JP6140987B2 - Image processing apparatus and image processing method - Google Patents
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Description
本発明は、マルチプロジェクションシステムにおける輝度を調整するための画像処理装置及び画像処理方法に関するものである。 The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method for adjusting luminance in a multi-projection system.
マルチプロジェクションシステムは、複数のプロジェクタを並べて画像を投影することにより、個々のプロジェクタの性能を超える解像度での画像表示を可能とする。マルチプロジェクションシステムで、画像を投影する際には一般に、各プロジェクタからの投影領域間に隙間が生じないよう、隣り合うプロジェクタの投影領域が一部重畳するようにプロジェクタを設置する。投影領域内における重畳部分(以後、重畳領域と表記する)では、各プロジェクタからの光が重なることで輝度が高くなるため、重畳領域とそれ以外の部分(以後、非重畳領域と表記する)との境界部において不自然な輝度のギャップが生じる。 The multi-projection system makes it possible to display an image with a resolution exceeding the performance of each projector by projecting an image by arranging a plurality of projectors. When projecting an image in a multi-projection system, projectors are generally installed such that projection areas of adjacent projectors partially overlap so that no gap is generated between the projection areas from the projectors. In a superimposition part (hereinafter referred to as a superimposition area) in the projection area, the luminance increases due to the overlap of light from each projector, so that the superimposition area and the other part (hereinafter referred to as a non-superimposition area) An unnatural luminance gap is generated at the boundary portion.
このギャップを抑える技術として例えば、特許文献1に記載されている画像の輝度補正技術がある。該文献には、各プロジェクタから投影する画像の各画素の輝度値の補正を行う輝度補正パラメータを算出する手法が述べられている。具体的には、重畳領域と非重畳領域を合わせた領域(以後、全投影領域と表記する)において輝度が一定になるように、あるいは、重畳領域と非重畳領域との境界部の輝度が滑らかに変化するように、補正を行うことが記載されている。 As a technique for suppressing this gap, for example, there is an image luminance correction technique described in Patent Document 1. This document describes a method for calculating a luminance correction parameter for correcting the luminance value of each pixel of an image projected from each projector. Specifically, the luminance is constant in the region where the overlapping region and the non-overlapping region are combined (hereinafter referred to as the entire projection region), or the luminance at the boundary between the overlapping region and the non-overlapping region is smooth. It is described that correction is performed so as to change.
しかしながら、全投影領域において輝度が一定になるように輝度補正パラメータを算出する場合、輝度値を補正前の全投影領域における最低輝度に揃えることになるので、表示可能な輝度及びコントラストが低下するという問題が生じる。 However, when the brightness correction parameter is calculated so that the brightness is constant in the entire projection area, the brightness value is made to be the same as the minimum brightness in the entire projection area before correction, so that the displayable brightness and contrast are reduced. Problems arise.
また、各プロジェクタの投影中心の輝度は一般的に周辺部の輝度に比べて高い。従って、重畳領域と非重畳領域との境界部において輝度変化が滑らかになるように補正したとしても、全投影領域で見た場合には複数の輝度ピークを持った山が連続したような不自然な輝度ムラが生じる。 In addition, the brightness at the projection center of each projector is generally higher than the brightness at the periphery. Therefore, even if correction is made so that the luminance change is smooth at the boundary between the superimposed region and the non-superimposed region, when viewed in the entire projection region, it is unnatural as if mountains with multiple luminance peaks are continuous. Brightness unevenness occurs.
本発明に係る画像処理装置は、各投影手段の投影領域の少なくとも一部を重畳させるようにして結合投影領域を形成するように配置した複数の投影手段の輝度特性を取得する取得手段と、前記取得した複数の投影手段の輝度特性に基づいて、前記結合投影領域の水平または垂直1ラインにおける2点間の輝度分布が凹関数により規定される輝度分布となるように、投影する画像データを補正する補正手段と、前記輝度分布を、水平または垂直1ラインにおける2点間の輝度が凹関数により規定される分布となる範囲内で設定する設定手段とを備えることを特徴とする。 An image processing apparatus according to the present invention includes an acquisition unit that acquires luminance characteristics of a plurality of projection units arranged so as to form a combined projection region so as to overlap at least a part of the projection region of each projection unit; Based on the acquired luminance characteristics of the plurality of projection means, the projected image data is corrected so that the luminance distribution between two points in one horizontal or vertical line of the combined projection area becomes a luminance distribution defined by a concave function. And a setting means for setting the luminance distribution within a range in which the luminance between two points in one horizontal or vertical line is a distribution defined by a concave function .
本発明によれば、全投影領域において不自然な輝度ムラを抑制しながら輝度およびコントラストの低下を最小限に抑えた輝度補正処理を可能となる。 According to the present invention, it is possible to perform a luminance correction process that suppresses a decrease in luminance and contrast while suppressing unnatural luminance unevenness in all projection areas.
[実施例1]
一般に、プロジェクタの投影領域における輝度分布は一様ではなく、中央部よりも周辺部の輝度が低いという特性を持つ。また、プロジェクタの個体ごとのランプ性能に応じて、出力可能な最高輝度が異なる。
[Example 1]
In general, the luminance distribution in the projection area of the projector is not uniform, and the luminance in the peripheral portion is lower than that in the central portion. Further, the maximum brightness that can be output varies depending on the lamp performance of each projector.
そこで本実施例では、全投影領域の中央部の輝度を高く、周辺部ほど輝度を低く補正することで、不自然な輝度ムラを抑制しながら全投影領域における輝度及びコントラストの低下を最小限に抑えた輝度補正を行う。 Therefore, in this embodiment, by correcting the brightness at the center of the entire projection area and increasing the brightness at the periphery, the decrease in brightness and contrast in the entire projection area is minimized while suppressing unnatural brightness unevenness. Reduced brightness correction.
以下、本実施例では説明の簡略化のため、2台のプロジェクタを水平方向に並べて配置するマルチプロジェクションシステムを例に説明する。2台のプロジェクタは各投影領域が一部重畳するように設置する。このとき、2台のプロジェクタはスクリーン面に正対しており、スクリーン面まで等距離であるものとする。さらに、各プロジェクタ間の色差やガンマ特性が予め補正されており、プロジェクタの光は任意のタイミングで遮光できるものとする。 Hereinafter, in this embodiment, for the sake of simplicity of explanation, a multi-projection system in which two projectors are arranged side by side in the horizontal direction will be described as an example. Two projectors are installed so that each projection area partially overlaps. At this time, it is assumed that the two projectors face the screen surface and are equidistant to the screen surface. Further, color differences and gamma characteristics between the projectors are corrected in advance, and the projector light can be shielded at an arbitrary timing.
