JP2005301970A

JP2005301970A - 高速カラー認識方法

Info

Publication number: JP2005301970A
Application number: JP2004242355A
Authority: JP
Inventors: Chien-Chia Chien; 千佳簡; Chia-Pao Cheng; 嘉寶鄭; Li-Ming Chen; 立明陳
Original assignee: Sunplus Technology Co Ltd
Current assignee: Sunplus Technology Co Ltd
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2005-10-27
Also published as: GB2413024B; US20050226497A1; US7426293B2; GB2413024A; GB0418351D0; TWI240067B; TW200533899A

Abstract

【課題】
カラー認識の画像データを標準化するための分割工程を用いない高速カラー認識方法を提供する。
【解決手段】
基本カラーコンポーネントデータを標準化することによって正三角形面を形成し、その正三角形面の一辺を底辺として用いて、正三角形面を拡大及びスケーリングすることにより直角二等辺三角形面を形成し、その直角二等辺三角形面を、傾き1のiライン及び傾き‐1のjラインを用いることにより、その底辺以外の2辺に沿って複数のエリアに分割し、画素の基本カラーコンポーネントデータにより画素のカラーを示すエリアを同定し、そのエリアの所定のカラー分類テーブルに応じたカラーコードを出力する。
【選択図】図５

Description

本発明は、一般的には、カラー認識方法に関し、特に、分割工程を用いない高速カラー認識方法に関する。

急速なエレクトロニクス技術の発展に伴い、ディスプレイ装置、プリンター、携帯電話又はイメージセンサー装置などの様々な電子装置は、カラー画像を表示することが可能となっている。従来から、例えばイメージセンサーによって撮影されたデジタル画像を処理する場合、一般的に、デジタル画像の各画素の画像データを、赤、青及び緑のカラーコンポーネントデータ等を含む基本カラーコンポーネントデータに分解する。例えば、玩具又は抵抗器のカラーコードのカラー認識のようなカラー認識方法においては、対応するカラーコードを、各画素の基本カラーコンポーネントデータの赤、青又は緑のカラーコンポーネントデータにより認識し、出力する。

一般的に、カラー認識方法において、カラーコードをデジタル画像の各画素の赤、青又は緑のカラーコンポーネントデータのみにより認識すると、デジタル画像の各画素の明るさによって誤った認識を招く。その為、通常、デジタル画像の各画素の赤、青及び緑のカラーコンポーネントデータを標準化工程により生成し、そして、標準化した画像データによりカラーコードを認識する。従って、画像データの明るさは考慮されて、カラー認識のエラーは回避される。元の赤、青及び緑のカラーコンポーネントデータR,G及びBを標準化した赤、青及び緑のカラーコンポーネントデータをそれぞれr, g及びbと表すと、従来の色の標準化の式は以下のように表わされる。

r = R^k / (R^k + G^k +B^k)
g = G^k / (R^k + G^k+ B^k)
b = B^k / (R^k + G^k+ B^k)
kは標準化工程の次数であり、一般に、次数が大きくなると、標準化工程はより複雑化する。その為、通常、kの値は、その工程の複雑化を抑制するために予め1に設定される。即ち、標準化された赤、青及び緑のカラーコンポーネントデータの一次式のみが計算される。しかしながら、標準化工程には分割操作が含まれており、また、エレクトロニクス技術の発展に伴いデジタル画像のフレームの画素数が増加するため、標準化工程がより複雑化している。その為、従来の標準化工程は、より困難なものになる。

従って、本発明は、カラー認識の画像データを標準化するための分割工程を用いない高速カラー認識方法である。これにより、カラー認識のその工程の複雑さが低減される。

本発明は、画素の基本カラーコンポーネントデータによりカラーコードを認識し、出力するための高速カラー認識方法を提供する。分割工程を用いることなくカラー認識のための画像データを標準化するために、次の工程を予め行なう。先ず、基本カラーコンポーネントデータを標準化することによって正三角形面を形成する。そして、その正三角形面の一辺を底辺として用い、正三角形面を拡大及びスケーリング(scaling)することにより直角二等辺三角形面を形成する。その後、直角二等辺三角形面を、傾き1のiライン及び傾き‐1のjラインを用いることにより、その底辺以外の2辺に沿って複数のエリアに分割する。これにより、画素のカラーを示すエリアを、画素の基本カラーコンポーネントデータにより同定し、カラーコードを、そのエリアの所定のカラー分類テーブルに従って出力する。

