JPH0421191A - 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（ルックアップテーブル）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（クリーン）クリ
ーン、Ｂ（ブルー）クリーンという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＝ｈ　Ｂ　
（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’＝ｆ
Ｂ（Ｒ，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
Ｌ１彩度Ｓに変換するＨＬＳ変換では、Ｈ＝Ｈ（Ｒ，Ｇ
、Ｂ）のように、１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、カラー画像をハ
イライト画像と非ノ・イライト画像とに分離する技術で
は、３次元色空間での色分布に基づいて色空間内の色を
異々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ハードウェ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色当りの変換に１６　
（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、カラーノ・−トコビー、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（特公昭５８−１６１８
０号公報）。この例では、第６図のように補間処理に３
次元の色信号の上位信号が形作る色空間内の単位立方体
を設定し、この単位立方体を複数の４面体に分割するこ
とにより補間計算を単純化している。

これを色変換装置として利用し、色空間内の特定色の色
替えを行うなど、非線系の自由な色変換を高速でかつ画
像の階調性を維持した壕ま行うことができる。しかし、
先の特許の例では補間に使用するメモリ装置のアドレス
が色空間内の立方体を形成しているため、色空間を各軸
向等なビット数、例えば上位信号を各軸信号とも上位３
ビツト、あるいは４ビツトのように分割しなくてはなら
ない。

発明が解決しようとする課題 さて、現実の色空間は各軸が人間の視覚特性を均等に反
映しているとは言いがたい。例えば、通常のレッド、グ
リーン、ブルーの色空間においても、グリーン軸が人間
の視覚特性上重要であることが分かっている。このよう
に一般の色空間の各軸はその必要な精度が不均一である
ことが特徴であシ、このため色変換に補間方式を使用す
る場合に、補間に使用するテーブルメモリの各軸のビッ
ト数は不均一であることが望ましく、総ビット数が一定
の場合にはこのように不均一など・ｌト構成をとること
によりメモリ容量を増加させずに人間の視覚特性に合っ
た高品質の色情報の補間ができることになる。しかし、
従来の技術では入力信号系が作る色空間内の単位立方体
を色空間補間の基本単位にしているため、人間の視覚特
性を考慮しだ補間できないという課題があった。

本発明は上記課題に鑑み、色空間を人間の視覚％性を考
慮し、かつ、テーブルメモリの容量を効率的に使用でき
る色変換装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、３次元あるいは４次
元以上の色信号の組を入力して、各入力色信号ごとに異
なるビット数配分により上位信号と下位信号に分割し、
その各信号ごとに不均一なビット精度の上位信号の組で
選択される色変換値記憶用のテーブルメモリと、同じく
各信号ごとに不均一なビット精度の下位信号の組で選択
される重み係数提供手段と、前記上位信号が選択する色
空間内の単位直方体を分割して得られる複数個の単位４
面体のうち入力信号がどの単位４面体に属するかを選択
する単位４面体選択手段と、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
次元あるいは４次元以上の補間を行う演算手段とを有す
るものである。

作　　　　用 本発明は、上記構成により、３次元あるいは４次元以上
の入力色空間の各軸を各々異なるビット配分にてその上
位信号、下位信号に分割する。このため、補間の基本単
位は色空間内の直方体となる。直方体の頂点位置での色
変換値はテーブルメモリに蓄積される。格子点の間に存
在する入力色については、直方体を複数の４面体に分割
して４頂点での色変換値から補間することとする。これ
によって、たとえば色信号がレッド（Ｒ）、グリノ（Ｇ
）、ブルー（Ｂ）各８ピツトで与えられる時、信号の上
位信号をそれぞれ３ピツト、４ビツト、２ビツトとする
ことにより、色空間が各軸方向に８個、１６個、４個の
領域に分割され、辺の長さが各軸方向に３２．１．６，
６４である直方体に等しく分割されることになる。各直
方体はその後複数の４面体に分割することによって補間
を行なうことができる。

実施例 まず、第２図を用いて本発明の概略の考え方を説明する
。８ビツト入力色信号２０１は上位信号２０２と下位信
号２０３に分割され、前者は色変換値記憶用テーブル２
０４へ入力されて色変換を受ける。後者は色変換値とと
もに、色変換値記憶チーフル２０４に載っていない中間
の値の補間をするため３次元補間手段２０８〜２１０で
補間した後、演算手段２１１〜２１３で一定の演算を行
なう。なお、色変換値記憶テーブル２０４はホストコン
ピュータからのデータのダウンロードが自白にでき、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。

つ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、ｙｔｚ）で表される８ピリ
ド数値として、その不均一精度の上位信号を（ｘ　１　
ｔ　　ｙ　１　、ｚ　１　）　；ただし、Ｘｌは３ビツ
ト、ｙｌは４ビツト、ｚｌは２ビツトとし、下位信号を
（ｘ２．ｙ２．ｚ２）：ただし、Ｘ２は５ビツト、ｙ２
は４ビツト、ｚ２は６ビツトと書き表す。このビット分
配は１つの例に過ぎず他の分割でも構わないが、上位信
号は（Ｘ、ｙ。

