JP2008131621A - 色変換装置、色変換方法、色変換プログラム、色変換プログラムを記録した記録媒体、及び画像処理装置、並びに画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホワイトを用いて表示を行う表示部の色に色変換する場合に、色圧縮を適切に行うことが可能な色変換装置を提供する。
【解決手段】色変換装置は、入力画像データの色を、少なくともホワイトを用いて画像を表示する表示部において用いている色へ色変換する。比率計算手段は、少なくとも表示部が用いる色における色再現域外の色を計算する際に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間上において、標準色空間における色再現域と表示部が用いる色における色再現域との明度の比率及び彩度の比率を計算する。色圧縮手段は、この比率に基づいて画像データに対する色圧縮を行う。上記の色変換装置によれば、表示における色空間が標準色空間のほとんどを包含できていなくても、色のつぶれを発生させずに適切に色圧縮することができる。また、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間で色圧縮を行うため、人の視覚に適合した圧縮を行うことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、入力された画像データの色を、画像を表示する表示部が用いる色へ色変換する色変換技術に関する。

従来から、４以上の色を用いて、画像を表示可能な画像表示装置が知られている（以下、画像データを表す基本となる色を「原色」とも呼ぶ。）。このような画像表示装置では、入力される画像データが３原色であるため、画像データを多原色（例えば、４原色）に色変換している。例えば、特許文献１には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の他に、Ｗ（白）を追加して、出力映像の輝度を向上させる技術が記載されている。この技術では、ＲＧＢの値を用いて拡大率を求めて拡大し、ＲＧＢのデータからＲＧＢＷのデータに分離している。また、ディスプレイの原色は、そのまま色変換後の原色として全ての色を変換している。更に、特許文献２には、多原色を用いた表示装置における色再現域を複数の角錐の領域に分割し、各々の領域において原色ＲＧＢＣを計算する技術が記載されている。

特開２００３−２９５８１２号公報 特開２０００−３３８９５０号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載された方法では、ＲＧＢＷの４原色を用いた場合、３原色を用いる場合よりもカラーフィルタの面積が小さくなるため、カラフルネス（色鮮やかさ）が低下してしまう場合があった。また、変換後に白が加わることで彩度が落ち、出力映像における彩度が全体的に低下してしまう傾向にあった。

また、特許文献２に記載された方法では、ＲＧＢにおける標準色空間を多原色ディスプレイが少ししか包含できていなかった場合に、色再現域外に存在する色をディスプレイにおいて適切に再現することができない場合があった。詳しくは、この文献には、色再現域外に存在する色を色域圧縮する方法が記載されているが、表面にマッピングを行っていたために色のつぶれを適切に軽減することができず、また、マッピングの結果が表面と目標に大きく影響を受けるために、色再現域外に存在する色を適切に再現できない可能性があった。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、ホワイトを用いて表示を行う表示部の色に色変換する場合に色圧縮を適切に行うことによって、色を適切に再現することが可能な色変換装置、色変換方法、色変換プログラム、色変換プログラムを記録した記録媒体、及び画像処理装置、並びに画像表示装置を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、入力画像データの色を、少なくともホワイトを用いて画像を表示する表示部において用いている色へ色変換する色変換装置では、少なくとも前記表示部が用いる色における色再現域外の色を計算する際に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間上において、標準色空間における色再現域と前記表示部が用いる色における色再現域との明度の比率及び彩度の比率を計算する比率計算手段と、前記比率計算手段によって計算された比率に基づいて、画像データに対する色圧縮を行う色圧縮手段と、を備える。

上記の色変換装置は、入力画像データの色を、少なくともホワイトを用いて画像を表示する表示部において用いている色へ色変換するために好適に利用される。具体的には、比率計算手段は、少なくとも表示部が用いる色における色再現域外の色を計算する際に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間上において、標準色空間における色再現域と表示部が用いる色における色再現域との明度の比率及び彩度の比率を計算する。そして、色圧縮手段は、比率計算手段によって計算された比率に基づいて、画像データに対する色圧縮を行う。上記の色変換装置によれば、表示における色空間が標準色空間のほとんどを包含できていなくても、色のつぶれを発生させずに適切に色圧縮することができる。例えば、色再現域外に存在する色を適切に再現することができる。また、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間で色圧縮を行うため、人の視覚に適合した圧縮を行うことができる。

上記の色変換装置の一態様では、前記色圧縮手段は、前記明度の比率に基づいて、前記画像データにおける明度を示すデータを色圧縮すると共に、前記彩度の比率に基づいて、前記画像データにおける彩度を示すデータを色圧縮する。即ち、色圧縮手段は、明度の比率及び彩度の比率に基づいて、明度を示すデータと彩度を示すデータを別個に色圧縮することができる。

上記の色変換装置の他の一態様では、前記色圧縮手段は、高明度領域における色に対しては、前記彩度を示すデータに対してのみ色圧縮を行い、前記明度を示すデータに対しては色圧縮を行わず、グレー軸上の色に対しては、前記明度を示すデータ及び前記彩度を示すデータのいずれに対しても色圧縮を行わず、前記高明度領域における色及びグレー軸上の色以外の色に対しては、前記明度を示すデータ及び前記彩度を示すデータの両方に対して色圧縮を行う。これにより、不適切な色圧縮を抑制して、適切に色を再現することが可能となる。

好ましくは、前記高明度領域は、前記Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間上において、各色相の一番高彩度となる点とは別の彩度が高明度方向に相対的に低下し始める点に基づいて規定される。