本発明の一つの実施態様において、画素の標準化された基本カラーコンポーネントデータを(c1, c2, c3)で示し、かつ倍率をｓで示す場合、その画素のデータを((c1-c2+1)×s, （c3×s))に変換することによって、正三角形面を拡大及びスケーリングして直角二等辺三角形面する。

本発明の一つの実施態様において、画素の基本カラーコンポーネントデータがそれぞれC1、C2及びC3で示された場合、画素のカラーを示すエリアを以下の式により同定する。

C1×I_m> (C1 + C2 + C3) > C1×I_m+1
C2×J_n> (C1 + C2 + C3) > C2×J_n+1
I_m、I_m+1、J_n及びJ_n+1は、傾き1のiラインと傾き‐1のjラインとを用いた直角二等辺三角形の分割の位置に対応する係数を示しており、m及びnは、0≦m≦i, 0≦n≦jの整数である。

本発明の一つの実施態様において、高速カラー認識方法は、更に、例えば次の工程を有するが、次の工程に限定されるものではない。まず、その画素が有彩色又は無彩色であるか否かを画素の基本カラーコンポーネントデータにより同定する。その後、画素の基本カラーコンポーネントデータにより画素のカラーを示すエリアを同定し、その画素が有彩色の場合は、そのエリアの所定のカラー分類テーブルに応じてカラーコードを出力する。

本発明の一つの実施態様において、画素の基本カラーコンポーネントデータをそれぞれC1、C2及びC3で表す場合、その画素が有彩色又は無彩色であるか否かを、以下の式により同定する。
Th1_1 ≦ C3-C2 ≦ Th1_r, Th1_t ≦ C1-C2 ≦ Th1_b and 0 ≦ (C1+C2+C3) < Th1 (1);
Th2_1 ≦ C3-C2 ≦ Th2_r, Th2_t ≦ C1-C2 ≦ Th2_b and Th1 ≦ (C1+C2+C3) < Th2 (2);
Th3_1 ≦ C3-C2 ≦ Th3_r, Th3_t ≦ C1-C2 ≦ Th3_b and Th2 ≦ (C1+C2+C3) (3);
Th_1, Th1_r, Th1_t, Th1_b, Th2_1, Th2_r, Th2_t, Th2_b, Th3_1, Th3_r, Th3_t, Th3_b, Th1 and Th2は、所定のパラメータを示しており、Th2>Th1>0である。(1)、(2)又は(3)のいずれか一つの式が満たされた場合、その画素は無彩色であると同定される。

その画素が無彩色であると択一的に同定された場合、高速カラー認識方法は、更に、例えば次の工程を有するが、次の工程に限定されるものではない。まず、画素のカラーが、黒色、白色又はグレースケール色のいずれかであるかを画素の明るさにより同定する。その後、黒色、白色又はグレースケール色のカラーコードを出力する。本発明の一つの実施態様において、画素の明るさによる画素のカラーが黒色、白色又はグレースケール色のいずれかであるかの同定は、以下の式により計算する。

(C1+C2+C3) ≦ Th_black の場合、画素のカラーを黒色と同定し、
(C1+C2+C3) ≧ Th_whiteの場合、画素のカラーを白色と同定する。

Th_black及びTh_whiteは、明るさの所定のパラメータである。

上述の概要及び以下の詳細な説明は、例示的なものであり、クレームに記載されたような本発明の更なる説明を提供することを意図する。

これにより、本発明のカラー認識工程において、カラーコードは、標準化された基本カラーコンポーネントデータにより得られるため、分割工程が不要となる。従って、カラー認識の画像データを標準化する工程の複雑化を低減することができる。

添付図面は、本発明を更に理解するために含め、本明細書の一部に組み込み、その一部を構成するものである。添付図面は、説明と共に本発明の実施態様を示しており、本発明の本質を説明するために利用する。

