JP7252400B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル画像データの色処理を行う画像処理装置に関する。

従来より、デジタル映像などYCbCr色空間で表された画像データを、出力側のRGB色空間に変換することが行われている。しかしYCbCr色空間はRGB色空間より広い色空間を有するため、時として変換後の値が、RGB色空間の色域外に出ることがある。この場合、色域外に出た値をRGB色空間内へ単純に収める処理ではRGBの比率が変わってしまい画像データの明度や色相の変化が生じ、にじみなどの画質低下が起こってしまう。

そこで、このような変換処理時に生じ得る画像データの明度や色相の変化を軽減するために、Y値（輝度値）を固定しつつ、RGBの色域の範囲に収まるようにCbCr（色差値）の比率を変えないで収める（すなわち、色相が同じままで彩度を下げる）ことができる画像処理装置が公開されている（例えば、特許文献１参照）。

また、出力用画像の色空間で再現可能な色域の外に色座標が存在する注目画素において、輝度信号を維持すると共に、複数の色差信号の比を維持した状態で、複数の色差信号を調整することで、注目画素の色相を維持しつつ彩度を調整する画像処理装置も開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開2005-252393号公報 特許第6318497号公報

上記特許文献に示すような従来の画像処理装置では、確かに、変換処理における出力側の色空間の色域外の色についても、輝度や色相を変化させることなく、好適な色再現を実現できる。しかしながら、従来の変換処理において出力側の色域外の画素値を、色域内の画素値に補正するための演算は冗長であり、処理時間を要するという問題がある。

例えば、上記特許文献１における変換処理の演算方法を説明する。この特許文献１に示す画像処理装置においては、変換後の出力側のRGB色空間の色域外の画素値の位置よりＹ軸（輝度軸）に対して垂線を引き、RGB色空間に相当の範囲と交差した点の画素値から補正係数αを求める。そして、この補正係数αに基づいて補正後の画素値に置き換えるための演算を行っている。しかしながら、この補正係数αを求める際に、RGB変換後の各色成分値（ｒ、ｇ、ｂ）と、ｙ値（輝度値）との差分Δｒ, Δｇ、Δｂを求め、このΔｒ, Δｇ、Δｂから式変形により導かれた等式に基づいて、色成分毎の６つの彩度補正係数αR0,αR1,αG0,αG1,αB0,αB1（６つの境界）を求める。さらに、これらの彩度補正係数αR0,αR1,αG0,αG1,αB0,αB1の候補より、0.0未満、あるいは1.0より大きいものを除外し、続いて残った彩度補正係数のうち、最大のものを選択し、それを補正係数αとして決定する。最後に、決定された補正係数αに基づいてRGB色空間の色域外の画素値を色域内に補正している。このため、色域内の画素値に補正するための演算は冗長と言わざるを得ない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、出力用の色空間において色域外の色についても明度及び色相を変化させることなくその色空間内に収める変換処理を行う画像処理装置において、演算量を抑えて、より高速度での変換処理を実現できる画像処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、第一の色空間で示される画像データを、明度と色差の比率とを固定し、且つ色差を補正して第二の色空間で示される画像データに変換処理をする画像処理装置であって、前記第一の色空間で示される画像データの信号値を、所定演算に基づいて前記第二の色空間で示される画像データの信号値に変換する変換手段と、前記変換手段における変換後の信号値が、前記第一の色空間における前記第二の色空間に対応する色域外に存在する場合に、当該信号値を補正するための補正係数を求める補正係数演算手段と、前記補正係数演算手段において演算された補正係数を用いて前記第二の色空間で示される信号値を補正して補正後の信号値を求める補正手段と、を備え、前記補正係数演算手段は、前記色域の上限を超えて存在する信号値のうち最も上限から離れた値、及び前記色域の下限未満に存在する信号値のうち最も下限から離れた値を求め、これらの値の１つから前記補正係数を決定することを特徴とする。

この画像処理装置において、前記第一の色空間はYCbCr色空間であり、前記第二の色空間はRGB色空間であり、前記変換手段は、YCbCr色空間における信号値（ｙ，ｃｂ，ｃｒ）を、RGB色空間における画素値（ｒ，ｇ，ｂ）に変換し、ここで、ｙは輝度成分、ｃｂ及びｃｒは色差成分であり、ｒはＲチャネルの輝度値、ｇはＧチャネルの輝度値、ｂはＢチャネルの輝度値であり、前記補正係数演算手段は、前記画素値（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかが、YCbCr色空間におけるRGB色空間に対応する色域外に存在する場合には、前記色域外に存在する画素値（ｒ，ｇ，ｂ）において、前記色域の上限との差の絶対値のうち最も大きい値をΔP、前記色域の下限との差の絶対値のうち最も大きい値をΔNとし、且つΔP又は（１－ｙ）ΔN／ｙが最も大きな値をとる色成分の前記画素値に基づいて前記補正係数を算出することが好ましい。

