CN101013252A - 成像设备、成像设备控制方法、方法程序、及记录介质 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种成像设备，其包括成像装置和用于基于通过成像装置获取的成像结果来执行曝光控制的控制装置。在成像设备中，控制装置包括：分类装置，用于将成像结果分成无色区和彩色区；估计值计算装置，用于基于成像结果的亮度值来计算表示成像结果中目标明亮度的估计值；以及曝光控制装置，用于计算控制量，使得估计值成为控制目标值，从而实现成像装置的曝光控制。基于无色区的亮度值和彩色区的亮度值之间的差值，计算控制量，从而降低与无色区亮度值的变化相对应的控制量的变化。

Description

成像设备、成像设备控制方法、方法程序、及记录介质

相关申请的交叉参考

本发明包含于2006年1月31日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2006-022133的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种成像设备、一种控制成像设备的方法、一种控制成像设备方法的程序、以及一种记录控制成像设备的方法程序的记录介质。可以将本发明应用于例如电子照相机中。根据本发明的实施例，基于无色区的亮度值和彩色区的亮度值之间的差值，执行曝光控制，从而降低了与无色区亮度值的变化相对应的控制量的变化。与现有结构和模式相比，这种特征可以实现更适当的曝光控制。

背景技术

在诸如电子照相机的现有成像设备中，根据成像结果来计算曝光控制的估计值，并执行曝光控制，使得该估计值成为预定值。就用于计算估计值的方法而言，众所周知的方法是将一个屏幕的各个像素的亮度值累加起来。在例如日本专利公开平5-292389号中披露了一种这样的方法。在该专利文献的方法中，一个屏幕的每个像素的亮度值根据其所在区域进行加权，随后，将加权值彼此累加。

但是，使用这种估计值的曝光控制涉及难以适当控制曝光的问题。具体地，如果具有高反射率的白色物体作为背景等，则作为主要目标对象的人物等将会以不足的明亮度成像。相反，如果大量具有低反射率的黑色物体等作为背景等，则人物等会以过高的明亮度成像。

发明内容

鉴于上述问题，本发明需要提供一种成像设备、一种控制成像设备的方法、一种控制成像设备方法的程序、以及一种记录控制成像设备方法的程序的记录介质，与现有结构和模式相比，每一个都可以实现更适当的曝光控制。

为了解决上述问题，将本发明的实施例应用于成像设备，该成像设备包括：成像器，用于输出成像结果；以及控制器，用于基于通过成像器获取的成像结果来实现曝光控制。该控制器包括：分类器，用于将成像结果分成无色区和彩色区；估计值计算器，用于基于成像结果的亮度值来计算表示成像结果中目标明亮度的估计值；以及曝光控制器，用于计算控制量，使得估计值成为控制目标值，从而实现成像器的曝光控制。基于无色区的亮度值和彩色区的亮度值之间的差值，计算控制量，从而降低了与无色区亮度值的变化相对应的控制量的变化。

将本发明的另一实施例应用于基于通过成像器获取的成像结果实现曝光控制的成像设备控制方法。该方法包括以下步骤：将成像结果分成无色区和彩色区；基于成像结果的亮度值来计算表示成像结果中目标明亮度的估计值；以及计算控制量，使得估计值成为控制目标值，从而实现成像器的曝光控制。基于无色区的亮度值和彩色区的亮度值之间的差值，计算控制量，从而降低了与无色区亮度值的变化相对应的控制量的变化。

将本发明的又一实施例应用于通过运算处理装置的实现来控制成像器的成像设备控制方法的程序。该程序包括以下步骤：将成像结果分成无色区和彩色区；基于成像结果的亮度值来计算表示成像结果中目标明亮度的估计值；以及计算控制量，使得估计值成为控制目标值，从而实现成像器的曝光控制。基于无色区的亮度值和彩色区的亮度值之间的差值，计算控制量，从而降低了与无色区亮度值的变化相对应的控制量的变化。

将本发明的再一实施例应用于一种记录介质，其中记录有通过运算处理装置的实现来控制成像器的成像设备控制方法的程序。该程序包括以下步骤：将成像结果分成无色区和彩色区；基于成像结果的亮度值来计算表示成像结果中目标明亮度的估计值；以及计算控制量，使得估计值成为控制目标值，从而实现成像器的曝光控制。基于无色区的亮度值和彩色区的亮度值之间的差值，计算控制量，从而降低了与无色区亮度值的变化相对应的控制量的变化。

根据第一实施例的结构，如果背景更接近于白色，则执行曝光控制，使得成像结果相比于通常更大程度上偏向于白色。相反，如果背景更接近于黑色，则执行曝光控制，使得成像结果相比于通常更大程度上偏向于黑色。例如，这种结构能够避免出现如果白色物体作为背景等，作为主要目标物体的人物等会以不足的明亮度成像的情况。此外，这种结构可以避免出现如果黑色物体作为背景等，人物等会以过高的明亮度成像的情况。因此，与现有结构相比，可以更适当地执行曝光控制。

