説明

色表示方法及び色表示装置

【課題】照明光や通信系に起因する色のずれを是正する。
【解決手段】色表示装置1は、第1照明体2の下でXYZ表色系カメラ3から対象物4のXYZ表色系の画像信号を入力するXYZ表色部5と、変換マトリクスを用いてRGB表色系へマトリクス変換して、RGB表色系の画像信号値を出力する高忠実色再現部6を備え、高忠実色再現部6と表示デバイス7の通信を行うインターネット回線8を備え、表示デバイス7の色標表示領域9にRGB表色系の画像信号値の色標を表示させ、色標表示領域9と間隔をおいて分光器10が配置され、分光器10から、第2照明体11の下でXYZ表色系の補正用画像信号を検出する補正用画像信号検出部12と、この補正用画像信号に基づいて、高忠実色再現部6でのマトリクス変換を補正する補正演算部13とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、対象物の画像の色を忠実に表示デバイスに出力する色表示方法及び色表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から印刷物やTVモニタに表示させる色を人間が視覚で認識した色に少しでも近づけるようにするために様々な試みが行われてきている。
【0003】
近年のコンピュータの高性能化、小型化や、DTPシステム(デスクトップパブリッシング、電子出版)が普及するに伴い、TVモニタに表示させる表示色と入出力対象である印刷物の色を合わせる色合わせ技術(例えば、特許文献1や特許文献2等)が提案されて
いる。
【0004】
この色合わせ技術を代表するCMS(カラーマネージメントシステム)では、例えば、図32,33に示すようなカメラ1及び画像出力装置2の間に色補正部3を設けて、画像入力側(撮影側)、画像出力側(観察側)でそれぞれ入力プロファイル4、出力プロファイル5を持ち、一度、カメラ1及び画像出力装置2に依存しない色(以後、デバイスインデペンデントカラーと呼ぶ)に変換した後、入出力の色合わせを行っている。
【0005】
また、特許文献3では、図34に示すような、再生される場所とは、異なる遠隔の場所等で撮影した画像を伝送し、スペクトルで色合わせを行い、正確な色再現で再生(表示、印刷)するカラー画像記録再生システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特許文献4の発明は、オフセット光や撮影場所の外光が変動した場合にも簡便に出力プロファイルを作用させた色再現が可能な色表示方法を提供する。
【特許文献1】特開平5−216452号公報
【特許文献2】特開平6−51732号公報等
【特許文献3】特開平9−172649号公報
【特許文献4】特開2008−148329号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、ローカル側でその照明下に撮像した場所と、全然、別の場所であるリモート側で別の照明下で撮像した画像を観るという場合に、照明光が相違することがほとんどである。そのため、実際には、電送系のひずみ、照明のいろんなひずみ、かぶりが出たりして、正確にモニタに出てこないというケースがほとんどである。例えば、インターネットで画像を伝送する場合、ローカル側であるメーカの照明装置の照明光で撮像した画像をリモート側のモニタで他のメーカの照明装置の照明光で観てみると、モニタは、照明光がかぶるので、少しかぶった色が最終的に見える。また、たとえ、ローカル側とリモート側で照明装置が同じであったとしても、電送系のH264、JPEG等の様々な非線形の処理を行っているので、リモート側のモニタのところで例えば照明の要件が違うことによって色がずれたりするわけである。そうすると、忠実色を高性能に出したいが故に、そういう不具合を補正したいという要求がある。
【0008】
本発明は上記目的を達成するために、照明光や通信系に起因する色のずれを是正する色表示方法及び色表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、XYZ表色系の画像信号を入力したとき、変換マトリクスを用いてRGB表色系へマトリクス変換して、RGB表色系の画像信号値を出力する高忠実色再現機能を備えた色表示方法であって、表示デバイスの色標表示領域にRGB表色系の画像信号値の色標を表示させ、前記色標表示領域と間隔をおいて分光器またはXYZ表色系カメラが配置され、前記分光器またはXYZ表色系カメラから、XYZ表色系の補正用画像信号を検出し、該補正用画像信号に基づいて、前記マトリクス変換を補正することを特徴とする色表示方法である。
