JP4707353B2

JP4707353B2 - 信号処理方法

Info

Publication number: JP4707353B2
Application number: JP2004256410A
Authority: JP
Inventors: 博明杉浦; 周一香川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2024-09-03
Also published as: JP2006074533A

Description

この発明は、カラー画像機器等で生成、伝送、蓄積、再生されるカラー画像信号の信号処理方法に関する。

従来のカラーエンコーディング方法として、下記の非特許文献１に記載された、ＩＥＣ（国際電気標準会議）により標準化された標準色空間ｓＲＧＢが、代表的な従来例として挙げられる。

ＩＥＣ６１９６６−２−１，Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔ − Ｃｏｌｏｕｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔ − Ｐａｒｔ２−１：Ｃｏｌｏｕｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔ − ＤｅｆａｕｌｔＲＧＢｃｏｌｏｕｒｓｐａｃｅ − ｓＲＧＢ（１９９９）

上記標準色空間ｓＲＧＢにおいて、規定されている主な項目は次のとおりである。
１．標準条件（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ）
（１）標準画像表示システム特性（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｉｍａｇｅｄｉｓｐｌａｙｓｙｓｔｅｍｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）
（２）標準観察条件（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖｉｅｗｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ）
（３）標準観測者（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｏｂｓｅｒｖｅｒ）
２．エンコーディング変換式（Ｅｎｃｏｄｉｎｇｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ）
（１）ＲＧＢ値からＣＩＥ１９３１ＸＹＺ値（ＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｒｏｍＲＧＢｖａｌｕｅｔｏＣＩＥ１９３１ＸＹＺｖａｌｕｅｓ）
（２）ＣＩＥ１９３１ＸＹＺ値からＲＧＢ値（ＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｒｏｍＣＩＥ１９３１ＸＹＺｖａｌｕｅｔｏＲＧＢｖａｌｕｅｓ）

上記のように標準色空間ｓＲＧＢにおいては、標準観察条件等の標準条件を規定し、当該標準条件の下で表示される色の特性を表すためのエンコーディング変換式を規定していることから、観察系により定義されたカラーエンコーディング方法であるといえる。

標準色空間ｓＲＧＢは、デジタルスチルカメラ等のカラーエンコーディング方法として広く活用されている。観察系で定義されたカラーエンコーディング方法である標準色空間ｓＲＧＢを採用することにより、デジタルスチルカメラの設計者は、上記１の標準条件の下で画像を観察した場合に、所期の色再現性となるようにカメラの色再現性を設計する。また、観察系で定義されたカラーエンコーディング方法である標準色空間ｓＲＧＢを採用することにより、デジタルスチルカメラの使用者である撮影者は、上記１の標準条件の下で画像を観察した場合に、所期の色再現性となるように撮影する。一方、観察系で定義されたカラーエンコーディング方法である標準色空間ｓＲＧＢに対応したデジタルスチルカメラのカラー画像を再生する場合には、上記１の標準条件の（１）標準画像表示システム特性および（２）標準観察条件に準拠した条件の下で、当該カラー画像を観測する観測者の特性が、（３）標準観測者により規定された特性と同じであれば、当該カラー画像を撮影したデジタルスチルカメラにおいて設計されている色再現性あるいは、当該カラー画像の撮影者の意図する色再現性のカラー画像を再生することが可能となる。

上記のことを換言すれば、デジタルスチルカメラのようなカラー画像の生成側と当該カラー画像の再生側が、共通の観察系で定義されたカラーエンコーディング方法に準じたカラー画像の生成および、カラー画像の再生を行うことにより、当該カラー画像の撮影側の意図する色再現性のカラー画像を、再生側においては、観察することが可能となる。

上記標準色空間ｓＲＧＢに係る上記１．標準条件の（１）標準画像表示システム特性においては、次のような項目が規定されており、それぞれの値等を示す。

・表示輝度レベル（Ｄｉｓｐｌａｙｌｕｍｉｎａｎｃｅｌｅｖｅｌ）：８０ｃｄ／ｍ^２
・表示白色点（Ｄｉｓｐｌａｙｗｈｉｔｅｐｏｉｎｔ）：ｘ＝０．３１２７，ｙ＝０．３２９０（Ｄ６５）
・表示モデルオフセット（Ｄｉｓｐｌａｙｍｏｄｅｌｏｆｆｓｅｔ（Ｒ，Ｇ，ａｎｄＢ））：０．０
・表示入出力特性（Ｄｉｓｐｌａｙｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ（Ｒ，Ｇ，ａｎｄＢ））：２．２
・ＲＧＢの標準表示原色の色度座標：ＩＴＵ−ＲＢＴ．７０９−３
つまり、
Ｒの色度座標：ｘ＝０．６４００，ｙ＝０．３３００
Ｇの色度座標：ｘ＝０．３０００，ｙ＝０．６０００
Ｂの色度座標：ｘ＝０．１５００，ｙ＝０．０６００

