ホワイトバランス調整装置
【目的】 撮像信号から色度情報を抽出してデータ処理し、また、色度情報を均等知覚色度データとして処理することにより、色知覚に合ったホワイトバランス制御特性をもたらす領域の設定が可能で、さらには、色度情報のデジタルデータ処理が可能で、白抽出領域の設定の自由度が高く、またその変更が容易なホワイトバランス調整装置を提供する。
【構成】 色度抽出手段により映像信号の色度情報を抽出し、色度弁別手段は、抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域、例えば白色領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別し、白色検出を行う。
【構成】 色度抽出手段により映像信号の色度情報を抽出し、色度弁別手段は、抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域、例えば白色領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別し、白色検出を行う。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カラーテレビカメラ等に用いられ、撮像した映像信号を用いて撮像状況に応じたホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＴＴＬによるオートホワイトバランス調整（ＡＷＢ）は、白色領域（黒体軌跡付近）の設定あるいは、特定色が画面内を多く占めることによるホワイトバランス調整エラー対策（カラーフェリア対策）のため、有彩色除去の必要があり、これを、色差信号や輝度信号に対して加減算処理あるいはコンパレータを用いた比較処理を行うことにより実現していった。この種の技術は、例えば、特開平２−２６１９４号公報、同１−２５６８９０号公報、特開昭６３−２１９２９１号公報に示されている。
【０００３】以下に、従来技術による白色部検出方式を説明する。色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを輝度信号Ｙで割った値を明るさに関係なく色を表す尺度とし、この尺度を用いて白被写体の色温度変化に相当する部分を抽出してＡＷＢ制御を行う。図１６は（Ｒ−Ｙ）／Ｙ，（Ｂ−Ｙ）／Ｙを座標軸とする２次元座標上に白被写体の色温度変化軌跡を示したものである（図中ｅ）。この軌跡を含む相関領域を■〜■で示す数式にて設定し、この領域内に入る色差信号を、白色を示す撮像信号と見なし、これらの積分値が０を意味する値となる様に、信号処理部でのＲ．Ｂ信号の利得を制御する。
【０００４】ところで、■〜■を示す数式は下式で与えられる。
（Ｂ−Ｙ）／Ｙ＞−ａ …■ （Ｒ−Ｙ）／Ｙ＞−ｂ …■ （−１／ｂ）（Ｒ−Ｙ）／Ｙ−（１／ａ）（Ｂ−Ｙ）／Ｙ＜１ …■ （１／ｃ）（Ｒ−Ｙ）／Ｙ＋（１／ｄ）（Ｂ−Ｙ）／Ｙ＜１ …■ （ただしａ，ｂ，ｃ，ｄ＞０）
前記数式を書き直すと、 （−１／ａ）（Ｂ−Ｙ）＜Ｙ …■´ （−１／ｂ）（Ｒ−Ｙ）＜Ｙ …■´ （−１／ｂ）（Ｒ−Ｙ）−（１／ａ）（Ｂ−Ｙ）＜Ｙ …■´ （１／ｃ）（Ｒ−Ｙ）＋（１／ｄ）（Ｂ−Ｙ）＜Ｙ …■´となる。つまり、上記■´〜■´を全て満たす領域が白検出領域であり、簡単な比較回路にて該色差信号が抽出できることが分かる。
【０００５】図１７はこれらの比較回路を用いた白検出ＡＷＢ制御構成を示す。信号処理部より得たＲ，Ｂ信号は、利得制御アンプ２６，２７によりＡＷＢ動作に係る利得調整がなされる。減算器２８，２９により色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙが作られ、それぞれコンデンサ３０，３２、クランプ回路３３，３５を介してゲート回路３６，３８へ送られる。白色部分検出回路ｆの出力する白検出パルスｇによりゲート回路３６，３８が開かれ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ中の白色相当部分が抽出される。ゲート回路３６，３８の出力はＬＰＦ３９，４１により積分され、それぞれ平均的な直流電圧となって比較器４２，４３の入力端の一端に各々入力される。比較器４２，４３では、ＬＰＦ４０からの基準信号（色差信号が０を意味する電圧）とＬＰＦ３９，４１からの直流電圧とを比較し、該直流電圧がＬＰＦ４０の基準電圧よりも大きい場合はその出力がハイレベルとなり、小さい場合はローレベルとなる。
【０００６】アップダウンカウンタ４４，４５は、比較器４２，４３の出力がハイレベルになると、カウント値を上昇させる。これらカウント値は、Ｄ／Ａ変換器４６，４７にて制御電圧に変換された後、アンプ４８、４９を各々介して利得制御アンプ２６、２７の利得制御用信号となる。これにより、該アンプ２６，２７はその利得を下げて、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙのレベルを０を意味する信号レベルに近付けていくことによりＡＷＢ制御となる。
【０００７】次に、白色部分検出回路ｆの動作を説明する。減算器５０，５１より色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙが各々出力される。そしてＲ−Ｙ信号は係数器５２，５３に入力され、−１／ｂ倍、１／ｃ倍される。また、Ｂ−Ｙ信号は係数器５４，５５に入力され、−１／ａ倍、１／ｄ倍される。さらに、加算器６０では係数器５２，５４の出力が加算され、加算器６１では係数器５３，５５の出力が加算される。比較器５６，５７，５８，５９の負側入力にはＹ信号が入力され、同じく正側入力には係数器５２、加算器６０、係数器５４、加算器６１の各出力が入力される。従って、比較器５６，５７，５８，５９では各々前述した式■´〜■´を全て満足する撮像信号Ｙ，Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙが存在した期間つまり白色部分の期間のみＮＯＲ６２の出力がハイレベル、つまり前述した白検出パルスｇとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したごとき従来の技術では、色差、輝度信号の形態で信号処理する構成のため、抽出色領域の設定の自由度が低いものであった。また、白色検出等の性能に比例してその構成が複雑なものになっていた。さらに、回路方式がアナログ処理のため、周囲温度や電源電圧変動等に対する安定性や性能、機能設定のための処理仕様の変更、切り換えも自由度が少ないものであった。また、ホワイトバランス調整で重要となる色知覚に対する配慮もなされていない。また、白色検出後の色差信号等は、平均化処理（ＬＰＦを通す）され直流電圧としてコンパレータにて基準電圧（色差信号が０を意味する電圧）と比較された後、その結果を“Ｈ”または“Ｌ”で表しマイコン等にてＲ，Ｂゲインを制御することにより、ＷＢ調整を行っていた。これらはアナログ処理のため、周囲温度や電源電圧変動等に対して性能が変動したり、また性能・機能仕様変更に自由度が低いものであった。
【０００９】本発明は、上述した問題点を解決するもので、撮像信号から色度情報を抽出してデータ処理し、また、色度情報を均等知覚色度データとして処理することにより、色知覚に合ったホワイトバランス制御特性をもたらす領域の設定が可能で、さらには、色度情報のデジタルデータ処理が可能で、白抽出領域の設定の自由度が高く、またその変更が容易なホワイトバランス調整装置を提供することを目的とする。また，本発明は、白検出手段により抽出された色度情報の代表色度を求め、その代表値を設定色度と比較し、代表色度と設定色度とが等しくなるようＲ，Ｂゲインコントロールを行うことによりＡＷＢ動作を行うことにより、デジタルデータ処理に適し、かつ、その処理に知覚制御を導入でき、安定した性能が得られるホワイトバランス調整装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために請求項１の発明は、撮像した映像信号より色分布を調べ、その結果に応じてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置にあって、映像信号の色度情報を抽出する色度抽出手段と、この色度抽出手段により抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別する色度弁別手段とを有したものである。請求項２の発明は、上記の対象とする色度図が、均等知覚色度図（ｕ，ｖ）色度図または、（ｕ´，ｖ´）色度図であって、色度抽出手段により抽出される色度情報は、前記色度図上に均等に分布する量子化色度点を示す。請求項３の発明は、上記の色度弁別手段は、対象とする色度図上に設定する領域を、被写体照明光源に応じて前記量子化色度点に沿って任意に設定可能としたものである。請求項４の発明は、上記の色度弁別手段の弁別特性を可変設定する可変設定手段を有したものである。請求項５の発明は、撮像した映像信号より色分布を調べ、その結果に応じてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置にあって、映像信号の色度情報を抽出する色度抽出手段と、この色度抽出手段により抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別する色度弁別手段と、この色度弁別手段により弁別された色度情報を代表する、１つ以上の代表色度値を求める代表色度手段と、この代表色度値に基づいてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段とを有したものである。請求項６の発明は、撮像した映像信号より色分布を調べ、その結果に応じてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置にあって、映像信号の色度情報を抽出する色度抽出手段と、この色度抽出手段により抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別する色度弁別手段と、この色度弁別手段により弁別された色度情報を代表する、１つ以上の代表色度値を求める代表色度手段と、任意の色度値を設定する色度設定手段と、この色度設定手段により設定された色度値と前記代表色度手段により求められた色度値との差をなくするようにホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段とを有したものである。
【００１１】
【作用】上記請求項１〜４記載の構成においては、色度抽出手段により映像信号の色度情報を抽出し、色度弁別手段は、抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域、例えば白色領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別し、白色検出を行う。請求項５〜６記載の構成においては、上記に加えて、代表色度手段は色度弁別手段により弁別された色度情報を代表する１つ以上の代表色度値を求め、ホワイトバランス調整手段はこの代表色度値に基づいてホワイトバランス調整を行う。
【００１２】
【実施例】ホワイトバランス調整装置において、撮像映像信号より、被写体への太陽光照明色温度の検出、蛍光灯などの人工光源の判別（これらをホワイトバランス（ＷＢ）情報とする）を行う内測式ＡＷＢ調整装置がある。その原理は以下の通りである。
１、白色部検出方式…被写体の白色（無彩色）部を検出することにより、該部分に相当する撮像映像信号が無彩色を示す信号となるようにＷＢ調整を行う。
２、平均化方式…撮像映像信号を撮像画面全体について平均した信号は多くの撮影状況の場合、照明光源の色温度を示すので、この信号が無彩色を示す信号となるようにＷＢ調整を行う。ところが、これらの方式には種々の問題が存在するため、その解決のための提案がなされている。例えば、被写体の有する色が有彩色で単独かつ画面内に広範囲に撮影されたときに、該有彩色を無彩色に近付けるようにＷＢ調整されるので映像の色調がくずれてしまう（カラーフェリア）。特に、白色部の検出法として上記のように有彩色を除去し、太陽光色温度軌跡上あるいはその付近の色情報を抽出するものでは、その構成がその抽出性能に応じて複雑なものとなっている。
【００１３】本発明では、このような状況を鑑み、白色検出部を比較的構成が簡易となるデジタル処理構成とし、その検出性能を向上せしめ、更に、従来の内測式ＡＷＢ調整装置にて考慮されていなかった人間の色知覚特性に基づく白色検出特性を得ることにより、いわゆる知覚制御を可能としたものである。以下、本発明の第１実施例について図１を用いて説明する。撮像映像信号として得られたＲ，Ｇ，Ｂ信号の内、Ｒ，Ｂ信号はＷＢ調整用のゲインコントロールアンプ（ＧＣとする）１，２へ各々出力される。ＧＣ１，２の利得はデータ処理部３からのＷＢ制御信号により各々設定される。Ｇ信号とＧＣ１，２により利得制御されたＲ，Ｂ信号は信号処理部４へ出力され、プリニー処理、ガンマ補正等の処理を経て、マトリックス処理にて輝度信号Ｙ´、色差信号Ｒ´−Ｙ´，Ｂ´−Ｙ´に変換される。これらの信号はエンコーダ部５へ各々出力され、色差信号は色副搬送波ｆｓｃを平衡変調する。そして、輝度信号Ｙ´、該被変調波信号、色基準信号（バースト信号）及び水平・垂直同期信号φＨ，φＶを合成して、ＮＴＳＣ規格等のテレビジョン規格に合致した複合映像信号Ｖｓを生成する。
【００１４】ところで、色差信号Ｒ´−Ｙ´，Ｂ´−Ｙ´は、被写体の無彩色部分について、各々０を意味する電圧値となればよいので、以下に述べる白色検出動作により、無彩色に相当する色差信号Ｒ´−Ｙ´，Ｂ´−Ｙ´の時間積分値が０を意味する電圧値となるようにＧＣ１，２の利得を制御すればＷＢ調整が可能となる。このような動作にかかわるゲート部１５の詳細構成を図２に示す。図２において、色差信号Ｒ´−Ｙ´，Ｂ´−Ｙ´は、遅延部（ＤＬとする）１６，１７にて各々所定の時間の遅延を受け、次に、クランプ部１８，１９にて各々直流再生される。クランプ部１８，１９の出力はゲート２０，２１にて、データ処理部３のゲート信号ｇにより通過、非通過の処理を受ける。ゲート信号ｇは白色検出動作によって検出された、撮像映像信号の有する無彩色の期間においてデータ処理部３より出力される信号である。また、前記所定の時間の遅延とは、図１の白色検出部６において無彩色を検出した後、ゲート信号ｇを出力し、ゲート２０、２１が動作を開始するタイミングと、色差信号の無彩色期間とのタイミングを合わせるための処理である。ゲート２０，２１を通過した無彩色色差信号は、比較部２２へ出力される。
【００１５】比較部２２の構成は、例えば、前記無彩色色差信号をローパスフィルタにて平均処理し、直流電圧に変換した後、色差信号が０を意味する基準電圧と該直流電圧とを各々比較処理するものでよい。この比較処理結果は、現在のＷＢ調整のずれを意味し、例えば、該直流電圧が該基準電圧より高ければ“Ｈ”、低ければ“Ｌ”の信号をデータ処理部３へ各々出力する。データ処理部３は、該信号を得て、該直流電圧を該基準電圧に近付けるべくＧＣ１，２へのＷＢ制御信号を制御する。これによりＷＢ調整が行われる。
【００１６】次に白色検出部６の構成を説明する。撮像映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂはマトリックス部（ＭＴＸ部とする）７，８，９へ各々出力され、ここで、下式に従って決まるマトリックス信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の各々を得る。
ＭＴＸ部７の出力信号 Ｗ１＝Ｒｌ１＋Ｇｍ１＋Ｂｎ１ＭＴＸ部８の出力信号 Ｗ２＝Ｒｌ２＋Ｇｍ２＋Ｂｎ２ＭＴＸ部９の出力信号 Ｗ３＝Ｒｌ３＋Ｇｍ３＋Ｂｎ３ただし、各混合比は、ＭＴＸ部７，８，９の出力信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が色彩科学上の広義の三原色信号となる値とする。つまり、該信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を三刺激値とする表色系が存在することである。各信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３はアナログ−デジタル変換部（Ａ／Ｄ部とする）１０，１１，１２へ各々出力され量子化データに変換される。Ａ／Ｄ部１０，１１，１２では入力信号に対して、サンプリング定理に基づく折り返しノイズ除去用の帯域制限フィルタが設けられ、サンプリング周波数ｆを持つクロック信号ＣＬＫ１のタイミングにて該変換動作を行う。
【００１７】Ａ／Ｄ部１０，１１，１２より得られた各信号データＷ１，Ｗ２，Ｗ３は、各々除算部１３，１４へ出力される。除算部１３はＷ１信号を分子、Ｗ２信号を分母とする除算結果Ｗ１／Ｗ２を信号データとして出力する。同様に、除算部１４はＷ３信号を分子、Ｗ２信号を分母とする除算結果Ｗ３／Ｗ２を信号データとして出力する。除算部１３，１４の構成は、メモリを使用したルック・アップ・テーブル法やロジック構成の除算器またはマイコン等でのプログラムによる処理でもよい。このようにして得られたＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２が、映像信号の色度情報を表わし、色度データであることは色彩科学上において知られている。ちなみに、除算処理において入力した信号データＷ２が０、あるいは０を意味する値を示す場合は（分母が０相当値となる）、例えば無彩色またはその付近の色度を示す色度データを出力してもよい。なお、映像信号の水平・垂直ブランキング期間や黒レベル等にて上記の処理を用いるとよい。
【００１８】次に、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２の色度図上での量子化点の分布の様子を例をあげて説明する。いま、使用する撮像、映像表示システムがＮＴＳＣテレビジョンョン規格に合致したものと仮定し、上記の色度データをＣＩＥ１９７６ＵＣＳ色度図（（ｕ´，ｖ´）色度図、均等知覚色度図）上に展開するとする。各ＭＴＸ部７、８、９の混合比を下記のように仮定する。
ＭＴＸ部７の出力信号 Ｗ１＝Ｒ（ｌ１＝１，ｍ１＝ｎ１＝０）
ＭＴＸ部８の出力信号 Ｗ２＝0.261 Ｒ＋0.469 Ｇ＋0.270 Ｂ（ｌ２＝0.261 ，ｍ２＝0.469 ，ｎ２＝0.270 ０≦Ｗ２≦１）
ＭＴＸ部９の出力信号 Ｗ３＝Ｂ（ｌ３＝ｍ３＝０，ｎ３＝１）
ＭＴＸ部８での混合比は、（ｕ´，ｖ´）色度図の表色系であるＵＶＷ表色系における刺激和（Ｕ＋Ｖ＋Ｗ）をＮＴＳＣ規格ＲＧＢ表色系での各刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂを用いて表わした次式の混合比を、Ｗ２信号について正規化したものである。
Ｕ＋Ｖ＋Ｗ＝０．８４８２Ｒ＋１．５２８８Ｇ＋０．８７７３Ｂ上式より、Ｗ２＝０．２６１Ｒ＋．４６９Ｇ＋０．２７０Ｂ０≦Ｗ２≦１ （０≦Ｒ，Ｇ，Ｂ≦１） である。
【００１９】よって、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は下式を意味する。
Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ／（０．２６１Ｒ＋０．４６９Ｇ＋０．２７０Ｂ）
Ｗ３／Ｗ２＝Ｂ／（０．２６１Ｒ＋０．４６９Ｇ＋０．２７０Ｂ）
ここで各色度データの値域に着目すると、０≦Ｗ１／Ｗ２≦１／０．２６１， ０≦Ｗ３／Ｗ２≦１／０．２７０となり上記各値域は非常に接近したものである。よって、ＭＴＸ部８の混合比を近似し、例えば ｌ２：ｍ２：ｎ２＝０．２６１：０．４６９：０．２７０ ＝１：１．８０：１．０３を、 ｌ２：ｍ２：ｎ２＝１：１．８：１ ＝０．２６３：０．４７４：０．２６３ とする。
