JP4882320B2 - プロジェクションシステム、情報処理装置、変化画像データ生成方法、変化画像データ生成プログラム、このプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Description
そして、映像ソースの形状補正や色調補正を行う情報処理装置としてのパソコンと、
パソコンで補正処理された画像をスクリーンに投射するプロジェクタと、
パソコンとプロジェクタとの間のデータ伝送路としてのUSBケーブルと、を備えたプロジェクションシステムが知られている(例えば、特許文献1)。
このようなプロジェクションシステムにおいて、パソコンに入力された映像ソースがパソコンの画像処理部にて画像処理される。
画像処理としては、例えば、プロジェクタとスクリーンとの配置関係に起因して生じる台形歪みを補正する台形補正や、プロジェクタの色特性による輝度ムラや色ムラを補正する色調補正などが例として挙げられる。
パソコンで画像処理された画像データがUSBケーブルを介してプロジェクタに伝送される。
伝送された画像データがプロジェクタにてスクリーンに投影されると、スクリーン上に所定の画像が表示される。
また、元来、パソコンは、グラフィック処理の機能を有するので、特別にパソコンに新たな機能を付加することなく、高精度の画像補正を行うことができる。
例えば、滑らかな動画再生には30フレーム/秒が基準といわれるところ、USB2.0ケーブルを用いた場合に、画像の総てのデータを伝送していたのでは到底不可能なフレームレートである。
例えば、USB2.0に期待できる安定した通信速度は240Mbps程度である一方、表示解像度がXGA(1024×768ドット)で1画素あたり30ビットの色情報である画像では約25Mビットのデータ量となる。すると、単純には、9フレーム/秒のフレームレートでした画像データを伝送できないことになる。仮に理論上の最大通信速度である480Mbpsで通信を行ったとしても、18フレーム/秒のフレームレートに止まり、やはり動画再生には適さない。
特許文献1においては、パソコンにて差分データが生成され、この差分データを受けたプロジェクタにおいて、全画面と差分データとが合成されて現在のフレームデータが生成される。そして、生成された現在のフレームデータがプロジェクタによってスクリーンに投影される。
プロジェクタによって投影された画像がスクリーン上で適正に表示されるためには、台形補正等の形状補正や色ムラ等の色調補正が画像データに施されていなければならない。
この点、適正な画像投影に必要な現フレームデータをプロジェクタで正しく再現するために必要な差分データを如何にして生成するかは問題である。
そして、現画像フレームデータがプロジェクタからスクリーンに向けて投射されると、スクリーン上に画像が表示される。
この点、本発明では、情報処理装置からプロジェクタに伝送するのは一枚の画像フレーム総てではなくて変化画像データとするので、伝送データ量を少なくしてプロジェクタによって表示される画像のフレームレートを適正に維持することができる。
本発明では、このように画像ソースの各画素における色調を表す所定ビット数のデータの上位桁のデータに基づいて変化領域を検出するので、視認性に大きな影響を及ぼす重要な大きい変化を検出する一方で、視認性にそれほど大きな影響を与えないわずかな色ムラ等の変化を検出しないので、変化画像データとして小さなデータ量でありながらも視認性にとって重要な情報を含ませることができる。
また、例えば、画像データの色調が10ビットで表されている場合に、変化領域の検出にあたっては、10ビット総てを見てもよく、上位桁8ビットに基づいてもよく、あるいは、上位桁6ビットに基づいて変化領域を検出してもよい。
例えば、画像データが白黒文字だけのデータであれば、色調データの上位数桁にのみ着目して変化領域を検出してわずかな色ムラなどは検出しなくても、文字情報の伝送に重要な変化領域は十分に検出することができる。
その一方、イラストであれば、色調のわずかな変化を検出する必要があるので、高い精度で色調の変化を検出して変化画像データを生成しなければ、プロジェクタで適切な現画像データを再現できなくなる。この点、本発明によれば、画像ソースの種類に応じて変化領域を検出する精度を可変にできる。
この点、本発明では、色調補正前の画像データ同士を対比して変化領域を検出するので、画像ソースにおける変化領域を適切に検出することができる。
