JP2004096731A

JP2004096731A - カラー映像での適応的色の向上方法及び装置

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Publication number: JP2004096731A
Application number: JP2003277299A
Authority: JP
Inventors: Won-Hee Choe; 崔　▲援▼煕; Chang-Yeong Kim; 金　昌容; Du-Sik Park; 朴　斗植; Seong-Deok Lee; 李　性徳; Ho-Young Lee; 李　皓榮
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-07-20
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: DE60308104T2; EP1383341A2; BRPI0302384B1; US20040013298A1; JP3749722B2; EP1383341A3; BRPI0302384A2; CN1297941C; DE60308104D1; BRPI0302384A8; CN1477598A; US7433104B2; EP1383341B1

Abstract

【課題】カラー映像での適応的色の向上方法及び装置を提供する。
【解決手段】彩度成分抽出部は、入力映像から彩度成分を抽出する。彩度関数決定変数計算部は所定の基準値によって入力映像の彩度を向上させる関数である彩度向上関数を決定する。彩度向上部は彩度向上関数を利用して抽出された彩度成分を変更する。彩度成分合成部は変更された彩度成分と入力映像の残りの成分とを合成して出力映像を生成する。
【選択図】図３

Description

　本発明は、カラー映像での適応的色の向上装置及び方法に係り、より詳しくは、入力映像の彩度値を適応的に変化させて入力映像の色を向上させる装置及び方法に関する。

　カラー映像の色を向上させるために多様な技術が提案されてきた。このような従来の色向上技法のうち、自然映像に依存した彩度補正方法（特許文献１参照）は、認知彩度と最も類似した彩度の表現が可能なＨＳＶ色空間で彩度を向上させた。しかし、この方法は特定しきい値以下の平均彩度を有する映像にだけついて彩度の向上が可能であるので、動画に適用する場合にしきい値前後の平均彩度を有する連続的な映像では画面のちらつきが発生する問題点がある。

　また、回帰アルゴリズムを使用したビデオデコーダでの自動的な彩度調整方法（特許文献２参照）は複合ビデオ信号から得られたＹＣｂＣｒ信号と理想的なバースト信号との比を算出し、回帰アルゴリズムを使用してカラー信号の増幅利得を増やすことによって算出された比に対応して色相を補償する。しかし、この方法はあらゆるカラー映像に適用されることでなくビデオ信号に限って適用できて、色差信号の変化による色相（ｈｕｅ）の変化が発生できる。さらに、図１に示されたようにＹＣｂＣｒ変換色空間の特性上の彩度過飽和が発生する問題点がある。

　一方、高速色変換方法（特許文献３参照）は次の仮定に基づく。つまり、入力映像のカラー信号（ＲＧＢ）をＨＳＩ色空間の信号に変換して彩度をａ倍増加させた量は増加された彩度によって移動したＲＧＢ色空間のベクトルと元のカラー信号が表すＲＧＢベクトルとの和と同じである。このような仮定で、彩度増加量はＲＧＢ色空間でのベクトルに表現可能なので、彩度の変化量をＲＧＢ色空間での３ｘ３行列変換に表すことによって与えられた入力ＲＧＢ信号について３ｘ３行列変換を通じて向上した彩度の出力ＲＧＢ信号が得られる。この方法は色相と彩度を表現するための色空間間の非線形変換過程が不要なので、他の彩度変換アルゴリズムに比べて遂行速度の速い彩度変換方法と言える。しかし、この方法を動画に適用する場合にあらゆる映像について同量の彩度向上でなく入力される映像特性を考慮した適応的な彩度向上が提供できない問題点がある。

　また、前述した従来の彩度向上方法は、何れも低彩度領域に見なされる雲のような映像についての別途の考慮なく１つの映像について一括して彩度を向上させるので、低彩度を含む映像は不自然な色に再現される問題点がある。
米国特許第５,４５０,２１７号明細書米国特許第６,１８８,７８８Ｂ１号明細書米国特許第５,３１５,６９４号明細書

　本発明が解決しようとする技術的課題は、動画に適した適応的な彩度向上、彩度向上時の過飽和発生防止及び低彩度領域についての過度な彩度向上を防止するカラー映像での適応的色の向上方法及び装置を提供するところにある。

　本発明が解決しようとする他の技術的課題は、動画に適した適応的な彩度向上、彩度向上時の過飽和発生防止及び低彩度領域についての過度な彩度向上を防止するカラー映像での適応的色の向上方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取ることのできる記録媒体を提供するところにある。

　上記の技術的課題を達成するため、本発明に係るカラー映像での適応的色の向上方法は、（ａ）入力映像から彩度成分を抽出する段階と、（ｂ）所定の基準値によって前記入力映像の彩度を向上させるために用いられる彩度向上関数を決定する段階と、（ｃ）前記彩度向上関数を利用して抽出された彩度成分を変更する段階と、（ｄ）前記変更された彩度成分と前記入力映像の残りの成分を合成して出力色相値を生成する段階と、（ｅ）前記出力色相値に基づいて出力映像を生成して出力する段階と、を含む。

　望ましくは、前記（ａ）段階は、（ａ１）前記入力映像を、彩度成分を抽出できる色空間に変換する段階と、（ａ２）前記変換された入力映像から彩度成分を抽出する段階と、を含む。

