JP2507578B2 - カラ―描画ワ―クステ―ション - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 入力された画像情報に対応する輪郭図形について，適
宜指示された色を表示するようにしたカラー描画ワーク
ステーションに関し， 画像の希望する色度成分について当該色度成分をラメ
ラ成分とボーテックス成分とに分離して得られた色度合
成情報をもとに，画像を構成する各画素の色度を合成す
るようにして，微妙な色合いのカラー描画を行い得るよ
うにすることを目的とし， 入力された画像情報に対応した図形としての輪郭を決
定する輪郭処理部と， 輪郭図形上の主要点について色度ベクトルが与えられ
た結果にもとづいて，上記色度合成情報を利用した処理
によって輪郭図形上色度処理部と， 当該輪郭図形上色度処理部によって得られた輪郭上の
図形をもとに，上記色度合成情報を利用した処理によっ
て，輪郭内部全体にわたって色度を与える輪郭内部色度
処理部とを少なくともそなえるよう構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は，カラー描画ワークステーション，特に，入
力された画像情報に対応する輪郭図形を処理し，次に適
宜希望するように指示された色度を表示するようにした
カラー描画ワークステーションに関する。

与えられた画像や描かれたデッサンに対応する図形情
報を入力し，当該画像情報に対応した図形をもとに希望
のカラー描画を行うことが広く実行されるようになって
いる。

〔従来の技術〕

従来この種のカラー描画を行うワークステーションに
おいては，輪郭図形内に単一の色をぬりつける如き処理
の場合には比較的簡単な処理で足りるが，例えば絵画の
如き微妙な色合いを与えるようにしようとすると，各画
素毎に色度情報を与えて各画素毎に逐次処理するなど膨
大な処理量を必要としている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の場合には，上述の如く，微妙な色合いを与
えるようにしようとすると，処理量が膨大となる。

本願出願人は，先に，特願昭62−133690号（昭和62年
５月29日出願）と特願昭63−39284号（昭和63年２月22
日出願）との特許出願を行い，カラー画像伝送などに当
り，与えられた画像における色度成分をラメラ成分（層
流成分）とボーテックス成分（過流成分）とに分離して
伝送し，受信側で上記与えられた画像における輝度成分
と合わせてカラー画像を合成することを提案した。本発
明はこの技術を利用するようにしている。

本発明は，画像の色度成分について当該色度成分をラ
メラ成分とボーテックス成分とに分離して得られた色度
合成情報をもとに，画像を構成する各画素の色度を合成
するようにして，微妙な色合いのカラー描画を行い得る
ようにすることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図を示す。図中の符号１は
情報処理装置,2は入出力部を表す。

３は輪郭処理部であって、与えられた画像や描かれた
デッサンなどに対応する画像情報にもとづいて，当該画
像情報に対応する図形について，当該図形の輪郭を決定
するものである。当該輪郭を決定するに当っては，画像
の輝度成分から得られる輪郭や，上記ラメラ成分とボー
テックス成分とを用いて得られる（即ち色度成分を利用
して得られる）輪郭にもとづいて，上記輪郭を決定す
る。勿論，希望する新しい模様などにより修正されるこ
ともあり，いわば仮決定と考えてよい。

４は輪郭図形上色度処理部であって，輪郭処理部３に
よって決定された輪郭上の複数の主要点を選び，かつ当
該主要点毎に，例えば色度図などを利用して，色度ベク
トルを設定された結果から，輪郭上のすべての点に対応
して色度を与えるようにする。当該処理に当っては，各
主要点に対応して与えられた色度ベクトルにもとづい
て，上記ラメラ成分とボーテックス成分とを得，これら
の色度合成情報を利用して，主要点間をつなぐ上記輪郭
上の点に対して色度を与えるようにする。

５はウインドウ処理部であって，輪郭図形色度処理部
４によって得られた輪郭上の色度図形などを利用して，
複数の輪郭上の色度図形を夫々異なるウインドウとして
予備的に保持し，必要に応じて所望するウインドウを開
いて輪郭図形の修正などを行うようにする。

