JP2582701B2 - 自動色相認識装置及び輪郭補正制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーテレビジョンの
映像信号において特定の色相を認識する装置及び該認識
された特定の色相の領域に対して所定の輪郭補正制御を
行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーテレビ画像信号では、画像を見や
すくするため輪郭部分の明度差を強調する輪郭補正が行
われるが、人肌特に顔部分で他の部分と同様の輪郭補正
を行うと、皺が目立ち見苦しくなることがある。このた
め、一旦画面全体で通常の輪郭補正を行って撮影した画
像信号を見ながら肌色部分については、輪郭補正を弱め
ることが人為的に行われている。

【０００３】また、米国特許４５０６２９３号に示され
るように、肌色を検出して輪郭補正を行う装置も開発さ
れているが、肌色といっても人によってその差が大き
く、様々な肌色に対して夫々に適正な補正を行うことが
難しい。そこで、現実には撮影画像を見ながら肌色の領
域を肌色認識装置に認識させるように該認識装置を手動
で調整して輪郭補正を調整することが行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように映像を見ながら人間の眼で色相を認識しつつ調整
するような方式では、自動白色調整のような基準となる
信号がないため特定の色相 (例えば肌色) の認識に熟練
を要し、しかも熟練者でも時間が係るという問題があっ
た。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、色相認識を自動化し、簡便に希望する
色相を認識できる装置及び該認識された信号に基づいて
特定の色相領域に対応した良好な輪郭補正が行える装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明に係る自
動色相認識装置は、設定された画面領域に表示される映
像信号のＲ，Ｇ，Ｂの色信号を合成処理して映像信号の
うちの特定の色相の認識度に応じたレベルの信号を出力
する色相認識信号出力手段と、前記認識度の信号に基づ
いて前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の合成比率を調整して色相
の認識度が最大となるように制御するフィードバック制
御手段と、を含んで構成した。

【０００７】また、前記色相認識信号出力手段は、色相
の認識度を基準レベル以上か否かの２値信号として出力
し、前記フィードバック制御手段は、前記基準値以上で
ある信号の前記画面領域におけるエネルギーが最大とな
るようにフィードバック制御するように構成してもよ
い。また、本発明に係る輪郭補正制御装置は、前記色相
の認識度に応じた信号に基づいて前記特定の色相範囲に
ある領域では、輪郭補正を他の領域とは異なるように制
御する構成とした。

【０００８】

【作用】色相認識信号出力手段は、設定領域に表示され
る映像信号を処理して特定の色相の認識度に応じたレベ
ルの信号を出力する。フィードバック制御手段は、前記
色相認識信号の認識度、具体的には前記設定領域におけ
る認識信号の発生割合が最大となるようにＲ，Ｇ，Ｂの
合成比率を調整してフィードバック制御する。

【０００９】これにより、特定の色相を最も良く認識し
た信号が出力されることとなる。また、このようにして
認識された信号に基づいて特定色相領域で輪郭補正を弱
める等の制御が行われる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。一実施例
を示す図１において、γ補正が施されていない３原色の
各映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ信号と称する）を夫々入力する
入力端子１，２，３が備えられ、Ｒ，Ｂ信号の入力端子
１，３には、夫々利得制御Ｘ，Ｙが可変に制御される増
幅器４，５が接続され、更に各増幅器４，５の出力端子
には、引算器６，７の＋側端子が接続されている。ま
た、Ｇ信号の入力端子２は、前記引算器６，７の−側端
子に入力されている。前記引算器６の出力端子には、第
１のウインドコンパレータ11内の２つのコンパレータ
８，９の各一方の入力端子が接続され、同じく前記引算
器７の出力端子には、第２のウインドコンパレータ15内
の２つのコンパレータ12，13の各一方の入力端子が接続
されている。

【００１１】一方、前記Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号を同時に入
力して加算する加算器17が備えられ、該加算して得られ
た輝度の所定割合分 (＜１) を出力する信号 (以下輝度
信号という) が、前記コンパレータ８，12の各他方の入
力端子に出力される。また、前記輝度信号を入力して反
転する反転増幅器18が備えられ、該反転された輝度信号
は前記コンパレータ９，13の各他方の入力端子に出力さ
れると共に、該反転輝度信号を−側入力端子に入力し、
＋側入力端子に基準電源電圧を入力するコンパレータ20
が備えられる。第１のウインドコンパレータ11は、コン
パレータ８，９の出力を入力して論理和をとって出力す
るアンド回路10を備え、同様に第２のウインドコンパレ
ータ15は、コンパレータ12，13の出力を入力して論理和
をとって出力するアンド回路14を備えている。

