JP2019012090A - Image processing method and image display device - Google Patents
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Abstract
【課題】コントラスト(ダイナミックレンジ)、輝度解像度、および空間解像度を高めた高輝度表示システムを提供する。【解決手段】画像表示システムは、1つまたは複数のプロジェクタ、1つまたは複数のスクリーン、およびデジタル信号処理デバイスを含み、プロジェクタによって投影された画像は、スクリーン上にプロジェクタによるホットスポットの分布によって誘発される最大放射輝度の良好な一様性と表示可能な高いレベルの放射輝度を特徴とする合成画像を生成するためにスクリーンに重ね合わされ、放射輝度分布、放射特性、および画像の正確な重ね合わせを含んだシステムの自動校正を行う方法と、各プロジェクタによって表示される画像を計算する方法によりコントラスト(ダイナミックレンジ)、輝度解像度、および空間解像度を高めて、高輝度画像、拡張色域画像、および赤外線画像の表示を可能にする。【選択図】図1BPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-luminance display system having enhanced contrast (dynamic range), luminance resolution, and spatial resolution. An image display system includes one or more projectors, one or more screens, and a digital signal processing device, and the image projected by the projectors is triggered by the distribution of hotspots by the projectors on the screens. It is superimposed on the screen to produce a composite image that features good uniformity of maximum radiated brightness and a high level of radiated brightness that can be displayed, and the radiated brightness distribution, radiated characteristics, and accurate overlay of the image. Increase contrast (dynamic range), brightness resolution, and spatial resolution by auto-calibrating the system, including, and calculating the image displayed by each projector, for high-brightness images, extended color range images, and Enables the display of infrared images. [Selection diagram] FIG. 1B
Description
本発明は、フロントプロジェクションもしくはリアプロジェクションのいずれかを特徴とするプロジェクションディスプレイに関するものである。実施形態の例として、運転シミュレータディスプレイがある。そのほか、ホームシアターディスプレイ、デジタルシネマディスプレイ、およびカメラ評価用のディスプレイ、広告ディスプレイ、ビデオゲームディスプレイ、バーチャルリアリティディスプレイ、航空機シミュレータディスプレイディスプレイ、およびエンターテインメントシミュレータディスプレイなどの専用ディスプレイとしても提供される。The present invention relates to a projection display characterized by either a front projection or a rear projection. An example of an embodiment is a driving simulator display. In addition, it is also provided as a dedicated display such as a home theater display, a digital cinema display, and a camera evaluation display, an advertising display, a video game display, a virtual reality display, an aircraft simulator display display, and an entertainment simulator display.
様々な波長の電磁波は世界に伝播している。観察者が知覚する放射輝度は、観察者の視点から見た見かけの基本面で割った立体角の単位であり、観察者の方向の基本面によって放射される放射束として定義される。輝度は、考慮される光束が放射束ではなく光束であることを除いて同様の方法で定義されるので、放射輝度の特定の場合とみなすことができる(光束は、可視範囲[380;760nm]にわたる人間の眼の相対的な感度によって重み付けされた放射線である)。Electromagnetic waves of various wavelengths are propagated around the world. The radiance perceived by the observer is a unit of solid angle divided by the apparent basic plane viewed from the viewpoint of the observer, and is defined as the radiant flux emitted by the basic plane in the direction of the observer. Luminance is defined in a similar way except that the luminous flux considered is a luminous flux rather than a radiant flux and can therefore be considered as a specific case of radiance (the luminous flux is visible range [380; 760 nm]). Radiation weighted by the relative sensitivity of the human eye across).
観察者またはセンサは、高い放射輝度および/または輝度、さらには高いダイナミックレンジの放射輝度および/または輝度にさらされることがある。実際の世界では、人間の目は高いダイナミックレンジの輝度を知覚することがある。月によって照らされた地表の輝度は約10−3cd/m2であるのに対し、太陽によって照らされた地表の輝度は105cd/m2を超える可能性がある。従来の画像表示システム(陰極管、液晶ディスプレイ画面、プロジェクタ)では、観察者に向かう個々の画素の輝度が通常は約200〜300cd/m2であり、そのコントラストが通常は[100;300]の範囲である(コントラストは、画像内の画素の最大輝度と同じ画像内の別の画素が同時に持つことができる最小輝度との比として定義される)。An observer or sensor may be exposed to high radiance and / or brightness, and even high dynamic range radiance and / or brightness. In the real world, the human eye may perceive high dynamic range brightness. The brightness of the surface illuminated by the moon is about 10 −3 cd / m 2 , whereas the brightness of the surface illuminated by the sun can exceed 10 5 cd / m 2 . In conventional image display systems (cathode tubes, liquid crystal display screens, projectors), the brightness of individual pixels facing the observer is usually about 200-300 cd / m 2 and the contrast is usually [100; 300]. Range (contrast is defined as the ratio of the maximum luminance of a pixel in the image to the minimum luminance that another pixel in the same image can have simultaneously).
最近、液晶ディスプレイ(LCD)スクリーンおよび有機発光ダイオード(OLED)ベースのスクリーンのいくつかの進歩により、個々の画素の輝度が[500;1000]cd/m2の範囲で画像を表示することが可能になった。発光ダイオード(Light Emitting Diode;LED)アレイによってバックライトされた液晶ディスプレイ技術に基づく特殊ディスプレイデバイスは、個々の画素の輝度が8500cd/m2に達する画像を表示することがある(アレイ内の各発光ダイオードの光束は独立して個々に調整される)。しかし、表示される画像のサイズはLCDパネルのサイズによって制限され、通常は[32;46]インチの範囲である。さらに、画像内の特定の画素の輝度は、それをバックライトするLEDの光度に依存するので正確に制御することができないが、このLEDも前記画素内の周辺画素をバックライトする。その結果、1組の画素(すなわち、特定の画素およびそれを取り囲む画素)の輝度が互いにリンクされ、それらのそれぞれを独立して制御する能力が制限される。そのような表示装置は、文献EP1390806、WO02069030、EP1485904およびWO03077013に記載されている。Recently, several advances in liquid crystal display (LCD) screens and organic light emitting diode (OLED) based screens can display images with individual pixel brightness in the range [500; 1000] cd / m 2. Became. Special display devices based on liquid crystal display technology backlit by light emitting diode (LED) arrays may display images with individual pixel brightness reaching 8500 cd / m 2 (each light emitting in the array). The light flux of the diode is adjusted independently). However, the size of the displayed image is limited by the size of the LCD panel and is typically in the range [32; 46] inches. In addition, the brightness of a particular pixel in the image cannot be accurately controlled because it depends on the intensity of the LED that backlights it, but this LED also backlights the surrounding pixels in the pixel. As a result, the brightness of a set of pixels (ie, a particular pixel and surrounding pixels) are linked together, limiting the ability to control each of them independently. Such display devices are described in documents EP1390806, WO02069030, EP1485904 and WO03077013.
従来の表示システムは、観察者が見る画素の輝度のレベルで特徴づけられる。高輝度表示システムは、高輝度(HL)画像、すなわち、画素の輝度が、従来の表示システムによって表示される画像内の画素の輝度よりも高い値を有する画像を表示することができる表示システムである。通常は、高輝度表示システムによって表示される画像内の画素の最大輝度と、従来の表示システムによって表示される画像内の画素の最大輝度との比は1より大きく、[2;10]の範囲である。特に、高輝度画像は、その最大輝度レベルに応じて生理的なグレアを誘発することがある。Conventional display systems are characterized by the level of luminance of the pixels viewed by the viewer. A high brightness display system is a display system that can display a high brightness (HL) image, that is, an image in which the brightness of the pixels is higher than the brightness of the pixels in the image displayed by the conventional display system. is there. Usually, the ratio of the maximum brightness of the pixels in the image displayed by the high brightness display system to the maximum brightness of the pixels in the image displayed by the conventional display system is greater than 1 and is in the range [2; 10]. It is. In particular, a high brightness image may induce physiological glare depending on its maximum brightness level.
高ダイナミックレンジ画像(HDR)は、従来の表示システムによって表示される画像のコントラストよりもコントラストが高い画像である。通常は、HDRディスプレイによって表示される画像のコントラストと、従来の表示システムによって表示される画像のコントラストとの比は1より大きく、[2;10]の範囲内の値を持ち、[10;100]の範囲内の値を有しても良い。HL画像は必ずしもHDR画像であるとは限らないが、画像が同時にHLでありHDRでもある可能性がある。A high dynamic range image (HDR) is an image having a higher contrast than that of an image displayed by a conventional display system. Typically, the ratio of the contrast of the image displayed by the HDR display to the contrast of the image displayed by the conventional display system is greater than 1 and has a value in the range [2; 10], [10; 100. ] May be within the range. Although an HL image is not necessarily an HDR image, there is a possibility that the image is simultaneously HL and HDR.
高放射輝度表示システムは、高放射輝度(HR)画像、すなわち、画素の放射輝度が、従来の表示システムによって表示される画像における画素の放射輝度よりも高い値を有する画像を表示することができる表示システムである。実際に、従来の表示システムは、たとえそれが特別に設計されていなくても、観察者に向かって放射輝度を放つ。通常、放出される放射線の波長は可視範囲に制限される通常は、本発明によって表示される画像内の画素の最大輝度と、従来の表示システムによって表示される画像内の画素の最大輝度との比は1より大きく、[2;10]範囲内の値を持ち、[10;100]の範囲内の値を有しても良い。「放射輝度」という語は、本発明によって表示される画像が、可視光線範囲内、紫外線(UV)範囲内、赤外線(IR)範囲内、および他の波長範囲の波長を有する放射線を放出することを意味する。HR画像は、必ずしもHL画像である必要はない。しかし、HL画像は一般にHR画像である。HR画像は、必ずしもHDR画像であるとは限らないが、画像が同時にHRでありHDRでもある可能性がある。A high radiance display system can display a high radiance (HR) image, i.e., an image in which the radiance of a pixel is higher than the radiance of the pixel in an image displayed by a conventional display system. It is a display system. Indeed, a conventional display system emits radiance towards the viewer, even if it is not specifically designed. Usually, the wavelength of emitted radiation is limited to the visible range. Usually, the maximum brightness of the pixels in the image displayed by the present invention and the maximum brightness of the pixels in the image displayed by the conventional display system. The ratio is greater than 1, has a value in the range [2; 10], and may have a value in the range [10; 100]. The term “radiance” means that an image displayed by the present invention emits radiation having a wavelength in the visible range, in the ultraviolet (UV) range, in the infrared (IR) range, and other wavelength ranges. Means. The HR image is not necessarily an HL image. However, the HL image is generally an HR image. An HR image is not necessarily an HDR image, but there is a possibility that the image is simultaneously HR and HDR.
本発明は、様々な態様を有する。実施形態は、表示システムの自動校正を実行する方法、異なるプロジェクタで投影する画像の内容を計算する方法、投影ディスプレイを操作する方法、データプロセッサによって実行されると、データプロセッサに本発明による方法を実行させるコンピュータ可読命令を含む媒体と、画像を表示する方法と、画像データを処理して表示する方法とを含む。The present invention has various aspects. Embodiments include a method for performing automatic calibration of a display system, a method for calculating the content of an image projected by different projectors, a method for operating a projection display, and a data processor when executed by a data processor. A medium including computer readable instructions to be executed, a method for displaying an image, and a method for processing and displaying image data.
本発明の1つの態様の例として、元画像データによって画定された異なる画像をスクリーン上に投影するように構成された複数の同種のプロジェクタ、プロジェクタの相対位置や向きにもとづいて計算された各画像の内容、センサを使用して実行された以前の自動校正フェーズで校正されたプロジェクタとスクリーンの組み合わせ効果を含む表示システムがある。As an example of one aspect of the present invention, a plurality of similar projectors configured to project different images defined by original image data onto a screen, each image calculated based on the relative position and orientation of the projector There is a display system that includes the combined effects of a projector and a screen calibrated in a previous autocalibration phase performed using a sensor.
本発明の別の態様の例として、元画像データによって定義された異なる画像を投影するように構成された複数の同種のプロジェクタ、および観察者に広視野またはパノラマ視野を提供するように配置された異なるスクリーンを含む表示システムがある。As an example of another aspect of the present invention, a plurality of similar projectors configured to project different images defined by original image data and arranged to provide a wide or panoramic field of view to the viewer There are display systems that include different screens.
本発明の別の態様の例としては、元画像データによって定義された異なる画像をスクリーン上に投射するように構成された複数の異なるプロジェクタであり、その画像のいくつかは互いに部分的に重なる(他のプロジェクタによって投影された画像が完全に重ね合わされたスクリーン領域のコーナー)表示システムがある。Another example of the present invention is a plurality of different projectors configured to project different images defined by original image data onto a screen, some of which images partially overlap each other ( There is a display system (corner in the screen area where images projected by other projectors are completely superimposed).
いくつかの実施形態では、プロジェクタは、スクリーン上に投影する画像が、レンズシフト、および/または台形補正、および/またはプロジェクタのズーム機能を使用して重ね合わされるように、スクリーンに対して配置および配向される。生成された合成画像は、スクリーン上のプロジェクタによるホットスポットの分布によって決められる最大輝度の高い均一性と、高レベルの表示可能な放射輝度とによって特徴付けられる。In some embodiments, the projector is arranged and positioned relative to the screen so that the image projected onto the screen is superimposed using lens shift and / or keystone correction, and / or the projector's zoom function. Oriented. The generated composite image is characterized by a high uniformity of maximum brightness determined by the distribution of hot spots by the projector on the screen and a high level of displayable radiance.
