專利名稱：圖像攝取裝置，白平衡的調(diào)整方法及其操作處理程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有閃光發(fā)光裝置等照明裝置的圖像攝取裝置。
并且，根據(jù)被攝物體的色溫進(jìn)行白平衡的調(diào)整，但是，在使用閃光裝置的攝影中，必須分別考慮被攝物體的色溫和閃光燈的色溫而進(jìn)行決定。方法之一，就是根據(jù)被攝物體的照度和閃光裝置的發(fā)光量的影響度計(jì)算白平衡控制值。
但是，看了表示對(duì)圖6的R信號(hào)和B信號(hào)的白平衡的控制特性的曲線就能理解，如果單純地根據(jù)被攝物體的照度和閃光裝置的發(fā)光量的影響度按對(duì)照明前的被攝物體的色溫的白平衡的控制值與對(duì)基于閃光裝置的發(fā)光量的色溫的白平衡的控制值的比率計(jì)算了實(shí)際應(yīng)控制的白平衡的控制值，則結(jié)果是算出的白平衡控制值偏離用粗線所示的黑體輻射特性。
結(jié)果，根據(jù)這樣計(jì)算的白平衡控制值進(jìn)行調(diào)整時(shí)，圖像將帶有偏品紅的色調(diào)。
為了達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明，提供一種圖像攝取裝置，其特征在于具有根據(jù)照明被攝物體的照明器件的發(fā)光量和被上述照明器件照明前的被攝物體的照度取得第1控制值并將該第1控制值應(yīng)用于指定的函數(shù)而取得第2控制值，從而根據(jù)上述第1、第2控制值調(diào)整從攝像器件輸出的圖像信號(hào)的白平衡的控制器件。
另外，提供一種白平衡的調(diào)整方法，其特征在于根據(jù)照明被攝物體的照明器件的發(fā)光量和被上述照明器件照明前的被攝物體的照度取得第1控制值，并將該第1控制值應(yīng)用于指定的函數(shù)而取得第2控制值，從而根據(jù)上述第1、第2控制值調(diào)整從攝像器件輸出的圖像信號(hào)的白平衡。
另外，提供一種操作處理程序，其特征在于用于執(zhí)行根據(jù)照明被攝物體的照明器件的發(fā)光量和被上述照明器件照明前的被攝物體的照度取得第1控制值并將該第1控制值應(yīng)用于指定的函數(shù)而取得第2控制值，從而根據(jù)上述第1、第2控制值調(diào)整從攝像器件輸出的圖像信號(hào)的白平衡的處理。
圖2是本實(shí)施例的圖像攝取裝置的框圖。
圖3是用于說明計(jì)算實(shí)際進(jìn)行白平衡調(diào)整的增益控制值的過程的對(duì)于R信號(hào)和B信號(hào)的增益控制值的相關(guān)圖。
圖4是在熒光燈等人工照明下的白平衡調(diào)整用的動(dòng)作處理流程圖。
圖5是用于說明在熒光燈等人工照明下計(jì)算實(shí)際進(jìn)行白平衡調(diào)整的增益控制值的過程的對(duì)于R信號(hào)和B信號(hào)的增益控制值的相關(guān)圖。
圖6是用于說明以往計(jì)算實(shí)際進(jìn)行白平衡調(diào)整的增益控制值的過程的對(duì)于R信號(hào)和B信號(hào)的增益控制值的相關(guān)圖。
圖2是本實(shí)施例的圖像攝取裝置的框圖。
在圖2中，透鏡光學(xué)系統(tǒng)201具有調(diào)焦透鏡和變焦透鏡。另外，光圈202控制被攝物體光的入射。攝像元件203由CCD等構(gòu)成，將通過透鏡光學(xué)系統(tǒng)201和光圈202輸入的被攝物體光變換為電的圖像信號(hào)。
亮度信號(hào)生成電路204根據(jù)由攝像元件203得到的圖像信號(hào)生成亮度信號(hào)。亮度信號(hào)處理電路205對(duì)在亮度信號(hào)生成電路204中生成的亮度信號(hào)進(jìn)行γ修正或輪廓增強(qiáng)處理。
色分離電路206根據(jù)由攝像元件203得到的圖像信號(hào)分別生成RGB3色的色信號(hào)。白平衡放大器207r變更R信號(hào)的增益，白平衡放大器207b變更B信號(hào)的增益。由這些白平衡放大器207r、207b調(diào)整白平衡。色差矩陣電路208根據(jù)由白平衡放大器207調(diào)整過的RB信號(hào)以及G信號(hào)生成色差信號(hào)R-Y、B-Y。線性矩陣電路209調(diào)整色差信號(hào)R-Y、B-Y的色相。色差增益電路210控制色差信號(hào)R-Y、B-Y的各自的增益，調(diào)整色飽和度。
