JP2009260542A - 色補正装置及び色補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特定の色に対して忠実に色の再現をするよりも記憶色に近づけ、他の色には影響を与えない画像処理を行う色補正装置及び色補正方法を提供する。
【解決手段】入力される映像データを、特定の色領域を検出するために複数種類の表色系に変換する色空間変換部１と、色空間変換部１の出力を基に特定色の検出を行う特定色範囲検出部２と、特定色範囲検出部２で検出された領域に対して平均輝度のレベルを検出する平均輝度レベル検出部３と、特定色範囲検出部２で検出された領域に対し、平均輝度レベル検出部３によって検出された平均輝度レベルに応じて色の調整を行い、補正画像を出力する色補正部４を備える色補正装置。特定色範囲検出部２は、色空間変換部１のＨＳＶ変換部でＨＳＶデータに変換された入力映像データを、あらかじめ設定された特定色データと比較し、比較データの周辺色を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、色補正装置及び色補正方法に関し、特に、より良好な画像を提供する画像処理に関する。

デジタルカメラやビデオカメラで記録された人物画などの画像データをＴＶモニターやプリンター等で確認した場合、たとえば空や海の青、夕日や果物の赤、草木の緑、人物の肌色が思っていた色ではない場合が多い。これはいわゆる記憶色（個人がイメージにより好ましいと記憶する色）ではないためである。

色を修正するため、従来、画像処理を行う色補正装置が使用される。この色補正装置の１つとして、色座標値に対応して予め設定した座標移動量に基づいて、入力した画像データの色座標値を移動させるための第１の座標移動量を算出する第１座標移動量算出部と、予め定められた色領域から色領域外に向けて減少する重み関数に基づいて、色座標値に応じて色重みを算出する色重み算出部と、第１の座標移動量に色重みを乗じて第２の座標移動量を算出する第２座標移動量算出部と、第２の座標移動量に基づいて色座標値を移動させる座標移動部とを備えた色補正装置が特許文献１に開示されている。更に、画像データをフレーム単位またはフィールド単位で記憶する画像メモリーと、画像メモリーに記憶された画像データから所定の条件の色成分を検出する色成分検出部と、検出した色成分のうち、色相成分のヒストグラムを作成し、ヒストグラムの分布に基づいてオフセット値を算出するオフセット算出部と、算出されたオフセット値を記憶部に設定する設定部とを備えた構成にすることで所定の彩度領域内で、かつ所定の明度領域内にある色成分を検出でき、より特定の色に近い色成分のみを検出できる。これらにより画像の色をより好ましく補正するための色補正装置が提案されている。

特許文献１では、色の補正はＨＳＶ表色系で行っているため、輝度データも変化している。このことにより輝度階調のバランスが崩れた画像になる場合がある。また最低フィールドメモリーが必要であり、コスト的にも不利である。
特開２００７−４２０３３号公報

本発明は、従来技術の問題を解決するものであり、特定の色に対して忠実に色の再現をするよりも記憶色に近づけ、他の色には影響を与えない画像処理を行う色補正処置及び色補正方法を提供することを目的とする。

本発明は、入力される画像データに対して複数の表色系に変換する手段と、前記表色変換手段の一例としてＨＳＶ表色系によって変換されたデータに対して特定の色を検出する特定色検出手段と、検出された色に対して記憶色に近づけるために別の表色系、例えばＹＣｂＣｒ表色系に変換された特定色データに対して補正する手段と、前記補正手段にて補正された特定色データに対して画像全体の輝度レベルに応じて補正量を変化させる手段を有する。

すなわち、本発明は、入力される映像データを、特定の色領域を検出するために複数種類の表色系に変換する色空間変換部と、前記色空間変換部の出力を基に特定色の検出を行う特定色範囲検出部と、前記特定色範囲検出部で検出された領域に対して平均輝度のレベルを検出する平均輝度レベル検出部と、前記特定色範囲検出部で検出された領域に対し、前記平均輝度レベル検出部によって検出された平均輝度レベルに応じて色の調整を行い、補正画像を出力する色補正部を備える色補正装置である。

また、本発明は、前記特定色範囲検出部は、前記色空間変換部のＨＳＶ変換部でＨＳＶ表色データに変換された入力映像データを、あらかじめ設定された特定色データと比較し、比較データの周辺色を検出する色補正装置である。

