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JP2008078690A - 画像処理システム - Google Patents

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Kazuki Hirata
和貴 平田
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Abstract

【課題】カメラで撮像した撮像画像を内容の識別性を高めて遠隔地との間のコミュニケーションの円滑性を向上させることができる画像処理システムを提供する。
【解決手段】画像を投影するプロジェクタ40、プロジェクタ40の投影領域を第1の解像度で撮像する通常カメラ20、第1の解像度よりも高い第2の解像度で撮像する高精細カメラ30、第1の解像度の撮像画像と第2の解像度の撮像画像とをコンピュータ100に送信すると共に、投影すべき画像データをプロジェクタ40に出力する画像処理装置50等から構成される。
【選択図】 図1

Description

本発明は、遠隔指示システム、遠隔会議システム等に適用される、プロジェクタ及びカメラを備える画像処理システムに関する。
例えば、遠隔修理システム、遠隔保守システム、遠隔医療システム、遠隔会議システム等においては、遠隔端末側から実物体側へ向けて作業手順の指示等の各種指示を行う必要がある。このような、遠隔端末側から実物体側への指示を行うことができる遠隔指示システムとしては、例えば、実物体側に存在する被写体をビデオカメラで撮像しつつその撮像画像を遠隔端末に送信すると共に、遠隔端末において撮像画像に基づいて指示されたアノテーション画像を実物体側でプロジェクタにより被写体へ投影する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
米国特許公開2004/0070674号公報
ところで、上述したような遠隔指示システム等では、実物体側で投影された画像の撮像画像の内容を遠隔側の表示装置等で観察した場合に、その内容が識別し難い場合もあり、このような場合には円滑なコミュニケーションができない可能性がある。また、実物体側の撮像画像を遠隔端末側で再利用する場合に、撮像画像の内容が識別できないと有効利用できない可能性もある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プロジェクタ及びカメラを備える画像処理システムにおいて、カメラで撮像した撮像画像を内容の識別性を高めて遠隔地との間のコミュニケーションの円滑性を向上させることができる画像処理システムを提供することにある。
本発明に係る画像処理システムは、画像を投影する投影手段と、前記投影手段の投影領域を第1の解像度で撮像する第1の撮像手段と、前記投影手段の投影領域を前記第1の解像度よりも高い第2の解像度で撮像する第2の撮像手段と、前記第1の解像度の撮像画像と前記第2の解像度の撮像画像とを端末装置に送信すると共に、投影すべき画像データを前記投影手段に出力する画像処理手段と、を有することを特徴としている。
上記構成において、前記画像処理手段は、前記端末装置からの指示に応じて、前記第1の解像度及び前記第2の解像度の撮像画像を選択的に前記端末装置へ送信する、構成を採用できる。
上記構成において、前記画像処理手段は、前記端末装置において前記第1の解像度の撮像画像に基づいて選択された選択領域に対応する領域の前記第2の解像度による撮像画像を前記端末装置へ送信する、構成を採用できる。
上記構成において、前記画像処理手段は、前記投影手段の投影する投影画像を前記第2の解像度で撮像した画像から取得する、構成を採用でき、また、前記画像処理手段は、前記端末装置から指示されたアノテーション画像以外の画像を前記投影手段に投影させている間、前記第2の解像度の撮像画像を取得する、構成を採用できる。
上記構成において、通常は、前記第1の解像度の撮像画像を前記端末装置へ送信し、前記端末装置から要求があった場合にのみ、前記第2の解像度の撮像画像を前記端末装置へ送信する、構成を採用できる。
上記構成において、前記第1及び第2の撮像手段は、撮像画像の解像度を変更可能な共通の撮像手段により構成されている、構成を採用できる。
