JP3914168B2 - 撮像システム、画像処理プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー映像信号の色信号処理に係り、特に輝度信号の階調変換に対応して彩度信号を補正することにより高品位な映像信号を得る撮像システム、画像処理プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在のデジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像系は、補色系のカラーフィルタまたは原色系のカラーフィルタを前面に配置した単板ＣＣＤを用いたものが主流となっている。
【０００３】
このような撮像系においては、ＣＣＤからの色信号に、ＷＢ（ホワイトバランス）処理や補間処理がなされ、その後にエッジ強調処理，彩度強調処理，階調補正処理などの絵作り処理がなされて出力される。
【０００４】
また、上記補間処理においてエッジ部に発生し得る偽色を低減するためのクロマサプレス処理や、ＣＣＤの分光感度特性の差異により高輝度部に発生し得る偽色を低減するためのハイライトシアン処理なども併せて行われる。
【０００５】
上述したような絵作り処理は、ＣＣＤからの色信号に対して直接行われる場合もあるが、通常は別の色空間に変換して輝度信号と色信号とを分離してから処理することが多い。この場合には、彩度強調処理などにより色信号が色再現域を逸脱する可能性があったり、輝度信号のみを階調変換したときに色信号が不自然になる可能性があったりするために、これらへの対応が課題となる。
【０００６】
色再現域を逸脱する課題に対しては、例えば特許公報第２５６７２１４号に、各色相毎に彩度のヒストグラムを求めて、このヒストグラムが色再現域に収まるようにヒストグラムの全体形状を圧縮する処理が記載されている。
【０００７】
また、特許公報第３１９００５０号には、色再現域に収まるように、各色相毎に彩度を原点方向へ圧縮する処理が記載されている。
【０００８】
一方、色信号が不自然になる課題に対しては、例えば特開２００１−２３８１２９号公報に、輝度信号を変化させたときに色再現域の理論特性値に対する比率が一定となるように色信号を補正する技術が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特許公報第２５６７２１４号
【００１０】
【特許文献２】
特許公報第３１９００５０号
【００１１】
【特許文献３】
特開２００１−２３８１２９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許公報第２５６７２１４号に記載されたようなヒストグラムの全体形状を圧縮する技術や、上記特許公報第３１９００５０号に記載されたような彩度を原点方向へ圧縮する技術を用いると、画像全体として色再現域を逸脱することはなくなるが、処理後の色再現性に関しては処理対象の画像に依存することになってしまう。このために、彩度強調などの意図した絵作り処理が反映されなくなり、色再現性の制御が困難になるという課題がある。
【００１３】
また、上記特開２００１−２３８１２９号公報に記載されたような色再現域の理論特性値に対する比率を一定とする技術を用いれば、自然な色再現が得られるが、計算量が多く、処理時間が長くなってしまうとともに、装置全体のコストが高くなるという課題がある。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、不自然でない色再現を行い得るとともに色再現性を容易に制御し得る撮像システム、画像処理プログラムを提供することを目的としている。
【００１５】
さらに本発明は、計算量が少なく高速な処理を低コストに行い得る撮像システム、画像処理プログラムを提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明による撮像システムは、撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、上記色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段と、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、上記彩度信号に対して補正を行うための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段と、上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色空間変換手段からの色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段と、上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値と上記彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、を具備したものである。
【００１７】
また、第２の発明による撮像システムは、撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、上記色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段と、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段と、上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段と、上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値と上記彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、を具備したものである。
【００１８】
さらに、第３の発明による撮像システムは、撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、上記色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段と、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、上記彩度信号に対して補正を行うための第１の彩度補正係数を算出する第１の補正係数算出手段と、所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための第２の彩度補正係数を算出する第２の補正係数算出手段と、輝度信号および色相信号が与えられたときに上記色空間における最大彩度値を算出する最大彩度算出手段と、上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する第１の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する第２の最大彩度値と上記第１の彩度補正係数と上記第２の彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、を具備したものである。
【００１９】
第４の発明による撮像システムは、上記第１から第３の発明による撮像システムにおいて、上記色空間変換手段が、色空間として、ＹＣｂＣｒ色空間またはＣＩＥ Ｌａｂ色空間を用いるものである。
【００２０】
第５の発明による撮像システムは、上記第１の発明による撮像システムにおいて、上記補正係数算出手段が、上記輝度信号から算出されたエッジ強度値に基づき彩度補正係数を求めるクロマサプレス手段と、上記輝度信号に基づき彩度補正係数を求めるハイライトシアン手段と、上記色相信号に基づき彩度補正係数を求める彩度強調手段と、の内の少なくとも１つを有して構成されたものである。
【００２１】
第６の発明による撮像システムは、上記第３の発明による撮像システムにおいて、上記第１の補正係数算出手段が、上記輝度信号から算出されたエッジ強度値に基づき第１の彩度補正係数を求めるクロマサプレス手段と、上記輝度信号に基づき第１の彩度補正係数を求めるハイライトシアン手段と、上記色相信号に基づき第１の彩度補正係数を求める彩度強調手段と、の内の少なくとも１つを有して構成されたものである。
【００２２】
第７の発明による撮像システムは、上記第１から第３の発明による撮像システムにおいて、上記最大彩度算出手段が、複数の所定の色相面に関して輝度信号と最大彩度値とを関係付ける関数を記録している記録手段と、上記記録手段に記録されている複数の色相面の中から上記色相信号に隣接する最近傍の２組の色相面を探索する探索手段と、上記探索手段により探索された２組の色相面に関する関数を上記記録手段から抽出する抽出手段と、上記抽出手段により抽出された２組の関数と上記輝度信号とに基づいて２組の最大彩度値を算出する算出手段と、上記２組の最大彩度値から上記色相信号に関する最大彩度値を補間して求める補間手段と、を有して構成されたものである。
【００２３】
第８の発明による撮像システムは、上記第７の発明による撮像システムにおいて、上記記録手段が、上記複数の所定の色相面の各々に関して、所定の輝度値以上の輝度信号と最大彩度値とを関係付ける高輝度用関数と、所定の輝度値以下の輝度信号と最大彩度値とを関係付ける低輝度用関数と、上記所定の輝度値と、を記録しているものである。
【００２４】
第９の発明による撮像システムは、上記第７の発明による撮像システムにおいて、上記記録手段が、上記関数として、１次式関数と、多項式関数と、べき乗関数と、スプライン関数と、の内の少なくとも１つを記録しているものである。
【００２５】
第１０の発明による撮像システムは、上記第７の発明による撮像システムにおいて、上記記録手段が、上記複数の所定の色相面として、赤，緑，青，シアン，マゼンタ，黄の各色相面を含むものである。
【００２６】
第１１の発明による撮像システムは、上記第１から第３の発明による撮像システムにおいて、上記最大彩度算出手段が、輝度信号および色相信号に対する上記色空間における最大彩度値を記録したテーブル手段を有して構成されたものである。
【００２７】
第１２の発明による撮像システムは、上記第１または第２の発明による撮像システムにおいて、上記彩度補正手段が、上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値との比率を算出する比率算出手段と、上記彩度信号に上記比率および上記彩度補正係数を乗算する乗算手段と、上記乗算手段により比率および彩度補正係数を乗算された上記彩度信号が上記第２の最大彩度値を逸脱しないように制限を課す制限手段と、を有して構成されたものである。
【００２８】
第１３の発明による撮像システムは、上記第３の発明による撮像システムにおいて、上記彩度補正手段が、上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値との比率を算出する比率算出手段と、上記彩度信号に上記比率と上記第１の彩度補正係数と上記第２の彩度補正係数とを乗算する乗算手段と、上記乗算手段により比率と第１の彩度補正係数と第２の彩度補正係数とを乗算された上記彩度信号が上記第２の最大彩度値を逸脱しないように制限を課す制限手段と、を有して構成されたものである。
【００２９】
第１４の発明による撮像システムは、上記第１２または第１３の発明による撮像システムにおいて、上記制限手段が、上記乗算手段からの上記彩度信号が上記第２の最大彩度値を逸脱した場合に、該彩度信号を上記第２の最大彩度値に置き換える置換手段を有して構成されたものである。
【００３０】
第１５の発明による撮像システムは、上記第１２または第１３の発明による撮像システムにおいて、上記制限手段が、上記乗算手段からの上記彩度信号が上記第２の最大彩度値未満の所定の閾値を超えた場合に、該彩度信号を上記第２の最大彩度値と上記閾値との間の値に変換する非線形圧縮手段を有して構成されたものである。
【００３１】
第１６の発明による画像処理プログラムは、コンピュータを、原色系の色信号または補色系の色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、上記彩度信号に対して補正を行うための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段、上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色空間変換手段からの色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段、上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値と上記彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段、として機能させる画像処理プログラムである。
【００３２】
第１７の発明による画像処理プログラムは、コンピュータを、原色系の色信号または補色系の色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段、上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段、上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値と上記彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段、として機能させる画像処理プログラムである。
【００３３】
第１８の発明による画像処理プログラムは、コンピュータを、原色系の色信号または補色系の色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、上記彩度信号に対して補正を行うための第１の彩度補正係数を算出する第１の補正係数算出手段、所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための第２の彩度補正係数を算出する第２の補正係数算出手段、上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段、上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値と上記第１の彩度補正係数と上記第２の彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段、として機能させる画像処理プログラムである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１から図７は本発明の第１の実施形態を示したものであり、図１は撮像システムの構成を示すブロック図、図２はＹＣｂＣｒ色空間における彩度信号の補正を説明するための図、図３は最大彩度算出部の構成を示すブロック図、図４はＹＣｂＣｒ空間の最大彩度値のモデル化を説明するための線図、図５は補正係数算出部における各種の係数を示す線図、図６は彩度補正部の構成を示すブロック図、図７は画像処理プログラムによる彩度信号の補正処理を示すフローチャートである。
【００３５】
この撮像システムは、図１に示すように、被写体像を結像するためのレンズ系１と、このレンズ系１により結像される光学的な被写体像を光電変換して電気的な画像信号を出力する単板式のカラー撮像素子であるＣＣＤ２と、このＣＣＤ２から出力されるアナログの画像信号をデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換器３と、このＡ／Ｄ変換器３から出力されたデジタルの画像データを一時的に記憶する画像用バッファ４と、この画像用バッファ４に記憶された単板の画像データを公知の補間方法で補間することにより三板の画像データに変換する補間部５と、この補間部５により補間された三板の画像データを一時的に記憶する作業用バッファ６と、この作業用バッファ６に記憶された三板の画像データを所定の色空間の信号へ変換するとともに輝度，色相，彩度を算出する色空間変換手段たる色変換部７と、この色変換部７により変換された色空間の信号の内の輝度信号を所定の階調変換特性に基づいて補正する階調変換手段たる階調補正部８と、上記色変換部７からの入力時の輝度信号および色相信号に対する第１の最大彩度値と上記階調補正部８により階調補正された輝度信号および入力時の色相信号に対する第２の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段たる最大彩度算出部９と、上記色変換部７から入力時の輝度信号を受けてエッジ成分を抽出するエッジ算出部１０と、色相に応じた彩度の補正係数である彩度強調係数（図５（Ｃ）参照）を記憶する彩度強調用ＲＯＭ１２と、エッジ強度に応じた彩度の補正係数であるクロマサプレス係数（図５（Ａ）参照）を記憶するクロマサプレス用ＲＯＭ１３と、輝度値に応じた彩度の補正係数であるハイライトシアン係数（図５（Ｂ）参照）を記憶するハイライトシアン用ＲＯＭ１４と、これら彩度強調用ＲＯＭ１２，クロマサプレス用ＲＯＭ１３，ハイライトシアン用ＲＯＭ１４を参照して上記エッジ算出部１０により算出されたエッジ強度と上記色変換部７からの輝度および色相とに基づき彩度信号を補正するための補正係数を算出する補正係数算出部１１と、上記最大彩度算出部９からの第１の最大彩度値および第２の最大彩度値を用いて彩度信号を補正するための補正係数を算出しこの補正係数と上記補正係数算出部１１により算出された補正係数とを上記色変換部７からの彩度信号に乗算して補正を行う彩度補正手段たる彩度補正部１５と、上記階調補正部８からの輝度信号および色相信号と上記彩度補正部１５からの彩度信号とに基づいてＹＣｂＣｒ信号への変換を行いさらにはＲＧＢ信号への変換を行う色逆変換部１６と、この色逆変換部１６により変換されたＲＧＢの画像データを例えばメモリカード等に記録し保存するために出力する出力部１７と、上記補間部５，色変換部７，階調補正部８，最大彩度算出部９，エッジ算出部１０，補正係数算出部１１，彩度補正部１５，色逆変換部１６，出力部１７に双方向に接続されていてこれらを含むこの撮像システムを統合的に制御するマイクロコンピュータ等でなる制御手段たる制御部１８と、を有して構成されている。
