JP2601265B2

JP2601265B2 - 色彩補正方式

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Publication number: JP2601265B2
Application number: JP62025593A
Authority: JP
Inventors: 千尋中川; 明生小坂
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1987-02-07
Filing date: 1987-02-07
Publication date: 1997-04-16
Anticipated expiration: 2012-04-16
Also published as: JPS63195777A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、色彩強調処理を行ったのちの色彩補正方
式に関する。

〔従来の技術〕

従来、画像の色彩を強調する各種の色彩画像処理方式
が提案されている。例えば、３原色、赤（Ｒ），緑
（Ｇ），青（Ｂ）によて表される３次元モデル（R,G,
B）を用いて、入力画像情報（R,G,B）と出力画像情報
（Ｒ′,G′,B′）に対して、で表される線形変換により画像強調を行う場合がある。
（J.Tsujiuchi,etal,Digital Processing of Endoscopi
c Color Images",Optical Communication,Vol.55,No.4
（1985）,pp.242参照）このような画像強調を行う際、テレビジョン系のR,G,
B信号を利用した場合等には、R,G,B信号の取り得る値が
限定されており、例えば０≦Ｒ≦1,0≦Ｇ≦1,0≦Ｂ≦１ ……（２）で示される範囲を有する。

ところで上記式（１）においてa_ijの値の取り方によ
っては、処理結果の（Ｒ′,G′,B′）の値は式（２）で
示した範囲を越えることがしばしば起こる。例えばカラ
ーラプラシアンと呼ばれる方法を用いた強調処理の場合
で例を示すと、においてｋ＝２とおけば、となり、入力画像情報が、Ｒ＝1,G＝5/8,B＝7/8の場
合、出力画像情報は、Ｒ′＝3/2,G′＝0,B′＝１とな
り、またＲ＝5/8,G＝1/4,B＝５の場合は、Ｒ′＝1,G′
＝−1/2,B′＝１となり、更にまたＲ＝10/12,G＝7/12,B
＝11/12の場合は、Ｒ′＝1,G′＝0,B′＝4/3となり、い
ずれも式（２）の範囲を越えてしまう。

このように強調処理結果が限定範囲を越えてしまう場
合、従来はR,G,Bの値をそれぞれの限定値に設定するこ
とにより補正を行ってきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕ところが、このように限界値に設定する場合、上記の
例においては３つの場合共に、Ｒ′＝1,G′＝0,B′＝１
となってしまい、本来赤みの強いマゼンタ，マゼンタ，
青みの強いマゼンタであるはずの色彩がしべてマゼンタ
として表されてしまうという問題点を有していた。

このような問題点は、先に本件出願人が昭和62年１月
13日付で出願した特願昭62−4034号（特開昭63−173182
号）（発明の名称「色彩画像処理方式」）において開示
した明度・彩度・色相を用いた強調方法についてもいえ
ることであり、強調処理後の明度，彩度，色相の値を、
例えばR,G,Bの値に変換して表示しようとすると、R,G,B
の限界値を越えてしまうことがある。これに対して上記
と同様な限界値に設定する補正を行うと同様の問題点が
生ずる。

特に問題となるのは、色相も変化させずに彩度，明度
の強調を行った場合でも、従来の補正方法を用いると、
結果的に色相も変化してしまうということである。特に
内視鏡画像に基づく診断においては、微妙な明るさや色
調に変化により健常部と病変部の判別を行うわけである
が、内視鏡画像は何れにしてもその殆どが赤系，肌色系
の色であり、したがって熟練した医師でなくては病変部
の判別が困難であるため、内視鏡画像は微妙な色調等の
変化を強調して見易くすることが望まれている。しか
し、強調により画像の印象があまりに変わってしまう
と、逆に診断の妨げとなることがあるので、色相は変化
させずに彩度のみを強調する場合がある。このような場
合に色相を変化させないつもりで色彩の強調を行って
も、前述のように補正により結果として色相が変化して
しまう。

このような問題点の発生原因は、R,G,Bの値の限界値
を越えた場合に、R,G,Bの値をその限界値で置き換える
こと、つまり表示可能範囲の立体の表面のうち近傍のも
のに垂線を下ろした交点の値に置き換えることによるも
のである。また垂線を下ろせる立体表面がない場合に
は、近傍の辺に垂線を下ろし、その交点の値に置き換
え、またその近傍の辺も無い場合には最も近傍の頂点の
値に置き換えることになるので、頂点や辺に置き換える
値が集中する傾向にある。すなわち色彩空間上の部分部
分によって補正の方法がそれぞれ異なっているという点
に問題がある。

本発明は、色彩画像の色彩強調処理の後処理を行った
場合における上記問題点を解決するためになされたもの
で、色彩強調処理によって色彩空間上の表示可能範囲を
越えたデータに対し、施した色彩強調処理が色相を変化
させないものであった場合には、該データの色相を変化
させずに表示可能範囲の色に補正ができ、且つ色相を変
化させる処理を施した場合でも視覚的に良好な結果を与
える補正が行えるようにした色彩補正方法を提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

