JP2010048973A - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】回路規模を増大させずに細かい調整を可能とする画像処理装置を提供する。
【解決手段】RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号を含む別の色空間に変換するRGB−HSV変換部2と、色相信号の値を略等間隔に複数に分割し、当該複数に分割した区間毎に、色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量を算出する変動量算出部14と、変動量算出部14で算出された色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量に基づいて、該変動量に対応する色相信号、彩度信号及び明度信号のうちいずれか1つを出力する出力部とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号を含む別の色空間に変換するRGB−HSV変換部2と、色相信号の値を略等間隔に複数に分割し、当該複数に分割した区間毎に、色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量を算出する変動量算出部14と、変動量算出部14で算出された色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量に基づいて、該変動量に対応する色相信号、彩度信号及び明度信号のうちいずれか1つを出力する出力部とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、RGB色空間から色相信号、彩度信号及び明度信号の各信号成分を含む別の色空間に変換して信号処理を行う画像処理装置、画像処理方法及びプログラムに関する。
従来、テレビジョン等のディスプレイ装置においては、表示視認性を改善するために、映像信号のコントラストやディスプレイ装置の表示輝度、色信号等を制御する技術が開発されている(例えば、特許文献1、特許文献2を参照。)。多くの場合において、ディスプレイ装置の表示の限界を超えた大きな値や負の値を信号として作り出している。例えば、店頭での見栄えを出すために、彩度や明るさ(明度)が強調される。
画像改善の技術の一例として、入力されるRGB信号を色相信号(H)、彩度信号(S)、明度信号(V)に変換して所定の処理を行い、処理後の信号をRGB信号に逆変換して出力する方法が用いられている。
また、YUV色空間(YCbCr)のY信号を用いることで、輝度階調(コントラスト)を向上させる方法が提案されている。ここで、YUV色空間は、一般的に使用される色空間であり、Yは輝度信号(明るさ)、U(Cb)は青の差分信号、V(Cr)は赤の差分信号をそれぞれ示す。
上述した画像改善の技術の一例として、設定値で色域を指定した色域に対して変動を与えることで、色の区間内に色相、彩度で領域を指定して、その領域に対して色の変化を与える方法が提案されている。しかし、この方法によれば、細やかな調節のために多くの領域に対応する必要があり、多くの回路ブロックが必要となるため、指定する色域の数だけ回路が必要になり回路規模が増大してしまう。
また、ディスプレイ装置に出力するRGB信号処理においてダイナミックレンジの100%を超える場合、ダイナミックレンジの100%を超える信号を100%でリミットしたり、負の信号を0%でリミットしたりすると、本来の信号とは違った違和感のある表現(色相)になってしまう。
さらに、YUV色空間におけるY信号のキャパシティは、RGB色空間における明るさ成分のキャパシティよりも大きいため、特別な考慮をしないで輝度階調を変える処理をする際に、Y色差でYを非線形にすると彩度が変わってしまう。また、RGB信号でRGBと同じ特性で非線形処理をすると、色相と彩度が変わってしまうため違和感のある表現になってしまう。
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、回路規模を増大させずに細かい調整を可能とする画像処理装置、画像処理方法及びプログラムを提供することを目的とする。
また、本発明は、違和感のない画像を得ることができる画像処理装置、画像処理方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明に係る画像処理装置は、RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号を含む別の色空間に変換する色変換部と、上記色相信号の値を略等間隔に複数に分割し、当該複数に分割した区間毎に、上記色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量を算出する変動量算出部と、上記変動量算出部で算出された色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量に基づいて、該変動量に対応する上記色相信号、彩度信号及び明度信号のうち少なくともいずれか1つを出力する出力部とを備える。
また、本発明に係る画像処理方法は、RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号の各信号成分を含む別の色空間に変換する色変換工程と、上記色相信号の値を略等間隔に複数に分割し、当該複数に分割した区間毎に、上記色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量を算出する変動量算出工程と、上記変動量算出工程で算出した色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量に基づいて、該変動量に対応する上記色相信号、彩度信号及び明度信号のうち少なくともいずれか1つを出力する出力工程とを有する。
また、本発明に係るプログラムは、RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号の各信号成分を含む別の色空間に変換する色変換工程と、上記色相信号の値を略等間隔に複数に分割し、当該複数に分割した区間毎に、上記色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量を算出する変動量算出工程と、上記変動量算出工程で算出した色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量に基づいて、該変動量に対応する上記色相信号、彩度信号及び明度信号のうち少なくともいずれか1つを出力する出力工程とを有する画像処理方法を情報処理装置に実行させるためのものである。
また、本発明に係る画像処理装置は、RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号を含む別の色空間に変換する色変換部と、明度が100%以上の上記明度信号又は彩度が100%以上の上記彩度信号に対して、色相歪みが無いようにリミット処理するリミット処理部と、上記リミット処理部でリミット処理された明度信号又は彩度信号に基づいて、上記色相信号、彩度信号及び明度信号をRGB色空間の出力信号に変換する逆色変換部とを備える。
また、本発明に係る画像処理方法は、RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号を含む別の色空間に変換する色変換工程と、明度が100%以上の上記明度信号又は彩度が100%以上の上記彩度信号に対して、色相歪みが無いようにリミット処理するリミット処理工程と、上記リミット処理工程でリミット処理された明度信号又は彩度信号に基づいて、上記色相信号、彩度信号及び明度信号をRGB色空間の出力信号に変換する逆色変換工程とを有する。
また、本発明に係るプログラムは、RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号を含む別の色空間に変換する色変換工程と、明度が100%以上の上記明度信号又は彩度が100%以上の上記彩度信号に対して、色相歪みが無いようにリミット処理するリミット処理工程と、上記リミット処理工程でリミット処理された明度信号又は彩度信号に基づいて、上記色相信号、彩度信号及び明度信号をRGB色空間の出力信号に変換する逆色変換工程とを有する画像処理方法を情報処理装置に実行させるためのものである。
また、本発明に係る画像処理装置は、RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号を含む別の色空間に変換する色変換部と、上記明度信号の値を複数に分割し、該複数に分割した各分割点での明度信号の変動量を算出する明度変動量算出部と、上記明度変動量算出部により算出された明度信号の変動量に基づいて、上記色相信号、彩度信号及び明度信号をRGB色空間の出力信号に変換する逆色変換部とを備える。
また、本発明に係る画像処理方法は、RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号の各信号成分を含む別の色空間に変換する色変換工程と、上記明度信号の値を複数に分割し、該複数に分割した各分割点での明度信号の変動量を算出する明度変動量算出工程と、上記明度変動量算工程で算出された明度信号の変動量に基づいて、上記色相信号、彩度信号及び明度信号をRGB色空間の出力信号に変換する逆色変換工程とを有する。
