JP3673716B2 - 映像の色補正装置、及び、映像の色補正方法 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、映像の色補正装置、及び、映像の色補正方法に関し、特に、中間色を的確に補正することができる映像の色補正装置、及び、映像の色補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
CRT画面上に表示されるカラー画像を再現するためのRGB信号は、その画面上で表示される信号として作成されている。そのRGB信号を用いて別の種類の画面、即ち、非CRT画面上に表示した画像の色調は、意図されている色調と異なる。非CRT画面として、液晶画面、液晶プロジェクタ画面、プラズマ画面が知られいる。意図される色を再生するためには、CRT画面用信号から非CRT画面用信号に補正変換することが行われている。
【0003】
2次元面xyで表現される色度空間上で、RGBを結ぶ三角形の形状が異なるので、表現できない色の範囲が元々存在する。このことは、表示デバイスに固有であり、その改善は不可能である。CRTと異なる表示デバイスでは、RGBが異なれば、その中間的色合いも目的の色と異なってしまう。特に、肌色で代表される中間色は、非CRTデバイスでは本来の色と異なる色合いになってしまう。色空間上で与えられている点の全てで独立に色補正することは、計算量が膨大になって現実的には有効でない。
【0004】
本来の色あいに近い色を表現する信号補正が現実的に有効であることが求められる。特に、肌色のような中間的色合いについて、その補正が現実的に有効であることが望まれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、本来の色あいに近い色を表現する信号補正が現実的に有効であり、実質的な色補正を実現することができる映像の色補正装置、及び、映像の色補正方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、肌色のような中間的色合いについてその補正が現実的に有効であり、実質的な色補正を実現することができるる映像の色補正装置、及び、映像の色補正方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも1つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【0007】
本発明による映像の色補正装置は、輝度変数Yと色差変数UVで表される色空間YUVを他の色空間YU’V’に変換する色補正器(2)を含み、色補正器(2)は、色空間YUVと、色空間YUVが変形される変形色空間YU’V’と、色空間の中の補正対象領域から選択される補正対象基準点Aが色空間YUVの中で投影される第1平面U1V1(UV−1)と、第1平面U1V1(UV−1)にY方向に離隔し補正対象基準点Aが色空間YUVの中で投影される第2平面U2V2(UV−2)と、補正対象基準点Aが色空間YU’V’の中で投影され座標Yが第1平面U1V1(UV−1)と同じである第1変形平面U1’V’1(U’V’−1)と、補正対象基準点Aが色空間YU’V’の中で投影され座標Yが第2平面U2V2(UV−2)と同じである第2変形平面U’2V’2(U’V’−2)とを形成し、色補正器(2)は、座標(Y1,U1,V1)[図7では、(Y1,Xd1,Yd1)]を座標(Y1,U’1、V’1)[図7では、(Y1,Xd1’,Yd1’)]に変換し、座標(Y2,U2,V2)[図7では、(Y2,Xd2,Yd2)]を座標(Y2,U’2,V’2)[図7では、(Y2,Xd2’,Yd2’)に変換し、座標(Y1,U1,V1)と座標(Y2,U2,V2)とに基づく座標から、前記座標(Y1,U’1,V’1)と前記座標(Y2,U’2,V’2)とに基づく座標に補正対象基準点Aの座標の変換を実行する。第1平面U1V1と第2平面U2V2とは、複数(3以上)の平面(U’V’−1〜n、図6ではnとして4が例示されている)の内から選択される。第1平面U11V1は、その複数の平面の内で補正対象基準点Aの座標Yより大きく、且つ、補正対象基準点Aの座標Yに最も近い座標Yを持つ平面であり、第2平面U2V2は、その複数の平面の内で補正対象基準点Aの座標Yより小さく、且つ、補正対象基準点Aの座標Yに最も近い座標Yを持つ平面である。このような平面の選択により、よりすぐれた補正が可能であり、任意の補正対象基準点について適正な色補正が可能である。3次元成分を持つ入力信号である補正対象基準点Aは、入力時と計算過程では、3次元空間上で連続的に存在する任意の点として取り扱われる。
