JP2013120948A - 映像処理装置及び映像処理方法、表示装置、並びにコンピューター・プログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】視聴環境に応じて3次元映像の視差制御を好適に行なう。
【解決手段】視差分布解析部203は、視差分布の最大値と最小値の差を求め、その値が所定の閾値を超えるときには、あるいは、視差分布のヒストグラムとの積算の総量Σを計算して、その値が所定の閾値を超えるときには、視差制御の効果を得にくい映像信号であると検出する。シフト量決定部204は、視差制御の効果を得ることができない場合は、シフト量をゼロにして視差制御の動作を停止し、あるいは、シフト量を前値に保持して視差制御の動作を遅くする。
【選択図】 図2

Description

本明細書で開示する技術は、3次元映像の処理を行なう映像処理装置及び映像処理方法、表示装置、並びにコンピューター・プログラムに係り、特に、視聴環境に応じて視差制御を行なう映像処理装置及び映像処理方法、表示装置、並びにコンピューター・プログラムに関する。
左右の眼に視差のある映像を表示することで、観察者に3次元的に見える3次元視映像を提示することができる。例えば、時分割3次元視映像表示システムは、互いに異なる複数の映像を時分割で表示する表示装置と、映像の観察者がかけるシャッター眼鏡の組み合わせからなる。表示装置は、視差のある左眼用映像及び右眼用映像を非常に短い周期で交互に、すなわちフレーム・シーケンシャル方式で画面表示する。一方、観察者が装着したシャッター眼鏡は、左眼部及び右眼部にそれぞれ液晶レンズなどで構成されるシャッター機構を備え、表示装置側での画面の切り換わりに同期して左右のシャッターを交互に開閉動作させて、左眼用映像と右眼用映像を分離する。そして、観察者の脳内では、左眼用映像と右眼用映像が融像して、立体視される(例えば、特許文献1を参照のこと)。
3次元映像の伝送フォーマットの1つとして、図8に示すような、サイド・バイ・サイド(SBS)方式が知られている。SBSは、図示のように、2次元映像信号のアクティブ領域(Hactive)を水平方向に2分割し、分割した左右の領域にそれぞれ、水平方向に1/2に圧縮した左眼用映像信号Lと右眼用映像信号Rを載せて伝送するフォーマットである。SBS方式の3次元映像信号は、例えば3次元映像に対応していない従来のブルーレイ・ディスク・プレイヤーからも出力可能である。
3次元映像における被写体の奥行きは、左眼用映像と右眼用映像間の視差により与えられる。飛び出しも凹みもない位置に定位した被写体は、左眼用映像と右眼用映像とで視差がなく、図9に示すように、左眼用映像と右眼用映像でともに画面上の同じ位置に存在する場合は、図10に示すような、視聴者は、表示画面上で被写体を知覚することになる。これに対し、図11に示すように、左眼用映像の被写体が右眼用映像の被写体よりも右寄りに存在するように視差を与えると、図12に示すように、視聴者は、表示画面より手前で被写体を知覚することになる。逆に、図13に示すように、右眼用映像の被写体が左眼用映像の被写体よりも右寄りに存在するように視差を与えると、図14に示すように、視聴者は、表示画面より奥に被写体を知覚することになる。
例えば、立体視可能な映像に関する映像情報と、立体映像表示装置に関する表示装置情報に基づいて左眼用映像と右眼用映像とをずらして表示するためのオフセットを設定して、表示映像の立体感を調整する立体映像表示装置について提案がなされている(例えば、特許文献2を参照のこと)。
このような自動視差制御は、多くの3次元映像コンテンツには有効であるが、効果が得られないコンテンツも存在する。すなわち、左眼用映像と右眼用映像が全く異なる場合や、左眼用映像又は右眼用映像のどちらか片方だけに特定の画素が存在する場合、視差が極端に広い場合などである。
左眼用映像と右眼用映像が全く異なる場合の具体例として、TV受像機で受信している放送番組が2次元放送から3次元放送に切り換わる際に、まだ2次元放送中なのに3次元表示に切り換えてしまう場合を挙げることができる。左眼用映像と右眼用映像が全く異なるのに自動視差制御を行なうと、意図しない動きとなり、ユーザーにとって不快な視聴環境となってしまう。