ここで、上記ｘ，ｙの値は、ＣＩＥにより定義された色度座標である。また、表示入出力特性が２．２とは、いわゆるγ特性が、２．２ということである。

上記標準色空間ｓＲＧＢに係る上記１．標準条件の（１）標準画像表示システム特性で規定されている各特性は、この規格（ＩＥＣ６１９６６−２−１）が審議されていた当時の代表的な表示装置であるＣＲＴ（ＣａｔｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）ディスプレイの特性に基いている。

さらに、上記標準色空間ｓＲＧＢに係る上記１．標準条件の（２）標準観察条件においては、標準周囲照度レベル（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅａｍｂｉｅｎｔｉｌｌｕｍｉｎａｎｃｅｌｅｖｅｌ）が６４ｌｘと定義されている。

現在、上記標準色空間ｓＲＧＢは、デジタルスチルカメラ、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ、プロジェクタ、カラー画像ファイルフォーマットの標準色空間、インターネット上の画像の標準色空間など、幅広く普及している。

上述したように従来のカラーエンコーディング方法における前記１．標準条件の（１）標準画像表示システム特性で規定された表示輝度レベルは、上記標準色空間ｓＲＧＢが、審議されていた当時の代表的な表示装置であるＣＲＴディスプレイの特性に基いていたので、その後の輝度レベルの高いディスプレイを標準画像表示システムにおける表示装置として使用しようとした場合、わざわざ、輝度を下げなければならないという問題があった。

また、従来のカラーエンコーディング方法における前記１．標準条件の（２）標準観察条件で規定された標準周囲照度レベルは、６４ｌｘであるが、これについても実際のオフィス等の実状からすると薄暗いものである。

例えば現状の液晶ディスプレイは、２００ｃｄ／ｍ^２以上のものが主流で、技術的には５００ｃｄ／ｍ^２以上も可能であり、実際のオフィスの照度レベルは、１００ｌｘ以上の場合も多い。

つまり、従来のカラーエンコーディング方法は、現状のようなディスプレイの種類の多様化に伴う種々の輝度レベルおよび、種々のオフィス環境に対応できていないという問題点があった。例えば、デジタルスチルカメラにて撮影されたカラー画像を再生する際に、撮影側の意図する色再現性のカラー画像を観察するためには、通常のオフィス環境とは異なる観察条件を準備する必要があるという問題点があった。

この発明は、画像データ生成の際に用いられたカラーエンコーディング方法に対応した信号処理方法で画像データを処理し、表示輝度の制御を行うことができるようにすることを目的とする。

この発明に係る信号処理方法は、
カラー画像信号を生成し、エンコードし、エンコーディングにより得られた画像データに対応する画像を表示する信号処理方法において、
画像データの生成の際に、表示輝度レベルを含む標準画像表示システムの特性、標準周囲照度レベルを含む標準観察条件および、カラー画像信号をエンコードするための変換式であるエンコーディング変換式を規定し、前記表示輝度レベルの値を前記標準周囲照度レベルの関数として変化させるように規定したカラーエンコーディング方法を適用するか否かを表す属性データを、前記画像データに付加し、前記画像データに対応する画像の表示の際に、前記属性データを参照して前記画像データの処理を行って、画像の表示を行う。

この発明によれば、画像データ生成の際に用いられたカラーエンコーディング方法に対応した信号処理方法で画像データを処理し、表示輝度の制御を行うことができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるカラーエンコーディング方法における標準条件を示す図である。標準画像表示システム１は、１００％の信号が入力された場合に表示輝度レベル２で発光する。照明光源３により前記標準画像表示システム１の周囲は、標準周囲照度レベル４の明るさで照明されている。前記表示輝度レベル２の値を前記標準周囲照度レベル４の関数として変化させるように規定する。標準観測者３は、標準画像表示システム１に表示された画像を観測する。

