(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-27
(45)【発行日】2023-10-05
(54)【発明の名称】投影装置
(51)【国際特許分類】
H04N 5/74 20060101AFI20230928BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20230928BHJP
【ＦＩ】
H04N5/74 Z
G03B21/00 D
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019022915
(22)【出願日】2019-02-12
(65)【公開番号】P2020136696
(43)【公開日】2020-08-31
【審査請求日】2022-02-02
(73)【特許権者】
【識別番号】302060926
【氏名又は名称】株式会社フジタ
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山口 瞳
(72)【発明者】
【氏名】関原 弦
(72)【発明者】
【氏名】久保田 善経
【審査官】秦野 孝一郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－９７６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１６８９２２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｎ ５／７４
Ｇ０３Ｂ ２１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
作業現場を移動自在な移動装置と、前記移動装置に搭載され、前記作業現場の壁面、床面および天井面の少なくともいずれか一つを含む投影面の所定範囲に光を照射して、画像を投影させる投影機器と、
前記移動装置に搭載され、前記所定範囲を含む撮影範囲を撮影する撮影機器と、
前記移動装置、前記投影機器および前記撮影機器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記移動装置を複数の所定位置に移動させ、複数の前記所定位置ごとに、前記撮影機器により前記撮影範囲を撮影した第１画像データと、前記投影機器から前記所定範囲に光を照射させた状態で前記撮影機器により前記撮影範囲を撮影した第２画像データとを取得し、
前記第１画像データと前記第２画像データとの間で、前記所定範囲におけるピクセルごとの画素値の差分の平均値を、前記第２画像データの鮮明さを評価するための特徴量として算出し、前記特徴量が最も大きくなる前記所定位置を前記投影機器から前記投影面に前記画像を投影させる最適位置として決定し、
前記制御部は、前記特徴量が所定の基準値未満である場合、前記所定位置が前記最適位置ではないと判定する、
ことを特徴とする投影装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記投影機器から複数の単色光を照射させて、前記単色光ごとに前記第２画像データを取得し、前記単色光ごとに前記特徴量を算出することを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記画素値の分散を算出し、算出した分散が所定の閾値以上である場合、前記所定位置が前記最適位置ではないと判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投影装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記第２画像データにおける前記所定範囲が四角形状でない場合、前記所定位置が前記最適位置ではないと判定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記移動装置の周囲の物体の位置を示す３次元情報を取得し、前記３次元情報に基づいて、前記壁面、前記床面および前記天井面のいずれかから平面を特定し、特定した前記平面を前記投影面とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項6】
前記移動装置は、車輪により移動する台車型の移動体であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項7】
