JP2012217052A

JP2012217052A - 色表示方法及び色表示装置

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Publication number: JP2012217052A
Application number: JP2011081162A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kato; 誠加藤
Original assignee: PaPaLab Co Ltd
Current assignee: PaPaLab Co Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-11-08

Abstract

【課題】照明光や通信系に起因する色のずれを是正する。
【解決手段】色表示装置１は、第１照明体２の下でＸＹＺ表色系カメラ３から対象物４のＸＹＺ表色系の画像信号を入力するXYZ表色部５と、変換マトリクスを用いてＲＧＢ表色系へマトリクス変換して、ＲＧＢ表色系の画像信号値を出力する高忠実色再現部６を備え、高忠実色再現部６と表示デバイス７の通信を行うインターネット回線８を備え、表示デバイス７の色標表示領域９にＲＧＢ表色系の画像信号値の色標を表示させ、色標表示領域９と間隔をおいて分光器１０が配置され、分光器１０から、第２照明体１１の下でＸＹＺ表色系の補正用画像信号を検出する補正用画像信号検出部１２と、この補正用画像信号に基づいて、高忠実色再現部６でのマトリクス変換を補正する補正演算部１３とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、対象物の画像の色を忠実に表示デバイスに出力する色表示方法及び色表示装置に関する。

従来から印刷物やＴＶモニタに表示させる色を人間が視覚で認識した色に少しでも近づけるようにするために様々な試みが行われてきている。

近年のコンピュータの高性能化、小型化や、ＤＴＰシステム（デスクトップパブリッシング、電子出版）が普及するに伴い、ＴＶモニタに表示させる表示色と入出力対象である印刷物の色を合わせる色合わせ技術（例えば、特許文献１や特許文献２等）が提案されて
いる。

この色合わせ技術を代表するＣＭＳ（カラーマネージメントシステム）では、例えば、図３２，３３に示すようなカメラ１及び画像出力装置２の間に色補正部３を設けて、画像入力側（撮影側）、画像出力側（観察側）でそれぞれ入力プロファイル４、出力プロファイル５を持ち、一度、カメラ１及び画像出力装置２に依存しない色（以後、デバイスインデペンデントカラーと呼ぶ）に変換した後、入出力の色合わせを行っている。

また、特許文献３では、図３４に示すような、再生される場所とは、異なる遠隔の場所等で撮影した画像を伝送し、スペクトルで色合わせを行い、正確な色再現で再生（表示、印刷）するカラー画像記録再生システムが提案されている。

特許文献４の発明は、オフセット光や撮影場所の外光が変動した場合にも簡便に出力プロファイルを作用させた色再現が可能な色表示方法を提供する。
特開平５−２１６４５２号公報特開平６−５１７３２号公報等特開平９−１７２６４９号公報特開２００８−１４８３２９号公報

しかしながら、ローカル側でその照明下に撮像した場所と、全然、別の場所であるリモート側で別の照明下で撮像した画像を観るという場合に、照明光が相違することがほとんどである。そのため、実際には、電送系のひずみ、照明のいろんなひずみ、かぶりが出たりして、正確にモニタに出てこないというケースがほとんどである。例えば、インターネットで画像を伝送する場合、ローカル側であるメーカの照明装置の照明光で撮像した画像をリモート側のモニタで他のメーカの照明装置の照明光で観てみると、モニタは、照明光がかぶるので、少しかぶった色が最終的に見える。また、たとえ、ローカル側とリモート側で照明装置が同じであったとしても、電送系のH264、JPEG等の様々な非線形の処理を行っているので、リモート側のモニタのところで例えば照明の要件が違うことによって色がずれたりするわけである。そうすると、忠実色を高性能に出したいが故に、そういう不具合を補正したいという要求がある。

本発明は上記目的を達成するために、照明光や通信系に起因する色のずれを是正する色表示方法及び色表示装置を提供する。

本発明は、ＸＹＺ表色系の画像信号を入力したとき、変換マトリクスを用いてＲＧＢ表色系へマトリクス変換して、ＲＧＢ表色系の画像信号値を出力する高忠実色再現機能を備えた色表示方法であって、表示デバイスの色標表示領域にＲＧＢ表色系の画像信号値の色標を表示させ、前記色標表示領域と間隔をおいて分光器またはＸＹＺ表色系カメラが配置され、前記分光器またはＸＹＺ表色系カメラから、ＸＹＺ表色系の補正用画像信号を検出し、該補正用画像信号に基づいて、前記マトリクス変換を補正することを特徴とする色表示方法である。

