JP2009092983A - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】補正後の信号値が画像表示装置の限界値を超える場合であっても色むらを目立たなくする画像処理装置、画像表示装置、画像処理方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】画素値を補正するときに用いる補正量を調整する画像処理装置１００は、前記画素値に対応した前記補正量を生成する補正量生成部１１０と、前記補正量を用いて前記画素値を補正した補正画素値が所与の画素値最大値を超えるとき、前記補正画素値に対応する画素の色相及び彩度が、画像内の基準画素の色相及び彩度と一致し、かつ、前記補正画素値が前記画素値最大値以下となるように前記補正量を調整する補正量調整部１２０とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法及びプログラムに関する。

近年、大画面テレビジョンやプロジェクタ等の高性能な画像表示装置が広く普及しており、これらの画像表示装置においては、より一層、色の再現性や画質が重要視されるようになっている。そのため、同じ信号値を有する画素は表示画像内のどの位置でも同じ色で表示される「画面の均一性」が確保された画像表示装置に対する市場の要求が高い。

このような「画面の均一性」を確保するための技術として、画面内の色むらを補正する技術が、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。

特許文献１には、入力データが取り得るすべての階調において色むらの発生を抑制するために、画像表示装置の入出力特性データを測定し、該入出力特性データを基準入出力特性データに近づけるための補正データを全階調レベルについて決定する技術が開示されている。

また、特許文献２には、色むらと輝度むらを含めた照度むらを補正するために、輝度むら補正パターンと色むら補正パターンから、輝度むらの発生量及び色むらの発生量を低減する複数の照度レベルに応じた照度むら補正パターンテーブルを生成し、照度むらの発生量を低減させるようにした技術が開示されている。

特開２００６−３８９７６号公報 特開２００６−１５３９１４号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された技術を用いて補正データや補正パターンに従って画素の信号値を補正したとしても、補正後の信号値が画像表示装置の限界値（例えば画素値の最大値）を超えてしまう場合がある。この場合、信号値の補正が不十分となり、新たな色むらを発生させるという問題がある。

そのため、特ｘ許文献１及び特許文献２に開示された技術では、このような画像表示装置の限界値を上回らないように補正せざるを得ない。従って、特許文献１及び特許文献２に開示された技術では、完全に色むらを解消できずに「画面の均一性」を十分に確保できない。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、補正後の信号値が画像表示装置の限界値を超える場合であっても色むらを目立たなくする画像処理装置、画像処理方法及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、画素値を補正するときに用いる補正量を調整する画像処理装置であって、前記画素値に対応した前記補正量を生成する補正量生成部と、前記補正量を用いて前記画素値を補正した補正画素値が所与の画素値最大値を超えるとき、前記補正画素値に対応する画素の色相及び彩度が、画像内の基準画素の色相及び彩度と一致し、かつ、前記補正画素値が前記画素値最大値以下となるように前記補正量を調整する補正量調整部とを含む画像処理装置に関係する。

本発明においては、補正量を用いて画素値を補正した補正画素値が所与の画素値最大値を超えるとき、補正画素値に対応する画素の色相及び彩度が、画像内の基準画素の色相及び彩度と一致し、かつ、補正画素値が前記画素値最大値以下となるように補正量を調整するようにしている。これにより、補正後の画素値が画素値最大値を超えるような場合に、画素信号の補正が不十分となり新たな色むらを発生させる事態を回避できるようになり、補正後の画素値が画像表示装置の限界値を超える場合であっても色むらを目立たなくすることができるようになる。

また本発明に係る画像処理装置では、前記画素値に基づいて表示させた前記基準画素の測定値により得られる出力目標値を生成する出力目標値生成部を、更に含み、前記補正量生成部は、前記出力目標値を用いて前記補正量を生成することができる。

本発明によれば、画素値に基づいて表示させた前記基準画素の測定値により得られる出力目標値を生成する出力目標値生成部を設け、該出力目標値を用いて補正量を生成するようにしたので、上記の効果に加えて、補正量が、測定値を考慮した出力目標値に基づいて生成されるため、測定値に応じた補正量を生成できるようになる。従って、製造ばらつきを加味した補正量を生成して、個体差を吸収するように補正量を調整する画像処理装置を提供できるようになる。

また本発明に係る画像処理装置では、前記出力目標値生成部は、前記基準画素について各画素値に基づいて表示させた画素の測定値が記憶されたテーブルを用いて、当該画素の画素値に対応した測定値を前記出力目標値として生成し、前記補正量調整部は、当該画素について各画素値に基づいて表示させた画素の測定値が記憶されたテーブルに、前記出力目標値に対応した測定値が記憶されていないとき、当該画素の色相及び彩度が、前記基準画素の色相及び彩度と一致するように当該画素の補正量を調整することができる。

本発明によれば、基準画素についての測定値が記憶されたテーブルを参照して出力目標値を生成する一方、当該画素についての測定値が記憶されたテーブルに記憶されているか否かを判断することで、当該補正量を用いて当該画素の画素値を補正した補正画素値が画素値最大値を超えたか否かを判別できるようになる。従って、新たな付加装置を設けることなく、簡素な構成で、当該画素の補正画素値が画素値最大値を超えたか否かを判別できるようになる。

また本発明に係る画像処理装置では、前記補正量調整部は、前記補正画素値が前記画素値最大値を超えるとき、ｕ´ｖ´色度図における当該画素のｕ´成分及びｖ´成分が前記基準画素のｕ´成分及びｖ´成分と一致するように前記補正量を調整することができる。

本発明によれば、一般に使われる色度図のｕ´成分及びｖ´成分に着目したので、既存のリソースを用いながら、補正後の画素値が画像表示装置の限界値を超える場合であっても色むらを目立たなくする画像処理装置を提供できるようになる。

