JP4102985B2 - 画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、階調補正を行うための画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
画像処理技術においてコントラストの強調を目的とした階調変換処理はさまざまなものがある。例えば、線形変換による方法や、ヒストグラム平坦化、ガンマ補正に代表される指数変換、あるいは対数変換による方法等が提案されている。さらに、これらの方法と、画像の輝度分布情報等から求めた統計的特徴量を用いて階調変換特性を決め、より画質改善効果を高める方法がある。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ヒストグラム平坦化手法を基本に、ヒストグラムから、入力輝度信号の平均値、最小値、モード値、最大値、偏差係数（分散）、黒面積、白面積を検出し、更に累積ヒストグラムの累積スタート点、累積ストップ点を算出し、この累積スタート点から累積ストップ点までの累積ヒストグラムを最小値〜最大値のレンジに正規化したものを用いて補正を行っている。この例は、入力画像のヒストグラムから求められる統計的特徴量を用いて、補正の度合いを調整して過剰な補正を防ぐ方法である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−１２６３７７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記例では、画像の空間的な情報が考慮されていないため、画像のコントラストを強調する階調補正を行う際に、低周波成分を多く含む画像に対して上記例や従来例によるコントラストの強調処理を行った場合、ノイズの強調や疑似輪郭を発生させてしまう場合がある。
【０００６】
具体的には、例えば、顔画像や青空の画像等は、顔の肌色部分や青空の青色部分等が低周波成分を多く含む。このような画像に対してそのまま階調補正を行って画像のコントラストを強調すると、ノイズを強調してしまったり、画像に疑似輪郭を発生させてしまったりする。また、上記例では画像に対して大局的にコントラスト補正処理を行うため、部分的なコントラスト補正処理のコントロールができない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、より簡易な構成で、低周波成分を多く含む画像を処理する場合に、ノイズの強調や疑似輪郭の発生を低減する階調補正を行うことが可能な画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像処理システムは、入力映像信号に含まれる輝度信号成分から所定周波数以上の高周波成分を出力する高周波成分出力手段と、
高周波成分出力手段による出力値の総和値を演算する総和値演算手段と、
当該総和値に基づき、重み係数を演算する重み係数演算手段と、
当該重み係数に基づき、階調補正用の倍率を演算する倍率演算手段と、
前記輝度信号と当該倍率とを乗算し、出力輝度信号を出力する乗算手段と、
を含み、
前記重み係数演算手段は、前記総和値が大きいほど重み係数を大きくし、かつ、前記総和値が所定値以上の場合は重み係数が最大値となるように重み係数を演算し、
前記倍率演算手段は、前記重み係数が前記倍率と比例するように前記倍率を演算することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
コンピュータを、
入力映像信号に含まれる輝度信号成分から所定周波数以上の高周波成分を出力する高周波成分出力手段と、
高周波成分出力手段による出力値の総和値を演算する総和値演算手段と、
当該総和値に基づき、重み係数を演算する重み係数演算手段と、
当該重み係数に基づき、階調補正用の倍率を演算する倍率演算手段と、
前記輝度信号と当該倍率とを乗算し、出力輝度信号を出力する乗算手段として機能させ、
前記重み係数演算手段は、前記総和値が大きいほど重み係数を大きくし、かつ、前記総和値が所定値以上の場合は重み係数が最大値となるように重み係数を演算し、
前記倍率演算手段は、前記重み係数が前記倍率と比例するように前記倍率を演算することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る情報記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能な情報記憶媒体であって、上記手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る画像処理方法は、入力映像信号に含まれる輝度信号成分から所定周波数以上の高周波成分を出力し、
当該出力値の総和値を演算し、
当該総和値に基づき、前記総和値が大きいほど重み係数を大きくし、かつ、前記総和値が所定値以上の場合は重み係数が最大値となるように重み係数を演算し、
当該重み係数に基づき、前記重み係数が前記倍率と比例するように階調補正用の倍率を演算し、
前記輝度信号と当該倍率とを乗算し、出力輝度信号を出力することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、画像処理システム等は、高周波成分の総和値が大きいほど重み係数を大きくし、かつ、総和値が所定値以上の場合には重み係数の最大値を設定することにより、画像に占める高周波成分の割合が多いほどコントラストを強調しやすくすることができる。
【００１３】
これにより、画像処理システム等は、画像に占める低周波成分の割合が多いほどコントラストを強調せずに画像処理を行うことができる。
【００１４】
したがって、画像処理システム等は、低周波成分を多く含む画像を処理する場合に、ノイズの強調や疑似輪郭の発生を低減する階調補正を行うことができる。
【００１５】
また、本発明によれば、画像処理システム等は、重み係数の最大値以上の値を設定することがないため、過度にコントラストを強調せずに画像処理を行うことができる。
【００１６】
さらに、画像処理システム等は、画像の階調ヒストグラムを生成、記憶する必要がないため、従来より簡易な構成で階調補正を行うことができる。
【００１７】
また、前記画像処理システムおよび前記プロジェクタは、前記輝度信号に基づき、エッジを検出するエッジ検出手段と、
エッジが検出された場合、重み係数更新要求信号を発生する重み係数更新要求信号発生手段と、
を含み、
前記重み係数演算手段は、前記重み係数更新要求信号を受信した場合に、更新した重み係数を出力し、前記重み係数更新要求信号を受信しなかった場合に、更新していない既存の重み係数を出力してもよい。
【００１８】
また、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体は、コンピュータを、
前記輝度信号に基づき、エッジを検出するエッジ検出手段と、
エッジが検出された場合、重み係数更新要求信号を発生する重み係数更新要求信号発生手段として機能させ、
前記重み係数演算手段は、前記重み係数更新要求信号を受信した場合に、更新した重み係数を出力し、前記重み係数更新要求信号を受信しなかった場合に、更新していない既存の重み係数を出力してもよい。
【００１９】
また、前記画像処理方法は、前記輝度信号に基づき、エッジを検出し、
エッジが検出された場合、重み係数更新要求信号を発生し、
前記重み係数を演算する際に、前記重み係数更新要求信号を受信した場合に、更新した重み係数を出力し、前記重み係数更新要求信号を受信しなかった場合に、更新していない既存の重み係数を出力してもよい。
【００２０】
