JPH08161468A - 色変換処理装置 - Google Patents
色変換処理装置Info
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- JPH08161468A JPH08161468A JP6302380A JP30238094A JPH08161468A JP H08161468 A JPH08161468 A JP H08161468A JP 6302380 A JP6302380 A JP 6302380A JP 30238094 A JP30238094 A JP 30238094A JP H08161468 A JPH08161468 A JP H08161468A
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Abstract
速度で高精度の色変換を実現し、特に暗部の変換精度を
高めることができる色変換処理装置を得る。 【構成】 第1〜第3の色信号で表わされる第1の3次
元色空間を第4〜第6の色信号で表わされる第2の3次
元色空間に変換する際、暗部は密に、中高輝度部は粗に
増加させた第1の色信号を格納した第1記憶手段20
と、第1の色信号を第1記憶手段20に入力して得られ
る格納番号及び第2、第3の色信号を入力とし、この入
力信号を示す第2の3次元色空間内の点の近傍の単位格
子に位置する複数点の第4〜第6の色信号を出力する第
2記憶手段1と、前記複数点の第4〜第6の色信号から
補間信号を算出するための補間係数を生成する補間係数
生成手段2と、前記複数点の第4〜第6の色信号と前記
補間係数により、第4〜第6の色信号を補間する補間処
理手段11,12,18,19を備えた。
Description
るものである。
変換処理装置を示すブロック回路図である。図におい
て、44,45は3次元ルックアップテーブル(以下、
「LUT」と記す)である。
ビジョン方式には、NTSC(NationalTelevision System C
ommittee)方式、PAL(Phase Alternation by Line)方
式、SECAM(Sequential a Memoire)方式があるが、例え
ばNTSC方式におけるRGB色空間の信号を、CIE 1976 L
*a*b*均等知覚色空間の信号に変換する方法を以下に示
す。
照明委員会(Commission Internationale del’Eclaira
ge 略称 CIE)が1976年に推奨した知覚的にほぼ均等な
歩度をもつ色空間である。まず、以下の(1),
(2),(3)式に示すように、NTSC方式のRGB信号
をXYZに変換する。 X=0.6069R+0.1739G+0.2009B ……(1) Y=0.2991R+0.5870G+0.1139B ……(2) Z=0.0000R+0.0660G+1.1169B ……(3)
座標x=0.3101,y=0.3163:相関色温度約6770K)であり、
C光源の三刺激値X0Y0Z0はY0を100とすると
(4),(5),(6)式のようになる。 X0=98.072 ……(4) Y0=100.000 ……(5) Z0=118.225 ……(6)
に変換する。 L*=116(Y/Y0)1/3-16 :Y/Y0> 0.008856 ……(7) L*=903.29(Y/Y0) :Y/Y0<=0.008856 ……(8) a*=500(X’-Y’) ……(9) b*=200(Y’-Z’) ……(10) X’=(X/X0)1/3 :X/X0> 0.008856 ……(11) X’=7.787(X/X0)+16/116 :X/X0<=0.008856 ……(12) Y’=(Y/Y0)1/3 :Y/Y0> 0.008856 ……(13) Y’=7.787(Y/Y0)+16/116 :Y/Y0<=0.008856 ……(14) Z’=(Z/Z0)1/3 :Z/Z0> 0.008856 ……(15) Z’=7.787(Z/Z0)+16/116 :Z/Z0<=0.008856 ……(16) (1)式〜(16)式の変換式により、NTSC方式におけ
るRGB色空間の信号を、CIE 1976 L*a*b*均等知覚色
空間の信号に非線形変換する。
RGB色空間の信号に逆変換する方法を以下に示す。ま
ず、以下の(17)式〜(20)式に示すように、基準
白色をC光源とするL*a*b*からXYZに変換する。 X=X0{(L*+16)/116+a*/500}3 ……(17) Y=Y0{(L*+16)/116}3 :L*>=8.0 ……(18) Y=Y0×L*/903.29 :L*< 8.0 ……(19) Z=Z0{(L*+16)/116-b*/200}3 ……(20)
る。 R=1.9106X−0.5335Y−0.2893Z ……(21) G=−0.9848X+1.9983Y−0.0266Z ……(22) B=0.0582X−0.1181Y+0.8969Z ……(23)
R,G,Bに対するL*,a*,b*を算出し、変換値を3次元
LUT44に記憶させる。また、(17)式〜(23)
式の逆変換式からL*,a*,b*に対する全てのR,G,Bを
算出し、変換値を3次元LUT45に記憶させる。
3次元LUT44により、入力信号Ri,Gi,Biの格子点に
位置する出力信号L*(Ri,Gi,Bi),a*(R
i,Gi,Bi),b*(Ri,Gi,Bi)が得られ
る。
3次元LUT45により、入力信号Li*,ai*,b
i*の格子点に位置する出力信号R(Li*,ai*,bi*),G(L
i*,ai*,bi*),B(Li*,ai*,bi*)が得られる。
UTの格子点数を多くするほど変換精度は高くなる。全
ての入力信号に対する出力信号をLUTにより直接得る
方法をダイレクトマッピング法といい、ダイレクトマッ
ピング法を用いると、どの様な複雑な変換方法であって
も、高速かつ高精度の変換が可能となる。
信号L*,a*,b*を各々8ビットとすると、この正変換に用
いる3次元LUT44の容量は384Mビットとなり、大
規模な記憶手段を必要とするため、実用的ではない。一
般には、入力信号の上位信号を用いてダイレクトマッピ
ング法により数個の近傍値を得、入力信号の下位信号を
用いて、数個の近傍値から出力信号を補間する方法が用
いられる。
図10は、「ITEJ Technical Report Vol.16,No.31,pp.
