JP4443838B2 - 色相別色調整処理回路及びその方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビ、モニター等の表示装置、コンピュータグラフィックス画像を作成する画像処理機器等に使用するデータ処理に関しており、赤／緑／青の３色で表現する画像データを使用機器等に合わせて色調整処理をする色調整装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モニター等の表示装置において入力された色信号を表示する際に、使用条件等に合わせて所望の色再現性を持つ画像を出力して表示するために、色調整処理が行われてきた。この色調整処理には、大きく分けてテーブル変換方式とマトリクス演算方式の２方式がある。
【０００３】
テーブル変換方式は、赤と緑と青（以下、「Ｒ、Ｇ、Ｂ」と記す）で表現した画像データを入力し、この入力データに基づいて、ＲＯＭ等のメモリに予め記憶しておいた色調整後のＲ、Ｇ、Ｂの画像データの中から最適なものを選択して出力する方法であり、このテーブル変換方式は任意の色調整特性を採用できるため、色再現性に優れた色調整を実行できる長所がある。しかし、画像データの組合せ毎にデータを記憶させる単純な構成では約４００Ｍｂｉｔの大容量メモリが必要となり、メモリ容量を圧縮して用いる方法でもある程度の容量が必要とされるため、ＬＳＩ化が困難であり、また、使用条件等の変更に柔軟に対応できないという問題があった。
【０００４】
これに対して、マトリクス演算方式を用いた色調整処理は、入力されたＲ、Ｇ、Ｂで表現された画像データをＹ、Ｃｒ、Ｃｂの輝度信号及び色差信号に変換し、このＹ、Ｃｒ、Ｃｂを用いて色調整量をその場で演算して出力する方法である。このマトリクス演算方式を用いた色調整処理方法は、上記テーブル変換方式で問題であった大容量メモリは必要なく、ＬＳＩ化が可能である。この、マトリクス演算方式を用いた色調整処理方法として、例えば、特許文献１に示すようなものが存在する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２００７９２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記マトリクス演算方式による色調整処理は、着目する色相のみを調整できるが、ＲＧＢ系での色相領域判定では、同一色相でも調整量の大きいところと小さいところが存在し、色相ずれが生じてしまうという問題があった。例えば、図４に示すのは、６色相独立調整を行う場合の例であるが、色相がＭａｇｅｎｔａと判断されていても、調整量が大きいところと小さいところが存在し、また、隣接する色相との領域境界付近においても調整量が小さくなく、色相ずれの原因となってしまう。前記特許文献１においても、領域を４つに分割して色調整を行っているが、その領域境界付近における調整量についての記載はなく、色相ずれが生じてしまう。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、色調整を行うときに、目的とする色相で最も調整量が大きく、領域境界では調整量がゼロであるようにし、その調整量の演算を小規模な回路構成で行えることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力された色差信号Ｃｒ信号及びＣｂ信号を用いてα＝Ｃｂ／Ｃｒ及びβ＝Ｃｒ／Ｃｂを演算し、α＝Ｃｂ／Ｃｒの値、並びに、Ｃｒ信号及び／又はＣｂ信号の正負の符号とを用いて、色相の領域を判別するための判別条件である領域判別値と比較することにより、色相の領域を示す領域判別信号γを出力する領域判別部と、判別された領域内での色相差の調整量をα＝Ｃｂ／Ｃｒとβ＝Ｃｒ／Ｃｂのいずれか一方の曲線に基づいて設定する色相差信号ηを生成する色相差算出部と、前記領域判別値と各色相で共通の係数であるスタティック係数とを出力し、各色相でそれぞれ用意した色調整マトリクスデルタ係数を出力する外部ＣＰＵと、入力された色調整マトリクスデルタ係数のうち領域判別信号γで選択されたものと色相差信号ηとを乗算してダイナミック係数を生成して出力するダイナミック係数発生部と、前記ダイナミック係数とスタティック係数を加算して色調整マトリクス係数を生成する加算器と、前記色調整マトリクス係数を用いて入力信号に色調整を行う色調整マトリクス演算部とからなることを特徴とする色相別色調整処理回路である。
