JP5163637B2 - 画像処理装置及び方法、プログラム並びに表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置及び方法、プログラム並びに表示装置に関し、特に、特定の使用者・認証された人にその内容を提示できる装置、方法並びにプログラムに関する。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイを始めとするフラットパネルディスプレイは、携帯電話端末といったモバイル機器から、街頭に設置される公衆ディスプレイといった大型装置にまで幅広く適用されている。こういったディスプレイの多くは、広視野角、高輝度、高画質といった点に開発の重点が置かれており、どのような角度からでも、綺麗に見やすく表示することが求められてきた。

一方、ディスプレイで表示するコンテンツの中には、秘密情報やプライベートデータなど他人には見られたくない内容のものもある。よって、情報機器の発達に伴うユビキタス化が進展する現在、不特定の人たちがいる公衆下であっても、他の人に表示コンテンツを見られないようにすることも重要な課題となっている。
加えて、オフィス内のような特定の人しかいない場所であっても、座席の後ろを通る人に見られたくない秘密情報を扱う場合もある。

携帯電話端末などの中には、光学的な遮蔽板（ルーバー）を設けて、特定の方向からのみ表示内容を視認できるようなディスプレイが搭載されているものもある。しかし、それでもユーザの真後ろからは表示内容を盗み見ることができてしまうため、機密保持の点からは十分であるとは言えない。

これらの問題を解決することに関連する技術としては、特許文献１に開示される「画像表示装置」がある。この画像表示装置は、画像選択機能を有する眼鏡をユーザに着用させることによって、眼鏡をかけた者（ユーザ）にのみ特定の画像（以下、秘密画像という）を視認可能とし、それ以外の者には別の画像（以下、公衆画像という）を提示する装置である。

具体的には、図１に示す画像表示装置は、１フレーム分の入力画像信号１１をフレーム信号１３に基づいて画像情報蓄積メモリ１２に蓄積する。その後、フレーム周期の２倍の速度でメモリ１２から画像情報を読み出し（すなわち、１フレーム期間中に２回読み出し）、最初に読み出した信号は２分の１に圧縮して第一画像信号１４として合成回路１５に入力し、次に読み出した画像信号は彩度輝度変換回路１６で彩度及び輝度を変換した後、第二画像信号１７として合成回路１５に入力する。従って、画像表示器１８には、第一画像信号１４と第二画像信号１７とが交互に表示される。

一方、フレーム信号１３は、眼鏡シャッタタイミング発生回路１９にも入力される。眼鏡シャッタタイミング発生回路１９は、眼鏡２１のシャッタを駆動し、第二画像信号１７による画像がユーザから見えないように眼鏡シャッタを制御する。

このような構成、動作によって、眼鏡２１をかけていない者には、第一画像信号１４と第二画像信号１７との合成画像であり第一画像信号１４とは関係のない灰色画像又は第三の画像（公衆画像）が見えることとなり、眼鏡２１をかけた者には第一画像信号１４による所望の画像（秘密画像）が見えることとなる。

同様の構成で、１台の表示装置で複数の者が選択的に別の画像を閲覧することも可能である。これに関連する技術としては、特許文献２に開示される「テレビの多重表示システム」がある。
特許文献２に開示されるテレビの多重表示システムは、一つの画像表示面に複数の番組を時分割に順次残像保持時間内で放映し、シャッタ機能を有する眼鏡を時分割サイクルで作動させることにより、複数の視聴者が相互に独立して同時に所望の番組を視聴可能とするものである。

特許文献１や特許文献２に開示される発明では、シャッタ眼鏡を用いて秘密画像又は所望の番組を閲覧している人がシャッタ眼鏡の開閉タイミングの位相を変えることで、同じ表示装置で表示されている他の秘密画像又は番組を閲覧できてしまうという問題がある（特許文献１の図２、特許文献２の図５参照）。

また、秘密画像又は番組の数が多くなると、シャッタ眼鏡を開ける期間（オン期間）が画像数や番組数に反比例して短くなってしまい、シャッタ眼鏡を通して閲覧する秘密画像や番組が暗くなってしまうという問題もある。

また、不特定の人たちがいる環境であっても他人に表示コンテンツを見られないようにするという上記の問題を解決する別の関連技術としては、特許文献３に開示される「公衆が見ることのできるディスプレイでプライベートに見ることができるデータを提供する方法」がある。特許文献３に開示される方法は、許可されたユーザのみがディスプレイ上のプライベート画像（秘密画像）を解読できるようにすると同時に、許可されていないユーザには、単にランダムなパターンや判読しにくいパターン、又はスクリーン・セイバー画像といった画像を公衆画像として見せるようにするものである。

この目的を助長するために、特許文献３に開示される発明では、データ隠蔽パターン及び交番パターンを含む画像処理技法を、画像処理技術によって作られた画像を組み込んだディスプレイと同期する（例えば、アクティブ・グラスなどのウェアラブル・デバイスと組み合わせる。）。最後に、人間の視覚系の「似ていない画像を単一の画像に融合させる既知の能力」によって、公衆が見ることのできるディスプレイでプライベートに見ることのできるデータを提供する能力が完成する。

シャッタ眼鏡を用いて秘密画像又は所望の番組を閲覧している人がシャッタ眼鏡の開閉タイミングの位相を変えることで、他の秘密画像又は番組を閲覧できてしまうという問題に対して、特許文献３に開示される発明は、（疑似）乱数生成器を用いてシャッタの開閉タイミングをランダムとすることによって、周波数・位相を変更可能なシャッタ眼鏡を用いたとしても、他の秘密画像又は番組を完全に閲覧することをほぼ不可能とすることができる。
特開昭６３−３１２７８８号公報 特開昭６２−６５５８０号公報 特開２００１−２５５８４４号公報