根据其它实施例的模式，如果背景更接近于白色，则执行曝光控制，使得成像结果相比于通常更大程度上偏向于白色。相反，如果背景更接近于黑色，则执行曝光控制，使得成像结果相比于通常更大程度上偏向于黑色。例如，这些模式能够避免出现如果白色物体作为背景等，作为主要目标对象的人物等会以不足的明亮度成像的情况。此外，这些模式可以避免出现如果黑色物体作为背景等，人物等会以过高的明亮度成像的情况。因此，与现有模式相比，可以更适当地执行曝光控制。

根据本发明的实施例，可以避免出现如果白色物体作为背景等，作为主要目标对象的人物等会以不足的明亮度成像的情况。此外，可以避免出现如果黑色物体作为背景等，人物等会以过高的明亮度成像的情况。因此，与现有结构和模式相比，可以更适当地执行曝光控制。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的电子照相机的主控制电路的处理程序的流程图；

图2是示出根据第一实施例的电子照相机的框图；

图3是示出由主控制电路通过图1中的处理而获得的校正系数K1的特性的特性曲线图；

图4是示出由主控制电路通过图1中的处理而获得的校正系数K2的特性的特性曲线图；

图5是示出根据本发明第二实施例的电子照相机的主控制电路的处理程序的流程图；

图6是示出由主控制电路通过图5中的处理而获得的校正系数K1的特性的特性曲线图；

图7是示出当无色区更接近于白色时，由主控制电路通过图5中的处理而获得的校正系数K2的特性的特性曲线图；以及

图8是示出当无色区更接近于黑色时，由主控制电路通过图5中的处理而获得的校正系数K2的特性的特性曲线图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细描述本发明的实施例。

第一实施例

(1)实施例的结构

图2是示出根据本发明实施例的电子照相机的方框图。在电子照相机1中，透镜2将入射光聚焦在电荷耦合设备(CCD)固态成像元件3的成像平面上，从而在成像平面上形成光学图像。透镜控制电路4在主控制电路13的控制下改变透镜2的放大率和焦距。

光圈5限制从透镜2进入CCD固态成像元件3的成像平面的入射光。光圈控制电路6在主控制电路13的控制下控制光圈5。快门7在主控制电路13的控制下遮挡进入CCD固态成像元件3的成像平面的入射光。

定时发生器(TG)8生成并输出操作CCD固态成像元件3所需的各种定时信号。CCD固态成像元件3对在成像平面上形成的光学图像执行光电转换处理，并输出光学图像的成像结果。

模拟信号处理电路9使来自CCD固态成像元件3的输出信号经受相关双采样和矩阵运算处理，并通过从主控制电路13指示的增益将所得信号放大，以输出所放大的信号。模拟数字转换电路(A/D)10对来自模拟信号处理电路9的输出信号执行模拟数字转换处理，并输出成像结果的图像数据。

将从模拟数字转换电路10输出的图像数据输入至数字信号处理电路11。数字信号处理电路11使所输入的图像数据经受伽马校正、白平衡调节、拐点处理(knee processing)等，并输出所得到的数据。电子照相机1在监控设备上显示从数字信号处理电路11输出的图像数据，并在压缩该数据之后将图像数据记录在记录介质中。数字信号处理电路11从由模拟数字转换电路10输出的图像数据中获取聚焦控制、曝光控制、以及白平衡调节所需的信息，并将所获取的信息输出至主控制电路13。主控制电路13基于该信息来控制透镜控制电路4、光圈控制电路6、快门7、模拟信号处理电路9、以及数字信号处理电路11的操作，从而执行自动聚焦控制、自动曝光控制、以及自动白平衡调节的处理。

主控制电路13是用于控制电子照相机1操作的计算机，并响应于通过执行记录在存储器(未示出)中的程序由用户所进行的各个单元的操作来控制整体操作。在这个实施例中，在电子照相机1中预安装有由主控制电路13执行的程序。然而，代替预安装，也可以通过记录在诸如光盘、磁盘、以及存储卡的各种记录介质的任何一种中来提供程序。可选地，也可以通过诸如互联网的网络下载来提供程序。

一旦响应于用户对电源开关的操作打开相机1，主控制电路13就开始其操作，以启动各个单元的操作，从而通过CCD固态成像元件3来获取移动图像的成像结果。此外，主控制电路13开始自动聚焦控制、自动曝光控制、以及自动白平衡调节的处理，使得通过模拟信号处理电路9和数字信号处理电路11来处理移动图像的成像结果，并将其显示在监控设备上。如果用户在这种状态下将快门按钮12按下一半，则主控制电路13将自动聚焦控制、自动曝光控制、以及自动白平衡调节的控制量固定在按下一半前刚刚采用的控制量。如果用户在这种状态下完全按下快门按钮12，则主控制电路13控制快门7和定时发生器8，使得通过CCD固态成像元件3实现静止图像的成像结果。另外，主控制电路13顺序地处理静止图像的成像结果，并将经过处理的成像结果显示在监控设备上。此外，主控制电路13响应于用户指示将静止图像的成像结果记录在记录介质中。