また本発明に係る画像処理装置では、前記基準画素は、画像内の中心画素であってもよい。

本発明によれば、基準画素として中心画素を採用するようにしたので、処理を簡素化できるようになる。また、一般に中心画素は輝度が最高になるため、プロジェクタの中心画素を基準画素とすることにより、補正によるコントラストの低下を避けることができる。

また本発明に係る画像処理装置では、前記補正量調整部は、ＲＧＢ色空間の各色成分の画素値について補正画素値が前記画素値最大値を超えないように前記補正量を調整することができる。

本発明によれば、補正後の信号値が画像表示装置の限界値を超える場合であっても、色むらを目立たなくする画像処理装置が提供できるようになる。

また本発明に係る画像処理装置では、前記補正量生成部は、前記補正画素値が前記画素値最大値を超えるとき、ＲＧＢ色空間の各色成分の出力目標値が同じ比率で縮小された縮小後の出力目標値を用いて前記補正量を生成することができる。

本発明においては、ＲＧＢ空間の各色成分毎に、補正画素値が画素値最大値を超えるときに出力目標値が縮小される。そして、この縮小の際、ＲＧＢ色空間の各色成分の出力目標値が同じ比率で縮小された縮小後の出力目標値を用いて各色成分の画素値の補正量を調整するようにしたので、最大で３回の補正処理を行えば、必ずＲＧＢの各色成分の画素値について補正画素値が画素値最大値を超えないように処理を完了させることができるようになり、処理を簡素化できる。

また本発明は、上記のいずれか記載の画像処理装置を含む画像表示装置に関係する。

本発明によれば、補正後の信号値が画像表示装置の限界値を超える場合であっても色むらを目立たなくする画像表示装置を提供できるようになる。

また本発明は、画素値を補正するときに用いる補正量を調整する画像処理方法であって、前記画素値に対応した前記補正量を生成する補正量生成ステップと、前記補正量を用いて前記画素値を補正した補正画素値が所与の画素値最大値を超えるとき、画像内の基準画素の色相及び彩度と一致するように前記補正量を調整する補正量調整ステップとを含む画像処理方法に関係する。

本発明によれば、補正後の信号値が画像表示装置の限界値を超える場合であっても色むらを目立たなくする画像処理方法を提供できるようになる。

また本発明は、画素値を補正するときに用いる補正量を調整する画像処理装置を制御するためのプログラムであって、前記画素値に対応した前記補正量を生成する補正量生成部と、前記補正量を用いて前記画素値を補正した補正画素値が所与の画素値最大値を超えるとき、画像内の基準画素の色相及び彩度と一致するように前記補正量を調整する補正量調整部としての機能を前記画像処理装置に実現させるプログラムに関係する。

本発明によれば、補正後の信号値が画像表示装置の限界値を超える場合であっても色むらを目立たなくする画像処理装置を制御するプログラムを提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 画像表示システム

本発明の実施形態に係る画像処理装置は、以下のような画像表示システムに適用される。そして、この画像処理装置は、画像表示装置が表示可能な値の範囲内で画像信号の補正量を調整し、該補正量を用いた補正後の画像信号により画像表示を行うことで、表示画面内の色むらの発生を抑える処理を行う。より具体的には、補正後の画像信号が、画像表示装置が表示可能な値の範囲内にないとき、画素の明度（輝度）の低下を許容する一方で、当該画素の色相及び彩度が画面内の所与の基準画素の色相及び彩度と一致するように、画像表示装置が表示可能な値の範囲内で補正量を調整する。

図１に、本実施形態に係る画像表示システムの構成例のブロック図を示す。

画像表示システム１０は、画像表示装置としてのプロジェクタ２０と、プロジェクタ２０によって投射された画像から測定値を取得するための画像測定装置３０とを含む。画像表示システム１０は、画像入力部４０を更に含んでもよい。

プロジェクタ２０は、画像信号処理部２２、光変調部２４、投射部２６を含む。画像信号処理部２２は、画像入力部４０からの画像信号を入力する処理を行う。そして、画像信号処理部２２は、画像測定装置３０の測定値（又は該測定値に対応した補正データ）に基づいて、プロジェクタ２０が表示可能（処理可能）な値の範囲内で画像信号の補正量を調整し、該補正量に基づいて画像信号を補正する。

光変調部２４には、図示しない光源からの光が照射されており、画像信号処理部２２からの画像信号に基づいて、画素毎に光の通過率（透過率、変調率）を変調する。このような光変調部２４としては、液晶パネルにより構成されるライトバルブが採用される。液晶パネルは、電気光学物質である液晶を一対の透明なガラス基板に密閉封入したものであり、例えばポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、画像信号処理部２２からの画像信号に対応して各画素の光の通過率を変調する。投射部２６は、光変調部２４によって変調された光源からの光をスクリーンＳＣＲに投影する投射光学系を有する。

画像測定装置３０は、撮像手段としてのカメラ３２と、測定値生成部３４とを含む。カメラ３２は、プロジェクタ２０によって投射されたスクリーンＳＣＲの画像を撮像して投射画像の画像データを取り込む。このようなカメラ３２として、例えばデジタルスチルカメラを採用できる。測定値生成部３４は、カメラ３２によって取り込まれた画像データに基づいて、測定値を生成する。画像測定装置３０によって生成された測定値は、プロジェクタ２０に供給される。

画像入力部４０は、プロジェクタ２０によって投射される画像の画像信号を生成する。このような画像入力部４０として、例えばスキャナ４２、デジタルカメラ４４、パーソナルコンピュータ（Personal Computer：ＰＣ）４６のいずれかが採用される。

図２に、図１の画像信号処理部２２のハードウェア構成例のブロック図を示す。図２において、図１と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