また、左眼用映像又は右眼用映像の片方だけに特定の画素が存在する場合の具体例として、3次元映像に対してOSD(On Screen Display)画面を2次元表示する場合を挙げることができる。例えば、3次元映像に対応していないBDプレイヤーで、SBSフォーマットの3次元映像に対してOSD表示を行なうと、片方の映像だけにOSD画面が存在することになる。このように左眼用映像又は右眼用映像の片方だけに特定の画素が存在する3次元映像に対して自動視差制御を行なうと、意図しない動きとなり、ユーザーにとって不快な視聴環境となってしまう。
例えば、入力画像の画素又は画素群毎の視差を保持する視差マップを解析して、入力画像における視差分布が所定の範囲に収まるように視差制御パラメーターを生成し、入力画像の左眼用映像及び右眼用映像の相対位置を水平方向にシフトさせる第1段階目の画像変換と、第1段階目の画像変換が施された後の左眼用映像および右眼用映像の中心を基準として拡大縮小を行なうスケーリング処理を行なう第2段階目の画像変換を、視差制御パラメーターに基づいて制御する視差変換装置について提案がなされている(例えば、特許文献3を参照のこと)。奥行きが視聴限界を超えて手前側となり、あるいは逆に視聴限界を超えて奥側となるように、画素に視差が与えられると、ストレス値が高くなることが知られている。上記の視差変換装置は、画面全体のストレス値の総量が最小となるようにシフト量やスケーリング量を決定するようにしている。しかしながら、入力される映像信号によらず、ストレス値が小さくなるように左眼用映像並びに右眼用映像をシフトさせるといっても、常に視差制御を行なうことになり、結果としてユーザーの意図しない不快な動きをすることもある。
特開2003−45343号公報 特開2004−180069号公報 特開2011−55022号公報
本明細書で開示する技術の目的は、視聴環境に応じて3次元映像の視差制御を好適に行なうことができる、優れた映像処理装置及び映像処理方法、表示装置、並びにコンピューター・プログラムを提供することにある。
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項1に記載の技術は、
視差制御の効果を得にくい映像信号であるかどうかを解析する映像信号解析部と、
視差制御の効果を得にくい映像信号についての視差制御を抑制する視差制御抑制部と、
を具備する映像処理装置である。
本願の請求項2に記載の技術によれば、請求項1に記載の映像処理装置の視差制御抑制部は、視差制御の効果を得にくい映像信号について視差制御の動作を停止し又は視差制御の動作を遅くするように構成されている。
本願の請求項3に記載の技術によれば、請求項1に記載の映像処理装置の映像信号解析部は、映像信号の画素毎の左眼用映像と右眼用映像間の視差分布を算出する視差分布計算部と、視差分布を解析して視差制御の効果を得にくい映像信号を検出する視差分布解析部を備えている。
本願の請求項4に記載の技術によれば、請求項3に記載の映像処理装置の視差分布解析部は、視差分布の最大値と最小値の差を求め、その値が所定の閾値を超えるときに視差制御の効果を得にくい映像信号であると検出するように構成されている。
本願の請求項5に記載の技術によれば、請求項3に記載の映像処理装置の視差分布解析部は、視差分布とストレス・カーブとの積算の総量を計算して、その値が所定の閾値を超えるときに視差制御の効果を得にくい映像信号であると検出するように構成されている。
本願の請求項6に記載の技術によれば、請求項1に記載の映像処理装置は、視差分布に基づいて、左眼用映像と右眼用映像の相対位置を水平方向にシフトさせるシフト量を計算するシフト量計算部をさらに備えている。そして、視差制御抑制部は、視差制御の効果を得にくい映像信号について、左眼用映像と右眼用映像のシフト量をゼロにし、又は、シフト量を前値に保持するように構成されている。
また、本願の請求項7に記載の技術は、
視差制御の効果を得にくい映像信号であるかどうかを解析する映像信号解析ステップと、
視差制御の効果を得にくい映像信号についての視差制御を抑制する視差制御抑制ステップと、
を有する映像処理方法である。
また、本願の請求項8に記載の技術は、
視差制御の効果を得にくい映像信号についての視差制御を抑制しながら、映像信号の視差調整を行なう視差変換部と、
映像表示部と、
