JP2016180921A - 画像処理装置、プロジェクタ、画像処理方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】画像信号を適切に補正することができる画像処理装置、プロジェクタ、画像処理方法、及びプログラムを提供する。
【解決手段】画像処理装置は、スクリーンに画像を投射するプロジェクタに用いられる画像入力信号を処理する画像処理装置であって、画像入力信号に応じて、スクリーンの輝度分布を補正する補正値を取得する補正部２４と、画像入力信号にフィルタ処理を行うフィルタ部２１と、フィルタ処理が行われた信号に基づいて、補正値Ｂを変化させるための係数を算出する係数算出部２２と、係数Ｃ、及び補正値Ｂを用いて画像入力信号を補正して、画像出力信号を生成する信号生成部２９と、を備えたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像処理装置、プロジェクタ、画像処理方法、及びプログラムに関する。

特許文献１には、プロジェクタにおける画像処理方法が開示されている。特許文献１によると、プロジェクタの投射レンズや光源の影響により、画像の中央部の輝度が周辺部の輝度に比べて高くなる。そのため、特許文献１の画像処理方法では、画像信号を補正することで、画像の中央部の輝度が周辺部の輝度と等しくなるように画像の中央部の輝度を低くしている。具体的には、ｘｙ座標と補正量が関連付けられた補正テーブルを用いて、輝度を補正している。

特開２００４−２２６６０８号公報

ところで、近年、プロジェクタでＨＤＲ（High Dynamic Range）の画像のようにより明るく画像を表示する要求が高まっている。ＨＤＲとは、元となる映像の色や輝度、コントラスト、ダイナミックレンジなどを忠実に表示するものであり、従来に比較して広い色空間と明るさを持ち、色情報についてもビット数を拡張した画像であり、従来のディスプレイでは表示困難な画像である。そこで、より明るく画像を表示するため、スクリーンゲインの高いハイゲインスクリーンを利用することが多くなっている。ハイスクリーンゲインとは、拡散剤などの調整で光透過の指向性を鋭くしたスクリーンのことである。スクリーンゲインとは、スクリーンを透過した光のスクリーンに対する角度を視角として、輝度の角度分布を測定し、最も明るい角度と最も暗い角度の輝度値の比率で示したものである。ハイゲインスクリーンの場合、スクリーンに対して正面視 (視角0度)における輝度値がきわめて高く、視角の絶対値が大きくなるに従い輝度が低くなるスクリーンである。これによって、スクリーンを透過した光のスクリーンにおける輝度分布は、周辺部に対して中心部が高くなる。よって、スクリーン正面から視認している場合でも、画像内の位置に応じて輝度が不均一になってしまう。すなわち、均一な照度で画像を表示した場合でも、スクリーンの中央からユーザが視認しているとすると、画像の中央部分は明るくなり、周辺部分は暗くなってしまう。

特許文献１では、スクリーンにおける輝度分布については考慮されていないため、ハイゲインスクリーンを用いたプロジェクタに対しては適切に輝度を補正することができないという問題がある。さらに、特許文献１では、明るい中央部分の輝度が低くなるように画像信号を補正している。したがって、全体の輝度、特に中心部の輝度が低下してしまい、ハイゲインスクリーンを用いるメリットがなくなってしまう。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、画像信号を適切に補正することができる画像処理装置、プロジェクタ、画像処理方法、プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる画像処理装置は、スクリーンに画像を投射するプロジェクタに用いられる画像信号を処理する画像処理装置であって、画像入力信号のアドレスに応じて、前記スクリーンにおける輝度分布を補正する補正値を取得する補正部と、前記画像入力信号にフィルタ処理を行うフィルタ部と、前記フィルタ処理が行われた信号に基づいて、前記補正値を変化させるための係数を算出する係数算出部と、前記係数及び前記補正値を用いて画像入力信号を補正して、画像出力信号を生成する信号生成部と、を備えたものである。

