(57)【要約】【課題】液晶プロジェクタ等の投影型表示装置において、輪郭のぼけが少ない台形補正を行う。【解決手段】台形補正部１０は、複数画素から１画素を生成する画素補間を用いて元画像を縮小することによって台形歪みを補正する。輪郭補正部２０は、台形補正部１０により得られた歪み補正画像に対してエッジ強調処理を施す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成部に形成された画像をスクリーンに投影して表示する投影型表示装置において、前記画像が前記スクリーンに傾斜して投影される場合に生じる台形歪みを補正するために、元画像を補正して前記画像形成部に形成される画像を作成する画像処理装置であって、
複数画素から１画素を生成する画素補間を用いて前記元画像を縮小することによって前記台形歪みを補正する台形補正部と、
当該台形補正部により得られた歪み補正画像に対してエッジ強調処理を施す輪郭補正部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理装置であって、
前記輪郭補正部は、前記歪み補正画像のエッジ成分を抽出するフィルタ部と、
当該フィルタ部により抽出されたエッジ成分にゲインを掛けるゲイン乗算部と、
当該ゲイン乗算部によりゲインが掛けられたエッジ成分を前記歪み補正画像に加算する加算部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
前記ゲインは、可変であることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記スクリーンに対する前記画像の投影方向の傾斜、および、前記画像がズーム機能を備えるレンズを介して投影される場合における前記レンズのズーム倍率のうち少なくとも一つに応じて前記ゲインを変化させるゲイン制御手段をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
画像形成部に形成された画像をスクリーンに投影して表示する投影型表示装置において、前記画像が前記スクリーンに傾斜して投影される場合に生じる台形歪みを補正するために、元画像を補正して前記画像形成部に形成される画像を作成する画像処理方法であって、
複数画素から１画素を生成する画素補間を用いて前記元画像を縮小することによって前記台形歪みを補正する台形補正ステップと、
当該台形補正ステップで得られた歪み補正画像に対してエッジ強調処理を施す輪郭補正ステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
画像形成部に形成された画像をスクリーンに投影して表示する投影型表示装置において、前記画像が前記スクリーンに傾斜して投影される場合に生じる台形歪みを補正するために、コンピュータに、元画像を補正して前記画像形成部に形成される画像を作成させる画像処理プログラムであって、コンピュータに、
複数画素から１画素を生成する画素補間を用いて前記元画像を縮小することによって前記台形歪みを補正する台形補正ステップと、
当該台形補正ステップで得られた歪み補正画像に対してエッジ強調処理を施す輪郭補正ステップと、
を実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成部に形成された画像をスクリーンに投影して表示する投影型表示装置において、画像がスクリーンに傾斜して投影される場合に生じる台形歪みを補正するために、元画像を補正して画像形成部に形成される画像を作成する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示デバイスに表示した画像をスクリーンに拡大投影する投影型表示装置が知られている。この投影型表示装置としては、例えば、小さな液晶パネルに表示した画像をレンズで拡大投影し、大画面の表示を行う液晶プロジェクタがある。図１１に示されるとおり、一般に、液晶プロジェクタ２００は、観賞の妨げとならないように、スクリーンＳよりも下方または上方に設置される。そして、液晶パネルに表示された画像は、スクリーンＳに対して傾斜して投影される。図１１のように下方から投影する場合、上方向に行くほど光路長が長くなり、拡大率が大きくなる。このため、矩形の元画像をそのまま液晶パネルに表示した場合、図１２のように、スクリーンＳに投影される投影画像Ａは上辺が長い台形形状となる。これは、台形歪み、あるいはキーストン歪みと呼ばれる。そこで、通常、投影画像が元画像と相似（図１２の投影画像Ｂ）となるように、元画像に対して台形補正（キーストン補正ともいう）を施す。具体的には、元画像を縮小することにより、投影画像Ａと逆形の台形形状を有する補正画像を作成し、この補正画像を液晶パネルに表示させる。
