CN1179577C

CN1179577C - 图像摄取装置、白平衡的调整方法及其操作处理程序

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Publication number: CN1179577C
Application number: CNB021277435A
Authority: CN
Inventors: ��ɽ��; 中山智
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2022-08-08
Also published as: US7453500B2; JP2003061102A; US20030030730A1; JP4439767B2; CN1402530A

Abstract

本发明的目的旨在提供使用闪光装置时可以进一步提高白平衡调整性能的图像摄取装置。为了达到上述目的，图像摄取装置具有取得第1控制值并将该第1控制值应用于指定的函数而取得第2控制值，从而根据上述第1、第2控制值调整从摄像单元输出的图像信号的白平衡的控制单元。

Description

图像摄取装置、白平衡的调整方法及其操作处理程序

技术领域

本发明涉及具有闪光发光装置等照明装置的图像摄取装置。

背景技术

在拍摄照度低的被摄物体时或拍摄逆光状态的被摄物体时，图像摄取装置使用闪光装置是必不可少的。

并且，根据被摄物体的色温进行白平衡的调整，但是，在使用闪光装置的摄影中，必须分别考虑被摄物体的色温和闪光灯的色温而进行决定。方法之一，就是根据被摄物体的照度和闪光装置的发光量的影响度计算白平衡控制值。

但是，看了表示对图6的R信号和B信号的白平衡的控制特性的曲线就能理解，如果单纯地根据被摄物体的照度和闪光装置的发光量的影响度按对照明前的被摄物体的色温的白平衡的控制值与对基于闪光装置的发光量的色温的白平衡的控制值的比率计算了实际应控制的白平衡的控制值，则结果是算出的白平衡控制值偏离用粗线所示的黑体辐射特性。

结果，根据这样计算的白平衡控制值进行调整时，图像将带有偏品红的色调。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而提案的，目的旨在提供使用闪光装置时可以进一步提高白平衡调整性能的图像摄取装置。

为了达到上述目的，按照本发明，提供一种图像摄取装置，其特征在于：具有根据照明被摄物体的照明器件的发光量和被上述照明器件照明前的被摄物体的照度取得第1控制值并将该第1控制值应用于指定的函数而取得第2控制值，从而根据上述第1、第2控制值调整从摄像器件输出的图像信号的白平衡的控制器件。

另外，提供一种白平衡的调整方法，其特征在于：根据照明被摄物体的照明器件的发光量和被上述照明器件照明前的被摄物体的照度取得第1控制值，并将该第1控制值应用于指定的函数而取得第2控制值，从而根据上述第1、第2控制值调整从摄像器件输出的图像信号的白平衡。

另外，提供一种操作处理程序，其特征在于：用于执行根据照明被摄物体的照明器件的发光量和被上述照明器件照明前的被摄物体的照度取得第1控制值并将该第1控制值应用于指定的函数而取得第2控制值，从而根据上述第1、第2控制值调整从摄像器件输出的图像信号的白平衡的处理。

附图说明

图1是本实施例的白平衡调整用的动作处理流程图。

图2是本实施例的图像摄取装置的框图。

图3是用于说明计算实际进行白平衡调整的增益控制值的过程的对于R信号和B信号的增益控制值的相关图。

图4是在荧光灯等人工照明下的白平衡调整用的动作处理流程图。

图5是用于说明在荧光灯等人工照明下计算实际进行白平衡调整的增益控制值的过程的对于R信号和B信号的增益控制值的相关图。

图6是用于说明以往计算实际进行白平衡调整的增益控制值的过程的对于R信号和B信号的增益控制值的相关图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施例。

图2是本实施例的图像摄取装置的框图。

在图2中，透镜光学系统201具有调焦透镜和变焦透镜。另外，光圈202控制被摄物体光的入射。摄像元件203由CCD等构成，将通过透镜光学系统201和光圈202输入的被摄物体光变换为电的图像信号。

亮度信号生成电路204根据由摄像元件203得到的图像信号生成亮度信号。亮度信号处理电路205对在亮度信号生成电路204中生成的亮度信号进行γ修正或轮廓增强处理。

色分离电路206根据由摄像元件203得到的图像信号分别生成RGB3色的色信号。白平衡放大器207r变更R信号的增益，白平衡放大器207b变更B信号的增益。由这些白平衡放大器207r、207b调整白平衡。色差矩阵电路208根据由白平衡放大器207调整过的RB信号以及G信号生成色差信号R-Y、B-Y。线性矩阵电路209调整色差信号R-Y、B-Y的色相。色差增益电路210控制色差信号R-Y、B-Y的各自的增益，调整色饱和度。

