JP2005184601A - 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】入力画像信号に異なるオブジェクトが混在している場合であっても、各オブジェクトにとって適切な色相変換処理を、オブジェクト判定等を要することなく実現可能にし、これにより色変換処理後における出力画像の画質を良好に維持できるようにする。
【解決手段】入力画像信号に対する色相変換処理を行う画像処理装置において、前記色相変換処理のために用いる関数が、少なくとも前記入力画像信号における彩度を変数として含むようにして、当該彩度に依存して前記色相変換処理が行われるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像処理機能を有したコンピュータやディジタル複写機等において用いられるもので、カラー画像を表現するための入力画像信号に対して、その色相の変換処理を行う画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムに関するものである。

一般に、カラー画像を出力するための機器としてＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等の表示装置やプリンタ等の印刷装置が普及しているが、これらはそれぞれ出力方式が異なるため、再現可能な色範囲に相違があることが知られている。そのため、例えばＣＲＴ上で作成した画像をプリンタで印刷する場合のように、異なる出力装置で同じ画像データによる出力を行おうとすると、再現できない色が生じる可能性がある。このことから、複数の機器を通じてカラー画像を取り扱う際には、与えられたカラー画像信号を出力装置の色再現可能領域内のカラー画像信号に置き換える、いわゆる色変換処理を行うことが必要となる。

色変換処理は、通常、色の三属性のうちの色相に関しては不変あるいは多少の自由度を持たせるのに留め、他の二属性（明度および彩度）を変化させることによって行われる。ただし、この場合、入力画像信号の明度および彩度が出力側の色再現域に近ければ、色変換処理を行っても出力画像信号はそれほど劣化しないが、明度および彩度についての差が大きいと、出力画像信号における色が入力画像信号と大きく異なってしまい、当該色変換処理の結果がユーザにとって不満足なものとなるおそれがある。このことから、従来、色変換処理にあたっては、入力画像信号に対してその入力画像信号の色に応じて色相を変化させ、変化後の入力画像信号をその色相を保持したまま出力側の色再現域内の色へ明度および彩度を変換して出力画像信号として出力することで、出力側の装置においてユーザの満足が得られるように見かけ上望ましい色への変換を可能にすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１８４２２１号公報

ところで、入力画像信号が表現するカラー画像には、グラフィックス（例えば、テキストや図形）や自然画（例えば、写真）等といった異なるオブジェクトが混在していることがある。これらの各オブジェクトは、それぞれが最適とする色相領域が必ずしも同じでない。例えば、グラフィックスの飽和色は入力色相角のまま出力すると好ましい色や鮮やかさを再現できない、といった具合である。

しかしながら、上述した従来技術においては、色変換に先立って行う色相の変換の際に、例えばその変換のパラメータ等を任意に設定することが可能であっても、その設定後は同色相の入力画像信号を一意に全て目標とする色相に変換するようになっている。そのため、入力画像信号に異なるオブジェクトが混在していると、例えば自然画向きのパラメータ等で色相を変換した場合にはグラフィックスには適さない色相が得られ、グラフィックス向きのパラメータ等で色相を変換した場合には自然画には適さない色相となる、といったことが起こり得る。また、グラフィックスと自然画で異なるパラメータを適用し得るように、事前にオブジェクト判定を行うことも考えられるが、その場合には、オブジェクト判定のための構成や処理負荷等が必要になってしまう。しかも、必ずしも正確なオブジェクト判定が行えるとは限らず、当該オブジェクト判定の結果がユーザの意図するものと異なっていると、結果として色相の違いによる色段差が生じてしまう可能性がある。

そこで、本発明は、入力画像信号に異なるオブジェクトが混在している場合であっても、各オブジェクトにとって適切な色相変換処理を、オブジェクト判定等を要することなく実現可能にし、これにより色変換処理後における出力画像の画質を良好に維持することのできる画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出された画像処理装置である。すなわち、入力画像信号に対する色相変換処理を行う画像処理装置であって、前記色相変換処理のために用いる関数が、少なくとも前記入力画像信号における彩度を変数として含むことを特徴とするものである。

また、本発明は、上記目的を達成するために案出された画像処理方法である。すなわち、入力画像信号に対する色相変換処理を行うための画像処理方法であって、前記色相変換処理のために用いる関数が、少なくとも前記入力画像信号における彩度を変数として含むことを特徴とする。

また、本発明は、上記目的を達成するために案出された画像処理プログラムである。すなわち、コンピュータを用いて、入力画像信号に対する色相変換処理を行うための画像処理プログラムであって、前記色相変換処理のために用いる関数が、少なくとも前記入力画像信号における彩度を変数として含むことを特徴とするものである。

上記構成の画像処理装置、上記手順の画像処理方法および上記構成の画像処理プログラムによれば、色相変換処理のために用いる関数が、少なくとも入力画像信号における彩度を変数として含むので、その彩度に依存して当該色相変換処理が行われる。つまり、色相変換処理のために用いる関数を、例えば、高彩度領域では色相を大きく変化させ、逆に低彩度領域では色相をあまり変化させないものとする、といったことが実現可能となる。このように、彩度に依存した色相変換処理を行えば、入力画像信号に異なるオブジェクトが混在していても、グラフィックスのように色空間上の高彩度領域に位置するオブジェクトや、自然画のように色空間上の低彩度領域に位置するオブジェクト等に対して、それぞれに最適化された色相変換処理を行えるようになる。