いくつかの実施形態は、放射輝度分布、放射特性評価、および画像の正確な重ね合わせを含むシステムの自動校正を実行する方法を実施する。これらの方法は、表示システムのスクリーン上の特定の画像の表示、これらの特定の画像が表示されたときにスクリーンの特性を測定するセンサ(例えば、カメラ、輝度計、分光計、分光放射計)、およびデジタル信号処理装置に埋め込まれたデジタル信号プロセッサを介して取得されたデータの処理を含む。自動校正フェーズの結果は、スクリーン上の各プロジェクタによって誘発される放射輝度分布、スクリーン上の各プロジェクタの各チャネルによって誘発される放射量、および異なるプロジェクタによって投影される画像がスクリーン上に自然に重ね合わされる方法を考慮して、システムのプロジェクタによって表示される画像の内容を計算し、元画像の内容を処理するために使用される。Some embodiments implement a method for performing automatic calibration of the system including radiance distribution, radiant characterization, and accurate overlay of images. These methods display specific images on the screen of the display system, sensors that measure the characteristics of the screen when these specific images are displayed (eg, cameras, luminance meters, spectrometers, spectroradiometers) And processing of data obtained via a digital signal processor embedded in the digital signal processing device. The result of the auto-calibration phase is that the radiance distribution induced by each projector on the screen, the amount of radiation induced by each channel of each projector on the screen, and the image projected by the different projectors naturally overlap on the screen. Is used to calculate the content of the image displayed by the projector of the system and to process the content of the original image.
いくつかの実施形態では、各プロジェクタによって表示される画像を計算する方法が、合成画像のコントラスト(ダイナミックレンジに繋がる)、放射輝度解像度、および空間解像度を高めることを目的として実装される。画像内の透明または白の画素の割合が増加すると、プロジェクタによって表示される画像のネイティブコントラストが減少するという現象を利用して、合成画像のコントラストおよび輝度解像度の両方を増加させる。したがって、各プロジェクタによって投影された各画像の内容の計算方法は、この関係を考慮している。スクリーン上の各プロジェクタによって投影された各画素配列が、他のプロジェクタによって投影された他の画素配列と重ね合わされる方法の正確な評価を利用することで、合成画像の空間解像度を増加させる。In some embodiments, a method for calculating the image displayed by each projector is implemented for the purpose of increasing the contrast (leading to dynamic range), radiance resolution, and spatial resolution of the composite image. Increasing the percentage of transparent or white pixels in the image increases both the contrast and luminance resolution of the composite image, taking advantage of the phenomenon that the native contrast of the image displayed by the projector is reduced. Therefore, the calculation method of the contents of each image projected by each projector takes this relationship into consideration. The spatial resolution of the composite image is increased by using an accurate evaluation of how each pixel array projected by each projector on the screen is superimposed on other pixel arrays projected by other projectors.
いくつかの実施形態は、高輝度画像を表示することを目的としている。他の実施形態は、広色域の画像を表示することを目的としている。他の実施形態は、赤外線画像を表示することを目的としている。実施形態によって表示され得る画像の種類は、システムで使用されるプロジェクタ、およびそれらが出す放射の放射特性に依存する:可視放射を放射するプロジェクタは、高輝度または拡張色域画像を表示することを目的とする実施形態で使用される。後者の場合、プロジェクタから放射される放射線は、従来の表示システムの色域外の比色特性を有するべきである。赤外線を放射するプロジェクタは、赤外線画像を表示することを目的とする実施形態で使用される。プロジェクタから放射される放射線は、それらが含む放射源の種類(光源や赤外線源など)、これらの放射の波長をフィルタリングまたは分離することを目的とした装置(フィルタ、プリズム、ダイクロイックミラーなど)である。Some embodiments are directed to displaying high brightness images. Another embodiment is intended to display a wide color gamut image. Another embodiment is aimed at displaying an infrared image. The type of image that can be displayed by embodiments depends on the projectors used in the system and the radiation characteristics of the radiation they emit: projectors that emit visible radiation display high brightness or extended color gamut images. Used in the intended embodiment. In the latter case, the radiation emitted from the projector should have colorimetric characteristics outside the color gamut of conventional display systems. Projectors that emit infrared radiation are used in embodiments intended to display infrared images. The radiation emitted from the projector is the type of radiation source they contain (light source, infrared source, etc.) and the devices (filters, prisms, dichroic mirrors, etc.) intended to filter or separate the wavelength of these radiations .
上記の例示的な態様および実施形態に加えて、さらなる態様および実施形態は、図面を参照し、以下の詳細な説明を検討することによって明らかになる。In addition to the illustrative aspects and embodiments described above, further aspects and embodiments will become apparent by reference to the drawings and by studying the following detailed description.
添付の図面は、非限定的な実施形態を示す。The accompanying drawings illustrate non-limiting embodiments.
以下の説明を通して、特定の詳細は、当業者により完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、周知の要素は、開示を不必要に不明瞭にすることを避けるために詳細に図示または説明されていないことがある。したがって、説明および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味であるとみなされるべきである。Throughout the following description, specific details are set forth in order to provide a thorough understanding by those skilled in the art. However, well-known elements may not be shown or described in detail to avoid unnecessarily obscuring the disclosure. The description and drawings are, accordingly, to be regarded in an illustrative sense rather than a restrictive sense.
本発明は、表示装置の画面(s)に対する特定の位置および視覚の向きから観察者が見
そのスカラー三色成分Xpix、Ypix、Zpix、またはそのベクトルスペクトルSpix(範囲[1;dimX
画像は、n個の画像IP1、IP2、...、IPnの重ね合わせとして得られる合成画像Cである。この装置は以下の要素からなる。
−少なくとも1つの投影スクリーン;
−n(n>=1)のプロジェクタP1、P2、...Pn;
−少なくとも1つのデジタルまたはアナログ入力、少なくとも1つのデジタルまたはアナログ出力、および少なくとも1つのデータプロセッサを含むデジタル信号処理装置。The present invention allows the observer to see from a specific position and visual orientation with respect to the screen (s) of the display device.
Its scalar three-color component Xpix, Ypix, Zpix, or its vector spectrum Spix (range [1; dimX
The image has n images IP1, IP2,. . . , IPn is a composite image C obtained as an overlay. This device consists of the following elements.
At least one projection screen;
-N (n> = 1) projectors P1, P2,. . . Pn;
A digital signal processing device comprising at least one digital or analog input, at least one digital or analog output, and at least one data processor;
本発明は、高放射輝度(HR)画像を表示することを目的とする。いくつかの実施形態は、TDRでもあるHR画像を表示することを目的としている。高放射輝度(HR)画像の特定の場合は高輝度(HL)画像であるので、いくつかの実施形態は高輝度(HL)表示システムである。他の実施形態は、HDRでもある(HL)画像を表示することを目的としている。The present invention aims to display high radiance (HR) images. Some embodiments are aimed at displaying HR images that are also TDRs. Some embodiments are high-intensity (HL) display systems because the specific case of high-radiance (HR) images is high-intensity (HL) images. Other embodiments are aimed at displaying images that are also HDR (HL).
有利なことに、ディスプレイ装置は、1つのマウントまたは様々なマウントにインストールされた1つまたは複数のプロジェクタ、他のマウントにインストールされた1つまたは複数のスクリーン、および一方では自動校正を目的とし、他方では入力画像(低ダイナミックレンジ(LDR)または高ダイナミックレンジ(HDR)のいずれかであってもよい)からプロジェクタによって表示される画像を計算するためのデジタル信号処理デバイスを含む。これらの画像は、任意の数のカラーチャネルまたは波長チャネルを含む。それらの画像は、高輝度(HR)画像を生成するためにスクリーン上に重ね合わされる。この(HR)画像は合成であり、すなわち、様々な画像の重ね合わせから得られる。Advantageously, the display device is intended for one or more projectors installed in one mount or various mounts, one or more screens installed in other mounts, and on the other hand for automatic calibration, On the other hand, it includes a digital signal processing device for calculating an image displayed by the projector from an input image (which may be either low dynamic range (LDR) or high dynamic range (HDR)). These images include any number of color channels or wavelength channels. The images are superimposed on the screen to produce a high brightness (HR) image. This (HR) image is a composite, that is, obtained from the superposition of various images.
プロジェクタおよびスクリーンは、正面投影または背面投影のいずれかに配置されてもよい。表示装置に使用されるプロジェクタは、異なる特性(すなわち、光束、解像度、色域、原色およびコントラスト)を有することができる。これらの特徴に応じて、ディスプレイデバイスは、サイズ、解像度、コントラスト、色域、放射輝度が異なる画像を表示することができる。The projector and screen may be arranged for either front projection or rear projection. Projectors used in display devices can have different characteristics (ie, luminous flux, resolution, color gamut, primary color and contrast). Depending on these features, the display device can display images with different sizes, resolutions, contrasts, color gamuts, and radiances.
これらの異なるアプローチおよびそれらの順列および組み合わせは、限定的ではなく、いくつかの実施形態の例を提供することを意図している。These different approaches and their permutations and combinations are not limiting and are intended to provide examples of some embodiments.
いくつかの文献は、時には高輝度(HL)または高ダイナミックレンジ(HDR)画像のいずれかを生成するために、様々なプロジェクタの使用に基づくシステムを記載している。米国特許第6871961号は、複合画像を生成するために様々なプロジェクタを使用する表示装置を提示し、その各プロジェクタは画像全体の一部を表示するために使用されている。異なるプロジェクタによって表示される画像は並置され、重ね合わせられない。実際に、米国特許第6871961号に記載されている本発明の目的は、画像のサイズ及び解像度を高めることであり、表示されるダイナミックレンジや最大輝度を高めることを目的としていない。Some documents describe systems based on the use of various projectors, sometimes to generate either high brightness (HL) or high dynamic range (HDR) images. U.S. Pat. No. 6,871,1961 presents a display device that uses various projectors to generate a composite image, each projector being used to display a portion of the entire image. Images displayed by different projectors are juxtaposed and are not superimposed. In fact, the purpose of the present invention described in US Pat. No. 6,871,961 is to increase the size and resolution of the image, not to increase the dynamic range or maximum brightness displayed.
米国特許第20140043352号明細書には、少数のプロジェクタ(典型的には2つ)に基づく表示システムが記載されており、1つのプロジェクタは高い輝度を持つ画像の画素を表示するために必要な他より高い光束を持っていることで特徴づけられる。第2のプロジェクタは、輝度の低い画像の画素を表示するために必要な光束をもたらすことを目的としている。U.S. Pat. No. 20140043352 describes a display system based on a small number of projectors (typically two), one projector needed to display pixels of an image with high brightness. Characterized by having a higher luminous flux. The second projector is intended to provide a luminous flux necessary for displaying pixels of an image with low brightness.
本発明は、様々な態様における技術水準とは異なる。最初は、プロジェクタの選択とスクリーンに関するプロジェクタの設定に関連している。The present invention differs from the state of the art in various aspects. The first is related to projector selection and projector settings for the screen.
実際に、プロジェクタを使用するディスプレイ装置は、スクリーン上のホットスポット(画像の最大輝度または輝度が他の場所よりも高い領域)を生じさせ、通常その形状は円形または楕円形である。スクリーン及び所定のプロジェクタに対するプロジェクタの所与の姿勢(すなわち、位置及び向き)に対して、観察者によって見られるスクリーン上の最大の輝度又は輝度は、プロジェクタの光束に依存する。そのようなホットスポットが図1Aに示されている。矩形1は、スクリーンの後ろに位置する1つの強力なプロジェクタ(例えば、光束が20000lm)によるバックライトを表し、プロジェクタのレンズの光軸はスクリーンの中央でスクリーンと交差する。長方形1内の各色は、輝度スケール3に従って、対応する画素の位置に表示され得る最大輝度の値を表す。ホットスポットは、楕円形状によって特徴付けられる。In fact, display devices that use projectors produce hot spots on the screen (regions where the maximum brightness or brightness of the image is higher than elsewhere), usually in the shape of a circle or ellipse. For a given projector attitude (ie, position and orientation) relative to the screen and a given projector, the maximum brightness or brightness on the screen seen by the viewer depends on the luminous flux of the projector. Such a hot spot is shown in FIG. 1A. A rectangle 1 represents a backlight by one powerful projector (for example, a luminous flux of 20000 lm) located behind the screen, and the optical axis of the projector lens intersects the screen at the center of the screen. Each color in the rectangle 1 represents a maximum luminance value that can be displayed at the position of the corresponding pixel according to the luminance scale 3. Hot spots are characterized by an elliptical shape.
この現象は、スクリーン上の放射輝度または輝度の均一性に関して不利となり、最大放射輝度または輝度がホットスポットの中心(通常は画像の中心)および画像の他の場所(通常は、画像の水平および垂直のエッジ、および画像のコーナー)で同じである合成画像を生成することを妨げる。This phenomenon is detrimental with respect to radiance or brightness uniformity on the screen, where the maximum radiance or brightness is the center of the hot spot (usually the center of the image) and other places in the image (usually the horizontal and vertical of the image). To produce a composite image that is the same at the edges and corners of the image.
さらに、プロジェクタの光束に対する非線形関係(しかし、2次関係に従う)に従って、プロジェクタの価格が上昇することに気付くことがある。この関係は、特に、プロジェクタ内部の光源によって放射された光を導き,同時に光漏れを避けるために使用される必要があるプロジェクタのいくつかの部品(反射器、レンズ)のサイズおよび高い光学品質によって説明が可能である。Furthermore, it may be noticed that the price of the projector increases according to a non-linear relationship (but according to a quadratic relationship) to the luminous flux of the projector. This relationship depends in particular on the size and high optical quality of some parts of the projector (reflector, lens) that need to be used to guide the light emitted by the light source inside the projector and at the same time avoid light leakage. Explanation is possible.
