JP2012118480A - 画像表示装置、画像処理装置および画像表示方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
色相補正量算出部510は、補正前画像の画素データのU、V成分(第1および第2の色差信号成分)の入力値から算出されている簡易色相角(色相角入力値)に対応しU、V成分のおのおのについてU値色相補正量およびV色相補正量(第1および第2の色相補正量)を算出する。色相補正演算部511は、U値色相補正量およびV色相補正量に基づいてU、V成分の入力値を補正することにより、補正後画像の画素データに対応するU、V成分の出力値を算出する。
【選択図】図5
Description
以下の説明では、まず、通常考えられる彩度色相補正の技術とそれらの問題点および本実施形態との関係について説明をする。その後に、本実施形態の構成および動作について説明をする。
V=5U
これより、
19=(U2 +25U2 )1/2
従って、
U≒3.73
V=5U≒18.65
と求まる。このようにして、彩度を適切に補正しながら、U、V値の比率を補正前と同じに維持して色相が変化しないように調整することができる。
また、色相角θは、U、V成分に対して、次の(4)式の関係を有する。
tanθ=(V/U) ・・・(4)
従って、色相角θは、U、V成分から、次の(5)式により算出される。
θ=tan-1(V/U) ・・・(5)
図5は、画像処理装置たとえば画像表示装置の実施形態の構成図である。
色相補正量算出部510は、彩度入力値および色相角入力値として、簡易彩度算出部502および簡易色相角算出部503がそれぞれ算出した簡易彩度および簡易色相角を入力する。そして、簡易彩度および簡易色相角の各入力値に対応しU、V成分(第1および第2の色差信号成分)毎に独立にU値色相補正量およびV値色相補正量(第1および第2の色相補正量)を算出する。
前述したように、本実施形態は、補正前入力YUV信号成分のうちのU、V成分から、簡易彩度と簡易色相角を簡易な演算方法で近似計算し、LUTをこの簡易彩度と簡易色相角による行列とするものである。
通常は、U、V成分から彩度rを算出するためには、前述した(1)式を計算する必要がある。これに対して、本実施形態では、U、Vの各成分を無彩色基準にて|U|、|V|として絶対値化した後、この|U|、|V|のうち大きい方の色度を彩度として決定する。以下、このようにして決定された彩度を、簡易彩度と呼ぶ。図6(a)において簡易彩度値を8とする。この場合第1象限において0≦V≦8のときU=8である。これはUV座標(8,0)を通ってU軸に垂直な直線である。0≦U≦8のときV=8となる。これはUV座標(0,8)を通ってV軸に直線となる。
本実施形態における色相角の演算においては、YUV座標系を利用した、図7に示されるような、離散型の彩度色相補正制御手法(チャート)を利用する。
色相角を簡易に算出するために、図8(a)に示されるような四角のUV座標系を使用する。すなわち、UV座標の無彩色原点を中心とする正方形の辺と原点からの放射直線との各交点を簡易色相角の値に対応させ0、±π/4、±π/2、±π3/4に対応する簡易色相角の値を列の等間隔彩度値に行が対応するテーブルの各要素の補正値を補間し、適切な彩度色相値を小演算量で求める。いま、例えば第1象限(I)において、U軸とV軸を含む適当な正方形の四角形の領域を考える。ここでまず、U軸の正方向を簡易色相角0と定義する。次に、原点からU軸の正方向と45°の角度をなす線分801を考え、この線分がU軸の正方向となす簡易色相角を、tan45°と同じ値1と定義する。さらに、V軸の正方向がU軸の正方向となす簡易色相角を2と定義する。同様にして、図7に示されるように、45°おきの方向の簡易色相角を3,4,5,6,7と定義する。
(1)図の点線のように、色相角を四角形の線分上の比率として表わす。
(2)原点を無彩色基準の値とする。例えばYUV数値が256階調表示の
場合、U成分およびV成分のそれぞれの中心値の128が0となる。
(3)各座標を絶対値表示とする。
(4)U軸とV軸の中央の角度45°(傾き1)を境に場合分けする
距離が近いほうの軸(U、V)を基準に色相角を導く(基準軸を求める)。
|Ua |>|Va | である。
傾きは1以下であり、U軸に近い。Aの簡易色相角算出の基になる
比率は、|Va |/|Ua | と求まる。 (分母は|Ua |)
第1象限のU軸上(正方向)の数値は0である。
よってAの簡易色相角は、
0+(|Va |/|Ua |)=|Va |/|Ua | と求まる。
(b)45°より大きい場合(例えば図8(a)のBの位置のな場合):
|Vb |>|Ub | である。
Bは、距離がU軸よりもV軸に近い。よってV軸を基準にする。
Bの簡易色相角算出の基になる比率は、
|Ub |/|Vb | と求まる。 (分母は|Vb |)
第1象限のV軸上(正方向)の数値は2である。
よってBの簡易色相角は、
V軸(正方向)の値2から|Ub |/|Vb |を引いた値:
2−(|Ub |/|Vb |) と求まる。
(2)各座標を絶対値表示とする。
(3)U軸とV軸の中央の角度45°(傾き1)を境に場合分けする。
第2象限ではV軸(正方向)を基準0°とし、左回りに正方向角度とする。
−最初に図8(b)のCの位置がU軸に近いか、V軸に近いかを把握する。
・その結果、Cの位置は、V軸(正方向)から見て45°より大きく、U軸