画像信号処理部２２は、中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ)８０、読み出し専用メモリ（Read Only Memory：ＲＯＭ)８２、ランダムアクセスメモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ)８４、インターフェース（Interface：Ｉ／Ｆ）回路８６、画像処理回路８８を含む。ＣＰＵ８０、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８４、Ｉ／Ｆ回路８６及び画像処理回路８８は、バス９０を介して接続されている。

ＲＯＭ８２には、プログラムが格納されており、バス９０を介してプログラムを読み込んだＣＰＵ８０が、該プログラムに対応した処理を実行することができる。ＲＡＭ８４は、ＣＰＵ８０が処理を実行するための作業用メモリとなったり、ＣＰＵ８０が読み込むプログラムが一時的に格納されたりする。Ｉ／Ｆ回路８６は、画像入力部４０のそれぞれとのインターフェース処理を行い、画像入力部４０からの画像信号の入力処理等を行う。画像処理回路８８は、本実施形態における画像処理を実現する。画像処理回路８８は、例えばＲＯＭ８２に格納されているプログラムやデータを参照し、ＲＡＭ８４を作業用メモリとして用いながら本実施形態における画像処理を実現できる。

例えばプロジェクタ２０の出荷検査時に、画像測定装置３０によって測定値が生成される。この測定値又は該測定値に対応した補正データは、プロジェクタ２０の出荷時に、測定値としてＲＯＭ８２に書き込まれるようになっている。画像処理回路８８は、Ｉ／Ｆ回路８６を介して画像入力部４０からの画像信号を補正して、画面内の色むらの発生を抑える処理を行う。なお、画像信号処理部２２において、画像処理回路８８がＣＰＵ８０と別個に設けられる専用ハードウェアとして説明したが、画像処理回路８８の機能を、ＲＯＭ８２又はＲＡＭ８４に記憶されたプログラムを読み込んだＣＰＵ８０の処理により実現されてもよい。

このような画像表示システム１０では、まず、プロジェクタ２０が評価用画像をスクリーンＳＣＲに投射する。画像測定装置３０は、スクリーンＳＣＲの投射画像を画像データとして取り込み、測定値を生成する。プロジェクタ２０の投射と画像測定装置３０の撮像とを繰り返し、画像測定装置３０は、プロジェクタ２０によって投射された投射画像の全画素について、画素毎にすべての画素値に対応した測定値を生成する。そして、画像測定装置３０によって生成された測定値、又は該測定値に対応した補正データは、プロジェクタ２０の出荷時に、ＲＯＭ８２に書き込まれる。その後、画像入力部４０からの画像に対応した画像信号が入力されたとき、プロジェクタ２０は、ＲＯＭ８２に書き込まれた測定値（補正データ）に基づき、画素毎に補正量を求め、該補正量を用いて補正した画像信号により、スクリーンＳＣＲに投射画像を投射する。

ここで、補正後の画像信号が、プロジェクタ２０で表示可能な範囲にない場合がある。例えば、画像信号がＲＧＢ空間の信号であり、画像入力部４０からの画像信号により表される画素値のビット数が「８」のとき、補正後の画像信号により表される画素値が、８ビットで表現可能な画素値最大値である「２５５」を超えてしまうことがある。このような場合には、もはや画像信号を補正することができない。そこで、本実施形態では、補正後の画像信号が、プロジェクタ２０で表示可能な範囲にない場合には、当該画素の色相及び彩度が画面内の基準位置の色相及び彩度と一致するように、明度の低下を許容して補正量を調整する。

以上のようにすることで、画像信号の補正前後において、明度差に比べて色差をほとんどなくすことができるため、画面内での色むらの発生を抑えることができるようになる。

２． 画像処理装置

図３に、本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成例のブロック図を示す。図３に示す画像処理装置１００は、図２の画像処理回路８８に適用できる。

本実施形態における画像処理装置１００には、図１の画像入力部４０からの画像信号が入力される。そして、その画像信号により表される各画素の画素値を補正するときに用いる補正量を調整する。この補正量は、図示しない画像信号処理により、元の画素値の補正処理に供され、補正後の画素値を有する画像信号が図１のプロジェクタ等の画像出力部９６に対して出力される。

画像処理装置１００は、補正量生成部１１０、補正量調整部１２０を含む。補正量生成部１１０は、画像信号により表される画素値に対応した補正量を生成する。補正量調整部１２０は、補正量生成部１１０により生成された補正量を用いて、上記の画素値を補正した補正画素値が所与の画素値最大値を超えるとき、上記の補正画素値に対応する画素の色相及び彩度が、画像内の基準画素の色相及び彩度と一致し、かつ、上記の補正画素値が画素値最大値以下となるように補正量を調整する。

即ち、画素値を補正するときに用いる補正量を調整する画像処理方法として、上記画素値に対応した上記補正量を生成する補正量生成ステップと、上記補正量を用いて上記画素値を補正した補正画素値が所与の画素値最大値を超えるとき、画像内の基準画素の色相及び彩度と一致するように上記補正量を調整する補正量調整ステップとを含むことができる。

これにより、補正後の画素値が画素値最大値を超えるような場合に、画素信号の補正が不十分となり新たな色むらを発生させる事態を回避できるようになり、補正後の信号値が画像表示装置の限界値を超える場合であっても色むらを目立たなくすることができるようになる。

ここで、例えば画素値のビット数が「８」のとき、８ビットで表現可能な数値である画素値最大値は「２５５」となるが、本発明は画素値を表現するビット数に限定されるものではない。或いは、画素値を表現するビット数とは無関係に画素値最大値を設定してもよい。また、基準画素は、例えば当該画素を含む画像内の中心画素とすることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。

