(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示装置において入力画像信号の階調を表示画像の階調に変換するための階調変換特性を算出するとともに、前記画像表示装置により表示された前記表示画像を撮像装置により撮影して取得した撮影画像を用いて該画像表示装置においてシェーディング補正を行うための補正値を算出する階調変換特性／シェーディング補正値算出方法であって、
色度測定手段により前記表示画像の色度を測定して得られた色度情報を用いて前記表示画像の目標色度を得るための前記階調変換特性を算出し、
前記画像表示装置により表示された第１の表示画像を撮影した前記撮像装置から第１の撮影画像を取得し、
前記第１の撮影画像を用いて、前記撮像装置の撮影座標系から前記画像表示装置のシェーディング補正座標系への写像の関係を示す第１の写像関係を求め、
前記階調変換特性に基づいて階調が設定されて前記画像表示装置により表示された第２の表示画像を撮影した前記撮像装置から第２の撮影画像を取得し、
前記第１の写像関係のうち前記第２の撮影画像に写り込んだ前記色度測定手段に対応する部分を検出して除去することで又はユーザにより指定された該部分を除去することで第２の写像関係を求め、
前記第２の撮影画像に対して前記第２の写像関係を用いた写像変換を行って前記シェーディング補正座標系の一部の階調値である第１の階調値を求め、
前記シェーディング補正座標系のうち前記写像変換により前記階調値が得られない部分の階調値である第２の階調値を前記第１の階調値を用いた補間処理により求め、
前記第１および第２の階調値を用いて前記補正値を算出することを特徴とする階調変換特性／シェーディング補正値算出方法。
【請求項２】
画像表示装置において入力画像信号の階調を表示画像の階調に変換するための階調変換特性を算出するとともに、前記画像表示装置により表示された前記表示画像を撮像装置により撮影して取得した撮影画像を用いて該画像表示装置においてシェーディング補正を行うための補正値を算出する階調変換特性／シェーディング補正値算出方法であって、
色度測定手段により前記表示画像の色度を測定して得られた色度情報を用いて前記表示画像の目標色度を得るための前記階調変換特性を算出し、
前記画像表示装置により表示された第１の表示画像を撮影した前記撮像装置から第１の撮影画像を取得し、
前記第１の撮影画像を用いて、前記撮像装置の撮影座標系から前記画像表示装置のシェーディング補正座標系への写像の関係を示す第１の写像関係を求め、
前記階調変換特性に基づいて階調が設定されて前記画像表示装置により表示された第２の表示画像を撮影した前記撮像装置から第２の撮影画像を取得し、
前記第１の写像関係のうち前記第２の撮影画像に写り込んだ前記色度測定手段に対応する部分を検出して除去することで又はユーザにより指定された該部分を除去することで第２の写像関係を求め、
前記第２の撮影画像に対して前記第２の写像関係を用いた写像変換を行って前記シェーディング補正座標系の一部の階調値を求め、
前記階調値から前記シェーディング補正座標系の一部の前記補正値である第１の補正値を求め、
前記シェーディング補正座標系のうち前記写像変換により前記階調値が得られない部分に対する前記補正値である第２の補正値を前記第１の補正値を用いた補間処理により求めることを特徴とする階調変換特性／シェーディング補正値算出方法。
【請求項３】
前記色度測定手段に対応する部分を、前記第１の写像関係を用いた写像変換によって得られる階調値のばらつき度が所定値以上の部分または他の部分より大きい部分として求めることを特徴とする請求項１または２に記載の階調変換特性／シェーディング補正値算出方法。
【請求項４】
コンピュータに、画像表示装置において入力画像信号の階調を表示画像の階調に変換するための階調変換特性を算出させるとともに、前記画像表示装置により表示された前記表示画像を撮像装置により撮影して取得した撮影画像を用いて該画像表示装置においてシェーディング補正を行うための補正値を算出させるコンピュータプログラムとしての階調変換特性／シェーディング補正値算出プログラムであって、
前記コンピュータに、
色度測定手段により前記表示画像の色度を測定して得られた色度情報を用いて前記表示画像の目標色度を得るための前記階調変換特性を算出させ、
前記画像表示装置により表示された第１の表示画像を撮影した前記撮像装置から第１の撮影画像を取得させ、
前記第１の撮影画像を用いて、前記撮像装置の撮影座標系から前記画像表示装置のシェーディング補正座標系への写像の関係を示す第１の写像関係を求めさせ、
前記階調変換特性に基づいて階調が設定されて前記画像表示装置により表示された第２の表示画像を撮影した前記撮像装置から第２の撮影画像を取得させ、
前記第１の写像関係のうち前記第２の撮影画像に写り込んだ前記色度測定手段に対応する部分を検出して除去することで又はユーザにより指定された該部分を除去することで第２の写像関係を求めさせ、
前記第２の撮影画像に対して前記第２の写像関係を用いた写像変換を行って前記シェーディング補正座標系の一部の階調値である第１の階調値を求めさせ、
前記シェーディング補正座標系のうち前記写像変換により前記階調値が得られない部分の階調値である第２の階調値を前記第１の階調値を用いた補間処理により求めさせ、
前記第１および第２の階調値を用いて前記補正値を算出させることを特徴とする階調変換特性／シェーディング補正値算出プログラム。
【請求項５】
コンピュータに、画像表示装置において入力画像信号の階調を表示画像の階調に変換するための階調変換特性を算出させるとともに、前記画像表示装置により表示された前記表示画像を撮像装置により撮影して取得した撮影画像を用いて該画像表示装置においてシェーディング補正を行うための補正値を算出させるコンピュータプログラムとしての階調変換特性／シェーディング補正値算出プログラムであって、
前記コンピュータに、
色度測定手段により前記表示画像の色度を測定して得られた色度情報を用いて前記表示画像の目標色度を得るための前記階調変換特性を算出させ、
前記画像表示装置により表示された第１の表示画像を撮影した前記撮像装置から第１の撮影画像を取得させ、
前記第１の撮影画像を用いて、前記撮像装置の撮影座標系から前記画像表示装置のシェーディング補正座標系への写像の関係を示す第１の写像関係を求めさせ、
前記階調変換特性に基づいて階調が設定されて前記画像表示装置により表示された第２の表示画像を撮影した前記撮像装置から第２の撮影画像を取得させ、
前記第１の写像関係のうち前記第２の撮影画像に写り込んだ前記色度測定手段に対応する部分を検出して除去することで又はユーザにより指定された該部分を除去することで第２の写像関係を求めさせ、
前記第２の撮影画像に対して前記第２の写像関係を用いた写像変換を行って前記シェーディング補正座標系の一部の階調値を求めさせ、
前記階調値から前記シェーディング補正座標系の一部の前記補正値である第１の補正値を求めさせ、
前記シェーディング補正座標系のうち前記写像変換により前記階調値が得られない部分に対する前記補正値である第２の補正値を前記第１の補正値を用いた補間処理により求めさせることを特徴とする階調変換特性／シェーディング補正値算出プログラム。
【請求項６】
画像表示装置において入力画像信号の階調を表示画像の階調に変換するための階調変換特性を算出するとともに、前記画像表示装置により表示された前記表示画像を撮像装置により撮影して取得した撮影画像を用いて該画像表示装置においてシェーディング補正を行うための補正値を算出する階調変換特性／シェーディング補正値算出装置であって、
色度測定手段により前記表示画像の色度を測定して得られた色度情報を用いて前記表示画像の目標色度を得るための前記階調変換特性を算出する手段と、
前記画像表示装置により表示された第１の表示画像を撮影した前記撮像装置から第１の撮影画像を取得する手段と、