2台のプロジェクタを水平方向に並べて投影したときの輝度補正前後の輝度分布は図1のようになる。輝度分布は、各プロジェクタの輝度特性を表している。図1(a)は、画素値が全てR=G=B=255(すなわち白)である画像(以後、全白画像と表記する)を2台のプロジェクタで同時に投影し、投影した全白画像を撮像した撮像画像データを表している。この撮像画像データ内の点線部に沿った輝度分布の補正前後を表したグラフを図1(b)に示す。図1(b)の横軸は画素位置、縦軸は輝度値を示している。輝度値Lは例えば、L=0.2989*R+0.5866*G+0.1145*Bで撮像画像データから算出できる。以後、投影領域の輝度分布を表す際は、撮像画像データ内の投影領域における1ライン分の輝度分布を表すものとし、横軸は画素位置、縦軸は輝度値を示すものとする。図1(b)は、プロジェクタAの最高輝度値がプロジェクタBの最高輝度値よりも高いことを示している。また、図1(b)から明らかなように、プロジェクタAとプロジェクタBの重畳領域においては補正前では不自然な輝度のギャップが生じているが、補正後ではこの不自然な輝度のギャップが解消していることがわかる。 The luminance distribution before and after the luminance correction when two projectors are projected in the horizontal direction is as shown in FIG. The luminance distribution represents the luminance characteristics of each projector. FIG. 1A shows an image in which all the pixel values are R = G = B = 255 (that is, white) (hereinafter referred to as an all-white image) are simultaneously projected by two projectors, and the projected all-white image. The imaged image data obtained by imaging is represented. FIG. 1B shows a graph representing before and after correction of the luminance distribution along the dotted line portion in the captured image data. In FIG. 1B, the horizontal axis indicates the pixel position, and the vertical axis indicates the luminance value. The luminance value L can be calculated from the captured image data, for example, L = 0.22989 * R + 0.5866 * G + 0.1145 * B. Hereinafter, when the luminance distribution of the projection area is represented, the luminance distribution for one line in the projection area in the captured image data is represented, the horizontal axis represents the pixel position, and the vertical axis represents the luminance value. FIG. 1B shows that the maximum luminance value of projector A is higher than the maximum luminance value of projector B. As is clear from FIG. 1B, an unnatural luminance gap occurs before the correction in the overlapping region of the projector A and the projector B, but the unnatural luminance gap is eliminated after the correction. You can see that
図2は、本実施例におけるマルチプロジェクションシステムの全体構成例を示した図である。マルチプロジェクションシステムの制御を行うためのPCなどの情報処理装置201は、入力画像データ記憶部202、撮像制御部203、撮像画像データ記憶部204、画像処理部205、画像投影制御部206から構成される。情報処理装置201は画像データを処理する画像処理装置とすることができる。また、情報処理装置201に、カメラなどの撮像装置207がUSBケーブルなどで接続されており、プロジェクタ208A、208BがHDMIケーブルなどでそれぞれ接続されている。入力画像データ記憶部202には、表示したい画像データ(以後、表示画像データと表記する)や輝度補正に用いるキャリブレーション画像データが格納される。キャリブレーション画像データは、例えば上述したような画素値が全てR=G=B=255(すなわち白)である全白画像を示す画像データである。撮像制御部203は、撮像装置207を制御する。撮像画像データ記憶部204には、撮像装置207で撮像した撮像画像データが格納される。画像処理部205は、撮像画像データを基に表示画像データの輝度を補正し、輝度補正画像データを生成する。画像投影制御部206は、プロジェクタ208A、208Bを制御して、入力画像データ記憶部202に格納されている画像データが示すキャリブレーション画像データや画像処理部205にて生成した画像データが示す輝度補正された画像の投影を行う。なお、各プロジェクタからスクリーン209に画像を投影したときのスクリーン209上の全投影部分を投影領域210とし、投影領域内における重畳部分を重畳領域211とする。このように、投影領域210は各プロジェクタの投影領域の少なくとも一部を重畳させるように形成した場合、結合投影領域ということができる。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the overall configuration of the multi-projection system in the present embodiment. An
図3は本実施例の画像処理部205の内部構成例を示すブロック図である。画像処理部205は、画像データ入力部301、目標輝度分布生成部302、画像データ分割部303、輝度補正パラメータ算出部304、輝度補正処理部305から構成される。画像データ入力部301は、入力画像データ記憶部202に格納されている表示画像データF及びキャリブレーション画像データG、並びに、撮像画像データ記憶部204に格納されている撮像画像データHを取得する。目標輝度分布生成部302は、撮像画像データHを基に全投影領域の理想的な輝度分布を表した目標輝度分布画像データKを生成する。画像データ分割部303は、撮像画像データHを基に表示画像データFと目標輝度分布画像データKとを分割し、表示分割画像データf及び目標輝度分布分割画像データkを生成する。輝度補正パラメータ算出部304は、撮像画像データHと目標輝度分布分割画像データkとを基に、表示分割画像データfの輝度値を補正するための輝度補正パラメータWを算出する。輝度補正処理部305は、輝度補正パラメータWを基に表示分割画像データfの輝度値を補正し、輝度補正画像データf’を生成する。以後、表示用画像データF及び目標輝度分布画像データKが示す画像の幅、高さをそれぞれu1、v1とし、撮像画像データGが示す画像の幅、高さをそれぞれu2、v2とする。また、表示分割画像データf、目標輝度分割画像データk、及び輝度補正後画像データf’が示す画像並びに各プロジェクタの画面解像度の幅、高さ、をそれぞれu3、v3とする。説明を簡単にするために、表示画像データFと撮影画像データG内の全投影領域のアスペクト比が一致しているものとする。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the
図4は本実施例のマルチプロジェクションシステムにおける処理の流れを示すフローチャートである。以下、同図のフローチャートを用いて本実施例における全体の処理フローを説明する。図4に示す処理は、情報処理装置201のRAMやROMなどに格納されたプログラムをCPUが実行することによって実現される。
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of processing in the multi-projection system of this embodiment. The overall processing flow in this embodiment will be described below using the flowchart of FIG. The processing shown in FIG. 4 is realized by the CPU executing a program stored in the RAM or ROM of the
ステップS401では、画像投影制御部206が各プロジェクタを制御してキャリブレーション画像データGを各プロジェクタから投影する。そして、撮像制御部203が撮像装置207を制御することで各プロジェクタによって投影された投影領域210を撮像する。本ステップでは、プロジェクタ208A、208Bを個別に用いる個別撮像と、両方のプロジェクタを同時に用いる全体撮像の2種類の撮像を行う。
In step S401, the image
まず、プロジェクタ208Aの場合を例に個別撮像について説明する。個別撮像は、プロジェクタ208Aからキャリブレーション画像データGを投影した状態で実行する。プロジェクタ208Aからスクリーン209に投影したときの投影領域210を投影領域210Aとし、これを撮像装置207で撮像して撮像画像データHAを得る。プロジェクタ208Bについても同様に撮像を行い、撮像画像データHBを得る。
First, individual imaging will be described using the case of the
次に、全体撮像について説明する。全体撮像は、各プロジェクタからキャリブレーション画像データGを同時に投影した状態で実行する。各プロジェクタからスクリーン209に投影したときの投影領域210を投影領域210A+Bとし、投影領域210A+Bを撮像装置207で撮像して撮像画像データHA+Bを得る。
Next, whole imaging will be described. Whole imaging is performed in a state where the calibration image data G is simultaneously projected from each projector. The
個別撮像および全体撮像で得られた撮像画像データは、それぞれ撮像画像データ記憶部204に格納される。
The captured image data obtained by the individual imaging and the entire imaging are stored in the captured image
ステップS402では、目標輝度分布生成部302が、全体撮像で得られた撮像画像データHA+Bから投影領域210A+Bの理想的な輝度分布を表した目標輝度分布画像データKを生成する。目標輝度分布画像データKの生成についての詳細は後述する。 In step S402, the target luminance distribution generation unit 302 generates target luminance distribution image data K representing an ideal luminance distribution of the projection area 210A + B from the captured image data H A + B obtained by the entire imaging. Details of generation of the target luminance distribution image data K will be described later.
ステップS403では、画像データ分割部303が、表示画像データFから各プロジェクタが投影する表示分割画像データfA、fBを生成する。また、画像データ分割部303が、目標輝度分布画像データKから各プロジェクタの投影領域の理想的な輝度分布を表した目標輝度分布分割画像データkA、kBを生成する。表示画像データFと目標輝度分布画像データKのそれぞれの分割方法についての詳細は後述する。
In step S403, the image
ステップS404では、輝度補正パラメータ算出部304が、目標輝度分布分割画像データkA、kBを用いて、表示用分割画像データfA、fBの輝度値を補正するための輝度補正パラメータWA、WBを算出する。輝度補正パラメータWA、WBの算出方法についての詳細は後述する。
In step S404, the luminance
ステップS405では、輝度補正パラメータWA、WBに基づいて表示分割画像データfA、fBの輝度値を画素ごとに補正し、輝度補正画像データf’A、 f’Bを生成する。本実施例における輝度値補正の計算式の一例を次式で表す。 In step S405, the luminance correction parameter W A, displayed on the basis of W B divided image data f A, the luminance value of f B is corrected for each pixel, the luminance correction image data f 'A, f' to generate a B. An example of a formula for calculating the luminance value in this embodiment is expressed by the following formula.
ただし、f’z(i,j)は四捨五入した整数値とする。 However, f'z (i, j) is a rounded integer value.
ここで、各画像の左上角の画素を原点、水平方向の画素位置をi、垂直方向の画素位置をjとする。 Here, the pixel in the upper left corner of each image is the origin, the pixel position in the horizontal direction is i, and the pixel position in the vertical direction is j.