本発明によれば、入力画像信号に対する色相変換処理にあたって、彩度に依存して当該色相変換処理を行うので、彩度領域ごとに最適化された色相変換処理が可能となり、グラフィックスや自然画等といった異なるオブジェクトが混在する入力画像信号についても、良好な色再現を行うことができる。つまり、各オブジェクトに最適な色再現が可能となり、それぞれの間に色段差等が生じることなく、全色相で滑らかな階調再現を実現し得るようになる。したがって、その色相変換処理を経て出力画像信号への色変換処理を行えば、当該色変換処理後における出力画像の画質を良好に維持することができるようになる。

以下、図面に基づき本発明に係る画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムについて説明する。

先ず、はじめに、画像処理装置の概略構成を説明する。図１は、本発明に係る画像処理装置の概略構成例を示すブロック図である。ここで説明する画像処理装置は、ディジタル複写機やプリンタ等といった画像出力装置に搭載され、若しくはその画像出力装置に接続するサーバ装置に搭載され、またはその画像出力装置に動作指示を与えるコンピュータ（ドライバ装置）に搭載されて用いられるもので、図例のように、入力部１と、出力部２と、ユーザインタフェース（以下「ＵＩ」と略す）部３と、色空間信号変換部４と、を備えたものである。

入力部１は、入力画像信号を取得するためのものである。入力画像信号としては、例えば、ＣＲＴ等に表示させるためのＲＧＢ色空間におけるカラー画像信号が挙げられる。
出力部２は、出力画像信号を出力するためのものである。出力画像信号としては、例えば、プリンタ等に印刷させるためのＹＭＣ色空間あるいはＹＭＣＫ色空間のカラー画像信号が挙げられる。
ＵＩ部３は、ユーザが操作することによって、色空間信号変換部４に対する各種設定を行うためのものである。

色空間信号変換部４は、入力部１が取得した入力画像信号を、出力部２で出力する出力画像信号に変換するためのものである。ただし、色空間信号変換部４では、出力画像信号への変換を、入力画像信号に対する色相変換処理を経て行うようになっている。

ここで、この色空間信号変換部４について、さらに詳しく説明する。図２は、色空間信号変換部の概略構成例を示すブロック図である。図例のように、色空間信号変換部４は、入力色空間変換部１１と、色相変換部１２と、色変換部１３と、出力色空間変換部１４と、を備えたものである。

入力色空間変換部１１は、入力画像信号の色空間が後段で用いる色空間と異なる場合に、後段で用いる色空間への色空間変換処理を行うものである。例えば、入力画像信号がＲＧＢ色空間の信号であるのに対して、色相変換部１２および色変換部１３での処理が装置に依存しない色空間、例えばＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間で行われる場合であれば、入力色空間変換部１１は、ＲＧＢ色空間からＬ^*ａ^*ｂ^*色空間への変換を行う。なお、入力画像信号が装置に依存しない色空間の信号である場合には、入力色空間変換部１１における処理は必要ないため、この入力色空間変換部１１を設けなくても構わない。

色相変換部１２は、装置に依存しない色空間に変換された入力画像信号に対して、明度および彩度を保存したまま、入力画像信号の色に応じて色相を変更する処理を行うものである。色相を変更することは、色自体を変更することになるため、通常はあまり行われていない。しかし、以降の処理で色相を保持したまま明度および彩度を変更すると大きく変更しなければならないが、色相を多少変更すると明度および彩度の変更量が少なく、より自然に見える色変換を行えるようになる。したがって、この色相変換部１２において、色相を変更する処理を行うのである。このときの変更量は、入力画像信号の色によって異なり、入力画像信号の取り得る色、すなわち入力側の色再現域と、出力すべきカラー画像信号の取り得る色の範囲、すなわち出力側の色再現域との差異が大きいほど、色相の変更量を大きくすることができる。もちろん、上述のように色自体を変更する処理であるので、出力される画像がより自然に見える範囲内で変更量を設定しておくことが必要である。なお、この色相変換部１２による色相変換処理については、その詳細を後述する。

色変換部１３は、色相変換部１２によって色相を移動させた後の入力画像信号を、移動後の色相を保持したまま、出力側の色再現域に依存した信号へ変換するものである。このとき、色変換部１３では、色相を移動させた後の入力画像信号の取り得る色の範囲（入力側色再現域）を一旦中間の色再現域に変換し、この変換によって色相を移動させた後の入力画像信号を、中間の色再現域内の中間画像信号に変換する。そして、中間画像信号を出力側の色再現域内の色へ変換して出力画像信号を出力するようになっている。中間の色再現域としては、入力側色再現域の明度方向の最大値および最小値が、出力側の色再現域の明度の最大値および最小値と一致するように、入力側の色再現域に対して明度方向に調整を施す。さらに、明度方向の調整を施した後の色再現域の最大彩度を有する点の明度と、出力側の色再現域の最大彩度を有する点の明度との差より所定の関数によって求められる明度のとき最大彩度が得られるように色再現域を調整する。このようにして得られた色再現域を中間色再現域として設定することができる。また、中間画像信号を出力側の色再現域内の色へ変換する際には、すでに色相変換部１２で色相を移動しているので、ここでは彩度のみ、または明度と彩度との両方の移動を行う。このような明度および彩度の移動は、従来から行われている方法を利用することができる。特に、ここでは、出力側の色再現域において各色相ごとの最大彩度を有する点の明度を持つ無彩色を目標点とし、中間画像信号の明度が目標点の明度より高い場合には、明度を維持して彩度を出力側の色再現域に応じて変換処理する。これによって、明るい色については明度をそれほど低下させずに変換処理することができる。また、中間画像信号の明度が目標点の明度より低い場合には、中間画像信号の色と目標点を結ぶ直線方向に、出力側の色再現域に応じて明度および彩度を変換処理する。これによって、暗い色についてはバランスのとれた色への変換を行うことができる。

