JP2005160086A - 色空間の変換方法、カラー映像の色調節装置、色調節方法およびプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 カラー映像から、所望の色成分のみを他の色成分の変化なしに調節できる色調節装置を提供すること。
【解決手段】 第１色空間において、任意の画素の色信号が属する色領域の彩度成分の境界値を求め、この求められた彩度成分の境界値を利用して、前記第１色空間を彩度成分および色相成分を独立して調節可能な第２色空間に変換する色空間変換ユニット４１０と、前記第２色空間において所定の調節変数によって、前記画素の色成分を調節する色成分調節ユニット４６０と、前記第２色空間を前記彩度成分の境界値を利用して前記第１色空間に逆変換し、前記色成分調節ユニットで色成分が調節された画素の色信号を出力する色空間逆変換ユニット４７０とを含むカラー映像の色調節装置。
【選択図】 図４

Description

本発明はカラー映像の色調節に係り、より詳細にはカラー映像において各画素の輝度および色相別に彩度を調節する、または各画素の輝度別に色相を調節する色空間の変換方法、カラー映像の色調節装置、色調節方法およびそのプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体に関する。

一般的に、映像ディスプレイ装置においてカラー映像を表示する場合、機種の異なる装置の間ではそれぞれの特性によって同じカラーを表現しても差が現れるだけでなく、同一機種の装置の間でも差が現れることがある。
機種の異なる装置間または同一機種の装置間において、輝度または色相に応じて同じカラーを完全に同一に表現するためには、繊細なカラーの調節を必要とする。このようなカラーの調節は、機種の異なる装置間、または同一機種の装置間で表示されるカラーの差を補正するとともに、最近ではカラーに対する関心が高まるにつれ、ディスプレイ装置に表示される特定の色を所望の色に変換するという、ユーザの選択的なカラーコントロールの要求に応えている。

カラー映像を扱う装置におけるカラーの調節のための従来技術の例としては、特許文献１ないし特許文献４に開示された方法が挙げられる。
特許文献１に開示された方法では、カラー映像のＲ、Ｇ、Ｂ信号をＹ、Ｉ、Ｑ信号に変換し、この変換された信号からＹＩＱ３次元色空間や２次元映像で修正しようとする色領域を選択し、この選択された色領域に属するカラーに対してのみ、補正値のＭＹ、ＭＩおよびＭＱを加える方法でカラーを調節する。
しかしながら、この方法は調節しようとするカラーの選択が難しく、選択領域と非選択領域との間で色空間の不連続が発生するという問題がある。

特許文献２に開示された方法は、カラープリンタでモニタの映像を再現するために映像のカラーを調節する方法であり、ＨＳＬ色空間において手動あるいは自動にて、調節しようとするカラーが属するＨＳＬスライスの範囲を調節し、決められたＨＳＬスライス内では変換カーブを利用してそれぞれの色成分を調節する。このとき、このようなＨＳＬスライスを７個まで指定してカラーを調節することができる。しかしながら、ＨＳＬ色空間は、それぞれの色成分が独立的ではなく、ある程度連動しているため、所望の色成分のみの調節が不可能であり、特に変換カーブを利用する場合、輝度または色相別にカラーを調節することができないという問題がある。

特許文献３に開示された方法は、６色のカラーであるＲＥＤ（Ｒ），ＧＲＥＥＮ（Ｇ），ＢＬＵＥ（Ｂ），ＣＹＡＮ（Ｃ），ＭＡＧＥＮＴＡ（Ｍ）およびＹＥＬＬＯＷ（Ｙ）に対する彩度成分、および、これを調節する関数を表したルックアップテーブルを予め作成し、ある特定のカラーに対して彩度と輝度を調節しようとする場合に、ルックアップテーブルの線形補間を利用してこの特定のカラーを調節する。しかしながら、この方法は多量のルックアップテーブルを保存するために、システムが大容量のメモリを有する必要があり、予めあらゆる場合に対応するルックアップテーブルを保持しておく必要があり、カラーを調節しようとする場合に限界がある。また、色相別の色の調節はできるものの、輝度別の色の調節はできないという問題がある。

特許文献４に開示された方法は、所定の色信号ＲＧＢを用いてＨ、Ｓ、Ｌを表現する色空間に変換し、この色空間で相異なる装置から得られた２つのカラー間の調整を行う。このとき、まず、色空間を６つの領域に区分して、２つのカラーが同じ領域内にあるか否かを判断し、２つのカラーが同じ領域に属している場合には、その領域内で２つのカラーの修正手順に従ってカラー調整を行い、２つのカラーが同じ領域にない場合には、領域を２つのカラーが同一の領域内に位置するように２つの領域を結合して、前記の修正手順が繰り返される。同じ領域にある、色相および彩度が異なる２つのカラーを一致させるために、同じ領域内にある他の点も同様に色相および彩度の変化に比例して調節される。しかしながら、このような方法は調節しようとする色領域が予め決まっているので、カラーを調節する際に、色空間の均一性が著しく低下し、さらに、輝度に対して考慮されていないため、輝度に応じた調節ができないという問題がある。

一方、ＲＧＢ色空間で組み合わせが可能なすべてのカラーが分布する元のＹＣｂＣｒ色空間を図１に示す。このＹＣｂＣｒ色空間において、Ｙはカラーの輝度成分を、ＣｂおよびＣｒはカラーの彩度成分をそれぞれ表す。ＹＣｂＣｒ色空間は、カラーの輝度成分と彩度成分とが区分されてはいるが、各輝度によって彩度成分の分布が一定でなく、彩度成分も色相ごとに分布が一定でないため、カラーの各成分を調節する場合、一括的な調節関数を適用してカラーを調節すると、そのカラーを表現できる範囲を超える場合が発生する恐れがある。換言すると、ＹＣｂＣｒ色空間において、それぞれの色成分は独立的に存在せず、他の色成分といずれかの関係を有しつつ存在するので、カラーを調節しようとする場合にこのような関係を考慮しなければ、調節後のカラーが表現できなくなる可能性がある。

