JP2009105632A - Device and method for processing flesh color correction image - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、肌色補正画像処理装置及び方法に関し、特にテレビ、カメラ、DVDなどの映像機器に搭載する、人肌の色を補正する画像処理に関する技術である。 The present invention relates to a skin color correction image processing apparatus and method, and more particularly to a technology related to image processing for correcting human skin color, which is mounted on video equipment such as a television, a camera, and a DVD.
ITU−R BT.601規格において、輝度Y、色差Cr/Cbと赤R、緑G、青Bとの関係は、下記に示す数式(1)で定められており、人肌の色は人種によって異なるが、通常は赤色Rと黄色Yeとの間の領域に分布している。
上記肌色の領域について後述する肌色補正を行うと、例えば、TVの映像に表示される人の顔や皮膚は健康できれいに表示される効果がある。また、後述する従来技術に示すように、上記肌色の領域を更に肌領域を狭めると、黄色人種であるアジア人等の肌色は、赤っぽく表示され、若々しく表示されるという効果があり、従来、肌色補正画像処理は、映像機器等に搭載されている。 When skin color correction described later is performed on the skin color region, for example, the human face and skin displayed on the TV image are effectively and clearly displayed. Moreover, as shown in the prior art to be described later, when the skin color area is further narrowed, the skin color of Asian people such as yellow races is displayed in reddish, and the effect of being displayed in a youthful manner. Conventionally, skin color correction image processing is installed in video equipment and the like.
従来の人肌の色領域の補正処理について以下に説明する。
デジタル画像においてRGBは、それぞれ同じビット数で表している。このとき、色差CrとCbの取り得る値の範囲が異なる。そのため、CrとCbを同一範囲に収め、後述する極座標変換を容易にするために、上記数式(1)のCrCbにおける式について正規化処理を行い、下記に示す数式(2)を得る。
肌色補正を行うために、図16に示すCb−Cr座標系を下記の数式(3)に示す極座標系に変える。ここで、θは色の特性を表す色相で、rはその色相に対する彩度である。
カメラの場合はCCDの色再現性、テレビの場合はパネルの色再現性に差が存在し、商品に設定する人肌の色データは、メーカによって異なるので、一般性を失わせないため、人肌の色相をθ1とする。
肌色補正は、下記に示す数式(4)で行われる。補正エリアは、r1<r<r2、θ1−Δθ1<θ<θ1+Δθ1で定められた範囲の彩度r、色相θである。
図17は、肌色補正前のエリアと補正後のエリア変化を示す図である。補正前の肌色は「aefbcghda」で囲まれたエリアに分布していたが、補正後の肌色は「efghe」で囲まれたエリアに圧縮されている。補正後の肌色は、補正前より理想の肌色の色相θ1に集中したことが分かる。
しかしながら、「aehda」で囲まれたエリアと「fbcgf」で囲まれたエリアにある色は補正画像から無くなる。また補正後の画像にエリアの境目「aefb」と「dhgc」において、その境目の上と下に色の不連続が存在する。これらの原因で補正後の画像に色むらが生じるという問題点がある。
A conventional human skin color area correction process will be described below.
In the digital image, RGB is represented by the same number of bits. At this time, the range of values that the color differences Cr and Cb can take are different. Therefore, in order to keep Cr and Cb in the same range and to facilitate polar coordinate conversion to be described later, normalization processing is performed on the formula in CrCb of the above formula (1) to obtain the following formula (2).
In order to perform skin color correction, the Cb-Cr coordinate system shown in FIG. 16 is changed to a polar coordinate system shown in the following mathematical formula (3). Here, θ is a hue representing a color characteristic, and r is a saturation with respect to the hue.
There is a difference in CCD color reproducibility in the case of cameras and panel color reproducibility in the case of TV, and the human skin color data set for the product differs depending on the manufacturer. Let the skin hue be θ1.
The skin color correction is performed by the following formula (4). The correction area is saturation r and hue θ in a range defined by r1 <r <r2, θ1−Δθ1 <θ <θ1 + Δθ1.
FIG. 17 is a diagram illustrating an area before skin color correction and an area change after correction. The skin color before correction is distributed in the area surrounded by “aefbcghda”, but the skin color after correction is compressed into the area surrounded by “efghe”. It can be seen that the skin color after the correction is concentrated on the hue θ1 of the ideal skin color than before the correction.
However, the colors in the area surrounded by “aehda” and the area surrounded by “fbcgf” disappear from the corrected image. In the corrected image, color discontinuities exist above and below the boundary between the areas “aefb” and “dhgc”. For these reasons, there is a problem in that color unevenness occurs in the corrected image.
