JP2018121201A - Image processing device, image processing method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、映像投影される画像を処理する画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method, and a program for processing an image to be projected.
近年、液晶プロジェクタなどの投影型表示装置は、プレゼンテーションや会議などの業務用途からホームシアターなどの家庭用途にまで幅広く普及し、それに伴い小型化・軽量化が進んできている。また、プロジェクタが設置される場所も様々であり、場所の制約などから、スクリーンの正面にプロジェクタを配置できないことも多い。一般的な配置例として、プロジェクタは、やや上方のスクリーンに向かって傾斜した状態で、机上等に設置されることが多い。したがってこの場合のスクリーンには、やや斜め下方向から映像が投影されることになる。 In recent years, projection display devices such as liquid crystal projectors are widely used for business purposes such as presentations and conferences, and home uses such as home theaters, and accordingly, miniaturization and weight reduction are progressing. Also, there are various places where the projector is installed, and it is often impossible to place the projector in front of the screen due to restrictions on the place. As a general arrangement example, the projector is often installed on a desk or the like with a slight inclination toward the upper screen. Accordingly, an image is projected on the screen in this case from a slightly obliquely downward direction.
しかしこの場合、プロジェクタ本体とスクリーンとの間の相対的な傾きに起因して、スクリーン上の投影映像には、台形歪みと呼ばれる幾何学歪みが発生してしまう。これを解消するために、一般的なプロジェクタは、台形歪みを信号処理で補正する台形補正機能(キーストーン補正機能)を有するものが多い。つまり、このプロジェクタは、キーストーン補正により変形させた画像を投影用のパネル面に形成し、そのパネル面に形成された画像をスクリーンに投影することで、スクリーン上に矩形の映像を投影させる。 However, in this case, geometric distortion called trapezoidal distortion occurs in the projected image on the screen due to the relative inclination between the projector body and the screen. In order to solve this problem, many general projectors have a keystone correction function (keystone correction function) that corrects keystone distortion by signal processing. In other words, this projector forms an image deformed by the keystone correction on the projection panel surface, and projects the image formed on the panel surface onto the screen, thereby projecting a rectangular image on the screen.
また例えば、特許文献1には、撮像装置で撮像した画像を基にスクリーンのアスペクト比を算出し、入力画像信号のアスペクト比を保ったまま、スクリーンに合わせた台形補正を行う手法が記載されている。同文献に記載の手法では、キャリブレーション画像をスクリーンに投影した状態で、撮像装置によりそのスクリーンが撮像され、その撮影画像からスクリーンのアスペクト比と画像の歪とが算出されて、それらを基に台形補正処理が行われる。 Further, for example, Patent Document 1 describes a method of calculating a screen aspect ratio based on an image captured by an imaging apparatus and performing keystone correction in accordance with the screen while maintaining the aspect ratio of the input image signal. Yes. In the method described in this document, the screen is imaged by the imaging device in a state where the calibration image is projected on the screen, and the aspect ratio of the screen and the distortion of the image are calculated from the captured image, and based on them. Keystone correction processing is performed.
特許文献1に記載された手法では、投影映像がスクリーン内に収まるように変形処理するような台形補正処理が行われる。そのため、プロジェクタが備えている投影用のパネルのアスペクト比と、スクリーンのアスペクト比とが異なる場合、入力画像信号のアスペクト比によっては、台形補正後の投影映像が、スクリーンに対して過剰に小さくなってしまう場合がある。 In the technique described in Patent Document 1, a trapezoidal correction process is performed in which a deformation process is performed so that a projected image fits within a screen. Therefore, if the aspect ratio of the projection panel provided in the projector is different from the aspect ratio of the screen, the projected image after keystone correction will be excessively small relative to the screen depending on the aspect ratio of the input image signal. May end up.
そこで、本発明は、変形処理後の投影映像をスクリーン内にできるだけ大きく投影可能にすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to make it possible to project a projection image after deformation processing as large as possible on a screen.
本発明は、スクリーンに映像投影される画像を処理する画像処理装置であって、スクリーン方向を撮像した撮像画像を基に、入力画像を配置する対象領域を決定する決定手段と、前記入力画像のアスペクト比を保ったまま、前記入力画像を前記対象領域に配置する配置手段と、前記対象領域への配置がなされた画像に対して所定の変形処理を施す変形手段と、を有し、前記決定手段は、前記撮像画像から前記スクリーンの領域と映像投影がなされる投影領域との重なり領域を求め、前記重なり領域の内で採り得る長方形のアスペクト比に基づいて、前記対象領域を決定し、前記変形手段は、前記対象領域が前記重なり領域の中に投影されるように前記入力画像に対する前記変形処理を行うことを特徴とする。 The present invention is an image processing apparatus that processes an image projected on a screen, a determination unit that determines a target region in which an input image is to be arranged based on a captured image obtained by capturing the screen direction, and the input image The determination unit includes an arrangement unit that arranges the input image in the target area while maintaining an aspect ratio, and a deformation unit that performs a predetermined deformation process on the image arranged in the target area. The means obtains an overlapping area between the area of the screen and a projection area where video projection is performed from the captured image, determines the target area based on a rectangular aspect ratio that can be taken within the overlapping area, and The deformation means performs the deformation process on the input image so that the target area is projected into the overlap area.
本発明によれば、変形処理後の投影映像をスクリーン内にできるだけ大きく投影可能となる。 According to the present invention, it is possible to project the projected image after the deformation process as large as possible on the screen.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
本実施形態では、画像処理装置の一適用例としての投影型表示装置、例えば、透過型液晶パネルを用いたプロジェクタを挙げる。なお、本実施形態の画像処理装置は、透過型液晶パネルを用いたプロジェクタに限らず、DLP(登録商標)を用いたプロジェクタ、LCOS(登録商標)のような反射型液晶パネルなど、どのようなものであっても適用可能である。また、液晶プロジェクタには、単板式、3板式などが一般に知られているが、本実施形態のプロジェクタはどちらの方式であってもよい。本実施形態の液晶プロジェクタは、表示するべき画像に応じて、投影用の液晶パネルにおける画素毎の光透過率を制御し、その液晶パネルを透過した光源からの光をスクリーンに投影することで、映像をユーザに提示する。
以下、このような本実施形態の液晶プロジェクタについて説明する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the present embodiment, a projection display device as an application example of an image processing device, for example, a projector using a transmissive liquid crystal panel is given. The image processing apparatus according to the present embodiment is not limited to a projector using a transmissive liquid crystal panel, but may be any projector such as a projector using DLP (registered trademark) or a reflective liquid crystal panel such as LCOS (registered trademark). Even if it is a thing, it is applicable. Further, a single-plate type, a three-plate type, and the like are generally known as liquid crystal projectors, but the projector of this embodiment may be any type. The liquid crystal projector of this embodiment controls the light transmittance of each pixel in the liquid crystal panel for projection according to the image to be displayed, and projects light from the light source that has passed through the liquid crystal panel onto the screen. Present the video to the user.
Hereinafter, the liquid crystal projector of this embodiment will be described.
