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発明の名称 彩度補正装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−46623
公開日 平成7年(1995)2月14日
出願番号 特願平5−189662
出願日 平成5年(1993)7月30日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 福島 積 / 中山 正明
要約 目的
色相を変えず、彩度の高い色(濃い色)と彩度の低い色(薄い色)の両方の自然な色再現性を実現する彩度補正装置を提供する。

構成
輝度係数決定手段1は入力輝度信号Yに応じ第1の補正係数kyを決定する。色差係数決定手段2は入力色差信号R−Y,B−Yに応じ第2の補正係数kcを決定する。補正係数決定手段3は第1の補正係数kyと第2の補正係数kcとにより、輝度が大きくかつ彩度が小さいほど値が小さくなる彩度係数kを出力する。そして、乗算手段4は入力色差信号に彩度係数を乗算して出力する。
特許請求の範囲
【請求項1】 入力される色差信号のレベルに応じて色差信号を制御する装置において、入力色差信号に応じ第1の補正係数を決定する色差係数決定手段と、前記色差係数決定手段の出力より、彩度が小さいほど値が小さくなる彩度係数を出力する補正係数決定手段と、決定された彩度係数と前記入力色差信号とを乗算する乗算手段とを備え、前記乗算手段の出力を色差信号として出力することを特徴とする彩度補正装置。
【請求項2】 入力輝度信号に応じ第2の補正係数を決定する輝度係数決定手段と、前記輝度係数決定手段の出力と色差係数決定手段の出力より、輝度が大きくかつ彩度が小さいほど値が小さくなる彩度係数を出力する補正係数決定手段とを備えることを特徴とする請求項1記載の彩度補正装置。
【請求項3】 色差係数決定手段は、2乗手段と加算手段と平方根を求める手段とを備え、色差平面上における原点からの距離に所定の値を加算した値を出力することを特徴とする請求項1または2記載の彩度補正装置。
【請求項4】 補正係数決定手段は、除算手段を備え、色差係数決定手段の出力を輝度変換手段の出力で除算した値を出力することを特徴とする請求項1または2記載の彩度補正装置。
【請求項5】 輝度係数決定手段が、輝度信号に所定の値を加算する手段を備えることを特徴とする請求項2記載の彩度補正装置。
【請求項6】 彩度係数が彩度の拡大を行わない値となるように制限を施す彩度係数制限手段を備えることを特徴とする請求項4記載の彩度補正装置。
【請求項7】 入力される輝度信号および色差信号のレベルに応じて色差信号を制御する装置において、入力輝度信号に応じ補正係数を決定する輝度係数決定手段と、入力色差信号に応じRGBの差の最大値に応じた第2の補正係数を出力するRGB差係数決定手段と、前記輝度係数決定手段の出力と前記RGB差係数決定手段の出力より、輝度が大きくかつRGBの差の最大値が小さいほど値が小さくなる彩度係数を出力する補正係数決定手段と、決定された彩度係数と前記入力色差信号とを乗算する乗算手段とを備え、前記乗算手段の出力を色差信号として出力することを特徴とすることを特徴とする彩度補正装置。
【請求項8】 輝度係数決定手段が、輝度信号に所定の値を加算する手段を備えることを特徴とする請求項7記載の彩度補正装置。
【請求項9】 RGB差係数決定手段は、RGBの差に変換するRGB差変換手段と、減算手段と、RGB差変換手段の出力の絶対値をとる絶対値手段と、絶対値手段の出力の最大値をとる最大値決定手段とを備え、RGBそれぞれの差の絶対値の最大値に所定の値を加算した値を出力することを特徴とする請求項7記載の彩度補正装置。
【請求項10】 補正係数決定手段は、除算手段を備え、RGB差係数決定手段の出力を輝度係数決定手段の出力で除算した値を出力することを特徴とする請求項7記載の彩度補正装置。
【請求項11】 彩度係数が彩度の拡大を行わない値となるように制限を施す彩度係数制限手段を備えることを特徴とする請求項10記載の彩度補正装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフルカラー画像を扱うテレビ、ビデオ、ビデオカメラ、およびビデオプリンタなどの映像機の彩度補正装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ハードコピー技術、特にフルカラーのハードコピー技術の発展に伴い、昇華型熱転写方式などの印写技術を用いて高忠実な画像の再現が可能になってきている。色再現においては、記録材料や画像処理により銀塩写真と同等の再現能力を備えるに至り、また解像度の点でも、ハイビジョンなどの高精細な映像信号を用いることにより銀塩写真に迫りつつある。