さらに、強力なプロジェクタは一般に、特定のリフレクタおよび/または光学素子を使用して光を導くことを必要とする様々なランプを使用する。さまざまなランプを使用すると、単一のランプを使用する場合に比べて光漏れが増加し、画像のコントラストが低下する可能性がある。したがって、それぞれが単一のランプを使用する様々なプロジェクタを使用すると、各プロジェクタによって表示される各画像のコントラストがより高くなる可能性があるので、合成画像のコントラストを増加させる可能性が高い。In addition, powerful projectors typically use a variety of lamps that require directing light using specific reflectors and / or optical elements. Using different lamps can increase light leakage and reduce image contrast compared to using a single lamp. Therefore, when using various projectors each using a single lamp, the contrast of each image displayed by each projector may be higher, so there is a high possibility of increasing the contrast of the composite image.
有利なことに、本発明は、合成画像に対してより良い輝度または輝度の均一性を得ることを可能にし、同時にディスプレイ装置の価格を低下させる。この目的のために、様々なプロジェクタが使用される場合、他のプロジェクタよりも強力なプロジェクタ(それらの光束の比は通常[2;10]の範囲内である)を使用するよりも、光束が近いプロジェクタを使用することが好ましい(それらの光束の比は通常には[1;2]の範囲内にある)。これは、一方では、ディスプレイ装置のグローバル価格を下げることを可能にし(光束Fを有する2つのプロジェクタの合
ーン上の合成画像において、異なるプロジェクタによって誘発されたホットスポットを分布させる。この分布は、画像に対してより良い輝度または輝度均一性を得ることを可能にする。このホットスポット分布は、通常、プロジェクタのレンズシフトまたは台形補正機能を使用して取得することができ、1つのプロジェクタによって表示される画像とこのプロジェクタのレンズとの間にオフセットを導入することを可能にする。従って、位置が異なるプロジェクタによって表示される画像は、重ね合わされてもよい。各ホットスポットは、合成画像上の異なる位置に配置されているので、異なるホットスポットは、合成画像の中心には重畳されず、その表面上に分布する。Advantageously, the present invention makes it possible to obtain better brightness or brightness uniformity for the composite image, while at the same time reducing the price of the display device. For this purpose, when different projectors are used, the luminous flux is higher than when using projectors that are more powerful than other projectors (the ratio of their luminous flux is usually in the range [2; 10]). It is preferable to use close projectors (the ratio of their luminous flux is usually in the range [1; 2]). This, on the one hand, makes it possible to reduce the global price of the display device (the sum of the two projectors with the luminous flux F).
In the composite image on the screen, hot spots induced by different projectors are distributed. This distribution makes it possible to obtain better brightness or brightness uniformity for the image. This hot spot distribution can usually be obtained using the lens shift or keystone correction function of the projector, and it is possible to introduce an offset between the image displayed by one projector and the lens of this projector To. Therefore, images displayed by projectors with different positions may be superimposed. Since each hot spot is arranged at a different position on the composite image, the different hot spots are not superimposed on the center of the composite image but distributed on the surface thereof.
このようなホットスポット分布が図1Aに示されている。長方形2は、9つのプロジェクタによるバックライト画面を表している(例えば、それぞれの光束は2400ルーメンであり、全光束は2400×9=21600ルーメンである)プロジェクタのレンズの光軸は、画面の後ろに位置し、9つの異なる点でスクリーンと交差しており、これらの9つの点はこの例では矩形の上に分布している。9台のプロジェクタで表示される画像は、プロジェクタのレンズシフト機能を使用してスクリーンに重ね合わされ、スクリーンに表示される画像の空間オフセットを適用することができます。矩形2内の各色は、輝度スケール3に従って、対応する画素の位置に表示され得る最大輝度の値を表す。異なる位置に配置された9つの楕円形ホットスポットが重ね合わされ、スクリーン上で最大輝度が良い均一性で得られる.Such a hot spot distribution is shown in FIG. 1A. The rectangle 2 represents a backlight screen by nine projectors (for example, each luminous flux is 2400 lumens, and the total luminous flux is 2400 × 9 = 21600 lumens). The optical axis of the projector lens is behind the screen. And intersects the screen at nine different points, which are distributed over the rectangle in this example. The images displayed by the nine projectors can be superimposed on the screen using the projector's lens shift function, and the spatial offset of the image displayed on the screen can be applied. Each color in the rectangle 2 represents a maximum luminance value that can be displayed at the position of the corresponding pixel according to the luminance scale 3. Nine elliptical hotspots placed at different positions are superimposed, and the maximum brightness on the screen is obtained with good uniformity.
図1Bは、スクリーンマウント4、スクリーン5、プロジェクタサポート6、およびスクリーン5をバックライトして合成画像を形成する4つのプロジェクタ7,8,9および10からなる表示装置を示す。図1Cの矩形11は、表示装置によって画面上に表示される最大輝度を表し、各色は、スケール12に応じた輝度レベルに対応する。FIG. 1B shows a display device comprising a screen mount 4, a screen 5, a projector support 6, and four projectors 7, 8, 9 and 10 that backlight the screen 5 to form a composite image. A rectangle 11 in FIG. 1C represents the maximum luminance displayed on the screen by the display device, and each color corresponds to a luminance level corresponding to the scale 12.
表示された合成画像の輝度均一性および表示装置の価格に加えて、本発明の利点は、表示可能な画像のサイズ(対角100インチを超える可能性がある)、画素が有する高い放射輝度と、最先端の表示装置のコントラストよりも高い可能性のある合成画像のコントラストを含む。In addition to the luminance uniformity of the displayed composite image and the price of the display device, the advantages of the present invention are the size of the displayable image (which may exceed 100 inches diagonal), the high radiance of the pixels and , Including composite image contrast that may be higher than the contrast of state-of-the-art display devices.
実際、プロジェクタによって表示される個々の画像のコントラスト(すなわち、画素の最大放射輝度もしくは輝度と、同じ画像内の別の画素の最小放射輝度もしくは輝度との間の比)は,高輝度の画素の数が増えると減少する。プロジェクタによって投影された画像のコントラストとこの画像内の白い画素の量との間の厳密に通常減少する関係が、図2に示されている。図2の3つの曲線は異なる環境の関係性を示す:白い壁(1に近い反射係数)を持つリビングルーム、壁、天井および床が暗い(反射率が0に近い)最適化された部屋、および壁、天井床は完全に黒色(反射係数0)の理想的な部屋の3つの関係である。これらの3つの曲線の違いは、画面自体が環境に与える光の散乱から来ている。反射率が高くなると、画面自体に反射する光の量も増え、画面の輝度が高くなる:輝度は画面上で同様の量だけ増加し、暗い画素の輝度は、明瞭な画素と比較して、環境によってそれらに散乱された光がない場合の値に対して相対的に高い量だけ増加することを意味する。この結果、画像のコントラストが低下する。プロジェクタの様々なモデルのためのそのような曲線は、ウェブサイトprojectiondream.comからダウンロードすることができる。In fact, the contrast (ie, the ratio between the maximum radiance or brightness of a pixel and the minimum radiance or brightness of another pixel in the same image) of an individual image displayed by the projector is Decreases as the number increases. The strictly normal decreasing relationship between the contrast of the image projected by the projector and the amount of white pixels in this image is shown in FIG. The three curves in FIG. 2 show the relationship between different environments: a living room with white walls (reflection coefficient close to 1), an optimized room with dark walls, ceiling and floor (reflectance close to 0), And the wall and ceiling floor are three relationships of an ideal room that is completely black (0 reflection coefficient). The difference between these three curves comes from the scattering of light that the screen itself gives to the environment. As the reflectivity increases, the amount of light reflected on the screen itself also increases and the brightness of the screen increases: the brightness increases by a similar amount on the screen, and the brightness of the dark pixels is compared to the clear pixels, It means increasing by a relatively high amount with respect to the value when there is no light scattered on them by the environment. As a result, the contrast of the image is lowered. Such curves for various models of projectors can be found at the website projectiondream. com.
複数のプロジェクタを使用することにより、それらの各々を使用することで、合成画像を生成するために個々に表示する画像の明るい画素(またはより一般的には輝度が高い画素)の数を減らすことができる。それは、合成画像内の明るい画素が異なるプロジェクタによって表示された異なる画像上に分散されるように画像を計算することが可能であるからである。By using multiple projectors, using each of them reduces the number of bright pixels (or more generally bright pixels) in the image to be displayed individually to produce a composite image Can do. This is because the image can be calculated so that the bright pixels in the composite image are distributed over different images displayed by different projectors.
異なるプロジェクタによって投影された画像の重ね合わせは、プロジェクタのレンズシフトおよび/または台形補正および/またはズーム機能を使用して実行することができる。プロジェクタおよびスクリーンは、前面投影または背面投影のために配置されてもよい。いくつかの
ここで、F_maxは、最も強力なプロジェクタの光束または放射束である。他の実施形態では、プロジェクタは、同一の光束または放射束を有する。いくつかの実施形態では、スクリーンは、表面の法線方向に1より大きいゲインを有することができ、必ずしも平面ではない。Superposition of images projected by different projectors can be performed using the lens shift and / or keystone correction and / or zoom functions of the projector. The projector and screen may be arranged for front projection or rear projection. Several
Here, F_max is the most powerful light flux or radiant flux of the projector. In other embodiments, the projectors have the same luminous flux or radiant flux. In some embodiments, the screen can have a gain greater than 1 in the normal direction of the surface and is not necessarily planar.
いくつかの実施形態では、(プロジェクタセット1として示される)いくつかのプロジェクタが、スクリーンの領域の最小表面によって特徴付けられるスクリーン上の画像の全重ね合わせを得ることを目的とした物理的構成(スクリーン対しての位置および向き)、レンズシフト、台形補正、ズーム機能を有し、他のプロジェクタ(プロジェクタセット2と表示される)もプロジェクタセット1のプロジェクタによって投影された少なくとも1つの画像を部分的に重ね合わせることを目的とした物理的構成(画面に対する位置及び向き)、レンズシフト、台形補正及びズーム機能の調整を有する。図3Aに示すように、プロジェクタ31,33,34,35,37はプロジェクタセット1内にあり、プロジェクタ30,32,36,38はプロジェクタセット2内にある。プロジェクタ30,32,36,38は、「コーナープロジェクタ」と呼ばれることがあり、プロジェクタセット1とプロジェクタセット2のコーナーに位置し、プロジェクタ(31,33,34,35,37)(プロジェクタセット1)によって投影された画像のコーナーに投影された画像が重なっている。In some embodiments, some projectors (shown as projector set 1) have a physical configuration aimed at obtaining a full overlay of images on the screen characterized by the smallest surface of the area of the screen ( Position and orientation with respect to the screen), lens shift, keystone correction, zoom function, and other projectors (displayed as projector set 2) also partially project at least one image projected by the projector of projector set 1 Physical configuration (position and orientation relative to the screen), lens shift, trapezoidal correction, and zoom function adjustment. As shown in FIG. 3A, the projectors 31, 33, 34, 35, and 37 are in the projector set 1, and the projectors 30, 32, 36, and 38 are in the projector set 2. The projectors 30, 32, 36, and 38 are sometimes called “corner projectors” and are located at the corners of the projector set 1 and the projector set 2, and the projectors (31, 33, 34, 35, 37) (projector set 1). The images projected at the corners of the image projected by are overlapped.
有利なことに、プロジェクタセット2のプロジェクタは、プロジェクタセット1のプロジェクタによって投影された少なくとも1つの画像、例えば画像横幅の少なくとも50%、および画像縦幅の50%は,重ね合わせ領域にある。図3Bは、このような構成で得られる最大輝度分布を示している。図3Bの矩形39は、表示装置によってスクリーン上に表示され得る最大輝度を表し、各色は、スケール40による輝度レベルに対応する。Advantageously, the projectors of the projector set 2 have at least one image projected by the projectors of the projector set 1, for example at least 50% of the image width and 50% of the image height in the overlap region. FIG. 3B shows the maximum luminance distribution obtained with such a configuration. The rectangle 39 in FIG. 3B represents the maximum luminance that can be displayed on the screen by the display device, and each color corresponds to a luminance level by the scale 40.
プロジェクタセット1の1つのプロジェクタによって投影された少なくとも1つの画像と重ね合わされていない画像の領域に対応する光がスクリーン上に投影されることを避けるために、前記プロジェクタセット2の少なくとも1つのプロジェクタが、光ビームの開口を制限することを目的とした物理的システムを備えている。In order to avoid projecting on the screen light corresponding to a region of the image that is not superimposed on at least one image projected by one projector of the projector set 1, at least one projector of the projector set 2 A physical system intended to limit the aperture of the light beam.
いくつかの実施形態は、非ゼロの角度をなす少なくとも2つの並置されたスクリーンを含む。Some embodiments include at least two juxtaposed screens that form a non-zero angle.
いくつかの実施形態では、少なくとも1つの投影スクリーンは、スクリーン上の合成画像C(すなわち、プロジェクタが共通して照らすスクリーンの表面)のものよりも小さい水平および/または垂直サイズであり、合成画像Cのスクリーン上の空間的制限を引き起こす。In some embodiments, the at least one projection screen has a horizontal and / or vertical size that is smaller than that of the composite image C on the screen (ie, the surface of the screen that the projector commonly illuminates), and the composite image C Cause spatial limitations on the screen.
