JP2008058650A - 色域変換装置、色域変換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入力画像信号値の負値が０にクリップされない色域変換であって、かつそのために３ＤＬＵＴの容量の増大や精度の低下を招かない色域変換装置の実現。
【解決手段】入力画像データＤｉｎに負値が含まれていた場合に、その入力画像データを第２の色域に変換する前の段階で、負信号処理部２で、入力画像データに負値が含まれなくなるようにする変換処理を行う。例えば３×３線形マトリクスの変換係数を用いて単なる０クリップではない変換処理を実行する。即ち、３ＤＬＵＴ３１を用いた色域変換を行う前の段階で、負の値がゼロ又は正の値で表現できるようにする。これにより、色相の変化や階調性をできるだけ維持しつつ、０及び正値のみの格子点を有する３ＤＬＵＴで対応できるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、異種デバイスや異種メディアの間での適切な色再現を実現する、いわゆるカラーマネージメントシステムで利用できる色域変換装置、色域変換方法に関するものである。

特開平１０−８４４８７号公報 特開平７−２３６０６９号公報 特開２００６−３３５７５号公報 特開２００２−１５２５３０号公報 特開平９−９８２９８号公報 特許第３６３５６７３号公報

異種デバイス、異種メディア間で色再現を実現するためには、入出力デバイスの色域の違いを補正する必要があり、この技術のことを色域変換又は色域圧縮と呼ぶ。例えば画像表示を行う表示出力デバイスとしてはＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、プロジェクタ、液晶パネルなどが存在し、またプロジェクタにはいわゆるＤＬＰ方式、ＳＸＲＤ方式など、液晶パネルにはＬＥＤバックライト方式など、多様なタイプのものが存在する。そしてこれらはそれぞれが再現可能な色域として異なる色域を有している。
例えば図１３に、上記のような各種の表示出力デバイスをデバイスＡ・・・デバイスＥとして、それらの色域の差をＸＹＺ色度図で例示している。
このように表現可能な色域はデバイスによって異なるため、例えば或る画像信号を或る表示出力デバイスで表示させる際には、画像信号をその表示出力デバイスに応じた色域に補正することが必要である。

色域の変換（色域の圧縮）を行う場合、色空間を三次元ルックアップテーブルを参照することにより変換するのが一般的である。
例えば図１４のように、Ｒ、Ｇ、Ｂを軸とする正方立方体の三次元ルックアップテーブル（以下、ルックアップテーブルを「ＬＵＴ」、三次元ルックアップテーブルを「３ＤＬＵＴ」と記す）を考える。この３ＤＬＵＴでは、入力されるＲ、Ｇ、Ｂ値を各軸上でそれぞれ１７個の係数ポイント（３Ｄ骨格の格子点）に分割しており、１７×１７×１７の変換テーブル係数のテーブルを構成している。つまり●を付した格子点が１７×１７×１７＝４９１３個存在し、それぞれの格子点に出力Ｒ、Ｇ、Ｂ値、もしくは出力Ｒ、Ｇ、Ｂ値を導く係数値が記憶されているものである。つまり入力ＲＧＢ値から或る格子点を参照することで色域圧縮された出力ＲＧＢ値が得られる。

ここで、入力Ｒ、Ｇ、Ｂ値が、それぞれ８ビットデータとされている場合、その入力値の量子化語長に合わせて、本来は３ＤＬＵＴの各軸の係数ポイント（格子点）の数は２５６個であることが望ましい。つまり２５６×２５６×２５６の３ＤＬＵＴを構築することが望ましい。ところがその場合、２５６×２５６×２５６＝１６７７７２１６であり、つまり３ＤＬＵＴは、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれについて、約１６７７万個のデータを持つ膨大なサイズとなる。
これだけの量の変換テーブル係数を持つことは、ハードウェアの実装およびコストが問題となるのみでなく、さらに変換テーブル係数の量の多さから、取り扱いに問題が生じ、たとえば、係数データの受け渡し方法、処理時間などシステムや、作業者の大きな負担となってしまう。このような事情から、各軸上の係数を１７×１７×１７ぐらいに間引き、その間を補完して変換係数を求めるのが一般的である。

ところで、このような３ＤＬＵＴでは、多くの場合、格子点を０．０から１．０までの値に割り当てている。つまり、入力されるＲ値、Ｇ値、Ｂ値として、０．０から１．０までの値を想定している。換言すると、３ＤＬＵＴでは、負の信号値が入力されることは想定されていないことが多い。
この場合、負の信号が入力されると、その信号値は０にクリップされることになるが、その場合、結果として色相の変化や階調性の低下が生じてしまう。
例えば、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値が（−０．１，０．５，０．５）という入力ＲＧＢ信号と（−０．２，０．５，０．５）という入力ＲＧＢ信号を考えると、これらは同じ（０．０，０．５，０．５）という信号として３ＤＬＵＴに入力されることになる。これでは、元々は異なる色だった２色の色が同じ色になってしまい階調が失われるとともに、それぞれの色相も変わってしまう。

