JP2012216030A - Image display device - Google Patents
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Abstract
Translated fromJapaneseDescription
Translated fromJapanese本発明は、画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display device.
表示画面の外枠部分にカメラを備え、ユーザーの手の動きに応じたモーション操作を可能とした画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１）。 There has been proposed an image display device that includes a camera in an outer frame portion of a display screen and that can perform a motion operation according to the movement of a user's hand (for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来技術では、カメラにはユーザーの手だけでなく、ユーザーの背後の背景も含めて映るため、ユーザーの手の動き以外を誤検出する可能性があり、特に、背景での動き（人が横切った場合など）に誤検出の可能性が高いという問題があった。 However, in the prior art, the camera includes not only the user's hand but also the background behind the user, so there is a possibility of misdetecting other than the user's hand movement. There is a high possibility of false detection.
本発明は、ユーザーによるモーション操作の検出精度を向上することを目的とする。 An object of the present invention is to improve the detection accuracy of a motion operation by a user.
本発明に係る画像表示装置は、表示画面を有するディスプレイと、光軸と前記表示画面の法線とが、前記表示画面の前面側において斜交するように前記表示画面の外側に配置され、前記光軸の方向を逐次撮影して撮影画像を取得する撮影部と、前記撮影部で撮影された撮影画像の変化を検出する検出部と、を備えることを特徴とする。 The image display device according to the present invention is arranged on the outside of the display screen so that a display having a display screen, an optical axis and a normal line of the display screen are obliquely crossed on the front side of the display screen, An imaging unit that sequentially captures the direction of the optical axis to acquire a captured image, and a detection unit that detects a change in the captured image captured by the imaging unit.
本発明によれば、ユーザーによるモーション操作の検出精度を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the detection accuracy of a motion operation by a user.
以下、本発明が適用された画像表示装置として、デジタルフォトフレームを例にとり、本発明の実施形態について説明する。まず、図１および図２を参照する。本実施形態のデジタルフォトフレーム１は、略矩形状の表示画面２ａを有するディスプレイ２と、撮影部としてのカメラ３を概略備えて構成されている。ディスプレイ２としては、例えば液晶パネルを用いることができる。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described by taking a digital photo frame as an example of an image display device to which the present invention is applied. First, FIG. 1 and FIG. 2 will be referred to. The
カメラ３は、図示は省略しているが、被写体の像を撮像するＣＣＤなどのイメージセンサおよび被写体の像を該イメージセンサの結像面上に結像させるレンズを備えている。カメラ３は、本実施形態では、ディスプレイ２の正面側であって、表示画面２ａの外周に配置されるフレーム（枠部材）の下辺部の略中央部に一体的に固定されており、このデジタルフォトフレーム１に対面するユーザー７の主として手７ａを被写体として撮影するものである。カメラ３はその光軸Ａの方向（指向方向）が表示画面２ａ内を通る法線の方向に対して該表示画面２ａの前面（正面）側において斜交するように、表示画面２ａの外側に配置されている。ここで、カメラ３の光軸Ａと表示画面２ａの中心（またはその近傍）を通る法線Ｂとのなす角度をθａ、表示画面２ａと設置面６ａの法線Ｄとのなす角度をθｂとして、θｂ＝０°〜４０°の範囲ではθａ＋θｂ＝７０°±１０°、θｂ＝４０°〜６０°の範囲ではθａ＝３０°±１０°、θｂ＝６０°〜９０°の範囲ではθａ＋θｂ＝９０°±１０°となるように設定することが好ましい。 Although not shown, the
本実施形態では、カメラ３に隣接して、カメラ３で撮影する際の照明光としての赤外光を発光するＬＥＤ４が設けられている。ＬＥＤ４は、その光軸の方向（主光線の方向）がカメラ３の光軸Ａの方向に略一致するように（すなわち、略平行となるように）フレーム２ｂに固定されている。但し、後述するように、ＬＥＤ４の光軸の方向は、カメラ３の光軸Ａの方向とは異なる方向に設定してもよい。なお、ＬＥＤ４は赤外光を発光するものでなく、可視光を発光するものであってもよい。 In the present embodiment, an
ディスプレイ２の背面側には、ディスプレイ２を設置面（テープル６の上面）６ａに設置するためのディスプレイ支持部材としてのスタンド５が回転可能に取り付けられている。スタンド５をディスプレイ２の背面に対して開く方向または閉じる方向に回転させて、所定の角度範囲内の任意の角度に設定することにより、表示画面２ａの設置面６ａに対する傾き角度を変更することができる。 A
