JP6015359B2 - カラー映像信号処理装置、処理方法及び処理プログラム - Google Patents

Description

本発明はカラー映像信号処理装置、処理方法及び処理プログラムに係り、特に色の表現範囲の異なるカラー映像システム間におけるカラー信号変換を行うカラー映像信号処理装置、処理方法及び処理プログラムに関する。

従来の一般的なカラー映像システムは、国際標準規格であるｓＲＧＢ（standard RGB）規格の色の表示を行う前提で設計されている。これに対し、昨今のカラー映像システム機器（ディスプレイ、パーソナルコンピュータ、カラープリンタ、デジタルカメラなど）の性能の向上のため、色の表現範囲（以下、“色域”ともいう）が拡大する傾向にある。

例えば、発光色の色純度の高い発光ダイオード（ＬＥＤ）をバックライトとして用いる液晶パネルを使用した液晶表示装置や、レーザー光源を用いたプロジェクタなどは従来のそれらと比較してかなり広い色域を有している。一方、この状況を受けて、規格面から広色域に対応したAdobe ＲＧＢのような、ｓＲＧＢよりも遥かに広い色空間も提唱され、その規格に準拠したカラー映像システム機器も使用されている。

このように、色域（色空間）が異なる規格に準拠したカラー映像システム機器が混在する状況下においては、色域の異なる機器間でそれぞれ表現されるカラー画像の見た目が変わるため、従来より、それらのカラー画像の見た目が変わらないようにカラーデータを変換するカラー信号変換方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。また、色域を広げるためのカラー信号変換方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０００−１６５６９２号公報 特開２００２−３５９７４８号公報 特開２００３−１５３０２７号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載のカラー信号変換方法は、広い色域のカラーデータを狭い色域のカラーデータに変換してカラー画像の見た目が変化しないようにする方法であり、狭い色域のカラーデータを広い色域のカラーデータに変換することはできない。

一方、特許文献３に記載のカラー信号変換方法では、色域を拡大するカラー信号変換を行うが、その色域拡大において彩度や出力色域幅の値によって線形的に拡張するとしているものの、拡張させる度合いを明度や色相に応じて変化させるプロセスは存在しない。そのため、特許文献３に記載のカラー信号変換方法で全明度・全色相について色飽和が起きないような色域幅を制御しようとすると、拡張させる余裕のある色域の拡張を行うことができず、色域を十分に有効利用することは困難である。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、入力側色域と出力側色域とを予め決定しておくことで、色域を十分に有効利用したカラー信号変換を行い得るカラー映像信号処理装置、処理方法及び処理プログラムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のカラー映像信号処理装置は、ＣＩＥ ｘｙ色度図において、カラー信号変換前のカラー映像信号の基となる２次元の第１の色域を示す第１の多角形の各辺上に、３次元の所定の色空間に変換するために設けた複数の分割点のそれぞれについて、所定の色空間における複数の明度についての彩度と色相を計算して、それらの明度と色相の関数として入力側彩度を構成する入力側彩度・色相計算手段と、ＣＩＥ ｘｙ色度図において、第１の色域よりも広いカラー信号変換後のカラー映像信号の基となる２次元の第２の色域を示す第２の多角形の各辺上に、所定の色空間に変換するために設けた複数の分割点のそれぞれについて、所定の色空間における複数の明度についての彩度と色相を計算して、それらの明度と色相の関数として出力側彩度を構成する出力側彩度・色相計算手段と、出力側彩度を入力側彩度で除して彩度比を計算する彩度比計算手段と、入力される第１の色域のカラー映像信号の所定の色空間における色相と彩度を画素単位に計算する色相・彩度計算手段と、色相・彩度計算手段により計算された色相及び彩度と、彩度比計算手段により計算された彩度比とに基づいて決定した倍率を、色相・彩度計算手段により色相と彩度とが計算されたカラー映像信号の色度に乗じて、そのカラー映像信号の色域拡大色信号を出力する色域拡大手段と、色域拡大色信号を第２の色域の出力カラー映像信号に変換して出力する出力変換手段とを備えることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するため、本発明のカラー映像信号処理方法は、ＣＩＥ ｘｙ色度図において、カラー信号変換前のカラー映像信号の基となる２次元の第１の色域を示す第１の多角形の各辺上に、３次元の所定の色空間に変換するために設けた複数の分割点のそれぞれについて、所定の色空間における複数の明度についての彩度と色相を計算して、それらの明度と色相の関数として入力側彩度を構成する入力側彩度・色相計算ステップと、ＣＩＥ ｘｙ色度図において、第１の色域よりも広いカラー信号変換後のカラー映像信号の基となる２次元の第２の色域を示す第２の多角形の各辺上に、所定の色空間に変換するために設けた複数の分割点のそれぞれについて、所定の色空間における複数の明度についての彩度と色相を計算して、それらの明度と色相の関数として出力側彩度を構成する出力側彩度・色相計算ステップと、出力側彩度を入力側彩度で除して彩度比を計算する彩度比計算ステップと、入力される第１の色域のカラー映像信号の所定の色空間における色相と彩度を画素単位に計算する色相・彩度計算ステップと、色相・彩度計算ステップにより計算された色相及び彩度と、彩度比計算ステップにより計算された彩度比とに基づいて決定した倍率を、色相・彩度計算ステップにより色相と彩度とが計算されたカラー映像信号の色度に乗じて、そのカラー映像信号の色域拡大色信号を出力する色域拡大ステップと、色域拡大色信号を第２の色域の出力カラー映像信号に変換して出力する出力変換ステップとを含むことを特徴とする。

