JP4483604B2 - 色空間変換装置および色空間変換プログラム - Google Patents

Description

本発明は、異なる色空間の間で行われる色空間変換処理に関する。

ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いて色空間変換処理を行う技術が知られている（特許文献１）。特許文献１には、色空間変換前（入力系）の色再現領域が色空間変換後（出力系）の色再現領域より狭い場合は彩度強調処理を施し、色空間変換前（入力系）の色再現領域が色空間変換後（出力系）の色再現領域より広い場合には圧縮処理を施す技術が開示されている。

特開２００４−２６０８５３号公報

特許文献１に記載の技術では、色再現領域の大きさに応じて変換パラメータが決定されるだけで、画像における画素位置の情報を考慮していないので、色空間変換後の画像において周囲に比べて不自然な色（階調）が現れ、画像が劣化するおそれがある。

本発明による色空間変換装置は、原画像を構成する色信号に対し、ルックアップテーブルを用いて色空間変換を行う色空間変換手段と、原画像に対して選択された注目画素を中心としてマスクを定め、該マスクに含まれる画素から、色空間変換前の色空間において所定距離以内の画素同士であって、該色空間変換による変換量の差が所定値以上となる特定色域画素群を検出する特定色域検出手段と、検出された特定色域画素群のみに対して選択的に平滑化フィルタ処理を行うフィルタ処理手段と、と備えることを特徴とする。

本発明によれば、色空間変換後の画像において周囲に比べて不自然な色、階調が現れることを防止できる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態による色変換処理の流れを説明するフローチャートである。本実施形態では、図１による処理を行うプログラムを図２に示すコンピュータ装置１００に実行させることにより、色変換装置を提供する。色変換処理プログラムをパーソナルコンピュータ１００に取込んで使用する場合には、パーソナルコンピュータ１００のデータストレージ装置にプログラムをローディングした上で、当該プログラムを実行させることによって色変換装置として使用する。

パーソナルコンピュータ１００に対するプログラムのローディングは、プログラムを格納したＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体１０４をパーソナルコンピュータ１００にセットして行ってもよいし、ネットワークなどの通信回線１０１を経由する方法でパーソナルコンピュータ１００へローディングしてもよい。通信回線１０１を経由する場合は、通信回線１０１に接続されたサーバー（コンピュータ）１０２のハードディスク装置１０３などにプログラムを格納しておく。このように、プログラムは記録媒体１０４や通信回線１０１を介する提供など、種々の形態のコンピュータプログラム製品として供給される。

図１のステップＳ１０１において、コンピュータ装置１００（図２）のＣＰＵは、画像を構成する画素の色を示す信号であって、ＲＧＢ表色系で表された色信号（R,G,B）を入力してステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２において、ＣＰＵは、色信号（R,G,B）に対して周知の線形変換処理（マトリクス変換など）を施すことにより、色信号（R,G,B）をデバイスに依存しない色空間で表される色信号(L*,a*,b*)へ変換してステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３において、ＣＰＵは、色信号(L*,a*,b*)に対してＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いた色変換処理を施し、色変換処理後の色信号(L*',a*',b*')を取得し、ステップＳ１０４へ進む。ＬＵＴを用いた色変換処理の詳細については後述する。

ステップＳ１０４において、ＣＰＵは、色信号(L*',a*',b*')に対して周知の線形変換処理（マトリクス変換など）を施すことにより、色信号(L*',a*',b*')をＲＧＢ表色系で示される色信号(R',G',B')へ変換してステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ１０５において、ＣＰＵは、色信号(R',G',B')に対して平滑化処理を行い、平滑化処理後の色信号(R'',G'',B'')を出力して図１による処理を終了する。なお、平滑化処理が不要の場合にはステップＳ１０５をスキップし、色信号(R',G',B')を出力して図１による処理を終了する。

