JP4663669B2 - 動画像処理装置及び方法 - Google Patents
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Description
従来、動画表示性能を判定する方法として、静止カメラで動画を複数回撮影し、その撮影された各画像を時系列静止画像として保存し、その保存された各時系列静止画像を動画の移動速度に同調してずらしながら時間積分して合成画像を得、その合成画像のエッジの鮮明度を評価する方法がある。特にLCDのように画像ホールド時間が長い表示器ほど、画像のエッジの鮮明度が低下する。前記方法はこのエッジの鮮明度の低下を数値化して指標にする(特許文献1)。
また本発明の画像表示器の動画応答曲線取得方法は、前記本発明の動画応答曲線取得装置の発明と実質同一の発明に係る方法の発明となる。
また本発明の動画像処理装置は、判定対象表示器に動画像信号を供給する画像信号発生器と、前記判定対象表示器に対して固定され、前記判定対象表示器の1フレーム時間よりも短い時間間隔で複数回露光撮影することのできるラインカメラと、前記ラインカメラで撮影した画像を時系列に収集したデータに基づいて、前記カメラの1つの画素における、前記判定対象表示器に表示された動画像の時間変化をとらえることにより、前記判定対象表示器の動画応答曲線を得る演算部とを有することを特徴とする。
また本発明の画像表示器の動画応答曲線取得方法は、前記本発明の動画応答曲線取得装置の発明と実質同一の発明に係る方法の発明となる。
<装置構成1>
図1は、判定対象表示器2の表示画面21に映された画像の動きに基づいて、当該判定対象表示器2の動画表示性能を判定するための動画像処理装置1の構成を示す概略図である。
図1の例では、判定対象表示器2に表示される「動画像」として左半分が輝度100%(白)、右半分が輝度0%(黒)のステップ状の画像を用いる。中央の輝度が切り替わる部分を「エッジ」という。動画像は表示画面21上を、左から右に動いていくものとする。
ラインカメラ3は1回の露光に対して、1ラインのみ走査する。1ラインの走査時間は、判定対象表示器2の1フレームの走査時間と比べてはるかに短いものである。このため、読出し時間が非常に少なくて済む。例えば判定対象表示器2の1フレームの走査時間が1/60秒であるのに対して、ラインカメラ3の1ラインの走査時間は数十マイクロ秒である。
一方、コンピュータ制御部4から画像信号発生器5に、表示画像を選択する表示コントロール信号が送られ、画像信号発生器5は、この表示コントロール信号に基づいて、判定対象表示器2に画像を、所定の速度で動画表示するための動画像信号を供給する。なお、画像信号発生器5の機能をコンピュータ制御部4の中に取り込んでもよい。
表示画面21上のラインカメラ3の一次元視野22からの光線は、ラインカメラ3のレンズ31に入射され、ラインカメラ3の検出面32で検出される。
判定対象表示器2とレンズまでの光路に沿った距離をa、レンズから検出面32までの距離をbとする。レンズの焦点距離fが既知であれば、式
1/f=1/a+1/b
を用いて、a,bの関係を求めることができる。
Y=MX
が成り立つ。倍率Mは、前記a,bを使って、
M=−b/a
で表される。
<装置構成2>
図3は、判定対象表示器2の表示画面21に映された画像の動きに基づいて、当該判定対象表示器2の動画表示性能を判定するための動画像処理装置1aの構成を示す概略図である。図4は判定対象表示器2とガルバノカメラ3aとの位置関係を示す側面図である。
図1の例では、判定対象表示器2に表示される「動画像」として左半分が輝度100%(白)、右半分が輝度0%(黒)のステップ状の画像を用いる。中央の輝度が切り替わる部分をエッジという。動画像は表示画面21上を、左から右に動いていくものとする。判定対象表示器2の表示画面21は水平なスリットを有するマスク6でカバーされている。
ガルバノミラー35は、カメラ本体34と判定対象表示器2との間に存在して、水平軸を中心にして回転するものである。ガルバノミラー35は、例えばコイルに電流を流すことによって発生する磁界の中に、永久磁石を回転可能に配置し、その永久磁石の回転軸にミラーを装着したもので、スムーズで迅速なミラーの回転が可能である。