【0010】
また、前記色標表示領域が表示デバイスの端の領域に配置されることが好ましい。
【0011】
本発明は、XYZ表色系の画像信号を入力したとき、変換マトリクスを用いてRGB表色系へマトリクス変換して、RGB表色系の画像信号値を出力する高忠実色再現機能を備えた色表示装置であって、表示デバイスの色標表示領域にRGB表色系の画像信号値の色標を表示させる所定表示領域を表示デバイスに設け、前記色標表示領域と間隔をおいて分光器またはXYZ表色系カメラが配置され、前記分光器またはXYZ表色系カメラから、XYZ表色系の補正用画像信号を検出し、該補正用画像信号に基づいて、前記マトリクス変換を補正する補正演算部を備えることを特徴とする色表示装置である。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、照明光や通信系などの影響を少なくし、XYZ表色系とRGB表色系の正確な変換を実行する色表示方法及び色表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明実施形態のXYZ表色系カメラのフィルタの関数である。
【図2】色表示装置1のブロック構成を示す系統図である。
【図3】適応型マトリクスを備えた色表示装置1のフローチャートである。
【図4】色表示装置101のブロック構成を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【0015】
本実施形態の色表示装置1を図1に示す。この色表示装置1は、第1照明体2の下でXYZ表色系カメラ3から対象物4のXYZ表色系の画像信号を入力するXYZ表色部5と、変換マトリクスを用いてRGB表色系へマトリクス変換して、RGB表色系の画像信号値を出力する高忠実色再現部6を備えている。高忠実色再現部6と表示デバイス7の通信を行うインターネット回線8を備えている。表示デバイス7の色標表示領域9にRGB表色系の画像信号値の色標を表示させ、色標表示領域9と間隔をおいて分光器10が配置され、分光器10から、第2照明体11の下でXYZ表色系の補正用画像信号を検出する補正用画像信号検出部12と、この補正用画像信号に基づいて、高忠実色再現部6でのマトリクス変換を補正する補正演算部13とを備えている。以下、詳細に説明する。
【0016】
照明体2は蛍光灯などの照明装置であり、ローカル側に配置される。
【0017】
XYZ表色系カメラ3は、対象物4を撮像しXYZ表色系の画像信号を生成するものであり、静止画XYZ表色系カメラ、動画XYZ表色系カメラのいずれでもよいが、ここでは動画XYZ表色系カメラとし、三次フレームでハイビジョンデータを送ることができるものが好ましい。このXYZ表色系カメラは、図1に示す通り、XYZ等色関数と等価なフィルタを備え、このフィルタはCIE−XYZ等色関数を線形変換したものであるRGBの感度の重なりが最小となり、S/Nも十分にとれ、正の値のカーブも自然なため十分な計測精度が得られ、色差1.0を切り、人の持つ色域をカバーできるので、XYZ表色系で非常に精度よくデータが撮ることができる。詳細は特開2005−257827号、特開2010−233116号等を参照されたい。
【0018】
具体的には、XYZ表色系カメラ3からコンピュータの一部であるXYZ表色部5に入力され、コンピュータの一部である高忠実度再現部6、補正演算部13でXYZ表色系及びRGB表色系の画像信号値を生成するという仕組みである。
【0019】
XYZ表色部5はローカル側で対象物4のXYZ表色系の画像信号をXYZ表色系カメラ3から入力するものである。
【0020】
高忠実色再現部6はローカル側でXYZ表色部5からのXYZ表色系の画像信号を入力し、XYZ表色系の画像信号に変換するものである。
【0021】
表示デバイス7はリモート側に配置され、CRTのみならず、LCDやPDP等であってもよい。
【0022】
インターネット回線8はローカル側の高忠実色再現部6とリモート側の表示デバイス7とを接続するものである。
【0023】
表示デバイス7の色標表示領域9には、数式1、数式2で示す通り、補正演算部13にて、j=1〜24の24色の画像信号X,Y,Zが変換マトリクスによって変換され、高忠実色再現部6を介して送信される画像信号Rj,Gj,Bjに基づいた画像が表示され、これにより、分光器10により、測定値である数式3に示すXYZ表色系の画像信号X´,Y´,Z´が検出されるものである。色標表示領域に表示された画像はマクベスチャートともいわれている。
【数1】