(負方向)に近い値となっている。そこで、U軸を基準に色相角を求める。
(4)|Uc |と|Vc |の大小関係を求める。図8(b)のCでは、
|Uc |>|Vc | である。
(5)図8(b)のCの簡易色相角算出の基になる比率を求める。
(3)からU軸が基準であるから、
|Vc |/|Uc | と求まる。 (分母は|Uc |)
(6)図8(b)のCの簡易色相角を求める
第2象限では、V軸上(正方向)の数値は2、U軸上(負方向)の数値は
4である。座標CはU軸(負方向)が基準であるので、数値4を使う。
−よって、Cの簡易色相角は、
数値4から|Vc |/|Uc |を引いた値:
4−(|Vc |/|Uc |) と求まる。
(w1×a1+w2×a2+w3×b1+w4×b2)
÷(w1+w2+w3+w4)
として算出することができる。
この彩度補正テーブルを使って、任意の彩度における彩度補正量を補間演算によって
求める。(例えばテーブルにない彩度における彩度補正量を求める場合に補間演算を
行なう。)
=元U値+元U値×彩度補正量・・・(6)
彩度補正後V値(無彩色基準)
=元V値+元V値×彩度補正量・・・(7)
上記(6)式と(7)式を合わせて、次の(9)式のように表現する。
彩度補正後UV値(無彩色基準)
=元UV値+元UV値×彩度補正量・・・(9)
色相角の調整は、左回りに補正を行うと規定する(右回りでも良いがどちらか決めておく)。
場合は、7、0、1の位置では正、3,4、5の位置では負の符号がつく。
−Uの色相補正では、U軸上(0,4)は色相補正量が0となる。
−Vの色相補正では、V軸上(2,6)は色相補正量が0となる。
色相補正後U値= 補正前U値+彩度×U色相補正量・・・1)
色相補正後V値= 補正前V値+彩度×V色相補正量・・・2)
−すなわち、色相補正後のU,V(無彩色基準)をそれぞれ独立に算出することができる。
ステップ6 無彩色基準U、V値を通常のYUV値に変換する。
この場合、色相角を、図10(a)に示すように、左回り(反時計回り)に角度回転して色相をシフトさせる。
図10(b)のように、彩度色相補正テーブル507に、色相補正量として、シフト対象の簡易色相角を格納する。
図10(b)に示されるデータ構成を有する彩度色相補正テーブル507において、彩度色相補正テーブル506の場合と同様に、彩度のインデックス値は例えば16値ごとの離散値、色相角の位置の離散値は0〜7(または0〜15)の数値をとり得る。これらのインデックスで指定される記憶領域ごとに、各色相補正量が記憶される。すなわち、0,0,・・・,0,a7(彩度離散値0、色相角の位置の離散値0〜7に対して),0,0,・・・,0,b7(彩度離散値16、色相角の位置の離散値0〜7に対して)である。同様にして、0,・・・,h7(彩度離散値112、色相角の位置の離散値0〜7に対して),0,0,・・・,0,i7(彩度離散値128、色相角の位置の離散値0から7に対して)である。この例では、色相角の位置の離散値7に対してのみ色相補正量が有意な値を有し、その他に対しては全て0である。
このとき、U値色相補正量とV値色相補正量の各符号は、次のように付加する。
そして、図5の色相補正量補間部522は、複数の離散値に対応する各U値色相補正量から、簡易彩度と簡易色相角の各値に基づいて補間演算により、補間されたU値色相補正量を算出する。同様に、色相補正量補間部522は、複数の離散値に対応する各V値色相補正量から、簡易彩度と簡易色相角の各値に基づいて補間演算により、補間されたV値色相補正量を算出する。
以上のようにして算出される補間されたU値色相補正量およびV値色相補正量を用いた図5の色相補正演算部511での色相補正処理の演算処理について、以下に説明する。
色相補正後U値=補正前U値+簡易彩度×U値色相補正量・・・(10)
色相補正後V値=補正前V値+簡易彩度×V値色相補正量・・・(11)
色相補正後UV値
=補正前UV値+簡易彩度×UV値色相補正量・・・(12)
そしてステップ6に示すように無彩色基準U、V値を通常のYUV値に変換して完了する。
なお、上述の説明では、彩度補正部504による彩度補正量の算出と彩度補正処理の後に、色相補正部505による色相補正量の算出と色相補正処理が実行されるが、それらの順番は逆であってもよい。あるいは、色相補正部505が単独に動作するようなシステムであってもよい。
補正前画像入力部501は、画像表示デバイスに表示されるべき補正前入力RGB画像の各画素データを入力し、補正前画像入力部501からの補正前入力RGB画像の各画素データを補正前入力YUV信号成分に変換する(ステップS1301)。この変換は、補正前入力RGB画像の画素データのRGB成分(R,G,B)に対して、次の(13)式の演算を実行することにより、補正前入力YUV信号のYUV成分(Y,U,V)を算出する動作である。
U=−0.169R−0.331G+0.500B ・・・(13)
V=0.500R−0.419G−0.081B
例えば、R成分値=160、G成分値=152、B成分値=90の場合、
Y=0.299×160+0.587×152+0.114×90
=147.3
U=−0.169×160−0.331×152+0.500×90
=95.65
V=0.500×160−0.419×152−0.081×90
=137.0
と算出される。
