JP4123780B2 - 画像アーティファクトの除去方法及び除去装置、並びにそれを記録した記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーンイメージ、特に液晶プロジェクタ（ＬＣＰ）によって生成された画像から、モアレなどの画像アーティファクトをメモリ効率よく取り除く方法及びその装置に関する。本発明は、前記画像アーティファクト除去方法の様々な態様を実施する命令プログラムを記録した記録媒体にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
周期的なラインやドット・パターンからなるスクリーンを含んだイメージは、時として投写あるいは表示すると、モアレアーティファクトなどのアーティファクトが表れる。モアレアーティファクトは、２つの幾何学正則パターンを重畳すると必ず発生し、しばしば画像表現のリップル状のパターンとなって表れる。そうしたアーティファクトは画質を低下させるので好ましくない。
【０００３】
投写画像の場合、イメージ生成投写装置（例えば、ＬＣＰ）は、投写画像の形状を変えて投写角度を補償する「キーストーン補正」として知られる手法を採用する。キーストーン補正で特定の投写画像特性は向上するが、この手法にはスクリーンのライン／ドット・パターン間の間隔を均等に保つことができないという欠点がある。そのために、画像のいろいろなところで、この不均等な間隔がモアレアーティファクトとなる。
【０００４】
これに対してローパスフィルタ処理を用いてモアレアーティファクトを取り除くことはできるが、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を広域に用いると、表示画像もしくは投写画像のテキストや非スクリーン領域がぼやけしてしまう傾向がある。すなわち、ＬＰＦを画像に一様に用いた場合、モアレを容認できるレベルまでフィルタリングすると、今度は解像度が容認できないレベルまで低下してしまう。
【０００５】
上記のように、非スクリーン領域の鮮鋭度を保つと同時にスクリーン領域を平滑化してモアレを取り除き、しかも投写画像に適した有効な画像アーティファクト除去法が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、そうしたメモリ効率の良い画像アーティファクト除去法を提供することによって上記の問題を克服するものである。
【０００７】
本発明のもう一つの目的は、スクリーンイメージ領域と非スクリーンイメージ領域とを識別、セグメント化して、その２つの領域を別々に処理してスクリーン領域からモアレを取り除くが、それと同時に非スクリーン領域の鮮鋭度を保てるメモリ効率の良い画像アーティファクト除去法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの態様によれば、表示画像から画像アーティファクトを取り除くメモリ効率の良い方法を提供する。そうした方法は、（ａ）画像の画素を得るステップと、（ｂ）各画素をスクリーン画素又は非スクリーン画素に分類するステップと、（ｃ）各画素の周囲領域にある所定の画素を調べてステップ（ｂ）で決定されたその画素の分類を確認するステップと、（ｄ）ステップ（ｃ）の確認に基づき、画素にローパスフィルタを選択的に適用して、ローパスフィルタを適用した画素をローパスフィルタで生成される別の画素で置換えるステップとからなる。
【０００９】
この方法の様々な好適な構成を以下に説明する。
【００１０】
前記分類のステップ（ｂ）は、分類中の画素が中心にくるように配置される所定の大きさを有する第１マスクを用いて、その分類中の画素が所定の周期的パターンを有する区域内にあるかどうかを決定することからなる。
【００１１】
前記第１マスクはその一部がオーバーラップする複数の区域に分割され、全ての複数の区域内に分類中の画素が含まれる。
【００１２】
検査のステップ（ｃ）は、分類結果を確認中の画素を中心にくるように配置された所定の大きさを有する第２マスクを用いて行なう。
【００１３】
前記第２マスクは、その一部がオーバーラップする複数の区域に分割され、全ての複数の区域内には分類結果を確認中の画素（中心画素）が入っている。
【００１４】
また、前記所定の周期的パターンとは、２又は３を周期とする周期的ライン又はドットのパターンである。
【００１５】
選択的に適用されるステップ（ｄ）は、前記第２マスクの複数の区域のどれがスクリーン画素を含んでいるかに基づいてローパスフィルタの適用をきめる。
【００１６】
上記の方法はさらに、（ｆ）画素の少なくとも一部分の特徴標識を決定するステップと、（ｇ）決定された特徴標識に基づいて画像の少なくとも一部分を鮮鋭化又は緩和するステップとを具備する。
【００１７】
本発明のもう一つの態様は、表示画像から画像アーティファクトを取り除く装置である。そうした装置は、画像の画素を得るための装置と、得られた各画素をスクリーン画素か非スクリーン画素かに分類するために前記装置と接続されたスクリーン画素識別器と、各画素の周囲区域にある所定の画素を調べて前記スクリーン画素識別器によって決定されたその画素の分類の結果を確認する前記スクリーン画素識別器に接続されたスクリーン領域検証器と、前記スクリーン領域検証器に接続され、前記スクリーン領域検証器の確認結果に基づき各画素に選択的に適用されるローパスフィルタを有し、前記ローパスフィルタを適用する画素を、前記ローパスフィルタで生成される別の画素で置換えることを特徴とする。
【００１８】
この機器の様々な好適な構成を以下に説明する。
【００１９】
前記スクリーン画素識別器は、所定の大きさの第１マスクを有し、前記第1マスクは、分類中の画素が第１マスクの中心にくるように適用され、その分類中の画素が所定の周期的パターンを有する区域内にあるかどうかを決定する。
【００２０】
また、前記第１マスクは、その一部がオーバーラップする複数の区域に分割され、前記複数の区域の全ての中に中心画素（分類中の画素）が含まれる。
【００２１】
スクリーン画素検証器は、検証中の画素がその中心にくるように適用される所定の大きさの第２マスクを有する。
【００２２】
前記第２マスクは、その一部がオーバーラップする複数の区域に分割され、前記分割された第２マスクの複数の区域全ての中に前記中心画素が入っている。
【００２３】
また、前記所定の周期的パターンは周期２又は３の周期的ライン又はドットのパターンである。
【００２４】
また、ローパスフィルタは、前記第２マスクの複数の区域のどれがスクリーン画素を含むかに基づいて選択的に用いられる。
【００２５】
上述の装置はさらに、画像の少なくとも一部分の特徴標識を決定する周波数分類器と、決定された特徴標識に基づいて画像の少なくとも一部分を鮮鋭化又は緩和する画像処理プロセッサとを具備する。
【００２６】
本発明の更なる態様により、上述の方法又はステップはコンピュータ又はその他のプロセッサで制御される装置に記憶又は伝達される命令プログラム（例えば、ソフトウエア）として実施できるようにしても構わない。もしくは、本発明の方法又はステップはハードウエア又はソフトウエアとハードウエアとの組み合わせを用いて実現してもいい。
【００２７】