図5は、カメラ本体34の二次元CCDアレイに写った画像の時間推移を示す図である。
ガルバノミラー35が一回転する間に、動画像のエッジが左から右まで動く。この間カメラ本体34は二次元CCDアレイを露光撮影する。このようにして、二次元CCDアレイに画像信号が蓄積される。判定対象表示器2の表示画面21は前述のように水平なスリットを有するマスク6でカバーされているので、そのスリットを通して図5(a)〜図5(d)のような動画像が得られる。二次元CCDアレイ上に得られの動画像は水平なライン状のものを時間順に蓄積したものとなる。
<解析手順>
以下の解析手順は、動画像処理装置1,1aに設置されたCD−ROMやハードディスクなど所定の媒体に記録されたプログラムを、動画像処理装置1,1aのコンピュータが実行することにより実現される。
図中、“Tf”は判定対象表示器2の1フレーム走査時間である。判定対象表示器2はホールド型であり、1つの走査時間Tf内では動画像は止まっている。vは隣接フレーム間の動画像の移動距離である。この走査時間Tf内で、ラインカメラ3が複数回(図6では4回描いているが、実際には100回程度である)露光するか、あるいはガルバノミラー35が一回転しこの間にガルバノカメラ3aが複数回露光する。この各露光によって得られたラインを“DL”で示している。1ラインは、図6の拡大図に示すようにR(赤),G(緑),B(青)3種の画素が繰り返し配列されたものであり、検出信号もR,G,B3種の信号が交互に続いたシリアルな輝度信号となるが、カメラ内蔵の制御部(図示せず)の処理によりパラレルな信号に変換して、Rの信号列、Gの信号列、Bの信号列を分離して出力することが可能である。このようにして、モノクロのラインカメラ3やモノクロのガルバノカメラ3aでもディスプレィのR,G,Bの各画素のレスポンス曲線を得ることができる。
図8は、カメラの表示画素を1つ固定した場合の、その画素を構成する各色の輝度信号の時間経過を示すグラフである。
このグラフにより、カメラの1画素に注目した応答曲線を得ることができる。各色の輝度は、判定対象表示器2の表示画面21上のエッジの移動に応じて時間とともに立ち上がっているが、この立ち上がりの形状に基づいて、RGB各画素の応答時間を知ることができる。ここで、応答時間とは、輝度が最大階調の10%値から90%値まで立ち上がるのに要する時間をいう。図8の例では、R画素、G画素、B画素の応答時間測定値は、R画素=45.26msec、G画素=44.80msec、B画素=43.24msecである。R画素とB画素の間には約2msecの差があり、判定対象表示器2の表示画面21を目で見た場合、動画像のエッジに色ムラが生じ得ることがわかる。
図9は、カメラで検出された輝度信号を、横軸に画素、縦軸に時間をとってコンピュータ画面7に表示した場合の写真(図7と同じ写真)である。ここで「白丸」は1フレーム走査中に現れていた動画像のエッジの位置を示す。
θ=tan-1(1フレームでの動画像の移動距離v)/(1フレームでの表示器の表示間隔Tf)
となる。
まず目の追従方向を一軸にとるために、座標変換をする。図10は、座標変換の方法を示す図解図である。図10(a)は図9と同様、横軸にラインカメラ3の表示位置、縦軸に時間をとった直交座標系を示す。これを平行移動させて(移動量は時間が過去に遡るほど多くなるようにする)、目の追従方向が縦軸になるようにする。図10(b)は変換後の座標系を示す。変換後の座標系における縦軸の方向を“y”と表記し、それに直交する方向を“x”と表記する。x方向は変換前の「表示位置」軸の方向と平行である。この変換後の座標系における輝度信号をG(x,y)と書く。
ここで輝度信号G(x,y)を1フレームの整数倍に相当する距離にわたって積分する。積分した後の輝度信号をG(x)と書くと、
G(x)=∫G(x,y)dy
