JP2005150779A

JP2005150779A - 画像表示装置の表示特性補正データ算出方法、表示特性補正データプログラム、表示特性補正データ算出装置

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Publication number: JP2005150779A
Application number: JP2003380676A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Onami; 慶一大浪; Takeyuki Ajito; 剛幸味戸; Tetsuo Kida; 哲生喜田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】テストパターンの撮影時に外光が変化したり障害物で撮影が遮られて撮影データに異常なデータが取り込まれたりした場合でも、常に正しい補正データを算出できる画像表示装置の表示特性補正データ算出方法を提供する。
【解決手段】テストパターンデータに基づいて画像表示装置にテストパターンを順次表示し、その順次のテストパターンを撮影して複数の撮影データを取得し、その取得した複数の撮影データに基づいて画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出するにあたり、取得した複数の撮影データを分析して異常な撮影データの有無を検出し、異常な撮影データが検出されたときには、当該異常な撮影データを取得したときのテストパターンデータに対応する撮影データを取得し直して、その再取得した撮影データを含む複数の撮影データに基づいて画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像表示装置にテストパターンを表示させ、そのテストパターンを撮影して得られる撮影データに基づいて画像表示装置の表示特性に対する補正データを算出する表示特性補正データ算出方法、およびその算出プログラム、並びに算出装置に関するものである。

画像表示装置は、１台の映像装置のみで構成されたものや、より大画面を達成するものとして、複数台の映像装置を組み合わせて構成されたものもある。この複数台の映像装置を組み合わせてなる画像表示装置として、例えば複数台のプロジェクタを用い、各プロジェクタから部分的な画像を投影することにより、１つのスクリーン上に１つの大きな画面を構成する、いわゆるマルチプロジェクションシステムが知られている。

このような画像表示装置では、個々の映像装置において、画像の歪み、画像の位置ずれ、色むら、輝度むら、ホワイトバランスのずれ、ガンマ特性の非最適性、などが生じることがあり、さらに、映像装置同士の組み合わせにおいて、幾何ずれ、色ずれ、輝度ずれ、ガンマ特性の違い、等が生じることがある。このような幾何特性、色特性、輝度特性、ホワイトバランス特性、ガンマ特性などの表示特性に非均一性があると、それが視覚的に認識されて、画像全体の品質を損ねることが懸念される。

こうした点に対応するために、画像表示装置にテストパターンを表示して、その画像を例えばデジタルカメラ等の撮影装置により撮影し、撮影された画像に基づいて表示特性を補正するための補正データを作成し、この補正データに基づいて画像表示装置の表示特性を補正することにより、高品質な映像を表示するようにしたシステムが従来提案されている。

ところが、この従来提案されているシステムでは、補正データを作成するためにデジタルカメラ等の撮影装置により表示画面を撮影する時に、図１２に示すように、表示画面に映像装置からのテストパターン以外の外光が、例えば点線で示す領域に照射されると、正しい補正データが得られなくなる。この場合の外光としては、映像装置が屋内に配置される場合には、例えば照明の光などが相当し、屋外に配置される場合には、日光、月明かり、屋外照明などが相当する。

このような外光の問題を解決する方法として、例えば、図１３（ａ）に示すように、映像装置によりテストパターンを表示しない状態、すなわち外光のみが照射された状態の撮影データを得、この撮影データを、図１２に示したテストパターンと外光とが照射されたときの撮影データから減算することで、図１３（ｂ）に示すような外光の影響を除去した撮影データを得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−８４０３６号公報

しかしながら、表示画面に入射する外光は、定常的に入射する場合以外にも、テストパターンの撮影時にのみ偶発的に入射する場合もある。例えば、屋内の場合には、テストパターンの撮影中に照明を点灯してしまったり、屋外の場合には、テストパターンの撮影中に、走行中の車両からのライトが入射してしまったりする場合がある。このような場合には、単純に、映像装置から何も照射しないときの撮影データを、テストパターンの撮影データから減算するだけでは解決することができない。

また、外光のみならず、カメラの前を人が通ってしまう等、途中で撮影が遮られてしまった場合にも、同様な問題が生じる。

このため、実際には、補正データを得るためのテストパターンの撮影時は、暗幕などで外光を遮断する方法が取られることが多い。

しかし、暗幕を設置するのは、コストおよび時間がかかると言う問題があると共に、表示画面が巨大な場合、例えばスタジアムの電光掲示板に代わるスクリーンのような場合には、暗幕の設置が困難になると言う問題がある。

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、テストパターンを撮影している最中に外光が変化したり障害物で撮影が遮られて撮影データに異常なデータが取り込まれたりした場合でも、常に正しい補正データを算出することができ、安価で簡易に高品位な画像を表示できる画像表示装置の表示特性補正データ算出方法、およびその算出プログラム、並びに算出装置を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に係る発明は、テストパターンデータに基づいて画像表示装置にテストパターンを順次表示し、その順次のテストパターンを撮影して複数の撮影データを取得し、その取得した複数の撮影データに基づいて上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出する画像表示装置の表示特性補正データ算出方法であって、
上記取得した複数の撮影データを分析して異常な撮影データの有無を検出する撮影データ分析工程と、
上記撮影データ分析工程で異常な撮影データが検出されたときに、当該異常な撮影データを取得したときのテストパターンデータに対応する撮影データを取得し直す撮影データ再取得工程とを有し、
上記撮影データ分析工程で異常な撮影データが検出されたときは、上記撮影データ再取得工程で再取得した撮影データを含む複数の撮影データに基づいて、上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出することを特徴とするものである。

