JP4793705B2 - Color conversion device - Google Patents
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Description
本発明は、色変換装置に係り、特に、入力された画像信号を4個以上の原色を有する多原色表示装置用の画像信号に変換するための色変換装置に関する。The present invention relates to a color conversion apparatus and, more particularly, to a color conversion apparatus for converting an image signal for the multi-primary-color display device having four or more primary colors an input image signal.
近年、高忠実色再現について幾つかの文献がみられる。例えば非特許文献1及び非特許文献2によれば、電子商取引、デジタルアーカイブ、遠隔医療などの分野での高忠実色再現の重要性が指摘されている。 In recent years, there are several references on high fidelity color reproduction. For example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 point out the importance of high fidelity color reproduction in fields such as electronic commerce, digital archives, and telemedicine.
一方、色再現の精度を劣化させる原因の一つとして、表示装置の色域の狭さがある。均等色度図(UCS)において、HDTVの色域は人間の可視領域に比べて狭い。したがって、HDTVで表示可能な色の範囲は、可視領域に対して狭く表示域が充分でないことは明らかである。 On the other hand, one of the causes of deterioration in color reproduction accuracy is a narrow color gamut of the display device. In the uniform chromaticity diagram (UCS), the color gamut of HDTV is narrower than the human visible region. Therefore, it is clear that the color range that can be displayed by HDTV is narrower than the visible region and the display region is not sufficient.
現在、HDTVよりも色域が広い表示装置の研究が行なわれてきている。ここでいう広色域表示装置とは、色度図上での再現範囲が広いだけでなく、最高輝度を低下させずに広色域の色を再現可能とする表示装置のことである。既存の装置のように三原色で広色域表示装置の開発を行なうためには、高彩度かつ高輝度な原色が必要である。一般に発光デバイスは彩度が高くなるにつれ発光効率は下がる。このため、三原色を使った広色域表示装置は効率の悪いものになる。これは次の2つの条件を満たす原色を用いることで解決できる。すなわち、高彩度だがそれほど高輝度でない原色、および、高輝度だがそれほど高彩度でない原色が必要となる。しかし、この場合、4つ以上の原色が必要になる。 Currently, research is being conducted on display devices with a wider color gamut than HDTV. The wide color gamut display device here is a display device that not only has a wide reproduction range on the chromaticity diagram, but also can reproduce a color of a wide color gamut without reducing the maximum luminance. In order to develop a wide color gamut display device with three primary colors like existing devices, primary colors with high saturation and high brightness are required. In general, the luminous efficiency of the light emitting device decreases as the saturation increases. For this reason, a wide color gamut display device using the three primary colors becomes inefficient. This can be solved by using primary colors that satisfy the following two conditions. That is, a primary color with high saturation but not so high brightness and a primary color with high brightness but not so high saturation are required. However, in this case, four or more primary colors are required.
このような多原色カラー表示装置の一例として、多原色による広色域ディスプレイの一つであるオリンパス社製の6原色リア投射型表示装置を挙げることができる。原色を4つ以上用いることで、三原色の場合より効率のよい広色域表示装置が実現可能になる。しかし、原色が増えることで新たな問題も発生する。色変換の自由度もその一つである。既存の三原色表示装置では色の三刺激値XYZと三原色RGBは3対3の関係であるため変換に自由度は存在せず、ユニークに相互変換が可能である。しかし、原色の数が増えると三刺激値と原色が3対4以上の関係になるため、三刺激値から各原色の信号値の変換に自由度が発生し一意に変換を行なうことができない。これは、あるXYZを表示するための原色の組み合わせが複数存在するということを示している。このため、発光効率が悪い原色の組み合わせも存在してしまう。 As an example of such a multi-primary color display device, there is a six-primary-color rear projection display device manufactured by Olympus, which is one of wide color gamut displays using multi-primary colors. By using four or more primary colors, a wide color gamut display device that is more efficient than the case of the three primary colors can be realized. However, new problems also arise as the primary colors increase. One of them is the degree of freedom of color conversion. In the existing three primary color display devices, since the color tristimulus values XYZ and the three primary colors RGB have a three-to-three relationship, there is no degree of freedom in conversion, and unique conversion is possible. However, as the number of primary colors increases, the tristimulus values and primary colors have a relationship of 3 to 4 or more, and therefore, there is a degree of freedom in converting the signal values of each primary color from the tristimulus values, and the conversion cannot be performed uniquely. This indicates that there are a plurality of combinations of primary colors for displaying a certain XYZ. For this reason, there are also combinations of primary colors with low luminous efficiency.
一方、ある原色nの三刺激値とそれに対応する入力信号値には以下の式(2)に記載の関係を仮定する。 On the other hand, the relationship described in the following equation (2) is assumed between the tristimulus values of a certain primary color n and the corresponding input signal values.
ただし、Xn,Yn,Znは、最高輝度を出力した際の原色nの三刺激値であり、Snは原色nに対する入力信号値である。Snは0≦Sn≦1の値を取るため、原色nの最高輝度を1で正規化した値と考えることができる。以降Snを原色nの相対輝度と呼ぶことにする。式(1)および式(2)をまとめ、行列を用いて表すと、各原色の相対輝度値から三刺激値XYZの変換は次の式(3)で与えられる。 Here, X n , Y n , and Z n are tristimulus values of the primary color n when the maximum luminance is output, and Sn is an input signal value for the primary color n. S n is 0 ≦ S for taking the value of n ≦ 1, it can be considered as normalized value of the maximum luminance in primary color n. The S n will be referred to as relative brightness of the primary colors n later. When Expressions (1) and (2) are combined and expressed using a matrix, conversion of the tristimulus values XYZ from the relative luminance values of the respective primary colors is given by the following Expression (3).
さらに、式(3)よりXYZから各原色の相対輝度への変換は次の式(4)となる。 Further, the conversion from XYZ to the relative luminance of each primary color is expressed by the following expression (4) from the expression (3).
ここで、式(4)において原色数が3の時、係数行列は正方行列となるため、逆行列が一意に決まり、問題なく変換を行うことができる。しかし原色数が4以上になると、係数が3×n(n>3)の行列になるため一意に逆行列を求めることができない。 Here, in Equation (4), when the number of primary colors is 3, the coefficient matrix is a square matrix, so that the inverse matrix is uniquely determined, and conversion can be performed without any problem. However, when the number of primary colors is 4 or more, the matrix becomes a coefficient of 3 × n (n> 3), and thus an inverse matrix cannot be obtained uniquely.
この問題に対処するための幾つかの研究が行われ、非特許文献4乃至非特許文献6に開示されている。 Some researches have been conducted to deal with this problem, which are disclosed in Non-Patent Documents 4 to 6.
非特許文献4では、色再現にCIE−XYZ等色関数を用いず、観測者ごとに等色関数を使い分ける方法や、マルチスペクトルカメラで推定された分光放射輝度の形状を再現する方法を提案している。等色関数の次元数を表示装置の次元数に合わせることや、自由度がない分光放射輝度を再現することで一意に色変換を行うことができる。しかし、個人ごとに等色関数を測定したり、マルチスペクトルカメラを用いたりするのは現実的な方法ではない。 Non-Patent Document 4 proposes a method of using different color matching functions for each observer without using CIE-XYZ color matching functions for color reproduction, and a method of reproducing the shape of spectral radiance estimated by a multispectral camera. ing. Color conversion can be uniquely performed by matching the number of dimensions of the color matching function with the number of dimensions of the display device or by reproducing the spectral radiance with no degree of freedom. However, it is not realistic to measure the color matching function for each individual or to use a multispectral camera.
非特許文献5では、原色によって作られる色域を領域分割し優先順位をつけることで一意に色変換を行う方法を提案している。この方法は高速な変換を行うことができるという利点を持っているが、領域ごとの優先順位のみで自由度を解消しており、自由度の他の有効な利用法を考慮することができない。 Non-Patent Document 5 proposes a method of uniquely performing color conversion by dividing a color gamut created by primary colors and assigning priorities. This method has an advantage that high-speed conversion can be performed, but the degree of freedom is eliminated only by the priority order for each region, and other effective usage methods of the degree of freedom cannot be considered.
非特許文献6文献では、等輝度な3点による、線形補間法を用いることで、自由度がない変換を行うことができる。しかし、非特許文献5と同様に、自由度のほかの有効な利用法を考慮することができない。 In Non-Patent Document 6, it is possible to perform conversion with no degree of freedom by using a linear interpolation method using three points with equal luminance. However, as in Non-Patent Document 5, other effective uses other than the degree of freedom cannot be considered.
線形計画問題は制約条件下で目的関数zを最大、あるいは最小にする最適化問題であり、制約条件や目的関数が線形式として表される。この問題については、非特許文献7が参考となる。線形という条件の下で問題を代数的に扱うことができるため、非線形最適化問題に比べ単純に最適解を得ることができる。線形計画問題の標準形を式(5)に示す。 The linear programming problem is an optimization problem that maximizes or minimizes the objective function z under the constraint conditions, and the constraint conditions and the objective function are expressed in a linear form. For this problem, Non-Patent Document 7 is helpful. Since the problem can be treated algebraically under the condition of linearity, an optimal solution can be obtained simply as compared with the nonlinear optimization problem. The standard form of the linear programming problem is shown in Equation (5).
一方、線形計画法には次の2つの基本定理が与えられている。すなわち、第1は「実行可能な解か存在するならば、必ず実行可能な基底解が存在する」、第2は「最適解が存在するならば、実行可能な基底解の中にも最適解が存在する」というものである。 On the other hand, the following two basic theorems are given to linear programming. That is, the first is “if there is a feasible solution, there is always a feasible base solution”, and the second is “if there is an optimal solution, there is an optimum solution among the feasible base solutions. It exists ".
この定理を用いることで有限回の組み合わせ探索により最適解を得ることができる。しかし、変数の数が増えると組み合わせの数が多くなり処理に時間がかかる。そこで用いるのがシンプレックス法である。シンプレックス法では、相対費用係数を用い最適性を判断することで線形計画法の基本定理を効率よく利用し最適解を得ることができる。 By using this theorem, an optimal solution can be obtained by a finite number of combinatorial searches. However, as the number of variables increases, the number of combinations increases and processing takes time. Therefore, the simplex method is used. In the simplex method, the optimal solution can be obtained by efficiently using the basic theorem of linear programming by judging the optimality using the relative cost coefficient.
次に、色変換における線形計画法について記述する。線形計画法を色変換に用いるには各原色の相対輝度値からXYZへの変換式ならびに相対輝度値のとりうる範囲を制約条件とし、何らかの目的関数を設定すればよい。色変換の問題を線形計画法の標準形に直したものを次の式(6)に示す。 Next, linear programming in color conversion will be described. In order to use linear programming for color conversion, a conversion function from the relative luminance value of each primary color to XYZ and the range that the relative luminance value can take are set as constraints, and any objective function may be set. The following formula (6) shows a color conversion problem that has been converted to the standard form of linear programming.
