JP2007142494A - 画像処理装置および方法、並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】通常のクリッピングによる色相変化及び画素情報の消失を防ぎ、かつ、複雑な演算をせずに適度に自然な見えを保障して色域圧縮を行うことができるようにする。
【解決手段】図５上段は、圧縮前の数値範囲を示し、実線で区切られる0乃至1の範囲が色域に対応する。また、Lm乃至Cmの範囲とC乃至Lの範囲が圧縮元領域に対応する。画像処理装置においては、図５上段に示されるLm乃至Cmの範囲とC乃至Lの範囲の圧縮元領域に含まれる色点が、それぞれ、図５下段に示されるように、0乃至Cmの範囲とC乃至1の範囲の領域に含まれるものとなるように変換が行われる。本発明は、画像を扱う機器に適用することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像処理装置および方法、並びにプログラムに関し、特に、通常のクリッピングによる色相変化及び画素情報の消失を防ぎ、かつ、複雑な演算をせずに適度に自然な見えを保障して色域圧縮を行うことができるようにした画像処理装置および方法、並びにプログラムに関する。

ディジタルスチルカメラ、スキャナなどの画像入力装置から得られる画像は、一般的に、sRGB色空間で定義されるパソコン用モニタや、もっと色再現領域（色域）の広いAdobeRGB色空間等で定義されるモニタへの表示、TV(Television)への表示、表示しながらの編集、表示・編集した後に印刷など、近年、その使用用途が飛躍的に拡大している。

このような状況において、画像入力装置は、それぞれの使用用途に適切なRGB色空間を用いて、目的画像をユーザに提供する必要が生じてきた。すなわち、ひとつの画像入力装置で複数のRGB色空間をサポートする傾向にある。

それぞれの色空間は色域が異なっており、ある色空間では再現できない色が別の色空間で再現可能であったり、また、その逆に再現できる色が別の色空間では再現できなかったりする場合もある。複数の色空間をサポートする場合には、この点に注意する必要がある。

特に、近年、ディジタルスチルカメラで撮影した画像の色再現性は、人間の眼で見るそのものの色というよりは、より記憶色に近い、鮮やかで明るい見栄えのする色を目標にする場合が多く、これに伴い、保存される画像情報も高彩度色の占める割合が多くなってきており、その結果、色域外の色情報が画像に多く含まれるものとなっている。

ディジタルスチルカメラにおいては、特に、Exifという撮影画像標準保存フォーマットが定義され（非特許文献１）、撮影して得られた画像データが、sYCCという比較的色域の広い色空間のデータとして保存されるのが一般的である。従って、その後、保存画像をPC(Personal Computer)モニタに表示する場合は、色域の狭いsRGB色空間のデータへと変換を行ってから表示されることになる。

この際、当然、sRGB色域外の色はPCモニタには表示することができないため、その表示できない色はクリッピングされ、sRGB色域の縁の色へ変換されてしまう。このため、高彩度領域の表示は、詳細な階調表現が失われたのっぺりした表示となる。

このような状況下では、色域外の色は表示できないと割り切ればそれまでであるが、元の色をそのまま表示することができなくても、あえて、色相のみを保存して、色域外の色を色域内に圧縮して変換して表示したほうが、見えが自然で美しい場合が多い。

また、印刷を行う際には、一般的に、プリンタの色再現領域を効率よくカバーする色域を持つ、AdobeRGBという色空間が使用されることが多い。この空間はExifにも準拠しており、Exifフォーマットとして使用可能な色空間はsYCC, sRGB、そして、AdobeRGBの３つである（非特許文献２）。

図１に示されるように、AdobeRGBの色域は、sRGBの色域よりも広いが、sYCCの色域よりも狭い部分があり、sYCCの情報として保存された画像情報をそのままAdobeRGBの情報に変換すると、やはり、クリッピングされる色が一部生じる場合がある。図１はそれぞれの色空間の色域をCbCr平面で表す図であり、縦軸がCrを示し、横軸がCbを示す。図１において、実線はsRGBの色域を表し、点線はAdobeRGBの色域を表す。また、一点鎖線はsYCCの色域を表す。

しかし、AdobeRGB色空間のデータとして保存された画像は、印刷のための編集が行われ、それから印刷されるというその使用目的を考慮すると、キャプチャした画像情報が、なるべく欠損無く含まれていることが望ましい。従って、この場合も、クリッピングするよりも、AdobeRGB色域外の色を色域内に圧縮して保存されているほうが好ましい。