出力色空間変換部１４は、出力画像信号の色空間がこの出力画像信号を受け取る出力部２が対応する色空間と異なる場合に、その出力部２が対応する色空間への色空間変換処理を行うものである。例えば出力部２がＹＭＣ色空間またはＹＭＣＫ色空間のカラー画像信号に対応していれば、出力色空間変換部１４は、装置に依存しない色空間、例えばＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間からＹＭＣ色空間またはＹＭＣＫ色空間への色空間変換処理を行う。もちろん、装置に依存しない色空間のまま出力してもよく、この場合には出力色空間変換部１４における処理は不要なため、この出力色空間変換部１４を設けなくても構わない。

これらの各部１１〜１４は、例えば画像出力装置、サーバ装置またはドライバ装置が具備するもので、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等の組み合わせからなるコンピュータが、所定プログラムを実行することによって、それぞれ実現されたものであることが考えられる。

次に、以上のように構成された画像処理装置において、入力画像信号を出力画像信号へ変換する場合の処理手順、すなわち画像処理方法について説明する。図３は、本発明に係る画像処理方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。

カラー画像信号の変換処理を行う場合には、先ず、予め入力側の色再現域および出力側の色再現域を求めておく（ステップ１０１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。このとき、装置に依存しない色空間、例えばＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間において求めておくとよい。なお、以下の説明では内部の処理はＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間において行うものとする。図４は、色再現域の一例を示す概念図である。一般に、色再現域は一様ではなく、図例のような複雑な３次元形状を有している。図に示した立体の内側が色再現が可能な領域であり、その外側は色を再現できない領域である。したがって、色再現域を求めるにあたっては、色再現が可能な領域と色を再現できない領域との境界を示す面（外郭面）の情報を求めておく。上述のようにこの外郭面の形状は一様ではないので、例えば三角形などの多角形状に分割して表現しておくとよい。図例では、外郭面の一部のみ、三角形状に分割して図示しているが、このような分割を外郭面の全面について行うことになる。

入力側および出力側の色再現域を求めた後、例えばＲＧＢ色空間における信号である入力画像信号を入力部１が取得すると、色空間信号変換部４では、入力色空間変換部１１が、その入力画像信号をＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間の画像信号に変換する。さらに、その変換後の画像信号に対し、色相変換部１２は、その色相を所定関数で回転して、入力画像信号の色に応じた色相の変更を行う（Ｓ１０２）。

ところで、ここで説明する画像処理方法においては、この色相を回転して変更する処理、すなわち色相変換処理に大きな特徴がある。

図５は、色相変換部における色相の変更処理の概念図である。ＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間においては、色相の変更はＬ^*軸を中心として回転移動させる処理となる。例えば、図中に示した点アの色は、色相変換部１２によって回転されて点イの色に変更される。このときの色相の移動量は、後述する特定信号値について予め決定しておき、その結果が色相変換部１２内に例えばテーブル形式で設定されているものとする。

図６は、色相変換部において設定する色相の移動量の一例の説明図である。色相の移動量は、代表的なものとして特定された色（特定信号値）についてのみ決定しておき、その間の色については補間によって求めることが考えられる。特定信号値としては、例えば、赤、黄、緑、シアン、青、マゼンタの各基本色を用いる。これらの基本色は、入力画像信号がＲＧＢ色空間の場合であれば、図例のように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色における飽和色信号として与えられる。図中には、これらの特定信号値のＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間における色値および色相角も示している。これらの特定信号値に対する最適な色相の移動量は、例えば予め視覚実験を行って決定することが考えられる。これによって移動した色相角を図中の最右欄に示している。この例では、黄、赤については入力側色再現域と出力側色再現域がそれほど変わらないため、色相の移動量は小さい。また、緑では多少青に近い色に移動させる。また、シアンについては青に近づけ、青についてはシアンに近づけ、マゼンタについては赤に近づけるように、色相を移動させている。

なお、色相の移動量については、上述した例に限定されるものではなく、任意に決定可能である。特に、特定信号値については、上述した６色の基本色に限られることはなく、１色のみを特定信号値としても、あるいは基本色以外の所定色を特定信号値としてもよい。基本色以外の所定色としては、例えば、色変換の影響に依っては画質劣化として目立ち易い色である、空、葉の緑、人肌の代表色が挙げられる。すなわち、これらの所定色を、適宜決定して、例えば第二赤、第二緑、第二シアン、第二青、第二マゼンタとして、特定信号値に含めることも考えられる。

図７は、色相変換部における色相変換の際の色相の移動量の一例の説明図である。図６を用いて説明したように、予め特定信号値については色相の移動量を決定している。そのため、これらの特定信号値の色相については決定した移動量だけ色相を移動させればよい。また、特定信号値以外の色相の入力画像信号については、特定信号値の色相の移動量から、例えば線形補間によって色相の移動量を求めることができる。図７には、色相変換前と変換後の色相角の関係を示しており、図６に示した６点（６色の基本色を特定信号値とした場合）については黒丸によって示している。これ以外の色相角については、各黒丸を結ぶ直線から変換後の色相角を求めることができる。例えば、変換前の色相角が０°の入力画像信号に対しては、１５°程度、色相を移動させる変換処理を行う。もちろん、特定信号値以外の色については、線形補間以外の方法で求めてもよい。