しかし、特許文献３に開示される発明は、乱数を基にしているため、秘密画像が連続して出力される期間が生成されることは不可避であり、この場合には、
（１）シャッタ眼鏡を有しない者に秘密画像を閲覧される可能性がある。
（２）画像の切替周波数が小さくなるため、シャッタ眼鏡の開閉の周波数もそれに伴って小さくなり、結果としてフリッカが検知されてしまう。
という新たな問題が生じてしまう。

特許文献３に開示される発明は、フリッカが出ないのであれば開閉タイミングは任意であるとしており（特許文献３の００２９参照）、その具体的方法として、１２０Ｈｚのフレーム周波数で開閉タイミングをランダムに生成する例を挙げている。しかし、このような条件では「開状態」が３度連続するとその信号の周波数成分は４０Ｈｚ以下となり、必然的にフリッカが検知されてしまう。すなわち、特許文献３に開示される発明のような、ランダム・サイクル・タイムでは、フリッカが検知されてしまうことは避けられない。

複数の画像を切替表示する際に、フリッカの出ない開閉タイミングとすることは常識であるが、特許文献３に開示される発明はこの問題が解決されておらず、実用性に乏しい。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、秘匿性が高く、さらにシャッタ眼鏡を通して秘密画像を閲覧する際にもフリッカを検知することのない画像処理装置及びその方法並びにプログラム、及び表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、少なくとも二つの画像信号を順次出力する画像処理装置であって、第１の出力画像の画像信号と第２の出力画像の画像信号とは、それぞれの画像の輝度値を画素ごとに加算したときに、第１の出力画像とは相関の無い画像となる関係にあり、第１の出力画像と第２の出力画像とを表示する順番は、直交符号を基に設定され、少なくとも第１の出力画像の一部又は全部を含む画像の画像信号を出力している期間には、画像信号に応じた画像を表示する表示装置とユーザの目との間に配置されるシャッタを光透過状態とし、その他の画像が表示されている期間はシャッタを遮光状態とするように制御する光シャッタ制御手段を有することを特徴とする画像処理装置を提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、少なくとも二つの画像信号を順次出力する画像処理装置であって、第１の出力画像の画像信号と第２の出力画像の画像信号とが、それぞれの画像の輝度値を画素ごとに加算したときに、第１の出力画像とは相関の無い画像となる関係になるように第２の出力画像を生成する反転画像生成手段を有し、第１の出力画像と第２の出力画像とを表示する順番は、直交符号を基に設定され、少なくとも第１の出力画像の一部又は全部を含む画像の画像信号を出力している期間には、画像信号に応じた画像を表示する表示装置とユーザの目との間に配置されるシャッタを光透過状態とし、その他の画像が表示されている期間はシャッタを遮光状態とするように制御する光シャッタ制御手段を有することを特徴とする画像処理装置を提供するものである。

本発明の第１の態様又は第２の態様においては、直交符号の要素値が「１」の時に第１の出力画像の画像信号を出力し、要素値が「−１」の時に第２の出力画像の画像信号を出力することが好ましい。

本発明の第１態様又は第２の態様のいずれの構成においても、直交符号をフレームごとにランダムに変更する手段を有することが好ましい。また、現フレームにおいて用いる直交符号の最初の要素値と、前フレームで用いられた直交符号の最後の要素値とが同じ値の場合に、現フレームにおいて用いる直交符号の要素値を反転させることが好ましい。また、シャッタを遮光状態とするように制御している期間に、第２の出力画像の画像信号とともに第３の出力画像の画像信号を出力することが好ましい。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、少なくとも二つの画像信号を順次出力する画像処理方法であって、第１の出力画像と第２の出力画像とを表示する順番を、直交符号を基に設定する工程と、少なくとも第１の出力画像の一部又は全部を含む画像の画像信号を出力している期間には、画像信号に応じた画像を表示する表示装置とユーザの目との間に配置されるシャッタを光透過状態とし、その他の画像が表示されている期間はシャッタを遮光状態とするように制御する光シャッタ制御工程とを有し、第１の出力画像の画像信号と第２の出力画像の画像信号とは、それぞれの画像の輝度値を画素ごとに加算したときに、第１の出力画像とは相関の無い画像となる関係にあることを特徴とする画像処理方法を提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第４の態様として、少なくとも二つの画像信号を順次出力する画像処理方法であって、第１の出力画像の画像信号と第２の出力画像の画像信号とが、それぞれの画像の輝度値を画素ごとに加算したときに、第１の出力画像とは相関の無い画像となる関係になるように第２の出力画像を生成する反転画像生成工程と、第１の出力画像と第２の出力画像とを表示する順番は、直交符号を基に設定する工程と、少なくとも第１の出力画像の一部又は全部を含む画像の画像信号を出力している期間には、画像信号に応じた画像を表示する表示装置とユーザの目との間に配置されるシャッタを光透過状態とし、その他の画像が表示されている期間はシャッタを遮光状態とするように制御する光シャッタ制御工程とを有することを特徴とする画像処理方法を提供するものである。

本発明の第３の態様又は第４の態様においては、直交符号の要素値が「１」の時に第１の出力画像の画像信号を出力し、要素値が「−１」の時に第２の出力画像の画像信号を出力することが好ましい。

