JP2016128893A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】黒色表示したい領域において、不透明な黒色の虚像を表示する。
【解決手段】黒色画素値が入力されると透明な画像を表示する表示パネル２０１に入力する表示画像を出力する画像処理装置１０であって、表示画像に対応する画像データを取得する取得部１０１と、画像データに含まれる複数の画素の夫々が、透明に表示する画素である透明画素であるか、不透明に表示する画素である不透明画素であるかを判定する判定部１０２と、不透明画素のうち、少なくとも、所定の黒色閾値よりも黒色画素値に近い第１画素値の画素の画素値を、第１画素値よりも白色画素値に近い第２画素値に変換する変換部１０３と、変換部１０３が画素値を変換した後の変換画像データを表示パネル２０１に対して出力する信号出力部１０５と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に表示するための画像を処理する画像処理装置及び画像処理方法に関するものである。

近年、画像を表示する表示装置として、空中に画像を表示するシステムが提案されている。特許文献１には、通過する光を結像させる板（以下、「通過光結像板」という）によって、空中に虚像を表示させる表示システムが開示されている。具体的には、当該表示システムにおいては、表示パネルが放射した画像光が、通過光結像板を通過して空中において結像することで、ユーザが虚像を視認することができる。

特開２０１３−９４１９７号公報

しかしながら、特許文献１の表示システムにおいて、虚像を黒色にするべく表示パネルに黒画像を表示させると、表示パネルから放射された画像光が通過光結像板を通過しないため、虚像が、黒色表示ではなく透明表示となってしまう。したがって、従来の表示システムにおいては、ユーザが意図した黒色の虚像を表示させることが困難であるという問題があった。

図１７は、通過光結像板が用いられる従来の表示システムにおいて表示される画像を示す図である。図１７（ａ）は、表示システムに表示する対象となる画像データを示しており、図１７（ｂ）は、表示された画像を示している。図１７（ａ）における黒色の領域が、図１７（ｂ）においては透明領域になっていることがわかる。

そこで、本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、黒色表示したい領域において、黒色の虚像を表示できるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、黒色画素値が入力されると透明な画像を表示する表示手段に入力する表示画像を出力する画像処理装置であって、前記表示画像に対応する画像データを取得する取得手段と、前記画像データに含まれる複数の画素の夫々が、透明に表示する画素である透明画素であるか、不透明に表示する画素である不透明画素であるかを判定する判定手段と、前記不透明画素のうち、少なくとも、所定の黒色閾値よりも黒色画素値に近い第１画素値の画素の画素値を、前記第１画素値よりも白色画素値に近い第２画素値に変換する変換手段と、前記変換手段が画素値を変換した後の変換画像データを前記表示手段に対して出力する出力手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、黒色表示したい領域において、黒色の虚像を表示できるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る画像表示システムＳの構成を示す図である。 表示装置２０の構成を示す図である。 画像データの一例を示す図である。 判定情報の一例を示す図である。 第１画素値と第２画素値との関係を示す図である。 画像処理装置１の動作フローチャートである。 判定動作のフローチャートである。 変換動作のフローチャートである。 黒色画素値を含む画像データを表示装置２０に表示させる場合の画像を示す図である。 変形例１における第１画素値と第２画素値との関係を示す図である。 変形例２における第１画素値と第２画素値との関係を示す図である。 ブロックの番号ｎｕｍと、各ブロックの始点座標（ｔｏｐＸ、ｔｏｐＹ）との関係テーブルである。 第２の実施形態に係る画像処理装置１０の動作のフローチャートである。 注目領域であるか否かを判定する動作のフローチャートである。 画素値の変換が必要であるか否かを判定する動作のフローチャートである。 医用画像が画像処理装置１０に入力された場合の画像処理について説明する図である。 通過光結像板が用いられる従来の表示システムにおいて表示される画像を示す図である。

＜第１の実施形態＞
［画像表示システムＳの概要］
図１は、第１の実施形態に係る画像表示システムＳの構成を示す図である。画像表示システムＳは、画像処理装置１０と、表示装置２０とを有する。画像処理装置１０は、外部装置（例えばコンピュータ）から映像信号の入力を受けて、表示装置２０に表示させる画像データを生成する。具体的には、画像処理装置１０は、ＲＧＢ表色系で表現される画素値、及び光の透過度を表す透明値としてのα値を含む画像データを含む映像信号の入力を受けて、透明値に基づいて画素値を変換することにより、変換画像データを生成する。画像処理装置１０は、変換画像データを表示装置２０に対して出力し、表示装置２０は、変換画像データに基づく画像を表示する。

表示装置２０は、黒色画素値が入力されると透明な画像を表示する空中ディスプレイである。表示装置２０は、画像処理装置１０が生成した変換画像データに基づく虚像を空中において結像することにより、あたかも空中に画像が存在するかのように、ユーザに虚像を見せることができる。

図２は、表示装置２０の構成を示す図である。表示装置２０は、表示パネル２０１及び通過光結像板２０２を有する。表示パネル２０１は、画像処理装置１０が生成した変換画像データを取得し、変換画像データに基づく画像を表示する。表示パネル２０１が表示した画像に基づいて表示パネル２０１が発する画像光Ｌは、円錐状に広がって通過光結像板２０２に入射する。

