JP2010081051A - 色変換方法、色変換装置、色変換プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】数多くの情報を予め登録することなく、画像データの色変換を精度良く行う。
【解決手段】色変換装置は、参照すべき色情報としてグレーデータを取得し（ステップＳ２０）、そのグレーデータを二次元平面に投影したときの投影座標ａを求める（ステップＳ３０）。そして、所定の変換式に基づいて投影座標ａを投影座標ａ’に非線形変換し（ステップＳ４０）、非線形変換された投影座標ａ’と、２種類の基準光源に対応して予め登録された２つの基準座標ｖ_０およびｖ_１との位置関係に基づいて、補間係数ｔを算出する（ステップＳ５０）。こうして算出した補間係数ｔと、２種類の基準光源に対応して予め登録された２つの基準マトリクスＭ_０、Ｍ_１とに基づいて、色変換マトリクスＭを算出し（ステップＳ６０）、この色変換マトリクスＭに基づいて画像データの色変換を行う（ステップＳ７０）。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像データの色を変換する方法、装置およびプログラムに関する。

従来、デジタルカメラで撮像して得られた画像データの色を光源の種類に応じて適切に変換するための色変換処理が提案されている。たとえば特許文献１には、撮像素子により得られた色信号を二次元平面に投影して光源推定座標を求め、求められた光源推定座標に基づいて照明光源の種類を推定して、その推定結果に基づいて色変換処理に用いる色変換マトリクスを補間する技術が開示されている。

特開２００６−２７０１３５号公報

特許文献１に開示される従来技術によれば、予め複数登録された三角形等の多角形の光源選択エリアの中から光源推定座標を内包する多角形を求め、その多角形の各頂点に対応する補間基準座標に対してそれぞれ割り当てられたマトリクス係数を合成することにより、色変換マトリクスを補間している。したがって、精度良く色変換処理を行うためには数多くの光源選択エリアおよび補間基準座標の情報を予め登録しておく必要があり、これはメモリ容量の圧迫や処理負荷の増大につながる。

本発明による色変換方法は、参照すべき色情報を取得し、色情報を二次元平面に投影したときの投影座標を求め、所定の変換式に基づいて投影座標を非線形変換し、非線形変換された投影座標と、複数種類の基準光源に対応して予め登録された複数の基準座標との位置関係に基づいて、補間係数を算出し、この補間係数と、複数種類の基準光源に対応して予め登録された複数の基準マトリクスとに基づいて、色変換マトリクスを算出し、この色変換マトリクスに基づいて画像データの色変換を行う。
本発明による色変換装置は、複数種類の基準光源にそれぞれ対応する複数の基準座標および基準マトリクスが記録された記録手段と、参照すべき色情報を取得する色情報取得手段と、色情報取得手段により取得された色情報を二次元平面に投影したときの投影座標を求める投影座標算出手段と、所定の変換式に基づいて投影座標を非線形変換する非線形変換手段と、非線形変換手段により非線形変換された投影座標と、記録手段に記録された複数の基準座標との位置関係に基づいて、補間係数を算出する補間係数算出手段と、補間係数算出手段により算出された補間係数と、記録手段に記録された複数の基準マトリクスとに基づいて、色変換マトリクスを算出する色変換マトリスク算出手段と、色変換マトリスク算出手段により算出された色変換マトリクスに基づいて画像データの色変換を行う色変換手段とを備える。
本発明による色変換プログラムは、上記の色変換方法をコンピュータに実行させるためのものである。

本発明によれば、数多くの情報を予め登録することなく、画像データの色変換を精度良く行うことができる。

−第１の実施の形態−
本発明の一実施の形態による色変換方法を実現する色変換処理について説明する。この色変換処理は、デジタルカメラなどの撮像装置によって撮像された画像データの色を、撮像時の光源の種類に応じて適切に変換するためのものである。なお、撮像装置にはＣＣＤやＣＭＯＳなどを用いた撮像素子が設けられており、この撮像素子によって取得された画素ごとの色情報により画像データが表される。

図１は、本発明の一実施の形態による色変換処理を実行するためのシステム構成を示す図である。色変換装置１は、パーソナルコンピュータなどのコンピュータによって構成されており、色変換処理を行うための色変換プログラムを実行する。この色変換プログラムは、記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭ２またはメモリカード３に記録されており、これらの記録媒体から色変換装置１へ提供される。なお、他の記録媒体、たとえばＤＶＤ−ＲＯＭやＵＳＢメモリ等を利用して色変換プログラムを色変換装置１へ提供してもよい。あるいは、サーバ装置４から電気通信回線５を経由して色変換装置１へ色変換プログラムを提供することもできる。