本発明の第３の態様又は第４の態様のいずれの方法においても、直交符号をフレームごとにランダムに変更する工程を有することが好ましい。また、現フレームにおいて用いる直交符号の最初の要素値と、前フレームで用いられた直交符号の最後の要素値とが同じ値の場合に、現フレームにおいて用いる直交符号の要素値を反転させることが好ましい。また、シャッタを遮光状態とするように制御している期間に、第２の出力画像の画像信号とともに第３の出力画像の画像信号を出力することが好ましい。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第５の態様として、本発明の第３の態様又は第４の態様のいずれかの画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラムを提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第６の態様として、少なくとも二つの画像信号に応じた画像を表示手段で順次表示する表示装置であって、第１の出力画像の画像信号と第２の出力画像の画像信号とは、それぞれの画像の輝度値を画素ごとに加算したときに、第１の出力画像とは相関の無い画像となる関係にあり、第１の出力画像と第２の出力画像とを表示する順番は、直交符号を基に設定され、少なくとも第１の出力画像の一部又は全部を含む画像の画像信号を出力している期間には、表示手段とユーザの目との間に配置されるシャッタを光透過状態とし、その他の画像が表示されている期間はシャッタを遮光状態とするように制御する光シャッタ制御手段を有することを特徴とする表示装置を提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第７の態様として、少なくとも二つの画像信号に応じた画像を表示手段で順次表示する表示装置であって、第１の出力画像の画像信号と第２の出力画像の画像信号とが、それぞれの画像の輝度値を画素ごとに加算したときに、第１の出力画像とは相関の無い画像となる関係になるように第２の出力画像を生成する反転画像生成手段を有し、第１の出力画像と第２の出力画像とを表示する順番は、直交符号を基に設定され、少なくとも第１の出力画像の一部又は全部を含む画像の画像信号を出力している期間には、表示手段とユーザの目との間に配置されるシャッタを光透過状態とし、その他の画像が表示されている期間はシャッタを遮光状態とするように制御する光シャッタ制御手段を有することを特徴とする表示装置を提供するものである。

本発明によれば、秘匿性が高く、さらにシャッタ眼鏡を通して秘密画像を閲覧する際にもフリッカが検知されることのない画像処理装置及びその方法並びにプログラム、及び表示装置を提供できる。

〔発明の原理〕
上記関連技術では、同じ表示装置で複数人が別々の秘密画像を閲覧する際には、１フレーム期間内にそれぞれの秘密画像の表示期間を設定して独占的に表示する。そして、どの秘密画像も表示しない期間には、シャッタ眼鏡を有しない人が秘密画像を閲覧できないように、全ての秘密画像の色成分ごとの輝度反転画像（以下、反転画像）の和を表示する。

このような表示方式の場合、
（１）秘密画像の組（異なる画像を閲覧する者の数）が多くなると、シャッタ眼鏡を開ける期間（オン期間）が秘密画像の数に反比例して短くなってしまい、シャッタ眼鏡を通して閲覧する画像が暗くなってしまう。
（２）シャッタ眼鏡を用いて秘密画像を閲覧している者がシャッタ眼鏡の開閉タイミングの位相を変えることで、同じ表示装置に表示されている他の秘密画像を閲覧できてしまう。
という問題が生じる。

一つの表示装置で複数人が異なる秘密画像を閲覧するための従来方式での表示シーケンス及びシャッタ眼鏡の透過遮光状態を図２に示す。図２では、異なる三つの秘密画像Ａ、Ｂ、Ｃを一つの表示装置で表示しており、１フレームを４サブフレームに分割し、サブフレーム１には秘密画像Ａを、サブフレーム２には秘密画像Ｂを、サブフレーム３には秘密画像Ｃをそれぞれ表示している。そして、サブフレーム４では、それぞれの秘密画像を打ち消すための反転画像の和Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’を表示している。ここで、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’はそれぞれ秘密画像Ａ、Ｂ、Ｃの反転画像を示している。また、シャッタ眼鏡Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれサブフレーム１、２、３のみ透過状態で、その他の期間は遮光状態である。

この結果、シャッタ眼鏡を有しない者は、秘密画像Ａ〜Ｃとそれらの反転画像Ａ’〜Ｃ’とを積分した画像を見ることとなるため、秘密画像を閲覧することはできない。そして、シャッタ眼鏡Ａ、Ｂ、Ｃを有する者はそれぞれ秘密画像Ａ、Ｂ、Ｃのみ閲覧可となる。

しかしながら、それぞれのシャッタ眼鏡の開閉シーケンスは位相が異なるだけであるため、位相を調整できるシャッタ眼鏡であれば、他の人の秘密画像を簡単に閲覧できてしまう。

そこで、本発明では、上記開閉シーケンスを直交符号を用いて設定することとした。

直交符号は＋１と−１との要素を持つ行列で表され、互いに直交する符号同士の内積は０となる特徴を有している。そこで、シャッタ眼鏡の開閉シーケンスとして＋１を透過状態、−１を遮光状態として異なる直交符号をそれぞれのシャッタ眼鏡に割り当て、＋１を秘密画像表示、−１を反転画像表示に割り当てることで、異なる直交符号を割り当てたシャッタ眼鏡では他の秘密画像を閲覧できなくする。

また、直交符号のうち、全て＋１の要素である符号は常に透過状態であるため、シャッタ眼鏡を有しない人を示す符号となる。よって、他の符号と直交しているので、秘密画像を閲覧できないこととなる。