第一の実施形態による色変換処理は、上記ＬＵＴを用いた色変換処理（ステップＳ１０３）および上記平滑化処理（ステップＳ１０５）に特徴を有するので、ステップＳ１０３に対応する処理を図３に示すフローチャートを参照して詳細に説明し、ステップＳ１０５についての詳細説明もその後に説明する。図３のステップＳ１において、ＣＰＵは、色変換処理で使用するＬＵＴを決定してステップＳ２へ進む。ＬＵＴは、あらかじめプログラムデータとして用意されているテーブルを用いても、コンピュータ装置１００のキーボードなどから入力される情報により選択されるテーブルを用いてもよい。

図４は、色信号(L*,a*,b*)を色信号(L*',a*',b*')へ変換するＬＵＴを例示する図である。本実施形態で使用するＬＵＴは、カラーパッチを測色したデータから生成したテーブルでも、変換後の目標値を定めて生成したテーブルでもよい。また、テーブルのLab空間における格子間隔は、変換精度の向上を目的に細かくしなくてもよい。なお、図４のＬＵＴはデバイスに依存しない色空間で表されたものが好ましく、本実施形態ではL*a*b*空間で表されたテーブルを使用する。また、このＬＵＴは各画素の色差だけを変換するものでもよいし、明るさだけを変換するものでもよい。

ステップＳ２において、ＣＰＵは、上記ＬＵＴを参照して色変換を行い、ステップＳ３へ進む。ここで、変換前の色空間座標（Lab座標）において色信号のデータがテーブルの格子点にのらない場合は、格子点に位置する最近傍点のデータの変換量を当該データに対する変換量として用いる。ＣＰＵはさらに、L*成分の変換量がa*成分およびb*成分の変換量に比べて軽くなるように（たとえば、１／１０とする）、成分間で重みを変えて色変換を行う。

ステップＳ３において、ＣＰＵは、色変換後の色信号(L*',a*',b*')を用いて特定の色域部（特定色域画素群）を検出する。特定色域画素群は、画像上で所定範囲に存在する画素同士であって、色変換前の色空間座標（Lab座標）において所定距離以内（いわゆる近い色）であるが、色変換による変換量の差が所定値以上となる画素群とする。これら特定色域画素群に対応する色域を特定の色域と呼ぶ。つまり、特定色域は、隣接（近傍）画素において色変換前は互いの色が近く、色変換後は互いの色が近くない色域である。

ＣＰＵは、特定色域画素群の検出を以下の手順で行い、図３に示すステップＳ３を行った後にステップＳ１０５へ進む。特定色域画素群の検出は、図５に示すフローチャートの手順で行う。
図５のステップＳ２０１において、ＣＰＵは、原画像に対して注目画素[i,j]を選択する。次に、ステップＳ２０２では注目画素を中心としてｎ画素×ｎ画素（たとえば、９画素×９画素）で構成される矩形領域のマスクを定める。

ステップＳ２０３では、ＣＰＵは、上記矩形領域のマスクに含まれるそれぞれの画素について、色変換前の色空間座標（Lab座標）における距離ΔＥを算出する。距離ΔＥは、原画像における画素間隔ではなく、注目画素[i,j]に対応するLab座標上のデータと、マスク内に含まれる他の画素に対応するLab座標上のデータとの距離である。

そして、ＣＰＵは、上記矩形領域のマスクに含まれる画素のうち、ΔＥ＜１０が成立する画素を抽出して候補画素群とする。

次にステップＳ２０４では、ＣＰＵは、候補画素群に含まれるそれぞれの画素について、色変換によるデータの変換量ｕを算出する。なお、注目画素[i,j]に対応するデータの変換量をｖとする。ところで、この変換量ｕおよびｖは、どちらも始点を色変換前のLab色空間における座標位置、終点を色変換後のLab色空間における座標位置としたベクトルである。

