JPH0264875A - カラー画像の高速彩度変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、画像メモリに格納されているＲ（レッド）
、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各成分に分離された
ディジタルカラー画像データに対して、高速に彩度（色
の鮮かさ、彩り）を変換するのに好適なカラー画像の高
速彩度変換装置に関する。

（従来の技術） 従来、Ｒ，Ｇ、Ｂ成分がｒ、ｇ、ｂのカラー画像の彩度
変換は、いわゆるＨ５Ｉ変換（Ｈ；１ｌｕｅ色相、Ｓ　
；　５ａｔｕｒａｔｉｏｎ彩度、！　；　Ｉｎｔｅｎｓ
ｉｔｙ明度）により彩度成分Ｓを抽出し、その彩度成分
Ｓのリニア変換を実行した後、ＨＳＩ逆変換を行うプロ
セスを経て行われていた。上記Ｈ５Ｉ変換による彩度成
分Ｓは、下記式 ％式％ で求められる。また、彩度のリニア変換ｓ−ｓ’は下記
式 ％式％） に従って行われる。更に、ＨＳＩ逆変換は、Ｈ３Ｉ変換
の非線型性のため、一意的には決定されず、５ＩＧＧＲ
ＡＰＲ提案型等、近似的に等価な非線型変換式等を用い
て行われる。以上の３段階の変換を高速化するためには
、第３図に示すように、それぞれ専用のハードウェア変
換回路、即ちＨＳＩ変換回路３１、彩度のリニア変換回
路３２およびＨ３Ｉ３Ｉ逆変換３３が必要となる。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように従来は、カラー画像の彩度変換に３段階
の異なる変換プロセスを必要とするため、変換処理の高
速化のためにはそれぞれ専用のノ＼−ドウエア変換回路
が必要となり、ハードウェア量が多くなるという問題が
あった。また、Ｈ３Ｉ逆変換等では、変換の非線型性に
起因する近似による誤差が大きいという問題もあった。

したがってこの発明の課題は、小規模のシステム構成で
、量子化ｉｕｔ差の少ないカラー画像の彩度変換が高速
に行えるようにすることである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、彩度のリニア変換を、Ｒ，Ｇ、Ｂカラー空
間内の単なるベクトル演算処理に帰着させることにより
、線型な変換で処理できるようにしたものである。即ち
、同一画素のＲ，Ｇ、Ｂ成分子、ｇ、ｂに対応する彩度
成分のＲＧＢカラー空間内ベクトルＳは、ｒ＋ｇ＋　　
ｂの最大値を２５５とすると下記式（１） ％式％（１） で示される。このＳに対して彩度変換Ｓ’　−ａＳ（ａ
は彩度変換係数）を施した場合の該当画素のＲ，Ｇ、Ｂ
成分「／　、　　／　、　ｂ　’は、変換前後の明度が
一定である条件を課すと下記マトリクス式（２） ％式％（２） となる。この式（２）は彩度変換係数を定めたときに、
Ｒ，Ｇ、８画像メモリ（内の同一画素のＲ，Ｇ。

Ｂ成分）間の単純な線型結合演算によって彩度変換が行
えることを意味する。そこで、この発明では、与えられ
た彩度変換係数ａをもとに、上記２種のマトリクス係数
α、βを予め求め、このα。

βおよびＲ，Ｇ、８画１象メモリ内の同一画素のＲｌＧ
、Ｂ成分子、ｇ、ｂを用いて、上記（２）式に従って線
型結合演算を行うことにより、彩度変換Ｓ′−ａＳを施
した場合の該当画素のＲ，Ｇ、Ｂ成分Ｒｒ、ｇ’　、ｂ
’　を求めるようにしたものである。