通過光結像板２０２は、表示パネル２０１の表示面側に設けられており、表示パネル２０１が出力する画像光Ｌを透過させるとともに、透過後の画像光Ｌの経路を変化させることにより、表示パネル２０１から離れた位置Ｐにおいて画像光を結像させる。ユーザは、位置Ｐにおいて結像した虚像２０３を視認することができる。

ここで、表示パネル２０１が表示する変換画像データが黒色画素値に対応する場合、通過光結像板２０２は、黒色画素値に対応する画像光Ｌを透過しない。その結果、黒色画素値に対応する画像光Ｌは、位置Ｐにおいて結像しないので、ユーザには、黒色画素値に対応する領域が透明に見える。そこで、本実施形態に係る画像処理装置１０は、黒色画素値に対応する画像データの画素値を白色画素値の側に近づけることにより、ユーザが、黒色の虚像を視認できるようにする。

なお、本明細書における黒色画素値は、例えば、ＲＧＢ表色系におけるＲ値、Ｇ値、Ｂ値の全てが０の場合であり、白色画素値は、ＲＧＢ表色系におけるＲ値、Ｇ値、Ｂ値の全てが２５５の場合であるとするが、画素値はこれに限らず、任意の規則により定めることができる。

［画像処理装置１０の構成］
以下、図１を参照しながら、画像処理装置１０の構成について説明する。
画像処理装置１０は、制御部１００及び記憶部２００を有する。制御部１００は、例えばＣＰＵであり、画像処理装置１０の各部を制御する。記憶部２００は、ハードディスク及びワークメモリとしてのＲＡＭ等を有する記憶媒体である。制御部１００は、記憶部２００に記憶された画像処理用プログラムを実行することにより、取得部１０１、判定部１０２、変換部１０３、画像処理部１０４及び信号出力部１０５として機能する。

取得部１０１は、入力された映像信号をデコードし、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値及びα値を含む画像データを取得する。取得部１０１は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値、α値を判定部１０２へと出力する。ここで、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値は夫々０〜２５５の範囲の整数値であり、α値は０〜１００の範囲の整数値である。α値が０の画素は、完全に不透明で光を透過しない画素であり、α値が１００の画素は、完全に透明で光を１００％透過する画素であるものとする。取得部１０１は、画像データに含まれる複数の画素の夫々に関連付けて、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値、及びα値を記憶部２００に記憶させる。

図３は、画像データの一例を示す図である。図３は、１９２０×１０８０画素の映像信号に対応する画像データを示しており、ｘ×ｙ（ｘ＝１９２０、ｙ＝１０８０）個の画素に対応するデータである。画像データにおいては、画素の座標（ｘ、ｙ）の夫々に対して、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値及びα値が定められている。

座標（ｘ、ｙ）の画素に対応するＲ値をＲ［ｘ］［ｙ］と表すと、Ｒ［ｘ］［ｙ］は、Ｒ［０］［０］からＲ［１９１９］［１０７９］までの数値を有し、例えばＲ［１００２］［５４０］の画素値は２２である。Ｇ値、Ｂ値、α値も夫々同様に、座標（ｘ、ｙ）に対応する数値を有する。

図１に戻り、判定部１０２は、取得部１０１が取得した画像データに含まれる複数の画素の夫々が、透明に表示するべき画素である透明画素であるか、不透明に表示するべき画素である不透明画素であるかを判定する。例えば、判定部１０２は、α値を所定の透明度閾値と比較することにより、透明画素であるか不透明画素であるかを判定する。具体的には、判定部１０２は、α値が透明度閾値１０よりも小さい画素（例えば、α値が０の画素）が不透明画素であると判定し、α値が透明度閾値１０以上の画素（例えば、α値が１００の画素）が透明画素であると判定する。判定部１０２は、不透明画素であると判定した画素を特定するための座標情報に関連付けられた判定結果を含む不透明判定情報を変換部１０３に通知する。

また、判定部１０２は、複数の画素の夫々が、所定の黒色閾値よりも黒色画素値に近い第１画素値を有するか否かを判定する。例えば、黒色閾値が、（Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値）＝（２０、２０、２０）である場合、判定部１０２は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値の全てが２０より小さい画素を、第１画素値を有する黒色画素であると判定する。判定部１０２は、複数の画素の夫々に関連付けて、黒色画素であるか否かを示す黒色判定情報を変換部１０３に通知する。判定部１０２は、不透明判定情報及び黒色判定情報の代わりに、不透明画素でありかつ黒色画素である画素を特定するための判定情報を変換部１０３に通知してもよい。

図４は、判定情報の一例を示す図である。図４は、１９２０×１０８０画素の映像信号に含まれる画像データの各画素に対応する判定情報を示している。判定情報が０の画素は、不透明に表示するべき黒色画素ではないことを示している。判定情報が１の画素は、不透明に表示するべき黒色画素であることを示している。

