色相変換方法

【課題】カラー画像中の調整したい所望の色相を、色相座標上で指示することにより、所望の色相を任意に調整することが出来る色相調整方法を提供すること。
【解決手段】ＵＶ座標系の原点を始点とし任意の方向に向かう複数の軸を設定し、これらの軸は任意に独立に変位を与え得るようにする。そして、複数の軸の内の任意の二軸に挟まれる色信号を、二軸の少なくとも一方の軸を変位させて変化させることにより、変位された軸の両側の領域の色信号の色相を変換する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラーテレビ受像機、カラー複写機などのカラー画像信号の処理装置における色相変換方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、カラーテレビ受像機、カラー複写機などのカラー画像の色相を調整する場合には、色相を表す色相座標の座標全体を調整したい所定の方向に回転させることにより色相変換を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この従来の色相変換方法では、色相座標全体を回転させるから全ての色相が変換されてしまうことになり、カラー画像中の所望の色相、例えば人間の肌色付近の色相のみを調整することが出来ないという問題があった。
【０００４】そこで、本発明は、カラー画像中の調整したい所望の色相を、色相座標上で指示することにより、所望の色相を任意に調整することが出来る色相変換方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の色相変換方法は、第１の色差信号と第２の色差信号との直交軸によって構成された平面座標系に色信号を表現するようにし、この平面座標系の原点を始点とし任意の方向に向かう複数の軸を設定し、これらの軸は任意に独立に変位を与え得るようにし、前記複数の軸の内の任意の二軸に挟まれる色信号を、前記二軸の少なくとも一方の軸を変位させて変化させることにより、変位された軸の両側の領域の色信号の色相を変換することを特徴とする。
【０００６】この請求項１の色相変換方法によれば、色信号を表現する色相座標系に、複数の軸を任意の方向に設定し、これらの軸に独立に変位を与えて、その変位した軸の両側の領域の色相を変換するから、所定の色相の調整を任意に行うことが出来る。
【０００７】また、軸の変位で座標変換をさせるから、階調処理（グラデーション）も滑らかに変更できる。
【０００８】また、変位された軸の両側の領域が色相変換されるから、色欠けの問題も発生しない。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の色相変換方法の実施の形態について説明する。
【００１０】図１、図２は、本発明の色相変換を説明するための図である。カラーテレビ受像機、カラー複写機などのカラー画像信号の色相座標は、図１のように、第１の色差信号Ｕと第２の色差信号Ｖとの直交軸によって構成された平面座標系により表現される。ここで、第１の色差信号ＵはＲ−Ｙであり、第２の色差信号ＶはＢ−Ｙである。（なお、Ｒ、Ｂは３原色の赤、青であり、Ｙは輝度信号である。）
【００１１】図１において、第１の色差信号Ｕと第２の色差信号Ｖとの直交軸によって構成された平面座標系（以下、ＵＶ座標系、という）の任意の点Ｐは、Ｐ（ｕ、ｖ）で表されている。このＵＶ座標系に、点Ｐ（ｕ、ｖ）を挟むように、原点０を通る角度θ１の第１軸Ａと角度θ２の第２軸Ｂを設定する。
【００１２】この軸Ａ，Ｂで座標系（以下、ＡＢ座標系、という）を構成し、このＡＢ座標系で前記点Ｐ（ｕ、ｖ）を表す。
【００１３】まず、Ｐ（ｕ、ｖ）を、図１を参照して、ＡＢ座標系の座標α、βで表すと、
【００１４】
【数１】

【００１５】となるから、式（１）を変形すると、点Ｐ（α、β）は、
【００１６】
【数２】

【００１７】と表すことができ、点ＰをＵＶ座標系で表すことができる。
【００１８】次に、図２のように、角度θ１の第１軸Ａを角度Δθ１だけ変位させ軸Ａ′とし、角度θ２の第２軸Ｂを角度Δθ２だけ変位させ軸Ｂ′とする。この軸Ａ′，Ｂ′で構成されるＡ′Ｂ′座標系で座標（α、β）を表すことにより、点Ｐ（ｕ、ｖ）は、点Ｐ′（ｕ′、ｖ′）に変化する。
【００１９】この変化後の点Ｐ′（ｕ′、ｖ′）を、Ａ′Ｂ′座標系で表すと、
【００２０】
【数３】

