JP4259428B2 - 色変換装置および色変換方法 - Google Patents

Description

本発明は、カラー画像の表示を行う画像表示装置、カラープリンタ、カラースキャナ等の印刷関連機器に用いられる画像処理に関し、特にカラー画像を表す色データを、使用するデバイスの特性に合わせて補正する色変換処理に関する。

カラー画像表示装置や、カラープリンタ、カラースキャナ等においては、所望の色再現を得られるようデバイスの特性に応じて色データを補正する色変換処理が行われている。所望の色再現とは、人間の視覚特性や、記憶色を考慮した、人間がより好ましいと感じる色再現であり、必ずしも忠実な色再現とは一致しない。人間の記憶色では、空の色や芝の緑などは実際の色よりも鮮やかな、彩度や明度の高い色として記憶される傾向がある。したがって、こうした特定の色成分の明度および彩度を上げる処理がなされる。また、忠実な色再現としても明度や彩度を上げる処理がなされる場合が少なくない。

従来の色変換装置の一例が下記の特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された色変換装置は、カラー画像における、赤、緑、青、イエロー、マゼンタ、シアンの６つの色相成分に有効な演算項を用いたマトリクス演算により色変換処理を行うことを特徴とする。上記６つの色相成分に有効な演算項にかかわるマトリクス係数を適宜設定することにより、入力された色データを、赤、緑、青、イエロー、マゼンタ、シアンの色相成分毎に独立に調整することができる。
特許第３１２８４２９

上記特許文献１に記載の色変換装置によれば、ある特定の色相成分の明度および彩度を上げるマトリクス係数を設定することにより、色データの明度および彩度を高める色変換処理を、赤、緑、青、イエロー、マゼンタ、シアンの色相成分毎に行うことができる。

しかし、画像表示装置等に入力される色データには、伝送過程において様々な雑音成分が付加される。こうした雑音成分を含んだ色データに対して彩度や明度を高める処理を行うと、本来の色データの明度や彩度とともに雑音成分の明度や彩度についても高めることになる。このように、色データに雑音成分が含まれる場合に色データの彩度や明度を高めるような処理を行うと、雑音成分の影響を更に強調することになり、画質が劣化するという問題があった。

また、色データ中に含まれる雑音成分の影響を軽減するために、雑音除去手段を介して色データを色変換手段へと入力すると、雑音成分は除去されるものの、輪郭部を構成する高周波成分も失われるため、画像のボケが発生するという問題点があった。
特に、現行の画像表示装置においては、画像データの画素周波数に近い高い周波数の雑音成分が目立つ場合が多い。これは、現行の画像表示装置の画素間隔では、隣り合う画素データが雑音成分の影響により頻繁に互いに関連性なく変化すると、人間には大きな雑音成分としてとして視認されるからである。ここで、画素周波数とは、連続する複数画素データが、例えば、０，１，０，１，０…のように１画素おきに変化する場合の周波数であり、画像データのクロック周波数の１／２となる。
こうした雑音成分は、画像データに含まれる高周波成分を遮断または減衰させ、低周波成分を透過するローパスフィルタによって除去することができる。しかし、雑音成分とともに本来の画像を構成する高周波成分もまた遮断されるため、画像にボケが発生するという問題が発生する。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、雑音成分を強調することなく所望の色成分の彩度および明度を調整することが可能な色変換装置および色変換方法を提供することを目的とする。

本発明に係る色変換装置は、カラー画像を表す第１の色データの明度および／または彩度を画素毎に変換して上記第１の色データに対応する第２の色データを出力する色変換装置において、
上記第１の色データにより表される色の色相を量子化した識別符号を出力する手段と、
上記第１の色データを用いて、当該第１の色データにより表されるカラー画像における、特定の色相成分において０以外の値となり、当該特定の色相成分以外の色相成分において０となる複数の色相領域データを算出する色相領域データ算出手段と、
上記識別符号に基づいて、上記複数の色相領域データのうち、上記第１の色データにより表される各画素の色において０以外の値となるデータを選択し、第１の有効色相領域データとして出力する手段と、
予め設定した方式に従い、上記識別符号に応じて、上記第１の有効色相領域データとして入力される信号の周波数特性を変換し、上記第１の有効色相領域データに対応する第２の有効色相領域データを出力する手段と、
上記第２の有効色相領域データの各々について設定される所定のマトリクス係数を出力する係数発生手段と、
上記第２の色相領域データを演算項とし、上記マトリクス係数を上記第２の色相領域データに乗じる乗算を含むマトリクス演算を行うことにより、上記第１の色データの明度および／または彩度を上記色相成分毎に独立に補正するための補正量を算出するマトリクス演算手段と、
上記第１の色データを上記補正量に基づいて補正した上記第２の色データを算出する色補正手段とを備えたものである。