在电子照相机1中，如下地执行主控制电路13的自动曝光控制。具体地，通过数字信号处理电路11检测亮度数据以及红色、绿色、和蓝色的色彩数据。基于检测结果，主控制电路13控制光圈5、CCD固态成像元件3的电荷存储时间、以及模拟信号处理电路9的增益。通过将通过划分一个屏幕所限定的每个区域的相关像素值取平均值来执行这个检测。因此，亮度数据的检测结果为各个区域的平均亮度值。

因此，在这个实施例中，透镜2、透镜控制电路4、光圈5、光圈控制电路6、快门7、CCD固态成像元件3、定时发生器8、以及模拟信号处理电路9用作在主控制电路13的曝光控制下获取成像结果的成像器。

图1是示出主控制电路13曝光控制的处理程序的流程图。主控制电路13对成像结果的每一个帧均执行图1所示的处理程序。在步骤SP1中刚一开始这个处理程序，主控制电路13就在步骤SP2中通过CCD固态成像元件3获取一帧的成像结果。

随后，在步骤SP3中，主控制电路13通过数字信号处理电路11来检测亮度数据以及红色、绿色、和蓝色的色彩数据，并获取检测结果。下文中，将代表类似于这些红色、绿色、和蓝色的色彩数据的色调的信号称作色调信号。

在步骤SP4中，主控制电路13基于从数字信号处理电路11获取的白平衡调节所需的信息，校正在步骤SP3中获取的色彩数据的检测结果，使得每个所校正的检测结果都具有通过白平衡调节所得的信号电平。随后，主控制电路13基于阈值来确定检测结果中的信号电平比，从而将在成像结果中限定的区域分成无色区和彩色区。无色区为其中色度几乎为零的黑色、白色、和灰色的区域，而彩色区为除无色区之外的区域。

随后，在步骤SP5中，主控制电路13从彩色区中检测出具有最高色度的最大色度区Cmax，作为代表彩色区的区域。对于最大色度区Cmax的检测，主控制电路13对每个区域分别计算红色、绿色、和蓝色的色彩数据的检测结果的信号电平R、G、和B的平方和或和。检测出具有最大平方和(R²+G²+B²)或和(R+G+B)的区域作为最大色度区Cmax。

在步骤SP6中，主控制电路13将最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y与无色区(M1，M2，M3，...)其中之一的平均亮度值(M1 y)进行比较。随后，在步骤SP7中，主控制电路13基于比较结果来确定无色区M1的平均亮度值M1 y是否大于最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y，或确定无色区M1的平均亮度值M1 y是否小于最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y。通过步骤SP6的处理，主控制电路13基于最大色度区Cmax来确定无色区M1的明亮度是更接近于白色还是更接近于黑色。关于无色区M1是更接近于白色还是更接近于黑色的确定不是基于与最大色度区的平均亮度的比较，而是基于与所有彩色区的平均亮度的比较。

如果无色区M1的平均亮度值M1 y大于最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y或者无色区M1的平均亮度值M1 y小于最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y，即，如果无色区M1接近于白色或黑色，则主控制电路13在步骤SP7中得出肯定的确定(YES)，因此处理前进至步骤SP9。

在步骤SP9中，主控制电路13计算用于校正曝光控制的控制量的无色区M1的校正系数K1。在该实施例中，通过以加权因子Mn w将各个区域的平均亮度值加权相加来计算表示成像目标明亮度的估计值。在步骤SP9中，计算用于校正加权因子Mn w的校正系数K1。

如果无色区M1更接近于白色，则主控制电路13计算与无色区M1的平均亮度值M1 y等于最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y的情况相比成像结果更大程度上偏向于白色的这种校正系数K1。相反，如果无色区M1更接近于黑色，则主控制电路13计算与无色区M1的平均亮度值M1 y等于最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y的情况相比成像结果更大程度上偏向于黑色的这种校正系数K1。此外，计算校正系数K1，使得无色区M1接近于白色或黑色的较高程度导致成像结果更大程度地偏向于白色或黑色。

具体地，如图3所示，如果无色区M1更接近于白色，则主控制电路13使用通过将最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y除以无色区M1的平均亮度值M1 y而获取的值Cmax y/M1 y作为白色校正系数K1。相反，如果无色区M1更接近于黑色，则主控制电路13使用通过将无色区M1的平均亮度值M1 y除以最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y而获取的值M1 y/Cmax y作为黑色校正系数K1。根据设置校正系数K1的这种方式，主控制电路13生成随着最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y和无色区M1的平均亮度值M1 y之间的差值变大而从1开始减小的K1 white和K1 black。

