JP4461164B2 - 色変換装置および色変換方法 - Google Patents

Description

この発明は、プリンタ、ビデオプリンタあるいはディスプレイ等の画像出力装置に使用するデータ処理に係わり、中でも広色域の画像データが入力され、対応する画像を出力する画像出力装置に関わる色変換装置および方法に関する。

従来の色変換装置および色変換方法の一例が下記の特許文献１に記載されている。この従来の色変換装置および色変換方法においては、第１の色データの明度または彩度の大きさを表す特性情報を求める手段と、第１の色データを用いて、特定の色相成分に有効な第１の色相領域データを求める手段と、第１の色相領域データの値を特性情報に基づいて調整することにより第２の色相領域データを求める手段と、第１の色相領域データと第２の色相領域データとの差分に基づいて第３の色相領域データを求める手段と、第２の色相領域データおよび第３の色相領域データを演算項としたマトリクス演算を行うことにより補正量を算出する手段と、補正量に基づいて第２の色データを算出する色補正手段を備える。

特開２００５−１８４１１７号公報

以下、画像出力装置としてディスプレイを例として記載する。
上記の従来の色変換装置または色変換方法によると、第１の色データの色相、明度および彩度のいずれかを色相成分毎に独立に補正することができ、また当該調整は第１の色データの明度または彩度に基づいて個別に調整することも可能となる。これにより、第１の色データにより構成される画像信号が有する色域が既知であれば、当該色域とディスプレイの有する色域との関係から、最適な色変換特性を予め設定しておくことにより、良好な画像表示が可能となる。画像信号が有する色域は、従う色空間により規定される。国際標準化されている色空間としては、ｓＲＧＢ（ＩＥＣ ６１９６６−２−１）などがある。また、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９には、放送により配信される画像（映像）の色域の一例が規定されている。ｓＲＧＢやＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９では、一般的なＣＲＴの有する特性を基準として色域が規定されており、赤、緑、青の３原色の色度は同一となっている。

一方、最近ではさまざまな種類のディスプレイが実用され、普及しており、従来のＣＲＴを超える表示色域を有するものも多く見られる。また、実在する物体の色分布を考慮しても、ｓＲＧＢに規定される色域は必ずしも十分ではない。これらのことから、より広い色域を規定する色空間も国際標準化されている。ｘｖＹＣＣ（ＩＥＣ ６１９６６−２−４）がその一例である。ｘｖＹＣＣにおいては、それぞれ赤、緑、青を表す色データＲ，Ｇ，Ｂにおいて、１００％を上回る値および０％を下回る値（負の値）を許容することにより、赤、緑、青の３原色の色度をＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９から変更することなく、より広い色域のデータを扱うことが可能となっている。

以上の状況から、その時々で異なる色域の画像が第１の色データとして入力されることが考えられるが、従来の色変換装置および色変換方法によれば、良好な表示画像が得るためには、第１の色データの色域の情報に基づいた色変換特性を設定する必要がある。ディスプレイに色データが入力されるに際して、当該色データの色域を表す情報が付与される場合も考えられるが、多くの場合では第１の色データの色域が不明となり、さまざまな種類の画像に対する良好な画像表示の実現が困難となる。また、例えばｘｖＹＣＣが規定する色域は非常に広いため、多くのシーンにおいてその色域が最大に活用される可能性は低い。すなわち、一連の画像の集合ではなく、一枚ごとの画像を考えた場合には、その色域は大きく変動することになる。

一方で、一般にディスプレイの色域はｘｖＹＣＣが規定する色域を内包できるほどには大きくなく、ディスプレイの色域内に収まる色域の画像と、ディスプレイの色域を超える色域の画像とが混在することになる。また、ディスプレイの色域を超える場合でも、その度合いは様々となる。これらに対して、良好な表示画像を得るための最適な色変換特性は同一とはならず、それぞれに異なる。

本発明は、さまざまな色域の色データが入力され、当該色データの色域が不明な場合においても、それぞれに対して適切な変換特性にて色変換処理を行う色変換装置または色変換方法を得ることを目的とする。

本発明に係る色変換装置は、
それぞれ赤、緑、青を表し、０％を下回る値や１００％を上回る値にもなり得る３つの第１の色データからなる画素毎の画像情報である第１の画像データを変換して、それぞれ赤、緑、青を表す３つの第２の色データからなる第２の画像データを求める色データ変換装置において、
上記第１の色データの明度または彩度を含む特性情報を算出する手段と、
上記第１の色データより複数の色相のうちの特定の色相にのみ有効な複数の第１の色相領域データを算出する手段と、
上記特性情報を用いて、上記複数の第１の色相領域データの大きさを調整して、第２の色相領域データおよび第３の色相領域データを求める手段と、
上記第１の画像データの有する色域を検出して色域情報として出力する色域情報検出手段と、
上記色域情報を参照して、上記第２の色相領域データおよび第３の色相領域データに対して与えられる、上記第１の色データを０％から１００％の範囲の上記第２の色データへと変換するための所定のマトリクス係数を発生する係数発生手段と、
上記第２の色相領域データおよび第３の色相領域データと上記マトリクス係数との乗算を含むマトリクス演算を行って上記第２の色データを算出するマトリクス演算手段と
を備え、
上記赤、緑、青のいずれか一つの色を表す上記第１の色データが０％を下回るときに、上記係数発生手段は、上記一つの色以外の色を表す第２の色データの算出に関わる上記マトリクス係数を大きくし、
上記赤、緑、青のいずれか一つの色を表す上記第１の色データが１００％を上回るときに、上記係数発生手段は、上記一つの色を表す上記第２の色データの算出に関わる上記マトリクス係数を小さくする
ことを特徴とする。