２）で作られる入力色空間内で入力色が属する単位直方
体を５１２（−８Ｘ１６Ｘ４）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直
方体内での存在位置を示す役割を持っている。第３図は
金色空間が単位直方体に分割される様子を示し、第４図
では１つの単位直方体を６個の単位４面体（ユニット０
〜ユニツト５）に分割する方法を示した。この分割方法
は（ｘ２．ｙ２．ｚ２）の関係式によって下表のように
決定される。たとえば、先のビット分配においてｘ２＝
３０、ｙ２＝１４、ｚ２−３であるとすると、（２＊ｘ
２＝６０　）＞（４米ｙ２＝２８＞（ｚ２＝３）である
から、ユニット（０）に属していることがわかる。

（ｍａｘは最大値、ｍｉｎは最小値、 を示す） ｍｉｄは中間値 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。

Ｗ−ｉ　＝△ｉ／△ 上式は、第５図に示すように、△は単位４面体の体積、
△ｌは単位４面体の頂点ＰＩＰ２Ｐ３Ｐ４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を含んでいない小４面体の体積を表し、０
．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、こ
のガンマ変換テーブルメモリ１０４〜１０６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１２５〜１２７を（ＸｙＹｔ２）で表す。

入力信号１２５〜１２７は各々３゜４．２ビット精度を
持つ上位信号（Ｘ　Ｌ　’ｌ　Ｌｚｌ）と各々５，４，
６ビ、ノド精度を持つ下位信号（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
は各々図番１０７゜１０８で表す。下位信号群１０８は
重み係数提供手段１０９〜１１２に送出される。この４
個の重み係数提供手段１０９〜１１２には（Ｘ２．ｙ２
＋ｚ２）が入力されたとき、それが単位直方体内で所属
する単位４面体（第４図のユニット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Ｗ１〜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Ｏ〜２５５の数値と
して出力される（信号１２８〜１３１）。下位信号群１
０８は同じく単位４面体選択手段１３２にも出力され、
所属する単位４面体がユニットＯ〜ユニット５の６個か
ら１個選択されＯ〜５までの３ビツト数値のユニリド選
択信号１３３として出力される。

一方、上位信号群１０７とユニット選択信号１３３１ｄ
アドレスバスインタフエース１１３を経由して色変換値
記憶用テーブルメモ！７１１５〜１１８に送出される。

アドレスバスインタフェース１１３は色変換値記憶用テ
ーブルメモリ１１５〜１１８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１１４と上位信号１０７とを切り替
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１１５〜１１８には、上位信号１０７とユ
ニット選択信号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面体類点での色
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、同信号１０７と１３３
から選択される４個の頂点での色変換値０１〜０４が出
力されるＣ言号１３４〜１３７）。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１１５
〜１１８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０１
〜０４は乗算器１２１と加算器１２２によシ、動式の計
算を実行する。ただし、重み係数が本来の値から２５５
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ピントの色信号
値を得る。

得られた色変換補間値１３８は、出力用ルックアノブチ
−プルＬＵＴ　１２３を介して出力値Ｒ′（１２４）を
生成する。出力用ＬＵＴ１２３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。

なお、ここで示した実施例のなかで、ビット精度、ビッ
ト配分などは一つの例にすぎず他の数値でもかまわない
。

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
元あるいは４次元以上である任意の色変換を不連続性の
ない４点補間方式により補間によって実時間で処理でき
る。

その際、従来４点補間方式が入力色信号窓開を単位立方
体に分割していたため、テーブルメモリの容量を人間の
視覚特性に対して非効率的に使用していたという課題か
ぁ−だが、本発明では色空間を人間の視覚特性を考慮し
て単位直方体に分割しているため、テーブルメモリの容
量を効率的に使用できるという大きな利点を持つ。

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シ、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大である。

【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図は本発明の詳細な説明する機能ブロッ
ク図、第３図は第１図の同装置による色空間を直方体に
分割する方式を示した図、第４図は同単位直方体を同形
の単位４面体に分割する方法を示した図、第５図は本発
明における４点補間方式の原理図、第６図は従来の技術
による４面体補間方式を示した図である。 １０４〜１０６・・ガンマ変換テーブルメモリ、１０７
・・・入力信号の上位信号群、１０８・・入力信号の下
位信号群、１０９〜１１２・・重み係数提供手段、１１
３・・アドレスバスインタフェース、１１５〜１１８・
・色変換値記憶用テーブルメモリ、１２１・乗算器、１
２２・・加算器、１２３　圧力値用ＬＵＴ、１３２・・
・単位４面体選択手段。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）３次元あるいは４次元以上の色信号の組を入力し
   て、各入力色信号ごとに異なるビット数配分により上位
   信号と下位信号に分割し、その各信号ごとに不均一なビ
   ット精度の上位信号の組で選択される色変換値記憶用の
   テーブルメモリと、同じく各信号ごとに不均一なビット
   精度の下位信号の組で選択される重み係数提供手段と、
   前記上位信号が選択する色空間内の単位直方体を分割し
   て得られる複数個の単位４面体のうち入力信号がどの単
   位４面体に属するかを選択する単位４面体選択手段と、
   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次元あるいは４次元以上の補
   間を行う演算手段を備えることを特徴とする色変換装置
   。
2. （２）入力信号が３次元のレッド・グリーン・ブルーの
   場合、３信号を不均一なビット精度で上位信号、下位信
   号に分割する時、その上位信号のビット数をグリーン信
   号を最も多く設定することを特徴とする請求項１記載の
   色変換装置。