JP4676872B2 - 色差空間領域判定方法及び判定装置 - Google Patents

Description

この発明は、色差空間上で画像信号の被判定ポイントが位置する領域を判定する判定方法及び判定装置に関するものである。
種々の撮像装置あるいは画像再生装置における画像処理において、色差空間上で画像信号の被判定ポイントがどの領域に位置するかを判定し、その判定結果に基づいて画像信号の色相の調整あるいは変換を行っている。そして、このような判定処理を効率的に行うことが必要となっている。

色差空間（Ｃｂ−Ｃｒ空間）上での画像信号の色相の判定は、図７に示すように、座標ｘ，ｙで表わされる被判定ポイントＰがＣｂ−Ｃｒ空間上のＡ〜Ｅのいずれの領域に属するかを判定することにより行われる。各領域Ａ〜Ｅは、原点Ｏから延びる５本の境界設定線Ｌ１〜Ｌ５で区画された領域である。

被判定ポイントＰが属する領域を判定する判定方法の第一の従来例を図８に示す。まず、被判定ポイントＰと原点Ｏとを結ぶ線分とＣｂ−Ｃｒ空間の横軸（Ｃｂ軸）との挟角αＰを求める。すなわち、座標ｘ，ｙよりtanαＰ＝ｙ／ｘであるので、αｐ＝tan^−１（ｙ／ｘ）となる。

次いで、境界設定線Ｌ１〜Ｌ５と横軸との挟角α１〜α５とαＰとを比較することにより、被判定ポイントＰが領域Ａ〜Ｅのいずれに属するかが判定される。
図９は、上記のような判定方法を実施する判定装置の動作を示す。除算器１は、被判定ポイントＰの座標ｘ，ｙに基づいてｙ／ｘを算出し、演算部２に出力する。演算部２は、tan^−１（ｙ／ｘ）を演算して被判定ポイントＰと横軸との挟角αｐを算出し、比較部３ａ〜３ｅに出力する。

比較部３ａ〜３ｅは、挟角αｐと前記挟角α１〜α５とを比較し、その比較結果を判定部４に出力する。
判定部４は、領域Ａ〜Ｅに対応する領域コードが入力され、比較部３ａ〜３ｅの比較結果に基づいて被判定ポイントＰが属する領域に対応する領域コードを出力する。そして、判定部４から出力された領域コードに基づいて、被判定ポイントＰの色相に対し所要の調整が施される。

図１０は、被判定ポイントＰが属する領域を判定する判定方法の第二の従来例を示す。領域Ａ〜Ｅを区画する５本の境界設定線Ｌ１〜Ｌ５のベクトル（ｘ１，ｙ１〜ｘ５，ｙ５）と被判定ポイントＰの座標ｘ，ｙとの外積をそれぞれ求める。

すなわち、例えば境界設定線Ｌ１のベクトルｘ１，ｙ１と判定ポイントＰの座標ｘ，ｙでは、（ｘ×ｙ１）−（ｙ×ｘ１）が算出される。同様にして、（ｘ×ｙ２）−（ｙ×ｘ２）、（ｘ×ｙ３）−（ｙ×ｘ３）、（ｘ×ｙ４）−（ｙ×ｘ４）、（ｘ×ｙ５）−（ｙ×ｘ５）が算出される。

これらの結果が負の値であれば、判定ポイントＰは当該境界設定線Ｌ１〜Ｌ５に対し右半円に位置し、正の数であれば、判定ポイントＰは当該境界設定線Ｌ１〜Ｌ５に対し左半円に位置することになる。従って、この算出結果に基づいて、判定ポイントＰが領域Ａ〜Ｅのいずれに属するかが判定される。

図１１は、上記のような判定方法を実施する判定装置の動作を示す。乗算部５ａ〜５ｊは、上記のような積算処理をそれぞれ行い、減算部６ａ〜６ｅは上記減算処理を行う。そして、各減算部６ａ〜６ｅの算出結果は、比較部７ａ〜７ｅに入力される。

比較部７ａ〜７ｅは、各減算部６ａ〜６ｅの算出結果と０とを比較し、その比較結果を判定部８に出力する。判定部８には、領域Ａ〜Ｅに対応する領域コードが入力され、比較部７ａ〜７ｅの比較結果に基づいて被判定ポイントＰが属する領域に対応する領域コードを出力する。そして、判定部８から出力された領域コードに基づいて、被判定ポイントＰの色相に対し所要の調整が施される。

特許文献１，２には、色差空間上の原点を通る線で領域を区画し、その領域に基づいて色相の判定を行う構成が開示されている。
また、特許文献３には、色差空間を区画する領域毎に色補正を行う手法が開示されている。また、特許文献４には、Ｃｂ−Ｃｒ空間上での色相判定と、その判定結果に基づく色信号補正処理について開示されている。
特開平１０−２５７３３４号公報 特開２００１−２８５６５５号公報 特開平９−２４７７０１号公報 特開平１１−３４１５０７号公報

