JP6524713B2 - 画像処理装置、表示装置、及び、画像処理装置の制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、画像の変形のために参照する画素数を抑えて、画像の変形を効率的に行うことができる画像処理装置、表示装置、及び、画像処理装置の制御方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、画像の変形のために参照する画素数を抑えて、画像の変形を効率的に行うことができる。
本発明によれば、画素データの入力順に出力画素が出力されるので、画像の変形を効率的に行うことができる。
本発明によれば、変形後画像を構成する画素と、画像を構成する画素との対応付けを容易に行うことができる。
本発明によれば、変形後画像上の座標に基づいて、画像を構成する画素を参照すればよいので、画像の変形のために参照する画素数を抑えて、画像の変形を効率的に行うことができる。
本発明によれば、出力画素と、画像を構成する画素との対応付けを容易に行うことができる。
本発明によれば、画像を構成する画素の座標を、変形後画像上の座標に容易に変換することができる。
本発明によれば、出力画素の座標を、画像上の座標に容易に変換することができる。
本発明によれば、画像の変形のために参照する画素数を抑えて、画像の変形を効率的に行うことができる。
本発明によれば、変形後画像上の座標に基づいて、画像を構成する画素を参照すればよいので、画像の変形のために参照する画素数を抑えて、画像の変形を効率的に行うことができる。
本発明によれば、画像の変形のために参照する画素数を抑えて、画像の変形を効率的に行うことができる。
本発明によれば、変形後画像上の座標に基づいて、画像を構成する画素を参照すればよいので、画像の変形のために参照する画素数を抑えて、画像の変形を効率的に行うことができる。
図1は、第1の実施形態のプロジェクター1のブロック図である。
プロジェクター1(画像処理装置)は、パーソナルコンピューターや各種映像プレーヤー等の外部の画像供給装置3に接続され、この画像供給装置3から入力される入力画像データDに基づく画像を対象物体に投射する装置である。画像供給装置3としては、ビデオ再生装置、DVD(Digital Versatile Disk)再生装置、テレビチューナー装置、CATV(Cable television)のセットトップボックス、ビデオゲーム装置等の映像出力装置、パーソナルコンピューター等が挙げられる。また、対象物体は、建物や物体など、一様に平らではない物体であってもよいし、スクリーンSCや、建物の壁面等の平らな投射面を有するものであってもよい。本実施形態では平面のスクリーンSCに投射する場合を例示する。
光源部11は、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ、LED(Light Emitting Diode)等からなる光源を備える。また、光源部11は、光源が発した光を光変調装置12に導くリフレクター及び補助リフレクターを備えていてもよい。また、光源部11は、投射光の光学特性を高めるためのレンズ群、偏光板、或いは光源が発した光の光量を光変調装置12に至る経路上で低減させる調光素子等(いずれも不図示)を備えたものであってもよい。
光変調装置12は、光源部11から射出された光を画像データに基づいて変調する変調部に相当する。光変調装置12は、液晶パネルを用いた構成とする。光変調装置12は、複数の画素をマトリクス状に配置した透過型液晶パネルを備え、光源が発した光を変調する。光変調装置12は、光変調装置駆動部23によって駆動され、マトリクス状に配置された各画素における光の透過率を変化させることにより、画像を形成する。
投射光学系13は、投射する画像の拡大・縮小及び焦点の調整を行うズームレンズ、フォーカスの調整を行うフォーカス調整機構等を備える。投射光学系13は、光変調装置12で変調された画像光を対象物体に投射して結像させる。
光源駆動部22は、制御部30の制御に従って光源部11が備える光源を駆動する。光変調装置駆動部23は、制御部30の制御に従って、後述する画像処理部25Aから入力される画像信号に従って光変調装置12を駆動し、液晶パネルに画像を描画する。
記憶部54は、フラッシュメモリー、EEPROM等の不揮発性のメモリーである。
制御部30は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えて構成される。制御部30は、CPUによって、ROMに記憶した基本制御プログラム、及び記憶部54に記憶された制御プログラムを実行することにより、プロジェクター1を制御する。また、制御部30は、記憶部54が記憶する制御プログラムを実行することにより、投射制御部31、補正制御部32の機能を実行する。
