JPH0341570A - 色彩画像処理方法 - 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、カラー画像の色変更を行う色彩画像処理方法
に係り、特に自然画像において実世界の天候１時刻等の
環境変化、または、同一環境での物体色変更をシミュレ
ートする機能により、商品のセールスプレゼンテーショ
ンや、建築物の景観シミュレーション、工業製品の色デ
ザイン等に好適な色彩画像処理方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、カラー画像の色変更を行う色彩画像処理方法にお
いてよく行われるものとしては、Ｈ８Ｖ。

Ｈ３Ｉ、Ｈ３Ｌモデルによる色変更（各種Ｈ８Ｉカラー
モデルの特性評価　福江ら　日本写真３１１１　；ｈｔ
学会ｍ演　１９８６年１０月）や、単純に色の変換ルツ
キングテーブルを設定する色変更（文献オー　プラス　
イー（Ｏｐｌｕｓ　Ｅ）　Ｎａ　１１０　　フルカラー
イメージプロセッサＳＨＩ　Ｐとその応用１９８９年１
月）等がある。

カラー画像の画素値をプロットした三次元三原色空間に
おいて色変更を行う方法、特に・本発明と回様に、三原
色空間内に複数の色ベクトルを推定し、プロットされた
各画素値の該色ベクトルの分解成分を求めた後に、色ベ
クトルを変更し、該分解成分と該変更後色ベクトルを用
いて各画素の色変更を行う方法としては、特開昭６３−
２３７１７２号公報に記載された方法がある。

為れは、第１２図に示すように、カラー画像の対象とな
る色領域中の各画素の三原色値を三次元の色空間におい
て、黒色（原点）、物体色ベクトル■ｂ、光源色ベクト
ルＣｓの三色が張る平面上の色を示すと仮定した場合、
各画素を上記２ベクトルの成分に分解し、これを各画素
の二次元の中間座標とし、次に中間座標値と光源色ベク
トル（Ｃｓと、新たに与えられた第二の物体色ベクトル
■ｂ′から、変更された三原色値を計算することにより
１色領域を所望の色に変更する方法である。

この方法は光源色と物体色を分離したことにより、上記
仮定が成立する場合に限り、これ以前の色変更方法では
困難であった照り返し部分のある画像の物体色変更につ
いても１ｆ能にした。つまり、照り返しの光は各画素値
の光源色ベクトルに対する成分として三原色空間内に現
れ、その他の光は物体色ベクトルに対する成分として現
れるので、物体色ベクトルを変更することにより照り返
し部分のある画像に対しての色変更が可能となる。

また、物体の色変更を行う処理ではないが、方間におい
て、複数の色ベクトルを推定し、プロットされた各画素
値の色ベクトルの分解成分を求めることを用いる色彩画
像処理方法としては、ジージエイ、クリンカー（Ｇ、Ｊ
、に１ｉｎｋｅｒ）らが文献「インターナショナル　ジ
ャーナル　オブ　コンピュータ　ビジＥンＭａｌ　Ｖｏ
ｌ、２　（１９８８年６月）」（Ｉｎｔａｒｎａｔｉｎ
ａｌ　　Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
　　Ｖｉｓｉｏｎ　　Ｎａｌ。

Ｖｏｌ、２　（１’９１１８．６））で述べた方法があ
る。この文峨内でクリンカーらは、１点光源だけが物体
に対する光源として影響を与える特殊な撮影環境でＣＣ
Ｄカメラを用いて艶のある色つきの物体（プラスチック
）の撮影を行い、得られたカラー画像の画素値をプロッ
トした三原色空間を分析する実験を行った。クリンカー
らは、画素値の分布から、特に画素値の密集状態から物
体色ベクトルと光源色ベクトルを抽出する方法と、同一
物体領域の各画素値は上記２ベクトルの成すＳ７１行四
辺形内とその近傍に分布していることを示した。さらに
、クリンカーらは、同−物体領域中の各画素値を上記２
ベクトル咳諮す平行四辺形内の点として近似した場合、
画素値の平行四辺形内の位置は画素の物体領域の位置に
依存し、その他の要素には依存しない固有の特徴量であ
ることを提唱した。クリンカーらは、同−物体魚域の各
画素値を上記２ベクトルの成分に分解し、鏡面反射成分
（光源色ベクトル成分）を除去することにより、カラー
画像よりハイライト成分を除去することに成功した。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術において三次元三原色色空間における色変
更方法は１色変更の自然さにおいて他の従来技術より優
れた方法であるが、以下のような限界があった。

第１に、上記色変更方法は一般的なカラー画像に適用す
るには不十分である。該方法は、対象となる色領域中の
各画素の三原色位を三次元の色空間において、黒色、物
体色ベクトル、光源色ベクトルの三色が張る平面上の色
を示すと仮定したが、このような仮定はきわめて特殊な
撮影環境で撮影された画像であるか、スキャナやカラー
カメラで入力−さ画像の色を、ＴＶカメラ（モノクロ）
で得られた陰影に応して変更する回路を用いて得られた
画像には適用できるが一般的々画像には適用できない。

一般的なカラー画像においては画像中の物体領域の色は
主光源の色、量だけの影響でその色を呈しているのでは
なく画像の撮影されたシーンにおいて、物体の周囲に存
在する物質（例えば空等）が発する光（前記空ならば、
青色光）の影響により生じる色も物体の色に加味されて
いる。