【００３６】
次に、図１に示したような撮像システムにおける信号の流れについて説明する。
【００３７】
上記レンズ系１を介してＣＣＤ２により撮影された映像信号は、Ａ／Ｄ変換器３によってデジタル信号へ変換されて画像用バッファ４へ転送される。
【００３８】
なお、本実施形態においては、撮像系におけるＣＣＤとして、ＮＴＳＣカラーテレビジョン方式に準拠した単板原色ＣＣＤを想定している。
【００３９】
上記画像用バッファ４内の映像信号は、制御部１８の制御に基づき補間部５へ転送され、公知の補間処理がなされてＲＧＢの三板信号として作業用バッファ６へ転送される。
【００４０】
この作業用バッファ６内の映像信号は、制御部１８の制御に基づき色変換部７へ転送され、所定の色空間の信号へ変換される。本実施形態においては、色空間としてＹＣｂＣｒ色空間を想定しており、ＲＧＢ信号からＹＣｂＣｒ色空間への変換は、次の数式１に基づいて行われる。
【数１】
Ｙ ＝ ０．２９９００Ｒ＋０．５８７００Ｇ＋０．１１４００Ｂ
Ｃｂ＝−０．１６８７４Ｒ−０．３３１２６Ｇ＋０．５００００Ｂ
Ｃｒ＝ ０．５００００Ｒ−０．４１８６９Ｇ−０．０８１３１Ｂ
【００４１】
さらに、色変換部７は、ＹＣｂＣｒ色空間における輝度信号Ｖ，色相信号Ｈ，彩度信号Ｃを、次の数式２に基づいてそれぞれ算出する。
【数２】
Ｖ＝Ｙ
Ｈ＝ｔａｎ^(-1)（Ｃｂ／Ｃｒ）
Ｃ＝（Ｃｂ^2＋Ｃｒ^2）^(1/2)
ここに、記号「^」はべき乗を示し、ｔａｎ^(-1)はｔａｎの逆関数を示している。
【００４２】
この数式２に示すように、輝度信号ＶはＹＣｂＣｒ色空間のＹと等価であるために、以下では輝度信号をＹにより示すことにする。また、入力時（つまり色変換部７から出力される時点）の輝度信号，色相信号，彩度信号を、それぞれＹorg ，Ｈorg ，Ｃorg として示す。
【００４３】
上記色変換部７からの輝度信号Ｙorg と色相信号Ｈorg とは、階調補正部８へ転送される。
【００４４】
階調補正部８は、所定の階調変換特性に基づき輝度信号Ｙorg を変換して輝度信号Ｙtra を求め、最大彩度算出部９と色逆変換部１６とへそれぞれ転送する。階調補正部８は、該色逆変換部１６に対しては、さらに色相信号Ｈorg も転送する。
【００４５】
最大彩度算出部９は、さらに、上記色変換部７から、入力時の輝度信号Ｙorg と、入力時の色相信号Ｈorg と、の転送を受ける。
【００４６】
最大彩度算出部９は、入力時の輝度信号Ｙorg および色相信号Ｈorg に対する彩度信号の第１の最大彩度値ｍａｘＣorg と、階調変換された輝度信号Ｙtra および入力時の色相信号Ｈorg に対する彩度信号の第２の最大彩度値ｍａｘＣtra と、を算出する。
【００４７】
こうして最大彩度算出部９により算出された第１の最大彩度値ｍａｘＣorg および第２の最大彩度値ｍａｘＣtra は、彩度補正部１５へ転送される。
【００４８】
エッジ算出部１０は、色変換部７から入力時の輝度信号Ｙorg の転送を受けて、公知のラプラシアンなどを用いたエッジ抽出処理を行い、エッジ強度値を補正係数算出部１１へ転送する。
【００４９】
補正係数算出部１１は、補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、第２の補正係数算出手段、クロマサプレス手段、ハイライトシアン手段、彩度強調手段を兼ねたものであり、制御部１８の制御に基づき、上記エッジ算出部１０から転送されたエッジ強度値を用いて、クロマサプレス用ＲＯＭ１３を参照し、クロマサプレス処理のための補正係数ｋ1 を算出する。このクロマサプレス処理は、エッジ部に生じる偽色を低減するために、エッジ強度に応じて０〜１までの補正係数を彩度信号に乗算する処理である。
【００５０】
図５（Ａ）は、補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、クロマサプレス手段を兼ねた上記クロマサプレス用ＲＯＭ１３に予め記憶されているエッジ強度に応じた彩度の補正係数（クロマサプレス係数）ｋ1 を示す線図である。
【００５１】
このクロマサプレス係数ｋ1 は、図示のように、エッジ強度が一定値以下ではｋ1 ＝１となり彩度信号を変化させないが、エッジ強度が一定値以上になると最初は緩やかに減少し、その後はほぼエッジ強度に比例して０へ向けて減少する係数となっている。このようなクロマサプレス係数ｋ1 によって、彩度信号は、エッジ強度に応じて値が減少される。
【００５２】
また、補正係数算出部１１は、制御部１８の制御に基づき、上記色変換部７から転送された輝度信号Ｙorg を用いて、ハイライトシアン用ＲＯＭ１４を参照し、ハイライトシアン処理のための補正係数ｋ2 を算出する。このハイライトシアン処理は、高輝度部に発生する偽色を低減するために、輝度値に応じて０〜１までの補正係数を彩度信号に乗算する処理である。
【００５３】
図５（Ｂ）は、補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、ハイライトシアン手段を兼ねたハイライトシアン用ＲＯＭ１４に予め記憶されている輝度値に応じた彩度の補正係数（ハイライトシアン係数）ｋ2 を示す線図である。
【００５４】
このハイライトシアン係数ｋ2 は、輝度値が一定値以下ではｋ2 ＝１となり彩度信号を変化させないが、輝度値が一定値以上になると比較的急激に０へと減少する係数となっている。このようなハイライトシアン係数ｋ2 によって、彩度信号は、輝度値に応じて値が減少される。
【００５５】
さらに、補正係数算出部１１は、制御部１８の制御に基づき、彩度強調処理に用いる補正係数ｋ3 を算出する。この彩度強調処理に用いる補正係数ｋ3 は、多様な手段により算出することが可能であるが、本実施形態においては、色相毎に異なる強調を行う手段を用いることにする。これに応じて、該補正係数算出部１１は、上記色変換部７から転送された色相信号Ｈorg を用いて、彩度強調用ＲＯＭ１２を参照し、補正係数ｋ3 を算出する。
【００５６】
図５（Ｃ）は、補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、彩度強調手段を兼ねた彩度強調用ＲＯＭ１２に予め記憶されている色相に応じた彩度の補正係数（彩度強調係数）ｋ3 を示す線図である。
【００５７】
この彩度強調係数ｋ3 は、色相に応じて適宜の値を変動する係数となっており、図示の例では、１〜２の間を変動しているが、これに限るものではない。
【００５８】
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示したような各特性は、上述したように、クロマサプレス用ＲＯＭ１３，ハイライトシアン用ＲＯＭ１４，彩度強調用ＲＯＭ１２に予めそれぞれ記憶されており、補正係数算出部１１により必要に応じて読み出されるようになっている。
【００５９】
彩度補正部１５は、最大彩度算出部９から第１の最大彩度値ｍａｘＣorg および第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を、補正係数算出部１１からクロマサプレス係数ｋ1 、ハイライトシアン係数ｋ2 、および彩度強調係数ｋ3 を、色変換部７から彩度信号Ｃorg を、それぞれ受け取る。
【００６０】
そして彩度補正部１５は、制御部１８の制御に基づき、第１の最大彩度値ｍａｘＣorg と第２の最大彩度値ｍａｘＣtra とを用いて、階調変換された輝度信号Ｙtra に対する彩度信号への補正係数ｋC を、次の数式３に示すように算出する。
【数３】
ｋC ＝ｍａｘＣtra ／ｍａｘＣorg
【００６１】
彩度補正部１５は、このように算出した補正係数ｋC と、上記補正係数算出部１１から転送された各補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 と、を上記色変換部７からの彩度信号Ｃorg に乗算することにより、補正された彩度信号Ｃtra を算出する。
【００６２】
この補正された彩度信号Ｃtra は、該彩度補正部１５において、さらに、上記第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を逸脱しないように上限が課せられた後に、色逆変換部１６へ転送される。
【００６３】
色逆変換部１６は、上記階調補正部８から転送される輝度信号Ｙtra および色相信号Ｈorg と、上記彩度補正部１５から転送される彩度信号Ｃtra と、に基づいて、ＹＣｂＣｒ信号を次の数式４に示すように算出する。
【数４】
Ｙ ＝Ｙtra
Ｃｂ＝Ｃtra ・ｓｉｎ（Ｈorg ）
Ｃｒ＝Ｃtra ・ｃｏｓ（Ｈorg ）
【００６４】
色逆変換部１６は、さらに、次の数式５を用いて、ＹＣｂＣｒ信号をＲＧＢ信号に変換し、出力部１７へ転送する。
【数５】
Ｒ＝Ｙ ＋１．４０２００Ｃｒ
Ｇ＝Ｙ−０．３４４１４Ｃｂ−０．７１４１４Ｃｒ
Ｂ＝Ｙ＋１．７７２００Ｃｂ
【００６５】
出力部１７は、上記色逆変換部１６から出力されるＲＧＢ信号を、メモリカード等へ記録し保存するために出力する。
【００６６】
次に、図２を参照して、ＹＣｂＣｒ色空間の外観形状と、上記数式３に示した補正係数ｋC と、について説明する。
【００６７】
ＹＣｂＣｒ色空間における輝度および色相が定まる（図示の例では、入力信号の輝度信号Ｙorg および色相信号Ｈorg として与えられ、このときの該入力信号の彩度信号はＣorg となっている。）と、該輝度信号Ｙorg および色相信号Ｈorg の範囲内で取り得る最大彩度値ｍａｘＣorg が定まる。
【００６８】
この最大彩度値ｍａｘＣorg は、（Ｙ，Ｈ，Ｃ）＝（Ｙorg ，０，０）の第１の点と、（Ｙ，Ｈ，Ｃ）＝（Ｙorg ，Ｈorg ，Ｃorg ）の第２の点とを結んで得られる線分を、該第２の点の方向へ延長して得られる半直線と、ＹＣｂＣｒ色空間の輪郭外形と、が交わる点のＣの値となる。
【００６９】
色相が一定（つまり、色変換部７から出力される色相信号Ｈorg が、色逆変換部１６に入力される時点で実質的に変化していない）で輝度信号のみがＹorg からＹtra へ変換された場合の彩度信号Ｃtra は、最大彩度値に対する比率が一定となるように補正されると、自然な色再現が得られる。
【００７０】
すなわち、輝度信号Ｙtra 、色相信号Ｈorg が与えられると、上述したように、このときの最大彩度値ｍａｘＣtra が定まる。従って、自然な色再現を得るための彩度信号Ｃtra は、次の関係を満たすようにすると良い。
Ｃorg ：ｍａｘＣorg ＝Ｃtra ：ｍａｘＣtra
すなわち、
【００７１】
こうして、上記数式３に示した補正係数ｋC を彩度信号Ｃorg へ乗算することにより、輝度信号の変更に伴う補正を行うことができる。
【００７２】
続いて、図３を参照して、上記最大彩度算出部９のより詳細な構成の一例について説明する。
【００７３】
この最大彩度算出部９は、上記色変換部７からの色相信号Ｈorg に隣接する２組の色相を後述する関数記録用ＲＯＭ２３から探索する探索手段たる隣接色相面探索部２１と、この隣接色相面探索部２１からの２組の色相に対応する関数のパラメータ等を後述する関数記録用ＲＯＭ２３から読み出す抽出手段たる関数抽出部２２と、ＹＣｂＣｒ空間内における複数の色相面の最大彩度値をモデル化する関数のパラメータが予め記憶されている記録手段たる上記関数記録用ＲＯＭ２３と、上記色変換部７からの輝度信号Ｙorg または上記階調補正部８からの輝度信号Ｙtra と上記関数抽出部２２からのパラメータとに基づいて上記２組の色相に関する最大彩度値を算出する算出手段たる彩度算出部２４と、上記彩度算出部２４により算出された２組の色相に関する最大彩度値を用いて上記色変換部７からの色相信号Ｈorg に対する最大彩度値を補間して求め上記彩度補正部１５へ転送する補間手段たる彩度補間部２５と、を有して構成されている。
【００７４】
また、上記制御部１８は、上記隣接色相面探索部２１、彩度算出部２４、彩度補間部２５に対して双方向に接続されており、これらを制御するようになっている。
【００７５】
ここで、図４を参照して、上記関数記録用ＲＯＭ２３に記録されているＹＣｂＣｒ色空間の最大彩度値ｍａｘＣに関する関数情報について説明する。
【００７６】
図４（Ａ）から図４（Ｆ）は、ＹＣｂＣｒ色空間における赤（Ｒ），マゼンタ（Ｍａ），青（Ｂ），シアン（Ｃｙ），緑（Ｇ），黄（Ｙｅ）の各色相面における彩度信号Ｃと輝度信号Ｙの断面をそれぞれ示す図、図４（Ｇ）はＣｂＣｒ平面上における各色相面の配置を示す図、図４（Ｈ）は補間による最大彩度値ｍａｘＣの算出を説明するための図である。
【００７７】
各色相面における最大の彩度値に対応する輝度Ｔi （ｉ＝Ｒ，Ｍａ，Ｂ，Ｃｙ，Ｇ，Ｙｅ）（図中の添え字部分等において、ＭａをＭ、ＣｙをＣ、ＹｅをＹなどと適宜省略している。）を閾値として、最大彩度値ｍａｘＣi を、輝度Ｙが輝度Ｔi 以上となる部分について高輝度用関数でモデル化するとともに、輝度Ｙが輝度Ｔi 以下となる部分について低輝度用関数でモデル化する。なお、高輝度用関数と低輝度用関数とは、輝度Ｔi において同一の最大彩度値ｍａｘＣi を取るようになっている。このとき、該最大彩度値ｍａｘＣに対する関数として、ＹＣｂＣｒ色空間では次の数式６に示すような１次関数を用いる。
【数６】
ｍａｘＣi＝αhiＹ＋βhi （Ｙ≧Ｔi ）
ｍａｘＣi＝αliＹ＋βli （Ｙ≦Ｔi ）
【００７８】
上記関数記録用ＲＯＭ２３には、色相Ｈi と、閾値である輝度Ｔi と、高輝度用関数のパラメータαhi，βhiと、低輝度用関数のパラメータαli，βliと、がそれぞれ予め記憶されている。
【００７９】
次に、上記図３に示したような最大彩度算出部９の作用について説明する。
【００８０】
上記隣接色相面探索部２１は、制御部１８の制御に基づき、上記関数記録用ＲＯＭ２３に記録されている色相信号Ｈi を読み出して、読み出した色相信号Ｈi を上記色変換部７からの色相信号Ｈorg と比較する。
【００８１】
そして、該隣接色相面探索部２１は、図４（Ｈ）に示すように、該色相信号Ｈorg を挟み込むように隣接する最近傍の２組の色相信号Ｈj ，Ｈk （ｊ，ｋ＝Ｒ，Ｍａ，Ｂ，Ｃｙ，Ｇ，Ｙｅ，ｊ≠ｋ）を探索して、これら２組の色相を関数抽出部２２へ転送する。
【００８２】
関数抽出部２２は、関数記録用ＲＯＭ２３から上記２組の色相に対応する輝度Ｔj ，Ｔｋ と、高輝度用関数のパラメータαhj，βhj，αhk，βhkと、低輝度用関数のパラメータαlj，βlj，αlk，βlkと、を抽出して、上記彩度算出部２４へ転送する。
【００８３】
彩度算出部２４は、関数抽出部２２からの上記パラメータ等と、上記色変換部７からの輝度信号Ｙorg または上記階調補正部８からの輝度信号Ｙtra と、に基づいて、２組の色相信号Ｈj ，Ｈk に関する最大彩度値ｍａｘＣorg_j ，ｍａｘＣorg_k 、またはｍａｘＣtra_j ，ｍａｘＣtra_k を算出する。
【００８４】
以降の処理は、色変換部７からの輝度信号Ｙorg と、階調補正部８からの輝度信号Ｙtra と、の何れに対しても共通であるために、２組の最大彩度値をｍａｘＣj ，ｍａｘＣk として示すこととする。この彩度算出部２４により算出された最大彩度値ｍａｘＣj ，ｍａｘＣk は、彩度補間部２５へ転送される。
【００８５】
彩度補間部２５は、制御部１８の制御に基づき、上記最大彩度値ｍａｘＣj ，ｍａｘＣk を用いて、上記色変換部７からの色相信号Ｈorg に対する最大彩度値ｍａｘＣを、次の数式７に従って、図４（Ｈ）に示すように、補間により算出する。
【数７】
なお、色相は、Ｈj ＞Ｈorg ＞Ｈk の関係にあるものとする。
【００８６】
上記数式７による最大彩度値の算出は、上記色変換部７からの輝度信号Ｙorg に対して行われるとともに、上記階調補正部８からの輝度信号Ｙtra に対して行われるために、合計２回行われることになり、これによって第１の最大彩度値ｍａｘＣorg と第２の最大彩度値ｍａｘＣtra とが算出される。
【００８７】
こうして算出された第１の最大彩度値ｍａｘＣorg と第２の最大彩度値ｍａｘＣtra とは、該彩度補間部２５から上記彩度補正部１５へ転送される。
