JP2006203463A - 画像表示方法、画像撮像方法、及び画像合成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
表示デバイスの画素数以上の画素を有する高解像度の画像として認識されるように、画像を表示する。
【解決手段】
画像表示方法として、表示デバイスの変位を検出するステップと、前記表示デバイス上の画像を、前記表示デバイスの変位とは逆向きに、かつ、前記表示デバイスの変位に応じた大きさだけ、サブピクセル単位で移動させて表示するステップとを備える。
【選択図】 図1
表示デバイスの画素数以上の画素を有する高解像度の画像として認識されるように、画像を表示する。
【解決手段】
画像表示方法として、表示デバイスの変位を検出するステップと、前記表示デバイス上の画像を、前記表示デバイスの変位とは逆向きに、かつ、前記表示デバイスの変位に応じた大きさだけ、サブピクセル単位で移動させて表示するステップとを備える。
【選択図】 図1
Description
本発明は、画像を撮像又は表示する技術に関し、特に、撮像又は表示される画像の画質を改善する技術に関する。
人の手に保持された状態で画像の撮像や表示をする機器においては、手振れを補正することは重要である。例えば、表示デバイスの移動による変位を検出し、その変位とは逆向きに表示デバイス上の画像表示位置を移動させる技術が、特許文献1に開示されている。また、撮像デバイスの画素サイズ未満の移動を利用して、撮像デバイスの画素数を超える画素数の画像を得る技術が、特許文献2に開示されている。
特開2002−123242号公報
特開平7−283999号公報
しかしながら、画質の観点からは、手振れを完全に補正するよりも、適度な手振れを残す方が、好ましい画質で記録・伝送・表示できることがある。これは、撮像デバイスの画素サイズ未満の移動によって得られた一連の画像を観た人間の脳が、撮像デバイスの画素よりも小さいサイズの画素の値を推定して、高解像度の画像として認識可能なためである。そこで、画質改善の観点から、画素サイズ未満つまりサブピクセル単位の手振れ補正方法が求められている。
また、特許文献2には、撮像デバイスの画素サイズ未満の移動位置で撮像した画素値を、そのまま、撮像デバイスよりも画素数の多い出力画像の該当する位置の画素値として使用する方法が開示されている。しかし、撮像デバイスの画素の値をそのまま用いたのでは、画質の大きな改善は望めない。そこで、デジタル画像に対する高精度なサブピクセル単位での画素値推定を行う画像撮像方法が望まれている。
本発明は、表示デバイスの画素数以上の画素を有する高解像度の画像として認識されるように、画像を表示することを目的とする。
また、本発明は、撮像デバイスの画素数を有する画像以上の情報を有する画像を撮像することを目的とする。
前記課題を解決するため、請求項1の発明が講じた手段は、画像表示方法として、表示デバイスの変位を検出するステップと、前記表示デバイス上の画像を、前記表示デバイスの変位とは逆向きに、かつ、前記表示デバイスの変位に応じた大きさだけ、サブピクセル単位で移動させて表示するステップとを備えるものである。
これによると、表示デバイスが固定されている場合よりも多くの点において画素を表示することができるので、表示デバイスの解像度以上の高解像度の画像として認識されるように、画像を表示することができる。
請求項2の発明では、請求項1に記載の画像表示方法において、前記画像を表示するステップは、前記表示デバイスの変位を、画素単位の変位と、残りの1画素未満の変位とに分けるステップと、前記表示デバイス上の画像に前記1画素未満の変位に応じた大きさの移動をさせた画像を、補間により求めるステップと、前記補間により求められた画像に、前記画素単位の変位に応じた大きさの移動をさせるステップとを備えるものである。
請求項3の発明は、投射型の画像表示装置による画像表示方法であって、画像が投射され得る領域を所定のパターンに従ってサブピクセル単位で移動させるステップと、前記領域が移動する毎に、前記領域の変位とは逆向きに、前記変位に応じた大きさの移動をさせた画像を、補間により求めるステップと、前記求められた画像を投射するステップとを備えるものである。
これによると、投射される画素の位置がサブピクセル単位で移動するので、投射型の画像表示装置による高解像度の画像表示を行うことができる。
請求項4の発明は、投射型の画像表示装置による画像表示方法であって、前記画像表示装置の動きに基づいて、画像が投射され得る領域の変位を検出するステップと、前記領域に投射される画像を、前記領域の変位とは逆向きに、かつ、前記領域の変位に応じた大きさだけ、サブピクセル単位で移動させて表示するステップとを備えるものである。
これによると、画像表示装置が固定されている場合よりも多くの点において画素を表示することができるので、その表示デバイスの解像度以上の高解像度の画像として認識されるように、画像を表示することができる。
請求項5の発明は、画像表示方法として、撮像デバイス上における入射画像を、所定のパターンに従ってサブピクセル単位で移動させながら複数の画像を撮像するステップと、表示デバイスの変位を検出するステップと、前記表示デバイス上の画像を、前記表示デバイスの変位とは逆向きに、かつ、前記表示デバイスの変位に応じた大きさだけ移動させた画像を、前記複数の画像から選択して表示するステップとを備えるものである。