そして、本発明は、前記輝度レベル検出部は、前記特定色範囲検出部で検出された色範囲の輝度レベルを、ＹＣｂＣｒ表色系のＹを用いて平均輝度レベルを算出する色補正装置である。

更に、本発明は、前記色補正部は、前記色空間変換部のＹＣｂＣｒ変換部でＹＣｂＣｒに変換された入力映像データを、前記特定色範囲検出部で検出された領域の色データに対して好ましい色になる様に、前記輝度レベル検出部にて検出された平均輝度レベルに連動して色の補正を行う色補正装置である。

また、本発明は、前記特定色範囲検出部は、ＨＳＶ表色データの組み合わせとＬ＊ａ＊ｂ表色系データとの組み合わせることで特定色の検出を向上させる色補正装置である。

そして、本発明は、前記色補正部は、ＹＣｂＣｒデータを極座標変換回路にて輝度、色相、彩度に変換し、色の調整は色相と彩度で行う色補正装置である。

更に、本発明は、前記色補正部は、前記極座標変換回路にて変換された色相、彩度で色の調整を、前記平均輝度レベル検出部にて検出された平均輝度レベルに連動して行う色補正装置である。

また、本発明は、入力される映像データを、特定の色領域を検出するために複数種類の表色系に変換する色空間変換ステップと、前記色空間変換ステップの出力を基に特定色の検出を行う特定色範囲検出ステップと、前記特定色範囲検出ステップで検出された領域に対して平均輝度のレベルを検出する平均輝度レベル検出ステップと、前記特定色範囲検出ステップで検出された領域に対し、前記平均輝度レベル検出ステップによって検出された平均輝度レベルに応じて色の調整を行い、補正画像を出力する色補正ステップを有する色補正方法である。

本発明は、ＨＳＶ色系に変換された画像データにより特定色の検出を行う。たとえば青や赤はＨＳＶのＨ（色相）の値で容易に検出可能であり、またのＨＳＶ組み合わせとＹＣｂＣｒの組み合わせで特定の色の検出精度が上がり記憶色への変換の精度も向上する。記憶色への補正はＹＣｂＣｒ表色系で行う様にする。このことにより色相や彩度の調整を行っても輝度は変化しないので輝度階調が保たれる。ＨＳＶで行うと色相（Ｈ）や彩度（Ｓ）を調整するとＲＧＢに逆変換したときに輝度レベルも変化してしまい画像のバランス（輝度の階調が変化する）が崩れてしまう。また画像全体の輝度レベル等のデータを累積しているため画像に応じた画像処理を行う事で適切な補正が可能となる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の概要を説明する。本発明は、まず画像データを数種類の表色系データに変換する。たとえば画像のＲＧＢデータをＨＳＶ表色系やＸＹＺ表色系、またはＣＩＥ（国際照明委員会）のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系などに変換する。これらの変換されたデータを、ある範囲内のデータを１フレーム分について累積し、それぞれの累積データの組み合わせで特定の色範囲が検出できる。たとえば肌色はＨＳＶ表色系においてＨが６〜３８の範囲に収まる事がわかっている。しかしこれだけでは人肌でない肌色も同じ様に検出されてしまう。さらに検出精度を上げるためにＳの値を参照し、さらにＲＧＢの各値を参照する事とする。検出された色範囲についてはＹＣｂＣｒ表色系のＣｂ，Ｃｒにて補正を行う。Ｙは調整しないため輝度の階調に影響を与えることなく色の補正が行える。また検出された色範囲の輝度値に応じて補正量を変更することで適切な補正が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の色補正装置及び色補正方法の実施形態を説明する。
図１は本発明の構成を示すブロック図である。図１において本実施形態の色補正装置は、色空間変換部１、特定色範囲検出部２、平均輝度レベル検出部３、色補正部４から構成される。

