(57)【要約】【課題】色信号と輝度・色差信号間の変換で生じる信号のクリップや信号の劣化を改善する。【解決手段】色信号変換装置１は、入力される色信号に対してガンマ変換を行うガンマ補正部１０と、ガンマ変換した色信号から輝度・色差信号を生成するマトリクス演算部１２と、色差信号の平均処理を行う平均化部１３と、平均処理した色差信号のサブサンプリング処理を行うサブサンプリング部１４と、を備える。色信号復元装置２は、輝度・色差信号から色信号を生成する逆マトリクス演算部２２と、色信号の低周波成分信号を生成する内挿部２３と、輝度信号の低周波成分を生成するマトリクス演算部２４と、輝度信号の低周波成分に対する高周波成分の割合を示す係数Ｗを生成する係数生成部と、色信号の低周波成分に係数Ｗを乗じた信号の平均処理を行う平均化部１３と、逆ガンマ変換を行う逆ガンマ補正部４０と、を備える。【選択図】図１
2014183366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
色信号を輝度・色差信号へ変換する色信号変換装置であって、
入力される色信号に対してガンマ変換を行うガンマ補正部と、
前記ガンマ変換した色信号に対して線形変換を行い、輝度信号及び色差信号を生成するマトリクス演算部と、
前記色差信号に対して所定のブロックごとに平均処理を行う平均化部と、
前記平均処理した色差信号に対してサブサンプリング処理を行うサブサンプリング部と、
を備えることを特徴とする色信号変換装置。
【請求項２】
色信号を輝度・色差信号へ変換する色信号変換装置であって、
入力される色信号ｒ，ｇ，ｂに対して線形変換を行い、輝度信号Ｌを生成するマトリクス演算部と、
前記輝度信号Ｌ及び前記色信号ｒ，ｂに対して所定のブロックごとに平均処理を行い、信号Ｌａｖｅ，ｒａｖｅ，ｂａｖｅを生成する平均化部と、
前記輝度信号Ｌ、及び前記信号Ｌａｖｅ，ｒａｖｅ，ｂａｖｅに対してガンマ変換を行い、信号Γ(Ｌ），Γ(Ｌａｖｅ），Γ(ｒａｖｅ），Γ(ｂａｖｅ)を生成するガンマ補正部と、
前記信号Γ(ｒａｖｅ)及び前記信号Γ(Ｌａｖｅ)の差分信号と、前記信号Γ(ｂａｖｅ)及び前記信号Γ(Ｌａｖｅ)の差分信号とに対してサブサンプリング処理を行うサブサンプリング部と、
を備えることを特徴とする色信号変換装置。
【請求項３】
輝度・色差信号を色信号へ変換する色信号復元装置であって、
輝度・色差信号に対して線形変換を行い、色信号を生成する逆マトリクス演算部と、
前記色信号に対して内挿処理を行い、色信号の低周波成分信号Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗを生成する内挿部と、
前記信号Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗに対して線形変換を行い、輝度信号の低周波成分を生成するマトリクス演算部と、
前記輝度信号の低周波成分に対する高周波成分の割合を示す係数Ｗを生成する係数生成部と、
前記色信号の低周波成分Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗに係数Ｗを乗じた信号Ｒｌｏｗ・Ｗ，Ｇｌｏｗ・Ｗ，Ｂｌｏｗ・Ｗを生成する乗算部と、
前記信号Ｒｌｏｗ・Ｗ，Ｇｌｏｗ・Ｗ，Ｂｌｏｗ・Ｗに対して所定のブロックごとに平均処理を行い、信号Ｒａｖｅ，Ｇａｖｅ，Ｂａｖｅを生成する平均化部と、
前記信号Ｒｌｏｗに前記信号Ｒｌｏｗ・Ｗを加えて前記信号Ｒａｖｅを減じた信号Ｒ１、前記信号Ｇｌｏｗに前記信号Ｇｌｏｗ・Ｗを加えて前記信号Ｇａｖｅを減じた信号Ｇ１、及び前記信号Ｂｌｏｗに前記信号Ｂｌｏｗ・Ｗを加えて前記信号Ｂａｖｅを減じた信号Ｂ１を生成する手段と、
前記信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１に対して逆ガンマ変換を行う逆ガンマ補正部と、
を備えることを特徴とする色信号復元装置。
【請求項４】
輝度・色差信号を色信号へ変換する色信号復元装置であって、
輝度・色差信号に対して線形変換を行い、色信号を生成する逆マトリクス演算部と、
前記輝度信号及び色信号に対して逆ガンマ変換を行う逆ガンマ補正部と、
前記ガンマ変換した色信号に対して内挿処理を行い、色信号の低周波成分信号Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗを生成する内挿部と、
前記信号Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗに対して線形変換を行い、前記ガンマ変換した輝度信号の低周波成分を生成するマトリクス演算部と、
前記ガンマ変換した輝度信号の低周波成分に対する高周波成分の割合を示す係数Ｗを生成する係数生成部と、
前記色信号の低周波成分Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗに係数Ｗを乗じた信号Ｒｌｏｗ・Ｗ，Ｇｌｏｗ・Ｗ，Ｂｌｏｗ・Ｗを生成する乗算部と、
前記信号Ｒｌｏｗ・Ｗ，Ｇｌｏｗ・Ｗ，Ｂｌｏｗ・Ｗに対して所定のブロックごとに平均処理を行い、信号Ｒａｖｅ，Ｇａｖｅ，Ｂａｖｅを生成する平均化部と、
前記信号Ｒｌｏｗに前記信号Ｒｌｏｗ・Ｗを加えて前記信号Ｒａｖｅを減じた信号ｒ１、前記信号Ｇｌｏｗに前記信号Ｇｌｏｗ・Ｗを加えて前記信号Ｇａｖｅを減じた信号ｇ１、及び前記信号Ｂｌｏｗに前記信号Ｂｌｏｗ・Ｗを加えて前記信号Ｂａｖｅを減じた信号ｂ１を生成する手段と、
を備えることを特徴とする色信号復元装置。
【請求項５】
