JP6590955B2 - 撮像装置及び色補正方法 - Google Patents
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Description
また、カラープリンタは、リニアマトリックスとインク濃度信号(Y,M,C)を3原色濃度信号(DR ,DG ,DB)に対する高次の多項式で決定する非線形高次マスキングにおいて、モニタ上の色とプリント上の色との間の、明度、彩度および色相に関する偏差を重み付けして加算した評価関数を用いて、色変換パラメータの最適化を図ることによって、人間が好ましく感じるように色再現域を圧縮している(特許文献2参照)。
さらに、テレビジョンカメラは、BT.709の原色点より広色域のITU/BT.2020等の原色点の第1の色信号を、BT.709の原色に基づく第2の色信号に変換し補正している(特許文献3参照)。
赤、緑、青の3原色成分からなる入力映像信号に対して、リニアマトリックス変換を行うリニアマトリックス変換部と、前記3原色成分の入力映像信号同士の差分値の大きさに応じて、前記リニアマトリックス変換部で用いる係数を設定する。無彩色に近い被写体に対するリニアマトリクス係数を小さくし、無彩色に近い被写体の色を必要以上に変えないようにでき、さらに彩度の高い被写体に対しては従来どおりの色補正を行うことができる。
そのため、BT.709の原色点より広色域のITU/BT.2020等の原色点の第1の色信号を、BT.709の原色に基づく色域の異なる第2の色信号に変換すると色再現の劣化を補正する調整が困難である。また、BT.709の原色に基づく原色点の第3の色信号を、BT.709の原色点より広色域のITU/BT.2020等の原色点の第4の色信号に変換すると色再現の劣化を補正する調整がさらに困難である。
(BT709とITU/BT.2020との間の色ゲイン補正機能とリニアマトリクス色変換又は6色以上の独立色補正との)色域変換の手段と画素ごとの彩度成分算出手段とを有し、(BT709とITU/BT.2020との間の色ゲイン補正機能とリニアマトリクス色変換又は6色以上の独立色補正との)色域変換時には、(画素ごとに彩度に相関させて色補正の量と方向を可変させる又は彩度内外独立に色補正の量と方向を可変する等の)画素単位に彩度により色補正の量と方向を可変させる6色以上の独立色補正機能を有することを特徴とする撮像装置である。(実施例1:図1A又は図1Bの構成で図15Aから図17Cの動作)
色差信号を算出し(色差信号の正負を判定してRGB撮像信号の最大値と最小値を判定することにより原色領域と補色領域との)色相領域を判定し彩度成分を判定し原色成分を判定し補色成分を判定し、色相領域判定により定数を選択し掛け算と、原色成分補正信号の反転と補色成分補正信号の反転と、色相領域判定によりデータ選択加算と、RGB撮像信号への補正信号加算とを行うことにより、(画素ごとに内外の彩度への相関を可変する又は彩度内外の閾値を可変する等の)画素単位に彩度により色補正の量と方向を可変させる彩度の影響方法を可変させる6色以上の独立色補正機能を有することを特徴とする撮像装置である。(実施例2:図3A又は図3Bの構成で図7Aから図7Eの処理)(図3A図3Bや図7Aや図7Cから図7Eの様に、色差を全て算出してから判定し、係数を算出しても良いし、図7Bの様に判定しながら、色差を算出しても良く、順番は不問である。)
色差信号を算出し(色差信号の正負を判定してRGB撮像信号の最大値と最小値を判定することにより原色領域と補色領域との)色相領域を判定し彩度成分を判定し原色成分を判定し補色成分を判定し、
色相領域判定と中間色色相判定により(肌色独立又は12色独立又は16色独立又は18色独立又は24色独立の)データ選択加減算前の定数を選択し掛け算とデータ選択加減算と、
色相領域判定によりデータ選択加減算後の定数を選択し掛け算と、原色成分補正信号の反転と補色成分補正信号の反転と、RGB撮像信号への補正信号加算とを行うことにより(画素ごとに内外の彩度への相関を可変する又は彩度内外の閾値を可変する等の)画素単位に彩度により色補正の量と方向を可変させる彩度の影響方法を可変させる6色(6色独立に加え肌色独立あるいは12色独立又は16色独立又は18色独立又は24色独立などの6色)より多い独立色補正機能を有することを特徴とする撮像装置である。(実施例3:図9A又は図9B又は図9Cの構成で図7Aから図7Eの処理)(図9A図9B図9Cや図7Aや図7Cから図7Eの様に、色差を全て算出してから判定し、係数を算出しても良いし、図7Bの様に判定しながら、色差を算出しても良く、順番は不問である。)
