JP2007251709A - 色補正方法、色補正装置、及び色補正プログラム - Google Patents

色補正方法、色補正装置、及び色補正プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】メモリ容量の増大を防ぐとともに、細かな間隔の色テーブルにより色補正処理を実現できる色補正方法、色補正装置、及び色補正プログラムを提供すること。
【解決手段】輝度色差系の信号(YCC信号)に対してマトリックス変換部10によりマトリックス変換を行い、表示信号系の信号(RGB信号)に変換する。RGB色調整LUT20には、表示信号系の信号に対する調整量が記憶される。補間演算部20は、このRGB色調整LUT20を参照して補間演算を行い、色補正された補正後RGB信号を出力する。
【選択図】図1

Description

本発明は、LUTを参照することで画像信号に対して色補正を行う色補正方法、色補正装置、及び色補正プログラムに関する。詳しくは、LUTが記憶されたメモリの容量増大を回避しつつ、LUTの色間隔を細かくするようにした色補正方法等に関する。
従来から、TV映像信号やデジタルカメラの画像信号等に対して、色補正を行うことで、例えば画像の色をきれいに表示させる技術がある。
この種の従来技術としては、例えば、行列演算を用いて色補正を行うもの(例えば、以下の特許文献1)や、RGB信号の最大値、中央値、最小値から、明度、彩度、色相を調整するようにしたもの(例えば、以下の特許文献2)が開示されている。
また、3次元の色テーブルを利用して色補正を行うものもある。3次元の色テーブルによる色補正は色再現性が高いことが指摘され(例えば、以下の特許文献1の従来技術参照)、表示された画像の画質が良く、また種々の色を独立に調整できる利点がある。
一般に、3次元の色テーブルには、輝度色差系の画像信号(YUV、YCC、YCbCr、L*a*bなど)の各成分の調整値が記憶されるが、メモリ容量を考慮して、離散的に値が記憶される。そして、離散的な値から補間演算を行うことで、補正された画像信号を生成する。補間演算としては、以下に示す特許文献3が知られている。
しかし、補間には誤差が伴うため、画質を維持するにはある程度の細かい間隔で色テーブルを構成する必要がある。一方でメモリ容量の増大を防ぐことも要求される。
そこで、従来では、L*a*b空間を明度L*軸周りに45°回転させた色空間を使用し、更に、その座標の間隔を非等間隔(非線形変換)にして、メモリ容量の増大を防ぐとともに色間隔を細かくした技術も開示されている(例えば、以下の特許文献4)。
特許第3611490号公報、特に図5や式(1) 特開2003−163814号公報、特に図6 特許第3664364号公報 特開2003−219194号公報
しかしながら、特許文献4では、回転させた色空間を用いても、実際には利用されない空間上の値があるため、メモリの利用効率は必ずしも高いものとは言えない。従って、特許文献4では、必ずしもメモリ容量の増大を防ぐことはできなかった。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、メモリ容量の増大を防ぐとともに、細かな間隔の色テーブルにより色補正処理を実現できる色補正方法、色補正装置、及び色補正プログラムを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、輝度色差系で表わされた色信号に対して補正処理を行う色補正方法において、前記輝度色差系で表わされた色信号をマトリックス変換により、表示機器の信号系である表示信号系の色信号に変換する変換工程と、前記表示信号系の色信号に対して、前記表示信号系で示されたテーブルを参照して補間演算により色変換を行う補間演算工程とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記色補正方法において、前記テーブルには色に対する調整量が記憶されることを特徴とする。
更に、本発明は、前記色補正方法において、前記変換工程による前記マトリックス変換後の前記色信号に対して色域超過量を圧縮する色域圧縮工程と、前記補間演算工程による前記色変換後の前記色信号に対して前記色域超過量の補償を行う色域超過量補償工程とを更に備え、前記補間演算工程は、前記色域圧縮工程により圧縮された前記色信号に対して前記補間演算を行うことを特徴とする。
更に、本発明は、前記色補正方法において、前記色域圧縮工程は前記色域超過量を前記マトリックス変換後の色信号から減算することで前記圧縮を行い、前記色域超過量補償工程では前記色域超過量を前記色変換後の色信号に加算することで前記補償を行うことを特徴とする。
