JP4682794B2 - 色変換装置、色変換方法、色変換プログラム、画像処理装置、及び画像表示装置 - Google Patents

色変換装置、色変換方法、色変換プログラム、画像処理装置、及び画像表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、入力された画像データに対して色変換を行う色変換装置、色変換方法、色変換プログラムの技術分野に関する。
従来から、4以上の原色(以下、「多原色」とも呼ぶ。)を用いて、画像を表示可能な画像表示装置が知られている。このような多原色を表示可能な画像表示装置では、入力される画像データが3原色であるため、画像データを多原色(例えば、4原色)に色変換している。例えば、特許文献1及び2には、色再現領域を複数の角錐の領域に分割し、各々の領域において原色RGBCを計算する方法が記載されている。この場合、原色RGBCが属する領域は、計算された原色RGBCに対する条件判定を行うことによって求める。
特開2000−338950号公報 特開2004−362573号公報
しかしながら、上記した特許文献1及び2に記載された技術では、色再現領域の外側に位置する画像データに対して適切に色変換を行うことができない場合があった。例えば、色域圧縮による階調ジャンプや、原色RGBCが属する領域が特定できない場合があった。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、色再現領域の外側に位置する画像データに対して適切に色変換を行うことが可能な色変換装置、色変換方法、色変換プログラム、及び画像処理装置、並びに表示装置を備える画像表示装置を提供することを課題とする。
本発明の1つの観点では、入力された画像データの複数の色の数を、画像を表示する表示装置が用いる複数の色の数へと色変換する色変換装置は、色空間において、前記入力された画像データが前記表示装置の表示可能な色再現領域の外側に位置する場合、当該入力された画像データに対する色変換値の複数の候補を選定する色変換値候補選定手段と、前記色変換値の候補と前記入力された画像データとの誤差を計算し、前記誤差が最小である候補を前記色変換値として決定する色変換値決定手段と、を備え、前記入力された画像データの色の数は「3」であり、前記表示装置が用いる色の数は「4」であり、前記色変換値候補選定手段は、前記色再現領域を分割した複数の所定の領域の中から、前記入力された画像データに対して用いるべき複数の領域を選定し、選定した前記複数の領域の最外郭面上に存在する、前記入力された画像データに対応する点の値に基づいて、前記色変換値の候補を計算する。
上記の色変換装置は、色変換値候補選定手段及び色変換値決定手段を有し、入力された画像データの複数の色の数を、画像を表示する表示装置が用いる複数の色の数へと色変換するために用いられる。入力された画像データの色の数は「3」であり、表示装置が用いる色の数は「4」である。色変換値候補選定手段は、入力された画像データが色再現領域の外側に位置する場合、この入力された画像データに対する色変換値の複数の候補を選定する。具体的には、色変換値候補選定手段は、色再現領域を分割した複数の所定の領域の中から、入力された画像データに対して用いるべき複数の領域を選定し、選定した複数の領域の最外郭面上に存在する、入力された画像データに対応する点の値に基づいて、色変換値の候補を計算する。また、色変換値決定手段は、色変換値の候補と入力された画像データとの誤差を計算し、この誤差が最小である候補を色変換値として決定する。これにより、複数の領域から候補が見つかり、変換結果を一意に決定することができるため、入力された画像データが色再現領域の外側に位置する場合にも、適切に色変換を行うことが可能となる。
上記の色変換装置の他の一態様では、前記色変換値決定手段は、前記入力された画像データが前記色再現領域の内側に位置する場合、所定の領域に分割された前記色再現領域に基づいて色変換値を決定することができる。
上記の色変換装置の他の一態様では、前記誤差は、「ΔEab 」である。即ち、三刺激値XYZにおける距離から誤差を計算するのではなく、色差としてΔEab を用いて誤差を判断する。これにより、上記の候補に対して人間が知覚する差に近い判断を行うことができる。
上記の色変換装置の他の一態様では、前記誤差は、「ΔEuv 」である。即ち、色差としてΔEuv を用いる。これにより、Blue部分に関しても色相の変化なく計算結果を求めることが可能となる。
上記の色変換装置の他の一態様では、前記誤差は、「ΔE94 」である。即ち、色差としてΔE94 を用いる。これにより、彩度が高い色(鮮やかな色)になるほど色差が小さくなるような人間の知覚特性に近い計算結果を求めることが可能となる。
上記の色変換装置の他の一態様では、前記色変換値決定手段は、前記入力された画像データが前記色再現領域の内側に位置する場合および外側に位置する場合の両方において、前記色再現領域を同一の方法によって分割した所定の領域を用いて前記色変換値を決定する。即ち、色再現領域の内側と外側において、色再現領域を分割する方法を同一にする。これにより、再現領域の境界付近での色変換値の連続性を確保することができる。
上記の色変換装置において好適には、前記色変換値決定手段によって決定された色変換値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された色変換値に基づいて色変換する色変換手段と、を備える。これにより、即座に色変換を行うことが可能となる。
本発明の他の観点では、入力された画像データの複数の色の数を、画像を表示する表示装置が用いる複数の色の数へと色変換する色変換方法は、色空間において、前記入力された画像データが前記表示装置の表示可能な色再現領域の外側に位置する場合、当該入力された画像データに対する色変換値の複数の候補を選定する色変換値候補選定工程と、前記色変換値の候補と前記入力された画像データとの誤差を計算し、前記誤差が最小である候補を前記色変換値として決定する色変換値決定工程と、を備え、前記入力された画像データの色の数は「3」であり、前記表示装置が用いる色の数は「4」であり、前記色変換値候補選定工程は、前記色再現領域を分割した複数の所定の領域の中から、前記入力された画像データに対して用いるべき複数の領域を選定し、選定した前記複数の領域の最外郭面上に存在する、前記入力された画像データに対応する点の値に基づいて、前記色変換値の候補を計算する。
