JP5388534B2 - 画像処理装置およびその方法、頭部装着型ディスプレイ、プログラム、記録媒体 - Google Patents
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Description
表示手段の画素において予め定められた基準原色エレメントについて、当該基準原色エレメントが発する原色光の位置ずれ量を基準位置ずれ量として取得する第1の取得手段と、
前記画素に含まれる基準原色エレメント以外の原色エレメントについて、当該原色エレメントの前記基準原色エレメントに対する相対位置と、前記基準位置ずれ量とに基づいて、位置ずれ量を取得する第2の取得手段と、
前記取得した位置ずれ量に基づいて、表示画像の画素の前記表示手段における表示位置を原色成分ごとに導出する導出手段と、
表示画像の画素の原色成分を、前記表示手段の、前記導出手段が導出した前記表示位置に表示させる表示制御手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置が提供される。
表示手段の画素において予め定められた基準原色エレメントについて、当該基準原色エレメントが発する原色光の位置ずれ量を基準位置ずれ量として取得する第1の取得工程と、
前記画素に含まれる基準原色エレメント以外の原色エレメントについて、当該原色エレメントの前記基準原色エレメントに対する相対位置と、前記基準位置ずれ量とに基づいて、位置ずれ量を取得する第2の取得工程と、
前記取得した位置ずれ量に基づいて、表示画像の画素の前記表示手段における表示位置を原色成分ごとに導出する導出工程と、
表示画像の画素の原色成分を、前記表示手段の、前記導出工程において導出された前記表示位置に表示させる表示制御工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法が提供される。
(装置構成)
本発明の第1の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、第1実施形態におけるMRシステムの装置構成の全体図である。
次に本実施形態に係る複合現実システムの機能構成について図2を参照して説明する。図2は、本実施形態におけるビデオシースルー型複合現実システムの機能ブロック図である。
・外界を撮像する撮像ユニット203。
・CGが重畳されたMR画像を表示する表示ユニット207。
・CGの描画、合成を行う画像処理装置202とのI/F(インターフェース)205。
・HMDの位置姿勢情報を出力する三次元位置姿勢センサ204。
・本実施形態に係る表示系収差補正部206(後述)を有する。
図3は、画像処理装置に適用可能なコンピュータのハードウェア構成を示すブロック図である。
図4は、HMDのハードウェア構成を示すブロック図である。401は撮像ユニット203に相当するものであり、402は表示ユニット207に相当するものである。403はRAMで、CPU406が各種の処理を行うために用いるワークエリアや、I/F205を介して外部(ここでは画像処理装置202)から受信したデータを一時的に記憶するためのエリア等を有する。
次に、光学系に起因する収差について図5を参照して説明する。図5は、歪曲収差並びに倍率色収差を説明する図である。図5において、図5(a)は歪曲のない状態、図5(b)は歪曲した状態、図5(c)は歪曲収差に加えて倍率色収差の生じた状態を示している。
次に、表示光学系について図6を参照して説明する。図6は、表示光学系の一例を示す図である。
図7は、表示デバイスの画素構成を示す模式図である。図7は、図6に示す表示パネル601の一部を拡大した正面図を模式的に示している。
図8は、上述の表示系収差補正部206の機能構成を示すブロック図である。
次に、位置ズレ量を算出する処理の原理について図9を参照して説明する。図9は、位置ズレ量算出の際の基点位置を示す原理図である。
このズレ量は、基点位置903に対する、R904、G905、B906の相対位置を示す量であり、例えば、水平方向及び/又は垂直方向の座標間距離、または、2点間の距離で示すことができる。
次に、収差補正テーブル804(単に、補正テーブルともいう)について、図10A、図10Bを参照して説明する。図10Aは、収差補正テーブルに格納する補正値を求める原理を示す図であり、図10Bは、収差補正テーブルの例を示す図である。
