JP2011066516A - 表示装置および制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】任意の位置のユーザに対して、画像表示装置の状態を最適化することが可能な、新規かつ改良された表示装置および制御方法を提供すること。
【解決手段】画像表示方向に対する所定の範囲の動画像を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した動画像を解析して、ユーザの位置を算出する画像解析部と、前記画像解析部が算出した前記ユーザの位置に基づいて、システムを最適化するためのシステム制御情報を算出するシステム最適化処理部と、前記システム最適化処理部が算出した前記システム制御情報に基づいて、システムを最適化するシステム制御部とを備える表示装置が提供される。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置および制御方法に関する。
近年、薄型テレビの市場拡大に伴い、例えばリビングルームに設置するための大画面テレビなどの画像表示装置の需要が高まっている。このような中、様々な機能を備えた画像表示装置が提案されている。
ところで、画像表示装置が表示している画像をユーザは任意の位置で視聴することができるため、ユーザの視聴位置によっては、画像表示装置の状態、すなわち、音声出力部から出力される音声の音量バランスなどの音声特性、画像表示装置の画像表示部の画像特性や表示内容、画像表示装置の表示方向などが、任意の位置のユーザに対して最適でないことがある。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、任意の位置のユーザに対して、画像表示装置の状態を最適化することが可能な、新規かつ改良された表示装置および制御方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、画像表示方向に対する所定の範囲の動画像を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した動画像を解析して、ユーザの位置を算出する画像解析部と、前記画像解析部が算出した前記ユーザの位置に基づいて、システムを最適化するためのシステム制御情報を算出するシステム最適化処理部と、前記システム最適化処理部が算出した前記システム制御情報に基づいて、システムを最適化するシステム制御部とを備える表示装置が提供される。
前記システム最適化処理部は、前記画像解析部が算出した前記ユーザの位置に基づいて、音声出力部から出力される音声の音量バランスを最適化するためのシステム制御情報を算出してもよい。
前記システム最適化処理部は、前記画像解析部が算出した前記ユーザの位置に基づいて、画像表示部の画像特性を最適化するためのシステム制御情報を算出してもよい。
前記システム最適化処理部は、前記画像解析部が算出した前記ユーザの位置に基づいて、画像表示部の表示内容を最適化するためのシステム制御情報を算出してもよい。
前記システム最適化処理部は、前記画像解析部が算出した前記ユーザの位置に基づいて、自装置の装置方向を最適化するためのシステム制御情報を算出してもよい。
前記画像解析部は、前記撮像部が撮像した動画像を解析して、ユーザの３次元位置を算出してもよい。
前記画像解析部は、前記撮像部が撮像した動画像を解析して、複数のユーザの位置をそれぞれ算出し、前記システム最適化処理部は、前記画像解析部が算出した複数のユーザの位置に基づいて、複数のユーザの重心位置を算出し、算出した複数のユーザの重心位置に基づいて、システムを最適化するためのシステム制御情報を算出してもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、画像表示方向に対する所定の範囲の動画像を撮像する撮像ステップと、前記撮像された動画像を解析して、ユーザの位置を算出する画像解析ステップと、前記算出された前記ユーザの位置に基づいて、システムを最適化するためのシステム制御情報を算出するシステム最適化処理ステップと、前記算出された前記システム制御情報に基づいて、システムを最適化するシステム制御ステップとを備える制御方法が提供される。
以上説明したように本発明によれば、任意の位置のユーザに対して、画像表示装置の状態を最適化することが可能な、新規かつ改良された表示装置および制御方法を提供することができる。
本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００の外観について説明する説明図である。 本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００の構成について説明する説明図である。 制御部１１０の構成について説明する説明図である。 制御部１１０の構成について説明する説明図である。 （Ａ）は、撮像部１０４の撮像範囲内にユーザ１およびユーザ２が存在する場合を説明するための説明図であり、（Ｂ）は、撮像部１０４で撮像された画像中に含まれるユーザ１の顔検出位置［ａ１，ｂ１］、顔サイズ［ｗ１，ｈ１］とユーザ２の顔検出位置［ａ２，ｂ２］、顔サイズ［ｗ２，ｈ２］を説明するための説明図である。 （Ａ）は、撮像部１０４の撮像範囲内における基準距離ｄ０と距離ｄ１にユーザが存在する場合を説明するための説明図であり、（Ｂ）は、撮像部１０４で撮像された画像における距離ｄ１のユーザの顔サイズ［ｗ１，ｈ１］を説明するための説明図であり、（Ｃ）は、撮像部１０４で撮像された画像における基準距離ｄ０のユーザの基準顔サイズ［ｗ０，ｈ０］を説明するための説明図である。 （Ａ）は、画像表示装置１００の装置中心［０，０，０］と撮像部１０４のカメラ位置［Δｘ，Δｙ，Δｚ］を説明するための説明図であり、（Ｂ）は、画像表示装置１００の装置中心［０，０，０］、正面方向軸［０，０］と撮像部１０４のカメラ位置［Δｘ，Δｙ，Δｚ］、設置角度［Δφ，Δθ］を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００によるユーザの位置に応じた最適化処理の一例について示す流れ図である。 