図１に戻り、変換部１０３は、判定部１０２から取得した判定情報に基づいて、不透明画素のうち、少なくとも、所定の黒色閾値よりも黒色画素値に近い第１画素値の画素の画素値を、第１画素値よりも白色画素値に近い第２画素値に変換する。変換部１０３は、例えば、黒色閾値が（Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値）＝（２０、２０、２０）である場合、α値が１００であり、かつ、（Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値）＝（２０、２０、２０）よりも（０、０、０）に近い画素値を、夫々の画素値よりも（２５５、２５５、２５５）に近い値の第２画素値（Ｒ’値、Ｇ’値、Ｂ’値）に変換する。

変換部１０３は、例えば、第１画素値（５、３、８）の画素の画素値を、黒色閾値（２０、２０、２０）に変換する。変換部１０３は、第１画素値（５、３、８）の画素の画素値を、黒色閾値（２０、２０、２０）よりも大きな値の画素値に変換してもよい。変換部１０３は、変換後の第２画素値、及び判定部１０２から取得した判定情報を信号出力部１０５へと出力する。なお、変換部１０３は、取得部１０１が画像データを取得してから１フレーム時間以内に、第１画素値を第２画素値に変換することが望ましい。

図５は、変換部１０３に入力される第１画素値（Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値）と変換部１０３が出力する第２画素値（Ｒ’値、Ｇ’値、Ｂ’値）との関係を示す図である。図５の実線が示すように、変換部１０３は、第１画素値（Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値）が黒色閾値（２０、２０、２０）以下である場合に、第２画素値（Ｒ’値、Ｇ’値、Ｂ’値）を（２０、２０、２０）とする。変換部１０３は、第１画素値（Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値）が黒色閾値（２０、２０、２０）よりも大きい場合に、第２画素値（Ｒ’値、Ｇ’値、Ｂ’値）を第１画素値（Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値）と同一の値にする。

図１に戻り、画像処理部１０４は、取得部１０１が取得したＲ値、Ｇ値、Ｂ値に対して高画質化処理等の所定の画像処理を施し、第３画素値（Ｒ’’値、Ｇ’’値、Ｂ’’値）を算出する。画像処理部１０４は、算出した第３画素値を信号出力部１０５へと出力する。ここで、画像処理部１０４は、取得部１０１が画像データを取得してから１フレーム時間以内に、変換部１０３が第２画素値の画像データを出力するタイミングに同期して、第３画素値の画像データを出力することが望ましい。

信号出力部１０５は、変換部１０３が画素値を変換した後の変換画像データを表示装置２０に対して出力する。具体的には、信号出力部１０５は、変換部１０３から入力された第２画素値（Ｒ’値、Ｇ’値、Ｂ’値）、及び画像処理部１０４から入力された第３画素値（Ｒ’’値、Ｇ’’値、Ｂ’’値）を、変換部１０３から入力された判定情報に基づいて合成することにより生成した変換画像データを含む出力信号を、表示装置２０に対して出力する。より具体的には、信号出力部１０５は、判定情報が、不透明に表示するべき黒色画素であることを示している画素の画素値を第２画素値とし、不透明に表示するべき黒色画素であることを示していない画素の画素値を第３画素値とする変換画像データを生成して、生成した変換画像データを含む出力信号を出力する。なお、信号出力部１０５は、同一のフレームの画像データに基づく第２画素値と第３画素値とに基づいて、変換画像データを生成する。

［画像処理装置１０の動作フローチャート］
次に、画像処理装置１０の動作手順について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。
信号出力部１０５が表示装置２０へ変換画像データを出力することをトリガーとして、本フローチャートは開始される。また、取得部１０１が取得する映像信号のフレームレートは６０Ｈｚとし、１／６０秒の周期で本フローチャートは実施されることとする。

取得部１０１は、入力された映像信号をデコードして、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値とα値とに分離する（ステップＳ１０１）。続いて、取得部１０１は、判定部１０２へＲ値、Ｇ値、Ｂ値とα値とを出力する。

続いて、判定部１０２は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値とα値とに基づいて、不透明に表示するべき黒色画素であるか否かを画素単位で判定する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の処理の詳細については後述する。判定部１０２は、判定した結果を示す判定情報を変換部１０３に通知する。

変換部１０３は、判定部１０２から通知された判定情報に基づいて、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値をＲ’値、Ｇ’値、Ｂ’値に変換し、Ｒ’値、Ｇ’値、Ｂ’値及び判定情報を信号出力部１０５に出力する（ステップＳ１０３）。続いて、信号出力部１０５は、変換部１０３から入力された判定情報に基づいて、変換画像データを生成し、変換画像データを含む出力信号を出力する（ステップＳ１０４）。具体的には、信号出力部１０５は、画像処理部１０４から画像処理後の画素値であるＲ’’値、Ｇ’’値、Ｂ’’値の入力を受けると、判定情報が１を示している画素の画素値をＲ’値、Ｇ’値、Ｂ’値で上書きすることにより、変換画像データを生成して出力する。

続いて、ステップＳ１０２の判定動作の詳細について説明する。図７は、ステップＳ１０２の判定動作のフローチャートである。

まず、判定部１０２は、ｙ座標を示す変数ｃｎｔＹを０にする（ステップＳ２０１）。次に、判定部１０２は、ｘ座標を示す変数ｃｎｔＸを０にする（ステップＳ２０２）。そして、判定部１０２は、座標（ｃｎｔＸ、ｃｎｔＹ）におけるα値であるα［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］が０か否かを判定し（ステップＳ２０３）、α［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］が０でない場合、ステップＳ２０６に進む。

