CN101527861A - 白平衡控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及白平衡控制装置及其方法。能提高低色温度光源下的白检测精度，即使不能白检测的光源，也能实行稳定的白平衡控制。步骤S1以块单位得到评价值。步骤S2从评价值检测第一白检测范围内的白检测块。步骤S3，当检测到的数在一定基准以上时，进入步骤S4，累计各白检测块的评价值，除以白检测块数，计算每块平均评价值。步骤S6对画面整体的R、B数据乘以WB补正系数R、B增益。当检测到的数在一定基准以下时，进入步骤S7，根据全部块的累计值及各块的评价值，判断是否低色温度光源下。当低色温度光源下，进入步骤S8，在第二白检测范围检测白检测块。步骤S9，当检测到的数在一定基准以上时，则在步骤S4－S6，以第二白检测范围的结果乘以WB补正系数。

Description

白平衡控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及设在图像处理装置中的实行白平衡的控制装置及其控制方法，以及计算机可读取地记录控制处理程序的介质。

背景技术

以往的白平衡控制为了检测画面上的白被摄体部分，设置沿表示因光源变化引起的白被摄体变化的黑体辐射曲线的白检测范围，根据从该白检测范围抽出的白检测结果，求取白平衡补正系数。

但是，必须准备从背阴或白炽灯等高色温度到低色温度侧幅宽的白检测范围，因此，存在尽管在高色温度光源下将朝阳的脸或黄色的花误判别为低色温度的白，按使得朝阳的脸或黄色的花白的方向即补色方向控制。

为此，考虑通过从与黑体辐射曲线对应的白检测范围选择与推断的色温度对应的白检测范围，减少误判别的方式(参照专利文献1)，以及根据从白检测范围推断的色温度及从彩色检测范围推断的色温度，减少误判别的方式(参照专利文献2)。

【专利文献1】特开2004-274482公报

【专利文献2】日本专利第3848274号公报

但是，在这种构成方式中，为了求得与色温度对应的白平衡，需要先选择与色温度对应的白检测范围，或者从彩色推断色温度等，处理变得复杂。另外，即使能正确判别低色温度光源，低色温度光源各种各样，若无限制地扩展低色温度侧的白检测范围，则存在以下问题：因景色不同，不是白的被摄体也引入白，即使在相同光源下，因被摄体产生白平衡偏差问题，对原来不能白检测场合的光源不能实行最适的白平衡。

发明内容

本发明是为了解决这种问题而提出来的，本发明的目的在于，提供白平衡控制装置及其控制方法，以及记录控制处理程序的记录介质，不需要复杂的处理，提高低色温度光源下的白检测精度，同时，即使不能白检测的低色温度光源下的场合，也能通过实行对该光源最适的白平衡，提供在低色温度光源下稳定的白平衡。

为了实现上述目的，本发明提出以下技术方案：

(1)一种白平衡控制装置，其特征在于，设有：

摄像元件，将从光学系统入射的光变换成电信号，作为摄像信号输出；

白平衡评价值取得手段，对画面整体分割成格子状块，从上述分割成格子状块的各检波范围的摄像信号个别地抽出白平衡用评价值；

第一白检测手段，根据由上述白平衡评价值取得手段取得的评价值以及预先设定的白检测范围，检测白检测块；

低色温度光源判定手段，根据分割的全部块的白平衡评价值以及每块的白平衡评价值分布，判定是否低色温度光源下；

第二白检测手段，由上述第一白检测手段没有检测到一定数量的白检测块场合，且由上述低色温度光源判定手段判定为低色温度光源下场合，根据扩展低色温度侧的范围的白检测范围，检测白检测块；以及

白平衡补正系数计算手段，由上述第一白检测手段检测到一定数量的白检测块场合，或由上述第二白检测手段检测到一定数量的白检测块场合，根据上述白检测块，计算白平衡补正系数。