色域外の色を色域内に圧縮する方法としては、大きく分けて、クリッピングと色域圧縮という２つの方法がある。

クリッピングは、色域内の色はそのまま保存し、色域外のすべての色を、色域の縁の色としてすべて貼り付けることによって色域内の色に圧縮する方法である。

従って、色域に収まっている色に関しては正確に表現可能という利点があるが、色域外の色情報は失われる可能性が高く、特に、色域外の高彩度色の階調性などは失われてしまう危険性がある。また、通常は各RGB色チャネル別々に値が飽和していくため、RGB値のバランスがくずれ、色相変化が発生する。このために、よく、高明度・高彩度色に階調つぶれ、及び色回りの問題が発生する。

一方、色域圧縮は、色域外の色を、ある一定の比率をかけて色域の内部に押し込めることによって色域内の色に圧縮する方法である。

この方法を用いた圧縮においては、一般的に、処理対象の画像データを、デバイスに依存しない知覚均等色空間（CIELAB、CIELUVなど）に変換し、その後、色相、明度、彩度成分のうちの１つ、または複数を一定に保ちながら、または、徐々に変化させながら、圧縮率を工夫して色域内に色を圧縮することが行われている。

例えば、特許文献１には、ＣＭＹ色空間に対応したＣＭＹのデバイス信号をＣＩＥ／Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間に対応したＬ^*ａ^*ｂ^*の色彩信号に変換し、その色彩信号の色差を最小にするように圧縮し、圧縮したＬ^*ａ^*ｂ^*の色彩信号を元のＣＭＹのデバイス信号に変換する技術が開示されている。

また、なるべく元の見えと異なるものとならないようにするために、さまざまな考えも提案されている（非特許文献３，４）。

このように、色域圧縮は、クリッピングとは異なり、すべての画素情報、階調情報が失われずに残るので、編集・印刷などを行う目的に適している

JEITA CP-3451, 塔fィジタルスチルカメラ用画像ファイルフォーマット規格Exif 2.2 2002.4 JEITA CP-3451-1, 塔fィジタルスチルカメラ用画像ファイルフォーマット規格 Exif 2.21(Version 2.2追補) , 2003 N.Katoh, M.Ito, 典hree-dimensional Gamut Mapping Using Various Color Difference Formulae and Color Spaces Journal of Electronic Imaging, Vol.8, No.4, pp.365-379. N.Katoh, M.Ito, 鄭pplying Non-linear Compression to the Three Dimensional Gamut Mapping The journal of Imaging Science and Technology, Vol.44, No.4, pp.328-333. 特開２０００−２７８５４６号公報

しかしながら、色域圧縮は、元の画像データを変更することになるため、圧縮方法によっては、目で見た色から大きく見えを変化させる恐れがある。

また、知覚均等色空間への変換は、一般的に非線形の複雑な演算であり、デバイス上で実現するためには大規模な信号処理回路を必要とし、演算時間もそれなりにかかるという問題がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、クリッピングを行う場合でも色回りを防ぎ、かつ、複雑な演算をせずに適度に自然な見えを保障しながら画素情報の消失を防いで色域圧縮を行うことができるようにするものである。

本発明の一側面の画像処理装置は、入力されたRGB空間の画像を出力装置の色域に変換する画像処理装置であって、前記画像を構成するそれぞれの画素の色チャンネル要素中の最大値を調査する調査手段と、前記調査手段による調査結果で得られた前記最大値を前記出力装置の色域に応じて変換する変換手段と、前記最大値と前記変換手段により変換された値に基づいて圧縮率を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記圧縮率を、前記最大値とされた色チャンネル以外の他の色チャンネルの要素に適応する適応手段とを備える。

前記変換手段には、圧縮前と圧縮後の値の関係性を示すグラフに従って、前記最大値を変換させることができる。

前記グラフは、圧縮元領域に含まれた色点を前記出力装置の色域の色点に線形に変換するためのグラフ、圧縮元領域に含まれた色点を前記出力装置の色域の色点に非線形に変換するためのグラフ、あるいは、前記出力装置の色域にクリッピングするためのグラフであるようにすることができる。

前記変換手段には、色相を保存したクリッピングを行わせることができる。

前記算出手段には、前記変換手段により変換された値を前記最大値で除算することにより前記圧縮率を算出させることができる。

本発明の一側面の画像処理方法またはプログラムは、入力されたRGB空間の画像を出力装置の色域に変換する画像処理であって、前記画像を構成するそれぞれの画素の色チャンネル要素中の最大値を調査し、前記調査の結果で得られた前記最大値を前記出力装置の色域に応じて変換し、前記最大値と変換された値に基づいて圧縮率を算出し、算出された前記圧縮率を、前記最大値とされた色チャンネル以外の他の色チャンネルの要素に適応するステップを含む。

本発明の一側面においては、入力された画像を構成するそれぞれの画素の色チャンネル要素中の最大値が調査され、その調査結果で得られた最大値が出力装置の色域に応じて変換され、最大値と変換された値に基づいて圧縮率が算出され、算出された圧縮率が最大値とされた色チャンネル以外の他の色チャンネルの要素に適応される。

