WO2004091223A1

WO2004091223A1 - 撮像システム、画像処理プログラム

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Publication number: WO2004091223A1
Application number: PCT/JP2004/005054
Authority: WO
Inventors: Takao Tsuruoka
Original assignee: Olympus Corporation
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2004-10-21
Also published as: US7339619B2; JP3914168B2; JP2004312467A; US20040218075A1

Abstract

CCD(2)からの原色系または補色系の色信号を輝度,色相,彩度で構成される色空間の信号へ変換する色変換部(7)と、輝度信号に対して階調変換を行う階調補正部(8)と、彩度信号を補正するための彩度補正係数を算出する補正係数算出部(11)と、色変換部(7)からの輝度信号および色相信号に対する第1の最大彩度値と色変換部(7)からの色相信号および階調補正部(8)により変換された輝度信号に対する第2の最大彩度値とを算出する最大彩度算出部(9)と、第1および第2の最大彩度値に基づき補正係数を算出しこの補正係数と補正係数算出部(11)からの彩度補正係数とに基づいて彩度信号を補正する彩度補正部(15)と、を備えた撮像システム。

Description

明細書撮像システム、画像処理プログラム技術分野

この発明は、カラー映像信号の色信号処理に係り、特に輝度信号の階調変換に対応して彩度信号を補正することにより高品位な映像信号を得る撮像システム、画像処理プログラムに関する。背景技術

現在のデジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像系は、補色系のカラーフィルタまたは原色系のカラーフィルタを前面に配置した単板 C C Dを用いたものが主流となっている。

このような撮像系においては、 C C Dからの色信号に、 WB (ホワイトバランス）処理や補間処理がなされ、その後にエッジ強調処理，彩度強調処理, .階調補正処理などの絵作り処理がなされて出力される。

また、上記補間処理においてエッジ部に発生し得る偽色を低減するためのクロマサブレス処理や、 C C Dの分光感度特性の差異により高輝度部に発生し得る偽色を低減するためのハイライトシアン処理なども併せて行われる。

上述したような絵作り処理は、 C C Dからの色信号に対して直接行われる場合もあるが、通常は別の色空間に変換して輝度信号と色信号とを分離してから処理することが多い。この場合には、彩度強調処理などにより色信号が色再現域を逸脱する可能性があったり、輝度信号のみを階調変換したときに色信号が不自然になる可能性があったりするために、これらへの対応が課題となる。

. 色再現域を逸脱する課題に対しては、例えば特許公報第 2 5 6 7 2 1 4号に、各色相毎に彩度のヒストグラムを求めて、このヒストグラムが色再現域に収まるようにヒストグラムの全体形状を圧縮する処理が記載されている。

また、特許公報第 3 1 9 0 0 5 0号には、色再現域に収まるように、各色相毎に彩度を原点方向へ圧縮する処理が記載されている。

一方、色信号が不自然になる課題に対しては、例えば特開 2 0 0 1 - 2 3 8 1 2 9号公報に、.輝度信号を変化させたときに色再現域の理論特性値に対する比率が一定となるように色信号を補正する技術が記載されている。

上記特許公報第 2 5 6 7 2 1 4号に記載されたようなヒストグラムの全体形状を圧縮する技術や、上記特許公報第 3 1 9 0 0 5 0号に記載されたような彩度を原点方向へ圧縮する技術を用いると、画像全体として色再現域を逸脱することはなくなるが、処理後の色再現性に関しては処理対象の画像に依存することになつてしまう。このために、彩度強調などの意図した絵作り処理が反映されなくなり、色再現性の制御が困難になるという課題がめる。

また、上記特開 2 0 0 1— 2 3 8 1 2 9号公報に記載されたような色再現域の理論特性値に対する比率を一定とする技術を用いれば、自然な色再現が得られるが、計算量が多く、処理時間が長くなってしまうとともに、装置全体のコストが高くなるという課題がある。本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、不自然でない色再現を行い得るとともに色再現性を容易に制御し得る撮像システム、画像処理プログラムを提供することを目的としている。

さらに本発明は、計算量が少なく高速な処理を低コストに行い得る撮像システム、画像処理プログラムを提供することを目的としている。発明の開示

第 1の発明による撮像システムは、撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、上記色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段と、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、上記彩度信号に対して補正を行うための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段と、上記色空間変換手段からの輝度信号およぴ該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第 1の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色空間変換手段からの色相信号に対する該色空間における第 2の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段と、上記第 1の最大彩度値と上記第 2の最大彩度値と上記彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、を具備したものである。

また、第 2の発明による撮像システムは、撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、上記色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段と、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段と、上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第 1の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第 2の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段と、上記第 1の最大彩度値と上記第 2の最大彩度値と上記彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、を具備したものである。さらに、第 3の発明による撮像システムは、撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、上記色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段と、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、上記彩度信号に対して補正を行うための第 1の彩度補正係数を算出する第 1の補正係数算出手段と、所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための第 2の彩度補正係数を算出する第 2の補正係数算出手段と、輝度信号および色相信号が与えられたときに上記色空間における最大彩度値を算出する最大彩度算出手段と、上記色空間変換手段からの輝度信号およぴ該色空間変換手段からの色相信号に対する第 1の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する第 2の最大彩度値と上記第 1の彩度補正係数と上記第 2の彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、を具備したものである。 .

第 4の発明による撮像システムは、上記第 1から第 3の発明による撮像システムにおいて、上記色空間変換手段が、色空間として、 Y C b C r色空間または C I E L a b色空間を用いるものである。

第 5の発明による撮像システムは、上記第 1の発明による撮像システムにおいて、上記補正係数算出手段が、上記輝度信号から算出されたエッジ強度値に基づき彩度補正係数を求めるクロマサプレス手段と、上記輝度信号に基づき彩度補正係数を求めるハイライトシアン手段と、上記色相信号に基づき彩度補正係数を求める彩度強調手段と、の内の少なくとも 1つを有して構成されたものである。第 6の発明による撮像システムは、上記第 3の発明による撮像システムにおいて、上記第 1の補正係数算出手段が、上記輝度信号から算出されたェッジ強度値に基づき第 1の彩度補正係数を求めるクロマサプレス手段と、上記輝度信号に基づき第 1の彩度補正係数を求めるハイライトシアン手段と、上記色相信号に基づき第 1の彩度補正係数を求める彩度強調手段と、の内の少なくとも 1つを有して構成されたものである。

第 7の発明による撮像システムは、上記第 1力ら第 3の発明による撮像システムにおいて、上記最大彩度算出手段が、複数の所定の色相面に関して輝度信号と最大彩度値とを関係付ける関数を記録している記録手段と、上記記録手段に記録されている複数の色相面の中から上記色相信号に隣接する最近傍の 2組の色相面を探索する探索手段と、上記探索手段により探索された 2組の色相面に関する関数を上記記録手段から抽出する抽出手段と、上記抽出手段により抽出された 2組の関数と上記輝度信号とに基づいて 2組の最大彩度値を算出する算出手段と、上記 2組の最大彩度値から上記色相信号に関する最大彩度値を補間して求める補間手段と、を有して構成されたものである。

第 8の発明による撮像システムは、上記第 7の発明による撮像システムにおいて、上記記録手段が、上記複数の所定の色相面の各々に関して、所定の輝度値以上の輝度信号と最大彩度値とを関係付ける高輝度用関数と、所定の輝度値以下の輝度信号と最大彩度値とを関係付ける低輝度用関数と、上記所定の輝度値と、を記録しているものである。

第 9の発明による撮像システムは、上記第 7の発明による撮像システムにおいて、上記記録手段が、上記関数として、 1次式関数と、多項式関数と、べき乗関数と、スプライン関数と、の内の少なくとも 1つを記録しているものである。

第 1 0の発明による撮像システムは、上記第 7の発明による撮像システムにおいて、上記記録手段が、上記複数の所定の色相面として、赤，緑，青，シアン，マゼンタ，黄の各色相面を含むものである。 '

第 1 1の発明による撮像システムは、上記第 1から第 3の発明による撮像システムにおいて、上記最大彩度算出手段が、輝度信号および色相信号に対する上記色空間における最大彩度値を記録したテーブル手段を有して構成されたものである。