本発明の好適な実施態様を示す添付図面を参照しながら、以下に本発明を詳細に説明する。しかしながら、本発明は、多数の異なる形態により実施され、本明細書に記載する実施態様に限定されると解すべきではなく、むしろ、これらの実施態様は、この開示内容が詳細かつ完全となるように提供され、本発明の範囲を十分に当業者に伝えるためのものである。本明細書に渡り、同様の符号によって、類似する要素を訳する。

図1は、画像データ処理システムを示す。図1において、画像撮影ユニット110は、画像を撮影し、そして複数のビットを有する画像データを出力するために設けられている。出力された画像データは、カラーデジタル信号処理ユニット120により処理される。画像データの処理では、例えば、ホワイトバランス補正又はカラー補正に限定されず、例えば、赤(R)、緑（G）及び青（B）のカラーコンポーネントデータ等のような3つの基本カラーコンポーネントを出力することによって行うが、これに限定されない。そして、カラー認識及び分類ユニット130は、3つの基本カラーコンポーネントデータR，G及びBにより画像データの各画素のカラーを認識し、その画素のカラーを示すカラーコードを出力する。

図2は、本発明に係る高速カラー確認システムの一つの実施態様を示している。図2において、画素は、まず得られた画素の3つの基本カラーコンポーネントデータR、G及びBに従ってブロック210で有彩色又は無彩色のいずれであるかを同定する。有彩色又は無彩色の画素の同定は、以下の式によって同定される。
Th1_1 ≦ B-G ≦ Th1_r, Th1_t ≦ R-G ≦ Th1_b and 0 ≦ (R+G+B) < Th1 (4)
Th2_1 ≦ B-G ≦ Th2_r, Th2_t ≦ R-G ≦ Th2_b and Th1 ≦ (R+G+B) < Th2 (5)
Th3_1 ≦ B-G ≦ Th3_r, Th3_t ≦ R-G ≦ Th3_b and Th2 ≦ (R+G+B) (6)
Th_1, Th1_r, Th1_t, Th1_b, Th2_1, Th2_r, Th2_t, Th2_b, Th3_1, Th3_r, Th3_t, Th3_b, Th1及びTh2は、所定のパラメータであり、Th2 > Th1 > 0である。(4)、(5)又は(6)のいずれか一つの式が満たされた場合、3つの基本カラーコンポーネントデータR、G及びBは近接していることを意味する。これにより、画素のカラーを、無彩色であると同定する。

ブロック210において、画素のカラーが無彩色であると同定されると、ブロック220の処理を行い、画素のカラーが黒色、白色又はグレースケール色のいずれかであるかを画素の明るさにより同定する。これにより、黒色、白色又はグレースケール色のいずれかのカラーコードが出力される。黒色、白色又はグレースケール色として画素を同定するための式は以下の通りである。

(R+G+B) ≦ Th_black の場合、画素のカラーは黒色として同定され、
(R+G+B) ≧ Th_whiteの場合、画素のカラーは白色として同定される。

Th_black及びTh_whiteは、所定の明るさのパラメータである。

更に、画素のカラーが有彩色であるとブロック210で同定すると、ブロック240の処理を行う。すなわち、カラーコードをブロック230で定められたエリアのカラー分類テーブルに応じて認識し出力する。分割工程を用いることなくカラー認識のための画像データを量子化するために、次の工程を予め行なう。まず、基本カラーコンポーネントデータを標準化することにより正三角形面を形成する。その後、その正三角形面の一辺を底辺として用い、その正三角形面を拡大及びスケーリングすることにより直角二等辺三角形面を形成する。そして、傾き1のiライン及び傾き‐1のjラインを用いることにより、その底辺以外の二辺に沿って、その直角二等辺三角形面を、複数のエリアに分割する。以下、この3つの工程を、図３、図４、図５及び図６を参照しながら詳細に説明する。

