專利名稱：色修正方法以及色修正裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及修正圖像顏色的技術，特別是涉及在每一個預定的色區(qū)進行適宜的修正的修正方法及其裝置。
背景技術：
在以數碼照相機為代表的攝像裝置中，一般使用單板式CCD。在CCD的整個面上配置濾色片，通過內插顏色得到彩色圖像。該濾色片的光譜靈敏度特性對每種顏色不同，另外，由于人們具有對于樹木的綠色或者天空的藍色、比起實際顏色更喜好記憶中的鮮艷的色彩這樣的特性，因此進行顏色的修正使其成為喜好的顏色(記憶色)。
一般地，作為這種色修正方法，按區(qū)域分割基于圖像數據的RGB信號或者YCbCr信號的顏色，對各區(qū)域按照預先設定的增益進行放大，或者計算色修正矩陣，進行顏色的修正。作為這種色修正方法的具體例子，如在專利文獻1中記載的那樣，在色差信號平面中，首先由通過原點的區(qū)域邊界線把色調分割為多個區(qū)域，把輸入色差信號的位置矢量分割為鄰接的兩個區(qū)域邊界線的矢量分量。進而，由變換矩陣對區(qū)域邊界線的矢量進行一次變換，實現色變換，從而在色調的整個范圍中僅對于任意范圍內的色調進行色修正。
專利文獻1特開2002-176656號「色修正電路」公報專利文獻2特開2000-115588號「攝像裝置、攝像裝置的控制方法以及存儲介質」公報然而，如果利用這樣的方法，則如在專利文獻2中記述的那樣，即使在調整了白平衡以后，由于鏡頭的偏差或者攝像元件的光譜靈敏度特性的偏差，存在產生色偏差這樣的問題。其結果，產生色偏，在原本灰色或者白色等無色彩的顏色中帶有偏離的方向的顏色。因此，在現有的色修正方法中，存在色偏被強調了的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明以解決這樣的問題為目的，通過在修正矩陣中設置用于修正色偏的平行移動分量，從而修正色偏，之后按每個區(qū)域選擇顏色地、而且能夠進行顏色從區(qū)域的邊界連續(xù)變化的修正地進行色修正。
本發(fā)明的色修正方法判定輸入的色信號矢量屬于由通過色信號平面的原點的區(qū)域邊界線所分割的色信號平面的哪一個區(qū)域，對于判定為上述色信號矢量所屬的區(qū)域，使用預先設定的修正矩陣，變換上述色信號矢量，從而修正上述色信號矢量，作為上述修正矩陣，使用具有進行平行移動的分量和進行線性變換的分量的修正矩陣。
這樣，依據本發(fā)明的色修正方法，在進行色修正的變換時，由于構成為在進行線性變換的分量的基礎上，包括進行平行移動的分量，因此能夠進行防止色偏的變換。


圖1是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的色修正裝置的結構的框圖。
圖2表示本發(fā)明實施形態(tài)1的色平面區(qū)域的例子。
圖3表示色信號的表現形式與色飽和度的計算方法的對應關系。
圖4表示本發(fā)明實施形態(tài)2的色平面區(qū)域的例子。
圖5表示本發(fā)明實施形態(tài)3的色平面區(qū)域的例子。
符號的說明1亮度·色差變換單元2色區(qū)判定單元3第1邊界的信號修正單元4第2邊界的信號修正單元5修正綜合單元
6修正校正單元具體實施方式
實施形態(tài)1圖1是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的色修正裝置的結構圖。圖1中，色修正裝置包括亮度·色差變換單元1、色區(qū)判定單元2、第1邊界的信號修正單元3、第2邊界的信號修正單元4、修正綜合單元5、修正校正單元6。其中，色區(qū)判定單元2相當于構成色區(qū)判定裝置的部位。第1邊界的信號修正單元3、第2邊界的信號修正單元4、修正綜合單元5相當于構成信號修正裝置的部位。下面說明動作。