前記第１の撮影画像を用いて、前記撮像装置の撮影座標系から前記画像表示装置のシェーディング補正座標系への写像の関係を示す第１の写像関係を求める手段と、
前記階調変換特性に基づいて階調が設定されて前記画像表示装置により表示された第２の表示画像を撮影した前記撮像装置から第２の撮影画像を取得する手段と、
前記第１の写像関係のうち前記第２の撮影画像に写り込んだ前記色度測定手段に対応する部分を検出して除去することで又はユーザにより指定された該部分を除去することで第２の写像関係を求める手段と、
前記第２の撮影画像に対して前記第２の写像関係を用いた写像変換を行って前記シェーディング補正座標系の一部の階調値である第１の階調値を求める手段と、
前記シェーディング補正座標系のうち前記写像変換により前記階調値が得られない部分の階調値である第２の階調値を前記第１の階調値を用いた補間処理により求める手段と、
前記第１および第２の階調値を用いて前記補正値を算出する手段とを有することを特徴とする階調変換特性／シェーディング補正値算出装置。
【請求項７】
画像表示装置において入力画像信号の階調を表示画像の階調に変換するための階調変換特性を算出するとともに、前記画像表示装置により表示された前記表示画像を撮像装置により撮影して取得した撮影画像を用いて該画像表示装置においてシェーディング補正を行うための補正値を算出する階調変換特性／シェーディング補正値算出装置であって、
色度測定手段により前記表示画像の色度を測定して得られた色度情報を用いて前記表示画像の目標色度を得るための前記階調変換特性を算出する手段と、
前記画像表示装置により表示された第１の表示画像を撮影した前記撮像装置から第１の撮影画像を取得する手段と、
前記第１の撮影画像を用いて、前記撮像装置の撮影座標系から前記画像表示装置のシェーディング補正座標系への写像の関係を示す第１の写像関係を求める手段と、
前記階調変換特性に基づいて階調が設定されて前記画像表示装置により表示された第２の表示画像を撮影した前記撮像装置から第２の撮影画像を取得する手段と、
前記第１の写像関係のうち前記第２の撮影画像に写り込んだ前記色度測定手段に対応する部分を検出して除去することで又はユーザにより指定された該部分を除去することで第２の写像関係を求める手段と、
前記第２の撮影画像に対して前記第２の写像関係を用いた写像変換を行って前記シェーディング補正座標系の一部の階調値を求める手段と、
前記階調値から前記シェーディング補正座標系の一部の前記補正値である第１の補正値を求める手段と、
前記シェーディング補正座標系のうち前記写像変換により前記階調値が得られない部分に対する前記補正値である第２の補正値を前記第１の補正値を用いた補間処理により求める手段とを有することを特徴とする階調変換特性／シェーディング補正値算出装置。
【請求項８】
表示画像を被投射面に投射して表示する画像表示装置であって、
前記表示画像を撮影する撮像装置と、
請求項６または請求項７に記載の階調変換特性／シェーディング補正値算出装置とを有することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投射装置や直視型表示装置によって表示される画像の輝度むらおよび色むら、すなわちシェーディングを補正するために用いられる装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像投射装置（以下、プロジェクタという）や直視型表示装置（以下、直視ディスプレイという）によって表示された画像の輝度むらや色むらを含むシェーディングを自動的に補正する方法として、以下のようなものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、プロジェクタまたは直視ディスプレイによる表示画像を撮影した撮像装置により得られる撮影画像を用いて、表示画像のシェーディングを抑制する方法が開示されている。また、特許文献２には、プロジェクタによる表示画像を撮影した撮像装置から得られる撮影画像を用いて、表示画像における特に筋状のシェーディングを補正する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１５０３４９号公報
【特許文献２】特開２００５−０１７７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２にて開示された方法は、表示画像が表示される表示面と表示画像を撮影する撮像装置との間に物体が設置され、撮像装置によって得られた撮影画像に該物体が写り込んでいる場合までを考慮した方法ではない。例えば、表示面の前（撮像装置側）に色彩照度計等の色度を測定できる測定器を配置し、この測定器により測定された表示画像の色度を用いてガンマ特性を設定する方法があるが、この場合、物体しての測定器が撮影画像に写り込む。また、プロジェクタの表示面である被投射面に形成された穴の裏側に測定器を配置する場合も、撮影画像に物体としての測定器が写り込む。
【０００６】
特許文献１にて開示された方法では、撮像装置により得られた撮影画像全体に対してバンドパスフィルタをかけるため、撮影画像内から物体が消えるほどの強度のフィルタを用いると、撮影画像からシェーディングに関する情報までが損なわれる。この結果、撮影画像から表示画像のシェーディングを良好に補正するための補正値を生成することができなくなる。また、フィルタの強度が弱いと、撮影画像中に残存する物体に対応して補正値が生成されるため、この補正値を表示画像における対応画像部分に適用すると、不要な補正が強くかかることになる。
【０００７】
シェーディング補正を行う補正回路は、通常はプロジェクタにおいて光を画像変調する光変調素子（液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス〈ＤＭＤ〉等）の解像度に比べてかなり低い解像度を持つように構成されている。このため、補間処理によって補正回路の解像度を光変調素子の解像度に合わせる。このような補正回路によって高周波部分を含む表示画像の補正を行うと、高周波部分の補正が不十分になるとともに、低周波部分が物体に引っ張られて逆に色が付いてしまったり、補間処理によって意図しない色が生成されてしまったりするおそれがある。
【０００８】
また、特許文献２に開示された方法において、撮影画像に物体が写り込んでいる場合にも、同様の問題が生じてしまう。
【０００９】
本発明は、表示画像を撮影して得られた撮影画像に色度を測定する測定器が写り込んでいる場合でも、表示画像に対するシェーディングを良好に補正するための補正値を求めることができるようにした装置および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面としての階調変換特性／シェーディング補正値算出方法は、画像表示装置において入力画像信号の階調を表示画像の階調に変換するための階調変換特性を算出するとともに、画像表示装置により表示された表示画像を撮像装置により撮影して取得した撮影画像を用いて該画像表示装置においてシェーディング補正を行うための補正値を算出する。該方法は、色度測定手段により表示画像の色度を測定して得られた色度情報を用いて表示画像の目標色度を得るための前記階調変換特性を算出し、画像表示装置により表示された第１の表示画像を撮影した撮像装置から第１の撮影画像を取得し、第１の撮影画像を用いて、撮像装置の撮影座標系から画像表示装置のシェーディング補正座標系への写像の関係を示す第１の写像関係を求め、上記階調変換特性に基づいて階調が設定されて画像表示装置により表示された第２の表示画像を撮影した撮像装置から第２の撮影画像を取得し、第１の写像関係のうち第２の撮影画像に写り込んだ色度測定手段に対応する部分を検出して除去することで又はユーザにより指定された該部分を除去することで第２の写像関係を求め、第２の撮影画像に対して第２の写像関係を用いた写像変換を行ってシェーディング補正座標系の一部の階調値である第１の階調値を求め、シェーディング補正座標系のうち上記写像変換により階調値が得られない部分の階調値である第２の階調値を第１の階調値を用いた補間処理により求め、第１および第２の階調値を用いて補正値を算出することを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の一側面としての階調変換特性／シェーディング補正値算出方法は、画像表示装置において入力画像信号の階調を表示画像の階調に変換するための階調変換特性を算出するとともに、画像表示装置により表示された表示画像を撮像装置により撮影して取得した撮影画像を用いて該画像表示装置においてシェーディング補正を行うための補正値を算出する。