本発明の一態様にかかる画像処理方法は、スクリーンに画像を投射するプロジェクタに用いられる画像入力信号を処理する画像処理方法であって、画像入力信号のアドレスに応じて、前記スクリーンにおける輝度分布を補正する補正値を取得するステップと、前記画像入力信号にフィルタ処理を行うステップと、フィルタ処理が行われた信号に基づいて係数を算出するステップと、前記補正値及び前記係数を用いて画像入力信号を補正して、画像出力信号を生成するステップと、を備えたものである。

本発明の一態様にかかるプログラムは、スクリーンに画像を投射するプロジェクタに用いられる画像入力信号を処理する画像処理方法をコンピュータに対して実行させるプログラムであって、前記画像処理方法が、画像入力信号のアドレスに応じて、前記スクリーンにおける輝度分布を補正する補正値を取得するステップと、前記画像入力信号にフィルタ処理を行うステップと、フィルタ処理が行われた信号に基づいて係数を算出するステップと、前記補正値及び前記係数を用いて画像入力信号を補正して、画像出力信号を生成するステップと、を備えているものである。

本発明によれば、画像信号を適切に補正することができる画像処理装置、プロジェクタ、画像処理方法、及びプログラムを提供できる。

実施の形態１にかかるプロジェクタを用いた表示システムの全体構成を示す図である。 均一な照度で表示を行った場合における、スクリーン上での輝度分布を示す図である。 実施の形態１にかかる画像処理装置の構成を示すブロック図である。 ルックアップテーブルに格納された補正値のプロファイルを示す図である。 係数を求めるためのグラフを示す図である。 周辺部分の輝度値が補正される様子を示す図である。 実施の形態２にかかる画像処理装置の構成を示すブロック図である。 ＡＰＬが９０％の場合において、係数を求めるためのグラフを示す図である。 ＡＰＬが１０％の場合において、係数を求めるためのグラフを示す図である。 実施の形態３にかかるプロジェクタを用いた表示システムの全体構成を示す図である。 実施の形態３にかかる画像処理装置の構成を示すブロック図である。 画像処理装置に入出力される階調値の逆ガンマ補正、及びガンマ補正を説明するための図である。

実施の形態１．
本実施の形態にかかる表示システムは、例えば、ＨＤＲの画像を表示する表示システムである。図１に、表示システムの全体構成を示す。表示システム１００は、プロジェクタ１０と、インターフェース部３０と、処理装置４０とを備えている。

プロジェクタ１０は、ＨＤＲ対応のディスプレイ（表示装置）であり、動画又は静止画の映像を表示する。例えば、プロジェクタ１０は、１６ビットのＲＧＢの画像信号に基づいて、画像を表示する。

プロジェクタ１０は、背面投射型のプロジェクタ（リアプロジェクタ）であり、投射部１１と、投射レンズ１２と、ミラー１３と、スクリーン１４とを備えている。なお、本実施の形態では、ＨＤＲ対応のディスプレイが背面投射型のプロジェクタ１０であるとして説明するが、前面投射型のプロジェクタであってもよい。すなわち、本実施の形態にかかる画像処理方法は、スクリーン上に画像を投射するプロジェクタ１０における画像処理に適用することができる。画像処理を行うため、プロジェクタ１０は後述する画像処理装置を備えている。

投射部１１は、スクリーン１４上に映像を投射するため、画像信号に基づいて投射光を生成する。例えば、投射部１１は、光源、及び空間変調器を備えている。光源は、ランプ又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）などである。空間変調器は、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）パネル、透過型液晶パネル、又は、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）などである。投射部１１は、光源からの光を空間変調器で変調する。そして、空間変調器で変調された光が、投射レンズ１２から投射光として出射される。投射レンズ１２からの投射光は、ミラー１３でスクリーン１４の方向に反射されている。投射レンズ１２は、複数のレンズを有しており、投射部１１からの映像をスクリーン１４上に拡大投影する。

プロジェクタ１０は、縦横に所定の画素数を有しており、マトリクス表示を行う。具体的には、スクリーン１４上に投影される画像において、各画素に対応する領域が所望の輝度となるように、投射部１１は画像信号に基づいて光を変調する。各画素に対応する領域の輝度は、画像信号に応じて階調値が設定される。すなわち、画像信号は、画素アドレスに対応付けられた階調値を含んでいる。階調値が高い画素に対応する領域では輝度が高くなるように、投射部１１が画像信号に基づいて光を変調する。このようにすることで、各画素に対応する階調値に応じた光をスクリーン１４上に投射することができるため、所望の輝度の画像を表示することができる。なお、ここでは、画像入力信号における各画素に対応する階調値が８ビット（０〜２５５）であるとして説明する。