上記の色変換装置において好適には、前記色圧縮手段は、前記明度を示すデータに対して前記明度の比率を係数として乗算し、且つ、前記彩度を示すデータに対して前記彩度の比率を係数として乗算することによって、前記色圧縮を行うことができる。

更に好ましくは、複数の領域に分割された前記表示部における色再現域ごとに変換行列を設定し、前記色圧縮手段による色圧縮後の画像データが前記複数の領域のいずれの領域に存在するかを決定し、前記決定された領域に設定された変換行列に基づいて前記画像データを変換する変換手段を更に備える。

好適な例では、前記表示部は、Ｒｅｄ（赤）、Ｇｒｅｅｎ（緑）、Ｂｌｕｅ（青）、及びＷｈｉｔｅ（白）を用いて表示を行う。

本発明の他の観点では、入力画像データの色を、少なくともホワイトを用いて画像を表示する表示部において用いている色へ色変換する色変換方法は、少なくとも前記表示部が用いる色における色再現域外の色を計算する際に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間上において、標準色空間における色再現域と前記表示部が用いる色における色再現域との明度の比率及び彩度の比率を計算する比率計算工程と、前記比率計算工程で計算された比率に基づいて、画像データに対する色圧縮を行う色圧縮工程と、を備える。

本発明の更に他の観点では、入力画像データの色を、少なくともホワイトを用いて画像を表示する表示部において用いている色へ色変換するための色変換プログラムは、コンピュータを、少なくとも前記表示部が用いる色における色再現域外の色を計算する際に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間上において、標準色空間における色再現域と前記表示部が用いる色における色再現域との明度の比率及び彩度の比率を計算する比率計算手段、前記比率計算手段によって計算された比率に基づいて、画像データに対する色圧縮を行う色圧縮手段、として機能させる。

上記した色変換方法及び色変換プログラムを実行することによっても、表示における色空間が標準色空間のほとんどを包含できていなくても、色のつぶれを発生させず適切に色圧縮することができる。

なお、色変換プログラムを記録した記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＩＣカードなど、コンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用することができる。

本発明の更に他の観点では、入力画像データの色を、少なくともホワイトを用いて画像を表示する表示部において用いている色へ色変換された画像データに基づいて画像処理する画像処理装置は、少なくとも前記表示部が用いる色における色再現域外の色を計算する際に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間上において、標準色空間における色再現域と前記表示部が用いる色における色再現域との明度の比率及び彩度の比率を計算する比率計算手段と、前記比率計算手段によって計算された比率に基づいて、画像データに対する色圧縮を行う色圧縮手段と、前記色圧縮手段による処理後の画像データに基づいて画像処理する画像処理手段と、を備える。上記の画像処理装置によれば、色のつぶれを発生させずに適切に色圧縮された画像データを作成し、この画像データに基づいて画像処理を行うことができる。

上記の画像処理装置は、画像データを表示する表示部を備える画像表示装置に好適に適用することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

［全体構成］
図１は、本実施形態に係る画像表示装置１００の概略構成を示すブロック図である。画像表示装置１００は、外部から画像データと制御コマンドを取得して画像データに対して画像処理を行う画像処理部１０と、画像処理部１０で画像処理された画像データを表示する表示部２０とを備える。なお、画像表示装置１００は、多色を用いて画像を表示可能に構成されている（以下、画像データを表す基本となる色を「原色」とも呼ぶ）。具体的には、画像表示装置１００は、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ、及びＷｈｉｔｅ（ホワイト）の４原色（以下、単に「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」、「Ｗ」とも表記する。）を表示可能に構成されている。

画像処理部１０は、Ｉ／Ｆ制御回路１１と、色変換回路１２と、ＶＲＡＭ（Video RAM）１３と、アドレス制御回路１４と、テーブル格納メモリ１５と、γ補正回路１６と、を備える。

Ｉ／Ｆ制御回路１１は、外部（例えばカメラなど）から画像データと制御コマンドを取得し、画像データｄ１を色変換回路１２に供給する。色変換回路１２は、主に、取得した画像データｄ１に対して、３原色から４原色に色変換する処理を行う。色変換回路１２で画像処理された画像データｄ２は、ＶＲＡＭ１３に書き込まれる。ＶＲＡＭ１３に書き込まれた画像データｄ２は、アドレス制御回路１４からの制御信号ｄ２１に基づいて、γ補正回路１６によって画像データｄ３として読み出される。同時に、表示前データに対応するアドレス信号ｄ４が表示部２０内の走査線駆動回路２２に供給される。これにより、データ線駆動回路２１と走査線駆動回路２２とが同期して表示パネル２３を駆動することが可能となる。また、γ補正回路１６は、テーブル格納メモリ１５に記憶された補正データに基づいて、取得した画像データｄ３に対してγ補正を行う。そして、γ補正回路１６は、γ補正後の画像データｄ５を表示部２０内のデータ線駆動回路２１に供給する。

表示部２０は、データ線駆動回路２１と、走査線駆動回路２２と、表示パネル２３と、を備える。データ線駆動回路２１は、９６０本のデータ線に対してデータ線駆動信号Ｘ１〜Ｘ９６０を供給し、走査線駆動回路２２は、３２０本の走査線に対して走査線駆動信号Ｙ１〜Ｙ３２０を供給する。詳しくは、走査線駆動回路２２は、一定周期で横方向の画素列を選択し、データ線駆動回路２１は、走査線駆動回路２２において選択される画素列に対して各々に対応する駆動信号を供給する。この場合、データ線駆動回路２１と走査線駆動回路２２は、同期して表示パネル２３を駆動することとなる。表示パネル２３は、液晶（ＬＣＤ）などによって構成され、走査線及びデータ線に電圧を印加されることによって、表示すべき文字や映像などの画像を表示する。また、表示パネル２３は、前述した４原色ＲＧＢＷを表示可能に構成されている。