また、画像を撮影、または、画像入力装置より入力する
際には、現実の色にそれらの特性による色が加えられる
。画素値をプロットした三原色空間において、上記の物
体の周囲に存在する物質が発する光の影響による色と撮
影、入力装置による色の線形和が、物体色ベクトルの始
点と原点（すなわち黒色）を結ぶベクトルとして現れる
。従って、一般的なカラー画像では、各画素を黒色、物
体色ベクトル、光源色ベクトルの三色が張る平面上の色
として近似することは困難である。

本発明の第１の目的は、上記の物体の周囲に存在する負
ヌが発する光の影響による色と、撮影、＃ｌ’山へ 入力装置による色とを考慮して、一般的なカラー画像に
対して、また、特別な回路がなくとも一般に用いられる
計算機システムがあれば適用できる色変更を行う色彩画
像処理方法を提供することである。

第２に、上記従来技術の色変更方法は、原画像に忠実な
色変更ができない、該方法は各画素値を物体色ベクトル
と光源色ベクトルの成す二次元平面上の点と仮定して、
各画素に対して該ベクトルの成分を算出し、物体色ベク
トル変更後、該成分と変更後ベクトルにより色変更を行
うが、実際の画素値は該二次元平面だけに分布している
のではなく、その近傍にも分布している。この近傍に存
在する画素値と該平面との親離はノイズばかりではなく
原画像において、物体領域のテクスチャ、材質感の原囚
となっているので除去せずに残すことが望ましい。該方
法ではこの物体領域のテクスチャ、材質感の情報が失わ
れるので、原画像に忠実な色変更ができない。

本発明の第２の目的は、 物体領域のテクスチャ、 材質感の等の原ｌＩ！！像の色情報をすべて失うことな
く、原画像に忠実に色変更を行う色彩画像処理方法を提
供することである。

第３に上記従来技術の色変更方法は、各画素値をプロッ
トした三原色空間において乱反射成分として現れるベク
トルを物体色とし、該物体色に対して色変更を行ったが
、該物体色は光源の影響を受けているために、カラー画
像の物体領域の色変更を行うに際し、と・りわけ色変更
機能により自然環境に工業製品を置いたときの風量に調
和した製品の色をデザインする際に、不都合または不自
然な色変更を生じる。例えば、既存の製品色を持つ製品
を撮影した画像を元に、製品の新たな色にデザインする
とき、該画像の撮影時に光源色が白色よりある程度はな
れている場合（例をあげると夕焼けの風景等、仝は赤色
で、光源色も赤色）、製品は光源光の色味を帯びる。製
品の候補色があるとき、変更後の物体領域の色として該
候補色を用いると、背景の風景（上記例では夕焼けの風
景）填に該候補色の製品を置いたとき製品は該候補色の
色には見えない（上記例において白色製品を置けば赤色
を′４Ｆびる）。

本発明の第３の目的は、任意の光源下で撮影した物体の
画像から物体の色変更が自然に容易にでき、任意の光源
下で既存の製品色を撮影した画像から、新たに色デザイ
ンした製品色が該画像の光源下で何色に見えるか知った
り、任意の背景風景と調和した製品の蛎像を得る色変更
を行う色彩画像処理方法を提供することである。

第４に、上記従来技術の色変更方法は、光源量が変更で
きないという問題がある。

本発明の第４の目的は、光源色ベクトルを変更すること
により光源色を任意に変更し、さらに光源色ベクトルを
変更後、変更光源色にふされしい色に物体領域の色を変
更して、自然な光源色変更画像を得ることにより、色デ
ザインした製品色が変更光源下でどのような色に見える
かチエツクすることができる色変更を行う色彩画像処理
方法を提供するトキである。

光源色、 第５に、上記従来技術の色変更方法は、物体の周囲に存
在する物質が発する光の影響により生じる色が変更でき
ないという問題がある。

本発明の第５の目的は、この画像固有の物体の周囲に存
在する物質が発する環境光色を任意に変更し、さらに該
変更環境光色にふされしい色に物体領域の色を変更して
、自然な環境光色ベクトルを得ることにより、色デザイ
ンした製品色が変更環境光色下でどのような色に見える
かチエツクすることができる方法を提供することである
。

本発明の第６の目的は、−膜内な画像入力により得られ
た画像の入力特性も考慮した上で、物体色、光源色、環
境光色を任意に変更して、実世昇の天候、時刻等の環境
変化または同一環境での物体色変更をシミュレートする
色変更を行う方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、バイアスベクトルと、バイアスベクトル分だ
け原点より移動した点を始点とする光源色べ匁トル、物
体色ベクトル、色テクスチャベクシ八 トルを推定し、各画素値に対し光源色ベクトル、物体色
ベクトル、色テクスチャベクトルが成す３次元空間上の
位置座標を求め、該４ベクトルを複数個同時に、または
単独に変更し、該位置座標と、変更後の該４ベクトルを
用いて色変更を行うものである。

また、バイアスベクトルを環境光色ベクトルと入力装置
バイアスベクトルの線形和と仮定し、該２ベクトルを推
定して、複数個同時に、または単独に変更することによ
り色変更を行うものである。

また１色テクスチャベクトルは、光源色ベクトルと物体
色ベクトルが成す平面に直交するものである。

また、カラー画像の各画素値をプロットした三次元の三
原色色空間から、まず、光源色ベクトル、物体色ベクト
ルを抽出し、その後、バイアスベクトルと色テクスチャ
ベクトル推定するものである。

