JPWO2020100724A1 - 画像処理システム、画像処理装置、およびコンピュータープログラム - Google Patents

画像処理システム、画像処理装置、およびコンピュータープログラム Download PDF

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Abstract

有色環境光下における表示装置の視認性を向上させる。
本発明によれば、画像データにおける色成分で表現される色空間を変換する画像処理システムであって、色空間変換部と、表示部を備え、前記色空間変換部は、環境光によって生じる色順応の影響によってユーザーに知覚される色域が広くなる特定の色成分については前記影響が維持され、かつ、前記影響によってユーザーに知覚される色域が狭くなる特定の色成分については前記影響がキャンセルされるように、前記色空間を変換することで前記画像データにおける色成分を補正し、前記表示部は、前記補正された色成分で前記画像データを出力画像として表示する、画像処理システムが提供される。

Description

本発明は、画像処理システム、画像処理装置、およびコンピュータープログラムに関する。
近年、特定の有色環境光下において表示装置が使用される事例が増加している。このような有色環境光の下では、人の知覚に関して色順応という現象が発生することが知られている。色順応とは、環境光に順応することにより、同一の対象色を、白色光下において知覚する色と異なる色として知覚することをいう。
このような色順応の影響下では、特定の色成分は知覚されやすくなる一方で、他の色成分は知覚されにくくなるといった事象が生じる。そこで、たとえば特許文献１は、環境光が変化してもユーザーが知覚する色が変化しないように、色順応をキャンセルする画像処理装置を開示している。
特開２００２−４１０１７号公報
しかし、上記特許文献１における技術では色順応の影響をキャンセルするため、特定の色成分は知覚されやすくなるという色順応のメリットもキャンセルしてしまうこととなる。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、有色環境光下における表示装置の視認性を向上させることを目的とする。
本発明によれば、画像データにおける色成分で表現される色空間を変換する画像処理システムであって、色空間変換部と、表示部を備え、前記色空間変換部は、環境光によって生じる色順応の影響によってユーザーに知覚される色域が広くなる特定の色成分については前記影響が維持され、かつ、前記影響によってユーザーに知覚される色域が狭くなる特定の色成分については前記影響がキャンセルされるように、前記色空間を変換することで前記画像データにおける色成分を補正し、前記表示部は、前記補正された色成分で前記画像データを出力画像として表示する、画像処理システムが提供される。
このような構成とすることにより、色順応の影響によって色域が狭くなる特定の色成分のみについて当該色順応の影響をキャンセルするため、色順応の影響によって色域が広くなる色成分については、より鮮やかな色として知覚することが可能となる。すなわち、色順応によるメリットを享受しつつ、特定の色についてのみ色順応の影響を低減することが可能となり、有色環境光下におけるディスプレイの視認性が向上する。
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴が独立に発明を構成する。
好ましくは、環境光情報取得部と、色順応算出部をさらに備え、前記環境光情報取得部は、環境光に関する情報を環境光情報として取得し、前記色順応算出部は、取得された前記環境光情報に基づいて、前記環境光によって生じる色順応の影響を算出し、前記色空間変換部へ出力する。
好ましくは、上記色成分が赤色、緑色、青色の三原色で構成される場合において、前記環境光は青みの色光であり、前記特定の色成分は緑みの色を含む。
好ましくは、上記色成分が赤色、緑色、青色の三原色で構成される場合において、前記環境光は赤みの色光であり、前記特定の色成分は赤みの色を含む。
好ましくは、上記色成分が赤色、緑色、青色の三原色で構成される場合において、前記環境光は緑みの色光であり、前記特定の色成分は赤みの色および/または緑みの色を含む。
好ましくは、前記表示部は、変換後の前記色空間よりも広い色域を表示可能に構成される。
好ましくは、前記色空間変換部は、変換後の前記色空間が前記表示部に表示可能な色域を超える場合、当該色域内におさまるように当該色空間に対して丸め込み処理を行う。
好ましくは、前記画像データの色空間はｓＲＧＢ色域であり、前記表示部に表示可能な色空間は赤色（X＝０．６４０、Y＝０．３３０）、緑色（X＝０．２１０、Y＝０．７１０）、青色（X＝０．１５０、Y＝０．０６０）で規定される色域である。
好ましくは、前記色空間変換部は、ユーザーによって前記色成分の補正の度合いを調整可能に構成されている。
好ましくは、環境光の色成分を前記環境光情報として検知するカラーセンサを備える。
