JP4832771B2 - 画像画素の輝度に基づいた補正機能を用いた色温度変換方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は色温度変換方法および装置に関し、より詳細には画像表示装置から与えられた基本色温度からなる画像を基本色温度以外の色温度をからなる画像に変換し、かつ種々の輝度を有する画像の画素を、ユーザーの好みに応じた種々の色温度で再現することを可能とする色温度変換方法および装置に関する。

従来の画像表示装置では、色相（hue）や、ＲＧＢ（Red、Green、Blue）の量を調節するか（特許文献１ないし４を参照）、あるいは行列演算（特許文献５および６を参照）を行うことによって、画像表示装置によって再現される画像の色温度を変換している。このような従来の色温度変換方法は再現される画像の内容全体に影響を及ぼすが、再現しようとする目標色温度が装置の基本色温度との差が大きい場合、変換後の画像がまるで特定の色フィルターを通過したかのような色歪を生じ、特に人間にとって差異を感じやすい顔の色などが劣化して、再現された画像が不自然になる問題があった。
米国特許第４５６２４６０号明細書 米国特許第４６３３２９９号明細書 米国特許第４７８８５８６号明細書 米国特許第５６１９２２９号明細書 米国特許第４６８５０７１号明細書 米国特許第５４９５４２８号明細書

本発明は前記のような問題点を鑑みてなされたものであり、入力した画像の画素の色温度をその画像の輝度および色相に応じて変換することにより、人間にとって差異を感じやすい特定色の劣化を最小にし、かつ所望の色温度に変換する色温度変換方法および装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明による色温度変換方法の１態様によれば、ユーザーが設定した色温度と予め保存されたサンプル輝度別の基本色温度とを比較して入力された画素の色温度を補正することによって、画像ディスプレイ装置の色温度を制御する、第１、第２および第３の保存部を具備した色温度変換装置の色温度変換方法において、（ａ）二次曲線である変換対象範囲を決定するための変数を算出する段階と、（ｂ）前記変数に基づいて入力された画素が前記変換対象範囲内に存在するかどうかを判断することにより、前記入力された画素が変換対象であるかどうかを判断する段階と、（ｃ）前記入力された画素が変換対象である場合、ユーザーが設定した色温度を前記基本色温度と比較する段階と、（ｄ）（ｉ）前記比較により、前記ユーザーが設定した色温度と前記基本色温度とが異なる場合、前記ユーザーが設定した色温度に基づき変換目標色座標を算出する第１段階と、（ｉｉ）前記比較により、前記ユーザーが設定した色温度と前記基本色温度とが等しい場合、前記基本色温度に基づく変換目標色座標を算出する第２段階と、（ｅ）前記変換目標色座標に色座標上の原点を移動させることによって、前記入力された画素の色座標を変換する色座標変換段階と、を含むことを特徴とする。

前記（ａ）段階は、前記二次曲線が楕円である場合に、（ａ１）第１保存部を参照して前記楕円の基本長、長軸長、および短軸長を演算する段階と、（ａ２）前記第１保存部を参照して前記楕円の回転角度から回転行列係数を演算する段階と、を含むことを特徴とする。

前記第１保存部は、前記楕円の長軸長の調節因子、前記短軸長の調節因子、前記楕円の回転角度、および前記入力された画素の輝度スケーリング因子を含むことを特徴とする。

前記第１段階は、（ｃ１）第２保存部から、入力された画素の輝度の値に最も類似した２個のサンプル輝度を読み出す段階と、（ｃ２）前記第２保存部から、前記２個のサンプル輝度に対してそれぞれ前記ユーザー設定色温度に近接した２個のサンプル色座標を読み出す段階と、（ｃ３）前記サンプル色座標を色座標補間して変換目標色座標を算出する段階と、を含むことを特徴とする。

前記第２保存部は、前記画像ディスプレイ装置の特性を考慮した複数の輝度別色温度およびそれに対応する色座標を保存することを特徴とする。

前記第２段階は、（ｃ４）前記第３保存部から、入力された画素の輝度に近接した２個のサンプル輝度を読み出す段階と、（ｃ５）前記サンプル輝度から、前記基本色温度に対応する２個の色座標を読み出す段階と、（ｃ５）前記色座標を色座標補間して変換目標色座標を算出する段階と、を含むことを特徴とする。

前記第３保存部は、基本色温度および前記基本色温度に対応する輝度別色座標を予め保存していることを特徴とする。

前記第２段階は、前記第３保存部から変換目標色座標を直接得ることを特徴とし、このような場合には、前記第３保存部は、前記画像ディスプレイ装置の基本色温度に対応する輝度別色座標を予め保存するが、前記輝度別色座標は、前記色温度変換装置に入力可能なあらゆる輝度に対する色座標であることを特徴とする。

前記（ｄ）段階は、（ｄ１）前記二次曲線と第１交点との距離を算出する段階と、（ｄ２）原点から前記第１交点までの距離および前記変換目標色座標を利用して、前記入力した画素の変換した色座標を求める段階と、を含むことを特徴とする。

前記（ｄ１）段階は、（ｄ１１）前記二次曲線の原点を前記色座標上の原点に移動させる段階と、（ｄ１２）前記二次曲線および前記入力された画素の色座標を、回転行列を利用して所定の回転角度で回転させる段階と、（ｄ１３）前記色座標上の原点と、前記所定の回転角度で回転した前記入力された画素の色座標を通過する直線および前記二次曲線との第１交点を算出する段階と、（ｄ１４）前記第１交点と前記色座標上の原点との距離を算出する段階と、を含むことを特徴とする。

