間經過改變的標記生成為標記圖像30。在圖4所示的示例中，在標記圖像生成單元20生成的標記圖像30的預定特定區域31中，顏色組合改變。具體地，R(紅色分量)、G(綠色分量)、以及B(藍色分量)的顏色分量隨時間經過改變為(255,0,0), (235，20，0)、(215，40，0)、以及(195，60， 0)。用這樣的方式，在每個時間框架(frame)內，紅色分量減少20以及綠色分量增加20。當在特定區域31中任意顏色分量變成零或者大于255時，標記圖像生成單元20 改變特定區域31的顏色組合為初始組合(255，0，0)。標記圖像生成單元20生成具有簡單圖案、以及不具有周期性圖案的標記圖像，因此能夠在拍攝圖像中識別它。例如，圖5所示的標記圖像40以及41是由標記圖像生成單元20生成的優選的標記圖像。其間，圖5所示的標記圖像42以及43具有周期性圖案，因此不是要由標記圖像生成單元20生成的優選標記圖像。這是因為，如果圖案的周期與拍攝圖像中投影的標記圖像的變化量(shift amount) 一致，則投影圖像區域檢測裝置5可能錯誤地檢測標記圖像沒有變化。回頭參考圖3，標記圖像添加單元21將標記圖像5IA至5ID添加到投影圖像50的四個角，如圖6所示。在圖6中，標記圖像5IA至5ID具有如圖4所示的矩形形狀；但是，除了矩形之外，根據本發明的標記圖像還可以具有除了矩形之外的其它形狀。例如，標記圖像可以是如圖7A所示的三角形。此外，只要標記圖像具有與投影圖像的四個角的每一個相對應的頂點，標記圖像就可能具有如圖7B所示的變形形狀。然而， 為了使得易于識別投影圖像的四個角，標記圖像優選地是具有與投影圖像的四個角的每一個相對應的頂點的諸如三角形或者正方形或者扇形的多邊形。如圖6所示，與四個角之一的內部相接觸地定位每個標記圖像51A至51D。然而， 標記圖像添加單元21可以向投影圖像50內部的任意位置添加標記圖像51A至51D，只要能夠識別投影圖像50的四個角即可。此外，圖6所示的標記圖像51A至51D全部相同；然而，標記圖像生成單元20可以將不同的圖像生成為標記圖像5IA至5ID。回頭參考圖3，圖像供應單元22向投影裝置3供應圖像，以便投影裝置3投影添加了標記圖像的投影圖像。投影圖像區域檢測單元23從由拍攝裝置4拍攝的拍攝圖像中檢測標記圖像投影的標記圖像區域。因此，投影圖像區域檢測單元23從拍攝圖像中檢測投影圖像投影的投影圖像區域。
當檢測標記圖像區域時，投影圖像區域檢測單元23使用兩種模式，即，初始檢測模式以及動態檢測模式。投影圖像區域檢測單元23首先使用初始檢測模式，然后變換到動態檢測模式。在初始檢測模式，投影圖像區域檢測單元23掃描在不同時間拍攝的兩個拍攝圖像(例如，在兩個時間框架內連續拍攝的拍攝圖像)，然后生成掃描的拍攝圖像之間的差分圖像。以下，拍攝圖像拍攝的時間表示為t，像素的坐標表示為(x，y)。因此，在時間t拍攝的拍攝圖像中的像素的顏色分量的值表示為R(t，X，y)、G(t，χ, y)、以及B(t，χ, y)。此外，在時間tl以及t2拍攝的兩個拍攝圖像之間的像素的顏色分量的差值表示為 |R(tl，X，y)_R(t2，X，y) |、G(tl, χ, y)-G(t2, χ, y) |、以及 |B(tl，x，y)—B(t2，x，y) |。假定拍攝圖像之間的像素的顏色分量的差值是|R(tl，x，y)-R(t2，x，y) |、|G(tl， x，y)-G(t2, χ, y)、以及|B(tl, χ, y)_B(t2，χ, y)，則投影圖像區域檢測單元23生成差分圖像，其中具有滿足預定條件的差值的像素是有效顏色(例如，黑色)、而具有不滿足預定條件的差值的像素是無效顏色(例如，白色)。例如，對于特定顏色分量(任意一個R、G、或者B，或者R、G、以及B的組合；以下，