また、光源色ベクトル■ｓ、物体色ベクトル■ｂ、色テ
クスチャベクトル■ｄの處す３次元位ｗｌ座標にハいて
、任意の画素値の位置座標が、それぞれＭｓ、Ｍｂ、Ｍ
ｄとすると、該画素値の三次元三原色空間における色ベ
クトル仁を、０：、　＝　Ｍ　ｓ　Ｃｓ　＋　Ｍ　ｂ　
■ｂ　＋Ｍ　ｄ　■ｄ　＋（１，、ａ　十Ｂ（但し、■
ａ、Ｂはそれぞれ、環境光色ベクトル、入力装置バイア
スベクトル）で表現し、光源色ベクトル■ｓ、物体色ベ
クトル■ｂ、色テクスチャベクトル■ｄ、環境光色ベク
トル色Ｃａを変更した後に、画素値を色ベクトル表現を
用いて色変更を行うものである。

また、物体色ベクトルから、光源色ベクトルの影響を取
り除いた純粋物体色ベクトルを抽出し、該純粋物体色ベ
クトルを用いて色変更を行うものである。

また、純粋物体色ベクトルを変更して、カラー画像のシ
ーンの物体色を変更した画像を得る色変更を行うもので
ある。

また、光源色ベクトルまたは純粋物体色ベクトルを、枚
数または単独に変更後、光源色ベクトルを用いて、純粋
物体色ベクトルを光源の影響を受けた物体色ベクトルに
変換するものである。

また、純粋物体色ベクトルの抽出、または純粋物体色ベ
クトルを光源の影響を受けた物体色ベクトルに変換する
際に、物体色ベクトルの各ＲＧＢ成分がそれぞれ、光源
色ベクトルと純粋物体色ベクトルの各ＲＧＢ成分を乗じ
たものとなる関係を用いるものである。

また、環境光色ベクトルおよび純粋物体色ベクトルから
、純粋物体色ベクトルの影響を取り除いた純粋環境光色
ベクトルを抽出し、該純粋環境光色ベクトルを用いて色
変更を行うものである。

また、純粋環境光色ベクトルを変更して、カラー画像の
シーンにおいて、雰囲気を変えた画像を得る色変更を行
うものである。

また、純粋物体色ベクトルまたは純粋環境光色ベクトル
を、複数または単独に変更後、純粋物体色ベクトルを用
いて、純粋環境光色ベクトルを物体色の影響を受けた環
境光色ベクトルに変換するものである。

また、純粋環境光色ベクトルの抽出、または純粋竺１芹
光色ベクトルを物体の影響を受けたＳ＊光色ベクトルに
変換する際に、環境光色ベクトルの各ＲＧＢ成分が、そ
れぞれ純粋環境光色ベクトルと純粋物体色ベクトルのＫ
ＧＢ成分を乗じたものとなる関係を用いるものである。

また、色変更方法として、モデルカラー画像より複数ま
たは単独のベクトルを推定し、該ベクトルを用いて、色
変更対象カラー画像の物体色または環境の雰囲気を変更
するものである。

また、変更対象ベクトルを変更する方法として。

変更対象のベクトル中に代表点を決め、代表点に対して
変更後の標本色を与え、三次元の三原色色空間において
の代表点と標本色の各ＲＧＢ成分比で、変更対象ベクト
ル中の点を線形に変換することにより、ベクトルを変更
するものである。

また、ベクトルの変更に際し、変更対象ベクトルを変更
する方法として、該ベクトルの長さを指定した比率で伸
縮することにより、ベクトルを変更するものである。

〔作用〕

本発、明の作用を、以下に第７．８．９図を参照しなが
ら説明する。第７図において、主光源から物体に当たっ
た光は、物体表向で反射する光（鏡面反射成分と呼ばれ
ることが多い）と物体内に入り物体の物質内の色粒子と
衡突を繰り返した後、物体外に出る光（同様に乱反射成
分）に分けられる。ｇ面反射成分は入射角と物体の表面
方向により決まる角度で反射され、乱反射成分は全方向
に照射される。この鏡面反射成分は主光源と三原色成分
比が同じと見なしてよく、乱反射成分は主光源と物体の
固有の反射率とで決まる三原色成分値を持つ、従って、
鏡面反射成分を光源色、乱反射成分を物体色と呼ぶ、ま
た、物体の固有の反射率を物体色から光源の影響を取り
除いたという意味で純粋物体色と呼ぶことにする。

主光源だけが物体に対する光源として存在する場合には
上記モデルで良いが、−射的には、主光源より発せられ
た光は第８図に示すように物体の周りに存在する物質に
当り、反射して物体に当る。

幾何学的に主光源の光が当たらない影の部分も黒背景物
質からの光を純粋環境光色と呼び、純粋環境光色が物体
表面で物体固有の反射率（純粋物体色〉で反射した光を
環境光色と呼ぶことにする。

純粋環境光色は背景からの光なので全方角から物体に光
をあてていると仮定すると、環境光色は物体の表面方向
や視点の位置等の幾何学的位置関係には全く依存しない
。

以上よりカラーより得られた画像の三原色値Ｃは次式で
表すことができる。

ここで、Ｃｓは光源色で であり、 ｃｂは物体色で Ｃｏは純粋物体色（物体の固有の反射率）である。

Ｃａは環境光色で Ｃａｐは純粋環境光色（背景からの光）である。

また、ＭｓとＭｂはスカラー量で、光源色（鏡面反射）
の量を示すＭｓは各画素に対する物体中の点に対する主
光源の位置と物体の表Ｕσ方向と視点（カメラ）の位置
による幾（ｉｉＪ学的角度の関係より決定され、物体色
（乱反射成分）の量を表すＭｂは主光沸の位置と物体表
面との幾何学的角度の関係より決定される。（視点（カ
メラ）の位置とは熱間保） すなわち、ＭｓとＭｂは各画素の画像中の対象物体中領
域中の位置に依存し他の要因には、熱間・１ム 係な物体領域内イイの値である。各画素の三原色値はベ
クトルＣｓとｃｂの成す平面上に射影したときＭｓとＭ
ｂにより決まる位置に存在していると見なすことができ
る。

