專利名稱：圖像處理裝置、圖像處理方法、圖像處理程序的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及在將形成于圖像形成部的圖像投影到屏幕上并顯示的投影型顯示裝置中，為了修正所述圖像傾斜投影在所述屏幕上的情況下所產(chǎn)生的梯形失真，而修正原來的圖像，做成形成于所述圖像形成部的圖像的圖像處理裝置。
背景技術(shù)：
公知將顯示在顯示裝置上的圖像放大投影在屏幕上的投影型顯示裝置。作為這種投影型顯示裝置，例如，有將顯示在小的液晶面板上的圖像，利用透鏡來放大投影，進行大畫面顯示的液晶投影儀。如圖11所示，一般地，以不妨礙觀賞的方式將液晶投影儀200設在低于屏幕S的下方或高于屏幕S的上方。并且，顯示在液晶面板上的圖像相對于屏幕S傾斜投影。如圖11所示，在從下方投影的情況下，越向上方，其光路越長，放大率越變大。因此，將矩形的原圖像直接顯示在液晶面板上的情況下，如圖12所示，投影在屏幕S上的投影圖像A變?yōu)樯线呴L的梯形形狀。將這個叫做梯形失真(或keystone)。因此，通常，對原圖像實施梯形修正(也稱梯形失真修正)，以使投影圖像與原圖像相似(圖12的投影圖像B)。具體地，通過縮小原圖像，來做成具有與投影圖像A相反形狀的梯形形狀的修正圖像，并將該修正圖像顯示在液晶面板上。
在此，液晶面板將像素排列為矩陣狀，原圖像和修正圖像是用像素值排列為矩陣狀的數(shù)據(jù)來表現(xiàn)的。因此，從原圖像向修正圖像的縮小是通過減少有效像素數(shù)來進行的。此時，如果單純地間像素來減少有效像素數(shù)，則數(shù)據(jù)會被遺漏而圖像變亂。因此，為了獲得圓滑的圖像，利用各種圖像插補算法，從原圖像的多個像素值求出縮小后的像素值的情況居多。

特許公開2003-324669[專利文獻2]特許公開2001-249401發(fā)明內(nèi)容可是，由于如果利用從多個像素生成一個像素的像素插補來縮小圖像，則邊界變鈍，所以，如果進行上述的梯形修正，則圖像的輪廓變模糊。因此，本發(fā)明提供一種可以進行輪廓模糊少的梯形修正的圖像處理裝置。
本發(fā)明是一種圖像處理裝置，其中在將形成于圖像形成部的圖像投影在屏幕上而進行顯示的投影型顯示裝置中，為了修正所述圖像傾斜投影在所述屏幕上的情況下所產(chǎn)生的梯形失真，修正原圖像，以做成形成于所述圖像形成部的圖像，其特征在于，具有通過利用從多個像素生成一個像素的像素插補來縮小所述原圖像，從而修正所述梯形失真的梯形修正部；和對該梯形修正部所獲得的失真修正圖像實施邊界強調(diào)處理的輪廓修正部。
在該圖像處理裝置中，一優(yōu)選實施方式中，所述輪廓修正部具有抽出所述失真修正圖像的邊界成分的濾波部；在該濾波部所抽出的邊界成分上乘以增益的增益乘法部；和將由該增益乘法部乘上增益的邊界成分與所述失真修正圖像相加的加法部。
所述增益最好是可變的。
另外，最好還具有根據(jù)所述圖像的投影方向相對所述屏幕的傾斜和所述圖像介由具有變焦功能的透鏡而投影時的所述透鏡變焦倍率中的至少一個，改變所述增益的增益控制機構(gòu)。
此外，本發(fā)明是一種圖像處理方法，其中在將形成于圖像形成部的圖像投影在屏幕上而進行顯示的投影型顯示裝置中，為了修正所述圖像傾斜投影在所述屏幕上的情況下所產(chǎn)生的梯形失真，修正原圖像，以做成形成于所述圖像形成部的圖像，其特征在于，具有通過利用從多個像素生成一個像素的像素插補來縮小所述原圖像，從而修正所述梯形失真的梯形修正步驟；和對該梯形修正步驟所獲得的失真修正圖像實施邊界強調(diào)處理的輪廓修正步驟。
