JP2006135628A - 色調整方法および色調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象の色の近傍以外に影響を及ぼすこと無く、また階調の逆転やつぶれを起こすことなく色調整を行うこと。
【解決手段】本発明は、カラー画像の色を調整する色調整方法および色調整装置において、カラー画像を表現する色空間内で調整対象となる色を通る直線を表すための媒介変数の値を変換する媒介変数変換部１１を備えており、この媒介変数変換部１１で媒介変数を変換することにより、カラー画像の特定の画素についての色調整を行うものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラー画像の対象の色を目標の色に向かって調整するための色調整方法および色調整装置に関するものである。

カラー画像の色を調整する方法として、一般的な方法は、ガンマ関数による補正である。R（赤）、G（緑）、B（青）の色成分で表現される画像であれば、R、G、Bのそれぞれに対しガンマ関数を用意し、それぞれのガンマ関数で補正を行う（例えば、特許文献１参照。）。以下、これをガンマ補正と呼ぶ。

ガンマ補正を行うと、画像全体の明るさ、コントラストなどの調整ができる。ガンマ関数は滑らかな形状をしているため、補正結果も滑らかで、階調の逆転が無く、階調がつぶれることもない。しかしながら、画像全体に対して調整がかかるので、特定の色とその近傍のみを、他の色に影響を与えることなく調整することはできない。

そこで、カラー画像中の調整対象の色を、他の色に影響することなく、目標の色に向かって調整を行うことのできる色調整方法として、特願２００２−２７５８２１に記載の技術が挙げられる。この技術では、カラー画像を表現する色空間内で、調整対象となる対象色と、調整目標となる目標色とを包含するカプセル体を構成し、該カプセル体の中のみで色調整が行われる。また、対象色から目標色に向かって色を移動させるときに、逆転の無いように制御される。これにより、例えば、空の青や、草木の緑などを、他の色に影響することなく、好ましい調整を行うことができる。

特開平１１−１４３１４３号公報

しかしながら、他の色に影響与えず、対象色を目標色に変化させることができるとはいえ、対象色から目標色の間の色は急激に変化し、目標色とカプセル体の外郭との間で階調が極端に寝てしまうという問題がある。また、明度を上げる調整の場合は、絵柄が破綻する可能性もある。例えば、記憶色の中でも人物の肌領域は逆光補正に限らず、色度を調整する割合よりも明度を調整する割合の方が大きい。このような場合、特願２００２−２７５８２１に記載の技術では、色度は好ましく調整されても、明度での階調のつぶれが目立つ可能性がある。

本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、カラー画像の色を調整する色調整方法において、カラー画像を表現する色空間内で調整対象となる色を通る直線を表すための媒介変数の値を変換することにより、カラー画像の色調整を行う方法である。

このような本発明では、色空間内の調整対象となる色を目標の色に向かって調整するにするにあたり、その色を通る直線を表すための媒介変数を設定して、この媒介変数の値を変換することで色調整しているため、調整対象の色の近傍以外に影響を及ぼすこと無く必要な色調整を行うことができる。

また、本発明は、カラー画像の色を調整する色調整方法において、カラー画像を表現する色空間内で基準となる直線を基準直線として設定するとともに、この基準直線を表すための媒介変数の値を変換する関数を基準変換関数として設定し、色空間内で調整対象となる色について基準変換関数を用いて第一の色調整量を算出し、調整対象となる色と基準直線との距離である制御距離を算出し、制御距離と第一の色調整量とから第二の色調整量を算出し、調整対象となる色について第二の色調整量を用いて色調整を行う色調整方法である。

このような本発明では、色空間内の調整対象となる色を目標の色に向かって調整するにするにあたり、色空間内で設定した基準直線を表すための媒介変数を変換する基準変換関数を設定し、その基準変換関数によって得られる第一の色調整量を、基準直線と調整対象となる色との距離によって調整して第二の色調整量を算出し、これによって色調整を行っているため、基準直線を中心とした近傍の色について階調の逆転や階調のつぶれの無い色調整を行うことができる。

