JP2015019283A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる色域間で画像を変換した場合に、変換前後で知覚される明るさの低下を抑制可能にする。
【解決手段】本発明の実施形態としての画像処理装置は、設定部と、補正部とを備える。前記設定部は、第１色域内の第１色情報に対し、前記第１色情報の明度および彩度によって定まる明るさの補正量を、対象となる明るさと前記第１色情報の明るさとの差分に基づき、設定する。前記補正部は、前記補正量だけ前記第１色情報の明るさを補正するように、前記第１色情報の明度および彩度の少なくとも一方を補正して、前記第１色域内で、補正された色情報を得る。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、画像処理装置に関わる。

ある色域内に存在する色情報を、色域の異なる表示装置に表示する際に、人間の視覚特性を考慮した色変換を行う方法が検討されている。例えば、色域の広い色情報を色域の狭い画像表示装置に表示するため、広色域な色に対して、人間の視覚特性を考慮して、人間が知覚する色相ならびに階調性が一定となるように、色変換を行う方法が知られている。 しかしながら、この方法では、色域の狭い画像表示装置に表示した時の色情報は、色相ならびに階調性に関しては、広色域な色情報と同等に見えるが、広色域な色情報と比較して、彩度の低下、ならびにそれにともなう明るさの低下が起こる問題がある。

特開２００６−１７３８２５号公報

本発明の実施形態は、異なる色域間で画像を変換した場合に、変換前後で知覚される明るさの低下を抑制可能にすること目的とする。

本発明の実施形態としての画像処理装置は、設定部と、補正部とを備える。

前記設定部は、第１色域内の第１色情報に対し、前記第１色情報の明度および彩度によって定まる明るさの補正量を、対象となる明るさと前記第１色情報の明るさとの差分に基づき、設定する。

前記補正部は、前記補正量だけ前記第１色情報の明るさを補正するように、前記第１色情報の明度および彩度の少なくとも一方を補正して、前記第１色域内で、補正された色情報を得る。

第１の実施形態に係る画像処理装置を備えた画像表示装置の構成図。 第１の実施形態に係る動作のフローチャート。 第１の実施形態に係る明度と彩度の補正方法の例の説明図。 第１の実施形態に係る明度と彩度の補正方法の例の説明図。 第２の実施形態に係る画像処理装置を備えた画像表示装置の構成図。 第２の実施形態に係る動作のフローチャート。 第３の実施形態に係る画像処理装置を備えた画像表示装置の構成図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

第１の実施形態

図１は、第１の実施形態に係る画像処理装置を備えた画像表示装置のブロック図である。

この画像表示装置は、本実施形態に係る画像処理装置１００と、表示装置１２０とを含む。画像処理装置１００は、色域情報取得部１０２と、変換部１０４と、設定部１０６と、補正部１０８を備えている。

色域情報取得部１０２は、色域情報１０３ａ、１０３ｂを外部から取得し、またはあらかじめ内部に保持しており、色域情報１０３ａ、１０３ｂを、変換部１０４へ送る。色域情報取得部１０２は、図示しない記憶部から色域情報１０３ａ、１０３ｂを読み出してもよいし、ユーザインタフェースを介して色域情報１０３ａ、１０３ｂを取得してもよい。色域情報１０３ａは、画像処理装置１００への入力となる入力画像信号１０１が持つ色域情報である。色域情報１０３ｂは、画像を表示する表示装置１２０の色域情報である。表示装置１２０の色域（第１色域）は、入力画像の色域（第２色域）よりも狭い。たとえば、表示装置１２０の色域は、入力画像の色域に包含される。ただし、表示装置１２０の色域の全部が、入力画像の色域に包含されなく、一部が包含される形態もあり得る。

変換部１０４は、色域情報１０３ａに基づき、入力画像信号１０１に対して色変換を行うことにより、明度、彩度、色相を表す変換信号１０５ａを取得し、変換信号１０５ａを設定部１０６に送る。また、変換部１０４は、色域情報１０３ｂに基づき、入力画像信号１０１に対して色変換を行うことにより、明度、彩度、色相を表す変換信号１０５ｂを取得し、変換信号１０５ｂを設定部１０６に送る。

