JP2019120749A - 表示制御装置、画像投影システム、制御方法およびプログラム - Google Patents

表示制御装置、画像投影システム、制御方法およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】 解像度の異なるプロジェクタによって被投影面上に同一の画像を複数重ねて表示しても、高い解像感を得ることができるようにする。【解決手段】第1解像度で画像を投影する第1の投影装置と、第1解像度よりも低い第2解像度で画像を投影する第2の投影装置とを含む複数の投影装置による重複投影を制御する表示制御装置であって、投影対象の入力画像を第1解像度で表現した第1の画像と、入力画像を第2解像度で表現した第2の画像とを取得する取得手段と、第1の画像の画素値を、第2の画像の画素値に基づいて補正する画像補正手段と、補正された第1の画像と第2の画像とを、それぞれ第1の投影装置と第2の投影装置とに出力する出力手段とを備える。【選択図】 図1

Description

本発明は、被投影面上に画像を複数重ねて投影する技術に関する。
従来技術として、複数のプロジェクタから被投影面上に同一の画像を複数重ねて表示するマルチプロジェクションシステム(スタック投影)が知られている。このようなシステムでは、各々同じ解像度のプロジェクタを使用することが一般的であるが、高解像度なスタック投影が求められた場合は高価なプロジェクタが複数台必要となりコストが高くなってしまう。
そこで、コストを抑える為に、特許文献1では、解像度の異なるプロジェクタを用いて投影する方法が開示されている。この方法によると、高価な高解像度のプロジェクタと安価な低解像度のプロジェクタを用い、解像度変換によって2台のプロジェクタの画素の大きさを合わせてスタック投影することができる。
特開2014−178393号公報
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、高解像度プロジェクタの細かい画素に、低解像度プロエジェクタの粗い画素が重なってしまうことにより高い解像感が得られないという課題があった。
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、解像度の異なるプロジェクタによって被投影面上に同一の画像を複数重ねて表示しても、高い解像感を得ることができるようにすることである。
この課題を解決するため、例えば本発明の表示制御装置は、以下の構成を備える。すなわち、第1解像度で画像を投影する第1の投影装置と、第1解像度よりも低い第2解像度で画像を投影する第2の投影装置とを含む複数の投影装置による重複投影を制御する表示制御装置であって、投影対象の入力画像を第1解像度で表現した第1の画像と、入力画像を第2解像度で表現した第2の画像とを取得する取得手段と、第1の画像の画素値を、第2の画像の画素値に基づいて補正する画像補正手段と、補正された第1の画像と第2の画像とを、それぞれ第1の投影装置と第2の投影装置とに出力する出力手段とを備える。
本発明によれば、解像度の異なるプロジェクタによって被投影面上に同一の画像を複数重ねて表示しても、高い解像感を得ることができる。
実施形態1に係る画像投影システム11の概略構成の一例を示す図。 本実施形態1に係るスタック投影のための処理を示す図。 従来方式でスタック投影を行った際の模式図。 実施形態1に係るスタック投影を行った際の模式図。 表示制御装置20のハードウェア構成の一例を示すブロック図。 実施形態1に係る表示制御装置20の処理を示すフローチャート。 実施形態2に係る画像投影システム12の概略構成の一例を示す図。 実施形態1と実施形態2とで行われるスタック投影を説明する図。 ガンマ特性を示すグラフ。 実施形態2に係る表示制御装置22の処理を示すフローチャート。 実施形態3に係る画像投影システム13の概略構成の一例を示す図。 本実施形態3に係るスタック投影のための処理を示す図。 実施形態3に係る表示制御装置24の処理を示すフローチャート。 実施形態4に係る画像投影システム14の概略構成の一例を示す図。 本実施形態4に係るスタック投影のための処理を示す図。 従来方式でスタック投影を行った際の模式図。 実施形態4に係るスタック投影を行った際の模式図。 実施形態4に係る表示制御装置26の処理を示すフローチャート。
以下、図面に従って本発明に係る実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。また、実施形態を説明する全図において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
<実施形態1>
図1は、実施形態1に係る画像投影システム11の概略構成の一例を示す図である。画像投影システム11は、表示制御装置20と、プロジェクタ40及び42と、を備える。表示制御装置20には、高解像度(4K)の画像が入力され、解像度変換、画像補正等が行われたのち、4Kプロジェクタ40と2Kプロジェクタ42に出力される。プロジェクタ40及び42は、解像度が異なる第1の投影装置および第2の投影装置の一例であり、スクリーン30には投影対象の画像が重複投影される。本実施形態1では、低解像度と高解像度のプロジェクタの例として、2Kと4Kの解像度で説明するが、プロジェクタの解像度の比率は2倍に限らない。
表示制御装置20は、例えば、PC(パーソナルコンピュータ)などの情報処理装置であり、逆ガンマ補正部100と、ガンマ補正部101及び101と、解像度変換部200と、画像補正部300と、出力部400とを備える。
逆ガンマ補正部100は、4K入力画像に対して逆ガンマ補正を行う。解像度変換部200は、入力画像から画素の階調の変化が2Kで解像度が4Kの画像(以下、低解像高解像度画像と記載する。)を生成する。また、4K入力画像を低解像度化して2Kの低解像度画像を生成する。
画像補正部300は、解像度変換部200で生成された低解像高解像度画像と、逆ガンマ補正部100で補正された4K入力画像とを取得する。そして、両者の画素値の差分を補正値として4K入力画像を補正し、高解像度補正画像を生成する。
ガンマ補正部101は、画像補正部300で補正された高解像度補正画像にガンマ補正を行い、出力部400に送る。また、ガンマ補正部102は、解像度変換部200で生成された低解像度画像にガンマ補正を行い出力部400に送る。
出力部400は、ガンマ補正された高解像度補正画像を4Kプロジェクタ40へ、ガンマ補正された低解像度画像を2Kプロジェクタ20へ出力する。
図1において、4Kの入力画像は第1解像度で表現された第1の画像、2Kの低解像度画像は第2解像度で表現された第2の画像、低解像高解像度画像は第3の画像の一例である。
図2は、本実施形態1に係るスタック投影のための処理を示す図である。
まず、解像度変換部200の処理について説明する。
図2(a)は、4Kの入力画像50を示している。画素集合500は、解像度変換の被補間画素である隣り合う4つの画素であり、各画素値は(AA0、AA1、AA2、AA3)である。
図2(b)は、図2(a)の入力画像50を逆ガンマ補正した画像51を示している。画素集合501は、逆ガンマ補正部100によって補正された入力画像の画素集合500に相当する。画素集合501の各画素値は(A0、A1、A2、A3)である。
解像度変換部200は、画像51に対して解像度変換して、図2(e)で示す2Kの低解像度画像52を生成する。画素502は、画素集合501に相当する。画素502の画素値(a)は、次の式(1)に示すように画素集合501の各画素値(A0、A1、A2、A3)の平均値とする。