この結果、該色度データの値域は、０≦Ｗ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２≦１／０．２６３と等しくなるので、除算部１３，１４は全く同じ構成を用いることが可能となり、該除算部１３，１４の設計、製造コストの低減をもたらし、また該除算部を１つだけ利用し、時分割にて除算処理を行うこともできる。
【００２０】このようにして得られた色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２が（ｕ´，ｖ´）色度図上において示す量子化点の分布の様子を図３に示す（量子化ビットは５ビットとした）。Ｒ，Ｇ，Ｂの○印はＮＴＳＣ規格受像三原色の色度点を示し、Ｃの○印は基準白色の色度点を示す。色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２の各値は、（Ｇ，Ｒ）軸，（Ｇ，Ｂ）軸を座標軸とした時の座標値（０から３１まで）に各々対応しており、該値より決まる位置が、（ｕ´，ｖ´）色度図上の色度座標値を示すことが分かる。また、量子化点の分布は該軸に沿って該色度図平面上に均等に位置している。つまり、均等知覚色度図を均等に量子化したことにより、人間の色度知覚に対する量子化ノイズを均等にしたと言える。このことは、有限のビット数での色度情報の量子化を考えた場合、必要最小のビット数を考察する根拠となる。このように、該色度データは直接該色度知覚の重み付けがなされているので、該色度データを用いたデータ処理による制御は知覚制御を可能にする。
【００２１】図４に、ＣＩＥ１９６０ＵＣＳ色度図（（ｕ，ｖ）色度図、均等知覚色度図）における、本例での量子化点の分布を示す。ＵＶＷ表色系の刺激和が同値である（ｕ，ｖ）色度図においても上述した同じ特徴を示す。また、ＭＴＸ部８の出力信号Ｗ２は先に示したようにＲ，Ｇ，Ｂ刺激値を適当に含み、その値域は０≦Ｗ２≦１としているので、映像信号の輝度情報と見なすことも可能である（量子化されたＷ２信号を輝度データとする）。本例では、ＭＴＸ部７，９の混合比が各々１：０：０，０：０：１であるので、該ＭＴＸ部７，９を廃止し、Ａ／Ｄ部１０，１２に直接Ｒ，Ｂ信号を各々入力してもよい。ＭＴＸ部７，８，９の混合比は種々の値や組み合わせがあるが、総じて言えることは、ＭＴＸ部７，９の混合比は対象とする色度図上での色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２値を目盛る２本の座標軸を決定し、ＭＴＸ部８の混合比は該色度図平面上での量子化点の分布状態を決定するものである。よってこれらの混合比は、装置の機能、目的、コスト等に応じて決めればよい。例えば、Ｗ１＝Ｒ，Ｗ３＝Ｇ，Ｗ２の混合比を更にｌ２：ｍ２：ｎ２＝１：２：１と近似して、 Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ／（０．２５Ｒ＋０．５Ｇ＋０．２５Ｂ）
Ｗ３／Ｗ２＝Ｇ／（０．２５Ｒ＋０．５Ｇ＋０．２５Ｂ）
とした場合も、ほぼ図３、図４に示した均等量子化が可能である。
【００２２】次表に他のテレビジョン規格も含めて、本例におけるＭＴＸ部８の混合比を示す。
【表１】
ＴＡＢＬＥ１ 規格名 ＮＴＳＣ PAL/SECAM ＨＤＴＶ────────────────────────────────────ｌ２：ｍ２：ｎ２ 0.261:0.469:0.270 0.199:0.590:0.211 0.189:0.584:0.227────────────────────────────────────上混合比の近似例１ 1:(1.7 〜1.8):1 1:(2.8 〜3.0):1 1:(2.6 〜3.1):1 ────────────────────────────────────上混合比の近似例２ 1:(2 〜3):1 1:(2 〜3):1 1:(2 〜3):1 但し、ｌ２：ｍ２：ｎ２は、（ｕ’，ｖ’）または（ｕ，ｖ）色度図の均等量子化のためのＭＴＸ部２２の混合比である。
【００２３】上表の近似例２は、撮像、受信システムの構成の簡素化や、各テレビジョン規格に対する共通化等種々の都合上、本発明の目的や効果をあまり損なわない範囲で存在しうる値である。ちなみに本例の説明にて（ｕ´，ｖ´）色度図を用いたが、ＵＶＷ表色系の刺激和が同値である（ｕ，ｖ）色度図についても同様のことがいえる。また、本例の仮定としてＮＴＳＣ規格に合致した撮像、受信システムと述べたが、現行運用される受信システムや他のテレビジョンシステムについても実用上問題はない。
【００２４】次に、ＭＴＸ部８の混合比のみを変更した他の例を示す。ＭＴＸ部８の混合比をＸＹＺ表色系のＹ刺激値、つまり輝度を表す値とすると、 Ｗ２＝Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ ，０≦Ｙ≦１（ｌ２＝０．２９９，ｍ２＝０．５８７，ｎ２＝０．１１４）となる。よって、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は次式となる。
Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ／Ｙ＝Ｒ／（0.299 Ｒ＋0.587 Ｇ＋0.114 Ｂ）
Ｗ３／Ｗ２＝Ｒ／Ｙ＝Ｂ／（0.299 Ｒ＋0.587 Ｇ＋0.114 Ｂ）
上記の色度データが、（ｕ，ｖ）色度図上において示す量子化点の分布の様子を図５に示す（量子化ビット数は５ビットとした）。以上のようにして得られた色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２、輝度データＷ２は、各々データ処理部３へ出力される。データ処理部３へはクロック信号ＣＬＫ２、水平・垂直同期信号φＨ，φＶが入力しており、該データ処理部３はＣＬＫ２のタイミングにて行われる。ＣＬＫ１，ＣＬＫ２は同期関係にあり、所定の周波数比と位相差を保っている。また、これらはφＨ，φＶとも同期関係にあるので、例えば色副搬送波信号ｆｓｃから作ってもよい。
【００２５】以下、図３または４に示す色度データ、輝度データを用いた場合のデータ処理部３のデータ処理法について説明する。図７に理論上の黒体色温度軌跡を示す。太陽光照明による白色被写体の色調変化軌跡を実験等ににより作成し用いてもよい。ＷＢ調整の基準調整色温度はＮＴＳＣ規格基準白色Ｃ光源となっているが、他の色温度であってもよい。該軌跡範囲は太陽照明の色温度変化に対する視覚のＷＢを必要とする範囲、約１００〜４００ミレッドとした。図より明らかなように、データ処理部３では、該軌跡上あるいはその近傍（白色領域とする）に位置する入力色度データを無彩色として扱うことにより白色検出が可能となる。従来法では、該白色領域の設定のために、色差信号や輝度信号に対し加減算処理あるいはコンパレータを用いた比較処理を行っていたので、白色領域設定の自由度が少ないものであった。そして、その白色検出性能に比例して、その構成もまた複雑なものとなっていた。また、回路方式もアナログ処理であるため、周囲温度や、電源電圧変動等に対する安定性や性能・機能設定のための処理仕様の変更、切り換え法にも自由度の少ないものであった。また、ＷＢ調整では重要となる色知覚に対する配慮もなかった。
【００２６】本発明では、データ処理部３にてあらかじめ所定の軌跡上または白色領域の色度データを記憶させておき（色度データ群とする）、刻々入力される映像信号の有する色度データと比較、参照処理することにより、容易に白色検出が可能となる。例えば、図７にて、白色領域を色度点の分布に従って任意の形状あるいは大きさに設定できるため（例えばａの領域）、有彩色等のＷＢ調整に誤差を与える不要色の除去、弁別性能を容易に自由に高めたり、変更したりすることが可能である。更に、白色領域の設定によって、先に述べたように、色度点の分布が人間の色度知覚に均等に対応しているため、ＷＢ調整の知覚制御化をもたらす。すなわち、例えば、データ処理部３により、上記図７に示した軌跡からの等ｕｖ単位値偏差領域（相関色温度領域）内の無彩色の抽出を行い、また、抽出した色度データに対する該ｕｖ単位偏差量による重み付け、例えば、該ｕｖ単位偏差量が大きい入力色度データ程、該色度データは無彩色に対し相関が低いと判断し、ゲート２０、２１でのゲート期間をその相関の程度に応じて短い期間としたり、被写体の色分布等の状況でＷＢ調整に必要な無彩色の情報が少ない場合、該偏差量を等ｕｖ単位値にて拡大可変設定として必要な情報量を得たりする。
【００２７】以上のような白色領域の設定に係る色度データ群は、被写体の種々の色分布状況に対応するため、複数組あって、切り換え或いは同時に使用してもよいし、書き換えによる可変値としてもよい。図１の実施例には、このための手段として色度データ群設定部６２が設けられている。例えば、被写体照明光源が蛍光灯であるとき、その発光分光特性はグリーン成分が強いため、無彩色は色度図上でＧ方向に偏移するので、白色領域のＧ方向外側部に新たに蛍光灯検出領域を設け、データ処理部３にて入力色度データと比較、参照処理し、その結果、ゲート信号ｇを制御すれば、太陽光照明と同じ要領でＷＢ調整が可能となる。ちなみに、この比較参照処理は、メモリを用い、入力色度データをアドレス値とし、処理結果をデータ値とするルックアップテーブル法やプログラム処理等にて行えばよい。
【００２８】次に、白色領域設定法の他の例を説明する。図８における黒体色温度軌跡を図中の直線ｌ１にて近似することにより、データ処理部３での比較、参照処理を容易にできる。直線ｌ１は次式で表せる。
Ｒ／Ｗ２＋Ｂ／Ｗ２＝１６ …（１）
また、等ｕｖ単位値偏差領域の設定は、例えば色度データ差にて“３”とすれば、 １３≦Ｒ／Ｗ２＋Ｂ／Ｗ２≦１９ …（２）
となる（ｌ２，ｌ３の間の範囲）。また、ＷＢ調整色温度範囲は、 ６≦Ｒ／Ｗ２ かつ １≦Ｂ／Ｗ２ …（３）
にて設定する（ｍ１，ｍ２にて示す）。よって、式（１）と（２）または式（２）と（３）を満足するような入力色度データを弁別すればよい。特に、式（２）においては該色度データ差の値の設定だけで等ｕｖ単位値偏差領域の設定を可能にしている。このような考え方に従って、実際に応用、適応すればよい。
【００２９】また、データ処理部３にはＭＴＸ部８の出力の輝度データＷ２が入力されている。一般に輝度レベルが高い被写体色程、白色に対する相関が強いので、被写体の種々の状況により、この輝度データＷ２を用い、白色領域設定により抽出された色度データに対して、更に例えば弁別や重み付けをして該ゲート期間を制御してもよい。本実施例では色差信号の平均レベルが０を意味する値になるよう制御するＷＢ調整方式であるが、Ｒ，Ｇ，Ｂの平均レベルが１：１：１になるよう制御するＷＢ調整方式にも勿論適応可能である。また、図１の白色検出部６の入力映像信号Ｒ，Ｂは、ＧＣ１，２の後から取ってもよい。信号処理部４によるガンマ補正後のＲ´，Ｇ´，Ｂ´信号（図１）でも同様の処理が可能である。また、該Ｒ，Ｇ，Ｂ信号ではなく、色彩科学上の広義の三原色信号（三刺激値信号）でもよい。例えば、イエロー，マゼンタ，シアンの補色信号からＭＴＸ部７，８，９にて目的とするＷ１，Ｗ２，Ｗ３信号を生成すればよい。
【００３０】本実施例では白検出について述べたが、同様の方法で抽出色度領域を変更することにより、任意の色（色度）を抽出することも可能である。また、本発明は平均化方式にも応用できる。例えば、図９に示すように、無彩色色度データを含む抽出色度領域を、色度図平面上で比較的広く、高飽和度部は除去をするように設定する。設定方法は前述の色度データ群によって行う（図中ａ内）。このようにして得られた抽出色度データを用い、先述のＡＷＢ動作を行うことにより、平均化方式でありながら、高飽和度を持つ有彩色被写体によるカラーフェリアを軽減することが可能である。
【００３１】ここで、白色検出部６の各構成部（７〜１４）に係わる他の構成例について説明する。該構成部７〜１４は、入力映像信号の有する色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２、更に輝度データＷ２を抽出するのが目的であるので、その手段としてのＭＴＸ部、Ａ／Ｄ部、除算部等の構成や組み合わせに関しては多々存在する。例を挙げると、Ａ／Ｄ部１０，１１，１２は図１に示した位置に固定的なものでなく、例えば、ＭＴＸ部７，８，９の前に置いて、入力映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をデータ化することも可能で（ただしＭＴＸ部７，８，９はデジタル処理構成となる）、また、除算部１３、１４の後においてもよい（ただし除算部１３，１４はアナログ処理構成となる）。除算部１３，１４またはＭＴＸ部７，８，９は各々１つの構成部としてもよい。図６の（ａ）はＭＴＸ部７，８，９と除算部１３，１４を１つの演算部２３にて行うもので、例えば、メモリによるルック・アップ・テーブル法等にて実現できる。同図の（ｂ）は（ａ）の構成にて輝度データＷ２だけをＭＴＸ部２５にて生成するものである。
【００３２】次に、図１０に示した例により、被写体の種々の色分布状況に対応したＷＢ調整法を説明する。撮像した映像信号の有する色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２から該色分布を調べて、その結果に対応した色度データ群を色度データ群設定部６２から選択使用することにより、適切なＷＢ調整を行う。除算部１３，１４より出力された色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は色分布判定部６３に導かれる。この色分布判定部６３は、該色度データを、色度図上において分割した複数の色度領域に分類、弁別する。その分類、弁別結果の分析に基づき、色度データ群設定部６２に対して色度データ群選択信号を出力し、選択された色度データ群はデータ処理部３にて先述のＷＢ調整に係る動作に用いられる。
【００３３】次に、例としてカラーフェリアに対応した場合を述べる。図１１に示す色度図を白色領域ａと有彩色領域ｂに分割する。色分布判定部６３では入力色度データが該領域ａ，ｂのどちらに属するか弁別を行い、領域ａの色度データ数をカウントする。あるフィールドの総色度データ数をＮ個、そのＮ個中の領域ａに属する色度データ数をＮａ個とする。Ｎａ個がある値より大きい場合は、白色情報量が多いとして、色度データ群設定部に対して白抽出色度データ群を指定して白抽出ＷＢ調整を行う。また、Ｎａが該値以下の場合は白色情報量が少ない、つまり有彩色情報が多いとして、前記白抽出色度データ群よりも更にその領域を拡大した色度データ群を指定することにより、白色に相関のある抽出色度データ量が増えるので、この色度データを用いＷＢ調整を行う。あるいはカラーフェリアの可能性が高いとして、ＷＢ調整に係るＧＣ１，２の利得をその時点でホールドする。以上のような動作により、被写体の色分布に適応したＷＢ調整を行うものである。ちなみに、色分布判定部６３にて用いる色度弁別のための色度領域情報は、色度データ群設定部６２の色度データ群を用いてもよい。また、色分布判定部６３では、輝度データＷ２を用いて被写体の輝度による弁別を行ってもよい。例えば、白圧縮輝度レベルの色度データは、色情報として精度が悪く、誤判定につながるので、この色度データは判定より除外する等である。
【００３４】上述した図１の実施例では、白色領域内の色差信号Ｒ´−Ｙ´，Ｂ´−Ｙ´を平均化処理し、その値が０を意味する値になるように、ＧＣ１，２の利得を制御することにより、ＷＢ調整を行ったが、以下の実施例では、データ処理部３にて入力映像信号の有する色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２、輝度データＷ２からＷＢ情報を検出し、第１の変形例は、該ＷＢ情報が無彩色を意味する情報となるようにＧＣ１，２の利得を制御することによりＷＢ調整を行う。第２の変形例は、該ＷＢ情報に基づきＧＣ１，２が所定の利得になるようにデータ処理部３にて制御することによりＷＢ調整を行う。この２例を以下に示す。まず、第１の変形例を図１２により説明する。データ処理部３では、先の実施例と同じ処理にて、白色領域内の色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２、輝度データＷ２が検出される。これらの白色領域データに対し、次の平均演算を行い、その結果が無彩色を示す色度データＰ１，Ｐ２（参照色度データ）に等しくあるいは近くなるように、ＧＣ１，２を制御するものである。例えば、いま、ある１フィールド内に存在する白色領域データが各々ｎ個あるとするとする。色度データ（Ｗ１／Ｗ２）１〜ｎ，（Ｗ３／Ｗ２）１〜ｎ、輝度データ（Ｗ２）１〜ｎである。なおこれらのデータは次の平均演算に先立って、一旦、データ処理部３内のメモリーに記憶させてもよい。これらに対し、次の平均演算を行い、平均色度データＱ１，Ｑ２を求める。
【００３５】
【数１】
【００３６】上記平均演算式は色度図上での加法混色演算に相当するものである。この平均色度データＱ１，Ｑ２が無彩色色度データＰ１，Ｐ２に近付くように、ＧＣ１，２の利得を制御することにより、ＷＢ調整を行うものである。データ処理部３におけるＧＣ１，２の利得の制御例を説明すると、まず、次の演算により平均色度データＱ１，Ｑ２の無彩色色度データＰ１，Ｐ２に対する偏差データＤ１，Ｄ２を求める。
Ｄ１＝Ｑ１−Ｐ１， Ｄ２＝Ｑ２−Ｐ２この偏差データＤ１，Ｄ２の正負符号あるいは演算結果の正負符号により、ＧＣ１，２の利得を現在の利得に対して、各々上げるか下げるかを決定するのである。例えば、図４に示した量子化例では、図１３に示すように該正負符号あるいは演算結果の正負符号から、現在のＷＢ調整色温度に相当する色度領域Ｅ１〜４が判明するので、図１４に示すフローチャートの手順によりＧＣ１，２の利得を決定する。
【００３７】同図において、ａ１〜ａ４の処理では、Ｄ１＋Ｄ２の正負符号により、ＧＣ１，２の現在利得値からの各々の増減レベル値Ａ１，Ａ２を決める。Ｄ１＋Ｄ２値は、先の実施例での図８の直線ｌ１（黒体色温度軌跡近似直線）からの距離を表わす値である。よって、ａ１〜ａ４の処理は、平均色度データを該軌跡上の色度データに収束させる方向への軸制御となる。ａ１の判定処理により、平均色度データがＥ１内ではＧＣ１，２の利得を増し、Ｅ２内ではＧＣ１，２の利得を減じ、該軸上（Ｄ１＋Ｄ２＝０）では増減なしとする。ｂ１〜ｂ５の処理では、Ｄ１，Ｄ２の正負符号により、ＧＣ１，２の現在利得値からの各々の増減レベル値Ｂ１，Ｂ２を決める。ｂ１，ｂ３の処理では、平均色度データがＥ３またはＥ４のどちらかに存在するか、つまり無彩色色度データより高いまたは低い色温度かを判定する。よって、本処理は色温度軸制御となる。ｂ１，ｂ３の判定処理により、平均色度データがＥ３内ではＧＣ１の利得を減じ、ＧＣ２の利得を増す。Ｅ４内ではＧＣ１の利得を増し、ＧＣ２の利得を減じ、その他の場合には増減なしとする。ｃ１の処理では、ＧＣ１，２の利得の最終増減値、各々Ａ１＋Ｂ１，Ａ２＋Ｂ２を決定することにより、ＷＢ調整を行う。
【００３８】以上のような処理を何フィールドが行なう度に、平均色度データＱ１，Ｑ２を無彩色色度データＰ１，Ｐ２に近付けて行く。つまり、Ｄ１，Ｄ２は０に近付く。ちなみに、色度データＰ１，Ｐ２は無彩色あるいは有彩色以外の任意の色度データ（参照色度データとする）でもよく、撮影状況によりやや赤みや青みがかった映像表現も、該色度データＰ１，Ｐ２をその色みの方向の色度データに設定することにより可能である。また、その映像表現の際には、参照色度データを用いた（ｕ´，ｖ´）色度図上の知覚制御が実現できる。更に、白色領域データは、均等知覚色度図にて均等分布となる。つまり、入力映像の有する色度情報を色度知覚に対し均等に代表する色度データであるので、該平均色度データにおいても特定の色度データにかたよらず、白色領域内の色度データ分布をよく反映した値となるのである。
