JP2007019970A - 色補正装置および色補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の１次元ＬＵＴによる色補正は、特定色相の明度のみの色補正はできず色補正の精度が低い。３次元ＬＵＴを用いる方法は特定色相の特定明度の補正ができるが、演算速度は遅くリアルタイム処理には適さない。
【解決手段】入力画像信号を、所定の式を用いて色相Ｈ、明度Ｖおよび彩度Ｃの各変数に変換し、予め作成された色相Ｈ、明度Ｖ、および彩度Ｃのうちの２つの変数を組合せた２次元ＬＵＴ(Look Up Table)を用いて、入力画像信号から変換された色相Ｈ、明度Ｖおよび彩度Ｃの変数を色補正し、色補正後の色相Ｈ’、明度Ｖ’、彩度Ｃ’に対して第二の所定の式を用いて出力画像を生成するため、演算処理速度を落とさずに色補正精度の向上、回路規模を小さくできる。
【選択図】図１

Description

この発明は、カラー画像の色補正をする際に、色補正装置に入力される画像信号を色補正信号に変換し、色補正信号の３つある成分のうち２つの成分を組合せ、色補正量を定めた２次元ＬＵＴ(Look Up Table)を用いて色補正処理を行う色補正方法および色補正装置に関する。

従来の色補正方法および色補正装置には、特開平９-３２６９４１号公報に示されるものがある。特開平９-３２６９４１号公報に提示された色補正装置は、基準色を設定する基準色設定手段と、入力された画像データから前記基準色に対し所定範囲内の色を抽出して、その色の代表色を算出する代表色演算手段と、前記基準色と前記代表色とに基づいて、入力された画像データに施すべき補正条件を設定する条件設定手段と、設定された条件に従った補正を、入力された画像データに対して行う補正手段とを具備することを特徴としている。

その色補正手順は次のとおりである。ＲＧＢ画像データは、１次元ＬＵＴと行列演算を用いてＬ*ａ*ｂ*空間に近似変換される。このＬ*ａ*ｂ*空間に近似変換されたａ*ｂ*が２次元ＬＵＴの参照により直行座標系からＨＣの極座標系へ変換がなされ、Ｌ*ＨＣ空間の画像データに変換され、色補正処理が施される。明度補正処理ではＬ*に対するレンジ補正が行われ、カラーバランス補正処理ではＲＧＢデータを基にした色補正が行われる。色補正後のＬ*ＨＣのうちＨＣデータを２次元ＬＵＴを参照しａ*ｂ*の直交座標系に変換した後、行列演算により出力のＲＧＢ画像データに変換される。２次元ＬＵＴは色補正量は保持せず色空間変換するためだけに使用し、色補正は１次元ＬＵＴを用いて行っている。

また、特開２００４-１１２６９４号公報に示されるものもある。特開平２００４-１１２６９４公報に提示された色補正方法は、色再現領域を部分的に伸長または収縮して色補正を行うことを特徴としている。色補正手段として３次元ＬＵＴを使用しているため、その演算速度は遅くリアルタイム処理には適さない。

特開平９-３２６９４１号公報 特開２００４-１１２６９４号公報

特開平９-３２６９４１号公報に示される従来の色補正は１次元ＬＵＴを用いている。１次元ＬＵＴは、色相Ｈ、明度Ｖ、彩度Ｃを独立に色補正できるが、例えば明度を色補正する場合、色相と彩度に関係なく、全ての色相、全ての彩度に対して明度の色補正がなされる。つまり、空の青色のみ明度を色補正することはできない。従って、特定色相の明度のみを色補正することはできないため、色補正の精度が低いという問題があった。

また、従来例特開２００４-１１２６９４号公報に示されるものは、３次元ＬＵＴを適用して色補正を行っている。３次元ＬＵＴは特定の色相の特定の明度を補正することができるが、色補正しない色領域も３次元ＬＵＴによる大量の補間演算がなされ、その演算速度は遅くリアルタイム処理には適さないという問題があった。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、特定の領域のみ色補正する際に２次元ＬＵＴを用いた簡易な構成で、特定色を自由にかつ精度の高い色補正を実現する実用性の高い色補正方法および色補正装置を得ることを目的とする。