判定部１０２は、ステップＳ２０３において、α［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］が０であると判定した場合、画素値Ｒ［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］、Ｇ［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］、Ｂ［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］の夫々が、黒色閾値Ｒ_ＴＨ、Ｇ_ＴＨ、Ｂ_ＴＨ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。

判定部１０２は、以下の条件式が全て満たされる場合、画素［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］の判定情報を１に設定する（ステップＳ２０５）。以下の条件式の少なくとも１つが満たされない場合、判定部１０２は、ステップＳ２０６に進む。
Ｒ［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］ ＜ Ｒ_ＴＨ
Ｇ［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］ ＜ Ｇ_ＴＨ
Ｂ［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］ ＜ Ｂ_ＴＨ

続いて、判定部１０２は、ｃｎｔＸをカウントアップし（ステップＳ２０６）、ｃｎｔＸが横方向の最大画素数であるｘ以上になるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。ｃｎｔＸがｘよりも小さい場合、判定部１０２は、ステップＳ２０３の処理に戻る。ｃｎｔＸがｘ以上の場合、判定部１０２は、ｃｎｔＹをカウントアップし（ステップＳ２０８）、ｃｎｔＹが縦方向の最大画素数であるｙ以上になるか否かを判定する（ステップＳ２０９）。ｃｎｔＹがｙより小さい場合、判定部１０２は、ステップＳ２０２の処理に戻る。ｃｎｔＹがｙ以上の場合、判定部１０２は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値と判定情報とを変換部１０３に出力して（ステップＳ２１０）、本フローチャートの判定動作を終了する。

ここで、Ｒ_ＴＨ、Ｇ_ＴＨ、Ｂ_ＴＨの夫々が２０である場合の動作例を、図３に示した画像データを参照して説明する。図３の例においては、画素１（ｘ＝１０００、ｙ＝５４０）、画素２（ｘ＝１００１、ｙ＝５４０）ではα＝０であり、かつ、Ｒ、Ｇ、Ｂの夫々が２０よりも小さい。そこで、判定部１０２は、図４に示すように、判定情報に１を設定する。また、画素３（ｘ＝１００２、ｙ＝５４０）では、Ｒが２０よりも大きいので、判定部１０２は、判定情報を０に設定する。そして、画素４（ｘ＝１００３、ｙ＝５４０）では、αが０以外の値を示しているので、判定部１０２は、判定情報を０に設定する。

続いて、ステップＳ１０３の変換動作の詳細について説明する。図８は、ステップＳ１０３の変換動作のフローチャートである。

まず、変換部１０３は、ｃｎｔＹを０にする（ステップＳ３０１）。次に、変換部１０３は、ｃｎｔＸを０にする（ステップＳ３０２）。続いて、変換部１０３は、判定情報［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］が１か否かを判定する（ステップＳ３０３）。判定情報［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］が１以外である場合、変換部１０３は、ステップＳ３０５の処理に進む。判定情報［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］が１である場合、変換部１０３は、以下の式に示すように、Ｒ’［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］、Ｇ’［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］、Ｂ’［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］の夫々の値として、閾値Ｒ_ＴＨ、Ｇ_ＴＨ、Ｂ_ＴＨの夫々を設定する（ステップＳ３０４）。
Ｒ’［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］ ＝ Ｒ_ＴＨ
Ｇ’［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］ ＝ Ｇ_ＴＨ
Ｂ’［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］ ＝ Ｂ_ＴＨ

続いて、変換部１０３は、ｃｎｔＸをカウントアップし（ステップＳ３０５）、ｃｎｔＸが横方向の最大画素数であるｘ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。ｃｎｔＸがｘよりも小さい場合、変換部１０３は、ステップＳ３０３の処理に戻る。ｃｎｔＸがｘ以上の場合、変換部１０３は、ｃｎｔＹをカウントアップし（ステップＳ３０７）、ｃｎｔＹが縦方向の最大画素数であるｙ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。ｃｎｔＹがｙよりも小さい場合、ステップＳ３０２の処理に戻る。ｃｎｔＹがｙ以上の場合、変換部１０３は、Ｒ’値、Ｇ’値、Ｂ’値、及び判定情報を信号出力部１０５に出力し（ステップＳ３０９）、本フローチャートを終了する。

図９は、黒色画素値を含む画像データを表示装置２０に表示させる場合の画像を示す図である。図９（ａ）は、取得部１０１が取得した画像データに基づく画像であり、背景部分がＲ＝０、Ｇ＝０、Ｂ＝０、α＝１００、キャラクタ部分がＲ＝０、Ｇ＝０、Ｂ＝０、α＝０である。図９（ｂ）は、変換画像データに基づく画像であり、信号出力部１０５は、背景部分がＲ’’＝０、Ｇ’’＝０、Ｂ’’＝０であり、キャラクタ部分がＲ’’＝ Ｒ_ＴＨ、Ｇ＝Ｇ_ＴＨ、Ｂ＝Ｂ_ＴＨの変換画像データを表示パネル２０１へと出力する。表示パネル２０１が、図８（ｂ）の画像を表示することで、表示装置２０においては、画像制作者が黒色として表現したいキャラクタ部分の領域が透明にならず、黒色に近い色の虚像が表示される。

