JP2010171844A - 色補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のリニアマトリクス回路ではリニアマトリクス係数はある一律の係数をかけて演算するため、色再現性を変化させる際に例えば彩度が高いものに合わせて係数を設定すると、無彩色に近い被写体の色の彩度も高くなってしまい、見た目の印象と異なることになるという課題があった。
【解決手段】色補正装置１０は、赤、緑、青の３原色成分からなる入力映像信号に対して、リニアマトリックス変換を行うリニアマトリックス変換部１１ａ、ｂ、ｃと、３原色成分の入力映像信号同士の差分値を所定のレベルと比較し、差分値が所定のレベルより大きい場合には所定値を、差分値が所定のレベルより小さい場合には、差分値に応じて所定値を小さくした値を、リニアマトリックス変換部で用いる係数として設定する係数発生制御部１２ａ、ｂ、ｃと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラなどの撮像装置において、色信号に対する補正を行う装置に関するものである。

テレビジョンカメラでは、規格で定められた原色（ＲＧＢ）の色度点と実際のカメラの色度点の差を埋めるためにリニアマトリクス（ｌｉｎｅｒ ｍａｔｒｉｘ）と呼ばれる色補正回路が用いられている。このような回路をもつ従来の撮像装置としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。

この装置は、図４に示すように、撮像部３１の出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３２と、撮像出力信号に色再現補正信号を加算合成するリニアマトリクス処理を行うデジタル回路３３とから成り、デジタル回路３３は、撮像出力の三原色の差分を生成する色差処理回路３４と、通常６種類のマトリクス係数の値を設定する係数設定回路３５と、色差処理回路３４の出力と係数設定回路３５の設定したマトリクス係数とを乗算して色再現補正信号を生成する乗算回路３６と、本線信号に色再現補正信号を合成する加算回路３７とを具備している。この装置は図４に示すように、この回路を用いて、色再現性を変化させることが可能になる。

この装置を通過する前の色信号をＲ、Ｇ、Ｂ、回路を通過した後の色信号をＲ´、Ｇ´、Ｂ´とすると、次式のように表すことができる。

Ｒ´＝Ｒ＋ａ（Ｒ−Ｇ）＋ｂ（Ｒ−Ｂ） ・・・（数式１）
Ｇ´＝Ｇ＋ｃ（Ｇ−Ｒ）＋ｄ（Ｇ−Ｂ） ・・・（数式２）
Ｂ´＝Ｂ＋ｅ（Ｂ−Ｒ）＋ｆ（Ｂ−Ｇ） ・・・（数式３）
ここで、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆはマトリクス係数と呼ばれるものである。

デジタル回路３３の色差処理回路３４は、撮像出力の三原色Ｒ、Ｇ、Ｂ間の差分を生成し、乗算回路３６は、この差分と係数設定回路３５で設定されたマトリクス係数ａ〜ｆとを乗算して色補正信号を出力する。加算回路３７は、この色補正信号に三原色入力Ｒ、Ｇ、Ｂを加算して、色が補正されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’を出力する。

このように従来の撮像装置では色補正回路により、その出力特性を理想状態に近づける、または係数を変えることで人間の記憶色に合わせるように色再現性を変化させることが可能である。
特開平２−１１７２９３号公報

しかしながら、従来の撮像装置では（数式１）〜（数式３）である一律の係数をかけて演算するため、色再現性を変化させる際に例えば彩度が高いものに合わせて係数を設定すると、無彩色に近い被写体の色の彩度も高くなってしまい、見た目の印象と異なることになるという課題があった。

本発明は以上のような課題を解決し、彩度が高いものについては、一定の係数がかかるので、従来と同様に色再現性を変化させて鮮やかなものをより鮮やかにし、無彩色部については係数を小さくして色変化は少なくし、見た目の印象が異なることをなくすことを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の色補正装置は、赤、緑、青の３原色成分からなる入力映像信号に対して、リニアマトリックス変換を行うリニアマトリックス変換部と、前記３原色成分の入力映像信号同士の差分値の大きさに応じて、前記リニアマトリックス変換部で用いる係数を設定する係数発生制御部と、を備える。