６は輪郭内部色度処理部であって，輪郭図形上色度処
理部４において得られた輪郭上の色度図形にもとづい
て，輪郭内の全体にわたって色度を与えるようにする。
当該処理に当っては，例えば,1つの水平スキャン・ライ
ン上の輪郭内の左右両点について上記の如く色度合成情
報が得られていることから，当該両点間を結ぶ各画素に
ついて色度を合成してゆき，当該得られた所の１つの水
平ライン上の画素についての色度合成情報を利用するな
どの手段を用いて，輪郭内の全体にわたって色度を与え
るようにする。

７はモノクロ処理部であって，入力された画像情報を
利用して，輝度成分について処理を行い，輝度に対応し
てモノクロ画像を得る。

８は合成処理部であって，モノクロ処理部７からのモ
ノクロ画像と，輪郭内部色度処理部６からのカラー画像
とを合成し，入出力部２上のディスプレイに出力する。

９は輪郭修正処理部であって，上記輪郭図形上色度処
理部４からの輪郭上の色度図形や，上記輪郭内部色度処
理部６からのカラー画像などを，上記ディスプレイ上で
観察し，必要に応じて，上記輪郭処理部３において決定
された輪郭を変更したり，上記輪郭図形上色度処理部４
において行った主要点の選定や色度ベクトルの設定を変
更するなどの処理を行う。

〔作用〕 入力された画像情報にもとづいて，（ｉ）輪郭処理部
３で輪郭が決定され，（ii）輪郭図形上色度処理部４に
おいて，輪郭上の主要点について指示された色度ベクト
ルにもとづき，輪郭線上のすべての輪郭上の点（輪郭線
で隣合う左右の点）に対して色度を与える。この場合，
後で後述する如く，上記色度合成情報を利用する。

輪郭図形上色度処理部４において得られた輪郭上の色
度図形が希望通り好ましいものと考えられた場合には，
輪郭内部色度処理部６において，輪郭内部のすべての画
素に対して色度を与える処理を行う。この場合において
も，上述の色度合成情報を利用する。

モノクロ処理部７において得られているモノクロ画像
と，輪郭内部色度処理部６からのカラー画像とが，合成
処理部８において合成され，ディスプレイ上に出力され
る。好ましいと考えられる場合には，プリント出力など
の処理が行われる。

輪郭修正処理部９は，得られた各種画像について，必
要に応じて修正などの処理を，対話形式で実行する。

〔実施例〕

第２図は与えられた画像の色度成分をラメラ成分とボ
ーテックス成分とに分離して処理する態様を説明する説
明図である。

従来，カラー画像を伝送し再生するに当っては，テレ
ビジョン伝送の場合に示されるように，カラー画像上の
画素に対応して，輝度成分と色度成分とを伝送すること
が行われている。そして，三原色をR,G,Bとするとき， （ｉ）輝度Ｌとして， Ｌ＝0.2988R＋0.5868G＋0.1144B （ii）色度ベクトルI,Qとして， Ｉ＝0.736（Ｒ−Ｌ）−0.286（Ｂ−Ｌ） Ｑ＝0.478（Ｒ−Ｌ）＋0.413（Ｂ−Ｌ） で夫々与えられる所のL,I,Qを伝送するようにしてい
る。即ち上記I,Qを例えば副搬送波上に乗せて伝送する
ようにしていた。この場合には色度成分ベクトルＶが の形で表されていたことを意味する。当該従来の場合に
対応して，出願人が先に行った特許出願においては，当
該色度成分ベクトルＶに対して， として，ヘルムホルツの定理を適用するようにしてい
る。当該ヘルムホルツの定理を適用すると， 但し,L（x,y）：輝度などのスカラ・ポテンシャル Ｒ・K:Z軸方向の単位ベクトルＫにて方向を示されるベ
クトル・ポテンシャル この第（１）式のベクトルＶに対してdiv Vを演算（以
下ダイバージェンス処理ということがある）すると， div V＝div・gradL＋div・rot（Ｒ・Ｋ） ＝div・gradL となる。これから， ξｘ＋ηｙ＝Lxx＋Lyy ……（２）式 が導かれる。そして，第（１）式のベクトルＶに対して
rot Vを演算（以下ローテーション処理ということがあ
る）すると， rot V＝rot・gradL＋rot・rot（Ｒ・Ｋ） ＝rot・rot（Ｒ・Ｋ） となる。これから， ξｙ−ηｘ＝Rxx＋Ryy ……（３）式 が導かれる。但し,fx,fxy……などは，偏微分∂f/∂x,
∂²f/∂ｘ∂ｙ……を表すものである。上記第（２）式
および第（３）式において，夫々の左辺は測定可能であ
り（換言すれば当該左辺の各値が与えられると），当該
第（２）式および第（３）式を解くことによって、Ｌお
よびＲを解くことができる。