（変形例１）
上記の説明において、黒色閾値はα値と無関係に定められていたが、変換部１０３は、α値の大きさに対応する黒色閾値に基づいて、不透明画素の画素値を変換してもよい。具体的には、変換部１０３は、以下の式に基づいて、α値が透明を示す値に近ければ近いほど、黒色画素値に近い値の黒色閾値を用いて不透明画素の画素値を変換することで、黒色の透明度合いを調整することができる。
Ｒ_ＴＨ ＝ Ｒ_ＴＨ ×（１００−α）÷ １００
Ｇ_ＴＨ ＝ Ｇ_ＴＨ ×（１００−α）÷ １００
Ｂ_ＴＨ ＝ Ｂ_ＴＨ ×（１００−α）÷ １００

図１０は、変形例１における第１画素値（Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値）と第２画素値（Ｒ’値、Ｇ’値、Ｂ’値）との関係を示す図である。図１０における破線は、図５の実線で示した関係を示しており、図１０における実線は、本変形例における関係を示している。図１０の例において、黒色閾値＝２０、α値＝５０である場合、変換部１０３は、第２画素値の最小値を１０とする。黒色閾値＝２０、α値＝７０である場合、変換部１０３は、第２画素値の最小値を６とする。このようにすることで、透明値に応じて、黒色の透明度合いを変化させることができる。

（変形例２）
上記の説明において、第１画素値が黒色閾値以下の場合に、第２画素値を黒色閾値に等しくしていたが、変換部１０３は、以下の式に基づいて第１画素値を第２画素値に変換することで、黒色に近い領域（暗部）における階調数を増やしてもよい。
Ｒ’ ＝ （２５５−Ｒ_ＴＨ）× Ｒ ÷ ２５５ ＋ Ｒ_ＴＨ
Ｇ’ ＝ （２５５−Ｇ_ＴＨ）× Ｇ ÷ ２５５ ＋ Ｇ_ＴＨ
Ｂ’ ＝ （２５５−Ｂ_ＴＨ）× Ｂ ÷ ２５５ ＋ Ｂ_ＴＨ

図１１は、変形例２における第１画素値（Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値）と第２画素値（Ｒ’値、Ｇ’値、Ｂ’値）との関係を示す図である。図１１における破線は、図５の実線で示した関係を示しており、図１１における実線は、本変形例における関係を示している。図１１の実線が示すように、第１画素値が黒色閾値以下である場合にも、第１画素値の変化に伴い第２画素値が変化することがわかる。

［第１の実施形態における効果］
以上説明したように、第１の実施形態に係る画像処理装置１０においては、判定部１０２が、画像データに含まれる透明値に基づいて、複数の画素の夫々が、透明に表示するべき画素である透明画素であるか、不透明に表示するべき画素である不透明画素であるかを判定する。そして、変換部１０３が、不透明画素のうち、少なくとも、所定の黒色閾値よりも黒色画素値に近い第１画素値の画素の画素値を、第１画素値よりも白色画素値に近い第２画素値に変換する。このようにすることで、画像表示システムＳは、黒色に近い領域が透明に表示されることなく黒色の虚像を表示し、透明に表示すべき領域を透明に表示することができる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態における画像処理装置１０が、透明値（α値）を含む画像データの入力を受けたのに対して、第２の実施形態においては、外部装置から透明値の入力を受けないという点で、第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と相違する点について説明する。

第２の実施形態に係る判定部１０２は、画像データに含まれる複数の画素の画素値に基づいて、複数の画素の夫々が透明画素であるか不透明画素であるかを判定する。判定部１０２は、例えば、黒色に近い所定の範囲の画素値を有する画素を含む領域の画素が不透明画素であると判定する。

判定部１０２は、夫々が複数の画素を含む複数の画像領域のうち、所定の閾値よりも白色画素値に近い画素値の画素が所定の割合より多く含まれる画像領域に含まれる画素を不透明画素であると判定してもよい。例えば、医用画像においては、画像データのうち、患部を確認する領域である注目領域と、それ以外の背景となる非注目領域の両方の領域に黒色画素値の画素が多数含まれる。一般的に、医用画像の背景における黒色画素値の画素の割合は、注目領域における黒色画素値の割合よりも多い。

そこで、判定部１０２は、画像データを複数のブロックに分割し、分割したブロックにおいて、所定の閾値よりも白色画素値に近い画素値が多いブロックが注目領域であり、当該ブロックに含まれる画素は不透明画素であると判定する。他方で、判定部１０２は、所定の閾値よりも白色画素値に近い画素値が少ないブロックは、非注目領域であり、黒色に近い画素値を含むブロックであっても、当該ブロックに含まれる画素は、透明に表示するべき透明画素であると判定する。

