JP2011007661A - Screen inspection system and method of the same - Google Patents
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Description
本発明は、スクリーン検査システム及びスクリーン検査方法に関する。 The present invention relates to a screen inspection system and a screen inspection method.
近年、省スペース化を図ることの可能なプロジェクターとして、図7(a)に示すように、スクリーンSCの近接位置(図ではスクリーンSCの下端近傍)に設置され、当該近接位置からスクリーンSCに画像を表示するための画像光を投射する近接投射型プロジェクターPJが注目されている。このような近接投射型プロジェクターPJから投射される画像光は、スクリーンSCに対して鋭角に入射される場合が多い。このため、スクリーンSCに局所的歪み(例えば凸凹部)が存在すると、その局所的歪みの部分において投射画像に歪みが発生する。 In recent years, as a projector capable of saving space, as shown in FIG. 7A, the projector is installed at a close position of the screen SC (in the drawing, near the lower end of the screen SC), and an image is displayed on the screen SC from the close position. A proximity projection type projector PJ that projects image light for displaying the image has attracted attention. In many cases, the image light projected from such a proximity projection type projector PJ is incident on the screen SC at an acute angle. For this reason, if local distortion (for example, convex-concave part) exists in the screen SC, distortion will generate | occur | produce in a projection image in the part of the local distortion.
例えば、図7(b)に示すように、スクリーンSCに局所的歪み(凸部d)が存在すると仮定すると、本来ならば凸部dが存在しないスクリーンSC上の位置P1に投射されるべき画素の画像光が、実際には凸部d上の位置P1’に投射される。このため、視聴者の視線方向がスクリーンSCに対して垂直方向であるとすると、スクリーンSCの凸部dにおいて投射画像の歪みが視聴者に視認されてしまう。なお、スクリーンSCに局所的歪みとして凹部が存在する場合も同様な原理によって投射画像に歪みが生じる。 For example, as shown in FIG. 7B, assuming that there is a local distortion (convex portion d) on the screen SC, a pixel to be projected to a position P1 on the screen SC that does not have the convex portion d. Is actually projected at a position P1 ′ on the convex portion d. For this reason, assuming that the viewer's line-of-sight direction is perpendicular to the screen SC, the viewer sees the distortion of the projected image at the convex portion d of the screen SC. Note that even when a concave portion exists as a local distortion in the screen SC, the projection image is distorted by the same principle.
一方、従来からプロジェクターによってスクリーンに投射する画像の歪みを補正する技術は多々存在する。例えば、下記特許文献1には、複数のプロジェクターを用いて二次曲面スクリーンに投射する画像の歪みを補正する技術が開示されている。また、下記特許文献2には、プロジェクターの設置位置とスクリーンの設置位置との相互関係によって発生する投射画像の台形歪みを補正する技術が開示されている。
On the other hand, there are many techniques for correcting distortion of an image projected on a screen by a projector. For example, Patent Document 1 below discloses a technique for correcting distortion of an image projected on a quadric curved screen using a plurality of projectors.
上記のように、スクリーンに局所的歪みが存在すると投射画像に歪みが生じてしまうため、事前にスクリーンにおける局所的歪みの存在を定量的に解析してスクリーンの良否判定を行うことができるスクリーン検査システムの開発が必要となる。しかしながら、上記特許文献1及び2の技術は、スクリーンの局所的歪みに起因して発生する投射画像の歪みを補正するものでないため、スクリーンにおける局所的歪みの存在を定量的に解析することはできず、スクリーン検査システムに応用することは困難である。
As mentioned above, if there is local distortion on the screen, the projected image will be distorted. Therefore, the screen inspection can be performed to quantitatively analyze the presence of local distortion on the screen in advance and judge the quality of the screen. System development is required. However, since the techniques disclosed in
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、スクリーンにおける局所的歪みの存在を定量的に解析してスクリーンの良否判定を行うことが可能なスクリーン検査システム及びスクリーン検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a screen inspection system and a screen inspection method capable of quantitatively analyzing the presence of local distortion in a screen and determining whether the screen is good or bad. For the purpose.
上記目的を達成するために、本発明に係るスクリーン検査システムは、スクリーンに正対する方向から前記スクリーンを撮影する撮影装置と、前記スクリーンに対して前記正対する方向より斜めの方向から光を投射する投射装置と、前記撮影装置から得られる前記スクリーンの撮影画像に基づき、前記スクリーンの局所的歪みに起因する明るさムラの程度を判定する画像処理装置とを備えることを特徴とする。
スクリーンに局所的歪みが存在する場合、スクリーンに対して正対する方向より斜めの方向から光を投射すると、スクリーン上の光投射領域においてスクリーンの局所的歪みに起因する明るさムラが生じる。このような明るさムラは、スクリーン上の光投射領域において局所的歪みが存在する部分とその周辺部分とで明るさが異なることが原因で生じるものであるため、局所的歪みが多く存在する程、明るさムラの発生する量も大きくなる。つまり、撮影装置から得られるスクリーンの撮影画像に基づき、明るさムラの程度を判定することにより、スクリーンにおける局所的歪みの存在を定量的に解析することができ、スクリーンの良否判定を行うことが可能となる。
In order to achieve the above object, a screen inspection system according to the present invention projects an imaging device that images the screen from a direction facing the screen, and projects light from a direction oblique to the screen from the direction facing the screen. And a projection device and an image processing device that determines a degree of brightness unevenness caused by local distortion of the screen based on a captured image of the screen obtained from the imaging device.