本発明の色補正装置によれば、無彩色に近い被写体に対するリニアマトリクス係数を小さくし、無彩色に近い被写体の色を必要以上に変えないようにでき、さらに彩度の高い被写体に対しては従来どおりの色補正を行うことができるという利点がある。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基いて説明する。
（実施の形態１）
図３は、本発明の実施の形態１にかかる色補正装置１０を含むビデオカメラ１０１の構成を示すブロック図である。ビデオカメラ１０１は、光学系１１０により形成された被写体像を撮像素子１２１で撮像する。撮像素子１２１で生成された画像データは、画像処理部１４０で各種処理が施され、メモリーカード１６４に格納される。また、メモリーカード１６４などに格納された画像データは、液晶モニタ１６２で表示可能である。以下、ビデオカメラ１０１の構成を詳細に説明する。

光学系１１０は、対物レンズ１１１、ズームレンズ１１２、絞り１１３、ＯＩＳ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）ユニット１１４、フォーカスレンズ１１５を含む。光学系１１０は、被写体からの光を集光し、被写体像を形成する。

駆動系１５０は、光学系１１０内の各光学素子を駆動する。

撮像素子１２１は、光学系１１０で形成された被写体像を撮像して、画像データを生成する。撮像素子１２１は、ＣＣＤイメージセンサー、又はＣＭＯＳイメージセンサーである。タイミングジェネレータ１２２は、撮像素子１２１を駆動するためのタイミング信号を生成する。ＡＤコンバータ１３１は、撮像素子１２１で生成された画像データをデジタル信号に変換する。

画像処理部１４０は、ＡＤコンバータ１３１で変換された画像データに対して各種の処理を施す。画像処理部１４０は、撮像素子１２１で生成された画像データに対して処理を施し、メモリーカード１６４に記録するための画像データを生成したり、液晶モニタ１６２に表示するための画像データを生成する。また、画像処理部１４０は、メモリーカード１６４に格納された画像データに対して処理を施し、液晶モニタ１６２に表示するための画像データを生成したり、メモリーカード１６４に再格納するための画像データを生成したりする。画像処理部１４０は、ＤＳＰやマイコンなどで実現可能である。

前処理部１４１は、ＡＤコンバータ１３１で変換された画像データに対して、ガンマ補正やホワイトバランス補正、傷補正などの各種画像処理を行う。

色補正装置１０は、前処理部１４１に含まれ、３原色を構成する赤、緑、青成分を入力信号として、それらの信号を補正し、補正後の赤、緑、青成分を出力する。色補正装置１０の構成の詳細に関しては、後述する。

圧縮部１４２は、ＤＣＴ（離散コサイン変換）、ハフマン符号化などをおこなうことにより、画像データを圧縮する。圧縮部１４２は、例えば、ＭＰＥＧ−２や、Ｈ．２６４の規格に準拠した圧縮形式により画像データを圧縮する。

伸張部１４３は、メモリーカード１６４に格納された圧縮済みの画像データを液晶モニタ１６２で再生する場合などに、この画像データを非圧縮の状態に復号化する。

コントローラ１６０は、ビデオカメラ１０１全体を制御する制御手段である。コントローラ１６０は、半導体素子などで実現可能である。コントローラ１６０は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせることにより実現してもよい。

バッファメモリ１６１は、画像処理部１４０及びコントローラ１６０のワークメモリとして機能する。バッファメモリ１６１は、例えば、ＤＲＡＭ、強誘電体メモリなどで実現できる。

カードスロット１６３は、メモリーカード１６４を着脱可能である。カードスロット１６３は、機械的及び電気的にメモリーカード１６４と接続可能である。メモリーカード１６４は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどを内部に含み、データを格納可能である。

液晶モニタ１６２は、撮像素子１２１で生成した画像データが示す画像やメモリーカード１６４などから読み出した画像データが示す画像を表示可能である。また、液晶モニタ１６２は、ビデオカメラ１０１の各種の設定情報や、撮影時間などを表示可能である。

操作部材１７０は、各種操作手段を総称した構成要素である。操作部材１７０は、使用者の指示を受け付け、その指示をコントローラ１６０に伝える。

このように構成されたビデオカメラ１０１に関して、その動作を説明する。

撮像素子１２１は、光学系１１０で形成された被写体像を撮像して、画像データを生成する。ＡＤコンバータ１３１は、撮像素子１２１で生成された画像データをデジタル信号に変換する。