図３に、一つの表示装置で複数人が異なる秘密画像を閲覧するための本発明における表示シーケンス及びシャッタ眼鏡の透過遮光状態を示す。図３は、図２と同様に、異なる三つの秘密画像を一つの表示装置で表示しており、１フレームを４サブフレームに分割している。
ここで、長さが４の直交符号であるwalsh符号は、（＋１、＋１、＋１、＋１）、（＋１、−１、＋１、−１）、（＋１、＋１、−１、−１）、及び（＋１、−１、−１、＋１）の四つが存在するが、そのうち全てが＋１のものを除く三つの符号を画像表示及びシャッタ眼鏡の開閉シーケンスに用いる。
すなわち、表示シーケンスにおいては、＋１を秘密画像、−１を反転画像とし、シャッタ眼鏡の制御においては＋１を透過状態、−１を遮光状態とする割り当てを行う。シャッタ眼鏡Ａは（＋１、＋１、−１、−１）、シャッタ眼鏡Ｂは（＋１、−１、−１、＋１）、シャッタ眼鏡Ｃは（＋１、−１、＋１、−１）の符号を使用している。

以上のように符号を割り当てると、１番目のサブフレームにはＡ＋Ｂ’＋Ｃで表す三つの画像の加算の画像が表示され、２番目はＡ＋Ｂ＋Ｃ’、３番目はＡ’＋Ｂ＋Ｃ、４番目はＡ’＋Ｂ’＋Ｃ’が表示される。

ここで、三つの画像の加算画像は、画面全体を用いてそれぞれの画像の輝度加算値を表示しても良いし、Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれの画像を、画素ごとに分解して再配列させたものを表示しても良い。さらに、画面を複数の領域に分割してそれぞれの領域にＡ、Ｂ、Ｃの画像を表示しても良い。この場合、それぞれの表示画面は小さくなるが、互いに秘密画像が空間的に重ならないため、秘密画像を閲覧するときの画像のコントラストが落ちない。

このとき、シャッタ眼鏡Ａに注目すると、透過状態となるのは、サブフレーム１とサブフレーム２である。それぞれのサブフレーム期間でシャッタ眼鏡Ａを有する者が観察する画像は、Ａ＋Ｂ’＋ＣとＡ＋Ｂ＋Ｃ’とであり、これらの画像を積分したものを知覚する。ここで、ＢとＢ’、ＣとＣ’はそれぞれ打ち消しあって秘密画像とは相関の無い画像となるため、シャッタ眼鏡Ａを有する者が閲覧できるのは秘密画像Ａのみとなる。シャッタ眼鏡Ｂやシャッタ眼鏡Ｃを用いた場合も同様に、それぞれ秘密画像Ｂ又は秘密画像Ｃのみを閲覧できる。

この方式では、それぞれのシャッタ眼鏡は時間的に排他的に透過状態とはならず、１フレーム期間のうちの半分が必ず透過状態となるため、秘密画像の組が増えても秘密画像が暗くなることはない。

また、それぞれのシャッタ眼鏡の位相がずれた場合でも、他の秘密画像を閲覧できないようにするための手法として次の二つの手法を採用できる。

一つは、同時に使用する符号に制限を加える手法である。上記例と同様に長さが４のwalsh符号を例とする。シャッタ眼鏡Ａに割り当てた（＋１、＋１、−１、−１）と、シャッタ眼鏡Ｂに割り当てた（＋１、−１、−１、＋１）という符号の場合は、符号の周波数成分が同じであるため、位相が９０度ずれると他の秘密画像を閲覧できてしまう。一方、シャッタ眼鏡Ｃに割り当てた（＋１、−１、＋１、−１）とシャッタ眼鏡Ａに割り当てた（＋１、＋１、−１、−１）という符号を用いたときには、符号の周波数成分がちょうど２の指数乗である。つまり、割り当てた符号を連続させた場合、シャッタ眼鏡Ｃに割り当てた符号は（＋１、−１）が繰り返しの単位となるため２要素周期であり、シャッタ眼鏡Ａに割り当てた符号は、（＋１、＋１、−１、−１）が繰り返しの単位となるため４要素周期であるので、位相がずれても他の秘密画像を閲覧できない。このように、周波数成分の異なる直交符号のみを選択的に用いることで、他の秘密画像を閲覧できないようにできる。

もう一つの手法は、フレームごとにランダムに符号を選択するものである。これは、線形フィードバックシフトレジスタ（ＬＦＳＲ）などのような疑似乱数生成器などを用いることで実現できる。符号をランダムに選択することで、秘密画像の漏洩を防止できる。

次に、直交符号を用いた際に、シャッタ眼鏡を有しない人、有する人がともにフリッカを知覚しないようにする方法について説明する。ユーザがフリッカを知覚しないようにするためには、秘密画像と反転画像との切替周波数をフリッカが知覚される上限の周波数よりも高くすれば良い。このためには下記の二つの条件のいずれかを満たすことが好ましい。

（１）フレーム周波数を、フリッカが知覚される上限の周波数よりも高くする。あるいは、直交符号として＋１と−１との変化が少なくとも３回ある符号を選択し（例えば、（＋１、−１、＋１、−１））、フレーム周波数の２倍の周波数がフリッカが知覚される上限の周波数よりも高くするようにしてもよい。このような周波数を選択することで、ユーザがフリッカを知覚することが無くなる。フリッカを知覚しない周波数としては５０Ｈｚ以上であることが好ましい。

（２）隣り合う二つのフレームに割り当てた符号の境界を挟む要素値が異なるようにする。例えば、符号を選択した際、前フレームの符号が（＋１、−１）で現フレームの符号が（−１、＋１）であった場合、２フレーム周期の符号列となってしまうため、フリッカとして知覚されてしまう。そこで、このような場合には現フレームの符号を反転させ（＋１、−１）とすれば良い。符号を反転させても他の符号との直交性は失われない。