【０００３】
ここで、液晶パネルはマトリクス状に画素が配列されたものであり、元画像および補正画像はマトリクス状に画素値が配列されたデータで表現される。したがって、元画像から補正画像への縮小は、有効画素数を減らすことにより行われる。このとき、単に画素を間引いて有効画素数を減らすと、データが欠落してしまい、画像が荒くなってしまう。そこで、滑らかな画像を得るため、各種の画像補間アルゴリズムを用いて、元画像の複数の画素値から縮小後の画素値を求める場合が多い。
【０００４】
【特許文献１】特許公開２００３−３２４６６９
【特許文献２】特許公開２００１−２４９４０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、複数画素から１画素を生成する画素補間を用いて画像を縮小するとエッジがなまるので、上記の台形補正を行うと、画像の輪郭がぼけてしまう。そこで、本発明は、輪郭のぼけが少ない台形補正を行うことができる画像処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、画像形成部に形成された画像をスクリーンに投影して表示する投影型表示装置において、前記画像が前記スクリーンに傾斜して投影される場合に生じる台形歪みを補正するために、元画像を補正して前記画像形成部に形成される画像を作成する画像処理装置であって、複数画素から１画素を生成する画素補間を用いて前記元画像を縮小することによって前記台形歪みを補正する台形補正部と、当該台形補正部により得られた歪み補正画像に対してエッジ強調処理を施す輪郭補正部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
この画像処理装置において、好ましい実施の一形態では、前記輪郭補正部は、前記歪み補正画像のエッジ成分を抽出するフィルタ部と、当該フィルタ部により抽出されたエッジ成分にゲインを掛けるゲイン乗算部と、当該ゲイン乗算部によりゲインが掛けられたエッジ成分を前記歪み補正画像に加算する加算部と、を有する。
【０００８】
前記ゲインは、可変であることが好ましい。
【０００９】
また、前記スクリーンに対する前記画像の投影方向の傾斜、および、前記画像がズーム機能を備えるレンズを介して投影される場合における前記レンズのズーム倍率のうち少なくとも一つに応じて前記ゲインを変化させるゲイン制御手段をさらに有することが望ましい。
【００１０】
また、本発明は、画像形成部に形成された画像をスクリーンに投影して表示する投影型表示装置において、前記画像が前記スクリーンに傾斜して投影される場合に生じる台形歪みを補正するために、元画像を補正して前記画像形成部に形成される画像を作成する画像処理方法であって、複数画素から１画素を生成する画素補間を用いて前記元画像を縮小することによって前記台形歪みを補正する台形補正ステップと、当該台形補正ステップで得られた歪み補正画像に対してエッジ強調処理を施す輪郭補正ステップと、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、画像形成部に形成された画像をスクリーンに投影して表示する投影型表示装置において、前記画像が前記スクリーンに傾斜して投影される場合に生じる台形歪みを補正するために、コンピュータに、元画像を補正して前記画像形成部に形成される画像を作成させる画像処理プログラムであって、コンピュータに、複数画素から１画素を生成する画素補間を用いて前記元画像を縮小することによって前記台形歪みを補正する台形補正ステップと、当該台形補正ステップで得られた歪み補正画像に対してエッジ強調処理を施す輪郭補正ステップと、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、台形歪みを補正するための縮小処理の後に、エッジ強調処理を施すので、輪郭のぼけが少ない台形補正を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る画像処理装置を含む液晶プロジェクタ１００の構成を示すブロック図である。この液晶プロジェクタ１００では、スクリーンＳに投影したい画像が画像形成部である液晶パネル２に形成される。光源３は、液晶パネル２の背面から光を照射する。液晶パネル２を透過した光は、投影レンズ４によりスクリーンＳに拡大投影される。