本発明の一側面によれば、クリッピングを行う場合でも色回りを防ぎ、かつ、複雑な演算をせずに適度に自然な見えを保障しながら画素情報の消失を防いで色域圧縮を行うことができる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書又は図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書又は図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書又は図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外には対応しないものであることを意味するものでもない。

本発明の一側面の画像処理装置（例えば、図２の画像処理装置２）は、入力されたRGB空間の画像を出力装置（例えば、図２の画像出力装置３）の色域に変換する画像処理装置であって、前記画像を構成するそれぞれの画素の色チャンネル要素中の最大値を調査する調査手段（例えば、図１１の最大要素調査部３１）と、前記調査手段による調査結果で得られた前記最大値を前記出力装置の色域に応じて変換する変換手段（例えば、図１１の最大値変換部３２）と、前記最大値と前記変換手段により変換された値に基づいて圧縮率を算出する算出手段（例えば、図１１の圧縮率算出部３３）と、前記算出手段により算出された前記圧縮率を、前記最大値とされた色チャンネル以外の他の色チャンネルの要素に適応する適応手段（例えば、図１１の圧縮率適応部３４）とを備える。

この画像処理装置の前記変換手段には、圧縮前と圧縮後の値の関係性を示すグラフ（例えば、図８および図９）に従って、前記最大値を変換させることができる。

この画像処理装置の前記算出手段には、前記変換手段により変換された値を前記最大値で除算することにより（例えば、式（２）に従って算出することにより）前記圧縮率を算出させることができる。

本発明の一側面の画像処理方法またはプログラムは、入力されたRGB空間の画像を出力装置の色域に変換する画像処理であって、前記画像を構成するそれぞれの画素の色チャンネル要素中の最大値を調査するステップ（例えば、図７のステップＳ１）、前記調査の結果で得られた前記最大値を前記出力装置の色域に応じて変換するステップ（例えば図７のステップＳ２）、前記最大値と変換された値に基づいて圧縮率を算出するステップ（例えば、図７のステップＳ３）、算出された前記圧縮率を、前記最大値とされた色チャンネル以外の他の色チャンネルの要素に適応するステップ（例えば、図７のステップＳ４）を含む。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図２は、本発明の一実施形態に係る画像処理システムの構成例を示すブロック図である。

図２に示されるように、この画像処理システムは、例えば、画像入力装置１、画像処理装置２、および、画像出力装置３から構成される。

画像入力装置１はディジタルスチルカメラやスキャナなどよりなり、撮影して得られた画像や、取り込むことによって得られたRGB画像（RGBのデータでなる画像）を画像処理装置２に対して出力する。

画像処理装置２はパーソナルコンピュータなどよりなり、画像入力装置１からRGB画像が入力されたとき、その画像の色域を画像出力装置３の色域に変換し（入力されたRGB画像に画像出力装置３の色再現領域外の色が含まれる場合、その色を適宜圧縮し）、変換した画像を画像出力装置３から出力させる。以下、色再現領域を色域という。

画像出力装置３はプリンタやモニタなどよりなり、画像処理装置２から供給された画像を外部に出力する。

ここで、画像処理装置２において行われる色域の圧縮について説明する。

画像処理装置２において行われる色域の圧縮は、画像入力装置１から入力されたRGB画像を均等色空間の画像に変換してから圧縮するのではなく、RGB空間のままで行われる。具体的には、色相をなるべく保ちつつ、彩度・明度を変化させながら、色域よりも少し広めの領域に含まれる色を、色域の縁より少し狭い領域の色に圧縮することによって行われる。

図３は、RGB空間を示す図である。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸はそれぞれR，B，Gの値を表す。

図３において、R=G=B=0（（R,G,B）＝（0,0,0））で表される原点は黒（BK）を意味し、R=G=B=1（（R,G,B）＝（1,1,1））で表される点は白（W）を意味する。従って、この（0,0,0）、（1,1,1）を含めて、（1,0,0）、（1,1,0）、（0,1,0）、（0,0,1）、（1,0,1）、（0,1,1）を頂点とする立方体が、RGB空間における色域となる。

RGB空間のままで色相、彩度、明度を図示するのは困難だが、BK点とW点を結ぶ直線が地面（xy平面）に対して垂直になるようにRGB空間を回転させて、それを真横から見ると図４のように見える場合がある。図４において、BK点を通る水平線は彩度を表す軸となり、BK点とW点を結ぶ垂直線は明度を表す軸となる。

図４において、実線で囲まれた領域が、実際の色域（画像出力装置３の色域）である。また、色域よりも少し狭い領域と、少し広い領域に囲まれた領域（斜線で示した領域）が圧縮元領域であり、色域よりも少し狭い領域と、色域の縁（実線）で囲まれた領域（網掛けで示した領域）が圧縮先領域である。