まず、図5の補正前画像入力部501が算出した補正前入力YUV信号成分のU色差信号成分(青)およびV色差信号成分(赤)の各成分の符号が判定されることにより、図7に示されるUVチャート上で座標値(U,V)がI,II,III,IVのどの象限に存在するかが判定される(ステップS1501)。
・U軸上(正方向) 0、8
・V軸上(正方向) 2
・V軸上(負方向) 4
・V軸上(負方向) 6
として、各簡易色相角を決めておく。
基準軸の簡易色相角P=P1 、基準比率Q=Q1 、簡易色相角をA=A1
とし、
簡易色相角A1 =(基準軸の簡易色相角P1 )+(基準比率Q1 )・・・(14)
2)45°より大きい場合
基準軸の簡易色相角P=P2 、基準比率Q=Q2 、簡易色相角をA=A2
とし、
簡易色相角A2 =(基準軸の簡易色相角P2 )−(基準比率Q2)・・・(15)
以上の(14)式または(15)式により簡易色相角Aが算出され、出力される(ステップS1508)。
彩度補正部504は、まず、図9(a)に例示される彩度色相補正テーブル506を参照する。これにより、彩度補正部504は、入力された簡易彩度値の両端に位置する2つの彩度離散値と、入力された簡易色相角値の両端に位置する2つの色相角の位置の離散値に対応する、4個の彩度補正量(図9(b)参照)を取得する(ステップS1601)。
9.0+9.0×0.529=13.8
色相補正部505内の色相補正量取得部520は、まず、図10(b)に例示される彩度色相補正テーブル507を参照する。これにより、色相補正量取得部520は、入力された簡易彩度値の近傍に位置する複数の彩度離散値と、入力された簡易色相角値の近傍に位置する複数の色相角の位置の離散値に対応する、複数個の色相補正量を取得する。次に、色相補正部505内の色相補正量UV成分取得部521は、取得した各色相補正量を、図10および図11で説明したアルゴリズムに基づいて、各色相補正量をU値色相補正量とV値色相補正量に分解する(以上、ステップS1701)。
色相補正後V値=−11+31×(−0.07)=−13.2
補正後画像出力部508は、色相補正部505が出力する無彩色基準の色相補正後UV値を入力すると共に、元の補正前のY値を入力し、次の(16)式の変換式により、補正後出力RGB画像のRGB画素値を生成し、出力する(ステップS1901)。
補正後出力G値=Y−0.344(色相補正後U値−128)
−0.714(色相補正後V値−128) ・・・(16)
補正後出力B値=Y+1.772(色相補正後U値−128)
−0.001(色相補正後V値−128)
補正後出力G値=127−0.344(78−128)
−0.714(141−128)=154.9
補正後出力B値=127+1.772(78−128)
−0.001(141−128)=58.4
502 簡易彩度算出部
503 簡易色相角算出部
504 彩度補正部
505 色相補正部
506 彩度色相補正テーブル
507 彩度色相補正テーブル
508 補正後画像出力部
510 色相補正量算出部
511 色相補正演算部
520 色相補正量取得部
521 色相補正量UV成分取得部
522 色相補正量補間部
Claims (11)
- 補正前入力画像の各画素データから第1の色差信号成分および第2の色差信号成分を算出する補正前画像入力部と、
前記補正前入力画像の各画素における前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分の絶対値の比率と大小関係と各々の符号とに基づいて、該補正前入力画像の各画素の色相角を近似する簡易色相角を算出する簡易色相角算出部と、
前記簡易色相角に基づき、色相補正量を記憶した彩度色相補正テーブルを参照することにより、前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分のおのおのについて、該色相補正量を取得する色相補正量取得部と、
前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分のおのおのに対する前記色相補正量に基づいて、前記第1の色差信号成分および第2の色差信号成分の出力値を算出する、色相補正演算部と、
前記第1の色差信号成分および第2の色差信号成分の出力値から補正後出力画像の各画素データを生成し、出力する補正後画像出力部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。 - 前記色相補正量の前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分をそれぞれ補間して、補間色相補正量を算出して出力する色相補正量補間部をさらに備え、
前記色相補正演算部は前記色相補正量あるいは前記補間色相補正量に基づいて、前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分の出力値を算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記色相補正演算部は、前記色相補正量あるいは前記補間色相補正量にそれぞれ前記簡易彩度を乗算した各結果を、それぞれ前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分の入力値に加算することにより、前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分の出力値を算出する、
