JP3027620B2 - 簡易符号化画像によるカラー編集方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔相互参照〕本出願と同じ譲受人に譲渡さ
れている、“色合わせの選択およびカラー結像”と題す
るベナブル(Venable) らの米国特許出願第０７／４０
４，３９５号を相互参照する。

【０００２】〔発明の背景〕高品位、高密度のカラーデ
ィスプレイでは、色は一般に、赤色、緑色、および青色
の各成分による２４ビット値として格納されている。各
成分Ｎ_x は典型的には８ビット値であるから、各画素の
色は画像を形成する各成分について０から２５５の範囲
の値として区別される。たとえば、赤色成分に対する０
の値は画素内に赤色が存在しないことを意味し、一方２
５５の値は画素が所有し得る最大量の赤色が画素内に存
在していることを意味する。２４ビット／画素カラーシ
ステムにはカラー画像の各画素について（２５６）³ す
なわち約１６００万の可能な色が存在している。

【０００３】照度／色度空間で色を変え、または多様化
するのが望ましいことが甚だ多い。しかし、各画素につ
いてＲＧＢ空間に１６００万の可能な色があり、画像の
各画素が照度／クロミナンス値への変換を必要とするも
のでは、ディスプレイで画像のリアルタイム編集を行う
ことはかなりな困難を伴う。他の方法は非常に高速のコ
ンピュータを使用することであるが、この方法は経済的
に望ましくない。他に、画像は普通ＲＧＢ色空間で表示
されるが、ＲＧＢ画像を各成分を直接制御して修正する
ことはこのようなシステムの普通のユーザにとって直覚
的ではない。

【０００４】〔発明の要約〕本発明は、多数の色を有す
る原画像の表示に対して、色の組(color set) の選択中
にユーザインターフェースで、非常に少ないが代表的な
色の組を使用してリアルタイムカラー変更を可能とし、
続いてこの変更を原画像に施す装置を提供することを目
的とする。

【０００５】本発明の一つの局面によれば、多数の色で
規定されている赤、緑、および青の色空間（ＲＧＢ）で
の原画像において、原画像の色変更を、減じた色の組の
修正によって行っている。減じた色の組は最初に各カラ
ー成分を個別に処理し、各成分Ｒ、Ｇ、およびＢがレベ
ル数Ｎ_x を保持してＮ_R ×Ｎ_B ×Ｎ_G が約２７から１２
０の範囲に入るようにして、画像情報の大部分を保持す
る仕方で、画像を定義するレベル数を減じる。続いて、
成分を約２７と１２０の間のＲＧＢトリプレット(tripl
et) を有する色の組にマップ (map)する数の配列に組み
合わせる。このようにして、原画像の近似を、原画像の
各画素を定義するＲＧＢトリプレットの一つで、表示す
ることができる。各ＬＵＴ (ルックアップテーブル)ト
リプレットしたがってそれが定義している画素は、画像
のリアルタイム色変更に対して照度／クロミナンス値に
変換される。修正は照度／クロミナンス空間で行われ、
直ちにＲＧＢ空間に逆変換され、ＬＵＴは表示のため再
ロードされる。これによりディスプレイ上の画像の外観
が変わる。照度／クロミナンス空間での望ましい色の組
を確定すると直ちに、選定された照度／クロミナンスは
照度／クロミナンス空間での画像の新しい位置を定義す
るが、原画像の色をただ一つのステップで変更するのに
使用される。次に新しい画像は前述したと同じ仕方で得
られた少ない近似色合わせを用いて再び表示される。

【０００６】本発明の他の局面によれば、標準色の組値
および修正色の組値を備えたルックアップテーブルを作
成することができるので、ディスプレイ上の画像を標準
色の組で、または修正色の組で表示することができる。

【０００７】本発明の更に他の局面によれば、照度／ク
ロミナンス空間での画像のリアルタイム色変更のための
ユーザインターフェースが設けられており、これはテレ
ビジョンカラー制御装置をシミュレーションする簡易制
御装置となる。

