JP7150091B2 - マルチ変調ディスプレイにおいて局所暗化するシステム及び方法 - Google Patents
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Description
例示的な実施形態は、図面の参照図に示される。本明細書で開示される実施形態及び図が限定ではなく例示として見なされるべきであることが意図される。
プロジェクタ及び他のディスプレイシステムの分野では、画像レンダリング性能及びシステム効率の両方を改善することが望ましい。本願の幾つかの実施形態は、ライトフィールドモデリングをデュアル又はマルチ変調ディスプレイシステムに利用することにより、これらの改善を行うシステム、方法、及び技法を記載している。一実施形態では、光源モデルが開発され、有利な効果に使用される。既知の入力画像の表示画像のカメラ写真が評価されて、光モデルを改善し得る。幾つかの実施形態では、反復プロセスが改善を蓄積し得る。幾つかの実施形態では、これらの技法は、移動している画像に対して使用されて、ライブで調整を行い、画像レンダリング性能を改善し得る。
(1)2012年2月28日にワード(Ward)らに発行された「バイナリ光変調段階を有する直列変調ディスプレイ(SERIAL MODULATION DISPLAY HAVING BINARY LIGHT MODULATION STAGE)」という名称の米国特許第8,125,702号明細書、
(2)2013年6月13日に公開されたホワイトヘッド(Whitehead)らへの「投射ディスプレイ(PROJECTION DISPLAYS)」という名称の米国特許出願第20130148037号明細書、
(3)2011年9月22に公開されたウォーレナー(Wallener)への「クラスタ化された光源を使用するカスタムPSF(CUSTOM PSFs USING CLUSTERED LIGHT SOURCES)」という名称の米国特許出願第20110227900号明細書、
(4)2013年5月2日に公開されたシールズ(Shields)への「高ダイナミックレンジディスプレイシステムで高コントラスト画像を正確に表現するシステム及び方法(SYSTEMS AND METHODS FOR ACCURATELY REPRESENTING HIGH CONTRAST IMAGERY ON HIGH DYNAMIC RANGE DISPLAY SYSTEMS)」という名称の米国特許出願第20130106923号明細書、
(5)2011年11月17日に公開されたユーリンジプラス(Erinjippurath)への「フィルタレスLCDを使用して、コントラスト及び解像度を増大する高ダイナミックレンジディスプレイ(HIGH DYNAMIC RANGE DISPLAYS USING FILTERLESS LCD(S) FOR INCREASING CONTRAST AND RESOLUTION)」という名称の米国特許出願第20110279749号明細書、及び
(6)2012年5月31日に公開されたクワン(Kwong)への「色補正及び輝度補正に空間的に変化する反射率/吸収勾配を用いるリフレクタ(REFLECTORS WITH SPATIALLY VARYING REFLECTANCE/ABSORPTION GRADIENTS FOR COLOR AND LUMINANCE COMPENSATION)」という名称の米国特許出願第20120133689号明細書
が含まれる。これらは全て、参照により本明細書に援用される。
一般に、単一のデジタルマイクロミラーデバイス(DMD:Digital Micromirror Device)を有するプロジェクタは、限られたコントラスト比を有する傾向があり得る。より大きなコントラスト比を得るためには、2つ以上のDMD及び/又は他のリフレクタ(例えば、MEMS)が直列に配置され得る。DMDは時分割又はパルス幅変調器として動作し得るため、直列になった2つ以上のDMD及び/又はリフレクタ(両方ともパルス幅変調器として機能する)を動作させるには、精密な時分割位置合わせと、時分割シーケンシングのピクセル毎の対応性とが求められる。そのような位置合わせ及び対応性は、実際には困難であり得る。したがって、本願の多くの実施形態では、プロジェクタ及び/又はディスプレイシステムは、所望の性能を発揮するために、異なるデュアル変調方式を利用し得る。
