JP2003101803A - 信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路規模を大幅に増大させることなく、確実
に高い色再現性を画素信号に付与することのできる信号
処理装置を提供する。 【解決手段】 入力されたカラー画素信号に対し変換マ
トリクスを乗算して色変換処理を施す色変換部と、画素
信号が入力される毎に変換マトリクスの係数群をその画
素信号に適した最適係数群に設定する係数最適化部とが
備えられ、係数最適化部には、入力された画素信号の色
を識別する識別手段と、互いに異なる色の複数の基準信
号についての最適係数群を予め格納する格納手段と、識
別の結果に応じて、格納手段から、画素信号に近い色の
２つの基準信号についての最適係数群を取得すると共
に、画素信号と２つの基準信号との間の色関係と、取得
された２つの最適係数群とに基づいて、補間演算を行う
ことにより画素信号に適した最適係数群を算出する補間
手段とが備えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子カメラ、ビデ
オカメラ、スキャナ、プリンタなどのカラー画像機器に
適用される信号処理装置に関し、特に、カラー画像機器
が取得した各画素信号に対し色変換処理、又は輝度補正
処理を施す信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カラー画像機器には、画素信号
に対し良好な色再現性を付与するために、そのカラー画
像機器に固有の入出力特性などに応じてその画像信号を
色変換する色変換回路が搭載される。因みに、色変換回
路には、色補正と同時に、画像データの表色系の変換を
行うものもある。表色系の変換は、規格などでその内容
が予め決められている一種の色補正に相当するからであ
る。

【０００３】なお、本明細書では、文言「色」を、色相
だけでなく、輝度、彩度（すなわち、明度、彩度）を含
めた情報の意味で使用している。ところで、色変換回路
としては、大別して、スキャナやプリンタなどに多く使
用されているルックアップテーブル回路と、電子カメラ
やビデオカメラなどに多く使用されているマトリクス回
路とがある。

【０００４】このうち、ルックアップテーブル回路は、
各色の画素信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）それぞれについての変換
後の画素信号（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）を記憶するので、線
形（１次）の色変換だけでなく高次の色変換が可能であ
る（つまり、色変換特性を、画像機器の入出力特性に応
じた最適な曲線に設定することができる。）。

【０００５】したがって、ルックアップテーブル回路に
よれば、画素信号に対し高い色再現性が付与され、各色
の絵柄が全て最適な色で表現されることとなる。しか
し、記憶すべき情報量が多い分だけ、回路規模が増大す
るという欠点がある。一方、マトリクス回路は、各色の
画素信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対し共通の変換式（通常は３
×３の１次の変換マトリクス）を記憶するだけなので、
線形の色変換しかできない（つまり、色変換特性を、最
適な曲線に対し近似的な直線に設定するに過ぎない）。

【０００６】したがって、マトリクス回路によると、画
素信号に対しあまり高い色再現性を付与することができ
ず、全色の絵柄を全て最適な色で表現できるとは限らな
い。しかし、記憶すべき情報量が少なく演算が簡便な分
だけ、回路規模が低く抑えられるという利点がある。因
みに、マトリクス回路において、変換の次数を増加させ
て色変換特性を曲線状に設定することが考えられる。し
かし、例えば、変換次数を１つ増やしてそのカーブを２
次曲線にするだけでも、変換マトリクスが３×９の規模
に増大すると共に、それに適合するベクトル（Ｒ²，
Ｇ²，Ｂ²，ＲＧ，ＧＢ，ＢＲ，Ｒ，Ｇ，Ｂ）を生成する
必要も生じるので、変換の全体に要す乗除算回数は、＋
２４というように、著しく増大する。したがって、マト
リクス回路により色変換特性を３次や４次などの高次の
曲線にするには、回路規模が著しく増大するのは言うま
でもない。

【０００７】このため、従来は、例えば、特開平６−６
５８７号公報や特開平５−３００３６７号公報に開示さ
れたマトリクス回路のように、変換次数を１に抑えたま
ま変換マトリクスの係数群を予め複数種用意すると共
に、それら係数群を、画素信号の属する色範囲に応じて
選択使用することにより、色変換特性を階段状に設定す
ることが試みられた。これにより、回路規模を大幅に増
大させることなく、色変換特性を最適な曲線に近づける
ことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た係数が離散的に設定されると、実際の絵柄には存在し
ないはずの輪郭（疑似輪郭）やノイズが表現されてしま
うことがある。これは、１つの絵柄の中では、一般に色
の変化は連続的であることが多いにも拘わらず、仮にそ
の絵柄の属する色範囲が２種類の色範囲にまたがってい
ると、或る色を境に互いに異なる色変換が施され、元々
連続であったはずの色の変化が不連続に表現されてしま
う。

【０００９】この問題は、たとえ用意すべき係数群の種
類を増加させて前記色変換特性の階段の段数を増加させ
たとしても、段差が存在する限りは生じうる。なお、特
開平６−６５８７号公報に記載された技術によると、こ
の色変換特性の段差が緩和されるので、疑似輪郭の発生
を抑えることができる。しかし、カラー画像機器の種類
によっては、この技術は色再現性を反対に低下させるこ
ともある。

