(57)【要約】  色域マッピングの方法は、画素から成り且つ入力ＲＧＢ原色Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉにより定義される入力色域ＩＧを持つ入力画像を、再生ＲＧＢ原色Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏにより定義される再生色域ＲＧへとマッピングする。再生色域ＲＧは、入力色域ＩＧよりも狭い。入力ＲＧＢ原色Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉに対して定義される入力信号ＲＧＢｉｎは、再生色域ＲＧ内の画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の色情報が保存されるように、再生ＲＧＢ原色Ｒｏ、Ｇｏ，Ｂｏに対して定義される変換された信号ＲＧＢｔへと色変換される（１）。一方で再生色域ＲＧの外にある変換された信号ＲＧＢｔの画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と、他方で再生色域ＲＧの端と、の間の距離を示すスケーリング係数ＳＦｉが、決定される（２）。変換された信号ＲＧＢｔの画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３についてフィルタリングされた係数ＦＦｉを得るため、これら画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のスケーリング係数ＳＦｉが、空間ローパスフィルタリングされる（３）。再生色域ＲＧ内へと移動させられた入力値ＲＧＢｉである再生信号値ＲＧＢｏを得るため、フィルタリングされた係数ＦＦｉに応じて、画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の変換された信号ＲＧＢｔの成分信号値が補正される（４）。
2010500839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素から成り且つ入力ＲＧＢ原色により定義される入力色域を持つ入力画像の、再生ＲＧＢ原色により定義される前記入力色域よりも狭い再生色域への色域マッピングの方法であって、
前記再生色域内の画素の色情報が保存されるように、前記入力ＲＧＢ原色に対して定義される入力信号を、前記再生ＲＧＢ原色に対して定義される変換された信号へと色変換するステップと、
一方で前記再生色域の外にある前記変換された信号の画素と、他方で前記再生色域の端と、の間の距離を示すスケーリング係数を決定するステップと、
前記変換された信号の画素についてフィルタリングされた係数を得るため、これら画素の前記スケーリング係数を空間ローパスフィルタリングするステップと、
前記再生色域内へと移動させられた入力値である再生信号値を得るため、前記フィルタリングされた係数に応じて前記変換された信号の成分信号値を補正するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記空間ローパスフィルタリングするステップは、エッジ保存ローパスフィルタリングを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エッジ保存ローパスフィルタリングは、
空間フィルタカーネルと、
フィルタリングされるべき画素と前記フィルタカーネルのフィルタサポート内の画素との間の色の差に対する重み関数と、
を有するバイラテラルフィルタリングであり、前記重み関数は、前記フィルタリングされるべき画素により類似しない色値を持つ前記フィルタサポート中の画素に対してよりも、前記フィルタリングされるべき画素に類似する色値を持つ前記フィルタサポート中の画素に対して、より高い重み係数を割り当てることにより、色の差の増大と共に減少する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記重み係数は、所定の閾値より低い前記フィルタリングされるべき画素との色の差を持つ前記フィルタサポート中の画素については値１を持ち、前記所定の閾値を超える色の差を持つ前記フィルタサポート中の画素については値０を持つ、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記変換は
ＲＧＢｔ＝ｉｎｖ（Ａ２）＊Ａ１＊ＲＧＢｉ
により定義され、ＲＧＢｉはＲＧＢ信号である前記入力信号であり、ＲＧＢｔはＲＧＢ信号である前記変換された信号であり、Ａ１及びＡ２は、それぞれ入力ＲＧＢ原色及び再生ＲＧＢ原色の三刺激値を含む列を持つ３ｘ３行列である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記スケーリング係数を決定するステップは、前記再生色域の外にある前記変換された信号の画素について、
前記画素の成分値の少なくとも１つが１より大きい場合には、
ＳＦｉ＝ｍｉｎ［（１−ＸＲ）／（ＲＣｉ−ＸＲ），（１−ＸＧ）／（ＧＣｉ−ＸＧ），（１−ＸＢ）／（ＢＣｉ−ＸＢ）］
として、又は
前記画素の成分値の少なくとも１つが０より小さい場合には、