【００３９】次に、該平均色度データを求める他の演算法について説明する。先に示した演算例にて、輝度データＷ２をある範囲内で等しいと見なして、その範囲内の色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２（各ｎ個あるとする）に対して、次のようにしてもよい。これによれば、先の演算例よりも容易に高速処理可能となる。
【００４０】
【数２】
【００４１】図１５は映像信号に対する色度・階調変換装置に第１変形例を適応したものである。この構成を簡単に説明すると、入力映像信号の有する色度情報Ｗ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２、輝度データＷ２を求めるまでは前述の実施例と同じである。色度変換部２６では所定の変換仕様に基づき、Ｗ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２の変換を行い、色度データｗ１／ｗ２，ｗ３／ｗ２を得る。同様に、階調変換部２７では所定の変換仕様に基づき、輝度データｗ２を得る。これらの変換された各データは乗算部２８，２９にて信号ｗ１またはｗ１−ｗ２，ｗ３またはｗ３−ｗ２に戻し、次のＭＴＸ部３３にて輝度データｗ２と合成され、所定の色度・階調変換済のｒ，ｇ，ｂ信号となる。このような装置において、データ処理部３は除算部１３，１４より各色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２及びＡ／Ｄ部１１より輝度データＷ２を得、また、ＧＣ１，２の利得を制御可能にすることにより、上記第１変形例に述べた機能をはたすものである。色度データ、輝度データは色度変換部２６、階調変換部２７の各出力データｗ１／ｗ２，ｗ３／ｗ２，ｗ２より得てもよい（同図ｂ）。この場合は、変換された映像に対するＷＢ調整を行うものとなる。
【００４２】次に、第２変形例について説明する。これは、図１２において白色検出部６の入力信号を、Ｇ信号とＧＣ１，２の前のＲ，Ｂ信号とした場合である（同図ｃ）。平均色度データＱ１，Ｑ２を求めるまでは上記第１変形例と同じである。データ処理部３では、平均色度データＱ１，Ｑ２の値に対応して所定のＧＣ１，２の利得設定値がデータ処理部３内のメモリー等にて記憶されており、この内容に基づきＧＣ１，２の利得を設定することにより、ＷＢ調整が可能となる。なお、上述した本発明の実施例全般に言えることであるが、色度データ群あるいは参照色度データは固定でも変更可能でもよく、変更可能な構成の場合は、本発明の実施例に係る機器に装備されたスイッチやＩＣカード等による外部設定でもよい。図１ではデータ処理部３の色度データ群設定部６２が、図１２，１５ではデータ処理部３の参照色度データ設定部が、その該当部である。
【００４３】以下に、本発明の応用例として、空間画素ずらし法を用いたビデオカメラの撮像システムについて説明する。従来から、固体撮像素子（ＣＣＤ）を用いた撮像システムにおいて、広帯域輝度信号ＷＨとしてサンプリング定理による偽解像度成分（モアレ）を打ち消し、解像度特性を改善した信号を用いた例があるが、ここで述べる例は、１／２ピッチ空間画素ずらし法によるＲ，Ｇ，Ｂ３板方式を用いた撮像システムにおいて、高解像度の広帯域輝度信号の生成処理法と、色、階調変換処理法とを組み合わせ、該生成処理部と、色、階調変換処理部を一部共用化することにより、構成の簡略化を図ったものである。
【００４４】本システムの特徴とするところは、偽解像成分を打ち消した広帯域輝度信号を生成するための生成手段と、撮像した映像信号の有する色度情報を除算手段により得る際に分子または分母に用いる信号を生成するための生成手段を共通使用したことにある。すなわち、空間画素ずらし法にて生成する偽解像成分打ち消し広帯域輝度信号の生成部（例えば、マトリックス処理部）と、色、階調変換処理にて用いるマトリックス処理部を共通使用することにより、撮像映像信号処理の簡略化を可能とする。また、該生成手段は、撮像したＲ，Ｇ，Ｂ三原色信号を用い、そのＲ，Ｇ，Ｂ混合比が１：２：１であるマトリックス手段であり、該マトリックス手段の出力信号を該除算手段の分母として用いるものである。すなわち、輝度信号のＲ，Ｇ，Ｂ三原色混合比が１：２：１の場合、色、階調変換処理にて色度信号を生成するための除算処理にて分母として用いる信号に該輝度信号を共通使用することにより、上記簡略化に加え、（ｕ´，ｖ´）均等知覚色度図を略均等に量子化可能となる。
【００４５】ここで、本撮像システムの１／２ピッチ空間画素ずらし法を簡単に説明する。図１８は、本システムにおける各ＣＣＤの相対位置関係を示す。Ｇｃｈ−ＣＣＤ（２５）に対して、Ｒ及びＢｃｈ−ＣＣＤ（２６，２７）は、水平方向に画素ピッチＰの１／２だけシフトさせている。水平方向の空間サンプリング周波数はｆｓとする。このように配置した各ＣＣＤからの撮像出力信号の水平方向の周波数スペクトルを図１９に示す。図中、ａ信号は各ＣＣＤの解像成分を示す（無彩色撮像時）。これらは互いに同相である。ｂ信号はＧｃｈ−ＣＣＤの偽解像成分である。サンプリング定理によりサンプリング周波数ｆｓの１／２の周波数ｆｓ／２にて折り返した形となっている。よって、Ｇｃｈ−ＣＣＤ単体ではｆｓ／２までの解像度特性しか有さない。同様に、ｃ信号はＲまたはＢｃｈ−ＣＣＤの偽解像成分を示す。ｂ信号とｃ信号とは、振幅が同じで位相が１８０°異なり、逆相の関係にある。いま、広帯域輝度信号ＷＨ（通例ＹＨと言うので、以下、ＹＨと記す）を下式により生成する。Ｒ，Ｇ，Ｂは、各ＣＣＤの撮像信号レベルである。
ＹＨ＝０．２５Ｒ＋０．５０Ｇ＋０．２５Ｂ …（11）
（Ｒ：Ｇ；Ｂ＝１：２：１）
【００４６】この輝度信号ＹＨは、Ｒ．Ｇ．Ｂ各信号レベルが先の偽解像成分を打ち消す合成比となっており、且つ、解像成分は、互いに加算されたものである。この結果、輝度信号ＹＨとしては、見かけ上、ｆｓの周波数まで解像度特性が伸びたこととなる。つまり、サンプリング周波数ｆｓの２倍の周波数（２ｆｓ）にて空間サンプリングしたのと等価となる。このように、１／２ピッチ空間画素ずらし撮像システムは、等価的にサンプリング周波数ｆｓまでの高解像度特性が得られるものである。実際の撮像システムを用いたビデオカメラの出力する輝度信号Ｙ´は、図２０に示すように、その狭帯域成分信号Ｙ´Ｌ（おおよそ０〜１ＭＨＺ，色信号周波数帯域）として、 Ｙ´Ｌ＝０．３０Ｒ´＋０．５９Ｇ´＋０．１１Ｂ´ …（12）
（Ｒ´，Ｇ´，Ｂ´各信号はガンマ補正済）
を、高周波成分信号として、ガンマ補正済のＹ´Ｈを用いることにより、テレビジョンシステムにおける輝度、色再現を確保しながら、且つ、高解像度特性を得ている。よって、このような撮像システムでは、必然的に広帯域輝度信号ＹＨの生成のためのマトリックス部が存在する。
【００４７】このような撮像システムは、本例の他に、図２１の（ａ）に示すような１／２ピッチ空間画素ずらしＧ−Ｒ／Ｂ二板式撮像システムがあり、単板式では同図の（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、カラーフィルタ配列として、Ｒ，Ｇ，Ｂストライプ、ベイヤー配列、ＧストライプＲ／Ｂ線順次などがある。いずれも、無彩色撮像時の水平解像度特性を同様の手法にて向上させることができる。
【００４８】次に、色、階調変換処理装置の構成について図２２を用いて説明する。撮像映像信号として得られたＲ，Ｇ，Ｂ三原色信号をマトリックス部（ＭＴＸ部とする１，２，３に各々入力し、下式により決まるマトリックス信号を各々得る。
ＭＴＸ部１の出力信号 Ｗ１＝Ｒｌ１＋Ｇｍ１＋Ｂｎ１ …（13）
ＭＴＸ部２の出力信号 Ｗ２＝Ｒｌ２＋Ｇｍ２＋Ｂｎ２ …（14）
ＭＴＸ部３の出力信号 Ｗ３＝Ｒｌ３＋Ｇｍ３＋Ｂｎ３ …（15）
ただし、各混合比はＭＴＸ部１，２，３の出力信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が色彩科学上の広義の三原色信号となる値とする。つまり、該信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を三刺激値とする表色系が存在することである。信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は、アナログ−デジタル変換部（Ａ／Ｄ部とする）４，５，６に各々入力され、量子化データに変換される。Ａ／Ｄ部４，５，６では、入力信号に対してサンプリング定理に基づく折り返しノイズ除去用の帯域制限フィルタが設けられ、サンプリング周波数ｆを持つクロック信号ＣＬＫ１のタイミングにて該変換動作を行う。
【００４９】Ａ／Ｄ部４，５，６より得られた信号データＷ１，Ｗ２，Ｗ３は、各々除算部７，８に入力される。除算部７は、信号データＷ１を分子、信号データＷ２を分母とする除算結果Ｗ１／Ｗ２を信号データとして出力する。同様に、除算部８は、信号データＷ３を分子、信号データＷ２を分母とする除算結果Ｗ３／Ｗ２を信号データとして出力する。除算部７，８の構成は、メモリを使用したルック・アップ・テーブル法やロジック構成の除算器やマイコンでのプログラム処理により実現できる。このようにして得られたＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２が映像信号の色度情報を表すことは色彩科学上において知られている。よって、Ｗ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は、色度データである。ちなみに、該除算処理において入力した信号データＷ２が０を示す場合は（分母が０相当値となる）、例えば無彩色又はその付近の色を示す色度データを出力してもよい。入力信号の有するブランキング期間や、黒レベルにて上記の処理を行えばよい。
【００５０】次に、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２の色度図上での様子を例をあげて説明する。いま、使用する撮像、映像表示システムがＮＴＳＣテレビジョン規格に合致したものと仮定し、色度データをＣＩＥ１９７６ＵＣＳ色度図（（ｕ´，ｖ´）色度図、均等知覚色度図）上に展開するとする。映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂ三原色信号は、ガンマ補正を行わない、撮像部の入力光量に比例するリニア信号とする。各ＭＴＸ部１，２，３の混合比を、下記のように設定する。
ＭＴＸ部１の出力信号 Ｗ１＝Ｒ （ｌ１＝１，ｍ１＝ｎ１＝０）…（16）
ＭＴＸ部２の出力信号 Ｗ２＝0.261 Ｒ＋0.469 Ｇ＋0.270 Ｂ …（17）
（ｌ２＝0.261 ，ｍ２＝0.469 ，ｎ２＝0.270 ，０≦Ｗ２≦１）
ＭＴＸ部３の出力信号 Ｗ３＝Ｂ（ｌ３＝ｍ３＝０，ｎ３＝１）…（18）
ＭＴＸ部２での混合比は、（ｕ´，ｖ´）色度図の表色系であるＵＶＷ表色系における刺激和（Ｕ＋Ｖ＋Ｗ）をＮＴＳＣ規格ＲＧＢ表色系での各刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂを用いて表した次式の混合比を、Ｗ２信号について正規化したものである。
Ｕ＋Ｖ＋Ｗ＝０．８４８２Ｒ＋１．５２８８Ｇ＋０．８７７３Ｂ …（19）
上式より、Ｗ２＝０．２６１Ｒ＋０．４６９Ｇ＋０．２７０Ｂ０≦Ｗ２≦１ （０≦Ｒ，Ｇ，Ｂ≦１であるので）である。
【００５１】よって、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は、下式を意味する。
Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ／（０．２６１Ｒ＋０．４６９Ｇ＋０．２７０Ｂ）…（20）
Ｗ３／Ｗ２＝Ｂ／（０．２６１Ｒ＋０．４６９Ｇ＋０．２７０Ｂ）…（21）
ここで、各色度データの値域に着目すると、０≦Ｗ１／Ｗ２≦１／０．２６１， ０≦Ｗ３／Ｗ２≦１／０．２７０となり上各値域は、非常に接近したものである。よって、ＭＴＸ部２の混合比を近似し、例えば、 ｌ２：ｍ２：ｎ２＝０．２６１：０．４６９：０．２７０ ＝１ ：１．８０ ：１．０３を、 ｌ２：ｍ２：ｎ２＝１ ：１．８０ ：１ ＝０．２６３：０．４７４：０．２６３とする。この結果、該色度データの値域は、０≦Ｗ１／Ｗ２， Ｗ３／Ｗ２≦１／０．２６３と等しくなるので、除算部７，８は、全く同じ構成を用いることが可能となり、除算部７，８の設計、製造コストの低減をもたらし、また、該除算部を１つだけ使用し、時分割にて、除算処理を行うこともできる。後で述べる乗算部１１，１２についても同じことが言える。
【００５２】このようにして得られた色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２が（ｕ´，ｖ´）色度図上において示す量子化点の分布の様子は前述の図３の通りである（この説明は前述の通りであるので、省略する）。また、後で述べる色度情報の変換操作においても同一ビット数による量子化において、人間の色度知覚に基づいて最大多種類の変換の可能性を与える。ＭＴＸ部２の出力信号Ｗ２は、先に示したようにＲ，Ｇ，Ｂ刺激値を適当に含み、その値域は、０≦Ｗ２≦１としているので、映像信号の輝度情報と見なすことも可能である（量子化されたＷ２信号を輝度データとする）。また、本例では、ＭＴＸ部１，３の混合比が、各々１：０：０，０：０：１であるので、該ＭＴＸ部１，３を廃止し、Ａ／Ｄ部４，６に直接Ｒ，Ｂ信号を各々入力してもよい。本例におけるＭＴＸ部２の他のテレビジョン規格も含めてた混合比は、前述ＴＡＢＬＥ１の通りである。
【００５３】次に、ＭＴＸ部２の混合比のみを変更した他の例を示す。ＭＴＸ部２の混合比をＸＹＺ表色系のＹ刺激値、つまり輝度を表す値とすると、 Ｗ２＝Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ，０≦Ｙ≦１…（22）
（ｌ２＝０．２９９、ｍ２＝０．５８７，ｎ２＝０．１１４）となる。よって、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は次式となる。
Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ／Ｙ＝Ｒ／（0.299 Ｒ＋0.587 Ｇ＋0.114 Ｂ） …（23）
Ｗ３／Ｗ２＝Ｂ／Ｙ＝Ｂ／（0.299 Ｒ＋0.587 Ｇ＋0.114 Ｂ） …（24）
上記の色度データが（ｕ´，ｖ´）色度図上において示す量子化点の分布の様子を図２３に示す（量子化ビット数は、５ビットとした）。ＭＴＸ部１，２，３の混合比は、種々の値や組み合わせがあるが、総じて言えることは、ＭＴＸ部１，３の混合比は、対象とする色度図上での、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２値を目盛る２本の座標軸を決定し、ＭＴＸ部２の混合比は該色度図平面上での量子化点の分布状態を決定するものである。よって、これらの混合比や量子化ビット数は、装置の機能、目的、コスト等に応じて決めればよい。
【００５４】次に、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は、色度変換部９に入力される。ここでは、入力色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２に対し、所望の対応をする色度データｗ１／ｗ２，ｗ３／ｗ２を出力する。つまり、入力色度データが示す色度情報を、所定の目的に沿った色度情報に変換することにより、例えば、映像表示装置にて視覚的に再現色の変換操作として表現できるのである。所望の対応とは、例えば色再現の修正、補正や、色表現の特殊効果等である。輝度データＷ２は、階調変換部１０に入力される。ここでは、入力輝度データＷ２に対し所望の対応をする輝度データｗ２を出力する。該階調変換部１０では、例えば映像表示装置において視覚的に明るさの変換操作を行う。所望の対応とは、例えばコントラストの制御や、暗部の黒つぶれあるいは明部の白とびの補正や、明るさの表現の特殊効果等である。色度変換部９、階調変換部１０の構成としては、例えば、メモリを用いたルック・アップ・テーブル法や、入力色度データ、輝度データに対して所定の計算式に基づき演算を行い、該演算結果をそれらの対応データとして出力するようなロジック構成の素子を使用すればよい。
【００５５】次に、色度変換部９の出力データｗ１／ｗ２，ｗ３／ｗ２と階調変換部１０の出力データｗ２は、各々乗算部１１，１２に入力される。乗算部１１は色度データｗ１／ｗ２と輝度データｗ２の乗算結果ｗ１（＝ｗ１／ｗ２ ・ｗ２）を信号データとして出力する。同様に乗算部１２は色度データｗ３／ｗ２と輝度データｗ２の乗算結果ｗ３（＝ｗ３／ｗ２ ・ｗ２）を信号データとして出力する。乗算部１１，１２の出力信号データ形態として他の例をあげる。乗算部１１，１２にて求めた信号データｗ１，ｗ３に対し、更に入力輝度データｗ２を減算することにより、下記の出力信号データを得る。
乗算部１１の出力信号データ ｗ１−ｗ２ …（25）
乗算部１２の出力信号データ ｗ３−ｗ２ …（26）
これらの信号データは、色差信号の形態を示している。これらの信号形態は目的に応じて選択するのがよい。例えば、色差信号もまた色情報を示し、視覚特性により、量子化ビット数を輝度データに比べ削減可能となる。乗算部１１，１２の構成は、除算部７，８と同様に、メモリを使用したルック・アップ・テーブル法等でよい。乗算部１１，１２の出力データｗ１またはｗ１−ｗ２，ｗ３またはｗ３−ｗ２は、各々デジタル−アナログ変換部（Ｄ／Ａ部とする）１３，１４にてアナログ信号に変換される。同様に階調変換部１０の出力輝度データｗ２も１５のＤ／Ａ部にてアナログ信号に変換される。
【００５６】Ｄ／Ａ部１３，１４，１５はクロック信号ＣＬＫ２のタイミングにて入力信号データをアナログ信号に変換する。クロック信号ＣＬＫ２はクロック信号ＣＬＫ１と同じ周波数で、これと同期し、所定の位相関係にある。これらのクロック信号は該機器の有する水平・垂直同期信号φＨ，φＶに同期していてもよく、例えば色副搬送波信号ｆｓｃから生成してもよい。Ｄ／Ａ部１３，１４，１５は、変換したアナログ信号の不要な高周波成分を除去するための補間フィルタを各々有している。Ｄ／Ａ部１３，１４，１５の出力信号ｗ１またはｗ１−ｗ２，ｗ３またはｗ３−ｗ２はＭＴＸ部１６へ各々入力される。ＭＴＸ部１６では、各々の入力信号に対しマトリックス演算を行い、色度データｗ１／ｗ２，ｗ３／ｗ２、輝度データｗ２をそれぞれ色度情報、輝度情報とするｒ，ｇ，ｂ三原色信号を出力する。
【００５７】いま、Ｄ／Ａ部１３，１４，１５の出力信号を各々ｗ１，ｗ３，ｗ２とすると、ＭＴＸ部１６においては、下式により、該ｒ，ｇ，ｂ三原色信号を求める。
【数３】
また、Ｄ／Ａ部１３，１４の信号出力が色差信号形態の場合は、前式より
【数４】
となるような行列Ａを求めることにより算出可能である。あるいは、下式より信号ｗ１，ｗ３を求め、更に前々式によりｒ，ｇ，ｂ三原色信号
ｗ１＝（ｗ１−ｗ２）＋ｗ２ …（29）
ｗ３＝（ｗ３−ｗ２）＋ｗ２ …（30）
を求めてもよい。
【００５８】色度変換部９、階調変換部１０の変換仕様あるいは乗算部１１，１２の乗算仕様や出力信号形態あるいは各部における処理誤差等で、ＭＴＸ部１６のｒ，ｇ，ｂ三原色信号出力の各信号レベルが正規化値域（０≦ｒ，ｇ，ｂ≦１）外となる場合もあり得るので、この対策として例えば、ＭＴＸ部１６においてｒ，ｇ，ｂ信号に対して負値となる場合はダーククリップ処理、１を越える場合はホワイトクリップ処理を行ってもよい。以上のような色度変換、階調変換を施したｒ，ｇ，ｂ三原色を得る場合の例を次に示す。先述した色度データ例、 Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２＝Ｂ／Ｗ２ …（31）