【０００８】本発明のこれらおよび他の局面は、添付図
と関連して行う本発明の好適実施例を表すのに用いられ
ている以下の説明から明らかになるであろう。

【０００９】図１は原画像から、減じた色の組を作り、
続いて色を変更させるステップを追ってのフローチャー
トである。

【００１０】図２は標準色の組および修正色の組単一デ
ィスプレイに存在できるようにする８ビットシステムで
の色の組のメモリマップを示す。

【００１１】図３は本発明と関連して使用できるユーザ
インターフェースを示す。

【００１２】さて、図面を参照して、その図示は本発明
の実施態様を図解するのが目的であって本発明を限定す
るのが目的ではないが、図１は本発明を説明する際に参
照する本発明の方法のフローチャートを示す。

【００１３】高品位、高密度ＣＲＴディスプレイは赤
色、緑色、および青色の成分によりカラー画像を再生す
る。いくつかの既知の方法で形成される、カラー画像の
各画素は２４ビット値で定義することができ、この２４
ビット値は各々が８ビット値で表される三つの色成分を
示す。したがって、このようなディスプレイに使用され
る利用可能な色の組またはパレットは約１６００万の色
を備えている。説明する実施例では、Ｕｎｉｘオペレー
ティングシステムを用いる、８ビット濃度のグラフィッ
クスを備えたサン・ワークステーションを画像の色修正
に使用した。サン・ワークステーションは、カリフォル
ニア州サニーベールのサン・マイクロシステムズ社(Sun
Microsystems, Inc.)の製品である。本発明の開発に使
用したワークステーションの特徴は、マルチタスク動作
を行うパーソナル・マイクロコンピュータであるという
ことができる。ワークステーションでのユーザのデータ
入力は典型的にはキーボードおよびマウスを通して行わ
れる。もちろん、このような特徴は必要ではなく、他の
プロセッサ及びデータ入力装置でも可能である。使用し
たグラフィックディスプレイは標準のサン・マイクロシ
ステムズの１１５２×９００, ８ビット濃度 (deep) の
ディスプレイであった。本発明を実施するプログラムは
“Ｃ”言語で作られた。さらに以下で説明するユーザイ
ンターフェースはマサチューセッツ州ケンブリッジのマ
サチューセッツ工科大学 (Massachusetts Institute of
Technology)からの、Ｘ−ウインドウシステム(X-windo
wingSystem) ・ソフトウエアを使用して作られた。同様
なユーザインターフェース開発プログラムはサン・マイ
クロシステムズ社の所有するソフトウエアであるサン・
Ｘ−ニューズ (Sun X-News) ・ソフトウエアである。も
ちろん、他のグラフィックディスプレイシステム、およ
び他のソフトウエアを使用して本発明を作るのに使用す
るものと同じ効果を挙げることができる。本発明を実施
するのに適切な他の装置はカリフォルニア州クーペルチ
ノのアップルコーポレーション (Apple Corporation)に
よって製作された製品のマッキントッシュ(Macintosh)
IIファミリーの一つである。

【００１４】近似または代表的な減じた数の色の組を作
る第１のステップ１０で、各成分はその補集合から離し
て取り扱われる。一例として、“赤”と記した赤色成分
を使用すると、濃度値、典型的には最大２５６レベルま
での濃度を示す８ビット値がステップ２０で濃度約３レ
ベルと８レベルとの間の更にはるかに小さい値まで符号
化される。各成分に対して選んだレベル数は今度は、間
隔は更に広くはなるが、各色の完全な範囲を表す。保持
するレベル数は表示の目的で審美的に心地よい減じられ
た色の組を作るレベル数を決定するよう実験を基に選択
される。もちろん、作るべき減じられた色の組が原画像
に近い外観を備えること、または色修正が値を持たない
ことは重要である。単純な閾値の適用は、行うことがで
きるとしても、不必要な人工画像を発生するから、変換
のレベルを横断して画像をスムージングする変換が望ま
しい。幾つかの周知のディザおよび／またはエラー変換
法がこの目的に対して既知である。周知のフロイド・ス
タインベルグ (Floyd-Steinberg)・エラー拡散アルゴリ
ズム（１９７６年）、または多数の派生的エラー拡散法
の一つは、画像をスムージングするため隣接画素にわた
り符号化装置で得られる差分誤差を分布させる一つの手
段である。このような派生的技法の一つはビーナブル
(Venable)らの米国特許出願第０７／４０４，３９５号
“色の組の選択およびカラー結像法”に記されている。
原カラー画像を好適に近似する組合せの各色のレベル数
Ｎ_x はほぼ、４赤レベル（Ｎ_R)、８緑レベル（Ｎ_G)３青
レベル（Ｎ_B)であることが確認されている。５赤レベ
ル、５緑レベル、４青レベル、または５赤レベル、６緑
レベル、３青レベルを含む他の多数の組合せが存在す
る。他の構成が可能であり、その好ましさはこのような
近似の色の正確さをユーザがどう知覚するかによって変
わる。