画像処理装置２においては、圧縮元領域に含まれた色点、すなわち、色域内部または外部だが、縁付近に存在する高彩度の色点に対しては、圧縮先領域、すなわち、色域内部で縁付近の領域に圧縮することが行われる。例えば、図４のa1，a2で示されるような色点に対してこのような変換（圧縮）が行われる。

また、画像処理装置２においては、圧縮元領域よりも彩度の高い色点に対しては、色域の縁に貼り付ける（クリッピングする）ことが行われる。例えば、図４のb1，b2で示されるような色点に対してこのような変換が行われる。このクリッピングは、色相を保存しながら行われる。

圧縮先領域よりも狭い領域に含まれる色点に対しては、変換は行われない。例えば、図図４のc1，c2，c3で示されるような色点に対して変換は行われない。

また、ある色点のR，G，Bそれぞれの色チャンネル要素の数値範囲は、図５に示されるようにして表すことができる。

図５上段は、圧縮前の数値範囲を示し、実線で区切られる0乃至1の範囲が色域に対応する。また、Lm乃至Cmの範囲とC乃至Lの範囲が圧縮元領域に対応する。図５の例では、圧縮元領域であるLm乃至Cmの範囲とC乃至Lの範囲が任意に示されているが、ユーザによって自由に設定変更することができるようにしてもよい。

画像処理装置２においては、図５上段に示されるLm乃至Cmの範囲とC乃至Lの範囲の圧縮元領域に含まれる色点が、それぞれ、図５下段に示されるように、0乃至Cmの範囲とC乃至1の範囲の領域に含まれるものとなるように変換が行われる。

図６より、圧縮対象となる要素には２通りあることが確認できる。

すなわち、ある色チャンネル要素をXとすると、圧縮対象となる要素は図６に示されるように、C＜X≦L、又は、X＞Lの値をとる正の方向の要素と、Lm≦X＜Cm、又は、X＜Lmの値をとる負の方向の要素との２通りの要素に分けられる。

それぞれの場合の要素を含む色点の圧縮方法について説明する。

１．ある色チャンネル要素が圧縮対象となる正の方向の要素である場合
この場合、図７に示されるフローチャートに沿って圧縮が行われる。図７は、画像処理装置２により行われる基本的な圧縮処理について説明するフローチャートである。

ステップＳ１において、色点の色チャンネル要素中の最大値Xorgが調べられる。ここでは、色チャンネル要素中の最大値、すなわち、一番大きく正の方向の値をとる要素が、R，G，Bのどの要素であるのかが調べられる。色点のRGB値を（Rorg，Gorg，Borg）とし、最大要素を求める関数をMaxOutlierとすると、最大値Xorgは次式（１）のように表される。

ステップＳ２において、圧縮グラフに従って、XorgをXnewに変換することが行われる。ここで、圧縮グラフとは、図８に示されるような、圧縮前と圧縮後の値の関係性を示すグラフである。

図８のC，Lは、それぞれ、図５のC，Lに相当する。すなわち、図８の圧縮グラフは、0≦Xorg≦Cの範囲ではXnew＝Xorg（無変換）であり、C＜Xorg≦Lの範囲ではXorg＝Lの時点でXnew＝1となるように徐々に圧縮を行うことを表している。また、Xorg＞Lの範囲では、すべてXnew＝1となる、すなわち、1にクリッピングすることを表している。

このような圧縮グラフは様々なものを定義することができ、例えば、図８のm1，m2の線で示されるように、C＜Xorg≦Lの範囲の圧縮も、直線的又は曲線的に行ったりすることが可能である。また、m3の線を用いると、色相を保存したクリッピングを行う事ができる。

ステップＳ３において、圧縮率Kが求められる。例えば、一番大きく正の方向の値をとる要素Xorgの圧縮率が、次式（２）より求められる。

圧縮率Kが求められたとき、ステップＳ４において、Xorg以外の色チャンネル要素に圧縮率Kが適応される。

例えば、XorgがRチャンネルである場合、K＝Rnew／Rorgとなり、他のチャンネルの圧縮後の要素GnewとBnewはそれぞれ次式（３）より求められる。

このような色点（ある色チャンネ要素が一番大きく正の方向の値をとる色点）は、図４のa1，b1に相当し、R，G，B要素すべてに同じ比率の圧縮を適応するということは、a1，b1からBK点に向かって引く直線方向に圧縮することを意味する。