Ｗ２＝０．２６３Ｒ＋０．４７４Ｇ＋０．２６３Ｂ （０≦Ｗ２≦１）
を用いて説明する。前記色度データは、各々色度変換部９での処理後、次の色度データとなるとする。
Ｒ／Ｗ２ → ｒ／ｗ２， Ｂ／Ｗ２ → ｂ／ｗ２また、輝度データＷ２は、階調変換部１０での処理後、次の輝度データとなるとする。
Ｗ２→ｗ２
【００５９】これらの信号データは、乗算部１１，１２へ各々入力され乗算処理を受け、下記の信号データを各々出力する。
乗算部１１の出力信号データ ｒ／ｗ２ ・ｗ２＝ｒ …（32）
乗算部１２の出力信号データ ｂ／ｗ２ ・ｗ２＝ｂ …（33）
上記出力信号データｒ，ｂ及び階調変換部１０の出力輝度データｗ２はＤ／Ａ部１３，１４，１５にて各々アナログ信号に変換される。これらの信号はＭＴＸ部１６に各々入力されて、下式のマトリックス演算により所望のｒ，ｇ，ｂ三原色信号を得る。
【数５】
よって、ｒ＝ｒ，ｇ＝−０．５５５ｒ＋２．１１０ｗ２−０．５５５ｂ，ｂ＝ｂとなる。
【００６０】本例では、ｒ，ｂ信号は、Ｄ／Ａ部１３、１４の出力信号として既に得られているので、ＭＴＸ部１６はｇ信号を求める処理だけでもよい。また、乗算部１１，１２が色差信号形態出力の場合は、該乗算部１１，１２の出力信号データは下記となる。
乗算部11の出力信号データ ｒ／ｗ２ ・ｗ２−ｗ２＝ｒ−ｗ２…（35）
乗算部12の出力信号データ ｂ／ｗ２ ・ｗ２−ｗ２＝ｂ−ｗ２…（36）
同様に、これらの信号データは輝度データｗ２と共に、Ｄ／Ａ部１３，１４，１５にて各々アナログ信号に変換される。これらの信号は、ＭＴＸ部１６に各々入力されて、下式の演算により所望のｒ，ｇ，ｂ三原色信号を得る。
ｒ＝（ｒ−ｗ２）＋ｗ２ …（37）
ｂ＝（ｂ−ｗ２）＋ｗ２ …（38）
ｇ信号は、色差信号（ｒ−ｗ２），（ｂ−ｗ２）を用いて、
【数６】
となる。
【００６１】上各式より、ｒ，ｇ，ｂ信号は、無彩色を示す場合、該色差信号（ｒ−ｗ２），（ｂ−ｗ２）は、各々０を示すため、ｒ＝ｇ＝ｂ＝ｗ２となる。よって、無彩色の階調再現特性は、ｗ２の量子化ビット数にて一義的に決まるので、該特性の設定の自由度は高くなる。先の原色信号出力ではｗ２の他にｒ，ｂの該ビット数もかかわるので自由度は低い。また、信号ｒ，ｂを用いれば、
【数７】
となる。
【００６２】他の例として、先述した色度データ例 Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ／Ｙ，Ｗ３／Ｗ２＝Ｂ／Ｙ …（41）
Ｗ２＝Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ …（42）
（０≦Ｗ２≦１）
においては、同様にＭＴＸ部１６でのマトリックス演算は、下式となる。
【数８】
（ｙ＝階調変換部１０の入力輝度データをＹとした時の出力輝度デ−タ）この場合、上式より、明らかなように、各変換処理後のｒ，ｇ，ｂ三原色信号が有する輝度情報は、輝度を示すｙ値となるので、階調変換特性により優れたものとなる。また更に、他の例として、上例に対し入力映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂ三原色がガンマ補正済の信号とし（Ｒ´，Ｇ´，Ｂ´とする）、ＭＴＸ部２の出力信号Ｗ２としてＮＴＳＣ規格の輝度信号Ｙ´を用いた場合の色度データは、 Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ´／Ｙ´，Ｗ３／Ｗ２＝Ｂ´／Ｙ´ …（44）
Ｗ２＝Ｙ´＝０．２９９Ｒ´＋０．５８７Ｇ´＋０．１１４Ｂ´…（45）
（０≦Ｗ２≦１）
となる。
【００６３】乗算部１１，１２の出力信号形態を色差信号出力とした場合の出力信号データは、下記となる。
乗算部11の出力信号データ ｒ´／ｙ´・ｙ´−ｙ´＝ｒ´−ｙ´…（46）
乗算部12の出力信号データ ｂ´／ｙ´・ｙ´−ｙ´＝ｂ´−ｙ´…（47）
上式はＮＴＳＣ規格の色信号Ｉ，Ｑの生成の基本となる色差信号が、Ｄ／Ａ部１３，１４より、また、該規格の輝度信号ｙ´が、Ｄ／Ａ部１５より直ちに得られるので、新たに該規格の該信号を生成するための構成部が不要となる効果がある。以上のことは、ＰＡＬ規格等の他のテレビジョン規格についても言える。除算部７，８より出力する色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は、色度情報の色相Ａ，飽和度Ｓの各要素に基づく座標軸（極座標軸）を設定して、認識することも可能である。例えば、図２４の色度図において、無彩色色度点を示す色度データをＣ１，Ｃ２とすると、色相Ａ及び飽和度Ｓは、それぞれ、
【数９】
【００６４】
【数１０】
【００６５】より各々求めることができる。また、上式によらず、該色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２と任意の色相Ａ値、飽和度Ｓ値を対応させた参照表（ルック・アップ・テーブル法）を作成しても色度データを認識できる。
【００６６】また、図２２の色度変換部９で、色相Ａ，飽和度Ｓの極座標表示による色度変換操作を行ってもよい。この色度変換部９の構成例を図２５を用いて説明する。色度変換部９は、入力色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２を前記に基づき色相データＡ，飽和度データＳに変換する変換部１７と、該色相データＡ，飽和度データＳを所定の変換意図に従い、色相データａ，飽和度データｓに変換する色度変換部１８と、該色相データａ，飽和度データｓを前記に基づく逆変換により、色度データｗ１／ｗ２，ｗ３／ｗ２に戻す逆変換部１９からなる。各構成部１〜８は、入力映像信号の有する色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２、輝度データＷ２を抽出するのが目的である。また、各構成部１１〜１６は、入力された色度データｗ１／ｗ２，ｗ３／ｗ２、輝度データｗ２からｒ，ｇ，ｂ三原色信号等を生成するのが目的である。よって、その手段としての構成やその組み合わせに関しては多々考えられる。以下、例をあげる。
【００６７】図２２の構成において、Ａ／Ｄ部４，５，６、Ｄ／Ａ部１３，１４，１５は、図示の位置に固定的なものではない。例えば、Ａ／Ｄ部４，５，６はＭＴＸ部１，２，３の前に置いて、入力映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを信号データ化することも可能で（ただし、ＭＴＸ部１，２，３はデジタル処理構成となる）、また、除算部７，８の後と、階調変換部１０の前に置いてもよい（ただし、除算部７，８は、アナログ処理構成となる）。Ｄ／Ａ部１３，１４，１５は、色度変換部９、階調変換部１０の後に置くことも可能で（ただし、乗算部１１，１２はアナログ処理構成となる）、また、ＭＴＸ部１６の後に置いてもよい（ただし、ＭＴＸ部１６は、デジタル処理構成となる）。また、各構成部の出力信号がデジタルデータとして要求されるのなら、該各部をデジタル処理構成とすればよい。Ａ／Ｄ部４，５，６またはＤ／Ａ部１３，１４，１５に入力するクロック信号ＣＬＫ１，ＣＬＫ２の周波数ｆは、例えば、サンプリング定理に基づき所望の信号帯域により、あるいは各構成部の所要処理時間に見合うように決定する。除算部７，８または乗算部１１，１２は、各々１つの構成部としてもよい。図２６の（ａ）は、ＭＴＸ部１，２，３と除算部７，８を１つの演算部２１にて行ったもので、例えば、メモリによるルック・アップ・テーブル法等にて実現できる。同図（ｂ）は、（ａ）の構成にて、輝度データＷ２だけを、ＭＴＸ部２３にて生成するものである。各構成部１１〜１６にも同様の構成が可能である。
【００６８】次に、色度変換部９、階調変換部１０の各変換仕様の選択制御例を述べる。図２７は、色度変換部９，階調変換部１０をデータ書き換え可能のメモリ素子（ＲＡＭ等）を使用したルック・アップ・テーブル法または呼び出し専用素子（ＲＯＭ等）を使用した複数種類の変換テーブルを持っている構成、または、これらの混成としたものである。データ処理部２０は、該機器の内部または外部より機能選択信号を受け、その信号に対応した所定の変換仕様のテーブルを該部９，１０に設定するものである。つまり、該部９，１０が、データ書き換え構成のものではそのデータを書き換え、読み出し専用の構成のものでは複数のテーブル内から選択するのである。データ処理部２０の構成としてはマイクロコンピュータや専用ゲートアレイ素子などを用いればよい。
【００６９】機能選択信号を該機器の外部より得るものとしては、種々のデータやプログラム処理機能をもったメモリカードやＩＣカード等がある。このようなものによる機能選択としては、前記の他に該テーブルデータを該カード自身に有し、機器に装着するとデータ処理部２０により、該部９，１０へ該カード内のテーブルデータが書き込まれたり、あるいは該カード自身が該部９，１０の変換テーブルとして機能するなどである。該信号を該機器の内部より得るものとしては、該機器が有する諸情報（ホワイト・バランス情報、露出情報、測距情報等）に対応した各変換機能が考えられる。例えば、ホワイト・バランス情報では、照明色温度、人工光源に対する色再現、階調特性の補正等である。また、内部スイッチ等により、該機器の使用者が各変換機能を選択してもよい。例えば、肌色等の記憶色の色再現を複数種類の内からその好みに応じて選択するなどである。
【００７０】以上のような、撮像システムに色、階調変換処理を組み合わせた際の構成例を図２８を用いて説明する。空間画素ずらし法を用いた各ＣＣＤ２５，２６，２７の撮像出力は、各々ＣＤＳ（相関二重サンプリング）２８，２９，３０により、その不要ノイズ成分を除去される。ＧｃｈのＣＤＳ２８の出力は、ＤＬ１（３１）により１／２画素ピッチに相当する時間ＴＤだけ遅延を受ける。その理由は、各ＣＣＤは通常同位相の水平転送クロックにて水平駆動されているため、撮像出力信号も同時刻に出力される。よって、１／２画素ピッチに相当する時間分だけＧｃｈの出力信号を遅延させることにより、空間サンプリングの補間を行う。次に、これらの各出力信号は、ＰＢＬＫ３２，３３，３４にて、水平及び垂直のブランキング処理が施される。ＲｃｈまたはＢｃｈの出力信号は、ＷＢ３５，３６にてその振幅レベルを制御されることにより、被写体の照明光源に対してホワイト・バランス調整がなされる。
【００７１】該調整された各出力信号は、ＰＲＥ−ＫＮＥＥ３７，３８，３９にて各出力信号の高レベル範囲が圧縮される。Ｒｃｈ出力信号は、Ａ／Ｄ部４にて周波数帯域制限後、量子化され量子化データＲＬとなる。同様に、Ｂｃｈ出力信号は、Ａ／Ｄ部６にて量子化データＢＬとなる。また、各出力信号はＭＴＸ１部（２）にて混合され広帯域輝度信号ＷＨとなる。この信号ＷＨは先述したように偽解像成分を打ち消すための混合比、 ＷＨ＝０．２５Ｒ＋０．５０Ｇ＋０．２５Ｂ …（50）
（Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：２：１）である。
この場合の（ｕ´，ｖ´）均等知覚色度図の量子化の様子は前述の図３に示したものとほぼ同等となり略均等分割となる。該信号ＷＨは先と同様にＡ／Ｄ部５にて量子化データＷＬとなる。ちなみに、Ａ／Ｄ部４，５，６の帯域制限周波数は、１ＭＨＺ程度である（色信号周波数帯域）。
【００７２】出力信号ＲＬ，ＷＬは除算部７にて色度データＲＬ／ＷＬとなる。同様に出力信号ＢＬ，ＷＬは除算部８にて色度データＲＬ／ＷＬとなる。色度データＲＬ／ＷＬ，ＢＬ／ＷＬ及び輝度データＷＬは各々色度変換部９、階調変換部１０にて所望の変換が行われ、色度データｒＬ／ｗＬ，ｂＬ／ｗＬ及び輝度データｗＬとなる。これらの信号は、乗算部１１，１２にて乗算処理され、色差データｒＬ−ｗＬ，ｂＬ−ｗＬと各々なり、更にＤ／Ａ部１３，１４にてアナログ量に変換される。また、輝度データｗＬもＤ／Ａ部１５にて、アナログ量に変換される。出力信号ｒＬ−ｗＬ，ｂＬ−ｗＬ，ｗＬは、周波数帯域が各々１ＭＨＺ程度であるので、更に撮像信号の高周波成分を、付加したｒ，ｇ，ｂ三原色信号を生成する必要がある。
【００７３】次に、この生成処理構成を説明する。ＭＴＸ１部（２）の広帯域輝度出力信号ＷＨはＤＬ２（４０）により規定量の遅延処理を受ける。この出力信号ＷＨとＤ／Ａ部１５の出力信号ｗＬは、減算処理部４１にて下式に示す信号Ｗｍを生成する。
Ｗｍ＝ｗＬ−ＷＨ …（51）
信号Ｗｍは、ＬＰＦ４２にて帯域制限を受け信号ＷｍＬとなる。この帯域制限周波数ｆＬは、Ａ／Ｄ部４，５，６にて設けた帯域制限周波数と同値程度とする。図２９（ａ）に信号ＷｍＬの周波数スペクトルを示す。ちなみに、ＤＬ２（４０）の規定遅延量は、減算処理部４１に入力される信号ｗＬとＷＨの時間合わせのためのもので、信号ｗＬには、信号ＷＨに比較してＡ／Ｄ部、除算部、階調変換部、乗算部、Ｄ／Ａ部の各処理に要する時間遅れが生じるためである。信号ＷｍＬとＤＬ２（４０）の出力信号ＷＨは加算処理部４３にて下式に示す信号Ｗを生成する。
Ｗ＝ＷｍＬ＋ＷＨ …（52）
図２９（ｂ）に信号Ｗの生成処理の様子を示す。同図に示すように、信号Ｗは、その低域周波数成分がｗＬで高域周波数成分がＷＨの信号となる。
【００７４】次に、ｒＬ−ｗＬ，ｂＬ−ｗＬ，Ｗ各信号を用いたｒ，ｇ，ｂ三原色信号の生成処理構成を説明する。先述の（37），（38），（39）各式により、この生成を行うものである。原色信号ｒは、加算処理部４５にて（27）式により、ｒ＝（ｒＬ−ｗＬ）＋Ｗ となる。
図３０に原色信号ｒの生成処理の様子を示す。同図に示すように原色信号ｒは、その低域周波数成分がｒＬで、高域周波数成分がＷＨの信号となる。同様に原色信号ｂは、加算処理部４６にて（38）式より、原色信号ｇは、ＭＴＸ２部（４４）にて（39）式より各々生成される。
【００７５】以上の要領にて、各ＣＣＤからの撮像信号に対して色、階調変換処理を施し、且つ、空間画素ずらし法による高解像度特性を有するｒ，ｇ，ｂ三原色信号を得ることができる。これらのｒ，ｇ，ｂ三原色信号による撮像映像を画像表示機器に表示させる場合には、該機器の映像信号入力規格に合致した信号に該三原色信号を変換し、同期信号と共に入力すればよい。例えば、ＲＧＢ入力を有するＣＲＴモニタであれば該三原色信号にガンマ補正を施し、該モニタに入力すればよい。また、ビデオ入力を有するモニタであれば、そのテレビジョン規格に合致した輝度信号及び色信号を該三原色信号より通常の処理にて生成し入力すればよい。
【００７６】
【発明の効果】以上のように請求項１乃至４の発明によれば、入力映像信号の色度情報すなわち色度データを抽出し、それに対し色度図上の例えば白色領域に相当する色度データの弁別を行うことにより白色検出を行うものにあって、デジタルデータ処理により該白色領域の設定を行えるので、その設定の自由度は高く、被写体の色彩状況によるその変更処理も容易となる。該色度データが均等知覚色度図上にて均等に分布するような量子化法を用いて、等ｕｖ単位値による相関色温度領域を白色領域とすることにより、知覚制御が可能になる。また、請求項５乃至６の発明によれば、白検出手段より抽出された色度情報の代表色度すなわち平均色度を求め、その代表色度を特定の色度に近付けるべくディジタルデータ処理により、Ｒ，Ｂゲインコントロールしてホワイトバランス調整を行うので、性能の安定度が高く、また、平均化処理アルゴリズムの設定や目標とするホワイトバランス調整の色温度も色度図上にて自由に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による装置の構成図である。
【図２】ゲート部の構成図である。
【図３】色度データについての量子化点の分布を示す色度図である。
【図４】色度データについての量子化点の分布を示す色度図である。
【図５】色度データについての量子化点の分布を示す色度図である。
【図６】ＭＴＸ部の構成図である。
【図７】黒体色温度軌跡を示す図である。
【図８】黒体色温度軌跡を示す図である。
【図９】色度データについての量子化点の分布を示す色度図である。
【図１０】色分布判定部の構成図である。
【図１１】色度領域を弁別するときの色度図である。
【図１２】本発明の他の実施例による装置の構成図である。
【図１３】色度データについての量子化点の分布を示す色度図である。
【図１４】利得を決定する手順を示すフローチャートである。
【図１５】色度、階調変換装置に適用した例を示す構成図である。
【図１６】従来の色温度変化軌跡を示す図である。
【図１７】従来の白検出ＡＷＢ制御の構成図である。
【図１８】空間画素ずらし法のＣＣＤの相対位置関係図である。
【図１９】撮像信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図２０】スペクトル周波数の特性図である。
【図２１】画素ずらし二板式撮像システムの画素の配置図である。
【図２２】色度、階調変換装置に応用した例を示す構成図である。
【図２３】色度図である。
【図２４】色度図である。
【図２５】色度変換部の構成図である。
【図２６】ＭＴＸ部の他の例を示す構成図である。
【図２７】色度、階調変換装置の変形例を示す構成図である。
【図２８】同装置を撮像システムに組み込んだ構成図である。
【図２９】スペクトル周波数と信号出力の関係図である。
【図３０】原色信号の生成処理の様子を示す図である。
【符号の説明】
４ 信号処理部
３ データ処理部
６ 白色検出部
７ ＭＴＸ部
１３，１４ 除算部
１５ ゲート部
６２ 色度データ群設定部
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カラーテレビカメラ等に用いられ、撮像した映像信号を用いて撮像状況に応じたホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＴＴＬによるオートホワイトバランス調整（ＡＷＢ）は、白色領域（黒体軌跡付近）の設定あるいは、特定色が画面内を多く占めることによるホワイトバランス調整エラー対策（カラーフェリア対策）のため、有彩色除去の必要があり、これを、色差信号や輝度信号に対して加減算処理あるいはコンパレータを用いた比較処理を行うことにより実現していった。この種の技術は、例えば、特開平２−２６１９４号公報、同１−２５６８９０号公報、特開昭６３−２１９２９１号公報に示されている。
【０００３】以下に、従来技術による白色部検出方式を説明する。色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを輝度信号Ｙで割った値を明るさに関係なく色を表す尺度とし、この尺度を用いて白被写体の色温度変化に相当する部分を抽出してＡＷＢ制御を行う。図１６は（Ｒ−Ｙ）／Ｙ，（Ｂ−Ｙ）／Ｙを座標軸とする２次元座標上に白被写体の色温度変化軌跡を示したものである（図中ｅ）。この軌跡を含む相関領域を
【０００４】ところで、
（Ｂ−Ｙ）／Ｙ＞−ａ …
前記数式を書き直すと、 （−１／ａ）（Ｂ−Ｙ）＜Ｙ …
【０００５】図１７はこれらの比較回路を用いた白検出ＡＷＢ制御構成を示す。信号処理部より得たＲ，Ｂ信号は、利得制御アンプ２６，２７によりＡＷＢ動作に係る利得調整がなされる。減算器２８，２９により色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙが作られ、それぞれコンデンサ３０，３２、クランプ回路３３，３５を介してゲート回路３６，３８へ送られる。白色部分検出回路ｆの出力する白検出パルスｇによりゲート回路３６，３８が開かれ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ中の白色相当部分が抽出される。ゲート回路３６，３８の出力はＬＰＦ３９，４１により積分され、それぞれ平均的な直流電圧となって比較器４２，４３の入力端の一端に各々入力される。比較器４２，４３では、ＬＰＦ４０からの基準信号（色差信号が０を意味する電圧）とＬＰＦ３９，４１からの直流電圧とを比較し、該直流電圧がＬＰＦ４０の基準電圧よりも大きい場合はその出力がハイレベルとなり、小さい場合はローレベルとなる。