【００１５】ステップ３０で、色成分の新しい色値を組
み合わせて各画素に対する単一数を作るが、この数は減
じた色の組の指数(index) において可能なＲＧＢトリプ
レットの一つを示すものである。４赤レベル、８緑レベ
ル、３青レベルの組を使用して、全部で９６の色レベル
即ちトリプリット（Ｎ_R×Ｎ_B ×Ｎ_G ）を得る。このよ
うにして、１６００万色を有する原画像の各画素がこれ
らトリプレットの一つにより、ＬＵＴを通してマッピン
グすることにより、減じた色の組を示す数の指数を通し
て表される。色の指数は、赤のＮ_Rレベルで表される赤
色の量、緑のＮ_Gレベルで表される緑色の量、および青
のＮ_B レベルで表される青色の量の組合せをとることに
より作り出される。共に、９６のレベルすなわちトリプ
レットを“標準ルックアップテーブル”ということにす
る。審美的には、２７〜１２０レベルの範囲で、限られ
た数の色レベルが原カラー画像の適切な表現として役立
つことが確認されている。特に満足な結果は約９０から
１００レベルの範囲で得られる。使用可能な最も低いレ
ベル数は幾分ユーザの知覚によって変わるが、表示の解
像度によっても変わる。比較的高解像のディスプレイで
は、エラー拡散または閾値アルゴリズムの使用によって
生ずる雑音の問題が極小になる。明らかに、究極的に原
画像に適用されるカラー描写の制御は多数レベルの場合
ほど精密ではないが、多くの目的に対しては、より低い
レベル数で充分である。最高のレベル数は好適には１２
０と選定されるが、それより高いレベル数、最高２５６
レベルまでを本発明に従って使用することができる。た
だし、２５６レベルのマッピングにおいて２つのルック
アップテーブルは望ましくない。同様に、１０ビットの
グラフィックスシステムを使用すれば、限界は１０２４
レベルになる。しかし、１６ビットグラフィックスシス
テムのあたりを超えると、本発明の長所は計算時間が増
大することにより失われる。

【００１６】図２に示すように、色テーブルは上述の８
ビット・グラフィックシステムでは２５６レベルのルッ
クアップテーブルに図２のマップと共に格納されてお
り、そこでは標準色テーブルはレジスタ３３の部分３２
に格納されている。部分３４および３６は他の表示用途
に独特の色に対して自由に使える区域である。部分３８
は修正色テーブルであり、これについてはこの後で説明
する。色の修正に１２８より多いレベルが欲しい場合に
は、単一ＬＵＴのみについて空所を設けることができ
る。２つのルックアップテーブルが望ましいのでディス
プレイ上の他の画像または修正している画像の部分を標
準色ＬＵＴにマッピングすることができ、対象の画像と
同時に修正することはない。