(2)在上述(1)所述的白平衡控制装置中，其特征在于：

进一步设有：

亮度判定手段，由上述第二白检测手段没有检测到一定数量的白检测块场合，判断上次摄影时和这次摄影时的亮度信息是在一定范围内还是在一定范围外；

全部块白平衡评价值判定手段，判断上次摄影时和这次摄影时的全部块的白平衡评价值的差分是在一定范围内还是在一定范围外；以及

光源变化判定手段，若在上次摄影时由上述第一白检测手段及上述第二白检测手段没有检测到一定数量的白检测块场合，且这次摄影时上述亮度判定手段的判定结果及上述全部块白平衡评价值判定手段的判定结果是在一定范围内，则判定为自上次摄影时至今没有光源变化；

由上述光源变化判定手段判定结果无光源变化场合，将上次摄影时的白平衡补正系数设为这次摄影时的白平衡补正系数。

(3)在上述(2)所述的白平衡控制装置中，其特征在于：

由上述第二白检测手段没有检测到一定数量的白检测块场合，且由上述光源变化判定手段判定结果无光源变化以外场合，根据全部块的白平衡评价值计算白平衡补正系数。

按照上述构成，能提高低色温度光源下的白检测精度，同时，即使在低色温度光源下不能白检测场合，也能实行对该光源最适的白平衡控制，由此，即使在低色温度光源下也能实行稳定的白平衡控制。

此外，在本发明技术方案(4)-(6)的白平衡控制方法中，是将上述白平衡控制装置中的各手段用对应工序代之，在本发明技术方案(7)-(9)的记录白平衡控制处理程序的记录介质中，是将上述白平衡控制装置中的各手段用对应步骤代之，上述白平衡控制方法以及记录白平衡控制处理程序的记录介质的动作、作用与上述白平衡控制装置相同。

下面说明本发明的效果。

按照本发明，具有以下效果：不需要复杂处理，能提高低色温度光源下的白检测精度，同时，即使在低色温度光源下不能白检测场合，也能实行对该光源最适的白平衡控制，由此，即使在低色温度光源下也能实行稳定的白平衡控制。

附图说明

图1是表示本发明实施形态涉及的摄像装置的概略构成的方框图。

图2是表示本实施形态涉及的WB补正的一系列处理的流程图。

图3是表示白检测范围的模式图。

图4是表示第一白检测范围的模式图。

图5是表示第二白检测范围的模式图。

图6是表示低色温度判定条件的模式图。

具体实施方式

本发明的其它的目的及特征，根据参照附图的下文的实施形态的说明，将变得明确。

下面参照附图详细说明涉及本发明的实施形态。在以下实施形态中，虽然对构成要素，种类，组合，形状，相对安装等作了各种限定，但是，这些仅仅是例举，本发明并不局限于此。

图1是表示本发明实施形态涉及的摄像装置的概略构成的方框图。如图1所示，通过透镜1在CCD(图像传感器)2的受光面上被曝光的数据，被变换为电信号，作为模拟图像信号，从CCD2输出。CDS(相关双重采样)3，AGC(自动增益控制)4，以及A/D(模拟/数字变化器)5构成F/E(前端电路)6，上述输出的模拟图像信号在所述F/E 6变换成数字信号。在CDS3中，从CCD2的输出中仅仅取出有效的模拟图像信号。在AGC4中，实行该模拟图像信号的放大。接着，在A/D5中将模拟图像信号变换成数字信号。上述时间通过时钟信号发生器(TG7)的时钟信号取得同步。

从F/E 6输入的数字信号数据暂时存储在作为图像存储部的帧存储器的SDRAM8。

图像处理装置(信号处理IC9)由图像处理部(YUV变换部11)，显示控制部12，数据压缩/伸长部(压缩块13)构成。图像处理部根据从控制部17设定的图像处理参数，处理暂时保管在SDRAM8的数据，再次向SDRAM8输出。显示控制部12将写入到SDRAM8的数据发送到显示部15，表示摄影图像。压缩块13的数据压缩部压缩写入到SDRAM8的数据，将处理结果输出到存储卡16等的存储部。

