JP3028126B2 - 特定色領域抽出方法及び抽出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２対象の色の差異を検
出したり、画像処理または画像解析において原画像の特
定の色領域を抽出する特定色領域抽出方法及び装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】特定色領域を抽出すべき被抽出対象物の
色信号（被抽出色の色信号とも言う）をＲ，Ｇ，Ｂとす
ると、これらの色信号が図６の入力端子１ａ，１ｂ，１
ｃにそれぞれ入力される。図６において、明度変換部１
７は、 明度Ｉ＝（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）／３ … なる変換結果を出力する。彩度変換部１８は、 彩度Ｓ＝１−ｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ） … なる変換結果を出力する。色相変換部１９は、 色相Ｈ＝ａｔａｎ〔√３（Ｇ−Ｂ）／｛（Ｒ−Ｇ）＋（Ｒ−Ｂ）｝〕 … なる変換結果を出力する。比較部２１ａ〜２１ｃは、各
変換部１７〜１９の出力と基準値出力部２０ａ〜２０ｃ
の出力Ｋ_I ，Ｋ_S ，Ｋ_H とそれぞれを比較し、一致して
いればＨレベル、一致していなければＬレベルの論理信
号を出力する。論理積部２２は比較部２１ａ〜２１ｃの
出力の論理積を出力する。よって入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂ
の、明度Ｉ，彩度Ｓ，色相Ｈが基準値Ｋ_I ，Ｋ_S ，Ｋ_H
と全て一致していれば、出力信号はＨレベルとなり、そ
れ以外の時はＬレベルとなる。基準値出力部２０ａ〜２
０ｃの出力を、予め抽出したい信号での各変換部出力の
値と一致させておけば、特定色領域抽出を行なうことが
出来る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

（１）従来の方法では抽出結果はＨレベルまたはＬレベ
ルの論理出力のみであり、基準色との違いを量的に知る
ことが出来ない。 （２）従来の方法の色相Ｈについては計算上の不安定性
が存在する。例えばＲ＝Ｇ＝Ｂの場合、色相Ｈに関して
は特異となる。

【０００４】従来の方法で明度Ｉ、彩度Ｓ、色相Ｈの三
属性を利用しているのは、それが人間の色の知覚に適合
しているためであるが、三属性は本来の目的である特定
色領域抽出の為に必ずしも必要なものではない。本発明
では欠点（１）について、基準色との違いを連続的に知
ることもでき、かつ欠点（２）について、従来よりも安
定する特定色領域抽出方法を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

（１） 請求項１の特定色領域抽出方法は、入力された
被抽出色の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂからその総和Ｉ（明度と言
う）を求め、前記色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの内の任意の２つの
信号Ｘ，Ｙを前記明度Ｉで割って、正規化色信号Ｘ′＝
Ｘ／Ｉ，Ｙ′＝Ｙ／Ｉを求める。

【０００６】次に、前記被抽出色の明度Ｉと基準色の明
度Ｋ_i との差ｉ＝Ｉ−Ｋ_i を求め、その差値ｉを重み付
けして、ｉ′＝ｉ・Ａ_i （Ａ_i は重み係数）を求め、そ
のｉ′の自乗値ｉ′² ＝（ｉ・Ａ_i ）² を求め、前記被
抽出色の正規化色信号Ｘ′と基準色の正規化色信号Ｋ_x
との差ｘ＝Ｘ′−Ｋ_x を求め、その差値ｘを重み付けし
て、ｘ′＝ｘ・Ａ_x （Ａ_x は重み係数）を求め、その
ｘ′の自乗値ｘ′² ＝（ｘ・Ａ_x ）² を求め、前記被抽
出色の正規化色信号Ｙ′と基準色の正規化色信号Ｋ_y と
の差ｙ＝Ｙ′−Ｋ_y を求め、その差値ｙを重み付けし
て、ｙ′＝ｙ・Ａ_y （Ａ_y は重み係数）を求め、その
ｙ′の自乗値ｙ′² ＝（ｙ・Ａ_y ）² を求める。

【０００７】次に、前記基準色と被抽出色の違いを量的
に示す特性値として、前記重み付けした差値の自乗値
ｉ′² ，ｘ′² ，ｙ′² の和Ｄ＝ｉ′² ＋ｘ′² ＋ｙ′
² 又はその和の平方根（自乗平均）√Ｄ（Ｄ又は√Ｄを
色差異度と言う）を求める。次に、前記色差異度と所定
のしきい値とを比較し、その比較結果を２値信号
（Ｏ_a ）で出力するか、または、色差異度を出力する
か、または、色差異度と所定の最大基準値（Ｅ）との差
を求め、その差（Ｏ_c ）を出力する。

【０００８】（２） 請求項２の特定色領域抽出方法
は、前記（１）項において、基準色の明度Ｋｉ、重み係
数Ａｉ及びこれらＫｉ，Ａｉを用いて求める前記ｉ，
ｉ′² を省略し、つまり明度関連を省略し、色あいにつ
いてのみ基準色と比較するものである。 （３） 請求項３の発明は、前記（１）又は（２）項記
載の特定色領域抽出方法において、はじめに、前記基準
色の要素Ｋ_n （明度Ｋ_i 及び正規化色信号Ｋ_x，Ｋ_y を
言う）を任意の値に設定し、前記重み係数Ａ_n （Ａ_i ，
Ａ_x ，Ａ_y ）の任意の１つを０より大きい任意の値に、
他を０にそれぞれ設定し、次に、基準色の色信号Ｒ，
Ｇ，Ｂを入力し、前記０より大きい値に設定した重み係
数と対応する前記基準色の要素を可変して、色差異度
（前記自乗和Ｄ又は自乗平均√Ｄのこと）が０となるよ
うな値にその要素を設定し、他の基準色の要素について
も前記と同様に設定し、その後、前記重み係数Ａ_n を適
宜に再設定するものである。

