JP2011188319A

JP2011188319A - 色補正方法及び色補正装置

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Publication number: JP2011188319A
Application number: JP2010052497A
Authority: JP
Inventors: Izumi Matsui; 泉松井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2011-09-22

Abstract

【課題】ＲＧＢ単色においても色補正処理を行うことが可能な色補正方法を提供する。
【解決手段】本発明の色補正方法は、ＲＧＢデータで表されるカラー画像データの色相および彩度の少なくとも一つを算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された前記色相および前記彩度の少なくとも一つから、前記カラー画像データの特徴を抽出する特徴抽出ステップと、前記特徴抽出ステップで抽出された前記カラー画像データの特徴から、該カラー画像データの色補正を行うためのマトリクス係数を生成するマトリクス係数生成ステップと、前記マトリクス係数生成ステップで生成された前記マトリクス係数を用いて、前記カラー画像データのマトリクス演算を行うマトリクス演算ステップと、前記マトリクス演算ステップでマトリクス演算が行われた前記カラー画像データを出力する出力ステップとを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、カラー画像を補正することが可能な色補正方法及び色補正装置に関する。

近年、ＰＣ画像を複数名で視聴するためのモニタ装置として、液晶プロジェクタ装置が使用されることが多い。しかしながら、一般に液晶プロジェクタ装置は、光源として使用される超高圧水銀ランプ等の光量を有効利用できるように分光し、前記分光した光をＲＧＢ光源としている。その結果、ＲＧＢ単色の色度が基準ＲＧＢ色度（一般のＰＣで使用されているＩＥＣ（国際電気標準会議）で規格されているｓＲＧＢ規格色度等を基準ＲＧＢ色度と呼ぶ）と異なる場合がある。

基準ＲＧＢ色度と異なるＲＧＢ光源を使用しているプロジェクタでカラー画像を投射すると、本来投射されるべきではないカラー画像を投射してしまう。そのため、このように全光量を有効に活用している液晶プロジェクタ装置では、より正確なカラー画像を投射するために、入力カラー画像の色を補正する必要がある。このように基準色度と異なる液晶プロジェクタ装置で、入力カラー画像の色を補正する場合、ＲＧＢの各々の入出力特性をＲＧＢ毎に独立に制御する手法が従来使用されている。特許文献１には、前述のＲＧＢ独立に中間階調でのＲＧＢ比率を変更し、特定の中間色でのみ色度を補正することが可能な処理が提案されている。

特開平１１−２２３８０８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、ＲＧＢ単色の場合には照度が変化するだけであり、色補正処理の効果が望めない。そこで本発明は、ＲＧＢ単色の場合にも色補正処理を行うことが可能な色補正方法及び色補正装置を提供する。

本発明の一側面としての色補正方法は、ＲＧＢデータで表されるカラー画像データの色相および彩度の少なくとも一つを算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された前記色相および前記彩度の少なくとも一つから、前記カラー画像データの特徴を抽出する特徴抽出ステップと、前記特徴抽出ステップで抽出された前記カラー画像データの特徴から、該カラー画像データの色補正を行うためのマトリクス係数を生成するマトリクス係数生成ステップと、前記マトリクス係数生成ステップで生成された前記マトリクス係数を用いて、前記カラー画像データのマトリクス演算を行うマトリクス演算ステップと、前記マトリクス演算ステップでマトリクス演算が行われた前記カラー画像データを出力する出力ステップとを有する。

また、本発明の他の側面としての色補正装置は、ＲＧＢデータで表されるカラー画像データに対する色相および彩度の少なくとも一つを算出する演算回路と、前記演算回路で算出された前記色相および前記彩度の少なくとも一つから、前記カラー画像データの特徴を抽出する特徴抽出回路と、前記特徴抽出回路で抽出された前記カラー画像データの特徴から、該カラー画像データの色補正を行うためのマトリクス係数を生成するマトリクス係数生成回路と、前記マトリクス係数生成回路で生成された前記マトリクス係数を用いて前記カラー画像データのマトリクス演算を行うマトリクス演算回路と、前記マトリクス演算回路でマトリクス演算が行われた前記カラー画像データを出力する出力部とを有する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、ＲＧＢ単色の場合にも色補正処理を行うことが可能な色補正方法及び色補正装置を提供することができる。

