JP3685444B2 - 画像表示装置、画像補正方法、及び画像補正プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、3DCG(Dimension Computer Graphics)により描画される3次元物体にテクスチャ画像を貼り付けて、表示画像を生成し表示する画像表示装置、画像補正方法、及び画像補正プログラムを記録した記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、画像表示装置では、3次元コンピュータグラフィックス(3DCG)の発展に伴って、3DCGにより描画される3次元物体を含んだ3次元シーン画像を表示画像として生成し、ウィンドウ画面を含む表示画面(ディスプレイ画面)に表示するものが開発・実用化されている。このような画像表示装置では、表示画面に表示する画素データ全体を解析し、画像補正処理での画像補正パラメータ値を決定して、画質の改善を行っている。
【0003】
以下、従来の画像表示装置について、図12を用いて具体的に説明する。
図12は、従来の画像表示装置の構成を示すブロック図である。
図12に示すように、従来の画像表示装置には、3次元物体のデータに所定の座標変換処理を行うジオメトリ演算部101、前記ジオメトリ演算部101に接続され、座標変換処理を施された3次元物体を表示画面に表示するためのスケーリング値を演算する表示座標変換部102、及びマッピング用のテクスチャ画像を蓄積しているテクスチャ画像記憶部103が設けられている。従来の画像表示装置は、上記表示座標変換部102とテクスチャ画像記憶部103に接続され、表示画像を生成する表示画像生成部104、前記表示画像生成部104に接続され、生成された表示画像の画像補正パラメータ値を演算する補正パラメータ演算部105、上記表示画像生成部104と補正パラメータ演算部105に接続され、生成された表示画像に所定の画像補正処理を施す画像補正部106、及び前記画像補正部106に接続されたビデオメモリ部107を備えている。尚、ビデオメモリ部107には図示を省略したディスプレイが接続されて、ビデオメモリ部107からの表示画像が表示される。
【0004】
ジオメトリ演算部101は、描画される3次元物体のデータを入力して、その入力したデータに所定の座標変換処理を行う。詳細にいえば、ジオメトリ演算部101は、3次元物体のデータとして、例えば3次元物体のモデル座標系での形状データとシナリオデータを入力する。この形状データは3次元座標位置情報であり、具体的には3次元物体の物体表面を構成している多数の多角形のポリゴン、例えば3角形のポリゴン(以下、”3角ポリゴン”ともいう)の各頂点の座標位置を示す座標値である。ジオメトリ演算部101は、入力した上記モデル座標系での3角ポリゴンの各頂点の座標値をワールド座標系を経て、カメラ座標系での座標値に変換して、さらに仮想スクリーン上に投影した透視変換処理を行う。ジオメトリ演算部101は、透視変換処理した3次元物体のデータ(座標値)を表示座標変換部102に出力する。
【0005】
表示座標変換部102は、ジオメトリ演算部101からの3次元物体の各座標値毎に、上述のスケーリング値を求める。表示座標変換部102は、ジオメトリ演算部101からの座標値と求めたスケーリング値とを表示画像生成部104に出力する。
テクスチャ画像記憶部103は、RAMあるいは類似のデータ記憶装置により構成され、テクスチャ画像としてマッピングする(貼り付ける)ための複数種類の画像の画像データを予め記憶している。これらの画像データには、3DCGによって作成したデータ以外に、例えばカメラやビデオカメラなどの撮像装置で撮像した静止画や動画を含む自然画のデータが含まれている。
【0006】
表示画像生成部104は、ジオメトリ演算部101で座標変換処理された座標値と表示座標変換部102からのスケーリング値とを用いて、表示画面に表示、視認される可視3次元物体を決定する。表示画像生成部104は、決定した可視3次元物体の少なくとも一部の表面(ポリゴン)にマッピングするテクスチャ画像をテクスチャ画像記憶部103に蓄積されているテクスチャ画像から取得し、取得したテクスチャ画像を貼り付ける。さらに、表示画像生成部104は、表示画面の輝度値を画素単位に算出して、テクスチャ画像を貼り付けた3次元物体を含む表示画像を生成する。
補正パラメータ演算部105は、表示画像生成部104で生成された表示画像を解析して、輝度値を補正するための画像補正パラメータ値を決定する。
画像補正部106は、上記表示画像生成部104からの表示画像に対して、補正パラメータ演算部105からの画像補正パラメータ値を用いて表示画面上でのコントラストを改善するための画像補正処理を行う。
ビデオメモリ部107は、RAMあるいは類似のデータ記憶装置により構成され、画像補正部106で画像補正処理が施された表示画像を記憶する。
【0007】
以下、上記のように構成された従来の画像表示装置の動作について、具体的に説明する。
従来の画像表示装置では、まずジオメトリ演算部101が外部からの3次元物体のデータに所定の座標変換処理を施して、透視変換処理後の3次元物体のデータを表示座標変換部102に出力する。
次に、表示座標変換部102は、ジオメトリ演算部101からの座標値を表示画面のサイズに合わせるために、そのジオメトリ演算部101で透視変換処理後の3次元物体のデータに対するスケーリング値を算出する。表示座標変換部102は、算出したスケーリング値とジオメトリ演算部101からの3次元物体のデータとを表示画像生成部104に出力する。
【0008】
続いて、表示画像生成部104は、ジオメトリ演算部101からの3次元物体のデータと表示座標変換部102からのスケーリング値とに基づいて、可視3次元物体を決定し、さらにテクスチャ画像記憶部103に記憶されているテクスチャ画像を決定した可視3次元物体の表面に貼り付ける。その後、表示画像生成部104は、表示画面の各画素毎に輝度値を算出して表示画像を生成し補正パラメータ演算部105及び画像補正部106に出力する。
次に、補正パラメータ演算部105は、表示画像生成部104からの表示画像を解析して、輝度値を補正するための画像補正パラメータ値を決定し画像補正部106に出力する。
【0009】
続いて、画像補正部106は、表示画像生成部104からの表示画像に対して、補正パラメータ演算部105から入力した画像補正パラメータ値を用いて、画像補正処理を行い、ビデオメモリ部107に出力する。
最後に、ビデオメモリ部107は、画像補正部106からの画像補正処理を施した表示画像を入力し記憶する。
以上のように、従来の画像表示装置では、補正パラメータ演算部105が表示画像を解析して、輝度値を補正するための画像補正パラメータ値を算出していた。さらに、従来の画像表示装置では、画像補正部106が上記画像補正パラメータ値を用いて画像補正処理を行い、表示画像の輝度値を画素単位に補正して、表示画面上でのコントラストを改善していた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の画像表示装置では、補正パラメータ演算部105は可視3次元物体の表面にマッピングされたテクスチャ画像を判別することなく、表示画像生成部104からの表示画像を解析して、画像補正パラメータ値を算出していた。このため、この従来の画像表示装置では、画像補正部106が入力した表示画像に対して、その画像特性に応じた適切な画像補正処理を行うことができずに、表示画像の画質が低下することがあった。
具体的にいえば、従来の画像表示装置では、テクスチャ画像として自然画を一部の表面に貼り付けた3次元物体を含む表示画像を表示する場合、自然画を貼り付けていない3次元物体の他の表面に対しても、その貼り付けた自然画と同一の画像補正処理を施すことがあった。その結果、この従来の画像表示装置では、自然画を貼り付けた部分と貼り付けていない部分とでコントラストが不適切なものとなり、表示画面での表示画像の全体的な画質の低下を生じた。より具体的には、例えば自然画を貼り付けた3次元物体の前方に自然画を貼り付けていない他の3次元物体を一部分重ねて配置し表示する場合、従来の画像表示装置では、他の3次元物体の自然画を貼り付けていない表面に対しても、自然画に対する画像補正処理を行って表示画像の画質の低下を生じた。
【0011】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、自然画を一部の表面にマッピングした3次元物体を表示画像として表示する場合でも、その表示画像の画質の低下を生じることなく、画像特性に応じて画像補正処理を最適に行うことができる画像表示装置、画像補正方法、及び画像補正プログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像表示装置は、3次元コンピュータグラフィックスによって描画される3次元物体のデータを入力し、その3次元物体の少なくとも一部の表面にテクスチャ画像を貼り付けて表示画像を生成し表示する画像表示装置であって、
前記3次元物体を仮想のスクリーン上へ投影した座標位置情報に変換するジオメトリ演算部、
前記ジオメトリ演算部から入力した座標位置情報を表示画像での表示座標位置情報に変換するための変換パラメータ値を演算する表示座標変換部、
テクスチャ画像を保存しているテクスチャ画像記憶部、
前記ジオメトリ演算部からの座標位置情報と前記表示座標変換部からの変換パラメータ値と、前記テクスチャ画像記憶部のテクスチャ画像を用いて、隠面処理前の表示画像を生成し、特定のテクスチャ画像を貼り付ける表面の領域であるテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる補正解析対象データとを画素単位に算出し、さらに前記テクスチャ画像貼付け領域のうち、当該表示画像として表示される隠面処理後のテクスチャ画像表示領域を求める表示画像生成部、
前記表示画像生成部からのテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる補正解析対象データとを記憶するテクスチャ画像貼付け領域記憶部、
前記表示画像生成部からのテクスチャ画像表示領域を記憶するテクスチャ画像表示領域記憶部、
前記テクスチャ画像貼付け領域記憶部に記憶されているテクスチャ画像貼付け領域と補正解析対象データとを用いて、画像補正パラメータ値を演算する補正パラメータ演算部、及び
前記補正パラメータ演算部からの画像補正パラメータ値を用いて、前記テクスチャ画像表示領域記憶部に記憶されているテクスチャ画像表示領域を画素単位に補正する画像補正部を備えている。
このように構成することにより、自然画を一部の表面にマッピングした3次元物体を表示画像として表示する場合でも、その表示画像の画質の低下を生じることなく、画像特性に応じて画像補正処理を最適に行うことができる。
【0013】
別の観点による発明の画像表示装置は、3次元コンピュータグラフィックスによって描画される3次元物体のデータを入力し、その3次元物体の少なくとも一部の表面にテクスチャ画像を貼り付けて表示画像を生成し表示する画像表示装置であって、
前記3次元物体を仮想のスクリーン上へ投影した座標位置情報に変換するジオメトリ演算部、
前記ジオメトリ演算部から入力した座標位置情報を表示画像での表示座標位置情報に変換するための変換パラメータ値を演算する表示座標変換部、
テクスチャ画像を保存しているテクスチャ画像記憶部、
前記ジオメトリ演算部からの座標位置情報と前記表示座標変換部からの変換パラメータ値と前記テクスチャ画像記憶部のテクスチャ画像とを用いて、表示画像を生成すると同時に、特定のテクスチャ画像の貼り付け前であり、且つ隠面処理前の形状データを求め、さらにその生成した表示画像において、特定のテクスチャ画像が当該表示画像として表示される隠面処理後のテクスチャ画像表示領域を求める表示画像生成部、
前記表示画像生成部からのテクスチャ画像表示領域を記憶するテクスチャ画像表示領域記憶部、
前記表示画像生成部からの前記形状データ、及び前記特定のテクスチャ画像を前記テクスチャ画像記憶部から入力し、前記特定のテクスチャ画像を貼り付けた表面の領域の補正解析対象データを求めて、画像補正パラメータ値を演算する補正パラメータ演算部、及び
前記補正パラメータ演算部からの画像補正パラメータ値を用いて、前記テクスチャ画像表示領域記憶部に記憶されているテクスチャ画像表示領域を画素単位に補正する画像補正部を備えている。