When local distortion exists on the screen, when light is projected from a direction oblique to the direction facing the screen, brightness unevenness due to the local distortion of the screen occurs in the light projection area on the screen. Such unevenness of brightness is caused by the difference in brightness between the portion where the local distortion exists in the light projection area on the screen and the peripheral portion thereof, so that there is a lot of local distortion. Also, the amount of occurrence of uneven brightness increases. In other words, by determining the degree of brightness unevenness based on the captured image of the screen obtained from the imaging device, it is possible to quantitatively analyze the presence of local distortion on the screen, and to determine whether the screen is good or bad. It becomes possible.
また、上記のスクリーン検査システムにおいて、前記画像処理装置は、前記撮影画像に基づいて前記明るさムラの程度を示すムラ量を算出し、前記ムラ量に基づいて前記明るさムラの程度を判定することが望ましい。
上記のように、スクリーン上に局所的歪みが多く存在する程、明るさムラの発生する量は大きくなる。そこで、その明るさムラの程度(発生量)を示すムラ量を算出することにより、容易に明るさムラの程度を判定することが可能となる。
In the screen inspection system, the image processing device calculates a non-uniformity amount indicating the degree of non-uniformity of brightness based on the photographed image, and determines the non-uniformity of brightness based on the non-uniformity amount. It is desirable.
As described above, the more local distortion exists on the screen, the greater the amount of brightness unevenness. Thus, by calculating the amount of unevenness indicating the degree of brightness unevenness (amount of occurrence), it is possible to easily determine the degree of brightness unevenness.
また、上記のスクリーン検査システムにおいて、前記画像処理装置は、前記撮影画像に含まれる前記スクリーン上の光投射領域に対応する画像を処理対象画像として設定することが好ましい。
撮影装置によってスクリーンに正対する方向からスクリーンを撮影する場合、撮影装置から得られる撮影画像にはスクリーン上の光投射領域に対応する画像の他、その背景画像も共に含まれることが多い。このような背景画像は、明るさムラのムラ量を算出するための画像処理を行う際には不要なノイズ画像である。よって、撮影画像に含まれるスクリーン上の光投射領域に対応する画像を処理対象画像として設定することにより、画像処理の負荷を軽減できると共に、ムラ量の算出精度の向上を図ることができる。
In the screen inspection system, it is preferable that the image processing apparatus sets an image corresponding to a light projection area on the screen included in the captured image as a processing target image.
When a screen is photographed by the photographing device from the direction facing the screen, a photographed image obtained from the photographing device often includes a background image in addition to an image corresponding to the light projection area on the screen. Such a background image is a noise image that is unnecessary when performing image processing for calculating the amount of unevenness in brightness. Therefore, by setting an image corresponding to the light projection area on the screen included in the captured image as a processing target image, it is possible to reduce the load of image processing and improve the calculation accuracy of the amount of unevenness.
また、上記のスクリーン検査システムにおいて、前記画像処理装置は、前記撮影画像のヒストグラムを作成し、前記ヒストグラムに基づいて前記撮影画像に含まれる前記スクリーン上の光投射領域に対応する画像と背景画像とを区別するための明るさ閾値を設定し、前記撮影画像を構成する画素の内、前記明るさ閾値以上の明るさを有する画素によって構成される画像を前記光投射領域に対応する画像と認識して前記処理対象画像に設定することが好ましい。
これにより、撮影画像に含まれるスクリーン上の光投射領域に対応する画像と背景画像とを容易に区別でき、その結果、処理対象画像の設定処理の負荷を軽減することができる。
In the screen inspection system, the image processing device creates a histogram of the captured image, and an image corresponding to a light projection area on the screen included in the captured image based on the histogram and a background image A brightness threshold value for distinguishing between the pixels, and among the pixels constituting the captured image, an image constituted by pixels having a brightness equal to or higher than the brightness threshold value is recognized as an image corresponding to the light projection area. It is preferable to set the image to be processed.
Thereby, the image corresponding to the light projection area on the screen included in the photographed image can be easily distinguished from the background image, and as a result, the processing load on the processing target image can be reduced.
また、上記のスクリーン検査システムにおいて、前記画像処理装置は、前記処理対象画像の平均化処理を行い、前記平均化処理後の処理対象画像と前記平均化処理前の処理対象画像との差分処理を行うことで差分画像を作成し、前記差分画像に基づいて前記ムラ量を算出することが好ましい。
スクリーンに対して正対する方向より斜めの方向から光を投射する場合、スクリーン上の光投射領域において投射装置から遠い側の領域が暗くなり、投射装置に近い側の領域が明るくなるという現象が発生しやすくなる(特にスクリーンに対して鋭角に光が投射される程、この現象は顕著である)。つまり、撮影画像に存在する明るさムラの中には、スクリーンの局所的歪みに起因する明るさムラと、光の投射方向に起因する明るさムラとが混在することになる。従って、スクリーンの局所的歪みに起因する明るさムラのムラ量を算出するためには、光の投射方向に起因する明るさムラを除去する必要がある。上記の平均化処理及び差分処理(差分画像の作成)を行うことによって、光の投射方向に起因する明るさムラを除去することが可能となる。
In the screen inspection system, the image processing device performs an averaging process on the processing target image, and performs a difference process between the processing target image after the averaging process and the processing target image before the averaging process. Preferably, a difference image is created by performing the calculation, and the amount of unevenness is calculated based on the difference image.
