(57)【要約】【課題】色変換のための演算に要するデータサイズを抑制しつつ高い精度で色変換を実行する。【解決手段】色変換装置において、色空間変換部３０は、ＲＧＢ信号を、表示装置にて画像を表示するためのＲ’Ｇ’Ｂ’信号に変換する。色空間変換部３０は、座標変換部４０、予備的変換部４２、および座標補間部４４を有する。座標変換部４０は、ＲＧＢ表色系とＲ’Ｇ’Ｂ’表色系との対応関係が定められた３次元ルックアップテーブルを用いて、ＲＧＢ信号に含まれる、ＲＧＢ表色系における８点の座標（第１の座標）を、Ｒ’Ｇ’Ｂ’表色系における８点の座標（第２の座標）に変換する。予備的変換部４２は、１次元ルックアップテーブルを利用してＲＧＢ信号を補間用データに変換する。座標補間部４４は、第２の座標に対し補間用データを利用したトリリニア補間演算を実行してＲ’Ｇ’Ｂ’信号を算出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表色系において表現される第１の画像データを、出力装置にて画像を出力するための第２の表色系において表現される第２の画像データに変換する色空間変換部を備え、
前記色空間変換部は、
第１の表色系と第２の表色系との対応関係が定められた多次元ルックアップテーブルを用いて、第１の画像データに含まれる第１の表色系における第１の座標を第２の表色系における第２の座標に変換する座標変換部と、
第１の画像データの少なくとも一部を、座標の補間処理に利用するための補間用データに変換する予備的変換部と、
第２の座標に対し前記補間用データを利用した補間処理を実行して第２の画像データを算出する座標補間部と、
を有することを特徴とする色変換装置。
【請求項２】
前記予備的変換部は、１次元ルックアップテーブルを利用して第１の画像データの少なくとも一部を前記補間用データに変換することを特徴とする請求項１に記載の色変換装置。
【請求項３】
第１の画像データの一部を抽出するデータ抽出部をさらに備え、
前記予備的変換部は、抽出された第１の画像データの一部を前記補間用データに変換することを特徴とする請求項１または２に記載の色変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は色変換装置に関し、特にある表色系において表現される画像データを、出力装置にて出力するための表色系において表現される画像データに変換する色変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置にて適切な画質で画像を表示すべく、入力された画像データをその表示装置に表示に適した表色系の画像データに変換して出力するカラーマネージメントシステムが知られている。ここで、例えば、異なる種類の表示デバイス、表示メディア間においても適切な色再現を実現するため、３次元のルックアップテーブルを用いて画像データを変換する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５８６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この３次元ルックアップテーブルを用いて入力画像データの階調をすべて変換する場合、３次元ルックアップテーブルに必要とされる容量が膨大となる。このため従来のカラーマネージメントシステムでは、入力画像データの階調と比較して少ない格子点数の３次元ルックアップテーブルを用いて出力された座標に補間演算を実行して画像データを変換することで、３次元ルックアップテーブルのデータサイズを抑制しつつ色変換しているが補間演算に起因する変換精度の劣化が課題となっている。また、近年、表示装置の大型化や高精細化、高画質化が益々進められている。このため、補間演算の精度をさらに高める技術の開発が強く求められている。