更に、本発明は、前記色補正方法において、前記変換工程では、前記マトリックス変換により、前記輝度色差系の色信号に対してダイナミックレンジの変換を行うことを特徴とする。
更に、本発明は、前記色補正方法において、前記テーブルには補正前後の差分値が記憶され、前記補間演算工程により補間された前記差分値と、前記補間演算前の前記表示信号系の色信号とを加算する加算工程を更に備えることを特徴とする。
更に、本発明は、前記色補正方法において、前記輝度色差系で表わされた色信号に対して、階調補正により前記色信号の輝度又は色差の階調値を補正する階調補正工程を更に備え、前記変換工程は、前記階調補正工程により補正された前記色信号に対して前記マトリックス変換を行うことを特徴とする。
また、上記目的を達成するために本発明は、輝度色差系で表わされた色信号に対して補正処理を行う色補正装置において、前記輝度色差系で表わされた色信号をマトリックス変換により、表示機器の信号系である表示信号系の色信号に変換する変換部と、前記表示信号系の色信号に対して、前記表示信号系で示されたテーブルを参照して補間演算により色変換を行う補間演算部と、を備えることを特徴とする。
更に、上記目的を達成するために本発明は、輝度色差系で表わされた色信号に対して補正処理を行う色補正プログラムにおいて、前記輝度色差系で表わされた色信号をマトリックス変換により、表示機器の信号系である表示信号系の色信号に変換する変換処理と、前記表示信号系の色信号に対して、前記表示信号系で示されたテーブルを参照して補間演算により色変換を行う補間演算処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明によれは、メモリ容量の増大を防ぐとともに、細かな間隔の色テーブルにより色補正処理を実現できる色補正方法、色補正装置、及び色補正プログラムを提供することができる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図1(A)は、色補正装置1の構成例を示す図である。色補正装置1は、マトリックス変換部10と、RGB色調整LUT(Look Up Table)20と、補間演算部30とを備える。
マトリックス変換部10は、入力された輝度色差系の画像信号を、表示部の信号系である表示信号系の画像信号に変換する。本実施例では、輝度色差系の画像信号をYCC(輝度信号(Y)と、2つの色差信号(C))信号)、表示信号系の画像信号をRGB(Red、Green、Blue)信号とする。夫々、8ビット、256階調の信号とする。
尚、マトリックス変換部10は、実際には3行3列(3×3)の行列式を用いて演算することで、RGB信号に変換する。
RGB色調整LUT20には、RGB信号に対する調整後の階調値が記憶される。このLUT20に記憶された階調値の例を図2(A)に示す。同図に示すように、RGB色調整LUT20に記憶される値は、色調整後のRGB(3次元)の各値である。例えば、表示される画像を健康的な肌色に調整したい等の要求に応えられるように各値が記憶される。予め調整したい調整量をRGB毎に登録すればよい。尚、RGB色調整LUT20は、メモリ容量を考慮して離散的な値が記憶される。
補間演算部30は、RGB色調整LUT20から読み出した各調整後の値から補間演算を行う。補間演算後のRGB信号は、補正後RGB信号として、表示部等に出力される。
図1(B)は、他の色補正装置1の構成例を示す図である。この色補正装置1は、図1(A)の色補正装置1と比較して、マトリックス変換部11の構成が異なり、更に、超過量補償部40を備える。RGB色調整LUT20と補間演算部30は、図1(A)の色補正装置1と同一である。
図3(A)は、マトリックス変換部11の構成例を示す図である。マトリックス変換部11は、階調補正部110と、マトリックス処理部111と、クリップ処理部112とを備える。
階調補正部110は、YCC信号に対し補正演算を行う。この補正演算により、鮮やかな色を再現し、明度を多少明るくすることができる。階調補正部110での具体的な処理は後述する。
マトリックス処理部111は、図1(A)のマトリックス変換部10と同一の構成で同一の処理を行う。補正後のYCC信号が入力され、行列演算を行うことで、表示系のRGB信号に変換する。
クリップ処理部112は、変換されたRGB信号に対して、クリップ処理を行う。クリップ処理とは、階調補正部110での補正演算(やマトリックス処理部111でのマトリックス変換による演算)により、RGB信号の各階調値に対してオーバーフローやアンダーフローが発生した場合に、オーバーフロー分の値やアンダーフロー分の値を減算して、オーバーフロー等を抑えるようにする処理である。このオーバーフロー分等の値は色域超過量として、クリップ処理部112から超過量補償部40に出力される。