また、プロジェクター1は、ユーザーが使用するリモコン5を有する。リモコン5は各種のボタンを備えており、これらのボタンの操作に対応して赤外線信号を送信する。プロジェクター1の本体には、リモコン5が発する赤外線信号を受光するリモコン受光部52が配置される。リモコン受光部52は、リモコン5から受光した赤外線信号をデコードして、リモコン5における操作内容を示す操作信号を生成し、制御部30に出力する。
画像処理部25Aが実行する処理は、例えば、解像度変換処理、デジタルズーム処理、色調補正処理、輝度補正処理、幾何補正処理等である。また、画像処理部25Aは、I/F部24から入力される入力画像データDに基づき画像をフレームメモリー27に描画する描画処理、フレームメモリー27から画像を読み出して画像信号を生成する生成処理等を行う。また、画像処理部25Aは、上記の複数の処理を組み合わせて実行することも勿論可能である。
補正制御部32は、例えば、入力処理部53がリモコン5や操作パネル51による幾何補正処理の指示を検出し、幾何補正処理の指示を示す操作データが入力された場合に、画像処理部25Aを制御して、幾何補正処理を実行させる。
幾何補正部26は、入力画像データDに対して幾何補正処理を行って、補正後の画像データをフレームメモリー27に記憶させる。
処理部29は、幾何補正部26により処理された画像をフレームメモリー27から読み出し、この画像に対して、解像度変換、デジタルズーム、色調補正、輝度補正のうちのいずれか1つ以上を実行する。
画像データD1には、画像データD1を構成する各画素の画素データが含まれる。画素データには、各画素の画素位置を示す画素位置情報と、各画素の画素値とが含まれる。
図2には、4つのラインバッファー261A、261B、261C及び261Dを備えたラインバッファー261を示したが、ラインバッファー261の数は4つに限定されるものではなく、補間部264の補間処理に必要とする画素数に応じて増減できる。
なお、以下では、幾何補正処理の一例として台形歪み補正を行う場合について説明する。また、以下では、台形歪み補正を単に補正という。
座標変換情報は、プロジェクター1の制御部30によって算出され、転送先座標テーブル262に登録される。
本実施形態では、図3(A)に示すように、補正前画像P0をL画素×L画素(Lは任意の自然数)の矩形のブロックに分割し、分割した各ブロックの格子点を前述の代表点とする。分割した各ブロックの格子点について補正後画像P1上の座標を計算し、補正前画像P0上の座標と、補正後画像P1上の座標とを対応付けて転送先座標テーブル262に登録する。なお、補正前画像P0に設定された直交座標系をX−Y座標系とし、補正後画像P1に設定された直交座標系をx−y座標系とする。
例えば、図3(A)に示す補正前画像P0上のブロックの各格子点(X0,Y0),(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3)の座標と、図3(B)に示す補正後画像P1上のブロックの各格子点(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)の座標とがそれぞれに対応付けられる。
台形歪み補正等の幾何補正処理を行う場合、一般に、補正前画像P0と補正後画像P1とは整数倍の対応関係になっていない。従って、補正前画像P0上の画素の画素値をそのまま補正後画像P1上の画素(以下、出力画素という)の画素値として使用することができない。このため、従来の幾何補正処理では、出力画素の座標(x,y)から、補正前画像P0上の座標(X,Y)(多くの場合、座標は整数ではない)を求め、求めた補正前画像P0の座標(X,Y)の画素値を、この座標(X,Y)の近傍の複数の画素の画素値を用いた補間処理により求めていた。求められた補正前画像P0の座標(X,Y)における画素値が、出力画素(x,y)の画素値に対応する。このような処理方法の場合、入力画像データDの画素値を不規則に参照するため、入力画像データDを一旦フレームメモリーに格納してから幾何補正処理を行う。