特許文献1の発明は、この問題点に鑑みてなされた発明であり、人肌色の領域における補正処理において、補正後に不連続の存在がなく色むらが生じない人肌の色画像補正装置及びその方法を提供することを目的としている。特許文献1の手法を以下に記載する。
図24は、特許文献1の発明に係る人肌の色画像補正装置の実施形態を示すブロック構成図である。同図において、人肌の色画像補正装置は、クロマ信号Cr/Cbを受けて、図16に示すCr/Cb直交座標系から、後述する色補正を行い易いように極座標系に変換する極座標系変換手段110と、肌色補正領域を定めるために、図18に示すように理想的な肌色の中心の色相θ1を記憶する記憶手段111と、色相の角度方向θの重み付けW(θ)演算手段112と、色相の半径方向rの重み付けW(r)演算手段113と、色相の角度方向θの重み付けW(θ)演算手段112及び色相の半径方向rの重み付けW(r)演算手段113に対して、入力する一定係数値kを記憶する記憶手段114と、を備えて構成されている。
The invention of
FIG. 24 is a block configuration diagram showing an embodiment of a human skin color image correction apparatus according to the invention of
次に、上記に示した構成を備える人肌の色画像補正装置の色むらを解消させる動作を以下に説明する。上述した数式(4)に、色相の角度方向θの重み付け関数W(θ)と彩度方向rの重み付け関数W(r)を反映させて、下記に示す数式(5)が得られる。この関数W(θ)の関数値を演算する手段が、重み付けW(θ)演算手段112であり、関数W(r)の関数値を演算する手段が、重み付けW(r)演算手段113である。
また、彩度方向rにおける重み付け関数W(r)は、例えば図20に太線で示すような関数を使用する。
尚、解析式で表せない複雑な非線形関数や、ハードウェアで計算できない関数が必要な場合には、LUT(Look Up Table)を使って重み付け関数を実現すれば、この問題を解決することができる。
このように、色相の角度方向θと彩度方向rにおける2つの重み関数W(r)、W(θ)を設け、これらの関数を組み込んだ上記数式(5)を実行し、補正した画像は、θとrの両方向における色の消滅や色の不連続によって生じた色むらを改善することができる。
Further, as the weighting function W (r) in the saturation direction r, for example, a function shown by a thick line in FIG. 20 is used.
If a complicated nonlinear function that cannot be expressed by an analytical expression or a function that cannot be calculated by hardware is required, this problem can be solved by implementing a weighting function using a LUT (Look Up Table). .
Thus, two weighting functions W (r) and W (θ) in the hue angle direction θ and the saturation direction r are provided, and the corrected image is obtained by executing the above formula (5) incorporating these functions. It is possible to improve color unevenness caused by disappearance of colors and discontinuity of colors in both directions of θ, r.
しかしながら、上記従来技術では色相についての補正を実施しているが、色相だけの補正では肌色補正の効果が不十分な場合があり、さらなる表現力の向上が必要とされている。 However, although the hue correction is performed in the above-described prior art, the effect of the skin color correction may be insufficient when only the hue is corrected, and further improvement in expressive power is required.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、人肌色の領域における補正処理において、色相だけでなく彩度の補正を実現し、彩度の補正パターンにバリエーションを持たせて豊かな表現力を得た上で、さらに補正後に彩度の不連続が無く色むらが生じない肌色補正画像処理装置及び方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and in the correction process in the human skin color region, not only the hue but also the saturation is corrected, and the saturation correction pattern is provided with variations to be rich. Another object of the present invention is to provide a skin color correction image processing apparatus and method that obtains a high level of expressive power and that does not have color saturation after correction and does not cause color unevenness.
上記課題を解決するために、本発明は、直交座標系の色差信号Cr、Cbを極座標系に変換する極座標系変換手段と、前記極座標系による色相の色相方向の補正を行う重み付け関数演算手段と、前記極座標系による色相の彩度方向の補正を行う重み付け関数演算手段と、を備え、肌色領域を理想の肌色の色相に集中させる補正を行うとともに、前記色相方向の補正を行う重み付け関数演算手段により前記補正を行った領域における色相方向の境界付近の色相の不連続を低減し、前記補正を行った領域における彩度方向の境界付近の色相の不連続を低減する肌色補正画像処理装置であって、さらに前記肌色領域の彩度の補正を行う肌色補正画像処理装置である。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a polar coordinate system converting means for converting the color difference signals Cr and Cb of the orthogonal coordinate system into a polar coordinate system, and a weighting function calculating means for correcting the hue direction of the hue by the polar coordinate system; A weighting function calculation unit that corrects the saturation direction of the hue by the polar coordinate system, and performs a correction that concentrates the skin color region on the hue of the ideal skin color and also performs the correction of the hue direction. This is a skin color correction image processing apparatus that reduces the discontinuity of the hue near the boundary in the hue direction in the corrected area and reduces the discontinuity of the hue near the boundary in the saturation direction in the corrected area. The skin color correction image processing apparatus further corrects the saturation of the skin color region.
また、本発明は、前記肌色領域の彩度の補正により彩度の領域を狭める上記の肌色補正画像処理装置である。 The present invention is also the above skin color correction image processing apparatus that narrows the saturation region by correcting the saturation of the skin color region.
そして、本発明は、前記肌色領域の彩度の補正により彩度の領域を広げる上記の肌色補正画像処理装置である。 And this invention is said skin color correction | amendment image processing apparatus which expands the area | region of a saturation by correction | amendment of the saturation of the said skin color area | region.
更に、本発明は、前記肌色領域の彩度の補正により彩度の強さを強くする上記の肌色補正画像処理装置である。 Furthermore, the present invention is the above skin color correction image processing apparatus that increases the intensity of saturation by correcting the saturation of the skin color region.
また、本発明は、前記肌色領域の彩度の補正により彩度の強さを弱くする上記の肌色補正画像処理装置である。 Further, the present invention is the above skin color correction image processing apparatus that weakens the intensity of saturation by correcting the saturation of the skin color region.
