JP2006303616A - 色補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速化及び小型化した色補正装置を得ることを目的とする。
【解決手段】 第１の画像信号変換処理手段１１は、入力画像信号１を色相Ｈ、明度Ｖ、彩度Ｃをパラメータとする色空間に変換してＨＶＣ変数２を出力する。色補正手段１２は、取得した色補正量３と第１の画像変換信号１１から出力されたＨＶＣ変数２との演算により色補正を行い、色補正後のＨ’Ｖ’Ｃ’値４を出力する。第２の画像信号変換処理手段１３は、色補正手段１２から出力された色補正後のＨ’Ｖ’Ｃ’値４を出力画像信号５に変換して出力する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、色相、明度、彩度を変数として用いて、カラー画像を色補正する色補正方法及び色補正装置に関するものである。

従来より、入力画像信号のＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）を、三角関数等の複雑な演算により、色相Ｈ（Ｈｕｅ）、明度Ｖ（Ｖａｌｕｅ）、彩度Ｃ（Ｃｈｒｏｍａ）の色補正データに変換してＨＶＣにて色補正を行い、ＶＳ１Ｓ２空間（明度Ｖ、Ｓ１、Ｓ２は直交座標系のそれぞれの変数）に一度変換をしてから、出力画像信号ＹＭＣに変換するカラー画像印刷装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。同装置では、ＨＶＣ色空間に変換する際に三角関数を用いるため、その演算速度が遅くリアルタイム処理には適していない。従って、リアルタイム処理を実現しようとすると、回路の小型化ができないという問題があった。

また、入力画像信号のＲＧＢをＸＹＺ色空間に変換し、更にＬａｂ均等色空間に変換してから、三角関数等の複雑な演算により色相Ｈ、明度Ｖ、彩度Ｃに変換して色補正を行う時系列的色変更処理方法が提供されている（例えば、特許文献２参照）。同方法においても、Ｌａｂ色空間に変換する際に、べき乗の演算を行い、更にＨＶＣに変換する際に三角関数による演算を行っているので、膨大な色変換テーブルＬＵＴ（Ｌｏｏｋｕｐ Ｔａｂｌｅ）を保持している。その結果、演算が複雑になり、特許文献１記載の色補正装置と同様に、リアルタイム処理には適しておらず、回路の小型化ができないという問題があった。

特開平５−２９２３０３号公報 特開２００１−２０２０７３号公報

従来の色補正装置は、以上のように構成されていたので、人間の視覚特性に近いパラメータであるＨＶＣに変換する際に、三角関数による演算やべき乗演算、平方根を求める演算等行うため演算が複雑となっていた。その結果、リアルタイム処理に適用する場合、ハードウエア構成が大きくなり、高速で小型の色補正装置を実現することが困難であるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、入力画像信号を比較演算し、得られた比較演算データから、人間の視覚特性に関係する変数である、色相、明度及び彩度を簡単な所定の式により定義して色補正を行うことにより、高速化及び小型化した色補正装置を得ることを目的とする。

この発明に係る色補正装置は、入力画像信号を、所定の式を用いて色相Ｈ、明度Ｖ及び彩度Ｃの各変数に変換する第１の画像信号変換手段と、前記各変数に対して、前記各変数に関する色補正量を加算して色補正した色相Ｈ’、明度Ｖ’及び彩度Ｃ’を出力する色補正手段と、前記色補正後の色相Ｈ’、明度Ｖ’及び彩度Ｃ’に対して、前記第１の画像信号変換手段で用いた所定の式による逆変換を行い、出力画像信号を生成する第２の画像信号変換手段とを備えている。

この発明によれば、入力画像信号から所定の簡易式により色相Ｈ、明度Ｖ、彩度Ｃの変数に変換して色補正を行うため、複雑な演算や膨大なＬＵＴを備える必要がなくなり、演算処理速度を高速化し、回路規模を小さくすることができる。その結果、色補正装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１に係る色補正装置の構成図である。図１において、第１の画像信号変換処理手段１１は、入力画像信号１を色相Ｈ、明度Ｖ、彩度Ｃをパラメータとする色空間に変換してＨＶＣ変数２を出力する。色補正手段１２は、取得した色補正量３と第１の画像変換信号１１から出力されたＨＶＣ変数２との演算により色補正を行い、色補正後のＨ’Ｖ’Ｃ’値４を出力する。第２の画像信号変換処理手段１３は、色補正手段１２から出力された色補正後のＨ’Ｖ’Ｃ’値４を出力画像信号５に変換して出力する。

