【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カラー画像信号の彩度を調整する彩度補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１０−７４２５６号公報
【０００３】
従来、例えば図１３に示すような構成の彩度調整装置が知られている。すなわち、この彩度調整装置は、入力されるＲＧＢ画像信号からＲＧＢ→ＹＣ変換回路１０１ により輝度情報Ｙと色情報Ｃを求め、輝度補正回路１０２ により輝度Ｙを補正してＹ′を求め、色相算出回路１０３ によりマンセル知覚色空間に対応付けられる色相Ｈを求め、ＬＵＴ１０４ により補正前後の輝度Ｙ，Ｙ′と色相Ｈとから、適正な色に変換するための色補正ゲイン値ｇを求め、色Ｃに色補正ゲイン値ｇを乗じて補正された色Ｃ′を求め、ＹＣ→ＲＧＢ変換回路１０５ によって再びＲＧＢに変換し、Ｒ′Ｇ′Ｂ′信号を得ることで、色相を変えずに補正された輝度Ｙ′に適切な色差を得るように構成されている。しかし、このように構成されている彩度調整装置による手法は、色相算出回路１０３ の計算量が多く処理に時間がかかり、またＬＵＴ１０４ が非常に巨大であるため、規模が大きくなるという問題がある。
【０００４】
そこで、特開平１０−７４２５６号公報（特許文献１）では、彩度調整方法を簡略化する手段として、入力されるＲＧＢのうち一つを基準色として、他の色データと基準色との差分を色差として定義することで、計算量の少ない簡単な処理で彩度補正を実現する手法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平１０−７４２５６号公報には、上記図１３に示した従来の彩度調整装置においては、彩度補正後にＲＧＢに逆変換してオーバーフローが発生したときには、三刺激値のいくつかの成分が特定の値でクリップされてしまい、これによって色相が変化するという問題点があるが、かかる問題点については、何も考慮がなされていない。また、上記公報記載の手法では、色差の定義がＲＧＢのうち２つの刺激値の差として表現されるため、彩度強調後のＲＧＢの各刺激値がどのように変化するか判定しにくく、好ましい色に変換するための補正係数の決定に熟練を要するという問題がある。
【０００６】
本発明は、従来の彩度調整装置における上記問題点に着目してなされたもので、簡単な構成で、色相が常に保持され、且つ入出力の三刺激値が対応付けやすいようにした彩度補正装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解消するために、請求項１に係る発明は、入力されるカラー画像信号の入力輝度信号（Ｙｉ）から所望の出力値を持った出力輝度信号（Ｙｏ）への変換に応じて、前記カラー画像信号の入力色差信号（Ｃｉ）を補正する彩度補正装置であって、着目画素の入力輝度信号（Ｙｉ）を演算すると共に、輝度を表す輝度軸（Ｙ）を中心として、カラー画像信号の三刺激値の各方向ベクトルを投影した軸が １２０°で交差するように定義された第１の平面上における、着目画素の入力色差信号（Ｃｉ）を演算するマトリクス演算回路と、前記第１の平面上における前記着目画素の対応点及び前記輝度軸を含む、前記第１の平面を横切る第２の平面上で前記三刺激値が取り得る色再現領域の内、前記輝度軸からの距離が最大となる輝度信号値を算出して基準信号（Ｙｆ）として出力する基準信号算出回路と、前記入力輝度信号（Ｙｉ）及び出力輝度信号（Ｙｏ）と、前記基準信号（Ｙｆ）とを比較し、その比較結果に応じて、前記入力色差信号（Ｃｉ）の補正のために乗算されるゲイン信号（ｇ）を算出するゲイン算出回路とで彩度補正装置を構成するものである。
【０００８】
このように構成することにより、適切に補正された輝度に応じて、簡単な構成で、色相を変えずに彩度のみを適切に補正する彩度補正装置を実現することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る彩度補正装置において、前記ゲイン算出手段は、前記入力輝度信号（Ｙｉ）と前記出力輝度信号（Ｙｏ）との比から前記ゲインを演算することを特徴とするものである。また、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る彩度補正装置において、前記ゲイン算出手段は、前記比較結果に基づき、前記入力輝度信号（Ｙｉ）及び出力輝度信号（Ｙｏ）を、前記基準信号（Ｙｆ），及び前記三刺激値が取り得る最大の輝度信号値（Ｙｍａｘ）を用いて調整し、調整後の前記入力輝度信号（Ｙｉ）と前記出力輝度信号（Ｙｏ）との比から前記ゲインを演算することを特徴とするものである。
【００１０】
このように構成された彩度補正装置においては、彩度のゲイン値ｇが、簡単な加減算と三角形の相似比だけで求められる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に係る彩度補正装置において、前記基準信号算出回路は、前記カラー画像信号の三刺激値を値の大きい順にＴＸ，ＴＹ，ＴＺとして出力すると共に、前記カラー画像信号の三刺激値の大小関係を表す識別信号（Ｖ）を出力する大小判定回路と、前記ＴＸ，ＴＹ，ＴＺと識別信号（Ｖ）とから前記基準信号（Ｙｆ）を算出する最大彩度点算出回路からなることを特徴とするものである。
【００１２】
このように構成された彩度補正装置においては、基準信号の算出過程を画一化することができるため、基準信号算出回路を簡単な構成とすることができる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に係る彩度補正装置において、 前記基準信号算出回路は、前記投影軸及び輝度軸を含む第３の平面上における前記色再現領域内で、前記輝度軸からの距離が最大となる輝度信号値（Ｙｑ ，Ｙｘ ）を各投影軸毎に基礎信号として保存し、前記基準信号（Ｙｆ）を、２つの前記基礎信号（Ｙｑ ，Ｙｘ ）から線形補間により演算することを特徴とするものである。
【００１４】
このように構成された彩度補正装置によれば、任意の色相の色再現範囲を、簡単な構成で実現でき、更に近似誤差を発生することなく比較的正確に求めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。まず、本発明に係る彩度補正装置における彩度補正回路の基本構成を図１に基づいて説明する。図１に示す彩度補正回路においては、入力されるカラー画像信号の三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂからは、予め図示しない輝度生成回路により、輝度Ｙｉ が生成されており、また図示しない輝度補正回路により輝度Ｙｉ を所望値に適正に補正した出力輝度Ｙｏ が求められている。そして、マトリクス演算回路１では、入力カラー画像信号の三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂに対して〔数１〕で表される演算を行い、色差信号ＣＸｉ ，ＣＷｉ を算出する。
【００１６】
【数１】
【００１７】
基準信号算出回路２は、入力されるカラー画像信号の三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂから、着目画素と同一の色相で彩度が最大となる輝度Ｙｆ を求める。ゲイン算出回路３は、Ｙｉ ，Ｙｏ ，Ｙｆ から輝度補正後の輝度Ｙｏ に適切な色ゲインｇを求める。
【００１８】