このようにして、色相の移動量（以下、この移動量を「最大彩度色相移動量」という）を決定したら、例えばＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間においてであれば、その決定した最大彩度色相移動量の分だけ、Ｌ^*軸を中心とした回転移動を行うことで、色相を変更する。ただし、このとき、高彩度領域（Ｌ^*軸から遠い領域）と低彩度領域（Ｌ^*軸に近い領域）との両方について、一様に色相に変換すると、既に説明したように、入力画像信号に異なるオブジェクトが混在していた場合に、必ずしも各オブジェクトにとって適切な色相変換処理を行えない可能性がある。

そこで、色相変換部１２では、色相を変更、具体的にはＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間におけるＬ^*軸を中心とした回転移動を、以下に述べるようにして行う。図８は、本発明を適用したＬ^*軸を中心とした回転移動の概要を示す説明図である。

図例のように、色相変換部１２では、色相の変更を、入力画像信号における彩度に依存させて行うようにする。ここで、「彩度に依存」とは、彩度によって色相変換の度合が変化することをいう。具体的には、高彩度領域では色相が大きく変化し、逆に低彩度領域では色相があまり変化しないように、色相の変更を行う。

このような色相の変更を行うべく、色相変換部１２では、その色相変更処理を行うための関数として、少なくとも入力画像信号における彩度を変数として含むものを用いる。具体的には、以下に示す（１）式のような指数関数を用いることが考えられる。

Ｃout＝Ｃin−Ｃdif^(Cdata/Cmax)・・・（１）

この（１）式において、Ｃoutは出力画像信号の色相角であり、Ｃinは入力画像信号の色相角であり、Ｃdifは最大彩度色相移動量であり、Ｃdataは入力画像信号における彩度であり、Ｃmaxは最大彩度点における彩度である。

このような指数関数、すなわち最大彩度色相移動量Ｃdifとして色相ごとに予め変化量を定め、入力画像信号と等色相の入力色再現域における最大彩度Ｃmaxと当該入力画像信号の彩度Ｃdataとの比率を係数とし、この係数を最大彩度色相移動量Ｃdifに対して指数係数として与える関数を用いれば、入力画像信号の色相角Ｃinから出力画像信号の色相角Ｃoutへの変換を、入力画像信号における彩度Ｃdataに依存させた非線形に行うことになる。つまり、この非線形変換によって、高彩度領域では色相が大きく変化し、逆に低彩度領域では色相があまり変化しない、といったことが実現可能となる。

また、（１）式においては、指数関数を構成する変数として、入力画像信号における彩度Ｃdataに加えて、当該入力画像信号と等色相の入力色再現域における最大彩度点の彩度Ｃmaxを含んでいる。最大彩度Ｃmaxを変数として含み、入力画像信号の彩度Ｃdataとの比率を指数係数として与えることで、高彩度領域では色相が大きく変化し、逆に低彩度領域では色相があまり変化しない、といったことが実現可能となるからである。図９は、彩度に依存させた場合の色相回転量の一具体例を示す説明図である。最大彩度Ｃmaxを変数として含んでいれば、図例のように、入力画像信号の彩度値Ｃ^*のみに依存して色相回転量が変わるようになり、その変化点がＬ^*軸と平行になる。

ただし、指数関数を構成する変数は、必ずしも（１）式の通りである必要はなく、入力画像信号における彩度Ｃdataに加えて、当該入力画像信号と等色相および等明度の入力色再現域における外郭点彩度を変数として含み、入力画像信号の彩度Ｃdataとの比率を指数係数として与えることも考えられる。つまり、単に彩度に依存させるのではなく、色再現域における明度を考慮した彩度（以下「明彩度」という）に依存させるようにしてもよい。図１０は、明彩度に依存させた場合の色相回転量の一具体例を示す説明図である。明彩度に依存させる場合には、図例のように、色相回転量が、入力画像信号と等色相および等明度の入力色再現域における外郭点彩度と入力画像信号の彩度値Ｃ^*とに依存して変わるようになる。すなわち、その変化点がＬ^*軸上の位置によって変わるようになる。

さらに、明彩度への依存は、以下に述べるようなものであってもよい。図１１は、明彩度に依存する場合の他の具体例を示す説明図である。図１１（ａ）では、各色相ごとの入力色再現域における最大彩度を有する点（Ｃｕｓｐ）を基準とし、色相変換処理の態様、具体的には色相変換処理による色相回転量を切り替える場合を示している。さらに詳しくは、Ｃｕｓｐ上部５０％の明度と、Ｃｕｓｐより下部５０％の明度とのそれぞれについて、図１１（ｂ）および（ｃ）に示すように、目標とする色相角を予め設定しておき、それ以外の外郭の点は等色相面の予め設定された色相からの補間によって決定する。このときも、色再現域内における色相の回転は、上述したような関数を用いつつ、外郭の色相移動量を用いて彩度に依存させて行うようにする。このようにすれば、緑についての入力画像信号であっても、例えばＧ（０，２５５，０）とＧ（１２８，２５５，１２８）とＧ（０，１２８，０）といったように、最適な色相がそれぞれ異なっている場合、色相回転を明度方向で複数設定可能となるので、良好に対応することが可能となる。すなわち、色相変化量を等色相内の異なる明度に対して複数設定可能となるのである。なお、設定された複数の色相変化量の間については当該色相変化量から補間して求めるようにすればよい。補間方法については、公知技術を用いればよいため、ここではその説明を省略する。

