JP4464089B2 - 色補正装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、色補正装置及びその方法に関し、さらに詳しくは、ディスプレー装置などから表現される色が歪曲された場合、人が好む色に補正できる色補正装置及びその方法に関する。

ディスプレー装置などから表現される色は、映像信号の転送過程などで歪曲されたり、カメラ撮影の際に使われる外部光によって歪曲され、本来の色を表現することができない場合が多い。特に、肌色のように視覚的敏感に感じられる色が歪曲された場合は補正が必要とされる。

色補正装置及びその方法は、入力映像で色が歪曲され本来の色が表現できなかった場合、これを元色に近づくよう補正する装置及びその方法のことを指す。

図１は、従来の色の補正方法、特に肌色の補正方法について説明するための図である。

同図を参照すれば、まず、肌色に対する色相を補正するための基準となる色相好み軸（Ａ）を設定する。図面にてはＹＵＶ色空間での好み軸（Ａ）を図示している。好み軸（Ａ）が設定されれば好み軸（Ａ）周りの一定の領域（図面にて斜線で示した領域）に存する色相については、好み軸（Ａ）に移動させ、好み軸（Ａ）の色相値を有するようマッピングする。この際、好み軸（Ａ）は１２３°と１１７°のうちいずれか一つの角度を有し、また、いずれの一つを選択して使用する。かかる方法は、フィリップス半導体（Philips Semiconductor）から生産されるＴＤＡ９１７８チップなどで使われている。

これとは別の方法として、全体映像の色改善（color enhancement）を行なうことにより、まず全体映像で肌色領域を検出し、その領域だけは色の改善を行なわない方式も提案されている。

ところが、このような色補正装置及びその方法は、人が好む色を考慮せず設定された好み軸（Ａ）の色相値に特定の領域に該当する色相をとにかく移動させたり、肌色領域のような特定領域だけ色改善を行なわない方法を採用することによって色の補正結果が視覚的に満たされないという問題を抱えている。また、色相（hue）だけを補正することによって非正常的に歪曲された彩度（saturation）や輝度（luminance）が補正されない問題も抱えている。
ＴＤＡ８１７８データシート、１９９９年９月２４日、PHILIPS

本発明は、前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、ディスプレー装置から表現される色が歪曲された場合、人が好む色に基づいて彩度、色相、輝度をすべて補正できる色補正装置及びその方法を提供することにある。

前記の目的を達するための本発明に係る色補正装置は、入力される彩度信号及び所定の第１の基準値に基づいて彩度偏差を算出する彩度偏差関数生成部と、入力される色相信号及び所定の第２の基準値に基づいて色相偏差を算出する色相偏差関数生成部と、入力される輝度信号及び所定の第３の基準値に基づいて輝度偏差を算出する輝度偏差関数生成部と、前記彩度偏差、前記色相偏差、前記輝度偏差に基づいて前記彩度信号、前記色相信号、前記輝度信号をそれぞれ補正して出力するマッピング関数生成部と、を含む。

入力される映像の色信号を色空間変換して前記彩度信号、前記色相信号、前記輝度信号をそれぞれ算出し、前記彩度偏差関数の生成部と、前記色相 偏差関数の生成部と、前記輝度偏差関数の生成部とにそれぞれ伝達する色空間変換部をさらに含むことが好ましい。

前記第１の基準値と、前記第２の基準値と、前記第３の基準値は、それぞれ観察者の実験データを統計的に処理して収集された資料に基づきそれぞれ備えられることが好ましい。

前記彩度偏差は、所定の色領域内の前記彩度信号と前記第１の基準値との差に基づいて算出され、前記マッピング関数部は、前記彩度信号に前記彩度偏差を合算して補正された彩度信号を出力することが好ましい。

前記色相偏差は、所定の色領域内の前記色相信号について、前記色相信号と前記第２の基準値との差に基づいて算出され、前記マッピング関数部は、前記色相信号に前記色相偏差を合算して補正された色相信号を出力することが好ましい。

そして前記輝度偏差は、所定の肌色領域内の前記輝度信号について、前記輝度信号と前記第３の基準値との差に基づいて算出され、前記マッピング関数部は、前記輝度信号に前記輝度偏差を合算して補正された輝度信号を出力するよう構成することが好ましい。