“特定顏色分量”)獲得差值。投影圖像區域檢測單元23生成其中具有超過預定閾值TH的差值的像素是有效顏色、而其他像素是無效顏色的差分圖像。在這種情況下，標記圖像生成單元20生成具有以下特征的標記圖像。即，在每個時間框架內特定區域中的特定顏色分量改變超過閾值TH的量，而在每個時間框架內除了特定區域之外的其它區域中的特定顏色分量改變不超過閾值TH的量。投影圖像區域檢測單元23可以生成具有以下特征的差分圖像。即，有效顏色由具有超過預定第一閾值THl的特定顏色分量相對應的差值的像素以及具有比預定第二閾值 TH2低的除了特定顏色分量之外的其它顏色(以下，“非特定顏色分量”)相對應的差值的像素組成。此外，無效顏色由除了以上之外的其它像素組成。在這種情況下，標記圖像生成單元20生成具有以下特征的標記圖像。即，在特定區域中，在每個時間框架內特定顏色分量改變超過第一閾值THl的量，而在每個時間框架內非特定顏色分量改變不超過第二閾值TH2的量。此外，在除了特定區域之外的其它區域中，在每個時間框架內特定顏色分量改變不超過第一閾值THl的量，或者在每個時間框架內非特定顏色分量改變超過第二閾值TH2的量。投影圖像區域檢測單元23可以生成具有以下特征的差分圖像。即，第一有效顏色 (例如，紅色)由具有超過預定第三閾值TH3的第一特定顏色分量相對應的差值的像素組成。第二有效顏色(例如，藍色)由具有超過預定第三閾值TH3的第二特定顏色分量相對應的差值的像素組成。此外，無效顏色(例如，白色)由除了以上之外的其它像素組成。在這種情況下，標記圖像生成單元20生成具有以下特征的標記圖像。即，在第一特定區域中，在每個時間框架內第一特定顏色分量改變超過第三閾值TH3的量，在第二特定區域中，在每個時間框架內第二特定顏色分量改變超過第三閾值TH3的量。在除了第一以及第二特定區域之外的其它區域中，在每個時間框架內第一特定顏色分量或者第二特定顏色分量改變不超過第三閾值TH3的量。投影圖像區域檢測單元23可以用除了將特定顏色分量的差值與閾值進行簡單比較之外的其它方法生成差分圖像。即，投影圖像區域檢測單元23可以基于通過其中閾值附近的傾斜比較平滑的函數獲得的值而生成差分圖像，如圖8所示。在本實施例中，投影圖像區域檢測單元23生成其中具有超過閾值TH的R分量相對應的差值的像素是有效顏色(黑色)、而其他像素是無效顏色(白色)的差分圖像。當生成差分圖像時，投影圖像區域檢測單元23提取由黑色像素組成的區域的外接矩形。在提取的外接矩形之中，從差分圖像中移除面積超過預定上限值的外接矩形以及面積小于預定下限值的外接矩形。根據基于標記圖像與投影圖像的面積比率以及拍攝圖像的面積而計算的標記圖像區域的實質(substantial)面積，來預先確定上限值以及下限值。當移除了對應的外接矩形時，投影圖像區域檢測單元23通過檢測標記圖像的角 (angle)以及線(line)來檢測投影圖像區域。例如，如圖9所示，通過將差分圖像的每個角的平分線52用作次掃描方向來對角掃描差分圖像，以便檢測每個標記圖像53投影的標記圖像區域。基于檢測的標記圖像區域，檢測投影圖像區域。在初始檢測模式，投影圖像區域檢測單元23可以使用Harris算子執行角檢測以及使用邊緣執行多邊形檢測。