本発明に係る色変換方法は、カラー画像を表す第１の色データの明度および／または彩度を画素毎に変換して上記第１の色データに対応する第２の色データを出力する色変換方法において、
上記第１の色データにより表される色の色相を量子化した識別符号を出力する工程と、
上記第１の色データを用いて、当該第１の色データにより表されるカラー画像における、特定の色相成分において０以外の値となり、当該特定の色相成分以外の色相成分において０となる複数の色相領域データを算出する工程と、
上記識別符号に基づいて、上記複数の色相領域データのうち、上記第１の色データにより表される各画素の色において０以外の値となるデータを選択し、第１の有効色相領域データとして出力する工程と、
予め設定した方式に従い、上記識別符号に応じて、上記第１の有効色相領域データとして入力される信号の周波数特性を変換し、上記第１の有効色相領域データに対応する第２の有効色相領域データを出力する工程と、
上記第２の有効色相領域データの各々について設定される所定のマトリクス係数を出力する工程と、
上記第２の色相領域データを演算項とし、上記マトリクス係数を上記第２の色相領域データに乗じる乗算を含むマトリクス演算を行うことにより、上記第１の色データの明度および／または彩度を上記色相成分毎に独立に補正するための補正量を算出する工程と、
上記第１の色データを上記補正量に基づいて補正した上記第２の色データを算出する工程とを備えたものである。

本発明による色変換装置および色変換方法は、第１の色データにより表されるカラー画像における、複数の特定の色相成分に有効な色相領域データを識別符号に基づいて選択して第１の有効色相領域データを出力し、当該第１の有効色相領域データの周波数特性を変換することにより算出される第２の有効色相領域データを演算項とするマトリクス演算により、上記第１の色データの明度および／または彩度を上記色相成分毎に独立に補正するための補正量を算出し、当該補正量に基づいて第２の色データを算出するので、雑音成分を強調することなく所望の色成分の彩度および明度を調整することができる。

以下、本発明による色変換装置を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明に関わる色変換装置の一実施形態を示すブロック図である。図１に示すように、本発明による色変換装置は、色補正量算出部１および色補正量加算手段２により構成される。色補正量算出部１および色補正量加算手段２には、カラー画像を表す第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉが入力される。
色補正量算出部１は、αβ算出手段３、有彩色成分データ算出手段４、色相領域データ算出手段５、第１の有効色相領域データ算出手段６、第２の有効色相領域データ算出手段７、マトリクス演算手段８、係数発生手段９により構成される。色補正量算出部１に入力された第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉは、αβ算出手段３および有彩色成分データ算出手段４にそれぞれ送られる。

αβ算出手段３は、第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉの最大値βおよび最小値αを選択して出力するとともに、第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉにより表される色の色相に関する情報を表す識別符号Ｓ１を出力する。この識別符号Ｓ１は、第１の有効色相領域データ算出手段６、第２の有効色相領域データ算出手段７、および係数発生手段９に入力される。最大値βと最小値αは、有彩色成分データ算出手段４に入力される。最小値αはまた、マトリクス演算手段８にも入力される。ここで、最小値αは、第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉに含まれる無彩色（グレイ）の成分を表すデータである。

図２は、識別符号Ｓ１の値と、色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉの大小関係を示す図であり、図３は、識別符号Ｓ１の値と、第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉの色相との関係を示す図である。図３に示すように、第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉが赤〜イエローにおける色相の色を表す場合、識別符号Ｓ１として１が出力される。同様に、イエロー〜緑の場合はＳ１＝３、緑〜シアンの場合はＳ１＝２、シアン〜青の場合はＳ１＝４、青〜マゼンタの場合はＳ１＝５、マゼンタ〜赤の場合はＳ１＝０が識別符号としてそれぞれ出力される。また、第１の色の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉが赤の色相の色を表す場合、識別符号Ｓ１として６が出力される。同様に、イエローの場合はＳ１＝１１、緑の場合はＳ１＝７、シアンの場合はＳ１＝９、青の場合はＳ１＝８、マゼンタの場合はＳ１＝１０が識別符号としてそれぞれ出力される。
なお、Ｒｉ＝Ｇｉ＝Ｂｉの場合、第１の色データは無彩色、つまりグレイを表し、この場合は識別符号Ｓ１として１２が出力される。

有彩色成分データ算出手段４は、第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉと、上記αβ算出器手段３からの出力である最大値βと最小値αに基づいて、第１の色データにより表される色から無彩色成分を除いた色（有彩色）の、赤、緑、青、イエロー、マゼンタ、シアンの各色成分の大きさを表す有彩色データｒ，ｇ，ｂ，ｙ，ｍ，ｃを算出する。これらの有彩色データは、ｒ＝Ｒｉ−α，ｇ＝Ｇｉ−α，ｂ＝Ｂｉ−α，ｙ＝β−Ｂｉ，ｍ＝β−Ｇｉ，ｃ＝β−Ｒｉの減算処理により求められる。