ＳＦｉ＝ｍｉｎ［（０−ＸＲ）／（１−ＲＣｉ−ＸＲ），（０−ＸＧ）／（１−ＧＣｉ−ＸＧ），（０−ＸＢ）／（１−ＢＣｉ−ＸＢ）］
として前記スケーリング係数を決定し、ここでＳＦｉは前記スケーリング係数であり、ＲＣｉ、ＧＣｉ及びＢＣｉは前記変換された信号の画素の正規化されたＲＧＢ成分値であり、ＸＲ、ＸＧ及びＸＢは前記変換された信号がスケーリングされる先となる前記再生色域中の色点の正規化されたＲＧＢ成分値である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記変換された信号がスケーリングされる先となる前記再生色域中の色点の正規化されたＲＧＢ成分値は、白色点と黒色点とを結ぶグレイ線上に選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記変換された信号がスケーリングされる先となる前記再生色域中の色点の正規化されたＲＧＢ成分値は、前記ＲＣｉ、ＧＣｉ若しくはＢＣｉが０より小さい場合には白色点に選択され、又は前記ＲＣｉ、ＧＣｉ若しくはＢＣｉが１より大きい場合には黒色点に選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記補正するステップは、前記再生信号値を、
ＲＧＢｏ＝Ｘｒｇｂ＋ＲＧＢｉｎ・ＦＦｉｇ
として算出し、ここでＲＧＢｉｎは前記再生原色で表現される前記入力信号の入力成分値を表し、ＲＧＢｏは前記再生原色での前記再生信号の再生成分値を表し、Ｘｒｇｂは前記マッピングが向けられる前記再生色域内の色点を表し、・は前記入力成分値と前記フィルタリングされた係数（ＦＦｉ）との各点乗算を定義し、係数ｇは前記補正の量を制御するグローバル利得係数である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記補正するステップは、前記補正の強さを制御するためのグローバル利得係数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
画素から成り且つ入力ＲＧＢ原色により定義される入力色域を持つ入力画像の、再生ＲＧＢ原色により定義される前記入力色域よりも狭い再生色域への色域マッピングのための装置であって、
前記再生色域内の画素の色情報が保存されるように、前記入力ＲＧＢ原色に対して定義される入力信号を、前記再生ＲＧＢ原色に対して定義される変換された信号へと変換するための、色変換ユニットと、
一方で前記再生色域の外にある前記変換された信号の画素と、他方で前記再生色域の端と、の間の距離を示すスケーリング係数を決定するための、スケーリング係数ユニットと、
前記変換された信号の画素についてフィルタリングされた係数を得るため、これら画素の前記スケーリング係数をフィルタリングするための、空間ローパスフィルタと、
前記再生色域内へと移動させられた入力値である再生信号値を得るため、前記フィルタリングされた係数に応じて前記画素の前記変換された信号の成分信号値を補正するための補正ユニットと、
を有する装置。
【請求項１２】
前記再生信号値を表示するための表示装置を有する、請求項１１に記載の色域マッピングのための装置を有する画像信号受信器。
【請求項１３】
請求項１１に記載の色域マッピングのための装置と、前記入力信号を供給するための画像取り込みセンサと、を有するカメラ。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法のステップをプロセッサが実行することを可能とするコードを有するコンピュータプログラムであって、前記ステップは、
前記再生色域内の画素の色情報が保存されるように、前記入力ＲＧＢ原色に対して定義される入力信号を、前記再生ＲＧＢ原色に対して定義される変換された信号へと変換するステップと、
一方で前記再生色域の外にある前記変換された信号の画素と、他方で前記再生色域の端と、の間の距離を示すスケーリング係数を決定するステップと、
前記変換された信号の画素についてフィルタリングされた係数を得るため、これら画素の前記スケーリング係数を空間ローパスフィルタリングするステップと、
前記再生色域内へと移動させられた入力値である再生信号値を得るため、前記フィルタリングされた係数に応じて前記変換された信号の成分信号値を補正するステップと、
であるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素から成り且つ入力ＲＧＢ原色により定義される入力色域を持つ入力画像の、再生ＲＧＢ原色により定義される前記入力色域よりも狭い再生色域への色域マッピングの方法に関する。本発明は更に、入力画像の色域マッピングのための装置、色域マッピングのための装置を有するビデオ信号受信器、色域マッピングのための装置を有するカメラ、及びプロセッサが色域マッピングの方法のステップを実行することを可能とするコードを有するコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオ信号は一般に、欧州放送連合（ＥＢＵ）により定義されたもののような、原色の固定されたセットで定義される。しかしながら実際的には、再生色域は入力信号の色域とは異なり、そのためビデオ信号の表示のための最適な駆動値を確立するためには、色域マッピングアルゴリズムが必要とされる。この問題は、典型的にＥＢＵ規格の色域よりもかなり狭い色域を持つ、モバイル型ディスプレイに頻繁に生じる。