控制部17由CPU，ROM，RAM等的微型机构成，该CPU根据存储在ROM的程序，使用RAM作为作业区域，根据来自操作部18的指示，或来自没有图示的遥控器等的外部动作指示，或来自个人计算机等的外部终端的通信动作指示，控制摄像装置的全部动作。具体地说，控制部17实行摄像动作控制，图像处理装置(信号处理IC9)的图像处理参数的设定，存储控制器14的控制，显示控制。

另外，在操作部18设有按钮，用于指示摄像装置的动作指示，例如，指示摄影的释放键，光学变焦及电子变焦，其他用于从外部进行各种设定的按钮。

下面，简单地说明AWB(自动白平衡)控制的基本动作。通过透镜1的被摄体像入射到CCD2，CCD2将被摄体像变换成电信号(模拟图像数据)，输出R，G，B的模拟图像数据。该模拟图像数据通过A/D 5变换成R，G，B的数字图像信号。经变换的数字图像数据保管在帧存储器(SDRAM8)。

信号处理IC9取入数字图像数据时，在CCD-I/F 10读出特定部分，或画面整体的R，G，B的累计值。控制部17读出该R，G，B的累计值，检测特征，计算成为合适的白平衡(以下简记为“WB”)那样的WB的增益(R增益及B增益)。在作为图像处理部的YUV变换部11中，将R，G，B的数据变换成亮度Y和色差Cb，Cr的数据，输出到SDRAM8。上述图像变换时，从控制部17对信号处理IC9设定WB增益(R增益，B增益)。

存储在SDRAM8的数据被读入信号处理IC9内的压缩块13的数据压缩部，通过例如JPEG压缩，数据被压缩。经压缩的数据记录在存储卡16等的外部记录装置中。

图2是表示本实施形态涉及的WB补正的一系列处理的流程图。一边参照图1，根据图2说明作为本发明特征的动作。

最初，摄影图像作为RAW-RGB数据，信号处理前的数据存储在SDRAM8中。从SDRAM8通过存储控制器14读出该数据，输入到CCD-I/F10。基于在CCD-I/F 10内的检波电路预先设定的检波框的尺寸及分割数，对画面整体，以分割成格子状的块单位，分别累计R，G，B数据，抽出的评价值输出到可从SDRAM8或控制部(CPU)17读出的寄存器(步骤S1)。

白检测块对于以块单位取得的R，G，B数据的累计值，G/R，G/B被变换为下式(1)的评价值，若处于预先设定的第一白检测范围内，则作为白检测块检测存储(步骤S2)。

式(1)：

G/R＝(G/R)×100

G/B＝(G/B)×100

在此，白检测范围如图3所示，将评价值的G/R设为x轴，G/B设为y轴，在二元色坐标中，设定沿黑体辐射曲线的多个椭圆或矩形框。

另外，本实施形态的白检测范围使用多个椭圆框，各椭圆框成为与各光源的白检测范围对应的白检测框。图4所示斜线框是第一白检测范围，表示5800～3200K(Kelvin，开尔文)的室外朝阳背阳的白检测范围，图5所示斜线框是第二白检测范围，表示3000～1500K的夕阳、白炽灯、蜡烛光的白检测范围。

确认有无在第一白检测范围内检测到的白检测块的数(步骤S3)，某一定基准以上场合(步骤S3的“是”)，则进入步骤S4，对各白检测块的评价值G/R，G/B，根据该块的平均亮度进行加权后，累计，再除以白检测块的数，计算一块的评价值G/R，G/B。

平均亮度由该块的R，G，B数据的累计值，用下式(2)求得：

亮度＝R×0.299+G×0.587+B×0.114    (2)

在步骤S5中，计算白平衡补正系数，即，从上述计算而得的一块平均评价值G/R，G/B，按照评价值G/R，G/B的色坐标的区域，加以补正，将评价值G/R，G/B设为WB补正系数。所谓按照区域进行补正，例如，在G/R值小，G/B值大的低色温度侧的光源下，增大G/R值，减小G/B值，以便保留光源色。另外，在G/R值大，G/B值小的高色温度侧的光源下，若G/R值为一定值以上，则实行限制处理。

