图像处理装置、图像处理方法、图像处理程序 【技术领域】
本发明涉及在将形成于图像形成部的图像投影到屏幕上并显示的投影型显示装置中，为了修正所述图像倾斜投影在所述屏幕上的情况下所产生的梯形失真，而修正原来的图像，做成形成于所述图像形成部的图像的图像处理装置。
背景技术
公知将显示在显示装置上的图像放大投影在屏幕上的投影型显示装置。作为这种投影型显示装置，例如，有将显示在小的液晶面板上的图像，利用透镜来放大投影，进行大画面显示的液晶投影仪。如图11所示，一般地，以不妨碍观赏的方式将液晶投影仪200设在低于屏幕S的下方或高于屏幕S的上方。并且，显示在液晶面板上的图像相对于屏幕S倾斜投影。如图11所示，在从下方投影的情况下，越向上方，其光路越长，放大率越变大。因此，将矩形的原图像直接显示在液晶面板上的情况下，如图12所示，投影在屏幕S上的投影图像A变为上边长的梯形形状。将这个叫做梯形失真(或keystone)。因此，通常，对原图像实施梯形修正(也称梯形失真修正)，以使投影图像与原图像相似(图12的投影图像B)。具体地，通过缩小原图像，来做成具有与投影图像A相反形状地梯形形状的修正图像，并将该修正图像显示在液晶面板上。
在此，液晶面板将像素排列为矩阵状，原图像和修正图像是用像素值排列为矩阵状的数据来表现的。因此，从原图像向修正图像的缩小是通过减少有效像素数来进行的。此时，如果单纯地间像素来减少有效像素数，则数据会被遗漏而图像变乱。因此，为了获得圆滑的图像，利用各种图像插补算法，从原图像的多个像素值求出缩小后的像素值的情况居多。
[专利文献1]
特许公开2003-324669
[专利文献2]
特许公开2001-249401
【发明内容】
可是，由于如果利用从多个像素生成一个像素的像素插补来缩小图像，则边界变钝，所以，如果进行上述的梯形修正，则图像的轮廓变模糊。因此，本发明提供一种可以进行轮廓模糊少的梯形修正的图像处理装置。
本发明是一种图像处理装置，其中在将形成于图像形成部的图像投影在屏幕上而进行显示的投影型显示装置中，为了修正所述图像倾斜投影在所述屏幕上的情况下所产生的梯形失真，修正原图像，以做成形成于所述图像形成部的图像，其特征在于，具有：通过利用从多个像素生成一个像素的像素插补来缩小所述原图像，从而修正所述梯形失真的梯形修正部；和对该梯形修正部所获得的失真修正图像实施边界强调处理的轮廓修正部。
在该图像处理装置中，一优选实施方式中，所述轮廓修正部具有：抽出所述失真修正图像的边界成分的滤波部；在该滤波部所抽出的边界成分上乘以增益的增益乘法部；和将由该增益乘法部乘上增益的边界成分与所述失真修正图像相加的加法部。
所述增益最好是可变的。
另外，最好还具有：根据所述图像的投影方向相对所述屏幕的倾斜和所述图像介由具有变焦功能的透镜而投影时的所述透镜变焦倍率中的至少一个，改变所述增益的增益控制机构。
此外，本发明是一种图像处理方法，其中在将形成于图像形成部的图像投影在屏幕上而进行显示的投影型显示装置中，为了修正所述图像倾斜投影在所述屏幕上的情况下所产生的梯形失真，修正原图像，以做成形成于所述图像形成部的图像，其特征在于，具有：通过利用从多个像素生成一个像素的像素插补来缩小所述原图像，从而修正所述梯形失真的梯形修正步骤；和对该梯形修正步骤所获得的失真修正图像实施边界强调处理的轮廓修正步骤。
再有，本发明是一种图像处理程序，其中在将形成于图像形成部的图像投影在屏幕上而进行显示的投影型显示装置中，为了修正所述图像倾斜投影到所述屏幕的情况下所产生的梯形失真，使计算机修正原图像，以做成形成于所述图像形成部的图像，其特征在于，使计算机执行：通过利用从多个像素生成一个像素的像素插补来缩小所述原图像，从而修正所述梯形失真的梯形修正步骤；和对该梯形修正步骤所获得的失真修正图像实施边界强调处理的轮廓修正步骤。
根据本发明，由于在修正梯形失真用的缩小处理后，实施边界强调处理，故可以进行轮廓模糊少的梯形修正。
【附图说明】
图1是表示包含本实施方式的图像处理装置的液晶投影仪100的构成的框图。
图2是表示图像处理装置1的构成的框图。
图3是从横向观察投影状态的图。
图4是表示原图像的像素排列的图。
图5是表示失真修正图像的像素排列的图。
图6是表示垂直方向的缩小处理的图。
图7是表示水平方向的缩小处理的图。
图8是用于说明平均像素法的概念的图。
图9是表示轮廓修正部20的构成的一例的框图。
图10是表示图像处理装置1的工作顺序的流程图。
图11是从横向观察液晶投影仪和屏幕的图。
