JP2009175341A - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】解像度の低いA/D変換部を用いて高解像度の画像データに対応可能とする。
【解決手段】アナログの画像信号を入力するRGB入力コネクタ11と、コネクタ11で入力した画像信号をサンプリングしてデジタル化するA/D変換部12と、A/D変換部12のサンプリング速度によりコネクタ11で入力する画像信号の一括サンプリングが可能か否かを判断し、その判断結果に基づいてA/D変換部12を用いて入力した画像信号を1画素飛ばしの第1のサンプリング位置でサンプリングさせた後、同画像信号に対して1画素ずらした1画素飛ばしの第2のサンプリング位置でサンプリングさせるCPU29、メインメモリ30及びプログラムメモリ31と、A/D変換部12から得られるデジタル値の画像信号を元の画素配列にしたがって記憶する画像変換部13及びフレームバッファ16と、フレームバッファ16で記憶した画像信号を出力する投影系17〜28とを備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、入力されたアナログの映像信号に応じた映像を出力する画像処理装置、画像処理方法及びプログラムに関する。
近時、パーソナルコンピュータを含むコンピュータ技術の性能向上に伴い、取扱われる画像データもより高解像度化する傾向にある。
例えば、テレビ信号の表示を行なうプロジェクタ型の液晶テレビにおいても同様であり、単体での液晶モジュールの画素数を上げることなく投写画面の映像の解像度を増大させるようにした技術が考えられている。
。(例えば、特許文献1)
特開平11−160669号公報
上記特許文献1は、投射型液晶表示装置の出力部で、使用できる液晶モジュールの画素数に制限がある場合に、複数の液晶モジュールを用いて高解像度化を図る技術である。
一方で、それほどの高解像度化が求められることのない機器、例えばパーソナルコンピュータと接続してプレゼンテーションを行なうデータプロジェクタ装置においても、入力する画像データの解像度が装置内で取扱う本来の画像データの解像度より高い場合には、入力部で画像データを間引いてサンプリングする必要がある。
図7は、一般的なA/D変換におけるダウンサンプリングの概念を示す。
図7(A)は、入力される画像データの解像度とサンプリング数とが一致している場合を例示するものである。同図(A)中、連結された矩形が各画像データの解像度を示し、矢印がサンプリング位置を示す。このように、入力される画像データの解像度とサンプリング数とが一致している場合には、入力された画像データの解像度を活かした自然な画像を投影することが可能となる。
図7(B)は、入力される画像データの解像度に対してサンプリング数が半分である、所謂ハーフサンプリングの場合を例示する。入力される画像データ2画素毎にそのうちの1画素をサンプリングし、結果として1画素飛ばしで間引くこととなるため、データ量が文字通り半減し、低い解像度の画像しか表示(投影)することができない。
図7(C)は、入力される画像データの8/10にダウンサンプリングする場合について例示する。図示する如く入力される画像データの画素位置に対してサンプリング位置が徐々にずれていく。そのため、例えば画像データ中に表罫線のようなパターンがあった場合、位置によっては太い線と細くなってしまう線とが混在し、非常に不自然な描写となるという不具合があった。
したがって、入力される画像データの解像度と少なくとも等しい解像度を有するA/D変換部を使用しなければならず、これが装置全体の製造コストの増大につながる虞がある。
このことは、換言すれば、比較的解像度の低いA/D変換部を用いても高解像度の画像データに対応することができれば、結果として装置全体の製造コストの低減が可能であることを意味している。
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、解像度の低いA/D変換部を用いて高解像度の画像データに対応することが可能な画像処理装置、画像処理方法及びプログラムを提供することにある。
