(57)【要約】【課題】マルチプロジェクションシステム、画像処理装置及び画像表示方法の提供。【解決手段】投射画像が相互に重畳するように配置された複数のプロジェクタと、入力画像に基づき前記複数のプロジェクタに投射させるべき画像を生成し、生成した画像を前記複数のプロジェクタへ出力する画像処理装置とを備えるマルチプロジェクションシステムにおいて、画像処理装置は、入力画像内で設定輝度よりも高い輝度を有する画素を抽出し、抽出した画素を再配置して階調値を補正することにより画像を生成する第１画像生成部と、入力画像を構成する各画素の階調値を補正することにより画像を生成する第２画像生成部とを備え、複数のプロジェクタは、第１画像生成部により生成された画像を投射する第１プロジェクタと、第２画像生成部により生成された画像を減光して投射する第２プロジェクタとを備える。【選択図】図１
2019101066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射画像が相互に重畳するように配置された複数のプロジェクタと、入力画像に基づき前記複数のプロジェクタに投射させるべき画像を生成し、生成した画像を前記複数のプロジェクタへ出力する画像処理装置とを備えるマルチプロジェクションシステムにおいて、
前記画像処理装置は、
前記入力画像内で設定輝度よりも高い輝度を有する画素を抽出し、抽出した画素を再配置して階調値を補正することにより画像を生成する第１画像生成部と、
前記入力画像を構成する各画素の階調値を補正することにより画像を生成する第２画像生成部と
を備え、
前記複数のプロジェクタは、
前記第１画像生成部により生成された画像を投射する第１プロジェクタと、
前記第２画像生成部により生成された画像を減光して投射する第２プロジェクタと
を備えるマルチプロジェクションシステム。
【請求項２】
前記第１プロジェクタを複数備え、
前記第１画像生成部は、
前記第１プロジェクタの配置に応じて前記入力画像を複数の部分領域に分割し、分割した部分領域の夫々について前記設定輝度よりも高い輝度を有する画素を抽出し、抽出した画素を再配置して階調値を補正することにより、部分領域毎に対応する第１プロジェクタ宛の画像を生成する
請求項１に記載にマルチプロジェクションシステム。
【請求項３】
前記画像処理装置は、
階調値と実輝度に係る値と関係を示すデータを記憶する記憶部
を備え、
前記第１画像生成部及び前記第２画像生成部は、
前記記憶部に記憶されている前記データを参照し、前記第１プロジェクタにより投射された投射画像と、前記第２プロジェクタにより投射された投射画像とを重畳することによって得られる光学像が実輝度を示すように前記画素の階調値を補正する
請求項１又は請求項２に記載のマルチプロジェクションシステム。
【請求項４】
前記画像処理装置は、
前記第１プロジェクタ及び前記第２プロジェクタによる投射画像の形状歪みを補正する形状補正部
を備える請求項１から請求項３の何れか１つに記載のマルチプロジェクションシステム。
【請求項５】
前記第２プロジェクタは、画像を減光して投射する減光フィルタを備える
請求項１から請求項４の何れか１つに記載のマルチプロジェクションシステム。
【請求項６】
前記第２プロジェクタは、投射光量を調節する調光回路を備えており、該調光回路により減光して画像を投射する
請求項１から請求項４の何れか１つに記載のマルチプロジェクションシステム。
【請求項７】
前記第１プロジェクタは、前記設定輝度以下の領域を遮光する透明液晶を備える
請求項１から請求項６の何れか１つに記載のマルチプロジェクションシステム。
【請求項８】
投射画像が相互に重畳するように配置された複数のプロジェクタのうち、画像を減光せずに投射する少なくとも１つの第１プロジェクタと、画像を減光して投射する第２プロジェクタとに投射させるべき画像を入力画像から生成する画像処理装置であって、
前記入力画像内で設定輝度よりも高い輝度を有する画素を抽出し、抽出した画素を再配置して階調値を補正することにより、前記第１プロジェクタに投射させるべき画像を生成する第１画像生成部と、
前記入力画像を構成する各画素の輝度を補正することにより、前記第２プロジェクタに投射させるべき画像を生成する第２画像生成部と
を備える画像処理装置。
【請求項９】
入力画像内で設定輝度よりも高い輝度を有する画素を抽出し、抽出した画素を再配置して階調値を補正した第１画像を生成し、
入力画像を構成する各画素の輝度を補正した第２画像を生成し、
投射画像が相互に重畳するように配置された複数のプロジェクタのうち、少なくとも１つのプロジェクタから前記第１画像を投射し、他のプロジェクタから前記第２画像を減光して投射する
画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチプロジェクションシステム、画像処理装置及び画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のプロジェクタから投射される画像をスクリーン上で重畳することにより、１台のプロジェクタでは実現できない高解像度、高輝度な大画面画像の生成が可能なマルチプロジェクションシステムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１０３２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のマルチプロジェクションシステムでは、明るい箇所が明るい程、また明るい箇所が大きい程、コントラスト率が低下するという問題点を有していた。
【０００５】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、コントラスト率が低下する部分を最小限に抑えることができるマルチプロジェクションシステム、画像処理装置及び表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様に係るマルチプロジェクションシステムは、投射画像が相互に重畳するように配置された複数のプロジェクタと、入力画像に基づき前記複数のプロジェクタに投射させるべき画像を生成し、生成した画像を前記複数のプロジェクタへ出力する画像処理装置とを備えるマルチプロジェクションシステムにおいて、前記画像処理装置は、前記入力画像内で設定輝度よりも高い輝度を有する画素を抽出し、抽出した画素を再配置して階調値を補正することにより画像を生成する第１画像生成部と、前記入力画像を構成する各画素の階調値を補正することにより画像を生成する第２画像生成部とを備え、前記複数のプロジェクタは、前記第１画像生成部により生成された画像を投射する第１プロジェクタと、前記第２画像生成部により生成された画像を減光して投射する第２プロジェクタとを備える。
【０００７】
一態様に係る画像処理装置は、投射画像が相互に重畳するように配置された複数のプロジェクタのうち、画像を減光せずに投射する少なくとも１つの第１プロジェクタと、画像を減光して投射する第２プロジェクタとに投射させるべき画像を入力画像から生成する画像処理装置であって、前記入力画像内で設定輝度よりも高い輝度を有する画素を抽出し、抽出した画素を再配置して階調値を補正することにより、前記第１プロジェクタに投射させるべき画像を生成する第１画像生成部と、前記入力画像を構成する各画素の輝度を補正することにより、前記第２プロジェクタに投射させるべき画像を生成する第２画像生成部とを備える。
【０００８】