また、本発明に係るプログラムは、RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号の各信号成分を含む別の色空間に変換する色変換工程と、上記明度信号の値を複数に分割し、該複数に分割した各分割点での明度信号の変動量を算出する明度変動量算出工程と、上記明度変動量算工程で算出された明度信号の変動量に基づいて、上記色相信号、彩度信号及び明度信号をRGB色空間の出力信号に変換する逆色変換工程とを有する画像処理方法を情報処理装置に実行させるためのものである。
本発明によれば、色相信号の値を略等間隔に複数に分割し、当該複数に分割した区間毎に、色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量を算出するため、設定値を切り換えて間を補間することができ、回路規模を削減するととともに細かい調整が可能となる。
また、本発明によれば、RGB色空間から別の色空間に変換した明度が100%以上の明度信号又は彩度が100%以上の彩度信号に対して、色相歪みが無いようにリミット処理することで、違和感の少ない表現が可能となる。
さらに、本発明によれば、RGB色空間から別の色空間に変換した明度信号の値を複数に分割し、該複数に分割した各分割点での明度信号の変動量を算出することにより、色相と彩度とを変えずに輝度階調を変えることができるため、違和感の少ない表現が可能となる。
以下、発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態とする)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(変動量算出部、マスク処理部、変動分リミット回路について)
2.第2の実施の形態(彩度ハーフリミット部、明度変調部、明度ハーフリミット部、彩度減衰部について)
3.第3の実施の形態(明度信号の非線形処理部について)
<1.第1の実施の形態>
1.第1の実施の形態(変動量算出部、マスク処理部、変動分リミット回路について)
2.第2の実施の形態(彩度ハーフリミット部、明度変調部、明度ハーフリミット部、彩度減衰部について)
3.第3の実施の形態(明度信号の非線形処理部について)
<1.第1の実施の形態>
第1の実施の形態に係る画像処理装置は、RGB−HSV変換部2、色相処理部3、彩度処理部4、及び明度処理部5を備える。まず、色相処理部3の構成について説明する。図1に示すように、色相処理部3は、閾値選択部10と、低彩度変動量算出部11と、高彩度変動量算出部12と、切り換え係数算出部13と、変動量算出部14と、マスク後変動量算出部21と、Hマスク係数算出部22a、22bと、Sマスク係数算出部23a、23bと、マスク係数出力部24a、24bと、最小値選択部25と、H出力部26とを備える。
[色相処理部]
[色相処理部]
RGB−HSV変換部2にはRGB信号形式の入力信号が入力され、この入力信号がRGB色空間から色相信号、彩度信号、明度信号の各信号成分を含むHSV色空間に変換される。RGB−HSV変換部2での色相信号、彩度信号、明度信号の信号変換は、以下のように行われる。
色相信号(H:Hue)=(MID(R、G、B)−MIN(R、G、B))/(MAX(R、G、B)−MIN(R、G、B))
彩度信号(S:saturation Chroma)=(MAX(R、G、B)−MIN(R、G、B))/MAX(R、G、B)
明度信号(V:Value)=MAX(R、G、B)
ここで、MAX(R、G、B)はRGBの各信号のうちの最大値、MID(R、G、B)はRGB各信号のうちの中間値、MIN(R、G、B)はRGB各信号のうちの最小値を表す。H(R、G、B)とS(R、G、B)とが一定であれば、RGBの比率は一定となる。したがって、HSVにおいてVのみを操作しても、色度は変化しない。
MAX=Rの場合のHは、以下の(1)式で定義される値となる。
H={60×(G−B)/(MAX−MIN)}+0 (1)
H={60×(G−B)/(MAX−MIN)}+0 (1)
また、MAX=Gの場合のHは、以下の(2)式で定義される値となる。
H={60×(B−R)/(MAX−MIN)}+120 (2)
H={60×(B−R)/(MAX−MIN)}+120 (2)
また、MAX=Bの場合のHは、以下の(3)式で定義される値となる。
H={60×(R−G)/(MAX−MIN)}+240 (3)
H={60×(R−G)/(MAX−MIN)}+240 (3)
また、ディスプレイの出力輝度に対して線形な空間では、入力信号をRGB色空間からHSV色空間に変換すると、図2に示すように、色相(H)と彩度(S)で決まるRGB色度と、その信号の大きさ(明度)Vの三角柱とで表わすことができる。
また、HSV色空間に変換されたRGB色度とHとSとの関係は、図3に示すような関係となっている。すなわち、図3に示すHSV色空間では、色相(H)が三角形の外周に沿って、H=0からH=360の範囲で変化し、彩度(S)が三角形の中央からの距離に伴って増加する。また、三角形の内側に描かれた多角形の線は閾値であり、内側からS=25、50、75となっている。
また、Hの値は、60度を1.0として扱うので、2進数で処理するとき60度を2のべき乗で分割すると処理が簡単になる。したがって、図4に示すように、三角形の外周上におけるHの値は、調整に都合のよい15度間隔にするのが望ましい。また、三角形の内側の多角形の線は閾値であり、閾値の内側が彩度の低い領域であり、閾値の外側かつ三角形の内側が彩度の高い領域である。第1の実施の形態に係る画像処理装置では、閾値と、彩度の低い領域の変動量と、彩度の高い領域の変動量を15度間隔で設定し、その間を色相の値で補間する処理をする。彩度の低い領域の変動量及び彩度の高い領域の変動量に基づく変動量は、後に詳述するように、閾値から求めた切り換えの係数で線形に切り換える。また、閾値の幅は、全色相同じであり設定値で与えられる。
以下、色相処理部3での色相の変動量を求める処理について説明する。図5に示すように、色相処理部3は、閾値選択部10と、低彩度変動量算出部11と、高彩度変動量算出部12と、切り換え係数算出部13と、変動量算出部14とを備える。色相処理部3では、以下で説明するように、色相信号の値を略等間隔に複数に分割し、当該複数に分割した区間毎に、色相信号の変動量を算出する。
例えば色相信号の入力値Hinが0から59.99度を2進数10ビットで扱い、「00 0000 0000」から「11 1111 1111」(1023)とすると、0から359.99度は、13ビットで「0 0000 0000 0000」から「1 0111 1111 1111」(6143)となる。ここで、
AREA=Hin[12:8]、KH=Hin[7:0](KHは0から255/256の値)として扱い、Hinによる処理の区間を分けるAREAと色相信号の入力値Hinによる補間の係数KHに分ける。
AREA=Hin[12:8]、KH=Hin[7:0](KHは0から255/256の値)として扱い、Hinによる処理の区間を分けるAREAと色相信号の入力値Hinによる補間の係数KHに分ける。
図6を用いて、横軸に示す色相信号の値と縦軸に示す閾値との関係で説明する。例えば、AREAが3のときは、区間3となり、閾値選択部10では、区間3の始めの設定値TH3と、区間3の終わりの設定値TH4とを選択する。そして、閾値選択部10では、(4)式により係数KHで補間をして、色相信号の入力値Hinのときの閾値THoutを求める。
THout=(TH4−TH3)*KH+TH3 (4)
THout=(TH4−TH3)*KH+TH3 (4)
(4)式において、区間3の始めの設定値をTH3、区間3の終わりの設定値をTH4、補間の係数をKHとする。このように、閾値選択部10では、AREAの値によって設定値を選択することで、単純な回路で色相信号の入力値Hinに対する閾値THoutを算出することができる。すなわち、閾値選択部10では、分割された色相信号の値に基づいて以下で説明する高彩度領域と低彩度領域とを設定するための閾値を選択する。
低彩度変動量算出部11では、分割した色相信号の区間に基づいて彩度信号の低彩度領域の変動量を算出する。具体的には、低彩度変動量算出部11は、図7に示すように、縦軸の低彩度領域の変動量を横軸の色相信号の入力値(Hin)に基づくAREAにより設定値を選択する。そして、低彩度変動量算出部11は、(5)式により、色相信号の入力値Hinのときの低彩度領域の変動量DLTLoutを求めて変動量算出部14に出力する。
DLTLout=(DLTL4−DLTL3)*KH+DLTL3 (5)
DLTLout=(DLTL4−DLTL3)*KH+DLTL3 (5)
(5)式において、区間3の始めの設定値をDLTL3、区間3の終わりの設定値をDLTL4、補間の係数をKHとする。
高彩度変動量算出部12は、分割した色相信号の区間に基づいて彩度信号の高彩度領域の変動量を算出する。高彩度変動量算出部12では、彩度の高い領域の変動量を上述した低彩度変動量算出部11と同様に設定値を選択する。具体的には、高彩度変動量算出部12は、図8に示すように、縦軸の高彩度領域の変動量を横軸の色相信号の入力値(Hin)に基づくAREAにより設定値を選択する。そして、高彩度変動量算出部12は、(6)式により、色相信号の入力値Hinのときの高彩度領域の変動量DLTHoutを求めて変動量算出部14に出力する。