本実施例における色補正装置のブロック図である。本実施例における色補正回路のブロック図である。基準色域と液晶プロジェクタ装置の色域を示す図である。目標色と液晶プロジェクタ装置の色の差を示す図である。ＨＳＶ色空間の説明図である。（ａ）色相／彩度による係数領域分割を示す図、（ｂ）色相／彩度による色変換方向を示す図である。本実施例におけるマトリクス係数の一例である。本実施例において、図７のマトリクス係数を用いて色補正を行った場合の色度の変化を表す色度図である。本実施例における色補正方法のフローチャートである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

まず、本実施例における色補正装置の構成について説明する。図１は、本実施例における色補正装置のブロック図である。図１において、１はデジタルＲＧＢ入力端子、２はアナログＲＧＢ入力端子、３はビデオ入力端子である。４はデジタルＲＧＢ入力信号を受け取るレシーバ、５、６はアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換回路（ＡＤ変換回路）である。７はＡＤ変換回路６でＡＤ変換されたデジタルビデオ信号を入力し、輝度を表すデジタル信号及び色を表す２種類のデジタル信号を出力するビデオデコーダである。ビデオデコーダ７の出力は、マトリクス回路８に入力され、デジタルＲＧＢ信号に変換される。レシーバ４の出力、ＡＤ変換回路５の出力、及び、マトリクス回路８の出力は、入力セレクタ回路９に入力される。入力セレクタ回路９により選択されたデジタルＲＧＢ信号は、解像度変換回路１１に入力され、フレームメモリ１０を介して、液晶パネル２０の解像度に変換される。

１２は色補正回路であり、解像度変換回路１１から出力されたＲＧＢ信号に対し、液晶プロジェクタ装置の投射色が最適になるように、色補正を行う。１３は逆Ｖ−Ｔ補正回路であり、色補正回路１２から出力されたＲＧＢ信号を入力し、液晶パネル２０の入力電圧−光透過特性（Ｖ−Ｔ特性）を逆補正するようにＲＧＢ信号を出力する。１４はムラ補正回路であり、同一電圧レベルの信号が液晶パネル２０に与えられた場合に、投射画像が均一に投射されるように面内でのムラ補正を行う。１５はパネル出力処理回路であり、ムラ補正回路１４の出力信号を液晶パネル２０を駆動できる信号に変換する。１６は電源である。１７は電源１６により供給される電力から、ランプ１８に供給する安定した高電圧を発生させるランプ駆動回路（バラスト）である。１９はインテグレータ光学系であり、ランプ１８の出力する光の均一性を高める。インテグレータ光学系１９を通過して均一性が高められた光は、パネル出力処理回路１５により制御される液晶パネル２０を通過し、投射レンズ２１を介してスクリーン２２に投射される。なお、インテグレータ光学系１９を通過した光は、ＲＧＢに分光され、ＲＧＢ光源として使用される（不図示）。このＲＧＢ光源からの光は各々１枚の液晶パネル２０を通過し、３枚の液晶パネル２０を通過したＲＧＢ光が集光されることによってカラー画像が生成される。このカラー画像は、投射レンズ２１を介してスクリーン２２に投射される。

次に図２を参照して、本実施例における色補正回路１２の構成について説明する。図２は、色補正回路１２のブロック図である。図２において、１０１、１０２、１０３は、それぞれ、Ｒ入力端子、Ｇ入力端子、Ｂ入力端子である。１０４は、入力ＲＧＢ値から明度／色相／彩度を演算する明度／色相／彩度演算回路である。１０５は、明度／色相／彩度演算回路１０４の出力から特徴抽出を行う特徴抽出回路である。１０６は、特徴抽出回路１０５の出力からマトリクス係数を生成するマトリクス係数生成回路である。１０７はマトリクス演算回路である。マトリクス演算回路１０７は、Ｒ入力端子１０１、Ｇ入力端子１０２、Ｂ入力端子１０３から入力されたＲＧＢ値に対し、マトリクス係数生成回路１０６で生成されたマトリクス係数を用いてマトリクス演算処理を施し、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’を出力する。１０８、１０９、１１０は、マトリクス演算回路１０７の出力であるＲ’、Ｇ’、Ｂ’をそれぞれ外部に出力するＲ’出力端子、Ｇ’出力端子、Ｂ’出力端子である。