このように構成することにより、自然画を一部の表面にマッピングした3次元物体を表示画像として表示する場合でも、その表示画像の画質の低下を生じることなく、画像特性に応じて画像補正処理を最適に行うことができる。
【0014】
本発明の画像補正方法は、3次元コンピュータグラフィックスによって描画される3次元物体のデータを入力し、その3次元物体の少なくとも一部の表面にテクスチャ画像を貼り付けて表示画像を生成し表示するための画像補正方法であって、
前記3次元物体を仮想のスクリーン上へ投影した座標位置情報に変換する変換ステップ、
前記変換ステップで変換された座標位置情報を表示画像での表示座標位置情報に変換するための変換パラメータ値を演算する演算ステップ、
テクスチャ画像を保存しているテクスチャ画像記憶ステップ、
前記変換ステップで変換された座標位置情報と前記演算ステップで演算された変換パラメータ値と、前記テクスチャ画像記憶ステップで保存しているテクスチャ画像とを用いて、表示画像を生成する生成ステップ、
前記生成ステップで生成された表示画像に対して、隠面処理前の特定のテクスチャ画像を貼り付ける表面の領域であるテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる補正解析対象データとを画素単位に算出し、さらに前記テクスチャ画像貼付け領域のうち、当該表示画像として表示される隠面処理後のテクスチャ画像表示領域を求める領域演算ステップ、
前記領域演算ステップで演算されたテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる補正解析対象データとを記憶するテクスチャ画像貼付け領域記憶ステップ、
前記領域演算ステップで求められたテクスチャ画像表示領域を記憶するテクスチャ画像表示領域記憶ステップ、
前記テクスチャ画像貼付け領域記憶ステップで記憶されたテクスチャ画像貼付け領域と補正解析対象データとを用いて、画像補正パラメータ値を演算する補正パラメータ演算ステップ、及び
前記補正パラメータ演算ステップで演算された画像補正パラメータ値を用いて、前記テクスチャ画像表示領域記憶ステップで記憶されたテクスチャ画像表示領域を画素単位に補正する画像補正ステップを備えている。
このように構成することにより、自然画を一部の表面にマッピングした3次元物体を表示画像として表示する場合でも、その表示画像の画質の低下を生じることなく、画像特性に応じて画像補正処理を最適に行うことができる。
【0015】
別の観点による発明の画像補正方法は、3次元コンピュータグラフィックスによって描画される3次元物体のデータを入力し、その3次元物体の少なくとも一部の表面にテクスチャ画像を貼り付けて表示画像を生成し表示するための画像補正方法であって、
前記3次元物体を仮想のスクリーン上へ投影した座標位置情報に変換する変換ステップ、
前記変換ステップで変換された座標位置情報を表示画像での表示座標位置情報に変換するための変換パラメータ値を演算する演算ステップ、
テクスチャ画像を保存しているテクスチャ画像記憶ステップ、
前記変換ステップで変換された座標位置情報と前記演算ステップで演算された変換パラメータ値と、前記テクスチャ画像記憶ステップで保存しているテクスチャ画像とを用いて、表示画像を生成すると同時に、特定のテクスチャ画像の貼り付け前であり、且つ隠面処理前の形状データを求める生成ステップ、
前記生成ステップで生成された表示画像に対して、特定のテクスチャ画像が当該表示画像として表示されるテクスチャ画像表示領域を求める領域演算ステップ、
前記領域演算ステップで求められたテクスチャ画像表示領域を記憶するテクスチャ画像表示領域記憶ステップ、
前記生成ステップで生成された形状データ、及び前記特定のテクスチャ画像のデータに基づいて、前記特定のテクスチャ画像を貼り付けた表面の領域の補正解析対象データを求めて、画像補正パラメータ値を演算する補正パラメータ演算ステップ、及び
前記補正パラメータ演算ステップで演算された画像補正パラメータ値を用いて、前記テクスチャ画像表示領域記憶ステップで記憶されたテクスチャ画像表示領域を画素単位に補正する画像補正ステップを備えている
このように構成することにより、自然画を一部の表面にマッピングした3次元物体を表示画像として表示する場合でも、その表示画像の画質の低下を生じることなく、画像特性に応じて画像補正処理を最適に行うことができる。
【0016】
本発明の画像補正プログラムを記録した記録媒体は、3次元コンピュータグラフィックスによって描画される3次元物体を仮想のスクリーン上へ投影した座標位置情報に変換すること、
前記変換された座標位置情報を表示画像での表示座標位置情報に変換するための変換パラメータ値を演算すること、
テクスチャ画像を保存しているテクスチャ画像を記憶すること、
前記変換された座標位置情報と前記演算された変換パラメータ値と、前記保存しているテクスチャ画像とを用いて、表示画像を生成すること、
前記生成された表示画像に対して、隠面処理前の特定のテクスチャ画像を貼り付ける表面の領域であるテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる補正解析対象データとを画素単位に算出し、さらに前記テクスチャ画像貼付け領域のうち、当該表示画像として表示される隠面処理後のテクスチャ画像表示領域を求めること、
前記演算されたテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる補正解析対象データとを記憶すること、
前記求められたテクスチャ画像表示領域を記憶すること、
前記記憶されたテクスチャ画像貼付け領域と補正解析対象データとを用いて、画像補正パラメータ値を演算すること、及び
前記演算された画像補正パラメータ値を用いて、前記記憶されたテクスチャ画像表示領域を画素単位に補正することを備えている。
このように構成することにより、自然画を一部の表面にマッピングした3次元物体を表示画像として表示する場合でも、その表示画像の画質の低下を生じることなく、画像特性に応じて画像補正処理を最適に行うことができる。
【0017】
別の観点による発明の画像補正プログラムを記録した記録媒体は、3次元コンピュータグラフィックスによって描画される3次元物体を仮想のスクリーン上へ投影した座標位置情報に変換すること、
前記変換された座標位置情報を表示画像での表示座標位置情報に変換するための変換パラメータ値を演算すること、
テクスチャ画像を保存しているテクスチャ画像を記憶すること、
前記変換された座標位置情報と前記演算された変換パラメータ値と、前記保存しているテクスチャ画像とを用いて、表示画像を生成すると同時に、特定のテクスチャ画像の貼付け前であり、且つ隠面処理前の形状データを求めること、
前記生成された表示画像に対して、特定のテクスチャ画像が当該表示画像として表示されるテクスチャ画像表示領域を求めること、
前記求められたテクスチャ画像表示領域を記憶すること、
前記生成された形状データ、及び前記特定のテクスチャ画像のデータに基づいて、前記特定のテクスチャ画像を貼り付けた表面の領域の補正解析対象データを求めて、画像補正パラメータ値を演算すること、及び
前記演算された画像補正パラメータ値を用いて、前記テクスチャ画像表示領域記憶ステップで記憶されたテクスチャ画像表示領域を画素単位に補正することを備えている。
このように構成することにより、自然画を一部の表面にマッピングした3次元物体を表示画像として表示する場合でも、その表示画像の画質の低下を生じることなく、画像特性に応じて画像補正処理を最適に行うことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像表示装置及び画像補正方法の好ましい実施例について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、従来例との比較を容易なものとするために、画像補正処理時での補正解析対象データとして表示画像の輝度値を画素単位に補正して、表示画面上でのコントラストを改善し表示する画像表示装置及び画像補正方法を例示して説明する。
【0019】
《実施例1》
[画像表示装置の構成]
図1は、本発明の実施例1である画像表示装置の構成を示すブロック図である。図2は図1に示した画像表示装置で表示される3次元物体の具体例を示す説明図であり、図3は図2に示した3次元物体を表示画像として生成し表示画面に表示した表示例を示す説明図である。
図1に示すように、本実施例1の画像表示装置は、3次元物体のデータに所定の座標変換処理を行い、仮想スクリーン上に投影した座標位置情報に変換するジオメトリ演算部1、及び前記ジオメトリ演算部1に接続され、座標変換処理を施された3次元物体を表示画面に表示するための変換パラメータ値を演算する表示座標変換部2を備えている。本実施例1の画像表示装置には、マッピング用のテクスチャ画像を記憶するためのテクスチャ画像記憶部3、及び上記表示座標変換部2とテクスチャ画像記憶部3とに接続され、表示画像を生成する表示画像生成部4が設けられている。
【0020】
本実施例1の画像表示装置は、特定のテクスチャ画像を貼り付ける表面の領域(以下、”テクスチャ画像貼付け領域”という)とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる各画素の輝度値を上記表示画像生成部4から入力して記憶するテクスチャ画像貼付け領域記憶部5、及び上記テクスチャ画像貼付け領域のうち、表示画像の表面として表示されるテクスチャ画像の領域(以下、”テクスチャ画像表示領域”という)を上記表示画像生成部4から入力して記憶するテクスチャ画像表示領域記憶部6を備えている。さらに、本実施例1の画像表示装置には、上記表示画像生成部4で生成された表示画像に所定の画像補正処理を施すための画像補正パラメータ値を演算する補正パラメータ演算部7と、上記表示画像生成部4、テクスチャ画像表示領域記憶部6、及び補正パラメータ演算部7に接続された画像補正部8と、前記画像補正部8に接続されたビデオメモリ部9とが設けられている。尚、ここでいう特定のテクスチャ画像とは、3DCG以外の自然画などの画像データであり、後述の画像IDにより特定され、画像補正部8で画像補正処理が施される画像補正対象領域に貼られたテクスチャ画像である。
【0021】
ジオメトリ演算部1は、3次元物体の形状データとシナリオデータを入力して、その入力したデータに所定の座標変換処理を行う。詳細には、ジオメトリ演算部1は、3次元物体の形状データとして、例えば各3次元物体のデータを定義するためのモデル座標系での3次元座標位置情報を入力する。この3次元座標位置情報は、3次元物体の物体表面を構成している多数の多角形のポリゴン、例えば3角形のポリゴン(以下、”3角ポリゴン”ともいう)の各頂点の座標位置を示す座標値である。
ジオメトリ演算部1は、入力した上記モデル座標系での3角ポリゴンの各頂点の座標値をワールド座標系(サイエンス社、”3次元CGの基礎と応用”、60頁)を経て、視点を中心とした座標系での座標値に変換し、さらに透視変換処理を行う。ジオメトリ演算部1は、透視変換処理した座標位置情報(座標値)を表示座標変換部2に出力する。
【0022】
具体的にいえば、ジオメトリ演算部1は、図2に示すように、例えば3次元物体41,43のモデル座標系での各3次元座標位置情報(座標値)を入力し、シナリオデータに基づき各3次元物体41,43をワールド座標系40に配置する。さらに、ジオメトリ演算部1は、図2に示すカメラ座標系44での座標値に変換する。つまり、ジオメトリ演算部1は、カメラの視点を原点としカメラの姿勢を座標軸としたカメラ座標系44での3次元座標位置情報に変換し、上記原点から同図の三角形の斜線部で示す撮像方向に投影した透視変換処理後の座標値を求めて表示座標変換部2に出力する。なお、透視変換処理では、各座標値は0〜1の範囲の値に正規化されている。
【0023】
また、ジオメトリ演算部1が入力する3次元物体のデータには、その3次元物体の表面毎の情報として、その表面を構成するポリゴンのID(識別子)、ポリゴンの各頂点での輝度値、及び特定のテクスチャ画像を貼り付けるか否かをポリゴン毎に指示する指示情報が含まれている。この指示情報には、貼り付けるテクスチャ画像を特定し指定するための画像ID、及びそのテクスチャ画像での画素単位の位置を示して当該位置でのテクスチャ画像の輝度値をポリゴンの頂点に関連付けるためのテクスチャ座標値が含まれている。尚、3次元物体41,43は、後続の表示座標変換部2及び表示画像生成部4によって、例えば図3に示す表示画面内の表示画像として変換、生成されて表示される。また、図2及び図3の斜線部で示す部分は、後に詳述するように、3次元物体41の表面42のうち、自然画が貼り付けられて表示される部分である。