因此，投影圖像區域檢測單元23能夠檢測其中標記圖像53 投影的標記圖像區域的角(corner)，以及基于檢測的標記圖像區域的角而檢測投影圖像區域。回頭參考圖3，在動態檢測模式，投影圖像區域檢測單元23掃描在兩個不同的時間點拍攝的兩個拍攝圖像。然后，圖像校正單元24校正所掃描的拍攝圖像中的投影變形。 類似于初始檢測模式，投影圖像區域檢測單元23生成兩個校正圖像之間的差分圖像。在本實施例中，同樣在動態檢測模式，投影圖像區域檢測單元23生成其中具有超過閾值TH的R分量相對應的差值的像素是有效顏色(黑色)、而其他像素是無效顏色(白色)的差分圖像。當生成差分圖像時，投影圖像區域檢測單元23使用預定模板圖像對差分圖像執行模板匹配。例如，如圖10所示，在用于每個標記圖像的模板圖像中，特定區域54具有有效顏色(例如，黑色)，而除了特定區域54之外的區域55具有無效顏色(例如，白色)。在執行模板匹配之前，投影圖像區域檢測單元23調節模板圖像的尺寸為與初始檢測模式下檢測的標記圖像區域的相同。例如，如圖11所示，投影圖像區域檢測單元23通過從位置56逐漸移動模板圖像而對標記圖像區域執行模板匹配。位置56是在初始檢測模式下檢測到的標記圖像區域或者在動態檢測模式下先前檢測到的標記圖像區域(以下，“檢測的標記圖像區域”)。在模板圖像移動了預定量之后，即，在搜索預定區域之后，投影圖像區域檢測單元23確定具有最大相關值的模板圖像的區域為標記圖像區域。回頭參考圖3，為了將投影圖像區域轉變成矩形，圖像校正單元24計算用于校正投影圖像區域檢測單元23檢測的投影圖像區域的投影變形的系數。圖像校正單元24使用計算的系數來校正拍攝圖像的投影變形。從而，也校正標記圖像的投影變形，因此還改進了由投影圖像區域檢測單元23執行的模板匹配的精度。投影圖像切出單元25從圖像校正單元24校正了的拍攝圖像中切出投影圖像區域。在本實施例中，投影圖像區域檢測裝置5經由網絡通信模塊17將投影圖像切出單元25切出的圖像發送給在遠距離場所的顯示裝置6 (見圖1)，以及使顯示裝置6顯示圖像。投影圖像區域檢測裝置5可以經由網絡通信模塊17將投影圖像切出單元25切出的圖像發送給在遠距離場所的諸如另一投影圖像區域檢測裝置5的外部裝置。投影圖像區域檢測裝置5可以經由網絡通信模塊17將投影圖像切出單元25切出的圖像發送給外部記錄裝置，以及使記錄裝置顯示圖像。投影圖像區域檢測裝置5可以將投影圖像切出單元25切出的圖像記錄到硬盤裝置13中。參考圖12至14描述上述投影圖像區域檢測裝置5的操作。圖12是用于描述由投影圖像區域檢測裝置5執行的投影圖像供應操作的流程圖。 如下所述的投影圖像供應操作按照輸入裝置14的輸入操作運行。首先，標記圖像生成單元20生成表示其中在每個時間框架圖案顏色發生改變的標記的標記圖像(步驟Si)。接下來，標記圖像添加單元21將由標記圖像生成單元20生成的標記圖像添加到代表顯示單元15的顯示屏頁的投影圖像的四個角(步驟S2)。圖像供應單元22向投影裝置3供應添加了標記圖像的投影圖像(步驟S3)。當輸入裝置14的輸入操作給出結束投影圖像供應操作的指令時，投影圖像供應操作結束。當沒有給出結束投影圖像供應操作的指令時，投影圖像供應操作返回到步驟 Sl (步驟 S4)。圖13以及14是用于描述由投影圖像區域檢測裝置5執行的校正系數計算操作的流程圖。圖13是用于描述在初始檢測模式下由投影圖像區域檢測裝置5執行的校正系數計算操作的流程圖。