また、前記色標表示領域が表示デバイスの端の領域に配置されることが好ましい。

本発明は、ＸＹＺ表色系の画像信号を入力したとき、変換マトリクスを用いてＲＧＢ表色系へマトリクス変換して、ＲＧＢ表色系の画像信号値を出力する高忠実色再現機能を備えた色表示装置であって、表示デバイスの色標表示領域にＲＧＢ表色系の画像信号値の色標を表示させる所定表示領域を表示デバイスに設け、前記色標表示領域と間隔をおいて分光器またはＸＹＺ表色系カメラが配置され、前記分光器またはＸＹＺ表色系カメラから、ＸＹＺ表色系の補正用画像信号を検出し、該補正用画像信号に基づいて、前記マトリクス変換を補正する補正演算部を備えることを特徴とする色表示装置である。

本発明によれば、照明光や通信系などの影響を少なくし、ＸＹＺ表色系とＲＧＢ表色系の正確な変換を実行する色表示方法及び色表示装置を提供することができる。

本発明実施形態のＸＹＺ表色系カメラのフィルタの関数である。色表示装置１のブロック構成を示す系統図である。適応型マトリクスを備えた色表示装置１のフローチャートである。色表示装置１０１のブロック構成を示す系統図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

本実施形態の色表示装置１を図１に示す。この色表示装置１は、第１照明体２の下でＸＹＺ表色系カメラ３から対象物４のＸＹＺ表色系の画像信号を入力するXYZ表色部５と、変換マトリクスを用いてＲＧＢ表色系へマトリクス変換して、ＲＧＢ表色系の画像信号値を出力する高忠実色再現部６を備えている。高忠実色再現部６と表示デバイス７の通信を行うインターネット回線８を備えている。表示デバイス７の色標表示領域９にＲＧＢ表色系の画像信号値の色標を表示させ、色標表示領域９と間隔をおいて分光器１０が配置され、分光器１０から、第２照明体１１の下でＸＹＺ表色系の補正用画像信号を検出する補正用画像信号検出部１２と、この補正用画像信号に基づいて、高忠実色再現部６でのマトリクス変換を補正する補正演算部１３とを備えている。以下、詳細に説明する。

照明体２は蛍光灯などの照明装置であり、ローカル側に配置される。

ＸＹＺ表色系カメラ３は、対象物４を撮像しＸＹＺ表色系の画像信号を生成するものであり、静止画ＸＹＺ表色系カメラ、動画ＸＹＺ表色系カメラのいずれでもよいが、ここでは動画ＸＹＺ表色系カメラとし、三次フレームでハイビジョンデータを送ることができるものが好ましい。このＸＹＺ表色系カメラは、図１に示す通り、ＸＹＺ等色関数と等価なフィルタを備え、このフィルタはＣＩＥ−ＸＹZ等色関数を線形変換したものであるＲＧＢの感度の重なりが最小となり、Ｓ／Ｎも十分にとれ、正の値のカーブも自然なため十分な計測精度が得られ、色差１．０を切り、人の持つ色域をカバーできるので、XYZ表色系で非常に精度よくデータが撮ることができる。詳細は特開２００５−２５７８２７号、特開２０１０−２３３１１６号等を参照されたい。

具体的には、ＸＹＺ表色系カメラ３からコンピュータの一部であるＸＹＺ表色部５に入力され、コンピュータの一部である高忠実度再現部６、補正演算部１３でＸＹＺ表色系及びＲＧＢ表色系の画像信号値を生成するという仕組みである。

XYZ表色部５はローカル側で対象物４のＸＹＺ表色系の画像信号をＸＹＺ表色系カメラ３から入力するものである。

高忠実色再現部６はローカル側でXYZ表色部５からのＸＹＺ表色系の画像信号を入力し、ＸＹＺ表色系の画像信号に変換するものである。

表示デバイス７はリモート側に配置され、ＣＲＴのみならず、ＬＣＤやＰＤＰ等であってもよい。

インターネット回線８はローカル側の高忠実色再現部６とリモート側の表示デバイス７とを接続するものである。

表示デバイス７の色標表示領域９には、数式１、数式２で示す通り、補正演算部１３にて、ｊ＝１〜２４の２４色の画像信号Ｘ_ｊ，Ｙ_ｊ，Ｚ_ｊが変換マトリクスによって変換され、高忠実色再現部６を介して送信される画像信号Ｒｊ，Ｇｊ，Ｂｊに基づいた画像が表示され、これにより、分光器１０により、測定値である数式３に示すＸＹＺ表色系の画像信号Ｘ_ｊ´，Ｙ_ｊ´，Ｚ_ｊ´が検出されるものである。色標表示領域に表示された画像はマクベスチャートともいわれている。
ここで、Ｍは変換マトリクスである。ｊ＝１〜２４である。