第 1 2の発明による撮像システムは、上記第 1または第 2の発明による撮像システムにおいて、上記彩度補正手段が、上記第 1の最大彩度値と上記第 2の最大彩度値との比率を算出する比率算出手段と、上記彩度信号に上記比率および上記彩度補正係数を乗算する乗算手段と、上記乗算手段により比率および彩度補正係数を乗算された上記彩度信号が上記第 2の最大彩度値を逸脱しないように制限を課す制限手段と、を有して構成されたものでめる。

第 1 3の発明による撮像システムは、上記第 3の発明による撮像システムにおいて、上記彩度補正手段が、上記第 1の最大彩度値と上記第 2の最大彩度値との比率を算出する比率算出手段と、上記彩度信号に上記比率と上記第 1の彩度補正係数と上記第 2の彩度補正係数とを乗算する乗算手段と、上記乗算手段により比率と第 1の彩度補正係数と第 2の彩度補正係数とを乗算された上記彩度信号が上記第 2の最大彩度値を逸脱しないように制限を課す制限手段と、を有して構成されたものである。

第 1 4の発明による撮像システムは、上記第 1 2または第 1 3の発明による撮像システムにおいて、上記制限手段が、上記乗算手段からの上記彩度信号が上記第 2の最大彩度値を逸脱した場合に、該彩度信号を上記第 2の最大彩度値に置き換える置換手段を有して構成されたものである。

第 1 5の発明による撮像システムは、上記第 1 2または第 1 3の発明による撮像システムにおいて、上記制限手段が、上記乗算手段からの上記彩度信号が上記第 2の最大彩度値未満の所定の閾値を超えた場合に、該彩度信号を上記第 2の最大彩度値と上記閾値との間の値に変換する非線形圧縮手段を有して構成されたものである。

第 1 6の発明による画像処理プログラムは、コンピュータを、原色系の色信号または補色系の色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、上記彩度信号に対して補正を行うための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段、上記色空間変換手段からの輝度信号およぴ該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第 1の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色空間変換手段からの色相信号に対する該色空間における第 2の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段、上記第 1の最大彩度値と上記第 2の最大彩度値と上記彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段、として機能させる画像処理プログラムである。

第 1 7の発明による画像処理プログラムは、コンピュータを、原色系の色信号または補色系の色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を捕正するための色相捕正係数を算出するとともに所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段、上記色空間変換手段からの輝度信号およぴ該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第 1の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号およぴ上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第

2の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段、上記第 1の最大彩度値と上記第 2の最大彩度値と上記彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段、として機能させる画像処理プログラムである。

第 1 8の発明による画像処理プログラムは、コンピュータを、原色系の色信号または補色系の色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段、上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、上記彩度信号に対して補正を行うための第 1の彩度補正係数を算出する第 1の補正係数算出手段、所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための第 2の彩度補正係数を算出する第 2の補正係数算出手段、上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第 1の最大彩度値と上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第 2の最大彩度値とを算出する最大彩度算出手段、上記第 1の最大彩度値と上記第 2の最大彩度値と上記第 1の彩度補正係数と上記第 2の彩度補正係数とに基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段、として機能させる画像処理プログラムである。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施形態における撮像システムの構成を示すプロック図。図 2は、上記第 1の実施形態において、 Y C b C r色空間における彩度信号の補正を説明するための図。

図 3は、上記第 1の実施形態における最大彩度算出部の構成を示すプロック図。

図 4は、上記第 1の実施形態において、 Y C b C r空間の最大彩度値のモデル化を説明するための線図。 '

図 5は、上記第 1の実施形態の補正係数算出部における各種の係数を示す線図。

図 6は、上記第 1の実施形態における彩度補正部の構成を示すプロック図。図 7は、上記第 1の実施形態において、画像処理プログラムによる彩度信号の補正処理を示すフローチヤ一ト。

図 8は、本発明の第 2の実施形態における撮像システムの構成を示すプロック図。

図 9は、上記第 2の実施形態において、特定色の調整を説明するための線図。

図 1 0は、上記第 2の実施形態における最大彩度算出部の構成を示すブロック図。

図 1 1は、上記第 2の実施形態において、 L a b空間の最大彩度値のモデル化を説明するための図。

図 1 2は、上記第 2の実施形態において、彩度補正部の制限部で用いる重み関数を示す線図。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図 1から図 7は本発明の第 1の実施形態を示したものであり、図 1は撮像システムの構成を示すブロック図、図 2は Y C b C r色空間における彩度信号の補正を説明するための図、図 3は最大彩度算出部の構成を示すブロック図、図 4は Y C b C r空間の最大彩度値のモデル化を説明するための線図、図 5は補正係数算出部における各種の係数を示す線図、図 6は彩度補正部の構成を示すプロック図、図 7は画像処理プログラムによる彩度信号の補正処理を示すフローチヤ一トである。

この撮像システムは、図 1に示すように、レンズ系 1と、 C C D 2と、 AZD変換器 3 と、画像用バッファ 4と、補間部 5と、作業用パッファ 6と、色変換部 7と、階調補正部 8と、最大彩度算出部 9と、エッジ算出部 1 0と、補正係数算出部 1 1と、彩度強調用 R OM 1 2と、クロマサプレス用 R OM 1 3と、ハイライトシアン用 R OM 1 4と、彩度補正音 1 5と、色逆変換部 1 6と、出力部 1 7と、制御部 1 8と、を有して構成されている。上記レンズ系 1は、被写体像を結像するためのものである。

上記 C C D 2は、このレンズ系 1により結像される光学的な被写体像を光電変換して電気的な画像信号を出力するためのものであり、単板式のカラー撮像素子として構成されている。

上記 AZD変^^ 3は、この C C D 2から出力されるアナ口グの画像信号をデジタル信号へ変換するものである。

上記画像用バッファ 4は、この A/D変換器 3から出力されたデジタルの画像データを一時的に記憶するものである。

上記補間部 5は、この画像用バッファ 4に記憶された単板の画像データを、公知の補間方法で補間することにより、三板の画像データに変換するものである。

上記作業用バッファ 6は、この補間部 5により補間された三板の画像データを一時的に記憶するものである。

上記色変換部 7は、色空間変換手段であって、この作業用バッファ 6に記憶された三板の画像データを所定の色空間の信号へ変換するとともに、輝度，色相，彩度を算出するものである。

上記階調補正部 8は、階調変換手段であって、この色変換部 7により変換された色空間の信号の内の輝度信号を、所定の階調変換特性に基づいて補正するものである。

上記最大彩度算出部 9は、最大彩度算出手段であって、上記色変換部 7からの入力時の輝度信号およぴ色相信号に対する第 1の最大彩度値と、上記階調補正部 8により階調補正された輝度信号およぴ入力時の色相信号に対する第 2の最大彩度値と、を算出するものである。

上記エッジ算出部 1 0は、上記色変換部 7から入力時の輝度信号を受けてエッジ成分を抽出するものである。

上記彩度強調用 R OM 1 2は、色相に応じた彩度の補正係数である彩度強調係数（図 5 ( C ) 参照）を記憶するものである。

上記クロマサプレス用 R OM 1 3は、エッジ強度に応じた彩度の補正係数であるクロマサプレス係数（図 5 (A) 参照）を記憶するものである。

上記ハイライトシアン用 R OM 1 4は、輝度値に応じた彩度の補正係数であるハイライトシアン係数（図 5 (B ) 参照）を記憶するものである。

上記補正係数算出部 1 1は、これら彩度強調用 R OM 1 2 , クロマサプレス用 R OM 1 3 , ハイライトシアン用 R OM 1 4を参照して、上記エッジ算出部 1 0により算出されたエッジ強度と、上記色変換部 7からの輝度および色相と、に基づき、彩度信号を補正するための補正係数を算出するものである。

上記彩度補正部 1 5は、彩度補正手段であって、上記最大彩度算出部 9からの第 1の最大彩度値および第 2の最大彩度値を用いて彩度信号を補正するための捕正係数を算出し、この補正係数と上記補正係数算出部 1 1により算出された補正係数とを上記色変換部 7からの彩度信号に乗算して補正を行うものである。上記色逆変換部 1 6は、上記階調補正部 8からの輝度信号および色相信号と、上記彩度補正部 15からの彩度信号と、に基づいて、 YCb C r信号への変換を行い、さらには R GB信号への変換を行うものである。