【０００３】
色域マッピングに対する最も直接的な手法は、入力のＲＧＢ駆動値を、いずれの色処理もなく、再生色域の原色のための駆動値として直接用いる。しかしながら実際には、このことは非常に彩度の低い画像に帰着し得る。
【０００４】
より適切に画像色を維持するため、クリッピング処理に後続される、要求される範囲（正規化されていない８ビット表現については［０，２５５］、正規化された表現については［０，１］）に色域外の色をマッピングするためのトゥルーカラー（true-color）マッピングが入力信号に対して適用される。再生色域内に位置する画像色は保存されるため、画像の全体の彩度は、色処理を完全に無視することにより得られる彩度よりも高い。トゥルーカラーマッピングは例えば、G. Wyszecki及びW. S. Stilesによる「color science: concepts and methods, quantitative data and formulae 」（2nd edition、John Wiley & Sons, Inc.、ニューヨーク州、1982）において開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
不運にも、クリッピングは非常に不快な詳細の喪失に帰着する。更に、個々のＲＧＢチャネルに対して適用されると、クリッピングは人間の目が非常に敏感な色相誤差をもたらし得る。色相誤差の出現は、ＲＧＢサブ画素の最大駆動値により、色域外の色を除算すること（黒へのクリッピング又は黒へのマッピングとも呼ばれる）により、部分的に防がれ得る。この手法は、色域外の画素が数個しかないような画像については十分に動作するが、画像の大きな領域が再生色域の外に位置する場合には、依然として細部の喪失を引き起こす。クリッピングによるアーティファクトの出現を防ぐため、色域マッピングアルゴリズムは、全体の明るさの低減（ソフトクリッピング）、更には彩度依存の明るさ補正と組み合わせられ得る。
【０００６】
本発明の目的は、細部の喪失をあまり引き起こさずに、再生色域内の色を保存する色域マッピングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、請求項１に記載の入力画像の色域マッピングの方法を提供する。本発明の第２の態様は、請求項１０に記載の色域マッピングのための装置を提供する。本発明の第３の態様は、請求項１１に記載のビデオ信号受信器を提供する。本発明の第４の態様は、請求項１２に記載のカメラを提供する。本発明の第５の態様は、請求項１３に記載のコンピュータプログラムを提供する。有利な実施例は、従属請求項において定義される。
【０００８】
本発明の第１の態様による色域マッピングの方法は、画素から成る入力画像を受信する。通常、入力画像中の画素は、ディスプレイ装置又はプリンタのような再生装置の画素に対応する。ディスプレイ装置は実際には、画素を持つマトリクス型ディスプレイであっても良いが、ＣＲＴであっても良い。入力画像は、入力ＲＧＢ（赤、緑及び青）原色により定義される入力色域を持つ。再生装置は、再生ＲＧＢ原色により定義される再生色域を持つ。再生色域は入力色域よりも狭く、換言すれば、入力色域は再生色域を包含している。
【０００９】
本方法は、入力画像を表現し入力ＲＧＢ原色に対して定義される入力信号を、再生ＲＧＢ原色に対して定義される変換された入力信号へと変換する。該変換は、再生色域内の画素の色情報が保存されるように実行される。斯かる変換は、それ自体が既知であり、トゥルーカラーマッピングとも呼ばれる。入力信号はＲＧＢ信号であっても良い。明らかであるように、既知のトゥルーカラーマッピングアルゴリズムにおけるように、１よりも大きい又は０よりも小さい値を持ち得る色域外の画素はクリッピングされない。
【００１０】
一方で再生色域外である変換された信号の画素と、他方で再生色域の端と、の間の距離を示す、スケーリング係数が決定される。再生色域内にある画素についてはいずれの操作も必要とされないため、これらの画素に関連するスケーリング係数は１に設定される。全ての画素のスケーリング係数は空間的にローパスフィルタリングされ、フィルタリングされた係数を得る。代替として、ローパスフィルタリングは色域外の画素に対してのみ適用され、色域内の画素は全く変更されなくても良い。しかしながら、このことは、色域外に隣接する色域内の画素が、正確な相対的な色の差を維持するため、少し内側にマッピングされることとなるという欠点を持つ。最後に、画素の成分値がフィルタリングされた係数に応じて補正され、該フィルタリングされた係数を用いてスケーリングされた入力成分値である再生成分値を得る。
【００１１】
