JP2015158557A - 画像表示装置、及び、画像表示装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プロジェクター1が備える特徴量取得部112は、表示画像から対象フレームを抽出し、対象フレームとは異なるタイミングで表示画像から比較用の比較フレームを抽出し、抽出した対象フレームから第1及び第2の領域を切り出し、比較フレームから第3及び第4の領域を切り出す。そして、各領域の画像特徴量を求め、第1と第3の領域の画像特徴量の比較、及び、第2と第4の領域の画像特徴量を比較し、比較結果に基づいて第1及び第2の領域に重み付けを行い、重み付けの結果をもとに対象フレーム全体の画像特徴量を求める。
【選択図】図1
Description
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、画像の特性に合わせて表示制御を行う場合に、画像に付加される情報の影響を抑制できる画像表示装置、及び、画像表示装置の制御方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、表示画像から対象画像と比較画像とを抽出し、複数の領域について重み付けを行い、重み付けの結果をもとに画像の特徴量を求める。これにより、対象画像の中で代表的な領域の特徴を強く反映させて、対象画像の画像特徴量を求めることができ、対象画像に画像以外の情報が付加されていても、重み付けによりこれらの情報の影響を抑制できる。従って、画像に付加された情報の影響を抑え、画像の内容を強く反映した画像特徴量を得ることができる。
本発明によれば、対象画像と比較画像の同じ位置の領域を比較して、比較結果に基づいて重み付けを行うので、対象画像と比較画像との差の大きさにより、適切に重み付けを行うことができる。例えば、対象画像の領域に対し、比較画像との差が大きい順、或いは小さい順に、重み付けを行うことができる。このため、対象画像において変化が大きい領域の画像特徴量と変化が小さい領域の画像特徴量とを適切に反映して、対象画像全体の画像特徴量を求めることができる。
本発明によれば、対象画像において領域の重み付けを行った後、複雑な演算処理を経ることなく対象画像の画像特徴量を得ることができる。
本発明によれば、対象画像と比較画像の差が小さい場合には、重み付けを行わずに、それ以前に実行した重み付けの結果を用いるので、処理の効率化を図ることができる。
本発明によれば、対象画像と比較画像を分割した領域について、比較を行い、重み付けを行う。このため、対象画像と比較画像の全体について適切に重み付けを行うことができる。
本発明によれば、入力画像を構成するフレームを対象画像および比較画像として取得するので、例えば、動画像のフレームの経時的な変化に対応して、重み付けを行い、適切な画像特徴量を得ることができる。
本発明によれば、フレームメモリーから、画像補正や色調の調整等の処理がなされた後の画像を、対象画像及び比較画像として利用できる。
本発明によれば、画像処理を行い、処理後のフレームを対象画像及び比較画像として利用し、適切に画像特徴量を得ることができる。
本発明によれば、画像に付加された情報の影響を抑えた画像特徴量を得て、この画像特徴量に対応して適切な調光を行うことができ、表示品質の向上を図ることができる。
本発明によれば、画像に付加された情報の影響を抑えた画像特徴量を得て、この画像特徴量に対応して適切な輝度伸長処理を行うことができ、表示品質の向上を図ることができる。
本発明によれば、表示画像から対象画像と比較画像とを抽出し、複数の領域について重み付けを行い、重み付けの結果をもとに画像の特徴量を求める。これにより、対象画像の中で代表的な領域の特徴を強く反映させて、対象画像の画像特徴量を求めることができ、対象画像に画像以外の情報が付加されていても、重み付けによりこれらの情報の影響を抑制できる。従って、画像に付加された情報の影響を抑え、画像の内容を強く反映した画像特徴量を得ることができる。
図1は、実施形態に係るプロジェクター1の機能的構成を示すブロック図である。スクリーンSC(投射面)に画像を投射する画像表示装置としてのプロジェクター1は、PC等のコンピューターや各種画像プレーヤー等の外部の画像供給装置(図示略)に、画像入力I/F(インターフェイス)101を介して接続される。プロジェクター1は、画像入力I/F101に入力されるデジタル画像データに基づく画像をスクリーンSCに投射する。
光源部3は、キセノンランプや超高圧水銀ランプ等のランプ類、或いは、LED(Light Emitting Diode)やレーザー光源等の固体光源で構成される光源を備える。光源部3は、上記の光源とともに、光源が発する光をもとに赤(R)、緑(G)、青(B)の3つの色光を生成する光学部品を備えている。また、光源部3は、光源が発した光を光変調装置4に導くリフレクター及び補助リフレクターを備えていてもよい。
