JP2001358960A - 色変換係数導出方法、色変換方法、記録媒体および色変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】デジタルスチルカメラやスキャナ等の入力装置
の分光感度分布や照明光源の情報等と、出力装置の分光
感度分布や照明光源の分光強度分布の情報等を考慮し、
色再現性が劣化することなく、しかも安定した色変換を
常時行なえる色変換を行うための変換係数の導出方法、
色変換方法、記録媒体および色変換装置の提供を課題と
する。 【解決手段】第１の分光感度分布で特徴付けられる第１
の画像信号を、第２の分光感度分布で特徴付けられる第
２の画像信号に色変換する際、前記第１の分光感度分布
および前記第２の分光感度分布から前記変換係数を導出
し、あるいは、前記第１の分光感度分布、前記第１の画
像信号をさらに特徴付ける第１の照明光の分光強度分
布、前記第２の分光感度分布、および前記第２の画像信
号をさらに特徴付ける第２の照明光の分光強度分布から
変換係数を導出することで前記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スキャナやデジタ
ルスチルカメラ等で得られたカラー画像を画像表示モニ
タ等に適した画像信号に色変換する色変換係数の導出方
法、特にコンピュータを用いた色変換係数導出方法と、
色変換方法と、この色変換方法をコンピュータで実施す
るためのプログラムを記録した記録媒体と、これを用い
た色変換装置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】今日、パーソナルコンピュータやデジタ
ルスチルカメラやスキャナ等が高性能化し、また、広範
囲に普及したことにより、デジタルスチルカメラやスキ
ャナで取り込んだデジタル画像を、パーソナルコンピュ
ータに取り込んでモニタに表示したり、あるいは家庭用
テレビモニタ等に表示することが容易になってきた。ま
た、同一のデジタル画像を異種表示媒体である表示モニ
タに画像表示する機会も多くなっており、例えば、スキ
ャナ等で取り込んだデジタル画像やデジタルスチルカメ
ラで撮影されたデジタル画像を、ＨＤＴＶ（高品位テレ
ビジョン）表示モニタやＮＴＳＣ形式のＮＴＳＣ表示モ
ニタ等に表示する機会も多く、同一画像信号の異種画像
表示媒体への相互乗り入れが進んでいる。

【０００３】これに伴い、今後、デジタル画像を画像表
示する画像表示媒体を特定したり限定することは困難に
なることが予想される。例えば、現在市販されているデ
ジタルスチルカメラでは、ＨＤＴＶ表示モニタが出力先
の画像表示媒体として予め設定されているが、将来的に
は、ＮＴＳＣ表示モニタやｓＲＧＢ色信号形式のｓＲＧ
Ｂ表示モニタに画像表示をさせて画像を鑑賞するケース
も増えることが予想される。また、デスクトップパブリ
ッシングの分野では、現在スキャナ等で撮影されたデジ
タル画像からリスフィルムを介して印刷原稿を作成する
方法が一般に用いられているが、リスフィルムを介する
ことなくデジタル画像をＣＴＰ(Computer ToPlate) 出
力装置を用いて、レーザ光で直接印刷版に網点を作成す
る試みも始まっており、今後ＣＴＰ出力装置もデジタル
画像の出力装置の1 つとして用いられることが予想さ
れ、デジタル画像データの一層幅の広い出力先の選択が
可能となる。

【０００４】ところで、このような画像表示媒体やＣＴ
Ｐ出力装置等の出力装置は、画像信号が入力されると、
画像信号は、所定の分光強度分布と分光感度分布で特徴
付けられて画像表示や焼き付け等を行うが、この出力装
置の分光強度分布および分光感度分布は、デジタルスチ
ルカメラやスキャナ等の入力装置で画像を取得した際の
照明光の分光強度分布および分光感度分布と必ずしも一
致せず、多くの場合異なることが多い。このため、デジ
タルスチルカメラ等の入力装置で得られた画像信号を、
出力装置に適した画像信号に色変換を行う必要がある。
さらに、入力装置においても撮影する際の照明光の分光
強度分布および分光感度分布も種々異なり、同一の被写
体の画像信号であっても、これら分光強度分布および分
光感度分布によって特徴付けられる画像信号は、入力装
置によって種々変わる。

【０００５】図４（ａ）には、画像信号を得るデジタル
スチルカメラの分光感度分布が、図４（ｂ）には画像信
号を得るスキャナ（StatusＡ）の分光感度分布が示され
ており、分光感度分布がデジタルスチルカメラやスキャ
ナ（StatusＡ）等の入力装置の種類で大きく異なること
が判る。また、図４（ｃ）にはＨＤＴＶ表示モニタの分
光感度分布が、図４（ｃ）にはＮＴＳＣ表示モニタの分
光感度分布が示されており、分光感度分布が出力装置の
種類で大きく異なることが判る。

【０００６】今後、画像信号の異種画像表示媒体等の出
力装置への相互乗り入れが進んでいくことを考えると、
出力装置に適した色変換を安定して行うことが重要であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、実際にデジ
タルスチルカメラで被写体を撮影し、この撮影画像をＨ
ＤＴＶ表示モニタのモニタ画像として画像表示するまで
の画像信号の流れを具体的に説明すると、図５に示すよ
うに、図４（ａ）に示す分光感度を持つＣＣＤ撮像素子
を用いて撮影された被写体のデバイス画像信号は白バラ
ンス修正されて白バランス修正済デバイス画像信号とな
り、さらにこの信号に色変換が施されて、白バランス修
正済モニタ画像信号が得られる。すなわち、図５中の
［１］および［２］の流れ経由してモニタ画像が得られ
る。

【０００８】このような画像信号の流れが一般的である
が、図４（ｅ）に示すような分光感度分布を持つ生理原
色（ＬＭＳ）の中間色信号が規格上設けられており、こ
れを利用して、デバイス画像信号をこの中間信号に色変
換し、この中間信号から最終的に白バランス修正済モニ
タ画像信号を得る流れ、すなわち、［４］→［５］→
［７］や［４］→［６］→［８］が想定される。また、
図５中の［３］の流れに従って白バランス処理済中間信
号に変換され、その後、［７］の流れにしたがって白バ
ランス修正済モニタ画像信号に変換される、［１］→
［３］→［７］の流れも想定される。いずれにしても、
図５中の［２］、［３］、［４］、［６］および［７］
において色変換を行う必要がある。

【０００９】ところで、図５中の［２］の流れのよう
に、デジタルスチルカメラ等の入力装置から得られる、
白バランス修正の施されたデジタル画像信号（白バラン
ス修正済デバイス画像信号）を、画像表示モニタ等の出
力装置に適合した画像信号（白バランス修正済モニタ画
像信号）に色変換する方法は、一般に、所定の色見本の
チャート、例えば２４色の色パッチから成るマクベスチ
ャート等を被写体の画像として利用し、この画像信号か
ら色変換のための変換係数を求め、この変換係数を色変
換マトリクスの係数として用いて色変換を行なう。すな
わち、従来の方法は、図６に示されるように、所定の照
明光源下、入力装置において得られたチャートの入力画
像信号の値が、出力装置のチャートの画像信号として定
めた出力画像信号の値に最も良く近似する、すなわち入
力画像信号と出力画像信号の平均二乗誤差が最小となる
変換係数を求め、この係数を色変換マトリクスの変換係
数として用いて色変換を行う。例えば、入力画像信号が
Ｒ、ＧおよびＢから成る画像信号の場合、出力装置にお
いて設定された被写体チャートの出力画像のＲ、Ｇおよ
びＢの画像信号に色変換されるように３行３列の色変換
マトリクスの変換係数を求め、この変換係数によって種
々の画像信号に対して色変換を行う。

【００１０】ここで、入力画像信号とは、入力装置にお
いて、所定の分光強度分布を有する照明光を発光する照
明光源と入力装置の分光感度分布を用いて被写体である
チャートを撮影して得られる画像信号であり、すなわ
ち、入力装置の照明光の分光強度分布と分光感度分布と
によって特徴付けられる画像信号であり、出力画像信号
とは、所定の分光感度分布を持つ出力装置に画像表示さ
れる被写体のチャートの測色値が、出力装置で定める照
明光源下における実際の被写体のチャートの測色値と一
致するように予め定めた画像信号、すなわち、出力装置
の照明光の分光強度分布と分光感度分布によって特徴付
けられる画像信号である。

