JPH03229573A - 色変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、カラー画像を入力して実時間内に任意の色変
換をする用途、たとえば、カラーハードコピー装置、カ
ラーデイスプレィ装置、カラーテレビカメラ装置、カラ
ー認識装置などの色変換装置に関するものである。

従来の技術 従来、モノクロ画像の画像処理では、画像の１画素がも
つ情報は明度（濃度）という１次元情報であり、明度変
換はいわゆるガンマカーブ変換として、種々の非線形カ
ーブをＬＵＴ　（ルックアンプテーブル）に書き込んで
おけば実時間内に変換可能であった。

扱う画像がカラー画像になっても実時間内に色変換をす
る用途ではＲ（レッド）プレーン、Ｇ（グリーン）プレ
ーン、Ｂ　（ブルー）プレーンという３枚のモノクロ画
像として扱われ、各々独立なＬＵＴによって変換される
ことが多かった。しかし、この種の処理では、扱える色
変換は本質的に１次元処理の域を出ず、 Ｒ’＝ｈＲ（Ｒ）　、　Ｇ’　＝ｈＧ　（Ｇ）　、　Ｂ
＝ｈＢ　（Ｂ）という形態の色変換しかできない。

カラー画像処理では、１画素がもつ情報は（Ｒ。

Ｇ、Ｂ）という３次元情報であり、本来の意味での色変
換とは、これらをまとめた３次元的変換Ｒ’　＝ｆＲ（
Ｒ，Ｇ、　Ｂ）　Ｇ’＝ｆＧ　（Ｒ，Ｇ、　Ｂ）　Ｂ’
＝ｆＢ　＠Ｇ、Ｂ）という形態である。

たとえば、近年カラー画像処理で重要になりつつある技
術として、　（ＲＧＢ）で表現される色を色相Ｈ１明度
し、彩度Ｓに変換するＨＬＳ変換では、Ｈ＝Ｈ（Ｒ，Ｇ
、　Ｂ）のように、ｌ出力が３人力の関数になっており
上記の３次元変換に属する。

また、同じく注目を集める技術として、カラー画像を・
・イライト画像と非・・イライト画像とく分離する技術
では、３次元色空間内での色分布に基すいて色空間内の
色を異なる方向へ集中させるという手法が採用されてい
るが、これも上記の形態に属する。従って、将来的には
３次元的な色変換を任意の色変換について汎用的に、し
かも実時間に実行できる・・−ドウエアが是非必要であ
る。しかし、これらを汎用的なテーブルで変換しようと
すると１色が８ビット信号と仮定して１色当たシの変換
に１６メガバイト（Ｍｂｙｔｅ　）ものメモリ容量を必
要とする。

したがって、現在のところ、実時間のカラー画像処理装
置では、その目的ごとに新しいノ・−ドウエアが設計さ
れており、汎用的な実時間色変換装置は実現していない
。

しかし、カラーハードコピー　カラースキャナの色補正
用に色空間を複数の色空間に分割してその頂点に位置す
る色修正情報を複数個選択し、重み付は処理して補間出
力する色修正装置の例がある（例えば特開昭６３−１６
２２４８号公報）。この例では、第８図のように補間処
理に立方体の８個の頂点の値を用いていることが特徴で
ある。

これを色変換装置として使用することは可能である。し
かし、この例ではもともと処理スピードが比較的遅いビ
デオフ１ノンタ等への適用を狙っており、重み付けして
積和演算する部分°を８回テーブルメモリを引くという
逐次的処理に頼っており、処理速度がより早い用途には
使えない。高速化するために、逐次的処理をやめて積和
演算を並列化するには、８個の積和ブロックと、それら
に同時に値を供給するテーブルメモリが必要になり、８
点補間方式の欠点を露呈することになる。

発明が解決しようとする課題 現在の実時間カラー画像処理装置で、３次元的な色変換
処理をしようとすると、限られ衣目的専用の・・−ドウ
エアを作成するしか方法がなく、汎用性に欠ける。一方
、汎用性を重視すると巨大なテーブルメモリが必要にな
るか又は、８点補間方式を並列化した繁雑なハードウェ
アを用意する必要があって非現実的になるという課題が
あった。

本発明は上記課題に鑑み、入出力が各々３次元である任
意の色変換でも実時間で処理ができ、かつメモリ容量を
削減することのできる色変換装置を提供するものである
。

課題を解決するだめの手段 本発明は上記目的を達成するため、カラー信号（Ｒ（レ
ッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ　（ブルー））の組を入力
して、入力色信号を数ピントずつ上位信号と下位信号に
分割して、その上位信号で選択される色変換値記憶用の
テーブルメモリと、その下位信号で選択される重み係数
テーブルメモリと、前記下位信号で選択される、前記上
位信号が選択する色空間内の立方体をその対角軸を共有
する６個の部分領域に分割して得られる６個の同体積の
単位４面体の選択用テーブルメモリと、前記単位４面体
の４個の頂点での色変換値および前記重み係数値とから
色空間の３次元補間を行う演算手段とを設けたものであ
る。