When projecting light from a direction oblique to the direction facing the screen, a phenomenon occurs in which the area far from the projection device in the light projection area on the screen becomes dark and the area near the projection device becomes bright. (In particular, this phenomenon becomes more prominent as light is projected at an acute angle with respect to the screen). That is, in the brightness unevenness present in the captured image, brightness unevenness due to local distortion of the screen and brightness unevenness due to the light projection direction are mixed. Therefore, in order to calculate the unevenness amount of the brightness unevenness caused by the local distortion of the screen, it is necessary to remove the brightness unevenness due to the light projection direction. By performing the above-described averaging process and difference process (difference image creation), it is possible to remove brightness unevenness caused by the light projection direction.
また、上記のスクリーン検査システムにおいて、前記画像処理装置は、前記処理対象画像を複数の領域に分割して前記複数の領域毎に平均化処理を行い、前記平均化処理後の処理対象画像と前記平均化処理前の処理対象画像との差分処理を行うことで差分画像を作成し、前記差分画像に基づいて前記ムラ量を算出することが好ましい。
これにより、光の投射方向に起因する明るさムラをより精度良く除去することが可能となる。
In the screen inspection system, the image processing device divides the processing target image into a plurality of regions, performs an averaging process for each of the plurality of regions, It is preferable that a difference image is created by performing a difference process with the processing target image before the averaging process, and the amount of unevenness is calculated based on the difference image.
As a result, it is possible to more accurately remove brightness unevenness caused by the light projection direction.
また、上記のスクリーン検査システムにおいて、前記画像処理装置は、前記差分画像を構成する画素の総数と、前記差分画像を構成する画素の内、明るさが最大値以外の画素の数との比率を前記ムラ量として算出することが好ましい。
これにより、スクリーンの局所的歪みに起因する明るさムラの発生量を示すムラ量を容易に算出することができ、算出処理の負荷を軽減することができる。
In the above screen inspection system, the image processing apparatus may calculate a ratio between the total number of pixels constituting the difference image and the number of pixels having brightness other than the maximum value among the pixels constituting the difference image. It is preferable to calculate the amount of unevenness.
As a result, it is possible to easily calculate the amount of unevenness indicating the amount of brightness unevenness caused by the local distortion of the screen, and to reduce the load of the calculation process.
また、上記のスクリーン検査システムにおいて、前記画像処理装置は、前記ムラ量と予め設定されている良否判定閾値とを比較し、その比較結果に基づいて前記スクリーンの良否を判定することが好ましい。
ムラ量さえ算出できれば、その算出結果を基にユーザー自身がムラ量と良否判定閾値とを比較してスクリーンの良否を判定することも可能であるが、画像処理装置に自動的にスクリーンの良否判定を行う機能を設けることにより、ユーザーの負担を軽減できると共に検査効率の向上を図ることができる。
In the screen inspection system, it is preferable that the image processing apparatus compares the unevenness amount with a preset quality determination threshold value and determines the quality of the screen based on the comparison result.
If the amount of unevenness can be calculated, the user can determine the quality of the screen by comparing the amount of unevenness and the pass / fail judgment threshold based on the calculation result, but the image processing device automatically determines the pass / fail of the screen. By providing the function of performing the inspection, the burden on the user can be reduced and the inspection efficiency can be improved.
また、上記のスクリーン検査システムにおいて、前記投射装置は、前記光として前記スクリーンに所定の検査用画像を表示するための画像光を投射するプロジェクターであることが好ましい。
このように投射装置としてプロジェクターを用いることにより、任意の検査用画像をスクリーンに投射することができる。スクリーンの仕様によっては投射する画像光の色によって明るさムラの発生状態が異なり、ムラ量を精度良く算出することが困難となる場合がある。そのような場合に、スクリーンの仕様に応じて適切な色の検査用画像をスクリーンに投射することにより、ムラ量の算出精度、つまりスクリーンの良否判定精度を維持することができる。
In the screen inspection system, it is preferable that the projection device is a projector that projects image light for displaying a predetermined inspection image on the screen as the light.
As described above, by using the projector as the projection device, it is possible to project an arbitrary inspection image onto the screen. Depending on the specifications of the screen, the state of occurrence of uneven brightness differs depending on the color of image light to be projected, and it may be difficult to accurately calculate the amount of unevenness. In such a case, by projecting an inspection image of an appropriate color according to the specifications of the screen onto the screen, it is possible to maintain the unevenness amount calculation accuracy, that is, the screen pass / fail judgment accuracy.
また、上記のスクリーン検査システムにおいて、前記検査用画像は、全白画像であることが好ましい。
このように最も明るい画像である全白画像を検査用画像としてスクリーンに投射することにより、スクリーンの局所的歪みに起因する明るさムラがより明確に発生し、ムラ量の算出精度、つまりスクリーンの良否判定精度を向上することができる。
In the screen inspection system, the inspection image is preferably an all-white image.
By projecting an all-white image, which is the brightest image, onto the screen as an inspection image, brightness unevenness due to local distortion of the screen occurs more clearly, and the unevenness calculation accuracy, that is, the screen The pass / fail judgment accuracy can be improved.