前記移動装置は、２以上の足を有する多足歩行型ロボットであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、投影装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、投影機器から投影面へと画像を投影するに際して、投影先や投影方向、投影する画像の輝度等を適切に選択するための技術が知られている。例えば、特許文献１には、ロボットに投影機器を搭載し、投影機器から投影する画像の種類に基づいて、投影先を決定する投影制御装置が開示されている。また、特許文献２には、ロボットに投影機器を搭載し、投影機器に対するユーザーの位置を特定して、ユーザーの位置に応じて、投影機器から投影される画像の向きを調整する投影制御装置が開示されている。また、特許文献３には、プロジェクタに輝度センサを設け、プロジェクタからスクリーンに投影された映像の輝度を測定し、測定結果に応じて、適正な輝度になるようにプロジェクタの映像出力を調整するプロジェクタ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１６／１２５５４１号
【文献】特開２０１７－９８６６８号公報
【文献】特開２００２－３４１４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、建設現場等の作業現場において、投影機器から図面や作業の進捗状況等を示す資料を、作業現場の壁面、床面、天井面等に投影すれば、作業に関わる複数の人員が同時に資料を閲覧することができるため、効率的に作業を進めることができる。しかしながら、作業現場は、作業の進捗状況に応じて時々刻々と状況が変化していく。例えば壁面の有無が変化したり、時間帯に応じて現場の明るさが変化したりする。そのため、時々刻々と変化する作業現場において、投影機器から画像を投影すべき投影装置の位置を適正かつ効率的に決定することが求められる。
【0005】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、作業現場において、投影機器から画像を投影すべき投影装置の位置を適正かつ効率的に決定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、作業現場を移動自在な移動装置と、前記移動装置に搭載され、前記作業現場の壁面、床面および天井面の少なくともいずれか一つを含む投影面の所定範囲に光を照射して、画像を投影させる投影機器と、前記移動装置に搭載され、前記所定範囲を含む撮影範囲を撮影する撮影機器と、前記移動装置、前記投影機器および前記撮影機器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記移動装置を複数の所定位置に移動させ、複数の前記所定位置ごとに、前記撮影機器により前記撮影範囲を撮影した第１画像データと、前記投影機器から前記所定範囲に光を照射させた状態で前記撮影機器により前記撮影範囲を撮影した第２画像データとを取得し、前記第１画像データと前記第２画像データとの間で、前記所定範囲におけるピクセルごとの画素値の差分の平均値を、前記第２画像データの鮮明さを評価するための特徴量として算出し、前記特徴量が最も大きくなる前記所定位置を前記投影機器から前記投影面に前記画像を投影させる最適位置として決定する、ことを特徴とする。
【0007】
また、前記制御部は、前記投影機器から複数の単色光を照射させて、前記単色光ごとに前記第２画像データを取得し、前記単色光ごとに前記特徴量を算出することが好ましい。
【0008】
また、前記制御部は、前記特徴量が所定の基準値未満である場合、前記所定位置が前記最適位置ではないと判定することが好ましい。
【0009】
また、前記制御部は、前記画素値の分散を算出し、算出した分散が所定の閾値以上である場合、前記所定位置が前記最適位置ではないと判定することが好ましい。
【0010】
また、前記制御部は、前記第２画像データにおける前記所定範囲が四角形状でない場合、前記所定位置が前記最適位置ではないと判定することが好ましい。
【0011】
また、前記制御部は、前記移動装置の周囲の物体の位置を示す３次元情報を取得し、前記３次元情報に基づいて、前記壁面、前記床面および前記天井面のいずれかから平面を特定し、特定した前記平面を前記投影面とすることが好ましい。
【0012】
また、前記移動装置は、車輪により移動する台車型の移動体であることが好ましい。
【0013】
また、前記移動装置は、２以上の足を有する多足歩行型ロボットであることが好ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明にかかる投影装置は、作業現場において、投影機器から画像を投影すべき投影装置の位置を適正かつ効率的に決定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下に、本発明にかかる投影装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0017】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態にかかる投影装置の構成の一例を示す概略図であり、図２は、第１実施形態にかかる投影装置により投影面に画像を投影する様子の一例を模式的に示す説明図である。第１実施形態にかかる投影装置１００は、例えば建設現場等の作業現場において、専用のスクリーンを用いることなく、壁面、床面（地面を含む）、天井面等を投影面として、投影機器から画像（静止画または動画）を投影させるための無人移動式の投影装置である。投影装置１００は、作業現場で画像を投影するに適した投影面を自動的に決定する。投影装置１００は、図１に示すように、移動装置１０と、プロジェクタ（投影機器）２０と、カメラ（撮影機器）３０と、記憶部４０と、制御部５０とを備えている。