このような条件を満たすようにすることで、フリッカが知覚される問題も解決できる。

上記の説明では、同じ表示装置で複数の秘密画像を閲覧する場合を例としたが、別々の表示装置でそれぞれの秘密画像をシャッタ眼鏡を用いて閲覧している場合でも、フリッカを知覚することなく、他の表示装置の秘密画像を閲覧することを困難にできる。例えば、オフィスのように複数の表示装置が並んでいる場合や、あるいは乗り物で隣席の人も同様な表示装置を搭載したノートＰＣを使用する場合などにおいて、隣の人に自分用の表示装置の秘密画像を見られないようにしつつ、フリッカの発生も防止することができる。具体的には、図３における異なる三つの秘密画像Ａ、Ｂ、Ｃを別々の表示装置に表示し、それぞれの秘密画像を閲覧するためのシャッタ眼鏡Ａ、Ｂ、Ｃを用いる場合、図３と同様の表示シーケンス及びシャッタ眼鏡の透過遮光状態に制御すれば良い。

また、上記の説明においては、秘密画像及び反転画像のみを用いているが、シャッタ眼鏡を有しない人が公衆画像を閲覧できるように表示することも可能である。
公衆画像を表示する方法の一つは反転画像に公衆画像を加算する方法である。
別の方法は、直交符号に公衆画像表示用の“０”という値を追加する方法である。例えば、（＋１、−１、＋１、−１）、（＋１、＋１、−１、−１）、（＋１、−１、−１、＋１）の三つの直交符号の最後に０を追加して（＋１、−１、＋１、−１、０）、（＋１、＋１、−１、−１、０）、（＋１、−１、−１、＋１、０）としても、本発明の効果が変わることはない。

さらに、上記説明では、表示画像はサブフレームごとに完成された画像であったが複数のサブフレームに画像を分散させて（すなわち画像の一部を表示させて）、それぞれのサブフレーム画像の加算結果が完成された画像となるようにしても良い。このようにすることで、単独のサブフレームの画像だけでは、その内容の把握を困難にすることができ、盗撮防止など更なる秘匿性確保が可能となる。

上記方法を、以下に示すように画像処理装置や表示装置に適用することによって、シャッタ眼鏡を有している人が他の秘密画像を簡単に閲覧できないようにし、フリッカを知覚させることなく秘密画像を表示する際の秘匿性を高められる。

画像処理装置として、直交符号を用いて秘密画像と反転画像との表示シーケンスを設定し、それに対応してシャッタ眼鏡の開閉シーケンスを設定することで、秘密画像を表示する際の秘匿性を高められる。

また、表示装置として、直交符号を用いて設定された表示シーケンスに基づいて秘密画像と反転画像とを表示し、それに対応してシャッタ眼鏡の開閉シーケンスを設定することで、高い秘匿性で秘密画像を表示できる。

以下、上記原理に基づく本発明の好適な実施の形態について説明する。

〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。図４に、本実施形態にかかる画像処理装置の構成を示す。この画像処理装置は、本発明の原理に基づく処理を行う具体的な装置である。画像処理装置は、メモリ１０１、符号生成・データ割り当て回路１０２、及びシャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３を有する。メモリ１０１は、順次入力される秘密画像、反転画像及び公衆画像を蓄積する。符号生成・データ割り当て回路１０２は、同期信号に基づいてメモリ１０１から順次出力される秘密画像・反転画像及び公衆画像を、内部で生成する直交符号に基づいて表示装置へ出力する。シャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３は、入力される同期信号と符号生成・データ割り当て回路１０２からの直交符号とを基にシャッタ眼鏡の光透過状態・遮光状態を制御する。

図４において、メモリ１０１の出力信号を符号１１１、符号生成・データ割り当て回路１０２の出力信号を符号１１２、シャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３の出力信号を符号１１３で表す。

メモリ１０１に蓄積された秘密画像、反転画像及び公衆画像は、符号生成・データ割り当て回路１０２へ送られる。符号生成・データ割り当て回路１０２では、内部で生成した直交符号に基づき、出力秘密画像、出力反転画像及び出力公衆画像を期間ごとにデータ割り当てを行い、表示装置へ出力する。

図５に、符号生成・データ割り当て回路１０２の構成を示す。符号生成・データ割り当て回路１０２は、疑似乱数生成器１２２、直交符号生成器１２３及びデータ割り当て回路１２１を有する。直交符号生成器１２３は、疑似乱数生成器１２２で生成された乱数をもとに、データ割り当て回路１２１とシャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３とへ送る直交符号を選択する。例えば、直交符号生成器１２３にテーブルを設けておき、疑似乱数生成器１２２から入力された値に対応する値を出力するようにすればよい。そして、データ割り当て回路１２１では、選択された直交符号に基づいて、表示装置へ送る画像データの割り当てを行う。

図６に、出力信号１１１、１１２、１１３の１フレーム期間のタイミングチャートの一例を示す。このタイミングチャートを基に、データ割り当て回路１２１の処理について説明する。ここではシャッタ眼鏡Ｂ及びシャッタ眼鏡Ｃに対する秘密画像Ｂ、Ｃ、反転画像Ｂ’、Ｃ’は省略しており、シャッタ眼鏡Ａに対する秘密画像Ａ、反転画像Ａ’及び公衆画像Ｐのみを示している。

図６に示したフレームでは、シャッタ眼鏡Ａには符号（＋１、−１、０、０、＋１、−１）、シャッタ眼鏡Ｂには（＋１、＋１、０、０，−１、−１）、シャッタ眼鏡Ｃには（＋１、−１、０、０，−１、＋１）を割り当てている。それぞれのシャッタ眼鏡は、「＋１」を割り当てた期間に透過状態、「−１」と「０」を割り当てた期間に遮光状態となるように制御される。