【0003】しかし、ビデオプリンタの記録のダイナミックレンジは、高々数十倍であり、CRTに比べて一桁以上劣っているため、色の再現範囲がかなり小さく、これにより彩度の高い色(濃い色)と彩度の低い色(薄い色)の差が小さくなり、色のコントラストがない画像となってしまう。
【0004】また、CRTでは加法混色により色を再現しているため、混色すればするほど明るくなる。逆に、ビデオプリンタでは減法混色により色を再現しているため、混色すればするほど暗くなる。これによりビデオプリンタでは特に明るい色の再現範囲が小さくなってしまい、補正しない場合、明るい部分の色の再現性がCRTに比べ著しく悪くなる。
【0005】従来、写真ではこの色のコントラストを補正するため、カラーネガフィルムのインターイメージ効果と呼ばれる方法により彩度補正が行われている。これは、R,G,Bの比が大きい色、すなわち彩度の高い色はさらに比が拡大される様に乳剤層中の現像が促進される現象のことで、これにより、色再現が鮮やかになり、赤(R),緑(G),青(B)等の単色に近い色の濃淡が強調されることになる。これは、逆に彩度の高い色を基準にして考えると、比の小さい色すなわち彩度の低い色ほど、彩度を落として色のコントラストを補正していると考えることができる。
【0006】また、輝度に応じて彩度を補正する方法として、ホワイトピーク付近で色が再現できるダイナミックレンジを超えてしまわないように、入力の色差信号にゲインを乗算し、彩度を落として良好な色再現を図る方式がある(特開平3−039264号公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図6に写真で行われているインターイメージ効果と呼ばれる手法による色の変化を均等色空間Luvに表したものを示す。図中○は入力色で△はインターイメージ効果によって補正された色である。図6よりわかるように、この手法は彩度を高くすると色相および輝度が変わってしまう問題点を有していた。
【0008】また、輝度に応じて彩度を補正する方式は、ホワイトピーク付近で色が再現できるダイナミックレンジを超えてしまわないように、入力の色差信号にゲインを乗算し、彩度を落として良好な色再現を図る方式であるため、ダイナミックレンジ内の色のコントラストは補正されないという問題点を有していた。
【0009】本発明は上記問題点に鑑み、色相を変えず、彩度の高い色(濃い色)と彩度の低い色(薄い色)の両方の自然な色再現性を実現する彩度補正装置を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明の彩度補正装置は、入力色差信号に応じ第1の補正係数を決定する色差係数決定手段と、前記色差係数決定手段の出力より、彩度が小さいほど値が小さくなる彩度係数を出力する補正係数決定手段と、決定された彩度係数と前記入力色差信号とを乗算する乗算手段とを備えたものである。
【0011】また、上記目的を達成するために本発明の彩度補正装置は、入力輝度信号に応じ補正係数を決定する輝度係数決定手段と、入力色差信号に応じRGBの差の最大値に応じた第2の補正係数を出力するRGB差係数決定手段と、前記輝度係数決定手段の出力と前記RGB差係数決定手段の出力より、輝度が大きくかつRGBの差の最大値が小さいほど値が小さくなる彩度係数を出力する補正係数決定手段と、決定された彩度係数と前記入力色差信号とを乗算する乗算手段とを備えたものである。
【0012】
【作用】本発明は上記した構成によって、入力色差信号に応じ第1の補正係数を決定し、そしてこの第1の補正係数より、彩度が小さいほど値が小さくなる彩度係数を求め、この彩度係数と入力色差信号とを乗算することにより、彩度の補正が行われる。
【0013】また、本発明は上記した構成によって、入力輝度信号より輝度に応じて補正係数を決定し、入力色差信号に応じRGBの差の最大値を求め、この補正係数とRGBの差の最大値より、輝度が大きくかつRGBの差の最大値が小さいほど値が小さくなる彩度係数を求め、この彩度係数と入力色差信号とを乗算することにより、彩度の補正が行われる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例の彩度補正装置について、図面を参照しながら説明する。
【0015】図1は本発明の第1の実施例における彩度補正装置の構成を示すもので、図1において、1は入力輝度信号Yに応じ第2の補正係数kyを決定する輝度係数決定手段、2は2つの入力色差信号R−Y,B−Yに応じ第1の補正係数kcを求める色差係数決定手段、3は輝度係数決定手段1と色差係数決定手段2の出力に応じて、輝度が大きくかつ彩度が小さいほど入力信号の彩度を下げる彩度係数kを決定する補正係数決定手段、4は補正係数決定手段3で決定された彩度係数kと入力色差信号R−Y,B−Yとを乗算する乗算手段、5は入力輝度信号Yおよび入力色差信号R−Y,B−Yを彩度係数kが決定されるタイミングまで遅延させる遅延手段である。