以上のようにして求められる有彩色成分データは、ｒ，ｇ，ｂのうちの少なくとも１つ、ｙ，ｍ，ｃのうちの少なくとも１つはゼロとなる性質がある。例えば、最大値βがＲｉ、最小値αがＧｉである場合（β＝Ｒｉ，α＝Ｇｉ）、上記の減算処理よりｇ＝０およびｃ＝０となり、また最大値βがＲｉ、最小値αがＢｉである場合（β＝Ｒｉ、α＝Ｂｉ）は、ｂ＝０およびｃ＝０となる。つまり、最大、最小となるＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉの組み合わせにより、少なくとも、ｒ，ｇ，ｂのいずれか１つ、ｙ，ｍ，ｃのいずれか１つの合計２つの値がゼロとなる。

有彩色成分データ算出手段４から出力される６つの有彩色成分データｒ，ｇ，ｂ，ｙ，ｍ，ｃは、色相領域データ算出手段５に送られる。図４は、色相領域データ算出手段５の内部構成の一例を表すブロック図である。色相領域データ算出手段５は、それぞれ入力される２つの有彩色成分データのうち小さい方の値を選択して出力する複数の最小値選択手段１１ａ〜１１ｆを備える。

最小値選択手段１１ａは有彩色成分データｒおよびｂのうち小さい方の値を選択し、色相領域データｈ１ｍとして出力する。同様に、最小値選択手段１１ｂは有彩色成分データｒおよびｇのうち小さい方を選択し、色相領域データｈ１ｙとして出力し、最小値選択手段１１ｃは有彩色成分データｇおよびｂのうち小さい方を選択し、色相領域データｈ１ｃとして出力し、最小値選択手段１１ｄは有彩色成分データｙおよびｃのうち小さい方を選択し、色相領域データｈ１ｇとして出力し、最小値選択手段１１ｅは有彩色成分データｙおよびｍのうち小さい方を選択し、色相領域データｈ１ｒとして出力し、最小値選択手段１１ｆは有彩色成分データｍおよびｃのうち小さい方を選択し、色相領域データｈ１ｂとして出力する。

色相領域データｈ１ｒ，ｈ１ｇ，ｈ１ｂ，ｈ１ｃ，ｈ１ｍ，ｈ１ｙの算出は、以下の式により表すことができる。

ただし、ｍｉｎ（Ａ，Ｂ）はＡとＢのうち小さい方の値を表す。

図５（Ａ）〜（Ｆ）は、色相領域データｈ１ｒ，ｈ１ｙ，ｈ１ｇ，ｈ１ｃ，ｈ１ｂ，ｈ１ｍと、赤、イエロー、緑、シアン、青、マゼンタの６つの色相との関係を模式的に示した図である。図５に示すように、色相領域データｈ１ｒ，ｈ１ｇ，ｈ１ｂ，ｈ１ｃ，ｈ１ｍ，ｈ１ｙは、それぞれ、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、イエローの色相において最大となり、他の色相においては大きさが０となる。すなわち、色相領域データｈ１ｒ，ｈ１ｇ，ｈ１ｂ，ｈ１ｃ，ｈ１ｍ，ｈ１ｙは、第１の色データにより表されるカラー画像における、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、イエローの色相成分に有効なデータといえる。

色相領域データ算出手段５により算出された色相領域データｈ１ｒ，ｈ１ｇ，ｈ１ｂ，ｈ１ｙ，ｈ１ｍ，ｈ１ｃは、第１の有効色相領域データ算出手段６に入力される。第１の有効色相領域データ算出手段６は、識別符号Ｓ１に基づいて、色相領域データｈ１ｒ，ｈ１グラム，ｈ１ｂ，ｈ１ｃ，ｈ１ｍ，ｈ１ｙのうち、各画素において有効となるデータを選択し、第１の有効色相領域データｈ１ｐ１，ｈ１ｑ１として出力する。ここで、有効となる色相領域データが１または０個である場合、第１の有効色相領域データｈ１ｐ１，ｈ１ｑ１のいずれかを０とするか、または両方を０として出力する。

図６は、識別符号Ｓ１と、当該識別符号Ｓ１に基づいて選択される第１の有効色相領域データｈ１ｐ１，ｈ１ｑ１との関係を表す図である。識別符号Ｓ１＝１の場合、第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉは赤〜イエローにおける色相の色を表すので、赤に有効な色相領域データｈ１ｒおよびイエローに有効な色相領域データｈ１ｙのみが有効なデータ、つまり非ゼロのデータとなり、他の色相領域データはゼロとなる。したがって、第１の有効領域データ算出手段６はｈ１ｒおよびｈ１ｙをそれぞれ第１の有効色相領域データｈ１ｐ１，ｈ１ｑ１として選択する。また、識別符号Ｓ１＝１１の場合、第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉはイエローの色相の色を表すので、イエローに有効な色相領域データｈ１ｙのみが有効なデータとなり、他の色相領域データは０となる。したがって、第１の有効領域データ算出手段６はｈ１ｙを第１の有効色相領域データｈ１ｑ１として選択し、ｈ１ｐ１＝０とする。
第１の有効色相領域データ算出手段６により出力された第１の有効色相領域データｈ１ｐ１，ｈ１ｑ１は、第２の有効色相領域データ算出手段７に送られる。