再有，本發(fā)明是一種圖像處理程序，其中在將形成于圖像形成部的圖像投影在屏幕上而進行顯示的投影型顯示裝置中，為了修正所述圖像傾斜投影到所述屏幕的情況下所產(chǎn)生的梯形失真，使計算機修正原圖像，以做成形成于所述圖像形成部的圖像，其特征在于，使計算機執(zhí)行通過利用從多個像素生成一個像素的像素插補來縮小所述原圖像，從而修正所述梯形失真的梯形修正步驟；和對該梯形修正步驟所獲得的失真修正圖像實施邊界強調(diào)處理的輪廓修正步驟。
根據(jù)本發(fā)明，由于在修正梯形失真用的縮小處理后，實施邊界強調(diào)處理，故可以進行輪廓模糊少的梯形修正。


圖1是表示包含本實施方式的圖像處理裝置的液晶投影儀100的構(gòu)成的框圖。
圖2是表示圖像處理裝置1的構(gòu)成的框圖。
圖3是從橫向觀察投影狀態(tài)的圖。
圖4是表示原圖像的像素排列的圖。
圖5是表示失真修正圖像的像素排列的圖。
圖6是表示垂直方向的縮小處理的圖。
圖7是表示水平方向的縮小處理的圖。
圖8是用于說明平均像素法的概念的圖。
圖9是表示輪廓修正部20的構(gòu)成的一例的框圖。
圖10是表示圖像處理裝置1的工作順序的流程圖。
圖11是從橫向觀察液晶投影儀和屏幕的圖。
圖12是表示投影在屏幕S上的投影圖像的圖。
圖中100-液晶投影儀，1-圖像處理裝置，2-液晶面板，3-光源，4-投影透鏡，10-梯形修正部，11-參數(shù)計算部，12-垂直縮小部，13-水平縮小部，20-輪廓修正部，21-濾波部，22-增益乘法部，23-加法部，24-增益控制部，S-屏幕。
具體實施例方式
下面，結(jié)合

本發(fā)明的實施方式。
圖1是表示包含本實施方式的圖像處理裝置的液晶投影儀的100構(gòu)成的框圖。在該液晶投影儀100中，想要投影在屏幕S上的圖像，形成于作為圖像形成部的液晶面板2。光源3從液晶面板2的背面照射光。透過液晶面板2的光是由投影透鏡4放大投影在屏幕S上的。
圖2是表示圖像處理裝置1的構(gòu)成的框圖。圖像處理裝置1對被輸入的原圖像實施梯形修正，并將修正后的圖像提供給液晶面板2。該圖像處理裝置1具有梯形修正部10和輪廓修正部20。在此，兩個修正部10、20可以由硬件電路來實現(xiàn)，也可以通過使CPU和RAM執(zhí)行存儲在ROM等記錄介質(zhì)中的程序來實現(xiàn)。
梯形修正部10對原圖像實施縮小處理，以修正梯形失真。該梯形修正部10具有參數(shù)計算部11、垂直縮小部12和水平縮小部13。另外，在本說明書中，把圖像的縱向稱為垂直方向，把圖像的橫向稱為水平方向。
參數(shù)計算部11計算縮小處理所必要的各種參數(shù)。結(jié)合圖3～圖5，說明該參數(shù)的計算。圖3是從橫向觀察投影狀態(tài)的圖。在圖3中，液晶投影儀100的光軸與屏幕S的法線所形成的角(以下稱投影角)為β。另外，從投影透鏡4的中心看屏幕S上的圖像中心O和圖像中央的上端P的角度(以下稱透鏡角)為α。另外，假設沒有橫向的傾斜。即，投影透鏡4的光軸向包含屏幕S的法線的面的投影和屏幕S的法線方向一致。圖4是表示原圖像的像素排列的圖。在圖4中，劃斜線的像素表示有效像素。這在表示其他像素排列的圖中也同樣。如圖4所示，原圖像的水平方向像素數(shù)為H，垂直方向像素數(shù)為V。圖5是表示利用梯形修正部10應做成的失真修正圖像的像素排列的圖。如圖5所示，失真修正圖像變大致呈梯形形狀。
