JP4212165B2 - 色再現システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体に記録された画像を再現する際に、観察照明光を考慮して被写体の色を再現することが可能な色再現システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラ等のカラー画像入力装置により所望の被写体を撮影し、撮影された画像データを補正して、ＣＲＴモニタ等の表示装置若しくは、カラープリンタ等の出力装置により、その被写体の色を忠実に再現する色再現システム等のカラーマネージメントシステム（ＣＭＳ）が普及しつつある。
【０００３】
このようなシステムにおいて、被写体を撮影した撮影側の照明光と再現画像を観察する観察側の照明光とが異なる場合には、撮影側での被写体の三刺激値ＸＹＺに基づく色を観察側の照明光下で観察すると、色順応などの人の知覚特性の変化により異なって見える（見え）という問題があった。
【０００４】
この三刺激値ＸＹＺは、国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めた色の定量値であり、同一照明光下においては、同じ色の見えを保証するものであるが、このような異なる照明光下での色については対応していない。
【０００５】
従来のＣＭＳでは、このような問題を解決するために色順応モデル等の人の色知覚モデルを用いて、観察側で撮影側と同じ色の見えを与える三刺激値である対応色を求めて再現することを目標としていた。
【０００６】
このような色順応を含む人の色知覚については、Mark.D.Fairchild,Color App- earance Models,Addison Wesley,(1998). に開示されているようにいくつかのモデルが提案され、より正確な色予測が可能なモデルの構築を目指して研究が進められている。
【０００７】
従来のＣＭＳでは、撮影側における被写体の色の見えを再現していたのに対して、特開平９−１７２６４９号公報に開示されている色再現システムでは、撮影信号から被写体の分光反射率画像を推定し、分光反射率画像に観察照明光スペクトルをかけることにより、観察照明光下での三刺激値を求めて再現することにより観察側での色の見えを再現する。このような照明変換を行う方法では、実際の観察照明光下に被写体がある場合の三刺激値を再現するため、色順応等の人の視覚特性を考慮することなく正確に色の見えを再現することが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述した照明変換を行う色再現方法は、従来のＣＭＳとは異なり、カメラの分光感度がＣＩＥＸＹＺ等色関数と線形変換の関係にある必要はなく、研究段階である色順応モデルを用いる必要もないという利点がある一方、撮影側と観察側の照明光スペクトルデータ、カメラの分光感度データ、被写体の分光反射率の統計的性質に関するデータ等が多々必要となる。
【０００９】
このようなデータのうち、照明光スペクトルデータの測定を実施するには、一般に高価な分光光度計が必要とされ、実際の撮影環境及び観察環境下での測定が必要となるため、システムを簡便に構築することは難しかった。
【００１０】
また、観察照明光のスペクトル特性が被写体の色を再現するうえで必ずしも適した特性であるとは限らないため、微妙な色の違いを評価する場合、問題になることもある。
【００１１】
更に、観察を行う箇所が複数ある場合に、一般的には、それぞれ観察者ごとに異なる照明光が用いられる。それらの異なる照明光下での色を観察することになるため、例えば、遠隔医療における診断などの色に基づく判断やコミニュケーション、観察環境に依存しない絶対的な評価が必要な場合には、不都合が生じる場合が多くあった。
【００１２】
そこで本発明は、観察照明光のスペクトル測定をより簡便な三刺激値測定に置き換えることができ、なお且つ色再現に適した照明光スペクトル下での被写体の色再現が可能な照明変換を行う色再現システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、カラー画像入力手段と、上記カラー画像入力手段により得られたカラー画像信号を補正して三刺激値を算出する色推定手段と、上記色推定手段により得られた三刺激値の色を出力するカラー画像出力手段とからなる色再現システムにおいて、上記色推定手段は、観察照明光の三刺激値を測定する照明光測定手段と、上記照明光測定手段により得られた観察照明光の三刺激値と等しい三刺激値を与える仮想照明光スペクトルを算出する仮想照明光スペクトル算出手段と、カラー画像信号から仮想照明光スペクトル下での被写体の三刺激値を算出する三刺激値算出手段とを備える色再現システムを提供する。
【００１４】
さらに、本発明は、被写体を撮像するカラー画像入力手段と、上記カラー画像入力手段により得られたカラー画像信号から三刺激値を算出する色推定手段と、上記色推定手段により得られた三刺激値の色に基づくカラー画像信号を出力するカラー画像出力手段とからなる色再現システムにおいて、上記色推定手段は、観察照明光の三刺激値を測定する照明光測定手段と、上記照明光測定手段により得られた観察照明光の三刺激値と等しい三刺激値を与える仮想照明光スペクトルを観察照明光の三刺激値の線形変換により算出する仮想照明光スペクトル算出手段と、上記カラー画像信号から仮想照明光スペクトル下での上記被写体の三刺激値を算出する三刺激値算出手段と、を備える色再現システムを提供する。
【００１５】
さらに、カラー画像入力手段と、上記カラー画像入力手段により得られたカラー画像信号を補正して三刺激値を算出する色推定手段と、上記色推定手段により得られた三刺激値の色を出力するカラー画像出力手段とからなる色再現システムにおいて、上記色推定手段は、観察照明光の三刺激値を測定する照明光測定手段と、カラー画像信号から予め定めた標準照明光スペクトルの下での被写体の三
刺激値を算出する三刺激値算出手段と、標準照明光スペクトル下での被写体の三刺激値の色の見えを観察照明光の下で与える三刺激値を算出する対応色算出手段とを備える色再現システムを提供する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
まず、本発明による色再現システムの概要について説明する。
【００２１】
一般に、被写体の分光反射率ｆ（λ）から観察照明光下での被写体の色を再現するためには、観察照明光スペクトルＥ0 （λ）と、ＣＩＥ等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）と、から次式により算出される三刺激値Ｘ0 Ｙ0 Ｚ0 を再現することが必要となる。
【００２２】
【数１】
【００２３】
この場合、被写体が観察照明光下にある場合の三刺激値ＸＹＺが再現されるため、観察照明光の特性に応じて変化する人の視覚特性を考慮することなく正確な色再現が可能となる。
【００２４】
これに対して実際の観察照明光と異なる照明光下で算出された三刺激値ＸＹＺの色に対しては、一般には色順応などの人の視覚特性が異なるために観察照明光下での実際の見えとは異なる色として知覚されてしまう。
【００２５】
ところが人の色知覚は、三刺激値ＸＹＺが等しければ、スペクトルが異なっていても同じ色と知覚するため、同一の三刺激値ＸＹＺの照明光下では、そのスペクトルが異なっていても視覚特性は変化しない。
【００２６】
つまり、実際の観察照明光と同一の三刺激値ＸＹＺをもち、そのスペクトルの異なる仮想的な照明光下での被写体の三刺激値ＸＹＺを再現しても、その照明光下での色の見えを正確に再現することができる。
【００２７】
このような考えに基づいて、観察照明光の三刺激値ＸＹＺを測定し、これと同一の三刺激値ＸＹＺを与える仮想的な照明光スペクトルを算出し、この仮想照明光の下での被写体の三刺激値ＸＹＺを再現することで、観察照明光のスペクトルの測定を行うことなく正確な色再現が可能となる。
【００２８】
観察照明光の三刺激値ＸＹＺを与える仮想照明光スペクトルにはある程度、自由度があるが、予め設定した３つの独立な基底関数を用いることにより、一意に決定することができる。
【００２９】
予め定める基底関数をρi （λ）（ｉ＝１，２，３）とし、測定により得られた観察照明光の三刺激値をＸw0Ｙw0Ｚw0とすると、仮想照明光スペクトルＥh （λ）は、
【数２】
【００３０】
ただし、
【数３】
【００３１】
により得られる。
【００３２】
基底関数としては、例えばPublication CIE No.15.2(1986) に開示されている昼光の基底関数が利用できる。昼光スペクトルは３本の基底関数の線形和として与えられており、各基底関数の重み係数を定めることによりスペクトルを規定することができる。
【００３３】
図２に波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの太陽光スペクトルの３本の基底関数を示す。
【００３４】
ここで、三刺激値ＸＹＺが定まると、これらの３つの重み係数を定めることができるため、その三刺激値ＸＹＺに対応する昼光スペクトルを求めることができる。仮想照明光スペクトルＥh （λ）の下での被写体の三刺激値Ｘh Ｙh Ｚh は、
【数４】
【００３５】
であり、実際の観察照明光下での被写体の三刺激値Ｘ0 Ｙ0 Ｚ0 とは異なるが、照明光の違いによる人の視覚特性の変化による影響は受けない。
【００３６】
このように、実際の観察照明光と同一の三刺激値ＸＹＺを与える仮想照明光スペクトルの下での被写体の三刺激値ＸＹＺを再現することにより、照明光スペクトルの測定をすることなく、人の視覚特性の変化に影響されない色再現が可能となる。
【００３７】
ここで用いたように基底関数として、昼光の基底関数等を利用することにより、実際の観察側における照明光スペクトルの特性に関わらず、色評価用として優れた特性をもつ照明光スペクトルでの色再現に変換することができる。
【００３８】
また、仮想照明光スペクトルの基底関数を標準化することにより、同一の三刺激値ＸＹＺの照明光での色再現は、常に同一スペクトルの照明光での再現色となり、観察環境が異なっていても、より再現色の観察照明条件を統一化することができる。
【００３９】
撮影照明光スペクトルＥm （λ）の下で、分光感度ｒ（λ）、ｇ（λ）、ｂ（λ）のＲＧＢカメラにより撮影された分光反射率ｆ（λ）の被写体の撮影信号をそれぞれＲ、Ｇ、Ｂとし、観察照明光スペクトルＥ0 （λ）の下での被写体の三刺激値をＸf0Ｙf0Ｚf0とすると、
【数５】
【００４０】
と表され、任意の被写体に対してＲＧＢからＸfoＹf0Ｚf0を求めるためには、任意のｆ（λ）について、
【数６】
【００４１】
と表されることが必要となる。すなわち、
【数７】
【００４２】
を満たすことが必要となる。
【００４３】
実際には、システムがこのような条件を満たすことは非常に稀であるが、観察照明光スペクトルＥ0 （λ）を（８）式が満たされる仮想照明光スペクトルＥh （λ）に置き換えることにより可能となる。
【００４４】
この時、任意の被写体に対してＲＧＢから仮想照明光下の三刺激値Ｘf0Ｙf0Ｚf0を正確に求めることが可能となる。
【００４５】
このように実際の観察照明光とは、異なる仮想照明光下での色を再現する場合、再現色の見えが変わらないためには、観察照明光の三刺激値Ｘ0 Ｙ0 Ｚ0 と仮想照明光の三刺激値Ｘh Ｙh Ｚh が一致することが条件となる。
【００４６】
このような条件を満たす仮想照明光スペクトルＥｈ（λ）を求める手段として、Ｅｈ（λ）が次式の誤差関数ＥＸＹＺ及び値ＥＬｕｔｈｅｒを最小にするスペクトルを反復計算により求める。
【００４７】
【数８】
【００４８】
Ｅxyz 及びＥlutherが”０”となる場合、任意の分光反射率の被写体に対してカメラ撮影信号から仮想照明光下における被写体の三刺激値が得られ、実際の観察照明光の下で仮想照明光下と同じ色の見えとして観察することができる。