そして、本発明は、前記極座標系による彩度の彩度方向の補正を行う重み付け関数演算手段を備え、前記彩度方向の補正を行う重み付け関数演算手段により前記補正した領域における彩度方向の境界付近の彩度の不連続を低減する上記の肌色補正画像処理装置である。 The present invention further comprises weighting function calculation means for correcting the saturation direction of saturation by the polar coordinate system, and a boundary in the saturation direction in the region corrected by the weighting function calculation means for correcting the saturation direction. The skin color correction image processing apparatus described above that reduces discontinuity of saturation in the vicinity.
更に、本発明は、前記極座標系による彩度の色相方向の補正を行う重み付け関数演算手段を備え、前記色相方向の補正を行う重み付け関数演算手段により前記補正した領域における色相方向の境界付近の彩度の不連続を低減する上記の肌色補正画像処理装置である。 Furthermore, the present invention includes weighting function calculation means for correcting the hue direction of saturation by the polar coordinate system, and a saturation near a boundary in the hue direction in the area corrected by the weighting function calculation means for correcting the hue direction. The skin color correction image processing apparatus described above that reduces discontinuity in degree.
また、本発明は、補正すべき領域において、前記彩度方向の領域が非対称となる補正領域を補正の対象領域とすることより、機器の特性などに対して、より柔軟性の高い補正を行う上記の肌色補正画像処理装置である。 Further, in the present invention, in the region to be corrected, a correction region in which the saturation direction region is asymmetric is set as a correction target region, so that more flexible correction is performed on the characteristics of the device. It is said skin color correction image processing apparatus.
そして、本発明は、前記彩度の彩度方向の補正を行う重み付け関数演算手段は、前記彩度の強さにおいて対称的な線形重み付け関数を用いた上記の肌色補正画像処理装置である。 The present invention is the above skin color correction image processing apparatus in which the weighting function calculation means for correcting the saturation direction of the saturation uses a linear weighting function symmetric with respect to the intensity of the saturation.
更に、本発明は、前記彩度の彩度方向の補正を行う重み付け関数演算手段は、前記彩度の強さにおいて非対称的な線形重み付け関数を用いた上記の肌色補正画像処理装置である。 Furthermore, the present invention is the above skin color correction image processing apparatus, wherein the weighting function calculation means for correcting the saturation direction of the saturation uses a linear weighting function that is asymmetric in the intensity of the saturation.
また、本発明は、前記彩度の彩度方向の補正を行う重み付け関数演算手段は、前記彩度の強さにおいて非線形重み付け関数を用いた上記の肌色補正画像処理装置である。 Further, the present invention is the above skin color correction image processing apparatus, wherein the weighting function calculation means for correcting the saturation direction of the saturation uses a nonlinear weighting function in the intensity of the saturation.
そして、本発明は、前記彩度の彩度方向の補正を行う重み付け関数演算手段は、前記彩度の強さにおいて任意の重み付け関数を実現できるLUTを用いた上記の肌色補正画像処理装置である。 The present invention is the above skin color correction image processing apparatus using a LUT in which the weighting function calculation means for correcting the saturation direction of the saturation uses an LUT capable of realizing an arbitrary weighting function in the intensity of the saturation. .
更に、本発明は、前記極座標系による彩度の色相方向の補正を行う重み付け関数演算手段は、前記色相における重み付け関数が台形型の関数を用いた上記の肌色補正画像処理装置である。 Furthermore, the present invention is the above-described skin color correction image processing apparatus, wherein the weighting function calculating means for correcting the hue direction of saturation by the polar coordinate system uses a trapezoidal function as the weighting function in the hue.
また、本発明は、前記極座標系による彩度の色相方向の補正を行う重み付け関数演算手段は、色相において任意の重み付け関数を実現できるLUTを用いた上記の肌色補正画像処理装置である。 Further, the present invention is the above skin color correction image processing apparatus using an LUT in which the weighting function calculating means for correcting the hue direction of the saturation by the polar coordinate system can realize an arbitrary weighting function in the hue.
そして、本発明は、直交座標系の色差信号Cr、Cbを極座標系に変換する極座標系変換ステップと、前記極座標系による色相の色相方向の補正を行う重み付け関数演算ステップと、前記極座標系による色相の彩度方向の補正を行う重み付け関数演算ステップと、を有し、肌色領域を理想の肌色の色相に集中させる補正を行うとともに、前記色相方向の補正を行う重み付け関数演算ステップにより前記補正を行った領域における色相方向の境界付近の色相の不連続を低減することと、前記補正を行った領域における彩度方向の境界付近の色相の不連続を低減することを含む肌色補正画像処理方法であって、さらに前記肌色領域の彩度の補正を行うことを特徴とする肌色補正画像処理方法である。 The present invention also includes a polar coordinate system conversion step for converting the color difference signals Cr and Cb of the orthogonal coordinate system into a polar coordinate system, a weighting function calculation step for correcting the hue direction of the hue by the polar coordinate system, and a hue by the polar coordinate system. A weighting function calculating step for correcting the saturation direction of the image, and performing correction for concentrating the skin color area on the hue of the ideal skin color, and performing the correction by the weighting function calculating step for correcting the hue direction. A skin color correction image processing method including reducing a hue discontinuity near a boundary in a hue direction in a corrected area and reducing a discontinuity in a hue near a boundary in a saturation direction in the corrected area. The skin color correction image processing method further includes correcting the saturation of the skin color region.