參數(shù)計算部11按照預先設定的計算式，從透鏡角α、投影角β、水平方向像素數(shù)H、垂直方向像素數(shù)V計算各種參數(shù)。在本實施方式中，計算出的參數(shù)為對應于失真修正圖像的梯形的高度的有效像素數(shù)(以下稱修正垂直方向像素數(shù))Va和對應于不考慮垂直方向縮小的情況下的失真修正圖像的梯形的上邊的有效像素數(shù)(以下稱修正水平方向像素數(shù))Ha。另外，透鏡角α、水平方向像素數(shù)H和垂直方向像素數(shù)V可以是固定值，也可以是可變值，但是，要通過適當?shù)姆椒ㄌ峁┙o參數(shù)計算部11。另外，投影角β可以由用戶輸入，但最好是用角度傳感器檢測。參數(shù)計算部11把水平方向像素數(shù)H、修正垂直方向像素數(shù)Va和修正水平方向像素數(shù)Ha轉(zhuǎn)交給垂直縮小部12和水平縮小部13。
垂直縮小部12利用從參數(shù)計算部11接收的參數(shù)，通過從多個像素生成一個像素的像素插補，在垂直方向縮小來圖像。圖6是表示垂直方向的縮小處理的樣子的圖。如圖6所示，通過垂直方向的縮小處理，獲得垂直方向的有效像素數(shù)為修正垂直方向像素數(shù)Va的矩形圖像。垂直縮小部12把在垂直方向縮小了的圖像轉(zhuǎn)交給水平縮小部13。
水平縮小部13利用從參數(shù)計算部11接收的參數(shù)，通過從多個像素生成一個像素的像素插補，在水平方向上縮小從垂直縮小部12接收的圖像。圖7是表示水平方向的縮小處理的樣子的圖。如圖7所示，通過水平方向的縮小處理，獲得梯形形狀的修正圖像。水平縮小部13把所獲得的失真修正圖像轉(zhuǎn)交給輪廓修正部20。
在此，說明利用了從多個像素生成一個像素的像素插補的圖像縮小。在利用像素插補的像素縮小方法中雖然有各種算法，但以平均像素法為例來進行說明。圖8是擁有說明平均像素法的概念的圖，表示以縮小率p在水平方向縮小原圖像的某一行的情況。在圖8中，原圖像的行是從縮小原點開始在水平方向上按順序排列像素值P0、P1、P2、P3、...而成的。假設原圖像的每一個像素的水平方向的長度為1。如果維持像素數(shù)的狀態(tài)，以縮小率p來單純縮小該原圖像，則變?yōu)樗椒较蜷L度為p的像素排列而成的圖8所示的單純縮小圖像?？墒?，實際上像素的大小是無法改變的，所以縮小圖像的每一個像素的像素值，是通過加權(quán)平均和該像素重復的單純縮小圖像每一個像素值而獲得。在此，單純縮小圖像的某一個像素的加權(quán)平均的權(quán)數(shù)是其像素中的與縮小圖像的像素重復部分的長度。因此，在圖8中，縮小圖像的像素值p、是由p0＝P0·p0a+P1·p0b來給出的，像素值p1是由p1＝P1·p1a+P2·p1b+P3·p1c來給出的。若試著代入具體的數(shù)字，則在縮小率p＝0.7、原圖像的像素值P0＝0、P1＝0、P2＝1、P3＝1、P4＝1時，縮小圖像的像素值變?yōu)閜0＝0、p1＝0.6、p2＝1。這樣，如果利用從多個像素生成一個像素的像素插補來縮小圖像，則邊界變亂、輪廓變模糊。因此，由梯形修正部10獲得的失真修正圖像是輪廓模糊的圖像。
輪廓修正部20對從梯形修正部10接收的失真修正圖像實施輪廓強調(diào)處理，修正輪廓。該輪廓修正部20只要可以強調(diào)失真修正圖像的邊界，任何構(gòu)成都可以，下面，說明具體構(gòu)成的一例。
圖9是表示輪廓修正部20的構(gòu)成的一例的框圖。該輪廓修正部20進行失真修正圖像的水平方向的邊界強調(diào)。在圖9中，輪廓修正部20具有濾波部21、增益乘法部22和加法部23。