デジタルフォトフレーム１は、フレーム２ｂの下辺とスタンド５の下端を設置面６ａ上に当接させて載置することにより、所定の姿勢で設置面６ａ上に設置される。なお、本実施形態では、カメラ３およびＬＥＤ４は、フレーム２ｂに固定されているため、スタンド５の角度を調整して表示画面２ａの設置面６ａに対する傾き角度を変更した場合には、これに応じてカメラ３の光軸ＡおよびＬＥＤ４の光軸Ｃの設置面６ａに対する角度も変更される。なお、表示画面２ａの設置面６ａに対する傾き角度を変更しても、カメラ３の光軸ＡおよびＬＥＤ４の光軸Ｃの表示画面２ａの中心を通る法線Ｂに対する角度θａは変わらない。 The
図３に示すように、このデジタルフォトフレーム１は、ディスプレイ２、カメラ３およびＬＥＤ４を制御する制御装置１１を備えており、制御装置１１には、操作部材１２、接続ＩＦ１３および記憶媒体１４が接続されている。 As shown in FIG. 3, the
制御装置１１は、ＣＰＵ、メモリ、およびその他の周辺回路によって構成され、デジタルフォトフレーム１の全体を制御する。なお、制御装置１１を構成するメモリは、例えばＳＤＲＡＭ等の揮発性のメモリである。このメモリは、ＣＰＵがプログラム実行時にプログラムを展開するためのワークメモリや、データを一時的に記録するためのバッファメモリを含む。 The control device 11 includes a CPU, a memory, and other peripheral circuits, and controls the entire
制御装置１１は、カメラ３が備えるイメージセンサから出力される画像信号に基づいて、画像データを生成する。また、制御装置１１はカメラ３による撮影の際に、ＬＥＤ４の点灯もしくは点灯（発光）の強度、または消灯を制御する。 The control device 11 generates image data based on an image signal output from an image sensor included in the
操作部材１２は、デジタルフォトフレーム１のユーザー７によって操作される操作ボタン等を含む。接続ＩＦ１３は、デジタルフォトフレーム１と外部機器とを接続するためのインターフェースである。本実施形態では、デジタルフォトフレーム１は、この接続ＩＦ１３を介して画像データが記録されている外部機器、例えばデジタルカメラ等と接続される。そして、制御装置１１は、接続ＩＦ１３を介して外部機器から画像データを取り込んで、記憶媒体１４に記録する。なお、接続ＩＦ１３としては、外部機器とデジタルフォトフレーム１とを有線接続するためのＵＳＢインターフェースや、無線接続するための無線ＬＡＮモジュールなどが用いられる。あるいは、接続ＩＦ１３の代わりにメモリカードスロットを設け、該メモリカードスロットに画像データが記録されたメモリカードを挿入することにより、画像データを取り込むようにしてもよい。 The
記憶媒体１４は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリであって、制御装置１１によって実行されるプログラムや、接続ＩＦ１３を介して取り込まれた画像データ等が記録される。 The
本実施形態におけるデジタルフォトフレーム１において、制御装置１１は、カメラ３によって撮影された画像に基づいてユーザー７の手７ａの位置、およびフレーム間での位置の変化を検出し、その検出結果に応じてディスプレイ２上の表示画像２ａの再生状態を変更する。再生状態の変更としては、例えば、画像の送り（現在表示中の画像を次に表示予定の画像に変更する）または戻し（現在表示中の画像を直前に表示された画像に変更する）を例示できる。以下、制御装置１１による、ユーザー７の手７ａの位置、およびフレーム間での位置の変化に応じた画像の再生状態の変更処理について説明する。 In the
図４は、ユーザー７の手７ａの位置、およびフレーム間での位置の変化に応じた画像の再生状態の変更処理の流れを示すフローチャートである。図４に示す処理は、ディスプレイ２への画像の再生表示が開始されると起動するプログラムとして、制御装置１１によって実行される。 FIG. 4 is a flowchart showing the flow of processing for changing the reproduction state of an image in accordance with the change in the position of the
ステップＳ１において、制御装置１１は、カメラ３による画像の撮影を開始する。ここでは、カメラ３は、所定のフレームレート（例えば、３０ｆｐｓ）で撮影を行うこととし、制御装置１１は、カメラ３から該フレームレートに応じた所定の時間間隔で連続して入力された画像データを処理するものとする。また、ＬＥＤ４は点灯させないものとする。但し、制御装置１１は、ＬＥＤ４を点灯させて１フレーム分の画像を取り込み、次いでＬＥＤ４を消灯させて１フレーム分の画像を取り込んで、これらの画像の差分演算を実施して、当該差分に相当する画像（差分画像）に係る画像データを処理するようにしてもよい。このような差分画像を処理することにより、撮影画像内の背景に生じる外乱の影響を軽減することができる。なお、このようにＬＥＤ４の点灯等を制御して、対象物体の検出精度を高めるための処理（物体検出処理）については、後述する。その後、ステップＳ２へ進む。 In step S <b> 1, the control device 11 starts capturing an image with the
ステップＳ２では、制御装置１１は、カメラ３から入力される画像データ（差分演算を実施する場合には当該差分画像に係る画像データ）に基づいて、画像内におけるユーザー７の手７ａを検出したか否かを判断する。例えば、あらかじめユーザー７の手７ａの画像をテンプレート画像として記録しておき、制御装置１１は、対象画像とテンプレート画像とをマッチングすることにより、対象画像内にユーザー７の手７ａが写っているか否かを判定し、写っていた場合には、その手７ａの位置を検出する。ステップＳ２において、制御装置１１は、手７ａの位置が検出された場合（Ｙｅｓの場合）にはステップＳ３に進み、手７ａが検出されなかった場合（Ｎｏの場合）にはステップＳ５に進む。 In step S <b> 2, whether the control device 11 has detected the
ステップＳ３において、制御装置１１は、カメラ３から時系列で入力される画像データ（差分演算を実施する場合には時系列に算出される差部画像に係る画像データ）間での画像内における手７ａの位置の変化を監視することにより、ユーザー７の手７ａの動きを検出する。ステップＳ３でユーザー７の手７ａの動きを検出しない場合（Ｎｏの場合）には、ステップＳ５へ進む。これに対して、ステップＳ３でユーザー７の手７ａの動きを検出した場合（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ４へ進む。 In step S <b> 3, the control device 11 performs the operation in the image between the image data input in time series from the camera 3 (image data related to the difference image calculated in time series when the difference calculation is performed). The movement of the