例えば、縦横4Tapのフィルターを用いて補間処理を行う場合、出力画素1画素に対し、4×4の画素をフレームメモリーから読み込む。また、4つの出力画素を同時に処理する4相処理の場合、7×4画素を同時にフレームメモリーから読み込んで補間処理を行う。さらに、画像の横方向を1/2のサイズに縮小する幾何補正を行う場合、同時に読み込む画素数はさらに増え、10×4画素を同時にフレームメモリーから読み込む。さらに、画像に生じた傾きの最大値を45度とし、幾何補正として横方向に1/2のサイズに縮小する幾何補正を行う場合、10×10画素をフレームメモリーから同時に読み込む。このため、従来の補間処理では、入力画像データDの複数の画素の画素値を読み込むため、幾何補正部の前段に1フレーム分の画像データを記憶するフレームメモリーを設けて、幾何補正部はフレームメモリーから画像データを読み込んでいた。このため、画像データを格納するフレームメモリーと、幾何補正部とをつなぐバスの帯域負荷が増大してしまうという課題があった。
以下、第1変換部2631、選択部2632、第2変換部2633の処理について詳細に説明する。
まず、第1変換部2631は、転送先座標テーブル262を参照して、補正前画像P0上の座標(X,Y)を、補正後画像P1上の座標(x,y)に変換する線形変換の変換式を算出する(ステップS1)。
図5は幾何補正処理の説明図であり、図5(A)は補正前画像P0を構成する1ブロックであるブロックAを拡大した拡大図を示し、図5(B)は補正後画像P1におけるブロックAの拡大図を示す。補正により補正前画像P0上のブロックAが、補正後画像P1上のブロックAに補正される。また、L(Lは任意の自然数)画素×L画素のかたまりをブロックと表記する。図5(A)に示すブロックA内の座標(X,Y)を、補正後画像P1の座標(x,y)に変換する線形変換の変換式が下記式(1)、(2)となる。
また、座標(X,Y)は、ブロックAの左上を原点とする座標である。すなわち、補正前画像P0の原点(0、0)から座標(X,Y)までの座標は、座標(X,Y)に、原点からブロックAの左上の格子点までの距離を加算して求めることができる。補正後画像P1上の座標(x,y)は、補正後画像P1の原点(0,0)を原点とする座標である。
次に、選択部2632は、補正前画像P0において、ブロック内の小さい領域の4画素(例えば、2×2画素)を選択し、選択した4画素の補正後画像P1上の座標を上述した式(1)、(2)によりそれぞれ算出する(ステップS2)。以下では、選択された4画素を画素a,b,c,dと呼ぶ。補正前画像P0上の選択された4画素a,b,c,dを図6(A)に示す。選択された4画素a,b,c,dの補正後画像P1上の位置を図6(B)に示す。また、図6(B)には、4画素a,b,c,dと、その周囲に位置する、座標値が整数で表される画素(以下、整数画素という)とを拡大して表示する。
次に、選択部2632は、補正後画像P1上の4画素a,b,c,dで囲まれた範囲内にある整数画素を出力画素として特定する(ステップS3)。図6(B)に示す4画素a,b,c,dで囲まれた画素Fが出力画素Fとなる。選択部2632は、補正後画像P1上の4画素a,b,c,dで囲まれた範囲内に出力画素Fが存在しない場合、再度、4画素を選択して、ステップS2からの処理を繰り返す。
次に、第2変換部2633は、出力画素Fの補正前画像P0上の座標を算出する(ステップS4)。ステップS2で選択した4画素a,b,c,dの補正後画像P1上の座標をa(xf0,yf0),b(xf1,yf1),c(xf2,yf2),d(xf3,yf3)と表記する。また、ステップS3で特定した出力画素Fの座標を(xi,yi)と表記する。
第2変換部2633は、まず、出力画素Fが、4画素a,b,c,dのうち、a(xf0,yf0),c(xf2,yf2),d(xf3,yf3)で囲まれた三角形の範囲内に含まれるのか、a(xf0,yf0),b(xf1,yf1),d(xf3,yf3)で囲まれた三角形の範囲内に含まれるのかを判定する。
第2変換部2633は、出力画素Fが、a(xf0,yf0),c(xf2,yf2),d(xf3,yf3)で囲まれた三角形の範囲内に含まれると判定する場合、下記式(3)、(4)により出力画素F(xi,yi)の補正前画像P0上の座標(XF,YF)を算出する。図7(B)に、出力画素F(xi,yi)の補正前画像P0上の座標(XF,YF)を示す。式(3)及び(4)は、4画素a,b,c,dの補正後画像P1上の座標を、補正前画像P0上の座標に戻すアフィン変換の変換式を求めて、求めた変換式により出力画素F(xi,yi)を補正前画像P0の座標(XF,YF)に変換することで求められる式である。また、式(3)及び(4)に示すMの値は、画素間の距離に対応した値であり、上下左右に隣接する2×2画素の座標とした場合、Mの値は1になる。