在步骤SP10中，主控制电路13校正在步骤SP9中生成的校正系数K1，从而生成用于校正加权因子Mn w的校正系数K2。为了生成校正系数K2，主控制电路13将通过数字信号处理电路11检测到的一个屏幕的平均亮度值取平均，从而检测一个屏幕的平均亮度值Yall。此外，主控制电路13基于预定的阈值t1和t2来确定一个屏幕的平均亮度值Yall。如图4所示，如果平均亮度值Yall大于阈值t2，则主控制电路13将校正系数K2设置为校正系数K1的值。如果平均亮度值Yall小于阈值t1，则主控制电路13将校正系数K2设置为1。如果平均亮度值Yall在阈值t1到阈值t2的范围内，则将校正系数K2设置成在从1到校正系数K1的值的范围内与平均亮度值Yall成反比变化的值。阈值t1和t2分别用作用于极端黑屏和极端亮屏的确定基础。可以通过使用最大色度区的平均亮度值Cmax y代替平均亮度值Yall来生成校正系数K2。

在随后的步骤SP11中，主控制电路13将相关无色区的加权因子Mn w乘以校正系数K2，从而校正加权因子Mn w的值，接着是步骤SP12。作为加权因子Mn w使用的值为根据诸如重点测光(weighted metering)或多区测光的测光模式预先定义的值。

如果无色区M1的平均亮度值M1 y等于最大色度区Cmax的平均亮度Cmax y，即，如果无色区M1既不接近于白色也不接近于黑色，则主控制电路13在步骤SP7中得出否定的确定(NO)，并且因此直接从步骤SP7前进至步骤SP12。因此，主控制电路13不用校正预先定义并用于检测估计值的加权因子Mn w就结束处理。

在步骤SP12中，主控制电路13确定是否已经完成了所有无色区(M1，M2，M3，...)的处理。如果得出否定确定，则程序返回到步骤SP6，使得处理接下来的无色区(M2，M3，...)。

主控制电路13对成像结果中的每个无色区执行SP6-SP7-SP9-SP10-SP11-SP12的处理程序，或SP6-SP7-SP12的处理程序。在每个处理程序中，如果一个屏幕的平均亮度值Yall大于阈值t1，则主控制电路13将无色区(M1，M2，M3，...)的加权因子Mn w减少依赖于最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y和平均亮度值M1 y之间的差值的值。

一旦完成所有无色区的处理，主控制电路13就在步骤SP12中进行肯定确定，由此从步骤SP12前进至步骤SP13。在步骤SP13中，主控制电路13使各个区域的平均亮度值与加权因子Mn w加权相加，从而计算表示成像结果明亮度的估计值。此外，主控制电路13计算控制量，使得估计值成为控制目标值。随后，主控制电路13基于所计算的控制量来控制光圈5、CCD固态成像元件3的电荷存储时间、以及模拟信号处理电路9的增益，然后，处理前进至步骤SP14，以结束处理程序。

在这个实施例中，通过执行图1所示的处理程序，主控制电路13通过设置加权因子Mn w来计算控制量，使得基于无色区的亮度值和彩色区的亮度值之间的差值来降低与无色区亮度值的变化相对应的控制量的变化，从而执行曝光控制处理。

(2)实施例的操作

根据上述结构，在电子照相机1(图2)中，对形成在CCD固态成像元件3成像平面上的光学图像进行光电转换，从而获取移动图像的成像结果。通过模拟信号处理电路9、模数转换电路10、以及数字信号处理电路11顺序处理移动图像的成像结果，随后显示在监控设备上。此外，数字信号处理电路11获取聚焦控制、曝光控制、以及白平衡调节所需的信息，使得基于该信息，在主控制电路13的控制下执行自动聚焦控制、自动曝光控制、以及自动白平衡调节的处理。

在电子照相机1中，如果在这个状态下用户将快门按钮12按下一半，则将聚焦控制、曝光控制、以及白平衡调节的控制量固定在按下一半前刚刚采用的控制量。如果在这个状态下用户完全按下快门按钮12，则通过CCD固态成像元件3获取代替移动图像的静止图像的成像结果。通过模拟信号处理电路9、模数转换电路10、以及数字信号处理电路11顺序处理静止图像的成像结果，然后记录在记录介质中。

因此，在电子照相机1中，当通过观察显示在监控设备上的移动图像来检查成像结果时，执行曝光控制等处理，以获取最佳的成像条件。在这个最佳成像条件下，获得静止图像的成像结果，并记录在记录介质中。

