JP2005092575A - Method for correcting three-dimensional image data, video controller, and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プロジェクタを用いて画像を表示する際の3次元画像データの補正方法、並びにその補正処理の機能を内蔵したビデオコントローラ及びプロジェクタに関する。 The present invention relates to a method for correcting three-dimensional image data when an image is displayed using a projector, and a video controller and a projector with a built-in correction processing function.
プロジェクタにより画像を表示する際には画像データについて各種の補正が必要であるが、例えば3次元画像データにキーストーン補正をかける場合には、3次元画像データを2次元画像に展開してライトバルブ側に送信してから2次元画像データの場合と同様な方法によってキーストーン補正を行っていた。また、その補正はビデオコントローラではほとんど行われておらず、ライトバルブ側の外部回路で行われていた(例えば特許文献1)。
プロジェクタにより画像を表示する際には上記のように各種の補正が必要であり、例えばキーストーン補正を行う場合には、3次元画像データを2次元画像に展開してからキーストーン補正を行っているが、その2次元画像はグリッドの制約があるデータから構成されており、3次元画像データを有効に活用したものとはなっておらず、その画像品質に限界があった。また、プロジェクタにより画像を表示する際の補正はビデオコントローラではなく、ライトバルブ側の外部回路で行われており(特許文献1)、このため、ビデオの表示モード(解像度)等が変更される度にパラメータの調整を行う必要があった。 When the image is displayed by the projector, various corrections as described above are necessary. For example, when performing the keystone correction, the three-dimensional image data is developed into a two-dimensional image and then the keystone correction is performed. However, the two-dimensional image is composed of data with grid restrictions, and the three-dimensional image data is not effectively used, and the image quality is limited. In addition, correction when displaying an image by a projector is performed not by the video controller but by an external circuit on the light valve side (Patent Document 1). Therefore, every time the video display mode (resolution) is changed. It was necessary to adjust the parameters.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、3次元画像データを有効に活用して高品質の画像が得られるようにした3次元画像データの補正方法、その補正処理の機能を内蔵したビデオコントローラ及びそのビデオコントローラを内蔵したプロジェクタを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and a method for correcting three-dimensional image data in which high-quality images can be obtained by effectively using three-dimensional image data, and the correction thereof. It is an object of the present invention to provide a video controller incorporating a processing function and a projector incorporating the video controller.
本発明に係る3次元画像データの補正方法は、3次元画像データを2次元平面に展開する際に、前記2次元平面の画素に対応する位置に3次元画像データを投影させて画像データを生成する。3次元画像データを2次元平面に展開する際に、3次元画像データを無条件に2次元平面に展開するのではなく、前記2次元平面の画素に対応する位置に3次元画像データを投影させるので、例えば従来のように補間処理等をする必要がなく、3次元画像データを有効に活用することができる。このため、このように処理された画像データを投射すると、高品質な画像が得られる。 The three-dimensional image data correction method according to the present invention generates image data by projecting three-dimensional image data to a position corresponding to a pixel on the two-dimensional plane when the three-dimensional image data is developed on a two-dimensional plane. To do. When expanding three-dimensional image data onto a two-dimensional plane, the three-dimensional image data is projected to a position corresponding to a pixel on the two-dimensional plane, instead of unconditionally expanding the three-dimensional image data onto the two-dimensional plane. Therefore, for example, it is not necessary to perform an interpolation process or the like as in the prior art, and the three-dimensional image data can be used effectively. For this reason, when the image data processed in this way is projected, a high-quality image is obtained.
本発明に係る3次元画像データの補正方法は、予め設定され又は取り込んだ補正パラメータに基づいて、3次元画像データを2次元平面の画素に相当する位置に投影して画像データを取り込む。3次元画像データを2次元平面に展開する際に、補正パラメータに応じて画像データを生成するので、各種の形態に対応した画像データを生成することが可能になっている。 According to the three-dimensional image data correction method of the present invention, image data is captured by projecting the three-dimensional image data to a position corresponding to a pixel on a two-dimensional plane based on a correction parameter set or captured in advance. When the three-dimensional image data is developed on the two-dimensional plane, the image data is generated according to the correction parameter, so that it is possible to generate image data corresponding to various forms.
本発明に係る3次元画像データの補正方法は、前記補正パラメータに基づいてキーストーン補正をするための画像領域を特定し、その画像領域の画素に相当する位置に、3次元画像データを投影させて画像データを生成する。キーストーン補正をする際には、画像領域の画素に相当する位置に3次元画像データを投影させて画像データを生成するようにしたので、3次元画像データを有効に活用することができ(補間処理等を不要にしている)、このため、このように処理された画像データを投射すると、高品質な画像が得られる。 The three-dimensional image data correction method according to the present invention specifies an image area for performing keystone correction based on the correction parameter, and projects the three-dimensional image data at a position corresponding to a pixel of the image area. To generate image data. When performing the keystone correction, the 3D image data is generated by projecting the 3D image data to the position corresponding to the pixel in the image area, so that the 3D image data can be used effectively (interpolation). Therefore, when image data processed in this way is projected, a high-quality image can be obtained.