ステップＳ４において、制御装置１１は、手７ａの動きに応じて再生画像を変更する。すなわち、制御装置１１は、手７ａが右から左に移動したことが検出された場合には、ユーザー７により画像送りが指示されたと判断し、ディスプレイ２上に現在表示中の画像を左方向に移動して画面左辺から画面外に排出するように表示させるとともに、次に表示予定の画像を画面右辺から画面内に導入するように表示させて、当該次に表示予定の画像をディスプレイ２上に表示させる。 In step S4, the control device 11 changes the reproduced image according to the movement of the
これと逆に、制御装置１１は、手７ａが左から右に移動したことが検出された場合には、ユーザー７により画像戻しが指示されたと判断し、ディスプレイ２上に現在表示中の画像を右方向に移動して画面右辺から画面外に排出するように表示させるとともに、直前に表示した画像を画面左辺から画面内に導入するように表示させて、当該直前に表示させた画像をディスプレイ２上に表示させる。 On the contrary, when it is detected that the
なお、ここでは、ユーザー７の手７ａの左右の動きに応じて、画像送りまたは戻しを行うようにしたが、他の動きを検出して、他の処理を行うようにしてもよい。例えば、ユーザー７の手７ａの位置に対応して画面内に所定形状のカーソルを表示し、手７ａの動きに応じて該カーソルを画面内で移動させて、画面内に表示させた指示入力用のアイコンなどを選択させるようにしてもよい。また、例えば、手７ａの上下の動きを検出して、画像の表示倍率を変更するようにしてもよい。 Here, the image is forwarded or returned in accordance with the left / right movement of the
その後、ステップＳ５において、制御装置１１は、ユーザー７によって、画像の再生を終了するように指示されたか否かを判断する。ステップＳ５で終了が指示されていない場合（Ｎｏの場合）にはステップＳ２に戻り、終了が指示された場合（Ｙｅｓの場合）にはこの処理を終了する。 Thereafter, in step S5, the control device 11 determines whether or not the user 7 has instructed to end the reproduction of the image. If termination is not instructed in step S5 (in the case of No), the process returns to step S2, and if termination is instructed (in the case of Yes), this process is terminated.
以上説明した本実施形態によれば、カメラ３の光軸Ａの方向が表示画面２ａ内を通る法線（本実施形態では一例として表示画面２ａ内の中心を通る法線Ｂ）の方向に対して該表示画面２ａの前面側において例えば３０°程度で斜交するように、表示画面２ａの外側に配置されている。これにより、ユーザー７のモーション操作を行う手７ａの検出範囲を装置近辺に限定することができる。すなわち、カメラ３の視野内には、ユーザー７のモーション操作を行う手７ａまたはその近傍は入るが、ユーザー７の後方の背景は入らないようにできるため、例えばユーザー７の後方を他人が横切った場合でも、撮影範囲に入らず、当該他人の一部を検出してしまうことによる誤検出を防止することができる。 According to the present embodiment described above, the direction of the optical axis A of the
次に、上述したデジタルフォトフレーム１の第１変形例について、図５および図６を参照して説明する。図１〜図３と実質的に同一の構成部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。すなわち、上述した実施形態では、カメラ３はディスプレイ２のフレーム２ｂの下辺部の略中央部に固定されているものとして説明した。したがって、スタンド５の角度を変更して表示画面２ａの傾きを変更した場合には、これに伴いカメラ３の指向方向も変更されることになる。 Next, a first modification of the
これに対し、この第１変形例では、ディスプレイ支持部材としてのスタンド５の角度を変更して表示画面２ａの傾きを変更した場合であっても、カメラ３の指向方向は変更されないような構成としている。すなわち、カメラ３はカメラ支持部材８に固定されており、カメラ支持部材８はフレーム２ｂの下辺近傍に該下辺に略平行な方向に設定された回転軸８ａを介して回転自在に支持されている。また、カメラ支持部材８は、このデジタルフォトフレーム１を持ち上げた状態で、重力の作用によりカメラ３を略一定方向を指向させるようなある程度の偏荷重を有しており、その下面は平坦に形成された当接面８ｂとなっている。このデジタルフォトフレーム１を設置面６ａ上に設置すると、カメラ支持部材８の当接面８ｂが設置面６ａに当接して、カメラ支持部材８の回転が制限され、カメラ３が一定方向を指向するようになっている。これにより、例えば、図５の状態から図６の状態となるように、ディスプレイ２の傾きを変更しても、カメラ３の指向方向（光軸Ａの方向）は変更されず、一定方向を指向することになる。 On the other hand, in the first modified example, the orientation of the
なお、ＬＥＤ４をカメラ支持部材８に固定して、ディスプレイ２の傾きを変更した場合にも、ＬＥＤ４の指向方向（光軸の方向）がカメラ３の指向方向（光軸Ａの方向）と同様に一定方向を指向するようにしてもよい。 Even when the
次に、上述したデジタルフォトフレーム１の第２変形例について、図７および図８を参照して説明する。図１〜図３と実質的に同一の構成部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。すなわち、この第２変形例も、上述した第１変形例と同様に、表示画面２ａの傾きを変更した場合であっても、カメラ３の指向方向は変更されないような構成としている。すなわち、この第２変形例では、スタンド５の代わりに、ディスプレイ支持部材としての台座９を設け、この台座９にディスプレイ２と回転軸９ａを介して回転可能に軸支している。ディスプレイ２の回転は台座９に対する支持部において自己の姿勢を保持し得る程度の抵抗を受けており、ユーザー７が手で押圧することにより姿勢変更できるが、押圧しない状態ではその姿勢を保つようになっている。カメラ３は、台座９に所定方向を指向して固定されている。これにより、例えば、図７の状態から図８の状態となるように、ディスプレイ２の傾きを変更しても、カメラ３の指向方向（光軸Ａの方向）は変更されず、一定方向を指向することになる。 Next, a second modification of the
なお、ＬＥＤ４を台座９に所定方向を指向させて固定して、ディスプレイ２の傾きを変更した場合にも、ＬＥＤ４の指向方向（光軸Ｃの方向）がカメラ３の指向方向（光軸Ａの方向）と同様に一定方向を指向するようにしてもよい。 Even when the