前記視差変換部により視差変換された映像信号を前記映像表示部で表示させるように制御する表示制御部と、
を具備する表示装置である。
また、本願の請求項9に記載の技術は、
視差制御の効果を得にくい映像信号であるかどうかを解析する映像信号解析部、
視差制御の効果を得にくい映像信号についての視差制御を抑制する視差制御抑制部、
としてコンピューターを機能させるようコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムである。
本願の請求項9に係るコンピューター・プログラムは、コンピューター上で所定の処理を実現するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムを定義したものである。換言すれば、本願の請求項9に係るコンピューター・プログラムをコンピューターにインストールすることによって、コンピューター上では協働的作用が発揮され、本願の請求項1に係る映像処理装置と同様の作用効果を得ることができる。
本明細書で開示する技術によれば、視聴環境に応じて3次元映像の視差制御を好適に行なうことができる、優れた映像処理装置及び映像処理方法、表示装置、並びにコンピューター・プログラムを提供することができる。
本明細書で開示する技術によれば、視差制御の効果を得にくい映像信号を検出すると、視差制御の動作を停止し又は視差制御の動作を遅くする(左眼用映像と右眼用映像のシフト量をゼロにする、又は、シフト量を前値に保持する)ことによって、ユーザーにとって不快な3次元映像の視聴環境とならないようにすることができる。
本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
図1は、本明細書で開示する技術を適用した3次元映像表示システム100の構成を模式的に示した図である。 図2は、視差変換部120の内部構成の一例を示した図である。 図3は、視差の分布のヒストグラムの一例を示した図である。 図4は、視差とストレス値との関係を表したストレス・カーブを示した図である。 図5は、視差調整のシフト量を計算する方法を説明するための図である。 図6Aは、視差制御の効果を得にくい(異常な)映像信号の視差分布のヒストグラムを例示した図である。 図6Bは、視差制御の効果を得にくい(異常な)映像信号の視差分布のヒストグラムを例示した図である。 図7Aは、正常な映像信号の視差分布のヒストグラムとストレス・カーブとの積算の総量を計算する様子を示した図である。 図7Bは、異常な映像信号の視差分布のヒストグラムとストレス・カーブとの積算の総量を計算する様子を示した図である。 図8は、SBS方式の3次元映像信号の伝送フォーマットを示した図である。 図9は、左眼用画像と右眼用画像でともに画面上の同じ位置に被写体が存在する様子を示した図である。 図10は、左眼用画像の被写体と右眼用画像の被写体がともに同じ位置に存在する場合に、視聴者は表示パネルの面上で被写体を知覚することを説明するための図である。 図11は、左眼用画像の被写体が右眼用画像の被写体よりも右寄りに存在する様子を示した図である。 図12は、左眼用画像の被写体が右眼用画像の被写体よりも右寄りに存在する場合に、視聴者は表示パネルより手前で被写体を知覚することを説明するための図である。 図13は、右眼用画像の被写体が左眼用画像の被写体よりも右寄りに存在する様子を示した図である。 図14は、右眼用画像の被写体が左眼用画像の被写体よりも右寄りに存在する場合に、視聴者は表示パネルより奥に被写体を知覚することを説明するための図である。
以下、図面を参照しながら本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。
図1には、本明細書で開示する技術を適用した3次元映像表示システム100の構成を模式的に示している。図示の3次元映像表示システム100は、映像入力部110と、視差変換部120と、表示制御部130と、映像表示部140で構成される。
映像入力部110は、3次元表示のための映像信号を入力する。映像信号は、人間の左眼に知覚される左眼用映像と人間の右眼に知覚される右眼用映像とを対にし、例えばSBS方式の伝送フォーマットで入力する。