好ましくは、前記色順応算出部は、予め定められた期間において前記カラーセンサが感知した前記環境光の情報を平均化して、前記色順応の影響を算出する。
好ましくは、前記色空間変換部は、中間色における前記色順応の影響がさらにキャンセルされるように、前記色空間の変換において基準となる基準色度を設定する。
好ましくは、前記基準色度は、前記環境光の影響によって白色に知覚される色度である。
好ましくは、前記基準色度は、前記環境光の影響によって知覚される色域が広くなる色成分に属する色度である。
好ましくは、前記色空間変換部は、前記色空間内における複数の領域に対して異なる変換処理を行う。
本発明の他の態様では、画像データにおける色成分で表現される色空間を変換する画像処理装置であって、色空間変換部を備え、前記色空間変換部は、環境光によって生じる色順応の影響によってユーザーに知覚される色域が広くなる特定の色成分については前記影響が維持され、かつ、前記影響によってユーザーに知覚される色域が狭くなる特定の色成分については前記影響がキャンセルされるように、前記色空間を変換することで前記画像データにおける色成分を補正する、画像処理装置が提供される。
本発明の他の態様では、画像データにおける色成分で表現される色空間を変換する画像処理方法であって、色空間変換ステップを備え、前記色空間変換ステップでは、環境光によって生じる色順応の影響によってユーザーに知覚される色域が広くなる特定の色成分については前記影響が維持され、かつ、前記影響によってユーザーに知覚される色域が狭くなる特定の色成分については前記影響がキャンセルされるように、前記色空間を変換することで前記画像データにおける色成分を補正する、画像処理方法が提供される。
本発明の他の態様では、コンピューターに、画像データにおける色成分で表現される色空間を変換する画像処理方法を実行させるコンピュータープログラムであって、前記画像処理方法は、色空間変換ステップを備え、前記色空間変換ステップでは、環境光によって生じる色順応の影響によってユーザーに知覚される色域が広くなる特定の色成分については前記影響が維持され、かつ、前記影響によってユーザーに知覚される色域が狭くなる特定の色成分については前記影響がキャンセルされるように、前記色空間を変換することで前記画像データにおける色成分を補正する、コンピュータープログラムが提供される。
色順応の影響による色域の変化を説明する図である。 実施形態１に係る画像処理システム１０のハードウェア構成を示す図である。 画像処理システム１０の機能構成を示すブロック図である。 図４Ａは色空間変換部６の機能構成を示すブロック図である。図４Ｂは補正行列決定部６１における処理の流れを示す図である。 図５ＡはステップＳ１の処理を説明するための色度図である。図５ＢはステップＳ２の処理を説明するための色度図である。 図６ＡはステップＳ３の処理を説明するための色度図である。図６Ｂは色空間変換による色域の変化を示す色度図である。 図７Ａは変形例１における色順応の影響を示す色度図である。図７Ｂは変形例１における色空間変換による色域の変化を示す色度図である。 図８Ａは変形例２における色順応の影響を示す色度図である。図８Ｂは変形例２における色空間変換による色域の変化を示す色度図である。 図９Ａは変形例３における中間色の補正の一例を示す色度図である。図９Ｂは変形例３における中間色の補正の他の例を示す色度図である。 実施形態２に係る画像処理システム２０の機能構成を示すブロック図である。 実施形態３に係る画像処理システム３０の機能構成を示すブロック図である。 実施形態４に係る画像処理装置４１の機能構成を示すブロック図である。 実施形態５に係る画像表示装置５２の機能構成を示すブロック図である。 他の実施形態における色域ごとの変換行列の設定の一例を示す図である。
＜１．色順応の影響下における色域の変化＞
図１を参照して、色順応の影響による色域の変化を説明する。図１は、ｓＲＧＢの色域Ｇ１と、色域Ｇ１を所定の青色環境光下で人が知覚する色域Ｇ２を示す。
図１に示すように、色域Ｇ１が当該青色環境光で知覚される色域Ｇ２は、色域Ｇ１と比べて赤色方向に色域が広くなるようにずれて形成される。これは、青色環境光では、補色方向の赤色成分がより鮮やかに知覚されることを意味する。一方、色域Ｇ２は、色域Ｇ１と比べて緑色方向の色域が狭くなっていることが見て取れる。これは、青色環境光では、緑色成分が知覚されにくくなることを意味する。
このような色順応の影響下を受ける事例として、青色環境光下における内視鏡手術が挙げられる。青色照明の手術室において、手術従事者は内視鏡からの画像データが表示されるディスプレイを見ながら手術を行う。このとき、手術従事者は表示装置に表示される赤色成分をより鮮明に知覚する。その一方で、緑色成分については知覚しにくくなる。このことは、上述した色順応の影響による色域の変化によって説明することができる。