作用 本発明は、上記構成により、汎用性ある色変換を実現す
るために入力色空間を粗く区切って離散的な格子点を作
成し、個々の格子点上でのみ色変換値をあらかじめ求め
ておき、これを異なる色変換ごとに色変換値テーブルメ
モリにダウンロードする構成をとり、格子点の間に存在
する入力色については、入力色を囲む４個の格子点上で
の色変換値から３次元的に補間することとする。これに
よって、たとえば色信号が８ビツトで与えられる時、信
号の上位３ビツトで色変換値テーブルメモリを選択する
ことにすると１色の出力に１２（ＫｂＹｔｅ　）のメモ
リを用意すればよ＜　１６　’（Ｍｂ＞’ｔｅ　）とく
らべると大幅なメモリ容量の削減になる。

特に４点補間方式を採用すると、高速ハードウェア向き
に並列演算化ハードウェアを構成する際にも８点補間方
式に比べて、積和演算量の数、およびそれらに値を並列
に供給するためのメモリなどの個数が１７２程度に減る
という大きな利点を持っている。

実施例 さて、上述してきた３次元的な補間方式については従来
例では、入力色を含む８個の格子点を用いて、８個のデ
ータと８個の重み係数との積和演算が行われているが、
４点補間方式では４個の格子点を用いて４個のデータと
４個の重み係数との積和演算で行う。このため、入力色
空間を４面体の集合に分割する必要があるが、これを８
個の格子点からなる単位立方体をその対角軸を共有する
。

第３図（ａ）〜（ｆ）に示す６個の同形の単位立方体に
分割する方法で実現している。本方法は、隣り合う単位
立方体どうしで単位４面体が辺を必ず共有するため、全
色空間を完全に隙間なく同体積の４面体に分割する１つ
の簡単な方法であり、この分割方法の使用により４点補
間方式の実用性が太いに高まる。

上記の単位４面体分割方式を使うと、補間特性上でも８
点補間方式に比べて有利な点が生まれる。

第４図は、２次マスキング係数を使った色修正カラーマ
スキングの曲線を８点補間方式により、補間した場合の
補間曲線であり、入力データとして色空間の単位立方体
の対角軸の点を使っている。

いいかえると、これは無彩色（グレイ）のカラースケー
ルを入力して２次マスキングをかけたものに相当する。

この時、２次マスキングの計算を行うと実線のような２
次曲線になるが、８点補間方式では２次マスキング係数
の非線形性が増加すると実線のようにコブ状の補間誤差
を生じてしまう。

これは８点補間方式が、その重み係数の算出に第７図で
示すように入力色点を含む小立方体の体積を用いている
ために、補間された曲線の式が３次元空間における線形
式（−次式）ではなく、より高次の補間式になっている
ためである。無彩色方向は画像の明度方向に相当するの
でこの現象は画像の偽輪郭として観測される恐れがあり
、好ましくない補間特性といえる。

方、第８図はおなし曲線を単位立方体を上記の６個の単
位４面体に分割して４点補間方式を使用して補間した結
果である。このとき、単位立方体の対角軸は６個の単位
４面体のいずれかに含まれる。そして、１個の単位４面
体内の１辺上の点は辺の両端の２点からの線形補間に帰
着する結果、第５図の実線のように格子点間を直線で補
間する特性が得られる。この特性は、格子点間でコブを
作らず望ましい補間特性といえる。この結果、偽輪郭が
生じにくい補間特性がえられることになる。

以下、本発明の概念について説明する。

第２図に本発明の概略の考え方を示した。８ビツト入力
色信号は上位信号と下位信号に分割され、前者は色変換
値記憶用テーブルへ入力されて色変換を受ける。後者は
色変換値とともに、色変換値記憶テーブルに載っていな
い中間の値の補間をするための３次元補間に使用される
。また、色変換値記憶テーブルはホストコンビーータか
らのデータのダウンロードが自由にでき、本発明に任意
の色変換が可能という汎用性を与えている。

っぎに本発明における入力色空間の４面体分割の方法に
ついて示す。入力色を（ｘ、　　ｙｙ　　ｚ）で表され
る８ビツト数値として、その上位信号３ビツトを（Ｘ　
］　ｒ　　ｙ　１　ｔ　　Ｚ　１　）下位信号５ビツト
を（ｘ２．ｙ２＋　　ｚ２）と書き表す。このビット分
割は一例に過ぎず他の分割でも構わないが、上位信号は
（ｘ、　　ｙｙ　　ｚ）で作られる入力色空間内で入力
色が属する単位立方体を５１２（二８Ｘ８Ｘ８）個の中
から１個選択する役割を持ち、下位信号は上位信号によ
り選ばれた単位立方体内での存在位置を示す役割を持っ
ている。第３図ではこの単位立方体を６個の単位４面体
（ユニットｏ−ユニット５）に分割する方法を示した。

