CN101420626B - 颜色信号处理电路、图像摄取装置和颜色信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了颜色信号处理电路、图像摄取装置和颜色信号处理方法。一种颜色信号处理电路包括：生成R/G值的第一计算单元，生成B/G值的第二计算单元，以及基于R/G和B/G值来指定一位置来作为光源位置的位置指定单元，该位置被表达为由R/G和B/G坐标轴定义的颜色坐标系统中光源的光的色温。该颜色信号处理电路还包括牵引判定单元，该牵引判定单元判定所指定的光源位置和在颜色坐标系统中定义的黑体辐射曲线上的目标点的位置之间的位移量，该颜色信号处理电路基于位移量为R、G、B颜色信号设定用于实现白平衡的增益值，并且将增益值提供给放大R、G、B颜色信号的白平衡放大器，并且执行白平衡处理。

Description

颜色信号处理电路、图像摄取装置和颜色信号处理方法

技术领域

本发明涉及颜色信号(color signal)处理电路、图像摄取(imagepickup)装置和颜色信号方法，其能够被有利地应用来通过调节红(R)、绿(G)和蓝(B)的原色信号(以下称为R、G、B颜色信号)的增益来调节白平衡，所述R、G、B颜色信号是由经由光学系统被从光源入射的光照射的图像摄取元件生成的。

背景技术

过去，数字静态相机、数字视频相机等等已被提供来作为自动执行白平衡处理的图像摄取装置的示例。在这里，术语“白平衡处理”指的是这样的处理：在摄取由给定光源照明的白色对象的图像时，该处理改变从相机系统获得的R、G、B颜色信号各自的增益，使得信号都变得相等。

通过执行白平衡处理，图像摄取装置调节由于诸如自然光(即日光)、来自白炽灯的光或者来自荧光灯的光之类的各种光源之间的差异而看起来有色的白色(例如，当光源的色温较低时，白色看起来偏红，当光源的色温较高时，白色看起来偏蓝)，以使之变成无色差的白色。利用示出自然光的色温变化的黑体辐射曲线(blackbody radiation curve)来自动调节白平衡的处理被称为“自动白平衡处理”。

但是，很难用一个式子来精确且统一地表达黑体辐射曲线(将色温变化表达为曲线)。因此，在过去，白平衡这样来调节的：利用矩形牵引框将光源的色温“牵引”到目标值，或者利用基本上线性近似的黑体辐射曲线。

现在将参考图1来描述现有白平衡处理所设定的牵引框的示例。图1是示出颜色坐标系统中的牵引框和黑体辐射曲线的线性近似的一个示例的图，其中垂直轴表示B/G，水平轴表示R/G。牵引框101是由八个近似点f₁至f₈构成的八边形。黑体辐射曲线102是利用近似点k₁至k₄来线性近似的折线。黑体辐射曲线102位于牵引框101内部，并且牵引框101的斜率是根据黑体辐射曲线102的斜率来设定的。

根据现有方法，在自动调节白平衡时，获得周围环境(即光源)的色温，以找出表达光源在颜色坐标系统中的位置的当前点103。在当前点103位于牵引框101内部时，当前点103被牵引向设定在黑体辐射曲线102上的收敛目标点104。通过这样牵引当前点103，调节了白平衡。

日本未实审专利申请公布No.H11-331854(专利文献1)公开了一种相机系统，当通过对每个场中的色差信号进行积分而获得的积分值数据存在于基于基准点设定的牵引限制框之内时，该相机系统通过在关于颜色坐标系统的原点不对称的方向上沿着黑体辐射曲线移动基准点，来调节白平衡。

发明内容

但是，如图1所示，由于黑体辐射曲线102只是利用四点来对实际黑体辐射曲线进行的线性近似，因此白平衡并非总是非常精确的。当白平衡的精度较低时，将把不同的色温判定为实际光源的色温，并且将会设定不同于实际目标点的低精度收敛目标点。结果，即使在白天期间和在夜晚期间在室外进行拍摄时，也将执行到同一收敛目标点104的收敛。这意味着例如即使在夜晚期间进行拍摄时，也难以在所拍摄的图像中实现适当的夜晚气氛。

当执行牵引时，例如，还执行了平行于R方向地移动当前点以收敛在黑体辐射曲线102上的处理，但是这导致了所牵引的色温看起来不自然。关于夜晚期间的拍摄，例如，人类视觉具有这样一种特性，即对于蓝色的变化将会容忍色温变化，但却不能容忍红色的哪怕是微小的变化。由于现有的牵引处理没有将人类视觉的这个特性考虑在内，因此不可能进行十分精确的白平衡处理。