図3は、標準化されたカラーコンポーネントデータr, g及びbの座標を示している。図3において、軸r、g及びbは、それぞれ赤、青及び緑のカラーコンポーネントデータR、 G及びBの標準化された基本カラーコンポーネントデータを示している。本発明の一つの実施態様において、正三角形面310は、基本カラーコンポーネントデータR, G及びBを標準化するための次の式を用いることにより得られる。

r = R/(R+G+B)
g = G/(R+G+B)
b = B/(R+G+B)
r+g+b = 1なので、標準化されたカラーコンポーネントデータr, g及びbは全て、平面r+g+b = 1即ち正三角形面310上に配置される。

更に、正三角形面310の任意の点は、正三角形面310のいずれかの辺を底辺とする面に位置する座標 (X, Y) として、いずれも変換し、表す。本発明の一つの実施態様において、カラー認識のカラーの分類の式を簡略化するために、座標変換において、倍率sを用いて座標データを拡大又はスケーリングするために用いられる。例えば、倍率sが1024であると、画素のデータは、例えば、((r-g+1)×1024, b×1024))に変換することができるが、これに限定されるものではない。従って、基本カラーコンポーネントデータの標準化から得られた正三角形面310は、図4に示すような直角二等辺三角形面410に拡大及びスケーリングされる。図4は、図3の正三角形面を拡大及びスケーリングすることにより得られた直角二等辺三角形面を示している。

その後、直角二等辺三角形面410は、傾き1のiライン及び傾き‐1のjラインを用いることにより、直角二等辺三角形面410の傾き1及び傾き‐1の二辺に沿って複数のエリアに分割される。図5は、傾き1の１５本のライン及び傾き‐1の15本のラインにより分割された直角二等辺三角形面を示している。図5において、傾き1の１５本のライン及び傾き‐1の１５本のラインを用いて直角二等辺三角形面を分割し、二つの隣接するラインの間隔を、カラー分類要件に応じて調節し、その間隔は、等距離又は非等距離とすることができる。直角二等辺三角形面は、図5に示すように、211個のエリアに分割されており、各エリアは互いに同一又は異なる色を表す。

直角二等辺三角形面を分割した後、カラー分類テーブルを、カラー分類要件に応じて設定しなければならないが、図5に示すように分割したエリアのカラーコードを同定するためにカラー分類表を使用する。これにより、分割したエリアのいずれか一つに対応するカラーコードが、画素の基本カラーコンポーネントデータR, G及びBにより計算され、出力される。本発明の別の実施態様では、複数のエリアが、同一のカラーを表わすように分類し、カラー分類要件に応じた同一のカラーコードを出力するようにすることができる。例えば、図6は、エリアの所定のカラー分類テーブルを示している。

本発明の一つの実施態様において、図5に示すような画素のカラーのエリアを同定するための式は、以下の式である。

R×I_m > (R+G+B) > R×I_m+1
G×J_n> (R+G+B) > G×J_n+1
I_m, I_m+1, J_n及びJ_n+1は、傾き1のiラインと傾き‐1のjラインとを用いた二等辺三角形の分割の位置に対応した係数であり、m及びnは、0≦m≦i及び0≦n≦jの整数である。以下、画素のカラーを示すエリアは、例示的な実施態様により詳細に説明される。例えば、
R×I₀ > (R+G+B) > R×I₁は、i = 0のエリアを示し、
R×I₁ > (R+G+B) > R×I₂は、i = 1のエリアを示し、
…… ……
R×I₁₄ > (R+G+B) > R×I₁₅は、i = 14のエリアを示し、
R×I₁₅> (R+G+B) > R×I₁₆は、i = 15のエリアを示し、そして
G×J₀ > (R+G+B) > G×J₁は、j = 0のエリアを示し、
G×J₁ > (R+G+B) > G×J₂は、j = 1のエリアを示し、
…… ……
G×J₁₄ > (R+G+B) > G×J₁₅は、j = 14のエリアを示し、
G×J₁₅ > (R+G+B) > G×J₁₆は、j = 15のエリアを示す。

これにより、式R×I₀ > (R+G+B) > R×I₁及びG×J₀> (R+G+B) > G×J₁が同時に満たされた場合、画素のカラーは、i = 0及びj = 0の交点のエリアに対応する。これにより、画素のカラーのエリアに対応したカラーコードが、カラー分類テーブルに応じて出力される。