前記内挿部は、前記色信号に対して０次内挿を行い、前記信号Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗを生成することを特徴とする、請求項３又は４に記載の色信号復元装置。
【請求項６】
前記内挿部は、
前記色信号に対して０次内挿を行い、信号Ｒｉｐ，Ｇｉｐ，Ｂｉｐを生成する０次内挿部と、
前記信号Ｒｉｐ，Ｇｉｐ，Ｂｉｐの低周波成分信号Ｒｌｐｆ，Ｇｌｐｆ，Ｂｌｐｆを抽出するＬＰＦ部と、
前記信号Ｒｌｐｆ，Ｇｌｐｆ，Ｂｌｐｆに対して所定のブロックごとに平均処理を行い、信号(Ｒｌｐｆ)ａｖｅ，(Ｇｌｐｆ)ａｖｅ，(Ｂｌｐｆ)ａｖｅを生成する平均化部と、を備え、
前記信号Ｒｉｐ，Ｇｉｐ，Ｂｉｐに前記信号Ｒｌｐｆ，Ｇｌｐｆ，Ｂｌｐｆを加えて前記信号(Ｒｌｐｆ)ａｖｅ，(Ｇｌｐｆ)ａｖｅ，(Ｂｌｐｆ)ａｖｅを減じ、前記信号Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗを生成することを特徴とする、請求項３又は４に記載の色信号復元装置。
【請求項７】
コンピュータを、請求項１又は２に記載の色信号変換装置として機能させるためのプログラム。
【請求項８】
コンピュータを、請求項３から６のいずれか一項に記載の色信号復元装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色信号を輝度・色差信号へ変換する色信号変換装置、輝度・色差信号を色信号に変換する色信号復元装置、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、映像信号となる色信号（ＲＧＢ信号）を伝送する際には、輝度・色差信号（ＹＣＣ信号）への変換が行われ、この変換はガンマ補正、マトリクス演算、及びＬＰＦ（低域通過型フィルター）の組み合わせにより行っていた（例えば、特許文献１参照）。図９は色信号を輝度・色差信号に変換する従来の色信号変換装置を示している。ここでは、入力される色信号をＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの色の光に比例した値のｒ，ｇ，ｂと表記し、伝送される輝度・色差信号をＹ，Ｃ１，Ｃ２と表記している。図１０は輝度・色差信号を色信号に変換する従来の色信号復元装置を示している。色信号復元装置７の出力信号は色信号変換装置６の入力信号ｒ，ｇ，ｂとは一致しないため、ｒ１，ｇ１，ｂ１と表記している。
【０００３】
ガンマ補正部１０は、光の強度に比例した信号から映像信号に変換するガンマ変換を行う。入力をＸ、出力をＹとすると、Ｙ＝Ｘγとなる。ここでγは定数であり、通常γ＝０．４５である。
【０００４】
マトリクス演算部１２は、（１）式で表される３×３の線形変換により、入力される色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを輝度・色差信号Ｙ，Ｃ１，Ｃ２に変換する。ここで、ＣＲ，ＣＧ，ＣＢはＲ，Ｇ，Ｂから輝度への寄与を示す定数であり、ＣＲ＋ＣＧ＋ＣＢ＝１．０である。例えばハイビジョンの場合は、ＣＲ＝０．２１２６、ＣＧ＝０．７１５２、ＣＢ＝０．０７２２である。
【０００５】
【数１】
2014183366.tif 000003
【０００６】
ＬＰＦ部３０は低周波数成分のみを通過させる低域通過型フィルタであり、入力をＸ（ｉ，ｊ）、出力をＹ（ｉ，ｊ）、係数をＣｎｍ（ｎ＝−Ｎ〜Ｎ，ｍ＝−Ｍ〜Ｍ）とするとき、ＬＰＦの処理は（２）式で表される。ここで、ｉ，ｊは画素の位置であり、Ｎ，Ｍはフィルタのタップ数である。
【０００７】
【数２】
2014183366.tif 000004
【０００８】
逆マトリクス演算部２２は、マトリクス演算部１２の逆変換を行い、変換式は（３）式で表される。
【０００９】
【数３】
2014183366.tif 000005
【００１０】
逆ガンマ補正部４０は、ガンマ補正部１０の逆変換を行い、変換式はＸ＝Ｙ1/γで表される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３２５３３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の手法の課題について、以下に説明する。画像は２次元であるが、説明を簡単に行うため１次元で説明する。すなわち、色信号変換装置への入力信号をｒ(ｉ)，ｇ(ｉ)，ｂ(ｉ)とし、色信号変換装置からの出力信号をＹ(ｉ)，Ｃ１(２ｉ)，Ｃ２(２ｉ)、ｉ＝１，２，・・・，Ｉとする。
【００１３】
第１の課題として、入力画像によっては、出力信号が数式上では表現できても物理的に表示不可能な負の信号となる場合があるという問題があった。この点について、（４）式で表される信号Ｒの細かな縞模様を入力した場合を例に説明する。また、マトリクス変換及び逆マトリクス変換の演算についてのみ考える。
【００１４】
【数４】
2014183366.tif 000006
【００１５】
ここで、Ｇ(ｉ)＝Ｂ(ｉ)＝０とは、信号Ｇ，Ｂについてはすべてのｉにおいて同じ値という意味である。マトリクス変換後の信号Ｙ，Ｃ１，Ｃ２は（５）式となる。
【００１６】
【数５】
2014183366.tif 000007
【００１７】
輝度・色差信号Ｙ，Ｃ１，Ｃ２を逆マトリクス変換すると、出力信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１は（６）式となる。
【００１８】
【数６】
2014183366.tif 000008
【００１９】
（６）式に示すように、信号Ｒ１については値が正なので問題ないが、信号Ｇ１，Ｂ１については偶数の項の値が負となり、物理的には再現できない信号になる。
【００２０】