図８に示す判定方法では、ポイントＰの座標ｘ，ｙに基づくｙ／ｘの除算処理と、tan^−１（ｙ／ｘ）の演算処理が煩雑であり、これらを処理する除算器１及び演算部２の回路規模が増大するとともに、除算器１及び演算部２を搭載したチップの消費電力も増大するという問題点がある。

図１０に示す判定方法では、領域Ａ〜Ｅを区画する５本の境界設定線Ｌ１〜Ｌ５のベクトル（ｘ１，ｙ１〜ｘ５，ｙ５）と被判定ポイントＰの座標ｘ，ｙとの外積をそれぞれ求める必要があり、乗算器５ａ〜５ｋにより領域を区画する境界設定線の数の２倍の数の乗算処理が必要となる。

従って、領域の数の増大にともなって乗算処理量が飛躍的に増大するため、乗算部の回路規模が増大し、乗算部を搭載したチップの消費電力も増大するという問題点がある。
この発明の目的は、色差空間上での領域の判定処理に要する演算量を軽減し得る色差空間領域判定方法及び判定装置を提供することにある。

上記目的は、色差空間上の被判定ポイントが、色差空間の原点から延びる境界設定線で区画される複数の領域のいずれに属するかを判定する色差空間領域判定方法で、前記色差空間上の被判定ポイントと原点とを含む第一の直線及び前記色差空間のＣｂ軸上の前記原点を除く点とＣｒ軸上の前記原点を除く点とを結ぶ第二の直線とを生成し、前記第一の直線と前記第二の直線との交点の座標と、前記境界設定線と第二の直線との交点の座標とを比較することにより、前記被判定ポイントの属する領域を判定し、前記色差空間をＣｂ−Ｃｒ空間とし、前記第二の直線は、Ｃｂ＋Ｃｒ＝２ ^ｋ （ｋ＝１，２，３・・）で表わされる直線とした色差空間領域判定方法により達成される。

また、上記目的は、色差空間上の被判定ポイントと原点とを含む第一の直線と、前記色差空間のＣｂ軸上の前記原点を除く点とＣｒ軸上の前記原点を除く点とを結ぶ第二の直線との交点の座標を算出する座標算出部と、前記座標と、前記色差空間を区画する境界設定線と前記第二の直線との交点の座標とを比較することにより、前記被判定ポイントの属する領域を判定する判定装置とを備え、前記色差空間をＣｂ−Ｃｒ空間とし、前記第二の直線は、Ｃｂ＋Ｃｒ＝２ ^ｋ （ｋ＝１，２，３・・）で表わされる直線とした色差空間領域判定装置により達成される。

本発明によれば、色差空間上での領域の判定処理に要する演算量を軽減し得る色差空間領域判定方法及び判定装置を提供することができる。

以下、この発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。図１〜図４は、この実施の形態の色差空間領域判定方法を示す。
図１に示すように、座標ｘ，ｙの判定ポイントＰと原点Ｏを結ぶ直線（第一の直線）Ｌ１１は、ｘ・Ｃｒ＝ｙ・Ｃｂで表わされる。この直線Ｌ１１と、Ｃｂ＋Ｃｒ＝２^ｋ（ｋ＝１，２，３・・）で表わされる直線（第二の直線）Ｌ１２との交点のＣｂ座標Ｘｐを求める。すると、このＣｂ座標Ｘｐは、Ｘｐ＝２^ｋ×ｘ／（ｘ＋ｙ）となる。

次いで、図２に示すように、色差空間を領域Ａ〜Ｃに区画する境界設定線Ｌ１３，Ｌ１４についても、同様にして直線Ｌ１２との交点のＣｂ座標Ｘ１，Ｘ２を求め、これを境界設定値とする。

そして、図４に示すように、座標Ｘｐと境界設定値である座標Ｘ１，Ｘ２とを比較することにより、判定ポイントＰ（図４ではＰａ）が領域Ａ〜Ｃのいずれに位置するかが判定可能となる。

図２は、判定ポイントＰが色差空間の第一象限に位置する場合を示すが、判定ポイントＰが第二象限から第四象限に位置する場合には、図３に示すように、各象限が第一象限に重なるように回転させる。

すなわち、座標ｘ，ｙの判定ポイントＰが第二象限に位置する場合には、第一象限に回転移動させると、その座標はＰ（ｙ，−ｘ）となる。また、座標ｘ，ｙの判定ポイントＰが第三象限に位置する場合には、第一象限に回転移動させると、その座標はＰ（−ｘ，−ｙ）となる。また、座標ｘ，ｙの判定ポイントＰが第四象限に位置する場合には、第一象限に回転移動させると、その座標はＰ（−ｙ，ｘ）となる。