この発明に関る色補正装置は、
入力画像信号を、所定の式を用いて色相Ｈ、明度Ｖおよび彩度Ｃの各変数に変換する第一の画像信号変換手段と、
色相Ｈ、明度Ｖ、および彩度Ｃのうちの２つの変数を組合せた色補正用の２次元ＬＵＴ(Look Up Table)が格納された２次元ＬＵＴ格納手段と
入力画像信号が変換された色相Ｈ、明度Ｖおよび彩度Ｃの変数を２次元ＬＵＴ格納手段の２次元ＬＵＴを基に色補正する色補正手段と、
色補正後の色相Ｈ’、明度Ｖ’、彩度Ｃ’に対して第二の所定の式を用いて出力画像信号を生成する第二の画像信号変換手段とを備えるものである。

また、この発明に関る色補正方法は、
入力画像信号を、所定の式を用いて色相Ｈ、明度Ｖおよび彩度Ｃの各変数に変換する第一の画像信号変換工程と、
色相Ｈ、明度Ｖ、および彩度Ｃのうち２つの変数を組合せた色補正用の２次元ＬＵＴ(Look Up Table)を基に入力画像信号が変換された色相Ｈ、明度Ｖおよび彩度Ｃの何れかを色補正する色補正工程と、
色補正後の色相Ｈ’、明度Ｖ’、彩度Ｃ’に対して第二の所定の式を用いて出力画像を生成する第二の画像信号変換工程とを備えるものである。

この発明に関る色補正方法および色補正装置は、入力画像信号を、所定の式を用いて色相Ｈ、明度Ｖおよび彩度Ｃの各変数に変換し、
予め作成された色相Ｈ、明度Ｖ、および彩度Ｃのうちの２つの変数を組合わせた２次元ＬＵＴ(Look Up Table)を用いて、
入力画像信号から変換された色相Ｈ、明度Ｖおよび彩度Ｃの変数を色補正し、
色補正後の色相Ｈ’、明度Ｖ’、彩度Ｃ’に対して第二の所定の式を用いて出力画像を生成するため、演算処理速度を落とさずに特定色を自由に、かつ精度が向上する色補正を実現でき、さらに回路規模を小さくすることができる。その結果、色補正装置の小型化及び低コスト化を実現できる効果がある。

以下、この発明の実施の形態１について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による色補正装置の構成の一例を示す図である。図１において、第一の画像信号変換手段１１は、入力される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の入力画像信号１を色相Ｈ、明度Ｖ、彩度Ｃをパラメータとする色空間に変換しＨＶＣ変数を出力する。色補正手段１２は、２次元ＬＵＴ格納手段１４に格納された色補正量を保持した２次元ＬＵＴを用いてＨＶＣ変数を補間演算により色補正を行い色補正後のＨ’Ｖ’Ｃ’変数を出力する。第二の画像信号変換手段１３は、入力した色補正後のＨ’Ｖ’Ｃ’変数をＲ’Ｇ’Ｂ’の出力画像信号５に変換して出力する。

次に色補正方法の動作について説明する。第一の画像信号変換手段１１は、第一の画像信号であるＲＧＢ信号を入力し、ＹＣｂＣｒ色空間またはＬ*ａ*ｂ*色空間などの色度座標に変換した後、人間の視覚的特性を有する色相Ｈ、明度Ｖ、彩度ＣのＨＶＣ変数に変換し出力する。ＨＶＣ変数への変換方法は、前記色度座標に変換しないで、第一の画像信号であるＲＧＢ信号から直接変換してもよい。

色補正手段１２は、入力した前記ＨＶＣ変数と、２次元ＬＵＴ格納手段１４に格納され、予め設定されている２次元ＬＵＴまたはユーザにより設定された色補正量から作成された２次元ＬＵＴを用いて、補間演算により色補正後のＨ'Ｖ'Ｃ'を演算し出力する。

第二の画像信号変換手段１３は、前記Ｈ'Ｖ'Ｃ' 変数から前記所定の式の逆変換により出力画像信号５のＲ'Ｇ'Ｂ'信号に変換して出力する。

次に、第一の画像信号変換処理１１の動作について説明する。ＲＧＢ信号からＨＶＣ変数への変換は、公知のＨＳＩ変換式、または三角関数を用いて変換する。ここで、明度Ｖは黒を０、白を入力画像信号１の最大ビット数となるように正規化する。色相Ｈは、６つの代表色をレッドＲ、イエローＹ、グリーンＧ、シアンＣ、ブルーＢ、マゼンタＭとし、代表色相間のレンジが０から入力画像信号１の最大ビット数となるように設定する。また、色相Ｈは、求められる色相Ｈに加えて色相番号を保持する。色相番号はＲ、Ｙ、Ｇ、Ｃ、Ｂ、Ｍの６つの代表色相を用いて表すものとする。色相Ｈを挟む代表色相のうち、色相Ｈの右側にある代表色相を第１の色相とし、左側にある色相を第２の色相とする。そして、これら第１及び第２の色相を色相Ｈの色相番号とする。

