JP3456818B2 - 色調補正装置 - Google Patents

色調補正装置

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JP3456818B2
JP3456818B2 JP04626396A JP4626396A JP3456818B2 JP 3456818 B2 JP3456818 B2 JP 3456818B2 JP 04626396 A JP04626396 A JP 04626396A JP 4626396 A JP4626396 A JP 4626396A JP 3456818 B2 JP3456818 B2 JP 3456818B2
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一宏 田辺
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株式会社日立国際電気
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/64Circuits for processing colour signals
    • H04N9/643Hue control means, e.g. flesh tone control

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタルカラー
映像信号の色調補正装置に係り、特に、放送業務用など
比較的高度な処理が要求される場合に好適な色調補正装
置に関する。

【0002】

【従来の技術】カラー映像信号の色調補正方式として
は、従来から種々の技術が知られているが、その一種に
6色独立色調補正方式がある。この6色独立色調補正方
式は、白バランスを変えることなく、つまり無彩色信号
に色を着けることなく、R(赤)、Ma(マゼンタ)、B
(青)、Cy(シアン)、G(緑)、Ye(黄)の6色に対して
それぞれ独立に、彩度(色飽和度)、及び色度(色相)の調
整を行なうものであり、具体例としては、例えば特開平
3−266586号、特開平3−272294号の各公
報が挙げられる。

【0003】そこで、この6色独立色調補正方式の従来
例について説明する。図6は、6色独立色調補正装置の
従来例で、まず、演算・比較器1、2、3により、入力
映像信号R、G、Bから色差信号R−G、R−B、G−
Bの演算及びその大小比較を行ない、その結果を色相領
域の判定回路4と、原色成分量及び補色成分量の算出回
路5に供給する。

【0004】そこで、この演算・比較器1、2、3によ
る演算結果により、まず色相領域の判定回路4では、図
7に示すようにして、色相領域の判定を行なう。図8
は、この色相領域の概念図で、中心点から各色方向に向
かう直線を基準線として、これにより6個の色相領域に
区切ったものである。

【0005】また、原色成分量及び補色成分量の算出回
路5では、信号R、G、Bのレベル比較を行ない、図9
に示すようにして最大レベル、中間レベル、最小レベル
を判定する。そして、この比較判定の過程で、最大レベ
ルと中間レベルのレベル差を求め、これを原色成分量と
し、さらに中間レベルと最小レベルのレベル差を求め、
これを補色成分量とする。ここで、最大レベルの色が原
色に相当し、最小レベルの成分が白成分に相当する。そ
して、最大レベルの色と最小レベルの色の情報から補色
が判定でき、この結果、図7に示すように、原色成分と
補色成分を判定することができる。

【0006】図9の例では、最大レベルがRで、中間レ
ベルはGになっているので、原色成分はRで、補色成分
は、RとGの中間の色相であるYe(黄)になる。そし
て、原色成分量はR−Gで、補色成分量はG−B、そし
て最小レベルBの量が白成分量となる。従って、この図
9の場合は、図7の下から2番目に示す結果となる。

【0007】判定回路4による色相領域の判定結果は定
数選択回路6に供給され、判定結果に応じて特定の利得
定数が選択され、それが乗算器7、8に供給されること
により、算出回路5で算出された原色成分量及び補色成
分量にそれぞれ乗算されることにより補正が行なわれ
る。このため、定数選択回路6には、予め領域1から領
域6までのそれぞれの色相領域に対応した特定の利得定
数が設定してある。

【0008】こうして乗算器7、8により利得定数が乗
算された原色成分量及び補色成分量は、加算・減算の選
択及び映像信号R、G、Bに対する接続選択を行なうた
めのデータ選択加算回路11に、一方では直接、他方で
は補数器(−1倍乗算器)9、10を介して、それぞれ供
給される。そして、このデータ選択加算回路11により
加算先が選択された上で各加算器12、13、14に供
給され、映像信号R、G、Bに加算されることになる。
従って、以上の処理をフローチャートで示すと、図10
のようになる。