濾波部21是從所輸入的失真修正圖像中抽出水平方向的邊界成分的濾波器，例如，由五抽頭FIR(有限脈沖響應)濾波器構(gòu)成。增益乘法部22是在濾波部21所抽出的邊界成分上乘以增益G。加法部23將由增益乘法部22乘上增益G的邊界成分與原來的失真修正圖像相加。
在此，增益乘法部22的增益G可以是固定值，但最好是可變值。這是因為按照狀況可以改變邊界強調(diào)的強度的緣故。例如，如果成為用戶可以設定增益G的構(gòu)成，則用戶可以任意改變邊界強調(diào)的強度，可以獲得理想的圖像。
在本實施方式中，增益乘法部22的增益G是由增益控制部24來控制的。失真修正圖像的輪廓的模糊狀況依存于相對屏幕S的圖像的投影方向的傾斜，即投影透鏡4的光軸相對屏幕S的傾斜。另外，在投影透鏡4具有變焦功能的情況下，也依存于投影透鏡4的變焦倍率m。因此，增益控制部24根據(jù)圖像的投影方向相對屏幕S的傾斜和變焦倍率m，來決定增益G。在此，圖像的投影方向相對屏幕S的傾斜是用投影透鏡4的光軸相對屏幕S的法線的傾斜角度和方向來表示的。在本實施方式中，圖像投影方向相對屏幕S的傾斜用投影角β來表示，增益控制部24根據(jù)(β，m)與增益G的對應表，求出增益G。這種表可以在設計階段設定，也可以由用戶設定。
另外，在此，是根據(jù)投影角β和變焦倍率m來決定增益G，但是，根據(jù)任意一方來決定也是可以的。此外，除了這些參數(shù)以外，還可以加上對失真修正圖像的輪廓模糊狀況造成影響的其他參數(shù)。
圖10是表示本實施方式的圖像處理裝置1的工作順序的流程圖。下面，結(jié)合圖10說明圖像處理裝置1的工作。
首先，參數(shù)計算部11算出梯形修正所必要的各種參數(shù)，把算出的參數(shù)轉(zhuǎn)交給垂直縮小部12和水平縮小部13(S1)。接著，垂直縮小部12在垂直方向縮小原圖像(S2)。水平縮小部13在水平方向縮小由垂直縮小部12獲得的圖像，以做成失真修正圖像(S3)。
輪廓修正部20對已做成的失真修正圖像實施邊界強調(diào)處理，修正輪廓(S4～S6)。在本實施方式中，濾波部21從失真修正圖像抽出水平方向的邊界成分(S4)。增益乘法部22對由濾波部21所抽出的邊界成分乘以由增益控制部24提供的增益G(S5)。加法部23將增益乘法運算后的邊界成分與從水平縮小部13接收的失真修正圖像相加(S6)。
由加法部23獲得的輪廓修正后的失真修正圖像被提供給液晶面板2，并顯示在液晶面板2。
如上所述，根據(jù)本實施方式，由于在用來修正梯形失真的圖像縮小處理后進行輪廓修正，故可以進行輪廓模糊少的梯形修正。
另外，在輪廓修正中，由于在邊界成分上乘的增益G是可變的，所以根據(jù)屏幕S與液晶投影儀100之間的位置關系或變焦倍率等狀況，可以改變邊界強調(diào)的強度。由此，根據(jù)狀況能夠進行適當?shù)妮喞拚?br> 進而，由于根據(jù)投影透鏡4的光軸相對屏幕S的傾斜或變焦倍率，可以改變增益G，所以可以進行對應于傾斜或變焦倍率的適當?shù)妮喞拚?br> 如上所述，雖然說明了本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明并未限定于上述實施方式。例如，投影型顯示裝置不限于液晶投影儀，只要可以將形成于圖像形成部的圖像放大投影，其他的投影儀也可以。
另外，在上述實施方式中，梯形修正部10對應于縱向的傾斜，但也可以對應于縱向和橫向雙方傾斜。此外，梯形修正部10可以同時進行垂直方向和水平方向的縮小。
再有，在上述實施方式中，只進行水平方向的邊界強調(diào)，但也可以進行水平方向和垂直方向雙方的邊界強調(diào)。