在电子照相机1中，当拍摄移动图像时，通过数字信号处理电路11检测由划分成像结果而产生的每个区域的平均亮度值。此外，根据测光模式通过加权因子Mn w对各个平均亮度值加权并彼此相加，从而计算表示成像目标明亮度的估计值。在电子照相机1中，设置控制量，使得估计值成为控制目标值。此外，基于这个控制量控制光圈5、CCD固态成像元件3的电荷存储时间、以及模拟信号处理电路9的增益，从而执行曝光控制处理，使得以适当的明亮度来将期望的目标对象成像。

但是，在实际成像现场中，具有高反射率的白色物体经常作为背景等。此外，在一些情况中，大量具有低反射率的黑色物体等作为背景等。如果仅通过执行利用加权因子将各个区域的平均亮度加权相加来计算估计值，则所计算的估计值会根据背景的明亮度而改变。因此，除非提供所有对策，否则会产生下述问题。具体地，如果具有高反射率的白色物体作为背景等，则主要目标对象会以不足的明亮度成像。相反，如果具有低反射率的黑色物体作为背景等，则主要目标对象会以过高的明亮度成像。

为了处理这个问题，在电子照相机1(图2)中，通过数字信号处理电路11将每个区域的红色、绿色、和蓝色的色彩数据取平均。随后，通过主控制电路13确定平均值的比，从而将各个区域分成彩色区和无色区。另外，基于代表彩色区的区域的亮度值来确定每个无色区的亮度值，并通过计算控制量来实现曝光控制，使得基于无色区的亮度值和彩色区的亮度值之间的差值来降低与无色区的亮度值的变化相对应的控制量的变化。

具体地，在该电子照相机1中，生成随着无色区的亮度值和代表彩色区的区域的亮度值之间的差值变大而从1开始减小的校正系数K1(图3)。此外，生成随着整个屏幕的亮度Yall变高而从1向校正系数K1减小的校正系数K2(图4)。通过校正系数K2来校正加权因子Mn w，以计算估计值。

结果，在该电子照相机1中，如果无色区M1更接近于白色，则执行曝光控制，使得与各个区域的平均亮度值仅进行与加权因子的加权相加以计算估计值的情况相比，成像结果更大程度地偏向于白色。相反，如果无色区M1更接近于黑色，则执行曝光控制，使得与各个区域的平均亮度值仅进行与加权因子的加权相加以计算估计值的情况相比，成像结果更大程度地偏向于黑色。因此，电子照相机1可以根据背景等以适当的明亮度来将主要目标对象成像，防止了以过高的明亮度或不足的明亮度将主要对象成像。

更具体地，在该电子照相机1中，除了当成像结果极度黑暗时之外，都如下地通过校正系数来校正加权因子。具体地，如果具有高反射率的白色物体作为背景等，则校正加权因子，以防止估计值由于白色物体而被显著增大。相反，如果具有低反射率的黑色物体作为背景等，则校正加权因子，以防止估计值由于黑色物体而被显著减小。这样的校正使得以适当的明亮度将主要目标对象成像。

在电子照相机1中，通过生成随着无色区的亮度值和代表彩色区的区域的亮度值之间的差值变大而从1开始减小的校正系数K1，校正加权因子Mn w。此外，生成随着整个屏幕的亮度Yall变大而从1向校正系数K1的值减小的校正系数K2。通过校正系数K2来校正加权因子Mn w，以计算估计值。根据校正系数K1和K2的这种设置，如果整个屏幕的亮度Yall过低，则计算估计值，以及不校正加权因子Mn w就执行曝光控制处理。

如果亮度等级很低，则各个色彩数据的像素值也很小。因此，在基于像素值的比的确定将区域分成无色和彩色区的情况下，可能会错误地划分某些区域。为了处理这个问题，在该电子照相机1中，如果整个屏幕的亮度Yall很低，则不校正加权因子Mn w就计算估计值。这样能够防止由于将区域错误地分成无色和彩色区而引起的不适当的曝光控制。具体地，由于电子照相机1中校正系数K2的这种设置，所以如果成像结果的亮度值小于预定值，则不管无色区的亮度值和彩色区的亮度值之间的差值如何变化，控制量的变化和无色区亮度值的变化之间的关系都不发生改变。因此，可以防止错误的曝光控制。

此外，在电子照相机1中，就代表彩色区的区域的亮度值而言，使用彩色区中具有最高色度的最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y。结果，使电子照相机1有效避免了所谓的白饱和(高亮(blown highlight))状态，其中，当白色物体作为高亮度彩色目标对象的背景时，高亮度部分在成像元件的动态范围的上限处饱和，从而被成像为白色部分。

(3)实施例的有益效果

根据上述结构，基于无色区的亮度值和彩色区的亮度值之间的差值，执行曝光控制，使得降低了与无色区亮度值的变化相对应的控制量的变化。与现有结构和模式相比，这个特征实现了更适当的曝光控制。

更具体地，根据无色区的亮度值和彩色区的亮度值之间的差值来定义用于计算估计值的加权因子。因此，基于无色区的亮度值和彩色区的亮度值之间的差值，执行曝光控制，使得降低了与无色区亮度值的变化相对应的控制量的变化。与现有结构和模式相比，这个用于加权因子的处理允许实现更适当的曝光控制。

