画像ジオメトリ補正

画像ジオメトリ補正（画像ワーピングとも呼ばれる）は、画像の投影が特定の投影面または形状に正確に一致するように画像データをデジタル的に操作するプロセスです。^[1] 画像ジオメトリ補正は、デジタル領域でその画像に事前補正逆歪みを適用することにより、軸外プロジェクターまたはスクリーンの配置、または非平坦なスクリーン表面によって 作成された歪みを補正します。

通常、画像ジオメトリ補正は、投影面の等しい領域が視聴者に認識され、ソース画像の等しい領域にマップされるように適用されます。また、特殊効果の歪みを適用するためにも使用できます。「画像」ジオメトリ補正という用語は、静止画像を暗示しており、少し誤解を招きます。画像ジオメトリ補正は、静止画像または動画像 (動画など) に適用されます。

画像ジオメトリ補正は、通常、次の 2 つの方法で実装されます。

1. グラフィック処理
2. 信号処理

どちらの手法も、入力画像から出力画像への空間変換をリアルタイムで実行するもので、強力なハードウェアを必要とします。空間変換は、特定の望ましい幾何学的形状に対して事前に定義する必要があり、いくつかの異なる方法で計算できます (詳細は後述)。

グラフィックス処理では、空間変換はポリゴン メッシュ(通常は三角形) で構成されます。変換は、入力画像の直線メッシュから変換された形状の宛先画像へのテクスチャ マッピングによって実行されます。入力画像の各ポリゴンは、出力画像内の同等の (ただし形状と位置が変換された)ポリゴンに適用されます。

グラフィックス処理ベースの画像ジオメトリ補正は、安価な PC ベースのグラフィックス コントローラを使用して実行できます。グラフィックス コントローラのテクスチャ マッピングハードウェアを使用する高度なソフトウェアは標準ではなく、専門ソフトウェアのベンダー (Mersive Technologies や Scalable Display Technologies など) を通じてのみ入手できます。

グラフィックス処理ベースの画像ジオメトリ補正は、PC で生成されたコンテンツに非常に効果的です。主な欠点は、グラフィックス コントローラー プラットフォームに結び付けられており、グラフィックス コントローラーの外部で生成された信号を処理できないことです。

信号処理ベースの画像ジオメトリ補正では、空間変換は空間的に定義された 2 次元画像の再サンプリングまたはスケーリング フィルターで構成されます。スケーリング操作は、定義された変換に従って、画像のさまざまな部分で異なるスケーリング比率で実行されます。スケーリング フィルターの設計では、画像のすべての領域で空間周波数のバランスが保たれ、画像のすべての領域でナイキスト基準が満たされるように特別な注意を払う必要があります。

信号処理ベースの画像ジオメトリ補正は、投影システム (IDT、Silicon Optix、GEO Semiconductor など) またはスタンドアロンのビデオ信号プロセッサ (Flexible Picture Systems など) 内の 特別に設計されたハードウェアによって実装されます。

信号処理ベースの画像ジオメトリ補正は、このテクノロジの最も柔軟な形式であり、あらゆるグラフィックス コントローラ プラットフォームから生成された画像の補正を可能にします。信号処理ベースの画像ジオメトリ補正の欠点は、それを実行するために使用されるハードウェアの追加費用がかかることです。この追加費用は、追加機能 (信号処理ベースの画像ジオメトリ補正システムでの切り替えやエッジ ブレンディングなど) を組み込むことで軽減できます。

画像ジオメトリ補正変換の計算 画像ジオメトリ補正変換は、予測ジオメトリ (球や円柱などの通常の表面上の画像の位置を正確に計算する)、自動光学フィードバック システム (カメラを使用してテスト画像の位置合わせを評価する)、またはユーザー反復 (オペレーターによるポイントの移動) によって計算できます。すべての方法で、変換は一般に 2 次元配列として記述されます。正確な画像ジオメトリ補正を行うために必要な 2 次元配列内のポイントの数は、関係する表面によって異なります。キーストーン補正の場合、投影状況を完全に記述するために必要なポイントは 4 つだけです。

画像ジオメトリ補正の最も単純な適用例は、キーストーン効果から派生したキーストーン歪み補正と呼ばれる特殊なケースです。キーストーン歪みは、垂直方向のプロジェクターの配置がずれていることで生じる対称台形歪みにちなんで名付けられました (ただし、この用語は一般に、両方向で軸外投影によって生じる非対称の四辺形に適用されます)。現在市販されているほとんどのプロジェクターにはキーストーン補正機能が搭載されており、ユーザーは画像を垂直方向と水平方向の両方に移動できます。この機能を使用しても、調整できる範囲は限られており、画質が低下する可能性があります。キーストーン補正は、単純なビジネス (会議室など) の調整に最適です。より複雑な歪み補正には、外部プロセッサが必要です。

プロジェクター スタッキングは、キーストーン補正の高度な形式です。このアプリケーションでは、2 台以上のプロジェクターがまったく同じ表面に投影されます。2 台のプロジェクターがまったく同じスペースを占めることはできないため、それぞれの出力はキーストーン歪みに対して少なくともわずかに補正される必要があります。

パッシブ 3D プロジェクター スタッキングは、3D アプリケーションの左目と右目に映像を供給する 2 つの同期プロジェクターの正確な位置合わせを実現します。

球や円柱などの規則的な表面への画像ジオメトリ補正は、さらに複雑な作業です。これらの規則的な形状は、ドーム型や湾曲した壁面シアターの形で、プロフェッショナル オーディオ ビデオ (Pro AV) の場面でよく見られます。その他の規則的な形状の表面としては、地下鉄の壁や柱などがあります。

不規則な表面への画像ジオメトリ補正は最も高度な形式です。このタイプの投影は、カジノなどの建築設備でよく使用されます。

エッジ ブレンディングは、画像ジオメトリ補正の補助アプリケーションです。エッジ ブレンディングにより、複数の重なり合ったプロジェクターを使用して大きな画像をシームレスに投影できます。キーストーン歪み (および多くの場合、非平面への投影要件) は、ほぼすべてのエッジ ブレンディング システムに組み込まれた要件であるため、同じビデオ信号プロセッサでエッジ ブレンディングと画像ジオメトリ補正を組み合わせるのは自然なことです。^{[引用が必要]}

• Wired Magazine – フレキシブル ピクチャー システムズ Image AnyPlace-200 ビデオ アップスケーラー^[2]
• ホワイトペーパー - ジオメトリ補正^[3]

• ジオメトリ補正
• 画像の歪み
• エッジブレンディング
• ソフトワープ
• ウォーパライザー

• http://www.immersaview.com
• http://fly.elise-ng.net
• http://www.warpalizer.com
• http://www.flexiblepicturesystems.com
• http://www.mersive.com
• http://www.scalabledisplay.com
• http://www.showlogix.com
• http://www.vioso.com