JP2019220781A - 映像補正装置及びそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ドーム型のスクリーンにおいて、簡易な演算処理でコントラストの低下による画質劣化を抑制できる映像補正装置を提供する。【解決手段】映像補正装置１Ｃは、表示映像をスクリーンに表示したときの輝度と、白色映像をスクリーンに表示したときの輝度とを算出する輝度算出手段１１と、コントラスト基準値に表示映像と白色映像との輝度比を乗じることで、表示映像をスクリーンに表示したときのコントラストを推定するコントラスト推定手段１０と、推定したコントラストにより表示映像をガンマ補正する映像強調手段２０と、を備える。【選択図】図１０

Description

本発明は、ドーム型のスクリーンに表示する映像のコントラストの低下による画質劣化を補正する映像補正装置及びそのプログラムに関する。

従来より、プラネタリウムなどのドーム型シアターでは、コントラストの低下により画質が劣化することが知られている（非特許文献１）。図１２に示すように、ドーム型シアター１００では、プロジェクタ１１０からの投射光（ブロック矢印）がドーム型のスクリーン１２０で反射され、その反射光（実線矢印）を観客が見ることになる。図１３に示すように、単位面積αあたり、角度θで反射される反射光Ｒの光量は、ｃｏｓ（θ）に比例する。この角度θは、スクリーン１２０の法線に対する反射光Ｒの角度を表す。ドーム型のスクリーン１２０の全体では、反射特性（輝度）が一様となり、斜め方向から見た明るさと正面から見た明るさが等しくなる。このように、プロジェクタ１１０からの投射光は、観客がいる方向のみではなく、あらゆる方向に反射され、その一部がスクリーン１２０に再入射する（図１２では、スクリーン１２０に再入射する反射光を破線で図示）。

原理的には、反射光Ｒは、スクリーン１２０のある位置で反射された場合、スクリーン１２０の中心と対称になる位置に一番強く入射するが、近似的には、反射光Ｒがスクリーン１２０の全体に入射する。この反射光Ｒにより、スクリーン１２０に表示する映像のコントラストが低下する。スクリーン１２０に表示する映像が明るくなるほど、コントラストが大きく低下し、画質劣化の原因となる。このコントラストの低下は、スクリーン１２０のドーム形状に起因する問題であり、平面型のディスプレイでは発生しない。

実際にどの程度コントラストが低下するかは、スクリーン１２０の材質に依存するので一概には言えない。例えば、非特許文献１では、スクリーン１２０の全体に明るい画像を表示した場合、コントラスト比が１０：１以下になると報告されている。

金澤、濱崎、西垣、竹内、原田、今村、「ドーム型シアターの特徴と必要な画質」、映像情報メディア学会誌、Ｖｏｌ.６６、Ｎｏ.１、ｐｐ.３０−３８（２０１２）

しかし、ドーム型のスクリーンでは、演算処理が非常に複雑になるため、コントラストの低下による画質劣化を推定することが困難である。このため、実際にスクリーンに表示された映像のコントラストを確認してから画質劣化を手動で補正することや、経験則によりコントラストの低下を予測してから画質劣化を補正することが行われている。

そこで、本発明は、ドーム型のスクリーンにおいて、簡易な演算処理でコントラストの低下による画質劣化を抑制できる映像補正装置及びそのプログラムを提供することを課題とする。

前記した課題に鑑みて、本発明に係る映像補正装置は、ドーム型のスクリーンに表示する表示映像のコントラストの低下による画質劣化を補正する映像補正装置であって、輝度算出手段と、コントラスト推定手段と、映像補正手段とを備える構成とした。

輝度算出手段は、映像信号レベルとスクリーン上での輝度との関係を示す非線形変換関数を用いて、表示映像をスクリーンに表示したときの輝度と、白色映像をスクリーンに表示したときの輝度とを算出する。
この非線形変換関数は、ドーム型のスクリーン上での位置に関わらず、スクリーン上の輝度を映像信号レベルで示すもので、簡易な演算式である。例えば、この非線形変換関数としては、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９で規定されたガンマ関数があげられる。

なお、ドーム型のスクリーンとは、例えば、プラネタリウムで用いられる一般的な半球状のスクリーンのことである。このスクリーンは、ドーム形状であること以外、特に限定されない。
また、白色映像とは、映像信号レベルが高く、スクリーンに白色で表示される映像のことである。例えば、白色映像は、全画素の映像信号レベルが最大値の映像である。
また、本発明の対象となる映像は、動画に限定されず、静止画であってもよい。