図1(B)に戻り、超過量補償部40は、補間演算後の色調整済みRGB信号と、色域超過量とが入力され、色調整済みRGB信号に色域超過量を加算する処理を行う。超過量補償部40は、加算後のRGB信号を色域超過補償済み補正後RGB信号として、表示部等に出力する。
図1(B)に示す色補正装置1では、マトリックス変換部11(クリップ処理部112)により色域超過分を圧縮し、超過量補償部40によりその色域超過分の補償を行っている。
図3(B)は、他の色補正装置1の構成例である。図1(A)の色補正装置1と比較して、RGB信号に対する色調整用のLUTとして、RGB色調整差分LUT21を用い、更に加算部50を備えている点が異なる。
図2(B)は、このRGB色調整差分LUT21に記憶される値の例を示す図である。RGB色調整LUT20では、RGBの各色に対する処理結果そのものが記憶されていたが(同図(A)参照)、RGB色調整差分LUT21では、差分値そのものが記憶される。
補間演算部30では、差分値に対して補間演算を行い、色調整済差分RGB信号を出力する。加算部50は、色調整済RGB差分信号と、補間演算前のRGB信号とを加算する。加算部50は、加算された補正後RGB信号を出力する。
図4は、上述した色補正装置1で実行される処理の動作を示すフローチャートの例である。
処理が開始されると(S10)、YCC信号に対して階調補正を行う(S11)。階調補正部110(図3(A)参照)で実行される処理である。図1(A)等で示される色補正装置1では実行されない。
入力されたYCC信号の例として、YUV信号(Y)としたとき、階調補正部110は、以下に示す数式を用いて演算する。
=1.1*U ・・・式(1)
=1.1*V ・・・式(2)
この式(1)、(2)により、彩度の強調が可能で、色を鮮やかに再現することができる。また、輝度信号Yに対して、
=255*(Y/255)0.9 …式(3)
を、演算することで、明度を多少明るくすることができる。
次いで、YCC信号(YUV信号)を表示系のRGB信号に変換する(S12)。マトリックス変換部10、11で行われる処理である。具体的には、
=1.000Y +1.402V …式(4)
=1.000Y−0.344U−0.714V …式(5)
=1.000Y+1.772U …式(6)
を、演算する。輝度色差系のYCC信号(YUV信号)に対して、ダイナミックレンジを変更(引き伸ばし)する場合には、
=1.164(Y−16) +1.596V …式(7)
=1.164(Y−16)−0.391U−0.813V …式(8)
=1.164(Y−16)+2.018U …式(9)
を、演算する。本実施例によるマトリックス変換には、上述の式(4)乃至式(6)のみならず、Yに対する減算処理((Y―16)の処理)を行う上述の式(7)乃至(9)も含む。
次いで、オーバーフロー分、アンダーフロー分をクリップし(S13)、その値を保存する(S14)。クリップ処理部112で実行される処理である。具体的には、以下の処理を実行する。

if R>255 then R=255、R=R−255
else if R<0 then R=0、R=R
else R=R、R=0

if G>255 then G=255、G=G−255
else if G<0 then G=0、G=G
else G=G、G=0

if B>255 then B=255、B=B−255
else if B<0 then B=0、B=B
else B=B、B=0
この処理により得られるクリップ値(R、G、B)は、色域超過量として出力される。
次いで、3次元LUT20、21による補間演算(色変換)を行う(S15)。補間演算部30は、RGB色調整LUT20(又は、RGB色調整差分LUT21)から、RGB信号の各階調値に対応する階調値(又は、差分値)を読み出し、補間演算を行う。補間演算は、公知の「3次元補間」や「プリズム補間」、「ピラミッド補間」等の処理を行えばよい。或いは、上述の特許第3664364号公報に開示された補間演算を用いてもよい。補間演算後のRGB信号を(R、G、B)とする。
次いで、補正前RGB値に色変換結果を加算する(S16)。この処理は、加算部50(図3(B)参照)で実行される処理である。RGB色調整差分LUT21には、差分値が記憶されるため(図2(B)参照)、補正前のRGB信号に、補間後の差分値を加算する必要があるからである。
具体的には、以下の演算を実行する。
=R+R …式(10)
=G+G …式(11)
=B+B …式(12)
次いで、クリップ補償、即ち、オーバーフロー値やアンダーフロー値の加算処理を行う(S17)。超過量補償部40(図1(B)参照)で実行される処理である。具体的には、以下の演算を実行する。
=R+R …式(13)
=G+G …式(14)
=B+B …式(15)