次に、図１に示した彩度補正回路の動作を説明する前に、本発明に係る彩度補正装置で行われる彩度補正手法について、説明する。入力されるカラー画像信号の三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂと輝度Ｙとの関係を、図２に示す。輝度Ｙは、Ｒ，Ｇ，Ｂの取りうる範囲を表す六面体の、黒（ＢＫ）を原点として白（Ｗ）に向かう方向に定義される。注目画素の色情報は、Ｙ軸を法線とする平面内で定義されるので、平面内の位置を表す２つの値で表現できる。そこで、〔数２〕に示すようにＣＸ，ＣＷを定義し、この２つを色差と定義する。
【００１９】
【数２】
【００２０】
また、色相Ｈを、図２のように色差ＣＸを０°としてＣＷ軸方向に定義し、彩度ＳをＹ軸からの距離で定義する。更に、輝度Ｙ、色相Ｈにおける彩度の取りうる最大値をＳｍａｘ（Ｙ，Ｈ），入力されるカラー画像信号の三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する輝度Ｙ，色相Ｈ，彩度Ｓに対し、彩度Ｓをその最大値Ｓｍａｘ（Ｙ，Ｈ）で除したものを、彩度の飽和度と定義する。本発明における彩度補正手法は、入力される輝度Ｙｉ と、入力輝度Ｙｉ を所望値に適切に補正した出力輝度Ｙｏ に対し、色相Ｈと彩度飽和度Ｓ／Ｓｍａｘ（Ｙ，Ｈ）を変化させずに、彩度Ｓのみを変化させるために、色差ＣＸとＣＷにゲインｇを乗じることで彩度の補正を行う。この手法によると、彩度が最大彩度を超えることがないので、補正後にＲ，Ｇ，Ｂに変換したときにオーバーフローを起こさない。
【００２１】
さて、図２においてＣＸ−ＣＷで表される平面に、三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂのうち１つだけが値を持ち、他の２つが０となる色を投影すると、図３に示すようにＲ，Ｇ，Ｂが、原点でそれぞれ １２０°の角度で交差し、Ｇの向きがＣＷ軸と同一方向となる。また、Ｒ，Ｇ，Ｂのうち２つが同じ値を持ち、他の１つが０となる色を投影すると、図３に示すようにマゼンタ（Ｍｇ），シアン（Ｃｙ），黄色（Ｙｅ）が、原点でそれぞれ １２０°の角度で交差し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各方向とは６０°の角度で交差する。
【００２２】
ゲイン算出は、次のようにして行う。図２で表される、Ｒ，Ｇ，Ｂの取りうる範囲を示す立方体を、現在着目している色の色相とＹ軸を含む面で切り取る。この切り口は、図４に示すように、黒（ＢＫ），白（Ｗ）と、もう１つの点Ｐｈ を頂点とする三角形となる。この三角形は、着目している色と同一の色相における色の再現範囲を表している。図４において、ｍは現在着目している色と同一色相で輝度がＹｏ のときに彩度が取り得る最大値を示し、ｎは現在着目している色と同一色相で輝度がＹｉ のときに彩度が取り得る最大値を示している。点Ｐｈ は、その色相で切り取った六面体の辺の切片に対応する。例えば、図２の場合、点Ｐｈ は六面体の黄色（Ｙｅ）と緑（Ｇ）を繋ぐ辺を切断している。色相がちょうどＹｅ に一致したときと、Ｇに一致したときの、それぞれの点Ｐｈ における輝度Ｙは、Ｙの定義式から容易に求められる。今、輝度Ｙの算出式を〔数３〕のように定義する。
【００２３】
【数３】
Ｙ＝ ０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ
【００２４】
色相がＹｅ のときの点Ｐｈ における輝度は、Ｙ＝０．８９α（αは定数）であり、色相がＧのときのそれは、Ｙ＝０．５９α（αは定数）である。着目する色相における点Ｐｈ の輝度Ｙは、この２つの輝度値から線形補間により求めることができる。これをＣＸ−ＣＷで表される平面で見ると、図５に示すようになる。三刺激値の値をそれぞれ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂ ）とおくと、図５の左側の図に示すように注目している色（黒丸点）は、ＲとＧの間で軸Ｇに近い側にあり、Ｇ方向にＳｇ−Ｓｂ 進み、そこからＲの向きと並行にＳｒ−Ｓｂ 進んだ所にあるように見える。つまり、ＣＸ−ＣＷ面上では、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂ ）と（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（Ｓｒ−Ｓｂ ，Ｓｇ−Ｓｂ ，０）は、同じ位置に見える。
【００２５】
ここで、ＣＸ−ＣＷ面上では、着目画素の色が変化した場合、移動した方向で何色に変化したのかが容易に判断できる。例えば、着目画素がＣＸ方向に移動すれば、色はオレンジがかり、ＣＷ方向に移動すれば緑の成分が優勢となる。
【００２６】
図５の右側の図は、図４と同様に色の再現範囲を横にした状態のものを、３つ描いたものである。図５の右上の図は、Ｙｅ の色相で六面体を切ったときの切り口、図５の右下の図はＧの色相で六面体を切った切り口、図５の右中央の図は着目する色（黒丸点）を含む色相で六面体を切ったときの切り口を表す。これらの図から、着目する色を含む色相で六面体を切ったときの切り口の点Ｐｈ における輝度Ｙｆ は、〔数４〕で表わすことができる。
【００２７】
【数４】
【００２８】
以上は、図２に示した態様を例に説明したが、更に一般化すると次のようにいうことが出来る。Ｒ，Ｇ，Ｂの三刺激値を、値の大きい順に並べて（ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ）＝（Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ ）とする。Ｒ，Ｇ，ＢとＴＸ，ＴＹ，ＴＺの対応関係は、図６に示す表のように６通りあり、表の左側の番号は図３に示す番号の領域に一致する。各領域の境界では、〔数３〕から点Ｐｈに対応する輝度Ｙが容易に求まる。ＣＸ−ＣＷ面上では図７のようになり、求める色相での点Ｐｈ に対応する輝度Ｙｆ は、〔数５〕で表される。
【００２９】
【数５】
【００３０】
ここで、ＹＱは図７の色相ＴＱにおける点Ｐｈ に対応する輝度、ＹＸは色相ＴＸにおける点Ｐｈ に対応する輝度を表す。このように、任意の色相Ｈで六面体を切った切り口を表す三角形の形状は、色相Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｍｇ ，Ｃｙ ，Ｙｅ における点Ｐｈ に対応する輝度から求められる。また、そのように求めた形状は近似ではなく、厳密な解であるため、近似誤差と量子化誤差が相乗的に悪影響を及ぼすことがない。
【００３１】
色の調整ゲインｇは、色の成分（色差）ＣＸ，ＣＷに乗算することで行うが、これによって、着目する色は彩度のみ変化し、図８に示すように輝度と色相が一定でＹ軸からの距離だけが変化するように移動する。ゲインｇは、〔数６〕で求められる。
【００３２】
【数６】
【００３３】
〔数６〕は、補正前と補正後の輝度Ｙｉ ，Ｙｏ と、〔数５〕で求めたＹｆ の大小関係から、図９に示すような４つの場合に分けて考える。
▲１▼Ｙｉ とＹｏ が共にＹｆ より小さい場合、辺０−Ｙｉ と辺０−Ｙｏ を底辺とする三角形の相似比から求める。
▲２▼Ｙｉ とＹｏ が共にＹｆ より大きい場合、辺Ｙｍａｘ −Ｙｉ と辺Ｙｍａｘ −Ｙｏ を底辺とする三角形の相似比から求める。
▲３▼Ｙｉ ≦Ｙｆ ≦Ｙｏ の場合、Ｙｉ のときの彩度最大値と同じ最大値を持つ輝度Ｙｍ を求め、辺Ｙｍａｘ −Ｙｍ と辺Ｙｍａｘ −Ｙｏ を底辺とする三角形の相似比から求める。
▲４▼Ｙｏ ≦Ｙｆ ≦Ｙｉ の場合、Ｙｏ のときの彩度最大値と同じ最大値を持つ輝度Ｙｍ を求め、辺Ｙｍａｘ −Ｙｉ と辺Ｙｍａｘ −Ｙｍ を底辺とする三角形の相似比から求める。
以上の態様を式にすると、〔数７〕のようになる。
