JP2007194683A

JP2007194683A - 色調整方法、色調整装置および色調整プログラム

Info

Publication number: JP2007194683A
Application number: JP2006008188A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sasaki; 信佐々木
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】対象色が目標色に近づき、かつ良好な階調を再現するための色分布に近づ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において、カラー画像を表現する色空間の中で部分色空間を構成し、この部分色空間内で色分布の調整を行う色調整方法である。この部分色空間には、調整対象となる対象色と調整目標となる目標色とが包含され、本発明では、この対象色が目標色に近づくように、例えば目標ヒストグラムや階調変換カーブを用いて色分布の調整を行う。
【選択図】図８

Description

本発明は、カラー画像の調整対象となる色を、調整目標となる色に向かって調整を行う色調整方法、色調整装置および色調整プログラムに関するもので、特に、自然画像の特定の色を好ましく再現する色調整方法、色調整装置および色調整プログラムに関するものである。

カラー画像中の特定の色のみを調整する技術は、例えば、自然画像中の人物の肌、風景の空、草木の緑などの記憶色とよばれる色の調整に適用することができる。例えば、特定色の調整に関する従来技術として、特許文献１に記載の色調整方法は、カラー画像を表現する色空間の中で、調整対象となる対象色と、調整目標となる目標色を含む部分色空間を設定し、部分色空間の中のみで色調整を行う方法である。この技術では、対象色（対象点）が目標色（目標点）になるように、かつ、逆転がないように点を移動させることで、他の色に影響を及ぼすことなく特定色の調整を行うことがでる。これにより、例えば、風景の空の色を調整する場合に、画像全体が青かぶりを起こすことなく調整を行うことができる。

さらに、特許文献２に記載の色調整方法では、上記の特許文献１に記載の色調整方法に加えて、部分色空間を歪んだ形状に設定することができる。例えば、人物の肌の分布は、明度方向に広く、色度方向には狭いことが知られているため、特許文献１に記載の方法では、同一人物の肌領域でも調整がかかる領域とかからない領域が発生する。このような場合、特許文献２に記載の色調整方法によると、明度方向に長い部分色空間を設計することで、人物の肌分布をすべてカバーできる調整を行うことができる。

特開２００４−１１２６９４号公報特願２００５−８５７６６号公報

以上のように、従来手法によれば、他の色に影響を与えることなく対象色を目標色に調整することができ、対象色近傍の分布が歪んでいる場合（人物の肌色分布など）でも、適切に調整することができる。しかしながら、対象色を目標色に変え、対象色近傍の分布に依らない調整が行えても、調整前と調整後の色空間における色分布（密度）を考慮したものではない。例えば、人物の逆光シーンにおける肌色を調整した場合、極端な低明度から中〜高明度へ向かった階調逆転の生じない調整となるので、対象色（暗）から目標色（明）の間の色は、すべて目標色側に凝縮されてしまい、色分布は高明度側に偏ったものとなる。このため、調整後の画像は、逆光シーンにおける明度の調整は行えたとしても、階調がつぶれてしまい、結果的に好ましくない再現となる。

上記のような問題を解決すべく、本発明では、カラー画像中の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って調整を行う場合に、対象色が目標色に近づき、かつ、良好な階調を再現するための色分布に近づく色調整が行えることを目的とする。

本発明はこのような目的を達成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の中で部分色空間を構成し、この部分色空間内で色分布の調整を行う色調整方法である。

この部分色空間には、調整対象となる対象色と調整目標となる目標色とが包含され、本発明では、この対象色が目標色に近づくように、例えば目標ヒストグラムや階調変換カーブを用いて色分布の調整を行う。

このような本発明では、カラー画像を表現する色空間の中に構成した部分色空間において、その部分色空間内で色分布の調整を行うことから、対象色を目標色の方向に向かわせながら部分色空間内の色分布を考慮した調整を行うことができるようになる。

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の中で部分色空間を構成し、この部分色空間内で色分布の調整を行う色分布調整部を備える色調整装置である。

このような本発明では、色分布調整部によってカラー画像を表現する色空間の中に部分色空間を構成し、この部分色空間内で色分布の調整を行うことから、対象色を目標色の方向に向かわせながら部分色空間内の色分布を考慮した調整を行うことができるようになる。

また、本発明は、カラー画像の色を調整するステップをコンピュータによって実行する色調整プログラムにおいて、カラー画像を表現する色空間の中で部分色空間を構成し、当該部分色空間内で色分布の調整を行うステップをコンピュータによって実行する色調整プログラムである。