これによると、画像を補間により求めることなく、表示デバイスの解像度以上の高解像度の画像として認識されるように、画像を表示することができる。
請求項6の発明は、請求項5に記載の画像表示方法において、前記複数の画像とそれぞれの画像の変位とを縮小するステップを更に備え、前記画像を選択して表示するステップは、前記縮小後の各画像の変位に基づいて、前記縮小後の複数の画像から画像を選択するものである。
請求項7の発明は、画像表示方法として、撮像デバイス上における入射画像を、所定のパターンに従ってサブピクセル単位で移動させながら複数の画像を撮像するステップと、前記複数の画像、及びそれぞれの画像の変位に基づいて、画素値を推定して、前記複数の画像のそれぞれよりも画素数が多い画像を推定し、表示するステップとを備えるものである。
これによると、撮像された複数の画像の枚数に応じた数の画素値を推定して、高解像度の画像を推定し、表示することができる。
請求項8の発明は、請求項7に記載の画像表示方法において、前記複数の画像と、それぞれの画像の変位とを縮小するステップを更に備え、前記画像を推定して表示するステップは、前記縮小後の複数の画像、及び前記縮小後の各画像の変位に基づいて、前記縮小後の複数の画像のそれぞれよりも画素数が多い画像を推定し、表示するものである。
請求項9の発明は、請求項7に記載の画像表示方法において、前記所定のパターンの情報を伝送するステップを更に備え、前記画像を推定して表示するステップは、伝送された前記所定のパターンの情報を前記複数の画像の変位として用いるものである。
請求項10の発明では、請求項7に記載の画像表示方法において、前記画像を合成して表示するステップは、前記複数の画像自身に基づいて、前記複数の画像のそれぞれの変位を求めるものである。
請求項11の発明は、画像撮像方法として、撮像デバイスによって第1の画像を撮像するステップと、前記撮像デバイス上における入射画像を、所定のパターンに従ってサブピクセル単位で移動させるステップと、前記移動後の入射画像を第2の画像として撮像するステップと、前記第1及び第2の画像、並びに前記第1の画像に対する前記第2の画像の変位に基づいて、画素値を推定して、前記第1及び第2の画像よりも画素数が多い第3の画像を推定するステップとを備えるものである。
これによると、サブピクセル単位で移動させた入射画像を撮像し、画素値の推定を行うので、撮像デバイスよりも画素数が多い画像を得ることができる。
請求項12の発明では、請求項11に記載の画像撮像方法において、前記入射画像を移動させるステップと、前記移動後の入射画像を第2の画像として撮像するステップとを繰り返し、前記第3の画像を推定するステップは、前記第1の画像及び複数の前記第2の画像に基づいて推定を行うものである。
請求項13の発明では、請求項11に記載の画像撮像方法において、前記第3の画像を推定するステップは、最小二乗法を用いて画像の推定を行うものである。
請求項14の発明は、画像撮像方法として、撮像デバイスによって第1の画像を撮像するステップと、前記撮像デバイス上における入射画像が移動した後に第2の画像を撮像するステップと、前記第1の画像に対する前記第2の画像の変位を検出するステップと、前記第2の画像の変位を、画素単位の変位と、残りの1画素未満の変位とに分けるステップと、前記第2の画像を前記画素単位の変位とは逆向きに前記画素単位の変位だけ移動させるステップと、前記第1の画像、前記移動後の第2の画像、及び前記1画素未満の変位に基づいて、画素値を推定して、前記第1の画像及び前記移動後の第2の画像よりも画素数が多い第3の画像を推定するステップとを備えるものである。
これによると、撮像デバイスが固定されている場合よりも多くの点において入射光を捉えることができるので、撮像デバイスよりも画素数が多い画像を得ることができる。
請求項15の発明では、請求項14に記載の画像撮像方法において、前記第2の画像を撮像するステップを繰り返し、前記第3の画像を推定するステップは、前記第1の画像及び複数の前記第2の画像に基づいて推定を行うものである。
請求項16の発明では、請求項14に記載の画像撮像方法において、前記第3の画像を推定するステップは、最小二乗法を用いて画像の推定を行うものである。
請求項17の発明は、画像撮像方法として、撮像デバイスの動きを検出するステップと、前記撮像デバイスの動きに、所定のパターンの動きを加算するステップと、前記加算後の動きによる影響を打ち消すように、前記撮像デバイスへの入射画像を変位させるステップと、前記入射画像を撮像するステップとを備えるものである。
これによると、手振れを打ち消すとともに、所定のパターンの動きによる意図的なぶれを有する画像を撮像することができる。
請求項18の発明は、請求項17に記載の画像撮像方法において、複数の所定のパターンの中から1つを選択するステップを更に備え、前記所定のパターンの動きを加算するステップは、前記選択されたパターンに従って、動きを加算するものである。