図１は、第１実施形態にかかる投影装置の構成の一例を示す概略図であり、図２は、第１実施形態にかかる投影装置により投影面に画像を投影する様子の一例を模式的に示す説明図である。第１実施形態にかかる投影装置１００は、例えば建設現場等の作業現場において、専用のスクリーンを用いることなく、壁面、床面（地面を含む）、天井面等を投影面として、投影機器から画像（静止画または動画）を投影させるための無人移動式の投影装置である。投影装置１００は、作業現場で画像を投影するに適した投影面を自動的に決定する。投影装置１００は、図１に示すように、移動装置１０と、プロジェクタ（投影機器）２０と、カメラ（撮影機器）３０と、記憶部４０と、制御部５０とを備えている。
【0018】
移動装置１０は、図２に示すように、複数の車輪１０ａにより移動する台車型の移動体である。移動装置１０は、複数の車輪１０ａが設けられた本体１１と、本体１１に設けられたアーム部１２とを有している。移動装置１０は、本体１１の内部に収容されたアクチュエータ１３（図１参照）を介して、複数の車輪１０ａを個別に駆動し、作業現場を自在に移動することができる。アクチュエータ１３は、移動装置１０が作業現場の走行面の走行させるための動力を複数の車輪１０ａに伝達する。アクチュエータ１３は、制御部５０により駆動制御される。アーム部１２は、本実施形態においては、本体１１の上面に設けられる。ただし、アーム部１２は、本体１１のいずれかの位置に取り付けられるものであればよい。アーム部１２は、プロジェクタ２０とカメラ３０（図２では図示省略）とが取り付けられており、本体１１に対して、プロジェクタ２０およびカメラ３０を壁面Ｗ、床面Ｄおよび天井面Ｕに方向付けるように回動する。
【0019】
プロジェクタ２０は、投影面の所定範囲に光を照射して画像を投影させる投影機器である。プロジェクタ２０は、アーム部１２に取り付けられる。プロジェクタ２０は、制御部５０により制御され、記憶部４０に記憶された画像データを投影面に投影させる。本実施形態では、投影装置１００は、図２に示すように、作業現場の壁面Ｗ、床面Ｄおよび天井面Ｕのいずれかを投影面として、プロジェクタ２０から四角形状の所定範囲５に光を照射し、画像６を投影させる。プロジェクタ２０は、図２に示すように、アーム部１２が本体１１に対して回動することで、壁面Ｗ、床面Ｄおよび天井面Ｕへと自在に光を照射する。なお、床面Ｄを投影面としたときのように、プロジェクタ２０が投影面に対して垂直にならず、所定範囲５が長方形状（または正方形状）とならない場合には、所定範囲５の台形補正を行ってもよい。また、プロジェクタ２０が投影面（床面Ｄ）に対して垂直になるようにアーム部１２を構成してもよい。
【0020】
カメラ３０は、プロジェクタ２０から光が照射される所定範囲５を含む撮影範囲７を撮影して画像データを得るデジタル式の撮影機器である。カメラ３０は、四角形状の撮影範囲７を、画像を歪ませることなく撮影できるものであればよい。したがって、カメラ３０としては、魚眼レンズを有するものや３６０度撮影可能なカメラは適さない。カメラ３０は、アーム部１２に取り付けられており（図２においては図示省略）、プロジェクタ２０の所定範囲５が撮影範囲７の中心に位置するように設けられることが好ましい。カメラ３０で撮影された画像データは、記憶部４０に記憶される。
【0021】
記憶部４０は、制御部５０により実行される各種処理を実現するためのプログラム及びデータを記憶する。また、記憶部４０は、プロジェクタ２０から投影面に投影する画像データを記憶する。また、記憶部４０は、カメラ３０により撮影された画像データを記憶する。また、記憶部４０は、ユーザーにより予め入力された作業現場のマップ情報と、ユーザーがマップ情報に紐付けて予め定めた所定位置を含む移動装置１０の移動経路の情報を記憶している。記憶部４０は、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤにより実装されてよい。
【0022】