本発明の他の実施形態によれば、コンピュータプログラムが提供されるが、前記コンピュータプログラムは、前記方法のうちいずれか一つの段階を行うために実行されるコンピュータプログラムを含む。

本発明の他の態様によれば、色温度変換装置が提供されるが、前記装置は、ユーザーが設定した色温度と予め保存されたサンプル輝度別の基本色温度とを比較して入力された画素の色温度を補正することによって、画像ディスプレイ装置の色温度を制御する、複数の保存部を具備した色温度変換装置において、画像信号の入力された画素が色温度変換対象であるかどうかを判断する変換対象判断部と、前記変換対象判断部の判断結果において、前記入力された画素が変換対象である場合、前記ユーザーが設定した色温度および前記基本色温度の何れか１つに対して選択的に変換目標色座標を算出するために、前記ユーザー設定色温度および前記基本色温度を比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づき前記ユーザー設定色温度および前記基本色温度の何れか１つに対して選択的に変換目標色座標を算出するための変換目標色座標演算部と、前記変換目標色座標に色座標上の原点を移動させることによって、前記入力された画素の色座標を変換する色座標変換部と、を備えることを特徴とする。

前記変換対象判断部は、輝度別調節係数および変換対象範囲設定に必要な調節係数についての第１情報を含む第１保存部と、前記第１保存部から前記第１情報を読み出して前記変換対象範囲についての第２情報を算出する第１演算部と、前記第１演算部から前記第２情報を受け取り、前記入力された画素の色座標が前記変換対象範囲内に存在するかどうかを判断することにより、前記入力された画素が色温度変換対象であるかどうかを判断する判断部と、を備えることを特徴とする。

前記第１情報は、前記変換対象範囲が楕円である場合、少なくとも前記楕円の長軸長および短軸長についての調節係数、前記楕円の回転角度、および画素輝度調節係数を含むことを特徴とする。

前記第２情報は、前記変換対象範囲が楕円である場合、前記楕円の基本長、長軸長、短軸長、および回転行列係数を含むことを特徴とする。
前記変換目標色座標演算部は、サンプル輝度別複数の色温度および前記色温度についての色座標を保存する第２保存部と、前記ユーザー設定色温度によって、前記第２保存部からサンプル輝度および色座標を補間して変換目標色座標を求める第２演算部と、を含むことを特徴とする。

前記変換目標色座標演算部は、前記色温度変換装置に入力可能なあらゆるサンプル輝度について、前記基本色温度に対応する色座標を保存する第３保存部と、予め保存された前記画像ディスプレイ装置の基本色温度によって、前記第３保存部からサンプル輝度および色座標を再生および補間して変換目標色座標を求める第３演算部と、を備えることを特徴とする。

本発明のさらに他の態様によれば、色温度変換装置が提供されるが、前記装置は、輝度信号および色差信号を含む画像信号およびユーザーが設定した色温度が入力されて、画素別輝度によって入力される画素の色温度を変換する色温度変換装置において、輝度別に変換対象範囲についての第１情報を保存する第１保存部と、画像信号が入力され、前記第１保存部から前記第１情報を読み出して、前記入力された画像信号の画素が色差信号の前記変換対象範囲内に存在するかどうかを判断することにより、前記入力された画素が色温度変換対象であるかどうかを判断する判断部と、輝度別にサンプリングされた複数の色温度および前記色温度に対応する色座標についての第２情報を保存する第２保存部と、前記判断部の判断結果、前記入力された画素が色温度変換対象である場合、前記第２保存部に保存された前記第２情報から変換目標色座標を算出し、前記変換目標色座標に色座標上の原点を移動させることによって、前記入力された画素の色座標を変換する色座標変換部と、を備えることを特徴とする。

望ましくは、前記第１情報は、前記二次曲線が楕円である場合、前記楕円の長軸長、短軸長、および回転行列係数を含むことを特徴とする。

既存の色温度変換方法で生じていた特定の色における劣化を最小にし、かつ輝度別に所望の色温度を再現することができる。

以下、添付した図面を参照して本発明による色温度変換方法および装置の好適な実施形態を詳細に説明する。各図面において、同一の構成要素には可能な限り同一の符号を付していることに留意されたい。また、下記の説明では具体的な回路の構成素子などの多くの特定事項を示しているが、これは本発明の全般的な理解を容易にするために示しているだけであり、このような特定事項がなくても本発明を実施できることは当業者には自明である。そして、本発明を説明するに当って、関連した公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の趣旨を不明確にすると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る色温度変換装置１００の構成図であり、該装置は、変換対象画素判断部１１０、変換対象範囲決定変数計算部１２０、変換対象範囲決定変数および調節因子保存部１３０、ユーザー設定色温度と基本温度との比較部１４０、サンプル輝度別色温度別対応色座標ルックアップテーブル１５０、ユーザー設定色温度対応色座標計算部１６０、該当輝度の基本色温度対応色座標計算部１７０、輝度別基本色温度対応色座標ルックアップテーブル１８０、色座標変換部１９０から構成される。

