(57)【要約】  【課題】  色信号の補正が輝度信号の変化を伴わずに得られるようにした色調補正回路を提供すること。  【解決手段】  画像の色調補正を行う色調補正回路において、入力された画像信号から輝度信号と色差信号を生成するマトリックス演算部９と、画像信号の色相領域を判定する色相領域判定部２と、色相領域判定部２によって判定された色相領域に基いて補正信号を生成する補正信号生成部１６'と、色差信号に補正信号を加算する補正信号加算部１７'を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像の色調補正を行う色調補正回路において、入力された画像信号から輝度信号と色差信号を生成するマトリックス演算部と、前記画像信号の色相領域を判定する色相領域判定部と、該色相領域判定部によって判定された色相領域を基に補正信号を生成する補正信号生成部と、前記色差信号に前記補正信号を加算する補正信号加算部を備えたことを特徴とする色調補正回路。
【請求項２】
画像の色調補正を行う色調補正方法において、入力された画像信号から輝度信号と色差信号を生成し、前記画像信号の色相領域を判定し、該判定された色相領域を基に補正信号を生成し、前記色差信号に前記補正信号を加算することを特徴とする色調補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーテレビジョンカメラ装置の色調補正回路及び色調補正方法に係り、特に任意の原色成分と補色成分について彩度と色相が独立に調整できるようにした色調補正回路及び色調補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーテレビジョンカメラ装置で撮影した映像は、人間が目で見たときの映像とは色再現性が異なるので、色補正を施す必要があり、このことは、複数台のカメラ間での色合わせに際しても当て嵌まる。
【０００３】
ところで、この色補正には、色分解プリズムでの混色などを原理的に補正するリニアマトリックス方式と、赤・緑・青・シアン・マゼンタ・イエローの６色を独立に可変できる色調補正(クロマ補正)方式がある。
【０００４】
ここで、後者の色調補正方式の場合、彩度と色相が個別に設定できるため、色調整が簡単に行えるという大きなメリットがある反面、前者のリニアマトリックス方式に比べ回路構成は複雑になる。
【０００５】
しかし、近年は、テレビジョンカメラの映像信号処理についてもデジタル化や集積化が進んでいるため、回路構成の複雑化はさほど問題にならないので、色調補正方式が用いられることが多い。
【０００６】
ところで、２次元画像をスキャニングしているテレビジョンカメラでは、どんなに色彩豊かな被写体を撮像しても、ある瞬間(時間断面)で処理される色は、原色と補色の各１色のみである。例えば、入力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号の比率が大きい順にＧ、Ｒ、Ｂの場合は、原色(Ｇ)と補色(Ｙｅ)および白色(無彩色)成分の混合とみなすことができる。このため色調補正は、原色と補色について演算を行えば良いことになる。
【０００７】
そして、色調補正方式とは、白色平衡を保ったまま、すなわち無彩色信号についえは無彩色を保ったまま、色補正を６色(赤・緑・青・シアン・マゼンタ・イエロー)独立可変で行う方式である。
【０００８】
そこで、この色調補正方式を実現するための従来技術による回路構成の一例について、図７により説明すると、この従来技術は、大きく分けて、色相検出部１５と補正信号生成部１６、それに補正信号加算部１７で構成されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００９】
そして、まず、色相検出部１５は、減算器１ａ〜１ｃと色相領域判定部２で構成され、次に、補正信号生成部１６は、ベクトル量算出部３と定数選択部４、それに乗算器５ａ、５ｂで構成され、更に、補正信号加算部１７は、符号反転器６ａ、６ｂとデータ選択加算部７、それに加算器８ａ〜８ｃで構成されている。
【００１０】
そこで、まず、色相検出部１５について説明すると、図示してないカメラの撮像素子から供給されたＲ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)の各信号は減算器１ａ〜１ｃに入力され、減算信号(Ｒ−Ｇ)、(Ｒ−Ｂ)、(Ｇ−Ｂ)が演算される。