【００３４】
【数７】
【００３５】
ここで、Ｙｍａｘ は輝度が最も明るくなる色である白の輝度を表す。補正後の輝度Ｙｏ と、〔数７〕によって求められたゲインｇを色差ＣＸ，ＣＷに乗算して得られた補正色ＣＸ′，ＣＷ′から、〔数８〕によって補正された三刺激値Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′が得られる。
【００３６】
【数８】
【００３７】
以上のように補正された三刺激値Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′は、補正前の三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂに対して、輝度のみが変化し、色相と彩度の飽和度は常に同一となる。また、ＲＧＢのとりうる値の範囲を超えることがないため、オーバーフローやアンダーフロー処理による色相の変化等が起きない。
【００３８】
次に、図１に示したこの発明に係る基本的な彩度補正回路の動作について説明する。マトリクス演算回路１は、入力されたカラー画像信号の三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂから色情報である色差ＣＸとＣＷを求める演算回路で、具体的には〔数２〕の近似式として〔数１〕で表される演算を行い、その演算結果をＣＸｉ ，ＣＷｉ として出力する。基準信号算出回路２は、図２や図４で示した、着目画素と同一色相における彩度が最大となる点Ｐｈ の輝度Ｙｆ を算出する回路である。
【００３９】
ゲイン算出回路３からは、〔数７〕の演算を行って適切なゲイン値ｇが出力される。ゲインｇは、色差ＣＸｉ ，ＣＷｉ に各々乗算されて補正色差ＣＸｏ ，ＣＹｏ として出力される。
【００４０】
なお、図１に示した彩度補正回路の各構成は、当然、各種の変形、変更が可能である。例えば、入力カラー画像信号の三刺激値はＲ，Ｇ，Ｂとしているが、これを補色のＭｇ ，Ｃｙ ，Ｙｅ の三刺激値のようにすることができる。
【００４１】
次に、本発明に係る彩度補正装置の具体的な第１の実施の形態を図１０に基づいて説明する。入力されたカラー画像信号の三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂは、輝度生成回路１１によって〔数９〕で表される演算を行い、輝度情報Ｙｉ として出力する。なお、〔数９〕は理想的な輝度変換式〔数３〕の近似式である。
【００４２】
【数９】
Ｙｉ ＝（７７Ｒ＋ １５１Ｇ＋２８Ｂ）／２５６
【００４３】
輝度補正回路１２では、輝度Ｙｉ に対し、演算やＬＵＴによってγ補正やニークリップ処理などの階調補正を行い、所望の出力値を持つ補正輝度Ｙｏ として出力する。彩度補正回路１３は、本発明の基本構成たる図１に示した回路に対応し、マトリクス演算回路１４と基準信号算出回路１５とゲイン算出回路１６とからなり、マトリクス演算回路１４とゲイン算出回路１６とは、図２に示したものと同一であるので、その説明は省略する。
【００４４】
この実施の形態における基準信号算出回路１５は、大小判定回路１５−１と最大彩度点算出回路１５−２とで構成されている。大小判定回路１５−１は、入力された三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂを大きい順に並べてＴＸ，ＴＹ，ＴＺとして出力すると共に、Ｒ，Ｇ，ＢとＴＸ，ＴＹ，ＴＺがどのように対応付けられているかを、識別信号Ｖとして出力する。識別信号Ｖは、図６の表の左側に示す番号に一致する。最大彩度点算出回路１５−２は、入力された三刺激値と同一色相において彩度が最大となる色の輝度Ｙｆ を演算する回路で、具体的には〔数１０〕で示す演算が行われて、彩度Ｙｆ が求められる。
【００４５】
【数１０】
【００４６】
ここでＹｑ ，Ｙｘ は、入力される識別信号Ｖによって、図１１の表に示す固定値を表す基礎信号である。ゲイン算出回路１６は、〔数７〕を演算しゲインｇを出力する回路である。マトリクス演算回路１８は、補正された輝度Ｙｏ と、ゲインｇと色差ＣＸｉ ，ＣＷｉ との乗算器１７による乗算で得られる補正された色差ＣＸｏ ，ＣＷｏ から、〔数１１〕に示す演算によりＲ，Ｇ，Ｂに変換する演算回路である。なお、〔数１１〕は〔数８〕の近似式である。
【００４７】
【数１１】
【００４８】
次に、図１２に示した本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態は、最大彩度点算出回路１５−２′の算出値が、〔数１０〕の代わりに、〔数１２〕となるように構成されているところに特徴がある。
【００４９】
【数１２】
【００５０】
〔数１２〕は、〔数１０〕の分子のみを算出するように変更したものであり、これにより最大彩度点算出回路１５−２′は除算器が削減され、更に小さな回路規模の構成で彩度補正を行うことが可能となる。
【００５１】
〔数１２〕への変更に伴い、基準信号Ｙｆ を用いていたゲイン算出回路１６′は〔数７〕ではなく、〔数１３〕に示す演算を行い、ゲインｇを求める。
【００５２】
【数１３】
【００５３】
ここで、ＴＸ−ＴＺとＹｉｎとＹｏｎは、〔数１４〕より求めるが、これらはゲイン算出回路１６′へ入力される前に、減算器１９−１，乗算器１９−２，１９−３によって算出される。
【００５４】
【数１４】
【００５５】
第２の実施の形態における輝度生成回路１１，輝度補正回路１２，マトリクス演算回路１８，大小判定回路１５−１，マトリクス演算回路１４は、第１の実施の形態で示したものと同一の構成であり、その説明を省略する。
【００５６】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、請求項１に係る発明によれば、適切に補正された輝度に応じて、簡単な構成で、色相を変えずに彩度のみを適切に補正する彩度補正装置を実現することができる。また請求項２及び３に係る発明によれば、彩度を適切に補正するためのゲイン値ｇが、簡単な加減算と三角形の相似比だけで求めることができる。また請求項４に係る発明によれば、基準信号の算出過程を画一化することができるため、基準信号算出回路の回路構成を簡単化することが可能となる。また請求項５に係る発明によれば、任意の色相の色再現範囲を、簡単な構成で実現でき、更に近似誤差を発生することなく比較的正確に求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る彩度補正装置における彩度補正回路の基本構成を示すブロック図である。
【図２】入力カラー画像信号の三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂと輝度Ｙとの関係を示す図である。
【図３】図２において、ＣＸ−ＣＷ平面に三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂのうち１つだけが値を持ち、他の２つが０となる色を投影した場合、及びＲ，Ｇ，Ｂのうち２つが同じ値を持ち、他の１つが０となる色を投影した場合における態様を示す図である。
【図４】図２において、Ｒ，Ｇ，Ｂの取り得る範囲を示す立方体を、着目色の色相とＹ軸を含む面で切り取った切り口を示す図である。
【図５】着目する色相における点Ｐｈ の輝度Ｙｆ を線形補間により求める態様を示す図である。
【図６】Ｒ，Ｇ，Ｂ三刺激値と、それを大きい順に並べた結果ＴＸ，ＴＹ，ＴＺとの対応関係を示す図である。
【図７】ＣＸ−ＣＷ面上で、求める色相での点Ｐｈ に対応する輝度Ｙｆ を求める態様を示す図である。
【図８】輝度と色相が一定で彩度のみ変化する態様を示す図である。