式(5)と式(6)を比較すると、通常の線形計画問題と比べて2つの違いが存在する。1つは変数の取りうる範囲である。通常の線形計画問題は変数の取りうる範囲は0≦Xnであるが、色変換を行う上で、相対輝度の範囲は0≦Sn≦1となっており、このままではシンプレックス法を適用することができない。これは、Sn≦1に対し不足変数を導入し、Sn+a=1として制約条件に組み込んで解くか、上限法を用いることで対処可能である。この問題の参考書としては、非特許文献8がある。 Comparing equations (5) and (6), there are two differences compared to the normal linear programming problem. One is the range that the variable can take. In the normal linear programming problem, the range that the variable can take is 0 ≦ X n , but the range of relative luminance is 0 ≦ S n ≦ 1 in performing color conversion, and the simplex method is applied as it is. I can't. This can be dealt with by introducing an insufficient variable for S n ≦ 1 and solving it by incorporating it into the constraint condition as S n + a = 1, or by using the upper limit method. There is Non-Patent Document 8 as a reference book on this problem.
もう1つ、色変換の問題に不足/余裕変数(dj)が存在しないという違いがある。通常の線形計画法では不足/余裕変数を非基底変数(=0)とすることで、初期実行可能基底解を求め、それを用いてシンプレックス法を進めていく。色変換で用いる線形計画法では、不足/余裕変数がないうえに、変数に上限値が与えられているため、0と1の、2種類の非基底変数の様々な組み合わせを探さなければならず、初期実行可能基底解を探すことが困難になる。このためには、2段階シンプレックス法を用いる必要がある。2段階シンプレックス法は、第一段階で初期実行可能基底解を見つけるか、あるいは存在しないという情報を得る。第二段階で初期実行可能基底解から最適解を見つけるか、あるいは解が有界ではない(どこまでも小さい解がある)という情報を得る。 Another difference is that there is no lack / margin variable (d j ) in the color conversion problem. In normal linear programming, the initial feasible basis solution is obtained by setting the deficit / margin variable as a non-basis variable (= 0), and the simplex method is advanced using that. In the linear programming used for color conversion, there is no shortage / margin variable and the upper limit value is given to the variable. Therefore, various combinations of two types of non-basis variables, 0 and 1, must be sought. It becomes difficult to find an initial feasible basis solution. For this purpose, it is necessary to use a two-stage simplex method. The two-stage simplex method finds an initial feasible basis solution in the first stage or obtains information that it does not exist. In the second stage, an optimal solution is found from the initial feasible basis solution, or information is obtained that the solution is not bounded (there is a solution that is too small).
次に、消費電力を考慮した色変換について記述する。上述により制約条件が決まったため、あとは目的関数さえ与えれば色変換を行うことができる。多原色の色変換には自由度が存在するため、自発光型の表示装置では、消費電力を大きくする原色の組み合わせも存在する。線型計画法を用いて消費電力を最小にする原色の値を求めるには、原色nの相対輝度Snと消費電力Pnを次の式(7)のような線形式で表さなければならない。また、式(7)を満たす多原色表示装置の消費電力は式(8)となる。 Next, color conversion considering power consumption will be described. Since the constraint conditions have been determined as described above, color conversion can be performed only by giving an objective function. Since there is a degree of freedom in multi-primary color conversion, there are also combinations of primary colors that increase power consumption in self-luminous display devices. To determine the value of the primary color to minimize power consumption by using a linear programming method, must represent the relative luminance S n primaries n power consumption P n in the linear formula such as the following equation (7) . In addition, the power consumption of the multi-primary color display device that satisfies Expression (7) is Expression (8).
Pn=cn×Sn ・・・(7)
P1+P2+・・・+Pn=c1S1+c2S2+・・・cnSn ・・・(8)
上述の式(8)は式(6)の目的関数zと一致する。実際に消費電力が式(8)のような線形式となる階調制御の一方法として時間階調制御がある。また、その他の制御方法も非線形ではあるが、消費電力が高くなるにつれ、輝度も高くなるという特徴を持っている。線形計画法において目的関数の精度がそれほど正確でなくとも得られる基底解は制約条件を満たしている。このため、たとえ相対輝度と消費電力の関係を式(7)として近似しても、それほど問題はない。
P n = c n × S n (7)
P 1 + P 2 + ··· + P n = c 1 S 1 + c 2 S 2 + ··· c n S n ··· (8)
The above equation (8) matches the objective function z in equation (6). There is a time gray scale control as one method of the gray scale control in which the power consumption is actually in the linear form as in the equation (8). Although other control methods are also non-linear, they have a feature that the luminance increases as the power consumption increases. The basis solution that can be obtained even if the accuracy of the objective function is not so accurate in linear programming satisfies the constraints. For this reason, even if the relationship between the relative luminance and the power consumption is approximated by the equation (7), there is no problem.
上述の線形計画法では、表示装置の消費電力を削減できるが、大型表示装置では色変換に要する処理時間が長い。例えば、SHIPP XYZ画像では、線形計画法により色変換を行うと、1枚のSHIPP画像について処理時間は3分10秒であった。一方、3原色の場合には、マトリクス計算のとき、色変換時間は14秒である。このように、3×3マトリクス計算に比べて線形計画法では色変換時間が著しく増加する。 The above linear programming method can reduce the power consumption of the display device, but the processing time required for color conversion is long in a large display device. For example, in a SHIPP XYZ image, when color conversion is performed by linear programming, the processing time for one SHIPP image is 3 minutes and 10 seconds. On the other hand, in the case of three primary colors, the color conversion time is 14 seconds at the time of matrix calculation. Thus, the color conversion time is significantly increased in the linear programming method as compared with the 3 × 3 matrix calculation.
このような多原色表示装置に対する上述の色変換方式では、線形計画法を利用することにより表示装置の消費電力を増加させることなく色変換の目的は達せられるが、色変換時間が著しく増加するという課題がある。これを決定木を導入して解決することにより、表示装置の消費電力を増加させることなく色変換時間を短縮することが求められる。 In the above color conversion method for such a multi-primary color display device, the purpose of color conversion can be achieved without increasing the power consumption of the display device by using linear programming, but the color conversion time is significantly increased. There are challenges. By solving this by introducing a decision tree, it is required to shorten the color conversion time without increasing the power consumption of the display device.
また、前述したように、電子商取引や遠隔医療などの場において、忠実に色を再現することが求められている(例えば非特許文献9参照)が、既存の画像システムでは、機器に依存した色再現を行っているため、ディスプレイに表示される色が機器によって異なって見える。 In addition, as described above, it is required to faithfully reproduce colors in places such as electronic commerce and telemedicine (see, for example, Non-Patent Document 9). However, in existing image systems, colors that depend on equipment are used. Because of the reproduction, the color displayed on the display looks different depending on the device.
この問題に対処するため、カラーマネージメントシステム(CMS)がある(例えば非特許文献10参照)。CMSにおいて、ディスプレイの色再現にはICC(International Color Consortium) プロファイル(例えば非特許文献3参照)を利用したShaper/Matrix Model(例えば非特許文献11参照。以下、S.M.Mと称する。)が用いられている。 In order to deal with this problem, there is a color management system (CMS) (see, for example, Non-Patent Document 10). In the CMS, for display color reproduction, a Shaper / Matrix Model using an ICC (International Color Consortium) profile (see, for example, Non-Patent Document 3) (see, for example, Non-Patent Document 11, hereinafter referred to as SM). Is used.
S.M.Mの色再現には各原色の最高輝度の三刺激値XYZを使用している。正確な色再現を行うためには、各原色の輝度の変化に対し、色度が一定であることが条件となっている。しかし、幾種類かのディスプレイ、例えば液晶を用いた一部のディスプレイに低輝度領域で色度がずれるカラートラッキングが生じる(図8参照)ため、正確な色再現ができない(例えば非特許文献12参照)。そこで、これまでに、カラートラッキングに対応した方式(以下、忠実色再現方式と記す)が報告されている(例えば非特許文献13参照)。 S. M.M. For the color reproduction of M, the tristimulus values XYZ having the highest luminance of each primary color are used. In order to perform accurate color reproduction, it is necessary that the chromaticity is constant with respect to the change in luminance of each primary color. However, color tracking that shifts chromaticity in a low luminance region occurs in some types of displays, for example, some displays using liquid crystal (see FIG. 8), so that accurate color reproduction cannot be performed (see, for example, Non-Patent Document 12). ). So far, a method corresponding to color tracking (hereinafter referred to as a faithful color reproduction method) has been reported (for example, see Non-Patent Document 13).
しかしながら、上記の忠実色再現方式では、画素ごとに色変換マトリクスを作成しているため、多大な色変換時間を要する、という問題があった。 However, the above-described faithful color reproduction method has a problem that it takes a long time for color conversion because a color conversion matrix is created for each pixel.