ここで、Mは変換マトリクスである。j=1〜24である。
【0024】
変換マトリクスMは次式である。
【数2】

【0025】
XYZ表色系の画像信号X´,Y´,Z´のマトリクスは次の通りである。
【数3】

【0026】
極小の分光器10を採用することができ、表示デバイス7の画面の端の領域に小さな色標である、色標表示領域9を、例えば、四角いエリアとして表示させる。この色標表示領域9は、表示デバイス7の画面の真中にあると画面が見づらくなるので、端の領域に位置させる。色標表示領域9にマクベスチャートのような標準的な色標の色を連続的に表示させる。その表示画像を分光器10でもって検出する。色標表示領域9への出力として、印刷のようなCMYK、或いは、4原色ディスプレイ(R、G,B、Y)、5原色ディスプレイ(R、G,B、Y、C)、6原色ディスプレイ(R、G、B、C、M、Y)でも適用できる。マトリクスは色数に応じて(3x4、3x5、3x6)となる。
【0027】
ここでは、このマクベスチャートは24色であるので、N=24である。ただし、24色にこだわる必要はなく、適宜数の色を選択可能である。場合によっては肌色に特化した色標だけで行うケースもある。そうすると肌色が正確に出るという表示デバイス7が実現する。例えば、マクベスチャートの赤なら赤の色を検出するわけである。なお、色標はマクベスチャートに限定されるものではなく、他のものでもよい。
【0028】
リモート側に、小さな分光器10を用い、色標表示領域9からの光を検出できるように間隔をおいて、設置して、第2照明体11の照明光(外乱光)も入るようになっている。従来のカラーモニタであると、外乱光をシャットアウトし、モニタの上に載せるような分光器を使っているので、外乱光は一切加味してないのが欠点であるが、この点、色表示装置1により解消されている。
【0029】
分光器10、補正用画像信号検出部12はリモート側に配置され、補正用画像信号検出部12は分光器10で検出された分光データから画像信号X´,Y´,Z´を検出し、補正用画像信号検出部12からインターネット回線8を介してローカル側の補正演算部13にXYZ表色系の画像信号X´,Y´,Z´が送信される。この画像信号X´,Y´,Z´は、X´+Y´+Z´=X+Y+Zとなるように正規化されるものとする。入力側の信号と出力側の信号の総和が一定になるようにしてある。
【0030】
第2照明体11はリモート側に配置され、通常は、その照明光はローカル側の第1照明体2の照明光とは相違するものであるので、第2照明体2の表示デバイス7の画面の画像の見え方が人間の目には異なってくる、また、インターネット回線の通信系が原因で、ずれが生じてくる。そこで、次のような、ずれの補正を行う。
【0031】
補正演算部13では、数式4により、色差の差分比を演算する。
【数4】

ここで、j=1〜24である。
【0032】
つぎに補正演算部13では、数式5により、平均差分比を演算する。
【数5】

ここで、j=1〜24、N=24である。
【0033】
つぎに補正演算部13では、数式6に記載の補正項を演算し、これを高忠実色再現部6に送り、数式5に記載された演算を行い、補正された画像信号R´,G´,B´を演算する。この補正演算は定期的に行われ、画像信号R,G,Bが定期的に画像信号R´,G´,B´に補正され、補正精度を確保する。
【数6】