【図９】補正前と補正後の輝度Ｙｉ ，Ｙｏ と、Ｙｆ の大小関係から、ゲインｇを求める態様を示す図である。
【図１０】本発明に係る彩度補正装置の第１の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図１１】図１０に示した実施の形態における最大彩度点算出回路の演算において用いられる基礎信号Ｙｑ ，Ｙｘ と入力識別信号Ｖとの関係を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図１３】従来の彩度補正装置の構成例を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１ マトリクス演算回路
２ 基準信号算出回路
３ ゲイン算出回路
１１ 輝度生成回路
１２ 輝度補正回路
１３ 彩度補正回路
１４ マトリクス演算回路
１５ 基準信号算出回路
１５−１ 大小判定回路
１５−２，１５−２′ 最大彩度点算出回路
１６，１６′ ゲイン算出回路
１７ 乗算器
１８ マトリクス演算回路
１９−１ 減算器
１９−２，１９−３ 乗算器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a saturation correction device for adjusting the saturation of a color image signal.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1] JP-A-10-74256
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a saturation adjustment device having a configuration as shown in FIG. 13 is known. That is, this saturation adjustment device obtains luminance information Y and color information C from an input RGB image signal by an RGB → YC conversion circuit 101, corrects luminance Y by a luminance correction circuit 102 to obtain Y ′, The calculation circuit 103 determines a hue H associated with the Munsell perceived color space, and the LUT 104 determines a color correction gain value g for converting to an appropriate color from the luminances Y and Y 'before and after the correction and the hue H. The corrected color C 'is obtained by multiplying C by the color correction gain value g, converted again to RGB by the YC → RGB conversion circuit 105, and the R′G′B ′ signal is obtained, thereby correcting without changing the hue. It is configured to obtain an appropriate color difference for the obtained luminance Y '. However, the method using the saturation adjusting device configured as described above has a problem that the calculation amount of the hue calculation circuit 103 is large and the processing takes time, and the LUT 104 is very large, so that the scale becomes large. .
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-74256 (Patent Document 1) discloses a method for simplifying the saturation adjustment method, in which one of the input RGB is used as a reference color and the difference between other color data and the reference color is used. A technique has been proposed in which is defined as a color difference to realize saturation correction with simple processing with a small amount of calculation.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-74256 discloses that in the conventional saturation adjusting device shown in FIG. 13, when overflow occurs due to inverse conversion to RGB after saturation correction, some tristimulus values Is clipped at a specific value, which changes the hue. However, no consideration is given to such a problem. Further, in the method described in the above publication, since the definition of the color difference is expressed as a difference between two stimulus values of RGB, it is difficult to determine how each stimulus value of RGB after saturation enhancement changes, which is preferable. There is a problem that skill is required to determine a correction coefficient for converting to a color.
[0006]
