WO2005099249A1 - 圧縮装置、色変換装置、その方法、プログラム、ルックアップテーブル及び記憶媒体 - Google Patents

圧縮装置、色変換装置、その方法、プログラム、ルックアップテーブル及び記憶媒体 Download PDF

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WO2005099249A1
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color conversion
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Masao Sambongi
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Olympus Corporation
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    • G06T11/001—Texturing; Colouring; Generation of texture or colour
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    • H04N1/56—Processing of colour picture signals
    • H04N1/60—Colour correction or control
    • H04N1/6016—Conversion to subtractive colour signals
    • H04N1/6019—Conversion to subtractive colour signals using look-up tables

Definitions

  • the present invention relates to a compression device, a color conversion device, a method, a program, a look-up table, and a storage medium that are useful for a signal processing system that performs color conversion using a color conversion table.
  • Patent Document 1 discloses the following color conversion and compression techniques.
  • Patent Literature 2 discloses a technique in which an arbitrary compression method such as an LZ (Lempel-Ziv) method can be applied as an LUT compression method.
  • Patent Document 3 discloses a compression unit for compressing profile information, a compression unit for entropy-encoding data constituting a profile into a one-dimensional data sequence, and performing entropy encoding after performing differential encoding. The technology is disclosed.
  • Patent Document 4 discloses a technique for preventing an increase in LUT capacity by using a one-dimensional LUT that converts luminance information into density information.
  • Patent Literature 5 discloses a technique of rearranging data in the direction in which the rate of change of table data is small, obtaining a difference value, and compressing the data.
  • Patent Document 1 JP-A-7-107309 (Pages 6-7, Fig. 1)
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-64716 (Pages 6, 8 and 2)
  • Patent Document 3 JP-A-11-17971 (pages 5, 6 and 4)
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-1 10865 (Pages 9, 10 and 1)
  • Patent Document 5 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-2091 14 (Pages 10, 11 and 1, FIG. 1)
  • the amount of memory of the LUT becomes enormous in order to increase the color conversion accuracy, and the conventional technology described above achieves a sufficient amount of memory compression. Not.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and a compression device, a color conversion device, a method, a program, and the like that significantly reduce the amount of memory while maintaining the color conversion accuracy of a specific color of a LUT to some extent.
  • a lookup table and a storage medium are proposed. Disclosure of the invention
  • a compression device In order to solve the above-mentioned problems, a compression device, a color conversion device, a method thereof, a program, a look-up table (UT), and a storage medium according to the present invention employ the following characteristic configurations.
  • the color conversion corresponding to the input color signal is represented by a function group, and the difference between the average value of the function group, the cumulative value of the basis function multiplied by the coefficient, and the function group is minimized.
  • a principal component analysis unit for finding a basis function
  • a storage unit for storing the coefficients obtained in the principal component analysis unit
  • a control unit that sends the coefficients stored in the storage unit to the principal component analysis unit and performs the principal component analysis
  • a compression device comprising:
  • the color conversion corresponding to the input color signal is represented by a function group, and an average value of the function group and A principal component analysis unit for obtaining the sum of the basis function multiplied by the coefficient and the cumulative sum of the basis functions, and the difference force from the function group ⁇ the minimum basis function.
  • a color conversion processing unit that performs the color conversion processing based on the information obtained by the principal component analysis unit.
  • a weighting unit that weights a specific color signal among the input color signals
  • An input color signal weighted to the specific color signal is represented by a function group, A first principal component analysis unit for finding the basis function that minimizes the difference between the average value, the cumulative sum of the basis functions multiplied by the coefficients, and the function group;
  • the input color signal is represented by a function group, and an average value of the function group, an added value of a cumulative sum of basis functions multiplied by coefficients, and a basis function that minimizes a difference between the function group and 2 principal component analysis unit,
  • a first color conversion processing unit that performs a color conversion process on the specific color signal based on information obtained by the first principal component analysis unit;
  • a second color conversion processing unit that performs a color conversion process on a color signal other than the specific color based on the information obtained by the second principal component analysis unit;
  • a color conversion device comprising:
  • the first color conversion processing unit and the second color conversion processing unit are configured to execute the conversion results of the two types of color conversion processing units at and around the boundary in the specific color and the other color space.
  • the color conversion corresponding to the input color signal is represented by a function group, and the sum of the average value of the function group, the cumulative sum of the basis functions multiplied by the coefficient, and the difference force between the function group is minimized.
  • a compression method that performs a principal component analysis for obtaining the basis function, and executes the principal component analysis based on the coefficients.
  • a color conversion method for performing color conversion of M types (M is an integer of 2 or more) of input color signals, the color conversion corresponding to the input color signal is represented by a function group, and an average value of the function group; Performs a principal component analysis that determines the basis function that minimizes the difference between the sum of the basis functions multiplied by the coefficient and the cumulative sum of the basis functions and the function group, and is based on information obtained by the principal component analysis.
  • a color conversion method for performing the color conversion processing is performed.
  • a weight is applied to a specific color signal of the input color signals, and the specific color signal is weighted.
  • the input color signal weighted with respect to the function group is represented by a function group, and the sum of the average value of the function group, the cumulative sum of the basis functions multiplied by the coefficient, and the basis that minimizes the difference between the function group Performing a first principal component analysis for a function;
  • the input color signal is represented by a function group, and an average value of the function group, an added value of a cumulative sum of basis functions multiplied by coefficients, and a basis function that minimizes a difference between the function group and Performing two principal component analysis;
  • a color conversion method comprising:
  • a storage medium storing a program for causing a computer to execute any one of the above-mentioned color conversion methods (19) to (34).
  • the following remarkable effects can be obtained.
  • the UT since the UT is compressed using principal component analysis, the amount of data is reduced and the cost can be reduced. Also, since the LUT is weighted for the specific color and the LUT is compressed using the weighted principal component analysis, the accuracy for the specific color is improved. Since the number of bases after compression processing is changed and the number of bases can be changed arbitrarily, only the required number of bases can be transferred, and the amount of data is small. Cost can be reduced. Since the input color space of the LUT is converted and compressed, the compression ratio can be increased, or compression can be performed in consideration of color differences.
  • weight function is applied to the one-variable function group instead of the weighted main component analysis, and principal component analysis is performed on the data, processing can be easily performed.
  • An evaluation value is calculated for a group of one-variable functions, and a basis function that maximizes the evaluation value is obtained.
  • a basis function based on the evaluation value can be derived. Since the evaluation value is obtained by adding the weight to the mean square error, the error in a specific color can be reduced.
  • Weighted principal component analysis is performed with the specific color being flesh color, green, and sky, and human memory colors can be compressed with high accuracy.
  • Statistical processing is performed on the color information in the image, and the most frequent color is set as the specific color, so that the entire image can be compressed with high accuracy.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining projection to a multidimensional space.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining weighting in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a second method of weighted principal component analysis according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a third method of weighted principal component analysis according to the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart relating to software processing for executing the processing of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 8 shows another embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of a system for converting the color of video data captured by a digital camera and outputting the video data.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of the color conversion section 300 in FIG.
  • FIG. 10 shows still another embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of a system for converting the color of video data shot by a digital camera and outputting the converted data.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of the color conversion unit 300A in FIG.
  • FIG. 12 is a configuration block diagram of the processing unit 1 O OB in the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining an area of a color space in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a weight coefficient in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a processing procedure of the second embodiment shown in FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention.
  • thick lines indicate video signals
  • thin lines indicate control signals
  • broken lines indicate other data.
  • variable fixing unit 11 fixes other variables except for one variable of the input color signal to the LUT read by the reading unit 30 and calculates it as a function group of one variable You.
  • the average signal calculating unit 12 calculates the average of the function group transferred from the variable fixing unit 11 based on the control of the control unit 40. The calculated average signal is transferred to the average signal storage unit 21 in the storage unit 20.
  • the weighted principal component analysis unit 13 performs weighted principal component analysis on the function group transferred from the variable fixing unit 11 under the control of the control unit 40 according to the processing described later, and obtains a base signal. .
  • the obtained base signal is stored in the base signal storage unit 22 in the storage unit 20.
  • the coefficient signal calculation unit 14 transfers the function group transferred from the variable fixing unit 11 and the average signal transferred from the average signal calculation unit 12 and the weighted principal component analysis unit 13 under the control of the control unit 40.
  • the coefficient signal is calculated using the obtained base signal.
  • the calculated coefficient signal is transferred to the coefficient signal calculation section 23 in the storage section 20. Under the control of the control unit 40, the coefficient signal in the coefficient signal storage unit 23 in the storage unit 20 is transferred to the variable fixing unit 11, and the above processing is repeated.
  • the LUT is a table for converting an rgb signal to an a * b * signal.
  • the color conversion using the LUT is considered as a function as in equation (1).
  • f L * (r, g, b), (r, g, b), and f b * (r, g, b) represent rgb functions for a * b * signals, respectively.
  • the rgb and a * b * signals are described.
  • any color signal may be used, and the input color signal may be YCbCr and the output color signal may be L * u * v *.
  • fi * (r, g, b) (i2, a *, b *) will be described as a generalized f (r, g, b) without the subscript i.
  • a certain two variables are fixed using a variable fixing unit 11 to be a function of one variable.
  • rg when rg is fixed, it is expressed as f r , g (b), and it is considered that each rg is a function of b.
  • a weighted principal component analysis is performed on the function group represented by f r b) using the weighted principal component analysis unit 13 to obtain a basis function. This basis function is transferred to the coefficient signal calculator 14.
  • the concepts of the principal component analysis and the weighted principal component analysis will be described.
  • the element b of the function group f r .s (b) is discretized into N b elements, and the function group f r , g (b) is a vector in the N b- dimensional space as shown in Fig. 2.
  • the function group f r , g (b) is a vector in the N b- dimensional space as shown in Fig. 2.
  • N r x N g function groups in this case.
  • Principal component analysis transforms the axes in Nb- dimensional space, that is, the basis, based on the statistical properties of the data.
  • f r . G (W can be approximated with a small number of bases.
  • the mean square error between the function group and the approximated function group is used as an evaluation function, and a basis function is obtained so as to minimize the evaluation function.
  • the above-described principal component analysis method is insufficient. Therefore, the above problem can be solved by using an evaluation function to which the contribution of the error of the specific color to the mean square error is increased.
  • Fig. 3 if the dimension of the function group is two-dimensional and the function group is represented by a point, the error between the function group approximated by the principal component axis and the original function group is represented by a straight line such as e. You. Weighting means weighting this error like X.
  • the coefficient signal is a function of rg, it is considered as a vector in a multidimensional space similarly to the above method, and weighted principal component analysis is performed to obtain a basis function for the coefficient signal.
  • the number of data of the LUT for the output signal L * is a N r x N g x N b number
  • the basis function by the method shown above, n number of number of bases for the function group
  • the basis for the coefficient signal By using m signals, the number of data can be reduced to N r xtnxn. The error with respect to the original LUT changes depending on how many basis functions are used.
  • the number of basis functions can be determined arbitrarily, but how much the basis functions represent the original information is determined by the magnitude of the eigenvalue calculated when performing the above-mentioned weighted principal component analysis. Therefore, the number of basis functions may be determined by the value of this eigenvalue.
  • the function f r with a fixed rg, but starting compression from g (b), for example, rb a fixed function f r. B (g) may be started compressed using, described above Compression processing can be performed in the same way as the method.