25-30」に示された他の従来の色変換処理装置を示すブ
ロック回路図である。図において、46は3次元LU
T、47は補間係数生成回路、48から55は乗算器、
56は加算回路である。
次元LUT46に入力する。また、Ri,Gi,Biの下位信号
r,g,bを補間係数生成回路47に入力する。3次元LU
T46の出力d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7を各々乗算器4
8,49,50,51,52,53,54,55に入力
する。補間係数生成回路47の出力w0,w1,w2,w3,w4,w5,
w6,w7を各々乗算器48,49,50,51,52,5
3,54,55に入力する。乗算器48,49,50,
51,52,53,54,55の出力を加算回路56に
入力する。加算回路56の出力の上位8ビット分dを得
る。dはd0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7に各々w0,w1,w2,w3,w
4,w5,w6,w7を乗じて加え合わせ、補間係数を1に正規化
するために下位15ビット分を切り捨てたものである。
i,Gi,Biを各々mビットの信号、入力信号Ri,Gi,Biの上
位nビット分を各々Rn,Gn,Bnとする。ただし、m>nで
ある。3次元LUT46から入力信号Ri,Gi,Biの近傍8
点の単位立方格子(Rn,Gn,Bn),(Rn+Dn,Gn,Bn),(Rn+Dn,G
n,Bn+Dn),(Rn,Gn,Bn+Dn),(Rn,Gn+Dn,Bn),(Rn+Dn,Gn+Dn,
Bn),(Rn+Dn,Gn+Dn,Bn+Dn),(Rn,Gn+Dn,Bn+Dn)に位置する
d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7を得る。ただし、Dnは3次元
LUT46の単位立方格子の1辺の長さで2m-nである。
示すように、入力信号Ri,Gi,Biの近傍8点の単位立方格
子に位置する出力信号をd0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7とす
る。入力信号Ri,Gi,Biの下位m−nビット分を各々r,g,
b、単位立方格子の一辺の長さをDnとする。入力信号Ri,
Gi,Biを中心としてR軸方向、G軸方向、B軸方向の3
方向で8分割した直方体の体積を、各々w0,w1,w2,w3,
w4,w5,w6,w7とする。入力信号Ri,Gi,Biに対する出力信
号dは、式(24)のように補間される。 d=d0w0+d1w1+d2w2+d3w3+d4w4+d5w5+d6w6+d7w7 ……(24) この補間法を用いて、L*,a*,b*それぞれの補間を行な
う。
従来の色逆変換処理装置を示すブロック回路図である。
図において、57は3次元LUT、58は補間係数生成
回路、59〜66は乗算器、67は加算回路である。
n*を3次元LUT57に入力する。また、Li*,ai*,bi*
の下位信号l*,a*,b*を補間係数生成回路58に入力す
る。3次元LUT57の出力p0,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7
を各々乗算器59,60,61,62,63,64,6
5,66に入力する。補間係数生成回路58の出力v0,v
1,v2,v3,v4,v5,v6,v7を各々乗算器59,60,61,
62,63,64,65,66に入力する。乗算器5
9,60,61,62,63,64,65,66の出力
を加算回路67に入力する。加算回路67の出力の上位
8ビット分pを得る。pはp0,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7に
各々v0,v1,v2,v3,v4,v5,v6,v7を乗じて加え合わせ、補
間係数を1に正規化するために下位15ビット分を切り
捨てたものである。
*,ai*,bi*を各々mビットの信号、入力信号Li*,ai*,bi*
の上位nビット分を各々Ln*,an*,bn*とする。ただし、
m>nである。3次元LUT57から入力信号Li*,ai*,
bi*の近傍8点の単位立方格子(Ln*,an*,bn*),(Ln*,an*+
Dn,bn*),(Ln*,an*+Dn,bn*+Dn),(Ln*,an*,bn*+Dn),(Ln*+
Dn,an*,bn*),(Ln*+Dn,an*+Dn,bn*),(Ln*+Dn,an*+Dn,bn*
+Dn),(Ln*+Dn,an*,bn*+Dn)に位置するp0,p1,p2,p3,p4,p
5,p6,p7を得る。ただし、Dnは3次元LUT57の単位
立方格子の1辺の長さで2m-nである。
すように、入力信号Li*,ai*,bi*の近傍8点の単位立方
格子に位置する出力信号をp0,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7と
する。入力信号Li*,ai*,bi*の下位m−nビット分を各
々l*,a*,b*、単位立方格子の一辺の長さをDnとする。入
力信号Li*,ai*,bi*を中心としてL*軸方向、a*軸方向、b
*軸方向の3方向で8分割した直方体の体積を、各々v0,
v1,v2,v3,v4,v5,v6,v7とする。入力信号Li*,ai*,bi*に
対する出力信号pは、式(25)のように補間される。 p=p0v0+p1v1+p2v2+p3v3+p4v4+p5v5+p6v6+p7v7 ……(25)
及び色逆変換処理装置は以上のように構成されているた
め、実時間またはそれに準ずる速度で色変換することは
可能であるが、以下の問題点があった。
をダイレクトマッピング法により得ると、高精度の変換
が可能であるが、大容量のLUTを必要とする。
入力信号の上位信号を用いてダイレクトマッピング法に
より数個の近傍値を得、入力信号の下位信号を用いて、
数個の近傍値から出力信号を補間する方法では、単位立
方格子8点を用いる8点補間では変換精度は高いが、多
くの乗算器を必要とし、回路規模が大きくなる。また、
6点補間、5点補間、4点補間など、補間に用いるデー
タ数を減らして回路規模を小さくすると、乗算器の数は
少なくなるが変換精度も低くなる。
換値は固定小数点で記憶される。例えば8ビットの場