此外，进行设置使得如果成像结果的亮度值小于预定值，则不管无色区的亮度值和彩色区的亮度值之间的差值如何变化，控制量的变化和无色区亮度值的变化之间的关系都不发生改变。因此，可以防止错误的曝光控制。

另外，将彩色区中具有最高色度的最大色度区使用作为代表彩色区的区域。这样可以有效地避免所谓的白饱和状态。

第二实施例

图5示出基于与图1的比较，应用于根据本发明第二实施例的电子照相机的主控制电路的处理程序的流程图。除了主控制电路的处理程序不同之外，该实施例的电子照相机具有与上述第一实施例的电子照相机1相同的结构。因此，在下面的描述中，使用图2的结构，并忽略重复的描述。

主控制电路13对每一帧执行图5所示的处理程序。具体地，一旦在步骤SP21中启动处理程序，主控制电路13就在步骤SP22中通过CCD固态成像元件3获取一帧的成像结果。随后，在步骤SP23中，主控制电路13通过数字信号处理电路11检测亮度数据以及红色、绿色、和蓝色的色彩数据，并获取检测结果。在随后的步骤SP24中，主控制电路13校正检测结果，使得每个所校正的检测结果均具有通过白平衡调节得出的信号电平。此外，主控制电路13基于阈值确定在色彩数据中的信号电平比，从而将在成像结果中限定的区域分成彩色区和无色区。随后，在步骤SP25中，主控制电路13从彩色区中检测出具有最高色度的最大色度区Cmax，作为代表彩色区的区域。

在随后的步骤SP26中，主控制电路13计算被分成无色区(M1，M2，M3，...)的区域的平均亮度值(M1 y，M2 y，M3 y，...)的算术平均值M y ave。随后，在步骤SP27中，主控制电路13将算术平均值M y ave与最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y进行比较。

在随后的步骤SP28中，主控制电路13基于比较结果确定算术平均值M y ave是否比最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y大预定值或更大的值，或者确定算术平均值M y ave是否比最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y小预定值或更大的值。通过步骤SP28的处理，主控制电路13基于最大色度区Cmax确定整个无色区的明亮度是更接近于白色还是更接近于黑色。关于无色区M1是更接近于白色还是更接近于黑色的确定不是基于与最大色度区的平均亮度的比较，而是基于与所有彩色区的平均亮度的比较。

如果算术平均值M y ave与最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y不同，则处理程序从步骤SP28前进至步骤SP29，主控制电路13执行生成用于校正目标亮度的系数的处理。在该处理中，主控制电路13通过将算术平均值M y ave除以最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y来生成校正系数K1 ref。如图6所示，校正系数K1 ref的值随着算术平均值M y ave的增大而增大，并且当算术平均值M y ave等于最大色度区Cmax的平均亮度值Cmax y时，校正系数K1 ref的值为1。

在随后的步骤SP30中，主控制电路13校正在步骤SP29中生成的校正系数K1 ref，从而生成用于校正控制目标值的校正系数K2ref。在步骤SP30中，主控制电路13检测一个屏幕的平均亮度值Yall，并基于阈值t1和t2确定一个屏幕的平均亮度值Yall。此外，主控制电路13确定校正系数K1 ref。如果校正系数K1 ref大于1，即，如果无色区的亮度高于彩色区的亮度，则主控制电路13如下地设置校正系数K2 ref。具体地，如图7所示，如果平均亮度值Yall大于阈值t2，则主控制电路13将校正系数K2 ref设置成校正系数K1 ref的值。如果平均亮度值Yall小于阈值t1，则将校正系数K2 ref设置为1。如果平均亮度值Yall位于阈值t1到阈值t2的范围内，则将校正系数K2 ref设置为与平均亮度值Yall成比例地从1向校正系数K1 ref增加的值。

相反，如果校正系数K1 ref小于1，即，如果无色区的亮度低于彩色区的亮度，则主控制电路13如下地设置校正系数K2 ref。具体地，如图8所示，如果平均亮度值Yall大于阈值t2，则主控制电路13将校正系数K2 ref设置为校正系数K1 ref的值。如果平均亮度值Yall小于阈值t1，则将校正系数K2 ref设置为1。如果平均亮度值Yall位于阈值t1到阈值t2的范围内，则将校正系数K2 ref设置为与平均亮度值Yall成比例地从1向校正系数K1 ref减小的值。类似于第一实施例，可通过使用最大色度区的平均亮度值Cmax y代替平均亮度值Yall来生成校正系数K2 ref。

在随后的步骤SP31中，主控制电路13将估计值的控制目标值Ref乘以校正系数K2 ref。因此，如果无色区更接近于白色，则主控制电路13校正曝光控制的控制目标值Ref，使得成像结果偏向于白色，而如果无色区更接近于黑色，则成像结果偏向于黑色。