た両要件(例えば、精密な時分割位置合わせ及び/又はピクセル毎の対応性)を回避する傾向を有し得る。幾つかの実施形態では、2つ以上のDMD/リフレクタは、時間的にフレーム位置合わせされ、大まかに空間的にフレーム位置合わせされ得る。幾つかの実施形態では、前置DMD/リフレクタからのブラーライトフィールドは主DMD/リフレクタに実質的に重なり得る。他の実施形態では、例えば、レンダリング性能の増大を支援するために空間位置合わせは既知であり、考慮され得る。
本願の目的に対して適切な例示的なプロジェクタ・ディスプレイ・システムを考察したが、これより、画像処理及びシステム効率において改善を行い得る画像処理の幾つかの方法及び技法を開示する。
(2)大きなPSFほど、デュアル変調がアクティブである空間周波数を低減し得、より大きな「ハロー」を生じさせ得る(本明細書において更に考察するように)。これは、より大きな計算コストを必要とし得る。
(4)PSFはコンパクトであり得、PSFの空間的な広がりは制限し得る。PSFはゼロに減衰し得る。遅い減衰又は強いPSF「テール」は、画像コントラストを制限し、計算要件を増大させ得る。
一実施形態では、光学的にぼやけたPSFは実質的に、ガウス関数又は回転二乗余弦関数又は空間的広がりが限られた何らかの他の実質的に半径方向対称なピークの関数等の形状をとり得る。図10は、SPF分布の一例(1000)を示す。これは、テール1004に見られるように、徐々に減衰し得るガウス様ピーク構造1002をとり得る。多くの実施形態では、PSFは、限られた空間周波数、限られた立ち上がり時間、及び/又は限られた空間の広がりをとるべきである。空間周波数及び立ち上がり時間は通常、相関し得る。過度の空間周波数又は立ち上がり時間は、より密なサンプリング及びより高いモデリング精度を必要とし得、計算要件を増大させる。PSFが画像フレーム上で変化する場合、1組のPSFが使用され得、PSF補間方法が利用され得る。PSF位置に伴って変化する高い空間周波数を有するPSFは、適切な補間により密なモデルセットを必要とし得、計算要件及び較正複雑性を増大させる。PSFパルスに鮮鋭なスパイク又はリッジを有することが望ましくないことがある。また、PSFが、周縁部で急に終わるのではなく、徐々に減衰すべきであることが望ましいこともある。平滑な形状は、より低い空間周波数及びより長い立ち上がり時間を有する。PSFの空間的な広がりは、計算演算子のサイズを決め得る。広い減衰「テール」を有するPSFは、演算子サイズを増大させ、したがって、計算要件を増大させる。
LB(r)=0 r≧Nの場合
UB(r)=K2exp(-(r/N)^2)
留意し得るように、下限はゼロに減衰し、上限はガウスとして減衰する。減衰は、PSFテールへの多すぎる光の蓄積を回避するために重要である。多くの他のPSF形状及び関数が可能であり、本願の範囲がそのような全ての変形を包含することが理解されよう。
実際のディスプレイでは、前置DMDによって作成されたブラーライトフィールドフレームは、主DMDフレームと位置合わせされないことがある。ライトフィールド画像はわずかに回転、シフト、又はスケーリングされて、フレーム縁部においてオーバースキャンを提供することがある。ライトフィールド画像は、ブラー光学系及び他の光学系に起因してゆがむこともある。そのような可能性により、前置DMD上の点を主DMD上の点にマッピングする前置-主マップが測定され、マッピングとして(例えば、ルックアップテーブル(LUT)等として)適用され得る。実際のディスプレイでは、前置-主位置合わせは、平均前置画像レベルに起因してドリフトすることがある。位置合わせは、前置画像レベルの変化に応答してゆっくりと変化し得、容易に予測されないことがある。主DMDは望ましくは、ライトフィールドのモデルを使用することにより、スクリーン画像を生成するようにブラーライトフィールドを補償すべきである。ライトフィールドモデルの正確性は、補償のために、ブラーライトフィールドモデルを前置ピクセル格子から主ピクセル格子に転送するのに使用される前置-主マップの正確性にかなり依存し得る。不正確なマップは、スクリーン画像の強烈なアーチファクトを生じさせるおそれがある。前置-主位置合わせドリフトは、通常、ハーフトーン画像の作成に使用されるアルゴリズムに大きく影響する、ディスプレイの望ましくない属性である。
