(57)【要約】【課題】被写体の差や光源色温度の違い等があっても、１種類のルックアップテーブルで精度良く特定色（肌色）の検出ができ、良好な輪郭補正回路を提供することにある。【解決手段】平面座標上で夫々水平軸と垂直軸の成分を有する２つの色差信号を、特定色の色相に相当する角度を新たな水平軸とする座標上の位置に変換すると共に、新たな水平軸と垂直軸の成分を有する２つの色差信号として生成する。このうち水平軸成分を有する色差信号は、色飽和度に相当する振幅値を減算し、更にこの２つの色差信号の利得を調整した後に、ルックアップテーブルを参照して制御値を得て、この制御値で輪郭補正の強度を制御する。色相に相当する角度や色飽和度に相当する振幅値および新たな２つの色差信号の利得等を可変することで、１つのルックアップテーブルで精度の良い特定色の検出が可能となる。【選択図】      図２
2004320675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度信号と、平面座標上で水平軸成分および垂直軸成分の２つの色差信号とで構成される映像信号の特定色における輪郭補正制御を行う映像信号処理装置において、
前記２つの色差信号を、前記特定色の色相に相当する所定角度の軸を新たな水平軸とする平面座標上の値に変換するに際し、前記新たな水平軸の成分とそれと直交する新たな垂直軸の成分とに分けて夫々変換すると共に、夫々の水平軸成分同士と垂直軸成分同士を合成し、前記新たな水平軸成分と新たな垂直軸成分との２つの色差信号を得る第１の演算手段と、
前記第１の手段で得た水平軸成分の色差信号から、前記特定色の色飽和度に相当する所定の振幅値を減算する第２の演算手段と、
前記第１の手段で得られた垂直軸成分の色差信号の値と前記第２の手段で得られた水平軸成分の色差信号の値とに対応する制御用数値をルックアップテーブルより得る第３の参照手段と、
この第３の手段で得た制御用数値により、前記映像信号の輪郭補正量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項２】
前記平面座標上で水平軸成分の色差信号はＢ−Ｙ色差信号であり、垂直軸成分の色差信号はＲ−Ｙ色差信号であると共に、前記特定色は肌色であることを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
前記特定色の色相に相当する所定角度と、前記特定色の色飽和度に相当する所定の振幅値とを夫々可変するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項４】
前記第１の手段で得られた垂直軸成分の色差信号と前記第２の手段で得られた水平軸成分の色差信号は、夫々の利得を変化させた後に、前記第３の手段に用いることを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は映像信号の輪郭補正回路を有した映像信号処理装置に係り、特に肌色部分を検出し輪郭補正量を制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラ装置には、撮影して得た画像をくっきりさせるために、映像信号に輪郭補正を加えることが行われている。この輪郭補正は、明るさや色相が変化した部分が明確になるように、高域成分もしくは特定の周波数成分を強調するなどの信号加工を行うものであるが、最近では、人間の顔や肌の部分だけこの補正を弱くし、滑らかで素直な感じに見せる工夫が施されている。これを行うには映像信号から顔や肌の部分を検出する肌色検出回路が必須となる。以下、図５〜図８を用いて肌色検出回路と輪郭補正の従来例について説明する。
【０００３】
図５は、従来の輪郭補正回路を有しているビデオカメラ装置のブロック図である。この図において、被写体像（図示せず）は撮像素子ＣＣＤ１で電気信号として取り出され、次のＡ／Ｄ回路２でディジタル信号に変換される。次いで、この信号は信号処理回路３に供給され、輝度信号ＹとＢ−Ｙ色差信号およびＲ−Ｙ色差信号として生成される。次にこれらの信号は輪郭補正回路４に供給されると共に、Ｂ−Ｙ色差信号とＲ−Ｙ色差信号は肌色検出回路１８にも供給される。