添付の図面と共に以下に述べる説明及び特許請求の範囲を参照することにより本発明をさらによく理解できるようになるし、本発明のその他の目的及び功績が明確になり評価できるようになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図1に、本発明の技法を採用できる典型的な画像投写システム１０の構成要素を示す。図に示した実施例において、コンピュータシステム１２はスクリーンや壁、或いはその他の表示エリアに投写する液晶プロジェクタ（ＬＣＰ）など投写装置１６に適切な伝送経路で電送されたディジタル画像を格納する。当業者ならばよく分かるように、図1に表すのはディジタル画像を取り込み投写するために用いることのできる数多くの選択肢の一つにすぎない。本発明は表示又は投写する前のディジタル画像に適用する特定の処理に関する発明であり、この発明にとって画像をどのようにして或いはどこに格納又はディジタル化するかといったことは重要ではない。本発明に従って処理されるディジタル画像はスキャナ、ディジタルカメラなどから取り込まれ、メモリに格納され、投写装置に送られる。また、そうしたディジタル画像はコンピュータで生成することもできる。さらに、本発明の主題である特殊処理は、投写装置自体の中で実施するか、本発明の処理を実施する機能を有するコンピュータやその他の装置において、事前に特殊処理した画像データを投写装置に送るかのいずれかである。
【００２９】
コンピュータ１２でディジタル画像を入手し、格納して処理する場合、使用するコンピュータはパソコン、ワークステーションなど適切なタイプならどんなものでも構わない。図２に示すように、コンピュータは様々の計算用資源を提供し、コンピュータを制御する中央処理機構（ＣＰＵ）２１を含むのが普通である。ＣＰＵ２１はマイクロプロセッサなどで実現することができ、グラフィック・プロセッサ及び／又は数理計算のための浮動小数点コプロセッサを含んでいても構わない。コンピュータ１２はさらにシステムメモリ２２を含み、それはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等で構成される。
【００３０】
また図２に示すように、多数の制御装置及び周辺装置も備えている。入力制御装置２３はキーボード、マウス或いはスタイラスなど、一つ以上の入力装置２４に対するインタフェースを表す。コンピュータ１２は、スキャナ及び／又はディジタルカメラなど、ディジタル画像を供給する入力装置を接続できるような入力制御装置を有していても構わない。記憶制御装置２５は記憶装置２６に対するインタフェースである。記憶装置２６は、磁気テープやディスクなどの記憶媒体又は光メディアを含み、これらの媒体は本発明の様々な態様を実施するプログラムや、オペレーティングシステム、ユーティリティ、アプリケーション用の命令プログラムの記録に使用することができる。さらに、記憶装置２６に本発明に従って処理される画像データを格納することもできる。
【００３１】
出力制御装置２７は、表示装置など出力装置２８に対するインタフェースとなる。出力装置は陰極線管（ＣＲＴ）や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ディスプレイなどである。出力制御装置が設けられているのは投写装置１６をコンピュータに接続するためでもある。通信制御装置２９は、モデムやその他のネットワーク接続のための通信装置とのインタフェースをとなる。本発明の様々な態様を実現するプログラム及び／又は処理された或いはこれから処理する画像データは、遠隔地（例えば、サーバ）からネットワークでコンピュータ１２に送られる。
【００３２】
図に示した実施例において、全ての主要なシステム構成要素はバス３２に接続されているが、バス３２は一つ以上の物理的なバスで構わない。例えば、パソコンによっては、いわゆるＩＳＡバスしか組み込まれていない場合もあるし、ＩＳＡバスの他に高帯域幅のバスが組み込まれている場合もある。
【００３３】
図３に、コンピュータシステム１２又は投写装置１６或いはその他の装置に実装することができるプロセッサ１００を示す。プロセッサ１００は、キーストーン画像アーティファクト除去（ＫＩＡＲ）３５、適応型フィールドベース映像強調（ＡＦＢＶＥ）３６、キーストーンモーフィング３７など様々な機能を実行する。ＫＩＡＲはＡＦＢＶＥをサポートする設計になっている。ＫＩＡＲとＡＦＢＶＥとキーストーンモーフィングとの関係を図に示す。入力画像（Ｉ／Ｐ）はＫＩＡＲブロックに送られ、そこでＫＩＡＲ技法に従って処理される。ＫＩＡＲ処理された画像は次にＡＦＢＶＥブロックに送られ、そこでＡＦＢＶＥ技法に従って処理される。その後、ＡＦＢＶＥ処理された画像にキーストーンモーフィングを用いてＬＣＰ１６によって表示される出力画像（Ｏ／Ｐ）が生成される。
【００３４】
ＫＩＡＲ、ＡＦＢＶＥ、キーストーンモーフィングの各処理はソフトウエア、ハードウエア、或いは両者の組み合わせなど様々なやり方でプロセッサ１００において実施することができる。例えば、ソフトウエアをコンピュータ１２のシステムメモリ２２や記憶装置２６に記憶し、実行時にＣＰＵ２１によってフェッチされるようにしてもいい。もっと広く言えば、磁気テープ又はディスク、光ディスク、インターネットなどネットワーク経路で送られる信号や、赤外線信号など電磁スペクトルでの適切な搬送波信号など、様々な機械可読媒体のどれかによってそうしたソフトウエアを伝えることができる。プロセッサ１００は、ディスクリート論理回路で、一つ以上のアプリケーション専用集積回路（ＡＳＩＣ）やディジタル信号プロセッサ、或いはプログラム制御型プロセッサなどで実現することもできる。
【００３５】
図４は、本発明の実施例によるＫＩＡＲ技法の機能ブロック図である。一実施例として、ＫＩＡＲ３５はスクリーン画素識別器（ＳＰＩ）４１と、スクリーン領域検証器（ＳＲＶ）４２と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）などのフィルタ４３とで実現される。プロセスフローはこの図に示した通りである。ＳＰＩ４１はＫＩＡＲブロック３５へ入力されるディジタル画像の各画素を調べ、その画素をスクリーン画素と非スクリーン画素に分類する。次に、ＳＲＶ４２が、分類された画素の周辺区域の画素を調べて初期分類が正しいかどうかを確認し、ＳＰＩ４１で間違って分類された画素があれば分類をやり直す。次に、以下に説明するように、非スクリーン領域の画素をそのまま保持しつつ、ＬＰＦをスクリーン領域の画素に適用する。
【００３６】
ＳＰＩ４１は分類関数を実行するのに一次元のマスクを用いる。その一実施例を概略的に図５Ａに示し、もう一つの実施例を図５Ｂに示す。マスク５１ａ及び５１ｂはそれぞれ２５×１画素の大きさを有し、現在調べている画素がマスクの中央にくるようにする。マスクエレメント５２ａ及び５２ｂはその中央の画素が周期的ライン又はドットのパターン区域内にあるかどうかを確認できるように間隔を置いて配置されている。隣接するマスクエレメントの周期もしくは距離は或る所定数で与えられる。図５Ａのマスクにおいて、エレメント５２ａは所定数が２になるような間隔で配置されている。すなわち、マスクエレメントに対応する画素と調べている画素との間にそれぞれ一つの画素がある。図５Ｂのマスクにおいては、エレメント５２ｂは所定数が３になるような間隔で配置されている。すなわち、マスクエレメントに対応する画素と調べている画素との間にそれぞれ２つの画素がある。
【００３７】
図５Ａ及び５Ｂに示すように、マスク５１ａ及び５１ｂはそれぞれ一つの画素が中央でオーバーラップするオーバーラップ区域（１）（中央から左側の区域）とオーバーラップ区域（２）（中央から右側の区域）とに分割される。このような分割を行なうことにより、ボーダー上やコーナーにあるスクリーン画素が識別しやすくなる。各区域（１）及び（２）のマスクエレメントは５又は７の画素分に対応し、図中に「距離」で示した２画素又は３画素のスペーシングを有する。マスク５１ａは２画素のスペーシングを有する2つの区域の７画素をそれぞれ調べるのに対し、マスク５１ｂは３画素のスペーシングを有する２つの区域の５画素をそれぞれ調べる。