在步骤S6中，对画面整体的各R，B数据，乘以WB补正系数(R增益，B增益)。

在步骤S3中，若在第一白检测范围内检测到的白检测块数低于某一定基准场合(步骤S3的“否”)，例如，低于全部块的7％，即，块分割数为水平16×垂直16时，小于17个，这种场合，则进入步骤S7，根据全部块的累计值以及各块的评价值G/R，G/B，判断是否在低色温度光源下的摄影。

该低色温度光源下的判别如下：在图6中，以A表示的白炽灯的白检测框为中心，当全部块的累计值的评价值G/R在中心A以下，评价值G/B在中心A以上的斜线部分，且各块的评价值G/R，G/B的70％以上位于图6所示斜线部分场合，判别为低色温度光源下。例如，块分割数为水平16×垂直16时，块数70％以上为≥179个。

由此，根据全画面的累计值推断整体红色多场景，再有，根据各块的评价值G/R，G/B的色坐标上的分布，能避免尽管不在低色温度光源下却被极端地引向红色多被摄体，误判断为低色温度光源下。

在步骤S7中，若在低色温度光源下摄影场合(步骤S7的“是”)，则进入步骤S8，在第二白检测范围检测白检测块。接着，在步骤S9中，确认有无在第二白检测范围内检测到的白检测块的数，在某一定基准以上场合(步骤S9的“是”)，则按上述步骤S4-S6的处理，将在第二白检测范围内抽出的白检测块的累计结果作为白检测块累计值，计算WB补正系数，对图像整体乘以WB补正系数。

另外，在步骤S9中，若在第二白检测范围内检测到的白检测块数低于某一定基准场合(步骤S9的“否”)，例如，低于全部块的7％，即，块分割数为水平16×垂直16时，小于17个，这种场合，则进入步骤S10，上次摄影时有白检测块，判断上次摄影时和这次摄影时的亮度差是否在一定范围内，例如，±0.5EV以内。若上次摄影时和这次摄影时的亮度差在一定范围内(步骤S10的“是”)，则进入步骤S11，判断上次摄影时和这次摄影时的全部块的累计值的差(评价值G/R，G/B)是否分别在一定范围内，例如，G/R，G/B在±10％以内。这种场合，若上次摄影时的全部块的累计值G/R为150，G/B为300，则判断G/R是否为135～165之间，G/B是否为270～330之间。

若在步骤S10，S11的比较中，都处于一定范围内(步骤S10的“是”，步骤S11的“是”)，则进入步骤S12，在这次摄影时也看作在同一光源下的摄影，将上次摄影时设定的WB补正系数作为这次摄影时的WB补正系数，对图像整体乘以WB补正系数(步骤S12)。

通过仅仅限定在该低色温度光源下，具有以下优点：白天等时间，太阳位置改变，色温度变化，能不意识补正地、保持上次摄影时设定的WB补正系数使用。

保持上次摄影时设定的WB补正系数使用，即使在此后摄影中，在第二白检测范围内检测到的白检测块数在某一定基准以下场合，继续根据能检测到白检测块时的亮度以及全部块的累计值的差，判断是否在同一光源下的摄影，若是同一光源下的摄影，设定能检测到白检测块时的WB补正系数。

另外，处理步骤S10，S11不管哪一方，不满足条件场合(步骤S10的“否”，步骤S11的“否”)，则进入步骤S13，累计评价值G/R，G/B，作为全部块的累计值，除以全部块数，计算平均一块的评价值G/R，G/B。

这样，通常，仅仅在第一白检测范围检测白检测块，不使用低色温度侧范围的白检测结果，由此，能防止例如在白天，尽管人的脸等有颜色，但进入低色温度侧的白检测框，WB补正系数整体向蓝方向移动。