  • the coefficient signal in the coefficient signal storage unit 23 is retransmitted once to the compression unit 10.However, when the number of input color signals is M, N (0 N ⁇ M -2) times. For example, if there are three types of input color signals, the number of retransmissions is either 0 or 1. Even if there are multiple LUTs, for example, LUT1 and LUT2, the function group corresponding to each LUT is exactly the same as above. , F 2 r . G (b), and those groups of functions can be combined to perform compression using principal component analysis. Naturally, the number of LUTs may be individual.
  • ⁇ is an eigenvector, that is, an eigenvalue for the basis function ei.
  • ⁇ is an eigenvector, that is, an eigenvalue for the basis function ei.
  • function groups f r and g can be expressed with a small number of dimensions n.
  • the mean square error is determined basis functions ei approximating the function group f r. G with minimum meaning.
  • the evaluation function of Expression (6) is not sufficient. Therefore, consider the following weight matrix w, which is a diagonal matrix.
  • Wi2 1 In the case of Wi2 1 (i2 1,2, ⁇ ⁇ , ⁇ ), the weights are all equal, which is equivalent to ordinary principal component analysis. Also, the desired specific color is b signal (b) to b.
  • the LUT compressed the original LUT 2 Principal component analysis that minimizes the squared error only in a specific color range is performed.
  • I (el) and o (o-1) are arbitrary values from 1 to n, respectively, and I (el) ⁇ o (o-1).
  • the value of is set arbitrarily in the range of 0 to 1, the main component that can control the square error between a specific color and other colors is ⁇ v.
  • the value of Wi is limited to 0 to 1, but the value is not limited to this range, and any value of Wi may be used.
  • this weight matrix it is possible to weight any element of the multidimensional data.
  • a (r, g) [a ⁇ rg). ---. ⁇ . ⁇ ]
  • E two [e ,, ---, e n] is.
  • the expansion coefficient a (r, g) is calculated by the coefficient signal calculator 14 as follows.
  • the expansion coefficient ag) is transferred to the variable fixing unit 11, where compression processing is performed.
  • a r [a ,, r , a 2 r , ⁇ - ⁇ , a nr ]
  • a is nxN r .
  • Equation (27) the coefficient matrix Ar can be expressed as follows.
  • the number of data in the LUT for one output signal is N r xN s xN b
  • the number of data is compressed to N r xmxn by performing the principal component analysis shown above be able to.
  • the error with respect to the original LUT changes depending on the number of m and n, that is, how many basis functions are used.
  • the number of basis functions can be determined arbitrarily. For example, how much the basis function represents the original information is determined by the magnitude of the eigenvalue ⁇ i in Eq. (23). The number of basis functions may be determined.
  • compression is started from a function f r , g (b) in which r and g are fixed.
  • compression may be started using a function f r , b (g) in which r and b are fixed. Compression can be performed in the same manner as described above.
  • the coefficient signal in the coefficient signal storage unit 23 is retransmitted once to the compression unit 10.However, when the number of input color signals is M, N (0 ⁇ ⁇ -2) times. For example, if there are three types of input color signals, the number of retransmissions is either 0 or 1.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention.
  • components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate components having the same functions.
  • the compression apparatus of this embodiment includes a variable fixing unit 11, an average signal calculation unit 12, a weighted principal component analysis unit 13, a coefficient signal calculation unit 14, and a base number change unit 15. 1 in that a base number changing unit 15 is added to the configuration of FIG.
  • the basis number changing unit 15 arbitrarily changes the number of bases of the basis signal transmitted from the weighted principal component analysis unit 13 based on the control of the control unit 40.
  • the number of bases may be determined by the user or may be determined from eigenvalues.
  • the number of bases can be arbitrarily changed and only the required number of bases can be transferred, so that the amount of data can be reduced and the number of data can be reduced. Cost can be reduced.
  • the specific color may be a color such as flesh color, sky, or green. Further, a histogram of color information in an image may be statistically classified, and a color that appears at a frequency equal to or higher than a certain threshold may be used as the specific color.
  • a certain luminance value By reducing the weight of a color having a value equal to or less than a certain luminance value, an error in a color having a high luminance value is relatively reduced, and effective compression can be performed.
  • efficient data-dependent compression is also possible. Further, since the number of bases can be changed according to the color difference, the number of bases can be changed according to the purpose of use, and effective compression processing can be performed.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a second method of weighted principal component analysis, in which a weight is applied to each data. That is, principal component analysis is performed by adding weights to each of the function groups. This process has the same effect as weighting the rg color space.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a third method of the weighted principal component analysis, in which the function groups f r and g (b) are The weighting function w (b) is applied to perform principal component analysis. This process is simple because it performs normal principal component analysis on the function group multiplied by the weight function.
  • effective compression can be performed by converting the input color signal of LUT.
  • a conversion device for converting a color signal of UT from an rgb signal to a YCbGr signal is arranged in front of the reading unit 30 and a reading unit for converting the input color signal into LUT.
  • FIG. 7 shows a flowchart of a processing procedure corresponding to FIG. 1 showing the first embodiment.
  • step S1 the LUT data is read, and in step S2, variables for fixing other variables except for one variable of the LUT corresponding to the variable fixing unit 11 in FIG. Perform fixed processing. Subsequently, a weighted principal component analysis process corresponding to the weighted principal component analysis 13 in FIG. 1 is performed in step S3.
  • step S4 an average signal corresponding to the average signal calculation unit 12 in FIG. 1 is calculated, and in step S5, steps S3 and S3 corresponding to the coefficient signal calculation unit 14 in FIG. A coefficient signal is calculated using the processing result of S4.
  • step S6 it is determined whether the number of processes is N. If it is less than N, a coefficient signal is transferred to execute step S2, and the process is performed again. If the number of processes is N, the average signal, the base signal, and the coefficient signal calculated in step S7 are stored, and the process ends.
  • the present embodiment relates to an output system for performing color conversion on video data captured by a digital camera.
  • an image captured through the lens system 110 and the CCD 120 is subjected to a pre-processing unit 130 that performs processing such as gain amplification, AZD conversion, AF, and AE control. After that, it is converted to a digital signal.
  • the digital signal processed by the preprocessing unit 130 is stored in the buffer 140.
  • Buffer 1 The digital signal processed by the preprocessing unit 130 is stored in the buffer 140.
  • the data read from 40 performs color conversion and is input to a plurality of processing units 100 (“!”), ⁇ , and 100 (n) having the same configuration.
  • Data read from cuffer 140 The data is input to the switching unit 200 of the processing unit 100 (1).
  • the switching unit 200 switches and outputs the data read from the buffer 140 to the color conversion unit 300 and the color conversion unit 400.
  • the color conversion unit 300 includes an average signal storage unit 301, a base signal storage unit 302, and a coefficient signal storage unit 303.
  • the color conversion unit 400 includes an average signal storage unit 401, a base signal storage unit 402, and a coefficient signal.
  • a storage unit 403 is included.
  • the data subjected to the color conversion processing by the color conversion unit 300 and the color conversion unit 400 is sent to a signal processing unit 150 that performs processes such as edge enhancement and gamut mapping.
  • the data processed by the signal processing unit 150 is output to an output unit 160 such as a memory card.
  • the number of processing units 100 (1), ⁇ , ⁇ , and 100 (n) varies depending on the type of output color signal. For example, when the output signal is a * b *, the number of processing units is three. Individual.
  • a control unit 170 composed of a microcomputer or the like controls the whole, and includes a pre-processing unit 130, a processing unit 100 (1),..., A processing unit 100 (n), a signal processing unit 1 It is bidirectionally connected to 50 and the output unit 160. Further, an external IZF section 180 provided with a power switch, a shutter button, and an interface for switching between various modes during shooting is also bidirectionally connected to the control section 170.
  • the signal flow in the configuration shown in FIG. 8 will be described.
  • press the shutter button to capture the video signal.
  • a video signal captured via the lens system 110 and the CCD 120 is transferred to the buffer 140 via a pre-processing unit 130 that performs gain amplification, AZD conversion, AF, AE control, and the like.
  • the signal transferred to the buffer is not limited to the rgb signal, but may be YCbCr or the like.
  • the color signal read from the zoffer 140 is transferred to, for example, the switching unit 200 in the processing unit 100 (1).
  • the switching unit 200 transfers the color signal to the color conversion unit 300 when the color signal is included in the predetermined color range. When the color signal is included in a range other than the specific color, the color signal is transferred to the color conversion unit 400.
  • the color conversion unit 300 included in the processing unit 100 (1) uses the information of the average signal storage unit 301, the base signal storage unit 302, and the coefficient signal storage unit 303 to control the color based on the control of the control unit 170. Perform conversion processing.
  • the color conversion section 400 included in the processing section 100 (1) includes an average signal storage section 40 1. The color conversion process is performed based on the control of the control unit 170 using the information of the base signal storage unit 402 and the coefficient signal storage unit 400.
  • the average signal storage unit 301, the base signal storage unit 302, and the coefficient signal storage unit 303 weight the LUT with a specific color, and store information obtained when performing principal component analysis.
  • the average signal storage unit 401, the base signal storage unit 402, and the coefficient signal storage unit 403 store information obtained when ordinary principal component analysis is performed on the LUT. .
  • the color conversion section 300 and the color conversion section 400 perform color conversion processing on the video signal, respectively, and the result is transferred to the signal processing section 150.
  • the number of processing units including the color conversion unit 300 and the color conversion unit 400 is n.
  • the signal processing unit 150 performs processes such as edge emphasis and gamut mapping based on the control of the control unit 170.
  • the processed signal is transferred to the output unit 160.
  • the processing in the processing unit 100 (1) and the processing unit 100 (n) is executed in synchronization based on the control of the control unit 170.
  • the processing is performed in units of a predetermined area, and the video signals after the color conversion processing are sequentially transferred to the output unit 160.
  • the output unit 160 sequentially records and stores the transferred video signals in a memory device or the like.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of the color conversion section 300 in FIG.
  • the color conversion unit 300 has a coefficient signal calculation unit 310, a color signal switching unit 311, a base signal calculation unit 312, an average signal calculation unit 313, a buffer 314, a buffer 315, It comprises a product-sum operation unit 316 and a product-sum operation unit 317.
  • the configuration of the color conversion unit 400 is the same, and is not shown.
  • the coefficient signal calculation section 310 converts the signal transferred from the coefficient signal storage section 303 and the r signal transferred via the switching section 200 into r signals.
  • a coefficient signal is calculated based on the calculated value and output to the product-sum operation unit 316.
  • the g signal and the b signal transferred via the switching unit 200 are transferred to the color signal switching unit 311, and one signal, for example, the g signal is converted into the base signal calculation unit 3 1 2 and the average signal calculation unit 3 1 Transfer to 3.
  • the base signal calculation unit 312 calculates a base signal based on the signal transferred from the base signal storage unit 302 and the signal transferred from the color signal color signal switching unit 311.
  • the average signal calculation section 313 calculates an average signal based on the signal transferred from the average signal storage section 301 and the signal transferred via the color signal switching section 311.
  • the calculated base signal and average signal are It is transferred to file 3 14 and stored.
  • the product-sum operation unit 316 performs the product-sum operation using the signal transferred from the coefficient signal calculation unit 310 and the buffer 314, and transfers the result to the product-sum operation unit 317. This processing is equivalent to the processing of the above formula (27).
  • the color signal switching unit 311 transfers another signal, for example, the b signal, to the base signal calculation unit 312 and the average signal calculation unit 313.
  • the base signal calculation unit 312 and the average signal calculation unit 313 similarly calculate the base signal and the average signal, and transfer them to the buffer 315.
  • the product-sum operation unit 317 performs the product-sum operation using the signals transferred from the buffer 315 and the product-sum operation unit 316, and transfers the result to the signal processing unit 150. I do.
  • the color signal contained in the buffer 140 is rgb, but it is needless to say that other signals such as YCbCr may be used.