【0024】
図1に戻って、表示座標変換部2は、透視変換処理された頂点の各座標位置情報(座標値)を表示画面に変換する変換パラメータ値を算出して、算出した変換パラメータ値とジオメトリ演算部1からの座標値とを表示画像生成部4に出力する。ここでいう変換パラメータ値とは、ジオメトリ演算部1で位置決定した3次元物体を含む3次元シーン画像を表示画面のサイズに合わせるためのスケーリング値である。また、上記表示画面(ディスプレイ画面)には、表示画像を表示するディスプレイの全面だけでなく、その全面を縦及び横方向に区切ったウィンドウ画面を含んでいる。尚、ウィンドウ画面のサイズは、外部からの指示によって表示画面の縦及び横方向での各ピクセル(画素)数で指定される。
テクスチャ画像記憶部3は、RAMあるいは類似のデータ記録装置により構成され、テクスチャ画像としてマッピングする(貼り付ける)ための複数種類の画像の画像データを予め記憶している。テクスチャ画像記憶部3は、上記画像IDと蓄積しているテクスチャ画像とを対応付けて記憶している。これらの画像データには、3DCGによって作成したデータ以外に、例えばカメラやビデオカメラなどの撮像装置で撮像した静止画や動画を含む自然画のデータが含まれている。
【0025】
表示画像生成部4は、ポリゴン毎に表示画面に表示されるかどうかについて判断し、各3次元物体の隠面を消去する隠面消去処理を行う。表示画像生成部4は、ジオメトリ演算部1で演算された座標位置情報を表示座標変換部2からの変換パラメータ値を用いて、表示画面上の表示画像座標系での表示座標値に変換する。具体的には、表示画像生成部4は、例えば各ポリゴン毎に法線を求めて、この法線とカメラの前向きベクトル(上記カメラの撮像方向の向きのベクトル)との内積を算出する。
算出した内積が負の値である場合、表示画像生成部4は当該ポリゴンが表示画面に表示されない向きに向いていると判断して、以降のデータ処理を停止する。算出した内積が正の値である場合、表示画像生成部4はそのポリゴンが表示画面上で表示(視認)される方向に向いたものであると判断して、当該ポリゴンの描画処理を行う。
【0026】
詳細にいえば、表示画像生成部4は、変換した表示座標値に対応する頂点での各輝度値をジオメトリ演算部1が入力したデータから求めて、上記表示画像座標系での当該ポリゴンに対応する表示画像の領域を決定する。さらに、表示画像生成部4は、変換した表示座標値以外の表示画面での画素、つまりポリゴンの頂点以外の画素の輝度値を線形補間処理を行うことにより算出する。これにより、表示画面に表示されるポリゴンでは、その内部が頂点の輝度値に応じて塗り潰し描画処理される。さらに、画像IDによって指定されたテクスチャ画像を貼り付ける表面のポリゴンでは、その輝度値は上記画素毎に外部からのデータだけでなく貼り付けるテクスチャ画像の輝度値にも基づき決定される(詳細は後述)。
上述の隠面消去処理では、表示画像生成部4は、例えば表示画面の視点からの奥行き情報(以下、”Z値”という)を画素単位に蓄えて同一画素位置でのZ値の比較を行うZ−バッファ法(デプスバッファ法)を用いている。このZ−バッファ法により、本実施例1の画像表示装置では、例えば図3に示したように、3次元物体43を3次元物体41の前方に配置し表示する場合でも、3次元物体43の後方に位置する3次元物体41の部分を消去し表示することができる。尚、上記Z値は図示を省略したZバッファに蓄えられる。
【0027】
ここで、図4を参照して、表示画像生成部4での3角ポリゴンの内部を塗り潰す描画処理について具体的に説明する。
図4は、図1に示した表示画像生成部での一つの3角ポリゴンの描画方法を示す説明図である。
図4に示すように、頂点IP1,IP2,IP3からなる3角ポリゴンの描画処理では、表示画像生成部4は、例えばY座標の最大値y1と最小値y3とを求めて、求めた頂点IP1,IP3の各輝度値、テクスチャ座標値、及びZ値を取得する。表示画像生成部4は、取得した輝度値、テクスチャ座標値、及びZ値に基づいて、最大値y1から最小値y3までY軸方向に1画素ずつ、かつ当該3角ポリゴンの内部に含まれるX軸方向の各画素における輝度値、テクスチャ座標値、及びZ値をそれぞれ線形補間処理を行うことにより算出する。
【0028】
詳細にいえば、表示画像生成部4は、頂点IP1,IP3の各輝度値、テクスチャ座標値、及びZ値に基づいて、これらの頂点IP1,IP3を結ぶ3角ポリゴンの1辺上の点Iiでの輝度値、テクスチャ座標値、及びZ値をそれぞれ線形補間処理により求める。同様に、表示画像生成部4は、頂点IP1,IP2の各輝度値、テクスチャ座標値、及びZ値に基づいて、これらの頂点IP1,IP2を結ぶ3角ポリゴンの1辺上の点Ikでの輝度値、テクスチャ座標値、及びZ値をそれぞれ線形補間処理により求める。
表示画像生成部4は、点Ii,Ikの各輝度値、テクスチャ座標値、及びZ値に基づいて、これらの点Ii,Ikを通るX軸に平行な直線上の表示画面の画素に対応する点での輝度値、テクスチャ座標値、及びZ値をそれぞれ線形補間処理により求める。尚、点Ii,Ikは、当該3角ポリゴンの辺上に位置する表示画面の画素に対応する点である。また、表示画像生成部4は、頂点IP2,IP3を結ぶ3角ポリゴンの1辺上の点での輝度値、テクスチャ座標値、及びZ値を求めて、その1辺上の点と点Iiを通るX軸に平行な直線上の表示画面の画素に対応する点での輝度値、テクスチャ座標値、及びZ値をそれぞれ線形補間処理により求める。
尚、表示画像生成部4は、テクスチャ画像を貼り付けないときはテクスチャ座標値を求めることなく3角ポリゴンの上記描画処理を行う。
【0029】
図1に戻って、表示画像生成部4は、外部からの画像IDによって指定された特定のテクスチャ画像を表面に貼り付ける場合、表示画像生成部4はその表面の表示画像座標系での領域、すなわちテクスチャ画像貼付け領域を求めてテクスチャ画像貼付け領域記憶部5に出力し、さらに実際に表示画面に表示される表示画像座標系での領域、すなわちテクスチャ画像表示領域を求めてテクスチャ画像表示領域記憶部6に出力する。具体的には、表示画像生成部4は、例えば図3に示したように、3次元物体43により隠れて表示画面に現れない部分を含む表面42の全領域をテクスチャ画像貼付け領域として出力し、表示画面に現れる表面42の部分の領域(図3の斜線部にて図示)をテクスチャ画像表示領域として出力する。
さらに、特定のテクスチャ画像を表面に貼り付ける場合、表示画像生成部4は、上記表示座標値に変換した頂点での輝度値を外部からのデータに含まれた値とテクスチャ座標値で関連付けられたテクスチャ画像での画素位置における値とを乗算した積により求める。また、頂点以外の画素における輝度値については、例えば図4を用いて説明したように、線形補間処理を行うことにより求める。表示画像生成部4は、求めた輝度値をテクスチャ画像貼付け領域記憶部5に出力する。
【0030】
テクスチャ画像貼付け領域記憶部5は、RAMあるいは類似のデータ記録装置により構成され、表示画像生成部4からのテクスチャ画像貼付け領域とその領域内に含まれる表示画面の各画素の輝度値とを記憶する。詳細には、テクスチャ画像貼付け領域記憶部5は、テクスチャ画像貼付け領域として、テクスチャ画像を貼り付ける表面のIDとその表面を構成しているポリゴンの頂点に対応した表示座標値を含む表示画面での各画素位置とを記憶している。
テクスチャ画像表示領域記憶部6は、RAMあるいは類似のデータ記録装置により構成され、表示画像生成部4からのテクスチャ画像表示領域を記憶する。詳細には、テクスチャ画像表示領域記憶部6は、テクスチャ画像を貼り付け、かつ表示画面に表示される表面のIDとその表面を構成しているポリゴンの頂点に対応した表示座標値を含む表示画面での各画素位置とを記憶している。
【0031】
補正パラメータ演算部7は、テクスチャ画像貼付け領域記憶部5から入力したテクスチャ画像貼付け領域と輝度値とを用いて画像解析を行い、その画像解析の結果に基づき画像補正パラメータ値を演算する。
具体的にいえば、補正パラメータ演算部7は、上記テクスチャ画像貼付け領域内での輝度値の所定の特徴量としてその領域内での輝度値の最大値Imax、最小値Imin、及び平均値Iavを求めて、求めた最大値Imaxと最小値Iminとの差の値と予め設定された所望のコントラストの値Iconとの比率をゲイン値G(=(Imax−Imin)÷Icon)として算出する。さらに、補正パラメータ演算部7は、算出したゲイン値Gと最大値Imax及び最小値Iminとに基づいて、画像補正処理後の輝度値が表示画面の最大輝度値と最小輝度値の範囲内に収まるかどうかについて求める。画像補正処理後の輝度値が上述の範囲内に収まらない場合、補正パラメータ演算部7は、画像補正処理後の輝度値が上記最大輝度値を超えないように、かつ最小輝度値に収まるように、求めた平均値Iavを基準としたオフセット値Ioffを演算する。補正パラメータ演算部7は、テクスチャ画像貼付け領域毎に、上述のゲイン値Gとオフセット値Ioffとを求め画像補正パラメータ値として画像補正部8に出力する。
【0032】
画像補正部8は、補正パラメータ演算部7からの画像補正パラメータ値を用いて、テクスチャ画像表示領域記憶部6からのテクスチャ画像表示領域で指定された表示画面の各画素の輝度値を補正する。
具体的にいえば、画像補正部8は、補正パラメータ演算部7で算出したゲイン値Gとオフセット値Ioffとを用いて、下記の(1)式により上述のテクスチャ画像表示領域内に含まれる画素の各輝度値Ipixを修正し画像補正処理後の輝度値Ipix'を画素単位に求める。
【0033】
Ipix’=(Ipix−Iav)×G+(Iav+Ioff) −−(1)
【0034】
ビデオメモリ部9は、RAMあるいは類似のデータ記録装置により構成され、画像補正部8からの画像補正処理を施した表示画像のデータを記憶する。このビデオメモリ部9には、図示を省略したディスプレイが接続されて、ビデオメモリ部9からの表示画像を表示する。
【0035】
[画像表示装置の動作]
以下、本実施例1の画像表示装置の動作について具体的に説明する。尚、以下の説明では、図3に示した3次元物体41,43を含んだ3次元シーン画像を表示画像として生成し表示する場合を例示して説明する。さらに、同図の表面42に貼り付けたテクスチャ画像(自然画)に画像補正処理を施す場合について説明する。
本実施例1の画像表示装置では、まず、ジオメトリ演算部1が外部からの3次元物体41,43の各データに対して所定の座標変換処理を施す。これにより、3次元物体41,43の表面を構成している複数の3角ポリゴンの各頂点の座標値は、透視変換処理を施されたデータに変換されて表示座標変換部2に出力される。
次に、表示座標変換部2は、ジオメトリ演算部1で処理された3次元物体41,43を含んだ表示画像を表示画面のサイズに合わせるために、ジオメトリ演算部1からの各座標値について表示画像座標系での表示座標値を算出するための変換パラメータ値を求めて、表示画像生成部4に出力する。
続いて、表示画像生成部4は、ジオメトリ演算部1で求められた座標値を表示座標変換部2からの対応する変換パラメータ値を用いて表示座標値に変換し、テクスチャ画像を表面に貼り付けるマッピング処理及び隠面消去処理を含んだ描画処理を行う。
【0036】
ここで、図5を用いて、表示画像生成部4の動作について具体的に説明する。
図5は、図1に示した表示画像生成部の動作を示すフローチャートである。
図5において、まず表示画像生成部4はジオメトリ演算部1からのデータから各3次元物体41,43を構成しているポリゴンの各頂点での輝度値とZ値を取得する。その後、表示画像生成部4は、取得した頂点での輝度値及びZ値を用いて、当該ポリゴンの内部に含まれる表示画面の画素(画素位置)での輝度値及びZ値をそれぞれ線形補間処理により求める。このとき、テクスチャ画像を貼り付ける表面、例えば表面42については、表示画像生成部4は、輝度値及びZ値だけでなく、当該表面42を構成しているポリゴンの各頂点に対応するテクスチャ座標値も取得する。そして、表示画像生成部4は、取得した頂点での輝度値、Z値、及びテクスチャ座標値に基づいて、上述の画素位置での輝度値、Z値、及びテクスチャ座標値をそれぞれ線形補間処理により求める(ステップS1)。
【0037】