いくつかの実施形態では、異なるプロジェクタP1、P2、...、Pnを使用して、広域または広域色域画像、または赤外線範囲または他の波長範囲のエネルギーを放射する画像を生成する。In some embodiments, different projectors P1, P2,. . . , Pn is used to generate a wide or wide color gamut image, or an image that emits energy in the infrared range or other wavelength range.
特に、いくつかの実施形態では、表示装置に使用される少なくとも1つのプロジェクタは、表示装置のスクリーン上に投影する画像の原色が、(x、y)標準測色空間の外にある(例:sRGB、Adobe RGB)。より一般的には、(x1_1;y1_1)、(x2_1;y2_1)のような標準測色空間の外にある可能性のある測色座標(x、y)を原色とするスクリーン上に画像を投影する表示装置の様々なプロジェクタを考えると、(x1_2;y1_2)、(x2_2;y2_2)、(x3_2;y3_2)、(x3_2;y3_2)、(x3_2;y3_2)は、プロジェクタP1によって投影された画像IP1の三原色プロジェクタPnによって投影された画像IPnの3原色のプロジェクタP2、...(x1_n;y1_n)、(x2_n;y2_n)、(x3_n;y3_n)を合成画像C内の画素の色座標を表現する(x1_2;y2_2)、(x3_2;y3_2)、...(x1_n;y1_n)の線形結合(x1_1;y1_1)、(x2_1;y2_1)、(x2_1;、(x2_n;y2_n)、(x3_n;y3_n)である。In particular, in some embodiments, at least one projector used in a display device has a primary color of an image projected on the screen of the display device that is outside the (x, y) standard colorimetric space (eg, sRGB, Adobe RGB). More generally, an image is projected on a screen whose primary color is a colorimetric coordinate (x, y) that may be outside the standard colorimetric space such as (x1_1; y1_1), (x2_1; y2_1). (X1_2; y1_2), (x2_2; y2_2), (x3_2; y3_2), (x3_2; y3_2), (x3_2; y3_2) are images IP1 projected by the projector P1. The three primary color projectors P2,... Of the image IPn projected by the three primary color projectors Pn. . . (X1_n; y1_n), (x2_n; y2_n), (x3_n; y3_n) represent the color coordinates of the pixels in the composite image C (x1_2; y2_2), (x3_2; y3_2),. . . These are linear combinations (x1_1; y1_1), (x2_1; y2_1), (x2_1 ;, (x2_n; y2_n), (x3_n; y3_n) of (x1_n; y1_n).
いくつかの実施形態では、プロジェクタPi(iは範囲[1;n]内の)によってスクリーン上に投影される各画像IPiの原色の色座標が色度図CIE1931のエッジ上に存在する。In some embodiments, the color coordinates of the primary colors of each image IPi projected onto the screen by the projector Pi (where i is in the range [1; n]) are on the edges of the chromaticity diagram CIE1931.
いくつかの実施形態では、プロジェクタは、白色光源およびカラーフィルタを含むか、または有色光源(例えば、有色LED光源、レーザ単色光源、レーザタイオード単色光源)を含む単色プロジェクタである。他の実施形態では、プロジェクタは、白色光源およびカラーフィルタを含むか、または異なる色の光源(例えば、LED、レーザまたはレーザダイオード)を含む多色プロジェクタである。これらの多色プロジェクタは、様々なカラーフィルタを備えたホイール、またはカラーフィルタおよび/またはダイクロイックミラーを含むLCDまたは誘導技術(例えば、LCOS)を備えるDLP技術を特徴とすることができる。In some embodiments, the projector is a monochromatic projector that includes a white light source and a color filter, or that includes a colored light source (eg, a colored LED light source, a laser monochromatic light source, a laser diode monochromatic light source). In other embodiments, the projector is a multicolor projector that includes a white light source and a color filter, or includes light sources of different colors (eg, LED, laser, or laser diode). These multicolor projectors can feature DLP technology with wheels with various color filters, or LCD or guidance technology (eg, LCOS) that includes color filters and / or dichroic mirrors.
いくつかの実施形態は、赤外線を放射できる1つまたは複数のフィルタを備えた赤外線を放射する光源(例えば、ハロゲンまたは白熱ランプ)である。その場合、表示された画像は赤外線、すなわち投影スクリーン上のそれらの画素は、赤外線を放射する。Some embodiments are light sources that emit infrared radiation (eg, halogen or incandescent lamps) with one or more filters capable of emitting infrared radiation. In that case, the displayed image is infrared, ie those pixels on the projection screen emit infrared.
表示装置が2台以上のプロジェクタを使用する場合、異なるプロジェクタが表示装置の画面上に投影した画像を、合成画像Cを生成するのに十分な精度で重ね合わせる必要がある。When the display device uses two or more projectors, it is necessary to superimpose images projected by different projectors on the screen of the display device with sufficient accuracy to generate the composite image C.
好都合なことに、鮮明な合成画像を生成するために、異なるプロジェクタによって表示される異なる画像がスクリーン上に正確に重ね合わされることが必要である。換言すれば、スクリーン上のプロジェクタによって表示される画像内の各画素は、他のプロジェクタによって表示される画像内の対応する画素と正確に重ね合わされる必要がある。この精度は、表示装置のいずれかの組のプロジェクタについて、これらのプロジェクタによって投影される対応する画素のスクリーン上の2つの発光面の重心が、表示装置のいずれかのプロジェクタによって投影される、スクリーン上の画素の投影に対応する最も大きな発光面の最大寸法以内の寸法である。Conveniently, in order to produce a sharp composite image, it is necessary that the different images displayed by the different projectors be accurately superimposed on the screen. In other words, each pixel in the image displayed by the projector on the screen needs to be accurately superimposed with the corresponding pixel in the image displayed by the other projector. This accuracy is the same for any set of projectors of the display device, where the center of gravity of the two light emitting surfaces on the screen of the corresponding pixels projected by these projectors is projected by any projector of the display device. The dimension within the maximum dimension of the largest light emitting surface corresponding to the projection of the upper pixel.
この状態は、一般に、スクリーンに対するプロジェクタの特定の構成(位置および向きを含む)についてのみ自然に満たされる。図4Aは、2台の異なるプロジェクタで表示される2枚の画像を重ね合わせた画面の近距離撮影を示している。2つの画像の内容は同じであり、2つの画像の間のオフセットのために重なりが不正確であることを強調している。2つのプロジェクタの位置および向きを変更することによって、図4Bに示す正確な重ね合わせを得ることができる。プロジェクタによって表示された各画素が、他のプロジェクタによって表示された対応する画素と同じ位置にスクリーン上に投影される図4Bに示されている。しかしながら、このような様々なプロジェクタの物理的構成は、実際には得難く、経時的に保証されるものではない。This state is generally satisfied naturally only for the specific configuration (including position and orientation) of the projector relative to the screen. FIG. 4A shows a short-distance shooting of a screen in which two images displayed by two different projectors are superimposed. The contents of the two images are the same, emphasizing that the overlap is inaccurate due to the offset between the two images. By changing the position and orientation of the two projectors, the exact overlay shown in FIG. 4B can be obtained. Each pixel displayed by the projector is shown in FIG. 4B, projected onto the screen at the same position as the corresponding pixel displayed by the other projector. However, the physical configurations of such various projectors are difficult to obtain in practice and are not guaranteed over time.
表示装置が、n個の画像IP1、IP2、...、IPnを表示装置のスクリーン上に表示するn個のプロジェクタP1、P2、...、Pnを含むと仮定する。本発明は、ディスプレイ装置のスクリーン上の画像IP1、IP2、...、IPnの内容の正確な重ね合わせを得る方法を提供する。The display device has n images IP1, IP2,. . . , IPn on the screen of the display device n projectors P1, P2,. . . , Pn. The present invention relates to images IP1, IP2,. . . Provides a method for obtaining an accurate overlay of the contents of IPn.
これらの方法は、画像IP1、IP2、...、IPnのコンテンツの幾何学的変換に基づいており、各画像はスクリーンに関する各プロジェクタの物理的構成を考慮して特定の方法で変換される。この処理は、表示装置の異なるプロジェクタによって投影された画像が異なる画像の共通投影領域に正確に重ね合わされる状況において事実上可能となる。These methods involve images IP1, IP2,. . . , Based on the geometric transformation of the IPn content, each image is transformed in a specific way taking into account the physical configuration of each projector with respect to the screen. This process is practically possible in situations where images projected by different projectors of the display device are accurately superimposed on a common projection area of different images.
いくつかの実施形態では、1つの特定のプロジェクタ(「基準プロジェクタ」として表現される)によって投影された画像は、幾何学的変換を受けない(換言すれば、この画像へ行われる変換は同一変換である)。他の画像に適用する幾何学変換は、「基準プロジェクタ」によって投影された画像とこれらの画像との正確な重ね合わせをもたらす。In some embodiments, the image projected by one particular projector (represented as a “reference projector”) does not undergo geometric transformation (in other words, the transformation performed on this image is the same transformation). Is). Geometric transformations applied to other images result in an accurate overlay of the images projected by the “reference projector” with these images.
画像IP1、IP2、...、IPnに適用するこれらの幾何学変換の目的は、「基準プロジェクタ」とは異なるプロジェクタによって投影された画像と「基準プロジェクタ」によって投影された画像との重ね合わせを得ることである。合成画像C内の同じ画素に対応するいずれかに対応する投影面を有する2つの画素の重ね合わせ領域におけるスクリーン上の投影領域の中心は、1つの画素よりも精度が良い。換言すれば、各プロジェクタ(「基準プロジェクタ」を除く)によって表示された各画像の幾何学的変換が実行され、一旦スクリーン上に投影されると、各画像の画素がスクリーン上に投影される他のプロジェクタによって表示される対応する画素と同じ位置に表示される。このようにして、基準プロジェクタによって表示される画像内の各画素と、他のプロジェクタによって投影される画像内の正確に重ね合わされた画素との対応が分かる。Images IP1, IP2,. . . The purpose of these geometric transformations applied to IPn is to obtain a superposition of an image projected by a projector different from the “reference projector” and an image projected by the “reference projector”. The center of the projection area on the screen in the overlapping area of two pixels having a projection plane corresponding to any one of the same pixels in the composite image C is more accurate than one pixel. In other words, the geometric transformation of each image displayed by each projector (excluding the “reference projector”) is performed, and once projected onto the screen, the pixels of each image are projected onto the screen. Is displayed at the same position as the corresponding pixel displayed by the projector. In this way, the correspondence between each pixel in the image displayed by the reference projector and the accurately superimposed pixel in the image projected by the other projector is known.
いくつかの実施形態では、1つのプロジェクタによって投影された画像によって行われる幾何学的変換は、局所的にホモグラフィ、すなわち画像の三角形領域を別の三角形領域に変換する変換である。In some embodiments, the geometric transformation performed by the image projected by one projector is a homography locally, ie a transformation that transforms a triangular region of the image into another triangular region.
いくつかの実施形態では、画像に適用する幾何学的変換は、局所ホモグラフィの集まりであり、それらの各々は、変換する画像の三角形領域に適用され、これらの三角形領域の集合は、変換する画像の区分である。より正確には、ホモグラフィは、画像座標系における変換する三角形領域の頂点と、変換された三角形領域の3つの点の組によって定義される。点の座標は必ずしも整数ではなく、浮動小数点であってもよい。In some embodiments, the geometric transformation applied to the image is a collection of local homography, each of which is applied to a triangular region of the image to be transformed, and the set of these triangular regions is transformed. This is an image segmentation. More precisely, a homography is defined by a set of three points in the transformed triangle area and the transformed triangle area in the image coordinate system. The coordinates of the points are not necessarily integers but may be floating point numbers.
本発明は、全ての画像の正確な重ね合わせを得るために、特に幾何学的な形状の画像が得られる場合に、各プロジェクタによって表示される各画像が受けるべき幾何学的変換のパラメータの値を決定することを目的とする処理を提供する。変換は、局所的なホモグラフィの集合とみなすことができる。これらのホモグラフィのパラメータの値を識別するために、(変換前の)元の三角形および変換された三角形の各頂点の各頂点の対応を特定しなければならない。これは、変換の前に三角形の各頂点に同じ処理を適用することによって行われる。In order to obtain an accurate overlay of all the images, the present invention provides the values of the parameters of the geometric transformation that each image displayed by each projector should undergo, especially when a geometrically shaped image is obtained. Provide a process aimed at determining A transformation can be viewed as a set of local homography. In order to identify the values of these homography parameters, the correspondence of each vertex of the original triangle (before transformation) and each vertex of the transformed triangle must be specified. This is done by applying the same process to each vertex of the triangle prior to transformation.
これらの対応がいったん特定されると、三角領域をマッピングして変換された三角領域に変換することによって、非変換画像から変換画像が得られる。Once these correspondences are specified, a converted image can be obtained from the non-converted image by mapping the triangular area and converting it into a converted triangular area.
図5Aは、スクリーン上に正確な重ね合わせを得るために画像に適用するための幾何学的変換の評価に使用される市松模様画像の例を示す。図5Bは、市松模様画像におけるこれらの特定の点の間のいくつかの特定の点および長さを示す。図5Cは、2台のプロジェクタ(基準プロジェクタが画像C2を投写し、別のプロジェクタが画像C1を投写する)によってスクリーンに投影された市松模様画像のこれらの特定の点と長さとを示す。変換前の画像の点P_init(14)に対応する変換画像の点をP_transとする。P_transとP_initとの間の対応は、以下のステップを介して計算することができる。FIG. 5A shows an example of a checkerboard image that is used to evaluate a geometric transformation for application to an image to obtain an accurate overlay on the screen. FIG. 5B shows some specific points and lengths between these specific points in the checkerboard image. FIG. 5C shows these particular points and lengths of the checkerboard image projected on the screen by two projectors (a reference projector projects image C2 and another projector projects image C1). A point of the converted image corresponding to the point P_init (14) of the image before conversion is defined as P_trans. The correspondence between P_trans and P_init can be calculated through the following steps.