これによれば、画像処理システム等は、画像のエッジを検出した場合に、重み係数を更新し、画像のエッジを検出しなかった場合、重み係数を更新せずに階調補正を行うことができる。
【００２１】
これにより、画像処理システム等は、画像の領域を構成する輝度に応じた階調補正を行うことができるため、より適切な階調補正を行うことができる。
【００２２】
具体的には、例えば、青空と山から構成されるような画像の場合、画像処理システム等は、低周波成分を多く含む青空の領域に対してはコントラストをあまり強調しない階調補正を行い、高周波成分を多く含む山の領域に対してはコントラストを強調する階調補正を行うことができる。
【００２３】
また、前記画像処理システムおよび前記プロジェクタは、前記倍率の基準となる基準倍率値を記憶する記憶手段と、
前記輝度信号に基づき、画像の特徴を判別する判別手段と、
判別された画像の特徴に基づき、前記基準倍率値を演算する基準倍率値演算手段と、
を含み、
前記倍率演算手段は、前記重み係数と、前記基準倍率値とに基づき、前記倍率を演算してもよい。
【００２４】
前記プログラムおよび前記情報記憶媒体は、コンピュータを、
前記倍率の基準となる基準倍率値を記憶する記憶手段と、
前記輝度信号に基づき、画像の特徴を判別する判別手段と、
判別された画像の特徴に基づき、前記基準倍率値を演算する基準倍率値演算手段として機能させ、
前記倍率演算手段は、前記重み係数と、前記基準倍率値とに基づき、前記倍率を演算してもよい。
【００２５】
また、前記画像処理方法は、前記輝度信号に基づき、画像の特徴を判別し、判別した画像の特徴に基づき、前記基準倍率値を更新し、
前記重み係数と、前記基準倍率値とに基づき、前記倍率を演算してもよい。
【００２６】
これによれば、画像処理システム等は、例えば、低周波成分を多く含む画像の場合には基準倍率値を小さくし、高周波成分を多く含む画像の場合には基準倍率値を大きく設定することにより、適切な階調補正を行うことができる。
【００２７】
また、前記画像処理システムおよび前記プロジェクタは、前記輝度信号を前記エッジ検出手段に入力する前に、前記輝度信号から低周波成分を抽出する、低域通過フィルタ手段を含んでもよい。
【００２８】
また、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体は、コンピュータを、前記輝度信号を前記エッジ検出手段に入力する前に、前記輝度信号から低周波成分を抽出する、低域通過フィルタ手段として機能させてもよい。
【００２９】
また、前記画像処理方法は、前記入力映像信号に含まれる輝度信号に基づき、エッジ検出を行う前に、輝度信号から低周波成分を抽出してもよい。
【００３０】
これによれば、画像処理システム等は、低域通過フィルタを通過した画像に対してエッジ検出を行うため、エッジ検出精度を高めることができる。これにより、画像処理システム等は、エッジ検出による領域分割の精度を高めることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、映像信号の一種であるＲＧＢ信号を入力し、各信号の輝度（「輝度値」または「輝度レベル」ともいう。）の階調補正を行う画像処理システムに適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３２】
（システム全体の説明）
以下、本発明を液晶プロジェクタの画像処理システムに適用した場合を例に採り、説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態の一例に係るプロジェクタ２０の概略説明図である。
【００３４】
スクリーン１０のほぼ正面に設けられたプロジェクタ２０は、種々の画像を投写する。
【００３５】
プレゼンター３０は、スクリーン１０上の画像表示領域１２の画像の所望の位置をレーザーポインタ５０から投射したスポット光で指し示しながら、第三者に対するプレゼンテーションを行う。
【００３６】
例えば、プロジェクタ２０が、顔画像や青空のように低周波成分を多く含む画像に対して通常のコントラスト強調処理を行って画像を投写すると、投写画像において、ノイズが強調されたり、疑似輪郭が発生してしまう場合がある。
【００３７】
そこで、本実施の形態では、プロジェクタ２０は、画像のエッジ検出処理を行って領域分割を行い、領域ごとに高周波成分が含まれる程度を把握し、画像に含まれる高周波成分に応じた階調補正を行う。
【００３８】
次に、このような機能を実現するためのプロジェクタ２０の画像処理部の機能ブロックについて説明する。
【００３９】
図２は、本実施形態の一例に係る画像処理部の機能ブロック図である。
【００４０】
プロジェクタ２０内の画像処理部は、入力映像信号であるＲＧＢ信号をＹＵＶ信号に変換するＲＧＢ−ＹＵＶ変換部１１０と、ＹＵＶ信号を補正する補正部１２０と、補正されたＹ’Ｕ’Ｖ’信号をＲ’Ｇ’Ｂ’信号に変換するＹＵＶ−ＲＧＢ変換部１３０と、Ｒ’Ｇ’Ｂ’信号に基づき、画像を投写する画像投写部１９０とを含んで構成されている。
【００４１】
また、補正部１２０は、入力輝度信号Ｙを補正することにより階調補正を行って補正後の輝度信号Ｙ’を出力する階調補正部１４０を含んで構成されている。
【００４２】
また、画像投写部１９０は、空間光変調器１９２と、Ｒ’Ｇ’Ｂ’信号に基づき、空間光変調器１９２を駆動する駆動部１９４と、空間光変調器１９２に光を出力する光源１９６と、空間光変調器１９２で変調された光を投写するレンズ１９８とを含んで構成されている。
【００４３】
このようにしてプロジェクタ２０は、階調補正を行って画像を投写する。
【００４４】
ここで、階調補正部１４０の構成について説明する。
【００４５】
図３は、本実施形態の一例に係る階調補正部１４０の機能ブロック図である。
【００４６】
階調補正部１４０は、ノイズを除去し、さらにエッジ検出による領域分割の精度を高める低域通過フィルタ手段として機能するＬＰＦ(Low Pass Filter)１４１と、輝度信号成分から所定周波数以上の高周波成分を出力する高周波成分出力手段として機能するＨＰＦ(High Pass Filter)１４２と、当該出力の絶対値を演算する絶対値演算部１４３と、当該絶対値の総和値を演算する総和値演算部１４４とを含んで構成されている。
【００４７】
また、階調補正部１４０は、ＬＰＦ１４１を通過した輝度信号に基づき、エッジを検出するエッジ検出部１４６と、画像を構成する画素数をカウントする画素数カウント部１４７と、エッジ検出状況および画素数に基づき、所定の条件が満たされた場合、重み係数更新要求信号を発生する重み係数更新要求信号発生部１４８とを含んで構成されている。
【００４８】
また、階調補正部１４０は、重み係数演算部１４５を含む。
【００４９】
重み係数演算部１４５は、総和値演算部１４４からの総和値に基づき、階調補正用の重み係数を演算する。また、重み係数演算部１４５は、重み係数更新要求信号発生部１４８から、重み係数更新要求信号を受信した場合のみ、重み係数演算部１４５からの新たな重み係数を出力し、重み係数更新要求信号を受信しない場合には重み係数演算部１４５からの新たな重み係数を出力せずに前回出力した重み係数をそのまま出力する。
【００５０】
また、階調補正部１４０は、輝度信号に基づき画像の特徴を判別する判別手段として機能するＬＵＴ(Look Up Table)更新判定部１４９と、判別された画像の特徴に基づき、階調補正用の倍率の基準となる基準倍率値を演算する基準倍率値演算手段として機能するＬＵＴ演算部１５０と、当該基準倍率値を記憶するＬＵＴ記憶部１５１とを含んで構成されている。
【００５１】