上記問題点を解決するため、本発明は、画素データの
値を明度、彩度、色相で表される色彩空間上の座標に変
換する手段と、前記画素データに対して色彩強調処理を
施す強調処理手段と、前記色彩空間上の座標に変換され
強調処理を施された画素データの座標値が、色彩空間上
に表された表示可能範囲内、表示可能範囲外のどちらに
存在するかを判定する判定手段と、この判定手段により
前記強調処理された画素データの座標値が表示可能範囲
外に存在すると判定されたときは、前記強調処理された
画素データの座標値の表示可能範囲外に存在する点と、
強調処理前の表示可能範囲内の画素データに対応する点
に基づいて、前記強調処理された画素データの座標値を
表示可能範囲内の座標値に置き換える座標置換手段とで
色彩補正方式を構成するものである。

このような手段により色彩補正を行うことにより、色
彩強調処理によって表示可能範囲を越えた画素データ
を、施された色彩強調処理が色相を変化させないもので
あった場合には、該画素データの色相を変化させずに表
示可能範囲の限界の色に補正することができ、且つ色相
を変化させる処理を施した場合でも、視覚的に良好な補
正を行うことが可能となる。

〔実施例〕

次に、本発明の具体的な実施例の説明に先立ち、本発
明に関連する色彩画像の強調処理後の色彩補正方法の概
要について説明する。色彩の強調処理により色彩空間上
の表示可能範囲を越えたデータに対し、表示可能な値に
色彩補正を行う時、施した強調処理が色相を変更しない
処理であった場合には、色彩補正後の値についても色相
が変化しないことが望ましい。

このような色彩補正を実現するための方法は、次の２
つに大きくわけられる。

どのような表示可能範囲外のデータでもその色相を
変えることなく色彩補正を行う方法。

施した色彩強調が色相を変化させない処理であった
場合には表示可能範囲外のデータについて色相を変える
ことなく色彩補正を行い、色彩強調が色相を変化させる
処理であった場合には、色相を変化する色彩補正を行う
方法。

上記の補正方法の実現手段として、次の２つの方式
がある。

−a.明度軸上の１点と表示可能範囲外の点の２点を通
る直線と、表示可能範囲の限界面との交点を補正後の値
とする方式。

−b.表示可能範囲外の点から明度軸に垂線を下ろし、
その垂線と表示可能範囲の限界面との交点を補正後の値
とする方式。

また上記の補正方法の実現手段としては次の方式が
あり、本発明において採用する方式である。

−a.表示可能範囲外の点と、その点の色彩強調前の点
の２点を通る直線と表示可能範囲の限界面との交点を補
正後の値とする方式。

次にそれぞれの方式について詳細に説明する。

〔−ａ〕の補正方式について〔−ａ〕の補正方式を、次の（５），（６），
（７）に示す簡易的な色彩空間を定義して用いた場合の
例で説明する。

Ｃ＝（α^２＋β^２）^1/2 ……（７）上記Ｖαβ色彩空間における、０≦Ｒ≦1,0≦Ｇ≦1,0
≦Ｂ≦１の時の表示可能範囲（以下単に表示可能範囲と
いう）を第１図に示す。そしてこの時、Ｖは明度、α，
βにより彩度Ｃと色相Ｈを表すものとする。

このような色彩空間において表示可能範囲外の色彩画
像を構成する画素データに対応する点を点P₁とすると、
この点P₁の色彩補正を行うには、点P₁とＶ軸上の点Ｏと
を結んだ線分と表示可能範囲の限界面と（以下表示限界
面という）との交点P₁′を求め、点P₁を点P₁′に変更す
ればよい。点P₁の座標がP₁（v₁,α₁,β_１）、点Ｏの座
標がＯ（v₀,0,0）の時、点P₁と点Ｏを通る直線は、で表される。

この線分P₁Oが交わる表示範囲の限界面WYRMは、で表される。

したがって線分P₁Oと平面WYRMの交点P₁′の座標P₁′
（v₁′，α_１′，β_１′）は、式（８），（９）から次
のように求まる。

ここで点P₁の色相H₁を考えると、となり、また点P₁′の色相H₁′は、となるため、この点P₁を点P₁′に変更する色彩補正によ
っても、点P₁と点P₁′における色相が変化しないことが
わかる。

表示可能範囲外の色彩画像を構成する画素データの他
の点P₂,P₃,P₄についても同様に考えて補正することがで
きる。

以上のことから、色彩強調処理によって点P₀が点P₁に
変換されたとすると、施した色彩強調処理が色相を変化
させない処理であった場合には、点P₀と点P₁の色相は同
じであるから、点P₁を〔−ａ〕の方式により色彩補正
して得た点P₁′の色相と点P₀及び点P₁の色相はすべて等
しいことがわかる。