このように、青色環境光において赤色成分がより鮮明に知覚されることは手術従事者にとって有利に働く一方で、緑色成分について知覚しにくくなることは手術従事者にとって不利に働く。そこで本出願の発明者は、色順応の影響によってユーザーに知覚される色域が狭くなる特定の色成分のみについてその影響がキャンセルされるように、色空間を変換する画像処理システムを発明した。以下にその構成を説明する。
＜２．実施形態１＞
（２．１．画像処理システム１０のハードウェア構成）
図２を参照し、画像処理システム１０のハードウェア構成を説明する。図２に示すように、画像処理システム１０は、画像処理装置１と画像表示装置２を備える。画像処理装置１と画像表示装置２は、映像信号ケーブル１１と制御信号ケーブル１２によって互いに通信可能に構成されている。
画像処理装置１からの画像データは、映像信号ケーブル１１を通じて画像表示装置２に送信される。この画像データに基づく画像が画像表示装置２の表示部７に表示される。画像処理装置１と画像表示装置２の間における制御信号やデータの授受は、制御信号ケーブル１２を通じて行われる。
画像処理装置１は、たとえば、図示しない内視鏡検査装置と接続される。これにより、内視鏡手術の従事者は、内視鏡検査装置から出力された画像を、表示部７において視認することができる。
（２．２．画像処理システム１０の機能構成）
図３を参照し、画像処理システム１０の機能構成を説明する。図３に示すように、画像処理装置１は、環境光情報取得部３と、色順応算出部４と、画像出力部５を含む。画像表示装置２は、色空間変換部６と、表示部７を含む。
環境光情報取得部３は、例えば環境光の色を感知するカラーセンサを用いて、画像処理装置１が設置された環境光のＬＭＳ値を環境光情報として取得する。ＬＭＳ値は錐体刺激値とも呼ばれ、色彩に対する人の光受容体（錐体）の反応に基づいて色を規定するための物理量である。
色順応算出部４は、環境光情報取得部３によって取得された環境光情報に基づいて、環境光によって生じる色順応の影響を算出する。色順応算出部４は、予め定められた時間間隔で環境光情報取得部３が感知した環境光情報に基づいて色順応の影響を算出してもよいし、予め定められた期間において環境光情報取得部３が感知した測定値を平均化して、色順応の影響を算出してもよい。色順応算出部４の処理の詳細は後述する。
画像出力部５は、画像表示装置２の表示部７に表示する画像データを出力する。当該画像データは、たとえば赤色、緑色、青色の三原色で構成される色成分を含み、当該色成分で表現される色空間を有する。色空間とは、色成分がとり得る値により形成される空間を指すものとする。
色空間変換部６は、色順応の影響によってユーザーに知覚される色域が狭くなる特定の色成分のみについて当該影響がキャンセルされるように、画像データの色空間を変換することで画像データにおける色成分を補正する。色域とは色成分がとり得る値の範囲を指すものとし、色空間に含まれ得る概念である。色空間変換部６の処理の詳細は後述する。
上述した各構成要素は、ソフトウェアによって実現してもよく、ハードウェアによって実現してもよい。ソフトウェアによって実現する場合、ＣＰＵがプログラムを実行することによって各種機能を実現することができる。プログラムは、画像処理装置１または画像表示装置２が内蔵する記憶部（メモリ、ＨＤＤまたはＳＳＤなど）に格納してもよく、コンピューターが読み取り可能な非一時的な記録媒体に格納してもよい。また、外部の記憶部に格納されたプログラムを読み出し、いわゆるクラウドコンピューティングにより実現してもよい。ハードウェアによって実現する場合、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはＤＲＰなどの種々の回路によって実現することができる。
表示部７は、画像データを画像として表示するものであり、たとえば、液晶ディスプレイパネル、有機ＥＬディスプレイパネル、タッチパネルディスプレイ、電子ペーパーその他のディスプレイで構成される。表示部７は、色空間変換部６により補正された色成分で、画像データを出力画像として表示する。
（２．３．色順応算出部４の処理）
色順応算出部４の処理について説明する。なお、以下の説明で示す変換式および変換行列は単なる一例であって、これらの例に限定されるものではない。
色順応算出部４は、環境光下における色順応の影響を算出する。色順応の影響の算出式は様々なものが既に知られており、一例としてＣＩＥＣＡＭ０２モデルでは、以下の算出式（１）および（２）が提示されている。
Figure 2020100724
Figure 2020100724
式（１）において、Ｌ、Ｍ、Ｓは白色光下における対象物のＬＭＳ値であり、Ｌｃ、Ｍｃ、Ｓｃは環境光下において人に知覚される対象物のＬＭＳ値である。式（２）において、Ｌｐ、Ｍｐ、Ｓｐは、白色光と環境光とのＬＭＳ値の比率であり、環境光の影響を受けて変化する量である。Ｄは順応因子と呼ばれ、当該環境におけるユーザーの順応度合いを表す物理量であり、環境に応じて０〜１の間で適宜設定される。