このような本発明では、カラー画像を表現する色空間の中に構成した部分色空間において、その部分色空間内で色分布の調整を行うことから、対象色を目標色の方向に向かわせながら部分色空間内の色分布を考慮した調整をコンピュータによるプログラム処理で実現できるようになる。

このような本発明によれば、カラー画像中の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って調整を行う場合に、対象色が目標色に近づき、かつ、良好な階調を再現するための色分布に近づく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。先ず、従来技術との対比において本実施形態を説明する。例えば、上記特許文献１に記載の色調整方法を用いると、図１のような色調整が行われる。すなわち、図１は、RGB、L*a*b*、YCｂCrなどの色空間において、調整対象となる対象色と調整目標となる目標色とを含む部分色空間の中で、対象色から目標色に向かって点の移動（色の調整）が行われる図である。

この場合、対象色は目標色の位置に移動し、周辺の色の移動量は、部分色空間の外郭に近づくに従い小さくすることで、部分色空間の中のみで移動が行え、他の色に影響を及ぼさない色調整が可能となる。

また、このような調整では、階調の逆転を防ぐために、部分色空間の中で、調整方向に向かって並んだ順序を崩すことなく移動が行われるので、対象色と目標色とを結ぶ線上では、図２に示すような移動になる。この際、線上における対象色の周辺の色は、図１に示すものと同様に、部分色空間の外郭に近づくにつれて、移動量は小さくなる。

例えば、色空間をYCｂCrとしたとき、色空間内で、対象色と目標色を結ぶ直線は、以下の式１で表される。

ここで、（Y₀,Cb₀,Cr₀）はは部分色空間の対象色側の外郭との交点、（a_y,a_Cb,a_Cr）は、対象色から目標色に向かう方向ベクトルである。

図１、図２で示すような色調整を行う場合、対象色が目標色になり、かつ逆転の生じない変換を行うためには、例えば、図３（ｂ）に示すような階調変換カーブが必要になる。ここで、横軸ｔは直線上の点の位置を表し、ｔ＝0のときは部分色空間と直線との対象色側の外郭との交点（Y₀,Cb₀,Cr₀）を、t＝t0のときは対象色を、t＝tTのときは目標色を、t＝tmaxのときは部分色空間と直線との目標色側の外郭との交点を表すものとし、縦軸ｔ’は、変換後の点の位置を表すものとする。また、図３（ａ）は、部分色空間における対象色t0、目標色tT、直線上の最小値0、最大値tmaxを模式的に示したものである。

図３（ｂ）に示すように、変換の度合いは、直線から離れるにつれて小さくしていけばよく、部分色空間の外郭上では無変換となる。

しかしながら、上記の方法で色調整を行うと、対象色が目標色になったとしても、図４に示すように、目標色側の色分布が密になってしまいため、結果的に階調がつぶれてしまうことになる。例えば、人物の逆光シーンに適用した場合には、図５に示すような階調性になり、明暗差の激しい再現になってしまう。

そこで、本発明に係る実施形態によれば、部分色空間の中で、色分布の調整を行うことで上記のような問題を解決することができる。本発明の第一の実施形態は図６に示すとおりである。図６は（ａ）に示す部分色空間内で色分布を調整するため、（ｂ）に示すように部分色空間の中心を通る直線上の階調変換カーブを用いている。直線周辺の色に関しては、従来の場合と同様に、該階調変換カーブを基準として、部分色空間の外郭に近づくにつれて変換の度合いを小さくしていけばよい。

図６（ｂ）で示す階調変換カーブは、図７に示すような色の分布の場合に、この分布の偏りを無くすカーブとなっている。また、図７は、部分色空間内の右下側と中心部の色分布が密な場合の例で、図６（ｂ）の階調変換カーブによって色調整を行うことで、図８に示すように、色分布の偏りを無くすことができる。

ここで、適用する階調変換カーブは、例えば、部分色空間内に属する画素のヒストグラムを解析して構成すればよく、図９に示すように、色空間の各軸でのヒストグラムが、目標のヒストグラムに近づくように構成してもよいし、図１０に示すように、平均化されたヒストグラムに近づけるように構成してもよい。

または、１つの軸を優先（例えば、明度を表すY軸を優先など）させて構成してもよい。また、階調変換カーブを表す関数をFとし、目標の色分布に近づく方法であれば、以下の式２のように、どのように構成してもよいものとする。