表示装置のスクリーン上に、1つのプロジェクタを用いて、画像処理(例えば、円、多角形、セグメント、交差曲線)によって局在化され得るシンボルS0を有する画像Imを表示する。例えば、画像Im(13)は、図11に示すような市松模様画像であってもよい。5A。記号S0は点S0_Im(14)に対応する。P_initはS0_Im(14)と定義される。On the screen of the display device, a single projector is used to display an image Im having a symbol S0 that can be localized by image processing (eg, circles, polygons, segments, intersection curves). For example, the image Im (13) may be a checkered pattern image as shown in FIG. 5A. The symbol S0 corresponds to the point S0_Im (14). P_init is defined as S0_Im (14).
表示された画像Imをカメラで画面上に撮影する。撮影した画像をC1とする。The displayed image Im is photographed on the screen with a camera. Let the captured image be C1.
「基準プロジェクタ」を備えた表示装置の画面上に、画像Imと同じ記号S0を含む画像と、S1、S2、およびS0がそれぞれ2つの他の記号S1およびS2とを表示する。これらは直線ではない。これらの記号は、画像Im(13)の画像座標系における点S1_Im(15)、S2_Im(16)にそれぞれ対応する。画像C1において、点S0は点S0_C1に対応する(22)。On the screen of the display device provided with the “reference projector”, an image including the same symbol S0 as the image Im and two other symbols S1 and S2 are displayed by S1, S2, and S0, respectively. These are not straight lines. These symbols correspond to points S1_Im (15) and S2_Im (16) in the image coordinate system of the image Im (13), respectively. In the image C1, the point S0 corresponds to the point S0_C1 (22).
「基準プロジェクタ」によって表示装置のスクリーン上に表示されたこの画像を、以前に使用されたのと同じカメラ(同一の位置および向きから同じ設定で)で撮影する。撮影された画像をC2とする。This image displayed on the screen of the display device by the “reference projector” is taken with the same camera (with the same settings from the same position and orientation) as previously used. Let the captured image be C2.
画像C1のシンボルS0に対応する点S0_C1(22)をデジタル信号処理装置のデータプロセッサを使用して画像処理プロセスに位置させる。デジタル処理装置のデータプロセッサ、画像C2のシンボルS0に対応する点S0_C2(19)、画像C2のシンボルS1に対応する点S1_C2(20)画像C2と、画像C2内のシンボルS2に対応する点S2_C2(21)とを含む。これらの4つのシンボルは、画像Imの座標系である同じ座標系に局在化される。The point S0_C1 (22) corresponding to the symbol S0 of the image C1 is placed in the image processing process using the data processor of the digital signal processor. Data processor of digital processing device, point S0_C2 (19) corresponding to symbol S0 in image C2, point S1_C2 (20) corresponding to symbol S1 in image C2, and point S2_C2 (corresponding to symbol S2 in image C2) 21). These four symbols are localized in the same coordinate system that is the coordinate system of the image Im.
座標系(S0_C2(19);S0_C2(19)→S1_C2(20);S0_C2(19)→S2_C2(21))におけるS0_C1(22)の座標を計算する。これを行うために、次の交点の座標を計算する。
P1(23):方向ベクトルS0_C2(19)→S2_C2(21)で直線S0_C2(19)→S1_C2(20)とS0_C1(22)を通る直線との交点。
P2(24):方向ベクトルS0_C2(19)→S1_C2(20)で直線S0_C2(19)→S2_C2(21)とS0_C1(22)を通る直線との交点。The coordinates of S0_C1 (22) in the coordinate system (S0_C2 (19); S0_C2 (19) → S1_C2 (20); S0_C2 (19) → S2_C2 (21)) are calculated. To do this, calculate the coordinates of the next intersection.
P1 (23): intersection of the straight line S0_C2 (19) → S1_C2 (20) and the straight line passing through S0_C1 (22) in the direction vector S0_C2 (19) → S2_C2 (21).
P2 (24): intersection of the straight line S0_C2 (19) → S2_C2 (21) and the straight line passing through S0_C1 (22) in the direction vector S0_C2 (19) → S1_C2 (20).
探索される座標は、P1(23)とS0_C2(19)との間の符号付き長さL1(27)である(S0_C2(19)→S1_C2(20)とS0_C2S0_C2(19)⇒S2_C2(21)とS0_C2(19)⇒P2(22)との間のスカラ積が正の場合は正であり、そうでなければ負である)とP2(24)とS0_C2(24)は正であり、そうでなければ負である)。The searched coordinates are the signed length L1 (27) between P1 (23) and S0_C2 (19) (S0_C2 (19) → S1_C2 (20) and S0_C2S0_C2 (19) → S2_C2 (21)) S0_C2 (19) ⇒Scalar product between P2 (22) is positive if positive, otherwise negative) and P2 (24) and S0_C2 (24) are positive, otherwise Negative).
L1_C2(25)は、S0_C2(19)とS1_C2(20)との間の長さである。
L1_Im(17)は、S0_Im(14)とS1_Im(15)との間の長さである。
L2_C2(26)はS0_C2(19)とS2_C2(21)との間の長さである。
L2_Im(18)は、S0_Im(14)とS2_Im(16)との間の長さである。 L1_C2 (25) is a length between S0_C2 (19) and S1_C2 (20).
L1_Im (17) is a length between S0_Im (14) and S1_Im (15).
L2_C2 (26) is a length between S0_C2 (19) and S2_C2 (21).
L2_Im (18) is a length between S0_Im (14) and S2_Im (16).
いくつかの実施形態では、この処理は、画像Imのシンボルがコーナーである場合に実行される。その場合、画像処理は、出来る限りサブピクセル精度のコーナーを検出できるコーナー抽出器(例えばHarris検出器)を使用する。In some embodiments, this process is performed when the symbol of the image Im is a corner. In that case, the image processing uses a corner extractor (for example, a Harris detector) that can detect a corner with sub-pixel accuracy as much as possible.
あるいは、この処理は、画像Imのシンボルが円である場合に実行されてもよく、その場合、画像処理は、出来る限りサブピクセル精度の円を検出することができる円形抽出器を使用する。Alternatively, this processing may be performed when the symbol of the image Im is a circle, in which case the image processing uses a circular extractor that can detect a circle with sub-pixel accuracy as much as possible.
あるいは、この処理は、画像Imのシンボルが線分である場合に実行されてもよく、その場合、画像処理は、出来る限りサブピクセル精度の線分を検出することができるセグメント抽出器(例えばハフ変換)を使用する。Alternatively, this processing may be performed when the symbol of the image Im is a line segment, in which case the image processing is performed by a segment extractor (for example, a Huff) that can detect a line segment with subpixel accuracy as much as possible. Conversion).
あるいは、この処理は、画像Imの記号が曲線である場合に実行されてもよく、その場合、画像処理は、出来る限りサブピクセル精度の曲線を検出することができる曲線抽出器(例えば最小二乗曲線適合)を使用する。Alternatively, this processing may be performed when the symbol of the image Im is a curve, in which case the image processing is a curve extractor that can detect a curve with sub-pixel accuracy as much as possible (eg, a least square curve). Use).
いくつかの実施形態では、画像Imは、対応する点P_transが探索される様々な点P_initに対応する様々な記号を含むことができる。この場合、記号S1およびS2は、異なる記号の中から選択することができる。In some embodiments, the image Im may include various symbols corresponding to various points P_init where the corresponding point P_trans is searched. In this case, the symbols S1 and S2 can be selected from different symbols.
いくつかの実施形態では、画像Imは、アレイ上に分布されたシンボルを含む(例えば、画像Imは市松模様画像であってもよいし、似ていてもよく、かつ/またはエッジが画像のエッジに平行であってもよい)。In some embodiments, the image Im includes symbols distributed on the array (eg, the image Im may be a checkerboard image, may be similar, and / or the edges are image edges). May be parallel).
好都合なことに、この処理(局所ホモグラフィのパラメータを計算し、次いで、これらの局所ホモグラフィに従って画像を変換することにより、画像を装置のスクリーン上に正確に重ね合わせる)は、スクリーン上に表示される画像、スクリーンの3D形状、および表示装置に使用されるプロジェクタのレンズの固有パラメータの把握に使用されるカメラの固有パラメータの識別を回避することを可能にする。これらの利点は、使用されるホモグラフィの数が多いほど正確に、これらの要素を暗黙的に考慮に入れた局所ホモグラフィの集まりとして画像の内容に適用される変換の分解から生じる。すなわち、変換する画像は多数の三角形で分解されるためである。したがって、この処理は、プロジェクタの異なる外因性パラメータおよび内因性パラメータ、カメラの異なる外因性パラメータおよび内因性パラメータ、および異なるスクリーン形状を含む、ディスプレイ装置の異なる構成に適用され得る。Conveniently, this process (calculates the parameters of the local homography and then superimposes the image on the device screen by transforming the image according to these local homography) is displayed on the screen. This makes it possible to avoid the identification of the intrinsic parameters of the camera used for grasping the intrinsic parameters of the image, the 3D shape of the screen, and the intrinsic parameters of the projector lens used in the display device. These advantages arise from the decomposition of the transform applied to the image content as a collection of local homography that implicitly takes these elements into account, more accurately as the number of homographies used. That is, the image to be converted is decomposed into a large number of triangles. Thus, this process can be applied to different configurations of the display device, including different extrinsic and intrinsic parameters of the projector, different extrinsic and intrinsic parameters of the camera, and different screen shapes.
図6は、デジタル信号処理装置41の一例を示している。デジタル信号処理装置42は、2つのデジタル入力43および44(画像またはビデオ、例えばHDMIを介して伝送可能)、2つのデジタル入力またはアナログ入力45および46 4つのデジタル出力47,48,49,50(画像またはビデオを介して4つのプロジェクタ(例えばHDMI)に送信することができる)、4つのデジタル入力またはアナログ入力51,52,53および50 54(プロジェクタおよび/またはセンサを駆動することができる、例えばRS232またはUSB)と繋がっている。FIG. 6 shows an example of the digital signal processing device 41. The digital signal processor 42 has two digital inputs 43 and 44 (which can be transmitted via image or video, eg HDMI), two digital inputs or analog inputs 45 and 46, four digital outputs 47, 48, 49, 50 ( 4 digital inputs or analog inputs 51, 52, 53 and 50 54 (projectors and / or sensors can be driven, for example, can be sent to 4 projectors (eg HDMI) via images or video) RS232 or USB).
表示装置が高輝度画像を表示することを目的とする場合、各プロジェクタによって生成された放射輝度のスクリーンに対する分布も既知であることが必要である。放射輝度の分布は、各原色チャネルまたは波長チャネルのそれぞれについて、各原色チャネルまたは波長チャネル自体のいくつかの特性とともに、各プロジェクタによって生成される相対的なエネルギー放射の分布を含んでいる(例えば、三色座標x、y、z、またはスペクトル)。When the display device is intended to display a high-luminance image, it is necessary that the distribution of the radiance generated by each projector on the screen is also known. The distribution of radiance includes, for each primary color channel or wavelength channel, the relative energy radiation distribution produced by each projector, as well as some characteristics of each primary color channel or wavelength channel itself (eg, Tricolor coordinates x, y, z, or spectrum).
いくつかの実施形態では、スクリーン上の最大輝度の分布の自動校正段階が実行される:最大輝度の分布モデルのパラメータの値の推定を可能にすることを目的とする1つまたは様々な特定の画像少なくとも1つのプロジェクタによって表示される。さまざまな画像が表示されている場合(たとえば、プロジェクタごとに1つ)、それらは順番に表示される。自動校正処理は、ディスプレイ装置の様々なプロジェクタに対して実行されてもよい。この場合、プロジェクタの自動較正は、順番に逐次実行される。In some embodiments, an automatic calibration step of the maximum brightness distribution on the screen is performed: one or various specific ones intended to allow estimation of the value of the parameter of the maximum brightness distribution model The image is displayed by at least one projector. When various images are displayed (for example, one for each projector), they are displayed in order. The automatic calibration process may be performed for various projectors of the display device. In this case, the automatic calibration of the projector is sequentially performed in order.
いくつかの実施形態では、特定の表示画像は均質画像であり、すなわち、画素のチャネル値が画像全体にわたって同じである。さらに、画素のチャネル値は、プロジェクタによって観察者に向かって許容される最大輝度を放出するようなものであってもよい。In some embodiments, the particular display image is a homogeneous image, i.e., the pixel channel values are the same throughout the image. Furthermore, the pixel channel value may be such that it emits the maximum luminance allowed by the projector towards the viewer.
いくつかの実施形態では、観察者の位置に向かってスクリーンから放射される光の放射輝度は、デジタル信号処理装置に接続されたスクリーンの画像を取り込むことができるセンサによって測定される。他の実施形態では、使用されるセンサは、1つの点の輝度又は同時に(例えばビデオ輝度計)の様々な点の測定を行うことができる輝度計である。In some embodiments, the radiance of light emitted from the screen toward the viewer's location is measured by a sensor that can capture an image of the screen connected to a digital signal processor. In other embodiments, the sensor used is a luminance meter that can measure the luminance of one point or various points simultaneously (eg, a video luminance meter).
