(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像を構成する画素の色彩データを変換する色彩データ変換装置であって、前記色彩を特定するために用いられる三次元色空間を所定の領域に分割するための基準となる色彩を入力指定値として記録している入力指定値記録手段と、
前記入力指定値ごとに対応づけられた値であって最終的に出力させたいものを出力指定値として記録している出力指定値記録手段と、
前記カラー画像を構成する画素の色彩データが与えられると、三次元色空間上でその色彩からある距離にある色彩データを出力する近傍値演算手段と、
前記カラー画像を構成する画素の色彩データと前記近傍値演算手段の出力である色彩データの各々について前記入力値指定手段に記録された各入力指定値との三次元色空間における距離を算出して比較することによりその距離が最小となる入力指定値を特定する入力指定値特定手段と、
前記入力指定値特定手段によって特定された入力指定値に対応する出力指定値を前記出力指定値記録手段から読み出して出力する出力指定値選択手段と、
前記カラー画像を構成する画素の色彩データと前記近傍値演算手段の出力である色彩データの各々について前記出力指定値選択手段によって特定された出力を積和演算して出力する出力演算手段と
を備えることを特徴とする色彩データ変換装置。
【請求項２】
近傍値演算手段は、出力する色彩データの数を決定するユーザインタフェースを備えることを特徴とする請求項１記載の色彩データ変換装置。
【請求項３】
近傍値演算手段は、カラー画像を構成する画素の色彩データと出力する色彩データとの距離を決定するユーザインタフェースを備えることを特徴とする請求項１記載の色彩データ変換装置。
【請求項４】
出力演算手段は、出力指定値決定手段からの出力に対して、その前記出力指定値決定手段の入力である色彩データとカラー画像を構成する画素の色彩データとの距離に対応した重みをつけて、積和することを特徴とする請求項１記載の色彩データ変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像に特定の処理を施す装置に関し、特に、カラー画像の特定の領域を抽出する装置や、自然画像の階調を減少させることにより画像に特殊な効果（ポスタリゼーション効果）を施す装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（第１の従来技術）
まず、第１の従来技術として、色情報を用いた領域選択の方法について図面を参照しながら説明する。
【０００３】
領域の選択は、静止画像処理においてはマスクデータの生成、動画像処理においてはキー信号の生成と呼ばれ、以降の処理において特定の領域を他の領域と切り離して独立に処理するために必須となる工程である。
【０００４】
マスクデータとキー信号は、いずれも選択された部分において最大値、非選択部分において最小値を持つような値で表され、処理対象となる画像の信号に準じた形式を持つある種の画像データである。
【０００５】
ここでは、人物などのテレビジョン映像から、映像中の色情報を用いることによって単色系の背景の領域のみを選択する信号、いわゆるキー信号を生成する場合について述べる。実際の映像製作の現場において、このキー信号の生成は、撮影した映像の背景のみを他の映像に差し替える装置、いわゆるクロマキー合成装置における前段の処理として頻繁に行われている。
【０００６】
図１１は、キー信号を生成する従来の色彩データ変換装置の構成を示すブロック図である。入力映像の画素を構成する３次元の信号成分をＹ、Ｕ、Ｖとすると、極座標変換部１１０１において元信号の色差成分であるＵ、Ｖ信号は彩度成分Ｃ（Ｃｈｒｏｍａ）、色相成分Ｈ（ＨｕｅＡｎｇｌｅ）に変換される。Ｙ、Ｃ、Ｈの３成分は成分毎に対応する選択信号生成部１１０２〜１１０４において選択信号ｋｅｙ−ｙ，ｋｅｙ−ｃ，ｋｅｙ−ｈに変換されたのち、乗算部１１０５において合成され、最終的にキー信号ｋｅｙとして出力される。
【０００７】
図１２は、図１１における選択信号生成部１１０２〜１１０４における動作を説明するための図であり、信号の入出力関係を示す。この関係は、各成分毎にあらかじめ設定された選択中心値（ＣｅｎｔｅｒＶａｌｕｅ）と選択幅（Ｗｉｄｔｈ）によって定められる矩形状のグラフとなる。従って、入力された信号のＹ、Ｃ、Ｈの各成分は、図１２に示されるグラフに従って変換が施され、それぞれ２値（０／２５５）で表される選択信号となる。
【０００８】
各成分ごとの選択信号は、乗算部１１０５において論理積がとられ、キー信号（Ｋｅｙ）として出力される。図１３（ａ）はＣ成分の選択信号（Ｋｅｙ−ｃ）、図１３（ｂ）はＨ成分の選択信号（Ｋｅｙ−ｈ）、図１３（ｃ）は合成後のキー信号（Ｋｅｙ）のそれぞれのＵＶ入力色差平面における分布を示す。
【０００９】
なお、図１３は、分割された色空間におけるＹ成分を一定とする断面図、即ち、ＵＶ入力色差平面のみを示しているが、実際には、特定ＹＵＶ空間の特定領域が３次元的に選択される。
【００１０】
このようにして、第１の従来技術により、色各成分毎にあらかじめ設定された選択中心値と選択幅に基づいてキー信号の生成が行われている。
【００１１】
（第２の従来技術）
次に、第２の従来技術として、画像処理における色彩の成分の階調数を減少させることによる特殊効果、いわゆるポスタリゼーション効果の実施方法について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