さらに、上記目的を達成する請求項２に係る発明は、テストパターンデータに基づいて画像表示装置にテストパターンを順次表示して、その順次のテストパターンを撮影して複数のテストパターン撮影データを取得すると共に、上記画像表示装置を非表示にしたときの画像を撮影してテストパターン以外の外光成分撮影データを取得し、上記複数のテストパターン撮影データの各々から上記外光成分撮影データを減算して得た複数の撮影データに基づいて上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出する画像表示装置の表示特性補正データ算出方法であって、
上記複数の撮影データを分析して異常な撮影データの有無を検出する撮影データ分析工程と、
上記撮影データ分析工程で異常な撮影データが検出されたときに、当該異常な撮影データを取得したときのテストパターンデータに対応する撮影データを取得し直す撮影データ再取得工程とを有し、
上記撮影データ分析工程で異常な撮影データが検出されたときは、上記撮影データ再取得工程で再取得した撮影データを含む複数の撮影データに基づいて、上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出することを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の画像表示装置の表示特性補正データ算出方法において、上記テストパターンは、異なる階調のテストパターンデータにより順次表示し、
上記撮影データ分析工程は、順次の撮影データ間の輝度変化を演算し、その輝度変化と、当該順次の撮影データにおけるテストパターンデータ間の階調変化に対応して予め設定した許容輝度変化範囲とを比較して、異常な撮影データの有無を検出することを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載の画像表示装置の表示特性補正データ算出方法において、上記テストパターンは、同一階調のテストパターンデータにより順次表示し、
上記撮影データ分析工程は、各撮影データの輝度平均値を演算し、その各輝度平均値と、上記テストパターンデータの階調に対して予め設定した許容輝度平均値範囲とを比較して、異常な撮影データの有無を検出することを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示装置の表示特性補正データ算出方法において、上記撮影データ再取得工程は、異常な撮影データを取得したときのテストパターンデータによりテストパターンを再表示し、その再表示されたテストパターンを撮影して、上記異常な撮影データに代わる撮影データを再取得することを特徴とするものである。

請求項６に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示装置の表示特性補正データ算出方法において、上記撮影データ再取得工程は、異常な撮影データに代わる撮影データを、上記異常な撮影データを除く他の撮影データに基づいて演算により再取得することを特徴とするものである。

請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像表示装置の表示特性補正データ算出方法において、上記表示特性は、色特性、輝度特性、ホワイトバランス特性、ガンマ特性の少なくとも一つを含むことを特徴とするものである。

さらに、上記目的を達成する請求項８に係る発明は、コンピュータに、異なる階調のテストパターンデータに基づいて画像表示装置にテストパターンを順次表示させて、その順次のテストパターンを撮影して複数の撮影データを取得させ、その取得した複数の撮影データに基づいて上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出させる画像表示装置の表示特性補正データ算出プログラムであって、
上記取得した順次の撮影データ間の輝度変化を演算して、その輝度変化と、当該順次の撮影データにおけるテストパターンデータ間の階調変化に対応して予め設定した許容輝度変化範囲とを比較して、許容輝度変化範囲を外れた異常な撮影データの有無を検出させ、
異常な撮影データが検出されたときは、当該異常な撮影データを取得した階調のテストパターンデータによりテストパターンを再表示して、その再表示されたテストパターンを撮影して上記異常な撮影データに代わる撮影データを再取得させて、上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出させることを特徴とするものである。

さらに、上記目的を達成する請求項９に係る発明は、コンピュータに、同一階調のテストパターンデータに基づいて画像表示装置にテストパターンを順次表示させて、その順次のテストパターンを撮影して複数の撮影データを取得させ、その取得した複数の撮影データに基づいて上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出させる画像表示装置の表示特性補正データ算出プログラムであって、
上記取得した各撮影データの輝度平均値を演算して、その各輝度平均値と、上記テストパターンデータの階調に対して予め設定した許容輝度平均値範囲とを比較して、許容輝度平均値範囲を外れた異常な撮影データの有無を検出させ、
異常な撮影データが検出されたときは、上記テストパターンデータによりテストパターンを再表示して、その再表示されたテストパターンを撮影して上記異常な撮影データに代わる撮影データを再取得させて、上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出させることを特徴とするものである。

さらに、上記目的を達成する請求項１０に係る画像表示装置の表示特性補正データ算出装置の発明は、テストパターンデータに基づいてテストパターンを順次表示する画像表示装置と、上記順次のテストパターンを撮影して複数の撮影データを取得する撮影装置と、上記複数の撮影データに基づいて上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出する演算装置と、上記演算装置で算出された補正データに基づいて上記画像表示装置の表示データを補正する画像補正装置とを有し、
上記演算装置は、上記撮影装置で撮影される複数の撮影データを格納する撮影データ記憶部と、上記撮影データ記憶部に格納された複数の撮影データを分析して異常な撮影データを検出する撮影データ分析部と、上記撮影データ分析部での分析結果に基づいて異常な撮影データが検出されたときに当該異常な撮影データを取得したときのテストパターンデータのテストパターンを再表示してその撮影データを再取得させる再表示制御部と、上記撮影データ記憶部に記憶されている上記異常な撮影データを上記再取得した撮影データで補完する記憶データ制御部と、上記撮影データ記憶部に格納された複数の撮影データに基づいて補正データを算出する補正データ算出部とを有することを特徴とするものである。