<全体構成>
図1は、本実施形態の画像処理装置の一適用例である液晶プロジェクタ100の全体構成例を示す図である。
本実施形態の液晶プロジェクタ100は、CPU110、ROM111、RAM112、操作部113、画像入力部130、画像処理部140を有する。さらに、液晶プロジェクタ100は、液晶制御部150、液晶パネル151R、151G、151B、光源制御部160、光源161、色分離部162、色合成部163、光学系制御部170、投影光学系171を有する。また、液晶プロジェクタ100は、記録再生部191、記録媒体192、通信部193、撮像部194、表示制御部195、表示部196を有していてもよい。
<Overall configuration>
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration example of a
The
CPU110は、液晶プロジェクタ100の各ブロックを制御する。ROM111は、CPU110の処理手順を記述した制御プログラムを記憶する。RAM112は、ワークメモリとして一時的に制御プログラムやデータを格納する。また、CPU110は、記録再生部191を介して記録媒体192から静止画データや動画データを読み出し、それらのデータをRAM112に一時的に記憶させる。また、CPU110は、通信部193を介して受信した静止画や動画のデータを、RAM112に一時的に記憶させる。また、CPU110は、撮像部194により撮像された静止画データや動画データを、RAM112に一時的に記憶させる。さらに、CPU110は、ROM111に記憶されたプログラムを実行することにより、RAM112に一時記憶されている静止画データや動画データを記録用のデータに変換し、記録再生部191を介して記録媒体192に記録させることもできる。またCPU110は、ROM111に記憶されたプログラムを実行することで、RAM112に記憶された静止画データや動画データを、画像処理部140により表示用のデータに変換させ、表示制御部195を介して表示部196に表示させることもできる。
操作部113は、ユーザからの指示を受け付け、その指示信号をCPU110に送るものである。操作部113は、例えばスイッチやダイヤル、表示部196上に設けられたタッチパネルなどからなる。そして、CPU110は、それら操作部113から入力された指示信号に基づいて、液晶プロジェクタ100の各ブロックを制御する。また、操作部113は、例えばリモートコントローラ(以下、リモコンと表記する。)からの信号(赤外線による信号)を受信する信号受信部(赤外線受信部)であってもよい。この場合の操作部113は、リモコンから赤外線によるユーザの指示信号を受信して、その指示信号をCPU110に送る。そして、CPU110は、その指示信号に基づいて、液晶プロジェクタ100の各ブロックを制御する。
The operation unit 113 receives an instruction from the user and sends the instruction signal to the
画像入力部130は、図示しない外部装置等から送信されてくる画像信号を受信するためのインターフェース部である。なお、入力される画像信号は、静止画、動画の何れの信号であってもよい。画像入力部130は、例えば、コンポジット端子、S映像端子、D端子、コンポーネント端子、アナログRGB端子、DVI−I端子、DVI−D端子、HDMI(登録商標)端子、USB端子等の各種の入力端子をも含む。画像入力部130は、アナログ画像信号を受信した場合には、そのアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換して画像処理部140に送り、また、デジタル画像信号を受信した場合には、そのデジタル画像信号を画像処理部140に送る。以下、デジタル画像信号を画像データと表記する。ここで、外部装置は、画像信号を出力できるものであれば、パーソナルコンピュータ、カメラ、携帯電話、スマートフォン、ハードディスクレコーダ、ゲーム機など、どのようなものであってもよい。
The
画像処理部140は、画像入力部130から受け取った画像データに対し、フレーム数の変更処理、画素数の変更処理、画像形状の変更処理などを施して、液晶制御部150に送るものである。また、画像処理部140は、フレーム間引き処理、フレーム補間処理、解像度変換処理、画素解析処理、所定の変形処理、ゲイン処理、オフセット処理、パネル処理といった各処理を行うことも可能である。所定の変形処理は、幾何学補正処理(キーストン補正処理、曲面補正処理等)を含む。また、画像処理部140は、記録媒体192から読み出された静止画や動画、通信部193を介して受信された静止画や動画、撮像部194により撮像された静止画や動画などの各画像データに対して、前述の各処理を施すこともできる。画像処理部140は、例えば画像処理用のマイクロプロセッサからなる。なお、画像処理部140は専用のマイクロプロセッサとして設けられる必要はなく、例えば、ROM111に記憶されたプログラムに基づいて、CPU110が画像処理部140と同様の処理を実行してもよい。
The
光源制御部160は、光源161のオン/オフの制御や光量の制御をするものであり、制御用のマイクロプロセッサにて構成されている。なお、光源制御部160は専用のマイクロプロセッサとして設けられる必要はなく、例えば、ROM111に記憶されたプログラムに基づいて、CPU110が光源制御部160と同様の制御を実行してもよい。光源161は、不図示のスクリーンに映像を投影するための光を発生するものであり、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプなどであってもよい。色分離部162は、光源161からの光を、赤、緑、青(以下、R,G,Bと表記する。)の三原色の光に分離するものであり、例えば、ダイクロイックミラーやプリズムなどからなる。なお、光源161として、R,G,Bの各色に対応するLED等を使用する場合には、色分離部162は不要である。光源161の光が色分離部162により分離されたR,G,Bの各色の光は、R,G,Bの各色に対応して設けられている液晶パネル151R、151G、151Bに入射する。
The light
液晶パネル151R、151G、151Bは、液晶制御部150から供給される駆動信号に基づいて、パネル面に画像を形成する。パネル面への画像形成は、画素(ドット)毎に入射光の透過量を変化させることにより行われる。これら液晶パネル151R、151G、151Bは、それぞれ対応したR,G,Bの各色の入射光に対して画素毎に光変調を行う光変調パネルである。なお、本実施形態では、光変調パネルは透過型のパネルとなされているが、反射型のパネルであってもよい。液晶パネル151Rは、色分離部162によりR,G,Bの各色に分離された光のうち、R光に対応して設けられた液晶パネルである。液晶パネル151Rは、複数の画素が二次元配列されて構成され、画素毎にR光の透過量を調整する。液晶パネル151Gは、色分離部162によりR,G,Bの各色に分離された光のうち、G光に対応して設けられた液晶パネルである。液晶パネル151Gは、複数の画素が二次元配列されて構成され、画素毎にG光の透過量を調整する。液晶パネル151Bは、色分離部162によりR,G,Bの各色に分離された光のうち、B光に対応して設けられた液晶パネルである。液晶パネル151Bは、複数の画素が二次元配列されて構成され、画素毎にB光の透過量を調整する。
The
液晶制御部150は、画像処理部140による処理後の各フレームの画像データに基づいて、液晶パネル151R、151G、151Bの各画素における光透過率を調整するための駆動信号を生成する。具体的には、液晶制御部150により生成される駆動信号は、液晶パネル151R、151G、151Bの各画素の液晶に印加する電圧を制御する信号である。液晶制御部150は、画像処理部140から送られてきた各フレーム画像のR,G,Bの各色成分の画素毎の階調レベルに応じて、液晶パネル151R、151G、151Bの各画素に印加する電圧を制御することで、各画素の光透過率を調整する。液晶制御部150は、例えば制御用のマイクロプロセッサにより構成される。なお、液晶制御部150は専用のマイクロプロセッサとして設けられる必要はなく、例えば、ROM111に記憶されたプログラムに基づいて、CPU110が液晶制御部150と同様の制御を実行してもよい。
The liquid
光学系制御部170は、投影光学系171を制御するものであり、例えば制御用のマイクロプロセッサからなる。なお、光学系制御部170は専用のマイクロプロセッサとして設けられる必要はなく、例えば、ROM111に記憶されたプログラムに基づいて、CPU110が光学系制御部170と同様の制御を実行してもよい。色合成部163は、液晶パネル151R、151G、151Bをそれぞれ透過したR,G,Bの各光を合成するものであり、例えば、ダイクロイックミラーやプリズムなどからなる。色合成部163によりR,G,Bの光が合成された光は、投影光学系171に入射する。投影光学系171は、色合成部163にて合成された光による投影像をスクリーン上に形成するための光学系である。投影光学系171は、複数のレンズ、レンズ駆動用のアクチュエータを含み、レンズをアクチュエータにより駆動することで、投影映像の拡大、縮小、焦点調整、レンズシフトなどを行うことができる。本実施形態では、液晶パネル151R、151G、151Bは、画像処理部140からの画像データに基づいて液晶制御部150により各画素の透過率が調整される。そして、色合成部163は、液晶パネル151R、151G、151Bを介したR,G,Bの各光を合成し、その合成された光が投影光学系171によりスクリーンに投影される。このため、スクリーン上には、画像処理部140からの画像データに対応した映像が投影されて表示されることになる。