【０００９】
このような構成とすることで、目的とする色相で最も調整量が大きく、領域境界では調整量がゼロとなる色調整を行うことができ、また、色相差をＣｒ信号とＣｂ信号を用いて算出するようにしているので、回路は小規模で構成できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の目的を説明する。
図４に示すように、従来の色調整の方法では、例えば、色相がＭａｇｅｎｔａと判断されていても、調整量が大きいところと小さいところが存在し、また、隣接する色相との領域境界付近においても調整量が小さくなく、色相ずれの原因となってしまうという問題があった。そこで、本発明では、図２に示すように、例えば、色相がＭａｇｅｎｔａと判断された場合に、色相領域の中心で調整量最大となり、隣接する色相領域との境界では調整量ゼロとなるような色調整を行うことが目的である。この目的を達成するために、α＝Ｃｂ／Ｃｒ、β＝Ｃｒ／Ｃｂ等から正確な領域判別を行い、α＝Ｃｂ／Ｃｒ、又は、β＝Ｃｒ／Ｃｂの曲線に簡単な処理を施すことで、色相差信号ηを生成するようにした。
【００１１】
本実施例では、６色相独立で色調整を行う場合を想定しているため、各色相は角度０°を中心として、−３０°〜＋３０°の６０°を１つの色相の範囲としており、角度０°で調整量最大、角度−３０°及び＋３０°において調整量ゼロとなる色相差信号ηを求める。
図３（ａ）〜（ｆ）は、それぞれＲｅｄ調整領域、Ｙｅｌｌｏｗ調整領域、Ｇｒｅｅｎ調整領域、Ｃｙａｎ調整領域、Ｂｌｕｅ調整領域、Ｍａｇｅｎｔａ調整領域であり、各色相毎にα＝Ｃｂ／Ｃｒの曲線、及び、β＝Ｃｒ／Ｃｂの曲線を示し、さらに、これらの曲線に簡単な処理を施すことで求めた色相差信号ηを示している。各図において、破線で示すのがαの曲線、一点鎖線で示すのがβの曲線、太線で示すのが色相差信号ηの曲線で、また、ηの曲線を作る前処理段階での処理１の曲線を実線で示している。以下、色相差信号ηの曲線の求め方を説明する。
【００１２】
先ず、図３（ａ）のＲｅｄ調整領域において色相差信号ηを生成する場合について説明する。このＲｅｄ調整領域ではαの曲線が処理対象となる。αの曲線の角度０°の位置において調整量ゼロとなるようにαを垂直方向に平行移動し、その平行移動した曲線の絶対値を取った曲線を処理１の曲線とする。
次に、処理１の曲線において−３０°の位置での調整量と＋３０°の位置での調整量を比較して、少ない方の調整量の値をｘとし、（ｘ−処理１の曲線）を行い、０以下の値は全て０とした曲線を処理２の曲線とする。この処理２の曲線は、ｘ／２の値を基準線として処理１の曲線を線対称に反転させ、マイナスになる部分は全てゼロとした曲線である。この処理２の曲線を色相差信号ηとする。
【００１３】
この他の色相としては、図３（ｄ）のＣｙａｎ調整領域の場合は、図３（ａ）のＲｅｄ調整領域の場合と同様に、αの曲線が処理対象となる。図３（ｂ）のＹｅｌｌｏｗ調整領域と、図３（ｅ）のＢｌｕｅ調整領域の場合も、略同様の方法であるが、この２つの領域の場合は、βの曲線に簡単な処理を施して、色相差信号ηを生成することになる。
【００１４】
また、図３（ｃ）のＧｒｅｅｎ調整領域の場合、及び、図３（ｆ）のＭａｇｅｎｔａ調整領域の場合には、Ｒｅｄ調整領域の場合のように調整量ゼロとなるようにαを垂直方向に平行移動し、その平行移動した曲線の絶対値を取った曲線を処理１の曲線とする点までは同様の処理であるが、その後の処理が若干異なる。絶対値をとった後の曲線の左側の波形は、そのまま用いるには調整量が急激に変化し過ぎているので、−３０°の位置での調整量と＋３０°の位置での調整量の差が小さくなるようにグラフの中心より左側のみ１／２倍して、その後に処理２を行って色相差信号ηを生成している。
【００１５】
上記の方法により、６つの色相それぞれで、理想的な色調整を行うための色相差信号ηを求めることができた。これらの色相差信号ηを用いて行う具体的な色相別色調整の方法及び回路構成について、以下に説明する。
【００１６】
実施例；