制御部５０は、記憶部４０に記憶されているプログラム及びデータに基づいて、投影装置１００に関する各種処理を実行する。制御部５０は、移動装置１０の本体１１に収容されている。制御部５０は、アクチュエータ１３を駆動制御することで、複数の車輪１０ａを駆動させて、移動装置１０の移動を制御する。また、制御部５０は、プロジェクタ２０からの光の照射および画像の投影を制御する。また、制御部５０は、カメラ３０による画像の撮影を制御する。制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）などのプロセッサにより実装されてよい。
【0023】
ここで、作業現場（建設作業等の工事現場）において、プロジェクタ２０から図面や作業の進捗状況等を示す資料を、作業現場の壁面Ｗ、床面Ｄ、天井面Ｕ等に投影すれば、作業に関わる複数の人員が同時に資料を閲覧することができるため、効率的に作業を進めることができる。しかしながら、作業現場は、作業の進捗状況に応じて時々刻々と状況が変化していく。例えば壁面Ｗの有無が変化したり、作業現場にさしこむ光Ｌ（図４参照）が時間帯に応じて変わることで、作業現場の明るさが変化したりする。そのため、時々刻々と変化する作業現場において、プロジェクタ２０から画像６を投影すべき投影装置の位置を適正かつ効率的に決定することが求められる。
【0024】
以下、実施形態にかかる投影装置１００により、プロジェクタ２０から画像６を投影すべき投影装置の位置を決定するための手順について説明する。図３は、投影装置により実行される投影面の決定手順の一例を示すフローチャートである。図３に示す手順は、制御部５０により実行される。
【0025】
制御部５０は、ステップＳ１として、移動装置１０を次の所定位置８に位置付ける。図４は、移動装置を所定位置８に位置付ける様子を示す説明図である。制御部５０は、ユーザーが予め定めた所定位置を含む移動経路に沿って、移動装置１０を移動させる。本実施形態では、ユーザーが予め定めた所定位置８は、図４に示すように、作業現場における壁面Ｗの近傍に複数設定される。本実施形態では、制御部５０は、移動装置１０を壁面Ｗに沿って平行させることで、移動装置１０を複数の所定位置８の一つに位置付ける。なお、移動装置１０を床面Ｄまたは天井面Ｕに沿って平行移動させるものとしてもよい。
【0026】
制御部５０は、移動装置１０を所定位置８の一つに位置付けると、ステップＳ２として、プロジェクタ２０およびカメラ３０を制御して、画像データを取得する。図５は、第１画像データおよび第２画像データを取得する様子を示す説明図である。なお、図５では、壁面Ｗを投影面とする例を記載しているが、床面Ｄおよび天井面Ｕのいずれを投影面としてもよい。制御部５０は、まず、図５の左図に示すように、移動装置１０が所定位置８に位置付けられた状態で、カメラ３０により撮影範囲７を撮影した第１画像データＶ１（図６参照）を撮影する。このとき、制御部５０は、プロジェクタ２０から所定範囲５へと光を照射させない。
【0027】
次に、制御部５０は、図５の右図に示すように、移動装置１０を所定位置８から移動させることなく、プロジェクタ２０から所定範囲５に光を照射させた状態で、カメラ３０により撮影範囲７を撮影した第２画像データＶ２（図６参照）を撮影する。制御部５０は、プロジェクタ２０から、複数の単色光を照射させた状態で、単色光ごとに第２画像データＶ２を取得する。単色光は、例えば、赤色、黄色、青色、緑色等を用いる。本実施形態では、単色光として赤色（Ｒ）、黄色（Ｙ）、青色（Ｂ）を用いるものとする。ただし、制御部５０は、複数の単色光について鮮明度を評価する必要がない場合、すなわち、グレースケールで画像６を表示する場合について鮮明度を評価する場合には、プロジェクタ２０から白色光を照射させる。第１画像データＶ１および第２画像データＶ２は、ステップＳ２の処理を行った時点での所定位置８に対応付けて、記憶部４０に記憶される。
【0028】
制御部５０は、一つの所定位置８について第１画像データＶ１および第２画像データＶ２を取得して記憶部４０に記憶させると、ステップＳ３として、すべての所定位置８で第１画像データＶ１および第２画像データＶ２を取得したか否かを判定する。すべての所定位置８で画像データを取得していない場合、制御部５０は、ステップＳ１の処理に戻る。すなわち、制御部５０は、移動装置１０を次の所定位置８へと移動させ、次の所定位置８で再びステップＳ２の処理を実行し、次の所定位置８に対応付けて第１画像データＶ１および第２画像データＶ２を取得する。したがって、ステップＳ３において、すべての所定位置８で第１画像データＶ１および第２画像データＶ２の取得が完了したと判定されるまで、ステップＳ１、Ｓ２の処理が繰り返し実行される。取得した第１画像データＶ１および第２画像データＶ２は、すべて、所定位置８に対応付けて記憶部４０に記憶される。
【0029】