本発明に係る肌色補正画像処理装置及び方法によれば、色相の補正に加えて彩度を補正することにより、従来の色相だけの補正表現に対し、自由度を大幅に広げることができる。
また、本発明に係る肌色補正画像処理装置及び方法によれば、彩度の補正については、彩度を理想の彩度付近の領域に狭めることによる人物の肌色をより理想に近づける表現、彩度を理想の彩度を中心として領域を広げることによる人物の肌色の彩度にメリハリを持たせる表現、彩度を強くすることによる人物の肌色を全般的に鮮やかにする表現、彩度を弱くすることによる人物の肌色を全般的に鈍くする表現、などが可能となる。
また、本発明に係る肌色補正画像処理装置及び方法によれば、rとθにおける重み付け関数を設けることで、補正による色の消失や不連続性を無くして自然な補正ができる。
また、本発明に係る肌色補正画像処理装置及び方法によれば、理想肌色の彩度において非対称の補正エリアを用いることにより、機器の特性の違いなどを考慮した補正を行うことができ、より多くの機器において同じ機能を提供することができる。
また、本発明に係る肌色補正画像処理装置及び方法によれば、これらの補正方法はソフトウェアでの実現はもとより、ハードウェアの実現に柔軟性を持たせるために、重み付け関数においてLUTによる実現方法も提供することで、複雑な重み付け関数に演算回路を使用することなく、補正処理を短時間で処理することができる。
According to the skin color correction image processing apparatus and method of the present invention, by correcting the saturation in addition to the correction of the hue, the degree of freedom can be greatly expanded with respect to the conventional correction expression of only the hue.
Further, according to the skin color correction image processing apparatus and method according to the present invention, with regard to saturation correction, an expression that brings a person's skin color closer to ideal by narrowing the saturation to a region near the ideal saturation, saturation An expression that gives the skin color saturation of the person by broadening the area centered on the ideal saturation, an expression that makes the person's skin color brighter by increasing the saturation, and a decrease in saturation It is possible to express the person's skin color in general.
Further, according to the skin color correction image processing apparatus and method according to the present invention, by providing a weighting function for r and θ, natural correction can be performed without loss of color or discontinuity due to correction.
Further, according to the skin color correction image processing apparatus and method according to the present invention, by using an asymmetric correction area in the saturation of the ideal skin color, it is possible to perform correction in consideration of a difference in device characteristics and the like. The same function can be provided in other devices.
Further, according to the skin color correction image processing apparatus and method according to the present invention, these correction methods are not only realized by software, but also by a LUT in the weighting function in order to provide flexibility in hardware implementation. By providing, correction processing can be processed in a short time without using an arithmetic circuit for a complicated weighting function.
以下、本発明に係る肌色補正画像処理装置の一実施形態について、詳細に説明する。
なお、この実施形態の説明では、本発明に係る肌色補正画像処理装置について詳述するが、本発明に係る肌色補正画像処理方法については、本発明に係る肌色補正画像処理装置が採用している方法であることから、当該本発明に係る肌色補正画像処理方法については、以下の説明に含まれる。
Hereinafter, an embodiment of a skin color correction image processing apparatus according to the present invention will be described in detail.
In the description of this embodiment, the skin color correction image processing apparatus according to the present invention will be described in detail. However, the skin color correction image processing method according to the present invention is employed by the skin color correction image processing apparatus according to the present invention. Since it is a method, the skin color correction image processing method according to the present invention is included in the following description.
図1は、本発明に係る肌色補正画像処理装置の一実施形態を示すブロック構成図である。同図において、肌色補正画像処理装置は、クロマ信号Cr/Cbを受けて、図16に示すCr/Cb直交座標系から、後述する色補正を行い易いように極座標系に変換する極座標変換手段10と、肌色補正領域を定めるために、図18に太線で示すように理想的な肌色の中心の色相θ1を記憶する記憶手段11と、色相θの角度方向の重み付けWθ(θ)演算手段12と、色相θの半径方向の重み付けWθ(r)演算手段13と、色相の角度方向の重み付けWθ(θ)演算手段12及び色相の半径方向の重み付けWθ(r)演算手段13に対して、入力する一定係数値kθを記憶する記憶手段14と、図6に太線で示すように理想的な肌色の中心の彩度r3を記憶する記憶手段15と、彩度rの角度方向の重み付けWr(θ)演算手段16と、彩度rの半径方向の重み付けWr(r)演算手段17と、彩度の角度方向の重み付けWr(θ)演算手段16及び彩度の半径方向の重み付けWr(r)演算手段17に対して、入力する一定係数値krを記憶する記憶手段18と、を備えて構成されている。
色相θの補正に関しては従来例と同様のため、ここでは説明を省略し、彩度rの補正についてのみ詳述する。
カメラの場合はCCDの色再現性、テレビの場合はパネルの色再現性に差が存在し、商品に設定する人肌の色データは、メーカによって異なるので、一般性を失わせないため、人肌の彩度をr3とする。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a skin color correction image processing apparatus according to the present invention. In the figure, a skin color correction image processing apparatus receives a chroma signal Cr / Cb and converts it from a Cr / Cb orthogonal coordinate system shown in FIG. 16 to a polar coordinate
Since the correction of the hue θ is the same as that of the conventional example, the description is omitted here, and only the correction of the saturation r will be described in detail.
There is a difference in CCD color reproducibility in the case of cameras and panel color reproducibility in the case of TV, and the human skin color data set for the product differs depending on the manufacturer. Let the saturation of the skin be r3.
