(57)【要約】      （修正有）【課題】知覚との対応がよい予測指標を用いて色相・彩度を予測する。【解決手段】色相予測指標として、ＸＹＺ表色系において、γ、ｐ２  〜ｐ６  が次の式（１）を満たし、2004310571.tif 000029かつ、ｐ１  ＝１と規格化した場合に、次の式（２）2004310571.tif 000030で定義された色相角ｈを用いて、色相を予測することを特徴とする色相予測方法を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
色相予測指標として、ＸＹＺ表色系において、γ、ｐ２  〜ｐ６  が次の式（１）を満たし、
【数１】
2004310571.tif 000021
かつ、ｐ１  ＝１と規格化した場合に、次の式（２）
【数２】
2004310571.tif 000022
で定義された色相角ｈを用いて、色相を予測することを特徴とする色相予測方法。
【請求項２】
彩度予測指標として、ＸＹＺ表色系において、γ、ｐ２  〜ｐ６  が次の式（３）を満たし、
【数３】
2004310571.tif 000023
かつ、ｐ１  ＝１と規格化した場合に、次の式（４）
【数４】
2004310571.tif 000024
で定義された彩度Ｃを用いて、彩度を予測することを特徴とする彩度予測方法。
【請求項３】
請求項１に記載の色相予測方法によって算出された色相角ｈと、請求項２に記載の彩度予測方法によって算出された彩度Ｃと、明度指数Ｌ＊  から構成される色空間において画像処理を行うことを特徴とする画像変換方法。
【請求項４】
入力された画像データをＸＹＺ表色系に変換する手段と、
γ、ｐ２  〜ｐ６  が次の式（１）を満たし、
【数５】
2004310571.tif 000025
ｐ１  ＝１と規格化した場合に、前記ＸＹＺ表色系に変換されたデータから、次の式（２）
【数６】
2004310571.tif 000026
を用いて、色相角を算出する手段と、
を備えたことを特徴とする色相予測装置。
【請求項５】
入力された画像データをＸＹＺ表色系に変換する手段と、
γ、ｐ２  〜ｐ６  が次の式（３）を満たし、
【数７】
2004310571.tif 000027
ｐ１  ＝１と規格化した場合に、前記ＸＹＺ表色系に変換されたデータから、次の式（４）
【数８】
2004310571.tif 000028
を用いて、彩度を算出する手段と、
を備えたことを特徴とする彩度予測装置。
【請求項６】
請求項４に記載の色相予測装置と、請求項５に記載の彩度予測装置と、明度指数算出装置と、前記色相予測装置によって算出された色相角ｈと前記彩度予測装置によって算出された彩度Ｃと、前記明度指数算出装置によって算出された明度指数Ｌ＊  から構成される色空間において画像処理を行う手段とを備えたことを特徴とする画像変換装置。
【請求項７】
請求項１に記載の色相予測方法を実行するプログラム。
【請求項８】
請求項２に記載の彩度予測方法を実行するプログラム。
【請求項９】
請求項３に記載の画像変換方法を実行するプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、色相／彩度予測方法及び装置に係り、特に、入力系カラー画像情報を出力系カラー画像情報に変換する画像処理技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮影されたフィルムをスキャナで読み込み、デジタル画像信号に変換して画像処理を行うシステムが広く利用されている。このようなシステムでは、画像データをデジタルデータとして処理するため、アナログの場合に比べて自由な画像処理を行うことができる。
例えば、撮影された画像データから、反射プリント等のハードコピーを作成する場合の色変換処理において、明度・彩度等のコントラストを強調することが必要とされている。
【０００３】
また、このようなコントラストを強調する色変換処理は、色相や彩度の変化を予測しながら行う必要がある。
そこで、従来は、色相を予測するための指標としては、次の式（５）
ｈａｂ  ＝  ｔａｎ  −１（ｂ＊  ／ａ＊  ）    ・・・（５）
で与えられるＣＩＥＬＡＢ色空間における色相角ｈａｂや、次の式（６）