The optical
記録再生部191は、記録媒体192から静止画データや動画データを再生する。また、記録再生部191は、撮像部194により得られた静止画データや動画データを記録媒体192に記録する。記録再生部191は、通信部193より受信された静止画データや動画データを、記録媒体192に記録することもできる。記録再生部191は、例えば、記録媒体192に対して画像データの記録や再生等を行うためのインターフェースやマイクロプロセッサからなる。なお、記録再生部191は専用のマイクロプロセッサを有していなくてもよく、例えば、ROM111に記憶されたプログラムに基づいて、CPU110が記録再生部191と同様の処理を実行してもよい。記録媒体192は、静止画データや動画データをはじめ、本実施形態の液晶プロジェクタにおいて必要な制御データなどをも記録することができる。記録媒体192は、磁気ディスク、光学式ディスク、半導体メモリなどのあらゆる方式の記録媒体であってよく、着脱可能な記録媒体であっても、内蔵型の記録媒体であってもよい。
The recording /
通信部193は、外部機器からの制御信号、静止画データや動画データなどを受信する。通信部193は、例えば、無線LAN、有線LAN、USB、Bluetooth(登録商標)などに準拠したものであってもよく、特定の通信方式に限定されるものではない。また、画像入力部130の端子が例えばHDMI(登録商標)端子である場合には、通信部193は、その端子を介してCEC通信を行うものであってもよい。なお、外部装置は、液晶プロジェクタ100と通信を行うことができるものであれば、パーソナルコンピュータ、カメラ、携帯電話、スマートフォン、ハードディスクレコーダ、ゲーム機、リモコンなど、どのようなものであってもよい。
The
撮像部194は、本実施形態の液晶プロジェクタ100の周辺を撮像して画像を取得するものであり、投影光学系171を介してスクリーンに投影された映像及びスクリーンの周辺を含む撮像範囲を、撮影可能(スクリーン方向を撮影可能)となされている。撮像部194は、被写体の光学像を撮像素子の撮像面上に形成するレンズ(撮像光学系)、レンズを駆動するアクチュエータ、アクチュエータを制御するマイクロプロセッサ、撮像面上に形成された光学像を画像信号に変換する撮像素子を含む。撮像部194はまた、撮像素子により得られたアナログ画像信号をデジタル画像データに変換するAD変換部なども有する。撮像部194は、撮像した画像データをCPU110に送り、CPU110は、撮像部194からの画像データを一時的にRAM112に記憶させる。そして、CPU110は、ROM111に記憶されたプログラムを実行することにより、RAM112に一時記憶した画像データを、液晶プロジェクタ100で扱われるデータに変換する。なお、撮像部194は、スクリーン方向を撮影するだけでなく、例えばスクリーンと逆方向の視聴者側を撮影可能となされていてもよい。
The
表示制御部195は、表示部196に、液晶プロジェクタ100を操作するための操作画面やスイッチアイコン等の映像を表示させるための制御を行うものであり、表示制御を行うマイクロプロセッサなどからなる。なお、表示制御部195は専用のマイクロプロセッサとして設けられる必要はなく、例えば、ROM111に記憶されたプログラムに基づいて、CPU110が表示制御部195と同様の処理を実行してもよい。表示部196は、表示制御部195による制御の下、液晶プロジェクタ100を操作するための操作画面やスイッチアイコンを表示する。表示部196は、映像を表示できればどのようなものであってもよい。例えば、液晶ディスプレイ、CRTディスプレイ、有機ELディスプレイ、LEDディスプレイであってよい。また、表示部196は、例えば、特定のボタンをユーザに認識可能に掲示するために、各ボタンに対応するLED等を発光させるものであってもよい。
The
なお、本実施形態の画像処理部140、液晶制御部150、光源制御部160、光学系制御部170、記録再生部191、表示制御部195は、これらの各ブロックと同様の処理を行うことのできる単数または複数のマイクロプロセッサあってもよい。または、例えば、ROM111に記憶されたプログラムに基づいて、CPU110が各ブロックと同様の処理を実行してもよい。
Note that the
<基本動作>
図2は、本実施形態の液晶プロジェクタ100の基本動作を説明するためのフローチャートである。図2に示すフローチャートの動作は、基本的には、CPU110が、ROM111に記憶されたプログラムに基づいて、各ブロックを制御することにより実行される。図2のフローチャートの処理は、操作部113や不図示のリモコンによりユーザが液晶プロジェクタ100の電源のオンを指示した時点で開始される。なお、以下の説明では、図2のフローチャートのステップS201〜S210をS201〜S210と略記し、このことは後述する他のフローチャートにおいても同様とする。
<Basic operation>
FIG. 2 is a flowchart for explaining the basic operation of the
操作部113や不図示のリモコンによりユーザが液晶プロジェクタ100の電源のオンを指示すると、CPU110は、不図示の電源部の電源回路から、液晶プロジェクタ100の各部に電源を供給させる。また、CPU110は、S201の処理として投影開始処理を実行する。具体的には、CPU110は、S201の投影開始処理として、光源制御部160への指示を介した光源161の点灯制御、液晶制御部150への指示を介した液晶パネル151R、151G、151Bの駆動制御、画像処理部140の動作設定などを行う。なお、以下の説明では、液晶パネル151R、151G、151Bをそれぞれ区別せずに液晶パネル151と表記する。
When the user instructs the
次に、CPU110は、S202において、画像入力部130からの入力信号に変化があったか否かを判定する。CPU110は、S202において、入力信号変化が無かったと判定(No)した場合にはS204に処理を進め、一方、入力信号変化があったと判定(Yes)した場合にはS203に処理を進める。
Next, in S202, the
S203に進むと、CPU110は、画像入力部130から入力された画像信号を画像処理部140に送り、画像処理部140を制御して入力切替処理を行わせる。このときの画像処理部140は、入力された画像信号の解像度、フレームレートなどを検知して、それに適したタイミングで入力画像をサンプリングし、必要な画像処理を行った上で、液晶制御部150に出力する。これにより、画像入力部130から入力された画像信号を基に生成された画像が、液晶パネル151のパネル面上に形成されて、映像投影が行われることになる。S203の後、CPU110は、S204に処理を進める。
In step S203, the
S204に進むと、CPU110は、操作部113を介してユーザ操作が入力されたか否かを判定する。CPU110は、S204において、ユーザ操作が入力されていないと判定(No)した場合にはS208に処理を進め、一方、ユーザ操作が入力されたと判定(Yes)した場合にはS205に処理を進める。
In step S <b> 204, the
S205に進むと、CPU110は、操作部113を介して入力されたユーザ操作は終了操作か否かを判定する。CPU110は、S205において、ユーザ操作が終了操作であると判定(Yes)した場合にはS206に処理を進め、投影終了処理を実行する。具体的には、CPU110は、投影終了処理として、光源制御部160への指示を介した光源161の消灯制御、液晶制御部150への指示を介した液晶パネル151の駆動停止制御、必要な設定のROM111への保存などを行う。S206の投影終了処理の実行後、CPU110は、図2の基本動作のフローチャートの処理を終了する。一方、S205において、ユーザ操作が終了操作ではないと判定(No)した場合、CPU110は、S207に処理を進める。
In step S205, the
S207に進むと、CPU110は、操作部113を介して入力されたユーザ操作の内容に対応したユーザ処理を実行する。例えば、CPU110は、ユーザ処理として、設置設定の変更、入力信号の変更、画像処理の変更、情報の表示制御などを行う。S207の後、CPU110は、S208に処理を進める。
In step S207, the
S208に進むと、CPU110は、通信部193がコマンドを受信したか否かを判定する。CPU110は、S208において、コマンドが受信されていないと判定(No)した場合にはS202に処理を戻す。一方、S208において、コマンドが受信されたと判定(Yes)した場合、CPU110は、S209に処理を進める。
In step S208, the
S209に進むと、CPU110は、通信部193にて受信されたコマンドが終了コマンドか否かを判定する。CPU110は、S209において、終了コマンドであると判定(Yes)した場合にはS206に処理を進め、前述した投影終了処理を実行する。一方、S209において、終了コマンドではないと判定(No)した場合、CPU110は、S210に処理を進める。
In step S209, the
S210に進むと、CPU110は、受信したコマンドの内容に対応したコマンド処理を実行する。例えば、CPU110は、コマンド処理として、設置設定、入力信号設定、画像処理設定、状態取得などを行う。S210の後、CPU110は、S202に処理を戻す。
In step S210, the
なお、本実施形態の液晶プロジェクタ100では、画像入力部130より入力された映像のほか、記録再生部191により記録媒体192から読み出された静止画データや動画データの映像を表示することもできる。また、液晶プロジェクタ100は、通信部193から受信した静止画データや動画データの映像を表示することもできる。