  • the signal transferred to the coefficient signal calculation unit 310 may be any signal, and may be the g signal or the b signal.
  • any color signal may be transferred to the color signal switching unit 311.
  • the number of buffers 314 and the product-sum operation unit 316 is three.
  • the color conversion unit described here corresponds to one output value. For example, if the output values are three types of L * a * b *, three processing units are required.
  • the number of average signals and base signals stored in the average signal storage unit 301 and the base signal storage unit 302 is not limited as long as the number of average signals and base signals is the same. If the processing has been performed, the number of average signals and base signals stored in the average signal storage unit 301 and the base signal storage unit 302 is one.
  • the present embodiment relates to an output system that performs color conversion on video data shot by a digital camera
  • FIG. 10 components having the same functions as the numbers given in FIG. 8 are shown, and overlapping description will be omitted. Also, the configuration in which A is added to the number has the same function as the number.
  • the data output from the buffer 140 is switched and output by the switching unit 200A and output to the color conversion units 300A and 400A.
  • the color conversion section 300 A has an average signal storage section 310 A, a base signal storage unit 302 A and a coefficient signal storage unit 303 A are included, and the color conversion unit 400 A includes an average signal storage unit 401 A and a base signal storage unit 402 A. and the coefficient signal storage unit 4 0 3 A is included.
  • the signal corresponding to the type of the output color signal after the color conversion is stored in 4003A. For example, if the output color signal is L * a * b *, the signal for L *, the signal for a *, and the signal for b * are stored.
  • the other signal flows are the same as in FIG.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of the color conversion section 30OA in FIG.
  • blocks having the same functions as the blocks shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.
  • the configuration of the color conversion unit 400 A is the same, so that the illustration is omitted.
  • the coefficient signal change section 329 changes the coefficient signal transferred from the coefficient signal storage section 303A under the control of the control section 170.
  • the coefficient signal for the output value L * can be changed to the coefficient signal for the output value a *.
  • the base signal changing unit 330 changes the base signal transferred from the base signal storage unit 302A.
  • the basis function for the output value * is changed to the basis signal for the output value a *.
  • the average signal changing unit 331 changes the average signal transferred from the average signal storage unit 301A.
  • the average signal for the output value is changed to the average signal for the output value a *.
  • the color conversion processing is the same as in FIG.
  • FIG. 8 a plurality of processing units are required in accordance with the type of the color signal to be output. However, if the processing of the color conversion unit 300 A and the color conversion unit 400 A is used, As shown in the figure, only one processing unit is required.
  • FIG. 12 shows still another embodiment of the present invention, and shows the configuration of the processing unit 100 (1) and the like in FIG.
  • the components having the same functions as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals or the reference numerals B are added, and the duplicate description will be omitted.
  • the data transferred from the buffer 140 is input to the color conversion units 300OB and 400OB via the switching unit 200B in the processing unit 100OB.
  • the color conversion section 300B has an average signal storage section 301B, a base signal storage section 302B and a coefficient signal storage section.
  • Signal storage unit 304 B, and the color conversion unit 400 B includes an average signal storage unit 401 B, a base signal storage unit 402 B, and a coefficient signal storage unit 400 B. ing.
  • Average signal storage unit 301 B, base signal storage unit 302 B, coefficient signal storage unit 303 B, average signal storage unit 401 B, base signal storage unit 402 B, and coefficient signal storage unit The signal corresponding to the type of the output color signal after color conversion is stored in 4003B.
  • the outputs of the color conversion unit 300B and the color conversion unit 400B are connected to a combining unit 500, and a combining process described later is executed.
  • the switching unit 200B sends the output color signal from the buffer 140 to the color conversion unit 30OB. Forward.
  • the switching unit 6001 transfers the color signal to both the color conversion unit 300OB and the color conversion unit 400B.
  • the switching unit 6001 transfers the color signal to the color conversion unit 400B.
  • the combining unit 200 B transfers the color signal to the signal processing unit 150 as it is. If the color signals are transmitted from both, the combining unit 500 performs the combining process on the color signal of the color conversion unit 300 B and the color signal of the color conversion unit 400 B. To generate a new color signal, and transfer the generated signal to the signal processing unit 150.
  • FIG. 13 shows a two-dimensional space of xy, but this space may be of any dimension.
  • the following method can be considered as a method of the combining process.
  • the signal obtained as a result of the combining process is ( ⁇ ', y)
  • the combining process is represented by the following equation.
  • W represents a weight coefficient and is given by the following relationship.
  • W Various functions can be considered for W ().
  • the form shown in Fig. 14 can be considered. This is a one-dimensional representation using polar coordinates when color boundaries can be represented by circles, as shown in Figure 13.
  • Ar corresponds to Ar in FIG.
  • the conversion results can be smoothly connected at the color boundaries.
  • the average signal, the base signal, and the coefficient signal can be changed, so that only one arithmetic circuit is required for the color conversion, and the cost can be reduced.
  • the preprocessing unit 130 includes interpolation processing for single-plate and three-plate.
  • processing by hardware has been assumed, but it is not necessary to be limited to such a configuration.
  • a configuration is also possible in which the signal from the CCD 120 is output as unprocessed raw data, and ISO sensitivity information and image size are output as header information and then processed separately by software.
  • FIG. 15 is a flowchart of a processing procedure for the second embodiment shown in FIG. Regarding the color conversion processing, the processing in Fig. 1 and 2 is flowed.
  • step SI1 header information including ISO sensitivity and image size information is read, and in step S12, an image is read.