設定部１０６は、変換信号１０５ｂにおける明るさの補正量、より詳細には、明度および彩度の少なくとも一方の補正量１０７を算出し、算出した補正量１０７を補正部１０８に送る。

補正部１０８は、変換信号１０５ｂを補正量１０７に従って補正し、補正画像信号１０９を得る。補正部１０８は、補正画像信号１０９を表示装置１２０に出力する。

表示装置１２０は、補正部１０８から入力された補正画像信号１０９を表示する。本実施形態では、一例として表示装置１２０が液晶ディスプレイである場合について説明する。ただし、表示装置１２０はプラズマディスプレイやCRTディスプレイであってもよく、またプロジェクタなどの投射型の装置であってもよい。

次に、本実施形態の画像処理装置１００の動作の詳細について説明する。

図２は、本実施形態の画像処理装置１００の動作を示すフローチャートである。

まず、色域情報取得部１０２は、入力画像信号１０１の色域情報１０３ａと表示装置１２０の色域情報１０３ｂを取得し、これらを変換部１０４へ送る(Ｓ２０１)。

本実施形態では、表示装置１２０の色域は、LCDなどの表示装置の一般的な色域であるITU-R BT.709で規定される色域であるとする。一方、入力画像信号の色域は、表示装置１２０の色域よりも広いITU-R BT.2020で規定される色域であるとする。これらの色域の例は、表示装置１２０よりも入力画像信号１０１の色域が広い場合の一例である。表示装置１２０と入力画像１０１の色域は、ITU-R BT.709とITU-R BT.2020に限られるものではない。

変換部１０４は、入力画像信号１０１を、明度、彩度、色相を表す変換信号１０５ａ、１０５ｂに変換する(Ｓ２０２)。

具体的には、変換部１０４はまずRGB形式で入力された入力画像信号１０１の各画素のR、G、Bサブピクセル毎の階調値に対して数式１のガンマ変換を行う。

ここで、R_in'、G_in'、B_in'は入力映像信号のR,G,B各サブピクセルの階調値であり、階調値は８ビット(０〜２５５)で表現されているとする。R_in、G_in、B_inは、R_in'、G_in'、B_in'に対してガンマ変換を行った階調値であり、０から１の相対的な値で表現されているとする。γはガンマ係数を表す。

ここでは、数式１によってガンマ変換を行う構成を示したが、別の方法として、入力される階調値とガンマ変換後の階調値とを予め対応付けたルックアップテーブルを用意し、当該ルックアップテーブルを参照することで、ガンマ変換演算を行ってもよい。入力映像信号の全画素のR、G、B各サブピクセルの値に対して、上記のガンマ変換を行う。

変換部１０４は、色域情報取得部１０２から入力画像の色域であるBT.2020の色域情報１０３ａと、表示装置の色域であるBT.709の色域情報１０３ｂを受け取る。

変換部１０４は、色域情報１０３ａと入力画像信号１０１から、BT.709で定められた色域に基づいて変換された三刺激値(X_709、Y_709、Z₇₀₉)を求める。また、色域情報１０３ｂと入力画像信号１０１から、BT.2020で定められた色域に基づいて変換された三刺激値(X_2020、Y_2020、Z₂₀₂₀)を求める。

三刺激値(X_709、Y_709、Z₇₀₉)の計算式を数式２Ａに、三刺激値(X_2020、Y_2020、Z₂₀₂₀)の計算式を数式２Ｂに示す。

ここで、Mは色域情報１０３ａを表す３×３の色変換行列であり、色域BT.709によって再現される最大の色再現域に合わせて変換する変換行列である。Nは色域情報１３０ｂを表す３×３の色変換行列であり、色域BT.2020によって再現される最大の色再現域に合わせて変換する変換行列である。

ここでは、三刺激値を算出するために、色変換行列を保持しておき、画素毎にR_in、G_in、B_inから算出した。別の方法として、ルックアップテーブルに色変換による三刺激値とR_in'、G_in'、B_in'の関係を保持しておき、画素毎にR_in'、G_in'、B_in'からルックアップテーブルを参照して三刺激値を求めてもよい。