(1)任意の画像領域で、画像領域が暗クリッピングに起因して視覚的に過度に劣化し得る場合を除き、ライトフィールドを最大レベルに設定する。そのような劣化は、観測、ヒューリスティック、又は任意の他の適切な様式で特定し得る。
(1)一定レベルに設定されたライトフィールドを有する画像領域は、前置-主位置合わせずれ又はPSF形状変化に起因する補償誤差の影響を受けにくい。
(4)補償誤差は、より暗い領域で見える程度が低い傾向を有する。ライトフィールドが最小レベルに設定することができない場合、画像領域は恐らくかなり暗い。
一実施形態では、前変調器/ハーフトーンDMDは空間的に、均一なライトフィールドを変調して、ハーフトーン画像を生成し得る。例えば、ハーフトーン画像では、全てのピクセルは、フレーム時間全体又はその部分にわたりオン又はオフのいずれかである。結果として生成されるハーフトーン画像(適宜ブラーリングされる)は、特に明クリッピングの回避が望まれる場合、主変調器/パルス幅DMDで十分な光レベルを生成し得る。パルス幅DMDは光レベルのみを低減し得るため、ブラーハーフトーン画像はどこでも所望のスクリーン画像(例えば、入力画像)よりも実質的に大きくあるべきである。黒い背景上の非常に明るいドット等の画像特徴により、明クリッピング又は暗クリッピングのいずれかの不可避の状況が強いられ得る幾つかの状況では、いくらかの明クリッピングが意図的に許可され得、ブラーハーフトーン画像は、入力、特にドット以下である。
上限及び下限を利用する実施形態
ライトフィールドが完全オン以外である(例えば、光は、本明細書で考察する理由により、完全オン未満の何らかのグレースケール値である)状況では、上限及び下限を利用することが望ましいことがある。
本明細書に記載の規則に従い、上限及び下限バイナリハーフトーン画像は結合されて、ハーフトーン画像及びライトフィールドを形成し得る。図3Dに示されるように、上限画像303b及び下限画像303cは、バイナリハーフトーン画像(303d)が上限画像及び下限画像のうちの大きい方になり得るように、点毎にOR演算し得る(302dにおいて)。
代替の実施形態では、画質を改善し得る幾つかの強化が適用され得る。例えば、上述した方法では、厳密な上限ライトフィールド画像が生成され得る。しかし、幾つかの画像領域では、1つの上限強化を可能にするために、暗クリッピングが少なくなることと引き換えに限られた明クリッピングが好ましいことがある。画像特徴の例は、可視のハローが存在するような非常に暗い背景上の小さな明るいドットである。
主変調器/パルス幅DMDは、ブラーハーフトーン画像ライトフィールドを変調して、所望のスクリーン画像を生成する。パルス幅DMDは光のみを減衰させることができる。したがって、ライトフィールドは、明クリッピングを回避するために、所望のスクリーン画像上の上限であり得る。加えて、暗クリッピングを回避するために、ライトフィールドは最小上限であり得る。ブラーハーフトーン画像ライトフィールドは、光学プロセスのモデルを使用して計算、推定、又は他の方法でモデリングし得る。一実施形態では、光学プロセスはブラーのみであると推定し得る。例えば、前変調器-主変調器の位置合わせは無視し得る。幾つかの実施形態では、これは全体的な位置合わせ誤差であり得る。
実際のディスプレイでは、所与の前置ピクセルのPSF形状は、前置フレームでの位置に依存し得る。ブラー光学系は、全ての前置位置を同じようにブラーリングするわけではないことがある。局所エリアでのピクセルのPSFは、非常に小さいと仮定し得、全てのピクセルは同じエネルギーを有する(例えば、前置に入射する均一なライトフィールドを所与として)と仮定し得る。しかし、実際のディスプレイでは、各PSFは異なる傾向が有り得る。一実施形態では、2Kフレームの場合、各PSFは、別個にモデリングされ得、且つ/又は画像エリアの局所部分に適用され得る。例えば、計算的に捕捉し、記憶し、モデリングし、使用し得る200万のPSFが生成される。他の実施形態は、簡易化モデルを提供して、この複雑性を低減し得る。局所領域内のPSFは同様である傾向があるため、単一のPSFモデルが使用されて、全てのPSF(例えば、少なくとも局所エリア及び/又は画像エリアの局所部分での)を表す。そのような潜在的に局所化されたPSFモデルが測定され、又は他の方法でモデリングされて、適切なPSFモデルを提供し得る。