また、上記の目的を達成するため、本発明のカラー映像信号処理プログラムは、コンピュータに、ＣＩＥ ｘｙ色度図において、カラー信号変換前のカラー映像信号の基となる２次元の第１の色域を示す第１の多角形の各辺上に、３次元の所定の色空間に変換するために設けた複数の分割点のそれぞれについて、所定の色空間における複数の明度についての彩度と色相を計算して、それらの明度と色相の関数として入力側彩度を構成する入力側彩度・色相計算機能と、ＣＩＥ ｘｙ色度図において、第１の色域よりも広いカラー信号変換後のカラー映像信号の基となる２次元の第２の色域を示す第２の多角形の各辺上に、所定の色空間に変換するために設けた複数の分割点のそれぞれについて、所定の色空間における複数の明度についての彩度と色相を計算して、それらの明度と色相の関数として出力側彩度を構成する出力側彩度・色相計算機能と、出力側彩度を入力側彩度で除して彩度比を計算する彩度比計算機能と、入力される第１の色域のカラー映像信号の所定の色空間における色相と彩度を画素単位に計算する色相・彩度計算機能と、色相・彩度計算機能により計算された色相及び彩度と、彩度比計算機能により計算された彩度比とに基づいて決定した倍率を、色相・彩度計算機能により色相と彩度とが計算されたカラー映像信号の色度に乗じて、そのカラー映像信号の色域拡大色信号を出力する色域拡大機能と、色域拡大色信号を第２の色域の出力カラー映像信号に変換して出力する出力変換機能とを実現させることを特徴とする。

本発明によれば、入力側色域と出力側色域とを予め決定しておくことで、色域拡大の倍率を入力カラー映像信号の明度・色相に応じて決定することができ、色域を十分に有効利用したカラー信号変換を行うことができる。

本発明のカラー映像信号処理装置の一実施の形態のブロック図である。 図１の実施の形態の動作説明用フローチャートである。 入力側色域と出力側色域の一例を示すＣＩＥ ｘｙ色度図である。 図１により決定される倍率の説明図である。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は、本発明に係るカラー映像信号処理装置の一実施形態のブロック図を示す。図１に示すカラー映像信号処理装置の構成は、ハードウェア的には、任意のコンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、その他の大規模集積回路（ＬＳＩ）で実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現される。図１ではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図１に示すカラー映像信号処理装置１００は、大別すると、信号処理対象の狭い色域の入力カラー映像信号に対して実際の信号処理を行って広い色域のカラー映像信号を得る信号処理部Ａと、信号処理部Ａで色域拡大のために用いる入出力の彩度比を予め計算して用意しておく入出力彩度比計算部Ｂとからなる。ここでは狭い色域の入力カラー映像信号として、Ｄ６５光源下のｓＲＧＢ色空間の三原色映像信号（以下、ＲＧＢ映像信号という）を用いる場合を例にとって説明する。また、広い色域の出力カラー映像信号として、Adobe ＲＧＢ色空間のＲＧＢ映像信号を用いる場合を例にとって説明する。

信号処理部Ａは、ＲＧＢ→リニアＲＧＢ変換部１０１、リニアＲＧＢ→ＣＩＥ ＸＹＺ変換部１０２、ＣＩＥ ＸＹＺ→Ｌ^*ａ^*ｂ^*変換部１０３、色相・彩度計算部１０４、ａ^*ｂ^*倍率決定部１０５、ａ^*ｂ^*拡大部１０９、Ｌ^*ａ^*ｂ^*→ＣＩＥ ＸＹＺ変換部１１０、ＣＩＥ ＸＹＺ→リニアＲＧＢ変換部１１１、及びリニアＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１１２からなる。