a = (A0+A1+A2+A3)/4 ・・・ (1)

さらに、解像度変換部200は、図2(d)で示す画像53を生成する。低解像高解像度画像53は、解像度は入力画像に等しく高解像度であるが、各画素の階調の変化が低解像度画像52と同じである。つまり、画素502に相当する画素集合504の各画素値は、画素502の画素値(a)と等しい。
次に、画像補正部300の処理について説明する。画像補正部300は、逆ガンマ補正部100で補正された画像51を補正し、高解像度補正画像54を生成する。この際、解像度変換部200で生成された低解像高解像度画像53の画素値と、逆ガンマ補正された画像51の画素値との差分を補正値とする。図2(c)に具体的な処理を示す。画像54の画素集合505は、画像51の画素集合501及び画像53の画素集合504に相当する。画素集合505の各画素値(A00、A11、A22、A33)は、画素集合501の各画素値(A0、A1、A2、A3)と、画素集合504の各画素値(a、a、a、a)から下記式によって生成される。

A00 = A0 − a + A0 ・・・ (2)
A11 = A1 − a + A1 ・・・ (3)
A22 = A2 − a + A2 ・・・ (4)
A33 = A3 − a + A3 ・・・ (5)

なお、上記の式(2)〜(5)は、それぞれ以下の式(6)〜(9)のように変換しても構わない。乗算はビットシフトで置き換えできる。

A00 = 2A0 − a ・・・ (6)
A11 = 2A1 − a ・・・ (7)
A22 = 2A2 − a ・・・ (8)
A33 = 2A3 − a ・・・ (9)