DLTHout=(DLTH4−DLTH3)*KH+DLTH3 (6)
DLTHout=(DLTH4−DLTH3)*KH+DLTH3 (6)
(6)式において、区間3の始めの設定値をDLTH3、区間3の終わりの設定値をDLTH4、補間の係数をKHとする。切り換え係数算出部13では、高彩度領域と低彩度領域との間の変動量を線形に切り換えるための係数を、彩度信号と閾値選択部10で選択した閾値とに基づいて算出する。具体的に、切り換え係数算出部13は、図9の横軸に示す彩度信号の入力値Sinに応じた縦軸に示す変動量の切り換えの係数KSを、上述した閾値THoutに基づいて算出する。すなわち、切り換え係数算出部13は、彩度信号の入力値Sinが閾値THoutよりも小さいときは、KS=0とする。また、切り換え係数算出部13は、彩度信号の入力値Sinが閾値の幅THWDと、閾値THoutとを加えた量よりも大きいときは、KS=1.0とする。さらに、切り換え係数算出部13は、切り換え係数KSが0と1.0との間の値を(7)式により求める。
KS=(Sin−THout)/THWD 0〜1.0 (7)
KS=(Sin−THout)/THWD 0〜1.0 (7)
(7)式において、変動量の切り換えの係数をKS、彩度信号の入力値をSin、閾値選択部10で選択される閾値をTHout、閾値の幅をTHWDとする。切り換え係数算出部13は、このように算出した切り換え係数KSを変動量算出部14に出力する。
変動量算出部14は、高彩度変動量算出部12からの高彩度領域の変動量DLTHoutと、低彩度変動量算出部11からの低彩度領域の変動量DLTLoutと、切り換え係数算出部13からの切り換え係数KSとから、色相Hの変動分出力(DLTout)を求める。つまり、変動量算出部14は、(8)式により、色相の変動量を求める。
DLTout=(DLTHout−DLTLout)*KS+DLTLout (8)
DLTout=(DLTHout−DLTLout)*KS+DLTLout (8)
この場合における、H出力部26からの色相信号の最終出力(Hout)は、以下の(9)式で求めることができる。
Hout=Hin+DLT_H (9)
Hout=Hin+DLT_H (9)
(9)式において、変動量算出部14で求めたHの変動量をDLT_H、色相信号の入力値をHinとする。
また、彩度信号又は明度信号の変動量を求めるには、上述した変動量算出部14と同様の回路を用いて行う。つまり、彩度及び明度それぞれの設定値と、色相信号の入力値Hin及び彩度信号の入力値Sinからの彩度の変動量と、色相信号の入力値Hin及び彩度信号の入力値Sinからの明度の変動量とを求める。
彩度信号の最終出力Soutは、以下の(10)式で求めることができる。
Sout=Sin+Sin*DLT_S (10)
Sout=Sin+Sin*DLT_S (10)
この(10)式において、変動量算出部で求めた彩度信号の変動量をDLT_Sとしたとき、彩度信号の入力値をSinとする。
また、明度信号の最終出力は、色成分だけを増減するので、以下の(11)式で求めることができる。
Vout=Vin+Vin*Sin*DLT_V (11)
Vout=Vin+Vin*Sin*DLT_V (11)
この(11)式において、変動量算出部で求めた明度信号の変動量をDLT_Vとしたとき、明度信号の入力値をVin、彩度信号の入力値をSinとする。
このように、第1の実施の形態における画像処理装置においては、RGB色度の全てに簡単な回路で色相方向、彩度方向及び大きさ(明度)方向に細かく調整ができる。このようなHSV空間での色相の多分割による処理は、設定値を切り換えて間を補間する処理なので、演算回路自体が1組だけでよく、設定値だけを多く与えるだけで、細かい調整が可能となる。また、HSV空間での色相の多分割による処理では、分割が多いほど、調整の精度を上げられ、回路の削減効果を大きくすることができる。
[マスク処理部]
[マスク処理部]
続いて、マスク処理部20による色度マスク処理について説明する。色度マスクとは、図10に示すように、色相に関する設定値と彩度に関する設定値とから、色相(Hin)と彩度(Sin)との平面上に領域を作成し、その領域の処理を停止させるための機能である。図10に示す例では、Mout=0の領域では処理が停止し、Mout=1.0の領域ではそのまま処理がなされる。その間の領域では、Moutの値で変動量を減衰させる。このような処理をすることで、肌色を変えると好ましくないとき、肌色の近傍の処理を停止するときに有効である。
続いて、色相処理部3の構成例について図11を参照しながら説明する。すなわち、色相処理部3は、マスク処理部20と、マスク後変動量算出部21とを備える。マスク処理部20は、Hマスク係数算出部22a、22bと、Sマスク係数算出部23a、23bと、マスク係数出力部24a、24bと、最小値選択部25とを備える。なお、この図11における他の構成については、上述したためその説明を省略する。
Hマスク係数算出部22は、色相信号に関する係数を色相信号から算出する。具体的に、Hマスク係数算出部22は、図12に示すように、色相マスク係数(MKH)を設定値から求める。図12において、HMINは処理の効果の減衰を始める色相信号の値、HSWDは減衰させる色相(H)の幅、HWDは処理を停止させる色相(H)の幅とする。
Hマスク係数算出部22aは、色相信号の入力値Hinに対してHin<HMINのとき、(12)式で定義されるSUBHを算出する。
SUBH=HIN−HMIN+360 (12)
SUBH=HIN−HMIN+360 (12)
また、Hマスク係数算出部22aは、Hin≧HMINのとき、(13)式で定義されるSUBHを算出する。
SUBH=Hin−HMIN(13)
SUBH=Hin−HMIN(13)
そして、Hマスク係数算出部22aは、以下の条件、すなわち、SUBH<HSWD、HSWD≦SUBH<HSWD+HWD、HSWD≦SUBH<2*HSWD+HWD、SUBH≧2*HSWD+HWDに応じたMKHを求める。
すなわち、Hマスク係数算出部22aは、SUBH<HSWDのとき、(14)式で定義される0〜1.0の範囲の値(MKH)を算出する。
MKH=1.0−SUBH/HSWD (14)
MKH=1.0−SUBH/HSWD (14)
また、Hマスク係数算出部22aは、HSWD≦SUBH<HSWD+HWDのとき、MKH=0とする。
また、Hマスク係数算出部22aは、HSWD≦SUBH<2*HSWD+HWDのとき、(15)式で定義される値(MKH)を求める。
MKH=(SUBH−HSWD−HWD)/HSWD (15)
MKH=(SUBH−HSWD−HWD)/HSWD (15)
また、Hマスク係数算出部22aは、SUBH≧2*HSWD+HWDのとき、MKH=1.0とする。
Sマスク係数算出部23aは、彩度信号に関する係数を彩度信号から算出する。具体的に、Sマスク係数算出部23aは、図13に示すように、彩度マスク係数(MKS)を設定値から求める。図13において、SMINは処理の効果の減衰を始める彩度信号の値、SSWDは減衰させる彩度(S)の幅、SWDは処理を停止させる彩度(S)の幅とする。
Sマスク係数算出部23aは、彩度信号の入力値Sinに対して、Sin<SMINのときMKS=1.0とする。
Sマスク係数算出部23aは、SMIN≦Sin<SMIN+SSWDのとき、(16)式で定義される0〜1.0の範囲の値(MKS)を求める。
MKS=1.0−(Sin−SMIN)/SSWD (16)
MKS=1.0−(Sin−SMIN)/SSWD (16)
Sマスク係数算出部23aは、SMIN+SSWD≦Sin<SMIN+SSWD+SWDのとき、MKS=0とする。
Sマスク係数算出部23aは、SMIN+SSWD+SWD≦Sin<SMIN+2*SSWD+SWDのとき、(17)式で定義される0〜1.0の範囲の値(MKS)を求める。
MKS=(Sin−SMIN−SSWD−SWD)/SSWD (17)
MKS=(Sin−SMIN−SSWD−SWD)/SSWD (17)
Sマスク係数算出部23aは、Sin≧SMIN+2*SSWD+SWDのとき、MKS=1.0とする。
マスク係数出力部24aは、Hマスク係数算出部22aからの色相信号に関する係数(MKH)及びSマスク係数算出部23aからの彩度信号に関する係数(MKS)を加算して出力する。すなわち、マスク係数出力部24aは、(18)式で定義される値(MADD)を求める。
MADD=MKH+MKS (18)
MADD=MKH+MKS (18)
マスク係数出力部24aは、MADD<1.0のときMout=MADDとし、MADD≧1.0のときMout=1.0とする。
また、色度マスクは複数使うことも可能である。例えば、図11に示す色相処理部3において、最小値選択部25は、マスク係数出力部24aからの出力Mout1及びマスク係数出力部24bからの出力Mout2から小さい出力を選択して最終的な出力をMoutとする。
マスク後変動量算出部21は、最小値選択部25で選択された係数と変動量算出部14からの変動量とに基づいて、色相及び彩度の平面上に形成される所定の領域に対してマスク処理を実行し、マスク後の変動量DLTMoutを求める。そして、マスク後変動量算出部21は、求めたマスク後の変動量DLTMoutをH出力部26に出力する。具体的に、マスク後変動量算出部21は、色相信号に関するマスク後の変動量DLTM_Hを、(19)式のように求める。