このとき、圧縮前と圧縮後のR，G，B比は保存される。すなわち、圧縮前と圧縮後のR，G，B比は次式（４）で表される。

圧縮前と圧縮後のR，G，B比が式（４）で表されるという性質は、色相を保つことに相当し、視覚的に違和感の少ない圧縮となる。

２．ある色チャンネル要素が圧縮対象となる負の方向の要素である場合
この場合、まず、次式（５）で表される演算を行って、要素内の負の値を正のCMY値に変換することが行われる。

また、図５に示される負の側の境界値Cm，Lmに対しても、次式（６）に従って同様の変換が行われ、C'，L'が算出される。

このCMY値（Corg, Morg, Yorg），C'，L'を用いて、１．の場合と同様に図７のフローチャートで示される処理が行われる。

すなわち、ステップＳ１において、色点の色チャンネル要素中の最大値Xorg'が調べられる。ここでは、色チャンネル要素中の最大値、すなわち、一番大きく正の方向の値をとる要素が、C，M，Yのどの要素であるのかが調べられる。最大値Xorg'は次式（７）のように表される。

ステップＳ２において、圧縮グラフに従って、Xorg'をXnew'に変換することが行われる。

図９に圧縮グラフの例を示す。図９のC'，L'は、それぞれ、式（６）で算出された値に相当する。すなわち、図９の圧縮グラフは、0≦Xorg'≦C'の範囲ではXnew'=Xorg'（無変換）であり、C'＜Xorg'≦L'ではXorg'＝L'の時点でXnew'=1となるように徐々に圧縮を行うことを表している。また、Xorg'＞L'の範囲では、すべてXnew'=1となる、すなわち、1にクリッピングすることを表している。

このような圧縮グラフは様々なものを定義することができ、例えば、図９のn1，n2の線で示されるように、C'＜Xorg'≦L'の範囲の圧縮も、直線的又は曲線的に行ったりすることが可能である。また、n3の線を用いると、色相を保存したクリッピングを行う事ができる。

ステップＳ３において、圧縮率K'が求められる。例えば、一番大きく正の方向の値をとる要素Xorg'の圧縮率が、次式（８）より求められる。

圧縮率K'が求められたとき、ステップＳ４において、Xorg'以外の色チャンネル要素に圧縮率K'が適応される。

例えば、Xorg'がCチャンネルである場合、K'＝Cnew／Corgとなり、他のチャンネルの圧縮後の要素MnewとYnewはそれぞれ次式（９）より求められる。

このような色点（ある色チャンネ要素が一番大きく負の方向の値をとる色点）は、図４のa2，b2に相当し、C，M，Y要素すべてに同じ比率の圧縮を適応するということは、a2，b2からW点に向かって引く直線方向に圧縮することを意味する。

このとき、圧縮前と圧縮後のC，M，Y比は保存される。すなわち、圧縮前と圧縮後のC，M，Y比は次式（１０）で表される。

圧縮前と圧縮後のC，M，Y比が式（１０）で表されるという性質は、色相を保つことに相当し、視覚的に違和感の少ない圧縮となる。

その後、次式（１１）に従ってCMY値がRGB値に変換されて、圧縮されたRGB値（Rnew, Gnew, Bnew）が得られる。

画像処理装置２においては、基本的に、以上のようにしてRGB画像の圧縮が行われる。なお、実際には、１．、２．の方法を組み合わせて圧縮が行われる。その具体例については後述する。

図１０は、画像処理装置２の構成例を示すブロック図である。

CPU(Central Processing Unit)１１は、ROM(Read Only Memory)１２、または記憶部１８に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM(Random Access Memory)１３には、CPU１１が実行するプログラムやデータなどが適宜記憶される。これらのCPU１１、ROM１２、およびRAM１３は、バス１４により相互に接続されている。

CPU１１にはまた、バス１４を介して入出力インターフェース１５が接続されている。入出力インターフェース１５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部１６、スピーカなどよりなる出力部１７が接続されている。CPU１１は、入力部１６から入力される指令などに対応して各種の処理を実行し、処理の結果を出力部１７に出力する。例えば、CPU１１は、画像入力装置１からのRGB画像に基づいて上述したような圧縮処理を行うことによって画像を、出力部１７を介して画像出力装置３に出力する。

入出力インターフェース１５に接続されている記憶部１８は、例えばハードディスクからなり、CPU１１が実行するプログラムや、画像入力装置１から供給されたRGB画像などの各種のデータを記憶する。通信部１９は、インターネットやローカルエリアネットワークなどのネットワークを介して外部の装置と通信する。また、通信部１９は、画像入力装置１との間でも有線、または無線を介して通信を行い、画像入力装置１から供給されたRGB画像をCPU１１に出力する。

入出力インターフェース１５に接続されているドライブ２０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア２１が装着されたとき、それらを駆動し、そこに記録されているプログラムやデータなどを取得する。画像入力装置１からのRGB画像の入力は、このリムーバブルメディア２１を介して行われるようにしてもよい。