最後に、ステップS406では、画像投影制御部206が各プロジェクタを制御し、輝度補正画像データf’A、 f’Bが示す画像を各プロジェクタからスクリーン209に投影し、処理を終了する。
Finally, in step S406, the image
<目標輝度分布画像データ生成>
ここでは、ステップS402で行う投影領域210A+Bの目標輝度分布画像データ生成について説明する。目標輝度分布画像データKは、投影領域210A+Bの理想的な輝度分布を表す。なお、撮像画像と表示画像とは解像度の違いなどにより同サイズであるとは限らない。そこで、目標輝度分布画像データKを生成する前に、撮像画像データHA+Bが示す画像と同サイズである画像を示すプレ目標輝度分布画像データK’を生成する。プレ目標輝度分布画像データK’は、水平方向1ラインずつ目標輝度分布を求め、全ラインの目標輝度分布を算出することで得られる。その後、プレ目標輝度分布画像データK’を基に表示画像データFが示す画像と同サイズの画像を示す目標輝度分布画像データKを生成する。
<Target luminance distribution image data generation>
Here, generation of target luminance distribution image data of the projection area 210A + B performed in step S402 will be described. The target luminance distribution image data K represents an ideal luminance distribution of the projection area 210A + B. The captured image and the display image are not necessarily the same size due to a difference in resolution. Therefore, before the target luminance distribution image data K is generated, pre-target luminance distribution image data K ′ indicating an image having the same size as the image indicated by the captured image data H A + B is generated. The pre-target luminance distribution image data K ′ is obtained by obtaining the target luminance distribution for each horizontal line and calculating the target luminance distribution for all lines. Thereafter, target luminance distribution image data K indicating an image having the same size as the image indicated by the display image data F is generated based on the pre-target luminance distribution image data K ′.
図5は目標輝度分布生成部302における処理の流れを示すフローチャートである。以下、同図のフローチャートを用いて説明する。 FIG. 5 is a flowchart showing the flow of processing in the target luminance distribution generation unit 302. This will be described below with reference to the flowchart of FIG.
まず、ステップS501では、目標輝度分布生成部302は、撮像画像データHA+Bが示す画像と同サイズの画像を示すプレ目標輝度分布画像データK’を生成し、各画素の画素値を例えば0(すなわち、全黒画像)で初期化する。 First, in step S501, the target luminance distribution generation unit 302 generates pre-target luminance distribution image data K ′ indicating an image having the same size as the image indicated by the captured image data H A + B , and sets the pixel value of each pixel, for example, It is initialized with 0 (that is, an all black image).
次に、ステップS502では、目標輝度分布生成部302は、プレ目標輝度分布画像データK’について全ラインの目標輝度分布を算出したかの判定を行う。全ラインにおいて目標輝度分布の算出が完了していればステップS508へ進み、そうでなければステップS503へ進む。 Next, in step S502, the target luminance distribution generation unit 302 determines whether the target luminance distribution of all lines has been calculated for the pre-target luminance distribution image data K ′. If the calculation of the target luminance distribution has been completed for all lines, the process proceeds to step S508, and if not, the process proceeds to step S503.
ステップS503では、目標輝度分布生成部302は、処理する水平方向1ラインを選択し、その1ラインに対してステップS504〜S507の処理を行う。 In step S503, the target luminance distribution generation unit 302 selects one horizontal line to be processed, and performs the processes of steps S504 to S507 on the one line.
ステップS504では、目標輝度分布生成部302は、撮像画像データHA+Bが示す画像内の投影領域210HA+Bにおける代表点の画素位置と輝度値とを取得する。まず、目標輝度分布生成部302は、投影領域210HA+Bの両端に相当する画素P1、P2と、投影領域210HA+Bの中心に相当する画素P3をそれぞれ代表点として取得する。また、目標輝度分布生成部302は、当該代表点の画素位置iPmと輝度値LiPm(m=1、2、3)とをそれぞれ取得する。なお、以後、スクリーン209上の投影領域210と、撮像画像データHが示す画像内の投影領域とを区別するために、撮像画像データHが示す画像内の投影領域を投影領域210HZ(Z=A、B、A+Bなど)と表記する。
In step S504, the target luminance distribution generation unit 302 acquires the pixel position and the luminance value of the representative point in the projection area 210H A + B in the image indicated by the captured image data H A + B. First, the target brightness distribution generating unit 302 includes a pixel P1, P2 corresponding to both ends of the projection area 210H A + B, acquires the pixel P3 corresponding to the center of the projection area 210H A + B as respective representative points. In addition, the target luminance distribution generation unit 302 acquires the pixel position i Pm and the luminance value Li Pm (m = 1, 2, 3) of the representative point, respectively. Hereinafter, in order to distinguish the
ステップS505では、目標輝度分布生成部302は、3つの代表点を通過する二次関数を求めることで目標輝度分布を算出する。一般に、3点(x1、y1)、(x2、y2)、(x3、y3)を通過する二次関数y=ax2+bx+cについて以下の式が成り立つ。 In step S505, the target luminance distribution generation unit 302 calculates the target luminance distribution by obtaining a quadratic function that passes through the three representative points. In general, the following equation holds for a quadratic function y = ax 2 + bx + c passing through three points (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ).
この連立方程式を行列で表すと次式のように記述でき、ガウス・ジョルダン法を用いることで3つの係数a、b、cを求めることができる。 This simultaneous equation can be expressed as a matrix as follows, and three coefficients a, b, and c can be obtained by using the Gauss-Jordan method.
本実施例では、式3において(x1,y1)=(iP1,LP1)、(x2,y2)=(iP2,LP2)、(x3,y3)=(iP3,LP3)として係数a、b、cを求めることにより、P1、P2、P3を結ぶ2次曲線を得る。そしてこの2次曲線を1ライン分の目標輝度分布とする。 In the present embodiment, (x 1 , y 1 ) = (i P1 , L P1 ), (x 2 , y 2 ) = (i P2 , L P2 ), (x 3 , y 3 ) = (i By obtaining the coefficients a, b and c as P3 , L P3 ), a quadratic curve connecting P1, P2 and P3 is obtained. This quadratic curve is set as a target luminance distribution for one line.
ステップS506では、目標輝度分布生成部302は、各プロジェクタが目標輝度分布の通りに出力できるかの判定を行う。判定方法は、目標輝度分布が撮像画像データHA+B内の投影領域210HA+Bの輝度分布内に収まる場合は出力可能とし、そうでなければ出力不可能とする。具体的には、ステップS505で算出した目標輝度分布の各画素の輝度値Liと、撮像画像データHA+Bの同じ画素位置の画素の輝度値L’iとを比較し、全画素についてLi≦L’iの場合は出力可能とし、そうでない場合は出力不可能とする。出力可能であれば、ステップS505を完了してステップS502へ戻り、そうでなければステップS507へ進む。 In step S506, the target luminance distribution generation unit 302 determines whether each projector can output according to the target luminance distribution. In the determination method, if the target luminance distribution falls within the luminance distribution of the projection area 210H A + B in the captured image data H A + B , output is possible, otherwise output is impossible. Specifically, the luminance value L i of each pixel of the target luminance distribution calculated in step S505 is compared with the luminance value L ′ i of the pixel at the same pixel position in the captured image data H A + B , and all the pixels are compared. If L i ≦ L ′ i , output is possible, otherwise output is not possible. If output is possible, step S505 is completed and the process returns to step S502. Otherwise, the process proceeds to step S507.
ステップS507では、目標輝度分布生成部302は、代表点P3の輝度値を下げ、ステップS505へ戻る。代表点P3の輝度値の下げ幅は、例えば、1ライン内の最大輝度値と最小輝度値の差の10分の1程度に設定することができる。ただし、下げ幅が小さいとステップS505〜S507の処理回数が増加するため、処理時間を短縮したい場合には下げ幅を大きく設定することができる。 In step S507, the target luminance distribution generation unit 302 decreases the luminance value of the representative point P3 and returns to step S505. The reduction amount of the luminance value of the representative point P3 can be set to about 1/10 of the difference between the maximum luminance value and the minimum luminance value in one line, for example. However, since the number of processes in steps S505 to S507 increases when the reduction amount is small, the reduction amount can be set large when it is desired to shorten the processing time.