これらのいずれの場合であっても、色相回転量は、彩度または明彩度、すなわち少なくとも彩度に依存することになる。なお、ここでは、彩度に依存する色相変換処理を行うための関数として、（１）式のような非線形変換を行う指数関数を例に挙げたが、彩度に依存した色相変換が可能であれば、必ずしも指数関数である必要はない。すなわち例えば図１２に示すように、線形変換を行う関数（図中の線形変換１参照）や、非線形変換を行う指数関数以外の関数（図中の非線形変換（係数１または係数２）参照）であっても、彩度に依存する色相変換処理を行うことは可能である。さらに、線形変換変換であっても、彩度の途中で関数を切り替えることも可能である（図中の線形変換２参照）。また、（１）式において、色相ごとの変化量は、最大彩度色相移動量Ｃdifであることが望ましいが、例えば色差の値を変化量として用いることも考えられる。
なお、色相変換処理にあたっては、入力画像信号が入力色再現域の外にある場合でも、入力色再現域内の画像信号の場合と同様に、当該色相変換を行えばよい。また、入力色再現域で各色相の最大彩度を用いて色相変換するだけでなく、各色相で最大彩度（Ｃmax）を設定し、入力画像信号の彩度（Ｃdata）とともに色相変換することも可能である。

さらに、色相変換処理を行うための関数については、色相変換度合に彩度方向での重み付けを与えるために設定された変換係数を変数として含むものであってもよい。具体的には、以下に示す（２）式のような指数関数を用いることが考えられる。

Ｃout＝Ｃin−Ｃdif×(Ｃdata／Ｃmax)^Cnl・・・（２）

この（２）式においても、Ｃoutは出力画像信号の色相角であり、Ｃinは入力画像信号の色相角であり、Ｃdifは最大彩度色相移動量であり、Ｃdataは入力画像信号における彩度であり、Ｃmaxは最大彩度点における彩度である。また、Ｃnlは、重み付けのための変換係数であり、例えば非線形性を調整する非線形係数のようなものが挙げられる。ただし、必ずしも非線形係数である必要はなく、重み付けが可能であれば、線形係数であってもよい。

変換係数Ｃnlは、色相ごとに定めておくようにする。すなわち、最大彩度色相移動量Ｃdifと同様に、一つまたは複数の特定信号値に対応するものを定めておく。そして、その特定信号値に対応するものから当該特定信号値間に対応するものを補間によって決定することで、特定信号値以外に対応するものについて求めるようにする。

このような変換係数Ｃnlを用いて彩度方向での重み付けを与えれば、色相変換の度合、すなわち少なくとも彩度に依存した色相変換における非線形の度合を、より一層強調することが可能となる。したがって、高彩度領域では色相が大きく変化し、低彩度領域では色相があまり変化しない、といった度合をより一層高めることができるのである。

なお、変換係数Ｃnlについての特定信号値は、最大彩度色相移動量Ｃdifの場合に説明したように、予め設定された基本色および当該基本色以外の所定色についてのものとすることが考えられる。図１３は、変換係数の一具体例を示す説明図である。図例では、基本色（図中の赤１、黄１、緑１、シアン１、青１、マゼンタ１参照）に加えて、空、葉の緑、人肌等の代表色である所定色（図中の赤２、黄２、シアン２、青２、マゼンタ２参照）についても特定信号値として定め、これらに対して非線形係数である変換係数Ｃnlが設定されている場合を示している。ただし、このような変換係数Ｃnlについての特定信号値と、最大彩度色相移動量Ｃdifについての特定信号値とは、それぞれ同一の基本色または所定色に関して設定されていてもよいし、互いに異なる色に関して設定されていてもよい。つまり、必ずしも同一である必要はない。

また、最大彩度色相移動量Ｃdifについての特定信号値と、変換係数Ｃnlについての特定信号値は、ＵＩ部３から個別に設定し得るものであってもよい。さらには、これらの特定信号値に加えて、あるいはこれらの特定信号値とは別に、変換係数Ｃnl自体を、ＵＩ部３から設定可能にしてもよい。すなわち、ＵＩ部３からは、最大彩度色相移動量Ｃdifについての特定信号値と、変換係数Ｃnlについての特定信号値と、変換係数Ｃnl自体との少なくとも一つを、ユーザが任意に設定し得るようにすることが考えられる。このようなＵＩ部３からの設定を可能にすれば、ユーザの目的に合わせた色相変換処理が実現可能となる。このときの設定は、予め登録してある特定信号値または変換係数の中から適用するものをユーザが選択することによって行うものであっても、あるいは特定信号値または変換係数の値を入力することによって行うものであってもよい。

以上のような色相変換処理を色相変換部１２が行った後は、続いて、図３に示すように、色変換部１３が、色相を移動した後の画像信号を、移動後の色相を保持したまま出力側の色再現域内の色へ変換して出力画像信号とする（Ｓ１０３）。このとき、色変換部１３は、例えば、中間色再現域におけるＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間の画像信号を、出力側の色再現域内の色、すなわちＹＭＣ色空間またはＹＭＣＫ色空間の画像信号へと変換する。なお、この変換の際には、入力画像信号の明度に応じて変換方法を変えることが考えられる。これによって、出力側色再現域内の最良の色へ変換することができるからである。さらに、この変換にあたっては、例えば入力画像信号から出力側のＹＭＣＫ色空間への色変換処理により予めカラールックアップテーブルを作成しておき、そのカラールックアップテーブルを用いて色変換するようにしてもよい。このとき、カラールックアップテーブルを複数保持し、ユーザがＵＩ部３から切り替えて使用することも考えられる。

図１４は、中間色再現域から出力側色再現域への色変換の一例の説明図である。図中における座標系は、縦軸が明度を示すＬ^*軸、横軸が彩度を示すＣ^*軸を示している。中間色再現域から出力側色再現域への色変換にあたり、色変換部１３は、先ず、中間色再現域の画像信号（以下「中間画像信号」という）の出力側の色再現域において最大彩度を有する点（CUSPo）の明度よりも高いか低いかを判定する。