また、入力画像信号がYUVなどのRGB以外のフォーマットで入力される場合は、YUVなどの入力信号値から直接XYZ三刺激値に変換するLUTを参照することによって、XYZ三刺激値を求めてもよい。

次に、色変換によって求められた三刺激値X_709、Y_709、Z₇₀₉は、CIE L*a*b*色空間のL*₇₀₉，a*₇₀₉，b*₇₀₉に変換される。L*₇₀₉，a*₇₀₉，b*₇₀₉は数式３に従って算出される。

ただし、f(Y₇₀₉/Y_w)は数式４のように求められ、f(X₇₀₉/X_w)、f(Z₇₀₉/Z_w)も同様に求められる。

また、X_w,Y_w,Z_wは完全拡散反射面の三刺激値を示す。さらに、a*₇₀₉，b*₇₀₉は数式５によって彩度C* ₇₀₉、色相h₇₀₉に変換される。

数式３〜数式５と同様にして、三刺激値X_2020、Y_2020、Z₂₀₂₀から、明度L*₂₀₂₀、彩度C*₂₀₂₀、色相h₂₀₂₀も算出される。

このように求められた入力画像色情報（明度L*₂₀₂₀、彩度C*₂₀₂₀、色相h₂₀₂₀）は、変換信号１０５ａとして、設定部１０６と補正部１０８に送られる。出力画像色情報（明度L*₇₀₉、彩度C*₇₀₉、色相h₇₀₉）は、変換信号１０５ｂとして、設定部１０６と補正部１０８に送られる。

次に、設定部１０６は、変換信号１０５ａ、１０５ｂから、変換信号１０５ｂにおける明度と彩度の補正量１０７を算出する(Ｓ２０３)。

具体的には、まず、設定部１０６は、入力画像色情報(L*_2020、C*_2020、h₂₀₂₀)と表示装置色情報(L*_709、C*_709、h₇₀₉)のそれぞれについて知覚される明るさを算出する。

ここで、知覚される明るさについて説明する。Helmholtz-Kohlrausch効果で知られるように、一般的に人間の目は明度が同じであれば、無彩色よりも有彩色の方が明るく感じ、さらに鮮やかであれば鮮やかであるほど明るく知覚する。

本実施形態においては、Helmholtz-Kohlrausch効果に基づいて、人間の目に知覚される明るさB*が、対象物体の明度L*、彩度C*、色相hに依存して数式６に従って定まるものとする。

ただしFは色相に依って異なる値を出力する関数であり、Tは定数である。数式６に従って、入力画像の色情報が知覚される明るさB*₂₀₂₀を数式７Ａのように算出する。同様に、数式６に従って、表示装置１２０における色情報が知覚される明るさB*₇₀₉を、数式７Ｂのように算出する。

さらに、両者の知覚される明るさの差分ΔB*を明るさの補正量として算出する。入力画像の色情報が知覚される明るさB*₂₀₂₀(L*₂₀₂₀, C*₂₀₂₀, h₂₀₂₀)と、表示装置１２０の色情報が知覚される明るさB*₇₀₉(L*₇₀₉, C*₇₀₉, h₇₀₉)の差分ΔB*は、数式８のように算出される。

次に、知覚される明るさの差分ΔB*から、表示装置１２０における色情報(L*₇₀₉、C*₇₀₉、h₇₀₉)に対する明度と彩度の補正量ΔL*、ΔC*を設定する。

例えば、知覚される明るさの差分ΔB*（明るさの補正量）を、全て明度により補正する場合、明度の補正量ΔL*、彩度の補正量ΔC*は、数式６を考慮して、数式９のように求められる。

一方で、知覚される明るさの差分ΔB*を、全て彩度で補正する場合、明度の補正量ΔL*、彩度の補正量ΔC*は、数式６を考慮して、数式１０のように求められる。

知覚される明るさの差分ΔB*を、明度のみで補正した色情報(L*_L、C*_L、h_L)は、数式１１Ａのように求められる。また、知覚される明るさの差分ΔB*を、彩度のみで補正した色情報(L*_C、C*_C、h_C)は、数式１１Ｂのように求められる。