ポスタリゼーションとは、多階調を有する自然画像の階調成分を指定の階調数に減ずることにより、元の自然画像をポスターデザインなどで用いられるような少ない色数で表現された画像に変換する画像処理をいう。なお、色彩を構成する各成分の値としてとり得る数を階調数、各成分の合成として表現された色彩の種類としてとり得る数を色数と呼ぶ。
【００１３】
広告画像などを製作するデザイナらは、素材となる自然画像にポスタリゼーション効果を含む様々な特殊効果を組み合わせて施すことにより、自分のイメージする作品を作り上げている。それらの特殊効果のなかでも特にポスタリゼーション効果は、素材画像からアニメーションに用いられるセル画のような少数色で表現される画像を簡易かつ効果的に生成するための手段として様々な場面で多用されている。
【００１４】
図１４は、従来のポスタリゼーションのための色彩データ変換装置の構成を示すブロック図である。入力画像の画素を構成する３次元の値の各成分（ここではＲ、Ｇ、Ｂ成分）は、各々独立した信号変換部１４０１〜１４０３によって階調を減ぜられ出力される。
【００１５】
図１５は、この信号変換部１４０１〜１４０３における信号変換の動作を説明するための図である。例えば、出力側の階調数を３とする場合であれば、図１５のように、多階調の入力信号は、信号変換部１４０１〜１４０３によって３階調の値に変換される。
【００１６】
ここで、入力画像の画素を構成する値は３次元の成分を持つので、各成分をいずれも２階調で表現した場合は８色（２の３乗）、３階調で表現した場合は２７色（３の３乗）で塗り分けられた出力画像が得られることになる。各成分を３階調で表現した場合における色空間の分割の例を図１６に示す。なお、図１６は、分割された色空間におけるＢ成分を一定とする断面図、即ち、ＲＧ平面のみを示しているが、実際には色空間は３次元的に分割される。
【００１７】
このようにして、第２の従来技術では、色空間を固定的に分割し、同一の分割領域に属する入力画素の色彩をその領域を代表する同一の色に変更することにより、入力画素の色彩数を減じている。
【００１８】
なお、上記の説明では、画素の各成分を（Ｒ、Ｇ、Ｂ）による値で表現したが、従来の方式におけるポスタリゼーションに用いられる３次元の値の成分としては、テレビジョン映像信号の処理などに用いられる（Ｙ、Ｕ、Ｖ）や印刷用画像などに用いられる均等知覚色空間で定義される（Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊）などの値が用いられる場合もある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１の従来技術による色情報を用いたキー信号の生成では、入力映像の画素を構成する３次元の信号は各成分毎に独立して選択信号に変換された後にキー信号として合成されるため、キー信号として選択される領域の色空間における形状は、各成分の軸に沿った一定のものに限定されるという問題がある。
【００２０】
例えば、図１１に示したような信号変換では、最終的に選択される色領域は、色空間上でみると図１３（ｃ）で示されたような扇型（実際にはＹ方向への３次元的な厚みを持つ）となってしまうため、実際に処理を施したい入力画像に対して、選択したい色の色空間における分布が図１７のように斜線で示した領域のような形状であった場合には、もはやこのような色領域の切り出しをすることはできない。つまり、選択したい色が３次元の信号のいずれの成分の定義された軸に対しても傾いた方向に分布している場合などは、その領域を的確に切り出すことは困難である。
【００２１】
また入力すべき切り出し領域の選択中心値と選択幅の指定作業そのものについても、作業者の熟練に負うものであり、最適な値を簡易に得ることができる方法が望まれている。
【００２２】
また、キー信号は、後処理において画像の合成や色彩調整などの画像編集効果の係り具合を決定する重みデータとして用いられる場合が多い。キー信号が２値の場合は、編集後の画像に疑似的な輪郭が発生することがあるので、キー信号自身に階調を持つことが望まれている。
【００２３】
また、上記第２の従来技術によるポスタリゼーション効果の実施方法では、階調の分割方法や効果の実施後の画像の配色が画素を構成する３次元の値の各成分と指定された階調数により一意に定まっている。即ち、入力信号を３階調に減ずる場合は同様に図１５に示される通り固定的に３分割されるだけであり、これらの分割方法は実施の対象となる画像と無関係に一律に決定されたものである。そのために、画像の内容や種類に応じた最適なポスタリゼーション効果を行うことができないという問題点がある。
【００２４】
配色についても、色空間を均等に分割し各領域をそれぞれの代表色で塗り分けるだけであり、作業者の意思が反映される余地はない。
【００２５】
そこで、本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、色情報を用いた領域選択の実施において、簡易な操作により、入力信号の各成分の定義された色空間上で、自由な形状の領域の切り出しをおこなうことが可能で、さらに選択信号出力に中間階調を持つことが可能な色彩データ変換装置を提供することを目的とする。
【００２６】