【０００６】アップダウンカウンタ４４，４５は、比較器４２，４３の出力がハイレベルになると、カウント値を上昇させる。これらカウント値は、Ｄ／Ａ変換器４６，４７にて制御電圧に変換された後、アンプ４８、４９を各々介して利得制御アンプ２６、２７の利得制御用信号となる。これにより、該アンプ２６，２７はその利得を下げて、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙのレベルを０を意味する信号レベルに近付けていくことによりＡＷＢ制御となる。
【０００７】次に、白色部分検出回路ｆの動作を説明する。減算器５０，５１より色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙが各々出力される。そしてＲ−Ｙ信号は係数器５２，５３に入力され、−１／ｂ倍、１／ｃ倍される。また、Ｂ−Ｙ信号は係数器５４，５５に入力され、−１／ａ倍、１／ｄ倍される。さらに、加算器６０では係数器５２，５４の出力が加算され、加算器６１では係数器５３，５５の出力が加算される。比較器５６，５７，５８，５９の負側入力にはＹ信号が入力され、同じく正側入力には係数器５２、加算器６０、係数器５４、加算器６１の各出力が入力される。従って、比較器５６，５７，５８，５９では各々前述した式
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したごとき従来の技術では、色差、輝度信号の形態で信号処理する構成のため、抽出色領域の設定の自由度が低いものであった。また、白色検出等の性能に比例してその構成が複雑なものになっていた。さらに、回路方式がアナログ処理のため、周囲温度や電源電圧変動等に対する安定性や性能、機能設定のための処理仕様の変更、切り換えも自由度が少ないものであった。また、ホワイトバランス調整で重要となる色知覚に対する配慮もなされていない。また、白色検出後の色差信号等は、平均化処理（ＬＰＦを通す）され直流電圧としてコンパレータにて基準電圧（色差信号が０を意味する電圧）と比較された後、その結果を“Ｈ”または“Ｌ”で表しマイコン等にてＲ，Ｂゲインを制御することにより、ＷＢ調整を行っていた。これらはアナログ処理のため、周囲温度や電源電圧変動等に対して性能が変動したり、また性能・機能仕様変更に自由度が低いものであった。
【０００９】本発明は、上述した問題点を解決するもので、撮像信号から色度情報を抽出してデータ処理し、また、色度情報を均等知覚色度データとして処理することにより、色知覚に合ったホワイトバランス制御特性をもたらす領域の設定が可能で、さらには、色度情報のデジタルデータ処理が可能で、白抽出領域の設定の自由度が高く、またその変更が容易なホワイトバランス調整装置を提供することを目的とする。また，本発明は、白検出手段により抽出された色度情報の代表色度を求め、その代表値を設定色度と比較し、代表色度と設定色度とが等しくなるようＲ，Ｂゲインコントロールを行うことによりＡＷＢ動作を行うことにより、デジタルデータ処理に適し、かつ、その処理に知覚制御を導入でき、安定した性能が得られるホワイトバランス調整装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために請求項１の発明は、撮像した映像信号より色分布を調べ、その結果に応じてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置にあって、映像信号の色度情報を抽出する色度抽出手段と、この色度抽出手段により抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別する色度弁別手段とを有したものである。請求項２の発明は、上記の対象とする色度図が、均等知覚色度図（ｕ，ｖ）色度図または、（ｕ´，ｖ´）色度図であって、色度抽出手段により抽出される色度情報は、前記色度図上に均等に分布する量子化色度点を示す。請求項３の発明は、上記の色度弁別手段は、対象とする色度図上に設定する領域を、被写体照明光源に応じて前記量子化色度点に沿って任意に設定可能としたものである。請求項４の発明は、上記の色度弁別手段の弁別特性を可変設定する可変設定手段を有したものである。請求項５の発明は、撮像した映像信号より色分布を調べ、その結果に応じてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置にあって、映像信号の色度情報を抽出する色度抽出手段と、この色度抽出手段により抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別する色度弁別手段と、この色度弁別手段により弁別された色度情報を代表する、１つ以上の代表色度値を求める代表色度手段と、この代表色度値に基づいてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段とを有したものである。請求項６の発明は、撮像した映像信号より色分布を調べ、その結果に応じてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置にあって、映像信号の色度情報を抽出する色度抽出手段と、この色度抽出手段により抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別する色度弁別手段と、この色度弁別手段により弁別された色度情報を代表する、１つ以上の代表色度値を求める代表色度手段と、任意の色度値を設定する色度設定手段と、この色度設定手段により設定された色度値と前記代表色度手段により求められた色度値との差をなくするようにホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段とを有したものである。
【００１１】
【作用】上記請求項１〜４記載の構成においては、色度抽出手段により映像信号の色度情報を抽出し、色度弁別手段は、抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域、例えば白色領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別し、白色検出を行う。請求項５〜６記載の構成においては、上記に加えて、代表色度手段は色度弁別手段により弁別された色度情報を代表する１つ以上の代表色度値を求め、ホワイトバランス調整手段はこの代表色度値に基づいてホワイトバランス調整を行う。
【００１２】
【実施例】ホワイトバランス調整装置において、撮像映像信号より、被写体への太陽光照明色温度の検出、蛍光灯などの人工光源の判別（これらをホワイトバランス（ＷＢ）情報とする）を行う内測式ＡＷＢ調整装置がある。その原理は以下の通りである。
１、白色部検出方式…被写体の白色（無彩色）部を検出することにより、該部分に相当する撮像映像信号が無彩色を示す信号となるようにＷＢ調整を行う。
２、平均化方式…撮像映像信号を撮像画面全体について平均した信号は多くの撮影状況の場合、照明光源の色温度を示すので、この信号が無彩色を示す信号となるようにＷＢ調整を行う。ところが、これらの方式には種々の問題が存在するため、その解決のための提案がなされている。例えば、被写体の有する色が有彩色で単独かつ画面内に広範囲に撮影されたときに、該有彩色を無彩色に近付けるようにＷＢ調整されるので映像の色調がくずれてしまう（カラーフェリア）。特に、白色部の検出法として上記のように有彩色を除去し、太陽光色温度軌跡上あるいはその付近の色情報を抽出するものでは、その構成がその抽出性能に応じて複雑なものとなっている。
【００１３】本発明では、このような状況を鑑み、白色検出部を比較的構成が簡易となるデジタル処理構成とし、その検出性能を向上せしめ、更に、従来の内測式ＡＷＢ調整装置にて考慮されていなかった人間の色知覚特性に基づく白色検出特性を得ることにより、いわゆる知覚制御を可能としたものである。以下、本発明の第１実施例について図１を用いて説明する。撮像映像信号として得られたＲ，Ｇ，Ｂ信号の内、Ｒ，Ｂ信号はＷＢ調整用のゲインコントロールアンプ（ＧＣとする）１，２へ各々出力される。ＧＣ１，２の利得はデータ処理部３からのＷＢ制御信号により各々設定される。Ｇ信号とＧＣ１，２により利得制御されたＲ，Ｂ信号は信号処理部４へ出力され、プリニー処理、ガンマ補正等の処理を経て、マトリックス処理にて輝度信号Ｙ´、色差信号Ｒ´−Ｙ´，Ｂ´−Ｙ´に変換される。これらの信号はエンコーダ部５へ各々出力され、色差信号は色副搬送波ｆｓｃを平衡変調する。そして、輝度信号Ｙ´、該被変調波信号、色基準信号（バースト信号）及び水平・垂直同期信号φＨ，φＶを合成して、ＮＴＳＣ規格等のテレビジョン規格に合致した複合映像信号Ｖｓを生成する。
【００１４】ところで、色差信号Ｒ´−Ｙ´，Ｂ´−Ｙ´は、被写体の無彩色部分について、各々０を意味する電圧値となればよいので、以下に述べる白色検出動作により、無彩色に相当する色差信号Ｒ´−Ｙ´，Ｂ´−Ｙ´の時間積分値が０を意味する電圧値となるようにＧＣ１，２の利得を制御すればＷＢ調整が可能となる。このような動作にかかわるゲート部１５の詳細構成を図２に示す。図２において、色差信号Ｒ´−Ｙ´，Ｂ´−Ｙ´は、遅延部（ＤＬとする）１６，１７にて各々所定の時間の遅延を受け、次に、クランプ部１８，１９にて各々直流再生される。クランプ部１８，１９の出力はゲート２０，２１にて、データ処理部３のゲート信号ｇにより通過、非通過の処理を受ける。ゲート信号ｇは白色検出動作によって検出された、撮像映像信号の有する無彩色の期間においてデータ処理部３より出力される信号である。また、前記所定の時間の遅延とは、図１の白色検出部６において無彩色を検出した後、ゲート信号ｇを出力し、ゲート２０、２１が動作を開始するタイミングと、色差信号の無彩色期間とのタイミングを合わせるための処理である。ゲート２０，２１を通過した無彩色色差信号は、比較部２２へ出力される。
【００１５】比較部２２の構成は、例えば、前記無彩色色差信号をローパスフィルタにて平均処理し、直流電圧に変換した後、色差信号が０を意味する基準電圧と該直流電圧とを各々比較処理するものでよい。この比較処理結果は、現在のＷＢ調整のずれを意味し、例えば、該直流電圧が該基準電圧より高ければ“Ｈ”、低ければ“Ｌ”の信号をデータ処理部３へ各々出力する。データ処理部３は、該信号を得て、該直流電圧を該基準電圧に近付けるべくＧＣ１，２へのＷＢ制御信号を制御する。これによりＷＢ調整が行われる。
【００１６】次に白色検出部６の構成を説明する。撮像映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂはマトリックス部（ＭＴＸ部とする）７，８，９へ各々出力され、ここで、下式に従って決まるマトリックス信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の各々を得る。
ＭＴＸ部７の出力信号 Ｗ１＝Ｒｌ１＋Ｇｍ１＋Ｂｎ１ＭＴＸ部８の出力信号 Ｗ２＝Ｒｌ２＋Ｇｍ２＋Ｂｎ２ＭＴＸ部９の出力信号 Ｗ３＝Ｒｌ３＋Ｇｍ３＋Ｂｎ３ただし、各混合比は、ＭＴＸ部７，８，９の出力信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が色彩科学上の広義の三原色信号となる値とする。つまり、該信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を三刺激値とする表色系が存在することである。各信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３はアナログ−デジタル変換部（Ａ／Ｄ部とする）１０，１１，１２へ各々出力され量子化データに変換される。Ａ／Ｄ部１０，１１，１２では入力信号に対して、サンプリング定理に基づく折り返しノイズ除去用の帯域制限フィルタが設けられ、サンプリング周波数ｆを持つクロック信号ＣＬＫ１のタイミングにて該変換動作を行う。
【００１７】Ａ／Ｄ部１０，１１，１２より得られた各信号データＷ１，Ｗ２，Ｗ３は、各々除算部１３，１４へ出力される。除算部１３はＷ１信号を分子、Ｗ２信号を分母とする除算結果Ｗ１／Ｗ２を信号データとして出力する。同様に、除算部１４はＷ３信号を分子、Ｗ２信号を分母とする除算結果Ｗ３／Ｗ２を信号データとして出力する。除算部１３，１４の構成は、メモリを使用したルック・アップ・テーブル法やロジック構成の除算器またはマイコン等でのプログラムによる処理でもよい。このようにして得られたＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２が、映像信号の色度情報を表わし、色度データであることは色彩科学上において知られている。ちなみに、除算処理において入力した信号データＷ２が０、あるいは０を意味する値を示す場合は（分母が０相当値となる）、例えば無彩色またはその付近の色度を示す色度データを出力してもよい。なお、映像信号の水平・垂直ブランキング期間や黒レベル等にて上記の処理を用いるとよい。
【００１８】次に、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２の色度図上での量子化点の分布の様子を例をあげて説明する。いま、使用する撮像、映像表示システムがＮＴＳＣテレビジョンョン規格に合致したものと仮定し、上記の色度データをＣＩＥ１９７６ＵＣＳ色度図（（ｕ´，ｖ´）色度図、均等知覚色度図）上に展開するとする。各ＭＴＸ部７、８、９の混合比を下記のように仮定する。
ＭＴＸ部７の出力信号 Ｗ１＝Ｒ（ｌ１＝１，ｍ１＝ｎ１＝０）
ＭＴＸ部８の出力信号 Ｗ２＝0.261 Ｒ＋0.469 Ｇ＋0.270 Ｂ（ｌ２＝0.261 ，ｍ２＝0.469 ，ｎ２＝0.270 ０≦Ｗ２≦１）
ＭＴＸ部９の出力信号 Ｗ３＝Ｂ（ｌ３＝ｍ３＝０，ｎ３＝１）
ＭＴＸ部８での混合比は、（ｕ´，ｖ´）色度図の表色系であるＵＶＷ表色系における刺激和（Ｕ＋Ｖ＋Ｗ）をＮＴＳＣ規格ＲＧＢ表色系での各刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂを用いて表わした次式の混合比を、Ｗ２信号について正規化したものである。
Ｕ＋Ｖ＋Ｗ＝０．８４８２Ｒ＋１．５２８８Ｇ＋０．８７７３Ｂ上式より、Ｗ２＝０．２６１Ｒ＋．４６９Ｇ＋０．２７０Ｂ０≦Ｗ２≦１ （０≦Ｒ，Ｇ，Ｂ≦１） である。
【００１９】よって、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は下式を意味する。
Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ／（０．２６１Ｒ＋０．４６９Ｇ＋０．２７０Ｂ）
Ｗ３／Ｗ２＝Ｂ／（０．２６１Ｒ＋０．４６９Ｇ＋０．２７０Ｂ）
ここで各色度データの値域に着目すると、０≦Ｗ１／Ｗ２≦１／０．２６１， ０≦Ｗ３／Ｗ２≦１／０．２７０となり上記各値域は非常に接近したものである。よって、ＭＴＸ部８の混合比を近似し、例えば ｌ２：ｍ２：ｎ２＝０．２６１：０．４６９：０．２７０ ＝１：１．８０：１．０３を、 ｌ２：ｍ２：ｎ２＝１：１．８：１ ＝０．２６３：０．４７４：０．２６３ とする。
この結果、該色度データの値域は、０≦Ｗ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２≦１／０．２６３と等しくなるので、除算部１３，１４は全く同じ構成を用いることが可能となり、該除算部１３，１４の設計、製造コストの低減をもたらし、また該除算部を１つだけ利用し、時分割にて除算処理を行うこともできる。
【００２０】このようにして得られた色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２が（ｕ´，ｖ´）色度図上において示す量子化点の分布の様子を図３に示す（量子化ビットは５ビットとした）。Ｒ，Ｇ，Ｂの○印はＮＴＳＣ規格受像三原色の色度点を示し、Ｃの○印は基準白色の色度点を示す。色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２の各値は、（Ｇ，Ｒ）軸，（Ｇ，Ｂ）軸を座標軸とした時の座標値（０から３１まで）に各々対応しており、該値より決まる位置が、（ｕ´，ｖ´）色度図上の色度座標値を示すことが分かる。また、量子化点の分布は該軸に沿って該色度図平面上に均等に位置している。つまり、均等知覚色度図を均等に量子化したことにより、人間の色度知覚に対する量子化ノイズを均等にしたと言える。このことは、有限のビット数での色度情報の量子化を考えた場合、必要最小のビット数を考察する根拠となる。このように、該色度データは直接該色度知覚の重み付けがなされているので、該色度データを用いたデータ処理による制御は知覚制御を可能にする。
【００２１】図４に、ＣＩＥ１９６０ＵＣＳ色度図（（ｕ，ｖ）色度図、均等知覚色度図）における、本例での量子化点の分布を示す。ＵＶＷ表色系の刺激和が同値である（ｕ，ｖ）色度図においても上述した同じ特徴を示す。また、ＭＴＸ部８の出力信号Ｗ２は先に示したようにＲ，Ｇ，Ｂ刺激値を適当に含み、その値域は０≦Ｗ２≦１としているので、映像信号の輝度情報と見なすことも可能である（量子化されたＷ２信号を輝度データとする）。本例では、ＭＴＸ部７，９の混合比が各々１：０：０，０：０：１であるので、該ＭＴＸ部７，９を廃止し、Ａ／Ｄ部１０，１２に直接Ｒ，Ｂ信号を各々入力してもよい。ＭＴＸ部７，８，９の混合比は種々の値や組み合わせがあるが、総じて言えることは、ＭＴＸ部７，９の混合比は対象とする色度図上での色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２値を目盛る２本の座標軸を決定し、ＭＴＸ部８の混合比は該色度図平面上での量子化点の分布状態を決定するものである。よってこれらの混合比は、装置の機能、目的、コスト等に応じて決めればよい。例えば、Ｗ１＝Ｒ，Ｗ３＝Ｇ，Ｗ２の混合比を更にｌ２：ｍ２：ｎ２＝１：２：１と近似して、 Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ／（０．２５Ｒ＋０．５Ｇ＋０．２５Ｂ）
Ｗ３／Ｗ２＝Ｇ／（０．２５Ｒ＋０．５Ｇ＋０．２５Ｂ）
とした場合も、ほぼ図３、図４に示した均等量子化が可能である。
【００２２】次表に他のテレビジョン規格も含めて、本例におけるＭＴＸ部８の混合比を示す。
【表１】
ＴＡＢＬＥ１ 規格名 ＮＴＳＣ PAL/SECAM ＨＤＴＶ────────────────────────────────────ｌ２：ｍ２：ｎ２ 0.261:0.469:0.270 0.199:0.590:0.211 0.189:0.584:0.227────────────────────────────────────上混合比の近似例１ 1:(1.7 〜1.8):1 1:(2.8 〜3.0):1 1:(2.6 〜3.1):1 ────────────────────────────────────上混合比の近似例２ 1:(2 〜3):1 1:(2 〜3):1 1:(2 〜3):1 但し、ｌ２：ｍ２：ｎ２は、（ｕ’，ｖ’）または（ｕ，ｖ）色度図の均等量子化のためのＭＴＸ部２２の混合比である。
【００２３】上表の近似例２は、撮像、受信システムの構成の簡素化や、各テレビジョン規格に対する共通化等種々の都合上、本発明の目的や効果をあまり損なわない範囲で存在しうる値である。ちなみに本例の説明にて（ｕ´，ｖ´）色度図を用いたが、ＵＶＷ表色系の刺激和が同値である（ｕ，ｖ）色度図についても同様のことがいえる。また、本例の仮定としてＮＴＳＣ規格に合致した撮像、受信システムと述べたが、現行運用される受信システムや他のテレビジョンシステムについても実用上問題はない。