請求項19の発明は、画像合成方法として、第1の画像に対する第2の画像の変位を、画素単位の変位と、残りの1画素未満の変位とに分けるステップと、前記第2の画像を前記画素単位の変位とは逆向きに前記画素単位の変位だけ移動させるステップと、前記第1の画像、前記移動後の第2の画像、及び前記1画素未満の変位に基づいて、画素値を推定して、前記第1の画像及び前記移動後の第2の画像よりも画素数が多い第3の画像を推定するステップとを備えるものである。
請求項20の発明は、請求項19に記載の画像合成方法において、前記第1の画像に対する前記第2の画像の変位を検出するステップを更に備えるものである。
請求項21の発明では、請求項19に記載の画像合成方法において、複数の画像を前記第2の画像として用い、前記第3の画像を推定するステップは、前記第1の画像及び複数の前記第2の画像に基づいて推定を行うものである。
請求項22の発明では、請求項19に記載の画像合成方法において、前記第3の画像を推定するステップは、最小二乗法を用いて画像の推定を行うものである。
本発明によると、撮像デバイスの画素数以上の画素を有する高解像度の画像を撮像することができ、表示デバイスの画素数以上の画素を有する高解像度の画像として認識されるように、画像を表示することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る画像撮影表示システムのブロック図である。図1の画像撮影表示システムは、撮像装置10,20と、画像表示装置30と、投射型の画像表示装置としての液晶プロジェクタ40と、静止画像記録伝送部2とを備えている。撮像装置10,20、画像表示装置30及び液晶プロジェクタ40は、それぞれ単独で動作することも可能である。この画像撮影表示システムは、静止画の撮像及び表示を目的としている。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る画像撮影表示システムのブロック図である。図1の画像撮影表示システムは、撮像装置10,20と、画像表示装置30と、投射型の画像表示装置としての液晶プロジェクタ40と、静止画像記録伝送部2とを備えている。撮像装置10,20、画像表示装置30及び液晶プロジェクタ40は、それぞれ単独で動作することも可能である。この画像撮影表示システムは、静止画の撮像及び表示を目的としている。
撮像装置10は、手振れセンサ11と、擬似手振れ信号加算部12と、光学補正部14と、撮像デバイス15と、画像合成部18とを備えている。
光学補正部14は、入射画像IPを補正信号に従って光学的に制御して、撮像デバイス15上における画像を移動させる。光学補正部14は、例えばアクティブプリズムである。撮像デバイス15は、例えばCCD(Charge-Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサであって、入射画像IPを撮像し、得られた画像を画像合成部18に出力する。
手振れセンサ11は、手振れによって撮像デバイス15に与えられた加速度、角加速度等を検出し、手振れによって生じた、撮像デバイス15上における入射画像IPの変位を求め、擬似手振れ信号加算部12に出力する。
擬似手振れ信号加算部12は、求められた入射画像IPの変位に、所定のパターンに従った変位を加算し、得られた加算後の変位を光学補正部14に出力する。また、擬似手振れ信号加算部12は、加算された所定のパターンに従った変位を画像合成部18に出力する。光学補正部14は、入射画像IPを加算後の変位とは逆の向きに加算後の変位だけ移動させる。
撮像装置10を手で持って撮像する場合には、手振れセンサ11は撮像デバイス15の動きを検出し、擬似手振れ信号加算部12は、撮像デバイス15の動きに、所定のパターンに従った擬似的な手振れによる動きを加算する。更に、光学補正部14は、加算後の動きによる影響を打ち消すように、撮像デバイス15への入射画像IPを変位させ、撮像デバイス15が入射画像IPを撮像する。撮像デバイス15は、撮像された画像を静止画像記録伝送部2に出力する。
したがって、この場合、手振れを打ち消すとともに、所定のパターンの動きによるぶれを有する画像を撮像することができる。つまり、意図的なぶれのみを画像に与えることができる。
擬似手振れ信号加算部12は、撮影が上手な人の自然な手振れや、有名なカメラマンの撮影テクニックを擬似的に再現した手振れを擬似的な手振れのパターンとして複数格納しておき、撮影状況や撮影対象に応じて1つを選択し、選択されたパターンに従って動きを加算するようにしてもよい。
以下では、撮像装置10は固定されているものとし、擬似手振れ信号加算部12は、所定のパターンに従った変位(擬似的な手振れ)のみを光学補正部14に出力しているものとして説明する。
図2(a),(b)は、それぞれ、所定のパターンに従った変位の時間的変化の例を示す説明図である。擬似手振れ信号加算部12は、図2(a)又は(b)のように所定のパターンに従って変位を変化させ、撮像デバイス15上における入射画像をサブピクセル単位で移動させる。サブピクセル単位で移動とは、1画素未満の精度で移動させることを意味する。ここでは、変位の各成分は、1画素未満であるものとする。