図１１は、画像処理装置２の機能構成例を示すブロック図である。図１１に示す機能部のうちの少なくとも一部は、図１０のCPU１１により所定のプログラムが実行されることによって実現される。

図１１に示されるように、画像入力装置１においては、最大要素調査部３１、最大値変換部３２、圧縮率算出部３３、および圧縮率適応部３４が実現される。

最大要素調査部３１は、処理対象とする画像を構成するそれぞれの画素（色点）の色チャンネル要素中の最大値Xorgを調べる。最大要素調査部３１は、その調査結果を最大値変換部３２に出力する。

最大値変換部３２は、最大要素調査部３１から調査結果として供給された最大値Xorgを、圧縮グラフ（図８または図９）に従ってXnewに変換し、変換して得られたXnewを、最大値Xorgとともに圧縮率算出部３３に出力する。

圧縮率算出部３３は、最大値変換部３２から供給された最大値Xorgとその変換値であるXnewに基づいて、一番大きく正または負の方向の値をとる要素Xorgの圧縮率Kを算出し、算出した圧縮率Kを圧縮率適応部３４に出力する。

圧縮率適応部３４は、圧縮率算出部３３から供給された圧縮率Kを他の色チャンネル要素にも適応し、それぞれの色チャンネル要素の圧縮後の値を得る。圧縮対象となるすべての色点の圧縮後の値を得たとき、圧縮率適応部３４は、圧縮後の画像データとして出力する。

次に、あるRGB空間における、圧縮対象のデータを色域内のデータに圧縮する処理の具体例について説明する。

RGB空間のある色点の画素情報は、３つの要素、R，G，Bで定義される。色点を図５に示す数値範囲で場合分けすると、図１２に示されるように、色点の種類には２７種類が存在する。

すなわち、色点の種類には、R＞C，G＞C，B＜Cmの範囲に存在する色点（種類１）、R＞C，G＞C，Cm≦B≦Cの範囲に存在する色点（種類２）、R＞C，G＞C，B＞Cの範囲に存在する色点（種類３）、R＞C，Cm≦G≦C，B＜Cmの範囲に存在する色点（種類４）、R＞C，Cm≦G≦C，Cm≦B≦Cの範囲に存在する色点（種類５）、R＞C，Cm≦G≦C，B＞Cの範囲に存在する色点（種類６）、Cm≦R≦C，G＞C，B＜Cmの範囲に存在する色点（種類７）、Cm≦R≦C，G＞C，Cm≦B≦Cの範囲に存在する色点（種類８）、Cm≦R≦C，G＞C，B＞Cの範囲に存在する色点（種類９）、R＞C，G＜Cm，B≦Cmの範囲に存在する色点（種類１０）、R＞C，G＜Cm，Cm≦B≦Cの範囲に存在する色点（種類１１）、R＞C，G＜Cm，B＞Cの範囲に存在する色点（種類１２）、Cm≦R≦C，Cm≦G≦C，B＜Cmの範囲に存在する色点（種類１３）、Cm≦R≦C，Cm≦G≦C，Cm≦B≦Cの範囲に存在する色点（種類１４）、Cm≦R≦C，Cm≦G≦C，B＞Cの範囲に存在する色点（種類１５）、R＜Cm，G＞C，B＜Cmの範囲に存在する色点（種類１６）、R＜Cm，G＞C，Cm≦B≦Cの範囲に存在する色点（種類１７）、R＜Cm，G＞C，B＞Cの範囲に存在する色点（種類１８）、Cm≦R≦C，G＜Cm，B＜Cmの範囲に存在する色点（種類１９）、Cm≦R≦C，G＜Cm，Cm≦B≦Cの範囲に存在する色点（種類２０）、Cm≦R≦C，G＜Cm，B＞Cの範囲に存在する色点（種類２１）、R＜Cm，Cm≦G≦C，B＜Cmの範囲に存在する色点（種類２２）、R＜Cm，Cm≦G≦C，Cm≦B≦Cの範囲に存在する色点（種類２３）、R＜Cm，Cm≦G≦C，B＞Cの範囲に存在する色点（種類２４）、R＜Cm，G＜Cm，B＜Cmの範囲に存在する色点（種類２５）、R＜Cm，G＜Cm，Cm≦B≦Cの範囲に存在する色点（種類２６）、R＜Cm，G＜Cm，B＞C
の範囲に存在する色点（種類２７）が存在する。

これらの色点の種類を、次のような４種類のカテゴリに分類してみる。
カテゴリａ：色域よりも狭い領域に含まれる色点
カテゴリｂ：ある色チャンネルに、圧縮対象となる正の方向の要素を含む色点
カテゴリｃ：ある色チャンネルに、圧縮対象となる負の方向の要素を含む色点
カテゴリｄ：ある色チャンネルに、圧縮対象となる正と負の両方向の要素を含む色点