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、入力画像データを、4個以上の原色を有する多原色表示装置用の画像信号に変換して画像を表示させる場合に、消費電力を増加させることなく色変換時間を短縮することができると共に、カラートラッキングを抑制することが可能な色変換装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-described problem. When input image data is converted into an image signal for a multi-primary color display device having four or more primary colors to display an image, power consumption is achieved. An object of the present invention is to provide a color conversion apparatus that can shorten the color conversion time without increasing the color and can suppress the color tracking.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明の色変換装置は、XYZ表色系の三刺激値XYZを、多原色表示装置で表示可能な予め定めたn原色(n≧4)の中から選択した3原色の組合わせにおける3原色信号値に変換するための色変換マトリクスを、各原色の特性に基づいて作成する色変換マトリクス作成方法であって、所定階調の三刺激値XYZに対応する3原色信号値を所定の色変換マトリクスを用いて求めるステップと、求めた3原色信号値に対応する3原色階調値を前記多原色表示装置の中間調再現特性から求めるステップと、求めた3原色階調値に対応する三刺激値XYZを前記多原色表示装置のデバイスプロファイルから求めるステップと、求めた所定階調の三刺激値XYZの輝度を基準階調の三刺激値XYZの輝度に合わせた上で、前記所定階調の三刺激値XYZと前記基準階調の三刺激値XYZとの色差を求めるステップと、求めた色差が予め定めた閾値を越える場合、当該所定階調の三刺激値XYZに基づいて色変換マトリクスを作成して記憶すると共に、前記基準階調を当該所定階調に変更するステップと、前記所定階調を1階調又は複数階調変更するステップと、を含む処理を全階調について繰り返し実行する処理を、3原色全てについて且つ3原色の組合わせ全てについて実行する色変換マトリクス作成方法に より複数の色変換マトリクスを作成する色変換マトリクス作成手段と、前記色変換マトリ クス作成手段により作成された前記複数の色変換マトリクスを記憶する記憶手段と、前記 n原色(n≧4)の多原色表示装置における各原色の相対輝度範囲を制約条件とし、予め 定めた目的関数を最大又は最小にする線形計画法によりXYZ表色系の複数の三刺激値X YZを前記n原色の画像信号へ各々色変換した色変換結果と、入力された三刺激値XYZ と、に基づいて、前記n原色の画像信号のうち(n−3)原色については、最低輝度値又 は最高輝度値の画像信号に変換し、残りの3原色については、前記(n−3)原色の画像 信号に対応した色変換マトリクスを前記複数の色変換マトリクスから選択して中間階調輝 度値に変換することにより、前記n原色の多原色表示装置用の画像信号を生成する色変換 手段と、を備えたことを特徴とする。In order to achieve the above object, the color conversion device according to the first aspect of the present invention is a predetermined n primary colors (n ≧ 4) that can display tristimulus values XYZ of the XYZ color system on a multi-primary color display device. A color conversion matrix creation method for creating a color conversion matrix for converting to the three primary color signal values in the combination of the three primary colors selected from the above based on the characteristics of each primary color. Obtaining the corresponding three primary color signal values using a predetermined color conversion matrix, obtaining the three primary color gradation values corresponding to the obtained three primary color signal values from the halftone reproduction characteristics of the multi-primary color display device; Determining the tristimulus values XYZ corresponding to the three primary color gradation values from the device profile of the multi-primary color display device, and determining the luminance of the tristimulus values XYZ of the predetermined gradation as the luminance of the tristimulus values XYZ of the reference gradation Meet And calculating the color difference between the tristimulus value XYZ of the predetermined gradation and the tristimulus value XYZ of the reference gradation, and if the calculated color difference exceeds a predetermined threshold value, Creating and storing a color conversion matrix based on the stimulus value XYZ, changing the reference gradation to the predetermined gradation, and changing the predetermined gradation to one gradation or a plurality of gradations. the process for processing repeatedly executed for all gradations of containing, a color conversion matrix creating means to create a more plurality of color conversion matrices to the color conversion matrix creating method executed for all combination of and the three primary colors for all three primary colors, the storage means for storing the plurality of color conversion matrices created by the color conversion Matrigel box forming means, the relative bright of each primary color in the multi-primary-color display device of the n-primary (n ≧ 4) Range and constraints, and the color conversion result of each color conversion a plurality of the tristimulus values X YZ of XYZ color system into image signals of the n-primary by linear programming objective function to maximize or minimize a predetermined, a tristimulus value XYZ which is input, based on, for (n-3) primary colors among the image signals of the n primary colors, minimum luminance value or by converting the image signal of the maximum luminance value, for the remaining three primary colors , it said by converting the halftone Luminance value (n-3) to select a color conversion matrix corresponding to the image signals of the primary colors from the plurality of color conversion matrices, for a multi-primary-color display device of the n-primary And color conversion means for generating the image signal .
この発明によれば、求めた所定階調の三刺激値XYZの輝度を基準階調の三刺激値XYZの輝度に合わせた上で、所定階調の三刺激値XYZと基準階調の三刺激値XYZとの色差を求める。そして、求めた色差が予め定めた閾値を越える場合、当該所定階調の三刺激値XYZに基づいて色変換マトリクスを作成して記憶する処理を3原色全てについて且つ3原色の組合わせ全てについて実行する。このため、色差が閾値を越える階調について色変換マトリクスが原色毎に作成される。
なお、請求項5に記載したように、前記色差は、CIE2000色差式により求めるこ とができる。 According to the present invention, the tristimulus value XYZ of the predetermined gradation and the tristimulus value XYZ of the predetermined gradation and the tristimulus of the reference gradation are matched with the luminance of the tristimulus value XYZ of the reference gradation. The color difference from the value XYZ is obtained. If the obtained color difference exceeds a predetermined threshold value, a process for creating and storing a color conversion matrix based on the tristimulus values XYZ of the predetermined gradation is executed for all three primary colors and all combinations of the three primary colors. To do. For this reason, a color conversion matrix is created for each primary color for gradations where the color difference exceeds the threshold.
Incidentally, as described in claim 5, wherein the color difference can be used to calculate the CIE2000 color difference formula.
そして、色変換時には、作成された複数の色変換マトリクスの中から階調に応じた最適な色変換マトリクスを選択して色変換することにより、高精度で且つ高速な色変換が可能となる。
具体的には、色変換手段は、前記n原色(n≧4)の多原色表示装置における各原色の 相対輝度範囲を制約条件とし、予め定めた目的関数を最大又は最小にする線形計画法によ りXYZ表色系の複数の三刺激値XYZを前記n原色の画像信号へ各々色変換した色変換 結果と、入力された三刺激値XYZと、に基づいて、前記n原色の画像信号のうち(n− 3)原色については、最低輝度値又は最高輝度値の画像信号に変換し、残りの3原色につ いては、前記(n−3)原色の画像信号に対応した色変換マトリクスを前記複数の色変換 マトリクスから選択して中間階調輝度値に変換することにより、前記n原色の多原色表示 装置用の画像信号を生成する。 At the time of color conversion, it is possible to perform high-precision and high-speed color conversion by selecting an optimal color conversion matrix corresponding to the gradation from among the plurality of color conversion matrices created and performing color conversion.
Specifically, the color conversion means uses a linear programming method that maximizes or minimizes a predetermined objective function, with the relative luminance range of each primary color in the n-primary (n ≧ 4) multi-primary color display device as a constraint. a color conversion results of a plurality of tristimulus values XYZ of the XYZ color system were each color conversion to the image signals of the n-primary Ri good, and tristimulus values XYZ input, based on, of the image signals of the n-primary for out (n-3) primary colors, into image signals of the minimum luminance value or highest luminance values, the remaining three primary information, wherein the (n-3) a color conversion matrix corresponding to the image signal of the primary An image signal for the n-primary multi-primary color display device is generated by selecting from the plurality of color conversion matrices and converting to a halftone luminance value .
また、請求項2に記載したように、閾値は、3原色のうち最も短波長の原色については、他の原色の閾値よりも小さい値に設定するようにしてもよい。すなわち3原色のうち最も波長が短い原色については、他の原色よりも精度良く色変換できるように閾値を厳しく設定する。このため、短波長の原色を精度良く色変換することができ、色の見えを良好とすることができる。
また、請求項3に記載したように、前記色変換結果は、前記n原色(n≧4)の多原色 表示装置における各原色の相対輝度範囲を制約条件とし、前記多原色表示装置における消 費電力を目的関数として前記目的関数を最小にする線形計画法によりXYZ表色系の複数 の三刺激値XYZを前記n原色の画像信号へ各々色変換した色変換結果とすることができ る。
また、請求項4に記載したように、前記色変換手段は、前記色変換結果を、決定木を用 いた分類モデルに帰納学習させた分類モデルに前記入力された三刺激値を入力することに より、前記n原色の画像信号のうち(n−3)原色の画像信号を前記最低輝度値又は最高 輝度値の画像信号に変換するようにしてもよい。 In addition, as described in claim 2, the threshold value may be set to a value smaller than the threshold values of the other primary colors for the primary wavelength of the shortest wavelength among the three primary colors. That is, for the primary color having the shortest wavelength among the three primary colors, the threshold value is set strictly so that color conversion can be performed with higher accuracy than the other primary colors. For this reason, the primary wavelength of a short wavelength can be accurately color-converted, and the color appearance can be improved.
Further, as described in claim 3, wherein the color conversion result, the relative luminance range of each primary color in the multi-primary-color display device of the n-primary (n ≧ 4) and constraints consumption in the multi-primary-color display device Ru can be the color conversion result of converting each color a plurality of tristimulus values XYZ of the XYZ color system by linear programming to minimize the objective function to an image signal of the n-primary power as an objective function.
Further, as described in claim 4, wherein the color conversion means, the color conversion result, the decision tree to enter the input tristimulus values to the classification model is inductive learning the classification model had use of Accordingly, the (n-3) primary color image signal out of the n primary color image signals may be converted into the lowest luminance value or the highest luminance value image signal.
この発明によれば、線形計画法による色変換を離散分類問題とみなし、線形計画法による色変換結果を分類モデルで帰納学習させることで、分類と単純行列計算により色変換処理を行い、色変換時間を短縮することが可能となる。また、基底部分の3原色については、前記請求項1記載の色変換マトリクス作成方法により色変換マトリクスを作成し、作成した色変換マトリクスを用いて色変換するので、カラートラッキングを抑制することができる。 According to the present invention, the color conversion by linear programming is regarded as a discrete classification problem, and the color conversion result by linear programming is learned by induction using the classification model, thereby performing color conversion processing by classification and simple matrix calculation, and color conversion Time can be shortened. Further, for the three primary colors of the base portion, a color conversion matrix is created by the color conversion matrix creating method according to claim 1 and color conversion is performed using the created color conversion matrix, so that color tracking can be suppressed. .
本発明によれば、入力画像データを、4個以上の原色を有する多原色表示装置用の画像信号に変換して画像を表示させる場合に、消費電力を増加させることなく色変換時間を短縮することができると共に、カラートラッキングを抑制することが可能な、という効果がある。 According to the present invention, when input image data is converted into an image signal for a multi-primary color display device having four or more primary colors to display an image, the color conversion time is shortened without increasing power consumption. In addition, the color tracking can be suppressed.
線形計画法を用いて多原色色変換を行うと、変換速度が遅くなるという問題がある。線形計画法の色変換の利点を損なわず、色変換を行うためには、線形計画法による色変換の結果を帰納学習させる方法が考えられる。この場合、入力値をXYZ三刺激値、出力値を多原色の色信号としてモデルを構築するのが最も単純な方法である。しかし、連続値である多原色の色信号を精度良く出力するためのモデルを構築するのは難しい。そこで、本発明では、線形計画法による色変換の結果を離散値として扱い、これらを分類モデルに帰納学習させ、色変換を行う。 When multi-primary color conversion is performed using linear programming, there is a problem that the conversion speed becomes slow. In order to perform color conversion without impairing the advantages of color conversion of linear programming, a method of inductively learning the result of color conversion by linear programming is conceivable. In this case, it is the simplest method to construct a model with the input values as XYZ tristimulus values and the output values as multi-primary color signals. However, it is difficult to build a model for accurately outputting multi-primary color signals that are continuous values. Therefore, in the present invention, the result of color conversion by linear programming is treated as a discrete value, and these are subjected to inductive learning in a classification model to perform color conversion.