色相領域判定と中間色色相判定により(6色独立に加え肌色独立あるいは12色独立又は16色独立又は18色独立又は24色独立などの)6色以上の独立色補正のデータ選択加減算前の定数を選択し掛け算とデータ選択加減算と、
色相領域判定によりデータ選択加減算後の定数を選択し掛け算と、原色成分補正信号の反転と補色成分補正信号の反転と、RGB撮像信号への補正信号加算とを行うことにより(画素ごとに内外の彩度への相関を可変する又は彩度内外の閾値を可変する等の)画素単位に彩度により色補正の量と方向を可変させる彩度の影響方法を可変させることを特徴とする6色(独立に加え肌色独立あるいは12色独立又は16色独立又は18色独立又は24色独立等などの6色)より多い独立色補正方法である。(実施例3:図9A又は図9B又は図9Cの構成で図7Aから図7Eの処理)
ベクトルチャートのR、G、B、Cy、Ye、Mgの6色ポイントの彩度に対応して、(画素ごとに内外の彩度への相関を可変する又は彩度内外の閾値を可変する等の)画素単位に彩度により色補正の量と方向を可変させる彩度の影響方法を可変させることを特徴とする6色以上の独立色補正方法である。(実施例5:図3A又は図3Bの構成で図16Aの処理あるいは図9A又は図9B又は図9Cの構成で図16Bの処理)
図1Aは本発明のテレビジョンカメラの一実施例を示すブロック図(ガンマ前マトリクス)である。
図1Bは本発明のテレビジョンカメラの一実施例を示すブロック図(ガンマ後マトリクス)である。
図1Aおよび図1Bにおいて、テレビジョンカメラ30は、プリズム部32、AFE(Analog Front End)部34R,34G,34B、色相彩度検出補正機能付映像信号処理部35、CPU(Central Processing Unit)部39、パラレル−シリアル変換部(P/S)37で構成されている。
CPU部39は、テレビジョンカメラ30の各部を制御する。
テレビジョンカメラ30は、レンズ部31と、ビューファインダ40またはモニタディスプレイと結合される。
色相彩度検出補正部38は、加算器12,13,14、ガンマ補正部381、色調補正部382で構成されている。
色調補正部382は、R-G,R-B,G-Bと彩度検出、色相領域判定、彩度判定するための算出が行われる。
以下、本発明の一実施例を図1Aと図1Bと図2を用いて説明する。
図1Aと図1Bは本発明のテレビジョンカメラの一実施例を示すブロック図である。図1Aはガンマ前マトリクスであり、図1Bはガンマ後マトリクスである。被写体からの入射光はレンズ部31で結像され、結像された入射光はテレビジョンカメラ30のプリズム部32で赤色光と緑色光および青色光に分解され、各々CCD(Charge Coupled Device)撮像素子部33R・33G・33Bで光電変換される。光電変換されたR/G/Bの信号はAFE(アナログフロントエンドプロセッサ)34で、相関二重サンプリング、ゲイン補正、およびアナログ−デジタル変換を行い、色相彩度検出補正機能付きの映像信号処理部の35に送られ、色補正、輪郭補正、ガンマ補正、ニー補正等の各種映像信号処理が行われる。
撮像素子部33R・33G・33BとAFE34R,34G,34Bの替わりにCMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)撮像素子部が設置されても良い。
Y=0.2126R+0.7152G+0.0722B
Pb=0.5389(B−Y)
Pr=0.6350(R−Y)
の計算式により、R/G/Bから輝度信号(Y)と色差信号(Pb/Pr)に変換する。そしてパラレル−シリアル変換部37でシリアル映像信号に変換され、外部に出力される。
色相彩度検出補正機能付き映像信号処理部35内の色相彩度検出補正部38は、R/G/Bの各信号レベルの大小関係から、被写体の色がどの色相彩度範囲にあるかを検出する。
図2にR/G/Bの大小関係と対応する色相範囲を示す。なお、ここでは色相を6分割で表示しているが、R/G/Bの各信号レベルの大小関係をさらに細分化すれば、12色独立又は16色独立又は18色独立又は24色独立等もっと色相を再分化することも可能である。
以下、本発明の他の1実施例を図3A〜図8と図14〜図17Cを用いて説明する。