このようなことを避けるためには、３ＤＬＵＴの格子点を増やして、負の値をもつようにすれば良いわけであるが、それは３ＤＬＵＴに必要なメモリ容量の増大につながる。例えば上記１７×１７×１７の３ＤＬＵＴは、必要なメモリ容量の低減を目的としたものであるため、例えば負方向の値として格子点をα個、増加させ、（１７＋α）×（１７＋α）×（１７＋α）とすることは好ましくない。

また、格子点を増やさない（メモリ容量を増大させない）ということを考えるのであれば、現状の格子点の一部を負の値に割り当てるという手法もある。例えば１７個の格子点の内のβ個を負の値に割り当て、（１７−β）個の格子点を０．０〜１．０の値に割り当てる。ところがこの場合、当然ながら入力信号値から見た格子点の間隔（隣り合う格子点に割り当てられる信号値の差分）が広くなるため、精度の低下につながる。
例えば１７×１７×１７の３ＤＬＵＴにおいて、３つの格子点を負値に割り当てると、格子間隔は、負値を持たない１４×１４×１４の３ＤＬＵＴと同等となってしまう。

そこで本発明では、入力される画像信号値の負値が０にクリップされない色域変換であって、かつそのために３ＤＬＵＴの容量の増大や精度の低下を招かない色域変換装置及び色域変換方法を実現することを目的とする。

本発明の色域変換装置は、第１の色域の入力画像データを第２の色域に変換して出力画像データとする色域変換装置であって、上記入力画像データを構成する画像信号値に負値が含まれていた場合に負値が含まれなくなるように、上記入力画像データを構成する画像信号値の変換処理を行う負信号処理部と、上記負信号処理部で画像信号値が変換された入力画像データを上記第２の色域に変換して出力画像データとする色域変換部とを備える。
また上記負信号処理部は、上記入力画像データを構成する画像信号値として負値が存在するか否かを判定する負値判定部と、上記負値判定部で負値の画像信号値が存在すると判定された入力画像データについて、その入力画像データを構成する画像信号値に負値が含まれなくなるようにする変換処理を行う負値変換部とを有する構成とされる。
また上記入力画像データを構成する画像信号値とは、第１，第２，第３の色信号値である。
そして上記負値変換部で行う上記変換処理は、予め設定された３×３マトリクス係数を用いた演算を行い、負値を含まない第１，第２，第３の色信号値を算出する処理である。
また上記色域変換部は、上記負信号処理部から出力された第１，第２，第３の色信号値について、三次元ルックアップテーブルで三次元色域変換を行い、出力画像データを構成する第１，第２，第３の色信号値を得る。

本発明の色域変換方法は、上記入力画像データを構成する画像信号値に負値が含まれていた場合に、負値が含まれなくなるように、上記入力画像データを構成する画像信号値の変換処理を行う負信号処理ステップと、上記負信号処理ステップで画像信号値が変換された入力画像データを、上記第２の色域に変換して出力画像データとする色域変換ステップとを備える。

即ち本発明では、入力画像データに負値が含まれていた場合に、その入力画像データを第２の色域に変換する前の段階で、負信号処理部（負信号処理ステップ）で、入力画像データに負値が含まれなくなるようにする変換処理を行う。例えば３×３線形マトリクスの変換係数を用いて単なる０クリップではない変換処理を実行する。即ち、３ＤＬＵＴによる色域変換部に入力する前に、負の値がゼロ又は正の値で表現できるようにする。
負の信号を０クリップではない変換処理で、ゼロ又は正の値で表現されるようにすることで、色相の変化を最小限とし、また階調性の低下を招かないようにしつつ、０及び正値のみの格子点を有する３ＤＬＵＴで対応できるようになる。

本発明によれば、入力画像データを構成する画像信号値に負値が含まれていた場合には、その入力画像データを構成する画像信号値が負値を含まないものとなるように変換処理が行われ、ゼロ又は正の画像信号値で構成される入力画像データが、色域変換部に入力される。この場合、例えば３×３線形マトリクスの変換係数を用いて単なる０クリップではない変換処理を実行して負の信号値を０及び正の信号値で表現することで、色相の変化や階調性の低下を最小限とし、その上で０及び正値のみの格子点を有する３ＤＬＵＴによって適切な色域変換が可能になる。
つまり、３ＤＬＵＴサイズの増大や変換精度の低下を招かずに、負の信号値が入力される場合にも高品位な色域変換を実行できる。