第２の課題として、変換を繰り返し行うと信号が劣化するという問題があった。信号処理としてＬＰＦを使用するので、信号ｒ，ｇ，ｂと信号Ｙ，Ｃ１，Ｃ２の変換を繰り返すと信号が劣化する。ＬＰＦの入力Ｘが（７）式で表される単一周波数ｆの場合、その周波数に応じてＬＰＦの出力Ｙは（８）式に示すように変化する。
【００２１】
【数７】
2014183366.tif 000009
【００２２】
理想的なＬＰＦではＦ１＝Ｆ２であり、（８）式の２項目がなくなるが、実際に使用するＬＰＦはタップ数を大きくできない等により２項目に示す遷移域が生じる。説明例としてＦ１＜ｆ＜Ｆ２の周波数をとり、色信号変換装置に入力される信号ｒ，ｇ，ｂを（９）式とし、簡単のためガンマ補正、逆ガンマ補正については無視する。
【００２３】
【数８】
2014183366.tif 000010
【００２４】
このとき、色信号変換装置６から出力される信号Ｙ，Ｃ１，Ｃ２は（１０）式となる。
【００２５】
【数９】
2014183366.tif 000011
【００２６】
（１０）式の信号Ｙ，Ｃ１，Ｃ２を色信号復元装置７に入力したとき、色信号復元装置７から出力される信号ｒ，ｇ，ｂは（１１）式となる。（１１）式の値は（９）式のｒ，ｇ，ｂ値とは異なるので、ｒ１，ｇ１，ｂ１との表記にしている。
【００２７】
【数１０】
2014183366.tif 000012
【００２８】
さらに、（１１）式の信号を色信号変換装置６に入力したとき、色信号変換装置６から出力される信号Ｙ，Ｃ１，Ｃ２は（１２）式となる。
【００２９】
【数１１】
2014183366.tif 000013
【００３０】
このように伝送信号の変換を繰り返すと、信号の値が異なり劣化する。入力信号ｒ，ｇ，ｂと伝送後に再生した信号ｒ１，ｇ１，ｂ１が異なるのは、伝送信号で色差信号にＬＰＦによるフィルタ処理を行っているので当然と考えられるが、変換を繰り返し行うたびに信号が劣化していくのは望ましくない。
【００３１】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、色信号から輝度・色差信号への変換及び輝度・色差信号から色信号への変換で生じる信号のクリップや、変換の繰り返しによる信号の劣化を改善することが可能な色信号変換装置、色信号復元装置、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記課題を解決するため、本発明に係る色信号変換装置は、色信号を輝度・色差信号へ変換する色信号変換装置であって、入力される色信号に対してガンマ変換を行うガンマ補正部と、前記ガンマ変換した色信号に対して線形変換を行い、輝度信号及び色差信号を生成するマトリクス演算部と、前記色差信号に対して所定のブロックごとに平均処理を行う平均化部と、前記平均処理した色差信号に対してサブサンプリング処理を行うサブサンプリング部と、を備えることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明に係る色信号変換装置は、色信号を輝度・色差信号へ変換する色信号変換装置であって、入力される色信号ｒ，ｇ，ｂに対して線形変換を行い、輝度信号Ｌを生成するマトリクス演算部と、前記輝度信号Ｌ及び前記色信号ｒ，ｂに対して所定のブロックごとに平均処理を行い、信号Ｌａｖｅ，ｒａｖｅ，ｂａｖｅを生成する平均化部と、前記輝度信号Ｌ、及び前記信号Ｌａｖｅ，ｒａｖｅ，ｂａｖｅに対してガンマ変換を行い、信号Γ(Ｌ），Γ(Ｌａｖｅ），Γ(ｒａｖｅ），Γ(ｂａｖｅ)を生成するガンマ補正部と、前記信号Γ(ｒａｖｅ)及び前記信号Γ(Ｌａｖｅ)の差分信号と、前記信号Γ(ｂａｖｅ)及び前記信号Γ(Ｌａｖｅ)の差分信号とに対してサブサンプリング処理を行うサブサンプリング部と、を備えることを特徴とする。
【００３４】
上記課題を解決するため、本発明に係る色信号復元装置は、輝度・色差信号を色信号へ変換する色信号復元装置であって、輝度・色差信号に対して線形変換を行い、色信号を生成する逆マトリクス演算部と、前記色信号に対して内挿処理を行い、色信号の低周波成分信号Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗを生成する内挿部と、前記信号Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗに対して線形変換を行い、輝度信号の低周波成分を生成するマトリクス演算部と、前記輝度信号の低周波成分に対する高周波成分の割合を示す係数Ｗを生成する係数生成部と、前記色信号の低周波成分Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗに係数Ｗを乗じた信号Ｒｌｏｗ・Ｗ，Ｇｌｏｗ・Ｗ，Ｂｌｏｗ・Ｗを生成する乗算部と、前記信号Ｒｌｏｗ・Ｗ，Ｇｌｏｗ・Ｗ，Ｂｌｏｗ・Ｗに対して所定のブロックごとに平均処理を行い、信号Ｒａｖｅ，Ｇａｖｅ，Ｂａｖｅを生成する平均化部と、前記信号Ｒｌｏｗに前記信号Ｒｌｏｗ・Ｗを加えて前記信号Ｒａｖｅを減じた信号Ｒ１、前記信号Ｇｌｏｗに前記信号Ｇｌｏｗ・Ｗを加えて前記信号Ｇａｖｅを減じた信号Ｇ１、及び前記信号Ｂｌｏｗに前記信号Ｂｌｏｗ・Ｗを加えて前記信号Ｂａｖｅを減じた信号Ｂ１を生成する手段と、前記信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１に対して逆ガンマ変換を行う逆ガンマ補正部と、を備えることを特徴とする。
【００３５】