上記出力部 1 7は、この色逆変換部 16により変換された RGBの画像データを、例えばメモリカード等に記録して保存するために出力するものである。

上記制御部 18は、上記補間部 5, 色変換部 7，階調補正部 8，最大彩度算出部 9，ェッジ算出部 10, 捕正係数算出部 1 1，彩度補正部 15, 色逆変換部 1 6, 出力部 1 7に双方向に接続されていて、これらを含むこの撮像システムを統合的に制御する制御手段であり、例えばマイクロコンピュータ等により構成されている。

次に、図 1に示したような撮像システムにおける信号の流れについて説明する。

上記レンズ系 1を介して C C D 2により撮影された映像信号は、 A/D変換器 3によつてデジタル信号へ変換されて画像用バッファ 4へ転送される。

なお、本実施形態においては、撮像系における CCDとして、 NT SCカラーテレビジョン方式に準拠した単板原色 CCDを想定している。

上記画像用バッファ 4内の映像信号は、制御部 18の制御に基づき補間部 5へ転送され、公知の補間処理がなされて RGBの三板信号として作業用バッファ 6へ転送される。

この作業用バッファ 6内の映像信号は、制御部 18の制御に基づき色変換部 7へ転送され、所定の色空間の信号へ変換される。本実施形態においては、色空間として YCb C r 色空間を想定しており、 RGB信号から YC b C r色空間への変換は、次の数式 1に基づいて行われる。

[数式 1]

Y = 0 29900 R+0 58700 G+ 0 1 1400 B

C b =一 0 16874 R- 0 331 26 G+ 0 50000 B

C r = 0 50000 R- 0 41869 G— 0 081 31 B

さらに、色変換部 7は、 YCb C r色空間における輝度信号 V, 色相信号 H，彩度信号 Cを、次の数式 2に基づいてそれぞれ算出する。

[数式 2 ]

V = Y

H= t a n"¹ (C b/C r )

C= (Cb ² + C r ²) ^1/2 ここに、 t a η—'は t a nの逆関数を示している。

この数式 2に示すように、輝度信号 Vは Y C b C r色空間の Yと等価であるために、以下では輝度信号を Yにより示すことにする。また、入力時（つまり色変換部 7から出力される時点）の輝度信号，色相信号，彩度信号を、それぞれ Y 。 , H 。， C。として示す。上記色変換部 7からの輝度信 Y。と色相信号 H _orgとは、階調補正部 8 へ転送される。階調補正部 8は、所定の階調変換特性に基づき輝度信号 Y 。を変換して輝度信号 Y ,_ra を求め、最大彩度算出部 9と色逆変換部 1 6とへそれぞれ転送する。階調補正部 8は、該色逆変換部 1 6に対しては、さらに色相信号 H。も転送する。

最大彩度算出部 9は、さらに、上記色変換部 7から、入力時の輝度信号 Y org と、入力時の色相信号 H。と、の転送を受ける。

最大彩度算出部 9は、入力時の輝度信号 Y orgおよび色相信号 H。に対する彩度信号の第 1の最大彩度値 m a x C 。_rs と、階調変換された輝度信号 Y _traおよび入力時の色相信号 H„_r8に対する彩度信号の第 2の最大彩度値 m a X C _traと、を算出する。

こうして最大彩度算出部 9により算出された第 1の最大彩度値 m a X C _orgおよび第 2 の最大彩度値 m a X C _traは、彩度補正部 1 5へ転送される。

エッジ算出部 1 0は、色変換部 7から入力時の輝度信号 Y 。の転送を受けて、公知のラプラシアンなどを用いたエッジ抽出処理を行い、エッジ強度値を補正係数算出部 1 1 へ転送する。

補正係数算出部 1 1は、補正係数算出手段、第 1の補正係数算出手段、第 2の補正係数算出手段、クロマサプレス手段、ハイライトシァン手段、彩度強調手段を兼ねたものであり、制御部 1 8の制御に基づき、上記エッジ算出部 1 0から転送されたエッジ強度値を用いて、クロマサプレス用 R OM 1 3を参照し、クロマサプレス処理のための補正係数 k 】を算出する。このクロマサプレス処理は、エッジ部に生じる偽色を低減するために、エツジ強度に応じて 0〜 1までの補正係数を彩度信号に乗算する処理である。

図 5 (A) は、捕正係数算出手段、第 1の補正係数算出手段、クロマサプレス手段を兼ねた上記クロマサプレス用 R OM 1 3に予め記憶されているェッジ強度に応じた彩度の補正係数（クロマサプレス係数） k ,を示す線図である。

このクロマサプレス係数 k ,は、図示のように、エッジ強度が一定値以下では k , = 1 となり彩度信号を変化させないが、エッジ強度が一定値以上になると最初は緩やかに減少し、その後はほぼエッジ強度に比例して 0へ向けて減少する係数となっている。このようなクロマサプレス係数 k ,によって、彩度信号は、エッジ強度に応じて値が減少される。また、補正係数算出部 1 1は、制御部 1 8の制御に基づき、上記色変換部 7から転送された輝度信号 Y 。を用いて、ハイライトシアン用 R OM 1 4を参照し、ハイライトシァン処理のための補正係数 k ₂を算出する。このハイライトシアン処理は、高輝度部に発生する偽色を低減するために、輝度値に応じて 0〜1までの補正係数を彩度信号に乗算する処理である。

図 5 (B ) は、捕正係数算出手段、第 1の補正係数算出手段、ハイライトシアン手段を兼ねたハイライトシアン用 R OM 1 4に予め記憶されている輝度値に応じた彩度の補正係数レ、イライトシアン係数） k ₂を示す線図である。

このハイライトシアン係数 k ₂は、輝度値が一定値以下では k = 1となり彩度信号を変化させないが、輝度値が一定値以上になると比較的急激に 0へと減少する係数となっている。このようなハイライトシアン係数 k ₂によって、彩度信号は、輝度値に応じて値が減少される。

さらに、補正係数算出部 1 1は、制御部 1 8の制御に基づき、彩度強調処理に用いる捕正係数 k を算出する。この彩度強調処理に用いる補正係数 k は、多様な手段により算出することが可能であるが、本実施形態においては、色相毎に異なる強調を行う手段を用いることにする。これに応じて、該補正係数算出部 1 1は、上記色変換部 7から転送された色相信号 H。_rsを用いて、彩度強調用 R OM 1 2を参照し、補正係数 k ₃を算出する。図 5 ( C ) は、補正係数算出手段、第 1の補正係数算出手段、彩度強調手段を兼ねた彩度強調用 R OM 1 2に予め記憶されている色相に応じた彩度の補正係数（彩度強調係数） k を示す線図である。

この彩度強調係数 k ₃は、色相に応じて適宜の値を変動する係数となっており、図示の例では、 1〜2の間を変動しているが、これに限るものではない。

図 5 (A) 〜図 5 ( C) に示したような各特性は、上述したように、クロマサプレス用 R OM 1 3 , ハイライトシアン用 R OM 1 4 , 彩度強調用 R OM 1 2に予めそれぞれ記憶されており、捕正係数算出部 1 1により必要に応じて読み出されるようになつている。彩度補正部 1 5は、最大彩度算出部 9から第 1の最大彩度値 m a C および第 2の最大彩度値 m a x C _traを、補正係数算出部 1 1からクロマサプレス係数 k _ls ハイライトシアン係数 k 、および彩度強調係数 k を、色変換部 7から彩度信号 C を、それぞれ受け取る。そして彩度補正部 1 5は、制御部 18の制御に基づき、第 1の最大彩度値 m a X C 。_¾ と第 2の最大彩度値 ma xC ,_ra とを用いて、階調変換された輝度信号 Y ,_ra に対する彩度信号への補正係数 k _cを、次の数式 3に示すように算出する。