撮像デバイス15は、パターンの最初の変位に対応した入射画像を撮像する。その後、擬似手振れ信号加算部12が変位を変化させることと、撮像デバイス15が光学補正部14によって移動させられた入射画像を撮像することとを繰り返す。すなわち、撮像デバイス15は、擬似手振れ信号加算部12によって与えられる変位が変化する毎に、互いに異なる複数の画像を撮像する。撮像デバイス15は、撮像した画像を画像合成部18に出力する。擬似手振れ信号加算部12は、このようなパターンを複数格納しておき、撮影状況や撮影対象に応じて複数のパターンから1つを選択し、選択されたパターンに従って変位を加算するようにしてもよい。
図3は、撮像デバイス15上の画素をサブピクセル単位で移動させた場合における、入射画像を構成する入射光と撮像デバイス出力との関係を示す概念図である。図3において、入射光i0,i1,i2,i3,i4,i5,i6,i7の間隔は、撮像デバイス15の画素間隔の3分の1であるとする。
撮像デバイス15上の入射画像を移動させる前においては、画素EL0に入射光i0〜i2が入射し、これらの入射光と出力信号o00との間の関係は、
次に、撮像デバイス15上の画像を移動させた場合について考える。ここでは便宜上、図3のように、入射光ではなく、撮像デバイス15を変位MV1だけ移動させた図に基づいて考える。この場合、画素EL0に入射光i1〜i3が入射し、これらの入射光と出力信号o01との間の関係は、式(2)、すなわち、
次に、撮像デバイス15上の画像を更に移動させた場合について考える。ここでは便宜上、入射光ではなく、撮像デバイス15を変位MV2だけ更に移動させた図に基づいて考える。この場合、画素EL0に入射光i2〜i4が入射し、これらの入射光と出力信号o02との間の関係は、式(3)、すなわち、
式(1)〜(3)をまとめて表すと、
図2(a),(b)のように、擬似手振れ信号加算部12が変位を変化させることにより、式(4)のような関係を得ることができる。画像合成部18は、式(4)に基づいて、ある時点で撮像された画像と、その後、擬似手振れ信号加算部12が変位を変化させた後に撮像された画像と、前者に対する後者の変位とに基づいて、画素値を推定して、これらの画像よりも画素数が多い画像を推定し、静止画像記録伝送部2に出力する。
静止画像記録伝送部2は、画像合成部18で推定された第3の画像を画像表示装置30,40に伝送する。また、静止画像記録伝送部2は、画像合成部18の出力をメモリカード等に書き込み、更にメモリカード等からデータを読出して画像表示装置30,40に出力するものであってもよい。
このように、図1の撮像装置10によると、所定のパターンに従った変位を入射画像に与えることにより、撮像デバイス15で本来得られる画像よりも画素数が多い高精細な静止画像を撮像することができる。
また、十分な枚数の撮像が可能な場合には、画像合成部18は、式(5)、すなわち、
撮像中に画像が変化した場合には、ぶれを有する画像が得られる。このような被写体の時間的変化によるぶれを軽減するために、画像合成部18は、画像の変化した領域を検出し、この領域については以上のような高解像度の画像の推定は行わず、撮像された画像のうちの1つを選択して、推定された他の領域と合成するようにしてもよい。
望遠撮影時等のように、手振れセンサ11の精度や、擬似手振れ信号加算部12によって加算される変位の精度が十分ではない場合がある。このような場合、図1の撮像装置20は、画像自体から画像の動きを推定する。撮像装置20は、撮像デバイス25と、補正部26と、移動量検出部27と、画像合成部28とを備えている。
撮像デバイス25は、撮像デバイス15と同様のものである。撮像デバイス25は、まず、基準となる第1の画像を撮像し、その後、撮像デバイス25が動くこと等により、撮像デバイス25上における入射画像が移動した後に、第2の画像を撮像する。撮像デバイス25は、入射画像が移動すると第2の画像を撮像することを繰り返す。
移動量検出部27は、第2の画像のそれぞれと、基準となる第1の画像との間の誤差(差分自乗値等)が最小になるように、これらの画像を移動させることによって、基準となる第1の画像に対する各第2の画像の変位を検出する。移動量検出部27は、検出された各第2の画像の変位を、画素単位の変位と、残りの1画素未満の変位とに分け、画素単位の変位を補正部26に、1画素未満の変位を画像合成部28に出力する。
補正部26は、検出された第2の画像の変位を打ち消すように、各第2の画像を、その画像の画素単位の変位の向きとは反対の向きに、画素単位の変位だけ移動させ、得られた画像を画像合成部28に出力する。画像合成部28は、第1の画像、複数の移動後の第2の画像、及び1画素未満の変位に基づいて、式(4)を用いて、画素値を推定して、第1の画像及び移動後の第2の画像よりも画素数が多い第3の画像の画素を推定し、得られた高解像度画像である第3の画像を静止画像記録伝送部2に出力する。画像合成部28は、式(5)を用いて、最小二乗法による画像の推定を行ってもよい。
画像合成部28は、作成された画像の誤差が予め与えられた閾値より小さい領域については、以上のような高解像度の画像を推定し、誤差が閾値以上の領域については、撮像した画像のうちの1つを選択して、各領域の画像を合成するようにしてもよい。
また、時間的な変化があり、誤差が閾値以上の領域については、その領域の誤差が閾値以下となる画像を複数の画像から選択し、選択された画像を用いて高解像度の画像を推定するようにしてもよい。
