JP2003216948A - 代表色抽出装置及び代表色抽出プログラム - Google Patents

代表色抽出装置及び代表色抽出プログラム

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JP2003216948A JP2002015560A JP2002015560A JP2003216948A JP 2003216948 A JP2003216948 A JP 2003216948A JP 2002015560 A JP2002015560 A JP 2002015560A JP 2002015560 A JP2002015560 A JP 2002015560A JP 2003216948 A JP2003216948 A JP 2003216948A
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Takahiro Mochizuki
貴裕 望月
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Japan Broadcasting Corp
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Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、人間の色感覚で類似する色を代表
色として抽出することがなく、人間の色感覚に適合した
代表色を抽出することができる代表色抽出装置及び代表
色抽出プログラムを提供することを目的とする。 【解決手段】 HSV色空間を彩度S方向に複数領域に
分割し、彩度Sが大きい領域では明度V方向の分割数を
小さくし色相H方向の分割数を大きくし、かつ、彩度S
が小さい領域では明度V方向の分割数を大きくし色相H
方向の分割数を小さく設定し、この分割されたHSV色
空間分割領域を用いてヒストグラムの計算を行うと共に
各画素のHSV値を格納し、度数の大きい順にHSV色
空間分割領域毎に画素のHSV値に基づいて代表色を得
ることにより、人間の色感覚で類似する色を代表色とし
て抽出することがなく、人間の色感覚に適合した代表色
を抽出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は代表色抽出装置及び
代表色抽出プログラムに関し、特に、画像の代表色を抽
出する代表色抽出装置及び代表色抽出プログラムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】各メディアで大量に電子化され蓄積され
た画像の多様化に伴い、画像の内容だけでなく全体的な
印象や構図等の人間の感性に適合した画像検索の必要性
が高まっている。このような人間の感性に適合した画像
検索を行うものとして、参考文献1:「参照画像描画に
よる柔軟な画像検索」2000年画像符号化シンポジウ
ム(PCSJ2000)予稿集p101−102に記載
の画像検索装置が提案されている。
【0003】上記の画像検索装置においては、まず、複
数の検索対象画像それぞれに対し、画像を覆うように複
数かつ全ての画像において同数の特徴サブブロックを設
定し、その各特徴サブブロックから色特徴ベクトルとテ
クスチャ特徴ベクトル(フラクタルベクトル)を抽出す
る。この際に複数の検索対象画像の代表色を所定数だけ
抽出する。これは複数の検索対象画像で多用されている
色(代表色)を利用して問い合わせ画像を描画した方が
問い合わせ画像と近い色特徴を持つ画像が複数の検索対
象画像の中に存在する確率が大きくなるからである。
【0004】そして、上記代表色を利用して問い合わせ
画像を描画し、この問い合わせ画像についても各特徴サ
ブブロックから色特徴ベクトルとテクスチャ特徴ベクト
ルを抽出する。次に、問い合わせ画像と各検索対象画像
について、対応する特徴サブブロック同士の色特徴ベク
トル距離の全特徴サブブロックにおける和を基に色特徴
ベクトルに関する類似度を計算し、次にテクスチャ特徴
ベクトルに関する類似度も同様に計算し、それら2つの
類似度を足し合わせたものから画像の類似度を算出して
いる。
【0005】ここで、画像の性質をよく表す特徴のひと
つとして、HSVヒストグラムなる特徴が既に存在す
る。ここで、HSV色空間とは、Hは色相(0〜360
°)、Sは彩度(0〜1)、Vは明度(0〜1)であ
り、明るさの要素と色成分の要素を分離して考えること
ができるため画像処理に適している。
【0006】従来における複数の検索対象画像のHSV
ヒストグラム計算においては、色相H,彩度S,明度V