図２は、ＹＣｂＣｒ色空間上におけるこのような問題の一例を示したものであり、図中の点で示されたカラーＡおよびカラーＣを、輝度に対する考慮なしに同様に彩度を増加させれば、カラーＡはカラーＢに、カラーＣはカラーＤにそれぞれ修正される。ここで、低い輝度を有する修正されたカラーＤは色領域内に存在するため、ディスプレイ装置で表現することができるが、より高い輝度を有する修正されたカラーＢは、色領域の外に位置するため、ディスプレイ装置でこれを表現できなくなる。そこで、カラーＢをディスプレイ装置で表現するためにはクリッピングのような別途の処理を施さねばならない。また、ＹＣｂＣｒ色空間でそれぞれの色成分の輝度成分および彩度成分は互いの成分値に影響を与えるため、これを調節しようとする場合には、他の成分との関係を考慮して調節しなければならない。

一方、人間の視覚はカラーの輝度成分と彩度成分とを区分して認知するので、映像のカラーを処理するときにも、所定の色信号を輝度成分および彩度成分の信号に表すことが様々な面において有利である。しかし、このような概念を有するＨＳＶ色空間やＨＳＩ色空間ではそれぞれの色成分が独立的ではないために、これを調節することは容易ではない。
米国特許第４，５２５，７３６号明細書 米国特許第６，０５７，９３１号明細書 米国特許第６，１２２，０１２号明細書 米国特許第６，４７６，８７７号明細書

本発明が解決しようとする技術的課題は、カラー映像が属する元の色空間を拡張して、各色成分が独立した、修正された色空間に変換するための色空間の変換方法を提供することである。

また、本発明が解決しようとする他の技術的課題は、カラー映像が属する元の色空間を、各色成分が独立した、修正された色空間に変換した後、カラー映像からユーザが所望の色成分のみを他の色成分の変化なしに調節できる色調節装置および方法を提供することである。

前記の技術的課題を達成するために、本発明による色空間の変換方法は、（ａ）任意の画素の色信号を輝度成分と彩度成分とに分離する段階と、（ｂ）第１色空間において前記画素の色信号が属する色領域の彩度成分の境界値を、前記（ａ）段階で分離された輝度成分および彩度成分を利用して求める段階と、（ｃ）前記（ｂ）段階で得られた彩度成分の境界値を利用して、前記第１色空間を、彩度成分および色相成分を独立して調節可能な第２色空間に変換する段階とを含む。

前記他の技術的課題を達成するために本発明によるカラー映像の色調節装置は、入力されるカラー映像の色成分を画素単位で調節するためのものであり、第１色空間において、任意の画素の色信号が属する色領域の彩度成分の境界値を求め、この求められた彩度成分の境界値を利用して、前記第１色空間を彩度成分および色相成分を独立して調節可能な第２色空間に変換する色空間変換ユニットと、前記第２色空間において所定の調節変数によって、前記画素の色成分を調節する色成分調節ユニットと、前記第２色空間を前記彩度成分の境界値を利用して前記第１色空間に逆変換し、前記色成分調節ユニットで色成分が調節された画素の色信号を出力する色空間逆変換ユニットとを含む。

前記他の技術的課題を達成するために本発明によるカラー映像の色調節方法は、入力されるカラー映像の色成分を画素単位で調節するためのものであり、（ａ）第１色空間において任意の画素の色信号が属する色領域に対する彩度成分の境界値を求め、この求められた彩度成分の境界値を利用して、前記第１色空間を彩度成分および色相成分を独立して調節可能な第２色空間に変換する段階と、（ｂ）前記第２色空間において所定の調節変数によって前記画素の色成分を調節する段階と、（ｃ）前記第２色空間を前記彩度成分の境界値を利用して前記第１色空間に逆変換し、前記（ｂ）段階で色成分が調節された前記画素の色信号を出力する段階とを含む。

前記色空間の変換方法およびカラー映像の色調節方法は、望ましくはコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムを実行することで具現される。

本発明によれば、カラー映像の各画素が属する元のＹＣｂＣｒ色空間を拡張して、各色成分が独立した、修正されたＹＣｂＣｒ色空間に変換した後、修正されたＹＣｂＣｒ色空間において任意の画素の輝度に応じて彩度を調節するか、任意の画素の色相に応じて彩度を調節するか、または各画素の輝度に応じて色相を調節することが可能である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。

図３は、本発明によるカラー映像の色調節方法の一実施例の動作を説明するフローチャートであり、色空間変換段階（３２０段階ないし３５０段階）、色調節段階（３１０段階および３６０段階）、および色空間逆変換段階（３７０段階および３８０段階）を含んでいる。

また、図４は、本発明によるカラー映像の色調節装置の一実施例の構成を示したブロック図であり、映像変換部４１０、境界値抽出部４２０、色空間変換部４３０、調節変数保存部４４０、調節対象判断部４５０、色調節部４６０、および色空間逆変換部４７０から構成される。図４に示した色調節装置の動作を図３に示したフローチャートと関連付けて説明する。ここで、色調節は画素単位で行われる。

図３および図４を参照して、映像変換部４１０にはカラー映像が入力され（３２０段階）、この入力映像の色信号がＲＧＢ信号である場合はＹＣｂＣｒ信号に変換し、入力映像の色信号がＹＣｂＣｒ信号である場合はそのまま通過させて境界値抽出部４２０に提供する。ここで、ＲＧＢ信号は、例えば、ＩＴＵ．ＢＴ−７０９標準によって次の数式１で定義されるマトリックス演算を通じてＹＣｂＣｒ信号に変換され、入力映像の色信号は輝度成分Ｙと彩度成分Ｃｒ，Ｃｂとに分離される（３３０段階）。

