專利名稱：圖像處理裝置和圖像處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖像處理裝置和圖像處理方法。
技術背景已知有這樣的圖像輸入/輸出裝置，其確定寫在拍攝對象上的信息是 否與預定的參考信息相同，并且用投影單元投影出指示確定結果的信息(例如，見日本專利申請公開No，2006-4010)。還已知有這樣的投影儀系統(tǒng)，其可以根據(jù)投影面的狀態(tài)生成正確的 圖像(例如，見日本專利申請公開No.2004-109246)。所述圖像輸入/輸出裝置和投影儀系統(tǒng)中都包括攝影裝置和投影裝置。然而，在日本專利申請公開No.2006-4010中公開的結構中，所述攝 影裝置和投影裝置被包括在一個殼體中。在日本專利申請公開 No.2004-109246公開的結構中，攝影裝置被固定在投影裝置的一側，并 且所述攝影裝置和投影裝置不能相互分離和自由移動。在所述攝影裝置和投影裝置中至少一個可以自由移動的情況中，操 作者很難掌握所述攝影裝置和投影裝置的空間位置之間的關系。因此， 很難使投影裝置投影的整幅圖像與攝影裝置的最大拍攝范圍匹配。發(fā)明內容本發(fā)明的目標是提供一種圖像處理裝置，所述圖像處理裝置可以使 操作者利用投影裝置投影的圖像來識別攝影裝置和投影裝置的位置之間 的關系。本發(fā)明還提供記錄有圖像處理程序的計算機可讀記錄介質。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種圖像處理裝置，該圖像處理裝 置包括連接單元，所述連接單元連接投影裝置和攝影裝置，所述投影裝置和所述攝影裝置中的至少一個具有可調整的位置；取得單元，所述取得單元取得所述攝影裝置的拍攝圖像，所述攝影裝置拍攝由所述投影裝置投影的、指示所述投影裝置的有效投影范圍的標準圖案；顏色轉換 單元，所述顏色轉換單元從所述拍攝圖像中提取所述標準圖案，并對所 提取的標準圖案執(zhí)行顏色轉換；放大/縮小單元，所述放大/縮小單元根據(jù) 所述攝影裝置的最大有效拍攝范圍和所述投影裝置的有效投影范圍之間 的比率放大或縮小所述顏色轉換后的標準圖案；疊加單元，所述疊加單 元將所述放大或縮小后的標準圖案疊加到投影前的標準圖案上；以及輸 出單元，所述輸出單元將由所述疊加單元疊加后的所述標準圖案輸出到 所述投影裝置。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，所述圖像處理裝置還包括刪除單元，當所 述投影裝置和所述攝影裝置中至少一個的位置被調整時，所述刪除單元 從由所述疊加單元疊加后的所述標準圖案中刪除所述顏色轉換且放大或 縮小后的標準圖案。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，所述圖像處理裝置可以配置成所述攝影裝 置包括刪除單元，當所述投影裝置和所述攝影裝置中至少一個的位置被 調整時，所述刪除單元從由所述疊加單元疊加后的所述標準圖案中刪除 所述顏色轉換且放大或縮小后的標準圖案。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，所述圖像處理裝置可以配置成在所述標準 圖案中形成狹縫部分。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，所述圖像處理裝置可以配置成在所述狹縫 部分中形成多個狹縫。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，所述圖像處理裝置可以配置成以向外變寬 或變窄的間隔或者以不規(guī)則的間隔形成所述多個狹縫，所述狹縫的中心 位于所述標準圖案的至少一邊的中心。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，所述圖像處理裝置還包括控制器，所述控 制器控制所述攝影裝置的朝向、縮放系數(shù)、焦距中的至少一項。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，所述圖像處理裝置可以配置成這樣所述 標準圖案指示由所述攝影裝置拍攝的預定最小拍攝范圍；所述圖像處理裝置還包括確定單元，所述確定單元基于由所述疊加單元疊加后的所述 標準圖案確定在所述放大或縮小后的標準圖案中指示的所述攝影裝置的 所述最大有效拍攝范圍是否處于投影前的所述標準圖案中指示的所述最 大有效拍攝范圍和所述預定最小拍攝范圍之間；并且當在所述放大或縮 小后的標準圖案中指示的所述攝影裝置的所述最大有效拍攝范圍不處于 投影前的所述標準圖案中指示的所述最大有效拍攝范圍和所述預定最小 拍攝范圍之間時，所述控制器控制所述攝影裝置的朝向或縮放系數(shù)，使 得所述放大或縮小后的標準圖案中指示的所述攝影裝置的所述最大有效 拍攝范圍落入投影前的所述標準圖案中指示的所述最大有效拍攝范圍和 所述預定最小拍攝范圍之間。