次に、色補正手段１２の動作について説明する。図２は、色相と明度を組み合わたときの２次元ＬＵＴの一例である。図２の（ａ）は補正前の２次元ＬＵＴで、ここでは明度をＶ０〜Ｖ５、色相をＨ０〜Ｈ５までの補正したい階調および色相に応じて格子点を作成する。図２の（ｂ）は色補正量を含む２次元ＬＵＴである。例えば、色相がＨ１とＨ２の間で、明度がＶ３とＶ４の間となる図２（ａ）の色Ｐ１は、図２（ｂ）の色Ｐ２に変換される。Ｈ１とＨ２の間の色相の補間は線形補間する。図２に示すＬＵＴを用いるとＨ１とＨ２の間で、Ｖ３とＶ４の間の色のみ明度を低く色補正することができる。１次元ＬＵＴを適用する場合、全色相に対して明度を調整することは可能であるが、２次元ＬＵＴを適用する場合のように、特定色相の特定明度の色のみを色補正することはできない。また、３次元ＬＵＴを用いると色補正の自由度は高くなるが、演算速度が非常にかかるためリアルタイム処理に向かない。

また、色相と彩度を組合わせた２次元ＬＵＴについても同様に、補正前と補正後のＬＵＴを用いて色補正を行う。

２次元ＬＵＴには、補正したい６色相の補正前の色相Ｈおよび色相番号と、補正後の色相Ｈおよび色相番号と、各色相における補正したい６階調の補正前と補正後の階調をそれぞれ記述する。

また、上記色相の補間において、Ｈ２から遠ざかるに連れて補間密度を低くするように非線形補間をしてもよい。さらに、Ｈ０〜Ｈ５、Ｖ０〜Ｖ５までを等間隔に設定してもよく、その場合は、補正後の２次元ＬＵＴの記述のみで、明度および彩度間隔幅を内部で保持する。

図２では、色相６ステップ、明度６ステップの例を示したが、ステップ数は６に限らず、演算速度がリアルタイムに対応できる範囲で大きくしても、また小さくしてもよい。

また、２次元ＬＵＴの組合わせはこの限りではなく、特定明度における特定彩度、または特定彩度における特定明度の補正を行えるように、明度と彩度を組合わせて作成してもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、２次元ＬＵＴを用いて色補正を行うため、演算処理速度を落とさずに色補正精度を向上することができ、回路規模を小さくすることができる。その結果、色補正装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２は、色補正手段１２で、１次元ＬＵＴと２次元ＬＵＴとの組み合わせて色補正する点が実施の形態１と異なる。図３は、実施の形態２における色補正装置の構成の一例を示したものである。画像全体の色を調整するために、色補正手段１２は色相Ｈ、明度Ｖ，彩度Ｃのうちいずれか１つの変数を補正するための１次元ＬＵＴを格納した１次元ＬＵＴ格納手段１５と、残りの２つの変数における２次元ＬＵＴを格納した２次元ＬＵＴ格納手段１４を用いて色補正を行う。色補正を行う順番は、１次元ＬＵＴ補正後に２次元ＬＵＴ補正しても、２次元ＬＵＴ補正後に１次元ＬＵＴ補正を行ってもよい。

以上のように、この実施の形態２によれば、２次元ＬＵＴと１次元ＬＵＴを組合わせＨＶＣ変数の全てに色補正を行うため、補正の精度を向上できる。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３は、入力画像のモード、例えば夜景、人物、スポーツ、又は撮像装置の一機能として彩度アップモードがある場合、その彩度アップモード夫々に適した２次元ＬＵＴを作成できる点が実施の形態１と異なる。
図４は、実施の形態３における色補正装置の構成の一例を示す図である。２次元ＬＵＴ設定手段１６は、２次元ＬＵＴ格納手段１４に予め記憶されている数種類のＬＵＴの中から入力画像のモード信号６に応じたＬＵＴを選択し、２次元ＬＵＴ設定手段１６内のレジスタに設定し、色補正手段１２の参照に供する