【００１０】なぜなら、実際のカラー画像機器の入出力
特性はその画像機器により様々であり、最適な色変換特
性も様々である。実際、補色型のＣＣＤ撮像素子を用い
た画像機器の色変換特性として最適な曲線には、急峻に
変換する箇所がある。この場合に色変換特性の段差を緩
和させると、色変換特性には最適な曲線から乖離する箇
所が生じてしまうからである。

【００１１】そこで本発明は、回路規模を大幅に増大さ
せることなく、確実に高い色再現性を画素信号に付与す
ることのできる信号処理装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の信号処
理装置には、入力されたカラー画素信号に対し変換マト
リクスを乗算して色変換処理を施す色変換部と、前記画
素信号が入力される毎に、前記変換マトリクスの係数群
を、その画素信号に適した最適係数群に設定する係数最
適化部とが備えられ、前記係数最適化部には、前記入力
された画素信号の色を識別する識別手段と、互いに異な
る色の複数の基準信号についての最適係数群を予め格納
する格納手段と、前記識別の結果に応じて、前記格納手
段から、前記画素信号に近い色の２つの基準信号につい
ての最適係数群を取得すると共に、前記画素信号と前記
２つの基準信号との間の色関係と、前記取得された２つ
の最適係数群とに基づいて、補間演算を行うことによ
り、前記画素信号に適した最適係数群を算出する補間手
段とが備えられる。

【００１３】したがって、仮に、予め用意された係数群
の数が、ごく限られた数であったとしても、変換特性
（色−係数曲線）を、最適な曲線に近付けることができ
る。すなわち、回路規模を大幅に増大させることなく、
確実に高い色再現性を画素信号に付与することができ
る。請求項２に記載の信号処理装置は、請求項１に記載
の信号処理装置において、前記格納手段を、前記画素信
号の属する色範囲を引数とすると共に、その色範囲の境
界に位置する２つの基準信号についての一対の最適係数
群を関数とする、ルックアップテーブルとしたものであ
る。

【００１４】請求項３に記載の信号処理装置は、請求項
１又は請求項２に記載の信号処理装置において、前記係
数最適化部に、前記色を示す物理量として色相を採用し
たものである。請求項４に記載の信号処理装置は、請求
項３に記載の信号処理装置において、前記係数最適化部
に、前記色相を示す量Ｃとして、Ｃ＝ａ²／（ａ²＋
ｂ²）（但し、ａ，ｂは、色相空間を規定する２つの軸
方向それぞれの色成分である。）を採用すると共に、前
記複数の基準信号の前記色相空間における配置を、その
量Ｃを単位として不均等に採ったものである。

【００１５】請求項５に記載の信号処理装置には、入力
されたカラー画素信号に対し輝度補正を施す輝度変換部
と、前記画素信号が入力される毎に、前記輝度補正の補
正量を、その画素信号に適した最適輝度補正量に設定す
る輝度補正量最適化部とが備えられ、前記輝度補正量最
適化部には、前記入力された画素信号の色を識別する識
別手段と、互いに異なる色の複数の基準信号についての
最適輝度補正量を予め格納する格納手段と、前記識別の
結果に応じて、前記格納手段から、前記画素信号に近い
色の２つの基準信号についての最適輝度補正量を取得す
ると共に、前記画素信号と前記２つの基準信号との間の
色関係と、前記取得された２つの最適輝度補正量とに基
づいて、補間演算を行うことにより、前記画素信号に適
した輝度補正量を算出する補間手段とが備えられる。

【００１６】したがって、仮に、予め用意された輝度補
正量の数が、ごく限られた数であったとしても、補正特
性（色−輝度補正量曲線）を、最適な曲線に近付けるこ
とができる。すなわち、回路規模を大幅に増大させるこ
となく、確実に高い色再現性を画素信号に付与すること
ができる。請求項６に記載の信号処理装置は、請求項５
に記載の信号処理装置において、前記格納手段を、前記
画素信号の属する色範囲を引数とすると共に、その色範
囲の境界に位置する２つの基準信号についての一対の最
適輝度補正量を関数とする、ルックアップテーブルとし
たものである。

【００１７】請求項７に記載の信号処理装置は、請求項
５又は請求項６に記載の信号処理装置において、前記輝
度補正量最適化部に、前記色を示す物理量として色相を
採用したものである。請求項８に記載の信号処理装置
は、請求項７に記載の信号処理装置において、前記輝度
補正量最適化部に、前記色相を示す量Ｃとして、Ｃ＝ａ
²／（ａ²＋ｂ²）（但し、ａ，ｂは、色相空間を規定す
る２つの軸方向それぞれの色成分である。）を採用する
と共に、前記複数の基準信号の前記色相空間における配
置を、その量Ｃを単位として不均等に採るものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。 ＜第１実施形態＞図１、図２、図３、図４、図５、図６
を参照して本発明の第１実施形態について説明する。

