JP5146700B2

JP5146700B2 - 台形歪み補正方法

Info

Publication number: JP5146700B2
Application number: JP2010132767A
Authority: JP
Inventors: 聡志麻生
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2027-08-07
Also published as: JP2010259082A

Description

本発明は、プロジェクタによる台形歪み補正方法に関する。

プロジェクタは、適切な画像を表示するため、投写画像の歪みを補正する必要がある。例えば、特開２００３−２９７１４号公報に記載されているように、プロジェクタは、入力画像の画像情報を用いて歪み補正演算を行う場合がある。歪み補正演算を行う場合の原点としては、演算を容易にするため、特開２００３−２９７１４号公報に記載されているように、表示領域（液晶パネル）の下辺の中点が用いられたり、表示領域の左上の点が用いられたりしている。

特開２００３−２９７１４号公報

しかし、表示領域の下辺の中点を原点とした場合は歪み補正後の画像の左上および右上までの距離が遠くなり、表示領域の左上の点を原点とした場合は歪み補正後の画像の右下までの距離が遠くなってしまう。原点からの距離が遠くなるほど歪み補正演算時の誤差が大きくなる。このため、これらの手法を用いて左右均等のパターンを有する画像、上限均等のパターンを有する画像、モアレの発生する画像等が投写された場合、パターンやモアレの一部だけが歪んだ状態で観察されてしまう。

本発明の目的は、プロジェクタが、左右均等のパターンを有する画像等を投写する場合であっても、パターン等が歪まない画像を投写することが可能な台形歪み補正方法を提供することにある。

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、投写画像の歪み状態を判定する判定部と、前記歪み状態に応じて画像の歪み補正を行う補正部と、を含み、前記補正部は、光変調器の表示領域における歪み補正後の画像の対角線の交点、当該画像の重心のいずれかを原点として歪み補正演算を行うことを特徴とする。

また、本発明に係るプロジェクタは、上記画像処理システムと、前記補正部によって歪み補正の行われた画像を投写する投写部と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、投写画像の歪み状態を判定する判定部と、前記歪み状態に応じて画像の歪み補正を行う補正部として機能させ、前記補正部は、光変調器の表示領域における歪み補正後の画像の対角線の交点、当該画像の重心のいずれかを原点として歪み補正演算を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る情報記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体であって、上記プログラムを記憶したことを特徴とする。

本発明によれば、画像処理システム等は、画像の対角線の交点等を原点として歪み補正演算を行うことにより、原点に対して左右、上下がほぼ均等な状態で演算を行うことができるため、演算誤差を低減し、パターン等の歪みのない画像を生成することができる。また、本発明によれば、画像の対角線の交点等は投写画像の中心に近い位置に相当するため、プロジェクタ等は、画像の対角線の交点等を原点として歪み補正演算を行うことにより、左右対称のパターンを有する画像等であっても、対称を維持した状態で投写することができる。

また、前記補正部は、前記原点が前記表示領域の中心と一致するように前記歪み補正後の画像を前記表示領域内で移動させた状態で前記歪み補正演算を行ってもよい。

これによれば、画像処理システム等は、原点を前記表示領域の中心と一致させた状態で歪み補正演算を行うことにより、演算量を減らし、より効率的に演算を行うことができる。

対角線の交点を原点とする場合の液晶パネルにおける歪み補正後の画像を示す図である。液晶パネルにおける歪み補正後の画像の原点を液晶パネルの中心に移動させた状態を示す図である。本実施例におけるプロジェクタの機能ブロック図である。本実施例における画像の歪み補正手順を示すフローチャートである。従来の投写されたパターン画像を示す図である。本実施例のパターン画像を示す図である。液晶パネルにおける歪み補正後の画像の重心を示す図である。

以下、本発明をプロジェクタに適用した実施例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施例は、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、以下の実施例に示す構成のすべてが、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。

（第１の実施例）
図１は、対角線の交点を原点とする場合の液晶パネルにおける歪み補正後の画像を示す図である。一般的に、歪み補正前の画像の形状は、光変調器の表示領域の一種である液晶パネルの形状と一致している。液晶パネルの４隅の座標を左下から反時計回りにA(x1， y1)、B(x2, y2)、C(x3, y3)、D(x4, y4)とし、液晶パネルの対角線の交点をEとする。また、液晶パネルにおける歪み補正後の画像の４隅の座標を左下から反時計回りにA ’(x1 ’, y1’)、B ’(x2 ’, y2’)、C ’(x3 ’, y3’)、D ’(x4 ’, y4’)とし、液晶パネルの対角線の交点をE ’(x5 ’, y5’)とする。

