JP4745081B2

JP4745081B2 - 画像処理装置及び画像処理方法

Info

Publication number: JP4745081B2
Application number: JP2006046792A
Authority: JP
Inventors: 尚子近藤; 小▲忙▼ 張; 諭上野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2026-02-23
Also published as: JP2007228240A

Description

本発明は、画像処理装置及び画像処理方法に関し、特に色補正回路、及び該回路を備えたテレビ、カメラ、ＤＶＤなどの映像機器に関する。

テレビなどの表示装置に入力される放送信号は、ＩＴＵ−ＲＢＴ６０１の規格が採用されており、明度Ｙ、式差Ｃｒ／Ｃｂ（またはＵＶ）とＲＧＢの関係は式１によって表される。

式１の条件では、式差Ｃｒ／Ｃｂの値の範囲が異なっているが、デジタル信号として扱う場合には不都合があるため正規化処理する。それを式２に示し、その逆変換を式３に示す。

Ｙ、Ｃｂ、Ｃｒ、Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ以下の条件４を満たしている。

式３によってＹＵＶ信号からＲＧＢ信号に変換されたＲＧＢ信号がディスプレーなどのモニターに入力され表示される。モニターは、様々な画質調整機能を有している。この調整には、画質向上のためモニター側で設定される場合や、使用目的や環境もしくは個人の好みに応じて外部から設定される場合等がある。

画質調整のうち、表示色を調整する方法の１つに色の三属性を調整する方法がある。色の三属性とは『彩度』『明度』『色相』のことであり、これらはお互いに独立した３要素である。代表的なものにマンセルの表色系があり、物体色の標準として広く用いられている。

テレビにおいては、ＹＵＶ信号に対して特定の色ではなくすべての色域に対して三属性を調整する方法がある。例えば、式５のＣＯＬを１より大きくすることによって画像の彩度を上げることができ、画面は鮮やかになる。

また、特定の色に対する補正については、特許文献１に、ＲＧＢ色空間で色調整を行う方法が示されている。特許文献２には、ＹＭＣ色空間で色調整を行う方法が示されている。本発明者はＹＵＶ色空間で３属性を調整する方法を提案している（特許文献３、未公開）。
特許第３１２８４２９号公報特開平７−１７０４０４号公報特願２００５−１２６１４７号

色の個別調整については、特許文献１はＲＧＢ信号で行う方法が示されている。また、特許文献２では、特定の色に対する調整は可能であるが、ＹＭＣ空間で処理を行うものである。テレビの入力信号はＹＵＶ信号であるので、ＹＵＶ信号で処理することが望ましい。

本発明者はＹＵＶ色空間で３属性を調整する方法を提案したが（未公開）、その中で彩度と色相を同時に調整することができない。色相の補正結果と彩度の補正結果は同じくＣｂ_ｏｕｔとＣｒ_ｏｕｔと記載しており、お互いに反映されないため、色相か彩度かどちらかの補正しかできない。

本発明は、ＹＵＶ／ＣｒＣｂ画像において、明度・彩度・色相を同時に調整することができる画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。

本発明は、ＹＵＶ／ＣｒＣｂ画像においてＣｒＣｂ／ＵＶ空間を極座標空間に変換して、極座標空間の角度を用いて色を特定し、特定した色に対して色相調整用の角度を算出する。算出した色相の値に対して彩度の補正を反映させることである。

すなわち、本発明は、入力された信号により表示される色を調整する表示装置を備えるとともに、入力信号の値のうちのＣｒ、Ｃｂを極座標変換する手段と、極座標空間の角度を用いて色を特定し、特定した色に明度の調整を行う明度調整手段と、特定した色に彩度の調整を行う彩度調整手段と、特定した色に色相の調整を行う色相調整手段と、複数基準色を用いて色領域を分割する手段と、特定な色をその両側の基準色の延長と見做し、見做す程度は両側の基準色のそれぞれの重み係数分布から特定される２つの重み係数Ｗ１、Ｗ２で表する手段とを有し、両基準色の調整パラメータを用いて特定色の明度、彩度及び色相の調整を行い、前記明度調整手段は、Ｋｂｘを明度の調整係数、Ｄを彩度とするとき、式（８）により明度調整を行うことを特徴とする画像処理装置である。