しかし、実際の画像では画素値は上記平面上だけに存在
するのでなく、平面から離れた点にも存在する。この画
素値と平面との距離は物体領域のテクスチャ等の重要な
情、報も含んでいるので、それを表すことが必要である
。このためさらに、色テクスチャベクトル■ｄを導入し
ている。

ｃｄとスカラーＭＭｄとの積は画素値とベクトルＣｓと
ｃｂの成す平面上との距離を表す、ＭｄもＭｓとＭｂと
同様物体領域に固有の値である。

以上より、各ｉＩ！Ｉｉ素の三原色値はベクトルＣｓ　
。

■ｂ、■ｄの或す三次元空間上にＭｓとＭｂとＭｄによ
り決まる位置に存在していると見なすことができ、各画
素の三原色値は、入力装置のパイ１＼ 、ｒｖ色Ｂも考慮して、 で、表すことができる。ＭｓとＭｂとＭｄは、各画素に
対応する物体領域固有の値だから、ベクトル■ｓ、■ｂ
、■ｄ、Ｃａ変更後、前記（８）式を用いることによっ
て、色変更後の画素値を求めることができる。

ベクトル変更は、光源色ベクトル■ｓ、純粋物体色ベク
トルＣｏ、純粋環境光色ベクトルＣａ　ｐをまず変更し
、それから（３）、　（５）式により物体色ベクトル■
ｂ、環境光色ベクトルＣａを変更する。

光源色ベクトル、純粋環境光色ベクトルをその画像特有
の環境要因と考え、上記２ベクトルを固定したまま純粋
物体色ベクトルを変更すれば１同一環境での物体の色変
更がシミュレートできる。また、純粋物体色ベクトルを
固定したまま天候、時刻等で変化する環境要因として光
源色ベクトル。

純粋環境光色ベクトルを変更すれば、物体の色が光−環
境が変化したときにどのように見えるかをシミュレート
できる。

第９図に一般的なカラー画像の各画素値を三次元の三原
色空間にプロットしたものを示す０画素値は物体色ベク
トルと光源色ベクトルに密集していることから、この２
ベクトルを分離することが可能であり、上記２ベクトル
より他のベクトルを抽出することができる。

（実施例） 以下、本発明の１実施例である工業製品の任意環境での
色デザインシステム第１図から第６図と第１０．１１図
に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明を実現するためのフローチャート、第２
図は第１図のステップ１５．１８によるベクトル分離の
詳細フローチャート、第３図は第１図のステップ１１３
によるモデルベクトル調整の詳細フローチャート、第４
図は第１図のステップ１１５による物体色変更の詳細フ
ローチャート。

第５図は第１図のステップ１１９による光原色変−ト、
第１０図は本発明を実現するための処理システムの全体
構成図、第１１図は画像中の物体領域と三原色空間内に
おける画素値との対応を示す説明図である。

第１０図の１０９はカラー原画像１０１１とカラーモデ
ル画像１０１２入力のためのカラースキャナ、１０１０
は物体１０１３、モデル物体１０工４を撮影するための
カメラ、１０８はＡ／Ｄ変換器、１０４は画像を格納す
るメモリ、１０１はＣＰＵ、１０５は主記憶、１０６は
原画像、モデル画像変更ａｉｍと三原色空間を表示する
カラーデイスプレィ、１０２．１０７は処理コマンドを
入力するための入力装置を示している。

次に、本発明の処理手順を第１図に従って説明する。第
１図のステップ１１では第１０図のスキャナ１０９また
はカメラ１０１０からそれぞれ、製品の写ったカラー画
像が入力または製品を撮影し、第１０図のＡ／Ｄ変換器
１０８でディジタル１図のステップ１２で、モデル画像
を用いた色変更を行うと判断された場合には第１図のス
テップ１３でステップ１１と同様にモデル画像を入力し
、ステップ１４，１５．１６ではモデル画像に対してス
テップ１７，１８．１９の変更対象画像に対するものと
それぞれ間じ処理を行う。ステップ１７では対象画像の
物体色領域のセグメンテーションを行い、ステップ１８
では色ベクトルを求め、ステップ１９では求めたベクト
ルの代表点を決定する。

ステップ１４．１７のセグメンテーションでは、第１１
図に示すように画像を画像中の各画素値をプロットした
三原色空間において、同一物体領域の國素値ごとに処理
できるように、三原色空間の画素値を分類する。このセ
グメンテーション法は、種々あるが、本実施例は画像中
で各物体領域に対してのマスク画像を用意し、マスクに
対応する画素の三原色値を三原色空間で切り出す方法を
行う。

ステップ１５．１８によるベクトル分離は、光源色ベク
Ｏ１ｌ／、物体色ベクトル、色テクスチャベクトル、バ
イアスベクトル、環境光色ベクトル。

入力装置バイアスベクトル、純粋物体色ベクトル。

純粋環境光色ベクトルを求める。詳細なフローチャート
を第２図に示す、まず、第２図のステップ２１．２２で
、画像中の各画素値をプロットした三原色空間において
画素値は光源色ベクトル、物体色ベクトル付近に密集す
るのでこれを田いて前記文献（Ｇ　、　Ｊ　、　Ｋ１１
ｎｋｅｒ　ｅｔ　ａｌ）で述べた方法で光源色ベクトル
、物体色ベクトルを分離する６次に第２図のステップ２
３で、物体色ベクトルから光源色ベクトルを用いて純粋
物体色ベクトルを前記（３）式を用いて分離する。純粋
物体色の色と製品のカタログ色を比較して、物体色ベク
トルを修正することも可能である。

