JP4780270B2 - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像の表示技術に関するものであり、例えば入力画像を可視化して表示する画像表示技術に関するものである。

現在、ハイビジョンなどにより高精細な表示技術が開発され、それに伴い、表示する対象も絵画や美術品等までを網羅するようになってきた。また、絵画や美術品を電子的に保存することで劣化を防ぎ、後世までオリジナルを伝えるために電子アーカイブに関する研究や検討が行われるようになってきた。

絵画等の美術品を表示装置上で表示し、しかも観察者にはそれが本物であるかのような印象を与えるためには、いかに自然に見えるかということが重要になってくる。その際には、その表示装置がどのような環境に置かれているかということを考慮することが必要になってくる。

例えば、特許文献１に示されているように、プロジェクタのような投影装置の投影対象に関する情報を取得し、その情報から色補正信号を計算するという方法が提案されている。また、投影装置に限らず、人間の順応を考慮して、画像表示装置の置かれた環境情報を取得して、それに基づく処理を行うことによって、より自然な見えを実現しようとする試みもなされている。

しかしながら、これらの手法は、色度情報や輝度に関する情報だけであり、それが表示装置の置かれている空間的な配置がどのようになっているのか、ということまでは考慮に入れていない。即ち、二次元的もしくは三次元的にどのような照明状態になっており、明るさの分布がどのようになるのかといったことまでは処理に含まれていない。例えば、表示装置の置かれた環境が、天井に照明が設置された環境であれば、表示装置の置かれた場所の物理的な輝度分布は、上部から下部へいくにつれて輝度が低くなるような分布を示す。この輝度分布と表示装置上の画像情報での輝度分布が矛盾しなければ、表示装置上の画像は違和感なく観察される。しかし、逆の輝度勾配を画像表示装置が有しているような場合には、違和感のある見えになってしまい、別空間に呈示されたかのような知覚を与えてしまう。

特開２００２−２４７４０１号公報

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、置かれた環境下で、違和感なく自然に見えるように画像を呈示することができる画像表示装置及び画像表示方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、入力画像から該入力画像を可視化して表示手段に表示する画像表示装置及び画像表示方法において、前記入力画像から前記表示手段に送出する出力画像への変換を画像処理手段により行い、また前記表示手段の置かれた照明条件に関する情報である環境情報として照明による輝度情報を二次元的に環境情報獲得手段により獲得し、得られた前記環境情報に基づき画像補正係数決定手段により二次元状の照明光の強度分布を表す画像補正係数を決定し、前記画像補正係数に従って前記出力画像に対して色補正処理手段により色変換を行うことを特徴とするものである。

また本発明は、入力画像から該入力画像を可視化して表示手段に表示する画像表示装置及び画像表示方法において、前記入力画像から出力画像への変換を画像処理手段で行って前記表示手段に送出するとともに、前記表示手段の置かれた照明条件に関する情報である環境情報として前記照明による輝度情報を二次元的に環境情報獲得手段で獲得し、得られた前記環境情報に基づき画像補正係数決定手段で二次元状の照明光の強度分布を表す画像補正係数を決定し、前記画像補正係数に従って前記表示手段への印加電圧を電圧調整手段で調整することを特徴とするものである。

さらに、決定した画像補正係数を用いた補正処理によって取り得る最大値を算出し、該最大値が前記表示手段で表示可能な最大値を超える場合には、補正処理後の最大値が前記表示手段で表示可能な最大値となるように、画像情報表示領域確認手段が前記画像補正係数を変更するように構成してもよい。

なお、環境情報はセンサにより輝度を測定することにより取得すればよい。環境情報を獲得するセンサなどを含む部分は、表示手段と着脱可能に構成することができる。また、ユーザがユーザ条件設定手段で設定した内容に従って、出力画像に対する色変換または前記表示手段への印加電圧の調整を行うように構成することもできる。

本発明によれば、表示手段の置かれた照明条件に関する情報である環境情報を得て、この環境情報に従って出力画像を補正し、あるいは表示手段への印加電圧を調整するので、表示手段に表示された画像が、その表示手段が置かれた環境下で違和感なく自然な見えとすることができるという効果がある。例えば、屋内の壁に掲出された掲出物を参照する際には、照明に近く明るい部分と照明から遠く暗い部分が二次元的に存在することになるが、本発明を適用することによって、このような掲出物の見えを表示手段上で実現することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。図中、１は画像処理部、２は環境情報取得部、３は照明分布計算部、４は画像情報表示領域確認部、５は表示効果指示部、６は補正処理部、７は画像表示部である。画像処理部１は、入力された画像データを、画像表示部７に表示するための出力画像データに変換する。画像表示部７は、ユーザが画像を参照するための表示装置である。