なお、上記したＶＲＡＭ１３は、同じ表示データを繰り返し表示する際、低消費電力化に有効な手段であるが、低消費電力化に拘らなければ、ＶＲＡＭ１３を用いずに画像表示装置１００を構成することも可能である。その場合には、アドレス制御回路１４と走査線駆動回路２２とを直接接続すると共に、走査線駆動回路２２及びデータ線駆動回路２１を同期させて表示を行う。

また、上記では、ＬＣＤを用いて表示部２０を構成する例を示したが、多原色表示を行う表示部に、ＬＣＤ以外の任意の表示デバイスを用いることも可能である。例えば、ＣＲＴ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤ、ＦＥＤなど平面表示を行う表示デバイスのほか、ＬＣＰ、ＰＴVなど投射を行う表示デバイスを用いることができる。

図２は、上記した色変換回路１２及びテーブル格納メモリ１５の具体的な構成を示すブロック図である。色変換回路１２は、入力側１ＤＬＵＴ変換部１２１ｒ、１２１ｇ、１２１ｂと、色変換部１２２と、出力側１ＤＬＵＴ変換部１２３ｒ、１２３ｇ、１２３ｂ、１２３ｗと、を備える。また、テーブル格納メモリ１５は、入力側１ＤＬＵＴ記憶部１５１と、色変換パラメータ記憶部１５２と、出力側１ＤＬＵＴ記憶部１５３と、を備える。

入力側１ＤＬＵＴ変換部１２１ｒ〜ｂは、入力側１ＤＬＵＴ記憶部１５１に記憶された１ＤＬＵＴ（以下、「入力側１ＤＬＵＴ」と呼ぶ。）を用いて、入力された画像データＲ１、Ｇ１、Ｂ１に対してγ調整を行う。このようにγ調整を行うのは、入力された画像データＲ１、Ｇ１、Ｂ１は通常カメラなどによってγ変換されているので、このようなデータを線形化するためである。なお、画像データＲ１、Ｇ１、Ｂ１は、前述した画像データｄ１に対応する。また、画像データＲ１は原色Ｒｅｄ（赤）に対応するデータであり、画像データＧ１は原色Ｇｒｅｅｎ（緑）を示すデータであり、画像データＢ１は原色Ｂｌｕｅ（青）を示すデータである（以下、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」、「Ｗ」の後に数字を付した符号は、上記した原色を示すデータを表すものとする）。

色変換部１２２は、色変換パラメータ記憶部１５２に記憶された色変換パラメータを用いて、入力側１ＤＬＵＴ変換部１２１ｒ〜ｂで処理された画像データＲ２、Ｇ２、Ｂ２に対して３原色から４原色に色変換を行う。具体的には、色変換部１２２は、ＲＧＢの３原色から、Ｗｈｉｔｅを追加したＲＧＢＷの４原色へ色変換する。この場合、色変換部１２２は、入力値に対応する出力値のテーブル（以下、「３ＤＬＵＴ」と呼ぶ。）を色変換パラメータとして用いて変換を行う。なお、色変換方法及び３ＤＬＵＴの作成方法などは、詳細は後述する。

出力側１ＤＬＵＴ変換部１２３ｒ〜ｗは、出力側１ＤＬＵＴ記憶部１５３に記憶された１ＤＬＵＴ（以下、「出力側１ＤＬＵＴ」と呼ぶ。）を用いて、色変換部１２２で処理された画像データＲ３、Ｇ３、Ｂ３、Ｗ３に対してγ調整を行う。このようにγ調整を行うのは、３ＤＬＵＴで変換を行うために線形にしたガンマを、元のガンマカーブに戻すためである。そして、出力側１ＤＬＵＴ変換部１２３ｒ〜ｗは、出力側１ＤＬＵＴ変換後の画像データＲ４、Ｇ４、Ｂ４、Ｗ４を、前述したＶＲＡＭ１３に対して出力する。これらの画像データＲ４、Ｇ４、Ｂ４、Ｗ４は、前述した画像データｄ２に対応する。

［色変換装置］
次に、本実施形態に係る色変換装置について説明する。本実施形態では、前述したように、入力されたＲＧＢの３原色のデータを、表示部２０が用いるＲＧＢＷの４原色のデータへ色変換する処理を行う。色変換装置は、このような色変換する際に用いる３ＤＬＵＴを作成する。この場合、色変換装置は、ＲＧＢのデータをＲＧＢＷのデータに色変換した場合に、適切に色圧縮を行い、適切に色を再現できるように、３ＤＬＵＴを作成する。なお、以下では、表示部２０のことを単に「デバイス」とも呼ぶ。また、入力に標準色空間を想定しているため、入力のことを「ターゲット」、又は「ターゲットカラー」とも呼ぶ。

図３は、色変換装置の概略構成を示すブロック図である。色変換装置６０は、ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換部６１と、色圧縮部６２と、比率計算部６３と、デバイスデータ格納メモリ６４と、ＸＹＺ変換部６５と、領域判定部６６と、変換行列格納メモリ６７と、３→４色変換部６８と、を有する。なお、色変換装置６０を前述した色変換回路１２に組み込んでも良い。この場合には、色変換回路１２内の色変換部１２２が、３ＤＬＵＴの作成、及びこれを用いた色変換を行う。

ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換部６１は、ターゲットカラーがＲＧＢ値で入力されると、ＲＧＢ値をＸＹＺに変換し、このＸＹＺ値をＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換する処理を行う。色圧縮部６２は、ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換部６１で処理されたデータをＬ＊ａ＊ｂ＊値の状態で色圧縮する処理を行う。比率計算部６３は、ＲＧＢにおける色再現域とデバイスが用いる色における色再現域との明度の比率及び彩度の比率をＬ＊ａ＊ｂ＊値から計算する。そして、比率計算部６３は、計算された比率に基づいて、上記した色圧縮に用いる圧縮率を決定する。この場合、比率計算部６３は、デバイスデータ格納メモリ６４に記憶されたデバイスのデータを参照する。

ＸＹＺ変換部６５は、色圧縮部６２で処理された後のＬ＊ａ＊ｂ＊値をＸＹＺ値に変換する。領域判定部６６は、ターゲットカラーがどの領域に存在しているかの判定を行い、領域毎に設定された変換行列を決定する。この場合、領域判定部６６は、変換行列格納メモリ６７を参照して変換行列を決定する。３→４色変換部６８は、領域判定部６６で決定された変換行列に基づいて、３色から４色に色変換する処理を行う。

以上のように、色圧縮部６２は色圧縮手段として機能し、比率計算部６３は比率計算手段として機能し、領域判定部６６及び３→４色変換部６８は変換手段として機能する。

［３ＤＬＵＴの作成方法］
次に、本実施形態に係る３ＤＬＵＴの作成方法について、詳細に説明する。

図４は、３ＤＬＵＴの作成処理を示すフローチャートである。この処理は、前述した色変換装置６０によって実行される。

まず、ステップＳ１０１では、色変換装置６０内のＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換部６１が、ＲＧＢ値をＸＹＺ値に変換し、このＸＹＺ値をＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換する処理を行う。この場合、ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換部６１は、ターゲットの色再現域を正規化することでグレー軸の再現範囲を合わせて、デバイスの白をターゲットの白よりも高い輝度で出力する。そして、処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、色変換装置６０内の色圧縮部６２が、ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換部６１で処理されたデータに対して色圧縮処理を実行する。この場合、比率計算部６３によって計算された明度の比率及び彩度の比率に基づいて、色圧縮処理を実行する。そして、処理はステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、色変換装置６０内のＸＹＺ変換部６５が、色圧縮部６２で処理された後のＬ＊ａ＊ｂ＊値をＸＹＺ値に変換する。そして、処理はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、色変換装置６０内の領域判定部６６が、ターゲットカラーがどの領域に存在しているかの判定を行い、領域毎に設定された変換行列を決定する。具体的には、領域判定部６６は、色再現域における領域を分割する処理（以下、「領域分割処理」と呼ぶ。）、及び領域毎の変換行列を作成し、ターゲットカラーに対して変換行列を決定する処理（以下、「変換行列作成処理」と呼ぶ。）を実行する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、色変換装置６０内の３→４色変換部６８が、領域判定部６６で決定された変換行列に基づいて、３色から４色に色変換する処理を行う。そして、処理は当該フローを抜ける。なお、ステップＳ１０１において入力されたＲＧＢ値と、ステップＳ１０５における色変換によって得られた４色（ＲＧＢＷ）のデータとを対応付けたものが３ＤＬＵＴとなる。

以下で、上記した処理の詳細について説明する。

（ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換処理）
ここで、図５及び図６を参照して、ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換処理について説明する。

ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換処理は、ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換部６１によって実行される。ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換部６１は、基本的には、ターゲットの色再現域を正規化することでグレー軸の再現範囲を合わせて、変換を実行する。これにより、デバイスの白をターゲットの白よりも高い輝度で出力することが可能となる。

図５は、ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換処理において、ＲＧＢ値からＸＹＺ値に変換する際に用いる行列（以下、「ＲＧＢ→ＸＹＺ用変換行列」と呼ぶ。）の求めた方を説明するための図である。図５（ａ）は、上に、デバイスより得られたＲＧＢＷのＸＹＺ値を示し、下にＸＹＺ値を正規化した値を示す。本実施形態では、このようにＸＹＺ値を正規化した値を用いてＲＧＢ→ＸＹＺ用変換行列を表す。図５（ｂ）は、こうして得られたＲＧＢ→ＸＹＺ用変換行列を示す。

図６は、ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換処理を行った場合の結果の一例を示している。図６は、左に、ターゲットの色空間（ＲＧＢ値）を示し、中央に、ＲＧＢ→ＸＹＺ用変換行列（図５（ｂ）に示す行列）を用いてＲＧＢ値をＸＹＺ値に変換したときに得られた結果を示し、右に、そのＸＹＺ値をＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換したときに得られた結果を示す。

（色圧縮処理）
次に、図７乃至図１０を参照して、色圧縮処理について説明する。

色圧縮処理は、色圧縮部６２によって実行され、ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換部６１で処理されたデータをＬ＊ａ＊ｂ＊値の状態で色圧縮する処理である。この処理は、色変換後にデバイスに再現できずにつぶれる色を減少するために実行される。Ｗを追加したことで、デバイスにおける色再現域は、ターゲットカラーにおける色再現域よりも、グレー軸が大きく、彩度方向には小さいという性質を有する。そのため、本実施形態では、グレー軸方向にはターゲットカラーの色再現域を広げ、再現できない部分のみを色圧縮するといった方法を用いる。以下で、デバイスの色再現域で再現できる程度に、ターゲットの色再現域を縮小する方法を具体的に説明する。