本发明是考虑到上述问题而构想出来的，并且提高了白平衡处理的精度。

根据本发明的一个实施例，一种颜色信号处理电路：通过将多个原色信号中的第一原色信号除以多个原色信号中的第二原色信号来生成第一除法值，该多个原色信号是由经由光学系统被来自光源的光照射的图像摄取元件生成的；通过将该多个原色信号中的第三原色信号除以第二原色信号来生成第二除法值；并且基于第一除法值和第二除法值来指定光源的位置，其中，以在颜色坐标系统中表达光源的光的色温的位置来作为光源的位置，该颜色坐标系统是由第一坐标轴和第二坐标轴确定的，该第一坐标轴是通过将第一原色信号除以第二原色信号来表达的，该第二坐标轴是通过将第三原色信号除以第二原色信号来表达的。该颜色信号处理电路随后判定光源的位置和在颜色坐标系统中定义的黑体辐射曲线上的目标点的位置之间的位移量，基于位移量为第一原色信号至第三原色信号设定用于调节白平衡的增益值，并且将增益值提供给放大第一原色信号至第三原色信号的原色信号放大单元。

通过操作上述的颜色信号处理电路，可以根据图像摄取环境(即，来自光源的光的色温)来执行高精度的白平衡处理。

根据本发明的实施例，通过调节白平衡以反映光源的色温，可以根据图像摄取环境(即，光源的色温)实现自然的色温。结果，具有如下效果：即使图像摄取环境变化，也可以摄取没有看起来不自然的色温的图像。

附图说明

图1是示出现有自动白平衡处理中使用的牵引框的示例的图。

图2是示出根据本发明实施例的图像摄取装置的示例性内部构造的框图。

图3是示出根据本发明实施例的图像摄取装置的系统控制器的示例性构造的框图。

图4A和4B是示出根据本发明实施例的xy色度图(xy chromaticitydiagram)和uv色度图(uv chromaticity diagram)的示例的图。

图5是示出根据本发明实施例的黑体辐射曲线和等色色温曲线(isochromatic color temperature curve)的示例的图。

具体实施方式

现在将参考图2至5来描述本发明的优选实施例。根据本发明实施例的调节R、G、B颜色信号的增益的颜色信号处理电路1适合于执行白平衡处理的图像摄取装置10。在本实施例中，基于在预定的颜色坐标系统上近似的黑体辐射曲线和根据黑体辐射曲线来确定的等色色温曲线，对表示光源的色温的位置进行牵引，以执行调节R、G、B颜色信号的增益的白平衡处理。在本实施例中，对于静止或视频图像中的色温，下述的处理被称为“牵引”：该处理改变白平衡处理中使用的R、G、B颜色信号的增益，使得根据预定的颜色坐标系统确定的、表示来自光源的光的色温的位置(在下文中，这样的位置被简称为“光源位置”)收敛在期望的色温上。当执行使得静止或视频图像中的色温收敛到期望色温的牵引时，判定使得光源位置与黑体辐射曲线上的表示期望色温的目标点的位置相匹配的位移量。基于所获得的位移量，设定R、G、B颜色信号的增益值，从而对光源执行了白平衡调节。虽然本实施例中描述的颜色信号处理电路1被安装在诸如数字静态相机之类的图像摄取装置中，但是颜色信号处理电路1也可以被应用到诸如安装在移动电话中的相机、视频相机等等之类的图像摄取装置。

首先，将参考图2来描述图像摄取装置10的内部构造的一个示例。图像摄取装置10包括使光线聚焦的透镜11、将被透镜11聚焦的光线转换成信号电压的图像摄取元件12、放大信号电压的前置放大器13、以及将模拟图像信号转换成数字图像信号的A/D转换器14。图像摄取装置10还包括对数字图像信号执行预定的处理的数字信号处理电路15、对每个场中的数字图像信号积分的光学检测器16、以及系统控制器17，该系统控制器17对经积分的数字图像信号执行预定的计算处理，并且在执行下文中描述的“牵引判定”后，将经调节的R、G、B增益信号提供给数字信号处理电路15。注意，透镜11是附着到未示出的透镜镜筒的光学系统，并且这种透镜镜筒可以脱离图像摄取装置。数字信号处理电路15、光学检测器16和系统控制器17被统称为“颜色信号处理电路1”。