图12是表示投影在屏幕S上的投影图像的图。
图中：100-液晶投影仪，1-图像处理装置，2-液晶面板，3-光源，4-投影透镜，10-梯形修正部，11-参数计算部，12-垂直缩小部，13-水平缩小部，20-轮廓修正部，21-滤波部，22-增益乘法部，23-加法部，24-增益控制部，S-屏幕。
【具体实施方式】
下面，结合附图说明本发明的实施方式。
图1是表示包含本实施方式的图像处理装置的液晶投影仪的100构成的框图。在该液晶投影仪100中，想要投影在屏幕S上的图像，形成于作为图像形成部的液晶面板2。光源3从液晶面板2的背面照射光。透过液晶面板2的光是由投影透镜4放大投影在屏幕S上的。
图2是表示图像处理装置1的构成的框图。图像处理装置1对被输入的原图像实施梯形修正，并将修正后的图像提供给液晶面板2。该图像处理装置1具有梯形修正部10和轮廓修正部20。在此，两个修正部10、20可以由硬件电路来实现，也可以通过使CPU和RAM执行存储在ROM等记录介质中的程序来实现。
梯形修正部10对原图像实施缩小处理，以修正梯形失真。该梯形修正部10具有参数计算部11、垂直缩小部12和水平缩小部13。另外，在本说明书中，把图像的纵向称为垂直方向，把图像的横向称为水平方向。
参数计算部11计算缩小处理所必要的各种参数。结合图3～图5，说明该参数的计算。图3是从横向观察投影状态的图。在图3中，液晶投影仪100的光轴与屏幕S的法线所形成的角(以下称投影角)为β。另外，从投影透镜4的中心看屏幕S上的图像中心O和图像中央的上端P的角度(以下称透镜角)为α。另外，假设：没有横向的倾斜。即，投影透镜4的光轴向包含屏幕S的法线的面的投影和屏幕S的法线方向一致。图4是表示原图像的像素排列的图。在图4中，划斜线的像素表示有效像素。这在表示其他像素排列的图中也同样。如图4所示，原图像的水平方向像素数为H，垂直方向像素数为V。图5是表示：利用梯形修正部10应做成的失真修正图像的像素排列的图。如图5所示，失真修正图像变大致呈梯形形状。
参数计算部11按照预先设定的计算式，从透镜角α、投影角β、水平方向像素数H、垂直方向像素数V计算各种参数。在本实施方式中，计算出的参数为：对应于失真修正图像的梯形的高度的有效像素数(以下称修正垂直方向像素数)Va和对应于不考虑垂直方向缩小的情况下的失真修正图像的梯形的上边的有效像素数(以下称修正水平方向像素数)Ha。另外，透镜角α、水平方向像素数H和垂直方向像素数V可以是固定值，也可以是可变值，但是，要通过适当的方法提供给参数计算部11。另外，投影角β可以由用户输入，但最好是用角度传感器检测。参数计算部11把水平方向像素数H、修正垂直方向像素数Va和修正水平方向像素数Ha转交给垂直缩小部12和水平缩小部13。
垂直缩小部12利用从参数计算部11接收的参数，通过从多个像素生成一个像素的像素插补，在垂直方向缩小来图像。图6是表示垂直方向的缩小处理的样子的图。如图6所示，通过垂直方向的缩小处理，获得：垂直方向的有效像素数为修正垂直方向像素数Va的矩形图像。垂直缩小部12把在垂直方向缩小了的图像转交给水平缩小部13。
水平缩小部13利用从参数计算部11接收的参数，通过从多个像素生成一个像素的像素插补，在水平方向上缩小从垂直缩小部12接收的图像。图7是表示水平方向的缩小处理的样子的图。如图7所示，通过水平方向的缩小处理，获得梯形形状的修正图像。水平缩小部13把所获得的失真修正图像转交给轮廓修正部20。
在此，说明：利用了从多个像素生成一个像素的像素插补的图像缩小。在利用像素插补的像素缩小方法中虽然有各种算法，但以平均像素法为例来进行说明。图8是拥有说明平均像素法的概念的图，表示：以缩小率p在水平方向缩小原图像的某一行的情况。在图8中，原图像的行是从缩小原点开始在水平方向上按顺序排列像素值P0、P1、P2、P3、...而成的。假设：原图像的每一个像素的水平方向的长度为1。如果维持像素数的状态，以缩小率p来单纯缩小该原图像，则变为：水平方向长度为p的像素排列而成的图8所示的单纯缩小图像。可是，实际上像素的大小是无法改变的，所以缩小图像的每一个像素的像素值，是通过加权平均和该像素重复的单纯缩小图像每一个像素值而获得。在此，单纯缩小图像的某一个像素的加权平均的权数是其像素中的与缩小图像的像素重复部分的长度。因此，在图8中，缩小图像的像素值p、是由p0＝P0·p0a+P1·p0b来给出的，像素值p1是由p1＝P1·p1a+P2·p1b+P3·p1c来给出的。若试着代入具体的数字，则在缩小率p＝0.7、原图像的像素值P0＝0、P1＝0、P2＝1、P3＝1、P4＝1时，缩小图像的像素值变为：p0＝0、p1＝0.6、p2＝1。这样，如果利用从多个像素生成一个像素的像素插补来缩小图像，则边界变乱、轮廓变模糊。因此，由梯形修正部10获得的失真修正图像是轮廓模糊的图像。