以上のように、画像補正部300で高解像度の入力画像が補正される。そして、高解像度補正画像54はガンマ補正部101によってガンマ補正され、図2(f)に示す画像55となる。ここで、画素集合506(画素値(A0'、A1'、A2'、A3'))は、画素集合505(画素値(A00、A11、A22、A33))に相当する。
また、低解像度画像52はガンマ補正部102によってガンマ補正され、図2(g)で示す画像56となる。画素503(画素値(a'))は、画素502(画素値(a))に相当する。
画像55は4Kプロジェクタ40によって、画像56は2Kプロジェクタ42によってスクリーン30にスタック投影される。すなわち、図2(h)で示すような、画素集合506と画素503とが領域507で重なった画像57が投影される。
次に、実施形態1に係るスタック投影の効果を図3及び図4を用いて説明する。図3は、解像度の異なるプロジェクタによって従来方式でスタック投影を行った際の投影画像の画素を一次元で模式的に示した図である。横軸は水平座標位置であり、縦軸は画素値を表している。図3(a)の画素600と画素601は、図2(b)の画素集合501で隣り合う、画素値(A0、A1)の2つの画素に相当する。図3(b)の画素602は、図2(e)の低解像度画像52の画素502に相当する。一次元で説明する都合上、画素602の画素値は、画素600と画素601の画素値の平均値とする。図3(c)は、高解像度画像の画素600と画素601に、低解像度画素の画素602をスタック投影した時の画素値604と、そのコントラスト603を示している。ここでコントラストとは隣接画素の画像信号の差であり、差が大きいほど鮮鋭感・解像感の高い画像を得ることができる。図3(d)は、高解像度のプロジェクタを二台スタックした時の理想的な画素値606と、そのコントラスト605を示している。従来方式のスタック投影のコントラスト603と、理想的なスタック投影のコントラスト605とを比較すると、明らかに従来方式はコントラストが低く、高い解像感を得ることが出来ない。
図4は、実施形態1に係るスタック投影を行った際の模式図である。図4(b)の画素集合610は、図2(d)の低解像度高解像度画像53の画素集合504(画素値(a))に相当する。
図4(c)の画素611及び画素612は、図2(c)の高解像度補正画像54の画素集合505における隣り合う2つの画素に相当する。画素611の画素値は、低解像度高解像度画素610と高解像度画素600の画素値の差分を補正値として画素600の画素値から減算したものである。画素612の画素値は、画素601の画素値と画素集合610の画素値との差分を画素601に加算したものである。
図4(d)の画素613は、図2(e)の低解像度画像52の画素502に相当する。一次元で説明する都合上、画素613の画素値は、画素600と画素601の画素値の平均値とする。
図4(e)は、高解像度補正画像(画素611と612)と、低解像度画像(画素613)とをスタック投影した時の画素値615と、そのコントラスト614である。実施形態1のコントラスト614と、図4(f)に示す高解像度プロジェクタをニ台スタックした時の理想的なコントラスト605を比較すると、コントラストは同じになり、高い解像感を得ることができる。
なお、解像度変換部200での低解像度画像の生成方法を、入力画像すなわち高解像度画像の平均値としているが、算出方法はこれに限定しない。被補間画素内で平均値以下最小値以上の画素を低解像度画像の画素として算出する。これは、前述した高解像度補正画像の算出式(2)〜(9)に示す通り、低解像度画像の画素値aが小さいほどアンダーフローの発生が起こりにくくなり、結果、アンダーフローに起因する黒浮きの発生を抑制することができるからである。例えば、ガンマ空間で算出した平均値(実施形態2で述べる)、平均値に1.0以下の係数をかけた値、被補間画素の中央値または中央値よりも下の値を低解像度画像の画素として算出する。また、本実施形態1では2つの投影装置による概略構成を説明しているが、複数の投影装置の場合でも、高解像度側の画像を低解像度側の画像で補正することは可能である。また、本実施形態1では画像投影領域の画像全体が重複するスタック投影の概略構成を説明しているが、画像投影領域の一部を重複させるタイル投影の場合でも、重複部分にのみ高解像度側の画像を低解像度側の画像で補正することは可能である。
図5は、表示制御装置20のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。表示制御装置20は、CPU1001と、ROM1002と、RAM1003と、補助記憶装置1004と、表示部1005と、操作部1006と、通信部1007と、バス1008とを有する。
CPU1001は、ROM1002やRAM1003に格納されているコンピュータプログラムやデータを用いて表示制御装置20の全体を制御する。すなわち、CPU1001が、ROM1002等に格納されているプログラムに従って動作することで、図1で述べたような表示制御装置20の機能が実現される。
ROM1002は、変更を必要としないプログラムやパラメータを格納する。RAM1003は、補助記憶装置1004から供給されるプログラムやデータ、及び通信部1007を介して外部から供給されるデータなどを一時記憶する。補助記憶装置1004は、例えばハードディスクドライブ等で構成される。
表示部1005は、例えば、液晶ディスプレイ等で構成され、表示制御装置20を操作するためのGUI(Graphical User Interface)などを表示する。操作部1006は、例えば、キーボードやマウス等で構成され、ユーザによる操作を受けて各種の指示をCPU1001に入力する。通信部1007は、外部の装置と通信を行う。バス1008は、表示制御装置20の各構成部を繋いで情報を伝達する。
図6は、実施形態1に係る表示制御装置20の処理を示すフローチャートである。図6に示す処理は、CPU1001がROM1002に格納されたプログラムをRAM1003に展開して実行し、表示制御装置20の各ブロック(図1参照)を機能させることで実現される。
ステップS100において、高解像度(4K)の入力画像が、表示制御装置20に入力される(図2(a)に対応)。ステップS101において、逆ガンマ補正部100は、入力画像に対し逆ガンマ補正を行う(図2(a)→(b)に対応)。
ステップS102において、解像度変換部200は、輝度リニアの入力画像から低解像度画像を生成する(図2(b)→(e)に対応)。輝度リニアの空間で生成することにより、物理的に正しい画素値を演算及び算出することができる。一般的な画像処理は、輝度リニア空間で行われる。
ステップS103において、ガンマ補正部102は、ステップS102で生成した低解像度画像に対しガンマ補正を行う(図2(e)→(g)に対応)。ステップS104において、出力部400は、ガンマ補正された低解像度画像を2Kプロジェクタ42に出力する(図2(g)→(h)に対応)。
ステップS105において、解像度変換部200は、輝度リニアの入力画像から低解像高解像度画像を生成する(図2(b)→(d)に対応)。ステップS106において、画像補正部300は、輝度リニアの入力画像と低解像高解像度画像の画素値の差分を補正値として、輝度リニアの入力画像を補正し、高解像度補正画像を生成する(図2(b)及び(d)→(c)に対応)。
ステップS107において、ガンマ補正部101は、高解像度補正画像にガンマ補正を行う(図2(c)→(f)に対応)。ステップS108において、出力部400は、ガンマ補正された高解像度補正画像を4Kプロジェクタ40に出力(図2(f)→(h)に対応)し、処理は終了する。
このように、ステップS103とステップS108に応じて、プロジェクタ40及び42がスクリーン30に画像を投影することにより、高解像度のスタック投影を実現する。
上記実施形態では、説明のしやすい解像度として、高解像度投影装置の解像度(画素数)が、低解像度投影装置の解像度(画素数)の縦横とも2倍である例を示した。
しかしながら、3倍であっても2倍と同様に、低解像度画像を作成した後、入力画像と低解像度画像の差分を用いて、高解像度画像を作成することが出来る。入力画像の縦横計4画素から低解像度画像を作成する代わりに、3倍の場合には、入力画像の縦横計9画素から低解像度画像を作成すればよい。
また、低解像度投影装置と高解像度投影装置の解像度(画素数)が整数倍でない場合は、低解像度画像を作成するときに、画素補間を用いる必要がある。低解像度画像のある画素が入力画像の複数の画素に相当する場合、複数の画素との距離によって、重みづけを変えて補間を行なう必要がある。一般的に使われている線形補間法を用いれば、以下の式で計算できる。

