JPS62281066A - カラ−画像処理装置 - 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】 ３、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信号の表色系の変換を行うカラー画
像処理装置に関する。

［従来の技術］ 従来の例えばカラービデオプリンタ等では、Ｃ，、Ｍ、
Ｙ、信号を中心として処理されていた。その例を第２図
に示す。Ａ／Ｄ変換されたＲＧＢ信号はＬＯＧ変換され
て、ｃｙ（シアン）。

Ｍ（マゼンタ）、Ｙ、（イエロー）信号に変換され、更
にマスキング補正をされて、Ｃ，’、Ｍ’　。

Ｙ、°信号になりヘッドドライバに入力されヘッドを駆
動して印字される。マスキング補正は次のマトリクス演
算による。

しかし、この方法での欠点は良好な色再現が得られない
点にある。即ち、入力画像信号のダイナミックレンジと
出力のインクの再現範囲の相違から、ただ単純に対数変
換を行うと濃度が３．０以上にもなってしまう場合があ
り、このような場合は当然プリントの最大濃度を越えて
しまう。又ガンマ変換と呼ばれる手法で濃度範囲を補正
する手法がとられるが、それでは彩度が変化してしまい
原画の色再現と異なってしまう欠点があった。

又、上述したようなカラープリンタに限られずにカラー
表示装置であっても、第１３図に示したようにカラー表
示するためには画像信号毎のフレームバッファが必要で
ある。この場合、フレームバッファにどのような画像信
号を格納するかが問題となる。即ち、第１３図の従来例
では、ＲＧＢ信号をマトリクス変換により輝度信号Ｙと
２色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｒ−Ｙ）とに変換し゛、それらの
Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号を記憶した上で、必要な画像処
理を施し、例えばＣＲＴ装置（不図示）に表示するので
あれば再度ＲＧＢ信号に変換し直して出力していた。こ
こで問題となるのはカラー画像信号の例えばフレームバ
ッファ等への記憶であるが、記憶容量を節約するには、
画素数を減らすことができないのならば、カラー画像信
号の深さ方向のビットを減らすしかない。しかし従来で
は、たとえば２つの色差信号の深さ方向のビットを夫々
６ビツトとしてしまうと、それだけですでに原画像と色
再現が変化してしまうという問題があり、そのために良
好な色再現なうるためにはどうしても８ビツトが必要で
あった。このような事情でメモリを削減できない事はメ
モリ部の増大、コストアップを招いていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記従来技術の問題点を解決するために提案さ
れたもので、その目的はいかなるダイナミックレンジの
入力カラー画像信号であっても、良好な色再現を得るこ
とのできるカラー画像処理装置を提案する点にある。

［問題点を解決するための手段］ 上記課題を実現するための本発明の構成は、少なくとも
輝度信号を含む表色系のカラー画像信号を色処理するカ
ラー画像処理装置において、入力の輝度信号を変換する
変換手段を有する。

［作用］ 上記構成の本発明において、変換手段は入力の輝度信号
を出力の輝度信号に変換するときに、入力の輝度信号に
応じて異なる特性の階調変換を前記輝度信号に施すよう
にする。

［実施例］ 以下添付図面を参照しつつ本発明に係る実施例を詳細に
説明する。

〈実施例の概略〉 良好な色再現を実現する色処理方式として、輝度と色差
で処理する画像処理方式がある。その基本的な処理ブロ
ックの構成をカラービデオプリンタに適用した実施例と
して第１図に示す。ＲＧＢ信号はＡ／Ｄ変換された後に
画像メモリ５，６゜７に夫々記憶され、マトリックス演
算回路８によりマトリクス演算をされて輝度を示すＹ、
色差信号としてのＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙに変換される。

これらの輝度及び色差信号は変換テーブル９゜１０によ
り後述する所定の変換を施されて、輝度（Ｙ’）、色相
（Ｈ）、彩度（Ｃ）に変換される。

９の輝度変換は入力画像信号のダイナミックレンジと出
力の（例えばインク）再現範囲を合わせるために輝度Ｙ
を正規化して輝度Ｙ°を得るものである。ＹからＹｏへ
の変換で正規化が行われると共に圧縮も行われる。又、
１００色差変換は色再現性が失われないようにして彩度
Ｃ方向のダイナミックレンジを圧縮する変換である。尚
、本実施例においては、第１図に示す如く輝度変換と色
差変換を共に行っているが、色再現性を保ち、ダイナミ
ックレンジの圧縮という観点から言えば、いずれか一方
のみを独立して行っても、夫々から同様の効果が得られ
る事は後の説明で明らかになるであろう。