【0016】以上のように構成された彩度補正装置について、以下図1を用いてその動作を説明する。
【0017】入力輝度信号Yおよび、入力の色差信号R−Y,B−Yは8bitのデジタル信号である。
【0018】入力輝度信号Yは輝度係数決定手段1において、式(1)より第2の補正係数kyに変換される。ここで、Y0は入力輝度信号、Ymaxは入力の輝度信号の取りうる値の最大値、Yoffは輝度が小さい値のときに第2の補正係数kyが大きくなりすぎないように調整するためのものである。また、最後に255倍しているのは8bitに変換するためのものである。
【0019】
ky=(Y0+Yoff)/(Ymax+Yoff)*255 ・・・(1)
本実施例では、式(1)をあらかじめ計算したROMを作成し、これを読み出すことにより高速化および回路削減を実現している。このROMはアドレスが8bit、データが8bitで、Y0をアドレスとして入力すると、データとして第2の補正係数kyが出力される。
【0020】また、色差係数決定手段2において、入力の2つの色差信号R−Y,B−Yはそれぞれ式(2)および式(3)に示すように変換される。ここで、C01,C02は入力の2つの色差信号R−Y,B−Yに相当する。また、C11,C12は変換されたそれぞれの色差信号、Cmax1,Cmax2はそれぞれの入力の色差信号が取りうる最大値である。
【0021】
C11=|C01|/Cmax1 ・・・(2)
C12=|C02|/Cmax2 ・・・(3)
そして、変換された2つの色差信号C11,C12から、式(4)より、第1の補正係数kcが決定される。ここで、Coffは彩度がある程度以上大きいとき、彩度が低くならないように調整するものである。また、255倍しているのは8bitに変換するためのものである。
【0022】
kc={√(C11^2+C12^2)+Coff}
/{√(Cmax1^2+Cmax2^2)+Coff}*255 ・・・(4)
本実施例では、式(2),式(3),式(4)をあらかじめ計算し、アドレスが16bit、データが8bitのROMを用いて構成している。そして、上位アドレスにC01、下位アドレスにC02を入力すると、データとして第1の補正係数kcが出力される。
【0023】そして、補正係数決定手段3において、輝度係数決定手段1で決定された第2の補正係数kyと、色差係数決定手段2で決定された第1の補正係数kcより式(5)に示すように、彩度に比例し輝度に反比例させることにより、彩度が小さく、輝度が大きい場合に彩度係数が小さくなり、彩度が低くなるように、彩度係数kが決定される。ここで、aは彩度係数kを調節する係数である。ただし、彩度の拡大を行わないため、k>255の場合k=255とkの値を制限している。また、255倍しているのは8bitに変換するためのものである。
【0024】
k=a×kc/ky*255 ・・・(5)
ただし、k>255のときk=255とする。
【0025】本実施例では、式(5)の特性を持ち、アドレスが16ビット、データが8ビットのROMを用いて構成している。そして、上位アドレスにky、下位アドレスにkcを入力すると、データとして彩度係数kが出力される。
【0026】そして、乗算手段4において、補正係数決定手段3で決定された彩度係数kと、遅延手段5により、彩度係数kが求められるのに十分な時間遅延された入力色差信号が乗算され、色のコントラストが補正された色差信号が出力される。
【0027】続いて、本実施例の効果について説明する。図2は本実施例の均等色空間Luvにおける色の変化を示したものである。この図で○は入力の色であり、△は本実施例により補正された色である。この図より、色は原点に向かって変化しており色相が変化していないこと、輝度が高く、彩度の低い色ほど大きく変化し、彩度が高い色は輝度にかかわらず変化しないことがわかる。
【0028】これにより本発明により、色相および彩度の高い色を変えずに色のコントラストを補正することが可能となり、彩度の高い色(濃い色)と彩度の低い色(薄い色)の両方の自然な色再現性を実現することができる。