【００４９】
次に仮想照明光を、ただ一つの規定スペクトルとして与える場合について説明する。
【００５０】
この場合の仮想照明光を標準照明光とすると、標準照明光スペクトルＥs （λ）の下での被写体の三刺激値Ｘs Ｙs Ｚs は、次式で表される。
【００５１】
【数９】
【００５２】
標準照明光下でのＸs Ｙs Ｚs は、標準照明光の三刺激値ＸＹＺと異なる三刺激値ＸＹＺの観察照明光下ではその色の見えが異なる。
【００５３】
三刺激値ＸＹＺが異なる照明光下において、同一の見えとなるような被写体の三刺激値ＸＹＺを対応色と称し、被写体の三刺激値Ｘs Ｙs Ｚs の観察照明光下での対応色を求めて再現することにより、被写体の標準照明光下での色の見えを観察光下で再現することができる。
【００５４】
対応色を求める方法としては、色順応のメカニズムをモデル化した人の色知覚モデルが用いられる。
【００５５】
この色順応モデルとしては、他のモデルの基礎となるフォン・クリースモデルなどいくつかのモデルが提案されている。フォン・クリースモデルによる標準照明光下にある被写体の三刺激値Ｘs Ｙs Ｚs の対応色Ｘc Ｙc Ｚc は、標準照明光の三刺激値をＸwsＹwsＺws、観察照明光三刺激値をＸW0ＹW0ＺW0とすると、次式で与えられる。
【００５６】
【数１０】
【００５７】
ただし、Ｍは三刺激値ＸＹＺから錐体の刺激量に変換する３×３の行列である。このような色順応のみを考慮した色順応モデルのほか、更に多くの知覚量を予測する色の見えモデルが提案されており、観察環境の違いに応じて利用することができる。
【００５８】
このように標準照明光下での被写体の三刺激値を求め、標準照明光下における三刺激値の色の見えを観察照明光下で再現することにより、複数の異なる観察照明光下においても同一の照明光スペクトルの下での被写体の色の見えを観察することが可能となる。
【００５９】
これにより、被写体の観察照明光環境を撮影側、観察側の照明光に依存せずに標準化することができる。ここで用いる標準照明光スペクトルとして演色性に優れたスペクトルを規定することにより、撮影側及び観察側の照明光に依存せずに優れた特性をもつ照明光スペクトルでの色再現が可能となる。また、この場合も観察照明光のスペクトルを測定する必要はなく、三刺激値ＸＹＺの測定に置き換えることができる。
【００６０】
次に図１には、本発明による第１の実施形態に係る画像処理装置の構成例を示し説明する。また図３には、図１に示した色補正装置５の詳細な構成及びそれぞれのデータ（［］は、図示したデータの参照符号）の流れを示す。
【００６１】
本実施形態の画像処理装置は、画像データ等のデータ転送が可能な任意の回線により接続された撮影側Ａと観察側Ｂとに分れた仮想照明色再現システムとして構成されている。
【００６２】
撮影側Ａには、撮影照明光２下で被写体３を撮影するＲＧＢカラーカメラ１と、撮影照明光スペクトルを測定する簡易分光計４と、被写体３の三刺激値データを算出し、モニタプロファイルデータを用いてＣＲＴモニタ６ヘの入力信号に変換する色補正装置５とが配置される。また、観察側Ｂには、ＣＲＴモニタ６と観察照明光８の三刺激値を測定する照明光色測定装置７とが配置される。
【００６３】
撮影側Ａでは、ＲＧＢカラーカメラ１により撮影照明光２の下で被写体３を撮影し、ＲＧＢ画像を得る。そして、簡易分光計４により撮影照明光スペクトルデータ［ＭＳ］を測定する。この簡易分光計４は、例えば、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長領域における照明光スペクトルの放射強度を１ｎｍ間隔で測定するものである。得られたＲＧＢ画像データ［ＣＲＧＢ］と撮影照明光スペクトルデータは、色補正装置５に送られる。
【００６４】
観察側Ｂでは、ＣＲＴモニタ６上に設置された照明光色測定装置７により観察照明光８の三刺激値［ＩＸＹＺ］を測定する。
【００６５】
照明光色測定装置７は、図示しない３枚のフィルタにより三刺激値ＸＹＺ等色関数に近似した分光感度をもつ、３つのセンサから構成されており、ＣＲＴモニタ６近傍の観察照明光８の三刺激値ＸＹＺを測定する。
【００６６】
観察照明光８の三刺激値ＸＹＺは、撮影側の色補正装置５に伝送される。色補正装置５では、予め保存しておいたＲＧＢカラーカメラ１の分光感度データ［ｈ］及び被写体特性データ［σ］と、ＲＧＢカラーカメラ１から入力したＲＧＢ画像データと、から被写体３の分光反射率データ［ｆ］を算出する。
【００６７】
また、照明光色測定装置７により測定した観察照明光８の三刺激値データと、予め保存しておいた基底関数［ρ］とから仮想照明光スペクトルデータ［ＯＳ］を算出する。上記被写体３の分光反射率データと、予め保存しておいた等色関数データ［ＣＭＦ］と、算出した仮想照明光スペクトルデータとから被写体３の三刺激値データ［ＯＸＹＺ］を算出する。
【００６８】
求められた被写体３の三刺激値データは、モニタプロファイルデータ［ＭＴＰ］を用いてＣＲＴモニタ６ヘの入力信号［ＭＲＧＢ］に変換された後に観察側のＣＲＴモニタ６に伝送される。観察者は、観察照明光８の下でＣＲＴモニタ６上に表示された被写体３のカラー画像を観察する。
【００６９】
次に図３を参照して、上記色補正装置５の詳細な構成を示し説明する。
【００７０】
この色補正装置５は、ＲＧＢ画像データから被写体の分光反射率データを算出する分光反射率算出装置９と、観察照明光８の三刺激値データから仮想照明光スペクトルを算出する仮想照明光スペクトル算出装置１０と、被写体の分光反射率データから被写体３の三刺激値を算出する三刺激値算出装置１１と、被写体３の三刺激値をＣＲＴモニタ６ヘの入力信号に変換する出力信号算出装置１２と、記憶装置１３とで構成されている。
【００７１】
このような構成において、分光反射率算出装置９は、ＲＧＢカラーカメラ１から入力したＲＧＢ画像データから、簡易分光計４により測定した撮影照明光スペクトルデータＳM （λ）、記憶装置１３に予め保存されている被写体特性データ、ＲＧＢカラーカメラ１の分光感度データを用いて被写体３の分光反射率ｆ（λ）を算出する。
【００７２】
撮影照明光スペクトルデータＳM （λ）は、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長領域において、１ｎｍ間隔で放射強度データをもっている。
【００７３】
被写体特性データは、被写体３の分光反射率の３本の基底関数データσ1 （λ）、σ2 （λ）、σ3 （λ）からなり、各基底関数は、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長領域において、１ｎｍ間隔で値をもっている。基底関数は、被写体の種類に応じて作成されるもので、分光反射率の相関行列の固有ベクトルである。
【００７４】
基底関数の線形和により被写体の分光反射率を表すことができる。ＲＧＢカラーカメラの分光感度データは、Ｒ，Ｇ，Ｂ各チャンネルごとにｈr （λ）、ｈg （λ）、ｈb （λ）の３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長領域において、１ｎｍで感度値データをもっている。
【００７５】
この分光反射率算出装置９では、次式に基づいて、分光反射率ｆ（λ）を算出する。
【００７６】
【数１１】
【００７７】
但し、
【数１２】
【００７８】
ここで、・は内積、ｔは転置、−１は逆行列を表す。
【００７９】
仮想照明光スペクトル算出装置１０は、照明光色測定装置７により測定された観察照明光の三刺激値ＸW0ＹW0ＺW0を入力し、記憶装置１３から予め定めた昼光スペクトルの基底関数ρ1 （λ）、ρ2 （λ）、ρ 3（λ）を入力し、仮想照明光スペクトルＥｈ（λ）を出力する。
【００８０】
仮想照明光スペクトルＥh （λ）は、基底関数ρ1 （λ）、ρ2 （λ）、ρ 3（λ）の線形和であり、且つその三刺激値が観察照明光８の三刺激値ＸW0ＹW0ＺW0となるスペクトルで、（２），（３）式により算出される。
【００８１】
三刺激値算出装置１１は、分光反射率算出装置９で算出された被写体３の分光反射率データｆ（λ）と、記憶装置１３に予め保存しておいた等色関数データｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）、仮想照明光スペクトル算出装置に１０おいて算出した仮想照明光スペクトルデータＥh （λ）とから仮想照明光スペクトル下の被写体の三刺激値ＸＹＺを算出する。
【００８２】
仮想照明光スペクトル下の被写体の三刺激値Ｘh Ｙh Ｚh は、（４）式に基づいて算出される。
【００８３】
出力信号算出装置１２は、被写体３の三刺激値Ｘh Ｙh Ｚh をモニタプロファイルデータを用いてＣＲＴモニタ６に表示するための入力信号Ｒm Ｇm Ｂm に変換する。
【００８４】
モニタプロファイルデータは、３行３列のマトリクスとＲＧＢ各色のト一ン補正データとからなり、予め測定により得られたデータが記憶装置１３に保存されている。三刺激値Ｘh Ｙh Ｚh は、マトリクス変換によりＸh Ｙh Ｚh とは線形な関係にあるＲL ＧL ＢL に変換され、ＲL ＧL ＢL は、ＣＲＴモニタのＲＧＢそれぞれの入力に対する出力輝度の関係を与えるγr ［Ｒ］、γg ［Ｇ］、γb ［Ｂ］、の逆関数により入力信号値Ｒm Ｇm Ｂm に変換される。三刺激値Ｘh Ｙh Ｚh から入力信号Ｒm Ｇm Ｂm は、次式に基づいて算出される。
【００８５】
【数１３】
【００８６】
色補正装置５により算出された入力信号Ｒm Ｇm Ｂm は、ＣＲＴモニタ６に出力される。ＣＲＴモニタ６では、各画素がＲm Ｇm Ｂm により構成されるカラー画像が表示され、観察者は、観察照明光８の下で観察する。観察時に観察者が、観察照明光８に順応するよう、ＣＲＴモニタ６にはＣＲＴモニタ６に固有の「白」を表示しないものとする。
【００８７】
図４には、本発明による画像処理装置に係る第２の実施形態の色補正装置の構成を示し説明する。尚、本実施形態で色補正装置以外の構成は、前述した第１の実施形態において説明した図１に示す構成と同等であるため同じ参照符号を付して省略し、ここでは色補正装置について詳細に説明する。また、［］は、図示したデータの参照符号を示している。
【００８８】
本実施形態の色補正装置１４は、カメラ撮影信号のＲＧＢ値から仮想照明光下での三刺激値ＸＹＺ変換用マトリクスを作成する仮想照明光スペクトル算出装置１０と、被写体の仮想照明光下での三刺激値を算出する三刺激値算出装置１１と、被写体３の三刺激値をＣＲＴモニタ６への入力信号［ＭＲＧＢ］に変換する出力信号算出装置１２と、記憶装置１３とから構成されている。
【００８９】
以下に上記色補正装置を構成する各装置について詳細に説明する。
【００９０】
仮想照明光スペクトル算出装置１０は、簡易分光計４により測定された撮影照明光スペクトルデータ［ＭＳ］、記憶装置１３に予め保存されていたＲＧＢカラーカメラ１の分光感度データ［ｈ］、等色関数データ［ＣＭＦ］、照明光色測定装置７により得られた観察照明光の三刺激値データ［ＩＸＹＺ］とから仮想照明光スペクトルを作成し、ＲＧＢカラーカメラ１から出力したＲＧＢ値［ＣＲＧＢ］から仮想照明光下での被写体の三刺激値Ｘh Ｙh Ｚh ［ＯＸＹＺ］を算出するための変換マトリクス［ＭＴＸ］を作成する。
【００９１】
仮想照明光スペクトルは（９）式、（１Ｏ）式の値が最小もしくは閾値以下となるスペクトルとする。このようなスペクトルを各波長のスペクトル値の調整と（９）式、（１０）式の評価値の反復計算により求める。このようにして定まった仮想照明光スペクトルにおいて、（１１）により算出されるｍ１１〜ｍ３３を要素とするマトリクスを変換マトリクスとして三刺激値算出装置に出力する。
【００９２】
三刺激値算出装置１１は、ＲＧＢカラーカメラ１により得られたＲＧＢ画像データを、仮想照明光スペクトル算出装置１０により得られた変換マトリクスにより三刺激値ＸＹＺに変換する。
【００９３】