【0009】そこで、いま、信号Rの色調補正を行なう
場合、例えば彩度方向の補正であれば原色成分量R−G
に特定の定数Krを乗じてから映像信号Rに加算するこ
とになる。このとき、定数Krによる比率が−1倍から
1倍の範囲であれば、この補正によっても、中間レベル
と最小レベルのレベル差(補色成分量)、及び最小レベル
の量(白成分量)は変化しない。

【0010】また、信号Yeの彩度方向の補正を行なう
場合、補色成分量G−Bに特定の定数Kyを乗じてから
RとGにそれぞれ加算することになる。このときも、定
数Kyによる比率が−1倍から1倍の範囲であれば、こ
の補正によっても、最大レベルと中間レベルのレベル差
(原色成分量)、及び最小レベルの量(白成分量)は変化し
ない。

【0011】従って、この場合には、定数Kr及びKy
を操作すれば、白バランスを保ちながら原色Rと補色Y
eの彩度方向の補正を独立して行なうことができる。な
お、以上の6色独立色調補正方式では、同様に色度方向
の補正も独立に行なえ、さらには入力映像信号が別の色
相にある場合も同様に独立補正が可能であるが、詳細な
説明は省略する。

【0012】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、R、
Ma、B、Cy、G、Yeの6色に近い色に関しては有
効に働くが、その中間色に対する補正についての配慮が
充分であるとはいえず、例えば人物の肌色などの正確な
再現の点に問題があった。すなわち、人物の肌色は、R
とYeの中間の色相になるが、肌色は見ている者の記憶
に残り易く、色調の違いが簡単に認識されてしまうた
め、肌色らしい色が得られるように、予め正確な色調補
正が必要になるが、中間色であるため、従来技術では細
かな補正が困難で、正しい肌色に補正することができな
かったのである。

【0013】また、放送業務用では、多くのテレビジョ
ンカメラを切換えて使用する場合が多いが、このときカ
メラ間で肌色の色調が異なると、視聴者に違和感を与え
てしまうので、予めカメラ間でそれぞれ同一の色調にな
るようにしておく必要があるが、従来技術では、対応が
困難である。

【0014】なお、図11は、従来技術におけるRの彩
度方向の色補正と、Yeの彩度方向の色補正の利得特性
を重ねて示したものであるが、この図から明らかなよう
に、肌色の彩度方向の色調補正をする場合、RとYeの
彩度方向の色調補正を強めに行なえば、従来技術でも可
能である。しかし、この場合、反対にRとYeの彩度方
向の色調が大きく崩れてしまうため、実際には使えな
い。

【0015】本発明の目的は、基準色への影響を最小限
に抑え、中間色に対して有効な色調補正が行なえるよう
にした色調補正装置を提供することにある。

【0016】

【課題を解決するための手段】上記目的は、色相座標上
に複数の基準軸を設定し、これら基準軸により区切られ
た複数の色相領域毎に独立に色調補正を行なう方式の色
調補正装置において、上記色相領域内に補助基準軸を設
定し、その両側に補助色相領域を形成させる手段と、入
力映像信号の色相が、上記補助領域の何れに位置するか
を判別する手段と、入力映像信号の色相成分を、該色相
が位置する上記補助領域を挾む上記基準軸と上記補助基
準軸の各軸方向成分に分解する手段とを設け、これら基
準軸方向成分と補助基準軸方向成分を独立に補正するよ
うにして達成される。

【0017】従来の色調補正方式は、全ての色をR、
B、G、の3原色とMa、Cy、Yeの3補色で表現
し、その6色への補正で色調整を行なっていたため、原
色と補色の中間色には有効でなかった。