編碼器電路211根據(jù)亮度信號(hào)和色差信號(hào)生成視頻信號(hào)。另外，白平衡控制電路212根據(jù)從色差增益電路210輸出的色差信號(hào)取得被攝物體(外光)的色溫信息。進(jìn)而，取得關(guān)于閃光裝置213的發(fā)光時(shí)間和發(fā)光量的信息。并且，白平衡控制電路212根據(jù)這些信息通過控制白平衡放大器207r、207b而調(diào)整白平衡。閃光裝置213根據(jù)閃光裝置控制電路214的控制照明被攝物體。閃光裝置控制電路214根據(jù)在亮度信號(hào)生成電路204中生成的亮度信號(hào)檢測被攝物體的照度，進(jìn)而由圖中未示出的檢測被攝物體距離的檢測電路檢測被攝物體距離，根據(jù)檢測的被攝物體的照度和被攝物體距離控制閃光裝置213的發(fā)光量。


圖1是在本實(shí)施例的圖像攝取裝置中使用閃光裝置拍攝靜止圖像時(shí)用于執(zhí)行白平衡調(diào)整的流程圖。另外，圖3是在本實(shí)施例中用于說明計(jì)算實(shí)際進(jìn)行白平衡調(diào)整的增益控制值的過程的對(duì)于R信號(hào)和B信號(hào)的增益控制值的相關(guān)圖。
首先，在步驟S101，攝影者使用圖中未示出的操作部件指示進(jìn)行靜止圖像的攝影。于是，在步驟S102，閃光裝置控制電路214就根據(jù)從亮度信號(hào)生成電路204輸出的亮度信號(hào)檢測被攝物體的照度。并且，進(jìn)入步驟S103，閃光裝置控制電路214根據(jù)檢測的被攝物體的照度計(jì)算應(yīng)在閃光裝置213中發(fā)光的發(fā)光量。
在步驟S104，白平衡控制電路212取得關(guān)于在閃光裝置控制電路中計(jì)算的閃光裝置213的發(fā)光量的信息。并且，根據(jù)在閃光裝置213發(fā)光前從色差增益電路210輸出的色差信號(hào)取得被攝物體(外光)的色溫信息，根據(jù)這些信息計(jì)算R、B各信號(hào)的增益控制值P(r1、b1)。
在步驟S106，和步驟S104一樣，從圖中未示出的表中抽出與閃光裝置213的發(fā)光量對(duì)應(yīng)的從閃光裝置213發(fā)出的光的色溫信息，計(jì)算R、B各信號(hào)的增益控制值Q(r2、b2)。
在步驟S105，根據(jù)發(fā)光前的被攝物體的照度和閃光裝置213的發(fā)光量計(jì)算表示從閃光裝置213發(fā)出的光的色溫對(duì)被攝物體的色溫的影響度的WB比率k(應(yīng)控制的增益控制值的比例0＜k＜1)。該光的色溫的影響度預(yù)先通過試驗(yàn)求出被攝物體的照度與閃光裝置213的發(fā)光量的關(guān)系，并預(yù)先存儲(chǔ)到圖中未示出的表中。
在步驟S107，根據(jù)WB比率k和在步驟S104和步驟S106求出的對(duì)于R信號(hào)和B信號(hào)的增益控制值中的某一方的增益控制值計(jì)算用于實(shí)際進(jìn)行白平衡調(diào)整的增益控制值。例如，關(guān)于對(duì)于R信號(hào)的增益控制值，如果計(jì)算用于實(shí)際進(jìn)行白平衡調(diào)整的增益控制值，設(shè)r＝|r2-r1|、r′＝|r2-r0|，則從增益控制值Q偏移的R信號(hào)的增益控制量r′為r∶r′＝1∶k (1)所以，有r′＝k*r (2)從而便可計(jì)算用于實(shí)際進(jìn)行白平衡調(diào)整的對(duì)于R信號(hào)的增益控制值r0。
在步驟S108，求對(duì)其他色信號(hào)即B信號(hào)的增益控制值。在步驟S108，不是使用在步驟S107求r0的運(yùn)算求b0，而是將在步驟S107求出的r′應(yīng)用于與黑體輻射特性(粗線)對(duì)應(yīng)的函數(shù)f來求b0。即，b0＝f(r0) (3)據(jù)此計(jì)算用于實(shí)際進(jìn)行白平衡調(diào)整的對(duì)B信號(hào)的增益控制值b0。在本實(shí)施例中，關(guān)于函數(shù)f，和與增益控制值r對(duì)應(yīng)的黑體輻射特性近似的增益控制值b存儲(chǔ)在檢查表中。