次に、動作について説明する。第１の画像信号変換処理手段１１は、入力画像信号１のＲＧＢを入力し、比較演算データを算出する。更に、所定の式に基づいて、比較演算データを用いて色相Ｈ、明度Ｖ及び彩度Ｃの各変数に変換し、ＨＶＣ変数２として出力する。また、ＨＶＣ変数２は、入力画像信号１の色相Ｈに関係する変数として色相番号を保持するものとする。

色補正手段１２は、ＨＶＣ変数２に対して、取得した色補正量３を加算して、色補正後のＨ’Ｖ’Ｃ’値４を出力する。色補正量３は予め規定された定数、またはユーザにより設定される定数とする。

第２の画像信号変換処理手段１３は、入力したＨ’Ｖ’Ｃ’値４に対して、第１の画像信号変換処理手段１１で用いた所定の式の逆変換を行なうことにより、出力画像像信号５のＲ’Ｇ’Ｂ’に変換して出力する。

次に、第１の画像変換処理手段１１の動作について説明する。前述の比較演算データは、最大値ｍａｘ、中間値ｍｉｄ、最小値ｍｉｎの３種類からなる。比較演算データは、それぞれ対応番号を保持するものとする。対応番号は、入力画像信号１のＲに対応するものは０、Ｇに対応するものは１、Ｂに対応するものは２として、比較演算データｍａｘ、ｍｉｄ、ｍｉｎと共に保持する。

実施の形態１では、比較演算データｍａｘ、ｍｉｎ、ｍｉｄからＨＶＣ変数２に変換する場合には次式の演算を行なう。
Ｈ＝ｋ_H×（ｍｉｄ−γ×ｍｉｎ）／（ｍａｘ−γ×ｍｉｎ）×ｂｉｔｍａｘ
Ｖ＝ｋ_V×（α×ｍａｘ＋β×ｍｉｄ＋γ×ｍｉｎ）
Ｃ＝ｋ_C×（Ａ＋ｍａｘ−γ×ｍｉｎ） （１）
式（１）におけるＡは、（ｍａｘ−ｍｉｄ）または（ｍｉｄ−ｍｉｎ）のうち、大きい方の値をとる。

式（１）におけるｂｉｔｍａｘは、本色補正装置で扱う画像の最大ビット数である。通常は２５６であるが、適用する色補正装置に応じて、５１２、１０２４、２０４８、４０９６等であってもよい。或いは、５１２〜４０９６の範囲外の、２のべき乗で示される数値であってもよい。

また、式（１）で求められるＨＶＣ変数２は、ｂｉｔｍａｘを最大とする変数とする。ｂｉｔｍａｘの乗算は、ビットシフト演算により行ってもよい。この場合、通常の乗算よりも演算速度が速くなるため高速化を図ることができる。

式（１）におけるｋ_H、ｋ_V、ｋ_Cは、それぞれ色相Ｈ、明度Ｖ、彩度Ｃを求める際に重み付けする係数であって、通常は１．０を適用するものとする。また、α、β、γは、明度Ｖを求める際に重み付けする係数であって、通常は１．０を適用するものとする。

次に、色補正手段１２の動作について説明する。図２は、図１中の色補正手段１２の動作を説明するためのデジタルＲＧＢ色空間である。図２において、各頂点には、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃ（Ｃｙａｎ）、Ｍ（Ｍａｇｅｎｔａ）、Ｙ（Ｙｅｌｌｏｗ）、Ｂｋ（Ｂｌａｃｋ）、Ｗ（Ｗｈｉｔｅ）が位置しており、同空間図における座標を上記８つの代表色で表す。係数ｋ_H、ｋ_V、ｋ_C、α、β、γが全て１．０の場合、比較演算データ及びＨＶＣ変数２に重み付けがされていないため、図２に示すようなデジタルＲＧＢ色空間で色補正を行うことと等価となる。

