JP2005266606A - Image display device and image display method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像の表示技術に関するものであり、例えば入力画像を可視化して表示する画像表示技術に関するものである。 The present invention relates to an image display technique, for example, an image display technique for visualizing and displaying an input image.
現在、ハイビジョンなどにより高精細な表示技術が開発され、それに伴い、表示する対象も絵画や美術品等までを網羅するようになってきた。また、絵画や美術品を電子的に保存することで劣化を防ぎ、後世までオリジナルを伝えるために電子アーカイブに関する研究や検討が行われるようになってきた。 Currently, high-definition display technology has been developed by using high-definition images, and as a result, the objects to be displayed have been extended to paintings and artworks. In addition, research and examinations on electronic archives have been conducted to prevent deterioration by storing pictures and artworks electronically and to convey the original to future generations.
絵画等の美術品を表示装置上で表示し、しかも観察者にはそれが本物であるかのような印象を与えるためには、いかに自然に見えるかということが重要になってくる。その際には、その表示装置がどのような環境に置かれているかということを考慮することが必要になってくる。 In order to display a work of art such as a picture on a display device and to give an observer the impression that it is genuine, it is important how it looks natural. At that time, it is necessary to consider what kind of environment the display device is placed in.
例えば、特許文献1に示されているように、プロジェクタのような投影装置の投影対象に関する情報を取得し、その情報から色補正信号を計算するという方法が提案されている。また、投影装置に限らず、人間の順応を考慮して、画像表示装置の置かれた環境情報を取得して、それに基づく処理を行うことによって、より自然な見えを実現しようとする試みもなされている。
For example, as disclosed in
しかしながら、これらの手法は、色度情報や輝度に関する情報だけであり、それが表示装置の置かれている空間的な配置がどのようになっているのか、ということまでは考慮に入れていない。即ち、二次元的もしくは三次元的にどのような照明状態になっており、明るさの分布がどのようになるのかといったことまでは処理に含まれていない。例えば、表示装置の置かれた環境が、天井に照明が設置された環境であれば、表示装置の置かれた場所の物理的な輝度分布は、上部から下部へいくにつれて輝度が低くなるような分布を示す。この輝度分布と表示装置上の画像情報での輝度分布が矛盾しなければ、表示装置上の画像は違和感なく観察される。しかし、逆の輝度勾配を画像表示装置が有しているような場合には、違和感のある見えになってしまい、別空間に呈示されたかのような知覚を与えてしまう。 However, these methods are only information on chromaticity information and luminance, and do not take into account how the spatial arrangement in which the display device is placed is. In other words, the processing is not included in what kind of illumination state is two-dimensional or three-dimensional and how the brightness distribution is. For example, if the environment where the display device is placed is an environment where lighting is installed on the ceiling, the physical brightness distribution of the place where the display device is placed becomes such that the brightness decreases from the top to the bottom. Show the distribution. If this luminance distribution does not contradict the luminance distribution in the image information on the display device, the image on the display device can be observed without a sense of incongruity. However, when the image display device has a reverse luminance gradient, the image display device may appear uncomfortable, giving a perception as if it was presented in another space.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、置かれた環境下で、違和感なく自然に見えるように画像を呈示することができる画像表示装置及び画像表示方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an image display device and an image display method capable of presenting an image so as to appear natural without a sense of incongruity in a placed environment. To do.
本発明は、入力画像から該入力画像を可視化して表示手段に表示する画像表示装置及び画像表示方法において、前記入力画像から前記表示手段に送出する出力画像への変換を画像処理手段により行い、また前記表示手段の置かれた照明条件に関する情報である環境情報を環境情報獲得手段により獲得し、得られた前記環境情報に基づき画像補正係数決定手段により画像補正係数を決定し、前記画像補正係数に従って前記出力画像に対して色補正処理手段により色変換を行うことを特徴とするものである。 The present invention provides an image display apparatus and an image display method for visualizing an input image from an input image and displaying the input image on a display unit, wherein the image processing unit performs conversion from the input image to an output image to be sent to the display unit, Further, environmental information that is information on the illumination condition on which the display unit is placed is acquired by an environmental information acquisition unit, an image correction coefficient is determined by an image correction coefficient determination unit based on the obtained environmental information, and the image correction coefficient And color conversion is performed on the output image by color correction processing means.
