JP-2026514679-A - 実物体の表面上に投影を生成する方法

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Abstract

本発明は建築物、構造物、及び類似の物体の芸術的照明の場合、並びに産業施設及び民用品における光マーキングの場合に、実世界の物体の表面上に歪みのない投影を生成するための方法に関する。前記方法は、物体及びその空間的環境の測地測定を実行して垂直制御ネットワークを生成するステップと、投影されるべき実世界の物体及びその空間的環境内の物体の写真測量又はレーザ走査を実行するステップと、実世界の物体の３Ｄモデルを生成するステップと、レンダリングプロセス中に、実世界の物体を所与の座標系に関連させるステップと、投影ゾーンを決定及び計算するステップと、プロジェクタから投影が行われる物体への投影ビームの経路を妨害するであろう空間的環境内の物体の位置を考慮に入れて、プロジェクタの位置を計算するステップと、３Ｄモデリングプロセスで得られた座標を使用して「ソース（プロジェクタ）－スクリーン」システムのモデルを生成するステップと、投影画像をゴボスライド上に転写するステップと、実世界の物体の３Ｄモデル内の仮想プロジェクタの座標に従ってプロジェクタを設置するステップと、画像を有するスライドをプロジェクタ内に配置するステップと、画像を実世界の物体の表面上に投影するステップとを含む。【選択図】なし

Inventors

ガイナノヴァ、スヴェトラーナ・タヴァビレヴナ
アリモフ、セルゲイ・ヴィクトロヴィッチ

Assignees

ファルコンアイピーチェーンエフゼットシーオー

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20240416
Priority Date: 20230417

Claims (2)

実物体の表面上に投影画像を生成するためのデジタル方法であって：前記投影画像が投影される前記実物体の撮影又はレーザ走査を行うステップ；前記実物体の３Ｄモデルを生成するステップ；投影ゾーンを定義し計算するステップ；プロジェクタの位置を計算するステップ；前記投影画像をゴボスライドへ転写するステップ；現場で前記プロジェクタを設置するステップ；前記プロジェクタの各々において前記投影画像を有する前記ゴボスライドを設置するステップ；前記実物体の前記表面上へ前記投影画像を投影するステップ；を含み、前記方法がさらに、前記実物体及び空間環境の測地測定を実行して垂直制御ネットワークを生成するステップ；前記実物体の前記空間環境における環境物体の写真測量又はレーザ走査を実行するステップ；及びレンダリング時に、前記実物体を所与の座標系にリンクするステップ；を含み、前記プロジェクタの前記位置は、前記プロジェクタから前記実物体への投影光線の通過を妨げる前記空間環境内の前記環境物体のうちの少なくとも１つの位置に基づいて計算され、前記実物体の前記３Ｄモデルの座標系は「ソース（プロジェクタ）－スクリーン」システムのモデルを生成するために使用され、前記プロジェクタは前記実物体の前記３Ｄモデルにおける前記プロジェクタの座標に従って取り付けられる、方法。
前記プロジェクタの各々にゴボマスクを設置するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