本発明に係る3次元画像データの補正方法は、プロジェクタのライトバルブと投射スクリーンとの相対位置を特定するためのパラメータを含んだ補正パラメータに基づいて、プロジェクタのライトバルブに対応する仮想ライトバルブと、前記投射スクリーンに対当する仮想投射スクリーンとを設定し、仮想ライトバルブにおいてキーストーン補正をするための画像領域を特定し、その画像領域の画素に対応した、仮想投射スクリーンの位置に前記3次元画像データを投影させて、前記画像領域の所定の位置の画素の画像データとして取り込む。 A three-dimensional image data correction method according to the present invention includes a virtual light valve corresponding to a projector light valve based on a correction parameter including a parameter for specifying a relative position between the projector light valve and the projection screen. , Setting a virtual projection screen corresponding to the projection screen, specifying an image area for keystone correction in the virtual light valve, and positioning the three-dimensional image at the position of the virtual projection screen corresponding to the pixel of the image area Image data is projected and captured as image data of a pixel at a predetermined position in the image area.
本発明に係るビデオコントローラは、3次元画像データを2次元平面に投影する3次元エンジンと、前記3次元エンジンが3次元画像データを2次元平面に展開する際に、前記2次元平面の画素に対応する位置に3次元画像データを投影させてその画像データを取り込む第1の補正回路とを備え、前記画像データをデジタル信号の形式で出力する。3次元エンジンにより3次元画像データを前記2次元平面の画素に対応する位置に投影させるようにしたので、3次元画像データを有効に活用することができ、このため、この補正処理された画像データを投射すると、高品質の画像が得られる。また、ビデオコントローラにおいて補正処理を行うようにしたので、例えばビデオの表示モード(解像度)等が変更されたとしても、その都度パラメータの調整を行う必要がない。 The video controller according to the present invention includes a three-dimensional engine that projects three-dimensional image data onto a two-dimensional plane, and a pixel on the two-dimensional plane when the three-dimensional engine develops the three-dimensional image data onto the two-dimensional plane. A first correction circuit that projects the three-dimensional image data at a corresponding position and captures the image data, and outputs the image data in the form of a digital signal. Since the three-dimensional engine projects the three-dimensional image data onto the position corresponding to the pixel on the two-dimensional plane, the three-dimensional image data can be used effectively. Therefore, the corrected image data Projecting a high-quality image. Further, since the correction process is performed in the video controller, it is not necessary to adjust the parameters each time, for example, even when the video display mode (resolution) is changed.
本発明に係るビデオコントローラにおいて、前記第1の補正回路は、前記3次元エンジンに対して、予め設定され又は取り込んだ第1の補正パラメータに基づいて、3次元画像データを2次元平面の画素に相当する位置に投影させる。3次元画像データを有効に活用することができ、このため、この補正処理された画像データを投射すると、高品質の画像が得られる。 In the video controller according to the present invention, the first correction circuit converts the three-dimensional image data into a pixel on a two-dimensional plane based on a first correction parameter set or captured in advance for the three-dimensional engine. Project to the corresponding position. The three-dimensional image data can be effectively used. For this reason, when this corrected image data is projected, a high-quality image can be obtained.
本発明に係るビデオコントローラにおいて、前記第1の補正回路は、前記補正パラメータに基づいてキーストーン補正をするための画像領域を特定し、その画像領域の画素に対応する位置に、3次元画像データを投影させて画像データを生成する。 In the video controller according to the present invention, the first correction circuit specifies an image area for performing keystone correction based on the correction parameter, and the three-dimensional image data is located at a position corresponding to a pixel of the image area. To generate image data.
本発明に係るビデオコントローラにおいて、前記第1の補正回路は、プロジェクタのライトバルブと投射スクリーンとの相対位置を特定するためのパラメータを含んだ補正パラメータに基づいて、プロジェクタのライトバルブに対応する仮想ライトバルブ(補正用スクリーン)と、前記投射スクリーンに対当する仮想投射スクリーン(プログラム上のスクリーン)とを設定し、仮想ライトバルブにおいてキーストーン補正をするための画像領域を特定し、その画像領域の画素の位置に対応する、仮想投射スクリーンの位置に前記3次元画像データを投影させて、前記画像領域の画素の画像データとして取り込む。 In the video controller according to the present invention, the first correction circuit includes a virtual parameter corresponding to the projector light valve based on a correction parameter including a parameter for specifying a relative position between the projector light valve and the projection screen. A light valve (correction screen) and a virtual projection screen (programmed screen) corresponding to the projection screen are set, an image area for keystone correction in the virtual light valve is specified, and the image area The three-dimensional image data is projected to the position of the virtual projection screen corresponding to the pixel position, and is taken in as image data of the pixel in the image area.