色相を変化させる色彩強調処理を施した場合には、色
彩補正後の点P₁′の色相は点P₀の色相の影響は受けず
に、強調後の点P₁の色相をそのまま受け継ぐことにな
る。

何れにしても良好な色彩補正が行われると共に、従来
の方法の大きな問題点であった、色相を変化させない色
彩強調処理を行った結果に対し色彩補正を行うと色相が
変化してしまうという欠点が解決される。

前記線形変換を用いた色彩強調処理の概略のフローチ
ャートを第２図に示す。また、前記色彩強調処理に色彩
補正方式を適用した時の概略のフローチャートを第３図
に示す。これらの図に示すとおり、線形変換を全画素に
ついて行う繰り返しのループの中の線形変換の後処理と
して色彩補正処理を加えればよい。

色彩補正処理の手順をフローチャートとして第４図に
示す。最初に受け取った色彩強調後の画素データの
Ｒ′,G′,B′の値がすべて表示可能範囲であるか否かを
チェックする。すべてが表示可能であれば、そのまま
Ｒ′,G′,B′の値を返し、色彩補正処理を終了する。
Ｒ′,G′,B′の値の何れか１つでも表示可能範囲外であ
れば、Ｒ′,G′,B′の値からの色彩空間上の座標V,α，
βを式（５）により求め、式（６）により色相Ｈを求め
る。次に表示限界面を構成する６つの平面のうち点Ｗを
含む３平面のいずれかに、線分PO（表示可能範囲外の色
彩画像を構成する画素データの点ＰとＶ軸上の点Ｏを結
んだ線分）が交わると仮定して、その交点座標を求め
る。この時、色相Ｈの値が、π/3≦Ｈ＜π，π＜Ｈ≦5/
3πであるか否かにより、点Ｗを含む３平面のどれに線
分POが交わる可能性があるか否かを場合分けできる。そ
して式（８）と式（９）で代表されるように平面と直線
を表す方程式から交点の座標Ｖ′，α′，β′を計算す
る。

次にこの交点の座標Ｖ′，α′，β′の値から式
（５）の逆変換により交点のＲ″,G″,B″の値を計算す
る。このＲ″,G″,B″の値がすべて表示可能範囲であれ
ば、表示限界面と線分POとの交点が得られたことが証明
できるので、Ｒ″,G″,B″の値をＲ′,G′,B′の値とし
て返し、色彩補正処理を終了する。

Ｒ″,G″,B″の値の何れか１つでも表示可能範囲外で
あれば、線分POは点Ｋを含む残りの３平面のいずれかと
交わることになる。点Ｗを含む３平面の場合と同様に、
色相Ｈの値が、Ｈ＜（2/3）π,H＜（4/3）πであるか否
かにより、線分POが点Ｋを含む３平面の何れに交わるか
決定できるので、その交点座標Ｖ′，α′，β′を計算
する。次に、得られた交点座標Ｖ′，α′，β′の値か
らＲ″,G″,B″の値を計算し、Ｒ′,G′,B′として返し
て色彩補正処理を終了する。

以上で述べたとおり、表示限界面を関数で表せる色彩
空間を用いた場合には、表示可能範囲外の点Ｐと明度軸
上の点Ｏを結んだ線分と表示限界面との交点を幾何学的
に求めることができる。

このように−ａを色彩補正方式では、色彩強調がど
のような方式であっても、強調後のデータの補正に使用
する色彩空間における色相は、表示可能範囲内への色彩
補正処理のちでも変化しないという効果が得られる。

〔−ｂ〕の補正方式について〔−ｂ〕の補正方式を〔−ａ〕の補正方式と同様
に式（５），（６），（７）で示される簡易的な色彩空
間を用いて説明する。〔−ｂ〕の補正方式では、第５
図に示すように、表示可能範囲外の点P₁の色彩補正を行
うには、点P₁から明度Ｖ軸に下ろした垂線と表示限界面
との交点P₁′を求め、点P₁を点P₁′に変更すればよい。
点P₁の座標をP₁（v₁,α₁,β_１）とする場合、点P₁から
Ｖ軸に下ろした垂線の足O₁と点P₁を通る直線はで表される。この線分P₁O₁と平面WYRMの交点P₁′の座標
P₁′（v₁′，α_１′，β_１′）は式（９），（15）から
次のように求まる。

v₁′＝v₁ ……（16）ここで点P₁の色相H₁に対して点P₁の色相H₁′は、となるため、色彩補正により点P₁と点P₁′の明度と色相
が変化しないことがわかる。

点P₂,P₃,P₄についても同様に交点P₂′,P₃′,P₄′を求
め、変更して色彩補正を行うことができる。

この補正方式では、第５図に示したように、色相だけ
でなく明度も変化させないので、色彩補正すべき点Ｐの
明度が、表示限界の明度の下限、つまり第５図において
点Ｋの明度を下まわる場合、及び上限の点Ｗの明度を上
まわる場合には、点Ｐから明度Ｖ軸に下ろした垂線は表
示範囲の限界面と交わらないことになる点に注意する必
要がある。