【００１２】前記各アンド回路10，14の出力及び前記コ
ンパレータ20の出力を入力するアンド回路16が備えら
れ、該アンド回路16の出力端子には、増幅器21が接続さ
れ、該増幅器21の出力端子に輪郭補正回路22が接続され
ている。前記増幅器21の出力端子には、サンプルホール
ド回路23も接続され、該サンプルホールド回路23の出力
端子には増幅器24が接続される。該増幅器24の出力端子
に、ＭＰＵ (マイクロプロセッシングユニット) 30内の
Ａ／Ｄコンバータ28が接続されている。前記ＭＰＵ30
は、前記Ａ／Ｄコンバータ28でＡ／Ｄ変換されたデジタ
ル信号を入力して演算処理するＣＰＵ29と、該ＣＰＵ29
で前記演算処理された結果をＤ／Ａ変換して得られた前
記利得制御Ｘ，Ｙ，Ｚの信号を前記増幅器４，５，21に
夫々出力するＤ／Ａコンバータ26と、前記ＣＰＵ29によ
って演算された映像画面中央に相当する位置信号を入力
して所定期間前記サンプルホールド回路23にサンプルパ
ルスを出力するタイマ27とを備えて構成されている。ま
た、前記タイマ27から出力されるサンプルパルスは、ビ
ューファインダ25にも入力され、ビューファインダ25の
表示画面の中央部に前記位置が表示される。

【００１３】次にかかる構成の作用を説明する。まず、
色相とＲＧＢ信号との関係について説明すると、任意の
色相は、Ｒ信号とＧ信号とＢ信号との成分の比率によっ
て決定される。但し、γ補正は行われていないものとす
る。γ補正を掛けると、これら色信号の比率の直線性が
失われてしまうからである。

【００１４】そこで、所定の色相 (本実施例では肌色)
を選択することは、これらＲ，Ｇ，Ｂ信号の比率を限定
することと同等である。いま、Ｒ：Ｇ＝１：Ｘ，Ｂ：Ｇ
＝１：Ｙの比率であったとすると、 Ｒ・Ｘ＝Ｇ ・・・ Ｂ・Ｙ＝Ｇ ・・・ の関係が成立し、更に、変形すると、 Ｒ・Ｘ−Ｇ＝０ ・・・ Ｂ・Ｙ−Ｇ＝０ ・・・ が成立する。

【００１５】例えば、認識しようとする特定の色相の
Ｒ，Ｇ，Ｂの比率が５：４：３であった場合、Ｘ＝４／
５，Ｙ＝４／３であれば、式，式は共に０となる。
該比率Ｘ，Ｙは夫々前記図１における増幅器４，５の利
得制御電圧で決定され、引算器６の出力は式の左辺と
なり、同様に引算器７の出力は式の左辺となる。前記
引算器６，７の出力が共に０となる状態が前記第１及び
第２のウインドコンパレータ11，15で検出される。つま
り、これによって、映像信号のうちの特定の色相を認識
できたことになる。ところで、実際には、認識する色相
に一定以上の幅を持たせることが必要である。これは、
同一の被写体例えば肌部分であっても微妙に色相が異な
る部分が存在するためであり、そのため、ウインドコン
パレータが使用される。また、このように認識する色相
に幅を持たせる場合、引算器６，７の出力値０に対応す
る色成分の正確な検出比率に対して、±α％ (例えばα
＝５) の範囲内にある比率を検出することになるが、輝
度が高いほど色成分の比率が同一であっても式，式
の左辺の値 (絶対値) は大きくなる。そこで、輝度の大
きさに影響されることなく色相 (色成分の比率) を認識
できるように、各コンパレータには基準値として輝度に
比例した信号とその反転信号が入力されるのである。こ
のようにして第１及び第２のウインドコンパレータ11，
15は夫々現在の色相をある幅を持って認識した時にＨレ
ベルとなる信号を出力する。

【００１６】また、式，式はＲ，Ｇ，Ｂが共に０で
あるとき、即ち黒レベルであるときにも成立する。例え
ば黒レベルである黒髪に対しては、肌部分とは逆に輪郭
補正を強調して精細な画像を得たいのであるが、第１及
び第２のウインドコンパレータ11，15の出力は認識すべ
き肌色の場合と同様Ｈレベルとなってしまい、そのまま
では輪郭補正が弱められてしまう。そこで、一定レベル
以下の黒レベル信号に対しては反転増幅器18で反転させ
た高輝度信号をコンパレータ20の−側入力端子に入力さ
せて＋側入力端子側に入力される基準電圧信号と比較し
てＬレベルの信号をアンド回路16に出力して第１及び第
２のウインドコンパレータ11，15の出力と論理和を採る
ことで、誤認識を回避する。