処理装置４０は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等であり、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、メモリ、グラフィックカード、キーボード、マウス、入出力ポート（入出力Ｉ／Ｆ）等を備えている。映像入出力に関する入出力ポートは、例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）（High Definition Multimedia Interface）、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ、ＤＶＩ（Digital Visual Interface）、ＳＤＩ（Serial Digital Interface）等である。処理装置４０は、メモリやハードディスクなどに、映像ファイルを格納している。あるいは、処理装置４０は、デジタルカメラであってもよい。処理装置４０がデジタルカメラである場合、処理装置４０は、撮像素子で取得した映像に対して所定の処理を行う。

インターフェース部３０は、処理装置４０とプロジェクタ１０との間にインターフェースを有している。すなわち、インターフェース部３０を介して、処理装置４０とプロジェクタ１０との間でデータが伝送される。具体的には、インターフェース部３０は処理装置４０の出力ポート、プロジェクタ１０の入力ポート、及び、出力ポートと入力ポートを接続するＡＶ（Audio Visual）ケーブル等を備えている。

処理装置４０は、インターフェース部３０に伝送される画像入力信号を生成する。具体的には、処理装置４０は、メモリ等に映像ファイルを格納している。処理装置４０は、映像ファイルに基づいて、インターフェース部３０のインターフェースの規格に準拠した画像入力信号を生成する。そして、処理装置４０は、インターフェース部３０を介して、プロジェクタ１０に画像入力信号を出力する。すなわち、インターフェース部３０は、処理装置４０で生成された画像入力信号をプロジェクタ１０に伝送する。プロジェクタ１０は、入力された画像入力信号に基づいて、画像出力信号を生成する。そして、プロジェクタ１０は、画像出力信号に基づいて、映像を表示する。

スクリーン１４は、例えば、所定の高いスクリーンゲイン値を有するハイゲインスクリーンである。ハイゲインスクリーンでは、拡散剤の指向性が強くなるなどの理由で、スクリーンに対する角度（以下、視角とする）に応じて輝度が異なる。ハイゲインスクリーンでは、通常、正面視（スクリーン１４の面と正対する方向で、視角が０度）の場合の輝度が最も高く、視角の絶対値が大きくなるに従って輝度が低くなる輝度分布を有している。したがって、照度が均一な画像をスクリーン１４に投射したとしても、スクリーン１４では、視角に応じて輝度が変化する。

図２を用いて、正面視の場合の輝度分布について説明する。図２は、照度が均一な画像を投射した場合において、正面視でのスクリーン１４上における輝度の分布を示す図である。図２において、点線が等輝度線となっている。図２は、Ｘ方向、及びＹ方向における輝度のプロファイルをそれぞれ示している。図２に示すように、スクリーン１４において、中央部分では輝度が高く、端に行くほど、輝度が低くなっている。すなわち、均一な照度で画像を表示した場合でも、スクリーンの中央からユーザが視認しているとすると、画像の中央部分は明るくなり、周辺部分は暗くなってしまう。

そこで、本実施の形態では、スクリーン１４の輝度分布を用いてユニフォミティ補正している。具体的には、図３に示す画像処理装置を用いて、スクリーン１４のスクリーンにおける輝度分布に起因する輝度分布の不均一性を補正している。図３は、プロジェクタ１０に用いられる画像信号を処理する画像処理装置２０の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態では、画像処理装置２０がプロジェクタ１０に設けられているとして説明するが、画像処理装置２０は、処理装置４０に設けられていてもよい。さらには、画像処理装置２０は物理的に単一な装置でなくてもよい。例えば、画像処理の一部が処理装置４０によって行われ、残りが画像処理装置２０によって行われていてもよい。