次に、表示系収差補正部206が実行する座標変換処理について、図11を参照して説明する。図11は、座標変換処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態では、処理対象の画像の全ての画素に対して、それぞれステップS1101〜S1103の処理を実行する。
本発明の第2の実施の形態を図に従って説明する。第1実施形態では色ズレ量を規定するための基点を画素の中央から、画素を構成する各色の中央へと移すことによって座標変換による位置ズレ補正の精度を高めていた。これに対して、本実施形態では、従来の構成と同様に画素の中央を基点としながら、第1実施形態と同等の変換精度を維持しつつ、さらに補正テーブルサイズの削減を実現する構成を説明する。
図12は、第2実施形態における表示系収差補正部206のブロック図である。本実施形態では、第1実施形態で参照した図8の構成に加えて色ズレ量算出部1212を備えていることが第1実施形態の構成と異なる。第1実施形態の図8と同様の構成、同様の機能のブロック(1201〜1211)については説明を省略する。本実施形態でも第1実施形態同様に、表示光学系を対象とし、表示パネルの画素は複数の色を有する。
図13A、図13Bは、色ズレ量の補正処理の原理を示す模式図である。図13Aは、光学原点Oとパネル上の画素P1とP2との関係を示している。ここで、光学系は光学原点Oを通る垂直軸(y)に対して対称である。P1とP2はy軸に対して対称な画素であり、光学原点Oからx軸方向への距離x1とx2は等しい関係にある。そして、y軸方向への距離はy1で共通である。
次に、本実施形態における収差補正テーブル804(単に、補正テーブルともいう)について、図14A、図14Bを参照して説明する。図14Aは、収差補正テーブルに格納する補正値を求める原理を示す図であり、図14Bは、収差補正テーブルの例を示す図である。
図15は、色ズレ量算出処理の流れを示すフローチャートである。第1実施形態の図11と同様の処理内容については説明を省略する。本実施形態では、補正値を取得した後、図13を参照して説明した処理原理に従い色ズレの値を調整する点が第1実施形態と異なる。
・x方向のズレ量=dGx−dRxg−dx(dxは色間の距離)。
・y方向のズレ量=dGy−dRyg。
同様にBのズレ量は以下の演算式で算出することができる。
・x方向のズレ量=dGx+dBxg+dx(dxは色間の距離)。
・y方向のズレ量=dGy+dByg。
本発明の第3の実施の形態について図面を参照して説明する。第1および第2実施形態では変換後の画素である参照画素の座標を調整していた。本実施形態では、参照画素の元情報自体の調整と、最終的な補間位置のアドレスの、各色の表示位置に合わせた修正との、少なくともいずれかを実行する。これにより、画素が複数の色によって構成されていることの影響を考慮した座標変換および補間処理を行う。
図16は、参照画素の基準座標補正の原理を示す模式図である。図16(a)は、画素を構成する各色フィルタの内、Rに注目して参照位置を修正する原理を示す模式図である。表示デバイスの解像度が画角に対して十分高い場合は、画素は点を表しているとみなすことができ、各画素は色によらず点の中で各色の値を持っているとみなすことができる。しかし、HMDにおいては、各画素が分離し得ないほど解像化が高くなく、画角に対して解像度が低いことが一般的である。このため、本実施形態では、表示デバイスの解像度が低いことを前提に、各色の位置に合わせて参照画素の色の値を修正する。
+P3’・(1−px)py+P4’・px・py。
なお、pxおよびpyは、座標変換前の画像データが表す画素の位置と、座標変換後の画像データが表す画素の位置との偏差を表している。ここで、
px=(x1−x1’)/(x2’−x1’)
py=(y1−y3’)/(y1’−y3’)
が成り立つ。
図17は、補間処理の流れを示すフローチャートである。ステップS1701では、補間位置の修正を行うか否かを判定する。修正を行う場合(ステップS1701でYES)はステップS1702へ進み、行わない場合(ステップS1701でNO)はステップS1703へ進む。
第1および第2の実施形態では変換座標の算出をテーブル参照型のアドレス変換によって行っていたが、本実施形態では近似多項式を利用して位置ずれ量を取得して原色光ごとに変換座標を算出する。このため、収差補正テーブル804を記憶する記憶装置を設けなくても、光学収差を適切に補正して画質の高い画像を表示することができる。