また本発明は、入力画像から該入力画像を可視化して表示手段に表示する画像表示装置及び画像表示方法において、前記入力画像から出力画像への変換を画像処理手段で行って前記表示手段に送出するとともに、前記表示手段の置かれた照明条件に関する情報である環境情報を環境情報獲得手段で獲得し、得られた前記環境情報に基づき画像補正係数決定手段で画像補正係数を決定し、前記画像補正係数に従って前記表示手段への印加電圧を電圧調整手段で調整することを特徴とするものである。 The present invention also provides an image display device and an image display method for visualizing an input image from an input image and displaying the input image on a display unit, wherein the input image is converted to an output image by an image processing unit and sent to the display unit. In addition, environmental information that is information regarding the illumination condition on which the display unit is placed is acquired by the environmental information acquisition unit, an image correction coefficient is determined by the image correction coefficient determination unit based on the obtained environmental information, and the image The voltage applied to the display means is adjusted by the voltage adjusting means in accordance with the correction coefficient.
環境情報として、例えば照明による二次元的な輝度情報をセンサで測定し、環境情報として獲得することができる。この二次元的な輝度情報に従い、輝度情報と矛盾しないように出力画像に対して色変換を行い、あるいは表示手段への印加電圧を調整することができる。なお、環境情報を獲得するセンサなどを含む部分は、表示手段と着脱可能に構成することができる。 As environmental information, for example, two-dimensional luminance information by illumination can be measured by a sensor and acquired as environmental information. In accordance with the two-dimensional luminance information, color conversion can be performed on the output image so as not to contradict the luminance information, or the voltage applied to the display means can be adjusted. In addition, the part including the sensor etc. which acquire environmental information can be comprised so that attachment or detachment is possible.
また画像補正係数の決定の際には、入力画像に含まれる輝度情報をもとに行ったり、あるいは、環境情報として得られた輝度情報をもとに行うことができる。さらに、ユーザがユーザ条件設定手段で設定した内容に従って、出力画像に対する色変換または前記表示手段への印加電圧の調整を行うように構成することもできる。 The image correction coefficient can be determined based on luminance information included in the input image, or based on luminance information obtained as environment information. Furthermore, it can be configured to perform color conversion on the output image or adjustment of the voltage applied to the display means according to the contents set by the user using the user condition setting means.
本発明によれば、表示手段の置かれた照明条件に関する情報である環境情報を得て、この環境情報に従って出力画像を補正し、あるいは表示手段への印加電圧を調整するので、表示手段に表示された画像が、その表示手段が置かれた環境下で違和感なく自然な見えとすることができるという効果がある。例えば、屋内の壁に掲出された掲出物を参照する際には、照明に近く明るい部分と照明から遠く暗い部分が二次元的に存在することになるが、本発明を適用することによって、このような掲出物の見えを表示手段上で実現することができる。 According to the present invention, environmental information, which is information relating to the lighting condition in which the display means is placed, is obtained, and the output image is corrected according to this environmental information, or the voltage applied to the display means is adjusted, so that the display means displays There is an effect that the displayed image can have a natural appearance without a sense of incongruity in the environment where the display means is placed. For example, when referring to a notice posted on an indoor wall, a bright part close to the illumination and a dark part far from the illumination exist two-dimensionally. Such appearance of the posting can be realized on the display means.
