图像投影系统和图像投影方法技术方案

一种图像投影系统，包括：红外线投影设备，用于向投影对象投射形状测量所用的图案图像；摄像装置，用于拍摄所述图案图像；计算装置，用于基于所拍摄到的图案图像来获取所述投影对象的三维形状信息，并且基于所述三维形状信息来将内容图像转换成与所述投影对象相对应的投影用内容图像；以及可见光投影设备，其配置在与所述红外线投影设备不同的位置，并且用于向所述投影对象投射所述投影用内容图像，其中所述计算装置基于所述可见光投影设备所投射的可见光图像和所述红外线投影设备所投射的非可见光图像的图像来执行使所述非可见光图像的各像素与所述可见光图像的各像素相关联的处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像投影系统和图像投影方法
本专利技术涉及用于根据投影对象的变化来将内容图像实时地投射到该投影对象的图像投影系统和图像投影方法。
技术介绍
已知有被称为投影映射的技术作为用于将期望的内容图像投射到诸如建筑物等的投影对象的技术。投影对象通常具有三维形状。因此，在原样投影内容图像的情况下，由于投影对象的表面的粗糙度或深度的大小，因而与投影设备分开的位置中的观众可能将投影图像看作失真图像。因此，通过预先测量相对于投影对象的各点的摄像装置的各像素和投影设备之间的对应关系、对内容图像进行相应的坐标转换、并且投射该内容图像，可以看到不存在失真的内容图像。在投影对象是诸如建筑物等的固定物体的情况下，预先测量相对于投影对象的各点的摄像装置的各像素和投影设备之间的对应，并且基于摄像装置的各像素和投影设备之间的固定的对应信息来进行投影映射。然而，可以对诸如车辆、舞者或运动员等的不断变化的投影对象(以下称为“运动物体”)进行投影映射，并且期望用于对运动物体适当地进行投影映射的技术。然而，在向运动物体的投影的情况下，即使运动物体具有与人的慢速行走大致相同的例如约1米/秒的低速运动，在大约60帧/秒的典型视频处理中，在测量所用的摄像和投影之间也产生几厘米的移动误差。作为用于解决这种问题的高速且低延迟的测量和投影的技术，例如，在WO2015/125403的小册子中，公开了包括投影设备和至少一个摄像装置的图像投影系统。该投影设备投射表示内容图像的视频光和包括与投影坐标系中的投影坐标的编码信息相对应的图案图像的图案光。投影设备具有透镜光学系统、可见光LED光源、红外LED光源、以及用于投影来自这两个光源的光的一个数字微镜装置(下文中，称为“DMD”)。根据该图像投影系统，内容图像的投影和投影对象的测量由同一投影设备进行。因此，可以将内容图像投射到结构物体上的预期位置。可能需要以更高的亮度和更高的帧频将内容图像投射到高速改变的运动物体。因此，在投影映射中需要用于使投影中所使用的光源具有高亮度并且以更高的速度切换投影图像的技术。特别地，在全色图像的投影的情况下，即使利用在WO2015/125403中公开的投影设备，使红色、蓝色和绿色的各颜色的光源具有高亮度从技术上也并不容易且也需要高成本。另外，利用一个DMD，红色、蓝色和绿色这三个颜色以及红外线这四种光的高速投影受到限制，并且此外，诸如用以将四种光引导至透镜光学系统的镜等的光学系统非常复杂。如果单独配置可见光光源所用的可见光投影设备和红外线(非可见光)光源所用的红外线投影设备(即，如果使用单独的DMD和光学系统)，则可见光和红外线的投影位置彼此不同，因而除现有技术中的技术那样、基于利用红外线投影设备所投射的红外线的图案图像来测量投影对象的距离(此外，投影对象的位置和形状)的测量处理外，还新需要进行使从可见光投影设备投射的可见光图像的各像素与摄像装置的拍摄图像(此外，从红外线投影设备投射的红外线图像)的各像素相关联的校准处理。然而，将测量结果无延迟地投影到运动物体上需要同时进行测量和投影。特别地，为了提高视频的亮度和质量，可见光投影设备期望地即使在人可能无法识别的短时间量内、也没有为了测量而停止投影的情况下进行投影。摄像装置必须在投影时在不受可见光视频阻碍的情况下对非可见光进行摄像，并且必须在校准处理时对可见光和非可见光这两者进行摄像。引文列表专利文献专利文献1：PCT国际公开WO2015/125403
技术实现思路
本专利技术的目的是利用简单的结构来执行使用非可见光的测量处理和使用可见光的校准处理。根据本专利技术的方面，提供一种图像投影系统，用于向投影对象投射内容图像，所述图像投影系统包括：非可见光投影设备，用于通过使用非可见光向所述投影对象投射形状测量所用的图案图像；摄像装置，用于拍摄投射到所述投影对象的所述图案图像；测量控制装置，用于基于所拍摄到的图案图像来获取所述投影对象的三维形状信息；投影图像处理装置，用于基于所述三维形状信息来将预先准备的内容图像转换成与所述投影对象相对应的投影用内容图像；可见光投影设备，其配置在与所述非可见光投影设备不同的位置，并且用于通过使用可见光与所述非可见光投影设备同时向所述投影对象投射所述投影用内容图像；以及校准处理装置，用于基于利用所述摄像装置对所述非可见光投影设备所投射的非可见光图像和所述可见光投影设备所投射的可见光图像进行拍摄所获得的图像，来执行使所述非可见光图像的各像素与所述可见光图像的各像素相关联的处理。根据本专利技术的图像投影系统，可以利用简单的结构执行利用非可见光所进行的测量处理和使用可见光的校准处理。