例えば、Fはルックアップテーブルで実装することもできるし、関数で近似することもできる。平均化を行う場合は、ヒストグラムイコライゼーションなどの手法を参考にFを構成すればよい。

図９、図１０は色空間をYCｂCrとしているが、RGBやL*a*b*など、色を表す空間であればどのようなものでもよい。目標となるヒストグラムは、画像が表現するシーンよって構成することもできる。

以上に示した本発明の第一の実施形態を実装するブロック図を図１１に示す。ここでは、部分色空間ヒストグラム解析部１１、階調変換カーブ生成部１２、部分色空間色分布調整部１３を備えている。

このうち部分色空間ヒストグラム１１は、部分色空間内に属する画素のヒストグラムを解析する。解析の結果は例えば図９左図に示すようなヒストグラムとなる。階調変換カーブ生成部１２は、目標ヒストグラムに近づけるカーブを生成する。目標ヒストグラムは、例えば図９右図に示す目標のヒストグラムとなるような変換カーブであり、図６（ｂ）に示すようなものとなる。また、部分色空間色調整部１３は、この変換カーブに従って部分色空間内の点の移動を行う。

図１２は、本発明の第二の実施形態を表す図である。第一の実施形態では、部分色空間内の色分布を目標の色分布に近づける例であったが、第二の実施形態では、さらに、対象色と目標色が与えられた場合に、対象色を目標色に近づけ、かつ、色分布を目標の色分布に近づけることのできる例である。

図１２（ｂ）に示す、対象色を目標色に近づけるカーブは、図３（ｂ）に示したものと同じものである。目標色分布に近づけるカーブは、図６に示すようなカーブで、与えられた目標色分布に近づけるものである。

第二の実施形態では、これら２つのカーブを合成することで、色と色分布との両方が良好に再現される階調変換カーブを生成することができる。

対象色を目標色に近づけるカーブを表す関数をf₁、目標色分布に近づけるカーブをf₂とすると、階調変換カーブFは、例えば、式３のように加重平均で合成すればよい。ここで、w₁、w₂はそれぞれ、関数f₁、f₂への加重である。

図１３は、本発明の第二の実施形態を実装する場合のブロック図である。部分色空間ヒストグラム解析部１１、部分色空間色調整部１３は、図１１のものと同様である。第二の実施形態における階調変換カーブ生成部１２では、目標ヒストグラムの他に、対象色と目標色とが入力され、色と色分布との両方を良好に再現する階調変換カーブを生成する。これにより、部分色空間内における対象色を目標色に近づけ、かつ目標色分布にも近づける色変換を行うことが可能となる。

以上で示した第一の実施形態、第二の実施形態によれば、例えば、図５に示した人物の逆光シーンに適用した場合、図１４に示すような結果を得ることができる。このように、例えば、色分布がかたよることなく、明度を上げることが可能となる。

本発明は、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリ等の画像形成装置、プリントサーバ等の画像蓄積装置、プリンタドライバ等のソフトウェアとして実現することが可能である。

部分色空間による色調整を説明する模式図である。部分色空間における直線上の色調整を説明する模式図である。階調変換カーブを説明する模式図である。色分布の偏りを説明する模式図である。色調整による階調つぶれを説明する模式図である。第一の実施形態を説明する模式図である。画素の色分布の例を示す模式図である。調整前後の色分布の変化を説明する模式図である。部分色空間内の画素のヒストグラムの例を示す模式図である。平均化したヒストグラムの例を示す模式図である。第一の実施形態を説明するブロック図である。第二の実施形態で適用する階調変換カーブを説明する模式図である。第二の実施形態を説明するブロック図である。本実施形態による色調整の結果を説明する模式図である。