合、変換値は0から255に丸められる。このため、変
換値が小さい場合には大きな丸め誤差が含まれる。この
丸め誤差を含んだ変換値を用いて補間処理を行なうた
め、補間値と実際の値には誤差が生ずる。特に色信号の
小さい部分、つまり、暗部では補間誤差が大きくなり、
変換精度は低くなる。
ためになされたもので、実時間またはそれに準ずる速度
で、従来より高精度の色変換を少ない回路規模で行なう
こと、および特に、暗部の変換精度を高めることができ
る色変換処理装置及び色逆変換処理装置を得ることを目
的とする。
変換処理装置は、第1、第2、第3の色信号で表わされ
る第1の3次元色空間を第4、第5、第6の色信号で表
わされる第2の3次元色空間に変換する色変換処理装置
において、暗部は密に、中高輝度部は粗に増加させた第
1の色信号を格納した第1記憶手段と、第1の色信号を
上記第1記憶手段に入力して得られる格納番号及び第
2、第3の色信号を入力し、この入力信号を示す第2の
3次元色空間内の点の近傍の単位格子に位置する複数点
の第4、第5、第6の色信号を出力する第2記憶手段
と、前記複数点の第4、第5、第6の色信号から補間信
号を算出するための補間係数を生成する補間係数生成手
段と、前記複数点の第4、第5、第6の色信号と前記補
間係数により、第4、第5、第6の色信号を補間する補
間処理手段を備えたものである。
第1、第2、第3の色信号で表わされる第1の3次元色
空間を第4、第5、第6の色信号で表わされる第2の3
次元色空間に変換する色変換処理装置において、色変換
後の第4、第5、第6の色信号で表わされる特定色の明
度を、暗部は密に、中高輝度部は粗に増加させた第1の
色信号を格納した第1記憶手段と、m(mは自然数)ビ
ットのディジタル信号である第1の色信号を上記第1記
憶手段に入力して得られる格納番号k(kは自然数)及
びmビットのディジタル信号である第2、第3の色信号
を入力し、この入力信号を示す第2の3次元色空間内の
点の近傍の単位直方格子に位置する、または位置すると
仮定した8点の第4、第5、第6の色信号を出力する第
2記憶手段と、前記8点の第4、第5、第6の色信号に
乗ずるための補間係数を生成する補間係数生成手段と、
mビットである上記第2、第3の色信号を含み、上記第
1の色信号がk番目に格納されたものである場合の4点
の単位平面格子に位置する第4、第5、第6の色信号
に、各々前記補間係数を乗じて加え合わせた第1補間信
号を出力する手段と、同様にmビットである第2、第3
の色信号を含み、上記第1の色信号がk+1番目に格納
されたものである場合の4点の単位平面格子に位置する
第4、第5、第6の色信号に、各々前記補間係数を乗じ
て加え合わせた第2補間信号を出力する手段と、上記第
1補間信号にk+1番目に格納された第1の色信号から
mビットの第1の色信号を減じたものを乗じて、第2補
間信号にmビットの第1の色信号からk番目に格納され
た第1の色信号を減じたものを乗じて加えることによ
り、第4、第5、第6の色信号を算出する補間処理手段
を備えたものである。
色変換後の第4、第5、第6の色信号で表わされる無彩
色の明度を、暗部は密に、中高輝度部は粗に増加させた
第1の色信号を第1記憶手段に格納したものである。
第1、第2、第3の色信号が各々mビットのディジタル
信号の場合、下位m−n(nは自然数でm>n)ビット
分の第2、第3の色信号を中心として1辺が2m-nビッ
トの単位平面を、第2の色信号の軸方向と第3の色信号
の軸方向で、4分割した場合の4平面の面積を補間係数
として出力する補間係数生成手段を備えたものである。
下位m−nビット分の第2、第3の色信号を入力して、
補間信号の算出に必要な4つの補間係数を出力する補間
係数生成手段を4つの記憶手段で構成したものである。
下位m−nビット分の第2、第3の色信号を入力して、
補間信号の算出に必要な4つの補間係数のうち1つの補
間係数を出力する記憶手段と、複数の加算器及び複数の
ビットシフト回路で構成され、上記記憶手段の出力信号
から他の3つの補間係数を算出する補間係数生成手段を
備えたものである。
憶手段は、暗部は密に、中高輝度部は粗に増加させた第
1の色信号を格納し、第2記憶手段は、第1の色信号を
上記第1記憶手段に入力して得られる格納番号及び第
2、第3の色信号を入力し、この入力信号を示す第2の
3次元色空間内の点の近傍の単位格子に位置する複数点
の第4、第5、第6の色信号を出力し、補間係数生成手
段は、前記複数点の第4、第5、第6の色信号から補間
信号を算出するための補間係数を生成し、補間処理手段
は、前記複数点の第4、第5、第6の色信号と前記補間
係数により、第4、第5、第6の色信号を補間するた
め、実時間またはそれに準ずる速度で高精度の色変換を
実現し、線形補間による変換精度、特に暗部の変換精度
を高めることが可能となる。
1記憶手段は、色変換後の第4、第5、第6の色信号で
表わされる特定色の明度を、暗部は密に、中高輝度部は
粗に増加させた第1の色信号を格納し、第2記憶手段
は、m(mは自然数)ビットのディジタル信号である第
1の色信号を上記第1記憶手段に入力して得られる格納
番号k(kは自然数)及びmビットのディジタル信号で
ある第2、第3の色信号を入力し、この入力信号を示す
第2の3次元色空間内の点の近傍の単位直方格子に位置
する、または位置すると仮定した8点の第4、第5、第
6の色信号を出力し、補間係数生成手段は、前記8点の
第4、第5、第6の色信号に乗ずるための補間係数を生
成し、第1補間信号を出力する手段は、mビットの第
2、第3の色信号を含み、第1の色信号がk番目に格納
されたものである場合の4点の単位平面格子に位置する
第4、第5、第6の色信号に、各々前記補間係数を乗じ
て加え合わせた第1補間信号を出力し、第2補間信号を
出力する手段は、同様にmビットの第2、第3の色信号
を含み、第1の色信号がk+1番目に格納されたもので
ある場合の4点の単位平面格子に位置する第4、第5、
第6の色信号に、各々前記補間係数を乗じて加え合わせ
た第2補間信号を出力し、補間処理手段は、第1補間信
号にk+1番目に格納された第1の色信号からmビット
の第1の色信号を減じたものを乗じて、第2補間信号に