の各成分をそれぞれ等間隔に分割することにより複数の
ヒストグラム分割領域を設定し、対象画像を構成する各
画素のHSV値がどのヒストグラム分割領域に属するか
を判定し、当該ヒストグラム分割領域の度数をインクリ
メントすると共に、当該ヒストグラム分割領域のビンに
その画素のHSV値を保持している。そして、度数の大
きなものから順に所定数のヒストグラム分割領域を選
び、選んだ各ヒストグラム分割領域のHSV平均値を代
表色として抽出している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法によりヒス
トグラムを計算して代表色抽出を行った場合、それら代
表色によって表現される対象画像集合(複数の検索対象
画像)の色特徴は、実際の人間がその画像集合に対する
色感覚に適合しないことがある。それは色の鮮やかさや
明暗などに対する人間の感覚を考慮せずに色空間を等間
隔に分割していることが原因のひとつであると考えられ
る。このため、例えば人間の感覚では類似する複数の色
を代表色として抽出されてしまう等の問題があった。
【0008】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、人間の色感覚で類似する色を代表色として抽出する
ことがなく、人間の色感覚に適合した代表色を抽出する
ことができる代表色抽出装置及び代表色抽出プログラム
を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1,2に記載の発
明は、HSV色空間を彩度S方向に複数領域に分割し、
彩度Sが大きい領域では明度V方向の分割数を小さくし
色相H方向の分割数を大きくし、かつ、彩度Sが小さい
領域では明度V方向の分割数を大きくし色相H方向の分
割数を小さく設定し、画像を構成する各画素のHSV値
から各画素が分割されたHSV色空間分割領域のどれに
属するかを判定し、前記各画素が属するHSV色空間分
割領域に対応させて前記各画素のHSV値を格納し、前
記各画素が属するHSV色空間分割領域に対応する度数
をインクリメントしてヒストグラムを計算し、度数の大
きい順にHSV色空間分割領域に順位をつけ、上位のH
SV色空間分割領域について前記HSV色空間分割領域
毎に対応して格納された画素のHSV値に基づいて代表
色を得ることにより、人間の色感覚で類似する色を代表
色として抽出することがなく、人間の色感覚に適合した
代表色を抽出することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の代表色抽出装置
の一実施例のブロック図を示す。代表色抽出装置はコン
ピュータシステムで構成されている。同図中、ハードデ
ィスク装置10にはCPU12で実行する代表色抽出プ
ログラム、対象画像集合すなわち複数の検索対象画像、
及びHSV色空間分割領域データ等が記憶される。CP
U12はハードディスク装置10から読み出される代表
色抽出プログラムを実行して複数の検索対象画像から代
表色を抽出する。この際に、CPU12はRAM14を
作業領域として使用する。
【0011】入出力インタフェース16は例えば検索対
象画像を外部から入力するために使用される。入力装置
18は代表色抽出装置への入力を行うためのキーボード
及びマウス等のポインティングデバイスである。ディス
プレイ装置20は抽出結果の代表色の表示等に使用され
る。上記のハードディスク装置10からディスプレイ装
置20までの各部はバス22で相互に接続されている。
【0012】図2は、本発明の代表色抽出装置の一実施
例の機能構成図を示す。同図中、代表色抽出装置30
は、HSV色空間分割部32と、HSVヒストグラム計
算部34と、抽出部36とから構成されている。
【0013】HSV色空間分割部32は、3次元のHS
V色空間を彩度S方向にNs個の領域に分割する。Ns
=4の場合、例えばS=0.15,S=0.39,S=
0.66それぞれを境界とする。なお、彩度S方向に等
分割してS=0.25,S=0.50,S=0.75そ
れぞれを境界としても良い。
【0014】彩度S方向の各分割領域をS[i](但
し、i=0〜Ns−1の整数とする)としたとき、分割
領域S[i]について、色相H方向に分割数Nh(i)
で等分割し、かつ、明度V方向に分割数Nv(i)で等
分割する。この場合の分割の条件として、彩度Sが大き
く鮮やかな色の領域では、明度変化による色の変化に対
し人間は鈍感であり、かつ、色相変化には敏感であるた
め、明度V方向の分割数Nv(i)を小さくし色相H方
向の分割数Nh(i)を大きくする。逆に、彩度Sが小