視差変換部120は、映像入力部110で入力した映像信号に視差変換の処理を施して、両眼により把握される視差の調整を行なう。自動視差制御は、多くの3次元映像コンテンツには有効であるが、効果が得られないコンテンツも存在する。常に自動視差制御を行なうと、意図しない動きとなり、ユーザーにとって不快な視聴環境となってしまうおそれがある。本実施形態では、視差変換部120は、視差制御の効果を得にくい映像信号を検出すると、視差制御の動作を停止し又は視差制御の動作を遅くするように構成されているが、詳細については後述に譲る。
表示制御部130は、視差変換部120から出力された映像信号を、後段の映像表示部140で表示させるように制御する。映像表示部140は、映像信号を3次元映像として表示する3次元表示ディスプレイであり、例えば左眼用映像及び右眼用映像を非常に短い周期で交互に表示するフレーム・シーケンシャル方式を適用することができる。表示制御部130は、表示方式に対応するよう、映像表示部140の表示制御を行なうことになる。
自動視差制御は、多くの3次元映像コンテンツには有効であるが、効果が得られないコンテンツも存在する。常に自動視差制御を行なうと、意図しない動きとなり、ユーザーにとって不快な視聴環境となってしまうおそれがある。例えば、左眼用映像と右眼用映像が全く異なる場合や、左眼用映像又は右眼用映像のどちらか片方だけに特定の画素が存在する場合など、視差が極端に広い場合である(前述)。本実施形態では、視差変換部120は、視差制御の効果を得にくい映像信号を検出すると、視差制御の動作を停止し又は視差制御の動作を遅くするように構成されている。
図2には、視差変換部120の内部構成の一例を示している。図示の視差変換部120は、視差分布計算部201と、シフト量計算部202と、視差分布解析部203と、シフト量決定部204と、シフト処理部205を備えている。
視差分布計算部201は、左眼用映像と右眼用映像からなる映像信号を入力すると、各画素につき左眼用映像と右眼用映像間の視差を算出し、視差分布のヒストグラムすなわち視差毎の画素の出現頻度を求める。図3には、視差の分布のヒストグラムの一例を示している。
シフト量計算部202は、視差分布に基づいて、左眼用映像と右眼用映像の相対位置を水平方向にシフトさせるシフト量を計算する。本明細書で開示する技術の要旨は、特定のシフト量の計算方法に限定されない。例えば、特許文献3に記載されている、ストレス値の総量が最小になるシフト量を計算する方法を適用することができる。
視差に応じて人間に与えるストレスが変化することが知られている。図4には、視差とストレス値との関係を表したストレス・カーブを示している。ほぼ中央付近にストレス値が極めて低い快適範囲が存在するが、奥行きが視聴限界を超えて手前側となり、あるいは逆に視聴限界を超えて奥側となるように、画素に視差が与えられると、ストレス値が高くなる。視差分布のヒストグラム(視差毎の画素の出現頻度)とストレス・カーブ(視差毎のストレス値)を積算してその総量を求める。視差調整すると、視差分布のヒストグラムは水平方向にシフトする。シフト量計算部202は、図5に示すように、視差調整のシフト量を変化させながら、視差分布のヒストグラムとストレス・カーブとの積算の総量を逐次計算して、総量が最小となるシフト量を求めるようにすればよい。
視差分布解析部203は、視差分布計算部201で算出した視差分布のヒストグラムを解析して、視差制御の効果を得にくい映像信号を検出する。視差制御の効果を得にくい映像信号は、左眼用映像と右眼用映像が全く異なる場合や、左眼用映像又は右眼用映像のどちらか片方だけに特定の画素が存在する場合などであるが、いずれも視差が極端に広くなる。
図6A並びに図6Bには、視差制御の効果を得にくい(異常な)映像信号の視差分布のヒストグラムを例示している。図6Aに示す例では、視差分布の快適範囲だけでなく広範な視差の範囲にわたって画素が出現している。また、図6Bに示す例では、視差分布の快適範囲では、画素はほとんど出現せず、手前側並びに奥側の視聴限界付近に多くの画素が出現している。
図6A並びに図6Bのいずれの場合も、視差分布の最大値と最小値の差は、快適範囲の幅よりもはるかに大きい。そこで、視差分布解析部203は、視差分布の最大値と最小値の差を求め、その値が所定の閾値を超えるときには、視差制御の効果を得にくい映像信号であると検出することができる。