先行技術においては、全ての画素値が、それぞれ自身のスケーリング係数を用いて個別にスケーリングされる。このことは、色域外の隣接する入力画素が、色域の端において、略同一の出力画素値にスケーリングされることを引き起こす。かくして、これら画素の全ての出力値が、該端において、互いに対して非常に近接して位置することとなる。実際には、元の色の差は非常に圧縮され、入力色が再生色域の外である領域において細部の喪失を引き起こす。本発明によれば、これらの領域において、スケーリング係数のローパスフィルタリングが、画素毎に当該画素の局所的な近隣におけるスケーリング係数に依存するスケーリング係数を提供する。かくして、隣接する画素値の当該群は、先行技術におけるよりも異ならないスケーリング係数を用いてスケーリングされ、従って、該群の画素の相対的な色の差は低下しないままで維持され、画像の細部のより適切な保存に帰着する。
【００１２】
米国特許US5,450,216は、カーテシアン色空間における、装置非依存の形態から装置依存の形態へのカラー画像色域マッピングシステムを開示していることは、留意されるべきである。ディジタル画像は、色域外の画素を特定の装置依存の色域へと押し込めるために必要な輝度の変化及び色差の変換の両方に対する人間の視覚的応答を最小化するように、いずれかの装置依存の色域にマッピングされる。近隣色域マッピング手法は、各画素のマッピングにおける近隣の画素の主観的な視覚的効果を考慮する。画像の輝度は、装置依存の色域における輝度へとバイアスを掛けられ、ここで最も大きな彩度の大きさが固定された色相角について利用可能である。空間フィルタリングは、輝度の変化及び色差の変化の両方に対して敏感でない人間の視覚的な応答の、異なる空間周波数領域を利用する。
【００１３】
該先行技術は、入力ＲＧＢ原色により定義される入力画像から再生ＲＧＢ原色へのカラー画像色域マッピングを開示していない。該先行技術のカラー画像色域マッピングは、ＲＧＢ空間ではなく、輝度／色差色空間において定義される。このことは、入力画素が再生色域内であるか再生色域外であるかを決定するために、ルックアップテーブルが必要とされるという欠点を持つ。該先行技術の図６は、ローパスフィルタリングされた色域外距離が、入力画素の輝度と固定された色相角について利用可能な最も大きな彩度の大きさについてルックアップされた輝度との加重平均を決定する、加重平均フィルタの重みを制御するために利用されることを開示している。該フィルタの重みは、ローパスフィルタリングされた色域外距離により制御される。本発明によれば、ローパスフィルタリングされた色域外距離は、成分信号のスケーリング係数を制御する。更に、該先行技術は、再生色域内の画素の色をも変化させ、従ってトゥルーカラーマッピングではない点は、留意されるべきである。
【００１４】
一実施例においては、空間ローパスフィルタリングは、エッジ保存ローパスフィルタリングを有する。このことは、オブジェクトの端（エッジ）の周囲の明るい又は暗い影として現われるハロ型アーティファクトが防止される利点を持つ。従って、クリッピングによるアーティファクト及びハロ型アーティファクトの出現を防止しつつ、画像の彩度を最適に保存する、局所的なコンテンツ適応型色域マッピングアルゴリズムが得られる。
【００１５】
一実施例においては、エッジ保存ローパスフィルタリングは、空間フィルタカーネルと重み関数とを有するバイラテラル（bilateral）フィルタリングである。重み関数は、フィルタリングされるべき画素と、フィルタカーネルのフィルタサポート内の画素との間の、色の差を重み付けすることは、留意されるべきである。重み関数は、フィルタリングされるべき画素により近くない色値を持つフィルタサポート中の画素に対してよりも、該フィルタリングされるべき画素に近い色値を持つフィルタサポート中の画素に対して、より高い重み係数を割り当てることにより、色の差の増大と共に減少する。文献においては、フィルタサポートは、フィルタ足跡とも呼ばれる。斯かるバイラテラルフィルタリングは、それ自体がC. Tomasi及びR. Manduchiによる刊行物「Bilateral filtering for gray and color images」（Proceedings、IEEE international Conference on Computer Vision、839-846頁、1998年）より知られている。該刊行物は、対象画素とフィルタサポート中の画素との間の強度の差に対する空間フィルタカーネル及び重み関数を開示している。しかしながら、本発明においては、重み関数は強度の差ではなく色の差に対して定義されることは、留意されるべきである。
【００１６】
一実施例においては、重み係数は、フィルタリングされるべき画素に対して所定の閾値を下回る色の差を持つフィルタサポート中の画素について、値１を持つ。該重み係数は、該所定の閾値を超える色の差を持つフィルタサポート中の画素について、値０を持つ。この比較的単純な手法は、該手法の非常に優れたパフォーマンスを提供すると考えられる。
【００１７】
一実施例においては、該変換は、ＲＧＢｔ＝ｉｎｖ（Ａ２）＊Ａ１＊ＲＧＢｉｎにより定義される。入力信号ＲＧＢｉｎ及び変換された信号ＲＧＢｔは共に、ＲＧＢ信号である。Ａ１及びＡ２は、それぞれ入力ＲＧＢ原色及び再生ＲＧＢ原色の三刺激値（成分とも呼ばれる）を含む列を持つ３ｘ３行列である。
【００１８】
一実施例においては、再生色域外の変換された信号の画素については、スケーリング係数は、該画素の成分値の少なくとも１つが１より大きい場合には、