在步驟S109，向白平衡放大器207r、207b輸出在步驟S107和步驟S108求出的增益控制值R(r0，b0)。
在步驟S110，使用閃光裝置213的閃光進(jìn)行靜止圖像的攝影，使用增益控制值R進(jìn)行白平衡調(diào)整。
這樣，在使用閃光裝置213進(jìn)行攝影時(shí)，通過計(jì)算B信號(hào)的增益控制值使之在黑體輻射特性上，便可在所有的閃光攝影中以最佳的白平衡進(jìn)行攝影。(而假如在步驟S108和步驟S107所示的R信號(hào)的增益控制值一樣求出了B信號(hào)的增益控制值，就成為圖3的R′，白平衡的調(diào)整就偏品紅了。)在上述實(shí)施例中，先求出了對(duì)實(shí)際的R信號(hào)的增益控制值，但是也可以先求對(duì)B信號(hào)的增益控制值。
另外，在步驟S104計(jì)算的增益控制值和在步驟S106計(jì)算的增益控制值也可以僅計(jì)算R信號(hào)或B信號(hào)中的某一方。
下面，說明在人工照明下關(guān)于閃光裝置213發(fā)光時(shí)的白平衡調(diào)整的情況。在圖1的流程圖中，說明了被攝物體光源的色溫位于黑體輻射上的情況，但是，也考慮了在熒光燈等人工照明下具有與自然光不同的特殊的頻譜從而在人工照明下外光的色溫不在黑體輻射上的情況。下面，說明在這樣的人工光源下使用閃光裝置進(jìn)行攝影時(shí)的白平衡控制。
圖4是在人工照明下閃光裝置發(fā)光時(shí)的白平衡調(diào)整的動(dòng)作處理流程圖。另外，圖5是在人工照明下閃光裝置213發(fā)光時(shí)用于說明在熒光燈等人工照明下計(jì)算實(shí)際進(jìn)行白平衡調(diào)整的增益控制值的過程的對(duì)于R信號(hào)和B信號(hào)的增益控制值的相關(guān)圖。使用圖4和圖5說明在人工照明下閃光裝置發(fā)光時(shí)的白平衡調(diào)整的動(dòng)作。在圖4中，和圖1相同的符號(hào)進(jìn)行同樣的處理，所以，省略其說明。
在圖5中，增益控制值P是根據(jù)閃光裝置213發(fā)光前的人工照明下的被攝物體光計(jì)算的，是偏離用粗線所示的黑體輻射特性的值。這里，根據(jù)在圖1的步驟S108計(jì)算的控制值R(r0，b0)進(jìn)行白平衡調(diào)整時(shí)，實(shí)際調(diào)整后的圖像將偏黃色。因此，在人工照明下的白平衡調(diào)整中，進(jìn)行修正增益控制值R的處理，用于實(shí)際進(jìn)行增益控制值P偏離了黑體輻射特性部分的調(diào)整。增益控制值P是否為偏離了黑體輻射特性的值的判斷，根據(jù)在步驟S102得到增益控制值P時(shí)增益控制值P是否位于黑體輻射特性的函數(shù)f上來進(jìn)行判斷。
在步驟S108a，設(shè)增益控制值P對(duì)B信號(hào)的成分b1與黑體輻射特性的偏離量為b(diff)，則應(yīng)修正的量b(diff)′為b(diff)′＝k*b(diff)(4)b(diff)′與k有關(guān)。即，b(diff)′隨被攝物體的照度和閃光燈的發(fā)光量而變化。例如，在被攝物體的照度比較高、閃光燈的發(fā)光量小時(shí)，b(diff)′就增大，實(shí)際應(yīng)調(diào)整的白平衡控制值就接近于人工照明下的白平衡控制值。另一方面，在被攝物體的照度低、閃光燈的發(fā)光量大時(shí)，b(diff)′就減小，實(shí)際應(yīng)調(diào)整的白平衡控制值就接近于黑體輻射特性。
在步驟S108b，應(yīng)從增益控制值Q的b2偏移的B信號(hào)的增益控制值為b′+b(diff)′以此計(jì)算用于實(shí)際進(jìn)行白平衡調(diào)整的對(duì)于R信號(hào)的增益控制值b0。
并且，在步驟S109，向白平衡放大器207r、207b輸出在步驟S107和步驟S108b求出的增益控制值R″(r0，b0′)。
如上所述，在人工照明下閃光裝置213發(fā)光時(shí)也可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌灼胶庹{(diào)整。
在上述實(shí)施例中，作為照明被攝物體的裝置，說明了使用閃光發(fā)光裝置的情況，但是，只要是照明被攝物體的裝置，不論什么樣的裝置都可以。例如，如果照明被攝物體的時(shí)間長，對(duì)于動(dòng)圖像的攝影也可以應(yīng)用本發(fā)明。