図２は、液晶パネルにおける歪み補正後の画像の原点を液晶パネルの中心に移動させた状態を示す図である。上述した点Eを原点oとし、点E ’が原点oと一致するように歪み補正後の画像を移動させると図２に示す状態になる。液晶パネルの水平方向の有効画素数をW、液晶パネルの垂直方向の有効画素数をHとする。この場合、A(x1, y1)=A(-W/2+1, -H/2+1)、B(x2, y2)=B(W/2-1, -H/2+1)、C(x3, y3)=C(W/2-1, H/2-1)、D(x4, y4)=D(-W/2+1, H/2-1)である。なお、-1、+1が付加されているのは、液晶パネルの最も外側の画素を使用しない仕様になっているからであり、-1、+1を付加しなくてもよい。

また、液晶パネルにおける移動後の歪み補正後の画像の４隅の座標を左下から反時計回りにA ’’(x1 ’’, y1’’)、B ’’(x2 ’’, y2’’)、C ’’(x3 ’’, y3’’)、D ’’(x4 ’’, y4’’)とする。この場合、元の歪み補正後の画像が水平方向に-x5 ’移動し、垂直方向にy5 ’移動したことになるため、A ’’(x1 ’’,y1 ’’)=A ’’(x1 ’-x5 ’, y1’+y5 ’)、B ’’(x2 ’’,y2 ’’)=B ’’(x2 ’-x5 ’, y2’+y5 ’)、C ’’(x3 ’’,y3 ’’)=C ’’(x3 ’-x5 ’,y3 ’+y5 ’)、D ’’(x4 ’’,y4 ’’)=D ’’(x4 ’-x5 ’, y4’+y5 ’)である。

歪み補正後の画像の４隅の座標A ’(x1 ’, y1’)、B ’(x2 ’, y2 ’)、C ’(x3 ’, y3’)、D ’(x4 ’, y4’)は投写角度等によって求められ、当該４隅の座標から対角線の交点の座標E ’(x5 ’, y5’)も求められ、有効画素数H、Wも既知である。したがって、プロジェクタは、歪み補正後の画像の原点を液晶パネルの中心に移動させた場合であっても、座標の対応付けができ、補間演算等を行うことができる。

次に、このような機能を有するプロジェクタの機能ブロックについて説明する。図３は、本実施例におけるプロジェクタ１００の機能ブロック図である。プロジェクタ１００は、画像情報（例えば、RGB信号等）を入力する画像情報入力部１２０と、投写画像の歪みに関する歪み情報を入力する歪み情報入力部１１０と、歪み情報に基づいて投写画像の歪み状態を判定する判定部１３０と、当該歪み状態に応じて画像の歪みを補正する補正部１４０と、歪みが補正された画像を投写する投写部１９０を含んで構成されている。

なお、これらの各部としては、例えば、以下のハードウェアが採用されてもよい。例えば、歪み情報入力部１１０としては、スクリーンに投写された画像を含む領域を撮像するＣＣＤセンサ、スクリーンに投写された歪みを含む画像が歪みのない状態に補正操作される際の操作情報を入力するボタン、投写角度を計測する角度センサ、投写距離を計測する距離センサ等が採用されてもよい。また、画像情報入力部１２０としては画像信号入力端子等、判定部１３０としてはＣＰＵ等、補正部１４０としては画像処理回路等、投写部１９０としてはランプ、液晶パネル、液晶駆動回路、投写レンズ等が採用されてもよい。

また、プロジェクタ１００の有するコンピュータは、判定部１３０等の機能を情報記憶媒体２００からプログラムを読み取って実装してもよい。このような情報記憶媒体２００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。

次に、補正部１４０等を用いた画像の歪み補正を行う場合の処理手順について説明する。図４は、本実施例における画像の歪み補正手順を示すフローチャートである。まず、歪み情報入力部１１０は、上述した手法（ＣＣＤセンサ等を用いて投写画像を撮像する手法、ユーザによる補正操作情報を入力する手法、角度センサと距離センサを用いて計測する手法）のいずれかによって歪み情報を入力する（ステップＳ１）。なお、プロジェクタ１００は、ステップＳ１の処理に先立ってキャリブレーション画像（例えば、全白の画像、補正指示内容を示す画像等）を投写してもよい。

判定部１３０は、歪み情報入力部１１０からの歪み情報に基づき、投写画像の歪み状態を判定する（ステップＳ２）。補正部１４０は、当該歪み状態に応じて歪み補正後の画像の形状（例えば、図１に示すA ’B ’C ’D ’等）を決定する（ステップＳ３）。より具体的には、例えば、投写角度および投写距離に基づいてA ’B ’C ’D ’の座標を求める手法の場合、補正部１４０は、まず、スクリーンに投写された画像（スクリーン外の画像も含む）を包含可能な最大の長方形であって、かつ、水平短辺を基準として左右対称で液晶パネルのアスペクト比と同じアスペクトの長方形のスクリーン平面における４隅の３次元座標値を演算する。そして、補正部１４０は、この長方形を投写光軸を法線とし、液晶パネルを投写角度分傾けた平面に投影した状態における上記長方形の４隅の３次元座標値を演算する。そして、補正部１４０は、当該平面における液晶パネルを傾きのない状態に戻した状態における上記長方形の４隅の３次元座標値を演算することによって座標A ’B ’C ’D ’の３次元座標値を求めることができ、２次元座標値も求めることができる。