亮度·色差變換單元1把從攝像元件得到的RGB信號變換成YCbCr、YUV、L*a*b*、L*u*v*、HSV的某一種亮度信號和色信號。以下說明亮度·色差變換單元1把RGB信號變換成YCbCr信號的情況。
色區(qū)判定單元2是相當于色區(qū)判定裝置的部位，判定色信號存在的區(qū)域。這里使用

色區(qū)判定單元2中的色區(qū)判定的方法。圖2中，設置以CbCr平面的原點為起點的4個區(qū)域邊界線101、102、103、104。然后，由該區(qū)域邊界線如圖示那樣把CbCr平面分割成區(qū)域201、區(qū)域202、區(qū)域203、區(qū)域204。
進而，把從原點朝向區(qū)域邊界線101的方向的矢量記為u1，把從原點朝向區(qū)域邊界線102的方向的矢量記為u2，把從原點朝向區(qū)域邊界線103的方向的矢量記為u3，把從原點朝向區(qū)域邊界線104的方向的矢量記為u4。把這樣的矢量u1、u2、u3、u4稱為規(guī)定各區(qū)域的矢量。即，矢量u1、u2是規(guī)定區(qū)域201的矢量，u2、u3是規(guī)定區(qū)域202的矢量，進而，u3、u4是規(guī)定區(qū)域203的矢量，u4、u1是規(guī)定區(qū)域204的矢量。
如果把向區(qū)域邊界線102的方向使u1旋轉90°的矢量記為u12，把向區(qū)域邊界線101的方向使u2旋轉90°的矢量記為u21，則當某個色信號矢量x＝(Cb，Cr)T存在于區(qū)域201中時，矢量x與矢量u12、u21的內積滿足公式(1)。
u12·x≥0且u21·x≥0(1)同樣，當矢量x存在于區(qū)域202中時，成為[數2]u23·x≥0且u32·x≥0(2)同樣，當矢量x存在于區(qū)域203中時，成為[數3]u34·x≥0且u43·x≥0(3)同樣，當矢量x存在于區(qū)域204中時，成為[數4]u41·x≥0且u14·x≥0(4)上述中，T表示矢量的轉置。
這樣，色區(qū)判定單元2預先求對于規(guī)定區(qū)域201、202、203、204的各矢量的正交矢量與色信號矢量的內積，依次判定這樣得到的內積是否滿足從公式(1)到公式(4)中哪一個條件，判定色信號矢量存在的區(qū)域。最終，色區(qū)判定單元2作為識別色信號矢量存在的區(qū)域的信息，把u1、u2、u3、u4中某兩個區(qū)域規(guī)定矢量作為第1區(qū)域規(guī)定矢量和第2區(qū)域規(guī)定矢量輸出。第1區(qū)域規(guī)定矢量輸入到第1邊界的信號修正單元3，第2區(qū)域規(guī)定矢量輸入到第2邊界的信號修正單元4。
接著，第1邊界的信號修正單元3和第2邊界的信號修正單元4根據由色區(qū)判定單元2求出的2個區(qū)域規(guī)定矢量，進行輸入的亮度信號Y和色信號CbCr的修正。這里，把第1區(qū)域規(guī)定矢量記為ui，把第2區(qū)域規(guī)定矢量記為uj，把對于ui、uj的修正矩陣記為Ai、Aj，進而把用色修正矩陣Ai、Aj修正了的結果分別記為(Yi，Cbi，Cri)、(Yj，Cbj，Crj)。第1邊界的信號修正單元3和第2邊界的信號修正單元4進行公式(5)以及公式(6)所示的運算，修正亮度信號Y和色信號CbCr。