図７は、色圧縮処理を説明するための図である。図７は、Ｌ＊ａ＊ｂ*空間でのターゲット（標準色空間に相当し、図中に破線で示す）の色再現域と、デバイス（図中に実線で示す）の色再現域を示している。縦軸がＬ＊（明度）で横軸がＣ＊（彩度）でＬ＊ａ＊ｂ＊空間を示しており、Ｃ＊はａ＊とｂ＊の平方根に基づいて計算される。詳しくは、破線がターゲットの色再現域の最外郭面を示し、実線がデバイスの色再現域の最外郭面を示している。色に白色を追加したデバイスはターゲットと比較して全体的に彩度方向に小さく、最も高彩度となる部分（原色ＲＧＢなど）において明度が下がるという特徴を持つ。

ここで、デバイスのＬ＊ａ＊ｂ＊空間上の色再現域において、彩度が一番大きくなる部分を境にして高明度方向に彩度は低下していくが、その境より高明度の領域にてデバイスの彩度が相対的に低下しはじめる（具体的には急激に低下しはじめる）部分がある。ＸＹＺ空間上で考えると、各原色ベクトルと白のベクトルを足し合わせた値であり、彩度が相対的に低下し始める境はそれをＬ＊ａ＊ｂ＊に変換した値である。そのＬ＊値を基準として、それよりも高い明度の領域を「高明度領域」と定義する。なお、彩度が高明度方向に相対的に低下し始める点が２点存在するが、高明度領域は、最外郭面の中で一番高彩度の点ではない別の点によって規定されるものとする。

本実施形態では、色圧縮処理を行う前に、色成分を判別する。具体的には、ＬＵＴの点（図６参照）の中からどの点がどの色の成分を持っているかを予め調べる。調べられない場合は全色同一の係数を使用してよい。更に、ＬＵＴの点の中からグレー軸上の点と高明度領域の点を判別しておく。高明度領域の点とは、上記した高明度領域の最外郭面に存在する点とする。図７においては、点ｐ１はグレー軸上の点であり、点ｐ２、ｐ３は高明度領域の点であり、点ｐ４〜ｐ７はグレー軸上の点及び高明度領域の点以外の点（以下、単に「他の点」とも呼ぶ。）である。

色圧縮処理は、上記した色成分の判別結果に基づいて行われる。具体的には、グレー軸上の点はＬ＊ａ＊ｂ＊のすべてにおいて色圧縮は行わない。即ち、そのままの値を用いる。高明度領域の点は、Ｌ＊の色圧縮は行わず、ａ＊ｂ＊のみ色圧縮を行う。即ち、彩度方向にのみ色圧縮を行う。また、他の点は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊の色圧縮を行う。即ち、明度方向及び彩度方向の両方に色圧縮を行う。図７を参照して説明すると、点ｐ１はグレー軸上の点であるので（即ちＬ＊軸上に存在する）、ターゲットの値をそのまま用いるため変化させない。点ｐ２、ｐ３は高明度領域の点であるので、Ｌ＊の圧縮は行わず、彩度方向にのみ色圧縮を行い、それぞれ点Ｐ２、Ｐ３に変化させる。また、点ｐ４〜ｐ７は他の点であるので、明度方向及び彩度方向に色圧縮を行い、それぞれ点Ｐ４〜Ｐ７に変化させる。

更に説明すると、上記した色圧縮は、基本的には、ＲＧＢにおける色再現域（標準色空間における色再現域）とデバイスが用いる色における色再現域との明度の比率及び彩度の比率をＬ＊ａ＊ｂ＊値から計算し、その比率に基づいて行われる。具体的には、明度を示すデータに対して明度の比率を係数として乗算し、彩度を示すデータに対して彩度の比率を係数として乗算することによって、色圧縮を行う。即ち、明度の比率及び彩度の比率を圧縮率として用いて、明度を示すデータ及び彩度を示すデータのそれぞれに対して別個に色圧縮を行う。

図８は、色圧縮処理を示すフローチャートである。この処理は、色変換装置６０内の色圧縮部６２及び比率計算部６３が実行する。

まず、ステップＳ２０１では、色圧縮部６２が、色成分を判別する。具体的には、ＬＵＴの点（図６参照）の中からどの点がどの色の成分を持っているかを予め調べる。調べられない場合は全色同一の係数を使用してよい。更に、ＬＵＴの点の中から、グレー軸上の点と、高明度領域の点と、その他の点とに判別を行う。そして、処理はステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、比率計算部６３が、ターゲットとデバイスの原色の彩度の比率及び明度の比率を計算する。即ち、比率計算部６３は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間上において、原色毎にターゲットとデバイスの彩度の比率を計算すると共に、明度（Ｌ＊）の比率を計算する。これらの比率は、色圧縮を行う際の圧縮率として用いられる。なお、ＲＧＢの係数が決定したら、混色のＣＭＹ（「Ｃ」はシアンを示し、「Ｍ」はマゼンダを示し、「Ｙ」は黄色を示す）もＲＧＢの係数を用いて平均値で計算する（ＣＭＹは、デバイスの値からＲＧＢと同様の方法で求めても良い）。ＲＧＢＣＭＹ以外の色に関しては、色成分毎にＲＧＢＣＭＹの圧縮率を線形補間によって計算する。また、圧縮を行わない点との中間にある場合は、圧縮率「１」との線形補間を行うこととする。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、色圧縮部６２が、色成分毎に係数を変えて変換（色圧縮）を行う。即ち、色圧縮部６２は、ａ＊及びｂ＊に対して彩度の比率を係数として乗算し、Ｌ＊に対して明度の比率を係数として乗算する。原色毎に係数が決定するので、ＬＵＴの点それぞれの色成分に応じて乗算する係数を決定する（中間の階調も色再現域外にある場合は中間と最外郭面で圧縮率を変えても良い）。このような色圧縮を行うことにより、つぶれのない、階調性もなめらかな変換を行うことが可能となる。なお、多少つぶれを残しても内部の彩度を出したい場合には、ステップＳ２０２で計算された比率よりも高い値を乗算して色圧縮を行っても良い。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