【００３８】
例えば、或る特定の区域で調べた全画素が同じ色値（例えば、ＲＧＢ値）をもっていれば、その区域は使用したSPIマスクに対応した所定のスクリーンパターン有するスクリーン区域内にあると考えられる。そして、その所定のパターンに対応するパターンの光度や色度など他の画素属性も調べる。どちらか一方の区域がスクリーン区域内にあると分類されたら、その中心画素をスクリーン画素と考える。
【００３９】
ＳＰＩマスクで処理した後、画素分類に間違いがあればそれをＳＲＶ４２によって修正する。ＳＲＶ４２もマスクを採用する。ＳＰＩマスクは、図５Ａ及び５Ｂに示すように２５×１で、ＳＲＶマスク６１は２５×３の画素が好ましく、図６に示すように、[１]、[２]、[３]、[４]と示した象限に分割される。各象限は１３×２画素を有し、隣接する象限の1行または1列がオーバーラップするのが好ましい。すなわち、象限[１]の最も右側の列は象限[２]の最も左側の列とオーバーラップし、象限[１]の最下行は象限[３]の最上行とオーバーラップする。同様に、象限[４]の最も左側の列は象限[３]の最も右側の列とオーバーラップし、象限[４]の最上行は象限[２]の最下行とオーバーラップする。ＳＲＶマスク６１を象限に分割すると、スクリーン領域の内側でも、その領域のボーダーやコーナーでも、ＳＲＶを正確に実施することができる。
【００４０】
ＬＰＦ４３のフィルタカーネルはＳＲＶマスクを用いた処理に基づいて適用される。フィルタカーネルは、その係数を図７に示した３×３のガウスＬＰＦカーネルが好ましい。ＬＰＦカーネルの適用の仕方は、ＳＲＶ６１の象限のどの組み合わせにスクリーン画素が入っているかによって決まる。ＳＲＶマスク６１の４つの象限それぞれの中にある画素が全てスクリーン画素ならば、ＬＰＦカーネルを適用して中心画素を平滑化する。それが図６で濃くなっている画素である。しかし、いくつかの象限しかスクリーン画素を含んでいなければ、対応する画素が「ミラー」画素で置換えられる。それについては以下に図８を参照して説明する。図８はＬＰＦカーネルでカバーされた画素のナンバリングを示す。
【００４１】
象限[１]、[２]及び[３]だけがスクリーン画素を含んでいれば、画素９が画素１で置換えられる。象限[１]、[２]及び[４]だけがスクリーン画素を含んでいれば、画素７が画素３で置換えられる。象限[１]、[３]及び[４]だけがスクリーン画素を含んでいれば、画素３が画素７で置換えられる。象限[２]、[３]及び[４]だけがスクリーン画素を含んでいれば、画素１が画素９で置換えられる。象限[１]と[２]しかスクリーン画素を含んでいない場合は、画素７、８、９が画素１、２、３でそれぞれ置換えられる。象限[１]と[３]しかスクリーン画素を含んでいない場合は、画素３、６、９が画素１、４、７でそれぞれ置換えられる。象限[２]と[４]しかスクリーン画素を含んでいない場合は、画素１、４、７が画素３、６、９でそれぞれ置換えられる。象限[３]と[４]しかスクリーン画素を含んでいない場合は、画素１、２、３が画素７、８、９でそれぞれ置換えられる。象限[１]しかスクリーン画素を含んでいなければ、画素３、６、９、８、７が画素１、２、１、４、１でそれぞれ置換えられる。象限[２]しかスクリーン画素を含んでいなければ、画素１、４、７、８、９が画素３、２、３、６、３でそれぞれ置換えられる。象限[３]しかスクリーン画素を含んでいなければ、画素１、２、３、６、９が画素７、４、７、８、７でそれぞれ置換えられる。象限[４]しかスクリーン画素を含んでいなければ、画素３、２、１、４、７が画素９、６、９、８、９でそれぞれ置換えられる。その他の場合はすべて、調べている画素は変わらずそのままである。すなわち、ＬＰＦは適用されない。
【００４２】
画素（i, j）の場合、ＬＰＦ処理は次の通り：
Ii/p (i, j) = KIAR演算の入力画像
Ilpf (i, j) = 3 x 3 ガウスLPF
Ihpf (i, j) = KIAR演算の出力画像 = Ilpf (i, j) + (1 + 鮮鋭化因数) * Ihpf (i, j)
鮮鋭化因数はシステムのハードウエア特性に基づいてＬＣＰシステムごとに実験によって決めて構わないが、本願の発明者は、項(1 + 鮮鋭化因数)の値 = 1/8と実験から決めた。そうした値でテスト画像のあらゆるキーストーン処理したスクリーン区域のモアレアーティファクトを減らすことができた。非スクリーン区域の場合、出力画像が入力画像と同じになるようにして画像の非スクリーン区域を維持する。
【００４３】
先に述べたように、適応型フィールドベース映像強調（ＡＦＢＶＥ）として知られる別の技法とともにＫＩＡＲ技法を用いてもいい。この場合、ＫＩＡＲ処理された画像はＡＦＢＶＥ技法で決められた平滑化又は鮮鋭化の処理のためにＡＦＢＶＥブロックに渡される。ＡＦＢＶＥは適応型のプロセスで、必要に応じて、エッジや境界の平滑化或いは鮮鋭化を行ない、奇数及び偶数の画像画素行からなるＬＣＰへの別の入力であるインタレースビデオ入力によって発生するぼやけを取り除くのに用いられる。インタレースビデオ入力は、奇数画素行が先ず入力され、それに続いて偶数画素行が入力されるのが普通である。いずれにしても、そうした入力は２つのフィールド、すなわち、奇数行フィールドと偶数行フィールドとで構成される各ビデオフレームになる。この２つのフィールド間の相互作用が原因で、結果として生成される画像がぼやけてしまいがちである。ＡＦＢＶＥはこのタイプのぼやけを修正することができる。
【００４４】
図９は、ＫＩＡＲブロック３５のディジタル出力に、鮮鋭化及び平滑化処理を適応的に用いるＡＦＢＶＥ技法の機能ブロック図である。ＫＩＡＲ３５の出力はＡＦＢＶＥ３６への入力画像を形成する。それはインタレースデータもしくはプログレッシブデータである。この入力画像はＬＰＦ９１、加算関数９２、周波数分類器９３へと送られる。
【００４５】
入力画像はローパスフィルタＬＰＦ９１を通ることによりスムーズな（すなわち、緩和された）画像になる。ＬＰＦ９１は図７に示したものと同じ３×３のガウスカーネルを用いるのが好ましい。また一方で、平滑化された画像を入力画像から減算することにより画像のハイパス周波数成分を得ることができる。画像のハイパス周波数成分は第1の加算関数９２へ入力される。エレメント９２には、は入力画像とハイパス周波数成分とが入力され、その結果は基準化因子決定器９４へ入力される。基準化因子決定器９４はエレメント９２の出力を受け画像の高周波数成分拡大倍率を生成する。倍率１は、ＡＦＢＶＥ関数の出力画像がその関数の入力画像と同じになるということを意味する。すなわち、１以上の倍率は出力画像が鮮鋭化され、１以下の倍率は出力画像が緩和されることを意味する。本願の発明者は実験から好ましい倍率は1 + 20/32 = 52/32と決定した。
【００４６】
高周波数成分を単に倍率で拡大した後それを平滑化した画像に加算して出力（Ｏ／Ｐ）画像を生成するのではなく、本発明の周波数分類器９３は図９にｆで示した特徴標識を生成して倍率を変調し、適応鮮鋭化及び緩和の強調を実現する。周波数分類器９３はどの画像区域を鮮鋭化するか、緩和するかを決定するとともに、画像の各画素位置で適用する鮮鋭化又は緩和因子の大きさを決める。すなわち、周波数分類器９３は、雑音性マイクロエッジ（又は非エッジ）から主エッジを分離するために画像空間周波数情報を検出して特徴標識ｆを生成する。
【００４７】