编码器电路211根据亮度信号和色差信号生成视频信号。另外，白平衡控制电路212根据从色差增益电路210输出的色差信号取得被摄物体(外光)的色温信息。进而，取得关于闪光装置213的发光时间和发光量的信息。并且，白平衡控制电路212根据这些信息通过控制白平衡放大器207r、207b而调整白平衡。闪光装置213根据闪光装置控制电路214的控制照明被摄物体。闪光装置控制电路214根据在亮度信号生成电路204中生成的亮度信号检测被摄物体的照度，进而由图中未示出的检测被摄物体距离的检测电路检测被摄物体距离，根据检测的被摄物体的照度和被摄物体距离控制闪光装置213的发光量。

图1是在本实施例的图像摄取装置中使用闪光装置拍摄静止图像时用于执行白平衡调整的流程图。另外，图3是在本实施例中用于说明计算实际进行白平衡调整的增益控制值的过程的对于R信号和B信号的增益控制值的相关图。

首先，在步骤S101，摄影者使用图中未示出的操作部件指示进行静止图像的摄影。于是，在步骤S102，闪光装置控制电路214就根据从亮度信号生成电路204输出的亮度信号检测被摄物体的照度。并且，进入步骤S103，闪光装置控制电路214根据检测的被摄物体的照度计算应在闪光装置213中发光的发光量。

在步骤S104，白平衡控制电路212取得关于在闪光装置控制电路中计算的闪光装置213的发光量的信息。并且，根据在闪光装置213发光前从色差增益电路210输出的色差信号取得被摄物体(外光)的色温信息，根据这些信息计算R、B各信号的增益控制值P(r1、b1)。

在步骤S106，和步骤S104一样，从图中未示出的表中抽出与闪光装置213的发光量对应的从闪光装置213发出的光的色温信息，计算R、B各信号的增益控制值Q(r2、b2)。

在步骤S105，根据发光前的被摄物体的照度和闪光装置213的发光量计算表示从闪光装置213发出的光的色温对被摄物体的色温的影响度的WB比率k(应控制的增益控制值的比例：0＜k＜1)。该光的色温的影响度预先通过试验求出被摄物体的照度与闪光装置213的发光量的关系，并预先存储到图中未示出的表中。

在步骤S107，根据WB比率k和在步骤S104和步骤S106求出的对于R信号和B信号的增益控制值中的某一方的增益控制值计算用于实际进行白平衡调整的增益控制值。例如，关于对于R信号的增益控制值，如果计算用于实际进行白平衡调整的增益控制值，设r＝|r2-r1|、r′＝|r2-r0|，则从增益控制值Q偏移的R信号的增益控制量r′为

r∶ r′＝1∶ k (1)所以，有

r′＝k*r (2)从而便可计算用于实际进行白平衡调整的对于R信号的增益控制值r0。

在步骤S108，求对其他色信号即B信号的增益控制值。在步骤S108，不是使用在步骤S107求r0的运算求b0，而是将在步骤S107求出的r′应用于与黑体辐射特性(粗线)对应的函数f来求b0。即，

b0＝f(r0) (3)据此计算用于实际进行白平衡调整的对B信号的增益控制值b0。在本实施例中，关于函数f，和与增益控制值r对应的黑体辐射特性近似的增益控制值b存储在检查表中。

在步骤S109，向白平衡放大器207r、207b输出在步骤S107和步骤S108求出的增益控制值R(r0，b0)。

在步骤S110，使用闪光装置213的闪光进行静止图像的摄影，使用增益控制值R进行白平衡调整。

这样，在使用闪光装置213进行摄影时，通过计算B信号的增益控制值使之在黑体辐射特性上，便可在所有的闪光摄影中以最佳的白平衡进行摄影。(而假如在步骤S108和步骤S107所示的R信号的增益控制值一样求出了B信号的增益控制值，就成为图3的R′，白平衡的调整就偏品红了。)