轮廓修正部20对从梯形修正部10接收的失真修正图像实施轮廓强调处理，修正轮廓。该轮廓修正部20只要可以强调失真修正图像的边界，任何构成都可以，下面，说明具体构成的一例。
图9是表示轮廓修正部20的构成的一例的框图。该轮廓修正部20进行失真修正图像的水平方向的边界强调。在图9中，轮廓修正部20具有：滤波部21、增益乘法部22和加法部23。
滤波部21是从所输入的失真修正图像中抽出水平方向的边界成分的滤波器，例如，由五抽头FIR(有限脉冲响应)滤波器构成。增益乘法部22是在滤波部21所抽出的边界成分上乘以增益G。加法部23将由增益乘法部22乘上增益G的边界成分与原来的失真修正图像相加。
在此，增益乘法部22的增益G可以是固定值，但最好是可变值。这是因为按照状况可以改变边界强调的强度的缘故。例如，如果成为用户可以设定增益G的构成，则用户可以任意改变边界强调的强度，可以获得理想的图像。
在本实施方式中，增益乘法部22的增益G是由增益控制部24来控制的。失真修正图像的轮廓的模糊状况依存于相对屏幕S的图像的投影方向的倾斜，即投影透镜4的光轴相对屏幕S的倾斜。另外，在投影透镜4具有变焦功能的情况下，也依存于投影透镜4的变焦倍率m。因此，增益控制部24根据图像的投影方向相对屏幕S的倾斜和变焦倍率m，来决定增益G。在此，图像的投影方向相对屏幕S的倾斜是用投影透镜4的光轴相对屏幕S的法线的倾斜角度和方向来表示的。在本实施方式中，图像投影方向相对屏幕S的倾斜用投影角β来表示，增益控制部24根据(β，m)与增益G的对应表，求出增益G。这种表可以在设计阶段设定，也可以由用户设定。
另外，在此，是根据投影角β和变焦倍率m来决定增益G，但是，根据任意一方来决定也是可以的。此外，除了这些参数以外，还可以加上对失真修正图像的轮廓模糊状况造成影响的其他参数。
图10是表示本实施方式的图像处理装置1的工作顺序的流程图。下面，结合图10说明图像处理装置1的工作。
首先，参数计算部11算出梯形修正所必要的各种参数，把算出的参数转交给垂直缩小部12和水平缩小部13(S1)。接着，垂直缩小部12在垂直方向缩小原图像(S2)。水平缩小部13在水平方向缩小由垂直缩小部12获得的图像，以做成失真修正图像(S3)。
轮廓修正部20对已做成的失真修正图像实施边界强调处理，修正轮廓(S4～S6)。在本实施方式中，滤波部21从失真修正图像抽出水平方向的边界成分(S4)。增益乘法部22对由滤波部21所抽出的边界成分乘以由增益控制部24提供的增益G(S5)。加法部23将增益乘法运算后的边界成分与从水平缩小部13接收的失真修正图像相加(S6)。
由加法部23获得的轮廓修正后的失真修正图像被提供给液晶面板2，并显示在液晶面板2。
如上所述，根据本实施方式，由于在用来修正梯形失真的图像缩小处理后进行轮廓修正，故可以进行轮廓模糊少的梯形修正。
另外，在轮廓修正中，由于在边界成分上乘的增益G是可变的，所以根据屏幕S与液晶投影仪100之间的位置关系或变焦倍率等状况，可以改变边界强调的强度。由此，根据状况能够进行适当的轮廓修正。
进而，由于根据投影透镜4的光轴相对屏幕S的倾斜或变焦倍率，可以改变增益G，所以可以进行对应于倾斜或变焦倍率的适当的轮廓修正。
如上所述，虽然说明了本发明的实施方式，但本发明并未限定于上述实施方式。例如，投影型显示装置不限于液晶投影仪，只要可以将形成于图像形成部的图像放大投影，其他的投影仪也可以。
另外，在上述实施方式中，梯形修正部10对应于纵向的倾斜，但也可以对应于纵向和横向双方倾斜。此外，梯形修正部10可以同时进行垂直方向和水平方向的缩小。
再有，在上述实施方式中，只进行水平方向的边界强调，但也可以进行水平方向和垂直方向双方的边界强调。
另外，在梯形修正部10的前段也设置轮廓修正部，在梯形修正之前，对原图像实施边界强调处理也是可以的。
此外，还可以设置检测图像投影方向相对屏幕S倾斜的倾斜检测部。这种情况下，只要将倾斜检测部的检测结果提供给梯形修正部10，就能够自动进行梯形修正。另外，若将检测结果提供给增益控制部24，就能够自动进行增益决定。