次に、本発明の他の実施形態として、ＬＥＤ４の配置について、詳述する。例えば、図９に示すように、ＬＥＤ４は、ディスプレイ２の正面側であって、表示画面２ａの外周に配置されるフレーム（枠部材）の下辺部の略中央部に一体的に固定するとともに、その光軸Ｃの方向（指向方向）が表示画面２ａ内を通る法線Ｂの方向に対して該表示画面２ａの前面（正面）側において斜交するように、表示画面２ａの外側に配置するようにできる。 Next, as another embodiment of the present invention, the arrangement of the
ＬＥＤ４の光軸Ｃの表示画面２ａの中心（またはその近傍）を通る法線Ｂに対する角度θ２は、例えば、θ２＝４０°±２０°の範囲内となるように設定されている。この角度θ２は、ディスプレイ２の表示画面２ａのサイズに応じて適宜に設定され、角度θ２は、θ２＝４０°±１０°程度がより好ましく、θ２＝４０°程度が最も好ましい。 The angle θ2 of the optical axis C of the
このように、ＬＥＤ４をその光軸Ｃの方向が表示画面２ａ内を通る法線Ｂに対して斜交するように配置することにより、検出の対象物体としてのユーザー７のモーション操作を行う手７ａはＬＥＤ４からの照明光により照明されるが、該手７ａ以外のユーザーの身体や後方の背景は照明されず、撮影画像内では、対象物体としての手７ａが明るく、その余の部分は暗くなるため、適宜なしきい値を設定することによって、当該手７ａの検出精度を向上させることができる。 In this way, by arranging the
なお、図９では、カメラ３は、表示画面２ａの外周に配置されるフレームの上辺の略中央部に固定しているが、図１０に示すように、該フレームの側辺（左辺または右辺）の略中央部に固定してもよい。また、図示は省略するが、図９において、カメラ３とＬＥＤ４の位置を逆に、すなわち、カメラ３の位置にＬＥＤ４を、ＬＥＤ４の位置にカメラ３を配置するようにしてもよい。なお、これらの場合におけるカメラ３の光軸Ａの方向は、表示画面２ａ内を通る法線Ｂに対して実質的に平行であっても、上述したように斜交していても何れでもよい。 In FIG. 9, the
カメラ３の光軸Ａの方向とＬＥＤ４の光軸Ｃの方向との両者を、表示画面２ａ内を通る法線Ｂに対して斜交させる場合には、例えば、図１１に示すように、カメラ３およびＬＥＤ４を表示画面２ａの外周を構成するフレームの下辺の略中央部に互いに隣接させて配置し、カメラ３の光軸Ａの表示画面２ａ内を通る法線Ｂに対する角度θａとＬＥＤ４の光軸Ｃの該法線Ｂに対する角度θ２を実質的に等しく設定してもよい。こうすることにより、カメラ３の光軸Ａを該法線Ｂに対して斜交させることによる検出精度の向上の効果と、ＬＥＤ４の光軸Ｃを該法線Ｂに対して斜交させることによる検出精度の向上の効果とを相乗的に実現することが可能である。 When the direction of the optical axis A of the
なお、図１２に示したようにカメラ３およびＬＥＤ４を配置して、カメラ３の光軸Ａの表示画面２ａ内を通る法線Ｂに対する角度θａとＬＥＤ４の光軸Ｃの該法線Ｂに対する角度θ２を実質的に等しく設定しても同様に効果的である。 As shown in FIG. 12, the
また、カメラ３の光軸Ａの方向とＬＥＤ４の光軸Ｃの方向との両者を、表示画面２ａ内を通る法線Ｂに対して斜交させる場合において、カメラ３の光軸Ａの表示画面２ａ内を通る法線Ｂに対する角度θａとＬＥＤ４の光軸Ｃの該法線Ｂに対する角度θ２を互いに異なる角度に設定する場合（例えば、図９に示すような場合）には、θａ＜θ２となるように設定することが好ましく、この場合の相対的な角度差（θ２−θａ）は１０°程度に設定することができる。この場合において、カメラ３とＬＥＤ４とを一体的に構成してユニット化し、相対的な角度差（θ２−θａ）は固定として、当該ユニットをフレームに対して回転可能に軸支して、その傾きを調整できるようにするとよい。カメラ３単体またはＬＥＤ４単体をフレームに対してそれぞれ回転可能に軸支して、それぞれの傾きを調整できるようにしてもよい。 Further, when both the direction of the optical axis A of the
カメラ３、ＬＥＤ４、またはこれらを一体化したユニットの傾きの調整は、手動で行い得るようにしてもよいし、モータ駆動等により行うようにしてもよい。モータ駆動等により行う場合には、ディスプレイ２に加速度センサを設けて、表示画面２ａの設置面に対する角度を検出し得るようにして、検出した角度に応じて、カメラ３、ＬＥＤ４、またはカメラ３及びＬＥＤ４を一体化したユニットの傾きを自動的に調整できるようにしてもよい。また、スタンド５の開閉角度または開閉位置を検出して、設置面が机か壁か等を判断し、その状況に応じて、カメラ３、ＬＥＤ４、またはカメラ３及びＬＥＤ４を一体化したユニットの傾きを自動的に調整できるようにしてもよい。さらに、気圧センサ等を設けて、ディスプレイ２の高さ位置を検出し、検出された高さ位置に応じて、カメラ３、ＬＥＤ４、またはカメラ３及びＬＥＤ４を一体化したユニットの傾きを自動的に調整できるようにしてもよい。上述した各検出結果を組み合わせた検出結果に応じて、カメラ３、ＬＥＤ４、またはカメラ３及びＬＥＤ４を一体化したユニットの傾きを自動的に調整できるようにしてもよい。 Adjustment of the tilt of the
次に、本実施形態の画像表示装置において、検出の対象物体としてのユーザーの手７ａを検出するための第１の物体検出処理（物体検出装置）について、図１３および図１４を参照して説明する。 Next, in the image display apparatus of the present embodiment, a first object detection process (object detection apparatus) for detecting the user's
図１３において、上段「ｖｓｙｎｃ」はカメラ３を構成する撮像素子（イメージセンサ）の画像取込のタイミング（左からｎフレーム、ｎ＋１フレーム、ｎ＋２フレーム、ｎ＋３フレーム：ｎは１，２，３，…）であり、下段「赤外光」はＬＥＤ４の照明光（ここでは赤外光とする）の光強度変化のタイミングを示している。 In FIG. 13, the upper stage “vsync” indicates image capture timing of the image sensor (image sensor) constituting the camera 3 (n frames from the left, n + 1 frames, n + 2 frames, n + 3 frames: n is 1, 2, 3,... The lower “infrared light” indicates the timing of the change in the light intensity of the illumination light of the LED 4 (here, infrared light).