画像処理装置２０は、フィルタ部２１、係数算出部２２、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２３、補正部２４、検出感度入力部２７、及び信号生成部２９を備えている。信号生成部２９は、演算部２５、乗算器２６を備えている。画像処理装置２０には、画像入力信号が入力されている。画像入力信号は、ＲＧＢの階調データと同期信号ｓｙｎｃとを含んでいる。階調データは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各画素アドレスの階調値を含んでいる。画像入力信号は、画像処理装置２０で信号処理をされ画像出力信号として出力される。

ルックアップテーブル２３には、スクリーン１４の輝度分布に応じた補正値を格納している。ここでは、補正値は画素アドレス毎に算出されている。すなわち、ルックアップテーブル２３では、画素アドレス毎に補正値が設定されている。この補正値に応じて、スクリーン１４の輝度分布がユニフォミティ補正される。ここで、補正値は、あらかじめスクリーン１４から視聴位置からの距離と、スクリーン１４の大きさを取得しておき、スクリーン１４の輝度分布から視聴位置における輝度分布として格納してもよい。

例えば、ユーザが正面視で視認する場合、白表示における輝度分布は図２のようになる。図２に示す輝度分布における輝度の逆数が補正値として設定される。図４にルックアップテーブル２３に格納された補正値のプロファイルを示す。図４において、横軸がスクリーン１４の水平位置であり、縦軸が補正値となっている。図４に示すように中心における補正値が１となり、端に行くにしたがって補正値が大きくなっていく。
このように、ルックアップテーブル２３は、スクリーン１４の輝度分布に応じた補正値を格納している。なお、スクリーン１４の輝度分布は、実際の測定により求めてもよく、スクリーン１４のスクリーンゲインの仕様値から算出してもよい。また、スクリーン１４を変えた場合、補正値を含むルックアップテーブル２３も変更する。

図３に示すように、補正部２４には、同期信号ｓｙｎｃが入力されている。同期信号ｓｙｎｃは垂直同期信号、及び水平同期信号を含んでいる。したがって、同期信号ｓｙｎｃを用いることで、現在入力されている画像入力信号の画素アドレスが求められる。

補正部２４は、ルックアップテーブル２３から、補正値を取得する。すなわち、補正部２４は、画素アドレスに対応する補正値をルックアップテーブル２３から読み出す。補正値は、輝度分布を基にしてユニフォミティ補正するために用いられる。補正部２４は、補正値Ｂを演算部２５に出力する。

フィルタ部２１は、画像入力信号に対してフィルタ処理を行う。具体的には、フィルタ部２１には、画像入力信号の階調データと、同期信号ｓｙｎｃが入力されている。そして、フィルタ部２１には、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）が設定されている。フィルタ部２１は、例えば、２次元のＬＰＦを用いて、画像入力信号の階調データの階調値に対してフィルタ処理を行っている。階調値に対してＬＰＦを適用することで、画像をぼかすことができる。また、フィルタ部２１は、例えば、周辺画素の平均値を求める平均値フィルタを用いてもよい。 フィルタ部２１は、１６×１６画素の平均値を求める。フィルタ部２１は、フィルタ処理が行われた信号の階調値をフィルタ値として係数算出部２２に出力する。

さらに、検出感度入力部２７は、フィルタ処理におけるパラメータをフィルタ部２１に入力している。例えば、フィルタ部２１が画像入力信号の階調値にＬＰＦを適用する場合、ＬＰＦにおけるフィルタリングサイズをフィルタ部２１に入力する。フィルタリングサイズが大きい場合、画像のぼかし度合いが強くなる。したがって、全体的に輝度が下がるため、フィルタリング画像は、全体的に低輝度側に寄る。一方、フィルタリングサイズが小さい場合、画像のぼかし度合いが弱くなる。したがって、全体的に輝度があまり下がらないため、フィルタリング画像は、低輝度側に寄る度合いが小さくなる。

このように、フィルタリングサイズが検出感度のパラメータとして、検出感度入力部２７からフィルタ部２１に入力されている。なお、ユーザが手動でパラメータを入力してもよいし、出荷時の初期設定でパラメータを設定してもよい。さらには、シーン判別によりパラメータを変更してもよい。シーン判別は既存の処理を用いることができ、例えば、暗い、明るい、逆光、人物、風景などによって、フィルタ処理のパラメータを変えるようにしてもよい。