このように色調が高精度に表現されるため、変化領域の検出にあたって色調補正後に各画素の色調を単純に対比すると、総ての画素が変化領域として検出され、変化画像データのデータ量が膨大になるおそれがある。すると、信号伝送手段の伝送レートではプロジェクタに必要なデータを適切な速度で送れないという問題が生じる。
この点、本発明によれば、色調補正後の色調を表す情報量以下の精度で変化領域を検出するので、色調に所定量以上の変化があった画素のみを変化領域として検出する。
例えば、色調補正後の色調が10ビットの精度であった場合でも、上位桁8ビットのみに基づいて変化領域の検出を行う。したがって、変化領域として必要以上に多くの画素を検出することなく、変化画像データのデータ量を望ましい大きさにすることができる。その結果、信号伝送手段による伝送レートによってもプロジェクタでのフレームレートを適切に維持することができる。
すなわち、情報処理装置から伝送される適切な変化画像データにより、フレームレートを維持して適切に画像表示を行うことができる。
その結果、信号伝送手段による伝送レートによらずプロジェクタでのフレームレートを適切に維持することができる。
また、本発明の記録媒体は、前記変化画像データ生成プログラムを記録したことを特徴とする。
(第1実施形態)
本発明のプロジェクションシステムに係る第1実施形態について図1から図13を参照して説明する。
図1は、プロジェクションシステム100の外観図である。
プロジェクションシステム100は、映像ソース(画像ソース)の画像に所定の画像処理を行ったうえで前の画像フレームに対する差分データをプロジェクタ300に出力するパソコン200と、パソコン200からの差分データに基づいて現画像フレームを生成してスクリーン400に向けて投射するプロジェクタ300と、プロジェクタ300とパソコン200とを接続するUSBケーブル500と、を備えている。
図3は、プロジェクタ300の機能ブロック図である。
図4は、画像投射部360の構成を示す図である。
なお、これらのパラメータを記録したメモリカードやCD−ROMをパソコン200に挿入して、画像補正パラメータ記憶部210にパラメータをインストールしてもよい。
または、パソコン200とプロジェクタ300とをUSBケーブル500で接続した際にパソコン200が所定のパラメータをプロジェクタ300から読み取って画像補正パラメータ記憶部210に記憶してもよい。
ここで、台形補正とは、例えば、図1に示されるように、プロジェクタ300とスクリーン400との配置関係により、下辺よりも上辺の投影距離が長いために下辺よりも上辺が引き伸ばされる場合に、投影された画像がスクリーン400上で適正な形状となるように予め画像データの形状に変形を施しておくことをいう。
なお、図1に示されるように、スクリーン400の下側にプロジェクタ300を配置する場合のみならず、スクリーン400に対して斜め方向から画像を投射する場合には台形補正が必要となる。
なお、形状補正としては、スクリーン400が曲面である場合にスクリーン400の形状に応じて行う補正や、プロジェクタ300に内蔵されたレンズに起因する歪みを補正するための形状補正も含まれる。
まず、ST100において、パソコン200とプロジェクタ300とをUSBケーブル500で接続する。すると、ST110において、プロジェクタ300の画像補正パラメータ記憶部310に記憶された各種の補正パラメータがUSBケーブル500を介してパソコン200側に伝送され、パソコン200の画像補正パラメータ記憶部210に記憶される。
例えば、画像A1を形状補正した結果として図9に示される画像データ(B1)が得られ、また、画像A2を形状補正した結果として図10に示される画像データ(B2)が得られたとする。
この段階では、画像データには形状補正のみがかけられただけであるので、各画素の色調を表す色データはもとの映像ソースと同じであって8ビットで表現されている。変化領域検出部242は、画像B1と画像B2との間で変化領域を検出するにあたり、各画素の色データを8ビットの精度で減算し、差が存在する画素を検出する。すると、図11に示されるように、画像B1から画像B2への変化領域が検出される。