ｈｕｖ  ＝  ｔａｎ  −１（ｖ＊  ／ｕ＊  ）    ・・・（６）
で与えられるＣＩＥＬＵＶ色空間における色相角ｈｕｖが用いられていた。
【０００４】
また、従来は、彩度を予測するための指標としては、次の式（７）
Ｃａｂ  ＝  （（ａ＊  ）２  ＋（ｂ＊  ）２  ）１／２    ・・・（７）
で与えられるＣＩＥＬＡＢ色空間におけるクロマＣａｂや、次の式（８）
Ｃｕｖ  ＝  （（ｕ＊  ）２  ＋（ｖ＊  ）２  ）１／２    ・・・（８）
で与えられるＣＩＥＬＵＶ色空間におけるクロマＣｕｖが用いられていた。
【０００５】
従来は、このような色相角やクロマを用いて色相や彩度の変化を予測して、カラー画像の色調整を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１９１４００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来用いられていた、色相の予測指標としての色相角ｈａｂ、ｈｕｖや、彩度の予測指標としてのクロマＣａｂ、Ｃｕｖでは、いずれも知覚との対応が充分ではなく、上記色変換処理において、コントラスト強調にともなう、意図しない色相シフトや行き過ぎた彩度強調が発生し、画質を損なう虞れがあるという問題があった。
【０００８】
従って、例えばコントラストを強調する色変換処理においては、知覚によく対応することが補償されている色相および彩度の予測指標を用いて、画像処理にともなう色相・彩度の変化を監視・管理する必要がある。そのため、知覚とよく対応する色相・彩度の予測指標が求められていた。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、知覚との対応がよい予測指標を用いて色相・彩度を予測する色相／彩度予測方法及び装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、色相予測指標として、ＸＹＺ表色系において、γ、ｐ２  〜ｐ６  が次の式（１）を満たし、
【数９】
2004310571.tif 000002
かつ、ｐ１  ＝１と規格化した場合に、次の式（２）
【数１０】
2004310571.tif 000003
で定義された色相角ｈを用いて、色相を予測することを特徴とする色相予測方法を提供する。
【００１１】
また、同様に前記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、彩度予測指標として、ＸＹＺ表色系において、γ、ｐ２  〜ｐ６  が次の式（３）を満たし、
【数１１】
2004310571.tif 000004
かつ、ｐ１  ＝１と規格化した場合に、次の式（４）
【数１２】
2004310571.tif 000005
で定義された彩度Ｃを用いて、彩度を予測することを特徴とする彩度予測方法を提供する。
【００１２】
また同様に前記課題を解決するために、本発明の第３の態様は、請求項１に記載の色相予測方法によって算出された色相角ｈと、請求項２に記載の彩度予測方法によって算出された彩度Ｃと、明度指数Ｌ＊  から構成される色空間において画像処理を行うことを特徴とする画像変換方法を提供する。
【００１３】
また同様に前記課題を解決するために、本発明の第４の態様は、入力された画像データをＸＹＺ表色系に変換する手段と、
γ、ｐ２  〜ｐ６  が次の式（１）を満たし、
【数１３】
2004310571.tif 000006
ｐ１  ＝１と規格化した場合に、前記ＸＹＺ表色系に変換されたデータから、次の式（２）
【数１４】
2004310571.tif 000007
を用いて、色相角を算出する手段と、
を備えたことを特徴とする色相予測装置を提供する。
【００１４】
また同様に前記課題を解決するために、本発明の第５の態様は、入力された画像データをＸＹＺ表色系に変換する手段と、
γ、ｐ２  〜ｐ６  が次の式（３）を満たし、
【数１５】
2004310571.tif 000008
ｐ１  ＝１と規格化した場合に、前記ＸＹＺ表色系に変換されたデータから、次の式（４）
【数１６】
2004310571.tif 000009
を用いて、彩度を算出する手段と、
を備えたことを特徴とする彩度予測装置を提供する。
【００１５】