ＲＧＢ→リニアＲＧＢ変換部１０１は、信号処理対象の狭い色域の入力カラー映像信号であるＲＧＢ映像信号が供給され、そのＲＧＢ映像信号に対してデジタル処理のために一般的な正規化とガンマ補正を行ってリニアＲＧＢ信号に変換する。リニアＲＧＢ→ＣＩＥ ＸＹＺ変換部１０２は、リニアＲＧＢ信号を国際照明委員会（ＣＩＥ）が策定したＣＩＥ ＸＹＺ色空間（以下、表色系ともいう）の色信号に変換する。ＣＩＥ ＸＹＺ色空間は、ｓＲＧＢ色空間を後述する他の色空間（ここでは、例えばＬ^*ａ^*ｂ^*色空間）に変換するときの中間の作業色空間として用いられる。ＣＩＥ ＸＹＺ→Ｌ^*ａ^*ｂ^*変換部１０３は、ＣＩＥ ＸＹＺ色空間の色信号をＬ^*ａ^*ｂ^*色空間の色信号に変換する。色相・彩度計算部１０４は、ＣＩＥ ＸＹＺ→Ｌ^*ａ^*ｂ^*変換部１０３から供給されるＬ^*ａ^*ｂ^*色空間の色信号を、公知の計算式によりＬ^*ａ^*ｂ^*表色系の彩度Ｃ^*と色相ｈとを計算する。

ａ^*ｂ^*倍率決定部１０５は、本実施の形態の要部をなすブロックで、後述する彩度比計算部１０８から供給される彩度比と、色相・彩度計算部１０４から供給される彩度Ｃ^*及び色相ｈとを用いて、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系の色度図の色度ａ^*、ｂ^*の倍率を計算する。なお、色度ａ^*、ｂ^*は、色相と彩度とを示す。ａ^*ｂ^*拡大部１０９は、ａ^*ｂ^*倍率決定部１０５により決定された倍率を、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系の色度図の色度ａ^*、ｂ^*の各座標値に乗じて実際の映像（すなわち、入力ＲＧＢ映像信号）の色域拡大を行う。

Ｌ^*ａ^*ｂ^*→ＣＩＥ ＸＹＺ変換部１１０は、ａ^*ｂ^*拡大部１０９で色域が拡大されたＬ^*ａ^*ｂ^*色空間の色信号を、中間の作業色空間であるＣＩＥ ＸＹＺ色空間の色信号に変換する。ＣＩＥ ＸＹＺ→リニアＲＧＢ変換部１１１は、ＣＩＥ ＸＹＺ色空間の色信号に対し所定の演算を行ってリニアＲＧＢ信号に変換する。リニアＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１１２は、リニアＲＧＢ信号に対し所定の演算を行ってＲＧＢ信号に変換する。この変換後のＲＧＢ信号は、入力映像信号に対して色域の拡大された映像信号である。

色相・彩度計算部１０４は、本発明において、入力される第１の色域のカラー映像信号の色相と彩度を画素単位に計算する色相・彩度計算手段を構成する。また、ａ^*ｂ^*倍率決定部１０５及びａ^*ｂ^*拡大部１０９は、本発明において、色相・彩度計算手段により計算された色相及び彩度と、後述する彩度比とに基づいて決定した倍率を、色相・彩度計算手段により色相と彩度とが計算されたカラー映像信号の色度に乗じて、そのカラー映像信号の色域拡大色信号を出力する色域拡大手段を構成する。また、Ｌ^*ａ^*ｂ^*→ＣＩＥ ＸＹＺ変換部１１０、ＣＩＥ ＸＹＺ→リニアＲＧＢ変換部１１１、及びリニアＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１１２は、本発明において色域拡大色信号を第２の色域の出力カラー映像信号に変換して出力する出力変換手段を構成する。

一方、入出力彩度比計算部Ｂは、彩度・色相計算部１０６及び１０７と、彩度比計算部１０８とよりなる。彩度・色相計算部１０６は、ＣＩＥ ｘｙ色度図において信号処理部Ａの入力カラー映像信号の基となる色域を示す多角形の各辺上の複数の点において複数の明度についての彩度と色相を計算して、明度と色相の関数として入力側彩度を構成する。彩度・色相計算部１０７はＣＩＥ ｘｙ色度図において信号処理部Ａの出力カラー映像信号の基となる色域を示す多角形の各辺上の複数の点において複数の明度についての彩度と色相を計算して、明度と色相の関数として出力側彩度を構成する。彩度比計算部１０８は、出力側彩度を入力側彩度で除して、明度と色相の関数である彩度比を計算し、計算した彩度比をａ^*ｂ^*倍率決定部１０５に供給する。