該方法は、色度測定手段により表示画像の色度を測定して得られた色度情報を用いて表示画像の目標色度を得るための階調変換特性を算出し、画像表示装置により表示された第１の表示画像を撮影した撮像装置から第１の撮影画像を取得し、第１の撮影画像を用いて、撮像装置の撮影座標系から画像表示装置のシェーディング補正座標系への写像の関係を示す第１の写像関係を求め、上記階調変換特性に基づいて階調が設定されて画像表示装置により表示された第２の表示画像を撮影した撮像装置から第２の撮影画像を取得し、第１の写像関係のうち第２の撮影画像に写り込んだ色度測定手段に対応する部分を検出して除去することで又はユーザにより指定された該部分を除去することで第２の写像関係を求め、第２の撮影画像に対して第２の写像関係を用いた写像変換を行ってシェーディング補正座標系の一部の階調値を求め、該階調値からシェーディング補正座標系の一部の補正値である第１の補正値を求め、シェーディング補正座標系のうち上記写像変換により階調値が得られない部分に対する補正値である第２の補正値を第１の補正値を用いた補間処理により求めることを特徴とする。
【００１２】
なお、コンピュータに上記階調変換特性／シェーディング補正値算出方法を実行させるコンピュータプログラムとしての階調変換特性／シェーディング補正値算出プログラムも、本発明の他の側面を構成する。
【００１３】
また、本発明の他の一側面としての階調変換特性／シェーディング補正値算出装置は、画像表示装置において入力画像信号の階調を表示画像の階調に変換するための階調変換特性を算出するとともに、画像表示装置により表示された表示画像を撮像装置により撮影して取得した撮影画像を用いて該画像表示装置においてシェーディング補正を行うための補正値を算出する。該算出装置は、色度測定手段により表示画像の色度を測定して得られた色度情報を用いて表示画像の目標色度を得るための階調変換特性を算出する手段と、画像表示装置により表示された第１の表示画像を撮影した撮像装置から第１の撮影画像を取得する手段と、第１の撮影画像を用いて、撮像装置の撮影座標系から画像表示装置のシェーディング補正座標系への写像の関係を示す第１の写像関係を求める手段と、上記階調変換特性に基づいて階調が設定されて画像表示装置により表示された第２の表示画像を撮影した撮像装置から第２の撮影画像を取得する手段と、第１の写像関係のうち第２の撮影画像に写り込んだ色度測定手段に対応する部分を検出して除去することで又はユーザにより指定された該部分を除去することで第２の写像関係を求める手段と、第２の撮影画像に対して第２の写像関係を用いた写像変換を行ってシェーディング補正座標系の一部の階調値である第１の階調値を求める手段と、シェーディング補正座標系のうち上記写像変換により階調値が得られない部分の階調値である第２の階調値を第１の階調値を用いた補間処理により求める手段と、第１および第２の階調値を用いて補正値を算出する手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の他の一側面としての階調変換特性／シェーディング補正値算出装置は、画像表示装置において入力画像信号の階調を表示画像の階調に変換するための階調変換特性を算出するとともに、画像表示装置により表示された表示画像を撮像装置により撮影して取得した撮影画像を用いて該画像表示装置においてシェーディング補正を行うための補正値を算出する。該算出装置は、色度測定手段により表示画像の色度を測定して得られた色度情報を用いて表示画像の目標色度を得るための階調変換特性を算出する手段と、画像表示装置により表示された第１の表示画像を撮影した撮像装置から第１の撮影画像を取得する手段と、第１の撮影画像を用いて、撮像装置の撮影座標系から画像表示装置のシェーディング補正座標系への写像の関係を示す第１の写像関係を求める手段と、上記階調変換特性に基づいて階調が設定されて画像表示装置により表示された第２の表示画像を撮影した撮像装置から第２の撮影画像を取得する手段と、第１の写像関係のうち第２の撮影画像に写り込んだ色度測定手段に対応する部分を検出して除去することで又はユーザにより指定された該部分を除去することで第２の写像関係を求める手段と、第２の撮影画像に対して第２の写像関係を用いた写像変換を行ってシェーディング補正座標系の一部の階調値を求める手段と、該階調値からシェーディング補正座標系の一部の補正値である第１の補正値を求める手段と、シェーディング補正座標系のうち上記写像変換により階調値が得られない部分に対する補正値である第２の補正値を第１の補正値を用いた補間処理により求める手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
なお、表示画像を被投射面に投射して表示する画像表示装置であって、表示画像を撮影する撮像装置と、上記階調変換特性／シェーディング補正値算出装置とを有する画像表示装置も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、表示画像を撮影して得られた撮影画像に色度測定手段が写り込んでいる場合でも、表示画像に対するシェーディングを良好に補正するための補正値を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１の階調変換特性／シェーディング補正値算出装置、プロジェクタ、カメラ、スクリーンおよび色彩照度計の配置を示す図。
【図２】実施例１のプロジェクタの構成を示すブロック図。
【図３】実施例１における複数のシェーディング補正プレーンおよび各シェーディング補正プレーン上での代表ポイントを示す図。
【図４】実施例１における補正ポイントのシェーディング補正値を算出する補間処理と補正ポイント（３，３）にシェーディング補正値を設定した画像を示す図。
【図５】実施例１において１，２，４または８画素列ごとに異なるシェーディング補正値を設定した投射パターンを示す図。
【図６】実施例１において１，２，４または８画素行ごとに異なるシェーディング補正値を設定した投射パターンを示す図。
【図７】実施例１の算出装置の処理を示すフローチャート。
【図８】実施例１において色彩照度計の測定結果（色度情報）を示す図。
【図９】実施例１における色度情報の補間結果を示す図。
【図１０】実施例１における補正値算出用撮影画像の例を示す図。
【図１１】実施例１における補正値算出用撮影画像の階調分布（補間前と補間後）を示す図。
【図１２】本発明の実施例２において階調を補間する推定対象領域を表示するガイドを示す図。
【図１３】実施例２の変形例における階調変換特性／シェーディング補正値算出装置、プロジェクタ、カメラ、スクリーンおよび色彩照度計の配置を示す図。
【図１４】実施例２において推定対象領域の階調補間の前後の階調分布を示す図。
【図１５】実施例２の変形例において推定対象領域の階調補間の前後の階調分布を示す図。
【図１６】本発明の実施例３の階調変換特性／シェーディング補正値算出装置の処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１（Ａ），（Ｂ）は、画像表示装置としての画像投射装置（以下、プロジェクタという）１０１と、本発明の実施例１である階調変換特性／シェーディング補正値算出装置（以下、単に算出装置という）１０５と、撮像装置（以下、カメラという）１０４とを示す。また、同図は、被投射面（表示面）としてのスクリーンＳと、該スクリーンＳの中央に形成された穴１０６の裏側に配置された色度測定手段としての色彩照度計１０３も示す。これらプロジェクタ１０１〜色彩照度計１０３は画像投射システムを構成する。