【００１１】
そして、色相領域判定部２では、図２に示す色相領域１〜６の判別をするために、減算器１ａ〜１ｃの演算結果である各減算信号(Ｒ−Ｇ)、(Ｒ−Ｂ)、(Ｇ−Ｂ)が正か負かにより各信号レベルの大小関係を調べ、色相がＲ、Ｇ、Ｂ、Ｃｙ(シアン)、Ｍｇ(マゼンタ)、Ｙｅ(イエロー)で分けられる６種の色相領域のどの領域に属するのかを判定する。このときのＲ、Ｇ、Ｂの大小関係と色相領域の関係を図８に示す。
【００１２】
そして、ベクトル量算出部３では後述するように減算器１ａ〜１ｃの演算結果の差分量から原色成分(Ｒ、Ｇ、Ｂ)と補色成分(Ｃｙ、Ｍｇ、Ｙｅ)のベクトル量を求めるのである。
【００１３】
次に、補正信号生成部１６について説明すると、定数選択部４では、所定の色に対して所望の彩度と色相にするために予め格納されている彩度及び色相の各定数から、色相領域判定部２の結果に基づいて、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｙｅの各色相について後述の補正係数(Ｋhr、Ｋhg、Ｋhb、Ｋhc、Ｋhm、Ｋhy)に使用する定数を選択する。
【００１４】
乗算器５ａ、５ｂでは、選択された定数と、ベクトル量算出部３で求められたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｙｅの各色相のベクトル量を掛け合わせ、補正信号を出力する。このとき使用される乗算器の数は原色用５ａと補色用５ｂに各１個である。
【００１５】
最後に補正信号加算部１７について説明すると、乗算器５ａ、５ｂの出力である補正信号は、色相領域に応じて符号反転器６ａ、６ｂを通り、データ選択加算部７で、元のＲ、Ｇ、Ｂに対して、どの補正信号を出力するかが色相領域判定部２の判定結果に基づいて選択され、選択された補正信号が、加算器８ａ〜８ｃにより、元のＲ、Ｇ、Ｂの各信号に加算されてＲ”、Ｇ”、Ｂ”が生成され、色調補正が完了する。
【００１６】
このとき、色調補正は、所定の色相に対して所望の彩度と色相にするため、補正を６つの色相領域に分けて行う。この６つの色相領域における彩度と色相の補正演算方法は公知であり、図９に示すようになっている。
【００１７】
ここで、この図９におけるＫsr、Ｋsg、Ｋsb、Ｋsc、Ｋsm、Ｋsy は、各々、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、イエローに対する色調補正を行うための彩度の補正係数を表わし、Ｋhr、Ｋhg、Ｋhb、Ｋhc、Ｋhm、Ｋhy は、各々、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、イエローに対する色調補正を行うための色相の補正係数を表わしている。
【特許文献１】特開平９−２４７７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記従来技術は、色補正信号をＲ、Ｇ、Ｂの各信号に加算したことによる輝度信号への影響について配慮がされておらず、輝度信号Ｙは、Ｙ＝０．２９９×Ｒ＋０．５８７×Ｇ＋０．１１４×Ｂであるため、色信号(赤・緑・青・シアン・マゼンタ・イエロー)を補正すると、輝度信号も変化してしまうため、輝度信号と独立した色信号の補正に問題があった。
【００１９】
つまり、従来技術では、色信号を補正した場合、それに伴って輝度信号レベルが変化してしまう。ここで、図１０と図１１は、このときのシミュレーション結果で、まず図１０は色信号変化量を色差平面図にプロットしたグラフで、次に図１１は横軸に色相、縦軸に輝度信号変化率を表したグラフである。
【００２０】
このとき、図１０は、レインボーパターン信号と呼ばれる色信号の彩度が１００％一定で、色相を０〜３６０度まで連続的に変化している信号を入力した場合のグラフであり、色相の０度はＲ−Ｙが０％でＢ−Ｙが正値の方向である。
【００２１】
そして、この図１０では、入力信号として、色信号の彩度も１００％と一定で、色相だけが０〜３６０度まで連続的に変化しているレインボーパターンが用いられて正円となる、このとき、色相軸の０度はＢ−Ｙが１００％でＲ−Ｙが０となる色相を表わしている。