請求項1に係る発明によれば、端末装置において、第1の解像度の画像とこれよりも解像度の高い第2の解像度の画像とが得られ、撮像画像を内容の識別性を高めることができる。
請求項2に係る発明によれば、端末装置へ送信すべき第1の解像度及び第2の解像度の撮像画像を必要に応じて選択できるので、画像処理手段と端末装置との間で送受されるデータ量の増大を抑制できる。
請求項3に係る発明によれば、第2の解像度の撮像画像のうち選択した領域のみを送信するので、画像処理手段と端末装置との間のデータ量の増大を最小限に抑えることができる。
請求項4および5に係る発明によれば、端末装置から指示されたアノテーション画像が投影されていない状態の画像が得られ、投影手段により投影された投影画像の識別性を特に高くすることができる。
請求項6に係る発明によれば、通常はデータ量の少ない第1の解像度の画像を送信し、必要な場合にのみデータ量の少ない第1の解像度の画像を送信するので、送信するデータ量の増大を最小限にできる。
請求項7に係る発明によれば、装置構成を簡素化できる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る画像処理システムが適用された遠隔指示システムの構成図及び図2は画像処理装置の機能ブロック図である。
この遠隔指示システムは、図1に示すように、実物体である対象物TGが設置された側に設けられた、第1の撮像手段としての通常カメラ20、第2の撮像手段としての高精細カメラ30、投影手段としてのプロジェクタ40、画像処理装置50、画像処理装置50に接続された端末装置としてのコンピュータ60等と、画像処理装置50とネットワーク300を介して接続されかつ遠隔地に設置された端末装置としてのコンピュータ100等とから構成される。尚、ネットワーク300を介して接続されるコンピュータ100は、図1においては1台のみ示しているが、複数台を接続することも可能である。
通常カメラ20は、例えば、CCDカメラ等で構成され対象物TG(例えば、ホワイトボード)を第1の解像度で撮像可能に配置されていると共に、その撮像画像は画像処理装置50に取り込まれる。
高精細カメラ30は、例えば、CCDカメラ等で構成され対象物TG(例えば、ホワイトボード)を第1の解像度よりも高い第2の解像度で撮像可能に配置されていると共に、その撮像画像は画像処理装置50に取り込まれる。高精細カメラ30により得られる画像データは、通常カメラ20が撮像した同じ領域の画像データと比べると、高精細なのでデータ量が大きい。尚、高精細カメラ30は、通常カメラ20の撮像領域と略同じ領域を撮像するように設置されている。
プロジェクタ40は、液晶プロジェクタ等で構成され、画像処理装置50からの画像を対象物TGへ投影する。尚、プロジェクタ40は、高精細カメラ30及び通常カメラ20の撮像領域と略同じ領域へ画像光を投影可能に設置されている。
コンピュータ60は、図1に示すように、表示装置70、マウス80などの入力装置等が接続されており、表示装置70は、画像処理装置50に入力するための画像データ等が表示され、マウス80は入力操作や、画像データの編集操作等に使用される。すなわち、コンピュータ60は、プロジェクタ40から対象物TGへ向けて投影する画像を画像処理装置50へ入力等するために設けられている。
コンピュータ100は、図1に示すように、液晶表示装置、CRT等からなる表示装置110、マウス130などの入力装置等が接続されている。
表示装置110は、その表示画面に対象物TG側において通常カメラ20及び高精細カメラ30が撮像した撮像画像等やアノテーション画像の編集用の画面を表示する。
マウス130は、例えば、対象物TGへ投影すべきアノテーション画像に関する指示を形成する際に、編集画面上に形成された各種ボタン等の操作等に用いられる。
コンピュータ100等から構成される端末装置により、ユーザは、表示装置110の画面上で対象物TG等の画像を観ながら、この画像に対して指示するためのアノテーション画像を描画することができる。
画像処理装置50は、図2に示すように、制御部501、記憶部502、画像入力部503、高精細画取得部504、通常画像取得部505、アノテーション画像形成部506、投影画像形成部507、通信部508、時間管理部509等から構成されており、これらは内部バス510によりデータ送受が可能に相互に接続されている。