ここで、明度、彩度、色相で表現される色再現域において、表示装置１２０における色情報(L*_709、C*_709、h₇₀₉)、明度のみ補正された色情報(L*_L、C*_L、h_L)、彩度のみ補正された色情報(L*_C、C*_C、h_C)を、図３に示す。横軸は彩度、縦軸は明度である。実線は、表示装置の色域境界、破線は、入力画像の色域境界を示している。入力画像の色域は、表示装置の色域よりも広い。

図３において、色情報(L*_L、C*_L、h_L)と色情報(L*_C、C*_C、h_C)を結ぶ直線は、数式６で表される知覚される明るさB*が一定となる明度と彩度の関係を表すグラフに相当する。この直線上に存在する色情報は、数式６で表される知覚される明るさB*が一定となる。このため、この直線上に存在する色情報は、入力画像の色情報(L*_2020、C*_2020、h₂₀₂₀)と知覚される明るさが同じである。

従って、設定部１０６は、表示装置１２０の色情報(L*_709、C*_709、h₇₀₉)に対して、補正後の色情報が、色情報(L*_L、C*_L、h_L)と色情報(L*_C、C*_C、h_C)を結ぶ直線上に位置するように、明度の補正量ΔL*_outと、彩度の補正量ΔC*_outを設定する。

例えば、ΔL*_outとΔC*_outは、数式９が示すように明度のみで補正するような補正量であってもよいし、数式１０が示すような彩度のみで補正するような補正量であってもよい。

また、数式１２のように、知覚される明るさの差ΔB*を、定数α（あらかじめ与えられた比率）に従って明度と彩度に分配して、明度と彩度の両方を補正するような補正量を設定しても良い。ただし、αは0から１までの間の値をとる定数である。つまり、(L*_709、C*_709、h₇₀₉)と同じ明度の値をもつ点色情報(L*_L、C*_L、h_L)から、(L*_709、C*_709、h₇₀₉)と同じ彩度の値をもつ点(L*_C、C*_C、h_C)までの部分を、予め与えられた比率αで内分した点に対応する色情報へ(L*_709、C*_709、h₇₀₉)を補正する。

設定部１０６は求められたΔL*_outとΔC*_outを、補正量１０７として補正部１０８へ送る。

補正部１０８は、変換信号１０５ｂと補正量１０７から補正画像信号１０９を算出する(Ｓ２０４)。

具体的には、明度の補正量ΔL*_outと、彩度の補正量ΔC*_outと色情報(L*₇₀₉、C*₇₀₉、h₇₀₉)から補正色情報(L*_out、C*_out、h*_out)を、数式１３に従って求める。ここで、ΔL*_outとΔC*_outは、数式８で求めた知覚される明るさの差ΔB*に対して、数式６を満たすので、色情報(L*_out、C*_out、h*_out)が知覚される明るさは、色情報(L*_2020、C*_2020、h*₂₀₂₀)が知覚される明るさと同じになる。なお、図３では、色情報(L*_L、C*_L、h_L)と色情報(L*_C、C*_C、h_C)を結ぶ直線と表示装置の色域境界との交点が(L*_out、C*_out、h_out)である場合を示しているが、これに限定されるものではない。なお、当該交点の求め方は第２の実施形態で説明する。

さらに、補正部１０８は、C*_out、h*_outを、数式（１４）に従ってa*_out、b*_outに変換する。

さらに、補正部１０８は、L*_out、a*_out、b*_outを、数式（１５）に従って、三刺激値X_out、Y_out、Z_outに変換する。

X_out、Z_outについても、Y_out同様に算出する。ただし、f(X/X_w)、f(Y/Y_w)、f(Z/Z_w)は、数式（１６）のように求められる。

さらに、補正部１０８は、X_out、Y_out、Z_outを、表示装置１２０の色再現域に従って、数式（１７）に示すように、RGB形式の出力信号R_out、G_out、B_outに変換する。