また、誤差が閾値以上の領域には、画像合成部28は、ブルーバックカラー又はクロマキーカラーと呼ばれる静止画像中に含まれない特定の画素値を用いるようにしてもよい。この場合、高解像度の静止画とは別に、MPEG(moving picture experts group)方式等でエンコードした動画像を記録又は伝送し、表示の際に、ブルーバックカラー又はクロマキーカラーの領域には、動画像をデコードして表示する。
記録又は伝送された高解像度の画像よりも画素数の少ない表示デバイスを用いた高解像度表示について説明する。図1において、画像表示装置30は、手振れセンサ31と、手振れ補正部32と、画像メモリ34と、画像縮小補間部35と、読出し位置制御部36と、表示デバイス37とを備えている。ここでは、画像表示装置30を手で持つ等、固定せずに用いるものとする。
手振れセンサ31は、手振れによって表示デバイス37に与えられた加速度、角加速度等を検出し、手振れによって生じた表示デバイス37の変位を求め、手振れ補正部32に出力する。手振れ補正部32は、表示デバイス37の変位を、表示デバイス37の画素単位の変位と、残りの1画素未満の変位とに分け、画素単位の変位を読出し位置制御部36に、1画素未満の変位を画像縮小補間部35に出力する。画像メモリ34は、伝送等された画像のデータを格納し、画像縮小補間部35に出力する。
画像縮小補間部35は、表示デバイス37に表示できるように、画像メモリ34から読出された画像を縮小するとともに、縮小された画像が、表示デバイス37の1画素未満の変位とは逆向きに、かつ等しい大きさの移動をするように、線形補間により各画素の値を求める。読出し位置制御部36は、画像縮小補間部35で得られた画像が、画素単位の変位とは逆向きに、かつ等しい大きさの移動をするように、画像縮小補間部35から画像データの読出しを行い、表示デバイス37に出力する。
この結果、表示デバイス37の画像は、サブピクセル位置で補間した高解像度の画像として認識される。例えば、文字や図形を含み、インターネット経由で伝送されたホームページの画像であっても、高解像度のホームページ画像を画像メモリ34に格納することによって、同様に補間された画像を表示することができる。
また、画像縮小補間部35及び読出し位置制御部36は、それぞれ、1画素未満の変位及び画素単位の変位に所定の値を乗じて得られた変位だけ、画像を移動するようにしてもよい。
ここでは、表示デバイスを直接目視する場合について説明したが、光学系を通して表示デバイスを観る場合や、表示画像を投射する場合でも、類似した方法で表示を行うことができる。一例として、図1の液晶プロジェクタ40を画像表示装置として用いる場合について説明する。図1の液晶プロジェクタ40は、擬似手振れ発生部42と、画像メモリ44と、画像縮小補間部45と、表示デバイス47と、光学補正部48とを備えている。出力画像OPは、スクリーン等に投射される。
擬似手振れ発生部42は、スクリーン等における画像が投射され得る領域が、サブピクセル単位で移動するように指示する信号を生成し、画像縮小補間部45及び光学補正部48に出力する。擬似手振れ発生部42は、例えば図2(a),(b)のようなパターンで、画像が投射され得る領域をサブピクセル単位で移動させる。
画像縮小補間部45は、画像が投射され得る領域が移動する毎に、その変位とは逆向きに、かつその変位に等しい大きさの移動をさせた画像の各画素の値を、画像縮小補間部35と同様に求める。表示デバイス47は、求められた各画素の表示を行い、表示された画像を、光学補正部48を介して投射する。光学補正部48は、擬似手振れ発生部42からの信号に従って出射画像OPの出射方向を制御する。
このように、液晶プロジェクタ40によると、投射される画素の位置がサブピクセル単位で移動するので、投射型の画像表示装置による高解像度の画像表示を行うことができる。
液晶プロジェクタ40において、擬似手振れ発生部42に代えて、手振れセンサと、手振れ補正部とを備えた液晶プロジェクタ(図示せず)について説明する。この液晶プロジェクタは、手で保持される等、固定せずに用いられるものとする。手振れセンサは、手振れによって生じた液晶プロジェクタの動きを検出し、画像が投射され得る領域の変位を求め、手振れ補正部に出力する。手振れ補正部は、画像が投射され得る領域の変位を、画像の画素単位の変位と、残りの1画素未満の変位とに分け、画素単位の変位を光学補正部に、1画素未満の変位を画像縮小補間部に出力する。
画像縮小補間部は、画像が投射され得る領域が移動する毎に、その1画素未満の変位とは逆向きに、かつその変位に等しい大きさの移動をさせた画像の各画素の値を、画像縮小補間部35と同様に求め、表示デバイスに出力する。表示デバイスは、求められた画像の表示を行う。光学補正部は、画素単位の変位とは逆向きに、かつその変位に等しい大きさの移動をするように、出射画像OPの出射方向を制御する。
この液晶プロジェクタによると、画像表示装置30と同様に、表示デバイスの解像度以上の高解像度の画像として認識されるように、画像を表示することができる。