この発明によれば、さまざまな色域の色データが入力され、当該色データの色域が不明な場合においても、それぞれに対して適切な変換特性にて色変換処理を行うことが可能となる。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１による色変換装置の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態の色変更装置は、第１の色相領域データ生成手段１ａ、
第２の色相領域データ生成手段２ａ、色域情報検出手段３、係数発生手段４ａ、マトリクス演算手段５ａを備える。
第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１は、それぞれ赤、緑、青を表す色データであり、１００％を上回る値、０％を下回る値（負値）が発生することもある。第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１は第１の色相領域データ生成手段１ａ、第２の色相領域データ生成手段２ａ
および色域情報検出手段３へと入力される。

図２は、第１の色相領域データ生成手段１ａの構成の一例を示すブロック図である。第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１はαβ算出手段（最大最小算出手段）６ａおよび有彩色成分データ算出手段７へと入力される。αβ算出手段６ａは、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１の最大値βと最小値αを選択して出力する。出力された最大値βと最小値αは、有彩色成分データ算出手段７へと入力される。ここで、最小値αは、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１に含まれる無彩色（グレイ）の成分を表すデータである。

有彩色成分データ算出手段７は、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１と上記αβ算出手段６ａからの出力である最大値βと最小値αを入力とし、
ｒ＝Ｒ１−α、
ｇ＝Ｇ１−α、
ｂ＝Ｂ１−α、
ｙ＝β−Ｂ１、
ｍ＝β−Ｇ１、
ｃ＝β−Ｒ１
の減算処理を行い、６つの有彩色成分データｒ、ｇ、ｂ、ｙ、ｍ、ｃを出力する。ここで、有彩色成分データｒ、ｇ、ｂ、ｙ、ｍ、ｃは、色データより無彩色の成分を除いたものであり、色データの色相、彩度の情報に関わるデータである。上記の演算により求められた有彩色成分データにおいて、ｒ、ｇ、ｂのうちの少なくとも１つ、ｙ、ｍ、ｃのうちの少なくとも１つはゼロとなり、それ以外のものは正の値となる性質がある。

例えば、最大値βがＲ１、最小値αがＧ１である場合（β＝Ｒ１、α＝Ｇ１）、上記の減算処理よりｇ＝０およびｃ＝０となり、また最大値βがＲ１、最小値αがＢ１である場合（β＝Ｒ１、α＝Ｂ１）は、ｂ＝０およびｃ＝０となる。すなわち、最大、最小となるＲ１、Ｇ１、Ｂ１の組み合わせにより、少なくとも、ｒ、ｇ、ｂの中で１つ、ｙ、ｍ、ｃの中で１つの合計２つの値がゼロとなることになる。有彩色成分データは、第１の色相領域データ演算手段８ａへと入力される。

第１の色相領域データ演算手段８ａでは、下記式（１）の演算により、第１の色相領域データｈｒ１、ｈｇ１、ｈｂ１、ｈｃ１、ｈｍ１、ｈｙ１を算出する。なお、下記式（１）において、ｍｉｎ（Ａ、Ｂ）はＡとＢの最小値を求める演算である。第１の色相領域データｈｒ１、ｈｇ１、ｈｂ１、ｈｃ１、ｈｍ１、ｈｙ１は、それぞれ赤、緑、青、シアン、マゼンタ、イエローの各色相においてのみ有効（０とならない）となる性質がある。

第１の色相領域データｈｒ１、ｈｇ１、ｈｂ１、ｈｃ１、ｈｍ１、ｈｙ１は、第２の色相領域データ生成手段２ａへと入力される。
図３は、第２の色相領域データ生成手段２ａの構成の一例を示すブロック図である。
第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１は乗算係数算出手段９へと入力される。乗算係数算出手段９は、入力された第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１の内容を参照して、第２の色相領域データを算出するための乗算係数ｋ２および第３の色相領域データを算出するための乗算係数ｋ３を算出する。乗算係数算出手段９の具体的な構成例については後述する。

第２の色相領域データ演算手段１０ａでは、下記式（２）の演算により、第１の色相領域データの大きさを調整して第２の色相領域データｈｒ２、ｈｇ２、ｈｂ２、ｈｃ２、ｈｍ２、ｈｙ２を算出する。

また、第３の色相領域データ演算手段１１ａでは、下記式（３）の演算により、第１の色相領域データの大きさを調整して第３の色相領域データｈｒ３、ｈｇ３、ｈｂ３、ｈｃ３、ｈｍ３、ｈｙ３を算出する。

第２の色相領域データｈｒ２、ｈｇ２、ｈｂ２、ｈｃ２、ｈｍ２、ｈｙ２および第３の色相領域データｈｒ３、ｈｇ３、ｈｂ３、ｈｃ３、ｈｍ３、ｈｙ３は、マトリクス演算手段５ａへと入力される。

ここで、乗算係数算出手段９の動作について述べる。図４は、乗算係数算出手段９の構成の一例を示すブロック図である。図示の乗算係数算出手段９は、特性情報算出手段１２と、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１３とを有する。特性情報算出手段１２には第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１が入力され、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１の特性情報ＣＨが算出され、ルックアップテーブル１３へと出力される。特性情報ＣＨは、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１の彩度、明度、またはその両方の情報を含むデータである。