ここで、もとの映像ソースは各画素に対して8ビットの情報量で色調を表していたが、色調補正によって10ビットの精度にて色調が表される。例えば、画像B2が色調補正されることにより、図12に示される画像データD2が得られる。
ここで、変化領域検出部242では変化領域C2、C3を検出しているが、一つ前の画像から現画像への移行において変化した「領域」を抽出しているだけであり、その変化領域の色情報が欠落している。そこで、色調データ抽出部251において、色調変換された画像データD1〜D3と変化領域C2、C3とを対比し、変化領域中の各画素に対応する色調変換済み画像D1〜D3の画素を認識したうえで、色調変換済み画像D1〜D3から色調データを抽出する。
例えば、現在、現画像G1を投影して映像H1がスクリーン400に表示されている場合、現画像G1に変化画像F2を合成して新たに次の現画像フレームG2が生成される。同様に、現画像G2を投影して映像H2がスクリーン400に表示されている場合、現画像G2に変化画像F3を合成して新たに次の現画像フレームG3が生成される。
(1)パソコン200において形状変換に代表される画像処理を行ったうえでプロジェクタ300に画像データ信号を伝送するので、プロジェクタ300としては画像処理のための複雑な機能を備える必要がなくなり、プロジェクタ300の構成を簡易にすることができる。すなわち、プロジェクタ300としては、主として画像生成部320と、画像投射部360とを備えた簡易な構成として、小型化および低価格化を図ることができる。
この点、本実施形態では、形状変換後であって色調補正前の画像データ同士を対比して変化領域を検出するので、8ビットの精度で画素ごとの変化を検出し、映像ソースにおける変化領域を適切に検出し、変化画像データの情報量も適切な大きさにすることができる。
次に、本発明の第2実施形態について図14〜図22を参照して説明する。
第2実施形態の基本的構成は第1実施形態と同様であるが、変化領域を検出するにあたって、色調変換済み画像データ同士を対比する点に特徴を有する。
図14は、第2実施形態においてパソコン200の機能ブロック図を示す図である。
図14において、画像補正処理部230は、形状変換処理部231と、色調補正処理部232と、を備える。
画像生成部220にて生成された画像データは、第1実施形態と同様に、形状変換処理部231にて形状補正(台形補正)される。形状変換処理部231にて形状変換された画像データは色調補正処理部232に送られて、色調補正処理部232にて画像データの色調が補正される。色調補正処理部232にて色調補正された画像データは、形状データ処理部240に送られる。そして、色調補正された画像データが変換画像保存部241にて保存される。また一方、色調補正された画像データは変化領域検出部242に送られ、色調補正された最新の画像データと変換画像保存部241にて保存されている一つ前の画像データと対比されて、一つ前の画像から最新の画像を見て変化している領域が変化領域として検出される。
図15において、ST300〜ST340までは、第1実施形態のST100〜ST140に同じである。すなわち、図16において、映像ソース(I)を台形補正する(J)するところまでは第1実施形態に同様である。
ST340における形状変換処理部231での形状変換補正が行われた後、ST350において、色調補正処理部232において色調補正処理が行われる。すると、形状変換済み画像(J)が色調補正された画像(K)となる。
この色調補正された画像(K)が、ST360において変換画像保存部241に順次保存されていく。さらに、ST370において、色調変換された画像データが変化領域検出部242にて一つ前の色調変換済み画像と対比されて、変化領域が検出される(図16中の(L))。
例えば、画像I1を形状補正した後(J1)、さらに色調補正した結果として図17に示される画像データ(K1)が得られ、また、画像I2を形状補正した画像J2をさらに色調補正した結果として図19に示される画像データ(K2)が得られたとする。このように色調補正されると、映像ソースにおける各画素の色調は8ビットで表されていたのに対し、色調補正後の画像データにおいては、各画素の色調は10ビットの精度で表されている。そして、変化領域検出部242は、画像K1と画像K2との間で変化領域を検出するにあたり、上位桁8ビットを対比して変化領域を検出する。例えば、画像K1(図17)と画像K2(図19)との間で輝度差が2以上である画素を検出する。すると、図20に示されるように、画像K1から画像K2への変化領域L2が検出される。