コントラスト推定手段は、白色映像をスクリーンに表示したときのコントラスト基準値が予め設定され、コントラスト基準値に表示映像と白色映像との輝度比を乗じることで、表示映像をスクリーンに表示したときのコントラストを推定する。
映像補正手段は、コントラスト推定手段が推定したコントラストにより表示映像をガンマ補正する。
このように、映像補正装置は、簡易な非線形変換関数を用いて、コントラストの低下による画質劣化を抑制することができる。

なお、本発明に係る映像補正装置は、一般的なコンピュータを前記した各手段として協調動作させるプログラムで実現することもできる。

本発明によれば、ドーム型のスクリーンにおいて、簡易な演算処理でコントラストの低下による画質劣化を抑制し、高品質な映像を提供することができる。

第１実施形態に係る映像補正装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態において、表示映像の画像座標系を説明する説明図である。 第１実施形態において、スクリーンの極座標系を説明する説明図である。 第１実施形態において、表示映像とスクリーンとの座標系の関係を説明する説明図である。 第１実施形態において、入力相対輝度と出力相対輝度との関係を示すグラフである。 第１実施形態において、（ａ）はコントラストが低下していない映像の入力相対輝度と出力相対輝度との関係を示すグラフであり、（ｂ）はコントラストが低下した映像の入力相対輝度と出力相対輝度との関係を示すグラフである。 第１実施形態において、暗部の質感を補正した映像の入力相対輝度と出力相対輝度との関係を示すグラフである。 第１実施形態に係る映像補正装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る映像補正装置の構成を示すブロック図である。 第３実施形態に係る映像補正装置の構成を示すブロック図である。 変形例において、（ａ）はコントラストが低下していない映像の一例であり、（ｂ）はコントラストが低下した映像の一例であり、（ｃ）はガンマ補正後の映像の一例である。 従来のドーム型シアターの概略図である。 従来技術において、反射光の強度を説明する説明図である。

以下、本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の手段には同一の符号を付し、説明を省略した。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る映像補正装置１（図１）の概要について説明する。
コントラストの低下量は、映像を表示するドーム型のスクリーン１２０（図１２）や、表示する映像の内容により変化する。そこで、映像補正装置１では、スクリーン１２０に黒窓映像を表示したときのコントラストを測定し、コントラストの低下を推定する（後記するコントラストの推定）。
なお、黒窓映像とは、一部領域のみが黒色（映像信号レベルが最小）で、他の領域が白色（映像信号レベルが最大）となる映像のことである。

コントラストの低下は、スクリーン１２０に不要光が入射することで発生する。従って、コントラストの低下は、不要光と同じ強度だけスクリーン１２０の輝度を低下させれば、その影響を無くすことができる。しかし、ドーム型のスクリーン１２０では、不要光の強度を正確に求めることが非常に困難である。これに加え、スクリーン１２０では、映像の一部が不要光よりも暗い場合、負の輝度が存在しないので、原理的に輝度を低下させることができない。このように、映像補正装置１では、スクリーン１２０の輝度を低下させる手法を採用できないので、コントラストの低下による画質劣化に対しては、ガンマ補正による映像の強調で対応する（後記するコントラストの低下に対する画像強調）。

ここで、映像の暗部では、コントラストの低下により質感が失われ、画質劣化が生じる。この画質劣化を改善するため、映像補正装置１は、映像の暗部に含まれる微細部分を取り出し、この微細部分が見やすくなるように補正する（後記する暗部の質感の補正）。

［映像補正装置の構成］
図１を参照し、映像補正装置１の構成について説明する。
映像補正装置１は、ドーム型のスクリーン１２０に表示する表示映像のコントラストの低下による画質劣化を補正するものである。図１に示すように、映像補正装置１は、コントラスト推定手段１０と、映像強調手段（映像補正手段）２０と、感覚値変換手段３０と、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）４０と、減算手段５０と、シミュレーション手段（質感低下量算出手段）６０と、加算手段７０と、レベル補正手段８０と、映像信号変換手段９０とを備える。