次に、表示画像生成部4は、表面42のポリゴンに対して、上記ステップS1で求めたテクスチャ座標値を用いて、その表面に貼り付けるテクスチャ画像の輝度値をテクスチャ画像記憶部3から画素単位に取得する。そして、表示画像生成部4は、取得したテクスチャ画像での輝度値とステップS1で求めた輝度値との積を画素単位に求めて、テクスチャ画像を貼り付けた後での輝度値として算出する(ステップS2)。これにより、表示画面の各画素での輝度値が決定され、画像補正処理前の表示画像が生成される。
続いて、表示画像生成部4は、決定した輝度値について、画像補正対象として特定したテクスチャ画像を貼り付けた表面に含まれるかどうかについて判別する(ステップS3)。輝度値が貼り付けた表面に含まれないものである場合、後述のステップS5に進む。
【0038】
一方、輝度値が貼り付けた表面に含まれるものである場合、表示画像生成部4は、その輝度値はテクスチャ画像貼付け領域に含まれるものであると判断して、その輝度値をもつ画素を含んだポリゴンのID、表示画面上での画素位置、及び当該輝度値の値をテクスチャ画像貼付け領域記憶部5に出力する(ステップS4)。これにより、テクスチャ画像貼付け領域記憶部5は、表面42を構成している全てのポリゴンのIDとポリゴンの各頂点に対応した表示座標値を含む表示画面での画素位置をテクスチャ画像貼付け領域として記憶し、さらにこのテクスチャ画像貼付け領域に含まれる画素での輝度値を記憶する。
【0039】
次に、表示画像生成部4は、Z値に基づいて、表示画面に表示されるかどうかについて判断する。具体的には、表示画像生成部4は、画素毎にZバッファに記憶、設定されているZ値と今回求めた表示画像でのZ値との比較を行う(ステップS5)。求めたZ値が大きい場合、表示画像生成部4は表示画面上に表示されないと判断して処理を終了する。
求めたZ値が小さい場合、表示画像生成部4は対応する画素位置におけるZバッファでの値を更新し上書きする(ステップS6)。
続いて、表示画像生成部4は、Z値を更新した画素位置での輝度値が画像補正対象として特定したテクスチャ画像を貼り付けた表面に含まれるかどうかについて判別する(ステップS7)。輝度値が貼り付けた表面に含まれないものである場合、表示画像生成部4はその輝度値をもつ画素が画像補正処理を行う必要がない領域に含まれるものであると判断して処理を終了する。
一方、輝度値が貼り付けた表面に含まれる場合、表示画像生成部4はその輝度値はテクスチャ画像表示領域に含まれるものであると判断して、その輝度値をもつ画素を含んだポリゴンのID及び表示画面上での画素位置をテクスチャ画像表示領域記憶部6に出力する(ステップS8)。これにより、テクスチャ画像表示領域記憶部6は、表面42を構成しているポリゴンのうち、3次元物体43と重なり表示されない部分を除いたポリゴンのIDとポリゴンの各頂点に対応した表示画面での画素位置をテクスチャ画像表示領域として記憶する。
【0040】
続いて、補正パラメータ演算部7がテクスチャ画像貼付け領域記憶部5からのテクスチャ画像貼付け領域とその領域内に含まれる画素の輝度値を入力する。そして、補正パラメータ演算部7は、入力した輝度値に基づいて、上記テクスチャ画像貼付け領域内での画像補正パラメータ値を算出する。具体的には、補正パラメータ演算部7は、表面42に含まれる輝度値の最大値、最小値、及び平均値を求め、さらに最大値と最小値との差の値を算出する。その後、補正パラメータ演算部7は、算出した差の値と予め設定されている所望のコントラストの値との比率を画像補正処理時での輝度値に対するゲイン値として求める。さらに、補正パラメータ演算部7は、求めたゲイン値と表面42の輝度値の最大値及び最小値とに基づいて、画像補正処理後の輝度値が表示画面の最大輝度値と最小輝度値の範囲内に収まるかどうかについて求める。画像補正処理後の輝度値が上述の範囲内に収まらない場合、補正パラメータ演算部7は、画像補正処理後の輝度値が上記最大輝度値を超えないように、かつ最小輝度値に収まるように、上記平均値を基準としたオフセット値を演算する。そして、補正パラメータ演算部7は、求めたゲイン値とオフセット値を表面42での画像補正パラメータ値として画像補正部8に出力する。
【0041】
次に、画像補正部8が上述の(1)式に補正パラメータ演算部7からのゲイン値、オフセット値、及び平均値を代入して、テクスチャ画像表示領域記憶部6に記憶されているテクスチャ画像表示領域内の画素の各輝度値について補正する。具体的には、テクスチャ画像を貼り付けた表面42のうち、表示画面に表示される部分の輝度値が補正されて、所望のコントラストをもつ表示画像が生成される。そして、画像補正部8は、画像補正処理を施した表示画像をビデオメモリ部9に出力する。
最後に、ビデオメモリ部9は、画像補正部8から出力された表示画像のデータを保持する。
【0042】
以上のように、本実施例1の画像表示装置及び画像補正方法では、テクスチャ画像貼付け領域記憶部5が画像補正対象のテクスチャ画像(例えば、自然画)を貼り付けるテクスチャ画像貼付け領域とその領域内の輝度値とを記憶している。テクスチャ画像表示領域記憶部6は、上記テクスチャ画像貼付け領域のうち表示画面に表示されるテクスチャ画像表示領域を記憶している。補正パラメータ演算部7は、テクスチャ画像貼付け領域記憶部5に記憶されているテクスチャ画像貼付け領域内の輝度値を解析して、画像補正パラメータ値を求めている。画像補正部8が、テクスチャ画像表示領域記憶部6に記憶されているテクスチャ画像表示領域内の輝度値について、補正パラメータ演算部7で算出された補正パラメータ値を用いて画素単位に補正している。これにより、本実施例1の画像表示装置及び画像補正方法では、画像補正対象のテクスチャ画像を貼り付けた表面のうち実際に表示画面に表示される部分について、所望の画像補正処理を行うことができる。その結果、本実施例1の画像表示装置及び画像補正方法では、自然画を一部の表面にマッピングした3次元物体を表示画像として表示する場合でも、その表示画像の画質の低下を生じることなく、画像特性に応じて画像補正処理を最適に行うことができる。
【0043】
《実施例2》
[画像表示装置の構成]
図6は、本発明の実施例2である画像表示装置の構成を示すブロック図である。
この実施例では、画像表示装置の構成において、補正パラメータ演算部が上述のテクスチャ画像表示領域の大きさに基づいて画像補正パラメータ値を算出するよう構成し、その算出した画像補正パラメータ値を用いて画像補正部が表示画像に画像補正処理を行うよう構成した。それ以外の各部は、実施例1のものと同様であるのでそれらの重複した説明は省略する。
図6に示すように、本実施例2の画像表示装置では、第1のスイッチ27がテクスチャ画像貼付け領域記憶部5と補正パラメータ演算部7との間に接続され、第2のスイッチ28が表示画像生成部4と画像補正部29及びビデオメモリ部9との間に接続されている。第1及び第2の各スイッチ27,28は、テクスチャ画像表示領域記憶部26からのテクスチャ画像表示領域の大きさに従って、その切り替え動作を行う。
【0044】
詳細にいえば、本実施例2の画像表示装置では、テクスチャ画像表示領域記憶部26は表示画像生成部4から入力したテクスチャ画像表示領域を記憶して、記憶したテクスチャ画像表示領域の大きさを第1及び第2のスイッチ27,28に出力する。このテクスチャ画像表示領域の大きさの具体例には、例えば表示画面上の画素数がある。テクスチャ画像表示領域記憶部26は記憶したテクスチャ画像表示領域を画像補正部29に出力する。具体的には、テクスチャ画像表示領域記憶部26は上記テクスチャ画像表示領域に含まれる表示画面上の画素位置を画像補正部29に出力する。
第1のスイッチ27は、テクスチャ画像表示領域記憶部26からのテクスチャ画像表示領域の大きさと予め設定された規定値とを比較して、テクスチャ画像表示領域の大きさが規定値以上である場合、第1のスイッチ27はテクスチャ画像貼付け領域記憶部5を補正パラメータ演算部7に接続する。これにより、補正パラメータ演算部7は、テクスチャ画像表示領域が予め設定された規定値よりも大きい場合だけ、その特定のテクスチャ画像を補正するための画像補正パラメータ値を演算し求める。
同様に、第2のスイッチ28は、テクスチャ画像表示領域記憶部26からのテクスチャ画像表示領域の大きさと予め設定された規定値とを比較する。テクスチャ画像表示領域の大きさが規定値以上である場合、第2のスイッチ28は表示画像生成部4を画像補正部29に接続する。テクスチャ画像表示領域の大きさが規定値未満である場合、第2のスイッチ28は表示画像生成部4をビデオメモリ部9に接続する。これにより、表示画面上で所定の大きさ以上の場合だけ、画像補正処理が特定のテクスチャ画像に行われる。
【0045】
画像補正部29は、テクスチャ画像表示領域記憶部26からのテクスチャ画像表示領域について、補正パラメータ演算部7からの画像補正パラメータ値を用いて、表示画像生成部4からの表示画像のデータに画像補正処理を施す。
詳細には、第1及び第2の各スイッチ27,28に規定値として画素数V1が予め設定されている場合、画像補正部29は上記画像補正パラメータ値の算出に用いた画素数V2と上述の画素数V1との差の値を求め、この差の値を1としたときの画像補正対象の画素数V3と画素数V1との差の値に対する比率α(=(V3−V1)/(V2−V1))を算出する。画像補正部29は、算出した比率αと補正パラメータ演算部7からのゲイン値G及びオフセット値Ioffとを用いて、下記の(1)’式によって輝度値を画素単位に補正する。
【0046】
Ipix’=(Ipix−Iav)×((G−1)×α+1)+Iav+Ioff×α−−(1)’
【0047】
尚、上述の画素数V2は、テクスチャ画像貼付け領域に含まれる表示画面上の画素数、すなわち画像解析された合計の画素数であり、テクスチャ画像貼付け領域記憶部5から補正パラメータ演算部7を経て画像補正部29に入力される。また、画素数V3は、テクスチャ画像表示領域に含まれる表示画面上の画素数であり、テクスチャ画像表示領域記憶部26から画像補正部29に入力される。また、画素数V3が採り得る最大値は画素数V2である。
【0048】
[画像表示装置の動作]
以下、本実施例2の画像表示装置の動作について、図6及び図7を用いて具体的に説明する。
図7は、図2に示した3次元物体を表示画像として生成し表示画面に表示した別の表示例を示す説明図である。尚、以下の説明では、実施例1のものと異なる動作について主に説明する。
本実施例2の画像表示装置では、テクスチャ画像表示領域記憶部26が表面42を構成しているポリゴンのうち、3次元物体43と重なり表示されない部分を除いたポリゴンのIDとポリゴンの各頂点に対応した表示座標値を含む表示画面での画素位置とをテクスチャ画像表示領域として表示画像生成部4から入力して記憶する。そして、テクスチャ画像表示領域記憶部26は、その記憶したテクスチャ画像表示領域に含まれる画素数V3を当該テクスチャ画像表示領域の大きさとして第1及び第2のスイッチ27,28に出力する。
【0049】
次に、第1及び第2のスイッチ27,28では、入力した画素数V3と予め設定されている規定値の画素数V1との比較を行う。
画素数V3が画素数V1以上である場合、第1のスイッチ27はテクスチャ画像貼付け領域記憶部5を補正パラメータ演算部7に繋げ、第2のスイッチ28は表示画像生成部4を画像補正部29に繋げる。これにより、テクスチャ画像貼付け領域記憶部5は、実施例1のものと同様に、記憶しているテクスチャ画像貼付け領域とその領域に含まれる各画素での輝度値を第1のスイッチ27を経て補正パラメータ演算部7に出力する。そして、補正パラメータ演算部7は、そのテクスチャ画像に対する画像補正パラメータ値を演算し、演算した画像補正パラメータ値とその演算での画素数V2とを画像補正部29に出力する。また、表示画像生成部4で生成された表示画像のデータは、第2のスイッチ28を経て画像補正部29に出力される。
続いて、画像補正部29は、テクスチャ画像表示領域の大きさに応じて、画像補正パラメータ値に重み付けを行った後、そのテクスチャ画像表示領域内の各画素での輝度値を補正する。具体的には、画像補正部29は、画素数の差(V2−V1)の値を1としたときの画素数の差(V3−V1)の値に対する比率αを求めて、画像補正パラメータ値に含まれるゲイン値及びオフセット値に乗算する。そして、画像補正部29は、上記(1)’式を用いて、テクスチャ画像表示領域に含まれる各画素の輝度値を補正し、画像補正処理を施した表示画像のデータに含めてビデオメモリ部9に出力する。
【0050】