図6は、算出した1ライン分の目標輝度分布の例を示す。線601は撮像画像データHA+B内の投影領域210HA+Bにおける1ライン分の輝度分布、すなわち補正前の輝度分布を示している。線602は、代表点を単純につないだ状態の輝度分布を示している。線602の輝度分布では、各プロジェクタが出力できない目標輝度が含まれてしまう。そこで、本実施例では代表点P3の目標輝度値を下げて再度2次曲線を算出して線603のようなステップS505〜S507の処理により算出した1ライン分の目標輝度分布を算出する。なお、本実施例では、複数のプロジェクタのうち、出力可能な輝度が低いプロジェクタに併せて目標輝度分布を算出している。前述したように、プロジェクタの特性として、通常は中央部分の輝度値が高く、周辺部分に向かって輝度値が低くなる傾向がある。そこで、本実施例では、図6に示すようにプロジェクタAとプロジェクタBとの両端部分の輝度値を比較して、輝度値が低いプロジェクタBの端部iP2の輝度値LP2にプロジェクタAの端部iP1の輝度値を設定する。そして、目標輝度分布を算出している。このように、出力可能な輝度が低いプロジェクタに併せて目標輝度分布を算出することで、他方のプロジェクタの出力特性が著しく低い場合であっても、輝度およびコントラストの低下を最小限に抑えることができる。
FIG. 6 shows an example of the calculated target luminance distribution for one line. A line 601 indicates the luminance distribution for one line in the projection area 210H A + B in the captured image data H A + B , that is, the luminance distribution before correction. A
尚、本実施例では、撮像画像データHA+B内の投影領域210HA+Bの両端と中央の画素を代表点とし、それらを結ぶ2次曲線を得ることで1ライン分の目標輝度分布を算出する例を説明した。しかし、投影領域210A+Bの中央部の輝度が高く周辺部の輝度が低くなるような輝度分布が得られるのであれば、曲線の求め方はこれに限定されない。例えば、代表点を増やし、四次関数を得ることで目標輝度分布を算出してもよい。 In the present embodiment, both ends and the central pixel of the projection area 210H A + B of the image data in the H A + B as the representative point, the target brightness distribution of one line by obtaining a quadratic curve connecting them An example of calculating the above has been described. However, the method of obtaining the curve is not limited to this as long as a luminance distribution is obtained in which the luminance of the central portion of the projection area 210A + B is high and the luminance of the peripheral portion is low. For example, the target luminance distribution may be calculated by increasing the representative points and obtaining a quartic function.
全ラインについてステップS503〜S507により目標輝度分布の算出することでプレ目標輝度分布画像データK’が生成される。その後、ステップS508で、目標輝度分布生成部302は、プレ目標輝度分布画像データK’から目標輝度分布画像データKを生成する。プレ目標輝度分布画像データK’から目標輝度分布画像データKを生成する理由は、上述したように解像度の違いによる画像サイズの違いを解消するためである。 Pre-target luminance distribution image data K ′ is generated by calculating the target luminance distribution in steps S503 to S507 for all lines. Thereafter, in step S508, the target luminance distribution generation unit 302 generates target luminance distribution image data K from the pre-target luminance distribution image data K ′. The reason for generating the target luminance distribution image data K from the pre-target luminance distribution image data K ′ is to eliminate the difference in image size due to the difference in resolution as described above.
具体的には、図7(a)に示すように、プレ目標輝度分布画像データK’から、算出した目標輝度分布の4隅の画素PK' 1〜PK' 4の画素位置を取得する。次に、画素PK' 1〜PK' 4が表示画像データFと同サイズになるように射影変換を行う。一般に、射影変換では変換前画像の画素位置を(x,y)、変換後画像の画素位置を(x’,y’)とすると、x、y、x’、y’の関係は次式で表すことができる。 Specifically, as shown in FIG. 7A, the pixel positions of the four corner pixels P K ′ 1 to P K ′ 4 of the calculated target luminance distribution are acquired from the pre-target luminance distribution image data K ′. . Next, projective transformation is performed so that the pixels P K ′ 1 to P K ′ 4 have the same size as the display image data F. In general, in the projective transformation, when the pixel position of the pre-conversion image is (x, y) and the pixel position of the post-conversion image is (x ′, y ′), the relationship between x, y, x ′, and y ′ is Can be represented.
上式において、a1〜a8は変換前画像と変換後画像との間の射影変換パラメータである。式4を展開し、変換前画像内の画素位置P1(x1,y1)〜P4(x4,y4)と、変換後画像内の画素位置Q1(x’1,y’1)〜Q4(x’4,y’4)を代入することで次式の連立方程式を導くことができる。 In the above equation, a1 to a8 are projective transformation parameters between the pre-conversion image and the post-conversion image. Expression 4 is expanded, and pixel positions P 1 (x 1 , y 1 ) to P 4 (x 4 , y 4 ) in the pre-conversion image and pixel positions Q 1 (x ′ 1 , y ′) in the post-conversion image By substituting 1 ) to Q 4 (x ′ 4 , y ′ 4 ), the following simultaneous equations can be derived.
上式を解くことにより、射影変換パラメータa1〜a8を算出する。本実施例では、変換前画像の画素位置P1(x1,y1)〜P4(x4,y4)をプレ目標輝度分布画像データK’の画素位置PK' 1(x1,y1)〜PK' 4(x4,y4)とする。また、変換後画像の画素位置Q1(x’1,y’1)〜Q4(x’4,y’4)を目標輝度分布画像データKの画素位置QK 1(x’1,y’1)〜QK 1(x’4,y’4)として射影変換パラメータを算出する。そして、そのパラメータに基づいて射影変換を行うことで、図7(b)に示す目標輝度分布画像データKを得る。なお、目標輝度分布画像データKの画素位置QK 1(x’1,y’1)〜QK 1(x’4,y’4)は、表示画像データFの表示サイズに基づいて求めることができる。 The projective transformation parameters a1 to a8 are calculated by solving the above equation. In this embodiment, the pixel positions P 1 (x 1 , y 1 ) to P 4 (x 4 , y 4 ) of the pre-conversion image are used as the pixel positions P K ′ 1 (x 1 , x y 1 ) to P K ′ 4 (x 4 , y 4 ). Also, the pixel positions Q 1 (x ′ 1 , y ′ 1 ) to Q 4 (x ′ 4 , y ′ 4 ) of the converted image are used as the pixel positions Q K 1 (x ′ 1 , y) of the target luminance distribution image data K. calculates a projective transformation parameter as' 1) ~Q K 1 (x '4, y' 4). Then, by performing projective transformation based on the parameters, target luminance distribution image data K shown in FIG. 7B is obtained. The pixel positions Q K 1 (x ′ 1 , y ′ 1 ) to Q K 1 (x ′ 4 , y ′ 4 ) of the target luminance distribution image data K are obtained based on the display size of the display image data F. Can do.
以上で説明した処理により、目標輝度分布生成部302は、投影領域210A+Bの理想的な目標輝度分布を示した目標輝度分布画像データKを生成する。 Through the processing described above, the target luminance distribution generation unit 302 generates target luminance distribution image data K indicating an ideal target luminance distribution of the projection area 210A + B.
尚、本実施例においてはプロジェクタ2台を水平方向に並べて構成する場合を例として説明したが、3台以上のプロジェクタを水平方向に並べて構成してもよい。図8は、プロジェクタ3台を水平方向に並べてステップS501〜S507の処理を行い、ある1ライン分の目標輝度分布を算出した場合の例を示す。線801は撮像画像データHA+B+C内の投影領域210HA+B+Cの輝度分布、すなわち補正前の輝度分布を示している。線802は、代表点を単純につないだ状態の輝度分布を示している。線803はステップS505〜S507の処理により算出した目標輝度分布を示している。
In this embodiment, the case where two projectors are arranged in the horizontal direction has been described as an example. However, three or more projectors may be arranged in the horizontal direction. FIG. 8 shows an example in which three projectors are arranged in the horizontal direction and the processes of steps S501 to S507 are performed to calculate a target luminance distribution for a certain line. A line 801 indicates the luminance distribution of the projection area 210H A + B + C in the captured image data H A + B + C , that is, the luminance distribution before correction. A
また、プロジェクタを垂直方向に並べてもよいことは言うまでもない。例えば、ステップS502〜S507を水平方向1ラインではなく、垂直方向1ラインに変更して処理することで垂直方向に対応することができる。さらに、プロジェクタを水平方向および垂直方向に複数台並べた場合は、ステップS502〜S507を水平方向と垂直方向両方について1ラインごとに行い、輝度値の小さい方を目標輝度として目標輝度分布画像データKを生成することができる。 Needless to say, the projectors may be arranged in the vertical direction. For example, by changing steps S502 to S507 to one line in the vertical direction instead of one line in the horizontal direction, it is possible to deal with the vertical direction. Further, when a plurality of projectors are arranged in the horizontal direction and the vertical direction, steps S502 to S507 are performed for each line in both the horizontal direction and the vertical direction, and the target luminance distribution image data K having the smaller luminance value as the target luminance. Can be generated.