すなわち本補正方式〔−ｂ〕は、明度を変化させな
い色相強調、あるいは明度が上・下限値を越えないよう
な色彩強調の方式に適用すべきであり、もし明度が上・
下限値を越える可能性がある色彩強調の方式に適用する
場合には、明度が上・下限値を越えたときには、その上
・下限値に補正するような処理を加える必要がある。

また、この補正方式では、〔−ａ〕の補正方式と同
様に色彩強調がどのような方式であっても、色調強調後
のデータの補正に使用する色彩空間における色相は補正
後でも変化しないので、〔−ａ〕の方式と同様の特長
を持ち、従来の欠点を解決することができる。

更にこの補正方式では色相と共に明度も原則として変
化させないで、彩度のみを調節すればよく、処理が簡単
になると共にハードウェアによる実現が容易で、ハード
ウェアの規模も小さくなるという利点が得られる。

次に第６図の概略のフローチャートで示したような色
彩強調処理に、上記各色彩補正方式を適用する場合につ
いて説明する。〔−ａ〕の補正方式を用いて、色彩空
間上で幾何学的な計算を行い色彩補正を行ってもよい
が、〔−ｂ〕の色彩補正方式を用いると、該方式は式
（16）〜（19）で示されたように、表示可能範囲外の点
の色彩の明度，色相は変化させず彩度のみを変更するの
で、補正すべき点の明度，色相がかわれば、その彩度の
取り得る最大値が決定できる。したがって明度，色相に
対する彩度の最大値のテーブルを持っていれば計算時間
が省略できる。

第７図は、第６図に示した色彩強調処理に上記〔−
ｂ〕の色彩補正方式を適用した場合の概略のフローチャ
ートを示す。また、その時の色彩補正処理の手順を第８
図にフローチャートとして示す。

色彩補正処理の手順について説明すると、最初に、受
け取った強調処理後の明度Ｖ′，彩度Ｃ′，色相Ｈ′の
値のうち、明度Ｖ′が明度の上限値V_maxを越えていない
かどうかを確認し、越えている場合は明度Ｖ′の値を明
度の上限値V_maxの値に置き換える。越えていない場合は
明度Ｖ′が明度の下限値V_minを下まわっていないか確認
し、下まわっている場合には明度Ｖ′の値を明度の下限
値V_minの値に置き換える。次に明度Ｖ′，色相Ｈ′に対
応する彩度の取り得る最大値C_max（Ｖ′,H′）の値をテ
ーブルから求め、彩度Ｃ′の値が彩度の最大値C
_max（Ｖ′,H′）の値を越えている場合には、彩度Ｃ′
の値を彩度の最大値C_max（Ｖ′,H′）の値に置き換え、
越えていない場合はそのまま色彩補正処理を終了する。

なお彩度の最大値C_max（V,H）の値の２次元のテーブ
ルは、式（15）〜（18）より予め求めておくものとす
る。

上述のように色彩強調処理に上記各色彩補正処理を組
み込み、且つ色彩強調処理が明度，彩度，色相で表され
る色彩空間上で強調を行うものである場合などでは、補
正すべき画素データの値を色彩空間上の座標へ変換する
処理手続きと、その逆変換の処理手続きは色彩強調処理
と色彩補正処理において共通に使用することができる。

〔−ｂ〕の補正方式は容易にハードウェアにより実
現可能であることはすでに述べたが、次に説明を容易に
するためV_min≦Ｖ′≦V_maxである場合のハードウェアの
構成例を示す。

第９図は、〔−ｂ〕の補正方式のハードウェアの第
１の構成例を示すブロック構成図である。図において入
力される画像情報R,G,Bは、例えばTVカメラから入力さ
れた画像信号にA/D変換を施したディジタルデータや、
フレームメモリ等に蓄積されているデータ群である。こ
れらの画像情報R,G,Bのデータは、色彩座標変換回路１
において、明度V,彩度C,色相Ｈに変換される。また色彩
座標変換回路１で計算されたV,C,Hは、明度・彩度・色
相処理回路２にて、画像の強調などのために所望の変換
を受け、それぞれＶ′,C′,H′の値となる。次に、強調
などの処理後のＶ′,C′,H′の値が実際の表示可能範囲
外の点に変換されている場合には、〔−ｂ〕の補正方
式によりデータを補正し、表示可能範囲内の値とする。
この補正処理手段は、強調などの処理後の明度，色相
Ｖ′,H′の値に対して、その彩度の取り得る最大値Ｃ′
_maxを計算する最大彩度計算回路３と、更に該最大値
Ｃ′_maxと前記処理後の彩度Ｃ′との比較を行い、小さ
い方の値Ｃ″を出力する最小値出力回路４とで構成され
る。そして最小値計算回路４からの出力Ｃ″を含む
Ｖ′,C″,H′により対応するＲ′,G′,B′の値を色彩座
標変換回路５により計算するようになっている。