となる。積分範囲は「1フレームの整数倍」すなわち、図11(b)における白丸から白丸までである。図11(b)には、積分範囲の例として、「1フレームの1倍」の積分範囲を描いている。
この図12の動画応答曲線から、動画応答時間、動画ボヤケ時間、ボヤケ幅などを算出することができる。ボヤケ幅は、X軸をディスプレィの画素数にすると出力波形の10%〜90%の区間の値になる。動画ボヤケ時間は、X軸を「(ディスプレィの画素数/動画フレーム移動画素数)*1フレーム時間」を用いて時間軸に変換し、出力波形の10%〜90%の区間の値になる。
2 判定対象表示器
3 ラインカメラ
3a ガルバノカメラ
4 コンピュータ制御部(演算部)
5 画像信号発生器
21 表示画面
35 ガルバノミラー
34 カメラ本体
Claims (9)
- 判定対象表示器の画面に映された画像の動きに基づいて、当該判定対象表示器の動画応答曲線を取得する装置であって、
前記判定対象表示器に動画像信号を供給する画像信号発生器と、
前記判定対象表示器に対して固定され、前記判定対象表示器の1フレーム時間よりも短い時間間隔で複数回露光撮影することのできるラインカメラと、
前記ラインカメラで撮影した画像を時系列に収集したデータに基づいて目の追従方向を決定し、当該撮影した画像の輝度を当該目の追従方向に沿って1フレーム時間の整数倍に相当する時間にわたって積分することにより、前記ラインカメラの各画素位置に対する前記判定対象表示器の動画応答曲線を得る演算部と、を有することを特徴とする動画像処理装置。 - 前記目の追従方向は、判定対象表示器の1フレームの時間と、前記動画像信号の隣接フレーム間の移動距離とから得られる請求項1記載の動画像処理装置。
- 前記演算部は、カラー別に動画応答曲線を得る請求項1記載の動画像処理装置。
- 判定対象表示器の画面に映された画像の動きに基づいて、当該判定対象表示器の動画応答曲線を取得する方法であって、
判定対象表示器に動画像を表示させ、
前記判定対象表示器に対して固定されたラインカメラを用いて、前記動画像を、前記判定対象表示器の1フレーム時間よりも短い時間間隔で複数回露光撮影し、
前記ラインカメラで撮影した画像を時系列に収集したデータに基づいて目の追従方向を決定し、
当該撮影した画像の輝度を当該目の追従方向に沿って1フレーム時間の整数倍に相当する時間にわたって積分することにより、前記ラインカメラの各画素位置に対する前記判定対象表示器の動画応答曲線を得ることを特徴とする画像表示器の動画応答曲線取得方法。 - カラー別に動画応答曲線を得る請求項4記載の画像表示器の動画応答曲線取得方法。
- 判定対象表示器の画面に映された画像の動きに基づいて、当該判定対象表示器の動画応答曲線を取得する装置であって、
前記判定対象表示器に動画像信号を供給する画像信号発生器と、
前記判定対象表示器に対して固定され、前記判定対象表示器の1フレーム時間よりも短い時間間隔で複数回露光撮影することのできるラインカメラと、
前記ラインカメラで撮影した画像を時系列に収集したデータに基づいて、前記カメラのある画素における、前記判定対象表示器に表示された動画像の時間変化をとらえることにより、前記判定対象表示器の動画応答曲線を得る演算部と、を有することを特徴とする動画像処理装置。 - 前記演算部は、カラー別に動画応答曲線を得る請求項6記載の動画像処理装置。
- 判定対象表示器の画面に映された画像の動きに基づいて、当該判定対象表示器の動画応答曲線を取得する方法であって、
判定対象表示器に動画像を表示させ、
前記判定対象表示器に対して固定されたラインカメラを用いて、前記動画像を、前記判定対象表示器の1フレーム時間よりも短い時間間隔で複数回露光撮影し、
前記ラインカメラで撮影した画像を時系列に収集したデータに基づいて、前記カメラのある画素における、前記判定対象表示器に表示された動画像の時間変化をとらえることにより、画像表示の動画応答曲線を得ることを特徴とする画像表示器の動画応答曲線取得方法。 - カラー別に動画応答曲線を得る請求項8記載の画像表示器の動画応答曲線取得方法。
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