また、図6A並びに図6Bに示したように快適範囲を外れた領域に視差分布がある場合には、視差分布のヒストグラム(視差毎の画素の出現頻度Hist(d))とストレス・カーブ(視差毎のストレス値Stress(d))の積算の総量Σが大きくなる。図7Aに示すような、正常な映像信号の視差分布のヒストグラムとストレス・カーブとの積算の総量と、図7Bに示すような、異常な映像信号の視差分布のヒストグラムとストレス・カーブとの積算の総量とを比較すると、後者の値の方がはるかに大きくなることを理解できよう。そこで、視差分布解析部203は、視差分布のヒストグラムHist(d)とストレス・カーブStress(d)との積算の総量Σを計算して、その値が所定の閾値を超えるときには、視差制御の効果を得にくい映像信号であると検出することができる。
シフト量決定部204は、シフト量計算部202からは算出されたシフト量を入力するとともに、視差分布解析部203から視差分布の解析結果を入力する。シフト量決定部204は、視差分布解析部203から、視差制御の効果を得ることができる正常な映像信号である旨の解析結果を受け取ると、シフト量計算部202で算出されたシフト量をそのままシフト処理部205に出力する。他方、視差分布解析部203から、視差制御の効果を得ることができない異常な映像信号である旨の解析結果を受け取ると、シフト量をゼロにして視差制御の動作を停止し、あるいは、シフト量を前値に保持して視差制御の動作を遅くするようにして、視差制御を抑制する。
シフト処理部205は、シフト量決定部204から出力されたシフト量に従って、入力された映像信号の左眼用映像と右眼用映像の相対位置を水平方向にシフトさせる。
なお、映像表示部140が液晶表示ディスプレイで構成されるような場合には、自動視差制御を行なうことによってクロストークが悪化することが懸念される。そこで、視差分布の解析又はその他の仕組みにより映像信号に文字を含むかどうかを検出し、文字に対しては視差制御しないようにすることが好ましい。
このように、本実施形態に係る3次元映像表示システムによれば、視差制御の効果を得にくい映像信号を検出すると、視差制御の動作を停止し又は視差制御の動作を遅くする(左眼用映像と右眼用映像のシフト量をゼロにする、又は、シフト量を前値に保持する)ことによって、ユーザーにとって不快な3次元映像の視聴環境とならないようにすることができる。
なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
(1)視差制御の効果を得にくい映像信号であるかどうかを解析する映像信号解析部と、視差制御の効果を得にくい映像信号についての視差制御を抑制する視差制御抑制部と、を具備する映像処理装置。
(2)前記視差制御抑制部は、視差制御の効果を得にくい映像信号について視差制御の動作を停止し又は視差制御の動作を遅くする、上記(1)に記載の映像処理装置。
(3)前記映像信号解析部は、映像信号の画素毎の左眼用映像と右眼用映像間の視差分布を算出する視差分布計算部と、視差分布を解析して視差制御の効果を得にくい映像信号を検出する視差分布解析部を備える、上記(1)に記載の映像処理装置。
(4)前記視差分布解析部は、視差分布の最大値と最小値の差を求め、その値が所定の閾値を超えるときに視差制御の効果を得にくい映像信号であると検出する、上記(3)に記載の映像処理装置。
(5)前記視差分布解析部は、視差分布とストレス・カーブとの積算の総量を計算して、その値が所定の閾値を超えるときに視差制御の効果を得にくい映像信号であると検出する、上記(3)に記載の映像処理装置。
(6)視差分布に基づいて、左眼用映像と右眼用映像の相対位置を水平方向にシフトさせるシフト量を計算するシフト量計算部をさらに備え、前記視差制御抑制部は、視差制御の効果を得にくい映像信号について、左眼用映像と右眼用映像のシフト量をゼロにし、又は、シフト量を前値に保持する、上記(1)に記載の映像処理装置。
(7)視差制御の効果を得にくい映像信号であるかどうかを解析する映像信号解析ステップと、視差制御の効果を得にくい映像信号についての視差制御を抑制する視差制御抑制ステップと、を有する映像処理方法。
(8)視差制御の効果を得にくい映像信号についての視差制御を抑制しながら、映像信号の視差調整を行なう視差変換部と、映像表示部と、前記視差変換部により視差変換された映像信号を前記映像表示部で表示させるように制御する表示制御部と、を具備する表示装置。