そして、本発明は、彩度Ｄがある閾値より小さいときに前記重み係数をゼロにして、ノイズを防ぐ画像処理装置である。

また、本発明は、前記彩度調整手段と前記明度調整手段は、それぞれ調整前の色相に基づいて彩度と明度の調整を行う画像処理装置である。

そして、本発明は、前記彩度調整手段と前記明度調整手段は、それぞれ調整後の色相に基づいて彩度と明度の調整を行う画像処理装置である。

更に、本発明は、前記彩度調整手段と前記明度調整手段は、それぞれ調整前又は調整後の色相に基づく２モードで彩度と明度の調整を行うことができる画像処理装置である。

また、本発明は、入力された信号により表示される色を調整する表示装置を備える処理装置によって、入力信号の値のうちのＣｒ、Ｃｂを極座標変換する処理と、極座標空間の角度を用いて色を特定し、特定した色に明度の調整を行う明度調整処理と、特定した色に彩度の調整を行う彩度調整処理と、特定した色に色相の調整を行う色相調整処理と、複数基準色を用いて色領域を分割する処理と、特定な色をその両側の基準色の延長と見做し、見做す程度は両側の基準色のそれぞれの重み係数分布から特定される２つの重み係数Ｗ１、Ｗ２で表する処理とを行い、両基準色の調整パラメータを用いて特定色の明度、彩度及び色相の調整を行い、前記明度調整処理は、Ｋｂｘを明度の調整係数、Ｄを彩度とするとき、式（８）により明度調整を行うことを特徴とする画像処理方法である。

本発明によれば、入力されたＹＵＶ／ＣｒＣｂ画像において、明度・彩度・色相を同時に調整することができる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の画像処理装置及び画像処理方法の実施例について、図面を用いて説明する。

本発明において、入力信号の値をＹ_ｉｎ，Ｃｂ_ｉｎ，Ｃｒ_ｉｎとし、Ｃｂ−Ｃｒ座標系を以下の式６によって極座標に変換する。原点からの距離をＤ、Ｃｂ軸からの角度をθとする。

となる。以上で求めた値のうち、θは色相、Ｄは彩度となり、Ｙ_ｉｎが明度である。

特定の色を独立で調整するために、基準となる色を設定する。その数はモニターの特性や目的に合わせて任意に設定することができるが、ここではＲ、Ｇ、Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙｅの６色とし、それぞれの色相の値をθ_ｒ，θ_ｇ，θ_ｂ，θ_ｃ，θ_ｍ，θ_ｙｅとする。Ｃｂ−Ｃｒ空間は、この基準の色によって領域に分割される。分けられた領域を図１に示す。

ＩＴＵ−ＲＢＴ６０１の規格においては、色相の値は式７に示す。

Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙｅ、Ｃ、Ｍの６色（純色）を中心として重み係数分布を決定する。重み係数は中心が１で、その両側の基準色を０とする。重み係数分布は色々な形が考えられるが、図６には２種類の曲線を示す。θ_０は中心となる純色で、θ_１，θ_２はその両側にある純色である。例えば、中心となる色がＲであれば、その両側にある色はＭとＹｅになる。この時、θ_０＝θ_ｒ，θ_１＝θ_ｍ，θ_２＝θ_ｙｅとなる。中心Ｒに対する重み係数の分布範囲の一例を、図２のＳ１で示す。

Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙｅ、Ｃ、Ｍの６色は、それぞれに重み係数分布を定めても良いが、共通にすることが多い。

入力画素の色相は、式６から求める。得た値θで入力された色がどの領域に属しているかを判定する。例えば図２にある点Ｐ（Ｃｂ_ｉｎ，Ｃｒ_ｉｎ）に対して、その色相はθ_ｐである。θ_ｐはθ_ｙｅとθ_ｒとの間にあるので、点Ｐの補正は色Ｙｅと色Ｒにしか関係ない。

点Ｐにする重み係数の特定について、図７を用いて説明する。Ｗｙｅは色Ｙｅの重み係数の分布で、Ｗｒは色Ｒの重み係数分布である。θ_ｐで両分布曲線とそれぞれ交差する処は点Ｐにおける重み係数である。ここで、重み係数は２つあり、それぞれをＷ１、Ｗ２とする。このように、ある色に対して重み係数は２つ存在する。

実施例１について、図３を用いて説明する。入力信号はＹ_ｉｎ、Ｃｂ_ｉｎ、Ｃｒ_ｉｎである。極座標計算部は、Ｃｂ_ｉｎとＣｒ_ｉｎからθとＤを算出する。極座標変換はＣＯＲＤＩＣアルゴリズムを利用することが多い。重み係数計算部は、θを使って図７から重み係数を決定する。Ｄ＝０は無彩色を意味する。Ｄがある閾値より小さいときには、重み係数Ｗ１、Ｗ２をゼロにする。Ｋｈｘ，Ｋｓｘ，Ｋｂｘは、それぞれ色相、彩度、明度の調整係数で、外部から入力される。ここで、ｘ＝Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙｅである。

明度調整は、式８を用いて行う。明度の変化は視覚に敏感である。色空間の連続性を保持するため、明度が低い色の場合には調整を軽減する必要がある。このため、係数にＤを入れて彩度を反映する。

彩度調整は、式９を用いて行う。彩度調整結果Ｃｂ１とＣｒ１を色相調整にも使用する。

色相調整は、式１０を用いて行う。色相調整の入力信号は、彩度調整の結果信号を使う。

実施例２について、図４を用いて説明する。実施例１では、彩度と明度の調整は調整前の色相に基づいて行っている。このため、色相調整後の特定な色信号に、彩度と明度調整はできない。例えば、赤信号に対して色相を２０°回転させる処理をした後、同じく赤信号に対して彩度を１．５倍する処理を行う際には、彩度の調整対象は色相調整前の赤信号となるため、色相調整後の赤信号に対して彩度を調整することができない。