【0029】図3は本発明の第2の実施例における彩度補正装置の構成を示すもので、図3において、1は入力の輝度信号Yより第1の補正係数kyを求める輝度係数決定手段、32は2つの入力色差信号R−Y,B−YからRGBそれぞれの差の最大値に応じた第2の補正係数kcを出力するRGB差係数決定手段、33は輝度係数決定手段1の出力とRGB差係数決定手段32の出力より、輝度が大きくかつRGBの差の最大値が小さいほど値が小さくなる彩度係数kを出力する補正係数決定手段、4は補正係数決定手段33で決定された彩度係数kと入力色差信号R−Y,B−Yとを乗算する乗算手段、5は入力輝度信号Yおよび入力色差信号R−Y,B−Yを彩度係数が決定されるタイミングまで遅延させる遅延手段である。 以上のように構成された彩度補正装置について、以下図3を用いてその動作を説明する。
【0030】入力輝度信号Yおよび、入力の色差信号R−Y,B−Yは8bitのデジタル信号である。
【0031】入力輝度信号Yは輝度係数決定手段1において、式(1)より第1の補正係数kyに変換される。この輝度係数変換手段1は、第1の実施例と全く同じ構成である。
【0032】また、2つの入力色差信号R−Y,B−YはRGB差係数決定手段32において、RGBそれぞれの差の絶対値に応じた第2の補正係数kcが求められる。
【0033】そして、補正係数決定手段33において、輝度係数決定手段1で決定された第1の補正係数kyと、RGB差係数決定手段32で決定された第2の補正係数kcより、彩度が小さく、輝度が大きい場合に彩度係数が小さくなり、彩度が低くなるように、彩度係数kが決定される。この補正係数決定手段は、第1の実施例と同様である。
【0034】そして、乗算手段4において、補正係数決定手段33で決定された彩度係数kと、遅延手段5により、彩度係数kが求められるのに十分な時間遅延された入力色差信号が乗算され、色のコントラストが補正された色差信号が出力される。
【0035】続いてRGB差係数決定手段32について図4を用いて詳細に説明する。図4において、40は2つの入力色差信号R−Y,B−YからRGBそれぞれの差を求めるRGB差変換手段で、41は乗算手段、42は加算手段、43は減算手段、44は絶対値を求める絶対値手段、45はRGBそれぞれの差の絶対値のうち最大値を求める最大値決定手段、46は最大値決定手段45の出力より第2の補正係数kcを求める係数決定手段である。
【0036】2つの入力色差信号R−Y,B−YはRGB差変換手段40においてRGBそれぞれの差R−G,G−B,B−Rに変換される。そして、求められたRGBそれぞれの差は、絶対値手段44において絶対値|R−G|,|G−B|,|B−R|に変換され、そして最大値決定手段45においてこれら差の絶対値のうち最も大きい値Dが出力される、そして係数決定手段46において、この差の最大値Dは式(6)より第2の補正係数kcに変換される。ここで、Dmaxは入力信号から変換されたRGBそれぞれの差の絶対値の取りうる最大値、Soffは差がある程度大きい値のときに第2の補正係数が小さくならないように調整するためのものである。また、255倍しているのは8bitに変換するためのものである。
【0037】
kc=(D+Soff)/(Dmax+Soff)*255 ・・・(6)
本実施例では、式(6)をあらかじめ計算し、アドレスが8ビット、データが8ビットのROMを用いてこの係数決定手段46を構成している。そして、アドレスにDを入力すると、データとして第2の補正係数kcが出力される。
【0038】続いて、本実施例の効果について説明する。図5は本実施例の均等色空間Luvにおける色の変化を示したものである。この図で○は入力の色であり、△は本実施例により補正された色である。この図より、色は原点に向かって変化しており色相が変化していないこと、輝度が高く、彩度の低い色ほど大きく変化し、彩度が高い色は輝度にかかわらず変化しないことがわかる。
【0039】これにより本発明により、色相および彩度の高い色を変えずに色のコントラストを補正することが可能となり、彩度の高い色(濃い色)と彩度の低い色(薄い色)の両方の自然な色再現性を実現することができる。
【0040】なお、第1および第2の実施例では、第2の補正係数を、色差の平面上の原点からの距離、または、RGBの差の絶対値の最大値に応じたものとして求めているが、彩度を表すものであれば他のものを用いても同様の効果となる。
【0041】また、本実施例では輝度係数決定手段、色差係数決定手段、補正係数決定手段とRGB差係数決定手段の一部とをROMを用いて構成したが、これらの一部および全てをソフト処理で行っても同じ効果が得られることは明らかである。
【0042】
【発明の効果】以上のように、本発明は、輝度と2つの色差信号より、輝度が大きくかつ彩度が小さいほど彩度を下げるように、色差のゲインを変えることにより、色相を変えず、彩度の高い色(濃い色)と彩度の低い色(薄い色)の両方の自然な色再現性を実現することができる。




 

 


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