また、本発明は、カラー画像の色を調整する色調整装置において、カラー画像を表現する色空間内で調整対象となる色を通る直線を表すための媒介変数の値を変換する媒介変数変換部を備え、この媒介変数変換部で媒介変数を変換することにより、カラー画像の色調整を行うものである。

このような本発明では、色空間内の調整対象となる色を目標の色に向かって調整するにするにあたり、媒介変数変換部がその色を通る直線を表すための媒介変数を設定して、この媒介変数の値を変換することで色調整しているため、調整対象の色の近傍以外に影響を及ぼすこと無く必要な色調整を行うことができる。

また、本発明は、カラー画像の色を調整する色調整装置において、カラー画像を表現する色空間内で基準となる直線を基準直線として設定するとともに、この基準直線を表すための媒介変数の値を変換する関数を基準変換関数として設定し、色空間内で調整対象となる色について基準変換関数を用いて第一の色調整量を算出する第一色調整量算出部と、調整対象となる色と基準直線との距離である制御距離を算出する制御距離算出部と、制御距離算出部で算出した制御距離と第一色調整量算出部で算出した第一の色調整量とから、第二の色調整量を算出する第二色調整量算出部と、調整対象となる色について第二色調整量算出部で算出した第二の色調整量を用いて色調整を行う色調整部とを備えるものである。

このような本発明では、色空間内の調整対象となる色を目標の色に向かって調整するにするにあたり、第一色調整量算出部が、色空間内で設定した基準直線を表すための媒介変数を変換する基準変換関数を設定し、その基準変換関数によって第一の色調整量を算出し、第二色調整量算出部が、基準直線と調整対象となる色との距離によって第一の色調整量を調整して第二の色調整量を算出し、これによって色調整を行っているため、基準直線を中心とした近傍の色について階調の逆転や階調のつぶれの無い色調整を行うことができる。

したがって、本発明によれば、カラー画像の対象の色を目標の色に向かって調整する際に、対象の色の近傍以外に影響を及ぼすこと無く、かつ、階調の逆転が無く、かつ、階調のつぶれの無い色調整を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本発明に係る第１の実施の形態を表すブロック図である。第１の実施の形態では、本発明における色調整の基本となる処理を説明する。すなわち、本発明の基本処理は、カラー画像を表現する色空間内で直線を用意し、この直線を表す式の媒介変数を変換することで色調整を行うことである。例えば、色調整空間をRGB空間としたとき、点（R₀,G₀,B₀）から点（R_T,G_T,B_T）に向かう直線上の点（R,G,B）は、以下のように表すことができる。

R=G₀+a_Rt
G=G₀+a_Gt
B=G₀+a_Bt …数式１

ここで、（a_R,a_G,a_B）は方向ベクトルで、
a_R=R_T-R₀
a_G=G_T-G₀
a_B=B_T-B₀ …数式２
で表すことができる。

tは媒介変数で、直線における点の位置を表す値でもある。t=0のとき、（R,G,B）=（R₀,G₀,B₀）となり、t=Tのとき（R,G,B）=（R_T,G_T,B_T）であるものとする。

図１の媒介変数変換部１１では、媒介変数の変換により色調整を行う。例えば、数式１上の点（R₀,G₀,B₀）と（R_T,G_T,B_T）の間の点（R₁,G₁,B₁）が点（R₂,G₂,B₂）に移動する様子を図２に示している。図中破線が色空間内に設定した直線であり、t=0〜t=Tまでの間でt=t₁の色がt=t₂の色に変換されたことを示している。

また、階調逆転の生じない調整を行う媒介変数の変換関数の一例を図３に示す。図３に示す変換関数を用いることにより、点（R₁,G₁,B₁）を点（R₂,G₂,B₂）に変換でき、かつ、階調逆転の無い変換が行うことができる。ここで、t=0の場合およびt=Tの場合はその点そのものに移るので、直線上の点の移動は図４に示すようになる。

図３の変換関数の形状からわかるように、t=t₁〜Tにおいては、絵柄によっては、階調がつぶれて見えることがある。このような場合は、図３に示すような微分不可能な点をもつ関数ではなく、図５に示すような滑らかで微分可能な関数を用いればよい。