原点から物体色ベクトルの始点までを結ぶベクトルがバ
イアスベクトルとなる。第２図のステップ２４で、バイ
アスベクトルから環境光色ベクトルと入力装置バイアス
ベクトルとを分離するのはば１画素値をプロットした三
原色空間において、クリンカーらが物体色ベクトル、光
源色ベクトルを求めるのに用いた方法で、環境光色ベク
トルの向きが特定できるほどに環境光色ベクトル付近に
画素値が存在するときに限り、２つの異なる物体領域の
環境光ベクトルの延長線の交点を求めればそれが入力装
置バイアスベクトルの終点となる。

（２）原画像の各画素値をプロットした三原色空間にお
ける物体色ベクトルの始点、すなわちバイアスベクトル
が高精度で求まった場合、バイアスベクトルを とすると、 Ａ　＝　Ｃａ　＋　Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　
”・（１０）（ただし、■ａ、Ｂはそれぞれ環境光色ベ
クトル、入力装置バイアスベクトル）であるから、とす
るとノ ［作用１式５より、 となる。２つ以上異なる物体色領域が存在するならば、
もう１つの物体領域に対しても（１２）式が戒り立つ。

純粋物体色ベクトルＣｏ＝（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ）”とＣ
ｏ’　＝（Ｒｏ’　、Ｇｏ’　、Ｂｏ’　）”は前記（
３）式より求められるから、　（１２）式と（１３）式
を解くことにより、純粋環境光色ベクトルＣａ＝（Ｒａ
。

Ｃ１−ａ、Ｂａ）”と入力装置バイアスベクトルＢ＝（
Ｒｉｎ、　Ｇｉｎ、　Ｂｉｎ）　Ｔを求めることができ
る。

（３）画像入力装置のバイアス色の特性はある程度経験
的に特定できる。この方法で実際上は問題がない場合が
多く、簡易である。

本実施例では上記のいずれかの方法を用いて、第２図の
ステップ２４で、入力装置バイアスベクトルと環境光色
ベクトルを求める。それから、第２図のステップ２５で
、環境光色ベクトルから純粋物体色ベクトルを用いて純
粋環境光色ベクトルを前記（５）式を用いて分離する。

第２図のステップ２６で、色テクスチャベクトルを光源
ベクトルと物体色ベクトルとの成す平面に直交するよう
に定める。その長さは適当な値で良い。

第１図のステップ１６．１９の代表点の決定では、ステ
ップ１５．１８で求めた各ベクトルにそれぞれ代表点を
求める。代表点の機能は以下のようなものである。第１
は、ベクトル中のＩ点を決めることでその点の色を第１
０図のカラーデイスプレィ１０６で見ることができベク
トル変更をするときに便利である。第２に、代表点に対
し変更後の標本色を与え、三原色空間内において代表点
と標本色点の各ＲＧＢ成分比で、変更対象ベクトルを線
形に変換することにより簡単にベクトル変更でき、また
、このとき標本色を代表点色の変更後の色としてカラー
デイスプレィ１０６で代表点さら便利である０以上の代
表点の機能より代表点はベクトルとその近傍画素値の三
原色値の平均的値を持つことが必要である１本実施例で
はこの条件を満たす代表点としてベクトル近傍の画素値
をベクトル上に正射影しその密度がもつとも高い点を代
表点とする。

第１図のステップ１１０のベクトル成分分解では、光源
色ベクトルｐｓ、物体色ベクトル■ｂ、色テクスチャベ
クトル■ｄの成分それぞれ、Ｍ　ｓ　。

Ｍｂ、Ｍｄに物体領域中の各−素懐を分解する。

Ｍｓ、Ｍｂ、Ｍｄは以下のようにして求める。前記（８
）式に示す画素値Ｃについて、 Ｃ’　＝Ｃ−（Ｃａ　＋Ｂ）　　　　　　−（１４）と
置き、 ｂｌ＝（Ｃ’　　・（Ｃｓ）、ｂ２＝（Ｃ’　　・■ｂ
）、　ｂ３＝（（Ｃ’　　・■ｄ）ａｌ＝（Ｃｓ−Ｃｓ
）、　ａ２＝（■ｂ−■ｂ）、　　ａ３＝（■ｄ−■ｄ
）ａ４＝　（Ｃｓ−Ｃｓ）　、　ａ５＝　（■ｂ−■ｄ
）　、　　ａ６＝　（■ｄ−Ｃｓ）と置いたとき、 Ｍｓ−ａｌ＋Ｍｂ−ａ４＋Ｍｄ−ａ６＝ｂｌ　　・−（
１５）Ｍｓ−ａ４＋Ｍｂ−ａ２＋Ｍｄ−ａ５＝ｂ２　　
・＝（１６）Ｍｓ−ａ６＋Ｍｂ　−ａ５＋Ｍｄ−ａ３＝
ｂ３　　−（１７）を、解くことによりＭｓ、Ｍｂ、Ｍ
ｄを求めることができるｍ　Ｍ　ｓ　ｐ　Ｍ　ｂ　ｐ　
Ｍ　ｄは色変更処理に際して不変の物体領域固有の値で
ある。これを第１０図の画像メモリ１０４に各画素に対
する画素値として格納する。