【００１７】上記の結果、肌色が認識されているときの
みアンド回路16の出力がＨレベルとなり、振幅を増幅器
21で増幅された後、輪郭補正回路22と共にサンプルホー
ルド回路23に出力される。ここで、増幅器21の利得制御
Ｚは一定であってもよいが、精度向上のために増幅器21
の増幅率を上げて使用することもできる。サンプルホー
ルド回路23は、前記した所定の画面領域でタイマ27から
出力されるサンプルパルスを入力してホールドしつつ、
その積分値を出力する。ここで、前記積分値は、前記所
定の画面領域で出力される認識信号のエネルギーを表す
値となる。尚、テレビカメラで、顔面等特定の色相が多
く含まれる部分が前記所定の領域に位置するようにセッ
トして撮影しておく。この場合、前記所定の領域で特定
の色相、即ち肌色と認識される領域が多いほど、増幅器
21の出力がＨレベルとなる合計時間が増大し、サンプル
ホールド回路23のが積分値は増大する。このようにし
て、肌色の認識度合いに応じたレベルの信号が、増幅器
24で増幅され、Ａ／Ｄ変換器28でＡ／Ｄ変換された後、
ＣＰＵ29に入力される。

【００１８】ＣＰＵ29は、前記認識度の信号を一定のス
ラッシュレベルと比較して、該スラッシュレベル以上の
時は、認識信号 (以下ＫＥＹ信号という) が発生してお
り、スラッシュレベル未満の時は、発生していないと判
定する。かかる入力信号に応じて、Ｄ／Ａコンバータ26
を介して利得制御Ｘ，Ｙを変化させつつ、前記積分値が
最大となるように正確に肌色を認識して輪郭補正を弱め
る制御を行わせる。

【００１９】尚、肌色の規定は、一般に輝度７０％，色
相１２３°，彩度３５％となっているようである。Ｒ，
Ｇ，Ｂ信号の比率で表すと、Ｒ＝４７．６％，Ｇ＝３
０．９％，Ｂ＝２１．５％の近傍となる。図２及び図３
は、前記利得制御Ｘ，Ｙが初期値１のときに前記の比率
が得られるように前記増幅器４，５を設定しておき、利
得制御Ｘ，Ｙを増減した時に前記増幅器21の出力がＨレ
ベルとなってＡ／Ｄコンバータ28でＡ／Ｄ変換された電
圧がＣＰＵ29でＫＥＹ信号が発生したことを認識する領
域の関係を、６種類の被写体を例にとって示したもので
ある。

【００２０】図２は、マクベスチャートのライトスキ
ン，ダークスキン，オレンジイエローについて、又、図
３は、一般的な肌色の人物Ａ、色白の人物Ｂ、健康的な
小麦色の人物Ｃについて示されている。これらの図で明
らかなように、チャートのような単色では前記ＫＥＹ信
号が発生すると判定される領域は略四角形をなしている
のに対し、人物のように色相が微妙に変化する場合は、
楕円形となる傾向になっている。しかし、人物像の場合
でも領域の輪郭が複雑に入り組んだ形とはならないの
で、後述する制御で色相を十分正確に認識することがで
きる。

【００２１】以下に、前記ＣＰＵ29による色相認識制御
を肌色を認識する場合を例にとり図４に示したフローチ
ャートに従って説明する。まず、利得制御Ｘの増減制御
量ＲＨＣ (Ｒ ＨＵＥ ＣＯＮＴ) 及び利得制御Ｙの増
減制御量ＢＨＣ (Ｂ ＨＵＥ ＣＯＮＴ) を０に初期設
定する (Ｓ１) 。この出力状態でＫＥＹ信号を発生して
いるか否かを判定し (Ｓ２) 、発生していない場合は、
まず、利得制御Ｘの増減制御量ＲＨＣを０のまま利得制
御Ｙの増減制御量ＢＨＣを＋方向に変化させつつ再度Ｋ
ＥＹ信号の発生の有無を判別する(Ｓ３，Ｓ４) 。それ
でも発生しない場合は、利得制御Ｘの増減制御量ＲＨＣ
を±方向に徐々に変化させつつ、その都度ＢＨＣを±方
向に肌色に合わせて設定されたリミット値に達するまで
変化させてＫＥＹ信号の発生の有無を判別する (Ｓ５，
Ｓ６，Ｓ８，Ｓ９) 。

【００２２】一通り判別してもＫＥＹ信号を発生しない
場合は、エラーとして終了するが (Ｓ７→終了) 、肌色
の場合は前記したようにリミット値を肌色の範囲に設定
してあるのでエラーとなることは無く、ＫＥＹ信号の発
生を確認できる。一方、ＫＥＹ信号の発生を確認した場
合は、ＢＨＣの値を確認したときの値に固定したまま、
ＲＨＣを±方向にＫＥＹ信号が発生しなくなるまで変化
させ、ＲＨＣに対するＫＥＹ信号の発生範囲を求める
(Ｓ10，Ｓ11) 。