一態様に係る画像表示方法は、入力画像内で設定輝度よりも高い輝度を有する画素を抽出し、抽出した画素を再配置して階調値を補正した第１画像を生成し、入力画像を構成する各画素の輝度を補正した第２画像を生成し、投射画像が相互に重畳するように配置された複数のプロジェクタのうち、少なくとも１つのプロジェクタから前記第１画像を投射し、他のプロジェクタから前記第２画像を減光して投射する。
【発明の効果】
【０００９】
本願によれば、コントラストが低下する部分を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係るマルチプロジェクションシステムの構成を示す模式図である。
【図２】プロジェクタの光学系の構成を説明するブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る画像処理装置の内部構成を説明するブロック図である。
【図４】表示対象の画像を示す図である。
【図５】従来のプロジェクションシステムによる投射の様子を説明する説明図である。
【図６】コントラスト率を測定するために用いられる画像の一例を示す図である。
【図７】白色の割合を様々に変化させて測定したコントラスト率の測定結果を示すグラフである。
【図８】従来のプロジェクションシステムによる表示例を示す図である。
【図９】本実施の形態に係る画像処理装置にて生成する階調データの一例を説明する説明図である。
【図１０】輝度補正データベースの一例を示す概念図である。
【図１１】実施の形態１に係る画像処理装置が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。
【図１２】本実施の形態に係るマルチプロジェクションシステムによってスクリーン上に表示した光学像の一例を示す図である。
【図１３】実施の形態２に係るマルチプロジェクションシステムの構成を説明する模式図である。
【図１４】入力画像の分割例について説明する説明図である。
【図１５】実施の形態２に係る画像処理装置にて生成する階調データの一例を説明する説明図である。
【図１６】実施の形態２に係る画像処理装置が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。
【図１７】実施の形態３に係るマルチプロジェクションシステムの構成を示す模式図である。
【図１８】実施の形態３に係る画像処理装置の内部構成を説明するブロック図である。
【図１９】実施の形態３に係る画像処理装置が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係るマルチプロジェクションシステムの構成を示す模式図である。実施の形態１に係るマルチプロジェクションシステムは、スクリーンＳＣ上に画像を投射する２台のプロジェクタ１０，２０と、２台のプロジェクタ１０，２０に投射させる画像を生成し、生成した画像をプロジェクタ１０，２０へ出力する画像処理装置１００とを備える。２台のプロジェクタ１０，２０は、投射画像が相互に重畳するように配置されており、スクリーンＳＣ上で投射画像を重ね合わせることにより一の光学像を表示する。
【００１２】
プロジェクタ１０，２０は、例えばスクリーンＳＣの背面側から画像を投射するリアプロジェクタである。一方のプロジェクタ１０は、減光フィルタ２１が搭載されていない高輝度再現用のプロジェクタであり、画像処理装置１００にて生成された画像（高輝度再現用の階調データに基づく画像）を減光することなくスクリーンＳＣ上に投射する。他方のプロジェクタ２０は、減光フィルタ２１が搭載された低輝度再現用のプロジェクタであり、画像処理装置１００にて生成された画像（低輝度再現用の階調データに基づく画像）を減光してスクリーンＳＣ上に投射する。
【００１３】
画像処理装置１００は、汎用又は専用のコンピュータ装置であり、例えば車載カメラなどの撮像装置５０（図３を参照）によって撮像されたデジタル形式の画像データが入力される。画像処理装置１００は、入力された画像データに基づく入力画像から、プロジェクタ１０，２０へ出力すべき画像（階調データ）を生成し、生成した画像を各プロジェクタ１０，２０へ出力する。より詳細には、画像処理装置１００は、主として入力画像の高輝度部分を再現する高輝度再現用の階調データを生成し、生成した階調データをプロジェクタ１０へ出力すると共に、主として入力画像の低輝度部分を再現する低輝度再現用の階調データを生成し、生成した階調データをプロジェクタ２０へ出力する。
【００１４】
本実施の形態では、高輝度再現用の階調データと低輝度再現用の階調データとを分離して生成し、これらの階調データに基づき各プロジェクタ１０，２０から画像を投射してスクリーンＳＣ上に一の光学像を形成する。このような構成により、本実施の形態では、高輝度再現用のプロジェクタ１０から投射される光量を全体として低減することができ、スクリーンＳＣ上に形成される光学像のコントラストの低下を抑えることを可能としている。
【００１５】
図２はプロジェクタ１０の光学系の構成を説明するブロック図である。プロジェクタ１０は、例えば、光源１１、調光回路１２、リフレクタ１３、ミラー１４，１４，１４、偏光板１５、液晶パネル１６、及び投射レンズ１７を備える。光源１１は、適宜の波長成分を有する光を発する。調光回路１２は、光源１１が発する光の光量を調節するための制御回路である。リフレクタ１３は、光源１１から発せられた光を集光する。複数のミラー１４，１４，１４は、リフレクタ１３よって集光された光を偏光板１５まで導く。偏光板１５は、複数のミラー１４，１４，１４によって導かれた光の偏光状態を制御する。液晶パネル１６は、例えばカラーフィルタを備えており、画像処理装置１００から入力される画像（階調データ）に基づいて各画素における透光量を制御し、カラー画像を作り出す。投射レンズ１７は、液晶パネル１６によって作り出されたカラー画像をスクリーンＳＣ上に投射する。
【００１６】
なお、プロジェクタ１０は、リレーレンズ、フレネルレンズなどの各種レンズ、ＰＳ合成素子などの各種光学素子、紫外線フィルタなどの各種フィルタ等を備えていてもよい。また、プロジェクタ１０は、上述のように透過型液晶方式のプロジェクタであってもよく、反射型液晶方式やデジタルミラーデバイス方式のプロジェクタであってもよい。
【００１７】
高輝度再現用のプロジェクタ１０は、上記の構成により、液晶パネル１６によって作り出されたカラー画像を減光することなくスクリーンＳＣ上に投射する。また、低輝度再現用のプロジェクタ２０は、上記の構成に加え、投射レンズ１７の前方に設けられたＮＤフィルタ（ND : Neutral Density）等の減光フィルタ２１を備えており、液晶パネル１６によって作り出されたカラー画像を減光してスクリーンＳＣ上に投射する。
【００１８】
なお、本実施の形態では、低輝度再現用のプロジェクタ２０において、投射レンズ１７の前方に設けられた減光フィルタ２１により減光する構成としたが、調光回路１２によって減光する構成であってもよいことは勿論のことである。
【００１９】
図３は実施の形態１に係る画像処理装置１００の内部構成を説明するブロック図である。画像処理装置１００は、例えば、制御部１０１、記憶部１０２、入力部１０３、及び出力部１０４を備える。
【００２０】
制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備える。制御部１０１が備えるＲＯＭには、上記ハードウェア各部の動作を制御するための制御プログラム等が記憶される。制御部１０１内のＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムや後述する記憶部１０２に記憶された各種プログラムを実行し、上記ハードウェア各部の動作を制御する。なお、制御部１０１が備えるＲＡＭには、各種プログラムの実行中に一時的に利用されるデータが記憶される。