一方、画素数V3が画素数V1未満である場合、第1のスイッチ27はテクスチャ画像貼付け領域記憶部5を補正パラメータ演算部7に繋げず、第2のスイッチ28は表示画像生成部4をビデオメモリ部9に繋げる。これにより、表示画像生成部4で生成された表示画像のデータは、画像補正部29で画像補正処理が行われることなく、ビデオメモリ部9に出力され記憶される。つまり、本実施例2の画像表示装置では、特定のテクスチャ画像を貼り付ける表面42において、例えば図7に示す表示画像のように、表示画面に実際に表示される部分が小さい場合、そのテクスチャ画像による画質低下の影響が殆ど無視できる判断して、画像補正処理を省略することができる。その結果、本実施例2の画像表示装置では、テクスチャ画像表示領域の大きさに応じて、データ処理に要する時間を短縮することができる。
【0051】
以上のように、本実施例2の画像表示装置及び画像補正方法では、テクスチャ画像表示領域記憶部26は表示画像生成部4から入力した特定のテクスチャ画像の大きさを第1及び第2のスイッチ27,28に出力している。第1のスイッチ27は、テクスチャ画像表示領域の大きさが予め設定された規定値以上である場合、テクスチャ画像貼付け領域記憶部5と補正パラメータ演算部7とを接続している。テクスチャ画像表示領域の大きさが予め設定された規定値以上である場合、第2のスイッチ28は表示画像生成部4と画像補正部29とを接続し、テクスチャ画像表示領域の大きさが予め設定された規定値未満である場合、第2のスイッチ28は表示画像生成部4とビデオメモリ部9とを接続している。これにより、本実施例2の画像表示装置及び画像補正方法では、実施例1での効果に加えて、特定のテクスチャ画像が表示画面上に表示される領域に応じて、そのテクスチャ画像を貼り付けた表示画像に画像補正処理を行うか否かについて判別することができる。その結果、本実施例2の画像表示装置及び画像補正方法では、特定のテクスチャ画像の表示画面に占める割合が小さい場合、その画像補正処理を省略することができ、実施例1のものに比べてデータ処理に要する時間を短縮することができる。
【0052】
《実施例3》
[画像表示装置の構成]
図8は、本発明の実施例3である画像表示装置の構成を示すブロック図である。この実施例では、画像表示装置の構成において、補正パラメータ演算部が表示画像生成部からの表示画像のデータ、及び貼り付けられる特定のテクスチャ画像のデータを入力し、上記特定のテクスチャ画像を貼り付けた表面の領域の補正解析対象データ(輝度値)を求めて、画像補正パラメータ値を演算するよう構成した。それ以外の各部は、実施例1のものと同様であるのでそれらの重複した説明は省略する。
図8に示すように、本実施例3の画像表示装置では、表示画像生成部32、及びテクスチャ画像記憶部33が補正パラメータ演算部31に接続されている。これにより、本実施例3の画像表示装置では、上記実施例のものと異なり、補正パラメータ演算部31が表示画像生成部32からのカメラ(表示される)方向を向いたポリゴンの各頂点の輝度値とテクスチャ座標値と表示座標値とに基づいて、表示画面上でのテクスチャ画像貼付け領域の輝度値の最大値、最小値、及び平均値を推定することができる。したがって、本実施例3の画像表示装置では、テクスチャ画像貼付け領域記憶部を設けることなく、実際に表示されるテクスチャ画像表示領域内の輝度値を画素単位に補正することができる。
【0053】
詳細にいえば、本実施例3の画像表示装置では、表示画像生成部32はポリゴン毎に表示画面に表示されるかどうかについて判断して、各3次元物体の隠面消去処理を行う。表示画像生成部32は、特定のテクスチャ画像(例えば、自然画)を貼り付ける表面を構成しているポリゴンのうち、表示画面上で表示される方向に向いているポリゴンi(iは自然数)の所定データを補正パラメータ演算部31に出力する。また、表示画像生成部32は、例えばZ値を用いたZ−バッファ法によりテクスチャ画像表示領域を求めて、テクスチャ画像表示領域記憶部6に出力する。上述の補正パラメータ演算部31に出力されるポリゴンiには、上記実施例でのテクスチャ画像貼付け領域に含まれるものと同様に、そのポリゴンiに含まれる表示画面上での画素の各Z値がZバッファに設定されている同一画素位置での他のZ値より大きいものも含まれている。
【0054】
表示画像生成部32は、上記実施例のものと同様に、表示画面上の各画素の輝度値を決定して、表示画像のデータを生成し画像補正部34に出力する。さらに、本実施例3の表示画像生成部32は、上記ポリゴンiについて、テクスチャ座標値で取得されるテクスチャ画像での輝度値を乗算する前の輝度値とテクスチャ座標値と表示座標値とを所定データとして補正パラメータ演算部31に出力する。これにより、補正パラメータ演算部31が、後に詳述するように、特定のテクスチャ画像を貼り付ける表面がカメラ方向を向いている領域について、その領域の最大値Imax’、最小値Imin’、及び平均値Iav’を演算する。尚、輝度値の最大値Imax’及び最小値Imin’は、表示画像生成部32から出力された全ポリゴンの各頂点について、その輝度値とテクスチャ座標値で取得されるテクスチャ画像での輝度値とを乗算した後の表示画像での最大値及び最小値である。また、平均値Iav’は、各頂点の輝度値と、各ポリゴンの表示画像中の面積と、そのポリゴンに貼り付けられるテクスチャ画像の領域の面積とに基づいて、後述の(2)式を用いて推定した値である。
【0055】
補正パラメータ演算部31は、表示画像生成部32から出力される表示画像のデータのうち、特定のテクスチャ画像が貼り付けられる表面を構成しているポリゴンiの所定データを保持する。補正パラメータ演算部31は、保持している所定データに基づいて、上記ポリゴンiの頂点の輝度値の最大値、及び最小値を求め、その平均値Iav(PSi)を求める。また、補正パラメータ演算部31は、ポリゴンiの頂点に対応付けられたテクスチャ座標値、及び画像IDに基づいて、テクスチャ画像記憶部33内に記憶されている特定のテクスチャ画像での貼り付けられる領域を決定して、決定した領域内における当該テクスチャ画像の輝度値の平均値TEXav(Pi)をポリゴン毎に算出し保持する。
【0056】
補正パラメータ演算部31は、表示画像生成部32からのポリゴンiの所定データに従って、当該テクスチャ画像を貼り付ける表面の輝度値の所定の特徴量を求める。詳細には、補正パラメータ演算部31は、表示画像生成部32からのポリゴンiの所定データに基づいて、表示画像中の当該ポリゴンiの面積S(Pvi)を求める。また、補正パラメータ演算部31は、上記ポリゴンiの頂点に対応する輝度値とテクスチャ画像の輝度値とを乗算した値を求めて、求めた値のうち最大値及び最小値をそれぞれ特定のテクスチャ画像を貼り付けた後での表示画像の表面の輝度値の最大値Imax’及び最小値Imin’として取得する。さらに、補正パラメータ演算部31は、求めたポリゴンiの面積S(Pvi)、特定のテクスチャ画像を貼り付ける前の輝度値の平均値Iav(PSi)、及び上記テクスチャ画像での輝度値の平均値TEXav(Pi)を用いて、下記の(2)式により、特定のテクスチャ画像を貼り付けた後での表面での平均値Iav’を求める。
【0057】
【式2】
【0058】
補正パラメータ演算部31は、上記実施例のものと同様に、特定のテクスチャ画像毎に画像補正パラメータ値を求める。すなわち、補正パラメータ演算部31は、予め設定されている所望のコントラストの値Iconと、上述のテクスチャ画像貼付け領域での値として求めた輝度値の最大値Imax’、最小値Imin’、及び平均値Iav’とを用いて、上記実施例に示した演算方法でゲイン値Gとオフセット値Ioffを算出する。補正パラメータ演算部31は、算出したゲイン値Gとオフセット値Ioffを平均値Iav’とともに画像補正部34に出力する。
【0059】
テクスチャ画像記憶部33は、テクスチャ画像を画像IDと対応させて記憶している。このテクスチャ画像記憶部33に記憶されているテクスチャ画像のデータは、上記実施例のものと異なり表示画像生成部32と補正パラメータ演算部31に参照される。
画像補正部34は、補正パラメータ演算部31からの画像補正パラメータ値を用いて、テクスチャ画像表示領域記憶部6からのテクスチャ画像表示領域で指定された表示画面の各画素の輝度値を補正する。
具体的にいえば、画像補正部34は、補正パラメータ演算部31で算出したゲイン値Gとオフセット値Ioffとを用いて、上述の(1)式により当該テクスチャ画像表示領域内に含まれる画素の各輝度値Ipixを修正し画像補正処理後の輝度値Ipix'を画素単位に求める。
【0060】
[画像表示装置の動作]
以下、本実施例3の画像表示装置の動作について具体的に説明する。尚、以下の説明では、実施例1のものと同様に、図3に示した表示画像を生成し表示する場合を例示して説明する。さらに、以下の説明では、実施例1のものと異なる動作について主に説明する。
本実施例3の画像表示装置では、表示画像生成部32は特定のテクスチャ画像を貼り付ける表面42のうち実際に表示画面上に表示される部分(図3の斜線部にて図示)をテクスチャ画像表示領域としてテクスチャ画像表示領域記憶部6に出力する。表示画像生成部32は、表示画面の画素単位に決定した輝度値を少なくとも含んだ表示画像のデータを画像補正部34に出力する。さらに、表示画像生成部32は、表面42を構成している全ての各ポリゴンの各頂点でのクスチャ画像を貼り付ける前の輝度値、テクスチャ座標値、及び表示座標値を補正パラメータ演算部31に出力する。
【0061】
一方、補正パラメータ演算部31が外部からの3次元物体41,43の各データを入力すると、補正パラメータ演算部31は表示画面における各ポリゴンの面積を求める。さらに、補正パラメータ演算部31は表面42に貼り付けられる上記特定のテクスチャ画像の領域を決定した後、その領域での輝度値をテクスチャ画像記憶部33から取得する。そして、補正パラメータ演算部31は、取得したテクスチャ画像の輝度値に基づいて、当該テクスチャ画像での輝度値の平均値をポリゴン毎に求めて記憶する。
続いて、補正パラメータ演算部31が表示画像生成部32から各ポリゴンのデータを入力すると、補正パラメータ演算部31は上記テクスチャ画像を貼り付ける前の各ポリゴンの輝度値の最大値、最小値、及び平均値を求める。
【0062】
次に、補正パラメータ演算部31は、記憶しているテクスチャ画像での輝度値と、そのテクスチャ画像を貼り付ける前の各ポリゴンの輝度値とを用いて、特定のテクスチャ画像を貼り付けた後の表面42の各ポリゴンの頂点の輝度値の最大値、最小値、及び平均値を求める。詳細には、補正パラメータ演算部31は、輝度値の平均値を上述の(2)式により求め、最大値及び最小値を各ポリゴンの頂点に対応する輝度値とテクスチャ画像の輝度値とを乗算した値の最大値及び最小値を求めることによってそれぞれ取得する。
続いて、補正パラメータ演算部31は、予め設定された所望のコントラストの値と求めたポリゴンの輝度値の最大値、最小値、及び平均値とにより、表面42上のテクスチャ画像に対するゲイン値とオフセット値を求めて、画像補正パラメータ値として画像補正部34に出力する。
次に、画像補正部34は、補正パラメータ演算部31で算出されたゲイン値とオフセット値と輝度値の平均値を上記(1)式に代入して、テクスチャ画像表示領域記憶部6からのテクスチャ画像表示領域に含まれる画素の輝度値を修正する。そして、画像補正部34は、修正した輝度値を含んだ表示画像のデータを画像補正処理後のデータとしてビデオメモリ部9に出力する。
【0063】
以上のように、本実施例3の画像表示装置及び画像補正方法では、表示画像生成部32、及びテクスチャ画像記憶部33に補正パラメータ演算部31を接続して、所定の座標変換処理後の表示画像のデータ、及び特定のテクスチャ画像のデータを補正パラメータ演算部31にそれぞれ入力するよう構成している。これにより、本実施例3の画像表示装置及び画像補正方法では、補正パラメータ演算部31は画像補正対象として特定したテクスチャ画像(例えば、自然画)を貼り付ける領域(テクスチャ画像貼付け領域)に対する画像補正パラメータ値を求めることができる。従って、本実施例3の画像表示装置及び画像補正方法では、上記実施例での効果に加えて、テクスチャ画像貼付け領域記憶部を省略することができ、当該装置の構成を簡略化することができる。
【0064】
《実施例4》
[画像表示装置の構成]
図9は、本発明の実施例4である画像表示装置の構成を示すブロック図である。この実施例では、画像表示装置の構成において、補正パラメータ演算部が上述のテクスチャ画像表示領域の大きさに基づいて画像補正パラメータ値を算出するよう構成し、その算出した画像補正パラメータ値を用いて画像補正部が表示画像に画像補正処理を行うよう構成した。それ以外の各部は、実施例3のものと同様であるのでそれらの重複した説明は省略する。