中間画像信号の明度のほうが、点（CUSPo）の明度よりも高い場合には、図１４（Ａ）に示すように、明度を保存したまま、彩度のみについて変換処理し、中間画像信号を出力側色再現域内の出力画像信号に変換する。明度を保存することによって、高明度の色についてなるべく明るい色で再現できるように色変換を行うことができる。また、中間画像信号の明度のほうが、点（CUSPo）の明度よりも低い場合には、図１４（Ｂ）に示すように、例えば点（CUSPo）の明度と同じ明度の無彩色（すなわちＬ^*軸上の）の目標点とし、中間画像信号の色と目標点を結ぶ直線方向に明度および彩度を変換処理する。このような変換処理によって、低明度の色については見かけ上、類似した色に変換することができる。

なお、中間画像信号を出力側色再現域内の出力画像信号に変換する際の変換方法としては、例えば線形圧縮法などを用いることができる。具体的には、彩度軸に平行な直線、あるいは中間画像信号の色と目標点を結ぶ直線を考え、この直線と中間色再現域の外郭との交点からＬ^*軸あるいは目標点までの距離をＬin、直線と出力側色再現域の外郭との交点からＬ^*軸あるいは目標点までの距離をＬoutとする。また、中間画像信号を示す点からＬ^*軸あるいは目標点までの距離をＬ’in、変換後の出力画像信号を示す点（白丸で図示）からＬ^*軸あるいは目標点までの距離をＬ’outとするとき、Ｌ’outは、Ｌ’out＝（Ｌout／Ｌin）×Ｌ’inによって求めることができる。求められたＬ’outは、色変換後の出力カラー画像信号における彩度を表している。もちろん、線形圧縮法以外の手法を用いて明度方向の変換を行ってもよい。

色変換部１３においては、上述のような手法に限らず、任意の手法によって色相を移動した後の画像信号を出力側色再現域内の出力画像信号に変換することができる。例えば中間色再現域を設定せずに、直接、出力側色再現域内の出力画像信号に変換してもよい。このとき、彩度のみ、あるいは明度および彩度を変換する手法などを用いることができる。また、色相の移動のみで入力画像信号を出力側色再現域内の色に変換できている場合には、この色変換部１３における処理は不要である。

その後は、色変換部１３での変換によって得られた出力画像信号に対して、出力色空間変換部１４が、出力部２の対応する色空間への変換を行う。例えば、出力部２がＹＭＣＫ色空間のカラー画像信号を要求していれば、ＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間からＹＭＣＫ色空間への変換処理を行えばよい。もちろん、内部の処理で用いたＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間のまま出力してよければ、この変換処理は必要ない。以上により処理は終了する。

以上のように、本実施形態で説明した画像処理装置および画像処理方法（これらを実現させるための画像処理プログラムをも含む）によれば、色相変換処理のために用いる関数が、少なくとも入力画像信号における彩度を変数として含むので、その彩度に依存して当該色相変換処理が行われる。つまり、色相変換処理のために用いる関数を、例えば、高彩度領域では色相を大きく変化させ、逆に低彩度領域では色相をあまり変化させないものとする、といったことが実現可能となる。このように、彩度に依存した色相変換処理を行えば、入力画像信号に異なるオブジェクトが混在していても、グラフィックスのように色空間上の高彩度領域に位置するオブジェクトや、自然画のように色空間上の低彩度領域に位置するオブジェクト等に対して、オブジェクト判定等を要することなく、それぞれに最適化された色相変換処理を行えるようになる。

つまり、色相変換処理を、入力画像信号における彩度に依存する一つの関数を用いて行うことで、どの彩度領域の入力画像信号、すなわち各オブジェクトに対しても、最適な色再現が可能となり、それぞれの間に色段差等が生じることなく、全色相で滑らかな階調再現を実現し得るようになる。したがって、この色相変換処理を経て出力画像信号への色変換処理を行えば、当該色変換処理後における出力画像の画質を良好に維持することができるようになる。

特に、本実施形態では、上述したような色相変換処理を経た後に、その色相変換処理後の画像信号を用いて前記出力画像信号への変換を行うようになっている。したがって、入力画像信号を出力画像信号に変換する場合であっても、領域ごとに色相変換を行うことになるで、ユーザーの使用目的に応じて最適化された出力側色空間信号に変換可能な、色空間変換を行うことが可能となる。ただし、本発明は、必ずしも色空間変換を伴うことを要さず、色相変換処理のみ行う場合であっても適用可能である。

また、本実施形態で説明したように、非線形係数を設定する特定信号値に自然画で主に使用される人肌、空、葉の緑等に対応するものを追加すれば、自然画とグラフィックスとのいずれに対しても、ユーザの意図にあった色再現を行うことができるようになる。つまり、自然画、グラフィックスともに最適な色再現とすることで、それぞれのオブジェクトに色変換係数を適用した場合に生じる色段差がなくなり、全色相で滑らかな階調再現となる。

さらに、ＵＩ部３からのユーザの目的に合わせた設定を可能にすれば、ユーザの使用目的が複数存在する場合であっても、各々に応じて好ましい色空間変換処理を提供することが可能となり、ユーザの様々な要求に対応可能な色再現を行うことができる。

また、本実施形態で説明したように、装置非依存の色空間上で、入力側の色再現域、中間色再現域、出力側の色再現域へと変換すれば、任意の入出力色空間で自由度の高いの色空間変換を行うことも可能となる。