図1は、本発明の第1の実施の形態を示すブロック図である。図中、1は画像処理部、2は環境情報取得部、3は照明分布計算部、4は画像情報表示領域確認部、5は表示効果指示部、6は補正処理部、7は画像表示部である。画像処理部1は、入力された画像データを、画像表示部7に表示するための出力画像データに変換する。画像表示部7は、ユーザが画像を参照するための表示装置である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an image processing unit, 2 is an environment information acquisition unit, 3 is an illumination distribution calculation unit, 4 is an image information display area confirmation unit, 5 is a display effect instruction unit, 6 is a correction processing unit, and 7 is an image display unit. It is. The
環境情報獲得部2は、画像表示部7の置かれた照明条件に関する情報を環境情報として獲得する。例えば照明によって画像表示部7が照明されているとき、この照明光の輝度を二次元的にセンサで測定し、環境情報として獲得することができる。
The environment
図2は、画像表示部及び環境情報獲得部の構成の一例を示す模式図である。図中、11は表示画面、12は輝度センサである。画像表示部7の表示画面11の周囲に、環境情報獲得部2の一部を構成する複数の輝度センサ12を配置した例を示している。それぞれの輝度センサ12は、表示画面11に照射されている照明光の強度を獲得する。輝度センサ12が二次元的に配置されることによって、表示画面11に対する照明光の強度も二次元的に測定することができる。図2に示した例では、表示画面11の周囲に一定間隔で輝度センサ12を配列しているが、輝度センサ12の配置方法は任意である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the image display unit and the environment information acquisition unit. In the figure, 11 is a display screen and 12 is a luminance sensor. An example in which a plurality of
図1に戻り、照明分布計算部3は、環境情報獲得部2から得られた環境情報に基づき、出力画像に対して補正処理を施すための画像補正係数を決定する。例えば図2に示したように複数の輝度センサ12により環境情報を獲得する場合、それぞれの輝度センサ12から得られた照明光の強度の信号を受け取って、それらの最大値を用いて正規化し、正規化した照明光の強度を二次元補間して近似することにより、表示画面11上の照明光の強度分布を得ることができる。図3は、環境情報獲得部で得られた表示画面上の照明光の強度分布の一例の説明図である。ここでは表示画面11の左右上部に照明光源が設けられている場合の例を示している。照明光源に近いほど明るく、照明光源から遠ざかるほど暗くなるため、左右上部が明るく、中央下部が暗くなっていることが分かる。照明分布計算部3では、このような二次元状の照明光の強度分布を表す画像補正係数を決定する。なお、人間の明るさ知覚が強度の変化に対して線形でないことから、入力画像に含まれる輝度情報を考慮して画像補正係数を決定してもよい。
Returning to FIG. 1, the illumination
再び図1に戻り、画像情報表示領域確認部4は、後述する補正処理部6において照明分布計算部3で決定した画像補正係数を用いて補正処理を行ったとき、画像表示部7で表示可能な値を超えるか否かを確認する。例えば画像補正係数を用いた補正処理によって取り得る最大値を算出し、その最大値が画像表示部7で表示可能な最大値以内であるか否かを判断すればよい。例えば補正処理後の最大値が画像表示部7で表示可能な最大値を超える場合には、補正処理後の最大値が画像表示部7で表示可能な最大値となるように、画像補正係数を変更し、あるいは、補正処理部6に対して指示を行う。なお、この画像情報表示領域確認部4を設けずに構成してもよい。
Returning to FIG. 1 again, the image information display
表示効果指示部5は、ユーザが補正内容の設定を行うためのユーザインタフェースである。例えば補正処理部6で用いる画像補正係数をユーザが設定したり、あるいは、画像補正係数を用いた補正処理を行うか否かを設定したり、さらには二次元状の照明光の強度分布を逆に適用して特殊効果を指示するなど、様々な設定を行うことができる。なお、この表示効果指示部5を設けずに構成することもできる。
The display
補正処理部6は、照明分布計算部3で決定された画像補正係数(あるいは画像情報表示領域確認部4で画像補正係数を変更する場合には変更された画像補正係数)に従って、色処理部1で変換された出力画像に対して補正処理として色変換を行う。このとき、表示効果指示部5からユーザの指示がある場合には、その指示に従って処理を行う。
The
このような補正処理の方法としては、出力画像の中央部の画像信号を基準として絶対値を求める方法、出力画像の最大値を基準として補正処理を行う方法などが考えられるが、いずれの方法を用いてもよいし、あるいはその他の方法を用いてもよく、何ら制限されるものではない。このような補正処理を行う際に、線形的に画像情報を補正しても構わないが、人間の明るさ知覚が強度の変化に対して線形でないため、この非線形性を考慮した補正を施すことが望ましい。簡単化のために、画像情報の最大値を基に、照明強度が高いところは画像情報が高めになるように、照明強度が低いところは画像情報が低めになるように補正を行うこともできる。 As a method of such correction processing, a method of obtaining an absolute value based on the image signal at the center of the output image, a method of performing correction processing based on the maximum value of the output image, and the like can be considered. It may be used or other methods may be used and are not limited at all. When performing such correction processing, the image information may be linearly corrected. However, since human brightness perception is not linear with respect to intensity changes, correction is performed in consideration of this nonlinearity. Is desirable. For simplification, based on the maximum value of the image information, correction can be performed so that the image information is high when the illumination intensity is high, and the image information is low when the illumination intensity is low. .