また、本発明は、ポスタリゼーション効果の実施において、簡易な操作により、自由な色の分割による任意の色数や配色を用いることが可能な色彩データ変換装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明に係る第１の色彩データ変換装置は、カラー画像を構成する画素の色彩データを変換する色彩データ変換装置であって、キー信号を作成する場合に代表となる色の三次元色空間上の座標値を記録する入力指定値記録手段と、それぞれの入力指定値をキー信号として選択するか否かを決定する情報を出力指定値として記録する出力指定値記録手段と、入力指定値と出力指定値を決定する指定値決定手段と、入力画像を画素毎に出力する入力手段と、入力画素を色空間上の座標値と考えてその近傍の座標値を演算する近傍値演算手段と、入力値と全ての入力指定値との三次元色空間における距離を演算し最も距離の近い入力指定値を特定する入力指定値特定手段と、入力指定値特定手段で選択された入力指定値に対応する出力指定値を出力する出力指定値選択手段と、出力値選択手段からの出力を積和して出力する出力値演算手段と、出力値演算手段から出力されたキー信号を画像情報として表示あるいは記録する出力手段を備えることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明に係る第２の色彩データ変換装置は、カラー画像を構成する画素の色彩データを変換する色彩データ変換装置であって、第１の色彩データ変換装置と同様のものである入力指定値記録手段、出力指定値記録手段、指定値決定手段、入力手段、出力手段に加え、カラー画像を構成する画素の色彩データと入力値指定手段に記録された各入力指定値との三次元色空間における距離を算出して比較することによりその距離が最小となる入力指定値と、二番目に距離が小さい入力指定値を特定する入力指定値特定手段と、入力指定値特定手段によって特定された二つの入力指定値に対応する出力指定値を用いて出力を決定する出力演算手段とを備えることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明に係る第３の色彩データ変換装置は、カラー画像を構成する画素の色彩データを変換する色彩データ変換装置であって、第１の色彩データ変換装置と同様のものである入力指定値記録手段、出力指定値記録手段、指定値決定手段、入力手段、出力手段に加え、三次元色空間を各軸について等分に標本化した色彩データの座標をルックアップテーブル（ＬＵＴ）座標値として出力するＬＵＴアドレス生成手段と、ＬＵＴアドレス生成手段から出力される色彩データと各入力指定値との三次元色空間における距離を算出して比較することによりその距離が最小となる入力指定値を特定する入力指定値特定手段と、入力指定値特定手段によって特定された入力指定値に対応する出力指定値を出力指定値記録手段から読み出して出力する出力値選択手段と、出力値選択手段から出力されたデータをＬＵＴとして記録するＬＵＴ記録手段と、カラー画像を構成する画素の色彩データを座標値として、ＬＵＴ記録手段の複数のデータを用いた補間演算によって出力値を決定するＬＵＴ演算手段を備えることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明に係る第４の色彩データ変換装置は、第１の色彩データ変換装置と同様のものである入力指定値記録手段、出力指定値記録手段、指定値決定手段、入力手段、出力手段、入力指定値特定手段、出力指定値選択手段、出力値演算手段に加え、入力画素を色空間上の座標値と考えてその近傍の座標値を演算し、かつ出力する色彩データの数を決定するユーザインタフェースを備える近傍値演算手段を持つことを特徴とする。
【００３１】
また、本発明に係る第５の色彩データ変換装置は、第１の色彩データ変換装置と同様のものである入力指定値記録手段、出力指定値記録手段、指定値決定手段、入力手段、出力手段、入力指定値特定手段、出力指定値選択手段、出力値演算手段に加え、入力画素を色空間上の座標値と考えてその近傍の座標値を演算し、かつカラー画像を構成する画素の色彩データと出力する色彩データとの距離を決定するユーザインタフェースを備える近傍値演算手段を持つことを特徴とする。
【００３２】
また、本発明に係る第６の色彩データ変換装置は、第１の色彩データ変換装置と同様のものである入力指定値記録手段、出力指定値記録手段、指定値決定手段、入力手段、出力手段、入力指定値特定手段、出力指定値選択手段、近傍値演算手段に加え、出力指定値決定手段からの出力に対して、その出力指定値決定手段の入力である色彩データと前記カラー画像を構成する画素の色彩データとの距離に対応した重みをつけて、積和する出力演算手段を持つことを特徴とする。
【００３３】
また、本発明に係る第７の色彩データ変換装置は、カラー画像を構成する画素の色彩データを変換する色彩データ変換装置であって、第２の色彩データ変換装置と同様のものである入力指定値記録手段、出力指定値記録手段、指定値決定手段、入力手段、出力手段、入力指定値特定手段に加え、入力指定値特定手段によって特定された二つの入力指定値に対応する出力指定値と、二つの入力指定値から距離が等しい面とカラー画像を構成する画素の色彩データとの距離情報を用いて出力を決定する出力演算手段を持つことを特徴とする。
【００３４】
また、本発明に係る第８の色彩データ変換装置は、カラー画像を構成する画素の色彩データを変換する色彩データ変換装置であって、第２の色彩データ変換装置と同様のものである入力指定値記録手段、出力指定値記録手段、指定値決定手段、入力手段、出力手段、入力指定値特定手段に加え、二つの入力指定値から距離が等しい面とカラー画像を構成する画素の色彩データとの距離がある閾値以上離れている場合は、出力が、距離が最小となる入力指定値に対応する出力指定値の値に等しくなるような重み関数によって出力を決定する出力演算手段を持つことを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下に、動画像からキーとなる信号情報を抜き出す装置である本発明の第１の実施の形態について、詳しく説明する。
【００３６】