図3Aは本発明の一実施例の色相検出補正部の構成を示すブロック図(図17Aの彩度で方向連続可変の6色独立色補正の色補正を実現する詳細構成を示すブロック図)である。
図3Bは本発明の他の一実施例の色相検出補正部の構成を示すブロック図(図15Aの内側と外側で階段状に異なる方向の6色独立色補正と、図16の内外の彩度への相関はベクトルチャートの6色ポイントの彩度に対応して可変する色補正とを実現する詳細構成を示すブロック図)である。
図4は本発明の一実施例の色調補正における色相領域の説明図である。
図5は本発明の一実施例の色相領域の概念図である。
図6は本発明の一実施例の原色成分と補色成分と彩度成分の算定原理の説明図(原色成分と補色成分に加え彩度成分を判定)である。
図7Aは本発明の一実施例の6色内外独立色調補正方式による色調補正処理の説明図(図17Aで、彩度に色補正の量と方向が線形相関)である。
図7Bは本発明の他の一実施例の6色内外独立色調補正方式による色調補正処理の説明図(特許文献1からの変形で図17Aで、彩度に色補正の量と方向が線形相関)である。
図7Cは本発明の他の一実施例の6色内外独立色調補正方式による色調補正処理の説明図(図17Aで、彩度の累乗に色補正の量と方向が相関)である。
図7Dは本発明の一実施例の6色内外独立色調補正方式による色調補正処理の説明図(図15Dの彩度により色補正の量と方向が階段状に変化)である。
図7Eは本発明の一実施例の6色内外独立色調補正方式による色調補正処理の説明図(図16AのベクトルチャートのR、G、B、Cy、Ye、Mgの6色ポイントの彩度に対応して、彩度に色補正の量と方向が線形相関の係数が、色相により変化)である。
図8は本発明の一実施例の補正特性図である。
図14は従来の6色独立色調補正の動作を示す模式図である。
図15Aは本発明の一実施例の6色内外独立色調補正のカラーベクトル波形上の動作を示す模式図である。
図15Dは本発明の他の一実施例の6色独立色調補正のカラーベクトル波形上の動作を示す模式図 彩度で階段状に異なる方向の色補正である。
図16Aは本発明の他の一実施例のベクトルチャートの6色ポイントの彩度に対応する6色独立色調補正のカラーベクトル波形上の動作を示す模式図である。
図17Aは本発明の他の一実施例の6色独立彩度連続可変色調補正のカラーベクトル波形上の動作を示す模式図である。
図17Bは本発明の他の一実施例の12色独立彩度連続可変色調補正のカラーベクトル波形上の動作を示す模式図である。
図17Cは本発明の他の一実施例の24色彩度独立連続可変色調補正のカラーベクトル波形上の動作を示す模式図である。
そこで、この減算器1、2、3による演算結果により、まず色相領域判定回路4では、図5に示すようにして、色相領域の判定を行なう。図5は、この色相領域の概念図で、中心点から各色方向に向かう直線を基準線として、これにより6個の色相領域に区切ったものである。
つまり、本発明の他の一実施例の6色独立彩度連続可変色調補正のカラーベクトル波形上の動作を示す模式図の図17A〜図17Cの彩度で方向連続可変の色補正の色補正を実現する詳細構成を示すブロック図が本発明の一実施例の色相検出補正部の構成を示すブロック図の図3Aである。
判定回路4による色相領域の判定結果は定数選択回路6に供給され、判定結果に応じて特定の利得定数が選択され、それが乗算器7、8に供給されることにより、彩度成分量と原色成分量及び補色成分量判定回路5で判定された原色成分量及び補色成分量にそれぞれ乗算されることにより補正が行なわれる。このため、定数選択回路6には、予め領域1から領域6までのそれぞれの色相領域に対応した特定の利得定数が設定してある。
図7Aと図7Cから図7Eの様に、色差を全て算出してから判定し、係数を算出しても良いし、図7Bの様に判定しながら、色差を算出しても良く、順番は不問である。
また、信号Yeの彩度方向の補正を行なう場合、補色成分量G−Bに特定の定数Kyを乗じてからRとGにそれぞれ加算することになる。このときも、定数Kyによる比率が−1倍から1倍の範囲であれば、この補正によっても、最大レベルと中間レベルのレベル差(原色成分量)、及び最小レベルの量(白成分量)は変化しない。
さらに本発明では、最大値と最小値判定後原色(最大値)と白(最小値)との差の彩度を算出し、彩度に応じて係数を算出する。
図7Aと図17A及び図7Bと図17A及びと図7Eと図16Aの様に、彩度に応じて係数を算出は、直線変化となる。