式（２）におけるＭａｄは色順応変換行列と呼ばれ、環境光による色順応の影響を表す。式（１）に示すように、白色光下における対象物のＬＭＳ値に対して、色順応変換行列を演算することにより、環境光下において人に知覚される対象物のＬＭＳ値を算出することができる。
色順応算出部４は、環境光情報取得部３から連携された環境光情報（ＬＭＳ値）に基づいて、色順応変換行列Ｍａｄを算出する。そして算出された色順応変換行列Ｍａｄを色順応の影響として色空間変換部６へ連携する。
（２．４．色空間変換部６の処理）
図４Ａを参照して、色空間変換部６の処理について説明する。図４Ａに示すように、色空間変換部６は、補正行列決定部６１と、γ演算部６２と、補正行列演算部６３と、表示特性補正部６４を備える。
補正行列決定部６１は、色順応算出部４から連携された色順応の影響としての色順応変換行列Ｍａｄに基づいて、画像データの特定の色成分のみについて環境光の影響をキャンセルするための補正行列Ｍａｍを決定する。補正行列決定部６１の処理の詳細は後述する。
γ演算部６２は、画像出力部５から連携された画像データについて、表示部７に表示する際の階調特性（γカーブ）を決定し、γ補正を行う。γ演算部６２は、階調特性が決定された画像データを補正行列演算部６３へ連携する。
補正行列演算部６３は、画像データに対して、補正行列決定部６１が決定した補正行列Ｍａｍによる演算処理を行う。補正行列演算部６３は、補正行列Ｍａｍによる演算処理が行われた画像データを表示特性補正部６４へ連携する。補正行列演算部６３の処理の詳細は後述する。
表示特性補正部６４は、表示部７の表示特性に合わせた補正処理を行う。表示特性補正部６４は、表示特性に合わせた補正処理が行われた画像データを出力画像として表示部７へ表示する。
（２．５．補正行列決定部６１および補正行列演算部６３の処理）
図４Ｂ〜図６Ｂを参照して、補正行列決定部６１および補正行列演算部６３の処理について説明する。なお、以下の説明では、一例として、環境光を青みの色光、画像データの色成分が有する色域をｓＲＧＢ、表示部７の表示特性としての色域をＡｄоｂｅ ＲＧＢ（Ａｄｏｂｅは登録商標：赤色（Ｘ＝０．６４０、Ｙ＝０．３３０）、緑色（Ｘ＝０．２１０、Ｙ＝０．７１０）、青色（Ｘ＝０．１５０、Ｙ＝０．０６０））とする。
ステップＳ１において、補正行列決定部６１は、画像データの色域であるｓＲＧＢ色域Ｇ１に対して、色順応算出部４から連携された色順応変換行列Ｍａｄに基づいて式（３）〜（５）で表される色域変換を行い、色域Ｇ３を求める。
Figure 2020100724
Figure 2020100724
Figure 2020100724
式（３）におけるＭｘｌは、ＸＹＺ値をＬＭＳ値に変換する変換行列である。ＸＹＺ値とは、色をＸＹＺ表色系で表すための物理量であり、色度図を表す際に用いられる。一例として、ＣＩＥＣＡＭ０２モデルでは、Ｍｘｌとして以下の変換行列が提示されている。
Figure 2020100724
式（４）における変換行列Ｍａｄ−１は、色順応変換行列Ｍａｄの逆行列を意味する。このように、色域Ｇ１に対して色順応変換行列Ｍａｄの逆行列を演算することにより、青色環境光下で知覚される色域がＧ１となる色域Ｇ３を求めることができる。すなわち、以下の関係式（７）が成り立つ。
Figure 2020100724
式（５）におけるＭｌｘは、ＬＭＳ値をＸＹＺ値に変換する変換行列である。変換行列Ｍｌｘは、変換行列Ｍｘｌの逆行列として求めることができる。
このようにして、ステップＳ１において求めた色域Ｇ３の色度図を図５Ａに示す。図５Ａに示すように、色域Ｇ３は、色域Ｇ１と比べて、赤色方向と反対側にずれるように形成される。
次に、ステップＳ２において、補正行列決定部６１は色域Ｇ３に対して色域丸め込み処理を行う。図５Ａの領域Ｄ１に示すように、色域Ｇ３は、表示部７に表示可能なＡｄоｂｅ ＲＧＢの色域Ｇ４の外側の領域を含む。この場合、表示部７に表示する際に色成分の情報が正しく反映されない。そこで、色域Ｇ４内に収まるように色域Ｇ３に対して丸め込み処理を行う。これにより、図５Ｂに示すように、丸め込み処理後の色域Ｇ３＊を求めることができる。
次に、ステップＳ３において、補正行列決定部６１は補正色域Ｇ５を決定する。図６Ａの領域Ｄ１に示すように、補正色域Ｇ５の緑色成分は、ステップＳ２の丸め込み処理で求めた色域Ｇ３＊と同じ値とする。一方、領域Ｄ２およびＤ３に示すように、補正色域Ｇ５の赤色成分および青色成分は、色域Ｇ１と同じ値とする。このようにして、補正色域Ｇ５が決定される。
次に、ステップＳ４において、補正行列決定部６１は補正行列Ｍａｍを決定する。補正行列Ｍａｍは、表示部７の表示特性であるＡｄоｂｅ ＲＧＢの色域Ｇ４のＲＧＢ値を、ステップＳ３で求めた補正色域Ｇ５のＲＧＢ値で表示するように補正するための変換行列である。補正行列Ｍａｍは、以下の式（８）および（９）で表される。
Figure 2020100724
Figure 2020100724