【００２０】
プロジェクタ１０１は、入力された映像信号（入力画像信号）に応じて後述する光変調素子を駆動し、該光変調素子で変調した光をスクリーンＳに投射することで表示画像としての投射画像１０７を表示する。色彩照度計１０３は、スクリーンＳに投射された投射画像１０７のほぼ中央の色度と照度を測定する
カメラ１０４は、スクリーンＳ上の投射画像１０７を含む撮影範囲（画角）を撮影して撮影画像を生成する。
【００２１】
算出装置１０５は、パーソナルコンピュータにより構成され、色彩照度計１０３から測定によって得られた色度情報と照度情報を取得する。算出装置１０５は、色度情報を用いて、入力された映像信号の階調（輝度）である入力階調を投射画像の階調に変換するための階調変換特性、言い換えれば入力階調を後述する光変調パネルの階調特性に対応する階調に変換するためのガンマ補正特性を算出する。また、算出装置１０５は、カメラ１０４から取得した撮影画像を用いて、投射画像１０７に含まれる輝度むらや色むらを含むシェーディングを補正するための補正値（以下、シェーディング補正値）を算出する。
【００２２】
図に示すように、シェーディング補正値を算出するためにはスクリーンＳに投射された投射画像を撮像装置１０４により撮影する必要がある。その一方、ガンマ特性を算出するためには色彩照度計１０３を使用し、色彩照度計１０３にプロジェクタから投射された投射画像１０７を受光させなければならない。このため、図に示すように、スクリーンＳに穴１０６を形成し、スクリーンＳの裏側に配置した色彩照度計１０３の受光部（センサ部）１０３ａを穴１０６から露出させる。また、色彩照度計１０３をスクリーンＳの前（スクリーンＳとカメラ１０４との間）に配置してもよい。しかし、これらの場合、カメラ１０４により得られる撮影画像には色彩照度計１０３が写り込むため、その撮影画像を用いても、色彩照度計１０３が写り込んだ部分では、投射画像のシェーディングを良好に補正可能なシェーディング補正値を算出することができない。
【００２３】
このため本実施例では、シェーディング補正値を算出する際には、撮影画像に写り込んだ色彩照度計１０３に対応する部分のシェーディング補正値を推定（補間）する。これにより、色彩照度計１０３を取り除くことなく（取り除く手間を省いて）、すなわち効率良く短時間で投射画像のシェーディングを良好に補正可能なシェーディング補正値を算出することができる。
【００２４】
なお、本実施例では、算出装置１０５、カメラ１０２およびプロジェクタ１０１がそれぞれ独立した装置として構成されている。ただし、これらが一体の装置（プロジェクタ）として構成されていてもよい。
【００２５】
図２には、プロジェクタ１０１の構成を示している。プロジェクタ１０１は、シェーディング補正に関する機能として、補正値算出装置１０５からの制御に応じて後述する特定画像を投射する。また、同機能として、プロジェクタ１０１は、赤（Ｒ）用のシェーディング補正回路２０１、緑（Ｇ）用のシェーディング補正回路２０２および青（Ｂ）用のシェーディング補正回路２０３にシェーディング補正値を書き込む。さらに、これらシェーディング補正回路２０１〜２０３の初期シェーディング補正値を記憶する。
【００２６】
シェーディング補正回路２０１〜２０３はそれぞれ、これらに入力されたＲＧＢの各画像（映像信号）の画素の階調値（以下、入力階調値という）とその入力階調値を有する画素位置（以下、ポイントという）とからＲＧＢごとのシェーディング補正値を算出する。この際、予め保持した代表的なポイント（以下、代表ポイントという）でのシェーディング補正値を用いた補間処理を行って、代表ポイント以外のポイントでのシェーディング補正値を算出する。それぞれシェーディング補正値が設けられる代表ポイントおよびそれ以外のポイントをまとめて補正ポイントという。そして、補正ポイントのうち代表ポイントの入力階調値に対してはその代表ポイントでの代表シェーディング補正値を、補正ポイントのうち代表ポイント以外のポイントの入力階調値に対しては補間処理により算出したシェーディング補正値をそれぞれ加算する。
【００２７】
このように各シェーディング補正回路は、全てのポイントに対するシェーディング補正値を予め保持するのではなく、所定数の代表ポイントでのシェーディング補正値を保持し、それを用いて他の補正ポイントでのシェーディング補正値を算出する。代表ポイントおよびそこでのシェーディング補正値はレジスタと呼ばれる揮発領域に保存され、バスを介してレジスタに対するシェーディング補正値の書き込みと読み出しが可能である。
【００２８】
Ｒ用のガンマ補正回路２０４、Ｇ用のガンマ補正回路２０５およびＢ用のガンマ補正回路２０６はそれぞれ、これらに入力された階調値を、１次元ルックアップテーブル（１ＤＬＵＴ）のかたちで保存されたガンマ補正特性に応じた階調値に変換する。各ガンマ補正回路は１ＤＬＵＴをレジスタに有しており、バスを介して１ＤＬＵＴの情報を読み出したり書き換えたりすることが可能である。
【００２９】
光変調素子としてのＲ用の光変調パネル２０７、Ｇ用の光変調パネル２０８、Ｂ用の光変調パネル２０９はそれぞれ複数の画素を有し、画素ごとに不図示の光源からの光を変調する。光変調パネルとしては、透過型液晶パネル、反射型液晶パネルおよびＤＭＤ等が用いられる。光の変調は、透過型液晶パネルでは透過率を変化させることで、反射型液晶パネルでは反射率を変化させることで、ＤＭＤではＯＮデューティー比を変化させることで行われる。これら光変調パネル２０７〜２０９により変調された光が、不図示の投射光学系を介して被投射面Ｓに投射される。なお、以下の説明では、光変調パネル２０７〜２０９として反射型液晶パネルを用いた場合について説明する。
【００３０】
映像処理回路２１０は、不図示の映像入力端子から入力された映像信号をＲＧＢのそれぞれの階調値に変換する。映像処理回路２１０には、ラスタ生成回路２１１が内蔵されている。ラスタ生成回路２１１は、ＲＧＢのそれぞれにおいて任意の階調を有する特定画像としてのラスタ画像を生成し、これを映像処理回路２１０から出力することができる。
【００３１】
情報記録回路２１２は、ガンマ補正回路２０４〜２０６に入力される階調値に対して、光変調パネル２０７〜２０９の階調、つまりは反射率（以下、パネル反射率という）をリニア等の所定の関係で変化させるためのガンマ補正特性の１ＤＬＵＴを保存する。また、情報記録回路２１２は、算出装置１０５によって算出されるＲ，Ｇ，Ｂ用のシェーディング補正値も保存する。これらのシェーディング補正値は、プロジェクタ１０１の起動時に、Ｒ，Ｇ，Ｂ用のシェーディング補正回路２０１〜２０３のそれぞれに設定される。
【００３２】
通信回路２１３は、補正値算出装置１０５からプロジェクタ１０１を制御する際のコマンドの通信を行う。補正値算出装置１０５からプロジェクタ１０１へのコマンドには、ラスタ階調設定コマンド、ガンマ設定コマンド、シェーディング補正値書込みコマンドおよび初期シェーディング補正値書換えコマンド等がある。ラスタ階調設定コマンドは、ラスタ生成回路２１１に対してＲＧＢの階調を設定し、映像処理回路２１０から該階調を有するラスタ画像を出力させるためのコマンドである。ガンマ設定コマンドは、情報記録回路２１２に記録されている１ＤＬＵＴを、ガンマ補正回路２０４，２０５，２０６に設定させるためのコマンドである。シェーディング補正値書込みコマンドは、シェーディング補正回路２０１，２０２，２０３にシェーディング補正値を書き込ませるコマンドである。初期シェーディング補正値書換えコマンドは、シェーディング補正回路２０１，２０２，２０３に設定されるシェーディング補正値の初期値として情報記録回路２１２に保存されている初期シェーディング補正値を書き換えさせるコマンドである。