また、本発明に係る色信号復元装置は、輝度・色差信号を色信号へ変換する色信号復元装置であって、輝度・色差信号に対して線形変換を行い、色信号を生成する逆マトリクス演算部と、輝度・色差信号に対して線形変換を行い、色信号を生成する逆マトリクス演算部と、前記輝度信号及び色信号に対して逆ガンマ変換を行う逆ガンマ補正部と、前記ガンマ変換した色信号に対して内挿処理を行い、色信号の低周波成分信号Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗを生成する内挿部と、前記信号Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗに対して線形変換を行い、前記ガンマ変換した輝度信号の低周波成分を生成するマトリクス演算部と、前記ガンマ変換した輝度信号の低周波成分に対する高周波成分の割合を示す係数Ｗを生成する係数生成部と、前記色信号の低周波成分Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗに係数Ｗを乗じた信号Ｒｌｏｗ・Ｗ，Ｇｌｏｗ・Ｗ，Ｂｌｏｗ・Ｗを生成する乗算部と、前記信号Ｒｌｏｗ・Ｗ，Ｇｌｏｗ・Ｗ，Ｂｌｏｗ・Ｗに対して所定のブロックごとに平均処理を行い、信号Ｒａｖｅ，Ｇａｖｅ，Ｂａｖｅを生成する平均化部と、前記信号Ｒｌｏｗに前記信号Ｒｌｏｗ・Ｗを加えて前記信号Ｒａｖｅを減じた信号ｒ１、前記信号Ｇｌｏｗに前記信号Ｇｌｏｗ・Ｗを加えて前記信号Ｇａｖｅを減じた信号ｇ１、及び前記信号Ｂｌｏｗに前記信号Ｂｌｏｗ・Ｗを加えて前記信号Ｂａｖｅを減じた信号ｂ１を生成する手段と、を備えることを特徴とする。
【００３６】
さらに、本発明に係る色信号復元装置において、前記内挿部は、前記色信号に対して０次内挿を行い、前記信号Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗを生成することを特徴とする。
【００３７】
あるいは、本発明に係る色信号復元装置において、前記内挿部は、前記色信号に対して０次内挿を行い、信号Ｒｉｐ，Ｇｉｐ，Ｂｉｐを生成する０次内挿部と、前記信号Ｒｉｐ，Ｇｉｐ，Ｂｉｐの低周波成分信号Ｒｌｐｆ，Ｇｌｐｆ，Ｂｌｐｆを抽出するＬＰＦ部と、前記信号Ｒｌｐｆ，Ｇｌｐｆ，Ｂｌｐｆに対して所定のブロックごとに平均処理を行い、信号（Ｒｌｐｆ）ａｖｅ，（Ｇｌｐｆ）ａｖｅ，（Ｂｌｐｆ）ａｖｅを生成する平均化部と、を備え、前記信号Ｒｉｐ，Ｇｉｐ，Ｂｉｐに前記信号Ｒｌｐｆ，Ｇｌｐｆ，Ｂｌｐｆを加えて前記信号（Ｒｌｐｆ）ａｖｅ，（Ｇｌｐｆ）ａｖｅ，（Ｂｌｐｆ）ａｖｅを減じ、前記信号Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗを生成することを特徴とする。
【００３８】
また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記色信号変換装置として機能させることを特徴とする。
【００３９】
また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記色信号復元装置として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、色信号から輝度・色差信号への変換及び輝度・色差信号から色信号への変換で生じる信号のクリップや、変換の繰り返しによる信号の劣化を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る色信号変換装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る色信号変換装置における変換処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る色信号復元装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る色信号復元装置における復元処理部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る色信号復元装置における復元処理部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る色信号復元装置における内挿フィルタ部の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る色信号変換装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る色信号復元装置の構成を示すブロック図である。
【図９】従来の色信号変換装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の色信号復元装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る色信号変換装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、色信号変換装置１は、ガンマ補正部１０と、変換処理部１１とを備える。ガンマ補正部１０は、図９に示した従来の色信号変換装置６のガンマ補正部１０と同一であり、光の強度に比例した信号から映像信号に変換する処理を行う。変換処理部１１は、ＬＰＦを用いず、平均化処理を用いて色変換処理を行う。
【００４４】
図２は、色信号変換装置１における変換処理部１１の構成を示すブロック図である。変換処理部１１は、マトリクス演算部１２と、平均化部１３と、サブサンプリング部１４とを備える。
【００４５】
以降の説明のため、色信号変換装置１から出力される輝度信号Ｙの画素数をＩ×Ｊ、色信号変換装置１から出力される色差信号Ｃ１，Ｃ２の画素数をＩ１×Ｊ１とする。また、Ｉ，Ｉ１及びＪ，Ｊ１の比を（１３）式とする。