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係る画像撮影表示システムのブロック図である。図4の画像撮影表示システムは、撮像装置210と、画像表示装置230,240,250と、動画記録伝送部4とを備えている。撮像装置210、及び画像表示装置230,240,250は、それぞれ単独で動作することも可能である。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る画像撮影表示システムのブロック図である。図4の画像撮影表示システムは、撮像装置210と、画像表示装置230,240,250と、動画記録伝送部4とを備えている。撮像装置210、及び画像表示装置230,240,250は、それぞれ単独で動作することも可能である。
撮像装置210は、手振れセンサ211と、擬似手振れ信号加算部212と、光学補正部214と、撮像デバイス215と、画像縮小部218とを備えている。手振れセンサ211、擬似手振れ信号加算部212、及び光学補正部214は、図1の手振れセンサ11、擬似手振れ信号加算部12、及び光学補正部14とそれぞれ同様のものである。また、擬似手振れ信号加算部212は、所定のパターンに従った変位を、動画記録伝送部4に出力する。
撮像デバイス215は、動画を撮像し、画像縮小部218に出力する。画像縮小部218は、入力された画像を必要に応じて縮小して、動画記録伝送部4に出力する。例えば、画像縮小部218は、撮像デバイス215の画素数よりも表示デバイス237の画素数が少ない場合等には、入力された画像を縮小する。動画記録伝送部4は、画像縮小部218の出力及び所定のパターンに従った変位を、画像表示装置230,240,250に伝送する。また、動画記録伝送部4は、画像縮小部218や手振れ信号加算部212の出力をメモリカード等に書き込み、更にメモリカード等からデータを読出して画像表示装置230,240,250に出力するものであってもよい。
画像表示装置230は、画像メモリ234と、低解像度表示デバイス237とを備えている。画像メモリ234は、動画記録伝送部4によって伝送又は読出しされた画像データを格納し、低解像度表示デバイス237に出力する。低解像度表示デバイス237は、例えば撮像デバイス215と同じ数の画素を有し、画像メモリ234から出力された画像を表示する。
撮像デバイス215がその画素サイズ未満の移動をすることによって得られた一連の画像を、低解像度表示デバイス237が表示すると、これ観た人は、撮像デバイス215の画素間の位置における画素値を推定して、撮像デバイス215の解像度以上の高解像度の画像として認識する。この結果、撮像デバイス215及び表示デバイス237の解像度を超えた解像度で認識されるような、自然な手振れ付きの動画像を記録又は伝送することができる。
一連の静止画像を、所定のパターンに従った変位を与えながら撮影し、動画として記録又は伝送してもよい。この場合にも、動画像の場合と同様に高解像度の画像として認識される効果が得られる。このような場合に用いられる画像表示装置240について説明する。画像表示装置240は、手振れセンサ241と、画像格納部243と、画像メモリ244と、表示画像選択部246と、表示デバイス247とを備えている。画像表示装置240は、持ち運び可能なものであるとする。
撮像装置210において、擬似手振れ信号加算部212は、所定のパターンに従った変位を与える信号を生成し、撮像デバイス215は、この信号に対応する一連の静止画像を動画として撮像する。撮像装置210は、変位を与える信号と、撮像した一連の静止画像とを、動画記録伝送部4に記録又は伝送させる。画像格納部243は、読出し又は伝送された変位を与える信号及び一連の静止画像のデータを格納し、その一部を画像メモリ244に格納させる。静止画像と、その撮影の際に用いられた変位を与える信号とは、対応付けられて格納される。
手振れセンサ241は、表示デバイス247の移動による変位を検出し、表示画像選択部246に出力する。表示画像選択部246は、表示デバイス247の移動前に表示されていた画像に、表示デバイス247の変位とは逆向き、かつ等しい大きさの移動をさせた画像に相当する画像を、読出し又は伝送された変位を与える信号に基づいて画像メモリ244の複数の画像から選択し、表示デバイス247に出力する。表示デバイス247は、選択された画像を表示する。
このように、画像表示装置240によると、図1の画像表示装置30と同様に、画像が、表示デバイスよりも画素数が多い高解像度の画像として認識される。この際、画像表示装置240においては、画像を補間する必要がない。
また、撮像デバイス215の画素数よりも表示デバイス237,247の画素数の方が少ない場合には、最も画素数が少ない表示デバイスに適合するように、画像縮小部218が画像を縮小した後に、記録又は伝送する。この際、画像縮小部218は、各画像に対応する変位の大きさも縮小する。表示画像選択部246は、縮小後の複数の画像から選択を行う。この場合は、動画記録伝送部4として、記録容量や伝送速度がより低容量のものが利用可能となる。また、動画記録伝送部4の記録容量や伝送速度に制限がある場合は、これらに合わせて、画像縮小部218が画像を縮小するようにしてもよい。