【００８８】
次に、図６を参照して、上記彩度補正部１５のより詳細な構成の一例について説明する。
【００８９】
上記彩度補正部１５は、上記最大彩度算出部９の彩度補間部２５から転送された第１の最大彩度値ｍａｘＣorg と第２の最大彩度値ｍａｘＣtra とに基づき上記数式３に示したように補正係数ｋC を算出する比率算出手段たる比率算出部３１と、この比率算出部３１により算出された補正係数ｋC と上記補正係数算出部１１からの補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 とを上記色変換部７からの彩度信号Ｃorg に乗算することにより補正された彩度信号Ｃtra を算出する乗算手段たる乗算部３２と、この乗算部３２により算出された彩度信号Ｃtra が上記最大彩度算出部９により算出された第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を越えることのないように制限してこの制限された彩度信号Ｃtra を上記色逆変換部１６へ転送する制限手段、置換手段、非線形圧縮手段を兼ねた制限部３３と、を有して構成されている。
【００９０】
ここに、上記制限部３３は、上記乗算部３２により各種の係数を乗算された彩度信号Ｃtra が上記第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を逸脱した場合に、該彩度信号Ｃtra を上記第２の最大彩度値ｍａｘＣtra に置き換える置換手段を有して構成されている。
【００９１】
なお、後述する第２の実施形態において図１２を参照して説明するように、上記制限部３３は、上記乗算部３２により各種の係数を乗算された上記彩度信号Ｃtra が上記第２の最大彩度値ｍａｘＣtra 未満の所定の閾値を超えた場合に、該彩度信号Ｃtra を上記第２の最大彩度値ｍａｘＣtra と上記閾値との間の値に変換する非線形圧縮手段を有して構成されていても良い。
【００９２】
また、上記制御部１８は、上記比率算出部３１、乗算部３２、制限部３３に対して双方向に接続されており、これらを制御するようになっている。
【００９３】
なお、上述ではハードウェアにより処理を行うことを前提としていたが、これに限らず、ソフトウェアによって処理することも可能である。
【００９４】
例えば、ＣＣＤ２から出力される映像信号を未処理のままのＲａｗデータとしておき、このＲａｗデータに、フィルタ情報や画像サイズ情報などをヘッダ情報として付加する。このヘッダ情報が付加されたＲａｗデータをコンピュータ等の処理装置に出力して、該処理装置において、別途のソフトウェアにより処理するようにしても良い。
【００９５】
図７を参照して、コンピュータにおいて画像処理プログラムにより彩度信号を補正する処理の例について説明する。
【００９６】
処理を開始すると、まず、Ｒａｗデータでなる映像信号と、フィルタ情報や画像サイズ情報などの情報を含むヘッダ情報と、を読み込む（ステップＳ１）。
【００９７】
次に、Ｒａｗデータとして読み込んだ単板の色信号を補間処理して、三板の色信号を生成する（ステップＳ２）。
【００９８】
そして、上記数式１と数式２とに示したように、三板の色信号を、輝度信号，色相信号，彩度信号へ変換する（ステップＳ３）。
【００９９】
さらに、所定の階調変換特性に基づいて輝度信号を変換し、変換後の輝度信号を後述するステップＳ５へ転送するとともに、変換後の輝度信号および入力時の色相信号を後述するステップＳ９へ転送する（ステップＳ４）。
【０１００】
続いて、入力時の輝度信号および色相信号に関する２組の最大彩度値と、階調変換された輝度信号および入力時の色相信号に関する２組の最大彩度値と、を上記数式７に示すように算出して、後述するステップＳ７へ転送する（ステップＳ５）。
【０１０１】
また、入力時の輝度信号からエッジ強度を抽出して、次のステップＳ７へ転送する（ステップＳ６）。
【０１０２】
上記ステップＳ５からの２組の最大彩度値に基づいて上記数式３に示した補正係数ｋC を算出するとともに、上記ステップＳ６からのエッジ強度に基づき図５（Ａ）に示したような関数によりクロマサプレス係数ｋ1 を、上記ステップＳ３からの輝度信号に基づき図５（Ｂ）に示したような関数によりハイライトシアン係数ｋ2 を、上記ステップＳ３からの色相信号に基づき図５（Ｃ）に示したような関数により彩度強調係数ｋ3 を、それぞれ算出して、次のステップＳ８へ転送する（ステップＳ７）。
【０１０３】
このステップＳ７により算出された各種の補正係数を上記ステップＳ３からの彩度信号に乗算して、さらに、補正後の彩度信号が上記第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を逸脱しないように上限を課してから、次のステップＳ９へ転送する（ステップＳ８）。
【０１０４】
そして、上記ステップＳ４からの変換後の輝度信号および入力時の色相信号と、上記ステップＳ８からの補正後の彩度信号と、を用いて上記数式４，数式５に示したように演算を行い、本来の色信号へ戻す処理を行う（ステップＳ９）。
【０１０５】
その後、処理後の信号を出力して（ステップＳ１０）、この一連の処理を終了する。
【０１０６】
なお、上述では原色系の単板ＣＣＤを前提としていたが、これに限定されるものではなく、二板ＣＣＤまたは三板ＣＣＤを用いた撮像系に適用することも可能であるし、原色系に限らず補色系であっても構わない。
【０１０７】
また、上記関数記録用ＲＯＭ２３に記録される最大彩度値の関数として１次関数を用いたが、これに限定されるものではなく、必要となる精度に応じて、多項式関数，べき乗関数，スプライン関数などの任意の関数を使用することも可能である。
【０１０８】
このとき、関数化する色相面として、赤（Ｒ），マゼンタ（Ｍａ），青（Ｂ），シアン（Ｃｙ），緑（Ｇ），黄（Ｙｅ）の６つの色相面を使用したが、これに限るものでないのは勿論である。例えば、低コスト化を優先するために、赤（Ｒ），青（Ｂ），緑（Ｇ）の３つの色相面を使用することも可能であるし、あるいは高精度化を優先させるために、上記６つ色相面の中間の色相面を加えた１２の色相面を使用することも可能であるし、用途や目的などに応じて任意の構成をとることができる。
【０１０９】
このような第１の実施形態によれば、色空間内で輝度信号のみを彩度信号などとは独立して操作しても、色信号に不自然さを生じさせないように絵作り処理や補正処理を行うことができ、絵作りに関する自由度が高まって、希望する画像を得ることが可能となる。
【０１１０】
また、彩度信号の補正処理と強調処理などとを一体化して処理するようにしたために、低コスト化を図りながら、高速処理を行うことが可能となる。
【０１１１】
さらに、階調補正によって輝度信号が変化したときに、再現域の理論特性値に対する比率が一定となるように彩度信号を補正しているために、自然な色再現を得ることができる。
【０１１２】
そして、変換および逆変換が容易なＹＣｂＣｒ色空間を使用しているために、高速かつ低コストな撮像システムを構築することができる。
【０１１３】
加えて、最大彩度値を関数の形態で保存しているために、記録用ＲＯＭの容量を低減することができ、低コスト化を図ることが可能となる。
【０１１４】
また、最大彩度値の変化量が大きい赤，緑，青，シアン，マゼンタ，黄の各色相面に関して１次関数を使用して該最大彩度値を関数化し、その際に形状の変化に基づいて関数を高輝度用と低輝度用とに分離したために、比較的少ないパラメータで彩度信号を高精度に補正することが可能となる。
【０１１５】
さらに、彩度信号が第２の最大彩度値を逸脱しないように制限を課しているために、各種補正後の彩度信号が色再現域を逸脱することはなく、破綻のない画像を得ることができる。このときに、第２の最大彩度値を越える彩度信号を該第２の最大彩度値で置換処理するようにしているために、処理が単純となり、低コスト化を図りながら、高速な処理を行うことができる。
【０１１６】
そして、彩度信号に関する補正係数を一括的に算出しているために、低コスト化を図りながら高速な処理を行うことが可能となる。
【０１１７】
図８から図１２は本発明の第２の実施形態を示したものであり、図８は撮像システムの構成を示すブロック図、図９は特定色の調整を説明するための線図、図１０は最大彩度算出部の構成を示すブロック図、図１１はＬａｂ空間の最大彩度値のモデル化を説明するための線図、図１２は彩度補正部の制限部で用いる重み関数を示す線図である。
【０１１８】
この第２の実施形態において、上述の第１の実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【０１１９】
この第２の実施形態の撮像システムは、図８に示すように、上述した第１の実施形態の構成において、色変換部７が色空間変換手段たる色変換ＬＵＴ４１に、彩度補正部１５が彩度補正手段たる色相彩度補正部４３に、色逆変換部１６が色逆変換ＬＵＴ４４に、それぞれ置換され、さらに補正係数算出手段であり第２の補正係数算出手段たる特定色調整用ＲＯＭ４２が追加されたものとなっている。その他の基本的な構成は、上述した第１の実施形態の撮像システムと同様である。
【０１２０】
上記色変換ＬＵＴ４１は、作業用バッファ６から転送される映像信号を受けて、ＲＧＢ信号からＣＩＥ Ｌａｂ色空間への変換を行うとともに、該ＣＩＥ Ｌａｂ色空間における輝度信号Ｖ，色相信号Ｈ，彩度信号Ｃを算出するものであり、算出結果を上記階調補正部８，最大彩度算出部９，エッジ算出部１０，補正係数算出部１１，色相彩度補正部４３へそれぞれ転送するようになっている。
【０１２１】
上記特定色調整用ＲＯＭ４２は、特定色に関する色相補正係数が予め記憶されているものであり、該色相補正係数を上記最大彩度算出部９，補正係数算出部１１，色相彩度補正部４３へそれぞれ転送するようになっている。
【０１２２】
なお、上記補正係数算出部１１は、上記各補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 を算出するとともに、さらに、上記特定色調整用ＲＯＭ４２に基づき特定色の彩度補正を行うための補正係数ｋs も算出するようになっている。
【０１２３】
上記色相彩度補正部４３は、最大彩度算出部９から転送される第１の最大彩度値ｍａｘＣorg および第２の最大彩度値ｍａｘＣtra に基づき補正係数ｋC を算出して、上記補正係数算出部１１からの補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 ，ｋs も用いて、各補正係数を上記色変換ＬＵＴ４１からの彩度信号Ｃorg に乗算することにより補正および上限が課せられた彩度信号Ｃtra を算出するとともに、上記特定色調整用ＲＯＭ４２に基づいて上記色変換ＬＵＴ４１からの色相信号Ｈorg を特定色に関して補正した色相信号Ｈtra も算出するものであり、これらの算出結果は、上記色逆変換ＬＵＴ４４へ転送されるようになっている。
【０１２４】
上記色逆変換ＬＵＴ４４は、上記階調補正部８からの輝度信号Ｙtra と、上記色相彩度補正部４３からの彩度信号Ｃtra および色相信号Ｈtra と、に基づいて、ＲＧＢ信号を求め、その結果を上記出力部１７へ転送するものである。
【０１２５】
また、上記制御部１８は、上記色変換ＬＵＴ４１、色相彩度補正部４３、色逆変換ＬＵＴ４４に対しても双方向に接続されており、これらを制御するようになっている。
【０１２６】
次に、図８に示したような撮像システムにおける信号の流れについて説明する。この撮像システムにおける信号の流れは、基本的に上述した第１の実施形態と同様であるので、異なる部分についてのみ説明する。
【０１２７】
作業用バッファ６内に記憶されている映像信号は、制御部１８の制御に基づいて、色変換ＬＵＴ４１へ順次転送される。
【０１２８】
色変換ＬＵＴ４１は、公知のＣＭＳ（Color Management System）技術に基づいて作成されたルックアップテーブルであり、ＲＧＢ信号からＣＩＥ Ｌａｂ色空間への変換を行う前段の処理と、さらに該Ｌａｂ色空間における輝度信号Ｖ，色相信号Ｈ，彩度信号Ｃを次の数式８に基づいて各算出する後段の処理と、を一括的に行うものである。
【数８】
Ｖ＝Ｌ
Ｈ＝ｔａｎ^(-1)（ｂ／ａ）
Ｃ＝（ａ・ａ＋ｂ・ｂ）^(1/2)
ここに、記号「^」がべき乗を示し、ｔａｎ^(-1)がｔａｎの逆関数を示しているのは、上述と同様である。
【０１２９】
この数式８に示すように、輝度信号ＶはＬａｂ色空間のＬと等価であるために、以下では輝度信号をＬにより示すことにする。また、入力時の輝度信号，色相信号，彩度信号を、それぞれＬorg ，Ｈorg ，Ｃorg として示す。
【０１３０】
上記色変換ＬＵＴ４１からの輝度信号Ｌorg は、階調補正部８へ転送される。
【０１３１】
階調補正部８は、所定の階調変換特性に基づき輝度信号Ｌorg を変換して輝度信号Ｌtra を求め、最大彩度算出部９と色逆変換ＬＵＴ４４とへそれぞれ転送する。
【０１３２】
最大彩度算出部９は、さらに、上記色変換ＬＵＴ４１から、入力時の輝度信号Ｌorg と、入力時の色相信号Ｈorg との転送を受けるとともに、上記特定色調整用ＲＯＭ４２から特定色に関する色相補正係数の転送を受ける。
【０１３３】
図９（Ａ）は、特定色調整用ＲＯＭ４２に記録されている特定色の色相を補正するための特性の一例を示す線図である。
【０１３４】
図示のように、特定色（具体的な例としては、肌色や空色など）の色相に対する領域のみが調整されて、該特定色以外の色相領域は影響を受けることのない特性となっている。
【０１３５】
最大彩度算出部９は、特定色調整用ＲＯＭ４２に格納されているこの図９（Ａ）に示すような特性を用いて、色相信号Ｈorg から補正された色相信号Ｈtra を算出する。
【０１３６】
そして、最大彩度算出部９は、入力時の輝度信号Ｌorg および色相信号Ｈorg に対する第１の最大彩度値ｍａｘＣorg と、階調変換された輝度信号Ｌtra および特定色に関する補正がなされた色相信号Ｈtra に対する第２の最大彩度値ｍａｘＣtra と、を算出する。
【０１３７】
この最大彩度算出部９により算出された第１の最大彩度値ｍａｘＣorg および第２の最大彩度値ｍａｘＣtra は、色相彩度補正部４３へ転送される。
【０１３８】
補正係数算出部１１は、上述した第１の実施形態と同様に、エッジ算出部１０から転送されたエッジ強度値およびクロマサプレス用ＲＯＭ１３に基づいてクロマサプレス処理のための補正係数ｋ1 を、輝度信号Ｙorg およびハイライトシアン用ＲＯＭ１４に基づいてハイライトシアン処理のための補正係数ｋ2 を、色相信号Ｈorg および彩度強調用ＲＯＭ１２に基づいて彩度強調処理に用いる補正係数ｋ3 を、それぞれ算出する。
【０１３９】
さらに補正係数算出部１１は、輝度信号Ｙorg 、色相信号Ｈorg 、および特定色調整用ＲＯＭ４２に記憶されている図９（Ｂ）に示すような特性に基づいて、特定色の彩度補正を行うための補正係数ｋs を算出する。
【０１４０】
図９（Ｂ）は、特定色調整用ＲＯＭ４２に記録されている特定色の彩度信号を補正するための特性の一例を示す線図である。
【０１４１】
この図９（Ｂ）に示す例では、彩度信号に対する補正係数ｋs の値が、特定色の色相領域についてのみ１よりも大きくなっており、該特定色以外の色相領域は補正係数ｋs が１となって影響を受けることのないようになっている。このような特性を示す曲線は、輝度値に応じて複数用意されており、輝度レベル毎に異なる補正係数が使用される。このとき、特性曲線が予め用意されている輝度レベルの中間の輝度レベルについては、隣接する輝度レベルの特性曲線から補間された補正係数を使用しても良いのは勿論である。
【０１４２】
なお、上述した特定色の彩度信号に対する補正係数ｋs は、彩度強調処理に用いる補正係数ｋ3 を考慮して作成するようにしても良いし、あるいは、特定色の色相のみ、彩度強調処理に用いる補正係数ｋ3 を１とするようにしても構わない。
【０１４３】
このようにして補正係数算出部１１により算出された補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 ，ｋs は、色相彩度補正部４３へ転送される。
【０１４４】
色相彩度補正部４３は、最大彩度算出部９から転送された第１の最大彩度値ｍａｘＣorg および第２の最大彩度値ｍａｘＣtra に基づいて、階調変換された輝度信号Ｌtra に対する彩度信号への補正係数ｋC を算出し、算出したｋC と上記補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 ，ｋs とを彩度信号Ｃorg に乗算することにより、補正された彩度信号Ｃtra を取得する。
【０１４５】
この色相彩度補正部４３により補正された彩度信号Ｃtra は、第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を逸脱することのないよう上記第１の実施形態と同様に上限が課せられた後に、上記色逆変換ＬＵＴ４４へ転送される。
【０１４６】
また、上記色相彩度補正部４３は、上記特定色調整用ＲＯＭ４２に基づいて特定色に関する色相信号を補正した色相信号Ｈtra も算出して、算出した色相信号Ｈtra を上記色逆変換ＬＵＴ４４へ転送する。