DLTM_H=DLT_H*Mout (19)
DLTM_H=DLT_H*Mout (19)
(19)式において、DLT_Hは変動量算出部14からの色相信号に関する変動量、Moutは最小値選択部25で選択された係数を表す。このように、色相処理部3では、マスク処理部20により色域マスクを設定することにより、局所的に処理を避けることができるようになるため、より細かく信号を調整することができる。
[変動分リミット回路]
[変動分リミット回路]
続いて、彩度処理部4及び明度処理部5における変動分リミット回路について説明する。なお、彩度処理部4及び明度処理部5における変動分リミット回路以外の構成については、上述した色相処理部3と同じであるため、その説明を省略する。
上述した色相処理部3と同様に、図14に示すマスク後変動量算出部21において、彩度信号に関するマスク後の変動量DLTM_Sは、(20)式のように求める。
DLTM_S=DLT_S*Mout (20)
DLTM_S=DLT_S*Mout (20)
(20)式において、彩度信号に関する変動量をDLT_S、最小値選択部25で選択される係数をMoutとする。
マスク後変動量算出部21での変動分を加えて彩度信号又は明度信号が100%を大きく超えると階調が潰れたり、色相が回って不自然な画になったりしてしまう。そこで、変動分リミット回路では、彩度信号と明度信号の変動分を原信号に加える前に、原信号に応じてリミットをかけられるようにする。第1の実施の形態に係る画像処理装置では、以下で説明するリミット処理回路が彩度信号と明度信号とに関して同じ構成であるため、彩度信号についてのリミット処理回路について説明する。
また、図14に示すように、彩度処理部4は、上述した色相処理部3の構成に加えて、さらに変動分リミット処理回路30とS出力部33とを備える。
変動分リミット処理回路30は、変動分リミット値作成部31と、リミット処理部32とを備える。この変動分リミット処理回路30では、図15に示すように、横軸の彩度の入力信号Sinに対して、縦軸の彩度の変動分の加算後の彩度の出力信号がSoutとなるようにする。
変動分リミット値作成部31は、RGB−HSV変換部2からの彩度信号が入力される。変動分リミット値作成部31は、入力される彩度信号に基づいて、マスク後変動量算出部21により算出した彩度信号の変動量をリミットするための変動分リミット値を作成する。具体的に、変動分リミット値作成部31は、所定の設定値と彩度の入力信号Sinとに基づいて、図16に示す特性を有するリミット値(DSLMT)を作成する。図16において、SMAXは変動分を完全にリミットしてしまう彩度信号の値(変動分が残るSの最大値)である。また、SLGNはリミット特性の負の傾きが0〜1.0であるSLGNが0のとき、全ての彩度信号の入力値Sinに対して完全にリミットされ、SLGNが1.0のとき、変動分と原信号を加えた値が同じ値でリミットされる。
変動分リミット値作成部31は、Sin≧SMAXのとき、DSLMT=0とする。また、変動分リミット値作成部31は、Sin<SMAXのとき、(21)式で定義される値(DSLMT)を求める。
DSLMT=(SMAX−Sin)*SLGN (21)
DSLMT=(SMAX−Sin)*SLGN (21)
リミット処理部32には、RGB−HSV変換部2からの彩度信号と、マスク後変動量算出分21からの彩度信号の変動量と、変動分リミット値作成部31からの変動分リミット値とが入力される。リミット処理部32は、変動分リミット値作成部31により作成した変動分リミット値に応じて、マスク後変動量算出部21からの彩度信号の変動量をリミットして出力する。すなわち、リミット処理部32は、変動分リミット値作成部31からの出力(DSLMT)と、マスク後変動量算出部21からの出力(DLTM_S)とに基づいて、彩度信号の変動分の出力(DLTML_S)を作成する。リミット処理部32は、彩度信号の変動量をリミットしないときはSout=Sin+Sin*DLTM_Sを出力する。ここでDLTM_SS=Sin*DLTM_Sとすると、リミット処理部32は、DLTM_SS<DSLMTのとき、(22)式で定義される値(DLTML_S)を出力値とする。
DLTML_S=DLTM_SS (22)
DLTML_S=DLTM_SS (22)
また、リミット処理部32は、DLTM_SS≧DSLMTのとき、DLTML_S=DSLMTとする。彩度信号(S)の出力は、原信号SinとDLTML_Sとの和になり、図15に示すような出力特性となる。リミット処理部32は、S出力部33にリミット処理後の信号DLTML_Sを出力する。S出力部33は、リミット処理部32からの信号DLTML_Sと、RGB−HSV変換部2からの彩度信号の入力値Sinとを加算して出力する。
このように、変動分リミット処理回路30では、原信号に対してリミットが働かないため、変動分がないときは原信号をそのまま出力することができる。
続いて、明度処理部5での明度信号の変動分のリミット処理について説明する。図17に示すように、明度処理部5は、上述した彩度処理部4と同様の構成を有する。すなわち、明度処理部5は、上述した色相処理部3の構成に加えて、さらに変動分リミット処理回路30とV出力部34とを備える。
図17に示すマスク後変動量算出部21において、明度信号に関するマスク後の変動量DLTM_Vは、(23)式のように求める。
DLTM_V=DLT_V*Mout (23)
DLTM_V=DLT_V*Mout (23)
(23)式において、DLT_Vは明度信号に関する変動量、Moutは最小値選択部25で選択された係数を表す。
変動分リミット値作成部31には、RGB−HSV変換部2からの明度信号が入力される。リミット処理部32には、RGB−HSV変換部2からの明度信号及び彩度信号と、マスク後変動量算出分21からの明度の変動量と、変動分リミット値作成部31からの変動分リミット値とが入力される。V出力部34には、RGB−HSV変換部2からの明度信号とリミット処理部32からの出力信号とが入力される。
ここで、変動分リミット値作成部31からの明度信号の変動分リミット値をDVLMT、マスク後変動量算出分21からのVの変動分の出力をDLTM_Vとする。リミット処理部32においてリミット処理をしないときは、V出力部34では、(24)式で定義される信号(Vout)を出力する。
Vout=Vin+Vin*Sin*DLTM_V (24)
Vout=Vin+Vin*Sin*DLTM_V (24)
(24)式において、明度信号の入力値をVin、彩度信号の入力値をSin、明度信号の変動量をDLT_Vとする。
一方、DLTM_VV=Vin*Sin*DLTM_Vとすると、リミット処理部32でリミットされた場合のリミット処理部32からの出力は、以下のようになる。すなわち、リミット処理部32は、DLTM_VV<DVLMTのとき、DLTML_V=DLTM_VV、DLTM_VV≧DVLMTのときDLTML_V=DVLMTを出力する。
そして、V出力部34は、リミット処理部32からの出力とRGB−HSV変換部2からの明度信号とを加算して出力する。なお、図示しないが、第1の実施の形態に係る画像処理装置は、H出力部26、S出力部33、及びV出力部34からの各信号をRGB−HSV変換部2とは逆の演算によりRGB色空間の信号に変換するHSV−RGB変換部を備えていてもよい。このHSV−RGB変換部は、RGB信号であるRout、Gout及びBoutを出力する。
以上のように、第1の実施の形態に係る画像処理装置におけるHSV空間での色相(H)の多分割による処理では、設定値を切り換えて間を補間する処理なので、演算回路自体が1組だけでよく、設定値だけを多く与えるだけで、細かい調整が可能となる。
つまり、第1の実施の形態に係る画像処理装置によれば、色相歪みを抑え、レンジを超えてしまった信号を色相以外の信号に置き換えることで、違和感の少ない表現が可能となる。
また、第1の実施の形態に係る画像処理装置によれば、分割が多いほど調整の精度を上げられ、回路の削減効果を大きくすることができる。さらに、第1の実施の形態に係る画像処理装置によれば、必要に応じて色域マスクを設定することにより、局所的に処理を避けることができるため、さらに細かい調整が可能となる。
さらにまた、第1の実施の形態に係る画像処理装置によれば、彩度及び明度の変動分リミットを設けることにより、ダイナミックレンジを超える過大な変動を止めることができる。
<2.第2の実施の形態>
<2.第2の実施の形態>
次に、第2の実施の形態について説明する。従来、100%を超える信号を100%でリミットするとき、色は、Y(黄)、C(シアン)、M(マゼンダ)の軸の方へ色相が回り、例えば肌色の場合は黄色くなってしまう。また、信号の彩度を上げて負の信号が出たときに0%でリミットすると、R(赤)、G(緑)、B(青)の軸の方へ回って、少しマゼンダよりの花の色は、真っ赤になってしまう。そこで、第2の実施の形態に係る画像処理装置では、明度が100%以上の明度信号又は彩度が100%以上の彩度信号に対して、色相歪みが無いようにリミット処理する。すなわち、第2の実施の形態に係る画像処理装置では、色相歪みを抑え、レンジを超えてしまった信号を色相以外の信号に置き換えることで、違和感の少ない表現を可能とする。