本発明に係るビデオコントローラは、2次元画像データを2次元平面に投影する2次元エンジンと、前記2次元平面に投影された画像データに、予め設定され又は取り込んだ第2の補正パラメータに基づいてキーストーン補正を施す第2の補正回路とを更に備えたものである。ビデオコントローラ側で補正処理を行うようにしたので、例えばビデオの表示モード(解像度)等が変更されたとしても、その都度パラメータの調整を行う必要がない。 The video controller according to the present invention is based on a two-dimensional engine that projects two-dimensional image data onto a two-dimensional plane, and a second correction parameter that is preset or captured in the image data projected onto the two-dimensional plane. And a second correction circuit for performing keystone correction. Since the correction processing is performed on the video controller side, it is not necessary to adjust the parameters each time, for example, even when the video display mode (resolution) is changed.
本発明に係るビデオコントローラは、前記第1の補正回路の出力と前記第2の補正回路の出力とを切り替えて出力する切替回路と、その切替回路からの画像データをフレームメモリに展開してフレーム画像を生成するとともにそのフレーム画像を出力するVRAM制御回路とを更に備えたものである。切替回路により前記第1の補正回路の出力と前記第2の補正回路の出力とを適宜切り替えてフレーム画像を生成するようにしたので、2次元画像データ及び3次元画像データの両データに対応したものとなっている。 A video controller according to the present invention includes a switching circuit that switches between an output of the first correction circuit and an output of the second correction circuit, and expands image data from the switching circuit to a frame memory to generate a frame And a VRAM control circuit for generating an image and outputting the frame image. Since the frame image is generated by appropriately switching the output of the first correction circuit and the output of the second correction circuit by the switching circuit, it corresponds to both the two-dimensional image data and the three-dimensional image data. It has become a thing.
本発明に係るプロジェクタは、上記のビデオコントローラを搭載したものであり、高品質の画像が得られる。 A projector according to the present invention is equipped with the above-described video controller, and a high-quality image can be obtained.
実施形態1.
図1は本発明の実施形態1に係るプロジェクタの構成を示したブロック図である。このプロジェクタ10は、CPU12、ROM14、RAM(メインメモリ)16、入力デバイス18、ストレージデバイス(記憶装置)20、ビデオコントローラ22、VRAM(フレームメモリ)24を備えている。プロジェクタ10は、ビデオコントローラ22の出力側の機器として、ライトバルブコントローラ26、光源28、ライトバルブ30及び投射レンズ32を備えており、投射レンズ32からの映像は投射スクリーン34に投射される。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a projector according to
CPU12はプロジェクタ10の全体の制御を行うものであり、ROM14にはそのプログラム等が格納される。RAM16はメインメモリとして機能する。入力デバイス18はスイッチや他の機器(例えば他のCPU)からの信号を入力するものであり、CPU12は入力デバイス18からの入力信号に基づいて各種の演算処理を行う。ストレージデバイス20には各種の画像データが格納されており、この例では2次元画像データ及び3次元画像データ(例えばモデルデータ、テクスチャデータ、アクションデータを含む)がそれぞれ格納されているものとする。ビデオコントローラ22は、CPU12によりストレージデバイス20に格納されている2次元画像データ又は3次元画像データが読み出されて入力すると、それぞれ所定の処理をしてVRAM24展開し、その展開された画像データをライトバルブコントローラ26に出力する。また、ここで、ライトバルブ30がSVGAだとすると、1フレームの画素数は800*600となる。色数が24ビットのフルカラーであるとすると、1ドットあたり各色毎に3バイトの情報が必要となる。ここでは800*600としたが、XGA(1024*768)等でももちろんかまわない。但し、この値は、搭載するライトバルブ30の解像度で一義的に決まる。
The
ライトバルブコントローラ26は、VRAM24に展開された画像データを取り込むとその画像データをアナログ信号に変換し、タイミング信号とともにライトバルブ30に出力する。ライトバルブ30は、タイミング信号とともに画像データを入力すると、光源28からの光を制御して画像を生成する。ライトバルブ(表示デバイス)30としては、例えばLCD(Liquid crystaldisplay)を利用したものや、光変調素子であるDMD(Digital Micro Mirror Device テキサスインスツルメント社の登録商標)等があるが、本実施形態においてはLCDを用いた例について説明する。なお、LCDを用いたプロジェクタでも、単板式(1枚の液晶パネルを用いるもの)や3板式(R,G,Bに対応する3枚の液晶パネルを用いるもの)等があるが、ここでは3板式のもの(30R、30G、30B)を用いるものとする。また、プロジェクタ10の光源28としては、超高圧水銀ランプやハロゲンランプ、LED等が用いられるが、本実施形態においては例えばハロゲンランプを用いる。プロジェクタ10の光学系の構成については、光源28からの光を集光して均一化する手段や、光源28の光をR,G,Bにダイクロイックミラーなどで分離する手段や、ライトバルブ30を通った後に合成するプリズムや、その後に実際に投射するための投射レンズ群が一般的には存在するが、本実施形態においてはそれらの構成は本発明に直接関係がないので省略しており、投射レンズ32のみを図示している。