【００１１】しかし、この上記方法で求められる色変換
マトリクスの変換係数は、被写体と照明光源に大きく依
存し、色再現が安定しないといった問題がある。例え
ば、被写体として用いるチャートは、特定の顔料を組み
合わせて作られているので、色度値としては広い範囲に
分布しても、分光波形でみると、顔料の分光波形の組合
せでしかなく、分光波形上、極めて限られた分光波形し
か持たない。そのため、世の中に存在する被写体を十分
に代表しておらず、実際の被写体と色変換の変換係数を
求めるために用いたチャート等の被写体との分光波形上
の分布の差異が大きくなるにつれ、色変換を施して画像
を表示させる場合の色再現性が大きく劣化するといった
問題があった。

【００１２】また、照明光源については、ストロボ発光
時やテレビジョンや写真館等のスタジオ撮影において、
照明光源が特定でき、例えばスタジオ撮影ではタングス
テン光源と特定できる場合もあるが、一般に照明光源を
特定できない場合が多く、実際の照明光源とチャートを
用いて色変換の変換係数を求める際に用いる照明光源と
の差異が大きくなるにつれ、色変換を施して画像を表示
させる場合の色再現性は大きく劣化するといった問題が
あった。そのため、画像信号に対して、出力装置に適し
た色変換を常時安定して行うことができない。このよう
な問題は、図５中の［３］、［４］、［６］および
［７］の流れのように、中間信号を用いた場合の色変換
においても同様の問題があった。

【００１３】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決すべく、カラー画像信号を出力画像信号として出
力する際、画像信号を得るデジタルスチルカメラやスキ
ャナ等の入力装置の分光感度分布や照明光源の情報、あ
るいは、中間信号の分光感度分布の情報と、出力装置の
分光感度分布や照明光源の分光強度分布の情報、あるい
は、中間信号の分光感度分布の情報を考慮し、どのよう
な照明光源や被写体に対しても、色再現性が劣化するこ
となく、しかも安定した色変換を常時行なえる色変換係
数を導出する色変換係数導出方法、色変換方法、記録媒
体およびこれを用いた色変換装置を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の分光感
度分布で特徴付けられる第１の画像信号を、第２の分光
感度分布で特徴付けられる第２の画像信号に変換するた
めの変換係数の導出方法であって、前記第１の分光感度
分布および前記第２の分光感度分布から前記変換係数を
導出し、あるいは、前記第１の分光感度分布、前記第１
の画像信号をさらに特徴付ける第１の照明光の分光強度
分布、前記第２の分光感度分布、および前記第２の画像
信号をさらに特徴付ける第２の照明光の分光強度分布か
ら変換係数を導出することを特徴とする色変換係数導出
方法を提供する。

【００１５】ここで、前記第１の分光感度分布をＤ
_j （λ）（ｊ＝１〜ｎ）とし、前記第２の分光感度分布
をＥ_i （λ）（ｉ＝１〜ｍ）とする時、前記変換係数は
下記式（１）に示すｄ₁ （Ｄ，Ｅ_i ）（ｉ＝１〜ｍ）を
最小にする係数ｋ_ijであるのが好ましい。

【数７】 但し、式（１）におけるＥ_i ^* は、下記式（２）で表さ
れるものである。

【数８】 さらに、前記式（１）におけるＥ_i ^* （λ）の値が非負
である制約条件の下に係数ｋ_ijを導出するのが好まし
い。すなわち、第１の画像信号あるいは第２の画像信号
を特徴付ける分光感度分布の波長域と同じ波長域におい
て非負であるのがよい。

【００１６】また、入力分光感度分布で特徴付けられる
入力画像信号から、出力分光感度分布で特徴付けられる
出力画像信号に色変換を行うための変換係数を導出する
色変換係数導出方法であって、入力画像信号から所定の
分光感度分布で特徴付けられる中間信号に色変換する変
換係数をａ_lj（ｌ＝１〜ｋ，ｊ＝１〜ｎ）、前記中間信
号上で白バランス調整を行う白バランス調整係数をｂ_ll
（ｌ＝１〜ｋ）、および、前記中間信号から前記出力画
像信号に色変換する変換係数をｃ_il（ｉ＝１〜ｍ，ｌ＝
１〜ｋ）とする場合、入力画像信号から出力画像信号へ
の色変換の変換係数ｆ_ij（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）
は、前記変換係数ａ_ljおよび前記変換係数ｃ_ilの少なく
とも一方を、上記色変換係数導出方法を用いて導出し、
下記式（３）によって合成することによって求められる
ことが好ましい。

【数９】 その際、前記中間信号を特徴付ける分光感度分布は非負
であるのがよい。すなわち、入力画像信号や出力画像信
号を特徴付ける分光感度分布の波長域と同じ波長域にお
いて非負であるのがよい。

【００１７】また、前記第１の照明光の分光強度分布を
Ｐ（λ）、前記第１の分光感度分布をＤ_j （λ）（ｊ＝
１〜ｎ）、前記第２の照明光の分光強度分布をＱ
（λ）、前記第２の分光感度分布をＥ_i （λ）（ｉ＝１
〜ｍ）とする時、前記変換係数は下記式（４）に示すｄ
₂ （Ｄ，Ｅ_i ）（ｉ＝１〜ｍ）を最小にする係数ｋ_ijで
あるのが好ましい。

【数１０】 但し、式（４）におけるＥ_i ^* は、下記式（５）で表さ
れるものである。

【数１１】 ここで、前記式（４）におけるＰ（λ）・Ｅ_i ^* （λ）
の値が非負である制約条件の下に係数ｋ_ijを導出するの
が好ましい。すなわち、第１の画像信号あるいは第２の
画像信号を特徴付ける分光感度分布の波長域と同じ波長
域において非負であるのがよい。

【００１８】また、入力照明光の分光強度分布と入力分
光感度分布で特徴付けられる入力画像信号から、出力照
明光の分光強度分布と出力分光感度分布で特徴付けられ
る出力画像信号に色変換を行うための変換係数を導出す
る色変換係数導出方法であって、入力画像信号から所定
の照明光源の分光強度分布および所定の分光感度分布で
特徴付けられる中間信号に色変換する変換係数をａ
_lj（ｌ＝１〜ｋ，ｊ＝１〜ｎ）、前記中間信号上で白バ
ランス調整を行う白バランス調整係数をｂ_ll（ｌ＝１〜
ｋ）、および、前記中間信号から前記出力画像信号に色
変換する変換係数をｃ _il（ｉ＝１〜ｍ，ｌ＝１〜ｋ）と
する場合、入力画像信号から出力画像信号への色変換の
変換係数ｆ_ij（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）は、前記変換
係数ａ_ljおよび前記変換係数ｃ_ilの少なくとも一方を、
上記色変換係数導出方法を用いて導出し、下記式（６）
によって合成することによって求められることが好まし
い。

【数１2 】 ここで、前記中間信号を特徴付ける分光感度分布は非負
であるのがよい。すなわち、入力画像信号や出力画像信
号を特徴付ける分光感度分布の波長域と同じ波長域にお
いて非負であるのがよい。

【００１９】また、本発明は、カラー画像信号の色変換
方法であって、上記色変換係数導出方法によって導出さ
れた変換係数を用いて色変換することを特徴とする色変
換方法を提供する。

【００２０】さらに、本発明は、第１の画像信号を第２
の画像信号に色変換する際、前記第１の画像信号を特徴
付ける第１の分光感度分布および前記第２の画像信号を
特徴付ける第２の分光感度分布を取得する、あるいは、
前記第１の画像信号を特徴付ける第１の分光感度分布と
第１の照明光の分光強度分布および前記第２の画像信号
を特徴付ける第２の分光感度分布と第２の照明光の分光
強度分布を取得する分光特性情報取得手順と、前記第１
の分光感度分布および前記第２の分光感度分布から前記
第１の画像信号を色変換するための変換係数を導出す
る、あるいは、前記第１の分光感度分布、前記第１の照
明光の分光強度分布、前記第２の分光感度分布、および
前記第２の照明光の分光強度分布から変換係数を導出す
る導出手順と、前記変換係数を用いて前記第１の画像信
号を色変換して第２の画像信号を得る色変換手順とをコ
ンピュータに実行させて、前記第１の画像信号を、前記
第２の画像信号に色変換することを特徴とするプログラ
ムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体を
提供する。