請求項1記載の発明は、アナログの画像信号を入力する入力手段と、上記入力手段で入力した画像信号をサンプリングしてデジタル化するデジタル化手段と、上記デジタル化手段のサンプリング速度により上記入力手段で入力する画像信号の一括サンプリングが可能か否かを判断する判断手段と、上記判断手段での判断結果に基づき、上記デジタル化手段を用いて上記入力手段で入力した画像信号を1画素飛ばしの第1のサンプリング位置でサンプリングさせた後、同画像信号に対して1画素ずらした1画素飛ばしの第2のサンプリング位置でサンプリングさせるサンプリング制御手段と、上記サンプリング制御手段により上記デジタル化手段から得られるデジタル値の画像信号を元の画素配列にしたがって記憶する記憶手段と、上記記憶手段で記憶した画像信号を出力する出力手段とを具備したことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、上記請求項1記載の発明において、上記出力手段は、光源、上記光源から照射された光を反射し、上記記憶手段で記憶した画像信号に対応した光像を形成するミラー素子、及び上記ミラー素子により形成された光像を投影する投影レンズユニットを含むことを特徴とする。
請求項3記載の発明は、アナログの画像信号を入力する入力部、上記入力部で入力した画像信号をサンプリングしてデジタル化するデジタル化部、及び上記デジタル化部でデジタル化した画像信号を出力する出力部を備えた装置での画像処理方法であって、上記デジタル化部でのサンプリング速度により上記入力部で入力する画像信号の一括サンプリングが可能か否かを判断する判断工程と、上記判断工程での判断結果に基づき、上記デジタル化部を用いて上記入力部で入力した画像信号を1画素飛ばしの第1のサンプリング位置でサンプリングさせた後、同画像信号に対して1画素ずらした1画素飛ばしの第2のサンプリング位置でサンプリングさせるサンプリング制御工程と、上記サンプリング制御工程により上記デジタル化部から得られる画像信号を元の画素配列にしたがって記憶する記憶工程と、上記記憶工程で記憶した画像信号を上記出力部より出力させる出力制御工程とを有したことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、アナログの画像信号を入力する入力部、上記入力部で入力した画像信号をサンプリングしてデジタル化するデジタル化部、及び上記デジタル化部でデジタル化した画像信号を出力する出力部を備えた装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、上記デジタル化部でのサンプリング速度により上記入力部で入力する画像信号の一括サンプリングが可能か否かを判断する判断ステップと、上記判断ステップでの判断結果に基づき、上記デジタル化部を用いて上記入力部で入力した画像信号を1画素飛ばしの第1のサンプリング位置でサンプリングさせた後、同画像信号に対して1画素ずらした1画素飛ばしの第2のサンプリング位置でサンプリングさせるサンプリング制御ステップと、上記サンプリング制御ステップにより上記デジタル化部から得られる画像信号を元の画素配列にしたがって記憶する記憶ステップと、上記記憶ステップで記憶した画像信号を上記出力部より出力させる出力制御ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明によれば、解像度の低いA/D変換部を用いても高解像度の画像データに対応することが可能となる。
以下本発明をDLP(登録商標)方式のデータプロジェクタ装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、同実施形態に係るデータプロジェクタ装置10が備える電子回路の機能構成を示すブロック図である。
同図で、11はデータプロジェクタ装置10の本体背面側に設けられるD−sub15タイプのRGB入力コネクタであり、図示しないパーソナルコンピュータ等からのアナログのRGB信号を入力する。このRGB入力コネクタ11より入力されたRGB信号は、A/D変換部12でデジタル化された後に、システムバスSBを介して画像変換部13に入力される。
一方、14はピンジャック(RCA)タイプのビデオ入力コネクタ14であり、ビデオカメラやビデオレコーダ等の外部機器からのコンポジットビデオ信号、YCbCr信号、あるいはYPbPr信号を入力する。このビデオ入力コネクタ14より入力されたビデオ信号は、ビデオデコーダ15でデジタル化(デコード)された後に、システムバスSBを介して画像変換部13に入力される。