【００１９】なお、本実施形態では、信号処理装置が電
子カメラ内に、回路の一部として搭載されたものを説明
する。図１は、本実施形態の電子カメラ内の回路ブロッ
ク図である。電子カメラには、電子カメラの制御部であ
るＣＰＵ２１、被写体の像を撮像するＣＣＤ撮像素子２
６、ＣＣＤ撮像素子２６を駆動するドライバ回路２５、
ＣＣＤ撮像素子から出力される信号に対し各処理を施
す、アナログ信号処理回路２７、Ａ／Ｄ変換回路２８、
及び信号処理回路２９（例えばＡＳＩＣとして構成され
る）などが備えられる。

【００２０】信号処理回路２９には、欠陥補正回路２９
Ａ、ディジタルクランプ回路２９Ｂ、ゲイン調整回路２
９Ｃ、ホワイトバランス調整回路２９Ｄ、γ補正回路２
９Ｅ、画素補間回路２９Ｆ、カラーマトリクス回路２９
Ｇ（請求項における信号処理装置、及び色変換部に対応
する。）が備えられる。ドライバ回路２５、アナログ信
号処理回路２７、及びＡ／Ｄ変換回路２８は、タイミン
グジェネレータ２４を介してＣＰＵ２１により制御され
る。また、信号処理回路２９内のホワイトバランス調整
回路２９Ｄ、γ補正回路２９Ｅ、画素補間回路２９Ｆ、
カラーマトリクス回路２９Ｇについても、ＣＰＵ２１に
よって制御される。

【００２１】ＣＣＤ撮像素子２６から出力される画素信
号は、アナログ信号処理回路２７及びＡ／Ｄ変換回路２
８を介してディジタル信号となり信号処理回路２９に入
力される。信号処理回路２９内の欠陥補正回路２９Ａ
は、Ａ／Ｄ変換回路２８の出力する画素信号に基づい
て、ＣＣＤ撮像素子２６の欠陥画素に対応する画素信号
を生成する。各画素信号は、また、ディジタルクランプ
回路２９ＢにおいてＤＣ再生の処理が施され、ホワイト
バランス調整回路２９Ｄにおいて（白レベルの）色バラ
ンスが調整され、γ補正回路２９Ｅにおいてモニタ（電
子カメラ外部又は内部のモニタ）などの特性に応じた所
定の階調変換処理が施され、画素補間回路２９Ｆにおい
て画素補間の処理が施され、カラーマトリクス回路２９
Ｇにおいて色変換の処理（詳細については後述する）が
施される。

【００２２】なお、本実施形態の信号処理回路２９にお
ける上記各処理の順序は上記したものに限られない。但
し、少なくとも、カラーマトリクス回路２９Ｇの配置
は、少なくとも、画素補間回路２９Ｆよりも後段とされ
る。図２は、カラーマトリクス回路２９Ｇ内の回路ブロ
ック図である。以下では、入力側の画素信号（以下「入
力画素信号」と称す。）の表色系がＲＧＢ表色系であ
り、出力側の画素信号（以下、「出力画素信号」と称
す。）の表色系がＹＣｂＣｒ表色系である場合について
説明するが、入力画素信号の表色系と出力画素信号の表
色系とについては、それぞれ他のものが採用されてもよ
い。

【００２３】カラーマトリクス回路２９Ｇには、出力画
素信号の表色系がＹ，Ｃｂ，Ｃｒ表色系であることに対
応して、輝度信号Ｙを生成するためのマトリクス回路１
０１と、色差信号（Ｃｂ，Ｃｒ）を生成するためのマト
リクス回路１０２とが備えられる。マトリクス回路１０
１は、入力画素信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対し次式（１）の
ような１×３の変換マトリクスを乗算する。

【数１】 本実施形態では、係数（Ｍkg１，Ｍkb１，Ｍkr１）は、
定数とされる。マトリクス回路１０２は、入力画素信号
（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対し次式（２）のような２×２の変換
マトリクスを乗算する。

【数２】 なお、図２では、マトリクス回路１０１に入力される信
号が、Ｇ，（Ｒ−Ｇ），（Ｂ−Ｇ）であり、かつ、マト
リクス回路１０２に入力される信号が、（Ｒ−Ｇ），
（Ｂ−Ｇ）であるかのごとく表現したが、差分（Ｒ−
Ｇ），（Ｂ−Ｇ）については、信号処理回路２９Ｇの前
段、カラーマトリクス回路２９Ｇの内部、の何れの箇所
において算出されてもよい。

【００２４】さて、本実施形態のカラーマトリクス回路
２９Ｇには、入力画素信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が入力される
毎に、マトリクス回路１０２における変換マトリクスの
係数群として最適なもの（Ｍkr２，Ｍkb２，Ｍkr３，Ｍ
kb３）（「最適係数群」という。）が生成される。この
生成は、パラメータ生成部１０３（請求項における係数
最適化部に対応する。）によって行われる。

【００２５】図３は、パラメータ生成部１０３内の回路
ブロック図である。パラメータ生成部１０３には、入力
画素信号の色相を識別する識別回路１５０（請求項にお
ける識別手段に対応する。）、互いに異なる複数の基準
色相Ｈ（０），・・・，Ｈ（０）についての最適係数群
Ｍ（０），・・・，Ｍ（１５）を予め格納するルックア
ップテーブル１５５（格納手段に対応する。）、入力画
素信号に近い２つの基準色相Ｈ（ｉ），Ｈ（ｉ＋１）に
ついての最適係数群Ｍ（ｉ），Ｍ（ｉ＋１）をルックア
ップテーブル１５５から取得して、それに基づいて入力
画素信号の色相についての最適係数群（Ｍkr２，Ｍkb
２，Ｍkr３，Ｍkb３）を、補間演算により算出する補間
回路１５８が備えられる。