a = A0*(1−α)*(1−β) +
A1* α *(1−β) +
A2*(1−α)* β +
A3* α * β) ・・・ (10)

また、双方のプロジェクタをスタックするときに、キーストーン変形を用いる場合には、整数倍の解像度の組み合わせにおいても、上記と同様の補間計算を行ない、幾何変形した低解像度画像を作成する。なお、キーストーン変形は、低解像度プロジェクタ側にておこなう方が望ましく、変形計算は、プロジェクタ内の変形機能で行なっても良い。高解像度プロジェクタは、解像感が減るのでキーストーン変形をしない方が望ましいが、設置の都合で行なっても良い。
以上、本実施形態1では、高解像度の入力画像から低解像度画像を生成し、入力画像と低解像度画像との画素値の差分に基づいて入力画像を補正して高解像度補正画像を生成する。これにより、解像度の異なるプロジェクタのスタック投影時に高い解像感を得ることができる。
<実施形態2>
実施形態1では、逆ガンマ補正後の高解像度画像から低解像度画像を生成した。本実施形態2では、逆ガンマ補正前の高解像度画像から低解像度画像を生成する。これにより、高解像度画像の補正の際に発生するアンダーフローを抑制することができる。
図7は、実施形態2に係る画像投影システム12の概略構成の一例を示す図である。実施形態1に係る画像投影システム11と同じ符号のブロックは、同じ機能構成であるため説明を省略する。
画像投影システム12は、表示制御装置22と、プロジェクタ40及び42と、スクリーン30とから構成される。表示制御装置22には、高解像度(4K)の画像が入力され、4Kプロジェクタ40と2Kプロジェクタ42に出力される。
表示制御装置22は、逆ガンマ補正部100及び103と、ガンマ補正部101と、解像度変換部201と、画像補正部301と、出力部400とを備える。
解像度変換部201は、逆ガンマ補正前の4K入力画像から、画素の階調の変化が2Kで解像度が4Kの低解像高解像度画像と、2Kの低解像度画像とを生成する。生成された低解像度画像は、出力部400を介して2Kプロジェクタ42によって投影される。
画像補正部301は、逆ガンマ補正部100によって逆ガンマ補正された4K入力画像と、逆ガンマ補正部103によって逆ガンマ補正された低解像高解像度画像とに基づいて、高解像度補正画像を生成する。
ガンマ補正部101は、画像補正部301によって生成された高解像度補正画像にガンマ補正を行う。この画像は、出力部400を介して4Kプロジェクタ40によって投影される。
実施形態1に係る表示制御装置20との違いは、解像度変換部201における低解像高解像度画像の生成が、逆ガンマ補正の前に行われていることである。これにより、低解像高解像度画像の画素値が逆ガンマ補正の後に生成するよりも低めにすることができ、高解像度補正画像の黒浮きを抑えたスタック投影を行うことができる。これについて、図8及び図9で詳細を説明する。
図8は、実施形態1と実施形態2とで行われるスタック投影を説明する図である。図3で説明したのと同様に、投影画像の画素を一次元で模式的に示しており、横軸は水平座標位置で、縦軸は画素値を表している。
図8(a)は、逆ガンマ補正前の4K入力画像である高解像度画像のある隣り合う画素(画素値620)である。図8(b)〜(f)に示す一連の処理は、この画像に逆ガンマ補正をかけた後に低解像高解像度画像を生成して高解像度補正画像を生成する実施形態1の処理を示しており、図8(b)〜(g)に示す画素は、図8(a)に示す画素に相当する。図8(b)は、4K入力画像に逆ガンマ補正をかけた画像の画素(画素値621)を示している。図8(c)で示す低解像高解像度画像における画素値622は、図8(b)で示した画素の平均で求めた画素値である。図8(e)で示す低解像度画像の画素値624も同様である。すなわち、画素値622と624とは等しい。図8(d)は、実施形態1で説明したように以下の式(11)で求められる高解像度画像の補正画素の画素値623である。

補正画像の画素値623
= 高解像度画像の画素値621+
(高解像度画像の画素値621−低解像高解像度画像の画素値622)
・・・(11)