画像変換部13は、一般にスケーラとも称され、RGB入力コネクタ11またはビデオ入力コネクタ14から入力された画像信号を基に、解像度数、階調数等を統一した所定のフォーマットの画像信号をフレームバッファ16上で作成した上で投影画像処理部17へ送る。
この際、OSD(On Screen Display)用の文字画像やポインタ等の記号も必要に応じてフレームバッファ16の記憶する画像信号に重畳加工した状態で投影画像処理部17へ送る。
投影画像処理部17は、送られてきた画像信号をビデオRAM18に展開して記憶させ、このビデオRAM18の記憶内容からビデオ信号を生成する。
投影画像処理部17は、このビデオ信号のフレームレート、例えば60[フレーム/秒]と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により、空間的光変調素子(SOM)であるマイクロミラー素子19を表示駆動する。
一方、リフレクタ20内に配置された、例えば高圧水銀灯を用いた光源ランプ21が高輝度の白色光を出射する。光源ランプ21の出射した白色光は、カラーホイール22を介して時分割で原色に着色され、インテグレータ23で輝度分布が均一な光束とされた後にミラー24で全反射して上記マイクロミラー素子19に照射される。
しかして、マイクロミラー素子19での反射光で光像が形成され、形成された光像が投影レンズユニット25を介して、投影対象となるここでは図示しないスクリーンに投影表示される。
上記投影レンズユニット25は、マイクロミラー素子19で形成された光像を拡大してスクリーン等の対象に投影するものであり、合焦位置及びズーム位置(投影画角)を任意に可変できるものとする。
すなわち、投影レンズユニット25を構成する複数の光学レンズ中、図示しないフォーカスレンズ及びズームレンズはそれぞれ光軸方向に沿って前後に移動することで制御されるもので、それらのレンズはステッピングモータ(M)26の回動駆動により移動する。
そして、上記光源ランプ21の点灯駆動、上記カラーホイール22用のモータ(M)27の回転駆動、及び上記ステッピングモータ26の回動駆動をいずれも投影光処理部28が実行する。
上記各回路の動作すべてをCPU29が制御する。このCPU29は、DRAMで構成されたメインメモリ30、動作プログラムや各種定型データ等を記憶した電気的書換可能な不揮発性メモリでなるプログラムメモリ31を用いてこのデータプロジェクタ装置10内の制御動作を実行する。
上記CPU29は、操作部32からの操作信号に応じて各種投影動作を実行する。この操作部32は、データプロジェクタ装置10の本体に設けられるキー操作部と、このデータプロジェクタ装置10専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受信するIr受信部とを含み、ユーザが直接またはリモートコントローラを介して操作したキーに基づくキーコード信号をCPU29へ直接出力する。
上記CPU29はさらに、上記システムバスSBを介して音声処理部33と接続される。
音声処理部33は、PCM音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部34を駆動して拡声放音する一方で、必要によりビープ音等を発生させる。
次に上記実施形態の動作について説明する。
ここで上記A/D変換部12は、例えばドットクロックが本来は110[MHz]のサンプリング速度まで対応可能であるものとする。これは、横1280ドット×縦1024ドットのSXGAサイズの解像度に相当する。
このA/D変換部12を用いて、ドットクロックが121.75[MHz]であるSXGA+(横1400ドット×縦1050ドット)サイズのアナログの画像信号をRGB入力コネクタ11より入力する場合について例示する。
図2は、RGB入力コネクタ11より入力されるアナログの画像信号に対して、A/D変換部12がCPU29の制御の下で実行する1回のサンプリング動作の処理内容を示すもので、その動作制御はすべてCPU29がプログラムメモリ31に記憶された動作プログラムを読出してメインメモリ30に展開しながら実行する。
処理当初には、画像信号の入力タイミングに合わせてその解像度を判定し(ステップS101)、A/D変換部12の変換(サンプリング)速度と比較してダウンサンプリングの必要があるか否かを判断する(ステップS102)。