座標演算自体に補間演算を適用することで、収差補正テーブル804が記憶すべきデータ量を更に削減することができる。例えば、例えば8画素おきにサンプリングした場合には、トータルでテーブルのサイズを1/64に低減することが可能となる。補間演算の精度と、補間演算を行う回路規模とはトレードオフの関係があるが、用途や目的に応じて、回路規模をある程度にまで抑えて、メモリ容量を削減することができる。
Claims (9)
- 表示光学系で生じる色収差を補正する画像処理装置であって、
表示手段の画素において予め定められた基準原色エレメントについて、当該基準原色エレメントが発する原色光の位置ずれ量を基準位置ずれ量として取得する第1の取得手段と、
前記画素に含まれる基準原色エレメント以外の原色エレメントについて、当該原色エレメントの前記基準原色エレメントに対する相対位置と、前記基準位置ずれ量とに基づいて、位置ずれ量を取得する第2の取得手段と、
前記取得した位置ずれ量に基づいて、表示画像の画素の前記表示手段における表示位置を原色成分ごとに導出する導出手段と、
表示画像の画素の原色成分を、前記表示手段の、前記導出手段が導出した前記表示位置に表示させる表示制御手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記基準位置ずれ量を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記第1の取得手段は前記記憶手段に記憶された前記基準位置ずれ量を読みだして取得する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記表示光学系がその中心を基準に対称となる形状を有している場合、
前記記憶手段は、前記表示手段の基準となる象限に含まれる画素について前記基準位置ずれ量を記憶し、
前記第2の取得手段は、
前記基準となる象限に含まれない画素に含まれる基準原色エレメントについて、該画素が含まれる象限の前記基準となる象限に対する相対位置と、前記基準となる象限の該画素に対応する画素の基準位置ずれ量と、に基づいて、位置ずれ量を取得し、
前記基準となる象限に含まれない画素に含まれる基準原色エレメント以外の原色エレメントについて、該画素が含まれる象限の前記基準となる象限に対する相対位置と、該原色エレメントの前記基準原色エレメントに対する相対位置と、前記基準となる象限の該画素に対応する画素の基準位置ずれ量と、に基づいて、位置ずれ量を取得する
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記表示制御手段は、前記導出手段が導出した前記表示位置の周囲に位置する、前記表示手段の画素に含まれる原色エレメントの出力を調整して、表示画像の画素の表示を補間する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記第1の取得手段は、前記表示光学系の形状に対応する近似多項式を使用して、前記位置ずれ量を取得する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の画像処理装置を備える頭部装着型ディスプレイ。
- 表示光学系で生じる色収差を補正する画像処理装置における画像処理方法であって、
表示手段の画素において予め定められた基準原色エレメントについて、当該基準原色エレメントが発する原色光の位置ずれ量を基準位置ずれ量として取得する第1の取得工程と、
前記画素に含まれる基準原色エレメント以外の原色エレメントについて、当該原色エレメントの前記基準原色エレメントに対する相対位置と、前記基準位置ずれ量とに基づいて、位置ずれ量を取得する第2の取得工程と、
前記取得した位置ずれ量に基づいて、表示画像の画素の前記表示手段における表示位置を原色成分ごとに導出する導出工程と、
表示画像の画素の原色成分を、前記表示手段の、前記導出工程において導出された前記表示位置に表示させる表示制御工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータを請求項1から5のいずれか1項に記載の画像処理装置として機能させるためのプログラム。
- 請求項8に記載のプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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