  • step S13 a process corresponding to the switching unit 200B in FIG. 12 is performed, and the color signal is sent to the color conversion process 1 in step S14 or the color conversion process 2 in step S18. Forward.
  • the average signal 1 is read in S15, the base signal 1 is read in step S16, the coefficient signal 1 is read in step S17, and transferred to step S14.
  • step S14 color conversion processing is performed for each pixel.
  • step S18 color conversion processing is performed for each pixel.
  • step S22 a process corresponding to the connection unit 500 in FIG. 12 is performed, and in step S23, signal processing such as edge enhancement and gamatsu matching corresponding to the signal processing unit 150 in FIG. 12 is performed. Do. Processing has been performed for all pixels in step S24 If not, the process is performed again from step S13 on another unprocessed pixel. If the processing has been performed on all the pixels, the processing ends.
  • the compression ratio can be increased, or compression can be performed in consideration of the color difference.
  • a one-variable function group is multiplied by a weight function, and principal component analysis is performed on the data, so processing can be performed easily.
  • An evaluation value is calculated for a group of one-variable functions, a basis function that maximizes the evaluation value is obtained, and a basis function based on the evaluation value can be derived.
  • Weighting principal component analysis is performed with the above specific colors being flesh color, green, and sky, and human memory colors can be compressed with high accuracy.

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Abstract

M種類(Mは2以上の整数)の入力色信号に対応する色変換を関数群で表し、この関数群の平均値と、係数が乗算された基底関数の累積和との加算値と、前記関数群との差が最小となる基底関数を主成分分析により求め、得られた係数を格納しておき、格納されている係数を用いて主成分分析をN(0≦N≦M-2)回実行することにより、入力色信号の各々に対応する色変換処理用の圧縮処理を行う。こうして、LUTの特定色における色変換精度をある程度保持したまま、メモリ量を大幅に削減する。

Description

明 細 書 圧縮装置、 色変換装置、 その方法、 プログラム、 ルックアップテーブル及び記憶媒体 技術分野
本発明は、 色変換テーブルを用いて色変換を行う信号処理システムに用いて有益な圧縮 装置、 色変換装置、 その方法、 プログラム、 ルックアップテーブル及び記憶媒体に関する ものである。 背景技術
従来、 カメラ等で撮影された色信号に対して色変換を行う方法としてマトリクス演算を 用いた方法やルックアップテーブル（以下、 LUTと記す）を用いた方法がある。 LUTを 用いた一般的な色変換としては、例えば、特許文献 1に開示されているものがある。また、 特許文献 2乃至 8には以下のような色変換や圧縮技術が開示されている。
特許文献 2には、 LUT圧縮方式として、 例えば LZ (Lempel-Ziv) 方式等の任意の圧 縮方式を適用可能とした技術が開示されている。
特許文献 3には、 プロファイル情報をデータ圧縮する圧縮手段、 プロファイルを構成す るデータを一次元データ列にエントロピ符号化する圧縮手段、 差分符号化を行った後、 ェ ン卜ロピ符号化を行う技術が開示されている。
特許文献 4には、 輝度情報を濃度情報に変換する 1次元 LUTを用いることにより LU T容量増加を防止する技術が開示されている。
特許文献 5には、 テーブルデータの変化率が小さい方向の順にデータを並び替え、 差分 値を求め圧縮する技術が開示されている。
【特許文献 1】 特開平 7- 107309 (第 6— 7頁、 第 1図）
[特許文献 2】 特開 2002- 64716 (第 6、 8頁、 第 2図）
【特許文献 3】 特開平 1 1- 17971 (第 5、 6頁、 第 4図）
【特許文献 4】 特開 2003-1 10865 (第 9、 10頁、 第 1図）
【特許文献 5】 特開 2002-2091 14 (第 10, 1 1頁、 第 1図) しかしながら、 LUTを用いた方法では、 色変換精度を高めようとすると、 LUTのメ モリ量が膨大になってしまうという問題点があリ、 上記従来の技術では充分なメモリ量圧 縮が実現されていない。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、 LUTの特定色における色変換 精度をある程度保持したまま、 メモリ量を大幅に削減する圧縮装置、 色変換装置、 その方 法、 プログラム、 ルックアップテーブル及び記憶媒体を提案するものである。 発明の開示
前述の課題を解決するため、 本発明による圧縮装置、 色変換装置、 その方法、 プロゲラ ム、 ルックアップテーブル （し UT) 及び記憶媒体は、 次のような特徴的な構成を採用し ている。
( 1 ) M種類 (Mは 2以上の整数）の入力色信号の各々に対応する色変換処理用の圧縮処 理を行う圧縮装置において、
前記入力色信号に対応する色変換を関数群で表し、 前記関数群の平均値と、 係数が乗算 された基底関数の累積和との加算値と、 前記関数群との差が最小となる前記基底関数を求 める主成分分析部と、
前記主成分分析部で得られた係数を格納する格納部と、
前記格納部に格納されている係数を前記主成分分析部に送出して前記主成分分析を実行 させる制御部と、
を備えて成る圧縮装置。
(2) 前記制御部による前記係数の前記主成分分析部への送出は、 N(0≤N≤M- 2)回行う 上記 （ 1 ) の圧縮装置。
(3) 前記制御部による前記主成分分析の実行完了後に前記格納部に格納されている係 数に基づいて前記色変換を行うルックアップテーブルが規定される上記 （1 ) 又は （2) の圧縮装置。
(4) 前記入力色信号のうち 1 つを除く他の色信号成分を固定し、 1変数関数群として 前記主成分分析を実行させる変数固定部を有する上記 （1 ) 乃至 （3) のいずれかの圧縮 装置 o (5)前記入力色信号のうち特定の色信号に対して重み付けを行う上記 （1 ) 乃至 （4) のいずれかの圧縮装置。
(6) 前記特定の色信号の色は、 肌色、 緑色又は空色である上記 （5) の圧縮装置。
(7) 前記特定の色信号の色は、 画像の統計的処理によって最も頻度が高い色である上 記 （5) の圧縮装置。
(8) ある輝度以下の値をもった色における重みを他よりも小さく設定した上記 （5) の圧縮装置。
(9) 前記主成分分析部における主成分分析部は、 前記加算値と前記関数群との二乗誤 差が最小となる前記基底関数を求める上記 （1) 乃至 （8) のいずれかの圧縮装置。
(10) 前記主成分分析部における前記基底関数の基底の本数は任意に定められる上記
(1 ) 乃至 （9) のいずれかの圧縮装置。
(1 1 ) 前記主成分分析部における前記係数は、 前記 1変数関数群と前記基底関数に基 づいて求められる上記 （1 ) 乃至 （1 0) のいずれかの圧縮装置。
(1 2) 前記入力色信号の色空間を他の色空間に変換する変換部を有する上記 （1 ) 乃 至 （1 1 ) のいずれかの圧縮装置。
(1 3) 前記変数関数群の所定の変数に対して所定の重み関数を乗ずる重み関数乗算部 を有する上記 （1) 乃至 （1 2) のいずれかの圧縮装置。
(1 4) 上記 （1 ) 乃至 （1 3) の圧縮装置で得られた入力色信号に対応する色変換に 基づいて出カイ言号を出力するルックアップテーブル。
(1 5) M種類 (Mは 2以上の整数)の入力色信号の色変換を行う色変換装置において、 前記入力色信号に対応する色変換を関数群で表し、 前記関数群の平均値と、 係数が乗算 された基底関数の累積和との加算値と、 前記関数群との差力《最小となる前記基底関数を求 める主成分分析部と、
前記主成分分析部で得られた情報に基づいて前記色変換処理を行う色変換処理部と、 を備えてなる色変換装置。
(1 6) M種類（Mは 2以上の整数)の入力色信号の色変換を行う色変換装置において、 前記入力色信号のうち特定の色信号に対して重み付けを行う重み付け部と、
前記特定の色信号に対して重み付けされた入力色信号を関数群で表し、 前記関数群の平 均値と、 係数が乗算された基底関数の累積和との加算値と、 前記関数群との差が最小とな る前記基底関数を求める第 1の主成分分析部と、
前記入力色信号を関数群で表し、 前記関数群の平均値と、 係数が乗算された基底関数の 累積和との加算値と、 前記関数群との差が最小となる前記基底関数を求める第 2の主成分 分析部と、
前記第 1の主成分分析部で得られた情報に基づいて前記特定の色信号に対する色変換処 理を行う第 1の色変換処理部と、
前記第 2の主成分分析部で得られた情報に基づいて前記特定の色以外の色信号に対する 色変換処理を行う第 2の色変換処理部と、
を備えてなる色変換装置。
(1 7) 前記第 1の色変換処理部と第 2の色変換処理部は、 前記特定の色とそれ以外の 色空間内における境界及びその周辺において前記 2種類の色変換処理部の変換結果を結合 する結合部を有する上記 （1 6) の色変換装置。
(1 8) 前記結合部は、 前記 2種類の色変換処理部の変換結果を連続的に結合する上記 (1 7) の色変換装置。
(1 9) M種類（Mは 2以上の整数)の入力色信号の各々に対応する色変換処理を行うと ともに圧縮処理を行う圧縮方法において、
前記入力色信号に対応する色変換を関数群で表し、 前記関数群の平均値と、 係数が乗算 された基底関数の累積和との加算値と、 前記関数群との差力《最小となる前記基底関数を求 める主成分分析を実行し、 前記係数に基づいて前記主成分分析を実行する圧縮方法。
(20) 前記係数の前記主成分分析部への送出は、 Ν(0≤Ν≤Ν1- 2)回行う上記 （1 9) の 圧縮方法。
(21 ) 前記入力色信号のうち 1 つを除く他の色信号成分を固定し、 1変数関数群とし て前記主成分分析を実行する上記 （1 9) 又は （20) の圧縮方法。
(22) 前記入力色信号のうち特定の色信号に対して重み付けを行う上記 （1 9) 乃至
(21) のいずれかの圧縮方法。
(23)前記特定の色信号の色は、肌色、緑色又は空色である上記（22) の圧縮方法。 (24) 前記特定の色信号の色は、 画像の統計的処理によって最も頻度が高い色である 上記 （22) の圧縮方法。
(25) ある輝度以下の値をもった色における重みを他よりも小さく設定した上記 （2 2) の圧縮方法。
(26) 前記主成分分析は、 前記加算値と前記関数群との二乗誤差が最小となる前記基 底関数を求める上記 （1 9) 乃至 （25) のいずれかの圧縮方法。
(27)前記主成分分析における前記基底関数の基底の本数は任意に定められる上記（ 1 9) 乃至 （26) のいずれかの圧縮方法。
(28) 前記主成分分析における前記係数は、 前記 1変数関数群と前記基底関数に基づ いて求められる上記 （1 9) 乃至 （27) のいずれかの圧縮方法。
(29) 前記入力色信号め色空間を他の色空間に変換する上記 （1 9) 乃至 （28) の いずれかの圧縮方法。
(30) 前記変数関数群の所定の変数に対して所定の重み関数を乗ずる上記 （1 9) 乃 至 （29) のいずれかの圧縮方法。
(31 ) M種類（Mは 2以上の整数)の入力色信号の色変換を行う色変換方法において、 前記入力色信号に対応する色変換を関数群で表し、 前記関数群の平均値と、 係数が乗算 された基底関数の累積和との加算値と、 前記関数群との差が最小となる前記基底関数を める主成分分析を実行し、 前記主成分分析で得られた情報に基づいて前記色変換処理を行 う色変換方法。
(32) M種類（Mは 2以上の整数）の入力色信号の色変換を行う色変換方法において、 前記入力色信号のうち特定の色信号に対して重み付けを行い、 前記特定の色信号に対し て重み付けされた入力色信号を関数群で表し、 前記関数群の平均値と、 係数が乗算された 基底関数の累積和との加算値と、 前記関数群との差が最小となる前記基底関数を求める第 1の主成分分析を実行するステップと、
前記入力色信号を関数群で表し、 前記関数群の平均値と、 係数が乗算された基底関数の 累積和との加算値と、 前記関数群との差が最小となる前記基底関数を求める第 2の主成分 分析を実行するステップと、
前記第 1の主成分分析部で得られた情報に基づいて前記特定の色信号に対する色変換処 理を行う第 1の色変換処理を実行するステップと、 前記第 2の主成分分析部で得られた情報に基づいて前記特定の色以外の色信号に対する 色変換処理を行う第 2の色変換処理を実行するステツプと、
を備えてなる色変換方法。
( 3 3 ) 前記第 1の色変換処理と第 2の色変換処理は、 前記特定の色とそれ以外の色空 間内における境界及びその周辺において前記 2種類の色変換処理部の変換結果を結合する 上記 （3 2 ) の色変換方法。
( 3 4 ) 前記 2種類の色変換処理部の変換結果を連続的に結合する上記 （3 2 ) の色変 換方法。
( 3 5 ) 上記 （1 9 ) 乃至 （3 4 ) のいずれかの色変換方法をコンピュータにより実行 させるプログラム。
( 3 6 ) 上記 （1 9 ) 乃至 （3 4 ) のいずれかの色変換方法をコンピュータにより実行 させるプログラムが格納されている記憶媒体。