境界値抽出部４２０では、映像変換部４１０から提供される任意の画素の輝度成分Ｙと彩度成分Ｃｒ，Ｃｂとを利用して、元のＹＣｂＣｒ色空間で、この任意の画素が属する色領域の彩度成分の境界値（Ｃｂ_max＿y，Ｃｒ_max＿y）を抽出する（３４０段階）。抽出された境界値から、元のＹＣｂＣｒ色空間における任意の画素の現在の輝度および色相を維持した場合の彩度成分の調整可能な最大値がわかる。なお、境界値抽出部３４０については、図５および図６を参照して後記する。

色空間変換部４３０では、境界値抽出部４２０で抽出された彩度成分の境界値を利用して彩度成分を正規化させることによって、各カラーの色相および輝度に応じて変化する彩度成分を有する元のＹＣｂＣｒ色空間を、あらゆる輝度および色相に対して彩度成分が同一に表示される修正されたＹＣｂＣｒ色空間に変換される。さらに詳しく説明すれば、任意の画素が属する色領域の彩度成分の境界値と、この任意の画素の彩度成分Ｃｒ，Ｃｂとの比を利用して、ＹＣｂＣｒ色空間を修正されたＹＣｂＣｒ色空間に変換する。修正されたＹＣｂＣｒ色空間において、任意の画素の彩度成分Ｃｒ，Ｃｂに対応する彩度成分Ｃｒ’，Ｃｂ’は任意の画素が属する色領域の彩度成分の境界値（Ｃｂ_max＿y，Ｃｒ_max＿y）によって次の数式２のように表せる。

色空間変換部４３０によって得られた修正されたＹＣｂＣｒ色空間は、図９のように示される。図９を参照すれば、この修正されたＹＣｂＣｒ色空間において、高さは輝度Ｙを、中心軸からの距離は彩度Ｓを、１つの基準軸、ここではＣｒ軸からの回転角は色相Ｈをそれぞれ表す。任意の画素の各色成分Ｙ，Ｓ，Ｈを修正されたＹＣｂＣｒ色空間での値に表現すれば、次の数式３のように表せる。

図９に示すように、修正されたＹＣｂＣｒ色空間は、あらゆる輝度および色相に対して画素が有する彩度の値が１に正規化されている円筒形状をしているので、任意の画素の彩度Ｓは色相Ｈおよび輝度Ｙに対してそれぞれ独立的に調節でき、また色相Ｈは輝度Ｙに対して独立的に調節することができる。

調節変数保存部４４０では、メーカーあるいはユーザにより設定された色調節変数を保存している。色調節変数は、彩度成分を調節する彩度調節変数および色相成分を調節する色相調節変数を含んでいる。彩度調節変数は全ての輝度値に対して彩度調節を行わない低彩度保護領域（Low Saturation Protection Region：以下、ＬＳＰＲ）を指定する第１変数Ｃ１、およびＬＳＰＲ以外の領域で彩度成分の調節の程度を表す第２変数Ｃ２を含む。また、彩度調節変数には、全ての輝度値を所定の区間に区分した場合に、この区分ごとの彩度成分の調節の程度を表す変数を有することとしてもよい。
また、彩度調節変数は、彩度成分Ｓが全ての輝度Ｙに対応して調節される目的の色相、目的の色相を含む所定色相調節領域、および色相調節領域以外の領域との不連続をなくすための緩衝領域を指定する複数の変数を含んでいる。一方、色相調節変数は、全ての輝度Ｙに対応して色相成分Ｈを調節される色相調節領域を決定する複数の変数を含んでいる。さらに、色相調節変数は、全ての輝度値Ｙを所定の区間に区分したときに、各区間に対する色相の調整範囲、調節対象の色相および調節結果の色相を決定する変数を含んでいる。
なお、色調節変数については、図１０ないし図１４を参照して後記する。

調節対象判断部４５０では、調節変数保存部４４０に保存された色調節変数を参照し、修正されたＹＣｂＣｒ色空間で得られる任意の画素の色成分Ｙ，Ｓ，Ｈが、彩度調節対象であるか、色相調節対象であるかを判断する。

色調節部４６０では、調節対象判断部４５０で彩度調節対象または色相調節対象と判断された画素の色成分に対して、修正されたＹＣｂＣｒ色空間において、調節変数保存部４４０に保存された色調節変数を利用して調節を行う。このとき、画素単位で各画素の輝度別に彩度を調節するか、各画素の色相別に彩度を調節するか、または各画素の輝度別に色相を調節することができる。なお、彩度調節および色相調節については、図１０ないし図１４を参照して後記する。

色空間逆変換部４７０では、境界値抽出部４２０で抽出された彩度成分の境界値を利用して、修正されたＹＣｂＣｒ色空間を、元のＹＣｂＣｒ色空間に逆変換し、元のＹＣｂＣｒ色空間における色調節された映像の色成分を求めて出力する。この色空間逆変換は色空間変換部４３０での正規化過程を逆に行うことによってなされる。さらに詳細に説明すれば、まず、彩度成分の境界値（Ｃｂ_＿max，Ｃｒ_＿max）を計算して、任意の画素の彩度成分（Ｃｂ，Ｃｒ）をこの境界値で割る。すなわち、Ｃｂ／Ｃｂ_＿maxおよびＣｒ／Ｃｒ_＿maxに代入して正規化を行なうことによって、修正されたＹｃｂＣｒ色空間になる。一方、Ｃｂ’＝Ｃｂ／Ｃｂ_＿max、Ｃｒ’＝Ｃｒ／Ｃｒ_＿maxとし、任意の関数によって入力彩度成分が出力彩度成分に変換される場合、（Ｃｂ’，Ｃｒ’）が（Ｃｂ”，Ｃｒ”）に変わって彩度調節がなされれば、この値にそれぞれ境界値を乗じて、すなわち、Ｃｂ”×Ｃｂ_＿max，Ｃｒ”×Ｃｒ_＿maxを行うことによって修正されたＹＣｂＣｒ色空間でのＣｒ，Ｃｂ値が元のＹＣｂＣｒ色空間のＣｒ，Ｃｂ値に変換される。つまり、境界値で割ることで色空間変換が、境界値を掛けることで色空間逆変換が行なわれる。