制御装置１１は、カメラ３の撮像素子のフレームレートに同期して、ＬＥＤ４に第１光強度で発光するよう電圧を印加する強発光モードと、該第１光強度よりも小さく且つ光強度零よりも大きい第２光強度で発光するよう電圧を印加する弱発光モードとを選択的に順次に（交互に）切換制御する。ここで、光強度零とは、電圧を印加しない状態、すなわち消灯した状態を示し、したがって、ここでの弱発光モードは消灯した状態を含まない。なお、簡単のため、本実施形態では、第１光強度を１００％として、第２光強度は半分の５０％の光強度であるものとする。すなわち、ｎフレーム目の画像が取得される際には、ＬＥＤ４が強発光モードで発光され、ｎ＋１フレーム目の画像が取得される際には、ＬＥＤ４は弱発光モードで発光され、順次、強発光モード及び弱発光モードが繰り返される。 The control device 11 synchronizes with the frame rate of the image sensor of the
図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、第１の物体検出処理を説明するための図である。図１４（ａ）はＬＥＤ４が強発光モード（第１光強度）で発光された際に取得されたｎフレーム目の画像を、図１４（ｂ）はＬＥＤ４が弱発光モード（第２光強度）で発光された際に取得されたｎ＋１フレーム目の画像を模式的に示している。 FIG. 14A to FIG. 14D are diagrams for explaining the first object detection process. FIG. 14A shows an n-th frame image obtained when the
なお、図１４（ａ）において、左上部の横長長方形で示すのは、点滅照明（蛍光灯や粗悪なＬＥＤ電球等）が点灯した際の光が外乱として写り込んでいることを示しており、図１４（ｂ）では当該点滅光源が消灯しているため、そのような外乱が写り込んでいないことを示している。画像の中央部に略手の形状で示すのは、検出対象物体としてのユーザーの手７ａに係る画像であり、図１４（ａ）ではＬＥＤ４が強発光モードで発光されているため白色（１００％の光強度）で写り込んでおり、図１４（ｂ）ではＬＥＤ４が弱発光モードで発光されているため灰色（５０％の光強度）で写り込んでいる状態が示されている。 In addition, in FIG. 14A, the horizontal rectangle at the upper left indicates that the light when the flashing illumination (fluorescent lamp, bad LED bulb, etc.) is turned on is reflected as a disturbance, FIG. 14B shows that such a disturbance is not reflected because the flashing light source is turned off. A substantially hand shape shown in the center of the image is an image relating to the user's
まず、図１４（ａ）のｎフレーム目取得画像と、図１４（ｂ）のｎ＋１フレーム目取得画像との差分｛（ｎ＋１）−（ｎ）｝の画像を求める。この差分の画像は、両画像の対応する画素の輝度値の差をとった画像である。この差分の画像が図１４（ｃ）に示されている。この段階では、差分をとっただけなので、外乱（横長長方形）が残っており、このままでは、検出対象としての手７ａに係る画像の十分な検出精度を得ることはできない。 First, an image of a difference {(n + 1) − (n)} between the nth frame acquired image in FIG. 14A and the n + 1th frame acquired image in FIG. 14B is obtained. This difference image is an image obtained by taking a difference in luminance value between corresponding pixels of both images. An image of this difference is shown in FIG. At this stage, since only the difference is taken, disturbance (horizontal rectangle) remains, and with this state, sufficient detection accuracy of the image related to the
そこで、この第１の物体検出処理では、照明光の光強度を変化させることにより、外乱に係る部分を、検出対象としての手７ａに係る画像と区別して、外乱のみを排除するようにしている。すなわち、図１４（ｄ）に示すように、ｎフレーム目では強発光モードに係る第１光強度（１００％）で発光させているのに対して、ｎ＋１フレーム目では弱発光モードに係る第２光強度（５０％）で発光させているので、検出対象としての手７ａに係る画像の明るさ（輝度）は、略｛（第２光強度）−（第１光強度）｝、すなわち、５０％−１００％＝−５０％程度となる。したがって、−５０％近傍の輝度をもつ画素に係る画像は検出対象としての手７ａに係る画像であると判断でき、これに対して、外乱がｎフレーム目では例えば９０％であるならば、ｎ＋１フレーム目では０％であるから、第２光強度と第１光強度との差分は０％−９０％＝−９０％となり、検出対象としての手７ａに係る画像と、外乱に係る画像とを区別することができる。 Therefore, in the first object detection process, by changing the light intensity of the illumination light, the part related to the disturbance is distinguished from the image related to the
したがって、画像抽出のしきい値として、例えば、−５０±１０％を設定して、この範囲以外の輝度をもつ画素に係る画像は外乱として消去することにより、図１４（ｄ）に示すように、手７ａに係る画像部分のみを抽出した画像を得ることができる。したがって、検出対象としての手７ａに係る画像の検出精度を向上させることができる。 Therefore, for example, by setting -50 ± 10% as a threshold value for image extraction, and deleting an image related to a pixel having a luminance outside this range as a disturbance, as shown in FIG. An image obtained by extracting only the image portion related to the
次に、本実施形態の画像表示装置において、検出の対象物体としてのユーザーの手７ａを検出するための第２の物体検出処理（物体検出装置）について、図１５および図１６を参照して説明する。 Next, in the image display device of the present embodiment, a second object detection process (object detection device) for detecting the user's