コントラスト推定手段１０は、図示を省略した映像蓄積装置等の外部装置から表示映像が入力され、この表示映像をスクリーン１２０に表示したときのコントラストを推定するものである。このコントラスト推定手段１０は、輝度算出手段１１を備える。
輝度算出手段１１は、後記する非線形変換関数を用いて、表示映像をスクリーン１２０に表示したときの輝度と、白色映像をスクリーン１２０に表示したときの輝度とを算出するものである。

＜コントラストの推定＞
以下、コントラスト推定手段１０によるコントラストの推定について説明する。
映像上の画素位置は、ドーム型のスクリーン１２０に表示する場合、スクリーン１２０の天頂からの距離と角度で表すことができる。図２に示すように、映像Ｐのフォーマットが画素数８Ｋ×８Ｋであり（Ｋ＝１０２４）、映像Ｐの上下左右に内接する円形の映像表示エリアＳが予め設定されている。この映像表示エリアＳは、スクリーン１２０に表示する映像Ｐの情報が格納されているエリアである。また、映像表示エリアＳの中心（符号Ｔ）が、スクリーン１２０の天頂Ｔ（図３）に対応する。例えば、スクリーン１２０の全面に映像Ｐを表示する場合、円形の映像表示エリアＳの内側全域に映像Ｐの情報が格納されている。

図３に示すように、スクリーン１２０の天頂Ｔから水平面Ｇに下ろした垂線Ｎに対する角度をΨとし、この垂線Ｎを回転軸とした角度をφとする。この場合、映像Ｐにおいて、図２の座標（ｘ，ｙ）と、図４の半径ｒ及び角度φの関係は、下記の式（１）で表される（但し、０≦Ψ≦π／２、０≦φ≦２π）。

この座標（ｘ，ｙ）での映像信号レベルをｖ（ｘ，ｙ）とする。スクリーン１２０上において、この座標（ｘ，ｙ）に対応する位置での輝度をＬ（ｖ（ｘ，ｙ））とする。
非線形変換関数Ｌは、スクリーン１２０での位置によらず映像信号レベルｖ（ｘ，ｙ）とスクリーン１２０上での輝度Ｌ（ｖ（ｘ，ｙ））との関係で規定される。例えば、非線形変換関数Ｌとして、下記の式（２）のように、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９で規定されたガンマ関数があげられる。

この場合、スクリーン１２０の映像表示エリアＳでの輝度の合計は、下記の式（３）で表される。

表示映像をスクリーン１２０に表示したときのコントラストをＣ、白色映像をスクリーン１２０に表示したときのコントラスト基準値をＣ_０とすると、コントラストＣ_０，Ｃの関係は下記の式（４）で表される。従って、コントラストＣは、下記の式（５）で計算できる。なお、コントラストＣ_０は、スクリーン１２０に黒窓信号を表示したときの白色領域から予め測定してもよい。

以上より、輝度算出手段１１は、式（２）の非線形変換関数を用いて、表示映像をスクリーン１２０に表示したときの輝度Ｌ（ｖ（ｘ，ｙ））と、白色映像をスクリーン１２０に表示したときの輝度Ｌ（１）とを算出する。
そして、コントラスト推定手段１０は、輝度算出手段１１の計算結果を参照し、式（５）のコントラストＣを算出する。その後、コントラスト推定手段１０は、算出したコントラストＣを映像強調手段２０に出力する。

＜コントラストの低下に対する画像強調＞
映像強調手段２０は、コントラスト推定手段１０からのコントラストＣにより表示映像をガンマ補正するものである。この表示映像は、映像強調手段２０のガンマ補正により、画像強調されることになる（強調表示映像）。

ここで、ガンマ補正後の映像信号をｖ_ｏｕｔ（ｘ，ｙ）とし、ガンマ補正前の映像信号をｖ_ｉｎ（ｘ，ｙ）とし、べき乗の補正値をＣｏｍ（Ｃ）とする。この場合、ガンマ補正による映像信号の変換は、下記の式（６）で表される。

補正値Ｃｏｍ（Ｃ）とコントラストＣとの関係は、下記の式（７）で表される。式（７）では、コントラストＣの低下に伴う画質劣化を補正するための定数をＡとする。この定数Ａは、経験則に基づいて予め設定できる（例えば、定数Ａ＝４）。

以上より、映像強調手段２０は、式（６）及び式（７）を用いて、表示映像をガンマ補正する。そして、映像強調手段２０は、ガンマ補正した強調表示映像を感覚値変換手段３０に出力する。