[数式 3]

k c— m a X o tra / m a org

彩度補正部 15は、このように算出した補正係数 k cと、上記補正係数算出部 1 1から転送された各補正係数 k k k ₃と、を上記色変換部 7からの彩度信号 C ₀ に乗算することにより、補正された彩度信号 C_traを算出する。

この補正された彩度信号 C _lra は、該彩度補正部 1 5において、さらに、上記第 2の最大彩度値 m a X C ,_ra を逸脱しないように上限が課せられた後に、色逆変換部 16へ転送される。

色逆変換部 16は、上記階調補正部 8から転送される輝度信号 Y,_raおよび色相信号 H。と、上記彩度補正部 1 5から転送される彩度信号 C ,_ra と、に基づいて、 YCbC r信号を次の数式 4に示すように算出する。

[数式 4]

C b =C • s i n (H org)

C r = C • C O S (H org)

色逆変換咅 1316は、さらに次の数式 5を用いて、 YC b C r信号を RGB信号に変換し、出力部 17へ転送する。

[数式 5] '

R = Y + 1 40200 C r

G = Y— 0. 34414Cb-0 7141 C r

B=Y+ 1. 77200 C b

出力部 1 7は、上記色逆変換部 16から出力される RGB信号を、メモリカード等へ記録し保存するために出力する。

次に、図 2を参照して、 YCb C r色空間の外観形状と、上記数式 3に示した補正係数 k cと、について説明する。

YCb C r色空間における輝度および色相が定まる（図示の例では、入力信号の輝度信号 Y orgおよび色相信号 H„_¾として与えられ、このときの該入力信号の彩度信号は C orgとなっている。）と、該輝度信号 Y。および色相信号 H。_rsの範囲内で取り得る最大彩度値 m a C or_B力疋まる。

この最大彩度値 m a x C。は、（Y， Η, C ) = (Υ 。 , 0 , 0 ) の第 1の点と、（Υ，

Η, C) = (Y org, H or₈, C org) の第 2の点とを結んで得られる線分を、該第 2の点の方向へ延長して得られる半直線と、 Y C b C r色空間の輪郭外形と、が交わる点の Cの値となる。

色相が一定（つまり、色変換部 7から出力される色相信号 H _0¾力色逆変換部 1 6に入力される時点で実質的に変化していない）で輝度信号のみが Y から Y ,r»へ変換された場合の彩度信号 C _lra は、最大彩度値に対する比率が一定となるように補正されると、自然な色再現が得られる。 '

すなわち、輝度信号 Y _tra、色相信号 H。が与えられると、上述したように、このときの最大彩度値 m a X C ,_raが定まる。従って、自然な色再現を得るための彩度信号 C _lraは、次の関係を満たすようにすると良い。

org： IH 3. X org tra . Ώ1 3. X C« tra

すなわち、

C tra = (m a X C tra /m a X C org) X C 。rg

~ k C X org

こうして、上記数式 3に示した補正係数 k cを彩度信号 C 。_rsへ乗算することにより、輝度信号の変更に伴う補正を行うことができる。

続いて、図 3を参照して、上記最大彩度算出部 9のより詳細な構成の一例について説明する。

この最大彩度算出部 9は、隣接色相面探索部 2 1と、関数抽出部 2 2と、関数記録用 R OM 2 3と、彩度算出部 2 4と、彩度補間部 2 5と、を有して構成されている。

上記隣接色相面探索部 2 1は、上記色変換部 7からの色相信号 H。に隣接する 2組の色相を後述する関数記録用 R OM 2 3から探索する探索手段である。

上記関数抽出部 2 2は、この隣接色相面探索部 2 1からの 2組の色相に対応する関数のパラメータ等を後述する関数記録用 R OM 2 3から読み出す抽出手段である。

上記関数記録用 R OM 2 3は、 Y C b C r空間内における複数の色相面の最大彩度値をモデル化する関数のパラメータが予め記憶されている記録手段である。

上記彩度算出部 2 4は、上記色変換部 7からの輝度信号 Y または上記階調補正部 8 からの輝度信号 Y ,ra と上記関数抽出部 22からのパラメータとに基づいて上記 2組の色相に関する最大彩度値を算出する算出手段である。

上記彩度補間部 25は、上記彩度算出部 24により算出された 2組の色相に関する最大彩度値を用いて上記色変換部 7からの色相信号 H 。に対する最大彩度値を補間して求め上記彩度補正部 1 5へ転送する補間手段である。

また、上記制御部 1 8は、上記隣接色相面探索部 21、彩度算出部 24、彩度捕間部 2 5に対して双方向に接続されており、これらを制御するようになっている。

ここで、図 4を参照して、上記関数記録用 ROM23に記録されている YCb C r色空間の最大彩度値 ma X Cに関する関数情報について説明する。

図 4 (A) から図 4 (F) は、 YC b C r色空間における赤（R)，マゼンタ（M a )，青（B), シアン（Cy), 緑（G), 黄（Ye) の各色相面における彩度信号 Cと輝度信号 Yの断面をそれぞれ示す図、図 4 (G) は CbC r平面上における各色相面の配置を示す図、図 4 (H) は捕間による最大彩度値 ma X Cの算出を説明するための図である。各色相面における最大の彩度値に対応する輝度 T i ( i =R, Ma, B, Cy, G， Y e) (図中の添え字部分等において、 Maを M、 Cyを C、 Y eを Yなどと適宜省略している。）を閾値として、最大彩度値 ma xC iを、輝度 Yが輝度 T i以上となる部分について高輝度用関数でモデル化するとともに、輝度 Yが輝度 T ,以下となる部分について低輝度用関数でモデル化する。なお、高輝度用関数と低輝度用関数とは、輝度 T iにおいて同一の最大彩度値 ma x C i を取るようになつている。このとき、該最大彩度値 ma x Cに対する関数として、 YCb C r色空間では次の数式 6に示すような 1次関数を用いる。

[数式 6]

ma xCi = a hi Y+i3.,i (Y≥T■)

ma x C i = a r, Y+ j3 ,i (Y≤T

上記関数記録用 ROM 23には、色相 H i と、閾値である輝度 T i と、高輝度用関数のパラメータ _{a w}, _β ,.と、低輝度用関数のパラメータ _a„， β„と、がそれぞれ予め記憶されている。

次に、上記図 3に示したような最大彩度算出部 9の作用について説明する。

上記隣接色相面探索部 21は、制御部 18の制御に基づき、上記関数記録用 ROM 23 に記録されている色相信号 H i を読み出して、読み出した色相信号 H i を上記色変換部 7 からの色相信号 H。と比較する。そして、該隣接色相面探索部 21は、図 4 (H) に示すように、該色相信号 H 。を挟み込むように隣接する最近傍の 2組の色相信号 Hj, H _k ( j , k = R, Ma , B, C y, G, Y e , j ≠ k) を探索して、これら 2組の色相を関数抽出部 22へ転送する。

関数抽出部 22は、関数記録用 ROM 23から上記 2組の色相に対応する輝度 Tj, T _k と、高輝度用関数のパラメータ a β hj, a _hk， _hkと、低輝度用関数のパラメータ a ij, β ,j, a ,_k, ]3 n と、を抽出して、上記彩度算出部 2 4へ転送する。

彩度算出部 24は、関数抽出部 2 2からの上記パラメータ等と、上記色変換部 7からの輝度信号 Y。または上記階調補正部 8からの輝度信号 Y _tra と、に基づいて、 2組の色相信号 H j, H kに関する最大彩度値 m a X C。」， m a x C。 _k、または m a x C traj, ma

C ,ra__kを算出する。

以降の処理は、色変換部 7からの輝度信号 Y 。と、階調補正部 8からの輝度信号 Y _tra と、の何れに対しても共通であるために、 2組の最大彩度値を ma X C 』， ma x C _k として示すこととする。この彩度算出部 24により算出された最大彩度値 ma X C 』， ma x C _kは、彩度補間部 2 5へ転送される。

彩度補間部 2 5は、制御部 1 8の制御に基づき、上記最大彩度値 m a x C j, m a x C _k を用いて、上記色変換部 7からの色相信号 H 。に対する最大彩度値 m a X Cを、次の数式 7に従って、図 4 (H) に示すように、補間により算出する。