続いて、第2の実施の形態に係る画像処理装置の構成例について説明する。図18に示すように、第2の実施の形態に係る画像処理装置1は、信号処理部40と、RGB−HSV変換部41と、HSV信号処理部42と、リミット処理部43と、HSV−RGB変換部44とを備える。
信号処理部40には、RGB信号としてRin、Gin、Binが入力される。信号処理部40は、RGB−HSV変換部41に対して所定の信号処理を施した後のRGB信号形式のR1、G1、B1を出力する。
RGB−HSV変換部41には、信号処理部40からRGB信号形式の信号であるR1、G1、B1が入力される。RGB−HSV変換部41は、これらの信号をRGB色空間からHSV色空間の信号である色相信号H1、彩度信号S1(0%〜200%)、明度信号V1(0%〜200%)の各信号成分に変換し、HSV信号処理部42に出力する。
HSV信号処理部42には、色相信号H1、彩度信号S1(0%〜200%)、明度信号V1(0%〜200%)が入力される。HSV信号処理部42は、リミット処理部43に対して、所定の信号処理を施した色相信号H2、彩度信号S2、明度信号V2を出力する。
リミット処理部43は、彩度ハーフリミット部50と、明度変調部51と、明度ハーフリミット部52と、彩度減衰部53とを備える。彩度ハーフリミット部50には、HSV信号処理部42からの彩度信号S2及び色相信号H2が入力される。彩度ハーフリミット部50は、彩度が100%以上の彩度信号に対して、後に詳述するリミット処理を実行する。そして、彩度ハーフリミット部50は、明度変調部51及び彩度減衰部53に対してリミット処理後の彩度信号S3を出力する。
明度変調部51には、HSV信号処理部42からの色相信号H2、彩度信号S2、明度信号V2及び彩度ハーフリミット部50からの彩度信号S3が入力される。明度変調部51は、彩度信号(S2)の彩度が100%以上の場合に、明度信号(V2)に対して、後に詳述する所定の設定値に応じた明度の変調処理を実行する。そして、明度変調部51は、明度ハーフリミット部52及び彩度減衰部53に対して明度変調処理後の明度信号V3を出力する。
明度ハーフリミット部52には、明度変調部51から明度信号V3が入力される。明度ハーフリミット部52は、明度(V)が100%以上の明度信号に対して、後に詳述するリミット処理を行う。そして、明度ハーフリミット部52は、彩度減衰部53及びHSV−RGB変換部44に対して、明度信号V4を出力する。
彩度減衰部53には、明度変調部51から明度信号V3、明度ハーフリミット部52から明度信号V4、彩度ハーフリミット部50から彩度信号S3が入力される。彩度減衰部53は、明度信号の明度が100%以上の場合に、彩度信号S3に対して後に詳述する彩度の小さい方から色を抜いていく減衰処理を実行する。そして、彩度減衰部53は、彩度信号S4をHSV−RGB変換部44に出力する。
次に、HSV−RGB変換部44には、HSV信号処理部42からの色相信号H2、彩度減衰部53からの彩度信号S4、明度ハーフリミット部52からの明度信号V4が入力され、RGB−HSV変換部41とは逆の演算処理を実行する。すなわち、HSV−RGB変換部44は、HSV形式の信号をHSV色空間からRGB色空間に変換する。また、HSV−RGB変換部44は、変換したRGB信号をそれぞれ0〜100%となるようにリミット処理する。そして、HSV−RGB変換部44は、リミット後のRGB信号としてRout(0%〜100%)、Gout(0%〜100%)、Bout(0%〜100%)をそれぞれ出力する。
このように、第2の実施の形態に係る画像処理装置1においては、リミット処理部43が、HSV色空間に変換した彩度信号及び明度信号でリミット処理を実行することにより、色相を保ったリミット処理が可能となる。
続いて、第2の実施の形態に係る画像処理装置1において、RGB信号が100%を超えて100%でリミットする処理について説明する。以下の説明では、RGBの最大値をMAX、最小値をMIN、残りをMIDとする。
例えば、図19に示すように、MAX、MID、MINの比率が一定の信号を徐々に大きくしていくと、MAXから100%になり、MAXとMIDで決まるYCMのいずれかの色相になる。そして、最終的には、MAX、MID、MINの比率が一定の信号は、MAX、MID、MIN全てが100%となるため、白になる。また、MAXが100%を超えると、色相も彩度も保持されない。
一方、RGB−HSV変換部41によりRGB信号をHSV信号に変換してからリミット処理部43により明度でリミットすると、色相及び彩度が保持されるため、RGBの比率が図20に示すようになる。すなわち、RGB−HSV変換部41によりRGB信号をHSV信号に変換してから明度(V)でリミットすると、色度が保たれる。
次に、第2の実施の形態に係る画像処理装置1において、RGB信号の彩度を上げて、負になった信号を0%でリミットする処理について説明する。
RGBのMAXが一定で色相を保持して彩度を徐々に上げるようにすると、図21に示すようにMINから0%になり、最終的にMAXのみの単色となる。この図21に示す場合において、色相は保持されない。
一方、RGB−HSV変換部41によりRGB信号からHSV信号に変換してからリミット処理部43により彩度でリミットすると、色相が保持される。したがって、第2の実施の形態に係る画像処理装置1では、図22に示すように、HSV信号の(MID/MIN)/(MAX−MIN)を固定した状態とすることができる。このように、RGB−HSV変換部41によりRGB信号をHSV信号に変換してからリミット処理部43によりリミットすることにより、色相を保ったリミットが可能となる。
続いて、図23〜図26を参照しながら、リミット処理部43の彩度ハーフリミット部50及び明度変調部51における処理について説明する。まず、彩度ハーフリミット部50での処理について説明する。
[彩度ハーフリミット処理]
[彩度ハーフリミット処理]
図23に示すように、彩度ハーフリミット部50には、HSV信号処理部42から色相信号Hin、彩度信号Sinが入力される。ここで、図21及び図22に示す彩度の100%以上の動きは、図24のようになる。
例えば、図24(a)のように、HSV−RGB変換部44によりRGB空間に戻してからリミットすると、図21に示すようなRGBリミットとなる。また、図24(b)のように彩度でリミットすると図22に示すようになる。しかし、この図24(b)のようにリミットすると、信号が固定されてしまうので、つぶれた画になってしまう。
そこで、彩度ハーフリミット部50では、図24(c)に示すように、完全に彩度でリミットしないで、少し残してRGBに戻してリミットすることで、図24(a)より色相の周りを少なくしたリミットが可能となる。
彩度ハーフリミット部50は、色相信号に基づく設定値を所定単位の色相毎に切り換えて設定し、この設定値に基づいて彩度が100%以上の彩度信号に対してリミット処理を実行する。すなわち、彩度ハーフリミット部50では、彩度が100%を超えた彩度信号に対して、(25)式で定義される処理を実行する。
Sout=(Sin−1.0)*SHLGN+1.0 (25)
Sout=(Sin−1.0)*SHLGN+1.0 (25)
(25)式において、SHLGNは0〜1.0の範囲の値であり、彩度ハーフリミット部50で処理前の彩度信号をSin、彩度ハーフリミット部50で処理後の彩度信号をSoutとする。(25)式において、SHLGN=0.5のとき、図24(c)となり、SHLGN=0のとき、図24(b)となり、SHLGN=1.0のとき、図24(a)となる。しかし、マンセルの彩度と色相の関係にも見られるように、色相が回って好ましい色相と好ましくない色相がある。
そこで、彩度ハーフリミット部50では、図25に示すように、縦軸の設定値(SHLGN)を6個に設定して、横軸の色相(Hin)が60度毎に設定値を切り換えるようにする。これにより、彩度ハーフリミット部50では、R(赤)からY(黄)とY(黄)からG(緑)の間をRGBに残る量を多めにして、それぞれ、R(赤)やG(緑)に移動する量を多めに設定することができる。なお、彩度ハーフリミット部50では、上述した60度毎ではなく、設定値の数を増やして、例えば120度、240度毎に設定値を切り換えるようにしてもよい。
[明度変調処理]
[明度変調処理]
続いて、明度変調部51による明度変調処理について説明する。明度変調部51には、HSV信号処理部42からの色相信号Hin、彩度信号Sin、明度信号Vin及び彩度ハーフリミット部50からの出力値SHLoutが入力される。
図22に示すように、彩度を100%でリミットすると、彩度が100%のときのRGBの量に固定されてしまうので、彩度の変化があるにもかかわらず、画像が潰れて浮いたように見えてしまう。そこで、明度変調部51においては、彩度が100%を超えたときに明度信号に変化を与えることで、画像に自然な変化を与えることが可能となる。
明度変調部51は、彩度信号の彩度が100%以上の場合に、明度信号に対して、色相信号に基づく設定値に応じた変調処理を実行する。すなわち、明度変調部51は、(26)式で定義される変調処理を実行する。
Vout=Vin+Vin*(Sin-1.0)*VMGN (26)