また、上記のスクリーン検査システムにおいて、前記投射装置は、所定の色光を前記スクリーンに投射する光源であることが好ましい。
このように投射装置として光源を用いても何ら問題なく、スクリーンの局所的歪みに起因する明るさムラのムラ量を算出することができると共に、投射装置としてプロジェクターを用いる場合と比べてシステムコストを削減することができる。
In the screen inspection system, the projection device is preferably a light source that projects predetermined color light onto the screen.
In this way, even if a light source is used as a projection device, it is possible to calculate the amount of unevenness in brightness due to local distortion of the screen and to reduce the system cost compared to the case where a projector is used as the projection device. Can be reduced.
さらに、本発明に係るスクリーン検査方法は、スクリーンに正対する方向から前記スクリーンを撮影する工程と、前記スクリーンに対して前記正対する方向より斜めの方向から光を投射する工程と、前記スクリーンの撮影画像に基づき、前記スクリーンの局所的歪みに起因する明るさムラの程度を判定する工程とを有することを特徴とする。
このような特徴を有するスクリーン検査方法によると、スクリーンにおける局所的歪みの存在を定量的に解析してスクリーンの良否判定を行うことが可能となる。
Further, the screen inspection method according to the present invention includes a step of photographing the screen from a direction facing the screen, a step of projecting light from a direction oblique to the direction facing the screen, and a photographing of the screen. And a step of determining a degree of brightness unevenness caused by local distortion of the screen based on an image.
According to the screen inspection method having such characteristics, it is possible to quantitatively analyze the presence of local distortion on the screen and determine the quality of the screen.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係るスクリーン検査システム1の構成概略図である。本実施形態に係るスクリーン検査システム1は、スクリーンSCにおける局所的歪みの存在を定量的に解析してスクリーンSCの良否判定を行うシステムであり、カメラ(撮影装置)10と、プロジェクター(投射装置)20と、画像処理装置30とから構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a screen inspection system 1 according to the present embodiment. The screen inspection system 1 according to the present embodiment is a system that quantitatively analyzes the presence of local distortion in the screen SC and determines whether the screen SC is good or bad, and includes a camera (imaging device) 10 and a projector (projection device). 20 and an
カメラ10は、スクリーンSCに正対する位置(具体的には、スクリーンSCに対して垂直方向にスクリーンSCの中心から延びる軸線AX上の位置)に設置されており、スクリーンSCに正対する方向からスクリーンSCを撮影し、その撮影画像を示すデータ(以下、撮影画像データと称す)を画像処理装置30に出力する。プロジェクター20は、スクリーンSCの近接位置(図1ではスクリーンSCの下端近傍)に設置された近接投射型プロジェクターであり、画像処理装置30から入力される表示画像データに基づく画像光をスクリーンSCに対して正対する方向より斜めの方向から投射する。
The
画像処理装置30は、例えばノートPC(Personal Computer)であり、上記のカメラ10及びプロジェクター20と信号ケーブルを介して通信可能に接続されている。この画像処理装置30は、スクリーンSCに表示すべき画像を示すデータ(表示画像データ)を生成して上記プロジェクター20に出力する一方、カメラ10から入力される撮影画像データに基づいてスクリーンSCの局所的歪みに起因する明るさムラのムラ量を算出し、当該算出したムラ量を基にスクリーンSCの良否判定を行う機能を有している。
The
図2は、上述したスクリーン検査システム1のブロック構成図である。この図2に示すように、カメラ10は、センサー光学系11、CCD(Charge Coupled Devices)センサー12及びCCD制御回路13を備えている。また、プロジェクター20は、投射光学系21、ランプ22、液晶パネル23及び表示制御回路24を備えている。また、画像処理装置30は、操作入力装置31、CPU(Central Processing Unit)32、画像処理プロセッサー33、記憶装置34及び表示装置35を備えている。
FIG. 2 is a block diagram of the screen inspection system 1 described above. As shown in FIG. 2, the
カメラ10において、センサー光学系11は、スクリーンSC上に投射された画像光を受光してCCDセンサー12上に結像するために必要な各種レンズ及びミラー等の光学部品から構成されている。CCDセンサー12は、CCD制御回路13から供給される制御信号に応じて駆動する撮像素子であり、各画素における受光強度に応じたアナログ信号をCCD制御回路13に出力する。CCD制御回路13は、上記のCCDセンサー12に制御信号を供給すると共に、CCDセンサー12から入力されるアナログ信号を各画素の明るさ(階調値:例えば8ビットならば0〜255の値)を示す階調データに変換し、当該階調データを撮影画像データとして画像処理装置30に出力する。つまり、撮影画像データとは、スクリーンSCの撮影画像を構成する各画素の明るさを示す階調データをグループ化したものである。
In the