When the
本実施形態において、ライトバルブ30(30R、30G、30B)はタイミング信号とともに画像データを入力すると、各液晶パネル30R、30G、30Bの透過率を制御することによって画像を生成し、その画像を投射レンズ32により拡大して投射スクリーン34に表示させるが、ライトバルブ30(30R、30G、30B)の光軸(又は投射レンズ32の光軸)と投射スクリーン34の面とは直交しておらず斜めになっているので、ビデオコントローラ22においキーストーン補正等を行う。
In this embodiment, when the light valve 30 (30R, 30G, 30B) receives image data together with a timing signal, the light valve 30 (30R, 30G, 30B) generates an image by controlling the transmittance of each
図2はビデオコントローラ22の詳細を示したブロック図である。このビデオコントローラ22は、2D(2次元)エンジン41、その補正回路42、3D(3次元)エンジン42、その補正回路44、レジスタ45、切替回路46及びVRAM制御回路47から構成されている。2Dエンジン41は、ストレージデバイス20の2次元画像データがCPU12により読み出されて入力すると、その2次元画像データを展開して2次元画像を生成し、補正回路42はその2次元画像について後述の各種の補正処理を行う。また、3Dエンジン43は、ストレージデバイス20の3次元画像データがCPU12により読み出されて入力すると、その3次元画像データをプログラム上のスクリーン(2次元平面)に投影させる処理(即ち2次元画像を描画する処理)を行う。このとき、補正回路44は3次元画像データを投影するポイントを3Dエンジンに対して供給する。レジスタ45には、補正回路42,44が補正演算をする際のパラメータがCPU12の処理によって書き込まれており、補正回路42,44が補正演算をする際に用いられる。切替回路46はCPU12の制御指令に基づいて補正回路42又は44によって補正された画像データをVARAM制御回路47に出力する。VARAM制御回路47は、補正回路42又は44の出力に基づいてVRAM24にフレーム画像を描画するとともに、フレーム画像をライトバルブコントローラ26にデジタル信号の形式で出力する。
FIG. 2 is a block diagram showing details of the
本実施形態において、補正回路42及び補正回路44は、ビデオコントローラ22の段階でプロジェクタによる表示に必要な各種の補正処理を行うものであり、例えばキーストーン補正(台形補正)、リサイズ(RESIZE)、ガンマ(γ)補正、色むら補正等の補正を行う。これらの補正の概要について説明すると次のとおりである。
In the present embodiment, the
キーストーン補正(台形補正)とは、スクリーン面に斜めに投射されることによる生じるキーストーン歪みを補正するものであり、この補正は設置形態に依存するが、設置形態が決まれば必然的に決まるものであり、キーストーン補正のためのパラメータをレジスタ45に格納しておくことにより設置形態に応じた補正がなされる。この処理については詳細に説明する。リサイズ(RESIZE)とは画面解像度を変換することであり、画像データをプロジェクタ10のライトバルブ30の解像度に合わせた変換をする。例えば元の画像データの解像度が640*480で、ライトバルブ30の解像度が800*600であれば、640*480を800*600に拡大して表示する。この解像度変換の自体は公知の技術であるのでその詳細は省略するが、通常はライトバルブ30の解像度に合わせた解像度をレジスタ45に格納しておいて、補正回路42,44がそれを読み込んでライトバルブ30の解像度を把握する。
Keystone correction (keystone correction) is to correct keystone distortion caused by oblique projection on the screen surface. This correction depends on the installation form, but is inevitably determined once the installation form is determined. Thus, by storing the parameters for keystone correction in the
ガンマ(γ)補正とは、ライトバルブ(液晶パネル)の非線形な入出力特性(ガンマ特性)を補正するために行うものであり、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色信号の線形な階調値と、ガンマ特性を補正するための非線形な階調値との対応関係が示された例えばルックアップテーブル(LUT)により入出力特性の補正を行う。また、色むら補正とは画像データの色むらを補正するためのものであるが、画像データを補正するための色むら補正データは次のようにして得る。中間調の一様な画像、典型的にはグレーの一様な画像を投射表示し、表示された投射画像をビデオカメラで撮影したり、或いはその投射画像の輝度を輝度計で測定することにより、投射画像の色むらの分布を測定する。次に、色むらの発生している画素の画像データの調整と、調整後の画像データの投射画像に発生する色むら測定とを繰り返し行うことにより、適切な色むら補正データを求める。つまり、補正データはプロジェクタ1台1台が異なった値をもつものであり、これはその機器個体の特性に依存している。そこで、本実施形態においてはレジスタ45に色むらの補正データを保存している。