ダウンサンプリングの必要がなく、A/D変換部12の変換速度でのサンプリングが可能であると判断した場合には、入力された画像信号の水平ラインの解像度に合わせてA/D変換部12の変換速度を設定した上で(ステップS103)、その設定通りにサンプリングを実行する(ステップS104)。
また、上記ステップS102でダウンサンプリングの必要があると判断した場合には、サンプリング数を入力される画像信号の水平ライン方向の解像度の半分、すなわち1400ドットであれば700ドット、すなわちドットクロックが60.875[MHz]とするようにA/D変換部12の変換速度を設定する(ステップS105)。
その後、メインメモリ30内に用意するハーフサンプリング(HF)用のオフセットフラグレジスタ内にフラグ“1”が設定されておらず“0”であるかどうかを判断する(ステップS106)。
ここで“0”であると判断すると、当該水平ラインの1回目のサンプリングであるものとして、ハーフサンプリングを開始すると共に、あらためて上記ハーフサンプリング(HF)用のオフセットフラグレジスタ内にフラグ“1”を設定する(ステップS107)。
図4(A)は、続くステップS104で実行するハーフサンプリングのサンプリング位置を示す。当該水平ラインの先頭の第1画素位置から、1画素飛ばしで奇数番目の画素のみをサンプリングする。
こうして水平ラインの1回目のサンプリングを終了した時点で、ハーフサンプリング(HF)用のオフセットフラグレジスタ内にはフラグ“1”が設定されている。
したがって、その後にこの図2を実行する際には、上記ステップS106で当該フラグレジスタの内容が“0”ではないと判断し、当該水平ラインの2回目のサンプリングであるものとして、サンプリングの開始位置を1画素に相当する1ドットクロックの半分だけオフセットする(ステップS108)。
その後、ハーフサンプリングを開始すると共に、あらためて上記ハーフサンプリング(HF)用のオフセットフラグレジスタ内のフラグ“1”をクリアして“0”とする(ステップS109)。
図4(B)は、続くステップS104で実行するハーフサンプリングのサンプリング位置を示す。当該水平ラインの2回目のサンプリングであるので、先頭の画素位置から1画素ずらした第2画素より1画素飛ばしで偶数番目の画素のみをサンプリングする。
図5は、一般的なサンプリングと本発明に係る2回に渡るハーフサンプリングとのサンプリング位置の違いを、ドットクロックDclの幅を揃えて説明する。
図5(A)は、一般的なサンプリングでのサンプリング位置を矢印で示す。ドットクロックDclが“H”レベルである各1画素毎のタイミングで、連続してサンプリングを実行することにより、結果として、入力される画像信号1水平ラインあたり1回の走査で全画素をサンプリングすることができる。
これに対して図5(B)、図5(C)は、本発明の2回に渡るハーフサンプリングのサンプリング位置を示すもので、図5(B)が1回目、図5(C)が2回目を示す。これらの図に示すように、入力される画像信号の1水平ラインあたり2回の走査で全画素をサンプリングすることができる。
次に図3により、上記のようにしてサンプリングを行なった画像信号をフレームバッファ16に一時的に記憶させる画像変換部13の処理内容について説明する。この画像変換部13もまた、CPU29の制御に基づいて以下の処理を実行するものであり、その動作制御はすべてCPU29がプログラムメモリ31に記憶された動作プログラムを読出してメインメモリ30に展開しながら実行する。
その処理当初には、入力される画像信号の解像度からA/D変換部12でダウンサンプリングの必要があったか否かを判断する(ステップS201)。
ダウンサンプリングの必要がなく、A/D変換部12の変換速度でのサンプリングが可能であったと判断した場合には、フレームバッファ16の書込み開始を通常通りに設定した上で(ステップS202)、その設定通りにA/D変換部12からの画像信号をフレームバッファ16に書込む(ステップS203)。
また、上記ステップS201でA/D変換部12のサンプリング時にダウンサンプリングの必要があったと判断した場合には、フレームバッファ16への画像信号の書込み位置が1画素飛ばしとなるようにアドレス位置制御の設定を行なう(ステップS204)。