このように，色度成分ベクトルＶに対してヘルムホル
ツの定理を適用することで求めるgradLとrot（Ｒ・Ｋ）
を，本発明では夫々，ラメラ成分とボーテックス成分と
呼んでいる。

第２図において,14が与えられたカラー画像であり，
或る色の円板部分11が異なる色の背景部分12中に置かれ
ていることを表している。このようなカラー画像の色度
成分を表したベクトル線が13で示されている。ベクトル
線13中の図示の水平方向に延びている直線部分は，背景
部分12において或る背景色が与えられていることを表し
ている。またベクトル線13中の図示斜め方向に延びてい
る直線部分は，円板部分11において背景色と異なる色が
与えられていることを表している。このようなカラー画
像から求まるラメラ成分15とボーテックス成分16とが第
２図下方に示されている。この図に示すように，ラメラ
成分15は層流分を表し，ボーテックス成分16は渦流分を
表すことになる。

以下はgradLおよびrot（Ｒ・Ｋ）をそれぞれラメラ成
分およびボーテックス成分としているが，それらの微分
によってラメラ成分の微分およびボーテックス成分の微
分としてもよい。

以上の微分div Vとして表現するためには，色度のベ
クトル信号div Vおよびrot Vによってそれぞれラメラ成
分の微分，ボーテックス成分の微分表現を得ることがで
きる。

上記輪郭図形上色度処理部４や上記輪郭内部色度処理
部６においては，画素に対応して，上記ラメラ成分（ま
たはラメラ成分の微分）と，上記ボーテックス成分（ま
たはボーテックス成分の微分）とが供給され，上記第
（２）式および第（３）式にしたがって，夫々の画素に
対応するＬおよびＲを解くようにしている。即ち，上記
輪郭上の色度図形や上記のカラー画像が得られる。

更に良質のカラー画像を得るために，第６図を参照し
て後述するように，輪郭図形を抽出し，輪郭内部領域に
着目すると，色度ベクトルの領域内の連続性から，第２
図のラメラ成分15とボーテックス成分16とに夫々示され
ているような相互干渉をさけることができる。

したがって，本発明における上記輪郭図形上色度処理
部４や輪郭内部色度処理部６における処理に当って，比
較的少ない情報量を処理するだけで，微妙な色合いを合
成することが可能となる。

従来，カラー画像が有する輪郭の検出は，下式によっ
て表される構造線の方程式を解いていくことで求められ
ていた。ここで,C−ラインからは尾根線・谷線タイプの
輪郭,D−ラインからは分割線タイプの輪郭,E−ラインと
Ｌ−ラインからはステップ形の輪郭が求まることにな
る。なお，スラカー関数Φ（x,y）としては，カラー画
像の輝度情報が用いられることになる。

Ｃ（x,y）＝X^tHX_⊥＝０ :C−ライン Ｄ（x,y）＝▲Ｘ^t _⊥▼HX_⊥＝０ :D−ライン Ｅ（x,y）＝X^tHX＝０ :E−ライン Ｌ（x,y）＝trace H＝０ :L−ライン 但し， しかし，当該従来の場合には，カラー表示で観察する
際に明らかに異なる色がつき合わされている境界におい
ても（輪郭線上においても），輝度の面からみて差異が
少なければ境界とはみなされないこととなる。この点を
解決するために，第１図図示の輪郭処理部３において
は，上記ラメラ成分の変化点や上記ボーテックス成分の
変化点が閾値を超える位置を抽出して，色成分から判断
される輪郭を決定し，上記輝度から得られる輪郭を補う
ようにする。この事に関して第３図を参照して説明す
る。第３図に示すように、異なる色度ベクトルをもつＡ
領域とＢ領域とが，幅2aを有するＣ領域を介して連続的
に接続されているものとする。ここで,A領域の色度ベク
トルV_A,B領域の色度ベクトルV_Bを夫々， であると仮定する。このような輪郭部分において,div V
とrot Vとを求めてみるならば,div Vの定義から， が導かれ,rot Vの定義から， が導かれることになる。