以上の色圧縮処理によれば、デバイスにおける色空間がターゲットの色空間のほとんどを包含できていなくても、色のつぶれを発生させず圧縮することができる。例えば、色再現域外に存在する色を適切に再現することができる。また、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間で色圧縮を行うため、人の視覚に適合した圧縮を行うことができる。更に、上記の色圧縮処理では、色相別や階調別にも応じて、圧縮率を変えることができる。

次に、図９及び図１０を参照して、色圧縮処理を実行したときの結果の一例について説明する。

図９は、色圧縮処理を実行する際に用いた各原色毎の圧縮率を示す。図９（ａ）は、色成分を判別する際に用いる、ＬＵＴの点の種類を示す。この場合、番号「I」に対応する点は色再現域の頂点になる点を示し、番号「II」に対応する点は色再現域における中間を構成している点を示し、番号「III」に対応する点はグレー軸の点を示し、番号「IV」に対応する点は高明度領域の点を示す。上記したステップＳ２０１の処理で色成分を判別する際に、ＬＵＴの点が、番号「I」〜「IV」のいずれかに分類される。なお、番号「I」及び「II」に対応する点は、前述した「他の点」に相当する。図９（ｂ）は、Ｌ＊及びａ＊とｂ＊のそれぞれに対して用いる圧縮率を、番号「I」〜「IV」の点ごとに示している。この場合、圧縮率は、各原色毎に設定される。

図１０は、色圧縮処理を実行したときの結果の一例を示す図である。図１０は、左に、ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換処理によって得られたＬ＊ａ＊ｂ＊値を示し（図６に示すものと同一である）、中央に、色成分を判別することによって、ＬＵＴの点を番号「I」〜「IV」のいずれかに分類して、この番号に対応する圧縮率を設定した図を示し、右に、この圧縮率に基づいて色圧縮したときの結果を示す。

（ＸＹＺ変換処理）
次に、ＸＹＺ変換処理について説明する。ＸＹＺ変換処理は、ＸＹＺ変換部６５によって実行され、色圧縮部６２で処理された後のＬ＊ａ＊ｂ＊値をＸＹＺ値に変換するための処理である。このようにＸＹＺ値に変換するのは、後の処理で領域判定処理を行うためである。

図１１は、ＸＹＺ変換処理を実行したときの結果の一例を示す図である。図１１は、左に、色圧縮処理によって得られたＬ＊ａ＊ｂ＊値を示し（図１０に示すものと同一である）、右に、このＬ＊ａ＊ｂ＊値に対してＸＹＺ変換処理を行ったときの結果を示す。

（領域判定処理）
次に、図１２乃至図１８を参照して、領域判定処理について説明する。領域判定処理は、領域判定部６６によって実行される。この処理は、ターゲットカラーがどの領域に存在しているかの判定を行い、領域毎に設定された変換行列を決定するために行われる。

図１２は、領域判定処理を示すフローチャートである。この処理は、領域判定部６６によって実行される。

まず、ステップＳ３０１では、領域判定部６６が、領域分割処理を実行する。具体的には、領域判定部６６は、色再現域における領域を分割する処理を実行する。そして、処理はステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２では、領域判定部６６が、変換行列作成処理を実行する。具体的には、領域判定部６６は、領域毎に変換行列を作成し、ターゲットカラーに対して用いる変換行列を決定する処理を実行する。そして、処理は当該フローを抜ける。

以下で、上記した領域分割処理及び変換行列作成処理について詳細に説明する。

＜領域分割処理＞
領域分割処理では、３要素（ＲＧＢ）から４要素（ＲＧＢＷ）に分解する組み合わせは複数考えられるため、３→３要素で表現できる領域に色再現域を分割する。つまり、４要素のうち１つの要素を「０」にするか、２つの要素を同時に変化させるなどの拘束条件を課して３要素にする。

図１３は、領域分割処理を示すフローチャートである。この処理は、領域判定部６６によって、図１２に示す処理のステップＳ３０１で実行される。

まず、ステップＳ４０１では、領域判定部６６は、ＲＧＢＷ４原色を用いたデバイスにおける色再現域の最外郭面を計算する。この場合、最外郭面における面の数は、Ｎ原色の場合、「Ｎ（Ｎ−１）個」である。そして、処理はステップＳ４０２に進む。

ステップＳ４０２では、領域判定部６６は、黒を含まない面を抽出する。この場合、黒を頂点とする四角錐に分割するため、黒を含む面は四角錐の底辺として分割されない。黒を含む面をｍ個とすると、黒を含まない面は「Ｎ（Ｎ−１）−ｍ個」である。そして、処理はステップＳ４０３に進む。

ステップＳ４０３では、領域判定部６６は、色再現域を分割するための四角錐を形成する。ステップＳ４０２で抽出した黒を含まない面はｋ次色、（ｋ＋１）次色（２個）、（ｋ＋２）次色として表せる。ｋ次色とは、ｋ個の原色を加算した色である。これらに対応する点から黒へ直線をひいた四角錐が、分割した１つの領域となる。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