前処理部１４１は、デジタル信号に対して、ガンマ補正やホワイトバランス補正等を行い、画像処理装置１０は、後述の色差信号の補間処理を行う。

圧縮部１４２は、画像データを圧縮し、カードスロット１６３は介して、メモリーカード１６４に画像データを記録する。

色補正装置１０の構成及び動作の詳細について、図１及び図２を用いて説明する。図１は色補正装置１０の全体構成を示すブロック図である。図１で、Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉはそれぞれ３原色を構成する赤、緑、青成分の入力信号であり、１１ａ、１１ｂ、１１ｃはそれぞれＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉに対して従来の撮像装置におけるリニアマトリクス手段と同様の色補正演算を行い、演算結果をＲｏ，Ｇｏ，Ｂｏとして出力するリニアマトリクス手段である。すなわち１１ａは
Ｒｏ＝Ｒ＋Ｋ１（Ｒ−Ｇ）＋Ｋ２（Ｒ−Ｂ） ・・・（数式４）
という演算、１１ｂは
Ｇｏ＝Ｇ＋Ｋ３（Ｇ−Ｒ）＋Ｋ４（Ｇ−Ｂ） ・・・（数式５）
という演算、１１ｃは
Ｂｏ＝Ｂ＋Ｋ５（Ｂ−Ｒ）＋Ｋ６（Ｂ−Ｇ） ・・・（数式６）
という演算を行う。

ここで係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６はそれぞれ係数発生制御手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃによって発生される係数である。

本発明が従来の色補正装置と異なる点はこの制御手段の制御動作であるため、以下詳細を説明する。

図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ係数発生制御手段１２ａが発生する係数Ｋ１，Ｋ２の制御特性を表す図である。すなわち、例えば係数発生制御手段１２ａは係数Ｋ１，Ｋ２を次のように制御する。

係数発生制御手段１２ａはＲとＧ、ＲとＢの差分の絶対値を演算した上で、それを所定のレベルｔｈと比較し、｜Ｒ−Ｇ｜≧ｔｈであればＫ１＝α、｜Ｒ−Ｇ｜＜ｔｈであればＫ１＝（α／ｔｈ）｜Ｒ−Ｇ｜という演算を、Ｋ２についても同様に、｜Ｒ−Ｂ｜≧ｔｈであればＫ２＝β、｜Ｒ−Ｂ｜＜ｔｈであればＫ２＝（β／ｔｈ）｜Ｒ−Ｂ｜という演算を行い、リニアマトリクス手段１１ａへ出力する。

係数発生制御手段１２ｂ、１２ｃについても同様に、１２ｂ，１２ｃが発生する係数Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６に対して、
｜Ｒ−Ｇ｜≧ｔｈの時、Ｋ３＝γ ・・・（数式７）
｜Ｒ−Ｇ｜＜ｔｈの時、Ｋ３＝（γ／ｔｈ）｜Ｒ−Ｇ｜ ・・・（数式８）
｜Ｇ−Ｂ｜≧ｔｈの時、Ｋ４＝δ ・・・（数式９）
｜Ｇ−Ｂ｜＜ｔｈの時、Ｋ４＝（δ／ｔｈ）｜Ｇ−Ｂ｜ ・・・（数式１０）
｜Ｇ−Ｂ｜≧ｔｈの時、Ｋ５＝ε ・・・（数式１１）
｜Ｇ−Ｂ｜＜ｔｈの時、Ｋ５＝（ε／ｔｈ）｜Ｇ−Ｂ｜ ・・・（数式１２）
｜Ｒ−Ｂ｜≧ｔｈの時、Ｋ６＝ζ ・・・（数式１３）
｜Ｒ−Ｂ｜＜ｔｈの時、Ｋ６＝（ζ／ｔｈ）｜Ｒ−Ｂ｜ ・・・（数式１４）
という演算を行い、それぞれリニアマトリクス手段１１ｂ，１１ｃへ出力する。

上記制御によって被写体が完全に無彩色の場合、Ｒ−Ｇ＝Ｇ−Ｂ＝Ｒ−Ｂ＝０となるため、係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６は上式によってＫ１＝Ｋ２＝Ｋ３＝Ｋ４＝Ｋ５＝Ｋ６＝０となるので、出力信号Ｒｏ，Ｇｏ，ＢｏはＲｏ＝Ｒｉ、Ｇｏ＝Ｇｉ、Ｂｏ＝Ｂｉとなり、無彩色の状態は保たれる。