実施例２では、色相調整用の角度を算出し、それを用いて明度と彩度の調整に適用することによって色相調整後の明度・彩度調整を実現することができる。

極座標計算部は、図３と同じである。重み係数計算１は、θを使って図７から重み係数を決定する。Ｄ＝０は無彩色を意味する。Ｄがある閾値より小さいときには、重み係数Ｗ１、Ｗ２をゼロにする。Ｋｈｘ，Ｋｓｘ，Ｋｂｘは、それぞれ色相、彩度、明度の調整係数で、外部から入力される。ここで、ｘ＝Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙｅである。

色相調整部１は、式１２で調整したΔθを算出する。

重み係数計算２は、θではなく、θ’＝Δθ＋θを使って図７から重み係数を決定する。決定した重み係数をＷ１／Ｗ２でなく、Ｗ１’／Ｗ２’を記す。Ｄ＝０は色無しを意味する。Ｄがある閾値より小さいとき、重み係数Ｗ１／Ｗ２をゼロにする。ここで、重み係数はＬＵＴ（ルックアップテーブル）を利用することが多いので、重み係数計算１と重み係数計算２は、ＬＵＴを共用することが多い。

Ｗ１’／Ｗ２’を使って、明度調整は式１３で行う。

Ｗ１’／Ｗ２’を使って、彩度調整は式１４にて行う。

Ｃｂ１とＣｒ１を使って、色相調整部２より式１５で行う。

実施例３について、図５を用いて説明する。本実施例においては、同じ回路に実施例１と実施例２の機能を同時に搭載し、制御信号Ｋｍによって重み係数を切り替えることができる。例えば、モード１（ｋｍ＝０）のときに、実施例１の機能を実現し、モード２（ｋｍ＝１）のときに実施例２の機能を実現する。このような方法によって、より柔軟なシステム構成ができる。

ＹｅＣＭＲＧＢの６色を境界とした色の領域分割の説明図。重み係数の範囲の説明図。色相調整前の情報を用いた彩度・明度調整手法の説明図。色相調整後の情報を用いた彩度・明度調整手法の説明図。切り替えモード付き色相・彩度・明度調整手法の説明図。ＲＧＢＹｅＭＣの６色における重み係数の説明図。色相θ_ｐにおける重み係数の説明図。

Claims

入力された信号により表示される色を調整する表示装置を備えるとともに、入力信号の値のうちのＣｒ、Ｃｂを極座標変換する手段と、極座標空間の角度を用いて色を特定し、特定した色に明度の調整を行う明度調整手段と、特定した色に彩度の調整を行う彩度調整手段と、特定した色に色相の調整を行う色相調整手段と、複数基準色を用いて色領域を分割する手段と、特定な色をその両側の基準色の延長と見做し、見做す程度は両側の基準色のそれぞれの重み係数分布から特定される２つの重み係数Ｗ１、Ｗ２で表する手段とを有し、
両基準色の調整パラメータを用いて特定色の明度、彩度及び色相の調整を行い、
前記明度調整手段は、Ｋｂｘを明度の調整係数、Ｄを彩度とするとき、式（８）により明度調整を行うことを特徴とする画像処理装置。
彩度Ｄがある閾値より小さいときに前記重み係数をゼロにして、ノイズを防ぐ請求項１記載の画像処理装置。
前記彩度調整手段と前記明度調整手段は、それぞれ調整前の色相に基づいて彩度と明度の調整を行う請求項１記載の画像処理装置。
前記彩度調整手段と前記明度調整手段は、それぞれ調整後の色相に基づいて彩度と明度の調整を行う請求項１記載の画像処理装置。
前記彩度調整手段と前記明度調整手段は、それぞれ調整前又は調整後の色相に基づく２モードで彩度と明度の調整を行うことができる請求項１記載の画像処理装置。
入力された信号により表示される色を調整する表示装置を備える処理装置によって、入力信号の値のうちのＣｒ、Ｃｂを極座標変換する処理と、極座標空間の角度を用いて色を特定し、特定した色に明度の調整を行う明度調整処理と、特定した色に彩度の調整を行う彩度調整処理と、特定した色に色相の調整を行う色相調整処理と、複数基準色を用いて色領域を分割する処理と、特定な色をその両側の基準色の延長と見做し、見做す程度は両側の基準色のそれぞれの重み係数分布から特定される２つの重み係数Ｗ１、Ｗ２で表する処理とを行い、
両基準色の調整パラメータを用いて特定色の明度、彩度及び色相の調整を行い、
前記明度調整処理は、Ｋｂｘを明度の調整係数、Ｄを彩度とするとき、式（８）により明度調整を行うことを特徴とする画像処理方法。