【０００９】（４） 請求項４の発明は、前記（１）又
は（２）項記載の特定色領域抽出方法において、基準色
の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを入力し、はじめに前記基準色の要
素を任意に設定すると共に、前記重み係数Ａ_n （Ａ_i ，
Ａ_x ，Ａ_y ）を所定値に設定し、次に、前記基準色の要
素Ｋ_n （ｎ＝ｉ，ｘ，ｙ）の１つを１単位変化させて、
前記色差異度が減少するのは、その要素の増加又は減少
のいずれの方向であるかを検出し、その検出された方向
へ前記要素Ｋ_n の１つを１単位ずつ変化させ、それに伴
い減少していた前記色差異度が増加し始めた１単位前の
要素の値をその要素の設定値とし、以下同様に他の要素
の値を順次設定するものである。

【００１０】（５） 請求項５の発明は、前記（１）又
は（２）項記載の特定色領域抽出方法において、基準色
の色領域内の複数点における色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを各点毎
に順次入力して、それら各点の対応する明度Ｉ及び正規
化色信号Ｘ′，Ｙ′のデータをメモリに記憶し、それら
の記憶されたデータより、明度Ｉ及び正規化色信号
Ｘ′，Ｙ′それぞれの平均値と標準偏差を求め、次に、
前記基準色の要素Ｋ_n （ｎ＝ｉ，ｘ，ｙ）として先に求
めた各平均値を、また前記重み係数Ａ_n （ｎ＝ｉ，ｘ，
ｙ）として先に求めた各標準偏差の逆数をそれぞれ設定
するものである。

【００１１】（６） 請求項６及び７の特定色領域抽出
装置は、前記（１）又は（２）項記載の抽出方法をそれ
ぞれ実行する装置である。 （７） 請求項８乃至１０の特定色領域抽出装置は、前
記（３）乃至（５）項記載の抽出方法をそれぞれ実行す
る装置であって、基準色の要素Ｋｎ及び重み係数Ａｎの
設定は、制御部の制御のもとに行われる。

【００１２】

【実施例】色を比較する２つの対象物の色信号Ｒ，Ｇ，
Ｂが各々一致していれば、当然それら２つの対象物の色
又は色信号は同色であると判断できる。しかし現実には
色信号の大きさ、つまり明るさは変動することが多く完
全に一致することは希である。よってＲ，Ｇ，Ｂの値の
みでの同色判定は現実的ではない。

【００１３】ところで、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号が、ある物質の
反射光より得られる信号ならば、３原色の光Ｌ_r ＝Ｃ_r
・Ｌ，Ｌ_g ＝Ｃ_g ・Ｌ，Ｌ_b ＝Ｃ_b ・Ｌであると考えら
れる。但し、Ｌは入射光、Ｃ_r は赤色成分を反射させる
割合の定数、同様にＣ_g は緑色成分の定数、Ｃ_b は青色
成分の定数とし、入射光及び反射光の角度はおのおの一
定とする。またＲ，Ｇ，Ｂ信号が、ある物質の透過光よ
り得られる信号ならば、Ｌ_r ＝Ｄ_r ・Ｌ，Ｌ_g ＝Ｄ_g ・
Ｌ，Ｌ_b ＝Ｄ_b ・Ｌであると考えられる。但し、Ｄ_r は
赤色成分を透過させる割合の定数、同様にＤ_g は緑色成
分の定数、Ｄ_bは青色成分の定数とし、入射光及び透過
光の角度はおのおの一定とする。このことから反射光、
透過光どちらの場合でも、各定数が一定であるならば、
入射光Ｌの明るさが変化してもＬ_r とＬ_g とＬ_b の比Ｌ
_r ：Ｌ_g ：Ｌ_b ＝Ｒ：Ｇ：Ｂは一定であると言える。但
し入射光Ｌの、おのおのの波長について単位波長幅あた
りの放射量の相対値と波長との関係である分光分布は一
定とする。以下の説明ではＲ：Ｇ：Ｂを色あいと表現す
ることにする。

【００１４】ここでＲ，Ｇ，Ｂ信号の合成値を明度Ｉと
呼ぶことにし、 Ｉ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ … と定義する。この明度Ｉによって色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを正
規化した値ｒ，ｇ，ｂは ｒ＝Ｒ／Ｉ，ｇ＝Ｇ／Ｉ，ｂ＝Ｂ／Ｉ … にて求められる。色あいが一定であれば、明度Ｉが変化
しても正規化色信号ｒ、ｇ，ｂは一定となる。よって
ｒ，ｇ，ｂの値によって色あい比較を行なえば明度Ｉの
変化の影響を受けない。，式によってＲ，Ｇ，Ｂ信
号を明度Ｉと正規化色信号ｒ，ｇ，ｂに分割できる。ま
た、 ｒ＋ｇ＋ｂ＝１ … であるからｒ，ｇ，ｂ３要素のうち２要素を決めれば残
りの１要素も決定されるので、２要素によって色あいを
特定できる。以下の説明ではｒ，ｇ，ｂの内選択された
２要素をＸ′，Ｙ′と表現することとする。