図１４は、領域分割処理を実行したときの結果の一例を示す図である。図１４（ａ）は、デバイスにおける色再現域を示し、図１４（ｂ）は、色再現域を分割することによって形成された四角錐を示す。色再現域は「Ｎ（Ｎ−１）面体」となるので、図１４（ａ）に示すように、４原色を用いたデバイスの色再現域は「４ｘ３＝１２面体」となる。この場合、黒を含む面が３面なので、黒を含まない面は９面となるため、図１４（ｂ）に示すように、領域も９個に分割される。なお、Ｗを含む色再現域を分割すると拘束条件が同じものがいくつかできる。

＜変換行列作成処理＞
変換行列作成処理では、上記のようにして分割された領域のそれぞれに対して変換行列を作成する。まず、以下の式（１）の変換行列を用いて、領域毎にＲＧＢＣに対応するＸＹＺの点をいくつか計算して、ＸＹＺからＲＧＢＣへの変換行列を近似値で求める。

式（１）により、それぞれの領域に対して設定する変換行列Ｍを求めることができる。ここで、領域をひとつ選択すると、領域の頂点の値は最外郭面の頂点であるため、ＲＧＢＣ値とＸＹＺ値で求めることができる。このとき、行列番号ｎの入力行列をＭ_ＸＹＺｎとし、出力をＭ_{ＲＧＢＣｎ}とし、変換行列をＭ_ｎとすると、式（１）は、以下の数式（２）に置き換えられる。

更に、変換行列Ｍ_ｎは、式（３）のように導かれて、決定することができる。即ち、変換行列Ｍ_ｎは、領域毎に擬似逆行列を計算することで作成できる。

図１５は、変換行列作成処理を示すフローチャートである。この処理は、領域判定部６６によって、図１２に示す処理のステップＳ３０２で実行される。

まず、ステップＳ５０１では、領域判定部６６は、出力となるＲＧＢＣ値を入力する。そして、処理はステップＳ５０２に進む。ステップＳ５０２では、領域判定部６６は、ステップＳ５０１で入力されたＲＧＢＣ値に基づいて、行列Ｍ_{ＲＧＢＣｎ}を作成する。そして、処理はステップＳ５０３に進む。

ステップＳ５０３では、領域判定部６６は、入力となるＸＹＺ値を入力する。そして、処理はステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４では、領域判定部６６は、ステップＳ５０３で入力されたＸＹＺ値に基づいて、行列Ｍ_ＸＹＺｎを設定する。この場合、ＲＧＢＷ４原色を用いたデバイスにおける原色ＸＹＺ値を使用する。そして、処理はステップＳ５０５に進む。

ステップＳ５０５では、領域判定部６６は、上記した式（１）より作成された擬似逆行列（式（３）参照）を計算する。即ち、式（３）に色再現域における頂点の値を代入することによって変換行列Ｍ_０〜Ｍ_８を計算する。例えば、領域ｎ＝０（図１４（ｂ）の左下に示す領域）に設定される変換行列Ｍ_０は、以下の式（４）で示すように計算される。

このようにして分割した９つの領域のそれぞれに対して変換行列Ｍ_０〜Ｍ_８を計算した結果を、図１６に示す。図１６（ａ）〜（ｉ）は、変換行列Ｍ_０〜Ｍ_８、及び変換行列Ｍ_０〜Ｍ_８を求める際に用いた行列Ｍ_{ＲＧＢＣ０}〜Ｍ_{ＲＧＢＣ８}を示している。以上のようして変換行列Ｍ_０〜Ｍ_８が作成されたら、処理は当該フローを抜ける。

なお、拘束条件が同じ領域は同じ変換行列が設定される。例えば、「ｎ＝０」の領域と「ｎ＝１」の領域は拘束条件が「Ｒ＝０」で同一であるため、変換行列Ｍ_０と変換行列Ｍ_１は同じものとなる（図１６参照）。同様に、変換行列Ｍ_２と変換行列Ｍ_３は同じものとなり、変換行列Ｍ_４と変換行列Ｍ_５は同じものとなる。よって、実際に使用する行列は６つとなる。本実施形態では、ＬＵＴに対応する点がどの領域にあるかを予め判断しておき、それぞれの点で使用する変換行列を決めて計算を行う。図１７には、ＬＵＴに対応する点と、それぞれの点に用いる変換行列Ｍ_０〜Ｍ_８とを対応付けた図の一例を示す。

図１８は、上記した変換行列Ｍ_０〜Ｍ_８を用いて３→４色変換処理を行ったときの結果の一例を示す。なお、３→４色変換処理は、３→４色変換部６８によって実行される。具体的には、この処理は、領域判定部６６で決定された変換行列Ｍ_０〜Ｍ_８に基づいて、ＸＹＺ変換処理によって得られたＸＹＺ値を３色から４色に色変換するために行われる。

図１８は、左に、ＸＹＺ変換処理によって得られたＸＹＺ値と、このＸＹＺ値のそれぞれに対して用いる変換行列Ｍ_０〜Ｍ_８とを示し、右に、ＸＹＺ値を３色から４色に色変換したときの結果を示す。

［変形例］
上記した処理において行う演算は、基本的には回路で行うことを想定しているが、ソフトウェア処理によって演算を行っても良い。例えば、色変換装置６０が有する機能は、ＣＰＵ（コンピュータ）に実行させる色変換プログラムにより実現することができる。なお、色変換プログラムは、予めハードディスクやＲＯＭに格納されていることとしてもよいし、またはＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータが読み取り可能な記録媒体によって外部から供給され、ＣＤ−ＲＯＭドライブが読み取った色変換プログラムをハードディスクに格納するものとしてもよい。