前記最大彩度計算回路３は、例えば入力Ｖ′,H′に対
してＣ′_maxを出力するテーブルメモリによって構成す
ることができる。すなわち、プログラマブル・リードオ
ンリー・メモリ（PROM）のアドレス線に（Ｖ′,H′）を
入力し、読出線であるデータ線から該当するＣ′_maxが
出力するように、メモリの内容にデータを書き込んでテ
ーブルメモリを構成しておけばよい。

このようにして最大彩度計算回路３により計算された
Ｃ′_maxは、最小値出力回路４によって、Ｃ′_max,C′の
うちの最小の値が出力される。これにより表示可能範囲
を越えるＣ′に対しては表示限界となる彩度Ｃ′
_maxが、表示可能範囲を越えないＣ′に対しては、その
ままＣ′が与えられて補正が行われる。

第10図は〔−ｂ〕の補正方式を実施するためのハー
ドウェアの第２の構成例を示すブロック構成図である。
この構成例においては、〔−ｂ〕の補正方式を実施す
るためのハードウェアの第１の実施例の各ユニットがす
べて同期して動作するように構成されている。そのため
各ユニット間には同期をとるためのレジスタ6,7,8,9が
挿入されている。

以下、時間軸を同期を表すサイクルとして、ステップ
ｉ（ｉ＝1,2,……）と表示することにする。ステップ１
において、画像情報（R,G,B）は色彩座標変換回路１に
おいて（V,C,H）に変換され、レジスタ６にその値が格
納される。ステップ２において、この（V,C,H）に対し
て明度・彩度・色相処理回路２で所望の変換が行われ、
その処理結果（Ｖ′,C′,H′）はレジスタ７に格納され
る。ステップ３においては、レジスタ７に格納された
（Ｖ′,H′）が最大彩度計算回路３に与えられ、その結
果たる最大値Ｃ′_maxは、上記（Ｖ′,C′,H′）と共に
レジスタ８に格納される。ステップ４においては、レジ
スタ８に格納されたうちの（Ｃ′_max,C′）が最小値計
算回路４に与えられ、何れか小さい方の値Ｃ″＝min
（Ｃ′_max,C′）が上記Ｖ′,H′と共にレジスタ９に格
納される。ステップ５においては、上記（Ｖ′,C″,
H′）が色彩座標変換回路５に与えられ、（Ｒ′,G′,
B′）の値を得ることができるようになっている。この
ようなハードウェア構成をとることにより、〔−ｂ〕
の補正方式をパイプライン的に高速に処理することが実
現可能となる。

第11図は、〔−ｂ〕の構成方式を実施するためのハ
ードウェアの第３の構成例を示すブロック構成図であ
る。図において10,11,12は、R,G,Bのディジタル信号、
又はこのハードウェア構成例による計算結果のうちのい
ずれかを選択する選択回路（SEL）で、13は該選択回路1
0,11,12からの出力（x,y,z）に対して、なる線形変換を行う線形マトリクス回路である。14,15,
16は上記線形マトリクス回路13の処理結果（ｘ′,y′,
z′）に対して、所望の変換、すなわち、なる変換を行うルック・アップ・テーブルメモリ（LU
T）である。17は、その結果（ｘ″,y″）に関して所望
の２次元的変換、すなわち、なる変換を行う２次元ルック・アップ・テーブルメモリ
（2D−LUT）であり、18は前記2D−LUT17とLUT16の結果
（t,z″）に対して所望の２次元的変換、すなわち、なる変換を行う２次元ルック・アップ・テーブルメモリ
（2D−LUT）であり、16は前記LUT15及び2D−LUT18の結
果（ｙ″,u）の一方を選択する選択回路（SEL）で、20,
21,22は前記2D−LUT17,2D−LUT18,LET19の出力をそれぞ
れ格納するためのレジスタ（REG）である。

前記LUT14,15,16は、2D−LUT17,18はテーブル変換用
メモリであり、例えばリードオンリーメモリ（ROM）や
ランダムアクセスメモリ（RAM）などで構成することが
できる。2D−LUTをROMで形成した場合の構成例を第12図
に示す。図示のようにROM23のアドレスA₀,……A_i-1のｉ
ビットを入力ｘ″，アドレスA_i,……A_i+j-1のｊビット
を入力ｙ″，アドレスA_i+j,……A_i+j+k-1のｋビットを
本ハードウェアの構成例を外部的にコントロールする装
置からのコントロール信号用として割り付ける。なお、
24は外部コントロール信号を格納するコントロールレジ
スタである。このように構成することにより2^k種類のテ
ーブル変換処理を、外部コントロール装置から選択する
ことができるようになっている。

次に第11図に示した構成例の動作を第13〜16図を用い
て説明する。まず本構成例の動作の概要について説明す
ると、最初に式（５）により座標変換を行い、Ｖを明
度、α，βを明度軸に直交する平面内の直交座標系とす
る。次に（α，β）を式（６），（７）により円筒座標
系に変換し、彩度C,色相Ｈを得る。