その後、メインメモリ30内に用意するフレームバッファ(FB)用のオフセットフラグレジスタ内にフラグ“1”が設定されておらず“0”であるかどうかを判断する(ステップS205)。
ここで“0”であると判断すると、当該水平ラインの1回目のサンプリング結果である画像信号がA/D変換部12から送られてくるものとして、あらためて上記フレームバッファ(FB)用のオフセットフラグレジスタ内にフラグ“1”を設定する(ステップS206)。
その後、A/D変換部12から送られてくる画像信号をフレームバッファ16の当該ラインの先頭位置より1画素飛ばしで書込む(ステップS203)。
図6は、フレームバッファ16に書込まれる画像信号をサンプリングのタイミングの違いにより区分して示すものである。同図中、「○」で示す位置が1回目のサンプリングで得られた画像信号の記憶位置を示し、各水平ライン中、先頭に位置する書込み開始位置SP1から1画素飛ばしで画像信号が書込まれることがわかる。
こうして水平ラインの1回目のサンプリングで得られた画像信号のフレームバッファ16への書込みを終了した時点で、フレームバッファ(FB)用のオフセットフラグレジスタ内にはフラグ“1”が設定されている。
したがって、その後にこの図3を実行する際には、上記ステップS205で当該フラグレジスタの内容が“0”ではないと判断し、当該水平ラインの2回目のサンプリング結果を書込むものとして、データ書込みの開始位置を1画素分だけオフセットする(ステップS207)。
その後、あらためて上記フレームバッファ(FB)用のオフセットフラグレジスタ内のフラグ“1”をクリアして“0”とする(ステップS208)。
その後、A/D変換部12から送られてくる画像信号をフレームバッファ16の当該ラインの先頭位置から1画素分ずらした位置より1画素飛ばしで書込む(ステップS203)。
上記図6においては、「△」で示す位置が2回目のサンプリングで得られた画像信号の記憶位置を示し、各水平ライン中、先頭から1画素ずらした書込み開始位置SP2から1画素飛ばしで画像信号が書込まれる。
以上のようにしてフレームバッファ16に1フレーム分の画像信号が書込まれた後、画像変換部13はフレームバッファ16に書込まれた画像信号を用いてスケーリングを行ない、投影に適した画像データを得て投影画像処理部17に送出する。
投影画像処理部17は、送られてきた画像データによりビデオRAM18を用いながらマイクロミラー素子19を表示駆動することで、マイクロミラー素子19で形成された光像が投影レンズユニット25により投影対象となるスクリーンに投影表示される。
このように本実施形態によれば、本来は解像度の低いA/D変換部12を用いながらも高解像度の画像データに対応することが可能となる。したがって、装置で取扱いを想定している画像信号の解像度よりも低い解像度のA/D変換部12を使用することが可能となり、A/D変換部12を安価なLSIチップで構成することができるため、データプロジェクタ装置10全体の製造コストをより低減できる。
なお、上記実施形態は、パーソナルコンピュータ等と接続するデータプロジェクタ装置に適用した場合について説明したものであるが、本発明はこれに限らず、アナログ値の画像信号を入力してデジタル化し、何らの処理を施して出力するような画像処理装置であれば、デジタルスチルカメラ、デジタルムービーカメラ、ビデオレコーダ、外部入力機能を有するテレビ受像機など、各種画像処理を行なうあらゆる装置に適用することが可能となる。
その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件により適宜の組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
本発明の一実施形態に係るデータプロジェクタ装置の回路構成を示すブロック図。 同実施形態に係るA/D変換部でのサンプリング処理の内容を示すフローチャート。 同実施形態に係る画像変換部でのフレームバッファへの画像データの書込処理の内容を示すフローチャート。 同実施形態に係る2回のハーフサンプリングのサンプリング位置を説明する図。 同実施形態に係る通常のサンプリング処理と2回のハーフサンプリング処理とでのサンプリング位置の相違を説明する図。 同実施形態に係るフレームバッファに書込まれた画像信号のサンプリングタイミングの違いを示す図。 一般的なA/D変換でのダウンサンプリングの概念を示す図。