【００３３】
制御回路２１４は、補正値算出装置１０５からの上記コマンドを受けて、該コマンドに対応する処理を実行させるための制御を行う。また、制御回路２１４は、プロジェクタ１０１の画像投射開始時に、各回路の初期値を情報記録回路２１２から読み出して各回路に設定する。
【００３４】
図３（Ａ）には、シェーディング補正回路２０１〜２０３での処理を模式的に示している。ｘは画像（映像信号）の水平方向でのポイントの座標を示し、ｙは画像の垂直方向でのポイントの座標を示す。また、図３（Ａ）における高さは階調を示している。図中に示されている平行四辺形は、各シェーディング補正回路のレジスタに保持された、複数の特定階調に配置されたシェーディング補正プレーンを示している。各シェーディング補正プレーンでは、画像の全画素数より少ない所定数の代表ポイントのそれぞれに対してシェーディング補正値（以下、代表シェーディング補正値という）が保持されている。
【００３５】
特定階調における代表ポイント以外の補正ポイントでのシェーディング補正値は、その特定階調においてその補正ポイントに近い２つ以上（例えば４つ）の代表ポイントでの代表シェーディング補正値を用いた補間処理により算出される。
【００３６】
また、特定階調以外の補正対象階調における補正ポイントでのシェーディング補正値は、以下のよう算出される。まず、補正対象階調を挟む２つの特定階調のシェーディング補正プレーンが選択される。次に、選択された２つのシェーディング補正プレーンのそれぞれにおいて補正ポイントに対応するポイントでのシェーディング補正値（代表シェーディング補正値または同プレーン上での補間処理により算出されたシェーディング補正値）が選択される。そして、選択された２つのシェーディング補正値およびこれらシェーディング補正値の階調である２つの特定階調と補正対象階調との比を用いた線形補間によって、補正対象階調における補正ポイントでのシェーディング補正値が算出される。
【００３７】
なお、最も低い特定階調のシェーディング補正プレーンより低い補正対象階調に対しては、最も低い階調のシェーディング補正値を０とした線形補間によってシェーディング補正値を求める。最も高い特定階調のシェーディング補正プレーンより高い補正対象階調に対しても、同様である。
【００３８】
図３（Ｂ）には、各シェーディング補正回路に設けられた１つのシェーディング補正プレーンを示している。図中においてメッシュで囲まれた領域には、白色の部分と灰色の部分とが含まれ、灰色の部分が光変調パネルの有効画素領域を示し、灰色の部分と白色の部分とを合わせた領域がシェーディング補正回路にてシェーディング補正値の算出が可能な領域を示す。白色の部分は、シェーディング補正値を演算するにあたって必要のない余分な領域と考えることもできるが、多くの場合、代表ポイントはメッシュ状に等間隔に配置されるため、必ずしも代表ポイントの間隔の整数倍が有効画素領域にならない。このため、一般的には有効画素領域よりも広い領域をシェーディング補正領域として準備することが多い。ここで示しているメッシュ状の線は、代表ポイントを明示するために示したものであり、実際に光変調パネル上に表示されるわけではない。メッシュの交点それぞれが代表ポイントの位置である。
【００３９】
この図では、１つのシェーディング補正プレーン上に、横１６個、縦１２個の計１９２個の代表ポイントが設けられ、それぞれの代表ポイントに対して代表シェーディング補正値が保持されている。前述したように、シェーディング補正プレーン上での代表ポイント以外の補正ポイントに対するシェーディング補正値は、この補正ポイントを囲む４つの代表ポイントでの代表シェーディング補正値から線形補間によって算出される。
【００４０】
図４（Ａ）は、シェーディング補正プレーン上での４つの代表ポイントでの代表シェーディング補正値から線形補間によって算出されるシェーディング補正値を示している。
【００４１】
ｃi,j，ｃi+1,j，ｃi,j+1，ｃi+1,j+1は、４つの代表ポイント（ｉ，ｊ），（ｉ＋１，ｊ），（ｉ，ｊ＋１），（ｉ＋１，ｊ＋１）での代表シェーディング補正値を示している。Ｈは水平方向における代表ポイントの配置間隔を、Ｖは垂直方向における代表ポイントの配置間隔をそれぞれ示している。ｘ′，ｙ′は、代表ポイントに対する補正ポイントの相対的なポイントを示している。この補正ポイントでのシェーディング補正値は、
【００４２】
【数１】
0006362468.tif 000002
【００４３】
により算出することができる。
【００４４】
図４（Ｂ）には、任意の補正ポイントの階調に対するシェーディング補正値を示している。シェーディング補正プレーン上における補正ポイントでのシェーディング補正値は前述の計算によって求まる。図では、複数（ここでは５つとする）のシェーディング補正プレーンが配置された特定階調をそれぞれ、ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５とし、それぞれの補正プレーンでのあるポイントでのシェーディング補正値を、ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５としている。また、補正ポイントの階調をｐとし、この階調ｐを挟む２つのシェーディング補正プレーンの階調をｐｎ，ｐｎ＋１（ｐｎ＜ｐ＜ｐｎ＋１）とする。さらに、これら２つのシェーディング補正プレーンから得られたシェーディング補正値をｃｎ，ｃｎ＋１とする。
このとき、補正ポイントに対するシェーディング補正値は、
【００４５】
【数２】
0006362468.tif 000003
【００４６】
により算出される。
【００４７】
図４（Ｃ）には、補正ポイント（３，３）にプラスのシェーディング補正値を設定した際のシェーディング補正後の画像を示している。この画像は、ラスタ生成回路２１１から出力されたパネル反射率が５０％となる階調を有するラスタ画像の補正ポイント（３，３）にシェーディング補正値を加算した様子をシミュレーションしたものである。
【００４８】
図５（Ａ）〜（Ｅ）と図６（Ａ）〜（Ｅ）には、撮影画像の座標と補正ポイントとの対応関係を確定するためにプロジェクタ１０１が画像を投射する際に各シェーディング補正回路に設定されるシェーディング補正値のパターン、つまりは投射パターンの例を示す。補正値算出装置１０５は、これら投射パターンを有する投射画像をプロジェクタ１０１に投射させてカメラ１０４に撮影させ、撮影画像を分析する。これにより、撮影画像の座標を示すカメラ１０４の撮影座標系と、補正ポイントの座標を示すシェーディング補正回路の座標系（シェーディング補正座標系）との対応関係を確定することが可能となる。
【００４９】
この手法に近い手法として、グレイ・コード・パターンと呼ばれる２値画像から座標の対応関係を算出する手法が知られている。しかし、本実施例では既に実装されているシェーディング補正回路を使って投射パターンを表示することにより、簡単に複数の投射パターンを表示することができる。また、最終的にシェーディング補正値を求めたい補正ポイントと確実に対応がとれている画像を投射することもできる。さらに、シェーディング補正回路からの出力がなだらかに変化する投射パターンを有するため、背景差分によって得られた階調分布がそのまま確率と対応する。このため、どの補正ポイントと対応する領域かを分析する際に誤りを少なくすることができる。上記確率として不明確となった領域は、明確に属すると判定された部分からの距離を算出することにより、更に高精度に属する領域の判定が可能となる。本手法を用いることにより、シェーディング補正を施す際に必ずしも被投射面は平面である必要がなくなり、曲面や不連続面に投射する場合でも良好なシェーディング補正を行うことが可能となる。また、補正ポイントに対応した階調分布が得られることから、撮影画像に色彩照度計１０３が写り込んだ場合でも補間処理によって該色彩照度計１０３が写り込んだ領域での本来の階調を推定することが可能となる。