ST390において、抽出された色調データが変化画像データ生成部252にて変化領域の各画素にのせられて変化領域の画像データである変化画像データが生成される(図11中の(M))。具体的には、例えば、変化領域L2に対応する画素の色調データを色調補正された画像K2(図19)から抽出し、さらに、抽出した色調データを各画素にのせる。すると、図21に示されるように、変化領域の各画素に色調データが付加された変化画像M2が生成される。
すなわち、変化画像データ(M)がUSBケーブル500でプロジェクタ300に伝送され、プロジェクタ300にて現画像フレームが生成されたうえでスクリーン400に画像が投影される。
(7)形状変換の後に引き続いて色調補正を実行するので、パソコン200において形状変換および色調補正を一連のグラフィック処理として連続して実行することができる。例えば、第1実施形態のごとく形状変換後で色調補正前に変化領域を検出するとなると、形状変換後に画像データを変化領域検出部242に送らなければならないので、形状変換から色調補正に続くグラフィック処理としては一旦中断されることになる。
この点、本第2実施形態では、形状変換と色調補正とを連続して行うことができるので、グラフィック処理を高速に行うことができる。
その結果、信号伝送手段による伝送レートによってもプロジェクタ300でのフレームレートを適切に維持することができる。
次に、本発明の第3実施形態について図23〜図25を参照して説明する。
第3実施形態の基本的構成は、第2実施形態に同様であるが、パソコン200で保存する保存画像の生成に特徴を有する。すなわち、図23において、変化画像データ生成部252にてプロジェクタ300に伝送する変化画像データを生成するところ、変化画像データはプロジェクタ300に伝送されると同時に形状データ処理部280にフィードバックされ、形状データ処理部280の現画像生成部281において変化画像データに基づいて現画像フレームデータを生成する。そして、このように現画像生成部281にて生成された現画像フレームを画像保存部に順次保存しておき、変化領域検出部283にて変化領域を検出する際の対比用画像データとする。
画像生成部220にて生成された画像データが、形状変換処理部231にて形状補正(台形補正)され、さらに、色調補正処理部232にて画像データの色調が補正される。色調補正処理部232にて色調補正された画像データは、形状データ処理部280に送られる。
画像保存部282は、現画像生成部281にて生成された画像データを保存する。
変化領域検出部283は、形状変換および色調補正された最新の変換済み画像データと画像保存部に保存されている一つ前の変換済み画像データとを対比して、一つ前の画像から最新の画像を見て変化している領域を変化領域として検出する。
図24において、ST500〜ST550までは第2実施形態のST300〜ST350に同じである。すなわち、図25において、映像ソース(N)を台形補正して(O)、さらに、色調補正する(P)ところまでは同じである。
ST560において、色調変換された画像データが変化領域検出部283にて一つ前の画像フレームデータと対比されて、変化領域(Q)が検出される。そして、ST570において、色調データ抽出部251にて色調変換済み画像(P)と変化領域(Q)とが対比されて、変化領域中の各画素についての色調データが抽出される。
ST580において、抽出された色調データが変化画像データ生成部252にて変化領域の各画素にのせられて変化領域の画像データである変化画像データが生成される(図25中の(R))。
すなわち、変化画像データ(R)がUSBケーブル500でプロジェクタ300に伝送され、プロジェクタ300にて現画像フレームが生成されたうえでスクリーン400に画像が投影される。
(9)変化画像データ生成部252にて生成された変化画像データを現画像生成部281にフィードバックして現画像フレームデータを生成するので、パソコン200からプロジェクタ300に伝送したのと同じ画像データを現画像生成部281が受け取ってプロジェクタ300が現在保有している現画像フレームデータと同等の画像データを生成することができる。そして、このようにして現画像生成部281にて生成した現画像データと形状変換された最新の形状変換済み画像データとを対比するので、プロジェクタ300が保有している現画像データと同等の現画像データに対して最新の形状変換済み画像データが変化した領域が検出できる。このようにして生成された変化画像データをプロジェクタ300に伝送することで、プロジェクタ300において適切に最新の現画像フレームデータを生成することができる。