ここで、j=1〜24である。Mは変換マトリクスである。
【0034】
このように、カメラ3がXYZ表色系であるので、表示デバイス7の発色の忠実性を確保できる。また、数式1の通り、色標がソフト的に作成できるので、定期的に第1照明部2、第2照明部11、インターネット回線8等の通信系の環境に合わせて、ダイナミックに色を忠実に補正でき、照明光や通信系に起因する色のズレも解消することができる。すなわち、ローカル側の環境光で観た画像をリモート側でも忠実に再現することができる。つまり、撮像系の環境を表示系での環境で補正するわけである。例えば、東南アジアの事業所と、日本の事業所を結ぶインターネット回線にて、色の感じが違って見えたりするが、これを防止できるので、色に基づいた様々なトラブルを解消でき、利用価値は大である。XYZ表色系のカメラ3であれば、なおさら、そういう機能がより重要である。
【0035】
以上は、前記RGB表色系の画像信号値に補正項を加える方式を説明したが、これに代えて、適応型マトリックスの変換マトリクスそのものに補正を加えることもできる。適応型マトリックスの目的は、液晶モニタは、低輝度領域で色度がずれるカラートラッキング現象があり、それを補正することである。この適応型マトリックスは、特許第4122381号公報「表示デバイスの色表示方法」、または、社団法人電子情報通信学会IEICE Technical Report EID2005-56(2006-1)「色差に基づき色度座標に不均等に割り当てられたマトリクスを用いる色再現方法」等に記載された発明である。これは、その変換マトリックス自体を細かく分けるという方式である。その細かく分ける中でも、変換マトリクスに補正項を入れることにより、同様の目的を達成することもできる。
【0036】
適応型マトリックスの一例を簡単に説明しておく。XYZ表色系の画像信号を入力したとき、非線形等による歪誤差が最小になるよう、XYZ表色系の入力階調値をRGB表色系へ正確に変換してRGB表色系の画像信号値を出力する高忠実色再現機能を備えたシステムを含む補正装置と、この補正装置から出力されるRGB表色系の画像信号を入力して画像を表示する表示デバイス7とを備えた表示デバイス7の色表示方式である。この補正装置は、図3に示す通り、使用するデータのビット数をnとするとき、0〜(2n−1)の間の任意の階調値をとり得る色信号C(Xc,Yc,Zc)を表示デバイス7のRGBそれぞれの最大階調値である(2n−1)に対応するXYZ値を用いてRGBリニア値に変換し、このRGBリニア値に対応する表示デバイス7の動作点dにおけるRd,Gd,Bdを測定値から求め、且つ対応する(Xrd,Yrd,Zrd),(Xgd,Ygd,Zgd),(Xbd ,Ybd,Zbd)の値を事前に作成しておいた対応表から求め、Xc=aXrd+bXgd+cXbd、Yc=aYrd+bYgd+cYbd、Zc=aZrd+bZgd+cZbdから係数a,b,cを求める演算を行い、前記演算で求められた係数a,b,cがいずれも1に近い予め定めた許容範囲内であるかを判定し、範囲内にあれば、Rd,Gd,Bd値を入力色信号に対応するRGBの真値であるとして出力し、前記判定で範囲外と判定された場合は演算結果のa,b,cを帰還して再度前記演算による演算を実行させること、を含む表示デバイスの色表示方式である。詳細は特許第4122381号公報を参照されたい。
【0037】
上記適応型マトリックスにおいて、図3のフローチャートで変換マトリックスを選んだ後で、この変換マトリクスに、伝送系や出力環境光での誤差を補正するための補正項を加えることは可能である。適応型マトリックスは、厳密に色差を詰める方式であるが、本実施形態では選択した変換マトリクスに対して線形的な補正をしているが、出力側の状況、例えば照明条件がダイナミックに変化しても、演算量は多くないため、動画においても追従性の高い補正を行うことが可能である。
【0038】
図3のフローチャートで許容差内と判定された場合には、変換マトリクスBが選択され、数式5の補正項[ΔX/X、ΔY/Y、ΔZ/Z]に基づいて、数式7により、変換マトリクスBの逆行列に関し、係数[a、b、c]が係数[a´、b´、c´]に補正される。
【数7】