まず、肌色領域の彩度を理想の彩度付近の領域に領域を狭める方法について説明する。
図2は、色相の肌色補正に、彩度を理想の彩度r3付近の領域に領域を狭める肌色補正を重ねて実施した後のエリア変化を示す図である。
肌色補正は、数式(4)に彩度rの補正を加えた、下記に示す数式(6)で行われる。補正エリアは、r1<r<r2、θ1−Δθ1<θ<θ1+Δθ1で定められた範囲のr、θである。なお、r1<r<r2は、r3−Δr1<r<r3+Δr1で置き換えてもよい。
補正前の肌色は「aefbcghda」で囲まれたエリアに分布していたが、色相補正後の肌色は「efghe」で囲まれたエリアに圧縮されている。補正後の肌色は、補正前より理想の肌色の色相θ1に集中したことが分かる。さらに彩度補正後の肌色は、「ijkli」で囲まれたエリアに圧縮されている。
しかしながら、「lkghl」で囲まれたエリアと「efjie」で囲まれたエリアにある彩度は補正画像から無くなる。また補正後の画像にエリアの境目「eilh」と「fjkg」において、その境目の両側で彩度の不連続が存在する。これらの原因で補正後の画像に彩度の不連続が生じる。
上述した数式(5)および(6)に、彩度rの角度方向θの重み付け関数Wr(θ)と彩度方向rの重み付け関数Wr(r)を反映させて、下記に示す数式(7)が得られる。この関数Wr(θ)の関数値を演算する手段が、重み付けWr(θ)演算手段16であり、関数Wr(r)の関数値を演算する手段が、重み付けWr(r)演算手段17である。
また、彩度rのθ方向における重み付け関数Wr(θ)は、例えば図8に太線で示すような関数を使用する。
尚、解析式で表せない複雑な非線形関数や、ハードウェアで計算できない関数が必要な場合には、LUT(Look Up Table)を使って重み付け関数を実現すれば、この問題を解決することができる。
このように、色相θと彩度rにおける2つの重み関数を設け、これらの関数を組み込んだ上記数式(7)を実行し、補正した画像は、θとrの両方向における色の消滅や色の不連続によって生じた色むらを改善することができる。
First, a method for narrowing the saturation of the skin color region to a region near the ideal saturation will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating an area change after the skin color correction of the hue is performed by superimposing the skin color correction for narrowing the region in the region near the ideal saturation r3.
The skin color correction is performed by the following formula (6) obtained by adding saturation r correction to the formula (4). The correction areas are r and θ within a range defined by r1 <r <r2 and θ1−Δθ1 <θ <θ1 + Δθ1. Note that r1 <r <r2 may be replaced by r3-Δr1 <r <r3 + Δr1.
The skin color before correction is distributed in the area surrounded by “aefbcghda”, but the skin color after hue correction is compressed into the area surrounded by “efghhe”. It can be seen that the skin color after the correction is concentrated on the hue θ1 of the ideal skin color than before the correction. Furthermore, the skin color after saturation correction is compressed into an area surrounded by “ijkli”.
However, the saturation in the area surrounded by “lkghl” and the area surrounded by “efjie” disappears from the corrected image. In the corrected image, there is a discontinuity in saturation at both sides of the boundary between the areas “eilh” and “fjkg”. For these reasons, discontinuity of saturation occurs in the corrected image.
By reflecting the weighting function Wr (θ) in the angular direction θ of the saturation r and the weighting function Wr (r) in the saturation direction r in the above mathematical expressions (5) and (6), the following mathematical expression (7) Is obtained. The means for calculating the function value of the function Wr (θ) is the weighting Wr (θ) calculating means 16, and the means for calculating the function value of the function Wr (r) is the weighting Wr (r) calculating means 17. .
Further, as the weighting function Wr (θ) in the θ direction of the saturation r, for example, a function shown by a thick line in FIG. 8 is used.
If a complicated nonlinear function that cannot be expressed by an analytical expression or a function that cannot be calculated by hardware is required, this problem can be solved by implementing a weighting function using a LUT (Look Up Table). .
In this way, two weighting functions for hue θ and saturation r are provided, and the above formula (7) incorporating these functions is executed, and the corrected image is the disappearance of the color in both directions of θ and r, Color unevenness caused by discontinuity can be improved.
次に、肌色領域の彩度を理想の彩度を中心に領域を広げる方法について説明する。
図3は、色相の肌色補正に、彩度を理想の彩度r3を中心に彩度の領域を広げる肌色補正を重ねて実施した後のエリア変化を示す図である。
肌色補正は、前述の数式(6)で行われる。補正エリアは、
r1<r<r2
θ1−Δθ1<θ<θ1+Δθ1
で定められた範囲のr、θである。
ここで、係数krは1以上の値で設定できる。係数krは大きいほど、補正後の領域は広くなる。
補正前の肌色は「aefbcghda」で囲まれたエリアに分布していたが、色相補正後の肌色は「efghe」で囲まれたエリアに圧縮されている。補正後の肌色は、補正前より理想の肌色の色相θ1に集中したことが分かる。さらに彩度補正後の肌色は、「emnfgophe」で囲まれたエリアに伸張されている。
しかしながら、「hgoph」で囲まれたエリアと「emnfe」で囲まれたエリアにある彩度は補正画像において補正前からあった彩度と二重に存在してしまう。また補正後の画像にエリアの境目「mehp」と「nfgo」において、その境目の両側で彩度の不連続が存在する。これらの原因で補正後の画像に彩度の不連続が生じる。
数式(7)に係数krが1以上の場合を反映させて、下記に示す数式(8)が得られる。
また、彩度rのθ方向における重み付け関数Wr(θ)は、例えば図13に太線で示すような関数を使用する。
尚、解析式で表せない複雑な非線形関数や、ハードウェアで計算できない関数が必要な場合には、LUT(Look Up Table)を使って重み付け関数を実現すれば、この問題を解決することができる。
このように、θとr方向における2つの重み関数Wr(r)、Wr(θ)を設け、これらの関数を組み込んだ上記数式(8)を実行し、補正した画像は、θとrの両方向における色の消滅や色の不連続によって生じた色むらを改善することができる。
Next, a method for expanding the saturation of the skin color area around the ideal saturation will be described.