首先，在標記圖像生成單元20生成的標記圖像的顏色改變的一個循環期間，投影圖像區域檢測單元23掃描由拍攝裝置4拍攝的兩個拍攝圖像(步驟Sll)。接下來，投影圖像區域檢測單元23生成掃描的兩個拍攝圖像之間的差分圖像(步驟S12)。投影圖像區域檢測單元23從差分圖像中提取由作為有效顏色的黑色像素組成的區域的外接矩形(步驟S13)。接下來，投影圖像區域檢測單元23從差分圖像中移除提取的外接矩形之中面積超過預定上限值的外接矩形以及面積小于預定下限值的外接矩形(步驟S14)。接下來，通過將差分圖像的每個角的平分線用作次掃描方向來對角掃描差分圖像，投影圖像區域檢測單元23檢測每個標記圖像投影的標記圖像區域(步驟S15)。投影圖像區域檢測單元23確定是否檢測到了與投影圖像區域的四個角相對應的所有標記圖像區域(步驟S16)。當還沒有檢測到與投影圖像區域的四個角相對應的所有標記圖像區域時，校正系數計算操作返回到步驟Si。同時，當已經檢測到與投影圖像區域的四個角相對應的所有標記圖像區域時，投影圖像區域檢測單元23基于檢測的標記圖像區域而檢測投影圖像區域(步驟S17)。圖像校正單元24計算用于校正檢測的投影圖像區域的投影變形的系數(步驟S18)。圖14是用于描述在動態檢測模式下由投影圖像區域檢測裝置5執行的校正系數計算操作的流程圖。以下描述的校正系數計算操作可以以預定時間間隔運行或者連續地運行。首先，在由標記圖像生成單元20生成的標記圖像的顏色改變的一個循環期間，投影圖像區域檢測單元23掃描由拍攝裝置4拍攝的兩個拍攝圖像(步驟S21)。
接下來，圖像校正單元24使用計算的系數校正所掃描的拍攝圖像的投影變形(步驟S22)。投影圖像區域檢測單元23生成在作為校正投影變形的結果獲得的兩個校正圖像之間的差分圖像(步驟S23)。接下來，投影圖像區域檢測單元23從已經在差分圖像中檢測到標記圖像區域的位置開始執行模板匹配以檢測標記圖像區域(步驟S24)。投影圖像區域檢測單元23確定是否檢測到與投影圖像區域的四個角相對應的所有標記圖像區域(步驟S25)。當還沒有檢測到與投影圖像區域的四個角相對應的所有標記圖像區域時，校正系數計算操作返回到步驟S21。當已經檢測到與投影圖像區域的四個角相對應的所有標記圖像區域時，投影圖像區域檢測單元23基于檢測的標記圖像區域而檢測投影圖像區域(步驟S26)。圖像校正單元24對差分圖像執行相對于步驟S22執行的投影變形校正的逆變換 (步驟S27)。然后，圖像校正單元24計算用于校正經歷了逆變換的差分圖像中的投影圖像區域的投影變形的系數(步驟S28)。如上所述，在投影圖像區域檢測裝置5運行的校正系數計算操作中，圖像校正單元24基于在初始檢測模式或者動態檢測模式下計算的系數而對拍攝裝置4拍攝的拍攝圖像執行投影變形校正。然后，投影圖像切出單元25從校正的拍攝圖像中切出投影區域。然后，經由網絡通信模塊17將切出的圖像發送給在遠距離場所的顯示裝置6。如上所述，根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測系統1使投影裝置3投影其中圖案顏色隨時間經過改變的標記圖像。從而，在拍攝圖像中檢測圖案顏色隨時間經過繼續改變的區域作為標記圖像區域。這樣，即使投影裝置3、白板2、以及拍攝裝置4的相對位置發生改變，也能夠根據相對位置的改變從拍攝圖像中檢測到投影圖像區域。在本實施例中，標記圖像生成單元20生成如圖4所示的標記圖像30。