係数算出部２２は、フィルタ部２１での処理結果に基づいて、係数Ｃを算出する。係数算出部２２は、算出した係数Ｃを演算部２５に出力する。係数算出部２２における処理について、図５を示す。図５は、フィルタ部２１から係数算出部２２に入力された入力値ＩＮ（フィルタ値）と、係数算出部２２から出力される出力値ＯＵＴ（係数Ｃ）の関係を示すグラフである。

フィルタ部２１から係数算出部２２に入力されるフィルタ値を入力値ＩＮ（０〜２５５）として横軸に示し、係数算出部２２から演算部２５に出力される係数Ｃを出力値ＯＵＴとして縦軸に示している。入力値ＩＮが０〜１２８の場合、係数は１．０となる。入力値ＩＮが１２９〜２５５の場合、係数は、入力値ＩＮに対して本実施の形態ではリニアに減少する。ここで、係数の変化はノンリニアでもよい。そして、入力値ＩＮが２５５の場合、係数は０．０となる。このように、係数Ｃは、入力される階調値に応じて、０〜１の範囲で変化する。

このように、入力値ＩＮが変位点Ｐを越えるまで、出力値ＯＵＴは一定になっている。そして、閾値である変位点Ｐを越えると、入力値ＩＮの増加に応じて出力値ＯＵＴが本実施の形態ではリニアに減少している。ここで、出力値ＯＵＴの変化はノンリニアでもよい。このように、係数算出部２２は、フィルタ部２１で求められたフィルタ値と閾値（変位点Ｐ）とを比較し、フィルタ値が閾値より大きいか否かを判定している。係数算出部２２は、フィルタ値が閾値以下の領域では係数を一定とし、フィルタ値が閾値よりも大きい領域ではフィルタ画像の階調値の増加に応じて徐々に減少する係数を設定する。

よって、閾値までは係数が一定となり、閾値を越えるとフィルタ値に応じて係数Ｃが減少する。図５の例では、変位点Ｐ（閾値）が１２８となっているが、変位点Ｐは１２８に限られるものではない。このように、係数算出部２２は、フィルタ処理された信号に基づいて、係数Ｃを算出する。係数Ｃが画素アドレス毎に算出される。

そして、係数算出部２２は、階調値を増加させるための係数Ｃを演算部２５に出力する。また、演算部２５には、補正部２４からの補正値Ｂも入力されている。演算部２５は、補正値Ｂ、及び係数Ｃに基づいて、演算値Ａを算出する。具体的には、演算部２５は、下記の式（１）に基づいて、演算値Ａを算出する。ここで、係数Ｃは０から１の範囲なので、補正値Bを総じて減少させるような係数である。

Ａ＝（Ｂ−１．０）×Ｃ＋１．０ ・・・（１）

演算部２５は画素アドレス毎に演算値Ａを算出する。演算部２５は演算値Ａを乗算器２６に出力する。乗算器２６には、画像入力信号の階調データが入力されている。乗算器２６は、対応するアドレスの階調データの階調値と、演算値Ａとを乗算することで、画像出力信号を生成する。演算値Ａを階調値に乗算した値を階調値とする画像出力信号を乗算器２６が出力する。

このように、演算部２５と乗算器２６は、係数Ｃ、及び補正値Ｂを用いて階調値を補正して、画像出力信号を生成する信号生成部２９を構成する。そして、投射部１１が画像出力信号の階調値に応じて、光を空間変調する。つまり、乗算器２６から出力された画像出力信号の階調値に応じて投射部１１からスクリーン１４に所定の輝度の画像を投影する。すなわち、スクリーン１４の各画素に対応する領域における輝度は、乗算器２６からの画像出力信号の階調値に応じたものとなる。このようにすることで、適切に画像入力信号を補正することができる。よって、スクリーン１４上の各画素に対応する領域では、係数、及び補正値に基づく演算値でユニフォミティ補正された画像が表示される。

