(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号をＲＧＢ（赤、緑、青）の３原色成分に分離し、それぞれの成分にそれぞれ処理を行う画像処理装置に用いられる色再現のリニア変換のためのリニアマトリックス回路において、
前記色再現のリニア変換に必要とされる６個の係数を２個の制御パラメータから導く係数変換手段を具備することを特徴とするリニアマトリックス回路。
【請求項２】
前記２個の制御パラメータがそれぞれ彩度および色相に対応するパラメータであることを特徴とする請求項１に記載のリニアマトリックス回路。
【請求項３】
前記リニア変換の変換前の３原色成分をＲ、Ｇ、Ｂ、変換後の３原色成分をＲ´、Ｇ´、Ｂ´としたとき、
Ｒ´＝Ｒ＋α（Ｒ−Ｇ）＋β（Ｒ−Ｂ）
Ｇ´＝Ｇ＋γ（Ｇ−Ｒ）＋δ（Ｇ−Ｂ）
Ｂ´＝Ｂ＋ε（Ｂ−Ｒ）＋ζ（Ｂ−Ｇ）
で表されるリニア変換のマトリックス係数α、β、γ、δ、ε、ζが、彩度を制御する制御パラメータａと色相を制御する制御パラメータｂによって、
α＝−０．５９ａ−０．５９ｂ
β＝−０．１１ａ＋０．８９ｂ
γ＝−０．３ａ＋０．２８３１ｂ
δ＝−０．１１ａ−０．４７３１ｂ
ε＝−０．３ａ−０．７ｂ
ζ＝−０．５９ａ＋０．５９ｂ
で表されることを特徴とする請求項２に記載のリニアマトリックス回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアマトリックス回路に関し、特にそのマトリックス係数を少ないパラメータによって表すことの可能な変換機能を有するリニアマトリックス回路を関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョンカメラでは、規格で定められた原色（ＲＧＢ）の色度点と実際のカメラの色度点の差を埋めるためにリニアマトリック（liner matrix）と呼ばれる回路が用いられている。この回路を用いて、色再現性を変化させることが可能になる。
この回路は、例えばＲ信号には、Ｒ信号とＧ信号の差成分およびＲ信号とＢ信号の差成分に係数を掛けて加算する処理を、Ｇ信号およびＢ信号に関しても同様な処理を行うもので、この回路を通過する前の色信号をＲ、Ｇ、Ｂ、回路を通過した後の色信号をＲ´、Ｇ´、Ｂ´とすると、次式のように表すことができる。
Ｒ´＝Ｒ＋α（Ｒ−Ｇ）＋β（Ｒ−Ｂ）
Ｇ´＝Ｇ＋γ（Ｇ−Ｒ）＋δ（Ｇ−Ｂ）                      （５）
Ｂ´＝Ｂ＋ε（Ｂ−Ｒ）＋ζ（Ｂ−Ｇ）
ここで、α、β、γ、δ、ε、ζはマトリックス係数と呼ばれるものである。
【０００３】
従来の技術では、この回路を利用して、利用者が好みの色再現性を得ようと制御しても、マトリックス係数が６個もあるので、制御が大変煩雑であった。また、それぞれの係数が数式上の係数でしかなく、これが意味するものが実感としてつかみ難い。例えば、αという係数を制御したとき、どのように色が変化するのかを想像することは困難である。
【０００４】
また、マトリックス回路には、色平面を分割してそれぞれに対応したマトリックス係数を持つ方法がある。すなわち、赤い色のマトリックス係数と、青い色のマトリックス係数とを変えることができる回路である。
一例として、色平面上に原点を通る８本の軸を用意し、その軸上ではそれぞれに独立した係数を持つものとする。そして軸の間の色は軸との角度に応じて加重平均された係数を持つようにすると、色によって急激に係数が変わらないので不自然にはならない。
しかし、このような回路では、例えば、色平面を８分割する場合だと、８×６＝４８個もの実感をつかみにくい係数を制御しなくてはならなくなり、人間が好みに応じて制御することはほとんど不可能に近くなる。
【０００５】