根據(jù)本發(fā)明的第九方面，所述圖像處理裝置可以配置成這樣在相 當于所述標準圖案中指示的所述最大有效拍攝范圍或所述預定最小拍攝范圍的框架中形成狹縫部分；所述攝影裝置用多個焦距值拍攝由所述投 影裝置投影的所述標準圖案的多個圖像；并且所述控制器將所述攝影裝 置的所述焦距調整為這樣的焦距值，在該焦距值下，在所述標準圖案的 多個拍攝圖像中，相當于所述攝影裝置的最大有效拍攝范圍或預定最小 拍攝范圍的所述框架中的狹縫部分的亮度與非狹縫部分的亮度之差最 大。根據(jù)本發(fā)明的第十方面，所述圖像處理裝置可以配置成這樣所述 連接單元被連接到移動所述攝影裝置的移動單元；并且所述控制器控制被所述移動單元移動的所述攝影裝置的位置。根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供了一種圖像處理方法，所述圖像處理方法包括連接投影裝置和攝影裝置，所述投影裝置和所述攝影裝置中的至少一個具有可調整的位置；取得所述攝影裝置的拍攝圖像，所述攝影裝置拍攝由所述投影裝置投影的、指示所述投影裝置的有效投影范圍的標準圖案；對從所述拍攝到的圖像中提取的標準圖案執(zhí)行顏色轉換; 根據(jù)所述攝影裝置的最大有效拍攝范圍和所述投影裝置的所述有效投影 范圍之間的比率放大或縮小所述顏色轉換后的標準圖案；將所述放大或 縮小后的標準圖案疊加到投影前的標準圖案上；以及將由疊加單元疊加后的所述標準圖案輸出到所述投影裝置。根據(jù)本發(fā)明的第一和第十一方面，利用由所述投影裝置投影的圖像， 操作者可以掌握所述攝影裝置和所述投影裝置的位置之間的關系。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，所述顏色轉換且放大或縮小后的標準圖案 不能再次進行顏色轉換和放大/縮小，并且不能被疊加到新的標準圖案上。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，所述顏色轉換且放大或縮小后的標準圖案 不能再次進行顏色轉換和放大/縮小，并且不能被疊加到新的標準圖案上。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，所述攝影裝置或所述投影裝置的操作者可 以在觀察由所述投影裝置投影的所述狹縫部分的同時調整所述攝影裝置 或所述投影裝置的焦距。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，可以更精確地調整所述攝影裝置或所述投 影裝置的所述焦距。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，相對于以規(guī)則的間隔形成狹縫的情況，可 以更精確地調整所述攝影裝置或所述投影裝置的所述焦距。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，可以精確地拍攝由所述投影裝置投影的標 準圖案的圖像。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，可以執(zhí)行預備操作，以確定從拍攝圖像到 投影圖像的坐標變換方程。根據(jù)本發(fā)明的第九方面，可以自動地把所述攝影裝置的焦距調整為 能夠清楚地投影所述標準圖案中的所述狹縫部分的焦距值。根據(jù)本發(fā)明的第十方面，可以在調整所述攝影裝置的位置的過程中 實現(xiàn)更高的自由度。


將基于附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例，其中 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的、包括拍攝圖像轉換裝 置的遠程指示系統(tǒng)的結構的框圖；圖2是示出個人計算機PC 1和2的功能結構的框圖； 圖3是示出個人計算機PC 1和2的硬件結構的框圖；圖4A示出攝像機的最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍之間的關系；圖4B示出投影儀的最大有效投影范圍的例子；圖5是示出要被執(zhí)行來確定坐標變換計算公式的處理的流程圖；圖6是示出要在圖5的步驟Sl和S2中實行的更具體的處理的流程圖；圖7A示出標準圖案的例子；圖7B示出這樣的標準圖案的例子，在該標準圖案上疊加了相當于最 大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍的藍色框架；圖8是示出要在圖5的步驟S3中實行的更具體處理的流程圖； 圖9A示出標準圖案生成單元生成的格子圖案的例子； 圖9B示出格子圖案的拍攝圖像的例子；圖10示出根據(jù)第二示例性實施例的、圖7A所示標準圖案的變型例； 圖11是示出根據(jù)第三示例性實施例的、圖6所示流程圖的變型例的 流程圖；圖12是示出要添加到圖11所示流程圖中的處理的示例的流程圖； 圖13A是示出PTZ攝像機被對焦到投影圖像上時狹縫部分的亮度的圖；圖13B是示出PTZ攝像機未被對焦到投影圖像上時狹縫部分的亮度的圖；圖13C示出PTZ攝像機的焦距值和對比度值之間的關系；以及 圖14是示出根據(jù)第四示例性實施例的、包括拍攝圖像轉換裝置的遠 程指示系統(tǒng)的結構的框圖。