これにより、本発明のカラー認識工程において、標準化された基本カラーコンポーネントデータに従ってカラーコードを得ることができるため、分割工程を要しない。従って、カラー認識の画像データの工程の複雑化が低減される。

本発明の範囲又は思想から逸脱しない限り、本発明の構造を変形させ、また、本発明に構造に様々な変更を加えることができることは、当業者にとって明らかである。上記を考慮して、本発明は、請求項及びその均等な範囲内であれば、本発明は、その変形及び変化を含むことを意図するものである。

画像データ処理システムを示す図である。本発明の一つの実施態様による高速カラー認識システムを示す図である。標準化されたカラーコンポーネントデータr, g及びbの座標を示す図である。図3に示す正三角形面を拡大及びスケーリングすることにより得られた直角二等辺三角形面を示す図である。傾き1を有する１５本のラインと傾き‐1を有する１５本のラインとにより分割された直角二等辺三角形面を示す図である。エリアの所定のカラー分類テーブルを示す図である。

符号の説明

110 画像撮像ユニット
120 カラーデジタル信号処理ユニット
130 カラー認識及び分類ユニット
310 正三角形面
410 直角二等辺三角形面

Claims

カラーコードを認識し、該カラーコードを出力するための画素の基本カラーコンポーネントデータによるカラー認識方法において、該方法は、
基本カラーコンポーネントデータを標準化することにより正三角形面を設け、該正三角形面の一辺を底辺として用いて、該正三角形面を拡大及びスケーリングすることにより直角二等辺三角形面を得て、
傾き１のiライン及び傾き−１のjラインを用いて、前記直角二等辺三角形面を前記底辺以外の二辺に沿って複数のエリアに分割し、
前記画素の基本カラーコンポーネントデータにより前記画素のカラーを示すエリアを同定し、該エリアの所定のカラー分類テーブルに応じた前記カラーコードを出力することを特徴とする高速カラー認識方法。
前記画素の標準化された基本カラーコンポーネントデータを、(c1, c2, c3)で示し、かつ倍率をsで示す場合、前記画素のデータを((c1-c2+1)×s, c3×s))に変換することによって、前記正三角形面を拡大及びスケーリングして前記直角二等辺三角形面とすることを特徴とする請求項1に記載の高速カラー認識方法。
前記画素の基本カラーコンポーネントデータがそれぞれC1, C2及びC3で示された場合、前記画素のカラーを示す前記エリアを以下の式により同定することを特徴とする請求項1に記載の高速カラー認識方法。
C1×I_m > (C1 + C2 + C3) > C1×I_m+1
C2×J_n> (C1 + C2 + C3) > C2×J_n+1
I_m, I_m+1, J_n and J_n+1は、傾き1のiライン及び傾き‐1のjラインを用いた直角二等辺三角形の分割の位置に対応する係数を示し、m及びnは、0≦m≦i, 0≦n≦jの整数である。
前記画素が有彩色又は無彩色のいずれかを前記画素の基本カラーコンポーネントデータにより同定し、
前記画素の基本カラーコンポーネントデータにより前記画素のカラーを示すエリアを同定し、
前記画素が有彩色である場合は、前記エリアの所定のカラー分類テーブルに応じて前記カラーコードを出力することを特徴とする請求項1に記載の高速カラー認識方法。
前記画素の基本カラーコンポーネントデータをそれぞれC1, C2及びC3で示す場合、前記画素が有彩色又は無彩色であるか否かを以下の式により同定することを特徴とする請求項4に記載の高速カラー認識方法。
Th1_1 ≦ C3-C2 ≦ Th1_r, Th1_t ≦ C1-C2 ≦ Th1_b and 0 ≦ (C1+C2+C3) < Th1 (1);
Th2_1 ≦ C3-C2 ≦ Th2_r, Th2_t ≦ C1-C2 ≦ Th2_b and Th1 ≦ (C1+C2+C3) < Th2 (2);
Th3_1 ≦ C3-C2 ≦ Th3_r, Th3_t ≦ C1-C2 ≦ Th3_b and Th2 ≦ (C1+C2+C3) (3);