本発明によれば、 以下のような顕著な効果が得られる。 すなわち、 主成分分析を用いて し U Tを圧縮処理しているため、 データ量が少なくなリ低コスト化できる。 また、 特定色 に関して重み付けを行い、 重み付け主成分分析を用いて L U Tを圧縮処理しているため、 特定色に関する精度が高くなる。 圧縮処理後の基底数を変更し、 その基底数を任意に変更 することができるように構成しているため、 必要な基底数だけを転送することができ、 デ ータ量が少なくなリ低コスト化できる。 L U Tの入力色空間を変換し、 圧縮を行っている ため、 圧縮率を高めることができ、 あるいは色差を考慮した圧縮が行える。 重み付け主成 分分析の代わりに 1変数関数群に重み関数をかけ、 そのデータに対して主成分分析を行つ ているため処理が簡単に行える。 1変数関数群に対して評価値を算出し、 その評価値を最 大化する基底関数を求めており、 評価値に基づいた基底関数を導出することができる。 平 均 2乗誤差に重みを加えたものを評価値としているため、 特定色における誤差を小さくす ることができる。 上記特定色を肌色、 緑、 空とし重み付け主成分分析を行っており、 人間 の記憶色を精度良く圧縮できる。 画像中の色情報に対して統計的処理を行い、 最も頻度が 高い色を特定色としているため、 画像全体を精度良く圧縮できる。 ある輝度値以下の色に おける重みを小さくすることにより、 人間にとってあまり重要でない、 暗い色の精度を落 とすことによって、 相対的に明るい色での精度が高くなる。 圧縮されたし U Tの情報を用 いて色変換を行うため、 保存する R O M容量が小さくなリ、 低コスト化できる。 2つの変 換部から出力された色信号の結合処理を行って 2つの変換部からの変換結果をなめらかに つなぐこと力でき、 違和感のない色再現も行える。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の第 1の実施例の構成を示すブロック図である。
第 2図は、 多次元空間への投影を説明するための図である。
第 3図は、 本発明の実施例における重み付けを説明するための図である。
第 4図は、 本発明の第 2の実施例の構成を示すブロック図である。
第 5図は、 本発明における重み付け主成分分析の第 2の方法を説明する図である。 第 6図は、 本発明における重み付け主成分分析の第 3の方法を説明する図である。 第 7図は、 第 1図に示す第 1の実施例の処理を実行するソフトウエア処理に関するフロ 一チヤ一トである。
第 8図は、 本発明の他の実施例を示し、 デジタルカメラで撮影した映像データを色変換 して出力するシステムの構成図である。
第 9図は、 第 8図における色変換部 3 0 0の構成例を示すブロック図である。
第 1 0図は、 本発明の更に他の実施例を示し、 デジタルカメラで撮影した映像データを 色変換して出力するシステムの構成図である。
第 1 1図は、 第 1 0図における色変換部 3 0 0 Aの構成例を示すブロック図である。 第 1 2図は、 第 8図に示す実施例における処理部 1 O O Bの構成ブロック図である。 第 1 3図は、 本発明の実施例における色空間の領域を説明するための図である。
第 1 4図は、 本発明の実施例における重み係数を説明するための図である。
第 1 5図は、 第 8図に示す第 2の実施例の処理手順を示すフローチヤ一卜である。 発明を実施するための最良な形態
以下、 本発明による圧縮装置、 色変換装置、 その方法、 プログラム、 ルックアップテー ブル （L U T ) 及び記憶媒体の好適実施例の構成及び動作を、 添付図面を参照して詳細に 説明する。 第 1図は、 本発明の第 1の実施例の構成を示すブロック図である。 なお、 以下のブロッ ク図においては、 太線は映像信号を、 細線は制御信号を、 破線はその他のデータをそれぞ れ示す。
変数固定部 1 1は、 制御部 4 0の制御に基づき、 読み込み部 3 0により読み込まれた L U Tに対し、 入力色信号の 1変数を除く他の変数を固定し、 1変数の関数群として算出す る。 平均信号算出部 1 2は、 制御部 4 0の制御に基づき、 変数固定部 1 1から転送された 関数群の平均を算出する。 算出された平均信号は、 格納部 2 0中の平均信号格納部 2 1へ 転送される。
重み付け主成分分析部 1 3は、 後述する処理に従って、 制御部 4 0の制御に基づいて変 数固定部 1 1から転送された関数群に対して重み付け主成分分析を行い、 基底信号を求め る。 求められた基底信号は、 格納部 2 0中の基底信号格納部 2 2に格納される。
係数信号算出部 1 4は、 制御部 4 0の制御に基づき変数固定部 1 1から転送された関数 群と平均信号算出部 1 2から転送された平均信号と重み付け主成分分析部 1 3から転送さ れた基底信号を用いて係数信号を算出する。 算出された係数信号は、 格納部 2 0中の係数 信号算出部 2 3へ転送される。 制御部 4 0の制御に基づき格納部 2 0中の係数信号格納部 2 3における係数信号は変数固定部 1 1に転送され、 上述処理が繰り返される。
以下、 上記構成の動作及び理論的根拠について詳細に説明する。
先ず、 L U Tを rgb信号から a*b*信号へ変換を行うテーブルと仮定する。 L U Tを用い た色変換を第（ 1 )式のような関数として考える。 f(r, g, b) = u u = ( ( 1 ) ここで、 f (r， g, b)は入力色信号である rgb信号に対するべクトル関数を表し、 u = (Ι a*， b *)は各要素がそれぞれ出力色信号である L*a*b*信号のべクトルを表す。 rgb信号がそれぞ れ Ng，Nb個に離散化されているとすると、 L*a*b*信号はそれぞれ Nr x Ng x Nb個の出力値 となる。 第（1 )式の要素を行列表示すると、 fAr, g,b、
Figure imgf000010_0001
となる。
ここで、 fL* (r, g，b) , (r，g，b)， fb* (r, g, b)はそれぞれ a*b*信号に対する rgbの関数 を表す。 ここでは rgb、 じ a*b*の信号について説明しているが、 当然、 用いる色信号は何 でもよく、 入力色信号に YCbCr、 出力色信号に L*u*v*を用いてもよく、 また、 その逆でも よい。以下の説明では、 fi* (r，g，b) (i二 ， a*，b*)を添え字 i を省いて一般化した f (r, g, b) として説明を行う。
先ず、 f (r，g，b)に対して、 変数固定部 1 1を用いて、 ある 2変数を固定して 1変数の関 数とする。例えば、 rgを固定した場合、 fr,g(b)と表し、各 rgに対する bの関数と考える。 次に、 fr b)で表される関数群に対して重み付け主成分分析部 1 3を用いて重み付け主成 分分析を行い、 基底関数を求める。 この基底関数は係数信号算出部 1 4へ転送される。 次に、 主成分分析及び重み付け主成分分析の概念について説明する。 関数群 fr.s (b)の要 素 bは Nb個に離散化されており、関数群 fr,g(b)を第 2図に示すような Nb次元空間内のべク トルと考える。 r信号及び g信号がとりうる値の数だけ関数群は存在することになるため、 この場合関数群は Nr x Ng個存在することになる。主成分分析はデータの統計的性質に基づ いて、この Nb次元空間内の軸、すなわち基底の変換を行う。主成分分析の考えを用いれば、 少ない基底数で fr.g (Wを近似することができる。
上記の主成分分析は、 関数群と近似した関数群の平均 2乗誤差を評価関数とし、 その評 価関数を最小化するように基底関数を求めることである。 しかしながら、 特定色について のみの誤差を小さくしたいとき、 上記の主成分分析の方法では不十分である。 そこで、 平 均 2乗誤差に対して特定色の誤差の寄与を大きくする重みを加えた評価関数を用いる事で 上記の問題が解決できる。
第 3図において、 関数群の次元を 2次元とし、 関数群を点で表すと、 主成分軸で近似さ れた関数群ともとの関数群との誤差は e,のような直線で表される。重み付けはこの誤差に 関して X のように重みをかけることを意味する。
次に、 係数信号は、 rgの関数であるため、 上記の方法と同様に多次元空間上のべクトル と考え、 重み付け主成分分析を行い、 係数信号に対する基底関数を求める。 ある 1つの出 力信号、例えば、 出力信号 L*に対する L U Tのデータ数は Nr x Ng x Nb個であるが、 上記に 示す方法によって基底関数を求め、 関数群に対する基底数を n個、 係数信号に対する基底 信号を m個用いることによって、データ数を Nrxtnxn個にすることができる。基底関数を 何本用いるかによつて、 元の LUTに対する誤差が変化する。 基底関数の本数は、 任意に 決定することができるが、 基底関数がどれだけもとの情報を表しているかは上記の重み付 け主成分分析を行う際に算出される固有値の大きさによって決まるので、 この固有値の値 によって基底関数の本数を決めてもよい。
なお、 ここでは、 rgを固定した関数 fr,g(b)から圧縮を始めているが、 例えば rbを固定 した関数 fr.b(g)を用いて圧縮を始めてもよく、上記で述べた方法と同様に圧縮処理が行え る。 また、 上記の場合は係数信号格納部 23にある係数信号を圧縮部 10に 1回再転送し ているが、 この再転送の回数は入力色信号が M種類の場合、 N(0 N≤M-2)回となり、 例え ば、 入力色信号の種類が 3種類の場合、 再転送する回数は 0回または 1回のいずれかとな る。 また、 複数の LUT、 例えば、 LUT 1と LUT 2が存在する場合でも、 上記の方法 と全く同様にそれぞれの LUTに対応する関数群
Figure imgf000012_0001
、 f2 r.g(b)を求め、 それらの関数 群をまとめて主成分分析を用いて圧縮を行うことができる。 LUTの数は当然 個でもよ い。
より詳細に説明すると、 第 2図で表されているベク トルを
Figure imgf000012_0002
…， g(bNb): で表す。 [ はべクトルや行列の転置を表す。 r信号および g信号がとりう る値の数だけ ま存在することになるため、 この場合関数群 fr,gは Nr X g個存在するこ とになる。
この関数群の情報量圧縮のため、 frgの次元数を削減することを考える。関数群 8を门個 (n≤Nb)の基底関数 ei(i=1〜n)で近似するとし、 近似された関数群 。 二 f >■。 + α,.。 ,.e-
'=1 (3)
を係数 を用いて次式のように表わす。 f _ = f r + > ar„ ,.e,.
(4)
ここで、
Figure imgf000012_0003
は関数群 fr.gの平均を表す。
主成分分析は、以下の評価関数が最小となるような基底関数 eiを求めることによって行 われる。
Figure imgf000013_0001
ここで、記号 II IIはノルムを表す。詳細は省略するが、第（6 )式を最小にする基底関数 β|は以下の散布行列 S s
Figure imgf000013_0002
の固有べクトルとなることが分かっている。 すなわち、
Se,. 二 -β,. ( 8 ) である。
ここで、 λ |は固有ベクトルすなわち基底関数 eiに対する固有値である。 （4 ) 式より、 主成分分析の考えを用いれば、 少ない次元数 nで関数群 fr,gを表現することができる。 上記の主成分分析の考え方は、 第（6 )式から明らかなように、 平均 2乗誤差が最小の意 味で関数群 fr.gを近似する基底関数 eiを求めることになる。 しかしながら、 特定色につい てのみ誤差を小さくし、 その他の色についてはそれほど誤差を考慮しなくてもよいとき、 第（6 )式の評価関数では不十分である。 そこで、 以下に示す対角行列である重み行列 wを 考える。
^1 0 0 0
0 w2 0 0
W
0 0 -
0 0 - - -
Wi二 1 (i二 1 , 2， · ■ ■ , η)のときは全て均等な重みとなり、 通常の主成分分析と同等となる。 また、 所望の特定色が b信号の b, (ビーエル）〜 b。（ビーォー）の範囲にあるとき、 (ダブ リユエル）〜 w0 (ダブリュォ一）を 1、 それ以外を 0とすると、元の LUTと圧縮した LUTの 2 乗誤差を特定色の範囲においてのみ最小とする主成分分析となる。 ここで、 I (エル）、 o (ォ一） は夫々 1〜nの任意の値で、 且つ I (エル） ≤o (ォ一） である。 の値を 0〜 1の範囲で任意に設定すると、 特定色と他の色との 2乗誤差をコントロールできる主成^ v. 分析となる。 なお、 上記では Wiの値を 0〜1に限っていたが、 当然この範囲に限られるも のではなく、 Wiの値はいくつでもよい。 この重み行列を用いることによって、 多次元デ一 タの任意の要素に重みをつけることが可能となる。
この重み行列 Wを用いて評価関数を求める。 簡単のため、 関数群 ,£を 1つの基底関数 で近似することを考える。 すなわち、 . ί = f +a e,
r'g r's r'g 1 (10) で近似することを考える。 重み行列 Wを用いた評価関数は（6)式から、
人,
Figure imgf000014_0001
となる。
(1 1 )式の両辺を 3 で微分すると、
Figure imgf000014_0002
" ^ — (13) となる。 ただし、 じ尸 である。 次に最適な基底関数 を求める。
(1 1 )式を変形すると、 =
Figure imgf000014_0003
=∑a,.!gVWei-2∑ ,. f,.,g -f Jwe1 +∑(fr,g— f;,g)W(fr,g -f„J
'••s r-s r-s (15) となる。
ここで、 （1 3)式の ar,gを第（1 4)式に代入すると、 — Jf -f.JWe,
Figure imgf000015_0001
= d WSWe 2 WSWei +∑(fr,s— 一 )
(17)
； C1 2-2C,)e/WSWe1 +∑(fr,g— -fr
w (18)
となる。
ここで、 e^We 1 となるような 選ぶと、 （1 4)式は、
Figure imgf000015_0002
となる。
«JWを最小にするためには、 e WSWe,を最大にすればよい。 e Wefl のもとで、 e^WSWe,を 最大にするためには、 Lagrangeの未定乗数法により、
Figure imgf000015_0003
とおく。 uを eiで微分すると、
つ
― = 2WSWe1― 2AW } = 0
ひ
(21)
WSW = AW^ (22) となる。 これは固有値問題の形であることは容易にわかる。
したがって、 （22)式を用いることによって、最適な基底関数 を求めることが可能と なる。 また、 他の基底関数についても同様に、
WSW^=^.We,. (23) とすることによって求める事が可能である。 上記の概念に基づき、 重み付け主成分分析を行う。 図の信号の流れと対応させると、
^ (24)
は平均信号算出部 12によって算出され、 平均信号格納部 21へ転送される。 基底関数 ei を n(n≤Nb)本用いて fr.g、 すなわち f (r, g, b)を近似すると、
Figure imgf000016_0001
となる。
ここで、 a(r,g)= [a^r.g). ---.^^.^] は展開係数を表し、 E二 [e,,---,en] である。 基 底関数 E= [e,,---,en] は基底信号格納部 22へ転送される。 展開係数 a(r，g)は、 係数信号 算出部 14によって以下のように算出される。 a(r,g) = (fr;g-frJwE (26) 展開係数 a(r，g)は、 係数信号格納部 23へ転送される。
次に、この展開係数 a g)は、変数固定部 1 1に転送され、圧縮処理が行われる。 a (r，g) に対し変数固定部 1 1を用いて、 rを固定し、 gの関数 ar(g)= [a (g)，a2.r(g), ---，an,r(g)] と考える。 ここで、 Ar= [a,,r, a2 r, ■ -■， an r]、 ai r= [ai r(g,)， ai r(g2), ■■■， ai r(gng) ] (i=1'2， ---，n)とおく。 この時点で a は nxNr個存在することになる。
係数 3 に対しても第 2図のように多次元空間上のべクトルと考え、 重み付け主成分分 析を行い、 基底関数 d」二 [d」 ( ）， dj(g2)， ---,dj (j=1,2, .--， ）を求める。 基底関数 d；を m(m≤Ng)本用いて aiirを近似すると、 air = bt j (r)dj + a,.r = Db, (r) + a.r
(27)
となる。
ここで、 r =1 (28)
は a を近似したもの、 は平均信号算出部 1 2から算出されたもの、 ^( = ., ），^2 ）， - ■ 'bi.Jr)]は係数信 号算出部 1 4から算出された展開係数であり、 D二 [ ， --'djは基底関数である。
Figure imgf000017_0001
は平均信号格納部 21へ、 (r)は係数信号格納部 23へ、 Dは基底信号格納部 22へそれ ぞれ転送される。
( 27 )式を用いて、 係数行列 Arは次式のように表すことができる。
A;. = (r)Df +5,,,b2(r)び +a.,.,-- bn(r)Df +a.