次に図５を参照して、明度／色相／彩度演算回路１０４について説明する。図５（Ａ）は、１９７８年にＡｌｖｙＲａｙＳｍｉｔｈにより考案されたＨＳＶ色空間を示している。垂直軸に明度が記され、垂直軸を中心とする円の中心角が色相として表されている。また、彩度は垂直軸からの距離で表される。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の特定の明度での色相環を表すイメージ図である。色相０度は赤、色相６０度は黄を示す。同様に、１２０、１８０、２４０、３００度はそれぞれ、緑、シアン、青、マゼンタを示している。その中間色においても、０〜３６０度又は−１８０〜１８０度の色相で表すことができる。図５（Ｃ）は、彩度／明度の計算式の例である。彩度は、ＲＧＢの最大値に対するＲＧＢの最大値とＲＧＢの最小値との差の比で表され、明度はＲＧＢの最大値で表される。ここで、彩度／明度は正規化され、その最大値は１に設定されている。明度／色相／彩度演算回路１０４から出力される明度／色相／彩度は、図５（Ｃ）の式で表されるものである必要はなく、明度／色相／彩度を表現できる数値であれば他の式で表されるものであってもよい。

特徴抽出回路１０５は、明度／色相／彩度演算回路１０４から出力される明度／色相／彩度から、マトリクス係数生成回路１０６の入力データを生成する。本実施例では、色相値（０〜３６０度、又は、−１８０〜１８０度）に対し、色相値を６０で割った値（Ｈ）に明度（Ｖ）、彩度（Ｓ）を入力とする関数ｆ（Ｖ，Ｓ）を乗算したものを特徴抽出回路１０５の出力Ｃ_１（特徴抽出出力１）とする。また、彩度を特徴抽出回路１０５の出力Ｃ_２（特徴抽出出力２）とする。このとき、特徴抽出回路１０５の出力Ｃ_１、Ｃ_２はそれぞれ、出力Ｃ_１＝Ｈ・ｆ（Ｖ，Ｓ）、出力Ｃ_２＝Ｓで表される。なお本実施例では、ｆ（Ｖ，Ｓ）＝１とする。

マトリクス係数生成回路１０６は、特徴抽出回路１０５の出力Ｃ_１、Ｃ_２に基づいて、例えば図７に示されるような９要素を有する３×３マトリクス係数を生成する。色補正のために用いられるマトリクス係数は、例えば、プロジェクタに使用される光源の種類により異なる。

次に図９を参照して、本実施例における色補正方法について詳述する。図９は、本実施例における色補正方法のフローチャートである。図９に示されるように、入力されたカラー画像データは、明度／色相／彩度演算回路１０４（演算回路）において、明度（Ｖ）、色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）が演算される。また特徴抽出回路１０５において、出力Ｃ_１、Ｃ_２（特徴抽出出力１、２）が出力される。具体的には、出力Ｃ１（特徴抽出出力１）は色相（Ｈ）から抽出され、出力Ｃ２（特徴抽出出力２）は彩度（Ｓ）から抽出されている。ただし本実施例はこれに限定されるものではない。本実施例において、明度／色相／彩度演算回路１０４は、ＲＧＢデータで表されるカラー画像データの色相および彩度の少なくとも一つを算出するように構成されていればよい。このとき、特徴抽出回路１０５は、明度／色相／彩度演算回路１０４で算出された色相および彩度の少なくとも一つから、カラー画像データの特徴を抽出する。

なお、本実施例では明度（Ｖ）は使用されていないため、明度／色相／彩度演算回路１０４は、明度を算出する必要はない。ただし、色補正による効果を向上させるために必要な場合には、明度を使用してもよい。このとき、明度／色相／彩度演算回路１０４は、明度、色相、および、彩度の少なくとも二つを算出するように構成される。特徴抽出回路１０５は、明度、色相、および、彩度の少なくとも二つからカラー画像データの特徴を抽出する。

マトリクス係数生成回路１０６は、特徴抽出回路１０５で抽出されたカラー画像データの特徴から、カラー画像データの色補正を行うためのマトリクス係数を生成する。すなわち、特徴抽出回路１０５の出力Ｃ_１、Ｃ_２（特徴抽出出力１、２）はマトリクス係数生成回路１０６に入力され、例えば図７に示されるようなマトリクス係数が生成される。マトリクス演算回路１０７は、マトリクス係数生成回路１０６で生成されたマトリクス係数を用いてカラー画像データのマトリクス演算を行う。すなわち、マトリクス演算回路１０７は、マトリクス係数生成回路１０６にて生成されたマトリクス係数を用いて、入力されたカラー画像データの各ＲＧＢデータに対してマトリクス演算を行い、色補正されたカラー画像データ（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）を生成する。マトリクス演算が行われたカラー画像データは、出力端子１０８、１０９、１１０（出力部）から出力される。