彩度・色相計算部１０６は、ＣＩＥ ｘｙ色度図において、カラー信号変換前のカラー映像信号の基となる第１の色域をなす第１の多角形の各辺上の複数の分割点のそれぞれについて、複数の明度についての彩度と色相を計算して、それらの明度と色相の関数として入力側彩度を構成する、本発明における入力側彩度・色相計算手段を構成する。一方、彩度・色相計算部１０７は、ＣＩＥ ｘｙ色度図において、カラー信号変換前のカラー映像信号の基となる第２の色域をなす第２の多角形の各辺上の複数の分割点のそれぞれについて、複数の明度についての彩度と色相を計算して、それらの明度と色相の関数として出力側彩度を構成する、本発明における出力側彩度・色相計算手段を構成する。また、彩度比計算部１０８は、出力側彩度を入力側彩度で除して彩度比を計算する、本発明における彩度比計算手段を構成する。

次に、本実施の形態のカラー映像信号処理装置１００の動作について、図２のフローチャート、図３のＣＩＥ ｘｙ色度図、図４の倍率決定説明図を併せ参照して更に詳細に説明する。

まず、入出力彩度比計算部Ｂの動作について説明する。彩度・色相計算部１０６に対し、ＣＩＥ ｘｙ色度図において信号処理部Ａの入力ＲＧＢ映像信号の基となる色域（以下、「入力側色域」という）を入力する（ステップＳ１）。一般的には、色域はＣＩＥ ｘｙ色度図において、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの原色点の色度座標(x,y)の入力により指定される。ここでは、入力側色域は、一例として図３に示すＣＩＥ ｘｙ色度図において、Ｄ６５光源下のｓＲＧＢ色空間のＲ点を示すＲ１(0.640，0.330)、Ｇ点を示すＧ１(0.300,0.600)、Ｂ点を示すＢ１(0.150,0.060)を頂点とする実線で示す三角形２０であるものとする。

次に、彩度・色相計算部１０６は、０〜１００の明度について入力側色域外周における彩度を計算する（ステップＳ２）。具体的には、彩度・色相計算部１０６は、まず、Ｄ６５光源下のｓＲＧＢ色空間の三角形２０の３つの辺それぞれの直線の方程式を求め、続いて各辺をそれぞれ例えば１０００分割する。分割するのは、ＣＩＥが策定した略完全な色空間であるＬ^*ａ^*ｂ^*色空間は３次元であり、２次元で表されている上記のＣＩＥ ｘｙ色度図のｓＲＧＢ色空間をこのＬ^*ａ^*ｂ^*色空間に変換するためである。そして、それぞれの分割点について式（１）によりｚを導出する。

ｚ＝１−ｘ−ｙ （１）
ここで、式（１）のｘ，ｙは分割点のｘｙ色度図におけるｘ，ｙ座標の値、ｚはＸＹＺ表色系の３次元色空間におけるｚ座標の値を示す。

続いて、彩度・色相計算部１０６が、明度Ｌ^*を０〜１００の整数単位とし、Ｙを式（２）、式（５）、式（６）、式（７）を基に計算する。このときのＸ、Ｚは式（８）、式（９）で計算する。ここで、下記において、Ｘ、Ｙ、ＺはＣＩＥ ＸＹＺ表色系のＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標の値を示し、Ｘn、Ｙn、Ｚnは基準となっているホワイトポイントのＣＩＥ ＸＹＺでの三刺激値である。また、Ｌ^*はＬ^*ａ^*ｂ^*表色系の明度、ａ^*、ｂ^*はＬ^*ａ^*ｂ^*表色系の色度を示す。

Ｙ＝fy³Yn (fy＞6/29)，Y＝(3/29)³(116fy−16)Yn (fy＜6/29) (2)
Ｘ＝fx³Xn (fx＞6/29)，X＝(3/29)³(116fx−16)Yx (fx＜6/29) (3)
Ｚ＝fz³Zn (fz＞6/29)，Z＝(3/29)³(116fz−16)Zx (fz＜6/29) (4)
fy＝（Ｌ^*＋16）/116 (5)
fx＝fy＋(ａ^*/500） (6)
fz＝fy−(ｂ^*/200） (7)
Ｘ＝xＹ/ｙ (8)
Ｚ＝ｚＹ/y (9)
続いて、彩度・色相計算部１０６が、ＣＩＥ ＸＹＺの各座標値から式（１０）〜式（１４）によりＬ^*ａ^*ｂ^*表色系の座標値に変換する。