すなわち、解像度変換によって生成された低解像度画像と高解像度画像との画素値の差を、高解像度画像の補正値とするものである。
しかし、図8(d)に示すように、低解像高解像度画像の画素値が高解像度画像の画素値よりもある一定値以上大きい場合、具体的に式(11)にアンダーフローが発生する場合に、高解像度補正画像の補正値がクリップされてしまう。この状態で、図8(e)の低解像度画像(画素値624)とスタックすると、図8(f)の画像(画素値625)が投影される。
図8(g)は、図8(b)で示した高解像度画像を2つスタックさせた画像の画素(画素値627)である。画素値625と627とを比較すると差分626が発生し、これが黒浮きとなりボケとなって視認されてしまう。
一方、図8(h)〜(m)に示される一連の実施形態2に係る処理では、逆ガンマ補正前の4K入力画像である高解像度画像(画素値620)の画素値の平均値から低解像度高解像度画像(画素値630)の画素値を生成する。そして、生成した画像に逆ガンマ補正をかけて低解像高解像度画像(画素値632)を生成する。ここで、図8(c)の画素値622と図8(j)の画素値632とを比較すると、逆ガンマ補正前に算出された平均値である画素値632のほうが、値が低くなる。これを、図9を使って説明する。
図9は、ガンマ特性を示すグラフである。図9において、縦軸700は、ガンマ空間(1/2.2乗)に応じた画素値であり、横軸701は、輝度リニアな画素値を示している。また、曲線702はガンマ(1/2.2乗)のカーブ曲線である。点703は、ガンマ空間における0.7と0.1の平均値を示しており、点704はガンマ空間の0.7と0.1に逆ガンマ補正をかけて輝度リニア空間での平均値を示したものである。曲線702に示す様にカーブが上に持ち上がっているため、矢印705に相当する分、輝度リニアにおける平均値が低くなる。
以上のように、図8(j)の低解像高解像度画像の画素値632が低く生成されることにより、高解像度補正画像の画素値633のアンダーフローが抑制される。このように補正された高解像度画像と、低解像度画像とがスタック投影されることにより、アンダーフローに起因する黒浮きを抑えつつ高い解像感を得ることができる。
なお、本実施形態2においては、逆ガンマ補正前のガンマ系の階調値を用いて、低解像度画像を作成したが、低解像度画像の計算方法はこれに限ることはない。入力画像の対象画素値に対して、リニア系階調値の平均値を上限として、最低階調画素の階調値を下限とする、その間の値を低解像度画像とすれば良く、ガンマ系を用いたのは、入力画像がガンマ系階調値を持つことが多いからである。
図10は、実施形態2に係る表示制御装置22の処理を示すフローチャートである。
ステップS200において、高解像度(4K)の入力画像が、表示制御装置22に入力される。ステップS201において、解像度変換部201は、逆ガンマ補正前の入力画像から低解像度画像を生成する。ステップS202において、出力部400は、解像度変換部201によって生成された低解像度画像を2Kプロジェクタ42へ出力する。
ステップS203において、解像度変換部201は、逆ガンマ補正前の入力画像から低解像高解像度画像を生成する。ステップS204において、逆ガンマ補正部103は、生成された低解像高解像度画像に逆ガンマ補正を行う。
ステップS205において、画像補正部301は、逆ガンマ補正された入力画像と低解像高解像度画像の画素値の差分とを補正値として、逆ガンマ補正された入力画像を補正し、高解像度補正画像を生成する。
ステップS206において、ガンマ補正部101は、高解像度補正画像にガンマ補正を行う。ステップS207で、出力部400は、ガンマ補正された高解像度補正画像を4Kプロジェクタ40に出力する。
このように、ステップS202とステップS207に応じて、プロジェクタ40及び42が画像をスクリーン30に投影することにより、高解像度のスタック投影を実現する。
以上、本実施形態2では、逆ガンマ補正前に低解像度画像を生成することにより、高解像度画像を補正する際に発生するアンダーフローを抑制し、黒浮きを抑える。これにより、解像度の異なるプロジェクタのスタック投影時に高い解像感を得ることができる。
<実施形態3>
本実施形態3では、高解像度(4K)と低解像度(2K)の画像が入力される。逆ガンマ補正前の低解像度画像から生成された低解像高解像度画像に基づいて、高解像度画像の補正が行われる点で、実施形態1及び2と異なる。
図11は、実施形態3に係る画像投影システム13の概略構成の一例を示す図である。実施形態1及び2の説明と同じ符号のブロックは、機能構成が同じであるため説明を省略する。
画像投影システム13は、表示制御装置24と、プロジェクタ40及び42と、スクリーン30とから構成される。表示制御装置22には、高解像度(4K)と低解像度(2K)の画像が入力され、解像度変換、画像補正等がされて、4Kプロジェクタ40と2Kプロジェクタ42に出力される。
表示制御装置24は、逆ガンマ補正部100及び103と、ガンマ補正部101と、解像度変換部202と、画像補正部301と、出力部400とを備える。解像度変換部202は、2Kの入力画像から低解像高解像度画像を生成する。