ここで、ブロックは、複数画素により構成される領域である。例えば、１９２０×１０８０の画像であれば、各ブロックの縦方向の画素数ｄｉｖｉｄｅｄＸを２４０画素、各ブロックの横方向の画素数ｄｉｖｉｄｅｄＹを２１６画素とした場合、総ブロック数ｂｌｏｃｋＮｕｍは（１９２０÷２４０）×（１０８０÷２１６）＝８×５＝４０個となる。
図１２は、ブロックの番号ｎｕｍと、各ブロックの始点座標（ｔｏｐＸ、ｔｏｐＹ）との関係テーブルである。判定部１０２は、図１２に示すブロックごとに、順次、注目領域であるか否かを判定する。

変換部１０３は、第１の実施形態と同様の手順により、不透明画素の第１画素値を第２画素値に変換する。このようにすることで、医者が患部を確認する注目領域は透明に表示されず、非注目領域である背景部分が透明に表示されるので、医者は、患部の画像を確認しやすくなる。

図１３は、第２の実施形態に係る画像処理装置１０の動作のフローチャートである。
まず、取得部１０１は、入力された映像信号をデコードして、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値に分離する（ステップＳ４０１）。そして、取得部１０１は、判定部１０２へＲ値、Ｇ値、Ｂ値を出力する。

続いて、判定部１０２は、注目領域か否かをブロック単位で判定する（ステップＳ４０２）。具体的には、判定部１０２は、ブロック内にＲ値、Ｇ値、Ｂ値が所定の閾値以上の画素が含まれる場合、当該ブロックが注目領域であると判定する。そして、判定部１０２は、ブロックが注目領域であるか否かを示す注目領域判定情報と、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値とに基づいて、ブロック内に含まれる画素の画素値を変換する必要があるかどうかを判定する（ステップＳ４０３）。

具体的には、判定部１０２は、注目領域に含まれる画素のうち、黒色閾値よりも黒色画素値に近い第１画素値を有する画素を、第２画素値に変換すべき画素であると判定する。判定部１０２は、画素値の変換が必要な画素であると判定した画素に関連付けて、不透明画素でありかつ黒色画素であることを示す判定情報を変換部１０３に通知する。これ以降の動作は、図６に示したステップＳ１０３及びステップＳ１０４の動作と同様である。

続いて、注目領域であるか否かを判定するステップＳ４０２の動作の詳細について説明する。図１４は、ステップＳ４０２の注目領域であるか否かを判定する動作のフローチャートである。

判定部１０２は、入力されたＲ値、Ｇ値、Ｂ値に基づいて、ブロックごとに、注目領域であるか否かを判定する。まず、判定部１０２は、指定ブロックナンバーｎｕｍを０にする（ステップＳ５０１）。次に、判定部１０２は、図１２の関係テーブルを参照して、ｙ座標を示す変数ｃｎｔＹに、ブロックの始点のｙ座標であるｔｏｐＹ＝ｂｌｏｃｋ［ｎｕｍ］［１］を設定する（ステップＳ５０２）。
ｃｎｔＹ ＝ ｂｌｏｃｋ［ｎｕｍ］［１］

また、判定部１０２は、ｘ座標を示す変数ｃｎｔＸにブロックの始点のｘ座標であるｔｏｐＸ＝ｂｌｏｃｋ［ｎｕｍ］［０］を設定する（ステップＳ５０３）。
ｃｎｔＸ ＝ ｂｌｏｃｋ［ｎｕｍ］［０］

そして、判定部１０２は、Ｒ［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］、Ｇ［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］、Ｂ［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］が、夫々所定の閾値Ｒ_ＴＨ、Ｇ_ＴＨ、Ｂ_ＴＨ以上であるか否かを判定する（ステップＳ５０４）。判定部１０２は、以下の条件式が全て満たされる場合、座標（ｃｎｔＸ、ｃｎｔＹ）が含まれるブロックに対応する注目領域判定情報［ｎｕｍ］に１を設定する（ステップＳ５０５）。判定部１０２は、以下の条件式の少なくとも１つが満たされない場合、ステップＳ５０６に進む。
Ｒ［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］ ＞ Ｒ_ＴＨ
Ｇ［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］ ＞ Ｇ_ＴＨ
Ｂ［ｃｎｔＸ］［ｃｎｔＹ］ ＞ Ｂ_ＴＨ

続いて、判定部１０２は、ｃｎｔＸをカウントアップし（ステップＳ５０６）、ｃｎｔＸが、ブロック内で取り得るｘ座標の最大値（ｂｌｏｃｋ［ｎｕｍ］［０］＋ｄｉｖｉｄｅｄＸ）以上であるか否かを判定する（ステップＳ５０７）。ｃｎｔＸが、ブロック内で取り得るｘ座標の最大値よりも小さい場合、判定部１０２は、Ｓ５０４の処理を実行する。ｃｎｔＸが、ブロック内で取り得るｘ座標の最大値以上である場合、判定部１０２は、ｃｎｔＹをカウントアップし（ステップＳ５０８）、ｃｎｔＹがブロック内で取り得るｙ座標の最大値（ｂｌｏｃｋ［ｎｕｍ］［１］＋ｄｉｖｉｄｅｄＹ）以上であるか否かを判定する（ステップＳ５０９）。