変換マトリクスＭは次式である。

ＸＹＺ表色系の画像信号Ｘ_ｊ´，Ｙ_ｊ´，Ｚ_ｊ´のマトリクスは次の通りである。

極小の分光器１０を採用することができ、表示デバイス７の画面の端の領域に小さな色標である、色標表示領域９を、例えば、四角いエリアとして表示させる。この色標表示領域９は、表示デバイス７の画面の真中にあると画面が見づらくなるので、端の領域に位置させる。色標表示領域９にマクベスチャートのような標準的な色標の色を連続的に表示させる。その表示画像を分光器１０でもって検出する。色標表示領域９への出力として、印刷のようなＣＭＹＫ、或いは、４原色ディスプレイ（Ｒ、Ｇ，Ｂ、Ｙ）、５原色ディスプレイ（Ｒ、Ｇ，Ｂ、Ｙ、C）、６原色ディスプレイ（R、G、B、C、M、Y）でも適用できる。マトリクスは色数に応じて（３ｘ４、３ｘ５、３ｘ６）となる。

ここでは、このマクベスチャートは２４色であるので、Ｎ＝２４である。ただし、２４色にこだわる必要はなく、適宜数の色を選択可能である。場合によっては肌色に特化した色標だけで行うケースもある。そうすると肌色が正確に出るという表示デバイス７が実現する。例えば、マクベスチャートの赤なら赤の色を検出するわけである。なお、色標はマクベスチャートに限定されるものではなく、他のものでもよい。

リモート側に、小さな分光器１０を用い、色標表示領域９からの光を検出できるように間隔をおいて、設置して、第２照明体１１の照明光（外乱光）も入るようになっている。従来のカラーモニタであると、外乱光をシャットアウトし、モニタの上に載せるような分光器を使っているので、外乱光は一切加味してないのが欠点であるが、この点、色表示装置１により解消されている。

分光器１０、補正用画像信号検出部１２はリモート側に配置され、補正用画像信号検出部１２は分光器１０で検出された分光データから画像信号Ｘ_ｊ´，Ｙ_ｊ´，Ｚ_ｊ´を検出し、補正用画像信号検出部１２からインターネット回線８を介してローカル側の補正演算部１３にＸＹＺ表色系の画像信号Ｘ_ｊ´，Ｙ_ｊ´，Ｚ_ｊ´が送信される。この画像信号Ｘ_ｊ´，Ｙ_ｊ´，Ｚ_ｊ´は、Ｘ_ｊ´＋Ｙ_ｊ´＋Ｚ_ｊ´＝Ｘ_ｊ＋Ｙ_ｊ＋Ｚ_ｊとなるように正規化されるものとする。入力側の信号と出力側の信号の総和が一定になるようにしてある。

第２照明体１１はリモート側に配置され、通常は、その照明光はローカル側の第１照明体２の照明光とは相違するものであるので、第２照明体２の表示デバイス７の画面の画像の見え方が人間の目には異なってくる、また、インターネット回線の通信系が原因で、ずれが生じてくる。そこで、次のような、ずれの補正を行う。

補正演算部１３では、数式４により、色差の差分比を演算する。
ここで、ｊ＝１〜２４である。

つぎに補正演算部１３では、数式５により、平均差分比を演算する。
ここで、ｊ＝１〜２４、Ｎ＝２４である。

つぎに補正演算部１３では、数式６に記載の補正項を演算し、これを高忠実色再現部６に送り、数式５に記載された演算を行い、補正された画像信号Ｒ´，Ｇ´，Ｂ´を演算する。この補正演算は定期的に行われ、画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂが定期的に画像信号Ｒ´，Ｇ´，Ｂ´に補正され、補正精度を確保する。
ここで、ｊ＝１〜２４である。Ｍは変換マトリクスである。

このように、カメラ３がＸＹＺ表色系であるので、表示デバイス７の発色の忠実性を確保できる。また、数式１の通り、色標がソフト的に作成できるので、定期的に第１照明部２、第２照明部１１、インターネット回線８等の通信系の環境に合わせて、ダイナミックに色を忠実に補正でき、照明光や通信系に起因する色のズレも解消することができる。すなわち、ローカル側の環境光で観た画像をリモート側でも忠実に再現することができる。つまり、撮像系の環境を表示系での環境で補正するわけである。例えば、東南アジアの事業所と、日本の事業所を結ぶインターネット回線にて、色の感じが違って見えたりするが、これを防止できるので、色に基づいた様々なトラブルを解消でき、利用価値は大である。ＸＹＺ表色系のカメラ３であれば、なおさら、そういう機能がより重要である。