ただし、M^-1は、数式（２）で示した３×３の色変換行列Mの逆行列である。

ここで、RGB信号値R_out、G_out、B_outが信号値の範囲０〜１に収まらない場合の補正方法について説明する。

まず、RGB信号値R_out、G_out、B_outの最小値をL_min=min(R_out、G_out、B_out)、L_minの元々の信号値をM_minと表す。すなわちM_minは、R_in、G_in、B_inのいずれかの値である。ここで、L_minが０を下回る場合、数式（１８）に従って、RGB信号値R_out、G_out、B_outの値を更新する。

次に、更新されたRGB信号値R_out、G_out、B_outの最大値をL_max=max(R_out、G_out、B_out)、L_maxの元々の信号値をM_maxと表す。すなわちM_maxは、R_in、G_in、B_inのいずれかの値である。ここで、L_maxが１を上回る場合は、数式（１９）に従って、RGB信号値R_out、G_out、B_outの値を更新する。

最後にRGB信号値(R_out、G_out、B_out)を、補正画像信号１０９として出力する。

この補正により、RGB信号値が０〜１の範囲外であり、表現される色が表示装置の色域外にある場合であっても、元の色と知覚される明るさを補正した色とを結ぶ直線と、表示装置の色域の境界との交点上の色に、補正することが出来る。

ここで、「知覚される明るさを補正した色」とは、明度と彩度を補正され、表示装置の色域外に存在する色のことであり、たとえば図４に示す点P1が相当する。点P1を表示装置の色域内に入れる処理が、数式１８、１９の補正になり、数式１８、１９の補正の結果、点P1が点P2に補正される。つまり、「元の色と知覚される明るさを補正した色とを結ぶ直線と表示装置の色域の境界との交点上の色」は、（L*₇₀₉,C*₇₀₉）と点P1を結んだ直線と、表示装置の色域境界との交点である点P2になる。これにより、明度と彩度が補正され色域外となった点は、階調性を保ちつつ表示装置の色域の外郭上にプロットすることが出来る。つまり、上記のαで内分した点が表示装置の色域の外側に位置するときは、内分した点と(L*_709、C*_709、h₇₀₉)とを結ぶ線と、表示装置の色域の境界との交点に対応する色情報へ補正する。

式１２に示した例では、色情報(L*_L、C*_L、h_L)と(L*_C、C*_C、h_C)を結ぶ直線を、予め与えられた比率αで内分した点に対応する色情報へ(L*_709、C*_709、h₇₀₉)を補正したが、別の方法として次のものもある。つまり、色情報(L*_L、C*_L、h_L)と(L*_C、C*_C、h_C)を結ぶ直線のうち、表示装置の色域に含まれる部分を特定し、当該特定した部分を、予め与えられた比率で内分した点に対応する色情報へ(L*_709、C*_709、h₇₀₉)を補正する。この場合、補正後の色情報の点は、表示装置の色域内に存在するため、式１８、式１９の処理は不要である。

以上、本実施の形態によれば、色域の狭い表示装置においても、色域の広い色と知覚される明るさが同じ色を表示することが可能となる。

第２の実施形態

第２の実施形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施形態と全体的な構成は同様であるため、第１の実施形態との差分について説明する。

図５に本実施形態の画像表示装置の構成図を示す。図１と同一名称の要素には同一の符号を付してある。図１と異なり、補正部１０８から設定部１０６へフィードバックする経路が追加されている。

第１の実施形態では、設定部１０６において、知覚される明るさの差ΔB*に基づき、明度の補正量ΔL*_outと、彩度の補正量ΔC* _outを、数式９、または、数式１０、または数式１２に従って、一度に決定していた。

これに対して、本実施の形態では、補正部１０８が、設定部１０６が設定した補正量１０７から求めた補正画像信号を設定部１０６に戻し、設定部１０６が、補正画像信号１０９の値に従って、補正量を再設定する処理を繰り返す。これによって、図３に示すように、色情報(L*₇₀₉、C*₇₀₉、h₇₀₉)を、表示装置１２０の色域内に存在し、かつ彩度が最大になる色情報、すなわち色情報(L*_L、C*_L、h_L)と色情報(L*_C、C*_C、h_C)を結ぶ直線と表示装置の色域境界との交点の色情報に補正するような、明度の補正量ΔL*_outと彩度の補正量ΔC*_outを、算出することが可能となる。このように、明度より彩度を優先して補正しているのは、入力画像の色域の彩度の低下をできるだけ抑えつつ、知覚される明るさを入力画像信号の色域と同じにするためである。なお、入力画像信号の色域での彩度よりも補正後の彩度が高くなる場合も起こりえるが、知覚される明るさが同じであれば、問題ないと考える。