mビットの第1の色信号からk番目に格納された第1の
色信号を減じたものを乗じて加えることにより、第4、
第5、第6の色信号を算出するため、実時間またはそれ
に準ずる速度で高精度の色変換を実現し、線形補間によ
る変換精度、特に暗部の変換精度を高めることが可能と
なる。
1記憶手段は、色変換後の第4、第5、第6の色信号で
表わされる無彩色の明度を、暗部は密に、中高輝度部は
粗に増加させた第1の色信号を格納したため、変換後の
画像の色相、彩度、明度の平衡を保ったまま、明度方向
の変換誤差を少なくすることが可能となる。
間係数生成手段は、第1、第2、第3の色信号が各々m
ビットのディジタル信号の場合、下位m−n(nは自然
数でm>n)ビット分の第2、第3の色信号を中心とし
て1辺が2m-nビットの単位平面を、第2の色信号の軸
方向と第3の色信号の軸方向で、4分割した場合の4平
面の面積を補間係数として出力するため、小容量の記憶
手段と補間処理手段により高精度の色変換を行なうこと
が可能となり、回路規模を小さくすることが可能とな
る。
間係数生成手段は、下位m−nビット分の第2、第3の
色信号を入力して、補間信号の算出に必要な4つの補間
係数を出力する4つの記憶手段で構成したため、乗算器
の数を減らし、回路規模を小さくすることが可能とな
る。
間係数生成手段は、下位m−nビット分の第2、第3の
色信号を入力して、記憶手段により補間信号の算出に必
要な4つの補間係数のうち1つの補間係数を出力し、上
記記憶手段の出力信号と複数の加算器及び複数のビット
シフト回路から他の3つの補間係数を算出するため、乗
算器の数を減らし、回路規模を小さくすることが可能と
なる。
理装置を示すブロック回路図である。図において、1は
3次元LUT、2は補間係数生成回路、3から12は乗
算器、13,14は加算回路、15から18は加算器、
19は除算器、20はLUTである。
T20の出力k及び入力信号ai*,bi*の上位信号an*,bn*
を3次元LUT1に入力する。LUT20の出力Lk *,L
k+1 *を加算器15に入力し、Li*,Lk+1 *を加算器16に
入力し、Li*,Lk *を加算器17に入力する。また、ai*,b
i*の下位信号a*,b*を補間係数生成回路2に入力する。
3次元LUT1の出力d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7を各々
乗算器3,4,5,6,7,8,9,10に入力する。
補間係数生成回路2の出力S0,S1,S2,S3を各々乗算器
3,4,5,6及び7,8,9,10に入力する。乗算
器3,4,5,6の出力を加算回路13に入力し、乗算
器7,8,9,10の出力を加算回路14に入力する。
加算器16の出力及び加算回路13の出力dsを乗算器1
1に入力し、加算器17の出力及び加算回路14の出力
ds’を乗算器12に入力する。この2つの乗算器11,
12の出力を加算器18に入力する。加算器15の出力
及び加算器18の出力を除算器19に入力し、出力の上
位8ビット分dを得る。
*,ai*,bi*を各々8ビットとする。入力信号Li*をLUT
20に入力する。図2にLUT20の概念図を示す。L
UT20は、例えば、入力信号Li*が200の場合、格納番
号kを7、Lk *を195、Lk+1 *を213として出力する。他の
場合も同様であるが、Li*が243以上の場合のみ、Lk+ 1 *
を256として出力する。
R,G,B各々の信号が等しい無彩色の場合、これらの
信号に対応するL*,a*,b*(C光源を基準白色とする)は
表1のようになる。このL*を表2のように8ビットに正
規化する。
i*,bi*の各々上位3ビット分an*,bn*を3次元LUT1
に入力し、入力信号Li*,ai*,bi*の近傍8点の単位直方
格子(k,an*,bn*),(k,an*+Dn,bn*),(k,an*+Dn,bn*+Dn),
(k,an*,bn*+Dn),(k+Dk,an*,bn*),(k+Dk,an*+Dn,bn*),(k
+Dk,an*+Dn,bn*+Dn),(k+Dk,an*,bn*+Dn)に位置する出力
信号d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7を得る。Dnは3次元LU
T1のa*軸及びb*軸方向の単位平面の1辺の長さで25で
ある。DkはLUT20の出力Lk+1 *とLk *の差であり、L*
軸方向の単位直方格子の1辺の長さである。
ト分r,bを補間係数生成回路2に入力し、図3に示すよ
うな補間係数S0,S1,S2,S3を得る。図3は、3次元LU
T1の単位直方格子の上面(d4,d5,d6,d7点から成る単
位平面)、下面(d0,d1,d2,d3点から成る単位平面)及
び、入力信号Li*のL*軸における位置を示したものであ
る。S0,S1,S2,S3は入力信号ai*,bi*の下位5ビット分の
a*,b*に位置する点を中心として、1辺が25ビットの単
位平面を、a*軸方向とb*軸方向で4分割した場合の4平
面に相当する補間係数である。 S0=(Dn-a*)×(Dn-b*) ……(26) S1=a*×(Dn-b*) ……(27) S2=a*×b* ……(28) S3=(Dn-a*)×b* ……(29)
図である。図において、21,22はビット反転回路、
23から26は乗算回路である。Dnはa*軸及びb*軸方向
の単位平面の1辺の長さであるため、入力信号8ビット
のうち上位3ビット分を3次元LUT1に入力する場
合、Dn=25となる。したがって、Dn-a*はa*の全ビットを
反転したものになる。同様にDn-b*もb*の全ビットを反
転したものになる。上述したことを利用すると、ビット
反転回路21,22及び乗算回路23,24,25,2
6により、式(26),(27),(28),(29)
の演算を実現することができる。
回路13を用いて、第1補間信号dsを算出する。また、
乗算器7,8,9,10、加算回路14を用いて、第2
補間信号ds’を算出する。それぞれ、算出式は式(3
0),(31)で表わされる。 ds =d0S0+d1S1+d2S2+d3S3 ……(30) ds’=d4S0+d5S1+d6S2+d7S3 ……(31) (30),(31)式では、各格子点の信号に、入力信