本発明はこのような輪郭図形上とそれ以外の部分とに分
けて考える所に１つの大きな意味がある。

上式から明らかとなるように,|div V|と|rot V|は，
カラー画像の輪郭近傍ではゼロでない大きな値を示すと
ともに，輪郭近傍以外の所では，ほぼゼロとなる値を示
すことになる。従って,|div V|と|rot V|のいずれか一
方若しくは双方が所定の値より大きな値を示すところを
検出すれば，カラー画像の輪郭が抽出できることになる
のである。ここで,|div V|は第（２）式からも明らかな
ように，色度信号Ｖに直接ダイバージェンス演算を施す
ことでラメラ成分を微分値としてラメラ成分15として求
まるものであり，また|rot V|は第（３）式からも明ら
かなように，色度信号Ｖに直接ローテーション演算を施
すことで求まるものである。これから，輪郭抽出に当っ
てはラメラ成分のダイバージェンス成分出力とボーテッ
クス成分のローテーション成分出力とを，ゼロ近傍に設
定される所定の基準値と比較することでカラー画像の輪
郭が検出できることになるのである。

このように構成される色度成分からの輪郭検出方式
を，従来の輝度に基づく輪郭検出方式と組み合わせて使
うとカラー画像の輪郭検出はより確かなものとなる。こ
のような組み合わせにより，輝度自体では有為な差がな
いが色度では有為な差をもつ輪郭と，色度では有為な差
がないが輝度では有為な差をもつ輪郭とが，もれなく検
出できるようになるからである。

更に本発明において，色度成分をラメラ成分15とボー
テックス成分16とに分離したのは，基本的にはこれらの
成分が統計的に直交し色度情報を有効に表現できるため
に，伝送帯域の圧縮を図れることにあった。さらに好都
合にも，単一の色が連続的に存在する個所においては，
上記|div V|と|rot V|とがほぼゼロとなる値を示すとい
う性質がある。即ちカラー画像の輪郭近傍以外の所では
一般に上記ゼロとなる値を示すことから，この性質を使
って上記輪郭図形上色度処理部４および輪郭内部色度処
理部６における処理が簡単化される。その様子を第６図
に示す。今第６図（ａ）に示す如く，背景中に色の異な
る楕円が存在するものとするとき，上記の手段によっ
て，第６図（ｂ）図示の如く|div V|と|rot V|とがゼロ
となる領域に対応して，領域11と領域12とを当該輪郭図
形によって分離し，夫々の領域に対して別々に色度処理
を行うようにする。以下その原理を説明する。

カラー画像の特定のｘ軸に沿った色度成分のベクトル
（ξ，η）の値（すなわち，ラメラ成分とボーテックス
成分である）が用意されるならば，（ξx,ηｘ）は，隣
接する画素間での（ξ，η）の差分値に相当することか
ら容易に求められることになる。従って、div Vとrot V
の値が与えられるならば，前述した第（２）式と第
（３）式に従って，（ξy,ηｙ）もまた容易に求められ
ることになる。これから，その特性のｘ軸での（ξ，
η）の値を初期値として（ξy,ηｙ）の差分式を解いて
いくことで，その特性のｘ軸の隣のｘ軸上の（ξ，η）
が再生でき，以下同様な処理を操り返していくことでカ
ラー画像の全領域にわたっての（ξ，η）を再生できる
ことになる。

第４図は本発明の処理態様説明図である。図中20は輪
郭を決定された図形であり，図においては，或る色の背
景部分23中に，互いに色を異にする半円板21と22とが存
在し，各半円板21,22内では必ずしも単一の色ではなく
位置によって微妙に色合いが変化しているような彩色を
与えるものとして示されている。