【００１７】ステップ４０で、原画像の色の操作はＲＧ
Ｂ色のＬＵＴを標準ＲＧＢ色の組の照度／クロミナンス
空間での位置を表す照度／クロミナンス値に変換するこ
とから始まる。使用される照度／クロミナンス変換また
は空間は特定の選択には限定されず、周知のＹＩＱ空
間、またはあまり良く知られていないゼロックスＹＥＳ
空間またはＬＡＢ空間としてもよい。照度／クロミナン
ス空間での色の組の相対的位置は、図３に示すものと同
様の、ウインドウ構成内のユーザインターフェースＩに
反映することができ、そこでは、画像表示空間４１の下
に、それぞれ色相、飽和、黒および白のコントラスト、
および輝度を表すスライダ４２、４３、４４および４５
がある。色相および飽和はクロミナンス値を表し、色相
および飽和が変化すれば画像の実際の色が変わる。黒お
よび白のコントラストおよび輝度は色度値を表し、黒お
よび白のコントラストおよび輝度の変化は画像の濃度の
変化を表す。

【００１８】ステップ５０で、および前述のように、色
画像の修正が、大部分のユーザが熟知しているカラーテ
レビジョンセットのそれと同じ仕方で行われる。良好な
カラー描写を得る最初のステップは色を完全に消し（飽
和制御）、最適の黒白画像を得るようにし、続いて必要
に応じて色を付け足すことであることが定性的に確認さ
れている。ユーザインターフェースＩ、および照度／ク
ロミナンス空間での画像操作はこの技法を可能にする。
それぞれ“オリジナル”、“キャンセル”、および“ア
プライ”と記してある別のコントローラ４６、４７、４
８は色修正を画像に施す機能を表すもので、“オリジナ
ル”は表示画像をオリジナルの色ＬＵＴと修正色ＬＵＴ
との間でトグルし、“キャンセル”は表示画像に対して
行われる変更を取消し、または無効にして、標準色ＬＵ
Ｔにより定義されているように、元の外観に戻し、“ア
プライ”はスライダによって定義される変更を、今後説
明するように、実際に画像に施す。可能な構成では、ス
ライダまたは“ゲージ”４９はマウス駆動のカーソル
（図示せず）を用いて選択可能で且つ適切な位置に動か
されるが、別のコントローラはそれら機能を働かせるた
めマウス駆動のカーソルで選択する区域である。勿論、
表示されたコントローラはユーザのタッチで作動可能な
タッチスクリーンに設けることができる。

【００１９】ステップ６０で、および再び図２のメモリ
マップを参照して、照度／クロミナンス空間での画像Ｌ
ＵＴの変化は直接ＲＧＢ空間に逆変換して標準色テーブ
ル２２の色の組を修正し、これにより修正色テーブル２
８に新しい色テーブルを作る。今度は、変換の結果定義
される新しいＲＧＢ三重項を変項を反映するように表示
する。わずかな数の値（２７〜１２０）だけを変更する
ので、図３のユーザインターフェースＩで行われる修正
は実質的にリアルタイムで表示画像に適用される。

【００２０】ステップ７０で、一旦必要な色修正が得ら
れると、照度／クロミナンス空間での画像の元の位置に
対する相対位置を定義する照度／クロミナンス方程式が
格納され、原画像に適用される。この動作は、リアルタ
イムで行われることは期待されず、処理用ネットワーク
の高速コンピュータに任せることができる。代わりに、
ユーザは遅れを予想してその発生の時刻を選択すること
ができるので、ユーザ自身のワークステーションにある
ユーザのプロセッサは照度／クロミナンス方程式を２４
ビット画素データに適用することができる。

【００２１】ステップ８０で、新しく修正された２４ビ
ット画素データが、減じられた色の組のモードで、ワー
クステーションで再び表示される。表示された画像は、
修正中に画面に現れる多数の人工的画像が、下に重なっ
ている原画像を変更するとき除去されるので、修正され
たままの画像とはわずかに異なることがある。

【００２２】もちろん、“画像”について語るとき、修
正したい画像全体のその部分を指すことが認められる。
したがって、標準区域定義法により、画像全体の色が変
わることがあり、または画像のユーザ定義の部分だけが
変わることもある。