以上は、前記ＲＧＢ表色系の画像信号値に補正項を加える方式を説明したが、これに代えて、適応型マトリックスの変換マトリクスそのものに補正を加えることもできる。適応型マトリックスの目的は、液晶モニタは、低輝度領域で色度がずれるカラートラッキング現象があり、それを補正することである。この適応型マトリックスは、特許第４１２２３８１号公報「表示デバイスの色表示方法」、または、社団法人電子情報通信学会ＩＥＩCE Technical Report EID2005-56(2006-1)「色差に基づき色度座標に不均等に割り当てられたマトリクスを用いる色再現方法」等に記載された発明である。これは、その変換マトリックス自体を細かく分けるという方式である。その細かく分ける中でも、変換マトリクスに補正項を入れることにより、同様の目的を達成することもできる。

適応型マトリックスの一例を簡単に説明しておく。ＸＹＺ表色系の画像信号を入力したとき、非線形等による歪誤差が最小になるよう、ＸＹＺ表色系の入力階調値をＲＧＢ表色系へ正確に変換してＲＧＢ表色系の画像信号値を出力する高忠実色再現機能を備えたシステムを含む補正装置と、この補正装置から出力されるＲＧＢ表色系の画像信号を入力して画像を表示する表示デバイス７とを備えた表示デバイス７の色表示方式である。この補正装置は、図３に示す通り、使用するデータのビット数をnとするとき、０〜（２ⁿ−１）の間の任意の階調値をとり得る色信号Ｃ（Ｘc，Ｙc，Ｚc）を表示デバイス７のＲＧＢそれぞれの最大階調値である（２ⁿ−１）に対応するＸＹＺ値を用いてＲＧＢリニア値に変換し、このＲＧＢリニア値に対応する表示デバイス７の動作点ｄにおけるＲd，Ｇd，Ｂdを測定値から求め、且つ対応する（Ｘrd，Ｙrd，Ｚrd），（Ｘgd，Ｙgd，Ｚgd），（Ｘbd ，Ｙbd，Ｚbd）の値を事前に作成しておいた対応表から求め、Ｘc＝ａＸrd＋ｂＸgd＋ｃＸbd、Ｙc＝ａＹrd＋ｂＹgd＋ｃＹbd、Ｚc＝ａＺrd＋ｂＺgd＋ｃＺbdから係数ａ，ｂ，ｃを求める演算を行い、前記演算で求められた係数ａ，ｂ，ｃがいずれも１に近い予め定めた許容範囲内であるかを判定し、範囲内にあれば、Ｒd，Ｇd，Ｂd値を入力色信号に対応するＲＧＢの真値であるとして出力し、前記判定で範囲外と判定された場合は演算結果のａ，ｂ，ｃを帰還して再度前記演算による演算を実行させること、を含む表示デバイスの色表示方式である。詳細は特許第４１２２３８１号公報を参照されたい。

上記適応型マトリックスにおいて、図３のフローチャートで変換マトリックスを選んだ後で、この変換マトリクスに、伝送系や出力環境光での誤差を補正するための補正項を加えることは可能である。適応型マトリックスは、厳密に色差を詰める方式であるが、本実施形態では選択した変換マトリクスに対して線形的な補正をしているが、出力側の状況、例えば照明条件がダイナミックに変化しても、演算量は多くないため、動画においても追従性の高い補正を行うことが可能である。

図３のフローチャートで許容差内と判定された場合には、変換マトリクスＢが選択され、数式５の補正項[ΔＸ／Ｘ、ΔＹ／Ｙ、ΔＺ／Ｚ]に基づいて、数式７により、変換マトリクスＢの逆行列に関し、係数[ａ、ｂ、ｃ]が係数[ａ´、ｂ´、ｃ´]に補正される。

数式８により、数式７で補正された係数[ａ´、ｂ´、ｃ´]と諧調数に基づいて、補正された[Ｒ、Ｇ、Ｂ]を求める。

このように変換マトリクスＢを補正することで、ＲＧＢの画像信号値が補正され、照明光や通信系など、環境の相違による影響を少なくし、ＸＹＺ表色系とＲＧＢ表色系の精度の高い変換を実行することができる。