以下、本発明の実施の形態の色域変換装置及び色域変換方法を説明する。
図１は実施の形態の色域変換装置１と、マトリクス係数算出装置５０の構成例を示している。
色域変換装置１は、第１の色域の入力画像データＤｉｎを、第２の色域の出力画像データＤｏｕｔに変換する装置である。本例では、ＤＣＩ（Digital Cinema Initiatives）規格のＲＧＢ信号を入力画像データＤｉｎとし、このＤＣＩ規格の画像データを、ＩＴＵ−Ｒ（International Telecommunication Union Radiocommunication sector）７０９規格の色域を持つ表示装置で表示するために、３ＤＬＵＴを利用して色域変換する装置であるとする。出力画像データＤｏｕｔは、ＩＴＵ−Ｒ７０９規格の色域の画像データとなる。
なお、以下の説明において、第１の色域をＤＣＩ規格の色域、第２の色域をＩＴＵ−Ｒ７０９規格の色域とするのは一例にすぎず、色域変換装置１への入力画像データＤｉｎの色域や、色域変換装置１からの出力画像データＤｏｕｔの色域は多様な例が考えられ、色域変換装置１では入出力色域に応じた色域変換が行われれば良いことは言うまでもない。

色域変換装置１は、負信号処理部２と色域変換部３を有する。
負信号処理部２には入力画像データＤｉｎとして、ＤＣＩ規格のＲＧＢ信号が入力される。この負信号処理部２には、負値判定部２１と負値変換部２２が設けられる。

負値判定部２１は、入力されたＲＧＢ信号におけるＲ値、Ｇ値、Ｂ値の画像信号値として、負値となっているものがあるか否かを判定する。
負値変換部２２は、マトリクス係数メモリ２３に記憶された３×３マトリクス係数を用いた演算による変換処理を行う。この負値変換部２２は、入力されたＲ値、Ｇ値、Ｂ値のうちに１つでも負値が存在した場合に、そのＲ値、Ｇ値、Ｂ値を３×３マトリクス係数を用いた演算でＲ’値、Ｇ’値、Ｂ’値に変換するものである。
即ち、負値変換部２２の演算処理は、次の（数１）で表される。

なお、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉとしてのマトリクス係数が、マトリクス係数メモリ２３に記憶されている。
この３×３マトリクス係数は、予め外部のマトリクス係数算出装置５０において算出され、本例の色域変換装置１のマトリクス係数メモリ２３に記憶されるものである。マトリクス係数算出装置５０の構成及びマトリクス係数算出手法については後述する。

負信号処理部２は、このように、入力されたＲＧＢ信号におけるＲ値、Ｇ値、Ｂ値において１つでも負値となっているものがあった場合は、上記（数１）でＲ’値、Ｇ’値、Ｂ’値に変換し、これを色域変換部３に出力する。
また、入力されたＲＧＢ信号におけるＲ値、Ｇ値、Ｂ値の全てが０又は正値であった場合は、該Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値をそのままＲ’値、Ｇ’値、Ｂ’値として色域変換部３に出力する。

色域変換部３は、３ＤＬＵＴ３１を備え、供給されたＲ’値、Ｇ’値、Ｂ’値について３ＤＬＵＴを用いて色域変換する。
例えば図１４に示したように、Ｒ軸、Ｇ軸、Ｂ軸についてそれぞれ１７個の格子点（係数ポイント）を備えた１７×１７×１７の変換テーブルとしての３ＤＬＵＴ３１を有する。これは、●を付した格子点が１７×１７×１７＝４９１３個存在し、それぞれの格子点に出力Ｒ、Ｇ、Ｂ値、もしくは出力Ｒ、Ｇ、Ｂ値を導く係数値が記憶されているものである。
色域変換部３は、入力されてくるＲ’値、Ｇ’値、Ｂ’値について、３ＤＬＵＴ３１における或る格子点を参照することで、色域変換された出力ＲＧＢ値を得、色域変換後の出力画像データＤｏｕｔとして出力する。
この例の場合、３ＤＬＵＴ３１は、ＤＣＩ規格の色域のＲＧＢ信号を、ＩＴＵ−Ｒ７０９規格の色域のＲＧＢ信号に変換するための３ＤＬＵＴである。
また、この３ＤＬＵＴ３１は、１７個の格子点は、入力されるＲ値、Ｇ値、Ｂ値として例えば０．０〜１．０の範囲で対応づけられている。つまり、０及び正値のみの入力を想定した変換テーブルとされている。

この図１に示したような色域変換装置１は、映像表示装置に内蔵されるものであっても良いし、映像表示装置に対して外部装置として形成されて接続されるものでも良い。
図２（ａ）は、色域変換装置１が映像表示装置１００に内蔵された例を示している。この場合、映像表示装置１００に対する入力画像データＤｉｎが、まず色域変換装置１において色域変換された出力画像データＤｏｕｔとされる。この出力画像データＤｏｕｔは、映像信号処理部１０１で所要の処理が施されて表示部１０２で表示される。
例えば表示部１０２が、ＩＴＵ−Ｒ７０９規格の色域を持つディスプレイ（例えばＣＲＴ）であったとすると、例えばＤＣＩ規格のＲＧＢ信号である入力画像データＤｉｎが、色域変換装置１でＩＴＵ−Ｒ７０９規格の色域のＲＧＢ信号とされてから、映像信号処理部１０１で処理され、表示部１０２で表示されることで、表示部１０２の色域に合った表示が実現される。