図１を参照して説明すると、変換対象画素判断部１１０は、外部装置から入力された画素の輝度信号および色差信号よりなる画像信号、および変換対象範囲決定変数計算部１２０から入力された変換対象範囲決定変数を利用して、該当する画素が変換対象範囲内に存在するかどうかを判定し、その判定に基づき該当画像の色温度が変換対象であるかどうかを判断する。以下、変化対象範囲が二次曲線、特に楕円である場合について記述する。

変換対象範囲決定変数計算部１２０は、外部装置から入力された画素の輝度信号および色差信号よりなる画像信号、並びに変換対象範囲決定変数および調節因子保存部１３０から入力された情報を用いて返還対象範囲決定変数を計算し、その計算結果を変換対象画素判断部１１０に出力する。
変換対象範囲決定変数および調節因子保存部１３０は、変換対象範囲を決定するための変数および各種調節因子を保存しており、これらの各種変数および調節因子を前記変換対象範囲決定変数計算部１２０に出力する。
ユーザー設定色温度と基本温度比較部１４０は、ユーザーが設定した色温度と画像ディスプレイ装置の基本色温度とを比較する。前記比較結果によって、ユーザー設定色温度対応色座標計算部１６０と該当輝度の基本色温度対応色座標計算部１７０とが選択的に動作する。

サンプル輝度別色温度別対応色座標ルックアップテーブル１５０は、画像ディスプレイ装置の特性に基づくサンプル輝度別複数の色温度と、前記色温度に相当する色座標空間上の色座標とを保存している。
ユーザー設定色温度対応色座標計算部１６０は、サンプル輝度別色温度別対応色座標ルックアップテーブル１５０、ユーザーが設定した色温度、および基本色温度を参照して現在処理対象画素の輝度信号、色差信号に対応する変換目標色座標を計算する。
一方、該当輝度の基本色温度対応色座標計算部１７０は、輝度別基本色温度対応色座標ルックアップテーブル１８０、ユーザーが設定した色温度、および基本色温度を参照して現行の処理対象画素の輝度信号および色差信号に対応する変換目標色座標を計算する。
輝度別基本色温度対応色座標ルックアップテーブル１８０は、基本色温度および基本色温度に対応した画素の輝度による色座標を保存している。
色座標変換部１９０は、変換対象範囲および該範囲に含まれた画素（現行の画素を含む）が変換対象範囲の中心に沿って自動的に移動可能なように、該範囲の中心を変換目標色座標に移動させることによって、現行の画素の色温度を変換する。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る色温度変換方法のフローチャートであり、変換対象範囲決定変数計算段階（Ｓ２１０）と、変換対象画素判断段階（Ｓ２２０）と、ユーザー設定色温度および基本色温度比較段階（Ｓ２３０）と、該当輝度の基本色温度対応色座標計算段階（Ｓ２４０）と、色座標変換段階（Ｓ２５０）とを含む。
図１および２を参照して説明すると、先ずＳ２００段階では、外部から輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ、Ｃｒよりなる画像信号が入力されると、変換対象範囲決定変数計算部１２０が、変換対象範囲決定変数及び調節因子保存部１３０から情報を受け取って、該当画素に対応する変換範囲決定変数を計算する。このような変換対象範囲決定変数および調節因子保存部１３０に保存される変数は、楕円長軸長調節因子、楕円短軸長調節因子、楕円長軸のＸ軸に対する回転角度、および輝度スケーリング因子などで構成でき、表１にこれらの変数の例を示す。

変換対象の範囲を決定するための変数を計算する段階（Ｓ２１０）では、表１の因子を用いて変換対象決定変数を計算する。以下にＳ２１０段階を詳細に説明する。
（１）まず、楕円長軸の基本長Ｂａｓｅ＿Ｄｉｓｔを計算する。長軸の基本長Ｂａｓｅ＿Ｄｉｓｔは次のように定義される。

式中、ｋは定数であり、Ｙは入力された画素の輝度を表す。
（２）次いで、楕円の長軸長ａは調節因子αを乗算して次のように計算する。

（３）そして、楕円の短軸長ｂは調節因子βを乗算して次のように計算する。

（４）次いで、楕円長軸長に対する回転角度θから回転行列の係数値を次の数式４および５で求める。

（５）また、楕円長軸長の自乗値の逆数を、以下の式を用いて計算する。

（６）逆楕円短軸長の自乗値の逆数を、以下の式を用いて計算する。

変換対象画素判断段階（Ｓ２２０）では、変換対象画素判断部１１０で計算された変換対象範囲を決定するための変数を利用して、入力された画素が変換対象画素であるかどうかを判断する。以下、Ｓ２２０段階を詳細に説明する。
（１）先ず、処理する画像を受け取り、受け取った画像を１画素ずつ処理する。
（２）次いで、変換対象範囲決定変数計算部１２０で計算された変数ｍ₁、ｍ₂、ｆ、ｇを受け取る。
（３）そして、受け取った画素の色Ｐ（ｘ，ｙ）を回転させた座標値Ｐ₁（ｐ_1x，ｐ_1y）を以下の式で求める。

（４）最後に、受け取った画素であるＰ（ｘ，ｙ）が変換対象画素であるかどうかを次の数式１０により検査する。すなわち、数式１０を満足すれば（図２のＳ２２０で「はい」）、入力された画素は変換対象であり、そうでない場合（「いいえ」）は変換対象画素ではないと判断する。「はい」の場合には次の画素を処理する段階に進む。