【０００５】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、色変換のための演算に要するデータサイズを抑制しつつ高い精度で色変換を実行することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の色変換装置は、第１の表色系において表現される第１の画像データを、出力装置にて画像を出力するための第２の表色系において表現される第２の画像データに変換する色空間変換部を備える。色空間変換部は、第１の表色系と第２の表色系との対応関係が定められた多次元ルックアップテーブルを用いて、第１の画像データに含まれる第１の表色系における第１の座標を第２の表色系における第２の座標に変換する座標変換部と、第１の画像データの少なくとも一部を、座標の補間処理に利用するための補間用データに変換する予備的変換部と、第２の座標に対し補間用データを利用した補間処理を実行して第２の画像データを算出する座標補間部と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、色変換のための処理に要するデータサイズを抑制しつつ高い精度で色変換を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る画像表示システムの構成を示す図である。
【図２】色空間変換部の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る３Ｄ−ＬＵＴを示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る色空間変換部に対する比較例としての色空間変換部の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】第１の実施形態に係る色空間変換部と比較例とを比較するためのシミュレーションの結果を示す図である。
【図６】図５の低解像度部分の拡大図である。
【図７】第２の実施形態に係る色空間変換部の構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る画像表示システム１０の構成を示す図である。画像表示システム１０は、入力ソース１２、ＩＰ変換装置１４、色変換装置１６、パネル駆動装置１８、および表示装置２０を備える。
【００１１】
ＩＰ変換装置１４は、入力ソース１２からの入力信号を表示装置２０の表示フォーマットに変換する。色変換装置１６は、表示装置２０において適切な色で画像を表示するため、入力された画像データに処理を施して画像データが示す色を変換する。色変換装置１６は、色空間変換部３０を有する。色空間変換部３０は、ＲＧＢ表色系において表現される画像データであるＲＧＢ信号を、表示装置２０で出力するためのＲ’Ｇ’Ｂ’表色系において表現される画像データであるＲ’Ｇ’Ｂ’信号に変換する。なお、色空間変換部３０は、ＲＧＢ信号をＲ’Ｇ’Ｂ’信号に変換するものに限られず、例えばＲＧＢ信号をＣＭＹＫ信号に変換するもの、ＣＭＹＫ信号をＲＧＢ信号に変換するもの、またはＣＭＹＫ信号をＣ’Ｍ’Ｙ’Ｋ’信号に変換するものであってもよい。色空間変換部３０の構成については後述する。
【００１２】
パネル駆動装置１８は、色変換装置１６で変換されたＲ’Ｇ’Ｂ’信号で表示装置２０を駆動する。表示装置２０は、画像を出力する出力装置として機能するものであり、第１の実施形態ではプロジェクタとスクリーンの組み合わせによって構成されている。なお、表示装置２０はディスプレイであってもよい。この場合、表示装置２０はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）であってもよく、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス：Organic Electro-Luminescence）ディスプレイであってもよい。
【００１３】
図２は、第１の実施形態に係る色空間変換部３０の構成を示す機能ブロック図である。なお、図２は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭなどのハードウェア、およびソフトウェアの連携によって実現される機能ブロックが描かれている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェアおよびソフトウェアの組合せによって様々な形で実現することができる。
【００１４】