そして、ＣＰＵは、候補画素群に含まれる画素のうち、｜ｕ-ｖ｜＞４が成立する画素を抽出し、特定色域画素群とする。

ステップＳ２０５では、ＣＰＵは、注目画素（代表画素）として原画像の画素が全て選択されたか否かを確認し、全て選択されていないようであれば、ステップＳ２０６において次の画素に注目画素を移す。原画像の画素が全て選択されていれば、図５の検出処理を終了する。このようにして、注目画素を１つずつ進めながら、原画像の全体について特定色域画素群を検出する。

図１のステップＳ１０５において、ＣＰＵは画像処理を行う。画像処理は、特定色域画素群のみを用いた選択的な平均化フィルタ処理であり、色情報を平滑化するものである。ＣＰＵは、図１のステップＳ１０４で得たＲＧＢ表色系の色信号(R',G',B')を用いて以下のように画像処理を行う。

ＣＰＵは、特定色域画素群の検出時に使用した上記矩形領域のマスクごとに、各マスクの中心の画素（注目画素）および特定色域画素群に含まれる各画素について、Ｒ成分データの平均値ｒｍ、Ｇ成分データの平均値ｇｍ、およびＢ成分データの平均値ｂｍをそれぞれ算出する。ＣＰＵはさらに、各マスク中心の注目画素についての色信号を(ｒｍ,ｇｍ,ｂｍ)に置換する。色信号(ｒｍ,ｇｍ,ｂｍ)は、上記平滑化処理後の色信号(R'',G'',B'')に対応する。

ＣＰＵは、矩形領域マスクを構成する注目画素を１つずつ進めながら、各マスクの注目画素の色信号を置換する処理を繰り返し、原画像の全体にわたる画像処理を行う。なお、マスク内に特定色域画素群が含まれていない場合は、当該マスクについての処理を省略する。また、ステップＳ３において特定色域画素群が検出されなかった場合、ＣＰＵは適宜ステップＳ１０５をスキップして図１による処理を終了する。

以上説明した第一の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）ＬＵＴを用いた一般の色変換（ガマットマッピング）と異なり、ＬＵＴを用いた色変換によって生じる不自然な色や階調を、色変換後の画像処理によって修正するようにした。したがって、色変換精度を向上させるためにＬＵＴの格子間隔を細かくしたり、ＬＵＴの格子間隔を補間するように複雑な補間処理を行わなくても、色変換後に生じる画質劣化を抑えることができる。また、本発明は変換前後の色空間座標にかかわらず適用することができる。

（２）色変換後の画像処理では、特定色域画素群のみを用いて部分的に平均化フィルタ処理を行うので、画像全体に対して画像処理を行う場合に比べてＣＰＵの処理量を少なく抑えることができる。また、平均化フィルタ処理によって特定色域画素群による色や階調がぼかされるので、色変換後に生じる不自然な色や階調が目立たなくなる。さらに、特定色域画素群を除く画素には平均化フィルタ処理を行わないため、色の境界がぼけることがない。

（３）特定色域画素群は、原画像において近傍に存在する画素同士であって、色変換前は互いの色が近く、色変換後は互いの色が近くない画素としたので、色変換によって生じる不自然な色、階調の画素を確実に検出できる。

上述したステップＳ２において、変換前の色空間座標（Lab座標）で色信号のデータがテーブルの格子点にのらない場合に、最近傍点のデータの変換量を当該データの変換量とするようにした。この代わりに、当該データと最近傍点との間の距離に応じた重みを上記最近傍点のデータの変換量に加算し、加算後の変換量を当該データの変換量としてもよい。

特定色域画素群の検出に使用する矩形領域のマスクの大きさ（上記例では９画素×９画素）を、ＬＵＴによる色変換処理で与えられている重み（上記例ではL*成分の変換量がa*成分およびb*成分の変換量に比べて１／１０）に応じて変化させてもよい。マスクの大きさと色変換処理時の重みとを関連づけることで、特定色域画素群が検出しやすくなる。

また、特定色域画素群の検出に使用する判定条件（上記例ではΔＥ＜１０、｜ｕ-ｖ｜＞４）を、ＬＵＴによる色変換処理で与えられている重み（上記例ではL*成分の変換量がa*成分およびb*成分の変換量に比べて１／１０）に応じて変化させてもよい。判定条件と色変換処理時の重みとを関連づけることで、特定色域画素群が検出しやすくなる。