図２は、前記標準周囲照度レベル４と前記表示輝度レベル２の関係の一例を示す線図である。この例では、前記標準周囲照度レベル４と前記表示輝度レベル２の関係は、オフセット項が０である一次関数つまり比例関数としてあらわされている。

従来のカラーエンコーディング方法との互換性を考慮する場合には、ｃｄ／ｍ^２を単位とする前記表示輝度レベル２および、ｌｘを単位とする前記標準周囲照度レベル４の関係を（表示輝度レベル）＝１．２５×（標準周囲照度レベル）としても良い。

このように表示輝度レベル２の値を標準周囲照度レベル４の関数として変化させるように規定することにより、例えば、ｃｄ／ｍ^２を単位とする前記表示輝度レベル２および、ｌｘを単位とする前記標準周囲照度レベル４の関係を（表示輝度レベル））＝１．２５×（標準周囲照度レベルとすることにより、従来のカラーエンコーディング方法で規定されていた標準周囲照度レベル４よりもより実状に近い１６０ｌｘという標準周囲照度レベルの場合には、標準画像表示システムにおける表示輝度レベル３は、２００ｃｄ／ｍ^２となり、種々のオフィス環境に対応可能となる。また、上記２００ｃｄ／ｍ^２という輝度は、現在、急速に普及しつつある液晶ディスプレイの輝度の実状に近いものである。

表示輝度レベルの値を標準周囲照度レベルの関数として変化させるように規定することは、観測者に知覚される色が一定となるように意図したものである。人間の知覚特性を考慮すると、標準画像表示システム１上に表示される色の特性が同一であっても、周囲照度レベルが異なることにより知覚される色としては異なることがある。例えば、同一のある発光体を観測する場合において、暗い周囲照度下（例えば暗室）で観測する場合は相対的に明るく知覚され、明るい周囲照度下（例えば晴天の屋外）で観測する場合は相対的に暗く知覚される場合があることは経験的にも知られていることである。

つまり、本発明によれば、ディスプレイの種類の多様化に伴う種々の輝度レベルおよび、種々のオフィス環境に対応できるようなカラーエンコーディング方法を得ることが可能となる。特に、本発明によれば、従来のカラーエンコーディング方法との互換性を保ちつつ、現状のディスプレイおよび、現状のオフィス環境に対応できるようなカラーエンコーディング方法を得ることが可能となる。従来のカラーエンコーディング方法が既に広く普及しているので、それとの互換性を考慮することは、非常に重要である。

本発明の実施の形態１においては、上記標準周囲照度レベル４と上記表示輝度レベル２の関係が比例関数であらわされる場合を示したが、例えば、より厳密な視覚特性あるいは、カラーアピアランスモデルを考慮する場合は、一次関数あるいは、比例関数に限定されないことは言うまでもなく、他の単調増加関数あるいは、離散的に定義された関数など、関数の種類は、いずれであっても同様の効果を奏する。
図３は、上記離散的に定義された関数の例である。

実施の形態２．
実施の形態１において説明したエンコーディング方法を適用した画像データの生成、伝送、及び表示のための信号処理方法の一例について次に説明する。
この方法の実施には、例えば図４に示された装置が用いられる。同図において、画像データ生成装置１１は、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、イメージスキャナ、ＣＧ（コンピュータグラフィクス）作成用のコンピュータであり、この画像データ生成装置１１で生成された画像データが記録媒体１２に記録され、記録媒体１２に記録された画像データ画像表示装置１３で読み取られて、処理され、画像データに対応した画像の表示が行われる。

なお、記録媒体１２を用いて画像データの伝達を行う代わりに、図５に示すように、画像データ生成装置１１と画像表示装置１３をネットワーク１４で接続し、画像生成装置１１で生成された画像データをネットワーク１４を介して画像表示装置１３に伝送するようにしても良い。

画像データ生成装置１１では、画像データを生成する際、画像データに属性データを付加する。この属性データに、カラーエンコーディング方法を表す属性データを含める。カラーエンコーディング方法として実施の形態１で説明したカラーエンコーディング方法が用いられた場合には、そのことを示す属性データを含める。例えば画像データを図６に示すようなファイルフォーマットで生成する。図６に示すファイルフォーマットには、ヘッダブロックＨＢと、１又は２以上の画像ブロックＩＢ１、ＩＢ２、…ＩＢｎが含まれる。