プロジェクター20において、投射光学系21は、後述のランプ22及び液晶パネル23によって形成される画像光をスクリーンSCに対して投射するために必要な各種レンズ及びミラー等の光学部品から構成されている。ランプ22は、例えば白色ハロゲンランプであり、表示制御回路24から供給される駆動電流に応じた所定の光量で発光する。液晶パネル23は、表示制御回路24から供給される駆動信号に応じてランプ22の出射光を強度変調することで画像光を形成する光変調素子であり、R(赤)、G(緑)、B(青)のそれぞれに対応して3つ設けられている。表示制御回路24は、画像処理装置30から入力される表示画像データに基づいて上記液晶パネル23に供給すべき駆動信号及びランプ22に供給すべき駆動電流を生成する。
In the
画像処理装置30において、操作入力装置31は、例えばキーボードやマウス等から構成されており、ユーザーによる操作入力を受付け、その操作入力に応じた操作入力信号をCPU32に出力する。CPU32は、記憶装置34に記憶されているOS(Operating System)プログラムやアプリケーションプログラム、及び上記の操作入力装置31から入力される操作入力信号に基づいて画像処理装置30の全体動作を制御する中央演算処理装置である。
In the
画像処理プロセッサー33は、CPU32からの指示に応じて主に画像処理に関する各種演算処理を行うプロセッサーであり、その機能要素として画像生成部33a及び画像解析部33bを備えている。画像生成部33aは、CPU32からの指示に応じてスクリーンSCに表示すべき画像を示す表示画像データを生成してプロジェクター20の表示制御回路24に出力する。画像解析部33bは、記憶装置34に一時的に記憶された撮影画像データに基づいてスクリーンSCの局所的歪みに起因する明るさムラのムラ量を算出し、当該算出したムラ量を基にスクリーンSCの良否判定を行い、その良否判定結果をCPU32に通知する。
The
記憶装置34は、HDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ、RAM(Random Access Memory)等から構成されており、予めOSプログラムやアプリケーションプログラム、その他の各種設定データを記憶していると共に、CPU32による制御に応じてカメラ10から入力される撮影画像データやその他の各種データを一時的に記憶する。表示装置35は、例えば画像処理装置30に設けられた液晶ディスプレイであり、CPU32による制御に応じて所定の画像を表示する。なお、この表示装置35に表示される画像には、上記スクリーンSCの良否判定結果を示す画像も含まれる。
The
次に、上記のように構成された本実施形態に係るスクリーン検査システム1の動作について詳細に説明する。
まず、画像処理装置30のCPU32は、操作入力装置31から入力される操作入力信号を基に、ユーザーからスクリーン検査用アプリケーションの起動命令を受けたことを検知すると、記憶装置34に記憶されているスクリーン検査用のアプリケーションプログラムに基づいて以下に述べるスクリーン検査に関する各種処理を実行する。
Next, the operation of the screen inspection system 1 according to the present embodiment configured as described above will be described in detail.
First, when the
すなわち、CPU32は、始めに画像処理プロセッサー33の画像生成部33aに対して検査用画像を生成するように指示する。そして、画像生成部33aは、CPU32からの指示に応じてスクリーンSCに表示すべき検査用画像を示す表示画像データを生成してプロジェクター20の表示制御回路24に出力する。
That is, the
ここで、検査用画像としては、スクリーンSCの局所的歪みに起因する明るさムラが明確に現れるように、画面全体が一様な色となる画像を用いることが好ましい。本実施形態では、一例として画面全体が白色となる画像(全白画像)を検査用画像として用いるものとする。このように、明るさが最も大きい全白画像を検査用画像として用いることにより、スクリーンSCの局所的歪みに起因する明るさムラがより顕著に現れることになる。 Here, as the inspection image, it is preferable to use an image in which the entire screen has a uniform color so that uneven brightness due to local distortion of the screen SC appears clearly. In the present embodiment, as an example, an image in which the entire screen is white (an all-white image) is used as an inspection image. As described above, by using the all-white image having the highest brightness as the inspection image, the brightness unevenness due to the local distortion of the screen SC appears more remarkably.
プロジェクター20の表示制御回路24は、上記のように画像処理プロセッサー33の画像生成部33aから検査用画像(全白画像)を示す表示画像データが入力されると、その表示画像データに基づいて液晶パネル23に供給すべき駆動信号及びランプ22に供給すべき駆動電流を生成することで、ランプ22及び液晶パネル23に検査用画像を示す画像光を形成させる。このように形成された画像光は投射光学系21を介してスクリーンSCに投射され、スクリーンSCに検査用画像が表示される。
When the display image data indicating the inspection image (full white image) is input from the
一方、カメラ10は、スクリーンSCに正対する方向からスクリーンSCを撮影し、その撮影画像を示す撮影画像データを画像処理装置30に出力する。具体的には、カメラ10のCCD制御回路13が、CCDセンサー12に制御信号を供給してCCDセンサー12を駆動すると共に、CCDセンサー12から入力されるアナログ信号を各画素の明るさを示す階調データに変換し、当該階調データを撮影画像データとして画像処理装置30に出力する。
On the other hand, the
画像処理装置30のCPU32は、上記のようにカメラ10から撮影画像データが入力されると、この撮影画像データを一旦記憶装置34に記憶させた後、画像処理プロセッサー33の画像解析部33bに対して撮影画像データに基づく画像処理を行うように指示する。以下、図3〜図5を参照しながら、画像解析部33bが行う画像処理について詳細に説明する。
When the captured image data is input from the
図3は、画像解析部33bが行う画像処理の手順を表すフローチャートである。まず、画像解析部33bは、記憶装置34に記憶されている撮影画像データに基づき、撮影画像に含まれるスクリーンSC上の光投射領域に対応する画像(つまり検査用画像)を処理対象画像として設定する(ステップS1)。