【００２６】識別回路１５０は、比較回路１５１、１５
２、及び色相角度算出回路１５３からなる。比較回路１
５１、１５２は、例えば図４に示すような色相空間にお
いて、入力画素信号の属する象限が４象限のうち何れで
あるのか（以下、「色相象限情報」と称す。２ビットで
表すこととする。）を判断する。

【００２７】色相角度算出回路１５３は、入力画素信号
の象限内での色相角度（以下、「色相角度情報」と称
す。６ビットで表すこととする。）を算出する。つま
り、入力画素信号の色相は、この２ビットの色相象限情
報と６ビットの色相角度情報とによって表される。

【００２８】なお、本実施形態の色相角度算出回路１５
３は、次式（３）によって色相角度情報を生成する。

【数３】 この式（３）は、色相角度を算出する式の近似式であ
る。この式（３）は、乗除算を１回しか含まないので、
パラメータ生成部１０３の回路規模を大幅に大きくせず
に済む点で有利である（因みに、色相角度を正確に算出
する式は、三角関数を要す。）。

【００２９】そして、ルックアップテーブル１５５に
は、この色相象限情報（２ビット）と、色相角度情報
（６ビット）の高位２ビットとが入力される。この色相
角度情報の高位２ビットは、入力画素信号が、図４に示
す象限内の４種の色相範囲の何れに属するのかを示して
いる。したがって、色相角度情報の高位２ビットと色相
象限情報の４ビットとは、入力画素信号が、図４に示す
色相空間の１６種の色相範囲Ｒ０，・・・，Ｒ１５のう
ち何れに属するのかを示すこととなる（以下、この入力
画素信号の属する色相範囲を示す情報を「色相範囲情
報」と称す。）。

【００３０】なお、図４にも示したが、ここでは、色相
範囲Ｒ０，・・・，Ｒ１５の各境界に相当する基準色相
を、それぞれＨ（０），・・・，Ｈ（１５）とおく。そ
して、基準色相Ｈ（０）を有した画素信号に対する最適
係数群（マトリクス回路１０２における変換マトリクス
の係数群として最適なもの）を、Ｍ（０）とおく。

【００３１】同様に、基準色相Ｈ（１），・・・，Ｈ
（１５）それぞれについての最適係数群を、それぞれＭ
（１），・・・，Ｍ（１５）とおく。なお、各係数群Ｍ
（０），・・・，Ｍ（１５）は、ＣＣＤ撮像素子２６の
入出力特性などに応じて決まる。また、前記各基準色相
Ｈ（０），・・・，Ｈ（１５）の色見本を電子カメラで
試験的に撮像し、得られた画素信号の色相がどれだけず
れているか評価することにより、決めることもできる。

【００３２】また、以下では、係数群Ｍ（ｉ）を構成す
る各係数のうち、変換マトリクス（式（２））の係数Ｍ
kr２に対応するものをｍ11（ｉ）、係数Ｍkb２に対応す
るものをｍ12（ｉ）、係数Ｍkr３に対応するものをｍ21
（ｉ）、係数Ｍkb３に対応するものをｍ22（ｉ）とお
く。図５は、ルックアップテーブル１５５の内容を示す
図である。

【００３３】ルックアップテーブル１５５には、各色相
範囲Ｒ０，・・・，Ｒ１５に対応づけて係数群Ｍ
（０），・・・，Ｍ（１５）の各係数が格納される。し
かも、各色相範囲Ｒｉのそれぞれには、一対の係数群Ｍ
（ｉ），Ｍ（ｉ＋１）の各係数が対応付けられている
（但し、ｉ＝１５のとき、Ｍ（ｉ＋１）＝Ｍ（０）であ
る。）。

【００３４】つまり、ルックアップテーブル１５５に
は、色相範囲情報の値ｉに対応付けられて、８つの値ｍ
11（ｉ），ｍ12（ｉ），ｍ21（ｉ），ｍ22（ｉ），ｍ11
（ｉ＋１），ｍ12（ｉ＋１），ｍ21（ｉ＋１），ｍ22
（ｉ＋１）が格納される（但し、ｉ＝１５のとき、ｍ11
（ｉ＋１）＝ｍ11（０），ｍ12（ｉ＋１）＝ｍ12
（０），ｍ21（ｉ＋１）＝ｍ21（０），ｍ22（ｉ＋１）
＝ｍ22（０）である。）。

【００３５】ここで、このように１つの色相範囲Ｒに対
し２つの係数群Ｍ（２つの係数群の各係数）が格納され
るのは、補間回路１５８による補間が、入力画素信号の
属する色相範囲Ｒｉの両端の基準色相Ｈ（ｉ），Ｈ（ｉ
＋１）それぞれの最適係数群Ｍ（ｉ），Ｍ（ｉ＋１）に
基づいて行われるからである。図６（ｂ）は、補間回路
１５８による補間の内容を説明する図である。