図12は、本実施形態3に係るスタック投影のための処理を示す図である。まず、図12(b)の2K入力画像61の画素522は、図12(h)で示すスタック投影画像67の領域527に相当する画素として2Kプロジェクタ42に出力される。また、2K入力画像61の画素522は、解像度変換部202によって図12(c)で示す低解像高解像度画像62の画素集合523に変換される。
次に、逆ガンマ補正部103は、低解像高解像度画像62に逆ガンマ補正をかけ、図12(e)で示す画像64を生成する。ここで、画像64の画素集合524は、低解像高解像度画像62の画素集合523に相当する。同時に、逆ガンマ補正部100は、4K入力画像60に逆ガンマ補正をかけ、図12(d)で示す画像63を生成する。画像63の画素集合521は、4K入力画像60の画素集合520に相当する。
画像補正部301は、逆ガンマ補正された両画像63及び64に基づいて、図12(f)で示す高解像度補正画像65を生成する。画素集合525の画素値は、実施形態1で説明したように、画素集合521と524の画素値の差分を補正値として生成される。
ガンマ補正部101は、高解像度補正画像65にガンマ補正をかけ、図12(g)で示す画像66を生成する。そして、画像66は、出力部400を介して、4Kプロジェクタ40に出力される。
その結果、図12(h)に示すように、画素522と画素集合526が重なった領域527がスクリーン30にスタック投影される。
図13は、実施形態3に係る表示制御装置24の処理を示すフローチャートである。
ステップS300において、高解像度(4K)の入力画像が、逆ガンマ補正部100に入力される(図12(a)に対応)。ステップS301において、逆ガンマ補正部100は、入力画像に対し逆ガンマ補正を行う(図12(a)→(d)に対応)。
また、それと同じくして、ステップS302において、低解像度(2K)の入力画像が入力され(図12(b)に対応)、ステップS303において、出力部400を介して、2Kプロジェクタ42に出力される(図12(b)→(h)に対応)。
ステップS304において、解像度変換部202は、2Kの入力画像から低解像高解像度画像を生成する(図12(b)→(c)に対応)。ステップS305において、逆ガンマ補正部103は、生成された低解像高解像度画像に逆ガンマ補正を行う(図12(c)→(e)に対応)。
ステップS306において、画像補正部301は、逆ガンマ補正された、4K入力画像と低解像高解像度画像とに基づいて、高解像度補正画像を生成する(図12(d)及び(e)→(f)に対応)。ステップS307において、ガンマ補正部101は、高解像度補正画像をガンマ補正する(図12(f)→(g)に対応)。そして、ステップS308において、出力部400を介して、4Kプロジェクタ40に出力される(図12(g)→(h)に対応)。
このように、ステップS303とステップS308に応じて、プロジェクタ40及び42が画像をスクリーン30に投影することにより、高解像度のスタック投影を実現する。
以上、本実施形態3では、高解像度の入力画像と低解像度の入力画像の画素値の差分を、高解像度の入力画像に対して補正する。これにより、解像度の異なるプロジェクタのスタック投影時に高い解像感を得ることができる。
<実施形態4>
本実施形態4では、低解像度の入力画像に対して解像度の異なるプロジェクタのスタック投影を行う。
図14は、実施形態4に係る画像投影システム14の概略構成の一例を示す図である。実施形態1〜3の説明と同じ符号のブロックは、機能構成が同じであるため説明を省略する。
画像投影システム14は、表示制御装置26と、プロジェクタ40及び42と、スクリーン30とから構成される。表示制御装置26には、低解像度(2K)の画像が入力され、解像度変換、画像補正等が行われたのち、4Kプロジェクタ40と2Kプロジェクタ42に出力される。
表示制御装置26は、逆ガンマ補正部104と、解像度変換部203と、画像補正部302と、ガンマ補正部101と、出力部400とを備える。
逆ガンマ補正部104は、2Kの入力画像に対してガンマ補正を行う。解像度変換部203は、低解像度画像を高解像度化して高解像度画像を生成する。例えば、超解像技術によって解像度が補間される。また、低解像度画像から低解像高解像度画像も生成される。画像補正部302は、高解像度画像を補正する。この際、解像度変換部203で生成された高解像度画像と、低解像高解像度画像の画素値の差分を補正値とする。
高解像度補正画像はガンマ補正部101によってガンマ補正され、出力部400を介して、4Kプロジェクタ40に出力される。また、2K入力画像は出力部400を介して、2Kプロジェクタ42に出力される。そして、プロジェクタ40及び42によってスクリーン30にスタック投影される。
図15は、本実施形態4に係るスタック投影のための処理を示す図である。
まず、図15(a)の2K入力画像70の画素530は、図15(h)の投影画像76の領域536に重なる画素として2Kプロジェクタ42に出力される。同時に、入力画像70は、逆ガンマ補正部104によって、図15(b)に示す画像71に逆ガンマ補正される。画像71の画素531は、画像70の画素530に相当する。