在图像摄取装置10中，经由透镜11的被照射的对象(未示出)的图像被形成在图像摄取元件12的图像摄取表面上。图像摄取元件12基于经由透镜11从光源入射的光来生成R、G、B颜色信号。诸如CCD(电荷耦合器件)之类的固态图像摄取元件被用作图像摄取元件12。图像摄取元件12将形成在图像摄取表面上的图像转换成电信号，并且将这样的信号作为图像信号(即R、G、B颜色信号)提供给前置放大器13。

前置放大器13通过对从图像摄取元件12输出的图像信号进行采样和保持来取得所需的数据，并且执行增益控制以将信号调节到适当的水平。前置放大器13的输出信号被提供给A/D转换器14。A/D转换器14将前置放大器13的输出信号从模拟R、G、B颜色信号转换成数字R、G、B颜色信号。A/D转换器14将数字R、G、B颜色信号提供给调节颜色信号各自的增益的白平衡放大器151R、151G、151B。

数字信号处理电路15包括：调节R、G、B颜色信号各自的增益的白平衡放大器151R、151G、151B，对其增益已被调节的R、G、B颜色信号执行伽马校正的伽马校正电路152，对R、G、B颜色信号执行色差矩阵处理的色差矩阵电路153，执行编码以将R、G、B颜色信号转换成预定信号的编码器154，以及将数字图像信号转换成模拟图像信号的D/A转换器155。注意，可以使用A/D转换器14被设置在数字信号处理电路15内部的构造。还可以使用D/A转换器155被设置在数字信号处理电路15外部的构造。

白平衡放大器151R基于从系统控制器17提供来的R增益信号Sr2来调节从A/D转换器14提供来的R信号Sr1的增益。其增益已被调节的R信号Sr1作为R信号Sr3被提供给伽马校正电路152。白平衡放大器151G基于从系统控制器17提供来的G增益信号Sg2来调节从A/D转换器14提供来的G信号Sg1的增益。其增益已被调节的G信号Sg1作为G信号Sg3被提供给伽马校正电路152。白平衡放大器151B基于从系统控制器17提供来的B增益信号Sb2来调节从A/D转换器14提供来的B信号Sb1的增益。其增益已被调节的B信号Sb1作为B信号Sb3被提供给伽马校正电路152。

也就是说，白平衡放大器151R、151G、151B基于从系统控制器17提供来的R增益信号Sr2、G增益信号Sg2和B增益信号Sb2来调节R、G、B颜色信号各自的增益，使得R信号Sr1、G信号Sg1和B信号Sb1之间的比率变得相等。这样，执行了白平衡处理。

伽马校正电路152基于分别从白平衡放大器151R、151G、151B提供的R信号Sr3、G信号Sg3和B信号Sb3来执行伽马(γ)校正，以实现忠实的颜色再现。然后，色差矩阵电路153执行色差矩阵处理，并且编码器154将信号与未示出的明度(Y)信号相结合，以将信号转换成图像信号。接下来，D/A转换器155将图像信号从数字信号转换成模拟信号。经历了白平衡放大器151R、151G、151B的R信号Sr3、G信号Sg3和B信号Sb3还被提供给光学检测器16。光学检测器16对于R信号Sr3、G信号Sg3和B信号Sb3中的每一个进行积分并检测指定场内的具有指定信号电平的信号。

接下来，将参考图3描述系统控制器17的功能的一个示例。被提供以来自光学检测器16的R、G、B颜色信号中每一个的积分值数据的系统控制器17例如是由微计算机构造成的。

系统控制器17包括：第一计算单元171，其将R颜色信号除以G颜色信号以生成除法值R/G；第二计算单元172，其将B颜色信号除以G颜色信号以生成除法值B/G；以及位置指定单元173，其在以R/G轴和B/G轴作为坐标轴的颜色坐标系统中指定由除法值(R/G，B/G)确定的光源位置。系统控制器17还包括牵引判定单元174，该牵引判定单元174将指定的光源位置牵引到在此颜色坐标系统中定义的黑体辐射曲线上的目标位置，并且基于指定的光源位置和目标位置之间的位移量来生成R、G、B增益信号。