Gamma (γ) correction is performed to correct the nonlinear input / output characteristics (gamma characteristics) of the light valve (liquid crystal panel), and each color of red (R), green (G), and blue (B). The input / output characteristics are corrected by, for example, a look-up table (LUT) in which the correspondence between the linear gradation value of the signal and the non-linear gradation value for correcting the gamma characteristic is shown. Color unevenness correction is for correcting color unevenness in image data. Color unevenness correction data for correcting image data is obtained as follows. By projecting and displaying a uniform halftone image, typically a gray uniform image, and shooting the displayed projection image with a video camera, or measuring the brightness of the projected image with a luminance meter The distribution of color unevenness in the projected image is measured. Next, appropriate color unevenness correction data is obtained by repeatedly adjusting the image data of the pixel in which color unevenness occurs and measuring the color unevenness occurring in the projected image of the adjusted image data. In other words, the correction data has different values for each projector, and this depends on the characteristics of the individual device. Therefore, in this embodiment, color unevenness correction data is stored in the
次に、図2のビデオコントローラ22においてキーストーン補正(台形補正)をする際の処理を説明する。
CPU12がストレージデバイス20に格納されている2次元画像データを読み出してビデオコントローラ22に出力すると、2Dエンジン41は、2次元画像データを2次元画像に展開し、補正回路42はその画像データ(グリッドの制約がある)をレジスタ45に格納されている補正パラメータに基づいて補正処理をして切替回路46に送り出す。この補正回路42の演算処理は従来のアルゴリズムと同一である。
Next, processing when performing keystone correction (keystone correction) in the
When the
また、CPU12がストレージデバイス20に格納されている3次元画像データを読み出してビデオコントローラ22に出力すると、補正回路44はその画像データをレジスタ45に格納されている補正パラメータに基づいて投影ポイントを指定し、3Dエンジンは投影ポイントに3次元画像データを投影する。補正回路44は、投影ポイントに投影された画像データを取り込んで切替回路46に送り出す。
When the
図3〜図5は3Dエンジン43及び補正回路44の動作説明図である。図3は3Dエンジン43によりプログラム上のスクリーンSに3次元画像データを投影させる際の演算及び補正回路44による補正をする際の幾何学的な関係を示した図であり、図4はその斜視図である。図5は補正用スクリーンに画像を描画する際の説明図である。なお、プログラム上のスクリーンSとは図1の投射スクリーン34に対応するものであり、補正用スクリーンS’は図1のライトバルブ30に対応するものであり、図3及び図4は、ライトバルブ30が投射スクリーン34に対して角度βだけ傾いている状態に対応している。なお、図3及び図4においては、説明を簡単にするために、プログラム上のスクリーンSや補正用スクリーンS’とが下端部において一致している状態を示しているものとする。また、図3〜図5のスクリーンは演算処理を分かり易くするための便宜上のものであり、必ずしも、プログラム上のスクリーンSや補正用スクリーンS’に画像を実際に描画することを意味するものではない。
3 to 5 are explanatory diagrams of operations of the
図3及び図4において、プログラム上のスクリーンSは点Q0、Q1、Q2、Q3によって特定されてる形状からなっており、補正用スクリーンS’は、スクリーンSに対して角度βだけ傾いており、点P0’、P1’、P2、P3により特定されているものとする。仮想光源視点V’とスクリーンSの点Q0、Q1、Q2、Q3とをそれぞれ線で結んだときに、その線が補正用スクリーンS’を交差する点をP0、P1とするとき、点P0、P1、P2、P3に囲まれた領域にプログラム上のスクリーンSの画像データを取り込んで展開することによりキーストーン補正がなされる。ここで、Qm、Pmをそれぞれ線分P0,P1、線分Q0,Q1の中点とし、線分P0,P1の長さをW(AVGAの解像度では800)、線分Pm,P1の長さをW1とすると、図5の台形を特定するための寸法aはa=W/2−W1で表される。△V’P1Pmと△V’Q1Qmとは相似形であるため、V’からPm,Qmまでの距離計算を行い、線分V’Pmの距離をm、線分V’Qmの距離をm’とすると、W1=(W/2)*(m/m’)となり、a=(W/2)*(1−m/m’)となる。また、図5の台形を特定するための寸法bについても、上記と同様にして求められる。このようにして、寸法a,bが特定されることにより点P0,P1が特定される。但し、点P0,P1や台形P0、P1、P2、P3の境界線は、補正用スクリーンS’の整数グリッド(画素に相当する位置)上に存在するとは限らないため、補正用スクリーンS’上の台形P0、P1、P2、P3の外部の整数値に丸められることになる。 