具體實施方式
下面是參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例的描述。 [第一示例性實施例]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的、包括拍攝圖像轉換 裝置的遠程指示系統(tǒng)的結構的框圖。圖1的遠程指示系統(tǒng)包括用作服務器的個人計算機(PC) 1和用作客戶端的PC2。 PC l和2通過網(wǎng)絡3相互連接。投影儀4 (投影裝置) 和攝像機5 (攝影裝置)被連接到PC1。根據(jù)來自PC 1的控制命令，投影儀4將注釋圖像投影到屏幕6上。 注釋圖像可以是由各種顏色和字體的線、字符、符號或圖形構成的圖像。 操作者可以隨意移動投影儀4。攝像機5可以是視頻攝像機或PTZ (云臺，Pan tilt Zoom)攝像機。 攝像機5拍攝屏幕6的圖像，并將拍攝到的圖像輸出到PC 1。操作者可 以隨意移動攝像機5。PC 1通過網(wǎng)絡3將攝像機5拍攝的圖像輸出到PC 2。PC 2被連接到 顯示器205。顯示器205顯示所拍攝的圖像的顯示區(qū)12和用戶界面(UI) 14。 PC2可以是集成有顯示器205的個人計算機。UI 14包括"畫筆"按鈕、"文本"按鈕以及"擦除"按鈕等的按鈕和表示 線型與顏色類型的圖標。在圖1中，被攝像機5拍攝到的屏幕6的圖像 被顯示在顯示區(qū)12中。例如，當通過按下UI 14的"畫筆"按鈕、將圖形 等寫入顯示區(qū)12中時，關于該圖形的信息從PC 2經(jīng)由PC 1輸出到投影 儀4?；陉P于該圖形的信息，投影儀4在屏幕6上畫出該圖形。盡管在圖1中僅有PC2被示出為客戶端，但是該遠程指示系統(tǒng)可以 包括多于一個的客戶端(PC)。圖2是示出PC 1禾B PC 2的功能結構的框圖。PC 1包括控制器101 (控制器、確定單元)，其控制整個裝置和投 影儀4與攝像機5的操作；發(fā)送接收單元102，其通過網(wǎng)絡3將信息和數(shù) 據(jù)發(fā)送到PC 2或者從PC 2接收信息和數(shù)據(jù)；圖像處理單元103 (取得單 元、顏色轉換單元、放大/縮小單元、疊加單元、輸出單元、刪除單元)， 其對要由投影儀4投影的圖像和由攝像機5拍攝的圖像進行圖像處理； 標準圖案生成單元104，其生成要由投影儀4投影的標準圖案；接口 (IF) 單元105 (連接單元)，其連接投影儀4和攝像機5;以及操作單元106， 其由鼠標、鍵盤等形成。控制器101被連接到發(fā)送接收單元102、圖像處 理單元103、標準圖案生成單元104、 IF單元105以及操作單元106。控制器101還通過IF單元105被連接到投影儀4和攝像機5。
PC2包括控制器201，其控制整個裝置；發(fā)送接收單元202，其通 過網(wǎng)絡3將信息和數(shù)據(jù)發(fā)送到PC 1或者從PC l接收信息和數(shù)據(jù)；存儲 器203，其存儲控制程序、數(shù)據(jù)、信息等；操作單元204，其由鼠標、鍵 盤等形成；以及顯示器205?？刂破?01被連接到發(fā)送接收單元202、存 儲器203、操作單元204以及顯示器205。 圖3是示出PC 1的硬件結構的框圖。
PC1包括CPU 21，其控制整個裝置；ROM 22，其存儲控制程序； RAM 23，其用作工作區(qū)；硬盤驅動器(HDD) 24，其存儲各種信息和程 序；網(wǎng)絡接口 25，其建立與其他計算機的連接；USB (通用串行總線) 接口 26，其建立與USB設備(未示出)的連接；以及鼠標和鍵盤27。 CPU 21被連接到ROM 22、 RAM 23、硬盤驅動器(HDD) 24、網(wǎng)絡接 口 25、 USB接口 26以及鼠標和鍵盤27。
控制器101、圖像處理單元103以及標準圖案生成單元104相當于 根據(jù)控制程序執(zhí)行各種操作的CPU 21。發(fā)送和接收單元102相當于網(wǎng)絡 接口25。 IF單元105相當于網(wǎng)絡接口 25。
PC 2具有添加到與PC 1的結構相同的結構上的鼠標、鍵盤以及顯示器。
現(xiàn)在描述將攝像機5拍攝到的圖像的坐標變換成由投影儀4投影的 圖像的坐標的方法。