（第二の実施形態）
第二の実施形態では、第一の実施形態と比べて、図３のステップＳ１においてＬＵＴを決定後にステップＳ２へ進むところを、図６のようにステップＳ２Ａ、Ｓ２Ｂへ進む点が異なる。

図６のステップＳ２Ａにおいて、ＣＰＵは、ＬＵＴを参照して色変換を行った場合に変換後の色色信号(L*',a*',b*')が色再現領域から外れないように、重みデータの生成を以下の手順で行い、ステップＳ２Ｂへ進む。
（手順１）
ＣＰＵは、色変換後の色信号(L*',a*',b*')について、色再現領域（ガマット）から外れている色域外画素群を検出する。

（手順２）
ＣＰＵは、原画像のLab色空間上での画素位置[i,j]のそれぞれに対応させて、０〜１の範囲で重みデータを生成する。具体的には、色変換後に色域外画素群に含まれない画素は重みを１とし、原画像の画像位置情報と対応してその重み情報を保持する。また、色変換後に色域外画素となる画素群に対しては、色変換後に色域内になるように重みを０から１の範囲で決定する。なお、変換前に色域境界上にあり、かつ変換後に色域外画素となるものについては重みは０とする。

（手順３）
ＣＰＵは、原画像のLab色空間上での画素位置[i,j]のそれぞれに対応させて生成した重みデータをコンピュータ装置１００内のデータストレージ装置に記憶する。重みデータは、０〜１の範囲で表されたＮ画素×Ｍ画素（ただし、１≦ｉ≦Ｎ、１≦ｊ≦Ｍ）で構成されるモノクロ画像として扱える。

図６のステップＳ２Ｂにおいて、ＣＰＵは、上記ＬＵＴおよび重みデータを参照して色変換を行い、ステップＳ３へ進む。上述した重みデータに対してフィルタ処理を施す。原画像上において隣接する画素位置同士で、重み値が徐々に変化する（たとえば、０．２ステップ）ように近隣画素位置についての重みデータの平均を算出し、算出した平均値を当該画素位置についての重みデータとする。ただし、重み値０の画素位置については０のままとし、重み値が増加する方向において徐々に変化する構成とする。重みデータが０である画素については、ＬＵＴによる色変換を行わずに色変換前の色信号(L*,a*,b*)をそのまま色信号(L*',a*',b*')として出力する。重みデータが１である画素については、ＬＵＴによる色変換を行って色変換後の色信号(L*',a*',b*')を出力する。重みデータが０．５である画素については、ＬＵＴによる変換量を０．５倍とする色変換を行い、色変換後の色信号(L*',a*',b*')を出力する。なお、重みデータが１である画素についての色変換は、色域外画素群を検出するために（手順１で）行った演算結果を用いて構わない。

以上説明した第二の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）色変換後の色信号(L*',a*',b*')が色再現領域（ガマット）から外れる色域外画素群については、色再現領域に収めるように重みをつけて色変換するようにした。したがって、ＬＵＴによる色変換後の色信号を確実に色再現領域（ガマット）内に収めることができる。

（２）上記（１）の重みをつけた色変換後の画像処理では、特定色域画素群のみを用いて部分的に平均化フィルタ処理を行うので、第一の実施形態と同様に、平均化フィルタ処理によって特定色域画素群による色や階調がぼかされ、色変換後に生じる不自然な色や階調が目立たなくなる。

上記フィルタ処理を施した重みデータを用いてＬＵＴによる変換量を補正することにより、原画像上において隣接する画素位置間で色変換処理時の変換量に大きな差が生じることが抑制され、色変換処理後に生じる不自然な色や階調が目立たなくなる。さらに、画素位置に対応させた重みデータに対してフィルタ処理を施すので、色信号に対してフィルタ処理を直接行う場合に比べて、画像の構造を損なうおそれがない。