図１は、第１の実施の形態に係る色彩データ変換装置の構成を示す図である。図１において、１０１は入力手段、１０２は指定値決定手段、１０３は入力指定値記録手段、１０４は出力指定値記録手段、１０５は近傍値演算手段、１０６は入力指定値特定手段、１０７は出力指定値選択手段、１０８は出力値演算手段、１０９は出力手段である。
【００３７】
入力手段１０１は、入力動画像を画素単位で近傍値演算手段１０５に出力するもので、ビデオカメラ、ビデオデッキと、その２つの機器の信号を選択するセレクタと、Ａ／Ｄ変換器によって構成される。
【００３８】
（表１）は、入力指定値記録手段１０３と出力指定値記録手段１０４に記録されるデータの例である。入力指定値記録手段１０３は、キー信号を作成する場合に代表となる色の三次元色空間上の座標値を入力指定値として記録するもので、書き換え可能なメモリにより構成されている。
【００３９】
出力指定値記録手段１０４は、それぞれの入力指定値をキー信号として選択するか否かを決定する情報を出力指定値として記録するもので、書き換え可能なメモリにより構成されている。
【００４０】
【表１】
0003780587.tif 000002
【００４１】
指定値決定手段１０２は、入力指定値と出力指定値を決定するもので、動画像キャプチャボードと、グラフィカルユーザインタフェースを搭載したパーソナルコンピュータにより構成される。
【００４２】
近傍値演算手段１０５は、入力画素を色空間上の座標値と考え、その近傍の座標値を演算し、入力指定値特定手段１０６に出力するものであり、加算器とバッファにより構成される。
【００４３】
入力指定値特定手段１０６は、近傍値演算手段１０５で得られた座標値と、入力指定値記録手段１０３に記録された全ての入力指定値との、三次元色空間における距離を演算する加算器および乗算器と、そのうちで最も距離の近い入力指定値を選択する比較器により構成される。
【００４４】
出力指定値選択手段１０７は、入力指定値特定手段１０６で選択された入力指定値に対応する出力指定値を、出力指定値記録手段１０３から選択し、入力された座標値に対応する値として出力値演算手段１０８に出力するセレクタにより構成される。
【００４５】
出力値演算手段１０８は、出力値選択手段１０７からの出力を積和して出力するもので、バッファ、乗算器、および加算器により構成される。
【００４６】
出力手段１０９は、入力画素に対応した出力値演算手段１０８から出力されたキー信号を、画像情報として表示、あるいは記録するもので、Ｄ／Ａ変換器、ビデオセレクタ、モニタ、ビデオデッキにより構成される。
【００４７】
以上のように構成された本装置の動作について説明する。
まず、入力画像は、画素毎に三次元色空間上の座標値として近傍値演算手段１０５に入力される。ここで、画素は、輝度、色差の３属性をもつＣＣＩＲ６０１勧告のＹｕｖ色空間座標を持つとする。
【００４８】
次に、近傍値演算手段１０５によって、図２のように、近傍値演算手段に入力された値を中心にした、Ｙｕｖ各軸に沿ってδ離れた近傍６点の座標が演算され、入力指定値特定手段１０６に入力される。
【００４９】
一方で、指定値決定手段１０２では、ユーザからの指示により、入力手段１０１からの１フレームが静止画像として取りこまれ、表示される。次に、ユーザインタフェースを用いて、その画像中の複数の色が、キー信号として選択したいあるいは選択したくない色として抜きだされ、入力指定値として入力指定値記録手段１０３に出力される。また、それぞれの入力指定値は、選択信号であるか（２５５）ないか（０）を決定し、その値を出力指定値として、出力指定値記録手段１０４に出力される。
【００５０】
入力指定値記録手段１０３と出力指定値記録手段１０４には、（表１）のようなキー信号を作成する場合に代表となる色の三次元色空間上の座標値と、その色を選択するか（２５５）否か（０）を示すデータを記録するもので、あらかじめ準備して記録しておいてもよいし、ユーザが指定値決定手段１０２で、そのつど決定して記録してもよい。
【００５１】
図３は、入力指定値特定手段１０６と、出力指定値選択手段１０７の動作を説明するためのフロー図である。入力指定値特定手段１０６では、入力値と入力指定値記録手段１０３に記録されている全ての入力指定値との三次元色空間における距離が算出される。さらにその値を順次比較することによって、入力値との色空間上での距離が最小となる入力指定値が決定され、出力指定値選択手段１０７に通知される。その通知を受けた出力指定値選択手段１０７では、その入力指定値に対応する出力指定値が出力指定値記録手段１０４から読み出され、入力値に対応する出力値として出力される。
【００５２】
図４（ａ）は、三次元色空間の分割の様子を示す図であり、Ｙを一定とするｕｖ平面における断面図である。表示の便宜上、Ｙが一定となる断面を表示したが、実際の色空間の分割の様子は三次元的なものとなる。図中の白丸は（表１）の入力指定値に該当し、×印は入力値に該当する。色空間上の任意の点は距離が最も近い入力指定値の領域に属するように分割される。このような手法による空間の分割図は一般にボロノイ図（ＶｏｒｏｎｏｉＤｉａｇｒａｍｓ）と呼ばれる。入力指定値特定手段１０６と、出力指定値選択手段１０７の動作によって、境界線に囲まれた分割領域に属する入力値が与えられると、その領域中の白丸に相当する出力値が出力される。つまり、出力指定値選択手段１０７によって出力値は、０または２５５の値に変換されたことになる。
【００５３】
しかし、キー信号は、後処理で画像の合成や色彩調整などの画像編集効果の係り具合を決定するデータとして用いられることを考えると、信号自身に階調を持つことが望ましい。そこで、出力値演算手段１０７では、入力値とその近傍値に対応する６つの出力値が、（数１）の演算で積和され、入力値に対応する８階調のキー信号として出力される。ここで、ｋｉは出力選択手段の出力値、ｑｉは重み係数、ｋ＾は出力である。