【0008】
色空間の全体に亘る色補正を表現する変形色空間が縦横に非線形に変形されていて、更に、その非線形座標空間が多くの分割空間(例示:6×6=36)である非線形な局所的座標系に分割される。補正対象領域の補正対象基準点Aが少なくとも2つの局所座標系に投影される2投影点の2座標が2局所的座標系で定義され、そのように定義された2座標に基づいて、改めて、補正対象基準点Aの座標が再規定される。このような滑らかな補正により、肌色のような特定色が非線形補間的に微妙に好みの色に修正される。このような修正は、ユーザーによっても容易に可能である。
【0009】
座標(Y1,U’1、V’1)と座標(Y2,U’2,V’2)とは、第1変形平面U’1V’1のうち補正対象基準点Aが投影された第1投影点A1を含む第1局所座標系と、第2変形平面U’2V’2のうち補正対象基準点Aが投影された第2投影点A2を含む第2局所座標系とでそれぞれに定義されている。座標(Y1,U’1、V’1)は、比例変換により、座標(k1・U1,j1・V1)で表され、座標(Y2,U’2、V’2)は、比例変換により、座標(k1・U2,j1・V2)で表され、比例定数k1,k2とj1,j2は第1局所座標系と第2局所座標系に固有である。
【0010】
座標(Y1,U1,V1)と座標(Y2,U2,V2)とに基づく座標から、座標(Y1,U’1,V’1)と座標(Y2,U’2,V’2)とに基づく座標への変換は、座標(Y1,U’1,V’1)と座標(Y2,U’2,V’2)との平均化である。平均化は加重平均であることが好ましい。補正対象基準点Aとして複数点が選択され得る。この場合、肌色と緑色のような2色の局所的補正が可能である。
【0011】
本発明による映像の色補正方法は、色空間YUVを形成すること、色空間YUVを変形して変形色空間YU’V’を形成すること、色空間YUVの中の補正対象領域から補正対象基準点Aを選択すること、第1平面U1V1を色空間YUVの中から選択すること、第1平面U1V1からY軸方向に離隔する第2平面U2V2を色空間YUVの中から選択すること、補正対象基準点Aを座標Yが前記第1平面U1V1と同じである第1変形平面U1’V’1の第1投影点に投影すること、補正対象基準点Aを座標Yが第2平面U2V2と同じである第2変形平面U’2V’2の第2投影点に投影することとから構成されている。第1投影点の座標は、第1投影点を含む第1変形平面U1’V’1の局所座標系で(Y1,U’1,V’1)で表され、第2投影点の座標は、第2投影点を含む第2変形平面U2’V’2の局所座標系で(Y2,U’2,V’2)で表され、補正対象基準点Aの座標を座標(Y1,U’1,V’1)と座標(Y2,U’2,V’2)とに基づいて算出する。
【0012】
算出することは、座標(Y1,U’1,V’1)と座標(Y2,U’2,V’2)とを平均化して非線形に補間補正することである。平均化することは、座標(Y1,U’1,V’1)と座標(Y2,U’2,V’2)との加重平均で実現することができる。補正対象基準点の選択はユーザーにより実行され得て、ユーザーの好みの色補正が特定色で可能であり、補正は補間的であって滑らかである。
【0013】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による映像の色補正装置の実施の形態は、色表現変換器が色表現逆変換器とともに設けられている。その色表現変換器(マトリクス演算)1は、図1に示されるように、色補正回路2を介して、色表現逆変換器3に接続している。3色信号RGBが、色表現変換器1で受信され色表現変換器1に入力される。色表現変換器1は、3次元のCRT用色信号RGBを3次元の液晶表示用色信号YUVに変換する。色表現逆変換器3は、液晶表示用色信号YUVをCRT用色信号RGBに変換する。
【0014】