Yi′Cbi′Cri′1=AiYCbCr1---(5)]]>Yj′Cbj′Crj′1=AjYCbCr1---(6)]]>另外，公式(5)中，Ai由公式(7)給出。另外，把公式(7)的腳注i置換為j的矩陣是Aj。
Ai=UiViOl]]>Ui=αibicidieifigihiii]]>Vi=jikili]]>(7)在公式(7)中，色修正矩陣Ai的各分量由進行線性變換的矩陣分量Ui和進行平行移動的矩陣分量Vi構成。這種變換作為仿射變換而被公知的。進行線性變換的Ui的各分量是由攝像元件的濾色片的特性和用于再現為記憶色的修正量決定的。進行平行移動的Vi的各分量根據無色彩的偏移決定修正量。
修正綜合單元5根據信號矢量與區(qū)域邊界線的距離關系，把由第1邊界的修正單元3所得的修正結果與由第2邊界的修正單元4所得的修正結果加權并綜合。具體地講，把由第1邊界的修正單元3所得的修正結果記為pi’＝(Yi’，Cbi’，Cri’)T、pi’＝(Yi’，Cbi’，Cri’)T，把規(guī)定矢量x存在的區(qū)域的區(qū)域邊界線與矢量x的距離記為hi、hj，進行公式(8)所示的合成，得到成為合成結果的信號矢量ps=(Ys，Cbs，Crs)T。
ps=hjhi+hjp′i+hihj+hjp′j---(8)]]>在公式(8)中，根據公式(9)計算距離hi。
hi=|x→|2·|u→i|2-(x→·u→i)2|u→i|2---(9)]]>修正校正單元6在亮度信號和色飽和度包含在預定區(qū)域內的情況下，把修正綜合單元5使用公式(8)計算出的修正結果ps作為最終的修正結果而采用并輸出。進而，在亮度信號和色飽和度沒有包含在預定的區(qū)域內的情況下，調整輸入信號矢量p＝(Y，Cb，Cr)T中的修正結果ps的影響程度，把調整后的值作為最終的修正結果輸出。
如果具體地說明這些處理則如下。即，修正校正單元6根據公式(10)計算色飽和度C。
C=Cb2+Cr2---(10)]]>修正校正單元6判定色飽和度C是否包含在以C1為下限值、以C2為上限值的預定的值域中。另外，C1、C2是根據CCD等的攝像元件的S/N比預先設定的值。進而，修正校正單元6根據判定結果，如從公式(11)到公式(13)所示那樣決定系數ks。
0≤C＜C1的情況ks=CCl---(11)]]>C1≤C≤C2的情況ks＝1(12)
C2＜C≤CMAX的情況ks=CMAX+CCMAX+C2---(13)]]>這里，適用公式(12)的情況相當于在預定的值域內包括色飽和度C的情況。另外，作為適用公式(11)的情況是色飽和度C過低沒有包含在該值域中的情況。進而，作為適用公式(13)的情況是色飽和度C過高沒有包含在該值域中的情況。另外，在公式(13)中，CMAX是色飽和度的最大值。
然后，修正校正單元6使用這樣決定的系數ks，根據公式(14)計算ps’。
ps′＝ks×ps+(l-ks)×p(14)接著，修正校正單元6根據亮度信號Y修正由公式(14)計算出的ps’。為此，修正校正單元6首先判定亮度信號Y是否包含在以Y1為下限值，以Y2為上限值的預定的值域中。另外，Y1、C2是根據CCD等攝像元件的S/N比預先設定的值。進而，修正校正單元6根據判定結果如從公式(15)到公式(17)所示那樣決定系數ky。
0≤Y＜Y1的情況ky=YY1---(15)]]>Y1≤Y≤Y2的情況ky＝1(16)Y2＜Y≤YMAX的情況ky=YMAX-YYMAX-Y2---(17)]]>這里，適用公式(16)的情況相當于在預定的值域中包括亮度信號Y的情況。另外，作為適用公式(15)的情況是亮度信號Y過低沒有包含在該值域中的情況。進而，作為適用公式(17)的情況是亮度信號Y過高沒有包含在該值域中的情況。另外，在公式(17)中，YMAX是亮度信號的最大值。