式（９）におけるＭｒｘは、ＲＧＢ値をＸＹＺ値に変換する変換行列である。変換行列Ｍｒｘは、色域と白色点を決定することにより求めることができる。一例として、ｓＲＧＢ色域Ｇ１について基準色度Ｐを白色点Ｄ６５とした場合の変換行列を以下の式（１０）に示す。ここでいう基準色度とは、色空間の変換の前後において基準とする色度のことである。換言すれば、基準色度は補正後の白色点の位置を移動させる目標点のことをいう。
Figure 2020100724
式（９）におけるＭｘｒは、ＸＹＺ値をＲＧＢ値に変換する変換行列である。変換行列Ｍｘｒは変換行列Ｍｒｘの逆行列として求めることができる。すなわち、変換行列Ｍｘｒについても、色域と基準色度Ｐを決定することにより求めることができる。
このようにして、補正行列決定部６１は表示部７の表示特性としての色域Ｇ４と、ステップＳ３までで求めた補正色域Ｇ５、および基準色度Ｐとに基づいて、式（９）における補正行列Ｍａｍを決定する。そして、補正行列演算部６３へ補正行列Ｍａｍを連携する。
補正行列演算部６３では、画像データに対して補正行列Ｍａｍによる色成分の補正を行う。これにより、表示部７において画像データが表示される色域が、Ａｄоｂｅ ＲＧＢの色域Ｇ４から補正色域Ｇ５に変換される。その結果、ユーザーは、補正色域Ｇ５に対して青色環境光下で知覚される色域Ｇ６によって、表示部７に表示される画像を知覚する。
図６Ｂに、補正色域Ｇ５が青色環境光下で知覚される色域Ｇ６を示す。図６Ｂに示すように、色域Ｇ６は、緑色成分については、色域Ｇ１とほぼ同じ値となる。これは、ステップＳ３において、緑色成分については、色域Ｇ１に対して色域変換Ｑを行った変換後の値とほぼ同じ値を、補正色域Ｇ５の値としたためである（図５Ａおよび図５Ｂの領域Ｄ１参照）。その結果、ユーザーの青色環境光下における画像データの緑みの色成分の知覚は、白色光下における知覚に近づくこととなる。
一方、赤色成分については、色域Ｇ６は、色域Ｇ１が青色環境光下で知覚される色域Ｇ２と同じ値となる。これは、ステップＳ３において、赤色成分については、色域Ｇ１と同じ値を補正色域Ｇ５としたためである（図６Ａの領域Ｄ２参照）。その結果、ユーザーは青色環境光下において、画像データの赤色成分については、白色光下よりも鮮やかに知覚することができる。このように、本実施形態にかかる画像処理システム１０では、色順応によるメリットを享受しつつ、特定の色についてのみ色順応の影響を低減することが可能となり、有色環境光下における視認性が向上される。
（２．７．変形例１）
図７Ａおよび図７Ｂを参照し、実施形態１の変形例１について説明する。上記説明においては環境光が青みの色光であったため、色空間変換部６は、色順応の影響により色域が狭くなる緑みの色成分について当該影響をキャンセルするように色域の変換を行った。これに対して、変形例１では、環境光が赤みの色光である場合を説明する。
図７Ａは、環境光が赤みの色光である場合のｓＲＧＢ色域Ｇ１の知覚色域Ｇ２を示す。図７Ａに示すように、色域Ｇ２は色域Ｇ１と比べると、緑色方向に広がっており、赤色方向は狭くなっている。一方、青色方向についてはほとんど変化していない。そこで、変形例１では、色空間変換部６は、環境光によって色域が狭くなる特定の色成分である赤みの色のみについて、色順応の影響がキャンセルされるように色域の変換を行う。ここで、ｓＲＧＢ色域Ｇ１とＡｄоｂｅ ＲＧＢの色域Ｇ４とでは、赤色および青色の色域が同じであるため、変形例１においては、Ａｄоｂｅ ＲＧＢよりも広い色域を表示可能なディスプレイを用いる。
図７Ｂは、変形例１において補正行列決定部６１が決定した補正色域Ｇ５の赤色環境光下での知覚色域Ｇ６を示す。図７Ｂに示すように、環境光が赤みの色光である場合にも、色順応の影響により色域が狭くなる赤色方向についてはその影響をキャンセルしつつ、色順応の影響により色域が広くなる緑色方向については、より広い色域が知覚されることとなる。
（２．８．変形例２）
図８Ａおよび図８Ｂを参照し、実施形態１の変形例２について説明する。変形例１においては環境光が赤みの色光であったため、色順応の影響により色域が狭くなる赤みの色成分について当該影響をキャンセルするように色域の変換を行った。これに対して、変形例２では、環境光が緑みの色光である場合を説明する。
図８Ａは、環境光が緑みの色光である場合におけるｓＲＧＢ色域Ｇ１の知覚色域Ｇ２を示す。図８Ａに示すように、色域Ｇ２は色域Ｇ１と比べると、緑色方向および赤色方向に狭くなっており、ピンク方向が広くなっている。一方、青色方向についてはほとんど変化していない。そこで、変形例２では、色空間変換部６は、環境光によって色域が狭くなる特定の色成分である緑みの色および赤みの色の少なくとも一方のみについて、色順応の影響がキャンセルされるように色域の変換を行う。ここで、ｓＲＧＢ色域Ｇ１とＡｄоｂｅ ＲＧＢの色域Ｇ４とでは、赤色および青色の色域が同じであるため、変形例２においては、Ａｄоｂｅ ＲＧＢよりも広い色域を表示可能なディスプレイを用いる。
図８Ｂは、変形例２において補正行列決定部６１が決定した補正色域Ｇ５の緑色環境光下での知覚色域Ｇ６を示す。図８Ｂに示すように、環境光が緑みの色である場合にも、色順応の影響により色域が狭くなる赤色方向および緑色方向についてはその影響をキャンセルしつつ、色順応の影響により色域が広くなるピンク方向については、より広い色域が知覚されることとなる。