主DMDは、ブラーライトフィールドを補償して、最終的なスクリーン画像を生成する。一実施形態では、ライトフィールド補償は、主DMDピクセル格子に対して実行し得る。この補償プロセスでは、ブラーライトフィールドは主ピクセル格子で表すことができる。しかし、ライトフィールドは、前置ピクセル格子上にあるハーフトーン画像をブラーリングすることによって形成される。加えて、前置変調器及び主変調器は位置合わせされていないことがある。
(1)PSFは局所エリア内で形状を実質的に維持し得るため。したがって、ライトフィールドは、エリア全体に単一のPSFを使用して、ハーフトーン画像への標準畳み込みプロセスにより、前置上の局所エリアでモデリングされ得る。
(5)ライトフィールドのモデリングは、計算的にコストが高い傾向があり得る。実際の実施では、PSFは、サブサンプリングされて、近似される必要が有り得る。これは、前置格子で実行される場合、より単純であり得る。
上述したように、PSFは局所エリア内で実質的に変更されないことがあるため、ライトフィールドを計算するために、同じPSFモデルが局所エリアで使用され得る。したがって、画像フレームは、矩形領域に分割され得、各領域は、その領域内のPSFを最良に表すPSFを使用して処理し得る。各領域がモデリングされた後、領域は一緒に結合されて、完全フレームライトフィールドを形成し得る。継ぎ目が可視である場合、より多数の領域が使用され得るか、又は重複領域が計算され、次に一緒にブレンドされ得る。図6は、捕捉され、モデリングされ、カラー(例えば、赤、緑、又は青)ライトフィールドの計算に使用され得るPSFのアレイを示す。フレームは、PSFが各領域の中心にあるように分割し得る。
一実施形態では、ハーフトーンディザパターンは、画像フレームにわたりタイリングし得る。フレームでのパターンの位置又は位相の選択は、それに従って可変である。スクリーン画像は、ライトフィールドモデリング又は他の原因に起因して誤差を有し得るため、ディザパターンは、例えば、誤差が区別可能なように、各フレームを再位置決めし得る。例えば、ディザパターンは、パターンインデックスに従って各フレームを再位置決めし得る。誤差はディザパターンタイルサイズに伴って周期性を有し得るため、インデックスに従ってパターンを周囲に移動させることは、誤差を満足のいくように隠すことを行い得る。ディザパターンは、最も疎なハーフトーンビットパターンによって生じるライトフィールドモデリング誤差を隠すようにも再位置決めし得、これらのビットパターンは、ブラーリングされる際、より密なビットパターンよりも変化するライトフィールドを生成する傾向があるため、最も目に付く誤差を生じさせるおそれがある。
実際には、実際のディスプレイは、PSF形状を調整させる必要があり得、較正される必要がある。一実施形態では、PSF調整は、例えば、光学構成要素を操作することにより、較正前に実行し得る。適切なPSF調整後、較正プロセスは、各カラーチャネルに対して行われて、前置-主マップ及びPSFモデルセットを測定し、記録し得る。較正では、較正が表示されている間、カメラが使用されて、スクリーンの写真を撮影し得る。
説明したように、ディスプレイ較正は、PSFモデルセットを作成するプロセスを含み得る。初期PSFは、スクリーンに表示された個々のPSFの写真を撮影することによって取得し得る。しかし、このようにしてPSFのモデルを取得することは、大きな誤差を有するモデルの生成に繋がるおそれがある。PSFモデルは、主DMDに入射する実際のライトフィールドのモデリングに使用され得るため、正確に実際のPSFを表すことが望ましいことがある。幾つかのデュアルDMD変調器プロジェクタシステムでは、これらのシステムは、急な傾きを有する比較的小さなPSFを有し得、これらは正確なモデルを必要とし得る。一実施形態では、モデルがスクリーン画像の表示に使用される際に生じる誤差を評価することにより、既存のPSFモデルを改善するプロセスとして、PSFモデル改良を行うことが可能であり得る。