なお、ＬＵＴ更新判定部１４９は、所定の規則に従ってＬＵＴ更新要求信号をＬＵＴ演算部１５０に送信する。ここで所定の規則としては、例えば画像から導出されるＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ：所定期間における輝度値の平均値）等の特徴量の変動に基づく規則のほか、プロセッサから定期的に送信される割り込み信号の受信に基づく規則等であってもよい。ＬＵＴ演算部１５０は、ＬＵＴ更新判定部１４９からＬＵＴ更新要求信号を受信すると、階調補正用の倍率の基準となる基準倍率値を演算する。
【００５２】
また、階調補正部１４０は、重み係数と基準倍率値とに基づき、階調補正用の倍率を演算する倍率演算部１５２と、入力輝度信号Ｙと当該倍率との乗算を行って出力輝度信号Ｙ’を出力する乗算部１５３とを含んで構成されている。
【００５３】
次に、これらの各部を用いた階調補正の流れについて説明する。
【００５４】
図４は、本実施形態の一例に係る階調補正のフローチャートである。
【００５５】
まず、ＨＰＦ１４２は、輝度信号から高周波成分を取り出して出力する（ステップＳ２）。
【００５６】
そして、絶対値演算部１４３は、当該出力値の絶対値を演算する（ステップＳ３）。
【００５７】
そして、総和値演算部１４４は、当該絶対値の総和値を演算する（ステップＳ４）。
【００５８】
また、階調補正部１４０は、重み係数更新要求処理（ステップＳ５）と重み係数演算処理（ステップＳ６）を行って階調補正時に用いる重み係数を求める。
【００５９】
ここで、重み係数更新要求処理（ステップＳ５）についてより詳細に説明する。
【００６０】
図５は、本実施形態の一例に係る重み係数更新要求処理のフローチャートである。
【００６１】
エッジ検出部１４６は、ＬＰＦ１４１を通過した低輝度信号成分から領域のエッジ（境界）を検出し、画素数カウント部１４７は、輝度信号に基づいて画素数をカウントする（ステップＳ２１）。
【００６２】
重み係数更新要求信号発生部１４８は、エッジ検出部１４６によってエッジが検出されたかどうかを判定する（ステップＳ２２）。
【００６３】
重み係数更新要求信号発生部１４８は、エッジ検出部１４６によってエッジが検出された場合、前回のエッジ検出からカウントされている画素数カウント値（画素数カウンタ）が閾値ｔｈ１より多いかどうかを判定する（ステップＳ２３）。そして、重み係数更新要求信号発生部１４８は、当該画素数カウント値が閾値ｔｈ１より多い場合、重み係数更新要求信号Highを発生する（ステップＳ２５）。
【００６４】
なお、このような処理を行うのは、高周波成分が非常に多く含まれている領域に対して、エッジの誤検出の影響を除去するためである。
【００６５】
また、重み係数更新要求信号発生部１４８は、エッジが検出されなかった場合、画素数カウント部１４７による画素数カウント値が取り込み領域の画素数を超えたかどうかを判定する（ステップＳ２４）。
【００６６】
重み係数更新要求信号発生部１４８は、画素数カウント部１４７による画素数カウント値が取り込み領域の画素数を超えた場合、重み係数更新要求信号Highを発生する（ステップＳ２５）。
【００６７】
なお、重み係数更新要求信号発生部１４８は、エッジが検出されず、かつ、画素数カウント値が取り込み領域の画素数以下の場合、重み係数更新要求信号Lowを発生する。
【００６８】
すなわち、重み係数更新要求信号発生部１４８は、エッジの検出時か画像の切り替え時にのみ重み係数の更新要求を行う。
【００６９】
これにより、プロジェクタ２０は、エッジ検出によって画像を複数の領域に分割し、画像が変化している領域ごとに異なる階調補正を行うことが可能となる。
【００７０】
次に、重み係数演算処理（ステップＳ６）について、より詳細に説明する。
【００７１】
図６は、本実施形態の一例に係る重み係数演算処理のフローチャートである。
【００７２】
重み係数演算部１４５は、重み係数更新要求信号発生部１４８からの重み係数更新要求信号がHighかどうかを判定する（ステップＳ３１）。
【００７３】
重み係数演算部１４５は、重み係数更新要求信号がHighでない場合、すなわち、画像の切り替え時等ではない場合、それまでに用いていた重み係数ｚをそのまま出力する。
【００７４】
これに対し、重み係数更新要求信号がHighである場合、重み係数演算部１４５は、総和値演算部１４４による総和値HPFsumがしきい値HPFth未満かどうかを判定する（ステップＳ３２）。
【００７５】
総和値HPFsumがしきい値HPFth以上の場合、重み係数演算部１４５は、しきい値HPFthを総和値HPFsumとして設定する（ステップＳ３３）。
【００７６】
これに対し、総和値HPFsumがしきい値HPFth未満の場合、重み係数演算部１４５は、総和値HPFsumをそのまま用いる。
【００７７】
そして、重み係数演算部１４５は、総和値HPFsumをしきい値HPFthで割った値を演算し、この値を重み係数ｚとして適用する（ステップＳ３４）。
【００７８】
すなわち、重み係数演算部１４５は、重み係数の更新要求があった場合のみ、新たに演算した重み係数ｚを出力し、重み係数の更新要求がない場合、重み係数ｚを変更せずに前回出力した重み係数ｚをそのまま出力する。
【００７９】
図７は、本実施形態の一例に係る重み係数ｚの特性を示す図である。
【００８０】
上述したように、総和値HPFsumがしきい値HPFth以上の場合、重み係数演算部１４５は、しきい値HPFthを総和値HPFsumとして設定されるため、図７に示すように、重み計数ｚは、０以上１以下の値となり、総和値HPFsumに比例する。
【００８１】
すなわち、総和値HPFsumがしきい値HPFth以上の場合、重み係数は最大値である１となり、１を超える値が設定されることがないため、プロジェクタ２０は、過度にコントラストを強調せずに画像処理を行うことができる。
【００８２】
また、図４に示すように、ＬＵＴ更新判定部１４９は、輝度信号に基づき、ＡＰＬ等による画像の特徴量の変動を検出し（ステップＳ７）、ＬＵＴを更新する必要があるかどうかを判定する（ステップＳ８）。
【００８３】
ＬＵＴを更新する必要がある場合、ＬＵＴ演算部１５０は、ＬＵＴ記憶部１５１に記憶する基準倍率値Ｌを線形または非線形の演算によって求め、ＬＵＴを更新する（ステップＳ９）。
【００８４】
倍率演算部１５２は、重み係数ｚと基準倍率値Ｌとに基づき、階調補正用の倍率Ｌ’を演算する（ステップＳ１０）。
【００８５】
この演算式としては、例えば、以下の式を適用できる。
【００８６】
Ｌ’＝１．０＋ｚ（Ｌ−１．０）
この演算によって、高周波成分が多く、重み係数ｚが１に近い画像に対しては基準倍率値Ｌにほぼ近い倍率が適用され、高周波成分が少なく、重み係数ｚが０に近い画像に対しては１．０に近い倍率が適用され、画像のコントラストの強調効果が抑制される。
【００８７】
そして、乗算部１５３は、入力輝度信号Ｙと倍率Ｌ’を乗算し、出力輝度信号Ｙ’を出力する（ステップＳ１１）。
【００８８】
なお、上述した画像処理システムの各部の機能を実現するためのハードウェアとしては、例えば以下のものを適用できる。
【００８９】
図８は、本実施形態の一例に係るプロジェクタ２０のハードウェアブロック図である。
【００９０】
例えば、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部１１０、ＹＵＶ−ＲＧＢ変換部１３０としては、例えば画像処理回路９７０等、画素数カウント部１４７、ＬＵＴ記憶部１５１としては、例えばＲＡＭ９５０、画像処理回路９７０等、絶対値演算部１４３、総和値演算部１４４、重み係数演算部１４５、重み係数更新要求信号発生部１４８、ＬＵＴ更新判定部１４９、ＬＵＴ演算部１５０、倍率演算部１５２、例えばＣＰＵ９１０、乗算部１５３としては、例えば乗算器等、空間光変調器１９２としては、例えば液晶パネル９２０等、液晶パネル９２０を駆動する液晶ライトバルブ駆動ドライバを記憶するＲＯＭ９６０等を用いて実現できる。