(9)視差制御の効果を得にくい映像信号であるかどうかを解析する映像信号解析部、視差制御の効果を得にくい映像信号についての視差制御を抑制する視差制御抑制部、としてコンピューターを機能させるようコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラム。
以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
本明細書では、3次元映像信号の伝送フォーマットとしてSBS方式を挙げたが、フレーム・パッキング方式やトップ・アンド・ボトム方式など、他の伝送フォーマットに対しも、本明細書で開示する技術を適用することができる。また、映像表示部140における3次元映像の表示方式としてフレーム・シーケンシャル方式を挙げたが、本明細書で開示する技術の要旨は特定の表示方式に限定されない。例えば、走査線毎に左右画像を交互に配置する方式であってもよい。
要するに、例示という形態により本明細書で開示する技術について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本明細書で開示する技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
100…3次元映像表示システム
110…映像入力部
120…視差変換部
130…表示制御部
140…映像表示部
201…視差分布計算部
202…シフト量計算部
203…視差分布解析部
204…シフト量決定部
205…シフト処理部

Claims (9)

  1. 視差制御の効果を得にくい映像信号であるかどうかを解析する映像信号解析部と、
    視差制御の効果を得にくい映像信号についての視差制御を抑制する視差制御抑制部と、
    を具備する映像処理装置。
  2. 前記視差制御抑制部は、視差制御の効果を得にくい映像信号について視差制御の動作を停止し又は視差制御の動作を遅くする、
    請求項1に記載の映像処理装置。
  3. 前記映像信号解析部は、
    映像信号の画素毎の左眼用映像と右眼用映像間の視差分布を算出する視差分布計算部と、
    視差分布を解析して視差制御の効果を得にくい映像信号を検出する視差分布解析部と、
    を備える、
    請求項1に記載の映像処理装置。
  4. 前記視差分布解析部は、視差分布の最大値と最小値の差を求め、その値が所定の閾値を超えるときに視差制御の効果を得にくい映像信号であると検出する、
    請求項3に記載の映像処理装置。
  5. 前記視差分布解析部は、視差分布とストレス・カーブとの積算の総量を計算して、その値が所定の閾値を超えるときに視差制御の効果を得にくい映像信号であると検出する、
    請求項3に記載の映像処理装置。
  6. 視差分布に基づいて、左眼用映像と右眼用映像の相対位置を水平方向にシフトさせるシフト量を計算するシフト量計算部をさらに備え、
    前記視差制御抑制部は、視差制御の効果を得にくい映像信号について、左眼用映像と右眼用映像のシフト量をゼロにし、又は、シフト量を前値に保持する、
    請求項1に記載の映像処理装置。
  7. 視差制御の効果を得にくい映像信号であるかどうかを解析する映像信号解析ステップと、
    視差制御の効果を得にくい映像信号についての視差制御を抑制する視差制御抑制ステップと、
    を有する映像処理方法。
  8. 視差制御の効果を得にくい映像信号についての視差制御を抑制しながら、映像信号の視差調整を行なう視差変換部と、
    映像表示部と、
    前記視差変換部により視差変換された映像信号を前記映像表示部で表示させるように制御する表示制御部と、
    を具備する表示装置。
  9. 視差制御の効果を得にくい映像信号であるかどうかを解析する映像信号解析部、
    視差制御の効果を得にくい映像信号についての視差制御を抑制する視差制御抑制部、
    としてコンピューターを機能させるようコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラム。
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