特に、周波数分類器９３は３×３のソーベルエッジ検出器を用いて画像の空間周波数成分を検出し、図１０に示す３つの領域のうちのどれか一つに各成分を分類する。３つの領域とは、所定の下位しきい値周波数（thr_low）以下の緩和領域と、所定の上位しきい値（thr_high）以上の鮮鋭化領域と、緩和領域と鮮鋭化領域との間の遷移領域である。遷移領域は緩和領域と鮮鋭化領域との間でスムーズに変移する。図１０に示すように、ｆは遷移領域では線形で緩和領域と鮮鋭化領域との間の不連続性アーティファクトを回避できる。
【００４８】
図１０に示すように、特徴標識ｆはソーベルエッジ検出器の出力の関数で、その範囲は０〜２５５である。下位しきい値周波数及び上位しきい値周波数は画像タイプとビジュアルの個人的な好みとシステムハードウエア特性とによって異なってくる。そうしたしきい値は実験から決定することができるが、本願の発明者は、多くの画像において下位しきい値がおよそ２０で上位しきい値がおよそ４０の場合優れた結果を生むと判定した。
【００４９】
特徴標識ｆは０から１までの数字（図１０の０〜１００％の百分率として表される）で、乗算器９５に入力され、そこで基準化因子決定器９４の倍率と乗算され、変調倍率を生成する。変調倍率は加算器に入力され、ＬＰＦ９１によって生成された平滑化後の画像を変調する倍率として使用される。変調倍率１はＬＰＦ９１の出力に何も変化も加えられないことを意味し、１以上の倍率は出力が鮮鋭化されることを意味し、倍率が１以下ということは出力が緩和もしくは平滑化されることを意味する。加算器９６から生じた画像はＡＦＢＶＥ処理の出力（Ｏ／Ｐ）画像である。
【００５０】
図１１Ａは、ＬＣＰに入力できるインタレースビデオ画像の図による表現である。先に説明したように、インタレース画像フォーマットにおいては、フレームごとに２つのフィールド、すなわち、例えば奇数の走査行からなる第1フィールドと、例えば偶数の走査行からなる第２フィールドとがある。画像データフィールドはそれぞれ、例えば、第１フィールドが先ず処理され、その次に第２フィールドの処理が行なわれるというように、別々に処理される。そのために、フィルタリング処理において、図１１Ｂに概略的に示すように、第１又は第２いずれかのフィールドからのエレメントにフィルタカーネルが適用される。なお、インタレースビデオフォーマットはＬＣＰのためのビデオ入力の一つのタイプでしかない。画像が行単位のラスタフォーマットを有するプログレッシブフォーマットを用いても構わない。
【００５１】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明は非スクリーン領域のシャープさを維持しながら、スクリーン画像領域を平滑化してモアレを取り除く技法（ＫＩＡＲ）を提供する。ＫＩＡＲ処理に続いてＡＦＢＶＥ処理を行なうことができる。各処理はソフトウエア、ハードウエア、或いは両者の組み合わせを用いてパソコンやその他の処理装置で実施することができる。
【００５２】
これらの実施代替え案を考慮して、ブロック図やフロー図は特定の指定した関数やその関係の性能を明らかにしていると理解すべきである。これらの機能図の境界は本明細書で説明のために任意に範囲を決めたものである。指定した関数が実行され、その間の関係を維持できさえすれば別の境界を定めて構わない。図面及びそれに伴う説明は当業者が必要な処理を実行するために回路を作成したり、ソフトウエアのコードを書いたりするのに必要となる機能情報を提供するものである。
【００５３】
本発明は複数の具体的な実施例とともに説明してきたが、上記の説明に鑑み、当業者なら更に多数の代替え、変更、変形、応用が明白になるであろう。従って、本明細書で説明した発明は特許請求の範囲に記載の精神及び範囲から逸脱しない限りにおいてそうした代替え、変更、変形及び応用をすべて網羅するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の様々な態様を実行するのに適した画像投写システムの主な構成要素を示すブロック図。
【図２】本発明の様々な態様を実行するのに適した典型的なコンピュータシステムの構成要素を示すブロック図。
【図３】キーストーン画像アーティファクト除去（KIAR）、適応型フィールドベース映像強調（AFBVE）、キーストーンモーフィングの各演算間のプロセスフロー及び関係を示す機能ブロック図。
【図４】本発明の実施例によるKIAR技法の機能ブロック図。
【図５】Ａ及びＢは、本発明の実施例によるスクリーン画素識別器（SPI）マスクの概略図。
【図６】本発明の実施例によるスクリーン領域検証器（SRV）マスクの概略図。
【図７】本発明の実施例に用いた3 x 3ガウスLPFカーネルを概略表現した図。
【図８】LPFカーネルでカバーされた画素のナンバリングを概略表現した図。
【図９】本発明の実施例によるAFBVE技法の機能ブロック図。
【図１０】ソーベルのエッジ検出出力の関数としてのAFBVE演算の周波数分類器によって生成された特徴標識の値の図形表現。
【図１１】Ａは、インタレース入力画像の図形表現。
Ｂは、図７に示したLPFカーネルなどフィルタカーネルをインタレース画像データに用いる方法を示す概略表現。
【符号の説明】
１０ 画像投写システム
１２ コンピューターシステム
１６ 液晶プロジェクタ
２１ CPU
２２ システムメモリ
２３ 入力制御装置
２４ 入力装置
２５ 記憶制御装置
２６ 記憶装置
２７ 出力制御装置
２８ 出力装置
２９ 通信制御装置
３１ 通信装置
４１ スクリーン画像識別器
４２ スクリーン領域検証器
４３ フィルタ
５１ａ、５１ｂ、６１ マスク
５２ａ、５２ｂ マスクエレメント
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーンイメージ、特に液晶プロジェクタ（ＬＣＰ）によって生成された画像から、モアレなどの画像アーティファクトをメモリ効率よく取り除く方法及びその装置に関する。本発明は、前記画像アーティファクト除去方法の様々な態様を実施する命令プログラムを記録した記録媒体にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
周期的なラインやドット・パターンからなるスクリーンを含んだイメージは、時として投写あるいは表示すると、モアレアーティファクトなどのアーティファクトが表れる。モアレアーティファクトは、２つの幾何学正則パターンを重畳すると必ず発生し、しばしば画像表現のリップル状のパターンとなって表れる。そうしたアーティファクトは画質を低下させるので好ましくない。
【０００３】
投写画像の場合、イメージ生成投写装置（例えば、ＬＣＰ）は、投写画像の形状を変えて投写角度を補償する「キーストーン補正」として知られる手法を採用する。キーストーン補正で特定の投写画像特性は向上するが、この手法にはスクリーンのライン／ドット・パターン間の間隔を均等に保つことができないという欠点がある。そのために、画像のいろいろなところで、この不均等な間隔がモアレアーティファクトとなる。
【０００４】
これに対してローパスフィルタ処理を用いてモアレアーティファクトを取り除くことはできるが、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を広域に用いると、表示画像もしくは投写画像のテキストや非スクリーン領域がぼやけしてしまう傾向がある。すなわち、ＬＰＦを画像に一様に用いた場合、モアレを容認できるレベルまでフィルタリングすると、今度は解像度が容認できないレベルまで低下してしまう。
【０００５】
上記のように、非スクリーン領域の鮮鋭度を保つと同時にスクリーン領域を平滑化してモアレを取り除き、しかも投写画像に適した有効な画像アーティファクト除去法が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、そうしたメモリ効率の良い画像アーティファクト除去法を提供することによって上記の問題を克服するものである。