更に、画像処理装置１００は、更に、画素値に基づいて表示させた基準画素の測定値（測定データ）により得られる出力目標値を生成する出力目標値生成部１１２を含み、補正量生成部１１０は、出力目標値を用いて補正量を生成してもよい。なお、出力目標値生成部１１２は、補正量生成部１１０及び補正量調整部１２０に対して新たに追加してもよいし、出力目標値生成部１１２が補正量生成部１１０又は補正量調整部１２０に含まれていてもよい。図３では、補正量生成部１１０が、出力目標値生成部１１２を含む構成を有している。

このような出力目標値生成部１１２を設けることで、画像処理装置１００によって調整された補正量が、測定値を考慮した出力目標値に基づいて生成されるため、測定値に応じた補正量を生成できるようになる。従って、製造ばらつきを加味した補正量を生成して、個体差を吸収するように補正量を調整する画像処理装置を提供できるようになる。

２．１ 構成例

次に、本実施形態における画像処理装置１００の構成例について説明する。

図４に、本実施形態における画像処理装置１００の構成要部の一例のブロック図を示す。図４において、図３と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。図４では、図３の画像処理装置１００が、補正量生成部１１０及び補正量調整部１２０に加えて、更に測定値テーブル１３０を含む。なお、測定値テーブル１３０の機能を、画像処理装置１００の外部に設けられたメモリにより実現してもよい（例えば図２のＲＯＭ８２）。

測定値テーブル（広義にはテーブル）１３０には、画像内の全画素について、各画素値に基づいて表示させた画素の測定値（測定した画素値）が格納される。従って、測定値テーブル１３０には、各画素値に基づいて表示させた基準画素の測定値（画素値）と、各画素値に基づいて表示させた当該画素の測定値（画素値）とが格納される。なお、測定値テーブル１３０には、測定値の代わりに、該測定値に対応した補正データが格納されていてもよい。

図５に、図４の測定値テーブル１３０に格納される測定値が測定される画像の画素位置の説明図を示す。図５では、例えばプロジェクタ２０により投影された画像ＩＭＧにおいて、水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸として、画像ＩＭＧの全画素の各画素の位置を定義することができる。ここでは、水平方向にＮ（Ｎは２以上の整数）画素が並び、垂直方向にＭ（Ｍは２以上の整数）画素が並ぶものとする。従って、画像ＩＭＧの画素（ｘ_０，ｙ_０）、（ｘ₁，ｙ_０）、・・・、（ｘ_Ｎ−１，ｙ_０）、（ｘ_０，ｙ_１）、・・・、（ｘ_０，ｙ_２）、・・・、（ｘ_０，ｙ_Ｍ−１）、・・・、（ｘ_Ｎ−１，Ｙ_Ｍ−１）の各画素について、画像測定装置３０が測定した測定値が測定値テーブル１３０に格納される。

図６に、図４の測定値テーブル１３０に格納される測定値の説明図を示す。

測定値テーブル１３０には、まず、画素値「０」に基づいて表示させた画素の測定値（又は該測定値に対応した補正データ）が、例えば図５の画像ＩＭＧの水平方向に（ｘ_０，ｙ_０）、（ｘ_１，ｙ_０）、（ｘ_２，ｙ_０）、・・・、（ｘ_Ｎ−１，ｙ_０）、（ｘ_０，ｙ_１）、・・・、（ｘ_Ｎ−１，ｙ_Ｍ−１）の順番に格納される。そして、測定値テーブル１３０には、続いて、画素値「１」に基づいて表示させた画素の測定値が、図５の画像ＩＭＧの水平方向に（ｘ_０，ｙ_０）、（ｘ_１，ｙ_０）、（ｘ_２，ｙ_０）、・・・、（ｘ_Ｎ−１，ｙ_０）、（ｘ_０，ｙ_１）、・・・、（ｘ_Ｎ−１，ｙ_Ｍ−１）の順番に格納される。こうして、最終的に測定値テーブル１３０には、画素値「２５５」に基づいて表示させた画素の測定値が、図５の画像ＩＭＧの水平方向に（ｘ_０，ｙ_０）、（ｘ_１，ｙ_０）、（ｘ_２，ｙ_０）、・・・、（ｘ_Ｎ−１，ｙ_０）、（ｘ_０，ｙ_１）、・・・、（ｘ_Ｎ−１，ｙ_Ｍ−１）の順番に格納される。この結果、測定値テーブル１３０には、画像内の全画素について、各画素値に基づいて表示させた画素の測定値が格納される。

なお、図６では、各画素値について測定値テーブル１３０に格納される測定値のデータサイズや、個々の測定値のデータサイズが予め認識されている。そのため、測定値テーブル１３０に記憶される測定値群の中から、所望の画素位置における所望の画素値の測定値の記憶領域を特定できるので、測定値テーブル１３０には測定値のみを記憶させておけばよい。

図４に示すように、より具体的には、出力目標値生成部１１２は、基準画素について各画素値に基づいて表示させた画素の測定値が記憶されたテーブルを用いて、当該画素の画素値に対応した測定値を出力目標値として生成し、補正量調整部１２０は、当該画素について各画素値に基づいて表示させた画素の測定値が記憶されたテーブルに、出力目標値に対応した測定値が記憶されていないとき、当該画素の色相及び彩度が、基準画素の色相及び彩度と一致するように当該画素の補正量を調整することができる。

即ち、上記のような測定値テーブル１３０を参照して、出力目標値生成部１１２（補正量生成部１１０）は、当該画素の画素値と同じ画素値に基づいて基準画素の測定値を出力目標値として生成する。そして、補正量調整部１２０は、測定値テーブル１３０を検索して、測定値テーブル１３０に、出力目標値に対応した測定値が記憶されていることが検出されたときには、該出力目標値に対応した測定値に基づいて補正量を生成して出力する。一方、補正量調整部１２０は、測定値テーブル１３０を検索して、測定値テーブル１３０に、出力目標値に対応した測定値が記憶されていないことが検出されたときには、当該画素の色相及び彩度が、基準画素の色相及び彩度と一致するように当該画素の補正量を調整する。従って、画像処理装置１００は、画素の明度（輝度）の低下を許容する一方で、当該画素の色相及び彩度が画面内の基準画素の色相及び彩度と一致するように、画像表示装置が表示可能な値の範囲内で補正量を調整することができる。