上記のように、本実施の形態では、係数算出部２２がフィルタ値に基づいて算出した係数Ｃを用いている。すなわち、演算部２５と乗算器２６は、係数Ｃ、及び補正値Ｂに基づく演算値Ａによって、入力値ＩＮが閾値を越えるとフィルタ値に応じて係数Ｃが減少するように画像入力信号の階調値を補正している。よって、図６に示すように、スクリーン１４の周辺部分での輝度をスクリーン１４における輝度分布を基に補正することができ、入力値ＩＮが閾値を越えた場合にはさらに補正値を減少させることで入力値ＩＮによらず輝度が飽和しないようにすることができる。すなわち、スクリーン１４の周辺部分での出力階調値（Ｒ’Ｇ’Ｂ’）が高くなるようにユニフォミティ補正が行われる。一方、スクリーン１４の中心では補正値Ｂが１であるため、係数Ｃによらず、式（１）の演算値Ａが１となる。よって、スクリーン１４の中心部分での、白飛びするのを防ぐことができる。

上記の式（１）では、演算値Ａが１以上となる。乗算器２６は、１以上の演算値Ａを入力階調値に乗じることで、出力階調値を求めている。したがって、ユニフォミティ補正により階調値が増加する。したがって、ユニフォミティ補正による輝度の低下を防ぐことができる。これにより、高い輝度での画像表示が可能になる。このように、本実施の形態によれば、適切に画像信号を補正することができる。スクリーン１４に起因する輝度ムラを改善することができる。スクリーン１４の中心部分における輝度を低下させずに、周辺部の輝度が最も輝度が高い中心部に揃えられ、明るく輝度分布の少ない画像を表示することができる。さらに、映像信号の輝度が閾値を越えた場合に補正値を減少させることで補正のし過ぎを抑制することができる。

フィルタ部２１でのフィルタ処理により、表示する画像のシーンを検出することができる。明るいシーンでは、ユーザの輝度ムラに対する視感度が低いため、係数が小さくなる。一方、暗いシーンでは、ユーザの輝度ムラに対する視感度が高いため、係数が大きくなる。このように、本実施の形態では、フィルタ処理によりシーンを検出して、検出したシーンに応じて補正値の補正量を制御している。したがって、適切に画像入力信号を補正することができる。また、補正部２４は、階調値を、輝度分布における最高輝度値に補正する補正値を取得してもよい。このようにすることで、高い輝度での表示が可能となる。

実施の形態２．
実施の形態２にかかるプロジェクタ、及び画像処理方法について、図７を用いて説明する。図７は、プロジェクタ１０に用いられる画像処理装置２０の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、画像処理装置２０にＡＰＬ（Average Picture Level）検出部２８が設けられている。なお、ＡＰＬ検出部２８以外の構成については、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

ＡＰＬ検出部２８には、画像入力信号ＲＧＢの階調データが入力されている。ＡＰＬ検出部２８は、階調データに基づいて、ＡＰＬ信号を生成する。ここで、ＡＰＬ検出部２８は、例えば、１フレーム分の平均輝度に基づいて、ＡＰＬ信号を生成する。例えば、ＡＰＬ検出部２８は、１フレームにおける階調値の平均値を平均輝度として求める。そして、輝度の最大値（２５５）に対する平均輝度の割合をＡＰＬ信号として出力する。ＡＰＬ信号は０〜１００％の範囲となる。白フレーム表示の時、ＡＰＬ信号は１００％となり、黒フレーム表示の時、ＡＰＬ信号は０％となる。

ＡＰＬ検出部２８は、ＡＰＬ信号を係数算出部２２に出力する。係数算出部２２は、図５で示した閾値（変位点Ｐ）をＡＰＬ信号に応じて変更する。例えば、係数算出部２２は、以下の式（２）に基づいて、変位点Ｐを算出している。

Ｐ＝２５５−（２５５×ＡＰＬ）＝２５５×（１−ＡＰＬ） ・・・（２）

ＡＰＬ信号が５０％のとき、係数算出部２２は、図５に示すグラフに従って係数Ｃを算出する。ＡＰＬ信号が９０％の時、式（２）から変位点Ｐ＝２６となる。ＡＰＬ信号が９０％の場合、係数Ｃを求めるためのグラフは、図８に示すようになる。ＡＰＬ信号が１０％の時、式（２）から変位点Ｐ＝２３０となる。ＡＰＬ信号が１０％の場合、係数Ｃを求めるためのグラフは、図９に示すようになる。