【００５４】
【数１】
0003780587.tif 000003
【００５５】
この動作を言い換えれば、図４（ｂ）のように三次元色空間上の領域の境界を近傍の点を用いて平滑化する処理がおこなわれことになる。そして、入力画素に対応した出力値演算手段１０８から出力されたキー信号は、出力手段１０９により、画像情報として表示、あるいは記録される。
【００５６】
このようにして、入力画素は、本装置によって、色空間上の距離が最も近い指定値の影響を最大限に受けた階調を持つキー信号となって出力される。また、このキー信号は、画像表示空間位置情報を全く使用しないので、画像の輪郭情報を一様に失うことがない、色情報に応じた階調情報を持つことができる。
【００５７】
従って、本装置により、処理の対象となる画像の内容に応じて、作業者が得たい信号を、階調を持つキー信号として出力することができる。
【００５８】
なお、本実施形態において入力信号系の定義された色空間をＹＵＶ色空間としているが、ＲＧＢ、ＹＣｂＣｒ、ＹＩＱ、ＣＭＹ、ＣＭＹＫ、Ｌ＊ａ＊ｂ＊、Ｌ＊ｕ＊ｖ＊、ＨＳＶ、ＨＬＳなど画像処理に一般に用いられる他の色空間を用いてもよく、また処理画像に応じて独自に定義した色空間を用いてもよい。
【００５９】
なお、本実施形態において入力指定値特定手段１０６で比較される色空間における距離は、三次元色空間における距離を用いたが、距離の二乗の値を用いてもよい。距離の二乗の値を用いた場合は、距離計算において平方根を求める処理が不要となるので処理コストの大幅な削減が可能となる。
【００６０】
なお、近傍値演算手段１０５と、出力値演算手段１０８は、６つのデータを蓄積するためのバッファを持つ構成でもよく、バッファから６つの出力値を順次出力することによって、入力指定値特定手段１０６と出力指定値選択手段１０７を複数持たない構成にすることもできる。
【００６１】
また、本装置の近傍値演算手段１０２において、近傍値として６点を出力するとしたが、周辺８点や、１２点や、あるいは演算コストが許される限りそれ以上のデータを出力するように設定できるユーザインタフェースを備えていてもよく、点数を増やすことでより多くの階調を持ったキー信号の出力が期待できる。
【００６２】
さらに、近傍値演算手段１０５は、距離範囲δをユーザが設定できるようなインタフェースを備えていてもよく、δを変更することでキー信号の中間階調をもつデータの割合を変更することができる。
【００６３】
なお、本装置においては、出力指定値としてキー信号を設定したが、（表２）のように出力指定値に色空間上の座標値を設定してもよい。この場合、出力画像として、中間調を持つポスタリゼーション効果を施した画像を得ることができる。
【００６４】
【表２】
0003780587.tif 000004
【００６５】
さらに、出力指定値に色空間上の座標値を設定する場合、出力指定値の値として入力指定値をそのまま設定しなくてもよい。入力指定値と出力指定値を異なる値に設定したり異なる色空間で定義される値に設定しておくことにより、ポスタリゼーション効果の実施後に得られる画像の配色を自由に設定することが可能となり、出力画像の定義される色空間も、システムの要請に合わせ自由に選択することが可能となる。
【００６６】
なお、本装置では、入力指定値記録手段１０３、出力指定値記録手段１０４、近傍値演算手段１０５、入力指定値特定手段１０６、出力指定値選択手段１０７、出力値演算手段１０８は、専用ハードウェアを用いるとしているが、すべてパーソナルコンピュータと、そのメモリにロードされるソフトウェアで実現しても良い。
【００６７】
（実施の形態２）
以下に、静止画像からキーとなる信号情報を抜き出す装置である本発明の第２の実施の形態について詳しく説明する。
【００６８】
図５は、本発明の第２の実施の形態における装置の機能ブロックを示す図である。図５において、５０１は指定値決定手段、５０２は入力指定値記録手段、５０３は出力指定値記録手段、５０４は入力指定値特定手段、５０５は出力値演算手段、５０６は入力手段、５０７は出力手段である。
【００６９】
指定値決定手段５０１は、ユーザが、入力画像あるいはカラーパレットなどから入力指定値を抽出し、それに対応する出力指定値を決定するためのもので、マウスなどのポインティングデバイスとグラフィカルユーザインタフェースによって構成される。
【００７０】
（表３）は、入力指定値記録手段５０２と出力指定値記録手段５０３に記録されるデータの例である。入力指定値記録手段５０２は、キー信号を作成する場合に代表となる色のＣＩＥＬ＊ａ＊ｂ＊色空間座標値を入力指定値として記録するものである。出力指定値記録手段５０３は、実施の形態１のものと同様なもので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００７１】
【表３】
0003780587.tif 000005
【００７２】
入力指定値特定手段５０４は、入力指定値記録手段５０２に記録された全ての入力指定値との、三次元色空間における距離を演算し、そのうちで最も距離の近い入力指定値と二番目に近い入力指定値を選択するものである。
【００７３】
出力値演算手段５０５は、入力指定値特定手段５０４からの二つの入力指定値と、それぞれに対応する出力指定値を用いて、入力された色彩データが選択信号であるか否かを示すキー信号を演算し、出力するものである。
【００７４】