The present invention has been made by focusing on the above-mentioned problems in the conventional saturation adjustment device, and has a simple configuration, hue is always maintained, and input / output tristimulus values are easily associated. It is an object to provide a correction device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is directed to converting an input luminance signal (Yi) of an input color image signal into an output luminance signal (Yo) having a desired output value. A saturation correction device for correcting an input color difference signal (Ci) of the color image signal, wherein an input luminance signal (Yi) of a pixel of interest is calculated, and a color is calculated based on a luminance axis (Y) representing luminance. A matrix operation circuit for calculating an input color difference signal (Ci) of a pixel of interest on a first plane defined such that axes projected each direction vector of tristimulus values of an image signal intersect at 120 °; In a color reproduction area in which the tristimulus value can be taken on a second plane crossing the first plane, including a corresponding point of the pixel of interest on the first plane and the luminance axis, Luminance signal with maximum distance And a reference signal calculation circuit for calculating the output signal as a reference signal (Yf), comparing the input luminance signal (Yi) and the output luminance signal (Yo) with the reference signal (Yf), and according to the comparison result. Thus, a saturation correction device is constituted by a gain calculation circuit for calculating a gain signal (g) to be multiplied for correcting the input color difference signal (Ci).
[0008]
With such a configuration, it is possible to realize a saturation correction device that appropriately corrects only the saturation without changing the hue with a simple configuration according to the appropriately corrected luminance.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the saturation correction device according to the first aspect, the gain calculating means calculates the gain from a ratio between the input luminance signal (Yi) and the output luminance signal (Yo). It is characterized by the following. According to a third aspect of the present invention, in the saturation correction device according to the first or second aspect, the gain calculating means converts the input luminance signal (Yi) and the output luminance signal (Yo) based on the comparison result. , Using the reference signal (Yf) and the maximum luminance signal value (Ymax) that the tristimulus value can take, and comparing the adjusted input luminance signal (Yi) with the output luminance signal (Yo). The gain is calculated from a ratio.
[0010]
In the saturation correction device configured as described above, the saturation gain value g is obtained only by simple addition and subtraction and the similarity ratio of triangles.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the saturation correction device according to any one of the first to third aspects, the reference signal calculation circuit determines the tristimulus values of the color image signal as TX, TY, A magnitude judgment circuit that outputs the signal as TZ and that outputs an identification signal (V) indicating the magnitude relationship of the tristimulus values of the color image signal, and the reference signal (V) from the TX, TY, TZ and the identification signal (V). And a maximum saturation point calculation circuit for calculating Yf).