図9に示すように、本実施例4の画像表示装置では、第3のスイッチ82が補正パラメータ演算部31と表示画像生成部32との間に接続され、第4のスイッチ83が表示画像生成部32と画像補正部84及びビデオメモリ部9との間に接続されている。第3及び第4の各スイッチ82,83は、テクスチャ画像表示領域記憶部81からのテクスチャ画像表示領域の大きさに従って、その切り替え動作を行う。
【0065】
詳細にいえば、本実施例4の画像表示装置では、テクスチャ画像表示領域記憶部81は上記実施例2のものと同様に表示画像生成部32から入力したテクスチャ画像表示領域を記憶して、記憶したテクスチャ画像表示領域の大きさを第3及び第4のスイッチ82,83に出力する。このテクスチャ画像表示領域の大きさの具体例には、例えば表示画面上の画素数がある。テクスチャ画像表示領域記憶部81は記憶したテクスチャ画像表示領域を画像補正部84に出力する。具体的には、テクスチャ画像表示領域記憶部81は上記テクスチャ画像表示領域に含まれる表示画面上の画素位置を画像補正部84に出力する。
第3のスイッチ82は、テクスチャ画像表示領域記憶部81からのテクスチャ画像表示領域の大きさと予め設定された規定値とを比較して、テクスチャ画像表示領域の大きさが規定値以上である場合、第3のスイッチ82は表示画像生成部32を補正パラメータ演算部31に接続する。これにより、補正パラメータ演算部31は、テクスチャ画像表示領域が予め設定された規定値よりも大きい場合だけ、実施例3のものと同様に、その特定のテクスチャ画像を補正するための画像補正パラメータ値を演算し求める。
同様に、第4のスイッチ83は、テクスチャ画像表示領域記憶部81からのテクスチャ画像表示領域の大きさと予め設定された規定値とを比較する。テクスチャ画像表示領域の大きさが規定値以上である場合、第4のスイッチ83は表示画像生成部32を画像補正部84に接続する。テクスチャ画像表示領域の大きさが規定値未満である場合、第4のスイッチ83は表示画像生成部32をビデオメモリ部9に接続する。これにより、表示画面上で所定の大きさ以上の場合だけ、画像補正処理が特定のテクスチャ画像に行われる。
【0066】
画像補正部84は、テクスチャ画像表示領域記憶部81からのテクスチャ画像表示領域について、補正パラメータ演算部31からの画像補正パラメータ値を用いて、表示画像生成部32からの表示画像のデータに画像補正処理を施す。
詳細には、第3及び第4の各スイッチ82,83に規定値として画素数V1’が予め設定されている場合、画像補正部84は上記画像補正パラメータ値の算出に用いた画素数V2’と上述の画素数V1’との差の値を求め、この差の値を1としたときの画像補正対象の画素数V3’と画素数V1’との差の値に対する比率α’(=(V3’−V1’)/(V2’−V1’))を算出する。画像補正部84は、実施例2のものと同様に、算出した比率α’と補正パラメータ演算部31からのゲイン値G及びオフセット値Ioffとを用いて、上述の(1)’式に代入して輝度値を画素単位に補正する。尚、上述の画素数V2’は、テクスチャ画像貼付け領域に含まれる表示画面上の画素数、すなわち画像解析された合計の画素数であり、テクスチャ画像貼付け領域記憶部81から補正パラメータ演算部31を経て画像補正部84に入力される。また、画素数V3’は、テクスチャ画像表示領域に含まれる表示画面上の画素数であり、テクスチャ画像表示領域記憶部81から画像補正部84に入力される。また、画素数V3’が採り得る最大値は画素数V2’である。
【0067】
[画像表示装置の動作]
以下、本実施例4の画像表示装置の動作について具体的に説明する。尚、以下の説明では、実施例3のものと異なる動作について主に説明する。
本実施例4の画像表示装置では、テクスチャ画像表示領域記憶部81が表面42を構成しているポリゴンのうち、3次元物体43と重なり表示されない部分を除いたポリゴンのIDとポリゴンの各頂点に対応した表示座標値を含む表示画面での画素位置とをテクスチャ画像表示領域として表示画像生成部32から入力して記憶する。そして、テクスチャ画像表示領域記憶部81は、その記憶したテクスチャ画像表示領域に含まれる画素数V3’を当該テクスチャ画像表示領域の大きさとして第3及び第4のスイッチ82,83に出力する。
次に、第3及び第4のスイッチ82,83では、入力した画素数V3’と予め設定されている規定値の画素数V1’との比較を行う。
【0068】
画素数V3’が画素数V1’以上である場合、第3のスイッチ82は表示画像生成部32を補正パラメータ演算部31に繋げ、第4のスイッチ83は表示画像生成部32を画像補正部84に繋げる。これにより、補正パラメータ演算部31は、実施例3のものと同様に、上述の座標変換処理後の表示画像のデータ、及び特定のテクスチャ画像のデータを入力して、表面42に貼り付けるテクスチャ画像に対する画像補正パラメータ値を演算する。そして、補正パラメータ演算部31は、演算した画像補正パラメータ値とその演算での画素数V2’とを画像補正部84に出力する。また、表示画像生成部32で生成された表示画像のデータは、第4のスイッチ83を経て画像補正部84に出力される。
続いて、画像補正部84は、テクスチャ画像表示領域の大きさに応じて、画像補正パラメータ値に重み付けを行った後、そのテクスチャ画像表示領域内の各画素での輝度値を補正する。具体的には、画像補正部84は、画素数の差(V2’−V1’)の値を1としたときの画素数の差(V3’−V1’)の値に対する比率α’を求めて、画像補正パラメータ値に含まれるゲイン値及びオフセット値に乗算する。そして、画像補正部84は、実施例2のものと同様に、上記(1)’式を用いて、テクスチャ画像表示領域に含まれる各画素の輝度値を補正し、画像補正処理を施した表示画像のデータに含めてビデオメモリ部9に出力する。
【0069】
一方、画素数V3’が画素数V1’未満である場合、第3のスイッチ82は表示画像生成部32を補正パラメータ演算部31に繋げず、第4のスイッチ83は表示画像生成部32をビデオメモリ部9に繋げる。これにより、表示画像生成部32で生成された表示画像のデータは、画像補正部84で画像補正処理が行われることなく、ビデオメモリ部9に出力され記憶される。つまり、本実施例4の画像表示装置では、特定のテクスチャ画像を貼り付ける表面42において、例えば図7に示した表示画像のように、表示画面に実際に表示される部分が小さい場合、そのテクスチャ画像による画質低下の影響が殆ど無視できる判断して、画像補正処理を省略することができる。その結果、本実施例4の画像表示装置では、実施例3での効果に加えて、テクスチャ画像表示領域の大きさに応じて、データ処理に要する時間を短縮することができる。
【0070】
以上のように、本実施例4の画像表示装置及び画像補正方法では、テクスチャ画像表示領域記憶部81は表示画像生成部32から入力した特定のテクスチャ画像の大きさを第3及び第4のスイッチ82,83に出力している。第3のスイッチ82は、テクスチャ画像表示領域の大きさが予め設定された規定値以上である場合、表示画像生成部32と補正パラメータ演算部31とを接続している。テクスチャ画像表示領域の大きさが予め設定された規定値以上である場合、第4のスイッチ83は表示画像生成部32と画像補正部84とを接続し、テクスチャ画像表示領域の大きさが予め設定された規定値未満である場合、第4のスイッチ83は表示画像生成部32とビデオメモリ部9とを接続している。これにより、本実施例4の画像表示装置及び画像補正方法では、実施例3での効果に加えて、特定のテクスチャ画像が表示画面上に表示される領域に応じて、そのテクスチャ画像を貼り付けた表示画像に画像補正処理を行うか否かについて判別することができる。その結果、本実施例4の画像表示装置及び画像補正方法では、特定のテクスチャ画像の表示画面に占める割合が小さい場合、その画像補正処理を省略することができ、実施例3のものに比べてデータ処理に要する時間を短縮することができる。
【0071】
《実施例5》
[画像表示装置の構成]
図10は、本発明の実施例5である画像表示装置の構成を示すブロック図である。この実施例では、画像表示装置の構成において、補正パラメータ演算部が外部から入力した変更指示値を用いて求めた画像補正パラメータ値を変更するよう構成した。それ以外の各部は、実施例1のものと同様であるのでそれらの重複した説明は省略する。
図10に示すように、本実施例5の画像表示装置では、補正パラメータ演算部117には画像補正パラメータ値を修正し変更するための変更指示値を外部から入力するよう構成されている。
具体的にいえば、補正パラメータ演算部117は、上記実施例1のものと同様に、テクスチャ画像貼付け領域記憶部5からのテクスチャ画像貼付け領域とその領域内に含まれる各画素の輝度値とを入力して画像解析を行う。さらに、補正パラメータ演算部117は、その画像解析の結果と予め設定された所望のコントラストの値とに基づいて、ゲイン値G1とオフセット値Ioff1とを算出する。補正パラメータ演算部117は、変更指示値として外部から入力しているゲイン値の変更値G2とオフセット値の変更値Ioff2とを用いて、算出したゲイン値G1とオフセット値Ioff1とをそれぞれ変更する。補正パラメータ演算部117は、例えばゲイン値G1とその変更値G2との差(G1−G2)の値を求めて、修正後のゲイン値G”として画像補正部8に出力する。補正パラメータ演算部117は、例えばオフセット値Ioff1とその変更値Ioff2との和(Ioff1+Ioff2)の値を求めて、修正後のオフセット値Ioff”として画像補正部8に出力する。これにより、本実施例5の画像表示装置では、上記実施例1での効果に加えて、特定のテクスチャ画像を貼り付けた表面の部分に対する画像補正処理の内容を容易に変更することができる。その結果、本実施例5の画像補正装置では、実施例1のものに比べて所望のコントラストをもつ表示画像を容易に生成し表示することが可能となる。
【0072】
[画像表示装置の動作]
以下、本実施例5の画像表示装置の動作について具体的に説明する。尚、以下の説明では、実施例1のものと異なる動作について主に説明する。
本実施例5の画像表示装置では、補正パラメータ演算部117がテクスチャ画像貼付け領域記憶部5からのテクスチャ画像貼付け領域とその領域内に含まれる画素の輝度値を入力する。そして、補正パラメータ演算部117は、入力した輝度値に基づいて、上記テクスチャ画像貼付け領域内での画像補正パラメータ値を算出する。具体的には、補正パラメータ演算部117は、表面42に含まれる輝度値の最大値、最小値、及び平均値を求め、さらに最大値と最小値との差の値を算出する。その後、補正パラメータ演算部117は、算出した差の値と予め設定されている所望のコントラストの値との比率を画像補正処理時での輝度値に対するゲイン値として求める。さらに、補正パラメータ演算部117は、求めたゲイン値と表面42の輝度値の最大値及び最小値とに基づいて、画像補正処理後の輝度値が表示画面の最大輝度値と最小輝度値の範囲内に収まるかどうかについて求める。画像補正処理後の輝度値が上述の範囲内に収まらない場合、補正パラメータ演算部117は、画像補正処理後の輝度値が上記最大輝度値を超えないように、かつ最小輝度値に収まるように、求めた平均値を基準としたオフセット値を演算する。
【0073】
次に、補正パラメータ演算部117が変更指示値としてゲイン値の変更値とオフセット値の変更値を外部から入力している場合、補正パラメータ演算部117は入力しているゲイン値及びオフセット値の変更値を用いて、求めたゲイン値及びオフセット値をそれぞれ変更して、その変更したゲイン値及びオフセット値を表面42での画像補正パラメータ値として平均値とともに画像補正部8に出力する。
続いて、画像補正部8が上述の(1)式に補正パラメータ演算部117からのゲイン値、オフセット値、及び平均値を代入して、テクスチャ画像表示領域記憶部6に記憶されているテクスチャ画像表示領域内の画素の各輝度値について補正する。具体的には、テクスチャ画像を貼り付けた表面42のうち、表示画面に表示される部分の輝度値が補正されて、所望のコントラストをもつ表示画像が生成される。そして、画像補正部8は、画像補正処理を施した表示画像をビデオメモリ部9に出力する。
最後に、ビデオメモリ部9は、画像補正部8から出力された表示画像のデータを保持する。
【0074】