【００２２】
このとき対応する図１１から明らかなように、従来技術では、色の補正に伴って輝度まで変化してしまう。このため、色補正を一義的に与えることができず、正しい色補正が得られない。例えば、図１０のように色信号の中でＲ信号の彩度を１．５倍に補正したとすると、輝度信号も、図１１のように約１０％大きくなってしまい、独立した色補正が得られていない。
【００２３】
本発明の目的は、色信号の補正が輝度信号の変化を伴わずに得られるようにした色調補正回路及び色調補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、画像の色調補正を行う色調補正回路において、入力された画像信号から輝度信号と色差信号を生成するマトリックス演算部と、前記画像信号の色相領域を判定する色相領域判定部と、該色相領域判定部によって判定された色相領域を基に補正信号を生成する補正信号生成部と、前記色差信号に前記補正信号を加算する補正信号加算部を備えたことを特徴とする色調補正回路である。
【００２５】
また、本発明は、画像の色調補正を行う色調補正方法において、入力された画像信号から輝度信号と色差信号を生成し、前記画像信号の色相領域を判定し、該判定された色相領域を基に補正信号を生成し、前記色差信号に前記補正信号を加算することを特徴とする色調補正方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、色補正演算を色差信号に対して行うようにしたので、輝度信号を変化させることなく色調補正を施すことができる。
【００２７】
また、本発明によれば、色相の検出については、従来技術と同じくＲ、Ｇ、Ｂ信号から行うので、ソフトウェアによる補正係数の最適化だけで、従来技術と同等の色調補正を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明は、輝度信号を変化させることのない、色信号だけの変化による色調補正を実現するものであるが、このため、後で実施の形態により具体的に説明する通り、色相の検出と色補正信号はＲ、Ｇ、Ｂ信号から生成するが、色補正信号の加算は、元のＲ、Ｇ、Ｂ信号ではなく、色差信号に対して行うようになっている。
【００２９】
このとき、色差信号と輝度信号は完全に独立した信号で、周知のように、夫々Ｒ、Ｇ、Ｂの各色信号からマトリックス変換すればよい。ここでまず、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙへの変換は、次の方程式(1)に従って行なわれ、色差信号Ｂ−Ｙと色差信号Ｒ−Ｙへの変換は、夫々次の式(2)と式(3)に従って行なわれる。
【００３０】
Ｙ＝０．５８７×Ｇ＋０．１１４×Ｂ＋０．２９９×Ｒ……  ……(1)
Ｂ−Ｙ＝−０．５８７×Ｇ＋０．８８６×Ｂ−０．２９９×Ｒ……(2)
Ｒ−Ｙ＝−０．５８７×Ｇ−０．１１４×Ｂ＋０．７０１×Ｒ……(3)
また、反対に、輝度信号と色差信号から、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に戻す場合は、逆マトリックス変換すれば良く、これは次の式(4)と式(5)、それに式(6)に従って行なわれる。
【００３１】
Ｒ＝Ｙ＋(Ｒ−Ｙ)………………                    ………………(4)
Ｇ＝Ｙ−０．１９４×(Ｂ−Ｙ)−０．５０９×(Ｒ−Ｙ)……  ……(5)
Ｂ＝Ｙ＋(Ｂ−Ｙ)………………                    ………………(6)
そこで、以下、本発明による色調補正回路について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態で、この場合も大きく分けると、色相検出部１５と補正信号生成部１６、それに補正信号加算部１７'で構成されている点は、図７で説明した従来技術による色調補正回路と同じで、このとき、色相検出部１５は減算器１ａ〜１ｃと色相領域判定部２で構成され、補正信号生成部１６'がベクトル量算出部３と定数選択部４'、それに乗算器５ａ、５ｂで構成されている。
【００３３】