【００９１】
なお、これらの各部はシステムバス９８０を介して相互に情報をやりとりすることが可能である。
【００９２】
また、これらの各部は回路のようにハードウェア的に実現してもよいし、ドライバのようにソフトウェア的に実現してもよい。
【００９３】
さらに、階調補正部１４０としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶した情報記憶媒体９００からプログラムを読み取って階調補正部１４０の機能をコンピュータに実現させてもよい。
【００９４】
このような情報記憶媒体９００としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を適用でき、そのプログラムの読み取り方式は接触方式であっても、非接触方式であってもよい。
【００９５】
また、情報記憶媒体９００に代えて、上述した各機能を実現するためのプログラム等を、伝送路を介してホスト装置等からダウンロードすることによって上述した各機能を実現することも可能である。
【００９６】
以上のように、本実施の形態によれば、プロジェクタ２０は、高周波成分の総和値が大きいほど重み係数を大きくし、かつ、総和値が所定値以上の場合には重み係数の最大値を設定することにより、画像に占める高周波成分の割合が多いほどコントラストを強調しやすくすることができる。
【００９７】
これにより、プロジェクタ２０は、画像に占める低周波成分の割合が多いほどコントラストを強調せずに画像処理を行うことができる。
【００９８】
したがって、プロジェクタ２０は、低周波成分を多く含む画像を処理する場合に、ノイズの強調や疑似輪郭の発生を低減する階調補正を行うことができる。
【００９９】
また、プロジェクタ２０は、重み係数の最大値以上の値を設定することがないため、過度にコントラストを強調せずに画像処理を行うことができる。
【０１００】
さらに、プロジェクタ２０は、画像の階調ヒストグラムを生成、記憶する必要がないため、従来より簡易な構成で階調補正を行うことができる。
【０１０１】
また、プロジェクタ２０は、画像のエッジを検出した場合に、重み係数を更新し、画像のエッジを検出しなかった場合、重み係数を更新せずに階調補正を行うことができる。
【０１０２】
これにより、プロジェクタ２０は、画像の領域を構成する輝度に応じた階調補正を行うことができるため、より適切な階調補正を行うことができる。
【０１０３】
具体的には、例えば、青空と山から構成されるような画像の場合、プロジェクタ２０は、低周波成分を多く含む青空の領域に対してはコントラストをあまり強調しない階調補正を行い、高周波成分を多く含む山の領域に対してはコントラストを強調する階調補正を行うことができる。
【０１０４】
また、プロジェクタ２０は、例えば、低周波成分を多く含む画像の場合には基準倍率値を小さくし、高周波成分を多く含む画像の場合には基準倍率値を大きく設定することにより、適切な階調補正を行うことができる。
【０１０５】
さらに、プロジェクタ２０は、ＬＰＦ１４１を通過した画像に対してエッジ検出を行うため、エッジ検出精度を高めることができる。これにより、プロジェクタ２０は、エッジ検出による領域分割の精度を高めることができる。
【０１０６】
（変形例）
以上、本発明を適用した好適な実施の形態について説明してきたが、本発明の適用は上述した実施例に限定されない。
【０１０７】
例えば、ＬＰＦ１４１、ＨＰＦ１４２に代えて所定の帯域のみ通過させるＢＰＦ(Band Pass Filter)を組み合わせてＬＰＦ１４１およびＨＰＦ１４２の機能を実現してもよい。
【０１０８】
また、上述した階調補正部１４０の機能を複数の装置に分散して階調補正を行ってもよい。
【０１０９】
また、上述した階調補正を実行する画像処理システムは、プロジェクタ２０のような液晶プロジェクタに限定されず、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いたプロジェクタ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＦＥＤ（Field Emission Display）、ＥＬ（Electro Luminescence）、直視型液晶表示装置等の種々の表示装置に実装してもよい。なお、ＤＭＤは米国テキサスインスツルメンツ社の商標である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の一例に係るプロジェクタの概略説明図である。
【図２】 本実施形態の一例に係る画像処理部の機能ブロック図である。
【図３】 本実施形態の一例に係る階調補正部の機能ブロック図である。
【図４】 本実施形態の一例に係る階調補正のフローチャートである。
【図５】 本実施形態の一例に係る重み係数更新要求処理のフローチャートである。
【図６】 本実施形態の一例に係る重み係数演算処理のフローチャートである。
【図７】 本実施形態の一例に係る重み係数ｚの特性を示す図である。
【図８】 本実施形態の一例に係るプロジェクタのハードウェアブロック図である。
【符号の説明】
１４０ 階調補正部、 １４１ ＬＰＦ（低域通過フィルタ手段）、 １４２ＨＰＦ（高周波成分出力手段）、 １４３ 絶対値演算部（総和値演算手段）、 １４４ 総和値演算部（総和値演算手段）、 １４５ 重み係数演算部、 １４６ エッジ検出部、 １４７ 画素数カウント部、 １４８ 重み係数更新要求信号発生部、 １４９ ＬＵＴ更新判定部（判別手段）、 １５０ ＬＵＴ演算部（基準倍率値演算手段）、 １５１ ＬＵＴ記憶部、 １５２ 倍率演算部、 １５３ 乗算部、 ９００ 情報記憶媒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、階調補正を行うための画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
画像処理技術においてコントラストの強調を目的とした階調変換処理はさまざまなものがある。例えば、線形変換による方法や、ヒストグラム平坦化、ガンマ補正に代表される指数変換、あるいは対数変換による方法等が提案されている。さらに、これらの方法と、画像の輝度分布情報等から求めた統計的特徴量を用いて階調変換特性を決め、より画質改善効果を高める方法がある。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ヒストグラム平坦化手法を基本に、ヒストグラムから、入力輝度信号の平均値、最小値、モード値、最大値、偏差係数（分散）、黒面積、白面積を検出し、更に累積ヒストグラムの累積スタート点、累積ストップ点を算出し、この累積スタート点から累積ストップ点までの累積ヒストグラムを最小値〜最大値のレンジに正規化したものを用いて補正を行っている。この例は、入力画像のヒストグラムから求められる統計的特徴量を用いて、補正の度合いを調整して過剰な補正を防ぐ方法である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−１２６３７７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記例では、画像の空間的な情報が考慮されていないため、画像のコントラストを強調する階調補正を行う際に、低周波成分を多く含む画像に対して上記例や従来例によるコントラストの強調処理を行った場合、ノイズの強調や疑似輪郭を発生させてしまう場合がある。
【０００６】