画像表示装置250について説明する。画像表示装置250は、画像合成部253と、画像メモリ254と、高精細表示デバイス257とを備えている。撮像装置210で撮像され、記録又は伝送される画像の解像度は、高精細表示デバイス257の解像度よりも低いとする。また、高精細表示デバイス257は、移動できないものであるとする。この場合、記録又は伝送される画像を合成して、高解像度の画像を得る必要がある。
図4において、画像合成部253は、動画記録伝送部4によって伝送又は読出しされた所定のパターンに従った変位を与える信号を用いて、伝送又は読出しされた画像データを、より高解像度の動画像に合成し、画像メモリ254に出力する。この際、画像合成部253は、図1の画像合成部18と同様にして、画素値の推定をして、高解像度の画像の推定を行う。伝送又は読出しされた画像データは、画像縮小部218で縮小された画像のデータであってもよいし、縮小されていない画像のデータであってもよい。
読出し位置制御部256は、画像メモリ254から読出しを行って、高精細表示デバイス257に出力する。画像に1画素以上の画素単位の変位がある場合には、読出し位置制御部256は、画像メモリ254からの読出しアドレスを変更して、与えられた所定のパターンに従った変位を打ち消すように画素単位での補正を行う。高精細表示デバイス257は、画像メモリ254から出力された画像を表示する。
このように、画像表示装置250によると、受け取った画像よりも解像度が高い画像を表示することができる。
なお、画像合成部253は、画像のうち、変化の小さい領域を静止画部分と判断して、各画像におけるこの領域のサブピクセル単位の移動を、その画像の変位として検出し、高解像度画像の画素値を推測して、高解像度画像を合成するようにしてもよい。
以上のように、図4の画像撮影表示システムによると、利用可能ないくつかの種類の画像表示装置のうちで、最も画素数が少ないものに合わせて、撮像装置が画像を縮小し、得られた画像データを受信する画像表示装置が、それぞれの表示可能な解像度に合わせて、画像データよりも高解像度の画像を推定して表示することができる。また、画像データの記録容量や、伝送速度に制限がある場合にも、これらに合わせて、画像サイズを縮小して、記録又は伝送し、画像データを受け取る画像表示装置において、高解像度画像を合成して表示することができる。
なお、所定のパターンに従った変位を与える信号は、MPEG規格のPAN信号、又はSCAN信号として、MPEGストリームに多重して記録又は伝送することができる。
以上の実施形態においては画素の1次元の推定について説明したが、2次元の推定を行うようにすることも容易にできる。
以上説明したように、本発明は、撮像又は表示される画像の画質を改善することができるので、画像を撮像又は表示する装置等について有用である。
2 静止画像記録伝送部
4 動画記録伝送部
10,20,210 撮像装置
15,25,215 撮像デバイス
30,230,240,250 画像表示装置
37,47,237,247,257 表示デバイス
40 液晶プロジェクタ
4 動画記録伝送部
10,20,210 撮像装置
15,25,215 撮像デバイス
30,230,240,250 画像表示装置
37,47,237,247,257 表示デバイス
40 液晶プロジェクタ
Claims (22)
- 表示デバイスの変位を検出するステップと、
前記表示デバイス上の画像を、前記表示デバイスの変位とは逆向きに、かつ、前記表示デバイスの変位に応じた大きさだけ、サブピクセル単位で移動させて表示するステップとを備える
画像表示方法。 - 請求項1に記載の画像表示方法において、
前記画像を表示するステップは、
前記表示デバイスの変位を、画素単位の変位と、残りの1画素未満の変位とに分けるステップと、
前記表示デバイス上の画像に前記1画素未満の変位に応じた大きさの移動をさせた画像を、補間により求めるステップと、
前記補間により求められた画像に、前記画素単位の変位に応じた大きさの移動をさせるステップとを備えるものである
ことを特徴とする画像表示方法。 - 投射型の画像表示装置による画像表示方法であって、
画像が投射され得る領域を所定のパターンに従ってサブピクセル単位で移動させるステップと、
前記領域が移動する毎に、前記領域の変位とは逆向きに、前記変位に応じた大きさの移動をさせた画像を、補間により求めるステップと、
前記求められた画像を投射するステップとを備える
画像表示方法。 - 投射型の画像表示装置による画像表示方法であって、
前記画像表示装置の動きに基づいて、画像が投射され得る領域の変位を検出するステップと、
前記領域に投射される画像を、前記領域の変位とは逆向きに、かつ、前記領域の変位に応じた大きさだけ、サブピクセル単位で移動させて表示するステップとを備える
画像表示方法。 - 撮像デバイス上における入射画像を、所定のパターンに従ってサブピクセル単位で移動させながら複数の画像を撮像するステップと、
表示デバイスの変位を検出するステップと、
前記表示デバイス上の画像を、前記表示デバイスの変位とは逆向きに、かつ、前記表示デバイスの変位に応じた大きさだけ移動させた画像を、前記複数の画像から選択して表示するステップとを備える
画像表示方法。 - 請求項5に記載の画像表示方法において、
前記複数の画像とそれぞれの画像の変位とを縮小するステップを更に備え、
前記画像を選択して表示するステップは、