ユーザー設定色温度と基本色温度との比較段階（Ｓ２３０）では、ユーザー設定色温度と基本温度との比較部１４０で、ユーザー設定色温度Ｔ_uと画像ディスプレイ装置の基本色温度Ｔ_wを受け取り、これらを比較する。ユーザー設定色温度は、色温度装置の外部から入力される値であり、基本色温度値は、本発明による装置の特定の位置（例えば、保存部）に保存された値であり、後述する輝度別基本色温度対応色座標ルックアップテーブル１８０がこの値の保存部となる。

前記比較結果において、もしユーザー設定色温度Ｔ_uと画像ディスプレイ装置の基本色温度Ｔ_wとが異なる場合には（図２のＳ２３０で「いいえ」）、前記ユーザー設定色温度Ｔ_uを基準に変換目標色座標をＳ２７０段階で算出する。
しかし、ユーザー設定色温度Ｔ_uと画像ディスプレイ装置の基本色温度Ｔ_wとが等しい場合ならば（「はい」）、予め設定されて保存された基本色温度Ｔ_wを基準に変換目標色座標をＳ２４０段階で算出する。

ユーザー設定色温度対応色座標計算段階（Ｓ２７０）では、ユーザー設定色温度対応色座標計算部１７０が、サンプル輝度別色温度別対応色座標ルックアップテーブル１５０およびユーザー設定色温度を参照して、現在処理対象画素の輝度信号、色差信号に対応する変換目標色座標を計算する。表２は、サンプル輝度別色温度別対応色座標ルックアップテーブル１５０の例を示しており、この表を参照して、変換目標色座標を計算する過程を以下に詳細に説明する。

（１）先ず、サンプル輝度別色温度別対応色座標ルックアップテーブル１５０から以下の式を満足する２つのサンプル輝度信号Ｙ_l、Ｙ_hを探索する。

式中、サンプル輝度信号Ｙ_l、Ｙ_hは所定の値であり、８ビットデータで０〜２５５の値を取るならば、ルックアップテーブル１５０は１６個のサンプル輝度信号を保存し、一連のサンプル輝度の値の差はそれぞれ１６となる。すなわち、０、１６、３２、４８などの値となる。この場合、もし入力された画素の輝度Ｙが３７の値になるならば、Ｙ_l＝３２、Ｙ_h＝４８となる。
（２）次いで、サンプル色温度別対応色座標ルックアップテーブル１５０から以下の式を満足する２つのサンプル色温度値Ｔ_l、Ｔ_hを探索する。

（３）そして、２つのサンプル輝度信号Ｙ_l、Ｙ_hに対してそれぞれユーザー設定色温度Ｔ_uに該当する色座標を次のように補間法で求める。１つのサンプル輝度でＴ_l、Ｔ_hに該当する色座標をそれぞれ（Ｃｂ_Tl，Ｃｒ_Tl）、（Ｃｂ_Th，Ｃｒ_Th）とする時、Ｔ_uに該当する色座標（Ｃｂ_Tu，Ｃｒ_Tu）は次のように２つの色温度とユーザー設定色温度との差によって加重値を求め、これを利用して色座標補間することにより求められる。この時の加重値Ｗ_tlおよびＷ_thは、以下の数式１３および１４を用いて求め、目標色座標Ｃｂ_tuおよびＣｒ_tuは数式１５、１６を用いて求める。このような概念を理解するために、色温度による色座標補間の図式的表現を図３に示す。

（４）（３）の過程を通じて２つのサンプル輝度信号Ｙ₁、Ｙ_hに対してそれぞれ求められたユーザー設定色温度Ｔ_uに該当する色座標をそれぞれ（Ｃｂ_Tu＿yl，Ｃｒ_Tu＿yl）、（Ｃｂ_Tu＿yh，Ｃｒ_Tu＿yh）とする時、入力画素の輝度信号Ｙに対応するユーザー設定色温度対応Ｔ_uに対応する色座標は、２つのサンプル輝度信号と入力画素の輝度信号Ｙとの差によって加重値を求め、それを利用して色座標補間することにより求められる。この時に求められる色座標が変換目標色座標となる。この時の加重値Ｗ_ylおよびＷ_yhは以下の数式１７および１８を用いて求め、目標色座標Ｃｂ_TuおよびＣｒ_Tuは数式１９および２０を用いて求める。図４には、このような輝度による色座標補間の概念を図式化して表している。

該当輝度の基本色温度対応色座標計算段階（Ｓ２４０）では、該当輝度の基本色温度対応色座標計算部１７０が、輝度別基本色温度対応色座標ルックアップテーブル１８０を参照して現行の処理対象画素の輝度信号および色差信号に対応する変換目標色座標を計算する。表３は、輝度別基本色温度対応色座標ルックアップテーブル１８０の例を示す。
以下、該当輝度の基本色温度対応色座標計算部１７０での変換目標色座標を計算する過程を以下に詳細に説明する。