次いでこの（V,C,H）に対してルック・アップ・テー
ブル処理により、なる画像強調処理を施す。その処理結果の（Ｖ′,H′）
の値から、彩度Ｃ′の取り得る最大値Ｃ′_maxを計算
し、Ｃ′_maxとＣ′のうちの小さい方の彩度、Ｃ″＝min（Ｃ′_max,C′） ……（25）を求めて、（Ｖ′,C″,H′）に対応する（Ｒ′,G′,
B′）を計算し、強調及び補正処理を終了するようにな
っている。

第11図に示した構成例においては、図に示されている
基本ブロック内で、データを４回繰り返し演算すること
により、処理結果（Ｒ′,G′,B′）を出力する方式をと
っている。次にこの４回の繰り返し演算を第１から第４
のステップとして、それぞれのステップにおける処理態
様を第13図乃至第16図に示す。図中、データの流れは太
線で示し、その線上にはその線を流れるデータの値を示
してある。

まず第１のステップにおいては、第13図に示すよう
に、内部からR,G,Bの値を入力し、それを線形マトリク
ス回路13により（V,α，β）に変換する。続いてその値
は、LUT14〜16及び2D−LUT17で恒等変換により入力され
た値と同じ値が出力され、2D−LUT18により円筒座標系
（V,C,H）に変換され、レジスタ20,21,22にその値を格
納して第１のステップを終了する。

第２のステップにおいては、第14図に示すように、第
１のステップで求められた（V,C,H）が、線形マトリク
ス回路13において恒等変換により、そのままの値が出力され、LUT14,15,16によ
り、式（24）の変換処理が施され、（Ｖ′,C′,H′）が
求められる。

次いで2D−LUT17において、処理結果の（Ｖ′,H′）
に対応する最大彩度Ｃ′_maxが計算され、そのＣ′_maxと
Ｖ′とが出力される。Ｃ′_maxの値は次の2D−LUT18に送
られ、LUT16の出力Ｃ′と比較されて、Ｃ″＝min（Ｃ′_max,V′） ……（27）が計算される。最後に選択回路19ではLUT15の結果が選
択されて、（Ｖ′,C″,H′）がレジスタ20,21,22に格納
される。

一方、第３ステップにおいては、第15図に示すよう
に、上記（Ｖ′,C″,H′）が線形マトリクス回路13,LUT
14,15,16,2D−LUT17において恒等変換された後、2D−LU
T18に与えらえる。2D−LUT18においては、入力（Ｃ″,
H′）を再び直交座標系（α′，β′）に変換する。そ
の結果のＶ′，α′，β′はレジスタ20,21,22に格納さ
れる。

第４ステップにおいては、第16図に示すように、先に
格納されたＶ′，α′，β′に対して、線形マトリクス
回路13においてＡの逆行列A^-1に対応する変換が施され
て、その結果のＲ′,G′,B′がレジスタ20,21,22に格納
され、すべての処理が終了する。

このように比較的簡単な回路構成と、繰り返し演算に
より、〔−ｂ〕の補正方式を実施することができる。

以上、明度軸Ｖ＝（1/3）・（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）を軸とす
る円筒座標系上での色彩補正方式を述べてきたが、本構
成例は、その他の色空間、例えばＬ^＊ａ^＊ｂ^＊空間にお
いても同様に処理することができる。

〔−ａ〕の補正方式について次に、本発明に係る〔−ａ〕の補正方式の具体的な
実施例について説明する。〔−ａ〕，〔−ｂ〕の補
正方式の構成例においては式（５），（６），（７）で
示される簡易的な色彩空間でのみ説明を行ってきたが、
この〔−ａ〕の補正方式では均等色空間を用いて説明
する。均等色空間として代表的なものに、CIE1976L^＊ｕ
^＊ｖ^＊（CIELUV）,CIE1976L^＊ａ^＊ｂ^＊（CIELAB）があ
るが、ここでは（CIELUV）を用いて説明する。

R,G,B系からCIEのXYZ表色系への変換色を以下に示
す。

また、XYZ表色系からＬ^＊ｕ^＊ｖ^＊系への変換は、但し、 Y₀,u₀′,v₀′は基準白色面でのY,u′,v′の値Ｌ^＊は明度を表し、（ｕ^＊,v^＊）により彩度と色相を
表す。今までの説明と同様に、明度をV,彩度をC,色相を
Ｈで表せば次のように定義できる。

Ｌ^＊,u^＊,v^＊空間における０≦Ｒ≦1,0≦Ｇ≦1,0≦Ｂ
≦１の時の表示可能範囲は複雑な形状をしており図示す
るのが難しいので、２つの円錐を底面で合わせた形状で
模式的に表したものが第17図である。

第17図において、例えば表示可能範囲内の点P₁が色彩
強調処理により表示可能範囲外の点P₁′になったとす
る。この点P₁′の色彩補正を行うには、点P₁と点P₁′を
結ぶ線分P₁P₁′と、表示可能範囲の限界面との交点P₁″
を求め、点P₁′の座標を点P₁″の値に補正すればよい。
この時、施した色彩強調処理が色相の変化を伴わないも
のであれば、点P₁と点P₁′の色相は等しく、点P₁″は線
分P₁P₁′上の点であり、線分P₁P₁′上の点の色相はすべ
て等しいので、点P₁,点P₁′及び点P₁″の色相が等しく
なることは説明するまでもない。また更に、この色彩強
調処理が明度の変化を伴わないものであれば、点P₁,点P
₁′，点P₁″は同一明度平面上に存在するので、明度は
等しくなることも明らかである。