高忠実色再現を保証しつつ、高速化を実現するためには、直接色信号を出力するモデルではなく、線形計画法の基底/非基底の組合せを利用すればよい。線形計画法を用いた色変換方式では、得られる解のうち(原色数−3)は最高に光らせる(階調:255、すなわち信号値Siが1.0、iは原色を示す数字、以下同じ)、あるいはまったく光らせない(階調:0、すなわち信号値Siが0)となる。これら両極端の解は、非基底解と呼ばれる。多原色色変換における線形計画法の最適解は、最適な非基底の組合せ(nCn-3*2n-3)が決定されれば、これらの組合せを分類モデルの出力値とすることで、得られた出力値に適合した3*3の変換マトリクスを用いて、三原色システムとして扱うことが可能である。この方式によれば、単純に行列演算を行うだけで、線形計画方の利点を損なうことなく、忠実度を保ったまま高速に多原色色変換を行うことが可能になる。 In order to achieve high speed while guaranteeing high fidelity color reproduction, it is only necessary to use a combination of a basis / non-basis of linear programming instead of a model that directly outputs color signals. In the color conversion method using linear programming, among the obtained solutions, (the number of primary colors −3) is the highest (tone: 255, that is, the signal value Si is 1.0, i is a number indicating the primary color, and so on. ), Or no light at all (gradation: 0, ie, the signal value Si is 0). These extreme solutions are called non-basic solutions. The optimal solution for linear programming in multi-primary color conversion is that if the optimal non-basis combination ( n C n-3 * 2 n-3 ) is determined, these combinations are used as the output value of the classification model. By using a 3 * 3 conversion matrix adapted to the obtained output value, it can be handled as a three-primary color system. According to this method, it is possible to perform multi-primary color conversion at high speed while maintaining the fidelity without losing the advantages of the linear programming method by simply performing matrix operation.
上述の線形計画法による結果を分類モデルで学習する。今回はクラス分類を行うためのモデルとして決定木を採用する。決定木は決して高速な分類モデルではないため、より高速化を行うためにはその他のモデルの導入も考える必要がある。また、決定木の実装としではルールベースのC4.5を用いるのが適切である。ルールは、X’<X<X”のように与えられるため、ルールベースのC4.5はXYZ空間の直方体による領域分割を行っていると考えられる。 The result of the above linear programming is learned with a classification model. This time, a decision tree is adopted as a model for classifying. Since decision trees are by no means a fast classification model, it is necessary to consider introducing other models in order to achieve higher speed. It is also appropriate to use rule-based C4.5 as a decision tree implementation. Since the rule is given as X ′ <X <X ”, it is considered that the rule-based C4.5 performs area division by a rectangular parallelepiped in the XYZ space.
以上を取りまとめると、本発明による多原色表示装置の色変換装置は、図1に示すように、線形計画法による色変換結果を分類モデルに学習させる第1の処理手段と、分類モデルと行列計算に基づく色変換を行う第2の処理手段とを具備して構成され、線形計画法に基づく処理手段の計算処理の負荷を削減できるように構成したものである。 In summary, the color conversion device of the multi-primary color display device according to the present invention, as shown in FIG. 1, a first processing means for learning a color conversion result by linear programming into a classification model, a classification model, and a matrix calculation And a second processing means for performing color conversion based on the above, and configured to reduce the processing load of the processing means based on the linear programming.
線形計画法による色変換結果を分類モデルに学習させる処理部分は、入力値であるXYZと線形計画法を用いて色変換して得られる最適解のうちの前記非基底解の(nCn-3*2n-3)の組合せを用い、数多くのXYZ対非基底の組合せの関係により分類モデルを帰納学習し、前記出力値に適合した3*3の色変換マトリクスを用いて前記出力値を3原色として取り扱うためのものである。 The processing part for causing the classification model to learn the color conversion result by the linear programming method is ( n C n−) of the non-basis solution among the optimal solutions obtained by performing color conversion using XYZ as input values and the linear programming method. 3 * 2 n-3 ), the learning of the classification model is performed by the relationship of many XYZ vs. non-basis combinations, and the output value is calculated using a 3 * 3 color conversion matrix that matches the output value. This is for handling as the three primary colors.
分類モデルと行列計算に基づく色変換処理手段は、構築された分類モデルにより、入力のXYZから、最適な非基底解の組合せを出力し、その出力値に適合した3*3の色変換マトリクスを用いて色変換を行う。 The color conversion processing means based on the classification model and the matrix calculation outputs an optimum combination of non-basis solutions from the input XYZ by the constructed classification model, and generates a 3 * 3 color conversion matrix suitable for the output value. To perform color conversion.
上述の発明について詳細に確認するため、実際の画像について具体的な計算処理を実行し、その色変換の処理時間を求める。処理はモデルの構築とモデルによる色変換に分けて考える。n原色表示装置(n≧4)において考え得る非基底解の組合わせ総数は(M=nCn-3*2n-3)であり、多数のXYZに対し線形計画法による色変換を行い、得られた最適解が総数Mの中のどの組合わせであるかを出力し、これらの結果を学習データ利用して分類モデルを構築する。一方、本発明のモデルによる色変換を図2に示す。入力の(Xc,Yc,Zc)を分類モデルに入力することで、総数Mの非基底解の組合わせの中から、学習結果を反映した非基底解(S4,S5,S6)が得られ、残りの基底解(S1,S2,S3)は行列計算により求まる。さらに得られた信号値からトーンカーブを用いてディジタル信号としての階調値が求められる。 In order to confirm the above-described invention in detail, a specific calculation process is executed for an actual image, and the color conversion processing time is obtained. Processing is divided into model construction and color conversion by model. The total number of possible combinations of non-basic solutions in the n primary color display device (n ≧ 4) is (M = n C n−3 * 2 n−3 ), and color conversion is performed by linear programming for a large number of XYZ. The combination of the obtained optimal solutions in the total number M is output, and a classification model is constructed using these results as learning data. On the other hand, color conversion by the model of the present invention is shown in FIG. By inputting the input (X c , Y c , Z c ) into the classification model, non-basic solutions (S 4 , S 5 , S, reflecting the learning results are selected from a total of M non-basic solutions. 6 ) is obtained, and the remaining basis solutions (S 1 , S 2 , S 3 ) are obtained by matrix calculation. Further, a tone value as a digital signal is obtained from the obtained signal value using a tone curve.
多原色(n原色)色変換では、上述の背景技術において説明したように、式の数は3つ、変数の数はnである。このため、変数がn個、式が3個となり、自由度はn−3となる。以上のことから、非基底(0と上限値1)の組合せは、L=nCn-32n-3通り存在することになる。最適解を求めるために線形計画法を解くということは、L通りの中から最適な一つの組合せを選ぶことと等しい。 In the multi-primary color (n primary color) color conversion, as described in the background art above, the number of equations is three and the number of variables is n. Therefore, the number of variables is n, the number of expressions is 3, and the degree of freedom is n-3. From the above, there are L = n C n−3 2 n−3 combinations of non-basis (0 and upper limit value 1). Solving linear programming to find the optimal solution is equivalent to choosing an optimal combination from L ways.
これは明らかに離散分類問題である。分類問題を解くためには様々な方法がある。SHIPPやXYZを取得可能なカメラにより撮影された画像から、あらかじめ線形計画法で色変換を計算しておく。このあらかじめ計算しておいた結果を訓練データとして利用し、モデルを学習させる必要がある。 This is clearly a discrete classification problem. There are various ways to solve the classification problem. Color conversion is calculated in advance by linear programming from an image taken by a camera capable of acquiring SHIPP or XYZ. It is necessary to train the model using the results calculated in advance as training data.
このような方法で色変換を行う手順は次のとおりである。第1に、もし可能ならば、L通りの逆行列をあらかじめメモリにロードしておく。第2に、構築したモデルにXYZを入力することにより、L通りのうちのひとつの組合せを求める。第3に、その組合せに対応する逆行列を用いて色変換を行う。 The procedure for performing color conversion by such a method is as follows. First, if possible, L inverse matrices are preloaded into the memory. Second, by inputting XYZ into the constructed model, one of L combinations is obtained. Third, color conversion is performed using an inverse matrix corresponding to the combination.
上述の方法には2つの問題点がある。第1は、解を間違えること、すなわち上述のL通りの中から誤った組合せを出力することであり、第2は、解が求められないことである。第1の問題点は、最適解は得られないという問題を含むことはあるが、色変換という点では特に問題はない。L通りのどの組合せであれ、解が求められたのならば、色変換は可能である。第2の問題も、解が求められない場合は線形計画法に渡すことで解決可能である。 The above method has two problems. The first is to make a mistake in the solution, that is, to output a wrong combination from the above-mentioned L ways, and the second is that the solution cannot be obtained. The first problem may include a problem that an optimal solution cannot be obtained, but there is no particular problem in terms of color conversion. Color conversion is possible if a solution is obtained for any of the L combinations. The second problem can also be solved by passing to linear programming when a solution cannot be obtained.
そこで、本発明者らは分類手法のひとつである決定木を使って色変換の結果を学習させた。決定木を使ったのは、以下の3つの理由からである。 Therefore, the present inventors learned the result of color conversion using a decision tree which is one of classification methods. The decision tree is used for the following three reasons.
第1に、出力クラスが離散値を扱うことができる。第2に線形領域分割的にクラス分類を行うことができる。第3に、学習結果として、分類するための規則を文章で出力することが可能であるため、プログラムに組み込みやすい。 First, the output class can handle discrete values. Second, classification can be performed in a linear domain division. Third, as a learning result, it is possible to output a rule for classification as a sentence, so that it is easy to incorporate it into a program.
使った決定木パッケージはC4.5である。学習データ数は11102で、デフォルトのオプションで学習させた結果、ルール数が198となった。出力結果の一例を図3に示す
図3において、X,Y,Zの値は細かい桁を捨てるため100倍して整数型にした。出力クラスは*が基底、1、0は非基底であり、左からLr,Lg,Lb,Rr,Rg,Rbとなっている。ここで、Lr,Lg,Lbはそれぞれ、短波長側のr、g、bの原色の色信号(相対輝度)、Rr,Rg,Rbはそれぞれ、長波長側のr,g,bの原色の色信号である。
The decision tree package used is C4.5. The number of learning data was 11102. As a result of learning with the default option, the number of rules was 198. An example of the output result is shown in FIG. 3. In FIG. 3, the values of X, Y, and Z are multiplied by 100 to form an integer type in order to discard fine digits. The output classes are * for a base, 1 and 0 for a non-base, and are Lr, Lg, Lb, Rr, Rg, and Rb from the left. Here, Lr, Lg, and Lb are primary color signals (relative luminance) of r, g, and b on the short wavelength side, and Rr, Rg, and Rb are primary colors of r, g, and b on the long wavelength side, respectively. It is a color signal.