FIG. 3 is a diagram showing an area change after the skin color correction of the hue and the skin color correction for extending the saturation region centered on the ideal saturation r3 are performed repeatedly.
The skin color correction is performed by the above-described equation (6). The correction area is
r1 <r <r2
θ1−Δθ1 <θ <θ1 + Δθ1
R and θ in the range determined by.
Here, the coefficient kr can be set to a value of 1 or more. The larger the coefficient kr, the wider the corrected area.
The skin color before correction is distributed in the area surrounded by “aefbcghda”, but the skin color after hue correction is compressed into the area surrounded by “efghhe”. It can be seen that the skin color after the correction is concentrated on the hue θ1 of the ideal skin color than before the correction. Further, the skin color after saturation correction is extended to an area surrounded by “emnfgophe”.
However, the saturation in the area surrounded by “hgoph” and the area surrounded by “emnfe” doubles with the saturation before correction in the corrected image. In the corrected image, there are discontinuities in saturation on both sides of the boundary between the areas “mehp” and “nfgo”. For these reasons, discontinuity of saturation occurs in the corrected image.
The following formula (8) is obtained by reflecting the case where the coefficient kr is 1 or more in the formula (7).
Further, as the weighting function Wr (θ) in the θ direction of the saturation r, for example, a function as shown by a thick line in FIG. 13 is used.
If a complicated nonlinear function that cannot be expressed by an analytical expression or a function that cannot be calculated by hardware is required, this problem can be solved by implementing a weighting function using a LUT (Look Up Table). .
As described above, the two weight functions Wr (r) and Wr (θ) in the θ and r directions are provided, the above formula (8) incorporating these functions is executed, and the corrected image is obtained in both the θ and r directions. Color unevenness caused by color disappearance or color discontinuity in can be improved.
次に、肌色領域の彩度を強く補正する方法について説明する。
図4は、色相の肌色補正に、彩度を強くする肌色補正を重ねて実施した後のエリア変化を示す図である。
肌色補正は、下記に示す数式(9)で行われる。補正エリアは、
r1<r<r2
θ1−Δθ1<θ<θ1+Δθ1
で定められた範囲のr、θである。
補正前の肌色は「aefbcghda」で囲まれたエリアに分布していたが、色相補正後の肌色は「efghe」で囲まれたエリアに圧縮されている。補正後の肌色は、補正前より理想の肌色の色相θ1に集中したことが分かる。さらに彩度補正後の肌色は、「ijgophi」で囲まれたエリアにシフトされている。
しかしながら、「efjie」で囲まれたエリアにある彩度は補正画像から無くなる。また「hgoph」で囲まれたエリアにある彩度は補正画像において補正前からあった彩度と二重に存在してしまう。また補正後の画像にエリアの境目「eihp」と「fjgo」において、その境目の上と下に彩度の不連続が存在する。これらの原因で補正後の画像に彩度の不連続が生じる。
上述した数式(9)に、色相の角度方向θの重み付け関数Wθ(θ)と彩度方向rの重み付け関数Wθ(r)と彩度の角度方向θの重み付け関数Wr(θ)と彩度方向rの重み付け関数Wr(r)を反映させて、下記に示す数式(10)が得られる。この関数Wθ(θ)の関数値を演算する手段が、重み付けWθ(θ)演算手段12であり、関数Wθ(r)の関数値を演算する手段が、重み付けWθ(r)演算手段13であり、関数Wr(θ)の関数値を演算する手段が、重み付けWr(θ)演算手段16であり、関数Wr(r)の関数値を演算する手段が、重み付けWr(r)演算手段17である。
また、彩度rのθ方向における重み付け関数Wr(θ)は、例えば図13に太線で示すような関数を使用する。
尚、解析式で表せない複雑な非線形関数や、ハードウェアで計算できない関数が必要な場合には、LUT(Look Up Table)を使って重み付け関数を実現すれば、この問題を解決することができる。
このように、θとrにおける2つの重み関数を設け、これらの関数を組み込んだ上記数式(10)を実行し、補正した画像は、θとrの両方向における色の消滅や色の不連続によって生じた色むらを改善することができる。
Next, a method for strongly correcting the saturation of the skin color area will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating an area change after the skin color correction for increasing the saturation is superimposed on the skin color correction for the hue.
The skin color correction is performed by the following formula (9). The correction area is
r1 <r <r2
θ1−Δθ1 <θ <θ1 + Δθ1
R and θ in the range determined by.
The skin color before correction is distributed in the area surrounded by “aefbcghda”, but the skin color after hue correction is compressed into the area surrounded by “efghhe”. It can be seen that the skin color after the correction is concentrated on the hue θ1 of the ideal skin color than before the correction. Furthermore, the skin color after saturation correction is shifted to the area surrounded by “ijgophi”.