然而，標記圖像生成單元20可以配置為生成具有比針對初始檢測模式生成的標記圖像的尺寸更小的針對動態檢測模式的標記圖像。用這樣的配置，動態檢測模式下的標記圖像比初始檢測模式下的標記圖像更不顯目艮，因此能夠改進投影圖像的可見度。為了改進投影圖像的可見度，標記圖像生成單元20可以將動態檢測模式下的標記圖像生成為具有比初始檢測模式下的標記圖像更低的對比度。為了改進投影圖像的可見度，標記圖像生成單元20可以將動態檢測模式下的標記圖像生成為具有比初始檢測模式下的標記圖像改變更少的顏色。圖15說明根據本發明第二實施例的投影圖像區域檢測系統。如圖15所示，在根據第二實施例的投影圖像區域檢測裝置60中，第一實施例的投影裝置3、拍攝裝置4、以及投影圖像區域檢測裝置5合并成單個單元。在第二實施例中，與第一實施例相對應的那些元件用相同的附圖標記表示，不另外進行描述。圖16說明根據本發明第二實施例的投影圖像區域檢測系統中包括的投影圖像區域檢測裝置60的硬件配置。如圖16所示，投影圖像區域檢測裝置60包括CPU 10,RAM 11、 ROM 12、硬盤裝置13、輸入裝置14、網絡通信模塊17、投影儀70、以及照相機71。ROM 12以及硬盤裝置13存儲用于使裝置用作投影圖像區域檢測裝置60的程序。 也就是說，當CPU 10通過使用作為工作區域的RAM 11運行存儲在ROM 12以及硬盤裝置13
13中的程序時，裝置用作投影圖像區域檢測裝置60。圖17是根據本發明第二實施例的投影圖像區域檢測系統中包括的投影圖像區域檢測裝置60的功能方塊圖。如圖17所示，投影圖像區域檢測裝置60包括標記圖像生成單元20 ；標記圖像添加單元21 ；用于投影添加了標記圖像的投影圖像的投影單元80 ；用于拍攝包括所投影到白板2上的圖像的區域的拍攝單元81 ；用于從由拍攝單元81拍攝的拍攝圖像中檢測投影圖像投影的投影圖像區域的投影圖像區域檢測單元23 ；圖像校正單元24 ； 以及投影圖像切出單元25。標記圖像生成單元20、標記圖像添加單元21、投影圖像區域檢測單元23、圖像校正單元24、以及投影圖像切出單元25由CPU 10實施。投影單元80由投影儀70實施。拍攝單元81由照相機71實施。在本實施例中，將投影圖像供應給連接到投影圖像區域檢測裝置60的圖像供應裝置61。圖像供應裝置61是例如通用計算機。投影圖像可以與用作圖像供應裝置61的計算機的顯示屏頁、或者由諸如計算機運行的演示軟件的應用創建的圖像、或者從外部裝置接收的圖像相對應。基于由根據本發明第一實施例的投影圖像區域檢測裝置5執行的操作的描述，可以容易地想到圖像供應裝置61的操作。如上所述，根據本發明第二實施例的投影圖像區域檢測裝置60使投影單元80投影其中圖案顏色隨時間經過改變的標記圖像。相應地，檢測圖案顏色隨時間經過持續改變的區域作為拍攝圖像中的標記圖像區域。因此，即使投影圖像區域檢測裝置60與白板2的相對位置發生改變，也能夠根據相對位置的改變從拍攝圖像中檢測到投影圖像區域。根據本發明的方面，投影圖像區域檢測裝置通過識別標記圖像區域中包括的隨時間經過持續改變的顏色來檢測拍攝圖像中的標記圖像區域。因此，即使投影裝置、投影對象、以及拍攝裝置的相對位置發生改變，也能夠根據相對位置的改變從拍攝圖像中檢測到投影圖像區域。根據本發明的方面，標記圖像具有不是周期性圖案的簡單圖案。因此，防止當圖案的周期與拍攝圖像中投影的標記圖像的變化量一致時，投影圖像區域檢測裝置錯誤地檢測標記圖像沒有變化。