色空間変換部３０は。座標変換部４０、予備的変換部４２、および座標補間部４４を有する。座標変換部４０は、入力されたＲＧＢ信号に含まれる、ＲＧＢ表色系における第１の座標を、Ｒ’Ｇ’Ｂ’表色系における第２の座標に変換する。第１の実施形態では、８ｂｉｔのＲＧＢ信号が色空間変換部３０に入力され、色空間変換部３０から８ｂｉｔのＲ’Ｇ’Ｂ’信号が出力される。なお、色空間変換部３０に入力され、および出力される画像データが８ｂｉｔに限られないことは勿論である。
【００１５】
座標変換部４０には、このうちＭＳＢ（Most Significant Bit）３ｂｉｔが入力される。座標変換部４０は、ＲＧＢ表色系とＲ’Ｇ’Ｂ’表色系との対応関係が定められた３次元ルックアップテーブル（Three Dimension Look Up Table）（以下、「３Ｄ−ＬＵＴ」という）を用いて第１の座標を第２の座標に変換する。３Ｄ−ＬＵＴは、色空間変換部３０の記憶部（図示せず）に予め格納されている。なお、３Ｄ−ＬＵＴに代えて、３次以外の多次元ルックアップテーブルが用いられてもよい。また、ルックアップテーブルに代えて、所定の演算を実行することにより第１の座標から第２の座標を算出してもよい。この演算は、入力と出力との関係が非線形の演算であってもよく、また線形の演算であってもよい。座標変換部４０には、８ｂｉｔのＲＧＢ信号のうち、その一部であるＭＳＢ３ｂｉｔが３Ｄ−ＬＵＴの座標として入力される。なお、座標変換部４０に入力されるデータのビット数が３ｂｉｔに限られないことは勿論である。
【００１６】
図３は、第１の実施形態に係る３Ｄ−ＬＵＴを示す図である。３Ｄ−ＬＵＴは、９×９×９の３次元ルックアップテーブルとして構成され、３次元の各軸はＲＧＢ形式のＲ（ＲＥＤ）、Ｇ（ＧＲＥＥＮ）、Ｂ（ＢＬＵＥ）に対応している。座標変換部４０は、３Ｄ−ＬＵＴの各々の格子点におけるデータとして、変換後のＲ’Ｇ’Ｂ’表色系における座標を保持している。なお、各々の格子点のデータサイズは８ｂｉｔとされている。
【００１７】
３Ｄ−ＬＵＴに入力されるＲＧＢ信号のＭＳＢ３ｂｉｔは、この３Ｄ−ＬＵＴの格子点の座標を示す。座標変換部４０は、ＲＧＢ信号のＲＳＢ３ｂｉｔが入力された場合、まずこの座標に対しＲ，Ｇ，Ｂの各々に１を加えた格子点を含め合計８つの格子点を定める。例えば、入力されたＲＧＢ信号のＭＳＢ３ｂｉｔが（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１，２，３）の座標を示すものであった場合、座標変換部４０は、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１，２，３）、（２，２，３）、（１，３，３）、（１，２，４）、（２，３，３）、（２，２，４）、（１，３，４）、（２，３，４）の計８点の格子点を定める。次に座標変換部４０は、この８つの格子点の各々に対して、対応して保持している変換後のＲ’Ｇ’Ｂ’表色系の座標を出力する。以下、８点の格子点の変換前の座標を「第１の座標」といい、８点の格子点の変換後の座標を「第２の座標」という。
【００１８】
図２に戻る。座標補間部４４は、座標変換部４０から入力された第２の座標に対し補間演算を実行してＲ’Ｇ’Ｂ’信号を出力する。このとき座標補間部４４は、トリリニア（Trilinear）の補間演算を実行する。トリリニアの補間演算は８つの格子点の線形補間演算であり、２点間線形補間を３回くり返すことにより実現される。トリリニアの補間演算は公知の技術であるため、これ以上の説明は省略する。なお、補間演算法はトリリニアに限られないことは勿論であり、例えば４面体（tetrahedral）補間などの他の補間演算法が採用されてもよい。
【００１９】
このとき、座標補間部４４は、座標変換部４０に入力されたＲＧＢ信号の少なくとも一部（例えばＬＳＢ（Least Significant Bit）５ｂｉｔ）を直接用いて、第２の座標に対し補間演算を実行する方法が考えられる。しかし、ＲＧＢ表色系からＲ’Ｇ’Ｂ’表色系へ非線形の色空間変換をしたい場合であっても、座標補間部４４は線形補間を実行するため希望する変換結果とは誤差が生じる可能性がある。このような誤差は、表示装置２０で画像を表示したときに色の再現性の低下に繋がり、これにより色や階調の段差など画像の品質低下の要因となり得る。