而且，修正校正單元6使用這樣決定的系數ky，根據公式(18)計算py”。
ps″＝ky×ps′+(l-ky)×p(18)至此為止，對于在亮度、色差變換單元1中，把RGB信號變換成YCbCr的亮度和色信號的情況進行了說明，而也可以使用YUV、L*a*b*、L*u*v*、HSV等其它的表現形式。在進行向各種表現形式的變換的情況下，色飽和度表現為如圖3所示的圖表。在各種表現形式中進行同樣的修正處理，通過對于色飽和度或者亮度進行修正抑制處理，能夠進行修正。
如上所述，在本發(fā)明實施形態(tài)1的色修正方法中，通過使用具有平行移動的分量的修正矩陣，具有能夠修正色偏、進行色修正的效果。
另外，通過使用與分割色區(qū)的邊界線的距離的加權，具有能夠實現顏色從邊界平滑地變化的色修正的效果。進而，通過使用亮度和色飽和度的大小，取得修正后的信號與修正前信號之比，具有能夠調整針對亮度和色飽和度低的信號的修正，抑制S/N比增加的效果。
另外，在本實施形態(tài)1中，示出了把CbCr平面分割為4個區(qū)域的例子，而區(qū)域的分割數不限定于4個，也可以是任意的數量。
實施形態(tài)2在實施形態(tài)1中，修正綜合單元5計算規(guī)定輸入矢量x存在的CbCr平面的區(qū)域的區(qū)域邊界線與矢量x的距離，通過進行基于計算出的距離的加權，實現了區(qū)域邊界中的修正結果的連續(xù)性，而為了計算在加權中使用的距離，需要進行求平方根的運算，有時出現計算負荷高的情況。為此在實施形態(tài)2中，說明即使不進行平方根運算，也能夠進行與實施形態(tài)1等價的加權運算的色修正裝置。
這里，參照圖4，說明實施形態(tài)2的修正綜合單元5的處理。另外，假定關于其它部位的結構與實施形態(tài)1的色修正裝置相同，省略關于各個構成要素的說明。圖4中，色信號矢量x位于區(qū)域201中，把色信號矢量的端點記為P，從端點P向區(qū)域邊界線101、102引垂線的垂足記為H1、H2，進而考慮通過P的直線210，把直線210與區(qū)域邊界線101、102的交點記為U、V。
如果考慮CbCr平面原點O與交點U、V的距離(線段OU和線段OV的長度)相等的直線210，則由于三角形OUV由于成為等腰三角形，因此∠OUV＝∠OVU。進而，H1是從P引向區(qū)域邊界線101的垂線的垂足，H2是從P引向區(qū)域邊界線102的垂線的垂足，因此是∠PH1U＝∠PH2V。從而，三角形PH1U與三角形PH2V相似。
這里，用腳注x表示各點的水平坐標，用腳注y表示垂直坐標。即，用(Px，Py)、(Ux，Uy)、(Vx，Vy)表示P、U、V的坐標。這種情況下，成為下式。
PU:‾PV‾=PxUx‾:PxVx‾=PyUy‾:PyVy‾---(19)]]>這里，Ux、Uy、Vx、Vy由公式(20)給出。
Ux=Pxky-Pykxkululx,]]>Uy=Pxky-Pykxkululy]]>Vx=Pxky-Pykxku2u2x,]]>Vy=Pxky-Pykxku2u2y---(20)]]>式中，kx、ky、ku1、ku2由公式(21)給出。
kx＝|u1|u2x-|u2|u1x，ky＝|u1|u2y-|U2|u1y，ku1＝u1xky--u1ykx-， ku2＝u2xky--u2ykx-(21)從而，如公式(22)那樣計算公式(8)的距離的加權系數。