また同様に前記課題を解決するために、本発明の第６の態様は、請求項４に記載の色相予測装置と、請求項５に記載の彩度予測装置と、明度指数算出装置と、前記色相予測装置によって算出された色相角ｈと前記彩度予測装置によって算出された彩度Ｃと、前記明度指数算出装置によって算出された明度指数Ｌ＊  から構成される色空間において画像処理を行う手段とを備えたことを特徴とする画像変換装置を提供する。
【００１６】
また同様に前記課題を解決するために、本発明の第７、第８及び第９の態様は、それぞれ、請求項１に記載の色相予測方法を実行するプログラム、請求項２に記載の彩度予測方法を実行するプログラム及び請求項３に記載の画像変換方法を実行するプログラムを提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の色相／彩度予測方法及び装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。
【００１８】
本実施形態は、コントラスト強調等を行う色変換処理において、色相や彩度の変化を、知覚との対応が良くとれた形で予測できるように、従来それぞれ色相及び彩度の予測指標として用いられていた色相角ｈａｂ及び彩度Ｃａｂを改良するものである。
【００１９】
上述したように、現在色相及び彩度の予測指標として用いられている色相角ｈａｂ及び彩度Ｃａｂは、それぞれ、上記式（５）及び式（７）によって定義されてお、この定義式（５）、（７）におけるａ＊  、ｂ＊  は次の式（９）で定義されている。
【数１７】
2004310571.tif 000010
【００２０】
この式（９）を用いて上記式（５）を計算すると、次の式（１０）のようになる。
【数１８】
2004310571.tif 000011
また、式（９）を用いて上記式（７）を計算すると、次の式（１１）のようになる。
【数１９】
2004310571.tif 000012
これらの色相角ｈａｂ及び彩度Ｃａｂはそれぞれ優れた指標ではあるが、前述したように、知覚される色相あるいは彩度との対応が十分でなかった。
【００２１】
そこで、本発明者は、従来の色相角ｈａｂを次の式（１２）のように一般化して、知覚される色相との対応改善を検討した。
【数２０】
2004310571.tif 000013
【００２２】
マンセル色票に対して、式（１２）における係数ｋ及びγを変化させて、知覚される色相（マンセル色相）と分光反射率から計算される色相角ｈの対応を調べた。その結果を、図１に、マンセル色相からの乖離を標準偏差で表す。図１（ａ）は、γの変化にともなう知覚との対応変化を表したものである。図１（ａ）において、ａのグラフは、ｋ＝０．４０の下でγを変化させたもので、ｂのグラフは、ｋ＝０．４３の下でγを変化させたものである。また、図１（ｂ）は、ｋの変化にともなう知覚との対応変化を表したものである。図１（ｂ）において、ｃのグラフは、γ＝１／３の下でｋを変化させたもので、ｄのグラフは、γ＝１．１１の下でｋを変化させたものである。
【００２３】
図１（ａ）、（ｂ）からわかるように、ｋとγとの組み合わせに多少依存するものの、最適なγは１．０〜１．２であり、最適なｋは０．４〜０．４５である。そこで、発明者は、さらに、ｈを次の式（２）のように一般化して、知覚との対応改善を検討した。
【数２１】
2004310571.tif 000014
【００２４】
検討の結果、式（２）におけるγ、及びｐ２  〜ｐ６  が次の式（１）の範囲を満たす場合に、知覚との対応が改善されることが判った。
【数２２】
2004310571.tif 000015
なお、ここで、ｐ１  ＝１と規格化している。
【００２５】
また、上記色相角ｈの場合と同様に、従来の彩度Ｃａｂを次の式（１３）のように一般化して、知覚される彩度との対応改善を検討した。
【数２３】
2004310571.tif 000016
【００２６】
マンセル色票に対して、式（１３）における係数ｋ及びγを変化させて、知覚される彩度（マンセル彩度）と分光反射率から計算される彩度Ｃの対応を調べた。その結果を、図２に、マンセル彩度からの乖離を標準偏差で表す。図２（ａ）は、γの変化にともなう知覚との対応変化を表したものである。図２（ａ）において、ｅのグラフは、ｋ＝０．２９の下でγを変化させたものであり、ｆのグラフは、ｋ＝０．４０の下でγを変化させたものである。また、図２（ｂ）は、ｋの変化にともなう知覚との対応変化を表したものである。図２（ａ）において、ｇのグラフは、γ＝１／３の下でｋを変化させたものであり、ｈのグラフは、γ＝０．３５の下でｋを変化させたものである。
