JP2008141723A - 画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラム、及び画像処理プログラムを記録した記録媒体、並びに画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示部における光学特性に依らずに、汎用的に色空間の変換を行うことが可能な画像処理装置を提供する。
【解決手段】画像処理装置は、画像データの色空間を変換する処理を行うために好適に利用される。色変換手段は、広色域画像データ（例えばＹＣｂＣｒデータ）を取得し、広色域画像データを標準広色域空間の画像データ（例えばＡｄｏｂｅＲＧＢのデータ）へ変換する。そして、変換後の標準広色域空間の画像データは表示部に送信されて表示される。これにより、表示部における光学特性に依らず汎用的に色空間を変換する処理を行うことが可能となる。よって、表示部を変更した場合でも、色変換を行う回路をハードウェアとしてほとんど変更する必要がないので、迅速に画像表示装置を設計することができ、設計者の利便性を高めることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像データに対して処理を行う画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラム、及び画像処理プログラムを記録した記録媒体、並びに画像表示装置の技術分野に関する。

従来より、画像処理装置において、画像データの色空間を変換する処理が行われている。例えば、特許文献１には、カメラ撮影時の色空間に基づいて色空間変換を行うことによって、画像を再現する技術が記載されている。また、特許文献２には、出力デバイス（表示装置）の色空間を考慮して色空間を変換する技術が記載されている。

特開２００２−１５２５４４号公報 特開２００５−３４１５００号公報

しかしながら、上記した特許文献１又は２に記載の色空間の変換を行う回路（以下、「色変換回路」と呼ぶ。）をハードウェアとして実現する場合、表示装置の色空間を考慮すると、表示装置の光学特性が変わった際に、色変換回路を変更しなければならない場合があった。このように回路をハードウェアとして変更することは、多大な時間及びコストを必要とするため、表示装置を設計する際の利便性を損ねるものであると言える。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、表示部における光学特性に依らずに、汎用的に色空間の変換を行うことが可能な画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラム、及び画像処理プログラムを記録した記録媒体、並びに画像表示装置を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、画像データの色空間を変換する処理を行う画像処理装置は、広色域画像データを取得し、前記広色域画像データを標準広色域空間の画像データへ変換する色変換手段と、前記色変換手段によって変換された前記画像データを、前記標準広色域空間の画像データを表示可能な表示部に送信する手段と、を備える。

上記の画像処理装置は、画像データの色空間を変換する処理を行うために好適に利用される。色変換手段は、広色域画像データを取得し、広色域画像データを標準広色域空間の画像データへ変換する。そして、変換後の標準広色域空間の画像データは表示部に送信されて表示される。これにより、表示部における光学特性に依らず汎用的に色空間を変換する処理を行うことが可能となる。よって、表示部を変更した場合でも、色変換を行う回路をハードウェアとしてほとんど変更する必要がないため、迅速に画像表示装置を設計することができ、設計者の利便性を高めることができる。

好適には、前記標準広色域空間は、ＡｄｏｂｅＲＧＢによって表すことができる。ＡｄｏｂｅＲＧＢは、広色域として標準的に広く用いられており、例えばデジタルスチルカメラからの入力画像を扱う場合に、妥当な設定である。

更に好適には、前記標準広色域空間におけるｘｙ色度は、Ｒｅｄを(０．６４，０．３３)とし、Ｇｒｅｅｎを(０．２１，０．７１)とし、Ｂｌｕｅを(０．１５，０．０６)とすることができる。

上記の画像処理装置の一態様では、前記色変換手段は、第１の輝度色差信号、前記第１の輝度色差信号とは異なる第２の輝度色差信号、及び広色域ＲＧＢ信号のうちのいずれかを、前記広色域画像データとして取得することができる。

上記の画像処理装置において好適には、前記色変換手段は、前記広色域画像データの種類に応じて処理を切り替えることによって、前記変換を行う。これにより、各種の広色域画像データに応じた処理を適切に行うことができるので、これらを正しく再現することができる。つまり、様々な広色域画像データの入力に対応して、画像の色空間情報を精度良く再現することができる。

本発明の他の観点では、画像表示装置は、広色域画像データを取得し、前記広色域画像データを標準広色域空間の画像データへ変換する色変換手段と、前記色変換手段によって変換された前記画像データを表示部に送信する手段と、を有する画像処理装置と、前記画像処理装置から送信された前記標準広色域空間の画像データを表示する表示部と、を備える。画像処理装置によれば、表示部における光学特性に依らず汎用的に色空間を変換する処理を行うことができるので、色変換を行う回路をハードウェアとしてほとんど変更する必要がないため、画像表示装置を迅速に設計することが可能となる。

好適な例では、前記表示部は、４色を用いて表示を行い、Ｒｅｄ、Ｙｅｌｌｏｗ−Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ、Ｅｍｅｒａｌｄ−Ｇｒｅｅｎのカラーフィルタ、及び白色ＬＥＤバックライトを含んで構成される液晶ディスプレイとすることができる。

他の好適な例では、前記表示部は、３色を用いて表示を行うことができる。

本発明の他の観点では、画像データの色空間を変換する処理を行う画像処理方法は、広色域画像データを取得し、前記広色域画像データを標準広色域空間の画像データへ変換する色変換工程と、前記色変換工程で変換された前記画像データを、前記標準広色域空間の画像データを表示可能な表示部に送信する工程と、を備える。