請求項１１に係る発明は、請求項１０に記載の画像表示装置の表示特性補正データ算出装置において、上記画像表示装置に異なる階調のテストパターンデータのテストパターンを順次表示させるよう構成すると共に、
上記撮影データ分析部は、上記撮影データ記憶部に格納された順次の撮影データ間の輝度変化を演算し、その輝度変化と、当該順次の撮影データにおけるテストパターンデータ間の階調変化に対応して予め設定した許容輝度変化範囲とを比較して、許容輝度変化範囲を外れた撮影データを異常な撮影データとして検出するように構成したことを特徴とするものである。

請求項１２に係る発明は、請求項１０に記載の画像表示装置の表示特性補正データ算出装置において、上記画像表示装置に同一階調のテストパターンデータのテストパターンを順次表示させるよう構成すると共に、
上記撮影データ分析部は、上記撮影データ記憶部に格納された各撮影データの輝度平均値を演算し、その各輝度平均値と、上記テストパターンデータの階調に対して予め設定した許容輝度平均値範囲とを比較して、許容輝度平均値範囲を外れた撮影データを異常な撮影データとして検出するように構成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、テストパターンを撮影している最中に外光が変化したり、障害物で撮影が遮られたりして異常な撮影データが取り込まれた場合には、その異常な撮影データが正しい撮影データに補完されるので、暗幕などで外光を遮断したりすることなく、常に正しい補正データを算出することができ、安価で簡易に高品位な画像を表示することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１〜図１０は本発明の第１実施の形態を示すもので、図１は画像表示装置の概略構成を示すものである。

本実施の形態の画像表示装置は、マルチプロジェクションシステムと呼ばれているもので、液晶プロジェクタ等で構成される複数（ここでは４台）のプロジェクタ１と、記録媒体や通信回路等から供給される静止画像データや動画像データに基づいて各プロジェクタ１から投影する部分画像を生成して出力する画像処理装置２と、各プロジェクタ１からの部分画像が投影されるスクリーン５とを有しており、各プロジェクタ１からの部分画像を、その辺縁において隣接する部分画像に重ね合わせてスクリーン５に投影して配列することにより、全体として一つの画像を構成するようになっている。

このようなマルチプロジェクションシステムは、上述したように、各プロジェクタ１において、あるいはプロジェクタ１同士の相対的な関係において、表示特性が均一でない場合がある。

そこで、マルチプロジェクションシステムの製造時、設置時、または設置後のメンテナンスの時などには、こうした表示特性を補正する必要がある。そのための表示特性補正データ算出装置として、撮影装置であるデジタルカメラ４と、演算装置としてのコンピュータ３とを有している。

デジタルカメラ４は、スクリーン５の表示領域に表示されている画像を撮影して電子的な撮影画像データを生成するためのものである。

なお、ここでは撮影装置としてデジタルカメラ４を用いているが、これに限るものではなく、例えば銀塩カメラを用いて撮影を行い、現像後のフィルムから直接、またはフィルムから作成されたプリントを、スキャナ等でスキャンすることにより、撮影画像データを生成することも可能である。さらには、例えばラインセンサ等を用い、スクリーン５の表示領域を直接スキャンして、電子的な撮影画像データを取得するようにしてもよい。

コンピュータ３は、システム全体の制御を行うと共に、各種の演算や処理を行うもので、例えば、テストパターンを生成して画像処理装置２を介してプロジェクタ１によりスクリーン５に表示させ、表示されたテストパターンをデジタルカメラ４により撮像させて、該デジタルカメラ４から取得した撮影データを分析し、スクリーン５に外光が照射されて異常に明るくなっている撮影データやデジタルカメラ４とスクリーン５との間を人などが横切って異常に暗くなっている撮影データを検出して、異常を検出した撮影データに映写されていたテストパターンを再度表示させ、撮影データを撮り直して補完することにより、外光や障害物の影響を除去した補正データを算出するようになっている。

こうして、コンピュータ３により算出された補正データを、画像処理装置２に設定することにより、以後は、デジタルカメラ４、およびコンピュータ３をマルチプロジェクションシステムから取り外しても、該マルチプロジェクションシステムは、補正された高品位な画像を表示することが可能となる。