さくくすんだ色の領域では明度変化による色の変化に対
し人間は敏感であり、かつ、色相変化には鈍感であるた
め、明度V方向の分割数Nv(i)を大きくし色相H方
向の分割数Nh(i)を小さくする。
【0015】つまり、Nh(i−1)≦Nh(i)かつ
Nv(i−1)≧Nv(i)の関係となる。図3(A)
に、Ns=4,Nv(0)=6,Nv(1)=3,Nv
(2)=3,Nv(3)=2とした場合の明度V方向の
分割例を示し、図3(B)に、Ns=4,Nh(0)=
1,Nh(1)=3,Nh(2)=3,Nh(3)=6
とした場合の色相H方向の分割例を示す。
【0016】HSV色空間分割部32は、予め図3
(A),(B)に示すように設定されたHSV色空間分
割領域の各境界のHSV値をHSV色空間分割領域デー
タとして、HSVヒストグラム計算部34に供給する。
【0017】図4は、HSVヒストグラム計算部34が
実行するヒストグラム計算処理の一実施例のフローチャ
ートを示す。同図中、ステップS10で各HSV色空間
分割領域に対してビン及び度数(カウンタ)を設定し、
全てのビンを空集合、全ての度数を0に初期化する。な
お、ビンは画素のHSV値を格納する記憶領域であり、
度数と共にRAM14内に確保される。
【0018】ステップS12で対象画像集合から1枚の
画像を選択し、ステップS14で選択した画像の画素デ
ータを画素単位で読み込む。画像データは3原色RGB
値で表されているため、ステップS16でRGB値をH
SV値に変換する。次に、ステップS18で当該画素の
HSV値をHSV色空間分割領域データと比較して、ど
のHSV色空間分割領域に属するかを判定する。
【0019】そして、ステップS20で当該画素が属す
るHSV色空間分割領域のビンに当該画素のHSV値を
格納し、当該画素が属するHSV色空間分割領域の度数
を1インクリメントする。この後、ステップS22で選
択した画像の全ての画素データについて処理を終了した
か否かを判別し、終了していなければステップS14に
進んで次の画素についてステップS14〜S20の処理
を繰り返す。
【0020】一方、選択した画像の全ての画素データに
ついて処理を終了している場合にはステップS24に進
み、対象画像集合の全ての画像の選択を終了したか否か
を判別する。ここで、全ての画像の選択を終了していな
ければステップS12に進んで次の画像を選択してステ
ップS12〜S22の処理を繰り返し、全ての画像の選
択を終了していればこの処理を終了する。
【0021】図5は、抽出部36が実行する抽出処理の
一実施例のフローチャートを示す。同図中、ステップS
30でHSV色空間分割領域を度数の大きい順に順位を
つける。次にステップS32で度数が上位Ncol(N
colは例えば10から数10程度の整数)個のHSV
色空間分割領域について、各HSV色空間分割領域毎に
ビンに格納されている画素のHSV値の平均を求め、ス
テップS34で各HSV色空間分割領域のHSV平均値
をRGB値に変換し、これを各HSV色空間分割領域の
代表色とする。そして、ステップS36でNcol種類
の代表色をディスプレイ装置20上の所定位置に表示し
て処理を終了する。
【0022】なお、ステップS32で各HSV色空間分
割領域のHSV平均値を求める代わりに、各HSV色空
間分割領域の重心を求めることも可能である。しかし、
各HSV色空間分割領域のHSV平均値を求める実施例
の方が、各分割領域における画素分布を代表色に反映さ
せることができるので好適である。
【0023】図6は、本発明を適用した画像検索装置に
おけるディスプレイ装置20上の代表色表示例を示す。
この表示例では、表示画像の下部に代表色選択部40が
設けられ、20種類の代表色が表示されている。なお、
テクスチャ選択部42には対象画像集合から抽出された
24種類のテクスチャが表示されており、描画領域44
に問い合わせ画像の描画が行われる。
【0024】このように、本発明によれば、彩度Sが大
きく鮮やかな色の領域では、明度変化による色の変化に
対し人間は鈍感であり、かつ、色相変化には敏感である
ため、明度V方向の分割数Nv(i)を小さくし色相H
方向の分割数Nh(i)を大きくし、逆に、彩度Sが小
さくくすんだ色の領域では明度変化による色の変化に対
し人間は敏感であり、かつ、色相変化には鈍感であるた
め、明度V方向の分割数Nv(i)を大きくし色相H方
向の分割数Nh(i)を小さくしてHSV色空間分割領
域を設定しているため、人間の色感覚で類似する色を代
表色として抽出することがなく、人間の色感覚に適合し
た代表色を抽出することができる。