また、図５に示す変換関数は、t=0の場合およびt=Tの場合はその点そのものに移る関数であるが、図６に示すように、ある程度幅を設けることにより、階調性のよい色調整を行うことができる。第１の実施の形態では、RGB空間を例に説明を行ったが、CMYK空間や、デバイスに非依存なL*a*b*空間や、YCｂCr空間など、次元を問わず、すべての色空間で適用することができる。

図７は、本発明の第２の実施の形態を説明するブロック図である。第２の実施の形態では、第１の実施の形態で示した基本処理を用いて、カラー画像の中で、調整対象となる対象色から調整目標となる目標色に向かい、他の領域に影響することなく、階調の逆転が無く、かつ、階調のつぶれの無い調整を行うことができる点を特徴とする。

第一色調整量算出部２１では、基準変換関数を用いて、カラー画像の各画素の色に対し、第一の色調整量を算出する。ここで基準変換関数とは、対象色と目標色とから決定されるもので、第１の実施の形態で示した図５または図６のような基準変換関数である。すなわち、図５、図６において、t=t₁の場合を対象色、t=t₂の場合を目標色とすればよい。

本発明では、対象色と目標色とを結ぶ直線を基準直線と呼ぶことにする。基準直線は第１の実施の形態と同様に、対象色と目標色を結ぶ直線を、媒介変数を用いて表せばよい。

カラー画像の特定の画素の色は、図８に示すように、基準直線へ垂線を下ろすことにより、媒介変数を割り当てることができる。媒介変数を割り当てた後に、図５、図６に示すような基準変換関数を用いて、図９に示すような第一の色調整量を算出する。つまり、第一の色調整量は、調整対象の画素の色を基準直線上に射影することで得られる媒介変数で基準変換関数から得られる変換後の媒介変数の値である。

図７の制御距離算出部２２では、色空間内で、カラー画像の画素の色から基準直線までの距離である制御距離を算出する。制御距離は、図１０に示すように、色空間内で、カラー画像の画素の色を表す点から、基準直線までの最短距離とすればよい。

図７の第二色調整量算出部２３では、第一色調整量算出部２１で算出した第一の色調整量と、制御距離算出部２２で算出した制御距離とから第二の色調整量を算出する。具体的には、第一の色調整量を基準として、調整対象の色が基準直線から離れるにつれて色調整量（第二の色調整量）を小さくするような処理を行うことにより、対象となる色以外の色に調整の影響を及ぼすことが無くなる。

これは、例えば以下のような手順で行えばよい。すなわち、制御距離をdとしたとき、例えば、以下のような式を用いて、制御距離dに関する加重wを計算する。

w=1/{1+(d/d_inf)^p} …数式３

数式３で示す関数を図１１に示す。d_infは関数の変曲点を、pは最大勾配を制御するパラメータである。第一の色調整量をD₁、第二の色調整量をD₂としたとき、第二の色調整量D₂は、以下の式で表すことができる。

D₂=wD₁ …数式４

第一の色調整量と第二の色調整量との関係を図１２に示す。第一の色調整量D₁は基準直線上での調整量と対応しているのに対し、第二の色調整量D₂は調整対象の画素の色と基準直線との距離（制御距離）に応じた加重wが掛けられており、基準直線から離れるほど加重wが小さくなって第二の色調整量も小さくなっていく。図７の色調整部２４では、第二の色調整量を用いて色調整を行う。第二の色調整量を用いることで、対象色以外の色に影響を及ぼすことのない色調整を行うことができる。

また、図１３に示すような、基準直線と平行な外郭をもつ立体の範囲の中だけで色調整を行いたい場合は、数式３のd_infを定数として用いればよい。

また、図１４に示すような、対象色の近傍を目標色の近傍よりも広くするような外郭をもつ立体の範囲の中で色調整を行いたい場合は、数式３のd_infをtの値によって変化させるような関数、すなわち図１５に示すような形状の関数で表せばよい。外郭の範囲やd_infのtによる変化は調整対象となる色の色空間内での位置や基準直線の方向等によって適宜変化させればよく、これにより、色調整後の画像データについて自然な階調変化を得ることが可能となる。