【０１４７】
色逆変換ＬＵＴ４４は、輝度信号，色相信号，彩度信号からＲＧＢ信号を求めるルックアップテーブルであり、階調補正部８からの輝度信号Ｙtra と、色相彩度補正部４３からの彩度信号Ｃtra および色相信号Ｈtra と、に基づいてＲＧＢ信号を求めて、求めたＲＧＢ信号を出力部１７へ転送する。
【０１４８】
出力部１７は、上記色逆変換ＬＵＴ４４から出力されるＲＧＢ信号を、メモリカード等へ記録し保存するために出力する。
【０１４９】
次に、図１０を参照して、上記最大彩度算出部９の構成の一例について説明する。
【０１５０】
最大彩度算出部９は、Ｌａｂ色空間の最大彩度値ｍａｘＣに関する情報が記憶されているテーブル手段たる最大彩度ＬＵＴ５２と、上記色変換ＬＵＴ４１からの輝度信号Ｌorg および色相信号Ｈorg に対応する第１の最大彩度値ｍａｘＣorg をこの最大彩度ＬＵＴ５２から読み出すとともに、上記特定色調整用ＲＯＭ４２を参照して該色相信号Ｈorg を補正することにより得られる色相信号Ｈtra および上記階調補正部８からの輝度信号Ｌtra に対応する第２の最大彩度値ｍａｘＣtra をこの最大彩度ＬＵＴ５２から読み出し、上記色相彩度補正部４３へ転送する彩度読出部５１と、を有して構成されている。
【０１５１】
また、上記制御部１８は、上記彩度読出部５１に対して双方向に接続されて制御を行うようになっている。
【０１５２】
続いて、図１１は、最大彩度ＬＵＴ５２に記録されているＬａｂ色空間の最大彩度値ｍａｘＣに関する情報を示す線図である。
【０１５３】
図１１（Ａ）から図１１（Ｆ）は、Ｌａｂ色空間における赤（Ｒ），マゼンタ（Ｍａ），青（Ｂ），シアン（Ｃｙ），緑（Ｇ），黄（Ｙｅ）の各色相面における彩度信号Ｃと輝度信号Ｌの断面をそれぞれ示す図、図１１（Ｇ）は各色相面の配置を示す図である。
【０１５４】
各色相面における最大の彩度値に対応する輝度Ｔi （ｉ＝Ｒ，Ｍａ，Ｂ，Ｃｙ，Ｇ，Ｙｅ）（図中の添え字部分等において、ＭａをＭ、ＣｙをＣ、ＹｅをＹなどと適宜省略している。）を閾値として、最大彩度値ｍａｘＣｉを、輝度Ｌが輝度Ｔi 以上となる部分について高輝度用関数でモデル化するとともに、輝度Ｌが輝度Ｔi 以下となる部分について低輝度用関数でモデル化する。なお、高輝度用関数と低輝度用関数とは、輝度Ｔi において同一の最大彩度値ｍａｘＣi を取るようになっている。このとき、該最大彩度値ｍａｘＣに対する関数として、Ｌａｂ色空間では次の数式９に示すような３次関数を用いる。
【数９】
ｍａｘＣi＝αhiＬ^3＋βhiＬ^2＋γhiＬ＋δhi （Ｙ≧Ｔi ）
ｍａｘＣi＝αliＬ^3＋βliＬ^2＋γliＬ＋δli （Ｙ≦Ｔi ）
ここに、記号「^」がべき乗を示しているのは上述と同様である。
【０１５５】
上記最大彩度ＬＵＴ５２には、各色相および輝度に対する最大彩度値が、この数式９の関数に基づいて上述した第１の実施形態と同様の補間演算により予め算出された後に、記録されている。
【０１５６】
上記彩度読出部５１は、制御部１８の制御に基づいて、色変換ＬＵＴ４１および階調補正部８からの上述した色相信号および輝度信号に対応する最大彩度値ｍａｘＣｉをこの最大彩度ＬＵＴ５２を参照して読み出し、読み出した最大彩度値ｍａｘＣｉを上記色相彩度補正部４３へ転送する。
【０１５７】
なお、上述では、補正された彩度信号Ｃtra が第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を逸脱することのないように、上述した第１の実施形態と同様に、第２の最大彩度値ｍａｘＣtra に置換する処理を行っているが、該第１の実施形態においても言及したように、これに限定されるものでない。
【０１５８】
例えば、図１２に示すような関数ｆ（Ｃ）を用いて、非線形に圧縮するようにしても良い。この関数ｆ（Ｃ）は、彩度信号が０〜Ｃ１の範囲までは入力と同じ彩度信号が出力されるが、彩度信号が該Ｃ１を越えてＣ１〜Ｃ２の範囲になると、Ｃ１〜ｍａｘＣtra の出力範囲に非線形に圧縮される特性をもつものとなっている。ここに、Ｃ１，Ｃ２は所定の定数として与えられる閾値であり、Ｃ１＜ｍａｘＣtra ＜Ｃ２の関係となっている。
【０１５９】
このような特性の関数ｆ（Ｃ）を用いることにより、第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を越えた彩度信号がすべて一律に第２の最大彩度値ｍａｘＣtra に置換されることがなくなるために、高彩度のグラデーションの再現性を向上することが可能となる。
【０１６０】
また、この第２の実施形態においてもハードウェアにより処理を行うことを前提としていたが、これに限らず、ソフトウェアによって処理することも可能であるのは、上述した第１の実施形態と同様である。
【０１６１】
この場合にも、例えば、ＣＣＤ２から出力される映像信号を未処理のままのＲａｗデータとしておき、このＲａｗデータに、フィルタ情報や画像サイズ情報などをヘッダ情報として付加して、このヘッダ情報が付加されたＲａｗデータをコンピュータ等の処理装置に出力し、該処理装置において、別途のソフトウェアにより処理するようにすれば良い。
【０１６２】
さらに、上述では色空間としてＣＩＥ Ｌａｂ色空間を用いたが、これに限定されるものでもない。色変換ＬＵＴ４１は、テーブルを用いるものであるために、上述した第１の実施形態と同様に、ＹＣｂＣｒ色空間や、その他の任意の色空間を用いることが可能である。このとき、テーブルを用いる代わりに、上述した第１の実施形態と同様に、上記数式９に示したような関数を用いる構成とすることも可能である。
【０１６３】
このような第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができ、色空間内で輝度信号のみを彩度信号などとは独立して操作しても、色信号に不自然さを生じさせないように絵作り処理や補正処理を行うことができ、絵作りに関する自由度が高まって、希望する画像を得ることが可能となる。
【０１６４】
また、彩度信号の補正処理と、肌色，空色などの特定色調整処理と、強調処理と、を一体化して処理するようにしたために、低コスト化を図りながら、高速処理を行うことが可能となる。
【０１６５】
さらに、輝度信号および色相信号が変化したときに、再現域の理論特性値に対する比率が一定となるように彩度信号を補正しているために、自然な色再現を得ることができる。
【０１６６】
そして、高精度な輝度信号と色信号とを得ることができるＣＩＥ Ｌａｂ色空間を使用しているために、高品位な画像を得ることが可能となる。
【０１６７】
加えて、最大彩度値をテーブルの形態で保存するようにしたために、最大彩度値の算出を高速に行うことが可能となる。このとき、最大彩度値の変化量が大きい赤，緑，青，シアン，マゼンタ，黄の各色相面に関して高輝度用と低輝度用とに分離した３次関数を使用して該最大彩度値を算出し、該算出した最大彩度値をテーブルの形態で保存しているために、比較的少ないパラメータで彩度信号をより高精度に補正することが可能となる。
【０１６８】
また、彩度信号が第２の最大彩度値を逸脱しないように制限を課しているために、各種補正後の彩度信号が色再現域を逸脱することはなく、破綻のない画像を得ることができる。このときに、第２の最大彩度値を越える彩度信号を該第２の最大彩度値で置換処理するようにしているために、処理が単純となり、低コスト化を図りながら、高速な処理を行うことができる。これに対して、第２の最大彩度値未満の所定値を越える彩度信号を、該所定値と該第２の最大彩度値との間に非線形に圧縮する場合には、彩度のつぶれを低減することができ、グラデーションの再現性を向上することが可能となる。
【０１６９】
そして、彩度信号に関する補正係数を一括的に算出しているために、低コスト化を図りながら高速な処理を行うことが可能となる。
【０１７０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【０１７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の撮像システム、画像処理プログラムによれば、不自然でない色再現を行い得るとともに、色再現性を容易に制御することができる。さらに、計算量が少なく高速な処理を低コストに行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における撮像システムの構成を示すブロック図。
【図２】上記第１の実施形態において、ＹＣｂＣｒ色空間における彩度信号の補正を説明するための図。
【図３】上記第１の実施形態における最大彩度算出部の構成を示すブロック図。
【図４】上記第１の実施形態において、ＹＣｂＣｒ空間の最大彩度値のモデル化を説明するための線図。
【図５】上記第１の実施形態の補正係数算出部における各種の係数を示す線図。
【図６】上記第１の実施形態における彩度補正部の構成を示すブロック図。
【図７】上記第１の実施形態において、画像処理プログラムによる彩度信号の補正処理を示すフローチャート。
【図８】本発明の第２の実施形態における撮像システムの構成を示すブロック図。
【図９】上記第２の実施形態において、特定色の調整を説明するための線図。
【図１０】上記第２の実施形態における最大彩度算出部の構成を示すブロック図。
【図１１】上記第２の実施形態において、Ｌａｂ空間の最大彩度値のモデル化を説明するための線図。
【図１２】上記第２の実施形態において、彩度補正部の制限部で用いる重み関数を示す線図。
【符号の説明】
１…レンズ系
２…ＣＣＤ
７…色変換部（色空間変換手段）
８…階調補正部（階調変換手段）
９…最大彩度算出部（最大彩度算出手段）
１０…エッジ算出部
１１…補正係数算出部（補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、第２の補正係数算出手段、クロマサプレス手段、ハイライトシアン手段、彩度強調手段）
１２…彩度強調用ＲＯＭ（補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、彩度強調手段）
１３…クロマサプレス用ＲＯＭ（補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、クロマサプレス手段）
１４…ハイライトシアン用ＲＯＭ（補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、ハイライトシアン手段）
１５…彩度補正部（彩度補正手段）
１６…色逆変換部
１８…制御部
２１…隣接色相面探索部（探索手段）
２２…関数抽出部（抽出手段）
２３…関数記録用ＲＯＭ（記録手段）
２４…彩度算出部（算出手段）
２５…彩度補間部（補間手段）
３１…比率算出部（比率算出手段）
３２…乗算部（乗算手段）
３３…制限部（制限手段、置換手段、非線形圧縮手段）
４１…色変換ＬＵＴ（色空間変換手段）
４２…特定色調整用ＲＯＭ（補正係数算出手段、第２の補正係数算出手段）
４３…色相彩度補正部（彩度補正手段）
４４…色逆変換ＬＵＴ
５１…彩度読出部
５２…最大彩度ＬＵＴ（テーブル手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー映像信号の色信号処理に係り、特に輝度信号の階調変換に対応して彩度信号を補正することにより高品位な映像信号を得る撮像システム、画像処理プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在のデジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像系は、補色系のカラーフィルタまたは原色系のカラーフィルタを前面に配置した単板ＣＣＤを用いたものが主流となっている。
【０００３】
このような撮像系においては、ＣＣＤからの色信号に、ＷＢ（ホワイトバランス）処理や補間処理がなされ、その後にエッジ強調処理，彩度強調処理，階調補正処理などの絵作り処理がなされて出力される。
【０００４】
また、上記補間処理においてエッジ部に発生し得る偽色を低減するためのクロマサプレス処理や、ＣＣＤの分光感度特性の差異により高輝度部に発生し得る偽色を低減するためのハイライトシアン処理なども併せて行われる。
【０００５】
上述したような絵作り処理は、ＣＣＤからの色信号に対して直接行われる場合もあるが、通常は別の色空間に変換して輝度信号と色信号とを分離してから処理することが多い。この場合には、彩度強調処理などにより色信号が色再現域を逸脱する可能性があったり、輝度信号のみを階調変換したときに色信号が不自然になる可能性があったりするために、これらへの対応が課題となる。
【０００６】
色再現域を逸脱する課題に対しては、例えば特許公報第２５６７２１４号に、各色相毎に彩度のヒストグラムを求めて、このヒストグラムが色再現域に収まるようにヒストグラムの全体形状を圧縮する処理が記載されている。
【０００７】
また、特許公報第３１９００５０号には、色再現域に収まるように、各色相毎に彩度を原点方向へ圧縮する処理が記載されている。
【０００８】
一方、色信号が不自然になる課題に対しては、例えば特開２００１−２３８１２９号公報に、輝度信号を変化させたときに色再現域の理論特性値に対する比率が一定となるように色信号を補正する技術が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特許公報第２５６７２１４号
【００１０】
【特許文献２】
特許公報第３１９００５０号
【００１１】
【特許文献３】
特開２００１−２３８１２９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許公報第２５６７２１４号に記載されたようなヒストグラムの全体形状を圧縮する技術や、上記特許公報第３１９００５０号に記載されたような彩度を原点方向へ圧縮する技術を用いると、画像全体として色再現域を逸脱することはなくなるが、処理後の色再現性に関しては処理対象の画像に依存することになってしまう。このために、彩度強調などの意図した絵作り処理が反映されなくなり、色再現性の制御が困難になるという課題がある。
【００１３】
また、上記特開２００１−２３８１２９号公報に記載されたような色再現域の理論特性値に対する比率を一定とする技術を用いれば、自然な色再現が得られるが、計算量が多く、処理時間が長くなってしまうとともに、装置全体のコストが高くなるという課題がある。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、不自然でない色再現を行い得るとともに色再現性を容易に制御し得る撮像システム、画像処理プログラムを提供することを目的としている。
【００１５】
さらに本発明は、計算量が少なく高速な処理を低コストに行い得る撮像システム、画像処理プログラムを提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明による撮像システムは、撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、上記色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段と、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、上記彩度信号に対して補正を行うための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段と、上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色空間変換手段からの色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段と、上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値と上記彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、を具備したものである。
【００１７】
また、第２の発明による撮像システムは、撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、上記色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段と、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段と、上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段と、上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値と上記彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、を具備したものである。
【００１８】