上記表示デバイス７の色表示方法において、表示デバイス７はＣＲＴ，ＬＣＤ，あるいはＰＤＰなど、あらゆる形式の表示デバイスである。

ＸＹＺ表示系の値をＲＧＢ表示系に変換する際、表示デバイスへ入力される励起電圧（励起電流）と表示色の強さとの間の非線形性等の影響を除去するため、励起電圧（励起電流）の階調値を（２ⁿ−１）から出発し、演算により誤差が小さくなるように階調値を変えてゆき、最小誤差を求めることにより変換を実行する最適階調値を決定し、これにより最適ＲＧＢ値を表示デバイスに供給できるという効果がある。

上記効果により、本発明は表示輝度変化、経時変化、温度変化などにより原色の色度（三刺激値の比）が変化しても、その変化する値をデータとして備えているので、それをもとにして表示色を正確に再現することができる。また、本発明によれば、表示デバイス７に対して厳密な校正の必要がないので、極めて簡便な方法で表示色を忠実に再現できるという効果がある。しかし、三刺激値の測定器には相応な確度が必要である。さらに、表示デバイス７がＬＣＤであるか、ＣＲＴであるか、あるいはＰＤＰであるかを問わないので、加法混色が成り立つものであれば、構成原理にかかわりなくあらゆる種類の表示デバイスに本発明の方式が適応できるという効果がある。

上述したように本発明の色表示方法はあらゆる形式の表示デバイスに適応できるので、ＣＲＴのみならず、ＬＣＤやＰＤＰへの適用に適している。

図４の色表示装置１０１は、図２の色表示装置１とは別の構成としたものであり、共通要素の説明は援用し、要素番号を１００番付加し、相違点を説明する。この色表示装置１０１は、インターネット回線１０８がカメラ１０３とXYZ表色部１０５との間に介在し、カメラ１０３がローカル側にあり、XYZ表色部１０５、高忠実色再現部１０６、表示デバイス１０７、分光器１１０、補正用画像信号検出部１１２、補正演算部１１３はリモート側にある。カメラ１０３がリモート側のXYZ表色部１０５などの演算装置（コンピュータ）にＸＹＺ表色系の画像信号を即座に送信できるので、リモート側では、適応型マトリクス等の高精度マトリクスは、夜の間に時間をかけて取得する。そして、伝送系や出力環境光での誤差を補正するための補正は、適宜、リモート側で行う。これにより、不特定のリモート側で、色再現性の高い画像を得ることができる。

本発明による色表示方法は、多種類の表示装置に利用できる。そのため多種類の表示装置でいずれも高忠実色再現が求められる分野で広く利用できる。

１…色表示装置
２…照明体
３…ＸＹＺ表色系カメラ
４…対象物
５…XYZ表色部
６…高忠実色再現部
７…表示デバイス
８…インターネット回線
９…色標表示領域
１０…分光器
１１…第２照明体
１２…補正用画像信号検出部
１３…補正演算部

Claims

ＸＹＺ表色系の画像信号を入力したとき、変換マトリクスを用いてＲＧＢ表色系へマトリクス変換して、ＲＧＢ表色系の画像信号値を出力する高忠実色再現機能を備えた色表示方法であって、
表示デバイスの色標表示領域にＲＧＢ表色系の画像信号値の色標を表示させ、前記色標表示領域と間隔をおいて分光器またはＸＹＺ表色系カメラが配置され、前記分光器またはＸＹＺ表色系カメラから、ＸＹＺ表色系の補正用画像信号を検出し、該補正用画像信号に基づいて、前記マトリクス変換を補正することを特徴とする色表示方法。
前記色標表示領域が表示デバイスの端の領域に配置される請求項２の色表示方法。
前記RGB表色系の画像信号値に代えて、RGBY表色系の画像信号値、RGBYC表色系の画像信号値又はRGBCMY表色系の画像信号値とする請求項１又は２の色表示方法。
ＸＹＺ表色系の画像信号を入力したとき、変換マトリクスを用いてＲＧＢ表色系へマトリクス変換して、ＲＧＢ表色系の画像信号値を出力する高忠実色再現機能を備えた色表示装置であって、
表示デバイスの色標表示領域にＲＧＢ表色系の画像信号値の色標を表示させる所定表示領域を表示デバイスに設け、前記色標表示領域と間隔をおいて分光器またはＸＹＺ表色系カメラが配置され、前記分光器またはＸＹＺ表色系カメラから、ＸＹＺ表色系の補正用画像信号を検出し、該補正用画像信号に基づいて、前記マトリクス変換を補正する補正演算部を備えることを特徴とする色表示装置。