図１５において、上段「ｖｓｙｎｃ」はカメラ３を構成する撮像素子（イメージセンサ）の画像取込のタイミング（左からｎフレーム、ｎ＋１フレーム、ｎ＋２フレーム、ｎ＋３フレーム：ｎは１，２，３，…）であり、下段「赤外光」はＬＥＤ４の照明光（ここでは赤外光とする）の強度変化のタイミングを示している。 In FIG. 15, the upper “vsync” indicates image capture timing of the image sensor (image sensor) constituting the camera 3 (n frames from the left, n + 1 frames, n + 2 frames, n + 3 frames: n is 1, 2, 3,... The lower “infrared light” indicates the intensity change timing of the illumination light of the LED 4 (in this case, infrared light).
制御装置１１は、カメラ３の撮像素子のフレームレートに同期して、ＬＥＤ４に第１光強度で発光するよう電圧を印加する強発光モードと、該第１光強度よりも小さく且つ光強度零よりも大きい第２光強度で発光するよう電圧を印加する弱発光モードと、光強度零とする（すなわち電圧を印加しなで消灯させる）消灯モードとを選択的に順次に切換制御する。ここでは、消灯モード、弱発光モード、強発光モードの順に繰り返し発光させるものとする。なお、簡単のため、ここでは、第１光強度（強）を１００％として、第２光強度（弱）は半分の５０％の光強度であるものとし、消灯は光強度零である。すなわち、ｎフレーム目の画像が取得される際には、ＬＥＤ４が消灯され、ｎ＋１フレーム目の画像が取得される際には、ＬＥＤ４は弱発光モードで発光され、ｎ＋２フレーム目の画像が取得される際には、ＬＥＤ４は強発光モードで発光され、順次、消灯モード、弱発光モード、強発光モードが繰り返される。 The control device 11 synchronizes with the frame rate of the image sensor of the
図１６（ａ）〜図１６（ｄ）は、この第２物体検出処理を説明するための図である。図１６（ａ）はＬＥＤ４が消灯された際に取得されたｎフレーム目の画像を示しており、図１６（ｂ）はＬＥＤ４が弱発光モード（第２光強度）で発光された際に取得されたｎ＋１フレーム目の画像を示しており、図１６（ｃ）がＬＥＤ４が強発光モードで発光された際に取得されたｎ＋２フレーム目の画像を示している。 FIG. 16A to FIG. 16D are diagrams for explaining the second object detection process. FIG. 16A shows an image of the nth frame acquired when the
なお、図１６（ａ）および図１６（ｃ）において、左上部に横長長方形で示すのは、点滅照明（蛍光灯や粗悪なＬＥＤ電球等）が点灯した際の光が外乱として写り込んでいることを示しており、図１６（ｂ）では当該点滅照明が消灯しているため、そのような外乱が写り込んでいないことを示している。画像の中央部に略手の形状で示すのは、検出対象物体としてのユーザーの手７ａに係る画像であり、図１６（ａ）ではＬＥＤ４が消灯されているため殆ど移っておらず、図１６（ｂ）ではＬＥＤ４が弱発光モードで発光されているため灰色（５０％の光強度）で写り込んでおり、図１６（ｃ）ではＬＥＤ４が強発光モードで発光されているため白色（５０％の光強度）で写り込んでいる状態が示されている。 In FIGS. 16 (a) and 16 (c), a horizontally long rectangle is shown at the upper left, and the light when flashing illumination (fluorescent lamp, bad LED bulb, etc.) is turned on is reflected as disturbance. In FIG. 16B, the blinking illumination is turned off, and it is shown that such a disturbance is not reflected. A substantially hand shape shown in the center of the image is an image relating to the user's
ｎフレーム〜ｎ＋２フレームに着目すると、ＬＥＤ４によって照明された検出対象としての手７ａに係る部分（画素）は、ＬＥＤ４の発光強度の変化に応じて段階的に変化する（ここでは、明るくなる）。したがって、図１６（ａ）のｎフレーム目取得画像、図１６（ｂ）のｎ＋１フレーム目取得画像、および図１６（ｃ）のｎ＋２フレーム目取得画像の３つのフレームに係る画像を比較して、（ｎ＜ｎ＋１＜ｎ＋２）と変化する画素値だけを抽出することで、外乱を排除することができる。 Focusing on n frames to n + 2 frames, the portion (pixel) related to the
上述した第２の物体検出処理においては、ＬＥＤ４を強発光モード、弱発光モード、および消灯モードの３つのモードで発光（または消灯）させるようにしたが、強発光モードと弱発光モードの間の光強度で発光するモード、および／または弱発光モードと消灯モードの間の光強度で発光するモードを設定するなどして、４フレーム以上に係る画像を用いるようにしてもよい。また、消灯モードを省略して、弱発光モードに係る第２光強度よりも小さい第３光強度で発光するモードを設定してもよい。 In the second object detection process described above, the
ここで、図１７および図１８に示すように、ＬＥＤ４による発光（光強度変化）の順番を上記とは逆にしてもよい。すなわち、強発光モード、弱発光モード、消灯モードの順に繰り返し発光させるようにしてもよい。この場合の処理は、図１５および図１６に示したものと同様であるのでその説明は省略する。なお、この場合には、図１８（ａ）のｎフレーム目取得画像、図１８（ｂ）のｎ＋１フレーム目取得画像、および図１８（ｃ）のｎ＋２フレーム目取得画像の３つのフレームに係る画像を比較して、（ｎ＞ｎ＋１＞ｎ＋２）と変化する画素値だけを抽出することで、外乱を排除することができる。 Here, as shown in FIGS. 17 and 18, the order of light emission (light intensity change) by the
次に、本実施形態の画像表示装置において、検出の対象物体としてのユーザーの手７ａを検出するための第３の物体検出処理（物体検出装置）について、図１９および図２０を参照して説明する。 Next, in the image display device of this embodiment, a third object detection process (object detection device) for detecting the user's