次に色相，明度を変化させる色彩強調処理を施した場
合に、この補正方式を適用した場合を考える。この場合
には補正後の点は、強調後（補正前）のデータの色相，
明度と同じにはならないが、強調した方向を表す色彩空
間上のベクトルの方向は変化させずに補正を行うので、
補正後のデータは視覚的に非常に良好なものとなる。

さて、この補正方式において点P₁″を求めるには、用
いた色彩空間が今までの補正方式の構成例で使用してい
たもののように、０≦Ｒ≦1,0≦Ｇ≦1,0≦Ｂ≦１の表示
限界面が関数で容易に表せるものであれば、線分P₁P₁′
とその限界面の交点を幾何学的に求めればよい。しか
し、この補正方式で用いるＬ^＊,u^＊,v^＊空間等のような
容易には０≦Ｒ≦1,0≦Ｇ≦1,0≦Ｂ≦１の表示限界面を
関数で表せない色彩空間を用いた場合には工夫が必要で
ある。これは〔−ａ〕，〔−ｂ〕の各補正方式の場
合であっても、使用する色彩空間にＬ^＊,u^＊,v^＊のよう
なものを選べば同様の工夫が必要となる。

本補正方式を用いた本発明の実施例では、以下に示す
方法により交点の座標を求める。色彩強調を施す前の点
P₁の座標をP₁（Ｌ^＊ ₁,u^＊ ₁,v^＊ _１）とし、強調後の点
P₁′の座標をP₁′（Ｌ^＊ _１′,u^＊ _１′,v^＊ _１′）とし、
点P₁′が表示可能範囲外であるとする。最初に線分P
₁P₁′の中点Ｐ″の座標Ｐ″（L,U,V）を求める。この点
Ｐ″が表示可能範囲内であれば点Ｐ″を新たな点P₁と
し、範囲外であれば新たな点P₁′とする。そして再び新
たな線分P₁P₁′について同様な処理を行うということを
何度も繰り返し、点P₁と点P₁′の値が十分に近づいたな
らば、点P₁の座標を交点P₁″の値とする。

次に第18図に概略のフローチャートを示したような色
彩強調処理に、本発明の上記〔−ａ〕の色彩補正方式
を適用する場合について説明する。第19図にその概略の
フローチャートを示す。また、その時の色彩補正処理の
手順を第20図にフローチャートとして示す。

まず最初に、受け取った色彩強調後のＲ′,G′,B′の
値がすべて表示可能範囲であるか否かをチェックする。
全てが表示可能であれば、そのままＲ′,G′,B′の値を
返し、色彩補正処理を終了する。Ｒ′,G′,B′の値の何
れか１つでも表示可能範囲外であれば、受け取った色彩
強調前のＬ^＊,u^＊,v^＊の値と色彩強調後のＬ^＊′,
u^＊′,v^＊′の値から、色彩強調前と後の点をＬ^＊ｕ^＊
ｖ^＊色彩空間上で結んだ中点の座標L,U,Vを次式のよう
に求められる。

次いでLUVの値から式（29）の逆変換で、X_m,Y_m,Z_mの
値を求める。次に式（28）の逆変換でR_m,G_m,B_mの値を求
める。得られた中点のR_m,G_m,B_mの値が表示可能範囲内で
あれば、R_m,G_m,B_mを新たな色彩強調前の点と仮定する。
すなわちR,G,B、Ｌ^＊,u^＊,v^＊にそれぞれR_m,G_m,B_m、L,
U,Vの値を代入する。またR_m,G_m,B_mの値が表示可能範囲
外であれば、R_m,G_m,B_mを新たな色彩強調後の点と仮定
し、Ｒ′,G′,B′、Ｌ^＊′,u^＊′,v^＊′にそれぞれR_m,G
_m,B_m、L,U,Vの値を代入する。

次に、変更された色彩強調前の点と強調後の点が充分
に近づいたかどうか、すなわちＲ′とR,G′とG,B′とＢ
の値の差がそれぞれεより小さいかどうかを確認し、す
べてεより小さければ求める交点が見つかったものと
し、R,G,Bの値を返し、補正処理を終了する。どれか１
つでもεより大きい場合には再び中点の座標を求める演
算からの手順を繰り返す。なおεの値は、要求される処
理スピードと精度により決定されるが、通常R,G,Bの量
子化レベルが256段階であった場合には、その１段階か
ら1/2段階程度に設定するとよい。