ＨＶＣ変数２は、式（１）により求められる色相Ｈに加えて、その色相番号を保持する。具体的には、色相番号はＲ、Ｙ、Ｇ、Ｃ、Ｂ、Ｍの６つの代表色相を用いて表すものとする。図２において、色相Ｈを挟む代表色相のうち、色相Ｈの右側にある代表色相を第１の色相とし、左側にある色相を第２の色相とする。そして、これら第１及び第２の色相を色相Ｈの色相番号とする。

第１の画像信号変換処理１１は、以上のようにして算出したＨＶＣ変数２を、色補正手段１２に対して出力する。

以下、色補正手段１２の動作について詳細に説明する。色補正手段１２において、色補正量３は色相、明度、彩度に関係する変数で構成される。個々の変数（以下、色相補正変数、明度補正変数、彩度補正変数）は符号（プラス、マイナス）付きであり、ＨＶＣ変数２にこれらを加算することで、色補正後のＨ’Ｖ’Ｃ’値４を出力する。

色補正量３が正の整数のみで表わされる場合には、色補正量３に符号（プラス、マイナス）を設け、ＨＶＣ変数２との加減算により色補正後のＨ’Ｖ’Ｃ’値４を求めてもよい。Ｈ’が前記ｂｉｔｍａｘを超える場合は、Ｈ’からｂｉｔｍａｘを減算した値を新たなＨ’とする。色相Ｈの色相番号である第１及び第２の色相は、１を加算した値にする。但し、第１及び第２の色相は０〜５の範囲の数値で表わされる。第１及び第２の色相が５を超える場合は、同色相から６を減算した値を、新たな第１及び第２の色相とする。

逆も同様に、色補正量３の色相補正変数がマイナスで、Ｈ’が０より小さい場合は、第１及び第２の色相は１減算した値にする。第１及び第２の色相は前述のように０〜５の範囲の数値で表されるので、同色相が０より小さい値となる場合には、６を加算した値を新たな第１及び第２の色相とする。

Ｖ’、Ｃ’については次のようにする。Ｖ’、Ｃ’がｂｉｔｍａｘより大きい値となる場合にはｂｉｔｍａｘにクリッピングし、０より小さい値となる場合には０にクリッピングする。

図３は、図１中の色補正量３を示す１次元ＬＵＴである。図３（ａ）は線形補間をした場合の図であり、図３（ｂ）はスプライン補間をした場合の図である。色補正量３は図３に示すような１次元ＬＵＴでも表すことができる。図３において、１次元ＬＵＴは３点以上の既知の点を含み、それらの点と点の間は、線形補間またはスプライン補間等の公知の曲線補間方法を用いて補間している。色補正量３は、色相補正変数、明度補正変数、彩度補正変数毎に、図３に示すような独立した１次元ＬＵＴを保持している。

色補正量３は、入力画像信号１と予め設定している目標値との差異を１次元ＬＵＴ等に保持する。目標値は適用する色補正装置により変更することができる。例えば、本発明をカメラやスキャナ等の画像入力装置に適用する場合は、好ましい色再現等が目標値となる。即ち、撮影モードやスキャンモードに応じた目標値を設定することができる。

また、本発明をプリンタやディスプレイ等の画像出力装置に適用する場合には、出力画像信号５をＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）やｓＲＧＢ、ＡｄｏｂｅＲＧＢ等の標準色空間に合わせる必要がある。従って、これらの標準色空間と、適用する画像出力装置の色再現特性との差異を色補正量３として保持する。

次に、式（１）において、係数ｋ_H、ｋ_V、ｋ_C、α、β、γが１．０以外の数値となる場合について説明する。係数α、β、γは、視覚特性に応じた視覚係数であり、ｋ_H、ｋ_V、ｋ_Cは色相に応じた視覚係数である。これらの値を１．０以外の値としてもよく、代表色相毎に係数α、β、γ及び係数ｋ_H、ｋ_V、ｋ_Cを変えて設定する。