<画像分割>
ここでは、画像データ分割部303がステップS403で行う画像分割処理について図9を用いて説明する。各プロジェクタによって輝度の補正の度合いが異なるので、目標輝度分布画像データKと表示画像データFとをそれぞれのプロジェクタが出力する画像サイズの画像データに分割する。本処理により、各プロジェクタが投影する画像を示す表示分割画像データfA、fB、および各プロジェクタの投影領域の理想的な輝度分布を表した目標輝度分布分割画像データkA、kBを生成する。表示分割画像データfA、fB、および目標輝度分布分割画像データkA、kBを生成するにあたり、射影変換パラメータを算出する。以下、射影変換パラメータの算出方法を説明する。
<Image division>
Here, the image division processing performed by the image
図9(a)は、撮像画像データHA+Bと表示画像データFとが示す画像の例を示した図である。まず、撮像画像データHA+B内の投影領域210HA、210HBの四隅の画素PH A1〜PH A4、PH B1〜PH B4の画素位置を取得する。PH A2、PH A3、PH B1、PH B4の画素位置は、たとえば図1(b)に示すように輝度値が急激に変化している箇所に基づいて取得することができる。次に、画素PH A1〜PH A4、PH B1〜PH B4に対応する画素を表示画像データFから取得し、それぞれPf A1〜Pf A4、Pf B1〜Pf B4とする。具体的には、Pf A1、Pf A4、Pf B2、Pf B3は、それぞれ順に表示画像データFの左上角、左下角、右上角、右下角の画素に対応付けされる。Pf A2、Pf B1は、画素PH A1PH B1間の距離、PH B1PH A2間の距離、PH A2PH B2間の距離の比が、それぞれ画素Pf A1Pf B1間の距離、画素Pf B1Pf A2間の距離、Pf A2Pf B2間の距離の比と一致する画素に対応付けられる。Pf A3、Pf B4についても同様に画素間の距離の比を用いることで対応付けを行う。最後に、撮像画像データHA+B内の画素PH A1〜PH A4と表示分割画像データfA内の画素Pf A1〜Pf A4からステップS507で説明した射影変換パラメータ(以後、パラメータAと表記する。)を求める。同様に、表示分割画像データfBの四隅の画素とPf B1〜Pf B4から射影変換パラメータ(以後、パラメータBと表記する。)を求める。 FIG. 9A is a diagram illustrating an example of an image indicated by the captured image data H A + B and the display image data F. First, the pixel positions of the pixels P H A1 to P H A4 and P H B1 to P H B4 at the four corners of the projection areas 210H A and 210H B in the captured image data H A + B are acquired. The pixel positions of P H A2 , P H A3 , P H B1 , and P H B4 can be acquired based on, for example, a location where the luminance value changes rapidly as shown in FIG. Next, the pixels corresponding to the pixels P H A1 to P H A4 and P H B1 to P H B4 are acquired from the display image data F, and are set as P f A1 to P f A4 and P f B1 to P f B4 , respectively. . Specifically, P f A1 , P f A4 , P f B2 , and P f B3 are sequentially associated with pixels at the upper left corner, the lower left corner, the upper right corner, and the lower right corner of the display image data F, respectively. P f A2, P f B1 is the distance between the pixel P H A1 P H B1, P H B1 P H distance between A2, P H A2 P ratio of the distance between the H B2 are each pixel P f A1 P f the distance between the B1, the distance between the pixel P f B1 P f A2, is associated with a pixel that matches the ratio of the distance between P f A2 P f B2. Similarly, P f A3 and P f B4 are associated by using a ratio of distances between pixels. Finally, the projective transformation parameters (hereinafter referred to as parameters) described in step S507 from the pixels P H A1 to P H A4 in the captured image data H A + B and the pixels P f A1 to P f A4 in the display divided image data f A are used. (Denoted A). Similarly, projective transformation parameters (hereinafter referred to as parameter B) are obtained from the pixels at the four corners of the display divided image data f B and P f B1 to P f B4 .
画像データ分割部303は、表示画像データFとパラメータAから射影変換を行うことで表示分割画像データfAを生成し、表示画像データFとパラメータBから射影変換を行うことで表示分割画像データfBを生成する。図9(b)は、生成した表示分割画像データfA、fBが示す画像の一例を示す。同様に、画像データ分割部303は、目標輝度分布画像データKとパラメータAを用いて射影変換を行うことで目標輝度分布分割画像データkAを生成する。そして、目標輝度分布画像データKとパラメータBを用いて射影変換を行うことで、目標輝度分布分割画像データkBを生成する。
The image
以上で説明した処理により、画像データ分割部303は、表示画像データFと目標輝度分布画像データKとをそれぞれ分割し、表示分割画像データfA、fBと目標輝度分布分割画像データkA、kBを生成する。
Through the processing described above, the image
<輝度補正パラメータ算出>
ここでは、輝度補正パラメータ算出部304がステップS404で行う輝度補正パラメータの算出について説明する。輝度補正パラメータ算出部304は、輝度補正パラメータWAとして、2つのパラメータを算出して乗算する。すなわち、輝度補正パラメータ算出部304は、撮像画像データHA内の投影領域210HAにおける輝度補正パラメータWA1と、重畳領域においてプロジェクタ208Aが出力する輝度値の割合を示す輝度補正パラメータWA2とを算出する。輝度補正パラメータ算出部304は、算出した輝度補正パラメータWA1とWA2とを画素ごとに乗算することで輝度補正パラメータWAを得る。輝度補正パラメータWBは、撮像画像データHBに対して同様の処理を行うことで得ることができる。これらの輝度補正パラメータは、各プロジェクタから投影される画像の輝度を調整する割合を表している。これら輝度補正パラメータWA、WBを用いることで表示分割画像fA、fBの輝度補正が行われる。
<Brightness correction parameter calculation>
Here, the calculation of the brightness correction parameter performed by the brightness correction
図10は輝度補正パラメータ算出部304における処理の流れを示すフローチャートである。以下、同図のフローチャートを用いて本処理について説明する。
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of processing in the brightness correction
まず、ステップS1001では、輝度補正パラメータ算出部304は、撮像画像データHA、HBと目標輝度分布分割画像データkA、kBから表示分割画像データfA、fBの輝度を補正するためのパラメータWA1、WB1を算出する。具体的には、輝度補正パラメータ算出部304は、式(6)にて輝度補正パラメータWA1を算出する。式(6)では、撮像画像データHA内の投影領域210HAにおける所定の画素の輝度値YHA(i,j)が、目標輝度分布分割画像データkAの対応する画像の輝度値YKA(i,j)と等しくなるように、輝度補正パラメータWA1を算出している。なお、撮像画像データHA内の投影領域210HAの画素位置と目標輝度分布分割画像データkAの対応する画素位置は、例えば上述した画像分割の際に得られた射影変換パラメータを用いて対応付けすることができる。
First, in step S1001, the luminance correction
撮像画像HBに対しても同様に処理を行うことで輝度補正パラメータWB1を算出する。輝度補正パラメータWB1の計算式を次式で表す。 The brightness correction parameter W B1 is calculated by performing the same process on the captured image H B. The calculation formula of the brightness correction parameter W B1 is expressed by the following formula.