【００１５】本発明ではＩ，Ｘ′，Ｙ′がそれぞれ直交
するベクトルと考え、その合成ベクトルをｖＳ（Ｉ，
Ｘ′，Ｙ′）とし、基準色の明度Ｉ及び正規化色信号
Ｘ′，Ｙ′をｖＫ（Ｋｉ，Ｋｘ，Ｋｙ）とし、各要素の
重み付けをｖＡ（Ａ_i ，Ａ_x ，Ａ _y ）とし、ベクトルｖ
Ｔ（Ｔ_i ，Ｔ_x ，Ｔ_y ）を Ｔ_i ＝（Ｉ−Ｋ_i ）Ａ_i ，Ｔ_x ＝（Ｘ′−Ｋ_x ）Ａ_x ， Ｔ_y ＝（Ｙ′−Ｋ_y ）Ａ_y … にて求める。

【００１６】 Ｄ＝Ｔ_i ² ＋Ｔ_x ² ＋Ｔ_y ² ；Ｄ′＝｜ｖＴ｜＝√Ｄ … と置く。このＤ′を色差異度と定義する。色差異度Ｄ′
は基準色と被抽出色の明度、色あいとも一致したときに
０となり、差が多いほど大きな値となる。つまり色差異
度Ｄ′によって基準色と被抽出色との違いを連続的に知
ることができ、色差異度Ｄ′が、あらかじめ設定したし
きい値以下となる部分のみを抽出すれば、特定色領域を
抽出することになる。尚、式中のＩ−Ｋ_i ，Ｘ′−Ｋ
_x ，Ｙ′−Ｋ_y でも色の差を表しているが、それを利用
せずに更に各要素の重み付けを行ったＴ_n （ｎ＝ｉ，
ｘ，ｙ）を利用するのは、実際に抽出を行なう際には、
明度差を重点的に利用したい場合、色合いを重点的に利
用したい場合、ｒ，ｇ，ｂ中のｒ成分を重点的に利用し
たい場合など種々の場合がある点と、後述の請求項３，
５，８，１０における抽出条件設定の場合に重み付けが
必要な点からである。

【００１７】また、式の平方根演算をせずに自乗和Ｄ
のままでも連続変化するので、平方根演算を除いた場合
もあらかじめ設定したしきい値以下となる部分を抽出す
る特定色領域抽出が可能である。この場合ここでは自乗
和Ｄも色差異度と呼ぶことにする。以上の原理を実現す
るのが図１である。図１には式と一致する記号を付与し
ている。１ａ，１ｂ，１ｃはＲ，Ｇ，Ｂ信号の入力端子
である。２は加算器でありＲ，Ｇ，Ｂの和Ｉ＝Ｒ＋Ｇ＋
Ｂを出力する。３はＲ，Ｇ，Ｂのうちどの２組を抽出に
使用するかを設定するスイッチで、（ａ）が閉じればＸ
＝Ｒ，Ｙ＝Ｇ、（ｂ）ならばＸ＝Ｇ，Ｙ＝Ｂ、（ｃ）な
らばＸ＝Ｂ，Ｙ＝Ｒとなる。４ｂ，４ｃは割り算器であ
り、Ｘ，ＹをＩで割った値Ｘ′＝Ｘ／Ｉ，Ｙ′＝Ｙ／Ｉ
を出力する。５ａ，５ｂ，５ｃは基準色の要素Ｋ_i ，Ｋ
_x ，Ｋ_y の設定器である。６ａ，６ｂ，６ｃは減算器で
あり、Ｉ，Ｘ′，Ｙ′とＫ_i ，Ｋ_x ，Ｋ_y との差ｉ＝Ｉ
−Ｋ_i ，ｘ＝Ｘ′−Ｋ_x 、ｙ＝Ｙ′−Ｋ_y をそれぞれ出
力する。

【００１８】７ａ，７ｂ，７ｃは各要素の重み係数
Ａ_i ，Ａ_x ，Ａ_y の設定器である。８ａ，８ｂ，８ｃは
乗算器であり、明度Ｉ及び正規化色信号Ｘ′，Ｙ′と基
準色要素Ｋ_n （ｎ＝ｉ，ｘ，ｙ）との差値ｉ，ｘ，ｙと
重み係数Ａ_i ，Ａ_x ，Ａ_y との積ｉ′＝ｉ・Ａ_i ，ｘ′
＝ｘ・Ａ_y ，ｙ′＝ｙ・Ａ_y を出力する。９ａ，９ｂ，
９ｃは２乗算器であり、ｉ′，ｘ′，ｙ′の２乗ｉ′
² ，ｘ′² ，ｙ′² を出力する。１０は加算器であり、
自乗和Ｄ＝ｉ′² ＋ｘ′² ＋ｙ′² を出力する。１１は
平方根器であり、Ｄの平方根（自乗平均）Ｄ′＝√Ｄを
出力する。１２は特定色領域抽出の為のしきい値Ｔ_h の
設定器である。１３は比較器であり、Ｄ′＜Ｔ_h のとき
出力Ｏ_a はＨレベルの論理信号となり、Ｄ′≧Ｔ_h のと
きＬレベルの論理信号となる。