一方、映像信号の色を制御する手段として、映像信号を輝度信号Ｙと２つの色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）で表現し、色度をこの２つの色差信号の処理で行う方法が一般的である。しかし、この方式では、テレビジョンカメラのように原色処理をしている場合には、一度色差信号に変換して、再び原色信号に戻す必要があるため、信号の劣化や回路規模の拡大を招いてしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、従来の色度変換のためのリニアマトリックス回路は多数のマトリックス係数を有しているため、制御が人間の感覚と一致せず煩雑であるという問題があった。また、映像信号を輝度信号と２つの色差信号で表して処理する場合には、前後で変換を繰り返す必要があって信号の劣化や回路規模の拡大を招くという問題があった。
【０００７】
本発明はこの問題を解決して、比較的簡単な方法を用いて小さな回路規模や小さなソフトウェアで、人間の感覚と合致する少ないパラメータで色再現のリニア変換を制御することができるリニアマトリックス回路の実現を課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明は、画像信号をＲＧＢ（赤、緑、青）の３原色成分に分離し、それぞれの成分にそれぞれ処理を行う画像処理装置に用いられる色再現のリニア変換のためのリニアマトリックス回路において、前記色再現のリニア変換に必要とされる６個の係数を２個の制御パラメータから導く係数変換手段を具備することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるリニアマトリックス回路を添付図面を参照にして詳細に説明する。
図２は、本発明のリニアマトリックス回路が搭載される撮像カメラの全体構成を示すブロック図である。
図２で、１１はレンズ、１２は色分解プリズム、１３は撮像素子、１４はホワイトバランス回路、１５は輪郭強調回路、１６はリニアマトリックス回路、１７は輝度圧縮回路、１８はガンマ補正回路、１９はホワイト／ブラッククリップ回路、２０はエンコーダ回路である。
【００１０】
撮像された被写体の像はレンズ１１を通り、色分解プリズム１２でＲＧＢの３色に分解された後、各々の撮像素子１３に結像する。撮像素子１３は光を電気信号に変換し、変換された電気信号は、ホワイトバランス、輪郭強調、リニアマトリックス、輝度圧縮、ガンマ補正、ホワイト／ブラッククリップ等の処理をされた後、エンコーダ回路２０から映像信号として出力される。
【００１１】
図３に、従来のリニアマトリックス回路１６の構成例の回路図を示す。
この回路は、係数乗算回路１と減算回路２および加算回路３で構成され、例えばＲ信号には、Ｒ信号とＧ信号の差成分およびＲ信号とＢ信号の差成分に所定の係数を掛けて加算する式（５）に示す処理を、Ｇ信号およびＢ信号のそれぞれに対しても同様な式（５）に示す処理を行って、Ｒ´信号、Ｇ´信号、Ｂ´信号を出力する回路である。この例では、図３および式（５）から分かるように係数は６個必要である。
【００１２】
ところで、色は輝度（明るさ：luminance ）と色相（色合い：phase ）と彩度（あざやかさ：saturation）という３つの性質によって表現することができる。また、色度は平面で表すことができるので、ある色度を別な色度に変えるには２方向の移動パラメータがあれば十分となる。Ｂ−Ｙ、Ｒ−Ｙ平面上の２つのパラメータの例を図４に示す。ここに示すように、色相と彩度方向の２つのパラメータがあれば十分である。
図３のリニアマトリックス回路および式（５）では６個の係数があるが、これを２つのパラメータで制御できるのであれば、手動で調整するのに分かりやすい。とくにその２つのパラメータが色相と彩度のように一般的なものであればなおさらである。