図５は、図３に示したフローチャートの境界値抽出段階（３４０段階）の詳細な過程を説明するフローチャートであり、色領域判断段階（５１０段階および５２０段階）および境界値獲得段階（５３０段階ないし５７０段階）を含んでいる。
図６は、図４に示した色調節装置の境界値抽出部４２０の詳細な構成を表したブロック図であり、保存部６００、領域判断部６１０、第１の３次元直線獲得部６２０、交点獲得部６３０、第２の３次元直線獲得部６４０および境界値獲得部６５０から構成される。図６に示した境界値抽出部４２０の動作を、図５に示したフローチャートと関連付けて説明する。

図５および図６を参照して、保存部６００は、元のＹＣｂＣｒ色空間によって区分される各色領域をなす第１原色Ｐ１および第２原色Ｐ２に対する空間座標、すなわち３次元座標（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）を保存している。図１に示した元のＹＣｂＣｒ色空間を上から見れば、図７に示すように６個の色領域を表現する６個の原色、すなわちＲＥＤ、ＭＡＧＥＮＴＡ、ＢＬＵＥ、ＣＹＡＮ、ＧＲＥＥＮ、ＹＥＬＬＯＷを頂点とする六角形を形成している。この六角形は、第１色領域７１０ないし第６色領域７６０からなり、各色領域は第１原色Ｐ１および第２原色Ｐ２を有する。例えば、第１色領域７１０はＹＥＬＬＯＷとＲＥＤを第１原色Ｐ１および第２原色Ｐ２として有する。３次元座標のビット解像度をそれぞれ８ビットとする場合、必要とする保存容量は８ビット×３×６で、合計１８バイトとなる。

領域判断部６１０に、任意の画素の色信号（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）が入力されると（５１０段階）、この任意の画素の色信号が属する色領域を判断する（５２０段階）。このとき、この任意の画素の彩度成分Ｃｒ，Ｃｂを利用して、この任意の画素が属する色領域を探すためには、第１色領域７１０ないし第６色領域７６０のうち、どの色領域に属しているかを各色領域７１０ないし７６０が有する第１原色Ｐ１の彩度成分Ｃｒ_P1，Ｃｂ_P1および第２原色Ｐ２の彩度成分Ｃｒ_P2，Ｃｂ_P2を利用して次の数式４のように判断する。第１原色Ｐ１および第２原色Ｐ２の彩度成分は、保存部６００から読出される第１原色Ｐ１および第２原色Ｐ２の空間座標から得られる。

すなわち、任意の画素の彩度成分、すなわち、ＣｒとＣｂとの比に対する正接値が前記数式４を満たす第１原色Ｐ１および第２原色Ｐ２よりなる色領域を、任意の画素の色信号が属する色領域と判断する。

第１の３次元直線獲得部６２０では、領域判断部６１０で判断された色領域を構成する第１原色Ｐ１および第２原色Ｐ２を選択し、この選択された第１原色Ｐ１と第２原色Ｐ２とを結ぶ第１の３次元直線８１０を求める（５３０段階）。

交点獲得部６３０では第１の３次元直線獲得部６２０で求められた第１の３次元直線８１０と、任意の画素の色相と同一色相を有する平面との第１交点Ｐ_C1を求める（５４０段階）。これをさらに具体的に説明すれば、元のＹＣｂＣｒ色空間を、修正されたＹＣｂＣｒ色空間に変換すれば、図９に示したように円筒形の色空間になって、このときの円筒の高さが輝度となり、円筒の中心線からの距離が彩度となる。そして、この円筒を上から見ると円になるが、円の中心から外へ引いた線分は一定のＣｒ／Ｃｂ比率、すなわち、線分の傾きを有するようになり、その線分上の点は同じ色相を有する点となる。例えば、Ｃｒ＝０．２、Ｃｂ＝０．４を有する点およびＣｒ＝０．３、Ｃｂ＝０．６を有する点はＣｒ／Ｃｂ＝０．５であるので、同じ色相を有する。しかし、色相は輝度と無関係なので、Ｙ値はあらゆる値となりえて、すなわち、上から見た円の中の直線は、円筒形の色空間では平面を意味することになる。したがって、任意の画素のようなＣｒ／Ｃｂ比率を有する平面は任意の画素の色相と同一色相を有する画素が集まった平面を意味する。

第２の３次元直線獲得部６４０では、交点獲得部６３０で求められた第１交点Ｐ_C1と原点、すなわち（Ｙ_BLACK，０，０）および（Ｙ_WHITE，０，０）とをそれぞれ結ぶ第２の３次元直線８２０および８３０を求める（５５０段階）。

境界値獲得部６５０では、第２の３次元直線獲得部６４０で求められた第２の３次元直線、例えば８２０上で任意の画素Ｐｉの輝度と同じ輝度を有する第２交点Ｐ_C2を求め、第２交点Ｐ_C2の空間座標から任意の画素が属する色領域の彩度成分の境界値（Ｃｂ_max＿y，Ｃｒ_max＿y）を出力する（５６０段階および５７０段階）。

これを、図８を参照しつつ、さらに具体的に説明すれば、領域判断部６１０で判断された色領域を構成する第１原色Ｐ１および第２原色Ｐ２を表示する３次元データ座標（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）を利用し、２つの座標を結ぶ第１の３次元直線８１０を求める。次に、第１の３次元直線８１０と任意の画素値の色相と同じ色相を有する平面との交点Ｐ_C1を求め、交点Ｐ_C1の３次元データ（Ｙ_max，Ｃｂ_max，Ｃｒ_max）を得る。特に、同じ色相を有する平面は、三角形をなし、同じ赤色であっても、輝度によって有する彩度値には差が出る。例えば、ＷＨＩＴＥの輝度が１の場合、輝度が０．５である赤色が、最大で０．８の彩度を有するとすれば、輝度が０．４である赤色は、最大で０．９まで彩度を有することができる。すなわち、Ｙ_maxは、彩度が最大であるときの輝度値を意味する。図８に示すように、点Ｐ_C1は、色相に対応する最大の彩度を表す点となり、その点の輝度がＹ_maxとなる。次に、任意の画素値の色相と同じ色相を有する平面上に位置する３つの点、すなわち、（０，０，０）、（Ｙ_WHITE，０，０）、（Ｙ_max，Ｃｂ_max，Ｃｒ_max）よりなる三角形において、任意の画素Ｐｉの輝度成分Ｙと交点Ｐ_C1の輝度成分Ｙ_maxとの比例関係を利用して、任意の画素が属する色領域の彩度成分の境界値（Ｃｂ_max＿y，Ｃｒ_max＿y）を求める。このときに利用される比例関係は次の数式５のように表せる。