データ割り当て回路１２１では、秘密画像Ａ、反転画像Ａ’及び公衆画像Ｐが入力され、符号（＋１、−１、０、０、＋１、−１）の「＋１」に対応する期間Ｔｏｎ１、Ｔｏｎ２に秘密画像Ａのデータ割り当てを行い、期間Ｔｏｆｆ１、Ｔｏｆｆ２のうち「−１」に対応する期間に反転画像Ａ’を、「０」に対応する期間に公衆画像Ｐのデータ割り当てを行う。

期間Ｔｏｎ１では、まずデータ書き込み期間Ｗで表示装置の画面の各画素に秘密画像Ａの階調値を送る。その後、次の書き込み期間Ｗまで画素の発光（プラズマディスプレイや有機発光電界ディスプレイのような自発光型ディスプレイの場合）又は光透過状態（ＭＥＭＳスイッチを用いたディスプレイや液晶ディスプレイなどの光制御型ディスプレイの場合）あるいは非発光・遮光状態を維持する。

次に、期間Ｔｏｆｆ１でも、期間Ｔｏｎ１と同様の過程（書き込み過程と発光・光透過状態維持過程）により、反転画像Ａ’及び公衆画像Ｐのデータ割り当てを行い、それぞれの画像の階調再現を行う。

期間Ｔｏｎ２、Ｔｏｆｆ２もそれぞれＴｏｎ１、Ｔｏｆｆ１と同様の過程により、秘密画像Ａと反転画像Ａ’とのデータ割り当てを行い、それぞれの画像の階調再現を行う。

シャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３の出力信号１１３は、期間Ｔｏｎ１及びＴｏｎ２の間はシャッタ眼鏡Ａを光透過状態とし、期間Ｔｏｆｆ１及びＴｏｆｆ２の間はシャッタ眼鏡Ａを遮光状態とする。シャッタ眼鏡制御信号である出力信号１１３は、映像の同期信号を基に生成される。シャッタ眼鏡Ａを有する者は秘密画像Ａのみを見ることができる。一方、シャッタ眼鏡Ｂ、Ｃを有する者は、シャッタ眼鏡Ｂ、Ｃが光透過状態の時には共に秘密画像Ａと反転画像Ａ’を見ることになるので、秘密画像Ａを知覚できない。

また、シャッタ眼鏡の透過期間は、秘密画像の表示期間に限らず、秘密画像と公衆画像の表示期間とを透過期間としても良い。公衆画像と秘密画像とを重ねて閲覧することで、公衆画像の補助情報を秘密画像としてシャッタ眼鏡をかけている人に提示することが可能となる。

このように、符号生成・データ割り当て回路１０２で生成された直交符号を基に画像データの表示とシャッタ眼鏡の開閉シーケンスを設定することにより、秘匿性の高い秘密画像表示を実現できる。

〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る画像処理装置は、第１の実施形態にかかる画像処理装置とほぼ同様の構成であるが、反転画像生成部を有する点が第１の実施形態とは異なる。
図７に、本実施形態に係る画像処理装置の構成を示す。反転画像生成部１０４は、メモリ１０１から秘密画像が入力され、これを基に反転画像を生成して出力する。

反転画像生成部１０４は秘密画像を打ち消す反転画像として、秘密画像と加算した場合に秘密画像の「白」表示時の輝度となるような輝度に対応する値（階調値など）の画像を生成する。これは、網膜上では階調ではなく輝度を積分して知覚するためである。このような反転画像を生成すれば、メモリ１０１に反転画像を蓄積する必要が無くなり、メモリ容量を削減できる。

このような構成により、容量の小さな安価なメモリを利用しても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

〔第３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第３の実施形態について説明する。図８に、本実施形態に係る表示装置の構成を示す。表示部としては特に制限はなく、プラズマディスプレイ、ＭＥＭＳスイッチを用いたディスプレイ、有機電界発光ディスプレイ、高速液晶ディスプレイなどを適用可能である。

この表示装置は、本発明の原理に基づく処理を行う具体的な装置であり、メモリ２０１、ディスプレイコントローラ１０５、シャッタ眼鏡制御信号生成回路２０３及び表示部１０６を有する。
メモリ２０１は、順次入力される秘密画像、反転画像及び公衆画像を蓄積する。ディスプレイコントローラ１０５は、同期信号に基づいてメモリ２０１から順次出力される秘密画像、反転画像及び公衆画像を、内部で生成する直交符号に基づいて表示部１０６へ出力する表示順番を設定し、表示部１０６を駆動するための制御信号及び画像信号を生成する。シャッタ眼鏡制御信号生成回路２０３は、入力される同期信号と直交信号とを基に、シャッタ眼鏡の光透過状態、遮光状態を制御する。メモリ２０１からの出力信号２１１、ディスプレイコントローラ１０５からの出力信号２１２、シャッタ眼鏡制御信号生成回路２０３からの出力信号２１３は第１の実施形態での出力信号１１１、１１２及び１１３とそれぞれ同様となる。

本実施形態のように、第１の実施形態における符号生成・データ割り当て回路での処理をディスプレイコントローラ１０５に内蔵することによって、表示装置に符号生成・データ割り当ての処理を行わせることができる。
これにより、秘密画像表示の際の秘匿性を高められる。
なお、隣接する別々の表示装置で各々の秘密画像をそれぞれのシャッタ眼鏡を用いて閲覧する場合には、各表示装置が通信手段等を用いて直交符号生成部を共有すれば良い。