説明したように、目に見えるアーチファクトは、カメラによって捕捉し得る。捕捉画像が前置ライトフィールド及びハーフトーン画像とともに登録されると、その登録は、アーチファクトを低減する傾向があり得るPSFへの補正を見つけるために使用し得る。アーチファクトの捕捉画像も誤差を有し得、実際のアーチファクトの完全な表現ではないことがある。したがって、PSF補正は、PSFモデルを改善し得るが、アーチファクトを完全にはなくさないことがある。改善されたPSFを使用して、画像は再処理され得、スクリーン画像はアーチファクトの低減を示すはずである。これらのステップは繰り返すことができ、それにより、アーチファクトが見えなくなるまでアーチファクトを繰り返し低減する。
上述したように、特定の仮定及び目的が、本明細書で記載される新しい画像レンダリング技法の生成に使用され得る。述べたように、異なる仮定及び目的は代替の実施形態に繋がり得る。そのような代替の実施形態は、DMDコントラスト比、PSFサイズ、及び局所コントラストに基づき得る。例えば、最初の非ゼロ前置レベルは、PSFの場を重ね合わせて、比較的平坦なライトフィールドを達成することによって達成し得る。比較的平坦な場は、PSFが十分に密に離間される場合、達成し得る。この理由は、大きく離間されすぎると、所望の場のレベルよりも大きくなり得るピーク及びバレーを有する場を生じさせ得るからである。PSFサイズ及び形状を所与として、比較的平坦な場の作成に望まれるPSF間隔は、最初の非ゼロ前置レベルを達成するためにオンにし得るハーフトーンピクセルの間隔を決め得る。この間隔は、最初の非ゼロレベル及び離散線形前置レベルの数を決め得る。
図11Aは、本システム及び本明細書に記載される方法及び/又は技法によってレンダリングされる所望のソース画像を示す例示的な一画像1102である。示されるように、画像は、壁に細部を有する暗い領域を有する教会内部の1つである。加えて、これもまた内部に多くの細部を示す明るく照らされた窓領域がある。図11B及び図11Cは、本明細書に記載されるような上限ハーフトーン画像及びブラー上限画像をそれぞれ示す。図11Dは、本システムの一実施形態によって生成し得るような最終的なレンダリング画像を示す。
以下に、上記実施形態から把握できる技術思想を付記として記載する。
[付記1]
プロジェクタ・ディスプレイ・システムにおいて入力画像データから所望のスクリーン画像を投射する方法であって、前記プロジェクタ・ディスプレイ・システムは、光源と、入力画像データを受信し、制御信号を出力するコントローラと、前記コントローラから制御信号を受信し、前記光源から光を受け取る前置変調器と、前記前置変調器から光を受け取るブラーリング光学システムと、制御信号を前記コントローラから受信し、光を前記ブラーリング光学システムから受け取る主変調器とを備え、前記方法は、
前記入力画像データからバイナリハーフトーン画像を作成すること、
前記バイナリハーフトーン画像からブラーバイナリハーフトーン画像を作成すること、
前記ブラーバイナリハーフトーン画像からパルス幅変調画像を作成すること、
前記パルス幅変調画像から所望のスクリーン画像を投射すること
を含み、
前記入力画像データからバイナリハーフトーン画像を作成することは、
前記所望のスクリーン画像よりも実質的に明るいバイナリハーフトーン画像を作成することを更に含み、
前記所望のスクリーン画像よりも実質的に明るいバイナリハーフトーン画像を作成することは、
前記入力画像データの明クリッピングを行うように、前記所望のスクリーン画像よりも明るさが低いバイナリハーフトーン画像を作成することを更に含む、方法。
[付記2]
プロジェクタ・ディスプレイ・システムにおいて入力画像データから所望のスクリーン画像を投射する方法であって、前記プロジェクタ・ディスプレイ・システムは、光源と、入力画像データを受信し、制御信号を出力するコントローラと、前記コントローラから制御信号を受信し、前記光源から光を受け取る前置変調器と、前記前置変調器から光を受け取るブラーリング光学システムと、制御信号を前記コントローラから受信し、光を前記ブラーリング光学システムから受け取る主変調器とを備え、前記方法は、
前記入力画像データからバイナリハーフトーン画像を作成すること、
前記バイナリハーフトーン画像からブラーバイナリハーフトーン画像を作成すること、
前記ブラーバイナリハーフトーン画像からパルス幅変調画像を作成すること、
前記パルス幅変調画像から所望のスクリーン画像を投射すること
を含み、
前記入力画像データからバイナリハーフトーン画像を作成することは、
前記入力画像データから空間ディザパターンを作成することを更に含む、方法。
[付記3]
前記入力画像データから空間ディザパターンを作成することは、