【００４６】
【数１２】
2014183366.tif 000014
【００４７】
マトリクス演算部１２は、図９に示した従来の色信号変換装置４のマトリクス演算部１２と同一であり、（１）式で表される３×３の線形変換を行って輝度・色差信号を生成し、平均化部１３に出力する。
【００４８】
平均化部１３は、入力信号をＰＨ×ＰＶ画素のブロックごとに平均処理を行い、サブサンプリング部１４に出力する。入力信号の画素数をＩ×Ｊとし、入力画像をＺ(ｉ，ｊ)（ここで、ｉ＝１〜Ｉ，ｊ＝１〜Ｊ）とし、平均処理を行う関数をＡｖｅ(Ｚ)と表記する。平均化部１３の出力信号の画素数もＩ×Ｊ画素となり、出力信号をＡｖｅ(Ｚ）(ｉ，ｊ)（ここで、ｉ＝１〜Ｉ，ｊ＝１〜Ｊ）と表記すると、Ａｖｅ(Ｚ)(ｉ，ｊ)は（１４）式で計算される。ここで、（１４）式におけるｉ，ｊは（１５）式で表される。（１５）式におけるｉＨ，ｊＶは（１６）式で表される。ｉｎｔ（  ）は切り捨てで実数を整数に変換する関数である。
【００４９】
【数１３】
2014183366.tif 000015
【００５０】
【数１４】
2014183366.tif 000016
【００５１】
また、平均をとるという性質から（１７）式が成り立つ。
【００５２】
【数１５】
2014183366.tif 000017
【００５３】
サブサンプリング部１４は、平均化部１３から入力される信号に対してサブサンプリング処理を行う。入力信号の画素数をＩ×Ｊとし、入力画像をＺ(ｉ，ｊ)（ここで、ｉ＝１〜Ｉ，ｊ＝１〜Ｊ）とし、サブサンプリング処理を行う関数をＳＳ(Ｚ)と表記する。サブサンプリング部１４の出力信号の画素数はＩ１×Ｊ１となり、出力信号をＵ(ｉ１，ｊ１)（ここで、ｉ１＝１〜Ｉ１，ｊ１＝１〜Ｊ１）と表記すると、Ｕ(ｉ１，ｊ１)は（１８）式で計算される。
【００５４】
【数１６】
2014183366.tif 000018
【００５５】
変換処理部１１の入力映像信号をＲ(ｉ，ｊ)，Ｇ(ｉ，ｊ)，Ｂ(ｉ，ｊ)とするとき、色信号変換装置１の出力信号Ｙ(ｉ，ｊ)，Ｃ１(ｉ１，ｊ１)，Ｃ２(ｉ１，ｊ１)は（１９）式で表される。
【００５６】
【数１７】
2014183366.tif 000019
【００５７】
この第２項、第３項にあるＡｖｅ(Ｙ(ｉ，ｊ))は第１項から得られる値なので、色信号変換装置１は等価的に（２０）式の値を伝送していることになる。
【００５８】
【数１８】
2014183366.tif 000020
【００５９】
さらに（２１）式より、色信号変換装置１は（２２）式の値を伝送していることと等価である。
【００６０】
【数１９】
2014183366.tif 000021
【００６１】
【数２０】
2014183366.tif 000022
【００６２】
次に、この色信号変換装置１から入力される輝度・色差信号から色信号を復元する色信号復元装置について説明する。
【００６３】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る色信号復元装置２の構成を示すブロック図である。図３に示すように、色信号復元装置２は、復元処理部２０と、逆ガンマ補正部４０とを備える。復元処理部２０は、色信号変換装置１から入力される輝度・色差信号から色信号を復元する。逆ガンマ補正部４０は、図１０に示した従来の色信号復元装置７の逆ガンマ補正部４０と同一であり、ガンマ補正部１０の逆変換を行う。
【００６４】
図４は、色信号復元装置２における復元処理部２０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、復元処理部２０は、係数生成部２１と、乗算部２７と、平均化部１３と、減算部２５と、加算部２８とを備える。
【００６５】
係数生成部２１は、輝度信号の低周波成分に対する高周波成分の割合を示す係数Ｗを生成する。具体的には、係数生成部２１は、平均化部１３と、サブサンプリング部１４と、逆マトリクス演算部２２と、内挿部２３と、マトリクス演算部２４と、減算部２５と、除算部２６とを備える。平均化部１３及びサブサンプリング部１４は、色信号変換装置１における平均化部１３及びサブサンプリング部１４と同一の処理を行う。
【００６６】
逆マトリクス演算部２２は、従来の色信号復元装置７の逆マトリクス演算部２２と同一の処理を行い、（３）式で表される３×３の線形変換により、入力信号であるＳＳ(Ａｖｅ(Ｙ(ｉ，ｊ)))、Ｃ１(ｉ１，ｊ１)、Ｃ２(ｉ１，ｊ１)から、ＳＳ(Ａｖｅ(Ｒ(ｉ，ｊ)))、ＳＳ(Ａｖｅ(Ｇ(ｉ，ｊ)))、ＳＳ(Ａｖｅ(Ｂ(ｉ，ｊ)))を生成し、内挿部２３に出力する。
【００６７】
内挿部２３は、逆マトリクス演算部２２からの入力信号に内挿処理を行い、色信号の低周波成分Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗを生成し、マトリクス演算部２４及び乗算部２７に出力する。入力信号の画素数をＩ１×Ｊ１とし、入力画像をＵ（ｉ１，ｊ１）（ここで、ｉ１＝１〜Ｉ１，ｊ１＝１〜Ｊ１）とし、内挿処理を行う関数をＩＰ（Ｕ）と表記する。内挿部２３の出力信号の画素数はＩ×Ｊとなり、出力信号をＺ(ｉ，ｊ)（ここで、ｉ＝１〜Ｉ，ｊ＝１〜Ｊ）と表記すると、Ｚ(ｉ，ｊ)は（２３）式で計算される。ここでは単純な０次内挿とする。ここで、（２２）式におけるｉＨ，ｊＶは（１６）式で示した通りである。
【００６８】
【数２１】
2014183366.tif 000023
【００６９】