Description

本発明は建築物、構造物、及び類似の物体の芸術的照明の場合、並びに産業施設及び民用物における光マーキングの場合に、実物体（又は、現実の物体／real objects）の表面上に歪みのない投影を生成するための方法に関する。ＤＥ１０２００５０３４９９０А１は、実物体の面上に画像（又は、像／イメージ／image）を投影するための方法を開示している。この方法は複数のプロジェクタを使用して、複数のデジタル画像を投影面（複数可）上に投影することを含み、プロジェクタは異なる画像平面に同調され、「画像要素」－ピクセルが異なるプロジェクタから同時に投影面（複数可）の領域に投影される。この表示方法では、プロジェクタによって照明され得る投影面の全ての領域が較正（又は、キャリブレーション／calibration）後に最適な鮮鋭度（sharpness）になるように、自動焦点機構によって自動的に調整され、ジオメトリ及び色を補正し、補正すべき強度を操作するときに鮮鋭度値（sharpness values）及び適切な変換を決定する。この場合、較正を経ることは長い複雑なプロセスであり、表面上の画像は最終的に完全に現実的ではない。ＲＵ２４３３４８７（２０１１年１１月１０日公開、特許公報第３１号）は３次元物体の画像を、この画像が投影される表面上の実物体の測定及び／又は撮影及び／又はレーザ走査し、実物体に対するプロジェクタ、光源及び視聴者（又は、観察者／viewer）の位置を計算することによって実物体の表面上に投影する方法を開示している。この方法では、実物体及び仮想物体の３Ｄモデルが生成され、テクスチャ化され（textured）、仮想シーンが構築され、仮想シーンは仮想光源、仮想プロジェクタ、及び実物体の位置と位置が同一である実物体の３Ｄモデル、光源及びプロジェクタ、ならびに仮想物体の３Ｄモデルを含む。仮想シーンの視覚化のプログラミングは、リアルタイムで視聴者の位置の視点（point of view）から実行され、リアルタイムで実物体のモデルの表面上に取得された画像を表示するプログラミング、リアルタイムでプロジェクタの位置の視点から得られたシーンの視覚化のプログラミング、インタラクティブ部分及びモデルの挙動のシナリオのプログラミングが実行される。そして、仮想シーンと同一の実環境にプロジェクタを配置し、得られた画像を、実物体の表面上に実際のプロジェクタによって表示する。場合によっては、プロジェクタの初期測定又は較正における不正確さのために、実環境においてプロジェクタを調整（リセット）する必要がある。プロジェクタが実環境に配置された後、投影画像は、実物体の３Ｄモデルを編集することによって、プロジェクタの位置決めを考慮するように追加的に補正される。プロジェクタの初期測定又は較正における不正確さのために、最終的なビデオ画像を実物体に重ね合わせることが困難な場合、プロジェクタは、３Ｄモデル編集ツールを使用して投影画像を調整することによって、実環境において調整される。上記の方法の複雑さは、プロジェクタの位置が物体の仮想３Ｄモデルによって決定され、仮想モデル内のプロジェクタの位置点を実物体に転写することが、最適な位置を探索する際に多くの反復を必要とし、ときには実物体の３Ｄモデルを編集することによってプロジェクタの配置を考慮に入れて投影画像を調整することを必要とするという事実に起因する、プロジェクタの位置の調整及び決定の持続時間によって引き起こされる。デジタルプロジェクタ（ＲＵ２４３３４８７：図３－５参照）は、照明が望ましくない場所（窓、ギャラリー、アパーチャなど）を避けることによって画像を投影することを可能にしない。ビデオプロジェクタの設計は、天候条件の影響から保護するための追加措置を講じる場合を除いて、屋外空間での使用を意味するものではない。ほとんどの場合、建物の内部や天蓋の下に設置されるため、設置場所の選択が大幅に制限される。従来技術は実物体の表面上に画像を投影する方法を開示しており、この方法はいわゆるゴボプロジェクタ（gobo-projector）、すなわち、ゴボスライド（gobo-slide）の画像を、アスファルト舗装、建物壁、ショッピングセンターの床などの任意の、好ましくは平坦な表面上に投影する小型ＬＥＤデバイスの形態のストリートプロジェクタ（street projector）を使用する。プロジェクタのゴボスライドは通常、レーザ彫刻画像を有する耐熱性のダイクロイックガラスの薄いディスクであり、光源の前に設置される（Goes Before Optics－GOBO）。ＲＵ２６６７３４６（２０１８年９月１８日公開、特許公報第２６号）は実物体の表面上に画像を投影する方法を開示しており、この方法は、ゴボプロジェクタの投影領域及びおおよその位置を決定することと、基準点を有するゴボスライドが挿入及び投影されるように、較正ゴボスライドを用いてプロジェクタを較正することとを含み、その際、投影サイズ及び焦点が調整される。開き角度及び焦点の値を設定した後、ゴボプロジェクタから投影の極点までの距離が測定され、ゴボプロジェクタの設置場所から、及び／又は投影の視点から較正ゴボの投影が撮影され、投影の歪みが計算され、テンプレートの画像から、投影領域内にあるものを除くすべてのグラフィック情報を除去することによって、較正ゴボの投影の写真に基づいて、グラフィックエディタにおいて一次テンプレートが作成される。次いで、投影領域は、画像を較正ゴボの投影の基準点にリンクする可能性を保証するために歪められる。必要に応じて、一次テンプレートは、投影画像の主テンプレートと、光が落ちてはならない領域から光束をカットオフするマスクテンプレートとに分割される。