線形計画問題であるため、線形の最適解空間が構成されているはずであるが、結果としては、198通りの条件が出力された。一方、学習に用いた画像では暗い部分にノイズデータが含まれるため、最低出現頻度条件オプションを変えて上述の結果を学習させた結果、156のルールが生成された。 Since it is a linear programming problem, a linear optimal solution space should be constructed, but as a result, 198 conditions were output. On the other hand, since the noise data is included in the dark portion in the image used for learning, 156 rules were generated as a result of learning the above result by changing the minimum appearance frequency condition option.
色変換処理の高速化について述べたので、線形計画法と分類法で簡単に色変換の計算時間を比較する。線形計画法では、XYZの値が入力されると、多原色の信号値が出力される。一方、分類法を用いると、XYZが入力されたときの出力は、基底と非基底の組合せパターンである。多原色の信号値を求めるためには、さらに、得られたパターンから逆行列を求め、それを用いて行列の演算を行う必要がある。逆行列は、使う数が限られているため、あらかじめ用意しておけばよい。高速化の確認だけを行ったため、行列等は、乱数によって生成されたものを用い、計算の負荷は色変換と同等になるようにした。 Since the speeding up of the color conversion process has been described, the color conversion calculation time is easily compared between the linear programming method and the classification method. In the linear programming method, when XYZ values are input, multiprimary color signal values are output. On the other hand, when the classification method is used, the output when XYZ is input is a combination pattern of a base and a non-base. In order to obtain the signal values of multi-primary colors, it is further necessary to obtain an inverse matrix from the obtained pattern and perform matrix calculation using it. Since the number of inverse matrices used is limited, they should be prepared in advance. Since only confirmation of speedup was performed, the matrix and the like were generated by random numbers, and the calculation load was made equivalent to color conversion.
XYZを取得可能な撮像装置により撮影された画像の画素数に相当する回数、すなわち、1392*1040回だけランダムに計算したX,Y,Zを用い、線形計画法と分類法で色信号値の計算を行った。線形計画法における計算時間は42.5秒であった。一方、分類法による計算時間は、4.5秒であった。分類法を用いることで高速化が可能であるといえる。他の実例では、例えば4,096×3,072画素の解像度をもった、16×3ビットよりなるSHIPPの画像(ヨット)について、6原色表示の場合には色変換時間が320秒から21秒に短縮される。 The number of pixels corresponding to the number of pixels of an image captured by an imaging device capable of acquiring XYZ, that is, X, Y, Z calculated randomly at 1392 * 1040 times is used to calculate the color signal value by linear programming and classification. Calculated. The calculation time in the linear programming method was 42.5 seconds. On the other hand, the calculation time by the classification method was 4.5 seconds. It can be said that the speed can be increased by using the classification method. In another example, for a SHIPP image (yacht) consisting of 16 × 3 bits having a resolution of 4,096 × 3,072 pixels, for example, in the case of displaying six primary colors, the color conversion time is 320 seconds to 21 seconds. Shortened to
また、本実施形態では、3つの基底解(原色)S1、S2、S3について、カラートラッキングを抑制すると共に色変換時間を短縮することが可能な色変換を行う。なお、以下では、適用される多原色表示装置の原色の数を6とし、a1〜a6で表すこととする。 Further, in the present embodiment, color conversion capable of suppressing color tracking and shortening the color conversion time is performed for the three basic solutions (primary colors) S 1 , S 2 , and S 3 . In the following, it is assumed that the number of primary colors of the applied multi-primary color display device is 6, and is represented by a1 to a6.
このような3つの原色S1、S2、S3について色変換を行う色変換装置10の概略ブロック図を図4に示した。図4に示すように、色変換装置10は、色変換マトリクス作成部12、記憶部14、及び色変換部16を含んで構成されている。なお、本実施形態では、一例として3つの基底解がS1、S2、S3である場合について説明しているが、その他の組合わせ、例えばS2,S4,S6が基底解となる場合も当然あり得るのであり、その場合はその基底解について色変換装置10による色変換を行う。 FIG. 4 shows a schematic block diagram of the color conversion apparatus 10 that performs color conversion for such three primary colors S 1 , S 2 , and S 3 . As shown in FIG. 4, the color conversion device 10 includes a color conversion matrix creation unit 12, a storage unit 14, and a color conversion unit 16. In this embodiment, the case where the three basis solutions are S 1 , S 2 , and S 3 is described as an example, but other combinations, for example, S 2 , S 4 , and S 6 are the basis solutions. In this case, color conversion by the color conversion device 10 is performed on the base solution.
詳細は後述するが、色変換マトリクス作成部12は、記憶部14に記憶されたデバイスプロファイル(測色データ)や中間調再現特性(TRC)データ等に基づいて、色変換マトリクスの係数を求めることにより色変換マトリクスを作成する。 Although details will be described later, the color conversion matrix creation unit 12 obtains coefficients of the color conversion matrix based on device profiles (colorimetric data), halftone reproduction characteristics (TRC) data, and the like stored in the storage unit 14. To create a color conversion matrix.
色変換部16は、色変換マトリクス作成部12で作成された色変換マトリクスを用いて、入力された3つの原色S1、S2、S3の画像データ(3原色データ)を、カラートラッキングが抑制される画像データ(色変換データ)に変換して出力する。 The color conversion unit 16 uses the color conversion matrix created by the color conversion matrix creation unit 12 to perform color tracking on the input three primary colors S 1 , S 2 , S 3 image data (three primary color data). It is converted into image data (color conversion data) to be suppressed and output.
記憶部14には、6原色で表される画像を表示する多原色表示装置であってカラートラッキングが生じ得る表示装置のデバイスプロファイルや、6原色それぞれの中間調再現特性データ、後述する色変換マトリクス作成部12で実行される色変換作成処理のプログラム及び色変換部16で実行される色変換処理のプログラム等が予め記憶されている。 The storage unit 14 is a multi-primary color display device that displays an image expressed in six primary colors and can generate color tracking, a device profile of each of the six primary colors, halftone reproduction characteristic data for each of the six primary colors, a color conversion matrix to be described later. A color conversion creation program executed by the creation unit 12 and a color conversion program executed by the color conversion unit 16 are stored in advance.
デバイスプロファイルは、ここでは6原色a1〜a6の中から選択した3原色の全階調に対応する三刺激値XYZのデータである。6原色の中から3原色を選択する組合わせは6C3=20通りであるため、組合わせの数だけデバイスプロファイルが用意される。デバイスプロファイルは以下のようにして求める。例えば選択した3原色の階調値を原色毎に数階調刻み(例えば8階調刻み)で変化させて表示装置に入力し、その都度表示装置から出力された色を測色計で測色して各原色数階調刻みの三刺激値XYZを得る。それ以外の階調の三刺激値XYZについては線形補間等により得る。これにより、3原色全階調に対応する三刺激値XYZが得られる。なお、3原色全階調に対応する三刺激値XYZを測色により求めても良い。 The device profile is data of tristimulus values XYZ corresponding to all gradations of the three primary colors selected from the six primary colors a1 to a6. Since there are 6 C 3 = 20 combinations for selecting the three primary colors from the six primary colors, device profiles are prepared for the number of combinations. The device profile is obtained as follows. For example, the gradation values of the selected three primary colors are changed in several gradation steps (for example, 8 gradation steps) for each primary color and input to the display device, and each time the color output from the display device is measured by the colorimeter. Thus, tristimulus values XYZ for each primary color number gradation are obtained. The tristimulus values XYZ of other gradations are obtained by linear interpolation or the like. Thereby, tristimulus values XYZ corresponding to all three primary color gradations are obtained. Note that tristimulus values XYZ corresponding to all three primary color gradations may be obtained by colorimetry.
図5は、液晶プロジェクタのある原色の中間調再現特性(原色がRGB3原色の場合)の一例を示す。同図に示すように、中間調再現特性は、その表示装置のRGB階調値(入力値)とRGB信号値(出力値)との対応関係を示すものであり、RGBの各原色について予め求められる。中間調再現特性データは、同図に示すような中間調再現特性を表すデータ、すなわちRGB階調値とRGB信号値との対応関係を示すテーブルデータや式であり、原色毎に記憶部14に予め記憶される。なお、本実施形態では6原色の多原色表示装置用の色変換マトリクスを作成して色変換するため、6原色それぞれの中間調再現特性データが予め記憶部14に記憶される。 FIG. 5 shows an example of a halftone reproduction characteristic of a primary color of a liquid crystal projector (when the primary colors are RGB three primary colors). As shown in the figure, the halftone reproduction characteristic indicates the correspondence between the RGB gradation value (input value) and the RGB signal value (output value) of the display device, and is obtained in advance for each primary color of RGB. It is done. The halftone reproduction characteristic data is data representing a halftone reproduction characteristic as shown in the figure, that is, table data or a formula indicating a correspondence relationship between RGB gradation values and RGB signal values, and is stored in the storage unit 14 for each primary color. Stored in advance. In this embodiment, in order to perform color conversion by creating a color conversion matrix for a multi-primary color display device of six primary colors, halftone reproduction characteristic data for each of the six primary colors is stored in the storage unit 14 in advance.
ここで、従来におけるS.M.MにおけるXYZ表色系の画像データからRGB表色系の画像データへの色変換について説明する。S.M.Mでは、次式を用いて入力の三刺激値XYZを0〜1のRGB信号値(相対値)に変換する。 Here, the conventional S.I. M.M. The color conversion from XYZ color system image data to RGB color system image data in M will be described. S. M.M. In M, the input tristimulus values XYZ are converted into RGB signal values (relative values) of 0 to 1 using the following equation.
ここで、色変換マトリクスの各係数XR、YR、ZR、XG、YG、ZG、XB、YB、ZBの値は、デバイスプロファイルより得られる各原色の最大階調である階調値255の場合の三刺激値XYZからバイアス成分である階調値0の三刺激値XYZを引いた値である。すなわち、XR、YR、ZRは、階調値255のRに対応する三刺激値XYZから階調値0のRに対応する三刺激値XYZを引いた値であり、XG、YG、ZGは、階調値255のGに対応する三刺激値XYZから階調値0のGに対応する三刺激値XYZを引いた値であり、XB、YB、ZBは、階調値255のBに対応する三刺激値XYZから階調値0のBに対応する三刺激値XYZを引いた値である。なお、以下では、デバイスプロファイルより得られる原色p(=R,G,B)の階調値n(=0〜255)の三刺激値XYZ、すなわち色変換マトリクスの各係数をXpn、Ypn、Zpnで表す。例えば上記のように階調値255の原色R,G,Bに対応する三刺激値XYZは、それぞれXR255、YR255、ZR255、XG255、YG255、ZG255、XB255、YB255、ZB255で表される。 Here, the values of the coefficients X R , Y R , Z R , X G , Y G , Z G , X B , Y B , Z B of the color conversion matrix are the maximum gradations of the respective primary colors obtained from the device profile. This is a value obtained by subtracting the tristimulus value XYZ having the gradation value 0 as the bias component from the tristimulus value XYZ in the case of the gradation value 255 being. That is, X R , Y R , and Z R are values obtained by subtracting the tristimulus value XYZ corresponding to R of the gradation value 0 from the tristimulus value XYZ corresponding to R of the gradation value 255, and X G , Y G and Z G are values obtained by subtracting the tristimulus value XYZ corresponding to G of the gradation value 0 from the tristimulus value XYZ corresponding to G of the gradation value 255, and X B , Y B and Z B are This is a value obtained by subtracting the tristimulus value XYZ corresponding to B of the gradation value 0 from the tristimulus value XYZ corresponding to B of the gradation value 255. In the following, the tristimulus values XYZ of the gradation values n (= 0 to 255) of the primary colors p (= R, G, B) obtained from the device profile, that is, the coefficients of the color conversion matrix are X pn and Y pn. , Z pn . For example the primary colors R, G, tristimulus values XYZ corresponding to the B gradation value 255 as described above, each X R255, Y R255, Z R255 , X G255, Y G255, Z G255, X B255, Y B255, Z B255 .