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による色相別色調整回路の構成を示したブロック図であり、この図１において、１１、１２、１３は、それぞれＲ１信号入力端子、Ｇ１信号入力端子、Ｂ１信号入力端子であり、それぞれから入力されたＲ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号は、ＣｒＣｂ信号変換部１４に入力されるとともに、色調整マトリクス演算部２０に入力される。
【００１７】
ＣｒＣｂ信号変換部１４では、入力されたＲ１、Ｇ１、Ｂ１信号を変換してＣｒ信号とＣｂ信号を生成し、後段の領域判別部１５に出力する。領域判別部１５では、入力されたＣｒ信号、Ｃｂ信号を用いて、α＝Ｃｂ／Ｃｒ、β＝Ｃｒ／Ｃｂを演算して後段の色相差算出部１６に出力するとともに、演算したαの値及びＣｒ信号とＣｂ信号の符号の正負を外部ＣＰＵ１７から与えられる領域判別値と比較して色の領域判別を行い、その領域判別信号γを後段の色相差算出部１６とダイナミック係数発生部１８に出力する。このとき外部ＣＰＵ１７から与えられる領域判別値は、例えば、図５に示すように、α＝Ｃｂ／Ｃｒの値、及び、Ｃｒ信号とＣｂ信号の符号の正負が設定されているものであり、この領域判別値を用いてどの色相領域かを判断する。図５に示した領域判別値は、Ｃｒ信号の符号とＣｂ信号の符号の両方を用いて領域を判別する方法であるが、この判別方法に限定されるものではなく、一方のみの符号を用いて判別してもよく、また、βの値を用いて判別するようにしてもよい。
【００１８】
色相差算出部１６は、前述した色相差信号ηの生成方法に基づいて、前記領域判別部１５からの領域判別信号γによって指定される領域毎に設定された方法により、入力されたα又はβの値に対して簡単な処理を施して、各基準色の色相で最も調整量が大きく、他の基準色との領域境界にて調整量がゼロとなる色相差信号ηを生成して後段のダイナミック係数発生部１８に出力する。
【００１９】
外部ＣＰＵ１７は、各色調整マトリクスデルタ係数Δｒ０〜８、Δｙ０〜８、Δｇ０〜８、Δｃ０〜８、Δｍ０〜８、Δｂ０〜８を後段のダイナミック係数発生部１８に出力するとともに、スタティック係数Ｓ０〜８を後段の加算器１９に出力する。さらに、図５に示すような領域判別値を領域判別部１５に出力する。
【００２０】
ダイナミック係数発生部１８では、入力された色調整マトリクスデルタ係数Δｒ０〜８、Δｙ０〜８、Δｇ０〜８、Δｃ０〜８、Δｍ０〜８、Δｂ０〜８のうち、領域判別信号γによって選択された領域の色調整マトリクスデルタ係数に色相差信号ηを乗算することでダイナミック係数Ｄ０〜８を求めて加算器１９に出力する。
【００２１】
加算器１９では、ダイナミック係数Ｄ０〜８とスタティック係数Ｓ０〜８とを加算して色調整マトリクス係数ＳＤ０〜８を求めて色調整マトリクス演算部２０に出力する。
【００２２】
色調整マトリクス演算部２０では、色調整マトリクス係数ＳＤ０〜８を用いて、入力されたＲ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号に色調整処理を行って、Ｒ信号出力端子２１、Ｇ信号出力端子２２、Ｂ信号出力端子２３からそれぞれ出力する。
【００２３】
このような構成において、Ｒ１信号入力端子１１、Ｇ１信号入力端子１２、Ｂ１信号入力端子１３からそれぞれＲ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号が入力されると、ＣｒＣｂ信号変換部１４では、入力されたＲ１、Ｇ１、Ｂ１信号を変換してＣｒ信号とＣｂ信号を生成し、後段の領域判別部１５に出力する。領域判別部１５では、入力されたＣｒ信号、Ｃｂ信号を用いて、α＝Ｃｂ／Ｃｒ、β＝Ｃｒ／Ｃｂを演算して後段の色相差算出部１６に出力するとともに、演算したαの値及びＣｒ信号とＣｂ信号の符号の正負を外部ＣＰＵ１７から与えられる図５に示すような領域判別値と比較して色の領域判別を行い、その領域判別信号γを後段の色相差算出部１６とダイナミック係数発生部１８に出力する。ここでの領域判別は、６色相のうちどの色相に判別されるかだけでなく、基準色の中心に位置しているのか、又は、領域境界付近に位置しているのか等、具体的な位置まで判別される。
【００２４】