内挿部２３の入力信号はＳＳ(Ａｖｅ(Ｒ(ｉ，ｊ)))、ＳＳ(Ａｖｅ(Ｇ(ｉ，ｊ)))、ＳＳ(Ａｖｅ(Ｂ(ｉ，ｊ)))であるため、内挿部２３の出力信号は、Ｒｌｏｗ＝ＩＰ(ＳＳ(Ａｖｅ(Ｒ(ｉ，ｊ))))、Ｇｌｏｗ＝ＩＰ(ＳＳ(Ａｖｅ(Ｇ(ｉ，ｊ))))、Ｂｌｏｗ＝ＩＰ(ＳＳ(Ａｖｅ(Ｂ(ｉ，ｊ))))と表される。
【００７０】
マトリクス演算部２４は、入力信号であるＲｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗに対して（２４）式で表される線形変換（マトリクス演算）を行い、ＩＰ(ＳＳ(Ａｖｅ(Ｙ(ｉ，ｊ))))を生成する。
【００７１】
【数２２】
2014183366.tif 000024
【００７２】
減算部２５、及び除算部２６により、係数生成部２１の出力信号である係数Ｗ(ｉ，ｊ)が（２５）式により求まる。なお、ＩＰ(ＳＳ(Ａｖｅ(Ｚ)))＝Ａｖｅ(Ｚ)であるため、（２５）式は（２６）式で表せる。
【００７３】
【数２３】
2014183366.tif 000025
【００７４】
【数２４】
2014183366.tif 000026
【００７５】
乗算部２７は、内挿部２３から入力される色信号の低周波成分Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗに係数Ｗを乗じた信号Ｒｌｏｗ・Ｗ，Ｇｌｏｗ・Ｗ，Ｂｌｏｗ・Ｗを生成し、平均化部１３に出力する。
【００７６】
平均化部１３は、入力される信号Ｒｌｏｗ・Ｗ，Ｇｌｏｗ・Ｗ，Ｂｌｏｗ・Ｗに対して所定のブロックごとに平均処理を行い、信号Ｒａｖｅ，Ｇａｖｅ，Ｂａｖｅを生成し、減算部２５に出力する。
【００７７】
減算部２５、及び加算部２８により、復元処理部２０は、（２７）式に示すように、信号Ｒｌｏｗに信号Ｒｌｏｗ・Ｗを加えて信号Ｒａｖｅを減じた信号Ｒ１、信号Ｇｌｏｗに信号Ｇｌｏｗ・Ｗを加えて信号Ｇａｖｅを減じた信号Ｇ１、及び信号Ｂｌｏｗに信号Ｂｌｏｗ・Ｗを加えて信号Ｂａｖｅを減じた信号Ｂ１を出力する。
【００７８】
【数２５】
2014183366.tif 000027
【００７９】
本発明による演算処理を行うことにより、従来の課題を解決できることを以下に示す。復元処理部２０による演算結果が負の値となる場合があるという第１の課題に対しては、入力が（１）式の値として１次元で説明する。Ｒ，Ｇ，ＢやＹの平均値は（２８）式となる。
【００８０】
【数２６】
2014183366.tif 000028
【００８１】
Ｙ(ｉ，ｊ)の平均は（２９）式となるので、（２７）式の係数Ｗは（３０）式となる。
【００８２】
【数２７】
2014183366.tif 000029
【００８３】
これらを（２７）式に適応すると（３１）式となり、少なくともこの例では負の信号は現れなくなり、信号の劣化が改善される。
【００８４】
【数２８】
2014183366.tif 000030
【００８５】
次に変換を繰り返し行うと信号が劣化するという第２の課題について説明する。第２の課題を解決するには、色復元された（２７）式から再度色変換を行うと、その値が（２１）式と等価になればよい。まず（２７）式から輝度Ｙ１を生成すると、（３２）式となる。
【００８６】
【数２９】
2014183366.tif 000031
【００８７】
ここで、（２６）式より（３３）式が成り立つ。
【００８８】
【数３０】
2014183366.tif 000032
【００８９】
このため、（３２）式は（３４）式となる。
【００９０】
【数３１】
2014183366.tif 000033
【００９１】
ここで、さらに平均、サブサンプル、内挿の定義よりすべての値に対して（３５）式が成り立つので、（３４）式の第２項目は０となる。従って、（３６）式が成立する。
【００９２】
【数３２】
2014183366.tif 000034
【００９３】
次に、（２７）式のＲ１，Ｇ１，Ｂ１について平均をとる。（１７）式と（３５）式より（３７）式が成立する。同様に、（３８）式及び（３９）式も成立する。
【００９４】
【数３３】
2014183366.tif 000035
【００９５】
このように本発明によれば、色信号復元装置２の出力信号を色信号変換装置１に入力して再度色変換を行うと、変換後の輝度信号Ｙ１は当初の輝度信号Ｙと同一の値となり、色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１は当初の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂと平均値が保存されるので、変換の繰り返しによる劣化を改善することができる。
【００９６】
（第２の実施形態）
次に、本発明による第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では内挿部２３において（２２）式のように０次内挿とした。この場合、絵柄によっては色のブロック構造が見える可能性がある。これを防ぐために、第２の実施形態の色信号復元装置では、ＬＰＦと平均を併用する。色信号変換装置については第１の実施形態と同一であるため、色信号復元装置３についてのみ説明する。また、第１の実施形態と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００９７】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る色信号復元装置３の構成を示すブロック図である。図５に示すように、復元処理部２０は、係数生成部２１’と、乗算部２７と、平均化部１３と、減算部２５と、加算部２８とを備える。第２の実施形態の色信号復元装置３は、第１の実施形態の色信号復元装置２と比較して、内挿部２３に替えて内挿フィルタ部２９を備える点のみ相違する。よって、以下、内挿フィルタ部２９について説明する。