牵引判定单元174基于(R/G，B/G)坐标系统中的黑体辐射曲线和等色色温曲线(参见图5)来执行“牵引判定”，如下所述。在此期间，它判定位置指定单元173指定的光源位置是否在图5中示出并在下文中描述的右等色色温曲线42和左等色色温曲线43所限定的范围之内，并且当光源位置在该范围之内时，光源位置被朝着黑体辐射曲线上的预定目标位置牵引。然后，牵引判定单元174生成调节白平衡所需的R增益信号Sr2、G增益信号Sg2和B增益信号Sb2。

系统控制器17是这样来配置以使得：安装在图像摄取装置10中的诸如CPU(中央处理单元)之类的计算处理单元通过执行存储在存储器中的软件程序来执行处理。具体而言，系统控制器17例如实现通过软件来实现的第一计算单元171、第二计算单元172、位置指定单元173和牵引判定单元174的功能。用于实现这种功能的程序18被存储在设置于系统控制器17中的存储器中，并且被顺序读出并执行。可以经由设置在图像摄取装置10中的通信模块(未示出)来将更新程序写入到程序18中，以便能够添加功能。

这样，在系统控制器17中，通过对从光学检测器16提供的R、G、B颜色信号中的每一个进行积分而产生的积分值数据通过除法处理被转换成R/G、B/G数据。由于系统控制器17可以通过简单的计算处理来转换数据，因此软件的负担可得以减小。

注意，在本实施例中，描述了根据系统控制器17内的程序18通过软件来执行R/G和B/G的计算的情况。但是，与系统控制器17的各种功能模块相对应的第一计算单元171、第二计算单元172、位置指定单元173和牵引判定单元174也可以通过硬件来构造。当通过硬件来构造这种组件时，可以提高计算处理速度。

由系统控制器17生成的R增益信号Sr2、G增益信号Sg2和B增益信号Sb2被反馈到先前所述的数字信号处理电路15内的白平衡放大器151R、151G、151B(参见图2)。系统控制器17利用这样反馈的增益信号来控制白平衡放大器151R、151G、151B各自的增益。

在这种控制中，当基于R/G和B/G数据来调节白平衡时，系统控制器17利用基于黑体辐射曲线计算的等色温度线来调节将要收敛的图像的色温。

在这里，现在将参考图4A和4B来描述其中表达了黑体辐射曲线的xy色度图和uv色度图。

首先，将参考图4A来描述xy色度图的示例。注意，图4A所示的xy色度图是从已知出版物(Noboru Ohta，“IRO SAIGEN KOUGAKU NOKISO”(“Fundamentals of Color Reproduction Technology”)，CoronaPublishing Co.Ltd.，p18)取得的图的添加版本。在xy色度图中所示的黑体辐射曲线21的长度方向上，针对预定的色温示出了具有不同斜率的多条等色温度线。等色温度线是在1515K到无穷大的范围中示出的。相对于黑体辐射曲线21的偏差被称为“偏差Δuv”，并且在黑体辐射曲线21的宽度方向上，对于每个偏差Δuv，获得了具有不同的曲率的等偏差线(未示出)。

色温较高的高色温区域22存在于xy色度图的左下部。高色温区域22是其中色温在10,000K左右或更高的区域。同样，色温较低的低色温区域23存在于xy色度图的右上部。低色温区域23是其中色温在2,500K至3,000K左右的区域。

即使光源的色温不位于黑体辐射曲线21上，如果它位于±0.02uv等偏差线的范围之内，通常也可以说光源具有与等色温度线上的色温相同的色温。例如，位于2500K的等色温度线24上而且也位于黑体辐射曲线21上的色温24a可以被说成是2500K的色温。另外，位于2500K的等色温度线24上、但不位于黑体辐射曲线21上的色温24b也可以被说成是2500K的色温。另一方面，不位于2500K的等色温度线24上而且也不位于黑体辐射曲线21上的色温24c不能被说成是2500K的色温。

这样，通过利用黑体辐射曲线21作为基准，如果光源的色温位于预定偏差宽度的范围之内，则光源的色温可以被获得。

接下来，将参考图4B描述uv色度图的一个示例。uv色度图是通过利用预定的式子转换xy色度图的坐标来表达的。这样表达的uv色度图例如被示为CIE1960uv色度图(在以下描述中，这被简称为“uv色度图”)。当从xy色度图到uv色度图转换坐标时，利用以下式(1)来计算色度u、v。X、Y、Z是三色值。

式(1)