そして、図5に示すような中間調再現特性を表す中間調再現特性データを用いて、RGB信号値からRGB階調値を求める。すなわち、R用の中間調再現特性データを用いてRの信号値からRの階調値を求め、G用の中間調再現特性データを用いてGの信号値からGの階調値を求め、B用の中間調再現特性データを用いてBの信号値からBの階調値を求める。 Then, using the halftone reproduction characteristic data representing the halftone reproduction characteristics as shown in FIG. 5, RGB gradation values are obtained from the RGB signal values. That is, the R gradation value is obtained from the R signal value using the R halftone reproduction characteristic data, and the G gradation value is obtained from the G signal value using the G halftone reproduction characteristic data. The B tone value is obtained from the B signal value using the B halftone reproduction characteristic data.
このように、S.M.Mでは、常に各原色の最高輝度(最大階調)の三刺激値XYZをマトリクス演算に使用しているため、カラートラッキングの影響が考慮されておらず、カラートラッキングが生じる表示装置では最適な色再現が得られない。 In this way, S.I. M.M. In M, since the tristimulus values XYZ of the highest luminance (maximum gradation) of each primary color are always used for the matrix calculation, the influence of color tracking is not taken into consideration, and the optimum color for the display device in which color tracking occurs. Reproduction is not obtained.
本実施形態では、詳細は後述するが、各原色について階調値に応じて複数の色変換マトリクスを作成し、色変換時には、階調値に適した色変換マトリクスを選択して色変換する。これにより、カラートラッキングが生じる表示装置においても高速且つ高精度な色再現が可能となる。 In this embodiment, as will be described in detail later, a plurality of color conversion matrices are created for each primary color according to the gradation value, and at the time of color conversion, a color conversion matrix suitable for the gradation value is selected and color conversion is performed. This enables high-speed and high-precision color reproduction even in a display device in which color tracking occurs.
次に、色変換マトリクス作成部12において実行される色変換マトリクス作成処理について、図6に示すフローチャートを参照して説明する。 Next, the color conversion matrix creation processing executed in the color conversion matrix creation unit 12 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
まずステップ100では、色変換マトリクス作成部12は、後述する基準階調dを設定する。本実施形態では、一例として各原色を8ビットデータで表し、各々0〜255の256階調として、最大階調である255を基準階調として設定する。 First, in step 100, the color conversion matrix creation unit 12 sets a reference gradation d to be described later. In the present embodiment, as an example, each primary color is represented by 8-bit data, and 256 gradations of 0 to 255 are set, and 255 which is the maximum gradation is set as a reference gradation.
ステップ101では、6原色a1〜a6の中から選択した3原色の組合わせ20通りの中から1つの組合わせを選択する。なお、本実施形態では、説明を簡単にするために、最初に選択された3原色の組合わせがa1、a2、a3であり、その3原色がR、G、Bである場合について説明する。 In step 101, one combination is selected from 20 combinations of three primary colors selected from the six primary colors a1 to a6. In the present embodiment, in order to simplify the description, a case will be described in which the combination of the three primary colors selected first is a1, a2, and a3, and the three primary colors are R, G, and B.
ステップ102では、色変換マトリクス作成対象の原色を設定する。本実施形態では、3原色a1、a2、a3(R,G,B)の各々について色変換マトリクスを作成するので、最初は例えばa1に設定する。 In step 102, a primary color for which a color conversion matrix is to be created is set. In the present embodiment, since a color conversion matrix is created for each of the three primary colors a1, a2, and a3 (R, G, and B), the color conversion matrix is initially set to a1, for example.
ステップ104では、XYZ表色系の画像データをRGBの画像データに変換するための色変換マトリクスの初期色変換マトリクスを設定する。 In step 104, an initial color conversion matrix of a color conversion matrix for converting XYZ color system image data into RGB image data is set.
ここでは、一例として上記(9)式の色変換マトリクスの各係数を、基準階調である階調値255の原色R,G,Bに対応する三刺激値XR255、YR255、ZR255、XG255、YG255、ZG255、XB255、YB255、ZB255に設定する。これらの値は記憶部14に記憶されたデバイスプロファイルより得られる。 Here, as an example, the coefficients of the color conversion matrix of the above formula (9) are used as the tristimulus values X R255 , Y R255 , Z R255 , corresponding to the primary colors R, G, B of the gradation value 255 as the reference gradation. Set to X G255 , Y G255 , Z G255 , X B255 , Y B255 , Z B255 . These values are obtained from the device profile stored in the storage unit 14.
ステップ106では、上記(9)式のXYZに、デバイスプロファイルより得られるR,G,B各々の階調eの三刺激値XYZの和を入れ、RGB信号値を求める。本実施形態では、最初の階調eは最大階調である255とする。すなわち、上記(9)式のXには(XR255+XG255+XB255)を入力し、Yには(YR255+YG255+YB255)を入力し、Zには(ZR255+ZG255+ZB255)を入力してRGB信号値を求める。 In step 106, the sum of the tristimulus values XYZ of R, G, and B tones e obtained from the device profile is added to XYZ in the above equation (9) to obtain RGB signal values. In the present embodiment, the first gradation e is 255, which is the maximum gradation. That is, X in the above (9) to enter the (X R255 + X G255 + X B255), the Y type a (Y R255 + Y G255 + Y B255), the Z a (Z R255 + Z G255 + Z B255) Input to obtain RGB signal values.
ステップ108では、記憶部14に記憶された各原色の中間調再現特性データを用いてRGB信号値からRGB階調値を求める。すなわち、R用の中間調再現特性データを用いてRの信号値からRの階調値を求め、G用の中間調再現特性データを用いてGの信号値からGの階調値を求め、B用の中間調再現特性データを用いてBの信号値からBの階調値を求める。 In step 108, RGB gradation values are obtained from RGB signal values using the halftone reproduction characteristic data of each primary color stored in the storage unit 14. That is, the R gradation value is obtained from the R signal value using the R halftone reproduction characteristic data, and the G gradation value is obtained from the G signal value using the G halftone reproduction characteristic data. The B tone value is obtained from the B signal value using the B halftone reproduction characteristic data.
ステップ110では、ステップ108で求めたRGB階調値に対応する三刺激値XYZを記憶部14に記憶されたデバイスプロファイルより得る。 In step 110, tristimulus values XYZ corresponding to the RGB gradation values obtained in step 108 are obtained from the device profile stored in the storage unit 14.
ステップ112では、ステップ110で求めた階調eの三刺激値XYZと、基準階調dの三刺激値XYZとの色差を求める。前述したように最初の基準階調dは最大階調である255であるので、デバイスプロファイルより得られる階調255のRに対応する三刺激値XYZを比較対象の三刺激値XYZとし、これとステップ110で求めた階調eの三刺激値XYZとの色差を求める。なお、色差を求める際には、階調eの三刺激値XYZの輝度を基準階調dの輝度に合わせた上で、両者の三刺激値XYZをLab表色系のデータに変換してから色差を求める。すなわち、階調eの三刺激値XYZのYを基準階調の三刺激値XYZのYに置き換え、さらに階調eの三刺激値XYZのX、Zに所定係数を乗算することにより、階調eの三刺激値XYZの輝度を基準階調dの輝度に合わせる。ここで、所定係数は基準階調の三刺激値XYZのYを階調eの三刺激値XYZのYで除算した値である。具体的には、階調eの三刺激値をXe、Ye、Zeとし、基準階調dの三刺激値をXd、Yd、Zdとした場合、Xe'=Xe×(Yd/Ye)、Ye=Yd、Ze'=Ze×(Yd/Ye)として、三刺激値Xe'YeZe'と三刺激値XdYdZdとの色差を求める。なお、色差は、例えばCIE2000色差式(例えば下記非特許文献14参照)により求める。 In step 112, the color difference between the tristimulus value XYZ of the gradation e obtained in step 110 and the tristimulus value XYZ of the reference gradation d is obtained. As described above, since the first reference gradation d is 255 which is the maximum gradation, the tristimulus value XYZ corresponding to R of the gradation 255 obtained from the device profile is set as the tristimulus value XYZ to be compared. A color difference from the tristimulus value XYZ of the gradation e obtained in step 110 is obtained. When obtaining the color difference, the tristimulus value XYZ of the gradation e is matched with the luminance of the reference gradation d, and the tristimulus value XYZ of both is converted into Lab color system data. Find the color difference. That is, by replacing Y of the tristimulus value XYZ of the gradation e with Y of the tristimulus value XYZ of the reference gradation, and further multiplying X and Z of the tristimulus value XYZ of the gradation e by a predetermined coefficient, The brightness of the tristimulus value XYZ of e is matched with the brightness of the reference gradation d. The predetermined coefficient is a value obtained by dividing Y of the tristimulus value XYZ of the reference gradation by Y of the tristimulus value XYZ of the gradation e. Specifically, when the tristimulus values of the gradation e are Xe, Ye, Ze, and the tristimulus values of the reference gradation d are Xd, Yd, Zd, Xe ′ = Xe × (Yd / Ye), Ye The color difference between the tristimulus value Xe′YeZe ′ and the tristimulus value XdYdZd is determined as = Yd, Ze ′ = Ze × (Yd / Ye). The color difference is obtained by, for example, the CIE 2000 color difference formula (for example, see Non-Patent Document 14 below).