制御部501は、一般的なCPU(Central Processing Unit)及び内部メモリーなどで構成され、画像処理装置50の記憶部502、画像入力部503、高精細画取得部504、通常画像取得部505、アノテーション画像形成部506、投影画像形成部507、通信部508、時間管理部509、内部バス510及び各種データを制御する。
記憶部502は、一般的な半導体メモリーやディスク装置などで構成され、画像処理装置50で処理されるデータを保持ないし蓄積、記録する。
また、記憶部502に保持ないし蓄積、記録された画像データは、プロジェクタ40に随時出力可能となっている。
画像入力部503は、一般的な半導体メモリーなどで構成され、コンピュータ60から画像データが入力されて、保持する。この画像は、例えば、コンピュータ60において動作する汎用アプリケーションソフトウエア等により作成される。
高精細画像取得部504は、一般的な半導体メモリーなどで構成され、高精細カメラ30で撮像された撮像画像を取得する。
通常画像取得部505は、一般的な半導体メモリーなどで構成され、通常カメラ30で撮像された撮像画像を取得する。
アノテーション画像形成部506は、一般的なCPU、内部メモリーなどで構成され、コンピュータ100等の端末装置から与えられたアノテーション画像に関する描画コマンドを解読してアノテーション画像を形成する。
投影画像形成部507は、プロジェクタ40から投影するための画像を形成する。具体的には、画像入力部503からの画像、アノテーション画像形成部506からの画像、記憶部502に記憶された画像等を適宜使用して投影するための画像を形成する。
通信部508は、CPU、通信回路等で構成され、ネットワーク300を介して端末装置であるコンピュータ100との間で画像データを含む各種データを通信する。
時間管理部509は、内部システム・クロック、カウンター、タイマーなどから構成され、制御部501、記憶部502、画像入力部503、高精細画取得部504、通常画像取得部505、アノテーション画像形成部506、投影画像形成部507、通信部508及び内部バス14の処理の時刻ないし時間を制御する。
内部バス510は、制御用の制御バスおよびデータ用のデータ・バスから構成され、各部からの制御データや各部からの画像データ、図形データおよび高精細画像データなどを伝送する。
次に、遠隔指示システムの動作の一例について図3〜図9を参照して説明する。
ここで、図3は画像処理装置50の通信処理の一例を示すフローチャート、図4は画像処理装置50の画像処理の一例を示すフローチャート、図5はコンピュータ100の処理の一例を示すフローチャート、図6は対象物への画像投影の一例を示す図、図7はコンピュータ100側の表示装置の表示例を示す図、図8はコンピュータ100側の表示装置において高精細画像を表示した画面の一例を示す図、及び図9はコンピュータ100側の表示装置において高精細画像を表示した画面の他の例を示す図である。
先ず、画像処理装置50とコンピュータ100との間の通信処理について説明すると、画像処理装置50は、図3に示すように、通常カメラ20の撮像した撮像画像をコンピュータ100に向けて送出する(ステップST1)。
次いで、コンピュータ100からコマンドを受領したかを判断する(ステップST2)。コマンドは、例えば、アノテーション画像を描画する描画コマンド、高精細画像の所望の領域を選択する選択コマンド、アノテーション画像を消去するための消去コマンドからなる。尚、アノテーション画像は、画像を用いた指示のための画像であって、グラフィック画像、テキスト画像等あらゆる画像が含まれる。
描画コマンドを受信した場合には、この描画コマンドに応じたアノテーション画像をホワイトボートに向けて投影するための処理を実行する(ステップST3)。
また、描画コマンドを受信していない場合には、選択コマンドを受信したかを判断し(ステップST5)、選択コマンドを受信した場合には、アノテーション画像が対象物TGへ投影されているかを判断する(ステップST6)。
そして、アノテーション画像が対象物TGへ投影されている場合には、アノテーション画像を一時的に消去(オフ)する(ステップST7)。
アノテーション画像が対象物TGへ投影されている場合に、アノテーション画像を一時的に消去するのは、コンピュータ100側で指示されたアノテーション画像をコンピュータ100側へ送信する必要がないからである。