$u=\frac{4x}{-2x+12y+3}=\frac{4X}{X+15Y+3Z}$

$v=\frac{6y}{-2x+12y+3}=\frac{6Y}{X+15Y+3Z}$

与xy色度图相比，转换后的uv色度图具有下述特性：色度图中两点之间的颜色差异在某种程度上与颜色的感官差异相匹配。

对在xy色度图上表达的黑体辐射曲线21的坐标进行转换的结果被表达为uv色度图中的黑体辐射曲线31。在黑体辐射曲线31的长度方向上，对于预定的色温示出了具有不同斜率的多条等色温度线。等色温度线是在2000K至15000K的范围中示出的。根据这样的等色温度线，给出光源的色温。

第一计算单元171和第二计算单元172根据式(1)来计算色度x、y的值。然后，利用以下式(2)来从计算出的色度x、y计算三色值X、Y、Z。

式(2)

$x=\frac{X}{X+Y+Z}$

$y=\frac{Y}{X+Y+Z}$

其中X+Y+Z＝1。

另外，第一计算单元171和第二计算单元172利用以下式(3)来从计算出的三色值X、Y、Z计算R、G、B颜色信号的值。

式(3)

$\left(\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right)={\left(\begin{array}{ccc}2.7689& 1.7517& 1.1302\\ 1.0000& 4.5907& 0.0601\\ 0.0000& 0.0565& 5.5943\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right)$

基于计算出的R、G、B颜色信号的值，第一计算单元171和第二计算单元172各自计算除法值R/G和除法值B/G。基于计算出的R/G和B/G值，位置指定单元173在其中R/G和B/G被设定为坐标轴的颜色坐标系统中指定光源位置。

接下来，将参考图5来描述以R/G作为水平轴并且以B/G作为垂直轴的坐标系统中的黑体辐射曲线和等色色温曲线的示例。R/G轴和B/G轴之间的交点是原点。在图5中，黑体辐射曲线41示出了对uv色度图中的黑体辐射曲线31执行矩阵转换的结果。然后设定各自具有与黑体辐射曲线41相对应的偏差宽度的右等色色温曲线42和左等色色温曲线43。曲线41、42、43各自是由23个近似点构成的。

黑体辐射曲线41、右等色色温曲线42和左等色色温曲线43是通过对uv色度图中的uv轴上定义的黑体辐射曲线31进行到R/G和B/G轴的矩阵转换来产生的。矩阵转换是利用以上给出的式(3)等等来执行的。右等色色温曲线42对应于xy色度图中的+0.02uv的等偏差线(参见图4A)，左等色色温曲线43对应于xy色度图中的-0.02uv的等偏差线(参见图4A)。

在矩阵转换期间，利用迈尔德(mired)步长来提取近似点，其中迈尔德步长是在视觉上等间隔的单位。作为迈尔德步长，在黑体辐射曲线上的预定范围中选择了20迈尔德间隔的23个近似点。在这里，使用20迈尔德间隔是因为认为彩色胶片的色温的宽容度是±10迈尔德。这样，在色温为2300K到20000K的范围中，利用以23个近似点示出的22条折线来近似黑体辐射曲线41。注意，这些折线在图5中没有示出。

右等色色温曲线42和左等色色温曲线43与黑体辐射曲线41的点相对应的近似点是在将图4A中的xy色度图中所示的偏差宽度转换到uv色度图之后基于uv等色色温来计算的。计算出的近似点被定义为数组元素。与黑体辐射曲线41相同，右等色色温曲线42和左等色色温曲线43各自是由利用23个近似点示出的22条折线来表达的。

例如，黑体辐射曲线41由23个近似点构造而成，这23个近似点由图5中的近似点K₁至K₂₃组成。近似点K₁至K₂₃的坐标被存储在数组K[1]至K[23]中。近似点K₁至K₂₃对应于在调节白平衡时执行的牵引处理中的目标值。在牵引处理中，朝着目标值牵引当前的色温。在本实施例中，目标值被设定在近似点K₁至K₂₃中的一个点，并且这样的点被称为“收敛目标点”。

右等色色温曲线42由23个近似点构造而成，这23个近似点由近似点R₁至R₂₃组成。近似点R₁至R₂₃的坐标被存储在数组R[1]至R[23]中。左等色色温曲线43由23个近似点构造而成，这23个近似点由近似点L₁至L₂₃组成。近似点L₁至L₂₃的坐标被存储在数组L[1]至L[23]中。右等色色温曲线42的近似点R₁至R₂₃和左等色色温曲线43的近似点L₁至L₂₃各自是基于黑体辐射曲线41的近似点K₁至K₂₃来确定的。