ステップ114では、求めた色差が予め定めた閾値を越えているか否かを判断する。忠実な色再現であるか否かの判断は人間が行うため、マトリクス変換を許容する判定基準である閾値には、例えば2つの色から人間の目で知覚される色の違いである色差(例えば下記非特許文献15参照)を用いることができる。また、具体的な閾値の値としては、その閾値を設定すれば、作成される色変換マトリクスの数と平均色差との関係から色変換時間及び平均色差が許容範囲内となる値(例えば0.2程度)を用いる。 In step 114, it is determined whether or not the obtained color difference exceeds a predetermined threshold value. Since it is determined by humans whether or not the color reproduction is faithful, a threshold that is a criterion for allowing matrix conversion is set to a color difference (for example, a color difference perceived by human eyes from two colors) (for example, Non-patent document 15 below) can be used. In addition, as a specific threshold value, if the threshold value is set, a value (for example, 0. 0) that the color conversion time and the average color difference are within an allowable range from the relationship between the number of color conversion matrices to be created and the average color difference. 2).
また、閾値は、例えば3原色のうち最も波長が短い原色については他の原色よりも小さい値(例えば1/2以下)に設定する。換言すれば、3原色のうち最も波長が短い原色については、他の原色よりも精度良く色変換できるように閾値を厳しく設定する。ここでは、RGBのうち最も短い波長はBであるので、他の原色R,Gについて閾値を例えば0.2に設定した場合には、Bの閾値は例えば0.1に設定する。このように閾値を設定するのは、3原色トータルで色差が同じであっても、短波長の原色を精度良く色変換する方が色の見えが良好となるためである。なお、閾値の設定は、3原色の組合わせに応じて適宜変更するようにしてもよい。 The threshold is set to a value (for example, 1/2 or less) smaller than the other primary colors for the primary color having the shortest wavelength among the three primary colors. In other words, for the primary color having the shortest wavelength among the three primary colors, the threshold is set strictly so that color conversion can be performed with higher accuracy than the other primary colors. Here, since the shortest wavelength of RGB is B, when the threshold values are set to 0.2 for other primary colors R and G, the threshold value for B is set to 0.1, for example. The threshold is set in this way because, even if the color difference is the same for all three primary colors, the color appearance is better when the primary color of the short wavelength is accurately converted. The threshold setting may be changed as appropriate according to the combination of the three primary colors.
そして、ステップ110で求めた三刺激値XYZと、比較対象である基準階調dの三刺激値XYZとの色差が閾値を越えている場合にはステップ116へ移行し、そうでない場合にはステップ120へ移行する。 If the color difference between the tristimulus value XYZ obtained in step 110 and the tristimulus value XYZ of the reference gray level d to be compared exceeds the threshold value, the process proceeds to step 116; 120.
ステップ116では、色変換マトリクスを更新し、更新した色変換マトリクスを記憶部14に記憶する。色変換マトリクスの更新は、現在の色変換マトリクスの係数XR,YR,ZRを、ステップ110で求めた階調eの三刺激値XeYeZeに更新することによって行う。 In step 116, the color conversion matrix is updated, and the updated color conversion matrix is stored in the storage unit 14. The color conversion matrix is updated by updating the coefficients X R , Y R , and Z R of the current color conversion matrix to the tristimulus values XeYeZe of the gradation e obtained in step 110.
そして、ステップ118では、基準階調dを現在の階調eに変更する。このように、色差が閾値を越えた場合に基準階調dを現在の階調eに変更し、色差が閾値以下である場合には、基準階調dは変更せずそのままとする。 In step 118, the reference gradation d is changed to the current gradation e. Thus, when the color difference exceeds the threshold, the reference gradation d is changed to the current gradation e, and when the color difference is equal to or less than the threshold, the reference gradation d is not changed and is left as it is.
ステップ120では、原色Rの全階調についてステップ106〜118の処理が終了したか否か、具体的には階調eが0になったか否かを判断する。そして、原色Rの全階調についてステップ106〜118の処理が終了した場合には、ステップ124へ移行し、そうでない場合には、ステップ122へ移行する。 In step 120, it is determined whether or not the processing in steps 106 to 118 has been completed for all the gradations of the primary color R, specifically, whether or not the gradation e has become zero. Then, when the processing of Steps 106 to 118 is completed for all gradations of the primary color R, the process proceeds to Step 124, and otherwise, the process proceeds to Step 122.
ステップ122では、階調eを一つ下げてステップ106へ戻る。2回目のステップ106では、上記(1)式のXYZに入る三刺激値XYZのR成分を、階調を一つ下げた値にする。すなわち、上記(1)式のXには(XR254+XG254+XB254)を入力し、Yには(YR254+YG254+YB254)を入力し、Zには(ZR254+ZG254+ZB254)を入力する。以下同様に処理する。 In step 122, the gradation e is lowered by one and the process returns to step 106. In the second step 106, the R component of the tristimulus value XYZ entering XYZ in the above equation (1) is set to a value obtained by lowering the gradation by one. That is, X in the above (1) Enter the (X R254 + X G254 + X B254), the Y type a (Y R254 + Y G254 + Y B254), the Z a (Z R254 + Z G254 + Z B254) input. The same processing is performed thereafter.
これを階調eが0になるまで実行すると、ステップ120が肯定判断され、ステップ124へ移行する。 If this is executed until the gradation e becomes 0, step 120 is affirmed and the routine proceeds to step 124.
ステップ124では、ステップ101で選択した組合わせの3原色全てについてステップ102〜122の処理が終了したか否かを判断し、終了した場合にはステップ125へ移行し、終了していない場合には、ステップ102へ移行してG、Bについても上記と同様の処理を行う。なお、前述したように、RGBのうち最も短い波長であるBについて上記と同様の処理を行う際には、ステップ114の閾値をR,Gよりも小さい値に設定する。 In step 124, it is determined whether or not the processing in steps 102 to 122 has been completed for all three primary colors of the combination selected in step 101. If completed, the process proceeds to step 125. If not completed, the process proceeds to step 125. Then, the process proceeds to step 102, and the same processing as described above is performed for G and B. As described above, when the same processing as described above is performed for B, which is the shortest wavelength of RGB, the threshold value in step 114 is set to a value smaller than R and G.
RGB全てについてステップ102〜122の処理が終了した場合には、ステップ125において、3原色の組合わせ20通り全てについてステップ101〜124の処理が終了したか否かを判断し、終了した場合にはステップ126へ移行し、終了していない場合には、ステップ101へ移行して他の3原色の組合わせについても上記と同様の処理を行う。 When the processing of steps 102 to 122 is completed for all RGB, it is determined in step 125 whether the processing of steps 101 to 124 is completed for all 20 combinations of three primary colors. If the process proceeds to step 126 and the process has not been completed, the process proceeds to step 101 and the same processing as described above is performed for the combination of the other three primary colors.
ステップ126では、作成した全ての色変換マトリクスの係数を色変換部16へ出力して本ルーチンを終了する。色変換部16では、色変換マトリクス作成部12から出力された各原色の色変換マトリクスの係数を記憶しておく。 In step 126, the coefficients of all created color conversion matrices are output to the color conversion unit 16, and this routine is terminated. The color conversion unit 16 stores the coefficient of the color conversion matrix of each primary color output from the color conversion matrix creation unit 12.
このように、本実施形態では、階調eの三刺激値XYZの輝度を基準階調dの三刺激値XYZの輝度に合わせた上で両者の色差を求め、求めた色差が閾値以上の場合には色変換マトリクスを新たに作成する処理を、3原色の組合わせ全てにおける各原色の全階調について行う。これにより、3原色の組合わせ全てにおける各原色について色差が閾値以上となった数だけ色変換マトリクスが作成される。なお、以下では、色差が閾値以上となった階調値、すなわち色変換マトリクスの作成変更を行った階調値(色変換時に色変換マトリクスを変更する階調値)をマトリクス変更階調値と称する。 As described above, in this embodiment, the luminance of the tristimulus value XYZ of the gradation e is matched with the luminance of the tristimulus value XYZ of the reference gradation d, and the color difference between the two is obtained. The process for creating a new color conversion matrix is performed for all gradations of each primary color in all combinations of the three primary colors. As a result, color conversion matrices are created in a number corresponding to the color difference equal to or greater than the threshold value for each primary color in all combinations of the three primary colors. In the following description, a gradation value having a color difference equal to or greater than a threshold value, that is, a gradation value obtained by changing the creation of the color conversion matrix (a gradation value for changing the color conversion matrix at the time of color conversion) is referred to as a matrix change gradation value. Called.
次に、色変換部16において実行される3つの原色(基底解)S1、S2、S3の色変換を行う色変換装置10の色変換処理について、図7に示すフローチャートを参照して説明する。なお、本実施形態では、説明を簡単にするために、3原色S1、S2、S3がa1、a2、a3であり、これらがR、G、Bである場合について説明する。 Next, color conversion processing of the color conversion apparatus 10 that performs color conversion of the three primary colors (basic solutions) S 1 , S 2 , and S 3 executed in the color conversion unit 16 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. explain. In the present embodiment, in order to simplify the description, a case will be described in which the three primary colors S 1 , S 2 , and S 3 are a1, a2, and a3, and these are R, G, and B.
まず、ステップ200では、記憶部14に記憶された中間調再現特性データを用いて、RGB信号値からRGB階調値を求める。すなわち、R用の中間調再現特性データを用いてRの信号値からRの階調値を求め、G用の中間調再現特性データを用いてGの信号値からGの階調値を求め、B用の中間調再現特性データを用いてBの信号値からBの階調値を求める。 First, in step 200, RGB gradation values are obtained from RGB signal values using halftone reproduction characteristic data stored in the storage unit. That is, the R gradation value is obtained from the R signal value using the R halftone reproduction characteristic data, and the G gradation value is obtained from the G signal value using the G halftone reproduction characteristic data. The B tone value is obtained from the B signal value using the B halftone reproduction characteristic data.
ステップ202では、ステップ200で求めたRGB階調値に対応した色変換マトリクスを各原色について選択する。色変換マトリクスは、3原色がR,G,Bの場合に作成した色変換マトリクスの中から選択する。 In step 202, a color conversion matrix corresponding to the RGB gradation value obtained in step 200 is selected for each primary color. The color conversion matrix is selected from the color conversion matrices created when the three primary colors are R, G, and B.
例えばRのマトリクス変更階調値が240、225、210・・・であったような場合において、ステップ200で求めたRの階調値が255〜241の範囲内の値であった場合は、マトリクス変更が行われる前の階調であるため、各原色の最大階調である階調値255の三刺激値XYZの値が係数である色変換マトリクスが選択される。また、ステップ200で求めたRの階調値が240〜226の範囲内であった場合は、マトリクス変更階調値が240の時に作成した色変換マトリクスを選択する。また、ステップ200で求めたRの階調値が225〜211の範囲内であった場合は、マトリクス変更階調値が225の時に作成した色変換マトリクスを選択する。以下同様であり、他の原色G、Bについても同様である。これにより、原色毎に、前述した色差が閾値以上となる階調値で色変換マトリクスが変更される。 For example, when the R matrix change gradation value is 240, 225, 210..., And the R gradation value obtained in step 200 is a value within the range of 255-241, Since this is the gradation before the matrix is changed, a color conversion matrix in which the tristimulus value XYZ value of the gradation value 255 which is the maximum gradation of each primary color is a coefficient is selected. If the R gradation value obtained in step 200 is within the range of 240 to 226, the color conversion matrix created when the matrix change gradation value is 240 is selected. If the R gradation value obtained in step 200 is within the range of 225 to 211, the color conversion matrix created when the matrix change gradation value is 225 is selected. The same applies to the following, and the same applies to the other primary colors G and B. As a result, the color conversion matrix is changed for each primary color with a gradation value at which the color difference is equal to or greater than the threshold value.