すべての所定位置８で第１画像データＶ１および第２画像データＶ２の取得が完了すると、制御部５０は、ステップＳ４として、各所定位置８に対応して記憶された第１画像データＶ１および第２画像データＶ２を用いて、第２画像データＶ２の鮮明さを評価するための特徴量を算出する。以下、特徴量の算出方法について、図６から図８を参照しながら説明する。図６は、第１画像データおよび第２画像データから特徴量を算出する手順を模式的に示す説明図であり、図７は、画像データの画素値ヒストグラムの一例を示す説明図であり、図８は、特徴量をレーダーチャートとしてプロットした一例を示す説明図である。
【0030】
第１画像データＶ１および第２画像データＶ２は、図６に示すように、複数のピクセル（画素）によって格子状に区分される。各ピクセルには、明るさを所定の階調数で規定した画素値（輝度値、濃度値）が設定され、図７に例示するように、各画像データに関して、横軸に画素値、縦軸に同じ画素値であるピクセル数をプロットした画素値ヒストグラムを描くことができる。画素値は、例えば８ビットの階調数で表す場合、値０から値２５５までの２５６段階で表される。本実施形態では、第１画像データＶ１と第２画像データＶ２とのピクセルごとに、画素値の差分を算出し、算出した画素値の差分のデータの集まりである画像データＶ３を生成する。そして、画像データＶ３において所定範囲５を抽出し、所定範囲５におけるピクセル全体の画素値の平均値を算出して、算出した平均値を特徴量とする。上述したように、第２画像データＶ２は、複数の単色光ごとに取得されたものであるため、特徴量も複数の単色光ごとに算出されることになる。
【0031】
次に、図８に示すように、複数の単色光ごとに算出した特徴量、すなわち所定範囲５における画素値の平均値をレーダーチャート状にプロットする。それにより、図８では赤色（Ｒ）、黄色（Ｙ）、青色（Ｂ）の単色光の特徴量Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３がプロットされ、特徴量Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を繋いだ三角形状のレーダーチャートＬＣが得られる。このレーダーチャートＬＣの面積が大きいほど、特徴量の値が総合的に大きく、画像データＶ３がより鮮明であるといえる。したがって、すべての所定位置で撮影した第１画像データＶ１および第２画像データＶ２について、同様の手順で特徴量を算出し、レーダーチャートＬＣの面積を算出すれば、すべての所定位置について画像データＶ３の鮮明さを各レーダーチャートＬＣの面積の比較によって総合評価することができる。なお、単色光の数が４つ以上ある場合は、４つ以上の頂点をもつ多角形状のレーダーチャートを作成し、当該レーダーチャートの面積を比較すればよい。また、プロジェクタ２０から白色光を照射する場合には、画像データＶ３の特徴量は１つのみ算出されるため、各所定位置８に対応した画像データＶ３ごとに１つの特徴量の大きさを比較すればよい。
【0032】
次に、制御部５０は、ステップＳ５として、ステップＳ４で算出した特徴量Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が所定の基準値Ｐｒｅｆ（図８参照）以上である画像データＶ３に対応した所定位置８を、プロジェクタ２０から投影面に画像を投影すべき最適位置ではないと判定する。所定の基準値は、プロジェクタ２０から該当する単色光（または白色光）を照射したとき、投影面において単色光が十分に視認できる程度の値として、ユーザーが予め設定する。所定の基準値は、すべての単色光について同じ値に設定されてもよいし、単色光ごとに異なる値に設定されてもよい。制御部５０は、各特徴量Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の少なくとも１つが所定の基準値未満である場合、該当する所定位置８を最適位置ではないと判定する（最適位置の候補から除外する）。
【0033】
次に、制御部５０は、ステップＳ６として、画像データＶ３の所定範囲５におけるピクセル全体の画素値について分散を算出し、算出した分散が所定の閾値未満である画像データＶ３に対応した所定位置８を、最適位置ではないと判定する。図９は、画像データの画素値の分布の一例を示す説明図である。図９の横軸は、画像データＶ３における任意のピクセル位置を示し、縦軸は、ピクセルごとの画素値を示す。図９において実線で示すように、画像データＶ３の画素値の分布が比較的にまとまっている場合、つまり画素値の分散が比較的に小さい場合、投影面が比較的に平坦であるといえる。一方、図９において破線で示すように、画像データＶ３の画素値の分布が比較的にばらついている場合、つまり画素値の分散が比較的に大きい場合には、投影面が比較的に平坦でなく、凹凸がある面であるといえる。なお、ここでの凹凸は、ユーザーが視認できるような大きな段差部ではなく、微小な凹凸を示す。したがって、制御部５０は、画像データＶ３の所定範囲５における画素値の分散が、所定の閾値以上であると判定した場合、投影面が比較的に凹凸を含むものであり、画像を鮮明に映すことができない可能性があることから、該当する所定位置を最適位置でないと判定する（最適位置の候補から除外する）。ここでの「所定の閾値」は、上述した分散がどの程度の値であれば画像が鮮明に見えるかを、ユーザーが予め作業現場において分析しておくことで、ユーザーにより設定される。