【００２１】
なお、制御部１０１は、上記の構成に限定されるものではなく、シングルコアＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、マイコン、揮発性又は不揮発性のメモリ等を含む一又は複数の処理回路であればよい。また、制御部１０１は、日時情報を出力するクロック、計測開始指示を与えてから計測終了指示を与えるまでの経過時間を計測するタイマ、数をカウントするカウンタ等の機能を備えていてもよい。
【００２２】
記憶部１０２は、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクなどを用いた記憶装置を備える。記憶部１０２には、ＣＰＵによって実行される各種コンピュータプログラム、及び各種コンピュータプログラムを実行する際に用いられるデータ等が記憶される。記憶部１０２が記憶するコンピュータプログラムには、例えば、入力部１０３を通じて入力される画像データを処理するための画像処理プログラムが含まれる。また、記憶部１０２が記憶するデータには、スクリーンＳＣ上で所定の表示輝度値（実輝度）を得るために、スクリーンＳＣ上の位置に関連付けて階調値と輝度との関係を規定する輝度補正データベースが含まれる。
【００２３】
記憶部１０２に記憶されるプログラムは、当該プログラムを読み取り可能に記録した記録媒体により提供されてもよい。記録媒体は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、ＳＤ（Secure Digital）カード、マイクロＳＤカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）などの可搬型のメモリである。記録媒体に記録される各種プログラムは、図に示していない読取装置を用いて記録媒体から読み取られ、画像処理装置１００が備える記憶部１０２にインストールされる。また、画像処理装置１００が外部通信装置と通信可能な通信部を備える場合、記憶部１０２に記憶されるプログラムは、通信部を介した通信により提供されてもよい。
【００２４】
入力部１０３は、画像データを出力することが可能な外部装置を接続する接続インタフェースを備える。ここで、接続インタフェースに接続される外部装置は、例えば、デジタルカメラ、車載カメラ等の撮像装置５０である。また、外部装置は、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン、ゲーム機等の情報処理装置であってもよく、ＤＶＤ再生装置等の映像再生装置であってもよい。入力部１０３を通じて画像処理装置１００内に入力される画像データは、例えば各画素をＲＧＢの各階調値によって表したデータである。
【００２５】
制御部１０１は、入力部１０３を通じて入力された画像データから、高輝度再現用の階調データ及び低輝度再現用の階調データを生成する処理を実行する。また、制御部１０１は、スクリーンＳＣ上に表示した画像が実輝度を示すように、輝度補正データベースを参照して階調値を補正する処理を実行する。制御部１０１が実行する処理内容については、後に詳述することとする。
【００２６】
出力部１０４は、プロジェクタ１０，２０を接続する接続インタフェースを備える。出力部１０４は、制御部１０１によって生成された高輝度再現用の階調データをプロジェクタ１０へ出力し、低輝度再現用の階調データをプロジェクタ２０へ出力する。
【００２７】
なお、本実施の形態では、プロジェクタ１０，２０へ出力する階調データを生成する処理、及び階調値を補正する処理を制御部１０１が実行する構成としたが、画像処理装置１００内に各種演算回路、バッファメモリ等を備える画像処理部を設け、この画像処理部に上述した処理を実行させる構成であってもよい。
【００２８】
以下、従来のプロジェクションシステムで画像を表示した場合のコントラスト率について説明する。
【００２９】
図４は表示対象の画像を示す図であり、図５は従来のプロジェクションシステムによる投射の様子を説明する説明図である。図４Ａ及び図４Ｃは、黒色の背景をベースとし、中央部分に白色の正方形領域を配置した画像を示している。図４Ｂは、同様に黒色の背景をベースとし、中央部分に灰色の正方形領域を配置した画像を示している。なお、表示対象の画像のビット深度を８ビットとした場合、黒色に対応する入力階調値は０、白色に対応する入力階調値は２５５、灰色に対応する入力階調値は例えば１２８である。図４Ｂに示す正方形領域は、図４Ａに示す正方形領域と同じ面積を有し、図４Ｃに示す正方形領域は、図４Ａに示す正方形領域より小さな面積を有する。
【００３０】
図４Ａ〜図４Ｃに示す表示対象の画像をプロジェクタに入力し、スクリーンＳＣ上に投射した場合の様子をそれぞれ図５Ａ〜図５Ｃに示している。理想的には、黒色の背景部分には光を投射しないはずであるが、明るい箇所が明るい程、明るい箇所が大きい程、入力階調値０の部分が明るくなる現象が見られる。例えば、図５Ａ及び図５Ｂの投射画像を比較した場合、背景部分の輝度は、図５Ｂに示す投射画像よりも図５Ａに示す投射画像の方が高くなる現象が見られる。また、図５Ａ及び図５Ｃの投射画像を比較した場合、背景部分の輝度は、図５Ｃに示す投射画像よりも図５Ａに示す投射画像の方が高くなる現象が見られる。すなわち、従来のプロジェクションシステムでは、明るい箇所が明るい程、明るい箇所が大きい程、コントラスト率が低下する。これは、表示対象の画像に明るい箇所があると、投射レンズ内での乱反射により、明るい箇所に近い箇所だけでなく、背景の暗い箇所まで明るくなるためである。
【００３１】
入力画像における白色の割合を様々に変化させた場合のコントラスト率の変化について説明する。
【００３２】
図６はコントラスト率を測定するために用いられる画像の一例を示す図である。図６Ａ〜図６Ｄは、黒色（入力階調値０）の背景をベースとし、白色（入力階調値２５５）の円形領域を一又は複数配置した画像を示している。
【００３３】
図６Ａに示す２つの画像は、黒色の背景領域内に白色の円形領域を４％だけ配置した画像を示している。図６Ａの左側に示す画像は、背景領域の中央部分に白色の円形領域を配置することにより白色の割合を４％とし、図６Ａの右側に示す画像は、背景領域の中央部分から離隔して白色の円形領域を複数配置することで白色の割合を４％としたものである。図６Ｂ〜図６Ｄについても同様であり、それぞれ白色の割合を１０％，２０％，３０％とした画像を示している。
【００３４】
白色の割合が４％の画像についてコントラスト率を測定する場合、プロジェクタを用いて、図６Ａの右側に示す画像と図６Ｂの左側に示す画像とを個別に投射する。そして、それぞれの投射画像における中央部分の照度を照度計により計測し、両者の比を求めることによりコントラスト率を測定する。白色の割合を１０％，２０％，３０％とした画像についても同様の手法にてコントラスト率を測定することができる。
【００３５】
図７は白色の割合を様々に変化させて測定したコントラスト率の測定結果を示すグラフである。グラフの横軸は入力画像における白色の割合を示し、縦軸はコントラスト率を示している。測定したコントラスト率は、黒色の画像（白色の割合が０％）を表示した場合において６０００程度であった。また、コントラスト率は、入力画像における白色の割合が増加するにつれて低下し、白色の割合が５０％の画像を表示した場合には４００程度となった。以上のように、画像内で明るい領域が増加する程、コントラストが大きく低下することが確認された。