h2h1+h2=VP‾UV‾=VxPx‾UxVx‾=VyPy‾UyVy‾---(22)]]>h2h1+h2=UP‾UV‾=UxPx‾UxVx‾=UyPy‾UyVy‾]]>由公式(20)以及公式(21)給出的Ux、Uy、Vx、Vy、kx、ky、ku1、ku2如果區(qū)域的區(qū)域邊界線確定則是能夠唯一決定的值。因此，在設定了區(qū)域的分割方法時，也一起計算這些值，預先存儲其計算結果。進而，在色修正時，使用存儲的Ux、Uy、Vx、Vy，按照公式(22)計算加權系數即可。由此，由于即使不進行平方根運算，也能夠計算加權系數，因此能夠減少運算量。
如上所述，在本發(fā)明實施形態(tài)2的色修正裝置中，在根據把色信號平面分割成區(qū)域的區(qū)域邊界線與色信號的點的距離而調整修正的程度的基礎上，代替需要平方根運算的距離運算，僅按照基于色信號的點與區(qū)域邊界線的幾何關系的加減法的組合而計算加權系數，因此能夠減少運算量。
實施形態(tài)3這里，參照圖5，說明實施形態(tài)3的修正綜合單元的處理。在色信號矢量P存在于由區(qū)域邊界線101和區(qū)域邊界線102分割的區(qū)域201中的情況下，把色信號矢量P在區(qū)域邊界線101和區(qū)域邊界線102的方向上分別分解成平行的矢量。如果把以這些矢量的始點為原點O時的終點分別記為P1、P2，則P1成為區(qū)域邊界線101上的點，P2成為區(qū)域邊界線102上的點，四角形OP1PP2成為平行四邊形。
因此成為下式。
OP1‾=PP2‾,OP2‾=PP1‾---(23)]]>如果把從點P引向區(qū)域邊界線101和區(qū)域邊界線102的垂線的垂足分別記為H1、H2，則由于三角形PH1P1與三角形PH2P2相似，因此 PH1‾:PH2‾=PP1‾:PP2‾---(24)]]>從而，公式(8)的距離的加權系數成為下式。
h2h1+h2=OP1‾OP1‾+OP2‾]]>h1h1+h2=OP2‾OP1‾+OP2‾---(25)]]>這里，如果把規(guī)定區(qū)域邊界線101的矢量記為u1＝(u1x，u1y)T，把規(guī)定區(qū)域邊界線102的矢量記為u2＝(u2x，u2y)T，則線段OP1、OP2的長度由公式(26)、公式(27)給出。
OP1‾=u2yPx-u2xPyD|u1|---(26)]]>OP2‾=u1xPy-u1yPxD|u2|---(27)]]>其中，在公式(26)、(27)中，D由下式給出。
D＝u1xu2y-u2xu1y(28)在公式(28)中，由于如果決定了規(guī)定區(qū)域的方向矢量，則D是唯一決定的數，因此如果能夠在進行區(qū)域分割的設定時，同時設定或者用一次計算預先求出，則能夠減少運算量。
如上所述，在本發(fā)明實施形態(tài)3的色修正方法中，通過在與分割色區(qū)的邊界線的距離的加權中，沿著鄰接的邊界線的2個方向分解色信號的位置矢量，把各方向的矢量的大小用作為加權系數，從而在距離的計算中不需要平方根的運算，具有能夠減少運算量的效果。
實施形態(tài)4在實施形態(tài)1中的色區(qū)判定單元2中，根據方向矢量規(guī)定色調方向的邊界，預先求方向矢量的正交矢量，根據該正交矢量與色信號矢量的內積的結果，判定色調中的色區(qū)。而除此以外，也可以根據色信號矢量與方向矢量的內積，進行色區(qū)的判定。
如果把規(guī)定色區(qū)的方向矢量ui、uj構成的角度記為θ，把各個矢量與色信號矢量x構成的角度記為α、β，則在滿足α＜θ而且β＜θ的情況下，色信號矢量x存在于由ui、uj設定的區(qū)域內。這里，由于α、β、θ成為比180度小的角，因此cosα＜cosθ而且cosβ＜cosθ成立。