　前記彩度向上関数は、低彩度領域の入力画素については彩度向上度が低く、高彩度領域の入力画素については彩度向上度が高く現れるようにするのが望ましい。

　望ましくは、前記彩度向上関数は前記入力映像の特性に基づいて決定され、前記（ｂ）段階は、（ｂ１）前記入力映像の色信号から前記入力映像の平均彩度値を抽出する段階と、（ｂ２）前記抽出された平均彩度値に基づいて彩度向上関数の決定変数を決定する段階と、（ｂ３）前記彩度向上関数の決定変数に基づいて前記彩度向上関数を決定する段階と、を含む。

　望ましくは、前記彩度向上関数の決定変数は次の式によって決定される。

　ここで、αは彩度向上関数の決定変数、そして、Ｓ_avgは入力映像の平均彩度値を意味する。

　望ましくは、前記彩度向上関数の決定変数及び前記彩度向上関数はそれぞれ次の式によって決定される。

　ここで、Ｆ（ｘ）は彩度向上関数、αは彩度向上関数の決定変数、Ｓ_avgは入力映像の平均彩度値、Ｓ_iは入力映像の彩度値、そして、Ｓ_oは出力映像の彩度値を意味する。

　望ましくは、前記彩度向上関数の決定変数及び前記彩度向上関数は、それぞれ次の式によって決定される。

　ここで、Ｆ（ｘ）は彩度向上関数、αは彩度向上関数の決定変数、Ｓ_avgは入力映像の平均彩度値、Ｓ_iは入力映像の彩度値、Ｓ_oは出力映像の彩度値、そして、Ｋは任意の定数を意味する。

　望ましくは、前記彩度成分を抽出できる色空間はＨＳＶ色空間、ＹＣｂＣｒ色空間のうち少なくとも１つを含む。

　望ましくは、前記（ｂ）段階において、前記彩度向上関数は、ユーザから入力された選好彩度向上値に基づいて決定される。望ましくは、前記（ｂ）段階は、（ｂ１）前記ユーザから選好彩度向上値を入力される段階と、（ｂ２）前記選好彩度向上値に基づいて彩度向上関数の決定変数を決定する段階と、（ｂ３）前記彩度向上関数の決定変数に基づいて前記彩度向上関数を決定する段階と、を含む。

　ここで、αは彩度向上関数の決定変数、α_userはユーザ選好彩度向上値を意味する。

　望ましくは、前記彩度向上関数の決定変数及び前記彩度向上関数はそれぞれ次式によって決定される。

　ここで、Ｆ（ｘ）は彩度向上関数、αは彩度向上関数の決定変数、α_userはユーザ選好彩度向上値、Ｓ_iは入力映像の彩度値、そして、Ｓ_oは出力映像の彩度値を意味する。

　ここで、Ｆ（ｘ）は彩度向上関数、αは彩度向上関数の決定変数、α_userはユーザ選好彩度向上値、Ｓ_iは入力映像の彩度値、Ｓ_oは出力映像の彩度値、そして、Ｋは任意の定数を意味する。

　望ましくは、前記彩度向上関数の決定変数の最大値はＣＩＥＬ^*ａ^*ｂ^*色空間で所定の色差式についての視知覚特性に基づいて決定され、前記色差式は次の式で定義される。

　ここで、ΔＨは色相の変化度、そして、ΔＬは輝度の変化度を意味する。

　上記の他の技術的課題を達成するため、本発明に係るカラー映像での適応的色の向上装置は、入力映像から彩度成分を抽出する彩度成分抽出部と、所定の基準値によって前記入力映像の彩度を向上させるために用いられる彩度向上関数を決定する彩度関数決定変数計算部と、前記彩度向上関数を利用して前記抽出された彩度成分を変更する彩度向上部と、変更された彩度成分と前記入力映像の残りの成分を合成して出力映像を生成する彩度成分合成部と、を具備する。

　望ましくは、第１色空間の座標値によって表現された前記入力映像を、彩度成分の抽出可能な第２色空間の座標値に変換して前記彩度成分抽出部に提供する第１色相変換部と、前記第２色空間の座標値によって表現された前記出力映像を前記第１色空間の座標値に変換して出力する第２色相変換部と、をさらに具備する。

　望ましくは、前記彩度関数決定変数計算部に前記基準値として提供される前記入力映像の平均彩度値を算出するフレーム彩度平均計算部をさらに具備する。

　望ましくは、前記彩度関数決定変数計算部は、低彩度領域の入力画素については彩度向上度が低く、高彩度領域の入力画素については彩度向上度が高く現れるように、前記彩度向上関数を決定する。

　望ましくは、前記彩度関数決定変数計算部は、前記入力映像の特性に基づいて彩度向上関数を決定する。

　望ましくは、前記基準値は前記入力映像の平均彩度値であり、前記彩度関数決定変数計算部は前記入力映像の平均彩度値に基づいて彩度向上関数の決定変数を決定し、前記決定された彩度向上関数の決定変数に基づいて前記彩度向上関数を決定する。

　望ましくは、前記彩度関数決定変数計算部は前記彩度向上関数の決定変数を次式によって決定する。

　望ましくは、前記彩度関数決定変数計算部は、前記彩度向上関数の決定変数及び前記彩度向上関数をそれぞれ次式によって決定する。

　望ましくは、前記彩度関数決定変数計算部はユーザから入力されたユーザ選好彩度向上値に基づいて前記彩度向上関数を決定し、前記彩度関数決定変数計算部は前記ユーザから入力された前記選好彩度向上値に基づいて彩度向上関数の決定変数を決定した後で前記彩度向上関数の決定変数に基づいて前記彩度向上関数を決定する。