さて、輝度（Ｙ“）１色相（Ｈ）、彩度（Ｃ゛）は色補
正変換テーブル１１によって、Ｃ，、Ｍ。

Ｙ８に変換され、更にインクの不斉色成分補正のために
マスキング補正され、ヘッドドライバ１２に入力されて
、印刷される。本実施例の概略は以上のようである。そ
こで次に実施例の細部について説明する。

〈輝度１色差への変換〉 ＲＧＢ信号はＡ／Ｄ変換された後、メモリ５゜６．７に
格納され、マトリックス演算を施される。マトリクス演
算は次式に示す３×３マトリクス演算である。

画像信号をメモリに蓄える理由は主に、後述の輝度変換
が入力の一画面の画像信号中のダイナミックレンジを調
べるために一画面分の画像を必要とするからに他ならな
い。従って第１図の実施例では、後述の輝度変換はメモ
リ５，６．７に格納されたＲＧＢ信号を輝度７１色差（
Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）に変換してから行うが、更に高速処理
を必要とするならば、メモリ５，６．７をマトリックス
演算８の後段に移して設け、入力されたＲＧＢ信号に直
接マトリックス演算を行って輝度１色差に変換し、この
輝度１色差なメモリ５，６．７に格納するようにしても
よい。

以上のようなメモリ中の画像のフリーズの契機はコンソ
ール２０上のフリーズスイッチ２１によって行なわれる
。

〈輝度信号の変換（階調変換）〉 輝度信号の変換９は前述したように、入力のダイナミッ
クレンジと出力の再現可能範囲の差を埋めるために行わ
れる。しかし、この差を補償するに際しては、なるべく
入力のダイナミックレンジを極力狭めない事が望ましい
。そのために本実施例では入力の画像信号の輝度Ｙ信号
のダイナミックレンジを調べ、その入力に最も適した変
換特性を選ぶようにしている。

フリーズスイッチ２１によって固定された画像は、その
画像中の輝度に関するダイナミックレンジがＣＰＵ２に
よって調べられる。これはメモリ５．６．７から順次読
出して、第３図に示したような輝度のヒストグラムを取
る事によって調べられる。ヒストグラムはＲＡＭ　１に
とられるが、この場合、メモリ５の全画素について走査
すると時間がかかるので、第９図（ａ）に示したような
標本化に従って例えば、５画素おきというように間引い
てとってもよい。一画面分の取り込みは１／３０秒以内
に行なわれなくてはならないので、Ａ／Ｄ変換器、変換
テーブル等を構成するＲＯＭ。

メモリは高速で作動するものが必要である。

輝度のダイナミックレンジはヒストグラム中のハイライ
トポイント（Ｈｐ）、ダークポイント（Ｄ　ｐ）によっ
てとらえられる。ハイライトポイント（Ｈｐ）は輝度の
明るい方から１％の点の輝度と定義し、ダークポイント
（ｏ　Ｐ）は同様に暗い方から１％の点の輝度と定義す
る。

一方、輝度変換テーブル９には第４図に示したような数
種類の階調変換特性の変換を行なえるようになっている
。いずれの特性を選ぶかは次のようにして行う。もし第
３図のハイライトポイント（Ｈｔ’）とダークポイント
（Ｄ　Ｐ）が夫々第４図のＨＰｌ＋　ＤＰＩの近い値で
あったとすると、入力画像のダイナミックレンジを損な
わない最も適正な変換特性は第４図のＨＰＩ　　ＤＰＩ
を結ぶような特性をもつ変換特性である。逆に、Ｈ，４
−Ｏ，、を結ぶような特性では輝度の高い方で再現が失
われてしまうであろう。このような数種類の特性をもつ
輝度変換テーブル９は例えばＲＯＭ等で構成され、その
容量に応じて変換テーブル数を加減できる。そして、ヒ
ストグラムのハイライトポイント（ＨＰ）とダークポイ
ント（ｏｐ）の値によって、ＲＯＭを適当にアドレスす
ればよい。

（輝度変換の特徴〉 こうして、輝度方向のダイナミックレンジの圧縮が適正
に行われ（所謂、正規化処理され）、従来のような一元
的なｌｏｇ変換によっては得られない忠実な出力画像が
再現される。即ち、出力のインクに適した階調補正がな
された事になる。

又、この輝度変換された輝度信号Ｙ゛は圧縮されている
事になるので、画像信号をフレームメモリ等に記憶する
事が必要な場合は、マトリックス演算８後の輝度Ｙより
も、輝度変換後の輝度信号Ｙ゛の方が記憶容量を節約で
きるという点ですぐれた特徴を有する。

又、次に述べる彩度方向のダイナミックレンジの圧縮を
行なわず輝度のみについての圧縮を行なうようにすれば
、彩度Ｃの保存にすぐれ、良好な色再現がなされる。更
にテーブル変換を使用しているので、回路規模の肥大化
等を防止できる等の特徴も有する。