尚、上記出力信号算出装置１２は、前述した第１の実施形態において説明した図２に示した出力信号算出装置１２と同等であり、ここでの説明は省略する。
【００９４】
次に図５には、本発明による画像処理装置の第３の実施形態に係る色補正装置の構成を示して説明する。尚、本実施形態の色補正装置以外の構成は、図２に示した第１の実施形態における構成と同等であり、同じ参照符号を付してその詳細な説明は省略する。また、［］は、図示したデータの参照符号を示している。
【００９５】
本実施形態の色補正装置１５は、ＲＧＢ画像データから被写体３（図示せず）の分光反射率データ［ｆ］を算出する分光反射率算出装置９と、被写体３の分光反射率データから被写体３の標準照明光下での被写体の三刺激値［ＳＸＹＺ］を算出する三刺激値算出装置１６と、標準照明光下での三刺激値から観察照明光下での対応色の被写体の三刺激値［ＣＸＹＺ］を算出する対応色算出装置１７、対応色の三刺激値をＣＲＴモニタ６ヘの入力信号［ＭＲＧＢ］に変換する出力信号算出装置１２と記憶装置１３から構成されている。
【００９６】
以下に、色補正装置１５内の図３に示した構成と異なる三刺激値算出装置１６及び、対応色算出装置１７について説明する。
【００９７】
三刺激値算出装置１６は、分光反射率算出装置９で算出された被写体３の分光反射率データｆ（λ）［ｆ］と、予め保存しておいた等色関数データｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）［ＣＭＦ］、及び標準照明光スペクトルデータＥs （λ）［ＳＳ］とから標準照明光下での被写体３の三刺激値Ｘs Ｙs Ｚs ［ＳＸＹＺ］を算出する。標準照明光スペクトルデータＥs （λ）は、ＣＩＥ Ｄ６５のスペクトル分布のデータが、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長領域において、１ｎｍ間隔で与えられている。
【００９８】
ＣＩＥ Ｄ６５のスペクトル分布は、相対値で定義されているが、ここでは、標準的なＣＲＴモニタ６の観察環境に適した絶対値データとなっている。
【００９９】
対応色算出装置１７は、三刺激値算出装置１６で算出された標準照明光下での被写体３の三刺激値Ｘs Ｙs Ｚs を観察照明光下での対応色に変換する。
【０１００】
標準照明光の三刺激値ＸWSＹWSＺWS［ＪＸＹＺ］が記憶装置１３から入力され、観察照明光の三刺激値ＸW0ＹW0ＺW0［ＩＸＹＺ］が照明光色測定装置７から入力される。
【０１０１】
対応色の三刺激値Ｘc Ｙc Ｚc は、（１３）式に基づいて算出される。（１３）式のマトリクスＭのデータは、対応色算出装置１７内部に記憶されており、以下の値が格納されている。
【０１０２】
【数１４】
【０１０３】
対応色の三刺激値Ｘc Ｙc Ｚc ［ＣＸＹＺ］は、モニタプロファイルを用いて、モニタ入力信号Ｒm Ｇm Ｂm ［ＭＲＧＢ］に変換される。ＣＲＴモニタ６には、各画素がＲm Ｇm Ｂm により構成されるカラー画像が表示され、観察者は観察照明光の下でＣＲＴモニタ６に表示されたカラー画像を観察する。
【０１０４】
よって、観察者は、観察照明光下で標準照明光下の被写体の色の見えを観察することができる。
【０１０５】
次に図６には、本発明による第４の実施形態に係る画像処理装置の使用例を示し説明する。
【０１０６】
本実施形態は、例えば、診療所２１内の撮影照明光２２下で被写体となる患者２３がマルチスペクトルカメラ（ＭＳＣ）２４により撮影され、静止画像として得られる。
【０１０７】
ＭＳＣ２４は、例えば、図７に示したような７枚の透過波長帯が異なる干渉フィルタ２５を装填したフィルタターレット２６を図８に示すように備えており、モータ４０により回転するフィルタターレット２６と同期して、撮影レンズ系４１を通った光像を７チャンネルの画像データとしてＣＣＤ４２で取り込む。
【０１０８】
ＭＳＣ２４により撮影された患者２３の画像データは、７チャンネルの静止画像データとしてコンピュータ２７内に取り込まれる。患者２３の背後には、分光反射率が一定値とみなせる白色の背景板２８が設置されており、マルチスペクトルカメラ２４と併置されている分光計２９により撮影照明光の背景板２８からの反射光スペクトルを測定する。
【０１０９】
測定データは、コンピュータ２７内に取り込まれ、予め保存しておいた背景板２８の分光反射率で除算されて撮影照明光スペクトルが算出される。診療所２１と病院３１とは通信回線３２により結ばれており、病院３１のＣＲＴモニタ３３近傍に設置された観察照明光測定器３４により測定された観察照明光３５の三刺激値ＸＹＺは、通信回線３２を通じて診療所２１に伝送される。
【０１１０】
仮想照明光スペクトルＥh （λ）は、観察照明光３５の三刺激値ＸＹＺをもとに第１の実施形態と同様の方法により作成されるものとする。
【０１１１】
仮想照明光スペクトルが算出された後に、仮想照明光スペクトルデータ、撮影データ、予めコンピュータ２７内に保存されていたマルチスペクトルカメラ２４の分光感度データ、被写体特性データをもとに被写体２３のＸＹＺ画像データが算出され、ＸＹＺ画像データが通信回線３２を通じて病院３１のコンピュータ３６に伝送される。三刺激値ＸＹＺは、（１９）式、（２０）式に基づいて算出される。
【０１１２】
【数１５】
【０１１３】
マトリクスＡ、Ｂの要素ａij、ｂijは、
【数１６】
【０１１４】
である。＜＞は期待値演算を表し、被写体特性＜ｆ（λ）ｆ（λ' ）＞は診断に重要となる肌の分光反射率の期待値であり、予めデータベースの一つとして記憶装置に保存されている。病院３１のコンピュータ３３では診療所２１から送られてきた患者２３のＸＹＺ画像データを予め保存しておいたＣＲＴモニタ３３のプロファイルデータを用いて、ＣＲＴモニタ３３のＲＧＢ入力信号に変換する。
【０１１５】
患者２３のＲＧＢ入力信号画像は、ＣＲＴモニタ３３上に表示され、医者等の観察者３７は、観察照明光３５下にてＣＲＴモニタ３３上のカラー画像を観察する。
【０１１６】
病院３１のＣＲＴモニタ３３の背後には白い背景板３８が設置されており、観察者３７は観察照明光３５の背景板３８からの反射光に十分順応するように配慮されている。
【０１１７】
背景板３８の分光反射率ｐ（λ）が一定値でない場合には、仮想照明光スペクトルの算出に用いる観察照明光３５の三刺激値Ｘ0 Ｙ0 Ｚ0 を次式により与えられる背景板３８の三刺激値Ｘb Ｙb Ｚb に置き換える。
【０１１８】
【数１７】
【０１１９】
観察照明光測定器３４は、観察照明光３５もしくは（２１）により与えられる背景板３８からの観察照明光３５の反射光の三刺激値を直接測定する。
【０１２０】
また、ＣＲＴモニタ３３のモニタプロファイルを作成するための測定器の機能を兼るものとする。
【０１２１】
図９に本発明の画像処理装置の第５の実施形態を示す。この発明の実施形態は、次のように構成されている。前述した第４の実施形態において、観察照明光の三刺激値を測定する装置として観察照明光測定器が用いられていた。
【０１２２】
観察照明光の三刺激値を正確に測定するためには、観察照明光測定器の分光感度が等色関数と線形な変換関係になくてはならない。
【０１２３】
このような特別な感度特性を持つ測定器の代替えとして、分光反射率が既知の９枚の色票を含むカラーチャート３９と分光感度が既知のデジタルカメラ４０を用いる。カラーチャート３９は、ＣＲＴモニタ近傍に配置し、各色票から反射される観察照明光の反射光をデジタルカメラ４０により撮影する。それぞれの色票の撮影信号は、通信回線４１を通して、病院３１内のコンピュータ３６に伝送される。病院３１内のコンピュータ３６の照明光三刺激値算出処理部において、色票の撮影信号と予め保存しておいたデジタルカメラ４０の分光感度データ、色票の分光反射率データ、等色関数データとから観察照明光の三刺激値を算出し、通信回線４２を通して図示しない診療所のコンピュータに伝送する。照明光三刺激値算出処理部の構成を図１０に示す。
【０１２４】
変換マトリクス算出部５１は、コンピュータ３６内に配置された、デジタルカメラ分光感度データ保存部５４に予め保存されていたデジタルカメラ４０の分光感度データｈ、色票分光反射率データ保存部５３に予め保存されていた色票の分光反射率データＣＳＲ及び、等色関数データ保存部５２に予め保存されていた等色関数データＣＭＦから、色票撮影信号入力部５５からの色票の撮影信号ＲＧＢを観察照明光の三刺激値ＸＹＺに変換するための変換マトリクスＭＴＸを算出する。
【０１２５】
上記変換マトリクスＭＴＸは、等色関数をxyzi（λ）（ｉ＝ｘ，ｙ，ｚ）、デジタルカメラ４０の分光感度をｈi （λ）（ｉ＝１〜３）、色票の分光反射率をｆj （λ）（ｊ＝１〜９）とすると次式に基づいて算出される。
【０１２６】
【数１８】
【０１２７】
変換マトリクス算出部５１から算出された変換マトリクスＭＴＸは、三刺激値算出部５６に送られる。この三刺激値算出部５６では、色票撮影信号入力部５５により入力された色票画像から各色票の平均信号値を算出し、変換マトリクスＭＴＸをかけることにより観察照明光の三刺激値ＸＹＺを算出し、三刺激値保存部５７に保存する。
【０１２８】
本実施形態では、９枚の色票を用いているが、色票の枚数はこれに限定されるものではない。また、３チャンネルの感度をもつデジタルカメラを撮影側と同様にマルチスペクトルカメラや４チャンネル以上のデジタルカメラとすることも可能である。
【０１２９】
このようにデジタルカメラと色票を用いて観察照明光の三刺激値測定を行うことにより、高価な測定器を用いる必要がなくなる。また、一般に通常のデジタルカメラの分光感度特性は等色関数と線形変換関係にないため、正確に三刺激値を測定することができないが、色票と組み合わせることにより、より高精度な測定が可能となる。
【０１３０】
以上の実施形態について説明したが、本明細書には以下のような発明も含まれている。
【０１３１】
（１）カラー画像入力手段と、
上記カラー画像入力手段により得られたカラー画像信号を補正して三刺激値を算出する色推定手段と、
上記色推定手段により得られた三刺激値の色を出力するカラー画像出力手段とからなる色再現システムにおいて、
上記色推定手段は、
観察照明光の三刺激値を測定する照明光測定手段と、
上記照明光測定手段により得られた観察照明光の三刺激値と等しい三刺激値を与える仮想照明光スペクトルを算出する仮想照明光スペクトル算出手段と、
カラー画像信号から仮想照明光スペクトルのもとでの被写体の三刺激値を算出する三刺激値算出手段と、
を有することを特徴とする色再現システム。
【０１３２】
この発明は、第１の実施形態（図１及び図３）と、第２の実施形態（図４）と、第４の実施形態（図６、図７及び図８）とが対応する。
【０１３３】
この発明は、以下の作用効果がある。
【０１３４】
観察照明光と三刺激値が等しい仮想照明光スペクトル下での被写体の三刺激値を再現することにより、観察照明光のスペクトルを測定することなく色順応等の人の色知覚特性の変化に影響されない色再現が可能となる。
【０１３５】
なお、本発明では観察照明光と仮想照明光の三刺激値が同じになるように仮想照明光スペクトルを求めると記述したが、観察者が観察照明光の物体からの反射光に順応している場合には、順応している対象となる物体の反射光の三刺激値と等しい三刺激値をもつスペクトルを仮想照明光スペクトルとする。
【０１３６】
また、カラー画像出力手段は出力信号算出装置とＣＲＴモニタとしたが、これに限られるものではない。
【０１３７】
ＣＲＴモニタを液晶ディスプレー、プラズマディスプレー等他の表示装置やプリンタ等の画像形成装置に置き換えることは容易である。この場合三刺激値を出力装置の信号に変換するための出力信号算出装置では、個々の出力装置に応じたデータを用いて変換を行う。
【０１３８】
（２）上記仮想照明光スペクトル算出手段は、
規定照明光スペクトル基底関数の線形和によりスペクトルを算出することを特徴とする上記（１）項に記載の色再現システム。
【０１３９】