In the
<キーストーン補正による台形補正の概要説明>
以下、本実施形態の液晶プロジェクタ100で行われる後述する補正処理に対する比較例として、図3(a)〜図3(c)及び図4を用い、前述した特許文献1等に記載された既存の台形補正処理とその問題点を説明する。
図3(a)は、アスペクト比が例えば4:3のスクリーン910に対し、キーストーン補正処理が行われていない未補正の映像を斜め下方向から投影した状態を表した図である。図3(a)の例の場合、投影映像920は、キーストーン補正処理されていないため、斜めに歪んだ映像となっている。
<Overview of keystone correction by keystone correction>
Hereinafter, as a comparative example for a correction process to be described later performed in the
FIG. 3A is a diagram showing a state in which an uncorrected image that has not been subjected to keystone correction processing is projected obliquely downward on a
ここで、図3(a)に例示したスクリーン910のアスペクト比は4:3であるが、一方、プロジェクタの投影用の液晶パネルのアスペクト比は例えば16:10であるとする。図3(b)は、特許文献1等に記載の手法を用いて、スクリーン910のアスペクト比に合わせる補正処理を行った後の映像(以下、補正済映像930とする。)が投影された状態を示した図である。なお、図3(b)には、比較のため、補正処理が行われていない投影映像920(以下、未補正映像920とする。)も示されている。この図3(b)に示すように、補正済映像930は、スクリーン910内に入るように補正処理が施されている。この図3(b)の例の場合、スクリーン910のアスペクト比(4:3)と投影用の液晶パネルのアスペクト比(16:10)とは異なっている。このため、アスペクト比を保った補正処理を実現する場合には、未補正映像920の図中黒丸B1〜B4で示される四つの頂点を、補正済映像930ではそれぞれ対応した図中白丸W1〜W4で示される四つの頂点に移動するようなキーストーン補正が行われる。その結果、図3(b)に示すように、スクリーン910の上下には、補正済映像930が投影されない領域が生ずることになる。なお、スクリーン910のアスペクト比と投影用の液晶パネルのアスペクト比との組み合わせによっては、スクリーン910の左右に映像が投影されない領域ができる場合もある。
Here, the aspect ratio of the
図3(c)は、投影用の液晶パネルのアスペクト比が16:10で、スクリーン910のアスペクト比が4:3である場合において、アスペクト比が4:3の入力画像信号にキーストーン補正処理を行った後の映像を投影した状態を表した図である。この例の場合、入力画像信号のアスペクト比が4:3であるため、その画像信号にキーストーン補正を行った後の補正済映像940は、スクリーン910上では図3(c)中の斜線で示すような大きさの映像として投影されることになる。すなわち、特許文献1等の手法を用いた場合、スクリーン910のアスペクト比と入力画像信号のアスペクト比とが共に等しい(4:3)にも関わらず、補正済映像940はスクリーン910に対して過剰に小さくなされて投影されてしまう。
FIG. 3C shows a keystone correction process for an input image signal having an aspect ratio of 4: 3 when the aspect ratio of the projection liquid crystal panel is 16:10 and the aspect ratio of the
また、投影用の液晶パネルではパネル面全面を使って映像が投写されるため、補正済映像930は、必ず未補正映像920が投影されていた投影領域内に包含される投影映像となる。一方、液晶プロジェクタ100の設置の仕方によっては、例えば図4に示すように、スクリーン910の一部に、投影映像(この例では未補正映像920を示している。)が投影されない部分が生ずる場合もある。この場合、特許文献1に記載の手法のように、スクリーン910のアスペクト比に合わせた補正処理を行ったとしても、スクリーン910上で未補正映像920が投影されなかった部分にはやはり映像が投影されず、スクリーン910を有効に利用できない。
In addition, since an image is projected using the entire panel surface in the projection liquid crystal panel, the corrected
<第1の実施形態の画像処理部の構成及び動作説明>
このため、本実施形態の液晶プロジェクタ100は、図5に示す画像処理部140を有し、以下に説明する処理を行うことで、入力画像信号のアスペクト比を保持したまま、補正済みの映像をスクリーンに対してできる限り大きく投影すること可能としている。
図5は、本実施形態の液晶プロジェクタ100の画像処理部140の詳細な構成を示したブロック図である。本実施形態の画像処理部140は、各種画像処理部310、レイアウト処理部320、変形処理部330を有している。なお、図5にはCPU110、液晶制御部150、フレームメモリ340も示されている。フレームメモリ340は、変形処理部330がキーストーン補正前若しくは補正後の画像を格納するためのメモリであり、例えばRAM112に含まれる。
<Description of Configuration and Operation of Image Processing Unit of First Embodiment>
For this reason, the
FIG. 5 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the
図5において、元画像信号3010は、前述した画像入力部130、記録再生部191、通信部193などから入力される画像信号である。タイミング信号3020は、元画像信号3010に同期した垂直同期信号、水平同期信号、クロックなどのタイミング信号であって、元画像信号3010の供給元から供給される。画像処理部140内の各ブロックはタイミング信号3020に基づいて動作する。なお、画像処理部140は、タイミング信号3020から、それぞれ各ブロックに必要なタイミング信号を作り直すようになされていてもよい。
In FIG. 5, an
各種画像処理部310は、CPU110と連携して、元画像信号3010に対して統計処理を行い、ヒストグラムやAPL(Average_Picture_Level)をはじめとする統計情報を取得する。また、各種画像処理部310は、元画像信号3010に対して各種画像処理を施す。各種画像処理部310は、各種画像処理後の画像信号である画処理後信号3030を、レイアウト処理部320に出力する。なお、各種画像処理の種類としては、IP変換、フレームレート変換、解像度変換、γ変換、色域変換、ゲイン処理、色補正、エッジ強調などを挙げることができ、これらの各種画像処理は公知であるのでその説明は省略する。統計情報は、ゲイン処理等に用いられるがその説明についても省略する。
The various
レイアウト処理部320は、CPU110からの指示に基づいて、画処理後信号3030に対する液晶パネル151上の配置を決定するレイアウト処理を行う。詳細については後述するが、CPU110は、投影対象領域とそのアスペクト比を求め、それら投影対象領域とアスペクト比を基に、レイアウト処理部320におけるレイアウト処理を制御する。レイアウト処理部320は、CPU110からの指示を基に画処理後信号3030をレイアウト処理したレイアウト後信号3040を、変形処理部330に出力する。また、レイアウト処理部320は、いわゆるOSD(オンスクリーンディスプレイ)合成などの処理を行うこともできる。OSDの具体例は後述する。
なお、各種画像処理部310とレイアウト処理部320の順序は、図5の例に限ったものではなく、レイアウト処理後に各種画像処理を行うような構成であってもよい。
The
Note that the order of the various
変形処理部330は、レイアウト後信号3040の画像に対し、以下の式(1)、式(2)に基づく所定の変形処理、つまりキーストーン補正処理を施す。そして、変形処理部330は、その変形処理後の画像信号(以下、変形後画像信号3050とする。)を、液晶制御部150へ出力する。
ここで、キーストーン補正は射影変換により実現でき、補正処理前の元画像の任意の画素の座標を(xs,ys)とすると、その画素に対応した、変形処理後の座標(xd,yd)は式(1)で表わされる。
The
Here, the keystone correction can be realized by projective transformation. If the coordinates of an arbitrary pixel of the original image before the correction process are (xs, ys), the coordinates (xd, yd) after the deformation process corresponding to the pixel are set. Is represented by equation (1).