図２（ｂ）は、色域変換装置１が映像表示装置１００の外部装置とされている例である。例えばＤＣＩ規格のＲＧＢ信号である入力画像データＤｉｎに対して、映像表示装置１００の表示部１０２がＩＴＵ−Ｒ７０９規格の色域を持つディスプレイであるとすると、このように色域変換装置１を接続し、色域変換装置１でＩＴＵ−Ｒ７０９規格の色域のＲＧＢ信号とした出力画像データＤｏｕｔが、映像表示装置１００に供給されるようにすることで、表示部１０２の色域に合った表示が実現される。

図３に、色域変換装置１の負信号処理部２で行われる処理を示す。
ステップＦ１０１として、入力画像データＤｉｎとしてのＤＣＩ規格の色域のＲＧＢ信号入力があると、負信号処理部２では、まず負値判定部２１が入力されたＲ値、Ｇ値、Ｂ値についてステップＦ１０２，Ｆ１０３，Ｆ１０４の判定を行う。即ちＲ値、Ｇ値、Ｂ値のそれぞれについて、負の値であるか否かを判定する。
そしてＲ値、Ｇ値、Ｂ値のうち、１つでも負値のものがあった場合は、ステップＦ１０５に進んで負値変換を行う。即ちこの場合、負値変換部２２で、３×３マトリクス係数を用いた上記（数１）の演算を行うことで、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値の全てが負値ではない状態に変換する。そして変換結果として負値がなくなった状態のＲ’値、Ｇ’値、Ｂ’値を、ステップＦ１０６で色域変換部３に出力する。

またステップＦ１０１で入力されたＲ値、Ｇ値、Ｂ値が全て０又は正値であって、負値が１つもなかった場合は、ステップＦ１０２，Ｆ１０３，Ｆ１０４の判定の後、ステップＦ１０６に進む。この場合は、入力されたＲ値、Ｇ値、Ｂ値は、そのままＲ’値、Ｇ’値、Ｂ’値として色域変換部３に出力されることになる。

入力画像データＤｉｎとして入力されてくるＲＧＢ信号について、負値変換部２２でこのような処理が行われることで、色域変換部３には、ＲＧＢ信号値として負値が供給されることはなくなる。
従って、入力値として負値を想定していない３ＤＬＵＴ３１、つまり格子点が例えば０．０〜１．０の値に対応して設定されている３ＤＬＵＴにおいて、負値が０にクリップされるようなことは発生せず、従って、色域変換においてクリップによる色相の変化や階調性の低下は発生しない。特に適切な３×３マトリクス係数で負の信号値が０又は正の信号値に変換されるようにすることで、階調性を残すことや、より忠実な色を表示することができる。
また、３ＤＬＵＴ３１で負値入力を想定しなくて良いことから、負値入力に対応するために３ＤＬＵＴ３１で格子点を増やす必要もなく、つまり３ＤＬＵＴ３１のサイズを拡大する必要もない。或いは、格子点の一部を負値に割り当てることで精度が低下するということもない。

ところで負信号処理部２では、ＲＧＢ信号に負値が含まれるときに、そのＲＧＢ信号の信号値に負値が含まれないようにする変換処理を３×３マトリクス係数を用いて行うわけであるが、その変換によっても色相や階調性を維持できるようにするためには、３×３マトリクス係数が適切に設定されていなければならない。
この３×３マトリクス係数は、予め設定され、マトリクス係数メモリ２３に記憶される。

図１においては、色域変換装置１のマトリクス係数メモリ２３に記憶させる３×３マトリクス係数を算出するマトリクス係数算出装置５０を示したが、このマトリクス係数算出装置５０は、演算部５１，メモリ部５２、データベース５３としての機能を備えた装置で実現できる。
演算部５１は、ＲＧＢ信号とＬ*ａ*ｂ*信号の変換処理、ΔＥ*演算、ΔＥ*94演算等、テーブル形成演算など、後述するマトリクス係数算出のための各種演算処理を行う。
メモリ部５２は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなどのメモリ領域を有して成る。ＲＯＭ領域には、演算部５１の演算処理のプログラム、処理係数などが格納される。プログラムとは、後述するマトリクス係数算出のプログラムである。メモリ部５２におけるＲＡＭ領域は演算処理のワーク領域や後述するテーブルデータの記憶領域として用いられる。
データベース５３は、ＲＧＢ信号とＬ*ａ*ｂ*信号の変換のための係数等を格納する。