【0018】本発明では、これを解決するために、色相
座標上に上記6色以外の新たな基準色を補助として追加
し、その基準色も含めて色を表現する。例えばRとYe
の間に肌色を基準色として加え、Rと肌色の間にある色
に関してはR成分と肌色成分の合成で表し、肌色とYe
の間にある色に関しては肌色成分とYe成分の合成で表
す。そしてRと肌色とYeへの補正で色調整を行なう。

【0019】これにより、RとYeへの影響を最小限に
抑え、肌色に対し有効な色調補正を行なうことが可能と
なる。また、追加する基準色の色相を変えられるように
しておけば、全ての色に対して有効に色調補正が実行で
きる。

【0020】

【発明の実施の形態】以下、本発明による色調補正装置
について、図示の実施形態により詳細に説明する。まず
図1は、本発明の一実施形態例で、15は中間色色相設
定回路、16は原色/補色領域判定回路、17はα/
β、β/α算出回路、18は定数選択回路、19、20
は乗算器、21はデータ選択加減算回路であり、その他
は図6に示した従来技術と同じである。

【0021】中間色色相設定回路15は、新たに基準色
として設定したい中間色の設定を可能にする働きをする
もので、例えば、RとYeの中間色である肌色(色相F)
が予め設定されるものである。原色/補色領域判定回路
16は、色相領域判定回路4からのデータと、中間色色
相設定回路15から与えられている色相Fとにより、入
力映像信号R、G、Bの色相を判別し、所定の制御信号
Sを発生する働きをする。

【0022】α/β、β/α算出回路17は、中間色色
相設定回路15から与えられるデータにより、所定の定
数α/β、β/αを算出する働きをする。なお、これら
の定数α/β、β/αについては後述する。定数選択回
路18は、制御信号Sに応じて定数α/β、β/αの何
れか一方を選択して出力する働きをする。

【0023】乗算器19、20は、原色成分量及び補色
成分量の算出回路5から出力されてくる原色成分と補色
成分に、定数選択回路18で選択された定数α/β、β
/αの一方を乗算する働きをする。データ選択加減算回
路21は、色相領域判定回路4による判定結果と制御信
号Sに応じてデータを選択し、所定の加減算を行なう。
なお、この回路の動作の詳細は後述する。

【0024】次に、この実施形態例の動作について説明
する。図2、3は、本発明の動作原理を説明するため彩
度(色飽和度)及び色度(色相)を表した図で、これらの図
において、原点Oから遠ざかる方向が彩度、彩度に垂直
な方向(円を描く方向)が色度を表わしている。

【0025】ここで本発明は、どのような中間色の補正
にも適用可能であるが、特に肌色の補正に適用される場
合が多いと考えられる。そこで、この実施形態例では、
以下、主として、肌色の補正を例に挙げて説明する。そ
うすると、この肌色の色相はRとYeの間の領域、すな
わち、領域6に位置するので、これらの図2、3ではR
(赤)からYe(黄)の領域6だけを示し、ここで肌色の色
相は点Fで表わされることになる。

【0026】そこで、この点を、図示のように、補助基
準色Fとし、そのデータを、上記したように、中間色色
相設定回路15に設定する。

【0027】これにより、領域6は、中心点Oから補助
基準色F点を通る軸、つまり補助基準線により、2個の
補助領域、すなわち、領域と領域とに分けられるこ
とになる。次に、入力映像信号の色相を、原色/補色領
域判定回路16により、図2に示すように、RとFの間
の領域と、FとYeの間の領域に分割して判定す
る。そうすると、まず、このときは、何れも色相領域判
定回路4の判定結果が領域6になっているときの動作と
なるので、算出回路5から出力されている原色成分量と
補色成分量は、それぞれ以下の通りになっている。

【0028】原色成分量=R−G=Rc 補色成分量=G−B=Yc 次に、入力映像信号の色相が、これらの領域と領域
の何れにあるかを、原色/補色領域判定回路16の判定
により識別し、それぞれ以下に示すように、別個に補正
を行なうのである。