本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００による１または複数のユーザの位置に応じた最適化処理の一例について示す流れ図である。 本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００による１または複数のユーザの年齢に応じた最適化処理の一例について示す流れ図である。 音量バランスの最適化処理を説明するための説明図である。 ユーザ群の重心位置の算出方法を説明するための説明図である。 （Ａ）は、水平方向におけるユーザＡの位置［Ｄ０，Ａｈ０］、ユーザＢの位置［Ｄ１，Ａｈ１］を説明するための説明図であり、（Ｂ）は、垂直方向におけるユーザＡの位置［Ｄ０，Ａｖ０］、ユーザＢの位置［Ｄ，Ａｖ１］を説明するための説明図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、ＧＵＩの文字サイズの最適化処理を説明するための説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、ユーザ距離の算出において、基準距離ｄ０における基準顔サイズ［ｗ０，ｈ０］の補正方法を説明するための説明図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
＜１.本発明の一実施形態＞
［１−１．画像表示装置の構成］
［１−２．制御部の構成］
［１−３．ユーザの位置に応じた最適化処理］
［１−４．１または複数のユーザの位置に応じた最適化処理］
［１−５．１または複数のユーザの年齢に応じた最適化処理］
＜１．本発明の一実施形態＞
［１−１．画像表示装置の構成］
まず、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００の外観について説明する説明図である。図１は、画像表示装置１００を正面から見た場合の正面図である。以下、図１を用いて本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００の外観について説明する。
図１に示したように、本発明の一実施形態に係る画像表示装置１００は、静止画像または動画像を表示する表示パネル部１０２の上方中央部及び左右中央部に、動画像を撮像する撮像部１０４が備えられている。撮像部１０４は、画像表示装置１００が表示パネル部１０２で静止画像または動画像を表示する方向に対して、動画像の撮像を行うものである。本実施形態にかかる画像表示装置１００は、撮像部１０４で撮像された画像を解析し、画像に映っているユーザの顔を検出する。画像表示装置１００は、検出されたユーザの顔画像を解析し、顔検出位置や顔サイズを検出する。画像表示装置１００は、ユーザの顔検出位置や顔サイズの検出結果に基づいて、撮像部１０４のカメラの光軸に対するユーザの相対位置を算出する。そして、画像表示装置１００は、撮像部１０４のカメラの光軸に対するユーザの相対位置の算出結果と撮像部１０４のカメラの位置や角度の情報等の取付情報とに基づいて、画像表示装置１００の装置中心および正面方向軸に対するユーザの位置を算出する。本実施形態にかかる画像表示装置１００は、ユーザの位置に応じて、画像表示装置１００の状態、すなわち、音声の音量バランスなどの音声特性、画像特性、表示内容、装置方向などをその位置のユーザに対して最適化することを特徴としている。
また、本発明の一実施形態に係る画像表示装置１００は、表示パネル部１０２の下方中央部にセンサ部１０６を備えている。センサ部１０６は、画像表示装置１００の前方の人間の有無を検知するものである。
なお、図１では、画像表示装置１００は、表示パネル部１０２の周囲の３箇所に、動画像を撮像する撮像部１０４を備えていたが、本発明においては動画像を撮影する撮像部１０４の場所はかかる例に限定されないことは言うまでもなく、例えば、画像表示装置１００とは別の装置を設け、画像表示装置１００に当該装置を接続して、当該装置において動画像を撮影してもよい。また、撮像部１０４の数も３つに限られないことは言うまでもなく、２つ以下、または４つ以上の撮像部１０４を設けて撮像してもよい。さらに、センサ部１０６の数も１つに限られないことは言うまでも無く、２つ以上のセンサ部を設けてもよい。
また、図１には図示しないが、画像表示装置１００は、リモートコントローラ（図示せず）からの赤外線や無線等による制御信号を受信することができる信号受信部をさらに備えていてもよい。
以上、図１を用いて本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００の外観について説明した。次に、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００の構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００の構成について説明する説明図である。以下、図２を用いて本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００の構成について説明する。
図２に示したように、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００は、表示パネル部１０２と、撮像部１０４と、センサ部１０６と、スピーカ部１０８と、機構部１０９と、制御部１１０と、を含んで構成される。
そして制御部１１０は、画像入力部１１２と、画像処理部１１４と、視聴状態解析部１１６と、ユーザ位置情報記憶部１１７と、視聴状態記録部１１８と、システム最適化処理部１２０と、システム制御部１２２と、を含んで構成される。
表示パネル部１０２は、パネル駆動信号に基づいて静止画像または動画像を表示するものである。本実施形態においては、表示パネル部１０２は液晶によって静止画像または動画像を表示する。もちろん発明においては、表示パネル部１０２はかかる例に限定されないことは言うまでもない。表示パネル部１０２は、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）のような自発光型の表示デバイスによって静止画像または動画像を表示するものであってもよい。