一方、本発明の色の補正方法は、（ａ）入力される彩度信号及び所定の第１の基準値に基づいて彩度偏差を算出するステップと、（ｂ）入力される色相信号及び所定の第２の基準値に基づいて色相偏差を算出するステップと、（ｃ）入力される輝度信号及び所定の第３の基準値に基づいて輝度偏差を算出するステップと、（ｄ）前記彩度偏差と、前記色相偏差と、前記輝度偏差に基づいて前記彩度信号と、前記色相信号と、前記輝度信号とをそれぞれ補正して出力するステップと、を含む。

好ましくは、入力される映像の色信号を色空間に変換して前記彩度信号と、前記色相信号と、前記輝度信号とをそれぞれ算出し、前記（ａ）のステップと、前記（ｂ）のステップと、前記（ｃ）のステップへそれぞれ伝達するステップと、をさらに含む。

前記第１の基準値と、前記第２の基準値と、前記第３の基準値は、それぞれ観察者の実験データを統計的に処理して収集された資料に基づきそれぞれ備えられることが好ましい。

前記彩度偏差は、前記彩度信号と前記第１の基準値との差に基づいて算出され、前記（ｄ）のステップにおいて、前記彩度信号に前記彩度偏差を合算して補正された彩度信号を出力するよう構成されることが好ましい。

前記色相偏差は、前記色相信号と前記第２の基準値との差に基づいて算出され、前記（ｄ）のステップにおいて、前記色相信号に前記色相偏差を合算して補正された彩度信号を出力するよう構成されることが好ましい。

そして、前記輝度偏差は、前記輝度信号と前記第３の基準値との差に基づいて算出され、前記（ｄ）のステップにおいて、前記輝度信号に前記輝度偏差を合算して補正された輝度信号を出力するよう構成されることが好ましい。

本発明によれば、入力される映像から人の目に敏感な色が転送エラーされたり、多様な外部光によってカメラ撮影の際に適切ではない色に歪曲された場合、これを人から好まれる色に補正できる。

以下、図面を参照して本発明を詳説する。

図２は、本発明に係る色補正装置、特に肌色を補正できる色補正装置のブロック図である。

同図を参照すると、色補正装置は、色空間変換部１００と、彩度補正量生成部１１０と、色相補正量生成部１２０と、輝度補正量生成部１３０と、マッピング関数生成部１４０と、を備える。

色空間変換部１００は、入力される映像の色信号が入力され、色相（hue）信号と、彩度（chroma）信号と、輝度（luminance）信号に変換出力させる。

彩度補正量生成部１１０は彩度補正量を算出し、色相補正量生成部１２０は色相補正量を算出する。そして、輝度補正量生成部１３０は輝度補正量を生成する。マッピング関数生成部１４０は算出された彩度補正量、色相補正量、輝度補正量に基づいて本来の彩度信号、色相信号、輝度信号をそれぞれ補正する。

図３は、図２に図示した色補正装置の動作方法を説明するための流れ図である。

同図を参照すると、まず色空間変換部１００は、入力される映像の色信号から彩度信号、色相信号、輝度信号を算出する（Ｓ２００）。入力される映像の色信号は、使い環境によって、ＲＧＢ、ＹＩＱ、ＹＵＶ、ＹＣｂＣｒ、ＨＬＳなどの多様な色空間が有し得る。かかる色信号を適切な数式を用いて彩度信号、色相信号、輝度信号に変換する。

色空間変換部１００から算出された彩度信号、色相信号、輝度信号は、それぞれ彩度補正量生成部１１０と、色相補正量生成部１２０と、輝度補正量生成部１３０へ伝達される。彩度補正量生成部１１０は、伝達された彩度信号と第１の基準値に基づいて彩度補正量を算出する。また、色相補正量生成部１２０は伝達された色相信号と第２の基準値に基づいて色相補正量を算出し、輝度補正量生成部１３０は伝達された輝度信号と第３の基準値に基づいて輝度補正量を算出する（Ｓ２１０）。

彩度補正量、色相補正量、輝度補正量を算出するため使われる第１の基準値と、 第２の基準値と、第３の基準値は次のような方法によって定められる。

すなわち、肌色を例に挙げると、まず、人種別に肌色を区分し、各人種別の肌色について彩度、色相、輝度を変化させながら観察者がもっとも好む肌色を探し出す。実験の客観的な結果のため、同じ環境及び条件で行なわなければならない。かかる観察者の実験過程を介して人が好む肌色に対する彩度、色相、輝度のデータが得られる。