【００１５】
スクリーンＳの法線と投影レンズ４の光軸とがずれている場合、台形歪みが生じる。そこで、液晶プロジェクタ１００には、台形補正処理を行う画像処理装置１が設けられている。
【００１６】
図２は、画像処理装置１の構成を示すブロック図である。画像処理装置１は、入力された元画像に台形補正を施し、補正後の画像を液晶パネル２に与える。この画像処理装置１は、台形補正部１０と輪郭補正部２０とを有する。ここで、両補正部１０、２０は、ハードウェア回路により実現されてもよいし、ＣＰＵおよびＲＡＭがＲＯＭ等の記録媒体に格納されたプログラムを実行することによって実現されてもよい。
【００１７】
台形補正部１０は、元画像に縮小処理を施し、台形歪みを補正する。この台形補正部１０は、パラメータ算出部１１、垂直縮小部１２、および水平縮小部１３を有する。なお、本件明細書では、画像の縦方向を垂直方向と称し、画像の横方向を水平方向と称する。
【００１８】
パラメータ算出部１１は、縮小処理に必要な各種のパラメータを算出する。このパラメータの算出について、図３〜５を用いて説明する。図３は、投影状態を横方向から観察した図である。図３において、液晶プロジェクタ１００の光軸とスクリーンＳの法線とのなす角（以下、投影角と称す）はβとなっている。また、投影レンズ４の中心からスクリーンＳ上の画像中心Ｏと画像中央の上端Ｐとを見込む角（以下、レンズ角と称す）はαとなっている。なお、横方向の傾斜は無いものとする。すなわち、スクリーンＳの法線を含む面への投影レンズ４の光軸の投影は、スクリーンＳの法線と向きが一致する。図４は、元画像の画素配列を示す図である。図４において、斜線が施された画素は有効画素を示す。これは、他の画素配列を示す図においても同じである。図４に示されるとおり、元画像の水平方向画素数はＨであり、垂直方向画素数はＶである。図５は、台形補正部１０により作成されるべき歪み補正画像の画素配列を示す図である。図５に示されるとおり、歪み補正画像は略台形形状となる。
【００１９】
パラメータ算出部１１は、予め設定された計算式に従って、レンズ角α、投影角β、水平方向画素数Ｈ、垂直方向画素数Ｖから各種のパラメータを算出する。本実施の形態では、算出されるパラメータは、歪み補正画像の台形の高さに対応する有効画素数（以下、補正垂直方向画素数と称す）Ｖａ、および、垂直方向の縮小を考慮しない場合における歪み補正画像の台形の上辺に対応する有効画素数（以下、補正水平方向画素数と称す）Ｈａである。なお、レンズ角α、水平方向画素数Ｈ、および垂直方向画素数Ｖは、固定値であっても可変値であってもよいが、適宜の手段によりパラメータ算出部１１に与えられる。また、投影角βは、ユーザによって入力されてもよいが、角度センサによって検出されることが好ましい。パラメータ算出部１１は、水平方向画素数Ｈ、垂直方向画素数Ｖ、補正垂直方向画素数Ｖａ、および補正水平方向画素数Ｈａを垂直縮小部１２および水平縮小部１３に渡す。
【００２０】
垂直縮小部１２は、パラメータ算出部１１から受けたパラメータを用いて、複数画素から１画素を生成する画素補間により元画像を垂直方向に縮小する。図６は、垂直方向の縮小処理の様子を示す図である。図６に示されるとおり、垂直方向の縮小処理により、垂直方向の有効画素数が補正垂直方向画素数Ｖａである矩形の画像が得られる。垂直縮小部１２は、垂直方向に縮小された画像を水平縮小部１３に渡す。
【００２１】
水平縮小部１３は、パラメータ算出部１１から受けたパラメータを用いて、複数画素から１画素を生成する画素補間により、垂直縮小部１２から受けた画像を水平方向に縮小する。図７は、水平方向の縮小処理の様子を示す図である。図７に示されるとおり、水平方向の縮小処理により、台形形状の歪み補正画像が得られる。水平縮小部１３は、得られた歪み補正画像を輪郭補正部２０に渡す。
【００２２】