(31) となる。
最終的に f (r， g, b)を近似した "T (r， g, b)は、 f'(r, g,b) = EA'r' + f g ( ） と表すことができる。
ある 1つの出力信号、 例えば、 出力信号 L*に対する LUTのデータ数は NrxNsxNb個であ る力 上記に示す主成分分析を行うことによって、 データ数を Nrxmxn個に圧縮すること ができる。 mおよび nの数、 すなわち基底関数を何本用いるかによつて、 元の LUTに対す る誤差が変化する。 基底関数の本数は任意に決定することができるが、 例えば、 基底関数 がどれだけもとの情報を表しているかは（ 23 )式における固有値 λ i大きさによって決ま るので、 この固有値の値によって基底関数の本数を決めてもよい。
なお、 ここでは、 r、 g を固定した関数 fr,g(b)から圧縮を始めているが、 例えば r、 b を固定した関数 fr,b(g)を用いて圧縮を始めてもよく、 上記で述べた方法と同様に圧縮処理 が行える。 また、 上記の場合は係数信号格納部 23にある係数信号を圧縮部 1 0に 1回再 転送しているが、この再転送の回数は入力色信号が M種類の場合、 N (0≤Ν≤Μ-2)回となリ、 例えば、 入力色信号の種類が 3種類の場合、 再転送する回数は 0回または 1回のいずれか となる。 また、 複数の L U T、 例えば、 L U T 1とし U T 2が存在する場合でも、 上記の方法と 全く同様にそれぞれの LUTに対応する関数群、 f'r. g Oi) , f2 r,g (b)を求め、 それらの関数群を まとめて主成分分析を用いて圧縮を行うことができる。 L U Tの数は当然何個でもよい。 第 4図は、 本発明の第 2の実施例の構成を示すブロック図である。 第 4図において、 第 1図と同一番号が付されている構成部は同様な機能を有する構成部を示している。
第 4図を参照すると、この実施例の圧縮装置は、変数固定部 1 1、平均信号算出部 1 2、 重み付け主成分分析部 1 3、 係数信号算出部 1 4及び基底数変更部 1 5を備え、 第 1図の 構成に基底数変更部 1 5を追加している点が異なる。
基底数変更部 1 5は、 制御部 4 0の制御に基づいて、 重み付け主成分分析部 1 3から転 送された基底信号の基底の本数を任意に変更する。 基底の本数は、 ユーザが決定しても良 いし、 固有値の値から決定しても良い。
第 4図に示すような実施例の構成を用いることによって、 基底数を任意に変更すること ができ、 かつ必要な基底数だけを転送することができるため、 データ量を少なくすること ができ低コスト化できる。
上記構成を採用することにより、 L U Tを圧縮することが可能となり、 保存する R O M 容量が少なくなり低コスト化ができる。 また、 所望の特定色に対して重み付けを行うこと によって、 特定色の誤差を小さくすることができるため、 効果的な圧縮が行えるようにな る。 特定色とは肌色、 空、 緑といった色でもよぐ、 更に、 画像中の色情報のヒストグラム を統計的に分類し、 ある閾値以上の頻度で出現する色を上記特定色としても良い。 また、 ある輝度値以下の値を持った色の重みを小さくすることにより、 輝度値が高い色での誤差 が相対的に小さくなり、 効果的な圧縮が可能となる。 更に、 主成分分析を用いて圧縮を行 うため、 データに依存した効率的な圧縮も可能となる。 また、 色差に応じて基底数を変更 できるため、 使用目的に応じて基底数の変更ができ、 効果的な圧縮処理を行うことが可能 となる。
第 5図は重み付け主成分分析の第 2の方法を説明する図であリ、 データ各々に重みを加 える方法である。 つまり、 関数群の各々に重みを加えて主成分分析を行うものである。 こ の処理は rgの色空間に対して重み付けをするのと同等の効果がある。
第 6図は重み付け主成分分析の第 3の方法を説明する図であリ、 関数群 fr,g (b)に対して 重み関数 w (b)をかけ、 主成分分析を行うものである。 この処理は重み関数を乗じた関数群 に対して通常の主成分分析を行うため、 処理が簡単である。
また、上記に示された方法で圧縮を行う際、 L U Tの入力色信号を変換することにより、 効果的な圧縮が行える。 例えば、 し U Tの色信号を rgb信号から YCbGr信号へ変換するよ うな変換装置を読み込み部 3 0の前に配置し、 入力色信号を変換した L U Tを読み込み部
3 0へ転送することにより、 色差を考慮した圧縮が行える。
なお、 上記実施例では、 ハードウェアによる処理を前提としていたが、 このような構成 に限定される必要はない。 例えば、 別途ソフ卜ウェアにて処理する構成も可能であること は勿論である。
第 7図には、 第 1の実施例を示す第 1図に相当する処理手順のフローチャートが示され ている。
第 7図を参照すると、 先ず、 ステップ S 1にて L U Tのデータを読み込み、 ステップ S 2で、 第 1図の変数固定部 1 1に相当する L U Tの 1変数を除く他の変数を固定する変数 固定処理を行う。 続いて、 ステップ S 3にて第 1図の重み付け主成分分析 1 3に相当する 重み付け主成分分析処理を行う。 次に、 ステップ S 4にて第 1図の平均信号算出部 1 2に 相当する平均信号を算出し、 ステップ S 5にて第 1図の係数信号算出部 1 4に相当するス テツプ S 3及び S 4の処理結果を用いて係数信号を算出する。 そして、 ステップ S 6にて 処理回数が N回であるかを判断し、 N回に満たない場合、 ステップ S 2を実行するため係 数信号を転送し、 再び処理が行われる。 処理回数が N回であった場合、 ステップ S 7にて 算出された平均信号、 基底信号及び係数信号を格納し、 処理を終了する。
次に、 本発明の他の実施例について第 8図を参照しながら説明する。 本実施例は、 デジ タルカメラで撮影した映像データを色変換する出力システムについてのものである。 第 8図を参照すると、 レンズ系 1 1 0と C C D 1 2 0を介して撮影された映像は、 G a i n増幅や AZ D変換及び A F、 A E制御等の処理を行う前処理部 1 3 0を経てデジタル 信号に変換される。
前処理部 1 3 0で処理されたデジタル信号はバッファ 1 4 0に記憶される。 バッファ 1
4 0から読み出されたデータは、 色変換を実行し、 同一構成を有する複数の処理部 1 0 0 ( "! )、■ ■ ■、 1 0 0 ( n ) に入力される。 例えば、 ノくッファ 1 4 0から読み出されたデ ータは、 処理部 1 00 (1 ) の切り換え部 200に入力される。
切り換え部 200は、 バッファ 1 40から読み出されたデータを、 色変換部 300及び 色変換部 400に切り換え出力する。 色変換部 300には、 平均信号記憶部 301、 基底 信号記憶部 302及び係数信号記憶部 303力含まれ、 色変換部 400には、 平均信号記 憶部 401、 基底信号記憶部 402及び係数信号記憶部 403が含まれている。
色変換部 300及び色変換部 400で色変換処理されたデータは、 ェッジ強調やガマッ 卜マッピング等の処理を行う信号処理部 1 50に送出される。 信号処理部 1 50で上記処 理が施されたデータは、 メモリカードなどの出力部 1 60に出力される。
処理部 1 00 (1 )、■ ■ ■、 1 00 (n) は、 出力色信号の種類によってその数が変化 し、 例えば、 出力信号がじ a*b*の場合、 処理部の数は 3個となる。
第 8図に示す例では、 出力色信号の種類が n種類の場合である。 マイクロコンピュータ 等で構成される制御部 1 70は、 全体を制御するもので、 前処理部 1 30、 処理部 1 00 (1 )、 · ■ '、 処理部 1 00 (n)、 信号処理部 1 50及び出力部 1 60に双方向に接続さ れている。 また、 電源スィッチ、 シャッターポタン、 撮影時の各種モードの切り換えを行 うためのインターフェースを備えた外部 I ZF部 1 80も制御部 1 70に双方向に接続さ れている。
第 8図に示す構成における信号の流れを説明する。 外部 I ZF部 1 80を介して〖 SO 感度などの撮影条件を設定した後、 シャッターボタンを押すと映像信号が取り込まれる。 レンズ系 1 1 0、 CCD 1 20を介して撮影された映像信号は、 Ga i n増幅や AZD変 換及び AF、 A E制御等を行う前処理部 1 30を経てバッファ 1 40へ転送される。 パッ ファに転送される信号は rgb信号だけでなく、 YCbCr等でもよいことは勿論である。 ゾくッファ 140から読み出された色信号は、 例えば、 処理部 1 00 (1) 内の切り換え 部 200に転送される。 切り換え部 200は、 色信号が予め定めた特定色の範囲に含まれ ているとき、 色変換部 300へ色信号を転送する。 また、 色信号が特定色以外の範囲に含 まれているとき、 色変換部 400へ色信号を転送する。
処理部 1 00 (1 ) に含まれる色変換部 300は、 平均信号記憶部 301、 基底信号記 憶部 302及び係数信号記憶部 303の情報を用いて、 制御部 1 70の制御に基づいて色 変換処理を行う。 処理部 1 00 (1 ) に含まれる色変換部 400は、 平均信号記憶部 40 1、 基底信号記憶部 4 0 2及び係数信号記憶部 4 0 3の情報を用いて、 制御部 1 7 0の制 御に基づいて色変換処理を'行う。 平均信号記憶部 3 0 1、 基底信号記憶部 3 0 2及び係数 信号記憶部 3 0 3は L U Tに対して特定色の重み付けを行い、 主成分分析を行った際に得 られた情報を格納しており、 平均信号記憶部 4 0 1、 基底信号記憶部 4 0 2及び係数信号 記憶部 4 0 3は L U Tに対して通常の主成分分析を行った際に得られた情報を格納してい る。 色変換部 3 0 0及び色変換部 4 0 0はそれぞれ映像信号に対して色変換処理を行い、 その結果は信号処理部 1 5 0へ転送される。
出力色信号が n種類の場合、 色変換部 3 0 0及び色変換部 4 0 0を含んだ処理部の個数 は n個となる。 信号処理部 1 5 0は、 制御部 1 7 0の制御に基づいてェッジ強調やガマッ トマッピング等の処理を行う。 処理後の信号は、 出力部 1 6 0に転送される。 上記処理部 1 0 0 ( 1 ) 及び処理部 1 0 0 ( n ) における処理は制御部 1 7 0の制御に基づいて同期 して実行される。
すなわち、 本実施例では所定領域単位で処理が行われ、 色変換処理後の映像信号が順次 出力部 1 6 0へ転送されることになる。 出力部 1 6 0は、 転送された映像信号をメモリ力 一ドなどへ順次記録保存する。
第 9図は第 8図における色変換部 3 0 0の構成例を示すブロック図である。 色変換部 3 0 0は、 係数信号算出部 3 1 0、 色信号切り換え部 3 1 1、 基底信号算出部 3 1 2、 平均 信号算出部 3 1 3、 バッファ 3 1 4、 バッファ 3 1 5、 積和演算部 3 1 6及び積和演算部 3 1 7から成る。 色変換部 4 0 0の構成も同様であり、 図示は省略する。
係数信号算出部 3 1 0は、 制御部 1 7 0の制御に基づいて、 係数信号記憶部 3 0 3から 転送された信号と、 切リ換え部 2 0 0を介して転送された r信号に基づいて係数信号を算 出して積和演算部 3 1 6に出力する。 切り換え部 2 0 0を介して転送された g信号及び b 信号は色信号切り換え部 3 1 1に転送され、 1つの信号、 例えば g信号を基底信号算出部 3 1 2及び平均信号算出部 3 1 3に転送する。