図２は、色変換装置１の構成を示す図である。色変換装置１は、ＣＰＵ１０、記録部１１、表示部１２および操作部１３を備える。ＣＰＵ１０は、色変換プログラムを実行することで実現される機能により、色情報取得部１０１、投影座標算出部１０２、非線形変換部１０３、補間係数算出部１０４、色変換マトリクス算出部１０５および色変換部１０６の各部分を機能的に有する。

色情報取得部１０１は、画像データの色変換を行う際に使用する色変換マトリクスを求めるために参照すべき色情報を取得する。この色情報には、光源の色の特徴が反映されているものが選択される。たとえば、色変換対象として入力された画像データが示す画像中でユーザに指定された部分の色情報が、参照すべき色情報として色情報取得部１０１により取得される。この場合、ユーザは、画像中で白などの無彩色の物体に該当する部分を指定することにより、色情報取得部１０１に色情報を取得させることができる。なお、ユーザが指定する代わりに、色変換装置１が無彩色の物体に該当する部分を自動的に判別するようにしてもよい。あるいは、光源を直接撮像して得られた画像の一部を使用してもよい。この色情報は、グレーデータとも呼ばれる。

投影座標算出部１０２は、色情報取得部１０１によって取得された色情報（グレーデータ）を二次元平面に投影したときの投影座標を求める。ここでいう二次元平面とは、Ｒ／Ｇ座標軸およびＢ／Ｇ座標軸により表現される平面である。すなわち、Ｒ(赤)、Ｇ（緑）およびＢ（青）の各色の値で表される色情報に対して、そのＲ値をＧ値で除算した値（Ｒ／Ｇ値）と、Ｂ値をＧ値で除算した値（Ｂ／Ｇ値）とを求め、これらの値に対応する二次元平面上の座標値を求める。

非線形変換部１０３は、投影座標算出部１０２によって求められた投影座標を所定の変換式に基づいて非線形変換する。この非線形変換は、様々な光源の色特性を表す座標点を前述の二次元平面上において特定したときに、その座標点の軌跡が直線状とはならないことに起因する誤差を解消するために行われる。すなわち、各種光源の色特性の非線形性を打ち消すために、非線形変換部１０３によって投影座標が非線形変換される。

補間係数算出部１０４は、記録部１１に記録されている基準マトリクスを補間して画像データの色変換に用いる色変換マトリクスを求めるための補間係数を算出する。基準マトリクスは９つのマトリクス係数によって構成される３行３列の行列式であり、２種類の基準光源（たとえば、ＣＩＥの規定によるＤ65光源およびＡ光源）に対応して、予め２つ登録されている。また、これらの基準光源に対応して予め登録された２つの基準座標も、記録部１１に記録されている。この基準座標は、前述の二次元平面上において２種類の基準光源の色特性をそれぞれ表す座標点である。

色変換マトリクス算出部１０５は、補間係数算出部１０４によって算出された補間係数と、記録部１１に記録されている基準マトリクスとに基づいて、色変換マトリクスを算出する。この色変換マトリクスは、基準マトリクスと同様に３行３列の行列式であり、色変換対象とする画像データを取得した際の光源に適した各マトリクス係数が設定される。

色変換部１０６は、色変換マトリクス算出部１０５によって算出された色変換マトリクスに基づいて、色変換対象とする画像データの色変換を行う。こうして色変換された画像データは、撮像時の光源の種類に応じてその色が適切に補正されている。

記録部１１は、ハードディスクやメモリ等によって構成され、色変換装置１が利用する各種のデータや情報が記録されている。たとえば、ＣＤ−ＲＯＭ２やメモリカード３などから提供された色変換プログラムや、前述の２種類の基準光源にそれぞれ対応する２つの基準マトリクスおよび２つの基準座標などの情報が、記録部１１に記録されている。ＣＰＵ１０は、記録部１１に記録された様々な情報の中から、前述のような各種の処理を実行するために必要なものを適宜読み出して利用する。

表示部１２は、液晶ディスプレイなどによって構成される表示装置である。色変換装置１は、表示部１２において、色変換前の画像データに基づく画像や、色変換後の画像データに基づく画像などを表示することができる。

操作部１３は、キーボードやマウス等によって構成される操作入力装置である。ユーザは、操作部１３を用いて、色変換処理の実行を色変換装置１に指示したり、前述のグレーデータを取得する画像中の部分を指定したりすることができる。