以上のように、本実施例5の画像表示装置及び画像補正方法では、補正パラメータ演算部117は外部から入力した変更指示値を用いて、算出した補正パラメータ値を修正し変更するよう構成されている。これにより、本実施例5の画像表示装置及び画像補正方法では、上記実施例1での効果に加えて、特定のテクスチャ画像に対する画像補正処理の内容を容易に変更することができる。その結果、本実施例5の画像補正装置及び画像補正方法では、実施例1のものに比べて所望のコントラストをもつ表示画像を容易に生成し表示することが可能となる。
【0075】
《実施例6》
[画像表示装置の構成]
図11は、本発明の実施例6である画像表示装置の構成を示すブロック図である。この実施例では、画像表示装置の構成において、補正パラメータ演算部が外部から入力した変更指示値を用いて求めた画像補正パラメータ値を変更するよう構成した。それ以外の各部は、実施例3のものと同様であるのでそれらの重複した説明は省略する。
図11に示すように、本実施例6の画像表示装置では、補正パラメータ演算部121には画像補正パラメータ値を修正し変更するための変更指示値を外部から入力するよう構成されている。
具体的にいえば、補正パラメータ演算部121は、上記実施例3のものと同様に、上述の座標変換処理後の表示画像のデータ、及び特定のテクスチャ画像のデータを入力して、表面42に貼り付けるテクスチャ画像に対する画像解析を行う。さらに、補正パラメータ演算部121は、その画像解析の結果と予め設定された所望のコントラストの値とに基づいて、ゲイン値G1’とオフセット値Ioff1’とを算出する。補正パラメータ演算部121は、変更指示値として外部から入力しているゲイン値の変更値G2’とオフセット値の変更値Ioff2’とを用いて、算出したゲイン値G1’とオフセット値Ioff1’とをそれぞれ変更する。補正パラメータ演算部121は、例えばゲイン値G1’とその変更値G2’との差(G1’−G2’)の値を求めて、修正後のゲイン値G3として画像補正部34に出力する。補正パラメータ演算部121は、例えばオフセット値Ioff1’とその変更値Ioff2’との和(Ioff1’+Ioff2’)の値を求めて、修正後のオフセット値Ioff3として画像補正部34に出力する。これにより、本実施例6の画像表示装置では、上記実施例3での効果に加えて、特定のテクスチャ画像を貼り付けた表面の部分に対する画像補正処理の内容を容易に変更することができる。その結果、本実施例6の画像補正装置では、実施例3のものに比べて所望のコントラストをもつ表示画像を容易に生成し表示することが可能となる。
【0076】
[画像表示装置の動作]
以下、本実施例6の画像表示装置の動作について具体的に説明する。尚、以下の説明では、実施例3のものと異なる動作について主に説明する。
本実施例6の画像表示装置では、補正パラメータ演算部121が上述の座標変換処理後の表示画像のデータ、及び特定のテクスチャ画像のデータを表示画像生成部32、及びテクスチャ画像記憶部33からそれぞれ入力する。さらに、補正パラメータ演算部121は、特定のテクスチャ画像を貼り付ける領域での輝度値の所定の特徴量を求めて画像補正パラメータ値のゲイン値とオフセット値を算出する。
次に、補正パラメータ演算部121が変更指示値としてゲイン値の変更値とオフセット値の変更値を外部から入力している場合、補正パラメータ演算部121は入力しているゲイン値及びオフセット値の変更値を用いて、求めたゲイン値及びオフセット値をそれぞれ変更して、その変更したゲイン値及びオフセット値を表面42での画像補正パラメータ値として平均値とともに画像補正部34に出力する。
続いて、画像補正部34が上述の(1)式に補正パラメータ演算部121からのゲイン値、オフセット値、及び平均値を代入して、テクスチャ画像表示領域記憶部6に記憶されているテクスチャ画像表示領域内の画素の各輝度値について補正する。具体的には、テクスチャ画像を貼り付けた表面42のうち、表示画面に表示される部分の輝度値が補正されて、所望のコントラストをもつ表示画像が生成される。そして、画像補正部34は、画像補正処理を施した表示画像をビデオメモリ部9に出力する。
最後に、ビデオメモリ部9は、画像補正部34から出力された表示画像のデータを保持する。
【0077】
以上のように、本実施例6の画像表示装置及び画像補正方法では、補正パラメータ演算部121は外部から入力した変更指示値を用いて、算出した補正パラメータ値を修正し変更するよう構成されている。これにより、本実施例6の画像表示装置及び画像補正方法では、上記実施例3での効果に加えて、特定のテクスチャ画像に対する画像補正処理の内容を容易に変更することができる。その結果、本実施例6の画像補正装置及び画像補正方法では、実施例3のものに比べて所望のコントラストをもつ表示画像を容易に生成し表示することが可能となる。
【0078】
尚、上述の各実施例の説明では、表示画面の輝度値を画素単位に補正しコントラストを向上するための画像補正処理を行う構成について説明したが、実施例はこれに限定されるものではなく、画像補正処理対象として特定したテクスチャ画像を貼り付けるテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像が表示画面上に実際に表示されるテクスチャ画像表示領域とを判別して、その判別したテクスチャ画像に最適な画像補正処理を選択し実行する構成であればよい。例えばテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる画素の色差信号を画像補正処理時での補正対象データとして解析して、色差信号を補正するための画像補正パラメータ値を求め、テクスチャ画像表示領域内の画素の各色差信号を補正して、テクスチャ画像を貼り付けた表示画像のカラーバランスを改善する構成でもよい。
また、上述の各実施例の説明では、3次元物体41の一つの表面42に特定のテクスチャ画像を貼り付け補正する例について説明したが、特定のテクスチャ画像を貼り付ける表面は一つに何等限定されるものではなく、特定のテクスチャ画像毎に画像補正パラメータ値を決定して画像補正処理を行える構成であればよい。
【0079】
また、上述の各実施例の説明では、マッピング用のテクスチャ画像をテクスチャ画像記憶部に予め蓄積する構成について説明したが、実施例はこれに限定されるものではなく、少なくとも表示画像生成部がテクスチャ画像を選択し決定してマッピングすることができる構成であればよい。例えば当該画像表示装置をテクスチャ画像として利用できる画像データを記憶または生成する外部機器に接続して、表示画像生成部及び補正パラメータ演算部がテクスチャ画像を選択できる、またはテクスチャ画像を表示画像生成部及び補正パラメータ演算部に出力し指示する構成でもよい。
また、上記実施例2,4の説明では、画像補正パラメータ値の算出に用いた画素数と各スイッチに設定した画素数との差の値を1としたときのテクスチャ画像表示領域内の画素数と上記設定した画素数との差の値に対する比率を求めて、ゲイン値とオフセット値に乗算する構成について説明したが、本発明の実施例はこれに限定されるものではなく、画像補正処理後の表示画面のデータが各スイッチが切替わるまでの間に滑らかに変化するものであればゲイン値及びオフセット値の修正方法は何等限定されるものではない。
【0080】
また、上述の各実施例の画像表示装置は、例えばパーソナルコンピュータを用いて構成することができる。
また、上述の各実施例における画像補正方法は、いずれもコンピュータ・プログラム化することができるので、コンピュータにより実行可能な記録媒体は本願の画像補正方法を提供することが可能である。ここでいうところの記録媒体とは、フロッピーディスク、CD−ROM、DVD、光磁気ディスク、リムーバブル・ハードディスク、及びフラッシュメモリを含むデータ記録装置である。
【0081】
【発明の効果】
以上のように、本発明の画像表示装置及び画像補正方法では、表示画像生成部がジオメトリ演算部からの座標位置情報と表示座標変換部からの変換パラメータ値とを用いて、表示画像を生成している。さらに、表示画像生成部は、特定のテクスチャ画像を貼り付ける表面の領域であるテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる補正解析対象データを画素単位に算出し、かつ上記テクスチャ画像貼付け領域のうち、当該表示画像として表示されるテクスチャ画像表示領域を求めている。テクスチャ画像貼付け領域記憶部が上記表示画像生成部からのテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる補正解析対象データを記憶し、テクスチャ画像表示領域記憶部が上記表示画像生成部からのテクスチャ画像表示領域を記憶している。補正パラメータ演算部は、上記テクスチャ画像貼付け領域記憶部に記憶されているテクスチャ画像貼付け領域と補正解析対象データとを用いて、画像補正パラメータ値を演算している。画像補正部が、上記補正パラメータ演算部からの画像補正パラメータ値を用いて、上記テクスチャ画像表示領域記憶部に記憶されているテクスチャ画像表示領域を画素単位に補正している。このように構成することにより、この発明の画像表示装置及び画像補正方法では、自然画を一部の表面にマッピングした3次元物体を表示画像として表示する場合でも、その表示画像の画質の低下を生じることなく、画像特性に応じて画像補正処理を最適に行うことができる。
【0082】
また、別の観点による発明の画像表示装置及び画像補正方法では、表示画像生成部がジオメトリ演算部からの座標位置情報と前記表示座標変換部からの変換パラメータ値とを用いて、表示画像を生成している。さらに、表示画像生成部は、生成した表示画像に対して、特定のテクスチャ画像が当該表示画像として表示されるテクスチャ画像表示領域を求めている。テクスチャ画像表示領域記憶部は上記表示画像生成部からのテクスチャ画像表示領域を記憶している。補正パラメータ演算部が上記表示画像生成部からの表示画像のデータ、及び上記特定のテクスチャ画像のデータを入力し、前記特定のテクスチャ画像を貼り付けた表面の領域の補正解析対象データを求めて、画像補正パラメータ値を演算している。画像補正部が、上記補正パラメータ演算部からの画像補正パラメータ値を用いて、上記テクスチャ画像表示領域記憶部に記憶されているテクスチャ画像表示領域を画素単位に補正している。このように構成することにより、この発明の画像表示装置及び画像補正方法では、自然画を一部の表面にマッピングした3次元物体を表示画像として表示する場合でも、その表示画像の画質の低下を生じることなく、画像特性に応じて画像補正処理を最適に行うことができる。さらに、この発明の画像表示装置及び画像補正方法では、テクスチャ画像貼付け領域記憶部を設けることなく画像補正パラメータ値を算出することができるので、上述の発明に比べて当該装置の構成を簡略化することができる。
【0083】
また、本発明の画像補正方法はコンピュータ・プログラム化することができるので、本発明の画像補正方法をコンピュータにより実行可能な記録媒体に記録したものでは上記表示画像の画像補正処理を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1である画像表示装置の構成を示すブロック図
【図2】図1に示した画像表示装置で表示される3次元物体の具体例を示す説明図
【図3】図2に示した3次元物体を表示画像として生成し表示画面に表示した表示例を示す説明図
【図4】図1に示した表示画像生成部での一つの3角ポリゴンの描画方法を示す説明図
【図5】図1に示した表示画像生成部の動作を示すフローチャート
【図6】本発明の実施例2である画像表示装置の構成を示すブロック図
【図7】図2に示した3次元物体を表示画像として生成し表示画面に表示した別の表示例を示す説明図
【図8】本発明の実施例3である画像表示装置の構成を示すブロック図
【図9】本発明の実施例4である画像表示装置の構成を示すブロック図
【図10】本発明の実施例5である画像表示装置の構成を示すブロック図
【図11】本発明の実施例6である画像表示装置の構成を示すブロック図
【図12】従来の画像表示装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
1 ジオメトリ演算部
2 表示座標変換部
3,33 テクスチャ画像記憶部
4,32 表示画像生成部
5 テクスチャ画像貼付け領域記憶部
6,26,81 テクスチャ画像表示領域記憶部
7,31,117,121 補正パラメータ演算部
8,29,34,84 画像補正部
9 ビデオメモリ部
27 第1のスイッチ
28 第2のスイッチ
41,43 3次元物体
42 3次元物体41の特定のテクスチャ画像を貼り付ける表面
82 第3のスイッチ
83 第4のスイッチ
Claims (12)