なお、本実施形態では、出力画素Fの補正前画像P0上の座標を算出する際に線形変換ではなく、アフィン変換を用いる。これは、線形変換の変換式の逆関数を求める演算が複雑となるため、アフィン変換を用いて出力画素Fの補正前画像P0上の座標を算出する。
本実施形態は、4画素a,b,c,dの補正後画像P1の座標に囲まれた範囲内に存在する、座標値が整数の整数画素を出力画素として特定した後に、4画素a,b,c,dのうち、出力画素との距離が最も近い画素の画素値を、出力画素の画素値として選択する。
本実施形態の幾何補正部300は、転送先座標テーブル310と、座標演算部320と、出力部330とを備える。また、座標演算部320は、変換部321と、対応付け部322とを備える。
変換部321は、補正前画像P0上の画素の座標を、補正後画像P1上の座標に変換する。すなわち、変換部321は、上述した第1変換部2631と同一の処理を行う。
対応付け部322は、補正前画像P0上の画素の補正後画像P1上の座標に基づいて、補正後画像P1を構成する画素を、補正前画像P0を構成する画素に対応付ける。
出力部330は、画像データDの画素データを入力して、入力した画素データに基づいて画素値を特定可能な補正後画像P1の画素の画素位置を特定する。
対応付け部322は、4画素a,b,c,dの補正後画像P1上の座標で囲まれた範囲内にある整数画素を出力画素として特定する(ステップS13)。次に、対応付け部322は、特定した出力画素に対応付ける補正前画像P0の画素を選択する(ステップS14)。対応付け部322は、補正後画像P1上の4画素a,b,c,dの中から、特定した出力画素に距離が最も近い画素を選択する。以下、この対応付け部322により選択された画素を選択画素と呼ぶ。対応付け部322は、選択画素を選択すると、選択画素と出力画素とを対応付ける(ステップS15)。具体的には、対応付け部322は、選択画素の補正前画像P0における画素位置と、出力画素の補正後画像P1における画素位置とを対応付ける。対応付けられた情報は、対応付け部322によって不図示のメモリーに保存される。
出力部330は、出力画素の画素位置及び画素値を求めると、求めた出力画素の画素位置及び画素値をフレームメモリー27に出力して、フレームメモリー27に記憶させる(ステップS19)。出力部330は、画素データを順次入力して、画素データの入力順に、対応する出力画素の画素位置及び画素値をフレームメモリー27に出力する。このため、本実施形態では、幾何補正部300の前段に、フレームメモリーやラインバッファーを設ける必要がなく、幾何補正を効率的に行うことができる。
第1変換部2631は、補正前画像P0を構成する画素の座標を、補正前画像P0を幾何補正した補正後画像P1上の座標に変換する。
選択部2632は、補正前画像P0を構成する画素の補正後画像P1上の座標に基づいて、補正後画像P1を構成する出力画素を選択する。
第2変換部2633は、出力画素の座標を、補正前画像P0上の座標に変換する。
補間部264は、出力画素の画素値を、出力画素の画像上における座標に基づいて算出する。
従って、補正後画像P1上の座標に基づいて、画像を構成する画素を参照すればよいので、幾何補正のために参照する画素数を抑えて、効率的な幾何補正を行うことができる。
変換部321は、補正前画像P0を構成する画素の座標を、補正前画像P0を幾何補正した補正後画像P1上の座標に変換する。
対応付け部322は、補正前画像P0を構成する画素の補正後画像P1上の座標に基づいて、補正後画像P1を構成する画素を、補正前画像P0を構成する画素に対応付ける。
出力部330は、補正対象の画像を構成する画素の画素データを入力して、入力された画素データに基づいて特定される補正前画像P0を構成する画素に対応付けられた補正後画像P1を構成する画素を特定する。また、出力部330は、特定した画素の補正後画像P1における画素位置と、入力された画素データの画素値に基づいて決定される画素値とを出力画素の画素位置及び画素値として出力する。
従って、幾何補正のために参照する画素数を抑えて、効率的な幾何補正を行うことができる。
また、図1、図2及び図9に示した各機能部は機能的構成を示すものであって、具体的な実装形態は特に制限されない。つまり、必ずしも各機能部に個別に対応するハードウェアが実装される必要はなく、一つのプロセッサーがプログラムを実行することで複数の機能部の機能を実現する構成とすることも勿論可能である。また、上記実施形態においてソフトウェアで実現される機能の一部をハードウェアで実現してもよく、あるいは、ハードウェアで実現される機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。その他、プロジェクター1の他の各部の具体的な細部構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