図７は、第２の有効色相領域データ算出手段７の内部構成を示すブロック図である。第２の有効色相領域データ算出手段７は、周波数特性変換手段１０ａ，１０ｂを備えている。第１の有効色相領域データｈ１ｐ１，ｈ１ｑ１は、周波数特性変換手段１０ａ，１０ｂにそれぞれ入力される。周波数特性変換手段１０ａ，１０ｂは、第１の有効色相領域データｈ１ｐ１，ｈ１ｑ１の空間または時間的な周波数特性を変換することにより雑音成分を除去し、第２の有効色相領域データｈ１ｐ２，ｈ１ｑ２を出力する。

周波数特性変換手段１０ａ，１０ｂのフィルタ特性は、第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉに含まれる雑音成分の性質に応じてそれぞれ設定される。
例えば、画像データの画素周波数付近の高い周波数の雑音成分を除去する場合、入力されたデータ中の高周波成分を遮断または大きく減衰させ、低周波成分を透過するローパスフィルタによって周波数特性変換手段１０ａ，１０ｂを構成することができる。具体的には、画素周波数の約１／４．５以上、すなわち画素データのクロック周波数の１／９以上の周波数成分に遮断、または減衰帯域を有するローパスフィルタを用いることができる。

構成が簡単なローパスフィルタとしては、連続する複数の各画素における画像データの単純平均値を算出するものが考えられる。この場合、フィルタ特性は単純平均値の算出に用いる画素の数により決定されることになる。

図８は、周波数特性変換手段１０ａ，１０ｂそれぞれの内部構成の一例を表すブロック図である。図８に示すように、周波数特性変換手段１０ａ，１０ｂは、複数のデータ格納部１４ａ〜１４ｉを含むデータシフト手段１２と、重み付け加算手段１３とを有する。周波数特性変換手段１０ａ，１０ｂのそれぞれに入力される第１の有効色相領域データｈ１ｐ１，ｈ１ｑ１は、データ格納部１４ａ、および重み付け加算手段１３に送られる。データ格納部１４ａ〜１４ｉは、互いに縦続接続されており、第１の有効色相領域データが入力されるたびに、入力されたデータを一斉に後段にシフトするとともに、重み付け加算手段１３に出力する。なお、周波数特性変換手段１０ａ，１０ｂに最終のデータが入力された後は、データ格納部１４ａには当該最終のデータと同一のデータが入力され続けるものとする。

重み付け加算手段１３には、データ格納部１４ａ〜１４ｉから出力されたデータとともに識別符号Ｓ１が入力される。重み付け加算手段１３は、データ格納部１４ａ〜１４ｉから出力されたデータに重み付け加算を施し、重み付け加算の結果を第２の有効色相領域データｈ１ｐ２，ｈ１ｑ２として出力する。重み付け加算手段１３において、重み付係数を互いに同じ値（１／９）にすれば、単純平均値が算出され、平滑化処理が行なわれる。この重み付け係数は、識別符号Ｓ１に基づいて決定される。識別符号Ｓ１に基づいて重み付け係数を選択することにより、周波数の変換特性を第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉの色相に応じて変化させることができる。
周波数特性変換手段１０ａにより算出される第２の有効色相領域データｈ１ｐ２は以下の式により表される。

上記式（２）において、ｈ１ｐ１［ｎ］はｎ番目に入力される第１の有効色相領域データであり、ｈ１ｐ１［ｎ＋４］…ｈ１ｐ１［ｎ−４］はデータ格納部１４ａ〜１４ｉにより出力されるデータを表す。また、関数ｆｓ１は、識別符号Ｓ１の値がｓｎである場合の重み付け加算を表す。
上記式（２）において、ｈ１ｐ１［ｎ］の重み付け係数を１とし、他を０とすると、周波数特性変換処理は行なわれずｈ１ｐ１＝ｈ１ｐ２となり、入力された第１の有効色相領域データがそのまま出力される。
なお、もう一方の第１の有効色相領域データｈ１ｑ１についても上記式（２）同様に表される。

第２の有効色相領域データｈ１ｐ２，ｈ１ｑ２は、最小値αとともにマトリクス演算手段８に入力される。マトリクス演算手段８は、第２の有効色相領域データ、および最小値αを演算項とし、係数発生手段９により出力される演算係数Ｕ（Ｅｉｊ）をマトリクス係数として用いたマトリクス演算により第１の色データの明度および／または彩度を赤、緑、青、イエロー、シアン、マゼンタの色相成分毎に調整するための色補正量Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を算出する。

