JP2013236351A - 画像処理装置、それを備える表示装置、および画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像処理装置30は、カメラ311、顔検出部312、視角算出部211、回転角算出部212、算出角処理部213、階調補正部322、および階調補正データ記憶部33を備える。階調補正データ記憶部33は、視聴方向情報に応じた補正情報を予め記憶している。顔検出部312は、カメラ311が取得した撮影画像から複数人の視聴者の顔を検出する。視角算出部211および回転角算出部212は、顔検出部312での検出結果から各視聴者の視角および回転角をそれぞれ算出する。算出角処理部213は、各視聴者の視角および回転角から視聴方向情報を取得する。階調補正部322は、視聴方向情報に応じた補正情報を階調補正データ記憶部33から読み出し、当該補正情報を用いて入力画像信号Y1が示す入力画像に対して階調補正を行う。
【選択図】図1
Description
複数人の視聴者によって前記画像が視認される場合に、当該複数人の視聴者のそれぞれの位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報に基づいて、前記表示パネルにおける視角特性を補償するための視聴方向情報を取得する視聴方向情報取得部と、
前記視聴方向情報に応じた補正情報を予め記憶した記憶部と、
前記視聴方向情報に対応する補正情報を前記記憶部から読み出し、読み出した補正情報を用いて前記画像に対して階調補正を行う階調補正部とを備え、
前記視聴方向情報取得部は、前記位置情報に基づいて前記表示パネル上の所定位置に対する前記視聴者の視角を算出する視角算出部を含み、少なくとも各視聴者の視角に基づいて前記視聴方向情報を取得することを特徴とする。
前記表示パネルで表示すべき画像は、互いに独立した表示単位の複数の窓画像を統合して構成され、
各窓画像に少なくとも1人の視聴者を対応させるペアリング部をさらに備え、
前記視角算出部は、前記位置情報に基づいて、前記表示パネルに表示される各窓画像上の所定位置に対する当該窓画像に対応する視聴者の視角を算出し、
前記視聴方向情報取得部は、少なくとも各窓画像に対応する視聴者の視角に基づいて当該窓画像における視聴方向情報を取得し、
前記階調補正部は、各窓画像における視聴方向情報に対応する補正情報を前記記憶部から読み出し、読み出した補正情報を用いて当該窓画像に対して階調補正を行うことを特徴とする。
前記視角算出部は、各窓画像上の所定位置における法線に対する視聴者の位置の角度を当該窓画像に対応する視聴者の視角として算出することを特徴とする。
前記ペアリング部は、各窓画像に1人の視聴者を対応させ、
前記視聴方向情報取得部は、少なくとも各窓画像に対応する視聴者の視角を当該窓画像における視聴方向情報として取得することを特徴とする。
前記視聴方向情報取得部は、各窓画像上の所定位置における前記法線と前記表示パネルの水平方向に当該法線に直交する線とで形成される面に対する、当該窓画像に対応する視聴者の位置の角度を回転角として算出する回転角算出部をさらに含み、各窓画像に対応する視聴者の視角および回転角を当該窓画像における視聴方向情報として取得することを特徴とする。
前記ペアリング部は、各窓画像に2人以上の所定数人の視聴者を対応させ、
前記視聴方向情報取得部は、少なくとも各窓画像に対応する前記所定数人の視聴者のそれぞれの視角に基づいて当該窓画像における視聴方向情報を取得することを特徴とする。
前記視聴方向情報取得部は、各窓画像上の前記所定位置における前記法線と前記表示パネルの水平方向に当該法線に直交する線とで形成される面に対する、当該窓画像に対応する前記視聴者の位置の角度を回転角として取得する回転角算出部をさらに含み、各窓画像に対応する前記所定数人の視聴者のそれぞれの視角および回転角に基づいて当該窓画像における視聴方向情報を取得することを特徴とする。
前記視角算出部は、前記表示パネル上の所定位置における法線に対する各視聴者の位置の角度を当該視聴者の視角として算出することを特徴とする。
前記視聴方向情報取得部は、少なくとも前記複数人の視聴者のそれぞれの視角に基づいて前記視聴方向情報を取得することを特徴とする。
前記視聴方向情報取得部は、前記表示パネル上の所定位置における前記法線と当該表示パネルの水平方向に当該法線に直交する線とで形成される面に対する前記視聴者の位置の角度を回転角として取得する回転角算出部をさらに含み、前記複数人の視聴者のそれぞれの視角および回転角に基づいて前記視聴方向情報を取得することを特徴とする。
前記補正情報は、前記画像の階調補正前の階調値と階調補正後の階調値との関係を示す補正曲線に基づくことを特徴とする。
前記補正曲線における前記階調補正後の最大階調値および最小階調値は、前記階調補正前の最大階調値および最小階調値にそれぞれ一致することを特徴とする。
前記位置情報取得部は、