こうすることで、基準画素についての測定値が記憶されたテーブルを参照して出力目標値を生成する一方、当該画素についての測定値が記憶されたテーブルに記憶されているか否かを判断することで、当該補正量を用いて当該画素の画素値を補正した補正画素値が画素値最大値を超えたか否かを判別できるようになる。従って、新たな付加装置を設けることなく、簡素な構成で、当該画素の補正画素値が画素値最大値を超えたか否かを判別できるようになる。

２．２ 処理例

次に、本実施形態における画像処理装置１００の処理例について説明する。以下では、本実施形態における画像処理装置１００が、ＲＧＢ色空間の各色成分の画素値の補正量を調整するものとして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、本実施形態では、補正画素値が画素値最大値を超えるとき、ｕ´ｖ´色度図における当該画素のｕ´成分及びｖ´成分が基準画素のｕ´成分及びｖ´成分と一致するように補正量を調整する。これにより、一般に使われる色度図のｕ´成分及びｖ´成分に着目したので、簡素な構成で、当該画素の色相及び彩度が、基準画素の色相及び彩度と一致するように当該画素の補正量を調整することができるようになる。従って、既存のリソースを用いながら、補正後の画素値が画像表示装置の限界値を超える場合であっても色むらを目立たなくする画像処理装置を提供できるようになる。

そこで、本実施形態では、以下のようにＲＧＢ空間の各色成分の画素値について補正画素値が画素値最大値を超えないように出力目標値を縮小させながら、補正量を調整するようにしている。

図７に、本実施形態における画像処理装置１００の処理例のフロー図を示す。

例えば、ＲＯＭ８２には、予め図７に示す処理を実現するためのプログラムが格納されており、ＣＰＵ８０又は図示しないＣＰＵを含む画像処理回路８８がＲＯＭ８２に格納されたプログラムを読み出して該プログラムに対応した処理を実行することで、図７に示す処理をソフトウェア処理により実現できる。

図８に、図７の各色成分の補正処理の処理例のフロー図を示す。図７では、図８の各色成分共通の処理を行う。

例えば、ＲＯＭ８２には、予め図８に示す処理を実現するためのプログラムが格納されており、ＣＰＵ８０又は図示しないＣＰＵを含む画像処理回路８８がＲＯＭ８２に格納されたプログラムを読み出して該プログラムに対応した処理を実行することで、図８に示す処理をソフトウェア処理により実現できる。

図７において、画像処理装置１００は、まず、スキャナ４２等の画像入力部４０からの画像信号を入力値として取得する（ステップＳ１０）。この画像信号は、例えばＲＧＢ空間の各色成分の画素値を有する。

次に、画像処理装置１００は、補正量生成部１１０及び補正量調整部１２０において、当該画素のＲＧＢ空間のＢ成分の画素値について補正処理を行う（ステップＳ１２）。

Ｂ成分の画素値の補正処理においては、図８に示すように、出力目標値生成部１１２が、当該画素のＢ成分の出力目標値を生成する（ステップＳ４０）。より具体的には、出力目標値生成部１１２は、測定値テーブル１３０に記憶された測定値群の中から基準画素における各画素値（入力画素値）に基づいて表示したときの出力画素値である測定値を出力目標値関数として生成しておき、この出力目標値関数の中から、当該画素の画素値と同じ画素値を入力画素値としたときの測定値を出力目標値として求める。

図９に、本実施形態におけるＢ成分の出力目標値関数の説明図を示す。

図９では、横軸にＢ成分の入力画素値、縦軸にＢ成分の出力画素値に対応した出力値（測定値、物理量）をとり、基準画素において入力画素値が与えられたときの出力画素値の変化を表している。より具体的には、図９では、基準画素の測定値を出力目標値関数Ｔ１で表し、当該画素の測定値を関数ＭＢで表している。

図８のステップＳ４０に続いて、補正量生成部１１０は、その測定値と当該画素の画素値とに基づいて補正量を求め、該補正量に基づいて当該画素の画素値を補正した補正画素値を求める（ステップＳ４２）。例えば図９の入力画素値Ｂ１が与えられると、当該画素において入力画素値Ｂ１に対応する出力目標値（ＰＢ１、ＰＢ２）を得るための入力画素値Ｂ２が求められる。従って、画素値Ｂ１、Ｂ２の差分により補正量が求められる。

これに対して、例えば図９の入力画素値Ｂ３が与えられたとき、当該画素において入力画素値Ｂ３に対応する出力目標値（ＰＢ３）は、関数ＭＢでは存在しない。即ち、測定値テーブル１３０に対して当該画素について入力画素値Ｂ３の測定値を検索しても、出力値が得られずテーブル検索エラーとなってしまう。これは、入力画素値を補正した補正画素値が画素値最大値を超えてしまい、もはや画像出力部９６で表示不可能な範囲となるからである。そこで、補正画素値が画素値最大値を超えるときには、補正画素値が画素値最大値を超えないように補正量を調整するようになっている。