撮像部１０４は、上述したように、静止画像または動画像を表示する表示パネル部１０２の上方中央部および左右中央部に備えられるものであり、表示パネル部１０２にパネル駆動信号が供給され、表示パネル部１０２において動画像を表示している際に、画像表示装置１００が表示パネル部１０２で動画像を表示する方向に対して動画像の撮像を行うものである。撮像部１０４は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサによって動画像の撮像を行うものであってもよく、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサによって動画像の撮像を行うものであってもよい。撮像部１０４で撮像された動画像は制御部１１０に送られる。
センサ部１０６は、上述したように、静止画像または動画像を表示する表示パネル部１０２の下方中央部に備えられるものであり、例えば、画像表示装置１００の前方の人間の有無を検知するものである。また、センサ部１０６は、画像表示装置１００の前方に人間が存在している場合には、画像表示装置１００とその人間との間の距離を検出することができる。センサ部１０６による検知結果及び距離情報は制御部１１０に送られる。スピーカ部１０８は、音声出力信号に基づいて音声を出力するものである。機構部１０９は、例えば、駆動信号に基づいて画像表示装置１００の表示パネル１０２の表示方向を制御するものである。
制御部１１０は、画像表示装置１００の動作を制御するものである。以下で制御部１１０の各部について説明する。
画像入力部１１２は、撮像部１０４で撮像された動画像を受け取るものである。画像入力部１１２が受け取った動画像は画像処理部１１４に送られ、画像処理部１１４での画像処理に用いられる。
画像処理部１１４は、本発明の画像解析部の一例であり、画像入力部１１２から送られてきた、撮像部１０４で撮像された動画像に対する各種画像処理を実行するものである。画像処理部１１４が実行する画像処理には、撮像部１０４で撮像された動画像に含まれている動体の検出処理、動画像に含まれている人間の人数の検出処理、動画像に含まれている顔および顔の表情の検出処理が含まれる。画像処理部１１４による各種画像処理の結果は、視聴状態解析部１１６に送られて、画像表示装置１００を視聴している人物の有無や視聴している人物の視聴状態や視聴位置の解析に用いられる。
画像処理部１１４における、画像中に含まれる顔を検出する顔検出処理については、例えば特開２００７−６５７６６号公報や、特開２００５−４４３３０号公報に掲載されている技術を用いることができる。以下、顔検出処理について簡単に説明する。
画像からユーザの顔を検出するには、まず供給された画像における顔の位置、顔の大きさ、顔の方向を、それぞれ検出する。顔の位置と大きさが検出されることにより、顔画像の部分を画像から切り出すことができる。そして切り出した顔画像と、顔の方向の情報とから、顔の特徴的な部分（顔特徴位置）、例えば、眉毛、目、鼻、口といった特徴的な部分を検出する。顔特徴位置の検出には、例えば、ＡＡＭ（Ａｃｔｉｖｅ Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ Ｍｏｄｅｌｓ）と呼ばれる方法を適用して、特徴位置を検出するようにすることが可能である。
顔特徴位置を検出すると、検出した顔特徴位置のそれぞれに対して局所特徴量を算出する。局所特徴量を算出し、算出した局所特徴量を顔画像と併せて記憶しておくことで、撮像部１０４で撮影された画像から顔の識別が可能となる。顔の識別方法については、例えば特開２００７−６５７６６号公報や、特開２００５−４４３３０号公報に掲載されている技術を用いることが出来るので、ここでは詳細な説明は省略する。また、顔画像や顔特徴位置によって、供給された画像に写っている顔が男性なのか女性なのか、また人物が何歳くらいなのかを判別することも可能である。また、予め顔の情報を記録しておくことで、供給された画像に写っている人物を記録された顔の中から探し出して、個人を特定することが可能である。
視聴状態解析部１１６は、本発明の画像解析部の一例であり、画像処理部１１４による各種画像処理の結果、並びにセンサ部１０６の検知による検知結果及び距離情報を受け取り、画像処理部１１４による各種画像処理の結果、並びにセンサ部１０６の検知による検知結果及び距離情報を用いて、画像表示装置１００が表示している画像を視聴している人物の視聴状態や視聴位置の解析を実行するものである。視聴状態解析部１１６が視聴している人物の視聴状態や視聴位置を解析することで、画像表示装置１００は、画像表示装置１００を視聴している人物の視聴位置によって、例えば、スピーカ部１０８からの出力の音声バランスなどの音声特性を制御したり、表示パネル部１０２の画像特性を制御したり、表示パネル部１０２の表示内容を制御したり、機構部１０９により表示パネル部１０２の表示方向を制御したりすることができる。視聴状態解析部１１６での解析処理による解析結果は、視聴状態記録部１１８、ユーザ位置情報記憶部１１７及びシステム最適化処理部１２０に送られる。
なお、視聴状態解析部１１６は、センサ部１０６の検知による検知結果及び距離情報から、動体は検知できているが、センサ部１０６とその動体との距離が所定の距離以上離れている場合には、その動体は検出の対象外としてもよい。
視聴状態記録部１１８は、視聴状態解析部１１６の解析処理によって得られる解析結果を記録するものである。視聴状態記録部１１８が記録した視聴状態解析部１１６での解析結果は、システム最適化処理部１２０におけるシステム最適化処理に用いられる。また、視聴状態記録部１１８が記録した視聴状態解析部１１６での解析結果は、外部の情報収集サーバ２００に送られるようにしてもよい。
ユーザ位置情報記憶部１１７は、視聴状態解析部１１６での解析処理による解析結果を格納するものである。