本実施の形態では、補正された色情報が、表示装置１２０の色域内に存在しかつ、彩度が最大となるような明度補正量ΔL*_outと彩度補正量ΔC*_outを算出する方式として二分探索法を使用する。ただし、このような補正量の算出のためのアルゴリズムはこの限りでは無く、他の探索アルゴリズムを用いても良い。

なお、変換部１０２が入力画像信号１０１と色域情報１０３ａ、１０３ｂから変換信号１０５ａ、１０５ｂを求める処理は、第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。

以下、設定部１０６ならびに補正部１０８の動作について説明する。図６に、第2の実施形態のフローチャートを示す。

まず、設定部１０６は、変換信号１０５から数式８に従って、知覚される明るさの差ΔB*を求め、ΔB*から明度と彩度の各補正量の初期値ΔL*(0)、ΔC*(0)を、数式２０に示すように求め、補正部１０８へ送る（Ｓ５０１）。本実施の形態では、知覚される明るさの差ΔB*を全て彩度で補正するような明度と彩度の補正量を、初期値ΔL*(0)、ΔC*(0)として設定する。なお、当然ながら、ΔL*(0)の値は０である。

補正部１０８は、数式２１のように、ΔL*(0)、ΔC*(0)と定数βによって色情報を補正し、明度L*(0)、彩度C*(0)、色相h(0)を求める。ただし、βは0から１までの間の値をとる定数である。

次に、数式１４〜１７と同様にして、明度L*(0)、彩度C*(0)、色相h(0)から、補正した色情報(L*(0)、C*(0)、h(0))を表示装置に表示する際のRGB信号値R(0)、G(0)、B(0)を求める（Ｓ５０２）。

ここでR(0)、G(0)、B(0)がともに０〜１の範囲に収まるかどうかを判定する（Ｓ５０３）。

R(0)、G(0)、B(0)がともに0〜１の範囲に収まる場合、補正部１０８はR(0)、G(0)、B(0)を補正画像信号１０９として表示装置１２０に出力する（Ｓ５０４）。

一方で、R(0)、G(0)、B(0)のいずれかが０〜１の範囲に収まらない場合は、補正部１０８はR(0)、G(0)、B(0)を設定部１０６に送る。設定部１０６は、明度と彩度の補正量ΔL*(1)、ΔC*(1)を、数式２２のように算出し、それぞれ補正部１０８へ送る（Ｓ５０５）。

補正部１０８は、数式２１と同様に、明度L*(1)、彩度C*(1)、色相h(１)を求め、数式１４〜１７と同様にして、色情報(L*(1)、C*(1)、h(1))を表示装置１２０に表示する際のRGB信号値R(1)、G(1)、B(1)を求める（Ｓ５０６）。

ここで、RGB信号値を、更新回数kを用いて一般化して、R(k)、G(k)、B(k)と表すと、R(k)、G(k)、B(k)がともに０〜１の範囲に収まるかどうかを判定する（Ｓ５０７）。

R(k)、G(k)、B(k)の値によって、明度と彩度の補正量は、それぞれ数式２３と数式２４に示すように、ΔL*(k+1)、ΔC*(k+1)に更新される。

さらに、求められた補正量ΔL*(k+1)、ΔC*(k+1)と定数βによって、明度L*(k+1)、彩度C*(k+1)、色相h(k+１)は数式２５のように更新される。

数式１４〜１７と同様にして、色情報(L*(k+1)、C*(k+1)、h(k+1))を表示装置１２０に表示する際のRGB信号値R(k+1)、G(k+1)、B(k+1)を求める（Ｓ５１０）。