【0029】<領域での補正処理>このときは、各回
路からの出力は以下の通りとなる。まず、定数選択回路
18では定数β/αが選択され、この定数β/αが乗算
器19、20に出力される。次に、データ選択加減算回
路21からは信号〔Rc−Yc×(β/α)〕、信号(−
Yc)、それに信号〔Yc×(β/α)〕が出力される。
さらに、定数選択回路6では定数Kr、Kfが選択さ
れ、これらの定数Kr、Kfが乗算器7、8に出力され
る。

【0030】そして、これらの結果、データ選択加算回
路11からは、まず、信号〔Rc−Yc×(β/α)〕×
Kr+Kf×〔Yc×(β/α)〕が加算器12に出力さ
れて信号Rに加算され、次に、信号〔(−Yc)×Kf〕
が加算器14に出力されて信号Bに加算されることにな
る。

【0031】そこで、図2において、いま、A点を入力
映像信号の座標とし、ベクトルAで表わすと、このベク
トルAは、R成分ベクトルR1と肌色成分ベクトルF1
合成で表される。

【0032】A=R1+F1 次に、Rの彩度方向調整専用の利得定数をKrとし、肌
色の彩度方向調整専用の利得定数をKfとすると、Rの
彩度方向の色補正を行なう場合には、|R1|×Krを
Rの彩度方向に加算、つまりRに加算してやれば良く、
肌色の彩度方向の色補正を行なう場合には、|F1|×
Kfを肌色彩度方向に加算してやれば良い。

【0033】そこで、これらの量|R1|、|F1|の算
出方法及び肌色彩度方向への加算方法について説明する
と、このためには、全ての補正を、R、G、B成分への
補正として表現してやれば良い。そこで、まずR成分基
本ベクトルをR、肌色成分基本ベクトルをF、Ye成分
基本ベクトルをY、そしてB成分基本ベクトルをBと
し、F=α×Y+β×R=α×(−B)+β×Rとする。

【0034】次に、入力映像信号の座標ベクトルAをR
成分とYe成分の合成で表わす。ここで、A=Y×Yc
+R×Rcと、Rc及びYcは、従来の色調補正方式で
説明したように、簡単に求まる。この場合、R>G>B
であり、従って、図9から明らかなように、Rc=R−
G、Yc=G−Bとなる。

【0035】そうすると、 A=Y×Yc+R×Rc=(1/α)×(F−β×R)×Yc+R×Rc =F×Yc/α+R×(Rc−β×Yc/α) となり、よって、 |R1|=Rc−β×Yc/α |F1|=Yc/α となる。

【0036】そこで、F×Yc/αをベクトルRとベク
トルBで表現すると、 F×Yc/α=(α×(−B)+β×R)×Yc/α =B×(−Yc)+R×(β×Yc/α) となる。

【0037】従って、以上の結果をまとめると、以下の
通りである。すなわち、まず、Rの彩度方向の色補正を
行なうためには、 |R1|Kr=(Rc−β×Yc/α)×Kr をRに加算すればよい。次に、肌色の彩度方向の色補正
を行なうためには、 |F1|×Kf を肌色彩度方向に加算すればよいが、このことは、−Y
c×KfをBに加算し、(β×Yc/α)×KfをRに加
算することに等しい。

【0038】ここで、いま、Rベクトルと肌色ベクトル
の間の角度をθとすると、 α×Sin(60°−θ)=β×Sin(θ) であるため、 β/α=Sin(60°−θ)/Sin(θ) となる。

【0039】従って、θ=20°のときは、β/α=
1.8794になるが、これを≒2.0とすると、このと
きの補正は、Rの彩度方向の色補正については、 (Rc−2×Yc)×Kr をRに加算すればよく、肌色の彩度方向の色補正につい
ては、 −Yc×Kf をBに加算し、 2×Yc×Kf をRに加算すればよい。そして、β/αを変えることに
より、肌色の基準軸を調整することができる。