この画像処理装置において、前記補正係数演算手段において演算される補正係数αは、前記色域の上限との差の絶対値のうち最も大きい値ΔPから算出する場合には、α＝（１－ｙ）／（ΔＰ＋１―ｙ）、前記色域の下限との差の絶対値のうち最も大きい値ΔNから算出する場合には、α＝ｙ／（ΔＮ＋ｙ）で算出されることが好ましい。

上記目的を達成するために本発明は、第一の色空間で示される画像データを、明度と色差の比率とを固定し、且つ色差を補正して第二の色空間で示される画像データに変換処理をする画像処理装置であって、前記第一の色空間で示される画像データの信号値を、所定演算に基づいて前記第二の色空間で示される画像データの信号値に変換する変換手段と、前記変換手段における変換後の信号値が、前記第一の色空間における前記第二の色空間に対応する色域外に存在する場合に、当該信号値を補正するための補正係数を求める補正係数演算手段と、前記補正係数演算手段において演算された補正係数を用いて前記第二の色空間で示される信号値を補正して補正後の信号値を求める補正手段と、を備え、前記補正係数演算手段は、前記色域の上限を超えて存在する信号値のうち最も上限から離れた値、及び前記色域の下限未満に存在する信号値のうち最も下限から離れた値を求め、これらの値の１つから前記補正係数を決定し、前記第一の色空間はYCbCr色空間であり、前記第二の色空間はRGB色空間であり、前記変換手段は、YCbCr色空間における信号値（ｙ，ｃｂ，ｃｒ）を、RGB色空間における画素値（ｒ，ｇ，ｂ）に変換し、ここで、ｙは輝度成分、ｃｂ及びｃｒは色差成分であり、ｒはＲチャネルの輝度値、ｇはＧチャネルの輝度値、ｂはＢチャネルの輝度値であり、前記補正係数演算手段は、前記変換手段における変換後の画素値（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値が前記色域の上限を超える場合には、補正係数α＝（１－ｙ）／（（上限を超えた（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値のうちの最大値）－ｙ）とし、前記画素値（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値が前記色域の下限未満となる場合には、補正係数α＝ｙ／（ｙ－（下限を超えた（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値のうちの最小値））とすることを特徴とする。

この画像処理装置において、前記補正係数演算手段は、さらに、複数の補正係数が導出される場合において、当該複数の補正係数のうちから最小のものを選択して前記補正係数とすることが好ましい。

また、上記目的を達成するために本発明は、第一の色空間で示される画像データを、明度と色差の比率とを固定し、且つ色差を補正して第二の色空間で示される画像データに変換処理をする画像処理装置において機能するプログラムであって、前記第一の色空間で示される画像データの信号値を、所定演算に基づいて前記第二の色空間で示される画像データの信号値に変換する変換ステップと、前記変換ステップにおける変換後の信号値が、前記第一の色空間における前記第二の色空間に対応する色域外に存在する場合に、当該信号値を補正するための補正係数を求める補正係数演算ステップと、前記補正係数演算ステップにおいて演算された補正係数を用いて前記第二の色空間で示される信号値を補正して補正後の信号値を求める補正ステップと、を含み、前記補正係数演算ステップにおいては、前記色域の上限を超えて存在する信号値のうち最も上限から離れた値、及び前記色域の下限未満に存在する信号値のうち最も下限から離れた値を求め、これらの値の１つから前記補正係数を決定することを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するために本発明は、第一の色空間で示される画像データを、明度と色差の比率とを固定し、且つ色差を補正して第二の色空間で示される画像データに変換処理をする画像処理方法であって、前記第一の色空間で示される画像データの信号値を、所定演算に基づいて前記第二の色空間で示される画像データの信号値に変換する変換ステップと、前記変換ステップにおける変換後の信号値が、前記第一の色空間における前記第二の色空間に対応する色域外に存在する場合に、当該信号値を補正するための補正係数を求める補正係数演算ステップと、前記補正係数演算ステップにおいて演算された補正係数を用いて前記第二の色空間で示される信号値を補正して補正後の信号値を求める補正ステップと、を含み、前記補正係数演算ステップにおいては、前記色域の上限を超えて存在する信号値のうち最も上限から離れた値、及び前記色域の下限未満に存在する信号値のうち最も下限から離れた値を求め、これらの値の１つから前記補正係数を決定することを特徴とするものである。