次に、色変換装置１による色変換処理について説明する。色変換装置１は、図３に示すフローチャートをＣＰＵ１０において実行することにより、色変換処理を行う。ステップＳ１０において、ＣＰＵ１０は、色変換の対象とする画像データを入力する。この画像データの入力は、たとえば、不図示の撮像装置によって撮像された画像データが図１のメモリカード３に記録された後に、そのメモリカード３が色変換装置１にセットされることで行われる。

ステップＳ２０において、ＣＰＵ１０は、色情報取得部１０１の機能により、前述のグレーデータ、すなわち色変換マトリクスを求めるために参照すべき色情報を取得する。ここでは前述したように、たとえば、ステップＳ１０で取得した画像データが示す画像中で指定された部分の色情報をグレーデータとして取得することができる。あるいは、画像中で無彩色部分を自動的に判別し、その部分の色情報をグレーデータとして取得したり、ステップＳ１０の画像データとは別にグレーデータを取得したりしてもよい。なお、自動的に無彩色部分の色情報を判別するときには、たとえば、”Colour Imaging: Vision and Technology” （L. W. MacDonald & M. R. Luo, ed., §5.2, John Wiley & Sons Ltd, 1999）に開示されている方法などを利用することができる。

ステップＳ３０において、ＣＰＵ１０は、投影座標算出部１０２の機能により、ステップＳ２０で取得したグレーデータを前述の二次元平面上に投影したときの投影座標ａを求める。この投影座標ａは、ステップＳ１０で取得したグレーデータのＲＧＢ値をそれぞれＲ_ｇ、Ｇ_ｇ、Ｂ_ｇとすると、次の式（１）のように表される。
ａ＝（（Ｒ_ｇ／Ｇ_ｇ），（Ｂ_ｇ／Ｇ_ｇ）） ・・・（１）

ステップＳ４０において、ＣＰＵ１０は、非線形変換部１０３の機能により、ステップＳ３０で求められた投影座標ａを非線形変換する。この非線形変換は、前述のように、所定の変換式に基づいて行われる。

たとえば、様々な基準光源（ここでは、ＣＩＥの規定による各種のDaylight光源、およびＡ光源）の下で取得されたグレーデータを二次元平面に投影したときの軌跡が、図４の符号４１に示す曲線で表されるものとする。この曲線４１の近似式は、下記の式（２）で表される。
（Ｂ／Ｇ）＝０．７９／（Ｒ／Ｇ）−０．３５ ・・・（２）

上記の式（２）を用いて、ステップＳ１０で取得した式（１）によって表されるグレーデータの投影座標ａは、下記の式（３）によって表される投影座標ａ’に非線形変換される。
ａ’＝（（Ｒ_ｇ／Ｇ_ｇ）'，（Ｂ_ｇ／Ｇ_ｇ）） ・・・（３）
ただし、（Ｒ_ｇ／Ｇ_ｇ）'＝０．７９／（Ｒ_ｇ／Ｇ_ｇ）−０．３５

上記のようにして非線形変換された投影座標ａ’を用いて以降の処理を実行することにより、曲線４１の代わりに直線４２上で、ステップＳ１０で取得したグレーデータに対応する座標点を特定することができる。したがって、様々な光源の色特性を表す座標点の軌跡が直線状ではないことに起因する誤差を解消し、正確な色変換を実現できる。なお、直線４２は、Ｄ65光源に対応する座標点４３と、Ａ光源に対応する座標点４４とを通る直線である。

ステップＳ５０において、ＣＰＵ１０は、補間係数算出部１０４の機能により、ステップＳ４０で非線形変換された投影座標ａ’と、記録部１１に記録された２つの基準座標との位置関係に基づいて、前述の基準マトリクスを補間して色変換マトリクスを求めるための補間係数を算出する。

補間係数を算出する方法を図５により説明する。たとえば、ステップＳ４０で非線形変換された投影座標ａ’が、二次元平面上で図５に示す位置にあるとする。この場合、２つの基準座標ｖ_０およびｖ_１を通る直線上で投影座標ａ’に最も近い座標点ａ_ｔを求める。この座標点ａ_ｔは、下記の式（４）のように表される。なお、基準座標ｖ_０、ｖ_１は、前述の２つの基準光源、すなわちＤ65光源とＡ光源にそれぞれ対応するものであり、図４の座標点４３、４４にそれぞれ相当する。
・・・（４）

ここで、投影座標ａ’および座標点ａ_ｔを通る直線と、基準座標ｖ_０およびｖ_１を通る直線とは、互いに直交する。したがって、下記の式（５）が成立する。
・・・（５）