注意，黑体辐射曲线41的近似点K₁₇位于一交点处，在该交点处，B/G和R/G值具有相同的量值。图4A中的xy色度图中的高色温区域22对应于黑体辐射曲线41的近似点K₁附近，低色温区域23对应于黑体辐射曲线41的近似点K₂₃附近。

存储在数组K[1]至K[23]、数组R[1]至R[23]和数组L[1]至L[23]中的信息被写入到在图像摄取装置10内设置的存储器(未示出)中。在由系统控制器17执行的程序18的处理中，通过指定下标来根据需要读出存储在数组中的值。

结果，当对于各个数组下标相同时，等色温度线上的点被指定，并且连接这种点的直线形成了等色温度线。牵引判定单元174沿着等色温度线将光源位置移动到收敛目标点，并且根据由这样的移动产生的位移量来计算增益值，以调节白平衡。这样，可以针对来自光源的光调节白平衡，同时维持在视觉上等色的色温。

另外，只要点位于右等色色温曲线42和左等色色温曲线43之间，这样的点就可以被说成是等色的，并且当光源位置位于右等色色温曲线42和左等色色温曲线43之间时则执行牵引，而当光源位置不位于右等色色温曲线42和左等色色温曲线43之间时则不执行牵引。因此，避免了对不等色的光源执行牵引从而导致牵引后的色温看起来不自然。

现在将以当前点A₀、A₁、A₉、A₂₃作为示例来描述由系统控制器17执行的牵引处理。如上所述，由颜色信号处理电路1执行的牵引处理是这样一个处理：在给定的颜色坐标系统中设定预定的目标值，并且设定R、G、B颜色信号的增益值，使得在这种颜色坐标系统中指定的光源位置与目标值匹配。在本实施例中执行的牵引处理中，在以R/G轴和B/G轴作为坐标轴的颜色坐标系统中，目标值(也称为“目标点”)被设定在黑体辐射曲线41上的一交点处，该交点是黑体辐射曲线41与黑体辐射曲线41、右等色色温曲线42和左等色色温曲线43的等色温度线之间的交点。当该颜色坐标系统中的光源位置在右等色色温曲线42和左等色色温曲线43的范围之内时，光源位置被牵引到目标点。在这种牵引被执行时，牵引判定单元174根据光源位置和目标点之间的位移量来计算R、G、B颜色信号的增益值。

当前点A₁位于连接三个点L₁、K₁和R₁的等色温度线上。因此，牵引判定单元174执行牵引处理，以将当前点A₁牵引到作为收敛目标点的近似点K₁。当前点A₂₃位于连接三个点L₂₃、K₂₃和R₂₃的等色温度线上。因此，牵引判定单元174执行牵引处理，以将当前点A₂₃牵引到作为收敛目标点的近似点K₂₃。当前点A₉不位于三个点L₉、K₉和R₉的等色温度线或者三个点L₁₀、K₁₀和R₁₀的等色温度线上，但是位于右等色色温曲线42和左等色色温曲线43的范围内。在这种情况下，确定与当前点A₉距离最短的等色温度线(在此示例中是由L₉、K₉设定的线)。然后，牵引判定单元174基于所选择的等色温度线来判定收敛目标点，并且牵引判定单元174执行牵引处理，以将当前点A₉牵引到收敛目标点(在此示例中是近似点K₉)。

另一方面，当前点A₀不位于右等色色温曲线42和左等色色温曲线43的范围内。因此，牵引判定单元174不对当前点A₀执行牵引处理。在本实施例中，连接黑体辐射曲线41、右等色色温曲线42和左等色色温曲线43上的具有相同下标的三个近似点的线被视为等色温度线。黑体辐射曲线41和等色温度线之间的交点被确定为收敛目标点，并且牵引处理被执行。注意，等色温度线是通过三个近似点构造而成的，而并不一定是直线。例如，连接三个点L₂₃、K₂₃、R₂₃的等色温度线是以K₂₃为折点的折线。

根据上述的本实施例，通过对uv色度图中的uv轴上定义的黑体辐射曲线31进行到由R/G和B/G轴表达的颜色坐标系统的矩阵转换而获得的黑体辐射曲线41以及等色色温曲线42、43被用于执行白平衡处理。过去，只能利用黑体辐射曲线及其等偏差线来表达光源判定范围，而其中黑体辐射曲线是只有几个近似点的线性近似。但是，根据本实施例，基于在CIE1960uv轴上定义的等色色温曲线，可以基于更准确的色温计算来判定光源位置和白平衡的收敛目标点。这带来了在执行白平衡处理时收敛目标点的精度提高的效果。