【０００７】
本発明のもう一つの目的は、スクリーンイメージ領域と非スクリーンイメージ領域とを識別、セグメント化して、その２つの領域を別々に処理してスクリーン領域からモアレを取り除くが、それと同時に非スクリーン領域の鮮鋭度を保てるメモリ効率の良い画像アーティファクト除去法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの態様によれば、表示画像から画像アーティファクトを取り除くメモリ効率の良い方法を提供する。そうした方法は、（ａ）画像の画素を得るステップと、（ｂ）各画素をスクリーン画素又は非スクリーン画素に分類するステップと、（ｃ）各画素の周囲領域にある所定の画素を調べてステップ（ｂ）で決定されたその画素の分類を確認するステップと、（ｄ）ステップ（ｃ）の確認に基づき、画素にローパスフィルタを選択的に適用して、ローパスフィルタを適用した画素をローパスフィルタで生成される別の画素で置換えるステップとからなる。
【０００９】
この方法の様々な好適な構成を以下に説明する。
【００１０】
前記分類のステップ（ｂ）は、分類中の画素が中心にくるように配置される所定の大きさを有する第１マスクを用いて、その分類中の画素が所定の周期的パターンを有する区域内にあるかどうかを決定することからなる。
【００１１】
前記第１マスクはその一部がオーバーラップする複数の区域に分割され、全ての複数の区域内に分類中の画素が含まれる。
【００１２】
検査のステップ（ｃ）は、分類結果を確認中の画素を中心にくるように配置された所定の大きさを有する第２マスクを用いて行なう。
【００１３】
前記第２マスクは、その一部がオーバーラップする複数の区域に分割され、全ての複数の区域内には分類結果を確認中の画素（中心画素）が入っている。
【００１４】
また、前記所定の周期的パターンとは、２又は３を周期とする周期的ライン又はドットのパターンである。
【００１５】
選択的に適用されるステップ（ｄ）は、前記第２マスクの複数の区域のどれがスクリーン画素を含んでいるかに基づいてローパスフィルタの適用をきめる。
【００１６】
上記の方法はさらに、（ｆ）画素の少なくとも一部分の特徴標識を決定するステップと、（ｇ）決定された特徴標識に基づいて画像の少なくとも一部分を鮮鋭化又は緩和するステップとを具備する。
【００１７】
本発明のもう一つの態様は、表示画像から画像アーティファクトを取り除く装置である。そうした装置は、画像の画素を得るための装置と、得られた各画素をスクリーン画素か非スクリーン画素かに分類するために前記装置と接続されたスクリーン画素識別器と、各画素の周囲区域にある所定の画素を調べて前記スクリーン画素識別器によって決定されたその画素の分類の結果を確認する前記スクリーン画素識別器に接続されたスクリーン領域検証器と、前記スクリーン領域検証器に接続され、前記スクリーン領域検証器の確認結果に基づき各画素に選択的に適用されるローパスフィルタを有し、前記ローパスフィルタを適用する画素を、前記ローパスフィルタで生成される別の画素で置換えることを特徴とする。
【００１８】
この機器の様々な好適な構成を以下に説明する。
【００１９】
前記スクリーン画素識別器は、所定の大きさの第１マスクを有し、前記第1マスクは、分類中の画素が第１マスクの中心にくるように適用され、その分類中の画素が所定の周期的パターンを有する区域内にあるかどうかを決定する。
【００２０】
また、前記第１マスクは、その一部がオーバーラップする複数の区域に分割され、前記複数の区域の全ての中に中心画素（分類中の画素）が含まれる。
【００２１】
スクリーン画素検証器は、検証中の画素がその中心にくるように適用される所定の大きさの第２マスクを有する。
【００２２】
前記第２マスクは、その一部がオーバーラップする複数の区域に分割され、前記分割された第２マスクの複数の区域全ての中に前記中心画素が入っている。
【００２３】
また、前記所定の周期的パターンは周期２又は３の周期的ライン又はドットのパターンである。
【００２４】
また、ローパスフィルタは、前記第２マスクの複数の区域のどれがスクリーン画素を含むかに基づいて選択的に用いられる。
【００２５】
上述の装置はさらに、画像の少なくとも一部分の特徴標識を決定する周波数分類器と、決定された特徴標識に基づいて画像の少なくとも一部分を鮮鋭化又は緩和する画像処理プロセッサとを具備する。
【００２６】
本発明の更なる態様により、上述の方法又はステップはコンピュータ又はその他のプロセッサで制御される装置に記憶又は伝達される命令プログラム（例えば、ソフトウエア）として実施できるようにしても構わない。もしくは、本発明の方法又はステップはハードウエア又はソフトウエアとハードウエアとの組み合わせを用いて実現してもいい。
【００２７】
添付の図面と共に以下に述べる説明及び特許請求の範囲を参照することにより本発明をさらによく理解できるようになるし、本発明のその他の目的及び功績が明確になり評価できるようになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図1に、本発明の技法を採用できる典型的な画像投写システム１０の構成要素を示す。図に示した実施例において、コンピュータシステム１２はスクリーンや壁、或いはその他の表示エリアに投写する液晶プロジェクタ（ＬＣＰ）など投写装置１６に適切な伝送経路で電送されたディジタル画像を格納する。当業者ならばよく分かるように、図1に表すのはディジタル画像を取り込み投写するために用いることのできる数多くの選択肢の一つにすぎない。本発明は表示又は投写する前のディジタル画像に適用する特定の処理に関する発明であり、この発明にとって画像をどのようにして或いはどこに格納又はディジタル化するかといったことは重要ではない。本発明に従って処理されるディジタル画像はスキャナ、ディジタルカメラなどから取り込まれ、メモリに格納され、投写装置に送られる。また、そうしたディジタル画像はコンピュータで生成することもできる。さらに、本発明の主題である特殊処理は、投写装置自体の中で実施するか、本発明の処理を実施する機能を有するコンピュータやその他の装置において、事前に特殊処理した画像データを投写装置に送るかのいずれかである。
【００２９】
コンピュータ１２でディジタル画像を入手し、格納して処理する場合、使用するコンピュータはパソコン、ワークステーションなど適切なタイプならどんなものでも構わない。図２に示すように、コンピュータは様々の計算用資源を提供し、コンピュータを制御する中央処理機構（ＣＰＵ）２１を含むのが普通である。ＣＰＵ２１はマイクロプロセッサなどで実現することができ、グラフィック・プロセッサ及び／又は数理計算のための浮動小数点コプロセッサを含んでいても構わない。コンピュータ１２はさらにシステムメモリ２２を含み、それはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等で構成される。
【００３０】
また図２に示すように、多数の制御装置及び周辺装置も備えている。入力制御装置２３はキーボード、マウス或いはスタイラスなど、一つ以上の入力装置２４に対するインタフェースを表す。コンピュータ１２は、スキャナ及び／又はディジタルカメラなど、ディジタル画像を供給する入力装置を接続できるような入力制御装置を有していても構わない。記憶制御装置２５は記憶装置２６に対するインタフェースである。記憶装置２６は、磁気テープやディスクなどの記憶媒体又は光メディアを含み、これらの媒体は本発明の様々な態様を実施するプログラムや、オペレーティングシステム、ユーティリティ、アプリケーション用の命令プログラムの記録に使用することができる。さらに、記憶装置２６に本発明に従って処理される画像データを格納することもできる。