　望ましくは、前記彩度関数決定変数計算部は、前記彩度向上関数の決定変数を次式によって決定する。

　ここで、αは彩度向上関数の決定変数、そして、α_userはユーザ選好彩度向上値を意味する。

　望ましくは、前記彩度向上関数の決定変数の最大値はＣＩＥＬ^*ａ^*ｂ^*色空間で所定の色差式についての視知覚特性に基づいて決定され、前記色差式は次式で定義される。

　本発明による適応的色の向上装置及び方法によれば、入力映像の平均彩度に基づいて彩度向上関数を定義し、ＨＳＶ色空間で定義された彩度向上関数によって彩度が向上するので、彩度の過飽和防止と共に色相及び輝度は維持しつつ可変的な入力映像について自動的に最適の彩度に表現する効果がある。また彩度向上関数の特性上、低彩度領域の過度な彩度向上が防止される効果がある。

　以下、添付された図面を参照して本発明に係る適応的色の向上方法及び装置についての望ましい実施形態を詳細に説明する。
　本発明は色相と輝度との変化は最小化して入力映像に合わせて自動に最適の彩度を再現し、ユーザの任意調節の時、彩度の過飽和を防止して低彩度領域付近の値が入力値である場合、不自然な彩度増加を防ぐことを特徴とする。
　図１は、本発明に係る適応的彩度向上装置の望ましい一実施形態の構成を示すブロック図である。

　図１を参照すれば、本発明の実施形態に係る適応的彩度向上装置は、彩度成分抽出部１１０、フレーム彩度平均計算部１２０、彩度関数決定変数計算部１３０、彩度成分向上部１４０、及び彩度成分合成部１５０を有する。

　彩度成分抽出部１１０は、入力される映像データから彩度成分を抽出する。入力される映像データは、ＹＵＶ、ＹＣｂＣｒなどのように三磁極値に彩度成分が含まれた色空間によって表現されたデータである。彩度成分抽出部１１０は、入力される映像データから彩度成分Ｓだけを抽出して彩度成分向上部１４０に出力し、他の成分を彩度成分向上部１５０に出力する。入力される映像データがＹＣｂＣｒ色空間によって表現されている場合、彩度成分抽出部１１０は、式（１）または式（２）によって入力される映像データから彩度成分を抽出する。
　式（１）：

　式（２）：

　式（１）のβは調整変数であり、式（２）のＣｒ_max及びＣｂ_maxは輝度Ｙにおける入力映像データの最大色相成分である。Ｃｒ_max及びＣｂ_maxは、ＹＣｂＣｒ色空間の特性に合う彩度成分値の範囲の調整に使われる。Ｃｒ_max及びＣｂ_maxは、ＹＣｂＣｒ色空間における輝度値Ｙによって変化する。

　フレーム彩度平均計算部１２０は、入力される映像信号に基づいてフレームの彩度成分の平均Ｓ_avgを計算して彩度関数決定変数計算部１３０に出力する。入力映像の大きさをＮｘＭとする時、フレーム彩度平均計算部１２０は式（３）によってフレームの平均彩度Ｓ_avgを計算する。
　式（３）：

　ここで、Ｓ_iは入力映像を構成するそれぞれのフレームの彩度値である。

　彩度関数決定変数計算部１３０は、式（３）によって計算された平均彩度値Ｓ_avgに基づいて、式（４）によって入力映像に適した彩度向上関数を決定する変数αを計算する。ここで、彩度向上関数の決定変数αは出力彩度の増加度を決定するための因子であって、入力映像の平均彩度Ｓ_avgにより決定される。
　式（４）：

　彩度成分向上部１４０は、彩度関数決定変数計算部１３０から入力された彩度向上関数の決定変数αによって決定された彩度向上関数を用いて、入力画像の各画素別の彩度を決定する。そして、彩度成分向上部１４０は、彩度成分抽出部１１０から入力された彩度成分を調整する。この彩度成分向上部１４０は、式（５）によって彩度成分を調整する。

　式（５）：
　ここで、彩度向上関数Ｆは、各画素の入力彩度Ｓから増加した彩度Ｓ’を出力とする関数である。

　彩度成分合成部１５０は、彩度成分彩度成分向上部１４０から入力される彩度向上した彩度成分Ｓ´と、彩度抽出部１１０から入力される他の映像成分とを合成し、さらに、そ
の合成された彩度成分にしたがって、出力映像を生成したり、ＲＧＢ色空間のようにディスプレー装置に適する他の色空間に変換することができる。

　図１を参照して説明した本発明による適応的彩度向上装置の一実施形態の彩度関数決定変数計算部１３０は、ユーザから直接ユーザ選好彩度α_userを入力されうる。この場合、フレーム彩度平均計算部１２０は動作しない。

　図２は、本発明の他の実施形態に係る適応的彩度向上装置の構成を示すブロック図であり、図３は、本発明によるユーザ設定による彩度向上装置の望ましい実施形態の構成を示すブロック図である。

　図２及び図３を参照すれば、図３に示すフレーム彩度平均計算部２０１は、入力映像について適応的に彩度を向上させるために、動画の１つのフレーム映像または入力映像の彩度を得る。入力映像の大きさをＮｘＭとする時、彩度Ｓは式（６）のように定義され、その平均彩度Ｓ_avgは式（７）のように定義される。
　式（６）：