なお、画像入力I/F101は、アナログ画像信号を入力可能な構成であってもよい。この場合、画像入力I/F101は、アナログ画像信号A/D(アナログ/デジタル)変換機能を備えてもよい。
本実施形態では、画像入力I/F101に入力される画像データ(以下、入力画像データと呼ぶ)を処理する場合を例に挙げて説明する。
画像処理部131が実行する処理は、3D(立体)画像と2D(平面)画像の判別処理、解像度変換処理、フレームレート変換処理、3D画像変換処理、歪み補正処理、ズーム処理、色調補正処理、輝度補正処理等である。これらのうち複数の処理を組み合わせて実行することも勿論可能である。また、画像処理部131は、3D画像と2D画像の判別結果や、画像入力I/F101から入力された画像データ等を制御部110に出力する。この処理で、画像処理部131は、画像入力I/F101から入力された画像データに付加されているデータを解析して判別してもよい。また、画像処理部131は、画像データのフレームを解析して、サイドバイサイド、トップアンドボトム、ラインバイライン、フレームパッキング等の形式の3D画像データであるか否かを判別してもよい。
解像度変換処理は、画像処理部131が、入力画像データの解像度を、制御部110により指定された解像度、例えば反射型液晶パネル4R、4G、4Bの表示解像度に合わせて変換する処理である。フレームレート変換処理は、画像処理部131が入力画像データのフレームレートを、制御部110により指定されたフレームレートに変換する処理である。例えば、反射型液晶パネル4R、4G、4Bによりオーバードライブ表示を行う場合に、入力画像データから中間フレームを生成する処理等が含まれる。この処理は、垂直同期信号を変換または生成する処理を含んでもよい。
画像処理部131が実行する上記の処理の内容、パラメーター、及び処理の開始/終了のタイミングは制御部110により制御される。
また、光変調装置駆動部133は、輝度伸長処理部134を備えている。輝度伸長処理部134は、画像処理部131から入力される画像信号を、指定された輝度伸長率(ゲイン)で伸長し、画像信号の輝度の範囲を拡大させる処理を行う。画像処理部131は後述するようにR、G、Bの各色の画像信号を出力するので、輝度伸長処理部134は、R、G、Bの色ごとに画像信号を伸長する。光変調装置駆動部133は、輝度伸長処理部134により処理された画像信号に基づき反射型液晶パネル4R、4G、4Bを駆動するので、反射型液晶パネル4R、4G、4Bには、輝度範囲が伸長された画像が表示される。
記憶部102は、制御部110が備えるCPU(図示略)が実行するプログラムや、制御部110により処理されるデータ等を不揮発的に記憶する。例えば、記憶部102は、画像処理部131が実行する各種処理の設定値、制御部110や画像処理部131が参照するテーブル等を記憶する。また、記憶部102に画像データを記憶し、この画像データを制御部110が読み出してスクリーンSCに投射させてもよい。また、記憶部102は、LUT107を記憶する。
投射制御部111は、入力処理部103から入力される操作データに基づき、画像を投射する動作を制御する。
投射制御部111は、投射の開始及び終了に伴い、光源制御部116により光源駆動部130を制御させる。この制御により光源部3が点灯/消灯する。
また、投射制御部111は、画像処理部131から入力される画像データや、入力処理部103から入力される操作データに基づき、画像処理部131に対して上記の各種処理の実行を指示するとともに、処理に必要なパラメーターを生成して出力する。また、投射制御部111は、画像入力I/F101を制御して入力系統の切り替えを指示する。
また、プロジェクター1は、調光部7により反射型液晶パネル4R、4G、4Bの入射光の光量を減光する調光処理を行う。例えば、輝度伸長処理に合わせて調光処理を行うことで、画像の明るさを適切な明るさに保ち、コントラスト性を向上させることができる。具体的には、輝度伸長処理によって画像全体の明るさが増大し、処理前の画像との差異が過剰になるような場合に、調光処理を行うことで、画像の明るさを適切に保つことができる。また、調光処理では、表示する画像に合わせて光量を調整することができ、例えば、画像が全面黒である場合に光量をゼロにすることができる。
輝度伸長率取得部113は、特徴量取得部112が取得する画像特徴量に基づいて輝度伸長率を定める。また、開口率設定部114(調光係数設定部)は、特徴量取得部112が取得する画像特徴量に基づいて開口率を定める。つまり、プロジェクター1は、表示する画像について特徴量取得部112が求める画像特徴量に基づいて輝度伸長処理と調光とを実行する。
そこで、本実施形態のプロジェクター1は、特徴量取得部112により画像特徴量を求める処理において、付加された情報の影響を抑制、または排除するための機能を備えている。