前記複数人の視聴者を撮影した撮影画像を取得するカメラと、
前記撮影画像から前記複数人の視聴者のそれぞれの顔を検出し、検出結果を前記位置情報として取得する顔検出部とを含むことを特徴とする。
前記表示装置はバックライトをさらに備え、
前記表示パネルは液晶パネルであることを特徴とする。
本発明の第14の局面に係る画像処理装置と、
前記表示パネルと、
前記バックライトと、
前記表示パネルで表示すべき画像を示す画像信号を受け取り、当該画像信号に基づいて前記表示パネルを駆動するパネル駆動部とを備えることを特徴とする。
複数人の視聴者によって前記画像が視認される場合に、当該複数人の視聴者のそれぞれの位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
前記位置情報に基づいて、前記表示パネルにおける視角特性を補償するための視聴方向情報を取得する視聴方向情報取得ステップと、
前記視聴方向情報に応じた補正情報を予め記憶した記憶部から、前記視聴方向情報に対応する補正情報を読み出し、読み出した補正情報を用いて前記画像に対して階調補正を行う階調補正ステップとを備え、
前記視聴方向情報取得ステップは、前記位置情報に基づいて前記表示パネル上の所定位置に対する前記視聴者の視角を算出する視角算出ステップを含み、
前記視聴方向情報取得ステップでは、少なくとも各視聴者の視角に基づいて前記視聴方向情報が取得されることを特徴とする。
<1.1 全体構成および動作概要>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る液晶表示装置1の構成を示すブロック図である。図1に示すように、液晶表示装置1は、表示パネルとしての液晶パネル11、パネル駆動回路12、バックライト13、バックライト制御部14、および表示制御部15を備えている。
図2は、本実施形態におけるカメラ311の設置位置について説明するための図である。なお、以下では、液晶表示装置1のうちのカメラ311以外の構成要素をまとめて「ディスプレイ」といい、符号100で表す。本実施形態におけるカメラ311は、図2に示すように、ディスプレイ100の上辺中央部に設置されている。ここで、ディスプレイ100の水平方向をX方向とし、垂直方向をY方向とし、中心軸80に沿った方向をZ方向とする。中心軸80は、具体的には、ディスプレイ100を構成する液晶パネル11のXY平面上の中心における法線である。以下では、液晶パネル11の中心軸80をディスプレイ100の中心軸として説明することがある。本実施形態では、視聴者90の顔の位置は、ディスプレイ100の中心軸80を基準として、撮影画像に基づいて求められる。なお、カメラ311を複数台用いても良く、また、ディスプレイ100の上辺中央部以外の位置に設置しても良い。カメラ311を複数台用いた場合、1台のみ用いる場合よりも正確に視聴者90の位置を求めることができる。
y = ya・cosθ - (Eb-Ea)sinθ …(1)
E = Eb・cosθ + ya・sinθ …(2)
階調補正データ記憶部23には、上述のように視角εおよび回転角σに応じた補正情報を含む階調補正データが予め記憶されている。ここでは、階調補正データ記憶部23に記憶させておくべき階調補正データの一例について説明する。
τ = Tmax・(δ / L0) …(6)
図9は、本実施形態における、算出角処理部213における処理の一例を示すフローチャートである。図9では、算出角処理部213が、視聴方向情報のうちの処理後視角を各視聴者90の視角εの平均値として取得し、視聴方向情報のうちの処理後回転角を各視聴者90の回転角σの平均値として取得する例を示している。Svは各視聴者90の視角εの合計を求めるための作業用視角変数を示し、Srは各視聴者90の回転角σの合計を求めるための作業用回転角変数を示し、Avは処理後視角としての平均視角を示し、Arは処理後回転角としての平均回転角を示す。また、視聴者90の人数はN人であるとする。Nは2以上の整数である。
Av=Sv/N …(7)
Ar=Sr/N …(8)
図10は、階調値G4の画像が表示されている状態において、第1,第2視聴者90a,90bがディスプレイ100上の同じ位置(xd,yd,0)を眺めている様子を示す図である。より詳細には、図10(A)は平面図であり、図10(B)は斜視図である。ディスプレイ100上の位置(xd,yd,0)が中心である場合、xd=0,yd=0となる。第1,第2視聴者90a、90の視角をそれぞれεa,εbで示し、視角εa=45°であり、視角εb=60°であるものとする。なお、第1,第2視聴者90a、90b共に回転角σは0°であるものとする。このため、処理後回転角は0°となる。図10(B)に示すように、階調値G4の画像は、位置(xd,yd,0)の正面からは表示輝度L4で視認される。
L4<L4b<L4a …(9)
δ4b<δ4m<δ4a …(10)