ルックアップテーブル１３はメモリなどにより構成され、あらかじめ特性情報ＣＨに対応する乗算係数ｋ２およびｋ３が、特性情報ＣＨをアドレスとして格納されている。よって、特性情報ＣＨを読み出しアドレスとして入力することにより、対応する乗算係数が出力される。したがって、乗算係数ｋ２およびｋ３は、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１の彩度または明度によって値が変化する係数となる。第２の色相領域データおよび第３の色相領域データは、これらの乗算係数によって大きさが調整されることとなり、結果として第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１の彩度または明度によって大きさ（影響度）が変化することになる。
特性情報ＣＨの値に対して乗算係数ｋ２およびｋ３の値を適宜設定することで、例えば、第２の色相領域データは彩度の低い場合、第３の色相領域データは彩度の高い場合に特に効果を有する（値が大きくなる）データとすることができる。以上が乗算係数算出手段９の動作である。

図４のＬＵＴ１３と、図３の第２の色相領域データ演算手段１０ａ及び第３の色相領域データ演算手段１１ａとにより、特性情報算出手段１２が出力する特性情報を用いて、複数の第１の色相領域データｈｒ１、ｈｇ１、ｈｂ１、ｈｃ１、ｈｍ１、ｈｙ１の大きさを調整して、第２の色相領域データｈｒ２、ｈｇ２、ｈｂ２、ｈｃ２、ｈｍ２、ｈｙ２、および第３の色相領域データｈｒ３、ｈｇ３、ｈｂ３、ｈｃ３、ｈｍ３、ｈｙ３を求める手段が構成されている。

色域情報検出手段３は、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１を入力とし、第１の色データにより構成される画像データの色域を推定乃至検出して色域情報データＧｍｔを出力する。
図５は、色域情報検出手段３の構成の一例を示すブロック図である。図示の色域情報検出手段３は、明度算出手段１４、彩度算出手段１５、色相判別手段１６、色相別ヒストグラム生成手段１７、及び色域情報出力手段１８を有する。第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１は、明度算出手段１４、彩度算出手段１５、及び色相判別手段１６へと入力される。

明度算出手段１４は、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１から画素ごとに明度情報ＶＡを算出して出力する。明度情報ＶＡは、例えば第１の色データの最大値を算出すること、もしくは第１の色データのそれぞれに係数をかけて加算することで求められる。ここで、１００％の白を表す第１の色データがＲ１＝Ｇ１＝Ｂ１＝１．０であるとすると、例えばｓＲＧＢに準拠した第１の色データは１．０を超える値とはならないが、ｘｖＹＣＣに準拠した第１の色データでは１．０を超える値も発生しうる。この場合、明度情報ＶＡも１．０を超える値となる場合もある。

彩度算出手段１５は、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１から画素ごとに彩度情報ＳＡを算出して出力する。彩度情報ＳＡは、例えば第１の色データの最大値および最小値の差分を算出すること、もしくは当該差分を最大値にて除することにて求められる。ここでは、彩度情報ＳＡは、第１の色データの最大値および最小値の差分を最大値にて除して求められるものとする。このとき、例えばｓＲＧＢに準拠した第１の色データについては、彩度情報ＳＡは１．０を超える値とはならないが、ｘｖＹＣＣに準拠した第１の色データでは、彩度情報ＳＡは１．０を超える値となりうる。第１の色データの最小値が０％を下回る場合には、最大値と最小値の差分は当該最大値よりも大きくなることから、彩度情報ＳＡは１．０を超える値となる。

色相判別手段１６は、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１から画素ごとに色相情報ＨＵＥを算出して出力する。色相情報ＨＵＥは、例えば赤、イエロー、緑、シアン、青、マゼンタの６色相に無彩色を加えた７つに分類して出力される。図６は、色相判別手段１６の一例を示す図である。図示の色相判別手段１６は、αβ算出手段６ａ、有彩色成分データ算出手段７、及び色相算出手段１９を有する。
αβ算出手段６ａは、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１の最大値βと最小値αを選択して出力する。出力された最大値βと最小値αは、有彩色成分データ算出手段７へと入力される。

有彩色成分データ算出手段７は、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１と上記αβ算出手段６ａからの出力である最大値βと最小値αを入力とし、６つの有彩色成分データｒ、ｇ、ｂ、ｙ、ｍ、ｃを出力する。色相算出手段１９は、６つの有彩色成分データｒ、ｇ、ｂ、ｙ、ｍ、ｃの大小関係を用いて、色相情報ＨＵＥを求める。例えば、ｙ＞ｂかつｍ＞ｇの場合、赤の色相であると判定し、色相情報ＨＵＥ＝０として出力する。図７（Ａ）〜（Ｆ）は、赤、イエロー、緑、シアン、青、マゼンタの各色相、有彩色成分データｒ、ｂ、ｇ、ｙ、ｍ、ｃ、色相情報ＨＵＥを示し、図８は、各色相の判定条件の一例について示した図である。なお、有彩色成分データが全て０の場合、無彩色であると判定し、色相情報ＨＵＥ＝６として出力する。以上が色相判定手段１６の動作である。

画素ごとに算出された明度情報ＶＡ、彩度情報ＳＡおよび色相情報ＨＵＥは、色相別ヒストグラム生成手段１７へと入力される。色相別ヒストグラム生成手段１７は、色相情報ＨＵＥごとに明度情報ＶＡおよび彩度情報ＳＡを一定期間、例えば、数フレーム期間蓄積し、色相別ヒストグラムＨ（Ｈ，Ｓ，Ｖ）を生成する。例えば、Ｈ（０，Ｓ，Ｖ）は、赤の色相に対する彩度情報ＳＡ及び明度情報ＶＡの過去数フレーム分のヒストグラムとなる。色域情報出力手段１８は、色相別ヒストグラムＨ（Ｈ，Ｓ，Ｖ）を参照して、色域情報Ｇｍｔを算出する。上記の処理を行なうことで、ヒストグラム生成手段１７は、特定の色相毎に色域情報を求めることができ、また上記の一定期間に入力される所定数の第１の色データの明度情報又は彩度情報の最大値又は最大値に準ずる値を算出することとなる。なお、一定期間を１フレーム期間としても良く、参照する期間が短いほどヒストグラム生成のためのカウント対象が少なくて済むメリットがあるが、ノイズの影響を受け安いという問題がある。