ここで、明度、彩度それぞれの差分値であるL_DiffとC_Diffの値を数式２６で表されるように求め、L_Diffと予め定めた明度の閾値L_THとの大小関係、およびC_Diffと予め定めた彩度の閾値C_THとの大小関係を調べる（Ｓ５１１）。

L_Diff ≦L_THとC_Diff≦C_THの条件がともに満たされる場合、R(k+1)、G(k+1)、B(k+1)を補正画像信号１０９として表示装置１２０に出力する（Ｓ５０４）。

L_Diff ≦L_THとC_Diff≦C_THのいずれかの条件が満たされない場合は、補正部１０８はR(k+1)、G(k+1)、B(k+1)を設定部１０６に送り、設定部１０６はさらに明度と彩度の更新を行う。

以降は、ステップＳ５０７からＳ５１１までの処理を繰り返す。ステップＳ５１１において、上述した例では、明度の差分、および彩度の差分をそれぞれの閾値を比較することで、条件の判定を行った。別の方法として、ステップＳ５１１において、更新回数kが予め定めた定数Nに達するとの条件が満たされるまで、処理を繰り返す方法でも良い。

補正部１０８は、ステップＳ５１１で条件が満たされたと判定されたら、最終的に求められたRGB信号値R(k)、G(k)、B(k)を、補正画像信号１０９として出力する。

以上、本実施の形態によれば、入力画像信号がもつ色域の広い入力画像信号を表示装置の色域に変換した色情報を、表示装置１２０の色域内に存在し、かつ、広い色域の色と同じ明るさを知覚できるように補正する際、彩度ができるだけ大きくなるように補正することができる。

第３の実施形態

第３の実施形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施形態と全体的な構成は同様であるため、第１の実施形態との差分について説明する。

図７に本実施形態の画像表示装置の構成図を示す。図１と同一名称の要素には同一の符号を付し、拡張された処理を除き、重複する説明を省略する。

第１の実施の形態では、表示装置１２０の色域がBT.709で定められた色域、入力画像信号の色域がBT.2020で定められた色域であり、表示装置１２０の色域が入力画像信号の色域よりも大幅に小さかった。本実施の形態では、入力画像信号の色域も、表示装置１２０と同様にBT.709で定められた色域である場合について説明する。

本実施形態では、ルックアップテーブル(LUT)保持部１１０が追加されている。LUT保持部１１０は、LUT１１１を有している。LUT１１１は、色域の狭い入力画像信号を、これよりも広い色域（第３色域）の色情報に変換するテーブルである。

LUT１１１は、入力画像信号１０１が撮影された撮影機器の特性を考慮して、撮影対象(例えば海の色や花の色)の色情報を推定して作成されたLUTであってもよいし、テレビ放送波のような撮影機器が不明な場合は、一般的な撮影機器を平均的に考慮して、撮影対象の色情報を推定して作成されたLUTであってもよい。この場合のLUTは、撮影した結果、本来広い色域を持っていたはずの撮影対象が狭い色域に押し込められしまった映像を、撮影機器よりも広い元の色域に戻すものである。LUT１１１はこれらに限られるものではなく、入力画像の色域を別の色域に変換した色情報を得るものであれば何でも良い。

また、色域の変換は、LUTの形式ではなく、非線形の変換を行う関数を用いて変換してもよい。

変換部１０４は、色域情報取得部１０２から表示装置の色域情報１０３ｂを取得し、数式１〜数式５と同様にして、入力画像信号を変換し、色情報(L*₇₀₉、C*₇₀₉、h₇₀₉)を求める。

また、変換部１０４は、入力画像信号の色域を変換するためのLUT１１１をLUT保持部１１０から取得する。

変換部１０４は、入力画像信号のガンマ変換後の信号であるRGB信号値(R_in、G_in、B_in)に対して、LUT１１１を参照することによって、入力画像の色域とは異なる色域の色情報(L*_LUT、C*_LUT、h*_LUT)を求める。

変換部１０４は、色情報(L*₇₀₉、C*₇₀₉、h₇₀₉)を変換信号１０５ｂとして、色情報(L*_LUT、C*_LUT、h*_LUT)を変換信号１０５ｃとして、設定部１０６と変換部１０８へ送る。