ステップ204では、選択した色変換マトリクスを用いて、三刺激値XYZをRGB信号値に変換する。具体的には、ここでは一例として図2に示す三刺激値(XC−X5,YC−Y5、ZC−Z5)を入力値とし、これをRGB信号値に変換する。すなわち、Rについて選択した色変換マトリクスの係数XR、YR、ZRと、Gについて選択した色変換マトリクスの係数XG、YG、ZGと、Bについて選択した色変換マトリクスの係数XB、YB、ZBと、を係数とする色変換マトリクスを用いて色変換する。 In step 204, the tristimulus values XYZ are converted into RGB signal values using the selected color conversion matrix. Specifically, as an example, tristimulus values (X C -X 5 , Y C -Y 5 , Z C -Z 5 ) shown in FIG. 2 are used as input values and converted into RGB signal values. That is, the color conversion matrix coefficients X R , Y R , Z R selected for R , the color conversion matrix coefficients X G , Y G , Z G selected for G, and the color conversion matrix coefficient X selected for B Color conversion is performed using a color conversion matrix having B , Y B , and Z B as coefficients.
ステップ206では、ステップ200と同様に、再度記憶部14に記憶された中間調再現特性データを用いて、RGB信号値からRGB階調値を求めて出力する。 In step 206, as in step 200, using the halftone reproduction characteristic data stored in the storage unit 14 again, RGB gradation values are obtained from the RGB signal values and output.
最終的に、入力の三刺激値XYZに対応する原色S1、S2、S3、S4、S5、S6の階調値は、図7に示す処理で求めた原色S1、S2、S3に対応する正確なRGB階調値と、非基底解である原色S4、S5、S6の階調値と、の合成により得られる。なお、図2に示す例の場合は、非基底解である原色S4、S5、S6は(0,1,0)となるので、すなわち原色S5のみを最高に光らせ、他は全く光らせないので、その階調値は(0,255,0)となる。 Finally, the primary colors S 1, S 2, S 3 corresponding to the tristimulus values XYZ of the input gradation value of S 4, S 5, S 6, the primary S 1, S obtained in the process shown in FIG. 7 2, the exact RGB gradation values corresponding to S 3, the tone value of the primary color S 4, S 5, S 6 are non-basic solution, obtained by the synthesis. In the case of the example shown in FIG. 2, since the primary S 4 is a non-basic solution, S 5, S 6 is (0,1,0), i.e. flashing only primaries S 5 the best, others are quite Since it is not illuminated, the gradation value is (0, 255, 0).
このように、本実施形態では、基底解である3原色については、原色毎に、各階調値について三刺激値XYZの輝度を基準階調の輝度に合わせた上で、各階調値における三刺激値XYZと基準階調の三刺激値XYZとの色差を求め、この色差が閾値を越えている場合には色変換マトリクスを新たに作成して記憶する。そして、色変換時には、各原色の階調値に応じた色変換マトリクスを選択して色変換を行う。すなわち、各階調において最適な色変換マトリクスが選択された色変換されるので、カラートラッキングが生じる表示装置においても高速且つ高精度な色再現が可能となる。 As described above, in the present embodiment, for the three primary colors that are the basic solutions, the tristimulus values XYZ for each tone value are matched with the reference tone for each tone value, and then the tristimulus for each tone value is set. A color difference between the value XYZ and the tristimulus value XYZ of the reference gradation is obtained, and if this color difference exceeds a threshold value, a color conversion matrix is newly created and stored. At the time of color conversion, color conversion is performed by selecting a color conversion matrix corresponding to the gradation value of each primary color. In other words, since the optimum color conversion matrix is selected for each gradation and color conversion is performed, high-speed and high-precision color reproduction is possible even in a display device in which color tracking occurs.
また、色変換マトリクスを作成する際の判断基準となる色差の閾値を、3原色のうち色の見えに影響する最も短い波長の原色については、他の原色よりも小さい値に設定して色変換マトリクスが多く作成される。このため、精度良く色変換することができ、色の見えを向上させることができる。 The color conversion threshold is set to a value smaller than the other primary colors for the primary color of the shortest wavelength that affects the appearance of the color among the three primary colors, as a criterion for creating a color conversion matrix. Many matrices are created. For this reason, it is possible to perform color conversion with high accuracy and to improve color appearance.
なお、本実施形態では、最初に設定する基準階調を最大階調である255とした場合について説明したが、これに限らず、他の階調値、例えば中間階調である128を基準階調として設定してもよい。この場合、初期色変換マトリクスの係数は、XR128、YR128、ZR128、XG128、YG128、ZG128、XB128、YB128、ZB128とする。そして、例えば階調値128から階調値を一つずつ上げながら図3に示す処理、すなわち色差を閾値と比較して閾値を越えていれば色変換マトリクスを更新する処理を実行し、これを階調値255まで行った後、階調値127から階調値を一つずつ下げながら同様の処理を行えばよい。 In the present embodiment, the case where the reference gradation set initially is the maximum gradation 255 has been described. However, the present invention is not limited to this, and other gradation values, for example, the intermediate gradation 128 is used as the reference gradation. It may be set as a key. In this case, the coefficients of the initial color conversion matrix, and X R128, Y R128, Z R128 , X G128, Y G128, Z G128, X B128, Y B128, Z B128. Then, for example, the process shown in FIG. 3 while increasing the gradation value from the gradation value 128 one by one, that is, the process of updating the color conversion matrix if the color difference is compared with the threshold and the threshold is exceeded, is executed. After performing the gradation value 255, the same processing may be performed while decreasing the gradation value one by one from the gradation value 127.
また、本実施形態では、階調を1階調ずつ変更しながら各階調について色差を判定する場合について説明したが、これに限らず、階調を2階調ずつ、3階調ずつ等、複数階調ずつ変更しながら色差を判定するようにしてもよい。 In the present embodiment, the case where the color difference is determined for each gradation while changing the gradation one gradation at a time has been described. However, the present invention is not limited to this, and there are a plurality of gradations such as two gradations, three gradations, and the like. The color difference may be determined while changing each gradation.
(非特許文献14) G.Sharma、W.Wu、E.N.Dalal:"The CIEDE2000 Color-Difference Formula:Implementation Notes、 Supplementary Test Data、 and Mathematical Observations、"、Color Research and Application、vol.30、No.1 (2005).
(非特許文献15) 日本色彩学会:"新編 色彩科学ハンドブック[第2版]"、東京大学出版会 (1998).
(Non-Patent Document 14) G. Sharma, W. Wu, ENDalal: “The CIEDE2000 Color-Difference Formula: Implementation Notes, Supplementary Test Data, and Mathematical Observations”, Color Research and Application, vol. 30, No. 1 ( 2005).
(Non-patent Document 15) Japanese Society of Color Science: "New Color Science Handbook [2nd edition]", University of Tokyo Press (1998).
10 色変換装置
12 色変換マトリクス作成部
14 記憶部
16 色変換部
10 color conversion device 12 color conversion matrix creation unit 14 storage unit 16 color conversion unit
Claims (5)
前記色変換マトリクス作成手段により作成された前記複数の色変換マトリクスを記憶す る記憶手段と、
前記n原色(n≧4)の多原色表示装置における各原色の相対輝度範囲を制約条件とし 、予め定めた目的関数を最大又は最小にする線形計画法によりXYZ表色系の複数の三刺 激値XYZを前記n原色の画像信号へ各々色変換した色変換結果と、入力された三刺激値 XYZと、に基づいて、前記n原色の画像信号のうち(n−3)原色については、最低輝 度値又は最高輝度値の画像信号に変換し、残りの3原色については、前記(n−3)原色 の画像信号に対応した色変換マトリクスを前記複数の色変換マトリクスから選択して中間 階調輝度値に変換することにより、前記n原色の多原色表示装置用の画像信号を生成する 色変換手段と、
を備えた色変換装置。 A color for converting the tristimulus values XYZ of the XYZ color system into three primary color signal values in a combination of three primary colors selected from predetermined n primary colors (n ≧ 4) that can be displayed by a multi-primary color display device A color conversion matrix creation method for creating a conversion matrix based on the characteristics of each primary color, the step of obtaining three primary color signal values corresponding to tristimulus values XYZ of a predetermined gradation using a predetermined color conversion matrix; Obtaining three primary color gradation values corresponding to the obtained three primary color signal values from halftone reproduction characteristics of the multi-primary color display device, and tristimulus values XYZ corresponding to the obtained three primary color gradation values to the multi-primary color display device. And determining the tristimulus value XYZ of the predetermined gradation and the tristimulus value XYZ of the predetermined gradation and the reference scale Key The color difference between stimulation values XYZ, if it exceeds a step of determining both the tristimulus values XYZ after converting into data of Lab color system, a threshold color difference obtained is predetermined tristimulus values of the predetermined tone A process including a step of creating and storing a color conversion matrix based on XYZ, changing the reference gradation to the predetermined gradation, and changing the predetermined gradation to one gradation or a plurality of gradations a color conversion matrix creating means to create a more plurality of color conversion matrices to the process that is repeatedly executed for all the gradations, color conversion matrix creating method executed for all combination of and the three primary colors for all three primary colors,
Storage means you store said plurality of color conversion matrices created by the color conversion matrix creating means,
Wherein the constraints relative luminance range of each primary color in the multi-primary-color display device of the n-primary (n ≧ 4), XYZ color system plurality of three stimuli of the linear programming to maximize or minimize the objective function previously determined Based on the color conversion results obtained by converting the values XYZ into the n primary color image signals and the input tristimulus values XYZ, the (n-3) primary colors of the n primary color image signals are the lowest. It was converted into an image signal of luminance value or highest luminance values, for the remaining three primary colors, the intermediate floor the color conversion matrix corresponding to the image signal of the (n-3) primary colors selected from the plurality of color conversion matrices Color conversion means for generating an image signal for the n-primary multi-primary color display device by converting to a tonal brightness value ;
A color conversion device comprising:
請求項1記載の色変換装置。 The color conversion apparatus according to claim 1.
請求項1又は請求項2記載の色変換装置。 The color conversion apparatus according to claim 1 or 2.
請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の色変換装置。 The color conversion apparatus according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の色変換装置。 The color conversion apparatus of any one of Claims 1-4.
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