【００２１】さらに、本発明は、第１の分光感度分布で
特徴付けられる第１の画像信号を、変換係数を用いて、
第２の分光感度分布で特徴付けられる第２の画像信号に
変換して出力するカラー画像信号の色変換装置であっ
て、前記第１の分光感度分布と第２の分光感度分布とを
取得する、あるいは、これらの分光感度分布の他に、前
記第１の分光感度分布とともに前記第１の画像信号をさ
らに特徴付ける第１の照明光の分光強度分布と前記第２
の分光感度分布とともに前記第２の画像信号をさらに特
徴付ける第２の照明光の分光強度分布とを取得する分光
特性情報取得部と、前記第１の画像信号から前記第２の
画像信号に変換する変換係数を、前記第１の分光感度分
布および前記第２の分光感度分布から導出する、あるい
は、前記第１の分光感度分布、前記第１の照明光の分光
強度分布、前記第２の分光感度分布、および前記第２の
照明光の分光強度分布から変換係数を導出する変換係数
導出部と、この変換係数導出部で導出された変換係数
を、前記第１の画像信号から前記第２の画像信号に色変
換する色変換処理部とを備えることを特徴とするカラー
画像信号の色変換装置を提供する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の色変換装置、色変
換方法および記録媒体について、添付の図面に示される
好適実施例を基に詳細に説明する。

【００２３】図１は、本発明の色変換装置の一例である
色変換装置１０を適用し、デジタルスチルカメラやスキ
ャナ等の入力装置や画像表示モニタ等の出力装置を接続
した一例である画像出力システム１２を示す。画像出力
システム１２は、撮影等行ってデジタル画像信号（以
降、画像信号という）を得る入力装置であるデジタルス
チルカメラ１４および印刷版用に原稿を読み取るスキャ
ナ１６と、所望の画像を得るために画像信号に画像処理
を施す画像処理装置１８と、画像処理装置１８で処理さ
れた画像信号を出力装置に適した画像信号に色変換する
本発明に係る色変換装置１０と、色変換された画像信号
を画像表示するＮＴＳＣ表示モニタ２０およびＨＤＴＶ
表示モニタ２２と、印刷版を作成するＣＴＰ出力装置２
４と、スキャナ１４やデジタルスチルカメラ１６や画像
処理装置１８や色変換装置１０の動作を制御管理し、ま
た各種情報を各装置に転送する制御装置２６とを主に有
し、その他に、記録メディアドライブ装置３０が色変換
装置１０に接続される。なお、スキャナ１４やデジタル
スチルカメラ１６の入力装置やＮＴＳＣ表示モニタ２０
等の出力装置は、画像処理装置１８や色変換装置１０に
適宜接続可能であり、本実施例のシステムは、説明を容
易にするためにデジタルスチルカメラ１４およびスキャ
ナ１６の入力装置とＮＴＳＣ表示モニタ２０およびＨＤ
ＴＶ表示モニタ２２およびＣＴＰ出力装置２４の出力装
置を複数接続したものである。

【００２４】デジタルスチルカメラ１４は、ＣＣＤ撮像
素子等の公知の撮像素子を用いて画像を光電的に撮影し
て、ＲＧＢの画像信号、すなわちＲ信号、Ｇ信号および
Ｂ信号からなるカラー画像信号を出力する。図４（ａ）
には、デジタルスチルカメラ１４の分光感度分布が示さ
れる。スキャナ１６は、図４（ｂ）に示される分光感度
分布を持つ画像読取装置であって、印刷原稿に光を投射
して透過光あるいは反射光を光電的に読み取り画像信号
を得る透過型あるいは反射型スキャナであり、ＸＹＺ表
色系のＸＹＺ信号、すなわちＸ、ＹおよびＺ信号を画像
信号として出力する。なお、本実施例では、デジタルス
チルカメラ１４およびスキャナ１６から出力される画像
信号、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号やＸ、ＹおよびＺ信
号は白バランス調整されている。

【００２５】画像処理装置１８は、画像のグレイバラン
スや明るさ補正や階調の補正や撮影レンズに起因する歪
曲収差補正や電子変倍処理等を行う部分であって、デジ
タルスチルカメラ１４やスキャナ１６で得られた画像信
号に公知の画像処理を施して色変換装置１０に出力す
る。

【００２６】色変換装置１０は、本発明の色変換装置の
一例であって、画像処理部１８で処理された画像の画像
信号（第１の画像信号）を色変換して、所望の画像表示
モニタやＣＰＴ装置２４に適合した出力画像信号（第２
の画像信号）とする部分であり、その詳細については後
述する。

【００２７】ＮＴＳＣ表示モニタ２０は、図４（ｄ）に
示すような分光感度分布を持ち、照明光をＣＩＥ標準の
光Ｄ₆₅とする、家庭用テレビジョンの画像表示モニタ等
に用いられる表示モニタで、ＹＩＱアナログ信号に変換
した伝送信号を受けて画像表示する画像表示媒体であ
る。ＨＤＴＶ表示モニタ２２は、図４（ｃ）に示すよう
に、図４（ｄ）に示すＮＴＳＣ表示モニタ２０の分光感
度分布と異なる分光感度分布を有し、照明光をＣＩＥ標
準の光Ｄ₆₅とする、ＢＳデジタル放送等の画像表示用と
して用いられる表示モニタで、ＢＴ７０９に準拠したＲ
ＧＢカラー画像信号を伝送信号として受けて画像表示す
る画像表示媒体である。ＣＴＰ出力装置２４は、直接レ
ーザビームを用いて印刷版を露光して所望の印刷版を作
成する装置で、ＸＹＺ刺激信号を用いレーザビームの露
光を制御する装置である。

【００２８】制御装置２６は、デジタルスチルカメラ１
４やスキャナ１６や画像処理装置１８や色変換装置１０
の動作を制御管理するＣＰＵを有し、また、デジタルス
チルカメラ１４やスキャナ１６から画像信号を画像処理
部１８に転送するように指示し、記録メディアドライブ
装置３０に装填されたＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤやスマート
メディア等の各種記録メディアに記録された画像データ
を呼び出して画像処理部１８に画像信号を転送するよう
に指示し、あるいは、キーボードやマウス等（図示され
ず）を用いて制御装置２６に入力した内容に応じて、画
像処理部１８の画像処理内容を指示し、さらには、色変
換装置１０に入力される画像信号（入力画像信号）の出
所である入力装置の情報、例えば入力装置の名称や型式
等の識別情報や、入力装置の分光感度分布や照明光源の
分光強度分布といった分光特性情報等や、ＮＴＳＣ表示
モニタ２０やＨＤＴＶ表示モニタ２２やＣＴＰ出力装置
２４等の出力装置の情報、例えば、出力装置の名称や型
式等の識別情報や出力装置の分光感度分布や照明光源の
分光強度分布といった分光特性情報等を色変換装置１０
に転送する。

【００２９】色変換装置１０は、入力装置の分光感度分
布と出力装置の分光感度分布を少なくとも既知として、
これらの分光感度分布から入力装置で得られた画像信号
を出力装置に適合した出力画像信号に色変換する色変換
マトリクスの変換係数を導出するとともに、得られた変
換係数を用いて入力画像信号に色変換を施し出力画像信
号とする装置であり、図２に示されるように、分光特性
情報取得部１０Ａ、色変換係数導出部１０Ｂ、色変換処
理部１０Ｃおよびメモリ部１０Ｄを有する。

【００３０】分光特性情報取得部１０Ａは、制御装置２
６から転送された入力装置や出力装置の識別情報や、入
力装置や出力装置の分光特性情報を取得し、これらの識
別情報や分光特性情報に基づいて、入力装置における分
光感度分布と出力装置における分光感度分布と、場合に
よっては入力画像信号を入力装置で得る際の照明光の分
光強度分布や出力装置の照明光の分光強度分布を取得す
る部分である。入力装置や出力装置の分光特性情報と
は、入力装置や出力装置の分光感度分布や分光強度分布
の数値データであり、入力装置や出力装置の識別情報と
は、入力装置や出力装置の名称や型式等によって分光感
度分布や分光強度分布を特定できる情報をいう。制御装
置２６から転送される入力装置や出力装置に関する情報
が、入力装置や出力装置の識別情報である場合、入力装
置や出力装置の名称や型式等の識別情報に対応して分光
感度分布や照明光の分光強度分布が記録されているメモ
リ部１０Ｄから、得られた識別情報に基づいて、入力装
置や出力装置の分光感度分布が、あるいは場合によって
は、照明光の分光強度分布が呼びだされて取得される。