　式（７）：

　図２に示すとおり、彩度向上関数決定変数計算部２０２は、数７によって求められた平均彩度値を利用して、次式（８）によって入力映像に適した彩度向上関数決定変数αを得る。ここで、彩度向上関数の決定変数αは出力彩度の増加度を決定するための因子であって入力映像の平均彩度によって決定される。
　式（８）：

　一方、図３に示すとおり、彩度向上関数決定変数計算部３０１は、ユーザからユーザの選好彩度値α_userを受け取り、この値を式（９）に適用して彩度向上関数の決定変数αを求める。すなわち、彩度向上関数の決定変数αは、ユーザの選好彩度値α_userに基づいて任意に調整されうる。ここで、ユーザの選好彩度α_userの値は０と１との間の値である。
　式（９）：

　図２および図３を参照して、彩度向上部２０３、３０２は、それぞれ彩度向上関数の決定変数αに基づいて彩度向上関数を決定する。すなわち、彩度向上部２０３、３０２は、画素別に得られた彩度についてそれぞれ式（８）と式（９）によって定義される彩度向上関数の決定変数αを、式（１０）に示す彩度向上関数に適用する。
　式（１０）：

　ここで、彩度向上関数Ｆは各画素の入力彩度Ｓ_iから増加した彩度Ｓ_oを出力とする関数であって、彩度向上関数の決定変数αによって図４に示す特性を示し、低彩度領域での彩度増加量は低く、高彩度領域での彩度増加量は高い特性がある。

　図２および図３に示すように、第１色相変換部２０４、３０３は、式（１１）に示すように、入力画素のＲ，Ｇ，Ｂ値からＨ，Ｓ，Ｖ値を算出する。
　式（１１）：

　図２および図３に示すように、第２色相変換部２０５、３０４は、増加された彩度Ｓ_oを有するＨ，Ｓ，Ｖ値をＲ，Ｇ，Ｂ値に変換する。その遂行過程は次の通りである。
　まず、次の式（１２）によって、０゜〜３６０゜で表わされている色相Ｈを、６０で割って０〜６の数に変換した後、整数ｉｎｔ＿Ｈと素数ｄｅｃｉｍａｌ＿Ｈとに分離する。
　式（１２）：

　次に、式（１３）により、輝度Ｖと増加された彩度Ｓ_oに基づいて、ＲＧＢ値に替えられる値を生成する。
　式（１３）：

　最後に、式（１４）によって色相Ｈ値に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂ値が求められる。
　式（１４）：

　以下では、本発明の動作原理を詳しく説明し、前述した式（８）、式（９）及び式（１０）を決定する２つの方法を説明する。本発明は、色相と輝度との変化は最小化すると同時に、入力映像に合わせて向上した彩度を再現し、ユーザの任意調節時における彩度の過飽和防止のために、彩度向上色空間を色相、彩度、値で構成されたＨＳＶ色空間として使用する。これは、彩度値Ｓが、式（６）に示すように、ＲＧＢの３つの成分のうち過飽和可能性がある最大成分から計算されることによって、最大に飽和されてもＲＧＢ色領域を外れないようにすることで過飽和を防止できるからである。また、他の色空間と比べて、ＨＳＶ色空間が、人の視覚の色認知形態に近似している色を表現する色空間であって、無彩色成分と有彩色成分について個別に処理可能であり、彩度値は色相との連関性が低いので、彩度の変化にも色相の維持が可能であるからである。

　一方、人の視覚での鮮明な映像を認知するために、入力映像の彩度とは関係なく同じ程度に彩度を向上させる方法は、動画で連続的な彩度向上を維持できず、不自然な画面を提供する。したがって、入力映像についての適応的彩度向上のためには、低入力彩度については彩度向上度が低くなければならず、一方、高入力彩度については彩度向上度が高くなければならない。また入力映像の彩度向上度を高める場合、雲のような無彩色に近い色については不自然な彩度向上を防がなければならない。

　前記の問題点を解決するために、本発明は式（８）のように入力映像の平均彩度によって決定される適応的彩度向上関数を使用する。式（９）は、ユーザが選好する彩度値に基づいて適応的彩度向上関数を決定する方法を示している。本発明は、式（８）、式（９）、および式（１０）を決定するための２つの方法を提供する。

　以下では、方法１を説明する。
　式（１５）：

　式（１６）：

　式（１７）：

　方法１において、彩度向上関数の決定変数αは、式（８）と式（９）よりもむしろ式（１５）と式（１６）を使用して求められ、彩度向上関数Ｆは、式（１０）よりもむしろ式（１７）を用いて決定される。図４は、図３に示す彩度向上部で方法１を利用して求められた入出力特性曲線を示すグラフであり、図５は、図４に示された彩度入出力特性の彩度向上関数の決定変数による彩度増加量分布を示すグラフである。

　この方法において、０.１以下の低彩度領域の彩度を維持するために彩度向上関数の決定変数の最小値α_minを０.１に設定する。また、彩度向上関数の決定変数の最大値α_max及び入力映像の彩度比例係数α_refを求めるために、ＣＩＥＬ^*ａ^*ｂ^*色空間での色差式を利用して、色相と輝度の変化を人の視覚が認知できない範囲で可変できるようにする。