本実施形態によれば、液晶パネル11全体に1つの画像が表示される場合において、少なくとも複数人の視聴者90のそれぞれの視角εに基づいて、液晶パネルにおける視角特性を補償するための視聴方向情報が得られる。この視聴方向情報に応じた補正情報(階調補正値など)が階調補正データ記憶部33から読み出され、当該補正情報を用いて入力画像信号Y1が示す入力画像に対して階調補正が行われる。このようにして、複数人の視聴者90のそれぞれの視角εを考慮した階調補正が行われることにより、当該複数人の視聴者90のそれぞれに対して、少なくとも視角εに依存する画質低下を抑制できる。また、このような画質低下を抑制するための画像処理装置30は、従来の液晶表示装置が備えるメイン映像処理エンジン20とパネル駆動回路12とバックライト制御部14との間に設けて用いることができる。これにより、画像処理装置30を従来の液晶表示装置に容易に組み込むことができる。さらに、階調補正データ記憶部33に補正情報が予め記憶されているので、階調補正を行う度に補正情報を計算する処理を行う必要がない。したがって、比較的軽い処理で階調補正を行うことができる。
<2.1 概要>
本発明の第2の実施形態に係る液晶表示装置1は、互いに独立した表示単位の複数の窓画像を同時に液晶パネル11に表示可能となっている。このように複数の窓画像を同時に表示するシステムは、例えばマルチウインドウシステムと呼ばれる。図14は、本実施形態において、ディスプレイ100(より詳細には液晶パネル11)に第1〜第3窓画像111a〜111cが表示された状態を示す図である。便宜上カメラ311の図示は省略している。ここでは窓画像が3個であるものとしているが、2個以上であればいかなる個数でも良い。第1〜第3窓画像111a〜111cは、例えば背景画像112上に表示される。ただし、背景画像112は必須のものではない。
図15は、本実施形態における表示制御部15の構成を示すブロック図である。本実施形態における表示制御部15は、図15に示すように、上記第1の実施形態における表示制御部15に入力画像信号分解処理部40および窓出力画像信号統合処理部50を追加したものである。本実施形態における階調補正データ記憶部33に記憶されている階調補正データは、上記第1の実施形態におけるものと同様である。本実施形態の構成要素のうち上記第1の実施形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して適宜説明を省略する。
図16は、本実施形態における、窓画像毎の視角εおよび回転角σの算出について説明するための図である。図16では、図2に示すXYZ座標系で、窓画像111上の所定位置(xd,yd,0)の点を、位置(xf,yf,E)にいる視聴者90が眺める場合の、視角εおよび回転角σを示している。なお、窓画像111上の所定位置は、例えば当該窓画像111上の中心である。本実施形態では、窓画像111毎に、当該窓画像111に対応する視聴者90の視角εおよび回転角σが求められる。なお、視角εおよび回転角σは、上記第1の実施形態と同様に上記式(4)および式(5)によりそれぞれ求められる。
図17は、第1窓画像111aとして階調値G4の窓画像が表示され、第2窓画像111bとして階調値G5の窓画像が表示されている状態において、第1視聴者90aが第1窓画像111a上の位置(xda,yda,0)を眺め、第2視聴者90bが第2窓画像上の位置(xdb,ydb,0)を眺めている様子を示す図である。より詳細には、図17(A)は平面図であり、図17(B)は斜視図である。第1,第2視聴者90a、90の視角をそれぞれεa,εbで示し、視角εa=45°であり、視角εb=60°であるものとする。本実施形態における視角εa,εbは、それぞれ第1,第2窓画像111a,111bにおける視角である。なお、第1,第2視聴者90a、90b共に回転角σは0°であるものとする。このため、処理後回転角は0°である。図17(B)に示すように、階調値G4の第1窓画像111aは位置(xda,yda,0)の正面からは表示輝度L4で視認され、階調値G5の第2窓画像111bは位置(xdb,ydb,0)の正面からは表示輝度L5で視認される。
本実施形態によれば、液晶パネル11に複数の窓画像111が表示され、各窓画像111に1人の視聴者90が対応する場合において、少なくとも各窓画像111に対応する視聴者90の視角εが当該窓画像111における視聴方向情報として得られる。この視聴方向情報に応じた補正情報が階調補正データ記憶部33から読み出され、当該補正情報を用いて窓画像111に対して階調補正が行われることにより、各窓画像111に対応する1人の視聴者90に対して、少なくとも視角εに依存する画質低下を抑制できる。また、上記第1の実施形態と同様に、画像処理装置30を従来の液晶表示装置に容易に組み込むことができ、比較的軽い処理で階調補正を行うことができる。
<3.1 表示制御部の構成>