根據本發明的方面，投影圖像區域檢測裝置隨時間經過改變標記圖像中的特定區域中的預定顏色分量。因此，顏色以不會使用戶煩惱的方式改變。根據本發明的方面，投影圖像區域檢測裝置使用由拍攝單元拍攝的多個拍攝圖像之間的差分圖像。因此，投影圖像區域檢測裝置能夠檢測具有隨時間經過改變的圖案顏色的標記圖像。根據本發明的方面，投影圖像區域檢測裝置能夠獲得校正了投影變形的拍攝圖像。根據本發明的方面，投影圖像區域檢測裝置使用預定模板圖像對多個拍攝圖像之間的差分圖像執行模板匹配。因此，能夠高精度地檢測標記圖像區域。根據本發明的方面，在動態檢測模式下，投影圖像區域檢測單元通過對先前檢測的標記圖像區域內以及周圍的區域執行模板匹配檢測標記圖像區域。因此，能夠減少投影圖像區域檢測裝置執行模板匹配的運行時間。
根據本發明的方面，投影圖像區域檢測單元基于初始檢測模式下檢測的標記圖像區域而規定預定模板圖像的尺寸。因此，投影圖像區域檢測裝置能夠使用具有最佳尺寸的模板圖像在動態檢測模式下執行模板匹配。根據本發明的方面，標記圖像生成單元生成比初始檢測模式下的標記圖像更不明顯的在動態檢測模式下的標記圖像。因此，能夠改進投影圖像的可見度。本發明并不局限于在此描述的特定實施例，在不背離本發明的范圍下可以進行更改以及修改。本申請基于2009年9月10日以及2010年7月26日在日本專利局提交的日本申請No. 2009-209460以及No. 2010-166943的優先權，在此其全部內容通過引用并入。
權利要求
1.一種投影圖像區域檢測裝置，包括投影圖像區域檢測單元，配置為檢測在通過拍攝包括投影圖像的投影圖像區域獲得的拍攝圖像中的標記圖像區域，該標記圖像區域包括用于識別該投影圖像區域的四個角的標記圖像，其中該投影圖像區域檢測單元通過識別該標記圖像區域中包括的隨時間經過持續改變的顏色來檢測該標記圖像區域。
2.根據權利要求1所述的投影圖像區域檢測裝置，還包括標記圖像生成單元，配置為生成包括其中顏色隨時間經過改變的特定區域的標記圖像；標記圖像添加單元，配置為將由該標記圖像生成單元生成的標記圖像添加到該投影圖像；以及圖像供應單元，配置為向投影裝置供應添加了該標記圖像的該投影圖像，該投影裝置將該投影圖像投影到投影對象上。
3.根據權利要求1的投影圖像區域檢測裝置，還包括標記圖像生成單元，配置為生成包括其中顏色隨時間經過改變的特定區域的標記圖像，其中該標記圖像生成單元生成具有不是周期性圖案的簡單圖案的標記圖像，從而該標記圖像能夠在該拍攝圖像中識別出來。
4.根據權利要求1的投影圖像區域檢測裝置，還包括標記圖像生成單元，配置為生成包括其中預定顏色分量隨時間經過改變的特定區域的標記圖像，其中該投影圖像區域檢測單元通過識別隨時間經過持續改變的該預定顏色分量來檢測該拍攝圖像中的該標記圖像區域。
5.根據權利要求1所述的投影圖像區域檢測裝置，其中該投影圖像區域檢測單元在多個拍攝圖像之間的差分圖像中檢測該標記圖像區域。
6.根據權利要求1所述的投影圖像區域檢測裝置，還包括圖像校正單元，配置為基于該投影圖像區域檢測單元檢測的該標記圖像區域而檢測該拍攝圖像中的該投影圖像的該投影圖像區域，以及校正該檢測的投影圖像區域中的投影變形。
7.根據權利要求1所述的投影圖像區域檢測裝置，還包括圖像校正單元，配置為基于該投影圖像區域檢測單元檢測的該標記圖像區域而檢測該拍攝圖像中的該投影圖像的該投影圖像區域，以及校正該檢測的投影圖像區域中的投影變形，其中該投影圖像區域檢測單元在初始檢測模式以及動態檢測模式下操作，其中在該初始檢測模式，該投影圖像區域檢測單元通過識別該標記圖像區域的最外面的角來檢測該標記圖像區域，以及在該動態檢測模式，該投影圖像區域檢測單元通過使用預定模板圖像在包括由該圖像校正單元校正了的該投影圖像區域的多個拍攝圖像之間的差分圖像上執行模板匹配，來檢測該標記圖像區域。