【００３６】
図８は従来のプロジェクションシステムによる表示例を示す図である。表示対象の画像が例えば街灯を含む夜間の風景を撮像して得られた画像である場合、街灯付近の輝度は１００００〜５００００ｃｄ／ｍ2 程度まで達するのに対し、道路等の背景部分の輝度は０．０５〜１．００ｃｄ／ｍ2 程度となる。このような輝度分布を含む画像をスクリーンＳＣ上で再現しようとすれば、１００００〜１００００００程度のコントラスト率が必要となる。
【００３７】
しかしながら、前述したように、入力画像内に明るい箇所が明るい程、明るい箇所が大きい程、コントラスト率の低下が見られるため、上記コントラスト率を実現することは困難である。例えば、図８Ａに示すように、明るい箇所と暗い箇所とが混在した入力画像をプロジェクタへ出力し、プロジェクタからスクリーン上に画像を投射した場合、上述したように、投射レンズ内での乱反射の影響によって明るい箇所だけでなく暗い箇所も明るくなるため、図８Ｂに示すように、スクリーン上の投射画像におけるコントラスト率は低下する。
【００３８】
以上の考察に基づき、本実施の形態では、入力画像から高輝度部分を再現する階調データと、低輝度部分を再現する階調データとを分離し、高輝度再現用のプロジェクタ１０から投射される光量を全体として低減することによって、コントラスト率の低下を抑制する。
【００３９】
図９は本実施の形態に係る画像処理装置１００にて生成する階調データの一例を説明する説明図である。本実施の形態に係る画像処理装置１００は、入力部１０３を通じて入力画像を示す画像データを取得した場合、入力画像の高輝度部分を再現する階調データと、低輝度部分を再現する階調データとを生成する。
【００４０】
高輝度部分を再現する階調データは、入力画像内で設定輝度よりも高い輝度を有する画素を抽出し、抽出した画素を再配置して階調を補正することによって生成される。設定輝度は、予め設定された固定値であってもよく、入力画像内での最高輝度に対する割合で定めた値であってもよい。入力画像が図９に示すような明るい箇所と暗い箇所とが混在した画像である場合、明るい箇所の領域のみが設定輝度よりも高い輝度を有する画素として抽出される。抽出した画素は抽出元の入力画像の画素の位置と同じ位置に再配置され、それ以外の部分には黒色（画素値０）の画素が配置されて、高輝度部分を再現するために階調値の補正を行った上で階調データが生成される。
【００４１】
低輝度部分を再現する階調データは、スクリーンＳＣ上の光学像が実輝度を示すように、入力画像を構成する各画素の階調値を補正することによって生成される。階調値の補正は、スクリーンＳＣ上で所定の表示輝度値（実輝度）を得るために、スクリーンＳＣ上の位置に関連付けて階調値と輝度値との関係を規定する輝度補正データベースを参照して実行される。なお、高輝度部分を抽出した領域については、後述するように、高輝度の画素が重畳されることを想定して階調値が補正される。
【００４２】
図１０は輝度補正データベースの一例を示す概念図である。図１０Ａは高輝度部分を再現するために、スクリーンＳＣ上の位置に関連付けて階調値と輝度値との関係を規定するデータを示し、図１０Ｂは低輝度部分を再現するために、スクリーンＳＣ上の位置に関連付けて階調値と輝度値との関係を規定するデータを示している。輝度補正データベースは、位置フィールドと入力階調値フィールドとを有する。位置フィールドには、スクリーンＳＣ上の位置がＸ座標とＹ座標とにより記録されている。表示輝度値が「１００」のフィールドには、スクリーンＳＣ上の各位置で１００ｃｄ／ｍ2 の表示輝度を得るためにプロジェクタ１０，２０に入力すべき階調値が記録されている。同様に、表示輝度値が「２００」のフィールドには、スクリーンＳＣ上の各位置で２００ｃｄ／ｍ2 の表示輝度を得るためにプロジェクタ２０に入力すべき階調値が記録されている。表示輝度値が「１００００」、「５００００」のフィールドについても同様である。このような、スクリーンＳＣ上の各位置における表示輝度と階調値との関係は、各画素における階調値が既知の画像をプロジェクタ１０，２０からスクリーンＳＣ上に投射し、所定の観測位置に設置した２次元輝度計若しくはスポット輝度計を用いてスクリーン上の多点の輝度を測定することによって得られる。なお、スクリーンＳＣ上の対応する位置において所定の表示輝度が得られない場合、「−」の符号により示されている。
【００４３】
図１０に示すような輝度補正データベースを参照すれば、スクリーンＳＣ上の光学像が実輝度を示すように、入力画像を構成する各画素の階調値を補正することができる。例えば、設定輝度を１５０とし、スクリーンＳＣ上の（２０４８，１０８０）の位置に特定の輝度値を有する画像を表示したい場合を考える。この位置で輝度値１００００の表示を行う場合、高輝度部分を再現する画像の階調値を「１２８」に補正し、低輝度部分を再現する画像の階調値を「０」に補正する。若しくは、スクリーンＳＣ上の（２０４８，１０８０）の位置で高輝度部分の画像の輝度値が９９００となるように、高輝度部分を再現する画像の階調値を例えば「１２６」に補正し、低輝度部分の画像の輝度値が１００となるように、低輝度部分を再現する画像の階調値を例えば「２００」に補正してもよい。なお、輝度値の分配方法は上記に限定されるものではなく、輝度の合計値が目的の輝度値と等しければ問題はない。また、輝度値１００の表示を行いたいときは、設定値を下回っているため、高輝度再現用の画像の階調値を０に補正し、低輝度再現用の画像の階調値を２００に補正する。
【００４４】
なお、所望の表示輝度が輝度補正データベースに記録されていない場合、線形補間等の任意の方式の補間処理を用いて、補正階調値を求めてもよい。また、本実施の形態では、輝度補正データベースにより補正階調値を与える構成としたが、必ずしもデータベース形式である必要はなく、スクリーンＳＣ上の各位置における表示輝度と補正階調値との関係を示すデータであればよい。
【００４５】
以下、画像処理装置１００が実行する処理の手順について説明する。
図１１は実施の形態１に係る画像処理装置１００が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。画像処理装置１００の制御部１０１は、入力部１０３を通じて入力画像に係る画像データを取得する（ステップＳ１０１）。制御部１０１が取得する画像データは、例えば各画素がＲＧＢ等の階調値によって表されたデータである。また、制御部１０１が取得する画像データは、ＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage）で定めるＣＩＥ表色系の三刺激値データＸ、Ｙ、Ｚを用いて表現したデータであってもよく、各画素における輝度値は、ＣＩＥＬＡＢ（CIE L*a*b*）値、ＣＩＥＲＧＢ（CIE Red Green Blue）値、その他任意の形式により表現されても良い。
【００４６】
制御部１０１は、取得した入力画像において設定輝度よりも高い輝度を有する画素を抽出し、抽出した画素を再配置して階調値を補正することによって高輝度再現用のプロジェクタ１０へ出力する階調データ（画像）を生成する（ステップＳ１０２）。
【００４７】
また、制御部１０１は、記憶部１０２に記憶されている輝度補正データベースを参照し、入力画像を構成する各画素の階調値を補正した低輝度再現用のプロジェクタ２０へ出力する階調データ（画像）を生成する（ステップＳ１０３）。