人の視覚の色差認知能力は、均等色空間であるＣＩＥＬ^*ａ^*ｂ^*でΔＥ_abが３以上である時、その色差が認識できる。この時、ＣＩＥＬ^*ａ^*ｂ^*色空間で輝度、彩度、色相の３つの成分を抽出できるが、この３つの成分で構成されたＣＩＥＬ^*ａ^*ｂ^*色空間での色差式ΔＥ_abは、式（１８）に表現可能であり、これは式（１９）のように表現することもできる。
　式（１８）：

　式（１９）：

　色相Ｈと輝度Ｌの変化尺度を色差式ΔＥ_LHと定義すれば、ΔＥＬＨは次式で表わされる。
　式（２０）：

　一方、人の視覚はΔＥ_LHが３以上で輝度と色相との変化が認知できる。

　したがって、本発明では前記のような人の視覚特性に基づいて彩度向上関数の決定変数αによって決定された彩度向上関数の出力映像と入力映像との色差ΔＥ_LHが人の視覚の変化についての認知範囲以下（＜３）になるようにα_maxとα_ref値をあらかじめ決定することによって、本発明の適応的彩度向上方法及びその装置では入力映像の彩度特性だけで色相及び輝度の変化を最小化しつつ入力映像に合う最適の彩度に表現された出力映像を得ることができる。

　図５に示すように、方法１の彩度向上関数は、低彩度領域（すなわち、彩度が０.１以下の値の領域）では彩度向上度が０以下の値であり、それ以上の彩度値については彩度向上度が標準正規分布な形態で増加する。このような形態の彩度向上関数は平均彩度の低い入力映像については彩度向上度が低い代わりに彩度の低い領域をさらに低くすることによってコントラスト向上の効果がある。

　以下では、方法２を説明する。
　式（２１）：

　式（２２）：

　式（２３）：

　方法２においては、彩度向上関数の決定変数αは、式（８）と式（９）よりもむしろ式（２１）と式（２２）を使用して求められる。彩度向上関数Ｆは、式（１０）の代わりに式（２３）を使用して決定される。図６は、図３に示す彩度向上部２０３、３０２で方法２を利用して求められた入出力特性曲線を示すグラフであり、図７は、図６に示された彩度入出力特性の彩度向上関数の決定変数についての彩度増加量分布を示すグラフである。

　図６と図７に示されたように、方法２における最大彩度増加特性は、方法１と類似した特性を示し、最低彩度増加特性は元の入力映像の彩度特性と同一に現れるように設計された。そして、最大彩度増加と最小彩度増加との間の彩度増加特性は最大及び最低特性の内挿法によって決定される。本発明の実施形態ではこの時の彩度増加量を決定する定数Ｋについて１.１５を使用する。

　方法２の彩度向上関数は、図７に示されるように、低彩度領域（すなわち、彩度が０.１以下の値の領域）では彩度向上度が０であり、それ以上の彩度値については彩度向上度が標準正規分布と同じ形態に増加する。

　図８Ａ及び図８Ｂは、本発明による映像の適応的彩度向上方法の望ましい実施形態の遂行過程を示すフローチャートである。図８Ａにおいて、映像全体の平均彩度は、前記式（３）から得られ、図８Ｂにおいて、映像全体の平均彩度は前記式（６）と式（７）から得られる。また、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、彩度向上関数を決定するための調節変数はそれぞれ前記式（４）及び式（８）によって求められる。

　図８Ａを参照すれば、段階Ｓ８００において、彩度成分抽出部１１０は、ＹＵＶ、ＹＣｂＣｒなどの所定の色空間によって表現された入力映像から彩度成分を抽出する。段階Ｓ８１０において、フレーム彩度平均計算部１２０は、入力映像全体の平均彩度値Ｓ_avgを計算し、彩度関数決定変数計算部１３０は、計算された平均彩度値Ｓ_avgに基づいて彩度向上関数の決定変数αを計算する。段階Ｓ８２０において、彩度成分向上部１４０は、彩度向上関数の決定変数αによって決定された彩度向上関数を用いて入力映像の画素別彩度を決定して彩度成分抽出部１１０から入力された彩度成分を変更する。段階Ｓ８３０において、彩度成分合成部１５０は、彩度成分向上部１４０によって彩度向上したＳ´と入力
映像の他の成分とを合成して出力映像を生成したり、ＲＧＢのようにディスプレー装置で使われる色空間の成分に変換して出力映像を生成する（Ｓ８３０）。

　図８Ｂを参照して、段階Ｓ８５０において、第１色相変換部２０４は、ＲＧＢ色空間によって表現された入力映像を、彩度成分を抽出できるＨＳＶ色空間の値に変換する。また、段階Ｓ８６０において、フレーム彩度平均計算部２０１は、入力映像全体の平均彩度値Ｓ_avgを計算し、彩度関数決定変数計算部２０２は、計算された平均彩度値Ｓ_avgに基づいて彩度向上関数の決定変数αを計算する。ここで、段階Ｓ８５０と段階Ｓ８６０との遂行順序は必要に応じて変更できる。
　次に、段階Ｓ８７０において、彩度向上部２０３は、彩度向上関数の決定変数αによって決定された彩度向上関数に基づいて入力映像の画素別彩度を決定してＳ８５０段階で得られたＨＳＶ値を調整する。そして、第２色相変換部２０５は、段階Ｓ８８０において、調整されたＨＳＶ値をＲＧＢ値に変換した後、段階Ｓ８９０において、変換されたＲＧＢ値に対応する出力映像を生成して出力する。