さらに、第３の発明による撮像システムは、撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、上記色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段と、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、上記彩度信号に対して補正を行うための第１の彩度補正係数を算出する第１の補正係数算出手段と、所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための第２の彩度補正係数を算出する第２の補正係数算出手段と、輝度信号および色相信号が与えられたときに上記色空間における最大彩度値を算出する最大彩度算出手段と、上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する第１の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する第２の最大彩度値と上記第１の彩度補正係数と上記第２の彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、を具備したものである。
【００１９】
第４の発明による撮像システムは、上記第１から第３の発明による撮像システムにおいて、上記色空間変換手段が、色空間として、ＹＣｂＣｒ色空間またはＣＩＥ Ｌａｂ色空間を用いるものである。
【００２０】
第５の発明による撮像システムは、上記第１の発明による撮像システムにおいて、上記補正係数算出手段が、上記輝度信号から算出されたエッジ強度値に基づき彩度補正係数を求めるクロマサプレス手段と、上記輝度信号に基づき彩度補正係数を求めるハイライトシアン手段と、上記色相信号に基づき彩度補正係数を求める彩度強調手段と、の内の少なくとも１つを有して構成されたものである。
【００２１】
第６の発明による撮像システムは、上記第３の発明による撮像システムにおいて、上記第１の補正係数算出手段が、上記輝度信号から算出されたエッジ強度値に基づき第１の彩度補正係数を求めるクロマサプレス手段と、上記輝度信号に基づき第１の彩度補正係数を求めるハイライトシアン手段と、上記色相信号に基づき第１の彩度補正係数を求める彩度強調手段と、の内の少なくとも１つを有して構成されたものである。
【００２２】
第７の発明による撮像システムは、上記第１から第３の発明による撮像システムにおいて、上記最大彩度算出手段が、複数の所定の色相面に関して輝度信号と最大彩度値とを関係付ける関数を記録している記録手段と、上記記録手段に記録されている複数の色相面の中から上記色相信号に隣接する最近傍の２組の色相面を探索する探索手段と、上記探索手段により探索された２組の色相面に関する関数を上記記録手段から抽出する抽出手段と、上記抽出手段により抽出された２組の関数と上記輝度信号とに基づいて２組の最大彩度値を算出する算出手段と、上記２組の最大彩度値から上記色相信号に関する最大彩度値を補間して求める補間手段と、を有して構成されたものである。
【００２３】
第８の発明による撮像システムは、上記第７の発明による撮像システムにおいて、上記記録手段が、上記複数の所定の色相面の各々に関して、所定の輝度値以上の輝度信号と最大彩度値とを関係付ける高輝度用関数と、所定の輝度値以下の輝度信号と最大彩度値とを関係付ける低輝度用関数と、上記所定の輝度値と、を記録しているものである。
【００２４】
第９の発明による撮像システムは、上記第７の発明による撮像システムにおいて、上記記録手段が、上記関数として、１次式関数と、多項式関数と、べき乗関数と、スプライン関数と、の内の少なくとも１つを記録しているものである。
【００２５】
第１０の発明による撮像システムは、上記第７の発明による撮像システムにおいて、上記記録手段が、上記複数の所定の色相面として、赤，緑，青，シアン，マゼンタ，黄の各色相面を含むものである。
【００２６】
第１１の発明による撮像システムは、上記第１から第３の発明による撮像システムにおいて、上記最大彩度算出手段が、輝度信号および色相信号に対する上記色空間における最大彩度値を記録したテーブル手段を有して構成されたものである。
【００２７】
第１２の発明による撮像システムは、上記第１または第２の発明による撮像システムにおいて、上記彩度補正手段が、上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値との比率を算出する比率算出手段と、上記彩度信号に上記比率および上記彩度補正係数を乗算する乗算手段と、上記乗算手段により比率および彩度補正係数を乗算された上記彩度信号が上記第２の最大彩度値を逸脱しないように制限を課す制限手段と、を有して構成されたものである。
【００２８】
第１３の発明による撮像システムは、上記第３の発明による撮像システムにおいて、上記彩度補正手段が、上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値との比率を算出する比率算出手段と、上記彩度信号に上記比率と上記第１の彩度補正係数と上記第２の彩度補正係数とを乗算する乗算手段と、上記乗算手段により比率と第１の彩度補正係数と第２の彩度補正係数とを乗算された上記彩度信号が上記第２の最大彩度値を逸脱しないように制限を課す制限手段と、を有して構成されたものである。
【００２９】
第１４の発明による撮像システムは、上記第１２または第１３の発明による撮像システムにおいて、上記制限手段が、上記乗算手段からの上記彩度信号が上記第２の最大彩度値を逸脱した場合に、該彩度信号を上記第２の最大彩度値に置き換える置換手段を有して構成されたものである。
【００３０】
第１５の発明による撮像システムは、上記第１２または第１３の発明による撮像システムにおいて、上記制限手段が、上記乗算手段からの上記彩度信号が上記第２の最大彩度値未満の所定の閾値を超えた場合に、該彩度信号を上記第２の最大彩度値と上記閾値との間の値に変換する非線形圧縮手段を有して構成されたものである。
【００３１】
第１６の発明による画像処理プログラムは、コンピュータを、原色系の色信号または補色系の色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、上記彩度信号に対して補正を行うための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段、上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色空間変換手段からの色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段、上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値と上記彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段、として機能させる画像処理プログラムである。
【００３２】
第１７の発明による画像処理プログラムは、コンピュータを、原色系の色信号または補色系の色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段、上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段、上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値と上記彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段、として機能させる画像処理プログラムである。
【００３３】
第１８の発明による画像処理プログラムは、コンピュータを、原色系の色信号または補色系の色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、上記彩度信号に対して補正を行うための第１の彩度補正係数を算出する第１の補正係数算出手段、所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための第２の彩度補正係数を算出する第２の補正係数算出手段、上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段、上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値と上記第１の彩度補正係数と上記第２の彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段、として機能させる画像処理プログラムである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１から図７は本発明の第１の実施形態を示したものであり、図１は撮像システムの構成を示すブロック図、図２はＹＣｂＣｒ色空間における彩度信号の補正を説明するための図、図３は最大彩度算出部の構成を示すブロック図、図４はＹＣｂＣｒ空間の最大彩度値のモデル化を説明するための線図、図５は補正係数算出部における各種の係数を示す線図、図６は彩度補正部の構成を示すブロック図、図７は画像処理プログラムによる彩度信号の補正処理を示すフローチャートである。
【００３５】
この撮像システムは、図１に示すように、被写体像を結像するためのレンズ系１と、このレンズ系１により結像される光学的な被写体像を光電変換して電気的な画像信号を出力する単板式のカラー撮像素子であるＣＣＤ２と、このＣＣＤ２から出力されるアナログの画像信号をデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換器３と、このＡ／Ｄ変換器３から出力されたデジタルの画像データを一時的に記憶する画像用バッファ４と、この画像用バッファ４に記憶された単板の画像データを公知の補間方法で補間することにより三板の画像データに変換する補間部５と、この補間部５により補間された三板の画像データを一時的に記憶する作業用バッファ６と、この作業用バッファ６に記憶された三板の画像データを所定の色空間の信号へ変換するとともに輝度，色相，彩度を算出する色空間変換手段たる色変換部７と、この色変換部７により変換された色空間の信号の内の輝度信号を所定の階調変換特性に基づいて補正する階調変換手段たる階調補正部８と、上記色変換部７からの入力時の輝度信号および色相信号に対する第１の最大彩度値と上記階調補正部８により階調補正された輝度信号および入力時の色相信号に対する第２の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段たる最大彩度算出部９と、上記色変換部７から入力時の輝度信号を受けてエッジ成分を抽出するエッジ算出部１０と、色相に応じた彩度の補正係数である彩度強調係数（図５（Ｃ）参照）を記憶する彩度強調用ＲＯＭ１２と、エッジ強度に応じた彩度の補正係数であるクロマサプレス係数（図５（Ａ）参照）を記憶するクロマサプレス用ＲＯＭ１３と、輝度値に応じた彩度の補正係数であるハイライトシアン係数（図５（Ｂ）参照）を記憶するハイライトシアン用ＲＯＭ１４と、これら彩度強調用ＲＯＭ１２，クロマサプレス用ＲＯＭ１３，ハイライトシアン用ＲＯＭ１４を参照して上記エッジ算出部１０により算出されたエッジ強度と上記色変換部７からの輝度および色相とに基づき彩度信号を補正するための補正係数を算出する補正係数算出部１１と、上記最大彩度算出部９からの第１の最大彩度値および第２の最大彩度値を用いて彩度信号を補正するための補正係数を算出しこの補正係数と上記補正係数算出部１１により算出された補正係数とを上記色変換部７からの彩度信号に乗算して補正を行う彩度補正手段たる彩度補正部１５と、上記階調補正部８からの輝度信号および色相信号と上記彩度補正部１５からの彩度信号とに基づいてＹＣｂＣｒ信号への変換を行いさらにはＲＧＢ信号への変換を行う色逆変換部１６と、この色逆変換部１６により変換されたＲＧＢの画像データを例えばメモリカード等に記録し保存するために出力する出力部１７と、上記補間部５，色変換部７，階調補正部８，最大彩度算出部９，エッジ算出部１０，補正係数算出部１１，彩度補正部１５，色逆変換部１６，出力部１７に双方向に接続されていてこれらを含むこの撮像システムを統合的に制御するマイクロコンピュータ等でなる制御手段たる制御部１８と、を有して構成されている。
【００３６】
次に、図１に示したような撮像システムにおける信号の流れについて説明する。
【００３７】
上記レンズ系１を介してＣＣＤ２により撮影された映像信号は、Ａ／Ｄ変換器３によってデジタル信号へ変換されて画像用バッファ４へ転送される。
【００３８】
なお、本実施形態においては、撮像系におけるＣＣＤとして、ＮＴＳＣカラーテレビジョン方式に準拠した単板原色ＣＣＤを想定している。
【００３９】
上記画像用バッファ４内の映像信号は、制御部１８の制御に基づき補間部５へ転送され、公知の補間処理がなされてＲＧＢの三板信号として作業用バッファ６へ転送される。
【００４０】
この作業用バッファ６内の映像信号は、制御部１８の制御に基づき色変換部７へ転送され、所定の色空間の信号へ変換される。本実施形態においては、色空間としてＹＣｂＣｒ色空間を想定しており、ＲＧＢ信号からＹＣｂＣｒ色空間への変換は、次の数式１に基づいて行われる。
【数１】
Ｙ ＝ ０．２９９００Ｒ＋０．５８７００Ｇ＋０．１１４００Ｂ
Ｃｂ＝−０．１６８７４Ｒ−０．３３１２６Ｇ＋０．５００００Ｂ
Ｃｒ＝ ０．５００００Ｒ−０．４１８６９Ｇ−０．０８１３１Ｂ
【００４１】
さらに、色変換部７は、ＹＣｂＣｒ色空間における輝度信号Ｖ，色相信号Ｈ，彩度信号Ｃを、次の数式２に基づいてそれぞれ算出する。
【数２】
Ｖ＝Ｙ
Ｈ＝ｔａｎ^(-1)（Ｃｂ／Ｃｒ）
Ｃ＝（Ｃｂ^2＋Ｃｒ^2）^(1/2)
ここに、記号「^」はべき乗を示し、ｔａｎ^(-1)はｔａｎの逆関数を示している。
【００４２】
この数式２に示すように、輝度信号ＶはＹＣｂＣｒ色空間のＹと等価であるために、以下では輝度信号をＹにより示すことにする。また、入力時（つまり色変換部７から出力される時点）の輝度信号，色相信号，彩度信号を、それぞれＹorg ，Ｈorg ，Ｃorg として示す。
【００４３】
上記色変換部７からの輝度信号Ｙorg と色相信号Ｈorg とは、階調補正部８へ転送される。
【００４４】
階調補正部８は、所定の階調変換特性に基づき輝度信号Ｙorg を変換して輝度信号Ｙtra を求め、最大彩度算出部９と色逆変換部１６とへそれぞれ転送する。階調補正部８は、該色逆変換部１６に対しては、さらに色相信号Ｈorg も転送する。
【００４５】
最大彩度算出部９は、さらに、上記色変換部７から、入力時の輝度信号Ｙorg と、入力時の色相信号Ｈorg と、の転送を受ける。
【００４６】
最大彩度算出部９は、入力時の輝度信号Ｙorg および色相信号Ｈorg に対する彩度信号の第１の最大彩度値ｍａｘＣorg と、階調変換された輝度信号Ｙtra および入力時の色相信号Ｈorg に対する彩度信号の第２の最大彩度値ｍａｘＣtra と、を算出する。
【００４７】
こうして最大彩度算出部９により算出された第１の最大彩度値ｍａｘＣorg および第２の最大彩度値ｍａｘＣtra は、彩度補正部１５へ転送される。
【００４８】
エッジ算出部１０は、色変換部７から入力時の輝度信号Ｙorg の転送を受けて、公知のラプラシアンなどを用いたエッジ抽出処理を行い、エッジ強度値を補正係数算出部１１へ転送する。
【００４９】
補正係数算出部１１は、補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、第２の補正係数算出手段、クロマサプレス手段、ハイライトシアン手段、彩度強調手段を兼ねたものであり、制御部１８の制御に基づき、上記エッジ算出部１０から転送されたエッジ強度値を用いて、クロマサプレス用ＲＯＭ１３を参照し、クロマサプレス処理のための補正係数ｋ1 を算出する。このクロマサプレス処理は、エッジ部に生じる偽色を低減するために、エッジ強度に応じて０〜１までの補正係数を彩度信号に乗算する処理である。
【００５０】
図５（Ａ）は、補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、クロマサプレス手段を兼ねた上記クロマサプレス用ＲＯＭ１３に予め記憶されているエッジ強度に応じた彩度の補正係数（クロマサプレス係数）ｋ1 を示す線図である。
【００５１】
このクロマサプレス係数ｋ1 は、図示のように、エッジ強度が一定値以下ではｋ1 ＝１となり彩度信号を変化させないが、エッジ強度が一定値以上になると最初は緩やかに減少し、その後はほぼエッジ強度に比例して０へ向けて減少する係数となっている。このようなクロマサプレス係数ｋ1 によって、彩度信号は、エッジ強度に応じて値が減少される。
【００５２】
また、補正係数算出部１１は、制御部１８の制御に基づき、上記色変換部７から転送された輝度信号Ｙorg を用いて、ハイライトシアン用ＲＯＭ１４を参照し、ハイライトシアン処理のための補正係数ｋ2 を算出する。このハイライトシアン処理は、高輝度部に発生する偽色を低減するために、輝度値に応じて０〜１までの補正係数を彩度信号に乗算する処理である。
【００５３】
図５（Ｂ）は、補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、ハイライトシアン手段を兼ねたハイライトシアン用ＲＯＭ１４に予め記憶されている輝度値に応じた彩度の補正係数（ハイライトシアン係数）ｋ2 を示す線図である。