[数式 7]

m a X C = m a x C j (Η ₀ — H k / (H j— H k)

+ ma x C _k (Hj - Hcrg) / (Hj— H_k)

なお、色相は、 H〗 >H。_rg >H_kの関係にあるものとする。

上記数式 7による最大彩度値の算出は、上記色変換部 7からの輝度信号 Y 。に対して行われるとともに、上記階調捕正部 8からの輝度信号 Y _tra に対して行われるために、合計 2回行われることになり、これによつて第 1の最大彩度値 ma X C _0¾ と第 2の最大彩度値 ma x Craとが算出される。

こうして算出された第 1の最大彩度値 m a X C。_rsと第 2の最大彩度値 m a x C _traとは、該彩度捕間部 2 5から上記彩度補正部 1 5へ転送される。

次に、図 6を参照して、上記彩度補正部 15のより詳細な構成の一例について説明する。上記彩度補正部 15は、比率算出部 31と、乗算部 32と、制限部 33と、を有して構成されている。上記比率算出部 3 1は、上記最大彩度算出部 9の彩度補間部 2 5から転送された第 1の最大彩度値 m a x C 。と第 2の最大彩度値 m a x C _lra とに基づき、上記数式 3に示したように補正係数 k cを算出する比率算出手段である。

上記乗算部 3 2は、この比率算出部 3 1により算出された補正係数 k cと上記補正係数算出部 1 1からの補正係数 k k ₂, k ₃とを上記色変換部 7からの彩度信号 C。に乗算することにより補正された彩度信号 C _lraを算出する乗算手段である。

上記制限部 3 3は、制限手段、置換手段、非線形圧縮手段を兼ねており、この乗算部 3 2により算出された彩度信号 C _traが上記最大彩度算出部 9により算出された第 2の最大彩度値 m a x C _lra を越えることのないように制限して、この制限された彩度信号 C ,_ra を上記色逆変換部 1 6へ転送するものである。 . ここに、上記制限部 3 3は、上記乗算部 3 2により各種の係数を乗算された彩度信号 C ,_ra が上記第 2の最大彩度値 m a x C _tra を逸脱した場合に、該彩度信号 C _lra を上記第 2の最大彩度値 m a X C _lraに置き換える置換手段を有して構成されている。

なお、後述する第 2の実施形態において図 1 2を参照して説明するように、上記制限部 3 3は、上記乗算部 3 2により各種の係数を乗算された上記彩度信号 C _traが上記第 2の最大彩度値 m a x C _tra未満の所定の閾値を超えた場合に、該彩度信号 C _lra を上記第 2の最大彩度値 m a x C _tra と上記閾値との間の値に変換する非線形圧縮手段を有して構成されていても良い。

また、上記制御部 1 8は、上記比率算出部 3 1、乗算部 3 2、制限部 3 3に対して双方向に接続されており、これらを制御するようになっている。

なお、上述ではハードウエアにより処理を行うことを前提としていたが、これに限らず、ソフトウエアによって処理することも可能である。

例えば、 C C D 2から出力される映像信号を未処理のままの R a wデータとしておき、この R a wデータに、フィルタ情報や画像サイズ情報などをへッダ情報として付加する。このへッダ情報が付カ卩された R a wデータをコンピュータ等の処理装置に出力して、該処理装置において、別途のソフトウエアにより処理するようにしても良い。

図 7を参照して、コンピュータにおいて画像処理プログラムにより彩度信号を補正する処理の例について説明する。

処理を開始すると、まず、 R a wデータでなる映像信号と、フィルタ情報や画像サイズ情報などの情報を含むヘッダ情報と、を読み込む（ステップ S l )。次に、 Rawデータとして読み込んだ単板の色信号を補間処理して、三板の色信号を生成する（ステップ S 2)。

そして、上記数式 1と数式 2とに示したように、三板の色信号を、輝度信号，色相信号，彩度信号へ変換する（ステップ S 3)。

さらに、所定の階調変換特性に基づいて輝度信号を変換し、変換後の輝度信号を後述するステップ S 5へ転送するとともに、変換後の輝度信号おょぴ入力時の色相信号を後述するステップ S 9へ転送する（ステップ S 4)。

続いて、入力時の輝度信号および色相信号に関する 2組の最大彩度値と、階調変換された輝度信号および入力時の色相信号に関する 2組の最大彩度値と、を上記数式 7に示すように算出して、後述するステップ S 7へ転送する（ステップ S 5)。

また、入力時の輝度信号からエッジ強度を抽出して、次のステップ S 7へ転送する（ステツプ S 6)。

上記ステップ S 5からの 2組の最大彩度値に基づいて上記数式 3に示した補正係数 k c を算出するとともに、上記ステップ S 6からのエッジ強度に基づき図 5 (A) に示したような関数によりクロマサプレス係数 k ,を、上記ステップ S 3からの輝度信号に基づき図 5 (B) に示したような関数によりハイライトシアン係数 k ₂を、上記ステップ S 3からの色相信号に基づき図 5 (C) に示したような関数により彩度強調係数 k ₃を、それぞれ算出して、次のステップ S 8へ転送する（ステップ S 7)。

このステップ S 7により算出された各種の補正係数を上記ステツプ S 3からの彩度信号に乗算して、さらに、補正後の彩度信号が上記第 2の最大彩度値 ma X C _tra を逸脱しないように上限を課してから、次のステップ S 9へ転送する（ステップ S 8)。

そして、上記ステップ S 4からの変換後の輝度信号および入力時の色相信号と、上記ステツプ S 8からの補正後の彩度信号と、を用いて上記数式 4, 数式 5に示したように演算を行い、本来の色信号へ戻す処理を行う（ステップ S 9)。

その後、処理後の信号を出力して（ステップ S 10)、この一連の処理を終了する。なお、上述では原色系の単板 CCDを前提としていたが、これに限定されるものではなく、二板 CCDまたは三板 CCDを用いた撮像系に適用することも可能であるし、原色系に限らず補色系であっても構わない。

また、上記関数記録用 ROM23に記録される最大彩度値の関数として 1次関数を用いたが、これに限定されるものではなく、必要となる精度に応じて、多項式関数，べき乗関数，スプライン関数などの任意の関数を使用することも可能である。

このとき、関数化する色相面として、赤（R) , マゼンタ（M a ) , 青（B )，シアン（C y ) , 緑（G) , 黄（Y e ) の 6つの色相面を使用したが、これに限るものでないのは勿論である。例えば、低コスト化を優先するために、赤（R) , 青（B ) , 緑（G) の 3つの色相面を使用することも可能であるし、あるいは高精度化を優先させるために、上記 6つ色相面の中間の色相面を加えた 1 2の色相面を使用することも可能であるし、用途や目的などに応じて任意の構成をとることができる。

このような第 1の実施形態によれば、色空間内で輝度信号のみを彩度信号などとは独立して操作しても、色信号に不自然さを生じさせないように絵作り処理や補正処理を行うことができ、絵作りに関する自由度が高まって、希望する画像を得ることが可能となる。また、彩度信号の捕正処理と強調処理などとを一体化して処理するようにしたために、低コスト化を図りながら、高速処理を行うことが可能となる。

さらに、階調補正によつて輝度信号が変化したときに、再現域の理論特性値に対する比率が一定となるように彩度信号を捕正しているために、自然な色再現を得ることができる。そして、変換および逆変換が容易な Y C b C r色空間を使用しているために、高速かつ低コストな撮像システムを構築することができる。

加えて、最大彩度値を関数の形態で保存しているために、記録用 R OMの容量を低減することができ、低コスト化を図ることが可能となる。

また、最大彩度値の変化量が大きい赤，緑，青，シアン，マゼンタ，黄の各色相面に関して 1次関数を使用して該最大彩度値を関数化し、その際に形状の変化に基づいて関数を高輝度用と低輝度用とに分離したために、比較的少ないパラメータで彩度信号を高精度に補正することが可能となる。

さらに、彩度信号が第 2の最大彩度値を逸脱しないように制限を課しているために、各種補正後の彩度信号が色再現域を逸脱することはなく、破綻のない画像を得ることができる。このときに、第 2の最大彩度値を越える彩度信号を該第 2の最大彩度値で置換処理するようにしているために、処理が単純となり、低コスト化を図りながら、高速な処理を行うことができる。