【００２４】次に、ＭＴＸ部８の混合比のみを変更した他の例を示す。ＭＴＸ部８の混合比をＸＹＺ表色系のＹ刺激値、つまり輝度を表す値とすると、 Ｗ２＝Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ ，０≦Ｙ≦１（ｌ２＝０．２９９，ｍ２＝０．５８７，ｎ２＝０．１１４）となる。よって、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は次式となる。
Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ／Ｙ＝Ｒ／（0.299 Ｒ＋0.587 Ｇ＋0.114 Ｂ）
Ｗ３／Ｗ２＝Ｒ／Ｙ＝Ｂ／（0.299 Ｒ＋0.587 Ｇ＋0.114 Ｂ）
上記の色度データが、（ｕ，ｖ）色度図上において示す量子化点の分布の様子を図５に示す（量子化ビット数は５ビットとした）。以上のようにして得られた色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２、輝度データＷ２は、各々データ処理部３へ出力される。データ処理部３へはクロック信号ＣＬＫ２、水平・垂直同期信号φＨ，φＶが入力しており、該データ処理部３はＣＬＫ２のタイミングにて行われる。ＣＬＫ１，ＣＬＫ２は同期関係にあり、所定の周波数比と位相差を保っている。また、これらはφＨ，φＶとも同期関係にあるので、例えば色副搬送波信号ｆｓｃから作ってもよい。
【００２５】以下、図３または４に示す色度データ、輝度データを用いた場合のデータ処理部３のデータ処理法について説明する。図７に理論上の黒体色温度軌跡を示す。太陽光照明による白色被写体の色調変化軌跡を実験等ににより作成し用いてもよい。ＷＢ調整の基準調整色温度はＮＴＳＣ規格基準白色Ｃ光源となっているが、他の色温度であってもよい。該軌跡範囲は太陽照明の色温度変化に対する視覚のＷＢを必要とする範囲、約１００〜４００ミレッドとした。図より明らかなように、データ処理部３では、該軌跡上あるいはその近傍（白色領域とする）に位置する入力色度データを無彩色として扱うことにより白色検出が可能となる。従来法では、該白色領域の設定のために、色差信号や輝度信号に対し加減算処理あるいはコンパレータを用いた比較処理を行っていたので、白色領域設定の自由度が少ないものであった。そして、その白色検出性能に比例して、その構成もまた複雑なものとなっていた。また、回路方式もアナログ処理であるため、周囲温度や、電源電圧変動等に対する安定性や性能・機能設定のための処理仕様の変更、切り換え法にも自由度の少ないものであった。また、ＷＢ調整では重要となる色知覚に対する配慮もなかった。
【００２６】本発明では、データ処理部３にてあらかじめ所定の軌跡上または白色領域の色度データを記憶させておき（色度データ群とする）、刻々入力される映像信号の有する色度データと比較、参照処理することにより、容易に白色検出が可能となる。例えば、図７にて、白色領域を色度点の分布に従って任意の形状あるいは大きさに設定できるため（例えばａの領域）、有彩色等のＷＢ調整に誤差を与える不要色の除去、弁別性能を容易に自由に高めたり、変更したりすることが可能である。更に、白色領域の設定によって、先に述べたように、色度点の分布が人間の色度知覚に均等に対応しているため、ＷＢ調整の知覚制御化をもたらす。すなわち、例えば、データ処理部３により、上記図７に示した軌跡からの等ｕｖ単位値偏差領域（相関色温度領域）内の無彩色の抽出を行い、また、抽出した色度データに対する該ｕｖ単位偏差量による重み付け、例えば、該ｕｖ単位偏差量が大きい入力色度データ程、該色度データは無彩色に対し相関が低いと判断し、ゲート２０、２１でのゲート期間をその相関の程度に応じて短い期間としたり、被写体の色分布等の状況でＷＢ調整に必要な無彩色の情報が少ない場合、該偏差量を等ｕｖ単位値にて拡大可変設定として必要な情報量を得たりする。
【００２７】以上のような白色領域の設定に係る色度データ群は、被写体の種々の色分布状況に対応するため、複数組あって、切り換え或いは同時に使用してもよいし、書き換えによる可変値としてもよい。図１の実施例には、このための手段として色度データ群設定部６２が設けられている。例えば、被写体照明光源が蛍光灯であるとき、その発光分光特性はグリーン成分が強いため、無彩色は色度図上でＧ方向に偏移するので、白色領域のＧ方向外側部に新たに蛍光灯検出領域を設け、データ処理部３にて入力色度データと比較、参照処理し、その結果、ゲート信号ｇを制御すれば、太陽光照明と同じ要領でＷＢ調整が可能となる。ちなみに、この比較参照処理は、メモリを用い、入力色度データをアドレス値とし、処理結果をデータ値とするルックアップテーブル法やプログラム処理等にて行えばよい。
【００２８】次に、白色領域設定法の他の例を説明する。図８における黒体色温度軌跡を図中の直線ｌ１にて近似することにより、データ処理部３での比較、参照処理を容易にできる。直線ｌ１は次式で表せる。
Ｒ／Ｗ２＋Ｂ／Ｗ２＝１６ …（１）
また、等ｕｖ単位値偏差領域の設定は、例えば色度データ差にて“３”とすれば、 １３≦Ｒ／Ｗ２＋Ｂ／Ｗ２≦１９ …（２）
となる（ｌ２，ｌ３の間の範囲）。また、ＷＢ調整色温度範囲は、 ６≦Ｒ／Ｗ２ かつ １≦Ｂ／Ｗ２ …（３）
にて設定する（ｍ１，ｍ２にて示す）。よって、式（１）と（２）または式（２）と（３）を満足するような入力色度データを弁別すればよい。特に、式（２）においては該色度データ差の値の設定だけで等ｕｖ単位値偏差領域の設定を可能にしている。このような考え方に従って、実際に応用、適応すればよい。
【００２９】また、データ処理部３にはＭＴＸ部８の出力の輝度データＷ２が入力されている。一般に輝度レベルが高い被写体色程、白色に対する相関が強いので、被写体の種々の状況により、この輝度データＷ２を用い、白色領域設定により抽出された色度データに対して、更に例えば弁別や重み付けをして該ゲート期間を制御してもよい。本実施例では色差信号の平均レベルが０を意味する値になるよう制御するＷＢ調整方式であるが、Ｒ，Ｇ，Ｂの平均レベルが１：１：１になるよう制御するＷＢ調整方式にも勿論適応可能である。また、図１の白色検出部６の入力映像信号Ｒ，Ｂは、ＧＣ１，２の後から取ってもよい。信号処理部４によるガンマ補正後のＲ´，Ｇ´，Ｂ´信号（図１）でも同様の処理が可能である。また、該Ｒ，Ｇ，Ｂ信号ではなく、色彩科学上の広義の三原色信号（三刺激値信号）でもよい。例えば、イエロー，マゼンタ，シアンの補色信号からＭＴＸ部７，８，９にて目的とするＷ１，Ｗ２，Ｗ３信号を生成すればよい。
【００３０】本実施例では白検出について述べたが、同様の方法で抽出色度領域を変更することにより、任意の色（色度）を抽出することも可能である。また、本発明は平均化方式にも応用できる。例えば、図９に示すように、無彩色色度データを含む抽出色度領域を、色度図平面上で比較的広く、高飽和度部は除去をするように設定する。設定方法は前述の色度データ群によって行う（図中ａ内）。このようにして得られた抽出色度データを用い、先述のＡＷＢ動作を行うことにより、平均化方式でありながら、高飽和度を持つ有彩色被写体によるカラーフェリアを軽減することが可能である。
【００３１】ここで、白色検出部６の各構成部（７〜１４）に係わる他の構成例について説明する。該構成部７〜１４は、入力映像信号の有する色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２、更に輝度データＷ２を抽出するのが目的であるので、その手段としてのＭＴＸ部、Ａ／Ｄ部、除算部等の構成や組み合わせに関しては多々存在する。例を挙げると、Ａ／Ｄ部１０，１１，１２は図１に示した位置に固定的なものでなく、例えば、ＭＴＸ部７，８，９の前に置いて、入力映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をデータ化することも可能で（ただしＭＴＸ部７，８，９はデジタル処理構成となる）、また、除算部１３、１４の後においてもよい（ただし除算部１３，１４はアナログ処理構成となる）。除算部１３，１４またはＭＴＸ部７，８，９は各々１つの構成部としてもよい。図６の（ａ）はＭＴＸ部７，８，９と除算部１３，１４を１つの演算部２３にて行うもので、例えば、メモリによるルック・アップ・テーブル法等にて実現できる。同図の（ｂ）は（ａ）の構成にて輝度データＷ２だけをＭＴＸ部２５にて生成するものである。
【００３２】次に、図１０に示した例により、被写体の種々の色分布状況に対応したＷＢ調整法を説明する。撮像した映像信号の有する色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２から該色分布を調べて、その結果に対応した色度データ群を色度データ群設定部６２から選択使用することにより、適切なＷＢ調整を行う。除算部１３，１４より出力された色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は色分布判定部６３に導かれる。この色分布判定部６３は、該色度データを、色度図上において分割した複数の色度領域に分類、弁別する。その分類、弁別結果の分析に基づき、色度データ群設定部６２に対して色度データ群選択信号を出力し、選択された色度データ群はデータ処理部３にて先述のＷＢ調整に係る動作に用いられる。
【００３３】次に、例としてカラーフェリアに対応した場合を述べる。図１１に示す色度図を白色領域ａと有彩色領域ｂに分割する。色分布判定部６３では入力色度データが該領域ａ，ｂのどちらに属するか弁別を行い、領域ａの色度データ数をカウントする。あるフィールドの総色度データ数をＮ個、そのＮ個中の領域ａに属する色度データ数をＮａ個とする。Ｎａ個がある値より大きい場合は、白色情報量が多いとして、色度データ群設定部に対して白抽出色度データ群を指定して白抽出ＷＢ調整を行う。また、Ｎａが該値以下の場合は白色情報量が少ない、つまり有彩色情報が多いとして、前記白抽出色度データ群よりも更にその領域を拡大した色度データ群を指定することにより、白色に相関のある抽出色度データ量が増えるので、この色度データを用いＷＢ調整を行う。あるいはカラーフェリアの可能性が高いとして、ＷＢ調整に係るＧＣ１，２の利得をその時点でホールドする。以上のような動作により、被写体の色分布に適応したＷＢ調整を行うものである。ちなみに、色分布判定部６３にて用いる色度弁別のための色度領域情報は、色度データ群設定部６２の色度データ群を用いてもよい。また、色分布判定部６３では、輝度データＷ２を用いて被写体の輝度による弁別を行ってもよい。例えば、白圧縮輝度レベルの色度データは、色情報として精度が悪く、誤判定につながるので、この色度データは判定より除外する等である。
【００３４】上述した図１の実施例では、白色領域内の色差信号Ｒ´−Ｙ´，Ｂ´−Ｙ´を平均化処理し、その値が０を意味する値になるように、ＧＣ１，２の利得を制御することにより、ＷＢ調整を行ったが、以下の実施例では、データ処理部３にて入力映像信号の有する色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２、輝度データＷ２からＷＢ情報を検出し、第１の変形例は、該ＷＢ情報が無彩色を意味する情報となるようにＧＣ１，２の利得を制御することによりＷＢ調整を行う。第２の変形例は、該ＷＢ情報に基づきＧＣ１，２が所定の利得になるようにデータ処理部３にて制御することによりＷＢ調整を行う。この２例を以下に示す。まず、第１の変形例を図１２により説明する。データ処理部３では、先の実施例と同じ処理にて、白色領域内の色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２、輝度データＷ２が検出される。これらの白色領域データに対し、次の平均演算を行い、その結果が無彩色を示す色度データＰ１，Ｐ２（参照色度データ）に等しくあるいは近くなるように、ＧＣ１，２を制御するものである。例えば、いま、ある１フィールド内に存在する白色領域データが各々ｎ個あるとするとする。色度データ（Ｗ１／Ｗ２）１〜ｎ，（Ｗ３／Ｗ２）１〜ｎ、輝度データ（Ｗ２）１〜ｎである。なおこれらのデータは次の平均演算に先立って、一旦、データ処理部３内のメモリーに記憶させてもよい。これらに対し、次の平均演算を行い、平均色度データＱ１，Ｑ２を求める。
【００３５】
【数１】
【００３６】上記平均演算式は色度図上での加法混色演算に相当するものである。この平均色度データＱ１，Ｑ２が無彩色色度データＰ１，Ｐ２に近付くように、ＧＣ１，２の利得を制御することにより、ＷＢ調整を行うものである。データ処理部３におけるＧＣ１，２の利得の制御例を説明すると、まず、次の演算により平均色度データＱ１，Ｑ２の無彩色色度データＰ１，Ｐ２に対する偏差データＤ１，Ｄ２を求める。
Ｄ１＝Ｑ１−Ｐ１， Ｄ２＝Ｑ２−Ｐ２この偏差データＤ１，Ｄ２の正負符号あるいは演算結果の正負符号により、ＧＣ１，２の利得を現在の利得に対して、各々上げるか下げるかを決定するのである。例えば、図４に示した量子化例では、図１３に示すように該正負符号あるいは演算結果の正負符号から、現在のＷＢ調整色温度に相当する色度領域Ｅ１〜４が判明するので、図１４に示すフローチャートの手順によりＧＣ１，２の利得を決定する。
【００３７】同図において、ａ１〜ａ４の処理では、Ｄ１＋Ｄ２の正負符号により、ＧＣ１，２の現在利得値からの各々の増減レベル値Ａ１，Ａ２を決める。Ｄ１＋Ｄ２値は、先の実施例での図８の直線ｌ１（黒体色温度軌跡近似直線）からの距離を表わす値である。よって、ａ１〜ａ４の処理は、平均色度データを該軌跡上の色度データに収束させる方向への軸制御となる。ａ１の判定処理により、平均色度データがＥ１内ではＧＣ１，２の利得を増し、Ｅ２内ではＧＣ１，２の利得を減じ、該軸上（Ｄ１＋Ｄ２＝０）では増減なしとする。ｂ１〜ｂ５の処理では、Ｄ１，Ｄ２の正負符号により、ＧＣ１，２の現在利得値からの各々の増減レベル値Ｂ１，Ｂ２を決める。ｂ１，ｂ３の処理では、平均色度データがＥ３またはＥ４のどちらかに存在するか、つまり無彩色色度データより高いまたは低い色温度かを判定する。よって、本処理は色温度軸制御となる。ｂ１，ｂ３の判定処理により、平均色度データがＥ３内ではＧＣ１の利得を減じ、ＧＣ２の利得を増す。Ｅ４内ではＧＣ１の利得を増し、ＧＣ２の利得を減じ、その他の場合には増減なしとする。ｃ１の処理では、ＧＣ１，２の利得の最終増減値、各々Ａ１＋Ｂ１，Ａ２＋Ｂ２を決定することにより、ＷＢ調整を行う。
【００３８】以上のような処理を何フィールドが行なう度に、平均色度データＱ１，Ｑ２を無彩色色度データＰ１，Ｐ２に近付けて行く。つまり、Ｄ１，Ｄ２は０に近付く。ちなみに、色度データＰ１，Ｐ２は無彩色あるいは有彩色以外の任意の色度データ（参照色度データとする）でもよく、撮影状況によりやや赤みや青みがかった映像表現も、該色度データＰ１，Ｐ２をその色みの方向の色度データに設定することにより可能である。また、その映像表現の際には、参照色度データを用いた（ｕ´，ｖ´）色度図上の知覚制御が実現できる。更に、白色領域データは、均等知覚色度図にて均等分布となる。つまり、入力映像の有する色度情報を色度知覚に対し均等に代表する色度データであるので、該平均色度データにおいても特定の色度データにかたよらず、白色領域内の色度データ分布をよく反映した値となるのである。
【００３９】次に、該平均色度データを求める他の演算法について説明する。先に示した演算例にて、輝度データＷ２をある範囲内で等しいと見なして、その範囲内の色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２（各ｎ個あるとする）に対して、次のようにしてもよい。これによれば、先の演算例よりも容易に高速処理可能となる。
【００４０】
【数２】
【００４１】図１５は映像信号に対する色度・階調変換装置に第１変形例を適応したものである。この構成を簡単に説明すると、入力映像信号の有する色度情報Ｗ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２、輝度データＷ２を求めるまでは前述の実施例と同じである。色度変換部２６では所定の変換仕様に基づき、Ｗ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２の変換を行い、色度データｗ１／ｗ２，ｗ３／ｗ２を得る。同様に、階調変換部２７では所定の変換仕様に基づき、輝度データｗ２を得る。これらの変換された各データは乗算部２８，２９にて信号ｗ１またはｗ１−ｗ２，ｗ３またはｗ３−ｗ２に戻し、次のＭＴＸ部３３にて輝度データｗ２と合成され、所定の色度・階調変換済のｒ，ｇ，ｂ信号となる。このような装置において、データ処理部３は除算部１３，１４より各色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２及びＡ／Ｄ部１１より輝度データＷ２を得、また、ＧＣ１，２の利得を制御可能にすることにより、上記第１変形例に述べた機能をはたすものである。色度データ、輝度データは色度変換部２６、階調変換部２７の各出力データｗ１／ｗ２，ｗ３／ｗ２，ｗ２より得てもよい（同図ｂ）。この場合は、変換された映像に対するＷＢ調整を行うものとなる。
【００４２】次に、第２変形例について説明する。これは、図１２において白色検出部６の入力信号を、Ｇ信号とＧＣ１，２の前のＲ，Ｂ信号とした場合である（同図ｃ）。平均色度データＱ１，Ｑ２を求めるまでは上記第１変形例と同じである。データ処理部３では、平均色度データＱ１，Ｑ２の値に対応して所定のＧＣ１，２の利得設定値がデータ処理部３内のメモリー等にて記憶されており、この内容に基づきＧＣ１，２の利得を設定することにより、ＷＢ調整が可能となる。なお、上述した本発明の実施例全般に言えることであるが、色度データ群あるいは参照色度データは固定でも変更可能でもよく、変更可能な構成の場合は、本発明の実施例に係る機器に装備されたスイッチやＩＣカード等による外部設定でもよい。図１ではデータ処理部３の色度データ群設定部６２が、図１２，１５ではデータ処理部３の参照色度データ設定部が、その該当部である。
【００４３】以下に、本発明の応用例として、空間画素ずらし法を用いたビデオカメラの撮像システムについて説明する。従来から、固体撮像素子（ＣＣＤ）を用いた撮像システムにおいて、広帯域輝度信号ＷＨとしてサンプリング定理による偽解像度成分（モアレ）を打ち消し、解像度特性を改善した信号を用いた例があるが、ここで述べる例は、１／２ピッチ空間画素ずらし法によるＲ，Ｇ，Ｂ３板方式を用いた撮像システムにおいて、高解像度の広帯域輝度信号の生成処理法と、色、階調変換処理法とを組み合わせ、該生成処理部と、色、階調変換処理部を一部共用化することにより、構成の簡略化を図ったものである。
【００４４】本システムの特徴とするところは、偽解像成分を打ち消した広帯域輝度信号を生成するための生成手段と、撮像した映像信号の有する色度情報を除算手段により得る際に分子または分母に用いる信号を生成するための生成手段を共通使用したことにある。すなわち、空間画素ずらし法にて生成する偽解像成分打ち消し広帯域輝度信号の生成部（例えば、マトリックス処理部）と、色、階調変換処理にて用いるマトリックス処理部を共通使用することにより、撮像映像信号処理の簡略化を可能とする。また、該生成手段は、撮像したＲ，Ｇ，Ｂ三原色信号を用い、そのＲ，Ｇ，Ｂ混合比が１：２：１であるマトリックス手段であり、該マトリックス手段の出力信号を該除算手段の分母として用いるものである。すなわち、輝度信号のＲ，Ｇ，Ｂ三原色混合比が１：２：１の場合、色、階調変換処理にて色度信号を生成するための除算処理にて分母として用いる信号に該輝度信号を共通使用することにより、上記簡略化に加え、（ｕ´，ｖ´）均等知覚色度図を略均等に量子化可能となる。