利用攝像機5拍攝從投影儀4投影的圖案，并確定該投影圖案中的 每個點與拍攝圖像圖案中的每個對應點之間的關系，來執(zhí)行從拍攝圖像 到投影圖像的坐標變換。并且，為了高精確地執(zhí)行這種計算，投影圖案 需要在拍攝圖像中占據(jù)較大的面積并且具有相對較高的分辨率。更具體 地，攝像機5拍攝投影圖案，使得投影圖案落入最大有效拍攝范圍內， 所述最大有效拍攝范圍不受在拍攝圖像的外圍中觀察到的失真等的影 響，并且使所述投影圖案大于最小拍攝容許范圍，所述最小拍攝容許范 圍為預定的由攝像機5拍攝的最小拍攝范圍，并且是防止坐標變換中的 計算精度降低的下限。圖4A示出攝像機5的最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍之間的關系。最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍由攝像 機的類型預先確定。然而，用戶可以通過操作單元106改變這些范圍的設置。當攝像機5被連接到PC1時，關于最大有效拍攝范圍和最小拍攝 容許范圍的信息被存儲在HDD24中。圖4B示出投影儀4的最大有效投影范圍。用戶通過操作單元106 設置該最大有效投影范圍。PC 2的位于遠程位置處的用戶可以通過操作單元204設置最大有效 拍攝范圍、最小拍攝容許范圍以及最大有效投影范圍。圖5是示出要被執(zhí)行來確定坐標變換計算公式的處理的流程圖。首先，PC l執(zhí)行前處理，使得操作者可以調整投影儀4和攝像機5 的位置(步驟S1)。之后，基于通過前處理獲得的信息，操作者調整投影儀4和攝像機 5的位置(步驟S2)。最后，PC 1計算坐標變換計算公式，以確定投影儀4投影的圖像中 的每個點的位置與拍攝投影在屏幕6上的圖像的攝像機5所獲得的圖像 中的每個對應點的位置之間的關系(步驟S3)。然后，PC1結束該處理。圖6是更詳細示出圖5的步驟Sl和S2的處理的流程圖。首先，標準圖案生成單元104計算放大/縮小和平移的方程(仿射方 程)，使得相當于攝像機5的最大有效拍攝范圍的框架在尺寸和位置上與 投影儀4的最大有效投影范圍的框架一致(步驟Sll)。通過公知的計算 方法執(zhí)行該計算。標準圖案生成單元104準備具有與投影儀4投影的圖像相同尺寸的 黑色圖像。然后，標準圖案生成單元104將仿射方程應用于相當于攝像 機5的最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍的框架。標準圖案生成單 元104用紅色在該黑色圖像上畫出相當于轉換后的最大有效拍攝范圍和 最小拍攝容許范圍的框架(步驟S12)。此后，在步驟S12中獲得的圖像 將被稱作標準圖案。圖7A示出標準圖案的例子。然后，標準圖案生成單元104將標準圖案輸出到投影儀4(步驟S13)。然后，投影儀4將標準圖案投影到屏幕6上(步驟S14)。攝像機5拍攝投影在屏幕6上的標準圖案的圖像，并將拍攝到的標準圖案輸出到圖像處理單元103 (步驟S15)。圖像處理單元103取得拍攝到的標準圖案，并提取出標準圖案的紅 色框架(該框架相當于最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍)。然后， 圖像處理單元103執(zhí)行顏色轉換，將紅色框架轉換成藍色，并且將仿射 方程(放大/縮小和平移)應用于顏色轉換后的相當于最大有效拍攝范圍 和最小拍攝容許范圍的框架(步驟S16)。之后，圖像處理單元103將相當于仿射變換后的最大有效拍攝范圍 和最小拍攝容許范圍的藍色框架疊加到投影前的標準圖案上。然后，圖 像處理單元103將疊加后的標準圖案輸出到投影儀4 (步驟S17)。投影 儀4將疊加后的標準圖案投影到屏幕6上(步驟S18)。圖7B示出這樣 的標準圖案的例子，在該標準圖案上疊加了相當于最大有效拍攝范圍和 最小拍攝容許范圍的藍色框架。步驟Sll到S18的處理相當于圖5的步 驟S1，而下面描述的步驟S19的處理相當于圖5的步驟S2。投影儀4和攝像機5的操作者觀察被投影到屏幕6上并且疊加了最 大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍的藍色框架的標準圖案，調整投影 儀4的位置，使得標準圖案的相當于最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許 范圍的紅色框架看起來具有矩形形狀，并且還調整攝像機5的位置，使 得相當于最大有效拍攝范圍的藍色框架落在相當于最大拍攝有效范圍的 紅色框架和相當于最小拍攝容許范圍的紅色框架之間(步驟S19)。然后， 此操作結束。此時，在相當于最大有效拍攝范圍的藍色框架落在相當于 最大拍攝有效范圍的紅色框架和相當于最小拍攝容許范圍的紅色框架之 間的條件下，應該執(zhí)行調整，使得相當于最大有效拍攝范圍的藍色框架 變得盡可能的大。這樣，可以高精確地確定拍攝圖像中的每個點與投影 圖像中的每個對應點之間的關系。在步驟S19中，攝像機5的操作者可以進一步調整攝像機5的景角。 在投影儀4具有糾正投影圖像失真的功能的情況下，投影儀4的操作者 可以進一步糾正投影圖像的失真。在屏幕6上有一個執(zhí)行投影和圖像拍 攝的期望范圍的情況下，投影儀4的操作者4調整投影儀4的位置，使得投影的相當于最大有效拍攝范圍的紅色框架環(huán)繞該期望范圍。如果在步驟S21中正在調整投影儀4或攝像機5，則重復步驟S14 到S18的處理。