（１）先ず、輝度別基本色温度対応色座標ルックアップテーブル１８０から以下の式を満足する２つのサンプル輝度信号Ｙ_l＿dt、Ｙ_h＿dtを捜索する。

式中、サンプル輝度信号Ｙ_l＿dt、Ｙ_h＿dtは所定の値であり、８ビットデータで０〜２５５の値を取るならば、ルックアップテーブル１８０は１６個のサンプル輝度信号を保存し、一連のサンプル輝度の値の差はそれぞれ１６となる。すなわち、０、１６、３２、４８などの値となる。すなわち、０、１６、３２、４８などの値で構成できる。この場合、もし、Ｙが３７となるならば、Ｙ_l＿dt＝３２、Ｙ_h＿dt＝４８となる。
（２）次いで、２つのサンプル輝度信号Ｙ_l＿dt、Ｙ_h＿dtと入力された画素の輝度信号Ｙとの差によって加重値を求め、これを利用して色座標補間して変換目標色座標Ｔｕ（Ｃｂ_Tu，Ｃｒ_Tu）を求める。この時の加重値Ｗ_yl＿dtおよびＷ_yh＿dtは以下の数式２２および２３を用いて求め、目標色座標Ｃｂ_TuおよびＣｒ_Tuは数式２４および２５を用いて求める。

もし、輝度別基本色温度対応色座標ルックアップテーブル１８０が、装置で処理可能な何れかの輝度（例えば、８ビットデータを扱う場合、０〜２５５の何れかの輝度）に対して基本色温度対応色座標で構成されているならば、該当輝度の基本色温度対応色座標計算段階で、単に輝度別基本色温度対応色座標ルックアップテーブル１８０を参照して該当輝度に対応する色座標値を直接得ることが可能である。この場合、データの保存のための保存空間の一部拡張が必要となるが、前記の（１）および（２）の過程を行う必要がないという利点がある。

再び図２を参照すると、色座標変換段階（Ｓ２５０）では、色座標変換部１９０が変換目標色座標に変換範囲の原点を移すことによって、入力画素に対して行う色座標変換を行う。以下にその過程を詳細に説明する。説明の便宜上、色座標上のＣｂ、Ｃｒをそれぞれｘ、ｙに置換して説明する。
（１）先ず、入力画素の座標値Ｐ（ｘ，ｙ）が双方共に０であるかどうかを判断する。もし、双方共に０ならば、すなわち、ｘ＝ｙ＝０ならば、変換された座標Ｐ’（ｘ’，ｙ’）は変換目標色座標のＴ_u（Ｃｂ_Tu，Ｃｒ_Tu）に単純に代替され、すなわち、ｘ’＝Ｃｂ_Tu、ｙ’＝Ｃｒ_Tuとして以下の過程は行わず、次の画素の処理段階に進む。その他の場合には以下の段階を行う。
（２）原点からＰ₁（ｐ_1x，ｐ_1y）を通る直線が楕円の境界と一致する点までの距離ｒを以下の数式で計算する。

式中、Ｂ＝ｐ₁ｙ／ｐ₁ｘと定義され、入力画素の座標と原点とをつなぐ直線の方程式をｙ＝Ｂｘとする時、その傾斜度がＢに該当する。もし、ｐ_1x＝０（ｐ_1y≠０）ならばｒ＝１／ｇとし、ｐ_1y＝０（ｐ_1x≠０）ならばｒ＝１／ｆとする。一方、（ｘ_c，ｙ_c）は直線と楕円とが一致する交点の座標である。
（３）そして、色座標変化量加重値であるｗ_m値を以下の式を用いて計算する。

式中、Ｐ（ｘ，ｙ）は入力画素の色座標に相当する。
（４）また、変換された座標Ｐ’（ｘ’，ｙ’）を以下の数式を用いて計算する。変換目標色座標Ｔ（ｘ_t，ｙ_t）＝Ｔ_u（Ｃｂ_Tu，Ｃｒ_Tu）であり、前の段階で求めた値である。

Ｓ２６０段階では、色座標変換段階以後にあらゆる画素が処理されたかどうかを判定し、あらゆる画素が処理されたならば（図２のＳ２６０の「はい」）、前記の過程を終了し、処理する画素が残っている場合には（「いいえ」）、あらゆる画素が処理されるまで前記の過程を反復する。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る色温度変換装置５００の構成図であり、変換対象画素判断部５１０と、変換対象範囲決定変数計算部５２０と、変換対象範囲決定変数および調節因子保存部５３０と、ユーザー設定色温度と基本色温度との比較部５４０と、サンプル輝度別色温度別対応色座標ルックアップテーブル５５０と、ユーザー設定色温度対応色座標計算部５６０と、輝度別基本色温度対応色座標ルックアップテーブル５８０と、色座標変換部５９０とから構成される。

第２の実施形態では、図１に示した第１の実施形態と比較して該当輝度の基本色温度対応色座標計算部１７０が削除されたこと以外には同一である。ただし、第１の実施形態の装置と同様に機能するためには輝度別基本色温度対応色座標ルックアップテーブル５８０は、入力可能なあらゆる輝度に対応した基本色温度対応色座標を有する必要がある。

図６は、本発明の第３の実施形態に係る色温度変換装置６００の構成図であり、変換対象画素判断部６１０と、変換対象範囲決定変数計算部６２０と、変換対象範囲決定変数および調節因子保存部６３０と、該当輝度の基本色温度対応色座標計算部６４０と、輝度別基本色温度対応色座標ルックアップテーブル６５０と、色座標変換部６９０とから構成される。

図６を参照して説明すると、第１の実施形態の色温度変換装置から、ユーザー設定色温度と基本色温度との比較部１４０、ユーザー設定色温度対応色座標計算部１６０、サンプル輝度別色温度別対応色座標ルックアップテーブル１５０が除外され、輝度別基本色温度対応色座標ルックアップテーブル６５０は表３の内容のうち基本色温度部分が除外されたものである。
表４に、輝度別基本色温度対応色座標ルックアップテーブル６５０に保存された内容を示す。