【００４５】ここで、本撮像システムの１／２ピッチ空間画素ずらし法を簡単に説明する。図１８は、本システムにおける各ＣＣＤの相対位置関係を示す。Ｇｃｈ−ＣＣＤ（２５）に対して、Ｒ及びＢｃｈ−ＣＣＤ（２６，２７）は、水平方向に画素ピッチＰの１／２だけシフトさせている。水平方向の空間サンプリング周波数はｆｓとする。このように配置した各ＣＣＤからの撮像出力信号の水平方向の周波数スペクトルを図１９に示す。図中、ａ信号は各ＣＣＤの解像成分を示す（無彩色撮像時）。これらは互いに同相である。ｂ信号はＧｃｈ−ＣＣＤの偽解像成分である。サンプリング定理によりサンプリング周波数ｆｓの１／２の周波数ｆｓ／２にて折り返した形となっている。よって、Ｇｃｈ−ＣＣＤ単体ではｆｓ／２までの解像度特性しか有さない。同様に、ｃ信号はＲまたはＢｃｈ−ＣＣＤの偽解像成分を示す。ｂ信号とｃ信号とは、振幅が同じで位相が１８０°異なり、逆相の関係にある。いま、広帯域輝度信号ＷＨ（通例ＹＨと言うので、以下、ＹＨと記す）を下式により生成する。Ｒ，Ｇ，Ｂは、各ＣＣＤの撮像信号レベルである。
ＹＨ＝０．２５Ｒ＋０．５０Ｇ＋０．２５Ｂ …（11）
（Ｒ：Ｇ；Ｂ＝１：２：１）
【００４６】この輝度信号ＹＨは、Ｒ．Ｇ．Ｂ各信号レベルが先の偽解像成分を打ち消す合成比となっており、且つ、解像成分は、互いに加算されたものである。この結果、輝度信号ＹＨとしては、見かけ上、ｆｓの周波数まで解像度特性が伸びたこととなる。つまり、サンプリング周波数ｆｓの２倍の周波数（２ｆｓ）にて空間サンプリングしたのと等価となる。このように、１／２ピッチ空間画素ずらし撮像システムは、等価的にサンプリング周波数ｆｓまでの高解像度特性が得られるものである。実際の撮像システムを用いたビデオカメラの出力する輝度信号Ｙ´は、図２０に示すように、その狭帯域成分信号Ｙ´Ｌ（おおよそ０〜１ＭＨＺ，色信号周波数帯域）として、 Ｙ´Ｌ＝０．３０Ｒ´＋０．５９Ｇ´＋０．１１Ｂ´ …（12）
（Ｒ´，Ｇ´，Ｂ´各信号はガンマ補正済）
を、高周波成分信号として、ガンマ補正済のＹ´Ｈを用いることにより、テレビジョンシステムにおける輝度、色再現を確保しながら、且つ、高解像度特性を得ている。よって、このような撮像システムでは、必然的に広帯域輝度信号ＹＨの生成のためのマトリックス部が存在する。
【００４７】このような撮像システムは、本例の他に、図２１の（ａ）に示すような１／２ピッチ空間画素ずらしＧ−Ｒ／Ｂ二板式撮像システムがあり、単板式では同図の（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、カラーフィルタ配列として、Ｒ，Ｇ，Ｂストライプ、ベイヤー配列、ＧストライプＲ／Ｂ線順次などがある。いずれも、無彩色撮像時の水平解像度特性を同様の手法にて向上させることができる。
【００４８】次に、色、階調変換処理装置の構成について図２２を用いて説明する。撮像映像信号として得られたＲ，Ｇ，Ｂ三原色信号をマトリックス部（ＭＴＸ部とする１，２，３に各々入力し、下式により決まるマトリックス信号を各々得る。
ＭＴＸ部１の出力信号 Ｗ１＝Ｒｌ１＋Ｇｍ１＋Ｂｎ１ …（13）
ＭＴＸ部２の出力信号 Ｗ２＝Ｒｌ２＋Ｇｍ２＋Ｂｎ２ …（14）
ＭＴＸ部３の出力信号 Ｗ３＝Ｒｌ３＋Ｇｍ３＋Ｂｎ３ …（15）
ただし、各混合比はＭＴＸ部１，２，３の出力信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が色彩科学上の広義の三原色信号となる値とする。つまり、該信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を三刺激値とする表色系が存在することである。信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は、アナログ−デジタル変換部（Ａ／Ｄ部とする）４，５，６に各々入力され、量子化データに変換される。Ａ／Ｄ部４，５，６では、入力信号に対してサンプリング定理に基づく折り返しノイズ除去用の帯域制限フィルタが設けられ、サンプリング周波数ｆを持つクロック信号ＣＬＫ１のタイミングにて該変換動作を行う。
【００４９】Ａ／Ｄ部４，５，６より得られた信号データＷ１，Ｗ２，Ｗ３は、各々除算部７，８に入力される。除算部７は、信号データＷ１を分子、信号データＷ２を分母とする除算結果Ｗ１／Ｗ２を信号データとして出力する。同様に、除算部８は、信号データＷ３を分子、信号データＷ２を分母とする除算結果Ｗ３／Ｗ２を信号データとして出力する。除算部７，８の構成は、メモリを使用したルック・アップ・テーブル法やロジック構成の除算器やマイコンでのプログラム処理により実現できる。このようにして得られたＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２が映像信号の色度情報を表すことは色彩科学上において知られている。よって、Ｗ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は、色度データである。ちなみに、該除算処理において入力した信号データＷ２が０を示す場合は（分母が０相当値となる）、例えば無彩色又はその付近の色を示す色度データを出力してもよい。入力信号の有するブランキング期間や、黒レベルにて上記の処理を行えばよい。
【００５０】次に、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２の色度図上での様子を例をあげて説明する。いま、使用する撮像、映像表示システムがＮＴＳＣテレビジョン規格に合致したものと仮定し、色度データをＣＩＥ１９７６ＵＣＳ色度図（（ｕ´，ｖ´）色度図、均等知覚色度図）上に展開するとする。映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂ三原色信号は、ガンマ補正を行わない、撮像部の入力光量に比例するリニア信号とする。各ＭＴＸ部１，２，３の混合比を、下記のように設定する。
ＭＴＸ部１の出力信号 Ｗ１＝Ｒ （ｌ１＝１，ｍ１＝ｎ１＝０）…（16）
ＭＴＸ部２の出力信号 Ｗ２＝0.261 Ｒ＋0.469 Ｇ＋0.270 Ｂ …（17）
（ｌ２＝0.261 ，ｍ２＝0.469 ，ｎ２＝0.270 ，０≦Ｗ２≦１）
ＭＴＸ部３の出力信号 Ｗ３＝Ｂ（ｌ３＝ｍ３＝０，ｎ３＝１）…（18）
ＭＴＸ部２での混合比は、（ｕ´，ｖ´）色度図の表色系であるＵＶＷ表色系における刺激和（Ｕ＋Ｖ＋Ｗ）をＮＴＳＣ規格ＲＧＢ表色系での各刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂを用いて表した次式の混合比を、Ｗ２信号について正規化したものである。
Ｕ＋Ｖ＋Ｗ＝０．８４８２Ｒ＋１．５２８８Ｇ＋０．８７７３Ｂ …（19）
上式より、Ｗ２＝０．２６１Ｒ＋０．４６９Ｇ＋０．２７０Ｂ０≦Ｗ２≦１ （０≦Ｒ，Ｇ，Ｂ≦１であるので）である。
【００５１】よって、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は、下式を意味する。
Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ／（０．２６１Ｒ＋０．４６９Ｇ＋０．２７０Ｂ）…（20）
Ｗ３／Ｗ２＝Ｂ／（０．２６１Ｒ＋０．４６９Ｇ＋０．２７０Ｂ）…（21）
ここで、各色度データの値域に着目すると、０≦Ｗ１／Ｗ２≦１／０．２６１， ０≦Ｗ３／Ｗ２≦１／０．２７０となり上各値域は、非常に接近したものである。よって、ＭＴＸ部２の混合比を近似し、例えば、 ｌ２：ｍ２：ｎ２＝０．２６１：０．４６９：０．２７０ ＝１ ：１．８０ ：１．０３を、 ｌ２：ｍ２：ｎ２＝１ ：１．８０ ：１ ＝０．２６３：０．４７４：０．２６３とする。この結果、該色度データの値域は、０≦Ｗ１／Ｗ２， Ｗ３／Ｗ２≦１／０．２６３と等しくなるので、除算部７，８は、全く同じ構成を用いることが可能となり、除算部７，８の設計、製造コストの低減をもたらし、また、該除算部を１つだけ使用し、時分割にて、除算処理を行うこともできる。後で述べる乗算部１１，１２についても同じことが言える。
【００５２】このようにして得られた色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２が（ｕ´，ｖ´）色度図上において示す量子化点の分布の様子は前述の図３の通りである（この説明は前述の通りであるので、省略する）。また、後で述べる色度情報の変換操作においても同一ビット数による量子化において、人間の色度知覚に基づいて最大多種類の変換の可能性を与える。ＭＴＸ部２の出力信号Ｗ２は、先に示したようにＲ，Ｇ，Ｂ刺激値を適当に含み、その値域は、０≦Ｗ２≦１としているので、映像信号の輝度情報と見なすことも可能である（量子化されたＷ２信号を輝度データとする）。また、本例では、ＭＴＸ部１，３の混合比が、各々１：０：０，０：０：１であるので、該ＭＴＸ部１，３を廃止し、Ａ／Ｄ部４，６に直接Ｒ，Ｂ信号を各々入力してもよい。本例におけるＭＴＸ部２の他のテレビジョン規格も含めてた混合比は、前述ＴＡＢＬＥ１の通りである。
【００５３】次に、ＭＴＸ部２の混合比のみを変更した他の例を示す。ＭＴＸ部２の混合比をＸＹＺ表色系のＹ刺激値、つまり輝度を表す値とすると、 Ｗ２＝Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ，０≦Ｙ≦１…（22）
（ｌ２＝０．２９９、ｍ２＝０．５８７，ｎ２＝０．１１４）となる。よって、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は次式となる。
Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ／Ｙ＝Ｒ／（0.299 Ｒ＋0.587 Ｇ＋0.114 Ｂ） …（23）
Ｗ３／Ｗ２＝Ｂ／Ｙ＝Ｂ／（0.299 Ｒ＋0.587 Ｇ＋0.114 Ｂ） …（24）
上記の色度データが（ｕ´，ｖ´）色度図上において示す量子化点の分布の様子を図２３に示す（量子化ビット数は、５ビットとした）。ＭＴＸ部１，２，３の混合比は、種々の値や組み合わせがあるが、総じて言えることは、ＭＴＸ部１，３の混合比は、対象とする色度図上での、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２値を目盛る２本の座標軸を決定し、ＭＴＸ部２の混合比は該色度図平面上での量子化点の分布状態を決定するものである。よって、これらの混合比や量子化ビット数は、装置の機能、目的、コスト等に応じて決めればよい。
【００５４】次に、色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は、色度変換部９に入力される。ここでは、入力色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２に対し、所望の対応をする色度データｗ１／ｗ２，ｗ３／ｗ２を出力する。つまり、入力色度データが示す色度情報を、所定の目的に沿った色度情報に変換することにより、例えば、映像表示装置にて視覚的に再現色の変換操作として表現できるのである。所望の対応とは、例えば色再現の修正、補正や、色表現の特殊効果等である。輝度データＷ２は、階調変換部１０に入力される。ここでは、入力輝度データＷ２に対し所望の対応をする輝度データｗ２を出力する。該階調変換部１０では、例えば映像表示装置において視覚的に明るさの変換操作を行う。所望の対応とは、例えばコントラストの制御や、暗部の黒つぶれあるいは明部の白とびの補正や、明るさの表現の特殊効果等である。色度変換部９、階調変換部１０の構成としては、例えば、メモリを用いたルック・アップ・テーブル法や、入力色度データ、輝度データに対して所定の計算式に基づき演算を行い、該演算結果をそれらの対応データとして出力するようなロジック構成の素子を使用すればよい。
【００５５】次に、色度変換部９の出力データｗ１／ｗ２，ｗ３／ｗ２と階調変換部１０の出力データｗ２は、各々乗算部１１，１２に入力される。乗算部１１は色度データｗ１／ｗ２と輝度データｗ２の乗算結果ｗ１（＝ｗ１／ｗ２ ・ｗ２）を信号データとして出力する。同様に乗算部１２は色度データｗ３／ｗ２と輝度データｗ２の乗算結果ｗ３（＝ｗ３／ｗ２ ・ｗ２）を信号データとして出力する。乗算部１１，１２の出力信号データ形態として他の例をあげる。乗算部１１，１２にて求めた信号データｗ１，ｗ３に対し、更に入力輝度データｗ２を減算することにより、下記の出力信号データを得る。
乗算部１１の出力信号データ ｗ１−ｗ２ …（25）
乗算部１２の出力信号データ ｗ３−ｗ２ …（26）
これらの信号データは、色差信号の形態を示している。これらの信号形態は目的に応じて選択するのがよい。例えば、色差信号もまた色情報を示し、視覚特性により、量子化ビット数を輝度データに比べ削減可能となる。乗算部１１，１２の構成は、除算部７，８と同様に、メモリを使用したルック・アップ・テーブル法等でよい。乗算部１１，１２の出力データｗ１またはｗ１−ｗ２，ｗ３またはｗ３−ｗ２は、各々デジタル−アナログ変換部（Ｄ／Ａ部とする）１３，１４にてアナログ信号に変換される。同様に階調変換部１０の出力輝度データｗ２も１５のＤ／Ａ部にてアナログ信号に変換される。
【００５６】Ｄ／Ａ部１３，１４，１５はクロック信号ＣＬＫ２のタイミングにて入力信号データをアナログ信号に変換する。クロック信号ＣＬＫ２はクロック信号ＣＬＫ１と同じ周波数で、これと同期し、所定の位相関係にある。これらのクロック信号は該機器の有する水平・垂直同期信号φＨ，φＶに同期していてもよく、例えば色副搬送波信号ｆｓｃから生成してもよい。Ｄ／Ａ部１３，１４，１５は、変換したアナログ信号の不要な高周波成分を除去するための補間フィルタを各々有している。Ｄ／Ａ部１３，１４，１５の出力信号ｗ１またはｗ１−ｗ２，ｗ３またはｗ３−ｗ２はＭＴＸ部１６へ各々入力される。ＭＴＸ部１６では、各々の入力信号に対しマトリックス演算を行い、色度データｗ１／ｗ２，ｗ３／ｗ２、輝度データｗ２をそれぞれ色度情報、輝度情報とするｒ，ｇ，ｂ三原色信号を出力する。
【００５７】いま、Ｄ／Ａ部１３，１４，１５の出力信号を各々ｗ１，ｗ３，ｗ２とすると、ＭＴＸ部１６においては、下式により、該ｒ，ｇ，ｂ三原色信号を求める。
【数３】
また、Ｄ／Ａ部１３，１４の信号出力が色差信号形態の場合は、前式より
【数４】
となるような行列Ａを求めることにより算出可能である。あるいは、下式より信号ｗ１，ｗ３を求め、更に前々式によりｒ，ｇ，ｂ三原色信号
ｗ１＝（ｗ１−ｗ２）＋ｗ２ …（29）
ｗ３＝（ｗ３−ｗ２）＋ｗ２ …（30）
を求めてもよい。
【００５８】色度変換部９、階調変換部１０の変換仕様あるいは乗算部１１，１２の乗算仕様や出力信号形態あるいは各部における処理誤差等で、ＭＴＸ部１６のｒ，ｇ，ｂ三原色信号出力の各信号レベルが正規化値域（０≦ｒ，ｇ，ｂ≦１）外となる場合もあり得るので、この対策として例えば、ＭＴＸ部１６においてｒ，ｇ，ｂ信号に対して負値となる場合はダーククリップ処理、１を越える場合はホワイトクリップ処理を行ってもよい。以上のような色度変換、階調変換を施したｒ，ｇ，ｂ三原色を得る場合の例を次に示す。先述した色度データ例、 Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２＝Ｂ／Ｗ２ …（31）
Ｗ２＝０．２６３Ｒ＋０．４７４Ｇ＋０．２６３Ｂ （０≦Ｗ２≦１）
を用いて説明する。前記色度データは、各々色度変換部９での処理後、次の色度データとなるとする。
Ｒ／Ｗ２ → ｒ／ｗ２， Ｂ／Ｗ２ → ｂ／ｗ２また、輝度データＷ２は、階調変換部１０での処理後、次の輝度データとなるとする。
Ｗ２→ｗ２
【００５９】これらの信号データは、乗算部１１，１２へ各々入力され乗算処理を受け、下記の信号データを各々出力する。
乗算部１１の出力信号データ ｒ／ｗ２ ・ｗ２＝ｒ …（32）
乗算部１２の出力信号データ ｂ／ｗ２ ・ｗ２＝ｂ …（33）
上記出力信号データｒ，ｂ及び階調変換部１０の出力輝度データｗ２はＤ／Ａ部１３，１４，１５にて各々アナログ信号に変換される。これらの信号はＭＴＸ部１６に各々入力されて、下式のマトリックス演算により所望のｒ，ｇ，ｂ三原色信号を得る。
【数５】
よって、ｒ＝ｒ，ｇ＝−０．５５５ｒ＋２．１１０ｗ２−０．５５５ｂ，ｂ＝ｂとなる。
【００６０】本例では、ｒ，ｂ信号は、Ｄ／Ａ部１３、１４の出力信号として既に得られているので、ＭＴＸ部１６はｇ信号を求める処理だけでもよい。また、乗算部１１，１２が色差信号形態出力の場合は、該乗算部１１，１２の出力信号データは下記となる。
乗算部11の出力信号データ ｒ／ｗ２ ・ｗ２−ｗ２＝ｒ−ｗ２…（35）
乗算部12の出力信号データ ｂ／ｗ２ ・ｗ２−ｗ２＝ｂ−ｗ２…（36）
同様に、これらの信号データは輝度データｗ２と共に、Ｄ／Ａ部１３，１４，１５にて各々アナログ信号に変換される。これらの信号は、ＭＴＸ部１６に各々入力されて、下式の演算により所望のｒ，ｇ，ｂ三原色信号を得る。
ｒ＝（ｒ−ｗ２）＋ｗ２ …（37）
ｂ＝（ｂ−ｗ２）＋ｗ２ …（38）
ｇ信号は、色差信号（ｒ−ｗ２），（ｂ−ｗ２）を用いて、
【数６】
となる。
【００６１】上各式より、ｒ，ｇ，ｂ信号は、無彩色を示す場合、該色差信号（ｒ−ｗ２），（ｂ−ｗ２）は、各々０を示すため、ｒ＝ｇ＝ｂ＝ｗ２となる。よって、無彩色の階調再現特性は、ｗ２の量子化ビット数にて一義的に決まるので、該特性の設定の自由度は高くなる。先の原色信号出力ではｗ２の他にｒ，ｂの該ビット数もかかわるので自由度は低い。また、信号ｒ，ｂを用いれば、
【数７】
となる。
【００６２】他の例として、先述した色度データ例 Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ／Ｙ，Ｗ３／Ｗ２＝Ｂ／Ｙ …（41）
Ｗ２＝Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ …（42）
（０≦Ｗ２≦１）
においては、同様にＭＴＸ部１６でのマトリックス演算は、下式となる。
【数８】
（ｙ＝階調変換部１０の入力輝度データをＹとした時の出力輝度デ−タ）この場合、上式より、明らかなように、各変換処理後のｒ，ｇ，ｂ三原色信号が有する輝度情報は、輝度を示すｙ値となるので、階調変換特性により優れたものとなる。また更に、他の例として、上例に対し入力映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂ三原色がガンマ補正済の信号とし（Ｒ´，Ｇ´，Ｂ´とする）、ＭＴＸ部２の出力信号Ｗ２としてＮＴＳＣ規格の輝度信号Ｙ´を用いた場合の色度データは、 Ｗ１／Ｗ２＝Ｒ´／Ｙ´，Ｗ３／Ｗ２＝Ｂ´／Ｙ´ …（44）
Ｗ２＝Ｙ´＝０．２９９Ｒ´＋０．５８７Ｇ´＋０．１１４Ｂ´…（45）
（０≦Ｗ２≦１）
となる。
【００６３】乗算部１１，１２の出力信号形態を色差信号出力とした場合の出力信号データは、下記となる。
乗算部11の出力信号データ ｒ´／ｙ´・ｙ´−ｙ´＝ｒ´−ｙ´…（46）
乗算部12の出力信号データ ｂ´／ｙ´・ｙ´−ｙ´＝ｂ´−ｙ´…（47）
上式はＮＴＳＣ規格の色信号Ｉ，Ｑの生成の基本となる色差信号が、Ｄ／Ａ部１３，１４より、また、該規格の輝度信号ｙ´が、Ｄ／Ａ部１５より直ちに得られるので、新たに該規格の該信号を生成するための構成部が不要となる効果がある。以上のことは、ＰＡＬ規格等の他のテレビジョン規格についても言える。除算部７，８より出力する色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２は、色度情報の色相Ａ，飽和度Ｓの各要素に基づく座標軸（極座標軸）を設定して、認識することも可能である。例えば、図２４の色度図において、無彩色色度点を示す色度データをＣ１，Ｃ２とすると、色相Ａ及び飽和度Ｓは、それぞれ、
【数９】
【００６４】
【数１０】
【００６５】より各々求めることができる。また、上式によらず、該色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２と任意の色相Ａ値、飽和度Ｓ値を対応させた参照表（ルック・アップ・テーブル法）を作成しても色度データを認識できる。