図２から図８は、図１に示される各機能の構成について示した図である。これらの図を参照しながら全体の処理について説明する。

図２は色空間変換部１のブロック図である。本システムに入力される映像データは、例えばＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の場合、肌色部の検出処理のため色空間変換部１に入力され、各種の表色系の画像データに変換される。色空間変換部１は、国際電気通信連合（ＩＴＵ）が標準化した標準テレビ放送向けの規格ＢＴ．６０１（以後ＳＤＴＶという）や、高精細度テレビジョン放送向け規格ＢＴ．７０９（以後ＨＤＴＶという）にそれぞれ対応して変換される。色空間変換部１のＨＳＶ変換部１０では、入力されたＲＧＢデータを色相、彩度、明度で表されるＨＳＶ表色系の画像データに変換する。Ｈは色相、Ｓは彩度、Ｖは明度である。ＨＳＶ表色系は色相「Ｈ」と明度「Ｖ」が独立しているため、画像の明るさを気にせずに色合いを調べることができる。また色空間変換部１のＸＹＺ変換部１１とＬ＊ａ＊ｂ＊変換部１３では、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系にも変換する。Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系は、Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊の３つの属性を用いて色を表現する。Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系は均等色空間であるので、空間上での距離がそのまま色の違いになる。さらに色空間変換部１のＹＣｂＣｒ変換部１２では、ＹＣｂＣｒ表色系にも変換する。Ｙは輝度、Ｃｂは色差（青）、Ｃｒも色差（赤）の情報を表現している。これらの変換された画像データは、特定色範囲検出部２へ渡される。

図３は特定色範囲検出部２のブロック図である。特定色範囲検出部２では、入力されたＨＳＶ表色系画像データ、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系画像データ、ＹＣｂＣｒ表色系画像データ、ＲＧＢ画素データ夫々の値を参照し、特定色検出第１〜４条件設定部２０〜２３で設定された値を参照して各表色系データについて、特定色範囲検出部１（２４）で特定色範囲を検出し、特定色範囲画素情報を出力する。この検出条件を組み合わせて最終的な特定色部の範囲を決定する。

図４は平均輝度レベル検出部３のブロック図である。平均輝度レベル検出部３は、輝度値累積範囲設定３０、第１平均輝度値算出部３１、第２平均輝度値算出部３２を有しており、ＹＣｂＣｒのＹ信号により画像の平均輝度レベルを算出する。例えば１フィールド期間について輝度レベルを累積することで１フィールド期間の平均輝度レベルを算出する。また特定期間についてのみ輝度レベルを算出する事も可能である。

図５は、特定色範囲について好ましい色に調整する色補正部４のブロック図である。三属性調整制御部４０は、平均輝度レベル検出部３からの平均輝度レベル情報と特定色部輝度レベル情報を使用して三属性調整部４２で色が調整される調整量を制御するための制御信号を生成し、三属性調整部４２へ提供する。極座標変換部４１は、ＹＣｂＣｒの色信号Ｃｂ、Ｃｒの値から極座標（角度Ｔ、半径Ｒ）を求める。三属性調整設定部４３では、特定色部について好ましい色に調整するための設定値を三属性調整部６２に提供する。設定値は輝度Ｂｒｉ、色相Ｈｕe、彩度Ｓａｔについて記憶色になる様な設定がなされている。

次に各機能について詳しく説明する。
特定色範囲検出部２では、色空間変換部１で変換された各データについて特定色の範囲を指定し、これらの条件にあてはまる画素を検出する。図３において、特定色検出第１条件設定部２０は、ＨＳＶ表色系についての特定色画素の設定である。たとえば大まかに各人種の肌色は、図８に示すように、Ｈ（位相）が６°〜３８°の間に収まる事が知られている。実際はこの範囲以外にも０°〜６°も肌色の範囲になる。また３４０°程度から３６０°も肌色となる事があるので３４５°〜３６０°（０°）〜３８°を設定している。この設定値は状況に応じて可変できるものであり、この値に限った事ではない。特定色検出第２条件設定部２１は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系についての特定色画素の設定である。たとえば一例としてｂ＊の値が−１０〜３０程度である場合、肌色である場合が多い。この設定値は状況に応じて可変できるものであり、この値に限った事ではない。特定色検出第３条件設定部２２は、ＹＣｂＣｒ表色系についての特定色画素設定である。たとえば一例としてＣｂが−１０〜−３０程度でＣｒが１０〜３５程度の範囲が肌色である場合が多い。この設定値は状況に応じて可変できるものであり、この値に限った事ではない。特定色検出第４条件設定部２２は、ＲＧＢについての特定色画素設定である。たとえば一例としてＲの値がＧ値，またはＢ値どちらか大きい方より２０以上大きく、Ｇ値とＢ値の絶対値差が６０以下の場合、肌色である場合が多い。この設定値は状況に応じて可変できるものであり、この値に限った事ではない。特定色範囲検出部１（２４）は、これらの条件を組み合わせて特定色画素の範囲を検出している。検出された範囲は、特定色範囲画素情報として平均輝度レベル検出部３と色補正部４に提供される。