図２は、本実施の形態のマルチプロジェクションシステムにおける表示特性補正システムの機能的な構成を示すブロック図である。

この表示特性補正システムは、システム全体の制御を行うための制御部１１と、表示特性補正データ（画像補正データ）を求めるためのテストパターンデータを生成するテストパターン生成部１２と、このテストパターン生成部１２により生成されたテストパターンデータに基づいて表示を行う画像表示部１３と、この画像表示部１３に表示されたテストパターンを撮影して撮影データを出力するテストパターン撮影部１４と、テストパターン撮影部１４から出力される画像データを記憶する撮影データ記憶部１５と、記憶した撮影データを分析して画像表示部１３に外光が照射されて異常に明るくなっていないか、また人間などが横切って異常に暗くなっていないかの異常を検出する撮影データ分析部１６と、撮影データ分析部１６で異常が検出された撮影データに記録されていたテストパターンを再度テストパターン生成部１２で生成して画像表示部１３に表示して撮影し直すように指示を出す再表示制御部１７と、撮影データ分析部１６で異常が検出された撮影データを消去して再表示制御部１７の指示で再撮影した撮影データで補完する記憶データ制御部１８と、撮影データに基づいて画像補正データを算出する画像補正データ算出部１９と、画像補正データ算出部１９で算出された画像補正データに基づいて画像表示部１３に表示するための画像データを補正する画像補正部２０と、を有している。

ここで、テストパターン撮影部１４は図１のデジタルカメラ４に、画像表示部１３はプロジェクタ１およびスクリーン５に、画像補正部２０は画像処理装置２に、それぞれ対応している。

また、その他の構成要素、すなわち、制御部１１、テストパターン生成部１２、撮影データ記憶部１５、撮影データ分析部１６、再表示制御部１７、記憶データ制御部１８、画像補正データ算出部１９は、コンピュータ３に対応している。

この表示特性補正システムは、コンピュータ３のオペレーティングシステム上において、表示特性補正データの算出プログラムが実行されることにより機能するようになっている。

以下、図２に示した表示特性補正システムの動作の概要について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、制御部１１の制御に基づいて、テストパターン生成部１２により、表示特性を補正するためのテストパターンデータが生成される（ステップＳ１）。このテストパターンデータは、画像表示装置の、幾何特性、色特性、輝度特性、ホワイトバランス特性、ガンマ特性、等の表示特性を明確化するように構成されたものである。このテストパターンは、１つのみで複数の表示特性の補正データを算出することができるようにしても構わないし、補正対象とする表示特性ごとに異なるテストパターンデータを生成するようにしても構わない。

テストパターン生成部１２により生成されたテストパターンデータは、画像表示部１３に送られて、テストパターンとして表示される（ステップＳ２）。具体的には、テストパターンデータが画像処理装置２により各プロジェクタ１に対応する部分画像データに変換され、各プロジェクタ１がこれらの部分画像データを投影することにより、スクリーン５上にテストパターンが表示される。スクリーン５上に表示されたテストパターンは、テストパターン撮影部１４、つまりデジタルカメラ４により撮影され、撮影データとして出力される（ステップＳ３）。

この撮影データは、コンピュータ３に設けられたインタフェースを介して内部のバッファメモリやハードディスクなどの撮影データ記憶部１５に格納される（ステップＳ４）。

補正データを算出するためのテストパターンが複数存在する場合は、ｉ番目のテストパターンを保存したらテストパターンがこれで終わりかどうかを判断し（ステップＳ５）、終了していなければｉをインクリメントして（ステップＳ６）、次のｉ＋１番目のテストパターンを表示してＳ１からＳ５までのステップを補正データが終了するまで繰り返す。

補正データが複数存在しない場合でも、補正精度を向上させるために、同じテストパターンを繰り返し表示して保存する。この場合は予め定められた測定回数が終了するまでＳ１からＳ５までのステップを繰り返すことになる。

一連の撮影データを保存し終えたら、撮影データ分析部１６にて異常な撮影データが存在しないかを検出する（ステップＳ７）。

以下、ステップＳ７での処理について、補正データとしてガンマ特性の補正データを算出する場合を例にとって、図４乃至図６を参照して説明する。

図４は、ガンマ特性の補正データを算出する場合の正常時におけるテストパターンの撮影データの変化（ａ）と、その撮影データの輝度変化（ｂ）とをそれぞれ示しており、図５は、画像表示部１３に外光が照射されて異常が発生した場合におけるテストパターンの撮影データの変化（ａ）と、その撮影データの輝度変化（ｂ）とをそれぞれ示している。また、図６は、ガンマ特性の補正データを算出する場合の撮影データ分析部１６の構成を示している。ここでは、図４（ｂ）に示すように、γカーブ１の撮影データの輝度を、γカーブ２のような特性に補正したい場合を考える。

図４に示す正常時においては、まず、プロジェクタ１への入力が最小階調（ここでは、階調ａ）の撮影データの輝度と最大階調（ここでは、階調ｅ）の撮影データの輝度とから輝度のダイナミックレンジを算出し、γカーブ２に適用して各階調の目標輝度を算出する。続いて、その目標輝度に対する実際に撮影された各階調の輝度の比率を求めて係数αｘとし、ガンマ補正係数のテーブルを作成する。このテーブルを図２の画像補正部２０に格納し、プロジェクタ１への入力に乗することでガンマ特性の補正を行う。

しかし、図５（ａ）に示すように、途中で、この例の場合は階調ｂで、外光が変化した場合は、撮影データの輝度が実際にプロジェクタ１から投射された輝度よりも高くなって、図５（ｂ）に示すようなγカーブ３となり、係数αｂが異常に小さくなってしまう。このため、これをそのまま画像補正部２０に格納すると、プロジェクタ１へ輝度ｂの階調が入力されたときに、プロジェクタ１が投射する輝度が低くなり、不自然な映像になってしまうことになる。