システム最適化処理部１２０は、視聴状態解析部１１６の解析処理によって得られる解析結果を用いて、画像表示装置１００の各部に対するシステム最適化処理を実行するためのシステム制御情報を算出するものである。画像表示装置１００の各部に対するシステム最適化処理には、スピーカ部１０８からの出力の音声バランスなどの音声特性の制御、表示パネル部１０２の画像特性の制御、表示パネル部１０２の表示内容の制御、機構部１０９による画像表示装置１００の表示パネル部１０２の表示方向の制御などがある。
画像表示装置１００は、システム最適化処理部１２０が算出したシステム制御情報に基づいて、ユーザの位置に応じた最適化処理を実行することができる。システム最適化処理部１２０が算出したシステム制御情報はシステム制御部１２２に送られる。
システム制御部１２２は、システム最適化処理部１２０が算出したシステム制御情報に基づいて、画像表示装置１００の各部に対するシステム最適化処理を実行するものである。例えば、システム制御部１２２は、システム最適化処理部１２０が算出したシステム制御情報に基づいて、スピーカ部１０８からの出力の音声の音量バランスの制御、表示パネル部１０２の画像特性の制御、表示パネル部１０２の表示内容の制御、機構部１０９による画像表示装置１００の表示パネル部１０２の表示方向の制御などを実行する。
以上、図２を用いて本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００の構成について説明した。次に、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００に含まれる制御部１１０の構成について、より詳細に説明する。
［１−２．制御部の構成］
図３は、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００に含まれる制御部１１０の構成について説明する説明図である。図３は、制御部１１０の中でも、制御部１１０に含まれる視聴状態解析部１１６の構成について説明するものである。以下、図３を用いて、視聴状態解析部１１６の構成について説明する。
図３に示したように、視聴状態解析部１１６は、ユーザ方向／距離算出部１３２と、ユーザ位置情報算出部１３４と、を含んで構成される。
ユーザ方向／距離算出部１３２は、画像処理部１１４による各種画像処理の結果、並びに撮像部１０４のカメラの画角や解像度の情報等の光学情報を受け取り、画像処理部１１４による各種画像処理の結果、並びに撮像部１０４の光学情報を用いて、撮像部１０４のカメラの光軸に対するユーザの相対位置（方向［φ１，θ１］、距離ｄ１）を算出する。ここで、画像処理部１１４からは、撮像画像と、撮像画像内における、画像表示装置１００を利用しているユーザごとの顔検出情報（例えば、顔検出位置［ａ１，ｂ１］、顔サイズ［ｗ１，ｈ１］、年齢や性別などのその他の属性情報等の情報）が、視聴状態解析部１１６のユーザ方向／距離算出部１３２に送られる。図５（Ａ）は、撮像部１０４の撮像範囲内にユーザ１およびユーザ２が存在する場合を説明するための説明図であり、図５（Ｂ）は、撮像部１０４で撮像された画像中に含まれるユーザ１の顔検出位置［ａ１，ｂ１］、顔サイズ［ｗ１，ｈ１］とユーザ２の顔検出位置［ａ２，ｂ２］、顔サイズ［ｗ２，ｈ２］を説明するための説明図である。また、図６（Ａ）は、撮像部１０４の撮像範囲内における基準距離ｄ０と距離ｄ１にユーザが存在する場合を説明するための説明図であり、図６（Ｂ）は、撮像部１０４で撮像された画像における距離ｄ１のユーザの顔サイズ［ｗ１，ｈ１］を説明するための説明図であり、図６（Ｃ）は、撮像部１０４で撮像された画像における基準距離ｄ０のユーザの基準顔サイズ［ｗ０，ｈ０］を説明するための説明図である。
方向［φ１，θ１］は撮像画像サイズ［ｘｍａｘ，ｙｍａｘ］で正規化された顔検出位置［ａ１，ｂ１］と撮像部１０４のカメラの画角［φ０，θ０］とから、
水平方向：φ１＝φ０＊ａ１
垂直方向：θ１＝θ０＊ｂ１
と算出される。
また、距離ｄ１は基準距離ｄ０における基準顔サイズ［ｗ０，ｈ０］から、
距離：ｄ１＝ｄ０＊（ｗ０／ｗ１）
と算出される。
ユーザ位置情報算出部１３４は、ユーザ方向／距離算出部１３２による撮像部１０４のカメラの光軸に対するユーザの相対位置の算出結果、並びに撮像部１０４のカメラの位置や角度の情報等の取付情報を受け取り、ユーザ方向／距離算出部１３２によるユーザの相対位置の算出結果、並びに撮像部１０４の取付情報を用いて、画像表示装置１００の装置中心および正面方向軸に対するユーザの３次元位置を算出する。ユーザ位置情報算出部１３４が算出したユーザ位置情報はユーザ位置情報記憶部１１７に送られる。図７（Ａ）は、画像表示装置１００の装置中心［０，０，０］と撮像部１０４のカメラ位置［Δｘ，Δｙ，Δｚ］を説明するための説明図であり、図７（Ｂ）は、画像表示装置１００の装置中心［０，０，０］、正面方向軸［０，０］と撮像部１０４のカメラ位置［Δｘ，Δｙ，Δｚ］、設置角度［Δφ，Δθ］を説明するための説明図である。
撮像部１０４のカメラの光軸に対するユーザの相対位置を方向［φ１，θ１］、距離ｄ１とし、画像表示装置１００の装置中心［０，０，０］、正面方向軸［０，０］からの撮像部１０４のカメラ位置としての位置差分［Δｘ，Δｙ，Δｚ］、設置角度としての角度差分［Δφ，Δθ］とすると、画像表示装置１００の装置中心［０，０，０］からのユーザの位置［ｘ１，ｙ１，ｚ１］は、
ｘ１＝ｄ１＊ｃｏｓ（θ１−Δθ）＊ｔａｎ（φ１−Δφ）−Δｘ
ｙ１＝ｄ１＊ｔａｎ（θ１−Δθ）−Δｙ
ｚ１＝ｄ１＊ｃｏｓ（θ１−Δθ）＊ｃｏｓ（φ１−Δφ）−Δｚ
と算出される。
図４は、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００に含まれる制御部１１０の構成について説明する説明図である。図４は、制御部１１０の中でも、制御部１１０に含まれるユーザ位置情報記憶部１１７、システム最適化処理部１２０およびシステム制御部１２２の構成について説明するものである。以下、図３を用いて、ユーザ位置情報記憶部１１７、システム最適化処理部１２０およびシステム制御部１２２の構成について説明する。