[0012]
In the saturation correction device configured as described above, the calculation process of the reference signal can be standardized, so that the reference signal calculation circuit can have a simple configuration.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the saturation correction apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the reference signal calculation circuit reproduces the color on a third plane including the projection axis and the luminance axis. In the area, the luminance signal value (Yq, Yx) at which the distance from the luminance axis becomes the maximum is stored as a basic signal for each projection axis, and the reference signal (Yf) is stored in the two basic signals (Yq, Yq, Yx) is calculated by linear interpolation.
[0014]
According to the saturation correction device configured as described above, the color reproduction range of an arbitrary hue can be realized with a simple configuration, and can be relatively accurately obtained without generating an approximation error.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment will be described. First, a basic configuration of a saturation correction circuit in a saturation correction device according to the present invention will be described with reference to FIG. In the saturation correction circuit shown in FIG. 1, a luminance Yi is generated in advance from a tristimulus value R, G, B of an input color image signal by a luminance generation circuit (not shown). The output luminance Yo obtained by appropriately correcting the luminance Yi to a desired value is obtained by a circuit. Then, the matrix operation circuit 1 performs an operation represented by [Equation 1] on the tristimulus values R, G, B of the input color image signal to calculate the color difference signals CXi, CWi.
[0016]
(Equation 1)
[0017]
The reference signal calculation circuit 2 obtains the luminance Yf with the same hue as the target pixel and the maximum saturation from the tristimulus values R, G, and B of the input color image signal. The gain calculation circuit 3 obtains a color gain g appropriate for the luminance Yo after luminance correction from Yi, Yo, and Yf.
[0018]
Next, before describing the operation of the saturation correction circuit shown in FIG. 1, a saturation correction method performed by the saturation correction device according to the present invention will be described. FIG. 2 shows the relationship between the tristimulus values R, G, B of the input color image signal and the luminance Y. The luminance Y is defined in a direction toward white (W) with black (BK) as the origin of a hexahedron representing a range that R, G, and B can take. Since the color information of the target pixel is defined in a plane having the Y axis as a normal line, it can be expressed by two values representing positions in the plane. Therefore, CX and CW are defined as shown in [Equation 2], and these two are defined as color differences.
[0019]
(Equation 2)
[0020]
The hue H is defined in the CW axis direction with the color difference CX being 0 ° as shown in FIG. 2, and the saturation S is defined by the distance from the Y axis. Further, the maximum value of the saturation in the luminance Y and the hue H is represented by Smax (Y, H), and the luminance Y, the hue H, and the saturation S corresponding to the tristimulus values R, G, B of the input color image signal. The value obtained by dividing the saturation S by the maximum value Smax (Y, H) is defined as the saturation of the saturation. The saturation correction method according to the present invention changes the hue H and the saturation S / Smax (Y, H) with respect to the input luminance Yi and the output luminance Yo obtained by appropriately correcting the input luminance Yi to a desired value. In order to change only the chroma S without changing the chroma, the chroma is corrected by multiplying the gain g by the color difference CX and CW. According to this method, since the saturation does not exceed the maximum saturation, no overflow occurs when converted to R, G, B after correction.
[0021]
Now, when a color in which only one of the tristimulus values R, G, and B has a value and the other two are 0 is projected on a plane represented by CX-CW in FIG. 2, as shown in FIG. R, G, and B intersect each other at an angle of 120 ° at the origin, and the direction of G becomes the same direction as the CW axis. Further, when a color in which two of R, G and B have the same value and the other one is 0 is projected, as shown in FIG. 3, magenta (Mg), cyan (Cy) and yellow (Ye) become Each of them intersects at an angle of 120 ° at the origin, and intersects with each of R, G and B at an angle of 60 °.
[0022]
The gain calculation is performed as follows. A cube shown in FIG. 2 and indicating the range that R, G, and B can take is cut out on a plane including the hue of the currently focused color and the Y axis. As shown in FIG. 4, this cut is a triangle having black (BK), white (W), and another point Ph as vertices. This triangle represents the color reproduction range in the same hue as the color of interest. In FIG. 4, m indicates the maximum value that can take saturation when the luminance is Yo and the same hue as the current color of interest, and n indicates the maximum hue when the luminance is Yi with the same hue as the current color of interest. It shows the maximum value that the saturation can take. Point Ph corresponds to the intercept of the side of the hexahedron cut out at that hue. For example, in the case of FIG. 2, the point Ph cuts a side connecting the yellow (Ye) and green (G) of the hexahedron. The luminance Y at each point Ph 2 when the hue exactly matches Ye and when the hue matches G can be easily obtained from the definition formula of Y. Now, a calculation formula of the luminance Y is defined as [Equation 3].
[0023]
[Equation 3]
Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B
[0024]
When the hue is Ye, the luminance at the point Ph is Y = 0.89α (α is a constant), and when the hue is G, it is Y = 0.59α (α is a constant). The luminance Y at the point Ph in the hue of interest can be obtained from these two luminance values by linear interpolation. When this is viewed on a plane represented by CX-CW, it is as shown in FIG. Assuming that the values of the tristimulus values are (R, G, B) = (Sr, Sg, Sb), the colors (black dots) of interest are R and G, as shown in the left-hand diagram of FIG. It seems to be on the side closer to the axis G between S and Sg-Sb in the G direction, and Sr-Sb from there in parallel with the direction of R. That is, on the CX-CW plane, (R, G, B) = (Sr, Sg, Sb) and (R, G, B) = (Sr-Sb, Sg-Sb, 0) appear at the same position. .