図７は、第３の実施形態に係る色座標変換方法を示すフローチャートであり、該方法は図６に示す装置によって行われ、変換対象範囲決定変数を計算する段階（Ｓ７１０）と、入力画素が変換対象であるかどうかを判断する段階（Ｓ７２０）と、該当輝度の基本色温度対応色座標計算段階（Ｓ７３０）と、色座標変換段階（Ｓ７４０）とを含む。

図７に示した色温度変換方法は、前記した図２の方法と基本的に類似している。図７で記述された段階は、ユーザー設定色温度に基づいて色変換を行わずに、単に入力画素の色温度をその入力画素の輝度に基づいて変換する。

図８および図９は、ＭＭＰＥ（Moving of Mass Point in Ellipse）を用いて入力された画素の色座標変換関係の理解を容易にするための図面であり、図８は、ユーザー設定色温度に対応して入力される画素の色座標変換関係を示し、図９は、図７で距離ｒを求めるための過程を示す図面である。

先ず、図８を参照して説明すると、入力された画像の画素の色座標をＰ＝（ｘ，ｙ）とする時、変換後の色座標Ｐ’＝（ｘ’，ｙ’）を捜索する過程を、数式を用いて説明する。
図８および図９を参照すれば、変換目標色座標Ｒ’および入力された画素の色座標Ｐがいずれも変換対象領域７００内に存在する場合、入力された画素の色座標Ｐに相応する変換された色座標Ｐ’の計算が可能である。
基準色座標Ｒと変換目標色座標Ｒ’との距離ｓと、色座標変換後の色座標Ｐ’との距離
は以下の式で求められる。

式中のａは以下の数式３０で表すことができる。

式中、

であるので、変換後の色座標Ｐ’を以下の数式３１で表すことができる。

数式３１から分かるように、結局Ｐ’は、Ｒ、Ｒ’、Ｐおよびｒにより決定されるので、毎回入力される画素の変換された色座標を求めるためにはｒを計算する必要がある。もし、変換対象領域７００が円である場合にはｒはあらゆる角度で同一であり、その大きさは円の半径と同一なので計算がさらに容易になる。

図９は、ｒを求めるために、（１）所定の回転角度で傾いた変換対象領域である楕円８００の原点を中心に移動させ、（２）楕円の長軸をｘ軸と、楕円の短軸をｙ軸と平行にした後（８１０）、（３）直線８２１との交点を通じて距離ｒを求める過程（８２０）を示した図面である。
符号８２０で、楕円の方程式はｆｘ²＋ｇｙ²＝１であり、ここで、ｆ＝１／ａ²、ｇ＝１／ｂ²であり、一方、Ｐ₁は入力された画素Ｐを所定の角度だけ回転させた画素である。
原点および変換された後の色座標値を通る直線８２１と楕円との交点を（ｘ_c，ｙ_c）と仮定する。距離ｒは次のように計算できる。

以上、本発明の望ましい実施形態について詳細に記述したが、当業者ならば添付の特許請求の範囲に定義された本発明の趣旨および範囲を逸脱せずに本発明を多様に変形または変更できることが理解できるであろう。また、前記色温度変換方法は、様々な形態で実装可能であり、例えばコンピュータで実行可能なプログラムで実装されてもよい。

本発明は、画像表示装置の技術分野に好適に利用される。

本発明の第１の実施形態に係る色温度変換装置の構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る色温度変換方法のフローチャートである。 本発明の第１の実施形態における、色温度による色座標補間概念を示す図面である。 本発明の第１の実施形態における、入力された画素の輝度による色座標補間概念を示す図面である。 本発明の第２の実施形態に係る色温度変換装置の構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る色温度変換装置の構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る色温度変換方法のフローチャートである。 ユーザー設定色温度に対応して入力される画素の色座標変換関係を示す図面である。 図８での距離ｒを求めるための過程を示す図面である。

Claims (15)