ｃｎｔＹがブロック内で取り得るｙ座標の最大値よりも小さい場合、判定部１０２は、ステップＳ５０３に進む。ｃｎｔＹがブロック内で取り得るｙ座標の最大値以上である場合、判定部１０２は、ｎｕｍをカウントアップし（ステップＳ５１０）、ｎｕｍがブロック数ｂｌｏｃｋＭａｘ以上か判定し（ステップＳ５１１）、ｎｕｍがｂｌｏｃｋＭａｘよりも小さい場合、Ｓ５０２に進む。ｎｕｍがブロック数ｂｌｏｃｋＭａｘ以上である場合、判定部１０２は、本フローチャートの動作を終了する。

なお、判定部１０２は、ステップＳ５０４において画素値が閾値以上であると判定した座標を記憶し、ブロック内の画素数に対して、画素値が閾値以上であると判定した画素の数の割合が所定値以上である場合に、ステップＳ５０５において、当該ブロックに対応する注目領域判定情報［ｎｕｍ］に１を設定してもよい。

続いて、画素値の変換が必要であるか否かを判定するステップＳ４０３の動作の詳細について説明する。図１５は、画素値の変換が必要であるか否かを判定する動作のフローチャートである。図１５において、図７に示したフローチャートと同じ処理については、同一のステップ番号を付しており、説明を割愛する。

まず、判定部１０２は、ｎｕｍを０にする（ステップＳ６０１）。次に、判定部１０２は、注目領域判定情報［ｎｕｍ］が１か否かを判定し（ステップＳ６０２）、注目領域判定情報［ｎｕｍ］が１以外の場合、ステップＳ６０５に進む。注目領域判定情報［ｎｕｍ］が１である場合、判定部１０２は、ｎｕｍの値に対応するブロックのｔｏｐＹをｃｎｔＹに設定する（ステップＳ６０３）。
ｃｎｔＹ ＝ ｂｌｏｃｋ［ｎｕｍ］［１］

また、判定部１０２は、ｎｕｍの値に対応するブロックのｔｏｐＸをｃｎｔＸに設定する（ステップＳ６０４）。
ｃｎｔＸ ＝ ｂｌｏｃｋ［ｎｕｍ］［０］

判定部１０２は、ｎｕｍをカウントアップし（ステップＳ６０５）、ｎｕｍがｂｌｏｃｋＭａｘ以上か否かを判定し（ステップＳ６０６）、ｎｕｍがブロック数ｂｌｏｃｋＭａｘよりも小さい場合、Ｓ６０２に進む。ｎｕｍがブロック数ｂｌｏｃｋＭａｘ以上の場合、判定部１０２は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値と判定情報とを変換部１０３に出力し（ステップＳ２１０）、本フローチャートの動作を終了する。

図１６は、医用画像が画像処理装置１０に入力された場合の画像処理について説明する図である。図１６（ａ）に示す医用画像は、画像処理装置１０に入力される画像データの一例であり、背景部分がＲ＝０、Ｇ＝０、Ｂ＝０、医用画像の一部分がＲ＝０、Ｇ＝０、Ｂ＝０である。図１６（ｂ）は、判定部１０２により複数のブロックに分割された画像データを示す図である。図１６（ｃ）は、判定部１０２により注目領域と判定されたブロック（図中の「１」のブロック）と非注目領域と判定されたブロック（図中の「０」のブロック）を示す図である。

図１６（ｄ）は、変換部１０３により画素値が変換された変換画像データに基づく虚像を示す図である。図１６（ｄ）に示すように、背景部分のみが含まれる非注目領域のブロックの画素値はＲ’’＝０、Ｇ’’＝０、Ｂ’’＝０のままなので、透明表示となる。他方で、背景部分が含まれない注目領域のブロックに含まれる、黒色閾値よりも黒色画素値に近い画素値の画素は、Ｒ’’＝ Ｒ_ＴＨ、Ｇ’’＝Ｇ_ＴＨ、Ｂ’’＝Ｂ_ＴＨなので、不透明表示となる。

［第２の実施形態における効果］
以上説明したように、第２の実施形態に係る画像処理装置１０は、外部装置から透明値の入力を受けることなく、画像データに含まれる複数の画素の画素値に基づいて、複数の画素の夫々が透明画素であるか不透明画素であるかを判定する。具体的には、画像処理装置１０は、画像データに含まれる複数の画像領域のうち、所定の閾値よりも白色画素値に近い画素値の画素が所定の割合より多く含まれる画像領域に含まれる画素を不透明画素であると判定する。このようにすることで、透明値を含まない汎用的な画像データが入力された場合であっても、透明に表示されるべきでない黒色の領域をユーザが視認できるようになる。特に、画像処理装置１０は、医用画像を表示する場合に、医者が患部を確認する注目領域は透明に表示されず、背景部分が透明に表示されるので、医者が、患部の確認をしやすくなる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、以上の説明において、入力信号をＲＧＢ表色系で表現された信号としたが、ＸＹＺ表色系、又はその他の表色系で実施したとしてもよい。

１０・・・画像処理装置
１０１・・・取得部
１０２・・・判定部
１０３・・・変換部

Claims (13)