図９は、マトリクス演算手段８の内部構成を示すブロック図である。図９に示すように、マトリクス演算手段８は、乗算手段１５ａ〜１５ｃ、および加算手段１６ａ，１６ｂにより構成される。乗算手段１５ａ〜１５ｃは、第２の有効色相領域データｈ１ｐ２，ｈ１ｑ２、および第１の色データの最小値αに演算係数Ｕ（Ｅｉｊ）をそれぞれ乗じる。加算手段１６ａは乗算手段１５ａおよび１５ｂの出力を加算し、加算手段１６ｂは乗算手段１５ｃおよび加算手段１６ｂの出力を加算し、色補正量Ｒ１（Ｇ１またはＢ１）として出力する。
図１０において、演算係数Ｕ（Ｅｉｊ）は色補正量Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１毎に与えられ、Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の色補正量が順次算出されるが、同様の回路を３つ設けることにより、並列処理を行うよう構成してもよい。

マトリクス演算手段８における上記演算は以下の式により表される。

上記式（３）のマトリクス係数は、Ｅｉｊ（ｉ＝１〜３，ｊ＝１〜３）である。

マトリクス演算手段８により出力される色補正量Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１は、色補正量加算手段２に送られる。色補正量加算手段２は、第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉに、色補正量Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を加算することにより、第２の色データＲｏ，Ｇｏ，Ｂｏを算出する。

なお、上記式（３）は下記式（４）に書き換えることができる。式（４）において、演算項ｈ１ｒ２，ｈ１ｇ２，ｈ１ｂ２，ｈ１ｃ２，ｈ１ｍ２，ｈ１ｙ２は、色相領域データｈ１ｒ，ｈ１ｇ，ｈ１ｂ，ｈ１ｃ，ｈ１ｍ，ｈ１ｙの時間的または空間的な周波数特性を変換して得られるデータであり、第２の有効色相領域データｈ１ｐ２，ｈ１ｑ２に対応している。また、マトリクス係数は、Ｆｉｊ（ｉ＝１〜３、ｊ＝１〜７）である。

本発明に係る色変換装置は、識別符号Ｓ１に基づいて選択される有効な色相領域データ、つまり第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉにより表される各画素の色に関与する色相領域データの周波数特性を変換して得られる第２の有効色相領域データｈ１ｐ２，ｈ１ｑ２を用いるのでマトリクス演算における演算量を削減することができる。また、マトリクス演算手段８の乗算手段、および加算手段の数を削減し、回路規模を縮小することができる。

以下、本発明に係る色変換装置の作用について説明する。第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉは、伝送される過程において種々の雑音の影響を受ける。したがって、画像生成時の本来の色データをＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓとし、各色データに対する雑音成分の大きさをＲｎ，Ｇｎ，Ｂｎとすると、第１の色データは、Ｒｉ＝Ｒｓ＋Ｒｎ、Ｇｉ＝Ｇｓ＋Ｇｎ、Ｂｉ＝Ｂｓ＋Ｂｎと表すことができる。すなわち、色変換装置に入力される第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉは、本来の色データ成分であるＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓと、雑音成分であるＲｎ，Ｇｎ，Ｂｎとの和で表されることになる。

図１０は、本来の色データＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓの一例を表す図である。図１０において、横軸は画素位置を表し、縦軸は各画素位置における色データＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓの大きさを表す。画素位置０から１６においてはＲｓ＝４８，Ｇｓ＝１６０，Ｂｓ＝４８となっており、均一な緑色（グレイ成分を含む）を表している。画素位置１７から４２においてはＲｓ＝１６０，Ｇｓ＝４８，Ｂｓ＝４８となっており、均一な赤色（グレイ成分を含む）を表している。画素位置４３から６３においてはＲｓ＝４８，Ｇｓ＝４８，Ｂｓ＝４８となっており、均一なグレイを表している。

図１１は、本来の色データＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓに雑音成分Ｒｎ，Ｇｎ，Ｂｎが付加された場合の色データ、つまり雑音成分を含む第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉを表す図である。図１１中、矢印ａ，ｂにより示しているのは、画素位置１２，１３における色データＧｉの値であり、矢印ｃ，ｄにより示しているのは画素位置２６，２７における色データＲｉの値である。色データＧｉの上記各画素位置における値は、画素位置１２においてＧｉ＝１４６（Ｒｉ＝５４，Ｇｉ＝５４）、画素位置１３においてＧｉ＝１６８（Ｒｉ＝６２、Ｇｉ＝５４）となっている。また、色データＲｉの上記各画素位置における値は、画素位置２６においてＲｉ＝１４６（Ｇｉ＝４０、Ｂｉ＝３８）、画素位置２７においてＲｉ＝１７４（Ｇｉ＝４６、Ｂｉ＝６０）である。画素位置１２および１３における色データＧｉの値、ならびに画素位置２６および２７における色データＲｉの値は、本来、等しくなるべきものであるが、雑音成分の影響により各画素位置で値が異なっている。