そのため、図８のステップＳ４２に続いて、補正量調整部１２０が、ステップＳ４２で求めた補正画素値と画素値最大値とを比較する（ステップＳ４４）。補正画素値が画素値最大値を超えるとき（ステップＳ４４：Ｙ）、補正量調整部１２０は、出力目標値生成部１１２に対して、ステップＳ４０で生成した出力目標値を縮小させる制御を行うように指示し（ステップＳ４６）、ステップＳ４２に戻る。ステップＳ４６により、出力目標値は、図９の関数Ｔ２のようになる。そして、ステップＳ４２では、縮小させた出力目標値と当該画素の画素値とに基づいて補正量を求め、該補正量に基づいて当該画素の画素値を補正した補正画素値を求めることになる。

こうして、ステップＳ４４において補正画素値が画素値最大値以下となるまで繰り返され、補正画素値が画素値最大値以下のとき（ステップＳ４４：Ｎ）、画像処理装置１００は、補正量調整部１２０で求められた補正量を用いて当該画素の画素値を補正した補正画素値を出力して（ステップＳ４８）、一連の処理を終了する（エンド）。

図７に戻って説明を続ける。ステップＳ１２に続いて、画像処理装置１００は、Ｂ成分の出力目標値の縮小制御が行われたとき（ステップＳ１４：Ｙ）、図８のステップＳ４４で補正画素値が画素値最大値以下となった時点におけるＢ成分の出力目標値の縮小率ｒｂを取得する（ステップＳ１６）。そして、画像処理装置１００は、この縮小率ｒｂを用いて、当該画素の他の色成分であるＲ成分及びＧ成分の出力目標値を計算する（ステップＳ１８）。

そして、画像処理装置１００は、ステップＳ１４においてＢ成分の出力目標値の縮小制御が行われていないとき（ステップＳ１４：Ｎ）、当該画素のＲ成分の出力目標値をそのまま用いて、Ｒ成分の補正処理を行う（ステップＳ２０）。一方、画像処理装置１００は、ステップＳ１４においてＢ成分の出力目標値の縮小制御が行われたとき（ステップＳ１４：Ｙ）、Ｂ成分の出力目標値の縮小率ｒｂを用いた縮小出力目標値を用いて、Ｒ成分の補正処理を行う（ステップＳ２０）。ここで、縮小出力目標値は、当該画素のＲ成分の出力目標値Ｔｒにｒｂを乗算したＴｒ×ｒｂとなる。

ステップＳ２０のＲ成分の補正処理は、ステップＳ１２のＢ成分の補正処理と同様であるため詳細な説明を省略する。即ち、ステップＳ２０では、図８に示すように処理が行われる。

図１０に、本実施形態におけるＲ成分の出力目標値関数の説明図を示す。

図１０では、図９と同様に、横軸にＲ成分の入力画素値、縦軸にＲ成分の出力画素値に対応した出力値（測定値、物理量）をとり、基準画素において入力画素値が与えられたときの出力画素値の変化を表している。より具体的には、図１０では、基準画素の測定値を出力目標値関数Ｔ１０で表し、当該画素の測定値を関数ＭＲで表している。なお、図１０では、ステップＳ１２において、Ｂ成分の出力目標値の縮小制御が行われたときのＲ成分の出力目標値の例を示している。Ｒ成分においても、出力目標値の縮小率ｒｒで行われた結果、図１０の関数Ｔ１１のようになる。

図７に戻って説明を続ける。ステップＳ２０に続いて、画像処理装置１００は、Ｒ成分の出力目標値の縮小制御が行われたとき（ステップＳ２２：Ｙ）、ステップＳ１６と同様に補正画素値が画素値最大値以下となった時点におけるＲ成分の出力目標値の縮小率ｒｒを取得する（ステップＳ２４）。そして、画像処理装置１００は、この縮小率ｒｒを用いて、当該画素の他の色成分であるＢ成分及びＧ成分の出力目標値を計算する（ステップＳ２６）。

ここで、ステップＳ２６で計算されたＢ成分の出力目標値がステップＳ１２で用いられた出力目標値と異なるとき（ステップＳ２８：Ｙ）、ステップＳ１２に戻って、ステップＳ２６で求められたＢ成分の出力目標値を用いて、再びＢ成分から順番に各成分の補正処理を行っていく。

ステップＳ２６で計算されたＢ成分の出力目標値がステップＳ１２で用いられた出力目標値と同じとき（ステップＳ２８：Ｎ）、或いはステップＳ２２においてＲ成分の出力目標値の縮小制御が行われていないとき（ステップＳ２２：Ｎ）、画像処理装置１００は、当該画素のＧ成分の出力目標値、或いはステップＳ１８又はステップＳ２６で求めた縮小出力目標値を用いて、Ｇ成分の補正処理を行う（ステップＳ３０）。ここで、縮小出力目標値は、Ｂ成分の出力目標値の縮小制御が行われたとき、ステップＳ１８で計算した当該画素のＧ成分の出力目標値Ｔｇにｒｂを乗算した縮小出力目標値Ｔｇ×ｒｂにさらにｒｒを乗算したＴｇ×ｒｂ×ｒｒとなり、Ｂ成分の出力目標値の縮小制御が行われないとき、当該画素のＧ成分の出力目標値Ｔｇにｒｒを乗算したＴｇ×ｒｒとなる。

ステップＳ３０のＧ成分の補正処理は、ステップＳ１２のＢ成分の補正処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。即ち、ステップＳ３０では、図８に示すように処理が行われる。

図１１に、本実施形態におけるＧ成分の出力目標値関数の説明図を示す。

図１１では、図９と同様に、横軸にＧ成分の入力画素値、縦軸にＧ成分の出力画素値に対応した出力値（測定値、物理量）をとり、基準画素において入力画素値が与えられたときの出力画素値の変化を表している。より具体的には、図１１では、基準画素の測定値を出力目標値関数Ｔ２０で表し、当該画素の測定値を関数ＭＧで表している。なお、図１１では、ステップＳ１２において、Ｂ成分及びＲ成分の出力目標値の縮小制御が行われたときのＧ成分の出力目標値の例を示している。Ｇ成分においても、出力目標値の縮小率ｒｇで行われた結果、図１１の関数Ｔ２１のようになる。