【００３１】
出力制御装置２７は、表示装置など出力装置２８に対するインタフェースとなる。出力装置は陰極線管（ＣＲＴ）や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ディスプレイなどである。出力制御装置が設けられているのは投写装置１６をコンピュータに接続するためでもある。通信制御装置２９は、モデムやその他のネットワーク接続のための通信装置とのインタフェースをとなる。本発明の様々な態様を実現するプログラム及び／又は処理された或いはこれから処理する画像データは、遠隔地（例えば、サーバ）からネットワークでコンピュータ１２に送られる。
【００３２】
図に示した実施例において、全ての主要なシステム構成要素はバス３２に接続されているが、バス３２は一つ以上の物理的なバスで構わない。例えば、パソコンによっては、いわゆるＩＳＡバスしか組み込まれていない場合もあるし、ＩＳＡバスの他に高帯域幅のバスが組み込まれている場合もある。
【００３３】
図３に、コンピュータシステム１２又は投写装置１６或いはその他の装置に実装することができるプロセッサ１００を示す。プロセッサ１００は、キーストーン画像アーティファクト除去（ＫＩＡＲ）３５、適応型フィールドベース映像強調（ＡＦＢＶＥ）３６、キーストーンモーフィング３７など様々な機能を実行する。ＫＩＡＲはＡＦＢＶＥをサポートする設計になっている。ＫＩＡＲとＡＦＢＶＥとキーストーンモーフィングとの関係を図に示す。入力画像（Ｉ／Ｐ）はＫＩＡＲブロックに送られ、そこでＫＩＡＲ技法に従って処理される。ＫＩＡＲ処理された画像は次にＡＦＢＶＥブロックに送られ、そこでＡＦＢＶＥ技法に従って処理される。その後、ＡＦＢＶＥ処理された画像にキーストーンモーフィングを用いてＬＣＰ１６によって表示される出力画像（Ｏ／Ｐ）が生成される。
【００３４】
ＫＩＡＲ、ＡＦＢＶＥ、キーストーンモーフィングの各処理はソフトウエア、ハードウエア、或いは両者の組み合わせなど様々なやり方でプロセッサ１００において実施することができる。例えば、ソフトウエアをコンピュータ１２のシステムメモリ２２や記憶装置２６に記憶し、実行時にＣＰＵ２１によってフェッチされるようにしてもいい。もっと広く言えば、磁気テープ又はディスク、光ディスク、インターネットなどネットワーク経路で送られる信号や、赤外線信号など電磁スペクトルでの適切な搬送波信号など、様々な機械可読媒体のどれかによってそうしたソフトウエアを伝えることができる。プロセッサ１００は、ディスクリート論理回路で、一つ以上のアプリケーション専用集積回路（ＡＳＩＣ）やディジタル信号プロセッサ、或いはプログラム制御型プロセッサなどで実現することもできる。
【００３５】
図４は、本発明の実施例によるＫＩＡＲ技法の機能ブロック図である。一実施例として、ＫＩＡＲ３５はスクリーン画素識別器（ＳＰＩ）４１と、スクリーン領域検証器（ＳＲＶ）４２と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）などのフィルタ４３とで実現される。プロセスフローはこの図に示した通りである。ＳＰＩ４１はＫＩＡＲブロック３５へ入力されるディジタル画像の各画素を調べ、その画素をスクリーン画素と非スクリーン画素に分類する。次に、ＳＲＶ４２が、分類された画素の周辺区域の画素を調べて初期分類が正しいかどうかを確認し、ＳＰＩ４１で間違って分類された画素があれば分類をやり直す。次に、以下に説明するように、非スクリーン領域の画素をそのまま保持しつつ、ＬＰＦをスクリーン領域の画素に適用する。
【００３６】
ＳＰＩ４１は分類関数を実行するのに一次元のマスクを用いる。その一実施例を概略的に図５Ａに示し、もう一つの実施例を図５Ｂに示す。マスク５１ａ及び５１ｂはそれぞれ２５×１画素の大きさを有し、現在調べている画素がマスクの中央にくるようにする。マスクエレメント５２ａ及び５２ｂはその中央の画素が周期的ライン又はドットのパターン区域内にあるかどうかを確認できるように間隔を置いて配置されている。隣接するマスクエレメントの周期もしくは距離は或る所定数で与えられる。図５Ａのマスクにおいて、エレメント５２ａは所定数が２になるような間隔で配置されている。すなわち、マスクエレメントに対応する画素と調べている画素との間にそれぞれ一つの画素がある。図５Ｂのマスクにおいては、エレメント５２ｂは所定数が３になるような間隔で配置されている。すなわち、マスクエレメントに対応する画素と調べている画素との間にそれぞれ２つの画素がある。
【００３７】
図５Ａ及び５Ｂに示すように、マスク５１ａ及び５１ｂはそれぞれ一つの画素が中央でオーバーラップするオーバーラップ区域（１）（中央から左側の区域）とオーバーラップ区域（２）（中央から右側の区域）とに分割される。このような分割を行なうことにより、ボーダー上やコーナーにあるスクリーン画素が識別しやすくなる。各区域（１）及び（２）のマスクエレメントは５又は７の画素分に対応し、図中に「距離」で示した２画素又は３画素のスペーシングを有する。マスク５１ａは２画素のスペーシングを有する2つの区域の７画素をそれぞれ調べるのに対し、マスク５１ｂは３画素のスペーシングを有する２つの区域の５画素をそれぞれ調べる。
【００３８】
例えば、或る特定の区域で調べた全画素が同じ色値（例えば、ＲＧＢ値）をもっていれば、その区域は使用したSPIマスクに対応した所定のスクリーンパターン有するスクリーン区域内にあると考えられる。そして、その所定のパターンに対応するパターンの光度や色度など他の画素属性も調べる。どちらか一方の区域がスクリーン区域内にあると分類されたら、その中心画素をスクリーン画素と考える。
【００３９】
ＳＰＩマスクで処理した後、画素分類に間違いがあればそれをＳＲＶ４２によって修正する。ＳＲＶ４２もマスクを採用する。ＳＰＩマスクは、図５Ａ及び５Ｂに示すように２５×１で、ＳＲＶマスク６１は２５×３の画素が好ましく、図６に示すように、[１]、[２]、[３]、[４]と示した象限に分割される。各象限は１３×２画素を有し、隣接する象限の1行または1列がオーバーラップするのが好ましい。すなわち、象限[１]の最も右側の列は象限[２]の最も左側の列とオーバーラップし、象限[１]の最下行は象限[３]の最上行とオーバーラップする。同様に、象限[４]の最も左側の列は象限[３]の最も右側の列とオーバーラップし、象限[４]の最上行は象限[２]の最下行とオーバーラップする。ＳＲＶマスク６１を象限に分割すると、スクリーン領域の内側でも、その領域のボーダーやコーナーでも、ＳＲＶを正確に実施することができる。
【００４０】
ＬＰＦ４３のフィルタカーネルはＳＲＶマスクを用いた処理に基づいて適用される。フィルタカーネルは、その係数を図７に示した３×３のガウスＬＰＦカーネルが好ましい。ＬＰＦカーネルの適用の仕方は、ＳＲＶ６１の象限のどの組み合わせにスクリーン画素が入っているかによって決まる。ＳＲＶマスク６１の４つの象限それぞれの中にある画素が全てスクリーン画素ならば、ＬＰＦカーネルを適用して中心画素を平滑化する。それが図６で濃くなっている画素である。しかし、いくつかの象限しかスクリーン画素を含んでいなければ、対応する画素が「ミラー」画素で置換えられる。それについては以下に図８を参照して説明する。図８はＬＰＦカーネルでカバーされた画素のナンバリングを示す。
【００４１】