ここで、第１の色データの彩度は、色データＲｉ，Ｇ，ｉ，Ｂｉの最大値と最小値の差を最大値にて除したもので表すことができ、明度は最大値で表すことができる。これによると、画素位置１２における第１の色データの彩度は０．６３、明度は１４６、画素位置１３における第１の色データの彩度は０．６８、明度は１６８、画素位置２６における第１の色データの彩度は０．７４、明度は１４６、画素位置２７において彩度は０．７４、明度は１７４となる。

図１２は、図１１に示す第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉに基づいて算出される色相領域データを表す図である。図１２に示すように、図１１に示す第１の色データについては色相領域データｈ１ｒ，ｈ１ｇが算出される。

図１３は、図１２に示す色相領域データを識別符号Ｓ１に基づいて選択して得られる第１の有効色相領域データｈ１ｐ１を表す図である。図１１に示すように、画素位置０から１６において、第１の色データの最大値βはＧｉとなっている。したがって、図２に示す関係より画素位置０から１６において、識別符号Ｓ１は２，３，７のいずれかとなり、この場合、第１の色相領域データはｈ１ｐ１＝ｈ１ｇとなる。画素位置１７から４２において、第１の色データの最大値βはＲｉとなっている。したがって、図２に示す関係より画素位置１７から４２において、識別符号Ｓ１は０，１，６のいずれかとなり、この場合、第１の色相領域データはｈ１ｐ１＝ｈ１ｒとなる。

ここで、識別符号Ｓ１が０，１，６の場合（すなわち第１の色データがマゼンタ〜赤の色を表す場合）、周波数特性変換手段１０ａの重み付け加算手段１３において単純平均を行うことにより第２の有効色相領域データを算出し、識別符号Ｓ１が他の値の場合には、周波数特性変換処理を行わず、第１の有効色相領域データｈ１ｐ１をそのまま第２の有効色相領域データｈ１ｐ２として出力するものとする。また、周波数特性変換手段１０ｂの重み付け加算手段１３においては、識別符号Ｓ１の値に関わらず、常に周波数特性変換処理を行わず、第１の有効色相領域データｈ１ｐ１をそのまま第２の有効色相領域データｈ１ｐ２として出力するものとする。この場合、赤を中心とするマゼンタからイエローにかけての色についてのみ周波数特性変換の効果が表れる。

図１４は、第２の有効色相領域データ算出手段７において上記処理を行って得られる第２の有効色相領域データｈ１ｐ２を示す図である。図１４に示すように、マゼンタ〜赤の色を表す画素位置１７から４２において雑音成分が除去される。

図１５は、下記式（５）に示すマトリクス係数を用いて算出した色補正量Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を図１１に示す第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉに加算して算出される第２の色データＲｏ，Ｇｏ，Ｂｏを表す図である。下記式（５）に示すマトリクス係数は、第１の色データにおける赤、イエロー、緑の色相成分の明度および彩度を高める係数である。

図１５中、矢印ａ’，ｂ’により示しているのは、画素位置１２，１３における色データＧｏの値であり、矢印ｃ’，ｄ’により示しているのは画素位置２６，２７における色データＲｏの値である。色データＧｏの上記各画素位置における値は、画素位置１２においてＧｏ＝１７３（Ｒｏ＝５４，Ｇｏ＝５４）、画素位置１３においてＧｏ＝２０２（Ｒｏ＝６８，Ｇｏ＝５４）となっている。また、色データＲｏの上記各画素位置における値は、画素位置２６においてＲｏ＝１７７（Ｇｉ＝４０，Ｂｉ＝３８）、画素位置２７においてＲｏ＝２０４（Ｇｉ＝４６，Ｂｉ＝６０）である。

したがって、第２の色データの画素位置１２における彩度および明度は０．６９，１７３、画素位置１３における彩度および明度は０．７３，２０２、画素位置２６における彩度および明度は０．７９，１７７、画素位置２７における彩度および明度は０．７７，２０４となる。このように、第２の色データＲｏ，Ｇｏ，Ｂｏの明度および彩度は、第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉよりも高くなっていることが分かる。

また、画素位置１２および１３における第１の色データＧｉの差は１６８−１４６＝２２であるが、同画素位置における画素位置１２および１３における第２の色データＧｏの差は２０２−１７３＝２９となり、増加していることが分かる。一方、画素位置２６および２７における第１の色データＲｉの差は１７４−１４６＝２８であるが、同画素位置における第２の色データＲｏの差は２０４−１７７＝２７となっており、ほとんど変化していない。上記各画素位置における第１の色データＧｉおよびＲｉの差は、雑音成分の影響により生じたものであり、第２の色データＧｏについては雑音成分の影響が強調されているのに対し、第２の色データＲｏについては雑音成分の影響が強調されることなく彩度や明度を高めるような処理が行われていることが分かる。