【００５０】
図７のフローチャートには、本実施例において算出装置１０５が行う処理（階調変換特性／シェーディング補正値算出方法）の流れを示している。算出装置１０５は、コンピュータプログラムとしての階調変換特性／シェーディング補正値算出プログラムに従って動作して本処理を行う。
【００５１】
本処理の全体的な流れは、以下の通りである。まず、算出装置１０５は、色彩照度計１０３から取得した色度情報とカメラ１０４から取得した撮影画像とから、ガンマ補正回路２０４〜２０６に与える情報とシェーディング補正回路２０１〜２０３に与える情報とを生成する。ガンマ補正回路２０４〜２０６に与える情報は、ｓＲＧＢモード等のイメージモードの設定に応じて与えられるガンマ補正テーブルや２．２特性テーブル等のガンマ補正特性を示す情報であり、情報記録回路２１２に保存される。前述したように、本実施例では、１ＤＬＵＴによってガンマ補正特性を保存しているが、３ＤＬＵＴによって保存してもよい。シェーディング補正回路２０１〜２０３に与える情報は、光変調パネル２０７〜２０９およびプロジェクタ１０１内の光学部材により発生するスクリーンＳ上での部分的な色付きを低減させるシェーディング補正値の情報であり、情報記録回路２１２に保存される。また、シェーディング補正値には、基準となるシェーディング外形に対する実際のシェーディング外形の誤差を低減させるものも含まれる。
【００５２】
シェーディング補正値の生成手順の概要は、以下の通りである。まず投射画像１０７とその撮影画像、つまりはシェーディング補正値が設定される補正ポイントと撮影画像を構成する画素との対応関係（第１の写像関係）を分析する。次に、この分析結果から、撮影画像において色彩照度計１０３（および穴１０６）が写り込んだ領域である推定対象領域での上記対応関係を除去し、該除去後の対応関係（第２の写像関係）を用いて推定対象領域内の補正ポイントの階調値を補間処理により推定する。そして、全ての補正ポイントの階調値から各補正ポイントに与えるシェーディング補正値を算出する。以下、本処理の詳細について説明する。
【００５３】
ステップＳ７０１で処理を開始した算出装置１０５は、ステップＳ７０２において、プロジェクタ１０１に指定した階調のラスタ画像を生成させ、該ラスタ画像を投射させる。そして、算出装置１０５は、投射されたラスタ画像の色度を色彩照度計１０３に測定させ、その測定結果である色度情報を色彩照度計１０３から取得する。この際、ガンマ補正回路２０４〜２０６とシェーディング補正回路２０１〜２０３による変換は無効に設定される。これにより、光変調パネル２０７〜２０９のそれぞれを駆動するパネルドライバ（図示せず）にそのまま又は適宜ビットシフトされたデジタル値が供給される。本実施例では、算出装置１０５は、ＲＧＢそれぞれのパネルドライバに与える階調値（以下、駆動階調という）を変更しながら複数のラスタ画像を投射させ、それぞれのラスタ画像の色度情報を取得する。この際、１つの光変調パネルの駆動階調に対する色度情報を取得する際には、他の光変調パネルの駆動階調は所定の駆動階調（例えば、０）を設定したままとする。例えば、Ｒ用のパネルドライバに与えられる駆動階調に対する色彩照度計１０３からの色度情報を取得する際には、ＧとＢ用のパネルドライバに対しては駆動階調を０とする。
【００５４】
図８には、本ステップにて取得された色度情報の例を示している。各パネルドライバは１２ビットのＤＡＣを有しており、横軸で示す階調０〜４０９５のデジタルデータを対応するアナログ電圧に変換することによってパネル反射率を制御する。光変調パネルとしてＤＭＤを用いる場合は、上記デジタルデータに対応するデューティー比でこれを駆動する。
【００５５】
図８では、階調０〜４０９５まで１２８階調おきに駆動階調を変化させて、色彩照度計１０３から縦軸で示す色度情報（ＸＹＺ表色系における三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚ）を取得した例を示している。ただし、階調４０９６は、階調４０９５で代用している。前述したように、１つの光変調パネルの駆動階調に対する色度情報を取得する際には、他の光変調パネルの駆動階調は０としている。
【００５６】
ステップＳ７０３では、算出装置１０５は、ステップＳ７０２で光変調パネルごとの各駆動階調に対して色彩照度計１０３から得た色度情報（測定色度）を用いて、この測定色度を所望の目標色度に変換するためのガンマ補正特性を示すデータテーブルを作成する。以下の説明において、ガンマ補正特性を示すデータテーブルをガンマ補正テーブルという。そして、これらガンマ補正テーブルを情報記録回路２１２に保存する。
【００５７】
ここで、算出装置１０５は、先のステップＳ７０２において、補間処理を行うことにより、光変調パネルの駆動が可能なすべての駆動階調に対する色度情報を生成する。この際、色彩照度計１０３から取得した色度情報は必ず誤差を持っているため、取得した色度情報を用いてスプライン補間等を用いた区分的な補間ではなく、推定モデルを用いた滑らかな補間を行うことが望ましい。本実施例では、歪み量とサンプリングした値との誤差に適当な重みを付けることで滑らかな補間を実現する。すなわち、本実施例では、評価値を、
【００５８】
【数３】
0006362468.tif 000004
【００５９】
とおき、この評価値が最少となる推定値を色度情報の補間値とする。なお、色度情報の補間方法は、これに限られない。
【００６０】
図９は、上記補間処理によって生成された駆動階調に対する色度情報をＸＹＺ色度座標により示すグラフである。横軸はＲ用の光変調パネルの駆動階調を、縦軸は照度計から得られた刺激値Ｘである。
【００６１】
算出装置１０５は、ステップＳ７０３において、このようにして得られた光変調パネルの駆動階調に対する色度情報の応答特性から、目標色度を得るためのガンマ補正特性を実現する階調値の組み合わせを検索する。この検索において、それぞれの光変調パネルの駆動階調に対する照度（Ｙ）の逆関数を求めておくと、簡単な行列演算によって大まかにではあるが階調値の組み合わせを求めることができる。そして、この処理を繰り返すことによって、より正確な階調値の組み合わせを求めることができ、ほとんどの場合に、この繰り返し処理で求めた解によって十分な精度のガンマ補正特性を得ることができる。より高精度にガンマ補正特性を求める場合には、前述した解の近傍において実現可能な階調値の組み合わせをできるだけ細かく検索し、誤差の最も少ない組み合わせを解としてもよい。
【００６２】
以上の検索を得たいガンマ補正特性に対して離散的に行った後、スプライン補間等の補間処理を行うことによって最終的なガンマ補正テーブルを作成することができる。算出装置１０５は、作成したガンマ補正テーブルを情報記録回路２１２に書き込み、ステップＳ７０３を終了する。
【００６３】
ステップＳ７０４では、算出装置１０５は、カメラ１０４の撮影座標系、すなわちカメラ１０４により生成される撮影画像の座標系と、シェーディング補正回路によるシェーディング補正座標系との対応関係である第１の写像関係を確定する処理を行う。具体的には、算出装置１０５は、まずプロジェクタ１０１に、図５（Ａ）〜（Ｅ）と図６（Ａ）〜（Ｅ）で示した投射パターンを有する複数の投射画像を投射させ、該複数の投射画像をカメラ１０４に撮影させる。そして、算出装置１０５は、カメラ１０４からこれら複数の投射画像の撮影により生成された複数の撮影画像（第１の撮影画像）を取得する。また、算出装置１０５は、プロジェクタ１０１に、全ての補正ポイントのシェーディング補正値が０に設定されることで得られる投射パターンを有する投射画像も投射させ、これをカメラ１０４に撮影させて０補正値画像を取得する。さらに、算出装置１０５は、プロジェクタ１０１に、全ての補正ポイントのシェーディング補正値が０以外の特定値に設定されることで得られる投射パターンを有する投射画像も投射させ、これをカメラ１０４に撮影させて特定補正値画像を取得する。これら０補正値画像および特定補正値画像も第１の撮影画像に含まれる。投射パターンおよびその数は、シェーディング補正回路２０１〜２０３の分解能によって変わる。