図１０は、図４に示した色調節装置の色調節部４６０で行われる色調節の実施例を示す図面であり、単一輝度に対して彩度を調節する方法の一例を示している。図１０を参照すれば、ｘ軸Ｓ_inは所定の入力映像における各画素の正規化された彩度を表し、ｙ軸Ｓ_outは調節された映像における各画素の正規化された彩度を表している。彩度を調節するために２つの変数が使われるが、そのうちの１つは低彩度領域の彩度変化を防止するためにＬＳＰＲを指定する第１変数Ｃ１であり、もう１つはＬＳＰＲ以外の領域で彩度成分の調節の程度を表す第２変数Ｃ２である。ここで、第１変数Ｃ１は、０から１の間の値を有し、Ｃ１が０になれば保護しようとするＬＳＰＲがないことを示し、あらゆる画素の彩度を第２変数Ｃ２によって調節することを意味する。逆に、第１変数Ｃ１が１であれば、あらゆる領域をＬＳＰＲとするということを示し、あらゆる画素の彩度を調節しないことを意味する。第２変数Ｃ２は、所定画素の彩度の調節に使われる変数として−１から１の間の値を有し、第２変数Ｃ２が−１であれば、ＬＳＰＲではない画素の彩度をいずれもＬＳＰＲの上限彩度にし、第２変数Ｃ２が１であればＬＳＰＲに属しない画素の彩度をいずれも１にすることを意味する。

一方、第２変数Ｃ２が−１から１の間の値を有する場合には、図１０に示したように、２つの領域に分けて各領域に対する傾きを求め、傾きを利用して調節された彩度Ｓ_outを出力し、特に第２変数Ｃ２が０である場合には、任意の画素の彩度成分は調節されずにそのまま出力される。図１０に示された彩度調節方法は一実施例に過ぎず、これ以外にも多様な変形例が実施可能である
図１０に示された方法によって彩度を調節する方法を次の数式６で表せる。

前記の数式６を参照すれば、修正されたＹＣｂＣｒ色空間で数式３によって得られる任意の画素の彩度成分Ｓ_inとＬＳＰＲを指定する第１変数とを比較し、任意の画素の彩度成分Ｓ_inがＬＳＰＲを指定する第１変数と同じであるか、小さければ、調節された彩度成分Ｓ_outは任意の画素の彩度成分Ｓ_inと同一である。すなわち、任意の画素の彩度成分Ｓ_inに対して彩度調節を行わない。一方、任意の画素の彩度成分Ｓ_inが、ＬＳＰＲを指定する第１変数より大きい場合には、２つの領域に分け、各領域の傾きに基づいて彩度調節を行って調節された彩度成分Ｓ_outを出力する。
一方、メーカーあるいはユーザは、あらゆる輝度および色相に応じて、ＬＳＰＲを指定する変わらない第１変数Ｃ１と、彩度調節（Saturation Control：ＳＣ）を表す変化する第２変数Ｃ２とを有している。

図１１は、図１０に示された方法に基づいた輝度別の彩度調節方法の一例を示す図面であり、輝度に応じて第２変数は変化する。図１１を参照すれば、全体の輝度を８つの区間に分け、各区間の中間値を第２変数ＳＣ１〜ＳＣ８として決定し、各区間の中間値の間の第２変数は、各区間の中間値を結ぶことで行われる線形補間よって決定される。ここで、最小輝度区間Ｙ_BLACK、最大輝度区間Ｙ_WHITE、第１区間および第２区間では、第２変数が０であり、彩度を調節しないことが分かる。
ここで、輝度の区間はメーカーあるいはユーザが任意に決定することができる。

図１２は、図１０に示された方法に基づいた色相別の彩度調節方法の一例を示す図面であり、色相に応じて第２変数は変化する。図１２を参照すれば、３つの色相に関連した変数を利用して、彩度を調節しようとする色相の範囲を決定することが示されている。３つの色相に関連した変数は、それぞれ目標色相（target hue：以下、Ｈｔ）、目標マージン角（target margin angle：以下、Ａｔａ）、そして変換マージン角（transition margin angle：以下、Ａｔｒ）である。図１２に示されたＨ_D、Ｈ_DU、Ｈ_DL、Ｈ_TU、Ｈ_TLとＨｔ、Ａｔａ、Ａｔｒとの関係は次の数式７に示すとおりである。

ここで、Ｈ_DUからＨ_DLまでの領域は、Ｈｔを含む色相調節領域を意味し、Ｈ_TUからＨ_DUまでの領域およびＨ_DLからＨ_TLまでの領域は、色相調節領域と色相調節領域以外の領域との不連続をなくすための緩衝領域を表している。
結果的に、各画素に適用される第２変数の値は次の数式８のように決定される。

ここで、ＳＣ_Lightnessは輝度に応じて変化する第２変数ＳＣαの値を表し、ＳＣ_Hueは適用する色相に応じて変化する第２変数のゲインＳＣ_Gainを表している。ＳＣαは−１と１との間の値を、ＳＣ_Gainは０と１との間の値を有する。

図１３は、図４に示した色調節装置の色調節部４６０で行われる色調節の第２の実施例を示す図面であり、固定された輝度に対して色相を調節する方法の一例を示している。
図１３を参照すれば、４つの値が色相を調節するために用いられ、このうち、２つは調節しようとする色相の範囲を決定する変数で、他の２つは調節対象の色相および調節結果の色相を指定する変数である。このとき、調節対象の色相および調節結果の色相を指定する変数は、色相の調整範囲内に存在しなければならない。