入力手段５０６は、入力静止画像を画素単位で入力指定値特定手段５０４に出力するもので、出力手段は５０７は、出力値演算手段５０５から出力されたキー信号を、画像情報として表示、あるいは記録するものである。以上の機能ブロックは、すべてパーソナルコンピュータと、そのメモリにロードされるプログラムによって構成される。
【００７５】
このように構成された本実施の形態における装置の動作について説明する。
まず、ユーザは、指定値決定手段５０１のマウスを使って、モニタに表示されている入力画像あるいはカラーパレットなどから入力指定値を抽出し、対応する出力指定値を決定する。指定されたデータは、入力指定値記録手段５０２と出力指定値記録手段５０３に記録される。
【００７６】
入力指定値と出力指定値は、入力指定値の色空間座標がＣＩＥＬ＊ａ＊ｂ＊であること以外は、第一の実施の形態で説明したものと同様であるので説明は省略する。
【００７７】
モニタに表示されている入力画像は、画素毎に三次元色空間上の座標値として入力指定値特定手段５０４に入力される。ここで、画素は、輝度、色差の３属性をもつＣＩＥＬ＊ａ＊ｂ＊色空間座標を持つとする。
【００７８】
図６（ａ）に、入力指定値特定手段５０４の動作を説明するためのフロー図を示す。ここで、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるブロックＡの内部構成である。入力指定値特定手段５０４では、その入力値と入力指定値記録部５０２に記録されている全ての入力指定値との三次元色空間における距離（＝√Ｌ＊２＋ａ＊２＋ｂ＊２）が算出される。さらにその値を順次比較することによって、その画素との距離が最小となる入力指定値と、二番目に距離が小さい入力指定値が決定され、対応する出力指定値とともに出力値演算手段５０５に出力される。
【００７９】
図７は、三次元色空間の分割の様子を示す図であり、Ｌ＊を一定とするａ＊ｂ＊平面における断面図である。表示の便宜上、Ｌ＊が一定となる断面を表示したが、実際の色空間の分割の様子は三次元的なものとなる。図中の×印ｐは、ある入力値の色空間上における座標値で、白丸１はその点に最も近い入力指定値、白丸２はその点に二番目に近い入力指定値である。
【００８０】
出力値演算手段５０５では、白丸１、白丸２に対応する出力指定値が出力指定値記録手段５０３から読み出され、（数２）、（数３）、（数４）の演算式で得られたデータが、階調をもつキー信号として出力される。ここで、式のＬ１２、Ｌ１ｐ、Ｌ２ｐは、図に示す各点間の距離、δは任意の値であり、境界面からのδの距離の領域の出力信号に階調を持たせることができる。
【００８１】
図８（ａ）は、ボロノイ分割によって作られた領域の出力をそのままキー信号とする場合のグラフで、図８（ｂ）は、（数２）、（数３）、（数４）によって得られる出力を表すグラフである。ここで、図の横軸は白丸１からの距離で、縦軸はキー信号出力である。
【００８２】
【数２】
0003780587.tif 000006
【００８３】
【数３】
0003780587.tif 000007
【００８４】
【数４】
0003780587.tif 000008
【００８５】
このように、白丸１、白丸２に対応する出力指定値と、白丸１、白丸２にから構成される最も近い境界面からの距離情報から出力信号が導かれる。この動作を言い換えれば、三次元色空間上の領域の境界近傍の出力に階調を持たせる処理がおこなわれことになる。
【００８６】
このようにして、入力画素は、本装置によって、色空間上の距離が最も近い指定値の影響を最大限に受けた階調を持つキー信号となって出力される。また、このキー信号は、画像表示空間位置情報を全く使用しないので、画像の輪郭情報を一様に失うことがない、色情報に応じた階調情報を持つことができる。
【００８７】
従って、本実施の形態における装置により、処理の対象となる画像の内容に応じて、作業者が得たい信号を、階調を持つキー信号として出力することができる。
【００８８】
なお、本実施形態において入力信号系の定義された色空間をＬ＊ａ＊ｂ＊色空間としているが、ＲＧＢ、ＹＣｂＣｒ、ＹＩＱ、ＣＭＹ、ＣＭＹＫ、ＹＵＶ、Ｌ＊ｕ＊ｖ＊、ＨＳＶ、ＨＬＳなど画像処理に一般に用いられる他の色空間を用いてもよく、また処理画像に応じて独自に定義した色空間を用いてもよい。なお、本実施形態において入力指定値特定手段５０４で比較される色空間における距離は、三次元色空間における距離を用いたが、距離の二乗の値を用いてもよい。距離の二乗の値を用いた場合は、距離計算において平方根を求める処理が不要となるので処理コストの大幅な削減が可能となる。
【００８９】
なお、出力値演算手段５０５は、距離範囲δをユーザが設定できるようなインタフェースを備えていてもよく、δを変更することでキー信号の中間階調をもつデータの割合を変更することができる。
【００９０】
なお、本装置においては、出力指定値としてキー信号を設定したが、（表４）のように出力指定値に色空間上の座標値を設定してもよい。この場合、出力画像として、中間調を持つポスタリゼーション効果を施した画像を得ることができる。
【００９１】
【表４】
0003780587.tif 000009
【００９２】
さらに、出力指定値に色空間上の座標値を設定する場合、出力指定値の値として入力指定値をそのまま設定しなくてもよい。入力指定値と出力指定値を異なる値に設定したり異なる色空間で定義される値に設定しておくことにより、ポスタリゼーション効果の実施後に得られる画像の配色を自由に設定することが可能となり、出力画像の定義される色空間も、システムの要請に合わせ自由に選択することが可能となる。
【００９３】
なお、本発明の実施の形態は、パーソナルコンピュータとそのメモリにロードされるプログラムにより構成されるとしたが、図５の機能ブロックの一部あるいはすべてを専用ハードウェアに置き換えてもよい。