上述のように、補正処理を行うと画像表示部7で表示可能な最大値を超えてしまい、その最大値よりも大きな値については変化しなくなるクリッピングが生じてしまう。もちろん、このようなクリッピングが生じないことが望ましい。上述の画像情報表示領域確認部4でクリッピングの有無を判断し、画像補正係数を変更している場合には、補正処理部6ではそのまま補正処理を行ってもクリッピングが生じることはない。また画像情報表示領域確認部4で画像補正係数の変更を行わない場合には、この補正処理部6において、出力画像の最大値が画像表示部7での最大値となるように、出力画像全体の画素値のレンジを圧縮すればよい。
As described above, when correction processing is performed, the maximum value that can be displayed by the
このように補正処理部6で補正した出力画像を画像表示部7に送出し、画像表示部7で画像を表示する。これによって、二次元的な環境情報に即した画像表示が可能になり、より違和感のない自然な画像表示が可能になった。例えば、図3に示したような輝度分布が得られている場合、そのような輝度分布を表す画像補正係数を用いて補正を施すので、出力画像が均一のデータである場合でも、画像表示部7に表示される画像は図3に示すような輝度分布に応じた明暗が生じる。これは、例えば表面が一様の紙などを表示画面の代わりに置いた場合、ユーザは照明光の影響を受けて一様な明るさとしては認識しない。この状況を、発光源である画像表示部7においても再現するものである。例えば美術館などに置いて絵画を壁にかけて照明光を当てると、やはり照明に近い部分は明るく、照明から遠い部分は暗くなり、そのような照明光による環境の影響を受けている。本発明では、画像表示部7に表示された絵画などの画像は、このような照明光を受けている状況を忠実に再現することができ、より自然な見えを実現することができる。
The output image corrected by the
なお、上述の説明では補正処理部6として、画像補正係数に従って照明状況を反映させるような画像処理を行うものとしたが、例えば表示効果指示部5からの指示によってはこのような処理を行わないように構成したり、あるいは、輝度分布を逆に用いて表示された画像のユーザに対する訴求力を向上させるような処理も可能である。さらに、上述のような補正処理の他に、一般の色処理を同時に行ってもなんら差し支えない。
In the above description, the
図4は、本発明の第1の実施の形態の変形例を示すブロック図である。図中、図1と同様の部分については同じ符号を付して重複する説明を省略する。8は環境情報記憶部である。一般に画像表示部7を、上述のような違和感のない見えを実現するように利用する場合には、画像表示部7を固定して用いる場合の方が多いと考えられる。そのような場合には、画像表示部7が固定して設置されている環境は、設置後、それほど頻繁に変化しないことが多い。この第1の実施の形態の変形例では、上述のような状況を想定している。
FIG. 4 is a block diagram showing a modification of the first embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG.
環境情報取得部2(あるいはそのうちの輝度センサ12の部分)は、画像表示部7と着脱可能に構成しておく。なお、着脱する部分に照明分布計算部3を含めておいてもよい。画像補正係数を取得する際に、環境情報取得部2を画像表示部7に装着し、環境情報を獲得する。獲得した環境情報は照明分布計算部3に渡され、画像補正係数が算出される。
The environment information acquisition unit 2 (or part of the luminance sensor 12) is configured to be detachable from the
環境情報記憶部8は、このようにして算出された画像補正係数を記憶しており、画像情報表示領域確認部4あるいは補正処理部6からの読み出し要求に従って画像補正係数を読み出して出力する。読み出された画像補正係数は、上述の様にして補正処理部6で用いられ、出力画像に対して補正処理が施され、画像表示部7で表示されることになる。
The environment
この環境情報記憶部6に画像補正係数を記憶した後は、環境情報取得部2、あるいはさらに照明分布計算部3は不要であるので、この部分を取り外しておいてよい。照明条件が変更された場合や、経時変化による補正を行いたい場合に、環境情報取得部2等を装着し、画像補正係数を再算出して環境情報記憶部8に記憶させればよい。
After the image correction coefficient is stored in the environment
図5は、本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。図中、図1と同様の部分については同じ符号を付して重複する説明を省略する。21は駆動電圧調整部である。この第2の実施の形態では、出力画像に対して補正処理を施すのではなく、画像表示部7を駆動する電圧に対して、画像表示部7の置かれている照明条件などの環境を考慮した補正をかける例を示している。
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG.
駆動電圧調整部21は、照明分布計算部3で決定された画像補正係数に従って、画像表示部7への印加電圧を調整する。この印加電圧の調整によって、画像表示部7における表示輝度を変更することができ、図3に示したような照明光の強度分布に従って決定された画像補正係数を用いて印加電圧を調整することにより照明光による環境を再現することができる。例えば画像表示部7がCRTであれば、水平方向については走査線に対応して印加電圧を調整すればよいし、垂直方向についても水平同期信号に応じて印加電圧を変更してゆけばよい。もちろん、他の表示装置を画像表示部7として用いている場合も、同様に印加電圧の調整により表示画像の輝度を変更することが可能である。
The drive
このように画像表示部7に対する印加電圧を調整する場合、出力画像はそのまま維持されるので、上述の第1の実施の形態のように画像情報表示領域確認部4を設けてクリッピングのチェックを行う必要なはく、階調数も圧縮されないというメリットがある。
When the applied voltage to the
なお、この第2の実施の形態においても、上述の第1の実施の形態と同様に表示効果指示部5を設け、駆動電圧調整部21は表示効果指示部5に対してユーザが行った設定に応じた電圧調整を行うように構成することもできる。また、上述の第1の実施の形態における変形例と同様に、環境情報記憶部を設けて環境情報取得部2あるいはさらに照明分布計算部3を着脱可能に構成することもできる。
Also in the second embodiment, the display
1…画像処理部、2…環境情報取得部、3…照明分布計算部、4…画像情報表示領域確認部、5…表示効果指示部、6…補正処理部、7…画像表示部、8…環境情報記憶部、11…表示画面、12…輝度センサ、21…駆動電圧調整部。
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