【００２１】となる。
【００２２】次に、式（３）のα、βに、式（２）を代入して、整理すると、変化後の点Ｐ′（ｕ′、ｖ′）は、ＵＶ座標系において、
【００２３】
【数４】

【００２４】のように表される。
【００２５】式（４）のように、任意の点Ｐの色相変換後の座標Ｐ′（ｕ′、ｖ′）を、変換前の座標Ｐ（ｕ、ｖ）と、角度θ１，θ２，Δθ１、Δθ２で定まる係数とにより、簡単な２次元の行列式で演算して求められる。なお、式（４）でＸ１１〜Ｘ２２は、式整理の結果の係数であり、それぞれ角度θ１，θ２，Δθ１、Δθ２で定まる。
【００２６】以上の説明では、軸Ａと軸Ｂとに挟まれた領域にある任意の点Ｐについて説明したが、本発明における色相変換の作用は、変位された軸の両側の領域に及ぶ。
【００２７】すなわち、ＵＶ座標系には複数の軸が設定されているから、この座標系におけるどの点を取っても、２軸に挟まれた領域となる。そして、１つの軸、例えば図１の軸Ｂが変位する場合に、軸Ａと軸Ｂとで挟まれる領域の点が色相変換されるとともに、図２中で破線で例示したように軸Ｃが設けられている場合に軸Ｂと軸Ｃとで挟まれる領域の点も同様に色相変換される。このようにして、変位した軸の両側の領域の色相がそれぞれ対応して変換される。なお、軸数としては最低限２軸あれば良く、この２軸の内の少なくとも１軸を変位させることにより、所定の色相変換を行うことができる。
【００２８】このように、色信号を表現するＵＶ座標系に、複数の軸（少なくとも２軸Ａ，Ｂ）を設定し、これらの軸Ａ，Ｂに独立に変位を与えて、その変位した軸の両側の領域の色相を変換するから、階調処理（グラデーション）も滑らかに変更できる。また、変位された軸、例えばＡ軸の両側の領域が色相変換されるから、色欠けの問題も発生しない。
【００２９】図３，図４は、本発明の色相変換方法を、８軸の場合に適用した例を示すものであり、図３はＵＶ座標上での軸Ａ１〜軸Ａ８の設定状況を示しており、図４は色相変換のブロック回路を示している。
【００３０】図３において、ＵＶ座標系上に、軸Ａ１〜軸Ａ８を、軸Ａ１がｖ軸と一致するように設定し、軸Ａ２以降の各軸はそれぞれ４５度づつ順次ずらした角度で設定されている。この結果、図のように奇数軸である軸Ａ１，軸Ａ３，軸Ａ５，軸Ａ７はそれぞれＵＶ座標の軸と対応し、偶数軸である軸Ａ２，軸Ａ４，軸Ａ６，軸Ａ８はＵＶ座標の軸から４５度の角度にある。
【００３１】これら軸Ａ１と軸Ａ２とで挟まれた領域■が形成され、以下同様に軸Ａ２と軸Ａ３で領域■、軸Ａ３と軸Ａ４で領域■、軸Ａ４と軸Ａ５で領域■、軸Ａ５と軸Ａ６で領域■、軸Ａ６と軸Ａ７で領域■、軸Ａ７と軸Ａ８で領域■、軸Ａ８と軸Ａ１で領域■が、それぞれ形成される。
【００３２】そして、これらの軸Ａ１〜軸Ａ８は、それぞれ独立して任意の正負の角度だけ変位させることができる。例えば軸Ａ２を軸Ａ３方向に所定角度Δθ２だけ変位させると、この軸Ａ２の変位は、領域■と領域■との両方の領域の色相を互いに関連して変更することになる。
【００３３】図４の色相変換用ブロック回路４０は、ＵＶ座標系で表現されている画像データを入力信号ｕ，ｖとして受けて、所望の色相変換処理を受けた変換後の画像データの出力信号ｕ′，ｖ′を出力するものであり、以下の構成要素を有している。