具体的には、例えば、顔画像や青空の画像等は、顔の肌色部分や青空の青色部分等が低周波成分を多く含む。このような画像に対してそのまま階調補正を行って画像のコントラストを強調すると、ノイズを強調してしまったり、画像に疑似輪郭を発生させてしまったりする。また、上記例では画像に対して大局的にコントラスト補正処理を行うため、部分的なコントラスト補正処理のコントロールができない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、より簡易な構成で、低周波成分を多く含む画像を処理する場合に、ノイズの強調や疑似輪郭の発生を低減する階調補正を行うことが可能な画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像処理システムは、入力映像信号に含まれる輝度信号成分から所定周波数以上の高周波成分を出力する高周波成分出力手段と、
高周波成分出力手段による出力値の総和値を演算する総和値演算手段と、
当該総和値に基づき、重み係数を演算する重み係数演算手段と、
当該重み係数に基づき、階調補正用の倍率を演算する倍率演算手段と、
前記輝度信号と当該倍率とを乗算し、出力輝度信号を出力する乗算手段と、
を含み、
前記重み係数演算手段は、前記総和値が大きいほど重み係数を大きくし、かつ、前記総和値が所定値以上の場合は重み係数が最大値となるように重み係数を演算し、
前記倍率演算手段は、前記重み係数が前記倍率と比例するように前記倍率を演算することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
コンピュータを、
入力映像信号に含まれる輝度信号成分から所定周波数以上の高周波成分を出力する高周波成分出力手段と、
高周波成分出力手段による出力値の総和値を演算する総和値演算手段と、
当該総和値に基づき、重み係数を演算する重み係数演算手段と、
当該重み係数に基づき、階調補正用の倍率を演算する倍率演算手段と、
前記輝度信号と当該倍率とを乗算し、出力輝度信号を出力する乗算手段として機能させ、
前記重み係数演算手段は、前記総和値が大きいほど重み係数を大きくし、かつ、前記総和値が所定値以上の場合は重み係数が最大値となるように重み係数を演算し、
前記倍率演算手段は、前記重み係数が前記倍率と比例するように前記倍率を演算することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る情報記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能な情報記憶媒体であって、上記手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る画像処理方法は、入力映像信号に含まれる輝度信号成分から所定周波数以上の高周波成分を出力し、
当該出力値の総和値を演算し、
当該総和値に基づき、前記総和値が大きいほど重み係数を大きくし、かつ、前記総和値が所定値以上の場合は重み係数が最大値となるように重み係数を演算し、
当該重み係数に基づき、前記重み係数が前記倍率と比例するように階調補正用の倍率を演算し、
前記輝度信号と当該倍率とを乗算し、出力輝度信号を出力することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、画像処理システム等は、高周波成分の総和値が大きいほど重み係数を大きくし、かつ、総和値が所定値以上の場合には重み係数の最大値を設定することにより、画像に占める高周波成分の割合が多いほどコントラストを強調しやすくすることができる。
【００１３】
これにより、画像処理システム等は、画像に占める低周波成分の割合が多いほどコントラストを強調せずに画像処理を行うことができる。
【００１４】
したがって、画像処理システム等は、低周波成分を多く含む画像を処理する場合に、ノイズの強調や疑似輪郭の発生を低減する階調補正を行うことができる。
【００１５】
また、本発明によれば、画像処理システム等は、重み係数の最大値以上の値を設定することがないため、過度にコントラストを強調せずに画像処理を行うことができる。
【００１６】
さらに、画像処理システム等は、画像の階調ヒストグラムを生成、記憶する必要がないため、従来より簡易な構成で階調補正を行うことができる。
【００１７】
また、前記画像処理システムおよび前記プロジェクタは、前記輝度信号に基づき、エッジを検出するエッジ検出手段と、
エッジが検出された場合、重み係数更新要求信号を発生する重み係数更新要求信号発生手段と、
を含み、
前記重み係数演算手段は、前記重み係数更新要求信号を受信した場合に、更新した重み係数を出力し、前記重み係数更新要求信号を受信しなかった場合に、更新していない既存の重み係数を出力してもよい。
【００１８】
また、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体は、コンピュータを、
前記輝度信号に基づき、エッジを検出するエッジ検出手段と、
エッジが検出された場合、重み係数更新要求信号を発生する重み係数更新要求信号発生手段として機能させ、
前記重み係数演算手段は、前記重み係数更新要求信号を受信した場合に、更新した重み係数を出力し、前記重み係数更新要求信号を受信しなかった場合に、更新していない既存の重み係数を出力してもよい。
【００１９】
また、前記画像処理方法は、前記輝度信号に基づき、エッジを検出し、
エッジが検出された場合、重み係数更新要求信号を発生し、
前記重み係数を演算する際に、前記重み係数更新要求信号を受信した場合に、更新した重み係数を出力し、前記重み係数更新要求信号を受信しなかった場合に、更新していない既存の重み係数を出力してもよい。
【００２０】
これによれば、画像処理システム等は、画像のエッジを検出した場合に、重み係数を更新し、画像のエッジを検出しなかった場合、重み係数を更新せずに階調補正を行うことができる。
【００２１】
これにより、画像処理システム等は、画像の領域を構成する輝度に応じた階調補正を行うことができるため、より適切な階調補正を行うことができる。
【００２２】
具体的には、例えば、青空と山から構成されるような画像の場合、画像処理システム等は、低周波成分を多く含む青空の領域に対してはコントラストをあまり強調しない階調補正を行い、高周波成分を多く含む山の領域に対してはコントラストを強調する階調補正を行うことができる。
【００２３】
また、前記画像処理システムおよび前記プロジェクタは、前記倍率の基準となる基準倍率値を記憶する記憶手段と、
前記輝度信号に基づき、画像の特徴を判別する判別手段と、
判別された画像の特徴に基づき、前記基準倍率値を演算する基準倍率値演算手段と、
を含み、
前記倍率演算手段は、前記重み係数と、前記基準倍率値とに基づき、前記倍率を演算してもよい。
【００２４】
前記プログラムおよび前記情報記憶媒体は、コンピュータを、
前記倍率の基準となる基準倍率値を記憶する記憶手段と、
前記輝度信号に基づき、画像の特徴を判別する判別手段と、
判別された画像の特徴に基づき、前記基準倍率値を演算する基準倍率値演算手段として機能させ、
前記倍率演算手段は、前記重み係数と、前記基準倍率値とに基づき、前記倍率を演算してもよい。
【００２５】
また、前記画像処理方法は、前記輝度信号に基づき、画像の特徴を判別し、判別した画像の特徴に基づき、前記基準倍率値を更新し、
前記重み係数と、前記基準倍率値とに基づき、前記倍率を演算してもよい。
【００２６】
これによれば、画像処理システム等は、例えば、低周波成分を多く含む画像の場合には基準倍率値を小さくし、高周波成分を多く含む画像の場合には基準倍率値を大きく設定することにより、適切な階調補正を行うことができる。
【００２７】