さらに、補正部１４０は、図２に示すように、歪み補正後の画像の対角線の交点と液晶パネルの中心が一致するように歪み補正後の画像を移動した状態で、当該交点を原点として歪み補正演算を行う（ステップＳ４）。具体的には、例えば、補正部１４０は、バイリニア法等の補間法を用いて画像の補間等を行う。なお、補正部１４０は、画像の色の補正、画像の明るさの補正等を行ってもよい。

補正部１４０は、画像の補間等を行った状態の画像を図１に示す位置に戻す。投写部１９０は、通常の歪み補正後の画像を投写する手法によって画像を投写する（ステップＳ５）。

図５は、従来の投写されたパターン画像３００を示す図である。また、図６は、本実施例のパターン画像３０１を示す図である。図５と図６を比較すればわかるように、従来の手法では投写されたパターン画像３００の一部が歪む場合がある。

これに対し、本実施例によれば、プロジェクタ１００は、画像の対角線の交点等を原点として歪み補正演算を行うことにより、原点に対して左右、上下がほぼ均等な状態で演算を行うことができる上、歪み補正後の画像の形状が矩形に近い形状の場合には原点から当該画像の頂点までの距離がほぼ等しい状態で演算を行うことができるため、演算誤差を低減し、パターン画像３０１のように、パターン等の歪みのない画像を生成することができる。

また、本実施例によれば、画像の対角線の交点等は投写画像の中心に近い位置に相当するため、プロジェクタ１００は、画像の対角線の交点等を原点として歪み補正演算を行うことにより、左右対称のパターンを有するパターン画像３０１であっても、対称を維持した状態で投写することができる上、従来のパターン画像３００のように一部に歪みが発生してしまう事態の発生を防止することができるため、画質を向上させることができる。

また、本実施例によれば、プロジェクタ１００は、原点を液晶パネルの中心と一致させた状態で歪み補正演算を行うことにより、演算量を減らし、より効率的に演算を行うことができる。

（その他の実施例）
なお、本発明の適用は上述した実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施例では、歪み補正後の画像の対角線の交点を原点としたが、原点の位置は対角線の交点には限定されない。

図７は、液晶パネルにおける歪み補正後の画像の重心G ’を示す図である。例えば、図７に示すように、歪み補正後の画像の重心G ’(x6 ’, y6’)を原点としてもよい。図１と図７を比較すればわかるように、歪み補正後の画像の形状が垂直水平の両方向に歪んでいる場合であっても、重心G ’は対向する各頂点D ’とB ’、A ’とC ’までの距離がほぼ等しい位置になるため、演算誤差がより生じにくくなり、プロジェクタ１００は、適切な画像を投写できる。

また、上述した実施例では、補正部１４０は、歪み補正後の画像の対角線の交点を液晶パネルの中心に移動させて歪み補正演算を行っているが、歪み補正後の画像の対角線の交点を移動させずに歪み補正演算を行ってもよい。

また、プロジェクタ１００は、液晶プロジェクタには限定されず、例えば、光変調器の一種であるＤＭＤ(Digital Micromirror Device)を用いたプロジェクタ等であってもよい。また、プロジェクタ１００の機能を複数の装置（例えば、ＰＣとプロジェクタ等）に分散して実装してもよい。

１００プロジェクタ、１１０歪み情報入力部、１２０画像情報入力部、１３０判定部、１４０補正部、１９０投写部、２００情報記憶媒体、３００、３０１パターン画像

Claims

プロジェクタが、
投写画像の歪み状態を示す歪み情報が入力され、
前記歪み情報に基づき、前記投写画像の歪み状態を判定し、
前記歪み状態に応じて光変調器の表示領域における歪み補正後の画像の形状を決定し、
前記表示領域における歪み補正後の画像の対角線の交点、当該画像の重心のいずれかを原点とし、かつ、前記原点が前記表示領域の中心と一致するように前記歪み補正後の画像を前記表示領域内で移動させ、
当該移動後の画像に対して、前記交点または前記重心を原点として歪み補正演算を行い、
当該歪み補正演算後の画像を、前記歪み補正後の画像を前記表示領域内で移動させる前の位置に戻した状態で投写する、
台形歪み補正方法。
請求項１に記載の台形歪み補正方法において、
前記プロジェクタは、前記歪み補正演算を行う際に、前記歪み補正演算の少なくとも一部として、前記移動後の画像の補間演算を行う台形歪み補正方法。