（２．９．変形例３）
図９Ａおよび図９Ｂを参照し、実施形態１の変形例３について説明する。変形例３では、基準色度Ｐとして、白色点Ｄ６５以外の色度を設定する。このように基準色度Ｐが設定されることにより、一部の中間色（すなわち、色域内部の色度）における色順応の影響がさらにキャンセルされる。
図９Ａに示す例では、基準色度Ｐとして、環境光（青みの色光）の影響において白色に知覚される色度Ｐ１を設定する。当該色度Ｐ１は、上述した変換行列変換行列Ｍａｄ−１を用いて以下の式（１１）〜（１３）で求められる。
Figure 2020100724
Figure 2020100724
Figure 2020100724
このようにして、環境光の影響において白色に知覚される色度Ｐ１が求められる。この色度Ｐ１を基準色度Ｐに設定して、式（９）における補正行列Ｍａｍを決定する。このようにして求められた補正行列Ｍａｍを用いて色域変換を行うと、中間色における色順応の影響がキャンセルされるように画像データの色成分が補正される。すなわち、図９Ａに示すように、補正後の白色点の位置がＤ６５から色度Ｐ１へ移動するように基準色度Ｐを設定することにより、当該基準色度Ｐに基づいて中間色が矢印方向（すなわち、色順応の影響がキャンセル方向）へ遷移するように補正される。
また、図９Ｂに示す例では、基準色度Ｐとして、前記環境光の影響によって知覚される色域が広くなる色成分に属する色度Ｐ２が設定されている。なお、本実施形態では環境光が青みの色光であるため、知覚される色域が広くなる色成分は赤である。
色度Ｐ２を基準色度Ｐに設定することにより、図９Ｂの矢印に示すように、色度Ｐ２よりも赤成分の強い中間色における色順応の影響は維持されつつ、色度Ｐ２よりも赤成分の弱い一部の中間色（この場合は緑成分の強い中間色）における色順応の影響がキャンセルされるように、画像データの色成分が補正される。
色度Ｐ２の導出の一例としては、γ演算部６２に入力される画像データについて、白色光下における色度をピクセルごとに取得し、当該取得された色度の平均値を色度Ｐ２としてもよいし、他の方法によって任意に設定してもよい。
＜３．実施形態２＞
図１０を参照して、第２実施形態に係る画像処理システム２０について説明する。なお、以下の説明においては、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付しており、説明は繰り返さない。
図９に示すように、第２実施形態では、画像処理システム２０は、環境光情報取得部２３が記憶部８から環境光情報を取得する点で、第１実施形態と異なる。すなわち、環境光情報は、記憶部８にあらかじめ登録されている。環境光情報取得部２３は、記憶部８から取得した環境光情報を色順応算出部４に連携する。このようにすることで、環境光情報取得部３３としてカラーセンサを実装する必要がなく、コスト低減を図ることができる。なお、記憶部８に複数の環境光情報が登録し、ユーザーが複数の環境光情報の中から設定画面で選択するような仕様としてもよい。
＜４．実施形態３＞
図１１を参照して、第３実施形態に係る画像処理システム３０について説明する。
図１１に示すように、第３実施形態では、画像処理システム３０では、画像表示装置３２が環境光情報取得部３３を備える点で、第１実施形態と異なる。すなわち、環境光情報取得部３３は、画像表示装置３２が設置された環境における環境光情報を取得し、画像処理装置３１が備える色順応算出部に連携する。このようにすることで、画像データが表示される表示部７における環境光の情報を、より正確に求めることが可能となる。
＜５．実施形態４＞
図１２を参照して、第４実施形態に係る画像処理装置４１について説明する。
図１２に示すように、第４実施形態では、画像処理装置４１が提供される。画像処理装置４１は、環境光情報取得部３と、色順応算出部４と、色空間変換部６を備える。色空間変換部６は、画像出力装置４５から出力された画像データに対して、色空間の変換処理を行う。このような構成とすることにより、既存の画像出力装置４５および画像表示装置４２に対して、本発明を適用することが可能となる。
＜６．実施形態５＞
図１３を参照して、第５実施形態に係る画像表示装置５２について説明する。
図１３に示すように、第５実施形態では、画像表示装置５２が提供される。画像表示装置５２は、カラーセンサが実装された環境光情報取得部３と、色順応算出部４と、色空間変換部６と、表示部７を備える。色空間変換部６は、画像出力装置４５から出力された画像データに対して、色空間の変換処理を行う。このような構成とすることにより、表示部７を備える画像表示装置５２に本発明の構成が一体的に組み込まれた形態で、本発明を実施することが可能となる。