本発明の更に他の観点では、入力された画像データの複数の色の数を、画像を表示する表示装置が用いる複数の色の数へと色変換されるようにコンピュータを機能させる色変換プログラムは、色空間において、前記入力された画像データが前記表示装置の表示可能な色再現領域の外側に位置する場合、当該入力された画像データに対する色変換値の複数の候補を選定する色変換値候補選定手段、前記色変換値の候補と前記入力された画像データとの誤差を計算し、前記誤差が最小である候補を前記色変換値として決定する色変換値決定手段、として前記コンピュータを機能させ、前記入力された画像データの色の数は「3」であり、前記表示装置が用いる色の数は「4」であり、前記色変換値候補選定手段は、前記色再現領域を分割した複数の所定の領域の中から、前記入力された画像データに対して用いるべき複数の領域を選定し、選定した前記複数の領域の最外郭面上に存在する、前記入力された画像データに対応する点の値に基づいて、前記色変換値の候補を計算する。
上記した色変換方法及び色変換プログラム(記録媒体に記録されたプログラムを含む)によっても、入力された画像データが色再現領域の外側に位置する場合にも、適切に色変換を行うことが可能となる。
本発明の更に他の観点では、画像処理装置は、色空間において、入力された画像データが表示装置の表示可能な色再現領域の外側に位置する場合、当該入力された画像データに対する色変換値の複数の候補を選定する色変換値候補選定手段と、前記色変換値の候補と前記入力された画像データとの誤差を計算し、前記誤差が最小である候補を前記色変換値として決定する色変換値決定手段と、決定された前記色変換値に基づいて画像処理する画像処理手段と、を備え、前記入力された画像データの色の数は「3」であり、前記表示装置が用いる色の数は「4」であり、前記色変換値候補選定手段は、前記色再現領域を分割した複数の所定の領域の中から、前記入力された画像データに対して用いるべき複数の領域を選定し、選定した前記複数の領域の最外郭面上に存在する、前記入力された画像データに対応する点の値に基づいて、前記色変換値の候補を計算する。上記の画像処理装置によれば、入力された画像データが色再現領域の外側に位置する場合にも、色変換及び画像処理を適切に行うことが可能となる。
また、上記の画像処理装置は、画像データを表示する表示装置を備える画像表示装置に好適に適用することができる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下では、複数の色として4以上の原色(多原色)を用いて、画像を表示可能な画像表示装置を例に挙げて説明する。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態について説明する。
(全体構成)
図1は、第1実施形態に係る画像表示装置100の概略構成を示すブロック図である。画像表示装置100は、外部から画像データと制御コマンドを取得して画像データに対して画像処理を行う画像処理部10と、画像処理部10で画像処理された画像データを表示する表示部20とを備える。なお、画像表示装置100は、多原色を用いて画像を表示可能に構成されている。具体的には、画像表示装置100は、Red、Green、Blue、及びCyanの4原色(以下、単に「R」、「G」、「B」、「C」とも表記する。)を表示可能に構成されている。
画像処理部10は、I/F制御回路11と、色変換回路12と、VRAM13と、アドレス制御回路14と、テーブル格納メモリ15と、γ補正回路16と、を備える。I/F制御回路11は、外部(例えばカメラなど)から画像データと制御コマンドを取得し、画像データd1を色変換回路12に供給する。なお、外部から供給される画像データは、R、G、Bの3原色で構成されている。
色変換回路12は、取得した画像データd1に対して、階調特性を変換するためのテーブル変換(以下、「1DLUT(1-Dimentional Look-Up-Table)変換」と呼ぶ。)と、3原色から4原色に変換する処理を行う。この場合、色変換回路12は、テーブル格納メモリ15に記憶されたデータなどを参照して処理を行う。色変換回路12で画像処理された画像データd2は、VRAM13に書き込まれる。VRAM13に書き込まれた画像データd2は、アドレス制御回路からの制御信号d21に基づいて、γ補正回路16によって画像データd3として読み出されると共に、表示部20内の走査線駆動回路22によってアドレスデータd4として読み出される。γ補正回路16は、テーブル格納メモリ15に記憶されたデータなどを参照して、取得した画像データd3に対してγ補正を行う。そして、γ補正回路16は、γ補正後の画像データd5を表示部20内のデータ線駆動回路21に供給する。このように、色変換回路12は色変換装置として機能し、画像処理部10は画像処理装置として機能する。
表示部20は、データ線駆動回路21と、走査線駆動回路22と、表示パネル23と、を備える。データ線駆動回路21は、960本のデータ線に対してデータ線駆動信号X1〜X960を供給する。走査線駆動回路22は、320本の走査線に対して走査線駆動信号Y1〜Y320を供給する。この場合、データ線駆動回路21と走査線駆動回路22は、同期して表示パネル23を駆動する。表示パネル23は、液晶(LCD)などによって構成され、走査線及びデータ線に電圧を印加されることによって、表示すべき文字や映像などの画像を表示する。表示部20は、表示装置として機能する
図2は、上記した色変換回路12及びテーブル格納メモリ15の具体的な構成を示すブロック図である。色変換回路12は、入力側1DLUT変換部121r、121g、121bと、色変換部122と、出力側1DLUT変換部123r、123g、123b、123cと、を備える。また、テーブル格納メモリ15は、入力側1DLUT記憶部151と、色変換パラメータ記憶部152と、出力側1DLUT記憶部153と、を備える。
入力側1DLUT変換部121r〜bは、入力側1DLUT記憶部151に記憶された1DLUT(以下、「入力側1DLUT」と呼ぶ。)を用いて、入力された画像データR0、G0、B0に対して1DLUT変換(以下、この変換を「入力側1DLUT変換」と呼ぶ。)を行う。このように入力側1DLUT変換を行うのは、入力された画像データR0、G0、B0は通常カメラなどによってγ変換されているので、このようなデータを線形化するためである。なお、画像データR0、G0、B0は、前述した画像データd1に対応する。また、画像データR0は原色Red(赤)に対応するデータであり、画像データG0は原色Green(緑)を示すデータであり、画像データB0は原色Blue(青)を示すデータである(以下、「R」、「G」、「B」、「C」の後に数字を付した符号は、上記した原色を示すデータを表すものとする)。