Th_1, Th1_r, Th1_t, Th1_b, Th2_1, Th2_r, Th2_t, Th2_b, Th3_1, Th3_r, Th3_t, Th3_b, Th1 and Th2は所定のパラメータを示し、Th2>Th1>0であり、前記式(1),(2)又は(3)のいずれか一つの式が満たされた場合、前記画素は無彩色であると同定される。
前記画素が無彩色であると同定された場合、前記画素のカラーが、黒色、白色又はグレースケール色のいずれかであるかを前記画素の明るさにより同定し、
前記黒色、白色又はグレースケール色のカラーコードを出力する工程を更に含むことを特徴とする請求項4に記載の高速カラー認識方法。
前記画素の基本カラーコンポーネントデータをそれぞれC1, C2及びC3で示す場合、前記画素のカラーが、黒色、白色又はグレースケール色のいずれかを前記画素の明るさに従い以下の式により同定することを特徴とする請求項6に記載の高速カラー認識方法。
(C1+C2+C3) ≦ Th_black の場合、前記画素のカラーを黒色と同定し、
(C1+C2+C3) ≧ Th_whiteの場合、前記画素のカラーを白色と同定し、
ここに、Th_black及びTh_whiteは、前記明るさの所定のパラメータである。
画素の基本カラーコンポーネントデータをそれぞれC1, C2及びC3で示す場合のカラーコードを認識し、該カラーコードを出力するための画素の基本カラーコンポーネントデータによる高速カラー認識方法において、該方法は、
前記画素のカラーを示すエリアを以下の式により同定し、
C1×I_m> (C1 + C2 + C3) > C1×I_m+1
C2×J_n> (C1 + C2 + C3) > C2×J_n+1
I_m、I_m+1、J_n及びJ_n+1は、それぞれ異なる係数を示し、前記エリアの所定のカラー分類テーブルに応じてカラーコードを出力することを特徴とする高速カラー認識方法。
前記画素が有彩色又は無彩色のいずれかを前記画素の基本カラーコンポーネントデータにより同定し、
前記画素の基本カラーコンポーネントデータにより前記画素のカラーを示す前記エリアを同定し、
前記画素が有彩色の場合、前記エリアの所定のカラー分類テーブルに応じて前記カラーコードを出力することを特徴とする請求項8に記載の高速カラー認識方法。
前記画素が有彩色又は無彩色であるか否かを以下の式により同定することを特徴とする請求項9に記載の高速カラー認識方法。
Th1_1 ≦ C3-C2 ≦ Th1_r, Th1_t ≦ C1-C2 ≦ Th1_b and 0 ≦ (C1+C2+C3) < Th1 (1);
Th2_1 ≦ C3-C2 ≦ Th2_r, Th2_t ≦ C1-C2 ≦ Th2_b and Th1 ≦ (C1+C2+C3) < Th2 (2);
Th3_1 ≦ C3-C2 ≦ Th3_r, Th3_t ≦ C1-C2 ≦ Th3_b and Th2 ≦ (C1+C2+C3) (3);
Th_1, Th1_r, Th1_t, Th1_b, Th2_1, Th2_r, Th2_t, Th2_b, Th3_1, Th3_r, Th3_t, Th3_b, Th1 and Th2は所定のパラメータを示し、Th2>Th1>0 であり、前記式(1),(2)又は(3)のいずれか一つの式が満たされた場合、前記画素は無彩色であると同定される。
前記画素が無彩色であると同定された場合、前記画素のカラーが、黒色、白色又はグレースケール色のいずれかであるかを前記画素の明るさにより同定し、
前記黒色、白色又はグレースケール色のカラーコードを出力する工程をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の高速カラー認識方法。
前記画素の前記基本カラーコンポーネントデータをそれぞれC1, C2及びC3で示す場合、前記画素のカラーが、前記画素の明るさに従い黒色、白色又はグレースケール色のいずれかであるかを以下の式により同定することを特徴とする請求項11に記載の高速カラー認識方法。
(C1+C2+C3) ≦ Th_black の場合、画素のカラーを黒色と同定し、
(C1+C2+C3) ≧ Th_whiteの場合、画素のカラーを白色と同定し、
ここに、Th_black及びTh_whiteは、前記明るさの所定のパラメータである。