この発明は、第１の実施形態（図１及び図３）、第４の実施形態（図６、図７及び図８）が対応する。
【０１４０】
この発明は、以下の作用効果がある。
【０１４１】
観察照明光と三刺激値が等しい仮想照明光スペクトル下での被写体の三刺激値を再現することにより、観察照明光のスペクトルを測定することなく色順応等の人の色知覚特性の変化に影響されない色再現が可能となる。更に基底関数の線形和によりスペクトルを算出することにより、実際の観察光スペクトルよりも演色性に優れた照明光下での色再現が可能となる。また、このような基底関数を標準化することにより、観察照明光の三刺激値が定まるとスペクトルが一意に定まることから、従来では三刺激値もしくは色度値、色温度での規定しかできなかった観察照明光の特性をスペクトルレベルで標準化することが容易になる。
【０１４２】
（３）上記仮想照明光スペクトル算出手段は、
カラー画像入力手段の分光感度と撮影照明光スペクトルの積が等色関数と仮想照明光スペクトルの積と線形変換となるスペクトルを算出することを特徴とする上記（１）項に記載の色再現システム。
【０１４３】
この発明は、第２の実施形態（図４）が対応する。
【０１４４】
この発明は、以下の作用効果がある。
【０１４５】
観察照明光と三刺激値が等しい仮想照明光スペクトル下での被写体の三刺激値を再現することにより、観察照明光のスペクトルを測定することなく色順応等の人の色知覚特性の変化に影響されない色再現が可能となる。更に、従来は撮影照明光とは異なる観察照明光のもとでの被写体の三刺激値を正確に求めるためには、被写体の分光反射率の基底関数がカラー画像入力手段のチャンネル数以下となることが必要であった。
【０１４６】
このため、被写体が人肌など特定の対象に限定されるか、もしくはマルチスペクトルカメラのように多チャンネルを有する特殊なカラー画像入力装置が必要であった。仮想照明光スペクトルをカラー画像入力手段の分光感度と撮影照明光スペクトルの積が等色関数と仮想照明光スペクトルの積と線形変換となるスペクトルとすることにより、任意の被写体に対して正確に仮想照明光下での三刺激値を求めることが可能となる。
【０１４７】
（４）カラー画像入力手段と、
上記カラー画像入力手段により得られたカラー画像信号を補正して三刺激値を算出する色推定手段と、
上記色推定手段により得られた三刺激値の色を出力するカラー画像出力手段とからなる色再現システムにおいて、
上記色推定手段は、
観察照明光の三刺激値を測定する照明光測定手段と、
カラー画像信号から予め定めた標準照明光スペクトルの下での被写体の三刺激値を算出する三刺激値算出手段と、
標準照明光スペクトルの下での被写体の三刺激値の色の見えを観察照明光の下で与える三刺激値を算出する対応色算出手段と、
を有することを特徴とする色再現システム。
【０１４８】
この発明は、第３の実施形態（図３及び図５）が対応する。
【０１４９】
この発明は、以下の作用効果がある。
【０１５０】
所定の標準照明光スペクトルの下での被写体の三刺激値を算出し、その標準照明光スペクトルの下での被写体の三刺激値の色の見えを観察照明光の下で与える三刺激値を再現することにより、撮影照明光や観察照明光に依存せずに常に一定の標準照明光スペクトル下での被写体の色を観察することが可能となる。これにより、複数の異なる観察照明光下の場所で同一の被写体画像を観察しても、全ての観察地において同一の色を観察することが可能となる。また、標準照明光スペクトルを色の観察においてすぐれた特性をもつスペクトルに規定しておくことにより、実際の観察照明光よりも優れた特性の照明光下での色を観察することができる。
【０１５１】
（５）所定の被写体をカラー画像として撮像し、撮像したカラー画像の色補正を行い、回線によりデータ転送が可能な色再現システムにおいて、
撮影照明光下で被写体を撮像するカラーカメラと、
上記撮影照明光のスペクトルを測定する簡易分光計と、
被写体を観察する側の観察照明光の三刺激値を測定して、回線を介して色補正装置に観察照明光の三刺激値データを転送する照明光色測定装置と、
転送された上記観察照明光の三刺激値に基づいて作成された仮想照明光スペクトル下での上記被写体の三刺激値を算出し、モニタプロファイルデータを用いて、モニタ信号に変換する色補正装置と、
上記色補正装置により、色補正された被写体像を含むカラー画像を表示するためのモニタと、
を具備する色補正装置と、を具備することを特徴とする色再現システム。
【０１５２】
この発明は、第１の実施形態（図１及び図３）、第４の実施形態（図６）とが対応する。
【０１５３】
この発明は、以下の作用効果がある。
【０１５４】
撮影箇所と観察箇所とが回線で接続され、遠隔地における色再現が実施でき、観察照明光の三刺激値と等しい三刺激値を与える仮想照明光スペクトル下での被写体の三刺激値を再現することにより、観察照明光のスペクトルを測定することなく、色順応等の人の色知覚特性の変化に影響されない色再現が可能となる。
【０１５５】
（６）上記（５）に記載の上記色再現システムの色補正装置は、
昼光スペクトルの基底関数ρ、モニタプロファイルデータＭＴＰ、等色関数データＣＭＦ、及び上記ＲＧＢカラーカメラの分光感度データｈを予め記憶する記憶装置と、
上記照明光色測定装置により測定された観察照明光の三刺激値ＩＸＹＺと、上記記憶装置からの上記基底関数ρとから仮想照明光スペクトルデータＯＳを算出する仮想照明光スペクトル算出装置と、
上記記憶装置からの被写体特性データσ及び分光感度データｈと、上記ＲＧＢカラーカメラから入力したＲＧＢ画像データＣＲＧＢと簡易分光計からの撮影照明スペクトルとから被写体の分光反射率データｆを算出する分光反射率算出装置と、
上記記憶装置からの等色関数データＣＭＦと、上記仮想照明光スペクトル算出装置からの仮想照明光スペクトルデータＯＳと、上記分光反射率算出装置からの分光反射率データｆとから被写体の三刺激値データＯＸＹＺを算出する三刺激値算出装置と、
上記記憶装置からのモニタプロファイルデータＭＴＰと、上記三刺激値算出装置からの三刺激値データＯＸＹＺとから上記モニタ信号となるＲＧＢ画像データＣＲＧＢを算出する出力信号算出装置で構成される。
【０１５６】
この発明は、第１の実施形態（図３）が対応する。
【０１５７】
この発明は、以下の作用効果がある。
【０１５８】
観察照明光の三刺激値と等しい三刺激値を与える仮想照明光スペクトル下での被写体の三刺激値を再現することにより、観察照明光のスペクトルを測定することなく、色順応等の人の色知覚特性の変化に影響されない色再現が可能となる。所定の標準照明光スペクトルの下での被写体の三刺激値を算出し、その標準照明光スペクトルの下での被写体の三刺激値の色の見えを観察照明光の下で与える三刺激値を再現することにより、撮影照明光や観察照明光に依存せずに常に一定の標準照明光スペクトル下での被写体の色を観察することが可能となる。
【０１５９】
（７）上記（５）に記載の上記色再現システムの色補正装置は、
モニタプロファイルデータＭＴＰ、等色関数データＣＭＦ及び上記ＲＧＢカラーカメラの分光感度データｈを予め記憶する記憶装置と、
上記照明光色測定装置により測定された観察照明光の三刺激値ＩＸＹＺと、上記記憶装置からのモニタプロファイルデータＭＴＰ、等色関数データＣＭＦとから変換マトリクスＭＴＸを算出する仮想照明光スペクトル算出装置と、
上記仮想照明光スペクトル算出装置からの変換マトリクスＭＴＸと、上記ＲＧＢカラーカメラから入力したＲＧＢ画像データＣＲＧＢとから被写体の三刺激値データＯＸＹＺを算出する三刺激値算出装置と、
上記記憶装置からのモニタプロファイルデータＭＴＰと、上記三刺激値算出装置からの三刺激値データＯＸＹＺとから上記モニタ信号となるＲＧＢ画像データＣＲＧＢを算出する出力信号算出装置とで構成される。
【０１６０】
この発明は、第２の実施形態（図４）が対応する。
【０１６１】
この発明は、上記（３）項と同等の作用効果がある。
【０１６２】
（８）上記（５）に記載の上記色再現システムの色補正装置は、
被写体特性データσ、モニタプロファイルデータＭＴＰ、等色関数データＣＭＦ、標準照明光スペクトルデータＳＳ、標準照明光の三刺激値ＪＸＹＺ及び上記ＲＧＢカラーカメラの分光感度データｈを予め記憶する記憶装置と、
上記記憶装置からの被写体特性データσ及び分光感度データｈと、上記ＲＧＢカラーカメラから入力したＲＧＢ画像データＣＲＧＢと、上記簡易分光計からの撮影照明光スペクトルデータＭＳとから被写体の分光反射率データｆを算出する分光反射率算出装置と、
上記分光反射率算出装置からの分光反射率データｆと、上記記憶装置からの等色関数データＣＭＦ及び標準照明光スペクトルデータＳＳとから標準照明光下での被写体の三刺激値ＳＸＹＺを算出する三刺激値算出装置と、
上記三刺激値算出装置からの三刺激値ＳＸＹＺと、上記記憶装置からの標準照明光の三刺激値ＪＸＹＺと、上記照明光色測定装置からの観察照明光の三刺激値ＩＸＹＺとから対応色の被写体の三刺激値ＣＸＹＺを算出する対応色算出装置と、 上記対応色算出装置からの三刺激値ＣＸＹＺと、上記記憶装置からのモニタプロファイルデータＭＴＰとから上記モニタ信号となるＲＧＢ画像データＣＲＧＢを算出する出力信号算出装置で構成される。
【０１６３】
この発明は、第３の実施形態（図５）が対応する。
【０１６４】
この発明は、上記（４）項と同等の作用効果がある。
【０１６５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、観察照明光のスペクトル測定をより簡便な三刺激値測定に置き換えることができ、なお色再現に適した照明光スペクトル下での被写体の色再現が可能な照明変換を行う色再現システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る画像処理装置の構成例を示す図である。
【図２】波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの太陽光スペクトルにおける３本の基底関数を示す図である。
【図３】図１に示した色補正装置の詳細な構成を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る画像処理装置の色補正装置の構成を示す図である。
【図５】第３の実施形態に係る画像処理装置の色補正装置の構成を示す図である。
【図６】第４の実施形態に係る画像処理装置の使用例を示す図である。
【図７】第４の実施形態に用いたマルチスペクトルカメラ（ＭＳＣ）が備えるフィルタターレットの構成例を示す図である。
【図８】第４の実施形態に用いたマルチスペクトルカメラ（ＭＳＣ）の構成例を示す図である。
【図９】第５の実施形態に係る画像処理装置の使用例を示す図である。
【図１０】第５の実施形態における照明光三刺激値算出処理部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ＲＧＢカラーカメラ
２…撮影照明光
３…被写体
４…簡易分光計
５…色補正装置
６…ＣＲＴモニタ
７…照明光色測定装置
８…観察照明光
Ａ…撮影側
Ｂ…観察側
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体に記録された画像を再現する際に、観察照明光を考慮して被写体の色を再現することが可能な色再現システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラ等のカラー画像入力装置により所望の被写体を撮影し、撮影された画像データを補正して、ＣＲＴモニタ等の表示装置若しくは、カラープリンタ等の出力装置により、その被写体の色を忠実に再現する色再現システム等のカラーマネージメントシステム（ＣＭＳ）が普及しつつある。
【０００３】
このようなシステムにおいて、被写体を撮影した撮影側の照明光と再現画像を観察する観察側の照明光とが異なる場合には、撮影側での被写体の三刺激値ＸＹＺに基づく色を観察側の照明光下で観察すると、色順応などの人の知覚特性の変化により異なって見える（見え）という問題があった。