【００３１】色変換係数導出部１０Ｂは、得られた入力
装置および出力装置の分光感度分布を用いて変換係数を
導出する部分である。例えば、入力装置の分光感度分布
が分光感度分布Ｄ_j （λ）（ｊ＝１〜ｎ）であり、出力
装置の分光感度分布がＸＹＺ表色系の等色関数ｘ
（λ）、ｙ（λ）およびｚ（λ）であるとした場合、下
記式（７）に示すように、変換係数ｋ_ij（ｉ＝１〜３，
ｊ＝１〜ｎ）を用いて分光感度分布Ｄ_j （λ）（ｊ＝１
〜ｎ）の線型和で関数ｘ^* （λ）、ｙ^* （λ）およびｚ
^* （λ）を表し、これを用いて、下記式（８）〜（１
０）に示すｄ₁ （Ｄ，ｘ）、ｄ₁ （Ｄ，ｙ）およびｄ₁
（Ｄ，ｚ）を最小にする変換係数ｋ_ijを求める。

【００３２】

【数１３】

【数１４】

【数１５】

【数１６】 但し、上記内積演算子（ ，）および上記Ｌ₂ ノルムは
下記式（１１）および（１２）を意味する。

【数１７】

【数１８】 ここで、式（８）から変換係数ｋ_1j（ｊ＝１〜ｎ）が求
まり、式（９）から変換係数ｋ_2j（ｊ＝１〜ｎ）が、式
（１０）から変換係数ｋ_3j（ｊ＝１〜ｎ）が求まる。

【００３３】図３（ａ）に、色変換係数導出部１０Ｂに
おいて式（１３）〜（１５）を用いて変換係数ｋ_ijを導
出する処理の流れを示しているが、入力装置および出力
装置の分光感度分布のそれぞれを、可視領域を積分範囲
として積分演算を行い、（１，ｘ^* （λ））や（１，ｘ
（λ））等を求め、その後式（８）〜（１０）に示され
るｄ₁ （Ｄ，ｘ）、ｄ₁ （Ｄ，ｙ）およびｄ₁ （Ｄ，
ｚ）を最小にする変換係数ｋ_ijを求める。変換係数ｋ_ij
を求める方程式は非線形となるが、公知の方法を用いて
算出される。

【００３４】また、入力装置で入力画像信号を得る際の
照明光の分光強度分布Ｐ（λ）および、出力装置におけ
る分光強度分布Ｑ（λ）が分光特性情報取得部１０Ａで
取得された場合、式（７）に示すように、変換係数ｋ_ij
（ｉ＝１〜３，ｊ＝１〜ｎ）を用いて分光感度分布Ｄ_j
（λ）（ｊ＝１〜ｎ）の線型和で表される関数ｘ
^* （λ）、ｙ^* （λ）およびｚ^* （λ）を用いて、下記
式（１３）〜（１５）に示すｄ₂ （Ｄ，ｘ）、ｄ
₂ （Ｄ，ｙ）およびｄ₂ （Ｄ，ｚ）を最小にする変換係
数ｋ _ijを求める。

【数１９】

【数２０】

【数２１】 但し、上記内積演算子（ ，）および上記Ｌ₂ ノルムは
式（１１）および（１２）を意味する。

【００３５】ここで、式（８）〜（１０）は、式（１
３）〜（１５）のＰ（λ）およびＱ（λ）の値を１とし
た時の場合に該当し、すなわち、入力装置および出力装
置の照明光が完全な白色光である場合に該当する。また
式（１３）から変換係数ｋ_1j（ｊ＝１〜ｎ）が求まり、
式（１４）から変換係数ｋ_2j（ｊ＝１〜ｎ）が求まり、
式（１５）から変換係数ｋ_3j（ｊ＝１〜ｎ）が求まる。

【００３６】図３（ｂ）に、式（１３）〜（１５）を用
いて変換係数ｋ_ijを導出する処理の流れを示している
が、入力装置および出力装置の分光感度分布および照明
光源の分光強度分布から、入力装置における分光強度分
布と分光感度分布の積と出力装置における分光強度分布
と分光感度分布の積をそれぞれ、可視領域を積分範囲と
して積分演算を行い、（１，Ｐ（λ）・ｘ^* （λ））や
（１，Ｑ（λ）・ｘ（λ））等を求め、式（１３）〜
（１５）に示されるｄ₂ （Ｄ，ｘ）、ｄ₂ （Ｄ，ｙ）お
よびｄ₂ （Ｄ，ｚ）を最小にする色変換マトリクスの変
換係数ｋ_ijを求める。変換係数ｋ_ijを求める方程式は非
線形となるが、公知の方法を用いて算出される。色変換
係数導出部１０Ｂは、求められた変換係数ｋ_ij（ｉ＝１
〜３，ｊ＝１〜ｎ）を色変換処理部１０Ｃに送る。

【００３７】色変換処理部１０Ｃは、色変換係数導出部
１０Ｂより送られた変換係数ｋ_ij（ｉ＝１〜３，ｊ＝１
〜ｎ）を色変換マトリクスＫの変換係数として用い、入
力装置で得られ、画像処理部１８で画像処理された画像
信号から、色変換マトリクスＫを用いて色変換を行い出
力装置に適合した出力画像信号を出力する部分である。
すなわち、入力装置の分光感度分布Ｄ_j （λ）（ｊ＝１
〜ｎ）に対応した画像信号Ｓ_j （ｊ＝１〜ｎ）から構成
される入力画像信号を、下記式（１６）に従って、出力
装置の分光感度分布である等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）
およびｚ（λ）に対応する３刺激値でもある、Ｘ，Ｙお
よびＺの出力画像信号に変換する。

【数２２】

【００３８】色変換係数導出部１０Ｂにおいて求め、色
変換処理部１０Ｃで用いられる色変換マトリクスＫの変
換係数ｋ_ijは、例えば、デジタルスチルカメラ１４およ
びスキャナ１６を入力装置とし、ＨＤＴＶモニタ２２、
ＮＴＳＣ表示モニタ２０およびＣＴＰ出力装置２４を出
力とする変換係数は、下記の表１に示されるような値を
採る。ここで色変換マトリクスＫが３×３の行列となる
のは、デジタルスチルカメラ１４やスキャナ１６の分光
感度分布は、Ｒ、ＧおよびＢの３つの分光感度分布や等
色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）およびｚ（λ）の３つの分光
感度分布から構成され、それに対応して入力画像信号も
Ｒ、ＧおよびＢの画像信号や、Ｘ，ＹおよびＺの３刺激
値の信号から構成され、出力装置においても、Ｒ、Ｇお
よびＢの３つの分光感度分布や等色関数ｘ（λ）、ｙ
（λ）およびｚ（λ）の３つの分光感度分布から構成さ
れ、それに対応して出力画像信号もＲ、ＧおよびＢの画
像信号や、Ｘ，ＹおよびＺの３刺激値信号から構成され
るからである。

【表１】

【００３９】このような色変換マトリクスＫは、入力装
置および出力装置が設定されると一意的に定まるため、
メモリ部１０Ｄに入力装置および出力装置の組合せ別に
予め色変換マトリクスＫを記録しておき、分光特性情報
取得部１０Ａにおいて制御装置２６から転送される、入
力装置や出力装置の識別情報に基づいて、メモリ部１０
Ｄから、変換マトリクスＫを呼出し、色変換処理部１０
Ｃに転送するように構成することもできる。これによっ
て、色変換係数導出部１０Ｂで行う演算処理を省き、迅
速な色変換処理を行うことができる。

【００４０】本実施例における色変換係数導出部１０Ｂ
は、式（７）を用いて式（８）〜（１０）あるいは式
（１３）〜（１５）から、変換係数ｋ_ijの算出を行う
が、算出の際、式（７）のｘ^* （λ）、ｙ^* （λ）およ
びｚ^* （λ）が非負となるように変換係数に制約条件を
与えることが好ましい。これによって、後述するように
照明光源や被写体に依らない安定した色変換が達成でき
るからである。色変換装置１０は以上のように構成され
る。