また、前記画像処理システムおよび前記プロジェクタは、前記輝度信号を前記エッジ検出手段に入力する前に、前記輝度信号から低周波成分を抽出する、低域通過フィルタ手段を含んでもよい。
【００２８】
また、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体は、コンピュータを、前記輝度信号を前記エッジ検出手段に入力する前に、前記輝度信号から低周波成分を抽出する、低域通過フィルタ手段として機能させてもよい。
【００２９】
また、前記画像処理方法は、前記入力映像信号に含まれる輝度信号に基づき、エッジ検出を行う前に、輝度信号から低周波成分を抽出してもよい。
【００３０】
これによれば、画像処理システム等は、低域通過フィルタを通過した画像に対してエッジ検出を行うため、エッジ検出精度を高めることができる。これにより、画像処理システム等は、エッジ検出による領域分割の精度を高めることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、映像信号の一種であるＲＧＢ信号を入力し、各信号の輝度（「輝度値」または「輝度レベル」ともいう。）の階調補正を行う画像処理システムに適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３２】
（システム全体の説明）
以下、本発明を液晶プロジェクタの画像処理システムに適用した場合を例に採り、説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態の一例に係るプロジェクタ２０の概略説明図である。
【００３４】
スクリーン１０のほぼ正面に設けられたプロジェクタ２０は、種々の画像を投写する。
【００３５】
プレゼンター３０は、スクリーン１０上の画像表示領域１２の画像の所望の位置をレーザーポインタ５０から投射したスポット光で指し示しながら、第三者に対するプレゼンテーションを行う。
【００３６】
例えば、プロジェクタ２０が、顔画像や青空のように低周波成分を多く含む画像に対して通常のコントラスト強調処理を行って画像を投写すると、投写画像において、ノイズが強調されたり、疑似輪郭が発生してしまう場合がある。
【００３７】
そこで、本実施の形態では、プロジェクタ２０は、画像のエッジ検出処理を行って領域分割を行い、領域ごとに高周波成分が含まれる程度を把握し、画像に含まれる高周波成分に応じた階調補正を行う。
【００３８】
次に、このような機能を実現するためのプロジェクタ２０の画像処理部の機能ブロックについて説明する。
【００３９】
図２は、本実施形態の一例に係る画像処理部の機能ブロック図である。
【００４０】
プロジェクタ２０内の画像処理部は、入力映像信号であるＲＧＢ信号をＹＵＶ信号に変換するＲＧＢ−ＹＵＶ変換部１１０と、ＹＵＶ信号を補正する補正部１２０と、補正されたＹ’Ｕ’Ｖ’信号をＲ’Ｇ’Ｂ’信号に変換するＹＵＶ−ＲＧＢ変換部１３０と、Ｒ’Ｇ’Ｂ’信号に基づき、画像を投写する画像投写部１９０とを含んで構成されている。
【００４１】
また、補正部１２０は、入力輝度信号Ｙを補正することにより階調補正を行って補正後の輝度信号Ｙ’を出力する階調補正部１４０を含んで構成されている。
【００４２】
また、画像投写部１９０は、空間光変調器１９２と、Ｒ’Ｇ’Ｂ’信号に基づき、空間光変調器１９２を駆動する駆動部１９４と、空間光変調器１９２に光を出力する光源１９６と、空間光変調器１９２で変調された光を投写するレンズ１９８とを含んで構成されている。
【００４３】
このようにしてプロジェクタ２０は、階調補正を行って画像を投写する。
【００４４】
ここで、階調補正部１４０の構成について説明する。
【００４５】
図３は、本実施形態の一例に係る階調補正部１４０の機能ブロック図である。
【００４６】
階調補正部１４０は、ノイズを除去し、さらにエッジ検出による領域分割の精度を高める低域通過フィルタ手段として機能するＬＰＦ(Low Pass Filter)１４１と、輝度信号成分から所定周波数以上の高周波成分を出力する高周波成分出力手段として機能するＨＰＦ(High Pass Filter)１４２と、当該出力の絶対値を演算する絶対値演算部１４３と、当該絶対値の総和値を演算する総和値演算部１４４とを含んで構成されている。
【００４７】
また、階調補正部１４０は、ＬＰＦ１４１を通過した輝度信号に基づき、エッジを検出するエッジ検出部１４６と、画像を構成する画素数をカウントする画素数カウント部１４７と、エッジ検出状況および画素数に基づき、所定の条件が満たされた場合、重み係数更新要求信号を発生する重み係数更新要求信号発生部１４８とを含んで構成されている。
【００４８】
また、階調補正部１４０は、重み係数演算部１４５を含む。
【００４９】
重み係数演算部１４５は、総和値演算部１４４からの総和値に基づき、階調補正用の重み係数を演算する。また、重み係数演算部１４５は、重み係数更新要求信号発生部１４８から、重み係数更新要求信号を受信した場合のみ、重み係数演算部１４５からの新たな重み係数を出力し、重み係数更新要求信号を受信しない場合には重み係数演算部１４５からの新たな重み係数を出力せずに前回出力した重み係数をそのまま出力する。
【００５０】
また、階調補正部１４０は、輝度信号に基づき画像の特徴を判別する判別手段として機能するＬＵＴ(Look Up Table)更新判定部１４９と、判別された画像の特徴に基づき、階調補正用の倍率の基準となる基準倍率値を演算する基準倍率値演算手段として機能するＬＵＴ演算部１５０と、当該基準倍率値を記憶するＬＵＴ記憶部１５１とを含んで構成されている。
【００５１】
なお、ＬＵＴ更新判定部１４９は、所定の規則に従ってＬＵＴ更新要求信号をＬＵＴ演算部１５０に送信する。ここで所定の規則としては、例えば画像から導出されるＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ：所定期間における輝度値の平均値）等の特徴量の変動に基づく規則のほか、プロセッサから定期的に送信される割り込み信号の受信に基づく規則等であってもよい。ＬＵＴ演算部１５０は、ＬＵＴ更新判定部１４９からＬＵＴ更新要求信号を受信すると、階調補正用の倍率の基準となる基準倍率値を演算する。
【００５２】
また、階調補正部１４０は、重み係数と基準倍率値とに基づき、階調補正用の倍率を演算する倍率演算部１５２と、入力輝度信号Ｙと当該倍率との乗算を行って出力輝度信号Ｙ’を出力する乗算部１５３とを含んで構成されている。
【００５３】
次に、これらの各部を用いた階調補正の流れについて説明する。
【００５４】
図４は、本実施形態の一例に係る階調補正のフローチャートである。
【００５５】
まず、ＨＰＦ１４２は、輝度信号から高周波成分を取り出して出力する（ステップＳ２）。
【００５６】
そして、絶対値演算部１４３は、当該出力値の絶対値を演算する（ステップＳ３）。
【００５７】
そして、総和値演算部１４４は、当該絶対値の総和値を演算する（ステップＳ４）。
【００５８】
また、階調補正部１４０は、重み係数更新要求処理（ステップＳ５）と重み係数演算処理（ステップＳ６）を行って階調補正時に用いる重み係数を求める。
【００５９】
ここで、重み係数更新要求処理（ステップＳ５）についてより詳細に説明する。
【００６０】
図５は、本実施形態の一例に係る重み係数更新要求処理のフローチャートである。
【００６１】
エッジ検出部１４６は、ＬＰＦ１４１を通過した低輝度信号成分から領域のエッジ（境界）を検出し、画素数カウント部１４７は、輝度信号に基づいて画素数をカウントする（ステップＳ２１）。
【００６２】
重み係数更新要求信号発生部１４８は、エッジ検出部１４６によってエッジが検出されたかどうかを判定する（ステップＳ２２）。
