JPH07128147A - 正反射成分を用いた光源色推定装置 - Google Patents

正反射成分を用いた光源色推定装置

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JPH07128147A
JPH07128147A JP27564093A JP27564093A JPH07128147A JP H07128147 A JPH07128147 A JP H07128147A JP 27564093 A JP27564093 A JP 27564093A JP 27564093 A JP27564093 A JP 27564093A JP H07128147 A JPH07128147 A JP H07128147A
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light source
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specular reflection
light
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JP27564093A
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English (en)
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Harumi Kawamura
春美 川村
Setsuyuki Hongo
節之 本郷
Isamu Yoroisawa
勇 鎧沢
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力された情報を無駄なく使用して、高い精
度で光源色を一意に推定することができる正反射成分を
用いた光源色推定装置を提供する。 【構成】 光源の分光分布に近い分布で反射する正反射
をもつカラー画像の各画素が持つ3成分をそれぞれ軸と
する画素値空間での正反射成分を表す直線式を入力する
正反射成分入力部1と、複数の正反射成分を表す直線か
らの距離の和が最小とする点を光源色とする距離最小点
計算部2と、これにより得られた光源色を画素値空間で
の座標として出力する光源色出力部3を具備する構成を
特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、正反射を持つ領域とし
て切り出された画像の画素値を、光源の色を表す正反射
成分と物体の色を反映する拡散反射成分を表す直線で近
似し、色空間において各正反射成分を表す直線からの距
離の和が最小となる点を光源色とすることにより、反射
成分を表す直線からの寄与を均等にして光源色を推定す
るもので、物体の表面反射率を推定する際に必要な技術
に関わるものであり、画像内対象物の同定等のFA分
野,画像の色変換等の放送,通信分野等に利用できる正
反射成分を用いた光源色推定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】カラー画像の画素値には、物体が本来も
つ色(物体色)と光源の色の情報が含まれている。その
ため、物体色の推定を行ったり、異なる照明光での画素
に変換するためには、光源色を高い精度で推定する技術
が必要となる。図4は従来技術を示す全体構成図で、計
算機20では、カメラ10より送られてきた画像カラー
データをもとに、光源色を推定し、ディスプレイ30に
表示させる際の画素値を計算する。
【0003】従来、画像から光源色の情報を抽出する手
法には、誘電体からなる画像を用い、画像中の正反射成
分が光源色の分光分布に近い分布で反射する成分である
ことを利用して、光源色を推定する手法が提案されてい
る。従来手法では、正反射を含む領域からの画素値分布
が色空間上で、正反射と拡散反射という2種類の反射成
分を表す直線で近似できることを利用する。正反射成分
を表す直線は、光源色の方向に向かっている。そこで、
正反射成分を用いて、光源色を推定する手法として、
(1)正反射成分を表す直線の方向ベクトルの平均を光
源色の色成分比とする方法([1]Gudrun J.Klinker,
Steven A.Shafer, and Takeo Kanade :"Using a color
reflection model to separate highlights from obeje
ct color",Proceeding of the First International Co
nference on Computer Vision(ICCV), pp.145-150(198
7).参照)、(2)得られた正反射成分を明るさ軸と直
交する、色みを表す平面上に写影した直線の交点を光源
色とする方法([2]川村,本郷,鎧沢:”ハイライト
を含む画像からの光源色の推定”、テレビジョン学会技
術報告、Vol.16, No.79 pp.19-24(1992). 参照)という
2つの方法が提案されている。図5,図6に上記(1)
と(2)の方法の手順をフローチャートで示す。(1)
または(2)の方法を用いることによって、光源色を推
定することができる。
【0004】従来の正反射成分を用いた光源色推定装置
の構成を示すブロック図を図7に示す。図7において、