ブラーカーネル範囲まで前記入力画像データを拡張させること、
拡張画像データを閾値処理して、バイナリ値にすること
を更に含む、付記2に記載の方法。
[付記4]
プロジェクタ・ディスプレイ・システムにおいて入力画像データから所望のスクリーン画像を投射する方法であって、前記プロジェクタ・ディスプレイ・システムは、光源と、入力画像データを受信し、制御信号を出力するコントローラと、前記コントローラから制御信号を受信し、前記光源から光を受け取る前置変調器と、前記前置変調器から光を受け取るブラーリング光学システムと、制御信号を前記コントローラから受信し、光を前記ブラーリング光学システムから受け取る主変調器とを備え、前記方法は、
前記入力画像データからバイナリハーフトーン画像を作成すること、
前記バイナリハーフトーン画像からブラーバイナリハーフトーン画像を作成すること、
前記ブラーバイナリハーフトーン画像からパルス幅変調画像を作成すること、
前記パルス幅変調画像から所望のスクリーン画像を投射すること
を含み、
前記バイナリハーフトーン画像からブラーバイナリハーフトーン画像を作成することは、前記ブラーリング光学システムの点広がり関数(PSF)を用いて前記バイナリハーフトーン画像を平滑化することを更に含む、方法。
[付記5]
PSFは、空間の広がりが限られたPSF、帯域制限PSF、実質的に半径方向対称のPSF、ガウス関数、二乗余弦関数、及び空間の広がりが限られた実質的に半径方向対称であるピークの関数を含む群のうちの1つを含む、付記4に記載の方法。
[付記6]
プロジェクタ・ディスプレイ・システムにおいて入力画像データから所望のスクリーン画像を投射する方法であって、前記プロジェクタ・ディスプレイ・システムは、光源と、入力画像データを受信し、制御信号を出力するコントローラと、前記コントローラから制御信号を受信し、前記光源から光を受け取る前置変調器と、前記前置変調器から光を受け取るブラーリング光学システムと、制御信号を前記コントローラから受信し、光を前記ブラーリング光学システムから受け取る主変調器とを備え、前記方法は、
前記入力画像データからバイナリハーフトーン画像を作成すること、
前記バイナリハーフトーン画像からブラーバイナリハーフトーン画像を作成すること、
前記ブラーバイナリハーフトーン画像からパルス幅変調画像を作成すること、
前記パルス幅変調画像から所望のスクリーン画像を投射すること
を含み、
主変調器の位置合わせ誤差に対して任意の前置変調器を補償することを更に含む、方法。[付記7]
プロジェクタ・ディスプレイ・システムにおいて入力画像データから所望のスクリーン画像を投射する方法であって、前記プロジェクタ・ディスプレイ・システムは、光源と、入力画像データを受信し、制御信号を出力するコントローラと、前記コントローラから制御信号を受信し、前記光源から光を受け取る前置変調器と、前記前置変調器から光を受け取るブラーリング光学システムと、制御信号を前記コントローラから受信し、光を前記ブラーリング光学システムから受け取る主変調器とを備え、前記方法は、
前記入力画像データからバイナリハーフトーン画像を作成すること、
前記バイナリハーフトーン画像からブラーバイナリハーフトーン画像を作成すること、
前記ブラーバイナリハーフトーン画像からパルス幅変調画像を作成すること、
前記パルス幅変調画像から所望のスクリーン画像を投射すること
を含み、
ブラーモデルを前記バイナリハーフトーン画像に適用すること、
ブラーモデリングされたバイナリハーフトーン画像の逆数をとること、
前記ブラーモデリングされたバイナリハーフトーン画像を前記入力画像データと乗算すること
を更に含む、方法。
[付記8]
前記バイナリハーフトーン画像にブラーモデルを適用することは、
ブラーモデルを適用することであって、前記ブラーモデルは1組のPSFモデルに基づき、各PSFモデルは画像エリアの局所部分に適用される、適用することを更に含む、付記7に記載の方法。
[付記9]
主変調器の位置合わせ誤差に対して任意の前置変調器を補償することは、
主-前置の位置合わせマッピングを前記入力画像データに適用すること、
ハーフトーン画像を計算すること、
ライトフィールドモデルを適用すること、
前置-主位の置合わせマッピングを適用して、登録された主ライトフィールドを生成すること、
前記登録された主ライトフィールドを前記主変調器に送信すること