上記の式（４）および（５）より、下記の式（６）が導かれる。
・・・（６）

ステップＳ５０において、ＣＰＵ１０は、上記の式（６）により表されるｔを補間係数として求める。この補間係数ｔは、基準座標ｖ_０、ｖ_１の座標値をそれぞれ下記の式（７）、（８）のように表すと、下記の式（９）のように表される。
ｖ_０＝（（Ｒ_０／Ｇ_０），（Ｂ_０／Ｇ_０）） ・・・（７）
ｖ_１＝（（Ｒ_１／Ｇ_１），（Ｂ_１／Ｇ_１）） ・・・（８）

・・・（９）

なお、ステップＳ５０で求められた補間係数ｔの値が１よりも大きい場合、または０未満の場合は、適切な色変換が行えないと判断し、図３に示すフローチャートを中止して色変換処理を中断するようにしてもよい。また０，１でクリップしてもよい。また、１より大きい場合、０未満の場合に応じて、所定の色変換マトリスクを使うようにしてもよい。

ステップＳ６０において、ＣＰＵ１１は、色変換マトリクス算出部１０５の機能により、ステップＳ５０で算出した補間係数ｔと、記録部１１に記録された２つの基準マトリクスとに基づいて、色変換を行うための色変換マトリクスを算出する。

前述の２つの基準光源、すなわちＤ65光源とＡ光源にそれぞれ対応する２つの基準マトリクスをそれぞれＭ_０、Ｍ_１と表すと、式（６）、（９）によって表される補間係数ｔを用いて、色変換マトリクスＭは下記の式（１０）により算出される。
Ｍ＝（１−ｔ）Ｍ_０＋ｔＭ_１ ・・・（１０）

ここで、基準マトリクスＭ_０、Ｍ_１をそれぞれ下記の式（１１）、（１２）のように表すと、色変換マトリクスＭは式（１３）のように表される。
・・・（１１）


・・・（１２）



・・・（１３）

ステップＳ７０において、ＣＰＵ１１は、色変換部１０６の機能により、ステップＳ６０で算出された色変換マトリクスＭに基づいて、ステップＳ１０で入力した画像データの色変換処理を行う。たとえば、ホワイトバランス調節後の画像データにおける各画素のＲＧＢ値を用いて、下記の式（１４）により、色変換後の各画素の測色値Ｘ、Ｙ、Ｚを求める。
・・・（１４）

ステップＳ７０を実行したら、ＣＰＵ１１は図３のフローチャートを終了する。このような処理を実行することにより、色変換装置１は画像データの色変換を行う。なお、色変換後の画像データに基づく画像を表示部１２へ表示するようにしてもよい。

以上説明した色変換処理を行った後の画像データにおける平均色差の測定結果の一例を図６に示す。なお、図６では、ＣＩＥの規定による各種の光源（Ａ光源、Ｆ光源およびＤ光源）の下でMacbeth Color Checkerを撮像して得られた画像データを用いて測定した平均色差ΔＥ_９４ ^＊の例を示している。

図６において、記号「×」によって示される破線は、ステップＳ４０の非線形変換を行わずに求めた補間係数に基づいて算出した色変換マトリクスを用いて色変換された画像データの平均色差を表している。一方、記号「＊」によって示される破線は、本実施形態による色変換方法が行われた画像データ、すなわち、式（１３）で表される色変換マトリクスＭを用いた色変換処理によって色変換された画像データの平均色差を表している。なお、実線は、平均色差の最小理論値、すなわち、理想的な色変換マトリスクによって色変換された画像データの平均色差を示している。

図６において、前者の破線と後者の破線を比較すると、全てのＦ光源およびＤ光源に対して、前者の破線よりも下の位置、すなわち平均色差が少ない方の位置に後者の破線が存在している。これにより、本実施形態による色変換方法を用いると、非線形変換を行わない場合に比べて平均色差を低減できることが分かる。なお、Ｄ65光源とＡ光源は前述のように基準光源として用いられているため、非線形変換の有無による平均色差の違いは生じない。