以下、具体的に説明する。係数α、β、γは、入力画像信号１に応じた視覚特性を表す視覚係数である。例えば、比較演算データｍａｘ＝Ｒ、ｍｉｄ＝Ｇ、ｍｉｎ＝Ｂのとき、係数α＝０．２９８９、β＝０．５８６６、γ＝０．１１４５と設定する。これはＪＰＥＧ規格に準じた画像に変換する場合の係数であるが、実験等により求めた他の視覚特性値を適用してもよい。

図４は、式（１）中の係数ｋ_H、ｋ_V、ｋ_Cの一例を示す図である。係数ｋ_H、ｋ_V、ｋ_Cは、出力画像信号５を、図２のデジタルＲＧＢ色空間から目標とする色空間の視覚特性に応じて変換する場合の係数であり、代表色相毎に値が異なる。例えば、ＪＰＥＧ規格に準じた画像に変換する場合、係数ｋ_H、ｋ_V、ｋ_Cは、図４の例１に示す値を用いる。代表色相同士の間は、入力画像信号１における色相Ｈの値に応じて線形補間により求める。図４の例２は、前述の標準色空間に合わせるときに用いる係数値である。なお、図４はα＝β＝γのときの値であり、係数α、β、γが変わる場合には、その変換に応じて係数ｋ_H、ｋ_V、ｋ_Cも変わる。または、係数α、β、γに依存せず、実験等により求めた視覚特性値を係数ｋ_H、ｋ_V、ｋ_Cに適用してもよい。

次に、第２の画像信号変換処理手段１３について説明する。第２の画像信号変換処理手段１３は、式（１）の逆変換により色補正後の比較演算データｍａｘ、ｍｉｄ、ｍｉｎを求め、それぞれの対応番号０（Ｒ）、１（Ｇ）、２（Ｂ）をもとに、出力画像信号５のＲ’Ｇ’Ｂ’に変換して出力する。

以上のように、この実施の形態１によれば、入力画像信号１から所定の簡易式によりＨＶＣ変数２に変換して色補正を行うため、複雑な演算や膨大なＬＵＴを備える必要がなくなり、演算処理速度を高速化し、回路規模を小さくすることができる。その結果、色補正装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２は、色相Ｈを人間の視覚特性に合わせるように色補正量３で補正する点が、実施の形態１と異なる。図５は、実施の形態２において、人間の視覚特性に合わせて色相Ｈの補正を行なう場合の色補正量３を示す１次元ＬＵＴである。図５では、色補正量３に対して代表色相間の間隔尺度係数を乗算することにより、１次元ＬＵＴを作成している。このときにｋ_H＝１．０とする。色相Ｈの補正を行わない状態では入力＝出力となる。

図５において、例１は、ＹからＧにかけての間隔尺度を小さくした場合を示している。間隔尺度を小さくするためには、１．０以上の間隔尺度係数を乗算し、傾きを１．０以上にする。また、例２は、ＧからＣにかけての間隔尺度を大きくした場合を示している。間隔尺度を大きくするためには、１．０以下の感覚尺度係数を乗算し、傾きを１．０以下にする。

以上のように、この実施の形態２によれば、人間の視覚特性に応じた色相Ｈに補正するために、色補正量３を間隔尺度係数を用いて変えることができる。色補正量３は予め設定しておく値であるため、視覚特性を保持しながら、式（１）におけるｋ_Hを１．０とすることで乗算数を減らすことができる。

実施形態３．
以下、この発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３は、Ｖ’、Ｃ’に対してクリッピングを行わずに色域圧縮する点が、実施の形態１と異なる。実施の形態１では、色補正後のＶ’またはＣ’がｂｉｔｍａｘを超える場合はｂｉｔｍａｘにクリッピングし、また、０より小さい場合は０にクリッピングしていた。実施の形態３では、「ｂｉｔｍａｘを超える色域の正の値を含む範囲（以下、範囲１）」にある色がｂｉｔｍａｘ以下に収まるように、Ｖ’またはＣ’を色域圧縮する。或いは、「０より小さい色域の負の値を含む範囲（以下、範囲２）」にある色が０以上に収まるように、Ｖ’またはＣ’を色域圧縮する。色域外の色とは、ｂｉｔｍａｘを超えるか、または０より小さい値のことである。また、範囲１は、ｂｉｔｍａｘより僅かに小さい値からｂｉｔｍａｘを超える値までを含み、範囲２は０より小さい値から０より僅かに大きい値までを含む。