上記実施形態においては、パソコンからプロジェクタに変化画像データを伝送する場合のみについて説明したが、加えて、所定のタイミングで形状変換および色調変換された画像データの全体をパソコンからプロジェクタに伝送することが好ましい。変化画像データをパソコンからプロジェクタに伝送するだけでは、パソコンとプロジェクタとで保有している画像データに差が生じてくる。そこで、適切なタイミングで画像データの全体をパソコンからプロジェクタに伝送して、パソコンとプロジェクタとで保有する画像データを一致させておくことが好ましい。
信号伝送手段としては、USBケーブルに限られず、例えば、無線でパソコンとプロジェクタとで信号伝送させてもよい。
プロジェクタでのフレームレートを維持できるように変化領域の検出精度を自動判断する場合、例えば、フレームレートを維持できる最大データ量を予め設定しておき、変化画像データのデータ量と前記最大データ量とを比較して、変化画像データのデータ量が前記最大データ量よりも大きいときは、変化領域検出部における変化領域の検出にあたって検出精度を低くしてもよい。
例えば、変化領域検出部において8ビット精度で変化領域を検出し、さらに変化画像データ生成部にて各画素の色調データ(例えば10ビット)をのせた変化画像データのデータ量がフレームレートを維持できる前記最大データ量を超える場合、変化領域検出部における変化領域の検出精度を6ビットあるいは5ビットに落とす。このような構成によれば、変化画像データのデータ量を適切な大きさに自動調整するので、プロジェクタによる画像表示のフレームレートを確実に維持できる。
Claims (9)
- 各画素における色調が所定の情報量によって表されている画像ソースの画像に所定の画像処理を行う情報処理装置と、前記情報処理装置からの画像データ信号に基づいて画像を投射するプロジェクタと、前記情報処理装置と前記プロジェクタとの信号送受信を媒介する信号伝送手段と、を備えたプロジェクションシステムであって、
前記情報処理装置は、
最新の画像データと一つ前の画像データとを対比して、一つ前の画像データから最新の画像データを見て変化している領域を変化領域として検出する変化領域検出部と、
前記変化領域検出部にて検出された変化領域における各画素に最新の画像データの変化領域における画素ごとの色調データを付加して変化領域の画像データである変化画像データを生成する変化画像データ生成部と、を備え、
前記プロジェクタは、
前記情報処理装置からの変化画像データに基づいて新たに現画像フレームを生成する現画像フレーム生成部を備え、
前記画像ソースの各画素における色調は、所定ビット数のデータで表されており、
前記変化領域検出部は、前記所定ビット数のデータの上位桁のデータに基づいて前記変化領域を検出するとともに、前記変化領域を検出するにあたって、前記変化画像データのデータ量と前記プロジェクタのフレームレートを維持できる最大データ量とを比較し、比較結果に基づいて、前記変化領域を検出する精度を可変とする
ことを特徴とするプロジェクションシステム。 - 請求項1に記載のプロジェクションシステムにおいて、
前記情報処理装置は、
前記画像データを前記プロジェクタの色特性に応じて色調補正をする色調補正処理部を備え、
前記変化領域検出部は、前記色調補正処理部にて色調補正される前の画像データ同士を対比して前記変化領域を検出し、
前記変化画像データ生成部は、
前記変化画像データを生成する際に、前記変化領域における各画素に、前記色調補正処理部により色調補正された後の最新の画像データの変化領域における画素ごとの色調データを付加する
ことを特徴とするプロジェクションシステム。 - 請求項1に記載のプロジェクションシステムにおいて、
前記情報処理装置は、
前記画像データを前記プロジェクタの色特性に応じて色調補正をする色調補正処理部を備え、
前記変化領域検出部は、前記色調補正処理部にて色調補正された後の画像データ同士を対比し、色調補正後の色調を表す情報量以下の精度で前記変化領域を検出し、