また、画像表示装置５２は、記憶部を備え、環境光情報取得部３が記憶部から環境光情報を取得してもよい。すなわち、環境光情報は、記憶部にあらかじめ登録されている。環境光情報取得部３は、記憶部から取得した環境光情報を色順応算出部４に連携する。このようにすることで、環境光情報取得部３としてカラーセンサを実装する必要がなく、コスト低減を図ることができる。なお、記憶部に複数の環境光情報が登録され、ユーザーが複数の環境光情報の中から設定画面で選択するような仕様としてもよい。
＜７．他の実施形態＞
本発明の適用は、上記実施形態に限定されない。たとえば、式（２）における順応因子Ｄをユーザーが変更可能な構成とすることにより、色空間変換による色成分の補正の度合いを調整可能に構成してもよい。
また、上記実施形態においては、補正行列決定部６１は、図４ＢのステップＳ２においてＡｄоｂｅ ＲＧＢ色域内に収めるための色域丸め込み処理を行っているが、ステップＳ１における色域変換後の色空間よりも広い色域を表示可能な表示部を用いることにより、色域丸め込み処理Ｓ２を省略することもできる。
また、上記実施形態においては、画像処理システム１０は、環境光情報取得部３と色順応算出部４を備えているが、この例に限定されることはない。たとえば、環境光に基づく色順応の影響があらかじめ算出されており、色空間変換部６が記憶部に記憶された色順応の影響に基づいて、色空間の変換処理を行う構成としてもよい。
また、上記実施形態においては、色順応算出部４は、色順応の影響として色順応変換行列Ｍａｄを算出しているが、この例に限定されることはない。たとえば、色順応算出部４は、式（２）におけるＬｐ、Ｍｐ、Ｓｐを算出し、色順応の影響として色空間変換部６に連携してもよい。
また、色空間変換部６は、色空間内における複数の領域に対して異なる変換処理を行ってもよい。たとえば、図１４に示すように、色空間変換部６は、色空間内における複数の領域に対して、異なる複数の補正行列Ｍａｍ１〜Ｍａｍ７を算出し、当該複数の補正行列を用いて画像データにおける色成分を補正してもよい。ここで、複数の補正行列に対応する色空間内における領域の設定方法は任意だが、白色点およびその近傍の領域と、それ以外の領域とで異なる変換行列で変換するように設定してもよい。
また、色空間変換部６は、補正行列Ｍａｍを算出するのではなく、色空間の変換の前後における色度の対応を記憶したルックアップテーブルを用いて、画像データにおける色成分を補正してもよい。この場合、白色点およびその近傍の領域の色度については、環境光下において白色に見えるように（すなわち、色順応の影響がキャンセルされるように）補正され、それ以外の領域では、色順応の影響が維持されるように補正されるように、ルックアップテーブルを設定してもよい。
さらに、本発明は、コンピューターに画像データにおける色成分で表現される色空間を変換する画像処理方法を実行させるコンピュータープログラムであって、前記画像処理方法は、色空間変換ステップを備え、前記色空間変換ステップでは、環境光によって生じる色順応の影響によってユーザーに知覚される色域が広くなる特定の色成分については前記影響が維持され、かつ、前記影響によってユーザーに知覚される色域が狭くなる特定の色成分については前記影響がキャンセルされるように、前記色空間を変換することで前記画像データにおける色成分を補正する、コンピュータープログラムとして実現することもできる。
さらに、本発明は、上述のプログラムを格納する、コンピューター読み取り可能な非一時的な記録媒体として実現することもできる。
本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１０，２０，３０：画像処理システム、１，２１，３１，４１：画像処理装置、２，３２，４２：画像表示装置、３，２３，３３：環境光情報取得部、４：色順応算出部、５：画像出力部、６：色空間変換部、７：表示部、８：記憶部、１１：映像信号ケーブル、１２：制御信号ケーブル、４５：画像出力装置、６１：補正行列決定部、６２：γ演算部、６３：補正行列演算部、６４：表示特性補正部

Claims (18)

  1. 画像データにおける色成分で表現される色空間を変換する画像処理システムであって、
    色空間変換部と、表示部を備え、
    前記色空間変換部は、環境光によって生じる色順応の影響によってユーザーに知覚される色域が広くなる特定の色成分については前記影響が維持され、かつ、前記影響によってユーザーに知覚される色域が狭くなる特定の色成分については前記影響がキャンセルされるように、前記色空間を変換することで前記画像データにおける色成分を補正し、
    前記表示部は、前記補正された色成分で前記画像データを出力画像として表示する、画像処理システム。
  2. 請求項１に記載の画像処理システムであって、
    環境光情報取得部と、色順応算出部をさらに備え、
    前記環境光情報取得部は、環境光に関する情報を環境光情報として取得し、
    前記色順応算出部は、取得された前記環境光情報に基づいて、前記環境光によって生じる色順応の影響を算出し、前記色空間変換部へ出力する、画像処理システム。
  3. 請求項１または２に記載の画像処理システムであって、