図７に戻って説明を続ける。ステップＳ３０に続いて、画像処理装置１００は、Ｇ成分の出力目標値の縮小制御が行われたとき（ステップＳ３２：Ｙ）、ステップＳ１６と同様に補正画素値が画素値最大値以下となった時点におけるＧ成分の出力目標値の縮小率ｒｇを取得する（ステップＳ３４）。そして、画像処理装置１００は、この縮小率ｒｇを用いて、当該画素の他の色成分であるＢ成分及びＲ成分の出力目標値を計算する（ステップＳ３６）。

ここで、ステップＳ３６で計算されたＢ成分の出力目標値がステップＳ１２で用いられた出力目標値と異なるとき、或いはステップＳ３６で計算されたＲ成分の出力目標値がステップＳ２０で用いられた出力目標値と異なるとき（ステップＳ３８：Ｙ）、ステップＳ１２に戻って、ステップＳ３６で求められたＢ成分の出力目標値を用いて、再びＢ成分から順番に各成分の補正処理を行っていく。

ステップＳ３６で計算されたＢ成分の出力目標値がステップＳ１２で用いられた出力目標値と同じで、且つステップＳ３６で計算されたＲ成分の出力目標値がステップＳ２０で用いられた出力目標値と同じとき（ステップＳ３８：Ｎ）、或いはステップＳ３２においてＧ成分の出力目標値の縮小制御が行われていないとき（ステップＳ３２：Ｎ）、画像処理装置１００は、全画素についての補正処理が終了したか否かを判別する（ステップＳ３９）。

そして、画像の全画素について補正処理が終了したとき（ステップＳ３９：Ｙ）、画像処理装置１００は、一連の処理を終了し（エンド）、画像の全画素について補正処理が終了していないとき（ステップＳ３９：Ｎ）、ステップＳ１０に戻る。

このように、本実施形態では、色成分毎に出力目標値を縮小させながら補正画素値を求めると共に、出力目標値の縮小率に応じて出力目標値を更新している。そして、出力目標値が変更される度に、変更後の出力目標値を用いて最初の色成分から順番に補正処理を行うことで、最終的に各色成分の出力目標値が同じ比率で縮小させように処理している。

以上のように、画像処理装置１００（補正量調整部１２０）は、ＲＧＢ色空間の各色成分の画素値について補正画素値が画素値最大値を超えないように補正量を調整することができる。そして、以上のように処理することで、ｕ´ｖ´色度図における当該画素のｕ´成分及びｖ´成分が基準画素のｕ´成分及びｖ´成分と一致させながら、補正量を調整することができるようになる。

図１２に、ＲＧＢ空間の画素値からｕ´ｖ´色度図のｕ´成分及びｖ´成分へ変換する処理の説明図を示す。

図１２において、ＲＧＢ空間のＲ成分の画素値がＲ、Ｇ成分の画素値がＧ、Ｂ成分の画素値がＢであり、ＲＧＢｍａｘは画素値最大値であるものとする。

このとき、図１２に示す一連の変換式により、ＲＧＢ空間の画素の画素値をＸＹＺ空間（ＣＩＥ １９６４ 表色系）の画素値に変換できる。そして、ＸＹＺ空間の画素値を、更に図１２に示す一連の変換式により、ｕ´ｖ´色度図（ＣＩＥ １９７６ ＵＣＳ色度図）におけるｕ´成分及びｖ´成分に変換できる。ｕ´ｖ´色度図では、ｕ´成分及びｖ´成分により色相及び彩度を表している。

本実施形態では、上述のように補正画素値が画素値最大値を超えるとき、ＲＧＢ色空間の各色成分の出力目標値が同じ比率で縮小された縮小後の出力目標値を用いている。そのため、当該画素の補正画素値を出力目標値である基準画素の測定値と揃えることで、図１２に示す変数ｒ、ｇ、ｂ、Ｘ成分及びＹ成分は、それぞれ同じ比率で縮小されることになる。従って、ｕ´成分及びｖ´成分を一定にできるため、補正画素値が画素値最大値を超えない範囲で当該画素の色相及び彩度を基準画素の色相及び彩度と一致させることができる。

また、各成分を同じ比率で縮小させているので、最大でＲＧＢの各色成分数の３回の補正処理を行えば、必ずＲＧＢの各色成分の画素値について補正画素値が画素値最大値を超えないように処理を完了させることができる。

３． その他

なお、上述の実施形態では、出力目標値として測定値を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、出力目標値として、基準画素を中心とする所定の領域内の画素値の平均値を採用したり、基準画素からの距離が遠い画素ほど値が小さくなるような出力目標値を採用したりできる。

図１３に、本実施形態の変形例における出力目標値の説明図を示す。

図１３では、プロジェクタＰＪが、スクリーンＳＣＲに画像を投射している。このスクリーンＳＣＲの投射画像の画素の測定値を取得する測定地点ＰＭから見た測定値が基準画素ＰＯから距離が遠い画素ほど値が小さくなるような出力目標値を設定してもよい。例えば、測定地点ＰＭと当該画素ＰＰとを結ぶ線と、測定地点ＰＭと基準画素ＰＯとを結ぶ線とのなす角をθ、基準画素の測定値Ｃとしたとき、当該画素ＰＰの出力目標値をＣ×ｃｏｓθとしてもよい。