図3は、入力側1DLUTの具体例を示している。横軸は入力側1DLUT変換部121r〜bに入力される画像データR0、G0、B0を示し、縦軸は入力側1DLUT変換部121r〜bから出力される画像データR1、G1、B1(即ち入力側1DLUT変換後の画像データ)を示している。この場合、画像データR0、G0、B0に対して別々に入力側1DLUT変換を行うが、同一の入力側1DLUTを用いる。
図2に戻って説明を行う。上記のように入力側1DLUT変換された画像データR1、G1、B1は、色変換部122に供給される。色変換部122は、色変換パラメータ記憶部152に記憶された色変換パラメータを用いて、供給された画像データR1、G1、B1に対して3原色から4原色に色変換を行う。詳しくは、色変換部122は、RGBの3原色から、Cyanを追加したRGBCの4原色へ色変換する。そして、色変換部122は、色変換後の画像データR2、G2、B2、C2を、それぞれ出力側1DLUT変換部123r〜cに供給する。このように、色変換部122は、色変換値候補選定手段、及び色変換値決定手段として機能する。なお、色変換部122における色変換の詳細は後述する。
出力側1DLUT変換部123r〜cは、出力側1DLUT記憶部153に記憶された1DLUT(以下、「出力側1DLUT」と呼ぶ。)を用いて、画像データR2、G2、B2、C2に対して1DLUT変換(以下、この変換を「出力側1DLUT変換」と呼ぶ。)を行う。そして、出力側1DLUT変換部123r〜cは、出力側1DLUT変換後の画像データR3、G3、B3、C3を、前述したVRAM13に対して出力する。これらの画像データR3、G3、B3、C3は、前述した画像データd2に対応する。
図4は、出力側1DLUTの具体例を示している。横軸は出力側1DLUT変換部123r〜cに入力される画像データR2、G2、B2、C2を示し、縦軸は出力側1DLUT変換部123r〜cから出力される画像データR3、G3、B3、C3(即ち出力側1DLUT変換後の画像データ)を示している。この場合、画像データR2、G2、B2、C2のそれぞれに対して異なる出力側1DLUTを用いて出力側1DLUT変換を行う。
(色変換方法)
次に、第1実施形態に係る色変換方法について具体的に説明する。
まず、図5乃至図7を用いて、色変換の基本概念について説明する。
図5は、色変換を具体的に説明するための図である。詳しくは、図5は色再現領域を多面体として表した図である。この多面体は、原色に対応するベクトルによって構成され、N原色の場合には、N(N−1)面体となる。この場合、R2、G2、B2、C2の4原色であるため、色再現領域は12面体となる。色変換は、三刺激値X、Y、ZをR2、G2、B2、C2によって表現するために行う。具体的には、入力側1DLUT変換後の画像データR1、G1、B1に対して行列Mを乗算することによって(以下の式(1)参照)、色を表す三刺激値Xi、Yi、Ziを得る。なお、行列Mは、画像表示装置100の特性などによって予め決められている。
Figure 0004682794
図6は、色再現領域を示す多面体を分割した四角錐を示している。色変換の目的は、前述したように三刺激値X、Y、ZをR2、G2、B2、C2で表現することであるが、求めるべき変数の数が次元の数よりも多いため、色再現領域を示す多面体を分割することによって変数に対して拘束条件を与える。即ち、変数の数を下げることによって色変換の計算を行う。具体的には、図6(a)〜(h)は、図5に示した12面体を8個の領域に分割した図を示す。図示のように、8個の領域はいずれも四角錐であり、4辺が交わる頂点はBlackを示している。ここで、図6(a)の四角錐(「n=0」で表される四角錐)を代表して説明すると、この四角錐は「B2+C2」、「R2」、「G2」の3つのベクトルによって表現され、「B2=C2」という変数の拘束条件が与えられる。この場合、「B2、C2≧R2」且つ「B2、C2≧G2」が、入力された画像データが四角錐の内側に位置する条件となる。
次に、前述した色変換処理について具体的に説明する。図7は、R2、G2、B2、C2の色変換処理の方法を説明するための図である。色再現領域を示す多面体を分割して得られた四角錐を、3つのベクトルPn、Qn、Rnで表す(「Rn」は、色を示すRedと無関係である)。これらのベクトルPn、Qn、Rnは、それぞれXYZ成分の値を有する。R2、G2、B2、C2の算出をする際には、まず、ベクトルPn、Qn、RnのXYZ成分と、上記した三刺激値Xi、Yi、Ziを用いて、pn、qn、rnを求める(「rn」は、色を示すRedと無関係である)。具体的には、以下の式(2)で示す計算を行う。この場合、nは0〜7の整数である。
Figure 0004682794
そして、求めたpn、qn、rnが所定の条件(以下、「条件A」と呼ぶ。)を満たす場合には、各領域におけるR2、G2、B2、C2の設定に対応してpn、qn、rnからR2、G2、B2、C2を求める。詳しくは、条件Aは、以下の式(3)で表される。このような条件Aを用いることによって、pn、qn、rnが、分割されたnで示される四角錐の内側に位置するか否かを判定することができる。
Figure 0004682794
図8は、色変換値計算処理を示すフローチャートである。この処理は、入力された画像データに対する色変換値を計算する処理であり、色変換部122が行う。
まず、ステップS401では、入力側1DLUT変換部121r〜bから色変換部122に画像データR1、G1、B1を入力する。そして、処理はステップS402に進む。ステップS402では、色変換部122が、上記の式(1)を用いて三刺激値Xi、Yi、Ziを算出する。そして、処理はステップS403に進む。
ステップS403では、色変換部122は、変数nを「0」にセットし、ステップS404の処理に進む。ステップS404では、色変換部122は、上記の式(2)を用いてpn、qn、rnを計算し、ステップS405の処理に進む。ステップS405では、色変換部122は、ステップS404で算出されたpn、qn、rnが式(3)で示される条件Aを満たしているか否かを判定する。即ち、ステップS405では、pn、qn、rnが分割された領域に位置するか否かを判定している。