＜暗部の質感の補正＞
感覚値変換手段３０を説明する前に、暗部の質感の補正を定性的に説明する。
前記したように、映像の暗部では、コントラストＣの低下により質感が失われ、画質劣化が生じる。そこで、映像補正装置１は、暗部の質感を補正する。

映像信号レベルｖ（ｘ，ｙ）の映像をスクリーン１２０に表示したときのコントラストがＣであることとする。このとき、相対的な輝度Ｌ_Ｃは、式（２）のＬ（ｖ（ｘ，ｙ））を用いて、下記の式（８）で表される。そして、前記した補正値Ｃｏｍ（Ｃ）を適用した場合、相対的な輝度は、式（９）で表される。

ここで、映像信号レベルがｖ（ｘ，ｙ）になるときの入力輝度Ｌ_ｉｎ（ｖ（ｘ，ｙ））は、式（２）の逆関数として、式（１０）で表される。

コントラストＣ＝１０：１、補正値Ｃｏｍ（Ｃ）＝１．２のとき、式（１０）での入力相対輝度とスクリーン１２０上での出力相対輝度との関係は、図５で表される。図５では、横軸が入力相対輝度であり、縦軸が出力相対輝度である（最小値０．０１、最大値１．０）。なお、破線がコントラスト低下がない場合（コントラストＣが無限大に相当）、一点鎖線が式（９）での補正を行っていない場合、実線が式（９）の補正で補正値Ｃｏｍ（Ｃ）＝１．２とした場合である。

図５に示すように、コントラストＣが低下していない場合、入力相対輝度と出力相対輝度とが等しい（図５の破線）。コントラストＣが低下した場合、入力相対輝度と出力相対輝度とが非線形の関係となり、出力相対輝度が入力相対輝度に比べて高くなる（図５の一点鎖線）。これにガンマ補正を行った場合、ガンマ補正前の出力相対輝度よりも、ガンマ補正後の出力相対輝度が低くなる（図５の実線）。つまり、図５において、一点鎖線と実線との出力相対輝度の差分が、ガンマ補正による画像強調を表す。

このように、コントラストＣの低下が発生した場合、映像の暗部及び明部で入力相対輝度と出力相対輝度との関係が異なる。ここで、暗部とは、輝度が小さな値となる範囲のことである（相対輝度が０．１未満の範囲）。また、明部とは、輝度が大きな値となる範囲のことである（相対輝度が０．１以上の範囲）。

以下、映像の暗部及び明部において、相対輝度の関係が異なる理由を説明する。図６に示すように、入力相対輝度の暗部及び明部における微小振幅の正弦波パターンを考える。この正弦波パターンが出力相対輝度でどのように表れるかで「質感」を定義する。出力相対輝度でも入力相対輝度と同様に正弦波パターンが再現される場合、「質感が再現される」ことになる。一方、出力相対輝度で正弦波パターンがほとんど再現されない場合、「質感が再現されない」ことになる。

コントラストＣが低下していない場合、図６（ａ）に示すように、明部及び暗部の質感が同じように再現される。コントラストＣが低下した場合、図６（ｂ）に示すように、出力相対輝度における明部の質感は再現されるが、暗部の質感が圧縮されるので殆ど再現されない。つまり、出力相対輝度における暗部の質感は、コントラストＣが低下していない場合、図６（ａ）に図示した直線の傾きで再現されるが、コントラストＣが低下した場合、図６（ｂ）の曲線の傾きで再現されることになる。

そこで、図７に示すように、暗部の質感を、コントラストＣが低下したときの曲線の傾きではなく、コントラストＣが低下していないときの直線β１の傾きで再現する。出力相対輝度において、暗部の質感に対応する線分β１は、コントラストＣが低下していないときの直線β２に平行となる。これにより、正弦波パターンの下部はそのままであるが、正弦波パターンの上半分が再現され、暗部の質感が改善される。

図１に戻り、感覚値変換手段３０を説明する。
感覚値変換手段３０は、質感が人間の感覚に依存するので、強調表示映像を感覚値に変換する。本実施形態では、感覚値変換手段３０は、非線形変換関数により、映像強調手段２０からの強調表示映像を輝度情報に変換し、丁度可知差異により輝度情報を感覚値に変換するものである。
なお、丁度可知差異とは、与えられた感覚刺激と、その感覚刺激からはっきりと弁別できる感覚刺激との最小差異のことで、丁度可知差異が同じであれば刺激の差が同じものとして感じられる。