この分割方法は（ｘ２．ｙ２．ｚ２）の大小関係によっ
て下表のように決定される。

以下余白 （但し、ｍａｘは最大値、ｍｉｎは最小値、ｍｉｄは中
間の値を示す） この分割方法ではできる単位４面体の体積はすべて同一
であるため、補間特性が場所によって変化しない利点も
ある。

第６図は、この分割方法が全入力色空間内を隙間なく単
位４面体でおおうことを可能にすることを説明するもの
である。すなわち、本方法により６個に分割された単位
立方体どうしは、上下左右に隣シ合う場合、各単位４面
体の辺どうしが完全に一致している。このために、本方
法で全色空間を不連続性なく補間することが可能になっ
ている。

さて入力色が属する単位４面体が決定すると補間式は、
下式のようになる。

０　（ｘ２．ｙ２＋　ｚ２）　＝Σ　Ｗｉ　　・Ｏｌ　
　　　・・（１）−１ （但しＷｌ−△１／Δ） ここで、第４図に示すようにΔは単位４面体の体積、Δ
ｌは単位４面体の頂点ＰＩ　Ｐ２　Ｐ３　Ｐ４のうちの
３点と入力色点Ｐとを結んでできる新たな４個の小４面
体を作り、点Ｐｉを含んでいない！」・４面体の体積を
表し、０１は点Ｐｉにおける色変換値（たとえば、Ｒ，
Ｇ、Ｂのうちのいずれか）を示す。

以下本発明の一実施例につき第１図を参照してその構成
を説明する。第１図においては、入力信号（Ｒ，Ｇ、Ｂ
）から出力信号Ｒ′が生成される部分のみを図示しであ
る。入力信号１０１〜１０３はガンマ変換テーブルメモ
リ１０４〜１０６によってガンマ変換される。このガン
マ変換により、色変換値を記憶している格子点をどのよ
うな色空間内に設定するか選択できる。たとえば、ガン
マ変換テーブルメモリに濃度変換用のｌｏｇカーブを設
定すると、濃度変換の特性から画像のシャドウ部で格子
点間隔が密になることにより結果的にシャドウ部で補間
特性が良好となる。ガンマ変換された入力信号を（Ｘ＋
　’ｌ＋　　Ｚ）で表す。１２５〜１２７人力信号は上
位信号（ｘｌ　＋　ｙｌ　＋　’ｚｌ　）と下位信号（
Ｘ２゜ｙ２．ｚ２）とに分割される。これらは３種の信
号をまとめて第１図では各々１０７．　１０８で表す。

下位信号群１０８は重み係数テーブルメモリ１０９〜１
１２に入力される。この４個のテーブルには（Ｘ２１ｙ
２　Ｊｚ２）が入力したとき、それが単位立方体内で所
属する単位４面体（ユニットＯ〜ユニット５）を１個判
定し、４個の頂点に対する重み係数Ｗ、〜Ｗ４があらか
じめ計算されて記憶されている。この重み係数は本来Ｏ
−１の数値であるがこれが、０〜２５５の数値として出
力される（１２８〜１３１）。下位信号群１０８は同じ
く単位４面体選択用テーブルメモリ１３２にも入力され
、所属する単位４面体ユニット０〜ユニツト５の６個か
ら１個選択されＯ〜５までの３ビツト数値のユニット選
択信号１３３として出力する。

一方、上位信号群１０７とユニット選択信号１３３はア
ドレスバスインタフェース１１３　全経由して色変換（
直記憶用テーブルメモリ１１５〜１１８に入力される。

アドレスバスインタフェースは色変換値記憶用テーブル
メモリにホストコンピュータからデータをダウンロード
する時と、色変換を実行するときとでアドレスバス１１
４と上位信号１０７とを切シ替える。データのダウンロ
ード時には、色変換値記憶用テーブルメモリには、１０
７と１３３の全ての組合わせがアドレスとして生成され
、その時に決定される単位４面体頂点での色変換値０１
〜０４が計算され、データがロードされてくる。次に、
色変換の実行時には、１０７と１３３信号から選択され
る４個の頂点での色変換値ＯＩ〜０４が出力される（１
３４〜１３７）。データバスインタフェース１１９は、
色変換値記憶用テーブルメモリへのデータのダウンロー
ド時と色変換実行時とでデータの流れ方向を変化させる
。４個の頂点に対する重み係数ｗ１〜ｗ４と色出力値０
１〜ｏ４は乗算器１２１と加算器１２２により、（第１
式）を実行する。ただし、重み係数が本来の値から２５
５倍されているため、最終的には加算器出力を８ビツト
右シフトして１／２５５の計算を行って８ビツトの色信
号値を得る。