平均輝度レベル検出部３は、図４に示すように、ＹＣｂＣｒのＹデータについて任意の範囲について平均輝度レベルを算出するために輝度値累計範囲設定３０で範囲を設定する。設定範囲は、例えば画像の最大１フィールドから任意の画素範囲について設定可能で、設定された範囲について輝度値の平均を第１平均輝度レベル算出部３１により算出する。また前記特定色範囲検出部２からの特定色範囲画素情報により、特定の色範囲の輝度値の平均を第２平均輝度レベル算出部３２により算出する。これらにより、画面全体の平均輝度レベルと特定色部の平均輝度レベルを検出する。

色補正部４において、図５に示すように、三属性調整制御部４０は平均輝度レベル検出部３からの平均輝度レベル情報と特定色部輝度レベル情報を使用して三属性調整部４２で色が調整される調整量を制御するための制御信号を生成し、三属性調整部４２へ提供する。極座標変換部４１は、ＹＣｂＣｒの色信号Ｃｂ、Ｃｒの値から極座標（角度、半径）を求める。三属性調整設定部４３では、特定色部について好ましい色に調整するための設定値を三属性調整部４２に提供する。設定値は輝度、色相、彩度について記憶色になる様な設定がなされている。この設定はユーザーによって好みの記憶色に変更できるように修正が可能であり、数種類のパターンを用意してもよい。三属性調整部４２は、特定色部のＣｂ、Ｃｒに対して彩度の調整と色相の調整を三属性調整設定部４３からの設定に基づいて行う。特定色の検出は、前記特定色範囲検出部３からの特定色範囲画素情報をもとに極座標変換部４１の角度Ｔ、半径Ｒと輝度Ｙの値で行う。特定色範囲の輝度Ｙ、半径Ｒ、角度Ｔを求め特定色を検出する。この検出した特定色に対して、色相（Ｈｕe）と彩度（Ｓａt）を三属性調整設定部４３から与えられる好ましい色（記憶色）の設定に変更する。調整は三属性調整制御部４０からの輝度レベルに応じてＣｂ、Ｃｒを調整する。輝度Ｙは三属性調整制御部４０からの平均輝度レベルの結果を参照し、調整が必要と思われる場合に行う。一般に好ましい色（記憶色）は彩度を上げて鮮やかにすることが知られているが、平均輝度レベルを下げる様な調整を行うことで深みのある色になり、より記憶色に近い調整ができる。これは特定色がどの様な色であるかにより調整範囲を変更する。輝度レベルの白１００％を「１．０」とした場合、基本的な色の輝度レベルを図６に示す。マゼンダＭａは０．３１、レッドＲは０．２５、イエローＹｅは０．８５、グリーンＧは０．６７、シアンＣｙは０．７３、ブルーＢは０．１３となる。

例えばＰ１点については薄い青（輝度値が０．４２）であり、この色をより濃い青にするために彩度と色相を調整するが、輝度値を下げる調整（０．１３に近づける）でより好ましい青にすることもできる。またＰ２点は赤みがかった黄色（輝度値が０．７３）であり、これを理想的な黄色に近づけるために彩度や色相を調整しても輝度値が低いため希望する黄色にならない。この様な場合、輝度値を上げる調整（０．８５に近づける）をすることでより好ましい黄色にすることもできる。このように特定色の輝度値に対して不足分を補うような調整を行うことで、より好ましい色にすることができる。図７では青、赤、緑、黄色、肌色の５色についての補正範囲の一例を示した模式図である。例えば赤色について破線の丸内の色の範囲について検出し、この範囲内の色を目標の色（例は純粋な赤）になるように調整する。目標の色は数種類用意し、ユーザーが選べるようにしてもよい。