【００６３】
重み係数更新要求信号発生部１４８は、エッジ検出部１４６によってエッジが検出された場合、前回のエッジ検出からカウントされている画素数カウント値（画素数カウンタ）が閾値ｔｈ１より多いかどうかを判定する（ステップＳ２３）。そして、重み係数更新要求信号発生部１４８は、当該画素数カウント値が閾値ｔｈ１より多い場合、重み係数更新要求信号Highを発生する（ステップＳ２５）。
【００６４】
なお、このような処理を行うのは、高周波成分が非常に多く含まれている領域に対して、エッジの誤検出の影響を除去するためである。
【００６５】
また、重み係数更新要求信号発生部１４８は、エッジが検出されなかった場合、画素数カウント部１４７による画素数カウント値が取り込み領域の画素数を超えたかどうかを判定する（ステップＳ２４）。
【００６６】
重み係数更新要求信号発生部１４８は、画素数カウント部１４７による画素数カウント値が取り込み領域の画素数を超えた場合、重み係数更新要求信号Highを発生する（ステップＳ２５）。
【００６７】
なお、重み係数更新要求信号発生部１４８は、エッジが検出されず、かつ、画素数カウント値が取り込み領域の画素数以下の場合、重み係数更新要求信号Lowを発生する。
【００６８】
すなわち、重み係数更新要求信号発生部１４８は、エッジの検出時か画像の切り替え時にのみ重み係数の更新要求を行う。
【００６９】
これにより、プロジェクタ２０は、エッジ検出によって画像を複数の領域に分割し、画像が変化している領域ごとに異なる階調補正を行うことが可能となる。
【００７０】
次に、重み係数演算処理（ステップＳ６）について、より詳細に説明する。
【００７１】
図６は、本実施形態の一例に係る重み係数演算処理のフローチャートである。
【００７２】
重み係数演算部１４５は、重み係数更新要求信号発生部１４８からの重み係数更新要求信号がHighかどうかを判定する（ステップＳ３１）。
【００７３】
重み係数演算部１４５は、重み係数更新要求信号がHighでない場合、すなわち、画像の切り替え時等ではない場合、それまでに用いていた重み係数ｚをそのまま出力する。
【００７４】
これに対し、重み係数更新要求信号がHighである場合、重み係数演算部１４５は、総和値演算部１４４による総和値HPFsumがしきい値HPFth未満かどうかを判定する（ステップＳ３２）。
【００７５】
総和値HPFsumがしきい値HPFth以上の場合、重み係数演算部１４５は、しきい値HPFthを総和値HPFsumとして設定する（ステップＳ３３）。
【００７６】
これに対し、総和値HPFsumがしきい値HPFth未満の場合、重み係数演算部１４５は、総和値HPFsumをそのまま用いる。
【００７７】
そして、重み係数演算部１４５は、総和値HPFsumをしきい値HPFthで割った値を演算し、この値を重み係数ｚとして適用する（ステップＳ３４）。
【００７８】
すなわち、重み係数演算部１４５は、重み係数の更新要求があった場合のみ、新たに演算した重み係数ｚを出力し、重み係数の更新要求がない場合、重み係数ｚを変更せずに前回出力した重み係数ｚをそのまま出力する。
【００７９】
図７は、本実施形態の一例に係る重み係数ｚの特性を示す図である。
【００８０】
上述したように、総和値HPFsumがしきい値HPFth以上の場合、重み係数演算部１４５は、しきい値HPFthを総和値HPFsumとして設定されるため、図７に示すように、重み計数ｚは、０以上１以下の値となり、総和値HPFsumに比例する。
【００８１】
すなわち、総和値HPFsumがしきい値HPFth以上の場合、重み係数は最大値である１となり、１を超える値が設定されることがないため、プロジェクタ２０は、過度にコントラストを強調せずに画像処理を行うことができる。
【００８２】
また、図４に示すように、ＬＵＴ更新判定部１４９は、輝度信号に基づき、ＡＰＬ等による画像の特徴量の変動を検出し（ステップＳ７）、ＬＵＴを更新する必要があるかどうかを判定する（ステップＳ８）。
【００８３】
ＬＵＴを更新する必要がある場合、ＬＵＴ演算部１５０は、ＬＵＴ記憶部１５１に記憶する基準倍率値Ｌを線形または非線形の演算によって求め、ＬＵＴを更新する（ステップＳ９）。
【００８４】
倍率演算部１５２は、重み係数ｚと基準倍率値Ｌとに基づき、階調補正用の倍率Ｌ’を演算する（ステップＳ１０）。
【００８５】
この演算式としては、例えば、以下の式を適用できる。
【００８６】
Ｌ’＝１．０＋ｚ（Ｌ−１．０）
この演算によって、高周波成分が多く、重み係数ｚが１に近い画像に対しては基準倍率値Ｌにほぼ近い倍率が適用され、高周波成分が少なく、重み係数ｚが０に近い画像に対しては１．０に近い倍率が適用され、画像のコントラストの強調効果が抑制される。
【００８７】
そして、乗算部１５３は、入力輝度信号Ｙと倍率Ｌ’を乗算し、出力輝度信号Ｙ’を出力する（ステップＳ１１）。
【００８８】
なお、上述した画像処理システムの各部の機能を実現するためのハードウェアとしては、例えば以下のものを適用できる。
【００８９】
図８は、本実施形態の一例に係るプロジェクタ２０のハードウェアブロック図である。
【００９０】
例えば、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部１１０、ＹＵＶ−ＲＧＢ変換部１３０としては、例えば画像処理回路９７０等、画素数カウント部１４７、ＬＵＴ記憶部１５１としては、例えばＲＡＭ９５０、画像処理回路９７０等、絶対値演算部１４３、総和値演算部１４４、重み係数演算部１４５、重み係数更新要求信号発生部１４８、ＬＵＴ更新判定部１４９、ＬＵＴ演算部１５０、倍率演算部１５２、例えばＣＰＵ９１０、乗算部１５３としては、例えば乗算器等、空間光変調器１９２としては、例えば液晶パネル９２０等、液晶パネル９２０を駆動する液晶ライトバルブ駆動ドライバを記憶するＲＯＭ９６０等を用いて実現できる。
【００９１】
なお、これらの各部はシステムバス９８０を介して相互に情報をやりとりすることが可能である。
【００９２】
また、これらの各部は回路のようにハードウェア的に実現してもよいし、ドライバのようにソフトウェア的に実現してもよい。
【００９３】
さらに、階調補正部１４０としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶した情報記憶媒体９００からプログラムを読み取って階調補正部１４０の機能をコンピュータに実現させてもよい。
【００９４】
このような情報記憶媒体９００としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を適用でき、そのプログラムの読み取り方式は接触方式であっても、非接触方式であってもよい。
【００９５】
また、情報記憶媒体９００に代えて、上述した各機能を実現するためのプログラム等を、伝送路を介してホスト装置等からダウンロードすることによって上述した各機能を実現することも可能である。
【００９６】
以上のように、本実施の形態によれば、プロジェクタ２０は、高周波成分の総和値が大きいほど重み係数を大きくし、かつ、総和値が所定値以上の場合には重み係数の最大値を設定することにより、画像に占める高周波成分の割合が多いほどコントラストを強調しやすくすることができる。
【００９７】
これにより、プロジェクタ２０は、画像に占める低周波成分の割合が多いほどコントラストを強調せずに画像処理を行うことができる。
【００９８】
したがって、プロジェクタ２０は、低周波成分を多く含む画像を処理する場合に、ノイズの強調や疑似輪郭の発生を低減する階調補正を行うことができる。
【００９９】