【0025】なお、上記実施例では複数の検索対象画像
である対象画像集合から代表色を抽出しているが、1枚
の画像の代表色を抽出するものであっても良く、実施例
に限定されるものではない。
【0026】なお、HSV色空間分割部32が請求項記
載のHSV色空間分割手段に対応し、HSVヒストグラ
ム計算部34がヒストグラム計算手段に対応し、抽出部
36が抽出手段に対応する。
【0027】
【発明の効果】上述の如く、請求項1,2に記載の発明
は、HSV色空間を彩度S方向に複数領域に分割し、彩
度Sが大きい領域では明度V方向の分割数を小さくし色
相H方向の分割数を大きくし、かつ、彩度Sが小さい領
域では明度V方向の分割数を大きくし色相H方向の分割
数を小さく設定し、画像を構成する各画素のHSV値か
ら各画素が分割されたHSV色空間分割領域のどれに属
するかを判定し、各画素が属するHSV色空間分割領域
に対応させて各画素のHSV値を格納し、各画素が属す
るHSV色空間分割領域に対応する度数をインクリメン
トしてヒストグラムを計算し、度数の大きい順にHSV
色空間分割領域に順位をつけ、上位のHSV色空間分割
領域についてHSV色空間分割領域毎に対応して格納さ
れた画素のHSV値に基づいて代表色を得ることによ
り、人間の色感覚で類似する色を代表色として抽出する
ことがなく、人間の色感覚に適合した代表色を抽出する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の代表色抽出装置の一実施例のブロック
図である。
【図2】本発明の代表色抽出装置の一実施例の機能構成
図である。
【図3】明度V方向、色相H方向それぞれの分割例を示
す図である。
【図4】ヒストグラム計算処理の一実施例のフローチャ
ートである。
【図5】抽出処理の一実施例のフローチャートである。
【図6】本発明を適用した画像検索装置における代表色
表示例を示す図である。
【符号の説明】
10 ハードディスク装置 12 CPU 14 RAM 16 入出力インタフェース 18 入力装置 20 ディスプレイ装置 22 バス 30 代表色抽出装置 32 HSV色空間分割部 34 HSVヒストグラム計算部 36 抽出部 40 代表色選択部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 HSV色空間を彩度S方向に複数領域に
    分割し、彩度Sが大きい領域では明度V方向の分割数を
    小さくし色相H方向の分割数を大きくし、かつ、彩度S
    が小さい領域では明度V方向の分割数を大きくし色相H
    方向の分割数を小さく設定したHSV色空間分割手段
    と、 画像を構成する各画素のHSV値から各画素が前記HS
    V色空間分割手段で分割されたHSV色空間分割領域の
    どれに属するかを判定し、前記各画素が属するHSV色
    空間分割領域に対応させて前記各画素のHSV値を格納
    し、前記各画素が属するHSV色空間分割領域に対応す
    る度数をインクリメントしてヒストグラムを計算するヒ
    ストグラム計算手段と、 度数の大きい順にHSV色空間分割領域に順位をつけ、
    上位のHSV色空間分割領域について前記HSV色空間
    分割領域毎に対応して格納された画素のHSV値に基づ
    いて代表色を得る抽出手段とを有することを特徴とする
    代表色抽出装置。
  2. 【請求項2】 コンピュータを、 HSV色空間を彩度S方向に複数領域に分割し、彩度S
    が大きい領域では明度V方向の分割数を小さくし色相H
    方向の分割数を大きくし、かつ、彩度Sが小さい領域で
    は明度V方向の分割数を大きくし色相H方向の分割数を
    小さく設定したHSV色空間分割手段、 画像を構成する各画素のHSV値から各画素が前記HS
    V色空間分割手段で分割されたHSV色空間分割領域の
    どれに属するかを判定し、前記各画素が属するHSV色
    空間分割領域に対応させて前記各画素のHSV値を格納
    し、前記各画素が属するHSV色空間分割領域に対応す
    る度数をインクリメントしてヒストグラムを計算するヒ
    ストグラム計算手段、 度数の大きい順にHSV色空間分割領域に順位をつけ、
    上位のHSV色空間分割領域について前記HSV色空間
    分割領域毎に対応して格納された画素のHSV値に基づ
    いて代表色を得る抽出手段、 として機能させるための代表色抽出プログラム。
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