再有，在第一白检测范围不能检测到白检测块场合，可以根据在第二白检测范围检测白检测块的结果，计算WB补正系数。

又，即使在第二白检测范围不能检测到白检测块场合，也可以设定与能检测到白检测块场合相同的WB补正系数。

如上所述，不需要复杂处理，能提高低色温度光源下的白检测精度，同时，即使在低色温度光源下不能白检测场合，也能实行对该光源最适的白平衡控制，能在低色温度光源下实行稳定的白平衡控制。

下面说明产业上的可利用性。

按照本发明涉及的白平衡控制装置及其控制方法，以及记录控制处理程序的记录介质，不需要复杂处理，能提高低色温度光源下的白检测精度，同时，即使在低色温度光源下不能白检测场合，也能实行对该光源最适的白平衡控制，由此，即使在低色温度光源下也能实行稳定的白平衡控制，作为设置在图像处理装置中的白平衡控制，具有实用性。

上述各个实施形态仅仅是适合于实施本发明的具体化的示例，而非据此来对本发明的技术上的范围进行限定性的解释。即，在不脱离本发明的精神或主旨的情况下，本发明能够以各种各样的其它形式来实施。

Claims (9)

1.一种白平衡控制装置，其特征在于，设有：

摄像元件，将从光学系统入射的光变换成电信号，作为摄像信号输出；

白平衡评价值取得手段，对画面整体分割成格子状块，从上述分割成格子状块的各检波范围的摄像信号个别地抽出白平衡用评价值；

第一白检测手段，根据由上述白平衡评价值取得手段取得的评价值以及预先设定的白检测范围，检测白检测块；

低色温度光源判定手段，根据分割的全部块的白平衡评价值以及每块的白平衡评价值分布，判定是否低色温度光源下；

第二白检测手段，由上述第一白检测手段没有检测到一定数量的白检测块场合，且由上述低色温度光源判定手段判定为低色温度光源下场合，根据扩展低色温度侧的范围的白检测范围，检测白检测块；以及

白平衡补正系数计算手段，由上述第一白检测手段检测到一定数量的白检测块场合，或由上述第二白检测手段检测到一定数量的白检测块场合，根据上述白检测块，计算白平衡补正系数。

2.按照权利要求1所述的白平衡控制装置，其特征在于：

进一步设有：

亮度判定手段，由上述第二白检测手段没有检测到一定数量的白检测块场合，判断上次摄影时和这次摄影时的亮度信息是在一定范围内还是在一定范围外；

全部块白平衡评价值判定手段，判断上次摄影时和这次摄影时的全部块的白平衡评价值的差分是在一定范围内还是在一定范围外；以及

光源变化判定手段，若在上次摄影时由上述第一白检测手段及上述第二白检测手段没有检测到一定数量的白检测块场合，且这次摄影时上述亮度判定手段的判定结果及上述全部块白平衡评价值判定手段的判定结果是在一定范围内，则判定为自上次摄影时至今没有光源变化；

由上述光源变化判定手段判定结果无光源变化场合，将上次摄影时的白平衡补正系数设为这次摄影时的白平衡补正系数。

3.按照权利要求2所述的白平衡控制装置，其特征在于：

由上述第二白检测手段没有检测到一定数量的白检测块场合，且由上述光源变化判定手段判定结果无光源变化以外场合，根据全部块的白平衡评价值计算白平衡补正系数。

4.一种白平衡控制方法，其特征在于，包括：

摄像工序，通过摄像元件将从光学系统入射的光变换成电信号，作为摄像信号输出；

白平衡评价值取得工序，对画面整体分割成格子状块，从上述分割成格子状块的各检波范围的摄像信号个别地抽出白平衡用评价值；

第一白检测工序，根据由上述白平衡评价值取得工序取得的评价值以及预先设定的白检测范围，检测白检测块；

低色温度光源判定工序，根据分割的全部块的白平衡评价值以及每块的白平衡评价值分布，判定是否低色温度光源下；

第二白检测工序，由上述第一白检测工序没有检测到一定数量的白检测块场合，且由上述低色温度光源判定工序判定为低色温度光源下场合，根据扩展低色温度侧的范围的白检测范围，检测白检测块；以及