〔第４の実施形態〕
本発明を好適に実施した第４の実施形態について説明する。本発明の画像処理は、コンピュータを用いたソフトウェア処理として実行することも可能である。すなわち、図９に示すように、本実施形態においては、画像処理部１３１を実質的なコンピュータによるソフトウェア処理によって構成する。

図１０に、本実施形態にかかる画像処理部１３１における画像処理の流れを示す。この画像処理は、それぞれ８ｂｉｔのラスタ画像である秘密画像Ｓｉｎ、反転画像Ｒｉｎ、公衆画像Ｐｉｎが入力されたとき、表示装置のサブフレーム数ＳＵＢを基に生成した直交符号を用いて画像の表示順番及びシャッタ眼鏡の透過遮光状態の設定を行う処理である。
各ステップにおける処理を第１の実施形態にかかる画像処理装置に対応させると、ステップＳ２からＳ５は疑似乱数生成部１２２及び直交符号生成部１２３における処理、ステップＳ６がデータ割り当て回路１２１における処理、ステップＳ７〜Ｓ９がシャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３における処理に対応する。

画像処理装部１３１に秘密画像Ｓｉｎ、反転画像Ｒｉｎ、公衆画像Ｐｉｎ（８ｂｉｔ）が入力する（ステップＳ１）。

「直交符号選択処理」
画像処理部１３１は、まず表示装置のサブフレーム数ＳＵＢを取得し（ステップＳ２）、それに基づいて直交符号を生成する（ステップＳ３）。
次に、疑似乱数ＰＲＮを生成し（ステップＳ４）、ステップＳ３で生成した直交符号のうちの任意の一つを疑似乱数ＰＲＮに基づいて選択する（ステップＳ５）。

「データ割り当て処理」
ステップＳ５で選択した直交符号から、現在出力するサブフレームが何番目のサブフレームなのかに応じて直交符号の要素を選択する。選択した要素に応じて画像を選択し、出力信号１１２Ｃとして表示装置へ出力する。具体的には、１：Ｓｏｕｔ、−１：Ｒｏｕｔ、０：Ｐｏｕｔを選択する（ステップＳ６）。

「シャッタ眼鏡制御信号生成処理」
選択した画像が秘密画像であるかを確認し（ステップＳ７）、秘密画像であればシャッタ眼鏡を透過状態とするシャッタ眼鏡制御信号を出力信号１１３Ｃとして出力し（ステップＳ８）、そうでなければシャッタ眼鏡を遮光状態とするシャッタ眼鏡制御信号を出力信号１１３Ｃとして出力する（ステップＳ９）。

上記ステップＳ１〜Ｓ９の処理を、コンピュータによるソフトウェア処理によって実行することで、特別なハードウェアを用いなくとも上記第１の実施形態にかかる画像処理装置と同様の画像処理を実行できる。

なお、図１０に示したフローチャートは、上記本発明の第１の実施形態にかかる画像処理装置と同様の画像処理を行うものであるが、第２の実施形態にかかる画像処理装置と同様の画像処理もコンピュータを用いたソフトウェア処理によって行うことが可能である。

なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記実施形態においては、ＲＧＢ信号それぞれについて格別な記載は無いが、それぞれの信号成分について上記実施形態と同様の構成を設けることによってカラー画像についても同様の効果を得られる。
ただし、ラスタ画像は必ずしも複数色の画像信号からなるカラー画像である必要はなく、単色画像であっても良い。すなわち、上記各実施形態において示した構成が必ずしも各色並列に設けられている必要はない。
また、秘密画像を知覚するためにシャッタ眼鏡を使用する構成を例として説明したが、表示部とユーザの目との間に光シャッタを配置する構成であれば、形状は必ずしも眼鏡型である必要はない。
このように、本発明は様々な変形が可能である。

この出願は、２００７年２月２２日に出願された日本出願特願２００７−０４２７７６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

関連技術に係る画像処理装置の構成を示す図である。 従来方式による、複数人が一つの表示装置で異なる秘密画像を閲覧するための表示シーケンス及びシャッタ眼鏡の光透過遮光状態を示す図である。 本発明による、複数人が一つの表示装置で異なる秘密画像を閲覧するための表示シーケンス及びシャッタ眼鏡の光透過遮光状態を示す図である。 本発明を好適に実施した第１の実施形態に係る画像処理装置の構成を示す図である。 第１の実施形態に係る符号生成・データ割り当て回路の構成を示す図である。 第１の実施形態にかかる画像処理装置の各制御信号のタイミングチャートの一例を示す図である。 本発明を好適に実施した第２の実施形態に係る画像処理装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第３の実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第４の実施形態に係る画像処理方法を実行する装置の構成を示す図である。 第４の実施形態に係る画像処理方法の処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０１ メモリ
１０２ 符号生成・データ割り当て回路
１０３ シャッタ眼鏡生業信号生成部
１０４ 反転画像生成部
１０５ ディスプレイコントローラ
１０６ 表示部
１１１ 出力信号（メモリ１０１）
１１２ 出力信号（符号生成・データ割り当て回路１０２）
１１３ 出力信号（シャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３）
１２１ データ割り当て回路
１２２ 疑似乱数生成部
１２３ 直交符号生成部
１３１ 画像処理部

Claims (15)