本発明の第3の実施形態は、上記第1の実施形態と第2の実施形態とを互いに組み合わせた態様である。具体的には、上記第2の実施形態のように複数の窓画像111を同時に表示させる場合において、各窓画像111に2人以上の視聴者90を対応させたものである。図21は、本実施形態における表示制御部15の構成を示すブロック図である。本実施形態における表示制御部15は、上記第2の実施形態における各窓用階調補正ユニットを、上記第1の実施形態における階調補正ユニット32と同様の構成にしたものである。本実施形態の構成要素のうち上記第1の実施形態または第2の実施形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して適宜説明を省略する。
本実施形態によれば、液晶パネル11に複数の窓画像111が表示され、各窓画像111に2人以上の所定数人の視聴者90が対応する場合において、各窓画像111に対応する所定数人の視聴者90のそれぞれの視角εに基づいて当該窓画像111における視聴方向情報が得られる。この視聴方向情報に応じた補正情報が階調補正データ記憶部33から読み出され、当該補正情報を用いて窓画像111に対して階調補正が行われることにより、各窓画像111に対応する所定数人の視聴者90のそれぞれに対して、少なくとも視角εに依存する画質低下を抑制できる。また、上記第1の実施形態と同様に、画像処理装置30を従来の液晶表示装置に容易に組み込むことができ、比較的軽い処理で階調補正を行うことができる。
上記各実施形態では、バックライト13を備える液晶表示装置1に画像処理装置30を組み込んで使用する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。バックライト13を備えない有機EL(Electro Luminescence)表示装置、プラズマ表示装置などあっても、少なくとも視角εが表示に影響を与える場合には、それらの表示装置に画像処理装置30を組み込んで使用することができる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態を種々変形して実施することができる。
11…液晶パネル(表示パネル)
12…パネル駆動回路
13…バックライト
14…バックライト制御部
15…表示制御部
30…画像処理装置
31…位置情報取得部
32,32a〜32c…階調補正ユニット
33…階調補正データ記憶部
34…ペアリング部
90,90a,90d…視聴者
100…ディスプレイ
141…バックライト輝度算出部
142…バックライト駆動回路
211…視角算出部
212…回転角算出部
213…算出角処理部
311…カメラ
312…顔検出部
321…視聴方向情報取得部
322…階調補正部
Claims (16)
- 表示パネルを備える表示装置において使用され、前記表示装置が外部から受け取った映像信号に基づいて得られた前記表示パネルで表示すべき画像に対して階調補正を行う画像処理装置であって、
複数人の視聴者によって前記画像が視認される場合に、当該複数人の視聴者のそれぞれの位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報に基づいて、前記表示パネルにおける視角特性を補償するための視聴方向情報を取得する視聴方向情報取得部と、
前記視聴方向情報に応じた補正情報を予め記憶した記憶部と、
前記視聴方向情報に対応する補正情報を前記記憶部から読み出し、読み出した補正情報を用いて前記画像に対して階調補正を行う階調補正部とを備え、
前記視聴方向情報取得部は、前記位置情報に基づいて前記表示パネル上の所定位置に対する前記視聴者の視角を算出する視角算出部を含み、少なくとも各視聴者の視角に基づいて前記視聴方向情報を取得することを特徴とする、画像処理装置。 - 前記表示パネルで表示すべき画像は、互いに独立した表示単位の複数の窓画像を統合して構成され、
各窓画像に少なくとも1人の視聴者を対応させるペアリング部をさらに備え、
前記視角算出部は、前記位置情報に基づいて、前記表示パネルに表示される各窓画像上の所定位置に対する当該窓画像に対応する視聴者の視角を算出し、
前記視聴方向情報取得部は、少なくとも各窓画像に対応する視聴者の視角に基づいて当該窓画像における視聴方向情報を取得し、
前記階調補正部は、各窓画像における視聴方向情報に対応する補正情報を前記記憶部から読み出し、読み出した補正情報を用いて当該窓画像に対して階調補正を行うことを特徴とする、請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記視角算出部は、各窓画像上の所定位置における法線に対する視聴者の位置の角度を当該窓画像に対応する視聴者の視角として算出することを特徴とする、請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記ペアリング部は、各窓画像に1人の視聴者を対応させ、