次いで、後述するように、コンピュータ100側で選択された領域に対応する領域の高精細カメラ30による撮像画像を取得し(ステップST8)、これをコンピュータ100へ送信する(ステップST9)。そして、ステップST7においてアノテーション画像を一時的にオフした場合には、再びアノテーション画像を投影する。
ステップST5において、選択コマンドでない場合には、消去コマンドと判断し、投影しているアノテーション画像を消去する(ステップST12)。
次に、画像処理装置50の画像処理の一例について説明する。
画像処理装置50は、図4に示すように、コンピュータ60から画像データが入力されたかを判断し(ステップST21)、画像データの入力がある場合には、コンピュータ100からアノテーション画像の描画指示(描画コマンド)が送信されているかを判断する(ステップST22)。
描画コマンドが送信されていない場合には、コンピュータ60からの画像データから得られる画像を投影する(ステップST25)。
例えば、図6(A)に示すように、文字が記載された掲示物SHが貼り付けられた状態のホワイトボードからなる対象物TGに、コンピュータ60から入力された画像データに基づく投影画像PI(例えば、アプリケーションソフトウエアで作成した表)がプロジェクタ40から出力されると、ホワイトボード上に投影画像PIが投影される。図6(A)に示す状態は、通常カメラ20により撮像され、その撮像画像がコンピュータ100へ送信される。
描画コマンドが送信されている場合には、とコンピュータ100からのアノテーション画像を合成し(ステップST23)、合成した画像をプロジェクタ40から投影する(ステップST24)。
例えば、図6(A)に示す状態において、アノテーション画像の描画コマンドを受信した場合には、図6(B)に示すように、コンピュータ60からの投影画像PIと共にアノテーション画像ANがホワイトボード上に投影される。
次に、コンピュータ100における処理の一例について説明する。
コンピュータ100は、画像処理装置50から撮像画像を受信すると、その撮像画像を表示装置110へ出力する。
例えば、図6(A)に示したホワイトボードに関する画像は、表示装置110において、例えば、図7(A)に示すように画像IMとして表示される。このとき、投影画像PIに含まれる文字が小さい場合には、表示装置110の画面上で識別するのが難しい場合もある。このことは、投影画像PIに限らず、掲示物SH等に記載された文字等について発生し得るが、プロジェクタ40の投影画像PIにおいて発生しやすい。
コンピュータ100側のユーザは、図7(A)に示した表示を観ながら、必要に応じて入力操作を行う。
このときのコンピュータ100の処理について図5を参照して説明すると、ユーザがマウス120により表示装置110の画面上に形成された各種ボタンBTを操作するとコマンドが入力される(ステップST41)。
そして、このコマンドがアノテーション画像を描画する描画コマンドかを判断する(ステップST42)。
ユーザが画面上の各種ボタンBT等をマウス120を使用して操作することにより、描画コマンドが入力されると、例えば、図7(B)に示すように、アノテーション画像ANを表示装置110の画面上に描画する(ステップST43)。また、入力された描画コマンドを画像処理装置50へ送信し(ステップST44)、ユーザより終了要求があると(ステップST45)、処理を終了する。
ステップST42において、描画コマンドでない場合には、選択コマンドかを判断し(ステップST46)、選択コマンドの場合にはそれに応じた選択処理を実行する。
具体的には、ユーザは、投影画像PIの表中の文字が識別できない場合には、マウス120の操作等により、図7(B)に示すように、選択領域SRを指定する。これにより、選択コマンドが入力され、この選択領域SRに対応するプロジェクタ40の投影領域データを算出する。そして、算出した選択コマンドとして画像処置装置50へ送信する(ステップST48)。
ステップST46において、選択コマンドではない場合には、ユーザによりアノテーション画像を消去する消去コマンドが入力されたと判断し、表示装置110の画面上のアノテーション画像ANを消去すると共に、消去コマンドを画像処置装置50へ送信する(ステップST49)。