Ｌ^*＝116 f(Y/Yn)−16 (10)
ａ^*＝500[f(X/Xn)−f(Y/Yn)] (11)
ｂ^*＝200[f(Y/Yn)−f(Z/Zn)] (12)
ここで
f(t)＝ｔ^1/3 （ｔ＞(6/29)³＝0.008856の場合） (13)
f(t)＝[(29/3)³t＋16]/116 (その他の場合) (14)
ただし、Ｄ６５光源下ではXn＝95.045、Yn＝100、Zn＝108.892
次に、彩度・色相計算部１０６は、入力側色域外周につき彩度を明度・色相についての関数として構成する（ステップＳ３）。具体的には、ステップＳ２において式（１０）で明度Ｌ^*を求めた三角形２０の一つの辺上の各分割点のデータについて、次式により位相すなわち色相ｈ’（単位ラジアン）を計算する。

ｈ’＝atan（ｂ^*／ａ^*） (15)
ただし、式（１５）中、「atan」は逆タンジェントを示す。

続いて、彩度・色相計算部１０６は、式（１５）で計算した色相ｈ’を度換算して色相ｈ（単位°）を得て、その色相ｈが最も整数に近い場合の明度Ｌ^*と色度ａ^*、ｂ^*をその記憶部の配列（またはテーブル）に組み込む。以下同様にして彩度・色相計算部１０６は、前述した三角形２０の３つの辺上の全ての分割点について上記の処理を明度Ｌ^*を変化させて行うことで、色相０°〜３６０°の明度Ｌ^*と色度ａ^*、ｂ^*のテーブルを得る。この結果、彩度は変数を明度Ｌ^*と色相ｈとする配列となる。

このように、本実施の形態では、彩度・色相計算部１０６は、ＣＩＥ ｘｙ色度図において信号処理部Ａの入力ＲＧＢ映像信号の基となる入力側色域を示すＤ６５光源下のｓＲＧＢ色空間の三角形２０の各辺上の複数の分割点において、複数の明度についての彩度と色相を計算して、明度Ｌ^*と色相ｈの関数として入力側彩度を構成する。

次に、彩度・色相計算部１０７に対し、ＣＩＥ ｘｙ色度図において信号処理部Ａの出力ＲＧＢ映像信号の基となる色域（以下、「出力側色域」という）を入力する（ステップＳ４）。ここでは、出力側色域は、一例として図３に示すＣＩＥ ｘｙ色度図において、Adobe ＲＧＢ色空間のＲ点を示すＲ２(0.640，0.340)、Ｇ点を示すＧ２(0.210,0.710)、Ｂ点を示すＢ２(0.150,0.060)を頂点とする一点鎖線で示す三角形２２であるものとする。

次に、彩度・色相計算部１０７は、０〜１００の明度について出力側色域外周における彩度を計算する（ステップＳ５）。このステップＳ５では彩度・色相計算部１０７は、彩度色相計算部１０６によるステップＳ２と同様の処理を行う。続いて、彩度・色相計算部１０７は、出力側色域外周につき彩度を明度・色相についての関数として構成する（ステップＳ６）。このステップＳ６では彩度・色相計算部１０７は、彩度色相計算部１０６によるステップＳ３と同様の処理を行う。

このようにして、本実施の形態では、彩度・色相計算部１０７は、ＣＩＥ ｘｙ色度図において信号処理部Ａの出力ＲＧＢ映像信号の基となる出力側色域を示すAdobe ＲＧＢ色空間の三角形２２の各辺上の複数の分割点において、複数の明度についての彩度と色相を計算して、明度Ｌ^*と色相ｈの関数として出力側彩度を構成する。

次に、彩度比計算部１０８が、明度・色相について出力側色域外周の彩度を入力側色域外周の彩度で除して彩度比を計算する（ステップＳ７）。すなわち、彩度比計算部１０８は、彩度・色相計算部１０７で計算された出力側彩度を彩度・色相計算部１０６で計算された入力側彩度で除して得た彩度比を、明度と色相の関数として計算する。

次に、信号処理部Ａの動作について説明する。ＲＧＢ映像入力端子を介してＲＧＢ→リニアＲＧＢ変換部１０１に実際にカラー信号変換を行いたい狭い色域（ここでは、Ｄ６５光源下のｓＲＧＢの色域）のＲＧＢ映像信号が入力される（ステップＳ８）。すると、ＲＧＢ→リニアＲＧＢ変換部１０１は、入力されたＲＧＢ映像信号に対してデジタル処理のために一般的な正規化とガンマ補正を画素単位に行ってリニアＲＧＢ信号に変換する（ステップＳ９）。

続いて、リニアＲＧＢ→ＣＩＥ ＸＹＺ変換部１０２が、ＲＧＢ→リニアＲＧＢ変換部１０１から供給されるリニアＲＧＢ信号をＣＩＥ ＸＹＺ色空間の色信号に変換する（ステップＳ１０）。ここでは、リニアＲＧＢ→ＣＩＥ ＸＹＺ変換部１０２は、Ｄ６５光源下のｓＲＧＢの色空間のＲＧＢ映像信号を、公知の次式によりＣＩＥ ＸＹＺ色空間のＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標で示される色信号に画素単位に変換する。