環境情報獲得部２は、画像表示部７の置かれた照明条件に関する情報を環境情報として獲得する。例えば照明によって画像表示部７が照明されているとき、この照明光の輝度を二次元的にセンサで測定し、環境情報として獲得することができる。

図２は、画像表示部及び環境情報獲得部の構成の一例を示す模式図である。図中、１１は表示画面、１２は輝度センサである。画像表示部７の表示画面１１の周囲に、環境情報獲得部２の一部を構成する複数の輝度センサ１２を配置した例を示している。それぞれの輝度センサ１２は、表示画面１１に照射されている照明光の強度を獲得する。輝度センサ１２が二次元的に配置されることによって、表示画面１１に対する照明光の強度も二次元的に測定することができる。図２に示した例では、表示画面１１の周囲に一定間隔で輝度センサ１２を配列しているが、輝度センサ１２の配置方法は任意である。

図１に戻り、照明分布計算部３は、環境情報獲得部２から得られた環境情報に基づき、出力画像に対して補正処理を施すための画像補正係数を決定する。例えば図２に示したように複数の輝度センサ１２により環境情報を獲得する場合、それぞれの輝度センサ１２から得られた照明光の強度の信号を受け取って、それらの最大値を用いて正規化し、正規化した照明光の強度を二次元補間して近似することにより、表示画面１１上の照明光の強度分布を得ることができる。図３は、環境情報獲得部で得られた表示画面上の照明光の強度分布の一例の説明図である。ここでは表示画面１１の左右上部に照明光源が設けられている場合の例を示している。照明光源に近いほど明るく、照明光源から遠ざかるほど暗くなるため、左右上部が明るく、中央下部が暗くなっていることが分かる。照明分布計算部３では、このような二次元状の照明光の強度分布を表す画像補正係数を決定する。なお、人間の明るさ知覚が強度の変化に対して線形でないことから、入力画像に含まれる輝度情報を考慮して画像補正係数を決定してもよい。

再び図１に戻り、画像情報表示領域確認部４は、後述する補正処理部６において照明分布計算部３で決定した画像補正係数を用いて補正処理を行ったとき、画像表示部７で表示可能な値を超えるか否かを確認する。例えば画像補正係数を用いた補正処理によって取り得る最大値を算出し、その最大値が画像表示部７で表示可能な最大値以内であるか否かを判断すればよい。例えば補正処理後の最大値が画像表示部７で表示可能な最大値を超える場合には、補正処理後の最大値が画像表示部７で表示可能な最大値となるように、画像補正係数を変更し、あるいは、補正処理部６に対して指示を行う。なお、この画像情報表示領域確認部４を設けずに構成してもよい。

表示効果指示部５は、ユーザが補正内容の設定を行うためのユーザインタフェースである。例えば補正処理部６で用いる画像補正係数をユーザが設定したり、あるいは、画像補正係数を用いた補正処理を行うか否かを設定したり、さらには二次元状の照明光の強度分布を逆に適用して特殊効果を指示するなど、様々な設定を行うことができる。なお、この表示効果指示部５を設けずに構成することもできる。

補正処理部６は、照明分布計算部３で決定された画像補正係数（あるいは画像情報表示領域確認部４で画像補正係数を変更する場合には変更された画像補正係数）に従って、色処理部１で変換された出力画像に対して補正処理として色変換を行う。このとき、表示効果指示部５からユーザの指示がある場合には、その指示に従って処理を行う。

このような補正処理の方法としては、出力画像の中央部の画像信号を基準として絶対値を求める方法、出力画像の最大値を基準として補正処理を行う方法などが考えられるが、いずれの方法を用いてもよいし、あるいはその他の方法を用いてもよく、何ら制限されるものではない。このような補正処理を行う際に、線形的に画像情報を補正しても構わないが、人間の明るさ知覚が強度の変化に対して線形でないため、この非線形性を考慮した補正を施すことが望ましい。簡単化のために、画像情報の最大値を基に、照明強度が高いところは画像情報が高めになるように、照明強度が低いところは画像情報が低めになるように補正を行うこともできる。

上述のように、補正処理を行うと画像表示部７で表示可能な最大値を超えてしまい、その最大値よりも大きな値については変化しなくなるクリッピングが生じてしまう。もちろん、このようなクリッピングが生じないことが望ましい。上述の画像情報表示領域確認部４でクリッピングの有無を判断し、画像補正係数を変更している場合には、補正処理部６ではそのまま補正処理を行ってもクリッピングが生じることはない。また画像情報表示領域確認部４で画像補正係数の変更を行わない場合には、この補正処理部６において、出力画像の最大値が画像表示部７での最大値となるように、出力画像全体の画素値のレンジを圧縮すればよい。