これは、赤を中心とするマゼンタからイエローにかけての色についてのみ雑音除去処置が行われるように周波数特性変換手段１０ａ，１０ｂの特性を設定したためである。なお、周波数特性変換手段１０ａの重み付け加算手段１３において、識別符号Ｓ１の値が２，３，７の場合に単純平均値が算出されるよう設定すれば、緑を中心とするシアンからイエローにかけての色についても雑音除去処理が行われる。

以上のように、本発明に係る色変換装置は、赤、緑、青、イエロー、シアン、マゼンタの各色相成分に有効な色相領域データｈ１ｒ，ｈ１ｇ，ｈ１ｂ，ｈ１ｙ，ｈ１ｃ，ｈ１ｍのうち、各画素の色に有効なデータを第１の有効色相領域データｈ１ｐ１，ｈ１ｑ１として選択し、選択された第１の有効色相領域データの周波数特性を識別符号Ｓ１に基づいて変換して得られる第２の有効色相領域データｈ１ｐ２，ｈ１ｑ２を演算項としたマトリクス演算により明度および／または彩度を上げる色変換処理を行うので、雑音成分を強調することなく特定の色成分の明度および／または彩度を上げることが可能である。

また、６つの色相領域データのうち各画素において有効となるデータを第１の有効色相領域データとして選択し、選択された第１の有効色相領域データに対して周波数特性の変換を行うので、６つの色相領域データのそれぞれに対して周波数特性の変換を行う場合に比して、周波数特性変換手段の数を削減することが可能となる。

さらに、第２の有効色相領域データｈ１ｐ２，ｈ１ｑ２を用いて第１の色データの明度および／または彩度を色相成分毎に調整するための色補正量Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を算出し、算出された色補正量を第１の色データＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉに加算することにより明度および／または彩度を上げる処理を行うので、雑音除去処理に伴う画像のボケを防ぐことができる。つまり、雑音除去処理の影響は色補正量Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１のみに現れ、第１の色データの輪郭情報は維持されるので、雑音成分を強調することなく明度および／または彩度を向上させることができる。図１５に示すように、第２の色データの画素位置１６から１７、画素位置４２から４３にかけての値の変化は緩やかになっておらず、画像の輪郭情報が維持されていることが分かる。

なお、上記説明では、マトリクス演算手段８において、赤、イエロー、緑の３つの色相成分の明度および彩度を高めるマトリクス係数（Ｆｉｊ）を用いる演算を行ったが、他の色相成分の明度および／または彩度を高めるような色補正量演算を行ってもよい。また、ディスプレイ等の表示特性に応じて、明度や彩度を抑えるような補正を行ってもよい。
ここで、明度および／または彩度の調整量、ならびに調整を行う色相成分については式（３）のマトリクス係数Ｆｉｊにより適宜設定することができる。

さらに、上記説明では、第２の色相領域データ算出手段を雑音除去の目的に用いるものとしたが、任意の周波数成分を抑制、または強調する周波数特性の変換を行う構成としてもよい。

本発明の一実施形態に係る色変換装置の構成を示すブロック図である。 識別符号と第１の色データの大小関係を示す図である。 識別符号と色相との関係を示す図である。 色相領域データ算出手段の構成を示すブロック図である。 色相領域データと色相との関係を示す模式図である。 識別符号と第１の有効色相領域データとの関係を示す図である。 第２の有効色相領域データ算出手段の構成を示すブロック図である。 周波数特性変換手段の構成を示すブロック図である。 マトリクス演算手段の構成を示すブロック図である。 第１の色データの本来のデータの一例を示す図である。 第１の色データの一例を示す図である。 色相領域データの一例を示す図である。 第１の有効色相領域データの一例を示す図である。 第２の有効色相領域データの一例を示す図である。 第２の色データの一例を示す図である。

符号の説明

１ 色補正量算出手段、 ２ 色補正量加算手段、 ３ αΒ算出手段、 ４ 有彩色成分データ算出手段、 ５ 色相領域データ算出手段、 ６ 第１の有効色相領域データ算出手段、 ７ 第２の有効色相領域データ算出手段、 ８ マトリクス演算手段、 ９ 係数発生手段、

Claims (10)