【００１９】１４は最高基準レベルＥ（Ｅ≫Ｔ_h ）の設
定器である。１５は減算器であり、Ｏ_C ＝Ｅ−Ｄ′を出
力する。よってＯ_c は被抽出色が基準色に近いほど、最
高基準レベルの値Ｅに近い値になる信号である。１６ａ
はＯ_a を出力する端子である。このＯ_a は特定色領域抽
出結果である。１６ｂはＯ_b ＝Ｄ′を出力する端子であ
る。Ｏ_b のレベルは被抽出色が基準色に近いほど低レベ
ルとなる。１６ｃはＯ _c を出力する端子である。入力信
号がＲ，Ｇ，Ｂ色映像信号であり、抽出状態をディスプ
レイ等に表示する場合は、基準色に近い信号ほど高いレ
ベル、つまり高輝度である方が人間にとって認識しやす
いと考えられる。この様な用途等に出力Ｏ_c は有効であ
る。

【００２０】１６ａ〜１６ｃの出力端子３種全てを具備
する必要はなく、少くとも１種を必要に応じ準備すれば
よい。図１にて明らかなように１６ａが不要の時には、
しきい値設定器１２、比較器１３も不要である。１６ｃ
が不要の時には、最高レベル設定器１４、減算器１５も
不要である。また平方根器１１を省略する場合もある。

【００２１】図１の構成をアナログ電子回路にて構成す
る場合には、各々の機能部分は市販のスイッチ及び減算
増幅器等にて容易に実現できる。また、デジタル電子回
路による実現や、コンピュータソフトウエアによる実現
も可能である。また、色合いのみを抽出に使用し、明度
Ｉの要素を抽出に使用しない場合は、５ａ，６ａ，７
ａ，８ａより成る減乗算回路３０ａ及び２乗器９ａを削
除し、加算器１０の出力Ｄをｘ′² ，ｙ′² の和に変更
すれば、簡単な構成となる（請求項２，７）。

【００２２】Ｒ，Ｇ，Ｂのうち、どの２種を抽出に使用
するかの設定が固定で良い場合はスイッチ３は不要であ
る。例えば入力端子１ｂを割り算器４ｂと直接接続し、
入力端子１ｃを割り算器４ｃと直接接続すればＧとＢを
抽出に使用することになる。請求項３，８に関して 以上の様な構成の色抽出方法において、基準色の明度Ｋ
_i 及び２つの正規化色信号Ｋ_x ，Ｋ_y 及び重み係数
Ａ_i ，Ａ_x ，Ａ_y を効率的に設定するには以下の方法に
よる。尚、説明では平方根器１１の出力Ｄ′を観測して
いるが、加算器１０の出力Ｄ、出力端子１６ｃの出力Ｏ
_c を観測しても同様に設定可能である。 （ア）基準色のＲ，Ｇ，Ｂ信号を１ａ〜１ｃへ入力す
る。 （イ）はじめに基準色の要素Ｋ_i ，Ｋ_x ，Ｋ_y を任意の
値に設定し、重み係数Ａ _n （Ａ_i ，Ａ_x ，Ａ_y ）のうち
一つだけ０を超える任意の値にし、他を０とする。 （ウ）基準色の要素Ｋ_n （Ｋ_i ，Ｋ_x ，Ｋ_y ）のうち、
（イ）項で０を超える値にした重み係数に対応する要素
Ｋ_n のレベルを最低レベルから最高レベルへ、または最
高レベルから最低レベルへ除々に変化させながらＤ′の
レベルを観測し、Ｄ′が０となる値に設定する。 （エ）ｎ＝ｉ，ｘ，ｙの各々について（イ）項、（ウ）
項を繰り返す。これにより基準色の要素Ｋ_i ，Ｋ_x ，Ｋ
_y は全て設定される。 （オ）Ａ_i ，Ａ_x ，Ａ_y の設定は、例えば明度を重視す
る場合はＡ_i のレベルをＡ_x ，Ａ_y よりも高く、色合い
を重視する場合はＡ_x ，Ａ_y のレベルを高く、それぞれ
所定の値に設定する。

【００２３】前記要素Ｋ_n （ｎ＝ｉ，ｘ，ｙ）及び重み
係数Ａ_i ，Ａ_x ，Ａ_y の設定又は調整は制御部３１の制
御により行われる（請求項８）。請求項４，９に関して 請求項３，８の場合では、要素Ｋ_n の設定のために重み
付けＡ_i ，Ａ_x ，Ａ_yのレベルを繁雑に変化させる必要
があるが、Ｄ′の観測値をメモリ３２に記憶し、以下の
方法により重み係数Ａ_i ，Ａ_x ，Ａ_y を一定としたまま
基準色の要素Ｋ _i ，Ｋ_x ，Ｋ_y を設定することが出来
る。 （ア）基準色のＲ，Ｇ，Ｂを入力する。はじめに要素Ｋ
_i ，Ｋ_x ，Ｋ_y は任意の値に設定しておく。Ａ_i ，
Ａ_x ，Ａ_y の設定は、例えば明度を重視する場合はＡ _i
のレベルをＡ_x ，Ａ_y よりも高く、色合いを重視する場
合はＡ_x ，Ａ_y のレベルを高くする。 （イ）ｎ＝ｉ，ｘ，ｙ各々について一要素ずつ以下の
（ウ）〜（キ）項を繰り返す。 （ウ）Ｄ′の観測値Ｍをメモリ３２に記憶する。 （エ）要素Ｋ_n （ｎ＝ｉ，ｘ，ｙ）のレベルを１単位上
げて、Ｄ′を観測して、記憶したＭと比較し、その後そ
の観測値ＤＤをメモリ３２に記憶する。