このようなマトリクス係数算出装置５０は、例えば汎用のコンピュータ装置等の各種情報処理装置において、後述するマトリクス係数算出処理を実行するプログラムをインストールすることで実現できる。
また、このマトリクス係数算出装置５０は、色域変換装置１に内蔵される装置部としてもよい。

このマトリクス係数算出装置５０で実行される３×３マトリクス係数の算出について、以下説明していく。

まず、３×３マトリクス係数の算出手法に先立って、３×３マトリクス係数によってどのような変換処理を行うかのイメージ、つまり上記負値変換部２２で行われる変換処理のイメージを図４で述べておく。
図４は、Ｌ*ａ*ｂ*表色系空間として、Ｌ*軸、ａ*軸、ｂ*軸の３次元空間を示しており、この３次元空間における球体Ｒは、ＲＧＢ信号としてＲ値、Ｇ値、Ｂ値の全てが０以上（０又は正値）になる範囲を示しているとする。つまりＲＧＢ信号としてＲ値、Ｇ値、Ｂ値のうち１つでも負値が存在すると、それはＬ*ａ*ｂ*表色系空間において、球体Ｒの外のポイントとなるものとする。
例えばポイントＰＴ１は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値のうち１つ以上が負値となっているＲＧＢ信号値をＬ*ａ*ｂ*表色系空間上で示したポイントである。

なおＬ*ａ*ｂ*表色系はＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage：国際照明委員会）が定めたデバイス非依存の表色系であり、Ｌ*は明度であり、ａ*，ｂ*の組み合わせですべての色相を表す。そしてａ*値はレッド〜グリーンの彩度、ｂ*値はイエロー〜ブルーの彩度である。

本例の色域変換装置１の負値変換部２２で実行する変換処理とは、例えばＬ*ａ*ｂ*表色系における上記のポイントＰＴ１のＲＧＢ信号を、球体Ｒ内（球体Ｒの表面以内）のＲＧＢ信号に変換する処理である。

ここで、ポイントＰＴ１のＲＧＢ信号値を、球体Ｒ内として無数に存在する、どのポイントのＲＧＢ信号値に変換するかは多様に考えられるが、色相変化や階調性の低下を最小限とするための考え方の１つとして、後述するΔＥ*又はΔＥ*94に代表される色差式を用いて、これら最小となるポイント、即ち最も色差が小さい色となるポイントに変換するという手法が考えられる。
例えばポイントＰＴ１の変換先の色として、図のように球体Ｒ内のポイントＰＴ２，ＰＴ３，ＰＴ４という候補点があるとする。これらポイントＰＴ２，ＰＴ３，ＰＴ４はそれぞれ、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値のすべてが０又は正値となっているポイントである。
この場合、これらの候補点についてＰＴ１との間のΔＥ*を算出し、ΔＥ*が最も小さい候補点に変換する。例えばポイントＰＴ１−ＰＴ２のΔＥ*が最小であれば、ポイントＰＴ２を変換先とするものである。
そして、以下で説明する３×３マトリクス係数とは、このように例えばΔＥが最小となる変換先を導くための係数である。

このような３×３マトリクス係数を算出するためのマトリクス係数算出装置５０の処理を図５に示す。図５はマトリクス係数算出装置５０における演算部５１がメモリ部５２やデータベース５３を利用して実行する処理を示している。

まず演算部５１はステップＦ２０１として、テーブルＴＢ１〜ＴＢ６の記憶領域をメモリ部５２に確保する。
テーブルＴＢ１からＴＢ６とは、以下説明していくが、負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１、正の信号ＲＧＢテーブルＴＢ２、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４、変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５、変換Ｒ’Ｇ’Ｂ’テーブルＴＢ６である。

ステップＦ２０２では、演算部５１は、負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１を生成する。また、演算部５１はステップＦ２０３で、正の信号ＲＧＢテーブルＴＢ２を生成する。
負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１及び正の信号ＲＧＢテーブルＴＢ２の例を図６に示す。
まず、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値のそれぞれについて、負値を含めて１４段階の値を想定する。例えば「−０．３」「−０．２」「−０．１」「０．０」「０．１」「０．２」・・・「０．９」「１．０」である。
このように、例えば０．１刻みで１４段階の値を考えた場合、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値の値の組み合わせの総数は、１４の３乗で２７４４とおりとなる。
この２７４４とおりの組み合わせの中で、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値の全てが０又は正値の組み合わせを考えると、それは「０．０」「０．１」・・・「０．９」「１．０」の１１段階の値の組み合わせであるので、１１の３乗で１３３１とおりとなる。
すると、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値のうちで１つでも負値が存在する組み合わせは、
２７４４−１３３１＝１４１３（とおり）
となる。