次に、画像71は、解像度変換部203によって、図15(c)に示す高解像度画像72と、図15(e)に示す低解像高解像度画像73に変換される。画素集合532及び533は、画像71の画素531に相当する。なお、低解像度画像から高解像度画像を生成する方法の一例として超解像技術を使用する。
この両画像72及び73を画像補正部302に入力し、図15(d)の高解像度補正画像74を生成する。実施形態1で説明したように、高解像度補正画像74の画素集合534の画素値は、高解像度画像72の画素集合532と低解像高解像度画像73の画素集合533の画素値の差分に基づいて生成される。
高解像度補正画像74は、ガンマ補正部101によってガンマ補正され、図15(g)に示す画像75となり、4Kプロジェクタ40に出力される。結果、図15(h)に示すように、画素530と画素集合535が領域536で重なる画像76がスクリーン30にスタック投影される。
次に、実施形態4に係るスタック投影の効果を図16及び図17を用いて説明する。図16は、解像度の異なるプロジェクタによって従来方式でスタック投影を行った際の投影画像の画素を一次元で模式的に示した図である。図16(a)は、入力される低解像度画像の画素670(画素値a)を示す。図16(b)は、図16(a)の低解像度画像に対して拡大処理をおこなって生成された画素671及び672(画素値(A0,A1))である。図16(c)は、図16(a)の低解像画像に、図16(b)の高解像度画像をスタック投影した時の画素値673と、そのコントラスト674を示している。
図17は、実施形態4に係るスタック投影を行った際の模式図である。図17(a)は、入力される低解像度画像の画素680(画素値a)である。図17(b)は、低解像高解度画像の画素集合681(画素値a)である。図17(c)は、図17(a)の低解像度画像に対して拡大処理をおこなった画素682及び683(画素値(A0,A1))である。図17(d)は、高解像度補正画像の画素684及び685である。図17(e)は、図17(a)の低解像画像に、図17(d)の高解像度補正画像をスタック投影した時の画素値687と、そのコントラスト686である。本実施形態4のコントラスト686と、従来方式によるコントラスト674を比較すると、本実施形態4の方が、コントラストが高いことが分かる。なお、解像度変換部203での高解像度画像の生成方法を超解像技術としているが、算出方法はこれに限定しない。バイリニア、バイキュービックなどの補間方法を用いても本実施形態4は実現できる。
図18は、実施形態4に係る表示制御装置26の処理を示すフローチャートである。
ステップS400において、低解像度(2K)の入力画像(図15(a)に対応)が入力され、ステップS402で2Kプロエジェクタ42に出力される(図15(h)に対応)。
ステップS402で、逆ガンマ補正部104は、2Kの入力画像に逆ガンマ補正をかける(図15(a)→(b)に対応)。ステップS403で、解像度変換部203は、超解像技術により高解像度画像を生成する(図15(b)→(c)に対応)。それとともに、ステップS404で、解像度変換部203は、低解像高解像度画像を生成する(図15(b)→(e)に対応)。
ステップS405で、画像補正部302は、高解像度画像と低解像高解像度画像の差分を補正値として高解像度画像を補正し、高解像度補正画像を生成する(図15(c)及び(e)→(d)に対応)。ステップS406で、ガンマ補正部101は、高解像度補正画像にガンマ補正をかける(図15(d)→(g)に対応)。ステップS407で、ガンマ補正された高解像度補正画像は、出力部400を介して4Kプロジェクタ40に出力される。ステップS401とステップS407に応じてプロジェクタ40及び42はスクリーン30に画像を投影し、高解像度のスタック投影を実現する。
以上、本実施形態4により、低解像度の入力画像に対して、高解像度画像を生成し、低解像度画像と高解像度画像の差分を高解像度画像に対して補正することで、解像度の異なるプロジェクタのスタック投影時に高い解像感を得ることができる。
本実施形態4においても、低解像度プロジェクタと高解像度プロジェクタの解像度の比率は2倍に限ることなく、3倍や1.75倍などであっても、キーストーンがあっても実施形態1と同様に実現できる。
(その他の実施例)
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憶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、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
11,12,13,14 画像投影システム、20,22,24,26 表示制御装置、30 スクリーン、40 4Kプロジェクタ、42 2Kプロジェクタ、101,102 ガンマ補正部、100,103 逆ガンマ補正部、200,201,202,203 解像度変換部、300,301,302 画像補正部、400 出力部。