以上により、YUV信号(Y、U、V)から、色補正された補正後RGB信号((R、G、B)又は、(R、G、B))、又は、色域超過補償済補正後RGB信号(R、G、B)を得る。
本実施例では、上述したように、色補正用(色調整用)のLUT20、21に表示系のRGB信号(調整量)が記憶される。
図5は、輝度色差系のYUV信号と表示系のRGB信号の存在範囲の例を示す図である。この図に示すように、一般にRGB信号の存在範囲は、YUV信号の存在範囲より狭い。輝度色差系の信号により色補正用のLUTを構成しても、実際には表示に利用されない値(領域A)があり、従って、輝度色差系で構成されたLUTでは、その利用効率は十分とはいえない。しかし、上述した例で説明したように、本実施例では、色補正用のLUT20、21を表示系のRGB信号により構成している。従って、本実施例によるLUT20、21の利用効率は約「100%」といえる。
また、表示に使用されない領域(領域A)の値がLUT20、21には記憶されないため、無駄な格子点の位置にある調整量が記憶されず、従って、メモリ容量の削減を図ることができる。
更に、LUT20、21には離散的な調整量が記憶される。このとき、輝度色差系のYUV信号によるLUTと、本実施例によるLUT20、21とでは、同じ数の調整量を記憶しても、色間隔を細かくすることができる。
図5に示すように、LUTに記憶する値の位置を格子点で示すと、YUV信号とRGB信号とで、同じ数の格子点によるLUTを構成しても、RGB信号の範囲の方がYUV信号の範囲よりも、各格子点の間隔が狭い。よって色間隔を細かくでき、表示系の色の再現を細かく調整できる。
更に、図1(B)で説明したように、クリップ補償を行っているため、入力されたYCC信号の階調変化を忠実に表示することができ、表示画像の質感を補償することができる。従って、入力画像に対して、高精度の表示画像を得ることができる。
更に、図2(B)で説明したように、色補正用のLUT21には、差分値の調整量が記憶されるため、処理結果そのものを記憶する場合と比較して、テーブルサイズの削減を図ることができる。色調整する場合に、肌色から青色といった急激に変化させる調整は行われることが少ないため、差分値そのものの取り得る値の範囲も小さい。従って、メモリ容量の増大を防ぐことができる。
上述した例では、輝度色差系の信号として、YCC信号やYUV信号の例で説明した。勿論、Lab信号等、他の輝度色差系の信号でも本実施例は実施可能であり、同様の作用効果を奏する。
また、表示系の信号として、RGB信号の例で説明したが、表示部に表示される表示系の信号であれば、どのような信号でも本実施例は実施可能で、同様の作用効果を奏する。
更に、上述した例では、YCC信号とRGB信号は8ビット、256階調として説明した。勿論、9ビット以上、7ビット以下の階調の信号でも実施可能であり、上述した例と同様の作用効果を奏する。
尚、本色補正装置1は、パーソナルコンピュータやTV、VTR(Video Tape Recorder)、DVD(Digital Video Disk)装置などの情報機器や、携帯電話やPDA(Personal Digital Assistance)等の情報携帯端末にも利用可能である。
以上まとめると付記のようになる。
(付記1)
輝度色差系で表わされた色信号に対して補正処理を行う色補正方法において、
前記輝度色差系で表わされた色信号をマトリックス変換により、表示機器の信号系である表示信号系の色信号に変換する変換工程と、
前記表示信号系の色信号に対して、前記表示信号系で示されたテーブルを参照して補間演算により色変換を行う補間演算工程と、
を備えることを特徴とする色補正方法。
(付記2)
前記テーブルには色に対する調整量が記憶されることを特徴とする付記1記載の色補正方法。
(付記3)
更に、前記変換工程による前記マトリックス変換後の前記色信号に対して色域超過量を圧縮する色域圧縮工程と、
前記補間演算工程による前記色変換後の前記色信号に対して前記色域超過量の補償を行う色域超過量補償工程とを備え、
前記補間演算工程は、前記色域圧縮工程により圧縮された前記色信号に対して前記補間演算を行うことを特徴とする付記1記載の色補正方法。
(付記4)
前記色域圧縮工程は前記色域超過量を前記マトリックス変換後の色信号から減算することで前記圧縮を行い、前記色域超過量補償工程では前記色域超過量を前記色変換後の色信号に加算することで前記補償を行うことを特徴とする付記3記載の色補正方法。
(付記5)
前記変換工程では、前記マトリックス変換により、前記輝度色差系の色信号に対してダイナミックレンジの変換を行うことを特徴とする付記1記載の色補正方法。
(付記6)
前記テーブルには補正前後の差分値が記憶され、