感覚値は、例えば、ＤＩＣＯＭ（Digital Communications of Medical Information）規格ＰＳ３．１４（Grayscale Standard Display Function）で定義されているＪＮＤ（Just Noticeable Difference）としてもよい。以下の説明では感覚値として表記Ｖ（ｘ，ｙ）を用いる。ＤＩＣＯＭのＪＮＤの場合、輝度Ｌ（ｖ（ｘ，ｙ））と感覚値Ｖ（ｘ，ｙ）の関係が数表に予め設定されている。映像信号ｖ（ｘ，ｙ）と輝度Ｌ（ｖ（ｘ，ｙ））の関係も式（２）で定義されている。よって、映像信号ｖ（ｘ，ｙ）と感覚値Ｖ（ｘ，ｙ）の対応関係が一意に定まるので、映像信号ｖ（ｘ，ｙ）と感覚値Ｖ（ｘ，ｙ）とを相互に変換できる。
以上のように、感覚値変換手段３０は、入力の映像信号ｖ（ｘ，ｙ）を感覚値Ｖ_２（ｘ，ｙ）に変換し、変換した感覚値をＬＰＦ４０及び減算手段５０に出力する。

ＬＰＦ４０は、感覚値変換手段３０から感覚値が処理対象情報Ｖ_２（ｘ，ｙ）として入力され、入力された処理対象情報の低域成分ＬＰＦ（Ｖ_２（ｘ，ｙ））を通過させる低域通過フィルタである。つまり、ＬＰＦ４０は、暗部の質感を抽出する前処理として、処理対象情報Ｖ_２（ｘ，ｙ）の信号帯域を１／１０〜１／１００に制限する。
ＬＰＦ４０は、処理対象情報の低域成分ＬＰＦ（Ｖ_２（ｘ，ｙ））を減算手段５０及びシミュレーション手段６０に出力する。

減算手段５０は、下記の式（１１）を用いて、感覚値変換手段３０からの処理対象情報Ｖ_２（ｘ，ｙ）と、ＬＰＦ４０からの処理対象情報の低域成分ＬＰＦ（Ｖ_２（ｘ，ｙ））との信号レベルの差分を求めるものである。このようにして、減算手段５０は、処理対象情報の質感量Ｔ_ｘ（ｘ，ｙ）を算出し、算出した質感量Ｔ_ｘ（ｘ，ｙ）を加算手段７０に出力する。

シミュレーション手段６０は、スクリーン１２０におけるコントラストＣの低下が反映された最大輝度に対する処理対象情報の相対輝度を、コントラストＣの低下に伴う処理対象情報の質感低下量として算出するものである。つまり、シミュレーション手段６０は、式（８）で定義されたコントラストＣの低下の影響をシミュレーションする。

ここで、処理対象情報の質感低下量をＣｏｎｔ（ＬＰＦ（Ｖ_２（ｘ，ｙ）））と表記すると、式（８）は下記の式（１２）で表される。この式（１２）の右辺分母“１＋１／Ｃ”が、コントラストＣの低下が反映された最大輝度を表す。また、式（１２）の右辺分子“Ｌ（ＬＰＦ（Ｖ_２（ｘ，ｙ）））”が、コントラストＣの低下が反映された処理対象情報の相対輝度を表す。

以上より、シミュレーション手段６０は、式（１２）を用いて、質感低下量Ｃｏｎｔ（ＬＰＦ（Ｖ_２（ｘ，ｙ）））を算出し、算出した質感低下量Ｃｏｎｔ（ＬＰＦ（Ｖ_２（ｘ，ｙ）））を加算手段７０に出力する。

加算手段７０は、下記の式（１３）を用いて、減算手段５０からの質感量Ｔ_ｘ（ｘ，ｙ）と、シミュレーション手段６０からの質感低下量Ｃｏｎｔ（ＬＰＦ（Ｖ_２（ｘ，ｙ）））との加算値Ａｄｄを算出するものである。
加算手段７０は、算出した加算値Ａｄｄをレベル補正手段８０に出力する。

レベル補正手段８０は、下記の式（１４）を用いて、加算手段７０からの加算値Ａｄｄを、最小信号レベルＣｏｎｔ_−Ｍｉｎから最大信号レベルＣｏｎｔ_−Ｍａｘまでの範囲内に補正するものである。このようにして、レベル補正手段８０は、質感再現情報Ｖ_３（ｘ，ｙ））を生成する。