　図９Ａ及び図９Ｂは、本発明によるユーザの調節による映像の彩度向上方法の望ましい他の実施形態の遂行段階を示すフローチャートである。この方法において、ユーザが決定したユーザ調節変数に基づいて前記式（９）によって映像の彩度向上関数の決定変数が求められる。

　図９Ａに示すとおり、段階Ｓ９００において、彩度成分抽出部１１０は、ＹＵＶ、ＹＣｂＣｒなどの色空間によって表現された入力映像から彩度成分を抽出する。段階Ｓ９１０において、彩度関数決定変数計算部１３０は、ユーザから入力されたユーザ選好彩度向上値α_userに基づいて彩度向上関数の決定変数αを計算する。段階Ｓ９２０において、彩度成分向上部１４０は、彩度向上関数の決定変数αによって決定された彩度向上関数に基づいて入力映像の画素別彩度を決定して彩度成分抽出部１１０から入力された彩度成分を調整する。段階Ｓ９３０において、彩度成分合成部１５０は、彩度成分向上部１４０によって彩度向上したＳ´と入力映像の他の成分とを合成して出力映像を生成したり、ＲＧＢの
ようにディスプレー装置で使われる色空間の成分に変換して出力映像を生成する。

　図９Ｂに示すとおり、段階Ｓ９５０において、第１色相変換部３０３は、ＲＧＢ色空間によって表現された入力映像を彩度成分を抽出できるＨＳＶ色空間の値に変換する。段階Ｓ９６０において、彩度関数決定変数計算部３０１は、ユーザから入力されたユーザ選好彩度向上値α_userに基づいて彩度向上関数の決定変数αを計算する。段階Ｓ９７０において、彩度向上部３０２は、彩度向上関数の決定変数によって決定された彩度向上関数に基づいて入力映像の画素別彩度を決定してＳ９５０段階で変換されたＨＳＶ値を変更する。段階Ｓ９８０において、第２色相変換部３０４は変更されたＨＳＶ値をＲＧＢ値に変換した後。段階Ｓ９９０において、変換されたＲＧＢ値に該当する出力映像を生成して出力する。

　以上に説明した本発明の実施形態は、記録媒体に書き込むことができるプログラムとして具現可能であり、前記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータで具現できる。また本発明の実施形態は、コンピュータチップで具現可能であり、デジタルテレビを含む汎用デジタルディスプレー装置で具現できる。
　また、前述した本発明の実施形態で使われたデータの構造は、コンピュータで読み取られる記録媒体にいろいろな手段を通じて書き込むことができる。コンピュータで読み取られる記録媒体はマグネチック貯蔵媒体（例えば、ＲＯＭ、フロッピーディスク、ハードディスク等）、光学的読み取り媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）及びキャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）のような貯蔵媒体を含む。

　以上、本発明についてその望ましい実施形態を中心として述べた。本発明が属する技術分野で当業者であれば本発明が本質的な特性から外れない範囲で変形された形態に具現できることを理解できるであろう。したがって、開示された実施例は限定的な観点でなく、説明的な観点で考慮すべきである。本発明の範囲は前述した説明でなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内のあらゆる差異点は本発明に含まれたものと解釈せねばならない。

　本発明による入力映像の彩度値を適応的に変化させて入力映像の色を向上させる装置及び方法は外部より入力される映像信号を復元するビデオデコーダ、停止映像または動画を出力する映像出力装置などを含む映像処理手段に適用される。

本発明による平均彩度値による適応的彩度向上装置の望ましい一実施形態の構成を示すブロック図である。本発明による平均彩度値による適応的彩度向上装置の望ましい他の実施形態の構成を示すブロック図である。本発明によるユーザ設定による適応的彩度向上装置の望ましい実施形態の構成を示すブロック図である。図３に示す彩度向上部で方法１を利用して得られる入出力特性曲線を示すグラフである。図４に示す彩度入出力特性の彩度向上関数の決定変数による彩度増加量分布を示すグラフである。図３に示す彩度向上部で方法２を利用して得られた入出力特性曲線を示すグラフである。図６に示す彩度入出力特性の彩度向上関数の決定変数による彩度増加量分布を示すグラフである。図１に示す平均彩度値による適応的彩度向上方法の望ましい実施形態の遂行過程を示すフローチャート図である。図２に示す平均彩度値による適応的彩度向上方法の望ましい実施形態の遂行過程を示すフローチャート図である。図１に示すユーザの選好彩度設定による適応的彩度向上方法の望ましい実施形態の遂行過程を示すフローチャート図である。図３に示すユーザの選好彩度設定による適応的彩度向上方法の望ましい実施形態の遂行過程を示すフローチャート図である。