pn、qn、rnが条件Aを満たしている場合(ステップS405;Yes)には、処理はステップS406に進む。この場合には、pn、qn、rnは、分割された領域に位置する。よって、ステップS406において、色変換部122は、各領域におけるR2、G2、B2、C2の設定に対応してpn、qn、rnからR2、G2、B2、C2を求めて、これを出力する。そして、処理は当該フローを抜ける。
一方、pn、qn、rnが条件Aを満たしていない場合(ステップS405;No)には、処理はステップS407に進む。この場合には、pn、qn、rnが分割された領域に位置しない。ステップS407では、色変換部122は、分割された全領域に対する処理が終了したか否かを行う。言い換えると、変数nが原色数Nに一致するか否かを判定する。
全領域に対する処理が終了している場合(ステップS407;Yes)には、処理はステップS408に進む。この場合には、全領域に対する処理が終了しているにもかかわらず、全ての変数nにおいてpn、qn、rnが条件Aを満たしていないため、pn、qn、rnに対応する点は色再現領域内に位置しない。よって、ステップS408において、色変換部122は、色再現領域の外側の点に対する色変換値計算処理(以下、この処理を「色域外計算処理」と呼ぶ。)を行う。そして、この色域外計算処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
全領域に対する処理が終了していない場合(ステップS407;No)には、処理はステップS409に進む。この場合には、現在の変数nで求められたpn、qn、rnに対応する点は色再現領域内に位置しないが、全領域に対する処理が終了していないため、変数nを変更して処理を行う。具体的には、ステップS409では、色変換部122が、変数nに「1」を加算する処理を行う。そして、処理はステップS404に戻る。即ち、新しい変数nに設定して上記の処理を行う。
次に、前述した色域外計算処理について説明する。図9は、色域外計算処理の基本概念を説明するための図である。色域外計算処理は、符号150で示すように入力された画像データが色再現領域の外側に存在する場合に処理である。この場合、上記の式(2)に基づいてpn、qn、rnを求めるが、pn、qn、rnに対して判定する際に用いる条件(以下、「条件B」と呼ぶ。)が異なる。この条件Bは、条件Aを緩和した条件となっている。具体的には、条件Bにおいては、pnは「1」よりも大きい値を有することができる(但し、pnは「0」未満の値を有することはできない)と共に、qn、rnは任意の値を有することができる。詳しくは、条件Bは、以下の式(4)で表される。
Figure 0004682794
図10は、色域外計算処理を示すフローチャートである。この処理は、図8に示す色変換処理におけるステップS408において、実行される。即ち、入力された画像データが色再現領域の外側に位置する場合に行われる。なお、色域外計算処理は、色変換部122によって実行される。
ステップS501〜S504の処理は、前述したステップS401〜S404の処理と同様であるため、その説明を省略する。
ステップS505では、色変換部122は、ステップS504で算出されたpn、qn、rnが式(4)で示される条件Bを満たしているか否かを判定する。pn、qn、rnが条件Bを満たしている場合(ステップS505;Yes)には、処理はステップS506に進む。ステップS506では、色変換部122は、算出されたpn、qn、rnを保存する。そして、処理はステップS508に進む。一方、pn、qn、rnが条件Bを満たしていない場合(ステップS505;No)には、処理はステップS507に進む。ステップS507では、色変換部122は、算出されたpn、qn、rnを保存しない。そして、処理はステップS508に進む。ここで、条件Bの制限が緩和されているため、ステップS504〜S509の処理を繰り返し実行することにより、1つの入力された画像データに対して複数のpn、qn、rnが保存される。言い換えると、ステップS505における判定は、入力された画像データに対して複数の色変換値の候補を選定していることに相当する。
ステップS508では、色変換部122は、分割された全領域に対する処理が終了したか否か判定する。言い換えると、変数nが原色数Nに一致するか否かを判定する。全領域に対する処理が終了している場合(ステップS508;Yes)には、処理はステップS510に進む。
一方、全領域に対する処理が終了していない場合(ステップS508;No)には、処理はステップS509に進む。この場合には、現在の「n」において求められたpn、qn、rnは条件Bを満たしていないが、全領域に対する処理が終了していないため、次の「n」に設定して処理を行う。具体的には、ステップS509では、色変換部122が、変数nに「1」を加算する処理を行う。そして、処理はステップS504に戻る。即ち、新しい変数nに設定して上記の処理を行う。
ステップS510では、色変換部122は、出力値計算処理を行う。具体的には、出力値計算処理では、上記の判定によって選定された複数の色変換値の候補から、1つの色変換値を決定する処理に対応する。詳しくは、保存された複数のpn、qn、rnのうちの1つを決定する処理を行う。この出力値計算処理の詳細は後述する。以上の出力値計算処理が終了すると、処理はステップS511に進む。
ステップS511では、色変換部122は、出力値計算処理によって選択されたpn、qn、rnからR2、G2、B2、C2を求めて、これを出力する。この色変換部122から出力されるR2、G2、B2、C2は、後述するリミッタなどをかけていない値であり、三刺激値X、Y、Zを正確に再現する値である。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
ここで、第1実施形態に係る出力値計算処理について説明する。出力値計算処理では、前述したステップS504〜S509の処理によって保存された複数のpn、qn、rnに対して(正確にはpn、qn、rnに対応するR2、G2、B2、C2に対して)リミッタをかけ、複数のリミッタをかけられた値(以下、「リミッタ状態値」と呼ぶ。)のうちの1つを決定する。具体的には、複数のリミッタ状態値と元の入力された値との誤差を計算し、この誤差が最小となるリミッタ状態値を決定する。このようにして決定されたリミッタ状態値に基づいて、色変換値であるR2、G2、B2、C2が得られる。なお、「リミッタをかける」とは、「0」未満の値や「1」より大きい値を有しているR2、G2、B2、C2に対して、「0〜1」の範囲に制限をかける処理をいう。