第１図図示の輪郭処理部３によって第４図（Ａ）図示
の図形20の如く輪郭が決定された状態の下で，当該図形
20は入出力部２におけるディスプレイ上に表示されてい
る。この状態の下で，操作者は，第４図（Ｂ）図示の如
く輪郭線上の主要な点，例えば点a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,
k,……に対して，周知の色度図などを参照して，夫々新
しく所望する色度ベクトルの値（図中の矢印を当該ベク
トルと考える）を与える。第４図（Ｂ）は主要な点に色
度ベクトルの値が与えられた状態を表している。

第１図図示の輪郭図形上色度処理部４において，第４
図（Ｂ）図示の如く色度ベクトルが与えられた状態がつ
くられると，当該輪郭図形上色度処理部４はひきつづ
き，例えば第４図図示の点ｂとｉとの間,iとｊとの間…
…の如く，輪郭線に沿ったすべての画素に対して色度を
決定して，得られた色をもって，第４図（Ｃ）図示の如
く図形を表示する。即ち，輪郭上の色度図形24を表示す
る。

第４図（Ｂ）と第４図（Ｃ）とに示した処理は，第１
図図示の輪郭図形上色度処理部４において行われるが，
当該処理に当っては，第４図（Ｂ）図示の主要点a,b,c,
……などに与えられた色度ベクトルにもとづいて，上述
のラメラ成分とボーテックス成分とを利用する。

第４図（Ｃ）図示の如く輪郭上の色度図形24が得られ
て，当該色度図形24が好ましいものとした場合には，第
１図図示の輪郭内部色度処理部６に処理が渡される。上
記色度図形24が好ましくない場合などにおいては，第１
図図示のウインドウ処理部５を利用して第４図（Ｅ）図
示の如き新しいウインドウ図形25を得る。即ち輪郭修正
処理部９によって修正処理が行われる。そして，それら
の修正結果などは夫々新しいウインドウ図形25として，
必要に応じて保持するようにされる。

第１図図示の輪郭内部色度処理部６においては，第４
図（Ｄ）図示の如く，点ｂとｃとの間の画素について，
上記ラメラ成分とボーテックス成分とを利用した処理と
同様に，色度を与えてゆき，例えば,1つのスキャン・ラ
インl₁上で与えられた色度を，次のスキャン・ラインl₂
上に展開して行く形で色度を与えてゆく。

第５図は本発明の実施例構成を示す。図中の符号3,4,
5,6,7,8,9は夫々第１図に対応している。

輪郭処理部３は， （ｉ）与えられた画像からモノクロ情報を抽出するモノ
クロ情報抽出部３−1, （ii）与えられた画像の色度成分を利用して輪郭を抽出
する輪郭抽出部３−2, （iii）与えられたデッサンから主輪郭を生成する主輪
郭生成部３−3, （iv）輪郭線の切れ目などを連結させて図形の輪郭を決
定（仮決定）する輪郭定義部３−４を含んでいる。

モノクロ情報抽出部３−１は，上述したＣ−ライン,D
−ライン,E−ライン,L−ラインを抽出する。輪郭抽出部
３−２は，第３図を参照して説明した如く，与えられた
画像の色成分について，上記|div V|と|rot V|とのいず
れかが大きい値を示す位置を抽出する。主輪郭生成部３
−３は，与えられたデッサンについて，例えばラスタ・
スキャンによって主輪郭を生成する。輪郭定義部３−４
は，輪郭線の切れ目を補うなどの処理を行って輪郭を決
定するものであるが，輪郭修正処理部９に対応した形で
輪郭図形を希望のように修正することも行われる。

輪郭図形上色度処理部４は， （ｉ）輪郭上の主要な点を，第４図（Ｂ）図示の如く，
点a,b,c,……の形で与える輪郭上主要点設定部４−1, （ii）上記主要点a,b,c,……に対して第４図（Ｂ）図示
の如く色度ベクトルを設定する主要点色度ベクトル設定
部４−2, （iii）第４図（Ｃ）図示の如く輪郭上の色度図形24を
得る輪郭上色度詳細化部４−３ を含んでいる。