ＳＦｉ＝ｍｉｎ［（１−ＸＲ）／（ＲＣｉ−ＸＲ），（１−ＸＧ）／（ＧＣｉ−ＸＧ），（１−ＸＢ）／（ＢＣｉ−ＸＢ）］
として決定され、該画素の成分値の少なくとも１つが０より小さい場合には、
ＳＦｉ＝ｍｉｎ［（０−ＸＲ）／（１−ＲＣｉ−ＸＲ），（０−ＸＧ）／（１−ＧＣｉ−ＸＧ），（０−ＸＢ）／（１−ＢＣｉ−ＸＢ）］
として決定される。
【００１９】
ここで、ＳＦｉはスケーリング係数であり、ＲＣｉ、ＧＣｉ及びＢＣｉは変換された信号ＲＧＢｔの画素の正規化されたＲＧＢ成分値であり、ＸＲ、ＸＧ、ＸＢは変換された信号ＲＧＢｔがスケーリングされる先の再生色域における色点の正規化されたＲＧＢ成分値である。再生色域内の画素についてのスケーリング係数は１に設定される。
【００２０】
該変換された信号がスケーリングされる先の再生色域中の色点の正規化されたＲＧＢ成分値は、再生色域内のどこに選択されても良い。例えば、色情報を最適に保存するため、白色点と黒色点とを結ぶグレイの線上であっても良い。例えば、該変換された信号がスケーリングされる先の再生色域中の色点の正規化されたＲＧＢ成分値は、ＲＣｉ、ＧＣｉ又はＢＣｉが０より小さい場合には白色点、ＲＣｉ、ＧＣｉ又はＢＣｉが１より大きい場合には黒色点となるように、スケーリングされる。黒色点においては、該変換された信号がスケーリングされる先の再生色域中の色点の正規化されたＲＧＢ成分値は、３つとも全て０である。
【００２１】
一実施例においては、前記補正は、該補正の強さを制御するためのグローバル利得係数を有する。該グローバル利得係数は、少なくとも同じオブジェクトの補正係数については同一であり、スケーリング係数について全て同様に影響を与える。例えば、ローパスされたスケーリング係数は、該グローバル利得係数により乗算されるか、又は、該ローパスされたスケーリング係数は、該ローパスされたスケーリング係数を該グローバル利得係数乗することにより補正される。該グローバル利得係数の制御は、再生色域外の画素の再生色域へのマッピングの量を変化させるために利用され得る。該グローバル利得係数は、全ての色域外画素が再生色域内に移動させられることを保証するように、自動的に決定されても良い。該グローバル利得係数はまた、ユーザ定義又はユーザ制御されても良い。スケーリング係数の平均化のため、再生色域外の特定の画素については、再生色域へのマッピングは、これら全ての画素を色域内又は色域の端部へと移動させるわけではない点は、留意されるべきである。適切なグローバル利得係数を選択することにより、これらの画素をも、再生色域内又は該色域の端部へと移動させることが可能となる。
【００２２】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に記載される実施例を参照しながら説明され明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＣＩＥｘｙ色度図における入力色域及び出力色域並びにそれらのＲＧＢ原色の例を示す。
【図２】再生ＲＧサブ空間における入力画素の、先行技術の色域マッピングの例を示す。
【図３】再生ＲＧサブ空間における入力画素の色域マッピングの、本発明による実施例を示す。
【図４】再生ＲＧサブ空間における入力画素の色域マッピングの、本発明による他の実施例を示す。
【図５】本発明による色域マッピングを実行する色域マッピング装置のブロック図を示す。
【図６（Ａ）】空間ローパスフィルタのフィルタカーネル及びフィルタ重み関数を示す。
【図６（Ｂ）】空間ローパスフィルタのフィルタカーネル及びフィルタ重み関数を示す。
【図７】色域マッピング装置を有する画像信号受信器のブロック図を示す。
【図８】色域マッピング装置を有するカメラのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
異なる図において同一の参照番号を持つアイテムは、同一の構造的な特徴及び同一の機能を持つものであるか、又は同一の信号である点は、留意されるべきである。斯かるアイテムの機能及び／又は構造が既に説明されている場合には、詳細な説明において該アイテムの繰り返しの説明の必要はない。更に、大文字又は大文字の組み合わせが小文字のｉにより後続されている場合には、当該ｉは一般的なインデクスとみなされることは、留意されるべきである。当該ｉは、先行する大文字により示されるアイテムが１つよりも多く存在することを示す。これらアイテムのうち特定のひとつは、当該ｉの代わりに数字を用いて示される。従って、「Ｐｉ」は図に記載された又は示されたいずれかの画素を指し、一方「Ｐ１」は図においてＰ１により示された画素である。
【００２５】
図１は、ＣＩＥｘｙ色度図における入力色域及び出力色域並びにそれらのＲＧＢ原色の例を示す。入力色域ＩＧは、入力色域三角形の頂点を形成する入力原色Ｒｉｎ、Ｇｉｎ及びＢｉｎにより定義される。再生色域ＲＧは、再生色域三角形の頂点を形成する再生原色Ｒｏ、Ｇｏ及びＢｏにより定義される。入力色域三角形は、再生色域三角形を包含する。例として、２つの入力画素Ｐ１０及びＰ２０が示されている。入力画素Ｐ２０は既に再生色域ＲＧ内にあり、従って補正される必要はない。入力画素Ｐ１０は再生色域ＲＧの外にあり、従って忠実に再生されることができない。本発明は、再生色域ＲＧの外にある斯かる入力画素Ｐ１０が、最小の細部の喪失で、再生色域ＲＧへとどのようにスケーリングされるべきかに関する。