【００５４】
このハイライトシアン係数ｋ2 は、輝度値が一定値以下ではｋ2 ＝１となり彩度信号を変化させないが、輝度値が一定値以上になると比較的急激に０へと減少する係数となっている。このようなハイライトシアン係数ｋ2 によって、彩度信号は、輝度値に応じて値が減少される。
【００５５】
さらに、補正係数算出部１１は、制御部１８の制御に基づき、彩度強調処理に用いる補正係数ｋ3 を算出する。この彩度強調処理に用いる補正係数ｋ3 は、多様な手段により算出することが可能であるが、本実施形態においては、色相毎に異なる強調を行う手段を用いることにする。これに応じて、該補正係数算出部１１は、上記色変換部７から転送された色相信号Ｈorg を用いて、彩度強調用ＲＯＭ１２を参照し、補正係数ｋ3 を算出する。
【００５６】
図５（Ｃ）は、補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、彩度強調手段を兼ねた彩度強調用ＲＯＭ１２に予め記憶されている色相に応じた彩度の補正係数（彩度強調係数）ｋ3 を示す線図である。
【００５７】
この彩度強調係数ｋ3 は、色相に応じて適宜の値を変動する係数となっており、図示の例では、１〜２の間を変動しているが、これに限るものではない。
【００５８】
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示したような各特性は、上述したように、クロマサプレス用ＲＯＭ１３，ハイライトシアン用ＲＯＭ１４，彩度強調用ＲＯＭ１２に予めそれぞれ記憶されており、補正係数算出部１１により必要に応じて読み出されるようになっている。
【００５９】
彩度補正部１５は、最大彩度算出部９から第１の最大彩度値ｍａｘＣorg および第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を、補正係数算出部１１からクロマサプレス係数ｋ1 、ハイライトシアン係数ｋ2 、および彩度強調係数ｋ3 を、色変換部７から彩度信号Ｃorg を、それぞれ受け取る。
【００６０】
そして彩度補正部１５は、制御部１８の制御に基づき、第１の最大彩度値ｍａｘＣorg と第２の最大彩度値ｍａｘＣtra とを用いて、階調変換された輝度信号Ｙtra に対する彩度信号への補正係数ｋC を、次の数式３に示すように算出する。
【数３】
ｋC ＝ｍａｘＣtra ／ｍａｘＣorg
【００６１】
彩度補正部１５は、このように算出した補正係数ｋC と、上記補正係数算出部１１から転送された各補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 と、を上記色変換部７からの彩度信号Ｃorg に乗算することにより、補正された彩度信号Ｃtra を算出する。
【００６２】
この補正された彩度信号Ｃtra は、該彩度補正部１５において、さらに、上記第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を逸脱しないように上限が課せられた後に、色逆変換部１６へ転送される。
【００６３】
色逆変換部１６は、上記階調補正部８から転送される輝度信号Ｙtra および色相信号Ｈorg と、上記彩度補正部１５から転送される彩度信号Ｃtra と、に基づいて、ＹＣｂＣｒ信号を次の数式４に示すように算出する。
【数４】
Ｙ ＝Ｙtra
Ｃｂ＝Ｃtra ・ｓｉｎ（Ｈorg ）
Ｃｒ＝Ｃtra ・ｃｏｓ（Ｈorg ）
【００６４】
色逆変換部１６は、さらに、次の数式５を用いて、ＹＣｂＣｒ信号をＲＧＢ信号に変換し、出力部１７へ転送する。
【数５】
Ｒ＝Ｙ ＋１．４０２００Ｃｒ
Ｇ＝Ｙ−０．３４４１４Ｃｂ−０．７１４１４Ｃｒ
Ｂ＝Ｙ＋１．７７２００Ｃｂ
【００６５】
出力部１７は、上記色逆変換部１６から出力されるＲＧＢ信号を、メモリカード等へ記録し保存するために出力する。
【００６６】
次に、図２を参照して、ＹＣｂＣｒ色空間の外観形状と、上記数式３に示した補正係数ｋC と、について説明する。
【００６７】
ＹＣｂＣｒ色空間における輝度および色相が定まる（図示の例では、入力信号の輝度信号Ｙorg および色相信号Ｈorg として与えられ、このときの該入力信号の彩度信号はＣorg となっている。）と、該輝度信号Ｙorg および色相信号Ｈorg の範囲内で取り得る最大彩度値ｍａｘＣorg が定まる。
【００６８】
この最大彩度値ｍａｘＣorg は、（Ｙ，Ｈ，Ｃ）＝（Ｙorg ，０，０）の第１の点と、（Ｙ，Ｈ，Ｃ）＝（Ｙorg ，Ｈorg ，Ｃorg ）の第２の点とを結んで得られる線分を、該第２の点の方向へ延長して得られる半直線と、ＹＣｂＣｒ色空間の輪郭外形と、が交わる点のＣの値となる。
【００６９】
色相が一定（つまり、色変換部７から出力される色相信号Ｈorg が、色逆変換部１６に入力される時点で実質的に変化していない）で輝度信号のみがＹorg からＹtra へ変換された場合の彩度信号Ｃtra は、最大彩度値に対する比率が一定となるように補正されると、自然な色再現が得られる。
【００７０】
すなわち、輝度信号Ｙtra 、色相信号Ｈorg が与えられると、上述したように、このときの最大彩度値ｍａｘＣtra が定まる。従って、自然な色再現を得るための彩度信号Ｃtra は、次の関係を満たすようにすると良い。
Ｃorg ：ｍａｘＣorg ＝Ｃtra ：ｍａｘＣtra
すなわち、
こうして、上記数式３に示した補正係数ｋC を彩度信号Ｃorg へ乗算することにより、輝度信号の変更に伴う補正を行うことができる。
【００７２】
続いて、図３を参照して、上記最大彩度算出部９のより詳細な構成の一例について説明する。
【００７３】
この最大彩度算出部９は、上記色変換部７からの色相信号Ｈorg に隣接する２組の色相を後述する関数記録用ＲＯＭ２３から探索する探索手段たる隣接色相面探索部２１と、この隣接色相面探索部２１からの２組の色相に対応する関数のパラメータ等を後述する関数記録用ＲＯＭ２３から読み出す抽出手段たる関数抽出部２２と、ＹＣｂＣｒ空間内における複数の色相面の最大彩度値をモデル化する関数のパラメータが予め記憶されている記録手段たる上記関数記録用ＲＯＭ２３と、上記色変換部７からの輝度信号Ｙorg または上記階調補正部８からの輝度信号Ｙtra と上記関数抽出部２２からのパラメータとに基づいて上記２組の色相に関する最大彩度値を算出する算出手段たる彩度算出部２４と、上記彩度算出部２４により算出された２組の色相に関する最大彩度値を用いて上記色変換部７からの色相信号Ｈorg に対する最大彩度値を補間して求め上記彩度補正部１５へ転送する補間手段たる彩度補間部２５と、を有して構成されている。
【００７４】
また、上記制御部１８は、上記隣接色相面探索部２１、彩度算出部２４、彩度補間部２５に対して双方向に接続されており、これらを制御するようになっている。
【００７５】
ここで、図４を参照して、上記関数記録用ＲＯＭ２３に記録されているＹＣｂＣｒ色空間の最大彩度値ｍａｘＣに関する関数情報について説明する。
【００７６】
図４（Ａ）から図４（Ｆ）は、ＹＣｂＣｒ色空間における赤（Ｒ），マゼンタ（Ｍａ），青（Ｂ），シアン（Ｃｙ），緑（Ｇ），黄（Ｙｅ）の各色相面における彩度信号Ｃと輝度信号Ｙの断面をそれぞれ示す図、図４（Ｇ）はＣｂＣｒ平面上における各色相面の配置を示す図、図４（Ｈ）は補間による最大彩度値ｍａｘＣの算出を説明するための図である。
【００７７】
各色相面における最大の彩度値に対応する輝度Ｔi （ｉ＝Ｒ，Ｍａ，Ｂ，Ｃｙ，Ｇ，Ｙｅ）（図中の添え字部分等において、ＭａをＭ、ＣｙをＣ、ＹｅをＹなどと適宜省略している。）を閾値として、最大彩度値ｍａｘＣi を、輝度Ｙが輝度Ｔi 以上となる部分について高輝度用関数でモデル化するとともに、輝度Ｙが輝度Ｔi 以下となる部分について低輝度用関数でモデル化する。なお、高輝度用関数と低輝度用関数とは、輝度Ｔi において同一の最大彩度値ｍａｘＣi を取るようになっている。このとき、該最大彩度値ｍａｘＣに対する関数として、ＹＣｂＣｒ色空間では次の数式６に示すような１次関数を用いる。
【数６】
ｍａｘＣi＝αhiＹ＋βhi （Ｙ≧Ｔi ）
ｍａｘＣi＝αliＹ＋βli （Ｙ≦Ｔi ）
【００７８】
上記関数記録用ＲＯＭ２３には、色相Ｈi と、閾値である輝度Ｔi と、高輝度用関数のパラメータαhi，βhiと、低輝度用関数のパラメータαli，βliと、がそれぞれ予め記憶されている。
【００７９】
次に、上記図３に示したような最大彩度算出部９の作用について説明する。
【００８０】
上記隣接色相面探索部２１は、制御部１８の制御に基づき、上記関数記録用ＲＯＭ２３に記録されている色相信号Ｈi を読み出して、読み出した色相信号Ｈi を上記色変換部７からの色相信号Ｈorg と比較する。
【００８１】
そして、該隣接色相面探索部２１は、図４（Ｈ）に示すように、該色相信号Ｈorg を挟み込むように隣接する最近傍の２組の色相信号Ｈj ，Ｈk （ｊ，ｋ＝Ｒ，Ｍａ，Ｂ，Ｃｙ，Ｇ，Ｙｅ，ｊ≠ｋ）を探索して、これら２組の色相を関数抽出部２２へ転送する。
【００８２】
関数抽出部２２は、関数記録用ＲＯＭ２３から上記２組の色相に対応する輝度Ｔj ，Ｔｋ と、高輝度用関数のパラメータαhj，βhj，αhk，βhkと、低輝度用関数のパラメータαlj，βlj，αlk，βlkと、を抽出して、上記彩度算出部２４へ転送する。
【００８３】
彩度算出部２４は、関数抽出部２２からの上記パラメータ等と、上記色変換部７からの輝度信号Ｙorg または上記階調補正部８からの輝度信号Ｙtra と、に基づいて、２組の色相信号Ｈj ，Ｈk に関する最大彩度値ｍａｘＣorg_j ，ｍａｘＣorg_k 、またはｍａｘＣtra_j ，ｍａｘＣtra_k を算出する。
【００８４】
以降の処理は、色変換部７からの輝度信号Ｙorg と、階調補正部８からの輝度信号Ｙtra と、の何れに対しても共通であるために、２組の最大彩度値をｍａｘＣj ，ｍａｘＣk として示すこととする。この彩度算出部２４により算出された最大彩度値ｍａｘＣj ，ｍａｘＣk は、彩度補間部２５へ転送される。
【００８５】
彩度補間部２５は、制御部１８の制御に基づき、上記最大彩度値ｍａｘＣj ，ｍａｘＣk を用いて、上記色変換部７からの色相信号Ｈorg に対する最大彩度値ｍａｘＣを、次の数式７に従って、図４（Ｈ）に示すように、補間により算出する。
【数７】
【００８６】
上記数式７による最大彩度値の算出は、上記色変換部７からの輝度信号Ｙorg に対して行われるとともに、上記階調補正部８からの輝度信号Ｙtra に対して行われるために、合計２回行われることになり、これによって第１の最大彩度値ｍａｘＣorg と第２の最大彩度値ｍａｘＣtra とが算出される。
【００８７】
こうして算出された第１の最大彩度値ｍａｘＣorg と第２の最大彩度値ｍａｘＣtra とは、該彩度補間部２５から上記彩度補正部１５へ転送される。
【００８８】
次に、図６を参照して、上記彩度補正部１５のより詳細な構成の一例について説明する。
【００８９】
上記彩度補正部１５は、上記最大彩度算出部９の彩度補間部２５から転送された第１の最大彩度値ｍａｘＣorg と第２の最大彩度値ｍａｘＣtra とに基づき上記数式３に示したように補正係数ｋC を算出する比率算出手段たる比率算出部３１と、この比率算出部３１により算出された補正係数ｋC と上記補正係数算出部１１からの補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 とを上記色変換部７からの彩度信号Ｃorg に乗算することにより補正された彩度信号Ｃtra を算出する乗算手段たる乗算部３２と、この乗算部３２により算出された彩度信号Ｃtra が上記最大彩度算出部９により算出された第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を越えることのないように制限してこの制限された彩度信号Ｃtra を上記色逆変換部１６へ転送する制限手段、置換手段、非線形圧縮手段を兼ねた制限部３３と、を有して構成されている。
【００９０】
ここに、上記制限部３３は、上記乗算部３２により各種の係数を乗算された彩度信号Ｃtra が上記第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を逸脱した場合に、該彩度信号Ｃtra を上記第２の最大彩度値ｍａｘＣtra に置き換える置換手段を有して構成されている。
【００９１】
なお、後述する第２の実施形態において図１２を参照して説明するように、上記制限部３３は、上記乗算部３２により各種の係数を乗算された上記彩度信号Ｃtra が上記第２の最大彩度値ｍａｘＣtra 未満の所定の閾値を超えた場合に、該彩度信号Ｃtra を上記第２の最大彩度値ｍａｘＣtra と上記閾値との間の値に変換する非線形圧縮手段を有して構成されていても良い。
【００９２】
また、上記制御部１８は、上記比率算出部３１、乗算部３２、制限部３３に対して双方向に接続されており、これらを制御するようになっている。
【００９３】
なお、上述ではハードウェアにより処理を行うことを前提としていたが、これに限らず、ソフトウェアによって処理することも可能である。
【００９４】
例えば、ＣＣＤ２から出力される映像信号を未処理のままのＲａｗデータとしておき、このＲａｗデータに、フィルタ情報や画像サイズ情報などをヘッダ情報として付加する。このヘッダ情報が付加されたＲａｗデータをコンピュータ等の処理装置に出力して、該処理装置において、別途のソフトウェアにより処理するようにしても良い。
【００９５】
図７を参照して、コンピュータにおいて画像処理プログラムにより彩度信号を補正する処理の例について説明する。
【００９６】
処理を開始すると、まず、Ｒａｗデータでなる映像信号と、フィルタ情報や画像サイズ情報などの情報を含むヘッダ情報と、を読み込む（ステップＳ１）。
【００９７】
次に、Ｒａｗデータとして読み込んだ単板の色信号を補間処理して、三板の色信号を生成する（ステップＳ２）。
【００９８】
そして、上記数式１と数式２とに示したように、三板の色信号を、輝度信号，色相信号，彩度信号へ変換する（ステップＳ３）。
【００９９】
さらに、所定の階調変換特性に基づいて輝度信号を変換し、変換後の輝度信号を後述するステップＳ５へ転送するとともに、変換後の輝度信号および入力時の色相信号を後述するステップＳ９へ転送する（ステップＳ４）。
【０１００】
続いて、入力時の輝度信号および色相信号に関する２組の最大彩度値と、階調変換された輝度信号および入力時の色相信号に関する２組の最大彩度値と、を上記数式７に示すように算出して、後述するステップＳ７へ転送する（ステップＳ５）。
【０１０１】
また、入力時の輝度信号からエッジ強度を抽出して、次のステップＳ７へ転送する（ステップＳ６）。
【０１０２】
上記ステップＳ５からの２組の最大彩度値に基づいて上記数式３に示した補正係数ｋC を算出するとともに、上記ステップＳ６からのエッジ強度に基づき図５（Ａ）に示したような関数によりクロマサプレス係数ｋ1 を、上記ステップＳ３からの輝度信号に基づき図５（Ｂ）に示したような関数によりハイライトシアン係数ｋ2 を、上記ステップＳ３からの色相信号に基づき図５（Ｃ）に示したような関数により彩度強調係数ｋ3 を、それぞれ算出して、次のステップＳ８へ転送する（ステップＳ７）。
【０１０３】
このステップＳ７により算出された各種の補正係数を上記ステップＳ３からの彩度信号に乗算して、さらに、補正後の彩度信号が上記第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を逸脱しないように上限を課してから、次のステップＳ９へ転送する（ステップＳ８）。
【０１０４】
そして、上記ステップＳ４からの変換後の輝度信号および入力時の色相信号と、上記ステップＳ８からの補正後の彩度信号と、を用いて上記数式４，数式５に示したように演算を行い、本来の色信号へ戻す処理を行う（ステップＳ９）。
【０１０５】
その後、処理後の信号を出力して（ステップＳ１０）、この一連の処理を終了する。
【０１０６】
なお、上述では原色系の単板ＣＣＤを前提としていたが、これに限定されるものではなく、二板ＣＣＤまたは三板ＣＣＤを用いた撮像系に適用することも可能であるし、原色系に限らず補色系であっても構わない。
【０１０７】
また、上記関数記録用ＲＯＭ２３に記録される最大彩度値の関数として１次関数を用いたが、これに限定されるものではなく、必要となる精度に応じて、多項式関数，べき乗関数，スプライン関数などの任意の関数を使用することも可能である。
【０１０８】
このとき、関数化する色相面として、赤（Ｒ），マゼンタ（Ｍａ），青（Ｂ），シアン（Ｃｙ），緑（Ｇ），黄（Ｙｅ）の６つの色相面を使用したが、これに限るものでないのは勿論である。例えば、低コスト化を優先するために、赤（Ｒ），青（Ｂ），緑（Ｇ）の３つの色相面を使用することも可能であるし、あるいは高精度化を優先させるために、上記６つ色相面の中間の色相面を加えた１２の色相面を使用することも可能であるし、用途や目的などに応じて任意の構成をとることができる。
【０１０９】