本発明の更に他の観点では、画像データの色空間を変換する処理を行うための画像処理プログラムは、コンピュータを、広色域画像データを取得し、前記広色域画像データを標準広色域空間の画像データへ変換する色変換手段、前記色変換手段によって変換された前記画像データを、前記標準広色域空間の画像データを表示可能な表示部に送信する手段、として機能させる。

上記した画像処理方法及び画像処理プログラムを実行することによっても、表示部における光学特性に依らず汎用的に色空間を変換する処理を行うことが可能となる。

なお、画像処理プログラムを記録した記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＩＣカードなど、コンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。

（全体構成）
図１は、第１実施形態に係る画像表示装置１００の概略構成を示すブロック図である。画像表示装置１００は、外部から画像データと制御コマンドを取得して画像データに対して画像処理を行う画像処理部１０と、画像処理部１０で画像処理された画像データを表示する表示部２０とを備える。なお、画像表示装置１００は、多色を用いて画像を表示可能に構成されている（以下では、画像を表示する際に用いる基本となる色を「原色」と呼ぶ。）。具体的には、画像表示装置１００は、Ｒｅｄ、Ｙｅｌｌｏｗ−Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ、及びＥｍｅｒａｌｄ−Ｇｒｅｅｎの４原色（以下、単に「Ｒ」、「ＹＧ」、「Ｂ」、「ＥＧ」とも表記する。）を表示可能に構成されている。

画像処理部１０は、Ｉ／Ｆ制御回路１１と、色変換回路１２と、ＶＲＡＭ（Video RAM）１３と、アドレス制御回路１４と、テーブル格納メモリ１５と、γ補正回路１６と、を備える。なお、画像処理部１０に入力される画像データは、何らかの標準的信号としての３原色の信号（広色域画像データに相当する信号であり、以下では「標準的３原色信号」とも呼ぶ。）として表現されている。

Ｉ／Ｆ制御回路１１は、外部（例えばカメラなど）から画像データと制御コマンドを取得し、画像データｄ１を色変換回路１２に供給する。色変換回路１２は、取得した画像データｄ１を色空間情報と共に処理する。更に、色変換回路１２は、この処理によって得られた画像データを３原色から４原色に変換する処理を行う。例えば、色変換回路１２は、３次元ルックアップテーブル形式に基づいて色変換を行う回路を備えて構成され、この回路を用いて３原色から４原色への変換を行うことができる。このように色変換回路１２は、本発明における画像処理装置に相当する。具体的には、色変換回路１２は、色変換手段として機能する。なお、色変換回路１２における処理の詳細は、後述する。

色変換回路１２で画像処理された画像データｄ２は、ＶＲＡＭ１３に書き込まれる。ＶＲＡＭ１３に書き込まれた画像データｄ２は、アドレス制御回路１４からの制御信号ｄ２１に基づいて、γ補正回路１６によって画像データｄ３として読み出される。同時に、表示前データに対応するアドレス信号ｄ４が表示部２０内の走査線駆動回路２２に供給される。これにより、データ線駆動回路２１と走査線駆動回路２２とが同期して表示パネル２３を駆動することが可能となる。また、γ補正回路１６は、テーブル格納メモリ１５に記憶された補正データに基づいて、取得した画像データｄ３に対してγ補正を行う。そして、γ補正回路１６は、γ補正後の画像データｄ５を表示部２０内のデータ線駆動回路２１に供給する。

表示部２０は、データ線駆動回路２１と、走査線駆動回路２２と、表示パネル２３と、を備える。データ線駆動回路２１は、９６０本のデータ線に対してデータ線駆動信号Ｘ１〜Ｘ９６０を供給し、走査線駆動回路２２は、３２０本の走査線に対して走査線駆動信号Ｙ１〜Ｙ３２０を供給する。詳しくは、走査線駆動回路２２は、一定周期で横方向の画素列を選択し、データ線駆動回路２１は、走査線駆動回路２２において選択される画素列に対して各々に対応する駆動信号を供給する。この場合、データ線駆動回路２１と走査線駆動回路２２は、同期して表示パネル２３を駆動することとなる。表示パネル２３は、液晶（ＬＣＤ）などによって構成され、走査線及びデータ線に電圧を印加されることによって、表示すべき文字や映像などの画像を表示する。また、表示パネル２３は、前述した４原色Ｒ−ＹＧ−Ｂ−ＥＧを表示可能に構成されている。

なお、上記したＶＲＡＭ１３は、同じ表示データを繰り返し表示する際、低消費電力化に有効な手段であるが、低消費電力化に拘らなければ、ＶＲＡＭ１３を用いずに画像表示装置１００を構成することも可能である。その場合には、アドレス制御回路１４と走査線駆動回路２２とを直接接続すると共に、走査線駆動回路２２及びデータ線駆動回路２１を同期させて表示を行う。

また、上記では、ＬＣＤを用いて表示部２０を構成する例を示したが、多原色表示を行う表示部に、ＬＣＤ以外の任意の表示デバイスを用いることも可能である。例えば、ＣＲＴ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤ、ＦＥＤなど平面表示を行うデバイスのほか、ＬＣＰ、ＰＴVなど投射を行う表示デバイスを用いることができる。

次に、ｘｙ色度図での色再現域について、図２を用いて説明する。符号６１で示す三角形は、標準的な色空間として広く用いられる「ｓＲＧＢ」の色再現域である（以下では、ｓＲＧＢにおけるＲ、Ｇ、Ｂを「Ｒ_Ｓ、Ｇ_Ｓ、Ｂ_Ｓ」とも表記する）。また、符号６２で示す三角形は、広い色域として標準的に用いられる「ＡｄｏｂｅＲＧＢ」の色再現域である（以下では、ＡｄｏｂｅＲＧＢにおけるＲ、Ｇ、Ｂを「Ｒ_Ａ、Ｇ_Ａ、Ｂ_Ａ」とも表記する）。なお、ＡｄｏｂｅＲＧＢは、標準広色域空間に相当する。