【００２６】
図２は、再生ＲＧサブ空間における入力画素の、先行技術の色域マッピングの例を示す。本図は、３次元ＲＧＢ空間で生じることの説明を簡単にするため、３次元ＲＧＢ空間の２次元ＲＧサブ空間のみを示している。赤ベクトルＲＲ及び緑ベクトルＧＲは、赤及び緑の再生原色を表すものであり、直交座標系を形成している。青ベクトルにより定義される第３の次元は、図示されていない。赤ベクトルＲＲの長さは画素の赤成分の値を定義し、緑ベクトルＧＲの長さは画素の緑成分の値を定義する。赤及び緑の寄与は区間［０，１］へと正規化され、表現を実際の実装とは独立のものとする。実際の実装においては、負の寄与又は１よりも大きな寄与を与えることは不可能である。従って、図２のＲＧ空間における再生色域は、赤ベクトルＲＲ及び緑ベクトルＧＲにより定義される正方形に限定される。点０，０においては、赤ベクトルＲＲ及び緑ベクトルＧＲは共に長さ０を持つ。青ベクトルも０である場合には、該点は黒色として再生される。点１，１においては、赤ベクトルＲＲ及び緑ベクトルＧＲは共に長さ１を持つ。青ベクトルも１である場合には、該点は白色として再生される。従って、グレイレベルは、該黒色点及び白色点を通る線ＧＬ上に位置する。
【００２７】
画素Ｐ４は再生色域ＲＧ内の色を持ち、従って補正なく忠実に表示される。画素Ｐ１、Ｐ２及びＰ３は、再生色域ＲＧの外に位置する。なぜなら、図示される本例においては、緑の寄与が１よりも大きいからである。これら画素の色は、再生色域ＲＧの赤／緑部分の再生原色Ｒｏ及びＧｏを用いてこれら画素を再生することを可能とするように、補正されるべきである。
【００２８】
図２に示される、先行技術の黒へクリッピングされるトゥルーカラーマッピングは実際に、画素Ｐ４の色は補正せず、緑成分が１の長さを持つまで、画素Ｐ１乃至Ｐ３をこれら画素と黒（従って点０，０）とを結ぶ線に沿ってシフトさせる。色域の外の画素Ｐ１乃至Ｐ３のそれぞれについて、この処理は、ベクトルＧＲ及びＲＲに沿った成分の最大値を最初に探すものとして定義される。本例においては、ベクトルＧＲに沿った成分は、画素Ｐ１、Ｐ２及びＰ３について、それぞれ最大値ｂ１、ｂ２及びｂ３を持つ。補正された画素Ｐ１'は、画素Ｐ１のベクトルＧＲ及びＲＲに沿った成分を共に値ｂ１によって除算することにより決定され、補正された画素Ｐ２'は、画素Ｐ２のベクトルＧＲ及びＲＲに沿った成分を共に値ｂ２によって除算することにより決定され、補正された画素Ｐ３'は、画素Ｐ３のベクトルＧＲ及びＲＲに沿った成分を共に値ｂ３によって除算することにより決定される。それ故、値１／ｂ１、１／ｂ２及び１／ｂ３は、スケーリング係数ＳＦ１、ＳＦ２及びＳＦ３とも呼ばれる。これらスケーリング係数ＳＦ１、ＳＦ２及びＳＦ３は、それぞれ入力画素Ｐ１、Ｐ２及びＰ３の成分値により乗算され、補正された画素Ｐ１'、Ｐ２'及びＰ３'を得る。
【００２９】
補正された画素Ｐ１'乃至Ｐ３'はこのとき、元の色に最も近い色を持つ。しかしながら、補正された画素Ｐ１'乃至Ｐ３'の再生される色の間の色の差は、画素Ｐ１乃至Ｐ３の元の色の間の色の差よりもかなり小さい。従って、先行技術の手法は、再生色域ＲＧの外から当該色域への色域マッピングによって、細部（色の小さな差）が失われるという欠点を持つ。
【００３０】
図３は、再生ＲＧサブ空間における入力画素の色域マッピングの、本発明による実施例を示す。図３は、同一の画素Ｐ１乃至Ｐ４を伴う図２と同一のＲＧ空間を示し、同様に黒へクリッピングされるトゥルーカラーマッピングである。図２との差は、全てフィルタ３のサポート内にあるという意味で近隣にある画素Ｐ１乃至Ｐ３のスケーリング係数ＳＦ１、ＳＦ２及びＳＦ３に対して、空間ローパスフィルタリング３（図５を参照）が適用される点である。空間ローパスフィルタ３は、重み関数に応じてスケーリング係数ＳＦ１＝１／ｂ１、ＳＦ２＝１／ｂ２及びＳＦ３＝１／ｂ３に重み付けし、画素Ｐ１乃至Ｐ３のそれぞれについてフィルタリングされたスケーリング係数ＦＦ１、ＦＦ２及びＦＦ３を得る。フィルタ３のローパス特性のため、近隣の画素のこれらのスケーリング係数ＦＦ１、ＦＦ２及びＦＦ３は、元のスケーリング係数ＳＦ１、ＳＦ２及びＳＦ３よりも等しくなる。従って、入力画素Ｐ１、Ｐ２及びＰ３のそれぞれの成分値はこのとき、より等しくフィルタリングされたスケーリング係数ＦＦ１、ＦＦ２及びＦＦ３を用いてスケーリングされ、画素Ｐ１乃至Ｐ３の間の差は、図２に関連して議論された先行技術の手法におけるよりも、かなり良く保存される。
【００３１】
図３に示されているように、ローパスフィルタリングによって、フィルタリングされたスケーリング係数ＦＦ１、ＦＦ２及びＦＦ３の少なくとも幾つかは、画素Ｐ１乃至Ｐ３のうちの対応する１つを再生色域ＲＧにマッピングするには、小さ過ぎる。従って、これらスケーリングされた画素Ｐ１'乃至Ｐ３'は依然として再生され得ない。全ての入力画素が再生色域ＲＧへとマッピングされるように、全ての入力画素Ｐ１乃至Ｐ３に対して同一なグローバル利得係数が導入されても良い。該グローバル利得係数は、ユーザ制御されても良い。
【００３２】