本発明に係る画像処理装置は、YCbCr色空間で示される画像データの信号値を所定演算に基づいてRGB色空間で示される画像データの画素値に変換する変換部と、当該画素値が第一の色空間における第二の色空間に対応する色域外に存在する場合には当該画素値を補正するための補正係数を求める補正係数演算部と、当該補正係数を用いて第二の色空間で示される画素値を補正して補正後の画素値を求める補正部と、を備える。補正係数演算部は、色域の上限を超えて存在する信号値のうち最も上限から離れた値、及び色域の下限未満に存在する信号値のうち最も下限から離れた値を求め、これらの値の１つから前記補正係数を決定する。この構成により、本発明では、特にYCbCr色空間を RGB色空間に変換処理する際に、画像データの明度や色相の変化を防止するための補正における演算量を抑えて、より高速度での変換処理を実現できる。

本発明の実施の形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。 同上画像処理装置の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例に係る画像処理装置の動作手順を示すフローチャートである。

（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る画像処理装置について図１乃至図３を参照して説明する。なお、本実施の形態に係る画像処理装置は、主としてデジタル映像における色空間がYCbCr方式の映像データをRGB色空間に変換した際、色域外に出た値をRGB空間の色域内へ補正するため演算を行うものである。

最初に、画像処理装置１に備わる各処理部に関して図１を参照しながら説明する。画像処理装置１は、図１に示すように、制御部１０、画像処理部１１、記憶部１２、通信部１３、表示部１４、操作部１５及び読取部１６を備える。なお、画像処理装置１及び画像処理装置１における動作について以下では、１台のコンピュータとして説明するが、複数のコンピュータによって処理を分散するようにして構成されてもよい。

制御部１０は、ＣＰＵなどのプロセッサやメモリを用いて、画像処理装置１の構成部を制御して各種機能を実現する。この制御部１０は、本実施の形態においては例えば記憶部１２に記憶してある画像処理プログラム１Ｐの実行によって画像補正処理（色変換処理）を行う。すなわち、制御部１０は、入力される対象画像データ（対象データ）に対して所定の変換を実行すると共に、色域外の変換値を補正する演算を行う。

画像処理部１１は、ＧＰＵ又は専用回路等のプロセッサ及びメモリを用い、制御部１０からの制御指示に応じて画像処理を実行する。なお、制御部１０及び画像処理部１１は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のプロセッサ、メモリ、さらには記憶部１２及び通信部１３を集積した１つのハードウェア（ＳｏＣ：System on a Chip）として構成されていてもよい。

記憶部１２は、ハードディスクやフラッシュメモリを用いる。記憶部１２には、画像処理プログラム１Ｐ、表示部１４に表示される画像データ１Ｄなどが記憶されている。この画像データ１Ｄは、YCbCr色空間で表現されているデジタル映像を含み、例えば通信部１３を介してネットワークから取得した画像データや読取部１６から読み込んだ画像データである。

通信部１３は、インターネット等の通信網への通信接続を実現する通信モジュールである。通信部１３には、例えばネットワークカード、無線通信デバイス又はキャリア通信用モジュールを用いる。

表示部１４は、液晶パネル又は有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディプレイ等を用いる。表示部１４は、制御部１０の指示による画像処理部１１での処理によって画像を表示することが可能である。この表示部１４は画面を構成する各画素における一般的なRGB形式のデータに従って画像データを表示する。通常、YCbCr色空間のデジタル映像を表示部１４に表示する際には、sRGB(standard RGB)色空間に変換してから表示される。パソコンなど一般的な情報表示機器の表示部１４に表示される画像はRGB形式のデータでしか表示できないためである。

RGB色空間のデジタル画像データは、座標ごとに区画されたピクセル(画素)の集まりとして表現され、各ピクセルにはピクセル値（色情報RGBの３つの値）が付与される。ここでは、或る画素位置でのＲチャネルの輝度値をｒ、Ｇチャネルの輝度値をｇ、Ｂチャネルの輝度値をｂとする画素値を（ｒ、ｇ、ｂ）で表現するものとする。通常、各（ｒ、ｇ、ｂ）の値は８ビット（２５６段階）などで表現されるが、本実施の形態では便宜的に各（ｒ、ｇ、ｂ）の取り得る範囲を0.0～1.0（上限1.0及び下限0.0）の範囲に正規化して説明する。

操作部１５は、キーボード又はマウス等のユーザインタフェースを含む。筐体に設けられた物理的ボタンを用いてもよいし、表示部１４に表示されるソフトウェアボタン等を用いてもよい。操作部１５は、ユーザによる操作情報を制御部１０へ通知する。