Ｘ＝100＊(0.4124＊R＋0.3576＊G＋0.1805＊B） (16)
Ｙ＝100＊(0.2126＊R＋0.7152＊G＋0.0722＊B） (17)
Ｚ＝100＊(0.0193＊R＋0.1192＊G＋0.9505＊B） (18)
続いて、ＣＩＥ ＸＹＺ→Ｌ^*ａ^*ｂ^*変換部１０３が、リニアＲＧＢ→ＣＩＥ ＸＹＺ変換部１０２から供給されるＣＩＥ ＸＹＺ色空間の色信号をＬ^*ａ^*ｂ^*色空間の色信号に変換する（ステップＳ１１）。具体的には、ＣＩＥ ＸＹＺ→Ｌ^*ａ^*ｂ^*変換部１０３は、前記式（１０）〜式（１４）の変換式を用いてＣＩＥ ＸＹＺ色空間の色信号をＬ^*ａ^*ｂ^*色空間の色信号に変換する。

続いて、色相・彩度計算部１０４が、ＣＩＥ ＸＹＺ→Ｌ^*ａ^*ｂ^*変換部１０３により変換されたＬ^*ａ^*ｂ^*色空間の色信号の色相と彩度とを計算する（ステップＳ１２）。色相と彩度の計算は、彩度・色相計算部１０６と同様の計算方法による計算処理にて画素単位に行われる。なお、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系の彩度Ｃ^*は次式で表される。

Ｃ^*＝√{(ａ^*)²＋(ｂ^*)²} (19)
次に、ａ^*ｂ^*倍率決定部１０５は、明度と彩度と彩度比とから倍率を決定する（ステップＳ１３）。すなわち、ａ^*ｂ^*倍率決定部１０５は、色相・彩度計算部１０４から供給されるＬ^*ａ^*ｂ^*色空間の色信号の明度Ｌ^*及び彩度Ｃ^*と、彩度比計算部１０８により計算して得られた彩度比とを用いて、色度ａ^*及びｂ^*の倍率を決定する。この倍率決定について更に図４と共に説明する。

図４は、縦軸が乗数、横軸がＣ^*／Ｃin[L^*,h]である倍率決定説明用グラフで、倍率として候補となる関数の例を示す。ここで、「Ｃ*」は上記の彩度を示し、「Ｃin[L^*,h]」は彩度・色相計算部１０６に入力される入力側色域の彩度を示す。「Ｃin[L^*,h]」は計算されたＬ^*ａ^*ｂ^*色空間の色信号の明度Ｌ^*及び色相ｈによりアクセスされる。また、図４中の「rate[L^*,h]」は彩度比計算部１０８で計算された彩度比を示す。

図４において、Ｉは入力映像の彩度によらず一律に乗数を彩度比rate[L^*,h]とした場合の特性を示す。IIは入力映像の彩度の低い場合には彩度比rate[L^*,h]よりも小さな値の乗数とし、Ｃ^*／Ｃin[L^*,h]の値に比例して乗数が大となる特性を示す。IIIは特性Iと特性IIとの中間の特性で、係数ｋにより変化する特性を示す。

本実施の形態では、ａ^*ｂ^*倍率決定部１０５は、上記の特性IIIが示す乗数を倍率として決定する。すなわち、ａ^*ｂ^*倍率決定部１０５は、彩度比rate[L^*,h]から１を減じた値に係数ｋを乗じた値を最小値とし、彩度比rate[L^*,h]を最大値とする範囲内で、彩度Ｃ^*が高いほど大となる値を倍率として決定する。ただし、上記の特性IIが示す乗数を倍率に決定しても構わない。

次に、ａ^*ｂ^*拡大部１０９が、ａ^*ｂ^*倍率決定部１０５により決定された倍率を、入力されるＬ^*ａ^*ｂ^*色空間の色信号の色度ａ^*、ｂ^*の各座標値に乗じる拡大処理を行う（ステップＳ１４）。これにより、Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間の色信号に変換されている入力ＲＧＢ映像信号の色域が拡大される。

続いて、Ｌ^*ａ^*ｂ^*→ＣＩＥ ＸＹＺ変換部１１０が、ａ^*ｂ^*拡大部１０９で色域が拡大されたＬ^*ａ^*ｂ^*色空間の色信号を、中間の作業色空間であるＣＩＥ ＸＹＺ色空間の色信号に変換する（ステップＳ１５）。具体的にはＬ^*ａ^*ｂ^*→ＣＩＥ ＸＹＺ変換部１１０は、Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間の色信号に対して前記式（２）〜式（７）による演算処理を行ってＣＩＥ ＸＹＺ色空間の色信号に変換する。