【００１３】
本発明のリニアマトリックス回路の一実施の形態の回路図を図１に示す。
この回路は、図３に示した従来のリニアマトリックス回路に係数変換部５を設けたもので、この係数変換部５は２つの手動の制御パラメータである色相と彩度を６個のパラメータに変換する回路またはソフトウェアから成り立っている。
【００１４】
この係数変換部５の働きを例をあげて説明する。
１）彩度を制御する方法
輝度および色相が変わらない場合の式は、
Ｒ´＝（１−ａ）Ｒ＋ａＹ
Ｇ´＝（１−ａ）Ｇ＋ａＹ                                  （１）
Ｂ´＝（１−ａ）Ｂ＋ａＹ
ここに
Ｙ＝０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ
を用いて展開すると、
Ｒ´＝（１−０．７ａ）Ｒ＋０．５９ａＧ＋０．１１ａＢ      （２）
Ｇ´＝０．３ａＲ＋（１−０．４１ａ）Ｇ＋０．１１ａＢ      （３）
Ｂ´＝０．３ａＲ＋０．５９ａＧ＋（１−０．８９ａ）Ｂ      （４）
【００１５】
一方、
Ｒ´＝Ｒ＋α（Ｒ−Ｇ）＋β（Ｒ−Ｂ）
Ｇ´＝Ｇ＋γ（Ｇ−Ｒ）＋δ（Ｇ−Ｂ）                      （５）
Ｂ´＝Ｂ＋ε（Ｂ−Ｒ）＋ζ（Ｂ−Ｇ）
を展開すると、
Ｒ´＝（１＋α＋β）Ｒ−αＧ−βＢ                        （６）
Ｇ´＝−γＲ＋（１＋γ＋δ）Ｇ−δＢ                      （７）
Ｂ´＝−εＲ−ζＧ＋（１＋ε＋ζ）Ｂ                      （８）
【００１６】
式（２）、（３）、（４）と式（６）、（７）、（８）とを比較して、
式（２）と式（６）より
α＝−０．５９ａ
β＝−０．１１ａ
式（３）と式（７）より
γ＝−０．３ａ
δ＝−０．１１ａ
式（４）と式（８）より
ε＝−０．３ａ
ζ＝−０．５９ａ
となる。
【００１７】
２）色相を制御する方法
対象色の軸に対して垂直方向に色相を動かす。この場合、彩度は保存せず、簡易的に行う。
図４のような横軸がＢ−Ｙ、縦軸がＲ−Ｙの平面を考える。対象色を（Ｂ−Ｙ、Ｒ−Ｙ）とすると、これを９０°回転した色は、（−（Ｒ−Ｙ）、Ｂ−Ｙ）なので、色相を動かす時、以下の式が成り立つ。
Ｒ´−Ｙ´＝（Ｒ−Ｙ）＋ｂ（Ｂ−Ｙ）
Ｂ´−Ｙ´＝−ｂ（Ｒ−Ｙ）＋（Ｂ−Ｙ）                    （９）
【００１８】
ここでＹ´＝Ｙとすると
Ｒ´＝（１−０．３ｂ）Ｒ−０．５９ｂＧ＋０．８９ｂＢ    （１０）
Ｂ´＝−０．７ｂＲ＋０．５９ｂＧ＋（１＋０．１１ｂ）Ｂ  （１１）
式（６）と式（１０）より
α＝０．５９ｂ
β＝−０．８９ｂ
式（８）と式（１１）より
ε＝０．７ｂ
ζ＝−０．５９ｂ
となる。
【００１９】
Ｙ＝Ｙ´としたので、式（７）と式（１０）と式（１１）より
Ｙ＝０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ
＝０．３Ｒ´＋０．５９Ｇ´＋０．１１Ｂ´
＝０．３×｛（１−０．３ｂ）Ｒ−０．５９ｂＧ＋０．８９ｂＢ｝
＋０．５９×｛−γＲ＋（１＋γ＋δ）Ｇ−δＢ｝
＋０．１１×｛−０．７ｂＲ＋０．５９ｂＧ＋（１＋０．１１ｂ）Ｂ｝
＝（０．３−０．１６７ｂ−０．５９γ）Ｒ
＋（０．５９−０．１１２１ｂ＋０．５９γ＋０．５９δ）Ｇ
＋（０．１１＋０．２７９１ｂ−０．５９δ）Ｂ
となる。
したがって、
０．３＝０．３−０．１６７ｂ−０．５９γ
０．５９＝０．５９−０．１１２１ｂ＋０．５９γ＋０．５９δ
０．１１＝０．１１＋０．２７９１ｂ−０．５９δ
これより
γ＝−０．２８３１ｂ
δ＝０．４７３１ｂ
がえられる。
【００２０】
３）結論