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of image processing performed by the
図4(a)は、検査用画像、つまり全白画像が表示(投射)されたスクリーンSCを撮影して得られる撮影画像の一例を示している。カメラ10によってスクリーンSCに正対する方向からスクリーンSCを撮影する場合、カメラ10から得られる撮影画像にはスクリーンSC上の光投射領域に対応する画像(検査用画像Ie)の他、その背景画像Ibも共に含まれることが多い。このような背景画像Ibは、明るさムラのムラ量を算出するための画像処理を行う際には不要なノイズ画像である。よって、撮影画像に含まれるスクリーンSC上の検査用画像Ieを処理対象画像として設定することにより、画像処理の負荷を軽減できると共に、ムラ量の算出精度の向上を図ることができる。
FIG. 4A shows an example of a photographed image obtained by photographing a screen SC on which an inspection image, that is, an all white image is displayed (projected). When the screen SC is imaged by the
具体的には、画像解析部33bは、ステップS1の処理として、まず、撮影画像データに基づいて撮影画像のヒストグラムを作成する(ステップS1a)。図4(b)は、作成されたヒストグラムの一例を示している。この図に示すように、ヒストグラムとは、撮影画像について明るさ(階調値)毎の画素数をグラフ化したものであり、所定の明るさを持った画素の分布傾向を表している。
Specifically, as the process of step S1, the
続いて、画像解析部33bは、上記ステップS1aで作成したヒストグラムに基づいて撮影画像に含まれる検査用画像Ieと背景画像Ibとを区別するための明るさ閾値を設定する(ステップS1b)。例えば、ヒストグラム中の最も明るい階調値が「250」、最も暗い階調値が「20」とすると、画像解析部33bは、下記(1)式によって算出される両者の中間値「135」を明るさ閾値として設定する。
明るさ閾値=(250−20)/2+20=135 …(1)
なお、このような明るさ閾値の設定手法は上記(1)式に限らず、2値化処理などの画像処理で用いられる公知の閾値設定手法(例えば、ヒストグラムの平均値と標準偏差から閾値を設定する手法など)を用いても良い。
Subsequently, the
Brightness threshold = (250−20) / 2 + 20 = 135 (1)
Note that such a brightness threshold setting method is not limited to the above equation (1), but a known threshold setting method used in image processing such as binarization processing (for example, the threshold value is determined from the average value and standard deviation of the histogram). A setting method or the like may be used.
そして、画像解析部33bは、撮影画像を構成する各画素の階調値と上記のように設定した明るさ閾値とを比較し、明るさ閾値以上の明るさを有する画素(つまり、図4(b)に示すヒストグラム中の右側の山部分に含まれる画素)によって構成される画像を検査用画像Ieと認識して処理対象画像に設定する(ステップS1c)。
以上のようなステップS1a、S1b及びS1cの処理によって、撮影画像に含まれる検査用画像Ieが処理対象画像として設定される。
Then, the
Through the processing in steps S1a, S1b, and S1c as described above, the inspection image Ie included in the photographed image is set as the processing target image.
次に、画像解析部33bは、上記のように設定した処理対象画像(検査用画像Ie)を構成する画素の階調データに基づいて、スクリーンSCの局所的歪みに起因する明るさムラのムラ量を算出し、当該算出したムラ量を基にスクリーンSCの良否判定を行う(ステップS2)。
Next, the
図4(a)に示すように、スクリーンSCの斜め下方向から画像光を投射する場合、スクリーンSC上の検査用画像Ieにおいてスクリーン上側の領域が暗くなり、スクリーン下側の領域が明るくなるという現象が発生しやすくなる(特にスクリーンSCに対して鋭角に光が投射される程、この現象は顕著である)。つまり、撮影画像に存在する明るさムラの中には、スクリーンSCの局所的歪みに起因する明るさムラと、光の投射方向に起因する明るさムラとが混在することになる。従って、スクリーンSCの局所的歪みに起因する明るさムラのムラ量を算出するためには、最初に光の投射方向に起因する明るさムラを除去する必要がある。
なお、図4(a)において、符号m1、m2は、スクリーンSCの局所的歪みに起因して発生した明るさムラを示している。
As shown in FIG. 4A, when image light is projected from an obliquely downward direction of the screen SC, the upper area of the screen in the inspection image Ie on the screen SC becomes dark and the lower area of the screen becomes bright. A phenomenon is likely to occur (in particular, this phenomenon becomes more prominent as light is projected at an acute angle with respect to the screen SC). That is, in the brightness unevenness existing in the captured image, brightness unevenness due to local distortion of the screen SC and brightness unevenness due to the light projection direction are mixed. Therefore, in order to calculate the amount of unevenness in brightness due to local distortion of the screen SC, it is necessary to first remove the unevenness in brightness due to the light projection direction.
In FIG. 4A, symbols m1 and m2 indicate brightness unevenness caused by local distortion of the screen SC.