【0039】
数式8により、数式7で補正された係数[a´、b´、c´]と諧調数に基づいて、補正された[R、G、B]を求める。
【数8】

【0040】
このように変換マトリクスBを補正することで、RGBの画像信号値が補正され、照明光や通信系など、環境の相違による影響を少なくし、XYZ表色系とRGB表色系の精度の高い変換を実行することができる。
【0041】
上記表示デバイス7の色表示方法において、表示デバイス7はCRT,LCD,あるいはPDPなど、あらゆる形式の表示デバイスである。
【0042】
XYZ表示系の値をRGB表示系に変換する際、表示デバイスへ入力される励起電圧(励起電流)と表示色の強さとの間の非線形性等の影響を除去するため、励起電圧(励起電流)の階調値を(2n−1)から出発し、演算により誤差が小さくなるように階調値を変えてゆき、最小誤差を求めることにより変換を実行する最適階調値を決定し、これにより最適RGB値を表示デバイスに供給できるという効果がある。
【0043】
上記効果により、本発明は表示輝度変化、経時変化、温度変化などにより原色の色度(三刺激値の比)が変化しても、その変化する値をデータとして備えているので、それをもとにして表示色を正確に再現することができる。また、本発明によれば、表示デバイス7に対して厳密な校正の必要がないので、極めて簡便な方法で表示色を忠実に再現できるという効果がある。しかし、三刺激値の測定器には相応な確度が必要である。さらに、表示デバイス7がLCDであるか、CRTであるか、あるいはPDPであるかを問わないので、加法混色が成り立つものであれば、構成原理にかかわりなくあらゆる種類の表示デバイスに本発明の方式が適応できるという効果がある。
【0044】
上述したように本発明の色表示方法はあらゆる形式の表示デバイスに適応できるので、CRTのみならず、LCDやPDPへの適用に適している。
【0045】
図4の色表示装置101は、図2の色表示装置1とは別の構成としたものであり、共通要素の説明は援用し、要素番号を100番付加し、相違点を説明する。この色表示装置101は、インターネット回線108がカメラ103とXYZ表色部105との間に介在し、カメラ103がローカル側にあり、XYZ表色部105、高忠実色再現部106、表示デバイス107、分光器110、補正用画像信号検出部112、補正演算部113はリモート側にある。カメラ103がリモート側のXYZ表色部105などの演算装置(コンピュータ)にXYZ表色系の画像信号を即座に送信できるので、リモート側では、適応型マトリクス等の高精度マトリクスは、夜の間に時間をかけて取得する。そして、伝送系や出力環境光での誤差を補正するための補正は、適宜、リモート側で行う。これにより、不特定のリモート側で、色再現性の高い画像を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【0046】
本発明による色表示方法は、多種類の表示装置に利用できる。そのため多種類の表示装置でいずれも高忠実色再現が求められる分野で広く利用できる。
【符号の説明】
【0047】
1…色表示装置
2…照明体
3…XYZ表色系カメラ
4…対象物
5…XYZ表色部
6…高忠実色再現部
7…表示デバイス
8…インターネット回線
9…色標表示領域
10…分光器
11…第2照明体
12…補正用画像信号検出部
13…補正演算部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
XYZ表色系の画像信号を入力したとき、変換マトリクスを用いてRGB表色系へマトリクス変換して、RGB表色系の画像信号値を出力する高忠実色再現機能を備えた色表示方法であって、
表示デバイスの色標表示領域にRGB表色系の画像信号値の色標を表示させ、前記色標表示領域と間隔をおいて分光器またはXYZ表色系カメラが配置され、前記分光器またはXYZ表色系カメラから、XYZ表色系の補正用画像信号を検出し、該補正用画像信号に基づいて、前記マトリクス変換を補正することを特徴とする色表示方法。
【請求項2】
前記色標表示領域が表示デバイスの端の領域に配置される請求項2の色表示方法。
【請求項3】
前記RGB表色系の画像信号値に代えて、RGBY表色系の画像信号値、RGBYC表色系の画像信号値又はRGBCMY表色系の画像信号値とする請求項1又は2の色表示方法。
【請求項4】
XYZ表色系の画像信号を入力したとき、変換マトリクスを用いてRGB表色系へマトリクス変換して、RGB表色系の画像信号値を出力する高忠実色再現機能を備えた色表示装置であって、
表示デバイスの色標表示領域にRGB表色系の画像信号値の色標を表示させる所定表示領域を表示デバイスに設け、前記色標表示領域と間隔をおいて分光器またはXYZ表色系カメラが配置され、前記分光器またはXYZ表色系カメラから、XYZ表色系の補正用画像信号を検出し、該補正用画像信号に基づいて、前記マトリクス変換を補正する補正演算部を備えることを特徴とする色表示装置。

【図2】
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【図4】
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【図1】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−217052(P2012−217052A)
【公開日】平成24年11月8日(2012.11.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−81162(P2011−81162)
【出願日】平成23年3月31日(2011.3.31)
【出願人】(302047880)有限会社パパラボ (11)
【Fターム(参考)】