上記した画像表示装置１００では、４原色Ｒ−ＹＧ−Ｂ−ＥＧを用いることにより、符号６３で示す四角形の内部の色を再現することが可能である（以下では、画像表示装置１００が用いる４原色を「Ｒ_Ｄ、ＹＧ_Ｄ、ＥＧ_Ｄ、Ｂ_Ｄ」とも表記する）。図２より、４原色を用いた色再現域は標準的なｓＲＧＢの色再現域よりも広いことがわかる。したがって、画像表示装置１００によれば、エメラルドグリーン系の色においてｓＲＧＢよりも鮮やかな色を再現することが可能となる。なお、図３に、上記した「Ｒ_Ｓ、Ｇ_Ｓ、Ｂ_Ｓ」、「Ｒ_Ａ、Ｇ_Ａ、Ｂ_Ａ」、及び「Ｒ_Ｄ、ＹＧ_Ｄ、ＥＧ_Ｄ、Ｂ_Ｄ」におけるｘｙ色度としての具体的な数値を示す。

ここで、本実施形態では、画像表示装置１００内の画像処理部１０は、ＡｄｏｂｅＲＧＢの色再現域を再現するように回路の設定がされている。詳しくは、画像処理部１０の色変換回路１２が、入力される標準的３原色信号（広色域画像データに相当する）をＡｄｏｂｅＲＧＢのデータ（標準広色域空間の画像データに相当する）へ変換する処理を行う。更に、色変換回路１２は、上記の処理によって得られたＡｄｏｂｅＲＧＢを３原色信号から４原色信号へ変換する処理も行う。

上記のようにＡｄｏｂｅＲＧＢの色再現域を再現するように色変換回路１２が設定されていることに関して、図４及び図５を用いて説明する。

図４は、各画素におけるカラーフィルタ等の分光特性を示した図である。図４（ａ）は、横軸に波長、縦軸に透過率を示し、カラーフィルタの特性について、Ｒ−ＹＧ−Ｂ−ＥＧ画素部でまとめて示した図となる。図４（ｂ）は、横軸に波長、縦軸に相対輝度を示し、白色ＬＥＤバックライト（青色ＬＥＤ＋蛍光体）の分光特性を示す。図４（ｃ）は、横軸に波長、縦軸に透過率を示し、発光時の分光特性についてＲ−ＹＧ−Ｂ−ＥＧ画素部でまとめて示した図である。図４（ｄ）は、ｓＲＧＢにおけるｘｙ色度特性、及び４原色ＬＣＤにおけるｘｙ色度特性を示した図である。４原色ＬＣＤのｘｙ色度特性は、Ｒ−ＹＧ−Ｂ−ＥＧ各画素の発光時の分光特性に基づいてｘｙ色度を計算してプロットしてある。

図５は、４原色ＬＣＤのｘｙ色度と、ＡｄｏｂｅＲＧＢを入力したときに４原色ＬＣＤで再現される色のｘｙ色度をプロットした図である。この場合、３原色から４原色への色変換は、色変換回路１２によって実行される。例えば、３次元ルックアップテーブル形式による色変換などを行うことにより、ＡｄｏｂｅＲＧＢとしての３原色信号を変換して、４原色ＬＣＤの内部の色として再現することができる。なお、図２及び図３において、Ｒ_Ｄ、ＹＧ_Ｄ、ＥＧ_Ｄ、Ｂ_Ｄで表される四角形（符号６３で示す四角形）として示したものは、図５に示した４原色ＬＣＤ変換後の色の代表的な４点となる。

因みに、ＡｄｏｂｅＲＧＢのＧｒｅｅｎ頂点付近の色は、４原色ＬＣＤの色再現域の外部にあり、そのままでは再現できない。このような色については、色変換回路１２の設定を適切に行うことにより、４原色ＬＣＤの内部の色として、近似的に違和感なく再現することができる。逆に、４原色ＬＣＤのＹｅｌｌｏｗ−Ｇｒｅｅｎ及びＥｍｅｒａｌｄ−Ｇｒｅｅｎの頂点の色は、ＡｄｏｂｅＲＧＢの色再現域の外部にある。これらの色は、入力されるＡｄｏｂｅＲＧＢとしては存在しない色であるため、色変換後には再現しない。

このように４原色ＬＣＤの色再現特性をＡｄｏｂｅＲＧＢの色再現域に近似することが可能な理由は、カラーフィルタとバックライトの分光特性の設計による。即ち、分光特性の設計によって、画素部発光特性から計算されるｘｙ色度（特にＲｅｄとＢｌｕｅ）をＡｄｏｂｅＲＧＢに近づけている。なお、ＡｄｏｂｅＲＧＢを参照する理由は、ＡｄｏｂｅＲＧＢは、広色域として認知されており、標準的に広く用いられていることからである。

以上のように、本実施形態では、画像処理部１０内の色変換回路１２は、ＡｄｏｂｅＲＧＢのデータを３原色から４原色へ色変換する。そのため、色変換回路１２は、このような色変換を行う前に、まず、入力される標準的３原色信号をＡｄｏｂｅＲＧＢへ変換する処理を行う。以下で、色変換回路１２で行われる、標準的３原色信号をＡｄｏｂｅＲＧＢへ変換する処理について、具体的に説明する。