図11は、出力値計算処理を具体的に説明するための図である。図11中の点160は、入力された画像データに対応する三刺激値Xi、Yi、Ziに対応する。この場合、前述したステップS504〜S509の処理によって、「n=0」で示される領域と「n=4」で示される領域に関して、R2、G2、B2、C2を求めて保存しているものとする。ここで、リミッタをかけることによって0〜1の範囲に値を制限すると、色再現領域の境界(即ち、色再現領域の最外郭面)の位置で色変換値が表される。そのため、点160に対応する値は、「n=0」で示される領域と「n=4」で示される領域に関して、それぞれ点161、162に対応する値へ移動する。そして、点160と点161との誤差、及び点160と点162との誤差を計算する。
ここで、第1実施形態に係る出力値計算処理に係る誤差の計算方法について説明する。第1実施形態では、誤差の計算に色差を用いる。詳しくは、色差として「ΔEab 」を用いる。このΔEab は、以下の手順で求められる。まず、以下の式(5-1)〜式(5-3)を用いることによって、入力された画像データに対応する三刺激値Xi、Yi、Zi(点160に対応する値)と移動した点のXYZ(点161、162に対応する値)に関して、それぞれLを計算する。
Figure 0004682794
上記の式(5-1)〜式(5-3)中の「X、Y、Z」は、Whiteに対する三刺激値を示している。また、式(5-1)〜式(5-3)中の「f」で表現された関数は、式(5-4)及び式(5-5)で表される。この場合、「X/X」、「Y/Y」、「Z/Z」が「0.008856」より大きい場合には式(5-4)が用いられ、「0.008856」以下である場合には式(5-5)が用いられる。
このようにして得られたLから、以下の式(6-1)を用いることによって、ΔEab が算出される。この式(6-1)中の「ΔL」、「Δa」、「Δb」は、入力された画像データに対応するL(具体的には「L 」、「a 」、「b 」)と移動した点に対応するL(具体的には「L 」、「a 」、「b 」)との差に対応し、それぞれ式(6-2)〜式(6-4)で表される。
Figure 0004682794
図12は、上記の出力値計算処理を示すフローチャートである。この処理は、図10に示す色域外計算処理におけるステップS510において、色変換部122によって実行される。
ステップS601では、色変換部122は、保存された複数のpn、qn、rnからR2、G2、B2、C2を得て、このR2、G2、B2、C2に対してリミッタをかける。以下では、リミッタをかけた状態にあるR2、G2、B2、C2を「R21、G21、B21、C21」と表記する。ステップS601の処理が終了すると、処理はステップS602に進む。
ステップS602では、色変換部122は、リミッタをかけた状態にあるR21、G21、B21、C21から三刺激値Xk、Yk、Zkを求める。そして、処理はステップS603に進む。
ステップS603では、色変換部122は、リミッタをかけた状態にある三刺激値Xk、Yk、Zkと、リミッタをかけていない状態にある元の三刺激値Xi、Yi、Ziとの誤差を計算する。具体的には、前述した式(6-1)を用いて「ΔEab 」を計算する。この場合、保存されたpn、qn、rnが複数存在するので、リミッタをかけた状態にある三刺激値Xk、Yk、Zkも複数存在するため、誤差を示すΔEab は複数得られる。そして、処理はステップS604に進む。
ステップS604では、色変換部122は、ステップS603で得られた複数の誤差のうち、最小となる誤差を選択する。そして、色変換部122は、選択された誤差が得られたR2、G2、B2、C2を出力する。この場合、色変換部122は、リミッタをかけた状態にあるR21、G21、B21、C21ではなく、リミッタをかけていない状態にあるR2、G2、B2、C2を出力する。これは、入力された画像データに対応する三刺激値X、Y、Zを正確に再現する値である。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
このように、第1実施形態に係る色変換によれば、複数の領域から候補が見つかり、変換結果を一意に決定することができるため、入力された画像データが色再現領域の外側に位置する場合にも、適切に色変換を行うことが可能となる。また、三刺激値XYZにおける距離から誤差を計算するのではなく、色差としてΔEab を用いて誤差を判断しているので、上記の候補に対して人間が知覚する差に近い判断を行うことができる。
なお、色再現領域の内側に位置する点については、図8に示したフローのみによって全て求められる。ここで、色再現領域の内側と外側とでは、色再現領域を分割する方法を同一にすることが望ましい。こうするのは、色再現領域の分割方法を同一にすることによって、色再現領域の境界付近での色変換値の連続性を確保するためである。
なお、本発明は、左から画素がRGBCの順に並ぶ構成を有する表示部パネル23(図1参照)に対する適用に限定はされない。本発明は、これ以外の順序にRGBCを並べた構成を有する表示パネルに対しても適用することができる。
更に、本発明は、画像データが入力されるたびに色変換処理を行うことに限定はされない。他の例では、色変換処理によって得られた色変換値をテーブル格納メモリ15(詳しくは色変換パラメータ記憶部152)などに記憶し、記憶された色変換値を参照して入力された画像データに対して色変換を行うことができる。この場合、テーブル格納メモリ15は記憶手段として機能し、色変換部122は色変換手段として機能する。
また、更に他の例では、色変換部122は、入力された画像データが色再現領域の外側に位置する場合、入力された画像データに対する色変換値の複数の候補の代わりに、色再現領域の外側に位置する所定点に対する色変換値の複数の候補を選定することができる。この所定点は、色変換値をテーブル格納メモリ15などに記憶されており、補間計算を行う場合に用いられる予め定められた所定の点である。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態では、出力値計算処理において行われる誤差の計算方法が第1実施形態と異なる。具体的には、第2実施形態では、色差として「ΔEab 」の代わりに「ΔEuv 」を用いて誤差を計算する。なお、第2実施形態でも、誤差を計算する以外の処理(色変換処理や色域外計算処理など)は第1実施形態と同様であるため、これらの説明を省略する。また、画像表示装置100の構成なども同様であるため、その説明を省略する。