【００２３】前述のものと同様の仕方で、グレースケー
ル画像は修正中レベルの減少を活用して修正処理そのも
のの速さを増し、且つ同じ２５６レベルＬＵＴで色画像
に適合させることができる。したがって、グレースケー
ル画像は、しばしば２５６レベルで得られるが、照度空
間で修正し、引続き修正を画像に施して、１６レベルも
の少ないレベルに減らすことができる。この実施例に付
随する興味ある事柄として、２５６のグレースケール画
像全体を表示することができるディスプレイ上で、画像
の全部の修正に続いて、精密修正のため、ディスプレイ
の能力まで、さらに多数のレベルまで符号化し、さらに
精密な調節のため、“プルーフモード”で、２５６レベ
ルで画像を表示することができる。上述の事項は、必要
なときには、更に制御を良好にするため色を更に多くの
レベルにまで、ディスプレイの能力まで、符号化するこ
とができる。

【００２４】明らかなように、図面と共に行った明細書
を読み且つ理解すれば、修正は、他のものについても行
われるであろう。この実施例は一つの例に過ぎず、各種
代案、修正案、変形、または改良案を当業者はこの教示
から行うことができる。この表示は特許請求の範囲に包
含されることを意図している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 原画像から減じた色の組を作り、続いて色を
変化させるステップを追ってのフローチャートである。

【図２】 標準色の組および修正色の組を単一ディスプ
レイに存在できるようにする８ビットシステムでの色の
組のメモリマップである。

【図３】 本発明と関連して使用できるユーザインター
フェースを示す説明図である。

【符号の説明】 ２２ 標準色テーブル、２４，２６ 自由スペース、２
８ 修正色テーブル、４１ 画像表示空間、４２〜４５
スライダ、４６〜４８ コントローラ、４９ゲージ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−57889（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−186023（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−197085（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−172092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−236391（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−187983（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−225073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−248291（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−147497（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−221792（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−303488（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−75292（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−81594（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−146589（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−170192（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−289367（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−116386（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−119479（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−252694（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09G 1/00 G09G 3/00 G09G 5/00 G06F 3/14 G06T 1/00 G06T 5/00 H04N 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原画像が赤・緑・青の色空間でディジタ
   ル的に符号化された表現であり、原画像はその中の赤
   色、緑色、および青色のレベルにより規定された画素か
   ら構成され、各画素は赤色、緑色、および青色のレベル
   の比較的多数の符号化値の一つにより規定されている、
   次のステップを含む、ｎビットシステムにおいて色を修
   正する方法： ａ）原画像を赤色、緑色、および青色の各成分に分離
   し、これにより各成分について、原画像の各画素をその
   画素位置での赤色または緑色または青色のＮ個の異なる
   値の一つにより規定する； ｂ）赤色、緑色、および青色の各色成分について、各成
   分の画素を規定するレベル数Ｎを減じて、Ｎ_R ×Ｎ_B ×
   Ｎ_G を２ⁿ 未満として、それぞれ値をＮ_R 、Ｎ_B および
   Ｎ_G とする； ｃ）Ｎ_R ×Ｎ_B ×Ｎ_G に等しいエントリー数を備え、各
   エントリーが一つのＲＧＢトリプレットからなるルック
   アップテーブルを作成する； ｄ）減じたレベル数Ｎ_R 、Ｎ_B およびＮ_G を共に組み合
   わせてルックアップテーブル内のＲＧＢトリプレットを
   選択するための各画素に対するインデックスを形成す
   る； ｅ）原画像の近似をディスプレイ装置に表示する； ｆ）ルックアップテーブル内にある各ＲＧＢトリプレッ
   トを照度／クロミナンス値に変換し、これによりＲＧＢ
   トリプレットとして規定されている各画素を照度／クロ
   ミナンス値として規定する； ｇ）ルックアップテーブル内の各ＲＧＢトリプレットの
   照度／クロミナンス値を修正し、これによりＲＧＢトリ
   プレットとして規定されている各画素を修正ＲＧＢトリ
   プレットとしても規定し、これにより画像の全体として
   の外観を変える。