【００２４】ＤＤ≦Ｍならば（オ）項以下もレベルを１
単位上げてゆき、ＤＤ＞Ｍならば（オ）項以下ではレベ
ルを１単位下げてゆく。しかし（オ）項以下ではＤＤ≦
Ｍであった場合を主に記し、ＤＤ＞Ｍであったときの説
明を（ ）内に記す。 （オ）Ｋ_n のレベルを１単位上げる（下げる）。 （カ）Ｄ′を観測しＭとの比較を行ない、その後観測値
ＤＤをメモリ３２に記憶する。

【００２５】ＤＤ≦Ｍならば再び（オ），（カ）を繰り
返す。ＤＤ＞Ｍならば（キ）へ進む。 （キ）Ｋ_n のレベルを１単位下げる（上げる）。ここが
Ｋ_n の最適なレベルである。 以上で設定を終了する。これらの動作は制御部３１の制
御で行われる。設定精度を向上させるには、Ｋ_n のレベ
ルの単位を小さくすればよい。このように請求項４，９
は、色差異度（Ｄ又は√Ｄ）が減少するのは、要素Ｋ_n
の増加又は減少のいずれの方向であるかを検出し、要素
Ｋ_n をその検出方向へ１単位ずつ変化させ、それに伴い
減少していた色差異度が増加し始めた１単位前の値を最
適なレベルとして設定する手順を各要素について行うも
のである。

【００２６】請求項５，１０に関して 例えば画像処理または画像解析等において、原画像の特
定の色領域を色情報を利用して抽出する際には、一般的
には抽出した色領域内の色は完全に同一ではなく多少の
色の幅を持っており、Ｒ信号の分布幅が大きい場合、Ｂ
信号の分布幅が大きい場合など被抽出対象によってまち
まちである。Ｒ，Ｇ，Ｂ信号から得たｖＳ（Ｉ，Ｘ′，
Ｙ′）の分布幅の大小も対象によってまちまちであるか
ら、ｖＳと基準色ｖＫ（Ｋ_i ，Ｋ_x ，Ｋ_y ）との差ｖＳ
−ｖＫの分布幅の大小もやはり対象によってまちまちで
ある。

【００２７】本発明では色差異度を（Ｓ_n −Ｋ_n ）Ａ_n
（ｎ＝ｉ，ｘ，ｙ）を各々２乗したものから求めてお
り、各要素の分布幅が同一となるように正規化を行なっ
た方が抽出精度が向上する。このためにはＳ_n −Ｋ_n の
分布幅のばらつきをＡ_n の値によって正規化すればよ
い。例えばＳ_n −Ｋ_n の分布幅の比がＰ_i ：Ｐ_x ：Ｐ_y
の場合、重み係数Ａ_n の要素を１／Ｐ_i ，１／Ｐ_x ，１
／Ｐ_y とすれば、（Ｓ_n −Ｋ_n ）Ａ_n の分布幅の比が
１：１：１となり正規化される。

【００２８】以下の手順によれば抽出したい色領域内の
色が完全に同一でなくても、つまりある幅をもっていて
も高い抽出精度となる設定が行える。 （ア）抽出したい基準色の色領域内の１点のＲ，Ｇ，Ｂ
信号を１ａ〜１ｃへ入力する。 （イ）加算器２の出力Ｉ、割り算器４ａ，４ｂの出力
Ｘ′，Ｙ′を観測し、メモリ３２に記憶する。 （ウ）抽出したい領域内の全ての点について（ア）、
（イ）を繰り返す。 （エ）記憶値からＩ，Ｘ′，Ｙ′各々の平均値と標準偏
差を求める。 （オ）基準色の要素Ｋ_i ，Ｋ_x ，Ｋ_y として前記Ｉ，
Ｘ′，Ｙ′の平均値を設定する。 （カ）重み係数Ａ_i ，Ａ_x ，Ａ_y として前記Ｉ，Ｘ′，
Ｙ′の標準偏差の逆数を設定する。

【００２９】但し、（ウ）項について平均値、標準偏差
の精度を充分に得られるならば一部の点でもよい。この
方法は画像処理または画像解析等のみならず、基準色の
要素の幅内に抽出したい色が複数ある場合の色判別条件
設定等にも利用出来る。これらの動作は制御部３１の制
御で行われる。また平均値及び標準偏差の計算は制御部
３１内で行うことができる。

【００３０】請求項５，１０は、抽出したい基準色の色
領域内の複数点におけるＲ，Ｇ，Ｂ信号を各点毎に順次
入力して、基準色の明度Ｉ及び正規化色信号Ｘ′，Ｙ′
の各平均値と各標準偏差を求め、前記基準色の要素Ｋ_n
として先に求めた各平均値を設定し、前記重み係数Ａ_n
として先に求めた各標準偏差の逆数を設定するものであ
る。