ウインドウ処理部５は，第４図（Ｅ）図示の如く，新
しいウインドウ図形25を保持する新ウインドウ保持部５
−１を含んでいる。

輪郭内部色度処理部６は， （ｉ）例えば第４図（Ｄ）図示の如く，隣接するスキャ
ン・ラインl₁とl₂とを設定するなどの形で，部分領域を
設定してゆく部分領域設定部６−1, （ii）そして，当該各部分領域に対して，各画素に対し
て色度を与える色度情報詳細化部６−２ を含んでいる。

モノクロ処理部７は，輪郭定義部３−４にて得られた
輪郭とモノクロ情報抽出部３−１にて得られたモノクロ
情報とから，輝度成分に対応したモノクロ画像をより詳
細に抽出するモノクロ詳細化部７−１を含んでいる。

合成処理部８は，輪郭内部色度処理部６にて得られた
図形と，モノクロ処理部７にて得られた図形とを合成す
る合成部８−１を含んでいる。

輪郭修正処理部９は，その時点で得られている輪郭図
形全体が必ずしも好ましいものでなかった場合に，例え
ばディスプレイ上で輪郭線の変更，新設，消去などを指
示する輪郭変更部９−１を含んでいる。

輪郭図形上色度処理部４にて得られた図形や合成処理
部８にて得られた図形について，なお十分でない場合に
は，ウインドウ処理部５において，ウインドウを開き，
当該開かれたウインドウにおける図形について，輪郭自
体に関しては好ましいものであるか否かがチェックされ
る。好ましくない場合には，上述の輪郭修正処理部９の
処理に移行される。好ましい場合には，輪郭図形上色度
処理部４における処理において，輪郭線上で主要点を設
定し直すとか，色度ベクトルを設定し直すとかの処理が
行われる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く，本発明によれば，色度成分をラメ
ラ成分とボーテックス成分とに分離して処理する機能を
用いるようにして，彩色処理や彩色を変更する処理を行
うようにしていることから，比較的少ない処理量を用い
て微妙な色合いを出力することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図，第２図はラメラ・ボーテ
ックス分離例，第３図は輪郭検出のための説明図，第４
図は本発明の処理態様説明図，第５図は本発明の実施例
構成，第６図は処理態様の一例を示す説明図を示す。 図中,1は情報処理装置,2は入出力部,3は輪郭処理部,4は
輪郭図形上色度処理部,5はウインドウ処理部,6は輪郭内
部色度処理部,7はモノクロ処理部,8は合成処理部,9は輪
郭修正処理部を表す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像情報を取り扱う入出力部（２）をそな
   えると共に，当該入出力部（２）から入力された画像情
   報について処理を行い当該画像情報に対応する図形につ
   いてカラー描画を行う情報処理装置（１）とをそなえた
   カラー描画ワークステーションにおいて， 上記情報処理装置（１）が少なくとも， 上記入出力部（２）から入力された画像情報に対応した
   図形としての輪郭を決定する輪郭処理部（３）と， 当該輪郭処理部（３）によって決定された輪郭図形につ
   いて，当該輪郭図形上の主要点を設定すると共に当該主
   要点における新しく希望する色度ベクトルを設定した上
   で，当該色度ベクトルの値にもとづいて，上記輪郭図形
   全体にわたって新しく希望する色度を与える輪郭図形上
   色度処理部（４）と， 当該輪郭図形上色度処理部（４）によって得られた輪郭
   上の色度情報にもとづいて，上記輪郭処理部（３）に対
   して希望する新しい輪郭修正を指示する輪郭修正処理部
   （９）と， 上記輪郭図形上色度処理部（４）によって得られた輪郭
   上の色度情報をもとに，輪郭内部全体にわたって新しく
   希望する色度を与える輪郭内部色度処理部（６）と， をそなえ， 上記輪郭図形上色度処理部（４）と上記輪郭内部色度処
   理部（６）とが夫々，画像の色度成分をラメラ成分とボ
   ーテックス成分とに分離されて得られた情報にもとづい
   て，希望するカラー画像を構成する各画素の色度を合成
   する処理を実行するよう構成されている ことを特徴とするカラー描画ワークステーション。