そこで、補正係数を求める前に、撮影データを分析して異常がないかを認識するために、撮影データ分析部１６において、各階調間で撮影データの輝度の変化率を算出して、変化率が異常に小さい、または、異常に大きい階調を検出する。

このため、撮影データ分析部１６では、図６に示すように、まず、保存した順次の階調の撮影データ３１から階調ｉの撮影データ輝度算出部３２と階調ｉ＋１の撮影データ輝度算出部３３とにより隣接する階調の撮影データの輝度を算出して、その算出したそれぞれの輝度に基づいて変化率算出部３４でテストパターンの階調の増分に対する撮影データの輝度の変化率を算出する。

続いて、変化率比較部３５において、変化率算出部３４で算出された輝度の変化率と、階調変化による輝度変化テーブル３６に格納されている階調変化に応じた輝度変化率とを比較し、変化率が一致すればＴｒｕｅ（Ｔ）、一致しなければＦａｌｓｅ（Ｆ）を出力する。これをテストパターンの階調分計算して、階調ごとの異常有無テーブル３７を生成し、撮影データ分析部１６の後段の再表示制御部１７（図２参照）に受け渡して、どの階調のテストパターンを再表示、再撮影させるかを判断する。

具体的には、例えばプロジェクタ１に入力する階調ａのテストパターンデータと階調ｂのテストパターンデータとを表示させた場合、階調の変化が既知なので、撮影される輝度の変化もある程度の予想がつく。その値を標準値とし、さらにプロジェクタのガンマ特性のバラツキやカメラ側のガンマ特性のバラツキの分の幅を考慮して輝度変化率の規格幅を設定し、輝度変化テーブル３６に格納しておく。図４（ｂ）の場合、階調ｂの輝度変化の標準値が１．８倍であり、規格値を１．６〜２．０倍に設定している。

ここで、実際に、階調ｉの撮影データ輝度算出部３２で階調ａの撮影データの輝度を算出し、階調ｉ＋１の撮影データ輝度算出部３３で階調ｂの撮影データの輝度を算出して、両者の輝度から階調ａから階調ｂへの変化率を変化率算出部３４で算出する。

この場合、正常時では、図４（ｂ）に示したように、輝度変化が１．８倍と算出されて、輝度変化テーブル３６に格納した輝度変化率の規格幅に収まっているが、途中で外光が変化した場合には、スクリーン５にプロジェクタ１から投射される以外の光が照射されて異常に明るくなるため、図５（ｂ）の場合では変化率が４倍となって、変化率比較部３５で階調変化による輝度変化テーブル３６に格納されている標準値１．８倍、規格幅１．６〜２．０倍という数字から大幅に外れていると判断され、これにより階調ｂのデータが異常であると検出されて異常有無テーブル３７にＦ（異常あり）が格納される。

なお、ガンマ特性の補正データを求める際の撮影データの異常検出方法については、上記以外にも、各輝度の絶対値を予測して許容範囲に入っているかを判断して検出することもできる。また、プロジェクタ１のガンマ特性は一般的に単調増加であることから、階調を増分して順次撮影した場合に途中で撮影データの輝度が下がったときを異常とみなして、その前後のデータを取り直してもよい。

また、本実施の形態では、ガンマ特性の補正データを得るためにコンピュータ３（図１参照）の演算機能を使用しているが、例えば図６の撮影データ３１や階調変化による輝度変化テーブル３６を保存しておくためのＤＲＡＭなどのメモリ素子と、撮影データ輝度算出部３２,３３、変化率算出部３４、変化率比較部３５などの演算をするためのＤＳＰなどの演算素子と、演算の繰り返し制御や異常有無テーブル３７を生成するためのＣＰＵなどとを用いてハード的に構成しても良い。また、ガンマ特性の補正データは、プロジェクタ１の画素毎あるいは画素ブロック毎に設定しても良いし、プロジェクタ１毎あるいは全プロジェクタ１に同一に設定しても良く、それに応じて上記の階調間の変化率を計算すればよい。また、プロジェクタ１へ入力する階調による輝度の変化率を求める方法としては、撮影データを用いずに、外部に画面の明るさを測定する検出器を設け、その出力に基づいて求めてもよい。

次に、ホワイトバランス（ＷＢ）特性の補正データを算出する場合について、図７乃至図１０を参照して説明する。

図７は、ホワイトバランス特性の補正データを算出する場合の正常時におけるテストパターンの撮影データ（ａ）と、その撮影データの輝度（ｂ）とをそれぞれ示しており、図８は、画像表示部１３に外光が照射されて異常が発生した場合を含む撮影データ（ａ）と、その撮影データの輝度（ｂ）とをそれぞれ示している。また、図９は、ホワイトバランス特性を示す図で、（ａ）は正常時の実際のホワイトバランス（実線）と目標のホワイトバランス（点線）とを示しており、（ｂ）は外光が照射されて異常が発生した場合の実際のホワイトバランスを示しており、図１０は、ホワイトバランス特性の補正データを算出する場合の撮影データ分析部１６の構成を示している。