【００６４】
算出装置１０５は、第１の写像関係を求めるために、図５（Ａ）〜（Ｅ）と図６（Ａ）〜（Ｅ）で示した投射パターンを有する投射画像を撮影して得られた撮影画像の各画素値を、０補正値画像と特定補正値画像を用いて０.０から１．０までの値に正規化する。この正規化された画素値０に近い値と１に近い値をとるため、それらを組み合わせたビットパターンから、撮影画像の座標系（撮影画素位置）とシェーディング補正座標系（補正ポイント）との対応関係を示す第１の写像関係を確定することができる。
【００６５】
ステップＳ７０５では、算出装置１０５は、ステップＳ７０３で作成したガンマ補正テーブルに基づいて階調を設定した少なくとも１つの補正値算出用画像を生成する。そして、算出装置１０５は、プロジェクタ１０１にこの補正値算出用画像を投射させ、投射された補正値算出用画像をカメラ１０４に撮影させる。
【００６６】
この際、ステップＳ７０３において、それぞれの光変調パネルに与えられる駆動階調に対する照度（Ｙ）が明確になっている。このため、算出装置１０５は、この駆動階調と照度の関係を示す情報から、それぞれの光変調パネルのパネル反射率がほぼ同一となるように設定した補正値算出用画像を少なくとも１つ生成してプロジェクタ１０１に投射させる。そして、投射された補正値算出用画像をカメラ１０４に撮影させる。複数の補正値算出用画像を生成するとともに撮影させる場合は、これらの補正値算出用画像における駆動階調を異ならせる。算出装置１０５は、カメラ１０４から撮影画像（第２の撮影画像：以下、補正値算出用撮影画像という）を取得する。
【００６７】
ここで、カメラ１０４から取得する補正値算出用撮影画像には、本処理の開始時から用いられている色彩照度計１０３が写り込んでいる。このため、前述したように、該撮影画像のうち色彩照度計１０３が写り込んだ部分では、良好なシェーディング補正を可能とするシェーディング補正値を求めることができない。
【００６８】
図１０には、図１（Ａ），（Ｂ）に示したようにスクリーンに形成した穴から色彩照度計のセンサ部が露出している状態で補正値算出用投射画像としての無彩色画像を投射し、その撮影により得られた補正値算出用撮影画像を示している。
【００６９】
ステップＳ７０６では、算出装置１０５は、ステップＳ７０５で取得した少なくとも１つの補正値算出用撮影画像を、ステップＳ７０４で確定した第１の写像関係に基づいて、シェーディング補正回路２０１〜２０３の分解能に合う（対応する）ように変換する。算出装置１０５は、この変換を補正値算出用撮影画像のＲＧＢの色ごとに独立に施して、色ごとの階調分布（輝度分布）を取得する。
【００７０】
この際、各シェーディング補正回路における補正ポイントのそれぞれに写像される撮影画像の画素数が異なる。このため、算出装置１０５は、各補正ポイントに写像される画素数に対する閾値を設定（算出）する。そして、補正ポイントに対する写像画素数がこの閾値以下である場合には、該補正ポイントにおける階調値を後述する補間処理によって算出する。
【００７１】
一方、補正ポイントに対する写像画素数が閾値より多い場合は、算出装置１０５は、写像画素の階調値の分散（ばらつき度）を算出する。そして、その分散値が所定値以上であるとき又は他の部分の分散値より大きいときは、第１の写像関係のうちその補正ポイントに対する写像関係部分を除去する。これにより、第１の写像関係から上述した推定対象領域として色彩照度計１０３に対応する部分の写像関係が除去された第２の写像関係が求められる。なお、階調値のばらつき度を示す指標として標準偏差を用いてもよい。
【００７２】
算出装置１０５は、補正値算出用撮影画像（第２の撮影画像）に対して、この第２の写像関係を用いて写像変換を行う。これにより、推定対象領域外の補正ポイント（つまりはシェーディング補正座標系の一部）の階調値である第１の階調値を求める。さらに、算出装置１０５は、推定対象領域内の補正ポイントに対して、第１の階調値を用いた後述する補間処理によって階調値（第２の階調値）を推定する。このようにして、全補正ポイントに対する階調値である第１および第２の階調値が、写像変換又は補間処理によって得られる。
【００７３】
このようにして求めたシェーディング補正回路の分解能に対応する階調分布の例を、図１１（Ａ）に示す。この図は、階調補間の対象となる部分の階調値を０とした階調分布を示しており、黒丸で囲んだ部分に推定対象領域が含まれる。この階調分布を作成した後に、必要に応じて推定対象領域から所定距離の範囲内にある領域の階調値も補間処理によって求めてもよい。
【００７４】
また、図１１（Ａ）のうち周辺側において黒い線で囲まれた部分は、シェーディング補正回路の補正ポイントに対応する階調値が決められなかった部分である。階調値は、これまで説明したようにプロジェクタ投射光のスクリーンからの反射光をカメラで撮影し、シェーディング補正回路上の補正ポイントに対応する輝度と対応する階調値を算出することで決定される。しかし、一般に、シェーディング補正回路はプロジェクタから投射される領域より広い領域を補正対象としているため、必ずしも全補正ポイントに対応した階調値が決定できるわけではない。このため、周辺側に示した黒い線で囲まれた部分も補間等の手段を用いて推定し、その階調値を算出する必要がある。
【００７５】
図１１（Ａ）に示す階調分布に対して補間処理を行うことで得られた階調分布を図１１（Ｂ）に示す。本実施例における補間処理では、評価値としての
【００７６】
【数４】
0006362468.tif 000005
【００７７】
を最少とする推定値を求める。上記式において、ｇｘ，ｙはシェーディング補正回路の分解能に対応するように変換した階調値であり、座標（ｘ，ｙ）での階調値を示す。?ｘ，ｙは座標（ｘ，ｙ）での階調値の推定値を示す。ωは重み係数である。Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、それぞれの演算の対象となっている画素領域の集合を示している。
【００７８】
本実施例では、上記評価式によって補間による推定値を算出するが、他のどのような補間方法を用いてもよい。
【００７９】
ステップＳ７０７では、算出装置１０５は、ステップＳ７０６にてシェーディング補正回路２０１〜２０３の分解能に対応するように変換されたＲＧＢの色ごとの階調分布の情報から色ごとのシェーディング補正値を算出する。シェーディング補正値の算出方法についての詳しい説明は省略する。
【００８０】
ステップＳ７０８では、算出装置１０５は、ステップＳ７０７にて算出したシェーディング補正値を情報記録回路２１２に書き込む。そして、算出装置１０５は、ステップＳ７０９にて本処理を終了する。
【００８１】
本実施例によれば、シェーディング補正値の算出に用いられる撮影画像（補正値算出用撮影画像）のうち色彩照度計１０３が写り込んだ領域を自動的に検出（判定）し、該領域の階調を補間処理によって推定する。これにより、色彩照度計１０３を取り除くことなく、ガンマ補正テーブルおよびシェーディング補正値を連続して算出することができる。
【実施例２】
【００８２】
上記実施例１では、階調を補間する領域（推定対象領域）を、階調の分散値を演算することで検出する場合について説明した。これに対して、本発明の実施例２では、該演算を省略するため、ユーザにより指定された領域の階調を補間する。なお、画像投射システムの構成要素については、実施例１と同符号を付す。
【００８３】
図１２（Ａ）には、推定対象領域を明示するように投射画像内に表示されたガイドの例を示している。スクリーンＳ上において、１０７はプロジェクタ１０１により投射された投射画像（ラスタ画像）であり、Ｇは補間により階調を算出する領域（実施例１におけるスクリーンＳの穴１０６とその内側にて露出した色彩照度計１０３を含む領域）を表示するガイドを示す。このガイドＧは、ガンマ補正特性およびシェーディング補正値の算出を開始する前にユーザが指定した推定対象領域を表示する。