1は正反射成分入力部、4は光源色計算部、3は光源色
出力部である。
【0005】次に、動作について説明する。まず、正反
射成分入力部1により、画素値空間における正反射成分
の直線式(大きさ1に正規化した方向ベクトルと、この
直線が通る点)を入力する。次に、正反射成分入力部1
により得られた直線式を用いて、光源色を計算する。最
後に、光源色計算部4の(1)または(2)の方法によ
り得られた結果を光源色出力部3により出力する。上記
光源色計算部4には、以下に示す2通りの方法が提案さ
れている。(1)正反射成分を表す直線式の方向ベクト
ルを平均し、さらに平均されたベクトルの大きさが1で
あるように正規化することにより、光源色の色成分の比
率を計算する。または、(2)正反射成分を表す直線の
明るさを表す軸と直交する平面に写影し、任意の2本の
直線同士の交点を求め、それらの平均値を光源色として
計算する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
正反射成分を用いた光源色推定装置では、カラー画像の
画素値分布から得られる正反射成分を表す直線式を用い
て光源色を推定する。光源色計算部4において(1)の
方法を用いる場合、画素値空間上で色成分の比率として
光源色が得られる。画素値空間で色成分の比率が一定の
直線上の点において、色合いを表す色相と色の鮮やかさ
を表す彩度の組み合わせで表される色度は、画素値空間
の輝度の高低によって異なる。即ち、画素値空間におけ
る色成分の比率からだけでは、光源色の色度を一意に求
めることができない。また、光源色計算部4において
(2)の方法を用いる場合、正反射成分を表す直線の交
点を求める際に、任意の2本の直線の交点を平均してい
るが、2本の直線が平行に近い場合には、光源色を計算
する場合の誤差を小さくするために計算対象から外すた
め、情報が有効に利用されないことになる。即ち、従来
の手法によれば、光源色の色度が固定できなかったり、
情報が有効に利用されないため、正しく光源色を推定す
ることができない。
【0007】本発明の目的は、光源色の色度を一意に求
めることができ、さらに、正反射成分入力部1から入力
された正反射成分をすべて用いて光源色を推定し、入力
される情報を全て使用して、高い精度で光源色を推定す
ることができる正反射成分を用いた光源色推定装置を提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる正反射成
分を用いた光源色推定装置は、光源の分光分布に近い分
布で反射する正反射をもつカラー画像の各画素が持つ3
成分をそれぞれ軸とする画素値空間での正反射成分を表
す直線式を入力する正反射成分入力部と、複数の正反射
成分を表す直線からの距離の和が最小となる点の色成分
を光源色とする距離最小点計算部と、この距離最小点計
算部によって得られた光源色を画素値空間での座標とし
て出力する光源色出力部を具備したものである。
【0009】
【作用】本発明においては、カラー画像における画素値
空間での正反射成分を表す直線の方程式を、大きさを1
に正規化した直線の方向ベクトルと、直線が通る点を組
にして入力する。入力された複数の正反射成分を表す直
線の方程式に対し、各直線からの距離の和を最小にする
点を計算する。計算により得られた点を推定光源色とし
て出力する。上記手段により、正反射成分を表す直線の
方程式から得られる情報を無駄なく利用し、かつ、光源
色の色度を一意に求める。
【0010】
【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1に本発明に係る正反射成分を用いた光
源色推定装置の一実施例のブロック図を示す。図1にお
いて、正反射成分を用いた光源色推定装置は、正反射成
分入力部1,距離最小点計算部2,光源色出力部3から
なる。
【0011】正反射成分入力部1により、画素値空間に
おける正反射成分を表す直線の方程式を入力する。ここ
では、画素値空間として、均等色空間であるL**
* 空間を用いるが、RGB空間,Yxy空間,HVC空
間などの空間を用いることが可能である。
【0012】距離最小点計算部2では、L***
間における正反射成分を表す各々の直線からの距離の和
を最小化する点を求める。この概念を図2に示す。入力
される全ての直線に対する距離の総和が最小となる点を
求めることは、L***三次元空間においても、ま
た、明るさを表すL* 成分を0としたu** 二次元空
間においても行うことができる。以下では、簡単のた
め、各反射成分を表す直線を色み成分だけを表すu*
* 二次元空間における処理を例にとって説明する。図2
において、直線L1 〜L4 は、それぞれ正反射成分を表
す直線であり、点Iは、推定すべき光源色(正解の光源
色)の座標であり、d1 〜d4 は、点Iと各直線との距
離を表す。点Iは、d=d1 +d2 +d3 +d4 を最小
化する点として求められる。
【0013】3−dim空間上の複数の直線からの距離
の和を最小にする点の求め方 前提:3次空間における直線li 上の点ベクトルxi
以下のように表される。
【0014】
【数1】 ここでベクトルai は直線li の通る点であり、原点か
ら直線li におとした垂線の足であり、ベクトルbi
直線li の方向ベクトル(単位ベクトル)である。tは