【0034】
次に、制御部５０は、ステップＳ７として、画像データＶ３の所定範囲５の形状が四角形状であるか否かを判定し、所定範囲５の形状が四角形状でない画像データＶ３に対応した所定位置８を、最適位置ではないと判定する。図１０は、所定範囲の形状が四角形状でない場合の画像データの一例を示す説明図である。所定範囲５は、本来、四角形状に描かれるべきであるが、投影面に段差部が存在する場合、図１０に示すように、プロジェクタ２０から照射された光が段差部において歪むことで、所定範囲５が四角形状ではなく、５つ以上の角部５ａを有することになる。したがって、所定範囲５の形状が四角形状であるか否かは、所定範囲５が５つ以上の角部を有しているか否かによって判定することができる。制御部５０は、画像データＶ３における所定範囲５の形状が四角形状でない場合、該当する所定位置８を最適位置でないと判定する（最適位置の候補から除外する）。なお、ステップＳ７の処理は、第２画像データＶ２の所定範囲５の形状が、四角形状であるか否かを判定することと同じ意味である。なお、ステップＳ５からステップＳ７の処理は、いずれが先に実行されてもよい。
【0035】
そして、制御部５０は、ステップＳ８として、複数の所定位置８のうち、ステップＳ５からステップＳ７で最適位置の候補から除外された所定位置８以外から、ステップＳ４で算出したレーダーチャートＬＣの面積が最も大きくなる画像データＶ３に対応した所定位置８を、最適位置として決定する。これにより、プロジェクタ２０から投影面に画像を投影すべき位置として、不適当なものを除外しつつ、最も鮮明に画像を投影可能な位置を、自動的に決定することができる。
【0036】
以上説明したように、第１実施形態にかかる投影装置１００は、作業現場を移動自在な移動装置１０と、移動装置１０に搭載され、作業現場の壁面Ｗ、床面Ｄおよび天井面Ｕを含む投影面の所定範囲５に光を照射して、画像を投影させるプロジェクタ２０と、移動装置１０に搭載され、所定範囲５を含む撮影範囲を撮影するカメラ３０と、移動装置１０、プロジェクタ２０およびカメラ３０を制御する制御部５０と、を備える。制御部５０は、複数の所定位置８に移動装置１０を移動させ、複数の所定位置８ごとに、カメラ３０により撮影範囲７を撮影した第１画像データＶ１と、プロジェクタ２０から所定範囲５に光を照射させた状態でカメラ３０により撮影範囲７を撮影した第２画像データＶ２とを取得する。制御部５０は、第１画像データＶ１と第２画像データＶ２との間で、所定範囲５におけるピクセルごとの画素値の差分の平均値を、第２画像データＶ２の鮮明さを評価するための特徴量Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３として算出し、特徴量Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が最も大きくなる所定位置８をプロジェクタ２０から投影面に画像を投影させる最適位置として決定する。
【0037】
この構成により、作業現場において、プロジェクタ２０およびカメラ３０を搭載した移動装置１０を自動的に複数の所定位置８に移動させ、所定位置８ごとに、プロジェクタ２０から投影面へと光を照射した画像の鮮明さを特定し、最も鮮明である所定位置８を最適位置として決定することができる。したがって、第１実施形態にかかる投影装置１００によれば、作業現場において、プロジェクタ２０から画像を投影すべき投影装置の位置を適正かつ効率的に決定することが可能となる。
【0038】
また、制御部５０は、プロジェクタ２０から複数の単色光を照射させて、単色光ごとに第２画像データＶ２を取得し、単色光ごとに特徴量Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を算出する。この構成により、複数の単色光ごとの鮮明さを考慮して、最適位置を決定することが可能となる。なお、本実施形態では、単色光を赤色、黄色、青色としたが、単色光の種類はこれに限られない。
【0039】
また、制御部５０は、特徴量が所定の基準値Ｐｒｅｆ未満である場合、所定位置８が最適位置ではないと判定する（ステップＳ５）。この構成により、十分に鮮明さを得ることができない所定位置８を最適位置の候補から除外して、投影位置をより適切に決定することができる。
【0040】
また、制御部５０は、画像データＶ３について画素値の分散を算出し、算出した分散が所定の閾値以上である場合、所定位置８が最適位置ではないと判定する（ステップＳ６）。この構成により、画素値の分散が大きく、投影面に微小な凹凸が多いと推定される所定位置８を最適位置の候補から除外して、投影位置をより適切に決定することができる。