以上説明した第１の実施の形態によると、次の作用効果を奏する。

（１）色変換装置１は、ＣＰＵ１０が実行する色変換処理により、参照すべき色情報としてグレーデータを取得し（ステップＳ２０）、そのグレーデータを二次元平面に投影したときの投影座標ａを求める（ステップＳ３０）。そして、所定の変換式に基づいて投影座標ａを投影座標ａ’に非線形変換し（ステップＳ４０）、非線形変換された投影座標ａ’と、２種類の基準光源に対応して予め登録された２つの基準座標ｖ_０およびｖ_１との位置関係に基づいて、補間係数ｔを算出する（ステップＳ５０）。こうして算出した補間係数ｔと、２種類の基準光源に対応して予め登録された２つの基準マトリクスＭ_０、Ｍ_１とに基づいて、色変換マトリクスＭを算出し（ステップＳ６０）、この色変換マトリクスＭに基づいて画像データの色変換を行う（ステップＳ７０）。このようにしたので、数多くの情報を予め登録することなく、画像データの色変換を精度良く行うことができる。

（２）記録部１１には、予め登録された２つの基準座標ｖ_０およびｖ_１と、２つの基準マトリクスＭ_０、Ｍ_１とが記録されている。すなわち、記録部１１において、基準座標および基準マトリクスは、２種類の基準光源に対応してそれぞれ２つずつ登録されている。したがって、数多くの基準座標と基準マトリクスの情報を記録部１１に記録しておく必要がなく、記録部１１の記録容量を少なくすることができる。

（３）ステップＳ３０では、式（１）を用いて、取得したグレーデータのＲ値をＧ値で除算した値と、取得したグレーデータのＢ値をＧ値で除算した値とに対応する二次元平面上の座標値を求めることにより、投影座標ａを求める。これにより、投影座標ａを簡単に求めることができる。

（４）ステップＳ２０では、ステップＳ１０で入力された色変換対象とする画像データが示す画像中でユーザに指定された部分の色情報を、グレーデータとして取得することができる。したがって、グレーデータを簡単に取得することができる。

なお、以上説明した第１の実施の形態においては、式（３）により投影座標の非線形変換を行うこととしたが、非線形変換に用いる式はこれに限定されない。たとえば、２次以上の多項式などを用いてもよい。また、exponential関数や三角関数でもよい。あるいは、非線形変換を省略してもよい。

−第２の実施の形態−
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、色変換に用いる色変換マトリクスを構成する係数ごとに、前述の基準座標ｖ_０、ｖ_１と非線形変換後の投影座標ａ’の各座標値（Ｒ／Ｇ軸方向の座標値とＢ／Ｇ軸方向の座標値）のうち、当該係数と相関度の高いいずれか一方を用いて、補間係数を算出する。その具体的な方法を以下において説明する。

本実施の形態で用いる色変換マトリクスＭ_２を、たとえば下記の式（１５）のように定義する。
・・・（１５）

上記の式（１５）における色変換マトリクスＭ_２の各マトリクス係数は、前述したＣＩＥの規定による各種のDaylight光源の下で取得されたグレーデータに対して、Ｒ／Ｇ軸方向における相関性を示す軌跡が直線に近いものと、Ｂ／Ｇ軸方向における相関性を示す軌跡が直線に近いものとがある。ここでは、ｍ₂₄、ｍ₂₅、ｍ₂₈、ｍ₂₉の各マトリクス係数については、Ｒ／Ｇ軸方向における相関性の軌跡が直線に近く、ｍ₂₁、ｍ₂₂、ｍ₂₃、ｍ₂₆、ｍ₂₇の各マトリクス係数については、Ｂ／Ｇ軸方向における相関性の軌跡が直線に近いものとして考える。すなわち、マトリクス係数ｍ₂₄、ｍ₂₅、ｍ₂₈、ｍ₂₉はＲ／Ｇ座標軸に対応付けられており、マトリクス係数ｍ₂₁、ｍ₂₂、ｍ₂₃、ｍ₂₆、ｍ₂₇はＢ／Ｇ座標軸に対応付けられているものとする。このように、本実施の形態において色変換マトリクスＭ_２を構成するマトリクス係数の各々は、二次元平面における２つの座標軸のいずれか一方にそれぞれ対応付けられている。

上記のような場合、図３のステップＳ５０において、前者の各マトリクス係数（ｍ₂₄、ｍ₂₅、ｍ₂₈、ｍ₂₉）に対する補間係数ｔ_１は、下記の式（１６）によって求められる。また、後者の各マトリクス係数（ｍ₂₁、ｍ₂₂、ｍ₂₃、ｍ₂₆、ｍ₂₇）に対する補間係数ｔ_２は、下記の式（１７）によって求められる。なお、式（１６）、（１７）は、前述の式（９）から導き出すことができる。こうして補間係数ｔ_１およびｔ_２を求めることにより、色変換マトリクスＭ_２におけるマトリクス係数の各々に対応付けられた座標軸の違いに応じて、マトリクス係数ごとに補間係数の算出方法を切り換える。
・・・（１６）