また、測定値Ｃとして、基準画素ＰＯを中心とする所定の領域内の画素値の平均値を採用してもよい。

以上、本発明に係る画像処理装置、画像表示装置、画像処理方法及びプログラムを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記の実施形態では、基準画素として画像の中心画素を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、画面内で輝度が最も高い画素を基準画素として採用してもよい。画面内で輝度が最も高い画素を基準画素とすることにより、中心画素を基準画素とする場合と比較して、補正によるコントラスト低下をより確実に避けることができる。

（２）上記の実施形態では、ＲＧＢ空間の各色成分の補正画素値が画素値最大値を超えるときに、Ｂ成分、Ｒ成分及びＧ成分の順序で処理したが、本発明は、色成分の処理の順序に限定されるものではない。

（３）上記の実施形態では、測定値テーブルに、画像の全画素について各画素値の測定値が記憶されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、測定値テーブルに、所定の画素について所定の画素値の測定値のみを離散的に記憶しておき、測定値テーブルに記憶されない画素の測定値を、測定値テーブルに記憶された測定値を用いた公知のデータ補間法で求めるようにしてもよい。この場合、測定値テーブルの記憶容量を削減できる効果が得られる。

（４）上記の実施形態では、プロジェクタを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明に係る画像表示装置として、液晶表示装置、やプラズマディスプレイ装置、有機ＥＬディスプレイ装置等の画像表示を行う装置全般に適用できる。

（５）上記の実施形態において、本発明を、画像処理装置、画像表示装置、画像処理方法及びプログラムとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明を実現するための画像処理方法の処理手順が記述されたプログラムが記録された記録媒体であってもよい。

本実施形態に係る画像表示システムの構成例のブロック図。 図１の画像信号処理部のハードウェア構成例のブロック図。 本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成例のブロック図。 本実施形態における画像処理装置の構成要部の一例のブロック図。 図４の測定値テーブルに格納される測定値が測定される画像の画素位置の説明図。 図４の測定値テーブルに格納される測定値の説明図。 本実施形態における画像処理装置の処理例のフロー図。 図７の各色成分の補正処理の処理例のフロー図。 本実施形態におけるＢ成分の出力目標値関数の説明図。 本実施形態におけるＲ成分の出力目標値関数の説明図。 本実施形態におけるＧ成分の出力目標値関数の説明図。 ＲＧＢ空間の画素値からｕ´ｖ´色度図のｕ´成分及びｖ´成分へ変換する処理の説明図。 本実施形態の変形例における出力目標値の説明図。

符号の説明

１０・・・画像表示システム，２０・・・プロジェクタ，２２・・・画像信号処理部，
２４・・・光変調部，２６・・・投射部，３０・・・画像測定装置，３２・・・カメラ，
３４・・・測定値生成部，４０・・・画像入力部，４２・・・スキャナ，
４４・・・デジタルカメラ，４６・・・ＰＣ，８０・・・ＣＰＵ，８２・・・ＲＯＭ，
８４・・・ＲＡＭ，８６・・・Ｉ／Ｆ回路，８８・・・画像処理回路，９０・・・バス，
９６・・・画像出力部，１００・・・画像処理装置，１１０・・・補正量生成部，
１１２・・・出力目標値生成部，１２０・・・補正量調整部，
１３０・・・測定値テーブル，ＳＣＲ・・・スクリーン

Claims (8)

1. 画素値を補正するときに用いる補正量を調整する画像処理装置であって、
   前記画素値に対応した前記補正量を生成する補正量生成部と、
   前記補正量を用いて前記画素値を補正した補正画素値が所与の画素値最大値を超えるとき、前記補正画素値に対応する画素の色相及び彩度が、画像内の基準画素の色相及び彩度と一致し、かつ、前記補正画素値が前記画素値最大値以下となるように前記補正量を調整する補正量調整部とを含むことを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１において、
   前記画素値に基づいて表示させた前記基準画素の測定値により得られる出力目標値を生成する出力目標値生成部を含み、
   前記補正量生成部は、
   前記出力目標値を用いて前記補正量を生成することを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項２において、
   前記出力目標値生成部は、
   前記基準画素について各画素値に基づいて表示させた画素の測定値が記憶されたテーブルを用いて、当該画素の画素値に対応した測定値を前記出力目標値として生成し、
   前記補正量調整部は、
   当該画素について各画素値に基づいて表示させた画素の測定値が記憶されたテーブルに、前記出力目標値に対応した測定値が記憶されていないとき、当該画素の色相及び彩度が、前記基準画素の色相及び彩度と一致するように当該画素の補正量を調整することを特徴とする画像処理装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記基準画素は、
   画像内の中心画素であることを特徴とする画像処理装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記補正量調整部は、
   ＲＧＢ色空間の各色成分の画素値について補正画素値が前記画素値最大値を超えないように前記補正量を調整することを特徴とする画像処理装置。
6. 請求項５において、
   前記補正量生成部は、
   前記補正画素値が前記画素値最大値を超えるとき、ＲＧＢ色空間の各色成分の出力目標値が同じ比率で縮小された縮小後の出力目標値を用いて前記補正量を生成することを特徴とする画像処理装置。
7. 画素値を補正するときに用いる補正量を調整する画像処理方法であって、
   前記画素値に対応した前記補正量を生成する補正量生成ステップと、
   前記補正量を用いて前記画素値を補正した補正画素値が所与の画素値最大値を超えるとき、画像内の基準画素の色相及び彩度と一致するように前記補正量を調整する補正量調整ステップとを含むことを特徴とする画像処理方法。
8. 画素値を補正するときに用いる補正量を調整する画像処理装置を制御するためのプログラムであって、
   前記画素値に対応した前記補正量を生成する補正量生成部と、
   前記補正量を用いて前記画素値を補正した補正画素値が所与の画素値最大値を超えるとき、画像内の基準画素の色相及び彩度と一致するように前記補正量を調整する補正量調整部としての機能を前記画像処理装置に実現させることを特徴とするプログラム。

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