このカテゴリ分類を表にしてみると、２７種類の色点は図１３に示されるように分類される。

すなわち、カテゴリａには種類１４の１種類の色点が分類され、カテゴリｂには、２，３，５，６，８，９，１５の７種類の色点が分類される。また、カテゴリｃには、１３，１９，２０，２２，２３，２５，２６の７種類の色点が分類され、カテゴリｄには、１，４，７，１０，１１，１２，１６，１７，１８，２１，２４，２７の１２種類の色点が分類される。

この２７種類の色点が存在する領域（範囲）を視覚的に図示するのは困難であるため、一側面であるRG平面を図１４に示す。

図１４においては、明度と彩度に相当する軸が、それぞれ垂直方向、水平方向の軸として示されている。これは、B＝0の場合のRとGの２次元領域図となる。

図１４より、２次元平面において色点は９種類存在することが理解できる。そして、Bについての３領域、すなわち、B＜Cm，Cm≦B≦C、B＞Cが存在するので、実際には９×３＝２７種類の色点が存在する。

図１４において、それぞれの領域の位置に示される枠の中のアルファベットは、上述したカテゴリを表す。

ここで、カテゴリ毎の圧縮方法について説明する。元々の色点を（Rorg，Gorg，Borg）,圧縮後の色点を（Rnew，Gnew，Bnew）として説明する。

カテゴリａに属する色点の圧縮方法
カテゴリａに属する色点（画素）は色域内のものであるため、圧縮は行わない。すなわち、ａに属する色点の（Rnew，Gnew，Bnew）は次式（１２）で表される。

カテゴリｂに属する色点の圧縮方法
上記「１．ある色チャンネル要素が圧縮対象となる正の方向の要素である場合」の欄で説明した手順に沿って圧縮が行われる。すなわち、ステップＳ１において、色点の色チャンネル要素中の最大値Xorgが調べられ、ステップＳ２において、圧縮グラフに従って、XorgがXnewに変換され、ステップＳ３において、圧縮率Kが求められ、ステップＳ４において、Xorg以外の色チャンネル要素に圧縮率Kが適応される。具体的には、図１４のb1，b2，b3の色点が対象となる。これらの色点のすべてが、明度と彩度が0になる方向に圧縮される。

カテゴリｃに属する色点の圧縮方法
上記「２．ある色チャンネル要素が圧縮対象となる負の方向の要素である場合」の欄で説明した手順に沿って圧縮が行われる。すなわち、要素内の負の値が正のCMY値に変換されるとともに、負の側の境界値Cm，Lmが正の側の境界値C'，L'に変換された後、ステップＳ１において、色点の色チャンネル要素中の最大値Xorg'が調べられ、ステップＳ２において、圧縮グラフに従って、Xorg'がXnew'に変換され、ステップＳ３において、圧縮率K'が求められ、ステップＳ４において、Xorg'以外の色チャンネル要素に圧縮率K'が適応される。具体的には、図１４のc1，c2，c3の色点が対象となる。これらの色点のすべてが、明度1，彩度0の点の方向に圧縮される。

カテゴリｄに属する色点の圧縮方法
カテゴリｄの色点は圧縮対象となる正と負の両方向の要素を含んでいるので、両方向の圧縮が必要となる。具体的には、図１４のd1，d2のような色点が対象となる。

まずはじめに、カテゴリｃに属する色点に対する圧縮方法を適応して、負の方向の圧縮が行われる。すなわち、要素内の負の値が正のCMY値に変換されるとともに、負の側の境界値Cm，Lmが正の側の境界値C'，L'に変換された後、ステップＳ１において、色点の色チャンネル要素中の最大値Xorg'が調べられ、ステップＳ２において、圧縮グラフに従って、Xorg'がXnew'に変換され、ステップＳ３において、圧縮率K'が求められ、ステップＳ４において、Xorg'以外の色チャンネル要素に圧縮率K'が適応される。この動きは、図１４でいうと、d1，d2の白抜きの星印から、黒色の丸印への圧縮となる。

次に、カテゴリｂに属する色点に対する圧縮方法を適応して、正の方向の圧縮が行われる。すなわち、ステップＳ１において、色点の色チャンネル要素中の最大値Xorgが調べられ、ステップＳ２において、圧縮グラフに従って、XorgがXnewに変換され、ステップＳ３において、圧縮率Kが求められ、ステップＳ４において、Xorg以外の色チャンネル要素に圧縮率Kが適応される。この動きは、図１４でいうと、d1，d2の黒色の丸印から、白抜きの丸印への圧縮となる。