・・・（１７）

上記の補間係数ｔ_１、ｔ_２と、前述の式（１１）、（１２）で表される基準マトリクスＭ_０、Ｍ_１とに基づいて、式（１５）を次の式（１８）のように書き換えることができる。図３のステップＳ６０では、この式（１８）により、色変換マトリクスＭ_２を算出する。

・・・（１８）

図３のステップＳ７０では、上記の式（１８）で表される色変換マトリクスＭ_２を用いて画像データの色変換処理を行う。これにより、本実施形態による色変換方法が実現される。

以上説明した色変換処理を行った後の画像データにおける平均色差の測定結果の一例を図７に示す。図７において、記号「×」によって示される破線は、図６と同様に、ステップＳ４０の非線形変換を行わずに、第１の実施の形態で説明した方法で算出した色変換マトリクスを用いて色変換された画像データの平均色差を表している。一方、記号「＊」によって示される破線は、ステップＳ４０の非線形変換を行わずに、上記で説明したようにマトリクス係数ごとに算出方法を切り換えて補正係数を算出し、これを用いて求めた色変換マトリクスにより色変換した画像データの平均色差を表している。なお、実線は、図６と同様に、平均色差の最小理論値、すなわち、理想的な色変換マトリスクによって色変換された画像データの平均色差を示している。

図７において、前者の破線と後者の破線を比較すると、全てのＤ光源に対して、前者の破線よりも下の位置、すなわち平均色差が少ない方の位置に後者の破線が存在している。これにより、本実施形態による色変換方法を用いると、Ｄ光源について平均色差を低減できることが分かる。なお、ここでは非線形変換していない場合の平均色差の測定結果を示しており、非線形変換した場合の測定結果は示していないが、非線形変換することにより、さらに平均色差を低減できることはいうまでもない。

以上説明した第２の実施の形態によれば、色変換マトリクスＭ_２は、複数のマトリクス係数ｍ₂₁〜ｍ₂₉によってそれぞれ構成されている。このマトリクス係数の各々は、二次元平面における２つの座標軸Ｒ／Ｇ、Ｂ／Ｇのいずれか一方にそれぞれ対応付けられている。そして、色変換装置１は、ステップＳ５０において、マトリクス係数の各々に対応付けられた座標軸の違いに応じて、マトリクス係数ごとに補間係数の算出方法を切り換える。すなわち、マトリクス係数ごとに、非線形変換された投影座標ａ’のうち当該マトリクス係数に対応付けられた座標軸に対する座標値と、２つの基準座標ｖ_０およびｖ_１のうち当該マトリクス係数に対応付けられた座標軸に対する各座標値とに基づいて、補間係数ｔ_１またはｔ_２を算出する。このようにしたので、より一層精度良く画像データの色変換を行うことができる。

なお、以上説明した第２の実施の形態において、マトリクス係数と対応する座標軸の組み合わせは上記の例に限定されない。色変換マトリクスを構成する各マトリクス係数が二次元平面のＲ／Ｇ軸またはＢ／Ｇ軸のいずれか一方にそれぞれ対応付けられており、その対応付けに応じてマトリクス係数ごとに補間係数の算出方法が切り換えられる限り、どのような組合せとしてもよい。また、マトリクス係数と対応付けるのはＲ／Ｇ軸、Ｂ／Ｇ軸でなくとも、二次元平面との直線であればよく、二つ以上でも良い。

−第３の実施の形態−
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態では、３種類以上の基準光源にそれぞれ対応する３つ以上の基準マトリクスおよび基準座標に基づいて色変換マトリクスを算出する方法を説明する。

撮影時の光源Ｉを既知の複数の光源Ｉ_ｉの線形結合で表すことができるとすると、下記の式（１９）が成り立つ。
・・・（１９）

上記の式（１９）で表される光源Ｉの下で撮像装置により完全拡散面を撮像したときのＲ出力は、下記の式（２０）のように計算される。

・・・（２０）

Ｇ出力、Ｂ出力についても、式（２０）と同様にして計算される。結局、Ｒ，Ｇ，Ｂは下記の式（２１）のように表される。なお、式（２１）において、Ｒ_ｉ，Ｇ_ｉ，Ｂ_ｉはそれぞれ光源Ｉ_ｉでのＲＧＢ値である。
，

，

・・・（２１）

撮影時の光源ＩをＮ種の複数の光源Ｉ_ｉでの線形結合とし、マトリスク表現をすると、上記の式（２１）で表されるＲ，Ｇ，Ｂは、下記の式（２２）のように書き換えられる。
・・・（２２）