以上、本発明に係る色彩補正方式の実施例において取
り扱った色彩空間は、Ｌ^＊,u^＊,v^＊均等色空間である
が、その他のＬ^＊,a^＊,b^＊均等色空間や先に述べた簡易
的な色空間等を用いてもよい。要するに明度軸を中心と
して、その明度軸からの距離が彩度を表し、明度軸を中
心とした回転角が色相を表すような色彩空間であればよ
く、色彩強調に用いた色彩空間と同じ色彩空間を色彩補
正にも用いることが望ましい。

また、上記〔−ａ〕の補正方式においては完全な明
度軸上の１点と表示可能範囲外の点とを結んで、表示限
界面との交点を求めたものを示したが、完全に明度軸上
の点ではなくても明度軸の近傍の点であれば、ほぼ同様
の効果が得られる。このように、上記色彩補正方式で
は、その効果をわかり易く説明するために、厳密に色彩
空間上での座標計算を行ったものを示したけれども、本
発明において重要な点は、色彩空間上で補正すべき表示
可能範囲外の画素データに対応する点と表示可能範囲内
の点とを結び、表示限界面との交点のデータで補正すべ
き点の値を置き換えるということである。

また、本発明は、色彩強調処理の後処理としての色彩
補正方式を提供するものであるが、色彩強調以外の空間
フィルタ等の各種画像処理を行った結果として画像デー
タが表示可能範囲を越えてしまった場合に本発明を適用
しても、良好な効果が得られることが確認された。

また、上記実施例では、テレビジョンのR,G,B信号を
用いて説明を行ったが、印刷等に使用されるC,M,Y信号
を利用してももちろん同様な効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれ
ば、色彩強調処理によって表示可能範囲を越えたデータ
が、施された色彩強調処理が色相を変化させないもので
あった場合には、該データの色相を変化させずに表示可
能範囲の限界の色に補正することができ、且つ色相を変
化させる処理を施した場合でも、視覚的に良好な補正が
行えるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、色彩強調処理後の色彩補正方式の一例を適用
する、V,α，β色彩空間における表示可能範囲を示す
図、第２図は、線形変換を用いた色彩強調処理の概略フ
ローチャート、第３図は、第２図に示した色彩強調処理
に色彩補正方式を適用したときの概略フローチャート、
第４図は、第１図に示した色彩補正方式の色彩補正処理
手順を示すフローチャート、第５図は、色彩強調処理後
の色彩補正方式の他の例を示す説明図、第６図は、色彩
強調処理の他の例の概略フローチャート、第７図は、第
６図に示した色彩強調処理に色彩補正方式を適用したと
きの概略フローチャート、第８図は、第５図に示した色
彩補正方式の色彩補正処理手順を示すフローチャート、
第９図は、第５図に示した色彩補正方式のハードウェア
の構成例を示すブロック図、第10図は、第５図に示した
色彩補正方式のハードウェアの他の構成例を示すブロッ
ク図、第11図は、第５図に示した色彩補正方式のハード
ウェアの更に他の構成例を示すブロック図、第12図は、
第11図における２次元ルック・アップ・テーブルメモリ
の構成例を示す図、第13図〜第16図は、第11図に示した
ハードウェア構成の動作態様を示す図、第17図は、本発
明に係る色彩補正方式の実施例を示す説明図、第18図
は、本発明における色彩強調処理例の概略フローチャー
ト、第19図は、第18図に示した色彩強調処理に色彩補正
方式を適用したときの概略フローチャート、第20図は、
第17図に示した実施例の色彩補正処理手順を示すフロー
チャートである。図において、１は色彩座標変換回路、２は明度・彩度・
色相処理回路、３は最大彩度計算回路、４は最小値計算
回路、５は色彩座標変換回路、6,7,8,9はレジスタ、10,
11,12は選択回路、13は線形マトリクス回路、14,15,16
はルック・アップ・テーブルメモリ、17,18は２次元ル
ック・アップ・テーブルメモリ、19は選択回路、20,21,
22はレジスタを示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画素データの値を明度、彩度、色相で表さ
れる色彩空間上の座標に変換する手段と、前記画素デー
タに対して色彩強調処理を施す強調処理手段と、前記色
彩空間上の座標に変換され強調処理を施された画素デー
タの座標値が、色彩空間上に表された表示可能範囲内、
表示可能範囲外のどちらに存在するかを判定する判定手
段と、この判定手段により、前記強調処理された画素デ
ータの座標値が表示可能範囲外に存在すると判定された
ときは、前記強調処理された画素データの座標値の表示
可能範囲外に存在する点と、強調処理前の表示可能範囲
内の画素データに対応する点に基づいて、前記強調処理
された画素データの座標値を表示可能範囲内の座標値に
置き換える座標置換手段とを備えたことを特徴とする色
彩補正方式。
【請求項２】前記座標置換手段は、前記強調処理された
画素データの座標値の表示可能範囲外に存在する点と、
強調処理前の表示可能範囲内の画素データに対応する点
を結んだ線分を求めた後、この線分と前記表示可能範囲
を示す表示可能限界面との交点を求め、前記強調処理さ
れた画素データの座標値をこの交点の座標値に置き換え
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の色彩補
正方式。