符号の説明

１１…部分色空間ヒストグラム解析部、１２…階調変換カーブ生成部、１３…部分色空間色分布調整部

Claims

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の中で部分色空間を構成し、当該部分色空間内で色分布の調整を行う
ことを特徴とする色調整方法。
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の中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部分色空間を構成し、当該部分色空間内で色分布の調整を行う
ことを特徴とする色調整方法。
前記対象色が前記目標色に近づくように色分布の調整を行う
ことを特徴とする請求項２記載の色調整方法。
前記部分色空間における画素値のヒストグラムが調整目標となる目標ヒストグラムに近づくように色分布の調整を行う
ことを特徴とする請求項１または２記載の色調整方法。
前記対象色が前記目標色に近づき、かつ前記部分色空間における画素値のヒストグラムが調整目標となる目標ヒストグラムに近づくように色分布の調整を行う
ことを特徴とする請求項２記載の色調整方法。
前記対象色と前記目標色とを結ぶ直線上の階調を変換する階調変換カーブを基準として色分布の調整を行う
ことを特徴とする請求項２記載の色調整方法。
前記階調変換カーブは、前記対象色が前記目標色に近づくカーブである
ことを特徴とする請求項６記載の色調整方法。
前記階調変換カーブは、前記部分色空間における画素値のヒストグラムが調整目標となる目標ヒストグラムに近づくカーブである
ことを特徴とする請求項６記載の色調整方法。
前記階調変換カーブは、前記対象色が前記目標色に近づき、かつ前記部分色空間における画素値のヒストグラムが調整目標となる目標ヒストグラムに近づくカーブである
ことを特徴とする請求項６記載の色調整方法。
前記目標ヒストグラムは、前記カラー画像が表現するシーンに応じて決定される
ことを特徴とする請求項４、５、８、９のうちいずれか１項に記載の色調整方法。
前記目標ヒストグラムは、平均化されたヒストグラムである
ことを特徴とする請求項４、５、８、９のうちいずれか１項に記載の色調整方法。
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の中で部分色空間を構成し、当該部分色空間内で色分布の調整を行う色分布調整部を備える
ことを特徴とする色調整装置。
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の中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部分色空間を構成し、当該部分色空間内で色分布の調整を行う色分布調整部を備える
ことを特徴とする色調整装置。
前記色分布調整部は、前記対象色が前記目標色に近づくように色分布の調整を行う
ことを特徴とする請求項１３記載の色調整装置。
前記部分色空間における画素値のヒストグラムを解析する部分色空間ヒストグラム解析部を備え、
前記色分布調整部は、前記部分色空間ヒストグラム解析部で解析して得た前記ヒストグラムが調整目標となる目標ヒストグラムに近づくように色分布の調整を行う
ことを特徴とする請求項１２または１３記載の色調整装置。
前記部分色空間における画素値のヒストグラムを解析する部分色空間ヒストグラム解析部を備え、
前記色分布調整部は、前記対象色が前記目標色に近づき、かつ前記部分色空間ヒストグラム解析部で解析して得た前記ヒストグラムが調整目標となる目標ヒストグラムに近づくように色分布の調整を行う
ことを特徴とする請求項１３記載の色調整装置。
前記対象色と前記目標色を結ぶ直線上の階調を変換する階調変換カーブを生成する階調変換カーブ生成部を備え、
前記色分布調整部は、前記階調変換カーブ生成部で生成して得た前記階調変換カーブを基準として、色分布の調整を行う
ことを特徴とする請求項１３記載の色調整装置。
前記階調変換カーブは、前記対象色が前記目標色に近づくカーブである
ことを特徴とする請求項１７記載の色調整装置。
前記階調変換カーブは、前記部分色空間における画素値のヒストグラムが、調整目標となる目標ヒストグラムに近づくカーブである
ことを特徴とする請求項１７記載の色調整装置。
前記階調変換カーブは、前記対象色が前記目標色に近づき、かつ前記部分色空間における画素値のヒストグラムが、調整目標となる目標ヒストグラムに近づくカーブである
ことを特徴とする請求項１７記載の色調整装置。
前記目標ヒストグラムは、前記カラー画像が表現するシーンに応じて決定される
ことを特徴とする請求項１５、１６、１９、２０のうちいずれか１項に記載の色調整装置。
前記目標ヒストグラムは、平均化されたヒストグラムである
ことを特徴とする請求項１５、１６、１９、２０のうちいずれか１項に記載の色調整装置。
カラー画像の色を調整するステップをコンピュータによって実行する色調整プログラムにおいて、
前記カラー画像を表現する色空間の中で部分色空間を構成し、当該部分色空間内で色分布の調整を行うステップをコンピュータによって実行する
ことを特徴とする色調整プログラム。
カラー画像の色を調整するステップをコンピュータによって実行する色調整プログラムにおいて、
前記カラー画像を表現する色空間の中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部分色空間を構成し、当該部分色空間内で色分布の調整を行うステップをコンピュータによって実行する
ことを特徴とする色調整プログラム。