読取部１６は、例えばディスクドライブを用い、光ディスク等を用いた記録媒体２（光ディスク、磁気ディスクや光磁気ディスクなど）に記憶してある画像処理プログラム２Ｐを読み取ることが可能である。また、読取部１６は、表示部１４への表示対象のカラー画像の動画や静止画の画像データを記録媒体２などから読み込むときに用いても良い。なお、記憶部１２に記憶してある画像処理プログラム１Ｐは、通信部１３を介してネットワークから取得したものや、記録媒体２から読取部１６が読み取った画像処理プログラム２Ｐを制御部１０が記憶部１２に複製したものであってもよい。

次に、YCbCr色空間で表現された画像データを RGB色空間に変換処理する際の画像処理装置１における補正演算に関して説明する。通常、YCbCr信号から成る画像データは、出力用の色空間（sRGB色空間）よりも広い範囲を再現可能である。そのため、表示部１４への表示処理対象の画像データの内容によっては、変換後の色座標値がRGB色空間の色域外（すなわち0.0～1.0の範囲外）となることがある。そこで、画像処理装置１では、色域外の色座標を色域内に補正するための補正係数αを求め、補正処理を行うものである。

具体的には、画像処理装置１の制御部１０は変換部（変換手段）１０ａ、補正係数演算部（補正係数演算手段）１０ｂ及び補正部（補正手段）１０ｃを備える。変換部１０ａは、YCbCr色空間（第一の色空間）で示される画像データの信号値を、所定演算に基づいてRGB色空間（第二の色空間）で示される画像データの画素値に変換する。補正係数演算部１０ｂは、変換部１０ａにおいて変換された画素値が、YCbCr色空間におけるRGB色空間に対応する色域外に存在する場合に、当該画素値を補正するための補正係数αを求める。この補正係数αの求め方は後述する。補正部１０ｃは、補正係数演算部１０ｂにおいて演算された補正係数αを用いてRGB色空間で示される画素値を補正して、補正後の画素値を求める。ここで、補正係数演算部１０ｂは、色域の上限を超えて存在する画素値と当該色域の上限との差分、及び色域の下限未満に存在する画素値と当該色域の下限との差分を算出し、これら差分のうちの最も大きな差分に基づいて補正係数αを算出する。これより、画像処理装置１では、YCbCr空間をRGB空間に変換した際に、変換後のRGB色空間での画素値が0.0～1.0の範囲に収まらなかったとしても、補正処理をして0.0～1.0に収める処理を行う。

次に、画像処理装置１での補正係数の導出例に関して説明する。まず操作部１５などを介してユーザから画像データの表示部１４への表示指令を受けると、変換部１０ａは、指定された画像データをYCbCr色空間からRGB色空間へ変換する。この際、変換部１０ａは、例えば以下の式１に示す演算を行う。

なお、ここでは、変換前の元の画像データのYCbCr色空間での信号値を（ｙ、ｃｂ、ｃｒ）（ここで、ｙは輝度成分、ｃｂ及びｃｒは色差成分である）、式１を用いてRGB色空間へと変換したときの画素値を（ｒ，ｇ，ｂ）（ここでｒはＲチャネルの輝度値、ｇはＧチャネルの輝度値、ｂはＢチャネルの輝度値）とする。また、YCbCr色空間での信号値ｙは0.0≦ｙ≦1.0、式差信号ｃｂ、ｃｒは-0.5≦ｃｂ、ｃｒ≦0.5の範囲をとる。

この変換部１０ａにおける変換時に、YCbCr信号から成る画像データの信号値（ｙ，ｃｂ，ｃｒ）のうちRGB変換後の画素値（ｒ，ｇ，ｂ）が0.0～1.0の範囲外（すなわちRGB色空間の色域外）となることがある。なお、変換後の（ｒ、ｇ、ｂ）は0.0～1.0の範囲外となることを許容するために、各色成分に対して元のビット数を超えるビット数を割り当てても良い。

次に、補正係数演算部１０ｂは、色域外の画素値が存在する場合に補正処理を行う。具体的には、入力画素の信号値（ｙ，ｃｂ，ｃｒ）を、補正係数αを用いて、YCbCr色空間のＹ軸（輝度軸）に対して垂線を引いてRGB空間に相当の範囲と交差した点の補正後の信号値を（ｙ’、ｃｂ’、ｃｒ’）と定義すると、次の式２が成り立っている。
ｙ’＝ｙ
ｃｂ’＝α×ｃｂ
ｃｒ’＝α×ｃｒ …式２
ここで、ｙ’＝ｙは明度を固定していることを示し、ｃｂ’＝α×ｃｂ及びｃｒ’＝α×ｃｒは色相（すなわち色差の比率）を固定していることを示している。

この補正後の信号値（ｙ’、ｃｂ’、ｃｒ’）に基づいて、逆変換式である式１を適用して得られた補正後のRGB値を （ｒ’，ｇ’，ｂ’）とすると、次の式３が成り立つ。
ｒ’＝ｙ＋α×（ｒ－ｙ）
ｇ’＝ｙ＋α×（ｇ－ｙ）
ｂ’＝ｙ＋α×（ｂ－ｙ） …式３