次に、２次元ＬＵＴ設定手段１６の動作について説明する。例えば、デジタルカメラや携帯電話などの撮像装置の機能として、彩度アップモードというものがある場合、２次元ＬＵＴ格納手段１４に予め記憶されている複数のＬＵＴの中からユーザが設定した彩度アップモード用のＬＵＴを選択し、２次元ＬＵＴ設定手段１６内のレジスタに設定する。色補正手段１２が２次元ＬＵＴ設定手段１６内のこの彩度アップモード用のＬＵＴを基に色補正を施すことにより彩度アップした画像が作成される。このとき、彩度アップモードは、撮影中に撮像装置が自動的にモード信号６を２次元ＬＵＴ設定手段１６に送信するようにしてもよい。また、設定モードは、彩度アップに限らず、夜景や霧雨時の風景、人物、スポーツなどの様々なモードに対応できるものとする。

以上のように、この実施の形態３によれば、予め記憶されている複数の２次元ＬＵＴから、入力画像のモードに応じた２次元ＬＵＴを選択し、２次元ＬＵＴ設定手段に設定するため、ユーザが好みの色に色補正したり、撮影の状況に応じた色補正が簡単にできる効果がある。

実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４は、色補正手段１２で、特定明度の特定色相のみを補正できる点が実施の形態１と異なる。図５にこの実施の形態４における２次元ＬＵＴの構成図を示す。この図は図２と同様に、色相と明度の組合わせによる２次元ＬＵＴの例を示す。２次元ＬＵＴには、補正前と補正後の、色相、色相番号、明度の他に、明度階調に応じた色相の補正量の記述を追加する。この記述に基づき実施の形態１と同様に格子点の補間を行う。補間は、線形でも非線形でもよい。また、ここでは色相と明度の組合わせについて説明したが、色相と彩度の組合わせの場合も同様に、彩度の階調に応じた色相の補正量の記述を追加し、補間を行う。

以上のように、この実施の形態４によれば、明度階調また彩度の階調に応じた色相の補正量を２次元ＬＴＵに記述すれば、特定明度の特定色相の色、または特定彩度の特定色相の色を補正できる。

以上のように、この実施の形態４によれば、色相Ｈ、明度Ｖおよび彩度Ｃのうち少なくとも２つの変数を組合わせた２次元ＬＵＴが、前記２つの変数のうちどちらか一方を基準として残りの変数を色補正する機能を備えるため、特定明度の特定色相の色、または特定彩度の特定色相の色を補正できる効果がある。

実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５について説明する。実施の形態５は、第二の画像信号変換手段１３の後に色域圧縮手段１７を施す点が、実施の形態１と異なる。図６は、実施の形態５の色補正装置の構成の一例を示したものである。この実施の形態は色域圧縮手段１７により第二の画像信号変換手段１３が出力用の画像信号（第二の画像信号）に変換した色のうち、基準の色再現域の外側となる色を色再現域内の色に変換する処理を行う。

次に色域圧縮手段１７の動作について説明する。色補正手段１２で演算、色補正された色相Ｈ’、明度Ｖ’、彩度Ｃ’から第二の画像信号変換手段１３が第二の画像信号変換処理を施し、Ｒ’Ｇ’Ｂ’の画像信号を得る。ここでＲ’Ｇ’Ｂ’の画像信号のうちいずれか第二の画像信号のビット最大値または負の値をもつ色のみをＬＵＴを用いて色域圧縮する。Ｒ’Ｇ’Ｂ’ の画像信号のうちの最大値と第二の画像信号のビット最大値との差分、または、Ｒ’Ｇ’Ｂ’ の画像信号のうちの最小値と０との差分のうち大きい方を基準としてＬＵＴを参照し圧縮する比率を求める。この圧縮比率をＲ’Ｇ’Ｂ’ の画像信号に乗算してＲ’’Ｇ’’Ｂ’’ の画像信号とし、色域圧縮後の色として出力する。

前記基準の色再現域とは、出力画像信号５における色再現域、またはｓＲＧＢなどの標準色空間でもよい。

以上のように、この実施の形態５によれば、前記色補正後の色のうち、所定の色再現域の外側となる色がある場合に、色再現域内に色域圧縮処理を施す色域圧縮手段を備えるため、色の階調性を保持でき、高彩度、高明度、低明度側の再現性を向上する効果がある。

実施の形態６．
以下、この発明の実施の形態６について説明する。実施の形態６は、色補正手段１２の色補正処理の後に色域圧縮手段１７による色域圧縮処理を施す点が、実施の形態５と異なる。図７は、実施の形態６の色補正装置の構成の一例を示したものである。色域圧縮手段１７は色補正手段１２で色補正した色のうち、基準の色再現域の外側となる色を色再現域内の色に変換処理する手段である。