【００６６】また、図２２の色度変換部９で、色相Ａ，飽和度Ｓの極座標表示による色度変換操作を行ってもよい。この色度変換部９の構成例を図２５を用いて説明する。色度変換部９は、入力色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２を前記に基づき色相データＡ，飽和度データＳに変換する変換部１７と、該色相データＡ，飽和度データＳを所定の変換意図に従い、色相データａ，飽和度データｓに変換する色度変換部１８と、該色相データａ，飽和度データｓを前記に基づく逆変換により、色度データｗ１／ｗ２，ｗ３／ｗ２に戻す逆変換部１９からなる。各構成部１〜８は、入力映像信号の有する色度データＷ１／Ｗ２，Ｗ３／Ｗ２、輝度データＷ２を抽出するのが目的である。また、各構成部１１〜１６は、入力された色度データｗ１／ｗ２，ｗ３／ｗ２、輝度データｗ２からｒ，ｇ，ｂ三原色信号等を生成するのが目的である。よって、その手段としての構成やその組み合わせに関しては多々考えられる。以下、例をあげる。
【００６７】図２２の構成において、Ａ／Ｄ部４，５，６、Ｄ／Ａ部１３，１４，１５は、図示の位置に固定的なものではない。例えば、Ａ／Ｄ部４，５，６はＭＴＸ部１，２，３の前に置いて、入力映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを信号データ化することも可能で（ただし、ＭＴＸ部１，２，３はデジタル処理構成となる）、また、除算部７，８の後と、階調変換部１０の前に置いてもよい（ただし、除算部７，８は、アナログ処理構成となる）。Ｄ／Ａ部１３，１４，１５は、色度変換部９、階調変換部１０の後に置くことも可能で（ただし、乗算部１１，１２はアナログ処理構成となる）、また、ＭＴＸ部１６の後に置いてもよい（ただし、ＭＴＸ部１６は、デジタル処理構成となる）。また、各構成部の出力信号がデジタルデータとして要求されるのなら、該各部をデジタル処理構成とすればよい。Ａ／Ｄ部４，５，６またはＤ／Ａ部１３，１４，１５に入力するクロック信号ＣＬＫ１，ＣＬＫ２の周波数ｆは、例えば、サンプリング定理に基づき所望の信号帯域により、あるいは各構成部の所要処理時間に見合うように決定する。除算部７，８または乗算部１１，１２は、各々１つの構成部としてもよい。図２６の（ａ）は、ＭＴＸ部１，２，３と除算部７，８を１つの演算部２１にて行ったもので、例えば、メモリによるルック・アップ・テーブル法等にて実現できる。同図（ｂ）は、（ａ）の構成にて、輝度データＷ２だけを、ＭＴＸ部２３にて生成するものである。各構成部１１〜１６にも同様の構成が可能である。
【００６８】次に、色度変換部９、階調変換部１０の各変換仕様の選択制御例を述べる。図２７は、色度変換部９，階調変換部１０をデータ書き換え可能のメモリ素子（ＲＡＭ等）を使用したルック・アップ・テーブル法または呼び出し専用素子（ＲＯＭ等）を使用した複数種類の変換テーブルを持っている構成、または、これらの混成としたものである。データ処理部２０は、該機器の内部または外部より機能選択信号を受け、その信号に対応した所定の変換仕様のテーブルを該部９，１０に設定するものである。つまり、該部９，１０が、データ書き換え構成のものではそのデータを書き換え、読み出し専用の構成のものでは複数のテーブル内から選択するのである。データ処理部２０の構成としてはマイクロコンピュータや専用ゲートアレイ素子などを用いればよい。
【００６９】機能選択信号を該機器の外部より得るものとしては、種々のデータやプログラム処理機能をもったメモリカードやＩＣカード等がある。このようなものによる機能選択としては、前記の他に該テーブルデータを該カード自身に有し、機器に装着するとデータ処理部２０により、該部９，１０へ該カード内のテーブルデータが書き込まれたり、あるいは該カード自身が該部９，１０の変換テーブルとして機能するなどである。該信号を該機器の内部より得るものとしては、該機器が有する諸情報（ホワイト・バランス情報、露出情報、測距情報等）に対応した各変換機能が考えられる。例えば、ホワイト・バランス情報では、照明色温度、人工光源に対する色再現、階調特性の補正等である。また、内部スイッチ等により、該機器の使用者が各変換機能を選択してもよい。例えば、肌色等の記憶色の色再現を複数種類の内からその好みに応じて選択するなどである。
【００７０】以上のような、撮像システムに色、階調変換処理を組み合わせた際の構成例を図２８を用いて説明する。空間画素ずらし法を用いた各ＣＣＤ２５，２６，２７の撮像出力は、各々ＣＤＳ（相関二重サンプリング）２８，２９，３０により、その不要ノイズ成分を除去される。ＧｃｈのＣＤＳ２８の出力は、ＤＬ１（３１）により１／２画素ピッチに相当する時間ＴＤだけ遅延を受ける。その理由は、各ＣＣＤは通常同位相の水平転送クロックにて水平駆動されているため、撮像出力信号も同時刻に出力される。よって、１／２画素ピッチに相当する時間分だけＧｃｈの出力信号を遅延させることにより、空間サンプリングの補間を行う。次に、これらの各出力信号は、ＰＢＬＫ３２，３３，３４にて、水平及び垂直のブランキング処理が施される。ＲｃｈまたはＢｃｈの出力信号は、ＷＢ３５，３６にてその振幅レベルを制御されることにより、被写体の照明光源に対してホワイト・バランス調整がなされる。
【００７１】該調整された各出力信号は、ＰＲＥ−ＫＮＥＥ３７，３８，３９にて各出力信号の高レベル範囲が圧縮される。Ｒｃｈ出力信号は、Ａ／Ｄ部４にて周波数帯域制限後、量子化され量子化データＲＬとなる。同様に、Ｂｃｈ出力信号は、Ａ／Ｄ部６にて量子化データＢＬとなる。また、各出力信号はＭＴＸ１部（２）にて混合され広帯域輝度信号ＷＨとなる。この信号ＷＨは先述したように偽解像成分を打ち消すための混合比、 ＷＨ＝０．２５Ｒ＋０．５０Ｇ＋０．２５Ｂ …（50）
（Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：２：１）である。
この場合の（ｕ´，ｖ´）均等知覚色度図の量子化の様子は前述の図３に示したものとほぼ同等となり略均等分割となる。該信号ＷＨは先と同様にＡ／Ｄ部５にて量子化データＷＬとなる。ちなみに、Ａ／Ｄ部４，５，６の帯域制限周波数は、１ＭＨＺ程度である（色信号周波数帯域）。
【００７２】出力信号ＲＬ，ＷＬは除算部７にて色度データＲＬ／ＷＬとなる。同様に出力信号ＢＬ，ＷＬは除算部８にて色度データＲＬ／ＷＬとなる。色度データＲＬ／ＷＬ，ＢＬ／ＷＬ及び輝度データＷＬは各々色度変換部９、階調変換部１０にて所望の変換が行われ、色度データｒＬ／ｗＬ，ｂＬ／ｗＬ及び輝度データｗＬとなる。これらの信号は、乗算部１１，１２にて乗算処理され、色差データｒＬ−ｗＬ，ｂＬ−ｗＬと各々なり、更にＤ／Ａ部１３，１４にてアナログ量に変換される。また、輝度データｗＬもＤ／Ａ部１５にて、アナログ量に変換される。出力信号ｒＬ−ｗＬ，ｂＬ−ｗＬ，ｗＬは、周波数帯域が各々１ＭＨＺ程度であるので、更に撮像信号の高周波成分を、付加したｒ，ｇ，ｂ三原色信号を生成する必要がある。
【００７３】次に、この生成処理構成を説明する。ＭＴＸ１部（２）の広帯域輝度出力信号ＷＨはＤＬ２（４０）により規定量の遅延処理を受ける。この出力信号ＷＨとＤ／Ａ部１５の出力信号ｗＬは、減算処理部４１にて下式に示す信号Ｗｍを生成する。
Ｗｍ＝ｗＬ−ＷＨ …（51）
信号Ｗｍは、ＬＰＦ４２にて帯域制限を受け信号ＷｍＬとなる。この帯域制限周波数ｆＬは、Ａ／Ｄ部４，５，６にて設けた帯域制限周波数と同値程度とする。図２９（ａ）に信号ＷｍＬの周波数スペクトルを示す。ちなみに、ＤＬ２（４０）の規定遅延量は、減算処理部４１に入力される信号ｗＬとＷＨの時間合わせのためのもので、信号ｗＬには、信号ＷＨに比較してＡ／Ｄ部、除算部、階調変換部、乗算部、Ｄ／Ａ部の各処理に要する時間遅れが生じるためである。信号ＷｍＬとＤＬ２（４０）の出力信号ＷＨは加算処理部４３にて下式に示す信号Ｗを生成する。
Ｗ＝ＷｍＬ＋ＷＨ …（52）
図２９（ｂ）に信号Ｗの生成処理の様子を示す。同図に示すように、信号Ｗは、その低域周波数成分がｗＬで高域周波数成分がＷＨの信号となる。
【００７４】次に、ｒＬ−ｗＬ，ｂＬ−ｗＬ，Ｗ各信号を用いたｒ，ｇ，ｂ三原色信号の生成処理構成を説明する。先述の（37），（38），（39）各式により、この生成を行うものである。原色信号ｒは、加算処理部４５にて（27）式により、ｒ＝（ｒＬ−ｗＬ）＋Ｗ となる。
図３０に原色信号ｒの生成処理の様子を示す。同図に示すように原色信号ｒは、その低域周波数成分がｒＬで、高域周波数成分がＷＨの信号となる。同様に原色信号ｂは、加算処理部４６にて（38）式より、原色信号ｇは、ＭＴＸ２部（４４）にて（39）式より各々生成される。
【００７５】以上の要領にて、各ＣＣＤからの撮像信号に対して色、階調変換処理を施し、且つ、空間画素ずらし法による高解像度特性を有するｒ，ｇ，ｂ三原色信号を得ることができる。これらのｒ，ｇ，ｂ三原色信号による撮像映像を画像表示機器に表示させる場合には、該機器の映像信号入力規格に合致した信号に該三原色信号を変換し、同期信号と共に入力すればよい。例えば、ＲＧＢ入力を有するＣＲＴモニタであれば該三原色信号にガンマ補正を施し、該モニタに入力すればよい。また、ビデオ入力を有するモニタであれば、そのテレビジョン規格に合致した輝度信号及び色信号を該三原色信号より通常の処理にて生成し入力すればよい。
【００７６】
【発明の効果】以上のように請求項１乃至４の発明によれば、入力映像信号の色度情報すなわち色度データを抽出し、それに対し色度図上の例えば白色領域に相当する色度データの弁別を行うことにより白色検出を行うものにあって、デジタルデータ処理により該白色領域の設定を行えるので、その設定の自由度は高く、被写体の色彩状況によるその変更処理も容易となる。該色度データが均等知覚色度図上にて均等に分布するような量子化法を用いて、等ｕｖ単位値による相関色温度領域を白色領域とすることにより、知覚制御が可能になる。また、請求項５乃至６の発明によれば、白検出手段より抽出された色度情報の代表色度すなわち平均色度を求め、その代表色度を特定の色度に近付けるべくディジタルデータ処理により、Ｒ，Ｂゲインコントロールしてホワイトバランス調整を行うので、性能の安定度が高く、また、平均化処理アルゴリズムの設定や目標とするホワイトバランス調整の色温度も色度図上にて自由に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による装置の構成図である。
【図２】ゲート部の構成図である。
【図３】色度データについての量子化点の分布を示す色度図である。
【図４】色度データについての量子化点の分布を示す色度図である。
【図５】色度データについての量子化点の分布を示す色度図である。
【図６】ＭＴＸ部の構成図である。
【図７】黒体色温度軌跡を示す図である。
【図８】黒体色温度軌跡を示す図である。
【図９】色度データについての量子化点の分布を示す色度図である。
【図１０】色分布判定部の構成図である。
【図１１】色度領域を弁別するときの色度図である。
【図１２】本発明の他の実施例による装置の構成図である。
【図１３】色度データについての量子化点の分布を示す色度図である。
【図１４】利得を決定する手順を示すフローチャートである。
【図１５】色度、階調変換装置に適用した例を示す構成図である。
【図１６】従来の色温度変化軌跡を示す図である。
【図１７】従来の白検出ＡＷＢ制御の構成図である。
【図１８】空間画素ずらし法のＣＣＤの相対位置関係図である。
【図１９】撮像信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図２０】スペクトル周波数の特性図である。
【図２１】画素ずらし二板式撮像システムの画素の配置図である。
【図２２】色度、階調変換装置に応用した例を示す構成図である。
【図２３】色度図である。
【図２４】色度図である。
【図２５】色度変換部の構成図である。
【図２６】ＭＴＸ部の他の例を示す構成図である。
【図２７】色度、階調変換装置の変形例を示す構成図である。
【図２８】同装置を撮像システムに組み込んだ構成図である。
【図２９】スペクトル周波数と信号出力の関係図である。
【図３０】原色信号の生成処理の様子を示す図である。
【符号の説明】
４ 信号処理部
３ データ処理部
６ 白色検出部
７ ＭＴＸ部
１３，１４ 除算部
１５ ゲート部
６２ 色度データ群設定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】 撮像した映像信号より色分布を調べ、その結果に応じてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置にあって、映像信号の色度情報を抽出する色度抽出手段と、この色度抽出手段により抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別する色度弁別手段とを有したことを特徴とするホワイトバランス調整装置。
【請求項２】 対象とする色度図は、均等知覚色度図（ｕ，ｖ）色度図または、（ｕ´，ｖ´）色度図であって、色度抽出手段により抽出される色度情報は、前記色度図上に均等に分布する量子化色度点を示すことを特徴とする請求項１記載のホワイトバランス調整装置。
【請求項３】 色度弁別手段は、対象とする色度図上に設定する領域を、被写体照明光源に応じて前記量子化色度点に沿って任意に設定可能としたことを特徴とする請求項２記載のホワイトバランス調整装置。
【請求項４】 色度弁別手段の弁別特性を可変設定する可変設定手段を有したことを特徴とする請求項１記載のホワイトバランス調整装置。
【請求項５】 撮像した映像信号より色分布を調べ、その結果に応じてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置にあって、映像信号の色度情報を抽出する色度抽出手段と、この色度抽出手段により抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別する色度弁別手段と、この色度弁別手段により弁別された色度情報を代表する、１つ以上の代表色度値を求める代表色度手段と、この代表色度値に基づいてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段とを有したことを特徴とするホワイトバランス調整装置。
【請求項６】 撮像した映像信号より色分布を調べ、その結果に応じてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置にあって、映像信号の色度情報を抽出する色度抽出手段と、この色度抽出手段により抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別する色度弁別手段と、この色度弁別手段により弁別された色度情報を代表する、１つ以上の代表色度値を求める代表色度手段と、任意の色度値を設定する色度設定手段と、この色度設定手段により設定された色度値と前記代表色度手段により求められた色度値との差をなくするようにホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段とを有したことを特徴とするホワイトバランス調整装置。
【請求項１】 撮像した映像信号より色分布を調べ、その結果に応じてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置にあって、映像信号の色度情報を抽出する色度抽出手段と、この色度抽出手段により抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別する色度弁別手段とを有したことを特徴とするホワイトバランス調整装置。
【請求項２】 対象とする色度図は、均等知覚色度図（ｕ，ｖ）色度図または、（ｕ´，ｖ´）色度図であって、色度抽出手段により抽出される色度情報は、前記色度図上に均等に分布する量子化色度点を示すことを特徴とする請求項１記載のホワイトバランス調整装置。
【請求項３】 色度弁別手段は、対象とする色度図上に設定する領域を、被写体照明光源に応じて前記量子化色度点に沿って任意に設定可能としたことを特徴とする請求項２記載のホワイトバランス調整装置。
【請求項４】 色度弁別手段の弁別特性を可変設定する可変設定手段を有したことを特徴とする請求項１記載のホワイトバランス調整装置。
【請求項５】 撮像した映像信号より色分布を調べ、その結果に応じてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置にあって、映像信号の色度情報を抽出する色度抽出手段と、この色度抽出手段により抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別する色度弁別手段と、この色度弁別手段により弁別された色度情報を代表する、１つ以上の代表色度値を求める代表色度手段と、この代表色度値に基づいてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段とを有したことを特徴とするホワイトバランス調整装置。
【請求項６】 撮像した映像信号より色分布を調べ、その結果に応じてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整装置にあって、映像信号の色度情報を抽出する色度抽出手段と、この色度抽出手段により抽出された色度情報の中から、対象とする色度図上に任意に設定した領域に相当する色度座標を持つ色度情報を弁別する色度弁別手段と、この色度弁別手段により弁別された色度情報を代表する、１つ以上の代表色度値を求める代表色度手段と、任意の色度値を設定する色度設定手段と、この色度設定手段により設定された色度値と前記代表色度手段により求められた色度値との差をなくするようにホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段とを有したことを特徴とするホワイトバランス調整装置。
【図２】
【図１】
【図４】
【図３】
【図５】
【図６】
【図８】
【図１６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図２１】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１８】
【図２９】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図２２】
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【図３０】
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【図２９】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図３０】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開平５−７５９１７
【公開日】平成５年（１９９３）３月２６日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−２５９５９４
【出願日】平成３年（１９９１）９月１０日
【出願人】（０００００６０７９）ミノルタカメラ株式会社 (155)
【公開日】平成５年（１９９３）３月２６日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）９月１０日
【出願人】（０００００６０７９）ミノルタカメラ株式会社 (155)
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