另外，在本实施例中，在等色色温的范围内，被认为等色的点与黑体辐射曲线41上的被选择为等色温度线的折点的点(即，收敛目标点)相关联。因此，可以在维持等色色温的同时使得光源位置收敛在黑体辐射曲线41上的收敛目标点上。这带来了下述效果：对于光源的每个色温，可以更精确且更正确地表达色温。

例如，当在夜晚进行拍摄时，人类视觉具有这样一种特性，即虽然对于蓝色的变化将会容忍色温变化，但却不能容忍红色的哪怕是微小的变化。但是，在本实施例中，人类视觉的这个特性在该处理中得到了反映，从而不仅使得光源位置收敛在收敛目标点上，而且同时也提高了对检测从光源输入的光的环境进行评估或者换句话说是对从照明了对象的光源的光获得的色温(即光源位置)进行评估的精度。这带来了提高白平衡处理的精度的效果。

注意，虽然在上述的本实施例中黑体辐射曲线41是利用23个近似点来近似的，但是近似点的数目可以相对于23被增大或减小。例如，近似点的数目可以是10个或15个。随着近似点的数目增大，可以提高白平衡的精度，但是近似点的数目应当根据执行处理的图像摄取装置的能力来确定。

在上述实施例中，黑体辐射曲线41和等色色温曲线42、43是在图5所示的以R/G作为水平轴并且以B/G作为垂直轴的颜色坐标系统中表达的。但是，也可以在使用其他轴的坐标系统上表达黑体辐射曲线和等色色温曲线。例如，虽然第一计算单元171和第二计算单元172基于R、G、B颜色信号来计算R/G和B/G值，但是也可以计算G/R和B/R或者R/B和G/B值。还可以基于除了R、G、B颜色信号之外的信号来执行计算和牵引判定。

另外，在上述实施例中，虽然牵引处理中使用的目标值被设定为图5中的颜色坐标系统中定义的黑体辐射曲线41和等色色温曲线的交点，但是另外的点也可被设定为目标值。另外，作为执行白平衡处理的方法，除了上述实施例中使用的基于从白平衡放大器输出的R、G、B颜色信号来设定增益值的方法外，还可以使用基于在输入到白平衡放大器之前的R、G、B颜色信号来设定增益值的方法。

本领域的技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们处于所附权利要求或其等同物的范围之内。

本发明包含与2007年10月22日向日本专利局提交的日本专利申请JP2007-274494相关的主题，这里通过引用将该申请的全部内容并入。

Claims (3)

1.一种颜色信号处理电路，包括：

第一计算单元，该第一计算单元通过将多个原色信号中的第一原色信号除以所述多个原色信号中的第二原色信号来生成第一除法值，所述多个原色信号是由经由光学系统被来自光源的光照射的图像摄取元件生成的；

第二计算单元，该第二计算单元通过将所述多个原色信号中的第三原色信号除以所述第二原色信号来生成第二除法值；

位置指定单元，该位置指定单元基于所述第一除法值和第二除法值来指定所述光源的位置，其中，以在颜色坐标系统中表达所述光源的光的色温的位置来作为所述光源的位置，所述颜色坐标系统是由第一坐标轴和第二坐标轴确定的，所述第一坐标轴是通过将所述第一原色信号除以所述第二原色信号来表达的，所述第二坐标轴是通过将所述第三原色信号除以所述第二原色信号来表达的；以及

牵引判定单元，该牵引判定单元判定由所述位置指定单元指定的所述光源的位置和在所述颜色坐标系统中定义的黑体辐射曲线上的目标点的位置之间的位移量，基于所述位移量为所述第一原色信号至第三原色信号设定用于调节白平衡的增益值，并且将所述增益值提供给放大所述第一原色信号至第三原色信号的原色信号放大单元，

其中，所述牵引判定单元确定所述黑体辐射曲线和相对于所述黑体辐射曲线具有预定的偏差宽度的等色色温曲线，设定所述黑体辐射曲线上由所述黑体辐射曲线与等色温度线的交点所确定的目标点，所述等色温度线是所述等色色温曲线和所述黑体辐射曲线的等色温度线并且所述光源的位置位于所述等色温度线上或者所述光源的位置离所述等色温度线具有最短的距离，并且