【００４８】
なお、本フローチャートでは、便宜的に、高輝度再現用の階調データを生成した後に低輝度再現用の階調データを生成する手順としたが、低輝度再現用の階調データを生成した後に高輝度再現用の階調データを生成する手順としてもよく、高輝度再現用の階調データ及び低輝度再現用の階調データを並行して生成する手順としてもよい。
【００４９】
次いで、制御部１０１は、出力部１０４を通じて、ステップＳ１０２で生成した高輝度再現用の階調データをプロジェクタ１０へ出力すると共に、ステップＳ１０３で生成した低輝度用の階調データをプロジェクタ２０へ出力する（ステップＳ１０４）。
【００５０】
なお、プロジェクタ１０，２０とスクリーンＳＣとの配置関係に応じて、スクリーンＳＣ上に形成される光学像に形状歪みが発生する可能性があるので、制御部１０１は、各プロジェクタ１０，２０から投射される光学像の形状が同じ大きさを有する矩形状となるように形状補正を行っても良い。プロジェクタ１０，２０とスクリーンＳＣとの配置関係が既知であれば、制御部１０１は、公知の幾何変換を利用して形状補正を実施することが可能である。
【００５１】
プロジェクタ１０は、画像処理装置１００から入力された高輝度再現用の階調データに基づく画像をスクリーンＳＣ上に投射し、プロジェクタ２０は、画像処理装置１００から入力された低輝度再現用の階調に基づく画像をスクリーンＳＣ上に投射する。これらのプロジェクタ１０，２０は、投射画像が相互に重畳するように配置されているので、スクリーンＳＣ上には一の光学像が形成される。
【００５２】
図１２は本実施の形態に係るマルチプロジェクションシステムによってスクリーンＳＣ上に表示した光学像の一例を示す図である。本実施の形態では、入力画像から高輝度部分を再現する階調データと、低輝度部分を再現する階調データとを分離し、コントラスト率低下の要因となり得る高輝度再現用のプロジェクタ１０からの光量を全体として低減すると共に、光学像が実輝度を示すように階調補正を行う構成としている。この結果、図１２に示すようにコントラストが低下する部分を最小限にして実輝度表示を行うことができる。
【００５３】
（実施の形態２）
実施の形態１では、高輝度再現用のプロジェクタ１０と低輝度再現用のプロジェクタ２０とを１台ずつ備えたマルチプロジェクションシステムについて説明したが、高輝度再現用のプロジェクタ１０と低輝度再現用のプロジェクタ２０とをそれぞれ複数台備える構成であってもよい。
実施の形態２では、高輝度再現用のプロジェクタ１０を４台、低輝度再現用のプロジェクタ２０を５台備えたマルチプロジェクションシステムについて説明する。
【００５４】
図１３は実施の形態２に係るマルチプロジェクションシステムの構成を説明する模式図である。実施の形態２に係るマルチプロジェクションシステムは、高輝度再現用のプロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄ、低輝度再現用のプロジェクタ２０Ａ〜２０Ｅ、及びこれらのプロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄ，２０Ａ〜２０Ｅに投射させる画像を生成し、生成した画像をプロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄ，２０Ａ〜２０Ｅへ出力する画像処理装置１００を備える。
【００５５】
高輝度再現用のプロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄには、減光フィルタ２１が搭載されておらず、画像処理装置１００にて生成された画像（高輝度再現用の階調データに基づく画像）を減光することなくスクリーンＳＣ上に投射する。低輝度再現用のプロジェクタ２０Ａ〜２０Ｅには、減光フィルタ２１が搭載されており、画像処理装置１００にて生成された画像（低輝度再現用の階調データに基づく画像）を減光してスクリーンＳＣ上に投射する。
【００５６】
図１３に示す例では、上段にて低輝度再現用の２つのプロジェクタ２０Ａ，２０Ｂの間に高輝度再現用の１つのプロジェクタ１０Ａを配置し、中段にて高輝度再現用の２つのプロジェクタ１０Ｂ，１０Ｃの間に低輝度再現用の１つのプロジェクタ２０Ｃを配置し、下段にて低輝度再現用の２つのプロジェクタ２０Ｄ，２０Ｅの間に高輝度再現用の１つのプロジェクタ１０Ｄを配置した構成としている。これらのプロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄ，２０Ａ〜２０Ｅは、投射画像が相互に重畳するように配置されており、スクリーンＳＣ上で投射画像を重ね合わせることにより一の光学像を表示する。
【００５７】
なお、プロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄ，２０Ａ〜２０Ｅの台数及び配置は図１３に示す例に限定されるものではなく、要求される光学像の輝度、画素数、解像度等に応じて適宜設計され得る。また、本実施の形態では、低輝度再現用のプロジェクタ２０Ａ〜２０Ｅに搭載される減光フィルタ２１は同一である必要はなく、例えば１／１００に減光する減光フィルタ及び１／１０００に減光する減光フィルタのように、複数種の減光フィルタを搭載したプロジェクタが混在する形態であってもよい。
【００５８】
本実施の形態では、高輝度再現用の階調データと低輝度再現用の階調データとを分離して生成し、これらの階調データに基づき各プロジェクタ１０，２０から画像を投射してスクリーンＳＣ上に一の光学像を形成する。高輝度再現用の階調データを生成する際、高輝度再現用のプロジェクタの配置に応じて、入力画像を複数の部分領域に分割し、分割した部分領域の夫々から、高輝度再現用の階調データを生成する。
【００５９】
図１４は入力画像の分割例について説明する説明図である。高輝度再現用のプロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄは、上段に１台、中段に２台、下段に１台配置されている。このようなプロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄの配置に対応して、入力画像は、例えば、上側１／３の領域を占める部分領域５００Ａ、中央左側の領域を占める部分領域５００Ｂ、中央右側の領域を占める部分領域５００Ｃ、及び下側１／３の領域を占める部分領域５００Ｄの４つの部分領域に分割される。すなわち、部分領域５００Ａ〜５００Ｄは、それぞれプロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄの位置に対応するように分割される。
【００６０】
図１５は実施の形態２に係る画像処理装置１００にて生成する階調データの一例を説明する説明図である。本実施の形態に係る画像処理装置１００は、入力部１０３を通じて入力画像を示す画像データを取得し、プロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄの配置に対応して部分領域５００Ａ〜５００Ｄに分割した場合、各部分領域５００Ａ〜５００Ｄから入力画像の高輝度部分を再現する階調データを生成する。
【００６１】