色相差算出部１６では、前述の方法により図３（ａ）〜（ｆ）で示した何れかの色相差信号ηを生成してダイナミック係数発生部１８に出力する。ダイナミック係数発生部１８では、外部ＣＰＵ１７から入力される色調整マトリクスデルタ係数Δｒ０〜８、Δｙ０〜８、Δｇ０〜８、Δｃ０〜８、Δｍ０〜８、Δｂ０〜８のうち、領域判別信号γによって選択された領域の色調整マトリクスデルタ係数に色相差信号ηを乗算することでダイナミック係数Ｄ０〜８を求める。このダイナミック係数Ｄ０〜８には、同一色相でも調整量の大小の差が既に反映されており、加算器１９において各色相で共通の係数であるスタティック係数Ｓ０〜８と加算されることで色調整マトリクス係数ＳＤ０〜８として、色調整マトリクス演算部２０に入力される。
【００２５】
この色調整マトリクス係数を生成する過程を数式で表現すると、スタティック係数をＳ、色調整マトリクスデルタ係数をΔＭ、色相差信号をηとすると、ダイナミック係数をＤとしたときに、
色調整マトリクス係数＝Ｓ＋Ｄ
＝Ｓ＋ΔＭ×η
となる。この色調整マトリクス係数は、３行×３列のマトリクスとなっており、これを用いて色調整マトリクス演算部２０では、色調整前のＲ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号に色調整を行って、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号として出力する。
【００２６】
このように、本発明による色相別色調整回路の特徴は、従来問題であった図４に示すような同一色相にもかかわらず調整量の大小が生じていた点を解消し、図２に示すように、同一色相では同一の調整量を用い、また、色相の領域境界では調整量ゼロとなるようにした点である。これは、α＝Ｃｂ／Ｃｒ、β＝Ｃｒ／Ｃｂ等から正確な領域判別を行い、α＝Ｃｂ／Ｃｒ、又は、β＝Ｃｒ／Ｃｂの曲線に簡単な処理を施すことで生成した色相差信号ηによって、目的の色相で調整量最大となり、領域境界において調整量ゼロとなる色調整マトリクス係数を生成しているからである。
【００２７】
前記実施例では、図１に示すように、入力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号を用いてＣｒ信号とＣｂ信号をＣｒＣｂ信号変換部１４で生成する構成となっているが、本発明はこれに限られるものではなく、Ｃｒ信号及びＣｂ信号が直接入力された場合においても実施可能である。この場合には、入力されたＣｒ信号及びＣｂ信号を用いて色相領域判別、色相差算出、色調整マトリックス演算等を行うとともに、別途Ｃｒ信号、Ｃｂ信号及びＹ信号を用いてＲ、Ｇ、Ｂ信号を生成し、生成したＲ、Ｇ、Ｂ信号に対して最終的に色調整を行うような構成にすればよい。
【００２８】
前記実施例では、例として６色相独立調整を行っているが、本発明はこれに限られるものではない。図２又は図４から分かるように、６色相独立で行った場合には、１つの色相を６０°として分割したが、例えば１つの色相を３０°で分割して１２色相独立調整を行うようにしてもよい。この場合には、図５に示した領域判別の方法よりもさらに正確な判別手段が必要であり、例えば、Ｃｒの正負のみならず、Ｃｂの正負、さらにＣｒ、Ｃｂの数値によって判断するようにしてもよい。１２色相独立調整を行うようにした場合においても、色相差信号ηの生成については前記実施例と同様に、目的とする色相の中心で調整量最大となり、色相領域境界で調整量ゼロとなるように行う。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、入力された色差信号Ｃｒ信号及びＣｂ信号を用いてα＝Ｃｂ／Ｃｒ及びβ＝Ｃｒ／Ｃｂを演算し、α＝Ｃｂ／Ｃｒの値、並びに、Ｃｒ信号及び／又はＣｂ信号の正負の符号とを用いて、色相の領域を判別するための判別条件である領域判別値と比較することにより、色相の領域を示す領域判別信号γを出力する領域判別部と、判別された領域内での色相差の調整量をα＝Ｃｂ／Ｃｒとβ＝Ｃｒ／Ｃｂのいずれか一方の曲線に基づいて設定する色相差信号ηを生成する色相差算出部と、前記領域判別値と各色相で共通の係数であるスタティック係数とを出力し、各色相でそれぞれ用意した色調整マトリクスデルタ係数を出力する外部ＣＰＵと、入力された色調整マトリクスデルタ係数のうち領域判別信号γで選択されたものと色相差信号ηとを乗算してダイナミック係数を生成して出力するダイナミック係数発生部と、前記ダイナミック係数とスタティック係数を加算して色調整マトリクス係数を生成する加算器と、前記色調整マトリクス係数を用いて入力信号に色調整を行う色調整マトリクス演算部とからなるようにしたので、正確に色相領域を判別して色相境界領域で色相ずれの生じない色調整を行うことができる。