補正係数演算部１０ｂは、変換後の（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかが、YCbCr色空間におけるRGB色空間に対応する色域外にあるとき、この（ｒ，ｇ，ｂ）において色域の上限（ここでは1.0）との差の絶対値のうち最も大きい値をΔP、色域の下限（ここでは0.0）との差の絶対値のうち最も大きい値をΔNとする。また、補正係数演算部１０ｂは、ΔP又は（１－ｙ）ΔN／ｙが最も大きな値をとる画素値を0.0～1.0の範囲から一番外れていると判定し、この画素値の位置でクリップが必要と判定し、それに基づいて式３より補正係数αを求める。例えば、変換後の画素値（ｒ，ｇ，ｂ）の内、ｒに対応するΔPが最も大きな値となる場合には、上記のｒ’＝ｙ＋α×（ｒ－ｙ）より補正係数αを求めることとなる。なお、輝度成分ｙが0か1のときは（ｒ、ｇ、ｂ）が全て0または1になるので補正係数αを求めなくて良い。

なお、ここで、補正係数演算部１０ｂがΔP及び（１－ｙ）ΔN／ｙを演算する理由に関して説明する。
最初に、上限1.0に収める場合（すなわち色域の上限との差の絶対値のうち最も大きい値ΔPから補正係数αを求める場合）の補正係数αは上記の式３より以下の式４となる。
１＝ｙ＋α（ｒ－ｙ）＝ｙ＋α（１＋ΔＰ―ｙ）
∴α＝（１－ｙ）／（ΔＰ＋１―ｙ） …式４
なお、ここでｒを用いて説明しているが、色域より一番外れている色成分を用いればよく、ｒ以外のｇ又はｂともなり得る。なお、0≦補正係数α≦1、輝度値ｙは0～1の定数、ΔＰは１を超えた分（上限1.0との差分）である。また、この式４よりΔＰが大きいほど補正係数αが小さくなることが分かる。

次に、下限0.0に収める場合（すなわち色域の下限との差の絶対値のうち最も大きい値ΔNから補正係数αを求める場合）の補正係数αは上記の式３より以下の式５となる。
０＝ｙ＋α（ｒ－ｙ）＝ｙ＋α（―ΔＮ―ｙ）
∴α＝ｙ／（ΔＮ＋ｙ） …式５
なお、ここでもｒを用いて説明しているが、色域より一番外れている色成分を用いればよく、ｒ以外のｇ又はｂともなり得る。ΔNは0.0未満となる分（下限0.0との差分）である。また、この式４よりΔNが大きいほど補正係数αが小さくなることが分かる。

ここで式４及び式５のαが同じになる場合を考えると以下の式６となる。
（１－ｙ）／（ΔＰ＋１―ｙ）＝ｙ／（ΔＮ＋ｙ） …式６
ここで分母と分子を反転させると以下の式７が導かれる。
（ΔＰ＋１―ｙ）／（１－ｙ）＝（ΔＮ＋ｙ）／ｙ
ΔＰ／（１－ｙ）＋１＝ΔＮ／ｙ＋１
ΔＰ／（１－ｙ）＝ΔＮ／ｙ
ΔＰ＝（１－ｙ）／ｙ×ΔＮ …式７
そして、この式７から（１－ｙ）／ｙをΔＮに掛けるとΔＰと等価になり、ΔＰとΔＮが比較できるようになることが分かる。すなわち、補正係数演算部１０ｂは、（ｒ、ｇ、ｂ）のうち、ΔP又は（１－ｙ）ΔN／ｙが最も大きな値をとる画素値を選択することで、色域の範囲から一番大きく外れている画素値を判定できるのである。

最後に、補正部１０ｃは、決定された補正係数α及び式３よりクリップ後の（ｒ’，ｇ’，ｂ’）を算出する。なお、式３を利用して求めたクリップ後の（ｒ’，ｇ’，ｂ’）の値は0.0～1.0の範囲にあり、且つ何れか一つの値（すなわちクリップした位置での画素値）は必ず1.0又は0.0の条件を満たす。このように、本実施の形態に係る画像処理装置１は、非常に簡易な演算で補正係数αを求めることができる。次に、この決定された補正係数αと式３に基づいて補正後の画素値（ｒ’，ｇ’，ｂ’）を算出して、より演算量を抑え、ひいてはより高速度で色処理変換を実現できる。