ここで、選択コマンドを画像処理装置50へ送信したときにおけるコンピュータ100の処理の一例について説明すると、図7(B)に示したように、選択領域SR内の投影画像PIの内容は識別しにくくなっているが、選択コマンドを画像処理装置50へ送信すると、高精細カメラ30により撮像された選択領域SRに対応する領域の高精彩画像がコンピュータ100へ送信される。
そして、コンピュータ100では、例えば、図8に示すように、通常カメラ20の撮像画像IMの対応する領域に高精細画像HRIを重ね合わせて表示する。
これにより、ユーザは、ホワイトボードに投影された投影画像PIの内容を識別することが可能になる。
また、他の例として、図9に示すように、コンピュータ100は、通常カメラ20の撮像画像IMを表示領域としてのウィンドウWD1に表示すると共に、高精細画像HRIを表示領域としての他のウィンドウWD2に表示することも可能である。
図10は、本発明の他の実施形態に係る画像処理システムが適用された遠隔指示システムの構成図である。尚、図10において、上記実施形態と同一構成部分については同一の符号を使用している。
図10に示す遠隔指示システムに使用しているカメラ20Aは、その解像度を画像処理装置50からの制御信号CTLに応じて変更可能となっており、高解像度画像HRSと通常解像度画像NRSを選択的に画像処理装置50へ出力する。
画像処理装置50は、例えば、コンピュータ100からの選択信号に応じて高解像度画像HRSと通常解像度画像NRSとを選択的にコンピュータ100へ送信する。
このような構成を採用することにより、1台のカメラで上記実施形態と同様の処理が可能となる。
図11は、本発明のさらに他の実施形態に係る画像処理システムが適用された遠隔指示システムの構成図である。尚、図11において、上記実施形態と同一構成部分については同一の符号を使用している。
この遠隔指示システムは、ネットワーク300を介して2台の画像処理装置50が双方向に通信可能に接続されており、各画像処理装置50には、上記したカメラ20A、プロジェクタ40、コンピュータ60,100等がそれぞれ接続されている。
このような構成とすることにより、コンピュータ60とコンピュータ100との間で画像を用いたコミュニケーションを双方向にできる。
また、上記実施形態では、取得した高精細画像を遠隔地のコンピュータ100の表示装置110等に表示する場合について説明したが、表示装置110Dくぁけでなく、高精細画像をプロジェクタ40から投影することも可能である。
上記実施形態では、高精細画像を取得する際に、アノテーション画像を強制的にオフする構成としたが、これに限定されるわけではなく、例えば、上記した時間管理部509により、プロジェクタ40でアノテーション画像を投影していない空き時間を見つけ、この間に高精細画像を取得することも可能である。
また、上記実施形態では、通常画像と高精細画像とを選択的に遠隔地のコンピュータに送信する構成としたが、これに限定されるわけではない。例えば、通常カメラ20と高精細カメラ30とを時分割制御し、常時、通常カメラ20と高精細カメラ30との撮像画像を取得して、遠隔地のコンピュータ100へ送信する構成とすることも可能である。
このとき、高精細画像の伝送フレーム・レートを、高精細画像に対比して低い通常の解像度の画像を伝送するときの伝送フレーム・レート(例えば、毎秒60フレーム)よりも小さくして、例えば毎秒10フレームのようにして伝送することにより、品質を制御することができる。また、高精細画像を伝送する場合、高精細画像と通常画像とを異なるフレーム・レートで多重化して伝送することもできるし、異なる帯域で同時に伝送することもできる。
上記実施形態では、通常画像と高精細画像とを共通の表示装置110に表示する場合について説明したが、コンピュータ100に通常画像用の表示装置と高精細画像用の表示装置とを接続して、それぞれ独立に表示することも可能である。
通常画像と高精細画像とを別々の通信回線で伝送してもよいし、多重化して伝送することもできるし、異なる帯域で同時に伝送することもできる。例えば、通常の画像データを無線通信を使い、高精細画像データを有線(光ケーブル)を使って伝送することもできる。