1. ユーザーが設定した色温度と予め記憶されているサンプル輝度別の基本色温度とを比較し、入力された画像の色温度を補正することにより、画像表示装置の色温度を制御する色温度変換装置による色温度変換方法であって、
   画像信号の２つの色差成分により定義される色座標系において２次曲線を定義する変数を導出するための複数の係数が登録される第１テーブルと、前記画像表示装置の表示特性である輝度値と色温度値との対に対応して２つの色差値が登録される第２テーブルとを前記色温度変換装置の記憶手段に記憶する段階と、
   入力された画像信号の輝度値と前記第１テーブルに含まれる係数とに基づいて、前記２次曲線を定義する変数を、前記色温度変換装置の第１算出手段が算出する段階と、
   前記入力された画像信号の２つの色差値からなる座標値が前記算出された変数により定義される２次曲線内に存在するかを、前記色温度変換装置の判定手段が判定する段階と、
   前記入力された画像信号の２つの色差値からなる座標値が前記算出された変数により定義される２次曲線内に存在すると判定された場合、ユーザーにより設定された色温度と前記基本色温度とを、前記色温度変換装置の比較手段が比較する段階と、
   前記ユーザーが設定した色温度と前記基本色温度とが異なる場合、前記第２テーブルを参照して、前記入力された画像信号の輝度値に類似する２つのサンプル輝度値と前記ユーザにより設定された色温度値に類似する２つのサンプル色温度値とを決定し、前記決定された２つのサンプル色温度値と前記ユーザにより設定された色温度値とにより定義される２つの色温度の加重値を算出し、前記算出された２つの色温度加重値と前記算出された２つのサンプル輝度値にそれぞれ対応する２つの色差値との線形結合により２つの中間の色差値を算出し、前記決定された２つのサンプル輝度値と前記入力された画像信号の輝度値とにより定義される２つの輝度の加重値を算出し、前記算出された２つの輝度加重値と前記算出された２つの中間色差値との線形結合により２つの最終的な色差値を、前記色温度変換装置の第２算出手段が算出する段階と、
   前記算出された２つの最終的な色差値からなる座標に前記色座標系の原点を移動させることにより、前記入力された画像信号の２つの色差値を、前記色温度変換装置の変換手段が変換する色座標変換段階と、
   を含むことを特徴とする色温度変換方法。
2. 前記第１テーブルは、前記２次曲線が楕円である場合に、前記入力された画像信号の輝度値と乗算して前記楕円の長軸の基本長を算出するための輝度スケーリング因子と、前記算出された長軸の基本長と乗算して前記楕円の長軸長を算出するための調節因子と、前記算出された長軸長と乗算して前記楕円の短軸長を算出するための調節因子とを含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の色温度変換方法。
3. 前記第１テーブルは、前記楕円の長軸の前記色座標系のＸ軸に対する回転角度を更に含み、
   前記判定する段階は、前記回転角度による正弦値と余弦値とからなる２つの回転係数と前記入力された画像の画素の２つの色差値との線形結合により得られる２つの回転された色差値の自乗値と、前記楕円の長軸長と短軸長とによる２つの変数との線形結合により得られる値が所定値を超えるか否かを判定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の色温度変換方法。
4. 前記決定された２つのサンプル輝度値は、前記第２テーブルに登録される輝度値のうち、前記入力された画像信号の輝度値よりも高い輝度値のなかで該画像信号の輝度値に最も近い輝度値と、該画像信号の輝度値よりも低い輝度値のなかで該画像信号の輝度値に最も近い輝度値とからなり、
   前記決定された２つのサンプル色度値は、前記第２テーブルに登録される色度値のうち、前記ユーザにより設定された色温度値よりも高い色温度値のなかで該設定された色温度値に最も近い色温度値と、該設定された色温度値よりも低い温度値のなかで該設定された色温度値に最も近い色温度値とからなる、
   ことを特徴とする請求項１記載の色温度変換方法。
5. 前記記憶手段は、輝度値に対応して２つの色差値が登録される第３テーブルを記憶しており、
   前記比較する段階において前記ユーザーが設定した色温度と前記基本色温度とが等しい場合に、
   前記第３テーブルを参照して、前記入力された画像信号の輝度値に類似する２つのサンプル輝度値を決定し、前記決定された２つのサンプル輝度値と前記入力された画像信号の画素の輝度値とにより定義される２つの輝度の加重値を算出し、前記算出された２つの輝度加重値と前記算出された２つのサンプル輝度値にそれぞれ対応する２つの色差値との線形結合により２つの最終的な色差値を、前記色温度変換装置の第３算出手段が算出する段階を更に含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の色温度変換方法。
6. 前記第３のテーブルは、前記色温度変換装置に入力可能な全ての輝度値のそれぞれに対応する２つの色差値を登録しており、
   前記比較する段階において前記ユーザーが設定した色温度と前記基本色温度とが等しい場合に、
   前記入力された画像信号の輝度値に対応する２つの色差値を２つの最終的な色差値として、前記色温度変換装置の読み出し手段が読み出す段階を更に含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の色座標変換方法。
7. 前記色座標変換段階は、
   前記２次曲線である楕円の中心を前記色座標系の原点に移動させる段階と、
   前記楕円及び前記入力された画像の２つの色差値を、前記楕円の長軸の前記色座標系のＸ軸に対する回転角度に従ってそれぞれ回転させ、前記楕円の長軸と前記座標系のＸ軸を平行にし、前記楕円の短軸と前記座標系のＹ軸を平行にする段階と、
   前記色座標系の原点と前記回転角度で回転された前記入力された画像信号の色差値からなる座標とを通過する直線と、前記二次曲線との交点を算出する段階と、
   前記交点と前記色座標系の原点との距離を算出する段階と、
   前記算出された距離と前記入力された画像信号の２つの色差値の大きさとの差により定義される加重値と、前記２つの最終的な色差値とを乗算し、乗算結果と前記入力された画像信号の２つの色差値とを加える段階と、