本発明の第３の実施の形態では、カラー画像を再現する色空間が、L*a*b*空間やYCbCr空間のように、色成分ではなく、輝度、色度で表される場合の実施例を示す。

すなわち、図１６は、例えばYCbCr空間における対象色から目標色に向かう調整を表す図である。対象色を（Y₁,Cb₁,Cr₁）、目標色を（Y₂,Cb₂,Cr₂）、t=0における点を（Y₀,Cb₀,Cr₀）、t=Tにおける点を（Y_T,Cb_T,Cr_T）とすると、基準直線は、第１の実施の形態の場合と同様、媒介変数tを用いて、以下のように表すことができる。

Y=Y₀+a_Yt
Cb=Cb₀+a_Cbt
Cr=Cr₀+a_Crt …数式５

方向ベクトル（a_Y,a_Cb,a_Cr）に関しても、第１の実施の形態の場合と同様である。

一般に、人間が画像を見る場合、色度に対して、輝度の変換に敏感であることが知られている。特に、対象色と目標色との輝度の差が大きい場合は、図３の変換関数を用いてしまうと色空間での階調逆転は無いが、見栄え上色がつぶれてしまう。そのような場合、図１７に示すように、輝度と色度とで基準変換関数を分けるようにすると良い。図１７（ａ）は、輝度を調整するための基準変換関数の一例を表し、図１７（ｂ）は、色度を調整するための基準変換関数の一例を表す。輝度の階調をつぶさず、かつ、色度は他の色に対して、極力影響を与えたくない場合に、有効な調整方法となる。色調整量は、第２の実施の形態で示した場合と同様な量を用いればよい。

また、輝度と色度とで異なる基準変換関数を用いる場合、輝度についての基準変換関数で輝度調整を行った後、色度についての基準変換関数で色度調整を行ったり、逆に色度についての基準変換関数で色度調整を行った後に、輝度についての基準変換関数で輝度調整を行うようにしてもよい。特に輝度調整を行った後に色度調整を行うようにすると、人間の感覚に合った色調整が可能となる。

なお、上記説明した色調整方法および色調整装置は、画像データを取り扱う機器やコンピュータで実行されるプログラムとして実現することが可能である。例えば、デジタルカメラ等の画像入力機器で特定の色調整を行う場合や、グラフィックスソフトウェアでの一機能として画像データから特定の色調整を行う場合に適用することが可能である。

本発明に係る第１の実施の形態を表すブロック図である。 媒介変数による色調整を説明する模式図である。 階調逆転の生じない調整を行う媒介変数の変換関数の一例を示す図である。 直線上の点の移動を示す模式図である。 滑らかな変換関数の例を示す図である。 変換関数の幅を広げた例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態を説明するブロック図である。 基準直線と画素の色との関係を示す模式図である。 第一の色調整量を説明する模式図である。 制御距離を説明する模式図である。 制御距離dと加重wとの関係例を示す図である。 第一の色調整量と第二の色調整量との関係を説明する模式図である。 基準直線と平行な外郭をもつ立体の範囲を説明する模式図である。 対象色の近傍を目標色の近傍よりも広くするような外郭を説明する模式図である。 基準直線上の媒介変数tと関数の変曲点d_infとの関係例を示す図である。 YCbCr空間における対象色から目標色への調整を説明する模式図である。 輝度と色度との基準変換関数の相違を示す図である。

符号の説明

１１…媒介変数変換部、２１…第一色調整量算出部、２２…制御距離算出部、２３…第二色調整量算出部、２４…色調整部

Claims (18)