另外，在上述實(shí)施例中，根據(jù)發(fā)光前的被攝物體的照度和閃光裝置213的發(fā)光量計(jì)算閃光裝置的發(fā)光的色溫對(duì)被攝物體的色溫的影響度k，但是，也可以進(jìn)而根據(jù)被攝物體的距離而改變k。
另外，在本實(shí)施例中，通過對(duì)于R信號(hào)和B信號(hào)進(jìn)行增益的調(diào)整而調(diào)整白平衡，但是，也可以通過調(diào)整對(duì)R-Y信號(hào)和B-Y信號(hào)等色差信號(hào)的增益來進(jìn)行白平衡的調(diào)整。
本發(fā)明作為一例將實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施形式的功能的軟件的程序代碼通過因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)供給圖像攝取裝置，圖像攝取裝置的電腦(或CPU及MPU)通過讀出并執(zhí)行存儲(chǔ)媒體存儲(chǔ)的程序代碼便可實(shí)現(xiàn)。
這時(shí)，從存儲(chǔ)媒體上讀出的程序代碼本身就實(shí)現(xiàn)了上述實(shí)施例的白平衡控制電路212的功能，從而存儲(chǔ)該程序代碼的存儲(chǔ)媒體就構(gòu)成了本發(fā)明。
作為用于供給程序代碼的存儲(chǔ)媒體，可以使用例如軟盤、硬盤、光盤、光磁盤、CD-ROM、CD-R、磁帶、非易失性存儲(chǔ)卡、ROM等。
另外，通過執(zhí)行電腦讀出的程序代碼，不僅可以實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的功能，而且也包含根據(jù)該程序代碼的指示，在電腦上工作的OS(操作系統(tǒng))等進(jìn)行實(shí)際處理的一部分或全部，通過該處理而實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的功能的情況。
此外，從存儲(chǔ)媒體上讀出的程序代碼寫入插入在電腦中的功能擴(kuò)展端口或與電腦連接的功能擴(kuò)展單元具有的存儲(chǔ)器中后，根據(jù)該程序代碼的指示，該功能擴(kuò)展端口或功能擴(kuò)展單元具有的CPU等進(jìn)行實(shí)際處理的一部分或全部，通過該處理實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的功能。
將本發(fā)明應(yīng)用于上述存儲(chǔ)媒體時(shí)，在該存儲(chǔ)媒體上就存儲(chǔ)了與前面說明的流程圖對(duì)應(yīng)的程序代碼，簡單地說，就是將本發(fā)明的圖像攝取裝置不可缺少的模塊存儲(chǔ)在存儲(chǔ)媒體中。
如上所述，按照上述實(shí)施例，使用閃光裝置等照明被攝物體時(shí)，根據(jù)與被攝物體照度和閃光燈發(fā)光量對(duì)應(yīng)的并且位于黑體輻射特性上的白平衡的控制增益值調(diào)整白平衡，所以，可以得到最佳的圖像。
權(quán)利要求
1.圖像攝取裝置，其特征在于具有根據(jù)照明被攝物體的照明器件的發(fā)光量和被上述照明器件照明前的被攝物體的照度取得第1控制值并將該第1控制值應(yīng)用于指定的函數(shù)而取得第2控制值，從而根據(jù)上述第1、第2控制值調(diào)整從攝像器件輸出的圖像信號(hào)的白平衡的控制器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像攝取裝置，其特征在于上述指定的函數(shù)是基于黑體輻射特性的函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像攝取裝置，其特征在于上述控制器件進(jìn)而根據(jù)被攝物體距離取得第1控制值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像攝取裝置，其特征在于上述第1控制值是控制從攝像器件輸出的圖像信號(hào)中的R信號(hào)的增益的控制值，上述第2控制值是控制從攝像器件輸出的圖像信號(hào)中的B信號(hào)的增益的控制值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