そして、彩度信号に関する捕正係数を一括的に算出しているために、低コスト化を図りながら高速な処理を行うことが可能となる。

図 8から図 1 2は本発明の第 2の実施形態を示したものであり、図 8は撮像システムの構成を示すブロック図、図 9は特定色の調整を説明するための線図、図 10は最大彩度算出部の構成を示すプロック図、図 1 1は L a b空間の最大彩度値のモデル化を説明するための線図、図 12は彩度補正部の制限部で用いる重み関数を示す線図である。

この第 2の実施形態において、上述の第 1の実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

この第 2の実施形態の撮像システムは、図 8に示すように、上述した第 1の実施形態の構成において、色変換部 7が色空間変換手段たる色変換 LUT 41に、彩度補正部 15が彩度補正手段たる色相彩度補正部 43に、色逆変換部 16が色逆変換 LUT 44に、それぞれ置換され、さらに補正係数算出手段であり第 2の補正係数算出手段たる特定色調整用 ROM42が追加されたものとなっている。その他の基本的な構成は、上述した第 1の実施形態の撮像システムと同様である。

上記色変換 LUT41は、作業用バッファ 6から転送される映像信号を受けて、 RGB 信号から C I E L a b色空間への変換を行うとともに、該 C I E L a b色空間における輝度信号 V, 色相信号 H, 彩度信号 Cを算出するものであり、算出結果を上記階調補正部 8, 最大彩度算出部 9，エッジ算出部 10，補正係数算出部 1 1, 色相彩度補正部 43 へそれぞれ転送するようになっている。

上記特定色調整用 ROM 42は、特定色に関する色相補正係数が予め記憶されているものであり、該色相補正係数を上記最大彩度算出部 9, 捕正係数算出部 1 1，色相彩度補正部 43へそれぞれ転送するようになっている。

なお、上記補正係数算出部 1 1は、上記各補正係数 k k ₂₎ k を算出するとともに、さらに、上記特定色調整用 ROM 42に基づき特定色の彩度補正を行うための補正係数 k も算出するようになっている。

上記色相彩度捕正部 43は、最大彩度算出部 9から転送される第 1の最大彩度値 m a x C および第 2の最大彩度値 ma C _traに基づき補正係数 k _cを算出して、上記補正係数算出部 1 1からの補正係数 k k ₂, k k も用いて、各補正係数を上記色変換 L UT41からの彩度信号 C 。に乗算することにより補正および上限が課せられた彩度信号 C ,_ra を算出するとともに、上記特定色調整用 ROM42に基づいて上記色変換 LUT 41からの色相信号 H を特定色に関して補正した色相信号 H _lraも算出するものであり、これらの算出結果は、上記色逆変換 LUT 44へ転送されるようになっている。

上記色逆変換 LUT44は、上記階調補正部 8からの輝度信号 Y _tra と、上記色相彩度補正部 43からの彩度信号 C ,_raおよび色相信号 H_lraと、に基づいて、 RGB信号を求め、その結果を上記出力部 1 7へ転送するものである。

また、上記制御部 1 8は、上記色変換 LUT41、色相彩度補正部 43、色逆変換 LU T44に対しても双方向に接続されており、これらを制御するようになっている。

次に、図 8に示したような撮像システムにおける信号の流れについて説明する。この撮像システムにおける信号の流れは、基本的に上述した第 1の実施形態と同様であるので、異なる部分についてのみ説明する。

作業用バッファ 6内に記憶されている映像信号は、制御部 18の制御に基づいて、色変換 LUT41へ順次転送される。 '

色変換 LUT41は、公知の CMS (Color Management System) 技術に基づいて作成されたルックアップテーブルであり、 RGB信号から C I E L a b色空間への変換を行う前段の処理と、さらに該 L a b色空間における輝度信号 V，色相信号 H, 彩度信号 Cを次の数式 8に基づいて各算出する後段の処理と、を一括的に行うものである。

[数式 8 ]

V=L

H= t a n (b/a)

C= ( a ² + b ²) ^1/2

ここに、 t a n—¹が t a nの逆関数を示しているのは、上述と同様である。

この数式 8に示すように、輝度信号 Vは L a b色空間の Lと等価であるために、以下では輝度信号を Lにより示すことにする。また、入力時の輝度信号，色相信号，彩度信号を、それぞれ L。_¾， H。 , C として示す。

上記色変換 LUT 41からの輝度信号 L。は、階調捕正部 8へ転送される。

階調補正部 8は、所定の階調変換特性に基づき輝度信号 L 。を変換して輝度信号 L ,_ra を求め、最大彩度算出部 9と色逆変換 LUT 44とへそれぞれ転送する。

最大彩度算出部 9は、さらに、上記色変換 LUT41から、入力時の輝度信号 L。と、入力時の色相信号 H 。との転送を受けるとともに、上記特定色調整用 ROM42から特定色に関する色相補正係数の転送を受ける。

図 9 (A) は、特定色調整用 ROM 42に記録されている特定色の色相を補正するための特性の一例を示す線図である。

図示のように、特定色（具体的な例としては、肌色や空色など）の色相に対する領域のみが調整されて、該特定色以外の色相領域は影響を受けることのない特性となっている。最大彩度算出部 9は、特定色調整用 R OM 4 2に格納されているこの図 9 (A) に示すような特性を用いて、色相信号 H _0¾から捕正された色相信号 H ,_raを算出する。

そして、最大彩度算出部 9は、入力時の輝度信号 L。および色相信号 H。に対する第 1の最大彩度値 m a x C 。と、階調変換された輝度信号 L ,_raおよび特定色に関する補正がなされた色相信号 H _lraに対する第 2の最大彩度値 m a X C _traと、を算出する。

この最大彩度算出部 9により算出された第 1の最大彩度値 m a x C _OTgおよぴ第 2の最大彩度値 m a X C ,_raは、色相彩度補正部 4 3へ転送される。

補正係数算出部 1 1は、上述した第 1の実施形態と同様に、エッジ算出部 1 0から転送されたエッジ強度値およびクロマサプレス用 R OM 1 3に基づいてクロマサプレス処理のための捕正係数 k ,を、輝度信号 Y。_rgおよびハイライトシアン用 R OM 1 4に基づいてハイライトシァン処理のための補正係数 k ₂を、色相信号 H 0_¾およぴ彩度強調用 R〇 M 1 2 に基づいて彩度強調処理に用いる補正係数 k 3を、それぞれ算出する。

さらに補正係数算出部 1 1は、輝度信号 Υ。、色相信号 H。_rg、および特定色調整用 R O M 4 2に記憶されている図 9 (B ) に示すような特性に基づいて、特定色の彩度補正を行うための補正係数 k sを算出する。

図 9 (B ) は、特定色調整用 R OM 4 2に記録されている特定色の彩度信号を補正するための特性の一例を示す線図である。

この図 9 (B ) に示す例では、彩度信号に対する補正係数 k _sの値が、特定色の色相領域についてのみ 1よりも大きくなっており、該特定色以外の色相領域は補正係数 k _sが 1 となって影響を受けることのないようになつている。このような特性を示す曲線は、輝度値に応じて複数用意されており、輝度レベル毎に異なる補正係数が使用される。このとき、特性曲線が予め用意されている輝度レベルの中間の輝度レベルについては、隣接する輝度レベルの特性曲線から補間された補正係数を使用しても良いのは勿論である。

なお、上述した特定色の彩度信号に対する補正係数 k sは、彩度強調処理に用いる補正係数 k ₃を考慮して作成するようにしても良いし、あるいは、特定色の色相のみ、彩度強調処理に用いる補正係数 k ₃を 1とするようにしても構わない。

このようにして補正係数算出部 1 1により算出された補正係数 k k 2, k 3, k sは、色相彩度補正部 4 3へ転送される。

色相彩度捕正部 4 3は、最大彩度算出部 9から転送された第 1の最大彩度値 m a x C 。および第 2の最大彩度値 ma x C _lra に基づいて、階調変換された輝度信号 L ,_ra に対する彩度信号への捕正係数 k を算出し、算出した k と上記補正係数 k ,, k k k とを彩度信号 C。に乗算することにより、補正された彩度信号 C を取得する。