ここで、輝度補正パラメータWA1、WB1は0〜1の値となり、この値が小さいほど表示分割画像データfA、fBの輝度値が小さくなる。なお、上記処理では、輝度補正パラメータは、撮像画像データHA及びHBを用いて算出したが、撮像画像データHA+Bに基づいて各撮像画像データHの輝度値を算出したものを用いて輝度補正パラメータを算出してもよい。 Here, the luminance correction parameters W A1 and W B1 have values of 0 to 1, and the smaller the value, the smaller the luminance value of the display divided image data f A and f B. In the above process, the brightness correction parameter is calculated using the captured image data H A and H B , but the brightness correction parameter calculated using the captured image data H A + B is used. Thus, the brightness correction parameter may be calculated.
次に、ステップS1002では、輝度補正パラメータ算出部304は、撮像画像データHA+Bを2値化して、重畳領域211の形状を取得する。例えば、まず撮像画像データHA、HB内の投影領域210HA、210HBにおける最高輝度値YAh、YBhを求め、数値が大きい方を閾値thとする。次に、撮像画像データHA+B中の投影領域210HA+Bの輝度値がth以上の場合は1、th未満の場合は0を割り当てることで2値化を行い、2値画像データBIA+Bを生成する。以降のステップS1003では、この2値画像データBIA+Bの各画素を参照することで重畳領域を識別する。尚、閾値の決め方はこれに限らず、重畳領域と非重畳領域とを分離できる値であればよい。
Next, in step S1002, the luminance correction
ステップS1003では、輝度補正パラメータ算出部304は、ステップS1002で取得した形状の重畳領域211において各プロジェクタが出力する輝度値の割合を表す輝度補正パラメータWA2、WB2を算出する。図11(a)は撮像画像データHA+Bが示す画像であり、図11(b)は撮像画像データHA+B内の重畳領域211を拡大した図である。重畳領域211内のある画素をP(i,j)とすると、この画素の輝度補正パラメータWA2は次式で表せる。
In step S1003, the luminance correction
ここで、αは点Pから投影領域210HAの周縁部までの水平方向の最短距離を表しており、βは点Pから投影領域210HBの周縁部までの水平方向の最短距離を表している。同様にして、撮像画像データHB中の重畳領域211における輝度補正パラメータWB2は次式により算出する。
Here, α represents the shortest horizontal distance from the point P to the peripheral edge of the projection area 210H A , and β represents the shortest horizontal distance from the point P to the peripheral edge of the projection area 210H B. . Similarly, the brightness correction parameter W B2 in the superimposed
前述したように、重畳領域211における輝度補正パラメータWA2、WB2は、重畳領域211の各画素において各プロジェクタが出力する輝度値の割合を表しており、合計すると1となる。図11(b)の破線部に沿った横1ライン分の輝度補正パラメータWA2、WB2の一例を図11(c)に示す。
As described above, the luminance correction parameters W A2 and W B2 in the superimposing
ステップS1004では、輝度補正パラメータWA1と輝度補正パラメータWA2を画素毎に乗算することで最終的な輝度補正パラメータWAを算出する。同様にして、輝度補正パラメータWB1と輝度補正パラメータWB2を画素毎に乗算することで輝度補正パラメータWBを算出する。図12(a)の破線部に沿った横1ライン分の輝度補正パラメータWA、WBの一例を図12(b)、(c)に示す。図12(b)は表示分割画像データfAの輝度補正を行うための輝度補正パラメータWAを示しており、図12(c)は表示分割画像データfBの輝度補正を行うための輝度補正パラメータWBを示している。 In step S1004, the calculated final luminance correction parameter W A by multiplying the luminance correction parameter W A1 and luminance correction parameter W A2 for each pixel. Similarly, to calculate the luminance correction parameter W B by multiplying the luminance correction parameter W B1 and a luminance correction parameter W B2 for each pixel. Figure 12 horizontal one line of the luminance correction parameter along the broken line of (a) W A, an example of W B FIG. 12 (b), the shown (c). FIG. 12 (b) shows the luminance correction parameter W A for performing brightness correction of the display splitting image data f A, FIG. 12 (c) the luminance correction for performing brightness correction of the display splitting image data f B It shows the parameters W B.
以上の処理により、輝度補正パラメータ算出部304は、撮像画像データHA、HB、HA+Bと目標輝度分布分割画像データkA、kBから、目標輝度分布に一致させるための輝度補正パラメータWA、WBを算出する。輝度補正処理部305は、これら輝度補正パラメータWA、WBを表示分割画像データfA、fBに対して画素毎に乗算することで輝度補正画像データf’A、 f’Bを得る。そして、画像投影制御部206が輝度補正画像データf’A、 f’Bが示す画像を各プロジェクタから投影することにより、不自然な輝度ムラを抑制しながら投影領域210A+Bの輝度及びコントラストの低下を最小限に抑えた輝度補正が可能となる。
By the above processing, the luminance
本実施例では、主に輝度の補正について述べたが、本実施例を色成分に適用してもよいことは言うまでもない。 In the present embodiment, correction of luminance has been mainly described, but it goes without saying that the present embodiment may be applied to color components.
本実施例の締めくくりに幾何学的に計算した場合の本実施例の効果について述べる。具体的には、全白画像をスクリーンに投影し、全投影領域の輝度を同領域内の最低輝度に合うように輝度補正を行った場合と、本実施例による輝度補正を行った場合とのコントラスト差について述べる。 The effect of this embodiment when geometrically calculated at the end of this embodiment will be described. Specifically, when an all white image is projected onto the screen and the brightness correction is performed so that the brightness of the entire projection area matches the minimum brightness in the same area, the brightness correction according to the present embodiment is performed. The contrast difference will be described.
まず、撮像画像データHA、HBからそれぞれプロジェクタ208A、208Bの投影領域における水平方向1ライン分の輝度分布を算出する。
First, the luminance distribution for one horizontal line in the projection areas of the
次に、撮像画像データHAから算出した輝度分布Aをy=a1x2+b1x+c1、撮像画像データHAから算出した輝度分布Bをy=a2x2+b2x+c2とする。ここでプロジェクタ208A、208Bから投影されるそれぞれの投影領域が25%重なるように調整し、輝度分布Aの幅と輝度分布Bの幅が200画素である場合について考える。この状態を図17に示す。同図は撮像画像データHA、HBにおけるある水平方向1ライン分の輝度値を画素ごとに和算したものである。LP1は投影領域210Aの左端の画素位置iP1における輝度値を示しており、LP2は投影領域210Bの右端の画素位置iP2における輝度値を示している。また、LP3は投影領域210A+Bの中心に相当する画素位置iP3における輝度値を示している。
Next, the luminance distribution A calculated from the captured image data H A is y = a 1 x 2 + b 1 x + c 1 , and the luminance distribution B calculated from the captured image data H A is y = a 2 x 2 + b 2 x + c 2 . . Consider a case where the projection areas projected from the
仮に投影領域210Aと投影領域210Bの周辺光量比をそれぞれ70%、73%とすると、各係数の一例としてa1=−0.0025、b1=0.55、c1=70、a2=−0.003、b2=1.5、c2=−77.5とおくことができる。 Assuming that the peripheral light amount ratio between the projection area 210A and the projection area 210B is 70% and 73%, respectively, as an example of each coefficient, a 1 = −0.0025, b 1 = 0.55, c 1 = 70, a 2 = −0.003, b 2 = 1.5, and c 2 = −77.5.
これら2つの輝度分布から目標輝度分布を算出するためには、ステップS505〜S507の処理を繰り返し行う。その結果、点線で示す目標輝度分布はy=−0.0008x2+0.3149x+69.66のように算出される。 In order to calculate the target luminance distribution from these two luminance distributions, the processes in steps S505 to S507 are repeated. As a result, the target luminance distribution indicated by the dotted line is calculated as y = −0.0008x 2 + 0.3149x + 69.66.
最後に、算出した目標輝度分布の頂点における輝度と、両端の輝度の内低い方の輝度との差を算出する。仮に定めた値を用いて計算した結果、最小輝度値は69.66、最大輝度値は100.1となり、約30%のコントラスト上昇の効果が見込まれる。 Finally, the difference between the luminance at the calculated vertex of the target luminance distribution and the lower luminance of the luminance at both ends is calculated. As a result of calculation using a tentative value, the minimum luminance value is 69.66 and the maximum luminance value is 100.1, so that an effect of a contrast increase of about 30% is expected.