【００２７】
図２（ａ）、（ｂ）からわかるように、ｋとγとの組み合わせに多少依存するものの、最適なγは０．３〜０．４であり、最適なｋは０．２５〜０．３５である。そこで、発明者は、さらに、Ｃを次の式（４）のように一般化して、知覚との対応改善を検討した。
【数２４】
2004310571.tif 000017
【００２８】
検討の結果、式（４）におけるγ、及びｐ２  〜ｐ６  が次の式（３）の範囲を満たす場合に、知覚との対応が改善されることが判った。
【数２５】
2004310571.tif 000018
なお、ここで、ｐ１  ＝１と規格化している。
【００２９】
従って、以上の結果から、ＸＹＺ表色系において、γ、ｐ２  〜ｐ６  が上記式（１）を満たし、かつ、ｐ１  ＝１と規格化した場合に、上記式（２）で定義された色相角ｈを色相予測指標として用いることにより、色相を予測することで、知覚との対応改善を図ることができた。
また同様に、ＸＹＺ表色系において、γ、ｐ２  〜ｐ６  が上記式（３）を満たし、かつ、ｐ１  ＝１と規格化した場合に、上記式（４）で定義された彩度Ｃを彩度予測指標として用いることにより、彩度を予測することで、知覚との対応改善を図ることができた。
【００３０】
そこで、このように予測された色相ｈ、彩度Ｃを用いて、色空間ＬｈＣを考え、この中で画像処理を行うことにより、画像処理にともなう色相・彩度の変化を知覚とよく対応をとりながら監視・管理し、画像変換を行うことができる。
【００３１】
また、特別の場合として、次の式（１４）
【数２６】
2004310571.tif 000019
によって定義されるａ＋  、ｂ＋  を用いて色相角ｈを定義した場合を考える。この係数は、上記式（１）の範囲を満たしている。
【００３２】
この式（１４）による色相角を用いた本実施形態の場合と、従来の色相角を用いた場合を、マンセル色相との対応で比較して図３に示す。図３（ａ）、（ｂ）は従来法であり、図３（ｃ）、（ｄ）は上記式（１４）によるものである。
図３（ａ）に示したように、従来法の場合、標準偏差（ＲＭＳ）  の値は、７．７７である。これに対し、図３（ｃ）に示すように、式（１４）による本実施形態の場合は、ＲＭＳの値は、４．５９である。また、図３（ｂ）、（ｄ）に示すように、マンセル色相に対する相関（共分散）の値も、ｈａｂの９９．４８％に対して、ｈでは９９．８４％と向上しており、ＲＭＳ値、共分散の値共に、ｈａｂに対するｈの優位性が看取される。
【００３３】
また、図４に、さらに比較のため、色相角ｈｕｖとマンセル色相との対応を示す。ＲＭＳ値、共分散の値共に、ｈｕｖに対するｈの優位性が看取される。
【００３４】
次に、彩度の予測についても、本実施形態の特別の場合として、次の式（１５）によって与えられるａ＋＋、ｂ＋＋を用い、次の式（１５）によって定義されるクロマＣを用いる場合を考える。この係数は、上記式（３）の範囲を満たしている。
【数２７】
2004310571.tif 000020
【００３５】
図５に、式（９）で与えられるａ＊  、ｂ＊  を用いて式（７）によって定義される従来のクロマＣａｂを用いた場合と、上記式（１５）で定義される本実施形態のクロマＣを比較して、マンセル彩度との対応を示す。
図５（ａ）、（ｂ）は、従来法であり、図５（ｃ）、（ｄ）は本実施形態による最適化の結果を用いたものである。
【００３６】
図５（ａ）、（ｃ）に示すように、マンセル彩度に対する予測誤差が、ＲＭＳ値で５．７５から２．５８に改善されており、また、図５（ｂ）、（ｄ）に示すように、マンセル彩度との相関も、共分散値で８８．８７％から９７．２０％に改善されていることが看取される。
【００３７】
また、マンセル色相及びマンセル彩度との対応も、それぞれ図３（ｂ）と（ｄ）を比較して、また、図５（ｂ）と（ｄ）を比較することにより、本実施形態は、従来より知覚との対応が良くなっていることがわかる。このように、本実施形態によれば、知覚との対応が改善されている。