【００２０】
一方、このような誤差の発生を回避するために、入力されるＲＧＢ信号のビット数に相当する格子点数を有する３Ｄ−ＬＵＴを用いてＲＧＢ信号をＲ’Ｇ’Ｂ’信号に変換する方法も考えられる。しかしながら、例えば入力されるＲＧＢ信号が８ｂｉｔの場合、２５６×２５６×２５６の３Ｄ−ＬＵＴを用いる必要がある。このような３Ｄ−ＬＵＴは、各々の格子点に対応して保持される変換後のＲ’Ｇ’Ｂ’信号が８ｂｉｔの場合、２５６×２５６×２５６×３×８≒５０ＭＢの記憶容量が必要となるため、現実的に導入は困難である。更に、映像信号が１０ビットや１２ビット等の多ビット化されると、記憶容量は指数的に増えてしまい、益々対応が困難となる。
【００２１】
このため、第１の実施形態に係る色空間変換部３０は、予備的変換部４２を有する。予備的変換部４２は、入力されたＲＧＢ信号を、１次元ルックアップテーブル（One Dimension Look Up Table）（以下、「１Ｄ−ＬＵＴ」という）を利用して、座標の補間演算に利用するための補間用データに変換する。１Ｄ−ＬＵＴには、Ｒ，Ｇ，Ｂの各々に対して５ｂｉｔの変換後の値が保持されている。このため１Ｄ−ＬＵＴは、８ｂｉｔのＲＧＢ信号が入力されたとき５ｂｉｔの補間用データを出力する。なお、予備的変換部４２に入力される画像データが８ｂｉｔ限られないこと、および出力される画像データが５ｂｉｔに限られないことは勿論である。
【００２２】
１Ｄ−ＬＵＴは、入力と出力との関係が線形もしくは非線形となるよう定められている。したがって、色空間変換に適切に対応することができ、２５６×２５６×２５６の３Ｄ−ＬＵＴを用いて色空間を変換した場合に、より近い画質を得ることができる。１Ｄ−ＬＵＴは、座標補間部４４を経て出力されるＲ’Ｇ’Ｂ’信号が、目標となる画質に近づくよう予め実験的に取得され、色変換装置１６の記憶部（図示せず）に格納されている。なお、１Ｄ−ＬＵＴは、出力されるＲ’Ｇ’Ｂ’信号に対する表示装置２０による依存を低減させるよう、予め設定されていてもよい。
【００２３】
また、第１の実施形態の場合、３Ｄ−ＬＵＴに必要な記憶容量は９×９×９×３×８＝約１７．５ＫＢとなり、１Ｄ−ＬＵＴに必要な記憶容量は２５６×３×５＝約４ＫＢとなる。このため、両者を足し合わせても必要とされる記憶容量は約２１．５ＫＢとなり、２５６×２５６×２５６の３Ｄ−ＬＵＴを用いた場合の５０ＭＢに比べ、必要とされる記憶容量を格段に少なくすることができる。
【００２４】
図４は、第１の実施形態に係る色空間変換部３０に対する比較例としての色空間変換部５０の構成を示す機能ブロック図である。発明者は、第１の実施形態に係る色空間変換部３０とこの比較例とを比較するためのシミュレーションを実施した。同様の条件での結果を得るため、以下に示す条件で双方ともシミュレーションを実行した。
【００２５】
入力ＲＧＢ信号  ：  １０ｂｉｔ
３Ｄ−ＬＵＴ  ：  １７×１７×１７（各々の格子点に対応して保持される、変換後のＲ’Ｇ’Ｂ’信号は８ｂｉｔ）
１Ｄ−ＬＵＴ  ：  １０２４×１０ｂｉｔ
出力Ｒ’Ｇ’Ｂ’信号  ：  １０ｂｉｔ
したがって、座標変換部４０と座標変換部５２とは同じ１７×１７×１７の３Ｄ−ＬＵＴが採用される。この３Ｄ−ＬＵＴは、ＨＤＴＶ（High Definition TeleVision：高精細テレビ）規格によって構成されている。
【００２６】
一方、比較例では予備的変換部４２に相当する変換部が存在しない。このため、座標補間部５４は、座標変換部５２から入力された８点の座標に対して、入力と出力との関係が線形の演算であるトリリニア補間演算を実行してＲ’Ｇ’Ｂ’信号を算出する。
【００２７】
図５は、第１の実施形態に係る色空間変換部３０と比較例とを比較するためのシミュレーションの結果を示す図であり、図６は、図５の低階調部分の拡大図である。図５および図６の双方において、Ｌ０は目標（ターゲット）出力を示し、Ｌ１は第１の実施形態に係る色空間変換部３０による出力、Ｌ２は比較例の色空間変換部５０による出力を示す。また、図５および図６の双方において、横軸は入力階調を示し、縦軸は出力階調を示す。
【００２８】