本発明に係る画像処理装置の概略構成例を示すブロック図である。 図１の画像処理装置における色空間信号変換部の概略構成例を示すブロック図である。 本発明に係る画像処理方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。 色再現域の一例を示す概念図である。 色相変換部における色相の変更処理の概念図である。 色相変換部において設定する色相の移動量の一例の説明図である。 色相変換部における色相変換の際の色相の移動量の一例の説明図である。 本発明を適用したＬ^*軸を中心とした回転移動の概要を示す説明図である。 彩度に依存させた場合の色相回転量の一具体例を示す説明図である。 明彩度に依存させた場合の色相回転量の一具体例を示す説明図である。 明彩度に依存する場合の他の具体例を示す説明図である。 彩度に依存する色相変換処理を実現する関数の他の具体例を示す説明図である。 変換係数の一具体例を示す説明図である。 中間色再現域から出力側色再現域への色変換の一例の説明図である。

符号の説明

１…入力部、２…出力部、３…ＵＩ部、４…色空間信号変換部、１１…入力色空間変換部、１２…色相変換部、１３…色変換部、１４…出力色空間変換部

Claims (45)

1. 入力画像信号に対する色相変換処理を行う画像処理装置であって、
   前記色相変換処理のために用いる関数が、少なくとも前記入力画像信号における彩度を変数として含む
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 入力画像信号を出力側の色再現域内の出力画像信号へ変換する画像処理装置であって、
   前記入力画像信号に対する色相変換処理を行う色相変換手段と、
   前記色相変換手段による色相変換処理後の画像信号を用いて前記出力画像信号への変換を行う色変換手段とを備え、
   前記色相変換手段は、前記色相変換処理のために用いる関数が、少なくとも前記入力画像信号における彩度を変数として含むものである
   ことを特徴とする画像処理装置。
3. 前記関数は、前記入力画像信号における彩度に加えて、当該入力画像信号と等色相の入力色再現域における最大彩度を変数として含むことを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
4. 前記関数は、前記入力画像信号における彩度に加えて、当該入力画像信号と等色相および等明度の入力色再現域における外郭点彩度を変数として含むことを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
5. 前記関数は、指数関数であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記指数関数は、色相ごとに予め変化量を定め、前記入力画像信号と等色相の入力色再現域における最大彩度と前記入力画像信号の彩度との比率を係数とし、前記変化量に対して前記係数を指数係数として与えるものであることを特徴とする請求項５記載の画像処理装置。
7. 前記指数関数は、色相ごとに予め変化量を定め、前記入力画像信号と等色相および等明度の入力色再現域における最大彩度と前記入力画像信号の彩度との比率を係数とし、前記色相移動量に対して前記係数を指数係数として与えるものであることを特徴とする請求項５記載の画像処理装置。
8. 前記変化量は、色相変化量であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の画像処理装置。
9. 前記色相変化量を等色相内の異なる明度に対して複数設定可能で、設定された複数の色相変化量の間については当該色相変化量から補間して求めることを特徴とする請求項８記載の画像処理装置。
10. 前記色相変換処理は、前記入力画像信号が取り得る色範囲から一つまたは複数の特定信号値を抽出して当該特定信号値に対する変換後の色相値を定めておき、前記入力画像信号に対する変換後の色相値を前記特定信号値の変換後の色相値から補間によって決定することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
11. 前記関数は、色相変換度合に彩度方向での重み付けを与えるために設定された変換係数を変数として含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
12. 前記変換係数は、一つまたは複数の特定信号値に対応するものを定めておき、当該特定信号値に対応するものから当該特定信号値間に対応するものを補間によって決定することを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
13. 前記特定信号値は、予め設定された基本色および当該基本色以外の所定色についてのものであることを特徴とする請求項１０または１２記載の画像処理装置。
14. 前記色相変換処理についての特定信号値と前記変換係数についての特定信号値とは個別に設定可能であることを特徴とする請求項１３記載の画像処理装置。
15. 前記特定信号値または前記変換係数の少なくとも一方を設定するためのユーザインタフェース手段を備えることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
16. 入力画像信号に対する色相変換処理を行うための画像処理方法であって、
    前記色相変換処理のために用いる関数が、少なくとも前記入力画像信号における彩度を変数として含む
    ことを特徴とする画像処理方法。
17. 入力画像信号を出力側の色再現域内の出力画像信号へ変換するための画像処理方法であって、
    前記入力画像信号に対する色相変換処理を行う色相変換ステップと、
    前記色相変換ステップによる色相変換処理後の画像信号を用いて前記出力画像信号への変換を行う色変換ステップとを備え、
    前記色相変換ステップでは、前記色相変換処理のために用いる関数が、少なくとも前記入力画像信号における彩度を変数として含む
    ことを特徴とする画像処理方法。
18. 前記関数は、前記入力画像信号における彩度に加えて、当該入力画像信号と等色相の入力色再現域における最大彩度を変数として含むことを特徴とする請求項１６または１７記載の画像処理方法。