（色変換回路における処理）
次に、本実施形態における色変換回路１２における処理について具体的に説明する。

図６は、色変換回路１２の概略構成を示すブロック図である。色変換回路１２は、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ａ、及びＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｂを備える。色変換回路１２には、Ｙ（輝度）及びＣｂ、Ｃｒ（色差）によって表現されたＹＣｂＣｒデータ（８ｂｉｔ）が入力される。詳しくは、このＹＣｂＣｒデータは、「ITU-R BT.601」で規定されている映像用の信号である。なお、図６では、色変換回路１２において、入力される画像データをＡｄｏｂｅＲＧＢデータに変換するための処理部のみを図示し、画像データを３原色信号から４原色信号に変換する処理部については図示していない。

ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ａは、主に、入力されたＹＣｂＣｒデータをＲＧＢデータに変換する処理を行う。具体的には、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ａは、１０ｂｉｔ（符号部１ｂｉｔ、整数部２ｂｉｔ、小数部７ｂｉｔ）で表された係数（以下、「行列係数」とも呼ぶ。）を用いて、ＹＣｂＣｒデータをＲＧＢデータに変換する演算を行う。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの各データが１０ｂｉｔ（符号部１ｂｉｔ、整数部１ｂｉｔ、小数部８ｂｉｔ）であるＲＧＢデータが得られる。ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ａは、このようにして得られたＲＧＢデータをＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｂに供給する。なお、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ａによる処理によって、ｓＲＧＢ相当のデータが得られる。

ＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｂは、主に、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ａより取得されたＲＧＢデータをＡｄｏｂｅＲＧＢへ変換する処理を行う。つまり、ＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｂは、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ａによる変換で得られたｓＲＧＢ相当のデータを、広い色域のＡｄｏｂｅＲＧＢのデータに変換する処理を行う。詳しくは、ＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｂは、まずガンマ変換（以下、このガンマ変換を「前段ガンマ変換」と呼ぶ。）を行い、次に行列演算（具体的には、ＲＧＢ→ＲＧＢ変換）を行い、最後にガンマ変換（以下、このガンマ変換を「後段ガンマ変換」と呼ぶ。）を行う。このようにガンマ変換するのは、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換後のデータはガンマ変換がかかっているからである。

具体的には、前段ガンマ変換を行うことにより、１３ｂｉｔ（符号部１ｂｉｔ、整数部２ｂｉｔ、小数部１０ｂｉｔ）のデータが得られる。次に、前段ガンマ変換されたデータに対して、８ｂｉｔ（整数部１ｂｉｔ、小数部７ｂｉｔ）で表された行列係数を用いてＲＧＢ→ＲＧＢ変換を行う、即ち行列演算を行う。この演算は、ｓＲＧＢ相当のデータをＡｄｏｂｅＲＧＢへ変換する処理である。ＲＧＢ→ＲＧＢ変換により、１０ｂｉｔ（小数部１０ｂｉｔ）のデータが得られる。次に、ＲＧＢ→ＲＧＢ変換されたデータに対して後段ガンマ変換を行うことにより、８ｂｉｔ（小数部８ｂｉｔ）のデータが得られる。このようにしてＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｂからは、８ｂｉｔのＲＧＢデータ（具体的には、ＡｄｏｂｅＲＧＢのデータ）が出力される。この後、色変換回路１２内の図示しない回路において、３原色から４原色への色変換が行われる。

以下では、上記したＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ａ、及びＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｂにおける処理について、詳細に説明する。

＜ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換＞
本実施形態では、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ａは、一般的に行われるＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換（言い換えると、「ITU-R BT.601規格」に基づくＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換）により、上記の変換を行う。

ここで、一般的に行われるＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換について説明する。「ITU-R BT.601規格」では、以下の式(１)を用いて、ＹＣｂＣｒ信号からＲＧＢ信号への変換が行われる。この場合、行列係数は、式(２)で示すように表現される。

式(１)において左側の行列は、「ITU-R BT.601」で規定されているＲＧＢ→ＹＣｂＣｒ変換行列の逆行列である（ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換を行うからである）。また、右側の行列は、「ITU-R BT.601」では輝度Ｙ及び色差Ｃｂ、Ｃｒがそれぞれ「１６〜２３５」、「１６〜２４０」で表されるため、これらの信号の範囲を「０〜２５５」に復元するために用いられる行列である。なお、式（１）中の「Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１」はＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換後のＲＧＢデータを示し、「Ｙ_８、Ｃｂ_８、Ｃｒ_８」はＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換の対象となっているＹＣｂＣｒデータを示す。以下、同様に扱うものとする。

＜ＲＧＢ→ＲＧＢ変換＞
次に、ＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｂが行うＲＧＢ→ＲＧＢ変換について説明する。このＲＧＢ→ＲＧＢ変換は、前述したＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換によって得られたｓＲＧＢ相当のデータ（図２及び図３参照）を、より広い色域のＡｄｏｂｅＲＧＢのデータに変換するために処理を行う。

このようなＲＧＢ→ＲＧＢ変換は、１次変換の概念を用いて説明できる。ここでは、２次元空間における１次変換を例に挙げて説明を行う（色空間は３次元空間であるが、考え方は同じであるため、説明の容易さから２次元空間を例に挙げる）。

図７は、１次変換による色空間変換を説明するための図である。ここでは、黒丸点で示した点７０を、２次元空間上で１次変換する場合を説明する。具体的には、黒丸点７０は、座標軸（ｉ，ｊ）において（ａ，ｂ）で表され、１次変換により座標軸が（ｉ’，ｊ’）に変換されると、（ａ’,ｂ’）として表される。ＲＧＢ→ＲＧＢ変換とは、このように座標の変換を行う概念と考えることができる。つまり、色としては同一であるが、ｓＲＧＢで表したデータをＡｄｏｂｅＲＧＢで表すことに対応する。