因此，如果正在調整投影儀4或攝像機5，則疊加有相當 于最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍的藍色框架的標準圖案可能會 被再次轉換成藍色框架并且被疊加到新的標準圖案上。為了防止這種情形，如果正在調整投影儀4或攝像機5，則圖像處 理單元103執(zhí)行過濾，使得只從具有相當于最大有效拍攝范圍和最小拍 攝容許范圍的藍色框架的標準圖案中提取出紅色部分，或者執(zhí)行過濾， 使得刪除相當于最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍的藍色框架。這 樣，相當于最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍的紅色框架被轉換成 藍色框架并且被疊加到新的標準圖案上。還可以附接濾鏡，用于在投影 儀4和攝像機5正被調整時僅將紅色部分透過到攝像機5。圖8是更詳細地示出圖5的步驟S3的處理的流程圖。首先，標準圖案生成單元104將存儲在HDD 24中的每個黑色圖像 和每個白色圖像分成八個部分，產(chǎn)生圖9A中示出的格子圖案。然后，標 準圖案生成單元104將所述格子圖案輸出到投影儀4和圖像處理單元103 (步驟S21)。所述格子圖案的尺寸相當于投影儀4的最大有效投影范圍。投影儀4將所述格子圖案投影到屏幕6上(步驟S22)。攝像機5拍 攝投影在屏幕6上的格子圖案的圖像，并將拍攝到的圖像輸出到圖像處 理單元103 (步驟S23)。圖9B示出拍攝到的格子圖案的圖像的例子?；谂臄z到的格子圖案中的四個或更多個格子點的位置與從標準圖 案生成單元104獲得的格子圖案中的四個或更多個格子點的位置之間的 關系，圖像處理單元103計算從拍攝圖像到投影圖像的坐標變換計算公 式(步驟S24)。然后，此操作結束。從拍攝圖像到投影圖像的坐標變換 計算公式存儲在HDD 24中。當拍攝圖像被投影到屏幕6上時，控制器 101從HDD 24讀取從拍攝圖像到投影圖像的坐標變換計算公式，并使用 該計算公式。如上詳述，根據(jù)本示例性實施例，圖像處理單元103獲得由攝像機 5 (攝像機5拍攝由投影儀4所投影的標準圖案的圖像)拍攝的圖像，并且指示投影儀4的有效投影范圍和攝像機5的最大有效拍攝范圍。圖像處理單元103對拍攝圖像中的標準圖案執(zhí)行顏色轉換。根據(jù)攝像機5的 最大有效拍攝范圍和投影儀4的有效投影范圍之間的比率，圖像處理單 元103放大或縮小顏色轉換后的標準圖案。然后，圖像處理單元103將 放大或縮小后的標準圖案疊加到投影前的標準圖案上，并將疊加后的標 準圖案輸出到投影儀4。因此，攝像機5和投影儀4的操作者可以基于投 影儀4投影的圖像識別攝像機5和投影儀4之間的位置關系。在正在調整攝像機5和投影儀4中的至少其中之一時，圖像處理單 元103執(zhí)行過濾，使得從疊加后的標準圖案中刪除顏色轉換且放大/縮小 后的標準圖案。這樣，顏色轉換且放大/縮小后的標準圖案不會被再次顏 色轉換和放大/縮小并且疊加到新的標準圖案上。如果攝像機5裝配有用 于從疊加后的標準圖案中刪除顏色轉換且放大/縮小后的標準圖案的濾 鏡，則可以起到與上面相同的效果。[第二示例性實施例]圖10示出圖7A中示出的標準圖案的變型例。如圖10中所示出的，在相當于最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范 圍的紅色框架中以一像素間隔、兩像素間隔以及四像素間隔形成黑線狹 縫。通過與圖6的步驟S14到S18的處理相同的處理，該標準圖案被疊 加到顏色轉換且仿射變換后的標準圖案上，然后被投影儀4投影到屏幕6 上。因此，攝像機5的操作者可以觀察在用藍色投影的框架中形成的黑 線狹縫，調整攝像機5的焦距。如果黑線狹縫被清晰地投影到屏幕上， 則攝像機5的操作者可以知道攝像機5對焦到了投影圖像上。如果黑線 狹縫未被清晰地投影到屏幕上，則攝像機5的操作者可以知道攝像機5 未對焦到投影圖像上。攝像機5的操作者調整攝像機5的焦距，使得具 有不同寬度的所有狹縫都被清晰地投影到屏幕上。這樣，攝像機5可以 高精確地聚焦到投影圖像上。通過這種標準圖案，諸如監(jiān)視器的用于監(jiān) 視攝像機5的拍攝條件的裝備變得沒有必要。投影儀4的操作者可以觀察在用紅色投影的框架中形成的黑線狹縫，調整投影儀4的焦距。投影儀4的操作者調整投影儀4的焦距，使 得具有不同寬度的所有狹縫被清晰地投影到屏幕上。這樣，投影儀4可以高精確地對焦到投影圖像上。相當于最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍的紅色框架的形狀都 不限于矩形。例如，各個紅色框架可以為具有四個圓角的矩形?？梢栽?相當于最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍的框架各自的至少一邊形 成黑線狹縫。狹縫數(shù)可以是一個或者更多。在圖10中，以向外變寬的間隔形成黑線狹縫，最窄的間隔位于相當 于最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍的框架各自的至少一邊的中央 處。