象限[１]、[２]及び[３]だけがスクリーン画素を含んでいれば、画素９が画素１で置換えられる。象限[１]、[２]及び[４]だけがスクリーン画素を含んでいれば、画素７が画素３で置換えられる。象限[１]、[３]及び[４]だけがスクリーン画素を含んでいれば、画素３が画素７で置換えられる。象限[２]、[３]及び[４]だけがスクリーン画素を含んでいれば、画素１が画素９で置換えられる。象限[１]と[２]しかスクリーン画素を含んでいない場合は、画素７、８、９が画素１、２、３でそれぞれ置換えられる。象限[１]と[３]しかスクリーン画素を含んでいない場合は、画素３、６、９が画素１、４、７でそれぞれ置換えられる。象限[２]と[４]しかスクリーン画素を含んでいない場合は、画素１、４、７が画素３、６、９でそれぞれ置換えられる。象限[３]と[４]しかスクリーン画素を含んでいない場合は、画素１、２、３が画素７、８、９でそれぞれ置換えられる。象限[１]しかスクリーン画素を含んでいなければ、画素３、６、９、８、７が画素１、２、１、４、１でそれぞれ置換えられる。象限[２]しかスクリーン画素を含んでいなければ、画素１、４、７、８、９が画素３、２、３、６、３でそれぞれ置換えられる。象限[３]しかスクリーン画素を含んでいなければ、画素１、２、３、６、９が画素７、４、７、８、７でそれぞれ置換えられる。象限[４]しかスクリーン画素を含んでいなければ、画素３、２、１、４、７が画素９、６、９、８、９でそれぞれ置換えられる。その他の場合はすべて、調べている画素は変わらずそのままである。すなわち、ＬＰＦは適用されない。
【００４２】
画素（i, j）の場合、ＬＰＦ処理は次の通り：
Ii/p (i, j) = KIAR演算の入力画像
Ilpf (i, j) = 3 x 3 ガウスLPF
Ihpf (i, j) = KIAR演算の出力画像 = Ilpf (i, j) + (1 + 鮮鋭化因数) * Ihpf (i, j)
鮮鋭化因数はシステムのハードウエア特性に基づいてＬＣＰシステムごとに実験によって決めて構わないが、本願の発明者は、項(1 + 鮮鋭化因数)の値 = 1/8と実験から決めた。そうした値でテスト画像のあらゆるキーストーン処理したスクリーン区域のモアレアーティファクトを減らすことができた。非スクリーン区域の場合、出力画像が入力画像と同じになるようにして画像の非スクリーン区域を維持する。
【００４３】
先に述べたように、適応型フィールドベース映像強調（ＡＦＢＶＥ）として知られる別の技法とともにＫＩＡＲ技法を用いてもいい。この場合、ＫＩＡＲ処理された画像はＡＦＢＶＥ技法で決められた平滑化又は鮮鋭化の処理のためにＡＦＢＶＥブロックに渡される。ＡＦＢＶＥは適応型のプロセスで、必要に応じて、エッジや境界の平滑化或いは鮮鋭化を行ない、奇数及び偶数の画像画素行からなるＬＣＰへの別の入力であるインタレースビデオ入力によって発生するぼやけを取り除くのに用いられる。インタレースビデオ入力は、奇数画素行が先ず入力され、それに続いて偶数画素行が入力されるのが普通である。いずれにしても、そうした入力は２つのフィールド、すなわち、奇数行フィールドと偶数行フィールドとで構成される各ビデオフレームになる。この２つのフィールド間の相互作用が原因で、結果として生成される画像がぼやけてしまいがちである。ＡＦＢＶＥはこのタイプのぼやけを修正することができる。
【００４４】
図９は、ＫＩＡＲブロック３５のディジタル出力に、鮮鋭化及び平滑化処理を適応的に用いるＡＦＢＶＥ技法の機能ブロック図である。ＫＩＡＲ３５の出力はＡＦＢＶＥ３６への入力画像を形成する。それはインタレースデータもしくはプログレッシブデータである。この入力画像はＬＰＦ９１、加算関数９２、周波数分類器９３へと送られる。
【００４５】
入力画像はローパスフィルタＬＰＦ９１を通ることによりスムーズな（すなわち、緩和された）画像になる。ＬＰＦ９１は図７に示したものと同じ３×３のガウスカーネルを用いるのが好ましい。また一方で、平滑化された画像を入力画像から減算することにより画像のハイパス周波数成分を得ることができる。画像のハイパス周波数成分は第1の加算関数９２へ入力される。エレメント９２には、は入力画像とハイパス周波数成分とが入力され、その結果は基準化因子決定器９４へ入力される。基準化因子決定器９４はエレメント９２の出力を受け画像の高周波数成分拡大倍率を生成する。倍率１は、ＡＦＢＶＥ関数の出力画像がその関数の入力画像と同じになるということを意味する。すなわち、１以上の倍率は出力画像が鮮鋭化され、１以下の倍率は出力画像が緩和されることを意味する。本願の発明者は実験から好ましい倍率は1 + 20/32 = 52/32と決定した。
【００４６】
高周波数成分を単に倍率で拡大した後それを平滑化した画像に加算して出力（Ｏ／Ｐ）画像を生成するのではなく、本発明の周波数分類器９３は図９にｆで示した特徴標識を生成して倍率を変調し、適応鮮鋭化及び緩和の強調を実現する。周波数分類器９３はどの画像区域を鮮鋭化するか、緩和するかを決定するとともに、画像の各画素位置で適用する鮮鋭化又は緩和因子の大きさを決める。すなわち、周波数分類器９３は、雑音性マイクロエッジ（又は非エッジ）から主エッジを分離するために画像空間周波数情報を検出して特徴標識ｆを生成する。
【００４７】
特に、周波数分類器９３は３×３のソーベルエッジ検出器を用いて画像の空間周波数成分を検出し、図１０に示す３つの領域のうちのどれか一つに各成分を分類する。３つの領域とは、所定の下位しきい値周波数（thr_low）以下の緩和領域と、所定の上位しきい値（thr_high）以上の鮮鋭化領域と、緩和領域と鮮鋭化領域との間の遷移領域である。遷移領域は緩和領域と鮮鋭化領域との間でスムーズに変移する。図１０に示すように、ｆは遷移領域では線形で緩和領域と鮮鋭化領域との間の不連続性アーティファクトを回避できる。
【００４８】
図１０に示すように、特徴標識ｆはソーベルエッジ検出器の出力の関数で、その範囲は０〜２５５である。下位しきい値周波数及び上位しきい値周波数は画像タイプとビジュアルの個人的な好みとシステムハードウエア特性とによって異なってくる。そうしたしきい値は実験から決定することができるが、本願の発明者は、多くの画像において下位しきい値がおよそ２０で上位しきい値がおよそ４０の場合優れた結果を生むと判定した。
【００４９】
特徴標識ｆは０から１までの数字（図１０の０〜１００％の百分率として表される）で、乗算器９５に入力され、そこで基準化因子決定器９４の倍率と乗算され、変調倍率を生成する。変調倍率は加算器に入力され、ＬＰＦ９１によって生成された平滑化後の画像を変調する倍率として使用される。変調倍率１はＬＰＦ９１の出力に何も変化も加えられないことを意味し、１以上の倍率は出力が鮮鋭化されることを意味し、倍率が１以下ということは出力が緩和もしくは平滑化されることを意味する。加算器９６から生じた画像はＡＦＢＶＥ処理の出力（Ｏ／Ｐ）画像である。
【００５０】
図１１Ａは、ＬＣＰに入力できるインタレースビデオ画像の図による表現である。先に説明したように、インタレース画像フォーマットにおいては、フレームごとに２つのフィールド、すなわち、例えば奇数の走査行からなる第1フィールドと、例えば偶数の走査行からなる第２フィールドとがある。画像データフィールドはそれぞれ、例えば、第１フィールドが先ず処理され、その次に第２フィールドの処理が行なわれるというように、別々に処理される。そのために、フィルタリング処理において、図１１Ｂに概略的に示すように、第１又は第２いずれかのフィールドからのエレメントにフィルタカーネルが適用される。なお、インタレースビデオフォーマットはＬＣＰのためのビデオ入力の一つのタイプでしかない。画像が行単位のラスタフォーマットを有するプログレッシブフォーマットを用いても構わない。