YUVのうちの2変数UVは、色差信号といわれ、図2に示されるように、2次元平面上の色空間の離散点座標を示す。YUVのうちの1変数Yは、その2次元平面に直交する座標軸上の離散点座標を示し、輝度を示す。任意の色は、輝度変数Yと2つの色差変数UVとの3変数で規定される。理論的には、RGBとYUVとは等価・同値であるが、現実のデバイスでそれぞれに再現される色合いは、異なっている。
【0015】
図3は、色補正回路2の色補正方法を示している。輝度色差空間YUVの局所的領域面(Y=一定)上で、補正位置点が選択的に定められて抽出される(ステップS1)。その補正位置点は、肌色領域に含まれている。このように選択的に抽出された補正位置点で、輝度色差空間YUVの2変数UVの値が局所的に修正・補正され、補正後の2変数UVの値が出力される(ステップS2)。その補正に対応して、補正位置点の周囲の広範囲で、3変数YUVが補間的に補正される(ステップS3)。
【0016】
図4は、ステップS1を示している。複数のUV平面、即ち、Y軸方向(輝度方向)に離隔する複数枚(図示枚数は4)のUV平面が選択的に採択される。ステップS1で抽出された補正位置点(丸印)は、図4中にAで示されている。点Aは、採択された4枚のUV平面のうちの隣り合う2つの平面UV−1,UV−2の間にある。点Aは、図5に示されるように、点Aを挟む2平面UV−1,UV−2にそれぞれに直射投影(Y軸に平行に投影)される。点Aが投影されている2平面UV−1,UV−2は、それぞれに、既述の離散点を含む四角形状の多くのメッシュを含んでいる。平面UV−1上の投影点を含むメッシュは、4点(a0,b0,c0,d0)で囲まれる四角形面である。平面UV−2上の投影点を含むメッシュは、4点(a1,b1,c1,d1)で囲まれる四角形面上に位置している。1つの四角形内には、多くの離散点が含まれている。
【0017】
図5に示されるように、点Aが平面UV−1に投影された第1投影点はA1で示され、点Aが平面UV−2に投影された第2投影点はA2で示されている。第1投影点A1は、4点枠(a0,b0,c0,d0)の中の離散点座標により、(Xd1,Yd1)で表されている。第2投影点A2は、4点枠(a1,b1,c1,d1)の中の離散点座標により、(Xd2,Yd2)で表されている。今の場合、Xd1=Xd2,Yd1=Yd2である。
【0018】
2点a0,b0の間の距離(V方向距離)がXp1で表され、2点a0,c0の間の距離(U方向距離)がYp1で表され、2点a1,b1の間の距離がXp2で表され、2点a1,c1の間の距離がYp2で表されれば、座標(Xd1,Yd1)と座標(Xd2,Yd2)は、それぞれの局所座標系で、比座標(Xd1/Xp1,Yd1/Yp1)と比座標(Xd2/Xp2,Yd2/Yp2)により表され得る。
【0019】
輝度色差空間YUVは、既述の表現形式によれば、2投影点に関して、
A1=(Y1,Xd1/Xp1,Yd1/Yp1)、
A2=(Y2,Xd2/Xp2,Yd2/Yp2)
で表される。
【0020】
図6は、図4の2つの連続平面UV−1,UV−2が変形された変形平面U’V’−1,U’V’−2を示している。平面の変形は、Y軸方向には変形されない。このような平面変形の変換は、各平面上で座標線が直線から曲線に変換され、ゲージ変換といわれる。連続平面UV−1,UV−2のそれぞれのY座標は、変形平面U’V’−1,U’V’−2のY座標に等しい。このような変換は、2変数x,yについて、(x’,y’)=(f1(x,y),f2(x,y))で表される非線形変換(ゲージ変換)である。
【0021】
この段階で、Yの値は変わっていない。このような局所的座標変換は、予測的に、又は、試行錯誤的に、CPU制御又はつまみの人為的回転により実行される(TVセットの色調整つまみの回転による色合わせに類似。但し、これは大域的。)。投影点A1’,A2’の座標値は、図7(a),(b),(c),(d)に示されるように、そのメッシュ(局所座標系)上で、
A1’=(Y1,Xd1’,Yd1’),
A2’=(Y2,Xd2’,Yd2’)
に変換される。局所座標系の原点は、変形前の大域的座標系の原点に等しくて不都合はない。変形後の比座標では、その変形後のメッシュで、
A1’=(Y1,Xd1’/Xp1’,Yd1’/Yp1’)、
A2’=(Y2,Xd2’/Xp2’,Yd2’/Yp2’)