色相の調節は、任意の画素の輝度とは無関係に独立的になされる。同様に、メーカーまたはユーザは、調節しようとする色相の範囲Ｈ１，Ｈ２を、あらゆる輝度に対して同一に決定でき、調節対象の色相Ａと調節結果の色相Ａ’とを指定する変数を設定することができる。図１３では、調節しようとする色相の範囲を指定して、その範囲に属する画素に対して他の色成分（輝度、彩度）は変化させず、色相のみを調節する場合を示している。ここで、色相Ａが色相Ａ’に調節されたとき、Ｈ１とＨ２との間の色相の調整範囲に存在する色相成分は、色相Ａから色相Ａ’への変化と比例して色相の調節範囲内で調節される。
図１３で示した色相の調節方法は次の数式９のように表せる。

前記の数式９によれば、修正されたＹＣｂＣｒ色空間で数式３によって得られる任意の画素の色相成分Ｈ_inがＨ１とＡとの間に存在する場合、およびＡとＨ２との間に存在する場合に分けて調節された色相成分Ｈ_outを出力する。

図１４は、図１３に示された方法に基づいて輝度別に色相を調節する方法を示す図面であり、このような色相の調節は任意の画素の輝度に応じて独立的になされる。
図１４を参照すれば、調節しようとする色相の範囲、すなわち、Ｈ１およびＨ２を設定し、全体の輝度を８つの区間に分けて各区間の中間値に、調節対象の色相Ａ１〜Ａ８およびこれに対応する調節結果の色相Ａ１’〜Ａ８’を設定し、各領域の中間値の間の輝度に対応する色相調節変数は、各領域の中間値を結ぶことで行われる線形補間によって決定される。ここで、最小輝度区間Ｙ_BLACK、最大輝度区間Ｙ_WHITE、第１区間から第２区間、および第７区間から第８区間では、色相を調節しないことが分かる。

本発明は、コンピュータが実行可能なプログラムコードを記録した、コンピュータが読み取り可能な記録媒体として具現することが可能である。このコンピュータが読み取り可能な記録媒体には、コンピュータシステムによって読込まれるデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータが読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光情報記録装置などがあり、またキャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じて転送）の形態で具現されることも含む。また、コンピュータが読み取り可能な記録媒体はネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式でコンピュータが読み取り可能なコードが保存されて実行することもできる。そして、本発明を具現するために機能的するプログラム、コードおよびコードセグメントは本発明が属する技術分野のプログラマーであれば容易に推論可能である。

本発明について前記した実施例を参考にして説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であればこれにより、多様な変形および均等な他の実施例を実施可能である。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲に記載された技術的思想によって定められる。

本発明は装置間の相異なる特性によるカラーの差を補正する場合、または装置に表示されるカラーをユーザが所望のカラーに変換する場合において幅広く適用され、映像ディスプレイ装置に関係なく提供されるカラー映像の特定のカラーを、詳細に調節することができる。

元のＹＣｂＣｒ色空間を示す図面である。 元のＹＣｂＣｒ色空間上で色調節の一例を示す図面である。 本発明によるカラー映像の色調節方法の一実施例の動作を説明するフローチャートである。 本発明によるカラー映像の色調節装置の一実施例の構成を示したブロック図である。 図３において境界値抽出段階の詳細な動作を説明するフローチャートである。 図４における境界値抽出部の詳細な構成を示したブロック図である。 元のＹＣｂＣｒ色空間における第１色領域ないし第６色領域を説明する図面である。 任意の色領域を構成する第１原色および第２原色の３次元座標を利用して境界値を求める過程を説明する図面である。 修正されたＹＣｂＣｒ色空間を示す図面である。 図４の色調節部で行われる彩度調節方法を説明する図面である。 図１０に示した方法に基づいた輝度に応じた彩度の調節方法を説明する図面である。 図１０に示した方法に基づいた色相に応じた彩度の調節方法を説明する図面である。 図４の色調節部で行われる色相の調節方法を説明する図面である。 図１３に示した方法に基づいた輝度に応じた色相調節方法を説明する図面である。

符号の説明

４１０ 映像変換部
４２０ 境界値抽出部
４３０ 色空間変換部
４４０ 調節変数保存部
４５０ 調節対象判断部
４６０ 色調節部
４７０ 色空間逆変換部

Claims (35)