図2に示すように、画像処理部131には、画像入力I/F101から入力画像データS1が入力される。画像処理部131は、画像データS1に基づいて1フレームの画像をフレームメモリー132(図1)に展開して処理し、処理後の画像データ(表示画像データ)S2を輝度伸長処理部134に出力する。
また、画像処理部131は、処理後の表示画像データの輝度を示す輝度データS3を、特徴量取得部112に出力する。輝度データS3は、表示画像データの画素毎の輝度値を示すデータである。輝度データS3は画像データS2に比べてデータ量が小さいため、特徴量取得部112、輝度伸長率取得部113、開口率設定部114及び調光処理部115の各部の処理負荷を軽減できる。
さらに、画像処理部131が中間フレームのデータを出力する場合、情報取得部121は、中間フレームは対象フレーム及び比較フレームとしない。情報取得部121は、中間フレーム以外のフレームを、対象フレーム及び比較フレームとして抽出する。
情報取得部121は、画像処理部131が中間フレームの生成を行っているか否かを判定する(ステップST31)。中間フレームを生成している場合(ステップST31;Yes)、情報取得部121は、対象フレーム及び比較フレームを選択する対象から中間フレームを除外する設定を行い(ステップST32)、ステップST33に移行する。この場合、以後の処理で情報取得部121は、輝度データS3が中間フレームのデータか否かを監視し、中間フレーム以外のフレームを対象として対象フレーム及び比較フレームを選択する。また、画像処理部131が中間フレームを生成していない場合(ステップST31;No)、情報取得部121はステップST33に移行する。
小領域の分割方法は任意であるが、例えば、入力画像データS1の解像度、サイズに対応して、予め設定されている。小領域に分割する場合の分割数、分割される各小領域のサイズ等は記憶部102に設定データとして記憶される。設定データは小領域のサイズを入力画像データS1の解像度に対応付けるテーブル形式のデータであってもよいし、入力画像データS1の解像度に対する小領域の解像度の割合を定めるデータであってもよい。
図5(A)の例では、入力画像データS1のフレーム201を、縦方向に3行、横方向に3列で構成される9個の小領域202に分割している。この例では、フレーム201の全体が均等に小領域に分割される。このため、後述する対象フレームと比較フレームにおける画像特徴量の比較においてもフレーム201の周縁部と中央部とが均等に扱われる。
以下では、対象フレーム及び比較フレームを同型状、同サイズの小領域に、均等に分割する場合を例に挙げて説明する。ここで、1つの小領域が縦(垂直方向)nピクセル、横(水平方向)mピクセルで構成され、対象フレーム及び比較フレームが、それぞれ、縦x個、横y個の小領域に分割されるものとする。
対象フレームを分割して生成される小領域は、本発明の第1の領域、及び、第2の領域に相当する。また、比較フレームを分割して生成される小領域は、本発明の第3の領域、及び、第4の領域に相当する。対象フレームにおける第1の領域の位置と、比較フレームにおける第3の領域は、同じ位置であることは望ましい。また、第1の領域と第3の領域のサイズと形状も同じであることが望ましい。第2の領域と第4の領域についても同様である。
ここで算出される画像特徴量は、最大輝度値、最小輝度値、APL、輝度ヒストグラム等である。
各画素の輝度情報は、例えば下記式(1)、(2)により求めることができる。
Y=0.299R+0.587G+0.144B …(1)
V=max(R,G,B) …(2)
Px,y(t)は時刻tのフレームにおける小領域(x,y)の代表値であり、pi,j(t)は上記小領域内(時刻tのフレームの小領域(x,y))の画素(i,j)の輝度値を示す。
続いて、比較部122は、対象フレーム(t)と比較フレーム(t−1)の小領域どうしを比較する(ステップST14)。比較部122は、対象フレーム(t)における小領域と、比較フレーム(t−1)において同じ位置にある小領域とを比較する。つまり、フレームの同じ部分が比較される。比較の結果は、例えば下記式(4)で得られる。
Dx,y(t)は、時刻tの対象フレームの小領域(x,y)について得られる比較結果であり、対象フレーム(t)と比較フレーム(t−1)の小領域(x,y)の代表値の差を示す。
比較部122は、フレームを分割した(x×y)個の小領域の全てについて、上記式(4)で比較結果Dx,y(t)を求める。
ここで、特徴量設定部123は、変化の大きい小領域、すなわち比較結果Dx,y(t)が大きい小領域の重みが大きく、比較結果Dx,y(t)が小さい小領域の重みが小さくなるように重み付けをする。例えば、下記式(5)、(6)により重み付けを行う。
ここで、Wx,y(t)は対象フレーム(t)の小領域(x,y)の重み係数を示す。また、α、βは重みの差を付けるための修正量であり、その値は予め定められている。極端な重み付けがなされないように、Wx,y(t)の値には上限および下限が定められている。例えば、上限値Wmax=100、下限値Wmin=0とすることができる。