在上述实施例中，先求出了对实际的R信号的增益控制值，但是也可以先求对B信号的增益控制值。

另外，在步骤S104计算的增益控制值和在步骤S106计算的增益控制值也可以仅计算R信号或B信号中的某一方。

下面，说明在人工照明下关于闪光装置213发光时的白平衡调整的情况。在图1的流程图中，说明了被摄物体光源的色温位于黑体辐射上的情况，但是，也考虑了在荧光灯等人工照明下具有与自然光不同的特殊的频谱从而在人工照明下外光的色温不在黑体辐射上的情况。下面，说明在这样的人工光源下使用闪光装置进行摄影时的白平衡控制。

图4是在人工照明下闪光装置发光时的白平衡调整的动作处理流程图。另外，图5是在人工照明下闪光装置213发光时用于说明在荧光灯等人工照明下计算实际进行白平衡调整的增益控制值的过程的对于R信号和B信号的增益控制值的相关图。使用图4和图5说明在人工照明下闪光装置发光时的白平衡调整的动作。在图4中，和图1相同的符号进行同样的处理，所以，省略其说明。

在图5中，增益控制值P是根据闪光装置213发光前的人工照明下的被摄物体光计算的，是偏离用粗线所示的黑体辐射特性的值。这里，根据在图1的步骤S108计算的控制值R(r0，b0)进行白平衡调整时，实际调整后的图像将偏黄色。因此，在人工照明下的白平衡调整中，进行修正增益控制值R的处理，用于实际进行增益控制值P偏离了黑体辐射特性部分的调整。增益控制值P是否为偏离了黑体辐射特性的值的判断，根据在步骤S102得到增益控制值P时增益控制值P是否位于黑体辐射特性的函数f上来进行判断。

在步骤S108a，设增益控制值P对B信号的成分b1与黑体辐射特性的偏离量为b(diff)，则应修正的量b(diff)′为

b(diff)′＝k*b(dif) (4)b(diff)′与k有关。即，b(diff)′随被摄物体的照度和闪光灯的发光量而变化。例如，在被摄物体的照度比较高、闪光灯的发光量小时，b(diff)′就增大，实际应调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，在被摄物体的照度低、闪光灯的发光量大时，b(diff)′就减小，实际应调整的白平衡控制值就接近于黑体辐射特性。

在步骤S108b，应从增益控制值Q的b2偏移的B信号的增益控制值为

b′+b(diff)′以此计算用于实际进行白平衡调整的对于R信号的增益控制值b0。

并且，在步骤S109，向白平衡放大器207r、207b输出在步骤S107和步骤S108b求出的增益控制值R″(r0，b0′)。

如上所述，在人工照明下闪光装置213发光时也可以进行适当的白平衡调整。

在上述实施例中，作为照明被摄物体的装置，说明了使用闪光发光装置的情况，但是，只要是照明被摄物体的装置，不论什么样的装置都可以。例如，如果照明被摄物体的时间长，对于动图像的摄影也可以应用本发明。

另外，在上述实施例中，根据发光前的被摄物体的照度和闪光装置213的发光量计算闪光装置的发光的色温对被摄物体的色温的影响度k，但是，也可以进而根据被摄物体的距离而改变k。

另外，在本实施例中，通过对于R信号和B信号进行增益的调整而调整白平衡，但是，也可以通过调整对R-Y信号和B-Y信号等色差信号的增益来进行白平衡的调整。

本发明作为一例将实现上述实施形式的功能的软件的程序代码通过因特网等网络供给图像摄取装置，图像摄取装置的电脑(或CPU及MPU)通过读出并执行存储媒体存储的程序代码便可实现。

这时，从存储媒体上读出的程序代码本身就实现了上述实施例的白平衡控制电路212的功能，从而存储该程序代码的存储媒体就构成了本发明。

作为用于供给程序代码的存储媒体，可以使用例如软盘、硬盘、光盘、光磁盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡、ROM等。

另外，通过执行电脑读出的程序代码，不仅可以实现上述实施例的功能，而且也包含根据该程序代码的指示，在电脑上工作的OS(操作系统)等进行实际处理的一部分或全部，通过该处理而实现上述实施例的功能的情况。

此外，从存储媒体上读出的程序代码写入插入在电脑中的功能扩展端口或与电脑连接的功能扩展单元具有的存储器中后，根据该程序代码的指示，该功能扩展端口或功能扩展单元具有的CPU等进行实际处理的一部分或全部，通过该处理实现上述实施例的功能。

将本发明应用于上述存储媒体时，在该存储媒体上就存储了与前面说明的流程图对应的程序代码，简单地说，就是将本发明的图像摄取装置不可缺少的模块存储在存储媒体中。

如上所述，按照上述实施例，使用闪光装置等照明被摄物体时，根据与被摄物体照度和闪光灯发光量对应的并且位于黑体辐射特性上的白平衡的控制增益值调整白平衡，所以，可以得到最佳的图像。