具体的には、画像解析部33bは、ステップS2の処理として、まず、処理対象画像を構成する画素の階調データに基づいて処理対象画像の平均化処理を行う(ステップS2a)。ここで、平均化処理とは、処理対象画像の明るさを均一化する処理を指し、平均化フィルタやローパスフィルタを用いる等の公知の技術を採用することができる。なお、以下では、平均化処理前の処理対象画像を元画像、平均化処理後の処理対象画像を平均画像と称する。
Specifically, as the process of step S2, the
続いて、画像解析部33bは、平均画像と元画像との差分処理を行うことで差分画像を作成する(ステップS2b)。具体的には、元画像を構成する各画素の階調データをDo(x、y)、平均画像を構成する各画素の階調データをDave(x、y)、差分画像を構成する各画素の階調データをDdif(x、y)とすると、画像解析部33bは、下記(2)式を用いて差分画像を構成する各画素の階調データDdif(x、y)を算出する。なお、x、yは各画素の水平方向(X軸)及び垂直方向(Y軸)の座標を示す変数である。また、最大階調値は、8ビットならば「255」となる。
Ddif(x、y)=最大階調値−|Dave(x、y)−Do(x、y)| …(2)
Subsequently, the
Ddif (x, y) = maximum gradation value− | Dave (x, y) −Do (x, y) | (2)
図5(a)は平均画像の一例であり、図5(b)は差分画像の一例である。これらの図からわかるように、上述した平均化処理及び差分処理(差分画像の作成)を行うことによって、プロジェクター20の投射方向に起因する明るさムラを除去でき、スクリーンSCの局所的歪みに起因する明るさムラm1、m2を強調することができる。
FIG. 5A is an example of an average image, and FIG. 5B is an example of a difference image. As can be seen from these figures, by performing the above-described averaging process and difference process (creation of a difference image), it is possible to remove brightness unevenness due to the projection direction of the
そして、画像解析部33bは、差分画像の階調データDdif(x、y)に基づいて、スクリーンSCの局所的歪みに起因する明るさムラのムラ量を算出する(ステップS2c)。具体的には、画像解析部33bは、差分画像を構成する画素の総数をC1、差分画像を構成する画素の内、最大階調値(白色)以外の階調値を有する画素(つまり図5(b)中の明るさムラm1、m2に含まれる画素)の数をC2とすると、C1とC2との比率K(=C2/C1)をムラ量として算出する。
Then, the
そして、画像解析部33bは、予め設定されている良否判定閾値Kthと上記のように算出したムラ量Kとを比較し、その比較結果に基づいてスクリーンSCの良否判定を行う(ステップS2d)。具体的には、画像解析部33bは、ムラ量Kが良否判定閾値Kth以上の場合に、スクリーンSCは不良であると判定する。例えば、C1=24000画素、C2=1520画素とすると、ムラ量Kは6.3%となる。ここで、良否判定閾値Kthを5%と設定していたとすると、ムラ量Kは良否判定閾値Kth以上の値であるので、スクリーンSCは不良と判定される。
Then, the
画像解析部33bは、以上のようなステップS1及びS2の画像処理を行うことで得られたスクリーンSCの良否判定結果をCPU32に通知する。そして、CPU32は、スクリーンSCの良否判定結果を表示装置35に表示させる。ユーザーは、表示装置35に表示されるスクリーンSCの良否判定結果を確認することで、スクリーンSCを交換すべきかどうかを判断することができる。
The
以上説明したように、スクリーンSCに局所的歪みが存在する場合、スクリーンSCに対して正対する方向より斜めの方向から光を投射すると、スクリーンSC上の光投射領域においてスクリーンSCの局所的歪みに起因する明るさムラが生じる。このような明るさムラは、スクリーンSC上の光投射領域において局所的歪みが存在する部分とその周辺部分とで明るさが異なることが原因で生じるものであるため、局所的歪みが多く存在する程、明るさムラの発生する量も大きくなる。つまり、本実施形態に係るスクリーン検査システム1によれば、カメラ10から得られるスクリーンSCの撮影画像に基づいて明るさムラのムラ量を算出することにより、スクリーンSCにおける局所的歪みの存在を定量的に解析することができ、スクリーンSCの良否判定を行うことが可能となる。
As described above, when local distortion exists in the screen SC, when light is projected from a direction oblique to the direction facing the screen SC, the local distortion of the screen SC is caused in the light projection area on the screen SC. The resulting brightness unevenness occurs. Such brightness unevenness is caused by the difference in brightness between the portion where the local distortion exists in the light projection area on the screen SC and the peripheral portion thereof, and therefore there is a lot of local distortion. As the brightness unevenness increases, the amount increases. That is, according to the screen inspection system 1 according to the present embodiment, the presence of local distortion in the screen SC is quantified by calculating the amount of unevenness in brightness based on the captured image of the screen SC obtained from the
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
(1)上記実施形態では、処理対象画像の全領域について平均化処理及び差分画像の作成処理を行ったが、例えば、図6(a)に示すように、処理対象画像を複数の領域Fに分割し、それら複数の領域F毎に平均化処理を行い、平均化処理後の処理対象画像と平均化処理前の処理対象画像との差分処理を行うことで差分画像を作成するようにしても良い。これにより、プロジェクター20の投射方向に起因する明るさムラを高精度に除去することが可能となる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The following modifications are mentioned.