随后，在步骤SP32中，主控制电路13利用加权因子Mn w使各个区域的平均亮度值进行加权相加，从而计算表示成像结果明亮度的估计值。此外，主控制电路13控制光圈5、CCD固态成像元件3的电荷存储时间、以及模拟信号处理电路9的增益，使得估计值成为在步骤SP31中计算的控制目标值Ref，随后，处理前进至步骤SP33，以结束处理程序。

通过执行图5的处理程序，主控制电路13根据与彩色区的亮度值相关的无色区的亮度值来校正控制目标值，从而实现曝光控制，使得基于无色区的亮度值和彩色区的亮度值之间的差值，降低了与无色区亮度值的变化相对应的控制量的变化。

根据第二实施例，基于整个无色区的平均亮度来执行曝光控制，使得如果无色区更接近于白色则成像结果偏向于白色，而如果无色区更接近于黑色则成像结果偏向于黑色。这个结构也能提供与第一实施例相同的优势。

此外，通过校正曝光控制的控制目标值，执行基于无色区的亮度值的曝光控制。这样也能提供与第一实施例相同的优势。

第三实施例

在上述第一实施例中，基于每个区域来减小无色区的加权因子。但是，本发明不限于此，也可以增加彩色区的加权因子。具体地，如果无色区Mn平均亮度值的平均值Mn y sum大于代表彩色区的区域的亮度值Cmax y，则将平均值Mn y sum除以代表区域的亮度值Cmax y，以计算校正系数Mn y sum/Cmax y，并将彩色区的加权因子乘以校正系数Mn y sum/Cmax y。相反，如果无色区Mn平均亮度值的平均值Mn y sum小于代表彩色区的区域的亮度值Cmax y，则将代表区域的亮度值Cmax y除以平均值Mn y sum，以计算校正系数Cmax y/Mn y sum，并将彩色区的加权因子乘以校正系数Cmax y/Mn y sum。

在上述第一实施例中，基于每个区域来减小无色区的加权因子。但是，本发明不限于此，也可以减小无色区的平均亮度值，或可选地，可以增大彩色区的平均亮度值。具体地，在减小无色区平均亮度值的情况下，将相关区域的亮度值减小至代表彩色区的区域的亮度值Cmax y和无色区的平均亮度值Mn y之间的平均值(Cmaxy+Mn y)/2。

在第一实施例中，基于通过如上面图3和图4所述的彩色区的亮度值Cmax y和无色区的亮度值而生成的校正系数K1，生成根据整个亮度值的校正系数K2作为参数。即，校正系数K1的特性在当无色区更接近于白色时以及当其更接近于黑色时之间进行切换。但是，本发明不限于此，校正系数K2的特性也可以在当无色区更接近于白色时以及当其更接近于黑色时之间进行切换。此外，在第二实施例的结构中，代替校正系数K2的特性，校正系数K1的特性可以在当无色区更接近于白色时以及当其更接近于黑色时之间进行切换。

在第二实施例中，通过使用一个屏幕中的无色区的平均亮度值来校正控制目标值。然而，本发明不限于此，也可以校正自身的估计值。

在上述实施例中，根据测光模式来切换加权因子。然而，本发明不限于此，也可以被广泛地应用于所有区域的加权因子为1的结构，即，仅通过将亮度值彼此相加来计算估计值的结构。

在上述实施例中，将红色、绿色、和蓝色的色彩数据用作色调信号。然而，本发明不限于此，本发明也可以被广泛地应用于使用互补色的色彩数据的结构。

在上述实施例中，主控制电路处理通过数字信号处理电路的检测而获得的检测结果，从而执行曝光控制。然而，本发明不限于此，也可以通过主控制电路执行数字信号处理电路的检测处理，以及可以通过运算处理器执行一系列处理。

在上述实施例中，将光圈、CCD固态成像元件的电荷存储时间、以及模拟信号处理电路的增益定义为曝光控制的控制目标。然而，本发明不限于此，也可以被广泛地应用于控制各种控制目标的结构，例如，选择性地控制一个或多个这些控制目标的结构。

上述实施例涉及电子照相机。但是，本发明不限于此，也可以被广泛地应用于诸如摄像机的其他各种成像设备。

本发明涉及成像设备、控制成像设备的方法、控制成像设备的方法的程序、以及记录用于控制成像设备方法的程序的记录介质，并且可以应用于例如电子照相机。

本领域技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素，可以在权利要求书或其等价物的范围之内进行各种修改、组合及变化。

Claims (10)