である。ここで、A、a、b、M、i_maxおよびj_maxは、デジタル処理装置によって評価される6つのパラメータであり、iおよびjは、1つのプロジェクタによって画面上に表示される画素の座標、Aはスクリーン上の最大輝度値、aおよびbはスクリーン上に投影された画像に対する放射輝度の分布を特徴付ける楕円の形状のパラメータ、i_maxは最大放射輝度に対応するピクセルの水平座標、j_maxは最大放射輝度に対応するピクセルの垂直座標、Mは最大放射輝度によって特徴付けられる箇所の周辺の放射輝度値の減少に関連する。 It is. Here, A, a, b, M, i_max and j_max are six parameters evaluated by the digital processing device, i and j are the coordinates of the pixel displayed on the screen by one projector, and A is The maximum luminance value on the screen, a and b are parameters of the shape of an ellipse that characterizes the distribution of radiance for the image projected on the screen, i_max is the horizontal coordinate of the pixel corresponding to the maximum radiance, and j_max is the maximum radiance The vertical coordinate of the corresponding pixel, M, is related to the decrease in the radiance value around the location characterized by the maximum radiance.
いくつかの実施形態では、これらのパラメータは、デジタル信号処理デバイスによって実行される最適化処理(例えば、最小二乗最小化)によって評価される。In some embodiments, these parameters are evaluated by an optimization process (eg, least squares minimization) performed by the digital signal processing device.
いくつかの実施形態では、(1つまたは複数の)スクリーンによって放射される光の比色または放射特性の自動校正段階が実行され、比色または放射測定モデルのパラメータの値の評価を可能にすることを目的とする1つまたは複数の特定の画像が画面に表示される。様々な画像が表示されている場合は、順次表示される。自動校正処理は、ディスプレイ装置の様々なプロジェクタに対して実行されてもよい。この場合、プロジェクタの自動較正は、順番に逐次実行される。In some embodiments, an automatic calibration step of the colorimetric or radiative properties of the light emitted by the screen (s) is performed to allow the evaluation of the values of the colorimetric or radiometric model parameters. One or more specific images for the purpose are displayed on the screen. When various images are displayed, they are sequentially displayed. The automatic calibration process may be performed for various projectors of the display device. In this case, the automatic calibration of the projector is sequentially performed in order.
いくつかの実施形態では、特定の画像は、単色の均一な画像であり、すなわち、画像の全体にわたって画素のチャネル値が同じであり、1つを除くすべてのチャネル値がゼロである画像である。In some embodiments, the particular image is a monochromatic uniform image, i.e., an image with pixel channel values the same throughout the image and all channel values except one are zero. .
いくつかの実施形態では、スクリーン上のこれらの特定の画像によって放射される光の比色または放射測定の特性は、デジタル信号処理装置(例えば、クロマメーター、分光計またはラジオ分光計)に接続された色彩または放射測定センサによって測定される。実行された測定値は、スクリーン上の表示画像の領域における放射光座標の色座標x、y、または色成分X、YおよびZ、またはスペクトル(すなわち、W/nm単位の波長当たりの放射エネルギー)をスクリーン上の表示された画像のある領域に表示する。In some embodiments, the colorimetric or radiometric characteristics of the light emitted by these particular images on the screen are connected to a digital signal processing device (eg, a chromameter, spectrometer or radio spectrometer). Measured by a color or radiometric sensor. The measurements carried out are the color coordinates x, y or the color components X, Y and Z of the emitted light coordinates in the region of the display image on the screen, or the spectrum (ie the radiant energy per wavelength in W / nm). Is displayed in a certain area of the displayed image on the screen.
表示装置の自動校正が実行されると、デジタル処理装置は、そのデジタル入力またはアナログ入力の1つまたは複数を介して送信された元画像Iからプロジュクタによって表示する画像を計算するために、使用される。When automatic calibration of the display device is performed, the digital processor is used to calculate the image to be displayed by the projector from the original image I transmitted via one or more of its digital or analog inputs. The
いくつかの実施形態では、デジタル処理ディスプレイ装置は、まず、入力画像Iから「逆トーンマッピング」および「目標光学システムへの適合」という以下の逐次操作を実行する。これらの操作は、表示装置のプロジェクタによって表示される画像の計算専用の後続の処理で使用される修正画像I_modifiedをもたらす。「逆トーンマッピング」処理は、この画素を特徴付ける各画素および各放射量について、この値が画像I内で定義されている範囲に対して拡張された範囲で定義された放射量の値を計算することからなる。「逆トーンマッピング」処理は、特に、元画像IがLDR(低ダイナミックレンジ)である場合、または低い放射輝度分解能(例えば、位置画素あたり10,11または12ビット)を有するHDR(高ダイナミックレンジ)である場合に適用することができる。後続の処理で予想されるもの(例えば、1画素当たり16または24ビット)と比較することによって、1つまたは複数の画素を選択することができる。結果画像はI_extended_rangeとして示される。In some embodiments, the digital processing display device first performs the following sequential operations from the input image I: “inverse tone mapping” and “adapting to the target optical system”. These operations result in a modified image I_modified that is used in subsequent processing dedicated to the calculation of the image displayed by the projector of the display device. The “inverse tone mapping” process calculates, for each pixel and each radiation that characterizes this pixel, a radiation value defined in the range where this value is extended relative to the range defined in image I. Consists of. The “inverse tone mapping” process is particularly useful when the original image I is LDR (low dynamic range) or has a low radiance resolution (eg, 10, 11 or 12 bits per position pixel) HDR (high dynamic range). It can be applied to One or more pixels can be selected by comparing with what would be expected in subsequent processing (eg, 16 or 24 bits per pixel). The resulting image is shown as I_extended_range.
特定の「逆トーンマッピング」処理は、元画像I内の各画素の比例放射量Eを計算する
ャネルの値であり,V_maxは前記チャネルが持つことができる最大値であり、gammaはスカラー値、例えば2.2である。A specific “inverse tone mapping” process calculates the proportional radiation E of each pixel in the original image I
The channel value, V_max is the maximum value that the channel can have, and gamma is a scalar value, eg, 2.2.
「対象光学系への適応」処理の目標光学系は、例えば、人間の目またはカメラなどの装置であってもよい。いくつかの実施形態では、この処理は、特に画像の空間周波数に関する知覚されるコントラストの変調に関連して、人間の目の特性を考慮に入れて、元画像Iまたは画像I_extended_rangeの変換を適用する。この処理は、(例えば、フーリエ変換によって実行される)周波数領域における元画像Iまたは画像I_extended_rangeの変換、人間の眼の特性を考慮した変換、および結果として生じる画像の変換を含むことができる(例えば、逆フーリエ変換によって実行される)空間領域内にある。The target optical system of the “adaptation to the target optical system” process may be a device such as a human eye or a camera, for example. In some embodiments, this process applies a transformation of the original image I or image I_extended_range, taking into account the characteristics of the human eye, particularly in relation to the perceived contrast modulation with respect to the spatial frequency of the image. . This processing can include transforming the original image I or image I_extended_range in the frequency domain (eg, performed by a Fourier transform), taking into account the characteristics of the human eye, and transforming the resulting image (eg, (Performed by the inverse Fourier transform).
これらの操作が実行されると、修正された元画像I_modifiedが、後続の処理、すなわちプロジェクタによって表示される画像の計算のために利用可能となる。When these operations are performed, the modified original image I_modified is available for subsequent processing, i.e. the calculation of the image displayed by the projector.
各プロジェクタによって表示される各画像の内容は、合成画像のコントラストを高めることを目的とする処理に従って計算されてもよい。すなわち、異なるプロジェクタによって表示される複数の画像にわたって高輝度の画素を分配することによって、各プロジェクタによって表示される高輝度の画素の数が減少するため、コントラストが画素の生成に使用されたプロジェクタの数がより少ない場合よりも、高い画像が生成される。この場合、各プロジェクタによって表示される各画像に、より多くの明度または高い輝度の画素が存在することになる。したがって、様々なプロジェクタを使用すると、コントラストが改善される。The content of each image displayed by each projector may be calculated according to a process aimed at increasing the contrast of the composite image. That is, by distributing high-brightness pixels across multiple images displayed by different projectors, the number of high-brightness pixels displayed by each projector is reduced, so the contrast of the projector used to generate the pixels A higher image is generated than when the number is smaller. In this case, more lightness or high luminance pixels exist in each image displayed by each projector. Thus, using various projectors improves the contrast.
いくつかの実施形態では、画像IP1、IP2、...、IPnは、画像I_modifiedから、画像内の明度または高輝度の画素の数が増えれば画像のコントラストが減少する関係を考慮して、合成画像Cのグローバルコントラストが改善されるように計算される。In some embodiments, the images IP1, IP2,. . . , IPn is calculated from the image I_modified so that the global contrast of the composite image C is improved in consideration of the relationship in which the contrast of the image decreases as the number of lightness or high-luminance pixels in the image increases.
画素の放射輝度は、各プロジェクタがその画素のスクリーン上の位置から生成した放射輝度の合計として評価され、複数のプロジェクタを使用することの別の利点は、得られた合成画像Cの輝度分解能が向上することである。したがって、いくつかの実施形態では、合成画像Cの放射輝度分解能が増加するように、画像I_modifiedから画像IP1、IP2、...、IPnが計算される。すなわち合成画像C内の各画素は、単一のプロジェクタを使用して得られるものに対して追加の放射輝度値によって特徴付けられてもよい。The radiance of a pixel is evaluated as the sum of the radiance generated by each projector from its pixel location on the screen. Another advantage of using multiple projectors is that the resulting composite image C has a luminance resolution. It is to improve. Thus, in some embodiments, from the image I_modified, the images IP1, IP2,. . . , IPn is calculated. That is, each pixel in the composite image C may be characterized by an additional radiance value relative to that obtained using a single projector.
このように、画像I_modifiedの各画素pixのスカラーの色成分Xおよび/またはYおよび/またはZ、またはベクトルスペクトルSは、p個のプロジェクタによって投影されるp個の投影面(p≦n)の重ね合わせとして得られ、プロジェクタPjによって誘発される放射特性または測光特性(スペクトルまたは三色成分)の合計として表現される。いくつかの実施形態では、画像IPjの計算の順序に関しては、スクリーン上の画素pixの投影の位置で放射特性または測光特性の最大値を生成することができるプロジェクタPjによって投影された画像内の画素pixの特性が最初に計算される。In this way, the scalar color component X and / or Y and / or Z or vector spectrum S of each pixel pix of the image I_modified is obtained from p projection planes (p ≦ n) projected by p projectors. Obtained as a superposition and expressed as the sum of the radiation or photometric properties (spectrum or three color components) induced by projector Pj. In some embodiments, with respect to the order of calculation of the image IPj, the pixels in the image projected by the projector Pj that can produce the maximum of the radiation or photometric characteristics at the position of the projection of the pixel pix on the screen. The characteristics of pix are calculated first.
有利なことに、いくつかの実施形態では、画像の計算処理は以下の通りである。分かりやすくするために、一般性を失うことなく、ディスプレイ装置の画面上の座標(i、j)が画素である一般的な放射量E(i、j)は、X(i、j)、またはY(i、j)、またはZ(i、j)、または任意の波長範囲にわたる画素の放射輝度のいずれかであり得る。さらに、n個のプロジェクタがすべて使用され、画像I_modifiedの画素pixに対応する画素の投影の重ね合わせが正確であると仮定する。したがって、合成画像Cの画素(i、j)と画像IP1、IP2、...、IPnの対応する画素との対応関係は既知であると仮定する。分かりやすくするために、異なる画像IP1、IP2、...、IPn内の画素(i、j)内の対応する画素は、同じ座標(i、j)で示される。したがって、E(i、j)=E1(i、j)+E2(i、j)+...となる。+En(i、j)+εである。εは、スクリーン上の画素(i、j)の位置でプロジェクタの1つによって表示され得る最小値E_min(i、j)よりも劣っている、表示されない残差放射量である。画像IPjの計算の順序は、プロジェクタPeによって投影された画素pixに対応する画素の画像チャネルの値が、E(i、j)の最高値Ee(i、j)を得ることができるように選択され、厳密にE(i、j)より小さければ、最初に計算される。2番目に計算される画像は、スクリーン上でE(i、j)の最高値Ek(i、j)を得ることを可能にし、E(i、j)‐Ee(i、j)よりも厳密に小さい画像IPk(eとは異なるk)である。3番目に計算された画像は、スクリーン上のE(i、j)の最高値Ef(i、j)を得ることを可能にし、E(i、j)‐Ee(i、j)‐Ek(i、j)よりも厳密に小さい画像IPf(fはeともkとも異なる)。最小値Ed(i、j)を得ることを可能し、最後に計算される画像Ipdの計算が行われるまで、同じ処理が反復される。Advantageously, in some embodiments, the image computation process is as follows. For the sake of clarity, without losing generality, the general radiation amount E (i, j) where the coordinates (i, j) on the screen of the display device are pixels is X (i, j), or It can be either Y (i, j), or Z (i, j), or the pixel radiance over any wavelength range. Further assume that all n projectors are used and the projection overlay of the pixels corresponding to the pixel pix of the image I_modified is accurate. Therefore, the pixel (i, j) of the composite image C and the images IP1, IP2,. . . , IPn is assumed to have a corresponding relationship with the corresponding pixel. For the sake of clarity, different images IP1, IP2,. . . , Corresponding pixels in pixel (i, j) in IPn are denoted by the same coordinates (i, j). Therefore, E (i, j) = E1 (i, j) + E2 (i, j) +. . . It becomes. + En (i, j) + ε. ε is the residual radiation amount that is not displayed, which is inferior to the minimum value E_min (i, j) that can be displayed by one of the projectors at the position of pixel (i, j) on the screen. The order of calculation of the image IPj is selected so that the value of the image channel of the pixel corresponding to the pixel pix projected by the projector Pe can obtain the highest value Ee (i, j) of E (i, j) If it is strictly less than E (i, j), it is calculated first. The second calculated image makes it possible to obtain the highest value Ek (i, j) of E (i, j) on the screen and is more accurate than E (i, j) -Ee (i, j) Is a small image IPk (k different from e). The third calculated image makes it possible to obtain the highest value Ef (i, j) of E (i, j) on the screen, and E (i, j) -Ee (i, j) -Ek ( An image IPf strictly smaller than i, j) (f is different from e and k). It is possible to obtain the minimum value Ed (i, j), and the same process is repeated until the last calculated image Ipd is calculated.