なお、式（２）は、ＡＰＬが０の時は２５５で、ＡＰＬが１（１００％）の時は０となるような状態を含めた非線形性を有する数式に変更することが可能である。

このように、画像入力信号における平均輝度に応じて、変位点Ｐ（閾値）を変えている。このようにすることで、より適切に係数Ｃを算出することができる。すなわち、階調データの平均輝度が小さい場合、係数Ｃが最大（１）となる画素アドレスが多くなる。よって、より高い輝度での表示を行うことができる。一方、階調データの平均輝度が大きい場合、係数Ｃが最大となる画素アドレスが少なくなる。よって、白とびを防ぐことができ、適切にユニフォミティ補正を行うことができる。

実施の形態３．
本実施の形態にかかるプロジェクタ１０について、図１０を用いて説明する。本実施の形態では、プロジェクタ１０の前面に、ユーザの位置を検出するセンサ１５が設けられている。センサ１５はスクリーン１４に投射されている画像を視認するユーザの位置を検出する。例えば、センサ１５はカメラ等を有しており、顔認識処理を行うことで、ユーザの顔位置を検出する。これにより、スクリーン１４に対する視角を検出することができる。そして、プロジェクタ１０は、センサ１５で検出されたユーザの位置とスクリーン１４との位置関係に基づいて、補正値を変更している。なお、センサ１５は、ユーザに装着されていてもよい。なお、実施の形態１と重複する内容については、適宜説明を省略する。

図１１を用いて、本実施の形態に係る画像処理について、説明する。図１１は、プロジェクタ１０に用いられる画像処理装置２０を示すブロック図である。図１１では、図３に示す構成に対して、センサ１５とＬＵＴ取得部５１が追加されている。センサ１５、及びＬＵＴ取得部５１以外の構成は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

センサ１５は、上記のように、スクリーン１４に対するユーザの位置を検出している。センサ１５は、検出したユーザの位置とスクリーン１４との位置関係からユーザの位置情報をＬＵＴ取得部５１に出力する。ＬＵＴ取得部５１は、ユーザ位置情報に応じて、補正値を格納するＬＵＴから取得する。たとえば、スクリーン１４に対するユーザの位置に応じて、視角が変わる。したがって、ＬＵＴ取得部５１は、視角に応じた補正値を取得する。なお、ＬＵＴ取得部５１は、予め格納された複数のＬＵＴから視角に応じて最適なＬＵＴを選択するようにしてもよい。そして、ルックアップテーブル２３は、ＬＵＴ取得部５１で取得されたＬＵＴを格納する。

このように、本実施の形態では、スクリーン１４に対するユーザの位置に応じて、補正値を変更している。このようにすることで、ユーザがどの方向から見た場合でも、高い輝度でスクリーン面内で均一に画像を表示することができる。すなわち、ユーザが移動した場合でも適切な補正を行うことができる。さらに、係数が乗じられた補正値を用いて、画像入力信号の階調値を補正しているため、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。もちろん、実施の形態２に係る画像処理装置２０に、実施の形態３の構成、及び方法を適用してもよい。例えば、図１１に示す構成に、図７のＡＰＬ検出部２８を追加してもよい。

なお、実施の形態１〜３において、ユニフォミティ補正の有無を切替えるようにしてもよい。例えば、多数のユーザがスクリーン１４の画像を視認する場合、ユーザに応じて視角が異なる。したがって、上記のユニフォミティ補正を行うと、一部のユーザに対しては適切な輝度で画像が表示されなくなってしまう場合がある。よって、ユーザが１人又は少人数の場合は、実施の形態１、２に示したユニフォミティ補正を行い、多数のユーザが視認する場合、ユニフォミティ補正を行わないようにしてもよい。また、センサ１５によって、ユーザの数やユーザ毎の位置を検出して、その検出結果によって、ユニフォミティ補正の有無を切替えるようにしてもよい。