第１図のステップ１工１の三原色空間表示では画像の各
ｉ［！ｌｉ素値素懐ロットした三原色空間を第１０図の
カラーデイスプレィ１０６に表示してその後のステップ
ではこれを参照しながらベクトルの色変更を行う。

第１図のステップ１１２では、モデルベクトルを用いた
対象ベクトルの変更をするときモデルベクトルの調整を
するかを判定し、調整する場合には、第１図のステップ
１１３では、ステップ１５で抽出したモデルベクトルの
長さや向きを調整する。この詳細フローチャートを第３
図に示す。モデル画像のベクトルを調整するのは、その
ままのモデル画像のベクトルでは対象画像の変更後のベ
クトルとして不適である場合である０例えば、モデル画
像の光源色ベクトルを対象画像の変更ベクトルとして使
いたいが、モデル画像の光源色ベクトルが対象画像の光
源色ベクトルに比べて明るすぎるなどの場合には、モデ
ルベクトルの長さを縮小する。第３図のステップ３１で
、光源色ベクトル、純粋物体色ベクトル、純粋環境光色
ベクトルのうちどのベクトルを調整するかを選択し、ス
テップ３２か６３８で、選択されたモデルベクトルを調
整する。ステップ３２から３８のモデルベクトルの調整
方法は第１図のステップ１１５，１１９゜１２３のそれ
ぞれ物体色変更、光源色変更、環境光色変更における標
本点、比率を用いたベクトル変更法と同様である。変更
したモデルベクトルは新たなモデルベクトルとして、第
１０図の主記憶１０５上に格納される。

次に対象画像のベクトル変更を説明する。第１図のステ
ップ１１４，１１８，１２２でそれぞれ物体色、光源色
、環境光色のうちどのベクトルを変更するか判定する６
判定に従って、ステップ１１５、１７１９．１２３でそ
れぞれ物体色変更、１　２ 光源色変更、Ｒ＃を光色変更と、変更にともなって他の
ベクトルの変更が必要な場合にはその変更を行う、ベク
トル変更後、ステップ１１６，１２０゜１２４でステッ
プ１０で求めた各画素についてのＭｓ、Ｍｂ、Ｍｄを第
１０図の画像メモリ１０４よりパスライン１０３を通じ
て主記憶１０５に読み込み、前記（８）式を用いて各画
素に対して変更画素値を求め、ステップ１１７，１２１
，１２５で色変更画像を第１０図のカラーデイスプレィ
１０６に表示する。システム使用者は色変更ｌＩ！！ｉ
像をみた後、色変更処理を終了する場合は第１図のステ
ップ１２６で終了判定の後に、必要ならば変更画像を第
１０図の画像メモリ１０４にセーブしたのち本実施例の
システムを終了させる。

第１図のステップ１１５による物体色変更の詳細フロー
チャートを第４図に示す、第４図のステップ４１．４２
でそれぞれ、第１０図のデイスプレィ１０６上に三原色
空間とその原点から始まる次に、第４図のステップ４３
，４５．４７で標本色、比率、モデルベクトルのうち、
何を用いて純粋物体色を変更するか判定する０判定に従
ってツレぞれ、ステップ４４，４６．４８で第１０１！
ｉｌのカラーデイスプレィ１０６上に三原色空間内の純
粋物体色のベクトル、純粋物体色ベクトルの代表点の色
を見ながら純粋物体色を変更する。

第４図のステップ４４では、標本色を用いた純粋物体色
の変更を行う、標本色の指定は、第１０国のカラーデイ
スプレィ１０６上の純粋物体色の表示された三原色空間
内に、第１０図のマウス１０２で指し示してもよいし、
第１０図のカラーデイスプレィ１０６上に用意した色の
パレットから１色を選んでもよいし、ＲＧＢ＠で指定し
てもよい、どの指定法であっても三原色空間内に標本色
の位置を表示し、同時に標本色を表示しながら行う、標
本色決定後は、代表点と標本点の各ＲＧＢ成分比で、純
粋物体色ベクトルを線形に変換する。

第４６図のステップ４６では比率を用いた純粋物体色の
口２更を行う、第１０図のキーボード１０７から数値を
入力しその比率で純粋物体色ベクトルを伸長または縮小
する。第１０図のカラーデイスプレィ１０６上に三原色
空間内の伸縮した純粋物体色さクトルを示し、同時に純
粋物体色ベクトルの代表点に対応する伸縮後純粋物体色
ベクトル上の点の色を表示しながら行う。

第４図のステップ４７では、第１図のステップ１５でモ
デル画像から抽出し、第１図のステップ１１３で調整を
したモデル画像の純粋物体色ベクトルを用いて純粋物体
色ベクトルを変更する。すなわち、モデル画像のｍ整済
み純粋物体色ベクトルを、変更後の純粋物体色ベクトル
とする。この処理によって、モデル画像の物体の色に製
品の色を合わせることができる。

純粋物体色ベクトル変更後、第４図のステップ４１０で
光源色ベクトルを用いて変更後純粋物体色ベクトルから
前記（３）式に従って物体色ベクトルを求め、第４図の
ステップ４１１で変更後純粋物体色べ□トルと純粋環境
光色ベクトルから前記″、 （５）式に従って環境光色ベクトルを求める。第４図の
ステップ４１２で、物体ベクトル変更に伴い、色テクス
チャベクトルを、長さは変えずに変更後得られた光源色
ベクトルと物体色ベクトルの成す平面に対して直交する
ように変更する。