3 and 4, the program screen S has a shape specified by points Q0, Q1, Q2, and Q3, and the correction screen S ′ is inclined with respect to the screen S by an angle β. It is assumed that the points P0 ′, P1 ′, P2, and P3 are specified. When the virtual light source viewpoint V ′ and the points Q0, Q1, Q2, and Q3 of the screen S are connected by lines, the points where the lines intersect the correction screen S ′ are P0 and P1, respectively. Keystone correction is performed by capturing and developing the image data of the screen S on the program in an area surrounded by P1, P2, and P3. Here, Qm and Pm are the midpoints of the line segments P0 and P1, and the line segments Q0 and Q1, respectively, the length of the line segments P0 and P1 is W (800 for AVGA resolution), and the length of the line segments Pm and P1. Is W1, the dimension a for specifying the trapezoid of FIG. 5 is represented by a = W / 2−W1. Since ΔV′P1Pm and ΔV′Q1Qm are similar, the distance from V ′ to Pm and Qm is calculated, the distance of the line segment V′Pm is m, and the distance of the line segment V′Qm is m ′. Then, W1 = (W / 2) * (m / m ′) and a = (W / 2) * (1−m / m ′). Further, the dimension b for specifying the trapezoid in FIG. 5 is obtained in the same manner as described above. In this way, the points P0 and P1 are specified by specifying the dimensions a and b. However, the boundary lines of the points P0 and P1 and the trapezoids P0, P1, P2, and P3 are not always present on the integer grid (position corresponding to the pixel) of the correction screen S ′. Are rounded to integer values outside the trapezoids P0, P1, P2, and P3.
ところで、仮想光源視点V’とプログラム上のスクリーンSとの関係は、実際のプロジェクタ10の投射レンズ32と投射スクリーン34の関係と同じ比率(相似形)になる。図6に示されるように、光源28から出た光は、ライトバルブ30を通過した後、投射レンズ32によって拡散角度αで拡大されて投射スクリーン34に投影される。この場合、投射の仰角はβである。モデリングを行う際に、投射レンズ32の屈折計算等の演算に時間がかかるため、図7のように仮想化して演算を行う。図7では、投射レンズ32を外して、投射レンズ32によって拡散されていた光が収束する場所を仮想光源視点(V’)として定義する。また、ライトバルブ30は投射レンズ32より光源側にあるが、投射スクリーン34の近くに移動させ仮想ライトバルブ(補正用スクリーンS’に相当)とする。図7のようにモデリングした場合の各パラメータを決定すれば、補正時のV’とSとは一意的に決まる。αは使用するレンズで一意的に決まるので、調整を行うパラメータは、光源28と投射スクリーン34との距離dと、投射の仰角βになる。
By the way, the relationship between the virtual light source viewpoint V ′ and the screen S on the program is the same ratio (similar shape) as the relationship between the projection lens 32 and the projection screen 34 of the actual projector 10. As shown in FIG. 6, the light emitted from the light source 28 passes through the
仮想ライトバルブ(S’)の位置は、仮想光源視点V’から仮想投射スクリーン(S)方向の任意の場所に配置できるが、仮想投射スクリーン(S)が、800*600の整数グリッドとして定義されているような場合には、同じ800*600のライトバルブにするために図7のような位置に配置する。勿論、仮想光源よりに配置(たとえば距離d/2)すれば、400*300の整数グリッドを持つライトバルブなるため、800*600の解像度を得るためには、0.5単位の解像度で走査する必要がある。 The position of the virtual light valve (S ′) can be arranged at any location in the direction of the virtual projection screen (S) from the virtual light source viewpoint V ′, but the virtual projection screen (S) is defined as an integer grid of 800 * 600. In order to obtain the same 800 * 600 light valve, it is arranged at a position as shown in FIG. Of course, if placed closer to the virtual light source (e.g., distance d / 2), the light valve has an integer grid of 400 * 300, so to obtain a resolution of 800 * 600, scan with a resolution of 0.5 units. There is a need.