【００８４】
算出装置１０５は、ラスタ階調設定コマンドとともに、ユーザが指定した推定対象領域の情報をプロジェクタ１０１に出力する。プロジェクタ１０１では、ラスタ生成回路２１１がラスタ画像を生成するとともに、シェーディング補正回路２０１〜２０３が推定対象領域とそれ以外の領域とで異なるシェーディング補正値を設定する。これにより、投射されるラスタ画像内に推定対象領域を示すガイドＧが表示される。
【００８５】
図１３（Ａ），（Ｂ）には、実施例１と同じ構成の画像投射システムにおいて、色彩照度計１０３が三脚等の支持部材によってスクリーンＳの前に設置された場合を示している。この場合には、図１２（Ｂ）に示すように、色彩照度計１０３と支持部材とを含む推定対象領域がユーザによって指定され、これに対応するガイドＧが投射画像（ラスタ画像）１０７内に表示される。
【００８６】
本実施例において、ガンマ補正テーブルを作成する処理と、第１および第２の写像関係を用いて第１および第２の階調値を算出してシェーディング補正値を算出する処理については、実施例１と同じである。図１４（Ａ）には図１２（Ａ）にてガイドＧにより表示された推定対象領域の階調を補間する前の階調分布を示し、図１４（Ｂ）には該推定対象領域の階調を補間した後の階調分布を示す。図１５（Ａ）には図１２（Ｂ）にてガイドＧにより表示された推定対象領域の階調を補間する前の階調分布を示し、図１５（Ｂ）には該推定対象領域の階調を補間した後の階調分布を示す。
【００８７】
以上説明したように、本実施例では、ユーザが階調を補間する領域、つまりは色彩照度計１０３が写り込んだ領域を指定するので、該領域を誤検出する可能性をなくすることができる。
【実施例３】
【００８８】
実施例１，２では、投射画像の中央部に配置した色彩照度計１０３にて色度を測定してガンマ補正特性の調整を行うために、シェーディング補正値が投射画像の中央部においては無補正となるようなシェーディング補正値を算出する場合について説明した。これに対して、本発明の実施例３では、色彩照度計が投射画像の中央部以外の位置に配置される場合について説明する。なお、画像投射システムの構成要素については、実施例１と同符号を付す。
【００８９】
図１６のフローチャートには、本実施例において算出装置１０５が行う処理（階調変換特性／シェーディング補正値算出方法）の流れを示している。ステップＳ１９０１で本処理を開始した算出装置１０５は、ステップＳ１９０２において、実施例１のステップＳ７０２と同様に、プロジェクタ１０１に複数のラスタ画像を投射させ、その色度情報を色彩照度計１０３から取得する。
【００９０】
ステップＳ１９０３では、算出装置１０５は、実施例１のステップＳ７０３と同様に、ステップＳ１９０２にて取得した色度情報からガンマ補正特性を示すガンマ補正テーブルを作成し、情報記録回路２１２に書き込む。
【００９１】
ステップＳ１９０４では、算出装置１０５は、実施例１のステップＳ７０４と同様に、プロジェクタ１０１に図５（Ａ）〜（Ｅ）および図６（Ａ）〜（Ｅ）に示す投射パターンを有する投射画像を投射させ、これをカメラ１０４に撮影させて撮影画像を取得する。これと同時に、算出装置１０５は、色彩照度計１０３から色度情報を取得して、投射パターンによる階調変化をモニタする。これにより、シェーディング補正回路による補正ポイントと色彩照度計１０３により色度が測定される位置（以下、色彩照度計１０３の配置位置という）との関係を特定する。算出装置１０５は、後述するように、色彩照度計１０３の配置位置を基準としてシェーディング補正値を算出する。これにより、色彩照度計１０３を、スクリーンＳの中央部だけでなく、自由な位置に配置することが可能となる。
【００９２】
ステップＳ１９０５では、算出装置１０５は、実施例１のステップＳ７０５と同様に、プロジェクタ１０１にステップＳ１９０４で作成したガンマ補正テーブルに基づいて階調を設定した少なくとも１つの補正値算出用画像を投射させる。そして、これを撮影したカメラ１０４から補正値算出用撮影画像を取得する。
【００９３】
ステップＳ１９０６では、算出装置１０５は、実施例１のステップＳ７０６と同様に、補正値算出用撮影画像をシェーディング補正回路２０１〜２０３の分解能に対応するように変換する。また、推定対象領域の階調値を補間処理により推定する。
【００９４】
ステップＳ１９０７では、算出装置１０５は、実施例１のステップＳ７０７と同様に、シェーディング補正値を算出する。本実施例では、算出装置１０５は、上述した色彩照度計１０３の配置位置を基準とし、そこでのシェーディング補正値を０とする。そして、実施例１で述べた基準となるシェーディング外形に対して、複数あるシェーディング補正値の階調のそれぞれが一定倍となるようシェーディング補正値を算出する。
【００９５】
より詳しく説明すると、算出装置１０５は、それぞれの光変調パネルの階調分布に対して、基準となる色彩照度計１０３による色度測定位置のシェーディング補正値を０とする。そして、算出装置１０５は、この基準位置と、前述した基準シェーディング外形の一定倍の外形をなすという条件とから、実現すべき階調におけるシェーディング外形を決定する。ここまででの処理により、１つの特定階調における実現すべき各光変調パネルの反射率ベースのシェーディング補正値が一意に決定される。
【００９６】
算出装置１０５は、本ステップの処理を他の特定階調のシェーディング補正プレーンの階調に対しても行う。これにより、各シェーディング補正回路に与える全シェーディング補正値が算出される。
【００９７】
ステップＳ１９０８では、算出装置１０５は、実施例１のステップＳ７０８と同様に、ステップＳ１９０７にて算出したシェーディング補正値を情報記録回路２１２に書き込む。そして、算出装置１０５は、ステップＳ１９０９にて本処理を終了する。
【００９８】
本実施例によれば、色彩照度計１０３を任意の位置に配置しても、ガンマ補正テーブルおよびシェーディング補正値を効率良く短時間で算出することができる。
【００９９】
上記各実施例では、補正値算出用撮影画像に対して第２の写像関係を用いた写像変換を行うことでシェーディング補正座標系の一部（推定対象領域外の領域）の第１の階調値を求め、該第１の階調値を用いた補間処理により推定対象領域の第２の階調値を求めた。しかし、第１の階調値からシェーディング補正座標系の一部（推定対象領域外の領域）のシェーディング補正値（第１の補正値）を求め、この第１の補正値を用いた補間処理により推定対象領域のシェーディング補正値（第２の補正値）を求めてもよい。
【０１００】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０１  プロジェクタ（画像表示装置）
１０３  色彩照度計
１０４  カメラ（撮像装置）
１０５  階調変換特性／シェーディング補正値算出装置
【図１】
0006362468.tif 000006
【図２】
0006362468.tif 000007
【図３】
0006362468.tif 000008
【図４】
0006362468.tif 000009
【図５】
0006362468.tif 000010
【図６】
0006362468.tif 000011
【図７】
0006362468.tif 000012
【図８】
0006362468.tif 000013
【図９】
0006362468.tif 000014
【図１０】
0006362468.tif 000015
【図１１】
0006362468.tif 000016
【図１２】
0006362468.tif 000017
【図１３】
0006362468.tif 000018
【図１４】
0006362468.tif 000019
【図１５】
0006362468.tif 000020
【図１６】
0006362468.tif 000021