【００９８】
図６は、内挿フィルタ部２９の構成を示すブロック図である。図６に示すように、内挿フィルタ部２９は、内挿部２３と、ＬＰＦ部２９１と、平均化部１３と、減算部２５と、加算部２８とを備える。平均化部１３及び内挿部２３は、第１の実施形態の平均化部１３及び内挿部２３と同一である。
【００９９】
ＬＰＦ部２９１は、内挿部２３から入力される信号Ｒｉｐ，Ｇｉｐ，Ｂｉｐに対して、（４０）式に示す演算を行い、信号Ｒｌｐｆ，Ｇｌｐｆ，Ｂｌｐｆを抽出する。
【０１００】
【数３４】
2014183366.tif 000036
【０１０１】
ここで、Ｐ(ｎ，ｍ)はＬＰＦの特性を決める定数列である。一例を（４１）式に示す。（４０）式のＮは定数であり、（４１）式の例ではＮ＝３である。
【０１０２】
【数３５】
2014183366.tif 000037
【０１０３】
このＬＰＦを内挿として使用すると平均値が保たれるとは限らないので課題は満足できない。そのため、平均値が保たれるようにするために、平均化部１３は、ＬＰＦ部２９１から入力される信号Ｒｌｐｆ，Ｇｌｐｆ，Ｂｌｐｆに対して所定のブロックごとに平均処理を行い、信号(Ｒｌｐｆ)ａｖｅ，(Ｇｌｐｆ)ａｖｅ，(Ｂｌｐｆ)ａｖｅを生成する。
【０１０４】
内挿フィルタ部２９は、減算部２５及び加算部２８により、信号Ｒｉｐ，Ｇｉｐ，Ｂｉｐに信号Ｒｌｐｆ，Ｇｌｐｆ，Ｂｌｐｆを加えて信号(Ｒｌｐｆ)ａｖｅ，(Ｇｌｐｆ)ａｖｅ，(Ｂｌｐｆ)ａｖｅを減じ、Ｒｉｐ，Ｇｉｐ，Ｂｉｐの低周波成分信号Ｒｌｏｗ＝ＪＰ(ＳＳ(Ａｖｅ(Ｒ(ｉ，ｊ))))、Ｇｌｏｗ＝ＪＰ(ＳＳ(Ａｖｅ(Ｇ(ｉ，ｊ))))、Ｂｌｏｗ＝ＪＰ(ＳＳ(Ａｖｅ(Ｂ(ｉ，ｊ))))を生成する。この処理を行う関数を、第１の実施形態の０次内挿の関数ＩＰ（  ）と区別するため、ＪＰ（  ）と表記する。内挿フィルタ部２９は、入力信号をＵ(ｉ１，ｊ１)としたとき、（４２）式に基づき、信号ＪＰ(Ｕ(ｉ１，ｊ１))(ｉ，ｊ)を生成する。
【０１０５】
【数３６】
2014183366.tif 000038
【０１０６】
係数生成部２１’は、（４３）式により係数Ｗ’を生成する。
【０１０７】
【数３７】
2014183366.tif 000039
【０１０８】
復元処理部２０は、（２７）式と同様に、（４４）式により色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を生成する。
【０１０９】
【数３８】
2014183366.tif 000040
【０１１０】
このように、第２の実施形態では、内挿フィルタ部２９にて０次内挿した後ＬＰＦ処理を行うことにより、さらに復元画像の画質を向上させることが可能となる。また、第１の実施形態と同様に、信号のクリップや変換の繰り返しによる劣化を改善することができる。
【０１１１】
（第３の実施形態）
次に、本発明による第３の実施形態について説明する。一般的に、映像システムで使用している輝度信号は色彩工学上では正確な輝度ではない。色彩工学の定義では、入力の光に比例した信号ｒ，ｇ，ｂから直接生成したものを輝度Ｌとする。本実施形態では、このような場合に各色成分の平均を伝送する場合について説明する。
【０１１２】
図７は、本発明の第３の実施形態に係る色信号変換装置の構成を示すブロック図である。図７に示すように、色信号変換装置４は、マトリクス演算部１２’と、平均化部１３と、ガンマ補正部１０と、減算部２５と、サブサンプリング部１４と、定数倍部３０とを備える。
【０１１３】
マトリクス演算部１２’は、入力信号ｒ，ｇ，ｂに対して（４５）式で表される線形変換を行い、輝度信号Ｌを生成する。
【０１１４】
【数３９】
2014183366.tif 000041
【０１１５】
平均化部１３は、輝度信号Ｌ、及び信号ｒ，ｂに対して平均処理を行い、信号Ｌａｖｅ＝Ａｖｅ(Ｌ(ｉ，ｊ）），ｒａｖｅ＝Ａｖｅ(ｒ(ｉ，ｊ）），ｂａｖｅ＝Ａｖｅ(ｂ(ｉ，ｊ））を生成し、ガンマ補正部１０に出力する。
【０１１６】
ガンマ補正部１０は、輝度信号Ｌ、及び平均化部１３から入力される信号Ｌａｖｅ，ｒａｖｅ，ｂａｖｅに対してガンマ変換を行い、信号Γ（Ｌ），Γ(Ｌａｖｅ），Γ(ｒａｖｅ），Γ(ｂａｖｅ)を生成する。ここで、Γ（  ）はガンマ変換を表す関数である。
【０１１７】
サブサンプリング部１４は、信号Γ(ｒａｖｅ)及び信号Γ(Ｌａｖｅ)の差分信号と、信号Γ(ｂａｖｅ)及び信号Γ(Ｌａｖｅ)の差分信号とに対してサブサンプリング処理を行う。
【０１１８】
最終的に、色信号変換装置４は、（４６）式に基づき輝度・色差信号Ｙ，Ｃ１，Ｃ２を生成する。定数倍部３０−１，３０−２は、（４６）式に示すように、それぞれ１／２（１−ＣＢ）倍、１／２（１−ＣＲ）倍の演算処理を行う。
【０１１９】
【数４０】
2014183366.tif 000042
【０１２０】
これは（１９）式から（２２）式への導出と同様に、等価的に（４７）式を伝送しているのと同じである。
【０１２１】
【数４１】
2014183366.tif 000043
【０１２２】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る色信号復元装置の構成を示すブロック図である。図８に示すように、色信号復元装置５は、係数生成部２１”と、乗算部２７と、平均化部１３と、減算部２５と、加算部２８とを備える。
【０１２３】
係数生成部２１”は、平均化部１３と、サブサンプリング部１４と、逆マトリクス演算部２２と、逆ガンマ補正部４０と、内挿部２３と、マトリクス演算部３１と、減算部２５と、除算部２６とを備える。平均化部１３及びサブサンプリング部１４は、色信号変換装置１における平均化部１３及びサブサンプリング部１４と同一の処理を行う。