例えば、色域情報Ｇｍｔは、各色相に対する彩度情報ＳＡの最大値又は最大値に準ずる値、および明度情報ＶＡの最大値又は最大値に準ずる値として出力される。ここで、「最大値に準ずる値」とは、ヒストグラムにおいて各階級、例えば各データ値（各データ値で一つの階級が構成される場合）に対する度数を、データ値の大きい方からカウントして、度数のカウント値（累積値）が所定のしきい値を超えるデータ値を指す。なお、ヒストグラムの各階級が複数のデータ値で構成される場合には、度数のカウント値が所定の閾値を超える階級の代表値（例えばその階級の中央値）が最大値に準ずる値となる。
彩度情報ＳＡの最大値自体および明度情報ＶＡの最大値自体を用いる場合、色相別ヒストグラム生成手段１７は、最大値を求める手段で置き換えることもできる。ただし、色域情報Ｇｍｔとして、彩度情報ＳＡの最大値および明度情報ＶＡの最大値自体を用いる場合には、構成を簡略化できる一方で、雑音から受ける影響は大きくなる。以上のように、色域情報Ｇｍｔは生成される。

色域情報Ｇｍｔは、係数発生手段４ａへと入力される。係数発生手段４ａは、色域情報Ｇｍｔの内容を参照して、マトリクス演算手段５ａにて用いられるマトリクス係数Ｕを生成する。マトリクス係数Ｕは、第２の色相領域データにかかるマトリクス係数（Ａ２ｉｊ）と第３の色相領域データにかかるマトリクス係数（Ａ３ｉｊ）で構成される。マトリクス演算手段５ａでは、下記式（４）にて表されるマトリクス演算を行って、第２の色データＲ２、Ｇ２、Ｂ２を算出する。この際、第２の色データＲ２、Ｇ２、Ｂ２は０％から１００％の範囲にクリップ処理される。ここで、第２の色相領域データにかかるマトリクス係数（Ａ２ｉｊ）は、ｉ行ｊ列のマトリクスで表され、第３の色相領域データにかかる（Ａ３ｉｊ）はｉ行ｊ列のマトリクスで表され、ともにｉ＝１〜３、ｊ＝１〜６である。

ここで、係数発生手段４ａにおけるマトリクス係数算出の動作についてさらに述べる。係数発生手段４ａでは、色域情報Ｇｍｔを参照して、上記の式（４）におけるマトリクス係数（Ａ２ｉｊ）、（Ａ３ｉｊ）を生成する。色域情報Ｇｍｔには、赤、イエロー、緑、シアン、青、マゼンタの各色相における、彩度情報ＳＡおよび明度情報ＶＡの最大値又は最大値に準ずる値が含まれる。彩度情報には各色相における補色成分の量が大きく関わる。また、明度情報には各色相における原色成分の量が大きく関わる。例えば、赤の補色はシアンであることから、赤の色相における補色成分はシアンを構成するＧデータおよびＢデータとなる。また、赤の色相における原色成分はＲデータとなる。したがって、係数発生手段４ａでは、色域情報Ｇｍｔに含まれる各色相における彩度情報を参照して、当該色相における補色成分に関わる係数を生成する。例えば、赤の色相における彩度情報を参照して、赤の色相に対するＧデータおよびＢデータの大きさを決定する係数(上記式（４）においてｈｒ２またはｈｒ３に係り、Ｇ２およびＢ２の算出に関わる係数）を生成する。また、色域情報Ｇｍｔに含まれる各色相における明度情報を参照して、当該色相における原色成分に関わる係数を生成する。例えば、赤における明度情報を参照して、赤の色相に対するＲデータの大きさを決定する係数（上記式（４）においてｈｒ２またはｈｒ３に係り、Ｒ２の算出に関わる係数）を生成する。

第１の色データとしては、ｓＲＧＢに準拠した色データやｘｖＹＣＣに準拠した色データなど、さまざまな色データが考えられ、前述のように０％を下回る値や１００％を上回る値も発生しうる。０％とは黒を表現する際のＲ、Ｇ、Ｂのデータ値であり、白を表現するためのＲ、Ｇ、Ｂのデータ値である。０％を下回る値や１００％を上回る値を許容することで、より広範囲の色を表現可能となる。０％を下回る値を許容することで、より高彩度の色を表現可能となり、１００％を上回る値を許容することで、より高明度の色を表現可能となる。

一方で、第２の色データは後段に備えられる画像表示手段などの特性に関連付けられたデータとなり、０％から１００％の範囲のデータとなる。０％とは黒を表すデータ値であり、理想的には画像表示手段が無発光となるデータ値である。また、１００％とは画像表示手段が最大発光となるデータ値であり、Ｒ、Ｇ、Ｂともに１００％の場合に当該デバイスの持つ白色となる。本発明における色変換装置は、第１の色データを第２の色データへ変換するものであるが、第１の色データにおける０％を下回る値や１００％を上回る値も含めて、０％から１００％の範囲の第２の色データへとマッピングする必要がある。第２の色データにおいて０％を下回る値や１００％を上回る値となることは、当該色は後段に備えられる画像表示手段などにおける表示可能な色域の範囲外であることを表しており、つぶれが発生することになる。