尚、本実施例の効果を幾何学的に計算する際、撮影画像データHを用いたが、測色機を使って測定したデータ値を用いてもよい。 Note that, when the effect of the present embodiment is calculated geometrically, the captured image data H is used, but a data value measured using a colorimeter may be used.
[実施例2]
実施例1では、スクリーン209上に各プロジェクタからキャリブレーション画像Gを投影し、投影領域210を撮像装置207を用いて撮像して撮像画像データHを得る。そして、得られた撮像画像データHを基に最適な目標輝度分布を決定し、輝度補正パラメータWを算出する方法について説明した。本実施例では、ユーザがユーザインタフェース(以後、UIと表記する。)を介して目標輝度分布を設定する。本実施例においても、実施例1と同様に、目標輝度分布は全投影領域において中央部の輝度を高く、周辺部にいくほど輝度を低くした分布である。その分布に一致するように輝度補正パラメータWを算出する例について説明する。
[Example 2]
In the first embodiment, the calibration image G is projected from each projector on the
本実施例におけるマルチプロジェクションシステムの構成は実施例1の画像処理部205内にある目標輝度分布生成部302のみ異なる。本実施例においても2台のプロジェクタを例に説明する。プロジェクタの性能や設置条件は実施例1と同じものとする。
The configuration of the multi-projection system in the present embodiment is different only in the target luminance distribution generation unit 302 in the
図13は、本実施例の画像処理部205の構成を示したブロック図である。目標輝度分布設定部1301では、投影領域210A+Bの目標輝度分布をユーザがUIを介して設定する。
FIG. 13 is a block diagram illustrating the configuration of the
図14は本実施例のマルチプロジェクションシステムにおける処理の流れを示すフローチャートである。以下、同図のフローチャートを用いて説明する。なお、実施例1と同様の処理については説明を省略する。 FIG. 14 is a flowchart showing the flow of processing in the multi-projection system of the present embodiment. This will be described below with reference to the flowchart of FIG. Note that description of the same processing as in the first embodiment is omitted.
ステップS1401では、目標輝度分布設定部1301が、ユーザによるUIを介した指示によって目標輝度分布を設定する。図15は目標輝度分布設定のグラフィックユーザインタフェースの一例を示す。投影領域210A+Bを表示するための投影領域表示部1501と、投影領域内の点線部に沿った輝度分布(実線)と目標輝度分布(破線)を表示するための輝度分布表示部1502と、目標輝度分布を設定するための目標輝度分布設定バー1503がある。ユーザは目標輝度分布設定バー1503を上下にスライドさせることで目標輝度分布を設定する。ただし、投影領域210A+Bの両端に位置する画素の輝度値を固定し、中央部の画素の輝度値を予め設定された範囲内で調整可能とすることで、中央部の輝度を高く周辺部の輝度を低くするという条件を保ったまま目標輝度分布の設定を行うことができる。
In step S1401, the target luminance
ユーザが目標輝度分布を設定すると、各プロジェクタが目標輝度分布の通りに出力できるかの判定を目標輝度分布設定部1301で行う。出力判定の方法は、ステップS506と同様とすることができる。出力可能であれば、ステップS508の処理を行い、目標輝度分布設定処理を終了する。出力不可能であれば、ユーザに出力不可能であることをウィンドウメッセージ等で知らせ、再び目標輝度分布設定バー1503で目標輝度分布を調整する。目標輝度分布設定処理が終了すると、ステップS403〜S406を行う。
When the user sets the target luminance distribution, the target luminance
以上により、ユーザが目標輝度分布を設定でき、それに合わせた輝度補正処理が可能となる。 As described above, the user can set the target luminance distribution, and the luminance correction processing according to the target luminance distribution can be performed.
[実施例3]
本実施例では、実施例1の目標輝度分布生成処理を変更した例を説明する。目標輝度分布生成処理以外は実施例1と同じ処理とすることができる。
[Example 3]
In the present embodiment, an example in which the target luminance distribution generation process of the first embodiment is changed will be described. Except for the target luminance distribution generation processing, the same processing as in the first embodiment can be performed.
実施例1では、ステップS504において1ライン分の代表点を両端と中央の画素としている。しかし、図16に示すように2台のプロジェクタの輝度分布が大きく異なる場合、実施例1で説明した目標輝度分布の算出方法だと、2台のプロジェクタの内、高い輝度が出力できるプロジェクタの輝度特性を活かすことができない。そこでまず、1ライン分の代表点を両端の画素のみとし、これら2点の代表点を結び、凹関数(上に凸な関数)f(x)をつくる。この関数は、f(x)のグラフからどのような2点を選んで線分をつくってもf(x)のグラフよりも下方にくるものである。次に、補正前の撮像画像HA+B内の1ライン分の輝度分布g(x)とする。そして、ΔE=f(x)−g(x)が最小となるΔEを求めることで最終的な目標輝度分布f’(x)を得ることができる。ただし、1ラインの全画素において画素値がf(x)>g(x)を満たすものとする。すなわち、水平または垂直1ラインにおける2点間の輝度分布が凹関数により規定される輝度分布となるように目標輝度分布を算出する。 In the first embodiment, the representative points for one line are the pixels at both ends and the center in step S504. However, when the luminance distributions of the two projectors are greatly different as shown in FIG. 16, the target luminance distribution calculation method described in the first embodiment is the luminance of the projector that can output a high luminance among the two projectors. The property cannot be utilized. Therefore, first, the representative point for one line is set to only pixels at both ends, and these two representative points are connected to form a concave function (upward convex function) f (x). This function is lower than the graph of f (x) regardless of what two points are selected from the graph of f (x). Next, a luminance distribution g (x) for one line in the captured image H A + B before correction is set. The final target luminance distribution f ′ (x) can be obtained by obtaining ΔE that minimizes ΔE = f (x) −g (x). However, it is assumed that the pixel value satisfies f (x)> g (x) in all pixels of one line. That is, the target luminance distribution is calculated so that the luminance distribution between two points in one horizontal or vertical line becomes a luminance distribution defined by the concave function.
本実施例においても、不自然な輝度ムラを抑制しながら輝度およびコントラストの低下を最小限に抑えた輝度補正処理が可能となる。 Also in the present embodiment, it is possible to perform a luminance correction process in which a decrease in luminance and contrast is minimized while suppressing unnatural luminance unevenness.
[実施例4]
実施例4では、画素値が全てR=G=B=0(すなわち黒)である画像(以後、R=G=B=0である画像を全黒画像とする)や全画素の画素値が限りなく0に近い画像を投影した場合の処理について説明する。プロジェクタの構造上、全黒画像や全画素の画素値が限りなく0に近い画像を投影した場合、プロジェクタから光が出ているため少し明るい黒に見えてしまう特性がある。以後、この特性を黒浮きと表記する。マルチプロジェクションシステムでは、重畳領域において黒浮きが強く表れるため継ぎ目が目立ってしまう。そこで、本実施例では、全黒画像を表示した場合、黒浮きにより発生する重畳領域の継ぎ目を目立たなくする例を説明する。
[Example 4]
In the fourth embodiment, an image in which all the pixel values are R = G = B = 0 (that is, black) (hereinafter, an image in which R = G = B = 0 is referred to as an all-black image) or pixel values of all the pixels are set. Processing when an image that is as close to 0 as possible is projected will be described. Due to the structure of the projector, when an all-black image or an image in which the pixel values of all the pixels are close to 0 is projected, there is a characteristic that it looks a little bright black because light is emitted from the projector. Hereinafter, this characteristic is expressed as black float. In the multi-projection system, the seam is conspicuous because black floating appears strongly in the overlap region. Therefore, in this embodiment, an example will be described in which, when an all-black image is displayed, the joint of the overlapping area generated due to black floating is inconspicuous.
本実施例のフローチャートの概要は実施例1で説明したステップS401、S402の一部が異なり、ステップS403〜S406は同様である。以下、ステップS401、S402の変更点について説明する。 The outline of the flowchart of this embodiment is different from steps S401 and S402 described in the first embodiment, and steps S403 to S406 are the same. Hereinafter, the changes in steps S401 and S402 will be described.