【００３８】
また、図６に、本発明に係る、色相予測装置及び彩度予測装置を含む画像変換装置の概略構成を示す。
図６に示すように、本実施形態に係る画像変換装置は、入力画像データをＸＹＺ表色系のデータに変換するＸＹＺデータ変換部１０、色相予測指標としての色相角ｈを算出する色相角算出部１２、明度指数Ｌ＊  を算出する明度指数算出部１３、彩度予測指標としての彩度Ｃを算出する彩度算出部１４及び、これら算出されたｈ、Ｃ及びＬ＊  を用いたＬ＊  ｈＣ色空間において画像処理を実行し、画像データを出力する画像処理部１６とを含んで構成される。
【００３９】
入力画像データは、ＸＹＺデータ変換部１０において、ＸＹＺ表色系のデータに変換され、それぞれ色相角算出部１２、明度指数算出部１３及び彩度算出部１４に入力される。
色相角算出部１２では、上記式（１）の範囲の下で、ｐ１  ＝１という規格化の下において、ＸＹＺ表色系データに変換された入力画像データから、上記式（２）により、色相角ｈが算出される。明度指数算出部１３では、明度指数Ｌ＊  が算出される。
また、彩度算出部１４では、上記式（３）の範囲の下で、ｐ１  ＝１という規格化の下において、ＸＹＺ表色系データに変換された入力画像データから彩度Ｃが算出される。
【００４０】
色相角ｈ、彩度Ｃ及び明度指数Ｌ＊  は画像処理部１６に入力され、画像処理部１６において、これらから構成される色空間Ｌ＊  ｃｈのデータとして、この色空間の中で画像処理が行われる。
このように色相角ｈ及び彩度Ｃを用いて画像処理を行うことにより、知覚とよく対応のとれた画像変換が可能となる。
【００４１】
また、以上説明したような、色相角予測方法、彩度予測方法及び画像変換方法を実行するプログラムを組み、これを所定の記録媒体に記録しておき、プログラム実行時にこれからダウンロードして使用するようにすれば、いつでも簡単に知覚とよく対応のとれた画像変換を行うことが可能となる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によれば、人間の知覚に良く対応させて色相角および彩度を予測することが可能となり、この色相および彩度の予測指標を含む色属性空間において画像処理を行うことにより、色相および彩度の変化を適正に監視しながら、画像変換を行うことが可能となる。
【００４３】
以上、本発明の色相／彩度予測方法及び装置について、詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００４４】
【発明の効果】
以上、説明した通り、本発明によれば、知覚との対応がよい予測指標を用いて色相・彩度を予測することにより、画像変換において知覚との対応を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マンセル色相からの標準偏差を示す線図であり、（ａ）はγを変化させたもの、（ｂ）はｋを変化させたものである。
【図２】マンセル彩度からの標準偏差を示す線図であり、（ａ）はγを変化させたもの、（ｂ）はｋを変化させたものである。
【図３】従来法と本実施形態に係る方法とを比較して、マンセル色相との対応を示す説明図であり、（ａ）、（ｂ）は従来法、（ｃ）、（ｄ）は本実施形態を示す。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本実施形態との比較のため、色相角ｈｕｖとマンセル色相との対応を示す説明図である。
【図５】従来法と本実施形態に係る方法とを比較して、マンセル彩度との対応を示す説明図であり、（ａ）、（ｂ）は従来法、（ｃ）、（ｄ）は本実施形態を示す。
【図６】本実施形態に係る画像変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  ＸＹＺデータ変換部
１２  色相角算出部
１３  明度指数算出部
１４  彩度算出部
１６  画像処理部
【図１】
2004310571.tif 000031
【図２】
2004310571.tif 000032
【図３】
2004310571.tif 000033
【図４】
2004310571.tif 000034
【図５】
2004310571.tif 000035
【図６】
2004310571.tif 000036