   を含むことを特徴とする請求項１記載の色温度変換方法。
8. コンピュータに、請求項１乃至７の何れか記載の方法を実行させるための命令を含むコンピュータプログラム。
9. ユーザーが設定した色温度と予め記憶されているサンプル輝度別の基本色温度とを比較し、入力された画像の色温度を補正することにより、画像表示装置の色温度を制御する色温度変換装置であって、
   画像信号の２つの色差成分により定義される色座標系において２次曲線を定義する変数を導出するための複数の係数が登録される第１テーブルと、前記画像表示装置の表示特性である輝度値と色温度値との対に対応して２つの色差値が登録される第２テーブルとを記憶する記憶手段と、
   入力された画像信号の輝度値と前記第１テーブルに含まれる係数とに基づいて、前記２次曲線を定義する変数を算出する第１算出手段と、
   前記入力された画像信号の２つの色差値からなる座標値が前記算出された変数により定義される２次曲線内に存在するかを判定する判定手段と、
   前記入力された画像信号の２つの色差値からなる座標値が前記算出された変数により定義される２次曲線内に存在すると判定された場合、ユーザーにより設定された色温度と前記基本色温度とを比較する比較手段と、
   前記ユーザーが設定した色温度と前記基本色温度とが異なる場合、前記第２テーブルを参照して、前記入力された画像信号の輝度値に類似する２つのサンプル輝度値と前記ユーザにより設定された色温度値に類似する２つのサンプル色温度値とを決定し、前記決定された２つのサンプル色温度値と前記ユーザにより設定された色温度値とにより定義される２つの色温度の加重値を算出し、前記算出された２つの色温度加重値と前記算出された２つのサンプル輝度値にそれぞれ対応する２つの色差値との線形結合により２つの中間の色差値を算出し、前記決定された２つのサンプル輝度値と前記入力された画像信号の輝度値とにより定義される２つの輝度の加重値を算出し、前記算出された２つの輝度加重値と前記算出された２つの中間色差値との線形結合により２つの最終的な色差値を算出する第２算出手段と、
   前記算出された２つの最終的な色差値からなる座標に前記色座標系の原点を移動させることにより、前記入力された画像信号の２つの色差値を変換する色座標変換手段と、
   を備えることを特徴とする色温度変換装置。
10. 前記第１テーブルは、前記２次曲線が楕円である場合に、前記入力された画像信号の輝度値と乗算して前記楕円の長軸の基本長を算出するための輝度スケーリング因子と、前記算出された長軸の基本長と乗算して前記楕円の長軸長を算出するための調節因子と、前記算出された長軸長と乗算して前記楕円の短軸長を算出するための調節因子とを含む、
    ことを特徴とする請求項９記載の色温度変換装置。
11. 前記第１テーブルは、前記楕円の長軸の前記色座標系のＸ軸に対する回転角度を更に含み、
    前記判定手段は、前記回転角度による正弦値と余弦値とからなる２つの回転係数と前記入力された画像の画素の２つの色差値との線形結合により得られる２つの回転された色差値の自乗値と、前記楕円の長軸長と短軸長とによる２つの変数との線形結合により得られる値が所定値を超えるか否かを判定する、
    ことを特徴とする請求項９記載の色温度変換装置。
12. 前記決定された２つのサンプル輝度値は、前記第２テーブルに登録される輝度値のうち、前記入力された画像信号の輝度値よりも高い輝度値のなかで該画像信号の輝度値に最も近い輝度値と、該画像信号の輝度値よりも低い輝度値のなかで該画像信号の輝度値に最も近い輝度値とからなり、
    前記決定された２つのサンプル色度値は、前記第２テーブルに登録される色度値のうち、前記ユーザにより設定された色温度値よりも高い色温度値のなかで該設定された色温度値に最も近い色温度値と、該設定された色温度値よりも低い温度値のなかで該設定された色温度値に最も近い色温度値とからなる、
    ことを特徴とする請求項９記載の色温度変換装置。
13. 前記記憶手段は、輝度値に対応して２つの色差値が登録される第３テーブルを記憶しており、
    前記比較手段による比較において、前記ユーザーが設定した色温度と前記基本色温度とが等しい場合に、
    前記第３テーブルを参照して、前記入力された画像信号の輝度値に類似する２つのサンプル輝度値を決定し、前記決定された２つのサンプル輝度値と前記入力された画像信号の画素の輝度値とにより定義される２つの輝度の加重値を算出し、前記算出された２つの輝度加重値と前記算出された２つのサンプル輝度値にそれぞれ対応する２つの色差値との線形結合により２つの最終的な色差値を算出する第３算出手段を更に備える、
    ことを特徴とする請求項９記載の色温度変換装置。
14. 前記第３のテーブルは、前記色温度変換装置に入力可能な全ての輝度値のそれぞれに対応する２つの色差値を登録しており、
    前記比較手段による比較において、前記ユーザーが設定した色温度と前記基本色温度とが等しい場合に、
    前記入力された画像信号の輝度値に対応する２つの色差値を２つの最終的な色差値として読み出す読み出し手段を更に備える、
    ことを特徴とする請求項９記載の色座標変換装置。
15. 前記色座標変換手段は、
    前記２次曲線である楕円の中心を前記色座標系の原点に移動させ、
    前記楕円及び前記入力された画像の２つの色差値を、前記楕円の長軸の前記色座標系のＸ軸に対する回転角度に従ってそれぞれ回転させ、前記楕円の長軸と前記座標系のＸ軸を平行にし、前記楕円の短軸と前記座標系のＹ軸を平行にし、
    前記色座標系の原点と前記回転角度で回転された前記入力された画像信号の色差値からなる座標とを通過する直線と、前記二次曲線との交点を算出し、
    前記交点と前記色座標系の原点との距離を算出し、
    前記算出された距離と前記入力された画像信号の２つの色差値の大きさとの差により定義される加重値と、前記２つの最終的な色差値とを乗算し、乗算結果と前記入力された画像信号の２つの色差値とを加える、
    を含むことを特徴とする請求項９記載の色温度変換装置。

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