本実施の形態では、テストパターンとして白画面をプロジェクタ１から投射し、得られた撮影データからＲＧＢ各色の輝度を算出する。ＲＧＢ各色の輝度のバランスが悪いと、色が不自然に見えるので、理想のＲＧＢ各色の輝度のバランスに対する、実際に撮影されたＲＧＢ各色の輝度のバランスの係数を算出し、それを補正係数β_Ｒ、β_Ｇ、β_Ｂとして図２の画像補正部２０に格納して、プロジェクタ１への入力に乗することでホワイトバランス特性の補正を行う。

通常、精度を上げるために、同じテストパターンを数回繰り返し撮影し、撮影データの輝度を平均化して補正係数β_Ｒ、β_Ｇ、β_Ｂを算出している。ここでは、５回の平均を求めているが、図８に示すように途中で外光が変化した場合では、２回目の撮影データに外光が照射されて、図９（ｂ）に示すようなホワイトバランスのデータが得られている。このため、この異常なデータを平均化するデータに入れて補正係数β_Ｒ、β_Ｇ、β_Ｂを算出すると、本来プロジェクタ１から投射されるホワイトバランスとかけ離れた補正係数が得られてしまう。

そこで、補正係数を求める前に、撮影データを分析して異常がないかを認識するために、撮影データ分析部１６で各撮影データの輝度とその平均とを算出し、各撮影データの輝度と平均との比率が予め定めた割合を超えた撮影データを検出する。

このため、撮影データ分析部１６では、図１０に示すように、まず、ｉ回目の撮影データ輝度算出部４２で保存した撮影データ４１からその輝度を算出し、輝度平均算出部４３で全撮影データの輝度の平均を求める。次に、計算した輝度の平均値と各撮影データの輝度との比率を比率算出部４４で計算して、その比率が許容誤差格納部４６に格納されている予め決めておいた許容誤差に収まっているかどうかを比率判定部４５で判定する。この計算を撮影データの数分繰り返して、異常有無テーブル４７を生成して撮影データ分析部１６の後段の再表示制御部１７（図２参照）に受け渡して、何回目のテストパターンを再表示、再撮影させるかを判断する。

具体的には、例えば、許容誤差格納部４６に格納されている撮影誤差が±１０％であるとすると、正常時の場合には、図７（ｂ）に示すように、全ての撮影データが±１０％以内に収まるが、途中で外光が変化した場合には、図８（ｂ）に示すように、ｉ回目の撮影データ輝度算出部４２にて算出した２回目の撮影データの輝度が平均輝度から＋２５％まで外れているので、２回目の撮影データが異常であると認識する。

なお、ホワイトバランス特性の補正データを求める際の画像データの異常検出方法については、上記以外にも、輝度の絶対値を予測して許容範囲に入っているかを判断して検出することもできる。また、上記の説明では、撮影データの輝度の変化から異常を検出するようにしたが、ＲＧＢ各色ごとに輝度を計算してホワイトバランスがずれることを検知して異常を検出することもできる。

また、本実施の形態では、ホワイトバランス特性の補正データを得るためにコンピュータ３（図１参照）の演算機能を使用しているが、例えば図１０の撮影データ４１や許容誤差格納部４６における許容誤差を保存しておくためのＤＲＡＭなどのメモリ素子と、撮影データ輝度算出部４２、輝度平均算出部４３、比率算出部４４、比率判定部４５などの演算するためのＤＳＰなどの演算素子と、演算の繰り返し制御や異常有無テーブル４７を生成するためのＣＰＵなどとを用いてハード的に構成しても良い。また、ホワイトバランス特性の補正データは、プロジェクタ１の画素毎あるいは画素ブロック毎に設定しても良いし、プロジェクタ１毎あるいは全プロジェクタ１に同一に設定しても良く、それに応じて上記の撮影データ間の変化率を計算すればよい。また、スクリーン５の輝度の変化を求める方法としては、撮影データを用いずに、外部に画面の明るさを測定する検出器を設け、その出力に基づいて求めてもよい。

以上のようにして、図３のステップＳ７で撮影データを分析して異常を検出したら、異常を検出した撮影データを再度撮影し直すために、テストパターン生成部１２に同じテストパターンを生成するように指示を出し、これにより画像表示部１３に表示されたテストパターンをテストパターン撮影部１４で撮影して異常な撮影データと置換する（ステップＳ８、Ｓ９）。その後、置換した撮影データに異常がないか、再度ステップＳ７にて分析して、異常がなければ、各特性の補正データを算出する（ステップＳ１０）。

図１１は、本発明の第２実施の形態における画像表示装置の動作を示すフローチャートである。

本実施の形態は、第１実施の形態と同様の構成のマルチプロジェクションシステムにおいて、スクリーン５に定常的に照射されている外光の影響をも除去して補正データを算出するもので、図３に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１に先立って、最初にプロジェクタ１から何も投射していない非表示時のスクリーン５を撮影するステップＳ１１を追加すると共に、ステップＳ３とステップＳ４との間に、テストパターンの撮影データからステップＳ１１で撮影した非表示時の外光成分の撮影データを減算するステップＳ１２を追加して、このステップＳ１２で求めた撮影データに基づいて、第１実施の形態と同様にして表示特性の補正データを算出するようにしたものである。