更に、座標ａに注目すると、１次変換前の座標軸（ｉ，ｊ）では「ａ＜０」であり負値となっているものの、１次変換後の座標軸（ｉ’，ｊ’）では「ａ’＞０」であり正値となっている。即ち、１次変換により、負値が正値に変換されることとなる。この例では、負値として表現されていた座標が、座標軸の選び方によって、正値によって表現されることを示す。これを色に関しても適用することが可能であり、色空間の変換前（＝座標軸の１次変換前）に負値として表されていた画素（＝座標）が、色空間の変換後（＝座標軸の１次変換後）に正値の画素（＝座標）として表すことができる。

つまり、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換後にはｓＲＧＢの色空間となっているものの、広い色空間の情報を保持するために、数値として「０」より小さい値、及び「１」より大きい値を保持する。本実施形態では、前述したように、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ａは、小数部８ｂｉｔ、整数部１ｂｉｔ、符号部１ｂｉｔの１０ｂｉｔのデータ（ｓＲＧＢデータ）をＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｂへ入力し、ＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｂは、その情報を保持したまま、より広い色空間のＡｄｏｂｅＲＧＢへ変換する処理を行う。

ここで、ＲＧＢ→ＲＧＢ変換は線形演算であるが、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換後のデータはガンマ変換がかかっている。このため、ＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｂは、前述した前段ガンマ変換、行列演算（ＲＧＢ→ＲＧＢ変換）、及び後段ガンマ変換を行う。

前段ガンマ変換では、以下の式(３)で表される変換を行う。なお、式（３）中の「Ｒ２」は前段ガンマ変換後のＲのデータを示し、「Ｒ１」は前述したＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換後のＲのデータを示している。また、変換式はＲＧＢにおいて同一であるため、ここではＲのみを代表して示す。

この場合、回路上は、式（３）で示す変換式をＲＯＭのテーブル（以下、「前段ガンマテーブル」と呼ぶ。）として構成することができる（正負対称なので正のみ構成）。図８に、前段ガンマテーブルを示す。図８は、横軸に入力値（In-Data）を示し、縦軸に前段ガンマ変換による出力値（Out-Data）を示す。前段ガンマテーブルの入力は、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換後の小数部８ｂｉｔ、整数部１ｂｉｔに対応する９ｂｉｔのデータとなる。前段ガンマ変換による出力については、変換特性が下に凸であり、かつ指数関数として増加することを考慮して、小数部１０ｂｉｔ、整数部２ｂｉｔとしている（符号部１ｂｉｔと合わせて計１３ｂｉｔで表現される）。

次に、ＲＧＢ→ＲＧＢ変換では、以下の式(４)に示す行列演算を行う。この場合、行列係数は、式(５)で示すように、小部数７ｂｉｔ、整数部１ｂｉｔで表される。なお、式（４）中の「Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３」はＲＧＢ→ＲＧＢ変換後のＲＧＢデータを示し、「Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２」は前述した前段ガンマ変換後のＲＧＢデータを示している。

次に、後段ガンマ変換では、以下の式(６)で表される変換を行う。なお、式（６）中の「Ｒ４」は後段ガンマ変換後のＲのデータを示し、「Ｒ３」は前述したＲＧＢ→ＲＧＢ変換後のＲのデータを示している。また、変換式はＲＧＢにおいて同一であるため、ここではＲのみを代表して示す。

前段ガンマテーブルと同じく、回路上は、式（６）で示す変換式をＲＯＭのテーブル（以下、「後段ガンマテーブル」と呼ぶ。）として構成することができる（後段ガンマ変換の出力は正のみ）。図９に、後段ガンマテーブルを示す。図９は、横軸に入力値（In-Data）を示し、縦軸に後段ガンマ変換による出力値（Out-Data）を示す。後段ガンマテーブルの入力は、負および整数のビットを丸めて、小数１０ｂｉｔとする。そして、後段ガンマ変換による出力は、小数８ｂｉｔとなる。この後、後段ガンマ変換が行われた８ｂｉｔのデータ（ＡｄｏｂｅＲＧＢのデータ）は、色変換回路１２内の図示しない回路において、３原色から４原色への色変換が行われる。

以上のように、第１実施形態では、入力される標準的３原色信号をＡｄｏｂｅＲＧＢへ変換すると共に、変換によって得られたＡｄｏｂｅＲＧＢを３原色から４原色へ色変換する。これにより、上記した色変換回路１２内のＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ａ及びＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｂでは、画像表示装置１００の光学特性に依らず汎用的に色空間変換処理を行うことが可能となる。また、色空間変換処理により得られたＡｄｏｂｅＲＧＢは、広色域として標準的に広く用いられており、例えばデジタルスチルカメラからの入力画像を扱う場合に、妥当な設定である。このような構成を用いれば、表示部２０を変更した場合でも、色変換回路１２をハードウェアとしてほとんど変更する必要がないため、迅速に画像表示装置を設計することができ、設計者の利便性を高めることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。前述した第１実施形態では、標準的３原色信号としてＹＣｂＣｒのデータ（詳しくは、「ITU-R BT.601」で規定されている映像用の信号であり、以下では「拡張色域ＹＣｂＣｒ」と呼ぶ。）に対してのみ処理を行ったが、第２実施形態では、数種類の標準的３原色信号に対して処理を行う点で第１実施形態と異なる。具体的には、第２実施形態では、上記した拡張色域ＹＣｂＣｒを含めて計４種類の標準的３原色信号が色変換回路に入力され、これらに対してＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換及びＲＧＢ→ＲＧＢ変換を行う。詳しくは、標準的３原色信号として、標準ＹＣｂＣｒ、拡張色域ＹＣｂＣｒ、及び標準ＲＧＢ、並びにオプションＲＧＢの４種類の信号が色変換回路に入力される。この場合、標準ＲＧＢはｓＲＧＢに対応し、オプションＲＧＢはＡｄｏｂｅＲＧＢに対応する。第２実施形態における色変換回路は、このような標準的３原色信号のうちのいずれかが入力され、入力される標準的３原色信号の種類に応じて処理を切り替えて、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換及びＲＧＢ→ＲＧＢ変換を行う。