【００３１】なお、図１の実施例では本発明に直接関係
ない、入出力部分のレベル変換やインピーダンス変換の
ための回路、各信号間の同期を取るための遅延回路、同
期信号発生回路等は省略している。図１の各回路ブロッ
クをアナログ回路で構成した場合の一例を図２乃至図４
に示す。また図３及び図４で使用する乗算器２９の一例
を図５に示す。このように図１の回路をアナログ電子回
路で構成すれば、高速に動作でき、入力映像信号に充分
追従でき、カメラ等からの動きのある画像を直接入力し
ても特定色領域の抽出が可能である。

【００３２】図１において、減乗算回路３０ａ及び２乗
器９ａを省略すれば被抽出対象物の色合いを基準色と比
較する請求項２，７に対応する回路となる。これ迄の説
明では、入力信号を特定色領域を抽出すべき対象物の色
信号（被抽出色の色信号）Ｒ，Ｇ，Ｂとしているが、入
力信号が可視光又はそれ以外に赤外線や紫外線なども含
めた広い周波数範囲をもつ光を複数バンドの光に分割
し、それらの各バンドの光をそれぞれ映像信号に変換し
たマルチバンド信号の場合でも、この発明を容易に拡張
できることは明らかである。

【００３３】

【発明の効果】

（１）この発明では、被抽出色が基準色にほぼ一致した
か否かを示す２値信号を出力できる他、必要に応じ、被
抽出色の基準色との違いを量的に示す色差異度（Ｄ又は
√Ｄ）や色差異度と最大基準値Ｅとの差値を出力するこ
とができる。 （２）この発明の抽出方法では、図１に示すように、入
力Ｒ，Ｇ，Ｂ信号に対し加算器２による明度Ｉの計算、
割算器４ｂ，４ｃによる正規化色信号Ｘ′＝Ｘ／Ｉ，
Ｙ′＝Ｙ／Ｉの計算、減乗算回路３０ａ，３０ｂ，３０
ｃによる基準色との差に重み付けした要素ｉ′，ｘ′，
ｙ′の計算、それらの２乗器９ａ，９ｂ，９ｃによる２
乗計算、加算器１０によるｉ′² ＋ｘ′² ＋ｙ′² の計
算、その加算値の平方根器１１による√計算、比較器１
３による比較或いは減算器１５による計算などによっ
て、（１）項で述べた被抽出色に対する基準色の抽出状
態を示す出力を得ることができる。これら各回路ブロッ
クにおける計算はいずれも計算結果が特異になることは
無く、簡単な回路で安定に実行することができる。 （３）この発明は、入力が３以上のマルチバンドの映像
信号の場合に容易に拡張することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図。

【図２】（Ａ）は図１の加算器２の回路図及び加算器１
０が３入力である場合の回路図、（Ｂ）は図１の加算器
１０が２入力である場合の回路図。

【図３】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図１の割算器４
ｂ，４ｃ及び減乗算回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃの回路
図。

【図４】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図１の２乗器９
ａ，９ｂ，９ｃ及び平方根器１１の回路図。