輪郭補正回路４に供給された輝度信号ＹとＢ−Ｙ色差信号およびＲ−Ｙ色差信号は、ここで明るさや色相が変化した部分を強調する輪郭補正処理が行われるが、後述の肌色検出回路１８からの制御信号に応じて、肌色部分の輪郭補正量を他より弱めるような可変の輪郭補正処理が施される。
こうして輪郭補正された輝度信号ＹとＢ−Ｙ色差信号およびＲ−Ｙ色差信号は次に信号処理回路５に供給され、ここで輝度信号Ｙと変調色信号Ｃに変換される。この信号は次のＤ／Ａ回路６でアナログの映像信号となり、モニタ７に供給され画像として表示される。
【０００４】
次に、肌色について図６で説明する。肌色は平面座標上で表すと、Ｂ−Ｙ色差信号とＲ−Ｙ色差信号のベクトル合成値が同図のａで示した斜線の範囲に存在する場合をいう。通常この位置は角度θが１１５度付近の軸上にあるが、色相の違いは角度θに、色の濃さの違いはθの軸上の場所に夫々表れ、被写体の違いや光源の色温度の違い等で肌色の位置は大きく変化することになる。
次に、前記肌色検出回路１８について説明する。肌色検出回路１８は、図７に示すように内部にルックアップテーブル１８１を有しており、入力のＢ−Ｙ色差信号とＲ−Ｙ色差信号とのベクトル合成値に対応したルックアップテーブル上の制御値を得るものである。図８にルックアップテーブル１８１の一例を示す。この図では０〜９が前記の制御値であり、数値が大きいほど肌色らしさが強いことを示している。このようにして得られた制御値は図５の輪郭補正回路４に供給され、数値が大きいほど輪郭補正の強度を弱める制御に使われる。このようにして肌色検出を行い、輪郭補正量を適宜制御することで、肌色のきれいな画像を得ることができる構成となっているものである。
【０００５】
なお、肌色検出手段およびその検出信号を用いた輪郭補正の公知例として特許文献１がある。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３３６６３５７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の肌色検出回路は以上のように構成されているので、次のような問題点があった。すなわち、肌色は被写体の状況や光源の色温度など種々の条件で色の出方が変わるので、確実に肌色を検出するためには種々の条件に合せて、前記図６に示す角度θや、その軸上の位置を変えたルックアップテーブルを多数用意し、状況に合わせて切替えなくてはならないことである。しかし、この方法はルックアップテーブル用のメモリを多く必要とする欠点がある。また、ルックアップテーブルの範囲を広げておくことで肌色の範囲を拡大する方法もあるが、この方法は検出の精度が悪くなり、肌色近傍の色の輪郭補正が影響を受けてしまう問題が生ずる。
そこで本願発明の目的は、このような従来例の問題の実情からみて、１つのルックアップテーブルで種々の条件の変化に対応できる、精度の良い肌色検出回路を実現し、それを用いた良好な輪郭補正手段の映像信号処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決する手段として以下の（１）〜（４）に記載の構成からなる。すなわち、
（１）輝度信号と、平面座標上で水平軸成分および垂直軸成分の２つの色差信号とで構成される映像信号の特定色における輪郭補正制御を行う映像信号処理装置において、
前記２つの色差信号を、前記特定色の色相に相当する所定角度の軸を新たな水平軸とする平面座標上の値に変換するに際し、前記新たな水平軸の成分とそれと直交する新たな垂直軸の成分とに分けて夫々変換すると共に、夫々の水平軸成分同士と垂直軸成分同士を合成し、前記新たな水平軸成分と新たな垂直軸成分との２つの色差信号を得る第１の演算手段と、
前記第１の手段で得た水平軸成分の色差信号から、前記特定色の色飽和度に相当する所定の振幅値を減算する第２の演算手段と、
前記第１の手段で得られた垂直軸成分の色差信号の値と前記第２の手段で得られた水平軸成分の色差信号の値とに対応する制御用数値をルックアップテーブルより得る第３の参照手段と、
この第３の手段で得た制御用数値により、前記映像信号の輪郭補正量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする映像信号処理装置。