特許請求の範囲における各構成要素と、発明を実施するための最良の形態における各構成要素との対応について説明する。色空間変換手段、画像処理手段、重み情報生成手段、制御手段は、たとえば、コンピュータ装置１００のＣＰＵによって構成される。特異な領域は、たとえば、色変換によって生じる不自然な色や階調の領域が対応する。画像処理を行う領域の大きさは、たとえば、マスクの大きさが対応する。重み情報は、たとえば、重みデータによって構成される。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。たとえば、本実施の形態以外にも、図１のステップＳ１０２とＳ１０３との間に平滑化処理Ｓ１０５を同時に行うようにしてもよく、こちらの方がよりＣＰＵに行わせる演算回数を少なくすることができる。

本発明の第一の実施形態による色変換処理の流れを説明するフローチャートである。 プログラムの提供形態を説明する図である。 色変換処理および平滑化処理の詳細を説明するフローチャートである。 ＬＵＴを例示する図である。 特定色域画素群の検出処理の詳細を説明するフローチャートである。 本発明の第二の実施形態による色変換処理の流れを説明するフローチャートである。

符号の説明

１００…コンピュータ装置
１０１…通信回線
１０２…サーバコンピュータ
１０３…ハードディスク装置
１０４…記録媒体

Claims (5)

1. 原画像を構成する色信号に対し、ルックアップテーブルを用いて色空間変換を行う色空間変換手段と、
   前記原画像に対して選択された注目画素を中心としてマスクを定め、該マスクに含まれる画素から、前記色空間変換前の色空間において所定距離以内の画素同士であって、該色空間変換による変換量の差が所定値以上となる特定色域画素群を検出する特定色域検出手段と、
   前記検出された特定色域画素群のみに対して選択的に平滑化フィルタ処理を行うフィルタ処理手段と、
   を備えることを特徴とする色空間変換装置。
2. 請求項１に記載の色空間変換装置において、
   前記特定色域検出手段は、
   前記注目画素を中心として矩形領域のマスクを定め、
   前記マスクに含まれる各画素と注目画素との前記色空間変換前の色空間座標における距離ΔＥの大きさが前記所定距離以内の候補画素群を抽出し、
   前記候補画素群の中から前記特定色域画素群を検出することを特徴とする色空間変換装置。
3. 請求項２に記載の色空間変換装置において、
   前記特定色域検出換手段は、
   前記候補画素群に含まれるそれぞれの画素について、前記色空間変換によるデータの変換量ｕと前記注目画素に対応するデータの変換量ｖとを算出し、
   前記変換量ｕおよび前記変換量ｖの差分の絶対値が前記所定値以上となる画素群を検出することを特徴とする色空間変換装置。
4. 請求項３に記載の色空間変換装置において、
   前記色空間変換手段は、
   前記マスクに含まれる画素のうち、前記距離ΔＥについてΔＥ＜１０が成立する画素群を前記候補画素群とし、
   前記候補画素群に含まれる画素のうち、前記変換量ｕおよび前記変換量ｖについて｜ｕ−ｖ｜＞４が成立する画素群を前記特定色域画素群とし、
   前記色空間変換手段は、前記マスクを構成する注目画素について個々に前記距離ΔＥ、前記変換量ｕ、および前記変換量ｖを算出して前記特定色域画素群を検出することを特徴とする色空間変換装置。
5. 原画像を構成する色信号に対し、ルックアップテーブルを用いて色空間変換を行う色空間変換処理と、
   前記原画像に対して選択された注目画素を中心としてマスクを定め、該マスクに含まれる画素から、前記色空間変換前の色空間において所定距離以内の画素同士であって、該色空間変換による変換量の差が所定値以上となる特定色域画素群を検出する特定色域検出処理と、
   前記検出した特定色域画素群のみに対して選択的に平滑化フィルタ処理を行うフィルタ処理と、
   をコンピュータ装置に実行させる色空間変換プログラム。

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