8.根據權利要求1所述的投影圖像區域檢測裝置，還包括圖像校正單元，配置為基于該投影圖像區域檢測單元檢測的該標記圖像區域而檢測該拍攝圖像中的該投影圖像的該投影圖像區域，以及校正該檢測的投影圖像區域中的投影變形，其中該投影圖像區域檢測單元在初始檢測模式以及動態檢測模式下操作，其中在該初始檢測模式，該投影圖像區域檢測單元通過識別該標記圖像區域的最外面的角來檢測該標記圖像區域，該標記圖像區域通過將該拍攝圖像的每個角的平分線用作次掃描方向對角地掃描該拍攝圖像來識別，以及在該動態檢測模式，該投影圖像區域檢測單元通過使用預定模板圖像在包括由該圖像校正單元校正了的投影圖像區域的多個拍攝圖像之間的差分圖像上執行模板匹配，來檢測該標記圖像區域。
9.根據權利要求1所述的投影圖像區域檢測裝置，還包括圖像校正單元，配置為基于該投影圖像區域檢測單元檢測的該標記圖像區域而檢測該拍攝圖像中的該投影圖像的該投影圖像區域，以及校正該檢測的投影圖像區域中的投影變形，其中該投影圖像區域檢測單元在初始檢測模式以及動態檢測模式下操作，其中在該初始檢測模式，該投影圖像區域檢測單元通過識別該標記圖像區域的最外面的角來檢測該標記圖像區域，以及在該動態檢測模式，該投影圖像區域檢測單元通過使用預定模板圖像在先前檢測的標記圖像區域中以及先前檢測的標記圖像區域周圍的區域上執行模板匹配來檢測該標記圖像區域，其中該先前檢測的標記圖像區域是先前在包括由該圖像校正單元校正了的投影圖像區域的多個拍攝圖像之間的差分圖像中檢測到的。
10.根據權利要求1所述的投影圖像區域檢測裝置，還包括圖像校正單元，配置為基于該投影圖像區域檢測單元檢測的標記圖像區域而檢測該拍攝圖像中的該投影圖像的該投影圖像區域，以及校正該檢測的投影圖像區域中的投影變形，其中該投影圖像區域檢測單元在初始檢測模式以及動態檢測模式下操作，其中在該初始檢測模式，該投影圖像區域檢測單元通過識別該標記圖像區域的最外面的角來檢測該標記圖像區域，以及在該動態檢測模式，該投影圖像區域檢測單元通過使用預定模板圖像在包括由該圖像校正單元校正了的投影圖像區域的多個拍攝圖像之間的差分圖像上執行模板匹配來，檢測該標記圖像區域，其中該投影圖像區域檢測單元基于該初始檢測模式下檢測的標記圖像區域而規定該預定模板圖像的尺寸。
11.根據權利要求1所述的投影圖像區域檢測裝置，還包括圖像校正單元，配置為基于該投影圖像區域檢測單元檢測的該標記圖像區域而檢測該拍攝圖像中的該投影圖像的該投影圖像區域，以及校正該檢測的投影圖像區域中的投影變形；以及標記圖像生成單元，配置為生成包括其中預定顏色分量隨時間經過改變的特定區域的該標記圖像，其中該投影圖像區域檢測單元在初始檢測模式以及動態檢測模式下操作，其中在該初始檢測模式，該投影圖像區域檢測單元通過識別該標記圖像區域的最外面的角來檢測該標記圖像區域，以及在該動態檢測模式，該投影圖像區域檢測單元通過使用預定模板圖像在包括由該圖像校正單元校正了的投影圖像區域的多個拍攝圖像之間的差分圖像上執行模板匹配，來檢測該標記圖像區域，以及該標記圖像生成單元生成比該初始檢測模式的標記圖像的尺寸小的該動態檢測模式的標記圖像。