第工図のステップ１１９による光源色変更の詳細フロー
チャートを第５図に、第１図のステップ１２３による環
境光色変更の詳細フローチャートを第６図にそれぞれ示
す、光源色変更、環境光色変更ともそれぞれ第４図のス
テップ４１から４９までの処理を純粋物体色ベクトルで
はなくそれぞれ光源色ベクトル、純粋環境光色ベクトル
に対してそれぞれステップ５１から５９、ステップ６１
から６９までで行う、第５図のステップ５１０では、純
粋物体色ベクトルと変更後光源色ベクトルから前記（３
）式に従って物体色ベクトルを求める。

第５図のステップ５１１で、光源色ベクトルと物体ベク
トルの変更に伴い、色テクスチャベクトルを、長さは変
えずに変更後得られた光源色ベクトルと物体色ベクトル
の成す平面に対して直交するよ◆、に変更する。また画
像中に物体領域が複数個し１− あれば光源色ベクトルの変更に伴いそれらの物体色ベク
トルも変更の必要が生じることがあるが、その場合は同
様に前記（３）式に従って他の物体領域の物体色ベクト
ルを変更する。第６図のステップ６１０では、純粋物体
色ベクトルと変更後純粋環境光色ベクトルから前記（５
）式に従って環境光色ベクトルを求める。画像中に物体
領域が複数個あれば純粋環境光色ベクトルの変更に伴い
それらの環境光色ベクトルも変更の必要が生じることが
あるが、その場合は同様に（５）式に従って他の物体領
域の環境、光色ベクトルを変更する。

以上の処理により、本発明の１実施例である工業製品の
色デザインシステムでは次のようなことができる。ある
色の製品の画像を１枚システムに入力した後、それを用
いて光源の光の色を変化させたり、背景の空などの環境
の光を変化させたりした時に、その製品の色がどのよう
に見えるか、また、Ｍ画像の光環境（光源、背景光）に
デザイえるとどのように見えるかを、実世界の環境その
ままに知ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明した方法により、−殻内な画像に対し通常の計
算機システムを用いて、―像入力装置から入力した１枚
の１！！ｌＩ像を、入力装置の特性も考慮したうえで、
実世界の天候、時刻等で変わる環境の変化や、同一環境
での物体色変更をシミュレートできる。