1. （ａ）任意の画素の色信号を輝度成分と彩度成分とに分離する段階と、
   （ｂ）第１色空間において前記画素の色信号が属する色領域の彩度成分の境界値を、前記（ａ）段階で分離された輝度成分および彩度成分を利用して求める段階と、
   （ｃ）前記（ｂ）段階で得られた彩度成分の境界値を利用して、前記第１色空間を、彩度成分および色相成分を独立して調節可能な第２色空間に変換する段階と、
   を含むことを特徴とする色空間の変換方法。
2. 前記（ｂ）段階は、
   （ｂ１）前記第１色空間を区分した各色領域に含まれる第１原色および第２原色の空間座標を保存する段階と、
   （ｂ２）前記画素の彩度成分を利用して、前記第１色空間において前記画素の色信号が属する色領域を判断する段階と、
   （ｂ３）前記画素の色信号が属する色領域に含まれる第１原色および第２原色の空間座標を利用して、前記画素の輝度成分に対して彩度成分の境界値を求める段階と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の色空間の変換方法。
3. 前記（ｂ３）段階は、
   （ｂ３１）前記画素の色信号が属する色領域に含まれる第１原色および第２原色の空間座標から第１直線を求める段階と、
   （ｂ３２）前記第１直線と、前記画素の色相成分と同じ色相成分を有する平面との第１交点を求める段階と、
   （ｂ３３）前記第１交点と、空間座標（Ｙ_black，０，０）および（Ｙ_white，０，０）とをそれぞれ結ぶ第２直線を求める段階と、
   （ｂ３４）前記第２直線上において前記画素の輝度成分と同じ輝度成分を有する第２交点を求め、前記第２交点の空間座標から前記画素が属する色領域の彩度成分の境界値を求める段階と、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載の色空間の変換方法。
4. 前記（ｃ）段階では、前記彩度成分の境界値として前記画素の彩度成分を正規化することで、前記第１色空間を、彩度成分および色相成分を独立して調節可能な前記第２色空間に変換すること、
   を特徴とする請求項１に記載の色空間の変換方法。
5. （ａ）任意の画素の色信号を輝度成分と彩度成分とに分離する段階と、
   （ｂ）第１色空間において前記画素の色信号が属する色領域の彩度成分の境界値を、前記（ａ）段階で分離された輝度成分および彩度成分を利用して求める段階と、
   （ｃ）前記（ｂ）段階で得られた彩度成分の境界値を利用して、前記第１色空間を第２色空間に変換する段階と、
   を含む色空間の変換方法を実行させるプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な録媒体。
6. 入力されるカラー映像の色成分を画素単位で調節する色調節装置であって、
   第１色空間において、任意の画素の色信号が属する色領域の彩度成分の境界値を求め、この求められた彩度成分の境界値を利用して、前記第１色空間を彩度成分および色相成分を独立して調節可能な第２色空間に変換する色空間変換ユニットと、
   前記第２色空間において所定の調節変数によって、前記画素の色成分を調節する色成分調節ユニットと、
   前記第２色空間を前記彩度成分の境界値を利用して前記第１色空間に逆変換し、前記色成分調節ユニットで色成分が調節された画素の色信号を出力する色空間逆変換ユニットと、
   を含むことを特徴とするカラー映像の色調節装置。
7. 前記色空間変換ユニットは、
   前記第１色空間において前記画素の色信号が属する色領域に対する彩度成分の境界値を、前記画素の色信号から分離される輝度成分および彩度成分を利用して求める境界値抽出部と、
   この得られた彩度成分の境界値を利用して、前記画素の彩度成分を正規化し、前記第１色空間を前記第２色空間に変換する色空間変換部と、
   を含むことを特徴とする請求項６に記載のカラー映像の色調節装置。
8. 前記境界値抽出部は、
   前記第１色空間を区分した各色領域に含まれる第１原色および第２原色の空間座標を保存する保存部と、
   前記画素の彩度成分を利用して、前記第１色空間において前記画素の色信号が属する色領域を判断する色領域判断部と、
   前記保存部に保存された前記画素の色信号が属する色領域に含まれる第１原色および第２原色の空間座標を利用して、前記画素の輝度成分に対する彩度成分の境界値を求める境界値獲得部と、
   を含むことを特徴とする請求項７に記載のカラー映像の色調節装置。
9. 前記色空間変換部では、前記彩度成分の境界値を利用して前記画素の彩度成分を正規化することによって前記第１色空間を前記第２色空間に変換すること、
   を特徴とする請求項７に記載のカラー映像の色調節装置。
10. 前記色成分調節ユニットは、
    彩度成分を調節する彩度調節変数および色相成分を調節する色相調節変数のうち少なくとも１つ以上を保存する調節変数保存部と、
    前記彩度調節変数または色相調節変数を参照して、前記画素の色成分を調節するか否かを判断する調節対象判断部と、
    前記調節対象判断部において、前記画素の色成分を調節すると判断した場合、前記調節変数保存部に保存された前記彩度調節変数または色相調節変数によって、前記画素の色成分を調節する色調節部と、
    を含むことを特徴とする請求項６に記載のカラー映像の色調節装置。
11. 前記彩度調節変数は、
    全ての輝度値に対して彩度調節を行わない低彩度保護領域を指定する第１変数と、前記低彩度保護領域以外の領域おける彩度成分の調節の程度を表す第２変数と、
    を含むことを特徴とする請求項１０に記載のカラー映像の色調節装置。
12. 前記彩度調節変数は、
    全ての輝度値を所定の区間に分け、各区間において彩度調節を行わない低彩度保護領域を指定する第１変数と、前記低彩度保護領域以外の領域における彩度成分の調節の程度を表す第２変数と、
    を含むことを特徴とする請求項１０に記載のカラー映像の色調節装置。
13. 前記彩度調節変数は、
    全ての輝度値に対して彩度成分が調節される目的の色相と、前記目的の色相を含む色相調節領域と、前記色相調節領域および前記色相調節領域以外の領域の不連続をなくすための緩衝領域とを指定する複数の変数を含むこと、
    を特徴とする請求項１０に記載のカラー映像の色調節装置。
14. 前記色相調節変数は、
    全ての輝度値に対して色相成分が調節される色相調整領域、前記色相調節領域内の調節対象の色相、および調節結果の色相を決定する複数の変数を含むこと、
    を特徴とする請求項１０に記載のカラー映像の色調節装置。
15. 前記色相調節変数は、
    全ての輝度値を所定の区間に区分し、各区間に対する色相の調整範囲、調節対象の色相および調節結果の色相を決定する複数の変数を含むこと、
    を特徴とする請求項１０に記載のカラー映像の色調節装置。
16. 前記色調節部では、前記第２色空間の全ての輝度値に対して彩度調節を行わない低彩度保護領域を指定する第１変数、および前記低彩度保護領域以外の領域における彩度成分の調節の程度を表す第２変数によって前記画素の彩度成分を調節すること、