簡略のため、彩度と色相の相互間の影響を無視すると、マトリックス係数α、β、γ、δ、ε、ζは、彩度だけを制御する場合のマトリックス係数と色相だけを制御する場合のマトリックス係数の和として表されることになるから、下記のマトリックス係数α、β、γ、δ、ε、ζを用いることによって本発明が実現できる。
α＝−０．５９ａ−０．５９ｂ
β＝−０．１１ａ＋０．８９ｂ
γ＝−０．３ａ＋０．２８３１ｂ
δ＝−０．１１ａ−０．４７３１ｂ                        （１２）
ε＝−０．３ａ−０．７ｂ
ζ＝−０．５９ａ＋０．５９ｂ
すなわち、彩度と色相に対応する２つの制御パラメータａ、ｂを用いて６個のマトリックス係数を簡単に表すことができる。したがって、係数変換部５を簡単な回路または簡単なプログラムで容易に実現することができる。
【００２１】
このような処理は、とくに色平面を分割して、それぞれにマトリックス係数を持つことができる回路においてもその効力を発揮する。一例として、色平面上に原点を通る８本の軸を持った場合には、手動で調整する場合でも、８×６＝４８通りのパラメータを操作することになる。しかし、以上の方法を用いれば、パラメータが２×６＝１２個で済むばかりか、パラメータが測定器でどのように観測されるかの想像がつきやすい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１の発明は、画像信号をＲＧＢ（赤、緑、青）の３原色成分に分離し、それぞれの成分にそれぞれ処理を行う画像処理装置に用いられる色再現のリニア変換のためのリニアマトリックス回路において、色再現のリニア変換に必要とされる６個の係数を２個の制御パラメータから導く係数変換手段を具備することを特徴とする。
これにより、比較的簡単な方法を用いて小さな回路規模または小さなソフトウェアで、かつ２個のパラメータで色再現のリニア変換を制御することができるリニアマトリックス回路を実現することができる。
【００２３】
本発明の請求項２の発明は、２個の制御パラメータがそれぞれ彩度および色相に対応するパラメータであることを特徴とする。
これにより、比較的簡単な方法を用いて小さな回路規模または小さなソフトウェアで、しかも人間の感覚と一致する２個のパラメータで色再現のリニア変換を制御することができるリニアマトリックス回路を実現することができる。
【００２４】
本発明の請求項３の発明は、リニア変換の変換前の３原色成分をＲ、Ｇ、Ｂ、変換後の３原色成分をＲ´、Ｇ´、Ｂ´としたとき、式（５）で表されるリニア変換のマトリックス係数α、β、γ、δ、ε、ζが、彩度を制御する制御パラメータａと色相を制御する制御パラメータｂによって、式（１２）で表されることを特徴とする。
これにより、係数変換手段を簡単な回路または簡単なプログラムで容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリニアマトリックス回路の一実施の形態の回路図。
【図２】本発明のリニアマトリックス回路が搭載される撮像カメラのブロック図。
【図３】従来のリニアマトリックス回路の回路図。
【図４】Ｂ−Ｙ、Ｒ−Ｙ平面上の２つのパラメータを示す図。
【符号の説明】
１…係数乗算回路、２…減算回路、３…加算回路、５…係数変換部、１１…レンズ、１２…色分解プリズム、１３…撮像素子、１４…ホワイトバランス回路、１５…輪郭強調回路、１６…リニアマトリックス回路、１７…輝度圧縮回路、１８…ガンマ補正回路、１９…ホワイト／ブラッククリップ回路、２０…エンコーダ回路。
【図１】
0003968489.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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