下記式(5)は、比較結果Dx,y(t)=0の小領域の重み係数を求める式であり、下記式(6)は比較結果Dx,y(t)が0でない小領域の重み係数を求める式である。下記式で求められる最大値の重みは、最小値の重みの逆となる。
まず、各小領域の代表値に、重み係数を乗じて、判定値を求める(ステップST18)。続いて、特徴量設定部123は、判定値に基づいて、対象フレームの小領域の中から1つの小領域を選択する(ステップST20)。そして、選択した小領域の代表値を、対象フレーム全体の画像特徴量の代表値とする(ステップST21)。
また、輝度ヒストグラムの場合は、頻度を加算する際に、Wx,y(t)/Wmaxを該当する階級に加算する。
また、最大輝度値、最小輝度値、APL、輝度ヒストグラムの他の代表値についても同様に処理できる。
また、ステップST16において、Dx,y(t)が所定値より小さい小領域の数が、閾値以上となった場合は(ステップST16;Yes)、特徴量設定部123は重み付け及び重み係数の更新をしないで、ステップST18に移行する。
図6のLUT107は、APLと輝度ピーク値とに対応付けて輝度伸長率が設定されたテーブルである。LUT107ではAPLと輝度ピーク値とによって、図中に○で示すプロットが特定され、各プロットには輝度伸長率が設定されている。輝度伸長率取得部113は、画像特徴量S4として入力されるAPLと輝度ピークとに対応するプロットを特定し、特定したプロットに設定されている輝度伸長率を取得する。また、画像特徴量S4として入力されるAPLと輝度ピークとに対応するプロットがない場合、近いプロットに設定されている輝度伸長率を取得してもよい。或いは、複数の3点または4点のプロットに設定されている輝度伸長率をもとに補間演算を行って、輝度伸長率を求めてもよい。
また、輝度伸長率取得部113は、画像特徴量S4に基づいて予め設定された演算式やパラメーターを用いて、輝度伸長率を算出してもよい。
R´=kgR
G´=kgG …(8)
B´=kgB
光変調装置駆動部133は、輝度伸長処理部134により輝度を伸長した画像信号に基づいて反射型液晶パネル4R、4G、4Bを駆動する。
なお、調光部7の構成は、液晶パネルや遮光板に限らず、光源駆動部130が調光部7を構成してもよい。この場合、調光処理部115は、光源駆動部130に対してPWM制御のパラメーターを制御信号S8として出力する。光源駆動部130は、調光処理部115から入力されるパラメーターに基づき、光源部3を発光させる。
これにより、フレームメモリー132の投射画像から対象フレームと比較フレームとを抽出し、複数の領域について重み付けを行い、重み付けの結果をもとに画像の特徴量を求める。これにより、対象フレームの中で代表的な領域の特徴を強く反映させて、対象フレームの画像特徴量を求めることができ、対象フレームに画像以外の情報が付加されていても、重み付けによりこれらの情報の影響を抑制できる。従って、画像に付加された情報の影響を抑え、画像の内容を強く反映した画像特徴量を得ることができる。
また、特徴量設定部123は、比較部122の比較結果に基づき、予め設定された数より多い小領域で画像特徴量の差が所定以下となった場合に、対象フレームの領域に対する重み付けを行ない。この場合、特徴量設定部123は、既に特徴量設定部123が実行した重み付けの結果を用いる。このため、対象フレームと比較フレームの差が小さい場合には、重み付けを行わずに、それ以前に実行した重み付けの結果を用いるので、処理の効率化を図ることができる。
また、情報取得部121は、単位時間あたり複数のフレームで構成される投射画像のフレームを対象フレームとして取得し、対象フレームとされたフレームとは異なるフレームを比較フレームとして取得する。このため、表示画像を構成するフレームを対象フレームおよび比較フレームとして取得するので、例えば、動画像のフレームの経時的な変化に対応して、重み付けを行い、適切な画像特徴量を得ることができる。
また、プロジェクター1は、投射画像に対して画像処理を行ってフレームメモリー132に出力する画像処理部131を備える。情報取得部121は、画像処理部131によって処理されてフレームメモリー132に記憶されたフレームを対象フレームおよび比較フレームとして取得する。このため、画像処理を行い、処理後のフレームを対象フレーム及び比較フレームとして利用し、適切に画像特徴量を得ることができる。
また、プロジェクター1は、特徴量設定部123により求められた対象フレーム全体の画像特徴量に基づいて調光係数を求める開口率設定部114と、開口率設定部114により設定された調光係数に従って調光を行う調光部7と、を備える。このため、画像に付加された情報の影響を抑えた画像特徴量を得て、この画像特徴量に対応して適切な調光を行うことができ、投射品質の向上を図ることができる。