【００４１】次に、本発明の色変換係数導出方法につい
て、本発明の色変換装置の一例である色変換装置１０を
用いた画像出力システム１２に基づいて説明する。

【００４２】まず、制御装置２６において、画像信号の
入力源である入力装置と画像信号の出力先である出力装
置の名称や型式等の識別情報が図示されないマウスやキ
ーボードから入力され、あるいは入力装置や出力装置の
分光強度分布や分光感度分布の数値データ等の分光特性
情報がマウスやキーボードからマニュアル入力され、あ
るいは記録メディアに記録された分光特性情報が記録メ
ディアドライブ装置３０を介して呼びだされ、色変換装
置１０に送られる。一方、色変換装置１０の分光特性情
報取得部１０Ａにおいて、制御装置２６や記録メディア
装置３０等から転送された入力装置や出力装置の識別情
報や、入力装置や出力装置の分光特性情報が取得され、
これらの識別情報や分光特性情報に基づいて、入力装置
における分光感度分布と出力装置における分光感度分布
と、場合によっては、この他に入力画像信号を入力装置
で得る際の照明光の分光強度分布や出力装置の照明光の
分光強度分布とが取得される（分光特性情報の取得）。

【００４３】制御装置２６から転送される情報が、入力
装置や出力装置の識別情報である場合、得られた識別情
報に基づいて、入力装置や出力装置の名称や型式等の識
別情報に対応して分光感度分布や照明光の分光強度分布
が記録されているメモリ部１０Ｄから入力装置や出力装
置の分光感度分布が、あるいは場合によっては、照明光
の分光強度分布が呼びだされ取得される。

【００４４】このようにして取得された入力装置および
出力装置の分光感度分布が色変換係数導出部１０Ｂに転
送され、場合によっては、これらの分光感度分布ととも
に、入力装置において画像信号を取得する際に用いられ
た照明光の分光強度分布および出力装置の照明光の分光
強度分布が色変換係数導出部１０Ｂに転送される。

【００４５】色変換係数導出部１０Ｂでは、入力装置の
分光感度分布Ｄ_j （λ）（ｊ＝１〜ｎ）と、出力装置の
分光感度分布、例えば等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）およ
びｚ（λ）が取得された上述の例で説明すると、式
（８）〜（１０）を用いて、ｄ₁（Ｄ，ｘ）、ｄ
₁ （Ｄ，ｙ）およびｄ₁ （Ｄ，ｚ）を最小化する変換係
数ｋ_ij（ｉ＝１〜３，ｊ＝１〜ｎ）を導出する（変換係
数の導出）。入力装置における照明光の分光強度分布Ｐ
（λ）と、出力装置における分光強度分布Ｑ（λ）が取
得された場合、式（１３）〜（１５）を用いて、ｄ
₂ （Ｄ，ｘ）、ｄ₂ （Ｄ，ｙ）およびｄ₂ （Ｄ，ｚ）を
最小化する変換係数ｋ_ij（ｉ＝１〜３，ｊ＝１〜ｎ）を
導出する（変換係数の導出）。

【００４６】このようにして求められた変換係数は、色
変換処理部１０Ｃに転送され、色変換処理部１０Ｃで変
換係数をマトリクス成分とする色変換マトリクスＫが作
成される。

【００４７】一方、制御装置２６からの指示に従って、
デジタルスチルカメラ１４で撮影された画像の画像信
号、あるいはスキャナ１６で読み取られた画像の画像信
号が呼出され、あるいは、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤやスマ
ートメディア等に記録された画像信号が記録メディアド
ライブ装置３０を介して呼びだされて、画像処理装置１
８に送られれ、所望の画像処理が行われた後、色変換装
置１０の色変換処理部１０Ｃに入力画像信号として入力
される。

【００４８】色変換処理部１０Ｃでは、転送された入力
画像信号を色変換マトリクスＫを用いてマトリクス計算
を行い、出力装置に適合した出力画像信号を求める（色
変換）。求められた出力画像信号は、制御装置２６の指
示に従って、ＮＴＳＣ表示モニタ２０、ＨＤＴＶ表示モ
ニタ２２あるいはＣＴＰ出力装置２４に出力される。

【００４９】本発明の色変換方法は、色変換係数導出部
１０Ｂで求めた色変換係数ｋ_ij（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜
ｎ）を用いて、色変換処理部１０Ｃで入力画像信号に色
変換を施すものであるが、予め導出された色変換マトリ
クスＫを、メモリ部１０Ｄに入力装置および出力装置の
組合せ別に予め記録しておき、分光特性情報取得部１０
Ａにおいて制御装置２６から転送される入力装置や出力
装置の識別情報に基づいて、入力装置および出力装置の
組合せで定まる変換マトリクスＫを呼出し、この変換マ
トリクスＫを用いて色変換処理部１０Ｃで色変換を行な
ってもよい。このようにして、出力装置に適合した出力
画像信号が出力され、入力装置で取得された画像と同一
の色再現を行う画像信号を出力装置に提供することがで
きる。

【００５０】本発明の色変換係数導出方法は、式（８）
〜式（１０）を一般化した式（１）のｄ₁ （Ｄ，Ｅ_i ）
（ｉ＝１〜ｍ）を、あるいは、式（１３）〜（１５）を
一般化した式（４）のｄ₂ （Ｄ，Ｅ_i ）（ｉ＝１〜ｍ）
を変換係数を適切に設定することで最小化するものであ
るが、これは以下の考えに基づいて導出されるものであ
る。

【００５１】本来人間は、分光波形に比例した形で光の
色を認知するわけではなく、基準色、例えば完全な白色
を基準にした相対比較で色味を認知するものである。し
かも、色味の認知の度合いは、線型でなく非線形であ
る。このことは、人間の知覚する色味を最適に定量化す
る均等色空間におけるＬ^* 、ａ^* およびｂ^* の値が、Ｘ
ＹＺ表色系における３刺激値Ｘ，ＹおよびＺの値を完全
拡散反射面における３刺激値Ｘ₀ 、Ｙ₀ およびＺ₀ を基
準にした相対比、すなわちＸ／Ｘ₀ やＹ／Ｙ₀ やＺ／Ｚ
₀ を３分の１乗した値の線型結合によって表されること
からもわかる。

【００５２】本発明における色変換係数導出方法は、上
記人間の色味の知覚特性を考慮して導出されるものであ
り、例えば、人間の色味の知覚特性を考慮した均等色空
間Ｌ ^* ａ^* ｂ^* で考えると、入力装置の入力画像信号か
ら得られるＬ^* 、ａ^* およびｂ^* の値を、出力装置にお
いて表示する色味のＬ^* 、ａ^* およびｂ^* の値に最も良
く近似する変換係数を求めるものである。

【００５３】入力装置におけるＬ^* 、ａ^* およびｂ^* の
値をそれぞれＬ₁ ^* 、ａ₁ ^* およびｂ₁ ^* 、３刺激値を
Ｘ₁ 、Ｙ₁ およびＺ₁ とし、出力装置におけるＬ^* 、ａ
^* およびｂ^* の値をそれぞれＬ₂ ^* 、ａ₂ ^* およびｂ₂
^* 、３刺激値をＸ₂ 、Ｙ₂ およびＺ₂ とした場合、入力
装置におけるＬ₁ ^* 、ａ₁ ^* およびｂ₁ ^* の値と、出力
装置におけるＬ₂ ^* 、ａ₂ ^* およびｂ₂ ^* の値との差Δ
Ｌ^* 、Δａ^* およびΔｂ^* を考え、その期待値を下記式
（１７）〜（１９）のように評価する。ここで、Ｅ
［ ］は、被写体の分光反射率分布ρ_l を統計的に分散
させた際の期待値を表す演算子である。