この色相彩度捕正部 43により補正された彩度信号 C _traは、第 2の最大彩度値 ma x

C _tra を逸脱することのないよう上記第 1の実施形態と同様に上限が課せられた後に、上記色逆変換 LUT 44へ転送される。

また、上記色相彩度補正部 43.は、上記特定色調整用 ROM 42に基づいて特定色に関する色相信号を補正した色相信号 H _tra も算出して、算出した色相信号 H _lra を上記色逆変換 LUT44へ転送する。

色逆変換 LUT44は、輝度信号，色相信号，彩度信号から RGB信号を求めるルックアップテーブルであり、階調補正部 8からの輝度信号 Y _lra と、色相彩度補正部 43からの彩度信号 C ,_raおよび色相信号 H と、に基づいて RGB信号を求めて、求めた RGB 信号を出力部 1 7へ転送する。

出力部 17は、上記色逆変換 LUT44から出力される RGB信号を、メモリカード等へ記録し保存するために出力する。

次に、図 10を参照して、上記最大彩度算出部 9の構成の一例について説明する。最大彩度算出部 9は、彩度読出部 51と、最大彩度 LUT52と、を有して構成されている。

上記最大彩度 LUT52は、テーブル手段であって、 L a b色空間の最大彩度値 m a x Cに関する情報が記憶されている。

上記彩度読出部 51は、上記色変換 LUT 41からの輝度信号 L。および色相信号 H。に対応する第 1の最大彩度値 ma xC 。をこの最大彩度 LUT 52から読み出すとともに、上記特定色調整用 ROM 42を参照して該色相信号 H。_rg を補正することにより得られる色相信号 H ,_raおよび上記階調補正部 8からの輝度信号 L ,_r„ に対応する第 2の最大彩度値 ma xC _lra をこの最大彩度 LUT 52から読み出し、上記色相彩度補正部 43へ転送するものである。

また、上記制御部 18は、上記彩度読出部 51に対して双方向に接続されて制御を行うようになっている。

続いて、図 1 1は、最大彩度 LUT 52に記録されている L a b色空間の最大彩度値 m a xCに関する情報を示す線図である。図 1 1 (A) から図 1 1 (F) は、 L a b色空間における赤（R), マゼンタ（Ma), 青（B), シアン（Cy), 緑（G), 黄（Ye) の各色相面における彩度信号 Cと輝度信号 Lの断面をそれぞれ示す図、図 1 1 (G) は各色相面の配置を示す図である。

各色相面における最大の彩度値に対応する輝度 T i ( i =R， Ma, B, Cy, G, Y e) (図中の添え字部分等において、 Maを M、 Cyを C、 Y eを Yなどと適宜省略している。）を閾値として、最大彩度値 ma xC iを、輝度 Lが輝度 T i以上となる部分にっレヽて高輝度用関数でモデル化するとともに、輝度 Lが輝度 T i以下となる部分について低輝度用関数でモデル化する。なお、高輝度用関数と低輝度用関数とは、輝度 T iにおいて同一の最大彩度値 ma x C i を取るようになつている。このとき、該最大彩度値 ma x Cに対する関数として、 L a b色空間では次の数式 9に示すような 3次関数を用いる。

[数式 9]

m a X C i = a hi L ³ + i3 hi L ² + γ hi L + 5 hi (Y≥T

ma xCi = a H L³ + j3 H L ² + _y ,i L+5 ,i (Y≤T

上記最大彩度 LUT 52には、各色相おょぴ輝度に対する最大彩度値が、この数式 9の関数に基づいて上述した第 1の実施形態と同様の補間演算により予め算出された後に、記録されている。

上記彩度読出部 51は、制御部 18の制御に基づいて、色変換 LUT 41および階調補正部 8からの上述した色相信号およぴ輝度信号に対応する最大彩度値 m a X C i をこの最大彩度 LUT52を参照して読み出し、読み出した最大彩度値 m a xC iを上記色相彩度補正部 43へ転送する。

なお、上述では、補正された彩度信号 C ,_raが第 2の最大彩度値 ma xC ,_ra を逸脱することのないように、上述した第 1の実施形態と同様に、第 2の最大彩度値 ma xC _tra に置換する処理を行っているが、該第 1の実施形態においても言及したように、これに限定されるものでない。

例えば、図 12に示すような関数 f (C) を用いて、非線形に圧縮するようにしても良レ、。この関数 f (C) は、彩度信号が 0〜C 1の範囲までは入力と同じ彩度信号が出力されるが、彩度信号が該 C 1を越えて C 1〜C 2の範囲になると、 C 1〜！ na xC _tra の出力範囲に非線形に圧縮される特性をもつものとなっている。ここに、 C l， C 2は所定の定数として与えられる閾値であり、 C 1く ma X C ,_ra < C 2の関係となっている。

このような特性の関数 f (C) を用いることにより、第 2の最大彩度値 ma xC _tra を越えた彩度信号がすべて一律に第 2の最大彩度値 m a x C ,_ra に置換されることがなくなるために、高彩度のグラデーションの再現性を向上することが可能となる。

また、この第 2の実施形態においてもハードウエアにより処理を行うことを前提としていたが、これに限らず、ソフトウェアによって処理することも可能であるのは、上述した第 1の実施形態と同様である。

この場合にも、例えば、 C C D 2から出力される映像信号を未処理のままの R a wデータとしておき、この R a wデータに、フィルタ情報や画像サイズ情報などをヘッダ情報として付加して、このヘッダ情報が付加された R a wデータをコンピュータ等の処理装置に出力し、該処理装置において、別途のソフトウェアにより処理するようにすれば良い。さらに、上述では色空間として C I E L a b色空間を用いたが、これに限定されるものでもない。色変換 L U T 4 1は、テーブルを用いるものであるために、上述した第 1の実施形態と同様に、 Y C b C r色空間や、その他の任意の色空間を用いることが可能である。このとき、テーブルを用いる代わりに、上述した第 1の実施形態と同様に、上記数式 9に示したような関数を用いる構成とすることも可能である。

このような第 2の実施形態によれば、上述した第 1の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができ、色空間内で輝度信号のみを彩度信号などとは独立して操作しても、色信号に不自然さを生じさせないように絵作り処理や補正処理を行うことができ、絵作りに関する自由度が高まって、希望する画像を得ることが可能となる。

また、彩度信号の補正処理と、肌色，空色などの特定色調整処理と、強調処理と、を一体化して処理するようにしたために、低コスト化を図りながら、高速処理を行うことが可能となる。

さらに、輝度信号および色相信号が変化したときに、再現域の理論特性値に対する比率が一定となるように彩度信号を補正しているために、自然な色再現を得ることができる。そして、高精度な輝度信号と色信号とを得ることができる C I E L a b色空間を使用しているために、高品位な画像を得ることが可能となる。

加えて、最大彩度値をテーブルの形態で保存するようにしたために、最大彩度値の算出を高速に行うことが可能となる。このとき、最大彩度値の変化量が大きい赤，緑，青，シアン，マゼンタ，黄の各色相面に関して高輝度用と低輝度用とに分離した 3次関数を使用して該最大彩度値を算出し、該算出した最大彩度値をテーブルの形態で保存しているために、比較的少ないパラメータで彩度信号をより高精度に補正することが可能となる。また、彩度信号が第 2の最大彩度値を逸脱しないように制限を課しているために、各種補正後の彩度信号が色再現域を逸脱することはなく、破綻のない画像を得ることができる。このときに、第 2の最大彩度値を越える彩度信号を該第 2の最大彩度値で置換処理するようにしているために、処理が単純となり、低コスト化を図りながら、高速な処理を行うことができる。これに対して、第 2の最大彩度値未満の所定値を越える彩度信号を、該所定値と該第 2の最大彩度値との間に非線形に圧縮する場合には、彩度のつぶれを低減することができ、グラデーションの再現性を向上することが可能となる。

そして、彩度信号に関する補正係数を一括的に算出しているために、低コスト化を図りながら高速な処理を行うことが可能となる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。産業上の利用可能性