前記視聴方向情報取得部は、少なくとも各窓画像に対応する視聴者の視角を当該窓画像における視聴方向情報として取得することを特徴とする、請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記視聴方向情報取得部は、各窓画像上の所定位置における前記法線と前記表示パネルの水平方向に当該法線に直交する線とで形成される面に対する、当該窓画像に対応する視聴者の位置の角度を回転角として算出する回転角算出部をさらに含み、各窓画像に対応する視聴者の視角および回転角を当該窓画像における視聴方向情報として取得することを特徴とする、請求項4に記載の画像処理装置。
- 前記ペアリング部は、各窓画像に2人以上の所定数人の視聴者を対応させ、
前記視聴方向情報取得部は、少なくとも各窓画像に対応する前記所定数人の視聴者のそれぞれの視角に基づいて当該窓画像における視聴方向情報を取得することを特徴とする、請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記視聴方向情報取得部は、各窓画像上の前記所定位置における前記法線と前記表示パネルの水平方向に当該法線に直交する線とで形成される面に対する、当該窓画像に対応する前記視聴者の位置の角度を回転角として取得する回転角算出部をさらに含み、各窓画像に対応する前記所定数人の視聴者のそれぞれの視角および回転角に基づいて当該窓画像における視聴方向情報を取得することを特徴とする、請求項6に記載の画像処理装置。
- 前記視角算出部は、前記表示パネル上の所定位置における法線に対する各視聴者の位置の角度を当該視聴者の視角として算出することを特徴とする、請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記視聴方向情報取得部は、少なくとも前記複数人の視聴者のそれぞれの視角に基づいて前記視聴方向情報を取得することを特徴とする、請求項8に記載の画像処理装置。
- 前記視聴方向情報取得部は、前記表示パネル上の所定位置における前記法線と当該表示パネルの水平方向に当該法線に直交する線とで形成される面に対する前記視聴者の位置の角度を回転角として取得する回転角算出部をさらに含み、前記複数人の視聴者のそれぞれの視角および回転角に基づいて前記視聴方向情報を取得することを特徴とする、請求項9に記載の画像処理装置。
- 前記補正情報は、前記画像の階調補正前の階調値と階調補正後の階調値との関係を示す補正曲線に基づくことを特徴とする、請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記補正曲線における階調補正後の最大階調値および最小階調値は、階調補正前の最大階調値および最小階調値にそれぞれ一致することを特徴とする、請求項11に記載の画像処理装置。
- 前記位置情報取得部は、
前記複数人の視聴者を撮影した撮影画像を取得するカメラと、
前記撮影画像から前記複数人の視聴者のそれぞれの顔を検出し、検出結果を前記位置情報として取得する顔検出部とを含むことを特徴とする、請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記表示装置はバックライトをさらに備え、
前記表示パネルは液晶パネルであることを特徴とする、請求項1から13までのいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 請求項14に記載の画像処理装置と、
前記表示パネルと、
前記バックライトと、
前記表示パネルで表示すべき画像を示す画像信号を受け取り、当該画像信号に基づいて前記表示パネルを駆動するパネル駆動部とを備えることを特徴とする、表示装置。 - 表示パネルを備える表示装置において、前記表示装置が外部から受け取った映像信号に基づいて得られた前記表示パネルで表示すべき画像に対して階調補正を行う画像処理方法であって、
複数人の視聴者によって前記画像が視認される場合に、当該複数人の視聴者のそれぞれの位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
前記位置情報に基づいて、前記表示パネルにおける視角特性を補償するための視聴方向情報を取得する視聴方向情報取得ステップと、
前記視聴方向情報に応じた補正情報を予め記憶した記憶部から、前記視聴方向情報に対応する補正情報を読み出し、読み出した補正情報を用いて前記画像に対して階調補正を行う階調補正ステップとを備え、
前記視聴方向情報取得ステップは、前記位置情報に基づいて前記表示パネル上の所定位置に対する前記視聴者の視角を算出する視角算出ステップを含み、
前記視聴方向情報取得ステップでは、少なくとも各視聴者の視角に基づいて前記視聴方向情報が取得されることを特徴とする、画像処理方法。
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