号ai*,bi*を中心として点対称に位置する面積をそれぞ
れ補間係数として掛け合わせることにより、a*,b*平面
における2つの補間信号を算出している。この2つの補
間信号ds,ds’をさらにL*軸で補間することにより、3
次元補間を実現する。L*軸方向の単位直方格子の1辺の
長さをDkとすると、出力信号dは式(32)のように算
出される。 d={ds’×l*+ds×(Dk-l*)}/(Dn2×Dk) ……(32)
り、加算器17により算出し、Dkは加算器15により算
出している。(Dn2×Dk)で除算しているのは、補間係数
を1に正規化するためである。ここで、Dn2は210となる
ため、実際には10ビット分桁下げすることにより算出
できる。式(32)の演算を乗算器11,12、加算器
15,16,17,18、除算器19で実現する。Dk-l
*及び第1補間信号dsを乗算器11に入力し、l*及び第
2補間信号ds’を乗算器12に入力する。乗算器11,
12の出力信号を加算器18に入力し、除算器19によ
り加算器18の出力をDkで除算する。この除算器19の
出力の上位8ビット分dを得る。dはd0,d1,d2,d3,d4,d
5,d6,d7に各々補間係数を乗じて加え合わせ、さらに、
補間係数を1に正規化するために下位20ビット分を切
り捨てたものである。同様の演算方法によりR,G,B
の補間処理を行なう。
に、暗部の格子点数を中高輝度部分の格子点数よりも多
くしている。暗部とはこの場合、L*の小さい部分であ
る。3次元LUTに記憶させる変換値は、有効桁数が補
償されている浮動小数点であればよいが、浮動小数点は
固定小数点よりも大きな記憶手段を必要とするため、一
般には固定小数点で変換値を記憶させる。このように固
定小数点で変換値を記憶させると、変換値が小さい場合
に丸め誤差が大きくなる。この丸め誤差を多く含んだ変
換値を用いて線形補間を行なうと、実際の値と補間値と
の誤差は大きくなる。
る。格子点数はそのままで、変換値のビット数を増やす
方法と、本実施例のように暗部の格子点数を増やす方法
である。前者は、暗部だけではなく中高輝度部のビット
数も増やす必要があり、冗長な部分が多くなる。後者
は、誤差が大きくなる暗部の格子点距離を中高輝度部よ
りも短くして補間誤差を小さくする方法であり、冗長な
部分は少ない。
くするには、負のR,G,B(実際には存在しない虚
色)や、最大値をこえたR,G,Bを変換値として3次
元LUTに格納する必要がある。その理由について説明
する。
B色空間への変換は、RGB色空間を完全に含む3次元
LUTを必要とする。この色空間の変換は非線形であ
り、3次元LUT中には負のR,G,B(実際には存在
しない虚色)や、最大値をこえたR,G,Bが含まれ
る。入力値に対する3次元LUTの格子点数が十分多い
場合には、このようなRGB色空間に存在しない色への
変換値はどのような値であっても変換精度には大きな影
響は与えないため、負のR,G,Bは0に、最大値をこ
えたR,G,Bは最大値に丸めるなどの方法が用いられ
る。しかし、入力値に対する3次元LUTの格子点数が
少なく、単純に線形補間を行なう場合には、元のRGB
色空間に存在しない色への変換値を0や最大値に丸める
と変換精度に大きな影響を与える。
R,G,Bに逆変換する場合を考える。333個の格子点
を持ち、各格子点の変換値を0と255(最大値)で8ビッ
トに丸めた3次元LUTと線形補間を併用して変換する
と変換精度の劣化は少ないが、53個の格子点の場合では
変換精度は著しく劣化する。このような変換精度の劣化
は、補間に用いる複数個の変換値がRGB色空間に存在
する点とRGB色空間に存在しない点が混在する場合に
生ずる。これは、0から255の値で丸められた変換値を用
いて線形補間するためであり、本来得られるべき値と補
間値とに誤差が生ずることが起因している。3次元LU
Tの格子点数が十分多い場合には、このような誤差が生
ずる可能性も低く、誤差自体も小さくなり問題は少な
い。しかし、回路規模を縮小するために格子点数を少な
くした場合には誤差が生ずる可能性が高くなり、誤差自
体も大きくなり問題となる。
存在しない虚色)や、最大値をこえたR,G,Bを変換
値として3次元LUTに記憶させることにより、線形補
間による変換精度の向上を図る。例えば、変換値を10ビ
ットに拡張して、-512から+511までの値を3次元LUT
に記憶させることにより、変換精度を向上させることが
可能となる。
等知覚色空間からRGB色空間への変換を示したが、逆
のRGB色空間からCIE 1976 L*a*b*均等知覚色空間へ
の変換では、この方法はあまり有効ではない。その理由
について説明する。RGB色空間からCIE 1976 L*a*b*
均等知覚色空間への変換に用いる3次元LUTの暗部
は、3次元で考慮する必要があり、暗部の格子点数を増
やすことは効率的ではない。しかし、CIE 1976 L*a*b*
均等知覚色空間からRGB色空間への変換に用いる3次
元LUTの暗部は、L*軸方向だけを考慮すれば良いた
め、3次元LUTの容量の増加を少なくすることが可能
となる。このように実施例1は、明度軸の分離した色空
間から他の色空間に変換する場合に有効な方法であると
いえる。
処理装置の構成は、図1と同様であり、補間係数生成回
路2における信号処理が異なる。
*,ai*,bi*を各々8ビットとする。入力信号Li*をLUT
20に入力し、k,Lk *,Lk+1 *を得る。格納番号k及び入力
信号ai*,bi*の各々上位3ビット分an*,bn*を3次元LU
T1に入力し、入力信号Li *,ai*,bi*の近傍8点の単位
直方格子(k,an*,bn*),(k,an*+Dn,bn*),(k,an*+Dn,bn*+D
n),(k,an*,bn*+Dn),(k+Dk,an*,bn*),(k+Dk,an*+Dn,b
n*),(k+Dk,an*+Dn,bn*+Dn),(k+Dk,an*,bn*+Dn)に位置す
る出力信号d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7を得る。また、入
力信号ai*,bi*の各々下位5ビット分a*,b*を補間係数生
成回路2に入力し、図3に示すような補間係数S0,S1,
S2,S3を得る。