更に、前記補間演算工程により補間された前記差分値と前記補間演算前の前記表示信号系の色信号とを加算する加算工程を備えることを特徴とする付記1記載の色補正方法。
(付記7)
更に、前記輝度色差系で表わされた色信号に対して、階調補正により前記色信号の輝度又は色差の階調値を補正する階調補正工程を備え、
前記変換工程は、前記階調補正工程により補正された前記色信号に対して前記マトリックス変換を行うことを特徴とする付記1記載の色補正方法。
(付記8)
輝度色差系で表わされた色信号に対して補正処理を行う色補正装置において、
前記輝度色差系で表わされた色信号をマトリックス変換により、表示機器の信号系である表示信号系の色信号に変換する変換部と、
前記表示信号系の色信号に対して、前記表示信号系で示されたテーブルを参照して補間演算により色変換を行う補間演算部と、
を備えることを特徴とする色補正装置。
(付記9)
輝度色差系で表わされた色信号に対して補正処理を行う色補正プログラムにおいて、
前記輝度色差系で表わされた色信号をマトリックス変換により、表示機器の信号系である表示信号系の色信号に変換する変換処理と、
前記表示信号系の色信号に対して、前記表示信号系で示されたテーブルを参照して補間演算により色変換を行う補間演算処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする色補正プログラム。
図1(A)及び同図(B)共に色補正装置の構成例を示す図である。 色調整用LUTに記憶される値の例を示す図である。 図3(A)はマトリックス変換部の構成例、図3(B)は色補正装置の構成例を示す図である。 処理の動作を示すフローチャートの例である。 YUV信号とRGB信号の存在範囲の例を示す図である。
符号の説明
1 色補正装置
10、11 マトリックス変換部
20 RGB色調整LUT
21 RGB色調整差分LUT
30 補間演算部
40 超過量補償部
50 加算部
110 階調補正部
111 マトリックス処理部
112 クリップ処理部

Claims (8)

  1. 輝度色差系で表わされた色信号に対して補正処理を行う色補正方法において、
    前記輝度色差系で表わされた色信号をマトリックス変換により、表示機器の信号系である表示信号系の色信号に変換する変換工程と、
    前記表示信号系の色信号に対して、前記表示信号系で示されたテーブルを参照して補間演算により色変換を行う補間演算工程と、
    を備えることを特徴とする色補正方法。
  2. 前記テーブルには色に対する調整量が記憶されることを特徴とする請求項1記載の色補正方法。
  3. 更に、前記変換工程による前記マトリックス変換後の前記色信号に対して色域超過量を圧縮する色域圧縮工程と、
    前記補間演算工程による前記色変換後の前記色信号に対して前記色域超過量の補償を行う色域超過量補償工程とを備え、
    前記補間演算工程は、前記色域圧縮工程により圧縮された前記色信号に対して前記補間演算を行うことを特徴とする請求項1記載の色補正方法。
  4. 前記変換工程では、前記マトリックス変換により、前記輝度色差系の色信号に対してダイナミックレンジの変換を行うことを特徴とする請求項1記載の色補正方法。
  5. 前記テーブルには補正前後の差分値が記憶され、
    更に、前記補間演算工程により補間された前記差分値と前記補間演算前の前記表示信号系の色信号とを加算する加算工程を備えることを特徴とする請求項1記載の色補正方法。
  6. 更に、前記輝度色差系で表わされた色信号に対して、階調補正により前記色信号の輝度又は色差の階調値を補正する階調補正工程を備え、
    前記変換工程は、前記階調補正工程により補正された前記色信号に対して前記マトリックス変換を行うことを特徴とする請求項1記載の色補正方法。
  7. 輝度色差系で表わされた色信号に対して補正処理を行う色補正装置において、
    前記輝度色差系で表わされた色信号をマトリックス変換により、表示機器の信号系である表示信号系の色信号に変換する変換部と、
    前記表示信号系の色信号に対して、前記表示信号系で示されたテーブルを参照して補間演算により色変換を行う補間演算部と、
    を備えることを特徴とする色補正装置。
  8. 輝度色差系で表わされた色信号に対して補正処理を行う色補正プログラムにおいて、
    前記輝度色差系で表わされた色信号をマトリックス変換により、表示機器の信号系である表示信号系の色信号に変換する変換処理と、
    前記表示信号系の色信号に対して、前記表示信号系で示されたテーブルを参照して補間演算により色変換を行う補間演算処理と、
    をコンピュータに実行させることを特徴とする色補正プログラム。
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