このような第１の実施形態によれば、色空間内で輝度信号のみを彩度信号などとは独立して操作しても、色信号に不自然さを生じさせないように絵作り処理や補正処理を行うことができ、絵作りに関する自由度が高まって、希望する画像を得ることが可能となる。
【０１１０】
また、彩度信号の補正処理と強調処理などとを一体化して処理するようにしたために、低コスト化を図りながら、高速処理を行うことが可能となる。
【０１１１】
さらに、階調補正によって輝度信号が変化したときに、再現域の理論特性値に対する比率が一定となるように彩度信号を補正しているために、自然な色再現を得ることができる。
【０１１２】
そして、変換および逆変換が容易なＹＣｂＣｒ色空間を使用しているために、高速かつ低コストな撮像システムを構築することができる。
【０１１３】
加えて、最大彩度値を関数の形態で保存しているために、記録用ＲＯＭの容量を低減することができ、低コスト化を図ることが可能となる。
【０１１４】
また、最大彩度値の変化量が大きい赤，緑，青，シアン，マゼンタ，黄の各色相面に関して１次関数を使用して該最大彩度値を関数化し、その際に形状の変化に基づいて関数を高輝度用と低輝度用とに分離したために、比較的少ないパラメータで彩度信号を高精度に補正することが可能となる。
【０１１５】
さらに、彩度信号が第２の最大彩度値を逸脱しないように制限を課しているために、各種補正後の彩度信号が色再現域を逸脱することはなく、破綻のない画像を得ることができる。このときに、第２の最大彩度値を越える彩度信号を該第２の最大彩度値で置換処理するようにしているために、処理が単純となり、低コスト化を図りながら、高速な処理を行うことができる。
【０１１６】
そして、彩度信号に関する補正係数を一括的に算出しているために、低コスト化を図りながら高速な処理を行うことが可能となる。
【０１１７】
図８から図１２は本発明の第２の実施形態を示したものであり、図８は撮像システムの構成を示すブロック図、図９は特定色の調整を説明するための線図、図１０は最大彩度算出部の構成を示すブロック図、図１１はＬａｂ空間の最大彩度値のモデル化を説明するための線図、図１２は彩度補正部の制限部で用いる重み関数を示す線図である。
【０１１８】
この第２の実施形態において、上述の第１の実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【０１１９】
この第２の実施形態の撮像システムは、図８に示すように、上述した第１の実施形態の構成において、色変換部７が色空間変換手段たる色変換ＬＵＴ４１に、彩度補正部１５が彩度補正手段たる色相彩度補正部４３に、色逆変換部１６が色逆変換ＬＵＴ４４に、それぞれ置換され、さらに補正係数算出手段であり第２の補正係数算出手段たる特定色調整用ＲＯＭ４２が追加されたものとなっている。その他の基本的な構成は、上述した第１の実施形態の撮像システムと同様である。
【０１２０】
上記色変換ＬＵＴ４１は、作業用バッファ６から転送される映像信号を受けて、ＲＧＢ信号からＣＩＥ Ｌａｂ色空間への変換を行うとともに、該ＣＩＥ Ｌａｂ色空間における輝度信号Ｖ，色相信号Ｈ，彩度信号Ｃを算出するものであり、算出結果を上記階調補正部８，最大彩度算出部９，エッジ算出部１０，補正係数算出部１１，色相彩度補正部４３へそれぞれ転送するようになっている。
【０１２１】
上記特定色調整用ＲＯＭ４２は、特定色に関する色相補正係数が予め記憶されているものであり、該色相補正係数を上記最大彩度算出部９，補正係数算出部１１，色相彩度補正部４３へそれぞれ転送するようになっている。
【０１２２】
なお、上記補正係数算出部１１は、上記各補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 を算出するとともに、さらに、上記特定色調整用ＲＯＭ４２に基づき特定色の彩度補正を行うための補正係数ｋs も算出するようになっている。
【０１２３】
上記色相彩度補正部４３は、最大彩度算出部９から転送される第１の最大彩度値ｍａｘＣorg および第２の最大彩度値ｍａｘＣtra に基づき補正係数ｋC を算出して、上記補正係数算出部１１からの補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 ，ｋs も用いて、各補正係数を上記色変換ＬＵＴ４１からの彩度信号Ｃorg に乗算することにより補正および上限が課せられた彩度信号Ｃtra を算出するとともに、上記特定色調整用ＲＯＭ４２に基づいて上記色変換ＬＵＴ４１からの色相信号Ｈorg を特定色に関して補正した色相信号Ｈtra も算出するものであり、これらの算出結果は、上記色逆変換ＬＵＴ４４へ転送されるようになっている。
【０１２４】
上記色逆変換ＬＵＴ４４は、上記階調補正部８からの輝度信号Ｙtra と、上記色相彩度補正部４３からの彩度信号Ｃtra および色相信号Ｈtra と、に基づいて、ＲＧＢ信号を求め、その結果を上記出力部１７へ転送するものである。
【０１２５】
また、上記制御部１８は、上記色変換ＬＵＴ４１、色相彩度補正部４３、色逆変換ＬＵＴ４４に対しても双方向に接続されており、これらを制御するようになっている。
【０１２６】
次に、図８に示したような撮像システムにおける信号の流れについて説明する。この撮像システムにおける信号の流れは、基本的に上述した第１の実施形態と同様であるので、異なる部分についてのみ説明する。
【０１２７】
作業用バッファ６内に記憶されている映像信号は、制御部１８の制御に基づいて、色変換ＬＵＴ４１へ順次転送される。
【０１２８】
色変換ＬＵＴ４１は、公知のＣＭＳ（Color Management System）技術に基づいて作成されたルックアップテーブルであり、ＲＧＢ信号からＣＩＥ Ｌａｂ色空間への変換を行う前段の処理と、さらに該Ｌａｂ色空間における輝度信号Ｖ，色相信号Ｈ，彩度信号Ｃを次の数式８に基づいて各算出する後段の処理と、を一括的に行うものである。
【数８】
Ｖ＝Ｌ
Ｈ＝ｔａｎ^(-1)（ｂ／ａ）
Ｃ＝（ａ・ａ＋ｂ・ｂ）^(1/2)
ここに、記号「^」がべき乗を示し、ｔａｎ^(-1)がｔａｎの逆関数を示しているのは、上述と同様である。
【０１２９】
この数式８に示すように、輝度信号ＶはＬａｂ色空間のＬと等価であるために、以下では輝度信号をＬにより示すことにする。また、入力時の輝度信号，色相信号，彩度信号を、それぞれＬorg ，Ｈorg ，Ｃorg として示す。
【０１３０】
上記色変換ＬＵＴ４１からの輝度信号Ｌorg は、階調補正部８へ転送される。
【０１３１】
階調補正部８は、所定の階調変換特性に基づき輝度信号Ｌorg を変換して輝度信号Ｌtra を求め、最大彩度算出部９と色逆変換ＬＵＴ４４とへそれぞれ転送する。
【０１３２】
最大彩度算出部９は、さらに、上記色変換ＬＵＴ４１から、入力時の輝度信号Ｌorg と、入力時の色相信号Ｈorg との転送を受けるとともに、上記特定色調整用ＲＯＭ４２から特定色に関する色相補正係数の転送を受ける。
【０１３３】
図９（Ａ）は、特定色調整用ＲＯＭ４２に記録されている特定色の色相を補正するための特性の一例を示す線図である。
【０１３４】
図示のように、特定色（具体的な例としては、肌色や空色など）の色相に対する領域のみが調整されて、該特定色以外の色相領域は影響を受けることのない特性となっている。
【０１３５】
最大彩度算出部９は、特定色調整用ＲＯＭ４２に格納されているこの図９（Ａ）に示すような特性を用いて、色相信号Ｈorg から補正された色相信号Ｈtra を算出する。
【０１３６】
そして、最大彩度算出部９は、入力時の輝度信号Ｌorg および色相信号Ｈorg に対する第１の最大彩度値ｍａｘＣorg と、階調変換された輝度信号Ｌtra および特定色に関する補正がなされた色相信号Ｈtra に対する第２の最大彩度値ｍａｘＣtra と、を算出する。
【０１３７】
この最大彩度算出部９により算出された第１の最大彩度値ｍａｘＣorg および第２の最大彩度値ｍａｘＣtra は、色相彩度補正部４３へ転送される。
【０１３８】
補正係数算出部１１は、上述した第１の実施形態と同様に、エッジ算出部１０から転送されたエッジ強度値およびクロマサプレス用ＲＯＭ１３に基づいてクロマサプレス処理のための補正係数ｋ1 を、輝度信号Ｙorg およびハイライトシアン用ＲＯＭ１４に基づいてハイライトシアン処理のための補正係数ｋ2 を、色相信号Ｈorg および彩度強調用ＲＯＭ１２に基づいて彩度強調処理に用いる補正係数ｋ3 を、それぞれ算出する。
【０１３９】
さらに補正係数算出部１１は、輝度信号Ｙorg 、色相信号Ｈorg 、および特定色調整用ＲＯＭ４２に記憶されている図９（Ｂ）に示すような特性に基づいて、特定色の彩度補正を行うための補正係数ｋs を算出する。
【０１４０】
図９（Ｂ）は、特定色調整用ＲＯＭ４２に記録されている特定色の彩度信号を補正するための特性の一例を示す線図である。
【０１４１】
この図９（Ｂ）に示す例では、彩度信号に対する補正係数ｋs の値が、特定色の色相領域についてのみ１よりも大きくなっており、該特定色以外の色相領域は補正係数ｋs が１となって影響を受けることのないようになっている。このような特性を示す曲線は、輝度値に応じて複数用意されており、輝度レベル毎に異なる補正係数が使用される。このとき、特性曲線が予め用意されている輝度レベルの中間の輝度レベルについては、隣接する輝度レベルの特性曲線から補間された補正係数を使用しても良いのは勿論である。
【０１４２】
なお、上述した特定色の彩度信号に対する補正係数ｋs は、彩度強調処理に用いる補正係数ｋ3 を考慮して作成するようにしても良いし、あるいは、特定色の色相のみ、彩度強調処理に用いる補正係数ｋ3 を１とするようにしても構わない。
【０１４３】
このようにして補正係数算出部１１により算出された補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 ，ｋs は、色相彩度補正部４３へ転送される。
【０１４４】
色相彩度補正部４３は、最大彩度算出部９から転送された第１の最大彩度値ｍａｘＣorg および第２の最大彩度値ｍａｘＣtra に基づいて、階調変換された輝度信号Ｌtra に対する彩度信号への補正係数ｋC を算出し、算出したｋC と上記補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 ，ｋs とを彩度信号Ｃorg に乗算することにより、補正された彩度信号Ｃtra を取得する。
【０１４５】
この色相彩度補正部４３により補正された彩度信号Ｃtra は、第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を逸脱することのないよう上記第１の実施形態と同様に上限が課せられた後に、上記色逆変換ＬＵＴ４４へ転送される。
【０１４６】
また、上記色相彩度補正部４３は、上記特定色調整用ＲＯＭ４２に基づいて特定色に関する色相信号を補正した色相信号Ｈtra も算出して、算出した色相信号Ｈtra を上記色逆変換ＬＵＴ４４へ転送する。
【０１４７】
色逆変換ＬＵＴ４４は、輝度信号，色相信号，彩度信号からＲＧＢ信号を求めるルックアップテーブルであり、階調補正部８からの輝度信号Ｙtra と、色相彩度補正部４３からの彩度信号Ｃtra および色相信号Ｈtra と、に基づいてＲＧＢ信号を求めて、求めたＲＧＢ信号を出力部１７へ転送する。
【０１４８】
出力部１７は、上記色逆変換ＬＵＴ４４から出力されるＲＧＢ信号を、メモリカード等へ記録し保存するために出力する。
【０１４９】
次に、図１０を参照して、上記最大彩度算出部９の構成の一例について説明する。
【０１５０】
最大彩度算出部９は、Ｌａｂ色空間の最大彩度値ｍａｘＣに関する情報が記憶されているテーブル手段たる最大彩度ＬＵＴ５２と、上記色変換ＬＵＴ４１からの輝度信号Ｌorg および色相信号Ｈorg に対応する第１の最大彩度値ｍａｘＣorg をこの最大彩度ＬＵＴ５２から読み出すとともに、上記特定色調整用ＲＯＭ４２を参照して該色相信号Ｈorg を補正することにより得られる色相信号Ｈtra および上記階調補正部８からの輝度信号Ｌtra に対応する第２の最大彩度値ｍａｘＣtra をこの最大彩度ＬＵＴ５２から読み出し、上記色相彩度補正部４３へ転送する彩度読出部５１と、を有して構成されている。
【０１５１】
また、上記制御部１８は、上記彩度読出部５１に対して双方向に接続されて制御を行うようになっている。
【０１５２】
続いて、図１１は、最大彩度ＬＵＴ５２に記録されているＬａｂ色空間の最大彩度値ｍａｘＣに関する情報を示す線図である。
【０１５３】
図１１（Ａ）から図１１（Ｆ）は、Ｌａｂ色空間における赤（Ｒ），マゼンタ（Ｍａ），青（Ｂ），シアン（Ｃｙ），緑（Ｇ），黄（Ｙｅ）の各色相面における彩度信号Ｃと輝度信号Ｌの断面をそれぞれ示す図、図１１（Ｇ）は各色相面の配置を示す図である。
【０１５４】
各色相面における最大の彩度値に対応する輝度Ｔi （ｉ＝Ｒ，Ｍａ，Ｂ，Ｃｙ，Ｇ，Ｙｅ）（図中の添え字部分等において、ＭａをＭ、ＣｙをＣ、ＹｅをＹなどと適宜省略している。）を閾値として、最大彩度値ｍａｘＣｉを、輝度Ｌが輝度Ｔi 以上となる部分について高輝度用関数でモデル化するとともに、輝度Ｌが輝度Ｔi 以下となる部分について低輝度用関数でモデル化する。なお、高輝度用関数と低輝度用関数とは、輝度Ｔi において同一の最大彩度値ｍａｘＣi を取るようになっている。このとき、該最大彩度値ｍａｘＣに対する関数として、Ｌａｂ色空間では次の数式９に示すような３次関数を用いる。
【数９】
ｍａｘＣi＝αhiＬ^3＋βhiＬ^2＋γhiＬ＋δhi （Ｙ≧Ｔi ）
ｍａｘＣi＝αliＬ^3＋βliＬ^2＋γliＬ＋δli （Ｙ≦Ｔi ）
ここに、記号「^」がべき乗を示しているのは上述と同様である。
【０１５５】
上記最大彩度ＬＵＴ５２には、各色相および輝度に対する最大彩度値が、この数式９の関数に基づいて上述した第１の実施形態と同様の補間演算により予め算出された後に、記録されている。
【０１５６】
上記彩度読出部５１は、制御部１８の制御に基づいて、色変換ＬＵＴ４１および階調補正部８からの上述した色相信号および輝度信号に対応する最大彩度値ｍａｘＣｉをこの最大彩度ＬＵＴ５２を参照して読み出し、読み出した最大彩度値ｍａｘＣｉを上記色相彩度補正部４３へ転送する。
【０１５７】
なお、上述では、補正された彩度信号Ｃtra が第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を逸脱することのないように、上述した第１の実施形態と同様に、第２の最大彩度値ｍａｘＣtra に置換する処理を行っているが、該第１の実施形態においても言及したように、これに限定されるものでない。
【０１５８】
例えば、図１２に示すような関数ｆ（Ｃ）を用いて、非線形に圧縮するようにしても良い。この関数ｆ（Ｃ）は、彩度信号が０〜Ｃ１の範囲までは入力と同じ彩度信号が出力されるが、彩度信号が該Ｃ１を越えてＣ１〜Ｃ２の範囲になると、Ｃ１〜ｍａｘＣtra の出力範囲に非線形に圧縮される特性をもつものとなっている。ここに、Ｃ１，Ｃ２は所定の定数として与えられる閾値であり、Ｃ１＜ｍａｘＣtra ＜Ｃ２の関係となっている。
【０１５９】
このような特性の関数ｆ（Ｃ）を用いることにより、第２の最大彩度値ｍａｘＣtra を越えた彩度信号がすべて一律に第２の最大彩度値ｍａｘＣtra に置換されることがなくなるために、高彩度のグラデーションの再現性を向上することが可能となる。
【０１６０】
また、この第２の実施形態においてもハードウェアにより処理を行うことを前提としていたが、これに限らず、ソフトウェアによって処理することも可能であるのは、上述した第１の実施形態と同様である。
【０１６１】
この場合にも、例えば、ＣＣＤ２から出力される映像信号を未処理のままのＲａｗデータとしておき、このＲａｗデータに、フィルタ情報や画像サイズ情報などをヘッダ情報として付加して、このヘッダ情報が付加されたＲａｗデータをコンピュータ等の処理装置に出力し、該処理装置において、別途のソフトウェアにより処理するようにすれば良い。
【０１６２】
さらに、上述では色空間としてＣＩＥ Ｌａｂ色空間を用いたが、これに限定されるものでもない。色変換ＬＵＴ４１は、テーブルを用いるものであるために、上述した第１の実施形態と同様に、ＹＣｂＣｒ色空間や、その他の任意の色空間を用いることが可能である。このとき、テーブルを用いる代わりに、上述した第１の実施形態と同様に、上記数式９に示したような関数を用いる構成とすることも可能である。
【０１６３】
このような第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができ、色空間内で輝度信号のみを彩度信号などとは独立して操作しても、色信号に不自然さを生じさせないように絵作り処理や補正処理を行うことができ、絵作りに関する自由度が高まって、希望する画像を得ることが可能となる。
【０１６４】
また、彩度信号の補正処理と、肌色，空色などの特定色調整処理と、強調処理と、を一体化して処理するようにしたために、低コスト化を図りながら、高速処理を行うことが可能となる。
【０１６５】
さらに、輝度信号および色相信号が変化したときに、再現域の理論特性値に対する比率が一定となるように彩度信号を補正しているために、自然な色再現を得ることができる。