符号の説明

　３０１　　　彩度関数決定変数計算部
　３０２　　　彩度向上部
　３０３　　　第１色相変換部
　３０４　　　第２色相変換部

Claims

　（ａ）入力映像から彩度成分を抽出する段階と、
　（ｂ）所定の基準値によって前記入力映像の彩度を向上させる彩度向上関数を決定する段階と、
　（ｃ）前記彩度向上関数を利用して抽出された彩度成分を変更する段階と、
　（ｄ）前記変更された彩度成分と前記入力映像の残りの成分とを合成して出力色相値を生成する段階と、
　（ｅ）前記出力色相値に基づいて出力映像を生成する段階と、を含むことを特徴とする適応的色の向上方法。
　前記（ａ）段階は、
　（ａ１）第１の色空間で表わされる前記入力映像を、彩度成分を抽出できる第２の色空間に変換する段階と、
　（ａ２）前記変換された入力映像から彩度成分を抽出する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の適応的色の向上方法。
　前記彩度向上関数は、低彩度領域の入力画素については彩度向上度が低く、高彩度領域の入力画素については彩度向上度が高くすることを特徴とする請求項１に記載の適応的色の向上方法。
　前記（ｂ）段階で、前記彩度向上関数は、前記入力映像の特性に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の適応的色の向上方法。
　前記（ｂ）段階は、
　（ｂ１）前記ＲＧＢ（入力映像のカラー信号）から前記入力映像の平均彩度値を抽出する段階と、
　（ｂ２）前記抽出された平均彩度値に基づいて彩度向上関数の決定変数を決定する段階と、
　（ｂ３）前記彩度向上関数の決定変数に基づいて前記彩度向上関数を決定する段階と、を含むことを特徴とする請求項４に記載の適応的色の向上方法。
　前記彩度向上関数の決定変数は、次式によって決定されることを特徴とする請求項５に記載の適応的色の向上方法。

　ここで、αは彩度向上関数の決定変数、そして、Ｓ_avgは入力映像の平均彩度値を意味する。
　前記彩度向上関数の決定変数及び前記彩度向上関数は、それぞれ次の式によって決定されることを特徴とする請求項５に記載の適応的色の向上方法。

　ここで、Ｆ（ｘ）は彩度向上関数、αは彩度向上関数の決定変数、Ｓ_avgは入力映像の平均彩度値、Ｓ_iは入力映像の彩度値、そして、Ｓ_oは出力映像の彩度値を意味する。
　前記彩度向上関数の決定変数及び前記彩度向上関数は、それぞれ次の式によって決定されることを特徴とする請求項５に記載の適応的色の向上方法。

　ここで、Ｆ（ｘ）は彩度向上関数、αは彩度向上関数の決定変数、Ｓ_avgは入力映像の平均彩度値、Ｓ_iは入力映像の彩度値、Ｓ_oは出力映像の彩度値、そして、Ｋは任意の定数を意味する。
　前記彩度向上関数の決定変数の最大値は、ＣＩＥＬ^*ａ^*ｂ^*色空間で所定の色差式についての視知覚特性に基づいて決定されることを特徴とする請求項５に記載の適応的色の向上方法。
　前記色差式は、次の式で表わされることを特徴とする請求項９に記載の適応的色の向上方法。

　ここで、ΔＨは色相の変化度、そして、ΔＬは輝度の変化度を意味する。
　前記彩度成分を抽出できる第２の色空間は、ＨＳＶ色空間及びＹＣｂＣｒ色空間のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項２に記載の適応的色の向上方法。
　前記（ｂ）段階で、前記彩度向上関数は、ユーザから入力されたユーザ選好彩度向上値に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の適応的色の向上方法。
　前記（ｂ）段階は、
　（ｂ１）ユーザから前記ユーザ選好彩度向上値を入力される段階と、
　（ｂ２）前記ユーザ選好彩度向上値に基づいて彩度向上関数の決定変数を決定する段階と、
　（ｂ３）前記彩度向上関数の決定変数に基づいて前記彩度向上関数を決定する段階と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の適応的色の向上方法。
　前記彩度向上関数の決定変数は、次の式によって決定されることを特徴とする請求項１３に記載の適応的色の向上方法。

　ここで、αは彩度向上関数の決定変数、そして、α_userはユーザー選好彩度向上値を意味する。
　前記彩度向上関数の決定変数及び前記彩度向上関数は、それぞれ次の式によって決定されることを特徴とする請求項１３に記載の適応的色の向上方法。

　ここで、Ｆ（ｘ）は彩度向上関数、αは彩度向上関数の決定変数、α_userはユーザー選好彩度向上値、Ｓ_iは入力映像の彩度値、そして、Ｓ_oは出力映像の彩度値を意味する。
　前記彩度向上関数の決定変数及び前記彩度向上関数は、それぞれ次の式によって決定されることを特徴とする請求項１３に記載の適応的色の向上方法。

　ここで、Ｆ（ｘ）は彩度向上関数、αは彩度向上関数の決定変数、α_userはユーザー選好彩度向上値、Ｓ_iは入力映像の彩度値、Ｓ_oは出力映像の彩度値、そして、Ｋは任意の定数を意味する。
　前記彩度向上関数の決定変数の最大値は、ＣＩＥＬ^*ａ^*ｂ^*色空間で所定の色差式についての視知覚特性に基づいて決定されることを特徴とする請求項１３に記載の適応的色の向上方法。
　前記色差式は次の式で表わされることを特徴とする請求項１７に記載の適応的色の向上方法。