次に色域圧縮手段１７の動作について説明する。色補正手段１２で演算され、色補正された、明度Ｖ’、彩度Ｃ’のうちいずれかが、第二の画像信号のビット最大値または、明度Ｖ’、彩度Ｃ’の取りうる最大の値より大きいか、負の値をもつ色のみをＬＵＴを用いて色域圧縮する。明度Ｖ’、彩度Ｃ’のうちの最大値と、第二の画像信号のビット最大値または明度Ｖ’、彩度Ｃ’の取りうる最大の値との差分、または明度Ｖ’、彩度Ｃ’のうちの最小値と０との差分のうち大きい方を基準としてＬＵＴを参照し圧縮する比率を求める。この圧縮比率を明度Ｖ’、彩度Ｃ’に乗算して明度Ｖ’’、彩度Ｃ’’とし、色域圧縮後の色として出力する。色域圧縮方法はこの限りではなく、他の色域圧縮方法と組合せてもよい。

以上のように、この実施の形態６によれば、前記色補正後の色のうち、所定の色再現域の外側となる色がある場合に、色再現域内に色域圧縮処理を施す色域圧縮手段を備えるため、色の階調性を保持でき、高彩度、高明度、低明度側の再現性を向上する効果がある。

この発明は、カラー画像の色調整をその機能の一部として含むデジタルカラー複写機、プリンタ、カラーデイスプレイ等、特に携帯電話機やＤＳＣ(Digital Steal Camera)等小型機器の色調整機能への適用に好適である。

この発明の実施の形態１による色補正装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１による２次元ＬＵＴの構成図である。 この発明の実施の形態２による色補正装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態３による色補正装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態４による２次元ＬＵＴの構成図である。 この発明の実施の形態５による色補正装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態６による色補正装置の構成を示す図である。

符号の説明

１１；第一の画像信号変換手段、１２；色補正手段、１３；第二の画像信号変換手段、 １４；２次元ＬＵＴ格納手段、１５；１次元ＬＵＴ格納手段、１６；２次元ＬＵＴ設定手段、１７；色域圧縮手段。

Claims (6)

1. 入力画像信号を、所定の式を用いて色相Ｈ、明度Ｖおよび彩度Ｃの各変数に変換する第一の画像信号変換手段と、
   色相Ｈ、明度Ｖ、および彩度Ｃのうちの２つの変数を組合せた色補正用の２次元ＬＵＴ(Look Up Table)が格納された２次元ＬＵＴ格納手段と
   入力画像信号が変換された色相Ｈ、明度Ｖおよび彩度Ｃの変数を２次元ＬＵＴ格納手段の２次元ＬＵＴを基に色補正する色補正手段と、
   色補正後の色相Ｈ’、明度Ｖ’、彩度Ｃ’に対して第二の所定の式を用いて出力画像信号を生成する第二の画像信号変換手段とを備えたことを特徴とする色補正装置。
2. 前記色補正手段は色相Ｈ、明度Ｖ，彩度Ｃのうちいずれか１つの変数を補正するための１次元ＬＵＴを基にする色補正と他の２つの変数を補正するための２次元ＬＵＴを基にする色補正とを組み合わせて色補正することを特徴とする請求項１記載の色補正装置。
3. 前記２次元ＬＵＴ格納手段に予め記憶されている複数の２次元ＬＵＴから、入力画像信号モードに応じた２次元ＬＵＴを選択し設定する２次元ＬＵＴ設定手段を備え、色補正手段は２次元ＬＵＴ設定手段で選択された２次元ＬＵＴを基に色補正することを特徴とする請求項１または請求項２記載の色補正装置。
4. 前記色相Ｈ、明度Ｖおよび彩度Ｃのうち少なくとも２つの変数を組合せた２次元ＬＵＴが、前記２つの変数のうちどちらか一方を基準として他の変数を色補正するテーブルとされた請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の色補正装置。
5. 前記色補正手段による色補正の結果、所定の色再現域の外側となる色がある場合に、その色を色再現域内に変換する色域圧縮手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の色補正装置。
6. 入力画像信号を、所定の式を用いて色相Ｈ、明度Ｖおよび彩度Ｃの各変数に変換する第一の画像信号変換工程と、
   色相Ｈ、明度Ｖ、および彩度Ｃのうち２つの変数を組合せた色補正用の２次元ＬＵＴ(Look Up Table)を基に入力画像信号が変換された色相Ｈ、明度Ｖおよび彩度Ｃの何れかを色補正する色補正工程と、
   色補正後の色相Ｈ’、明度Ｖ’、彩度Ｃ’に対して第二の所定の式を用いて出力画像を生成する第二の画像信号変換工程とを備えたことを特徴とする色補正方法。

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