【0041】
また、制御部５０は、第２画像データＶ２における所定範囲５が四角形状でない場合、所定位置８が最適位置ではないと判定する（ステップＳ７）。この構成により、投影面に比較的大きな段差部があり、プロジェクタ２０から光を照射した所定範囲５が本来の四角形状でない場合に、対応する所定位置８を最適位置の候補から除外して、投影位置をより適切に決定することができる。
【0042】
また、移動装置１０は、車輪により移動する台車型の移動体である。この構成により、移動装置１０を比較的簡易な構成とすることが可能となる。
【0043】
［第２実施形態］
図１１は、第２実施形態にかかる投影装置の構成の一例を示す概略図である。第２実施形態にかかる投影装置２００は、第１実施形態にかかる投影装置１００の構成に加えて、検出装置６０を備えている。検出装置６０は、移動装置１０に設けられる。検出装置６０は、移動装置１０の走行面に平行な全方位に向かって放射状のレーザー光を照射することにより、移動装置１０の周囲の物体の位置を示す３次元情報を点群のデータとして取得する。検出装置６０は、検出した点群のデータである３次元情報を制御部５０へと出力する。
図１１は、第２実施形態にかかる投影装置の構成の一例を示す概略図である。第２実施形態にかかる投影装置２００は、第１実施形態にかかる投影装置１００の構成に加えて、検出装置６０を備えている。検出装置６０は、移動装置１０に設けられる。検出装置６０は、移動装置１０の走行面に平行な全方位に向かって放射状のレーザー光を照射することにより、移動装置１０の周囲の物体の位置を示す３次元情報を点群のデータとして取得する。検出装置６０は、検出した点群のデータである３次元情報を制御部５０へと出力する。
【0044】
第２実施形態にかかる投影装置２００による投影面の決定手順について説明する。図１２は、第２実施形態にかかる投影装置による投影面の決定手順の一例を示すフローチャートである。制御部５０は、ステップＳ１１として、検出装置６０を用いて平面を検出する。すなわち、作業現場において移動装置１０をユーザーが予め定めた経路に沿って走行させつつ、検出装置６０から、移動装置１０の走行面に平行な全方位に向かって放射状のレーザー光を照射することにより、移動装置１０の周囲の物体の位置を示す３次元情報を点群のデータとして取得する。制御部５０は、取得した点群のデータに基づいて、壁面Ｗ、床面Ｄおよび天井面Ｕのいずれかから、平面を特定する。
【0045】
次に、制御部５０は、ステップＳ１２として、ステップＳ１で特定した平面に基づき、移動装置１０の移動計画を作成する。より詳細には、制御部５０は、ステップＳ１で特定した平面である壁面Ｗ、床面Ｄ、天井面Ｕを投影面とする。そして、特定した投影面（壁面Ｗ、床面Ｄ、天井面Ｕ）の近傍に複数の所定位置８（図４参照）を自動的に作成し、複数の所定位置を含む移動装置１０の移動経路（例えば図４に示す移動経路）を自動的に作成する。以下、制御部５０は、ステップＳ１３からステップＳ２０として、第１実施形態で説明したステップＳ１からステップＳ８の処理を実行する。
【0046】
この構成により、３次元情報によって平面である可能性が高い投影面を選ぶことができるため、投影装置１００の位置をより適正、かつ、より効率的に決定することが可能となる。また、特定した平面に沿って移動装置１０の所定位置８および移動経路を自動的に作成することができるため、プロジェクタ２０から画像６を投影すべき投影装置１００の位置を、より効率的に決定することができる。
【0047】
なお、第２実施形態では、移動装置１０に検出装置６０を搭載するものとした。ただし、検出装置６０は、別の装置に搭載しておき、別の装置で予め作業現場の３次元情報を点群のデータとして取得し、当該点群のデータを記憶部４０に記憶させるものとしてもよい。
【0048】
第１実施形態および第２実施形態では、移動装置１０を台車型の移動体とした。ただし、移動装置１０は、２以上の足を有する多足歩行ロボットであってもよい。
【符号の説明】
【0049】
５ 所定範囲
６ 画像
７ 撮影範囲
８ 所定位置
１０ 移動装置
２０ プロジェクタ
３０ カメラ
５０ 制御部
６０ 検出装置
１００、２００ 投影装置
Ｄ 床面
Ｕ 天井面
Ｖ１ 第１画像データ
Ｖ２ 第２画像データ
Ｖ３ 画像データ
Ｗ 壁面
６ 画像
７ 撮影範囲
８ 所定位置
１０ 移動装置
２０ プロジェクタ
３０ カメラ
５０ 制御部
６０ 検出装置
１００、２００ 投影装置
Ｄ 床面
Ｕ 天井面
Ｖ１ 第１画像データ
Ｖ２ 第２画像データ
Ｖ３ 画像データ
Ｗ 壁面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】