このように補正処理部６で補正した出力画像を画像表示部７に送出し、画像表示部７で画像を表示する。これによって、二次元的な環境情報に即した画像表示が可能になり、より違和感のない自然な画像表示が可能になった。例えば、図３に示したような輝度分布が得られている場合、そのような輝度分布を表す画像補正係数を用いて補正を施すので、出力画像が均一のデータである場合でも、画像表示部７に表示される画像は図３に示すような輝度分布に応じた明暗が生じる。これは、例えば表面が一様の紙などを表示画面の代わりに置いた場合、ユーザは照明光の影響を受けて一様な明るさとしては認識しない。この状況を、発光源である画像表示部７においても再現するものである。例えば美術館などに置いて絵画を壁にかけて照明光を当てると、やはり照明に近い部分は明るく、照明から遠い部分は暗くなり、そのような照明光による環境の影響を受けている。本発明では、画像表示部７に表示された絵画などの画像は、このような照明光を受けている状況を忠実に再現することができ、より自然な見えを実現することができる。

なお、上述の説明では補正処理部６として、画像補正係数に従って照明状況を反映させるような画像処理を行うものとしたが、例えば表示効果指示部５からの指示によってはこのような処理を行わないように構成したり、あるいは、輝度分布を逆に用いて表示された画像のユーザに対する訴求力を向上させるような処理も可能である。さらに、上述のような補正処理の他に、一般の色処理を同時に行ってもなんら差し支えない。

図４は、本発明の第１の実施の形態の変形例を示すブロック図である。図中、図１と同様の部分については同じ符号を付して重複する説明を省略する。８は環境情報記憶部である。一般に画像表示部７を、上述のような違和感のない見えを実現するように利用する場合には、画像表示部７を固定して用いる場合の方が多いと考えられる。そのような場合には、画像表示部７が固定して設置されている環境は、設置後、それほど頻繁に変化しないことが多い。この第１の実施の形態の変形例では、上述のような状況を想定している。

環境情報取得部２（あるいはそのうちの輝度センサ１２の部分）は、画像表示部７と着脱可能に構成しておく。なお、着脱する部分に照明分布計算部３を含めておいてもよい。画像補正係数を取得する際に、環境情報取得部２を画像表示部７に装着し、環境情報を獲得する。獲得した環境情報は照明分布計算部３に渡され、画像補正係数が算出される。

環境情報記憶部８は、このようにして算出された画像補正係数を記憶しており、画像情報表示領域確認部４あるいは補正処理部６からの読み出し要求に従って画像補正係数を読み出して出力する。読み出された画像補正係数は、上述の様にして補正処理部６で用いられ、出力画像に対して補正処理が施され、画像表示部７で表示されることになる。

この環境情報記憶部６に画像補正係数を記憶した後は、環境情報取得部２、あるいはさらに照明分布計算部３は不要であるので、この部分を取り外しておいてよい。照明条件が変更された場合や、経時変化による補正を行いたい場合に、環境情報取得部２等を装着し、画像補正係数を再算出して環境情報記憶部８に記憶させればよい。

図５は、本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。図中、図１と同様の部分については同じ符号を付して重複する説明を省略する。２１は駆動電圧調整部である。この第２の実施の形態では、出力画像に対して補正処理を施すのではなく、画像表示部７を駆動する電圧に対して、画像表示部７の置かれている照明条件などの環境を考慮した補正をかける例を示している。

駆動電圧調整部２１は、照明分布計算部３で決定された画像補正係数に従って、画像表示部７への印加電圧を調整する。この印加電圧の調整によって、画像表示部７における表示輝度を変更することができ、図３に示したような照明光の強度分布に従って決定された画像補正係数を用いて印加電圧を調整することにより照明光による環境を再現することができる。例えば画像表示部７がＣＲＴであれば、水平方向については走査線に対応して印加電圧を調整すればよいし、垂直方向についても水平同期信号に応じて印加電圧を変更してゆけばよい。もちろん、他の表示装置を画像表示部７として用いている場合も、同様に印加電圧の調整により表示画像の輝度を変更することが可能である。

このように画像表示部７に対する印加電圧を調整する場合、出力画像はそのまま維持されるので、上述の第１の実施の形態のように画像情報表示領域確認部４を設けてクリッピングのチェックを行う必要なはく、階調数も圧縮されないというメリットがある。