However, the saturation in the area surrounded by “efjie” is lost from the corrected image. Further, the saturation in the area surrounded by “hgoph” is doubled with the saturation that existed before the correction in the corrected image. In the corrected image, there is a discontinuity of saturation above and below the boundary between the areas “eihp” and “fjgo”. For these reasons, discontinuity of saturation occurs in the corrected image.
The weighting function Wθ (θ) for the hue angle direction θ, the weighting function Wθ (r) for the saturation direction r, the weighting function Wr (θ) for the saturation angle direction θ, and the saturation direction Reflecting the weighting function Wr (r) of r, the following formula (10) is obtained. The means for calculating the function value of the function Wθ (θ) is the weighting Wθ (θ) calculation means 12, and the means for calculating the function value of the function Wθ (r) is the weighting Wθ (r) calculation means 13. The means for calculating the function value of the function Wr (θ) is the weighting Wr (θ) calculating means 16, and the means for calculating the function value of the function Wr (r) is the weighting Wr (r) calculating means 17. .
Further, as the weighting function Wr (θ) in the θ direction of the saturation r, for example, a function as shown by a thick line in FIG. 13 is used.
If a complicated nonlinear function that cannot be expressed by an analytical expression or a function that cannot be calculated by hardware is required, this problem can be solved by implementing a weighting function using a LUT (Look Up Table). .
In this way, two weight functions in θ and r are provided, and the above formula (10) incorporating these functions is executed, and the corrected image is caused by color disappearance or color discontinuity in both directions of θ and r. The resulting color unevenness can be improved.
次に、肌色領域の彩度を弱く補正する方法について説明する。
図5は、色相の肌色補正に、彩度を弱くする肌色補正を重ねて実施した後のエリア変化を示す図である。
肌色補正は、前述の数式(10)で行われる。補正エリアは、
r1<r<r2
θ1−Δθ1<θ<θ1+Δθ1
で定められた範囲のr、θである。
ここで、係数krは0から1までの範囲で設定できる。係数krは小さいほど、彩度rは弱く補正される。
補正前の肌色は「aefbcghda」で囲まれたエリアに分布していたが、色相補正後の肌色は「efghe」で囲まれたエリアに圧縮されている。補正後の肌色は、補正前より理想の肌色の色相θ1に集中したことが分かる。さらに彩度補正後の肌色は、「emnfkle」で囲まれたエリアにシフトされている。
しかしながら、「lkghl」で囲まれたエリアにある彩度は補正画像から無くなる。また「emnfe」で囲まれたエリアにある彩度は補正画像において補正前からあった彩度と二重に存在してしまう。また補正後の画像にエリアの境目「melh」と「nfkg」において、その境目の上と下に彩度の不連続が存在する。これらの原因で補正後の画像の彩度に不連続が生じる。
数式(10)に係数krが0から1までの場合を反映させて、下記に示す数式(11)が得られる。
また、彩度rのθ方向における重み付け関数Wr(θ)は、例えば図8に太線で示すような関数を使用する。
尚、解析式で表せない複雑な非線形関数や、ハードウェアで計算できない関数が必要な場合には、LUT(Look Up Table)を使って重み付け関数を実現すれば、この問題を解決することができる。
このように、θとrにおける2つの重み関数を設け、これらの関数を組み込んだ上記数式(5)を実行し、補正した画像は、θとrの両方向における色の消滅や色の不連続によって生じた色むらを改善することができる。
Next, a method for correcting the saturation of the skin color area to be weak will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating an area change after the skin color correction for hue is performed by performing the skin color correction for reducing the saturation.
The skin color correction is performed by the above-described equation (10). The correction area is
r1 <r <r2
θ1−Δθ1 <θ <θ1 + Δθ1
R and θ in the range determined by.
Here, the coefficient kr can be set in the range from 0 to 1. The smaller the coefficient kr, the weaker the saturation r is corrected.
The skin color before correction is distributed in the area surrounded by “aefbcghda”, but the skin color after hue correction is compressed into the area surrounded by “efghhe”. It can be seen that the skin color after the correction is concentrated on the hue θ1 of the ideal skin color than before the correction. Further, the skin color after saturation correction is shifted to an area surrounded by “emnfkle”.
However, the saturation in the area surrounded by “lkghl” is lost from the corrected image. In addition, the saturation in the area surrounded by “emnfe” is doubled with the saturation that existed before the correction in the corrected image. In the corrected image, there is a discontinuity of saturation above and below the boundary between the areas “melh” and “nfkg”. For these reasons, discontinuity occurs in the saturation of the corrected image.
The formula (11) shown below is obtained by reflecting the case where the coefficient kr is from 0 to 1 in the formula (10).
Further, as the weighting function Wr (θ) in the θ direction of the saturation r, for example, a function as shown by a thick line in FIG. 8 is used.
If a complicated nonlinear function that cannot be expressed by an analytical expression or a function that cannot be calculated by hardware is required, this problem can be solved by implementing a weighting function using a LUT (Look Up Table). .
In this way, two weight functions in θ and r are provided, and the above formula (5) incorporating these functions is executed, and the corrected image is caused by the disappearance of color or discontinuity in both directions of θ and r. The resulting color unevenness can be improved.
以上、説明したように、ITU−R BT.601のCr,Cb座標系を用いて肌色補正方法を述べたが、他の座標系(例えば、IQ座標系、ITU−R BT.709のCr,Cb座標系)においても一般性が失われない。 As described above, ITU-R BT. Although the skin color correction method is described using the Cr, Cb coordinate system of 601, generality is not lost even in other coordinate systems (for example, IQ coordinate system, Cr, Cb coordinate system of ITU-R BT.709). .