続いて、ＣＩＥ ＸＹＺ→リニアＲＧＢ変換部１１１が、ＣＩＥ ＸＹＺ色空間の色信号をリニアＲＧＢ信号に変換する（ステップＳ１６）。ここでは、ＣＩＥ ＸＹＺ→リニアＲＧＢ変換部１１１は、Ｌ^*ａ^*ｂ^*→ＣＩＥ ＸＹＺ変換部１１０から供給されるＣＩＥ ＸＹＺ色空間のＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標で示される色信号を、画素単位に公知の次式によりAdobe ＲＧＢ色空間のＲ点座標、Ｇ点座標、Ｂ点座標で示されるＲＧＢ映像信号に変換する。

Ｒ＝0.01＊(2.0416＊X−0.5650＊Y−0.3447＊Z) (20)
Ｇ＝0.01＊(−1.0199＊X＋1.9171＊Y＋0.0481＊Z) (21)
Ｂ＝0.01＊(0.0340＊X−0.1229＊Y＋1.0014＊Z) (22)
次に、リニアＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１１２が、リニアＲＧＢ映像信号をＲＧＢ映像信号に変換する（ステップＳ１７）。すなわち、リニアＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１１２は、ＣＩＥ ＸＹＺ→リニアＲＧＢ変換部１１１から供給されるAdobe ＲＧＢ色空間のリニアＲＧＢ映像信号に対して、一般的なガンマ変換と定数倍（例えば、ＲＧＢ映像信号が８ビットであれば２５５倍）する処理を行うことで、モニタ画面の表示に適したＲＧＢ映像信号に変換する。

そして、最後にリニアＲＧＢ→ＲＧＢ変換部１１２は、変換後のＲＧＢ映像信号を外部へ出力する（ステップＳ１８）。この出力ＲＧＢ映像信号は、Ｄ６５光源下のｓＲＧＢ色空間の入力ＲＧＢ映像信号よりも色域が拡大されたAdobe ＲＧＢ色空間のＲＧＢ映像信号である。

このように、本実施の形態によれば、入力側色域と出力側色域とをＣＩＥ ｘｙ色度図の座標として予め指定しておくことで、それらの入出力彩度比に基づいて色域拡大し得る倍率を決定することができる。そして、実際の入力カラー映像信号の明度・色相を解析して、その明度・色相に応じた倍率を入力カラー映像信号の色度に乗ずるようにしたため、色域を有効利用したカラー信号変換ができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば明度・色相により倍率そのものを制御する方法や、図４に例示した倍率決定関数とは別の関数を使うようにしてもよい。また、出力側色域は入力側色域よりも色域が拡大している公知の色空間の色域を用いることができる。更に、上記の色域は三角形に限定されるものではなく、四角形などの他の多角形でもよい。

更に、本発明は、図２のフローチャートに示した各ステップの処理をコンピュータに実行させるカラー映像信号処理プログラムも包含する。このカラー映像信号処理プログラムは、記録媒体に記録されてコンピュータに書き込まれたり、通信ネットワークを介して配信されてコンピュータにダウンロードされることができる。

１００ カラー映像信号処理装置
１０１ ＲＧＢ→リニアＲＧＢ変換部
１０２ リニアＲＧＢ→ＣＩＥ ＸＹＺ変換部
１０３ ＣＩＥ ＸＹＺ→Ｌ^*ａ^*ｂ^*変換部
１０４ 色相・彩度計算部
１０５ ａ^*ｂ^*倍率決定部
１０６、１０７ 彩度・色相計算部
１０８ 彩度比計算部
１０９ ａ^*ｂ^*拡大部
１１０ Ｌ^*ａ^*ｂ^*→ＣＩＥ ＸＹＺ変換部
１１１ ＣＩＥ ＸＹＺ→リニアＲＧＢ変換部
１１２ リニアＲＧＢ→ＲＧＢ変換部

Claims (4)