特に、本発明を工業製品の色デザインに用いる際には、
天候、時刻等で変わる環境の変化で製品の色がどのよう
に見えるか知ることができ、また。

同じ環境を保ったまま製品の色を自由に変えることがで
きるので、実際に製品の色を作らなくとも、十分かつ簡
単に、製品の色を検討でき非常に便利である。

また、製品のカラーカタログ等を作成する際に、どのよ
うな環境に製品を置けば製品の色が映えるか知るのに役
立つ。

さらに、環境の設定はモデル画像を用いてできるので、
非常に容易であり、かつ効果的な環境を迅速に設定でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実現するためのフローチャート、第２
図はそのステップ５，８によるベクトル分離の詳細フロ
ーチャート、第３図は第１図のステップ１１３によるモ
デルベクトル調整の詳細フローチャート、第４図は第１
図のステップ１１５による物体色変更の詳細フローチャ
ート、第５図は第１図のステップ１１９による光源色変
更の詳細フローチャート、第６図は第１図のステップ１
２３による環境光色変更の詳細フローチャート、第７図
は色の反射成分の説明図、第８図は環境光の説明図、第
９図はカラー画像の画素値をプロットした三原色空間の
説明図、第１０図は本発明を実現するための処理システ
ムの全体構成図、第１１図は画像中の物体領域と三原色
空間内における画素値との対応を示す説明図、第１２図
は従来方式の説明図である。 第 ３ 目 猶 ≠ 口 η ５ （２） 第 回 第 図 拓 圀 尺 竿 １ （２） 第 ２ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像入力装置から入力されたカラー画像の各画素値
   を、三次元の三原色色空間にプロットし、該プロットデ
   ータの原点からのバイアス分を表すバイアスベクトルと
   、バイアスベクトル分だけ原点より移動した点を始点と
   する光源色ベクトル、物体色ベクトル、色テクスチャベ
   クトルを推定し、各画素値に対し光源色ベクトル、物体
   色ベクトル、色テクスチャベクトルが成す３次元空間上
   の位置座標を求め、該４ベクトルを複数個同時に、また
   は単独に変更し、該位置座標と、変更後の該４ベクトル
   を用いて、実世界の天候、時刻等の環境変化または同一
   環境での物体色変更をシミュレートする色変更を行うこ
   とを特徴とする色彩画像処理方法。 ２、上記バイアスベクトルの変更方法として、バイアス
   ベクトルを環境光色ベクトルと入力装置バイアスベクト
   ルの線形和と仮定し、該２ベクトルを推定して、複数個
   同時に、または単独に変更することにより色変更を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の色彩画像処理方法。 ３、前記色テクスチャベクトルは、光源色ベクトルと物
   体色ベクトルが成す平面に直交することを特徴とする請
   求項１記載の色彩画像処理方法。 ４、前記請求項１記載の該４ベクトルの推定方法として
   、カラー画像の各画素値をプロットした三次元の三原色
   色空間から、まず、光源色ベクトル、物体色ベクトルを
   抽出し、その後、バイアスベクトルと色テクスチャベク
   トル推定することにより該４ベクトルを推定することを
   特徴とする請求項１記載の色彩画像処理方法。 ５、前記光源色ベクトル■ｓ、物体色ベクトル■ｂ、色
   テクスチャベクトル■ｄの成す３次元位置座標において
   、任意の画素値の位置座標が、それぞれＭｓ、Ｍｂ、Ｍ
   ｄとすると、該画素値の三次元三原色空間における色ベ
   クトル■を、■＝Ｍｓ■ｓ＋Ｍｂ■ｂ＋Ｍｄ■ｄ＋■ａ
   ＋Ｂ（但し、■ａ、Ｂはそれぞれ、環境光色ベクトル、
   入力装置バイアスベクトル）で、表現し、該表現を用い
   て色変更を行うことを特徴とする請求項１記載の色彩画
   像処理方法。 ６、前記光源色ベクトル■ｓ、物体色ベクトル■ｂ、色
   テクスチャベクトル■ｄ、環境光色ベクトル色■ａを変
   更した後に、前記任意の画素値の三次元三原色空間にお
   ける該色ベクトル表現を用いて色変更を行うことを特徴
   とする請求項５記載の色彩画像処理方法。 ７、前記光源色ベクトルを変更して、カラー画像のシー
   ンにおいて、光源色を変更した画像を得る色変更を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の色彩画像処理方法。 ８、前記物体色ベクトルから、光源色ベクトルの影響を
   取り除いた純粋物体色ベクトルを抽出し、該純粋物体色
   ベクトルを用いて色変更を行うことを特徴とする請求項
   １記載の色彩画像処理方法。 ９、前記純粋物体色ベクトルを変更して、カラー画像の
   シーンの物体色を変更した画像を得る色変更を行うこと
   を特徴とする請求項８記載の色彩画像処理方法。 １０、前記光源色ベクトルまたは純粋物体色ベクトルを
   、複数または単独に変更後、光源色ベクトルを用いて、
   純粋物体色ベクトルを光源の影響を受けた物体色ベクト
   ルに変換することにより、カラー画像のシーンにおいて
   、光源色を考慮した物体色である画像を得ることを特徴
   とする請求項７または９記載の色彩画像処理方法。 １１、前記純粋物体色ベクトルの抽出、または純粋物体
   色ベクトルを光源の影響を受けた物体色ベクトルに変換
   する際に、物体色ベクトルの各ＲＧＢ成分がそれぞれ、
   光源色ベクトルと純粋物体色ベクトルの各ＲＧＢ成分を
   乗じたものとなる関係を用いることを特徴とする前記請
   求項８または１０記載の色彩画像処理方法。 １２、前記環境光色ベクトルおよび純粋物体色ベクトル
   から、純粋物体色ベクトルの影響を取り除いた純粋環境
   光色ベクトルを抽出し、該純粋環境光色ベクトルを用い
   て色変更を行うことを特徴とする請求項２または８記載
   の色彩画像処理方法。 １３、前記純粋環境光色ベクトルを変更して、カラー画
   像のシーンにおいて、雰囲気を変えた画像を得る色変更
   を行うことを特徴とする請求項１２記載の色彩画像処理
   方法。 １４、前記純粋物体色ベクトルまたは純粋環境光色ベク
   トルを、複数または単独に変更後、純粋物体色ベクトル
   を用いて、純粋環境光色ベクトルを物体色の影響を受け
   た環境光色ベクトルに変換することにより、カラー画像
   のシーンにおいて、物体色を考慮した環境光色である画
   像を得ることを特徴とする請求項９または１３記載の色
   彩画像処理方法。 １５、前記純粋環境光色ベクトルの抽出、または純粋環
   境光色ベクトルを物体の影響を受けた環境光色ベクトル
   に変換する際に、環境光色ベクトルの各ＲＧＢ成分が、
   それぞれ純粋環境光色ベクトルと純粋物体色ベクトルの
   ＲＧＢ成分を乗じたものとなる関係を用いることを特徴
   とする請求項１２または１４記載の色彩画像処理方法。 １６、前記色変更方法として、モデルカラー画像より複
   数または単独の前記ベクトルを推定し、該ベクトルを用
   いて、色変更対象カラー画像の物体色または環境の雰囲
   気を変更することを特徴とする請求項１または２記載の
   色彩画像処理方法。 １７、前記色変更対象カラー画像の環境の雰囲気を変更
   する方法として、モデルカラー画像の光源色ベクトル、
   純粋環境光色ベクトルのいずれか、または両方を用いて
   、色変更対象カラー画像の光源色ベクトルまたは純粋環
   境光色ベクトルを変更することを特徴とする請求項１６
   記載の色彩画像処理方法。 １８、前記ベクトルの変更に際し、変更対象ベクトルを
   変更する方法として、変更対象のベクトル中に代表点を
   決め、代表点に対して変更後の標本色を与え、三次元の
   三原色色空間において、代表点と標本色の各ＲＧＢ成分
   比で、変更対象ベクトルを線形に変換することにより、
   ベクトルを変更することを特徴とする請求項１、２、９
   、１３いずれか１項記載の色彩画像処理方法。 １９、前記ベクトルの変更に際し、変更対象ベクトルを
   変更する方法として、該ベクトルの長さを指定した比率
   で伸縮することにより、ベクトルを変更することを特徴
   とする請求項１または２または９または１３記載の色彩
   画像処理方法。 ２０、前記変更対象ベクトルを変更する方法を、光源色
   ベクトル、純粋環境光色ベクトル、純粋物体色ベクトル
   に適用することを特徴とする請求項１８または１９記載
   の色彩画像処理方法。