ヘッダブロックＨＢには、カラーエンコーディング方法を表すデータＣＥ、及び標準周囲照度を表すデータＳＬが含まれる。カラーエンコーディング方法を表すデータＣＥは、例えば、実施の形態１で説明したカラーエンコーディング方法によって生成された画像データであることを示すものとする。そのためには、実施の形態１で説明したカラーエンコーディング方法によって生成された画像データであることを示すデータとして、特定の値を割り当てておく。

例えば、図７の表に示すように、実施の形態１で説明したカラーエンコーディング方法（カラーエンコーディング方法Ｎｏ．１）によって生成された画像データであることを示すデータとして「０００１」を割り当てる。図７に示す例では、他のカラーエンコーディング方法（Ｎｏ．２乃至４には、それぞれ「００１０」、「００１１」、「０１００」が割り当てられている。

なお、カラーエンコーディング方法を表す属性データとして、複数のカラーエンコーディング方法のいずれかであるかを表すデータの代わりに、実施の形態１で説明したカラーエンコーディング方法を適用するか否かを表すデータを含めることとしても良い。

標準周囲照度を表すデータＳＬとしては、例えば図８に示されるように例えば第１の標準周囲照度ＳＬ１（例えば６４ｌｘ）を表すコード、例えば「０００１」、第２の標準周囲照度ＳＬ２（例えば１２８ｌｘ）を表すコード、例えば「００１０」、第３の標準周囲照度ＳＬ３（例えば１９２ｌｘ）を表すコード、例えば「００１１」が割り当てられる。

画像表示装置１３では、図６に示されるファイルフォーマットの画像データを受け取ると、表示を行う際、画像データの属性情報、特にカラーエンコーディング方法を表すデータを読み取って、これに応じた処理を行う。また、標準周囲照度を表すデータＳＬに基いて、それに対応する表示輝度を設定し、表示装置を制御する。

以上のようにカラーエンコーディング方法を表すデータＣＥ、及び標準周囲照度ＳＬを表すデータを画像データ（画像ブロックＩＢ１〜ＩＢｎ）とともに、画像データ生成装置１１から画像表示装置１３に伝送することにより、画像表示装置１３では、画像データ生成装置１１で画像データ生成の際に用いられたカラーエンコーディング方法に対応した信号処理方法で画像データを処理し、表示輝度の制御を行うことができる。

本発明の実施の形態１によるカラーエンコーディング方法における標準条件を示す図である。本発明の実施の形態１を説明するための線図である。本発明の実施の形態１を説明するための線図である。本発明の実施の形態２の信号処理方法の実施に用いられるシステムの一例を示すブロック図である。本発明の実施の形態２の信号処理方法の実施に用いられるシステムの他の例を示すブロック図である。本発明の実施の形態２の信号処理方法で生成される画像データのファイルフォーマットを示す図である。本発明の実施の形態２において、カラーエンコーディング方法に割り当てられるコードの一例を示す図である。本発明の実施の形態２において、標準周囲照度レベルに割り当てられるコードの一例を示す図である。

符号の説明

１標準画像表示システム、２表示輝度レベル、３照明光源、４標準周囲照度レベル、５標準観測者、１１画像データ生成装置、１２記録媒体、１３画像表示装置、１４ネットワーク。

Claims

カラー画像信号を生成し、エンコードし、エンコーディングにより得られた画像データに対応する画像を表示する信号処理方法において、
画像データの生成の際に、表示輝度レベルを含む標準画像表示システムの特性、標準周囲照度レベルを含む標準観察条件および、カラー画像信号をエンコードするための変換式であるエンコーディング変換式を規定し、前記表示輝度レベルの値を前記標準周囲照度レベルの関数として変化させるように規定した
カラーエンコーディング方法を適用するか否かを表す属性データを、前記画像データに付加し、前記画像データに対応する画像の表示の際に、
前記属性データを参照して前記画像データの処理を行って、画像の表示を行う信号処理方法。
適用されるカラーエンコーディング方法が、前記表示輝度レベルを含む標準画像表示システムの特性、標準周囲照度レベルを含む標準観察条件および、カラー画像信号をエンコードするための変換式であるエンコーディング変換式を規定し、前記表示輝度レベルの値を前記標準周囲照度レベルの関数として変化させるように規定したカラーエンコーディング方法であるとき、前記画像データの生成の際に、標準周囲照度レベルを表すデータをさらに付加することを特徴とする請求項１に記載の信号処理方法。
画像の表示の際に、前記標準周囲照度レベルを表すデータに基いて前記表示輝度の制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の信号処理方法。