前記変化画像データ生成部は、
前記変化画像データを生成する際に、前記変化領域における各画素に、前記色調補正処理部により色調補正された後の最新の画像データの変化領域における画素ごとの色調データを付加する
ことを特徴とするプロジェクションシステム。 - 入力される画像ソースに所定の画像処理を行ったうえで出力し、信号伝送手段を介して接続されたプロジェクタに画像を表示させる情報処理装置であって、
最新の画像データと一つ前の画像データとを対比して、一つ前の画像データから最新の画像データを見て変化している領域を変化領域として検出する変化領域検出部と、
前記変化領域検出部にて検出された変化領域における各画素に最新の画像データの変化領域における画素ごとの色調データを付加して変化領域の画像データである変化画像データを生成する変化画像データ生成部と、を備え、
前記プロジェクタは、
前記情報処理装置からの変化画像データに基づいて新たに現画像フレームを生成する現画像フレーム生成部を備え、
前記画像ソースの各画素における色調は、所定ビット数のデータで表されており、
前記変化領域検出部は、前記所定ビット数のデータの上位桁のデータに基づいて前記変化領域を検出するとともに、前記変化領域を検出するにあたって、前記変化画像データのデータ量と前記プロジェクタのフレームレートを維持できる最大データ量とを比較し、比較結果に基づいて、前記変化領域を検出する精度を可変とする
ことを特徴とする情報処理装置。 - 各画素における色調が所定の情報量によって表されている画像ソースの画像に所定の画像処理を行う情報処理装置と、
前記情報処理装置からの画像データ信号に基づいて画像を投射するプロジェクタと、
前記情報処理装置と前記プロジェクタとの信号送受信を媒介する信号伝送手段と、を備えたプロジェクションシステムにおいて、前記情報処理装置から前記プロジェクタに伝送する変化画像データを生成する変化画像データ生成方法であって、
最新の画像データと一つ前の画像データとを対比して、一つ前の画像データから最新の画像データを見て変化している領域を変化領域として検出する変化領域検出工程と、
前記変化領域検出工程にて検出された変化領域における各画素に最新の画像データの変化領域における画素ごとの色調データを付加して変化領域の画像データである変化画像データを生成する変化画像データ生成工程と、を備え、
前記画像ソースの各画素における色調は、所定ビット数のデータで表されており、
前記変化領域検出工程は、前記所定ビット数のデータの上位桁のデータに基づいて前記変化領域を検出するとともに、前記変化領域を検出するにあたって、前記変化画像データのデータ量と前記プロジェクタのフレームレートを維持できる最大データ量とを比較し、比較結果に基づいて、前記変化領域を検出する精度を可変とする
ことを特徴とする変化画像データ生成方法。 - 請求項5に記載の変化画像データ生成方法において、
前記画像データを前記プロジェクタの色特性に応じて色調補正をする色調補正処理工程を備え、
前記変化領域検出工程は、前記色調補正処理工程にて色調補正される前の画像データ同士を対比して前記変化領域を検出し、
前記変化画像データ生成工程は、
前記変化画像データを生成する際に、前記変化領域における各画素に、前記色調補正処理工程により色調補正された後の最新の画像データの変化領域における画素ごとの色調データを付加する
ことを特徴とする変化画像データ生成方法。 - 請求項5に記載の変化画像データ生成方法において、
前記画像データを前記プロジェクタの色特性に応じて色調補正をする色調補正処理工程を備え、
前記変化領域検出工程は、前記色調補正処理工程にて色調補正された後の画像データ同士を対比し、色調補正後の色調を表す情報量以下の精度で前記変化領域を検出し、
前記変化画像データ生成工程は、
前記変化画像データを生成する際に、前記変化領域における各画素に、前記色調補正処理工程により色調補正された後の最新の画像データの変化領域における画素ごとの色調データを付加する
ことを特徴とする変化画像データ生成方法。 - 請求項5から請求項7のいずれかに記載の変化画像データ生成方法を前記情報処理装置に実行させる変化画像データ生成プログラム。
- 請求項8に記載の変化画像データ生成プログラムを記録した記録媒体。
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