1. カラー画像を表す第１の色データの明度および／または彩度を画素毎に変換して上記第１の色データに対応する第２の色データを出力する色変換装置において、
   上記第１の色データにより表される色の色相を量子化した識別符号を出力する手段と、
   上記第１の色データを用いて、当該第１の色データにより表されるカラー画像における、特定の色相成分において０以外の値となり、当該特定の色相成分以外の色相成分において０となる複数の色相領域データを算出する色相領域データ算出手段と、
   上記識別符号に基づいて、上記複数の色相領域データのうち、上記第１の色データにより表される各画素の色において０以外の値となるデータを選択し、第１の有効色相領域データとして出力する手段と、
   予め設定した方式に従い、上記識別符号に応じて、上記第１の有効色相領域データとして入力される信号の周波数特性を変換し、上記第１の有効色相領域データに対応する第２の有効色相領域データを出力する手段と、
   上記第２の有効色相領域データの各々について設定される所定のマトリクス係数を出力する係数発生手段と、
   上記第２の色相領域データを演算項とし、上記マトリクス係数を上記第２の色相領域データに乗じる乗算を含むマトリクス演算を行うことにより、上記第１の色データの明度および／または彩度を上記色相成分毎に独立に補正するための補正量を算出するマトリクス演算手段と、
   上記第１の色データを上記補正量に基づいて補正した上記第２の色データを算出する色補正手段とを備えたことを特徴とする色変換装置。
2. 色相領域データ算出手段は、第１の色データにより表されるカラー画像における、赤、緑、青、イエロー、シアン、マゼンタの色相成分の各々において０以外の値となり、当該色相成分以外の色相成分において０となる色相領域データを算出することを特徴とする請求項１に記載の色変換装置。
3. 色相領域データ算出手段は、第１の色データにより表される色から無彩色成分を除いた色の、赤、緑、青、イエロー、シアン、マゼンタの各色成分の大きさを表す有彩色成分データｒ，ｇ，ｂ，ｙ，ｍ，ｃを算出し、上記有彩色成分データを用いて、赤、緑、青、イエロー、シアン、マゼンタの各色相成分において０以外の値となり、当該色相成分以外の色相成分において０となる色相領域データｈ１ｒ，ｈ１ｇ，ｈ１ｂ，ｈ１ｙ，ｈ１ｍ，ｈ１ｃを以下の式により算出することを特徴とする請求項２に記載の色変換装置。
   

   
4. 第２の有効色相領域データを出力する手段は、識別符号に基づいて、第１の有効色相領域データ中の特定の周波数成分を遮断または減衰させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の色変換装置。
5. マトリクス演算手段は、識別符号に基づいて色相領域データから選択した２つの第１の有効色相領域データに周波数変換を行った第２の有効色相領域データを演算項ｈ１ｐ２，ｈ１ｑ２とし、当該画素における第１の色データ中の最小値をαとし、以下の式により補正量Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の色変換装置。
   

   
6. カラー画像を表す第１の色データの明度および／または彩度を画素毎に変換して上記第１の色データに対応する第２の色データを出力する色変換方法において、
   上記第１の色データにより表される色の色相を量子化した識別符号を出力する工程と、
   上記第１の色データを用いて、当該第１の色データにより表されるカラー画像における、特定の色相成分において０以外の値となり、当該特定の色相成分以外の色相成分において０となる複数の色相領域データを算出する工程と、
   上記識別符号に基づいて、上記複数の色相領域データのうち、上記第１の色データにより表される各画素の色において０以外の値となるデータを選択し、第１の有効色相領域データとして出力する工程と、
   予め設定した方式に従い、上記識別符号に応じて、上記第１の有効色相領域データとして入力される信号の周波数特性を変換し、上記第１の有効色相領域データに対応する第２の有効色相領域データを出力する工程と、
   上記第２の有効色相領域データの各々について設定される所定のマトリクス係数を出力する工程と、
   上記第２の色相領域データを演算項とし、上記マトリクス係数を上記第２の色相領域データに乗じる乗算を含むマトリクス演算を行うことにより、上記第１の色データの明度および／または彩度を上記色相成分毎に独立に補正するための補正量を算出する工程と、
   上記第１の色データを上記補正量に基づいて補正した上記第２の色データを算出する工程とを備えたことを特徴とする色変換方法。
7. 色相領域データは、第１の色データにより表されるカラー画像における、赤、緑、青、イエロー、シアン、マゼンタの色相成分の各々において０以外の値となり、当該色相成分以外の色相成分において０となるデータであることを特徴とする請求項６に記載の色変換方法。
8. 第１の色データにより表される色から無彩色成分を除いた色の、赤、緑、青、イエロー、シアン、マゼンタの各色成分の大きさを表す有彩色成分データｒ，ｇ，ｂ，ｙ，ｍ，ｃを算出し、上記有彩色成分データを用いて、赤、緑、青、イエロー、シアン、マゼンタの各色相成分において０以外の値となり、当該色相成分以外の色相成分において０となる色相領域データｈ１ｒ，ｈ１ｇ，ｈ１ｂ，ｈ１ｙ，ｈ１ｍ，ｈ１ｃを以下の式により算出することを特徴とする請求項７に記載の色変換方法。
   

   
9. 第２の有効色相領域データは、識別符号に基づいて、第１の有効色相領域データ中の特定の周波数成分を遮断または減衰させることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の色変換方法。
10. 識別符号に基づいて色相領域データから選択した２つの第１の有効色相領域データに周波数変換を行った第２の有効色相領域データを演算項ｈ１ｐ２，ｈ１ｑ２とし、当該画素における第１の色データ中の最小値をαとし、以下の式により補正量Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を算出することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の色変換方法。
    

    

Images