    上記色成分が赤色、緑色、青色の三原色で構成される場合において、前記環境光は青みの色光であり、前記特定の色成分は緑みの色を含む、画像処理システム。
  4. 請求項１または２に記載の画像処理システムであって、
    上記色成分が赤色、緑色、青色の三原色で構成される場合において、前記環境光は赤みの色光であり、前記特定の色成分は赤みの色を含む、画像処理システム。
  5. 請求項１または２に記載の画像処理システムであって、
    上記色成分が赤色、緑色、青色の三原色で構成される場合において、前記環境光は緑みの色光であり、前記特定の色成分は赤みの色および/または緑みの色を含む、画像処理システム。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載の画像処理システムであって、
    前記表示部は、変換後の前記色空間よりも広い色域を表示可能に構成される、画像処理システム。
  7. 請求項１〜５のいずれかに記載の画像処理システムであって、
    前記色空間変換部は、変換後の前記色空間が前記表示部に表示可能な色域を超える場合、当該色域内におさまるように当該色空間に対して丸め込み処理を行う、画像処理システム。
  8. 請求項７に記載の画像処理システムであって、
    前記画像データの色空間はｓＲＧＢ色域であり、前記表示部に表示可能な色空間は赤色（X＝０．６４０、Y＝０．３３０）、緑色（X＝０．２１０、Y＝０．７１０）、青色（X＝０．１５０、Y＝０．０６０）で規定される色域である、画像処理システム。
  9. 請求項１〜８のいずれかに記載の画像処理システムであって、
    前記色空間変換部は、ユーザーによって前記色成分の補正の度合いを調整可能に構成されている、画像処理システム。
  10. 請求項１〜９のいずれかに記載の画像処理システムであって、
    前記環境光の色成分を環境光情報として検知するカラーセンサを備える、画像処理システム。
  11. 請求項２または１０に記載の画像処理システムであって、
    前記色順応算出部は、予め定められた期間においてカラーセンサが感知した前記環境光の情報を平均化して、前記色順応の影響を算出する、画像処理システム。
  12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像処理システムであって、
    前記色空間変換部は、中間色における前記色順応の影響がさらにキャンセルされるように、前記色空間の変換において基準となる基準色度を設定する、画像処理システム。
  13. 請求項１２に記載の画像処理システムであって、
    前記基準色度は、前記環境光の影響によって白色に知覚される色度である、画像処理システム。
  14. 請求項１２に記載の画像処理システムであって、
    前記基準色度は、前記環境光の影響によって知覚される色域が広くなる色成分に属する色度である、画像処理システム。
  15. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像処理システムであって、
    前記色空間変換部は、前記色空間内における複数の領域に対して異なる変換処理を行う、画像処理システム。
  16. 画像データにおける色成分で表現される色空間を変換する画像処理装置であって、
    色空間変換部を備え、
    前記色空間変換部は、環境光によって生じる色順応の影響によってユーザーに知覚される色域が広くなる特定の色成分については前記影響が維持され、かつ、前記影響によってユーザーに知覚される色域が狭くなる特定の色成分については前記影響がキャンセルされるように、前記色空間を変換することで前記画像データにおける色成分を補正する、画像処理装置。
  17. 画像データにおける色成分で表現される色空間を変換する画像処理方法であって、
    色空間変換ステップを備え、
    前記色空間変換ステップでは、環境光によって生じる色順応の影響によってユーザーに知覚される色域が広くなる特定の色成分については前記影響が維持され、かつ、前記影響によってユーザーに知覚される色域が狭くなる特定の色成分については前記影響がキャンセルされるように、前記色空間を変換することで前記画像データにおける色成分を補正する、画像処理方法。
  18. コンピューターに、画像データにおける色成分で表現される色空間を変換する画像処理方法を実行させるコンピュータープログラムであって、
    前記画像処理方法は、色空間変換ステップを備え、
    前記色空間変換ステップでは、環境光によって生じる色順応の影響によってユーザーに知覚される色域が広くなる特定の色成分については前記影響が維持され、かつ、前記影響によってユーザーに知覚される色域が狭くなる特定の色成分については前記影響がキャンセルされるように、前記色空間を変換することで前記画像データにおける色成分を補正する、コンピュータープログラム。
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