【図５】図３、図４の乗算器２９の回路図。

【図６】従来の特定色領域抽出装置のブロック図。

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された被抽出色の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ
   からその総和Ｉ（明度と言う）を求め、 前記色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの内の任意の２つの信号Ｘ，Ｙを
   前記明度Ｉで割って、正規化色信号Ｘ′＝Ｘ／Ｉ，Ｙ′
   ＝Ｙ／Ｉを求め、 前記被抽出色の明度Ｉと基準色の明度Ｋ_i との差ｉ＝Ｉ
   −Ｋ_i を求め、その差値ｉを重み付けして、ｉ′＝ｉ・
   Ａ_i （Ａ_i は重み係数）を求め、そのｉ′の自乗値ｉ′
   ² ＝（ｉ・Ａ_i ）² を求め、 前記被抽出色の正規化色信号Ｘ′と基準色の正規化色信
   号Ｋ_x との差ｘ＝Ｘ′−Ｋ_x を求め、その差値ｘを重み
   付けして、ｘ′＝ｘ・Ａ_x （Ａ_x は重み係数）を求め、
   そのｘ′の自乗値ｘ′² ＝（ｘ・Ａ_x ）² を求め、 前記被抽出色の正規化色信号Ｙ′と基準色の正規化色信
   号Ｋ_y との差ｙ＝Ｙ′−Ｋ_y を求め、その差値ｙを重み
   付けして、ｙ′＝ｙ・Ａ_y （Ａ_y は重み係数）を求め、
   そのｙ′の自乗値ｙ′² ＝（ｙ・Ａ_y ）² を求め、前記基準色と被抽出色との違いを量的に示す特性値とし
   て、 前記重み付けした差値の自乗値ｉ′² ，ｘ′² ，
   ｙ′² の和Ｄ＝ｉ′² ＋ｘ′² ＋ｙ′² 又はその和の平
   方根（自乗平均）√Ｄ（Ｄ又は√Ｄを色差異度と言う）
   を求め、 前記色差異度と所定のしきい値とを比較し、その比較結
   果を２値信号（Ｏ_a ）で出力するか、 または、前記色差異度を出力するか、 または、前記色差異度と所定の最大基準値（Ｅ）との差
   を求め、その差（Ｏ_c）を出力することを特徴とする、 特定色領域抽出方法。
2. 【請求項２】 入力された被抽出色の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ
   からその総和Ｉ（明度と言う）を求め、 前記色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの内の任意の２つの信号Ｘ，Ｙを
   前記明度Ｉで割って、正規化色信号Ｘ′＝Ｘ／Ｉ，Ｙ′
   ＝Ｙ／Ｉを求め、 前記被抽出色の正規化色信号Ｘ′と基準色の正規化色信
   号Ｋ_x との差ｘ＝Ｘ′−Ｋ_x を求め、その差値ｘを重み
   付けして、ｘ′＝ｘ・Ａ_x （Ａ_x は重み係数）を求め、
   そのｘ′の自乗値ｘ′² ＝（ｘ・Ａ_x ）² を求め、 前記被抽出色の正規化色信号Ｙ′と基準色の正規化色信
   号Ｋ_y との差ｙ＝Ｙ′−Ｋ_y を求め、その差値ｙを重み
   付けして、ｙ′＝ｙ・Ａ_y （Ａ_y は重み係数）を求め、
   そのｙ′の自乗値ｙ′² ＝（ｙ・Ａ_y ）² を求め、前記基準色と被抽出色との違いを量的に示す特性値とし
   て、 前記重み付けした差値の自乗値ｘ′² ，ｙ′² の和
   Ｄ＝ｘ′² ＋ｙ′² 又はその和の平方根（自乗平均）√
   Ｄ（Ｄ又は√Ｄを色差異度と言う）を求め、 前記色差異度と所定のしきい値とを比較し、その比較結
   果を２値信号（Ｏ_a ）で出力するか、 または、前記色差異度を出力するか、 または、前記色差異度と所定の最大基準値（Ｅ）との差
   を求め、その差（Ｏ_c）を出力することを特徴とする、 特定色領域抽出方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の特定色領域抽出方
   法において、 はじめに、前記基準色の要素Ｋ_n （明度Ｋ_i 及び正規化
   色信号Ｋ_x ，Ｋ_y を言う）を任意の値に設定し、前記重
   み係数Ａ_n （Ａ_i ，Ａ_x ，Ａ_y ）の任意の１つを０より
   大きい任意の値に、他を０にそれぞれ設定し、 基準色の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを入力し、前記０より大きい
   値に設定した重み係数と対応する前記基準色の要素を可
   変して、色差異度（前記自乗和Ｄ又は自乗平均√Ｄのこ
   と）が０となるような値にその要素を設定し、 他の基準色の要素についても前記と同様に設定し、 その後、前記重み係数Ａ_n を適宜に再設定することを特
   徴とする。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の特定色領域抽出方
   法において、 基準色の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを入力し、はじめに前記基準
   色の要素を任意に設定すると共に、前記重み係数Ａ
   _n （Ａ_i ，Ａ_x ，Ａ_y ）を所定値に設定し、 前記基準色の要素Ｋ_n （ｎ＝ｉ，ｘ，ｙ）の１つを１単
   位変化させて、前記色差異度が減少するのは、その要素
   の増加又は減少のいずれの方向であるかを検出し、 その検出された方向へ前記要素Ｋ_n の１つを１単位ずつ
   変化させ、それに伴い減少していた前記色差異度が増加
   し始めた１単位前の要素の値をその要素の設定値とし、 以下同様に他の要素の値を順次設定することを特徴とす
   る。
5. 【請求項５】 請求項１又は２記載の特定色領域抽出方
   法において、 基準色の色領域内の複数点における色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを
   各点毎に順次入力して、それら各点の対応する明度Ｉ及
   び正規化色信号Ｘ′，Ｙ′のデータをメモリに記憶し、 それらの記憶されたデータより、明度Ｉ及び正規化色信
   号Ｘ′，Ｙ′それぞれの平均値と標準偏差を求め、 前記基準色の要素Ｋ_n （ｎ＝ｉ，ｘ，ｙ）として先に求