（作用） 上記の構成によれば、簡単な加減算演算で２種のマトリ
クス係数α、βを求めておけば、以降は線型結合プロセ
ッサを用いた線型結合演算だけで、Ｒ，Ｇ、８画像メモ
リ内の同一画素のＲ，Ｇ、Ｂ成分子、ｇ、ｂに対応する
彩度成分のＲＧＢカラー空間空間内ベクトル対して彩度
変換Ｓ’　−ａＳを施した場合の該当画素のＲ，Ｇ、Ｂ
成分子′ｇ’　、ｂ’を簡単に求めることができる。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例に係るカラー画像の高速彩
度変換装置のブロック構成を示す。同図において、１１
は装置全体を制御するＣＰＵ％１２゜１３、　１４はカ
ラーカメラ等により入力されＲ，Ｇ。

Ｂの各成分に分離されたディジタルＲ，Ｇ、Ｂ画像デー
タを各画素位置に対応して格納するための入力画像メモ
リ（Ｒ入力画像メモリ、Ｇ入力画像メモリ、Ｂ入力画像
メモリ）である。１５は彩度変換の３×３マトリクス演
算を画素毎に行うのに供される線型結合プロセッサ、１
Ｂ、　１７．１８は線型結合プロセッサ１５によって演
算された画素毎の且つＲ，Ｇ、Ｂ各成分毎の結果を格納
するための出力画像メモリ（Ｒ出力画像メモリ、Ｇ出力
画像メモリ、Ｂ出力画像メモリ）である。１９はＣＰＵ
ＩＩが入力画像メモリ１２〜１４、線型結合プロセッサ
１５および出力画像メモリ１６〜１８を制御するのに供
されるシステム制御バス（以下、単に制御バスと称する
）、２０は入力画像メモリ１２〜１４．線型結合プロセ
ッサ１５相互間、および線型結合プロセッサ１５゜出力
画像メモリ１６〜１８相互間の画像データ転送等に洪さ
れる画像バスである。この画像バス２ｏは、同時に複数
種の画像データ転送が行えるように、複数本のバスから
構成されている。なお、第１図では便宜的に１２〜１４
が入力画像メモリ、１６〜１８が出力画像メモリである
ものとしているが、これらの画像メモリは必要に応じて
入力用、出力用いずれにも切替え使用されるものである
。

ここで、第１図の装置で適用される彩度変換方式の原理
について、Ｒ，Ｇ、Ｂ成分が’＊ｇ＊ｂのカラー画像の
彩度（Ｓ）変換を例に、第２図を参照して説明する。

まず、Ｒ，Ｇ、Ｂ成分がｒ、ｇ、ｂのカラー画像の色ベ
クトルＩは １　−　　（ｒ、　　ｇ、　　ｂ）　　　　　　　　　
　　・・・・・・・・・（３）で表わされる。また、色
強度が一定値にの平面μは Ｒ＋Ｇ＋Ｂ横ｋ　　　　　　　　　　　　　・・・・・
・・・・（４）で表わされる。上記（４）式で示される
平面μと（３）式で示される色ベクトル■との交点Ｐの
座標は、０Ｐ−ｔｌとすると、 ｔ　　（ｒ＋ｇ＋ｂ）　　閤ｋ を満たすことから、 で表わされる。ここで点（原点）０の座標は０　（０，
０，Ｏ）であることから、ｏｐ、ｏｗは、上記（５）式
の点Ｐの座標および（６）式の点Ｗの座標を用いると、
次のように表わされる。

・・・・・・・・・（５） となる。また、平面μの中央点Ｗの座標は、Ｗ　（ｋ／
３．に／３．に／３）　　　・・・・・・・・・（６）
となる。彩度ＳのＲＧＢカラー空間空間内ベクトル対色
相情報と彩度情報を含んだ色度ベクトル（明度一定で方
向のみを持つ）の色度平面（明度一定の平面）への射影
ベクトルといえる。したがって、ＯＰを色度ベクトルと
すると、Ｓはしたがって、上記（７）式は、 となる。前記（１）式は、この（８）式においてに−２
５５としたものである。