この式（１４）では、Ｃｏｎｔ_−Ｍｉｎが、コントラストＣの低下が反映された最小信号レベルを表す。最小信号レベルＣｏｎｔ_−Ｍｉｎ及び最大信号レベルＣｏｎｔ_−Ｍａｘは、式（１２）でＬ（Ｖ_２（ｘ，ｙ））をそれぞれ“０”，“１”としたときの値である。
レベル補正手段８０は、感覚値変換手段３０と同様、生成した質感再現情報Ｖ_３（ｘ，ｙ））を映像信号ｖ_３（ｘ，ｙ））に変換し、映像信号変換手段９０に出力する。

映像信号変換手段９０は、下記の式（１５）を用いて、非線形変換関数の逆関数Ｌ^−１により、レベル補正手段８０からの映像信号ｖ_３（ｘ，ｙ））を映像信号ｖ_０（ｘ，ｙ）に変換するものである。つまり、映像信号変換手段９０は、コントラストＣの低下の影響を抑制した映像信号ｖ_０（ｘ，ｙ）を計算する。
映像信号変換手段９０は、映像信号ｖ_０（ｘ，ｙ）をスクリーン１２０等の外部装置に出力する。

以上のように、映像補正装置１は、式（１１）〜式（１５）の演算を行うことで、暗部の質感が補正された映像信号ｖ_０（ｘ，ｙ）を生成する。つまり、図７で説明した出力相対輝度における暗部の質感の補正が、式（１１）〜式（１５）の演算と等価である。

［映像補正装置の動作］
図８を参照し、映像補正装置１の動作について説明する。
輝度算出手段１１は、式（２）の非線形変換関数を用いて、表示映像をスクリーン１２０に表示したときの輝度と、白色映像をスクリーン１２０に表示したときの輝度とを算出する（ステップＳ１）。
コントラスト推定手段１０は、ステップＳ１の計算結果を参照し、式（５）を用いて、コントラストを推定する（ステップＳ２）。
映像強調手段２０は、式（６）及び式（７）を用いて、ステップＳ２で推定したコントラストにより表示映像をガンマ補正する（ステップＳ３）。

感覚値変換手段３０は、式（２）の非線形変換関数により、ステップＳ３でガンマ補正した表示映像を輝度情報に変換し、丁度可知差異により輝度情報を感覚値（処理対象情報）に変換する（ステップＳ４）。
ＬＰＦ４０は、ステップＳ４で変換した処理対象情報の低域成分を通過させる（ステップＳ５）。
減算手段５０は、式（１１）を用いて、ステップＳ４で変換した処理対象情報と、ステップＳ５で求めた低域成分との信号レベルの差分を、処理対象情報の質感量として算出する（ステップＳ６）。

シミュレーション手段６０は、式（１２）を用いて、スクリーン１２０におけるコントラストの低下が反映された最大輝度に対する処理対象情報の相対輝度を、処理対象情報の質感低下量として算出する（ステップＳ７）。
加算手段７０は、式（１３）を用いて、ステップＳ６で算出した質感量と、ステップＳ７で算出した質感低下量との加算値を算出する（ステップＳ８）。
レベル補正手段８０は、式（１４）を用いて、ステップＳ８で算出した加算値を最小信号レベルから最大信号レベルまでの範囲内に補正して質感再現情報を生成し、生成した質感再現情報を映像信号に変換する（ステップＳ９）。
映像信号変換手段９０は、式（１５）を用いて、非線形変換関数の逆関数Ｌ^−１により、ステップＳ９で求めた映像信号を変換する（ステップＳ１０）。

［作用・効果］
以上のように、第１実施形態に係る映像補正装置１は、ドーム型のスクリーン１２０において、簡易な演算処理でコントラストの低下による画質劣化を抑制し、高品質な映像を提供することができる。
さらに、映像補正装置１は、コントラストの低下により失われた暗部の質感を、感覚値により補正するので、より高品質な映像を提供することができる。

（第２実施形態）
図９を参照し、第２実施形態に係る映像補正装置１Ｂについて、第１実施形態と異なる点を説明する。第２実施形態では、映像信号が感覚値との相関が高いため、近似的に映像信号を感覚値の代わりに用いることができる、という性質を用いる。
具体的には、第１実施形態では、映像信号を感覚値に変換し、その感覚値を処理対象情報として用いた。これに対し、映像補正装置１Ｂでは、感覚値への変換を行わず、強調表示映像を処理対象情報として用いる点が、第１実施形態と異なる。つまり、映像補正装置１Ｂでは、映像信号が感覚値と相関が高いので、映像信号をそのまま用いる。