(1) In the above embodiment, the averaging process and the difference image creation process are performed for all the regions of the processing target image. For example, the processing target image is divided into a plurality of regions F as illustrated in FIG. It is possible to divide and perform averaging processing for each of the plurality of regions F, and create a difference image by performing difference processing between the processing target image after the averaging processing and the processing target image before the averaging processing. good. As a result, it is possible to remove brightness unevenness caused by the projection direction of the
(2)上記実施形態では、スクリーンSCの局所的歪みに起因する明るさムラの発生量を示すムラ量として、差分画像を構成する画素の総数C1と、差分画像を構成する画素の内、最大階調値(白色)以外の階調値を有する画素の数C2との比率K(=C2/C1)を算出したが、ムラ量の算出手法はこれに限定されない。投射装置としてプロジェクター20を用いる場合、任意の検査用画像をスクリーンSCに表示させることができるため、例えば、所定間隔で配置された特徴点を有する検査用画像をスクリーンSCに表示させると、
局所的歪みが存在する部分で検査用画像に歪みが生じるため特徴点の位置が変化する。つまり、撮影画像における特徴点間の距離、または特徴点の密度などを求めることにより、明るさムラの発生量を示すムラ量を算出することができる。
(2) In the above embodiment, as the unevenness amount indicating the amount of occurrence of brightness unevenness due to local distortion of the screen SC, the total number C1 of pixels constituting the difference image and the maximum of the pixels constituting the difference image Although the ratio K (= C2 / C1) with the number C2 of pixels having gradation values other than the gradation value (white) is calculated, the method of calculating the amount of unevenness is not limited to this. When the
Since the inspection image is distorted in a portion where local distortion exists, the position of the feature point changes. That is, by obtaining the distance between feature points in the photographed image, the density of feature points, or the like, the amount of unevenness indicating the amount of occurrence of unevenness in brightness can be calculated.
(3)図3に示した各画像処理は、撮影画像データ、つまり撮影画像を構成する各画素の階調データを基に行われるものであるが、撮影画像を構成する全画素の階調データを処理対象データとして扱うと画像処理の負荷が大きくなり、処理時間が長くなる。そのため、撮影画像を構成する全画素の階調データを処理対象データとして扱うのではなく、一定間隔で処理対象データとする階調データをサンプリングするようにしても良い。また、このようなサンプリングは、図3のステップS1の処理だけで行っても良いし、ステップS2の処理だけで行っても良い。 (3) Each image processing shown in FIG. 3 is performed based on photographed image data, that is, gradation data of each pixel constituting the photographed image, but gradation data on all pixels constituting the photographed image. Is treated as processing target data, the load of image processing increases, and the processing time increases. For this reason, the gradation data of the processing target data may be sampled at regular intervals instead of treating the gradation data of all the pixels constituting the captured image as the processing target data. Moreover, such sampling may be performed only by the process of step S1 of FIG. 3, or may be performed only by the process of step S2.
(4)上記実施形態では、投射装置としてプロジェクター20を用いた場合を例示したが、投射装置として所定の色光をスクリーンSCに投射する光源を用いても良い。図6(b)に、プロジェクター20の代わりに所定の色光(例えば白色光)をスクリーンSCに投射する光源40を備えたスクリーン検査システム2の構成概略図を示す。このように投射装置として光源40を用いても何ら問題なく、スクリーンSCの局所的歪みに起因する明るさムラのムラ量を算出することができると共に、投射装置としてプロジェクター20を用いる場合と比べてシステムコストを削減することができる。また、投射装置として光源40を用いると、画像処理装置30に検査用画像を生成する機能を設ける必要もない。
(4) Although the case where the
一方、投射装置としてプロジェクター20を用いるメリットとしては、任意の検査用画像をスクリーンSCに投射することができる点が挙げられる。スクリーンSCの仕様によっては投射する画像光の色によって明るさムラの発生状態が異なり、ムラ量を精度良く算出することが困難となる場合がある。そのような場合に、スクリーンSCの仕様に応じて適切な色の検査用画像をスクリーンに投射することにより、ムラ量の算出精度、つまりスクリーンSCの良否判定精度を維持することができる。
On the other hand, an advantage of using the
1、2…スクリーン検査システム、10…カメラ(撮影装置)、11…センサー光学系、12…CCDセンサー、13…CCD制御回路、20…プロジェクター(投射装置)、21…投射光学系、22…ランプ、23…液晶パネル、24…表示制御回路、30…画像処理装置、31…操作入力装置、32…CPU、33…画像処理プロセッサー、33a…画像生成部、33b…画像解析部、34…記憶装置、35…表示装置、40…光源、SC…スクリーン
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記スクリーンに対して前記正対する方向より斜めの方向から光を投射する投射装置と、
前記撮影装置から得られる前記スクリーンの撮影画像に基づき、前記スクリーンの局所的歪みに起因する明るさムラの程度を判定する画像処理装置と、
を備えることを特徴とするスクリーン検査システム。 A photographing device for photographing the screen from the direction facing the screen;
A projection device that projects light from a direction oblique to the screen from the direction facing the screen;
An image processing apparatus that determines the degree of brightness unevenness caused by local distortion of the screen, based on the captured image of the screen obtained from the imaging apparatus;
A screen inspection system comprising:
前記スクリーンに対して前記正対する方向より斜めの方向から光を投射する工程と、
前記スクリーンの撮影画像に基づき、前記スクリーンの局所的歪みに起因する明るさムラの程度を判定する工程と、
を有することを特徴とするスクリーン検査方法。 Photographing the screen from the direction facing the screen;
Projecting light from a direction oblique to the screen from the direction facing the screen;
A step of determining a degree of brightness unevenness due to local distortion of the screen based on a captured image of the screen;
A screen inspection method characterized by comprising:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2009152065A JP2011007661A (en) | 2009-06-26 | 2009-06-26 | Screen inspection system and method of the same |
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JP7362324B2 (en) | 2019-07-11 | 2023-10-17 | キヤノン株式会社 | Inspection method, manufacturing method and inspection device for image display device |
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