ここで、第2実施形態に係る出力値計算処理に係る誤差の計算方法について説明する。第2実施形態では、色差として「ΔEuv 」を用いて誤差を得る。このΔEuv は、以下の手順で求められる。まず、以下の式(7-1)〜式(7-3)を用いることによって、入力された画像データに対応する三刺激値Xi、Yi、Zi(点160に対応する値)と移動した点のXYZ(点161、162に対応する値)に関して、それぞれLを計算する。
Figure 0004682794
上記の式(7-1)〜式(7-3)中の「Y」、「u’」、「v’」は、Whiteに対する三刺激値及びu’v’色度を示している。ここで、「u’」と「v’」は、それぞれ上記の式(7-4)と式(7-5)によって得られる。また、式(7-1)中の「f」で表現された関数は、式(7-6)及び式(7-7)で表される。この場合、「Y/Y」が「0.008856」より大きい場合には式(7-6)が用いられ、「0.008856」以下である場合には式(7-7)が用いられる。
このようにして得られたLから、以下の式(8-1)を用いることによって、ΔEuv が算出される。この式(8-1)中の「ΔL」、「Δu」、「Δv」は、入力された画像データに対応するL(具体的には、「L」、「u」、「v」)と移動した点に対応するL(具体的には、「L」、「u」、「v」)との差に対応し、それぞれ式(8-2)〜式(8-4)で表される。
Figure 0004682794
ここで、上記したΔEuv と第1実施形態で用いたΔEab との違いについて説明する。図13は、CIELAB空間とCIELUV空間との違いを示した図を示す。図13は、入力の各色相の最大彩度の軌跡(細線で示す)と、多原色表示の各色相の最大彩度の軌跡(太線で示す)を示している。図13(a)はa−b平面を示し、図13(b)はu−v平面を示している。また、図13中の破線矢印180、181は、Blueに対応する変化曲線を示している。破線矢印180より、CIELAB空間では、Blueに対応する部分の変化が直線にならないことがわかる。一方、破線矢印181より、CIELUV空間では、Blueに対応する部分の変化がどの色相でも概ね直線で変化していることがわかる。以上より、特にBlue部分において変換結果の色相の変化が問題になる場合には、CIELAB空間よりもCIELUV空間、即ちΔEab よりもΔEuv を用いることが好ましい。
このように、第2実施形態では、誤差の計算にΔEab の代わりにΔEuv を用い、ΔEuv に基づいて色変換を行う。これによっても、複数の領域から候補が見つかり、変換結果を一意に決定することができるため、入力された画像データが色再現領域の外側に位置する場合にも、適切に色変換を行うことが可能となる。また、第2実施形態では、色差としてΔEuv を用いるため、Blue部分に関しても色相の変化なく計算結果を求めることが可能となる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態では、出力値計算処理において行われる誤差の計算方法が第1実施形態及び第2実施形態と異なる。具体的には、第3実施形態では、色差として「ΔEab 」及び「ΔEuv 」の代わりに「ΔE94 」を用いて誤差を計算する。なお、第3実施形態でも、誤差を計算する以外の処理(色変換処理や色域外計算処理など)は第1実施形態と同様であるため、これらの説明を省略する。また、画像表示装置100の構成なども同様であるため、その説明を省略する。
ここで、第3実施形態に係る出力値計算処理に係る誤差の計算方法について説明する。第3実施形態では、色差として「ΔE94 」を用いて誤差を得る。この「ΔE94 」は、以下の式(9-1)から得られる。式(9-1)で示すように、ΔE94 は、ΔL、Δa、Δbではなく、視覚特性により近い明度差ΔL、彩度差ΔCab 、色相差ΔHab によって定義される。また、式(9-1)によれば、彩度が高い色(鮮やかな色)になるほど、色差が小さくなるように補正される。なお、式(9-1)を計算する際に用いる「S」、「S」、「S」、「Cab 」、「ΔL」、「ΔCab 」、「ΔHab 」は、式(9-2)〜式(9-9)を用いることによって算出される。
Figure 0004682794
このように、第3実施形態では、誤差の計算にΔEab 及びΔEuv の代わりにΔE94 を用い、ΔE94 に基づいて色変換を行う。これによっても、複数の領域から候補が見つかり、変換結果を一意に決定することができるため、入力された画像データが色再現領域の外側に位置する場合にも、適切に色変換を行うことが可能となる。また、第3実施形態では、色差としてΔE94 を用いるため、彩度が高い色(鮮やかな色)になるほど色差が小さくなるような人間の知覚特性に近い計算結果を求めることが可能となる。
[変形例]
図14は、本発明の変形例に係る画像表示装置101の概略構成を示すブロック図である。画像表示装置101は、色変換回路12の代わりにコンピュータ50を有する点で、第1実施形態に係る画像表示装置100(図1参照)と構成が異なる。コンピュータ50は、図示しないCPUやメモリやROMなどを有している。コンピュータ50内のCPUが、ROMに記憶された色変換プログラムを読み出して実行することにより、コンピュータ50は、色変換値候補選定手段50a及び色変換値決定手段50bとして機能して、前述した色変換処理(図8参照)などを実行する。即ち、コンピュータ50は、色変換装置として機能する。コンピュータ50は、このようにして色変換した画像データをVRAM13に書き込む。
なお、コンピュータ50内に記憶された色変換プログラムを実行することによって色変換することに限定はされない。更に他の例では、コンピュータが、記録媒体(光ディスクなど)に記録された色変換プログラムを読み出すことによって、色変換値候補選定手段及び色変換値決定手段として機能して、前述した色変換処理などを実行することができる。