図１９において、上段「ｖｓｙｎｃ」はカメラ３を構成する撮像素子（イメージセンサ）の画像取込のタイミング（左からｎフレーム、ｎ＋１フレーム、ｎ＋２フレーム、ｎ＋３フレーム：ｎは１，２，３，…）であり、下段「赤外光」はＬＥＤ４の照明光（ここでは赤外光とする）の光強度変化のタイミングを示している。 In FIG. 19, the upper “vsync” indicates image capture timing of the image sensor (image sensor) constituting the camera 3 (n frames from the left, n + 1 frames, n + 2 frames, n + 3 frames: n is 1, 2, 3,... The lower “infrared light” indicates the timing of the change in the light intensity of the illumination light of the LED 4 (here, infrared light).
制御装置１１は、カメラ３の撮像素子のフレームレートに同期して、ＬＥＤ４に第１光強度で発光するよう電圧を印加する強発光モードと、該第１光強度よりも小さく且つ光強度零よりも大きい第２光強度で発光するよう電圧を印加する弱発光モードと、光強度零とする（すなわち電圧を印加しなで消灯させる）消灯モードとを選択的に順次に切換制御する。ここでは、消灯モード、弱発光モード、強発光モードの順に繰り返し発光させるものとする。なお、簡単のため、本実施形態では、第１光強度を１００％として、第２光強度は半分の５０％の光強度であるものとし、消灯は光強度零である。すなわち、ｎフレーム目の画像が取得される際には、ＬＥＤ４が消灯され、ｎ＋１フレーム目の画像が取得される際には、ＬＥＤ４は弱発光モードで発光され、ｎ＋２フレーム目の画像が取得される際には、ＬＥＤ４は強発光モードで発光され、順次、消灯モード、弱発光モード、強発光モードが繰り返される。 The control device 11 synchronizes with the frame rate of the image sensor of the
図２０（ａ）〜図２０（ｄ）は、この第３の物体検出処理を説明するための図である。図２０（ａ）はＬＥＤ４が消灯された際に取得されたｎフレーム目の画像を示しており、図２０（ｂ）はＬＥＤ４が弱発光モード（第２光強度）で発光された際に取得されたｎ＋１フレーム目の画像を示しており、図２０（ｃ）はＬＥＤ４が強発光モードで発光された際に取得されたｎ＋２フレーム目の画像を示している。 FIG. 20A to FIG. 20D are diagrams for explaining the third object detection process. FIG. 20A shows an image of the nth frame acquired when the
なお、図２０（ａ）および図２０（ｃ）において、左上部に横長長方形で示すのは、点滅照明（蛍光灯や粗悪なＬＥＤ電球等）が点灯した際の光が外乱として写り込んでいることを示しており、図２０（ｂ）では当該点滅照明が消灯しているため、そのような外乱が写り込んでいないことを示している。画像中央部に略手の形状で示すのは、検出対象物体としてのユーザーの手７ａに係る画像であり、図２０（ａ）ではＬＥＤ４が消灯されているため殆ど移っておらず、図２０（ｂ）ではＬＥＤ４が弱発光モードで発光されているため灰色（５０％の光強度）で写り込んでおり、図２０（ｃ）ではＬＥＤ４が強発光モードで発光されているため白色（５０％の光強度）で写り込んでいる状態が示されている。 In FIGS. 20 (a) and 20 (c), a horizontally long rectangle is shown in the upper left corner, and the light when the flashing illumination (fluorescent lamp, bad LED bulb, etc.) is turned on is reflected as a disturbance. In FIG. 20B, since the blinking illumination is turned off, it is shown that such a disturbance is not reflected. A substantially hand shape shown in the center of the image is an image related to the user's
上述した第２の物体検出処理では、３つのフレームに係る画像間で輝度変化の大小関係で画素を抽出し、対象物体の検出を行うようにしたが、この第３の物体検出処理では、ＬＥＤ４の発光強度の変化率（例えば、ここでは増加量に対する比率）で抽出する画素を選択するようにしている。 In the second object detection process described above, pixels are extracted based on the magnitude change in luminance between the images related to the three frames and the target object is detected. In this third object detection process, the
まず、図２０（ａ）のｎフレーム目取得画像と、図２０（ｂ）のｎ＋１フレーム目取得画像とで差分を取って、発光強度の増加量にあった比率で画像の輝度が上がった箇所だけを取得する。この中にも含まれるノイズ（例えば、点滅した照明光）を消すために、さらにｎ＋２フレーム目取得画像で差分を取る。このときも同様に発光強度の増加量にあった比率で明るくなった画素を抽出することで、対象物体だけを抽出することができる。このような処理とすることにより、物体の検出精度をさらに高めることができる。 First, a difference between the nth frame acquired image in FIG. 20A and the n + 1th frame acquired image in FIG. 20B is obtained, and the brightness of the image is increased at a ratio corresponding to the increase in emission intensity. Just get. In order to eliminate noise (for example, blinking illumination light) included in this, a difference is further obtained from the acquired image of the (n + 2) th frame. At this time as well, only the target object can be extracted by extracting pixels that become bright at a ratio corresponding to the amount of increase in emission intensity. By setting it as such a process, the detection accuracy of an object can further be improved.