この調整したい色と好ましい色の選択はユーザーが画面上にて直接選択できるようにしてもよい。あらかじめ用意した色と調整をモニター上でユーザーがグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）の操作により行えるようにすることも可能である。

この様に、本発明はあらかじめ設定された色に対して数種類の好ましい色（記憶色）に自動的に調整することが可能である。またユーザーが任意の色に対してこれをＧＵＩにより選択でき、選択した色に対してもユーザーの好ましい色（記憶色）に調整できる。

本発明の実施形態に係る画像補正装置の構成を示すブロック図である。 本発明の色空間変換部の詳細なブロック図である。 本発明の特定色範囲検出部の詳細なブロック図である。 本発明の輝度レベル検出部の詳細なブロック図である。 本発明の色補正部の詳細なブロック図である。 代表色の輝度値を示した図である。 好ましい色（記憶色）に変換する範囲を示した図である。 ＨＳＶ表色系のモデルで肌色の分布を示した図である。

符号の説明

１ 色空間変換部、１０ ＨＳＶ変換部、１１ ＸＹＺ変換部、１２ ＹＣｂＣｒ変換部、１３ Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換部、
２ 特定色範囲検出部、２０ 特定色検出第１条件設定部、２１ 特定色検出第２条件設定部、２２ 特定色検出第３条件設定部、２３ 特定色検出第４条件設定部、２４ 特定色範囲検出部１、
３ 平均輝度レベル検出部、３０ 輝度値累積範囲設定部、３１ 第１平均輝度値算出部、３２ 第２平均輝度値算出部、
４ 色補正部、４０ 三属性調整制御部、４１ 極座標変換部、４２ 三属性調整部、４３ 三属性調整設定部。

Claims (8)

1. 入力される映像データを、特定の色領域を検出するために複数種類の表色系に変換する色空間変換部と、前記色空間変換部の出力を基に特定色の検出を行う特定色範囲検出部と、前記特定色範囲検出部で検出された領域に対して平均輝度のレベルを検出する平均輝度レベル検出部と、前記特定色範囲検出部で検出された領域に対し、前記平均輝度レベル検出部によって検出された平均輝度レベルに応じて色の調整を行い、補正画像を出力する色補正部を備える事を特徴とする色補正装置。
2. 前記特定色範囲検出部は、前記色空間変換部のＨＳＶ変換部でＨＳＶ表色データに変換された入力映像データを、あらかじめ設定された特定色データと比較し、比較データの周辺色を検出する請求項１記載の色補正装置。
3. 前記輝度レベル検出部は、前記特定色範囲検出部で検出された色範囲の輝度レベルを、ＹＣｂＣｒ表色系のＹを用いて平均輝度レベルを算出する請求項１記載の色補正装置。
4. 前記色補正部は、前記色空間変換部のＹＣｂＣｒ変換部でＹＣｂＣｒに変換された入力映像データを、前記特定色範囲検出部で検出された領域の色データに対して好ましい色になる様に、前記輝度レベル検出部にて検出された平均輝度レベルに連動して色の補正を行う請求項１記載の色補正装置。
5. 前記特定色範囲検出部は、ＨＳＶ表色データの組み合わせとＬ＊ａ＊ｂ表色系データとの組み合わせることで特定色の検出を向上させる請求項１記載の色補正装置。
6. 前記色補正部は、ＹＣｂＣｒデータを極座標変換回路にて輝度、色相、彩度に変換し、色の調整は色相と彩度で行う請求項１記載の色補正装置。
7. 前記色補正部は、前記極座標変換回路にて変換された色相、彩度で色の調整を、前記平均輝度レベル検出部にて検出された平均輝度レベルに連動して行う請求項６記載の色補正装置。
8. 入力される映像データを、特定の色領域を検出するために複数種類の表色系に変換する色空間変換ステップと、前記色空間変換ステップの出力を基に特定色の検出を行う特定色範囲検出ステップと、前記特定色範囲検出ステップで検出された領域に対して平均輝度のレベルを検出する平均輝度レベル検出ステップと、前記特定色範囲検出ステップで検出された領域に対し、前記平均輝度レベル検出ステップによって検出された平均輝度レベルに応じて色の調整を行い、補正画像を出力する色補正ステップを有する事を特徴とする色補正方法。