1.一种成像设备，包括：

成像装置，用于输出成像结果；以及

控制装置，用于基于通过所述成像装置获取的成像结果实现曝光控制；

其中

所述控制装置包括：

分类装置，用于将所述成像结果分成无色区和彩色区，

估计值计算装置，用于基于所述成像结果的亮度值计算表示所述成像结果中目标明亮度的估计值；以及

曝光控制装置，用于计算控制量，使得所述估计值成为控制目标值，从而实现所述成像装置的曝光控制；以及

基于所述无色区的亮度值和所述彩色区的亮度值之间的差值，计算所述控制量，从而降低与所述无色区亮度值的变化相对应的所述控制量的变化。

2.一种基于通过成像装置获取的成像结果实现曝光控制的成像设备控制方法，所述方法包括以下步骤：

将所述成像结果分成无色区和彩色区；

基于所述成像结果的亮度值计算表示所述成像结果中目标明亮度的估计值；

计算控制量，使得所述估计值成为控制目标值，从而实现所述成像装置的曝光控制；

其中，基于所述无色区的亮度值和所述彩色区的亮度值之间的差值，计算所述控制量，从而降低与所述无色区亮度值的变化相对应的所述控制量的变化。

3.根据权利要求2所述的成像设备控制方法，所述计算估计值的步骤包括以下子步骤：

通过加权因子将所述成像结果中每个区域的亮度值进行加权，并将所加权的亮度值彼此相加，从而检测所述估计值；以及

根据与所述彩色区的亮度值相关的所述无色区的亮度值，设置所述加权因子；

其中，基于所述无色区的亮度值和所述彩色区的亮度值之间的所述差值，通过所述加权因子的设置计算所述控制量，

从而降低与所述无色区的亮度值的变化相对应的所述控制量的变化。

4.根据权利要求2所述的成像设备控制方法，所述计算估计值的步骤包括以下子步骤：

将所述成像结果中区域的亮度值彼此相加，从而检测所述估计值；以及

根据与所述彩色区的亮度值相关的所述无色区的亮度值来校正将在所述相加步骤中相加的所述亮度值；

其中，基于所述无色区的亮度值和所述彩色区的亮度值之间的所述差值，通过所述亮度值的校正计算所述控制量，从而降低与所述无色区的亮度值的变化相对应的所述控制量的变化。

5.根据权利要求2所述的成像设备控制方法，还包括以下步骤：

根据与所述彩色区的亮度值相关的所述无色区的亮度来校正所述估计值，

其中，基于所述无色区的亮度值和所述彩色区的亮度值之间的所述差值，通过所述估计值的校正计算所述控制量，从而降低与所述无色区的亮度值的变化相对应的所述控制量的变化。

6.根据权利要求2所述的成像设备控制方法，还包括以下步骤：

根据与所述彩色区的亮度值相关的所述无色区的亮度值来校正所述控制目标值，

其中，基于所述无色区的亮度值和所述彩色区的亮度值之间的所述差值，通过所述控制目标值的校正来计算所述控制量，从而降低与所述无色区的亮度值的变化相对应的所述控制量的变化。

7.根据权利要求2所述的成像设备控制方法，其中

如果所述成像结果的亮度值等于或小于预定值，则计算所述控制量，使得不管所述无色区的亮度值和所述彩色区的亮度值之间的所述差值如何变化，所述控制量的变化和所述无色区的亮度值的相应变化之间的关系都不会发生改变。

8.一种通过运算处理装置的实现来控制成像装置的成像设备控制方法的程序，所述程序包括以下步骤：

将成像结果分成无色区和彩色区；

基于所述成像结果的亮度值计算表示所述成像结果中目标明亮度的估计值；

计算控制量，使得所述估计值成为控制目标值，从而实现所述成像装置的曝光控制；

其中，基于所述无色区的亮度值和所述彩色区的亮度值之间的差值，计算所述控制量，从而降低与所述无色区亮度值的变化相对应的所述控制量的变化。

9.一种记录介质，其中记录有通过运算处理装置的实现来控制成像装置的成像设备控制方法的程序，所述程序包括以下步骤：

将成像结果分成无色区和彩色区；

基于所述成像结果的亮度值计算表示所述成像结果中目标明亮度的估计值；

计算控制量，使得所述估计值成为控制目标值，从而实现所述成像装置的曝光控制；

其中，基于所述无色区的亮度值和所述彩色区的亮度值之间的差值，计算所述控制量，从而降低与所述无色区亮度值的变化相对应的所述控制量的变化。

10.一种成像设备，包括：

成像器，用于输出成像结果；以及

控制器，用于基于通过所述成像器获取的成像结果实现曝光控制；其中

所述控制器包括：

分类器，用于将所述成像结果分成无色区和彩色区；

估计值计算器，用于基于所述成像结果的亮度值计算表示所述成像结果中目标明亮度的估计值；以及

曝光控制器，用于计算控制量，使得所述估计值成为控制目标值，从而实现所述成像器的曝光控制；以及

基于所述无色区的亮度值和所述彩色区的亮度值之间的差值，计算所述控制量，从而降低与所述无色区亮度值的变化相对应的所述控制量的变化。

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