図１０に、本発明の第２実施形態における色変換回路１２ｘのブロック図を表す。なお、色変換回路１２ｘは、画像処理部１０（図１参照）において色変換回路１２の代わりに適用される。

色変換回路１２ｘは、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ｘａ及びＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｘｂを有する。ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ｘａ及びＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｘｂは、前述した色変換回路１２内のＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ａ及びＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｂと概ね同様の処理を行う。しかしながら、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ｘａ及びＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｘｂは、入力される標準的３原色信号の種類に応じて、実行する処理を切り替える。この場合、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ｘａ及びＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｘｂは、それぞれ、例えばメインシステム（不図示）内のＣＰＵなどから制御コマンドが供給されることによって、処理の切り替えが実行される。以下で、標準的３原色信号の種類に応じて実行される処理について説明する。

「ITU-R BT.601」に対応する拡張色域ＹＣｂＣｒが入力された場合、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ｘａは、前述した演算（式（１）及び式（２）参照）と同様の演算を行う。一方、標準ＹＣｂＣｒが入力された場合、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ｘａは、以下の式(７)を用いてＹＣｂＣｒ信号からＲＧＢ信号への変換を行う。

式(７)の行列は、式(１)における右辺の左側の行列と同じものである。

更に、標準ＲＧＢ及びオプションＲＧＢが入力された場合、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ｘａは、演算処理を行わない（即ち演算処理をスルーする）。こうするのは、元々ＲＧＢのデータであるので、ＹＣｂＣｒからＲＧＢのデータへ変換する必要がないからである。なお、このようなＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ｘａにおける処理の切り替えは、上記した制御コマンドに基づいて行われる。

以上のＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換後に、ＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｘｂは、ＲＧＢ→ＲＧＢ変換を行う。具体的には、標準ＹＣｂＣｒ、拡張色域ＹＣｂＣｒ、及び標準ＲＧＢがＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ｘａに入力された場合には、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換によりｓＲＧＢ相当の色空間に変換されるため、ＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｘｂは、上記した式(３)〜式(６)と同じ演算処理を行うことによって、ＡｄｏｂｅＲＧＢへ変換する。一方、オプションＲＧＢがＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ｘａに入力された場合には、オプションＲＧＢは元々ＡｄｏｂｅＲＧＢであるため、ＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｘｂは、演算処理を行わない（即ち演算処理をスルーする）。なお、このようなＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｘｂにおける処理の切り替えは、上記した制御コマンドに基づいて行われる。

次に、第２実施形態による色変換回路１２ｘにおいて、標準ＹＣｂＣｒ、拡張色域ＹＣｂＣｒ、標準ＲＧＢ、及びオプションＲＧＢが正しく色変換されているかを検証した。検証に際しては、３３色の三刺激値ＸＹＺを定義し、標準ＹＣｂＣｒ、拡張色域ＹＣｂＣｒ、及びオプションＲＧＢによるデータを計算した。図１１に、計算結果の一覧を示す。なお、上記した３３色はオプションＲＧＢを基準に設定したものであり、標準ＲＧＢで表現できない鮮やかな色を含むため、図１１では、標準ＲＧＢにおけるデータは除外されている。

更に、図１１に示すデータを色変換回路１２ｘで処理させた場合に、この処理後のデータを表示部２０に表示させたときの表示色を測定器によって測定した。図１２に、入力したデータ（ターゲット）のｕ’ｖ’色度プロットと、標準ＹＣｂＣｒ、オプションＲＧＢ、及び拡張色域ＹＣｂＣｒを用いたときの測定値におけるｕ’ｖ’色度プロットを示す。図１２（ａ）は標準ＹＣｂＣｒにおける測定値を示し、図１２（ｂ）はオプションＲＧＢにおける測定値を示し、図１２（ｃ）は拡張色域ＹＣｂＣｒにおける測定値を示す。

図１２より、標準ＹＣｂＣｒ、オプションＲＧＢ、及び拡張色域ＹＣｂＣｒは、全て、入力したデータに対して測定値がほぼ重なっており、実用上問題ない精度で再現が行われていることがわかる。特に、ｓＲＧＢの色再現域（破線で示す）より外側の色（Ｇｒｅｅｎ付近）に関して、標準ＹＣｂＣｒ、オプションＲＧＢ、及び拡張色域ＹＣｂＣｒは、いずれも適切に再現できていることがわかる。