その後、主テンプレートに投影用の画像を重ね合わせ、必要に応じて、光束カットオフゾーンをマスクテンプレート上にマーキングし、画像を有する主テンプレート及び光束カットオフゾーンを有するマスクテンプレートを、較正ゴボの元の幾何学的形状及び寸法に従って歪ませる。次に、光束をカットするために、照明されていないゾーンを有する画像を有する主テンプレートから、ゴボスライドが作成される。ゴボスライドはゴボプロジェクタに設置され、ゴボプロジェクタは以前に行われた設定に従って方向付けられ、調整され、画像を伴うゴボ及びゴボマスク（gobo-mask）は光束の軸に対して調整され、投影された画像の焦点はレンズをシフト及び傾斜させることによって調整される。ゴボスライドを作成するための上記の方法はかなり労働集約的であり、プロジェクタを調整し、必要な測定及び計算を実行し、最初に一次テンプレートを作成し、次いで、主テンプレート及びカットオフマスクテンプレートを作成し、較正ゴボを作成し、使用するために、多大な手動労力を必要とし、場合によっては、プロジェクタの新しい位置決定するための作業及びそれらの調整の繰り返しを必要とする。本方法は、以下のように実施される。測地装置の助けを借りて、物体の各走査点が座標系に結び付けられ、将来のデジタル３Ｄモデルを実物体に結び付ける働きをする垂直制御ネットワークが生成される。実物体のラスタモデルは、写真画像からのピクセルに基づいて生成されるか、又は、モデルが物体の表面から反射されたレーザビームの助けを借りて取得される点群に基づいて生成される場合には、レーザ走査技術の助けを借りて作成される。コンテキストキャプチャ、メタシェイプ、トリンブルビジネスセンターなどのソフトウェアを使用して、実物体の正確なデジタルコピーであり、現場への追加の訪問なしに、現実の座標系で仮想的に物体の任意の必要な測定を行うことを可能にする物体の３Ｄモデルを構築し、空間環境のデジタルモデルを構築し、数億の三角形又は点群からなるデジタル地形モデル及び現実のモデルを編集し、様々なフォーマットで現実のモデルをインポートし、レタッチし、エクスポートし、処理のための最良のフォーマットにデータを動かす。各視覚化シナリオについて、画像の仮想投影が実行され、照明計算が行われ、投影画像の歪みが記録され、得られた結果のコンピュータ処理が実行され、ゴボスライドへのさらなる転写のために最終画像のビューが生成される。将来の投影の歪んだ画像は、ポストフィールド方式で３次元デジタルモデルにおいて生成される。その結果、投影の主画像が得られ、必要に応じて、光束カットオフゾーンが後続のスライド及び例えば、ボロシリケイトダイクロイックガラスに基づくゴボマスクの製造のために形成される。プロジェクタ設置場所は３Ｄモデルにおいてモデル化され、プロジェクタからの光束投影の仮想視覚化が、所与の投影場所への投影物体の空間環境においてこれに基本的に適した表面上に設置されたプロジェクタ及びその光学系のパワーに応じて生成される。最適な選択肢が決定されると（光束の経路に障害物がないこと、視聴者による画像の快適な知覚のための光束の最小可能な傾斜角度の要件への準拠、投影位置からのプロジェクタの最も近い（合理的な限界内）位置）、プロジェクタ設置位置は固定され、３Ｄモデル座標に結合される。照明計算を実行し、ビーム軌道を追跡し、軌道上にある物体とのそれらの相互作用を計算し、幾何学的光学問題を計算するために、ＺＥＭＡＸ及びＤＩＡＬＵＸソフトウェアパッケージなどのソフトウェア製品が使用され、それは、様々な光学システムをモデル化及び分析し、３Ｄモデルを生成するときに得られた座標に基づいて「ソース（プロジェクタ）－スクリーン」システムのモデルを生成することを可能にする。一様な点のグリッドがスクリーン上に作成され、そのサイズは画像のサイズに対応する。計算結果に基づいて、２つのテキストファイルが生成される：１つは仮想投影におけるゴボマスクにおける一様なグリッドの座標を有し、もう１つは歪んだグリッドの座標を有する。実物体上で直接、３Ｄモデルにおけるプロジェクタ設置場所の座標に従ってプロジェクタの設置のみが実行され、その際、準備されたスライド及び必要であればゴボマスクがその中に設置され、その後、プロジェクタが調整される。実物体上で直接、３Ｄモデルにおけるプロジェクタ設置場所の座標に従ってプロジェクタの設置のみが実行され、その際、準備されたスライド及び必要であればゴボマスクがその中に設置され、その後、プロジェクタが調整される。下記は、本願の出願当初に記載の発明である。＜請求項１＞実物体の表面上に投影画像を生成するためのデジタル方法であって：前記投影画像が投影される前記実物体の撮影又はレーザ走査を行うステップ；前記実物体の３Ｄモデルを生成するステップ；投影ゾーンを定義し計算するステップ；プロジェクタの位置を計算するステップ；前記投影画像をゴボスライドへ転写するステップ；現場で前記プロジェクタを設置するステップ；前記プロジェクタの各々において前記投影画像を有する前記ゴボスライドを設置するステップ；前記実物体の前記表面上へ前記投影画像を投影するステップ；を含み、前記方法がさらに、前記実物体及び空間環境の測地測定を実行して垂直制御ネットワークを生成するステップ；前記実物体の前記空間環境における環境物体の写真測量又はレーザ走査を実行するステップ；及びレンダリング時に、前記実物体を所与の座標系にリンクするステップ；を含み、前記プロジェクタの前記位置は、前記プロジェクタから前記実物体への投影光線の通過を妨げる前記空間環境内の前記環境物体のうちの少なくとも１つの位置に基づいて計算され、前記実物体の前記３Ｄモデルの座標系は「ソース（プロジェクタ）－スクリーン」システムのモデルを生成するために使用され、前記プロジェクタは前記実物体の前記３Ｄモデルにおける前記プロジェクタの座標