次に、本実施の形態に係る画像処理装置１の動作手順に関して図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。最初に、操作部１５などを介してユーザが表示部１４への表示対象の画像データを選択すると、制御部１０の変換部１０ａは当該画像データをYCbCr色空間からRGB色空間への変換処理を行う（Ｓ２１）。例えば、画像データが1920×1080ピクセルのRGB色情報で表現される場合、 各ピクセルに対応してこの変換処理が実行される。

次に、補正係数演算部１０ｂは、変換処理後の画素値（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかが0.0~1.0の範囲外となるかを判定する（Ｓ２２）。そして、0.0～1.0の範囲外となる（すなわち変換後の色座標値がRGB色空間の色域外となる）場合には（Ｓ２２でＹｅｓ）、ΔP及び（１－ｙ）ΔN／ｙが最も大きい値を持つ（ｒ、ｇ、ｂ）の色成分の何れかの画素値でクリップが必要と判定し、それに基づいて式３より補正係数αを求める（Ｓ２３）。

そして、補正部１０ｃは、補正係数演算部１０ｂにおいて演算された補正係数αと式３とを用いて、色域内の画素値（ｒ’，ｇ’，ｂ’）を求める（Ｓ２４）。この際、上述のようにクリップした位置での画素値はαから計算する必要なく０又は１になる。一方、補正係数演算部１０ｂは、変換処理後のＲＢＧの画素値（ｒ，ｇ，ｂ）が0.0～1.0の範囲内である場合には（Ｓ２２でＮｏ）、特に補正処理が必要でないためにＳ２２及び補正部１０ｃにおける処理であるＳ２３をスキップする。

（変形例）
本発明の実施の形態に係る画像処理装置１の変形例に関して説明する。本変形例は、補正係数演算部１０ｂの演算方法が上記実施の形態とは異なり、補正係数演算部１０ｂは、ΔP及び（１－ｙ）ΔN／ｙを演算しない。すなわち、本変形例に係る補正係数演算部１０ｂは、変換処理後の画素値（ｒ，ｇ，ｂ）のうちの上限値を超えた最も大きい値、又は及び下限値を超えた一番小さい値の補正係数αをそれぞれ計算し、何れか一方の、より小さい値を採用する。すなわち、本変形例では上記の実施の形態のようにΔP又は（１－ｙ）ΔN／ｙが最も大きな値をとる画素値を算出する必要性がない。

具体的には、本変形例に係る補正係数演算部１０ｂは、変換後の画素値（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値が色域の上限（1.0）を超える場合は、上記式４より、補正係数α＝（１－ｙ）／（（上限を超えた（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値のうちの最大値）－ｙ）とする。一方、変換後の画素値（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値が色域の下限（0.0）未満となる場合は 上記式５より、補正係数α＝ｙ／（ｙ－（下限を超えた（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値のうちの最小値））とする。

なお、補正係数演算部１０ｂは、変換処理後の（ｒ，ｇ，ｂ）から複数の補正係数αが導出される場合においては、当該複数の補正係数αのうちから最小のものを選択して補正係数αとすることができる。

次に、本変形例に係る画像処理装置１の動作手順に関して図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。最初に、操作部１５などを介してユーザが表示部１４への表示対象の画像データを選択すると、制御部１０の変換部１０ａは当該画像データをYCbCr色空間からRGB色空間への変換処理を行う（Ｓ３１）。

次に、補正係数演算部１０ｂは、変換処理後の画素値（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかが上限1.0を超えるか否かを判定する（Ｓ３２）。そして、上限を超える場合には（Ｓ３２でＹｅｓ）、下限未満となるか否かを判定する（Ｓ３３）。そして、下限未満となる場合には（Ｓ３３でＹｅｓ）、上述のように補正係数α＝（１－ｙ）／（（上限を超えた（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値のうちの最大値）－ｙ）と補正係数α＝ｙ／（ｙ－（下限を超えた（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値のうちの最小値））を求め、これらから最小のものを選択して補正係数αとする（Ｓ３４）。一方、下限以上となる場合には（Ｓ３３でＮｏ）、補正係数α＝（１－ｙ）／（（上限を超えた（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値のうちの最大値）－ｙ）とする（Ｓ３５）。

また、変換処理後の画素値（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかが上限を超えない場合には（Ｓ３２でＮｏ）、下限未満となるか否かを判定し（Ｓ３６）、下限未満となる場合には（Ｓ３６でＹｅｓ）、補正係数α＝ｙ／（ｙ－（下限を超えた（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値のうちの最小値））を求める（Ｓ３７）。次に、これらのＳ３４，Ｓ３５及びＳ３７の後、補正部１０ｃは導かれた補正係数αによって、色域内の画素値（ｒ’，ｇ’，ｂ’）に補正する（Ｓ３８）。一方、補正係数演算部１０ｂは、変換処理後のＲＢＧの画素値（ｒ，ｇ，ｂ）の全てが0.0～1.0の範囲内である場合には（Ｓ３６でＮｏ）、特に補正係数αを求める必要がないために補正部１０ｃにおける処理であるＳ３８をスキップする。