前記縮小後の各画像の変位に基づいて、前記縮小後の複数の画像から画像を選択するものである
ことを特徴とする画像表示方法。 - 撮像デバイス上における入射画像を、所定のパターンに従ってサブピクセル単位で移動させながら複数の画像を撮像するステップと、
前記複数の画像、及びそれぞれの画像の変位に基づいて、画素値を推定して、前記複数の画像のそれぞれよりも画素数が多い画像を推定し、表示するステップとを備える
画像表示方法。 - 請求項7に記載の画像表示方法において、
前記複数の画像と、それぞれの画像の変位とを縮小するステップを更に備え、
前記画像を推定して表示するステップは、
前記縮小後の複数の画像、及び前記縮小後の各画像の変位に基づいて、前記縮小後の複数の画像のそれぞれよりも画素数が多い画像を推定し、表示するものである
ことを特徴とする画像表示方法。 - 請求項7に記載の画像表示方法において、
前記所定のパターンの情報を伝送するステップを更に備え、
前記画像を推定して表示するステップは、
伝送された前記所定のパターンの情報を前記複数の画像の変位として用いるものである
ことを特徴とする画像表示方法。 - 請求項7に記載の画像表示方法において、
前記画像を合成して表示するステップは、
前記複数の画像自身に基づいて、前記複数の画像のそれぞれの変位を求めるものである
ことを特徴とする画像表示方法。 - 撮像デバイスによって第1の画像を撮像するステップと、
前記撮像デバイス上における入射画像を、所定のパターンに従ってサブピクセル単位で移動させるステップと、
前記移動後の入射画像を第2の画像として撮像するステップと、
前記第1及び第2の画像、並びに前記第1の画像に対する前記第2の画像の変位に基づいて、画素値を推定して、前記第1及び第2の画像よりも画素数が多い第3の画像を推定するステップとを備える
画像撮像方法。 - 請求項11に記載の画像撮像方法において、
前記入射画像を移動させるステップと、前記移動後の入射画像を第2の画像として撮像するステップとを繰り返し、
前記第3の画像を推定するステップは、
前記第1の画像及び複数の前記第2の画像に基づいて推定を行うものである
ことを特徴とする画像撮像方法。 - 請求項11に記載の画像撮像方法において、
前記第3の画像を推定するステップは、
最小二乗法を用いて画像の推定を行うものである
ことを特徴とする画像撮像方法。 - 撮像デバイスによって第1の画像を撮像するステップと、
前記撮像デバイス上における入射画像が移動した後に第2の画像を撮像するステップと、
前記第1の画像に対する前記第2の画像の変位を検出するステップと、
前記第2の画像の変位を、画素単位の変位と、残りの1画素未満の変位とに分けるステップと、
前記第2の画像を前記画素単位の変位とは逆向きに前記画素単位の変位だけ移動させるステップと、
前記第1の画像、前記移動後の第2の画像、及び前記1画素未満の変位に基づいて、画素値を推定して、前記第1の画像及び前記移動後の第2の画像よりも画素数が多い第3の画像を推定するステップとを備える
画像撮像方法。 - 請求項14に記載の画像撮像方法において、
前記第2の画像を撮像するステップを繰り返し、
前記第3の画像を推定するステップは、
前記第1の画像及び複数の前記第2の画像に基づいて推定を行うものである
ことを特徴とする画像撮像方法。 - 請求項14に記載の画像撮像方法において、
前記第3の画像を推定するステップは、
最小二乗法を用いて画像の推定を行うものである
ことを特徴とする画像撮像方法。 - 撮像デバイスの動きを検出するステップと、
前記撮像デバイスの動きに、所定のパターンの動きを加算するステップと、
前記加算後の動きによる影響を打ち消すように、前記撮像デバイスへの入射画像を変位させるステップと、
前記入射画像を撮像するステップとを備える
画像撮像方法。 - 請求項17に記載の画像撮像方法において、
複数の所定のパターンの中から1つを選択するステップを更に備え、
前記所定のパターンの動きを加算するステップは、
前記選択されたパターンに従って、動きを加算するものである
ことを特徴とする画像撮像方法。 - 第1の画像に対する第2の画像の変位を、画素単位の変位と、残りの1画素未満の変位とに分けるステップと、
前記第2の画像を前記画素単位の変位とは逆向きに前記画素単位の変位だけ移動させるステップと、
前記第1の画像、前記移動後の第2の画像、及び前記1画素未満の変位に基づいて、画素値を推定して、前記第1の画像及び前記移動後の第2の画像よりも画素数が多い第3の画像を推定するステップとを備える
画像合成方法。 - 請求項19に記載の画像合成方法において、
前記第1の画像に対する前記第2の画像の変位を検出するステップを更に備える
ことを特徴とする画像合成方法。 - 請求項19に記載の画像合成方法において、
複数の画像を前記第2の画像として用い、
前記第3の画像を推定するステップは、
前記第1の画像及び複数の前記第2の画像に基づいて推定を行うものである
ことを特徴とする画像合成方法。 - 請求項19に記載の画像合成方法において、
前記第3の画像を推定するステップは、
最小二乗法を用いて画像の推定を行うものである
ことを特徴とする画像合成方法。
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