【００３６】図６（ｂ）の横軸は入力画素信号の色相、
縦軸は、各色相に対してそれぞれ設定される係数Ｍkr２
の値である。なお、図６（ｂ）において縦軸及び横軸の
値自体には意味は無い。

【００３７】また、以下に説明する、係数Ｍkr２及び補
間回路１５８_-11及び係数ｍ11の関係は、係数Ｍkb２及
び補間回路１５８_-12及び係数ｍ12、係数Ｍkr３及び補
間回路１５８_-21及び係数ｍ21、係数Ｍkb３及び補間回
路１５８_-22及び係数ｍ22に対しても、同様に当てはま
る。補間回路１５８_-11は、入力画素信号の属する色相
範囲Ｒｉに対応付けられてルックアップテーブル１５５
に格納された係数群Ｍ（ｉ），Ｍ（ｉ＋１）のうち、係
数Ｍkr２に対応する２つの係数、すなわち係数ｍ11
（ｉ）、ｍ11（ｉ＋１）に基づいて補間演算を行い、係
数Ｍkr２を算出する。

【００３８】しかも、補間回路１５８_-11は、この補間
演算に、入力画素信号の色相と、２つの基準色相Ｈ
（ｉ）、Ｈ（ｉ＋１）とがどのような関係にあるか（以
下、「色相関係情報」と称す。）を反映させる。この色
相関係情報ａは、前記した色相角度情報の低位４ビット
に相当する（図３参照）。

【００３９】補間回路１５８は、この色相関係情報ａに
応じて、ｍ11（ｉ）とｍ11（ｉ＋１）とに対し、例えば
式（４）による重み付き平均を行う。

【数４】 したがって、本実施形態では、予め用意された係数の数
が、ごく限られた数であるにも拘わらず、色変換特性
（色相−係数曲線）は、最適な曲線に近いものとなる。

【００４０】なお、上式（４）は、各種の補間演算のう
ち最も単純な線形補間の式である。このような補間回路
１５８_-11によれば、図６（ｂ）に明かなように、色変
換特性は、折線状となる。因みに、係数Ｍkb２を算出す
る補間回路１５８_-12、係数Ｍkr３を算出する補間回路
１５８_-12、係数Ｍkb３を算出する補間回路１５８_-22に
おける補間演算の式は、それぞれ式（５）、式（６）、
式（７）のとおりにすればよい。

【数５】

【数６】

【数７】 ここで、図６（ａ）に示すのが、色変換特性として最適
な曲線であり、図６（ｃ）に示すのが、従来例（係数群
を選択使用するもの）により設定される色変換特性であ
る。図６では、比較を容易にするために、本実施形態
（図６（ｂ））と従来例（図６（ｃ））との間で、予め
用意する係数群Ｍ（ｉ）の数（基準色相Ｈ（ｉ）の数）
は同じにした。

【００４１】前記した補間演算によって、本実施形態に
より設定される色変換特性（図６（ｂ））が、従来例に
より設定される色変換特性（図６（ｃ））よりも、最適
な曲線（図６（ａ））に近づいていることが分かる。な
お、仮に、従来例（図６（ｃ））において、予め用意す
る係数群Ｍ（ｉ）の数（基準色相Ｈ（ｉ）の数）を増加
させれば、色変換特性が最適な曲線（図６（ａ））に近
づくが、依然として階段状の部分は残るので、再現画像
上に疑似輪郭やノイズの生じる可能性はある。

【００４２】また、以上説明した本実施形態において、
補間演算を行うために付加された回路は、色相角度算出
回路１５３、補間回路１５８_-11，１５８_-12，１５８
_-21，１５８_-22である。しかし、これによる回路規模増
加分（乗除算＋９）は、従来例において変換次数を２に
増加させた場合の回路規模増加分（乗除算＋２４）と比
べると、圧倒的に少ない。

【００４３】しかも、変換次数を２に増加させて色変換
特性を２次曲線状にするよりも、補間演算を行って色変
換特性を折線状とした方が、３次、４次などの高次な曲
線曲線に近づけることができることから、本実施形態に
より得られる色再現性は、従来例において変換次数を２
に増加させた場合に得られる色再現性よりも、高まる。
以上まとめると、本実施形態によれば、回路規模を大幅
に増大させることなく、画素信号に対し、確実に高い色
再現性を付与することができる。

【００４４】なお、本実施形態においては、色相角度算
出回路１５３による色相角度情報の算出式を、式（３）
に代えて、次式（８）としてもよい。

【数８】 この式（８）によると、図４、図６に示した色相空間の
分割程度（すなわち、色相範囲Ｒ０，・・・，Ｒ１５の
大きさ）に大きな偏りが生じる。

【００４５】しかし、本来、人間の色感覚やカラー画像
機器に固有の特性は、色による偏りを有するので、画素
信号の属する色相空間の領域によっては、色補正の精度
を高くしなけれればならない領域と、色補正の精度が低
くてもよい領域との双方が存在する。そこで、色相空間
の分割程度の高いところを色補正の精度を高くしなけれ
ばならない領域に割り当て、色相空間の分割程度の低い
ところを色補正の精度が低くてもよい領域に割り当てれ
ば、色変換特性を、必要かつ十分に柔軟な形状の曲線に
設定することができる（すなわち、回路構成の効率化が
図られる。）。