【００５１】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明は非スクリーン領域のシャープさを維持しながら、スクリーン画像領域を平滑化してモアレを取り除く技法（ＫＩＡＲ）を提供する。ＫＩＡＲ処理に続いてＡＦＢＶＥ処理を行なうことができる。各処理はソフトウエア、ハードウエア、或いは両者の組み合わせを用いてパソコンやその他の処理装置で実施することができる。
【００５２】
これらの実施代替え案を考慮して、ブロック図やフロー図は特定の指定した関数やその関係の性能を明らかにしていると理解すべきである。これらの機能図の境界は本明細書で説明のために任意に範囲を決めたものである。指定した関数が実行され、その間の関係を維持できさえすれば別の境界を定めて構わない。図面及びそれに伴う説明は当業者が必要な処理を実行するために回路を作成したり、ソフトウエアのコードを書いたりするのに必要となる機能情報を提供するものである。
【００５３】
本発明は複数の具体的な実施例とともに説明してきたが、上記の説明に鑑み、当業者なら更に多数の代替え、変更、変形、応用が明白になるであろう。従って、本明細書で説明した発明は特許請求の範囲に記載の精神及び範囲から逸脱しない限りにおいてそうした代替え、変更、変形及び応用をすべて網羅するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の様々な態様を実行するのに適した画像投写システムの主な構成要素を示すブロック図。
【図２】本発明の様々な態様を実行するのに適した典型的なコンピュータシステムの構成要素を示すブロック図。
【図３】キーストーン画像アーティファクト除去（KIAR）、適応型フィールドベース映像強調（AFBVE）、キーストーンモーフィングの各演算間のプロセスフロー及び関係を示す機能ブロック図。
【図４】本発明の実施例によるKIAR技法の機能ブロック図。
【図５】Ａ及びＢは、本発明の実施例によるスクリーン画素識別器（SPI）マスクの概略図。
【図６】本発明の実施例によるスクリーン領域検証器（SRV）マスクの概略図。
【図７】本発明の実施例に用いた3 x 3ガウスLPFカーネルを概略表現した図。
【図８】LPFカーネルでカバーされた画素のナンバリングを概略表現した図。
【図９】本発明の実施例によるAFBVE技法の機能ブロック図。
【図１０】ソーベルのエッジ検出出力の関数としてのAFBVE演算の周波数分類器によって生成された特徴標識の値の図形表現。
【図１１】Ａは、インタレース入力画像の図形表現。
Ｂは、図７に示したLPFカーネルなどフィルタカーネルをインタレース画像データに用いる方法を示す概略表現。
【符号の説明】
１０ 画像投写システム
１２ コンピューターシステム
１６ 液晶プロジェクタ
２１ CPU
２２ システムメモリ
２３ 入力制御装置
２４ 入力装置
２５ 記憶制御装置
２６ 記憶装置
２７ 出力制御装置
２８ 出力装置
２９ 通信制御装置
３１ 通信装置
４１ スクリーン画像識別器
４２ スクリーン領域検証器
４３ フィルタ
５１ａ、５１ｂ、６１ マスク
５２ａ、５２ｂ マスクエレメント
Claims (7)
- 表示画像から画像アーティファクトを取り除く方法であって、
（ａ）前記画像の画素を取り出すステップと、
（ｂ）前記各画素をスクリーン画素又は非スクリーン画素に分類するステップと、
（ｃ）前記分類の結果の確認している画素を中心とした所定の大きさを有し、一部がオーバーラップする複数の区域に分割され、いずれの前記分割された区域にも、前記分類の結果を確認している画素が含まれている第２マスクを用いて、前記各画素の周辺区域にある所定の画素を調べてステップ（ｂ）で決められた画素の分類を確認するステップと、
（ｄ）前記画素にローパスフィルタを選択的に適用するステップと、
からなり、
前記ステップ（ｄ）では、前記ローパスフィルタが適用される際に、ステップ（ｃ）において決定される前記第２マスクの複数に分割された区域のどの区域にスクリーン画素が含まれているかに基づき、前記ローパスフィルタが適用される画素の一部が、前記ローパスフィルタが適用される別の画素に置換えられることを特徴とする画像アーティファクトの除去方法。 - 請求項１において、前記ステップ（ｂ）は分類中の画素を中心とした所定の大きさを有する第１マスクを用い、前記分類中の画素が所定の周期的パターンを有する区域内にあるかどうかを決定するステップを有することを特徴とする画像アーティファクトの除去方法。
- 請求項２において、前記第１マスクを、その一部がオーバーラップする複数の区域に分割し、いずれの前記分割された区域にも、前記分類中の画素が含まれていることを特徴とする画像アーティファクトの除去方法。
- 請求項２において、前記所定の周期的パターンは、周期２又は３を有する周期的なライン又はドットのパターンであることを特徴とする画像アーティファクトの除去方法。
- 請求項１において、（ｆ）前記画像の少なくとも一部分の特徴標識を決定するステップと、（ｇ）前記決定された特徴標識に基づいて前記画像の少なくとも一部分を適応鮮鋭化又は緩和するステップとをさらに具備することを特徴とする画像アーティファクトの除去方法。
- 表示画像から画像アーティファクトを取り除く装置であって、
前記画像の画素を得るための装置と、
前記各画素をスクリーン画素又は非スクリーン画素に分類するために前記装置と接続されたスクリーン画素識別器と、
前記分類の結果の確認している画素を中心とした所定の大きさを有し、一部がオーバーラップする複数の区域に分割され、いずれの前記分割された区域にも、前記分類の結果を確認している画素が含まれている第２マスクを用いて、前記各画素の周辺区域にある所定の画素を調べて前記スクリーン画素識別器によって分類された画素の分類を確認する、前記スクリーン画素識別器に接続されたスクリーン領域検証器と、
前記スクリーン領域検証器に接続され、前記スクリーン領域検証器による検証結果により各画素に選択的に適用されるローパスフィルタと、
を有し、
前記ローパスフィルタは、前記ローパスフィルタが適用される際に、前記スクリーン領域検証器において決定される前記第２マスクの複数に分割された区域のどの区域にスクリーン画素が含まれているかに基づき、前記ローパスフィルタが適用される画素の一部を、前記ローパスフィルタが適用される別の画素に置換えることを特徴とする画像アーティファクト除去装置。 - 画像から画像アーティファクトを取り除く方法を実行させるための命令プログラムを記録した記録媒体であって、前記命令プログラムは、
（ａ）前記画像表現の画素を得るための命令と、
（ｂ）前記各画素をスクリーン画素又は非スクリーン画素に分類する命令と、
（ｃ）前記分類の結果の確認している画素を中心とした所定の大きさを有し、一部がオーバーラップする複数の区域に分割され、いずれの前記分割された区域にも、前記分類の結果を確認している画素が含まれている第２マスクを用いて、前記各画素の周辺区域にある所定の画素を調べて前記分類命令（ｂ）によって決められたその画素の分類を確認する命令と、
（ｄ）前記画素にローパスフィルタを選択的に適用する命令と、であり、
前記適用命令（ｄ）は、前記ローパスフィルタが適用される際に、前記確認命令（ｃ）において決定される前記第２マスクの複数に分割された区域のどの区域にスクリーン画素が含まれているかに基づき、前記ローパスフィルタが適用される画素の一部を、前記ローパスフィルタが適用される別の画素に置換えることを特徴とする。
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