Claims (5)
- 画像の変形を実行する画像処理装置であって、
前記画像を構成する画素の座標を、前記画像を変形した変形後画像上の座標に変換する変換部と、
前記画像を構成する画素の前記変形後画像上の座標に基づいて、前記変形後画像を構成する画素を、前記画像を構成する画素に対応付ける対応付け部と、
変形対象の画像を構成する画素の画素データが入力され、入力された前記画素データに対応する前記画像を構成する画素が、前記対応付け部により対応付けられた前記変形後画像を構成する画素を特定し、特定した前記画素の前記変形後画像における画素位置と、入力された前記画素データの画素値に基づいて決定される画素値とを出力画素の画素位置及び画素値として出力する出力部と、を備え、
前記対応付け部は、前記変形対象の画像を構成する複数の画素の前記変形後画像上の座標によって囲まれた領域内の画素であって、前記変形後画像上での座標値が整数の画素を、前記変形後画像を構成する画素として選択し、前記複数の画素のうち、前記変形後画像上の座標が選択された前記変形後画像を構成する画素に最も近い画素を、選択された前記変形後画像を構成する画素に対応付けることを特徴とする画像処理装置。 - 前記出力部は、前記変形対象の画像を構成する画素の画素データが順次入力され、前記画素データの入力順に、対応する前記出力画素の画素位置及び画素値を出力することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記変換部は、線形変換に基づいて、前記画像を構成する画素の座標を、前記変形後画像上の座標に変換することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。
- 画像の変形を行って表示部に表示させる表示装置であって、
前記画像を構成する画素の座標を、前記画像を変形した変形後画像上の座標に変換する変換部と、
前記画像を構成する画素の前記変形後画像上の座標に基づいて、前記変形後画像を構成する画素を、前記画像を構成する画素に対応付ける対応付け部と、
変形対象の画像を構成する画素の画素データが入力され、入力された前記画素データに対応する前記画像を構成する画素が、前記対応付け部により対応付けられた前記変形後画像を構成する画素を特定し、特定した前記画素の前記変形後画像における画素位置と、入力された前記画素データの画素値に基づいて決定される画素値とを出力画素の画素位置及び画素値として出力する出力部と、
前記出力部から入力される前記出力画素の画素位置及び画素値に基づいて前記変形後画像を生成し、前記表示部に表示させる画像処理部と、を備え、
前記対応付け部は、前記変形対象の画像を構成する複数の画素の前記変形後画像上の座標によって囲まれた領域内の画素であって、前記変形後画像上での座標値が整数の画素を、前記変形後画像を構成する画素として選択し、前記複数の画素のうち、前記変形後画像上の座標が選択された前記変形後画像を構成する画素に最も近い画素を、選択された前記変形後画像を構成する画素に対応付けることを特徴とする表示装置。 - 画像の変形を実行する画像処理装置の制御方法であって、
前記画像を構成する画素の座標を、前記画像を変形した変形後画像上の座標に変換するステップと、
前記画像を構成する画素の前記変形後画像上の座標に基づいて、前記変形後画像を構成する画素を、前記画像を構成する画素に対応付けるステップと、
変形対象の画像を構成する画素の画素データが入力され、入力された前記画素データに対応する前記画像を構成する画素が、前記対応付けるステップにより対応付けられた前記変形後画像を構成する画素を特定し、特定した前記画素の前記変形後画像における画素位置と、入力された前記画素データの画素値に基づいて決定される画素値とを出力画素の画素位置及び画素値として出力するステップと、を有し、
前記対応付けるステップは、前記変形対象の画像を構成する複数の画素の前記変形後画像上の座標によって囲まれた領域内の画素であって、前記変形後画像上での座標値が整数の画素を、前記変形後画像を構成する画素として選択し、前記複数の画素のうち、前記変形後画像上の座標が選択された前記変形後画像を構成する画素に最も近い画素を、選択された前記変形後画像を構成する画素に対応付けることを特徴とする画像処理装置の制御方法。
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