いくつかの実施形態では、この処理は以下のように実施される。一般性を失うことなく、画像IPk内の画素のチャネルのレベルV(i、j)と画素の放射量E(i、j)の値(X(i、j)任意の波長範囲にわたるスペクトルS(i、j)の積分)が既知であり、較正処理から得られたものである(手動または自動)。例えば、gamma=2.2、V_max=255、E_max(i、j)の場合、E
者の方向に向かって放射される放射量の最大値となる。In some embodiments, this process is performed as follows. Without loss of generality, the value of the pixel channel level V (i, j) and the pixel radiation amount E (i, j) in the image IPk (X (i, j) spectrum S ( i, j) integral) is known and obtained from the calibration process (manual or automatic). For example, if gamma = 2.2, V_max = 255, E_max (i, j), E
It becomes the maximum value of the amount of radiation radiated in the direction of the person.
アルゴリズムの第1段階は、座標(i、j)を有する各画素pixについての計算であり、画素(i、j)がプロジェクタによってスクリーン上に誘導された放射量の最大値を特徴とする画像IPk1のインデックスk1を含んでいる。次に、この処理は、画素(i、j)がプロジェクタによって誘発された放射量の第2の最大値によって特徴付けられる画像IPk2のインデックスk2を識別するために再び実行される。この処理は、画素(i、j)がスクリーン上のプロジェクタによって誘発される放射量の最小値によって特徴付けられる画像IPkdのインデックスkdまで数回反復される。The first stage of the algorithm is a calculation for each pixel pix having coordinates (i, j), and image IPk1 characterized by the maximum amount of radiation that pixel (i, j) is induced on the screen by the projector. Index k1. This process is then performed again to identify the index k2 of the image IPk2 in which the pixel (i, j) is characterized by a second maximum amount of radiation induced by the projector. This process is repeated several times until the index kd of the image IPkd, where the pixel (i, j) is characterized by the minimum amount of radiation induced by the projector on the screen.
に格納することができる。各マップは以下のように1とnとの間の値を記憶する。第1のマップOrder_1の各セル(i、j)は、プロジェクタによって引き起こされた放射量の最大値によって画素(i、j)が特徴付けられているプロジェクタk1によって投影された画像のインデックスk1をスクリーン上に格納する。Order_2は、画素(i、j)がプロジェクタによって誘発された放射量の第2の最大値によって特徴付けられているプロジェクタk2によって投影された画像のインデックスk2をスクリーン上に格納する。マップOrder_dは、画素(i、j)がスクリーン上でプロジェクタによって誘発される放射量の最小値によって特徴付けられるプロジェクタkdによって投影される画像のインデックスk2を格納する。 Can be stored. Each map stores a value between 1 and n as follows: Each cell (i, j) of the first map Order_1 screens the index k1 of the image projected by the projector k1, whose pixel (i, j) is characterized by the maximum amount of radiation caused by the projector. Store on top. Order_2 stores on the screen the index k2 of the image projected by the projector k2, in which the pixel (i, j) is characterized by a second maximum value of the amount of radiation induced by the projector. The map Order_d stores the index k2 of the image projected by the projector kd where the pixel (i, j) is characterized by the minimum amount of radiation induced by the projector on the screen.
いくつかの実施形態では、計算処理は以下の通りである。
残差R(i、j)をE(i、j)に初期化
Fork in range[1;n]
ループ内でまだ処理されていない画像のインデックスkを特定し、R(i、j)の最も高い割合を再現できるようにする。これは、単にマップOrder_k内のセル(i、j)の値を読み取ることによって行われる。
このチャネルの値と、画素(i、j)のスクリーン上で得られた放射量の値との間の関係を利用して、画像IPk内の画素(i、j)のチャネルの値を計算する。この値は、次のようにR(i、j)を近似する放射量E(i、j)_kを得ることを可能にする。
|E(i、j)_k‐R(i、j)|が最小であり,E(i、j)_k<=R(i、j)である
R(i、j)_kは次のように更新される。
R(i、j)_k=E(i、j)_k_R(i、j)>=0
次のループではR(i、j)はR(i、j)_kと取って替わる
End forIn some embodiments, the calculation process is as follows.
Initializing residual R (i, j) to E (i, j) Fork in range [1; n]
Identify the index k of the image that has not yet been processed in the loop so that the highest proportion of R (i, j) can be reproduced. This is done by simply reading the value of cell (i, j) in the map Order_k.
Using the relationship between this channel value and the radiation value obtained on the screen of pixel (i, j), the channel value of pixel (i, j) in image IPk is calculated. . This value makes it possible to obtain a radiation quantity E (i, j) _k approximating R (i, j) as follows.
R (i, j) _k where | E (i, j) _k−R (i, j) | is minimum and E (i, j) _k <= R (i, j) is Updated.
R (i, j) _k = E (i, j) _k_R (i, j)> = 0
In the next loop, R (i, j) replaces R (i, j) _k End for
ループ:
For k in range[1;n]
は次のように置き換えられる:
While kはnよりも小さく、R(i、j)がsよりも大きい(sは任意の閾値)loop:
Fork in range [1; n]
Can be replaced with:
While k is smaller than n and R (i, j) is larger than s (s is an arbitrary threshold)
これにより、q<nのq個の成分の和としてE(i、j)を表現することができるので、画像q+1,q+2,....,n上の画素(i、j)のチャネルに値0を用いることができるこれらの画像のコントラストを改善し、合成画像Cの全体的なコントラストを改善する。この処理の欠点は、放射量E(i、j)の再現があまり正確でないことである。As a result, E (i, j) can be expressed as the sum of q components of q <n, so that images q + 1, q + 2,. . . . , N, the value 0 can be used for the channel of pixel (i, j), improving the contrast of these images and improving the overall contrast of the composite image C. The disadvantage of this process is that the radiation dose E (i, j) is not very accurately reproduced.
1つの画像のコントラストが低くなり過ぎるのを避けるために(したがって、合成画像Cのコントラストが任意の閾値S_contrast_composite_imageよりも劣ることを避けるために)、前の「For」または「While」ループでは、すべての画素のチャネルの値が閾値S_contrast_imagの下でコントラストを誘導するとすぐに画像IPkの使用を除外する。In order to avoid the contrast of one image becoming too low (and therefore to avoid the contrast of the composite image C being inferior to an arbitrary threshold S_contrast_composite_image) The use of the image IPk is ruled out as soon as the channel value of the pixel induces contrast below the threshold S_contrast_image.
他の実施形態では、画像の計算の順序は、確立された順序の置換によって得られる。In other embodiments, the order of image computation is obtained by permutation of the established order.
いくつかの実施形態では、合成画像Cのコントラストを改善するために、プロジェクタの動的アイリス(もしあれば)が利用される。より正確には、全てのプロジェクタが動的アイリスを使用せずに利用された場合に、I_modifiedの平均放射量が合成画像Cの最大平均放射量よりも劣る。この場合、合成画像Cの平均放射量が画像I_modifiedの平均放射量と等しくなるように、プロジェクタの動的アイリスが起動される。In some embodiments, the projector's dynamic iris (if any) is utilized to improve the contrast of the composite image C. More precisely, when all projectors are used without using dynamic iris, the average radiation amount of I_modified is inferior to the maximum average radiation amount of the composite image C. In this case, the dynamic iris of the projector is activated so that the average radiation amount of the composite image C becomes equal to the average radiation amount of the image I_modified.
いくつかの実施形態では、合成画像Cの解像度は、システムで使用されるプロジェクタの解像度より高くてもよく、プロジェクタの解像度より高い元画像I(またはI_modified)を表示することができる表示装置に使用される。In some embodiments, the resolution of the composite image C may be higher than the resolution of the projector used in the system and is used for a display device that can display the original image I (or I_modified) higher than the resolution of the projector. Is done.
この特性は、様々なプロジェクタによって投影された様々な画像がディスプレイシステムのスクリーン上に重ね合わされたことに起因し、異なるプロジェクタによって投影された不完全でも良い画素アレイの重なりを利用する。すなわち、他のプロジェクタによって投影された画像内の他の対応する画素の投影と部分的に重ね合わされてもよい。This property is due to the overlap of pixel arrays projected by different projectors, which may be incomplete, due to the different images projected by different projectors being superimposed on the screen of the display system. That is, it may be partially overlapped with the projection of other corresponding pixels in the image projected by another projector.
そのような高解像度のディスプレイシステムの価格は、本質的により高い解像度を有するプロジェクタを使用して同じ解像度を表示することを目指すディスプレイシステムの価格よりも低いため、より低い固有解像度を特徴とするプロジェクタを使用して得られるこの高解像度は、そのような実施形態の興味深い特性である(当業者は、解像度を除いて2つのプロジェクタの特性が似ている場合、高解像度プロジェクタは低解像度プロジェクタよりも高価であることを知っている)。また、この技術は、従来の表示システムによって到達できない解像度(例えば、8K、16Kまたはそれ以上の解像度が得られる可能性がある)によって特徴付けられる合成画像Cをもたらす可能性がある。Projectors that feature lower native resolution because the price of such high-resolution display systems is lower than the price of display systems that aim to display the same resolution using projectors that have inherently higher resolutions This high resolution obtained using is an interesting characteristic of such an embodiment (the person skilled in the art will understand that a high resolution projector is more than a low resolution projector if the characteristics of the two projectors are similar except for the resolution. Knows it is expensive). This technique may also result in a composite image C that is characterized by a resolution that is not reachable by conventional display systems (eg, a resolution of 8K, 16K or higher may be obtained).
スクリーンに関するプロジェクタの任意の姿勢(すなわち、位置および向き)から、プロジェクタによって表示される画素の重ね合わせに対応する小さな領域の均一なアレイをスクリーン上で得る確率は、プロジェクタの数と共に増加する。言い換えれば、プロジェクタの数を増やすと、追加の画素が追加のプロジェクタによってもたらされるだけでなく、重ね合わされた画素に対応する結果として得られる小さな領域の並びが均一に近くなる。From any projector orientation (ie, position and orientation) with respect to the screen, the probability of obtaining a uniform array of small areas on the screen corresponding to the overlay of pixels displayed by the projector increases with the number of projectors. In other words, as the number of projectors is increased, not only are additional pixels provided by the additional projectors, but the resulting array of small regions corresponding to the superimposed pixels is nearly uniform.
例えば、システムがフルHD解像度(1920×1080)を有する2つのプロジェクタを備える場合、1つのプロジェクタによって投影された画像内のピクセルのスクリーン上の投影は、他のプロジェクタによって投影された画像内の4つのピクセルの投影と部分的に重なり合っていてもよい。この重ね合わせによって、4つの投影領域が得られ、1つのプロジェクタによって投影される画像内の1つの画素の投影に対応する領域(平均して各領域は4倍小さい)よりも小さくなる。この不完全な重ね合わせにより、2つのプロジェクタによって投影された画像が実際にスクリーン上にどのように重ね合わされるかに応じて、Full HD(1920×1080)と4K(3840×2160)との間の解像度を有する合成画像Cを得ることができる。For example, if the system comprises two projectors with full HD resolution (1920 × 1080), the projection on the screen of the pixels in the image projected by one projector is four in the image projected by the other projector. It may partially overlap with the projection of one pixel. This superposition results in four projection areas that are smaller than the area corresponding to the projection of one pixel in the image projected by one projector (on average each area is four times smaller). This incomplete overlay is between Full HD (1920 × 1080) and 4K (3840 × 2160) depending on how the images projected by the two projectors are actually superimposed on the screen. Can be obtained.
このような合成画像Cの解像度を高めるためには、異なるプロジェクタによって投影された画像が実際にスクリーンに重ねられる方法を十分な精度で決定する必要がある。[0063]〜[0086]に記載された処理は、異なるプロジェクタによって投影された画像内の画素のアレイの重ね合わせのモデルを導出するために使用され、そこからプロジェクタの解像度よりも高い解像度を有する合成画像Cをもつシステムを得ることができる。In order to increase the resolution of such a composite image C, it is necessary to determine with sufficient accuracy how the images projected by different projectors are actually superimposed on the screen. The processes described in [0063]-[0086] are used to derive a model of the superposition of an array of pixels in images projected by different projectors, from which have a resolution higher than the resolution of the projector A system with the composite image C can be obtained.