1. 黒色画素値が入力されると透明な画像を表示する表示手段に入力する表示画像を出力する画像処理装置であって、
   前記表示画像に対応する画像データを取得する取得手段と、
   前記画像データに含まれる複数の画素の夫々が、透明に表示する画素である透明画素であるか、不透明に表示する画素である不透明画素であるかを判定する判定手段と、
   前記不透明画素のうち、少なくとも、所定の黒色閾値よりも黒色画素値に近い第１画素値の画素の画素値を、前記第１画素値よりも白色画素値に近い第２画素値に変換する変換手段と、
   前記変換手段が画素値を変換した後の変換画像データを前記表示手段に対して出力する出力手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記変換手段は、前記第１画素値を、前記黒色閾値又は前記黒色閾値よりも白色画素値に近い前記第２画素値に変換することを特徴とする、
   請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記取得手段は、前記複数の画素を前記表示手段に表示する際の透明度を示す透明値を含む前記画像データを取得し、
   前記判定手段は、前記透明値を所定の透明度閾値と比較することにより、前記透明画素であるか前記不透明画素であるかを判定することを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記変換手段は、前記透明値の大きさに対応する前記黒色閾値に基づいて、前記不透明画素の画素値を変換することを特徴とする、
   請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記変換手段は、前記透明値が透明を示す値に近ければ近いほど、前記黒色画素値に近い値の前記黒色閾値を用いて、前記不透明画素の画素値を変換することを特徴とする、
   請求項４に記載の画像処理装置。
6. 前記判定手段は、前記画像データに含まれる前記複数の画素の画素値に基づいて、前記複数の画素の夫々が前記透明画素であるか前記不透明画素であるかを判定することを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の画像処理装置。
7. 前記判定手段は、前記複数の画素に対応する複数の画像領域のうち、所定の閾値よりも前記白色画素値に近い画素値の画素が所定の割合より多く含まれる画像領域に含まれる画素を前記不透明画素であると判定することを特徴とする、
   請求項６に記載の画像処理装置。
8. 黒色画素値が入力されると透明な画像を表示する表示手段に入力する表示画像を出力する画像処理方法であって、
   前記表示画像に対応する画像データを取得するステップと、
   前記画像データに含まれる複数の画素の夫々が、透明に表示する画素である透明画素であるか、不透明に表示する画素である不透明画素であるかを判定するステップと、
   前記不透明画素のうち、少なくとも、所定の黒色閾値よりも黒色画素値に近い第１画素値の画素の画素値を、前記第１画素値よりも白色画素値に近い第２画素値に変換するステップと、
   前記第１画素値を前記第２画素値に変換した後の変換画像データを前記表示手段に対して出力するステップと、
   を有することを特徴とする画像処理方法。
9. 前記取得するステップにおいて、前記複数の画素を前記表示手段に表示する際の透明度を示す透明値を含む前記画像データを取得し、
   前記判定するステップにおいて、前記透明値を所定の透明度閾値と比較することにより、前記透明画素であるか前記不透明画素であるかを判定することを特徴とする、
   請求項８に記載の画像処理方法。
10. 前記判定するステップにおいて、前記画像データに含まれる前記複数の画素の画素値に基づいて、前記複数の画素の夫々が前記透明画素であるか前記不透明画素であるかを判定することを特徴とする、
    請求項８に記載の画像処理方法。
11. 前記判定するステップは、
    前記複数の画素に対応する画像領域を複数の画像領域に分割するステップと、
    分割後の前記複数の画像領域のうち、所定の閾値よりも前記白色画素値に近い画素値の画素が所定の割合より多く含まれる画像領域に含まれる画素を前記不透明画素であると判定するステップと、
    を含むことを特徴とする、
    請求項１０に記載の画像処理方法。
12. コンピュータに、黒色画素値が入力されると透明な画像を表示する表示手段に入力する表示画像を出力させるための画像処理用プログラムであって、
    前記コンピュータに、
    前記表示画像に対応する画像データを取得するステップと、
    前記画像データに含まれる複数の画素の夫々が、透明に表示する画素である透明画素であるか、不透明に表示する画素である不透明画素であるかを判定するステップと、
    前記不透明画素のうち、少なくとも、所定の黒色閾値よりも黒色画素値に近い第１画素値の画素の画素値を、前記第１画素値よりも白色画素値に近い第２画素値に変換するステップと、
    前記第１画素値を前記第２画素値に変換した後の変換画像データを前記表示手段に対して出力するステップと、
    を実行させることを特徴とする画像処理用プログラム。
13. 画像を表示する表示手段と、
    前記表示手段の表示面側に設けられており、前記表示手段が出力する画像光の経路を変化させることにより、前記画像光を前記表示手段から離れた位置に結像させる画像光変換装置と、
    前記表示手段に入力する表示画像を出力する画像処理装置と、
    を備える画像表示システムであって、
    前記画像処理装置が、
    前記表示画像に対応する画像データを取得する取得手段と、
    前記画像データに含まれる複数の画素の夫々が、透明に表示する画素である透明画素であるか、不透明に表示する画素である不透明画素であるかを判定する判定手段と、
    前記不透明画素のうち、少なくとも、所定の黒色閾値よりも黒色画素値に近い第１画素値の画素の画素値を、前記第１画素値よりも白色画素値に近い第２画素値に変換する変換手段と、
    前記変換手段が画素値を変換した後の変換画像データを前記表示手段に対して出力する出力手段と、
    を有することを特徴とする画像表示システム。