然而，可以以向外變窄的間隔形成黑線狹縫，最寬的間隔位于相當 于最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍的框架各自的至少一邊的中央 處。相對于以規(guī)則的間隔形成狹縫的情況，在這種情況中，攝像機5可 以更精確地對焦到投影圖像上。并且，可以以不規(guī)則的間隔形成黑線狹縫，間隔的中點可以位于相 當于最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍的框架各自的至少一邊的中 央處。相對于以規(guī)則的間隔形成狹縫的情況，在這種情況中，攝像機5 也可以更精確地對焦到投影圖像上。如上所述，根據(jù)本示例性實施例，可以在標準圖案中形成狹縫。因 此，投影儀4和攝像機5的操作者可以調整投影儀4和攝像機5各自的 焦距，觀察由投影儀4投影到屏幕上的狹縫。在標準圖案中形成兩個或更多個狹縫的情況下，可以更精確地調整 投影儀4的焦距和攝像機5的焦距。在以向外變寬或變窄或者以不規(guī)則間隔形成兩個或更多個狹縫(間 隔的中點可以位于標準圖案的至少一邊的中央處)的情況中，相對于以 規(guī)則的間隔形成狹縫的情況，可以更精確地調整投影儀4的焦距和攝像 機5的焦距。[第三示例性實施例]在本示例性實施例中，上面描述的在步驟S19中由攝像機5的操作者執(zhí)行的攝像機5的調整操作由PC 1來實現(xiàn)。
在本示例性實施例中，攝像機5使用PTZ (云臺，Pan Tilt Zoom)攝 像機。PTZ攝像機可以在垂直和水平方向上改變攝像機的朝向，并且可 以調整攝像機的縮放系數(shù)。根據(jù)來自控制器101的控制信號來執(zhí)行PTZ 攝像機的朝向和縮放系數(shù)的調整。
圖11是圖6所示流程圖的變型例的流程圖。用與圖6相同的標號表 示與圖6相同的處理，并且這里省略這些處理的解釋。
在執(zhí)行步驟S12的處理后，PTZ攝像機在控制器101控制下拍攝屏 幕6的圖像，并將拍攝圖像輸出到圖像處理單元103 (步驟S31)。然后， 操作移到步驟S13。
在執(zhí)行步驟S14的處理后，PTZ攝像機在控制器101的控制下拍攝 投影了標準圖案的屏幕6的圖像。然后，PTZ攝像機將拍攝圖像輸出到 圖像處理單元103 (步驟S32)。
盡管在步驟S31和S32中拍攝屏幕6的圖像，但是PTZ攝像機可以 不拍攝環(huán)繞屏幕6的空間的圖像。然而，需要拍攝屏幕6的比PTZ攝像 機的最小拍攝容許范圍更大的圖像。
圖像處理單元103從步驟S31中拍攝的圖像與步驟S32中拍攝的圖 像之間的差提取標準圖案的紅色框架(該框架相當于最大有效拍攝范圍 和最小拍攝容許范圍)。然后，圖像處理單元103執(zhí)行顏色轉換以將紅色 框架轉換成藍色框架，并將上面描述的仿射方程(放大/縮小和平移)應 用于顏色轉換后的相當于最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍的框架 (步驟S33)。
之后，圖像處理單元103將仿射變換后的相當于最大有效拍攝范圍 和最小拍攝容許范圍的藍色框架疊加到標準圖案上(步驟S34)。
然后，控制器101確定相當于最大有效拍攝范圍的藍色框架是否落 入相當于最大有效拍攝范圍的紅色框架和相當于最小拍攝容許范圍的紅 色框架之間(步驟S35)。
如果在步驟S35中"是"，則結束該操作。如果在步驟S35中為"否"， 則控制器101向PTZ攝像機輸出信號(步驟S36)。該信號指示PTZ攝像機的朝向和縮放系數(shù)，該朝向和縮放系數(shù)使得相當于最大有效拍攝范圍 的藍色框架落入相當于最大有效拍攝范圍的紅色框架和相當于最小拍攝 容許范圍的紅色框架之間。然后，操作移到步驟S32。
通過此操作，可以自動調整PTZ攝像機的朝向和縮放系數(shù)，使得相
當于拍攝到的標準圖案的最大有效拍攝范圍的框架落入相當于原始標準 圖案的最大有效拍攝范圍的框架和相當于原始標準圖案的最小拍攝容許 范圍的紅色框架之間。
在PTZ攝像機具有焦距調整功能的情況下，利用形成有圖10所示 狹縫的標準圖案，以調整PTZ攝像機的朝向、焦距以及縮放系數(shù)。在這 種情況下，圖12中示出的處理被添加到圖11的流程圖中。
更具體地，在執(zhí)行步驟S36的處理后，控制器101測量相當于最大 有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍的紅色框架的亮度(最大亮度Imax和 最小亮度Imin)(步驟S37)。
圖13A和13B是示出狹縫部分的亮度的圖。圖13A示出了PTZ攝 像機對焦到投影圖像上的情況。圖13B示出了 PTZ攝像機未對焦到投影 圖像上的情況。在PTZ攝像機對焦到投影圖像上的情況(如圖13A中示 出的情況)中，各個黑線狹縫處的亮度為最小亮度Imin，而紅色框架的 亮度為最大亮度Imax。另一方面，在PTZ攝像機未被對焦到投影圖像上 的情況(如圖13B中示出的情況)中，黑線狹縫為模糊的，并且相對于 圖13A中示出的情況，各個黑線狹縫的最小亮度Imin呈現(xiàn)更高的值。