由此，[數23]x·ui|x||ui|<ui·uj|ui||uj|]]>且x·uj|x||uj|<ui·uj|ui||uj|---(29)]]>從而，[數24]x·uj|x||uj|<ui·uj]]>且x·uj|x||uj|<ui·uj---(30)]]>在公式(30)的條件成立的情況下，色信號矢量x存在于由矢量ui、uj規(guī)定的邊界。因此，通過判定該條件是否成立，即使不求出正交矢量也能夠進行色區(qū)的判定。
本發(fā)明能夠例如在以數碼照相機為代表的攝像裝置中或者對作為其攝像結果的圖像數據進行修正方面廣泛適用。
權利要求
1.一種色修正方法，該色修正方法判定輸入的色信號矢量屬于由通過色信號平面的原點的區(qū)域邊界線所分割的色信號平面的哪一個區(qū)域，對于判定為上述色信號矢量所屬的區(qū)域，使用預先設定的修正矩陣，對上述色信號矢量進行變換，從而修正上述色信號矢量，其特征在于，作為上述修正矩陣，使用具有進行平行移動的分量和進行線性變換的分量的修正矩陣。
2.一種色修正裝置，該色修正裝置判定輸入的色信號矢量屬于由通過色信號平面的原點的區(qū)域邊界線所分割的色信號平面的哪一個區(qū)域，對于判定為上述色信號矢量所屬的區(qū)域，使用預先設定的修正矩陣，對上述色信號矢量進行變換，從而修正上述色信號矢量，其特征在于具備，作為上述修正矩陣，使用具有進行平行移動的分量和進行線性變換的分量的修正矩陣，對上述色信號矢量進行仿射變換，從而得到修正結果的色信號矢量的信號修正單元。
3.根據權利要求2所述的色修正裝置，其特征在于，具備判定輸入的色信號矢量屬于由通過色信號平面的原點的區(qū)域邊界線所分割的色信號平面的哪一個區(qū)域，輸出分割判定為上述色信號矢量所屬的區(qū)域的第1區(qū)域邊界線和第2區(qū)域邊界線的色區(qū)判定單元，上述信號修正單元作為具有進行平行移動的分量和進行線性變換的分量的修正矩陣，使用第1區(qū)域邊界線的修正矩陣和第2區(qū)域邊界線的修正矩陣，對上述色信號矢量進行變換，綜合由第1區(qū)域邊界線的修正矩陣所得的一次變換結果和由上述第2區(qū)域邊界線的修正矩陣所得的變換結果，得到修正結果的色信號矢量。
4.根據權利要求2所述的色修正裝置，其特征在于，上述信號修正單元根據判定為輸入的色信號矢量所屬的色信號平面的區(qū)域的邊界線與上述色信號矢量的距離關系，把由第1區(qū)域邊界線的修正矩陣所得的變換結果和由第2區(qū)域邊界線的修正矩陣所得的變換結果加權并綜合，得到修正結果的色信號矢量。
全文摘要
在把色平面區(qū)域分割為多個區(qū)域，對每個所分割的區(qū)域用不同的方法進行修正的色修正方法中，防止由于變換色信號矢量而產生的色偏。判定輸入色信號矢量屬于由通過色信號平面的原點的區(qū)域邊界線所分割的色信號平面的哪一個區(qū)域，對于判定為輸入色信號矢量所屬的區(qū)域，使用預先設定的修正矩陣，對輸入色信號矢量進行變換，從而修正輸入色信號矢量，此時，作為修正矩陣，使用具有進行平行移動的分量和進行線性變換的分量的修正矩陣。
文檔編號H04N9/64GK1973553SQ20048004336
公開日2007年5月30日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權日2004年11月25日
發(fā)明者坂口隆明, 青木透, 的場成浩 申請人:三菱電機株式會社