高輝度部分を再現する階調データは、入力画像内で設定輝度よりも高い輝度を有する画素を抽出し、抽出した画素を再配置して階調値を補正することによって生成される。設定輝度は、予め設定された固定値であってもよく、入力画像内での最高輝度に対する割合で定めた値であってもよい。入力画像が例えば図１４に示すように明るい箇所と暗い箇所とが混在した画像であり、部分領域５００Ａに明るい箇所が含まれている場合、この部分領域５００Ａから設定輝度よりも高い画素が抽出される。抽出された画素は、抽出元の入力画像と同じ位置に再配置され、それ以外の部分にはそれ以外の部分には黒色（画素値０）の画素が配置されて、高輝度部分を再現するために階調値の補正を行った上で階調データが生成される。  
【００６２】
部分領域５００Ｃに設定輝度よりも高い輝度を有する画素が含まれる場合についても同様である。部分領域５００Ｃから設定輝度よりも高い輝度を有する画素が抽出され、抽出元の入力画像と同じ位置に再配置され、それ以外の部分には黒色（画素値０）の画素が配置されて、高輝度部分を再現するために階調値の補正を行った上で階調データが生成される。
【００６３】
一方、部分領域５００Ｂ，５００Ｄに設定輝度よりも高い輝度を有する画素が含まれない場合、黒色（画素値０）の画素のみが配置された階調データが生成される。
【００６４】
低輝度部分を再現する階調データについては実施の形態１と同様である。すなわち、スクリーンＳＣ上の光学像が実輝度を示すように、入力画像を構成する各画素の階調値を補正することによって生成される。階調値の補正は、スクリーンＳＣ上で所定の表示輝度値（実輝度）を得るために、スクリーンＳＣ上の位置に関連付けて階調値と輝度値との関係を規定する輝度補正データベースを参照して実行される。
【００６５】
本実施の形態では、高輝度再現用のプロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄ及び低輝度再現用のプロジェクタ２０Ａ〜２０Ｅのそれぞれについて輝度補正データベースが用意され、各プロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄ，２０Ａ〜２０Ｅに出力する階調データを生成する際、それぞれの輝度補正データベースに従って階調値の補正が行われる。なお、階調値の補正手法は実施の形態１と同様であり、輝度の合計値が目的の輝度値と等しくなるように、輝度値の分配が適宜実行される。
【００６６】
以下、画像処理装置１００が実行する処理の手順について説明する。
図１６は実施の形態２に係る画像処理装置１００が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。画像処理装置１００の制御部１０１は、入力部１０３を通じて入力画像に係る画像データを取得する（ステップＳ２０１）。制御部１０１が取得する画像データは、例えば各画素がＲＧＢ等の階調値によって表されたデータである。また、制御部１０１が取得する画像データは、ＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage）で定めるＣＩＥ表色系の三刺激値データＸ、Ｙ、Ｚを用いて表現したデータであってよく、各画素における輝度値は、ＣＩＥＬＡＢ（CIE L*a*b*）値、ＣＩＥＲＧＢ（CIE Red Green Blue）値、その他任意の形式により表現されても良い。
【００６７】
制御部１０１は、高輝度再現用のプロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄの配置に応じて、入力画像を複数の部分領域５００Ａ〜５００Ｄに分割する（ステップＳ２０２）。
【００６８】
次いで、制御部１０１は、各部分領域５００Ａ〜５００Ｄにおいて設定輝度よりも高い輝度を有する画素を抽出し、抽出した画素を再配置して階調値を補正することにより、各プロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄへ出力する階調データ（画像）を生成する（ステップＳ２０３）。
【００６９】
また、制御部１０１は、記憶部１０２に記憶されている輝度補正データベースを参照し、入力画像を構成する各画素の階調値を補正した低輝度再現用のプロジェクタ２０Ａ〜２０Ｅへ出力する階調データ（画像）を生成する（ステップＳ２０４）。
【００７０】
なお、本フローチャートでは、便宜的に、高輝度再現用の階調データを生成した後に低輝度再現用の階調データを生成する手順としたが、低輝度再現用の階調データを生成した後に高輝度再現用の階調データを生成する手順としてもよく、高輝度再現用の階調データ及び低輝度再現用の階調データを並行して生成する手順としてもよい。
【００７１】
次いで、制御部１０１は、出力部１０４を通じて、ステップＳ２０３で生成した高輝度再現用の階調データをプロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄへ出力すると共に、ステップＳ２０４で生成した低輝度用の階調データをプロジェクタ２０Ａ〜２０Ｅへ出力する（ステップＳ２０５）。このとき、制御部１０１は、各部分領域５００Ａ〜５００Ｄから生成した高輝度再現用の階調データを、それぞれ対応する位置のプロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄへ出力する。
【００７２】
なお、プロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄ，２０Ａ〜２０ＥとスクリーンＳＣとの配置関係に応じて、スクリーンＳＣ上に形成される光学像に形状歪みが発生する可能性があるので、制御部１０１は、各プロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄ，２０Ａ〜２０Ｅから投射される光学像の形状が同じ大きさを有する矩形状となるように形状補正を行っても良い。プロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄ，２０Ａ〜２０ＥとスクリーンＳＣとの配置関係が既知であれば、制御部１０１は、公知の幾何変換を利用して形状補正を実施することが可能である。
【００７３】
プロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄは、画像処理装置１００から入力された高輝度再現用の階調データに基づく画像をスクリーンＳＣ上に投射し、プロジェクタ２０Ａ〜２０Ｅは、画像処理装置１００から入力された低輝度再現用の階調に基づく画像をスクリーンＳＣ上に投射する。これらのプロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄ，２０Ａ〜２０Ｅは、投射画像が相互に重畳するように配置されているので、スクリーンＳＣ上には一の光学像が形成される。
【００７４】
本実施の形態では、それぞれのプロジェクタにおいて高輝度部分を投射する領域を少なくすることができ、高輝度再現用の各プロジェクタ１０Ａ〜１０Ｄから投射される光量を全体として低減することが可能となるので、１つのプロジェクタから投射する投射画像に複数の高輝度領域が含まれる場合と比較して、コントラストの低下を抑えることができる。
【００７５】
（実施の形態３）
実施の形態３では、高輝度再現用のプロジェクタ１０が透明液晶１８を搭載した構成について説明する。
【００７６】
図１７は実施の形態３に係るマルチプロジェクションシステムの構成を示す模式図である。実施の形態３に係るマルチプロジェクションシステムは、スクリーンＳＣ上に画像を投射する２台のプロジェクタ１０，２０と、２台のプロジェクタ１０，２０に投射させる画像を生成し、生成した画像をプロジェクタ１０，２０へ出力する画像処理装置１００とを備える。２台のプロジェクタ１０，２０は、投射画像が相互に重畳するように配置されており、スクリーンＳＣ上で投射画像を重ね合わせることにより一の光学像を表示する。