基于測量的最大亮度Imax和最小亮度Imin,控制器101計算對比度 值(=(Imax-Imin) / (Imax十Imin))(步驟S38)。盡管在本示例性實施 例中控制器101計算最大亮度Imax和最小亮度Imin的歸一化值，但是 對比度值可以是測量最大亮度Imax與測量最小亮度Imin之差。
在PTZ攝像機對焦到投影圖像上時對比度值更高。控制器101切換 表示PTZ攝像機的焦距的值。然后，控制器101拍攝投影圖像，并重復 步驟S37和S38的處理(步驟S39)。
控制器101將PTZ攝像機切換到這樣的焦距值，在該焦距值下對比 度值變?yōu)樽畲?步驟S40),并移到步驟S32。圖13C示出了PTZ攝像機的焦距值與對比度值之間的關系。在圖13C中，控制器101將PTZ攝像
機的焦距值設置為3m。
通過步驟S37到S40的處理，可以自動調整PTZ攝像機的焦距。 如上詳述，根據(jù)本示例性實施例，控制器101控制PTZ攝像機的朝
向、縮放以及焦距中的至少一項。因此，PTZ攝像機可以精確地拍攝所
投影的標準圖案。
并且，基于圖像處理單元103疊加后的標準圖案，控制器101確定
在放大/縮小后的標準圖案中指示的攝影裝置的最大有效拍攝范圍是否落
入在投影前的標準圖案中指示的最大有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍
之間(步驟S35)。如果在步驟S35中為"否"，則控制器101控制攝影裝
置的朝向或縮放系數(shù)，使得在放大/縮小后的標準圖案中指示的攝影裝置 的最大有效拍攝范圍落入在投影前的標準圖案中指示的攝影裝置的最大 有效拍攝范圍和最小拍攝容許范圍之間。因此，控制器101可以執(zhí)行預 備操作(前處理)以確定將拍攝圖像坐標變換成投影圖像的公式。換言 之，控制器101可以執(zhí)行預備操作，以確定投影圖像中的各個點與拍攝 圖像中的各個對應點之間的關系。
此外，控制器101將PTZ攝像機的焦距調整為這樣的焦距值，在該 焦距值下，在具有兩個或更多個焦距值的PTZ攝像機所投影的標準圖案 中，相當于PTZ攝像機的最大有效拍攝范圍或最小拍攝容許范圍的框架 中的狹縫部分的亮度與其他部分的亮度之差變?yōu)樽畲?。因此，可以自?地把攝影裝置的焦距調整為使狹縫部分清晰地投影到投影圖像上的焦距 值。
[第四示例性實施例〗
在本示例性實施例中，如圖14所示，用于移動攝像機5的機械臂7 (移動單元)被連接到攝像機5。機械臂7的移動受控制器101的控制。 攝像機5可以是視頻攝像機或PTZ攝像機。
在本示例性實施例中，除了步驟S36的處理外，還執(zhí)行與圖ll所示 流程圖中相同的處理。
在相當于最大有效拍攝范圍的藍色框架未落入相當于最大有效拍攝范圍的紅色框架和相當于最小拍攝容許范圍的紅色框架之間的情況下
(或者在步驟S35中為"否"的情況下)，控制器101向機械臂7輸出信號。
通過該信號，機械臂7以這樣的方式移動使得相當于最大有效拍攝范
圍的藍色框架落入相當于最大有效拍攝范圍的紅色框架和相當于最小拍
攝容許范圍的紅色框架之間。然后，操作移到步驟S32。
根據(jù)本示例性實施例，控制器101控制由機械臂7移動的攝像機5 的位置。因此，相對于第三示例性實施例，可以以更高的自由度調整攝 像機5的位置。
在第一到第四示例性實施例中，攝像機5拍攝包含投影儀4的投影 圖像的圖像。因此，當拍攝圖像被顯示在PC2的顯示器205上時，關于 投影儀4的最大有效投影范圍的信息可以由PC 2的顯示器205疊加到拍 攝圖像上。如果關于投影儀4的最大有效投影范圍的信息被保持在PC 1 中，則該信息被傳輸?shù)絇C2的控制器201。這樣，PC2的用戶可以知道 在顯示器205上顯示的最大有效投影范圍中寫入的注釋圖像被傳輸?shù)酵?影儀4側的用戶。
并且，圖像處理單元103可以將關于攝像機5的最大有效拍攝范圍 (或外部紅色框架)的信息疊加到要由投影儀4投影的圖像上，并將該 疊加后的圖像輸出到投影儀4。這樣，投影了關于攝像機5的最大有效拍 攝范圍的信息，投影儀4側的用戶可以知道在攝像機5的最大有效拍攝 范圍中寫入的信息被傳輸?shù)絇C 2的用戶。
可以向PC 1提供記錄有用于實現(xiàn)PC 1的各功能的軟件程序的記錄 介質。然后，PC1的CPU讀取并執(zhí)行記錄在記錄介質上的程序，以實現(xiàn) 與第一到第四示例性實施例相同的效果。用于提供程序的記錄介質可以 為CD-ROM、 DVD、 SD卡等。
并且，PC1的CPU可以執(zhí)行軟件程序，以實現(xiàn)與第一到第四示例性
實施例相同的效果。
應該理解，本發(fā)明并不限于上面描述的第一到第四示例性實施例，
可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下對它們作出各種變型。
權利要求