以上の説明のように、本実施の形態は第一の色空間（YCbCr色空間）で示される画像データを、明度と色差の比率とを固定し、且つ色差を補正して第二の色空間（RGB色空間）で示される画像データに変換処理をする画像処理装置１であって、第一の色空間で示される画像データの信号値を所定演算に基づいて第二の色空間で示される画像データの信号値に変換する変換部１０ａと、変換部１０ａにおける変換後の信号値が、第一の色空間における第二の色空間に対応する色域外に存在する場合には当該信号値を補正するための補正係数を求める補正係数演算部１０ｂと、補正係数演算部１０ｂにおいて演算された補正係数を用いて第二の色空間で示される信号値を補正して補正後の信号値を求める補正部１０ｃと、を備える。補正係数演算部１０ｂは、色域の上限を超えて存在する信号値のうち最も上限から離れた値、及び色域の下限未満に存在する信号値のうち最も下限から離れた値を求め、これらの値の１つから前記補正係数を決定する。この構成により、画像処理装置１では、出力用の色空間において色域外の色についても明度及び色相を変化させることなく（すなわち明度と色相を固定して）その色空間内に収める変換処理を行う画像処理装置において、演算量を抑えて、より高速度での変換処理を実現できる。

なお、本発明は、上記実施の形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。また、本発明の目的を達成するために、本発明は、画像処理装置１に含まれる特徴的な構成手段をステップとする画像処理方法としたり、それらの特徴的なステップを含むプログラムとして実現することもできる。そして、そのプログラムは、ＲＯＭ等に格納しておくだけでなく、ＵＳＢメモリ等の記録媒体や通信ネットワークを介して流通させることもできる。

また、上述においてデジタル画像の変換処理としてYCbCr色空間をRGB色空間に変換する場合を説明したが、第一の色空間はYCbCr色空間に限定されるのもではなく、他の色空間（例えばYPbPr空間やYUV色空間）でも良い。また、上記の実施の形態の説明では画像処理装置１の各機能をプログラムによって実現する例を記載したがハードウェア的に実現しても良い。

さらに、本発明は、画像処理装置又はコンピュータプログラムに向けて入力データを送信し、画像処理装置又はコンピュータプログラムからの出力データを受信して利用するコンピュータシステムとしても実現できる。本システムに用いる装置は、表示部及び通信部を備えた画像処理装置又はコンピュータと情報を送受信できる情報処理装置などであり、例えば所謂ＰＣ、スマートフォン、携帯端末、ゲーム機器などである。

１ 画像処理装置
１０ 制御部
１０ａ 変換部（変換手段）
１０ｂ 補正係数演算部（補正係数演算手段）
１０ｃ 補正部（補正手段）
１１ 画像処理部
１２ 記憶部
１３ 通信部
１４ 表示部
１５ 操作部
１６ 読取部

Claims (7)