【００７７】
プロジェクタ１０，２０は、例えばスクリーンＳＣの背面側から画像を投射するリアプロジェクタである。一方のプロジェクタ１０は、透明液晶１８が搭載された高輝度再現用のプロジェクタであり、透明液晶１８における光の透過率を制御することにより、画像処理装置１００にて生成された画像の高輝度部分を透過し、それ以外の部分を遮光することによって、高輝度部分を再現する画像をスクリーンＳＣ上に投射する。ここで、透明液晶１８は、投射レンズ１７（図２を参照）の前方に設けられており、通常の液晶ディスプレイから光源や導光板等を除いた構成を有する。透明液晶１８は、光の透過率を上げるために、カラーフィルタを取り除いた液晶、又はモノクロ表示のために設計された液晶であることが好ましい。他方のプロジェクタ２０は、減光フィルタ２１が搭載された低輝度再現用のプロジェクタであり、画像処理装置１００にて生成された画像（低輝度再現用の階調データに基づく画像）を減光してスクリーンＳＣ上に投射する。
【００７８】
画像処理装置１００は、汎用又は専用のコンピュータ装置であり、例えば車載カメラなどの撮像装置５０（図１８を参照）によって撮像されたデジタル形式の画像データが入力される。画像処理装置１００は、入力された画像データに基づく入力画像から、プロジェクタ１０，２０へ出力すべき画像（階調データ）を生成し、生成した画像を各プロジェクタ１０，２０へ出力する。より詳細には、画像処理装置１００は、主として入力画像の高輝度部分を再現する高輝度再現用の階調データを生成し、生成した階調データをプロジェクタ１０へ出力すると共に、主として入力画像の低輝度部分を再現する低輝度再現用の階調データを生成し、生成した階調データをプロジェクタ２０へ出力する。また、画像処理装置１００は、プロジェクタ１０から投射する画像のうち高輝度部分を透過させ、それ以外の部分を遮光させるために、高輝度再現用のプロジェクタ１０と同じ階調データ若しくは透明液晶１８の設置位置情報を考慮して補正した階調データを透明液晶１８へ出力する。
【００７９】
本実施の形態では、高輝度再現用の階調データと低輝度再現用の階調データとを分離して生成し、これらの階調データに基づき各プロジェクタ１０，２０から画像を投射してスクリーンＳＣ上に一の光学像を形成する。また、プロジェクタ１０には透明液晶１８が搭載されており、高輝度部分のみを透過し、それ以外の部分を遮光する。このような構成により、本実施の形態では、高輝度再現用のプロジェクタ１０から投射される光量を全体として低減することができ、スクリーンＳＣ上に形成される光学像のコントラストの低下を抑えることを可能としている。
【００８０】
図１８は実施の形態３に係る画像処理装置１００の内部構成を説明するブロック図である。画像処理装置１００は、例えば、制御部１０１、記憶部１０２、入力部１０３、及び出力部１０４を備える。
【００８１】
制御部１０１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備える。制御部１０１が備えるＲＯＭには、上記ハードウェア各部の動作を制御するための制御プログラム等が記憶される。制御部１０１内のＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムや後述する記憶部１０２に記憶された各種プログラムを実行し、上記ハードウェア各部の動作を制御する。なお、制御部１０１が備えるＲＡＭには、各種プログラムの実行中に一時的に利用されるデータが記憶される。
【００８２】
なお、制御部１０１は、上記の構成に限定されるものではなく、シングルコアＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、マイコン、揮発性又は不揮発性のメモリ等を含む一又は複数の処理回路であればよい。また、制御部１０１は、日時情報を出力するクロック、計測開始指示を与えてから計測終了指示を与えるまでの経過時間を計測するタイマ、数をカウントするカウンタ等の機能を備えていてもよい。
【００８３】
記憶部１０２は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ハードディスクなどを用いた記憶装置を備える。記憶部１０２には、ＣＰＵによって実行される各種コンピュータプログラム、及び各種コンピュータプログラムを実行する際に用いられるデータ等が記憶される。記憶部１０２が記憶するコンピュータプログラムには、例えば、入力部１０３を通じて入力される画像データを処理するための画像処理プログラムが含まれる。また、記憶部１０２が記憶するデータには、スクリーンＳＣ上で所定の表示輝度値（実輝度）を得るために、スクリーンＳＣ上の位置に関連付けて階調値と輝度との関係を規定する輝度補正データベースが含まれる。また、記憶部１０２は、透明液晶１８に入力する階調データと光の透過率との関係を表す情報、及びプロジェクタ１０による投射画像上の画素と透明液晶１８の画素との関係を示す情報を含むデータベースを備える構成であってもよい。
【００８４】
記憶部１０２に記憶されるプログラムは、当該プログラムを読み取り可能に記録した記録媒体により提供されてもよい。記録媒体は、例えば、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、マイクロＳＤカード、コンパクトフラッシュなどの可搬型のメモリである。記録媒体に記録される各種プログラムは、図に示していない読取装置を用いて記録媒体から読み取られ、画像処理装置１００が備える記憶部１０２にインストールされる。また、画像処理装置１００が外部通信装置と通信可能な通信部を備える場合、記憶部１０２に記憶されるプログラムは、通信部を介した通信により提供されてもよい。
【００８５】
入力部１０３は、画像データを出力することが可能な外部装置を接続する接続インタフェースを備える。ここで、接続インタフェースに接続される外部装置は、例えば、デジタルカメラ、車載カメラ等の撮像装置５０である。また、外部装置は、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン、ゲーム機等の情報処理装置であってもよく、ＤＶＤ再生装置等の映像再生装置であってもよい。入力部１０３を通じて画像処理装置１００内に入力される画像データは、例えば各画素をＲＧＢの各階調値によって表したデータである。
【００８６】
制御部１０１は、入力部１０３を通じて入力された画像データから、高輝度再現用の階調データ及び低輝度再現用の階調データを生成する処理を実行する。また、制御部１０１は、スクリーンＳＣ上に表示した画像が実輝度を示すように、輝度補正データベースを参照して階調値を補正する処理を実行する。更に、制御部１０１は、透明液晶１８における光の透過率を制御するための階調データを生成する処理を必要に応じて実行する。制御部１０１が実行する処理内容については、後に詳述することとする。
【００８７】
出力部１０４は、プロジェクタ１０，２０を接続する接続インタフェース、及び透明液晶１８を接続する接続インタフェースを備える。出力部１０４は、制御部１０１によって生成された高輝度再現用の階調データをプロジェクタ１０へ出力し、低輝度再現用の階調データをプロジェクタ２０へ出力する。また、出力部１０４は、透明液晶１８における光の透過率を制御するために制御部１０１によって生成された階調データを透明液晶１８へ出力する。