得られた色変換補間値１３８は、出力用ＬＵＴ１２３を
介して出力値Ｒ’　１２４を生成する。出力用ＬＵＴに
は、この色変換装置の使い方によって種々の非線形カー
ブをロードしておくことができる。

発明の効果 以上のように本発明の効果としては、入出力が各々３次
元である任意の色変換を不連続性のない４点補間方式に
よシ補間によって実時間で処理できる。

また、４点補間方式を使用することにより、従来量も時
間がかかっていた補間部を並列化計算する構成が非常に
簡素に実現できる。また単位立方体をその対角軸を共有
する６個の単位４面体に分割する方法をとって入るため
、従来例よシも偽輪郭が生じにくい補間を実現できる。

さらに、色変換の計算式が変化したときでも色変換値記
憶用テーブルが書き替え可能になっておす、かつホスト
コンピュータとのインターフェースが完備しているため
に即座に対応が可能であるという従来にない汎用性もも
っておりカラー画像処理分野では、その効果は非常に犬
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における色変換装置のブロッ
ク結線図、第２図は同色変換装置の概略ブロック結線図
、第３図は同装置による単位立方体を同形の単位４面体
に分割した際の概念図、第４図は同装置における４点補
間方式の原理図、第５図は同装置による補間曲線の特性
図、第６図は隣り合う単位立方体どうしで単位４面体ど
うしの接続状態を示す概念図、第７図は従来の補間方式
を示す概念図、第８図は同補間方式における特性図であ
る。 １０↓−・ガンマ変換テ４プルメモリ（レッド）、１０
５・・ガンマ変換テーブルメモリ（グリーン）、１０６
・・・ガンマ変換テーブルメモリ　（ブルー）、１０９
・・・重み係数Ｗ１テーブルメモ！Ｊ、１１．０・・・
重み係数Ｗ２テーブルメモＩＪ、１１．１・・・重み係
数Ｗ、テーブルメモリ、１１２・・・重み係数ｗ４テー
ブルメモリ、１１３・・・アドレスバスインタフェース
、１１４・・・アドレスバス、１１５・・点変換値０１
記憶用チーフルメモｌ）、１１６・・・色変換値０２記
憶用テーブルメモリ、１１７・・・色変換値０３記憶用
テーブルメモリ、１１８・・・色変換値０４記憶用テー
ブルメモＩＪ、１１９・・・データバスインタフェース
、１２０・・・データバス、１２１・・・乗算器、１２
２・・加算器、１２３・・出力値用ＬＵＴ、１２４・・
・出力値（レッド）、１３２・・・単位４面体選択用テ
ーブルメモリ、２０４・・・色変換値チーフル、２０８
・・・色空間の３次元補間部（Ｒ）　、２０９・・・色
空間の３次元補間部（Ｇ）　、２１０・・・色空間の３
次元補間部（Ｂ）、２１１・・・出力色信号用ＬＵＴ　
（Ｒ）、２１２・・・出力色信号用ＬＵＴ　（Ｇ）　、
２１３・・・出力色信号用ＬＵＴ　（Ｂ）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）カラー信号（Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ
   （ブルー））の組を入力して、入力色信号を数ビットず
   つ上位信号と下位信号に分割して、その上位信号で選択
   される色変換値記憶用のテーブルメモリと、その下位信
   号で選択される重み係数テーブルメモリと、前記下位信
   号で選択される。前記上位信号が選択する色空間内の立
   方体をその対角軸を共有する６個の部分領域に分割して
   得られる６個の同体積の単位４面体の選択用テーブルメ
   モリと、前記単位４面体の４個の頂点での色変換値およ
   び前記重み係数値とから色空間の３次元補間を行う演算
   手段とを具備した色変換装置。
2. （２）入力色信号の上位信号により、当該入力色信号が
   所属する入力３次元色空間内の単位立方体が判定され、
   下位信号により、さらに単位立方体内で当該色信号が所
   属する単位４面体が選択され、単位４面体の４個の頂点
   での色変換値と、当該入力色信号と単位４面体の４個の
   頂点から作られる４個の小４面体と単位４面体との体積
   比から定まる重み係数とを、積和演算することによって
   、当該入力色信号に対する色変換値が３次元的に補間さ
   れ得る色空間の３次元補間回路を持つことを特徴とする
   請求項１記載の色変換装置。
3. （３）単位立方体を単位４面体の集合に分割する際に、
   単位立方体の対角軸を共有する６個の同体積の４面体を
   設定し、入力色信号の下位信号３種の大小関係から６個
   の単位４面体が選択できることを特徴とする請求項１記
   載の色変換装置。