図7Dと図15Dの様に、彩度に応じて係数を選択は、階段変化となる。
本発明の他の一実施例の6色内外独立色調補正のカラーベクトル波形上の動作を示す模式図の図16Aの様に、内外の彩度への相関はベクトルチャートの6色ポイントの彩度に対応して可変する方が、広色域と狭色域の変換時の色補正において、色域周辺の純色周辺の色相彩度の変換と色域中心部の白周辺の色相彩度の保持との調整がより自然に調整できるため自由度が高くなる。
図3Bは、図3Aから定数選択回路24が変更されている。定数選択回路24により、図15Dの内側と外側で階段状に異なる方向の色補正と図16Aの内外の彩度への相関はベクトルチャートの6色ポイントの彩度に対応して可変する色補正とを実現する。
彩度により階段状に可変の動作では、図3Bの定数選択回路24の動作である図7Dの彩度係数の処理のように、色差算出し最大値と最小値判定後最大値と最小値と彩度に応じて係数を選択し、彩度により階段状に彩度係数が可変すれば良い。
彩度に応じて係数を算出が曲線変化は後述する。
特に、内外の彩度への相関はベクトルチャートの6色ポイントの彩度に対応して可変する方が、広色域と狭色域の変換時の色補正において、色域周辺の純色周辺の色相彩度の変換と色域中心部の白周辺の色相彩度の保持との調整がより自然に調整できるため自由度が高くなる。
以下、本発明他の一実施例の色調検出と補正装置について、図示の実施形態により詳細に説明する。
まず、図9Aと図9Bと図9Cは、本発明の一実施形態例で、15は中間色色相設定回路、17はα/β、β/α算出回路、18は定数選択回路、19,20,26は乗算器、21はデータ選択加減算回路であり、その他は図3に示した技術と同じである。
図9Aは、図17Bの独立12色や図17Cの独立24色等の彩度に色補正の量と方向が線形相関の実施形態のブロック図で、図9Bは、図17Bの独立12色や図17Cの独立24色等の彩度の累乗に色補正の量と方向が相関の実施形態のブロック図で、図9Cは、図15Bの独立12色や図15Cの独立24色等の内外で方向可変の色補正の実施形態のブロック図である。
また、図15Bは本発明の他の一実施例の12色内外独立色調補正のカラーベクトル波形上の動作を示す模式図であり、図15Cは本発明の他の一実施例の24色内外独立色調補正のカラーベクトル波形上の動作を示す模式図である。
α/β、β/α算出回路17は、中間色色相設定回路15から与えられるデータにより、所定の定数α/β、β/αを算出する働きをする。なお、これらの定数α/β、β/αについては後述する。定数選択回路18は、制御信号Sに応じて定数α/β、β/αの何れか一方を選択して出力する働きをする。
そこで、図10において、いま、A点を入力映像信号の座標とし、ベクトルAで表わすと、このベクトルAは、R成分ベクトルR1と肌色成分ベクトルF1の合成で表される。
C=Y×Yc+R×Rc=Y×Yc+(1/β)×(F−α×Y)×Rc =F×Rc/β+Y×(Yc−α×Rc/β)となり、よって|Y1|=Yc−α×Rc/β|F2|=Rc/βとなる。
図7Aと図7Bと図7Eの様に、彩度に応じて係数を算出は、直線変化となる。
図7Dとの様に、彩度に応じて係数を選択は、階段変化となる。
本発明の他の一実施例の6色内外独立色調補正方式による色調補正処理の説明図の図7C及び本発明の他の一実施例の色相彩度検出補正部の構成を示すブロック図の図9Bとを用いて実施例4を説明する。
図7Cは、本発明の他の一実施例の6色内外独立色調補正方式による色調補正処理の説明図であり、彩度の累乗に色補正の量と方向が相関している。図7Aとの相違は、選択された彩度成分が自然数nヶ累乗される処理が追加されたことである。図9Bでは、図7Cの自然数nヶ分乗算器が追加されることになる。
本発明の一実施例の6色内外独立色調補正方式による色調補正処理の説明図の図7E及び本発明の他の一実施例のベクトルチャートの6色ポイントの彩度に対応する6色独立色調補正のカラーベクトル波形上の動作を示す模式図の図16A及び本発明の他の一実施例のベクトルチャートの6色ポイントの彩度に対応する12色独立色調補正のカラーベクトル波形上の動作を示す模式図の図16B並びに、本発明の一実施例の色相彩度検出補正部の構成を示すブロック図の図9A及び本発明の他の一実施例の色相彩度検出補正部の構成を示すブロック図の9Cとを用いて実施例5を説明する。