1. 第一の色空間で示される画像データを、明度と色差の比率とを固定し、且つ色差を補正して第二の色空間で示される画像データに変換処理をする画像処理装置であって、
   前記第一の色空間で示される画像データの信号値を、所定演算に基づいて前記第二の色空間で示される画像データの信号値に変換する変換手段と、
   前記変換手段における変換後の信号値が、前記第一の色空間における前記第二の色空間に対応する色域外に存在する場合に、当該信号値を補正するための補正係数を求める補正係数演算手段と、
   前記補正係数演算手段において演算された補正係数を用いて前記第二の色空間で示される信号値を補正して補正後の信号値を求める補正手段と、を備え、
   前記補正係数演算手段は、前記色域の上限を超えて存在する信号値のうち最も上限から離れた値、及び前記色域の下限未満に存在する信号値のうち最も下限から離れた値を求め、これらの値の１つから前記補正係数を決定する、ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記第一の色空間はYCbCr色空間であり、前記第二の色空間はRGB色空間であり、
   前記変換手段は、YCbCr色空間における信号値（ｙ，ｃｂ，ｃｒ）を、RGB色空間における画素値（ｒ，ｇ，ｂ）に変換し、
   ここで、ｙは輝度成分、ｃｂ及びｃｒは色差成分であり、ｒはＲチャネルの輝度値、ｇはＧチャネルの輝度値、ｂはＢチャネルの輝度値であり、
   前記補正係数演算手段は、前記画素値（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかが、YCbCr色空間におけるRGB色空間に対応する色域外に存在する場合には、前記色域外に存在する画素値（ｒ，ｇ，ｂ）において、前記色域の上限との差の絶対値のうち最も大きい値をΔP、前記色域の下限との差の絶対値のうち最も大きい値をΔNとし、且つΔP又は（１－ｙ）ΔN／ｙが最も大きな値をとる色成分の前記画素値に基づいて前記補正係数を算出する、ことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記補正係数演算手段において演算される補正係数αは、
   前記色域の上限との差の絶対値のうち最も大きい値ΔPから算出する場合には、
   α＝（１－ｙ）／（ΔＰ＋１―ｙ）
   前記色域の下限との差の絶対値のうち最も大きい値ΔNから算出する場合には、
   α＝ｙ／（ΔＮ＋ｙ）
   で算出される、ことを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 第一の色空間で示される画像データを、明度と色差の比率とを固定し、且つ色差を補正して第二の色空間で示される画像データに変換処理をする画像処理装置であって、
   前記第一の色空間で示される画像データの信号値を、所定演算に基づいて前記第二の色空間で示される画像データの信号値に変換する変換手段と、
   前記変換手段における変換後の信号値が、前記第一の色空間における前記第二の色空間に対応する色域外に存在する場合に、当該信号値を補正するための補正係数を求める補正係数演算手段と、
   前記補正係数演算手段において演算された補正係数を用いて前記第二の色空間で示される信号値を補正して補正後の信号値を求める補正手段と、を備え、
   前記補正係数演算手段は、前記色域の上限を超えて存在する信号値のうち最も上限から離れた値、及び前記色域の下限未満に存在する信号値のうち最も下限から離れた値を求め、これらの値の１つから前記補正係数を決定し、
   前記第一の色空間はYCbCr色空間であり、前記第二の色空間はRGB色空間であり、
   前記変換手段は、YCbCr色空間における信号値（ｙ，ｃｂ，ｃｒ）を、RGB色空間における画素値（ｒ，ｇ，ｂ）に変換し、
   ここで、ｙは輝度成分、ｃｂ及びｃｒは色差成分であり、ｒはＲチャネルの輝度値、ｇはＧチャネルの輝度値、ｂはＢチャネルの輝度値であり、
   前記補正係数演算手段は、前記変換手段における変換後の画素値（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値が前記色域の上限を超える場合には、補正係数α＝（１－ｙ）／（（上限を超えた（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値のうちの最大値）－ｙ）とし、
   前記画素値（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値が前記色域の下限未満となる場合には、補正係数α＝ｙ／（ｙ－（下限を超えた（ｒ，ｇ，ｂ）の何れかの画素値のうちの最小値））とする、ことを特徴とする画像処理装置。
5. 前記補正係数演算手段は、さらに、複数の補正係数が導出される場合において、当該複数の補正係数のうちから最小のものを選択して前記補正係数とする、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像処理装置。
6. 第一の色空間で示される画像データを、明度と色差の比率とを固定し、且つ色差を補正して第二の色空間で示される画像データに変換処理をする画像処理装置において機能するプログラムであって、
   前記第一の色空間で示される画像データの信号値を、所定演算に基づいて前記第二の色空間で示される画像データの信号値に変換する変換ステップと、
   前記変換ステップにおける変換後の信号値が、前記第一の色空間における前記第二の色空間に対応する色域外に存在する場合に、当該信号値を補正するための補正係数を求める補正係数演算ステップと、
   前記補正係数演算ステップにおいて演算された補正係数を用いて前記第二の色空間で示される信号値を補正して補正後の信号値を求める補正ステップと、を含み、
   前記補正係数演算ステップにおいては、前記色域の上限を超えて存在する信号値のうち最も上限から離れた値、及び前記色域の下限未満に存在する信号値のうち最も下限から離れた値を求め、これらの値の１つから前記補正係数を決定する、ことを特徴とするプログラム。
7. 第一の色空間で示される画像データを、明度と色差の比率とを固定し、且つ色差を補正して第二の色空間で示される画像データに変換処理をする画像処理方法であって、
   前記第一の色空間で示される画像データの信号値を、所定演算に基づいて前記第二の色空間で示される画像データの信号値に変換する変換ステップと、
   前記変換ステップにおける変換後の信号値が、前記第一の色空間における前記第二の色空間に対応する色域外に存在する場合に、当該信号値を補正するための補正係数を求める補正係数演算ステップと、
   前記補正係数演算ステップにおいて演算された補正係数を用いて前記第二の色空間で示される信号値を補正して補正後の信号値を求める補正ステップと、を含み、
   前記補正係数演算ステップにおいては、前記色域の上限を超えて存在する信号値のうち最も上限から離れた値、及び前記色域の下限未満に存在する信号値のうち最も下限から離れた値を求め、これらの値の１つから前記補正係数を決定する、ことを特徴とする画像処理方法。

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