また、例えば、通常の解像度の画像データには、毎秒100キロ・ビットの帯域を割り当て、高精細度画像データには、毎秒100メガ・ビットの帯域を割り当てて伝送するなどのように通信の品質制御を行うことができる。同様に、通常の解像度の画像データに対しては、いわゆるフレーム・レート(あるいは撮影時間間隔)を毎秒30フレームとし、高精細画像データに対しては、毎秒1フレームというように画像あるいは通信の品質制御を行うこともできる。また、通常の画像データと高精細画像データの伝送方式あるいは通信プロトコルを同一にすることもできるし、異なるようにすることもできる。例えば、通常の画像データをいわゆるHTTPプロトコルで伝送し、一方、高精細画像データをいわゆるFTPプロトコルを使って伝送することもできる。
上記実施形態では、本発明の画像処理手段の機能を画像処理装置として一つにまとめた場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、本発明の画像処理手段の機能を分散化して実現することも可能である。
本発明の一実施形態に係る画像処理システムが適用された遠隔指示システムの構成図である。 図1の画像処理装置の機能ブロック図である。 画像処理装置の通信処理の一例を示すフローチャートである。 画像処理装置の画像処理の一例を示すフローチャートである。 遠隔地のコンピュータの処理の一例を示すフローチャートである。 対象物への画像投影の一例を示す図である。 遠隔地のコンピュータ側の表示装置の表示例を示す図である。 遠隔地のコンピュータ側の表示装置において高精細画像を表示した画面の一例を示す図である。 遠隔地のコンピュータ側の表示装置において高精細画像を表示した画面の他の例を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る画像処理システムが適用された遠隔指示システムの構成図である。 本発明に係る画像処理システムが適用されたさらに他の実施形態に係る遠隔指示システムの構成図である。
符号の説明
20…通常カメラ(第1の撮像手段)
30…高精細カメラ(第2の撮像手段)
40…プロジェクタ(投影手段)
50…画像処理装置(画像処理手段)
60,100…コンピュータ
70,110…表示装置
80,120…マウス
300…ネットワーク
TG…対象物
AN…アノテーション画像
PI…投影画像
SR…選択領域
HRI…高精細画像
SH…掲示物

Claims (7)

  1. 画像を投影する投影手段と、
    前記投影手段の投影領域を第1の解像度で撮像する第1の撮像手段と、
    前記投影手段の投影領域を前記第1の解像度よりも高い第2の解像度で撮像する第2の撮像手段と、
    前記第1の解像度の撮像画像と前記第2の解像度の撮像画像とを端末装置に送信すると共に、投影すべき画像データを前記投影手段に出力する画像処理手段と、
    を有する画像処理システム。
  2. 前記画像処理手段は、前記端末装置からの指示に応じて、前記第1の解像度及び前記第2の解像度の撮像画像を選択的に前記端末装置へ送信する、ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理システム。
  3. 前記画像処理手段は、前記端末装置において前記第1の解像度の撮像画像に基づいて選択された選択領域に対応する領域の前記第2の解像度による撮像画像を前記端末装置へ送信する、ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理システム。
  4. 前記画像処理手段は、前記投影手段の投影する投影画像を前記第2の解像度で撮像した画像から取得する、ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の画像処理システム。
  5. 前記画像処理手段は、前記端末装置から指示されたアノテーション画像が投影されていない状態で、前記第2の解像度の撮像画像を取得する、ことを特徴とする請求項4に記載の画像処理システム。
  6. 前記画像処理手段は、通常は、前記第1の解像度の撮像画像を前記端末装置へ送信し、前記端末装置から要求があった場合にのみ、前記第2の解像度の撮像画像を前記端末装置へ送信することを特徴とする請求項1に記載の画像処理システム。
  7. 前記第1及び第2の撮像手段は、撮像画像の解像度を変更可能な共通の撮像手段により構成されている、ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の画像処理システム。
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