式(1)のMは、3×3行列で、元画像から変形処理後の画像への射影変換行列である。(xso,yso)は、図6中の実線で示す元画像800の一つの頂点の座標であり、(xdo,ydo)は、図6中の一点鎖線で示す変形処理後の画像810の各頂点のうち、元画像800の頂点(xso,yso)に対応した頂点の座標値である。
M in Expression (1) is a 3 × 3 matrix, which is a projective transformation matrix from the original image to the image after the deformation process. (Xso, yso) is the coordinates of one vertex of the
また、変形処理部330は、CPU110から式(1)の行列Mの逆行列M-1と、オフセット情報とが入力され、式(2)に従って変形処理後の画像810の座標値(xd,yd)に対応する元画像の座標(xs,ys)を求める。オフセット情報は、元画像800の各頂点における(xso,yso)の座標値、及び、変形処理後の画像810の各頂点における(xdo,ydo)の座標値である。
In addition, the
ここで、式(2)から求められた元画像の座標が整数になれば、その元画像の座標(xs,ys)の画素値を、そのまま変形処理後の画像810の座標(xd,yd)の画素値としてもよい。しかし、式(2)により求められた元画像の座標は整数になるとは限らないので、式(2)で求めた元画像の座標が整数にならない場合、変形処理部330は、周辺画素の値を用いた補間処理により、変形処理後の画像810の座標(xd,yd)の画素値を求める。補間の方法は、バイリニア、バイキュービック、その他の任意の補間方法を用いればよい。また、式(2)から求められた元画像の座標が、元画像800の領域の範囲外である場合、変形処理部330は、その画素値を黒またはユーザが設定した背景色の値とする。
Here, if the coordinates of the original image obtained from Equation (2) become an integer, the pixel value of the coordinates (xs, ys) of the original image is used as it is as the coordinates (xd, yd) of the
変形処理部330は、前述のようにして変形処理後の全ての座標の画素値を求めて、変形後画像を生成し、その変形後画像信号3050を液晶制御部150に出力する。これにより液晶パネル151のパネル面上には変形処理後の画像が表示される。
なお、上述の説明では、画像処理部140には、CPU110から行列Mの逆行列M-1の情報が入力されるとしたが、行列Mの情報のみが入力され、画像処理部140の内部で逆行列M-1を求めてもよい。
The
In the above description, the information of the inverse matrix M −1 of the matrix M is input from the
以下、本実施形態の液晶プロジェクタ100において、前述したような変形処理後の画像を液晶パネル151上に形成する場合に、映像をスクリーンにできるだけ大きく投影する手法について、図7〜図9を参照しながら説明する。
図7は、CPU110が、ROM111に記憶されている本実施形態に係るプログラムに基づいて各ブロックを制御することにより実行される処理の流れを示すフローチャートである。図7のフローチャートの処理は、操作部113や不図示のリモコンによりユーザがキーストーンの自動補正処理の実行開始を選択した場合にスタートする。なお、図7のフローチャートの処理は、液晶プロジェクタ100本体の設置場所が移動されたことや傾きがが変えられたこと等を、不図示の振動センサにより検出したことでキーストーンの自動補正機能が起動される場合にスタートしてもよい。
Hereinafter, in the
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of processing executed by the
CPU110は、キーストーンの自動補正処理を開始すると、先ず、S401において、液晶制御部150を制御して液晶パネル151上に黒画像を形成させる。これにより、投影光学系171からは、スクリーン方向に黒画像が投写されることになる。
When the
次に、CPU110は、S402において、撮像部194を制御してスクリーン方向を撮像させる。なお、撮像部194の撮像範囲は、スクリーンの全面だけでなくその周辺をも含む範囲となされている。したがって、撮像部194は、スクリーン及びその周辺を撮像する。そして、撮像部194により取得された撮像画像のデータは、CPU110による制御の下、RAM112に記憶される。このように、スクリーン方向に黒画像を投写し、スクリーン及びその周辺の撮像を行うのは、投影映像の影響を少なくし、後述するS403で行われるスクリーン領域検知処理を行い易くするためである。なお、本実施形態では、黒画像を投写するとしたが、光源161の光量を少なくする制御を行うことで、投影映像の影響を少なくしてもよい。
Next, in step S <b> 402, the
ここで、図8(b)は、液晶プロジェクタ100がスクリーン530に対して正対せずに斜めに設置されている場合の、液晶プロジェクタ100の撮像部194とスクリーン530との間の相対的な位置関係を示した図である。なお、図8(b)中の四角形の領域540は、撮像部194が備えている撮像素子の撮像面(以下、撮像面540とする。)を模式的に表現したものである。撮像面540は、撮像部194の撮像光学系の光軸zに対して垂直な面となされている。なお、撮像部194の光軸zは、投影光学系171の光軸と平行な軸となされている。一方、図8(b)の例の場合、液晶プロジェクタ100はスクリーン530に対して正対せずに斜めに設置されているため、スクリーン530は光軸zに対して斜めになっている。
Here, FIG. 8B shows the relative relationship between the
図8(a)は、図8(b)に示した位置関係の例において、未補正の黒画像が投写された状態のスクリーン方向を、撮像部194により撮像して得られた撮像画像510の一例を示した図である。図8(a)の撮像画像510には、図8(b)の撮像部194により撮像されたスクリーン530の画像領域(以下、スクリーン領域520とする。)が含まれている。すなわち、図8(b)のように液晶プロジェクタ100がスクリーン530に対して斜めに設置されている場合、実際には長方形であるスクリーン530が、図8(a)の撮像画像510のスクリーン領域520のように歪んだ四辺形の画像として撮像される。
FIG. 8A shows an example of a captured
前述のようにしてS402で撮像画像が取得されると、次に、CPU110は、S403において、S402で撮像されてRAM112に記憶された撮像画像510から、スクリーン領域520を検知する。図8(b)のように液晶プロジェクタ100がスクリーン530に対して斜めに設置されている場合、S403において、CPU110は、図8(a)の撮像画像510から、歪んだ四辺形のスクリーン領域520を検知することになる。本実施形態の場合、CPU110は、撮像画像510から、スクリーン画像の4辺或いは4頂点を求めることにより、スクリーン領域520を検出する。より具体的には、CPU110は、撮像画像510を2値画像に変換し、その変換後の2値画像の各画素点に対してハフ変換を行って線分を検出する方法などを用いることにより、スクリーン領域520の4辺を検出する。また、CPU110は、スクリーン領域520の各辺が交わる点を4頂点として検出可能である。
When the captured image is acquired in S402 as described above, the
次に、CPU110は、S404において、液晶プロジェクタ100(具体的には撮像部194)を基準座標RCとして、スクリーン530の三次元座標を算出する。ここで、液晶プロジェクタ100の撮像部194は、スクリーン530及びその周辺を撮像しているため、図8(b)に示したように、撮像部194の撮像面540上には、スクリーン530の写像(以下、スクリーン写像541とする。)が形成される。このため、撮像面540上のスクリーン写像541の各頂点P1'〜P4'は、スクリーン530の各頂点P1〜P4に対応し、さらに、図8(a)の撮像画像510内のスクリーン領域520の各頂点P1'〜P4'とも対応している。つまり、S403にて検知されたスクリーン領域520の4頂点P1'〜P4'のxy座標は、撮像部194の撮像面540上のスクリーン写像541の各頂点P1'〜P4'のxy座標にそれぞれ対応している。また、スクリーン530の各頂点P1〜P4の三次元座標は、基準座標RCからスクリーン写像541の各頂点P1'〜P4'をそれぞれ通る直線の延長線上の座標である。そして、撮像部194の撮像面540上の各画素の座標は既知であるため、スクリーン写像541の各頂点P1'〜P4'のxy座標についてもそれぞれ既知である。したがって、基準座標RCからスクリーン写像541の各頂点P1'〜P4'を通る各直線の延長線上において、基準座標RCからスクリーン530の各頂点P1〜P4までの各距離z1〜z4が判れば、それら各頂点P1〜P4の各三次元座標を算出できる。
Next, in S404, the
また、本実施形態において、スクリーン530の実際の形状は長方形であるため、それぞれ向かい合う辺の長さは等しく、また対角線の長さも等しい。つまり、スクリーン530の各頂点間の距離は下記式(3)〜式(5)に示す関係を有している。
(P1とP2との間の距離)=(P3とP4との間の距離) 式(3)
(P1とP4との間の距離)=(P2とP3との間の距離) 式(4)
(P1とP3との間の距離)=(P2とP4との間の距離) 式(5)
ここで、スクリーン530の三次元座標を算出する場合において、これら式(3)〜式(5)と四つの未知数(各距離z1〜z4)のうち、各距離z1〜z4については実際の距離の値が必要なのではなく、それぞれ相対値が判ればよい。このため、各距離z1〜z4のうち一つの距離の値を任意の値に仮定すれば、式(3)〜式(5)を基に、スクリーン530の各頂点P1〜P4の各三次元座標を算出することが可能となる。CPU110は、S404において、このようにしてスクリーン530の三次元座標を算出する。