白平衡补正系数计算工序，由上述第一白检测工序检测到一定数量的白检测块场合，或由上述第二白检测工序检测到一定数量的白检测块场合，根据上述白检测块，计算白平衡补正系数。

5.按照权利要求4所述的白平衡控制方法，其特征在于：

进一步包括：

亮度判定工序，由上述第二白检测工序没有检测到一定数量的白检测块场合，判断上次摄影时和这次摄影时的亮度信息是在一定范围内还是在一定范围外；

全部块白平衡评价值判定工序，判断上次摄影时和这次摄影时的全部块的白平衡评价值的差分是在一定范围内还是在一定范围外；以及

光源变化判定工序，若在上次摄影时由上述第一白检测工序及上述第二白检测工序没有检测到一定数量的白检测块场合，且这次摄影时上述亮度判定工序的判定结果及上述全部块白平衡评价值判定工序的判定结果是在一定范围内，则判定为自上次摄影时至今没有光源变化；

由上述光源变化判定工序判定结果无光源变化场合，将上次摄影时的白平衡补正系数设为这次摄影时的白平衡补正系数。

6.按照权利要求5所述的白平衡控制方法，其特征在于：

由上述第二白检测工序没有检测到一定数量的白检测块场合，且由上述光源变化判定工序判定结果无光源变化以外场合，根据全部块的白平衡评价值计算白平衡补正系数。

7.一种记录白平衡控制处理程序的记录介质，能由具有图像处理功能的装置的计算机读取，其特征在于，所述白平衡控制处理程序包括：

摄像步骤，通过摄像元件将从光学系统入射的光变换成电信号，作为摄像信号输出；

白平衡评价值取得步骤，对画面整体分割成格子状块，从上述分割成格子状块的各检波范围的摄像信号个别地抽出白平衡用评价值；

第一白检测步骤，根据由上述白平衡评价值取得步骤取得的评价值以及预先设定的白检测范围，检测白检测块；

低色温度光源判定步骤，根据分割的全部块的白平衡评价值以及每块的白平衡评价值分布，判定是否低色温度光源下；

第二白检测步骤，由上述第一白检测步骤没有检测到一定数量的白检测块场合，且由上述低色温度光源判定步骤判定为低色温度光源下场合，根据扩展低色温度侧的范围的白检测范围，检测白检测块；以及

白平衡补正系数计算步骤，由上述第一白检测步骤检测到一定数量的白检测块场合，或由上述第二白检测步骤检测到一定数量的白检测块场合，根据上述白检测块，计算白平衡补正系数。

8.按照权利要求7所述的记录白平衡控制处理程序的记录介质，其特征在于：

进一步包括：

亮度判定步骤，由上述第二白检测步骤没有检测到一定数量的白检测块场合，判断上次摄影时和这次摄影时的亮度信息是在一定范围内还是在一定范围外；

全部块白平衡评价值判定步骤，判断上次摄影时和这次摄影时的全部块的白平衡评价值的差分是在一定范围内还是在一定范围外；以及

光源变化判定步骤，若在上次摄影时由上述第一白检测步骤及上述第二白检测步骤没有检测到一定数量的白检测块场合，且这次摄影时上述亮度判定步骤的判定结果及上述全部块白平衡评价值判定步骤的判定结果是在一定范围内，则判定为自上次摄影时至今没有光源变化；

由上述光源变化判定步骤判定结果无光源变化场合，将上次摄影时的白平衡补正系数设为这次摄影时的白平衡补正系数。

9.按照权利要求8所述的记录白平衡控制处理程序的记录介质，其特征在于：

由上述第二白检测步骤没有检测到一定数量的白检测块场合，且由上述光源变化判定步骤判定结果无光源变化以外场合，根据全部块的白平衡评价值计算白平衡补正系数。

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