図４は、再生ＲＧサブ空間における入力画素の色域マッピングの、本発明による他の実施例を示す。図４は、同一の画素Ｐ１乃至Ｐ４を伴う図３と同一のＲＧ空間を示すが、ここではグレイへクリッピングされるトゥルーカラーマッピングを用いる。クリッピング先となるグレイ点は、Ｘにより示される。該手法は、図３に関連して説明された手法と略同一である。唯一の差は、スケーリング係数ＳＦｉが、黒色点０，０ではなくグレイ点に対して決定され、該スケーリングが黒色点０，０ではなくグレイ点Ｘに向かって実行される点である。
【００３３】
より一般的には、該スケーリングは、再生色域ＲＧ内のいずれの色点に向かって実行されても良い。
【００３４】
図５は、本発明による色域マッピングを実行する色域マッピング装置のブロック図を示す。色域マッピング装置１０は、色変換ユニット１、スケーリング係数ユニット２、空間ローパスフィルタ３及び補正ユニット４を有する。
【００３５】
色変換ユニット１は、入力ＲＧＢ原色Ｒｉｎ、Ｇｉｎ及びＢｉｎに対して定義される入力信号ＲＧＢｉｎを、再生ＲＧＢ原色Ｒｏ、Ｇｏ及びＢｏに対して定義される再生信号ＲＧＢｔへと変換する。色変換ユニット１は、再生色域ＲＧ内である入力画素の色を保存する。
【００３６】
例えば、入力信号ＲＧＢｉｎ及び変換された信号ＲＧＢｔが共にＲＧＢ信号である場合には、色変換ユニット１の変換動作は、
ＲＧＢｔ＝ｉｎｖ（Ａ２）＊Ａ１＊ＲＧＢｉｎ
により定義される。ここで、ＲＧＢｉｎは入力信号であり、ＲＧＢｔは変換された信号であり、Ａ１及びＡ２は、それぞれ入力ＲＧＢ原色Ｒｉｎ、Ｇｉｎ及びＢｉｎ並びに再生ＲＧＢ原色Ｒｏ、Ｇｏ及びＢｏの三刺激値を含む列を持つ３ｘ３行列である。
【００３７】
スケーリング係数ユニット２は、少なくとも再生色域ＲＧの外にある変換された画素Ｐｉのそれぞれについて、スケーリング係数ＳＦｉを決定する。例えば、１つ以上の値が１よりも大きい成分Ｒｉ、Ｂｉ及びＧｉを持つ画素Ｐｉについて、及び座標ＸＲ、ＸＧ及びＸＢにより定義される色点Ｘへのマッピングについて、スケーリング係数ユニット２は、
ＳＦｉ＝ｍｉｎ［（１−ＸＲ）／（ＲＣｉ−ＸＲ），（１−ＸＧ）／（ＧＣｉ−ＸＧ），（１−ＸＢ）／（ＢＣｉ−ＸＢ）］
としてスケーリング係数を算出する。
【００３８】
ここでｍｉｎ［］は、１と色点Ｘのそれぞれの座標との間の距離と、画素Ｐｉの対応する成分と色点Ｘの対応する座標との間の距離との、最も小さな比である。
【００３９】
例として、少なくとも１つの１よりも大きな成分を持つ再生色域ＲＧ外の入力画素Ｐｉについて通常適切な手法である黒へのマッピングについては、色点Ｘの座標がＸＲ＝ＸＧ＝ＸＢ＝０であり、スケーリング係数ユニット２は、
ＳＦｉ＝ｍｉｎ（１／ＲＣｉ，１／ＧＣｉ，１／ＢＣｉ）＝１／ｍａｘ（ＲＣｉ，ＧＣｉ，ＢＣｉ））
としてスケーリング係数を算出する。
【００４０】
一方で、１つ以上の値が０よりも小さい成分Ｒｉ、Ｂｉ及びＧｉを持つ画素Ｐｉについては、座標ＸＲ、ＸＧ及びＸＢにより定義される色点Ｘへのマッピングについては、スケーリング係数ユニット２は、
ＳＦｉ＝ｍｉｎ［（０−ＸＲ）／（１−ＲＣｉ−ＸＲ），（０−ＸＧ）／（１−ＧＣｉ−ＸＧ），（０−ＸＢ）／（１−ＢＣｉ−ＸＢ）］
としてスケーリング係数を算出する。
【００４１】
少なくとも１つの０よりも小さな成分を持つ再生色域ＲＧ外の入力画素Ｐｉについて通常適切な手法である白へのマッピングについては、色点Ｘの座標がＸＲ＝ＸＧ＝ＸＢ＝１であり、スケーリング係数ユニット２は、
ＳＦｉ＝ｍｉｎ（−１／−ＲＣｉ，−１／−ＧＣｉ，−１／−ＢＣｉ）としてスケーリング係数を算出する。
【００４２】
これら最後の２つの式は同一であることは、留意されるべきである。このことは、一般的なマッピング式が、１よりも大きい画素と０よりも小さい画素について異なり、基点Ｘがそれに従って設定されるという事実による。
【００４３】
空間ローパスフィルタ３は、スケーリング係数ＳＦｉを空間的にローパスフィルタリングし、少なくとも再生色域ＲＧの外にある画素Ｐｉのそれぞれについて、フィルタリングされた係数ＦＦｉを得る。当該フィルタ３の動作は、図６Ａ及び６Ｂに関連して、より詳細に説明される。
【００４４】
補正ユニット４は、当該フィルタリングされた係数ＦＦｉを用いて、対応する色域外の入力画素Ｐｉを、再生色域ＲＧの方向へ、又は再生色域ＲＧ内へと移動させる。例えば、該補正ユニットは、計算：
ＲＧＢｏ＝Ｘｒｇｂ＋ＲＧＢｉｎ・ＦＦｉｇ
を実行する。ここで、ＲＧＢｉｎは再生原色Ｒｏ、Ｇｏ及びＢｏで表現される入力成分（通常ＲＧＢ）値を表し、ＲＧＢｏは再生原色Ｒｏ、Ｇｏ及びＢｏの出力成分（通常ＲＧＢ）値を表し、Ｘｒｇｂはマッピングが向けられる色点を表し、・はこれら要素の各点乗算（point-wise multiplication）を定義し、係数ｇはユーザ定義されても良く補正ユニット４により適用される補正の強さを制御するグローバル利得係数である。
【００４５】
補正ユニット４は、ローパスフィルタリングされたスケーリング係数ＦＦｉを用いて、再生色域ＲＧ内に選択された色点Ｘｒｇｂの方向へ、入力成分ＲＧＢｉｎをマッピングすることは、留意されるべきである。色点Ｘｒｇｂが０，０，０である場合、該マッピングは真のスケーリングである。
【００４６】