設定部１０６と変換部１０８は、第１、第２の実施形態における色情報(L*₂₀₂₀、C*₂₀₂₀、h*₂₀₂₀)を色情報(L*_LUT、C*_LUT、h*_LUT)に置き換えて、第１、第２の実施形態と同様の処理を行う。これにより、明度と彩度の補正量１０７、ならびに変換信号１０５ｂを補正した補正画像信号１０９を算出する。

以上、本実施の形態によれば、入力画像信号をLUTで変換した色情報と同じ明るさを知覚できるように、入力画像信号を表示装置の色域に変換した色情報を補正することで、色域が狭い表示装置に表示する際も、LUTの色域と同じ明るさをユーザに知覚させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (11)

1. 第１色域内の第１色情報に対し、前記第１色情報の明度および彩度によって定まる明るさの補正量を、対象となる明るさと前記第１色情報の明るさとの差分に基づき、設定する設定部と、
   前記補正量だけ前記第１色情報の明るさを補正するように、前記第１色情報の明度および彩度の少なくとも一方を補正して、前記第１色域内において、補正された色情報を得る補正部と、
   を備えた画像処理装置。
2. 前記設定部は、前記第１色情報の明るさを前記補正量だけ補正した明るさを表現可能な明度と彩度の関係を求め、
   前記補正部は、前記補正された色情報の明度と彩度が前記関係を満たすように前記第１色情報を補正する
   請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記補正量は、前記対象となる明るさから前記第１色情報の明るさを減算した値を有し、
   前記補正量だけ前記第１色情報の明るさを補正した明るさは、前記対象となる明るさに一致する
   請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記補正部は、前記第１色情報の彩度の値が大きくなるように前記第１色情報を補正する
   請求項２または３に記載の画像処理装置。
5. 前記補正部は、前記明度と彩度の関係を表すグラフと前記第１色域の境界との交点に対応する色情報へ前記第１色情報を補正する
   請求項２ないし４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
6. 前記補正部は、前記明度と彩度の関係を表すグラフにおいて明度と彩度の値が前記第１色情報の明度および彩度の値以上の部分を求め、前記部分を予め与えられた比率で内分する点に対応する色情報へ、前記第１色情報を補正する
   請求項２ないし４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
7. 前記内分した点が前記第１色域の境界の外側に位置するときは、前記内分した点と、前記第１色情報を表す点とを結ぶ線と、前記第１色域の境界との交点に対応する色情報へ、前記第１色情報を補正する
   請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記補正部は、前記明度と彩度の関係を表すグラフにおいて明度と彩度の値が前記第１色情報の明度および彩度の値以上で、かつ前記第１色域に含まれる部分を求め、前記部分を予め与えられた比率で内分する点に対応する色情報へ、前記第１色情報を補正する
   請求項２ないし４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
9. 前記補正部は、前記補正された色情報の色相が前記第１色情報と同じ色相を維持するように前記第１色情報を補正する
   請求項１ないし８のいずれか一項に記載の画像処理装置。
10. 前記第１色域は画像表示装置の色域であり
    第２色域は入力画像信号の色域であり、前記第２色域は前記第１色域より広く、
    前記入力画像信号を前記第１色域に基づき色変換することにより第１色情報を生成し、前記入力画像信号を前記第２色域に基づき色変換することにより第２色情報を生成する変換部を備え、
    前記対象となる明るさは、前記第１色情報に対応する前記第２色情報の明るさである
    請求項１ないし９いずれか一項に記載の画像処理装置。
11. 前記第１色域は画像表示装置の色域であり
    第２色域は入力画像信号の色域であり、
    前記入力画像信号を前記第１色域に基づき色変換することにより第１色情報を生成し、前記入力画像信号を前記第１および第２色域より広い第３色域に基づき色変換することにより第２色情報を生成する変換部を備え、
    前記対象となる明るさは、前記第１色情報に対応する前記第２色情報の明るさである、
    請求項１ないし９のいずれか一項に記載の画像処理装置。

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