   めた各平均値を、また前記重み係数Ａ_n （ｎ＝ｉ，ｘ，
   ｙ）として先に求めた各標準偏差の逆数をそれぞれ設定
   することを特徴とする。
6. 【請求項６】 入力された被抽出色の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ
   の和Ｉ（明度と言う）を求める加算器と、 前記色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ内の任意の２つの色信号Ｘ，Ｙと
   前記明度Ｉを入力して、正規化色信号Ｘ′＝Ｘ／Ｉ，
   Ｙ′＝Ｙ／Ｉを求める割算器（４ｂ，４ｃ）と、 前記明度Ｉ、正規化色信号Ｘ′，Ｙ′をそれぞれ入力し
   て、基準色の要素Ｋ_n（基準色の明度Ｋ_i ，正規化色信
   号Ｋ_x ，Ｋ_y を言う）の差値ｉ＝Ｉ−Ｋ_i ，ｘ＝Ｘ′−
   Ｋ_x ，ｙ＝Ｙ′−Ｋ_y をそれぞれ求める減算器（６ａ，
   ６ｂ，６ｃ）と、 前記差値ｉ，ｘ，ｙをそれぞれ入力して、重み係数
   Ａ_i ，Ａ_x ，Ａ_y との乗算値ｉ′＝ｉＡ_i ，ｘ′＝ｘＡ
   _x ，ｙ′＝ｙＡ_y をそれぞれ求める乗算器（８ａ，８
   ｂ，８ｃ）と、 前記乗算値ｉ′，ｘ′，ｙ′を入力してそれぞれ２乗す
   る２乗器（９ａ，９ｂ，９ｃ）と、前記基準色と被抽出色の違いを量的に示す特性値とし
   て、前記 ２乗器の出力の和Ｄ＝ｉ′² ＋ｘ′² ＋ｙ′²
   を求めるか、又はその和の平方根（自乗平均）（Ｄ又は
   √Ｄを色差異度と言う）を求める加算器（１０）又は加
   算・平方根器（１０，１１）と、 前記色差異度を出力するか、 または、前記色差異度としきい値（Ｔｈ）とを比較器で
   比較し、その比較出力（２値信号）を出力するか、 または、前記色差異度と最大基準値（Ｅ）との差を減算
   器で求め、その差を出力する出力回路（４０）と、を具
   備することを特徴とする、 特定色領域抽出装置。
7. 【請求項７】 入力された被抽出色の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ
   の和Ｉ（明度と言う）を求める加算器と、 前記色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ内の任意の２つの色信号Ｘ，Ｙと
   前記明度Ｉを入力して、正規化色信号Ｘ′＝Ｘ／Ｉ，
   Ｙ′＝Ｙ／Ｉを求める割算器（４ｂ，４ｃ）と、 前記正規化色信号Ｘ′，Ｙ′をそれぞれ入力して、基準
   色の要素Ｋ_n （基準色の正規化色信号Ｋ_x ，Ｋ_y を言
   う）との差値ｘ＝Ｘ′−Ｋ_x ，ｙ＝Ｙ′−Ｋ_y をそれぞ
   れ求める減算器（６ｂ，６ｃ）と、 前記差値ｘ，ｙをそれぞれ入力して、重み係数Ａ_x ，Ａ
   _y との乗算値ｘ′＝ｘＡ_x ，ｙ′＝ｙＡ_y をそれぞれ求
   める乗算器（８ｂ，８ｃ）と、 前記乗算値ｘ′，ｙ′を入力してそれぞれ２乗する２乗
   器（９ｂ，９ｃ）と、前記基準色と被抽出色の違いを量的に示す特性値とし
   て、 それら２乗器の出力の和Ｄ＝ｘ′² ＋ｙ′² を求め
   るか、又はその和の平方根（自乗平均）（Ｄ又は√Ｄを
   色差異度と言う）を求める加算器（１０）又は加算・平
   方根器（１０，１１）と、 前記色差異度を出力するか、 または、前記色差異度としきい値（Ｔｈ）とを比較器で
   比較し、その比較出力（２値信号）を出力するか、 または、前記色差異度と最大基準値（Ｅ）との差を減算
   器で求め、その差を出力する出力回路（４０）と、を具
   備することを特徴とする、 特定色領域抽出装置。
8. 【請求項８】 請求項６又は７記載の特定色領域抽出装
   置において、 はじめに、前記基準色の要素Ｋ_n （明度Ｋ_i 及び正規化
   色信号Ｋ_x ，Ｋ_y を言う）を任意の値に設定し、前記重
   み係数Ａ_n （Ａ_i ，Ａ_x ，Ａ_y ）の任意の１つを０より
   大きい任意の値に、他を０にそれぞれ設定し、 前記０より大きい値に設定した重み係数と対応する前記
   基準色の要素を可変して、入力された基準色の色信号
   Ｒ，Ｇ，Ｂの色差異度（前記自乗和Ｄ又は自乗平均√Ｄ
   のこと）が０となるような値にその要素を設定し、 他の基準色の要素についても前記と同様に設定し、 その後、重み係数Ａ_n を適宜に再設定する制御部を設け
   たことを特徴とする。
9. 【請求項９】 請求項６又は７記載の特定色領域抽出装
   置において、 はじめに前記基準色の要素Ｋ_n （Ｋ_i ，Ｋ_x ，Ｋ_y ）を
   任意に設定すると共に、前記重み係数Ａ_n （Ａ_i ，
   Ａ_x ，Ａ_y ）を所定値に設定し、 前記基準色の要素Ｋ_n の１つを１単位変化させて、入力
   された基準色の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの色差異度（前記Ｄ又
   は√Ｄ）が減少するのは、その要素の増加又は減少のい
   ずれの方向であるかを検出し、 その検出された方向へ前記要素Ｋ_n の１つを１単位ずつ
   変化させ、それに伴い減少していた前記色差異度が増加
   し始めた１単位前の要素の値をその要素の設定値とし、 以下同様に他の要素の値を順次設定する制御部を設けた
   ことを特徴とする。
10. 【請求項１０】 請求項６又は７記載の特定色領域抽出
    装置において、 基準色の色領域内の複数点における色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ信
    号が各点毎に順次入力されて、それら各点の対応する前
    記明度Ｉ及び正規化色信号Ｘ′，Ｙ′のデータをメモリ
    に記憶し、 それらの記憶されたデータより、前記明度Ｉ及び正規化
    色信号Ｘ′，Ｙ′それぞれの平均値と標準偏差を求め、 前記基準色の要素Ｋ_n （ｎ＝ｉ，ｘ，ｙ）として先に求
    めた各平均値を、また前記重み係数Ａ_n （ｎ＝ｉ，ｘ，
    ｙ）として先に求めた各標準偏差の逆数をそれぞれ設定
    する制御部を設けたことを特徴とする。