In the present embodiment, since the actual shape of the
(Distance between P1 and P2) = (Distance between P3 and P4) Equation (3)
(Distance between P1 and P4) = (Distance between P2 and P3) Equation (4)
(Distance between P1 and P3) = (Distance between P2 and P4) Equation (5)
Here, when calculating the three-dimensional coordinates of the
次に、CPU110は、S405において、液晶制御部150を制御して液晶パネル151に、キーストーン補正されていない白画像を形成させる。これにより、投影光学系171からは、スクリーン方向に白画像が投写されることになる。さらに、CPU110は、S406において、撮像部194を制御してスクリーン方向の画像を撮像させる。撮像部194により取得された撮像画像のデータは、CPU110による制御の下、RAM112に記憶される。
Next, in step S405, the
次に、S407において、CPU110は、S406での白投影時の撮像画像と、S402での黒投影時の撮像画像とを比較解析することで、キーストーン補正されていない未補正映像が投影された投影映像領域とスクリーン530との重なり領域の検出を行う。
図8(c)は、S406で取得された撮像画像511を示しており、未補正映像(この場合は未補正の白画像)の投影映像領域550とスクリーン領域520との重なり具合の一例を示した図である。なお、図8(c)では、未補正映像の投影映像領域550を便宜的に長方形の領域として示しているが、これはスクリーン530の外側がスクリーンと略々同一平面の壁などである場合に限られる。スクリーン530からはみ出す領域については、周辺環境に依存するためこの限りではない。
Next, in S407, the
FIG. 8C shows the captured
ここで、黒投影時にS402で取得した図8(a)の撮像画像510と比べると、白投影時にS406で取得した図8(c)の撮像画像511は、未補正映像の投影映像領域550、つまり白画像が投影されている領域の画素値が著しく大きくなる。そこで、CPU110は、スクリーン領域520の辺上において、画素値が大きく変わる点(画素値の変化量が大きい点、以下変化点とする。)の、撮像部194の撮像面上でのxy座標を求める。図8(c)の例において、スクリーン領域520の辺上で、頂点P1'の画素から点Q1'の一つ手前の画素まで、及び、頂点P1'の画素から点Q2'の一つ手前の画素までは、それぞれ画素値が低く、また画素値の変化も殆どないとする。一方、スクリーン領域520の辺上で、頂点P2'の画素から点Q1'の画素まで、及び、頂点P4'の画素から点Q2'の画素までは、それぞれ画素値が高く、また画素値の変化も殆どないとする。この場合、点Q1'の画素は、その点Q1'から頂点P1'側の一つ手前の画素に対して画素値の変化量が大きい画素である。したがってCPU110は、スクリーン領域520の辺上の点Q1'を変化点Q1'として検出し、この変化点Q1'の画素のxy座標を求める。同様に、点Q2'の画素は、その点Q2'から頂点P1'側の一つ手前の画素に対して画素値の変化量が大きい画素である。したがってCPU110は、スクリーン領域520の辺上の点Q2'を変化点Q2'として検出し、この変化点Q2'の画素のxy座標を求める。
Here, compared with the captured
また、変化点Q1'が対応する、スクリーン530上の点(点Q1とする。)の三次元座標は、撮像部194の基準座標RCと撮像面上の変化点Q1'とを結ぶ直線の延長線と、スクリーン530の頂点P1〜P2を結ぶ線分P1−P2との交点の座標である。同様に、変化点Q2'が対応する、スクリーン530上の点(点Q2とする。)の三次元座標は、撮像部194の基準座標RCと撮像面上の変化点Q2'とを結ぶ直線の延長線と、スクリーン530の頂点P1〜P4を結ぶ線分P1−P4との交点の座標である。図8(d)は、スクリーン530の平面上に点Q1と点Q2を表した図であり、この例では各点Q1,P2,P3,P4,Q2を頂点とする五角形の領域が、スクリーン530と未補正映像の投影映像領域550との重なり領域560である。CPU110は、S407において、上述のようにして重なり領域560を検出する。
The three-dimensional coordinates of the point on the screen 530 (referred to as point Q1) to which the change point Q1 ′ corresponds correspond to the extension of a straight line connecting the reference coordinate RC of the
なお、図8(c)では、スクリーン領域520の一部が未補正映像の投影映像領域550内から外れている例を挙げたため、重なり領域560は図8(d)に示した各点Q1,P2,P3,P4,Q2を頂点とする五角形の領域として検出される。これに対し、図示は省略するが、例えば、未補正映像の投影映像領域内にスクリーン領域の全てが収まっている場合、CPU110は、スクリーン領域520を重なり領域として検出することになる。
In FIG. 8C, an example in which a part of the
次に、S408において、CPU110は、投影対象領域のアスペクト比を算出する。
ここで、CPU110は、以下のようにして投影対象領域を決定する。CPU110は、先ず、重なり領域を基に長方形の領域を求める。
図8(d)の例の場合、CPU110は、重なり領域560内で採り得る長方形の領域として、各点Q1,P2,P3を頂点として含む長方形の領域と、各点Q2,P4,P3を頂点として含む長方形の領域とを求める。そして、CPU110は、これら重なり領域560内で採り得る各長方形の領域のうち、面積が最も大きい長方形の領域を、投影対象領域として採用し、その投影対象領域のアスペクト比を算出する。例えば、図8(d)の場合は、各点Q1,P2,P3を頂点として含む長方形が投影対象領域として採用されることになる。そして、CPU110は、S404で求めた各頂点P1〜P4の三次元座標と、S407で求めた点Q1の三次元座標とから、線分P2−P3の長さと線分Q1−P2の長さを求める。さらに、CPU110は、それら線分P2−P3の長さと線分Q1−P2の長さとの比を、投影対象領域のアスペクト比として算出する。
Next, in S408, the
Here, the
In the case of the example of FIG. 8D, the
なお、未補正映像の投影映像領域内にスクリーン領域の全てが収まっているため、スクリーン領域520が重なり領域として検出された場合、CPU110は、スクリーン530の頂点P1〜P4の三次元座標に基づく長方形の領域を投影対象領域する。そして、CPU110は、その投影対象領域のアスペクト比、つまりスクリーン530のアスペクト比を算出することになる。
Note that since the entire screen area is within the projected video area of the uncorrected video, when the
次に、S409において、CPU110は、S408で算出した投影対象領域のアスペクト比と、例えばGUI(グラフィカルユーザインターフェイス)メニュー等を介してユーザにより設定されている投影アスペクト比とを比較する。投影アスペクト比は、液晶パネル151のパネル面上において画像をレイアウト可能な領域のアスペクト比であり、本実施形態の場合、図5の画処理後信号3030の画像がレイアウトされる領域のアスペクト比である。投影アスペクト比の具体例については図9(a)〜図9(c)等を用いて説明する。そして、CPU110は、その投影対象領域のアスペクト比と投影アスペクト比との比較結果を基に、各種画像処理部310における解像度変換を制御し、また、レイアウト処理部320におけるレイアウト処理を制御する。詳細は図10(a)〜図10(f)で説明するが、CPU110は、各種画像処理部310とレイアウト処理部320に対し、元画像信号3010を投影アスペクト比と液晶パネル151の解像度とに合わせて解像度変換及びレイアウトする処理を行わせる。
Next, in S409, the
図9(a)〜図9(c)は、それぞれ液晶パネル151のパネル面、つまり画像が形成される領域である表示領域610を示した図であり、表示領域610のアスペクト比は16:10であるとする。投影アスペクト比が16:10に設定されている場合、液晶パネル151の表示領域610のアスペクト比と等しいので、図9(a)に示すように、画像をレイアウト可能な領域620は液晶パネル151の表示領域610と一致する。一方、投影アスペクト比が16:10よりも横長に設定されている場合、図9(b)に示すように、画像をレイアウト可能な領域630は、表示領域610の上下にそれぞれ斜線で示した領域を除いた領域となされる。表示領域610の上下の斜線で示した領域は、有効領域外となされ、例えば黒画像が形成(表示)される。また、投影アスペクト比が16:10よりも縦長に設定されている場合、図9(c)に示すように、画像をレイアウト可能な領域640は、表示領域610の左右にそれぞれ斜線で示した領域を除いた領域となされる。表示領域610の左右の斜線で示した領域は、有効領域外となされ、例えば黒画像が形成(表示)される。
FIGS. 9A to 9C are diagrams showing a panel surface of the liquid crystal panel 151, that is, a