係数発生手段４ａは、特に第１の色データにおいて０％を下回るデータ、１００％を上回るデータが（多く）発生した場合に、データのつぶれを抑制しながら第２の色データへと変換する係数を発生する。第１の色データにおいて０％を下回るデータが発生した場合、例えば、Ｒ１＝８０％、Ｇ１＝０％、Ｂ１＝−２０％のデータが発生した場合を考える。このとき、第１の色データの最大値は８０％、最小値は−２０％である。彩度情報ＳＡ＝（８０％−（−２０％））／８０％＝１．２５となり、１．０を超える値となる。また、上記データの色相は赤と判定されるので、画像中の赤における彩度の最大値が１．０を超える値となる。係数発生手段４ａは、いずれかの色相における彩度情報の最大値が１．０を超える場合に、０％を下回る第１の色データが発生していると判断し、当該色相における補色成分に関わる係数を大きくする。

第１の色データにおいて１００％を上回るデータが発生した場合、例えば、Ｒ１＝１２０％、Ｇ１＝２０％、Ｂ１＝０％のデータが発生した場合を考える。このとき、第１の色データの最大値は１２０％である。明度情報ＶＡ＝１２０％となり、１００％を超える値となる。また、上記データの色相は赤と判定されるので、画像中の赤における明度の最大値が１００％を超える値となる。係数発生手段４ａは、いずれかの色相における明度情報の最大値が１００％を超える場合に、１００％を上回る第１の色データが発生していると判断し、当該色相における原色成分に関わる係数を小さくする。

ここで、第２の色相領域データを彩度および明度が低い時に有効となるデータ、第３の色相領域データを彩度または明度が高い時に有効となるデータとなるように構成すると、係数（Ａ２ｉｊ）は彩度および明度が低い時に有効な係数となり、係数（Ａ３ｉｊ）は彩度または明度が高い時に有効な係数となる。この際、係数発生手段４ａは、係数（Ａ３ｉｊ）のみを色域情報Ｇｍｔの内容に応じて変更する構成も考えられる。このような構成では、０％を下回るデータが発生するような彩度の高い第１の色データが入力された場合において、全ての色（画像全体）の彩度を落とすのではなく、彩度の高い色のみの彩度を低下させることで、つぶれを改善することができ、また、画像全体として色が薄くなった印象も避けることができる。

同様に、１００％を上回るデータが発生するような明度の高い第１の色データが入力された場合において、全ての色の明度を落とすのではなく、明度の高い色のみの明度を低下させることで、つぶれを改善することができ、また、画像全体として色が暗くなった印象も避けることができる。このとき、係数（Ａ２ｉｊ）は画像表示手段の特性に応じて、あらかじめ決められた値としておけば良い。なお、以上の動作は一例として述べたものであり、必ずしもこの通りである必要はない。さらに、色域情報Ｇｍｔの内容から、第１の色データの色域が狭いと判断される場合に対して、係数発生手段４ａは画像表示手段の特性に応じて決められた一定の係数を発生するように構成しても良いし、色域情報Ｇｍｔの内容に応じて変動する係数を発生するように構成しても良い。例えば、色域情報Ｇｍｔの内容から、第１の色データの彩度が低いと判断される時、当該色相における補色成分を減らすような係数を発生し、第１の色データの明度が低いと判断される時、当該色相における原色成分を増やすような係数を発生することで、全体的に色が薄いまたは暗い画像について、鮮やかな画像として表示することも可能となる。

なお、本実施の形態における色変換装置において、色域情報検出手段３は、赤、イエロー、緑、シアン、青、マゼンタの６つの色相に対して色域を検出する構成とし、第１の色相領域データ生成手段１ａは、赤、イエロー、緑、シアン、青、マゼンタの６つの色相に有効なデータを算出する構成としたが、必ずしもこれに限るものではない。色相の数を減らすことで構成を簡単化できる一方、色相の数を増やすことでより細やかな制御が可能となる。また、色域を検出する色相と、色相領域データのそれぞれが有効となる色相が一致している場合、マトリクス係数の算出が容易となる。

以上のように本実施の形態の色変換装置によれば、さまざまな色域の色データが入力され、当該色データの色域が不明な場合においても、色域情報検出手段にて検出した色域情報を用いて、色変換処理に用いるマトリクス係数を発生するので、入力される色データの色域に対して適切な変換特性での色変換処理を行うことができる。特に、広い色域を有する色データに対しても、つぶれの発生を抑制し、適切な色変換処理を行うことができる。

実施の形態２．
図９は、この発明を実施するための実施の形態２による色変換装置の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態の色変換装置は、有彩色成分データにおいて、少なくとも、ｒ、ｇ、ｂの中で１つ、ｙ、ｍ、ｃの中で１つの合計２つの値がゼロとなることを利用し、演算量の削減を図ったものである。本実施の形態の色変更装置は、第１の色相領域データ生成手段１ｂ、第２の色相領域データ生成手段２ｂ、色相情報検出手段３、係数発生手段４ｂ、マトリクス演算手段５ｂを備える。なお、色相情報検出手段３については、上記実施の形態１におけるものと同様のものである。第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１は、第１の色相領域データ生成手段１ｂ、第２の色相領域データ生成手段２ｂおよび色域情報検出手段３へと入力される。

図１０は、第１の色相領域データ生成手段１ｂの構成の一例を示すブロック図である。第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１はαβ算出手段６ｂおよび有彩色成分データ算出手段７へと入力される。αβ算出手段６ｂは、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１の最大値βと最小値αを選択して出力するとともに、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１のいずれが最大、最小であったかを示す識別符号Ｓ１を生成する。出力された最大値βと最小値αは、有彩色成分データ算出手段７へと入力される。一方、識別符号Ｓ１は、第１の色相領域データ演算手段８ｂへと入力されるとともに、外部へも出力される。有彩色成分データ算出手段７は、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１と上記αβ算出手段６ｂからの出力である最大値βと最小値αを入力とし、ｒ＝Ｒ１−α、ｇ＝Ｇ１−α、ｂ＝Ｂ１−αおよびｙ＝β−Ｂ１、ｍ＝β−Ｇ１、ｃ＝β−Ｒ１の減算処理を行い、６つの有彩色成分データｒ、ｇ、ｂ、ｙ、ｍ、ｃを出力する。