ここで、複数画素から１画素を生成する画素補間を用いた画像の縮小について説明する。画素補間による画像縮小方法には、種々のアルゴリズムが存在するが、ここでは平均画素法を例にとって説明する。図８は、平均画素法の概念を説明するための図であり、元画像のあるラインを縮小率ｐで水平方向に縮小する場合を示している。図８において、元画像のラインは、縮小原点から水平方向に順に画素値Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・が配列されてなる。元画像の各画素の水平方向の長さは１とする。この元画像を画素数を維持したまま縮小率ｐで単純に縮小すると、水平方向の長さがｐである画素が配列されてなる図８に示される単純縮小画像となる。しかし、実際には画素の大きさは変更できないので、縮小画像の各画素の画素値は、当該画素と重複する単純縮小画像の各画素値を加重平均することにより得られる。ここで、単純縮小画像のある画素の加重平均の重みは、その画素のうち縮小画像の画素と重複する部分の長さである。したがって、図８において、縮小画像の画素値ｐ０はｐ０＝Ｐ０・ｐ０ａ＋Ｐ１・ｐ０ｂで与えられ、画素値ｐ１は、ｐ１＝Ｐ１・ｐ１ａ＋Ｐ２・ｐ１ｂ＋Ｐ３・ｐ１ｃで与えられる。具体的な数字を代入してみると、縮小率ｐ＝０．７、元画像の画素値Ｐ０＝０、Ｐ１＝０、Ｐ２＝１、Ｐ３＝１、Ｐ４＝１のとき、縮小画像の画素値は、ｐ０＝０、ｐ１＝０．６、ｐ２＝１となる。このように、複数画素から１画素を生成する画素補間により画像を縮小すると、エッジがなまり、輪郭がぼけてしまう。したがって、台形補正部１０により得られた歪み補正画像は、輪郭がぼけたものとなっている。
【００２３】
輪郭補正部２０は、台形補正部１０から受けた歪み補正画像に対してエッジ強調処理を施し、輪郭を補正する。この輪郭補正部２０は、歪み補正画像のエッジを強調することができれば、どのような構成であってもよいが、以下に具体的な構成の一例を示す。
【００２４】
図９は、輪郭補正部２０の構成の一例を示すブロック図である。この輪郭補正部２０は、歪み補正画像の水平方向のエッジ強調を行う。図９において、輪郭補正部２０は、フィルタ部２１、ゲイン乗算部２２、および加算部２３を有する。
【００２５】
フィルタ部２１は、入力された歪み補正画像から水平方向のエッジ成分を抽出するフィルタであり、例えば、５タップのＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタで構成される。ゲイン乗算部２２は、フィルタ部２１により抽出されたエッジ成分にゲインＧを掛ける。加算部２３は、ゲイン乗算部２２によりゲインＧが掛けられたエッジ成分をもとの歪み補正画像に加算する。
【００２６】
ここで、ゲイン乗算部２２のゲインＧは、固定値であってもよいが、可変値であることが好ましい。これは、状況に応じてエッジ強調の強さを変化させることができるからである。例えば、ユーザがゲインＧを設定できる構成とすれば、ユーザは、任意にエッジ強調の強さを変えることができ、好みの画像を得ることができる。
【００２７】
本実施の形態では、ゲイン乗算部２２のゲインＧは、ゲイン制御部２４によって制御される。歪み補正画像の輪郭のぼけ具合は、スクリーンＳに対する画像の投影方向の傾斜、すなわちスクリーンＳに対する投影レンズ４の光軸の傾斜に依存する。また、投影レンズ４がズーム機能を有する場合、投影レンズ４のズーム倍率ｍにも依存する。そこで、ゲイン制御部２４は、スクリーンＳに対する画像の投影方向の傾斜、および、ズーム倍率ｍに応じてゲインＧを決定する。ここで、スクリーンＳに対する画像の投影方向の傾斜は、スクリーンＳの法線に対する投影レンズ４の光軸の傾斜の角度および向きによって表される。本実施の形態では、スクリーンＳに対する画像の投影方向の傾斜は投影角βによって表され、ゲイン制御部２４は、（β，ｍ）とゲインＧとの対応テーブルに基づいてゲインＧを求める。このようなテーブルは、設計段階で設定されてもよいし、ユーザにより設定されてもよい。
【００２８】
なお、ここでは、投影角βおよびズーム倍率ｍに応じてゲインＧを決定することとしているが、どちらか一方に応じて決定してもよい。また、これらのパラメータの他に、歪み補正画像の輪郭のぼけ具合に影響を及ぼす他のパラメータを加えてもよい。
【００２９】
図１０は、本実施の形態に係る画像処理装置１の動作手順を示すフローチャートである。以下、図１０を用いて、画像処理装置１の動作について説明する。
【００３０】
まず、パラメータ算出部１１は、台形補正に必要な各種のパラメータを算出し、算出されたパラメータを垂直縮小部１２および水平縮小部１３に渡す（Ｓ１）。ついで、垂直縮小部１２は、元画像を垂直方向に縮小する（Ｓ２）。水平縮小部１３は、垂直縮小部１２により得られた画像を水平方向に縮小し、歪み補正画像を作成する（Ｓ３）。
【００３１】