Vout=Vin+Vin*(Sin-1.0)*VMGN (26)
(26)式において、正負で制御可能な設定値をVMGN、変調処理後の明度信号をVout、
変調処理前の明度信号をVin、変調処理前の彩度信号をSinとする。VMGNは、負のほうが好ましいが正にも対応する。明度変調部51では、(26)式で定義するような処理をすることで、彩度が100%を超えた場合でも、色相を変えずに画像の特徴を出すことが可能となる。
変調処理前の明度信号をVin、変調処理前の彩度信号をSinとする。VMGNは、負のほうが好ましいが正にも対応する。明度変調部51では、(26)式で定義するような処理をすることで、彩度が100%を超えた場合でも、色相を変えずに画像の特徴を出すことが可能となる。
また、RGB軸とYCMの軸では、彩度の動きに対してRGBの総和の変化が異なる。すなわち、RGBの軸はYCMの軸の2倍である。そこで、明度変調部51では、図26に示すように、縦軸の設定値VMGNの値をRGB及びYCMの2つに分けて、その間を横軸の色相信号の値Hinで補完することが好ましい。
さらに、明度変調部51は、彩度ハーフリミット部50から彩度信号の出力値(SHLout)を用いて、(27)式で定義される変調処理を実行する。
Vout=Vin+Vin*(Sin-SHLout)*VMGN (27)
Vout=Vin+Vin*(Sin-SHLout)*VMGN (27)
(27)式において、正負で制御可能な設定値をVMGN、変調処理後の明度信号をVout、
変調処理前の明度信号をVin、変調処理前の彩度信号をSinとする。
変調処理前の明度信号をVin、変調処理前の彩度信号をSinとする。
このように、彩度ハーフリミット部50及び明度変調部51を連動することにより、彩度ハーフリミット部50でRGB出力を大きくしたときは、明度変調部51での変調を小さくすることができる。
続いて、図27〜図29を用いて、明度ハーフリミット部52及び彩度減衰部53の処理動作を説明する。
[明度ハーフリミット処理]
[明度ハーフリミット処理]
図27に示すように、明度ハーフリミット部52には、明度信号Vinが入力される。図28(a)に示すように、明度信号VinをRGB−HSV変換部41によりRGBに戻してリミットすると、図19に示すリミットと同じようになる。また、図28(b)のように、明度でリミットすると、図20のリミットのようになる。しかし、図28(b)の領域における信号は、固定されてしまうため、結果としてつぶれた画像を生じさせてしまう。
そこで、明度ハーフリミット部52では、図28(c)のように、信号を完全に明度でリミットしないで、少し残した状態でHSV−RGB変換部44によりRGB信号に戻してリミットする。これにより、図28(a)の場合と比較して、色相の周りを少なくしたリミットが可能となる。
明度ハーフリミット部52は、明度が100%を超えた明度信号に対して、以下の(28)式で定義される処理をする。なお、以下の説明では、式中のV及びSは、100%を1.0として表す。
VHLout=(Vin−1.0)*VHLGN+1.0 (28)
VHLout=(Vin−1.0)*VHLGN+1.0 (28)
(28)式において、VHLGNは、明度信号をリミットするための設定値であり、0〜1.0の範囲の値である。また、明度ハーフリミット部52で処理前の明度信号をVin、明度ハーフリミット部52で処理後の明度信号をVHLoutとする。(28)式において、VHLGN=0.5のときは、図28(c)の状態となる。また、(28)式において、VHLGN=0のときは図28(b)、VHLGN=1.0のときは図28(a)の状態となる。
また、図28(c)の状態になって(28)式におけるVHLGNを大きい値にしたくなく、彩度も100%近く又はそれ以上になると、色相の変化が小さくなり、画に変化を出すことが難しい。そこで、明度ハーフリミット部52では、図29に示すように、縦軸に示す設定値VHLGNを2つ設定できるようにして、彩度信号Sinが100%以上又は100%未満の場合に応じて設定値を切り換える。すなわち、明度ハーフリミット部52では、彩度信号に応じて明度信号をリミットするための設定値を設定し、この設定値に基づいて明度信号をリミットすることにより、色相の変化を大きくして、画に違いを出すことが可能となる。
[彩度減衰処理]
[彩度減衰処理]
続いて、彩度減衰部53における彩度減衰処理について説明する。彩度減衰部53には、明度変調部51又は明度ハーフリミット部52からの明度信号の出力値Vin、彩度ハーフリミット部50からの彩度信号の出力値Sinが入力される。例えば、信号を大きくして100%を超えてRGBでリミットをかけると、彩度が下がり色相の回らないRGBやYMCでも変化を感じることが可能となる。彩度減衰部53では、このような彩度の小さい方から色を抜いていく減衰処理を、HSV色空間の中で色相を変えずに行う。
彩度減衰部53では、明度信号の明度が100%以上の場合に、彩度信号に対して彩度の小さい方から色を抜いていく彩度減衰処理を実行する。すなわち彩度減衰部53では、(29)式で定義される処理を行う。
Sout=Sin-(Vin-1.0)*(1.0-Sin) (29)
Sout=Sin-(Vin-1.0)*(1.0-Sin) (29)
(29)式において、彩度減衰部53での処理後の彩度信号の出力値をSout、彩度減衰部53に入力される明度信号の値をVin、彩度減衰部53に入力される彩度信号の値をSinとする。
また、彩度減衰部53では、(29)式において明度信号の入力値Vinが1.0を超えたとき、すなわち彩度が100%以上の彩度信号に対して減衰処理(リミット)の強さを指定するため、HSV空間で(30)式で定義される処理を実行する。
Sout=Sin-(Vin-1.0)*(1.0-Sin)*SLGN (30)
Sout=Sin-(Vin-1.0)*(1.0-Sin)*SLGN (30)
(30)式において、彩度減衰部53での処理後の彩度信号の出力値をSout、彩度減衰部53に入力される明度信号の値をVin、彩度減衰部53に入力される彩度信号の値をSin、減衰処理の強さを指定するための設定値をSLGNとする。(30)式でSLGN=1.0のとき、RGBとYCMでRGBでのリミットと同じ処理となる。このような彩度減衰部53での処理により、色相を変えずに、彩度で変化を出すことができる。
さらに、図27に示すように、彩度減衰部53は、明度ハーフリミット部52からの出力(VHLout)を用いて、(31)式で定義される減衰処理を実行する。
Sout=Sin-(Vin-VHLout)*(1.0-Sin)*SLGN (31)
Sout=Sin-(Vin-VHLout)*(1.0-Sin)*SLGN (31)
(31)式において、彩度減衰部53での処理後の彩度信号の出力値をSout、彩度減衰部53に入力される明度信号の値をVin、彩度減衰部53に入力される彩度信号の値をSin、減衰処理の強さを指定するための設定値をSLGNとする。このように、リミット処理部43においては、明度ハーフリミット部52と彩度減衰部53とを連動させることにより、(31)式におけるSLGN=1.0のときは、VHLoutの値に関わらず彩度信号の出力値Soutを一定とすることができる。
以上のように、第2の実施の形態に係る画像処理装置1によれば、色相歪みを抑え、レンジを超えてしまった信号を色相以外の信号に置き換えることで、違和感の少ない表現が可能となる。
<3.第3の実施の形態>
<3.第3の実施の形態>
次に、第3の実施の形態について説明する。従来、輝度階調を変える処理をするときは、Y色差でYを非線形にしたり、RGB信号でRGBと同じ特性で非線形処理をしていたため、RGB色空間における明るさの成分のキャパシティを超えてしまう。これらの処理は、無彩色では問題無いが、Y色差のYで処理をすると彩度が変わってしまい、RGBで処理をすると色相と彩度が変わってしまう不具合が生じてしまう。そこで、第3の実施の形態に係る画像処理装置では、HSV色空間の明度信号で輝度の非線形処理を行うことで、色度を変えない処理が可能となる。
第3の実施の形態に係る画像処理装置1は、図30に示すように、RGB−HSV変換部41と、非線形処理部60と、HSV色処理部61と、H出力部62と、S出力部63と、V出力部64と、HSV−RGB変換部44とを備える。非線形処理部60は、明度変動量算出部70と、彩度係数算出部71と、明度補正部72とを備える。
RGB−HSV変換部41では、RGB信号形式の入力信号(Rin、Gin、Vin、)が入力され、色相信号、彩度信号、明度信号の各信号成分がRGB形式からHSV形式に変換される。
RGB−HSV変換部41で変換された明度信号(V1)は、V出力部64、明度変動量算出部70、HSV色処理部61及びV出力部64に供給される。また、RGB−HSV変換部41で変換された色相信号(H1)は、HSV色処理部61、H出力部62に供給される。また、RGB−HSV変換部41で変換された彩度信号(S1)は、彩度係数算出部71、HSV色処理部61及びS出力部63に供給される。
HSV色処理部61には、RGB−HSV変換部41で変換されたHSV信号(H1、S1、V1)が供給される。HSV色処理部61は、各信号に基づいて色相(H)、彩度(S)及び明度(V)の変動分を算出する。そして、HSV色処理部61は、Hの変動分をH出力部に、Sの変動分をS出力部、及びVの変動分をV出力部にそれぞれ供給する。