を更に含む、付記6に記載の方法。
[付記10]
プロジェクタ・ディスプレイ・システムを較正する方法であって、前記プロジェクタ・ディスプレイ・システムは、光源と、入力画像データを受信し、制御信号を出力するコントローラと、前記コントローラから制御信号を受信し、前記光源から光を受け取る前置変調器と、前記前置変調器から光を受け取るブラーリング光学システムと、制御信号を前記コントローラから受信し、光を前記ブラーリング光学システムから受け取る主変調器とを備え、前記方法は、
入力画像データを受信すること、
ハーフトーン画像を計算すること、
ライトフィールドモデルを適用することであって、前記ライトフィールドモデルは、前記ブラーリング光学システムのPSFモデルに基づく、適用すること、
前記主変調器の主画像を計算すること、
前記主変調器からスクリーン画像を表示すること、
画像捕捉デバイスを用いて前記スクリーン画像を捕捉すること、
捕捉スクリーン画像を前置格子とともに登録すること、
登録された捕捉スクリーン画像を前記入力画像データと比較すること、
所望の量を超える差がある場合、前記PSFモデルへの補正を計算すること、
更なる較正に対して改善されたPSFモデルを適用すること
を含む、方法。
[付記11]
前記PSFモデルへの補正を計算することは、
登録されたスクリーン画像を前記主画像で除算して、推定ライトフィールド画像を生成すること、
前記推定ライトフィールド画像を実際のライトフィールド画像と比較すること、
ライトフィールド誤差を推定すること、
前記ハーフトーン画像を用いてライトフィールド誤差推定を逆畳み込みして、PSF補正を計算すること
を更に含む、付記10に記載の方法。
[付記12]
プロジェクタ・ディスプレイ・システムであって、
光源と、
入力画像データを受信し、制御信号を出力するコントローラと、
前記光源から光を受け取る第1の変調器であって、前記第1の変調器が、前記制御信号を前記コントローラから受信して入力画像のハーフトーン画像をレンダリング可能である、前記第1の変調器と、
前記第1の変調器から受信した前記ハーフトーン画像をぼやけさせるブラーリング光学システムであって、ブラーハーフトーン画像は、所望のスクリーン画像よりも実質的に明るい、前記ブラーリング光学システムと、
前記ブラーハーフトーン画像を前記ブラーリング光学システムから受信し、前記制御信号を前記コントローラから受信してパルス幅変調画像をレンダリング可能な第2の変調器であって、前記パルス幅変調画像は、前記所望のスクリーン画像を形成するように投射可能である、前記第2の変調器と
を備え、
前記ブラーハーフトーン画像は、暗クリッピングにより、画像を劣化させずに可能な限り明るい、プロジェクタ・ディスプレイ・システム。
[付記13]
ブラーハーフトーンは前記所望のスクリーン画像に主DMDのコントラスト比を乗算したものよりも明るさが実質的に低い、付記12に記載のプロジェクタ・ディスプレイ・システム。
[付記14]
前記ブラーハーフトーン画像は局所的に平均化されたスクリーン画像にセーフコントラスト比を乗算したものよりも明るさが実質的に低い、付記12に記載のプロジェクタ・ディスプレイ・システム。
[付記15]
前記ブラーハーフトーン画像は、暗クリッピングにより前記画像を劣化させずに可能な限り明るい、付記13又は付記14に記載のプロジェクタ・ディスプレイ・システム。
Claims (12)
- プロジェクタ・ディスプレイ・システム(100)を較正する方法(800)であって、前記プロジェクタ・ディスプレイ・システムは、光源(102)と、入力画像データを受信し、制御信号を出力するコントローラ(120)と、前記コントローラから制御信号を受信し、前記光源から光を受け取り、ハーフトーン画像を表示する前置変調器(108)と、前記前置変調器から前記ハーフトーン画像を受け取り、ブラーハーフトーン画像を生成するブラーリング光学システム(112)と、制御信号を前記コントローラから受信し、前記ブラーハーフトーン画像を前記ブラーリング光学システムから受け取って、スクリーン画像を表示する主変調器(116)とを備え、前記方法は、
入力画像データ(801)を受信するステップと、
前記入力画像データ(801)に基づいて前記ハーフトーン画像(803)を計算するステップ(804)と、