符号の説明
10…データプロジェクタ装置、11…RGB入力コネクタ、12…A/D変換部、13…画像変換部、14…ビデオ入力コネクタ、15…ビデオデコーダ、16…フレームバッファ、17…投影画像処理部、18…ビデオRAM、19…マイクロミラー素子(SOM)、20…リフレクタ、21…光源ランプ、22…カラーホイール、23…インテグレータ、24…ミラー、25…投影レンズユニット、26…ステッピングモータ(M)、27…モータ(M)、28…投影光処理部、29…CPU、30…メインメモリ、31…プログラムメモリ、32…操作部、33…音声処理部、34…スピーカ部、SB…システムバス。

Claims (4)

  1. アナログの画像信号を入力する入力手段と、
    上記入力手段で入力した画像信号をサンプリングしてデジタル化するデジタル化手段と、
    上記デジタル化手段のサンプリング速度により上記入力手段で入力する画像信号の一括サンプリングが可能か否かを判断する判断手段と、
    上記判断手段での判断結果に基づき、上記デジタル化手段を用いて上記入力手段で入力した画像信号を1画素飛ばしの第1のサンプリング位置でサンプリングさせた後、同画像信号に対して1画素ずらした1画素飛ばしの第2のサンプリング位置でサンプリングさせるサンプリング制御手段と、
    上記サンプリング制御手段により上記デジタル化手段から得られるデジタル値の画像信号を元の画素配列にしたがって記憶する記憶手段と、
    上記記憶手段で記憶した画像信号を出力する出力手段と
    を具備したことを特徴とする画像処理装置。
  2. 上記出力手段は、
    光源、
    上記光源から照射された光を反射し、上記記憶手段で記憶した画像信号に対応した光像を形成するミラー素子、及び
    上記ミラー素子により形成された光像を投影する投影レンズユニット
    を含むことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  3. アナログの画像信号を入力する入力部、上記入力部で入力した画像信号をサンプリングしてデジタル化するデジタル化部、及び上記デジタル化部でデジタル化した画像信号を出力する出力部を備えた装置での画像処理方法であって、
    上記デジタル化部でのサンプリング速度により上記入力部で入力する画像信号の一括サンプリングが可能か否かを判断する判断工程と、
    上記判断工程での判断結果に基づき、上記デジタル化部を用いて上記入力部で入力した画像信号を1画素飛ばしの第1のサンプリング位置でサンプリングさせた後、同画像信号に対して1画素ずらした1画素飛ばしの第2のサンプリング位置でサンプリングさせるサンプリング制御工程と、
    上記サンプリング制御工程により上記デジタル化部から得られる画像信号を元の画素配列にしたがって記憶する記憶工程と、
    上記記憶工程で記憶した画像信号を上記出力部より出力させる出力制御工程と
    を有したことを特徴とする画像処理方法。
  4. アナログの画像信号を入力する入力部、上記入力部で入力した画像信号をサンプリングしてデジタル化するデジタル化部、及び上記デジタル化部でデジタル化した画像信号を出力する出力部を備えた装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、
    上記デジタル化部でのサンプリング速度により上記入力部で入力する画像信号の一括サンプリングが可能か否かを判断する判断ステップと、
    上記判断ステップでの判断結果に基づき、上記デジタル化部を用いて上記入力部で入力した画像信号を1画素飛ばしの第1のサンプリング位置でサンプリングさせた後、同画像信号に対して1画素ずらした1画素飛ばしの第2のサンプリング位置でサンプリングさせるサンプリング制御ステップと、
    上記サンプリング制御ステップにより上記デジタル化部から得られる画像信号を元の画素配列にしたがって記憶する記憶ステップと、
    上記記憶ステップで記憶した画像信号を上記出力部より出力させる出力制御ステップと
    をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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