有彩色成分データにおいて、ｒ、ｇ、ｂのうちの少なくとも１つ、ｙ、ｍ、ｃのうちの少なくとも１つはゼロとなる性質がある。有彩色成分データは、第１の色相領域データ演算手段８ｂへと入力される。第１の色相領域データ演算手段８ｂは、識別符号Ｓ１の内容に基づいて、有彩色成分データｒ、ｇ、ｂ中でゼロでない２つのデータＱ１、Ｑ２と、ｙ、ｍ、ｃ中でゼロでない２つのデータＰ１、Ｐ２を選択する。ただし、有彩色成分データｒ、ｇ、ｂの２つ以上が０となる場合には、Ｑ１、Ｑ２の少なくとも一方はゼロとなり、有彩色成分データｙ、ｍ、ｃの２つ以上が０となる場合には、Ｐ１、Ｐ２の少なくとも一方はゼロとなる。さらに、第１の色相領域データ演算手段８ｂは、下記式（５）の演算により、第１の色相領域データｈｑ１、ｈｐ１を算出する。なお、下記式（５）において、ｍｉｎ（Ａ、Ｂ）はＡとＢの最小値を求める演算である。

ここで、第１の色相領域データｈｑ１は、ｈｙ１＝ｍｉｎ（ｒ，ｇ）、ｈｍ１＝ｍｉｎ（ｂ，ｒ）、ｈｃ１＝ｍｉｎ（ｇ，ｂ）のいずれかとなり、第１の色相領域データｈｐ１は、ｈｒ１＝ｍｉｎ（ｙ，ｍ）、ｈｇ１＝ｍｉｎ（ｃ，ｙ）、ｈｂ１＝ｍｉｎ（ｍ，ｃ）のいずれかとなる。なお、ｍｉｎ（Ａ，Ｂ）は、ＡとＢとの最小値選択を表す。第１の色相領域データｈｑ１、ｈｐ１が、ｈｒ１、ｈｇ１、ｈｂ１、ｈｙ１、ｈｍ１、ｈｃ１のいずれとなるかは、画素により異なり、各画素において識別符号Ｓ１の内容により識別することができる。第１の色相領域データｈｑ１およびｈｐ１は、第２の色相領域データ生成手段２ｂへと送られる。

図１１は、第２の色相領域データ生成手段２ｂの構成の一例を示すブロック図である。第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１は乗算係数算出手段９へと入力される。乗算係数算出手段９は、入力された第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１の内容を参照して、第２の色相領域データを算出するための乗算係数ｋ２および第３の色相領域データを算出するための乗算係数ｋ３を算出する。乗算係数算出手段９は、実施の形態１にて述べたものと同様に構成できる。第２の色相領域データ演算手段１０ｂでは、下記式（６）の演算により、第２の色相領域データｈｐ２、ｈｑ２を算出する。

また、第３の色相領域データ演算手段１１ｂでは、下記式（７）の演算により、第３の色相領域データｈｐ３、ｈｑ３を算出する。

第２の色相領域データ生成手段２ｂから出力された第２の色相領域データｈｑ２およびｈｐ２、第３の色相領域データｈｑ３およびｈｐ３は、マトリクス演算手段５ｂへと送られる。
色域情報検出手段３は、第１の色データＲ１、Ｇ１、Ｂ１を入力とし、第１の色データにより構成される画像データの色域を推定して色域情報データＧｍｔを出力する。この動作は、上記実施の形態１に述べたものと同様である。

色域情報Ｇｍｔは、係数発生手段４ｂへと入力される。係数発生手段４ｂは、色域情報Ｇｍｔの内容を参照して、マトリクス演算手段５ｂにて用いられるマトリクス係数Ｕを生成する。この際、識別符号Ｓ１も参照して、画素ごとに出力すべきマトリクス係数を決定する。マトリクス係数Ｕは、第２の色相領域データにかかるマトリクス係数（Ａ２ｉｊ）と第３の色相領域データにかかるマトリクス係数（Ａ３ｉｊ）で構成される。マトリクス演算手段５ｂでは、下記式（８）にて表されるマトリクス演算を行って、第２の色データＲ２、Ｇ２、Ｂ２を算出する。ここで、第２の色相領域データにかかるマトリクス係数（Ａ２ｉｊ）は、はｉ行ｊ列のマトリクスで表され、第３の色相領域データにかかるマトリクス係数（Ａ３ｉｊ）はｉ行ｊ列のマトリクスで表され、ともにｉ＝１〜３、ｊ＝１〜２である。

以上のように本実施の形態の色変換装置によれば、さまざまな色域の色データが入力され、当該色データの色域が不明な場合においても、色域情報検出手段にて検出した色域情報を用いて、色変換処理に用いるマトリクス係数を発生するので、入力される色データの色域に対して適切な変換特性での色変換処理を行うことができる。特に、広い色域を有する色データに対しても、つぶれの発生を抑制し、適切な色変換処理を行うことができる。また、有彩色成分データの性質を利用し、各画素において必要な演算のみを行うように構成したので、演算量（回路規模）の削減が可能となる。