図９に示すように、映像補正装置１Ｂは、コントラスト推定手段１０と、映像強調手段２０Ｂと、ＬＰＦ４０Ｂと、減算手段５０Ｂと、シミュレーション手段６０と、加算手段７０と、レベル補正手段８０と、映像信号変換手段９０とを備える。つまり、映像補正装置１Ｂは、感覚値変換手段３０（図１）を備えていない。

映像強調手段２０Ｂは、第１実施形態と同様にガンマ補正を行い、処理対象情報として、強調表示映像をＬＰＦ４０Ｂ及び減算手段５０Ｂに出力する。
ＬＰＦ４０Ｂ及び減算手段５０Ｂは、映像強調手段２０Ｂからの強調表示映像に対し、第１実施形態と同様の処理を施す。
なお、映像強調手段２０Ｂ、ＬＰＦ４０Ｂ及び減算手段５０Ｂの処理内容は、第１実施形態と同様のため、これ以上の説明を省略する。

［作用・効果］
以上のように、第２実施形態に係る映像補正装置１Ｂは、第１実施形態と同様に画質劣化を抑制し、高品質な映像を提供することができる。
さらに、映像補正装置１Ｂは、感覚値への変換を行わないので、より簡素な演算処理で映像を提供することができる。

（第３実施形態）
図１０を参照し、第３実施形態に係る映像補正装置１Ｃについて、第１実施形態と異なる点を説明する。
映像補正装置１Ｃでは、暗部の質感を補正しない点が、第１実施形態と異なる。図１０に示すように、映像補正装置１Ｃは、コントラスト推定手段１０と、映像強調手段２０Ｃとを備える。
映像強調手段２０Ｃは、第１実施形態と同様にガンマ補正を行い、強調表示映像をスクリーン１２０等の外部装置に出力する。
なお、映像補正装置１Ｃの処理内容は、第１実施形態と同様のため、これ以上の説明を省略する。

［作用・効果］
以上のように、第３実施形態に係る映像補正装置１Ｃは、コントラストの低下による画質劣化を抑制し、高品質な映像を提供することができる。
さらに、映像補正装置１Ｃは、暗部の質感を補正しないので、演算処理量を大幅に低減し、高いリアルタイム性で映像を提供することができる。

以下、実施例として、映像補正装置による画像強調の効果を説明する。
この実施例では、図１１（ａ）に示すように、表示映像として、一般社団法人映像情報メディア学会の「ハイビジョン用デジタル標準画像データ」より、「肌色チャート」を用いた。図１１（ｂ）に示すように、この表示映像のコントラストが１０：１に低下したこととする。そして、この表示映像をガンマ補正すると、図１１（ｃ）のように画像強調される（補正値Ｃｏｍ＝１．２）。このように、映像補正装置が、表示映像を強調し、コントラストの低下で生じる画質劣化を抑制できることがわかる。

（変形例）
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した各実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
前記した各実施形態では、非線形変換関数が、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９で規定されたガンマ関数であることとして説明したが、これに限定されない。
前記した各実施形態では、感覚値としてＤＩＣＯＭのＪＮＤを用いることとして説明したが、これに限定されない。

前記した実施形態では、映像補正装置を独立したハードウェアとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、本発明は、コンピュータが備えるＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等のハードウェア資源を、前記した映像補正装置として協調動作させるプログラムで実現することもできる。これらのプログラムは、通信回線を介して配布してもよく、ＣＤ−ＲＯＭやフラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布してもよい。

１，１Ｂ，１Ｃ 映像補正装置
１０ コントラスト推定手段
１１ 輝度算出手段
２０，２０Ｂ，２０Ｃ 映像強調手段（映像補正手段）
３０ 感覚値変換手段
４０，４０Ｂ ＬＰＦ（低域通過フィルタ）
５０，５０Ｂ 減算手段
６０ シミュレーション手段（質感低下量算出手段）
７０ 加算手段
８０ レベル補正手段
９０ 映像信号変換手段
１００ ドーム型シアター
１１０ プロジェクタ
１２０ スクリーン
Ｇ 水平面
Ｐ 映像
Ｒ 反射光
Ｓ 映像表示エリア
Ｔ 天頂
α 単位面積
β１ 線分
β２ 直線