[0025]
Here, on the CX-CW plane, when the color of the pixel of interest changes, it is easy to determine what color has changed in the moving direction. For example, if the pixel of interest moves in the CX direction, the color becomes orange, and if it moves in the CW direction, the green component becomes dominant.
[0026]
The drawing on the right side of FIG. 5 shows three states in which the color reproduction range is horizontal as in FIG. The upper right diagram in FIG. 5 shows a cut when the hexahedron is cut with the hue Ye, the lower right diagram in FIG. 5 shows a cut with the hexahedron cut in the G hue, and the right center diagram in FIG. Represents a cut edge when a hexahedron is cut with a hue including a black dot). From these figures, the luminance Yf at the cut point Ph at the time of cutting the hexahedron with the hue including the color of interest can be represented by [Equation 4].
[0027]
(Equation 4)
[0028]
Although the above description has been made with reference to the embodiment shown in FIG. 2 as an example, it can be further generalized as follows. The tristimulus values of R, G, and B are arranged in descending order of value, and (TX, TY, TZ) = (Sx, Sy, Sz). There are six correspondences between R, G, B and TX, TY, TZ as shown in the table of FIG. 6, and the numbers on the left side of the table correspond to the areas of the numbers shown in FIG. At the boundary of each area, the luminance Y corresponding to the point Ph can be easily obtained from [Equation 3]. On the CX-CW plane, the result is as shown in FIG. 7, and the luminance Yf corresponding to the point Ph at the desired hue is represented by [Equation 5].
[0029]
(Equation 5)
[0030]
Here, YQ represents the luminance corresponding to the point Ph in the hue TQ of FIG. 7, and YX represents the luminance corresponding to the point Ph in the hue TX. As described above, the shape of the triangle representing the cut surface obtained by cutting the hexahedron with an arbitrary hue H is obtained from the luminance corresponding to the point Ph in the hues R, G, B, Mg, Cy, and Ye. Also, since the shape obtained in this way is not an approximation but an exact solution, the approximation error and the quantization error do not have a synergistically adverse effect.
[0031]
The color adjustment gain g is obtained by multiplying the color components (color differences) CX and CW. As a result, only the saturation of the target color changes, and as shown in FIG. Move so that only the distance from the axis changes. The gain g is obtained by [Equation 6].
[0032]
(Equation 6)
[0033]
[Equation 6] is divided into four cases as shown in FIG. 9 based on the magnitude relationship between the luminances Yi, Yo before and after correction and Yf obtained by [Equation 5].
{Circle around (1)} When both Yi and Yo are smaller than Yf, it is determined from the similarity ratio of triangles having sides 0-Yi and 0-Yo as bases.
{Circle around (2)} When both Yi and Yo are larger than Yf, it is determined from the similarity ratio of a triangle having sides Ymax-Yi and Ymax-Yo as bases.
{Circle around (3)} In the case of Yi ≦ Yf ≦ Yo, the luminance Ym having the same maximum value as the saturation maximum value at the time of Yi is obtained, and the luminance Ym is obtained from the similarity ratio of a triangle having the sides Ymax−Ym and Ymax−Yo as bases.
{Circle around (4)} In the case of Yo ≦ Yf ≦ Yi, the luminance Ym having the same maximum value as the saturation maximum value in the case of Yo is obtained, and the luminance Ym is obtained from the similarity ratio of a triangle having the sides Ymax−Yi and Ymax−Ym as bases.
When the above aspect is expressed by an equation, it becomes as shown in [Equation 7].
[0034]
(Equation 7)
[0035]
Here, Ymax represents the luminance of white, which is the color with the brightest luminance. From the corrected luminance Yo and the corrected colors CX ', CW' obtained by multiplying the color differences CX, CW by the gain g obtained by [Equation 7], the tristimulus value R corrected by [Equation 8] ', G', B 'are obtained.
[0036]
(Equation 8)
[0037]
The tristimulus values R ', G', and B 'corrected as described above differ only in luminance from the tristimulus values R, G, and B before correction, and the saturation of hue and saturation is always constant. Will be the same. Further, since the value does not exceed the range of RGB values, a change in hue due to overflow or underflow processing does not occur.
[0038]
Next, the operation of the basic saturation correction circuit according to the present invention shown in FIG. 1 will be described. The matrix operation circuit 1 is an operation circuit for obtaining color differences CX and CW, which are color information, from the tristimulus values R, G and B of the input color image signal. 1], and outputs the results as CXi and CWi. The reference signal calculation circuit 2 is a circuit shown in FIGS. 2 and 4 that calculates the luminance Yf of the point Ph 2 at which the saturation in the same hue as the target pixel is maximized.
[0039]
The gain calculation circuit 3 performs the operation of [Equation 7] and outputs an appropriate gain value g. The gain g is multiplied by each of the color differences CXi and CWi and output as corrected color differences CXo and CYo.
[0040]
It should be noted that various configurations and modifications of the configuration of the saturation correction circuit shown in FIG. 1 are naturally possible. For example, although the tristimulus values of the input color image signal are R, G, and B, the tristimulus values of complementary colors Mg, Cy, and Ye can be used.
[0041]
Next, a specific first embodiment of the saturation correction device according to the present invention will be described with reference to FIG. The tristimulus values R, G, and B of the input color image signal are calculated by the luminance generation circuit 11 by Expression 9 and output as luminance information Yi. [Equation 9] is an approximate expression of the ideal luminance conversion equation [Equation 3].