S409において、CPU110は、比較した二つのアスペクト比が等しいと判定(Yes)した場合にはS410に処理を進める。S410に進むと、CPU110は、適切な投影アスペクト比の設定がなされているので、画像処理部140を制御して、変形処理部330による変形処理を実行させる。S410における変形処理の詳細は後述する。このS410の後、CPU110は、図7のフローチャートの処理を終了する。
In S409, when the
一方、S409において、CPU110は、比較した二つのアスペクト比が等しくないと判定(No)した場合にはS411に処理を進める。S411に進むと、CPU110は、画像処理部140のレイアウト処理部320を制御してOSD画像を生成させ、液晶制御部150を介して液晶パネル151に送ることによりOSD表示を行わせる。このときのOSD表示では、例えば投影アスペクト比の設定変更ダイアログの表示等が行われる。例えば、S408で得られた投影対象領域のアスペクト比がM:Nであったのに、投影アスペクト比がM:N以外であった場合、CPU110は、「投影アスペクトはM:Nが最適です。変更しますか?」などのメッセージのOSD表示を行わせる。なお、S408で得られた投影対象領域のアスペクト比は、一般的なアスペクト比(16:9、4:3、16:10など)とならない可能性が高いが、それは問題ない。
On the other hand, in S409, if the
次に、S412において、CPU110は、ユーザが操作部113や不図示のリモコンなどを用いて入力した操作の内容を判定する。例えば、ユーザ操作がキャンセル操作であった場合、CPU110は、投影アスペクト比の設定は行わず、S410に処理を進める。一方、ユーザ操作が例えば投影アスペクト比の設定操作であった場合、CPU110は、S413に処理を進める。
Next, in S412, the
S413に進むと、CPU110は、ユーザが操作部113等を用いて入力した投影アスペクト比の設定を行う。具体的には、CPU110は、図5のレイアウト処理部320に対し、画像をレイアウト可能な領域のアスペクト比、つまり投影アスペクト比を変更する。また、それに伴い、CPU110は、各種画像処理部310に対し、その投影アスペクト比に対して適切な解像度変換を行うような設定を行わせる。S413の後、CPU110は、S410に処理を進める。
In step S413, the
S410の変形処理に進むと、CPU110は、表示するべき元画像の4頂点の座標を、投影アスペクト比の設定に基づいて設定する。具体的には、CPU110は、元画像の4頂点の座標を、投影アスペクト比の設定に応じて、図9(a)〜図9(c)に示した領域620〜640の何れか決定された領域の4頂点の座標に設定する。また、CPU110は、キーストーン補正の変形処理後の画像の4頂点の座標を、S408で決定した投影対象領域に基づいて設定する。なお例えば、撮像光学系と投影光学系171が同じである場合、つまり撮像部194が投影光学系171を撮像光学系として使用する構成となされている場合、CPU110は、図8(c)の各点Q1',P2',P3'の座標から三つの頂点座標を求める。残りの1点の頂点座標は、補正後の投影映像がスクリーン530上で長方形になり、三次元座標は一意に定まるため、撮像面540上に写像される座標から求める。一方、投影光学系171と撮像光学系がそれぞれ別に用意されている場合には、それら光学系の光軸間の距離に応じて座標変換を行うことで、変形処理後の画像の4頂点の座標を求めてもよい。或いは、一旦、各点Q1',P2',P3'の座標に基づいて変形及び投影を行い、再度、撮像部194を用いて撮像することによって誤差を検出し、その誤差を補正することにより、4頂点の座標を求めるようにしてもよい。また、撮像画像を用いず、GUIメニューなどから設定されるキーストーン補正設定値や、ズームレンズ、シフトレンズのポジションに基づいて、変形処理後の画像の4頂点の座標を計算してもよい。
In step S410, the
図10(a)〜図10(f)は、液晶パネル151の表示領域に対する画像の配置と、投影映像の投影状態との関係を説明する図である。
図10(a)は、アスペクト比が4:3のスクリーン530に対し、液晶プロジェクタ100が斜めに設置され、未補正映像の投影が行われた場合の投影状態例を示した図である。図10(a)の投影状態例の場合、未補正映像の投影映像710は、スクリーン530から一部が外れ、且つその形状も歪んでいる。
FIG. 10A to FIG. 10F are diagrams for explaining the relationship between the arrangement of images in the display area of the liquid crystal panel 151 and the projection state of the projected video.
FIG. 10A is a diagram showing an example of a projection state when the
図10(b)は、液晶パネル151上の表示領域610のアスペクト比が16:10であり、S413における投影アスペクト比の設定を、投影対象領域と同じM:Nに変更した場合の投影状態例を示した図である。図10(b)の投影状態例の場合、液晶パネル151上で画像をレイアウト可能な領域640のアスペクト比がM:Nとなされている。したがって、図10(b)の図中斜線で示す領域は前述したように有効領域外となされ、例えば黒画像が形成(表示)される。以下の図10(c)〜図10(f)の例についても、有効領域外には黒画像が形成(表示)されるとする。
FIG. 10B shows an example of a projection state when the aspect ratio of the
図10(c)は、S410において変形処理が行われ、投影アスペクト比の設定で定められる未補正映像の投影映像720の4頂点(図中黒丸B1〜B4)を、投影対象領域のそれぞれ対応した4頂点(図中白丸W1〜W4)に合致させた状態を示す図である。
In FIG. 10C, deformation processing is performed in S410, and the four vertices (black circles B1 to B4 in the figure) of the uncorrected projected
図10(d)は、図10(c)の場合において液晶パネル151上に変形処理後の画像を形成したときの画像形状(変形後形状730とする)を示す図である。図10(d)中の黒丸B1〜B4と白丸W1〜W4は、図10(c)の黒丸B1〜B4と白丸W1〜W4に対応する位置を表している。変形後形状730は、液晶パネル151上で画像をレイアウト可能な領域640よりも大きくなる場合もある。これにより、アスペクト比がM:Nの画像を入力した場合には、投影対象領域いっぱいに映像が投影されることになる。他のアスペクト比の画像が入力された場合には、投影対象領域の縦幅又は横幅のどちらかが、液晶パネル151上で画像をレイアウト可能な領域640内でいっぱいとなるように画像が配置される。
FIG. 10D is a diagram showing an image shape (deformed shape 730) when an image after deformation processing is formed on the liquid crystal panel 151 in the case of FIG. 10C. Black circles B1 to B4 and white circles W1 to W4 in FIG. 10D represent positions corresponding to the black circles B1 to B4 and white circles W1 to W4 in FIG. The
図10(e)は、表示するべき画像としてアスペクト比がM:Nよりも横長の画像が入力された場合の、液晶パネル151上における変形処理後の画像(変形後形状730)のレイアウト例を示す図である。この図10(e)の場合、レイアウトの候補としては、画像を上側に配置して下側に黒帯を表示するレイアウト、画像を下側に配置して上側に黒帯を表示するレイアウト、画像を中央に配置して上下側に黒帯を表示するレイアウトがある。図10(e)の例では、変形後形状730の上辺と下辺のうち長い方に寄せる(この例では長い方の下辺に近い位置に配置する)レイアウトが選択され、上辺側には黒帯740が配置される。 FIG. 10E shows a layout example of an image after deformation processing (deformed shape 730) on the liquid crystal panel 151 when an image having an aspect ratio greater than M: N is input as an image to be displayed. FIG. In the case of FIG. 10E, layout candidates include a layout in which an image is arranged on the upper side and a black band is displayed on the lower side, a layout in which the image is arranged on the lower side and a black band is displayed on the upper side, and an image There is a layout in which a black band is displayed on the upper and lower sides with the center in the center. In the example of FIG. 10 (e), a layout that is closer to the longer one of the upper side and the lower side of the deformed shape 730 (arranged in a position close to the lower side of the longer side in this example) is selected. Is placed.