また、プロジェクタ２０は、重み係数の最大値以上の値を設定することがないため、過度にコントラストを強調せずに画像処理を行うことができる。
【０１００】
さらに、プロジェクタ２０は、画像の階調ヒストグラムを生成、記憶する必要がないため、従来より簡易な構成で階調補正を行うことができる。
【０１０１】
また、プロジェクタ２０は、画像のエッジを検出した場合に、重み係数を更新し、画像のエッジを検出しなかった場合、重み係数を更新せずに階調補正を行うことができる。
【０１０２】
これにより、プロジェクタ２０は、画像の領域を構成する輝度に応じた階調補正を行うことができるため、より適切な階調補正を行うことができる。
【０１０３】
具体的には、例えば、青空と山から構成されるような画像の場合、プロジェクタ２０は、低周波成分を多く含む青空の領域に対してはコントラストをあまり強調しない階調補正を行い、高周波成分を多く含む山の領域に対してはコントラストを強調する階調補正を行うことができる。
【０１０４】
また、プロジェクタ２０は、例えば、低周波成分を多く含む画像の場合には基準倍率値を小さくし、高周波成分を多く含む画像の場合には基準倍率値を大きく設定することにより、適切な階調補正を行うことができる。
【０１０５】
さらに、プロジェクタ２０は、ＬＰＦ１４１を通過した画像に対してエッジ検出を行うため、エッジ検出精度を高めることができる。これにより、プロジェクタ２０は、エッジ検出による領域分割の精度を高めることができる。
【０１０６】
（変形例）
以上、本発明を適用した好適な実施の形態について説明してきたが、本発明の適用は上述した実施例に限定されない。
【０１０７】
例えば、ＬＰＦ１４１、ＨＰＦ１４２に代えて所定の帯域のみ通過させるＢＰＦ(Band Pass Filter)を組み合わせてＬＰＦ１４１およびＨＰＦ１４２の機能を実現してもよい。
【０１０８】
また、上述した階調補正部１４０の機能を複数の装置に分散して階調補正を行ってもよい。
【０１０９】
また、上述した階調補正を実行する画像処理システムは、プロジェクタ２０のような液晶プロジェクタに限定されず、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いたプロジェクタ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＦＥＤ（Field Emission Display）、ＥＬ（Electro Luminescence）、直視型液晶表示装置等の種々の表示装置に実装してもよい。なお、ＤＭＤは米国テキサスインスツルメンツ社の商標である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の一例に係るプロジェクタの概略説明図である。
【図２】 本実施形態の一例に係る画像処理部の機能ブロック図である。
【図３】 本実施形態の一例に係る階調補正部の機能ブロック図である。
【図４】 本実施形態の一例に係る階調補正のフローチャートである。
【図５】 本実施形態の一例に係る重み係数更新要求処理のフローチャートである。
【図６】 本実施形態の一例に係る重み係数演算処理のフローチャートである。
【図７】 本実施形態の一例に係る重み係数ｚの特性を示す図である。
【図８】 本実施形態の一例に係るプロジェクタのハードウェアブロック図である。
【符号の説明】
１４０ 階調補正部、 １４１ ＬＰＦ（低域通過フィルタ手段）、 １４２ＨＰＦ（高周波成分出力手段）、 １４３ 絶対値演算部（総和値演算手段）、 １４４ 総和値演算部（総和値演算手段）、 １４５ 重み係数演算部、 １４６ エッジ検出部、 １４７ 画素数カウント部、 １４８ 重み係数更新要求信号発生部、 １４９ ＬＵＴ更新判定部（判別手段）、 １５０ ＬＵＴ演算部（基準倍率値演算手段）、 １５１ ＬＵＴ記憶部、 １５２ 倍率演算部、 １５３ 乗算部、 ９００ 情報記憶媒体
Claims (8)
- 入力映像信号に含まれる輝度信号成分から所定周波数以上の高周波成分を出力する高周波成分出力手段と、
高周波成分出力手段による出力値の総和値を演算する総和値演算手段と、
当該総和値に基づき、重み係数を演算する重み係数演算手段と、
当該重み係数に基づき、階調補正用の倍率を演算する倍率演算手段と、
前記輝度信号と当該倍率とを乗算し、出力輝度信号を出力する乗算手段と、
を含み、
前記重み係数演算手段は、前記総和値が大きいほど重み係数を大きくし、かつ、前記総和値が所定値以上の場合は重み係数が最大値となるように重み係数を演算し、
前記倍率演算手段は、前記重み係数が前記倍率と比例するように前記倍率を演算することを特徴とする画像処理システム。 - 請求項１において、
前記輝度信号に基づき、エッジを検出するエッジ検出手段と、
エッジが検出された場合、重み係数更新要求信号を発生する重み係数更新要求信号発生手段と、
を含み、
前記重み係数演算手段は、前記重み係数更新要求信号を受信した場合に、更新した重み係数を出力し、前記重み係数更新要求信号を受信しなかった場合に、更新していない既存の重み係数を出力することを特徴とする画像処理システム。 - 請求項１、２のいずれかにおいて、
前記倍率の基準となる基準倍率値を記憶する記憶手段と、
前記輝度信号に基づき、画像の特徴を判別する判別手段と、
判別された画像の特徴に基づき、前記基準倍率値を演算する基準倍率値演算手段と、
を含み、
前記倍率演算手段は、前記重み係数と、前記基準倍率値とに基づき、前記倍率を演算することを特徴とする画像処理システム。 - 請求項２、請求項２に従属する請求項３のいずれかにおいて、
前記輝度信号を前記エッジ検出手段に入力する前に、前記輝度信号から低周波成分を抽出する低域通過フィルタ手段を含むことを特徴とする画像処理システム。 - 請求項１〜４のいずれかの画像処理システムを含むことを特徴とするプロジェクタ。
- コンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
コンピュータを、
入力映像信号に含まれる輝度信号成分から所定周波数以上の高周波成分を出力する高周波成分出力手段と、
高周波成分出力手段による出力値の総和値を演算する総和値演算手段と、
当該総和値に基づき、重み係数を演算する重み係数演算手段と、
当該重み係数に基づき、階調補正用の倍率を演算する倍率演算手段と、
前記輝度信号と当該倍率とを乗算し、出力輝度信号を出力する乗算手段として機能させ、
前記重み係数演算手段は、前記総和値が大きいほど重み係数を大きくし、かつ、前記総和値が所定値以上の場合は重み係数が最大値となるように重み係数を演算し、
前記倍率演算手段は、前記重み係数が前記倍率と比例するように前記倍率を演算することを特徴とするプログラム。 - 請求項６に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする情報記憶媒体。
- 高周波成分出力部と、総和値演算部と、重み係数演算部と、倍率演算部と、乗算部とを含むコンピュータによる画像処理方法であって、
前記高周波成分出力部は、入力映像信号に含まれる輝度信号成分から所定周波数以上の高周波成分を出力し、
前記総和値演算部は、当該出力値の総和値を演算し、
前記重み係数演算部は、当該総和値に基づき、前記総和値が大きいほど重み係数を大きくし、かつ、前記総和値が所定値以上の場合は重み係数が最大値となるように重み係数を演算し、
前記倍率演算部は、当該重み係数に基づき、前記重み係数が前記倍率と比例するように階調補正用の倍率を演算し、
前記乗算部は、前記輝度信号と当該倍率とを乗算し、出力輝度信号を出力することを特徴とする画像処理方法。
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