基底信号算出部 3 1 2は、 基底信号記憶部 3 0 2から転送された信号と、 色信号色信号 切り換え部 3 1 1から転送された信号に基づいて基底信号を算出する。 平均信号算出部 3 1 3は、 平均信号記憶部 3 0 1から転送された信号と、 色信号切り換え部 3 1 1を介して 転送された信号に基づいて平均信号を算出する。 算出された基底信号及び平均信号はバッ ファ 3 1 4に転送され、 記憶される。
積和演算部 3 1 6は、 係数信号算出部 3 1 0とバッファ 3 1 4から転送された信号を用 いて積和演算処理を行い、その結果を積和演算部 3 1 7に転送する。この処理は前掲（2 7 ) 式の処理に相当する。
次に、 色信号切り換え部 3 1 1は、 他の信号、 例えば b信号を基底信号算出部 3 1 2及 び平均信号算出部 3 1 3に転送する。基底信号算出部 3 1 2及び平均信号算出部 3 1 3は、 同様に、 基底信号及び平均信号を算出し、 バッファ 3 1 5に転送する。 積和演算部 3 1 7 は、 同様に、 バッファ 3 1 5及び積和演算部 3 1 6から転送された信号を用いて積和演算 処理を行い、 その結果を信号処理部 1 5 0に転送する。
ここで、 バッファ 1 4 0に含まれる色信号は rgbであるが、 他の信号、 YCbCr等でもよ いことは勿論である。 また、係数信号算出部 3 1 0に転送される信号は、 どれでもよく、 g 信号あるいは b信号であってもよい。 同様に、 色信号切り換え部 3 1 1に転送される色信 号もどれでもよい。 この場合、 色信号切り換え部 3 1 1に転送される色信号は 2種類であ つたが、 転送される色信号は何種類でもよく、 例えば、 色信号切り換え部 3 1 1に転送さ れる色信号が 3種類の場合、 バッファ 3 1 4や積和演算部 3 1 6の個数は 3個となる。 こ こで述べた色変換部はひとつの出力値に対応しており、 例えば出力値が L*a*b*の 3種類で あった場合、 処理部は 3つ必要となる。
平均信号記憶部 3 0 1や基底信号記憶部 3 0 2に記憶される平均信号及び基底信号の個 数は、 平均信号と基底信号の数が同じであればいくつでもよく、 圧縮処理が 1回行われて いるならば、 平均信号記憶部 3 0 1や基底信号記憶部 3 0 2に記憶される平均信号及び基 底信号の個数は 1個となる。
次に、本発明の更に他の実施例について第 1 0図を参照しながら説明する。本実施例は、 デジタルカメラで撮影した映像データを色変換して出力システムについてのものであり、
—つの処理部 1 0 0 Aを備える。
第 1 0図において、 第 8図において付与した番号と同一機能を有する構成部を示し、 重 複する説明は省略する。また、番号に Aを追加した構成は当該番号と同様な機能を有する。 バッファ 1 4 0から出力されたデータは、 切り換え部 2 0 0 Aで切り換え出力されて色 変換部 3 0 0 Aと 4 0 O Aに出力される。 色変換部 3 0 0 Aには、 平均信号記憶部 3 0 1 A、 基底信号記憶部 3 0 2 A及び係数信号記憶部 3 0 3 Aが含まれ、 色変換部 4 0 0 Aに は、 平均信号記憶部 4 0 1 A、 基底信号記憶部 4 0 2 A及び係数信号記憶部4 0 3 Aが含 まれている。
平均信号記憶部 3 0 1 A、 基底信号記憶部 3 0 2 A、 係数信号記憶部 3 0 3 A、 平均信 号記憶部 4 0 1 A、 基底信号記憶部 4 0 2 A及び係数信号記憶部 4 0 3 Aには、 色変換後 の出力色信号の種類に応じた信号が記憶されている。 例えば、 出力色信号が L*a*b*であつ た場合、 L*に対する信号、 a*に対する信号及び b*に対する信号が記憶されている。 その他 の信号の流れは第 8図と同様であるので、 省略する。
第 1 1図は第 1 0図における色変換部 3 0 O Aの構成例を示すブロック図である。 第 1 1図において、 第 9図において示したブロックと同一の機能を有するブロックには同一の 符号を付し、重複する説明は省略する。なお、色変換部 4 0 0 Aの構成も同様でありため、 図示は省略する。
係数信号変更部 3 2 9は、 制御部 1 7 0の制御に基づいて、 係数信号記憶部 3 0 3 Aか ら転送された係数信号を変更する。 例えば、 出力値 L*に対する係数信号を出力値 a*に対す る係数信号に変更することができる。 基底信号変更部 3 3 0は、 基底信号記憶部 3 0 2 A から転送された基底信号を変更する。例えば、 出力値し *に対する基底関数を出力値 a*に対 する基底信号に変更する。 平均信号変更部 3 3 1は、 平均信号記憶部 3 0 1 Aから転送さ れた平均信号を変更する。例えば、 出力値じに対する平均信号を出力値 a*に対する平均信 号に変更する。 色変換処理は第 9図と同様であるので省略する。
第 8図においては出力する色信号の種類に応じて処理部が複数個必要であつたが、 色変 換部 3 0 0 A及び色変換部 4 0 0 Aの処理を用いれば、 第 1 0図のように処理部は 1つで 済むことになる。
第 1 2図は本発明の更に他の実施例を示し、 第 8図における処理部 1 0 0 ( 1 ) 等の構 成を示す。 第 8図の構成と同様な機能を有する構成は同一の符号が付され、 または符号 B が追加されており、 重複する説明は省略する。
バッファ 1 4 0から転送されたデータは、 処理部 1 0 O B内の切り換え部 2 0 0 Bを介 して色変換部 3 0 O Bと 4 0 O Bに入力される。
色変換部 3 0 0 Bには、 平均信号記憶部 3 0 1 B、 基底信号記憶部 3 0 2 B及び係数信 号記憶部 3 0 3 Bが含まれ、 色変換部 4 0 0 Bには、 平均信号記憶部 4 0 1 B、 基底信号 記憶部 4 0 2 B及び係数信号記憶部 4 0 3 Bが含まれている。
平均信号記憶部 3 0 1 B、 基底信号記憶部 3 0 2 B、 係数信号記憶部 3 0 3 B、 平均信 号記憶部 4 0 1 B、 基底信号記憶部 4 0 2 B及び係数信号記憶部 4 0 3 Bには、 色変換後 の出力色傖号の種類に応じた信号が記憶されている。
色変換部 3 0 0 Bと色変換部 4 0 0 Bの出力は結合部 5 0 0に接続され、 後述するよう な結合処理が実行される。
切り換え部 2 0 0 Bは、 第 1 3図に示すように、 色信号が特定色の範囲 R 1に含まれて いるときには、 バッファ 1 4 0からの出力色信号を色変換部 3 0 O Bに転送する。 色信号 が R 2の領域に存在するとき、 切り換え部 6 0 1は色変換部 3 0 O B及び色変換部 4 0 0 Bの両方に色信号を転送する。 色信号が R 1及び R 2以外の範囲にあるときには、 切り換 え部 6 0 1は色変換部 4 0 0 Bに色信号を転送する。
結合部 2 0 0 Bは、 色変換部 3 0 0 B及び色変換部 4 0 0 Bの片方からのみ色信号が転 送されたとき、 信号処理部 1 5 0にそのまま色信号を転送する。 もし両方から色信号が転 送されたならば、 結合部 5 0 0は、 色変換部 3 0 0 Bの色信号と色変換部 4 0 0 Bの色信 号に対して結合処理を行うことによって新たな色信号を生成し、 信号処理部 1 5 0に生成 された信号を転送する。
ここで、 第 1 3図は xy の 2次元空間で示されているが、 この空間は当然何次元であつ てもよい。
結合処理の方法としては、 例えば以下の方法が考えられる。 第 1 3図において、 色変換 部 3 0 0 Bで得られる信号を ， ）、 色変換部 4 0 0 Bで得られる信号を（x2，y2)とする。 結合処理の結果得られる信号を (χ' ，y )とすると、 結合処理は以下の式で表される。
x' = Wxl + (1 - W)x2 (33)
Figure imgf000024_0001
ただし、 Wは重み係数を表し 以下のような関係で与えられる。
W= w(x,y, Sl ,S2 )
W ( )に関しては様々な関数が考えられるが、 例えば、 第 1 4図のような形が考えられる。 これは、 第 1 3図のように色の境界が円で表せるときに極座標表示を用いて 1次元で表し たものである。 ここで、 Arは第 1 3図における Arに対応している。 この処理により、色 の境界において変換結果をなめらかにつなぐことができる。
上記構成により、 圧縮した LUTを用いて色変換を行うことが可能となるため、 保存する ROM容量が少なくなリ低コスト化ができる。 また、 色変換処理において、 平均信号、 基 底信号及び係数信号を変更することができるので、色変換に用いる演算回路が 1つでよく、 低コスト化ができる。
また、 上記実施例における CCDは、 原色系の単版 CCDや、 補色系の単版 CCDや二 板、 三板 CCD等が考えられる。 単版 CCDの場合、 前処理部 1 30には単版三版化の補 間処理が含まれる。
なお、 上記実施例では、 ハードウェアによる処理を前提としていたが、 このような構成 に限定される必要はない。 例えば、 CCD 1 20からの信号を未処理のままの Rawデー タとして、 ISO感度情報や画像サイズなどをヘッダ情報として出力し、 別途ソフトウェア にて処理する構成も可能である。
第 1 5図は、 第 1 2図に示す第 2の実施例について処理手順のフローチャートである。 色変換処理に関しては第 1 ·2図の処理をフロー化している。 ステップ S I 1にて I SO感 度や画像サイズの情報が含まれたヘッダ情報を読み込み、 ステップ S 1 2にて画像を読み 込む。 次に、 ステップ S 1 3の切り換え処理で第 1 2図の切り換え部 200Bに相当する 処理を行い、 色信号をステップ S 1 4の色変換処理 1あるいはステップ S 1 8の色変換処 理 2へ転送する。 S 1 5にて平均信号 1を読み込み、 ステップ S 1 6にて基底信号 1を読 み込み、 ステップ S 1 7にて係数信号 1を読み込み、 ステップ S 14へ転送する。 ステツ プ S 1 4にて画素単位ごとに色変換処理を行う。 この処理は第 1 2図の色変換部 300B の処理に相当する。 ステップ S 1 9にて平均信号 2を読み込み、 ステップ S 20にて基底 信号 2を読み込み、 ステップ S 21にて係数信号 2を読み込み、 ステップ S 1 8へ転送す る。 ステップ S 1 8にて、 画素単位ごとに色変換処理を行う。 この処理は色変換部 400 Bの処理に相当する。ステップ S 22にて第 1 2図の結合部 500に相当する処理を行し、、 ステップ S 23にて第 12図の信号処理部 1 50に相当するエッジ強調ゃガマツトマツビ ング処理等の信号処理を行う。 ステップ S 24にてすべての画素について処理が行われた かを判断し、 行われていない場合、 未処理の別の画素に対し、 ステップ S 1 3から再び処 理が行われる。 すべての画素において処理が行われた場合、 処理を終了する。
以上説明したように、本発明によれば、以下のような顕著な効果を奏することができる。 なお、 これらの効果はあくまでも例であり、 上述実施例を参照すれば、 ここに列挙されて いない効果を得ることもできることは勿論である。
(1 ) LUTを圧縮処理しているため、 データ量が少なくなリ低コスト化できる。