また、図16Aと図16Bは、ベクトルチャートの6色ポイントを固定で表示しているが、広色域と狭色域の変換時のベクトルチャートの6色ポイント移動に対応して、彩度内外の閾値を可変しても良いし、画素ごとに内外の彩度への相関を可変するでも良い。
図3A又は図3Bあるいは図9A又は図9B又は図9Cの本発明の一実施例の色相検出補正部の構成を示すブロック図において、4の色相領域判定の色相により、定数選択6又は18において、彩度に色補正の量と方向が線形相関の係数が変化する。
色相の範囲をRとYeに限定は、6色内外独立に加え肌色独立の色調補正の動作であり、6色内外独立に加え肌色独立の色調補正の動作に限らず、12色彩度独立色調補正あるいは16色内外独立色調補正の動作又は18色内外独立色調補正の動作又は24色内外独立色調補正の動作でも良い。
Claims (5)
- 色分解光学系と3個以上の撮像素子とから生成される、各画素信号の赤緑青の原色映像信号の画素ごとに特定の色相を検出し、画素ごとに特定の色相を独立に補正する手段とを有する撮像装置において、
色域変換の手段と画素ごとの彩度成分算出手段とを有し、色域変換時には、画素単位に彩度により色補正の量と方向を可変させる6色以上の独立色補正機能を有し、
色差算出部と、色相領域判定部と彩度成分判定部と原色成分判定部と補色成分判定部と、定数選択部と掛け算部と原色成分補正信号反転部と補色成分補正信号反転部と、データ選択加算部と補正信号加算部とを有し、色差信号を算出し色相領域を判定し彩度成分を判定し原色成分を判定し補色成分を判定し、色相領域判定により定数を選択し掛け算と、原色成分補正信号の反転と補色成分補正信号の反転と、色相領域判定によりデータ選択加算と、RGB撮像信号への補正信号加算とを行うことにより、画素単位に彩度により色補正の量と方向を可変させる彩度の影響方法を可変させる6色以上の独立色補正機能を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1の撮像装置において、
色差算出部はR−G,R−B,G−Bとの色差算出部であり、色相領域判定部は原色領域と補色領域との色相領域判定部であり、データ選択加算部に加えデータ選択加減算部を有し、
色差信号を算出し色相領域を判定し彩度成分を判定し原色成分を判定し補色成分を判定し、
色相領域判定と中間色色相判定によりデータ選択加減算前の定数を選択し掛け算とデータ選択加減算と、色相領域判定によりデータ選択加減算後の定数を選択し掛け算と、原色成分補正信号の反転と補色成分補正信号の反転と、RGB撮像信号への補正信号加算とを行うことにより画素単位に彩度により色補正の量と方向を可変させる彩度の影響方法を可変させる6色より多い独立色補正機能を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1または請求項2の撮像装置において、
色相領域判定部で色相領域を判定し、彩度成分に応じた定数選択部で彩度成分に応じた定数を算出する係数を可変することにより、ベクトルチャートのR、G、B、Cy、Ye、Mgの6色ポイントの彩度に対応して、画素単位に彩度により色補正の量と方向を可変させる彩度の影響方法を可変させる6色以上の独立色補正機能を有することを特徴とする撮像装置。 - 色分解光学系と3個以上の撮像素子とから生成される、各画素信号の赤緑青の原色映像信号の画素ごとに特定の色相を検出し、画素ごとに特定の色相を独立に補正する手段とを有する撮像装置の色補正方法であって、
色差信号を算出し色相領域を判定し彩度成分を判定し原色成分を判定し補色成分を判定し、色相領域判定により定数を選択し掛け算と、原色成分補正信号の反転と補色成分補正信号の反転と、色相領域判定によりデータ選択加算と、RGB撮像信号への補正信号加算とを行うことにより、画素単位に彩度により色補正の量と方向を可変させる彩度の影響方法を可変させる6色以上の独立色補正を行うことを特徴とする色補正方法。 - 請求項4の撮像装置の色補正方法であって、
色相領域判定部で色相領域を判定し、彩度成分に応じた定数選択部で彩度成分に応じた定数を算出する係数を可変することにより、ベクトルチャートのR、G、B、Cy、Ye、Mgの6色ポイントの彩度に対応して、画素単位に彩度により色補正の量と方向を可変させる彩度の影響方法を可変させる6色以上の独立色補正を行うことを特徴とする色補正方法。
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