なお、上述した第１〜第３の物体検出処理を、点滅光源等による外乱の性質に応じて、選択的に実施できるようにするとよい。例えば、カメラ３の視野内に存在する照明（点滅光源等）の特性を検出する照明特性検出部として、輝度センサを設けて、点滅光源の点滅の周波数を検出し、検出した周波数に基づいて、第１〜第３の物体検出処理のうち最適なものを自動的に選択して、実行するようにしてもよい。このような輝度センサに代えて、カメラ３で撮像した画像から視野内に存在する照明（点滅光源等）の特性を検出するようにしてもよい。 The first to third object detection processes described above may be selectively performed according to the nature of the disturbance caused by the blinking light source or the like. For example, as an illumination characteristic detection unit that detects the characteristics of illumination (flashing light source or the like) existing in the field of view of the
上述した実施形態では、画像表示装置としてデジタルフォトフレームを用いる場合について説明した。しかしながら、モーション検出用のカメラとディスプレイとを備え、画像再生機能を有する他の機器、例えば、パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、デジタルカメラ、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルテレビジョン受像機などにも本発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, the case where a digital photo frame is used as the image display device has been described. However, the present invention is also applied to other devices having a motion detection camera and a display and having an image reproduction function, such as a personal computer, a tablet computer, a digital camera, a mobile phone, a PDA, and a digital television receiver. Can be applied.
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
１…デジタルフォトフレーム、２…ディスプレイ、２ａ…表示画面、３…カメラ、４…ＬＥＤ、５…スタンド、６…テーブル、６ａ…設置面、７…ユーザー、７ａ…手、８…カメラ支持部材、８ａ…回転軸、８ｂ…当接面、９…台座、９ａ…回転軸、１１…制御装置、Ａ…カメラの光軸、Ｂ…表示画面の中心を通る法線、Ｃ…ＬＥＤの光軸、Ｄ…設置面の法線。 DESCRIPTION OF
Claims (7)
Translated fromJapanese光軸と前記表示画面の法線とが前記表示画面の前面側において斜交するように前記表示画面の外側に配置され、前記光軸の方向を逐次撮影して撮影画像を取得する撮影部と、
前記撮影部で撮影された撮影画像の変化を検出する検出部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。A display having a display screen;
An imaging unit that is arranged outside the display screen so that an optical axis and a normal line of the display screen intersect obliquely on the front side of the display screen, and sequentially captures the direction of the optical axis to acquire a captured image; ,
A detection unit for detecting a change in a photographed image photographed by the photographing unit;
An image display device comprising:
前記撮影部は、前記ディスプレイに回転自在に軸支された支持部材に固定されており、
前記支持部材は、前記ディスプレイを前記設置面上に設置した際に前記設置面に当接して、前記ディスプレイの前記設置面に対する傾きにかかわらず、前記撮影部が一定方向を指向するようにその回転位置を規制する当接面を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の画像表示装置。A display support member that supports the display so that the inclination of the display screen relative to the installation surface can be changed
The photographing unit is fixed to a support member that is rotatably supported by the display,
The support member abuts on the installation surface when the display is installed on the installation surface, and rotates so that the photographing unit is oriented in a certain direction regardless of the inclination of the display with respect to the installation surface. The image display device according to claim 1, further comprising a contact surface for regulating a position.
前記撮影部は、前記ディスプレイの前記設置面に対する傾きにかかわらず、一定方向を指向するように前記ディスプレイ支持部材に固定されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の画像表示装置。A display support member that supports the display so that the inclination of the display screen relative to the installation surface can be changed
The said imaging | photography part is fixed to the said display support member so that it may face a fixed direction irrespective of the inclination with respect to the said installation surface of the said display, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Image display device.
前記撮影部は前記表示画面の下辺近傍の略中央部分に配置されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の画像表示装置。The display screen is substantially rectangular,
The image display device according to claim 1, wherein the photographing unit is disposed in a substantially central portion near a lower side of the display screen.
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