ステップＦ２０２では、この１４１３とおりのＲ値、Ｇ値、Ｂ値の値の組み合わせを、負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１として登録する。
図６のように、組み合わせ番号としてｍ０・・・ｍ１４１２の１４１３とおりの組み合わせを示しているが、各組み合わせとして、１つ以上の負値を含むＲ値、Ｇ値、Ｂ値の値の組み合わせが登録される。例えばｍ０組は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値が「−０．３」「−０．３」「−０．３」の組であり、ｍ１組は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値が「−０．３」「−０．３」「−０．２」の組であり、・・・ｍ１４１２組はＲ値、Ｇ値、Ｂ値が「１」「１」「−０．１」の組とされる。

また、ステップＦ２０３で生成する、正の信号ＲＧＢテーブルＴＢ２は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値が全て正の信号値となる組み合わせを登録する。
図６では例えば、値として「０．０」〜「１．０」までを０．０１刻みで１０１段階に分けた場合の全ての組み合わせを登録した正の信号ＲＧＢテーブルＴＢ２を示している。
例えば全ての組み合わせの総数は１０１の３乗で１０３０３０１個となる。図６ではこれらの各組を組み合わせ番号としてｐ０・・・ｐ１０３０３００として示している。
例えばｐ０組はＲ値、Ｇ値、Ｂ値が「０」「０」「０」の組であり、ｐ１組は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値が「０」「０」「０．０１」の組であり、・・・ｍ１０３０３００組はＲ値、Ｇ値、Ｂ値が「１」「１」「１」の組とされる。

次に演算部５１はステップＦ２０４として、負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１の各組のＲＧＢ値を、Ｌ*ａ*ｂ*値に変換し、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３に登録する。
この様子を図７に示す。負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３は、負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１の各組ｍ０〜ｍ１４１２の値を、Ｌ*値、ａ*値、ｂ*値において登録したものである。
例えばｍ０組のＲ値、Ｇ値、Ｂ値である「−０．３」「−０．３」「−０．３」が、Ｌ*ａ*ｂ*値に変換され、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３のｍ０組のＬ*値、ａ*値、ｂ*値に「−２７０」「０」「０」として登録される。
ｍ１組以降も同様に、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値がＬ*値、ａ*値、ｂ*値に変換されて負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３のｍ１組以降に登録される。

なおＲ、Ｇ、Ｂの値からは、次の（数２）によりＬ*値、ａ*値、ｂ*値を得ることができる。

ここでＸｎ，Ｙｎ，Ｚｎは、光源の３刺激値であり、例えば標準イルミナントＤ₆₅の場合は（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）＝（95.04，100.00，108.89）である。

次に演算部５１はステップＦ２０５として、正の信号ＲＧＢテーブルＴＢ２の各組のＲＧＢ値を、上記ステップＦ２０４の場合と同様にＬ*ａ*ｂ*値に変換し、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４に登録する。
この様子を図８に示す。正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４は、正の信号ＲＧＢテーブルＴＢ２の各組ｐ０〜ｐ１０３０３００の値を、Ｌ*値、ａ*値、ｂ*値として登録したものである。
例えばｐ０組のＲ値、Ｇ値、Ｂ値である「０」「０」「０」が、Ｌ*ａ*ｂ*値に変換され、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４のｍ０組のＬ*値、ａ*値、ｂ*値（「０」「０」「０」）として登録される。
またｐ１組のＲ値、Ｇ値、Ｂ値である「０」「０」「０．０１」が、Ｌ*ａ*ｂ*値に変換され、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４のｍ１組のＬ*値、ａ*値、ｂ*値（「７」「３１」「−５１」）として登録される。ｍ２組以降も同様である。

以上のように負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４を生成したら、続いて演算部５１はステップＦ２０６、Ｆ２０７，Ｆ２０８，Ｆ２０９の処理で、変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５を生成する。
即ち演算部５１は、ステップＦ２０６で変数ｘ＝０とし、ステップＦ２０７で、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３のｍ（ｘ）組のＬ*値、ａ*値、ｂ*値について、最も近いＬ*値、ａ*値、ｂ*値の組を、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４から探しだし、その探し出したＬ*値、ａ*値、ｂ*値の組を、変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５のｍ（ｘ）組のＬ*値、ａ*値、ｂ*値として登録する。
従ってまず最初にｘ＝０の時点では、図９に示すように、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３におけるｍ０組のＬ*ａ*ｂ*値に対して、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４におけるｐ０組〜ｐ１０３０３００組の中から最も近いＬ*ａ*ｂ*値の組を選択することになる。

負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３に登録されている各組のＬ*ａ*ｂ*値は、図４でいえば球体Ｒの外側に位置するＬ*ａ*ｂ*値であり、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４に登録されている各組のＬ*ａ*ｂ*値は、球体Ｒの内側に位置するＬ*ａ*ｂ*値である。
従ってステップＦ２０７の処理は、例えば図４で示したポイントＰ１のＬ*ａ*ｂ*値に対して、最も近いＬ*ａ*ｂ*値である例えばポイントＰ３を探し出す処理に相当する。