【０００４】
この三刺激値ＸＹＺは、国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めた色の定量値であり、同一照明光下においては、同じ色の見えを保証するものであるが、このような異なる照明光下での色については対応していない。
【０００５】
従来のＣＭＳでは、このような問題を解決するために色順応モデル等の人の色知覚モデルを用いて、観察側で撮影側と同じ色の見えを与える三刺激値である対応色を求めて再現することを目標としていた。
【０００６】
このような色順応を含む人の色知覚については、Mark.D.Fairchild,Color App- earance Models,Addison Wesley,(1998). に開示されているようにいくつかのモデルが提案され、より正確な色予測が可能なモデルの構築を目指して研究が進められている。
【０００７】
従来のＣＭＳでは、撮影側における被写体の色の見えを再現していたのに対して、特開平９−１７２６４９号公報に開示されている色再現システムでは、撮影信号から被写体の分光反射率画像を推定し、分光反射率画像に観察照明光スペクトルをかけることにより、観察照明光下での三刺激値を求めて再現することにより観察側での色の見えを再現する。このような照明変換を行う方法では、実際の観察照明光下に被写体がある場合の三刺激値を再現するため、色順応等の人の視覚特性を考慮することなく正確に色の見えを再現することが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述した照明変換を行う色再現方法は、従来のＣＭＳとは異なり、カメラの分光感度がＣＩＥＸＹＺ等色関数と線形変換の関係にある必要はなく、研究段階である色順応モデルを用いる必要もないという利点がある一方、撮影側と観察側の照明光スペクトルデータ、カメラの分光感度データ、被写体の分光反射率の統計的性質に関するデータ等が多々必要となる。
【０００９】
このようなデータのうち、照明光スペクトルデータの測定を実施するには、一般に高価な分光光度計が必要とされ、実際の撮影環境及び観察環境下での測定が必要となるため、システムを簡便に構築することは難しかった。
【００１０】
また、観察照明光のスペクトル特性が被写体の色を再現するうえで必ずしも適した特性であるとは限らないため、微妙な色の違いを評価する場合、問題になることもある。
【００１１】
更に、観察を行う箇所が複数ある場合に、一般的には、それぞれ観察者ごとに異なる照明光が用いられる。それらの異なる照明光下での色を観察することになるため、例えば、遠隔医療における診断などの色に基づく判断やコミニュケーション、観察環境に依存しない絶対的な評価が必要な場合には、不都合が生じる場合が多くあった。
【００１２】
そこで本発明は、観察照明光のスペクトル測定をより簡便な三刺激値測定に置き換えることができ、なお且つ色再現に適した照明光スペクトル下での被写体の色再現が可能な照明変換を行う色再現システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、カラー画像入力手段と、上記カラー画像入力手段により得られたカラー画像信号を補正して三刺激値を算出する色推定手段と、上記色推定手段により得られた三刺激値の色を出力するカラー画像出力手段とからなる色再現システムにおいて、上記色推定手段は、観察照明光の三刺激値を測定する照明光測定手段と、上記照明光測定手段により得られた観察照明光の三刺激値と等しい三刺激値を与える仮想照明光スペクトルを算出する仮想照明光スペクトル算出手段と、カラー画像信号から仮想照明光スペクトル下での被写体の三刺激値を算出する三刺激値算出手段とを備える色再現システムを提供する。
【００１４】
さらに、本発明は、被写体を撮像するカラー画像入力手段と、上記カラー画像入力手段により得られたカラー画像信号から三刺激値を算出する色推定手段と、上記色推定手段により得られた三刺激値の色に基づくカラー画像信号を出力するカラー画像出力手段とからなる色再現システムにおいて、上記色推定手段は、観察照明光の三刺激値を測定する照明光測定手段と、上記照明光測定手段により得られた観察照明光の三刺激値と等しい三刺激値を与える仮想照明光スペクトルを観察照明光の三刺激値の線形変換により算出する仮想照明光スペクトル算出手段と、上記カラー画像信号から仮想照明光スペクトル下での上記被写体の三刺激値を算出する三刺激値算出手段と、を備える色再現システムを提供する。
【００１５】
さらに、カラー画像入力手段と、上記カラー画像入力手段により得られたカラー画像信号を補正して三刺激値を算出する色推定手段と、上記色推定手段により得られた三刺激値の色を出力するカラー画像出力手段とからなる色再現システムにおいて、上記色推定手段は、観察照明光の三刺激値を測定する照明光測定手段と、カラー画像信号から予め定めた標準照明光スペクトルの下での被写体の三
刺激値を算出する三刺激値算出手段と、標準照明光スペクトル下での被写体の三刺激値の色の見えを観察照明光の下で与える三刺激値を算出する対応色算出手段とを備える色再現システムを提供する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
まず、本発明による色再現システムの概要について説明する。
【００２１】
一般に、被写体の分光反射率ｆ（λ）から観察照明光下での被写体の色を再現するためには、観察照明光スペクトルＥ0 （λ）と、ＣＩＥ等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）と、から次式により算出される三刺激値Ｘ0 Ｙ0 Ｚ0 を再現することが必要となる。
【００２２】
【数１】
この場合、被写体が観察照明光下にある場合の三刺激値ＸＹＺが再現されるため、観察照明光の特性に応じて変化する人の視覚特性を考慮することなく正確な色再現が可能となる。
【００２４】
これに対して実際の観察照明光と異なる照明光下で算出された三刺激値ＸＹＺの色に対しては、一般には色順応などの人の視覚特性が異なるために観察照明光下での実際の見えとは異なる色として知覚されてしまう。
【００２５】
ところが人の色知覚は、三刺激値ＸＹＺが等しければ、スペクトルが異なっていても同じ色と知覚するため、同一の三刺激値ＸＹＺの照明光下では、そのスペクトルが異なっていても視覚特性は変化しない。
【００２６】
つまり、実際の観察照明光と同一の三刺激値ＸＹＺをもち、そのスペクトルの異なる仮想的な照明光下での被写体の三刺激値ＸＹＺを再現しても、その照明光下での色の見えを正確に再現することができる。
【００２７】
このような考えに基づいて、観察照明光の三刺激値ＸＹＺを測定し、これと同一の三刺激値ＸＹＺを与える仮想的な照明光スペクトルを算出し、この仮想照明光の下での被写体の三刺激値ＸＹＺを再現することで、観察照明光のスペクトルの測定を行うことなく正確な色再現が可能となる。
【００２８】
観察照明光の三刺激値ＸＹＺを与える仮想照明光スペクトルにはある程度、自由度があるが、予め設定した３つの独立な基底関数を用いることにより、一意に決定することができる。
【００２９】
予め定める基底関数をρi （λ）（ｉ＝１，２，３）とし、測定により得られた観察照明光の三刺激値をＸw0Ｙw0Ｚw0とすると、仮想照明光スペクトルＥh （λ）は、
【数２】
ただし、
【数３】
により得られる。
【００３２】
基底関数としては、例えばPublication CIE No.15.2(1986) に開示されている昼光の基底関数が利用できる。昼光スペクトルは３本の基底関数の線形和として与えられており、各基底関数の重み係数を定めることによりスペクトルを規定することができる。
【００３３】
図２に波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの太陽光スペクトルの３本の基底関数を示す。
【００３４】
ここで、三刺激値ＸＹＺが定まると、これらの３つの重み係数を定めることができるため、その三刺激値ＸＹＺに対応する昼光スペクトルを求めることができる。仮想照明光スペクトルＥh （λ）の下での被写体の三刺激値Ｘh Ｙh Ｚh は、
【数４】
であり、実際の観察照明光下での被写体の三刺激値Ｘ0 Ｙ0 Ｚ0 とは異なるが、照明光の違いによる人の視覚特性の変化による影響は受けない。
【００３６】
このように、実際の観察照明光と同一の三刺激値ＸＹＺを与える仮想照明光スペクトルの下での被写体の三刺激値ＸＹＺを再現することにより、照明光スペクトルの測定をすることなく、人の視覚特性の変化に影響されない色再現が可能となる。
【００３７】
ここで用いたように基底関数として、昼光の基底関数等を利用することにより、実際の観察側における照明光スペクトルの特性に関わらず、色評価用として優れた特性をもつ照明光スペクトルでの色再現に変換することができる。
【００３８】
また、仮想照明光スペクトルの基底関数を標準化することにより、同一の三刺激値ＸＹＺの照明光での色再現は、常に同一スペクトルの照明光での再現色となり、観察環境が異なっていても、より再現色の観察照明条件を統一化することができる。
【００３９】
撮影照明光スペクトルＥm （λ）の下で、分光感度ｒ（λ）、ｇ（λ）、ｂ（λ）のＲＧＢカメラにより撮影された分光反射率ｆ（λ）の被写体の撮影信号をそれぞれＲ、Ｇ、Ｂとし、観察照明光スペクトルＥ0 （λ）の下での被写体の三刺激値をＸf0Ｙf0Ｚf0とすると、
【数５】
と表され、任意の被写体に対してＲＧＢからＸfoＹf0Ｚf0を求めるためには、任意のｆ（λ）について、
【数６】
と表されることが必要となる。すなわち、
【数７】
を満たすことが必要となる。
【００４３】
実際には、システムがこのような条件を満たすことは非常に稀であるが、観察照明光スペクトルＥ0 （λ）を（８）式が満たされる仮想照明光スペクトルＥh （λ）に置き換えることにより可能となる。
【００４４】
この時、任意の被写体に対してＲＧＢから仮想照明光下の三刺激値Ｘf0Ｙf0Ｚf0を正確に求めることが可能となる。
【００４５】
このように実際の観察照明光とは、異なる仮想照明光下での色を再現する場合、再現色の見えが変わらないためには、観察照明光の三刺激値Ｘ0 Ｙ0 Ｚ0 と仮想照明光の三刺激値Ｘh Ｙh Ｚh が一致することが条件となる。
【００４６】
このような条件を満たす仮想照明光スペクトルＥｈ（λ）を求める手段として、Ｅｈ（λ）が次式の誤差関数ＥＸＹＺ及び値ＥＬｕｔｈｅｒを最小にするスペクトルを反復計算により求める。
【００４７】
【数８】
Ｅxyz 及びＥlutherが”０”となる場合、任意の分光反射率の被写体に対してカメラ撮影信号から仮想照明光下における被写体の三刺激値が得られ、実際の観察照明光の下で仮想照明光下と同じ色の見えとして観察することができる。
【００４９】
次に仮想照明光を、ただ一つの規定スペクトルとして与える場合について説明する。
【００５０】
この場合の仮想照明光を標準照明光とすると、標準照明光スペクトルＥs （λ）の下での被写体の三刺激値Ｘs Ｙs Ｚs は、次式で表される。
【００５１】
【数９】
標準照明光下でのＸs Ｙs Ｚs は、標準照明光の三刺激値ＸＹＺと異なる三刺激値ＸＹＺの観察照明光下ではその色の見えが異なる。
【００５３】
三刺激値ＸＹＺが異なる照明光下において、同一の見えとなるような被写体の三刺激値ＸＹＺを対応色と称し、被写体の三刺激値Ｘs Ｙs Ｚs の観察照明光下での対応色を求めて再現することにより、被写体の標準照明光下での色の見えを観察光下で再現することができる。
【００５４】
対応色を求める方法としては、色順応のメカニズムをモデル化した人の色知覚モデルが用いられる。
【００５５】