回路2の構成を示す図である。21,22はビット反転
回路であり、23,24,25,26は乗算回路であ
る。乗算回路23,24,25,26は入力a*,b*に対
して、式(26),(27),(28),(29)に示
すS0,S1,S2,S3を出力する。入力a*,b*は共に5ビット、
出力S0,S1,S2,S3は10ビットであるから、乗算回路2
3,24,25,26をLUTで構成すると総容量は40
kビットとなる。この容量では、乗算器4つを用いる方
が回路規模は小さい。そこで、入力信号を上位信号と下
位信号に分割して掛け算することによりLUTの縮小を
行なう。
a*,b*を上位信号aH *,bH *と下位信号aL *,bL *に分ける
と、S2は式(35)のように表わされる。 a*=aH *×2K+aL * ……(33) b*=bH *×2K+bL * ……(34) S2=a*×b* =aH *bH *×22K+(aH *bL *+aL *bH *)×2K+aL *bL * ……(35) a*,b*は各々5ビットの信号であるから、Kを3とし
て、a*,b*を上位2ビットと下位3ビットに分割する。
その結果、入力3ビット、出力6ビットのLUTが16
個必要となるが、容量は6kビットに縮小できる。式
(35)からも明らかなように、加算器が全部で12個
必要となるが、回路規模は乗算器4つを用いるよりも小
さくなる。
5の構成を示す図である。図において、27から30は
入力3ビットに対して6ビットの乗算結果を出力するL
UT、31,32,33は加算器、34は6ビットシフ
ト回路、35は3ビットシフト回路である。LUT2
7,28,29,30により、aH *bH *,aL *bH *,aH *bL *,a
L *bL *を算出する。加算器31により、aL *bH *+aH *bL *を
算出し、6ビットシフト回路34によりaH *bH *を6ビッ
ト分桁上げして、3ビットシフト回路35によりaL *bH *
+aH *bL *を3ビット分桁上げして、これらの信号を加算
器32,33により加算して、S2を算出する。乗算回路
23,24,26も同様な回路構成で構成できる。
S0,S1,S2,S3を、それぞれ乗算器3,4,5,6及び乗
算器7,8,9,10に入力し、これらの乗算器の出力
を、それぞれ加算回路13,14に入力して、第1補間
信号ds及び第2補間信号ds’を算出する。この2つの補
間信号を、式(32)に示すようにL*軸で補間すること
により3次元補間を行ない、出力信号dを得る。同様の
演算方法によりR,G,Bそれぞれの補間処理を行な
う。
処理装置の構成は、図1と同様であり、補間係数生成回
路2における信号処理が異なる。
*,ai*,bi*を各々8ビットとする。入力信号Li*をLUT
20に入力し、k,Lk *,Lk+1 *を得る。格納番号k及び入力
信号ai*,bi*の各々上位3ビット分an*,bn*を3次元LU
T1に入力し、入力信号Li*,ai*,bi*の近傍8点の単位
直方格子に位置する出力信号d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7
を得る。また、入力信号ai*,bi*の各々下位5ビット分a
*,b*を補間係数生成回路2に入力し、図3に示すような
補間係数S0,S1,S2,S3を得る。式(28)で算出される
補間係数S2だけを乗算回路25から得、他の補間係数
S0,S1,S3は式(36),(37),(38)に示すよう
にS2を用いて算出する。Dnは25であるため、式(3
6),(37),(38)は加算器とビットシフト回路
の組み合わせで実現できる。 S0=(Dn-a*)×(Dn-b*) =Dn2-(a*+b*)×Dn+S2 ……(36) S1=a*×(Dn-b*) =a*×Dn-S2 ……(37) S3=(Dn-a*)×b* =b*×Dn-S2 ……(38)
路2の構成を示す図である。図において、36,37,
38は5ビットシフト回路、39から43は加算器であ
る。乗算回路25により補間係数S2を算出する。a*を5
ビットシフト回路36に入力して、出力a*×25を得、加
算器39によりa*×25からS2を減じて補間係数S1を得
る。同様に5ビットシフト回路37と加算器40により
補間係数S3を得る。また、a*とb*を加算器43により加
算したものを5ビットシフト回路38に入力し、(a*+
b*)×25を得、210とS2を加算器41により加算し、加算
器42により、この加算器41の出力から(a*+b*)×25
を減じて補間係数S0を得る。乗算器4つを使用する場合
に比べて、上記のような演算方法では、補間係数生成回
路2を総容量1.5kビットのLUTと、加算器8個で実
現でき、回路規模を縮小することが可能となる。
S0,S1,S2,S3を、それぞれ乗算器3,4,5,6及び乗
算器7,8,9,10に入力し、これらの乗算器の出力
を、それぞれ加算回路13,14に入力して、第1補間
信号ds及び第2補間信号ds’を算出する。この2つの補
間信号を、式(32)に示すようにL*軸で補間すること
により3次元補間を行ない、出力信号dを得る。同様の
演算方法によりR,G,Bそれぞれの補間処理を行な
う。
Li*信号、ai*信号、bi*信号とする場合、下位m−nビ
ット分のa*信号、b*信号を中心として、1辺が2m-nビッ
トの単位平面を、a*信号の軸方向とb*信号の軸方向で4
分割した場合の4平面の面積を補間係数としたが、変換
前の色空間と変換後の色空間の変換特性を考慮した他の
補間係数であってもよい。
*均等知覚色空間からの変換を示したが、CIE 1976 L*u*
v*均等知覚色空間、マンセル表色系など、明度軸の分離
された色空間からの変換であればよい。
格子点数をa*軸、b*軸方向に9点、L*軸方向には3点追
加して12点とした場合を示したが、L*軸方向に追加す
る格子点数は何点であってもよい。
LUTは、ROM(Read Only Memory)、RAM(Rand
om Access Memory)などの半導体素子で構成してもよい
し、他の高速な記憶手段で構成してもよい。
色空間における無彩色方向の格子点を暗部は細かく、中
高輝度部は粗くなるように配置した3次元LUTについ
て説明したが、特に色再現性を重視する肌色などの特定