【００３０】
請求項２記載の発明によれば、入力された色差信号Ｃｒ信号及びＣｂ信号を用いてα＝Ｃｂ／Ｃｒ及びβ＝Ｃｒ／Ｃｂを演算し、α＝Ｃｂ／Ｃｒの値、並びに、Ｃｒ信号及び／又はＣｂ信号の正負の符号とを用いて、色相の領域を判別するための判別条件である領域判別値と比較することにより、色相の領域を示す領域判別信号γを出力する工程と、判別された領域内での色相差の調整量をα＝Ｃｂ／Ｃｒとβ＝Ｃｒ／Ｃｂのいずれか一方の曲線に基づいて設定する色相差信号ηを生成する工程と、前記領域判別値と各色相で共通の係数であるスタティック係数とを出力し、各色相でそれぞれ用意した色調整マトリクスデルタ係数を出力する工程と、入力された色調整マトリクスデルタ係数のうち領域判別信号γで選択されたものと色相差信号ηとを乗算してダイナミック係数を生成して出力する工程と、前記ダイナミック係数とスタティック係数を加算して色調整マトリクス係数を生成する工程と、前記色調整マトリクス係数を用いて入力信号に色調整を行う工程とからなる色相別色調整処理方法としたので、正確に色相領域を判別して色相境界領域で色相ずれの生じない色調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による色相別色調整回路の構成を示したブロック図である。
【図２】図１の回路を用いた場合の色調整量の大小を示した模式図である。
【図３】図１の回路における色相差算出部で色相毎に色相差信号ηを示した図である。
【図４】従来の色調整回路を用いた場合の色調整量の大小を示した模式図である。
【図５】図１の回路における領域判別部での領域判別の条件を示した図である。
【符号の説明】
１１…Ｒ１信号入力端子、１２…Ｇ１信号入力端子、１３…Ｂ１信号入力端子、１４…ＣｒＣｂ信号変換部、１５…領域判別部、１６…色相差算出部、１７…外部ＣＰＵ、１８…ダイナミック係数発生部、１９…加算器、２０…色調整マトリクス演算部、２１…Ｒ信号出力端子、２２…Ｇ信号出力端子、２３…Ｂ信号出力端子。

Claims (2)

1. 入力された色差信号Ｃｒ信号及びＣｂ信号を用いてα＝Ｃｂ／Ｃｒ及びβ＝Ｃｒ／Ｃｂを演算し、α＝Ｃｂ／Ｃｒの値、並びに、Ｃｒ信号及び／又はＣｂ信号の正負の符号とを用いて、色相の領域を判別するための判別条件である領域判別値と比較することにより、色相の領域を示す領域判別信号γを出力する領域判別部と、判別された領域内での色相差の調整量をα＝Ｃｂ／Ｃｒとβ＝Ｃｒ／Ｃｂのいずれか一方の曲線に基づいて設定する色相差信号ηを生成する色相差算出部と、前記領域判別値と各色相で共通の係数であるスタティック係数とを出力し、各色相でそれぞれ用意した色調整マトリクスデルタ係数を出力する外部ＣＰＵと、入力された色調整マトリクスデルタ係数のうち領域判別信号γで選択されたものと色相差信号ηとを乗算してダイナミック係数を生成して出力するダイナミック係数発生部と、前記ダイナミック係数とスタティック係数を加算して色調整マトリクス係数を生成する加算器と、前記色調整マトリクス係数を用いて入力信号に色調整を行う色調整マトリクス演算部とからなることを特徴とする色相別色調整処理回路。
2. 入力された色差信号Ｃｒ信号及びＣｂ信号を用いてα＝Ｃｂ／Ｃｒ及びβ＝Ｃｒ／Ｃｂを演算し、α＝Ｃｂ／Ｃｒの値、並びに、Ｃｒ信号及び／又はＣｂ信号の正負の符号とを用いて、色相の領域を判別するための判別条件である領域判別値と比較することにより、色相の領域を示す領域判別信号γを出力する工程と、判別された領域内での色相差の調整量をα＝Ｃｂ／Ｃｒとβ＝Ｃｒ／Ｃｂのいずれか一方の曲線に基づいて設定する色相差信号ηを生成する工程と、前記領域判別値と各色相で共通の係数であるスタティック係数とを出力し、各色相でそれぞれ用意した色調整マトリクスデルタ係数を出力する工程と、入力された色調整マトリクスデルタ係数のうち領域判別信号γで選択されたものと色相差信号ηとを乗算してダイナミック係数を生成して出力する工程と、前記ダイナミック係数とスタティック係数を加算して色調整マトリクス係数を生成する工程と、前記色調整マトリクス係数を用いて入力信号に色調整を行う工程とからなることを特徴とする色相別色調整処理方法。

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