図６Ａ及び６Ｂは、空間ローパスフィルタのフィルタカーネル及びフィルタ重み関数を示す。
【００４７】
図６Ａは、例として集合的にＰＣｉｊと呼ばれる画素成分値を持つ５ｘ５個の画素Ｐｉｊのサポート又は足跡を持つ、空間フィルタカーネルＦＫの例を示す。フィルタリングされるべき画素は、Ｐｘにより示される。
【００４８】
図６Ｂは、重み係数Ｗｉｊを持つ重み関数ＷＦを模式的に示し、重み係数Ｗｘはフィルタリングされるべき画素Ｐｘについての重み係数である。重み関数ＷＦは、フィルタリングされるべき画素ＰｘとフィルタカーネルＦＫのフィルタサポート内の画素Ｐｉｊとの間の色の差を重み付けする。
【００４９】
一実施例においては、フィルタ３は、エッジ保存ローパスフィルタリングを実行する。エッジ保存フィルタの例は、重み関数ＷＦが、フィルタリングされるべき画素Ｐｘにより類似しない色値ＰＣｉｊを持つフィルタサポート中の画素Ｐｉｊに対してよりも、該フィルタリングされるべき画素Ｐｘに類似した色値ＰＣｉｊを持つフィルタサポート中の画素Ｐｉｊに対して、より高い重み係数Ｗｉｊを割り当てることにより、色の差の増大と共に減少するバイラテラルフィルタである。
【００５０】
一実施例においては、重み係数Ｗｉｊは、所定の閾値ＴＨより低いフィルタリングされるべき画素Ｐｘとの色の差を持つフィルタサポート中の画素Ｐｉｊについては値１を持ち、所定の閾値ＴＨを超える色の差を持つフィルタサポート中の画素Ｐｉｊについては値０を持つ。
【００５１】
図７は、色域マッピング装置を有する画像（例えば携帯型写真再生器のような静止画、又はビデオ）信号受信器（一例は、テレビジョンセットのようなテレビジョン機能を持つ装置である）のブロック図を示す。該画像信号受信器は、ビデオ入力信号を処理して、入力信号ＲＧＢｉｎを色域マッピング装置１０に供給するための入力処理ユニットを有する。色域マッピング装置１０は、再生信号ＲＧＢｏを表示装置６に供給する。
【００５２】
図８は、色域マッピング装置を有するカメラのブロック図を示す。該カメラは、再生信号ＲＧＢｏを供給する色域マッピング装置１０に対して、入力信号ＲＧＢｉｎとして入力画像を供給するための、画像取り込みセンサ（７）を有する。
【００５３】
本発明による色域マッピング手順は、再生色域ＲＧが入力画像の色域よりも小さい、いずれの状況に対しても適用可能である。このことは、多くのモバイル型ディスプレイに対して特に成り立つ。広色域の捕捉機器の出現と共に、斯かる色域マッピングは、本質的に小さな再生色域を持つＥＢＵディスプレイに広色域入力ビデオを表示するためには、必須のものとなることが予想される。例えばＥＢＵ信号のような入力信号が、広色域ディスプレイの大きな色域を利用するために拡張される必要がある用途においては、本発明の手法により、再生色域へと戻されることができる色域外の色が生成され得る。最後に、本発明による色域マッピング手順は、クリッピングによるアーティファクトが防止される必要があるいずれの場面においても、例えば鮮明さ及びコントラストの増強を目的としたアルゴリズムと組み合わせて、適用されることができる。これらの方法はしばしば、中及び高周波数の増幅を含み、許容される範囲よりも大きな駆動値に帰着し得る。本発明による手法は、クリッピングによる細部の喪失を、かなり低減する。
【００５４】
上述の実施例は本発明を限定するものではなく説明するものであって、当業者は添付する請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であろうことは留意されるべきである。
【００５５】
請求項において、括弧に挟まれたいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「有する（comprise）」及びその語形変化の使用は、請求項に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素に先行する冠詞「１つの（a又はan）」は、複数の斯かる要素の存在を除外するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を有するハードウェアによって、及び適切にプログラムされたコンピュータによって実装されても良い。幾つかの手段を列記した装置請求項において、これら手段の幾つかは同一のハードウェアのアイテムによって実施化されても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。
【図１】
2010500839.tif 000003
【図２】
2010500839.tif 000004
【図３】
2010500839.tif 000005
【図４】
2010500839.tif 000006
【図５】
2010500839.tif 000007
【図６Ａ】
2010500839.tif 000008
【図６Ｂ】
2010500839.tif 000009
【図７】
2010500839.tif 000010
【図８】
2010500839.tif 000011
【国際調査報告】
2010500839.tif 000012
2010500839.tif 000013
2010500839.tif 000014