この処理を、ステップＦ２０８で変数ｘ＝ｘmaxとなるまで、ステップＦ２０９で変数ｘをインクリメントしながら繰り返す。ｘmaxとは、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３の組み合わせ総数であり、この例の場合、１４１２である。
つまり、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３の各組のＬ*ａ*ｂ*値について、最も近いＬ*ａ*ｂ*値となる組が正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４から探し出され、それが、図１０の変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５のｍ０組〜ｍ１４１２組に登録される。

負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３の各組のＬ*ａ*ｂ*値について、最も近いＬ*ａ*ｂ*値となる組とは、ＣＩＥが定義した色差式であるΔＥ*もしくはΔＥ*94の色差式の値が最小となるＬ*ａ*ｂ*値を選択すればよい。ΔＥ*，ΔＥ*94の色差式を（数３）（数４）に示す。

なお、これらの式において、ΔＬ*はＬ*値の差分、Δａ*はａ*値の差分、Δｂ*はｂ*の差分である。またＣ*、Ｈ*は、いわゆるＬ*Ｃ*Ｈ*表色系の値で、Ｃ*は彩度、Ｈ*は色相である。
Ｃ*、Ｈ*は次のように算出される。

例えば上記（数３）のΔＥ*を用いるとする場合、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３のｍ０組のついて言えば、このｍ０組のＬ*値、ａ*値、ｂ*値と、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４の全ての組との間でΔＥ*を求める。
即ちｍ０組のＬ*ａ*ｂ*値とｐ０組のＬ*ａ*ｂ*値についてΔＥ*、ｍ０組のＬ*ａ*ｂ*値とｐ１組のＬ*ａ*ｂ*値についてΔＥ*、・・・ｍ０組のＬ*ａ*ｂ*値とｐ１０３０３００組のＬ*ａ*ｂ*値についてΔＥ*を、それぞれ算出する。そしてこの結果としてｐ０組〜ｐ１０３０３００組の中で、ｍ０組に対してΔＥ*が最小となる組を選択し、その選択されたｐ組のＬ*ａ*ｂ*値を、変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５のｍ０組に登録する。

ステップＦ２０６、Ｆ２０７、Ｆ２０８、Ｆ２０９において、このような処理をｍ０組からｍ１４１２組について行うことにより、図１０の変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５のｍ０組〜ｍ１４１２組には、それぞれ図４で述べた球体Ｒの内側のポイントとしてのＬ*ａ*ｂ*値が登録されたものとなる。

次にステップＦ２１０では、演算部５１は、変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５のｍ０組からｍ１４１２組の各Ｌ*ａ*ｂ*値を、ＲＧＢ値に変換して変換Ｒ’Ｇ’Ｂ’テーブルＴＢ６のｍ０組からｍ１４１２組に登録する。
図１１にその様子を示す。例えばｍ０組のＬ*値、ａ*値、ｂ*値がＲＧＢ値に変換され、変換Ｒ’Ｇ’Ｂ’テーブルＴＢ６のｍ０組のＲ’値、Ｇ’値、Ｂ’値として登録される。ｍ１組以降も同様である。変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５に登録された全てのＬ*ａ*ｂ*値は図４の球体Ｒ内のポイントであるため、これらをＲＧＢ値に変換した変換Ｒ’Ｇ’Ｂ’テーブルＴＢ６の各組の値は、全て０又は正の値となる。

最後に演算部５１は、ステップＦ２１１で、図１２に示すように、負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１と変換Ｒ’Ｇ’Ｂ’テーブルＴＢ６から、最小二乗法を用いて３×３マトリクス係数を求める。即ち、

のように、負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１のＲＧＢ値と、変換Ｒ’Ｇ’Ｂ’テーブルＴＢ６のＲ’Ｇ’Ｂ’値についての変換係数であるａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉを算出する。

以上の処理により、３×３マトリクス係数が求められる。
結局、このようにして求めた３×３マトリクス係数は、例えば図４のポイントＰＴ１に相当するＲＧＢ値から、ΔＥ*が最小となり、かつ負の値が含まれないＲＧＢ値のポイントＰＴ３を導く変換係数となる。
この３×３マトリクス係数が色域変換装置１のマトリクス係数メモリ２３に格納され、負値変換部２２が、この３×３マトリクス係数を用いて、負値の含まれるＲＧＢ値を、負値が含まれないＲＧＢ値に変換することにより、負値入力を想定しない３ＤＬＵＴ３１を用いて適切に色域変換ができるとともに、その際の色相変化を最小限とし、また階調性を維持できる。
換言すれば、３ＤＬＵＴ３１のサイズの増大や変換精度の低下を招かずに、負の信号値が入力される場合にも高品位な色域変換を実行し、表示部１０２において、より忠実な色の表示を行うことができる。