【0040】以上は彩度方向の補正についての説明であ
るが、色度方向の補正に対しても同様の概念が適用でき
るため、説明は省略する。

【0041】<領域での補正処理>このときは、各回
路からの出力は以下の通りとなる。まず、定数選択回路
18では定数α/βが選択され、この定数α/βが乗算
器19、20に出力される。次に、データ選択加減算回
路21からは信号〔Yc−Rc×(α/β)〕、信号(R
c)、それに信号〔−Rc×(α/β)〕が出力される。
さらに、定数選択回路6では定数Ky、Kfが選択さ
れ、これらの定数Ky、Kfが乗算器7、8に出力され
る。

【0042】そして、これらの結果、データ選択加算回
路11からは、まず、信号〔Rc×Kf〕が加算器12
に出力されて信号Rに加算され、次に、信号−〔Yc−
Rc×(α/β)〕×Ky−Kf×〔Rc×(α/β)〕が
加算器14に出力されて信号Bに加算されることにな
る。

【0043】そこで、図3において、今度はC点を入力
映像信号の座標とし、これをベクトルCで表わすと、こ
のベクトルCは、Ye成分ベクトルY1と肌色成分ベク
トルF2の合成で表される。

【0044】C=Y1+F2 次に、Yeの彩度方向調整専用の利得定数をKyとし、
肌色の彩度方向調整専用の利得定数をKfとすると、Y
eの彩度方向の色補正には、|Y1|×KyをBから減
算してやれば良く、肌色の彩度方向の色補正には、|F
2|×Kfを肌色彩度方向に加算してやれぱ良い。

【0045】次に、これら|Y1|、|F2|の算出方法
及び肌色彩度方向への加算方法については、上記した領
域のときと同じであり、従って、以下のようになる。 C=Y×Yc+R×Rc=Y×Yc+(1/β)×(F−α×Y)×Rc =F×Rc/β+Y×(Yc−α×Rc/β) となり、よって |Y1|=Yc−α×Rc/β |F2|=Rc/β となる。

【0046】ここで、F×Rc/βをベクトルRとベク
トルBで表現すると、 F×Rc/β=(α×(−B)+β×R)×Rc/β =−B×(α×Rc/β)+R×Rc となる。

【0047】従って、以上の結果をまとめると、以下の
通りとなる。すなわち、まず、Yeの彩度方向の色補正
を行なう場合には、 |Y1|×Ky=(Yc−α×Rc/β)×Ky をBから減算すれば良い。次に、肌色の彩度方向の色補
正を行なう場合には、 |F2|×Kf を肌色彩度方向に加算するのであるが、このことは(−
α×Rc/β)×KfをBに加算し、Rc×KfをRに
加算することに等しい。

【0048】そこで、Rベクトルと肌色ベクトルの間の
角度θを、上記した領域のときと同じく20°とする
と、α/β=0.5321になるので、これを≒0.5と
すると、このときの補正はYeの彩度方向の色補正を行
なう場合、 (Yc−0.5Rc)×Ky をBから減算すれば良く、肌色の彩度方向の色補正を行
なう場合、 −0.5×Rc×Kf をBに加算し、 Rc×Kf をRに加算してやれば良い。

【0049】以上は、彩度方向の補正についての説明で
あるが、色度方向の補正に対しても同様の概念が適用で
きるため、説明は省略する。

【0050】上記領域及び領域の各項で説明した補
正によって得られる特性を示すと、図4の通りになる。
この図4の特性は、Rの彩度方向の色補正、Yeの彩度
方向の色補正、及び肌色の彩度方向の色補正のそれぞれ
の利得特性を重ねて示したもので、図示のように、肌色
の彩度方向利得定数Kfを制御してやれば、Rの彩度方
向利得定数Krと、Yeの彩度方向の利得定数Kyに関
係なく、肌色の彩度方向の色補正を行なえることが判
る。