このように、カテゴリｄに属する色点に対しては、圧縮対象となる負の方向の要素に対する圧縮方法と、圧縮対象となる正の方向の要素に対する圧縮方法を組み合わせた形で圧縮が施される。なお、負の方向の要素、正の方向の要素の順で圧縮処理を行うようにしたが、その逆の順、つまり、正の方向の要素、負の方向の要素の順で圧縮処理を行うようにしてもよい。

以上のようにして圧縮処理を行うことにより、色域が小さいRGB空間に画像を保存する際に、高輝度色および高彩度色の画素情報の消失を防ぐことが可能になる。またそれに関連して、画素情報が残るために、高輝度色および高彩度色の色相回り現象を防止することができる。

また、RGB空間のままで色域圧縮することにより、他の色域圧縮のような複雑な演算を行わずに簡単な演算で処理することができるため、変換処理時間の短縮、かつ、画像処理回路規模の縮小が可能になる。

さらに、圧縮前と圧縮後のR,G,B比を保存することは、色相を保つことに相当し、ディテールを損なうことなく視覚的に違和感の少ない圧縮が可能となる。

上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

コンピュータにインストールされ、コンピュータによって実行可能な状態とされるプログラムを格納するプログラム記録媒体は、図１０に示すように、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)，DVD(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア２１、または、プログラムが一時的もしくは永続的に格納されるROM１２や、記憶部１８を構成するハードディスクなどにより構成される。プログラム記録媒体へのプログラムの格納は、必要に応じてルータ、モデムなどのインターフェースである通信部１９を介して、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の通信媒体を利用して行われる。

なお、本明細書において、プログラム記録媒体に格納されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

それぞれの色空間における色域を示す図である。 本発明の一実施形態に係る画像処理システムの構成例を示すブロック図である。 RGB空間を示す図である。 等色相面を示す図である。 R，G，B各々の色チャンネル要素の数値範囲を示す図である。 色域外要素の種類を示す図である。 画像処理装置により行われる基本的な圧縮処理について説明するフローチャートである。 圧縮グラフの例を示す図である。 圧縮グラフの他の例を示す図である。 画像処理装置の構成例を示すブロック図である。 画像処理装置の機能構成例を示すブロック図である。 色点の種類を示す図である。 色点の分類を示す図である。 RG平面における色点の分類を示す図である。

符号の説明

１ 画像入力装置， ２ 画像処理装置， ３ 画像出力装置， ３１ 最大要素調査部， ３２ 最大値変換部， ３３ 圧縮率算出部， ３４ 圧縮率適応部

Claims (7)

1. 入力されたRGB空間の画像を出力装置の色域に変換する画像処理装置において、
   前記画像を構成するそれぞれの画素の色チャンネル要素中の最大値を調査する調査手段と、
   前記調査手段による調査結果で得られた前記最大値を前記出力装置の色域に応じて変換する変換手段と、
   前記最大値と前記変換手段により変換された値に基づいて圧縮率を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された前記圧縮率を、前記最大値とされた色チャンネル以外の他の色チャンネルの要素に適応する適応手段と
   を備える画像処理装置。
2. 前記変換手段は、圧縮前と圧縮後の値の関係性を示すグラフに従って、前記最大値を変換する
   請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記グラフは、圧縮元領域に含まれた色点を前記出力装置の色域の色点に線形に変換するためのグラフ、圧縮元領域に含まれた色点を前記出力装置の色域の色点に非線形に変換するためのグラフ、あるいは、前記出力装置の色域にクリッピングするためのグラフである
   請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記変換手段は、色相を保存したクリッピングを行う
   請求項１に記載の画像処理装置。
5. 前記算出手段は、前記変換手段により変換された値を前記最大値で除算することにより前記圧縮率を算出する
   請求項１に記載の画像処理装置。
6. 入力されたRGB空間の画像を出力装置の色域に変換する画像処理装置の画像処理方法において、
   前記画像を構成するそれぞれの画素の色チャンネル要素中の最大値を調査し、
   前記調査の結果で得られた前記最大値を前記出力装置の色域に応じて変換し、
   前記最大値と変換された値に基づいて圧縮率を算出し、
   算出された前記圧縮率を、前記最大値とされた色チャンネル以外の他の色チャンネルの要素に適応する
   ステップを含む画像処理方法。
7. 入力されたRGB空間の画像を出力装置の色域に変換する画像処理をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
   前記画像を構成するそれぞれの画素の色チャンネル要素中の最大値を調査し、
   前記調査の結果で得られた前記最大値を前記出力装置の色域に応じて変換し、
   前記最大値と変換された値に基づいて圧縮率を算出し、
   算出された前記圧縮率を、前記最大値とされた色チャンネル以外の他の色チャンネルの要素に適応する
   ステップを含むプログラム。

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