上記の説明は、上下方向の補正を例に説明しているが、左右方向も同様な方法で補正する。また、仮想ライトバルブを仮想スクリーンより右配置する事も可能であり、図8のように配置すれば、ライトバルブ30の上下方向の解像度すべてを利用できる(もちろん投射スクリーンと仮想光源間に相似形の仮想ライトバルブをおいても同様な結果は得られる)。ただし、この場合、縦横比の関係から、横方向の映像がスクリーンの外側に出てしまうことになる(台形上端の横方向の解像度が一致する)。
In the above description, correction in the vertical direction is described as an example, but correction in the horizontal direction is also performed in the same manner. It is also possible to arrange the virtual light valve on the right side of the virtual screen. If it is arranged as shown in FIG. 8, all the vertical resolutions of the
図9は補正回路44による処理過程を示したフローチャートである。
(S1)補正回路44は、補正用スクリーン(仮想ライトバルブ)S’上に画像データを投影させるための領域を特定する。即ち、台形P0、P1、P2、P3を特定する。この特定方法につていては上述のとおりである。
(S2)補正回路44は、上記の台形P0、P1、P2、P3の行(縦方向の位置)を特定するために、その初期値として計数n=1を設定する。これにより、線分P0、P1の行が特定されることになる。
(S3)補正回路44は、点P’を線分P0、P1に沿って変化させながら、その点P’に対応するプログラム上のスクリーン(仮想投射スクリーン)Sの点Pの画像データを取り込む。視線ベクトルV’P’とスクリーンSとの交点Pを求める。3Dエンジン43はその交点Pに3次元画像データを投影する。補正回路44は、交点Pに投影されている3次元画像データを点P’のデータとして取り込む。このようにして、点P’のデータとして3次元画像データをそのまま取り込むようにしたので、3次元画像データを有効に活用することが可能になっており、補間処理等を必要としないので、精度の高い画像データが得られる。この点に関して、2次元画像データの場合にはグリッドの制約があるので補間処理が必要になる。
(S4)補正回路44は、1行分の画像データを取り取り込むと、次に行(縦方向の位置)に移行するために、計数n=n+1を設定する。これにより線分P0、P1の次の行が特定されることになる。
(S5)補正回路44は、この計数nが線分P3P2の行に相当する行Nを超えているかどうかを判断し、最終行Nになっていない場合には、上記の処理(S3)に移行して同様な処理を繰り返し、線分P3P2の行に相当する行まで処理が終わると、1画面分の補正演算が終わることになる。そして、次画面について上記の処理(S2)〜(S5)を繰り返す。
FIG. 9 is a flowchart showing a process performed by the
(S1) The
(S2) The
(S3) The
(S4) When the
(S5) The
補正回路44が取り込んだ画像データは切替回路46を介してVRAM制御回路47に送りされ、VRAM制御回路47は、その画像データをVRAM24に書き込んでフレーム画像を展開する。このフレーム画像は、図5の台形P0、P1、P2、P3に相当する領域に展開されることになる。なお、図5の台形P0、P1、P2、P3の外の領域については計算はオブジェクトとの交点計算は不要になるので、演算速度の低下を最小限に抑えることができる。
The image data fetched by the
VRAM制御回路47は画像データをVRAM24に書き込んで展開するとともに、その展開された画像データを読み出してライトバルブコントローラ26に出力し、ライトバルブコントローラ26はその画像データをアナログ信号に変換してライトバルブ30を駆動し、ライトバルブ30に画像を生成してその画像を投射レンズ32により拡大して投射スクリーン34に投射させる。この投射スクリーン34に投射された画像はキーストーン補正が施されたものとなっており、上述のようにして補正処理されているので、画像は高品質なものとなっている。
The VRAM control circuit 47 writes the image data into the
なお、上記の説明においては、キーストーン補正の例について説明したが、リサイズ(RESIZE)、ガンマ(γ)補正、色むら補正等の補正においても同様にして処理される。また、上記の説明においては、説明を簡単にするためにプログラム上のスクリーンSと補正用スクリーンS’とがその下端部が一致している例について説明したが、両者の下端部が一致しておらず、また、プログラム上のスクリーンSと補正用スクリーンS’との傾斜についても、図4のX軸だけでなく、Y軸及び/又はZ軸を中心に傾斜させるようにした場合においても同様にして図5の台形P0、P1、P2、P3に相当する領域を求めて同様にして処理される。 In the above description, an example of keystone correction has been described. However, the same processing is performed for corrections such as resizing (RESIZE), gamma (γ) correction, and color unevenness correction. In the above description, for the sake of simplicity, the example in which the lower end of the program screen S and the correction screen S ′ match is described. However, the lower ends of the two match. Also, the inclination between the program screen S and the correction screen S ′ is the same when the inclination is not only about the X axis in FIG. 4 but also about the Y axis and / or the Z axis. Thus, areas corresponding to the trapezoids P0, P1, P2, and P3 in FIG. 5 are obtained and processed in the same manner.