実施の形態３．
図１２は、この発明を実施するための色域情報検出手段の別の構成例を示すブロック図である。図１２に示す色域情報検出手段は、上記実施の形態１の色域情報検出手段３における明度算出手段１４および彩度算出手段１５をそれぞれ最大値算出手段２０および最小値算出手段２１に置き換えたものである。最大値算出手段２０は、第１の色データＲ１，Ｇ１，Ｂ１のうちの最大値ＭＸ（先に述べた、符号βで表される最大値と同じ）を画素毎に算出して出力する。最小値算出手段２１は、第１の色データＲ１，Ｇ１，Ｂ１のうちの最小値ＭＮ（先に述べた、符号αで表される最小値と同じ）を画素毎に算出して出力する。色相別ヒストグラム生成手段１７では、最大値ＭＸを明度情報ＶＡとして、最小値ＭＮの補数を彩度情報ＳＡとして扱うことで、上記実施の形態１にて述べたものと同様の動作となる。

色域情報出力手段１８も上記実施の形態１にて述べたものと同様の動作を行う。この際、色域情報Ｇｍｔは、各色相に対する最大値ＭＸの、一定の期間、例えば数フレーム期間にわたる最大値又は最大値に準ずる値（従って、所定数の第１の色データの最大値又は最大値に準ずる値）、および最小値ＭＮの補数の、一定の期間、例えば数フレーム期間にわたる最大値又は最大値に準ずる値、言い換えれば、最小値ＭＮの一定の期間、例えば数フレーム期間にわたる最小値又は最小値に準ずる値として出力されることになる。
上記実施の形態１にて述べたのと同様に、係数発生手段４ａでは、色域情報Ｇｍｔに含まれる各色相における彩度情報を参照して、当該色相における補色成分に関わる係数を生成し、明度情報を参照して、当該色相における原色成分に関わる係数を生成する。この動作はすなわち、各色相における第１の色データの最小値を参照して、当該色相における補色成分に関わる係数を生成し、第１の色データの最大値を参照して、当該色相における原色成分に関わる係数を生成することとなる。

色データの最小値には各色相における補色成分の量が大きく関わる。また、色データの最大値には各色相における原色成分の量が大きく関わる。したがって、係数発生手段４ａでは、色域情報Ｇｍｔに含まれる各色相における第１の色データの最小値を参照して、当該色相における補色成分に関わる係数を生成する。例えば、赤の色相に対しては、最小となる色データはＧまたはＢデータである。また、赤の色相における補色はシアンであり、シアンはＧおよびＢデータで生成されることから、赤の色相における補色成分はＧおよびＢデータに関わる。よって、赤の色相における最小値が０％を下回る場合、補色成分に関わるＧおよびＢデータを生成するための係数を大きくすることで、第２の色データにおけるつぶれの発生を抑制できる。

また、係数発生手段では、色域情報Ｇｍｔに含まれる各色相における第１の色データの最大値を参照して、当該色相における原色成分に関わる係数を生成する。例えば、赤の色相に対しては、最大となる色データはＲデータである。また、赤の色相における原色成分はＲデータに関わる。よって、赤の色相における最大値が１００％を上回る場合、原色成分に関わるＲデータを生成するための係数を小さくすることで、第２の色データにおけるつぶれの発生を抑制できる。本実施の形態における色域情報検出手段によれば、より構成が簡単化できる。本実施の形態における色域情報検出手段の構成では、色信号の最大値、最小値といった信号量を色域情報として用いる。一方で、色域情報として彩度情報を用いる場合には演算量は多くなるが、色データの大きさに対する比率として求められる。マトリクス演算に用いるマトリクス係数も色データに対する比率を表すものであることから、マトリクス係数を決定するにあたっては、彩度情報を用いる方が適していると考えることもできる。色域情報検出手段の構成は、目的などに応じて適切な構成を選択することになる。

本発明に係る色変換装置の一実施例を示すブロック図である。 第１の色相領域データ算出手段の内部構成の一例を示すブロック図である。 第２の色相領域データ算出手段の内部構成の一例を示すブロック図である。 乗算係数算出手段の内部構成の一例を示すブロック図である。 色域情報検出手段の内部構成の一例を示すブロック図である。 色相判別手段の内部構成の一例を示すブロック図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、各色相と、有彩色成分データ、及び色相情報の一例を示す図である。 各色相の判定条件の一例を示す図である。 本発明に係る色変換装置の一実施例を示すブロック図である。 第１の色相領域データ算出手段の内部構成の一例を示すブロック図である。 第２の色相領域データ算出手段の内部構成の一例を示すブロック図である。 色域情報検出手段の内部構成の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ 第１の色相領域データ生成手段、 ２ａ、２ｂ 第２の色相領域データ生成手段、 ３ 色域情報検出手段、 ４ａ、４ｂ 係数発生手段、 ５ａ、５ｂ マトリクス演算手段、 ６ａ、６ｂ αβ算出手段、 ７ 有彩色成分データ算出手段、 ８ａ、８ｂ 第１の色相領域データ演算手段、 ９ 乗算係数算出手段、 １０ａ、１０ｂ 第２の色相領域データ演算手段、 １１ａ、１１ｂ 第３の色相領域データ演算手段、 １２ 特性情報算出手段、 １３ ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、 １４ 明度算出手段、 １５ 彩度算出手段、 １６ 色相判別手段、 １７ 色相別ヒストグラム生成手段、 １８ 色域情報出力手段、 １９ 色相算出手段、 ２０ 最大値算出手段、 ２１ 最小値算出手段。

Claims (9)