さらに、プロジェクター1は、入力画像データの全てのフレームについて、特徴量取得部112により特徴量を算出し、輝度伸長率や開口率を求める構成に限定されない。例えば、特徴量取得部112、輝度伸長率取得部113及び開口率設定部114は、制御部110や画像処理部131が生成する中間フレームを、処理対象外としてもよい。また、複数のフレームに対して特徴量取得部112が求める特徴量の平均値を求め、この平均値に基づき、輝度伸長率や開口率を求めてもよく、その他の具体的な処理方法も任意に変更できる。
Claims (11)
- 画像を表示する表示部と、
前記表示部が表示する表示画像から、対象画像を抽出し、前記対象画像とは異なるタイミングで前記表示画像から比較用の比較画像を抽出し、抽出された前記対象画像から第1及び第2の領域を切り出し、抽出された前記比較画像から第3及び第4の領域を切り出し、前記第1から第4の各領域の画像特徴量を求める情報取得部と、
前記第1の領域と前記第3の領域の画像特徴量の比較、および、前記第2の領域と前記第4の領域の画像特徴量の比較を行う比較部と、
前記比較部の比較結果に基づいて前記第1の領域及び前記第2の領域に重み付けを行い、重み付けの結果をもとに前記対象画像全体の画像特徴量を求める特徴量設定部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。 - 前記対象画像における第1の領域の位置、及び前記比較画像における第3の領域の位置は同じであり、
前記対象画像における第2の領域の位置、及び前記比較画像における第4の領域の位置は同じであること、を特徴とする請求項1記載の画像表示装置。 - 前記特徴量設定部は、前記第1及び第2の領域の重みに基づいていずれか1つの領域を選択し、選択した領域の画像特徴量を前記対象画像全体の画像特徴量として取得すること、を特徴とする請求項1または2記載の画像表示装置。
- 前記特徴量設定部は、前記比較部の比較結果に基づき、予め設定された数より多い領域で画像特徴量の差が所定以下となった場合に、前記対象画像の領域に対する重み付けを行わず、既に前記特徴量設定部が実行した重み付けの結果を用いること、を特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記情報取得部は、前記対象画像及び前記比較画像のそれぞれを分割し、分割により生じた部分を前記領域とすること、を特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記情報取得部は、単位時間あたり複数のフレームで構成される前記表示画像のフレームを前記対象画像として取得し、前記対象画像とされたフレームとは異なるフレームを前記比較画像として取得すること、を特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記表示画像のフレームを記憶するフレームメモリーを備え、
前記情報取得部は、前記フレームメモリーから前記対象画像および前記比較画像を取得すること、を特徴とする請求項6記載の画像表示装置。 - 前記表示画像に対して画像処理を行って前記フレームメモリーに出力する画像処理部を備え、
前記情報取得部は、前記画像処理部によって処理されて前記フレームメモリーに記憶されたフレームを前記対象画像および前記比較画像として取得すること、を特徴とする請求項7記載の画像表示装置。 - 前記特徴量設定部により求められた前記対象画像全体の画像特徴量に基づいて調光係数を求める調光係数設定部と、前記調光係数設定部により設定された調光係数に従って調光を行う調光部と、を備えることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記特徴量設定部により求められた前記対象画像全体の画像特徴量に基づいて輝度伸長率を取得する輝度伸長率取得部と、前記輝度伸長率取得部により設定された輝度伸長率に従って輝度伸長処理を行う輝度伸長処理部と、を備えることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の画像表示装置。
- 画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、
表示画像から、対象画像を抽出し、前記対象画像とは異なるタイミングで前記表示画像から比較用の比較画像を抽出し、抽出された前記対象画像から第1及び第2の領域を切り出し、抽出された前記比較画像から第3及び第4の領域を切り出し、前記第1から第4の各領域の画像特徴量を求め、
前記第1の領域と前記第3の領域の画像特徴量の比較、および、前記第2の領域と前記第4の領域の画像特徴量の比較を行い、
比較結果に基づいて前記第1の領域及び前記第2の領域に重み付けを行い、重み付けの結果をもとに前記対象画像全体の画像特徴量を求めること、
を特徴とする画像表示装置の制御方法。
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