更に、本発明は、4原色よりも多い原色(例えば、5原色)を用いる画像表示装置に対しても適用可能である。また、本発明は、VRAMを有しない画像表示装置に対しても適用することができる。
更に、本発明は、液晶(LCD)を用いた画像表示装置に対する適用に限定はされず、CRT、PDP、OLED、FEDなどの平面表示を行う画像表示装置や、LCP、PTVなどの投射を行う画像表示装置に対して適用することができる。
また、上記では、画像を表示する表示部が用いる複数の色としてR、G、B、C等の原色を具体例として説明したが、複数の色には、R、G、Bや、それぞれの補色であるY(イエロー)、C(シアン)、M(マゼンタ)の他に、R、G、BとY、C、Mとの間の色、例えば黄緑や深緑などの色も含まれる。
[他の実施例]
上記の説明では、複数の色(着色領域)としてRGBCを挙げて説明したが、本発明の適用はこれには限定されず、他の4色の着色領域により1画素を構成した場合にも前述したような色変換を行うことができる。
この場合、4色の着色領域は、波長に応じて色相が変化する可視光領域(380〜780nm)のうち、青系の色相の着色領域(「第1着色領域」とも呼ぶ。)、赤系の色相の着色領域(「第2着色領域」とも呼ぶ。)と、青から黄までの色相の中で選択された2種の色相の着色領域(「第3着色領域」、「第4着色領域」とも呼ぶ。)からなる。ここで「系」との語を用いているが、例えば青系であれば純粋の青の色相に限定されるものでなく、青紫や青緑等を含むものである。赤系の色相であれば、赤に限定されるものでなく橙を含む。また、これら着色領域は単一の着色層で構成されても良いし、複数の異なる色相の着色層を重ねて構成されても良い。また、これら着色領域は色相で述べているが、当該色相は、彩度、明度を適宜変更し、色を設定し得るものである。
具体的な色相の範囲は、
・青系の色相の着色領域は、青紫から青緑であり、より好ましくは藍から青である。
・赤系の色相の着色領域は、橙から赤である。
・青から黄までの色相で選択される一方の着色領域は、青から緑であり、より好ましくは青緑から緑である。
・青から黄までの色相で選択される他方の着色領域は、緑から橙であり、より好ましくは緑から黄である。もしくは緑から黄緑である。
ここで、各着色領域は、同じ色相を用いることはない。例えば、青から黄までの色相で選択される2つの着色領域で緑系の色相を用いる場合は、他方は一方の緑に対して青系もしくは黄緑系の色相を用いる。
これにより、従来のRGBの着色領域よりも広範囲の色再現性を実現することができる。
また、上記では4色の着色領域による広範囲の色再現性を色相で述べたが、以下に、着色領域を透過した光の波長で表現すると以下のようになる。
・青系の着色領域は、該領域を透過した光の波長のピークが415〜500nmにある着色領域、好ましくは、435〜485nmにある着色領域である。
・赤系の着色領域は、該領域を透過した光の波長のピークが600nm以上にある着色領域で、好ましくは、605nm以上にある着色領域である。
・青から黄までの色相で選択される一方の着色領域は、該領域を透過した光の波長のピークが485〜535nmにある着色領域で、好ましくは、495〜520nmにある着色領域である。
・青から黄までの色相で選択される他方の着色領域は、該領域を透過した光の波長のピークが500〜590nmにある着色領域、好ましくは510〜585nmにある着色領域、もしくは530〜565nmにある着色領域である。
さらに、4色の着色領域をx、y色度図で表現すると以下のようになる。
・青系の着色領域は、x≦0.151、y≦0.056にある着色領域であり、好ましくは、0.134≦x≦0.151、0.034≦y≦0.056にある着色領域である。
・赤系の着色領域は、0.643≦x、y≦0.333にある着色領域であり、好ましくは、0.643≦x≦0.690、0.299≦y≦0.333にある着色領域である。
・青から黄までの色相で選択される一方の着色領域は、x≦0.164、0.453≦yにある着色領域であり、好ましくは、0.098≦x≦0.164、0.453≦y≦0.759にある着色領域である。
・青から黄までの色相で選択される他方の着色領域は、0.257≦x、0.606≦yにある着色領域であり、好ましくは、0.257≦x≦0.357、0.606≦y≦0.670にある着色領域である。
これら4色の着色領域は、サブ画素に透過領域と反射領域を備えた場合、透過領域及び反射領域も上述した範囲で適用することができるものである。
なお、本例における4色の着色領域を用いた場合、バックライトにはRGBの光源としてLED、蛍光管、有機ELなどを用いても良い。または白色光源を用いても良い。なお、白色光源は青の発光体とYAG蛍光体により生成される白色光源でもよい。
但し、RGB光源としては、以下のものが好ましい。
・Bは波長のピークが435nm〜485nmにあるもの
・Gは波長のピークが520nm〜545nmにあるもの
・Rは波長のピークが610nm〜650nmにあるもの
そして、RGB光源の波長によって、上記CFを適切に選定すればより広範囲の色再現性を得ることができる。また、波長が例えば、450nmと565nmにピークがくるような、複数のピークを持つ光源を用いても良い。
上記の4色の着色領域の構成の例としては、具体的には以下のものがあげられる。
・色相が、赤、青、緑、シアン(青緑)の着色領域
・色相が、赤、青、緑、黄の着色領域
・色相が、赤、青、深緑、黄の着色領域
・色相が、赤、青、エメラルド、黄の着色領域
・色相が、赤、青、深緑、黄緑の着色領域
・色相が、赤、青緑、深緑、黄緑の着色領域
第1実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。 第1実施形態に係る色変換回路及びテーブル格納メモリの具体的な構成を示すブロック図である。 入力側1DLUTの具体例を示す図である。 出力側1DLUTの具体例を示す図である。 色変換を具体的に説明するための図である。 色再現領域を示す多面体を分割した四角錐を示す図である。 R2、G2、B2、C2の算出方法を説明するための図である。 色変換値計算処理を示すフローチャートである。 色域外計算処理を説明するための図である。 色域外計算処理を示すフローチャートである。 出力値計算処理を説明するための図である。 出力値計算処理を示すフローチャートである。 CIELAB空間とCIELUV空間との違いを説明するための図である。 本発明の変形例に係る画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