したがって、本実施の形態によれば、テストパターンの撮影時にのみ偶発的に入射する外光の影響のみならず、定常的に照射される外光の影響をも除去できるので、補正データをより高精度で算出することができ、より高品位な画像を表示することができる。

なお、本発明は、上記本実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変更または変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、異常な撮影データが検出された場合には、再度撮影し直しているが、撮影し直さずに前後のデータから補完するようにしてもよい。また、スクリーンに外光が照射された場合に限らず、例えばカメラの前を人が通った時のように、撮影データが遮られてしまったような場合にも、撮影データの輝度が大きく減少した部分を検出して、同じテストパターンを投影して補完したり、前後のデータから補完したりすることで、正しい補正データを得ることができる。

さらに、本発明は、映像装置としてプロジェクタを用いる場合に限らず、ＣＲＴ、ＬＣＤ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ、ＬＣＤ表示パネル、ペーパーディスプレイ等を用いる場合にも有効に適用できると共に、複数台の映像装置を有する画像表示装置の表示特性補正データの算出に限らず、１台の映像装置を有する画像表示装置の表示特性補正データの算出にも有効に適用することができる。また、本発明は、上述したガンマ特性、ホワイトバランス特性の補正データの算出に限らず、色特性や輝度特性等の他の表示特性の補正データを算出する場合にも有効に適用することができる。

本発明の第１実施の形態による画像表示装置の概略構成を示す図である。第１実施の形態のマルチプロジェクションシステムにおける表示特性補正システムの機能的な構成を示すブロック図である。図２に示す表示特性補正システムの動作の概要を示すフローチャートである。第１実施の形態において、ガンマ特性の補正データを算出する場合の正常時におけるテストパターンの撮影データの変化と、その撮影データの輝度変化とを示す図である。同じく、外光が照射されて異常が発生した場合におけるテストパターンの撮影データの変化と、その撮影データの輝度変化とを示す図である。同じく、ガンマ特性の補正データを算出する場合の図２に示す撮影データ分析部の構成を示すブロック図である。第１実施の形態において、ホワイトバランス特性の補正データを算出する場合の正常時におけるテストパターンの撮影データと、その撮影データの輝度とを示す図である。同じく、外光が照射されて異常が発生した場合を含む撮影データと、その撮影データの輝度とを示す図である。同じく、ホワイトバランス特性を示す図である。同じく、ホワイトバランス特性の補正データを算出する場合の図２に示す撮影データ分析部の構成を示すブロック図である。本発明の第２実施の形態における画像表示装置の動作を示すフローチャートである。表示画面に外光が照射された状態を示す図である。従来の技術を説明するための図である。

符号の説明

１プロジェクタ
２画像処理装置
３コンピュータ（演算装置）
４デジタルカメラ（撮影装置）
５スクリーン
１１制御部
１２テストパターン生成部
１３画像表示部
１４テストパターン撮影部
１５撮影データ記憶部
１６撮影データ分析部
１７再表示制御部
１８記憶データ制御部
１９画像補正データ算出部
２０画像補正部
３２階調ｉの撮影データ輝度算出部
３３階調ｉ＋１の撮影データ輝度算出部
３４変化率算出部
３５変化率比較部
３６階調変化による輝度変化テーブル
３７異常有無テーブル
４２ｉ回目の撮影データ輝度算出部
４３輝度平均算出部
４４比率算出部
４５比率判定部
４６許容誤差格納部
４７異常有無テーブル