図10(f)は、表示するべき画像としてアスペクト比がM:Nよりも縦長の画像が入力された場合の、液晶パネル151上における変形処理後の画像(変形後形状730)のレイアウト例を示す図である。この図10(f)の場合、レイアウトの候補としては、画像を左側に配置して右側に黒帯を表示するレイアウト、画像を右側に配置して左側に黒帯を表示するレイアウト、画像を中央に配置して左右側に黒帯を表示するレイアウトがある。図10(f)の例では、変形後形状730の左辺と右辺の長い方に寄せる(この例では長い方の左辺に近い位置に配置する)レイアウトが選択され、右辺側には黒帯750が配置される。
FIG. 10F shows a layout example of an image (deformed shape 730) after deformation processing on the liquid crystal panel 151 when an image having an aspect ratio that is longer than M: N is input as an image to be displayed. FIG. In the case of FIG. 10F, layout candidates are a layout in which an image is arranged on the left side and a black band is displayed on the right side, a layout in which an image is arranged on the right side and a black band is displayed on the left side, and the image is the center There is a layout that displays black bands on the left and right sides. In the example of FIG. 10 (f), a layout is selected that is closer to the longer side of the left side and the right side of the deformed shape 730 (in this example, arranged at a position close to the longer left side), and a
本実施形態の液晶プロジェクタ100によれば、これら図10(a)〜図10(f)に示すように、液晶パネル151上の画素を出来る限り多く使って画像を表示することができるので、高画質な表示が可能となる。
According to the
以上説明したように、本実施形態によれば、入力画像信号は、投影アスペクト比の設定に応じて解像度変換及びレイアウト処理され、投影アスペクト設定に応じた領域が、前述した重なり領域内で採り得る長方形に合致するように変形される。これにより、キーストーン補正による変形処理後の画像は、入力画像信号のアスペクト比を保ったまま、スクリーンに表示できる最大サイズで投影される。
なお、本実施形態では、スクリーンのアスペクト比と投影アスペクト比とが異なるときに設定変更ダイアログを表示してユーザの入力を反映したが、ユーザの入力無しに自動で投影アスペクト設定が行われてもよい。
As described above, according to this embodiment, the input image signal is subjected to resolution conversion and layout processing according to the setting of the projection aspect ratio, and the area according to the projection aspect setting can be taken within the above-described overlapping area. It is transformed to fit the rectangle. As a result, the image after the transformation process by the keystone correction is projected at the maximum size that can be displayed on the screen while maintaining the aspect ratio of the input image signal.
In the present embodiment, when the screen aspect ratio and the projection aspect ratio are different, the setting change dialog is displayed to reflect the user input. However, even if the projection aspect setting is automatically performed without the user input. Good.
<第2の実施形態の説明>
以下、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態の液晶プロジェクタ100の全体構成及び基本動作は前述した第1の実施形態と同様であるためその説明は省略する。第1の実施形態では、投影対象領域を決定するときに、面積の大きい方の長方形を採用していたが、第2の実施形態では、画像入力部130が有する各種の入力端子のなかで、選択されている(入力画像信号が入力される)入力端子に応じて投影対象領域を決定する。
<Description of Second Embodiment>
Hereinafter, the second embodiment will be described. Since the overall configuration and basic operation of the
前述したように、画像入力部130は、パーソナルコンピュータ(PC)からのPC信号や音声・映像信号(AV信号)が入力される各種の入力端子を含んでいる。これら入力端子のうち、例えばアナログRGB端子、コンポーネント端子、HDMI端子、DVI端子などでは、アスペクト比が16:9や4:3のような横長の画像信号が入力されることが多い。したがって、CPU110は、画像入力部130において選択されている(接続されている)入力端子が、それらアナログRGB端子、コンポーネント端子、HDMI端子、DVI端子などである場合には、投影対象領域として横長の長方形を採用する。また、USB端子など、写真等の画像データ等が入力される端子が選択(接続)されている場合、写真画像は縦長の画像である場合も多いため、CPU110は、第1の実施形態の場合と同様に面積の大きい方を投影対象領域として採用する。
As described above, the
このように、第2の実施形態においては、選択(接続)されている入力端子により、適切な投影対象領域を選ぶことができ、これによりできるだけ大きいサイズでスクリーンへの投影表示を行うことができる。 As described above, in the second embodiment, an appropriate projection target area can be selected by the selected (connected) input terminal, and thus, the projection display on the screen can be performed with the largest possible size. .
<第3の実施形態の説明>
以下、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態の液晶プロジェクタ100の全体構成及び基本動作は前述した第1の実施形態と同様であるためその説明は省略する。第1の実施形態では、投影対象領域とは異なるアスペクト比の画像信号が入力された場合、液晶パネル151の画素を出来る限り多く使えるようなレイアウトを決定したが、第3の実施形態では、投影光学系171の光軸に近い方に画像を配置するレイアウトとする。
<Description of Third Embodiment>
Hereinafter, a third embodiment will be described. Since the overall configuration and basic operation of the
すなわち、CPU110は、光学系制御部170を介して投影光学系171の光軸に対応した画素位置を把握しているため、投影対象領域とは異なるアスペクト比の画像信号が入力された場合には、その光軸に近い方に画像を配置するレイアウトを決定する。
投影光学系171の光学特性は、周辺部よりも中央部の方が良いことが多いため、第3の実施形態のように、光軸に近い方に画像を配置することで、光学歪、色収差などの少ない高画質な映像投影が可能となる。
That is, since the
Since the optical characteristic of the projection
<その他の実施形態>
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記録媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、本発明は、上述の実施形態の各機能は回路(例えばASIC)とプログラムとの協働により実現することも可能である。
<Other embodiments>
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a recording medium, and one or more processors in the computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. In the present invention, each function of the above-described embodiment can be realized by cooperation of a circuit (for example, ASIC) and a program.
上述の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明は、その技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
100 液晶プロジェクタ、110 CPU、140 画像処理部、150 液晶制御部、151R、151G、151B 液晶パネル、171 投影光学系、194 撮像部、310 各種画像処理部、320 レイアウト処理部、330 変形処理部、340 フレームメモリ 100 liquid crystal projector, 110 CPU, 140 image processing unit, 150 liquid crystal control unit, 151R, 151G, 151B liquid crystal panel, 171 projection optical system, 194 imaging unit, 310 various image processing units, 320 layout processing unit, 330 deformation processing unit, 340 frame memory
Claims (12)
スクリーン方向を撮像した撮像画像を基に、入力画像を配置する対象領域を決定する決定手段と、
前記入力画像のアスペクト比を保ったまま、前記入力画像を前記対象領域に配置する配置手段と、
前記対象領域への配置がなされた画像に対して所定の変形処理を施す変形手段と、を有し、
前記決定手段は、前記撮像画像から、前記スクリーンの領域と映像投影がなされる投影領域との重なり領域を求め、前記重なり領域の内で採り得る長方形のアスペクト比に基づいて、前記対象領域を決定し、
前記変形手段は、前記対象領域が前記重なり領域の中に投影されるように前記入力画像に対する前記変形処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 An image processing apparatus for processing an image projected on a screen,
A determination means for determining a target area in which an input image is to be arranged based on a captured image obtained by capturing the screen direction;
Arrangement means for arranging the input image in the target area while maintaining the aspect ratio of the input image;
Deformation means for performing a predetermined deformation process on the image arranged in the target area,
The determining means obtains an overlapping area between the screen area and a projection area where video projection is performed from the captured image, and determines the target area based on a rectangular aspect ratio that can be taken within the overlapping area. And
The image processing apparatus, wherein the deformation unit performs the deformation process on the input image so that the target area is projected into the overlap area.
スクリーン方向を撮像した撮像画像を基に、入力画像を配置する対象領域を決定する決定工程と、
前記入力画像のアスペクト比を保ったまま、前記入力画像を前記対象領域に配置する配置工程と、
前記対象領域への配置がなされた画像に対して所定の変形処理を施す変形工程と、を有し、
前記決定工程では、前記撮像画像から前記スクリーンの領域と映像投影がなされる投影領域との重なり領域を求め、前記重なり領域の内で採り得る長方形のアスペクト比に基づいて、前記対象領域を決定し、
前記変形工程では、前記対象領域が前記重なり領域の中に投影されるように前記入力画像に対する前記変形処理を行うことを特徴とする画像処理方法。 An image processing method of an image processing apparatus for processing an image projected on a screen,
A determination step of determining a target region in which an input image is to be arranged based on a captured image obtained by capturing the screen direction;
An arrangement step of arranging the input image in the target area while maintaining an aspect ratio of the input image;
A deformation step of performing a predetermined deformation process on the image arranged in the target area,
In the determination step, an overlapping area between the screen area and a projection area on which video projection is performed is obtained from the captured image, and the target area is determined based on a rectangular aspect ratio that can be taken in the overlapping area. ,
In the deformation step, the deformation process is performed on the input image so that the target area is projected into the overlapping area.
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