（２）前記平面座標上で水平軸成分の色差信号はＢ−Ｙ色差信号であり、垂直軸成分の色差信号はＲ−Ｙ色差信号であると共に、前記特定色は肌色であることを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
（３）前記特定色の色相に相当する所定角度と、前記特定色の色飽和度に相当する所定の振幅値とを夫々可変するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
（４）前記第１の手段で得られた垂直軸成分の色差信号と前記第２の手段で得られた水平軸成分の色差信号は、夫々の利得を変化させた後に、前記第３の手段に用いることを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の映像信号処理装置の実施形態につき、好ましい実施例により図面を参照して説明する。なお、従来例の回路と同一の構成要素については同一の参照符号を付してある。
図１は本発明による肌色検出回路を有するビデオカメラ装置の一実施例を示すブロック図、図２は図１中の肌色検出回路８の詳細説明図、図３は図２中のルックアップテーブル８９の一例を示す図、図４は平面座標上で肌色の位置を座標原点に移動する仕組みを説明する図である。
【００１０】
図１において、ＣＣＤ１からモニタ７までの各ブロックは、従来例の図５の説明で述べた動作と同一であるので、簡略化のためここでの説明を省略する。本実施例において従来例と大きく異なるのは、肌色検出回路８の内部回路と、ここに各種の係数と定数データを供給するマイコン９である。
図１の信号処理回路３からＢ−Ｙ色差信号とＲ−Ｙ色差信号とが肌色検出回路８に供給されるが、肌色検出回路８の内部は図２で示す回路から構成されていて、供給された２つの色差信号は夫々図に示すように接続される。
まず、Ｂ−Ｙ色差信号は乗算回路８０および同８１に入力され、ここで夫々図１のマイコン９から供給された係数Ｋ１１と同Ｋ２１を用いて乗算を行う。同様にＲ−Ｙ色差信号も乗算回路８２と同８３でマイコン９からの係数Ｋ１２と同Ｋ２２を用いて夫々乗算を行う。
次いで、乗算回路８０と同８２の出力信号は加算回路８４に供給され、ここで両信号が加算される（この信号をＸ信号という）。同じく乗算回路８１と同８３の出力信号は加算回路８５に供給され、ここで加算される（この信号をＹ信号という）。
【００１１】
前記Ｘ信号は、次に加算回路８６に供給され、ここでマイコン９から供給された定数データＸ０の値が減算される。減算後のＸ信号は乗算回路８７に入力され、ここでマイコン９からの係数ＡｍｐＰの値が乗算される（この信号をＰ信号という）。一方、前記Ｙ信号は、乗算回路８８に入力され、ここでマイコン９からの係数ＡｍｐＱの値が乗算される（この信号をＱ信号という）。
次いで、Ｐ信号とＱ信号は夫々ルックアップテーブル８９に供給される。ルックアップテーブル８９は、図３に示すように、Ｐ軸とＱ軸の原点を中心に制御値が配置されたマトリクス状のテーブルで、入力されたＰ信号とＱ信号の値に対応した場所の制御値が選択される。こうして得た制御値は、肌色検出回路８の出力として輪郭補正回路４に供給される。
【００１２】
次に、上記説明で使われているマイコン９から肌色検出回路８に供給される各種係数と定数データについて説明する。
係数Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ２１、Ｋ２２は、夫々図２の式１に示す行列式から求める。この式１は、入力のＢ−Ｙ色差信号とＲ−Ｙ色差信号に角度θの回転を与え、上記Ｘ信号とＹ信号を得る式で、このときθは、Ｂ−Ｙ軸を基準としたときの肌色の色相を指定する角度である。一例としてθを１１５度とするとＫ１１、Ｋ１２、Ｋ２１、Ｋ２２は、夫々約−０．４２、０．９１、−０．９１、−０．４２となる。
また、定数データＸ０は肌色の色飽和値で、肌色のＢ−Ｙ色差信号とＲ−Ｙ色差信号の夫々の値の２乗和に基づいて得られるものである。
ＡｍｐＰおよびＡｍｐＱは、検出する肌色の範囲を決めるもので、同一のルックアップテーブルを用いても係数が大きい場合は範囲が狭くなり、小さい場合は範囲が広くなるようにできる。
このθとＸ０およびＡｍｐＰ、ＡｍｐＱは、被写体の差や光源色温度の違い等に応じて、夫々手動あるいは自動的に可変することで確実に肌色を検出できるようになる。自動で可変する場合は、ホワイトバランスや輝度のデータ、肌色付近の色の分布データなどを使って設定値を求めることができる。