また、無彩色に近い場合、すなわち、｜Ｒ−Ｇ｜＜ｔｈ、｜Ｇ−Ｂ｜＜ｔｈ、｜Ｒ−Ｂ｜＜ｔｈの場合でも、上式、あるいは図２の特性をみるとわかるように、それらの差の絶対値が０に近ければ近いほど、つまり、無彩色に近ければ近いほど、従来の係数が固定値α、β、γ、δ、ε、ζであった場合に比べて、係数の値が０に近い値になるため、Ｒｏ≒Ｒｉ，Ｇｏ≒Ｇｉ、Ｂｏ≒Ｂｉとなり、従来に比べると変化が少なく、無彩色に近い色は無彩色に近いままとなる。

一方、｜Ｒ−Ｇ｜≧ｔｈ、｜Ｇ−Ｂ｜≧ｔｈ、｜Ｒ−Ｂ｜≧ｔｈの場合、すなわち被写体の彩度が高い場合は、係数はＫ１＝α、Ｋ２＝β、Ｋ３＝γ、Ｋ４＝δ、Ｋ５＝ε、Ｋ６＝ζという固定値となり、従来のリニアマトリクス手段と同じ動作となるため、彩度の高いものをより鮮やかにするといった色補正を行うことが可能となる。

以上のことから、従来の色補正装置に比べると無彩色に近い部分については係数が小さくなるので色変化は少なくなり、見た目の印象が異なることがなくなる。また、彩度が高いものについては、一定の係数がかかるので、従来と同様に色再現性を変化させて鮮やかなものをより鮮やかにすることができる。

なお、所定のレベルｔｈはＲとＧ，ＧとＢ，ＲとＢの比較において、共通の値を使用したが、それぞれｔｈ１，ｔｈ２，ｔｈ３と別々に分けてもよい。これによって一律に無彩色に近い色の変化を少なくするのではなく、ある条件に当てはまる色の変化を少なくするといった、より細かい制御を行うことも可能となる。

本発明にかかる撮像装置は、画像信号を構成するＲＧＢ（赤、緑、青）の３原色成分について、それぞれの成分に色再現のためのリニア変換を行なう色補正装置において、リニア変換に用いる係数を制御する係数発生制御手段を備え、係数発生制御手段は、３原色成分同士の差分値を求めた上で、差分値と所定のレベルとを比較し、差分値が所定のレベルより大きい場合には、係数を所定の値とし、差分値が所定のレベルよりも小さいときには、差分値に応じて係数の値を小さくするという制御を行うことによって、無彩色に近い被写体の色を必要以上に変えないようし、そして彩度の高い被写体に対しては従来どおりの色補正を行うことができ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話等に適用でき、有用である。

本発明の実施の形態１における色補正装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における係数発生制御手段が出力するリニアマトリクス係数の制御特性を表す特性図 本発明の実施の形態１における色補正装置を含む撮像装置の構成を示すブロック図 従来の色補正回路を含む撮像装置の構成を示すブロック図

１０ 色補正装置
１１ リニアマトリクス手段
１２ 係数発生制御手段
３１ 撮像部
３２ Ａ／Ｄ変換器
３３ デジタル回路
３４ 色差処理回路
３５ 係数設定回路
３６ 乗算回路
３７ 加算回路
１０１ ビデオカメラ
１２１ 撮像素子
１３１ ＡＤコンバータ
１４０ 画像処理部

Claims (4)

1. 赤、緑、青の３原色成分からなる入力映像信号に対して、リニアマトリックス変換を行うリニアマトリックス変換部と、
   前記３原色成分の入力映像信号同士の差分値の大きさに応じて、前記リニアマトリックス変換部で用いる係数を設定する係数発生制御部と、
   を備える色補正装置。
2. 前記係数発生制御部は、
   前記３原色成分の入力映像信号同士の差分値を所定のレベルと比較し、前記差分値が所定のレベルより大きい場合には所定値を、前記差分値が前記所定のレベルより小さい場合には、前記差分値に応じて前記所定値を小さくした値を、前記リニアマトリックス変換部で用いる係数として設定する
   請求項１に記載の色補正装置。
3. 前記係数発生制御部は、
   前記所定のレベルとして、前記３原色成分の入力映像信号同士の差分値毎に共通の値を用いる
   請求項１又は２記載の色補正装置。
4. 前記係数発生制御部は、
   前記所定のレベルとして、前記３原色成分の入力映像信号同士の差分値毎に異なる値を用いる
   請求項１から３の何れかに記載の色補正装置。

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