另外，在梯形修正部10的前段也設置輪廓修正部，在梯形修正之前，對原圖像實施邊界強調(diào)處理也是可以的。
此外，還可以設置檢測圖像投影方向相對屏幕S傾斜的傾斜檢測部。這種情況下，只要將傾斜檢測部的檢測結(jié)果提供給梯形修正部10，就能夠自動進行梯形修正。另外，若將檢測結(jié)果提供給增益控制部24，就能夠自動進行增益決定。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，其中在將形成于圖像形成部的圖像投影在屏幕上而進行顯示的投影型顯示裝置中，為了修正所述圖像傾斜投影在所述屏幕上的情況下所產(chǎn)生的梯形失真，修正原圖像，以做成形成于所述圖像形成部的圖像，其特征在于，具有通過利用從多個像素生成一個像素的像素插補來縮小所述原圖像，從而修正所述梯形失真的梯形修正部；和對該梯形修正部所獲得的失真修正圖像實施邊界強調(diào)處理的輪廓修正部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述輪廓修正部具有抽出所述失真修正圖像的邊界成分的濾波部；在該濾波部所抽出的邊界成分上乘以增益的增益乘法部；和將由該增益乘法部乘上增益的邊界成分與所述失真修正圖像相加的加法部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述增益是可變的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像處理裝置，其特征在于，還具有增益控制機構(gòu)，其根據(jù)所述圖像的投影方向相對所述屏幕的傾斜和所述圖像介由具有變焦功能的透鏡而投影時的所述透鏡變焦倍率中的至少一個，改變所述增益。
5.一種圖像處理方法，其中在將形成于圖像形成部的圖像投影在屏幕上而進行顯示的投影型顯示裝置中，為了修正所述圖像傾斜投影在所述屏幕上的情況下所產(chǎn)生的梯形失真，修正原圖像，以做成形成于所述圖像形成部的圖像，其特征在于，具有通過利用從多個像素生成一個像素的像素插補來縮小所述原圖像，從而修正所述梯形失真的梯形修正步驟；和對該梯形修正步驟所獲得的失真修正圖像實施邊界強調(diào)處理的輪廓修正步驟。
6.一種圖像處理程序，其中在將形成于圖像形成部的圖像投影在屏幕上而進行顯示的投影型顯示裝置中，為了修正所述圖像傾斜投影到所述屏幕的情況下所產(chǎn)生的梯形失真，使計算機修正原圖像，以做成形成于所述圖像形成部的圖像，其特征在于，使計算機執(zhí)行通過利用從多個像素生成一個像素的像素插補來縮小所述原圖像，從而修正所述梯形失真的梯形修正步驟；和對該梯形修正步驟所獲得的失真修正圖像實施邊界強調(diào)處理的輪廓修正步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在液晶投影儀等投影型顯示裝置中可以進行輪廓模糊少的梯形修正的圖像處理裝置。梯形修正部(10)通過利用從多個像素生成一個像素的像素插補來縮小原圖像，從而修正梯形失真。輪廓修正部(20)對梯形修正部(10)所獲得的失真修正圖像實施邊界強調(diào)處理。
文檔編號H04N17/00GK1645240SQ200410081838
公開日2005年7月27日 申請日期2004年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月22日
發(fā)明者田口宏幸, 大森伸彥, 柳弘一郎 申請人:三洋電機株式會社