H出力部62は、HSV色処理部61からのHの変動分を入力し、HSV−RGB変換部44に色相信号(H2)を供給する。
S出力部63は、HSV色処理部61からのSの変動分を入力し、HSV−RGB変換部44に彩度信号(S2)を供給する。
V出力部64は、明度補正部72からの出力値(DLT_Vout)及びHSV色処理部61からのVの変動分を入力し、HSV−RGB変換部44に明度信号(V2)を供給する。
HSV−RGB変換部44では、H出力部62、S出力部63及びV出力部64からの各信号(H2、S2、V2)をRGB−HSV変換部41とは逆の演算により変換する。そして、HSV−RGB変換部44は、変換後のRGB信号であるRout、Gout及びBoutを出力する。
[非線形処理]
[非線形処理]
続いて、非線形処理部60による非線形処理の詳細について図31〜図33を参照しながら説明する。非線形処理部60では、RGB−HSV変換部41により変換した明度信号に基づいて、図31及び図32に示すような輝度の非線形処理を施す。図31には、縦軸に出力される彩度信号の出力値(Vout)、横軸に入力される彩度信号(Vin)を0から100%までを16分割して表わす。非線形処理部60は、図31に示すように、彩度信号(Vin)を16分割して、横軸の値が(1/16)から(15/16)の各点で変動量を設定して折れ線で繋ぐ処理を実行する。
具体的に、明度変動量算出部70では、以下のようにして入力される明度信号(Vin)の変動量を算出する。例えば、明度変動量算出部70では、明度信号が0から99.9%の範囲で、10ビットで「00 0000 0000」から「11 1111 1111(1023)」とする。また、AREA=Vin[9:6]、KV=Vin[5:0](KVは、0から(63/64)として扱う。)とする。また、明度変動量算出部70では、明度信号の入力VinをVinによる処理の区間を分けるAREAと、明度信号の入力値Vinによる補間の係数KVに分ける。
一例として、AREAを3とすると、このAREA3は、(3/16)と(4/16)との間となる。明度変動量算出部70は、明度信号の値を複数に分割し、該複数に分割した各分割点での明度信号の変動量を算出する。具体的に、明度変動量算出部70は、(32)式で定義される明度の変動量DLT_Vを算出する。
DLT_V=(DLT4−DLT3)*KV+DLT3 (32)
DLT_V=(DLT4−DLT3)*KV+DLT3 (32)
(32)式において、(3/16)の変動量をDLT3、(4/16)の変動量をDLT4、明度の変動量をDLT_V、明度信号の入力値Vinによる補間の係数をKVとする。つまり、明度変動量算出部70は、AREAの値で前後の変動量を選択してKVで補正することにより、明度の変動量を算出する。
彩度係数算出部71は、彩度信号に基づいて、明度信号の変動量を補正するための係数を算出する。図33に示すように、彩度係数算出部71は、RGB−HSV変換部41から供給される彩度信号(S1)に対して、0から1.0までの範囲である係数を算出する。図33において、横軸が彩度入力信号Vin、縦軸が係数KSを表している。彩度係数算出部71は、設定値の減衰始めであるSMINと、減衰の幅であるWDとが与えられている場合、以下のように係数KSを算出する。
すなわち、彩度係数算出部71は、第1の設定値として、彩度信号SinがSMINよりも小さい場合には、KS=1.0とする。また、彩度係数算出部71は、第2の設定値として、彩度信号Sinが減衰始めSMINに減衰幅WDを加えた値よりも大きい場合には、KS=0とする。さらに、彩度係数算出部71は、第3の設定値として、第1の設定値と第2の設定値との間は、(33)式で定義される値、すなわち、0から1.0までの値をKSとする。
KS=(Sin−SMIN)/WD (33)
KS=(Sin−SMIN)/WD (33)
つまり、彩度係数算出部71は、彩度信号Sinの減衰幅をWD、減衰開始の彩度信号の値をSMINとした場合に、Sin>SMIN、かつ、Sin<(SMIN+WD)を満たすときは、0から1.0までの範囲となる係数(KS)を算出する。
明度補正部72は、明度変動量算出部70により算出した各分割点での明度信号の変動量と、彩度係数算出部71により算出した係数とを乗じた値に、明度変量算出部70に入力される明度信号の値(Vin)を加算する。ここで、明度変動量算出部70により算出した明度信号の変動量をDLT_Vとすると、明度補正部72からの出力信号(DLT_Vout)は、(34)式のように表わされる。
DLT_Vout=Vin+DLT_V (34)
DLT_Vout=Vin+DLT_V (34)
ここで、明度信号の変動量をDLT_V、彩度係数算出部71から出力される係数をKS、明度変量算出部70に入力される明度信号の値をVinとすると、明度補正部72からの出力信号DLT_Voutは、(35)式のように表わされる。
DLT_Vout=Vin+DLT_V*KS (35)
DLT_Vout=Vin+DLT_V*KS (35)
このように、非線形処理部60では、彩度係数算出部71からの出力を用いて明度変動量算出部70からの出力を補正することにより、低彩度の領域のみについて非線形処理を行うことができる。
以上のように、第3の実施の形態に係る画像処理装置1によれば、HSV色空間の明度を用いて輝度の非線形処理を行うことで、色度を変えずに非線形処理を行うことが可能となる。つまり、従来のように、Y色差のYやRGBで輝度の非線形処理をすると、色度がずれて本来の色と異なる色になり、不自然になってしまうが、第3の実施の形態に係る画像処理装置1によれば、色度を変えずに非線形処理を行うことが可能となる。また、第3の実施の形態に係る画像処理装置1によれば、HSV色空間の彩度を用いることで低彩度だけを非線形にすることができるので、HSV色空間の明度の値の視覚的にずれる色の濃いところに影響を与えない処理ができる。また、第3の実施の形態に係る画像処理装置1によれば、色の処理との組み合わせにより、低彩度と高彩度の特徴を別々に作ることができる。
なお、上述した実施の形態では、画像処理装置による処理のプログラムを、ハードウェア又はソフトウェア或いは両者の複合構成によって実行することが可能である。例えば、ソフトウェアによる処理は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールする方法、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールする方法等により実行可能である。
1 画像処理装置、2 RGB−HSV変換部、3 色相処理部、4 彩度処理部、5 明度処理部、6 HSV−RGB変換部、10 閾値選択部、11 低彩度変動量算出部、12 高彩度変動量算出部、13 切り換え係数算出部、14 変動量算出部、20 マスク処理部、21 マスク後変動量算出部、22 Hマスク係数算出部、23 Sマスク係数算出部、24 マスク係数出力部、25 最小値選択部、26 H出力部、30 変動分リミット処理回路、31 変動分リミット値作成部、32 リミット処理部、33 S出力部、34 V出力部、40 信号処理部、41 RGB−HSV変換部、42 HSV信号処理部、43 リミット処理部、44 HSV−RGB変換部、50 彩度ハーフリミット部、51 明度変調部、52 明度ハーフリミット部、53 彩度減衰部、60 非線形処理部、61 HSV色処理部、62 H出力部、63 S出力部、64 V出力部、70 明度変動量算出部、71 彩度係数算出部、72 明度補正部
Claims (22)
- RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号を含む別の色空間に変換する色変換部と、
上記色相信号の値を略等間隔に複数に分割し、当該複数に分割した区間毎に、上記色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量を算出する変動量算出部と、
上記変動量算出部で算出された色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量に基づいて、該変動量に対応する上記色相信号、彩度信号及び明度信号のうち少なくともいずれか1つを出力する出力部と
を備える画像処理装置。 - 上記色相信号の値を略等間隔に複数に分割し、当該複数に分割した区間に基づいて上記彩度信号の低彩度領域の変動量を算出する低彩度変動量算出部と、
上記色相信号の値を略等間隔に複数に分割し、当該複数に分割した区間に基づいて上記彩度信号の高彩度領域の変動量を算出する高彩度変動量算出部と
をさらに備え、
上記変動量算出部は、上記低彩度領域の変動量及び上記高彩度領域の変動量に基づいて、上記変動量を算出する請求項1記載の画像処理装置。 - 上記分割した色相信号の値に基づいて上記高彩度領域と上記低彩度領域とを設定するための閾値を選択する閾値選択部と、
上記高彩度領域と上記低彩度領域との間の変動量を線形に切り換えるための係数を、上記彩度信号と上記閾値選択部で選択した閾値とに基づいて算出する切り換え係数算出部と
をさらに備え、
上記変動量算出部は、(1)式で定義される変動量DLToutを算出する請求項2記載の画像処理装置。
DLTout=(DLTHout−DLTLout)*KS+DLTLout (1)