Claims

1.一种图像摄取装置，其特征在于，包括：

照明构件，照明被摄物体；

控制值取得单元，在上述图像摄取装置使用上述照明单元对被摄物体进行拍摄的情况下，根据上述照明单元的发光量和上述照明单元不发光时被摄物体的照度之间的比率取得第1色信号的第1控制值和第2色信号的第2控制值；

修正单元，根据第1色温、第2色温和被摄物体的黑体辐射特性修正第1控制值和第2控制值中的至少一个；其中，当上述照明单元发光时，根据第1色温进行修正，而当上述照明单元不发光时，根据第2色温进行修正；以及

白平衡控制单元，根据由上述修正单元所修正的第1、第2控制值控制从摄像单元输出的图像信号的白平衡。

2.根据权利要求1所述的图像摄取装置，其中，上述控制值取得单元根据被摄物体距离取得上述第1和第2控制值。

3.根据权利要求1所述的图像摄取装置，其中，上述第1控制值是控制从摄像单元输出的图像信号中的R信号的增益的控制值，上述第2控制值是控制从摄像单元输出的图像信号中的B信号的增益的控制值。

4.根据权利要求1所述的图像摄取装置，其中，上述第1控制值是控制从摄像单元输出的图像信号中的B信号的增益的控制值，上述第2控制值是控制从摄像单元输出的图像信号中的R信号的增益的控制值。

5.根据权利要求1所述的图像摄取装置，其中，在判定上述被摄物体是在人工照明下时，上述修正单元就进而根据上述照明单元的发光量和上述照明单元不发光时的被摄物体照度修正上述第2控制值。

6.根据权利要求1所述的图像摄取装置，其中，上述照明单元进行闪光发光。

7.一种白平衡的调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

在上述图像摄取装置用上述照明单元摄取被摄物体的情况下，根据上述照明单元的发光量和上述照明单元不发光时被摄物体的照度之间的比率取得第1色信号的第1控制值和第2色信号的第2控制值；

根据第1色温、第2色温和被摄物体的黑体辐射特性修正第1控制值和第2控制值中的至少一个；其中，当上述照明单元发光时，根据第1色温进行修正，而当上述照明单元不发光时，根据第2色温进行修正；以及

根据在上述修正步骤中所修正的第1、第2控制值控制从摄像单元输出的图像信号的白平衡。

8.根据权利要求7所述的白平衡的调整方法，其中，进而根据被摄物体距离取得上述第1和第2控制值。

9.根据权利要求7所述的白平衡的调整方法，其中，在判定上述被摄物体是在人工照明下时，进而根据上述照明单元的发光量和上述照明单元不发光时的被摄物体照度修正上述第2控制值。

10.根据权利要求7所述的白平衡的调整方法，其中，上述照明单元进行闪光发光。

11.一种图像摄取装置，其特征在于，包括：

照明单元，照明被摄物体；

控制值取得单元，在上述图像摄取装置使用上述照明单元对被摄物体进行拍摄的情况下，根据上述照明单元的发光量和上述照明单元不发光时被摄物体的照度之间的比率取得色信号的控制值；

修正单元，根据第1色温、第2色温和预定的函数修正上述控制值；其中，当上述照明单元发光时，根据第1色温进行修正，而当上述照明单元不发光时，根据第2色温进行修正；以及

白平衡控制单元，根据控制值和由上述修正单元所修正的控制值控制从摄像单元输出的图像信号的白平衡。

12.根据权利要求11所述的图像摄取装置，其中，上述预定的函数是基于黑体辐射特性的函数。

13.一种白平衡的调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

在上述图像摄取装置使用上述照明构件对被摄物体进行拍摄的情况下，根据上述照明单元的发光量和上述照明构件不发光时被摄物体的照度之间的比率取得色信号的控制值；

根据第1色温、第2色温和预定的函数修正控制值；其中，当上述照明单元发光时，根据第1色温进行修正，而当上述照明单元不发光时，根据第2色温进行修正；

根据上述控制值和由上述修正单元所修正的控制值控制从摄像单元输出的图像信号的白平衡。

14.根据权利要求13所述的白平衡的调整方法，其中，上述预定的函数是基于黑体辐射特性的函数。