【００１３】
更に、図４を用いて上記の説明を補完する。同図は、平面座標上で肌色の領域（斜線部分）が、新しい座標の原点（零点）に移動する様子を示している。
まず、同図（Ａ）は、Ｂ−Ｙ軸を水平軸とする座標上に肌色の領域を示したものである。この肌色領域はＢ−Ｙ色差信号とＲ−Ｙ色差信号のベクトル合成によって決まる位置である。そのＢ−Ｙ色差信号とＲ−Ｙ色差信号に図２の式１で示した回転行列を与えることによって、肌色領域は図４の（Ｂ）で示す位置に移動する。これにより、（Ａ）の肌色領域の中心の色相を示す角度θの軸が、新しい水平軸（Ｘ軸）となる。次いで（Ｂ）で示すように、新しい肌色領域からＸ０を減算すると（Ｃ）のように、肌色領域は座標の原点に移動する。Ｘ０は前述したように肌色の色飽和値である。
【００１４】
このように、本実施例による肌色検出は、常に肌色領域の中心を、座標の原点に移動してからルックアップテーブルを参照するようになるので、ルックアップテーブルは原点を中心として制御数値を配置したものが１種類あれば良いことになる。仮に、種々の条件で肌色の領域が動いた場合は、前記θやＸ０を変えることで、肌色の中心を原点に持ってくることができる。
また、肌色領域を原点に移動して検出する他の利点として、肌色領域を任意に広めたり狭めたりできることがある。これは、図４の（Ｃ）でＰ軸とＱ軸の利得を変えると肌色領域の面積が変わり、ルックアップテーブルとの相対的な大きさが変化するので、肌色検出の精度を変えられることになる。
【００１５】
以上詳述したように、本発明の実施例に係る映像信号処理装置は、種々の条件での肌色を精度良く検出でき、良好な輪郭補正が行える。全く同様にして、本発明は肌色以外の色についても行える。例えば、特定の色を持った花の輪郭補正を弱めてそこだけソフトな感じの画質を得ることも可能である。この場合は、前述の角度θと色飽和度Ｘ０をその特定色の値に設定すれば良いことになる。
なお、上述の説明では、平面座標上で水平、垂直の単語が多く使われているが、この水平と垂直の表現は便宜上のものであり、この両者を入れ替えても同じであることは明白である。
【００１６】
【発明の効果】
特定色（肌色）の条件を係数や定数データとしてマイコンから供給し、入力された２つの色差信号を座標変換により原点付近に移動することで、単一のルックアップテーブルに対応させることができ、メモリを多く使用せずに、被写体の状況や光源の色温度の違いなど、種々の条件下でも精度の良い特定色の検出が可能となる。この検出結果を利用して、良好な輪郭補正回路の映像信号処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による肌色検出回路を有するビデオカメラ装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１中の肌色検出回路８の詳細説明図である。
【図３】図２中のルックアップテーブル８９の一例を示す図である。
【図４】肌色の位置を座標原点に移動する仕組みを説明する図である。
【図５】従来の肌色検出回路を有するビデオカメラ装置のブロック図である。
【図６】肌色について、平面座標で説明する図である。
【図７】図５中の肌色検出回路１８の内部回路を示すブロック図である。
【図８】図７中のルックアップテーブル１８１の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…ＣＣＤ撮像素子
２…Ａ／Ｄ回路
３…信号処理回路
４…輪郭補正回路
５…信号処理回路
６…Ｄ／Ａ回路
７…モニタ
８、１８…肌色検出回路
９…マイコン
８０、８１、８２、８３、８７、８８…乗算回路
８４、８５、８６…加算回路
８９、１８１…ルックアップテーブル
【図１】
2004320675.tif 000003
【図２】
2004320675.tif 000004
【図３】
2004320675.tif 000005
【図４】
2004320675.tif 000006
【図５】
2004320675.tif 000007
【図６】
2004320675.tif 000008
【図７】
2004320675.tif 000009
【図８】
2004320675.tif 000010