図４に示したように、システム最適化処理部１２０は、音声特性最適化処理部１４２と、画像特性最適化処理部１４４と、装置方向最適化処理部１４６と、を含んで構成される。また、システム制御部１２２は、音声特性制御部１５２と、画像特性制御部１５４と、装置方向制御部１５６と、を含んで構成される。
ユーザ位置情報記憶部１１７は、視聴状態解析部１１６のユーザ位置情報算出部１３４による画像表示装置１００の装置中心および正面方向軸に対するユーザの位置の算出結果としてのユーザ位置情報を記憶する。ユーザ位置情報記憶部１１７が記憶したユーザ位置情報はシステム最適化処理部１２０に送られる。
システム最適化処理部１２０の音声特性最適化処理部１４２は、ユーザ位置情報記憶部１１７から送られたユーザ位置情報に基づいて、任意の位置のユーザに対して、画像表示装置１００の音声特性を最適化するための、画像表示装置１００のスピーカ部１０８に対する音声特性最適化処理を実行するための音声特性制御情報を算出する。音声特性最適化処理部１４２が算出した音声特性制御情報はシステム制御部１２２の音声特性制御部１５２に送られる。
音声特性最適化処理としては、スピーカ部１０８から出力される音声の左右の音量バランスを最適化するための処理、スピーカ部１０８から出力される音声のサラウンド効果による最適化処理がある。スピーカ部１０８から出力される音声の左右の音量バランスは、ユーザの位置に応じて音量レベルに差が生まれるため、最適化処理では、左右それぞれのゲインを最適化する。例えば、図１１に示すように、スピーカ部１０８から出力される音声の音量は距離の二乗に反比例して減衰する原理から基準点からの差分を以下に示すように計算し、左右のスピーカ部１０８の音量の差分（gain_dif）を計算して、左右の音量バランスを最適化することができる。
gain_Lch
= 20 * log(d_Lch / d_org_LRch)
gain_Rch
= 20 * log(d_Rch / d_org_LRch)
gain_dif
= gain_Rch - gain_Lch
=
20 * log(d_Rch) - 20 * log(d_Lch)
=
20 * log(d_Lch / d_Rch)
但し、gain_Lch
: LchのGain差分
gain_Rch
: RchのGain差分
d_org_LRch
: 左右スピーカ部から基準点までの距離
d_Lch
: Lchスピーカ部からユーザまでの距離
d_Rch
: Rchスピーカ部からユーザまでの距離
gain_dif
: L/Rの電圧Gain差分
また、ユーザが複数いる場合はユーザ群の重心に対して左右のスピーカ部１０８から出力される音声の音量バランスを最適化してもよく、特定のユーザを優先して左右のスピーカ部１０８から出力される音声の音量バランスを最適化してもよい。ユーザ群の重心の算出方法としては、図１２に示すように、ユーザＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの複数のユーザが存在する場合は、以下に示すように算出することができる。
d_cent_dif
= 0;
temp_CAM_DIS
= 0;
if(CAM_AUDIENCE
!= 0){
for(int i=0;i <
CAM_AUDIENCE;i++){
d_cent_dif += CAM_DIS[i] *
tan(CAM_HOR_ANGLE[i] * PI / 180);
temp_CAM_DIS +=
CAM_DIS[i];
}
}
d_cent_dif
= d_cent_dif / CAM_AUDIENCE;
// return (use) value 重心処理済角度
CAM_DIS
= temp_CAM_DIS / CAM_AUDIENCE;
// return (use) value 重心処理済距離
但し、CAM_AUDIENCE
: 撮像部１０４の撮像範囲内のユーザ
CAM_HOR_ANGLE[0]
: ユーザAの角度
CAM_HOR_ANGLE[1]
: ユーザBの角度
CAM_HOR_ANGLE[2]
: ユーザCの角度
CAM_HOR_ANGLE[3]
: ユーザDの角度
CAM_DIS[0]
: ユーザAの距離
CAM_DIS[1]
: ユーザBの距離
CAM_DIS[2]
: ユーザCの距離
CAM_DIS[3]
: ユーザDの距離
システム最適化処理部１２０の画像特性最適化処理部１４４は、ユーザ位置情報記憶部１１７から送られたユーザ位置情報に基づいて、任意の位置のユーザに対して、画像表示装置１００の画像特性を最適化するための、画像表示装置１００の表示パネル部１０２に対する画像特性最適化処理を実行するための画像特性制御情報を算出する。画像特性最適化処理部１４４が算出した画像特性制御情報はシステム制御部１２２の画像特性制御部１５４に送られる。
画像特性最適化処理としては、黒の見え方を最適化するためのガンマ補正や、色変化への追従を行うためのカラーゲインの補正などの処理がある。
例えば、以下に示すようにガンマ補正を行う。
γ＝２．２＋画質補正−０．１×ユーザの方向
また、例えば、以下に示すようにカラーゲインの補正を行う。
ＣｏｌｏｒＧａｉｎ＝ＵｓｅｒＣｏｌｏｒ＋画質補正±α×ユーザの方向
Ｒ（Ｇ，Ｂ）Ｇａｉｎ＝Ｒ（Ｇ，Ｂ）×画質補正±α×ユーザの方向
また、ユーザが複数いる場合はユーザ群の重心に対してガンマ補正やカラーゲインの補正などを行ってもよく、特定のユーザを優先してガンマ補正やカラーゲインの補正などを行ってもよい。図１３（Ａ）に示すように、水平方向におけるユーザＡの位置［Ｄ０，Ａｈ０］、ユーザＢの位置［Ｄ１，Ａｈ１］とし、図１３（Ｂ）に示すように、垂直方向におけるユーザＡの位置［Ｄ０，Ａｖ０］、ユーザＢの位置［Ｄ，Ａｖ１］とすると、システム最適化処理のための平均視聴角度補正係数および設定データは以下の式により算出される。
平均視聴角度補正係数 = {(1 / D0 * (Ah0 + Av0) + 1 / D1 * (Ah1 + Av1) + 1 / Dn * (Ahn +
Avn)) / n} * 補正値
設定データ =
(基本データ) * {1 + (最大視聴角度における補正値)