なお、この第２の実施の形態においても、上述の第１の実施の形態と同様に表示効果指示部５を設け、駆動電圧調整部２１は表示効果指示部５に対してユーザが行った設定に応じた電圧調整を行うように構成することもできる。また、上述の第１の実施の形態における変形例と同様に、環境情報記憶部を設けて環境情報取得部２あるいはさらに照明分布計算部３を着脱可能に構成することもできる。

本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。 画像表示部及び環境情報獲得部の構成の一例を示す模式図である。 環境情報獲得部で得られた表示画面上の照明光の強度分布の一例の説明図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。

符号の説明

１…画像処理部、２…環境情報取得部、３…照明分布計算部、４…画像情報表示領域確認部、５…表示効果指示部、６…補正処理部、７…画像表示部、８…環境情報記憶部、１１…表示画面、１２…輝度センサ、２１…駆動電圧調整部。

Claims (11)

1. 入力画像から該入力画像を可視化して表示手段に表示する画像表示装置において、前記入力画像から前記表示手段に送出する出力画像への変換を行う画像処理手段と、前記表示手段の置かれた照明条件に関する情報である環境情報として照明による輝度情報を二次元的に獲得する環境情報獲得手段と、前記環境情報獲得手段から得られた前記環境情報に基づき二次元状の照明光の強度分布を表す画像補正係数を決定する画像補正係数決定手段と、前記補正係数決定手段で決定された前記画像補正係数に従って前記出力画像に対して色変換を行う色補正処理手段を有することを特徴とする画像表示装置。
2. 入力画像から該入力画像を可視化して表示手段に表示する画像表示装置において、前記入力画像から前記表示手段に送出する出力画像への変換を行う画像処理手段と、前記表示手段の置かれた照明条件に関する情報である環境情報として照明による輝度情報を二次元的に獲得する環境情報獲得手段と、前記環境情報獲得手段から得られた前記環境情報に基づき二次元状の照明光の強度分布を表す画像補正係数を決定する画像補正係数決定手段と、前記補正係数決定手段で決定された前記画像補正係数に従って前記表示手段への印加電圧を調整する電圧調整手段を有することを特徴とする画像表示装置。
3. さらに、画像補正係数決定手段で決定した画像補正係数を用いた補正処理によって取り得る最大値を算出し該最大値が前記表示手段で表示可能な最大値を超える場合には補正処理後の最大値が前記表示手段で表示可能な最大値となるように前記画像補正係数を変更する画像情報表示領域確認手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
4. さらに、ユーザが補正内容の設定を行うためのユーザ条件設定手段を有し、前記色補正処理手段または前記電圧調整手段は、前記ユーザ条件設定手段による設定に従って色変換または印加電圧の調整を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記環境情報獲得手段は、センサにより輝度を測定し、該測定結果を前記環境情報として取得することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記環境情報獲得手段は、前記表示手段と着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
7. 入力画像から該入力画像を可視化して表示手段に表示する画像表示方法において、前記入力画像から前記表示手段に送出する出力画像への変換を画像処理手段により行い、また前記表示手段の置かれた照明条件に関する情報である環境情報として照明による輝度情報を二次元的に環境情報獲得手段により獲得し、得られた前記環境情報に基づき画像補正係数決定手段により二次元状の照明光の強度分布を表す画像補正係数を決定し、前記画像補正係数に従って前記出力画像に対して色補正処理手段により色変換を行うことを特徴とする画像表示方法。
8. 入力画像から該入力画像を可視化して表示手段に表示する画像表示方法において、前記入力画像から出力画像への変換を画像処理手段で行って前記表示手段に送出するとともに、前記表示手段の置かれた照明条件に関する情報である環境情報として前記照明による輝度情報を二次元的に環境情報獲得手段で獲得し、得られた前記環境情報に基づき画像補正係数決定手段で二次元状の照明光の強度分布を表す画像補正係数を決定し、前記画像補正係数に従って前記表示手段への印加電圧を電圧調整手段で調整することを特徴とする画像表示方法。
9. さらに、決定した画像補正係数を用いた補正処理によって取り得る最大値を算出し、該最大値が前記表示手段で表示可能な最大値を超える場合には、補正処理後の最大値が前記表示手段で表示可能な最大値となるように、画像情報表示領域確認手段が前記画像補正係数を変更することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の画像表示方法。
10. ユーザがユーザ条件設定手段で設定した内容に従って、出力画像に対する色変換または前記表示手段への印加電圧の調整を行うことを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載の画像表示方法。
11. 前記環境情報は、センサにより輝度を測定することにより取得することを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載の画像表示方法。

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