其中，所述牵引判定单元在所述颜色坐标系统中所述光源的位置相对于所述黑体辐射曲线处于所述等色色温曲线的偏差宽度范围内时，判定所述光源位置和所述目标点的位置之间的位移量。

2.一种图像摄取装置，包括：

生成多个原色信号的图像摄取元件；以及

调节所述多个原色信号各自的增益的颜色信号处理电路，

所述颜色信号处理电路包括：

第一计算单元，该第一计算单元通过将多个原色信号中的第一原色信号除以所述多个原色信号中的第二原色信号来生成第一除法值，所述多个原色信号是由经由光学系统被来自光源的光照射的图像摄取元件生成的；

第二计算单元，该第二计算单元通过将所述多个原色信号中的第三原色信号除以所述第二原色信号来生成第二除法值；

位置指定单元，该位置指定单元基于所述第一除法值和第二除法值来指定所述光源的位置，其中，以在颜色坐标系统中表达所述光源的光的色温的位置来作为所述光源的位置，所述颜色坐标系统是由第一坐标轴和第二坐标轴确定的，所述第一坐标轴是通过将所述第一原色信号除以所述第二原色信号来表达的，所述第二坐标轴是通过将所述第三原色信号除以所述第二原色信号来表达的；以及

牵引判定单元，该牵引判定单元判定由所述位置指定单元指定的所述光源的位置和在所述颜色坐标系统中定义的黑体辐射曲线上的目标点的位置之间的位移量，基于所述位移量为所述第一原色信号至第三原色信号设定用于调节白平衡的增益值，并且将所述增益值提供给放大所述第一原色信号至第三原色信号的原色信号放大单元，

其中，所述牵引判定单元确定所述黑体辐射曲线和相对于所述黑体辐射曲线具有预定的偏差宽度的等色色温曲线，设定所述黑体辐射曲线上由所述黑体辐射曲线与等色温度线的交点所确定的目标点，所述等色温度线是所述等色色温曲线和所述黑体辐射曲线的等色温度线并且所述光源的位置位于所述等色温度线上或者所述光源的位置离所述等色温度线具有最短的距离，并且

其中，所述牵引判定单元在所述颜色坐标系统中所述光源的位置相对于所述黑体辐射曲线处于所述等色色温曲线的偏差宽度范围内时，判定所述光源位置和所述目标点的位置之间的位移量。

3.一种颜色信号处理方法，包括：

通过将多个原色信号中的第一原色信号除以所述多个原色信号中的第二原色信号来生成第一除法值，所述多个原色信号是由经由光学系统被来自光源的光照射的图像摄取元件生成的；

通过将所述多个原色信号中的第三原色信号除以所述第二原色信号来生成第二除法值；

基于所述第一除法值和第二除法值来指定所述光源的位置，其中，以在颜色坐标系统中表达所述光源的光的色温的位置来作为所述光源的位置，所述颜色坐标系统是由第一坐标轴和第二坐标轴确定的，所述第一坐标轴是通过将所述第一原色信号除以所述第二原色信号来表达的，所述第二坐标轴是通过将所述第三原色信号除以所述第二原色信号来表达的；以及

判定所述光源的位置和在所述颜色坐标系统中定义的黑体辐射曲线上的目标点的位置之间的位移量，基于所述位移量为所述第一原色信号至第三原色信号设定用于实现白平衡的增益值，并且将所述增益值提供给放大所述第一原色信号至第三原色信号的原色信号放大单元，

其中，所述颜色信号处理方法还包括如下步骤：确定所述黑体辐射曲线和相对于所述黑体辐射曲线具有预定的偏差宽度的等色色温曲线，设定所述黑体辐射曲线上由所述黑体辐射曲线与等色温度线的交点所确定的目标点，所述等色温度线是所述等色色温曲线和所述黑体辐射曲线的等色温度线并且所述光源的位置位于所述等色温度线上或者所述光源的位置离所述等色温度线具有最短的距离，并且

其中，判定所述光源的位置和在所述颜色坐标系统中定义的黑体辐射曲线上的目标点的位置之间的位移量的步骤包括：在所述颜色坐标系统中所述光源的位置相对于所述黑体辐射曲线处于所述等色色温曲线的偏差宽度范围内时，判定所述光源位置和所述目标点的位置之间的位移量。

Images