色についても同様である。基準白色がC光源の場合、CI
E 1976 L*a*b*均等知覚色空間における無彩色はa*,b*が
ほぼ0のL*軸上に存在する。他の色の場合も同様で、特
定のa*,b*のL*軸上は明度だけが異なる色であるといえ
る。このため、特に色再現性を重視したい色を示すa*,b
*のL*軸上の格子点を暗部は細かく、中高輝度部は粗く
なるように配置すれば、特定色の伝送精度は向上する。
機器に依存する色空間から他方の画像入出力機器に依存
する色空間に変換するものであって、以下の効果が得ら
れる。
れに準ずる速度で、高精度の色変換を実現し、線形補間
による変換精度、特に暗部の変換精度を高めることが可
能となる。
路規模で実時間またはそれに準ずる速度で、高精度の色
変換を実現し、線形補間による変換精度を高めることが
可能となる。また、特定色方向の格子点を暗部は細か
く、中高輝度部は粗くなるように配置した3次元LUT
を用いるため、特定色の変換精度を向上させることが可
能となる。
を他の色空間に変換する場合、人間の視覚特性上、最も
敏感な肌色方向の変換値を上記のような3次元LUTに
配置することにより、記憶容量に対する変換精度を向上
させることが可能となる。例えば、格子点数を729点、
変換値を8ビット、CIE 1976 L*a*b*均等知覚色空間の
基準光源をC光源とする正変換用の3次元LUT、及び
逆変換用の3次元LUTを用い、画像シミュレーション
を行なった。評価に用いた画像は、ITE Color Matching
Chart(a girl with carnation)をビデオカメラを用い
てワークステーションに取り込んだ画像である。評価に
は、RGBからL*a*b*に正変換した後、L*a*b*からRG
Bに逆変換した処理画像と原画との色差を用いた。
1976 L*a*b*均等知覚色空間で算出した。従来の方法で
ある8点補間の色差は1.24、6点補間の色差は1.34、5
点補間の色差は2.23、4点補間の色差は1.33、補間処理
しない場合の色差は27.43となった。暗部に変換値を加
え、格子点数を972点、変換値を10ビットに拡張した
逆変換用の3次元LUTを用いた本発明によると色差は
1.18となり、変換精度は最も良好になった。
空間に戻すことを伝送1回分とみなすと、伝送10回分
では8点補間の色差は9.94、6点補間の色差は10.63、
5点補間の色差は10.48、4点補間の色差は7.76となっ
た。本発明によると色差は10.65であり、最も色差は大
きくなるが、本発明以外の方法で画像シミュレーション
した処理画像は階調が不連続となり、画像の低周波部分
に偽輪郭が発生した。特に髪の部分など暗部は従来の方
式では階調が完全に崩れて真っ黒になったが、本発明で
は暗部の劣化は抑えられた。
に変化するランプ関数を原画として、8点補間と本発明
による方法(上記の条件)の両方でシミュレーションを
行なった。図15が8点補間の方法を用いて伝送を10
回繰り返した場合の処理画像の出力値であり、図16が
本発明を用いて伝送を10回繰り返した場合の処理画像
の出力値である。これらの結果からも明らかなように本
発明の処理画像の方が階調の連続性を保っているといえ
る。また、図16はL*軸方向の暗部の格子点を3点追加
しているため、暗部の階調の崩れが改善されていること
が分かる。暗部は信号が小さいため、誤差が多少大きく
ても色差(数値)としては表われにくいが、視感評価で
はその差はよく分かる。格子点数を増加することによ
り、さらに暗部を改善することができるが、格子点数の
増加は、回路規模の増加となるため適当な個数にする必
要がある。
子点を暗部は細かく、中高輝度部は粗くなるように配置
した3次元LUTを用いるため、変換後の画像におい
て、色相、明度、彩度の平衡を保ったまま、明度方向の
誤差を小さくすることが可能となる。例えば、白黒画像
の場合、変換誤差による着色が少なくなる。
段と補間処理手段により色変換を行なうため、例えば入
力信号を8ビットのディジタル信号として、記憶手段に
は入力信号の上位3ビットを入力し、入力信号の下位5
ビットで補間処理を行なう場合、従来の補間方法では7
2個必要であった乗算器を30個に減らすことができ、
回路規模を縮小することが可能となる。
の信号の乗算を384ビットのLUT4個とビットシフト
回路2個と加算器3個で実現でき、補間信号生成に必要
な乗算器4個を総容量6kビットのLUTとビットシフ
ト回路8個と加算器12個で実現できるため、回路規模
を縮小することが可能となる。
路2を複数のLUTと複数のビットシフト回路と複数の
加算器で実現でき、補間係数生成回路2を総容量1.5k
ビットのLUTとビットシフト回路5個と加算器8個で
実現できるため、回路規模を縮小することが可能とな
る。
理装置を示すブロック回路図である。
図である。
補間方法を示す図である。
構成を示すブロック回路図である。
構成を示すブロック回路図である。
路2の構成を示すブロック回路図である。
を示すブロック回路図である。
回路図である。
示す図である。
路図である。
を示す図である。
ランプ関数の出力値を示す図である。
色変換方式で変換、逆変換を10回ずつ繰り返した処理
画像の出力値を示す図である。
の色変換方式で変換、逆変換を10回ずつ繰り返した処
理画像の出力値を示す図である。
7,58…補間係数生成回路、3〜12,48〜55,
59〜66…乗算器、13,14,56,67…加算回
路、15〜18,31〜33,39〜43…加算器、1
9…除算器、20,27〜30…LUT、21,22…
ビット反転回路、23〜26…乗算回路、34…6ビッ
トシフト回路、35…3ビットシフト回路、36〜38
…5ビットシフト回路。
ためになされたもので、実時間またはそれに準ずる速度
で、従来より高精度の色変換を少ない回路規模で行なう
こと、および特に、暗部の変換精度を高めることができ
る色変換処理装置を得ることを目的とする。
装置を示すブロック回路図である。図において、1は3
次元LUT、2は補間係数生成回路、3から12は乗算
器、13,14は加算回路、15から18は加算器、1
9は除算器、20はLUTである。
a*,b*を上位信号aH *,bH *と下位信号aL *,bL *に分ける