なお、マトリクス係数生成回路１０６は、カラー画像データの色補正を行うために特定の色相毎（例えば、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄）に独立したマトリクス係数を生成することが好ましい。このとき、マトリクス演算回路１０７は、特定の色相毎に独立したマトリクス演算を行う。

図３は、ＣＩＥ（国際照明委員会）の定めるＬｕ‘ｖ’色空間であり、ｕ‘ｖ’色度座標を表している。ｕ‘ｖ’色度座標は色情報のみを表しており、目標色域を表す三角形の頂点が各々ＲＧＢの色度を示しており、同様に液晶プロジェクタ色域を表す三角形の頂点が各々ＲＧＢの色度を表している。液晶プロジェクタＲＧＢ色度には不要波長領域が含まれているため、Ｒ色度はＧ側、Ｇ色度はＲ側へシフトしている。このように、基準ＲＧＢ色度と液晶プロジェクタＲＧＢ色度は異なる。

図４は、目標色と液晶プロジェクタ装置の色の差を示す図である。本実施例において、図３で示されるような基準色域を目標色域とし、液晶プロジェクタ色域が目標色域と異なっている場合、実際に投射した色は、図４で示されるように、入力赤データは黄色寄りの色として投射される。また、入力黄データは緑色寄りの色として投射され、入力緑データは黄色寄りの色として投射され、入力シアンデータは青色寄りの色として投射され、入力青データはシアン色寄りの色として投射され、入力マゼンタデータは青色寄りの色として投射される。

図６（ａ）は色相／彩度による係数領域分割を示す図であり、図６（ｂ）は色相／彩度による色変換方向を示す図である。全色データを図６（ａ）のように色相／彩度方向に分割した場合、各色は図６（ｂ）のように補正すると色再現性が高められたことになり、基準色域での色度に近づく。図６（ｂ）中の矢印は、補正量を表す大きさと方向を示している。例えば、Ｒ１エリアの矢印は、Ｒ１エリアの色はマゼンタ方向に補正されることを意味し、Ｒ２も同様に、マゼンタ方向に色補正されることを意味する。このとき、その補正量はＲ２の方が大きいということを意味している。また、図６（ａ）、（ｂ）では、色に対する補正量を色相に対し１２分割、彩度に対し２分割で表示しているが、必ずしもこのような分割をする必要はない。特徴抽出回路１０５、マトリクス係数生成回路１０６により、明度／色相／彩度から、図７で示されるマトリクス係数のように連続的に変化する係数を生成することも可能である。

図８は、ｕ‘ｖ’色空間における色度図であり、図７のマトリクス係数を用いて色補正を行った場合の色度の変化を表している。図８において、細い実線の三角形は目標となる基準色域であり、太い実線の三角形はプロジェクタ装置が照射可能な色域である。目標となる基準座標は白抜きの四角で示され、また、本実施例の色補正方法を行わない場合のプロジェクタ装置の照射色度座標は黒塗りの三角、本実施例の色補正方法を行った場合のプロジェクタ装置の照射色度座標は黒塗りの丸で示される。ここでは、入力として、
Ｒ１：［Ｒ，Ｇ，Ｂ］＝［１９２，６４，６４］
Ｙ１：［Ｒ，Ｇ，Ｂ］＝［１９２，１９２，６４］
Ｇ１：［Ｒ，Ｇ，Ｂ］＝［６４，１９２，６４］
Ｃ１：［Ｒ，Ｇ，Ｂ］＝［６４，１９２，１９２］
Ｂ１：［Ｒ，Ｇ，Ｂ］＝［６４，６４，１９２］
Ｍ１：［Ｒ，Ｇ，Ｂ］＝［１９２，６４，１９２］
の６色について示されている。Ｒ１の色データが入力された場合、明度／色相／彩度演算回路１０４は、図５に示される演算を行い、明度＝１９２／２５５＝０．７５３、色相＝０度、彩度＝０．６６７をそれぞれ算出する。そして、色相（Ｈ）＝０／６０＝０、出力Ｃ_１＝０、彩度（出力Ｃ_２）＝０．６６７が求められる。