19. 前記関数は、前記入力画像信号における彩度に加えて、当該入力画像信号と等色相および等明度の入力色再現域における外郭点彩度を変数として含むことを特徴とする請求項１６または１７記載の画像処理方法。
20. 前記関数は、指数関数であることを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の画像処理方法。
21. 前記指数関数は、色相ごとに予め変化量を定め、前記入力画像信号と等色相の入力色再現域における最大彩度と前記入力画像信号の彩度との比率を係数とし、前記変化量に対して前記係数を指数係数として与えるものであることを特徴とする請求項２０記載の画像処理方法。
22. 前記指数関数は、色相ごとに予め色相移動量を定め、前記入力画像信号と等色相および等明度の入力色再現域における最大彩度と前記入力画像信号の彩度との比率を係数とし、前記色相移動量に対して前記係数を指数係数として与えるものであることを特徴とする請求項２０記載の画像処理方法。
23. 前記変化量は、色相変化量であることを特徴とする請求項２１または２２に記載の画像処理方法。
24. 前記色相変化量を等色相内の異なる明度に対して複数設定可能で、設定された複数の色相変化量の間については当該色相変化量から補間して求めることを特徴とする請求項２３記載の画像処理方法。
25. 前記色相変換処理は、前記入力画像信号が取り得る色範囲から一つまたは複数の特定信号値を抽出して当該特定信号値に対する変換後の色相値を定めておき、前記入力画像信号に対する変換後の色相値を前記特定信号値の変換後の色相値から補間によって決定することを特徴とする請求項１６〜２４のいずれか１項に記載の画像処理方法。
26. 前記関数は、色相変換度合に彩度方向での重み付けを与えるために設定された変換係数を変数として含むことを特徴とする請求項１６〜２５のいずれか１項に記載の画像処理方法。
27. 前記変換係数は、一つまたは複数の特定信号値に対応するものを定めておき、当該特定信号値に対応するものから当該特定信号値間に対応するものを補間によって決定することを特徴とする請求項２６に記載の画像処理方法。
28. 前記特定信号値は、予め設定された基本色および当該基本色以外の所定色についてのものであることを特徴とする請求項２５または２７記載の画像処理方法。
29. 前記色相変換処理についての特定信号値と前記変換係数についての特定信号値とは個別に設定可能であることを特徴とする請求項２８記載の画像処理方法。
30. 前記特定信号値または前記変換係数の少なくとも一方をユーザインタフェース手段を用いて設定することを特徴とする請求項２５〜２９のいずれか１項に記載の画像処理方法。
31. コンピュータを用いて、入力画像信号に対する色相変換処理を行うための画像処理プログラムであって、
    前記色相変換処理のために用いる関数が、少なくとも前記入力画像信号における彩度を変数として含む
    ことを特徴とする画像処理プログラム。
32. 入力画像信号を出力側の色再現域内の出力画像信号へ変換するための画像処理プログラムであって、
    コンピュータを、
    前記入力画像信号に対する色相変換処理を行う色相変換手段と、
    前記色相変換手段による色相変換処理後の画像信号を用いて前記出力画像信号への変換を行う色変換手段として機能させるとともに、
    前記色相変換手段は、前記色相変換処理のために用いる関数が、少なくとも前記入力画像信号における彩度を変数として含むものである
    ことを特徴とする画像処理プログラム。
33. 前記関数は、前記入力画像信号における彩度に加えて、当該入力画像信号と等色相の入力色再現域における最大彩度を変数として含むことを特徴とする請求項３１または３２記載の画像処理プログラム。
34. 前記関数は、前記入力画像信号における彩度に加えて、当該入力画像信号と等色相および等明度の入力色再現域における外郭点彩度を変数として含むことを特徴とする請求項３１または３２記載の画像処理プログラム。
35. 前記関数は、指数関数であることを特徴とする請求項３１〜３４のいずれか１項に記載の画像処理プログラム。
36. 前記指数関数は、色相ごとに予め変化量を定め、前記入力画像信号と等色相の入力色再現域における最大彩度と前記入力画像信号の彩度との比率を係数とし、前記変化量に対して前記係数を指数係数として与えるものであることを特徴とする請求項３５記載の画像処理プログラム。
37. 前記指数関数は、色相ごとに予め色相移動量を定め、前記入力画像信号と等色相および等明度の入力色再現域における最大彩度と前記入力画像信号の彩度との比率を係数とし、前記色相移動量に対して前記係数を指数係数として与えるものであることを特徴とする請求項３５記載の画像処理プログラム。
38. 前記変化量は、色相変化量であることを特徴とする請求項３６または３７に記載の画像処理プログラム。
39. 前記色相変化量を等色相内の異なる明度に対して複数設定可能で、設定された複数の色相変化量の間については当該色相変化量から補間して求めることを特徴とする請求項３８記載の画像処理プログラム。
40. 前記色相変換処理は、前記入力画像信号が取り得る色範囲から一つまたは複数の特定信号値を抽出して当該特定信号値に対する変換後の色相値を定めておき、前記入力画像信号に対する変換後の色相値を前記特定信号値の変換後の色相値から補間によって決定することを特徴とする請求項３１〜３９のいずれか１項に記載の画像処理プログラム。
41. 前記関数は、色相変換度合に彩度方向での重み付けを与えるために設定された変換係数を変数として含むことを特徴とする請求項３１〜４０のいずれか１項に記載の画像処理プログラム。
42. 前記変換係数は、一つまたは複数の特定信号値に対応するものを定めておき、当該特定信号値に対応するものから当該特定信号値間に対応するものを補間によって決定することを特徴とする請求項４１に記載の画像処理プログラム。
43. 前記特定信号値は、予め設定された基本色および当該基本色以外の所定色についてのものであることを特徴とする請求項４０または４２記載の画像処理プログラム。
44. 前記色相変換処理についての特定信号値と前記変換係数についての特定信号値とは個別に設定可能であることを特徴とする請求項４３記載の画像処理プログラム。
45. 前記コンピュータを、前記特定信号値または前記変換係数の少なくとも一方を設定するためのユーザインタフェース手段として機能させることを特徴とする請求項４０〜４４のいずれか１項に記載の画像処理プログラム。