さて、（８）式で示されるベクトルＳに対し、彩度変換
係数ａを用いてＳ’−ｗａｓの彩度変換を行った場合の
ｇ′は、ｇ′の終端を（Ｓの終端Ｐに対応させて）Ｐ′
　とすると、 であることから、 但しα−１＋２ａ、　　β−１−ａ ・・・・・・・・・（９） で表わされる。また、ＯＰ’　は、上記の彩度変換の後
の色ベクトルＩに対応する色ベクトルＩ′のＲ，Ｇ、Ｂ
成分を　１．　　／、ｂ／　とすると、（５）式から類
推できるように とも表セされる。この（１０）式および上記（９）式と
、彩度変換前後の色ベクトルＩ、Ｉ’の明度が一定（即
ちｒ＋ｇ＋ｂ＝ｒ’　十ｇ’　＋ｂ’　）の条ｆ牛とか
ら、前記（２）式のマトリクス式が求められる。この（
２）式は、既に述べているように、彩度変換係数ａを定
めたときに、Ｒ，Ｇ、Ｂ画像メモリ間（ここでは、入力
画像メモリ１２〜１４間）の単純な線型結合演算によっ
て彩度変換が行えることを意味する。

次に、上記の彩度変換原理を適用した第１図の装置の動
作を説明する。

■　まず、ＣＰＵＩＩは、与えられた彩度変換係数ａを
もとに、前記（２）式で示されるような３×３のマトリ
クス係数を算出する。但し、この９個のマトリクス係数
はα（−１＋２ａ）およびβ（＝１−ａ）の２種に分類
されるため、実際にはこの２ＰＩ！のマトリクス係数α
、βだけを求めるだけでよい。

■　次にＣＰＵＩＩは、制御バス１９を介してＲｌＧ、
Ｂの各人力画像メモリ１２．１３．１４に起動をかけ（
読出し指定）、Ｒ出力画像メモリ１６に対する書込み指
定を行い、画像バス２０のバス指定を行う。

■　続いてＣＰＵＬＩは、上記■で求めておいたマトリ
クス係数α、βを用いて、α、β、βの形で制御バス１
９経由で線型結合プロセッサＩ５にセットし、線型結合
プロセッサ１５および画像メモリ１２〜１４．１８を起
動する。

■　ＣＰＵＩＩからの起動により、人力画像メモリ１２
〜１４が画素単位で順にリードアクセスされ、その都度
対応するＲ、Ｇ、８画像データ「１ｇ。

ｂが画像バス２０中の指定されたバスを介して線型結合
プロセッサＩ５に転送される。線型結合プロセッサ１５
は、この転送された画像データｒ、ｇ、ｂおよび■でセ
ットされたマトリクス係数α、β。

βを用いて、ｒ′を求めるための線型結合演算１／３（
α「＋βｇ＋βｂ） を行う（（２）式参照）。この演算結果ｒ′は、画像バ
ス２０中の別のバスを介してＲ出力画像メモリ１Ｂに転
送され、同メモリ１Ｂの同一画素位置に書込まれる。

■　以上の■の動作が入力画像メモリ１２〜１４の全て
の画素に対して行われると、ＣＰＵＩＩは、■と同様に
Ｒ，Ｇ、Ｂの各人力画像メモリ＋２．１３゜１４に起動
をかけ（読出し指定）、今度はＧ出力画像メモリ！７に
対する書込み指定を行い、画像バス２０のバス指定を行
う。

■　続いてＣＰＵＩＩは、マトリクス係数をβ。

α、βの形で線型結合プロセッサ１５にセットし、線型
結合プロセッサ１５および画像メモリ１２〜１４゜１７
を起動する。

■　線型結合プロセッサ１５は、人力画像メモリ１２〜
１４から読出されて転送される画１象データｒ。

ｇ、ｂおよび■でセットされたマトリクス係数β。

α、βを用いて、今度はｇ′を求めるための線型結合演
算 １／３（βｒ＋αｇ＋βｂ） を行う（（２）式参照）。この演算結果ｇ′はＧ出力画
像メモリ１７に転送されて書込まれる。