この色順応モデルとしては、他のモデルの基礎となるフォン・クリースモデルなどいくつかのモデルが提案されている。フォン・クリースモデルによる標準照明光下にある被写体の三刺激値Ｘs Ｙs Ｚs の対応色Ｘc Ｙc Ｚc は、標準照明光の三刺激値をＸwsＹwsＺws、観察照明光三刺激値をＸW0ＹW0ＺW0とすると、次式で与えられる。
【００５６】
【数１０】
ただし、Ｍは三刺激値ＸＹＺから錐体の刺激量に変換する３×３の行列である。このような色順応のみを考慮した色順応モデルのほか、更に多くの知覚量を予測する色の見えモデルが提案されており、観察環境の違いに応じて利用することができる。
【００５８】
このように標準照明光下での被写体の三刺激値を求め、標準照明光下における三刺激値の色の見えを観察照明光下で再現することにより、複数の異なる観察照明光下においても同一の照明光スペクトルの下での被写体の色の見えを観察することが可能となる。
【００５９】
これにより、被写体の観察照明光環境を撮影側、観察側の照明光に依存せずに標準化することができる。ここで用いる標準照明光スペクトルとして演色性に優れたスペクトルを規定することにより、撮影側及び観察側の照明光に依存せずに優れた特性をもつ照明光スペクトルでの色再現が可能となる。また、この場合も観察照明光のスペクトルを測定する必要はなく、三刺激値ＸＹＺの測定に置き換えることができる。
【００６０】
次に図１には、本発明による第１の実施形態に係る画像処理装置の構成例を示し説明する。また図３には、図１に示した色補正装置５の詳細な構成及びそれぞれのデータ（［］は、図示したデータの参照符号）の流れを示す。
【００６１】
本実施形態の画像処理装置は、画像データ等のデータ転送が可能な任意の回線により接続された撮影側Ａと観察側Ｂとに分れた仮想照明色再現システムとして構成されている。
【００６２】
撮影側Ａには、撮影照明光２下で被写体３を撮影するＲＧＢカラーカメラ１と、撮影照明光スペクトルを測定する簡易分光計４と、被写体３の三刺激値データを算出し、モニタプロファイルデータを用いてＣＲＴモニタ６ヘの入力信号に変換する色補正装置５とが配置される。また、観察側Ｂには、ＣＲＴモニタ６と観察照明光８の三刺激値を測定する照明光色測定装置７とが配置される。
【００６３】
撮影側Ａでは、ＲＧＢカラーカメラ１により撮影照明光２の下で被写体３を撮影し、ＲＧＢ画像を得る。そして、簡易分光計４により撮影照明光スペクトルデータ［ＭＳ］を測定する。この簡易分光計４は、例えば、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長領域における照明光スペクトルの放射強度を１ｎｍ間隔で測定するものである。得られたＲＧＢ画像データ［ＣＲＧＢ］と撮影照明光スペクトルデータは、色補正装置５に送られる。
【００６４】
観察側Ｂでは、ＣＲＴモニタ６上に設置された照明光色測定装置７により観察照明光８の三刺激値［ＩＸＹＺ］を測定する。
【００６５】
照明光色測定装置７は、図示しない３枚のフィルタにより三刺激値ＸＹＺ等色関数に近似した分光感度をもつ、３つのセンサから構成されており、ＣＲＴモニタ６近傍の観察照明光８の三刺激値ＸＹＺを測定する。
【００６６】
観察照明光８の三刺激値ＸＹＺは、撮影側の色補正装置５に伝送される。色補正装置５では、予め保存しておいたＲＧＢカラーカメラ１の分光感度データ［ｈ］及び被写体特性データ［σ］と、ＲＧＢカラーカメラ１から入力したＲＧＢ画像データと、から被写体３の分光反射率データ［ｆ］を算出する。
【００６７】
また、照明光色測定装置７により測定した観察照明光８の三刺激値データと、予め保存しておいた基底関数［ρ］とから仮想照明光スペクトルデータ［ＯＳ］を算出する。上記被写体３の分光反射率データと、予め保存しておいた等色関数データ［ＣＭＦ］と、算出した仮想照明光スペクトルデータとから被写体３の三刺激値データ［ＯＸＹＺ］を算出する。
【００６８】
求められた被写体３の三刺激値データは、モニタプロファイルデータ［ＭＴＰ］を用いてＣＲＴモニタ６ヘの入力信号［ＭＲＧＢ］に変換された後に観察側のＣＲＴモニタ６に伝送される。観察者は、観察照明光８の下でＣＲＴモニタ６上に表示された被写体３のカラー画像を観察する。
【００６９】
次に図３を参照して、上記色補正装置５の詳細な構成を示し説明する。
【００７０】
この色補正装置５は、ＲＧＢ画像データから被写体の分光反射率データを算出する分光反射率算出装置９と、観察照明光８の三刺激値データから仮想照明光スペクトルを算出する仮想照明光スペクトル算出装置１０と、被写体の分光反射率データから被写体３の三刺激値を算出する三刺激値算出装置１１と、被写体３の三刺激値をＣＲＴモニタ６ヘの入力信号に変換する出力信号算出装置１２と、記憶装置１３とで構成されている。
【００７１】
このような構成において、分光反射率算出装置９は、ＲＧＢカラーカメラ１から入力したＲＧＢ画像データから、簡易分光計４により測定した撮影照明光スペクトルデータＳM （λ）、記憶装置１３に予め保存されている被写体特性データ、ＲＧＢカラーカメラ１の分光感度データを用いて被写体３の分光反射率ｆ（λ）を算出する。
【００７２】
撮影照明光スペクトルデータＳM （λ）は、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長領域において、１ｎｍ間隔で放射強度データをもっている。
【００７３】
被写体特性データは、被写体３の分光反射率の３本の基底関数データσ1 （λ）、σ2 （λ）、σ3 （λ）からなり、各基底関数は、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長領域において、１ｎｍ間隔で値をもっている。基底関数は、被写体の種類に応じて作成されるもので、分光反射率の相関行列の固有ベクトルである。
【００７４】
基底関数の線形和により被写体の分光反射率を表すことができる。ＲＧＢカラーカメラの分光感度データは、Ｒ，Ｇ，Ｂ各チャンネルごとにｈr （λ）、ｈg （λ）、ｈb （λ）の３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長領域において、１ｎｍで感度値データをもっている。
【００７５】
この分光反射率算出装置９では、次式に基づいて、分光反射率ｆ（λ）を算出する。
【００７６】
【数１１】
但し、
【数１２】
ここで、・は内積、ｔは転置、−１は逆行列を表す。
【００７９】
仮想照明光スペクトル算出装置１０は、照明光色測定装置７により測定された観察照明光の三刺激値ＸW0ＹW0ＺW0を入力し、記憶装置１３から予め定めた昼光スペクトルの基底関数ρ1 （λ）、ρ2 （λ）、ρ 3（λ）を入力し、仮想照明光スペクトルＥｈ（λ）を出力する。
【００８０】
仮想照明光スペクトルＥh （λ）は、基底関数ρ1 （λ）、ρ2 （λ）、ρ 3（λ）の線形和であり、且つその三刺激値が観察照明光８の三刺激値ＸW0ＹW0ＺW0となるスペクトルで、（２），（３）式により算出される。
【００８１】
三刺激値算出装置１１は、分光反射率算出装置９で算出された被写体３の分光反射率データｆ（λ）と、記憶装置１３に予め保存しておいた等色関数データｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）、仮想照明光スペクトル算出装置に１０おいて算出した仮想照明光スペクトルデータＥh （λ）とから仮想照明光スペクトル下の被写体の三刺激値ＸＹＺを算出する。
【００８２】
仮想照明光スペクトル下の被写体の三刺激値Ｘh Ｙh Ｚh は、（４）式に基づいて算出される。
【００８３】
出力信号算出装置１２は、被写体３の三刺激値Ｘh Ｙh Ｚh をモニタプロファイルデータを用いてＣＲＴモニタ６に表示するための入力信号Ｒm Ｇm Ｂm に変換する。
【００８４】
モニタプロファイルデータは、３行３列のマトリクスとＲＧＢ各色のト一ン補正データとからなり、予め測定により得られたデータが記憶装置１３に保存されている。三刺激値Ｘh Ｙh Ｚh は、マトリクス変換によりＸh Ｙh Ｚh とは線形な関係にあるＲL ＧL ＢL に変換され、ＲL ＧL ＢL は、ＣＲＴモニタのＲＧＢそれぞれの入力に対する出力輝度の関係を与えるγr ［Ｒ］、γg ［Ｇ］、γb ［Ｂ］、の逆関数により入力信号値Ｒm Ｇm Ｂm に変換される。三刺激値Ｘh Ｙh Ｚh から入力信号Ｒm Ｇm Ｂm は、次式に基づいて算出される。
【００８５】
【数１３】
色補正装置５により算出された入力信号Ｒm Ｇm Ｂm は、ＣＲＴモニタ６に出力される。ＣＲＴモニタ６では、各画素がＲm Ｇm Ｂm により構成されるカラー画像が表示され、観察者は、観察照明光８の下で観察する。観察時に観察者が、観察照明光８に順応するよう、ＣＲＴモニタ６にはＣＲＴモニタ６に固有の「白」を表示しないものとする。
【００８７】
図４には、本発明による画像処理装置に係る第２の実施形態の色補正装置の構成を示し説明する。尚、本実施形態で色補正装置以外の構成は、前述した第１の実施形態において説明した図１に示す構成と同等であるため同じ参照符号を付して省略し、ここでは色補正装置について詳細に説明する。また、［］は、図示したデータの参照符号を示している。
【００８８】
本実施形態の色補正装置１４は、カメラ撮影信号のＲＧＢ値から仮想照明光下での三刺激値ＸＹＺ変換用マトリクスを作成する仮想照明光スペクトル算出装置１０と、被写体の仮想照明光下での三刺激値を算出する三刺激値算出装置１１と、被写体３の三刺激値をＣＲＴモニタ６への入力信号［ＭＲＧＢ］に変換する出力信号算出装置１２と、記憶装置１３とから構成されている。
【００８９】
以下に上記色補正装置を構成する各装置について詳細に説明する。
【００９０】
仮想照明光スペクトル算出装置１０は、簡易分光計４により測定された撮影照明光スペクトルデータ［ＭＳ］、記憶装置１３に予め保存されていたＲＧＢカラーカメラ１の分光感度データ［ｈ］、等色関数データ［ＣＭＦ］、照明光色測定装置７により得られた観察照明光の三刺激値データ［ＩＸＹＺ］とから仮想照明光スペクトルを作成し、ＲＧＢカラーカメラ１から出力したＲＧＢ値［ＣＲＧＢ］から仮想照明光下での被写体の三刺激値Ｘh Ｙh Ｚh ［ＯＸＹＺ］を算出するための変換マトリクス［ＭＴＸ］を作成する。
【００９１】
仮想照明光スペクトルは（９）式、（１Ｏ）式の値が最小もしくは閾値以下となるスペクトルとする。このようなスペクトルを各波長のスペクトル値の調整と（９）式、（１０）式の評価値の反復計算により求める。このようにして定まった仮想照明光スペクトルにおいて、（１１）により算出されるｍ１１〜ｍ３３を要素とするマトリクスを変換マトリクスとして三刺激値算出装置に出力する。
【００９２】
三刺激値算出装置１１は、ＲＧＢカラーカメラ１により得られたＲＧＢ画像データを、仮想照明光スペクトル算出装置１０により得られた変換マトリクスにより三刺激値ＸＹＺに変換する。
【００９３】
尚、上記出力信号算出装置１２は、前述した第１の実施形態において説明した図２に示した出力信号算出装置１２と同等であり、ここでの説明は省略する。
【００９４】
次に図５には、本発明による画像処理装置の第３の実施形態に係る色補正装置の構成を示して説明する。尚、本実施形態の色補正装置以外の構成は、図２に示した第１の実施形態における構成と同等であり、同じ参照符号を付してその詳細な説明は省略する。また、［］は、図示したデータの参照符号を示している。
【００９５】
本実施形態の色補正装置１５は、ＲＧＢ画像データから被写体３（図示せず）の分光反射率データ［ｆ］を算出する分光反射率算出装置９と、被写体３の分光反射率データから被写体３の標準照明光下での被写体の三刺激値［ＳＸＹＺ］を算出する三刺激値算出装置１６と、標準照明光下での三刺激値から観察照明光下での対応色の被写体の三刺激値［ＣＸＹＺ］を算出する対応色算出装置１７、対応色の三刺激値をＣＲＴモニタ６ヘの入力信号［ＭＲＧＢ］に変換する出力信号算出装置１２と記憶装置１３から構成されている。
【００９６】