1.一種圖像處理裝置，該圖像處理裝置包括連接單元，其連接投影裝置和攝影裝置，所述投影裝置和所述攝影裝置中的至少一個的位置可調整；取得單元，其取得所述攝影裝置的拍攝圖像，所述攝影裝置拍攝由所述投影裝置投影的、指示所述投影裝置的有效投影范圍的標準圖案；顏色轉換單元，其從所述拍攝圖像中提取所述標準圖案，并對所提取的標準圖案執(zhí)行顏色轉換；放大/縮小單元，其根據(jù)所述攝影裝置的最大有效拍攝范圍和所述投影裝置的所述有效投影范圍之間的比率放大或縮小顏色轉換后的標準圖案；疊加單元，其將所述放大或縮小后的標準圖案疊加到投影前的標準圖案上；以及輸出單元，其將由所述疊加單元疊加后的所述標準圖案輸出到所述投影裝置。
2. 根據(jù)權利要求1所述的圖像處理裝置，所述圖像處理裝置還包括 刪除單元，當所述投影裝置和所述攝影裝置中至少一個的位置被調整時， 所述刪除單元從被所述疊加單元疊加后的所述標準圖案中刪除顏色轉換 且放大或縮小后的標準圖案。
3. 根據(jù)權利要求1所述的圖像處理裝置，其中所述攝影裝置包括刪 除單元，當所述投影裝置和所述攝影裝置中至少一個的位置被調整時， 所述刪除單元從被所述疊加單元疊加后的所述標準圖案中刪除顏色轉換 且放大或縮小后的標準圖案。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的圖像處理裝置，其中在所述標準圖案 中形成有狹縫部分。
5. 根據(jù)權利要求4所述的圖像處理裝置，其中在所述狹縫部分中形 成有多個狹縫。
6. 根據(jù)權利要求5所述的圖像處理裝置，其中以向外變寬或變窄的間隔或者以不規(guī)則的間隔形成所述多個狹縫，所述狹縫的中心位于所述 標準圖案的至少一邊的中央處。
7. 根據(jù)權利要求1到3中的任意一項所述的圖像處理裝置，所述圖像處理裝置還包括控制器，所述控制器控制所述攝影裝置的朝向、縮放 系數(shù)、焦距中的至少一項。
8. 根據(jù)權利要求7所述的圖像處理裝置，其中 所述標準圖案指示由所述攝影裝置拍攝的預定最小拍攝范圍； 所述圖像處理裝置還包括確定單元，所述確定單元基于由所述疊加單元疊加后的標準圖案，確定在放大或縮小后的標準圖案中指示的所述 攝影裝置的最大有效拍攝范圍是否位于所述投影前的標準圖案中指示的 最大有效拍攝范圍和預定最小拍攝范圍之間；并且當所述放大或縮小后的標準圖案中指示的所述攝影裝置的最大有效 拍攝范圍不在所述投影前的標準圖案中指示的最大有效拍攝范圍和預定 最小拍攝范圍之間時，所述控制器控制所述攝影裝置的朝向或縮放系數(shù)， 使得所述放大或縮小后的標準圖案中指示的所述攝影裝置的最大有效拍 攝范圍落入所述投影前的標準圖案中指示的最大有效拍攝范圍和預定最 小拍攝范圍之間。
9，根據(jù)權利要求7所述的圖像處理裝置，其中在相當于所述標準圖案中指示的最大有效拍攝范圍或預定最小拍攝 范圍的框架中形成狹縫部分；所述攝影裝置用多個焦距值拍攝由所述投影裝置投影的所述標準圖 案的多個圖像；并且所述控制器將所述攝影裝置的焦距調整為這樣的焦距值，在該焦距 值下，在所述標準圖案的多個拍攝圖像中，相當于所述攝影裝置的最大 有效拍攝范圍或預定最小拍攝范圍的框架中的狹縫部分的亮度與非狹縫 部分的亮度之差最大。
10.根據(jù)權利要求7所述的圖像處理裝置，其中所述連接單元被連接到移動所述攝影裝置的移動單元；并且所述控制器控制由所述移動單元移動的所述攝影裝置的位置。
11.一種圖像處理方法，所述圖像處理方法包括連接投影裝置和攝影裝置，所述投影裝置和所述攝影裝置中至少一 個的位置可調整；取得所述攝影裝置的拍攝圖像，所述攝影裝置拍攝由所述投影裝置 投影的、指示所述投影裝置的有效投影范圍的標準圖案；對從所述拍攝圖像中提取的所述標準圖案執(zhí)行顏色轉換； 根據(jù)所述攝影裝置的最大有效拍攝范圍和所述投影裝置的有效投影 范圍之間的比率放大或縮小所述顏色轉換后的標準圖案；將所述放大或縮小后的標準圖案疊加到投影前的標準圖案上；以及 將由所述疊加單元疊加后的標準圖案輸出到所述投影裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圖像處理裝置，其包括連接單元，其連接投影裝置和攝影裝置，所述投影裝置和所述攝影裝置中至少一個的位置可調整；取得單元，其取得所述攝影裝置的拍攝圖像，所述攝影裝置拍攝由所述投影裝置投影的、指示所述投影裝置的有效投影范圍的標準圖案；顏色轉換單元，其從所述拍攝圖像中提取所述標準圖案，并對所提取的標準圖案執(zhí)行顏色轉換；放大/縮小單元，其根據(jù)所述攝影裝置的最大有效拍攝范圍與所述投影裝置的有效投影范圍之間的比率放大或縮小所述顏色轉換后的標準圖案；疊加單元，其將所述放大或縮小后的標準圖案疊加到投影前的標準圖案上；以及輸出單元，其將由所述疊加單元疊加后的標準圖案輸出到所述投影裝置。
文檔編號H04N5/232GK101335832SQ20081000306
公開日2008年12月31日 申請日期2008年1月18日 優(yōu)先權日2007年6月28日
發(fā)明者三宅弘之, 內橋真吾 申請人:富士施樂株式會社