【００５４】 Ｅ［ΔＬ^* ］＝ １１６・Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ₀ ）^1/3 ］−１６ （１７） Ｅ［Δａ^* ］≦ ５００・Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ₀ ）^1/3 ］ ＋５００・Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ₀ ）^1/3 ］ （１８） Ｅ［Δｂ^* ］≦ ５００・Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ₀ ）^1/3 ］ ＋５００・Ｅ［Δ（Ｚ／Ｚ₀ ）^1/3 ］ （１９） ここで、期待値Ｅ［ΔＬ^* ］、Ｅ［Δａ^* ］およびＥ
［Δｂ^* ］を最小化するには、Ｅ［Δ（Ｘ／
Ｘ₀ ）^1/3 ］、Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ₀ ）^1/3 ］Ｅ［Δ（Ｚ／
Ｚ₀）^1/3 ］の各々を最小にするとよい。すなわち、出
力装置におけるＬ^* 、ａ^* およびｂ^* の値を、入力装置
におけるＬ^* 、ａ^* およびｂ^* の値に最も近似させるに
は、Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ₀ ）^1/3 ］、Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ₀ ）
^1/3 ］およびＥ［Δ（Ｚ／Ｚ₀ ）^1/3 ］を最小化するこ
とによって達成される。

【００５５】そこで、一例として、入力装置の分光感度
分布Ｄ_j （λ）（ｊ＝１〜ｎ）と、入力装置における照
明光の分光強度分布Ｐ（λ）と、出力装置の分光感度分
布ｘ（λ）、ｙ（λ）およびｚ（λ）（ｘ（λ）、ｙ
（λ）およびｚ（λ）は、ＸＹＺ表色系の等色関数であ
る）と、出力装置における分光強度分布Ｑ（λ）とが取
得された上述の例を用いて、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ₀ ）
^1/3 ］を最小化するために必要な条件を求める。Δ（Ｘ
／Ｘ₀ ）^1/3 の期待値は、下記式（２０）で表され、こ
こでＸ^* _l は、分光反射率ρ_l を有する被写体に関する
３刺激値ＸＹＺのうち、式（７）で示す入力装置の分光
感度分布Ｄ_j （λ）の線型和で作られた分光感度分布ｘ
^* （λ）で特徴付けられたＸ刺激値であり、Ｘ_l は、出
力装置の等色関数ｘ （λ）、ｙ（λ）およびｚ（λ）
で特徴付けられた、分光反射率分布ρ_l を有する被写体
に関する３刺激値のうちのＸ刺激値である。

【数２３】

【００５６】上記式（２０）を整理すると、下記式（２
１）が導かれる。

【数２４】 ここでＤ_enomは、下記式（２２）で示されるものであ
る。

【数２５】

【００５７】式（２１）から判るように、式（２１）の
右辺の分子を０に近づけることで、すなわち、式（１
３）の右辺を０に近づけることで、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／
Ｘ₀ ） ^1/3 ］を最小化することができる。また式（２
１）に示されるように、式（２１）において、被写体の
分光反射率分布ρ_l （λ）が式（１３）の右辺に該当す
る項と分離されているので、被写体の分光反射率分布ρ
_l （λ）に依存しない形で、期待値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ₀ ）
^1/3 ］を最小化することができる。同様な方法により、
期待値Ｅ［Δ（Ｙ／Ｙ₀ ）^1/3 ］および期待値Ｅ［Δ
（Ｚ／Ｚ₀ ）^1/3 ］を最小化することができる。このよ
うな最小化は、上述したように、式（７）で表される変
換係数ｋ_ijを適切に定め、式（１４）および（１５）を
最小化することによって達成される。

【００５８】ところで、従来の方法は、マクベスチャー
ト等の色見本の被写体の入力画像信号から得られる３刺
激値やＲＧＢ画像信号と同じ値を出力画像信号が持つよ
うに出力装置の分光感度分布や照明光の分光強度分布に
合わせた形で変換マトリクスの変換係数を定め、すなわ
ち、入力画像信号と入力装置の分光感度分布および照明
光の照明強度分布とから作られる撮影被写体の分光波形
に最も近似される分光波形を持つように変換マトリクス
の変換係数を定めている。そのため、従来の方法では、
マクベスチャート等の被写体を必ず用いて変換係数を算
出しなけらばならず、しかも変換係数は選択した被写体
の分光反射率分布に大きく依存する。そのため、算出し
た変換係数を色変換マトリクスの係数として用いて適切
に変換係数色変換を行える範囲は狭い。広い範囲で適切
な色変換を行うためには非常に多数の種々の分光反射率
分布を持つ色見本を被写体に用いて変換係数を算出しな
ければならない。

【００５９】さらに、従来の方法では、マクベスチャー
ト等の被写体の入力画像信号で表される分光波形に最も
近似される分光波形を持つように出力画像信号の色変換
が行われるので、入力画像信号から得られる色味が必ず
しも一致するとは限らない。さらには、分光感度分布が
負の値を示す入力装置や出力装置もあるため、照明光の
分光強度分布や分光感度分布によっては、求められるマ
トリクス変換係数の値が不安定になり、安定した良好な
色変換を行うことができない場合もある。

【００６０】しかし、本発明における色変換係数導出方
法では、式（２１）で示されるように、被写体の分光反
射率分布ρ_l に依存しない形で変換係数が求まるので、
マクベスチャート等の色見本を用いて変換係数を算出す
る必要はなく、その結果、変換係数がチャートの分光反
射率分布に依存することもない。また、式（８）〜（１
０）において最小化を行なう場合、光源の分光強度分布
を含めずに変換係数が導出されるので、光源に依存しな
い変換係数を求めることができる。従って、変換係数が
光源の分光強度分布に依存することもない。さらに、均
等色空間Ｌ^* ａ^* ｂ^* において、Ｌ^* 値、ａ^* 値および
ｂ^* 値が最良に近似されるように出力画像信号を色変換
するので、人間の色味の知覚特性を考慮した色変換を実
現できる。さらに、式（１３）〜式（１５）において、
Ｑ（λ）・ｘ（λ）／（１、Ｑ（λ）・ｘ（λ））等と
示されるように、Ｑ（λ）・ｘ（λ）が規格化されてい
るので、たとえ、分光感度分布が負の領域を有し、その
ため（１、Ｑ（λ）・ｘ（λ））等の値が０に近い値を
示す場合があっても、式（１３）〜式（１５）で求めら
れる値は有限値をもつので、安定した変換係数ｋ_ijを求
めることができる。

【００６１】本実施例における色変換係数導出方法は、
式（７）を用いて式（８）〜（１０）あるいは式（１
３）〜（１５）から変換係数ｋ_ijを導出するものである
が、変換係数の導出の際、Ｐ（λ）・ｘ^* （λ）、Ｐ
（λ）・ｙ^* （λ）およびＰ（λ）・ｚ^* （λ）が非負
となるように変換係数に制約条件を与えることが望まし
い。例えば、式（１３）は、式（２１）から導かれる
が、式（２１）中の分母Ｄ_{en om}が０とならないように変
換係数ｋ_ijを導出するのが好ましく、ここでＰ（λ）、
Ｑ（λ）およびｘ（λ）が０以上であることを考慮する
と、Ｐ（λ）・ｘ^* （λ）が非負であることが好ましい
ことが導かれるからである。同様にして、Ｐ（λ）・ｙ
^* （λ）および、Ｐ（λ）・ｚ^* （λ）も非負であるこ
とが好ましいことが導かれる。ここで、ｘ^* （λ）、ｙ
^* （λ）およびｚ^* （λ）は、式（７）で表されること
より、Ｐ（λ）・ｘ^* （λ）、Ｐ（λ）・ｙ^* （λ）お
よび、Ｐ（λ）・ｚ^* （λ）が非負であるような制約条
件の下に変換係数ｋ_ijを導出すればよい。このように、
Ｐ（λ）・ｘ^* （λ）、Ｐ（λ）・ｙ^* （λ）および、
Ｐ（λ）・ｚ^* （λ）が非負である変換係数ｋ_ijを導出
することで、分母Ｄ_enomが０になることは決してなく、
照明光源や被写体に依らないより安定した色変換を達成
できる。

【００６２】なお、入力装置における照明光源の分光強
度分布Ｐ（λ）や出力装置における照明光源の分光強度
分布Ｑ（λ）が取得されない場合、式（１３）〜（１
５）において、照明光源を白色光源、すなわち、Ｐ
（λ）＝Ｑ（λ）≡１と定める。あるいは、式（１３）
〜（１５）において、Ｃ．Ｆ．Ｂｏｒｇｅｓの近似式
（Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ，８（８），ｐ１３１９−
１３２３（１９９１））を援用して、下記式（２３）や
（２４）を用いて式（８）〜（１０）を得ることができ
る。