以上より、第２実施形態によれば、各種の標準的３原色信号に応じた処理を適切に行うことができるので、これらを正しく再現することができる。つまり、様々な標準的３原色信号の入力に対応して、画像の色空間情報を精度良く再現することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。前述した第１実施形態及び第２実施形態では、４原色表示を行う表示部２０を用いていたが、第３実施形態では、３原色表示を行う表示部を用いる点で第１実施形態等と異なる。即ち、第３実施形態は、前述した実施形態に係る構成を、３原色表示を行う表示部を用いた構成に適用した実施形態である。

詳しくは、第３実施形態では、表示部はＲ−Ｇ−Ｂ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）を用いて画像を表示する。基本的には、第３実施形態における画像表示装置の構成は画像表示装置１００の構成（図１参照）と概ね同様であり、色変換回路も色変換回路１２の構成と概ね同様である。但し、第３実施形態では、色変換回路は３原色から４原色への色変換を行わず（即ち、色変換回路は、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部１２ａ及びＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１２ｂのみを有し、３原色から４原色への色変換を行う回路を有しない）、表示部は３原色表示を行う。即ち、第３実施形態における画像表示装置は、色変換回路においてＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換及びＲＧＢ→ＲＧＢ変換のみを実行し、この変換後のデータ（ＡｄｏｂｅＲＧＢの３原色のデータ）を表示部に表示する。なお、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換は前述した式（１）及び式（２）を用いて行われ、ＲＧＢ→ＲＧＢ変換は前述した式（３）〜式（６）を用いて行われる。

図１３は、第３実施形態において、ｘｙ色度図での色再現域を比較して示した図である。符号６１で示す三角形（前述したＲ_Ｓ、Ｇ_Ｓ、Ｂ_Ｓで形成される三角形）は、ｓＲＧＢの色再現域であり、符号６２で示す三角形（前述したＲ_Ａ、Ｇ_Ａ、Ｂ_Ａで形成される三角形）は、ＡｄｏｂｅＲＧＢの色再現域である。第３実施形態における表示部は、３原色Ｒ−Ｇ−Ｂを用いることにより、符号６５で示す三角形の内部の色を再現することが可能である（なお、以下では、第３実施形態における画像表示装置が表示可能な３原色を「Ｒ_Ｅ、Ｇ_Ｅ、Ｂ_Ｅ」とも表記する）。図１３から明らかなように、第３実施形態における画像表示装置は、標準的なｓＲＧＢより広い色再現域を有し、エメラルドグリーン系の色においてｓＲＧＢよりも鮮やかな色を再現することが可能となる。なお、図１４に、上記した「Ｒ_Ｓ、Ｇ_Ｓ、Ｂ_Ｓ」、「Ｒ_Ａ、Ｇ_Ａ、Ｂ_Ａ」、及び「Ｒ_Ｅ、Ｇ_Ｅ、Ｂ_Ｅ」におけるｘｙ色度としての具体的な数値を示す。

ここで、第３実施形態においても、ＡｄｏｂｅＲＧＢの色再現域を再現するように色変換回路が設定されている。即ち、色変換回路は、入力される標準的３原色信号をＡｄｏｂｅＲＧＢへ変換する。また、表示部は、色変換回路で処理後のＡｄｏｂｅＲＧＢのデータｗｐを再現できるように設定されている。

ＡｄｏｂｅＲＧＢの色再現域を再現するように色変換回路の設定がされていることに関して、図１５及び図１６を用いて説明する。

図１５は、各画素部における分光特性などを示した図である。図１５（ａ）は、横軸に波長を示し、縦軸に相対輝度を示し、発光時の分光特性についてＲ−Ｇ−Ｂ画素部でまとめて示している。図１５（ｂ）は、ｓＲＧＢにおけるｘｙ色度特性、及び３原色ＬＣＤにおけるｘｙ色度特性を示した図である。この３原色ＬＣＤにおけるｘｙ色度特性は、Ｒ−Ｇ−Ｂ各画素の発光時の分光特性をもとにｘｙ色度を計算してプロットしてある。

図１６は、３原色ＬＣＤのｘｙ色度と、ＡｄｏｂｅＲＧＢを入力したときに３原色ＬＣＤで再現される色のｘｙ色度をプロットした図である。なお、図１３及び図１４において、Ｒ_Ｅ、Ｇ_Ｅ、Ｂ_Ｅで表される三角形（符号６５で示す三角形）として示したものは、図１６に示した３原色ＬＣＤにおける再現色の代表的な３点となる。

このように、第３実施形態では、色変換回路に入力される標準的３原色信号をＡｄｏｂｅＲＧＢへ変換し、変換後のデータを３原色表示する表示部で表示する。よって、第３実施形態によれば、３原色表示を行う表示部に対しても、汎用的に色空間変換処理を行うことが可能なる。このような構成を用いれば、３原色を行う表示部を用いる場合でも、回路をハードウェアとしてほとんど変更する必要がないため、迅速に画像表示装置を設計することができ、設計者の利便性を高めることができる。

なお、第３実施形態に係る構成と、前述した第２実施形態に係る構成とを組み合わせても良い。即ち、第３実施形態に係る構成によっても、各種の標準的３原色信号（標準ＹＣｂＣｒ、拡張色域ＹＣｂＣｒ、及び標準ＲＧＢ、並びにオプションＲＧＢ）が入力された場合に、入力される標準的３原色信号に応じた処理を行い、これによって得られたデータを３原色表示する表示部に表示させることができる。なお、この場合も、色変換回路は３原色から４原色への色変換を行わない。

［変形例］
上記では、色変換回路１２、１２ｘを、固定小数点演算を行う回路として構成する例を示したが、固定小数点におけるビット数は上記したものに限定はされない。また、色変換回路１２、１２ｘを、浮動小数点演算を行う回路として構成しても良い。