【００３４】領域判別及び係数設定装置４１は、入力信号ｕ，ｖが順次入力され、その入力信号が図３の領域■〜■のいずれの領域に属するかの判定を行う領域判定機能と、各軸Ａ１〜Ａ８が変位されるかどうか、変位されるとするとどちらの方向にいくら変位するかの色相変更指定Δθ１〜Δθ８が入力され、入力信号ｕ，ｖの領域判定に応じて計算された各係数Ｋ１〜Ｋ４を設定する係数設定機能を有しており、設定された係数Ｋ１〜Ｋ４を出力するものである。
【００３５】乗算器４２は、入力信号のｕ成分と第１係数Ｋ１を乗算し、同じく乗算器４３は入力信号のｖ成分と第２係数Ｋ２を乗算し、乗算器４４は入力信号のｕ成分と第３係数Ｋ３を乗算し、乗算器４５は入力信号のｖ成分と第４係数Ｋ４を乗算する。
【００３６】加算器４６は、第１乗算器４２の乗算結果と第２乗算器４３の乗算結果とを加算し、その加算結果ｕ′＝Ｋ１・ｕ＋Ｋ２・ｖを出力し、加算器４７は、第３乗算器４４の乗算結果と第４乗算器４５の乗算結果とを加算し、その加算結果ｖ′＝Ｋ３・ｕ＋Ｋ４・ｖを出力する。この出力された加算結果ｕ′、ｖ′が、色相変換処理を受けた変換後の画像データとなる。
【００３７】この色相変換ブロック４０における変換式は、前述のように、ｕ′＝Ｋ１・ｕ＋Ｋ２・ｖ・・・（５）
ｖ′＝Ｋ３・ｕ＋Ｋ４・ｖ・・・（６）
となる。
【００３８】式（５）、式（６）における各係数Ｋ１〜Ｋ４は次のように定義される。
Ｋ１={cos(a)*sin(b)*cos(Δ1)-sin(a)*sin(b)*sin(Δ1)-sin(a)*cos(b)*cos(Δ2)+sin(a)*sin(b)*sin(Δ2)}/sin(b-a) =coef1*cos(Δ1)-coef2*sin(Δ1)-coef3*cos(Δ2)+coef2*sin(Δ2) ・・・（７）
Ｋ２={-cos(a)*cos(b)*cos(Δ1)+sin(a)*cos(b)*sin(Δ1)+cos(a)*cos(b)*cos(Δ2)-cos(a)*sin(b)*sin(Δ2)}/sin(b-a) =-coef4*cos(Δ1)+coef3*sin(Δ1)+coef4*cos(Δ2)-coef1*sin(Δ2) ・・・（８）
Ｋ３={sin(a)*sin(b)*cos(Δ1)+cos(a)*sin(b)*sin(Δ1)-sin(a)*sin(b)*cos(Δ2)-sin(a)*cos(b)*sin(Δ2)}/sin(b-a) =coef2*cos(Δ1)+coef1*sin(Δ1)-coef2*cos(Δ2)-coef3*sin(Δ2) ・・・（９）
Ｋ４={-sin(a)*cos(b)*cos(Δ1)-cos(a)*cos(b)*sin(Δ1)+cos(a)*sin(b)*cos(Δ2)+cos(a)*cos(b)*sin(Δ2)}/sin(b-a) =-coef3*cos(Δ1)-coef4*sin(Δ1)+coef1*cos(Δ2)+coef4*sin(Δ2) ・・・（１０）
【００３９】なお、式（７）〜式（１０）の角度（ａ）、（ｂ）、（Δ1）、（Δ2）は、図１，図２における角度（θ１）、（θ２）、（Δθ１）、（Δθ２）にそれぞれ相当する。
【００４０】係数Ｋ１〜Ｋ４を表す式（７）〜（１０）において、各変数ｃｏｅｆ１〜ｃｏｅｆ４は、次のように整理される。
coef1=cos(a)*sin(b)/sin(b-a)coef2=sin(a)*sin(b)/sin(b-a)coef3=sin(a)*cos(b)/sin(b-a)coef4=cos(a)*cos(b)/sin(b-a)
【００４１】また、各変数ｃｏｅｆ１〜ｃｏｅｆ４と領域■〜■との関係は、次の表のように整理される。