符号の説明
10 画像処理部、 12 色変換回路、 15 テーブル格納メモリ、 16 γ補正回路、 20 表示部、 23 表示パネル、 100 画像表示装置、 122 色変換部、 123 出力側1DLUT変換部、 152 色変換パラメータ記憶部

Claims (11)

  1. 入力された画像データの複数の色の数を、画像を表示する表示装置が用いる複数の色の数へと色変換する色変換装置であって、
    色空間において、前記入力された画像データが前記表示装置の表示可能な色再現領域の外側に位置する場合、当該入力された画像データに対する色変換値の複数の候補を選定する色変換値候補選定手段と、
    前記色変換値の候補と前記入力された画像データとの誤差を計算し、前記誤差が最小である候補を前記色変換値として決定する色変換値決定手段と、を備え
    前記入力された画像データの色の数は「3」であり、前記表示装置が用いる色の数は「4」であり、
    前記色変換値候補選定手段は、
    前記色再現領域を分割した複数の所定の領域の中から、前記入力された画像データに対して用いるべき複数の領域を選定し、
    選定した前記複数の領域の最外郭面上に存在する、前記入力された画像データに対応する点の値に基づいて、前記色変換値の候補を計算することを特徴とする色変換装置。
  2. 前記色変換値決定手段は、前記入力された画像データが前記色再現領域の内側に位置する場合、所定の領域に分割された前記色再現領域に基づいて前記色変換値を決定することを特徴とする請求項に記載の色変換装置。
  3. 前記誤差は、「ΔEab 」であ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. 前記誤差は、「ΔEuv 」であ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. 前記誤差は、「ΔE94 」であ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. 前記色変換値決定手段は、前記入力された画像データが前記色再現領域の内側に位置する場合および外側に位置する場合の両方において、前記色再現領域を同一の方法によって分割した所定の領域を用いて前記色変換値を決定することを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の色変換装置。
  7. 前記色変換値決定手段によって決定された色変換値を記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段に記憶された色変換値に基づいて色変換する色変換手段と、を備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の色変換装置。
  8. 入力された画像データの複数の色の数を、画像を表示する表示装置が用いる複数の色の数へと色変換する色変換方法であって、
    色空間において、前記入力された画像データが前記表示装置の表示可能な色再現領域の外側に位置する場合、当該入力された画像データに対する色変換値の複数の候補を選定する色変換値候補選定工程と、
    前記色変換値の候補と前記入力された画像データとの誤差を計算し、前記誤差が最小である候補を前記色変換値として決定する色変換値決定工程と、を備え
    前記入力された画像データの色の数は「3」であり、前記表示装置が用いる色の数は「4」であり、
    前記色変換値候補選定工程は、
    前記色再現領域を分割した複数の所定の領域の中から、前記入力された画像データに対して用いるべき複数の領域を選定し、
    選定した前記複数の領域の最外郭面上に存在する、前記入力された画像データに対応する点の値に基づいて、前記色変換値の候補を計算することを特徴とする色変換方法。
  9. 入力された画像データの複数の色の数を、画像を表示する表示装置が用いる複数の色の数へと色変換されるようにコンピュータを機能させる色変換プログラムであって、
    色空間において、前記入力された画像データが前記表示装置の表示可能な色再現領域の外側に位置する場合、当該入力された画像データに対する色変換値の複数の候補を選定する色変換値候補選定手段、
    前記色変換値の候補と前記入力された画像データとの誤差を計算し、前記誤差が最小である候補を前記色変換値として決定する色変換値決定手段、として前記コンピュータを機能させ
    前記入力された画像データの色の数は「3」であり、前記表示装置が用いる色の数は「4」であり、
    前記色変換値候補選定手段は、
    前記色再現領域を分割した複数の所定の領域の中から、前記入力された画像データに対して用いるべき複数の領域を選定し、
    選定した前記複数の領域の最外郭面上に存在する、前記入力された画像データに対応する点の値に基づいて、前記色変換値の候補を計算することを特徴とする色変換プログラム。
  10. 色空間において、入力された画像データが表示装置の表示可能な色再現領域の外側に位置する場合、当該入力された画像データに対する色変換値の複数の候補を選定する色変換値候補選定手段と、
    前記色変換値の候補と前記入力された画像データとの誤差を計算し、前記誤差が最小である候補を前記色変換値として決定する色変換値決定手段と、
    決定された前記色変換値に基づいて画像処理する画像処理手段と、を備え
    前記入力された画像データの色の数は「3」であり、前記表示装置が用いる色の数は「4」であり、
    前記色変換値候補選定手段は、
    前記色再現領域を分割した複数の所定の領域の中から、前記入力された画像データに対して用いるべき複数の領域を選定し、
    選定した前記複数の領域の最外郭面上に存在する、前記入力された画像データに対応する点の値に基づいて、前記色変換値の候補を計算することを特徴とする画像処理装置。
  11. 請求項10に記載の画像処理装置と、
    前記画像処理装置によって画像処理された画像データを表示する表示装置と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
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