図５および図６に示すように、特に低階調部分において、比較例の出力よりも色空間変換部３０の出力の方が目標出力により近いことが分かる。したがって、第１の実施形態に係る色空間変換部３０によれば、比較例に比べ出力画像の再現性を向上させることができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る色空間変換部６０の構成を示す機能ブロック図である。色空間変換部３０に代えて色空間変換部６０が設けられた以外は、画像表示システムの構成は第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
色空間変換部６０は、座標変換部４０、座標補間部４４、データ抽出部６２、および予備的変換部６４を備える。予備的変換部６４は、５ｂｉｔのデータが入力されたときに５ｂｉｔの補間用データを出力する１Ｄ−ＬＵＴを備える以外は、第１の実施形態に係る予備的変換部４２と同様に構成される。この１Ｄ−ＬＵＴもまた、入力と出力との関係が線形もしくは非線形となるよう定められている。なお、予備的変換部６４に入力され、および出力される画像データが５ｂｉｔに限られないことは勿論である。
【００３１】
データ抽出部６２は、ＲＧＢ信号の入力部と予備的変換部６４との間に設けられ、入力されたＲＧＢ信号の一部を抽出する。このときデータ抽出部６２は、ＲＧＢ表色系およびＲ’Ｇ’Ｂ’表色系など、変換前後の色空間の特性にしたがって、入力されるＲＧＢ信号の中から抽出する部分を制御して、予備的変換部６４の１Ｄ−ＬＵＴに入力するビットアサインを制御する。第２の実施形態では、データ抽出部６２は、変換前後の色空間の特性にしたがって、８ｂｉｔのＲＧＢ信号のうち、ＭＳＢ５ｂｉｔまたはＬＳＢ５ｂｉｔを抽出する。なお、データ抽出部６２が抽出するデータの部分およびサイズがこれらに限られないことは勿論である。
【００３２】
予備的変換部６４は、抽出されたＲＧＢ信号の一部を補間用データに変換する。第２の実施形態では、データ抽出部６２は、入力された８ｂｉｔのＲＧＢ信号のうちＭＳＢ５ｂｉｔまたはＬＳＢ５ｂｉｔを抽出して予備的変換部６４に入力する。予備的変換部６４は、入力されたＲＧＢ信号のＭＳＢ５ｂｉｔまたはＬＳＢ５ｂｉｔを、１Ｄ−ＬＵＴを用いて５ｂｉｔの補間用データに変換する。座標補間部４４は、座標変換部４０から入力された８点の格子点の変換された座標に対して、補間用データを利用してトリリニアあるいは４面体の補間演算を実行する。
【００３３】
ここで、３Ｄ−ＬＵＴによってある特定の色空間に変換する場合を考えると、入力されたＲＧＢ信号のＬＳＢ５ｂｉｔを予備的変換部６４の１Ｄ−ＬＵＴにアサインすることにより、８ｂｉｔのＲＧＢ信号すべてを予備的変換部４２に入力する第１の実施形態と同様の精度を確保することが可能なことが確認された。このため、色空間変換部６０によれば、演算精度の低下を回避しつつ、１Ｄ−ＬＵＴのデータサイズを抑制することができる。
【００３４】
本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そのような例をあげる。
【００３５】
ある変形例では、上述の実施形態において、１Ｄ−ＬＵＴに代えて、入力と出力との関係が線形または非線形となる他の演算式が採用される。この演算式は、画像を出力すべき出力装置において適切に画像を出力することができるよう、予め計算や実験などによって定められる。これによっても、色空間変換部による適切な色変換を実現することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  画像表示システム、  １２  入力ソース、  １４  ＩＰ変換装置、  １６  色変換装置、  １８  パネル駆動装置、  ２０  表示装置、  ３０  色空間変換部、  ４０  座標変換部、  ４２  予備的変換部、  ４４  座標補間部、  ５０  色空間変換部、  ５２  座標変換部、  ５４  座標補間部、  ６０  色空間変換部、  ６２  データ抽出部、  ６４  予備的変換部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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