【００４２】さて、図４の色相変換用ブロック回路４０において、まず、領域判別及び係数設定装置４１に各軸Ａ１〜Ａ８が変位されるかどうか、変位されるとするとどちらの方向にいくら変位するかの色相変更指定Δθ１〜Δθ８が入力される。領域判別及び係数設定装置４１は、色相変更指定Δθ１〜Δθ８により各軸Ａ１〜Ａ８の変更角が設定されるから、この変更角に基づいて各領域■〜■での係数Ｋ１〜Ｋ４を式（７）〜式（１０）により計算する。この計算された係数Ｋ１〜Ｋ４は、メモリに記憶しておく。この状態で、ＵＶ座標系で表現されている画像データの入力信号ｕ，ｖが順次入力される。
【００４３】そして、順次入力される入力信号ｕ，ｖが領域■〜■のいずれの領域に属するか判定される。この実施の形態では、８軸をＵＶ座標系上に、軸Ａ１がｖ軸と一致するように設定し、軸Ａ２以降の各軸はそれぞれ４５度づつ順次ずらした角度で設定しているから、入力信号ｕ，ｖのｕ成分とｖ成分との大小及び正負の比較のみで、入力信号ｕ，ｖが領域■〜■のどの領域に属するかを判別できるから、領域判別回路を簡単な回路で構成することができる。
【００４４】この入力信号ｕ，ｖの領域判定結果に基づいて、予め計算され記憶されている係数Ｋ１〜Ｋ４がその領域に応じて、領域判別及び係数設定装置４１から出力される。
【００４５】そして、入力信号ｕ，ｖのｕ成分とｖ成分及び係数Ｋ１〜Ｋ４とから、乗算器４２〜４５，加算器４６，４７で、それぞれ乗算処理と加算処理が行われて、色相変換された出力信号ｕ′（＝Ｋ１・ｕ＋Ｋ２・ｖ）、ｖ′（＝Ｋ３・ｕ＋Ｋ４・ｖ）が出力される。
【００４６】この図３，図４の例では、軸数を８軸としているが、この軸数は任意の数とすることができ、また各軸の設定角度も均一に限らず、任意の角度に設定することができる。
【００４７】
【発明の効果】本発明の請求項１の色相変換方法によれば、色信号を表現する色相座標系に、複数の軸を任意の方向に設定し、これらの軸に独立に変位を与えて、その変位した軸の両側の領域の色相を変換するから、所定の色相の調整を任意に行うことが出来る。
【００４８】また、軸の変位で座標変換をさせるから、階調処理（グラデーション）も滑らかに変更できる。
【００４９】また、変位された軸の両側の領域が色相変換されるから、色欠けの問題も発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の色相変換を説明するための図。
【図２】本発明の色相変換を説明するための図。
【図３】本発明の色相変換方法を８軸の場合に適用した例を示す図。
【図４】本発明の色相変換方法における色相変換のブロック回路。
【符号の説明】
Ａ１〜Ａ８設定された軸
■〜■ 軸により区分される領域
４１領域判別及び係数設定器
４２〜４５乗算器
４６，４７加算器

【特許請求の範囲】
【請求項１】第１の色差信号と第２の色差信号との直交軸によって構成された平面座標系に色信号を表現するようにし、この平面座標系の原点を始点とし任意の方向に向かう複数の軸を設定し、これらの軸は任意に独立に変位を与え得るようにし、前記複数の軸の内の任意の二軸に挟まれる色信号を、前記二軸の少なくとも一方の軸を変位させて変化させることにより、変位された軸の両側の領域の色信号の色相を変換することを特徴とする色相変換方法。

【図１】