以下に、色補正装置１５内の図３に示した構成と異なる三刺激値算出装置１６及び、対応色算出装置１７について説明する。
【００９７】
三刺激値算出装置１６は、分光反射率算出装置９で算出された被写体３の分光反射率データｆ（λ）［ｆ］と、予め保存しておいた等色関数データｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）［ＣＭＦ］、及び標準照明光スペクトルデータＥs （λ）［ＳＳ］とから標準照明光下での被写体３の三刺激値Ｘs Ｙs Ｚs ［ＳＸＹＺ］を算出する。標準照明光スペクトルデータＥs （λ）は、ＣＩＥ Ｄ６５のスペクトル分布のデータが、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長領域において、１ｎｍ間隔で与えられている。
【００９８】
ＣＩＥ Ｄ６５のスペクトル分布は、相対値で定義されているが、ここでは、標準的なＣＲＴモニタ６の観察環境に適した絶対値データとなっている。
【００９９】
対応色算出装置１７は、三刺激値算出装置１６で算出された標準照明光下での被写体３の三刺激値Ｘs Ｙs Ｚs を観察照明光下での対応色に変換する。
【０１００】
標準照明光の三刺激値ＸWSＹWSＺWS［ＪＸＹＺ］が記憶装置１３から入力され、観察照明光の三刺激値ＸW0ＹW0ＺW0［ＩＸＹＺ］が照明光色測定装置７から入力される。
【０１０１】
対応色の三刺激値Ｘc Ｙc Ｚc は、（１３）式に基づいて算出される。（１３）式のマトリクスＭのデータは、対応色算出装置１７内部に記憶されており、以下の値が格納されている。
【０１０２】
【数１４】
対応色の三刺激値Ｘc Ｙc Ｚc ［ＣＸＹＺ］は、モニタプロファイルを用いて、モニタ入力信号Ｒm Ｇm Ｂm ［ＭＲＧＢ］に変換される。ＣＲＴモニタ６には、各画素がＲm Ｇm Ｂm により構成されるカラー画像が表示され、観察者は観察照明光の下でＣＲＴモニタ６に表示されたカラー画像を観察する。
【０１０４】
よって、観察者は、観察照明光下で標準照明光下の被写体の色の見えを観察することができる。
【０１０５】
次に図６には、本発明による第４の実施形態に係る画像処理装置の使用例を示し説明する。
【０１０６】
本実施形態は、例えば、診療所２１内の撮影照明光２２下で被写体となる患者２３がマルチスペクトルカメラ（ＭＳＣ）２４により撮影され、静止画像として得られる。
【０１０７】
ＭＳＣ２４は、例えば、図７に示したような７枚の透過波長帯が異なる干渉フィルタ２５を装填したフィルタターレット２６を図８に示すように備えており、モータ４０により回転するフィルタターレット２６と同期して、撮影レンズ系４１を通った光像を７チャンネルの画像データとしてＣＣＤ４２で取り込む。
【０１０８】
ＭＳＣ２４により撮影された患者２３の画像データは、７チャンネルの静止画像データとしてコンピュータ２７内に取り込まれる。患者２３の背後には、分光反射率が一定値とみなせる白色の背景板２８が設置されており、マルチスペクトルカメラ２４と併置されている分光計２９により撮影照明光の背景板２８からの反射光スペクトルを測定する。
【０１０９】
測定データは、コンピュータ２７内に取り込まれ、予め保存しておいた背景板２８の分光反射率で除算されて撮影照明光スペクトルが算出される。診療所２１と病院３１とは通信回線３２により結ばれており、病院３１のＣＲＴモニタ３３近傍に設置された観察照明光測定器３４により測定された観察照明光３５の三刺激値ＸＹＺは、通信回線３２を通じて診療所２１に伝送される。
【０１１０】
仮想照明光スペクトルＥh （λ）は、観察照明光３５の三刺激値ＸＹＺをもとに第１の実施形態と同様の方法により作成されるものとする。
【０１１１】
仮想照明光スペクトルが算出された後に、仮想照明光スペクトルデータ、撮影データ、予めコンピュータ２７内に保存されていたマルチスペクトルカメラ２４の分光感度データ、被写体特性データをもとに被写体２３のＸＹＺ画像データが算出され、ＸＹＺ画像データが通信回線３２を通じて病院３１のコンピュータ３６に伝送される。三刺激値ＸＹＺは、（１９）式、（２０）式に基づいて算出される。
【０１１２】
【数１５】
マトリクスＡ、Ｂの要素ａij、ｂijは、
【数１６】
である。＜＞は期待値演算を表し、被写体特性＜ｆ（λ）ｆ（λ' ）＞は診断に重要となる肌の分光反射率の期待値であり、予めデータベースの一つとして記憶装置に保存されている。病院３１のコンピュータ３３では診療所２１から送られてきた患者２３のＸＹＺ画像データを予め保存しておいたＣＲＴモニタ３３のプロファイルデータを用いて、ＣＲＴモニタ３３のＲＧＢ入力信号に変換する。
【０１１５】
患者２３のＲＧＢ入力信号画像は、ＣＲＴモニタ３３上に表示され、医者等の観察者３７は、観察照明光３５下にてＣＲＴモニタ３３上のカラー画像を観察する。
【０１１６】
病院３１のＣＲＴモニタ３３の背後には白い背景板３８が設置されており、観察者３７は観察照明光３５の背景板３８からの反射光に十分順応するように配慮されている。
【０１１７】
背景板３８の分光反射率ｐ（λ）が一定値でない場合には、仮想照明光スペクトルの算出に用いる観察照明光３５の三刺激値Ｘ0 Ｙ0 Ｚ0 を次式により与えられる背景板３８の三刺激値Ｘb Ｙb Ｚb に置き換える。
【０１１８】
【数１７】
観察照明光測定器３４は、観察照明光３５もしくは（２１）により与えられる背景板３８からの観察照明光３５の反射光の三刺激値を直接測定する。
【０１２０】
また、ＣＲＴモニタ３３のモニタプロファイルを作成するための測定器の機能を兼るものとする。
【０１２１】
図９に本発明の画像処理装置の第５の実施形態を示す。この発明の実施形態は、次のように構成されている。前述した第４の実施形態において、観察照明光の三刺激値を測定する装置として観察照明光測定器が用いられていた。
【０１２２】
観察照明光の三刺激値を正確に測定するためには、観察照明光測定器の分光感度が等色関数と線形な変換関係になくてはならない。
【０１２３】
このような特別な感度特性を持つ測定器の代替えとして、分光反射率が既知の９枚の色票を含むカラーチャート３９と分光感度が既知のデジタルカメラ４０を用いる。カラーチャート３９は、ＣＲＴモニタ近傍に配置し、各色票から反射される観察照明光の反射光をデジタルカメラ４０により撮影する。それぞれの色票の撮影信号は、通信回線４１を通して、病院３１内のコンピュータ３６に伝送される。病院３１内のコンピュータ３６の照明光三刺激値算出処理部において、色票の撮影信号と予め保存しておいたデジタルカメラ４０の分光感度データ、色票の分光反射率データ、等色関数データとから観察照明光の三刺激値を算出し、通信回線４２を通して図示しない診療所のコンピュータに伝送する。照明光三刺激値算出処理部の構成を図１０に示す。
【０１２４】
変換マトリクス算出部５１は、コンピュータ３６内に配置された、デジタルカメラ分光感度データ保存部５４に予め保存されていたデジタルカメラ４０の分光感度データｈ、色票分光反射率データ保存部５３に予め保存されていた色票の分光反射率データＣＳＲ及び、等色関数データ保存部５２に予め保存されていた等色関数データＣＭＦから、色票撮影信号入力部５５からの色票の撮影信号ＲＧＢを観察照明光の三刺激値ＸＹＺに変換するための変換マトリクスＭＴＸを算出する。
【０１２５】
上記変換マトリクスＭＴＸは、等色関数をxyzi（λ）（ｉ＝ｘ，ｙ，ｚ）、デジタルカメラ４０の分光感度をｈi （λ）（ｉ＝１〜３）、色票の分光反射率をｆj （λ）（ｊ＝１〜９）とすると次式に基づいて算出される。
【０１２６】
【数１８】
変換マトリクス算出部５１から算出された変換マトリクスＭＴＸは、三刺激値算出部５６に送られる。この三刺激値算出部５６では、色票撮影信号入力部５５により入力された色票画像から各色票の平均信号値を算出し、変換マトリクスＭＴＸをかけることにより観察照明光の三刺激値ＸＹＺを算出し、三刺激値保存部５７に保存する。
【０１２８】
本実施形態では、９枚の色票を用いているが、色票の枚数はこれに限定されるものではない。また、３チャンネルの感度をもつデジタルカメラを撮影側と同様にマルチスペクトルカメラや４チャンネル以上のデジタルカメラとすることも可能である。
【０１２９】
このようにデジタルカメラと色票を用いて観察照明光の三刺激値測定を行うことにより、高価な測定器を用いる必要がなくなる。また、一般に通常のデジタルカメラの分光感度特性は等色関数と線形変換関係にないため、正確に三刺激値を測定することができないが、色票と組み合わせることにより、より高精度な測定が可能となる。
【０１３０】
以上の実施形態について説明したが、本明細書には以下のような発明も含まれている。
【０１３１】
（１）カラー画像入力手段と、
上記カラー画像入力手段により得られたカラー画像信号を補正して三刺激値を算出する色推定手段と、
上記色推定手段により得られた三刺激値の色を出力するカラー画像出力手段とからなる色再現システムにおいて、
上記色推定手段は、
観察照明光の三刺激値を測定する照明光測定手段と、
上記照明光測定手段により得られた観察照明光の三刺激値と等しい三刺激値を与える仮想照明光スペクトルを算出する仮想照明光スペクトル算出手段と、
カラー画像信号から仮想照明光スペクトルのもとでの被写体の三刺激値を算出する三刺激値算出手段と、
を有することを特徴とする色再現システム。
【０１３２】
この発明は、第１の実施形態（図１及び図３）と、第２の実施形態（図４）と、第４の実施形態（図６、図７及び図８）とが対応する。
【０１３３】
この発明は、以下の作用効果がある。
【０１３４】
観察照明光と三刺激値が等しい仮想照明光スペクトル下での被写体の三刺激値を再現することにより、観察照明光のスペクトルを測定することなく色順応等の人の色知覚特性の変化に影響されない色再現が可能となる。
【０１３５】
なお、本発明では観察照明光と仮想照明光の三刺激値が同じになるように仮想照明光スペクトルを求めると記述したが、観察者が観察照明光の物体からの反射光に順応している場合には、順応している対象となる物体の反射光の三刺激値と等しい三刺激値をもつスペクトルを仮想照明光スペクトルとする。
【０１３６】
また、カラー画像出力手段は出力信号算出装置とＣＲＴモニタとしたが、これに限られるものではない。
【０１３７】
ＣＲＴモニタを液晶ディスプレー、プラズマディスプレー等他の表示装置やプリンタ等の画像形成装置に置き換えることは容易である。この場合三刺激値を出力装置の信号に変換するための出力信号算出装置では、個々の出力装置に応じたデータを用いて変換を行う。
【０１３８】
（２）上記仮想照明光スペクトル算出手段は、
規定照明光スペクトル基底関数の線形和によりスペクトルを算出することを特徴とする上記（１）項に記載の色再現システム。
【０１３９】
この発明は、第１の実施形態（図１及び図３）、第４の実施形態（図６、図７及び図８）が対応する。
【０１４０】
この発明は、以下の作用効果がある。
【０１４１】
観察照明光と三刺激値が等しい仮想照明光スペクトル下での被写体の三刺激値を再現することにより、観察照明光のスペクトルを測定することなく色順応等の人の色知覚特性の変化に影響されない色再現が可能となる。更に基底関数の線形和によりスペクトルを算出することにより、実際の観察光スペクトルよりも演色性に優れた照明光下での色再現が可能となる。また、このような基底関数を標準化することにより、観察照明光の三刺激値が定まるとスペクトルが一意に定まることから、従来では三刺激値もしくは色度値、色温度での規定しかできなかった観察照明光の特性をスペクトルレベルで標準化することが容易になる。
【０１４２】
（３）上記仮想照明光スペクトル算出手段は、
カラー画像入力手段の分光感度と撮影照明光スペクトルの積が等色関数と仮想照明光スペクトルの積と線形変換となるスペクトルを算出することを特徴とする上記（１）項に記載の色再現システム。
【０１４３】
この発明は、第２の実施形態（図４）が対応する。
【０１４４】
この発明は、以下の作用効果がある。