変数である。
【0015】
【数2】 とする。ベクトルyと直線li との距離di は、
【0016】
【数3】 で与えられる。
【0017】
【数4】 故に、
【0018】
【数5】 を最小化する(=d 2 iを最小化する)には、
【0019】
【数6】 を最小化すれば良い。そこで、
【0020】
【数7】 Eを最小化するベクトルyは、
【0021】
【数8】 をみたすベクトルyである。よって、
【0022】
【数9】 をみたすベクトルyを求める。
【0023】上式を成分表示すると(nは直線の数)、
【0024】
【数10】 上記行列の左辺第1項をMとおくと、
【0025】
【数11】 ベクトルy=(y1 2 3 )を得るには、
【0026】
【数12】 を計算することになる。
【0027】この式が光源色を計算する式になる。
【0028】光源色出力部3では、距離最小点計算部2
で得られたL*** 空間における座標値を推定され
た光源色として出力する。
【0029】本発明によれば、入力された正反射成分を
表す直線から光源色を計算する場合、全ての正反射成分
を用い、さらに、正反射成分を表す直線からの距離の和
を最小にする点を求めるため、光源色の色度を一意に定
めることができる。したがって、本発明により、光源色
をより高い精度で推定することが可能となる。
【0030】図3に予測される光源色の推定結果を示
す。簡単のため、図3では、u**座標上に射影され
た正反射成分を表す直線に対して得られた光源色の座標
Iと正解の光源色の座標Aを示す。比較のため、従来手
法の(2)正反射成分を表す直線の交点の平均の光源色
とする手法によって得られる推定光源色の座標I’を示
す。交点c1 〜c3 においては、正反射成分のなす角が
小さいため、光源色推定の計算から除かれ、交点c4
6 の平均が、推定光源色の座標になる。座標Iと座標
Aとの距離の方が、座標I’と座標Aとの距離よりも小
さいので、本発明によって精度高く光源色が推定される
という効果があることが分かる。
【0031】なお、図2,図3ではu* ,v* の二次元
のグラフに見えるが、実際にはLの奥行きのある3次
元グラフである。
【0032】
【発明の効果】本発明は以上詳細に説明したように、光
源の分光分布に近い分布で反射する正反射をもつカラー
画像の各画素が持つ3成分をそれぞれ軸とする画素値空
間での正反射成分を表す直線式を入力する正反射成分入
力部と、複数の正反射成分を表す直線からの距離の和が
最小となる点の色成分を光源色とする距離最小点計算部
と、この距離最小点計算部によって得られた光源色を画
素値空間での座標として出力する光源色出力部を具備す
るので、入力された正反射成分をすべて用いて光源色を
推定できるので、高い精度が得られる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】正反射成分を表す直線から光源色を求める概念
を示す図である。
【図3】本発明による光源色推定の効果を示す図であ
る。
【図4】従来の光源色推定技術を説明するための全体構
成図である。
【図5】従来の光源色推定方法の一例を説明するための
フローチャートである。
【図6】従来の光源色推定方法の他の例を説明するため
のフローチャートである。
【図7】従来の正反射成分を用いた光源色推定装置の構
成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 正反射成分入力部 2 距離最小計算部 3 光源色出力部 L 〜L4 正反射成分を表す直線 d1 〜d4 正反射成分を表す直線と推定光源色との距
離 I 本発明による推定光源色の座標 I’ 従来装置による推定光源色の座標 A 正解の光源色の座標 c1 〜c4 正反射成分を表す直線同士の交点

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源の分光分布に近い分布で反射する正
    反射をもつカラー画像の各画素が持つ3成分をそれぞれ
    軸とする画素値空間での正反射成分を表す直線式を入力
    する正反射成分入力部と、複数の正反射成分を表す直線
    からの距離の和が最小となる点の色成分を光源色とする
    距離最小点計算部と、この距離最小点計算部によって得
    られた光源色を画素値空間での座標として出力する光源
    色出力部を具備することを特徴とする正反射成分を用い
    た光源色推定装置。
JP27564093A 1993-11-04 1993-11-04 正反射成分を用いた光源色推定装置 Pending JPH07128147A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US8139855B2 (en) 2006-09-28 2012-03-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Illuminant estimation method, medium, and system
JP2017215851A (ja) * 2016-06-01 2017-12-07 キヤノン株式会社 画像処理装置および画像処理方法、造形システム

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