- 3次元コンピュータグラフィックスによって描画される3次元物体のデータを入力し、その3次元物体の少なくとも一部の表面にテクスチャ画像を貼り付けて表示画像を生成し表示する画像表示装置であって、
前記3次元物体を仮想のスクリーン上へ投影した座標位置情報に変換するジオメトリ演算部、
前記ジオメトリ演算部から入力した座標位置情報を表示画像での表示座標位置情報に変換するための変換パラメータ値を演算する表示座標変換部、
テクスチャ画像を保存しているテクスチャ画像記憶部、
前記ジオメトリ演算部からの座標位置情報と前記表示座標変換部からの変換パラメータ値と、前記テクスチャ画像記憶部のテクスチャ画像を用いて、表示画像を生成し、隠面処理前の特定のテクスチャ画像を貼り付ける表面の領域であるテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる補正解析対象データとを画素単位に算出し、さらに前記テクスチャ画像貼付け領域のうち、当該表示画像として表示される隠面処理後のテクスチャ画像表示領域を求める表示画像生成部、
前記表示画像生成部からのテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる補正解析対象データとを記憶するテクスチャ画像貼付け領域記憶部、
前記表示画像生成部からのテクスチャ画像表示領域を記憶するテクスチャ画像表示領域記憶部、
前記テクスチャ画像貼付け領域記憶部に記憶されているテクスチャ画像貼付け領域と補正解析対象データとを用いて、画像補正パラメータ値を演算する補正パラメータ演算部、及び
前記補正パラメータ演算部からの画像補正パラメータ値を用いて、前記テクスチャ画像表示領域記憶部に記憶されているテクスチャ画像表示領域を画素単位に補正する画像補正部、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。 - 前記補正パラメータ演算部が、前記テクスチャ画像表示領域記憶部に記憶されているテクスチャ画像表示領域の大きさに基づいて、画像補正パラメータ値を算出するよう構成し、その算出した画像補正パラメータ値を用いて前記画像補正部が表示画像に画像補正処理を行うよう構成したことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記テクスチャ画像貼付け領域記憶部と前記補正パラメータ演算部との間に接続され、前記テクスチャ画像表示領域記憶部からのテクスチャ画像表示領域の大きさが所定の規定値以上である場合に前記テクスチャ画像貼付け領域記憶部と前記補正パラメータ演算部とを接続する第1のスイッチと、
前記表示画像生成部と前記画像補正部との間に接続され、前記テクスチャ画像表示領域記憶部からのテクスチャ画像表示領域の大きさが所定の規定値以上である場合に前記表示画像生成部と前記画像補正部とを接続する第2のスイッチとを備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示装置。 - 前記補正パラメータ演算部が外部から入力した変更指示値を用いて求めた画像補正パラメータ値を変更するよう構成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像表示装置。
- 3次元コンピュータグラフィックスによって描画される3次元物体のデータを入力し、その3次元物体の少なくとも一部の表面にテクスチャ画像を貼り付けて表示画像を生成し表示する画像表示装置であって、
前記3次元物体を仮想のスクリーン上へ投影した座標位置情報に変換するジオメトリ演算部、
前記ジオメトリ演算部から入力した座標位置情報を表示画像での表示座標位置情報に変換するための変換パラメータ値を演算する表示座標変換部、
テクスチャ画像を保存しているテクスチャ画像記憶部、
前記ジオメトリ演算部からの座標位置情報と前記表示座標変換部からの変換パラメータ値と前記テクスチャ画像記憶部のテクスチャ画像とを用いて、表示画像を生成すると同時に、特定のテクスチャ画像の貼り付け前であり、且つ隠面処理前の形状データを求め、さらにその生成した表示画像において、隠面処理後の特定のテクスチャ画像が当該表示画像として表示されるテクスチャ画像表示領域を求める表示画像生成部、
前記表示画像生成部からのテクスチャ画像表示領域を記憶するテクスチャ画像表示領域記憶部、
前記表示画像生成部からの前記形状データ、及び前記特定のテクスチャ画像を前記テクスチャ画像記憶部から入力し、前記特定のテクスチャ画像を貼り付けた表面の領域の補正解析対象データを求めて、画像補正パラメータ値を演算する補正パラメータ演算部、及び
前記補正パラメータ演算部からの画像補正パラメータ値を用いて、前記テクスチャ画像表示領域記憶部に記憶されているテクスチャ画像表示領域を画素単位に補正する画像補正部、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。 - 前記補正パラメータ演算部が、前記テクスチャ画像表示領域記憶部に記憶されているテクスチャ画像表示領域の大きさに基づいて、画像補正パラメータ値を算出するよう構成し、その算出した画像補正パラメータ値を用いて前記画像補正部が表示画像に画像補正処理を行うよう構成したことを特徴とする請求項5に記載の画像表示装置。
- 前記表示画像生成部と前記補正パラメータ演算部との間に接続され、前記テクスチャ画像表示領域記憶部からのテクスチャ画像表示領域の大きさが所定の規定値以上である場合に前記表示画像生成部と前記補正パラメータ演算部とを接続する第3のスイッチと、
前記表示画像生成部と前記画像補正部との間に接続され、前記テクスチャ画像表示領域記憶部からのテクスチャ画像表示領域の大きさが所定の規定値以上である場合に前記表示画像生成部と前記画像補正部とを接続する第4のスイッチとを備えたことを特徴とする請求項5または6に記載の画像表示装置。 - 前記補正パラメータ演算部が外部から入力した変更指示値を用いて求めた画像補正パラメータ値を変更するよう構成したことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の画像表示装置。
- 3次元コンピュータグラフィックスによって描画される3次元物体のデータを入力し、その3次元物体の少なくとも一部の表面にテクスチャ画像を貼り付けて表示画像を生成し表示するための画像補正方法であって、
前記3次元物体を仮想のスクリーン上へ投影した座標位置情報に変換する変換ステップ、
前記変換ステップで変換された座標位置情報を表示画像での表示座標位置情報に変換するための変換パラメータ値を演算する演算ステップ、
テクスチャ画像を保存しているテクスチャ画像記憶ステップ、
前記変換ステップで変換された座標位置情報と前記演算ステップで演算された変換パラメータ値と、前記テクスチャ画像記憶ステップで保存しているテクスチャ画像とを用いて、表示画像を生成する生成ステップ、
前記生成ステップで生成された表示画像に対して、隠面処理前の特定のテクスチャ画像を貼り付ける表面の領域であるテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる補正解析対象データとを画素単位に算出し、さらに前記テクスチャ画像貼付け領域のうち、当該表示画像として表示される隠面処理後のテクスチャ画像表示領域を求める領域演算ステップ、
前記領域演算ステップで演算されたテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる補正解析対象データとを記憶するテクスチャ画像貼付け領域記憶ステップ、
前記領域演算ステップで求められたテクスチャ画像表示領域を記憶するテクスチャ画像表示領域記憶ステップ、
前記テクスチャ画像貼付け領域記憶ステップで記憶されたテクスチャ画像貼付け領域と補正解析対象データとを用いて、画像補正パラメータ値を演算する補正パラメータ演算ステップ、及び
前記補正パラメータ演算ステップで演算された画像補正パラメータ値を用いて、前記テクスチャ画像表示領域記憶ステップで記憶されたテクスチャ画像表示領域を画素単位に補正する画像補正ステップ、
を備えたことを特徴とする画像補正方法。 - 3次元コンピュータグラフィックスによって描画される3次元物体のデータを入力し、その3次元物体の少なくとも一部の表面にテクスチャ画像を貼り付けて表示画像を生成し表示するための画像補正方法であって、
前記3次元物体を仮想のスクリーン上へ投影した座標位置情報に変換する変換ステップ、
前記変換ステップで変換された座標位置情報を表示画像での表示座標位置情報に変換するための変換パラメータ値を演算する演算ステップ、
テクスチャ画像を保存しているテクスチャ画像記憶ステップ、
前記変換ステップで変換された座標位置情報と前記演算ステップで演算された変換パラメータ値と、前記テクスチャ画像記憶ステップで保存しているテクスチャ画像とを用いて、表示画像を生成すると同時に、特定のテクスチャ画像の貼り付け前であり、且つ隠面処理前の形状データを求める生成ステップ、
前記生成ステップで生成された表示画像に対して、特定のテクスチャ画像が当該表示画像として表示されるテクスチャ画像表示領域を求める領域演算ステップ、
前記領域演算ステップで求められたテクスチャ画像表示領域を記憶するテクスチャ画像表示領域記憶ステップ、
前記生成ステップで生成された形状データ、及び前記特定のテクスチャ画像のデータに基づいて、前記特定のテクスチャ画像を貼り付けた表面の領域の補正解析対象データを求めて、画像補正パラメータ値を演算する補正パラメータ演算ステップ、及び
前記補正パラメータ演算ステップで演算された画像補正パラメータ値を用いて、前記テクスチャ画像表示領域記憶ステップで記憶されたテクスチャ画像表示領域を画素単位に補正する画像補正ステップ、
を備えたことを特徴とする画像補正方法。 - 3次元コンピュータグラフィックスによって描画される3次元物体を仮想のスクリーン上へ投影した座標位置情報に変換すること、
前記変換された座標位置情報を表示画像での表示座標位置情報に変換するための変換パラメータ値を演算すること、
テクスチャ画像を保存しているテクスチャ画像を記憶すること、
前記変換された座標位置情報と前記演算された変換パラメータ値と、前記保存しているテクスチャ画像とを用いて、表示画像を生成すること、
前記生成された表示画像に対して、隠面処理前の特定のテクスチャ画像を貼り付ける表面の領域であるテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる補正解析対象データとを画素単位に算出し、さらに前記テクスチャ画像貼付け領域のうち、当該表示画像として表示される隠面処理後のテクスチャ画像表示領域を求めること、
前記演算されたテクスチャ画像貼付け領域とそのテクスチャ画像貼付け領域内に含まれる補正解析対象データを記憶すること、
前記求められたテクスチャ画像表示領域を記憶すること、
前記記憶されたテクスチャ画像貼付け領域と補正解析対象データとを用いて、画像補正パラメータ値を演算すること、及び
前記演算された画像補正パラメータ値を用いて、前記記憶されたテクスチャ画像表示領域を画素単位に補正すること、
を備えたことを特徴とする画像補正プログラムを記録した記録媒体。 - 3次元コンピュータグラフィックスによって描画される3次元物体を仮想のスクリーン上へ投影した座標位置情報に変換すること、
前記変換された座標位置情報を表示画像での表示座標位置情報に変換するための変換パラメータ値を演算すること、
テクスチャ画像を保存しているテクスチャ画像を記憶すること、
前記変換された座標位置情報と前記演算された変換パラメータ値と、前記保存しているテクスチャ画像とを用いて、表示画像を生成すると同時に、特定のテクスチャ画像の貼り付け前であり、且つ隠面処理前の形状データを求めること、
前記生成された表示画像に対して、特定のテクスチャ画像が当該表示画像として表示されるテクスチャ画像表示領域を求めること、
前記求められたテクスチャ画像表示領域を記憶すること、
前記生成された形状データ、及び前記特定のテクスチャ画像のデータに基づいて、前記特定のテクスチャ画像を貼り付けた表面の領域の補正解析対象データを求めて、画像補正パラメータ値を演算すること、及び
前記演算された画像補正パラメータ値を用いて、前記テクスチャ画像表示領域記憶ステップで記憶されたテクスチャ画像表示領域を画素単位に補正すること、
を備えたことを特徴とする画像補正プログラムを記録した記録媒体。
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