［表１］は、ＩＴＵ―Ｒ（ＩＴＵ Radiocommunication Sector）ＢＴ７０９ ＹＣｂＣｒ CodingによるCalibrated ＣＲＴ―Display及びｓＲＧＢｄ viewing conditionによる実験データを表に示したものである。

上記表から分かるように、人が好む肌色は、理想的な肌色（Ideal skin―tone）と殆ど類似しているが、２δを使う統計的な範囲と比べると、彩度（Ｃ）の場合は０.０１程度高く、色相（Ｈ）はred方向へ１０°程度移動されている。

図４と図５は、［表１］に基づいた人が好む肌色の領域をＹＣｂＣｒ色空間で示したものである。図４はＣｂ―Ｃｒ表面上にて示したものであり、図５はＹ−Ｃｂ表面上にて示したものである。参考に、ＣｂＣｒカラー空間を次の数式のように極座標状で示しＹＣＨ色空間に表現できる。

従って、［表１］のＹ、Ｃｂ、Ｃｒ、Ｃ、Ｈの値を使用すれば、図４もしくは図５の領域を示すことができる。図にての領域周りの矢印は領域周辺の値を領域内にマッピングしたものである。つまり、人が好む肌色領域の周辺にある色を領域内にマッピングすることによって色を補正できることを示す。

図６は、色相補正量を算出する色相補正量関数を示したグラフである。

同図のグラフ上のＸ軸は色相（Ｈ）値を示し、Ｙ軸は各色相値に対する色相補正量（ΔＨ）を示す。グラフでｍは平均値を示し、ｒ_ｍｉｎ は実際イメージの肌色範囲の最初値で、ｒ_ｍａｘ は実際イメージの肌色範囲の最大値を示す。色相値が「ｍ−δ、ｍ＋δ」範囲内であれば、人が好む肌色の領域内に属する色相の値であるため補正の必要がなく、よって色相補正量（ΔＨ）は「０」となる。

色相値がｍ−δより小さければ、人が好む肌色領域から遠ざかる値になるため色相補正量（ΔＨ）を増加させる。色相補正量（ΔＨ）の最大値はＨ０であり、該値はδと２δとの間で選ばれる。

色相値がｍ−２δよりさらに小さければ、色相補正量（ΔＨ）を小さくする。このように色相補正量（ΔＨ）を小さくすることは、ｍ−２δより小さい色相値は肌色ではない確率が高いからである。すなわち、肌色と推定される色相の範囲内のみで補正が行なわれる。

色相値がｍ＋２δより大きくなる場合も前もって説明した通りである。但し、この場合は色相値を小さくするため色相補正量（ΔＨ）は（−）値になる。色相補正量（ΔＨ）の最小の値であるＨ１においても−２δと−δとの間の値のうちから選ばれる。

このような方法で入力される色相信号によって色相補正量を算出する色相補正量関数が求められることができ、同じ方法によって彩度補正量及び輝度補正量も算出できる。

図３に戻って、マッピング関数生成部１４０は彩度補正量生成部１１０、色相補正量生成部１２０、輝度補正量生成部１３０からそれぞれ算出された彩度補正量、色相補正量、輝度補正量を使って本来の彩度信号と、色相信号と、輝度信号とをそれぞれ補正する（Ｓ２２０）。

信号補正部は、算出された彩度補正量を、色空間変換部１００から出力される彩度信号に合算し、算出された色相補正量を、色空間変換部１００から出力される色相信号に合算し、算出された輝度補正量を、色空間変換部１００から出力される輝度信号に合算する。これを数式で表すと次の通りである。

このように肌色領域の周辺にある色の色信号から得られた彩度信号、色相信号、輝度信号を人が好む色に基づいて算出された彩度補正量、色相補正量、輝度補正量を使って補正することによって歪曲された色を補正できる。

一方、前述した実施例では肌色の補正方法について一例を挙げて説明したが、本発明は特定の色について人が好む色データを抽出し、これによって彩度補正量、色相補正量、輝度補正量を算出して本発明に係る色補正方法及び装置に使用できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的思想に属するものと了解される。

色補正装置及び色補正方法は、ディスプレー装置に適用され、肌色をより自然に再現することができる。

従来の色補正方法を説明するための図である。 本発明に係る色補正装置のブロック図である。 図２の色補正装置の動作方法を示した流れ図である。 人が好む肌色の領域をＹＣｂＣｒ色空間に示した図である。 人が好む肌色の領域をＹＣｂＣｒ色空間に示した図である。 色相補正量を算出する色相補正量関数を示したグラフである。