と、S2は式(35)のように表わされる。 a*=aH *×2K+aL * ……(33) b*=bH *×2K+bL * ……(34) S2=a*×b* =aH *bH *×22K+(aH *bL *+aL *bH *)×2K+aL *bL * ……(35) a*,b*は各々5ビットの信号であるから、Kを3とし
て、a*,b*を上位2ビットと下位3ビットに分割する。
その結果、入力3ビット、出力6ビットのLUTが16
個必要となるが、容量は6kビットに縮小できる。式
(35)からも明らかなように、加算器が全部で12個
必要となるが、回路規模は乗算器4つを用いるよりも小
さくなる。
Claims (6)
- 【請求項1】 第1、第2、第3の色信号で表わされる
第1の3次元色空間を第4、第5、第6の色信号で表わ
される第2の3次元色空間に変換する色変換処理装置に
おいて、暗部は密に、中高輝度部は粗に増加させた第1
の色信号を格納した第1記憶手段と、第1の色信号を上
記第1記憶手段に入力して得られる格納番号及び第2、
第3の色信号を入力し、この入力信号を示す第2の3次
元色空間内の点の近傍の単位格子に位置する複数点の第
4、第5、第6の色信号を出力する第2記憶手段と、前
記複数点の第4、第5、第6の色信号から補間信号を算
出するための補間係数を生成する補間係数生成手段と、
前記複数点の第4、第5、第6の色信号と前記補間係数
により、第4、第5、第6の色信号を補間する補間処理
手段を備えたことを特徴とする色変換処理装置。 - 【請求項2】 第1、第2、第3の色信号で表わされる
第1の3次元色空間を第4、第5、第6の色信号で表わ
される第2の3次元色空間に変換する色変換処理装置に
おいて、色変換後の第4、第5、第6の色信号で表わさ
れる特定色の明度の暗部は密に、中高輝度部は粗に増加
させた第1の色信号を格納した第1記憶手段と、m(m
は自然数)ビットのディジタル信号である第1の色信号
を上記第1記憶手段に入力して得られる格納番号k(k
は自然数)及びmビットのディジタル信号である上記第
2、第3の色信号を入力し、この入力信号を示す第2の
3次元色空間内の点の近傍の単位直方格子に位置する、
または位置すると仮定した8点の第4、第5、第6の色
信号を出力する第2記憶手段と、前記8点の第4、第
5、第6の色信号に乗ずるための補間係数を生成する補
間係数生成手段と、mビットである上記第2、第3の色
信号を含み、第1の色信号がk番目に格納されたもので
ある場合の4点の単位平面格子に位置する第4、第5、
第6の色信号に、各々前記補間係数を乗じて加え合わせ
た第1補間信号を出力する手段と、同様にmビットであ
る上記第2、第3の色信号を含み、上記第1の色信号が
k+1番目に格納されたものである場合の4点の単位平
面格子に位置する第4、第5、第6の色信号に、各々前
記補間係数を乗じて加え合わせた第2補間信号を出力す
る手段と、上記第1補間信号にk+1番目に格納された
第1の色信号からmビットの第1の色信号を減じたもの
を乗じて、第2補間信号にmビットの第1の色信号から
k番目に格納された第1の色信号を減じたものを乗じて
加えることにより、第4、第5、第6の色信号を算出す
る補間処理手段を備えたことを特徴とする色変換処理装
置。 - 【請求項3】 色変換後の第4、第5、第6の色信号で
表わされる無彩色の明度を暗部は密に、中高輝度部は粗
に増加させた第1の色信号を第1記憶手段に格納したこ
とを特徴とする請求項2記載の色変換処理装置。 - 【請求項4】 第1、第2、第3の色信号が各々mビッ
トのディジタル信号の場合、下位m−n(nは自然数で
m>n)ビット分の第2、第3の色信号を中心として1
辺が2m-nビットの単位平面を、第2の色信号の軸方向
と第3の色信号の軸方向で、4分割した場合の4平面の
面積を補間係数として出力する補間係数生成手段を備え
たことを特徴とする請求項2記載の色変換処理装置。 - 【請求項5】 下位m−nビット分の第2、第3の色信
号を入力して、補間信号の算出に必要な4つの補間係数
を出力する補間係数生成手段を4つの記憶手段で構成し
たことを特徴とする請求項4記載の色変換処理装置。 - 【請求項6】 下位m−nビット分の第2、第3の色信
号を入力して、補間信号の算出に必要な4つの補間係数
のうち1つの補間係数を出力する記憶手段と、複数の加
算器及び複数のビットシフト回路で構成され、上記記憶
手段の出力信号から他の3つの補間係数を算出する補間
係数生成手段を備えたことを特徴とする請求項4記載の
色変換処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30238094A JP3576612B2 (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 色変換処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP30238094A JP3576612B2 (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 色変換処理装置 |
Publications (2)
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JPH08161468A true JPH08161468A (ja) | 1996-06-21 |
JP3576612B2 JP3576612B2 (ja) | 2004-10-13 |
Family
ID=17908213
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP30238094A Expired - Fee Related JP3576612B2 (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 色変換処理装置 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP3576612B2 (ja) |
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