12.根據權利要求1所述的投影圖像區域檢測裝置，還包括圖像校正單元，配置為基于該投影圖像區域檢測單元檢測的該標記圖像區域而檢測該拍攝圖像中的該投影圖像的該投影圖像區域，以及校正該檢測的投影圖像區域中的投影變形；以及標記圖像生成單元，配置為生成包括其中預定顏色分量隨時間經過改變的特定區域的該標記圖像，其中該投影圖像區域檢測單元在初始檢測模式以及動態檢測模式下操作，其中在該初始檢測模式，該投影圖像區域檢測單元通過識別該標記圖像區域的最外面的角來檢測該標記圖像區域，以及在該動態檢測模式，該投影圖像區域檢測單元通過使用預定模板圖像在包括由該圖像校正單元校正了的投影圖像區域的多個拍攝圖像之間的差分圖像上執行模板匹配來檢測該標記圖像區域，以及該標記圖像生成單元生成比該初始檢測模式的標記圖像的對比度低的該動態檢測模式的標記圖像。
13.根據權利要求1所述的投影圖像區域檢測裝置，還包括圖像校正單元，配置為基于該投影圖像區域檢測單元檢測的該標記圖像區域而檢測該拍攝圖像中的該投影圖像的該投影圖像區域，以及校正該檢測的投影圖像區域中的投影變形；以及標記圖像生成單元，配置為生成包括其中預定顏色分量隨時間經過改變的特定區域的該標記圖像，其中該投影圖像區域檢測單元在初始檢測模式以及動態檢測模式下操作，其中在該初始檢測模式，該投影圖像區域檢測單元通過識別該標記圖像區域的最外面的角來檢測該標記圖像區域，以及在該動態檢測模式，該投影圖像區域檢測單元通過使用預定模板圖像在包括由該圖像校正單元校正了的投影圖像區域的多個拍攝圖像之間的差分圖像上執行模板匹配來檢測該標記圖像區域，以及該標記圖像生成單元生成比該初始檢測模式的標記圖像的顏色改變量少的該動態檢測模式的標記圖像。
14.一種投影圖像區域檢測系統，包括 投影裝置，配置為將投影圖像投影到投影對象上；拍攝裝置，配置為通過拍攝包括投影到該投影對象上的投影圖像的投影圖像區域，獲得拍攝圖像；以及投影圖像區域檢測裝置，包括投影圖像區域檢測單元，配置為檢測在由該拍攝裝置獲得的拍攝圖像中的標記圖像區域，以檢測包括該拍攝圖像中的投影圖像的投影圖像區域，該標記圖像區域包括用于識別該投影圖像區域的四個角的標記圖像，標記圖像生成單元，配置為生成包括其中顏色隨時間經過改變的特定區域的標記圖像，標記圖像添加單元，配置為將由該標記圖像生成單元生成的標記圖像添加到該投影圖像，以及圖像供應單元，配置為向該投影裝置供應添加了該標記圖像的投影圖像，其中該投影圖像區域檢測單元通過藉由識別該標記圖像區域中包括的隨時間經過持續改變的顏色來檢測該拍攝圖像中的該標記圖像區域，而檢測該拍攝圖像中的該投影圖像區域。
15. 一種投影圖像區域檢測方法，包括檢測通過拍攝包括投影圖像的投影圖像區域獲得的拍攝圖像中的標記圖像區域，該標記圖像區域包括用于識別該投影圖像區域的四個角的標記圖像，其中該檢測標記圖像區域包括識別該標記圖像區域中包括的隨時間經過持續改變的顏色。
全文摘要
一種投影圖像區域檢測裝置，包括投影圖像區域檢測單元，配置為檢測通過拍攝包括投影圖像的投影圖像區域獲得的拍攝圖像中的標記圖像區域。標記圖像區域包括用于識別投影圖像區域的四個角的標記圖像。投影圖像區域檢測單元通過識別隨時間經過繼續改變的標記圖像區域中包括的顏色檢測標記圖像區域。
文檔編號H04N5/74GK102484724SQ201080039728
公開日2012年5月30日 申請日期2010年9月6日 優先權日2009年9月10日
發明者大村慶二, 糟谷勇兒, 荒木禎史 申請人:株式會社理光