図６は、実施の形態３において、色域圧縮を行う場合に適用する１次元ＬＵＴの一例である。Ｖ’、Ｃ’が範囲１にある場合には、図６を参照して色域圧縮後の新たなＶ’、Ｃ’として出力する。また、Ｖ’、Ｃ’が範囲２にある場合には、先ずｂｉｔｍａｘより大きい任意の値を加算して正の値にする。次に、図６のＬＵＴを参照して、任意の値に対してｂｉｔｍａｘを減算することにより、色域圧縮後の新たなＶ’、Ｃ’として出力する。

また、上記のような図６を用いる方法に限定されるものではない。例えば、図６の１次元ＬＵＴを用いずに、Ｖ’、Ｃ’に圧縮係数を乗算して、色域圧縮後の新たなＶ’、Ｃ’が０からｂｉｔｍａｘに収まるようにしてもよい。

以上のように、この実施の形態３によれば、色補正手段１２による色補正後の明度Ｖ’、彩度Ｃ’が、出力画像信号５における色再現域よりも外側となる場合に色域圧縮を行なうことにより、高明度及び低明度、または高彩度及び低彩度において、階調つぶれのない高精度な色補正を実現することができる。

実施の形態１〜３のうち、いずれか２つ以上を組み合わせることで、高彩度及び低彩度、または高明度及び低明度付近における色の精度を向上させることができる。

この発明の実施の形態１に係る色補正装置の構成図である。 図１中の色補正手段１２の動作を説明するためのデジタルＲＧＢ色空間である。 図１中の色補正量３を示す１次元ＬＵＴである。 式（１）中の係数ｋ_H、ｋ_V、ｋ_Cの一例を示す図である。 この発明の実施の形態２において、人間の視覚特性に合わせた色相Ｈの補正を行なう場合の色補正量３を示す１次元ＬＵＴである。 この発明の実施の形態３において、色域圧縮を行う場合に適用する１次元ＬＵＴの一例である。

符号の説明

１ 入力画像信号、２ ＨＶＣ変数、３ 色補正量、４ Ｈ’Ｖ’Ｃ’値、５ 出力画像信号、１１ 第１の画像信号変換処理手段、１２ 色補正手段、１３ 第２の画像信号変換処理手段。

Claims (5)

1. 入力画像信号を、所定の式を用いて色相Ｈ、明度Ｖ及び彩度Ｃの各変数に変換する第１の画像信号変換手段と、
   前記各変数に対して、前記各変数に関する色補正量を加算して色補正した色相Ｈ’、明度Ｖ’及び彩度Ｃ’を出力する色補正手段と、
   前記色補正後の色相Ｈ’、明度Ｖ’及び彩度Ｃ’に対して、前記第１の画像信号変換手段で用いた所定の式による逆変換を行い、出力画像信号を生成する第２の画像信号変換手段とを備えた色補正装置。
2. 前記第１の画像信号変換手段が、
   前記入力画像信号のＲＧＢに対応した比較演算データを算出し、前記所定の式を用いて、前記色相Ｈ、明度Ｖ、彩度Ｃに変換することを特徴とする請求項１記載の色補正装置。
3. 前記所定の式において、
   前記比較演算データに対して重み付けすることを特徴とする請求項２記載の色補正装置。
4. 前記色補正手段が、
   前記色相Ｈに関する前記色補正量に対して、代表色相間の間隔尺度を調整するための係数を乗算することを特徴とする請求項２または請求項３記載の色補正装置。
5. 前記色補正手段が、
   前記色補正後の明度Ｖ’及び彩度Ｃ’が、前記出力画像信号における色再現域の外側となる場合に、色域圧縮を行なうことを特徴とする請求項２から請求項４のうちのいずれか１項記載の色補正装置。
   

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