【００４６】＜第２実施形態＞図７、図８、図９、図１
０を参照して本発明の第２実施形態について説明する。
以下、第１実施形態との相違点についてのみ説明し、同
一の部分については説明を省略する。また、図７、図８
において、図２、図３に示すものと同一のものについて
は同一の符号を付した。

【００４７】本実施形態の電子カメラは、図１に示した
第１実施形態の電子カメラにおいて、カラーマトリクス
回路２９Ｇに代えて以下に説明するカラーマトリクス回
路２００が備えられたものに等しい。図７は、カラーマ
トリクス回路２００内の回路ブロック図である。カラー
マトリクス回路２００には、カラーマトリクス回路２９
Ｇと同様に、輝度信号Ｙを生成するためのマトリクス回
路１０１と、色差信号（Ｃｂ，Ｃｒ）を生成するための
マトリクス回路１０２とが備えられる。

【００４８】但し、本実施形態において得られる前記輝
度信号Ｙは、このカラーマトリクス回路２００内に備え
られた加算器（又は減算器又は乗算器）などの補正回路
１０１’により補正される。この補正回路１０１’によ
る輝度補正量は、入力画素信号の色相に応じて変化す
る。これを実現するために、本実施形態のカラーマトリ
クス回路２９Ｇに配置されるパラメータ生成部２０３
（請求項における係数最適化部、輝度補正量最適化部に
対応する。）は、最適係数群（Ｍkr２，Ｍkb２，Ｍkr
３，Ｍkb３）と共に、輝度補正量の最適値ｄＹ（「最適
輝度補正量」という。）を生成する。

【００４９】図８は、パラメータ生成部２０３内の回路
ブロック図である。パラメータ生成部２０３は、パラメ
ータ生成部１０３において、ルックアップテーブル１５
５に代えてルックアップテーブル２５５が備えられ、最
適輝度補正量ｄＹを算出する補間回路２５８が付加され
たものに等しい。ここで、図９にも示したが、基準色相
Ｈ（０）を有した画素信号に対する最適輝度補正量（補
正回路１０１’における輝度補正量として最適なもの）
を、ｄ（０）とおく。

【００５０】同様に、基準色相Ｈ（１），・・・，Ｈ
（１５）それぞれについての最適輝度補正量を、それぞ
れｄ（１），・・・，ｄ（１５）とおく。なお、各輝度
補正量ｄ（１），・・・，ｄ（１５）は、例えば、次の
ようにして決めることができる。すなわち、電子カメラ
の製造者やユーザの好みなどにより、肌を示す画素信号
については、他の絵柄を示す画素信号よりも輝度を高く
したい、などの要求があれば、肌色に相当する基準色相
Ｈ（ｋ）についての最適輝度補正量ｄ（ｋ）は、大きな
値に決定される。

【００５１】図１０は、ルックアップテーブル２５５の
内容を示す図である。ルックアップテーブル１５５に
は、各色相範囲Ｒ０，・・・，Ｒ１５に対応づけて、最
適係数群Ｍ（０），・・・，Ｍ（１５）の係数、及び輝
度補正量ｄ（０），・・・，ｄ（１５）が格納される。

【００５２】しかも、各色相範囲Ｒｉのそれぞれには、
一対の係数群Ｍ（ｉ），Ｍ（ｉ＋１）の各係数に加え
て、一対の輝度補正量ｄ（ｉ），ｄ（ｉ＋１）が対応付
けられている（但し、ｉ＝１５のとき、Ｍ（ｉ＋１）＝
Ｍ（０），ｄ（ｉ＋１）＝ｄ（０）である。）補間回路
２５８は、入力画素信号の属する色相範囲Ｒｉに対応付
けられてルックアップテーブル１５５に格納された２つ
の輝度補正量ｄ（ｉ），ｄ（ｉ＋１）に基づいて補間演
算を行い、その入力画素信号の最適輝度補正量ｄＹを算
出する。

【００５３】しかも、補間回路２５８は、この補間演算
に、入力画素信号の色相と、２つの基準色相Ｈ（ｉ）、
Ｈ（ｉ＋１）との色相関係情報ａ（色相角度情報の低位
４ビット）を反映させる。補間回路２５８は、この色相
関係情報ａに応じて、ｄ（ｉ）とｄ（ｉ＋１）とに対
し、例えば式（９）による重み付き平均を行う。

【数９】 したがって、本実施形態では、予め用意された輝度補正
量の数が、ごく限られた数であるにも拘わらず、輝度補
正特性（色相−輝度補正量曲線）は、最適な曲線に近い
ものとなる。なお、この上式（９）は、各種の補間演算
のうち最も単純な線形補間の式である。