ことを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。 - 前記簡易色相角算出部は、前記簡易色相角の各離散値を、前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分の各々を座標軸とし無彩色を原点とする座標系上で、前記原点を中心に所定の方向に回転する360°をn分割して得られる角度に、所定の並び順に番号をつけて得られる角度番号値とし、
前記簡易色相角を、前記角度番号値の間を前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分の各絶対値の比に応じて分割して得られる値として算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記補正前入力画像の各画素の前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分のうち、絶対値の大きい方の値として、前記補正前入力画像の各画素の彩度を近似する簡易彩度を算出する簡易彩度算出部をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
- 前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分の入力値から算出した彩度入力値に対応する彩度補正量を算出する彩度補正量算出部と、
前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分の各々に、前記彩度補正量を乗算して前記補正後画像の画素データに対応する第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分の出力値を算出する彩度補正演算部を更に備える、
ことを特徴とする請求項5に記載の画像表示装置。 - 前記彩度色相補正テーブルは、簡易彩度および簡易色相角の離散値毎に色相補正量あるいは彩度補正量を記憶し、前記簡易彩度および前記簡易色相角を入力し、前記色相補正量あるいは前記彩度補正量を出力する、
ことを特徴とする請求項6に記載の画像表示装置。 - 前記色相補正量取得部は、前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分毎に座標軸上で色相角を補正する方向に対応して符号を付す、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分は無彩色基準を用いることを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
- 補正前入力画像の各画素データから第1の色差信号成分および第2の色差信号成分を算出する補正前画像入力部と、
前記補正前入力画像の各画素における前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分の絶対値の比率と大小関係と各々の符号とに基づいて、該補正前入力画像の各画素の色相角を近似する簡易色相角を算出する簡易色相角算出部と、
前記簡易色相角に基づき、色相補正量を記憶した彩度色相補正テーブルを参照することにより、前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分のおのおのについて、該色相補正量を取得する色相補正量取得部と、
前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分のおのおのに対する前記色相補正量に基づいて、前記第1の色差信号成分および第2の色差信号成分の出力値を算出する、色相補正演算部と、
前記第1の色差信号成分および第2の色差信号成分の出力値から補正後出力画像の各画素データを生成し、出力する補正後画像出力部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - コンピュータにより、
補正前入力画像の各画素データから第1の色差信号成分および第2の色差信号成分を算出し、
前記補正前入力画像の各画素における前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分の絶対値の比率と大小関係と各々の符号とに基づいて、該補正前入力画像の各画素の色相角を近似する簡易色相角を算出し、
前記簡易色相角に基づき、色相補正量を記憶した彩度色相補正テーブルを参照することにより、前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分のおのおのについて、該色相補正量を取得し、
前記第1の色差信号成分および前記第2の色差信号成分のおのおのに対する前記色相補正量に基づいて、前記第1の色差信号成分および第2の色差信号成分の出力値を算出し、
前記第1の色差信号成分および第2の色差信号成分の出力値から補正後出力画像の各画素データを生成し、出力する、
ことを特徴とする画像表示方法。
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- 2010-12-03 JP JP2010270966A patent/JP5760409B2/ja not_active Expired - Fee Related
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