そして、この図１の実施形態では、補正信号加算部１７'が符号反転器６ａ、６ｂとデータ選択加算部７'、それに加算器８ａ、８ｂで構成されており、更にマトリクス演算部９と逆マトリクス演算部１０を備えている。
【００３４】
従って、減算器１ａ〜１ｃと色相領域判定部２からなるる色相検出部１５及びベクトル量算出部３と定数選択部４'、それに乗算器５ａ、５ｂからなる補正信号生成部１６については図７の従来技術と同じなので、これらについての説明は割愛し、この実施形態の特徴である補正信号加算部１７'から説明する。
【００３５】
まず、データ選択加算部７'による色補正信号の加算方法について説明すると、ここで、図２は６色の彩度補正ベクトルを色差平面上に表したもので、図３は６色の色相補正ベクトルを色差平面上に表わしたものである。
【００３６】
そして、データ選択加算部１１では、図２に示した各色相の彩度(円の半径方向)と、図３に示した色相(円の時計回り接線方向)の単位ベクトルに、各色相の補正係数(彩度：Ｋsr、Ｋsg、Ｋsb、Ｋsc、Ｋsm、Ｋsy、色相：Ｋhr、Ｋhg、Ｋhb、Ｋhc、Ｋhm、Ｋhy)を乗じたものを補正ベクトルとし、それをＢ−Ｙ軸方向とＲ−Ｙ軸方向に分解したものを補正信号とする。
【００３７】
そして、このときの補正信号の符号は、Ｂ−Ｙ軸又はＲ−Ｙ軸と補正信号の向きが同じであれば正とし、向きが逆であれば負とする。従って、このときの各色相領域における彩度と色相の補正演算方法は、入力されるＲ、Ｇ、Ｂ大小関係から図８の色相領域を判定し、図４の補正演算を行う。
【００３８】
ここで、この図４は、本発明の一実施形態の補正演算方法である。そして、ここでは、例えば色相領域が領域１のＲ、Ｇ、Ｂ信号が入力された場合の動作を説明する。
【００３９】
彩度演算での原色は、補正係数がＫsr であるため、演算式は(Ｒ−Ｙ)＋Ｋsr ×(Ｒ−Ｂ)となり、彩度演算での補色は、補正係数がＫsm であるため、演算式は(Ｒ−Ｙ)＋Ｋsm ×(Ｂ−Ｇ)と、(Ｂ−Ｙ)＋Ｋsm ×(Ｂ−Ｇ)となる。
【００４０】
また、色相演算での原色は、補正係数がＫhr であるため、演算式は(Ｂ−Ｙ)＋Ｋhr ×(Ｒ−Ｂ)となり、色相演算での補色は、補正係数がＫhm であるため、演算式は(Ｒ−Ｙ)−Ｋhm ×(Ｂ−Ｇ)と、(Ｂ−Ｙ)＋Ｋhm ×(Ｂ−Ｇ)となる。
【００４１】
なお、補正係数のＫsr、Ｋsg、Ｋsb、Ｋsc、Ｋsm、Ｋsy、Ｋhr、Ｋhg、Ｋhb、Ｋhc、Ｋhm、Ｋhy は、所定の色に対して所望の彩度と色相にするため、定数選択部４'に予め係数テーブル又は計算式を格納しておく。
【００４２】
一方、マトリックス演算部９では、そこに入力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号に対して前述の式(1)〜式(3)による演算を施し、輝度信号Ｙと色差信号Ｂ−Ｙ及び色差信号Ｒ−Ｙに分解する。
【００４３】
そして、このマトリックス演算部９で分解された信号のうち、輝度信号Ｙはそのまま逆マトリックス演算部１０に入力するが、色差信号Ｂ−Ｙと色差信号Ｒ−Ｙには、加算器８ａ、８ｂにより補正信号を加算してから、逆マトリックス演算部１０に入力し、これにより、これら色差信号Ｂ−Ｙと色差信号Ｒ−Ｙについてだけ色調補正が施されるようにする。
【００４４】
逆マトリックス演算部１０では、入力された輝度信号Ｙと色差信号Ｂ−Ｙ及び色差信号Ｒ−Ｙに対して前述の式(4)〜式(6)による演算が施され、これにより、入力された信号が元の信号形式に戻された上で、この逆マトリックス演算部１０からＲ'、Ｇ'、Ｂ'として出力されるようにするのである。
【００４５】
この結果、上記実施形態では、色補正演算が色差信号に対してだけ行なわれることになり、従って、この実施形態によれば、輝度信号Ｙには補正を施さずに、色差信号のＢ−Ｙ及びＲ−Ｙに補正を施すことにより、逆マトリックス演算部１０のＲ'、Ｇ'、Ｂ'出力信号から輝度信号Ｙを生成しても、輝度信号Ｙは変化しない。つまり、輝度信号を変化させることなく色調補正を施すことができる。
【００４６】
これは、回路規模の削減を得るためであるが、しかし、この結果、上記実施形態では、従来のＲ、Ｇ、Ｂに補正信号を加算する方法に比較して、彩度と色相の補正に多少のずれが生じてしまう。
【００４７】