* (平均視聴角度補正係数)}
平均視聴角度は距離の近いユーザに重きをおき、人数分の水平角度と垂直角度の平均を求める。平均視聴角度に補正値をかけることで補正係数を求め、最大補正値に補正係数をかけることで全体の補正量を算出する。基本データ（補正なしのデータ：γ＝２．２＋画質補正）に補正量を加算または減算することで設定データを算出する。
また、画像特性の最適化においては、ユーザの年齢や性別ごとに最適値が変動するため、ユーザ位置情報と合わせて画像処理部から取得した年齢や性別などの属性情報を用いて最適化処理を行ってもよい。例えば、以下に示すように表示パネル部１０２の輝度補正を行う。
BackLight
= 基本設定値 * 補正値
補正値 =
10^(A*log画面照度 + B*log視野角 +
C*log映像平均レベル + D*年齢)/画面照度
また、実験において、最適輝度は、画面照度、視野角、映像平均輝度レベル、年齢との間に以下に示すような関係があることが知られている。
log最適輝度 = A*log画面照度 + B*log視野角 + C*log映像平均レベル + D*年齢
システム最適化処理部１２０の装置方向最適化処理部１４６は、ユーザ位置情報記憶部１１７から送られたユーザ位置情報に基づいて、任意の位置のユーザに対して、画像表示装置１００の装置方向を最適化するための、画像表示装置１００の機構部１０９に対する装置方向最適化処理を実行するための装置方向制御情報を算出する。装置方向最適化処理部１４６が算出した装置方向制御情報はシステム制御部１２２の装置方向制御部１５６に送られる。
装置方向最適化処理としては、機構部１０９が上下左右方向のスイーベル機構を具備している場合は、画像表示装置１００の正面方向軸［０，０］がユーザの方向［φ１，θ１］になるように画像表示装置１００を回転させる。これにより、ユーザからみて画像表示装置１００の表示パネル部１０２が正対する向きに最適化することができる。
システム制御部１２２の音声特性制御部１５２は、音声特性最適化処理部１４２から送られた音声特性制御情報に基づいて、音声特性最適化処理を実行する。例えば、音声特性制御部１５２は、音声特性最適化処理部１４２から送られた音声特性制御情報に基づいて、スピーカ部１０８からの出力の音声の音量バランスの制御などを実行する。
システム制御部１２２の画像特性制御部１５４は、画像特性最適化処理部１４４から送られた画像特性制御情報に基づいて、画像特性最適化処理を実行する。例えば、画像特性制御部１５４は、画像特性最適化処理部１４４から送られた画像特性制御情報に基づいて、表示パネル部１０２の画像特性の制御などを実行する。
システム制御部１２２の装置方向制御部１５６は、装置方向最適化処理部１４６から送られた装置方向制御情報に基づいて、装置方向最適化処理を実行する。例えば、装置方向制御部１５６は、装置方向最適化処理部１４６から送られた装置方向制御情報に基づいて、画像表示装置１００の機構部１０９の制御などを実行する。
以上、図３および図４を用いて本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００に含まれる制御部１１０の構成について説明した。次に、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００によるユーザの位置に応じた最適化処理について説明する。
［１−３．ユーザの位置に応じた最適化処理］
図８は、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００によるユーザの位置に応じた最適化処理の一例について示す流れ図である。以下、図８を用いて本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００によるユーザの位置に応じた最適化処理について説明する。
図８において、まず、画像表示装置１００の撮像部１０４が撮像を開始すると、制御部１１０の画像入力部１１２は、撮像部１０４で撮像された画像を受け取る（ステップＳ８０２）。
次いで、制御部１１０の画像処理部１１４は、画像入力部１１２が受け取った画像に含まれる顔の検出処理などを実行する（ステップＳ８０４）。
次いで、制御部１１０の視聴状態解析部１１６は、ユーザ方向／距離算出部において撮像部１０４のカメラの光軸に対するユーザの相対位置を算出して、ユーザ位置情報算出部１３４において画像表示装置１００の装置中心および正面方向軸に対するユーザの位置を算出する（ステップＳ８０６）。
次いで、制御部１１０のシステム最適化処理部１２０は、ステップＳ８０６で算出されたユーザ位置情報に基づいて、任意の位置のユーザに対して、画像表示装置１００の状態を最適化するためのシステム最適化処理を実行するためのシステム制御情報を算出する（ステップＳ８０８）。例えば、ステップＳ８０８では、スピーカ部１０８から出力される音声の左右の音量バランスを最適化するための処理を実行するためのシステム制御情報を算出する。また、ステップＳ８０８では、黒の見え方を最適化するためのガンマ補正や、色変化への追従を行うためのカラーゲインの補正などの処理を実行するためのシステム制御情報を算出する。また、ステップＳ８０８では、画像表示装置１００の装置方向を最適化するための処理を実行するためのシステム制御情報を算出する。
次いで、制御部１１０のシステム制御部１２２は、ステップＳ８０８で算出されたシステム制御情報に基づいて、システム最適化処理を実行して（ステップＳ８１０）、本処理を終了する。
図８のユーザの位置に応じた最適化処理によれば、任意の位置のユーザに対して、画像表示装置１００の状態を最適化することができる。例えば、スピーカ部１０８から出力される音声の左右の音量バランスが最適化されて、ユーザは違和感を感じることなく画像表示装置１００を視聴することができる。また、黒の見え方や色変化などが最適化されて、ユーザは画像表示装置１００に表示された画像を良好に視聴することができる。また、ユーザからみて画像表示装置１００が正対する向きに最適化されて、ユーザは画像表示装置１００に表示された画像を良好に視聴することができる。