但し、上記低彩度変動量算出部からの変動量をDLTLout、上記高彩度変動量算出部からの変動量をDLTHout、上記切り換え係数算出部からの係数をKSとする。 - 上記色相信号に関する第1の係数を上記色相信号から算出する色相マスク係数算出部と、
上記彩度信号に関する第2の係数を上記彩度信号から算出する彩度マスク係数算出部と、
上記第1の係数及び第2の係数を加算して第3の係数を出力するマスク係数出力部と
を有するマスク処理部と、
上記マスク係数出力部で出力された第3の係数と、上記変動量算出部からの変動量とに基づいて、色相及び彩度の平面上に形成される所定の領域に対してマスク処理を実行し、マスク処理後の色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくとも1つの変動量を算出するマスク後変動量算出部と
をさらに備え、
上記出力部は、上記マスク後変動量算出部からの変動量に基づいて、上記色相信号、彩度信号及び明度信号を出力する請求項1記載の画像処理装置。 - 上記マスク処理部を複数備え、当該マスク処理部は、複数のマスク係数出力部から出力される第3の係数のうち最も小さいものを選択する最小値選択部をさらに有する請求項4記載の画像処理装置。
- 上記変動量算出部により、上記彩度信号又は明度信号の変動量を算出する場合において、
上記彩度信号又は明度信号に基づいて、上記マスク後変動量算出部により算出した彩度信号又は明度信号の変動量をリミットするための変動分リミット値を作成する変動分リミット値作成部と、
上記変動分リミット値作成部により作成した変動分リミット値に応じて、上記マスク後変動量算出部からの彩度信号又は明度信号の変動量をリミットして出力するリミット処理部と
をさらに備える請求項5記載の画像処理装置。 - RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号の各信号成分を含む別の色空間に変換する色変換工程と、
上記色相信号の値を略等間隔に複数に分割し、当該複数に分割した区間毎に、上記色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量を算出する変動量算出工程と、
上記変動量算出工程で算出した色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量に基づいて、該変動量に対応する上記色相信号、彩度信号及び明度信号のうち少なくともいずれか1つを出力する出力工程と
を有する画像処理方法。 - RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号の各信号成分を含む別の色空間に変換する色変換工程と、
上記色相信号の値を略等間隔に複数に分割し、当該複数に分割した区間毎に、上記色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量を算出する変動量算出工程と、
上記変動量算出工程で算出した色相信号、彩度信号又は明度信号のうち少なくともいずれか1つの変動量に基づいて、該変動量に対応する上記色相信号、彩度信号及び明度信号のうち少なくともいずれか1つを出力する出力工程と
を有する画像処理方法を情報処理装置に実行させるためのプログラム。 - RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号を含む別の色空間に変換する色変換部と、
明度が100%以上の上記明度信号又は彩度が100%以上の上記彩度信号に対して、色相歪みが無いようにリミット処理するリミット処理部と、
上記リミット処理部でリミット処理された明度信号又は彩度信号に基づいて、上記色相信号、彩度信号及び明度信号をRGB色空間の出力信号に変換する逆色変換部と
を備える画像処理装置。 - 上記第2のリミット処理部は、上記色相信号に基づく第1の設定値を所定単位の色相毎に切り換えて設定し、当該第1の設定値に基づいて上記彩度が100%以上の彩度信号をリミットする彩度ハーフリミット部をさらに備える請求項9記載の画像処理装置。
- 上記彩度ハーフリミット部は、約60度単位の色相毎に、上記第1の設定値を切り換える請求項10記載の画像処理装置。
- 上記リミット処理部は、
上記彩度信号の彩度が100%以上の場合に、上記明度信号に対して、上記色相信号に基づく第2の設定値に応じた変調処理を実行する明度変調部をさらに備える請求項11記載の画像処理装置。 - 上記明度変調部は、上記彩度ハーフリミット部から彩度信号の出力SHLoutを用いて、(2)式で定義される上記変調処理を実行する請求項12記載の画像処理装置。
Vout=Vin*(Sin-SHLout)*VMGN (2)
但し、変調処理後の明度信号をVout、変調処理前の明度信号をVin、変調処理前の彩度信号をSin、上記第2の設定値をVMGNとする。 - 上記リミット処理部は、
上記彩度信号に応じて上記明度信号をリミットするための第3の設定値を設定し、当該第3の設定値に基づいて当該明度信号をリミットする明度ハーフリミット部をさらに備える請求項13記載の画像処理装置。 - 上記リミット処理部は、
上記明度信号の明度が100%以上の場合に、上記彩度信号に対して彩度の小さい方から色を抜いていく彩度減衰処理を実行する彩度減衰部をさらに備える請求項14記載の画像処理装置。 - 上記彩度減衰部は、上記明度ハーフリミット部からの出力VHLoutを用いて、(3)式で定義される上記減衰処理を実行する請求項15記載の画像処理装置。
Sout=Sin-(Vin-VHLout)*(1.0-Sin)*SLGN (3)
但し、リミットする前の明度信号をVin、リミット前の彩度信号をSin、リミット後の彩度信号をSout、減衰処理の強さを指定するための設定値をSLGNとする。 - RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号を含む別の色空間に変換する色変換工程と、
明度が100%以上の上記明度信号又は彩度が100%以上の上記彩度信号に対して、色相歪みが無いようにリミット処理するリミット処理工程と、
上記リミット処理工程でリミット処理された明度信号又は彩度信号に基づいて、上記色相信号、彩度信号及び明度信号をRGB色空間の出力信号に変換する逆色変換工程と
を有する画像処理方法。 - RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号を含む別の色空間に変換する色変換工程と、
明度が100%以上の上記明度信号又は彩度が100%以上の上記彩度信号に対して、色相歪みが無いようにリミット処理するリミット処理工程と、
上記リミット処理工程でリミット処理された明度信号又は彩度信号に基づいて、上記色相信号、彩度信号及び明度信号をRGB色空間の出力信号に変換する逆色変換工程と
を有する画像処理方法を情報処理装置に実行させるためのプログラム。 - RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号を含む別の色空間に変換する色変換部と、
上記明度信号の値を複数に分割し、該複数に分割した各分割点での明度信号の変動量を算出する明度変動量算出部と、
上記明度変動量算出部により算出された明度信号の変動量に基づいて、上記色相信号、彩度信号及び明度信号をRGB色空間の出力信号に変換する逆色変換部と
を備える画像処理装置。 - 上記彩度信号に基づいて、上記明度信号の変動量を補正するための係数を算出する彩度係数算出部と、
上記彩度係数算出部により算出した係数に基づいて、上記明度信号の変動量を補正する明度補正部と
をさらに備える請求項19記載の画像処理装置。 - RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号の各信号成分を含む別の色空間に変換する色変換工程と、
上記明度信号の値を複数に分割し、該複数に分割した各分割点での明度信号の変動量を算出する明度変動量算出工程と、
上記明度変動量算工程で算出された明度信号の変動量に基づいて、上記色相信号、彩度信号及び明度信号をRGB色空間の出力信号に変換する逆色変換工程と
を有する画像処理方法。 - RGB色空間の入力信号を、色相信号、彩度信号及び明度信号の各信号成分を含む別の色空間に変換する色変換工程と、
上記明度信号の値を複数に分割し、該複数に分割した各分割点での明度信号の変動量を算出する明度変動量算出工程と、
上記明度変動量算工程で算出された明度信号の変動量に基づいて、上記色相信号、彩度信号及び明度信号をRGB色空間の出力信号に変換する逆色変換工程と
を有する画像処理方法を情報処理装置に実行させるためのプログラム。
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JP2008212067A JP2010048973A (ja) | 2008-08-20 | 2008-08-20 | 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム |
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2008
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