従来技術で示したカメラの色調補正回路と互換性を取るには、従来技術と同じくＲ、Ｇ、Ｂ信号から色相を検出しているので、予めユーザーが設定した補正係数に対して歪の補償パラメータをソフトウェアで再計算し、こうして得た数値を新たな補正係数としてこの回路に設定してやれば、従来の方法の補正結果とほぼ同じ結果を得ることができる。
【００４８】
例えば、図５は従来技術と同じくＲ信号の彩度を１．５倍に補正したグラフであるが、従来技術の補正結果を示すグラフ図１０と比較した場合、彩度が大きくなっていて、色相は小さく(反時計方向)なっている。こうした図５の例における従来の色調補正回路と互換性をとる場合の具体的な補正係数例として、Ｒ彩度増加時の補正係数値を表１と表２に示す。
【表１】
2005057748.tif 000003
【表２】
2005057748.tif 000004
【００４９】
一方、図６は、１．５倍したＲ信号の彩度に更に係数０．９０を乗じて１．３５倍としＲ信号の色相には係数０．８５を乗じた場合で、この場合は、図１０に示した従来技術と色再現性で互換性をとることができる。
【００５０】
これにより、例えば新旧の技術によるテレビジョンカメラ装置間でも、互換性を持たせた色補正が可能となる。この図６の例による従来の補正結果と互換性を保つための補正係数値例を表３と表４に示す。
【表３】
2005057748.tif 000005
【表４】
2005057748.tif 000006
【００５１】
従って、このようにソフトウェアによる補正係数の最適化を行うようにした実施形態によれば、回路規模を削減しながら、従来技術と同等の性能を維持することができ、従って、本発明の実施形態によれば、性能低下を伴わずにコストの低減を図ることができる。
【００５２】
以上、本発明について、実施の形態により詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたテレビジョンカメラに限定されるものではなく、上記以外の画像装置に広く適用することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による色調補正回路の一実施形態を示したブロック構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における彩度補正ベクトル図である。
【図３】本発明の一実施形態における色相補正ベクトル図である。
【図４】本発明の一実施形態における彩度と色相の補正演算方法の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態においてＲ信号の彩度を補正したときの特性図である。
【図６】本発明の一実施形態において彩度と色相の補正係数を最適化したときの特性図である。
【図７】従来技術による色調補正回路の一例を示すブロック構成図である。
【図８】色調補正回路における色相領域判定方法の一例を示す説明図である。
【図９】従来技術における彩度と色相の補正演算方法の説明図である。
【図１０】従来技術における色信号の変化量を示す特性図である。
【図１１】従来技術における輝度信号の変化率を示す特性図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ａ、１ｂ、１ｃ：減算器
２：色相領域判定部
３：ベクトル量算出部
４、４'：補正定数選択部
５ａ、５ｂ：乗算器
６ａ、６ｂ：符号反転器
７、７'：データ選択加算部
８ａ、８ｂ、８ｃ：加算器
９：マトリックス演算部
１０：逆マトリックス演算部
１５：色相検出部
１６、１６'：補正信号生成部
１７、１７'：補正信号加算部
【図１】
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【図２】
2005057748.tif 000008
【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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【図８】
2005057748.tif 000014
【図９】
2005057748.tif 000015
【図１０】
2005057748.tif 000016
【図１１】
2005057748.tif 000017