に変換される。
【0022】
この場合、例えば、
Xd1’/Xp1’=k(Xd1/Xp1)
Yd1’/Yp1’=k(Yd1/Yp1)
Xd2’/Xp2’=k(Xd2/Xp2)
Yd2’/Yp2’=k(Yd2/Yp2)
のような一様な比例変換が行われ得る。このような変換は、局所的に(そのメッシュ内で)、原点からX軸(U軸)とY軸(V軸)が等比的に膨張又は収縮する変換である。更に、原点座標(X,Y)は、各メッシュごとに、
X’=X+ΔX,Y’=Y+ΔY
のような平行移動変換が行われ得る。従って、新座標は、全体座標系で、各メッシュごとに、
X’=X+ΔX+k(Xd1/Xp1)Xp1=X+ΔX+k・Xd1
のような一律の変換が行われる。
【0023】
輝度色差空間YUVで、2平面の間の点Aの座標は、中間点であれば、図8に示されるように、次のように定義されてA’に補正される。
この補正は例示であり、他の補正として相乗平均補正が可能である。点Aが2平面の中間点でない場合は、整数mとnみより、次式の補正が有効である。
A’=(mA1’+nA2’)/(m+n)
【0024】
このように、1矩形内の多数の離散点上の色補正は、比率Xd1’/Xp1’,Yd1’/Yp1’、Xd1’/Xp2’,Yd2’/Yp2’が一定比率で1矩形矩形内の全離散点について実行される。全点について補正は一様に(線形に)行われるので、計算量が膨大にならずにすむ。
【0025】
色補正回路2は、A→A’の変換を実行する。視覚的に認識される肌色からずれた疑似肌色の画素領域の信号YUVが選択的に抽出される。その抽出は、肌色を形成しているRGB又はYUVの1点を選択し、理想的な肌色が得られるまで、CPUがYUVのYとUとVを(Y+ΔY)と(U+ΔU)と(V+ΔV)に順次に組み合わせ的に変化させる(ΔYとΔUとΔVを順次に変化させる)。YとUとVの3つの色調整つまみにより人為的に試行錯誤的に色調整を行うことが可能である。
【0026】
3次元色空間の中の平面上の既述の2次元座標変換は、特定点Aが任意の座標点として採択され、その特定点が補正基準点になって、色空間の座標変換が行われている。その補正基準点は、入力時には補正対象基準点を表す3次元連続数としての入力信号であり、計算過程では連続数として取り扱われる。補正後の最終的な出力信号は、3次元空間上の有限個のデジタル値に変換される。そのA/D変換の際には、例えば、DVDコンポーネント信号の場合、RGBに関してそれぞれに8ビット、合計24ビットの信号があり、その入力可能信号の個数は2の24乗である。
【0027】
【発明の効果】
本発明による映像の色補正装置、及び、映像の色補正方法は、色空間の局所的領域を補間的に補正することにより、肌色・中間色のような特定色について的確にその補正を有効化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、色補正の一般的回路を示す回路ブロック図である。
【図2】図2は、一般的な色差座標を示す3次元座標系である。
【図3】図3は、本発明による映像の色補正方法の実施の形態を示すフローチャートである。
【図4】図4は、本発明による映像の色補正方法の実施の形態の平面を示す3次元座標系である。
【図5】図5は、図4の特定点の投影を示す2次元座標系である。
【図6】図6は、図5の座標系を変形させた3次元座標系である。
【図7】図7(a),(b),(c),(d)は、変換後の局所座標系(メッシュ)をそれぞれに示す2次元座標系である。
【図8】図8は、中間点補正を示す3次元座標系である。
【符号の説明】
2…色補正器
UV−1…第1色差平面
UV−2…第2色差平面
A…点(抽出点)
A1…第1投影点
A2…第2投影点
Claims (12)
- 輝度変数Yと色差変数UVで表される色空間YUVを他の色空間YU’V’に変換する色補正器を含み、
前記色補正器は、
色空間YUVと、
前記色空間YUVが変形される変形色空間YU’V’と、
前記色空間の中の補正対象領域から選択される補正対象基準点Aが前記色空間YUVの中で投影される第1平面U1V1と、
前記第1平面U1V1にY方向に離隔し前記補正対象基準点Aが前記色空間YUVの中で投影される第2平面U2V2と、