そして、各座標と原点Ｏを結ぶ直線と前記直線Ｌ１２との交点のＣｂ座標Ｘｐを求める。また、第二象限から第四象限についても、色差空間を区画する境界設定線と直線Ｌ１２との交点のＣｂ座標を算出し、その座標と前記Ｃｂ座標を比較する。

図５は、上記のような領域判定方法の処理手順を示す。まず、判定ポイントＰの座標ｘ，ｙの設定に基づいて、判定ポイントＰが属する象限を判定し、第二象限から第四象限までに属する場合には、第一象限に重なるように回転させる象限変換処理を行う（ステップ１，２）。

そして、判定された象限Ｚがセレクタ１１に出力され（ステップ３）、象限変換処理を施した判定ポイントＰａの座標ｘａ，ｙａが求められる（ステップ４）。次いで、判定ポイントＰａの座標ｘａ，ｙａに基づいてＣｂ座標Ｘｐが求められる（ステップ５，６）。

前記セレクタ１１には、第一象限から第四象限の境界設定値がそれぞれ入力されている。第二象限から第四象限の境界設定値は、第一象限に回転された状態での値にあらかじめ変換されている。そして、セレクタ１１は入力された象限Ｚに対応する境界設定値を選択して選択象限の境界設定値として出力する（ステップ７）。

次いで、選択された境界設定値と座標ｘａ，ｙａのＣｂ座標Ｘｐとに基づいて領域判定が行われ（ステップ８）、判定結果が出力される（ステップ９）。
図６は、上記のような領域判定処理を行う領域判定装置の一例を示す。比較部（象限判定部）１２ａは、判定ポイントＰの座標ｘと０との比較を行い、その比較結果をセレクタ１３ａ〜１３ｃに出力する。また、比較部（象限判定部）１２ｂは、判定ポイントＰの座標ｙと０との比較を行い、その比較結果をセレクタ１３ａ〜１３ｃに出力する。

前記セレクタ（象限変換部）１３ａは、比較部１２ａ，１２ｂの比較結果に基づいて、判定ポイントＰの座標ｘ，ｙから得られるｘ，ｙ，−ｘ，−ｙの中からいずれかを選択して、象限回転処理後の座標ｘａとして出力する。

また、前記セレクタ（象限変換部）１３ｂは、比較部１２ａ，１２ｂの比較結果に基づいて、判定ポイントＰの座標ｘ，ｙから得られるｙ，−ｘ，−ｙ，ｘの中からいずれかを選択して、象限回転処理後の座標ｙａとして出力する。

このような比較部１２ａ，１２ｂ及びセレクタ１３ａ，１３ｂの動作により、象限判定処理と、象限変換処理が行われる。
セレクタ１３ａから出力される座標ｘａは乗算部１４に出力され、その乗算部１４には２^ｋを設定するための数値ｋが入力される。そして、乗算部１４は２^ｋ×ｘａの演算を行い、その結果を除算部（座標算出部）１５に出力する。

また、セレクタ１３ａから出力される座標ｘａと、セレクタ１３ｂから出力される座標ｙａは、加算部１６に出力される。加算部１６はｘａ＋ｙａの演算を行い、その演算結果を前記除算部１５に出力する。そして、除算部１５は２^ｋ×ｘａ／（ｘａ＋ｙａ）の除算を行って座標Ｘｐを算出し、比較部（判定装置）１７ａ〜１７ｄに出力する。

セレクタ１３ｃには、第一〜第四象限の境界設定値があらかじめ第一象限に回転された場合の値として入力されている。図６では、各象限がそれぞれ４つの境界設定値で５つの領域に区画されている場合を示す。そして、セレクタ１３ｃは、比較部１２ａ，１２ｂの比較結果に基づいて、判定ポイントＰに対応する象限の境界設定値を選択して前記比較部１７ａ〜１７ｄに出力する。

比較部１７ａ〜１７ｄは、座標Ｘｐと選択された象限の境界設定値とを比較し、その比較結果を判定部（判定装置）１８に出力する。
判定部１８には、５つの領域に対応する領域コードと、前記比較部１２ａ，１２ｂの比較結果が入力されている。そして、比較部１２ａ，１２ｂと比較部１７ａ〜１７ｄの比較結果に基づいて被判定ポイントＰが属する象限及び領域に対応する領域コードを出力する。