前記ハーフトーン画像およびライトフィールドモデルを使用して前記ブラーハーフトーン画像としてのライトフィールド画像(805)を生成するステップ(806)と、前記ライトフィールドモデルは、前記ブラーリング光学システムの点広がり関数(以下、PSFとする)モデル(813)に基づくものであり、
前記ライトフィールド画像(805)を使用して、前記主変調器の主画像(807)を計算するステップ(808)と、
前記主画像を使用して、前記主変調器から前記スクリーン画像(809)を表示するステップ(810)と、
画像捕捉デバイスを用いて前記スクリーン画像を捕捉するステップ(812)と、
捕捉スクリーン画像を前記前置変調器の前置ピクセル格子とともに登録するステップと、
登録された捕捉スクリーン画像を前記入力画像データと比較するステップ(814)と、
所望の量を超える差がある場合、前記PSFモデルへの補正を計算するステップ(820)と、
更なる較正のために改善されたPSFモデルを適用するステップと
を含む、方法。 - 前記PSFモデルへの補正を計算するステップは、
登録されたスクリーン画像を前記主画像で除算して、推定ライトフィールド画像を生成すること(902)と、
前記推定ライトフィールド画像を前記ライトフィールド画像(805)と比較すること(904)と、
ライトフィールド誤差(901)を推定すること(901)と、
前記ハーフトーン画像を用いて推定されたライトフィールド誤差(901)を逆畳み込みして、PSF補正を計算すること(906)とを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記主変調器から前記スクリーン画像を表示するステップ(810)は、
前記主変調器を用いて前記ライトフィールド画像(805)からパルス幅変調画像を作成すること、
前記パルス幅変調画像から前記スクリーン画像を投射すること、
をさらに含む、請求項1または2に記載の方法。 - 前記ブラーハーフトーン画像は、前記スクリーン画像よりも実質的に明るい、請求項3に記載の方法。
- 前記ブラーハーフトーン画像よりも明るい前記入力画像データは、輝度を制限するためにクリッピングされる、請求項4に記載の方法。
- 前記ハーフトーン画像を計算するステップ(804)は、
前記入力画像データに空間ディザパターンを適用することを更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記入力画像データに前記空間ディザパターンを適用することは、
画像エリア内の局所領域の空間的な広がりを定義するブラーカーネル範囲が最大となるまで前記入力画像データを拡張した後、前記空間ディザパターンを適用すること、
拡張画像データを閾値処理して、バイナリ値にすること
を含む、請求項6に記載の方法。 - 前記ハーフトーン画像からブラーハーフトーン画像を作成することは、
前記ブラーリング光学システムのPSFを用いて前記ハーフトーン画像を平滑化することを含む、請求項1に記載の方法。 - PSFは、空間の広がりが限られたPSF、帯域制限PSF、実質的に半径方向対称のPSF、ガウス関数、二乗余弦関数、及び空間の広がりが限られた実質的に半径方向対称であるピークの関数を含む群のうちの1つを含む、請求項8に記載の方法。
- 主変調器に対する前置変調器の位置合わせ誤差を補償するステップを更に含む、請求項3に記載の方法。
- ブラーモデルを前記ハーフトーン画像に適用するステップと、前記ブラーモデルは複数のPSFモデルに基づくものであり、各PSFモデルは画像エリア内の複数の局所領域の各々に適用され、
ブラーモデリングされたハーフトーン画像の反転画像を生成するステップと、
前記ブラーモデリングされたハーフトーン画像の前記反転画像を前記入力画像データと乗算するステップとを更に含む、請求項3に記載の方法。 - 主変調器に対する前置変調器の位置合わせ誤差を補償するステップは、
主-前置の位置合わせマッピングを前記入力画像データに適用すること、
前記ハーフトーン画像を計算すること、
前記ハーフトーン画像および前記ライトフィールドモデルを使用して前記ライトフィールド画像を生成すること、
前置-主の位置合わせマッピングを適用して、登録された主ライトフィールドを生成すること、
前記登録された主ライトフィールドを前記主変調器に送信すること
を含む、請求項10に記載の方法。
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