1. ＣＩＥ ｘｙ色度図において、カラー信号変換前のカラー映像信号の基となる２次元の第１の色域を示す第１の多角形の各辺上に、３次元の所定の色空間に変換するために設けた複数の分割点のそれぞれについて、前記所定の色空間における複数の明度についての彩度と色相を計算して、それらの明度と色相の関数として入力側彩度を構成する入力側彩度・色相計算手段と、
   前記ＣＩＥ ｘｙ色度図において、前記第１の色域よりも広いカラー信号変換後のカラー映像信号の基となる２次元の第２の色域を示す第２の多角形の各辺上に、前記所定の色空間に変換するために設けた複数の分割点のそれぞれについて、前記所定の色空間における複数の明度についての彩度と色相を計算して、それらの明度と色相の関数として出力側彩度を構成する出力側彩度・色相計算手段と、
   前記出力側彩度を前記入力側彩度で除して彩度比を計算する彩度比計算手段と、
   入力される前記第１の色域のカラー映像信号の前記所定の色空間における色相と彩度を画素単位に計算する色相・彩度計算手段と、
   前記色相・彩度計算手段により計算された前記色相及び彩度と、前記彩度比計算手段により計算された前記彩度比とに基づいて決定した倍率を、前記色相・彩度計算手段により色相と彩度とが計算されたカラー映像信号の色度に乗じて、そのカラー映像信号の色域拡大色信号を出力する色域拡大手段と、
   前記色域拡大色信号を前記第２の色域の出力カラー映像信号に変換して出力する出力変換手段と
   を備えることを特徴とするカラー映像信号処理装置。
2. 前記色域拡大手段は、
   前記彩度比から１を減じた値に係数を乗じた値を最小値とし、前記彩度比を最大値とする範囲内で、前記色相・彩度計算手段により計算された前記彩度が高いほど大となる値を倍率として決定し、その決定した倍率を前記色相・彩度計算手段により色相と彩度とが計算されたカラー映像信号の色度に乗算して前記色域拡大色信号を得ることを特徴とする請求項１記載のカラー映像信号処理装置。
3. ＣＩＥ ｘｙ色度図において、カラー信号変換前のカラー映像信号の基となる２次元の第１の色域を示す第１の多角形の各辺上に、３次元の所定の色空間に変換するために設けた複数の分割点のそれぞれについて、前記所定の色空間における複数の明度についての彩度と色相を計算して、それらの明度と色相の関数として入力側彩度を構成する入力側彩度・色相計算ステップと、
   前記ＣＩＥ ｘｙ色度図において、前記第１の色域よりも広いカラー信号変換後のカラー映像信号の基となる２次元の第２の色域を示す第２の多角形の各辺上に、前記所定の色空間に変換するために設けた複数の分割点のそれぞれについて、前記所定の色空間における複数の明度についての彩度と色相を計算して、それらの明度と色相の関数として出力側彩度を構成する出力側彩度・色相計算ステップと、
   前記出力側彩度を前記入力側彩度で除して彩度比を計算する彩度比計算ステップと、
   入力される前記第１の色域のカラー映像信号の前記所定の色空間における色相と彩度を画素単位に計算する色相・彩度計算ステップと、
   前記色相・彩度計算ステップにより計算された前記色相及び彩度と、前記彩度比計算ステップにより計算された前記彩度比とに基づいて決定した倍率を、前記色相・彩度計算ステップにより色相と彩度とが計算されたカラー映像信号の色度に乗じて、そのカラー映像信号の色域拡大色信号を出力する色域拡大ステップと、
   前記色域拡大色信号を前記第２の色域の出力カラー映像信号に変換して出力する出力変換ステップと
   を含むことを特徴とするカラー映像信号処理方法。
4. コンピュータに、
   ＣＩＥ ｘｙ色度図において、カラー信号変換前のカラー映像信号の基となる２次元の第１の色域を示す第１の多角形の各辺上に、３次元の所定の色空間に変換するために設けた複数の分割点のそれぞれについて、前記所定の色空間における複数の明度についての彩度と色相を計算して、それらの明度と色相の関数として入力側彩度を構成する入力側彩度・色相計算機能と、
   前記ＣＩＥ ｘｙ色度図において、前記第１の色域よりも広いカラー信号変換後のカラー映像信号の基となる２次元の第２の色域を示す第２の多角形の各辺上に、前記所定の色空間に変換するために設けた複数の分割点のそれぞれについて、前記所定の色空間における複数の明度についての彩度と色相を計算して、それらの明度と色相の関数として出力側彩度を構成する出力側彩度・色相計算機能と、
   前記出力側彩度を前記入力側彩度で除して彩度比を計算する彩度比計算機能と、
   入力される前記第１の色域のカラー映像信号の前記所定の色空間における色相と彩度を画素単位に計算する色相・彩度計算機能と、
   前記色相・彩度計算機能により計算された前記色相及び彩度と、前記彩度比計算機能により計算された前記彩度比とに基づいて決定した倍率を、前記色相・彩度計算機能により色相と彩度とが計算されたカラー映像信号の色度に乗じて、そのカラー映像信号の色域拡大色信号を出力する色域拡大機能と、
   前記色域拡大色信号を前記第２の色域の出力カラー映像信号に変換して出力する出力変換機能と
   を実現させることを特徴とするカラー映像信号処理プログラム。

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