実際に、[0063]〜[0086]で定義された1つの画像の内容に適用される変換は、変換すべき画像内の1点を有する点の対を使用し、変換すべき画像内の対応する点に重ね合わせられるべきである。これらの点の座標は、各プロジェクタが特定の画像(例えば、市松模様画像)を表示しているときにスクリーンの写真の特定のポイントを局所化することを目的としたサブピクセル画像処理技術の使用により、スクリーンにリンクされた座標系におけるサブピクセル精度(すなわち、浮動小数点精度)を有することができる。これらの浮動小数点座標から、画面内の画素の投影に対応する形状が導出されてもよい。このような形状は、例えば、スクリーンに対するプロジェクタの姿勢(すなわち、位置および向き)に沿って、画素の高さおよび幅を考慮して、四辺形であってもよい。このようにして、スクリーン上でプロジェクタによって投影された画像内の投影された画素アレイの正確な面モデルを評価することができる。In fact, the transformation applied to the content of one image defined in [0063]-[0086] uses a pair of points with one point in the image to be transformed and the correspondence in the image to be transformed Should be superimposed on the points to be. The coordinates of these points are based on the use of subpixel image processing techniques aimed at localizing specific points on the screen photo when each projector is displaying a specific image (eg checkered image) Can have sub-pixel accuracy (ie, floating-point accuracy) in a coordinate system linked to the screen. From these floating point coordinates, a shape corresponding to the projection of the pixels in the screen may be derived. Such a shape may be, for example, a quadrilateral in consideration of the height and width of the pixels along the orientation (ie, position and orientation) of the projector with respect to the screen. In this way, an accurate surface model of the projected pixel array in the image projected by the projector on the screen can be evaluated.
これらのモデルから、システムのプロジェクタのうちの1つより高い解像度によって特徴付けられる元画像I(またはI_modified)を近似する合成画像Cを得るために、各プロジェクタによって投影された画像の各画素の状態(すなわち、各チャネルの値)を計算するための処理を実行することができる。その後、高解像度の合成画像Cを得るために実行するこのような処理の段階の例を説明する。From these models, the state of each pixel of the image projected by each projector to obtain a composite image C approximating the original image I (or I_modified) characterized by a higher resolution than one of the projectors in the system A process for calculating (that is, the value of each channel) can be executed. Thereafter, an example of the stage of such processing executed to obtain the high-resolution composite image C will be described.
以下では、分かりやすくするために、一般性を失うことなく、画像が単色であると仮定する。別々に、例えば各色(または波長)チャネルを考慮することによって、処理を多色画像に適合させることは容易である。分かりやすくするために、その後考慮する放射量は輝度であるが、他の放射量であってもよい。In the following, for the sake of clarity, it is assumed that the image is monochromatic without loss of generality. It is easy to adapt the processing to a multicolor image separately, for example by considering each color (or wavelength) channel. For the sake of clarity, the amount of radiation to be considered thereafter is the luminance, but other amounts of radiation may be used.
第1段階:スクリーンにリンクされた座標系において、スクリーン上の各プロジェクタによって投影された各画素の位置を正確に評価する。この処理では、各画素は、スクリーン上の1つの画素の投影の領域に対応する形状(例えば、四辺形)としてモデル化される。この段階は、浮動小数点精度で、ディスプレイシステムのプロジェクタによってスクリーン上に投影される画素の面配列のモデルを導出することを可能にする。First stage: In the coordinate system linked to the screen, accurately evaluate the position of each pixel projected by each projector on the screen. In this process, each pixel is modeled as a shape (for example, a quadrilateral) corresponding to the projection area of one pixel on the screen. This stage makes it possible to derive a model of the plane arrangement of the pixels projected on the screen by the projector of the display system with floating point precision.
第2段階:任意のプロジェクタを基準プロジェクタとして選択する。このプロジェクタは、スクリーン上に投影する画像に対しての座標系を導く。以下では、表示システムのプロジェクタの解像度よりも高い解像度で表示する元画像I_IRが(IRは、解像度向上を意味する)、すべてのプロジェクタによって照射される表面S_commonに投影されることを考慮する(この表面S_commonは、画像I_IR内の画素が、スクリーンにリンクされた座標系においてスクリーン上に投影され、基準プロジェクタによって誘導される方法を誘導する)。画像I_IR内の各画素は、画像I_IRに対応するスクリーン上の「仮想増加解像度画素配列」を定義する画面上の小さな形状Sh_IR(例えば、四辺形)に関連付けられる。Second stage: An arbitrary projector is selected as a reference projector. This projector introduces a coordinate system for an image projected on a screen. In the following, it is considered that the original image I_IR displayed at a resolution higher than the resolution of the projector of the display system (IR means resolution improvement) is projected onto the surface S_common irradiated by all projectors (this Surface S_common guides the way pixels in image I_IR are projected onto the screen in a coordinate system linked to the screen and guided by a reference projector). Each pixel in the image I_IR is associated with a small shape Sh_IR (eg, a quadrilateral) on the screen that defines a “virtual increased resolution pixel array” on the screen corresponding to the image I_IR.
第3段階:プロジェクタの1つによって投影された画像内の1つの画素に対応する各形状Sh(例えば、四辺形)について、形状Shの全部または一部と交差する画像I_IRの小さな形状Sh_IRのリストList_Shを確立する。Third stage: For each shape Sh (eg, a quadrilateral) corresponding to one pixel in the image projected by one of the projectors, a list of small shapes Sh_IR of the image I_IR that intersect all or part of the shape Sh Establish List_Sh.
第4段階:形状Shの輝度L_Shをメトリックに従って計算する。メトリックは、List_Shの小さな形状の輝度の加重平均であってもよく、重みは、形状Shと交差する各形状Sh_IRの表面の割合を考慮して定義される。メトリックは、リストList_Shの形状Sh_IRの最小輝度であってもよい。他の指標でもよい。Fourth stage: The luminance L_Sh of the shape Sh is calculated according to the metric. The metric may be a weighted average of the luminance of the small shape of List_Sh, where the weight is defined taking into account the proportion of the surface of each shape Sh_IR that intersects the shape Sh. The metric may be the minimum brightness of the shape Sh_IR of the list List_Sh. Other indicators may be used.
第5段階:形状Shの輝度L_Shを表示するように選択されたプロジェクタがその位置で最大輝度を得ることができるように、異なるプロジェクタによって投影された画素に対応する形状Shの集合を選択する(これは、合成画像Cのコントラストを改善することを可能にする)。この段階では、輝度の値の計算が可能であるため、プロジェクタによって投影されるより小さな集合の画素のチャネル値に戻ることができる。この段階の後に計算されない画素はまだ暗いままである。Fifth stage: a set of shapes Sh corresponding to pixels projected by different projectors is selected so that the projector selected to display the luminance L_Sh of the shape Sh can obtain the maximum luminance at that position ( This makes it possible to improve the contrast of the composite image C). At this stage, the luminance value can be calculated so that the channel values of a smaller set of pixels projected by the projector can be returned. Pixels that are not calculated after this stage are still dark.
第6段階:第5段階[0129]の終わりに計算される表示システムのすべてのプロジェクタによって投影された画像の重ね合わせによって得られる輝度の画像が減算される画像I_IRとして定義される、I_IRの解像度に類似する解像度I_IR_residualの計算をする。この計算は、第2段階[0126]の終わりに確立された画像I_IR内の画素の仮想面積配列と各プロジェクタ内の画素の各エリア配列がどのように重ね合わされるかを知ることを必要とする。Stage 6: The resolution of I_IR, defined as the image I_IR, to which the luminance image obtained by the superposition of the images projected by all projectors of the display system calculated at the end of stage 5 [0129] is subtracted The resolution I_IR_residual similar to is calculated. This calculation requires knowing how the virtual area array of pixels in the image I_IR established at the end of the second stage [0126] overlaps each area array of pixels in each projector. .
第7段階:システムのプロジェクタによって投影されたすべての画像のすべての画素が計算されるまで、I_IR_residualおよびI_IRを考慮して第4段階[0128]〜第7段階[0131]を繰り返す。Step 7: Repeat steps 4 to 7 [0131] taking into account I_IR_residual and I_IR until all pixels of all images projected by the projector of the system are calculated.
いくつかの実施形態は、観察者の右目及び左目に対応する画像の交互表示によるアクティブ3D視覚化を可能にし、左右の目が間違った画像を見ることを防止する眼鏡と同期される(この特性は、例えば眼鏡の透過率を設定することができる液晶ベースの眼鏡を使用して得られる)。左右画像の交互表示は、互いに同期し、デジタル信号処理装置によって駆動される複数のプロジェクタを使用して得られる。Some embodiments allow active 3D visualization by alternating display of images corresponding to the viewer's right and left eyes, and are synchronized with glasses that prevent the left and right eyes from seeing the wrong image (this property Can be obtained, for example, using liquid crystal-based glasses that can set the transmittance of the glasses). Alternate display of left and right images is obtained using a plurality of projectors that are synchronized with each other and driven by a digital signal processor.
他の実施形態では、観察者の右目および左目に対応する画像の同時表示から得られるパッシブ3D視覚化が可能であり、各画像に苅応する光は、スクリーンからの放射光の特定の偏光によって特徴付けられる。ディスプレイは、各眼が正しい画像を見るように、左目および右目のガラスの透過率が光の偏光に依存する特定の眼鏡を使用して見なければならない。観察者の右目および左目に対応する画像のスクリーン上での同時表示は、プロジェクタのレンズ上の偏光フィルタを使用して得られ、その一部はその他とは異なる方向に偏光される。In other embodiments, passive 3D visualization is possible resulting from the simultaneous display of images corresponding to the viewer's right and left eyes, with the light corresponding to each image depending on the specific polarization of the emitted light from the screen. Characterized. The display must be viewed using specific glasses where the transmittance of the left and right eye glasses depends on the polarization of the light so that each eye sees the correct image. Simultaneous display on the screen of images corresponding to the viewer's right and left eyes is obtained using a polarizing filter on the projector lens, some of which is polarized in a different direction than the others.
いくつかの実施形態は、少なくとも1つの屈折光学系または反射屈折光学系を介して、1つまたは複数の反射、透過または屈折の後に、少なくとも1つの画像がプロジェクタによってスクリーンに投射される。Some embodiments project at least one image onto a screen by a projector after one or more reflections, transmissions or refractions via at least one refractive or catadioptric system.
本発明は、その原理を逸脱することなくいくつかの変更を行うことができるので、記載され図示された例に限定されない。いくつかの例示的な態様および実施形態が上記で議論されてきたが、当業者であれば、その特定の変更、置換、追加およびサブ組合せを認識するであろう。したがって、以下の添付の特許請求の範囲および以下の特許請求の範囲は、それらの真の精神および範囲内にあるそのような変更、置換、追加およびサブコンビネーションの全てを含むと解釈されることが意図される。The present invention is not limited to the examples described and illustrated, since several modifications can be made without departing from the principles thereof. While several exemplary aspects and embodiments have been discussed above, those skilled in the art will recognize specific changes, substitutions, additions and subcombinations thereof. Accordingly, the following appended claims and the following claims are to be construed to include all such modifications, substitutions, additions and subcombinations that are within the true spirit and scope thereof. Intended.
Claims (106)
であり、Iの画素pixは、そのスカラー三色成分Xpix、Ypix、Zpix、またはそのベクト
察者が知覚する放射輝度値をもたらす。表示された画像は、n個の画像IP1、IP2...IPnの重ね合わせとして得られる合成画像Cであり、以下の要素からなる。
−少なくとも1つの投影スクリーン;
−n(n>=1)のプロジェクタP1、P2、...、Pn;
−少なくとも1つのデジタルまたはアナログ入力、少なくとも1つのデジタルまたはアナログ出力、および少なくとも1つのデジタルデータプロセッサを含むデジタル信号処理装置。The present invention relates to a specific position and viewpoint direction relative to the display device.
And I pixel pix is its scalar three-color component Xpix, Ypix, Zpix, or its vector
Resulting in a radiance value perceived by the observer. The displayed image includes n images IP1, IP2,. . . This is a composite image C obtained as an overlay of IPn and includes the following elements.
At least one projection screen;
-N (n> = 1) projectors P1, P2,. . . , Pn;
A digital signal processing device comprising at least one digital or analog input, at least one digital or analog output, and at least one digital data processor;
V_maxは前記チャネルが持つことができる最大値であり、gammaはスカラー値、例えば2.2である。27. A display device according to claim 26, characterized in that the inverse tone mapping consists of calculating a proportional radiation amount E of each pixel in the original image I. The E is E = (V /
V_max is the maximum value that the channel can have, and gamma is a scalar value, eg, 2.2.
2〜64のいずれかに記載の表示装置。ここで、A、a、b、M、i_maxおよびj_maxは、デジタル処理装置によって評価される6つのパラメータであり、iおよびjは、1つのプロジェクタによって画面上に表示される画素の座標、Aはスクリーン上の最大輝度値、aおよびbはスクリーン上に投影された画像に対する放射輝度の分布を特徴付ける楕円の形状のパラメータ、i_maxは最大放射輝度に対応するピクセルの水平座標、j_maxは最大放射輝度に対応するピクセルの垂直座標、Mは最大放射輝度によって特徴付けられる箇所の周辺の放射輝度値の減少に関連する。The radiance distribution model is
The display apparatus in any one of 2-64. Here, A, a, b, M, i_max and j_max are six parameters evaluated by the digital processing device, i and j are the coordinates of the pixel displayed on the screen by one projector, and A is The maximum luminance value on the screen, a and b are parameters of the shape of an ellipse that characterizes the distribution of radiance for the image projected on the screen, i_max is the horizontal coordinate of the pixel corresponding to the maximum radiance, and j_max is the maximum radiance The vertical coordinate of the corresponding pixel, M, is related to the decrease in the radiance value around the location characterized by the maximum radiance.
することができる。The original image I is digital and is 3 × 8 bits (encoded in a low dynamic range format) or 3 × 10 bits or 3 × 11 bits or 3 × 12 bits (encoded in a high dynamic range format) The display device according to any one of claims 1 to 74, wherein High dynamic range of image
can do.
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