なお、本実施形態のプロジェクタは、リア型及びフロント型の双方のプロジェクションテレビに特に有用であるが(補正パラメータは一度設定すればよい)、投射スクリーンが筐体に取り付けられない形式のものにも同様に適用される。 Note that the projector of this embodiment is particularly useful for both rear and front projection televisions (correction parameters only need to be set once), but also for projectors that do not have a projection screen attached to the housing. The same applies.
以上のように、本実施形態においては、3次元画像データを2次元画像データに展開してからその2次元画像データについて補正演算をするのではなく、元データである3次元画像データを直接的に取り込んで補正演算をするようにしたので、表示品質の低下を最低限に抑えることができる。また、この補正処理はデジタル信号の段階で行われており、一度最適な補正パラメータを設定すれば、ビデオモードが変わっても補正パラメータを再設定する必要がない。また、ビデオコントローラ内に補正回路を設けて各種の補正をするようにしたので、外部に補正回路を設ける必要がなくなり、部品点数の削減になっている。 As described above, in the present embodiment, the three-dimensional image data, which is the original data, is not directly calculated after the three-dimensional image data is expanded into the two-dimensional image data. In this case, the correction calculation is performed by taking in the image data, so that the deterioration of display quality can be minimized. This correction processing is performed at the digital signal stage. Once an optimal correction parameter is set, it is not necessary to reset the correction parameter even if the video mode changes. In addition, since the correction circuit is provided in the video controller to perform various corrections, it is not necessary to provide a correction circuit outside, and the number of parts is reduced.
10 プロジェクタ、12 CPU、14 ROM、16 RAM、18 入力デバイス、20 ストレージデバイス、22 ビデオコントローラ、24 VRAM、26 ライトバルブコントローラ、28 光源、30 ライトバルブ、32 投射レンズ、34 投射スクリーン、41 2Dエンジン、42 補正回路、43 3Dエンジン、44 補正回路、45 レジスタ、46 切替回路、47 VRAM制御回路。
10 projector, 12 CPU, 14 ROM, 16 RAM, 18 input device, 20 storage device, 22 video controller, 24 VRAM, 26 light valve controller, 28 light source, 30 light valve, 32 projection lens, 34 projection screen, 41 2D engine , 42 correction circuit, 43 3D engine, 44 correction circuit, 45 register, 46 switching circuit, 47 VRAM control circuit.
Claims (11)
前記3次元エンジンが3次元画像データを2次元平面に展開する際に、前記2次元平面の画素に対応する位置に3次元画像データを投影させてその画像データを取り込む第1の補正回路と
を備え、前記画像データをデジタル信号の形式で出力することを特徴とするビデオコントローラ。 A 3D engine that projects 3D image data onto a 2D plane;
A first correction circuit for projecting the three-dimensional image data to a position corresponding to a pixel on the two-dimensional plane and capturing the image data when the three-dimensional engine develops the three-dimensional image data on a two-dimensional plane; And a video controller for outputting the image data in the form of a digital signal.
前記2次元平面に投影された画像データに、予め設定された第2の補正パラメータに基づいてキーストーン補正を施す第2の補正回路と
を更に備えたことを特徴とする請求項5乃至8の何れかに記載のビデオコントローラ。 A 2D engine that projects 2D image data onto a 2D plane;
9. The apparatus according to claim 5, further comprising: a second correction circuit that performs keystone correction on the image data projected on the two-dimensional plane based on a second correction parameter set in advance. A video controller according to any one of the above.
その切替回路からの画像データをフレームメモリに展開してフレーム画像を生成するとともにそのフレーム画像を出力するVRAM制御回路と
を更に備えたことを特徴とする請求項9記載のビデオコントローラ。 A switching circuit for switching and outputting the output of the first correction circuit and the output of the second correction circuit;
10. The video controller according to claim 9, further comprising a VRAM control circuit that expands image data from the switching circuit into a frame memory to generate a frame image and outputs the frame image.
A projector equipped with the video controller according to claim 6.
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WO2007136322A1 (en) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Xcounter Ab | Apparatus and method for creating tomosynthesis and projection images |
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