Claims (6)

1. ドーム型のスクリーンに表示する表示映像のコントラストの低下による画質劣化を補正する映像補正装置であって、
   映像信号レベルと前記スクリーン上での輝度との関係を示す非線形変換関数を用いて、前記表示映像を前記スクリーンに表示したときの輝度と、白色映像を前記スクリーンに表示したときの輝度とを算出する輝度算出手段と、
   前記白色映像を前記スクリーンに表示したときのコントラスト基準値が予め設定され、前記コントラスト基準値に前記表示映像と前記白色映像との輝度比を乗じることで、前記表示映像を前記スクリーンに表示したときのコントラストを推定するコントラスト推定手段と、
   前記コントラスト推定手段が推定したコントラストにより前記表示映像をガンマ補正する映像補正手段と、
   を備えることを特徴とする映像補正装置。
2. 前記輝度算出手段は、前記非線形変換関数として、座標（ｘ，ｙ）における前記映像信号レベルｖ（ｘ，ｙ）と、前記スクリーン上での輝度Ｌ（ｖ（ｘ，ｙ））とが含まれる下記の式（Ａ）が予め設定され、
   前記コントラスト推定手段は、前記コントラスト基準値Ｃ_０と、前記スクリーンに予め設定された映像表示エリアＳと、前記白色映像を前記スクリーンに表示したときの輝度Ｌ（１）とが含まれる下記の式（Ｂ）を用いて、前記コントラストＣを求め、
   前記映像補正手段は、ガンマ補正前の前記表示映像の映像信号レベルｖ_ｉｎ（ｘ，ｙ）と、べき乗の補正値Ｃｏｍ（Ｃ）と、予め設定された定数Ａとが含まれる下記の式（Ｃ）を用いて、ガンマ補正後の前記表示映像の映像信号レベルｖ_ｏｕｔ（ｘ，ｙ）を求める、
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像補正装置。
3. ガンマ補正後の前記表示映像が処理対象情報として入力され、入力された前記処理対象情報の低域成分を通過させる低域通過フィルタと、
   前記処理対象情報と前記低域成分との信号レベルの差分を前記処理対象情報の質感量として算出する減算手段と、
   前記スクリーンにおける前記コントラストの低下が反映された最大輝度に対する前記処理対象情報の相対輝度を、前記コントラストの低下に伴う前記処理対象情報の質感低下量として算出する質感低下量算出手段と、
   前記処理対象情報の質感量と質感低下量との加算値を算出する加算手段と、
   前記コントラストの低下が反映された最小信号レベルから最大信号レベルまでの範囲内に前記加算値を補正することで質感再現情報を生成し、生成した前記質感再現情報を前記映像信号に変換するレベル補正手段と、
   前記非線形変換関数の逆関数により、前記レベル補正手段が求めた映像信号を変換する映像信号変換手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の映像補正装置。
4. 前記減算手段は、前記処理対象情報の信号レベルＶ_２（ｘ，ｙ）と、前記低域成分の信号レベルＬＰＦ（Ｖ_２（ｘ，ｙ））とが含まれる下記の式（Ｄ）を用いて、前記質感量Ｔ_ｘ（ｘ，ｙ）を算出し、
   前記質感低下量算出手段は、下記の式（Ｅ）を用いて、前記質感低下量Ｃｏｎｔ（ＬＰＦ（Ｖ_２（ｘ，ｙ）））を算出し、
   前記加算手段は、下記の式（Ｆ）を用いて、前記加算値Ａｄｄを求め、
   前記レベル補正手段は、前記最大信号レベルＣｏｎｔ_−Ｍａｘと、前記最小信号レベルＣｏｎｔ_−Ｍｉｎとが含まれる下記の式（Ｇ）を用いて、前記質感再現情報Ｖ_３（ｘ，ｙ）を生成する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の映像補正装置。
5. 前記非線形変換関数によりガンマ補正後の前記表示映像を輝度情報に変換し、丁度可知差異により前記輝度情報を感覚値に変換する感覚値変換手段、をさらに備え、
   前記低域通過フィルタは、前記感覚値が前記処理対象情報として入力されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の映像補正装置。
6. コンピュータを、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の映像補正装置として機能させるためのプログラム。