符号の説明

１００ 色空間変換部
１１０ 彩度補正量生成部
１２０ 色相補正量生成部
１３０ 輝度補正量生成部
１４０ マッピング関数生成部

Claims (16)

1. 入力される彩度信号及び所定の第１の基準値に基づいて彩度補正量を算出する彩度補正量生成部と、
   入力される色相信号及び所定の第２の基準値に基づいて色相補正量を算出する色相補正量生成部と、
   入力される輝度信号及び所定の第３の基準値に基づいて輝度補正量を算出する輝度補正量生成部と、
   前記彩度補正量、前記色相補正量、前記輝度補正量に基づいて前記彩度信号、前記色相信号、前記輝度信号をそれぞれ補正して出力する信号補正部と、を含み、
   前記第１の基準値と、前記第２の基準値と、前記第３の基準値は、それぞれ観察者の実験データを統計的に処理して収集された資料に基づきそれぞれ備えられ、
   前記彩度信号、色相信号、輝度信号は、実験により得られた人が好む領域の周辺領域内に該信号値がある場合に補正されることを特徴とする色補正装置。
2. 入力される映像の色信号を色空間変換して前記彩度信号、前記色相信号、前記輝度信号をそれぞれ算出する色空間変換部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の色補正装置。
3. 前記彩度補正量は、前記彩度信号と前記第１の基準値との差に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の色補正装置。
4. 前記信号補正部は、前記彩度信号に前記彩度補正量を合算して補正された彩度信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の色補正装置。
5. 前記色相補正量は、前記色相信号と前記第２の基準値との差に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の色補正装置。
6. 前記信号補正部は、前記色相信号に前記色相補正量を合算して補正された色相信号を出力することを特徴とする請求項５に記載の色補正装置。
7. 前記輝度補正量は、前記輝度信号と前記第３の基準値との差に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の色補正装置。
8. 前記信号補正部は、前記輝度信号に前記輝度補正量を合算して補正された輝度信号を出力することを特徴とする請求項７に記載の色補正装置。
9. （ａ）入力される彩度信号及び所定の第１の基準値に基づいて彩度補正量を算出するステップと、
   （ｂ）入力される色相信号及び所定の第２の基準値に基づいて色相補正量を算出するステップと、
   （ｃ）入力される輝度信号及び所定の第３の基準値に基づいて輝度補正量を算出するステップと、
   （ｄ）前記彩度補正量と、前記色相補正量と、前記輝度補正量に基づいて前記彩度信号と、前記色相信号と、前記輝度信号とをそれぞれ補正して出力するステップと、を含み、
   前記第１の基準値と、前記第２の基準値と、前記第３の基準値は、それぞれ観察者の実験データを統計的に処理して収集された資料に基づきそれぞれ備えられ、
   前記彩度信号、色相信号、輝度信号は、実験により得られた人が好む領域の周辺領域内に該信号値がある場合に補正されることを特徴とする色補正方法。
10. 入力される映像の色信号を色空間に変換して前記彩度信号と、前記色相信号と、前記輝度信号とをそれぞれ算出し、前記（ａ）のステップと、前記（ｂ）のステップと、前記（ｃ）のステップへそれぞれ伝達するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の色補正方法。
11. 前記彩度補正量は、前記彩度信号と前記第１の基準値との差に基づいて算出されることを特徴とする請求項９に記載の色補正方法。
12. 前記（ｄ）のステップにおいて、前記彩度信号に前記彩度補正量を合算して補正された彩度信号を出力することを特徴とする請求項１１に記載の色補正方法。
13. 前記色相補正量は、前記色相信号と前記第２の基準値との差に基づいて算出されることを特徴とする請求項９に記載の色補正方法。
14. 前記（ｄ）のステップにおいて、前記色相信号に前記色相補正量を合算して補正された彩度信号を出力することを特徴とする請求項１３に記載の色補正方法。
15. 前記輝度補正量は、前記輝度信号と前記第３の基準値との差に基づいて算出されることを特徴とする請求項９に記載の色補正方法。
16. 前記（ｄ）のステップにおいて、前記輝度信号に前記輝度補正量を合算して補正された輝度信号を出力することを特徴とする請求項１５に記載の色補正方法。

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