［１−４．１または複数のユーザの位置に応じた最適化処理］
次に、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００による１または複数のユーザの位置に応じた最適化処理について説明する。図９は、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００による１または複数のユーザの位置に応じた最適化処理の一例について示す流れ図である。
図９において、まず、画像表示装置１００の撮像部１０４が撮像を開始すると、制御部１１０の画像入力部１１２は、撮像部１０４で撮像された画像を受け取り、制御部１１０の画像処理部１１４は、画像入力部１１２が受け取った画像に含まれる顔の検出処理などを実行する（ステップＳ９０２）。
次いで、制御部１１０の視聴状態解析部１１６は、画像処理部１１４による顔の検出処理の結果を受け取り、画像処理部１１４による顔の検出結果を用いて、ユーザの検出人数が１人または複数人であるかを判別する（ステップＳ９０４）。
ステップＳ９０４の判別の結果、ユーザの検出人数が１人であるときは、制御部１１０の視聴状態解析部１１６は、ユーザの水平角度および垂直角度を求める（ステップＳ９０６）。
次いで、制御部１１０のシステム最適化処理部１２０は、ステップＳ９０６で求められたユーザの水平角度および垂直角度に基づいて、システム最適化処理のためのシステム制御情報の補正係数を算出する（ステップＳ９０８）。
ステップＳ９０４の判別の結果、ユーザの検出人数が複数人であるときは、制御部１１０の視聴状態解析部１１６は、複数人のユーザが画像の中心にいるか否かを判別する（ステップＳ９１０）。
ステップＳ９１０の判別の結果、複数人のユーザが画像の中心にいないときは（ステップＳ９１０でＮＯ）、制御部１１０の視聴状態解析部１１６は、複数人のユーザの人数分の水平角度および垂直角度と距離を求めて、それぞれを平均化する（ステップＳ９１２）。また、ステップＳ９１２では、複数人のユーザのそれぞれの水平角度および垂直角度と距離を求めて、複数人のユーザの重心位置を求めてもよい。
次いで、制御部１１０のシステム最適化処理部１２０は、システム最適化処理のためのシステム制御情報の補正係数を算出する（ステップＳ９１４）。
ステップＳ９１０の判別の結果、複数人のユーザが画像の中心にいるときは（ステップＳ９１０でＹＥＳ）、制御部１１０のシステム最適化処理部１２０は、システム最適化処理のためのシステム制御情報の補正係数なし、もしくは重み付けを変えて補正係数を算出する（ステップＳ９１６）。
ステップＳ９０８，Ｓ９１４，Ｓ９１６で補正係数を算出した後、制御部１１０のシステム最適化処理部１２０は、システム最適化処理のためのシステム制御情報の基本データに補正係数を加算してシステム制御情報を算出して（ステップＳ９１８）、本処理を終了する。
図９の１または複数のユーザの位置に応じた最適化処理によれば、任意の位置の複数のユーザに対して、画像表示装置１００の状態を最適化することができる。
［１−５．１または複数のユーザの年齢に応じた最適化処理］
次に、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００による１または複数のユーザの年齢に応じた最適化処理について説明する。図１０は、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置１００による１または複数のユーザの年齢に応じた最適化処理の一例について示す流れ図である。
図１０において、まず、画像表示装置１００の撮像部１０４が撮像を開始すると、制御部１１０の画像入力部１１２は、撮像部１０４で撮像された画像を受け取り、制御部１１０の画像処理部１１４は、画像入力部１１２が受け取った画像に含まれる顔の検出処理などを実行する（ステップＳ１００２）。
次いで、制御部１１０の視聴状態解析部１１６は、画像処理部１１４による顔の検出処理の結果を受け取り、画像処理部１１４による顔の検出結果を用いて、ユーザの検出人数が１人または複数人であるかを判別する（ステップＳ１００４）。
ステップＳ１００４の判別の結果、ユーザの検出人数が１人であるときは、制御部１１０の視聴状態解析部１１６は、ユーザの年齢を解析する（ステップＳ１００６）。
次いで、制御部１１０のシステム最適化処理部１２０は、ステップＳ１００６の年齢の解析結果に基づいて、システム最適化処理のためのシステム制御情報の補正係数を算出する（ステップＳ１００８）。
ステップＳ１００４の判別の結果、ユーザの検出人数が複数人であるときは、制御部１１０の視聴状態解析部１１６は、複数人のユーザの人数分の年齢を解析する（ステップＳ１０１０）。
次いで、制御部１１０の視聴状態解析部１１６は、システム最適化処理のためのシステム制御情報の補正なし、あるいは、個別に補正係数を算出して平均化する（ステップＳ１０１２）。
ステップＳ１００８，Ｓ１０１２の後、制御部１１０のシステム最適化処理部１２０は、システム最適化処理のためのシステム制御情報の基本データに補正係数を加算してシステム制御情報を算出して（ステップＳ１０１４）、本処理を終了する。
図１０の１または複数のユーザの年齢に応じた最適化処理によれば、様々な年齢の複数のユーザに対して、画像表示装置１００の状態を最適化することができる。
また、本実施の形態では、システム最適化処理部１２０は、ユーザ位置情報に基づいて、表示パネル部１０２に表示されるＧＵＩの文字サイズを最適化するためのシステム制御情報を算出してもよい。システム最適化処理部１２０が算出したシステム制御情報はシステム制御部１２２に送られ、システム制御部１２２により表示パネル部１０２に表示されるＧＵＩの文字サイズを最適化するための最適化処理が実行される。
ＧＵＩの文字サイズの最適化処理としては、図１４（Ａ）に示すように、ユーザが画像表示装置１００に接近した場合に、表示パネル部１０２に表示されるＧＵＩの文字サイズを拡大する処理がある。この場合、ユーザが画像表示装置１００に近づいたらＧＵＩの文字サイズを大きくし、ユーザが画像表示装置１００から離れたらＧＵＩの文字サイズを小さくする。例えば、ＧＵＩの文字サイズが小さくて読みづらいときにユーザは近づくことによってＧＵＩの文字サイズが大きくなっていき、ユーザはＧＵＩを容易に認識することができる。