【００８８】
なお、本実施の形態では、プロジェクタ１０，２０へ出力する階調データ、及び透明液晶１８における光の透過率を制御するための階調データを生成する処理、並びに階調値を補正する処理を制御部１０１が実行する構成としたが、画像処理装置１００内に各種演算回路、バッファメモリ等を備える画像処理部を設け、この画像処理部に上述した処理を実行させる構成であってもよい。
【００８９】
図１９は実施の形態３に係る画像処理装置１００が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。画像処理装置１００の制御部１０１は、入力部１０３を通じて入力画像に係る画像データを取得する（ステップＳ３０１）。制御部１０１が取得する画像データは、例えば各画素がＲＧＢ等の階調値によって表されたデータである。また、制御部１０１が取得する画像データは、ＣＩＥで定めるＣＩＥ表色系の三刺激値データＸ、Ｙ、Ｚを用いて表現したデータであってもよく、各画素における輝度値は、ＣＩＥＬＡＢ値、ＣＩＥＲＧＢ値、その他任意の形式により表現されても良い。
【００９０】
制御部１０１は、取得した入力画像において設定輝度よりも高い輝度を有する画素を抽出し、抽出した画素を再配置して階調値を補正することによって高輝度再現用のプロジェクタ１０へ出力する階調データ（画像）を生成する（ステップＳ３０２）。ステップＳ３０２において、階調値を補正する際、後述する透明液晶１８の各画素における光の透過率を考慮して、各画素の階調値を定めてもよい。
【００９１】
また、制御部１０１は、記憶部１０２に記憶されている輝度補正データベースを参照し、入力画像を構成する各画素の階調値を補正した低輝度再現用のプロジェクタ２０へ出力する階調データ（画像）を生成する（ステップＳ３０３）。
【００９２】
更に、制御部１０１は、透明液晶１８へ出力する階調データを生成する（ステップＳ３０４）。ここで、制御部１０１は、記憶部１０２が備えるデータベースを参照することにより、透明液晶１８の各画素に対する階調値を適宜設定した階調データを生成することができる。例えば、投射画像上のある画素で１００００という輝度で表示を行いたい場合、透明液晶１８に階調値２５５（例えば透過率５０％）を入力し、高輝度再現用のプロジェクタ１０には、透明液晶１８における透過率（＝５０％）を考慮して、輝度２００００に対応する階調値を入力してもよい。また、投射画像上のある画素で１００００という輝度で表示を行いたい場合、透明液晶１８に階調値１２８（例えば透過率１０％）を入力し、高輝度再現用のプロジェクタ１０には、透明液晶１８における透過率（＝１０％）を考慮して、輝度１０００００に対応する階調値を入力してもよい。このように、透明液晶１８が搭載されていないと仮定した場合のプロジェクタ１０の表示輝度と、透明液晶１８の透過率とを掛け合わせた値が、目的の輝度値と等しければ、プロジェクタ１０に対する階調データと透明液晶１８に対する階調データとを適宜設定することが可能である。
【００９３】
なお、プロジェクタ１０の投射解像度と透明液晶１８の解像度とが一致し、かつ、プロジェクタ１０の投影領域と透明液晶１８の制御領域とが一致して設置されている場合、透明液晶１８へ出力する階調データは、プロジェクタ１０へ出力する階調データと同一であってもよい。この場合、本ステップによる処理を省略して、ステップＳ３０２で生成した階調データを用いてもよい。
【００９４】
なお、本フローチャートでは、便宜的に、高輝度再現用の階調データを生成した後に低輝度再現用の階調データを生成する手順としたが、低輝度再現用の階調データを生成した後に高輝度再現用の階調データを生成する手順としてもよく、高輝度再現用の階調データ及び低輝度再現用の階調データを並行して生成する手順としてもよい。
【００９５】
次いで、制御部１０１は、出力部１０４を通じて、ステップＳ３０２で生成した高輝度再現用の階調データ及びステップＳ３０３で生成した階調データをそれぞれプロジェクタ１０，２０へ出力すると共に、ステップＳ３０４で生成した階調データを透明液晶１８へ出力する（ステップＳ３０５）。
【００９６】
なお、プロジェクタ１０，２０とスクリーンＳＣとの配置関係に応じて、スクリーンＳＣ上に形成される光学像に形状歪みが発生する可能性があるので、制御部１０１は、各プロジェクタ１０，２０から投射される光学像の形状が同じ大きさを有する矩形状となるように形状補正を行っても良い。プロジェクタ１０，２０とスクリーンＳＣとの配置関係が既知であれば、制御部１０１は、公知の幾何変換を利用して形状補正を実施することが可能である。
【００９７】
プロジェクタ１０は、画像処理装置１００から入力された高輝度再現用の階調データに基づく画像をスクリーンＳＣ上に投射し、プロジェクタ２０は、画像処理装置１００から入力された低輝度再現用の階調に基づく画像をスクリーンＳＣ上に投射する。また、透明液晶１８では、画像処理装置１００から入力された階調データに従って光の透過率が制御される。プロジェクタ１０，２０は、投射画像が相互に重畳するように配置されているので、スクリーンＳＣ上には一の光学像が形成される。
【００９８】
本実施の形態では、透明液晶１８により高輝度部分のみを透過し、それ以外の部分を遮光する構成としているので、高輝度再現用のプロジェクタ１０から投射される光量を全体として低減することができ、スクリーンＳＣ上に形成される光学像のコントラストの低下を抑えることができる。
【００９９】
なお、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、高輝度再現用のプロジェクタ１０と低輝度再現用のプロジェクタ２０とをそれぞれ１台ずつ備える構成としたが、実施の形態３と同様に、高輝度再現用のプロジェクタ１０及び低輝度再現用のプロジェクタ２０をそれぞれ複数台備える構成としてもよい。この場合、透明液晶１８は、高輝度再現用のプロジェクタ１０のそれぞれに搭載される。
【０１００】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０１】
１０，２０  プロジェクタ
１８  透明液晶
２１  減光フィルタ
５０  撮像装置
１００  画像処理装置
１０１  制御部
１０２  記憶部
１０３  入力部
１０４  出力部
ＳＣ  スクリーン
【図１】
2019101066.tif 000003
【図２】
2019101066.tif 000004
【図３】
2019101066.tif 000005
【図４】
2019101066.tif 000006
【図５】
2019101066.tif 000007
【図６】
2019101066.tif 000008
【図７】
2019101066.tif 000009
【図８】
2019101066.tif 000010
【図９】
2019101066.tif 000011
【図１０】
2019101066.tif 000012
【図１１】
2019101066.tif 000013
【図１２】
2019101066.tif 000014
【図１３】
2019101066.tif 000015
【図１４】
2019101066.tif 000016
【図１５】
2019101066.tif 000017
【図１６】
2019101066.tif 000018
【図１７】
2019101066.tif 000019
【図１８】
2019101066.tif 000020
【図１９】
2019101066.tif 000021