[0042]
(Equation 9)
Yi = (77R + 151G + 28B) / 256
[0043]
The luminance correction circuit 12 performs gradation correction such as γ correction and knee clip processing on the luminance Yi by calculation or LUT, and outputs the corrected luminance Yo having a desired output value. The saturation correction circuit 13 corresponds to the circuit shown in FIG. 1, which is a basic configuration of the present invention, and includes a matrix operation circuit 14, a reference signal calculation circuit 15, and a gain calculation circuit 16, and includes a matrix operation circuit 14, a gain calculation circuit 16 is the same as that shown in FIG. 2, and the description thereof is omitted.
[0044]
The reference signal calculation circuit 15 in this embodiment includes a magnitude determination circuit 15-1 and a maximum saturation point calculation circuit 15-2. The magnitude determination circuit 15-1 arranges the input tristimulus values R, G, and B in descending order and outputs them as TX, TY, and TZ, and how the R, G, and B correspond to TX, TY, and TZ. Is output as the identification signal V. The identification signal V matches the number shown on the left side of the table in FIG. The maximum saturation point calculation circuit 15-2 is a circuit that calculates the luminance Yf of the color having the maximum saturation in the same hue as the input tristimulus value. Specifically, the calculation represented by [Equation 10] is performed. Then, the saturation Yf is determined.
[0045]
(Equation 10)
[0046]
Here, Yq and Yx are basic signals representing fixed values shown in the table of FIG. The gain calculation circuit 16 is a circuit that calculates [Equation 7] and outputs a gain g. The matrix operation circuit 18 calculates R, G from the corrected color differences CXo, CWo obtained by multiplying the corrected luminance Yo, the gain g, and the color differences CXi, CWi by the multiplier 17 by R, G , B. [Equation 11] is an approximate expression of [Equation 8].
[0047]
[Equation 11]
[0048]
Next, a second embodiment of the present invention shown in FIG. 12 will be described. The second embodiment is characterized in that the maximum saturation point calculation circuit 15-2 'is configured so that the calculated value becomes [Equation 12] instead of [Equation 10].
[0049]
(Equation 12)
[0050]
[Equation 12] is modified so as to calculate only the numerator of [Equation 10], whereby the maximum chroma point calculation circuit 15-2 'has a reduced number of dividers, and can be configured with a smaller circuit scale. Saturation correction can be performed.
[0051]
With the change to [Equation 12], the gain calculation circuit 16 'using the reference signal Yf performs the operation shown in [Equation 13] instead of [Equation 7] to obtain the gain g.
[0052]
(Equation 13)
[0053]
Here, TX-TZ, Yin, and Yon are obtained from [Equation 14]. These are input by the subtractor 19-1, multipliers 19-2, and 19-3 before being input to the gain calculation circuit 16 '. Is calculated.
[0054]
[Equation 14]
[0055]
The luminance generation circuit 11, the luminance correction circuit 12, the matrix operation circuit 18, the size determination circuit 15-1, and the matrix operation circuit 14 in the second embodiment have the same configuration as that shown in the first embodiment. Yes, and the description is omitted.
[0056]
【The invention's effect】
As described above with reference to the embodiments, according to the first aspect of the present invention, only the saturation is appropriately corrected without changing the hue with a simple configuration according to the appropriately corrected luminance. A saturation correction device can be realized. According to the second and third aspects of the present invention, the gain value g for appropriately correcting the saturation can be obtained only by simple addition and subtraction and the similarity ratio of triangles. Further, according to the invention of claim 4, since the process of calculating the reference signal can be standardized, the circuit configuration of the reference signal calculation circuit can be simplified. According to the fifth aspect of the present invention, a color reproduction range of an arbitrary hue can be realized with a simple configuration, and it is possible to relatively accurately calculate the color reproduction range without generating an approximation error.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a saturation correction circuit in a saturation correction device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between tristimulus values R, G, B of an input color image signal and luminance Y;
FIG. 3 shows a case in which only one of the tristimulus values R, G, and B has a value on the CX-CW plane, and the other two have a value of 0, and R, G, and B are projected. FIG. 6 is a diagram showing a mode in a case where two of the colors have the same value and the other one has a color of 0.
FIG. 4 is a diagram illustrating a cutout obtained by cutting a cube indicating a range that R, G, and B can take in FIG. 2 along a plane including a hue of a target color and a Y axis.
FIG. 5 is a diagram illustrating a mode in which a luminance Yf of a point Ph in a hue of interest is obtained by linear interpolation.
FIG. 6 is a diagram illustrating a correspondence relationship between R, G, and B tristimulus values and results TX, TY, and TZ in which the values are arranged in descending order.
FIG. 7 is a diagram showing a mode of obtaining a luminance Yf corresponding to a point Ph at a desired hue on a CX-CW plane.
FIG. 8 is a diagram illustrating a mode in which luminance and hue are constant and only saturation changes.
FIG. 9 is a diagram showing a mode of obtaining a gain g from a magnitude relationship between luminances Yi, Yo before and after correction and Yf.
FIG. 10 is a block diagram showing a first embodiment of a saturation correction device according to the present invention.
11 is a diagram showing a relationship between basic signals Yq, Yx and an input identification signal V used in the operation of the maximum saturation point calculation circuit in the embodiment shown in FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a conventional saturation correction device.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 matrix calculation circuit 2 reference signal calculation circuit 3 gain calculation circuit 11 brightness generation circuit 12 brightness correction circuit 13 saturation correction circuit 14 matrix calculation circuit 15 reference signal calculation circuit 15-1 size determination circuit 15-2, 15-2 'maximum Saturation point calculation circuits 16, 16 'Gain calculation circuit 17 Multiplier 18 Matrix calculation circuit 19-1 Subtractors 19-2, 19-3 Multipliers