【０１２４】
逆マトリクス演算部２２は、従来の色信号復元装置７の逆マトリクス演算部２２と同一の処理を行い、（３）式で表される３×３の線形変換により、入力信号であるＳＳ(Ａｖｅ(Ｙ(ｉ，ｊ)))、Ｃ１(ｉ１，ｊ１)、Ｃ２(ｉ１，ｊ１)から、ＳＳ(Ａｖｅ(Ｒ(ｉ，ｊ)))、ＳＳ(Ａｖｅ(Ｇ(ｉ，ｊ)))、ＳＳ(Ａｖｅ(Ｂ(ｉ，ｊ)))を生成し、逆ガンマ補正部４０に出力する。
【０１２５】
逆ガンマ補正部４０は、輝度信号Ｙ、及び逆マトリクス演算部２２から入力される色信号に対して逆ガンマ変換を行い、Ｌ(ｉ，ｊ）、Γ−１(ＤＲ(ｉ１，ｊ１)、Γ−１(ＤＧ(ｉ１，ｊ１)、Γ−１(ＤＢ(ｉ１，ｊ１)を生成する。ここで、Γ−１（  ）は逆ガンマ変換を表す関数である。
【０１２６】
内挿部２３は、逆マトリクス演算部２２からの入力信号に内挿処理を行い、色信号の低周波成分Ｒｌｏｗ＝ＩＰ(Γ−１(ＤＲ(ｉ１，ｊ１)))，Ｇｌｏｗ＝ＩＰ(Γ−１(ＤＧ(ｉ１，ｊ１)))，Ｂｌｏｗ＝ＩＰ(Γ−１(ＤＢ(ｉ１，ｊ１)))を生成し、マトリクス演算部３１及び乗算部２７に出力する。
【０１２７】
マトリクス演算部３１は、内挿部２３から入力される信号Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗに対して線形変換を行い、輝度信号Ｌの低周波成分を生成する。
【０１２８】
係数生成部２１”は、（４８）式で表される係数Ｗ”を生成する。
【０１２９】
【数４２】
2014183366.tif 000044
【０１３０】
乗算部２７は、内挿部２３から入力される色信号の低周波成分Ｒｌｏｗ，Ｇｌｏｗ，Ｂｌｏｗに係数Ｗを乗じた信号Ｒｌｏｗ・Ｗ，Ｇｌｏｗ・Ｗ，Ｂｌｏｗ・Ｗを生成し、平均化部１３に出力する。
【０１３１】
平均化部１３は、入力される信号Ｒｌｏｗ・Ｗ，Ｇｌｏｗ・Ｗ，Ｂｌｏｗ・Ｗに対して所定のブロックごとに平均処理を行い、信号Ｒａｖｅ，Ｇａｖｅ，Ｂａｖｅを生成し、減算部２５に出力する。
【０１３２】
減算部２５、及び加算部２８により、色信号復元装置５は、（４９）式に示すように、信号Ｒｌｏｗに信号Ｒｌｏｗ・Ｗを加えて信号Ｒａｖｅを減じた信号ｒ１、信号Ｇｌｏｗに信号Ｇｌｏｗ・Ｗを加えて信号Ｇａｖｅを減じた信号ｇ１、及び信号Ｂｌｏｗに信号Ｂｌｏｗ・Ｗを加えて信号Ｂａｖｅを減じた信号ｂ１を生成する。
【０１３３】
【数４３】
2014183366.tif 000045
【０１３４】
このように第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、信号のクリップや変換の繰り返しによる劣化を改善することができる。また、本実施形態では内挿部２３により内挿処理を行うが、第２の実施形態と同様に、内挿部２３に代えて内挿フィルタ部２９を備えてもよい。この場合、復元画像の画質を向上させることが可能となる。
【０１３５】
なお、上述した色信号変換装置１，４として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、色信号変換装置１，４の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部に格納しておき、当該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。
【０１３６】
また、上述した色信号復元装置２，３，５として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、色信号復元装置２，３，５の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部に格納しておき、当該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。
【０１３７】
上述の実施形態は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
このように、本発明は色信号を輝度・色差信号へ変換する用途や、輝度・色差信号を色信号に変換する用途に有用である。
【符号の説明】
【０１３９】
１，４      色信号変換装置
２，３，５  色信号復元装置
１０        ガンマ補正部
１１        変換処理部
１２，１２’  マトリクス演算部
１３        平均化部
１４        サブサンプリング部
２０        復元処理部
２１，２１’，２１”  係数生成部
２２        逆マトリクス演算部
２３        内挿部
２４，３１  マトリクス演算部
２５        減算部
２６        除算部
２７        乗算部
２８        加算部
２９        内挿フィルタ部
３０        定数倍部
４０        逆ガンマ補正部
２９１      ＬＰＦ部
【図１】
2014183366.tif 000046
【図２】
2014183366.tif 000047
【図３】
2014183366.tif 000048
【図４】
2014183366.tif 000049
【図５】
2014183366.tif 000050
【図６】
2014183366.tif 000051
【図７】
2014183366.tif 000052
【図８】
2014183366.tif 000053
【図９】
2014183366.tif 000054
【図１０】
2014183366.tif 000055