尚、上記実施例では、フレームメモリ付ぎビデオプリン
タを例にして説明したが、ラインメモリを使えばフレー
ムメモリ無しでも実施できる。

（色差→彩度７包相への変換〉 第５図に示すようにＦｔＧＢ入力信号によるダイナミッ
クレンジは、Ｃ，Ｍ、Ｙ信号インクによる彩度方向の再
現範囲に比べてかなり大きいために、入力画像信号の彩
度方向の圧縮が必要である。そのために、本実施例では
、色差変換テーブル１０で、色差（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）か
ら彩度Ｃ１色相Ｈへの変換を行なって、更に彩度方向に
ついての圧縮を行って、ＣからＣｏを得るようにしてい
る。先ず、色差から色相、彩度への変換は次式によって
行なう。

ただし、Ｒ−Ｙ＝０ならばＨ＝Ｏとする。

Ｃ（彩度）±　　Ｒ−Ｙ＋Ｂ−Ｙ Ｒ−ＹとＢ−Ｙのそれぞれの値の組み合せにおける上式
の演算結果が変換テーブル１０に格納されている。しか
し、前述したようにＲＧＢ入力信号による再度方向のダ
イナミックレンジは、Ｃｙ（シアン）信号、Ｍ（マゼン
タ）信号、Ｙｏ　（イエロー）信号インクによる彩度方
向の再現範囲に比べてかなり大きいので、そのために圧
縮を行っても印刷時の色再現性はそれ程悪化しない。一
番簡単な圧縮特性を第５図に示す。これは自然界に存在
する通常の画像は彩度の低い方に多く集中しているとい
う事実に基づいて、彩度の高い部分をクリップしてしま
うのである。尚、ここで図中のＣｏは前述の Ｃ（彩度）＝Ｒ−Ｙ＋Ｂ−Ｙ を変換テーブル１０によって更に変換したものである。

もし、上記変換により、出力彩度信号Ｃ′よりも大きい
入力彩度信号ＣがすべてＣｏに圧縮される事により、そ
の部分の彩度の区別が表現できなくなってしまう事で問
題が生じるならば、それを防ぐために第７図に示すよう
な変換特性をもたせることも考えられるが、これではす
べての画素の彩度が下がってしまい、良好な色再現が得
られない。そこで第８図に示すような非線型な特性をも
たせることが考えられる。こうすれば、大部分の画素で
彩度が下がることがなく、即ち彩度の再現性が失われな
い。しかも高い彩度部分の彩度の差が失われることなく
彩度信号Ｃ′をつくりだすことができる。通常の自然な
画像では、比較的低い彩度の領域に画像が集中している
からである。

く彩度の正規化〉 より適正なダイナミックレンジへと圧縮するために、輝
度変換にて述べた正規化を彩度の圧縮にも用いてもよい
。即ち、彩度のヒストグラムをメモリ６．７から得る。

そのヒストグラムが例えば第１０図（ａ）のようであっ
たとしよう。輝度圧縮の場合と同じようにして求めた最
大彩度をＣｏ、最小彩度なＣＬとして、それらの値に基
づいて、第１０図（ｂ）に示されたような複数の特性の
中から最適な圧縮／変換特性を選ぶようにする。このよ
うにすれば、最適な色再現が得られる事となる。但し、
このようにヒストグラムから適正な変換特性を選ぶ事は
処理の低速化をもたらし易いから、記憶素子等は高速の
ものが必要となる。尚、高速でヒストグラムを得るため
の色差信号の標本化例を第９図（ｂ）、（ｃ）に示す。

〈色補正変換） こうしてえられたＹ’　、Ｈ，Ｃ’傷信号その３信号を
入力とする色補正変換テーブル１１に入力されてＣ’　
、Ｍ’　、Ｙ’傷信号変換される。このテーブルに格納
される値の計算方法は基本的には前述の変換の逆変換で
あるが次のようである。

（Ｒ−Ｙ）’＝Ｃ゛ｘＣｏｓ　Ｈ （Ｂ−Ｙ）’＝Ｃ’　ｘＳｉｎ　Ｈ 更に、 Ｒ′　＝　（Ｒ−Ｙ）’　　＋Ｙ’ Ｇ’　＝−（０，３（Ｒ−Ｙ）’　＋０．１１（Ｂ−Ｙ
）’）　＋Ｙ’Ｂ’　＝　　（Ｂ−Ｙ）’　　＋Ｙ’ 次に、 Ｃ，＝−１ｏｇＲ’ Ｍ　　に−１ｏｇＧ’ Ｙｌｌ　＝−１ｏｇＢ’ そして、インク不斉色成分の補正のためのマトリクス近
似として を行なう。ここで、８１１〜ａ３３は定数である。