1. 少なくとも二つの画像信号を順次出力する画像処理装置であって、
   第１の出力画像の画像信号と第２の出力画像の画像信号とは、それぞれの画像の輝度値を画素ごとに加算したときに、前記第１の出力画像とは相関の無い画像となる関係にあり、
   前記第１の出力画像と前記第２の出力画像とを表示する順番は、フレームごとに設定された直交符号を基に設定され、
   少なくとも前記第１の出力画像の一部又は全部を含む画像の画像信号を出力している期間には、前記画像信号に応じた画像を表示する表示装置とユーザの目との間に配置されるシャッタを光透過状態とし、その他の画像が表示されている期間は前記シャッタを遮光状態とするように制御する光シャッタ制御手段を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記第１の出力画像の画像信号と前記第２の出力画像の画像信号とが、それぞれの画像の輝度値を画素ごとに加算したときに、前記第１の出力画像とは相関の無い画像となる関係になるように前記第２の出力画像を生成する反転画像生成手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記直交符号の要素値が「１」の時に前記第１の出力画像の画像信号を出力し、前記要素値が「−１」の時に前記第２の出力画像の画像信号を出力することを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。
4. 前記直交符号をフレームごとにランダムに変更する手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の画像処理装置。
5. 少なくとも二つの画像信号を順次出力する画像処理装置であって、
   第１の出力画像の画像信号と第２の出力画像の画像信号とは、それぞれの画像の輝度値を画素ごとに加算したときに、前記第１の出力画像とは相関の無い画像となる関係にあり、
   前記第１の出力画像と前記第２の出力画像とを表示する順番は、直交符号を基に設定され、
   少なくとも前記第１の出力画像の一部又は全部を含む画像の画像信号を出力している期間には、前記画像信号に応じた画像を表示する表示装置とユーザの目との間に配置されるシャッタを光透過状態とし、その他の画像が表示されている期間は前記シャッタを遮光状態とするように制御する光シャッタ制御手段を有し、
   現フレームにおいて用いる前記直交符号の最初の要素値と、前フレームで用いられた前記直交符号の最後の要素値とが同じ値の場合に、現フレームにおいて用いる直交符号の要素値を反転させることを特徴とする画像処理装置。
6. 前記シャッタを遮光状態とするように制御している期間に、前記第２の出力画像の画像信号とともに第３の出力画像の画像信号を出力することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の画像処理装置。
7. 少なくとも二つの画像信号を順次出力する画像処理方法であって、
   第１の出力画像と第２の出力画像とを表示する順番を、フレームごとに設定された直交符号を基に設定する工程と、
   少なくとも前記第１の出力画像の一部又は全部を含む画像の画像信号を出力している期間には、前記画像信号に応じた画像を表示する表示装置とユーザの目との間に配置されるシャッタを光透過状態とし、その他の画像が表示されている期間は前記シャッタを遮光状態とするように制御する光シャッタ制御工程とを有し、
   前記第１の出力画像の画像信号と前記第２の出力画像の画像信号とは、それぞれの画像の輝度値を画素ごとに加算したときに、前記第１の出力画像とは相関の無い画像となる関係にあることを特徴とする画像処理方法。
8. 前記第１の出力画像の画像信号と第２の出力画像の画像信号とが、それぞれの画像の輝度値を画素ごとに加算したときに、前記第１の出力画像とは相関の無い画像となる関係になるように前記第２の出力画像を生成する反転画像生成工程を有することを特徴とする請求項７記載の画像処理方法。
9. 前記直交符号の要素値が「１」の時に前記第１の出力画像の画像信号を出力し、前記要素値が「−１」の時に前記第２の出力画像の画像信号を出力することを特徴とする請求項７又は８記載の画像処理方法。
10. 前記直交符号をフレームごとにランダムに変更する工程を有することを特徴とする請求項７から９のいずれか１項記載の画像処理方法。
11. 少なくとも二つの画像信号を順次出力する画像処理装置であって、
    第１の出力画像の画像信号と第２の出力画像の画像信号とは、それぞれの画像の輝度値を画素ごとに加算したときに、前記第１の出力画像とは相関の無い画像となる関係にあり、
    前記第１の出力画像と前記第２の出力画像とを表示する順番は、直交符号を基に設定され、
    少なくとも前記第１の出力画像の一部又は全部を含む画像の画像信号を出力している期間には、前記画像信号に応じた画像を表示する表示装置とユーザの目との間に配置されるシャッタを光透過状態とし、その他の画像が表示されている期間は前記シャッタを遮光状態とするように制御する光シャッタ制御手段を有し、
    現フレームにおいて用いる前記直交符号の最初の要素値と、前フレームで用いられた前記直交符号の最後の要素値とが同じ値の場合に、現フレームにおいて用いる直交符号の要素値を反転させることを特徴とする画像処理方法。
12. 前記シャッタを遮光状態とするように制御している期間に、前記第２の出力画像の画像信号とともに第３の出力画像の画像信号を出力することを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項記載の画像処理方法。
13. 請求項７から１２のいずれか１項記載の画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
14. 少なくとも二つの画像信号に応じた画像を表示手段で順次表示する表示装置であって、
    第１の出力画像の画像信号と第２の出力画像の画像信号とは、それぞれの画像の輝度値を画素ごとに加算したときに、前記第１の出力画像とは相関の無い画像となる関係にあり、
    前記第１の出力画像と前記第２の出力画像とを表示する順番は、フレームごとに設定された直交符号を基に設定され、
    少なくとも前記第１の出力画像の一部又は全部を含む画像の画像信号を出力している期間には、前記表示手段とユーザの目との間に配置されるシャッタを光透過状態とし、その他の画像が表示されている期間は前記シャッタを遮光状態とするように制御する光シャッタ制御手段を有することを特徴とする表示装置。
15. 前記第１の出力画像の画像信号と前記第２の出力画像の画像信号とが、それぞれの画像の輝度値を画素ごとに加算したときに、前記第１の出力画像とは相関の無い画像となる関係になるように前記第２の出力画像を生成する反転画像生成手段を有することを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。

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