　ここで、ΔＨは色相の変化度、そして、ΔＬは輝度の変化度を意味する。
　入力映像から彩度成分を抽出する彩度成分抽出部と、
　所定の基準値に基づいて前記入力映像の彩度を向上させる彩度向上関数を決定する彩度向上関数決定変数計算部と、
　前記彩度向上関数を利用して前記抽出された彩度成分を変更する彩度向上部と、
　変更された彩度成分と前記入力映像の残りの成分とを合成して出力映像を生成する彩度成分合成部と、を含むことを特徴とする適応的色の向上装置。
　第１色空間の座標値によって表現された前記入力映像を彩度成分の抽出可能な第２色空間の座標値に変換して前記彩度成分抽出部に提供する第１色相変換部と、
　前記第２色空間の座標値によって表現された前記出力映像を前記第１色空間の座標値に変換して出力する第２色相変換部と、をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の適応的色の向上装置。
　前記彩度関数決定変数計算部に、前記基準値として提供される前記入力映像の平均彩度値を算出するフレーム彩度平均計算部をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の適応的色の向上装置。
　前記彩度関数決定変数計算部は、低彩度領域の入力画素については彩度向上度が低く、高彩度領域の入力画素については彩度向上度が高く表わせるように前記彩度向上関数を決定することを特徴とする請求項１９に記載の適応的色の向上装置。
　前記彩度関数決定変数計算部は、前記入力映像の特性によって前記彩度向上関数を決定することを特徴とする請求項１９に記載の適応的色の向上装置。
　前記基準値は前記入力映像の平均彩度値であり、
　前記彩度関数決定変数計算部は、前記入力映像の平均彩度値に基づいて彩度向上関数の決定変数を決定し、前記決定された彩度向上関数の決定変数に基づいて前記彩度向上関数を決定することを特徴とする請求項１９に記載の適応的色の向上装置。
　前記彩度関数決定変数計算部は、前記彩度向上関数の決定変数を次の式によって決定することを特徴とする請求項２４に記載の適応的色の向上装置。

　ここで、αは彩度向上関数の決定変数、そして、Ｓ_avgは入力映像の平均彩度値を意味する。
　前記彩度関数決定変数計算部は、前記彩度向上関数の決定変数及び前記彩度向上関数をそれぞれ次の式によって決定することを特徴とする請求項２４に記載の適応的色の向上装置。

　ここで、Ｆ（ｘ）は彩度向上関数、αは彩度向上関数の決定変数、Ｓ_avgは入力映像の平均彩度値、Ｓ_iは入力映像の彩度値、そして、Ｓ_oは出力映像の彩度値を意味する。
　前記彩度関数決定変数計算部は、前記彩度向上関数の決定変数及び前記彩度向上関数をそれぞれ次の式によって決定することを特徴とする請求項２４に記載の適応的色の向上装置。

　ここで、Ｆ（ｘ）は彩度向上関数、αは彩度向上関数の決定変数、α_userはユーザー選好彩度向上値、Ｓ_iは入力映像の彩度値、Ｓ_oは出力映像の彩度値、そして、Ｋは任意の定数を意味する。
　前記彩度向上関数の決定変数の最大値は、ＣＩＥＬ^*ａ^*ｂ^*色空間で所定の色差式についての視知覚特性に基づいて決定されることを特徴とする請求項２４に記載の適応的色の向上装置。
　前記色差式は次の式で表わされることを特徴とする請求項２８に記載の適応的色の向上装置。

　ここで、ΔＨは色相の変化度、そして、ΔＬは輝度の変化度を意味する。
　前記彩度関数決定変数計算部は、ユーザから入力されたユーザ選好彩度向上値に基づいて前記彩度向上関数を決定することを特徴とする請求項１９に記載の適応的色の向上装置。
　前記基準値はユーザから入力された選好彩度向上値であり、
　前記彩度関数決定変数計算部は、前記選好彩度向上値に基づいて彩度向上関数の決定変数を決定し、前記決定された彩度向上関数の決定変数に基づいて前記彩度向上関数を決定することを特徴とする請求項１９に記載の適応的色の向上装置。
　前記彩度関数決定変数計算部は、前記彩度向上関数の決定変数を次の式によって決定することを特徴とする請求項３１に記載の適応的色の向上装置。

　ここで、αは彩度向上関数の決定変数、そして、α_userはユーザ選好彩度向上値を意味する。
　前記彩度関数決定変数計算部は、前記彩度向上関数の決定変数及び前記彩度向上関数をそれぞれ次の式によって決定することを特徴とする請求項３１に記載の適応的色の向上装置。

　ここで、Ｆ（ｘ）は彩度向上関数、αは彩度向上関数の決定変数、α_userはユーザー選好彩度向上値、Ｓ_iは入力映像の彩度値、そして、Ｓ_oは出力映像の彩度値を意味する。
　前記彩度関数決定変数計算部は、前記彩度向上関数の決定変数及び前記彩度向上関数をそれぞれ次の式によって決定することを特徴とする請求項３１に記載の適応的色の向上装置。

　ここで、Ｆ（ｘ）は彩度向上関数、αは彩度向上関数の決定変数、α_userはユーザー選好彩度向上値、Ｓ_iは入力映像の彩度値、Ｓ_oは出力映像の彩度値、そして、Ｋは任意の定数を意味する。
　前記彩度向上関数の決定変数の最大値は、ＣＩＥＬ^*ａ^*ｂ^*色空間で所定の色差式についての視知覚特性に基づいて決定されることを特徴とする請求項３１に記載の適応的色の向上装置。
　前記色差式は、次の式で表わされることを特徴とする請求項３５に記載の適応的色の向上装置。

　ここで、ΔＨは色相の変化度、そして、ΔＬは輝度の変化度を意味する。
　前記第２色空間は、ＨＳＶ色空間及びＹＣｂＣｒ色空間のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項２０に記載の適応的色の向上装置。
　請求項１に記載された方法をコンピュータまたはデジタルディスプレー装置で実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。