【００２３】次に、求めた発生範囲の中心値にＲＨＣを
固定して、ＢＨＣをＫＥＹ信号が発生しなくなるまで±
方向に変化させて同様にして発生範囲の中心に固定する
Ｓ12，Ｓ13，Ｓ14，Ｓ15) 。そして、ＫＥＹ信号発生を
確認した場合、以上のＲＨＣとＢＨＣの中心値を求める
操作を複数回例えば３回繰り返して、ＫＥＹ信号の値を
最大値に収束させるようにＲＨＣ，ＢＨＣを固定する
(Ｓ16→終了) 。このようにしてＫＥＹ信号の値を最大
となるようにフィードバック制御することにより、人に
より異なる肌色でも確実に認識して輪郭補正回路22に出
力されるので、輪郭を強調する補正を肌色部分で弱める
制御を人手による調整を必要とせず、迅速かつ高精度に
行える。

【００２４】尚、ＲＨＣ，ＢＨＣを変化させた時のアン
ド回路16の出力状態を示すと図５のようになる。ここ
で、前記増幅器21の増幅率 (利得制御Ｚ) を上げると、
図６のように出力レベルが増大する。したがって、スレ
ッシュレベルが一定であればＫＥＹ信号の発生検出感度
は上がる。また、１回目は誤差により認識される範囲が
広いのでＡ／Ｄコンバータ28のリファレンス電圧を超え
ないようにするため、低い増幅率でＲＨＣ，ＢＨＣの中
心値を求め、認識範囲を狭められた２回目以降は高い増
幅率でＲＨＣ，ＢＨＣの中心値を求めるような構成とす
ることにより、精度の高い設定を行うことができる。

【００２５】尚、図１のＡで囲まれる部分が色相認識信
号出力手段を構成し、図１のＢで囲まれる部分及び図４
に示した機能がフィードバック制御手段を構成する。

【００２６】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、画面の設定領域に表示された映像信号から特定の色
相を認識して出力される信号の認識度に応じて該認識度
がが最大となるようにＲ，Ｇ，Ｂの合成比率を調整して
フィードバック制御する構成としたため、特定の色相を
自動的かつ確実に認識することができる。

【００２７】また、このようにして認識された信号に基
づいて特定色相領域で輪郭補正を弱める等の制御を熟練
者を要することなく、短時間で自動的に行うことができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック回路図

【図２】同上実施例装置で異なる単一色を認識する時の
増幅器の利得増減量を示す図

【図３】同じく異なる肌色を認識する時の増幅器の利得
増減量を示す図

【図４】同上実施例装置の制御ルーチンを示すフローチ
ャート

【図５】同上実施例装置の各部の信号状態を示すタイム
チャート

【図６】同上実施例装置の所定の増幅器の増幅率を変え
た時の様子を示すタイムチャート

【符号の説明】

１ Ｒ信号入力端子 ２ Ｇ信号入力端子 ３ Ｂ信号入力端子 ４ 増幅器 (Ｒ用) ５ 増幅器 (Ｂ用) ６ 引算器 ７ 引算器 11 第１のウインドコンパレータ 15 第２のウインドコンパレータ 16 アンド回路 23 サンプルホールド回路 30 ＭＰＵ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カラーテレビジョン映像信号の特定の色相
   範囲にある領域を認識する自動色相認識装置において、
   設定された画面領域に表示される映像信号のＲ，Ｇ，Ｂ
   の色信号を合成処理して映像信号のうちの特定の色相の
   認識度に応じたレベルの信号を出力する色相認識信号出
   力手段と、前記認識度の信号に基づいて前記Ｒ，Ｇ，Ｂ
   の色信号の合成比率を調整して色相の認識度が最大とな
   るように制御するフィードバック制御手段と、を含んで
   構成したことを特徴とする自動色相認識装置。
2. 【請求項２】前記色相認識信号出力手段は、色相の認識
   度を基準レベル以上か否かの２値信号として出力し、前
   記フィードバック制御手段は、前記基準値以上である信
   号の前記画面領域におけるエネルギーが最大となるよう
   にフィードバック制御するように構成したことを特徴と
   する請求項１に記載の自動色相認識装置。
3. 【請求項３】前記請求項１又は２に記載の色相の認識度
   に応じた信号に基づいて前記特定の色相範囲にある領域
   では、輪郭補正を他の領域とは異なるように制御するこ
   とを特徴とする輪郭補正制御装置。