上記の式（２２）より係数ｋ_ｉが求められれば、ＲＧＢからＸＹＺへの色変換マトリクスＭは下記の式（２３）で求められる。
・・・（２３）

ここで、上記の式（２３）において、色変換マトリクスＭ_ｉは光源Ｉ_ｉでの色変換マトリクスである。そして、撮影時にＧのレベルが常に一定となるように撮影したとすると、式（２２）においてＧ_ｉ＝１と置くことができ、式（２２）が下記の式（２４）のように書き換えられる。
・・・（２４）

上記の式（２４）のＲ_ｉ，Ｂ_ｉはそれぞれＧ_ｉに対する比であると考えられるので、撮影光源および各基準光源のグレーデータが得られれば、式（２４）より、ｋ_１，ｋ_２，・・・，ｋ_Ｎを求めることができる。つまり、グレーデータのＲ／ＧがＲに対応し、Ｂ／ＧがＢに対応する。

また、式（２４）においてＮ＝３の場合は、式（２４）を下記の式（２５）のように書き換えることができる。
・・・（２５）

上記の式（２５）により、ｋ_１，ｋ_２，ｋ_３の値が一意に求まる。このｋ_１，ｋ_２，ｋ_３を補間係数として求めることにより、式（２３）に基づいて色変換マトリスクＭが算出される。こうして３種類以上の基準光源にそれぞれ対応する３つ以上の基準マトリクスおよび基準座標に基づいて色変換マトリクスを算出することができる。

以上説明したようにして求められた色変換マトリクスにより色変換処理を行った後の画像データにおける平均色差の測定結果の一例を図８に示す。図８において、記号「×」によって示される破線は、第１の実施の形態で説明した方法により色変換された画像データの平均色差を表している。また、記号「＊」によって示される破線は、本実施の形態で説明した方法を用いて、３種類の基準光源にそれぞれ対応する３つの基準マトリクスおよび基準座標に基づいて色変換マトリクスを算出し、これを用いて色変換された画像データの平均色差を表している。さらに、記号「□」によって示される破線は、第１の実施の形態で説明したような非線形変換を行った後に、本実施の形態で説明した方法を用いて、３種類の基準光源にそれぞれ対応する３つの基準マトリクスおよび基準座標に基づいて色変換マトリクスを算出し、これを用いて色変換された画像データの平均色差を表している。なお、実線は、図６および７と同様に、平均色差の最小理論値、すなわち、理想的な色変換マトリスクによって色変換された画像データの平均色差を示している。

図８において各破線を比較すると、Ｆ光源、Ｄ光源いずれの場合についても、本実施形態で説明した方法を用いることで平均色差を全体的に低減できることが分かる。

なお、上述した各実施の形態では、コンピュータによって構成される色変換装置１において色変換処理を行うこととしたが、これを撮像装置内に搭載されたＣＰＵなどにおいて実行してもよい。あるいは、色変換処理専用の回路を撮像装置内に設けてもよい。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

本発明の一実施の形態による色変換処理を実行するためのシステム構成を示す図である。 色変換装置の構成を示す図である。 色変換装置のＣＰＵが実行する処理のフローチャートを示す図である。 様々な基準光源の下で取得されたグレーデータを二次元平面に投影したときの軌跡を示す図である。 補間係数を算出する方法を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態による色変換処理を行った後の画像データにおける平均色差の測定結果の一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による色変換処理を行った後の画像データにおける平均色差の測定結果の一例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による色変換処理を行った後の画像データにおける平均色差の測定結果の一例を示す図である。

符号の説明

１ 色変換装置
１０ ＣＰＵ
１１ 記録部
１２ 表示部
１３ 操作部
１０１ 色情報取得部
１０２ 投影座標算出部
１０３ 非線形変換部
１０４ 補間係数算出部
１０５ 色変換マトリクス算出部
１０６ 色変換部

Claims (15)