【数２６】

【数２７】 これによって、式（８）〜（１０）で示されるｄ
₁ （Ｄ，ｘ），ｄ₁ （Ｄ，ｙ）およびｄ₁ （Ｄ，ｙ）を
最小化する変換係数ｋ_ijを算出することによって、期待
値Ｅ［Δ（Ｘ／Ｘ₀ ）^1/3 ］、Ｅ［Δ（Ｙ／
Ｙ₀ ）^1/3 ］およびＥ［Δ（Ｚ／Ｚ₀ ）^1/3 ］を最小化
することができ、従ってＥ［ΔＬ^* ］、Ｅ［Δａ^* ］お
よびＥ［Δｂ^* ］を最小化することができる。

【００６３】ここで、照明光源や被写体に依らないより
安定した色変換を達成するには、ｘ ^* （λ）、ｙ
^* （λ）および、ｚ^* （λ）が非負であることが好まし
いことが、式（２１）から導かれる。ここでｘ
^* （λ）、ｙ^* （λ）、および、ｚ^* （λ）は、式
（７）で表されることから、ｘ^* （λ）、ｙ^* （λ）、
および、ｚ^* （λ）が非負であるような制約条件の下に
変換係数ｋ_ijを導出すればよい。このような変換係数ｋ
_ijを導出することで、照明光源や被写体に依らないより
安定した色変換を達成できる。

【００６４】このような色変換のための変換係数の導出
は、上述した図５に示すようなデバイス画像信号（入力
画像信号）から中間信号を介在して白バランス調整済モ
ニタ画像信号（出力画像信号）を得る場合においても、
行うことができる。例えば、図５中の［４］→［５］→
［７］の経路で説明する。デバイス画像信号が分光感度
分布Ｄ_j （λ）（ｊ＝１〜ｎ）で特徴付けられ、中間信
号が分光感度分布Ｆ_l （λ）（ｌ＝１〜ｋ）で特徴付け
られ、モニタ画像信号が分光感度分布Ｅ_i （λ）（ｉ＝
１〜ｍ）で特徴付けられる場合、デバイス画像信号から
中間信号に色変換する変換係数ａ_lj（ｌ＝１〜ｋ，ｊ＝
１〜ｎ）を、式（１）の左辺を最小にする係数を導出す
ることによって得、あるいは、式（２）で規定されるＥ
^* _i （λ）が非負となる制約条件の下に式（１）の左辺
を最小にする係数を導出することによって得、また、中
間信号からモニタ画像信号に色変換する変換係数ｃ
_il（ｉ＝１〜ｍ，ｌ＝１〜ｋ）を、式（１）の左辺を最
小にする係数を導出することによって得、あるいは、式
（２）で規定されるＥ^* （λ）が非負となる制約条件の
下に式（１）の左辺を最小にする係数を導出することに
よって得る。

【００６５】また、中間信号における白バランス調整、
すなわち、白色標準において、画像信号の値を所定の値
に調整するための白バランス調整係数ｂ_ll（ｌ＝１〜
ｋ）を求める。このような白バランス調整係数ｂ_llは、
予め白色標準のデバイス画像信号を採っておき、これに
基づいて求められる。ここで、白バランス調整係数ｂ_ll
は、単に、中間信号の分光感度分布Ｆ_l （λ）の各分光
波形の寄与率を変化させて白色標準とするものであり、
各分光波形がお互いの分光波形に及ぼす係数は０とな
る。

【００６６】このようにして得られた各変換係数を用
い、［４］、［５］および［７］の各変換を式（３）に
従って合成し、図５に示す［４］→［５］→［７］の経
路に沿った色変換の変換係数ｆ_ijを求める。この変換係
数ｆ_ijを用いてデバイス画像信号に色変換を施し、白バ
ランス調整済モニタ画像信号を得る。

【００６７】上記例では、図５中の［４］および［７］
の各変換係数を式（１）を用いて導出するが、本発明で
は、［４］および［７］の各変換係数の双方を式（１）
から導出する必要はなく、いずれか一方を式（１）から
導出すればよく、残りの変換係数は、公知の従来方法を
用いて得ればよい。また上記例は、照明光源の分光強度
分布をいずれも考慮しない場合について説明したが、照
明光源の分光強度分布が得られる場合、上記方法と同様
に、［４］、［５］、および［７］の各経路の変換係数
を求めて、これらを合成して、［４］→［５］→［７］
の経路の変換係数を求め、これを用いて色変換を行って
もよい。

【００６８】Ｅ^* _i （λ）が非負となる制約条件の下に
求めた変換係数ａ_ljおよび変換係数ｃ_ilの具体例を表２
に挙げる。表２には、デバイス画像信号として、図４
（ａ）に示す分光感度分布で特徴付けられるデジタルス
チルカメラで撮影されたデバイス画像信号を、モニタ画
像信号として図４（ｃ）に示すような分光感度分布で特
徴付けられるＨＤＴＶ表示モニタ用信号（ＢＴ７０９信
号）を用い、中間信号として、図４（ｅ）に示す生理原
色（ＬＭＳ）の分光感度分布で特徴付けられるＬＭＳ信
号を用いた場合の変換係数ａ_ljおよび変換係数ｃ_il、お
よび、中間信号として等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）およ
びｚ（λ）で特徴付けられるＸＹＺ表色系の３刺激値で
あるＸ、ＹおよびＺ信号を画像信号とするＸＹＺ信号を
用いた場合の変換係数ａ_ljおよび変換係数ｃ_ilを示して
いる。なお、中間信号は、図４（ｅ）に示すＬＭＳ信号
の分光感度分布やＸＹＺ信号の分光感度分布である等色
関数ｘ（λ）、ｙ（λ）およびｚ（λ）のように、分光
感度分布の所定の範囲、例えば、４００〜８００ｎｍの
波長範囲域においていずれも非負である分光感度分布で
特徴付けられる信号を用いることが好ましい。

【００６９】

【表２】

【００７０】以上、色変換のための変換係数の導出を説
明したが、この変換係数の導出は、専用回路を用いた色
変換装置で行なわれてもよいし、コンピュータにおいて
上述した作用を発揮するプログラムで処理されてもよ
い。プログラムで処理される場合、上述したような工程
（手順）を含むプログラムがＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体
に記録され、コンピュータに読み込まれることで随時実
行される。本発明は、このようなプログラムが記録され
た記録媒体を提供する。また、このようなプログラム
は、画像処理装置１８における各種画像処理の機能も付
加されて処理され、あるいは、白バランス調整とともに
処理されるものであってもよい。

【００７１】以上、本発明の色変換係数導出方法、色変
換方法、記録媒体および色変換装置について詳細に説明
したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の
要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更
を行ってもよいのはもちろんである。

【００７２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、カラー画
像信号を出力画像信号として出力する際、画像信号を得
るデジタルスチルカメラやスキャナ等の入力装置の分光
感度分布や照明光源の分光情報と、出力装置の分光感度
分布や照明光源の分光強度分布の分光情報を考慮し、ど
のような照明光源や被写体に対しても、色再現性が劣化
することなく、しかも安定した色変換を達成する変換係
数を導出することができる。さらに、式（１）における
Ｅ_i ^* （λ）や式（４）におけるＰ（λ）・Ｅ
_i ^*（λ）の値を、非負とする制約条件の下に変換係数
を導出することによって、照明光源や被写体によらな
い、より安定した色変換を達成する変換係数を導出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の色変換装置を用いる画像出力システ
ムの一例の構成を示すブロック図である。