なお、図５のような３×３マトリクス係数を算出するプログラムを、パーソナルコンピュータその他の情報処理装置にインストールすることで、各種情報処理装置で３×３マトリクス係数の算出を実行できる。もちろん上述したように、色域変換装置１自体が、当該プログラムに基づく演算を行う演算部を設けて、３×３マトリクス係数の算出機能を備えるようにしてもよい。

また色域変換装置１としては、負信号処理部２としての図３の処理を行うプログラムと、色域変換部３としての色域変換処理を行うプログラムを有すればよく、例えば汎用のコンピュータ装置においてこれらのプログラムをインストールすることで、色域変換装置１を実現することもできる。

これら、３×３マトリクス係数の算出プログラムや、色域変換装置１を実現するプログラムは、パーソナルコンピュータや、映像編集システム上の機器に内蔵されている記録媒体としてのＨＤＤや、ＣＰＵを有するマイクロコンピュータ内のＲＯＭ等に予め記録しておくことができる。
あるいはまた、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc Read Only Memory)、ＭＯ(Magnet optical)ディスク、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリ、メモリカードなどのリムーバブル記録媒体に、一時的あるいは永続的に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウェアとして提供することができる。
また、これらのプログラムは、リムーバブル記録媒体からパーソナルコンピュータ等にインストールする他、ダウンロードサイトから、ＬＡＮ(Local Area Network)、インターネットなどのネットワークを介してダウンロードすることもできる。

本発明の実施の形態の色域変換装置及びマトリクス係数算出装置のブロック図である。 実施の形態の色域変換装置の映像表示装置との関係の説明図である。 実施の形態の負信号処理部の処理のフローチャートである。 実施の形態の負信号の変換処理のイメージの説明図である。 実施の形態の３×３マトリクス係数算出処理のフローチャートである。 実施の形態の負の信号ＲＧＢテーブル及び正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルの説明図である。 実施の形態の負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルの生成の説明図である。 実施の形態の正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルの生成の説明図である。 実施の形態の最も近いＬ*ａ*ｂ*組の選択の説明図である。 実施の形態の変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルの説明図である。 実施の形態の変換Ｒ’Ｇ’Ｂ’テーブルの説明図である。 実施の形態の３×３マトリクス係数算出の説明図である。 各種の表示デバイスの色域の説明図である。 ３ＤＬＵＴの説明図である。

符号の説明

１ 色域変換装置、２ 負信号処理部、３ 色域変換部、２１ 負値判定部、２２ 負値変換部、２３ マトリクス係数メモリ、３１ ３ＤＬＵＴ、５０ マトリクス係数算出装置、５１ 演算部、５２ メモリ部、５３ データベース

Claims (6)

1. 第１の色域の入力画像データを第２の色域に変換して出力画像データとする色域変換装置において、
   上記入力画像データを構成する画像信号値に負値が含まれていた場合に、負値が含まれなくなるように、上記入力画像データを構成する画像信号値の変換処理を行う負信号処理部と、
   上記負信号処理部で画像信号値が変換された入力画像データを、上記第２の色域に変換して出力画像データとする色域変換部と、
   を備えたことを特徴とする色域変換装置。
2. 上記負信号処理部は、
   上記入力画像データを構成する画像信号値として負値が存在するか否かを判定する負値判定部と、
   上記負値判定部で負値の画像信号値が存在すると判定された入力画像データについて、その入力画像データを構成する画像信号値に負値が含まれなくなるようにする変換処理を行う負値変換部と、
   を有する構成とされることを特徴とする請求項１に記載の色域変換装置。
3. 上記入力画像データを構成する画像信号値とは、第１，第２，第３の色信号値であることを特徴とする請求項１に記載の色域変換装置。
4. 上記入力画像データを構成する画像信号値とは、第１，第２，第３の色信号値であり、
   上記負値変換部で行う上記変換処理は、予め設定された３×３マトリクス係数を用いた演算を行い、負値を含まない第１，第２，第３の色信号値を算出する処理であることを特徴とする請求項１に記載の色域変換装置。
5. 上記入力画像データを構成する画像信号値とは、第１，第２，第３の色信号値であり、
   上記色域変換部は、上記負信号処理部から出力された第１，第２，第３の色信号値について、三次元ルックアップテーブルで三次元色域変換を行い、出力画像データを構成する第１，第２，第３の色信号値を得ることを特徴とする請求項１に記載の色域変換装置。
6. 第１の色域の入力画像データを第２の色域に変換して出力画像データとする色域変換方法において、
   上記入力画像データを構成する画像信号値に負値が含まれていた場合に、負値が含まれなくなるように上記入力画像データを構成する画像信号値の変換処理を行う負信号処理ステップと、
   上記負信号処理ステップで画像信号値が変換された入力画像データを、上記第２の色域に変換して出力画像データとする色域変換ステップと、
   を備えたことを特徴とする色域変換方法。

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