また、４原色表示を行う表示部２０、及び３原色表示を行う表示部における色度は、上記の例（図３、図１４等参照）に示したものに限定はされない。他の色度に対しても、上記の実施形態に示した色変換回路１２、１２ｘを適用することができる。

さらに、拡張色域ＹＣｂＣｒに対して、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換を行う行列としては「ITU-R BT.601」の例を示したが、「ITU-R BT.709」の場合でも適用可能である。ここで、両者はいずれもデジタル映像信号の伝送規格を規定し、「ITU-R BT.601」は、走査線５２５本のＳＤＴＶ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）、「ITU-R BT.709」は、走査線１１２５本のＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）の規格である。

更に、上記した変換において行う演算は、基本的には回路で行うことを想定しているが、ソフトウェア処理によって演算を行っても良い。例えば、色変換回路１２などが有する機能は、ＣＰＵ（コンピュータ）に実行させる画像処理プログラムにより実現することができる。なお、画像処理プログラムは、予めハードディスクやＲＯＭに格納されていることとしてもよいし、またはＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータが読み取り可能な記録媒体によって外部から供給され、ＣＤ−ＲＯＭドライブが読み取った画像処理プログラムをハードディスクに格納するものとしてもよい。

第１実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。 ｘｙ色度図での色再現域を示す図である。 第１実施形態において、ｘｙ色度としての具体的な数値を示す図である。 各画素におけるカラーフィルタ等の分光特性を示した図である。 ４原色ＬＣＤのｘｙ色度と、ＡｄｏｂｅＲＧＢを入力したときに４原色ＬＣＤで再現される色のｘｙ色度をプロットした図である。 第１実施形態に係る色変換回路の概略構成を示すブロック図である。 １次変換による色空間変換を説明するための図である。 前段ガンマテーブルを示す図である。 後段ガンマテーブルを示す図である。 第２実施形態に係る色変換回路の概略構成を示すブロック図である。 ３３色の三刺激値ＸＹＺを定義したときに、各種標準的３原色信号から計算されたデータを示す。 入力したデータのｕ’ｖ’色度プロット、及び各種標準的３原色信号の測定値によるｕ’ｖ’色度プロットを示す。 第３実施形態において、ｘｙ色度図での色再現域を示す図である。 第３実施形態において、ｘｙ色度としての具体的な数値を示す図である。 各画素部における分光特性などを示した図である。 ３原色ＬＣＤのｘｙ色度と、ＡｄｏｂｅＲＧＢを入力したときに３原色ＬＣＤで再現される色のｘｙ色度をプロットした図である。

符号の説明

１０ 画像処理部、 １１ Ｉ／Ｆ制御回路、 １２、１２ｘ 色変換回路、 １２ａ、１２ｘａ ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換部、 １２ｂ、１２ｘｂ ＲＧＢ→ＲＧＢ変換部、 １３ ＶＲＡＭ、 １４ アドレス制御回路、 １５ テーブル格納メモリ、 １６ γ補正回路、 ２０ 表示部、 ２３ 表示パネル、 １００ 画像表示装置

Claims (11)

1. 画像データの色空間を変換する処理を行う画像処理装置において、
   広色域画像データを取得し、前記広色域画像データを標準広色域空間の画像データへ変換する色変換手段と、
   前記色変換手段によって変換された前記画像データを、前記標準広色域空間の画像データを表示可能な表示部に送信する手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記標準広色域空間は、ＡｄｏｂｅＲＧＢによって表されることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記標準広色域空間におけるｘｙ色度は、Ｒｅｄが(０．６４，０．３３)であり、Ｇｒｅｅｎが(０．２１，０．７１)であり、Ｂｌｕｅが(０．１５，０．０６)であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記色変換手段は、第１の輝度色差信号、前記第１の輝度色差信号とは異なる第２の輝度色差信号、及び広色域ＲＧＢ信号のうちのいずれかを、前記広色域画像データとして取得することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像処理装置。
5. 前記色変換手段は、前記広色域画像データの種類に応じて処理を切り替えることによって、前記変換を行うことを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
6. 広色域画像データを取得し、前記広色域画像データを標準広色域空間の画像データへ変換する色変換手段と、前記色変換手段によって変換された前記画像データを表示部に送信する手段と、を有する画像処理装置と、
   前記画像処理装置から送信された前記標準広色域空間の画像データを表示する表示部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
7. 前記表示部は、４色を用いて表示を行い、Ｒｅｄ、Ｙｅｌｌｏｗ−Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ、Ｅｍｅｒａｌｄ−Ｇｒｅｅｎのカラーフィルタ、及び白色ＬＥＤバックライトを含んで構成される液晶ディスプレイであることを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
8. 前記表示部は、３色を用いて表示を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
9. 画像データの色空間を変換する処理を行う画像処理方法において、
   広色域画像データを取得し、前記広色域画像データを標準広色域空間の画像データへ変換する色変換工程と、
   前記色変換工程で変換された前記画像データを、前記標準広色域空間の画像データを表示可能な表示部に送信する工程と、を備えることを特徴とする画像処理方法。
10. 画像データの色空間を変換する処理を行うための画像処理プログラムにおいて、
    コンピュータを、
    広色域画像データを取得し、前記広色域画像データを標準広色域空間の画像データへ変換する色変換手段、
    前記色変換手段によって変換された前記画像データを、前記標準広色域空間の画像データを表示可能な表示部に送信する手段、として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
11. 請求項１０に記載の画像処理プログラムを記録した、コンピュータ読取り可能な記録媒体。

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