く彩度圧縮の特徴〉 以上の実施例によれば、入出力の彩度の差を効果的に補
えるばかりでなく、彩度信号の最大量を小さくすること
になるので、同じビット割り当てでも細かく量子化され
、効率が上がる効果がある。即ち、圧縮による記憶効率
が上昇する。

尚、上記実施例では、ビデオプリンタを例に説明したが
、印刷における構成システム等、カラー画像補正に関す
るものであれば何でも良い。又、本例ではＡ／Ｄ変換さ
れた後にマトリクス演算によってＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信
号に変換したが、Ａ／Ｄ変換の前でマトリクス変換を行
った後に、Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号としてＡ／Ｄ変換を
し、デジタル信号として用いてもよい。

〈カラー画像記憶装置〉 以上述べてぎた事から、第１図の実施例は色再現が適正
に行なえるという特徴の他に、画像信号を圧縮できると
いう特徴を有する事となり、その事から従来例にあった
「例えば２つの色差信号の深さ方向のビットを夫々６ビ
ツトとしてしまうと、それだけですでに原画像と色再現
が変化してしまう」という問題が同時に解決される事が
理解される。即ち、メモリを節約しても、圧縮によりそ
の節約分が補償され、しかも上述した理由により、色再
現には何隻問題が生じないのである。

第１１図にそのようなメモリ節約という観点からの実施
例を示す。第１図の実施例との大きな相違はメモリ３０
〜３１である。これらのメモリ３０〜３１は例えば画像
出力用のフレームメモリ（フレームバッファ）である。

従来はこの部分のメモリを削減する事に問題があったの
は前述した通りであるが、本実施例の輝度信号若しくは
彩度信号の圧縮により、メモリの節約がで籾るわけであ
る。

ところで、輝度信号の圧縮は前述したように数例あった
が、メモリ５は本質的にはヒストグラムを得るために必
要なものであるから、例えば第６図、第７図のような特
性を固定的に選べばメモリ５は必要なくなる。同様な理
由により、メモリ６．７も、彩度のヒストグラムが必要
でないような圧縮であれば、必要なくなる。

また本実施例では、画素数をＮＴＳＣにおける標準的な
区分（６４０Ｘ４８０）としたが、もちろん減らすこと
も可能である。とくに、第１図又は第１１図の色補正テ
ーブル１１について、第１２図のような構成にすれば、
色情報についてはかなり減らすことができるはずである
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、入力のカラー画像
信号、特に彩度信号のダイナミックレンジに応じた変換
を行なっているので、いかなるダイナミックレンジの入
力カラー画像信号であっても、良好な色再現を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をカラービデオプリンタに適用した場合
の実施例のブロック図、 第２図及び第１３図は従来例を説明する図、第３図は輝
度信号のヒストグラムの一例を示す図、 第４図は輝度信号に関する種々の変換特性の特性図、 第５図はＲＧＢ系とＹ、ＭＣ，系の画像信号のダイナミ
ックレンジの相違を説明する図、第６図、第７図、第８
図は彩度の圧縮特性の特性図、 第９図（ａ）〜（Ｃ）はヒストグラムを得るときの画素
の標本化を説明する図、 第１０図（ａ）、（ｂ）は彩度についてヒストグラムを
とって、圧縮する場合を説明する図、第１１図は記憶領
域を少なくするという観点からの他の実施例のブロック
図、 第１２図は色補正変換テーブルの他の構成例の回路図で
ある。 図中、 １・・・ＲＡＭ、２・・・ＣＰＵ、３・・・ＲＯＭ、４
・・・バス、５，６，７，３０，３１．３２・・・メモ
リ、８・・・マトリックス演算部、９・・・輝度変換テ
ーブル、１０・・・色差変換テーブル、１１・・・色補
正変換テーブル、１２・・・ヘッドドライバ、１３・・
・ヘッドである。 特許出願人　　キャノン株式会社 ×　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　Ｘ０口 に Ｅ　　　７＋　　　　　　　　　　　　　　Ｆ”　　　
（ＪＯ〜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも輝度信号を含む表色系のカラー画像信
   号を色処理するカラー画像処理装置において、入力の輝
   度信号を出力の輝度信号に変換するときに、入力の輝度
   信号に応じて異なる特性の階調変換を前記輝度信号に施
   す事を特徴とするカラー画像処理装置。
2. （２）入力の輝度信号のダイナミックレンジから１つの
   階調変換特性を決定する事を特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のカラー画像処理装置。
3. （３）入力輝度信号のダイナミックレンジと出力輝度信
   号のダイナミックレンジとが略一致し、かつ変換特性が
   略線形である事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のカラー画像処理装置。