本実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。 色変換回路などの具体的な構成を示すブロック図である。 色変換装置の概略構成を示すブロック図である。 ３ＤＬＵＴの作成処理を示すフローチャートである。 ＲＧＢ→ＸＹＺ用変換行列の求めた方を説明するための図である。 ＲＧＢ→ＸＹＺ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換処理を行った場合の結果の一例を示す。 色圧縮処理を説明するための図である。 色圧縮処理を示すフローチャートである。 色圧縮処理を実行する際に用いた各原色毎の圧縮率を示す。 色圧縮処理を実行したときの結果の一例を示す。 ＸＹＺ変換処理を実行したときの結果の一例を示す。 領域判定処理を示すフローチャートである。 領域分割処理を示すフローチャートである。 領域分割処理を実行したときの結果の一例を示す。 変換行列作成処理を示すフローチャートである。 変換行列の具体例を示す。 ＬＵＴに対応する点と変換行列とを対応付けた表を示す。 ３→４色変換処理を行ったときの結果の一例を示す。

符号の説明

１０ 画像処理部、 １１ Ｉ／Ｆ制御回路、 １２ 色変換回路、 １３ ＶＲＡＭ、 １４ アドレス制御回路、 １５ テーブル格納メモリ、 １６ γ補正回路、 ２０ 表示部、 ２３ 表示パネル、 ６０ 色変換装置、 ６２ 色圧縮部６２、 ６３ 比率計算部、 ６６ 領域判定部、 ６８ ３→４色変換部、 １００ 画像表示装置、 １２２ 色変換部

Claims (12)

1. 入力画像データの色を、少なくともホワイトを用いて画像を表示する表示部において用いている色へ色変換する色変換装置であって、
   少なくとも前記表示部が用いる色における色再現域外の色を計算する際に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間上において、標準色空間における色再現域と前記表示部が用いる色における色再現域との明度の比率及び彩度の比率を計算する比率計算手段と、
   前記比率計算手段によって計算された比率に基づいて、画像データに対する色圧縮を行う色圧縮手段と、を備えることを特徴とする色変換装置。
2. 前記色圧縮手段は、前記明度の比率に基づいて、前記画像データにおける明度を示すデータを色圧縮すると共に、前記彩度の比率に基づいて、前記画像データにおける彩度を示すデータを色圧縮することを特徴とする請求項１に記載の色変換装置。
3. 前記色圧縮手段は、
   高明度領域における色に対しては、前記彩度を示すデータに対してのみ色圧縮を行い、前記明度を示すデータに対しては色圧縮を行わず、
   グレー軸上の色に対しては、前記明度を示すデータ及び前記彩度を示すデータのいずれに対しても色圧縮を行わず、
   前記高明度領域における色及びグレー軸上の色以外の色に対しては、前記明度を示すデータ及び前記彩度を示すデータの両方に対して色圧縮を行うことを特徴とする請求項２に記載の色変換装置。
4. 前記高明度領域は、前記Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間上において、各色相の一番高彩度となる点とは別の彩度が高明度方向に相対的に低下し始める点に基づいて規定されることを特徴とする請求項３に記載の色変換装置。
5. 前記色圧縮手段は、前記明度を示すデータに対して前記明度の比率を係数として乗算し、且つ、前記彩度を示すデータに対して前記彩度の比率を係数として乗算することによって、前記色圧縮を行うことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の色変換装置。
6. 複数の領域に分割された前記表示部における色再現域ごとに変換行列を設定し、前記色圧縮手段による色圧縮後の画像データが前記複数の領域のいずれの領域に存在するかを決定し、前記決定された領域に設定された変換行列に基づいて前記画像データを変換する変換手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の色変換装置。
7. 前記表示部は、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ、及びＷｈｉｔｅを用いて表示を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の色変換装置。
8. 入力画像データの色を、少なくともホワイトを用いて画像を表示する表示部において用いている色へ色変換する色変換方法であって、
   少なくとも前記表示部が用いる色における色再現域外の色を計算する際に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間上において、標準色空間における色再現域と前記表示部が用いる色における色再現域との明度の比率及び彩度の比率を計算する比率計算工程と、
   前記比率計算工程で計算された比率に基づいて、画像データに対する色圧縮を行う色圧縮工程と、を備えることを特徴とする色変換方法。
9. 入力画像データの色を、少なくともホワイトを用いて画像を表示する表示部において用いている色へ色変換するための色変換プログラムであって、
   コンピュータを、
   少なくとも前記表示部が用いる色における色再現域外の色を計算する際に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間上において、標準色空間における色再現域と前記表示部が用いる色における色再現域との明度の比率及び彩度の比率を計算する比率計算手段、
   前記比率計算手段によって計算された比率に基づいて、画像データに対する色圧縮を行う色圧縮手段、として機能させることを特徴とする色変換プログラム。
10. 請求項９に記載の色変換プログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
11. 入力画像データの色を、少なくともホワイトを用いて画像を表示する表示部において用いている色へ色変換された画像データに基づいて画像処理する画像処理装置であって、
    少なくとも前記表示部が用いる色における色再現域外の色を計算する際に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間上において、標準色空間における色再現域と前記表示部が用いる色における色再現域との明度の比率及び彩度の比率を計算する比率計算手段と、
    前記比率計算手段によって計算された比率に基づいて、画像データに対する色圧縮を行う色圧縮手段と、
    前記色圧縮手段による処理後の画像データに基づいて画像処理する画像処理手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。
12. 請求項１１に記載の画像処理装置と、
    前記画像処理装置によって画像処理された画像データを表示する表示部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。

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