上記のような色差空間領域判定方法では、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）被判定ポイントＰの座標ｘ，ｙに基づいて、色差空間上で被判定ポイントＰが属する領域を判定することができる。
（２）領域判定処理では、１回ずつの乗算と加算及び除算、座標Ｘｐと選択された象限の境界設定値との大小比較のみを行うので、tan^−１のような非線形演算を行う必要がない。従って、乗算部１４、除算部１５、加算部１６などの演算部の回路規模が増大することはなく、このような演算部の回路面積及び消費電力の増大を防止することができる。
（３）領域の数が増大しても、座標Ｘｐと境界設定値との大小比較処理を行う比較部を増やせばよい。従って、演算量及び回路規模の増大を招くことはない。
（４）被判定ポイントＰが色差空間上の第一象限から第四象限のいずれに位置していても、各象限において属する領域を判定することができる。

上記実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
・色差空間が第一象限のみの場合は、象限判定及び象限変換を行う必要がないので、領域判定処理がさらに簡便となる。

一実施の形態の領域判定処理を示す説明図である。 一実施の形態の領域判定処理を示す説明図である。 一実施の形態の領域判定処理を示す説明図である。 一実施の形態の領域判定処理を示す説明図である。 一実施の形態の領域判定処理を示すフローチャートである。 一実施の形態の領域判定装置を示すブロック図である。 第一の従来例の領域判定処理を示す説明図である。 第一の従来例の領域判定処理を示す説明図である。 第一の従来例の領域判定装置を示すブロック図である。 第二の従来例の領域判定処理を示す説明図である。 第二の従来例の領域判定装置を示すブロック図である。

符号の説明

Ｐ，Ｐａ 被判定ポイント
Ｘｐ 座標
Ｘ１，Ｘ２ 座標
Ｌ１１ 第一の直線
Ｌ１２ 第二の直線
L１３，Ｌ１４ 境界設定線
１４ 座標算出部（乗算部）
１５ 座標算出部（除算部）
１６ 座標算出部（加算部）
１７ａ〜１７ｄ 判定装置（比較部）
１８ 判定装置（判定部）
Ａ〜Ｃ 領域

Claims (6)

1. 色差空間上の被判定ポイントが、色差空間の原点から延びる境界設定線で区画される複数の領域のいずれに属するかを判定する色差空間領域判定方法であって、
   前記色差空間上の被判定ポイントと原点とを含む第一の直線及び前記色差空間のＣｂ軸上の前記原点を除く点とＣｒ軸上の前記原点を除く点とを結ぶ第二の直線とを生成し、前記第一の直線と前記第二の直線との交点の座標と、前記境界設定線と第二の直線との交点の座標とを比較することにより、前記被判定ポイントの属する領域を判定し、
   前記色差空間をＣｂ−Ｃｒとし、前記第二の直線は、Ｃｂ＋Ｃｒ＝２ ^ｋ （ｋ＝１，２，３・・）で表わされる直線としたことを特徴とする色差空間領域判定方法。
2. 前記色差空間が第一象限から第四象限を備え、前記被判定ポイントが前記第一象限から第四象限のいずれかに位置するとき、前記第一の直線と前記第二の直線との交点の座標と、前記境界設定線と第二の直線との交点の座標を第一象限の座標に変換して比較することを特徴とする請求項１に記載の色差空間領域判定方法。
3. 前記被判定ポイントの座標に基づいて該被判定ポイントが前記第一象限から第四象限のいずれに位置するかを判定し、その判定結果に基づいて前記被判定ポイントの座標を第一象限に対応する座標に変換し、前記各象限毎の境界設定線と第二の直線との交点の座標の中から前記判定結果に基づいて該当する象限の座標を選択して、前記被判定ポイントの座標と比較することを特徴とする請求項２記載の色差空間領域判定方法。
4. 前記第一の直線と前記第二の直線との交点のＣｂ座標と、前記境界設定線と第二の直線との交点のＣｂ座標とを比較することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の色差空間領域判定方法。
5. 色差空間上の被判定ポイントと原点とを含む第一の直線と、前記色差空間のＣｂ軸上の前記原点を除く点とＣｒ軸上の前記原点を除く点とを結ぶ第二の直線との交点の座標を算出する座標算出部と、
   前記座標と、前記色差空間を区画する境界設定線と前記第二の直線との交点の座標とを比較することにより、前記被判定ポイントの属する領域を判定する判定装置とを備え、
   前記色差空間をＣｂ−Ｃｒ空間とし、前記第二の直線は、Ｃｂ＋Ｃｒ＝２ ^ｋ （ｋ＝１，２，３・・）で表わされる直線としたことを特徴とする色差空間領域判定装置。
6. 前記座標算出部は、
   前記被判定ポイントの座標に基づいて該判定ポイントが属する象限を判定する象限判定部と、
   前記判定結果に基づいて前記第一の直線と第二の直線との交点の座標と、前記境界設定線と前記第二の直線との交点の座標とを第一象限の座標に変換する象限変換部と
   を備えたことを特徴とする請求項５記載の色差空間領域判定装置。

Images