輪郭補正部２０は、作成された歪み補正画像に対してエッジ強調処理を施し、輪郭を補正する（Ｓ４〜６）。本実施の形態では、フィルタ部２１は、歪み補正画像から水平方向のエッジ成分を抽出する（Ｓ４）。ゲイン乗算部２２は、フィルタ部２１により抽出されたエッジ成分に、ゲイン制御部２４から供給されたゲインＧを乗算する（Ｓ５）。加算部２３は、ゲイン乗算後のエッジ成分を水平縮小部１３から受けた歪み補正画像に加算する（Ｓ６）。
【００３２】
加算部２３により得られた輪郭補正後の歪み補正画像は、液晶パネル２に与えられ、液晶パネル２で表示されることとなる。
【００３３】
以上のとおり、本実施の形態によれば、台形歪みを補正するための画像縮小処理後に輪郭補正を行うので、輪郭のぼけが少ない台形補正を行うことができる。
【００３４】
また、輪郭補正においてエッジ成分に掛けられるゲインＧが可変であるので、スクリーンＳと液晶プロジェクタ１００との位置関係やズーム倍率等の状況に応じて、エッジ強調の強さを変化させることができる。これにより、状況に応じて適切な輪郭補正を行うことが可能となる。
【００３５】
さらに、スクリーンＳに対する投影レンズ４の光軸の傾斜やズーム倍率に応じてゲインＧを変化させるので、傾斜やズーム倍率に応じた適切な輪郭補正を行うことができる。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態を示したが、本発明が上記の実施の形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、投影型表示装置は、液晶プロジェクタに限られず、画像形成部に形成された画像が拡大投影されるものであれば、他のプロジェクタであってもよい。
【００３７】
また、上記の実施の形態では、台形補正部１０は縦方向の傾斜に対応しているが、縦方向および横方向の両方の傾斜に対応するものであってもよい。また、台形補正部１０は、垂直方向および水平方向の縮小を一度に行うものであってもよい。
【００３８】
また、上記の実施の形態では、水平方向のエッジ強調のみを行っているが、水平方向および垂直方向の両方のエッジ強調を行ってもよい。
【００３９】
また、台形補正部１０の前段にも輪郭補正部を設け、台形補正の前にも元画像に対してエッジ強調処理を施すこととしてもよい。
【００４０】
また、スクリーンＳに対する画像の投影方向の傾斜を検出する傾斜検出部を設けてもよい。この場合、傾斜検出部の検出結果を台形補正部１０に与えることとすれば、台形補正を自動的に行うことが可能となる。また、検出結果をゲイン制御部２４に与えることとすれば、ゲインの決定を自動的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態に係る画像処理装置を含む液晶プロジェクタ１００の構成を示すブロック図である。
【図２】画像処理装置１の構成を示すブロック図である。
【図３】投影状態を横方向から観察した図である。
【図４】元画像の画素配列を示す図である。
【図５】歪み補正画像の画素配列を示す図である。
【図６】垂直方向の縮小処理を示す図である。
【図７】水平方向の縮小処理を示す図である。
【図８】平均画素法の概念を説明するための図である。
【図９】輪郭補正部２０の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】画像処理装置１の動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】液晶プロジェクタとスクリーンとを横方向から観察した図である。
【図１２】スクリーンＳに投影される投影画像を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００  液晶プロジェクタ、１  画像処理装置、２  液晶パネル、３  光源、４  投影レンズ、１０  台形補正部、１１  パラメータ算出部、１２  垂直縮小部、１３  水平縮小部、２０  輪郭補正部、２１  フィルタ部、２２  ゲイン乗算部、２３  加算部、２４  ゲイン制御部、Ｓ  スクリーン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005210418.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005210418.tif 000012
【図１１】
2005210418.tif 000013
【図１２】
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