【０１４５】
観察照明光と三刺激値が等しい仮想照明光スペクトル下での被写体の三刺激値を再現することにより、観察照明光のスペクトルを測定することなく色順応等の人の色知覚特性の変化に影響されない色再現が可能となる。更に、従来は撮影照明光とは異なる観察照明光のもとでの被写体の三刺激値を正確に求めるためには、被写体の分光反射率の基底関数がカラー画像入力手段のチャンネル数以下となることが必要であった。
【０１４６】
このため、被写体が人肌など特定の対象に限定されるか、もしくはマルチスペクトルカメラのように多チャンネルを有する特殊なカラー画像入力装置が必要であった。仮想照明光スペクトルをカラー画像入力手段の分光感度と撮影照明光スペクトルの積が等色関数と仮想照明光スペクトルの積と線形変換となるスペクトルとすることにより、任意の被写体に対して正確に仮想照明光下での三刺激値を求めることが可能となる。
【０１４７】
（４）カラー画像入力手段と、
上記カラー画像入力手段により得られたカラー画像信号を補正して三刺激値を算出する色推定手段と、
上記色推定手段により得られた三刺激値の色を出力するカラー画像出力手段とからなる色再現システムにおいて、
上記色推定手段は、
観察照明光の三刺激値を測定する照明光測定手段と、
カラー画像信号から予め定めた標準照明光スペクトルの下での被写体の三刺激値を算出する三刺激値算出手段と、
標準照明光スペクトルの下での被写体の三刺激値の色の見えを観察照明光の下で与える三刺激値を算出する対応色算出手段と、
を有することを特徴とする色再現システム。
【０１４８】
この発明は、第３の実施形態（図３及び図５）が対応する。
【０１４９】
この発明は、以下の作用効果がある。
【０１５０】
所定の標準照明光スペクトルの下での被写体の三刺激値を算出し、その標準照明光スペクトルの下での被写体の三刺激値の色の見えを観察照明光の下で与える三刺激値を再現することにより、撮影照明光や観察照明光に依存せずに常に一定の標準照明光スペクトル下での被写体の色を観察することが可能となる。これにより、複数の異なる観察照明光下の場所で同一の被写体画像を観察しても、全ての観察地において同一の色を観察することが可能となる。また、標準照明光スペクトルを色の観察においてすぐれた特性をもつスペクトルに規定しておくことにより、実際の観察照明光よりも優れた特性の照明光下での色を観察することができる。
【０１５１】
（５）所定の被写体をカラー画像として撮像し、撮像したカラー画像の色補正を行い、回線によりデータ転送が可能な色再現システムにおいて、
撮影照明光下で被写体を撮像するカラーカメラと、
上記撮影照明光のスペクトルを測定する簡易分光計と、
被写体を観察する側の観察照明光の三刺激値を測定して、回線を介して色補正装置に観察照明光の三刺激値データを転送する照明光色測定装置と、
転送された上記観察照明光の三刺激値に基づいて作成された仮想照明光スペクトル下での上記被写体の三刺激値を算出し、モニタプロファイルデータを用いて、モニタ信号に変換する色補正装置と、
上記色補正装置により、色補正された被写体像を含むカラー画像を表示するためのモニタと、
を具備する色補正装置と、を具備することを特徴とする色再現システム。
【０１５２】
この発明は、第１の実施形態（図１及び図３）、第４の実施形態（図６）とが対応する。
【０１５３】
この発明は、以下の作用効果がある。
【０１５４】
撮影箇所と観察箇所とが回線で接続され、遠隔地における色再現が実施でき、観察照明光の三刺激値と等しい三刺激値を与える仮想照明光スペクトル下での被写体の三刺激値を再現することにより、観察照明光のスペクトルを測定することなく、色順応等の人の色知覚特性の変化に影響されない色再現が可能となる。
【０１５５】
（６）上記（５）に記載の上記色再現システムの色補正装置は、
昼光スペクトルの基底関数ρ、モニタプロファイルデータＭＴＰ、等色関数データＣＭＦ、及び上記ＲＧＢカラーカメラの分光感度データｈを予め記憶する記憶装置と、
上記照明光色測定装置により測定された観察照明光の三刺激値ＩＸＹＺと、上記記憶装置からの上記基底関数ρとから仮想照明光スペクトルデータＯＳを算出する仮想照明光スペクトル算出装置と、
上記記憶装置からの被写体特性データσ及び分光感度データｈと、上記ＲＧＢカラーカメラから入力したＲＧＢ画像データＣＲＧＢと簡易分光計からの撮影照明スペクトルとから被写体の分光反射率データｆを算出する分光反射率算出装置と、
上記記憶装置からの等色関数データＣＭＦと、上記仮想照明光スペクトル算出装置からの仮想照明光スペクトルデータＯＳと、上記分光反射率算出装置からの分光反射率データｆとから被写体の三刺激値データＯＸＹＺを算出する三刺激値算出装置と、
上記記憶装置からのモニタプロファイルデータＭＴＰと、上記三刺激値算出装置からの三刺激値データＯＸＹＺとから上記モニタ信号となるＲＧＢ画像データＣＲＧＢを算出する出力信号算出装置で構成される。
【０１５６】
この発明は、第１の実施形態（図３）が対応する。
【０１５７】
この発明は、以下の作用効果がある。
【０１５８】
観察照明光の三刺激値と等しい三刺激値を与える仮想照明光スペクトル下での被写体の三刺激値を再現することにより、観察照明光のスペクトルを測定することなく、色順応等の人の色知覚特性の変化に影響されない色再現が可能となる。所定の標準照明光スペクトルの下での被写体の三刺激値を算出し、その標準照明光スペクトルの下での被写体の三刺激値の色の見えを観察照明光の下で与える三刺激値を再現することにより、撮影照明光や観察照明光に依存せずに常に一定の標準照明光スペクトル下での被写体の色を観察することが可能となる。
【０１５９】
（７）上記（５）に記載の上記色再現システムの色補正装置は、
モニタプロファイルデータＭＴＰ、等色関数データＣＭＦ及び上記ＲＧＢカラーカメラの分光感度データｈを予め記憶する記憶装置と、
上記照明光色測定装置により測定された観察照明光の三刺激値ＩＸＹＺと、上記記憶装置からのモニタプロファイルデータＭＴＰ、等色関数データＣＭＦとから変換マトリクスＭＴＸを算出する仮想照明光スペクトル算出装置と、
上記仮想照明光スペクトル算出装置からの変換マトリクスＭＴＸと、上記ＲＧＢカラーカメラから入力したＲＧＢ画像データＣＲＧＢとから被写体の三刺激値データＯＸＹＺを算出する三刺激値算出装置と、
上記記憶装置からのモニタプロファイルデータＭＴＰと、上記三刺激値算出装置からの三刺激値データＯＸＹＺとから上記モニタ信号となるＲＧＢ画像データＣＲＧＢを算出する出力信号算出装置とで構成される。
【０１６０】
この発明は、第２の実施形態（図４）が対応する。
【０１６１】
この発明は、上記（３）項と同等の作用効果がある。
【０１６２】
（８）上記（５）に記載の上記色再現システムの色補正装置は、
被写体特性データσ、モニタプロファイルデータＭＴＰ、等色関数データＣＭＦ、標準照明光スペクトルデータＳＳ、標準照明光の三刺激値ＪＸＹＺ及び上記ＲＧＢカラーカメラの分光感度データｈを予め記憶する記憶装置と、
上記記憶装置からの被写体特性データσ及び分光感度データｈと、上記ＲＧＢカラーカメラから入力したＲＧＢ画像データＣＲＧＢと、上記簡易分光計からの撮影照明光スペクトルデータＭＳとから被写体の分光反射率データｆを算出する分光反射率算出装置と、
上記分光反射率算出装置からの分光反射率データｆと、上記記憶装置からの等色関数データＣＭＦ及び標準照明光スペクトルデータＳＳとから標準照明光下での被写体の三刺激値ＳＸＹＺを算出する三刺激値算出装置と、
上記三刺激値算出装置からの三刺激値ＳＸＹＺと、上記記憶装置からの標準照明光の三刺激値ＪＸＹＺと、上記照明光色測定装置からの観察照明光の三刺激値ＩＸＹＺとから対応色の被写体の三刺激値ＣＸＹＺを算出する対応色算出装置と、 上記対応色算出装置からの三刺激値ＣＸＹＺと、上記記憶装置からのモニタプロファイルデータＭＴＰとから上記モニタ信号となるＲＧＢ画像データＣＲＧＢを算出する出力信号算出装置で構成される。
【０１６３】
この発明は、第３の実施形態（図５）が対応する。
【０１６４】
この発明は、上記（４）項と同等の作用効果がある。
【０１６５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、観察照明光のスペクトル測定をより簡便な三刺激値測定に置き換えることができ、なお色再現に適した照明光スペクトル下での被写体の色再現が可能な照明変換を行う色再現システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る画像処理装置の構成例を示す図である。
【図２】波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの太陽光スペクトルにおける３本の基底関数を示す図である。
【図３】図１に示した色補正装置の詳細な構成を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る画像処理装置の色補正装置の構成を示す図である。
【図５】第３の実施形態に係る画像処理装置の色補正装置の構成を示す図である。
【図６】第４の実施形態に係る画像処理装置の使用例を示す図である。
【図７】第４の実施形態に用いたマルチスペクトルカメラ（ＭＳＣ）が備えるフィルタターレットの構成例を示す図である。
【図８】第４の実施形態に用いたマルチスペクトルカメラ（ＭＳＣ）の構成例を示す図である。
【図９】第５の実施形態に係る画像処理装置の使用例を示す図である。
【図１０】第５の実施形態における照明光三刺激値算出処理部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ＲＧＢカラーカメラ
２…撮影照明光
３…被写体
４…簡易分光計
５…色補正装置
６…ＣＲＴモニタ
７…照明光色測定装置
８…観察照明光
Ａ…撮影側
Ｂ…観察側
Claims (4)
- 被写体を撮像するカラー画像入力手段と、
上記カラー画像入力手段により得られたカラー画像信号から三刺激値を算出する色推定手段と、上記色推定手段により得られた三刺激値の色に基づくカラー画像信号を出力するカラー画像出力手段とからなる色再現システムにおいて、
上記色推定手段は、
観察照明光の三刺激値を測定する照明光測定手段と、
上記照明光測定手段により得られた観察照明光の三刺激値と等しい三刺激値を与える仮想照明光スペクトルを観察照明光の三刺激値の線形変換により算出する仮想照明光スペクトル算出手段と、
上記カラー画像信号から仮想照明光スペクトル下での上記被写体の三刺激値を算出する三刺激値算出手段と、
を具備することを特徴とする色再現システム。 - 画像の分光反射率から三刺激値を算出する色推定手段と、上記色推定手段により得られた三刺激値の色に基づくカラー画像信号を出力するカラー画像出力手段とからなる色再現システムにおいて、
上記色推定手段は、
観察照明光の三刺激値を測定する照明光測定手段と、
上記照明光測定手段により得られた観察照明光の三刺激値と等しい三刺激値を与える仮想照明光スペクトルを観察照明光の三刺激値の線形変換により算出する仮想照明光スペクトル算出手段と、
上記カラー画像信号から仮想照明光スペクトル下での上記被写体の三刺激値を算出する三刺激値算出手段と、
を具備することを特徴とする色再現システム。 - 上記線形変換は、予め設定された照明光スペクトル基底関数と等色関数の情報を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の色再現システム。
- 上記照明光測定手段は、デジタルカメラからなり、
前記観察照明光の三刺激値は、上記デジタルカメラにより撮影された所定の複数の色を含む色票の撮影信号から推定されることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の色再現システム。
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