1. カラー画像の色を調整する色調整方法において、
   前記カラー画像を表現する色空間内で調整対象となる色を通る直線を表すための媒介変数の値を変換することにより、前記カラー画像の色調整を行う
   ことを特徴とする色調整方法。
2. カラー画像の色を調整する色調整方法において、
   前記カラー画像を表現する色空間内で基準となる直線を基準直線として設定するとともに、前記基準直線を表すための媒介変数の値を変換する関数を基準変換関数として設定し、
   前記色空間内で調整対象となる色について前記基準変換関数を用いて第一の色調整量を算出し、
   前記調整対象となる色と前記基準直線との距離である制御距離を算出し、
   前記制御距離と前記第一の色調整量とから第二の色調整量を算出し、
   前記調整対象となる色について前記第二の色調整量を用いて色調整を行う
   ことを特徴とする色調整方法。
3. 前記基準直線は、調整対象となる対象色から調整目標となる目標色に向かう直線とする
   ことを特徴とする請求項２記載の色調整方法。
4. 前記基準変換関数は、前記基準直線において、調整対象となる対象色を表すための媒介変数の値を、調整目標となる目標色を表すための媒介変数の値に変換することができ、かつ、色の階調逆転の生じない関数である
   ことを特徴とする請求項２記載の色調整方法。
5. 前記制御距離が大きくなるにつれて前記第二の色調整量を小さくしていく
   ことと特徴とする請求項２記載の色調整方法。
6. 前記カラー画像を表現する色空間が輝度と色度とで表される場合、前記輝度についての前記基準変換関数と前記色度についての前記基準変換関数とが各々異なる
   ことを特徴とする請求項２記載の色調整方法。
7. 前記カラー画像を表現する色空間が輝度と色度とで表される場合、前記輝度についての色調整を行った後、前記色度についての色調整を行う
   ことを特徴とする請求項２記載の色調整方法。
8. 前記カラー画像を表現する色空間が輝度と色度とで表される場合、前記色度についての色調整を行った後、前記輝度についての色調整を行う
   ことを特徴とする請求項２記載の色調整方法。
9. 前記輝度に対する前記基準変換関数は、滑らかで微分可能な関数である
   ことを特徴とする請求項６記載の色調整方法。
10. カラー画像の色を調整する色調整装置において、
    前記カラー画像を表現する色空間内で調整対象となる色を通る直線を表すための媒介変数の値を変換する媒介変数変換部を備え、
    前記媒介変数変換部で前記媒介変数を変換することにより、前記カラー画像の色調整を行う
    ことを特徴とする色調整装置。
11. カラー画像の色を調整する色調整装置において、
    前記カラー画像を表現する色空間内で基準となる直線を基準直線として設定するとともに、前記基準直線を表すための媒介変数の値を変換する関数を基準変換関数として設定し、前記色空間内で調整対象となる色について前記基準変換関数を用いて第一の色調整量を算出する第一色調整量算出部と、
    前記調整対象となる色と前記基準直線との距離である制御距離を算出する制御距離算出部と、
    前記制御距離算出部で算出した前記制御距離と前記第一色調整量算出部で算出した前記第一の色調整量とから、第二の色調整量を算出する第二色調整量算出部と、
    前記調整対象となる色について前記第二色調整量算出部で算出した前記第二の色調整量を用いて色調整を行う色調整部と
    を備えることを特徴とする色調整装置。
12. 前記基準直線は、調整対象となる対象色から調整目標となる目標色に向かう直線とする
    ことを特徴とする請求項１１記載の色調整装置。
13. 前記基準変換関数は、前記基準直線において、調整対象となる対象色を表すための媒介変数の値を、調整目標となる目標色を表すための媒介変数の値に変換することができ、かつ、色の階調逆転の生じない関数である
    ことを特徴とする請求項１１記載の色調整装置。
14. 前記制御距離が大きくなるにつれて前記第二の色調整量を小さくしていく
    ことと特徴とする請求項１１記載の色調整装置。
15. 前記カラー画像を表現する色空間が輝度と色度とで表される場合、前記輝度についての前記基準変換関数と前記色度についての前記基準変換関数とが各々異なる
    ことを特徴とする請求項１１記載の色調整装置。
16. 前記カラー画像を表現する色空間が輝度と色度とで表される場合、前記色調整部は、前記輝度についての色調整を行った後、前記色度についての色調整を行う
    ことを特徴とする請求項１１記載の色調整装置。
17. 前記カラー画像を表現する色空間が輝度と色度とで表される場合、前記色調整部は、前記色度についての色調整を行った後、前記輝度についての色調整を行う
    ことを特徴とする請求項１１記載の色調整装置。
18. 前記輝度に対する基準変換関数は、滑らかで微分可能な関数である
    ことを特徴とする請求項１５記載の色調整装置。
    

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