ステップS401、すなわちキャリブレーション画像データの投影・撮影処理における変更点は、キャリブレーション画像データGである全白画像を投影する代わりに全黒画像を投影する点である。すなわち、結合投影領域の輝度分布が、各プロジェクタの出力可能な最低輝度値に基づくことになる。 In step S401, that is, in the calibration image data projection / photographing process, the change point is that instead of projecting the all-white image as the calibration image data G, the all-black image is projected. That is, the luminance distribution of the combined projection area is based on the lowest luminance value that can be output by each projector.
ステップS402、すなわち目標輝度分布画像データ生成処理における変更点は、ステップS506の処理である各プロジェクタの出力可能判定と、ステップS507の処理である代表点の輝度値変更方法である。 The change points in step S402, that is, the target luminance distribution image data generation process, are the output possibility determination of each projector, which is the process of step S506, and the luminance value change method of the representative point, which is the process of step S507.
本実施例においてステップS506では、実施例1とは判定方法が異なる。本実施例での判定方法は、目標輝度分布が撮像画像データHA+B内の投影領域210A+Bの輝度分布を超えている場合は出力可能とし、そうでなければ出力不可能とする。具体的には、ステップS505で算出した目標輝度分布の各画素の輝度値Liと、撮像画像データHA+Bの同じ画素位置の画素の輝度値L’iとを比較し、全画素についてL’i≦Liの場合は出力可能とし、そうでない場合は出力不可能とする。出力可能であれば、ステップS505を完了してステップS502へ戻り、そうでなければステップS507へ進む。 In this embodiment, the determination method is different from that in the first embodiment in step S506. In the determination method in the present embodiment, output is possible when the target luminance distribution exceeds the luminance distribution of the projection area 210A + B in the captured image data H A + B , and output is impossible otherwise. Specifically, the luminance value L i of each pixel of the target luminance distribution calculated in step S505 is compared with the luminance value L ′ i of the pixel at the same pixel position in the captured image data H A + B , and all the pixels are compared. If L ′ i ≦ L i , output is possible, otherwise output is not possible. If output is possible, step S505 is completed and the process returns to step S502. Otherwise, the process proceeds to step S507.
本実施例においてステップS507では、目標輝度分布生成部302は、代表点P3の輝度値を上げ、ステップS505へ戻る。代表点P3の輝度値の上げ幅は、実施例1で説明した輝度値の上げ幅と同様である。 In this embodiment, in step S507, the target luminance distribution generation unit 302 increases the luminance value of the representative point P3, and returns to step S505. The increase value of the luminance value of the representative point P3 is the same as the increase value of the luminance value described in the first embodiment.
図18に算出した1ライン分の目標輝度分布の例を示す。線1801は撮像画像データHA+B内の投影領域210A+Bにおける1ライン分の輝度分布、すなわち補正前の輝度分布を示している。線1802は代表点を単純につないだ状態の輝度分布を示している。線1802の輝度分布では、黒浮きにより発生する重畳領域の継ぎ目が目立ってしまう。そこで、本実施例では代表点P3の目標輝度値を上げて再度2次曲線を算出して線1803のようなステップS505〜S507の処理により算出した1ライン分の目標輝度分布を算出する。
FIG. 18 shows an example of the calculated target luminance distribution for one line. A line 1801 indicates the luminance distribution for one line in the projection area 210A + B in the captured image data H A + B , that is, the luminance distribution before correction. A
本実施例では、目標輝度分布の各画素の輝度値を撮像画像データの同じ画素位置の画素の輝度値よりも高くすることにより、プロジェクタ投影の特性による黒浮きを目立たなくすることができる。 In the present embodiment, by making the luminance value of each pixel of the target luminance distribution higher than the luminance value of the pixel at the same pixel position of the captured image data, it is possible to make the black floating due to the characteristics of the projector projection inconspicuous.
以上により、不自然な輝度ムラを抑制しながら黒浮きと輝度およびコントラストの低下を最小限に抑えた輝度補正処理が可能となる。 As described above, it is possible to perform a luminance correction process that suppresses unnatural brightness unevenness while minimizing black float and reduction in luminance and contrast.
<その他の実施例>
以上説明した例では、画像処理装置に複数のプロジェクタと撮像装置とが接続されたマルチプロジェクションシステムを例に挙げて説明した。しかしながら、例えば撮像手段と投影手段とが画像処理装置に一体化されたマルチメディア端末を用いて各実施例と同等の構成を採用してもよい。このようなマルチメディア端末が複数の投影手段を有している場合には、単一のマルチメディア端末で上述した各実施例を実現することができる。一方、このようなマルチメディア端末が単一の投影手段のみを有している場合には、これらのマルチメディア端末を複数用いたシステムを採用してもよい。この場合、各データを各マルチメディア端末間で通信手段を介して交換することによって上述した各実施例と同等の効果を得ることができる。
<Other examples>
In the example described above, a multi-projection system in which a plurality of projectors and imaging devices are connected to the image processing apparatus has been described as an example. However, for example, a configuration equivalent to each embodiment may be adopted using a multimedia terminal in which an imaging unit and a projection unit are integrated in an image processing apparatus. When such a multimedia terminal has a plurality of projection means, the above-described embodiments can be realized by a single multimedia terminal. On the other hand, when such a multimedia terminal has only a single projection means, a system using a plurality of these multimedia terminals may be adopted. In this case, the same effects as those of the above-described embodiments can be obtained by exchanging the data between the multimedia terminals via the communication means.
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。 The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.
Claims (9)
前記取得した複数の投影手段の輝度特性に基づいて、前記結合投影領域の水平または垂直1ラインにおける2点間の輝度分布が凹関数により規定される輝度分布となるように、投影する画像データを補正する補正手段と、
前記輝度分布を、水平または垂直1ラインにおける2点間の輝度が凹関数により規定される分布となる範囲内で設定する設定手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 Acquisition means for acquiring luminance characteristics of a plurality of projection means arranged to form a combined projection area so as to overlap at least a part of the projection area of each projection means;
Based on the acquired luminance characteristics of the plurality of projection means, the image data to be projected is adjusted so that the luminance distribution between two points in one horizontal or vertical line of the combined projection area becomes a luminance distribution defined by a concave function. Correction means for correcting ;
An image processing apparatus comprising: setting means for setting the luminance distribution within a range in which luminance between two points in one horizontal or vertical line is a distribution defined by a concave function .
前記補正手段は、前記撮像手段による撮像によって前記投影手段の輝度特性を取得することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 An image pickup means for picking up calibration image data projected from the plurality of projection means;
The image processing apparatus according to claim 1 , wherein the correction unit acquires a luminance characteristic of the projection unit by imaging with the imaging unit.
前記複数のプロジェクタの輝度特性に基づいて、前記結合投影領域の水平または垂直1ラインにおける2点間の輝度分布が凹関数により規定される輝度分布となるように、投影する画像データを補正する補正手段と、
前記輝度分布を、水平または垂直1ラインにおける2点間の輝度が凹関数により規定される分布となる範囲内で設定する設定手段と
を備えることを特徴とするマルチプロジェクションシステム。 A multi-projection system composed of a plurality of projectors arranged to form a combined projection region so as to overlap at least a part of the projection region of each projector,
Correction for correcting the projected image data based on the luminance characteristics of the plurality of projectors so that the luminance distribution between two points in one horizontal or vertical line of the combined projection area is a luminance distribution defined by a concave function Means,
A multi-projection system comprising: setting means for setting the luminance distribution within a range in which luminance between two points in one horizontal or vertical line is a distribution defined by a concave function .
前記取得した複数の投影手段の輝度特性に基づいて、前記結合投影領域の輝度分布が、水平または垂直1ラインにおける2点間の輝度分布が凹関数により規定される輝度分布となるように、投影する画像データを補正する補正ステップと、
前記輝度分布を、水平または垂直1ラインにおける2点間の輝度が凹関数により規定される分布となる範囲内で設定する設定ステップと
を有することを特徴とする画像処理方法。 An acquisition step of acquiring luminance characteristics of a plurality of projection means arranged to form a combined projection area so as to overlap at least a part of the projection area of each projection means;
Based on the acquired luminance characteristics of the plurality of projection means, projection is performed so that the luminance distribution of the combined projection area is a luminance distribution defined by a concave function between two points in one horizontal or vertical line. A correction step for correcting the image data to be performed;
An image processing method comprising: a setting step of setting the luminance distribution within a range in which luminance between two points in one horizontal or vertical line is a distribution defined by a concave function .
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