    を特徴とする請求項１０に記載のカラー映像の色調節装置。
17. 前記色調節部では、前記第２色空間の全ての輝度値を所定の区間に分け、各区間に対して彩度調節を行わない低彩度保護領域を指定する第１変数、および前記低彩度保護領域以外の領域における彩度成分の調節の程度を表す第２変数によって前記画素の彩度成分を調節すること、
    を特徴とする請求項１０に記載のカラー映像の色調節装置。
18. 前記色調節部では、前記第２色空間の全ての輝度値に対して彩度成分が調節される目的の色相、前記目的の色相を含む色相調節領域、および前記色相調節領域と前記色相調節領域以外の領域との不連続をなくすための緩衝領域を指定する複数の変数によって前記画素の彩度成分を調節すること、
    を特徴とする請求項１０に記載のカラー映像の色調節装置。
19. 前記色調節部では、前記第２色空間の全ての輝度値に対する色相の調節範囲、前記色相の調節範囲以内の調節対象の色相、および調節結果の色相を決定する複数の変数によって前記画素の色相成分を調節すること、
    を特徴とする請求項１０に記載のカラー映像の色調節装置。
20. 前記色調節部では、全ての輝度値を所定の区間に区分し、各区間に対する色相の調節範囲、調節対象の色相、および調節結果の色相を決定する複数の変数によって前記画素の色相成分を調節すること、
    を特徴とする請求項１０に記載のカラー映像の色調節装置。
21. 入力されるカラー映像の色成分を画素単位で調節するための方法であって、
    （ａ）第１色空間において任意の画素の色信号が属する色領域に対する彩度成分の境界値を求め、この求められた彩度成分の境界値を利用して、前記第１色空間を彩度成分および色相成分を独立して調節可能な第２色空間に変換する段階と、
    （ｂ）前記第２色空間において所定の調節変数によって前記画素の色成分を調節する段階と、
    （ｃ）前記第２色空間を前記彩度成分の境界値を利用して前記第１色空間に逆変換し、前記（ｂ）段階で色成分が調節された前記画素の色信号を出力する段階と、
    を含むことを特徴とするカラー映像の色調節方法。
22. 前記（ａ）段階は、
    （ａ１）前記画素の色信号を輝度成分と彩度成分とに分離する段階と、
    （ａ２）前記第１色空間において前記画素の色信号が属する色領域に対する彩度成分の境界値を前記（ａ）段階で分離された輝度成分および彩度成分を利用して求める段階と、
    （ａ３）前記（ｂ）段階で得られた彩度成分の境界値を利用して前記画素の彩度成分を正規化し、前記第１色空間を前記第２色空間に変換する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項２１に記載のカラー映像の色調節方法。
23. 前記（ａ２）段階は、
    （ａ２１）前記画素の彩度成分を利用して前記第１色空間で前記画素の色信号が属する色領域を判断する段階と、
    （ａ２２）前記画素の色信号が属する色領域に含まれる第１原色および第２原色の空間座標を利用して、前記画素の輝度成分に対して彩度成分の境界値を求める段階と、
    を含むことを特徴とする請求項２２に記載のカラー映像の色調節方法。
24. 前記（ａ３）段階では、前記彩度成分の境界値を利用して前記画素の彩度成分を正規化することによって前記第１色空間を前記第２色空間に変換すること、
    を特徴とする請求項２２に記載のカラー映像の色調節方法。
25. 前記（ｂ）段階では、前記調節変数は、彩度成分を調節する彩度調節変数および色相成分を調節する色相調節変数のうち少なくとも１つ以上を含むこと、
    を特徴とする請求項２１に記載のカラー映像の色調節方法。
26. 前記彩度調節変数は、
    全ての輝度値に対して彩度調節を行わない低彩度保護領域を指定する第１変数と、前記低彩度保護領域以外の領域おける彩度成分の調節の程度を表す第２変数と、
    を含むことを特徴とする請求項２５に記載のカラー映像の色調節方法。
27. 前記彩度調節変数は、
    全ての輝度値を所定の区間に分け、各区間において彩度調節を行わない低彩度保護領域を指定する第１変数と、前記低彩度保護領域以外の領域における彩度成分の調節の程度を表す第２変数と、
    を含むことを特徴とする請求項２５に記載のカラー映像の色調節方法。
28. 前記彩度調節変数は、
    全ての輝度値に対して彩度成分が調節される目的の色相と、前記目的の色相を含む色相調節領域と、前記色相調節領域および前記色相調節領域以外の領域の不連続をなくすための緩衝領域とを指定する複数の変数を含むこと、
    を特徴とする請求項２５に記載のカラー映像の色調節方法。
29. 前記色相調節変数は、
    全ての輝度値に対して色相成分が調節される色相調整領域、前記色相調節領域内の調節対象の色相、および調節結果の色相を決定する複数の変数を含むこと、
    を特徴とする請求項２５に記載のカラー映像の色調節方法。
30. 前記色相調節変数は、
    全ての輝度値を所定の区間に区分し、各区間に対する色相の調整範囲、調節対象の色相および調節結果の色相を決定する複数の変数を含むこと、
    を特徴とする請求項２５に記載のカラー映像の色調節方法。
31. 前記（ｂ）段階では、前記第２色空間の前記彩度調節変数によって、前記画素の彩度成分を輝度に応じて調節すること、
    を特徴とする請求項２５に記載のカラー映像の色調節方法。
32. 前記（ｂ）段階では、前記第２色空間の前記彩度調節変数によって、前記画素の彩度成分を色相に応じて調節すること、
    を特徴とする請求項２５に記載のカラー映像の色調節方法。
33. 前記（ｂ）段階では、前記第２色空間の前記彩度調節変数によって、前記画素の彩度成分を輝度および色相に応じて調節すること、
    を特徴とする請求項２５に記載のカラー映像の色調節方法。
34. 前記（ｂ）段階では、前記第２色空間の前記色相調節変数によって、前記画素の色相成分を輝度に応じて調節すること、
    を特徴とする請求項２５に記載のカラー映像の色調節方法。
35. （ａ）第１色空間において任意の画素の色信号が属する色領域に対する彩度成分の境界値を求め、この求められた彩度成分の境界値を利用して前記第１色空間を彩度成分および色相成分を独立して調節可能な第２色空間に変換する段階と、
    （ｂ）前記第２色空間において所定の調節変数によって前記画素の色成分を調節する段階と、
    （ｃ）前記第２色空間を前記彩度成分の境界値を利用して前記第１色空間に逆変換し、前記（ｂ）段階で色成分が調節された前記画素の色信号を出力する段階と、
    を含むカラー映像の色調節方法を実行させるプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。

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