Claims

テストパターンデータに基づいて画像表示装置にテストパターンを順次表示し、その順次のテストパターンを撮影して複数の撮影データを取得し、その取得した複数の撮影データに基づいて上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出する画像表示装置の表示特性補正データ算出方法であって、
上記取得した複数の撮影データを分析して異常な撮影データの有無を検出する撮影データ分析工程と、
上記撮影データ分析工程で異常な撮影データが検出されたときに、当該異常な撮影データを取得したときのテストパターンデータに対応する撮影データを取得し直す撮影データ再取得工程とを有し、
上記撮影データ分析工程で異常な撮影データが検出されたときは、上記撮影データ再取得工程で再取得した撮影データを含む複数の撮影データに基づいて、上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出することを特徴とする画像表示装置の表示特性補正データ算出方法。
テストパターンデータに基づいて画像表示装置にテストパターンを順次表示して、その順次のテストパターンを撮影して複数のテストパターン撮影データを取得すると共に、上記画像表示装置を非表示にしたときの画像を撮影してテストパターン以外の外光成分撮影データを取得し、上記複数のテストパターン撮影データの各々から上記外光成分撮影データを減算して得た複数の撮影データに基づいて上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出する画像表示装置の表示特性補正データ算出方法であって、
上記複数の撮影データを分析して異常な撮影データの有無を検出する撮影データ分析工程と、
上記撮影データ分析工程で異常な撮影データが検出されたときに、当該異常な撮影データを取得したときのテストパターンデータに対応する撮影データを取得し直す撮影データ再取得工程とを有し、
上記撮影データ分析工程で異常な撮影データが検出されたときは、上記撮影データ再取得工程で再取得した撮影データを含む複数の撮影データに基づいて、上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出することを特徴とする画像表示装置の表示特性補正データ算出方法。
上記テストパターンは、異なる階調のテストパターンデータにより順次表示し、
上記撮影データ分析工程は、順次の撮影データ間の輝度変化を演算し、その輝度変化と、当該順次の撮影データにおけるテストパターンデータ間の階調変化に対応して予め設定した許容輝度変化範囲とを比較して、異常な撮影データの有無を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置の表示特性補正データ算出方法。
上記テストパターンは、同一階調のテストパターンデータにより順次表示し、
上記撮影データ分析工程は、各撮影データの輝度平均値を演算し、その各輝度平均値と、上記テストパターンデータの階調に対して予め設定した許容輝度平均値範囲とを比較して、異常な撮影データの有無を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置の表示特性補正データ算出方法。
上記撮影データ再取得工程は、異常な撮影データを取得したときのテストパターンデータによりテストパターンを再表示し、その再表示されたテストパターンを撮影して、上記異常な撮影データに代わる撮影データを再取得することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示装置の表示特性補正データ算出方法。
上記撮影データ再取得工程は、異常な撮影データに代わる撮影データを、上記異常な撮影データを除く他の撮影データに基づいて演算により再取得することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示装置の表示特性補正データ算出方法。
上記表示特性は、色特性、輝度特性、ホワイトバランス特性、ガンマ特性の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像表示装置の表示特性補正データ算出方法。
コンピュータに、異なる階調のテストパターンデータに基づいて画像表示装置にテストパターンを順次表示させて、その順次のテストパターンを撮影して複数の撮影データを取得させ、その取得した複数の撮影データに基づいて上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出させる画像表示装置の表示特性補正データ算出プログラムであって、
上記取得した順次の撮影データ間の輝度変化を演算して、その輝度変化と、当該順次の撮影データにおけるテストパターンデータ間の階調変化に対応して予め設定した許容輝度変化範囲とを比較して、許容輝度変化範囲を外れた異常な撮影データの有無を検出させ、
異常な撮影データが検出されたときは、当該異常な撮影データを取得した階調のテストパターンデータによりテストパターンを再表示して、その再表示されたテストパターンを撮影して上記異常な撮影データに代わる撮影データを再取得させて、上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出させることを特徴とする画像表示装置の表示特性補正データ算出プログラム。
コンピュータに、同一階調のテストパターンデータに基づいて画像表示装置にテストパターンを順次表示させて、その順次のテストパターンを撮影して複数の撮影データを取得させ、その取得した複数の撮影データに基づいて上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出させる画像表示装置の表示特性補正データ算出プログラムであって、
上記取得した各撮影データの輝度平均値を演算して、その各輝度平均値と、上記テストパターンデータの階調に対して予め設定した許容輝度平均値範囲とを比較して、許容輝度平均値範囲を外れた異常な撮影データの有無を検出させ、
異常な撮影データが検出されたときは、上記テストパターンデータによりテストパターンを再表示して、その再表示されたテストパターンを撮影して上記異常な撮影データに代わる撮影データを再取得させて、上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出させることを特徴とする画像表示装置の表示特性補正データ算出プログラム。
テストパターンデータに基づいてテストパターンを順次表示する画像表示装置と、上記順次のテストパターンを撮影して複数の撮影データを取得する撮影装置と、上記複数の撮影データに基づいて上記画像表示装置の表示特性を補正するための補正データを算出する演算装置と、上記演算装置で算出された補正データに基づいて上記画像表示装置の表示データを補正する画像補正装置とを有し、
上記演算装置は、上記撮影装置で撮影される複数の撮影データを格納する撮影データ記憶部と、上記撮影データ記憶部に格納された複数の撮影データを分析して異常な撮影データを検出する撮影データ分析部と、上記撮影データ分析部での分析結果に基づいて異常な撮影データが検出されたときに当該異常な撮影データを取得したときのテストパターンデータのテストパターンを再表示してその撮影データを再取得させる再表示制御部と、上記撮影データ記憶部に記憶されている上記異常な撮影データを上記再取得した撮影データで補完する記憶データ制御部と、上記撮影データ記憶部に格納された複数の撮影データに基づいて補正データを算出する補正データ算出部とを有することを特徴とする画像表示装置の表示特性補正データ算出装置。
上記画像表示装置に異なる階調のテストパターンデータのテストパターンを順次表示させるよう構成すると共に、
上記撮影データ分析部は、上記撮影データ記憶部に格納された順次の撮影データ間の輝度変化を演算し、その輝度変化と、当該順次の撮影データにおけるテストパターンデータ間の階調変化に対応して予め設定した許容輝度変化範囲とを比較して、許容輝度変化範囲を外れた撮影データを異常な撮影データとして検出するように構成したことを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置の表示特性補正データ算出装置。
上記画像表示装置に同一階調のテストパターンデータのテストパターンを順次表示させるよう構成すると共に、
上記撮影データ分析部は、上記撮影データ記憶部に格納された各撮影データの輝度平均値を演算し、その各輝度平均値と、上記テストパターンデータの階調に対して予め設定した許容輝度平均値範囲とを比較して、許容輝度平均値範囲を外れた撮影データを異常な撮影データとして検出するように構成したことを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置の表示特性補正データ算出装置。