■　以上の■の動作が入力画像メモリ１２〜１４の全て
の画素に対して行われると、ＣＰＵ１１は、■と同様に
Ｒ，Ｇ、Ｂの各入力画像メモリ１２．１３゜１４に起動
をかけ（読出し指定）、今度はＢ出カ画像メモリ１８に
対する書込み指定を行い、画像バス２０のバス指定を行
う。

■　続いてＣＰＵＩＩは、マトリクス係数をβ。

β、αの形で線型結合プロセッサ１５にセットし、線型
結合プロセッサ１５および画像メモリ１２〜１４゜■８
を起動する。

［相］　線型結合プロセッサ１５は、入力画像メモリ１
２〜１４から読出されて転送される画像データ「。

ｇ、ｂおよび■でセットされたマトリクス係数β。

β、αを用いて、今度はｂ′を求めるための線型結合演
算 １／３（βｒ＋βｇ＋αｂ） を行う（（２）式参照）。この演算結果ｂ′はＢ出カ画
像メモリ１８に転送されて書込まれる。

なお、第１図の出力画像メモリ１６〜１８を、表示モニ
タのリフレッシュメモリ（モニタリフレッシュメモリ）
にすれば、リアルタイム（ビデオレート）での表示（特
に動画表示）に応用することが＝ｆ能である。また、マ
トリクスを回転行列にすれば、色相（Ｈ）変換にも応用
できる。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、与えられた彩度
変換係数ａをもとに簡単な加減算演算で２種のマトリク
ス係数を求めておけば、以降は線型結合プロセッサを用
いた線型結合演算だけで、カラー画像の彩度変換が実行
できる。即ち、この発明によれば、カラー画像の彩度変
換が、小規模のハードウェア構成で高速に且つ高精度に
行える。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るカラー画像の彩度変
換装置のブロック構成図、第２図は第１図の装置におい
て適用される彩度変換原理を説明するための図、第３図
は従来例を示すブロック構成図である。 １１・・・ＣＰＵ５１２・・・Ｒ入力画像メモリ、１３
・・・Ｇ入力画像メモリ、１４・・・Ｂ人力画像メモリ
、１５・・・線型結合プロセッサ、１６・・・Ｒ出力画
像メモリ、エフ・・・Ｇ出力画像メモリ、１８・・・Ｂ
出力画像メモリ。 第１　ｒＭ 第２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）に分離さ
   れたディジタルカラー画像データを格納する第１のＲ、
   Ｇ、Ｂ画像メモリと、 与えられた彩度変換係数ａをもとに、下記のマトリクス ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し　α＝１＋２ａ、β＝１−ａ） の各要素で示される２種のマトリクス係数α並びにβを
   算出するマトリクス係数算出手段と、上記第１のＲ、Ｇ
   、Ｂ画像メモリ内の同一画素のＲ、Ｇ、Ｂ成分ｒ、ｇ、
   ｂに対応する彩度成分のＲＧＢカラー空間内ベクトル■
   に対して彩度変換■＝ａ■を施した場合の該当画素のＲ
   、Ｇ、Ｂ成分ｒ′、ｇ′、ｂ′を、変換前後の明度が一
   定である条件で成立する下記マトリクス式 ▲数式、化学式、表等があります▼ に従い、上記マトリクス係数算出手段によって算出され
   た２種のマトリクス係数α並びにβ、および上記第１の
   Ｒ、Ｇ、Ｂ画像メモリ内の同一画素のＲ、Ｇ、Ｂ成分ｒ
   、ｇ、ｂを用いて線型結合演算を行うことにより算出す
   る線型結合プロセッサと、 この線型結合プロセッサによって算出された彩度変換結
   果であるＲ、Ｇ、Ｂ成分ｒ′、ｇ′、ｂ′を対応画素位
   置に格納する第２のＲ、Ｇ、Ｂ画像メモリと、 を具備することを特徴とするカラー画像の高速彩度変換
   装置。