以上説明したように本発明の撮像システム、画像処理プログラムによれば、不自然でない色再現を行い得るとともに、色再現性を容易に制御することができる。さらに、計算量が少なく高速な処理を低コストに行うことが可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . 撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、

上記色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段と、

上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、

上記彩度信号に対して補正を行うための彩度捕正係数を算出する補正係数算出手段と、上記色空間変換手段からの輝度信号およぴ該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第 1の最大彩度値と、上記階調変換手段により変換された輝度信号およぴ上記色空間変換手段からの色相信号に対する該色空間における第 2の最大彩度値と、を算出する最大彩度算出手段と、

上記第 1の最大彩度値と、上記第 2の最大彩度値と、上記彩度補正係数と、に基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、

を具備したことを特徴とする撮像システム。

2 . 撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、

上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、

所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を捕正するための色相補正係数を算出するとともに、所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段と、

上記色空間変換手段からの輝度信号およぴ該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第 1の最大彩度値と、上記階調変換手段により変換された輝度信号およぴ上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第 2の最大彩度値と、を算出する最大彩度算出手段と、

上記第 1の最大彩度値と、上記第 2の最大彩度値と、上記彩度補正係数と、に基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、を具備したことを特徴とする撮像システム。

3 . 撮像系からの原色系の色信号または補色系の色信号を階調変換して出力する撮像システムであって、

上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段と、

上記彩度信号に対して補正を行うための第 1の彩度補正係数を算出する第 1の補正係数算出手段と、

所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに、所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための第 2の彩度補正係数を算出する第 2の補正係数算出手段と、

上記色空間変換手段からの輝度信号および該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第 1の最大彩度値と、上記階調変換手段により変換された輝度信号およぴ上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第 2の最大彩度値と、を算出する最大彩度算出手段と、

上記第 1の最大彩度値と、上記第 2の最大彩度値と、上記第 1の彩度補正係数と、上記第 2の彩度補正係数と、に基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、を具備したことを特徴とする撮像システム。

4 . 上記色空間変換手段は、色空間として、 Y C b C r <fe空間または C I E L a b色空間を用いるものであることを特徴とする請求の範囲第 1項、請求の範囲第 2項、または請求の範囲第 3項に記載の撮像システム。

5 . 上記補正係数算出手段は、

上記輝度信号から算出されたェッジ強度値に基づき彩度補正係数を求めるクロマサブレス手段と、

上記輝度信号に基づき彩度補正係数を求めるハイライトシァン手段と、

上記色相信号に基づき彩度補正係数を求める彩度強調手段と、

の内の少なくとも 1つを有して構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の撮像システム。

6 . 上記第 1の補正係数算出手段は、

上記輝度信号から算出されたェッジ強度値に基づき第 1の彩度補正係数を求めるクロマサプレス手段と、

上記輝度信号に基づき第 1の彩度補正係数を求めるハイライトシアン手段と、上記色相信号に基づき第 1の彩度補正係数を求める彩度強調手段と、

の内の少なくとも 1つを有して構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第 3 項に記載の撮像システム。

7 . 上記最大彩度算出手段は、

複数の所定の色相面に関して輝度信号と最大彩度値とを関係付ける関数を記録している記録手段と、

上記記録手段に記録されている複数の色相面の中から、上記色相信号に隣接する最近傍の 2組の色相面を探索する探索手段と、

上記探索手段により探索された 2組の色相面に関する関数を上記記録手段から抽出する抽出手段と、

上記抽出手段により抽出された 2組の関数と上記輝度信号とに基づいて 2組の最大彩度値を算出する算出手段と、

上記 2組の最大彩度値から上記色相信号に関する最大彩度値を補間して求める補間手段と、

を有して構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第 1項、請求の範囲第 2項、または請求の範囲第 3項に記載の撮像システム。

8 . 上記記録手段は、

上記複数の所定の色相面の各々に関して、所定の輝度値以上の輝度信号と最大彩度値とを関係付ける高輝度用関数と、所定の輝度値以下の輝度信号と最大彩度値とを関係付ける低輝度用関数と、上記所定の輝度値と、を記録しているものであることを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の撮像システム。

9 . 上記記録手段は、

上記関数として、 1次式関数と、多項式関数と、べき乗関数と、スプライン関数と、の内の少なくとも 1つを記録しているものであることを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の撮像システム。

1 0 . 上記記録手段は、

上記複数の所定の色相面として、赤，緑，青，シアン，マゼンタ，黄の各色相面を含むものであることを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の撮像システム。

1 1 . 上記最大彩度算出手段は、

輝度信号およぴ色相信号に対する上記色空間における最大彩度値を記録したテーブル手段を有して構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第 1項、請求の範囲第 2項、または請求の範囲第 3項に記載の撮像システム。

1 2 . 上記彩度補正手段は、

上記第 1の最大彩度値と上記第 2の最大彩度値との比率を算出する比率算出手段と、上記彩度信号に上記比率および上記彩度補正係数を乗算する乗算手段と、

上記乗算手段により比率およぴ彩度補正係数を乗算された上記彩度信号が上記第 2の最大彩度値を逸脱しないように制限を課す制限手段と、

を有して構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第 1項、または請求の範囲第 2項に記載の撮像システム。

1 3 . 上記彩度補正手段は、

上記第 1の最大彩度値と上記第 2の最大彩度値との比率を算出する比率算出手段と、上記彩度信号に上記比率と上記第 1の彩度補正係数と上記第 2の彩度補正係数とを乗算する乗算手段と、

上記乗算手段により比率と第 1の彩度補正係数と第 2の彩度補正係数とを乗算された上記彩度信号が上記第 2の最大彩度値を逸脱しないように制限を課す制限手段と、

を有して構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の撮像システム。

1 4 . 上記制限手段は、

上記乗算手段からの上記彩度信号が上記第 2の最大彩度値を逸脱した場合に、該彩度信号を上記第 2の最大彩度値に置き換える置換手段を有して構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第 1 2項または請求の範囲第 1 3項に記載の撮像システム。

1 5 . 上記制限手段は、

上記乗算手段からの上記彩度信号が上記第 2の最大彩度値未満の所定の閾値を超えた場合に、該彩度信号を上記第 2の最大彩度値と上記閾値との間の値に変換する非線形圧縮手段を有して構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第 1 2項または請求の範囲第 1 3項に記載の撮像システム。

1 6 . コンピュータを、

原色系の色信号または補色系の色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段、

上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、

上記彩度信号に対して補正を行うための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段、上記色空間変換手段からの輝度信号およぴ該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第 1の最大彩度値と、上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色空間変換手段からの色相信号に対する該色空間における第 2の最大彩度値と、を算出する最大彩度算出手段、

上記第 1の最大彩度値と、上記第 2の最大彩度値と、上記彩度補正係数と、に基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段、

として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。

1 7 . コンピュータを、

原色系の色信号または捕色系の色信号を輝度信号，色相信号，彩度信号の三信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段、

上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、

所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに、所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための彩度補正係数を算出する補正係数算出手段、

上記色空間変換手段からの輝度信号およぴ該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第 1の最大彩度値と、上記階調変換手段により変換された輝度信号およぴ上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第 2の最大彩度値と、を算出する最大彩度算出手段、

として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。

1 8 . コンピュータを、

上記輝度信号に対して階調変換を行う階調変換手段、

上記彩度信号に対して補正を行うための第 1の彩度補正係数を算出する第 1の補正係数算出手段、所定範囲内の上記色相信号に対して該色相信号を補正するための色相補正係数を算出するとともに、所定範囲内の該色相信号に対して上記彩度信号を補正するための第 2の彩度補正係数を算出する第 2の補正係数算出手段、

上記色空間変換手段からの輝度信号およぴ該色空間変換手段からの色相信号に対する上記色空間における第 1の最大彩度値と、上記階調変換手段により変換された輝度信号および上記色相補正係数により補正された色相信号に対する該色空間における第 2の最大彩度値と、を算出する最大彩度算出手段、

上記第 1の最大彩度値と、上記第 2の最大彩度値と、上記第 1の彩度補正係数と、上記第 2の彩度補正係数と、に基づいて上記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段、として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。