附图说明图1是根据第一典型实施例的图像投影系统的结构图；图2是示出红外线投影设备所投射的、测量处理所用的图案图像的一个示例的说明图；图3是示出图1所示的计算装置的详情的功能框图；图4是示出根据第一典型实施例的图像投影系统的校准处理的流程的流程图；图5是示出图4所示的校准处理的变形例的图；图6是示出图1所示的图像投影系统的变形例的图；图7是示出根据第一典型实施例的图像投影系统的第一应用示例的说明图；图8是示出根据第一典型实施例的图像投影系统的第二应用示例的说明图；图9是示出根据第一典型实施例的图像投影系统的第三应用示例的说明图；图10是示出根据第一典型实施例的图像投影系统的第四应用示例的说明图；图11是根据第二典型实施例的图像投影系统的结构图；图12是示出根据第二典型实施例的图像投影系统的测量处理的流程的流程图；图13是示出图12所示的测量处理的变形例的图；图14是根据第三典型实施例的图像投影系统的结构图；图15是示出根据第三典型实施例的图像投影系统的操作的说明图；图16是示出根据第三典型实施例的图像投影系统的操作的变形例的流程图；图17是示出图16中的步骤ST506的处理的说明图；图18是根据第四典型实施例的图像投影系统的结构图；以及图19是示出图18所示的图像投影系统的变形例的图。具体实施方式以下将参考附图来说明本专利技术的典型实施例。第一典型实施例图1是根据本专利技术的第一典型实施例的图像投影系统1的结构图。图像投影系统1是用于进行将构成期望视频内容的图像投射到投影对象的投影映射的系统，并且特别地，适合于运动图像向诸如车辆、舞者或运动员等的不断变化的投影对象(运动物体2)的投射。图1以简化形式(例如，图1中的圆柱形状)示出运动物体2。如图1所示，图像投影系统1主要包括：红外线投影设备3，用于向运动物体2投射红外线图像；可见光投影设备4，用于向运动物体2投射可见光图像；摄像装置5，其可以拍摄投射到运动物体2的红外线图像和可见光图像；以及计算装置6，其可通信地连接至设备3和4以及装置5各自，并且执行投影映射所需的各种处理。红外线投影设备3、可见光投影设备4和摄像装置5可以配置在预定位置中。红外线投影设备3包括：出射单元10，其包含诸如投射透镜等的透镜系统；红外线光源11，其包含发出红外区域的光的红外线LED；DMD12，用于通过选择性地使来自红外线光源11的光向投射透镜反射来形成由运动图片或静止图片构成的期望的红外线图像；以及未示出的控制基板或处理器等，用于控制红外线光源11或DMD12的操作。作为红外线光源11，不仅可以采用LED，而且还可以采用诸如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像投影系统，用于向投影对象投射内容图像，所述图像投影系统包括：非可见光投影设备，用于通过使用非可见光向所述投影对象投射形状测量所用的图案图像；摄像装置，用于拍摄投射到所述投影对象的所述图案图像；测量控制装置，用于基于所拍摄到的图案图像来获取所述投影对象的三维形状信息；投影图像处理装置，用于基于所述三维形状信息来将预先准备的内容图像转换成与所述投影对象相对应的投影用内容图像；可见光投影设备，其配置在与所述非可见光投影设备不同的位置，并且用于通过使用可见光与所述非可见光投影设备同时向所述投影对象投射所述投影用内容图像；以及校准处理装置，用于基于利用所述摄像装置对所述非可见光投影设备所投射的非可见光图像和所述可见光投影设备所投射的可见光图像进行拍摄所获得的图像，来执行使所述非可见光图像的各像素与所述可见光图像的各像素相关联的处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.30 JP 2016-1075421.一种图像投影系统，用于向投影对象投射内容图像，所述图像投影系统包括：非可见光投影设备，用于通过使用非可见光向所述投影对象投射形状测量所用的图案图像；摄像装置，用于拍摄投射到所述投影对象的所述图案图像；测量控制装置，用于基于所拍摄到的图案图像来获取所述投影对象的三维形状信息；投影图像处理装置，用于基于所述三维形状信息来将预先准备的内容图像转换成与所述投影对象相对应的投影用内容图像；可见光投影设备，其配置在与所述非可见光投影设备不同的位置，并且用于通过使用可见光与所述非可见光投影设备同时向所述投影对象投射所述投影用内容图像；以及校准处理装置，用于基于利用所述摄像装置对所述非可见光投影设备所投射的非可见光图像和所述可见光投影设备所投射的可见光图像进行拍摄所获得的图像，来执行使所述非可见光图像的各像素与所述可见光图像的各像素相关联的处理。2.根据权利要求1所述的图像投影系统，其中，所述可见光投影设备具有分别与使用的各颜色相对应的单独显示元件。3.根据权利要求1所述的图像投影系统，其中，所述可见光投影设备与所述摄像装置相邻配置。4.根据权利要求1所述的图像投影系统，其中，所述可见光投影设备与所述非可见光投影设备相邻配置。5.根据权利要求1所述的图像投影系统，其中，可见光截止滤光器以能够拆卸地安装的方式配置在所述摄像装置中。6.一种图像投影方法，用于向投影对象投射内容图像，所述图像投影方法包括：利...

【专利技术属性】
技术研发人员：渕上竜司，南和博，杉泽裕史，中村秀幸，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP