JP2003116018A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

画像処理装置及び画像処理方法

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JP2003116018A JP2001310355A JP2001310355A JP2003116018A JP 2003116018 A JP2003116018 A JP 2003116018A JP 2001310355 A JP2001310355 A JP 2001310355A JP 2001310355 A JP2001310355 A JP 2001310355A JP 2003116018 A JP2003116018 A JP 2003116018A
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color
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康隆 豊田
Tatsuki Inuzuka
達基 犬塚
Makoto Tsumura
津村　　誠
Yuka Uchiumi
夕香 内海
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メモリ容量の小さな色補正テーブルを用い、
複雑な演算を行うことなくデバイスの階調再現能力に適
合する色補正結果を得る。 【解決手段】 離散的な入力色信号とそれに対応する出
力色信号の関係をテーブル化した色補正テーブルを用い
る。入力された色信号を信号補正部１２で補正し、補正
された入力色信号に近似した離散的な入力色信号を近似
部１３で求める。テーブル参照部１４は、色補正テーブ
ルを参照して、近似部で近似した入力色信号に対応する
出力色信号（階調データと切替データ）を出力する。近
似誤差生成部１７は、近似部への入力と出力の差から近
似誤差を算出し、それをデータ保存部１５に保存する。
保存された近似誤差は信号補正部１２に供給し、入力信
号の補正に用いる。切替データはディザ処理に使われ、
階調データにディザ結果を加算することで、デバイスの
階調再現能力に適合する色補正結果を高速に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理装置、特
に入力される画像データに対して色補正を行い、階調変
換を行う画像処理装置及び画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来技術】近年、カラー画像の入力、表示、出力を行
うデバイスの性能向上が著しい。６００万画素を越すＣ
ＣＤを搭載したデジタルカメラや、２４００ｄｐｉ印刷
を可能としたインクジェットプリンタ、低電圧駆動で薄
型のＬＣＤ（Liquid CrystalDisplay）がその代表例で
ある。しかし、このようなデバイスはそれぞれ特有の色
再現特性を有しており、例えばデジタルカメラで撮影し
たカラー画像の色を正確にＬＣＤで表示させることが難
しいといった問題がある。
【０００３】デバイスの色再現特性について、ＬＣＤの
表示部に使用する液晶パネルの旋光分散特性、カラープ
リンタのインクの分光特性を例に説明する。ＬＣＤの液
晶パネルの旋光分散特性は、液晶パネルの光透過率が光
の波長によって変化するとともに、電圧によってもその
変化の仕方が異なるといった特性である。具体的には、
低電圧印加時の光透過特性において、赤色成分（長波長
領域）が大きく、青色成分（短波長領域）が小さくな
り、グレイスケールを表示しても、各階調におけるホワ
イトバランスが崩れ、印加電圧に応じた着色が生じると
いった原因につながる。
【０００４】カラープリンタのインクの分光特性は、印
字に利用するシアン、マゼンタ、イエローの各インクに
関する特性である。現存するインクは理想的なシアン、
マゼンタ、イエローの分光特性を持たないことから、カ
ラープリンタで再現できる色域はＣＲＴ，ＬＣＤなどに
比べ非常に小さく、彩度の高い色表現ができないといっ
た原因につながっている。
【０００５】このような色再現特性を信号処理によって
補正する手法のひとつに特平昭６３−２６６９号公報が
ある。この従来技術では、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色信号の全ての
組み合わせに対応したＲＧＢ３次元の色補正テーブルを
用意する。そして色補正テーブルに、前記したデバイス
の色特性を補正させるような色補正データを記憶してお
き、このテーブルを参照することによって色補正を行う
ものである。しかし、この色補正手法は、使用する色補
正テーブルの記憶容量が大容量（ＲＧＢ８ｂｉｔの色補
正テーブルで約５０ＭＢ）のため、実用的ではなかっ
た。そこで、前記色補正テーブルの記憶容量を減らす目
的のために、特開平４−１４４４８１号公報、特開２０
０１−１１２０１５号公報にかかる提案が成されてい
る。この従来技術はＲ，Ｇ，Ｂの全ての組み合わせに対
して、色補正テーブルを用意するのではなく、Ｒ，Ｇ，
Ｂ３色信号で構成される３次元の色空間を適当な間隔で
格子状に分割して形成される各格子点についてのみ、色
補正結果を記憶することによりテーブルメモリの記憶容
量を削減している。格子点以外の色データについては、
色データを含む格子領域を抽出し、各格子点の補正デー
タを参照して、線形補間処理を行っている。例えば、Ｒ
ＧＢのカラー情報を色補正してＲ′Ｇ′Ｂ′を求める場
合、原カラー画像データ近傍の８つの格子点の補正デー
タを参照し、入力された原カラー画像データに対する線
形補間演算を行っている。例えば、Ｒ’を求める補間演
算式は、次式で示すようになる。
【０００６】 Ｒ′＝（１−ｒ）（１−ｇ）（１−ｂ）Ｒ(Ｒ ，Ｇ ，Ｂ ) ＋ ｒ （１−ｇ）（１−ｂ）Ｒ(Ｒ＋１，Ｇ ，Ｂ ) ＋（１−ｒ） ｇ （１−ｂ）Ｒ(Ｒ ，Ｇ＋１，Ｂ ) ＋（１−ｒ）（１−ｇ） ｂ Ｒ(Ｒ＋１，Ｇ ，Ｂ＋１) ＋ ｒ ｇ （１−ｂ）Ｒ(Ｒ＋１，Ｇ＋１，Ｂ ) ＋ ｒ （１−ｇ） ｂ Ｒ(Ｒ＋１，Ｇ ，Ｂ＋１) ＋（１−ｒ） ｇ ｂ Ｒ(Ｒ ，Ｇ＋１，Ｂ＋１) ＋ ｒ ｇ ｂ Ｒ(Ｒ＋１，Ｇ＋１，Ｂ＋１)
【０００７】上式において、右辺のＲ(Ｒ，Ｇ，Ｂ)，
…，Ｒ(Ｒ＋１，Ｇ＋１，Ｂ＋１)の８つの値は、注目デ
ータ近傍の８つの格子点上について、色補正テーブルを
参照した結果得られるＲの補正値である。それらの値に
対して、原カラーデータの各色信号による色空間上の位
置と各格子点からの距離（ｒ，ｇ，ｂ，１−ｒ，１−
ｂ，１−ｇ）を利用することにより補間演算を行って、
原カラーデータの補正値を求める。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
は、色補正テーブルの容量を減らすことは可能である
が、一つの色成分についての補正演算を行うのに２４回
の乗算と、７回の加算を必要とする。このため、演算量
が非常に多くなり処理時間が長くなるという問題があっ
た。
【０００９】ところで、ＬＣＤやプリンタなどの画像デ
バイスは、１画素あたりの表現階調数に様々な制限があ
る。例えば６４階調しか表現できないＬＣＤや、２階調
しか表現できないプリンタなどがある。このようなデバ
イスは入力信号の階調数を入力信号よりも小さな階調数
で擬似的に表現する方式、ディザ法（B.E.Bayer: AnOpt
imum Method for Two-Level Rendition of Continuous
tone Pictures, ICCConf. Record 26-11〜26-15,1973）
を利用している。ディザ法は、擬似階調表現を行う微小
面積内に閾値を配列したマトリクスを利用し、入力デー
タの座標位置と、その座標位置に対応したマトリクスの
閾値を利用して階調を変換するものである。なお、この
ような擬似階調表現はデータ量削減を目的とした用途に
も利用される。人間が認識できる階調数は画像を形成す
る画素の解像度によって異なるので、例えば、画素の階
調が認識できない程度にデバイスの解像度を高め、各画
素の階調数を減らすことにも利用されている。
【００１０】以上説明したような色補正処理および階調
処理を連続して行う場合、色補正処理が多くの比重を占
めるが、非常に処理時間が長い。本発明は、このような
従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は色補
正テーブルのメモリ容量を小さくでき、複雑な演算を利
用することなくデバイスの階調再現能力に適合する結果
を得ることのできる画像処理装置及び画像処理方法を提
供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明による画像処理装置は、色信号間の変換に、
入力色信号と入力色信号に対応する出力色信号の関係を
テーブル化した色補正テーブルを利用する画像処理装置
において、所定の離散的な入力色信号と当該離散的な入
力色信号に対応する出力色信号の関係をテーブル化した
色補正テーブルを格納する色補正テーブル保存部と、入
力された色信号を近似する色補正テーブルの離散的な入
力色信号を出力する近似部と、近似部に入力された色信
号と近似部から出力された色信号とから近似誤差を算出
する近似誤差生成部と、近似誤差生成部で算出された近
似誤差を保持する近似誤差保持部と、近似誤差保持部に
保持されている近似誤差を用いて近似部に入力される色
信号を補正する信号補正部と、色補正テーブルを参照し
て、近似部から出力された入力色信号に対応する出力色
信号を出力する出力部と、を含むことを特徴とする。
【００１２】出力部から出力される出力色信号は、当該
出力信号が入力されるデバイスが表現可能な階調データ
と、ディザ処理により階調データの切り替えを行うため
のデータとで構成するのが好ましい。前記画像処理装置
は、更に、階調データの切り替えを行うためのデータと
閾値を配列したディザマトリクスとの比較を行ってディ
ザ結果を出力するディザ処理部と、ディザ結果を階調デ
ータに加算する加算部と、を備えるものとすることがで
きる。
【００１３】近似部は、入力された色信号を離散的な入
力色信号間に設けた閾値と比較して、入力された色信号
を近似する離散的な色信号を決定することができる。色
補正テーブルの離散的な入力色信号間の間隔は、非等間
隔とすることができる。あるいは、色補正テーブルの離
散的な入力色信号は、入力色信号の階調数をＮ等分（Ｎ
は２以上の正の整数）したときの最低階調、最高階調及
び各分割点に当たる階調に対応する色信号とすることが
できる。
【００１４】また、本発明による画像処理方法は、入力
された色信号を補正するステップと、所定の離散的な入
力色信号と当該離散的な入力色信号に対応する出力色信
号の関係をテーブル化した色補正テーブルを用い、補正
された入力色信号に近似した前記離散的な入力色信号を
求めるステップと、補正された入力色信号と近似した色
信号とから近似誤差を算出するステップと、色補正テー
ブルを参照して、近似した入力色信号に対応する出力色
信号を出力するステップとを含み、近似誤差をその後に
入力される色信号補正のために用いることを特徴とす
る。
【００１５】近似した入力色信号に対応して出力される
出力色信号は、当該出力信号が入力されるデバイスが表
現可能な階調データと、ディザ処理により階調データの
切り替えを行うためのデータとで構成するのが好まし
い。本発明による画像処理方法は、更に、階調データの
切り替えを行うためのデータと閾値を配列したディザマ
トリクスとの比較を行ってディザ結果を出力するステッ
プと、ディザ結果を階調データに加算するステップとを
備えることができる。
【００１６】このように、従来複雑な演算処理を必要と
した色変換を色補正テーブルに対応付けられた色信号へ
の近似および近似誤差を利用した未処理信号の補正で実
現することにより、処理時間の短縮と回路規模の削減を
図ることができる。更に、代表的な色信号に対応する階
調データとディザ処理による切替データを色補正テーブ
ルに格納することにより、入力信号からディザ処理で閾
値比較を行う切替データとの切り離し処理が削減でき、
ディザ処理を高速に行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の形態について説明する。まず、
ＲＧＢ多値画像の信号処理を例に挙げて、本発明に係る
信号処理装置の基本構成について説明する。
【００１８】図２に示すように、本発明の画像処理装置
は、例えばパーソナルコンピュータなどの画像信号入力
装置２１からの画像信号を液晶パネルに表示する液晶表
示装置２２に搭載することができる。本発明の画像処理
装置１１は、図１に示すように、色補正テーブルを格納
する色補正テーブル保存部１６、逐次入力されてくる例
えば１画素８ビット（２５６階調）の色信号（入力信号
Ａ）を補正する信号補正部１２、信号補正部１２による
補正後の入力信号（入力信号Ｂ）を色補正テーブルの座
標値（入力信号Ｃ）に近似する近似部１３、入力信号Ｂ
と近似結果（入力信号Ｃ）から近似誤差信号（入力信号
Ｅｉ）を算出する近似誤差生成部１７、前記近似誤差を
ライン単位で格納するデータ保存部１５、近似結果（入
力信号Ｃ）に基づき、色補正テーブルの参照を行って階
調データ（出力信号Ｄ）および後述するディザ処理での
切替データ（出力信号Ｅ）で構成された補正データを出
力するテーブル参照回路１４を備えて構成されている。
画像処理装置を構成する信号補正部１２、近似部１３、
近似誤差生成部１７、テーブル参照部１４の詳細は以下
の通りである。信号補正部１２は、次式（１）より、画
像信号入力装置２１から逐次入力されてくる入力信号Ａ
を補正して、補正信号Ｂを近似部１３に逐次出力する。
【００１９】Ｂ＝Ａ＋Σ（Ｅｉ・Ｆｉ） …（１）
【００２０】入力信号Ａは、処理対象である注目画素の
信号レベル、具体的には、注目画素の階調値であり、入
力信号Ｅｉは後述の近似部１３で生成された近似誤差を
示しており、データ保存部１５のメモリから読み出され
た参照画素についての近似誤差信号の信号レベル（初期
値０）である。Ｆｉは、画像上における注目画素と参照
画素との位置関係に応じて定めた重み係数である。ここ
でいう参照画像とは、図３に示すような、画像上におい
て注目画素Ｘと所定の位置関係にある複数の周辺画素
〜のことである。なお、出力画像の画質設定との関連
上、参照画素の数、および、参照画素と注目画素との位
置関係は、重み係数Ｆｉの値とともに画面単位等で調整
可能であることが望ましい。
【００２１】このような信号補正部１２は、参照画素
〜の誤差信号Ｅ０〜Ｅ４と重み係数Ｆ０〜Ｆ４との積
を算出する重み付け部と、重み付け部の出力信号と入力
信号Ａとを加算する加算部とによって構成することがで
きる。近似部１３は、色補正テーブル保存部１６から色
補正テーブルの座標値（代表的な色信号）を読み出し、
入力信号Ｂとの比較および座標値への近似を行って色補
正テーブルの座標値Ｃをテーブル参照部１４に出力する
ものである。
【００２２】色補正テーブルには、前述したような液晶
パネルの施光分散特性による色度変化を補正する情報や
強調したい色情報が補正データとして格納されている。
色補正テーブルは、具体的には、図４に示すような、入
力信号Ｂを近似する座標値Ｃと補正信号（補正階調信号
Ｄおよび後述するディザマトリクスとの比較を行うため
の切替信号Ｅ）との対応関係を表す変換表である。ただ
し、全ての信号における対応関係を持つにはメモリ容量
が大きくなる（例えば、ＲＧＢ各８ｂｉｔの組み合わせ
による色信号数は１６７０万色）ので、代表的な信号に
ついてのみ対応関係を保存する。代表的な色信号を決定
する一つの例は、図５に示すように、入力信号の各色成
分（ＲＧＢなど）で構成される色空間を格子状に分割
し、その格子点５１について、入力信号を座標値とした
出力信号の補正値を格納するものである。
【００２３】図６のテーブル配置を参照しながら図４の
変換表の詳細を説明する。図６は、図５に示した色空間
の一部を示している。Ｒ，Ｇの信号で構成される２次元
の色信号群をＢの信号毎に構成することにより、ＲＧＢ
信号により構成される色空間を表現することができる。
この例ではＲＧＢ各８ビット（２５６レベル）をそれぞ
れ１６分割しているので、各格子点間の階調数はＲＧＢ
各色１６レベルとなっている。図６の格子点ａの色信号
はＲ＝０、Ｇ＝０、Ｂ＝０であり、格子点ｂはＲ＝０、
Ｇ＝１６、Ｂ＝０である。このような格子点の色信号が
図４の変換表の座標値Ｃであり、その座標値Ｃに対応す
る補正信号を変換表に登録している。図４の補正信号内
の階調信号および切替信号についての詳細は後述する。
【００２４】このような色空間を格子状に分割した前記
テーブルは入力信号から座標値を検索しやすくするため
に、入力信号を等分割したものである。しかし、入力信
号と出力信号の対応関係に大きく非線形性が含まれる場
合は変換後に階調が飛んでしまうこともある。
【００２５】図７に、階調とびが発生する色補正テーブ
ルの例を示す。なお、説明を簡略化するために白黒の階
調を示した単色の信号変換について説明する。横軸が入
力信号の座標、縦軸が出力信号の座標、非線形性を大き
く含んだ補正カーブ７２を５つの格子点７１に分割し、
入力信号に対応する補正後の出力データを格納した色補
正テーブルを示している。
【００２６】図７（ａ）は入力信号の階調レベルを等分
割して（ｌ１＝ｌ２＝ｌ３＝ｌ４）、その分割点に対応
する色補正データをテーブル化している。このテーブル
の場合、出力座標での格子点間隔が大きくばらついてい
るので、出力されるデータ間に比較的大きな差が発生す
る。信号補正回路１２の動作により、局所領域での階調
は平均的に保存されるが、１画素単位に発生する誤差が
大きいので解像度が低いデバイスなどではこの誤差が目
立ちやすくなる。その点、図７（ｂ）のように出力座標
での格子点間隔をある程度均一にした場合であると、入
力座標での格子点座標の検索処理を要するが、１画素あ
たりに発生する誤差を抑えることが出来る。このように
入力信号を非等分割にして、補正カーブ７２の非線形性
による階調とびを緩和することも可能である。
【００２７】なお、入力信号Ｂを色補正テーブルの座標
値Ｃに近似する判断方法については、色補正テーブルの
格子点間に設けた閾値を利用して入力信号Ｂに最も近接
する格子点の座標値に近似する方法や、入力信号Ｂの階
調値によって格子点間に設けた閾値を変動させ座標値に
近似する方法および画素位置によって格子点間に設けた
閾値を変動させ座標値に近似する方法など考えられる
が、格子点の座標値へ近似する判断方法については、特
にこれを限定するものではない。
【００２８】近似誤差生成部１７は、入力信号Ｂと近似
結果（入力信号Ｃ）から近似誤差信号（入力信号Ｅｉ）
を算出してＥｉをデータ保存部１５に格納するものであ
る。テーブル参照部１４は、近似部１３からの座標値Ｃ
に基づき、色補正テーブル保存部１６の色補正テーブル
を参照し、座標値Ｃに対応する補正信号である階調信号
Ｄおよび後述するディザマトリクスとの比較を行うため
の切替信号Ｅを出力するものである。
【００２９】階調信号Ｄと切替信号Ｅについて説明す
る。ＬＣＤやプリンタなどは、デバイスの制限により再
現できる階調数が入力信号よりも小さいことが知られて
いる。この場合、再現できる階調を数画素の局所領域で
操作して擬似的に中間調を生成するディザ法を利用す
る。ディザ法は２次元の閾値配列（＝ディザマトリク
ス）を利用して階調変換を施す方式である。入力の画素
の階調と、その画素位置に対応する閾値を比較してドッ
トのＯＮ／ＯＦＦを決定するといった簡単なアルゴリズ
ムのため、高速処理に適している。図８を用いてディザ
処理を説明する。
【００３０】ディザ処理には擬似階調表現を行う階調数
分の閾値を２次元に配置したマトリクス（以下、ディザ
マトリクスとする）を利用する。図８は１６階調（０〜
１５）の入力画像８０を１階調（０or１）の出力画像８
２で擬似階調表現するディザ処理を示しており、０〜１
５の閾値配列を持つ４×４のディザマトリクス８１を利
用する。画像領域における入力信号の座標とディザマト
リクスの座標を対応させ、その座標にあたる閾値と入力
信号を閾値比較する。入力信号が閾値より高ければ１を
出力し、閾値よりも低ければ０を出力する。このように
２階調の信号の混在量をディザマトリクス内で調整する
ことにより１６階調の擬似階調表現が可能となる。
【００３１】以上のようなディザ処理をＬＣＤや近年の
カラープリンタのような多階調出力可能なデバイスに適
用する場合も同様である。この場合も出力可能な階調の
混在量を調整することによって多階調出力の擬似階調表
現を実現することが出来る。図９を用いて具体的に説明
する。
【００３２】例えば入力信号を２５６階調、出力信号ｉ
を１６階調とした場合、出力信号でそのまま表現可能な
入力信号の階調値Ｈ(ｉ)：（ｉ＝０〜１５）は（０，１
７，３４，…，２３９，２５５）の１６個であり、Ｈ
(ｉ)〜Ｈ(ｉ＋１)の間に存在する入力信号の階調値（例
えば１〜１６、１８〜３３など）２４０個（Ｚの領域）
は擬似階調表現の対象となる。擬似階調表現を行う場
合、例えば入力信号がＨ(ｉ)〜Ｈ(ｉ＋１)間に存在した
場合は、Ｈ(ｉ)とＨ(ｉ＋１)に相当する出力信号の階調
値ｉの混在量を調整するようなディザマトリクスを利用
する。出力信号が１６階調の場合、Ｈ(ｉ)〜Ｈ(ｉ＋１)
間には１６個の値が存在するためこれらをＨ(ｉ)もしく
はＨ(ｉ＋１)に変換するための閾値を配列したディザマ
トリクスを利用すればよい。具体的には入力信号＝Ｈ
(ｉ)＋ｎ（ｎ＝０〜１６）が与えられた場合、ディザマ
トリクスの閾値がｎ以上の場合はＨ(ｉ)、それ以外の場
合はＨ(ｉ＋１)となるようにｎの値で出力信号を決定す
ることができるように、ｎの範囲の閾値（０〜１６）を
配置したディザマトリクスである。これにより多階調出
力の擬似階調表現が可能となる。
【００３３】ここで、図４に示した変換表に格納される
補正信号の階調信号はＨ(ｉ)、切替信号はｎを示してい
る。出力のデバイスで再現可能な階調数が２のＮ乗の場
合、Ｈ(ｉ)とｎの切り離しはビットシフト演算、論理積
演算で行うことができるが、その例に当てはまらない場
合、例えば１０階調などの場合、Ｈ(ｉ)とｎの切り離し
演算が複雑化する。しかし、予めＨ(ｉ)とｎを別データ
として保存しておけば、切り離し演算なしで、テーブル
参照部から出力された階調データＨ(ｉ)をそのまま出力
するか、Ｈ(ｉ)＋１を出力するかを、テーブル参照部か
ら出力された切替データｎとディザマトリクスの閾値の
比較により決定することができる。ただし、テーブルデ
ータの容量が制限される場合には、１つのデータ内（例
えば２バイト中）に階調信号および切替信号をパッキン
グしてテーブル参照部に保存しておき、テーブル参照後
に前述したような階調信号と切替信号の切り離し演算を
行うことにより階調信号と切替信号を求める。
【００３４】以上説明した本画像処理装置１１の入力信
号Ａから出力信号Ｄ，Ｅへの変換過程を、図１０を用い
て説明する。このグラフは、本画像処理装置１１によ
り、８ビットの単色データを４ビットのデータに変換す
るものである。横軸が入力信号の階調レベル、縦軸が出
力信号の階調レベルを示しており、入力階調値１６，３
２，…に対応する補正データが補正テーブルに格納され
ている。具体的には、入力階調値１６，３２，…に対応
する補正データを４ビット化した場合の階調データＤと
ディザ処理を行うための切替データＥである。格子点１
０１を例とした場合、が階調データＤを示し、が切
替データＥとなる。入力信号Ａを信号補正回路１２によ
り補正した入力信号Ｂに最も近接した格子点座標Ｃ（１
６）を格子点間の閾値Ｌｉを利用して検出し、近似す
る。近似によって生じた近似誤差Ｅｉをメモリに蓄積す
る。また、近似した座標値Ｃに対応する階調データＤと
切替データＥを補正テーブルの参照により出力する。
【００３５】以上説明したように、本画像処理装置１１
によれば、従来複雑な演算処理を必要とした色変換を色
補正テーブルに対応付けられた色信号への近似および近
似誤差を利用した未処理信号への補正で実現することに
より、処理時間および回路規模を削減することができ
る。更に代表的な色信号に対応した補正データを階調デ
ータとディザマトリクスの閾値比較を行う切替データで
構成し、色補正テーブルに格納することにより、入力信
号からディザ処理で閾値比較を行う切替データとの切り
離し処理が削減でき、本画像処理装置から出力されるデ
ータに対するディザ処理を高速に行うことができる。色
近似および未処理信号への加算については、画素単位で
見た場合には階調の変換誤差が発生しているが、局所領
域で平均的に保存されている。なお、ディザパターンに
よる表現も、出力デバイスの解像度および階調数が高い
もの（例えば階調数１６以上、解像度２００ＰＰＩ以
上）であれば目立たない。
【００３６】なお、本実施の形態において挙げた近似誤
差の算出処理は、一例であり、本画像処理装置の近似回
路による近似誤差の算出処理は、必ずしも、これに限る
必要はない。例えば、参照画素を同一ライン上に隣接す
る画素に限定すれば、ライン単位で誤差を蓄積する必要
がなくなるのデータ保存部１５を不要とすることもでき
る。
【００３７】以上説明した本画像処理装置１１の機能
は、図１１に示すように、ソフトウェアによって実現す
ることもできる。すなわち、以下に示すように、プロセ
ッサが、メモリに格納されたソフトウェアおよび変換表
によって、本画像処理装置と同様な信号処理を実行する
こともできる。
【００３８】まず、プロセッサは、近似誤差を蓄積する
メモリを初期化する（Ｓ１０）。その後、プロセッサ
は、画面上の全画素について、それぞれ、以下のＳ１１
からＳ１５までの処理を実行する。１画素の入力信号Ａ
の入力を受け付けると（Ｓ１１）、参照画素についての
近似誤差値Ｅｉをメモリから読み出し、前述の数式
（１）によって入力信号Ａを補正する（Ｓ１２）。そし
て、この補正により得られた補正信号Ｂを、変換表に記
載されている入力信号の座標値に近似する（Ｓ１３）。
近似によって発生した近似誤差Ｅｉを算出し、メモリに
蓄積する（Ｓ１４）。次に、入力信号を近似した変換表
の座標値に対応する階調データＤおよび切替データＥを
読み出し、出力する（Ｓ１５）。そして、注目画素が画
面上の最後の画素であるか否かを判断し、最後の画素で
あった場合には処理を終了し（Ｓ１６）、それ以外の場
合には、Ｓ１１以下の処理を繰り返し実行する。このよ
うに、本信号処理装置の信号処理をソフトウェア化した
場合であっても、色変換で行われていた複雑な演算処理
が必要なくなり、高速化ができることは言うまでもな
い。
【００３９】以下、内部にディザ処理部を組み込み、入
力信号および出力信号を３色とした画像処理装置を説明
し、その画像処理装置を利用したアナログインターフェ
ース、デジタルインターフェースの液晶表示装置、時間
軸分割表示装置、プリンタ装置についての実施例をそれ
ぞれ説明する。
【００４０】図１２は、内部にディザ処理部１２１およ
び加算部を組み込んだ画像処理装置の機能ブロック図で
ある。本例では入力信号および出力信号をそれぞれ３色
としている。なお、入力信号からテーブル参照までに存
在する信号補正部１２、近時部１３、近似誤差生成部１
７、データ保存部１５の３つのブロックは３色ともに同
様に動作するので、この３つを合わせて各色のテーブル
座標設定部９３とした。以下、動作を説明する。
【００４１】１画素の入力信号Ａｒ，Ａｇ，Ａｂの入力
を受け付けると、各色のテーブル座標設定部１２３が色
補正テーブルの代表的な色信号Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを出力
する。次にテーブル参照部１２５が座標値Ｃｒ，Ｃｇ，
Ｃｂに対応する階調データＤｒ，Ｄｇ，Ｄｂおよび切替
データＥｒ，Ｅｇ，Ｅｂを色補正テーブル格納部１２４
から読み出して出力する。ここまでは、図１に示した画
像処理装置による処理と同様である。
【００４２】ディザ処理部１２１は、テーブル参照部１
２５から出力された切替信号Ｅｒ，Ｅｇ，Ｅｂとディザ
マトリクスを比較し、ＯＮ・ＯＦＦの信号（０又は１の
信号）Ｆｒ，Ｆｇ，Ｆｂを加算部１２２に出力する。加
算部１２２は、ディザ処理部１２１からの信号Ｆｒ，Ｆ
ｇ，Ｆｂをテーブル参照部１２５からの階調データＤ
ｒ，Ｄｇ，Ｄｂに加算して階調データＧｒ，Ｇｂ，Ｇｇ
を出力する。
【００４３】以上説明したように、図１２に示した画像
処理装置１２０によれば、従来複雑な演算処理を必要と
した色変換を色補正テーブルに対応付けられた色信号へ
の近似および近似誤差を利用した未処理信号への補正で
実現することにより、処理時間および回路規模を削減す
ることができる。更に代表的な色信号に対応した補正デ
ータを階調データとディザマトリクスの閾値比較を行う
ための切替データで構成し、色補正テーブルに格納する
ことにより、ディザ処理で閾値比較を行う切替データと
の切り離し処理が削減でき、ディザ処理を高速に行うこ
とができる。
【００４４】以下、本発明の画像処理装置を搭載した画
像デバイスの例について説明する。 〔実施例１〕本発明の画像処理装置を搭載し、デジタル
インターフェース、デジタル駆動回路を備えた液晶表示
装置の例を図１３に示す。この液晶表示装置は、本発明
による画像処理装置１２０（図１２参照）のほかに、Ｒ
ＧＢ８ビットの画像データが保存されている画像データ
記憶部１３４、画像データ記憶部１３４から信号を出力
するタイミングにより、水平方向の画素クロックをカウ
ントしてディザマトリクスの水平方向の座標値に変換
し、画像処理装置１２０に供給する水平画素カウンタ１
３５、垂直方向の画素クロックをカウントしてディザマ
トリクスの垂直方向の座標値に変換し画像処理装置１２
０に供給する垂直方向画素カウンタ１３１、ＲＧＢ各６
ビットのデータを表示する液晶パネル１３３、および画
像処理装置１２０から出力されたデジタルデータを液晶
パネル１３３に表示するデジタルインターフェース液晶
駆動回路１３２を備えている。なお、画像処理装置１２
０内の補正テーブルには、液晶パネル特有の施光分散特
性によるカラーバランスの変化を補正するデータが格納
されている。
【００４５】画像データ記憶部１０３４から出力された
Ｒ，Ｇ，Ｂ各８ビットのデジタルデータを、画像処理装
置１２０によって６ビットの階調データに変換する。画
像処理装置１２０内のディザ回路１２１は水平方向画素
カウンタ１３５の値ｘ、垂直方向画素カウンタ１３１の
値ｙに対応するディザマトリクスの閾値を比較する。画
像処理装置１２０から出力された階調データは液晶駆動
回路１３２に出力され、液晶パネル１３３に画像が表示
される。これにより、デジタルインターフェースの液晶
表示装置において、液晶パネルの色特性の補正および色
の強調処理を行ったディザ結果を高速に出力することが
できる。
【００４６】〔実施例２〕図１４は、本発明の画像処理
装置を搭載し、アナログインターフェース、アナログ駆
動回路を備えた液晶表示装置の例を示したものである。
この液晶表示装置は、本発明の画像処理装置１２０のほ
かに、入力されるアナログ信号を８ビットデジタル信号
に変換するＡＤ変換器１４３、８ビットデジタル信号を
アナログ変換するＤＡ変換器１４４、アナログインター
フェースの液晶駆動回路１４５、液晶パネル１４６、入
力される水平同期信号に同期して液晶駆動回路１４５の
サンプリング周波数で画素クロックを発生する画素クロ
ック発生器１４０、入力された画素クロックをディザマ
トリクスの水平方向の座標値に変換し、画像処理装置１
２０内のディザ回路１２１に供給する水平画素カウンタ
１４１、水平、垂直同期信号により、垂直方向の画素ク
ロックを、ディザマトリクスの垂直方向の座標値に変換
し画像処理装置１２０内のディザ回路１２１に供給する
垂直画素カウンタ１４２を備えている。
【００４７】パーソナルコンピュータなどから入力され
たアナログ信号をＡＤ変換器１４３で８ビットデジタル
信号に変換し、画素クロック発生器１４０からの信号を
水平画素カウンタ１４１で入力信号に対応するディザマ
トリクスの水平方向の座標値を生成する。また、画素ク
ロック発生器１４０からの信号を垂直画素カウンタ１４
２で入力信号に対応するディザマトリクスの垂直方向の
座標値を生成する。ＡＤ変換後のデジタルデータおよび
ディザマトリクスの座標値のデータを利用して画像処理
装置１２０で６ビットの階調データに変換する。画像処
理装置１２０からのデジタルデータをアナログ信号に変
換して液晶駆動回路１４５に出力し、液晶パネル１４６
で表示を行う。これによりアナログインターフェースの
液晶表示装置において、液晶パネルの色特性の補正およ
び色の強調処理を行ったディザ結果を高速に出力するこ
とができる。
【００４８】〔実施例３〕図１５は、複数のサブフィー
ルドを用いて階調表示を行うＥＬパネルやプラズマディ
スプレイなどの表示装置に本発明の画像処理装置を搭載
した例を示すものである。プラズマデスプレイパネル
（ＰＤＰ）等の二値的に発光を行う表示パネルを用いた
画像表示装置では、それぞれ重み付けられた複数の二値
画像を時間的に重ねることにより中間調を持つ動画像を
表示するサブフィールド法が用いられる。このサブフィ
ールド法では、１フィールドが複数のサブフィールドに
時間分割されており、各サブフィールドはそれぞれ重み
付けがされている。サブフィールドの重みは各サブフィ
ールドを点灯させたときの発光量に対応する。すなわ
ち、各サブフィールドは所定の発光回数を輝度重みとし
て有し、発光するサブフィールドの重みの合計が表示す
る輝度の階調に対応する。
【００４９】図１６に、１フィールドにおける各サブフ
ィールドの時間的関係を示す。横軸は時間、縦軸は光量
を示している。この例では、１フィールドは、サブフィ
ールド１（ＳＦ１）からサブフィールド８（ＳＦ８）ま
での８つのサブフィールドに分割され、それぞれ１，
２，４，８，１６，３２，６４，１２８の輝度重みを有
している。各サブフィールドは、セットアップ時間Setu
pと、パネル画面の画素毎に点灯か非点灯かのデータの
書き込みを行う書き込み時間Writeと、書き込み期間に
おいて点灯のデータが書き込まれた画素を一斉に発光さ
せる維持時間Waitとにおいてそれぞれ所定の制御がなさ
れる。サブフィールドの発光はサブフィールド１からサ
ブフィールド８の順に起こる。図１６に示す例では、こ
れらのサブフィールドを種々組み合わせて発光させるこ
とにより、０から２５５までの２５６段階の階調レベル
を表現できる。例えば、階調レベル２１は、サブフィー
ルド１、サブフィールド３およびサブフィールド５を発
光させることにより表現できる。このように、サブフィ
ールド法では、１フィールドを時間分割した複数のサブ
フィールドの中から所望の階調を得るためのサブフィー
ルドが選択され、この選択されたサブフィールドを発光
させることにより中間調の階調表現が可能となる。
【００５０】図１５に示す表示装置は、ＲＧＢのアナロ
グ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路１５
１と、ガンマを補正するガンマ補正回路１５２と、本発
明の画像処理装置１２０と、画像処理装置１２０から階
調データをサブフィールドに対応した複数のビットから
なるフィールド情報（サブフィールドを発光するか否か
を決定する信号）に変換し、フィールド情報に基づいて
発光維持期間に出される維持パルスの数を決定するサブ
フィールド処理回路１５４と、サブフィールド処理回路
１５４の出力信号に基づき、表示パネル１５３の各画素
の発光量を制御して表示パネルに階調を表示させる制御
回路１５５、駆動回路１５６、および入力される水平同
期信号に同期して駆動回路１５６のサンプリング周波数
で画素クロックを発生する画素クロック発生部１５７、
入力された画素クロックをディザマトリクスの水平方向
の座標値に変換し、画像処理装置１２０内のディザ回路
１２１に供給する水平画素カウンタ１５８、水平、垂直
同期信号により、垂直方向の画素クロックを、ディザマ
トリクスの垂直方向の座標値に変換し画像処理装置１２
０内のディザ回路１２１に供給する垂直画素カウンタ１
５９により構成されている。これによりサブフィールド
法を利用した表示装置において、表示パネルの色特性の
補正および色の強調処理を行ったディザ結果を高速に出
力することができる。
【００５１】〔実施例４〕図１７は、ＣＭＹＫ２ビット
の階調を表現することができるプリンタ装置に本発明の
画像処理装置を搭載した例を示すものである。この場
合、画像処理装置内の補正テーブルには、インクの分光
特性による色相線の歪みの補正やインク量削減を行うた
めの補正データについて、ＲＧＢの座標値Ｃに対応する
ＣＭＹＫの補正データＤ，Ｅを図１８に示すように格納
する。このように入力信号数と出力信号数が異なる場合
は、入力信号で構成される座標値Ｃに対応した出力信号
の数だけ補正信号を補正テーブルに保存することによ
り、補正を行うことができる。
【００５２】このプリンタ装置は、本発明の画像処理装
置１２０のほかに、ＲＧＢ８ビットの画像データが保存
されている画像データ記憶部１７３、画像データ記憶部
１７３から信号を出力するタイミングにより、水平方向
の画素クロックをカウントしてディザマトリクスの水平
方向の座標値に変換し、画像処理装置１２０に供給する
水平画素カウンタ１７１および、垂直方向の画素クロッ
クをカウントして、ディザマトリクスの垂直方向の座標
値に変換し画像処理装置１２０に供給する垂直方向画素
カウンタ１７２、ＲＧＢ信号に対応するインク色信号Ｃ
ＭＹＫ２ビットのデータに基づき印字制御を行う印字制
御回路１７４、印字を行う印字部１７５で構成されてい
る。なお、補正テーブルにはＣＭＹ３色の補正値を格納
し、ＲＧＢ３色入力、ＣＭＹ３色出力も可能である。こ
れにより、インクの分光特性による色相線の歪みやイン
ク量削減といった補正を行ったディザ結果を高速に出力
することが出来る。
【００５３】このようなプリンタの画像処理はプリンタ
に接続されたパソコンのソフトウェア（図１１）により
実行することもできる。この場合、画像処理動作をパソ
コンで行い、出力階調データもしくは階調データの圧縮
データをプリンタに転送する。プリンタは送られてくる
データが圧縮データであれば階調データに伸長し、その
階調データに基づき、印字を行う。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像処理
装置によれば、従来複雑な演算処理を必要とした色変換
を色補正テーブルに対応付けられた色信号への近似およ
び近似誤差を利用した未処理信号への補正で実現するこ
とにより処理時間および回路規模を削減することができ
る。更に代表的な色信号に対応した補正データを階調デ
ータとディザマトリクスの閾値比較を行うための切替デ
ータで構成し、色補正テーブルに格納することにより、
ディザ処理で閾値比較を行う切替データとの切り離し処
理が削減でき、ディザ処理を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像処理装置の構成例を示すブロック
図。
【図２】画像処理装置を搭載する液晶表示装置と画像信
号入力装置の構成例を示す図。
【図３】信号補正回路の補正方式を示す図。
【図４】補正テーブルの内容例を示す図。
【図５】色信号で構成される色空間を格子状に分割した
補正テーブルの概要図。
【図６】補正テーブルと補正信号の対応についての説明
図。
【図７】補正テーブルの作成方法を示す図。
【図８】ディザ処理の説明図。
【図９】多階調ディザの動作を示す図。
【図１０】本発明の画像処理装置の入出力信号の変換過
程を示した図。
【図１１】本発明の画像処理装置の動作をソフトウェア
化した場合のフローチャート。
【図１２】本発明の画像処理装置の応用装置のブロック
図。
【図１３】本発明の画像処理装置をデジタルインターフ
ェースを有する液晶表示装置に搭載した実施例１のブロ
ック図。
【図１４】本発明の画像処理装置をアナログインターフ
ェースを有する液晶表示装置に搭載した実施例２のブロ
ック図。
【図１５】本発明の画像処理装置を複数のサブフィール
ドを用いて階調表示を行う表示装置に搭載した実施例３
のブロック図。
【図１６】複数のサブフィールドを用いて階調表示を行
う仕組みを示す図。
【図１７】本発明の画像処理装置をプリンタ装置に搭載
した実施例４のブロック図。
【図１８】色信号で構成される色空間を格子状に分割し
た補正テーブルの概要図。
【符号の説明】
１１…画像処理装置、１２…信号補正部、１３…近似
部、１４…テーブル参照部、１５…データ保存部、１６
…色補正テーブル保存部、１７…近似誤差生成部、２１
…画像信号入力装置、２２…液晶表示装置、５１…補正
データを格納するテーブルの格子点、７１…格子点、７
２…補正カーブ、８０…入力画像、８１…ディザマトリ
クス、８２…出力画像、１０１…色補正テーブルの格子
点、１２０…画像処理装置、１２１…ディザ処理部、１
２２…加算処理部、１２３…各色のテーブル座標設定
部、１２４…色補正テーブル格納部、１２５…テーブル
参照部、１３１…垂直画素カウンタ、１３２…液晶駆動
回路、１３３…液晶パネル、１３４…画像データ記憶
部、１３５…水平画素カウンタ、１４０…画素クロック
発生器、１４１…水平画素カウンタ、１４２…垂直画素
カウンタ、１４３…ＡＤ変換器、１４４…ＤＡ変換器、
１４５…液晶駆動回路、１４６…液晶パネル、１５１…
ＡＤ変換回路、１５２…ガンマ補正回路、１５３…表示
パネル、１５４…サブフィールド処理回路、１５５…制
御回路、１５６…駆動回路、１５７…画素クロック発生
部、１５８…水平画素カウンタ、１５９…垂直画素カウ
ンタ、１７１…水平画素カウンタ、１７２…垂直画素カ
ウンタ、１７３…画像データ記憶部、１７４…印字制御
回路、１７５…印字部
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 1/405 Ｇ０９Ｇ 5/00 ５２０Ｊ ５Ｃ０８２ 1/46 Ｈ０４Ｎ 1/46 Ｚ 9/64 1/40 Ｃ (72)発明者 津村 誠 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 内海 夕香 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 2C087 AA15 AA16 AB01 AC07 BA03 BA08 BD36 5B057 AA01 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CE11 CE17 CH03 CH07 CH08 5C066 AA11 BA13 CA27 GA01 HA03 5C077 LL17 LL18 LL19 MP08 NN02 NN08 PP32 PP37 PQ08 PQ12 PQ23 RR09 TT02 TT09 TT10 5C079 HB01 LA33 LB02 LC05 MA04 MA11 NA03 NA05 NA10 NA11 NA25 5C082 BA34 BA35 BA39 CA12 CA81 CA85 CB01 DA51 MM10

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 色信号間の変換に、入力色信号と前記入
    力色信号に対応する出力色信号の関係をテーブル化した
    色補正テーブルを利用する画像処理装置において、 所定の離散的な入力色信号と当該離散的な入力色信号に
    対応する出力色信号の関係をテーブル化した色補正テー
    ブルを格納する色補正テーブル保存部と、 入力された色信号を近似する前記色補正テーブルの前記
    離散的な入力色信号を出力する近似部と、 前記近似部に入力された色信号と前記近似部から出力さ
    れた色信号とから近似誤差を算出する近似誤差生成部
    と、 前記近似誤差生成部で算出された近似誤差を保持する近
    似誤差保持部と、 前記近似誤差保持部に保持されている前記近似誤差を用
    いて前記近似部に入力される色信号を補正する信号補正
    部と、 前記色補正テーブルを参照して、前記近似部から出力さ
    れた入力色信号に対応する出力色信号を出力する出力部
    と、を含むことを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の画像処理装置において、
    前記出力部から出力される出力色信号は、当該出力信号
    が入力されるデバイスが表現可能な階調データと、ディ
    ザ処理により前記階調データの切り替えを行うためのデ
    ータとで構成されていることを特徴とする画像処理装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の画像処理装置において、
    前記階調データの切り替えを行うためのデータと閾値を
    配列したディザマトリクスとの比較を行ってディザ結果
    を出力するディザ処理部と、前記ディザ結果を前記階調
    データに加算する加算部と、を備えることを特徴とする
    画像処理装置。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載の画像
    処理装置において、前記近似部は、入力された色信号を
    前記離散的な入力色信号間に設けた閾値と比較して、前
    記入力された色信号を近似する離散的な色信号を決定す
    ることを特徴とする画像処理装置。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項記載の画像
    処理装置において、前記色補正テーブルの前記離散的な
    入力色信号間の間隔が非等間隔であることを特徴とする
    画像処理装置。
  6. 【請求項６】 請求項１〜４のいずれか１項記載の画像
    処理装置において、前記色補正テーブルの前記離散的な
    入力色信号は、入力色信号の階調数をＮ等分（Ｎは２以
    上の正の整数）したときの最低階調、最高階調及び各分
    割点に当たる階調に対応する色信号であることを特徴と
    する画像処理装置。
  7. 【請求項７】 入力された色信号を補正するステップ
    と、 所定の離散的な入力色信号と当該離散的な入力色信号に
    対応する出力色信号の関係をテーブル化した色補正テー
    ブルを用い、前記補正された入力色信号に近似した前記
    離散的な入力色信号を求めるステップと、 前記補正された入力色信号と前記近似した色信号とから
    近似誤差を算出するステップと、 前記色補正テーブルを参照して、前記近似した入力色信
    号に対応する出力色信号を出力するステップとを含み、
    前記近似誤差をその後に入力される色信号補正のために
    用いることを特徴とする画像処理方法。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の画像処理方法において、
    前記近似した入力信号に対応する出力色信号は、当該出
    力信号が入力されるデバイスが表現可能な階調データ
    と、ディザ処理により前記階調データの切り替えを行う
    ためのデータとで構成されていることを特徴とする画像
    処理方法。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の画像処理方法において、
    前記階調データの切り替えを行うためのデータと閾値を
    配列したディザマトリクスとの比較を行ってディザ結果
    を出力するステップと、前記ディザ結果を前記階調デー
    タに加算するステップと、を備えることを特徴とする画
    像処理方法。
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