前記補正対象基準点Aが前記色空間YU’V’の中で投影され投影点座標Yが前記第1平面U1V1のY座標と同じである第1変形平面U1’V’1と、
前記補正対象基準点Aが前記色空間YU’V’の中で投影され投影点座標Yが前記第2平面U2V2のY座標と同じである第2変形平面U’2V’2とを形成し、
前記色補正器は、座標(Y1,U1,V1)を座標(Y1,U’1,V’1)に変換し、座標(Y2,U2,V2)を座標(Y2,U’2,V’2)に変換し、前記座標(Y1,U1,V1)と前記座標(Y2,U2,V2)とに基づく座標から、前記座標(Y1,U’1,V’1)と前記座標(Y2,U’2,V’2)とに基づく座標に前記補正対象基準点Aの座標の変換を実行する
映像の色補正装置。 - 前記第1平面U1V1と前記第2平面U2V2とは、複数の平面の内から選択され、
前記第1平面U1V1のY座標は、前記複数の平面の内で前記補正対象基準点Aの座標Yより大きく、且つ、前記補正対象基準点Aの座標Yに最も近い座標Yを持つ平面であり、
前記第2平面U2V2のY座標は、前記複数の平面の内で前記補正対象基準点Aの座標Yより小さく、且つ、前記補正対象基準点Aの座標Yに最も近い座標Yを持つ平面である
請求項1に記載の映像の色補正装置。 - 前記座標(Y1,U’1,V’1)と前記座標(Y2,U’2,V’2)とは、前記第1変形平面U’1V’1のうち前記補正対象基準点Aが投影された第1投影点A1を含む第1局所座標系と、前記第2変形平面U’2V’2のうち前記補正対象基準点Aが投影された第2投影点A2を含む第2局所座標系とでそれぞれに定義されている
請求項1又は2に記載の映像の色補正装置。 - 前記座標(Y1,U’1,V’1)は、比例変換により、座標(k1・U1,j1・V1)で表され、前記座標(Y2,U’2,V’2)は、比例変換により、座標(k1・U2,j1・V2)で表され、前記比例定数k1,k2とj1,j2は前記第1局所座標系と前記第2局所座標系に固有である
請求項3に記載の映像の色補正装置。 - 前記座標(Y1,U1,V1)と前記座標(Y2,U2,V2)とに基づく座標から、前記座標(Y1,U’1,V’1)と前記座標(Y2,U’2,V’2)とに基づく座標への前記変換は、前記座標(Y1,U’1,V’1)と前記座標(Y2,U’2,V’2)との平均化である
請求項1又は2に記載の映像の色補正装置。 - 前記平均化は加重平均である
請求項5に記載の映像の色補正装置。 - 前記点Aは、前記色空間YUVの内の任意の点である
請求項1〜6から選択される1請求項に記載の映像の色補正装置。 - 色空間YUVを形成すること、
前記色空間YUVを変形して変形色空間YU’V’を形成すること、
前記色空間YUVの中の補正対象領域から補正対象基準点Aを選択すること、
第1平面U1V1を前記色空間YUVの中から選択すること、
前記第1平面U1V1からY軸方向に離隔する第2平面U2V2を前記色空間YUVの中から選択すること、
前記補正対象基準点Aを座標Yが前記第1平面U1V1と同じである第1変形平面U1’V’1の第1投影点に投影すること、
前記補正対象基準点Aを座標Yが前記第2平面U2V2と同じである第2変形平面U’2V’2の第2投影点に投影することとを含み、
前記第1投影点の座標は、前記第1投影点を含む第1変形平面U1’V’1の局所座標系で(Y1,U’1,V’1)で表され、前記第2投影点の座標は、前記第2投影点を含む第2変形平面U2’V’2の局所座標系で(Y2,U’2,V’2)で表され、
前記補正対象基準点Aの座標を座標(Y1,U’1,V’1)と座標(Y2,U’2,V’2)とに基づいて算出することを更に含む
映像の色補正方法。 - 前記算出することは、座標(Y1,U’1,V’1)と座標(Y2,U’2,V’2)とを平均化することである
請求項8に記載の映像の色補正方法。 - 前記平均化することは、座標(Y1,U’1,V’1)と座標(Y2,U’2,V’2)との加重平均である
請求項9に記載の映像の色補正方法。 - 前記補正対象基準点の選択はユーザーにより実行される
請求項8又は9に記載の映像の色補正方法。 - 前記補正対象基準点は肌色の領域に含まれている
請求項8〜11から選択される1請求項に記載の映像の色補正方法。
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