本発明に係る肌色補正画像処理装置及び方法によれば、色相の補正に加えて彩度を補正することにより、補正表現の自由度を広げることができる。
また、本発明に係る肌色補正画像処理装置及び方法によれば、彩度の補正については、彩度を理想の彩度付近の領域に狭める、彩度を理想の彩度を中心として領域を広げる、彩度を強くする、彩度を弱くする、などが可能となる。
また、本発明に係る肌色補正画像処理装置及び方法によれば、rとθにおける重み付け関数を設けて、補正による色の消失や不連続性を無くすことができる。
また、本発明に係る肌色補正画像処理装置及びその方法によれば、理想肌色の彩度において非対称の補正エリアを用いることにより、機器の特性の違いなどを考慮した補正を行うことができる。
また、本発明に係る肌色補正画像処理装置及び方法によれば、ソフトウェアにより実現を図る他、ハードウェアの実現に柔軟性を持たせるために、複雑な非線形型重み付け関数等を生成するにあたって、ルックアップテーブル(「LUT」)を用いることができる。
According to the skin color correction image processing apparatus and method of the present invention, the degree of freedom of correction expression can be expanded by correcting the saturation in addition to the correction of the hue.
Further, according to the skin color correction image processing apparatus and method of the present invention, for saturation correction, the saturation is narrowed to a region near the ideal saturation, and the region is expanded with the saturation centered on the ideal saturation. It is possible to increase the saturation or decrease the saturation.
In addition, according to the skin color correction image processing apparatus and method of the present invention, it is possible to provide a weighting function for r and θ to eliminate color loss and discontinuity due to correction.
In addition, according to the skin color correction image processing apparatus and the method thereof according to the present invention, it is possible to perform correction in consideration of differences in device characteristics by using an asymmetric correction area in the saturation of the ideal skin color.
In addition, according to the skin color correction image processing apparatus and method of the present invention, in order to generate a complicated non-linear weighting function or the like in order to realize the hardware in addition to the realization by software, An uptable (“LUT”) can be used.
10 極座標変換手段
11 理想的な肌色の中心の色相θ1を記憶する記憶手段
12 色相の色相方向の重み付けWθ(θ)演算手段
13 色相の彩度方向の重み付けWθ(r)演算手段
14 色相補正の一定係数値kθを記憶する記憶手段
15 理想的な肌色の中心の彩度r3を記憶する記憶手段
16 彩度の色相方向の重み付けWr(θ)演算手段
17 彩度の彩度方向の重み付けWr(r)演算手段
18 彩度補正の一定係数値krを記憶する記憶手段
110 極座標変換手段
111 理想的な肌色の中心の色相θ1を記憶する記憶手段
112 色相の色相方向の重み付けW(θ)演算手段
113 色相の彩度方向の重み付けW(r)演算手段
114 色相補正の一定係数値kを記憶する記憶手段
10 Polar coordinate conversion means 11 Storage means 12 for storing the ideal hue θ1 of the flesh color center Hue direction weighting Wθ (θ) calculation means 13 Hue saturation direction weighting Wθ (r) calculation means 14 Hue correction Storage means 15 for storing the constant coefficient value kθ Storage means 16 for storing the saturation r3 at the center of the ideal skin color Weighting Wr (θ) for saturation hue direction Weighting Wr (θ) for saturation direction of saturation r) Calculation means 18 Storage means 110 for storing a constant coefficient value kr for saturation correction Polar coordinate conversion means 111 Storage means 112 for storing the hue θ1 at the center of an ideal skin color Weighting W (θ) calculation means for hue direction of hue 113 Hue saturation direction weighting W (r) calculation means 114 Storage means for storing a constant coefficient value k for hue correction
Claims (15)
さらに前記肌色領域の彩度の補正を行うことを特徴とする肌色補正画像処理装置。 Polar coordinate system conversion means for converting the color difference signals Cr and Cb of the orthogonal coordinate system to the polar coordinate system, weighting function calculation means for correcting the hue direction of the hue by the polar coordinate system, and correction of the saturation direction of the hue by the polar coordinate system A weighting function calculating means for performing correction for concentrating the skin color area on the hue of an ideal skin color, and a boundary in a hue direction in the area subjected to the correction by the weighting function calculating means for correcting the hue direction A skin color correction image processing apparatus that reduces discontinuity of a nearby hue and reduces discontinuity of a hue near a boundary in a saturation direction in the corrected region,
Furthermore, the skin color correction image processing apparatus which corrects the saturation of the skin color region.
さらに前記肌色領域の彩度の補正を行うことを特徴とする肌色補正画像処理方法。 Polar coordinate system conversion step for converting the color difference signals Cr and Cb of the orthogonal coordinate system to the polar coordinate system, a weighting function calculation step for correcting the hue direction of the hue by the polar coordinate system, and correction of the saturation direction of the hue by the polar coordinate system A weighting function calculating step for performing correction for concentrating the skin color region on the hue of an ideal skin color, and performing correction in the hue direction in the region subjected to the correction by the weighting function calculating step for correcting the hue direction. A skin color correction image processing method including reducing discontinuity of hue near a boundary and reducing discontinuity of hue near a boundary in a saturation direction in the corrected region,
A skin color correction image processing method, further comprising correcting the saturation of the skin color region.
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