【００５４】このような補間回路２５８によれば、輝度
補正特性は、折線状となる。以上、本実施形態によれ
ば、回路規模を大幅に増大させることなく、画素信号の
輝度成分に対し、確実に高い再現性を付与することがで
きる（因みに、第１実施形態では、主に、色差成分につ
いての再現性が高められている。）。 ＜第３実施形態＞図１１を参照して本発明の第３実施形
態について説明する。

【００５５】以下、第２実施形態との相違点についての
み説明し、同一の部分については説明を省略する。ま
た、図１１において、図８に示すものと同一のものにつ
いては同一の符号を付した。図１１は、パラメータ生成
部３０３内の回路ブロック図である。本実施形態の電子
カメラは、第２実施形態の電子カメラにおいて、パラメ
ータ生成部２０３に代えてこのパラメータ生成部３０３
が備えられたものに等しい。

【００５６】パラメータ生成部３０３には、パラメータ
生成部２０３と同様に、識別回路３５０、ルックアップ
テーブル２５５、補間回路１５８，２５８が備えられ
る。但し、本実施形態の補間回路２５８の出力する輝度
補正量ｄＹは、このパラメータ生成部３０３内に備えら
れた乗算器（又は減算器又は加算器）などの補正回路２
５８’により、入力画素信号の彩度に応じて決定され
る。

【００５７】すなわち、本実施形態における輝度補正量
ｄＹは、入力画素信号の色相だけでなく、彩度に応じて
も変化する。これを実現するために、識別回路３５０
は、入力画素信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から、色相（色相象限
情報及び色相角度情報）の他に、入力画素信号の彩度を
示す情報（以下「彩度情報」という。）を生成する。

【００５８】本実施形態の識別回路３５０は、例えば次
式（１０）によって彩度情報を抽出する。

【数１０】 この式（１０）は、彩度を算出する式の近似式である。
この式（１０）は、乗除算を含まないので、パラメータ
生成部３０３の回路規模を大幅に大きくせずに済む点で
有利である（因みに、彩度を正確に算出する式は平方根
及び乗除算を要す。）。

【００５９】しかも、この式（１０）の値を求めるに当
たっては、色相角度情報を生成する式（３）の分母の値
をそのまま利用することができる。図１１では、｜Ｒ−
Ｇ｜を算出するための回路を符号３５３_-1により示し、
｜Ｒ−Ｇ｜＋｜Ｂ−Ｇ｜を算出するための回路を符号３
５３_-3により示し、これらの値を除するための回路を符
号３５３_-2により示した。すなわち、回路３５３_-2の出
力が色相角度情報を示し、回路３５３_-3の出力が彩度情
報を示す。

【００６０】さて、本実施形態では、上記したように、
入力画素信号の彩度に応じて補正回路２５８’による補
正量βを変化させるために、各種の彩度に適合する各補
正量βの値が、ルックアップテーブル３５５などとして
予め用意される。なお、この補正量βに要求される設定
精度（最適な値からの乖離）については、輝度補正量ｄ
Ｙ、係数Ｍkr２，・・・，Ｍkb３に要求される設定精度
と比較して緩やかであるので、ルックアップテーブル３
５５に用意する値数（ルックアップテーブル３５５の回
路規模）は、十分に小さく抑えることができる。

【００６１】以上のように、本実施形態によれば、輝度
補正量ｄＹの値に、入力画素信号の色相だけでなく彩度
も反映されるので、第２実施形態よりもさらに高い色再
現性を得ることができる。＜その他＞なお、本実施形態
では、予め用意する係数群の数（第３実施形態では、計
数群の数及び輝度補正量の数）が１６とされているが、
これに限らず、係数Ｍkr２，・・・，Ｍkb３に要求され
る設定精度に応じた数に適宜設定されることが好まし
い。

【００６２】また、図３、図８、図１１では、各情報
（色相象限情報、色相角度情報、色相関係情報、）を表
現するビット数についての一例を示したが、この例は、
入力画素信号及び出力画素信号を表現するビット数が何
れも９である場合についての例である。また、以上説明
した各実施形態は、本発明の信号処理装置が電子カメラ
に適用された場合について示したが、他のカラー画像機
器に適用することもできる。

【００６３】但し、本発明の信号処理装置は、特に、電
子カメラ、ビデオカメラ、携帯型プリンタなど、小型
化、低廉化、及び軽量化の要求の高いカラー画像機器に
適用されることが、上記した各利点が生かされるので、
より好ましい。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、回路規模
を大幅に増大させることなく、確実に高い色再現性を画
素信号に付与することのできる信号処理装置が実現す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の電子カメラ内の回路ブロック図
である。