【図２】 図１に示される画像出力システムに用いられ
る色変換装置の構成を示すブロック図である。

【図３】 （ａ）および（ｂ）は、本発明における色変
換方法の流れを説明する図である。

【図４】 （ａ）〜（ｅ）は、入力装置あるいは出力装
置の持つ分光感度分布の一例を示す図である。

【図５】 被写体からモニタ画像を得るまでの画像信号
の流れを説明する図である。

【図６】 従来の変換係数を求める流れを説明する図で
ある。

【符号の説明】

１０ 色変換装置 １０Ａ 分光特性情報取得部 １０Ｂ 変換係数導出部 １０Ｃ 色変換処理部 １０Ｄ メモリ部 １２ 画像出力システム １４ デジタルスチルカメラ １６ スキャナ １８ 画像処理装置 ２０ ＮＴＳＣ表示モニタ ２２ ＨＤＴＶ表示モニタ ２４ ＣＴＰ出力装置 ２６ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B057 AA11 BA02 BA19 CE17 DA17 DB02 DB06 5C066 AA01 AA11 CA08 DA05 EA13 EB02 EC01 EE04 FA02 GA01 GB01 JA01 KA12 KD06 KE02 KE03 KE07 KF05 KM01 KM11 5C077 MM27 MP08 NP02 PP31 PP36 PP37 PP72 PQ12 SS01 SS06 TT02 TT09 5C079 HB01 HB05 HB08 JA12 JA23 LA02 LA23 LB02 MA11 NA03 NA15

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の分光感度分布で特徴付けられる第１
   の画像信号を、第２の分光感度分布で特徴付けられる第
   ２の画像信号に変換するための変換係数の導出方法であ
   って、 前記第１の分光感度分布および前記第２の分光感度分布
   から前記変換係数を導出し、あるいは、前記第１の分光
   感度分布、前記第１の画像信号をさらに特徴付ける第１
   の照明光の分光強度分布、前記第２の分光感度分布、お
   よび前記第２の画像信号をさらに特徴付ける第２の照明
   光の分光強度分布から変換係数を導出することを特徴と
   する色変換係数導出方法。
2. 【請求項２】前記第１の分光感度分布をＤ_j （λ）（ｊ
   ＝１〜ｎ）とし、前記第２の分光感度分布をＥ_i （λ）
   （ｉ＝１〜ｍ）とする時、 前記変換係数は下記式（１）に示すｄ₁ （Ｄ，Ｅ_i ）
   （ｉ＝１〜ｍ）を最小にする係数ｋ_ijである請求項１に
   記載の色変換係数導出方法。 【数１】 但し、式（１）におけるＥ_i ^* は、下記式（２）で表さ
   れるものである。 【数２】
3. 【請求項３】前記式（１）におけるＥ_i ^* （λ）の値が
   非負である制約条件の下に係数ｋ_ijを導出する請求項２
   に記載の色変換係数導出方法。
4. 【請求項４】入力分光感度分布で特徴付けられる入力画
   像信号から、出力分光感度分布で特徴付けられる出力画
   像信号に色変換を行うための変換係数を導出する色変換
   係数導出方法であって、 入力画像信号から所定の分光感度分布で特徴付けられる
   中間信号に色変換する変換係数をａ_lj（ｌ＝１〜ｋ，ｊ
   ＝１〜ｎ）、前記中間信号上で白バランス調整を行う白
   バランス調整係数をｂ_ll（ｌ＝１〜ｋ）、および、前記
   中間信号から前記出力画像信号に色変換する変換係数を
   ｃ_il（ｉ＝１〜ｍ，ｌ＝１〜ｋ）とする場合、 入力画像信号から出力画像信号への色変換の変換係数ｆ
   _ij（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）は、前記変換係数ａ_ljお
   よび前記変換係数ｃ_ilの少なくとも一方を、請求項２あ
   るいは３に記載の色変換係数導出方法を用いて導出し、
   下記式（３）によって合成することによって求められる
   ことを特徴とする色変換係数導出方法。 【数３】
5. 【請求項５】前記中間信号を特徴付ける分光感度分布は
   非負である請求項４に記載の色変換係数導出方法。
6. 【請求項６】前記第１の照明光の分光強度分布をＰ
   （λ）、前記第１の分光感度分布をＤ_j（λ）（ｊ＝１
   〜ｎ）、前記第２の照明光の分光強度分布をＱ（λ）、
   前記第２の分光感度分布をＥ_i （λ）（ｉ＝１〜ｍ）と
   する時、 前記変換係数は下記式（４）に示すｄ₂ （Ｄ，Ｅ_i ）
   （ｉ＝１〜ｍ）を最小にする係数ｋ_ijである請求項１に
   記載の色変換係数導出方法。 【数４】 但し、式（４）におけるＥ_i ^* は、下記式（５）で表さ
   れるものである。 【数５】
7. 【請求項７】前記式（４）におけるＰ（λ）・Ｅ
   _i ^* （λ）の値が非負である制約条件の下に係数ｋ_ijを
   導出する請求項６に記載の色変換係数導出方法。
8. 【請求項８】入力照明光の分光強度分布と入力分光感度
   分布で特徴付けられる入力画像信号から、出力照明光の
   分光強度分布と出力分光感度分布で特徴付けられる出力
   画像信号に色変換を行うための変換係数を導出する色変
   換係数導出方法であって、 入力画像信号から所定の照明光源の分光強度分布および
   所定の分光感度分布で特徴付けられる中間信号に色変換
   する変換係数をａ_lj（ｌ＝１〜ｋ，ｊ＝１〜ｎ）、前記
   中間信号上で白バランス調整を行う白バランス調整係数
   をｂ_ll（ｌ＝１〜ｋ）、および、前記中間信号から前記
   出力画像信号に色変換する変換係数をｃ _il（ｉ＝１〜
   ｍ，ｌ＝１〜ｋ）とする場合、 入力画像信号から出力画像信号への色変換の変換係数ｆ
   _ij（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）は、前記変換係数ａ_ljお
   よび前記変換係数ｃ_ilの少なくとも一方を、請求項６あ
   るいは７に記載の色変換係数導出方法を用いて導出し、
   下記式（６）によって合成することによって求められる
   ことを特徴とする色変換係数導出方法。 【数６】
9. 【請求項９】前記中間信号を特徴付ける分光感度分布は
   非負である請求項８に記載の色変換係数導出方法。
10. 【請求項１０】カラー画像信号の色変換方法であって、 請求項１〜９のいずれかに記載の色変換係数導出方法に
    よって導出された変換係数を用いて色変換することを特
    徴とする色変換方法。
11. 【請求項１１】第１の画像信号を第２の画像信号に色変
    換する際、 前記第１の画像信号を特徴付ける第１の分光感度分布お
    よび前記第２の画像信号を特徴付ける第２の分光感度分
    布を取得する、あるいは、前記第１の画像信号を特徴付
    ける第１の分光感度分布と第１の照明光の分光強度分布
    および前記第２の画像信号を特徴付ける第２の分光感度
    分布と第２の照明光の分光強度分布を取得する分光特性
    情報取得手順と、 前記第１の分光感度分布および前記第２の分光感度分布
    から前記第１の画像信号を色変換するための変換係数を
    導出する、あるいは、前記第１の分光感度分布 、前記第１の照明光の分光強度分布、前記第２の分光感
    度分布、および前記第２の照明光の分光強度分布から変
    換係数を導出する導出手順と、 前記変換係数を用いて前記第１の画像信号を色変換して
    第２の画像信号を得る色変換手順とをコンピュータに実
    行させて、前記第１の画像信号を、前記第２の画像信号
    に色変換することを特徴とするプログラムを記録したコ
    ンピュータが読み取り可能な記録媒体。
12. 【請求項１２】第１の分光感度分布で特徴付けられる第
    １の画像信号を、変換係数を用いて、 第２の分光感度分布で特徴付けられる第２の画像信号に
    変換して出力するカラー画像信号の色変換装置であっ
    て、 前記第１の分光感度分布と第２の分光感度分布とを取得
    する、あるいは、これらの分光感度分布の他に、前記第
    １の分光感度分布とともに前記第１の画像信号をさらに
    特徴付ける第１の照明光の分光強度分布と前記第２の分
    光感度分布とともに前記第２の画像信号をさらに特徴付
    ける第２の照明光の分光強度分布とを取得する分光特性
    情報取得部と、 前記第１の画像信号から前記第２の画像信号に変換する
    変換係数を、前記第１の分光感度分布および前記第２の
    分光感度分布から導出する、あるいは、前記第１の分光
    感度分布、前記第１の照明光の分光強度分布、前記第２
    の分光感度分布、および前記第２の照明光の分光強度分
    布から変換係数を導出する変換係数導出部と、 この変換係数導出部で導出された変換係数を、前記第１
    の画像信号から前記第２の画像信号に色変換する色変換
    処理部とを備えることを特徴とするカラー画像信号の色
    変換装置。