【0051】従って、この実施形態例によれば、RとY
eへの影響を最小限に押さえ、肌色に対して有効な色調
補正を行なうことができ、テレビジョンカメラを切換え
たときなどでの違和感を確実に無くすことができる。

【0052】次に、図5は、本発明の他の実施形態例に
よる補正特性を示したもので、この実施形態例では、肌
色軸Fを中心とした利得特性を持つ補正関数を生成し、
これを取り出す。これを従来の機能に加算したものが、
この図5の実施形態例で、この方式によれば、従来方式
で補正しきれない領域を補うような形で補正することが
できる。

【0053】なお、上記実施形態例では、色相の範囲を
RとYeに限定して説明したが、本発明は、任意の色相
に適用可能なことは、言うまでもなく、また、基準色の
種類や数についても任意に設定可能なことは、言うまで
もない。

【0054】

【発明の効果】本発明によれば、従来、補正が困難であ
った中間色(原色と補色の間の色)に対して、原色と補色
への影響を抑えたままで、有効な色調補正を施すことが
できるので、肌色の補正などに適用して、テレビジョン
カメラの切換えなどによる違和感の発生を充分に抑え、
優れた画質の映像を容易に得ることができる。

【0055】また、本発明によれば、補正対象となる中
間色が任意に選択できるので、色補正による特殊な画像
効果も容易に実現可能になり、高級な画像処理を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明による色調補正装置の一実施形態例を示
すブロック構成図である。

【図2】本発明の一実施形態例の動作説明図である。

【図3】本発明の一実施形態例の動作説明図である。

【図4】本発明の一実施形態例による補正特性図であ
る。

【図5】本発明の他の一実施形態例による補正特性図で
ある。

【図6】色調補正装置の従来例を示すブロック構成図で
ある。

【図7】色調補正における色相領域の説明図である。

【図8】色相領域の概念図である。

【図9】原色成分と補色成分の算定原理の説明図であ
る。

【図10】6色独立色調補正方式による色調補正処理の
説明図である。

【図11】従来技術による補正特性図である。

【符号の説明】

1、2、3 演算・比較器 4 色相領域判定回路 5 原色成分量及び補色成分量算出回路 6 定数選択回路 7、8 乗算器 9、10 補数器(−1倍乗算器) 11 データ選択加算回路 12、13、14 加算器 15 中間色色相設定回路 16 原色/補色領域判定回路 17 α/β、α/β算出回路 18 定数選択回路 19、20 乗算器 21 データ選択加減算回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 色相座標上に複数の基準軸を設定し、こ
    れら基準軸により区切られた複数の色相領域毎に独立に
    色調補正を行なう方式の色調補正装置において、 上記色相領域内に補助基準軸を設定し、その両側に補助
    色相領域を形成させる手段と、 入力映像信号の色相が、上記補助領域の何れに位置する
    かを判別する手段と、 入力映像信号の色相成分を、該色相が位置する上記補助
    領域を挾む上記基準軸と上記補助基準軸の各軸方向成分
    に分解する手段とを設け、 これら基準軸方向成分と補助基準軸方向成分を独立に補
    正するように構成したことを特徴とする色調補正装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の発明において、 上記基準軸が、R(赤)、Ma(マゼンタ)、B(青)、Cy
    (シアン)、G(緑)、Ye(黄)の各色相毎に設定され、上
    記補助基準軸が、上記複数の色相領域内で独立に所定の
    色相に設定されていることを特徴とする色調補正装置。
  3. 【請求項3】 請求項2の発明において、 上記補助基準軸の1つが、R基準軸とYe基準軸の間の
    肌色を表わす色相を通る軸として設定されていることを
    特徴とする色調補正装置。
JP04626396A 1996-03-04 1996-03-04 色調補正装置 Expired - Lifetime JP3456818B2 (ja)

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US08/810,732 US5999230A (en) 1996-03-04 1997-03-04 Tone correction apparatus for digital color image signal

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