Ｒ１に対して、図７に示されるマトリクス係数は、以下の行列（１）で表される。

Ｙ１に対して、マトリクス係数は以下の行列（２）で表される。

Ｇ１に対して、マトリクス係数は以下の行列（３）で表される。

Ｃ１に対して、マトリクス係数は以下の行列（４）で表される。

Ｂ１に対して、マトリクス係数は以下の行列（５）で表される。

Ｍ１に対して、マトリクス係数は以下の行列（６）で表される。

このように、上記マトリクス係数を用いることにより、適切な色補正を行うことが可能となる。

なお、本実施例では、マトリクス係数生成回路１０６は、特徴抽出回路１０５の出力に応じて、逐次マトリクス係数を算出している。ただし、マトリクス係数演算回路１０６は、内部メモリに複数のマトリクス係数を保存し、特徴抽出回路１０５の出力に応じて内部メモリに格納されていたマトリクス係数を読み出すように構成することもできる。また、読み出したマトリクス係数を特徴抽出回路１０５の出力に応じて補間してマトリクス係数とし、マトリクス演算回路１０７にてマトリクス演算を行うように構成してもよい。

上記実施例によれば、ＲＧＢ単色においても色補正処理を行うことが可能な色補正方法及び色補正装置を提供することができる。したがって、色再現性が高まり、高品位な投射画像画質を得ることが可能である。

以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。

１２…色補正回路
１０４…明度／色相／彩度演算回路
１０５…特徴抽出回路
１０６…マトリクス係数演算回路
１０７…マトリクス演算回路
１０８、１０９、１１０…出力端子

Claims

ＲＧＢデータで表されるカラー画像データの色相および彩度の少なくとも一つを算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された前記色相および前記彩度の少なくとも一つから、前記カラー画像データの特徴を抽出する特徴抽出ステップと、
前記特徴抽出ステップで抽出された前記カラー画像データの特徴から、該カラー画像データの色補正を行うためのマトリクス係数を生成するマトリクス係数生成ステップと、
前記マトリクス係数生成ステップで生成された前記マトリクス係数を用いて、前記カラー画像データのマトリクス演算を行うマトリクス演算ステップと、
前記マトリクス演算ステップでマトリクス演算が行われた前記カラー画像データを出力する出力ステップと、を有することを特徴とする色補正方法。
前記算出ステップは、前記カラー画像データの明度、前記色相、および、前記彩度の少なくとも二つを算出し、
前記特徴抽出ステップは、前記算出ステップで算出された前記明度、前記色相、および、前記彩度の少なくとも二つから、前記カラー画像データの特徴を抽出することを特徴とする請求項１に記載の色補正方法。
前記マトリクス係数生成ステップは、前記カラー画像データの色補正を行うために特定の色相毎に独立した前記マトリクス係数を生成し、
前記マトリクス演算ステップは、前記特定の色相毎に独立した前記マトリクス演算を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の色補正方法。
ＲＧＢデータで表されるカラー画像データに対する色相および彩度の少なくとも一つを算出する演算回路と、
前記演算回路で算出された前記色相および前記彩度の少なくとも一つから、前記カラー画像データの特徴を抽出する特徴抽出回路と、
前記特徴抽出回路で抽出された前記カラー画像データの特徴から、該カラー画像データの色補正を行うためのマトリクス係数を生成するマトリクス係数生成回路と、
前記マトリクス係数生成回路で生成された前記マトリクス係数を用いて前記カラー画像データのマトリクス演算を行うマトリクス演算回路と、
前記マトリクス演算回路でマトリクス演算が行われた前記カラー画像データを出力する出力部と、を有することを特徴とする色補正装置。
前記演算回路は、前記カラー画像データの明度、前記色相、および、前記彩度の少なくとも二つを算出し、
前記特徴抽出回路は、前記演算回路で算出された前記明度、前記色相、および、前記彩度の少なくとも二つから、前記カラー画像データの特徴を抽出することを特徴とする請求項４に記載の色補正装置。
前記マトリクス係数生成回路は、前記カラー画像データの色補正を行うために特定の色相毎に独立した前記マトリクス係数を生成し、
前記マトリクス演算回路は、前記特定の色相毎に独立した前記マトリクス演算を行うことを特徴とする請求項４又は５に記載の色補正装置。
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の色補正装置を備えたプロジェクタ装置。