1. 参照すべき色情報を取得し、
   前記色情報を二次元平面に投影したときの投影座標を求め、
   所定の変換式に基づいて前記投影座標を非線形変換し、
   非線形変換された前記投影座標と、複数種類の基準光源に対応して予め登録された複数の基準座標との位置関係に基づいて、補間係数を算出し、
   前記補間係数と、前記複数種類の基準光源に対応して予め登録された複数の基準マトリクスとに基づいて、色変換マトリクスを算出し、
   前記色変換マトリクスに基づいて画像データの色変換を行うことを特徴とする色変換方法。
2. 請求項１に記載の色変換方法において、
   前記色変換マトリクスは、複数のマトリクス係数によってそれぞれ構成されており、
   前記マトリクス係数の各々は、前記二次元平面における２つの座標軸のいずれか一方にそれぞれ対応付けられており、
   前記マトリクス係数の各々に対応付けられた座標軸の違いに応じて、前記マトリクス係数ごとに前記補間係数の算出方法を切り換えることを特徴とする色変換方法。
3. 請求項２に記載の色変換方法において、
   前記マトリクス係数ごとに、非線形変換された前記投影座標のうち当該マトリクス係数に対応付けられた座標軸に対する座標値と、前記複数の基準座標のうち当該マトリクス係数に対応付けられた座標軸に対する各座標値とに基づいて、前記補間係数を算出することを特徴とする色変換方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の色変換方法において、
   前記基準座標および前記基準マトリクスは、２種類の基準光源に対応してそれぞれ２つずつ登録されていることを特徴とする色変換方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の色変換方法において、
   前記色情報はＲＧＢ値によって表され、
   前記二次元平面の座標軸はＲ／ＧおよびＢ／Ｇによって表され、
   前記色情報のＲ値をＧ値で除算した値と、前記色情報のＢ値をＧ値で除算した値とに対応する前記二次元平面上の座標値を求めることにより、前記投影座標を求めることを特徴とする色変換方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の色変換方法において、
   前記画像データが示す画像中で指定された部分の色情報を前記参照すべき色情報として取得することを特徴とする色変換方法。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の色変換方法において、
   前記色情報はグレーデータであることを特徴とする色変換方法。
8. 複数種類の基準光源にそれぞれ対応する複数の基準座標および基準マトリクスが記録された記録手段と、
   参照すべき色情報を取得する色情報取得手段と、
   前記色情報取得手段により取得された色情報を二次元平面に投影したときの投影座標を求める投影座標算出手段と、
   所定の変換式に基づいて前記投影座標を非線形変換する非線形変換手段と、
   前記非線形変換手段により非線形変換された投影座標と、前記記録手段に記録された複数の基準座標との位置関係に基づいて、補間係数を算出する補間係数算出手段と、
   前記補間係数算出手段により算出された補間係数と、前記記録手段に記録された複数の基準マトリクスとに基づいて、色変換マトリクスを算出する色変換マトリスク算出手段と、
   前記色変換マトリスク算出手段により算出された色変換マトリクスに基づいて画像データの色変換を行う色変換手段とを備えることを特徴とする色変換装置。
9. 請求項８に記載の色変換装置において、
   前記色変換マトリクスは、複数のマトリクス係数によってそれぞれ構成されており、
   前記マトリクス係数の各々は、前記二次元平面における２つの座標軸のいずれか一方にそれぞれ対応付けられており、
   前記補間係数算出手段は、前記マトリクス係数の各々に対応付けられた座標軸の違いに応じて、前記マトリクス係数ごとに前記補間係数の算出方法を切り換えることを特徴とする色変換装置。
10. 請求項９に記載の色変換装置において、
    前記補間係数算出手段は、前記マトリクス係数ごとに、前記非線形変換手段により非線形変換された投影座標のうち当該マトリクス係数に対応付けられた座標軸に対する座標値と、前記複数の基準座標のうち当該マトリクス係数に対応付けられた座標軸に対する各座標値とに基づいて、前記補間係数を算出することを特徴とする色変換装置。
11. 請求項８〜１０のいずれか一項に記載の色変換装置において、
    前記基準座標および前記基準マトリクスは、２種類の基準光源に対応してそれぞれ２つずつ前記記録手段に記録されていることを特徴とする色変換装置。
12. 請求項８〜１１のいずれか一項に記載の色変換装置において、
    前記色情報はＲＧＢ値によって表され、
    前記二次元平面の座標軸はＲ／ＧおよびＢ／Ｇによって表され、
    前記投影座標算出手段は、前記色情報のＲ値をＧ値で除算した値と、前記色情報のＢ値をＧ値で除算した値とに対応する前記二次元平面上の座標値を求めることにより、前記投影座標を求めることを特徴とする色変換装置。
13. 請求項８〜１２のいずれか一項に記載の色変換装置において、
    前記色情報取得手段は、前記画像データが示す画像中で指定された部分の色情報を前記参照すべき色情報として取得することを特徴とする色変換装置。
14. 請求項８〜１３のいずれか一項に記載の色変換装置において、
    前記色情報はグレーデータであることを特徴とする色変換装置。
15. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の色変換方法をコンピュータに実行させるための色変換プログラム。