像攝取裝置，其特征在于上述第1控制值是控制從攝像器件輸出的圖像信號(hào)中的B信號(hào)的增益的控制值，上述第2控制值是控制從攝像器件輸出的圖像信號(hào)中的R信號(hào)的增益的控制值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像攝取裝置，其特征在于在判定上述被攝物體是在人工照明下時(shí)，上述控制器件就根據(jù)上述照明器件的發(fā)光量和由上述照明器件照明前的被攝物體照度修正上述第2控制值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像攝取裝置，其特征在于上述照明器件進(jìn)行閃光發(fā)光。
8.白平衡的調(diào)整方法，其特征在于根據(jù)照明被攝物體的照明器件的發(fā)光量和被上述照明器件照明前的被攝物體的照度取得第1控制值并將該第1控制值應(yīng)用于指定的函數(shù)而取得第2控制值，從而根據(jù)上述第1、第2控制值調(diào)整從攝像器件輸出的圖像信號(hào)的白平衡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的白平衡的調(diào)整方法，其特征在于上述指定的函數(shù)是基于黑體輻射特性的函數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的白平衡的調(diào)整方法，其特征在于進(jìn)而根據(jù)被攝物體距離取得第1控制值。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的白平衡的調(diào)整方法，其特征在于在判定上述被攝物體是在人工照明下時(shí)，根據(jù)上述照明器件的發(fā)光量和由上述照明器件照明前的被攝物體照度修正上述第2控制值。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的白平衡的調(diào)整方法，其特征在于上述照明器件進(jìn)行閃光發(fā)光。
13.操作處理程序，其特征在于用于執(zhí)行根據(jù)照明被攝物體的照明器件的發(fā)光量和被上述照明器件照明前的被攝物體的照度取得第1控制值并將該第1控制值應(yīng)用于指定的函數(shù)而取得第2控制值，從而根據(jù)上述第1、第2控制值調(diào)整從攝像器件輸出的圖像信號(hào)的白平衡的處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的操作處理程序，其特征在于上述指定的函數(shù)是基于黑體輻射特性的函數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的操作處理程序，其特征在于進(jìn)而根據(jù)被攝物體距離取得第1控制值。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的操作處理程序，其特征在于在判定上述被攝物體是在人工照明下時(shí)，根據(jù)上述照明器件的發(fā)光量和由上述照明器件照明前的被攝物體照度修正上述第2控制值。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的操作處理程序，其特征在于上述照明器件進(jìn)行閃光發(fā)光。
全文摘要
本發(fā)明的目的旨在提供使用閃光裝置時(shí)可以進(jìn)一步提高白平衡調(diào)整性能的圖像攝取裝置。為了達(dá)到上述目的，圖像攝取裝置具有取得第1控制值并將該第1控制值應(yīng)用于指定的函數(shù)而取得第2控制值，從而根據(jù)上述第1、第2控制值調(diào)整從攝像單元輸出的圖像信號(hào)的白平衡的控制單元。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1402530SQ0212774
公開日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2002年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月9日
發(fā)明者中山智 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社