なお、画像処理装置２０における処理は線形処理となる。したがって、図１３に示すように、画像信号の前処理、及び後処理として、逆ガンマ補正、及びガンマ補正が行われている。画像処理装置２０に入力される画像入力信号の階調値は逆ガンマ補正されている。すなわち、画像処理装置２０で処理される階調値が輝度と線形となるように、予め逆ガンマ補正が施されている。そして、画像処理装置２０では、輝度と線形な関係の階調値が処理される。また、画像処理装置２０から出力された画像出力信号の階調値は、ガンマ補正された後、プロジェクタ１０に出力される。逆ガンマ補正、及びガンマ補正では、１次元のルックアップテーブルが用いられる。

上記処理のうちの一部又は全部は、コンピュータプログラムによって実行されてもよい。上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ)、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

１０ プロジェクタ
１１ 投射部
１２ 投射レンズ
１３ ミラー
１４ スクリーン
１５ センサ
２０ 画像処理装置
２１ フィルタ部
２２ 係数算出部
２３ ルックアップテーブル
２４ 補正部
２５ 演算部
２６ 乗算器
２７ 検出感度入力部
２８ ＡＰＬ検出部
２９ 信号生成部
３０ インターフェース部
４０ 処理装置
５１ ＬＵＴ取得部

Claims (9)

1. スクリーンに画像を投射するプロジェクタに用いられる画像入力信号を処理する画像処理装置であって、
   画像入力信号のアドレスに応じて、前記スクリーンにおける輝度分布を補正する補正値を取得する補正部と、
   前記画像入力信号にフィルタ処理を行うフィルタ部と、
   前記フィルタ処理が行われた信号に基づいて、前記補正値を変化させるための係数を算出する係数算出部と、
   前記係数、及び前記補正値を用いて画像入力信号を補正して、画像出力信号を生成する信号生成部と、を備えた画像処理装置。
2. 前記補正部は、前記輝度分布における最高輝度値に補正する補正値を取得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. 前記フィルタ部は、前記画像入力信号に対してローパスフィルタを適用し、前記画像入力信号の階調値にフィルタ処理をおこなってい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. ユーザの位置を検出するセンサを備え、
   前記センサで検出されたユーザの位置とスクリーン位置とに応じて、前記補正値を変更している請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記係数算出部は、予め設定された閾値と前記フィルタ処理が行われた信号の階調値を比較し、
   前記フィルタ処理が行われた信号の階調値が前記閾値以下の領域では、前記係数を一定とし、
   前記フィルタ処理が行われた信号の階調値が前記閾値よりも大きい領域では、前記係数が前記フィルタ処理が行われた信号の階調値の増加に応じて徐々に減少するよう係数を算出する請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記係数算出部は、画像入力信号に対応する平均輝度に応じて前記閾値を変更する請求項５に記載の画像処理装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
   前記画像処理装置で生成された画像出力信号に応じて、前記スクリーンに光を投射する投射部と、を備えたプロジェクタ。
8. スクリーンに画像を投射するプロジェクタに用いられる画像入力信号を処理する画像処理方法であって、
   画像入力信号のアドレスに応じて、前記スクリーンにおける輝度分布を補正する補正値を取得するステップと、
   前記画像入力信号にフィルタ処理を行うステップと、
   フィルタ処理が行われた信号に基づいて係数を算出するステップと、
   前記補正値、及び前記係数を用いて画像入力信号を補正して、画像出力信号を生成するステップと、を備えた画像処理方法。
9. スクリーンに画像を投射するプロジェクタに用いられる画像入力信号を処理する画像処理方法をコンピュータに対して実行させるプログラムであって、
   前記画像処理方法が、
   画像入力信号のアドレスに応じて、前記スクリーンにおける輝度分布を補正する補正値を取得するステップと、
   前記画像入力信号にフィルタ処理を行うステップと、
   フィルタ処理が行われた信号に基づいて係数を算出するステップと、
   前記補正値、及び前記係数を用いて画像入力信号を補正して、画像出力信号を生成するステップと、を備えている、プログラム。

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