【００９４】
（実施の形態３）
以下に、動画像からキーとなる信号情報を抜き出す装置である本発明の第３の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図９は、本発明の第３の実施の形態における装置の構成を示す図である。
【００９５】
図９において、９０１は指定値決定手段、９０２は入力指定値記録手段、９０３は出力指定値記録手段、９０４は入力指定値特定手段、９０５は出力指定値選択手段、９０９は入力手段、９１０は出力手段で、以上は第１の実施の形態のものと同様なものであるので説明は省略する。
【００９６】
９０６はＬＵＴアドレス生成手段、９０７はＬＵＴ記録手段、９０８はＬＵＴ演算手段である。ＬＵＴアドレス生成手段９０６は、三次元色空間座標値を各軸について８等分にサンプリングした７２９点の座標値をルックアップテーブル（ＬＵＴ）座標値として入力指定値特定手段９０４に出力するものでカウンタにより構成される。ＬＵＴ記録手段９０７は、出力指定値選択手段９０５から出力される７２９個のデータをＬＵＴデータとして記録するものである。ＬＵＴ演算手段９０８は、入力画像の画素データに対応する出力値を、ＬＵＴ記録手段９０７に記録された複数のＬＵＴデータを用いた補間演算により出力するものである。
【００９７】
以上のように構成された本装置の動作について説明する。
まず、指定値決定手段９０１では、ユーザからの指示により、入力手段９０９からの１フレームが静止画像として取りこまれ、表示される。次に、ユーザインタフェースを用いて、その画像中の複数の色が、キー信号として選択したいあるいは選択したくない色として抜きだされ、入力指定値として入力指定値記録手段９０２に出力される。また、それぞれの入力指定値は、選択信号であるか（２５５）ないか（０）を決定し、その値を出力指定値として、出力指定値記録手段９０３に出力される。
【００９８】
次に、ＬＵＴアドレス生成手段９０６から、三次元色空間座標値を各軸について８等分にサンプリングした７２９点の座標値が、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）座標値として入力指定値特定手段９０４に出力される。入力指定値特定手段９０４と出力指定値選択手段９０５は、第一の実施の形態と同様の動作で信号を出力するので、詳しい説明は省略する。
【００９９】
ＬＵＴ記録手段９０７には、出力指定値選択手段９０５からの出力が、三次元色空間座標値を各軸について８等分にサンプリングした７２９点の座標値に対応したキー信号として記録される。
【０１００】
入力画像は、画素毎に三次元色空間上の座標値としてＬＵＴ演算手段９０８に入力される。ここで、画素は、輝度、色差の３属性をもつＣＣＩＲ９０１勧告のＹｕｖ色空間座標を持つとする。
【０１０１】
次に、ＬＵＴ演算手段９０８によって、入力座標値に対応する出力が補間演算され、出力手段９１０に出力され、出力手段９１０により画像情報として表示あるいは記録される。入力手段９０９と出力手段９１０は、第一の実施の形態における装置と同様なので詳しい説明は省略する。
【０１０２】
ここでＬＵＴを用いた補間演算について詳しく説明する。ＬＵＴ記録手段９０７は、三次元色空間を各軸８等分した５１２個の立方体の頂点に対応する７２９個の格子点の座標値に対応する出力値を持つ。ＬＵＴ参照手段は、ＬＵＴの格子点の値のうち入力値を囲む頂点に対応する近傍６点のデータを用いたＰＲＩＳＭ補間演算（Ｆａｓｔｃｏｌｏｒｐｒｏｃｅｓｓｏｒｗｉｔｈｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｂｙｓｍａｌｌｍｅｍｏｒｙ（ＰＲＩＳＭ），ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｍａｇｉｎｇ，Ｖｏｌ．２（３）（１９９３）参照）をおこない、出力値を決定する。
【０１０３】
図１０（ａ）は、補間演算を説明するための概念図である。実際の色空間は三次元であるが、説明のために、ここでは横軸を色空間座標、縦軸を出力値とする。また、図１０（ｂ）のようにＬＵＴを実際の出力レンジより大きい値に設定し、補間結果を実際の出力レンジでクリッピングすることにより補間における中間階調をもつデータの範囲を調整することができる。
【０１０４】
このようにして、入力画素は、本装置によって、色空間上の距離が最も近い指定値の影響を最大限に受けた階調を持つキー信号となって出力される。また、このキー信号は、画像表示空間位置情報を全く使用しないので、画像の輪郭情報を一様に失うことがない、色情報に応じた階調情報を持つことができる。
【０１０５】
また、第１および第２の実施の形態と異なり、入力指定値特定手段９０４は、入力画像に対して処理をおこなわない前演算処理なので、指定値の数によらない一定の演算時間で、入力画像に対する出力値を演算するという効果も期待できる。従って、本装置により、処理の対象となる画像の内容に応じて、作業者が得たい信号を、階調を持つキー信号として出力することができる。
【０１０６】
なお、本実施形態において入力信号系の定義された色空間をＹＵＶ色空間としているが、ＲＧＢ、ＹＣｂＣｒ、ＹＩＱ、ＣＭＹ、ＣＭＹＫ、Ｌ＊ａ＊ｂ＊、Ｌ＊ｕ＊ｖ＊、ＨＳＶ、ＨＬＳなど画像処理に一般に用いられる他の色空間を用いてもよく、また処理画像に応じて独自に定義した色空間を用いてもよい。
【０１０７】