【図２】カラーマトリクス回路２９Ｇ内の回路ブロック
図である。

【図３】パラメータ生成部１０３内の回路ブロック図で
ある。

【図４】色相空間と基準色相と最適係数群との関係を示
す図である。

【図５】ルックアップテーブル１５５の内容を示す図で
ある。

【図６】補間回路１５８による補間の内容を説明する図
である。

【図７】カラーマトリクス回路２００内の回路ブロック
図である。

【図８】パラメータ生成部２０３内の回路ブロック図で
ある。

【図９】色相空間と基準色相と最適係数群と最適輝度補
正量との関係を示す図である。

【図１０】ルックアップテーブル２５５の内容を示す図
である。

【図１１】パラメータ生成部３０３内の回路ブロック図
である。

【符号の説明】 ２１ ＣＰＵ ２４ タイミングジェネレータ ２５ ドライバ回路 ２６ ＣＣＤ撮像素子 ２７ アナログ信号処理回路 ２８ Ａ／Ｄ変換回路 ２９ 信号処理回路 ２９Ａ 欠陥補正回路 ２９Ｂ ディジタルクランプ回路 ２９Ｃ ゲイン調整回路 ２９Ｄ ホワイトバランス調整回路 ２９Ｅ γ補正回路 ２９Ｆ 画素補間回路 ２９Ｇ カラーマトリクス回路 １０１，１０２ マトリクス回路 １０１’，２５８’ 補正回路 １０３，２０３，３０３ パラメータ生成部 １５０，３５０ 識別回路 １５１，１５２ 比較回路 １５３ 色相角度算出回路 １５５，２５５，３５５ ルックアップテーブル １５８，２５８ 補間回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 9/67 Ｈ０４Ｎ 1/46 Ｚ Ｆターム(参考） 5B057 BA02 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CE11 CE17 CH08 5C065 AA01 AA03 BB14 CC01 CC09 DD02 GG26 HH02 5C066 AA01 BA20 CA00 CA07 CA08 CA17 EC01 EE01 EE04 EF02 GA01 GA02 GA05 GA11 KD06 KE04 KE07 KM01 KP05 5C077 LL19 MP08 PP15 PP32 PP34 PP37 PQ12 PQ23 SS01 TT09 5C079 HB01 HB04 HB11 LB01 LB04 MA04 MA11 NA03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力されたカラー画素信号に対し変換マ
   トリクスを乗算して色変換処理を施す色変換部と、 前記画素信号が入力される毎に、前記変換マトリクスの
   係数群を、その画素信号に適した最適係数群に設定する
   係数最適化部とを備え、 前記係数最適化部には、 前記入力された画素信号の色を識別する識別手段と、 互いに異なる色の複数の基準信号についての最適係数群
   を予め格納する格納手段と、 前記識別の結果に応じて、前記格納手段から、前記画素
   信号に近い色の２つの基準信号についての最適係数群を
   取得すると共に、前記画素信号と前記２つの基準信号と
   の間の色関係と、前記取得された２つの最適係数群とに
   基づいて、補間演算を行うことにより、前記画素信号に
   適した最適係数群を算出する補間手段とが備えられるこ
   とを特徴とする信号処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の信号処理装置におい
   て、 前記格納手段は、 前記画素信号の属する色範囲を引数とすると共に、その
   色範囲の境界に位置する２つの基準信号についての一対
   の最適係数群を関数とする、ルックアップテーブルから
   なることを特徴とする信号処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の信号処理
   装置において、 前記係数最適化部は、 前記色を示す物理量として色相を採用することを特徴と
   する信号処理装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の信号処理装置におい
   て、 前記係数最適化部は、 前記色相を示す量Ｃとして、Ｃ＝ａ²／（ａ²＋ｂ²）
   （但し、ａ，ｂは、色相空間を規定する２つの軸方向そ
   れぞれの色成分である。）を採用すると共に、前記複数
   の基準信号の前記色相空間における配置を、その量Ｃを
   単位として不均等に採ることを特徴とする信号処理装
   置。
5. 【請求項５】 入力されたカラー画素信号に対し輝度補
   正を施す輝度変換部と、 前記画素信号が入力される毎に、前記輝度補正の補正量
   を、その画素信号に適した最適輝度補正量に設定する輝
   度補正量最適化部とを備え、 前記輝度補正量最適化部には、 前記入力された画素信号の色を識別する識別手段と、 互いに異なる色の複数の基準信号についての最適輝度補
   正量を予め格納する格納手段と、 前記識別の結果に応じて、前記格納手段から、前記画素
   信号に近い色の２つの基準信号についての最適輝度補正
   量を取得すると共に、前記画素信号と前記２つの基準信
   号との間の色関係と、前記取得された２つの最適輝度補
   正量とに基づいて、補間演算を行うことにより、前記画
   素信号に適した輝度補正量を算出する補間手段とが備え
   られることを特徴とする信号処理装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の信号処理装置におい
   て、 前記格納手段は、 前記画素信号の属する色範囲を引数とすると共に、その
   色範囲の境界に位置する２つの基準信号についての一対
   の最適輝度補正量を関数とする、ルックアップテーブル
   からなることを特徴とする信号処理装置。
7. 【請求項７】 請求項５又は請求項６に記載の信号処理
   装置において、 前記輝度補正量最適化部は、 前記色を示す物理量として色相を採用することを特徴と
   する信号処理装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の信号処理装置におい
   て、 前記輝度補正量最適化部は、 前記色相を示す量Ｃとして、Ｃ＝ａ²／（ａ²＋ｂ²）
   （但し、ａ，ｂは、色相空間を規定する２つの軸方向そ
   れぞれの色成分である。）を採用すると共に、前記複数
   の基準信号の前記色相空間における配置を、その量Ｃを
   単位として不均等に採ることを特徴とする信号処理装
   置。