1. それぞれ赤、緑、青を表し、０％を下回る値や１００％を上回る値にもなり得る３つの第１の色データからなる画素毎の画像情報である第１の画像データを変換して、それぞれ赤、緑、青を表す３つの第２の色データからなる第２の画像データを求める色データ変換装置において、
   上記第１の色データの明度または彩度を含む特性情報を算出する手段と、
   上記第１の色データより複数の色相のうちの特定の色相にのみ有効な複数の第１の色相領域データを算出する手段と、
   上記特性情報を用いて、上記複数の第１の色相領域データの大きさを調整して、第２の色相領域データおよび第３の色相領域データを求める手段と、
   上記第１の画像データの有する色域を検出して色域情報として出力する色域情報検出手段と、
   上記色域情報を参照して、上記第２の色相領域データおよび第３の色相領域データに対して与えられる、上記第１の色データを０％から１００％の範囲の上記第２の色データへと変換するための所定のマトリクス係数を発生する係数発生手段と、
   上記第２の色相領域データおよび第３の色相領域データと上記マトリクス係数との乗算を含むマトリクス演算を行って上記第２の色データを算出するマトリクス演算手段と
   を備え、
   上記赤、緑、青のいずれか一つの色を表す上記第１の色データが０％を下回るときに、上記係数発生手段は、上記一つの色以外の色を表す第２の色データの算出に関わる上記マトリクス係数を大きくし、
   上記赤、緑、青のいずれか一つの色を表す上記第１の色データが１００％を上回るときに、上記係数発生手段は、上記一つの色を表す上記第２の色データの算出に関わる上記マトリクス係数を小さくする
   ことを特徴とする色変換装置。
2. 上記色域情報検出手段は、
   複数の色相のうちの特定の色相毎の情報として上記色域情報を求めることを特徴とする請求項１に記載の色変換装置。
3. 上記色域情報検出手段は、
   色域情報として所定数の上記第１の色データの最大値又は最大値に準ずる値を算出する手段を備え、
   上記係数発生手段は、上記最大値又は最大値に順ずる値を用いて、上記第２の色相領域データまたは第３の色相領域データのそれぞれが対応する色相における原色を構成する上記第２の色データの算出に関わるマトリクス係数を算出する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の色変換装置。
4. 上記色域情報検出手段は、色域情報として所定数の上記第１の色データの最小値又は最小値に準ずる値を算出する手段を備え、
   上記係数発生手段は、上記最小値又は最小値に準ずる値を用いて、上記第２の色相領域データまたは第３の色相領域データのそれぞれが対応する色相に対する補色を構成する上記第２の色データの算出に関わるマトリクス係数を算出する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の色変換装置。
5. 上記色域情報検出手段は、色域情報として所定数の上記第１の色データの明度の最大値又は最大値に準ずる値を算出する手段を備え、
   上記係数発生手段は、上記明度の最大値又は最大値に準ずる値を用いて、上記第２の色相領域データまたは第３の色相領域データのそれぞれが対応する色相における原色を構成する上記第２の色データの算出に関わるマトリクス係数を算出する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の色変換装置。
6. 上記色域情報検出手段は、色域情報として所定数の上記第１の色データの彩度の最大値又は最大値に準ずる値を算出する手段を備え、
   上記係数発生手段は、上記彩度の最大値又は最大値に準ずる値を用いて、上記第２の色相領域データまたは第３の色相領域データのそれぞれが対応する色相に対する補色を構成する上記第２の色データの算出に関わるマトリクス係数を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の色変換装置。
7. 上記特性情報は上記第１の色データの明度の情報を含み、
   上記特性情報が上記第１の色データの明度が高いことを示す場合に、上記第２の色相領域データおよび第３の色相領域データのいずれか一方が大きくなり、
   上記係数発生手段は、上記色域情報を参照して、上記特性情報が上記第１の色データの明度が高いことを示す場合に大きくなる色相領域データに対するマトリクス係数を変化させることを特徴とする請求項３又は５に記載の色変換装置。
8. 上記特性情報は上記第１の色データの彩度の情報を含み、
   上記特性情報が上記第１の色データの彩度が高いことを示す場合に、上記第２の色相領域データおよび第３の色相領域データのいずれか一方が大きくなり、
   上記係数発生手段は、上記色域情報を参照して、上記特性情報が上記第１の色データの彩度が高いことを示す場合に大きくなる色相領域データに対するマトリクス係数を変化させることを特徴とする請求項４又は６に記載の色変換装置。
9. それぞれ赤、緑、青を表し、０％を下回る値や１００％を上回る値にもなり得る３つの第１の色データからなる画素毎の画像情報である第１の画像データを変換して、それぞれ赤、緑、青を表す３つの第２の色データからなる第２の画像データを求める色データ変換方法において、
   上記第１の色データの明度または彩度を含む特性情報を算出するステップと、
   上記第１の色データより複数の色相のうちの特定の色相にのみ有効な複数の第１の色相領域データを算出するステップと、
   上記特性情報を用いて、上記複数の第１の色相領域データの大きさを調整して、第２の色領域データおよび第３の色相領域データを求めるステップと、
   上記第１の画像データの有する色域を検出して色域情報として出力する色域情報検出ステップと、
   上記色域情報を参照して、上記第２の色相領域データおよび第３の色相領域データに対して与えられる、上記第１の色データを０％から１００％の範囲の上記第２の色データへと変換するための所定のマトリクス係数を発生する係数発生ステップと、
   上記第２の色相領域データおよび第３の色相領域データと上記マトリクス係数との乗算を含むマトリクス演算を行って上記第２の色データを算出するマトリクス演算ステップと
   を備え、
   上記赤、緑、青のいずれか一つの色を表す上記第１の色データが０％を下回るときに、上記係数発生手段は、上記一つの色以外の色を表す第２の色データの算出に関わる上記マトリクス係数を大きくし、
   上記赤、緑、青のいずれか一つの色を表す上記第１の色データが１００％を上回るときに、上記係数発生手段は、上記一つの色を表す上記第２の色データの算出に関わる上記マトリクス係数を小さくする
   ことを特徴とする色変換方法。

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