(2) LUTを重み付け主成分分析を用いて圧縮し、 特定色に関して重み付けを行い、 LUTを圧縮処理しているため、 特定色に関する精度が高くなる。
( 3 )圧縮処理後の基底数を変更し、 その基底数を任意に変更することができるように構 成しているため、 必要な基底数だけを転送することができ、 データ量が少なくなリ低コス 卜化できる。
(4) LUTの入力色空間を変換し、 圧縮を行っているため、 圧縮率を高めることがで き、 あるいは色差を考慮した圧縮が行える。
(5)重み付け主成分分析の代わりに 1変数関数群に重み関数をかけ、 そのデータに対し て主成分分析を行っているため、 処理が簡単に行える。
(6) 1変数関数群に対して評価値を算出し、 その評価値を最大化する基底関数を求めて おリ、 評価値に基づいた基底関数を導出することができる。
(7)平均 2乗誤差に重みを加えたものを評価値としているため、 特定色における誤差を 小さくすることができる。
(8)上記特定色を肌色、 緑、 空とし重み付け主成分分析を行っており、 人間の記憶色を 精度良く圧縮できる。
(9)画像中の色情報に対して統計的処理を行い、 最も頻度が高い色を特定色としている ため、 画像全体を精度良く圧縮できる。
(1 0)ある輝度値以下の色における重みを小さくすることにより、 人間にとってあまり 重要でない、暗い色の精度を落とすことによって、相対的に明るい色での精度が高くなる。
(1 1 )圧縮された LUTの情報を用いて色変換を行うため、 保存する ROM容量が小さ くなリ、 低コスト化できる。
(1 2) 2つの変換部から出力された色信号の結合処理を行って 2つの変換部からの変換 結果をなめらかにつなぐことができ、 違和感のない色再現も行える。
以上、 本発明の好適実施例の構成及び動作を詳述した。 しかし、 斯かる実施例は、 本発 明の単なる例示に過ぎず、 何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。 本発 明の要旨を逸脱することなく、 特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、 当業 者には容易に理解できょう。

Claims

1 . Μ種類（Μは 2以上の整数）の入力色信号の各々に対応する色変換処理用の圧縮処理を 行う圧縮装置において、
前記入力色信号に対応する色変換を関数群で表し、 前記関数群の平均値と、 係数が乗算 された基底関数の累積和との加算値と、 前記関数群との差が最小となる前記基底関数を求
主
める主成分分析部と、
前記主成分分析部で得られた係数を格納する格納部と、
前記格納部に格納されている係数を前記主成分分析部に送出して前記主成分分析を実行
車
させる制御部と、
囲
を備えて成ることを特徴とする圧縮装置。
2. 前記制御部による前記係数の前記主成分分析部への送出は、 Ν (0≤Ν≤Μ-2)回行うこと を特徴とする請求項 1に記載の圧縮装置。
3. 前記制御部による前記主成分分析の実行完了後に前記格納部に格納されている係数に 基づいて前記色変換を行うルックァップテーブルが規定されることを特徴とする請求項 1 又は 2に記載の圧縮装置。
4. 前記入力色信号のうち 1 つを除く他の色信号成分を固定し、 1 変数関数群として前記 主成分分析を実行させる変数固定部を有することを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれか に記載の圧縮装置。
5. 前記入力色信号のうち特定の色信号に対して重み付けを行うことを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれかに記載の圧縮装置。
6. 前記特定の色信号の色は、 肌色、 緑色又は空色であることを特徴とする請求項 5に記 載の圧縮装置。
7 . 前記特定の色信号の色は、 画像の統計的処理によって最も頻度が高い色であることを 特徴とする請求項 5に記載の圧縮装置。
8 . ある輝度以下の値をもった色における重みを他よりも小さく設定したことを特徴とす る請求項 5に記載の圧縮装置。
9 . 前記主成分分析部における主成分分析部は、 前記加算値と前記関数群との二乗誤差が 最小となる前記基底関数を求めることを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれかに記載の圧 縮装置。
1 0. 前記主成分分析部における前記基底関数の基底の本数は任意に定められることを特 徴とする請求項 1乃至 9のいずれかに記載の圧縮装置。
1 1 . 前記主成分分析部における前記係数は、 前記 1変数関数群と前記基底関数に基づい て求められることを特徴とする請求項 1乃至 1 0のいずれかに記載の圧縮装置。
1 2 . 前記入力色信号の色空間を他の色空間に変換する変換部を有することを特徴とする 請求項 1乃至 1 1のいずれかに記載の圧縮装置。
1 3 . 前記変数関数群の所定の変数に対して所定の重み関数を乗ずる重み関数乗算部を有 することを特徴とする請求項 1乃至 1 2のいずれかに記載の圧縮装置。
1 4 . 請求項 1乃至 1 3に記載の圧縮装置で得られた入力色信号に対応する色変換に基づ いて出力信号を出力することを特徴とするルックアップテーブル。
1 5 . M種類 (Mは 2以上の整数)の入力色信号の色変換を行う色変換装置において、 前記入力色信号に対応する色変換を関数群で表し、 前記関数群の平均値と、 係数が乗算 された基底関数の累積和との加算値と、 前記関数群との差が最小となる前記基底関数を求 める主成分分析部と、
前記主成分分析部で得られた情報に基づいて前記色変換処理を行う色変換処理部と、 を備えてなることを特徴とする色変換装置。
1 6. M種類（Mは 2以上の整数)の入力色信号の色変換を行う色変換装置において、 前記入力色信号のうち特定の色信号に対して重み付けを行う重み付け部と、
前記特定の色信号に対して重み付けされた入力色信号を関数群で表し、 前記関数群の平 均値と、 係数が乗算された基底関数の累積和との加算値と、 前記関数群との差が最小とな る前記基底関数を求める第 1の主成分分析部と、
前記入力色信号を関数群で表し、 前記関数群の平均値と、 係数が乗算された基底関数の 累積和との加算値と、 前記関数群との差力《最小となる前記基底関数を求める第 2の主成分 分析部と、
前記第 1の主成分分析部で得られた情報に基づいて前記特定の色信号に対する色変換処 理を行う第 1の色変換処理部と、
前記第 2の主成分分析部で得られた情報に基づいて前記特定の色以外の色信号に対する 色変換処理を行う第 2の色変換処理部と、
を備えてなることを特徴とする色変換装置。
1 7 . 前記第 1の色変換処理部と第 2の色変換処理部は、 前記特定の色とそれ以外の色空 間内における境界及びその周辺において前記 2種類の色変換処理部の変換結果を結合する 結合部を有することを特徴とする請求項 1 6に記載の色変換装置。
1 8 . 前記結合部は、 前記 2種類の色変換処理部の変換結果を連続的に結合することを特 徴とする請求項 1 7に記載の色変換装置。
1 9. M種類（Mは 2以上の整数)の入力色信号の各々に対応する色変換処理を行うととも に圧縮処理を行う圧縮方法において、 前記入力色信号に対応する色変換を関数群で表し、 前記関数群の平均値と、 係数が乗算 された基底関数の累積和との加算値と、 前記関数群との差力最小となる前記基底関数を求 める主成分分析を実行し、 前記係数に基づいて前記主成分分析を実行することを特徴とす る圧縮方法。
2 0. 前記係数の前記主成分分析部への送出は、 N (0≤N≤M - 2)回行うことを特徴とする請 求項 1 9に記載の圧縮方法。
2 1 . 前記入力色信号のうち 1 つを除く他の色信号成分を固定し、 1 変数関数群として前 記主成分分析を実行することを特徴とする請求項 1 9又は 2 0に記載の圧縮方法。
2 2. 前記入力色信号のうち特定の色信号に対して重み付けを行うことを特徴とする請求 項 1 9乃至 2 1のいずれかに記載の圧縮方法。
2 3. 前記特定の色信号の色は、 肌色、 緑色又は空色であることを特徴とする請求項 2 2 に記載の圧縮方法。
2 4. 前記特定の色信号の色は、 画像の統計的処理によって最も頻度が高い色であること を特徴とする請求項 2 2に記載の圧縮方法。
2 5. ある輝度以下の値をもった色における重みを他よりも小さく設定したことを特徴と する請求項 2 2に記載の圧縮方法。
2 6. 前記主成分分析は、 前記加算値と前記関数群との二乗誤差が最小となる前記基底関 数を求めることを特徴とする請求項 1 9乃至 2 5のいずれかに記載の圧縮方法。
2 7 . 前記主成分分析における前記基底関数の基底の本数は任意に定められることを特徴 とする請求項 1 9乃至 2 6のいずれかに記載の圧縮方法。
2 8 . 前記主成分分析における前記係数は、 前記 1変数関数群と前記基底関数に基づいて 求められることを特徴とする請求項 1 9乃至 2 7のいずれかに記載の圧縮方法。
2 9 . 前記入力色信号の色空間を他の色空間に変換することを特徴とする請求項 1 9乃至 2 8のいずれかに記載の圧縮方法。
3 0 . 前記変数関数群の所定の変数に対して所定の重み関数を乗ずることを特徴とする請 求項 1 9乃至 2 9のいずれかに記載の圧縮方法。
3 1 . M種類（Mは 2以上の整数)の入力色信号の色変換を行う色変換方法において、 前記入力色信号に対応する色変換を関数群で表し、 前記関数群の平均値と、 係数が乗算 された基底関数の累積和との加算値と、 前記関数群との差が最小となる前記基底関数を求 める主成分分析を実行し、 前記主成分分析で得られた情報に基づいて前記色変換処理を行 うことを特徴とする色変換方法。
3 2 . M種類（Mは 2以上の整数）の入力色信号の色変換を行う色変換方法において、 前記入力色信号のうち特定の色信号に対して重み付けを行い、 前記特定の色信号に対し て重み付けされた入力色信号を関数群で表し、 前記関数群の平均値と、 係数が乗算された 基底関数の累積和との加算値と、 前記関数群との差力最小となる前記基底関数を求める第 1の主成分分析を実行するステップと、
前記入力色信号を関数群で表し、 前記関数群の平均値と、 係数が乗算された基底関数の 累積和との加算値と、 前記関数群との差が最小となる前記基底関数を求める第 2の主成分 分析を実行するステップと、
前記第 1の主成分分析部で得られた情報に基づいて前記特定の色信号に対する色変換処 理を行う第 1の色変換処理を実行するステップと、
前記第 2の主成分分析部で得られた情報に基づいて前記特定の色以外の色信号に対する 色変換処理を行う第 2の色変換処理を実行するステツプと、 を備えてなることを特徴とする色変換方法
3 3 . 前記第 1の色変換処理と第 2の色変換処理は、 前記特定の色とそれ以外の色空間内 における境界及びその周辺において前記 2種類の色変換処理部の変換結果を結合すること を特徴とする請求項 3 2に記載の色変換方法。
3 4. 前記 2種類の色変換処理部の変換結果を連続的に結合することを特徴とする請求項 3 2に記載の色変換方法。
3 5 . 請求項 1 9乃至 3 4のいずれかに記載の色変換方法をコンピュータにより実行させ ることを特徴とするプログラム。
3 6 . 請求項 1 9乃至 3 4のいずれかに記載の色変換方法をコンピュータにより実行させ るプログラムが格納されていることを特徴とする記憶媒体。
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