【０１６６】
そして、高精度な輝度信号と色信号とを得ることができるＣＩＥ Ｌａｂ色空間を使用しているために、高品位な画像を得ることが可能となる。
【０１６７】
加えて、最大彩度値をテーブルの形態で保存するようにしたために、最大彩度値の算出を高速に行うことが可能となる。このとき、最大彩度値の変化量が大きい赤，緑，青，シアン，マゼンタ，黄の各色相面に関して高輝度用と低輝度用とに分離した３次関数を使用して該最大彩度値を算出し、該算出した最大彩度値をテーブルの形態で保存しているために、比較的少ないパラメータで彩度信号をより高精度に補正することが可能となる。
【０１６８】
また、彩度信号が第２の最大彩度値を逸脱しないように制限を課しているために、各種補正後の彩度信号が色再現域を逸脱することはなく、破綻のない画像を得ることができる。このときに、第２の最大彩度値を越える彩度信号を該第２の最大彩度値で置換処理するようにしているために、処理が単純となり、低コスト化を図りながら、高速な処理を行うことができる。これに対して、第２の最大彩度値未満の所定値を越える彩度信号を、該所定値と該第２の最大彩度値との間に非線形に圧縮する場合には、彩度のつぶれを低減することができ、グラデーションの再現性を向上することが可能となる。
【０１６９】
そして、彩度信号に関する補正係数を一括的に算出しているために、低コスト化を図りながら高速な処理を行うことが可能となる。
【０１７０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【０１７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の撮像システム、画像処理プログラムによれば、不自然でない色再現を行い得るとともに、色再現性を容易に制御することができる。さらに、計算量が少なく高速な処理を低コストに行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における撮像システムの構成を示すブロック図。
【図２】上記第１の実施形態において、ＹＣｂＣｒ色空間における彩度信号の補正を説明するための図。
【図３】上記第１の実施形態における最大彩度算出部の構成を示すブロック図。
【図４】上記第１の実施形態において、ＹＣｂＣｒ空間の最大彩度値のモデル化を説明するための線図。
【図５】上記第１の実施形態の補正係数算出部における各種の係数を示す線図。
【図６】上記第１の実施形態における彩度補正部の構成を示すブロック図。
【図７】上記第１の実施形態において、画像処理プログラムによる彩度信号の補正処理を示すフローチャート。
【図８】本発明の第２の実施形態における撮像システムの構成を示すブロック図。
【図９】上記第２の実施形態において、特定色の調整を説明するための線図。
【図１０】上記第２の実施形態における最大彩度算出部の構成を示すブロック図。
【図１１】上記第２の実施形態において、Ｌａｂ空間の最大彩度値のモデル化を説明するための線図。
【図１２】上記第２の実施形態において、彩度補正部の制限部で用いる重み関数を示す線図。
【符号の説明】
１…レンズ系
２…ＣＣＤ
７…色変換部（色空間変換手段）
８…階調補正部（階調変換手段）
９…最大彩度算出部（最大彩度算出手段）
１０…エッジ算出部
１１…補正係数算出部（補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、第２の補正係数算出手段、クロマサプレス手段、ハイライトシアン手段、彩度強調手段）
１２…彩度強調用ＲＯＭ（補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、彩度強調手段）
１３…クロマサプレス用ＲＯＭ（補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、クロマサプレス手段）
１４…ハイライトシアン用ＲＯＭ（補正係数算出手段、第１の補正係数算出手段、ハイライトシアン手段）
１５…彩度補正部（彩度補正手段）
１６…色逆変換部
１８…制御部
２１…隣接色相面探索部（探索手段）
２２…関数抽出部（抽出手段）
２３…関数記録用ＲＯＭ（記録手段）
２４…彩度算出部（算出手段）
２５…彩度補間部（補間手段）
３１…比率算出部（比率算出手段）
３２…乗算部（乗算手段）
３３…制限部（制限手段、置換手段、非線形圧縮手段）
４１…色変換ＬＵＴ（色空間変換手段）
４２…特定色調整用ＲＯＭ（補正係数算出手段、第２の補正係数算出手段）
４３…色相彩度補正部（彩度補正手段）
４４…色逆変換ＬＵＴ
５１…彩度読出部
５２…最大彩度ＬＵＴ（テーブル手段）
Claims (18)
- 撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、
上記色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段と、
上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、
上記彩度信号に対して補正を行うための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段と、
上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と、上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色空間変換手段からの色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値と、を算出する最大彩度算出手段と、
上記第１の最大彩度値と、上記第２の最大彩度値と、上記彩度補正係数と、に基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、
を具備したことを特徴とする撮像システム。 - 撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、
上記色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段と、
上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、
所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに、所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段と、
上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と、上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値と、を算出する最大彩度算出手段と、
上記第１の最大彩度値と、上記第２の最大彩度値と、上記彩度補正係数と、に基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、
を具備したことを特徴とする撮像システム。 - 撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、
上記色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段と、
上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、
上記彩度信号に対して補正を行うための第１の彩度補正係数を算出する第１の補正係数算出手段と、
所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに、所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための第２の彩度補正係数を算出する第２の補正係数算出手段と、
上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と、上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値と、を算出する最大彩度算出手段と、
上記第１の最大彩度値と、上記第２の最大彩度値と、上記第１の彩度補正係数と、上記第２の彩度補正係数と、に基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、
を具備したことを特徴とする撮像システム。 - 上記色空間変換手段は、色空間として、ＹＣｂＣｒ色空間またはＣＩＥ Ｌａｂ色空間を用いるものであることを特徴とする請求項１、請求項２、または請求項３に記載の撮像システム。
- 上記補正係数算出手段は、
上記輝度信号から算出されたエッジ強度値に基づき彩度補正係数を求めるクロマサプレス手段と、
上記輝度信号に基づき彩度補正係数を求めるハイライトシアン手段と、
上記色相信号に基づき彩度補正係数を求める彩度強調手段と、
の内の少なくとも１つを有して構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。 - 上記第１の補正係数算出手段は、
上記輝度信号から算出されたエッジ強度値に基づき第１の彩度補正係数を求めるクロマサプレス手段と、
上記輝度信号に基づき第１の彩度補正係数を求めるハイライトシアン手段と、
上記色相信号に基づき第１の彩度補正係数を求める彩度強調手段と、
の内の少なくとも１つを有して構成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の撮像システム。 - 上記最大彩度算出手段は、
複数の所定の色相面に関して輝度信号と最大彩度値とを関係付ける関数を記録している記録手段と、
上記記録手段に記録されている複数の色相面の中から、上記色相信号に隣接する最近傍の２組の色相面を探索する探索手段と、
上記探索手段により探索された２組の色相面に関する関数を上記記録手段から抽出する抽出手段と、
上記抽出手段により抽出された２組の関数と上記輝度信号とに基づいて２組の最大彩度値を算出する算出手段と、
上記２組の最大彩度値から上記色相信号に関する最大彩度値を補間して求める補間手段と、
を有して構成されたものであることを特徴とする請求項１、請求項２、または請求項３に記載の撮像システム。 - 上記記録手段は、
上記複数の所定の色相面の各々に関して、所定の輝度値以上の輝度信号と最大彩度値とを関係付ける高輝度用関数と、所定の輝度値以下の輝度信号と最大彩度値とを関係付ける低輝度用関数と、上記所定の輝度値と、を記録しているものであることを特徴とする請求項７に記載の撮像システム。 - 上記記録手段は、
上記関数として、１次式関数と、多項式関数と、べき乗関数と、スプライン関数と、の内の少なくとも１つを記録しているものであることを特徴とする請求項７に記載の撮像システム。 - 上記記録手段は、
上記複数の所定の色相面として、赤，緑，青，シアン，マゼンタ，黄の各色相面を含むものであることを特徴とする請求項７に記載の撮像システム。 - 上記最大彩度算出手段は、
輝度信号および色相信号に対する上記色空間における最大彩度値を記録したテーブル手段を有して構成されたものであることを特徴とする請求項１、請求項２、または請求項３に記載の撮像システム。 - 上記彩度補正手段は、
上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値との比率を算出する比率算出手段と、
上記彩度信号に上記比率および上記彩度補正係数を乗算する乗算手段と、
上記乗算手段により比率および彩度補正係数を乗算された上記彩度信号が上記第２の最大彩度値を逸脱しないように制限を課す制限手段と、
を有して構成されたものであることを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の撮像システム。 - 上記彩度補正手段は、
上記第１の最大彩度値と上記第２の最大彩度値との比率を算出する比率算出手段と、
上記彩度信号に上記比率と上記第１の彩度補正係数と上記第２の彩度補正係数とを乗算する乗算手段と、
上記乗算手段により比率と第１の彩度補正係数と第２の彩度補正係数とを乗算された上記彩度信号が上記第２の最大彩度値を逸脱しないように制限を課す制限手段と、
を有して構成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の撮像システム。 - 上記制限手段は、
上記乗算手段からの上記彩度信号が上記第２の最大彩度値を逸脱した場合に、該彩度信号を上記第２の最大彩度値に置き換える置換手段を有して構成されたものであることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の撮像システム。 - 上記制限手段は、
上記乗算手段からの上記彩度信号が上記第２の最大彩度値未満の所定の閾値を超えた場合に、該彩度信号を上記第２の最大彩度値と上記閾値との間の値に変換する非線形圧縮手段を有して構成されたものであることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の撮像システム。 - コンピュータを、
原色系の色信号または補色系の色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段、
上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、
上記彩度信号に対して補正を行うための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段、
上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と、上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色空間変換手段からの色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値と、を算出する最大彩度算出手段、
上記第１の最大彩度値と、上記第２の最大彩度値と、上記彩度補正係数と、に基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段、
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。 - コンピュータを、
原色系の色信号または補色系の色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段、
上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、
所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに、所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段、
上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と、上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値と、を算出する最大彩度算出手段、
上記第１の最大彩度値と、上記第２の最大彩度値と、上記彩度補正係数と、に基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段、
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。 - コンピュータを、
原色系の色信号または補色系の色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段、
上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、
上記彩度信号に対して補正を行うための第１の彩度補正係数を算出する第１の補正係数算出手段、
所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに、所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための第２の彩度補正係数を算出する第２の補正係数算出手段、
上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第１の最大彩度値と、上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第２の最大彩度値と、を算出する最大彩度算出手段、
上記第１の最大彩度値と、上記第２の最大彩度値と、上記第１の彩度補正係数と、上記第２の彩度補正係数と、に基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段、
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
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