Claims (23)

  1. 第1解像度で画像を投影する第1の投影装置と、前記第1解像度よりも低い第2解像度で画像を投影する第2の投影装置とを含む複数の投影装置による重複投影を制御する表示制御装置であって、
    投影対象の入力画像を前記第1解像度で表現した第1の画像と、前記入力画像を前記第2解像度で表現した第2の画像とを取得する取得手段と、
    前記第1の画像の画素値を、前記第2の画像の画素値に基づいて補正する画像補正手段と、
    前記補正された第1の画像と前記第2の画像とを、それぞれ前記第1の投影装置と前記第2の投影装置とに出力する出力手段と、を備える表示制御装置。
  2. 前記第2の画像の解像度が前記第1解像度となるように変換して第3の画像を生成する変換手段をさらに備え
    前記画像補正手段は、前記第1の画像の画素値を、前記第3の画像の対応する画素の画素値に基づいて補正する、請求項1に記載の表示制御装置。
  3. 前記画像補正手段では、前記第1の画像の画素値から前記第3の画像の画素値を差し引いた値を、第1の画像の画素値に加える、請求項2に記載の表示制御装置。
  4. 前記入力画像は、前記第1解像度の画像であり、
    前記取得手段は、前記入力画像を前記第1の画像として取得し、前記入力画像を低解像度化して前記第2の画像を取得する、請求項2または請求項3に記載の表示制御装置。
  5. 前記入力画像を逆ガンマ補正する逆ガンマ補正手段を備え、
    前記取得手段は、逆ガンマ補正後の前記入力画像を前記第1の画像として取得し、前記逆ガンマ補正後の前記入力画像を低解像度化して前記第2の画像を取得する、請求項4に記載の表示制御装置。
  6. 前記出力手段は、前記補正された第1の画像と前記第2の画像をそれぞれガンマ補正して出力する、請求項5に記載の表示制御装置。
  7. 前記入力画像を逆ガンマ補正する逆ガンマ補正手段を備え、
    前記取得手段は、前記入力画像を逆ガンマ補正して前記第1の画像を取得し、逆ガンマ補正前の前記入力画像を低解像度化して前記第2の画像を取得し、
    前記変換手段は、前記第2の画像を前記第1解像度に変換した画像に逆ガンマ補正を行って前記第3の画像を生成する、請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の表示制御装置。
  8. 前記出力手段は、前記補正された第1の画像をガンマ補正して前記第1の投影装置へ出力し、前記第2の画像を前記第2の投影装置へ出力する、請求項7に記載の表示制御装置。
  9. 前記入力画像を逆ガンマ補正する逆ガンマ補正手段を備え、
    前記取得手段は、前記第1解像度で表現された入力画像を逆ガンマ補正して前記第1の画像を取得し、前記第2解像度で表現された入力画像を第2の画像として取得し、
    前記変換手段は、前記第2の画像を前記第1解像度に変換した画像に逆ガンマ補正を行って前記第3の画像を生成する、請求項2または請求項3に記載の表示制御装置。
  10. 前記入力画像は、前記第2解像度の画像であり、
    前記取得手段は、前記入力画像を前記第2の画像として取得し、前記入力画像を高解像度化して前記第1の画像を取得する、請求項2または請求項3に記載の表示制御装置。
  11. 前記入力画像を逆ガンマ補正する逆ガンマ補正手段を備え、
    前記取得手段は、前記逆ガンマ補正された前記入力画像を高解像度化して前記第1の画像を取得し、
    前記変換手段は、前記逆ガンマ補正された前記入力画像の解像度が前記第1解像度となるように変換して前記第3の画像を生成する、請求項10に記載の表示制御装置。
  12. 前記出力手段は、前記補正された第1の画像をガンマ補正して前記第1の投影装置へ出力し、前記第2の画像を前記第2の投影装置へ出力する、請求項9から請求項11のいずれか一項に記載の表示制御装置。
  13. 前記取得手段は、前記入力画像の複数の画素から画素値が平均値以下最小値以上の画素を生成して前記低解像度化を行う請求項4に記載の表示制御装置。
  14. 前記取得手段は、前記入力画像の複数の画素から画素値が平均値の画素を生成して前記低解像度化を行う請求項4に記載の表示制御装置。
  15. 前記取得手段は、前記入力画像の複数の画素から画素値が平均値より低い値の画素を生成して前記低解像度化を行う請求項4に記載の表示制御装置。
  16. 前記取得手段は、前記入力画像の複数の画素から画素値が中央値または中央値よりも低い値の画素を生成して前記低解像度化を行う請求項4に記載の表示制御装置。
  17. 前記取得手段は、前記入力画像の複数の画素に対してガンマ空間で算出した画素値の平均を画素値とする画素を生成して前記低解像度化を行う請求項4に記載の表示制御装置。
  18. 前記取得手段は、超解像によって前記入力画像の高解像度化を行う請求項11に記載の表示制御装置。
  19. 第1解像度で画像を投影する第1の投影装置と前記第1解像度よりも低い第2解像度で画像を投影する第2の投影装置とを含む複数の投影装置と、
    前記複数の投影装置による重複投影を制御する表示制御装置と、備える画像投影システムであって、
    前記表示制御装置は、
    投影対象の入力画像を前記第1解像度で表現した第1の画像と、前記入力画像を前記第2解像度で表現した第2の画像とを取得する取得手段と、
    前記第1の画像の画素値を、前記第2の画像の画素値に基づいて補正する画像補正手段と、
    前記補正された第1の画像と前記第2の画像とを、それぞれ前記第1の投影装置と前記第2の投影装置とに出力する出力手段とを含む、ことを特徴とする画像投影システム
  20. 前記複数の投影装置によって投影される画像は、画像全体が重複されるように投影されることを特徴とする請求項19に記載の画像投影システム。
  21. 前記複数の投影装置によって投影される画像は、画像の一部が重複されるように投影されることを特徴とする請求項19に記載の画像投影システム。
  22. 第1解像度で画像を投影する第1の投影装置と、前記第1解像度よりも低い第2解像度で画像を投影する第2の投影装置とを含む複数の投影装置による重複投影を制御する表示制御装置の制御方法であって、
    投影対象の入力画像を前記第1解像度で表現した第1の画像と、前記入力画像を前記第2解像度で表現した第2の画像とを取得する取得工程と、
    前記第1の画像の画素値を、前記第2の画像の画素値に基づいて補正する画像補正工程と、
    前記補正された第1の画像と前記第2の画像とを、それぞれ前記第1の投影装置と前記第2の投影装置とに出力する出力工程と、を備える表示制御装置の制御方法。
  23. コンピュータに、請求項22に記載の制御方法を実行させるためのプログラム。
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