なお、本実施の形態において、ＬＵＴは７２９個の値を持つものとしたが、その数は出力誤差が許される範囲内でこれより少なくてもよく、ＬＵＴ演算手段９０８で実用的に処理可能な範囲内でこれより多くても同様の効果が期待できる。また、本実施例のＬＵＴ演算手段９０８における補間計算において、入力画素値を囲む近傍６点の値を用いたが、近傍８点などを用いた他の補間演算をおこなうハードウェアを用いてもよい。
【０１０８】
なお、本装置においては、出力指定値としてキー信号を設定したが、（表２）のように出力指定値に色空間上の座標値を設定してもよい。この場合、出力画像として、中間調を持つポスタリゼーション効果を施した画像を得ることができる。
【０１０９】
さらに、出力指定値に色空間上の座標値を設定する場合、出力指定値の値として入力指定値をそのまま設定しなくてもよい。入力指定値と出力指定値を異なる値に設定したり異なる色空間で定義される値に設定しておくことにより、ポスタリゼーション効果の実施後に得られる画像の配色を自由に設定することが可能となり、出力画像の定義される色空間も、システムの要請に合わせ自由に選択することが可能となる。
【０１１０】
なお、本装置では、入力指定値記録手段９０２、出力指定値記録手段９０３、ＬＵＴアドレス生成手段９０６、入力指定値特定手段９０４、出力指定値選択手段９０５は、専用ハードウェアを用いるとしているが、すべてパーソナルコンピュータと、そのメモリにロードされるソフトウェアで実現しても良い。
【０１１１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、入力画像は、色空間上の距離が最も近い指定値の影響を最大限に受けた階調を持つキー信号となって出力される。また、このキー信号の階調情報は、画像表示空間における位置情報とは無関係なので、画像の輪郭情報を一様に失うことがないという利点を持つ。
【０１１２】
つまり、処理の対象となる画像の内容に応じて、作業者が得たい信号を、階調を持つキー信号として出力することができる。
【０１１３】
なお、出力指定値に色空間上の座標値を設定した場合、出力画像として、作業者の得たい自由な配色のポスタリゼーション効果を施した出力画像を得ることができる。
【０１１４】
また、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いた補間演算により、指定色の数によらない一定の演算時間で、入力画像に対する出力値を演算するという効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の装置構成図
【図２】第１の実施の形態の近傍値演算手段の動作を説明するための図
【図３】第１の実施の形態の入力指定値特定手段と出力指定値選択手段の動作を説明するための図
【図４】第１の実施の形態の三次元色空間の分割図
【図５】第２の実施の形態の機能ブロック構成図
【図６】第２の実施の形態の入力指定値特定手段の動作を説明するための図
【図７】第２の実施の形態の三次元色空間の分割図
【図８】第２の実施の形態の出力演算を説明するためのグラフ
【図９】第３の実施の形態の装置構成図
【図１０】第３の実施の形態の補間演算を説明するためのグラフ
【図１１】第１の従来技術における装置の構成図
【図１２】第１の従来技術における装置の選択信号生成部の動作を説明するためのグラフ
【図１３】第１の従来技術における装置の乗算部の動作を説明するためのグラフ
【図１４】第２の従来技術における装置の構成図
【図１５】第２の従来技術における装置の信号変換部の動作を説明するためのグラフ
【図１６】第２の従来技術における装置の三次元色空間の分割図
【図１７】第２の従来技術における装置の三次元色空間を説明するための図
【符号の説明】
１０１  入力手段
１０２  指定値決定手段
１０３  入力指定値記録手段
１０４  出力指定値記録手段
１０５  近傍値演算手段
１０６  入力指定値特定手段
１０７  出力指定値選択手段
１０８  出力値演算手段
１０９  出力手段
５０１  指定値決定手段
５０２  入力指定値記録手段
５０３  出力指定値記録手段
５０４  入力指定値特定手段
５０５  出力値演算手段
５０６  入力手段
５０７  出力手段
９０１  指定値決定手段
９０２  入力指定値記録手段
９０３  出力指定値記録手段
９０４  入力指定値特定手段
９０５  出力指定値選択手段
９０６  ＬＵＴアドレス生成手段
９０７  ＬＵＴ記録手段
９０８  ＬＵＴ演算手段
９０９  入力手段
９１０  出力手段
１１０１  極座標変換部
１１０２  選択信号生成部
１１０３  選択信号生成部
１１０４  選択信号生成部
１１０５  乗算部
１４０１  信号変換部
１４０２  信号変換部
１４０３  信号変換部
【図１】
0003780587.tif 000010
【図２】
0003780587.tif 000011
【図３】
0003780587.tif 000012
【図４】
0003780587.tif 000013
【図５】
0003780587.tif 000014
【図６】
0003780587.tif 000015
【図７】
0003780587.tif 000016
【図８】
0003780587.tif 000017
【図９】
0003780587.tif 000018
【図１０】
0003780587.tif 000019
【図１１】
0003780587.tif 000020
【図１２】
0003780587.tif 000021
【図１３】
0003780587.tif 000022
【図１４】
0003780587.tif 000023
【図１５】
0003780587.tif 000024
【図１６】
0003780587.tif 000025
【図１７】
0003780587.tif 000026