また、ＧＵＩの文字サイズの最適化処理としては、図１４（Ｂ）に示すように、ユーザが画像表示装置１００に接近した場合に、表示パネル部１０２に表示されるＧＵＩの文字サイズを縮小して、表示される情報を詳細化、すなわち情報量を増加させる処理がある。この場合、ユーザが画像表示装置１００に近づいたらＧＵＩの文字サイズを小さくして表示される情報を多くし、ユーザが画像表示装置１００から離れたらＧＵＩの文字サイズを大きくして表示される情報を少なくする。例えば、表示パネル部１０２により番組表が表示されている場合に、ユーザが離れているときは、文字サイズを大きくして情報量を少なくしておき、ユーザが近づいてきたら、文字サイズを小さくして情報量を多くする。
また、本実施の形態では、図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）に示すように、ユーザの視聴位置の算出において、基準距離ｄ０における基準顔サイズ［ｗ０，ｈ０］を以下のような補正テーブルを用いることで顔サイズのバラつきを補正してもよい。例えば、ユーザの年齢などの属性情報から、その年齢における平均的な顔サイズのデータテーブルを予め記憶しておき、例えばユーザが子供であれば基準顔サイズ［ｗ０，ｈ０］を図１５（Ｃ）に示す基準顔サイズよりも小さい顔サイズ［ｗ０Ｃ，ｈ０Ｃ］にし、ユーザが大人であれば基準顔サイズ［ｗ０，ｈ０］を図１５（Ｂ）に示す基準顔サイズよりも大きい顔サイズ［ｗ０Ａ，ｈ０Ａ］にしてもよい。
また、本実施の形態では、ユーザの視聴位置の算出において、画像表示装置１００を利用するユーザ、例えば画像表示装置１００の設置場所の家族などを予め画像表示装置１００に登録する際に、ユーザ毎の顔サイズをデータテーブルとして登録してもよい。これにより、ユーザ毎に基準顔サイズを変更することができる。ユーザ毎の顔サイズの登録方法としては、別の距離センサ（図示せず）と連動して距離情報とともに撮影することや、ユーザを一定距離に誘導してから撮影することや、基準となる尺度と同じ距離で撮影することなどで実現可能である。
また、本実施の形態では、撮像部１０４の撮像範囲外にユーザが外れたとしても、ユーザの時系列的な遷移情報から、撮像範囲外のユーザ位置を推定することによって、上述したシステム最適化処理を継続することができる。
また、本実施の形態では、システム最適化処理において、ユーザの視聴環境に応じて、適度な時定数を設定することもできる。これにより、ユーザが急峻な位置移動を行っても、システム最適化処理を継続することができる。
なお、上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１００ 画像表示装置
１０２ 表示パネル部
１０４ 撮像部
１０６ センサ部
１０８ スピーカ部
１０９ 機構部
１１０ 制御部
１１２ 画像入力部
１１４ 画像処理部
１１６ 視聴状態解析部
１１７ ユーザ位置情報記憶部
１１８ 視聴状態記録部
１２０ システム最適化処理部
１２２ システム制御部
１３２ ユーザ方向／距離算出部
１３４ ユーザ位置情報算出部
１４２ 音声特性最適化処理部
１４４ 画像特性最適化処理部
１４６ 装置方向最適化処理部
１５２ 音声特性制御部
１５４ 画像特性制御部
１５６ 装置方向制御部
２００ 情報収集サーバ

Claims (8)

  1. 画像表示方向に対する所定の範囲の動画像を撮像する撮像部と、
    前記撮像部が撮像した動画像を解析して、ユーザの位置を算出する画像解析部と、
    前記画像解析部が算出した前記ユーザの位置に基づいて、システムを最適化するためのシステム制御情報を算出するシステム最適化処理部と、
    前記システム最適化処理部が算出した前記システム制御情報に基づいて、システムを最適化するシステム制御部と、
    を備える、表示装置。
  2. 前記システム最適化処理部は、前記画像解析部が算出した前記ユーザの位置に基づいて、音声出力部から出力される音声の音量バランスを最適化するためのシステム制御情報を算出する、請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記システム最適化処理部は、前記画像解析部が算出した前記ユーザの位置に基づいて、画像表示部の画像特性を最適化するためのシステム制御情報を算出する、請求項１に記載の表示装置。
  4. 前記システム最適化処理部は、前記画像解析部が算出した前記ユーザの位置に基づいて、画像表示部の表示内容を最適化するためのシステム制御情報を算出する、請求項１に記載の表示装置。
  5. 前記システム最適化処理部は、前記画像解析部が算出した前記ユーザの位置に基づいて、自装置の装置方向を最適化するためのシステム制御情報を算出する、請求項１に記載の表示装置。
  6. 前記画像解析部は、前記撮像部が撮像した動画像を解析して、ユーザの３次元位置を算出する、請求項１に記載の表示装置。
  7. 前記画像解析部は、前記撮像部が撮像した動画像を解析して、複数のユーザの位置をそれぞれ算出し、
    前記システム最適化処理部は、前記画像解析部が算出した複数のユーザの位置に基づいて、複数のユーザの重心位置を算出し、算出した複数のユーザの重心位置に基づいて、システムを最適化するためのシステム制御情報を算出する、請求項１に記載の表示装置。
  8. 画像表示方向に対する所定の範囲の動画像を撮像する撮像ステップと、
    前記撮像された動画像を解析して、ユーザの位置を算出する画像解析ステップと、
    前記算出された前記ユーザの位置に基づいて、システムを最適化するためのシステム制御情報を算出するシステム最適化処理ステップと、
    前記算出された前記システム制御情報に基づいて、システムを最適化するシステム制御ステップと、
    を備える、制御方法。

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