CN102104785A - 摄像设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摄像设备及其控制方法。该摄像设备能够降低所拍摄图像中的被摄体的色温的变化，并且能够拍摄更适当的图像。该摄像设备能够在发光单元发光的情况下进行拍摄。色温信息获取单元获取与用于照射被摄体的光的色温有关的信息。发光控制单元控制发光单元的发光。发光控制单元基于发光单元的照射光的色温和与由色温信息获取单元获取的信息相对应的色温之间的色温差，来确定发光单元的发光量。

Description

摄像设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种能够使发光单元发光来进行拍摄的摄像设备及其控制方法。

背景技术

传统地，照相机具有用于根据拍摄时被摄体的亮度对光圈、快门速度和灵敏度适当进行设置的自动曝光控制(AutoExposure)功能。

当拍摄诸如人站在太阳前的场景等的具有适当亮度的背景的背光场景时，或者当为了减少照相机抖动以高快门速度在低照度环境下拍摄时，照相机使闪光灯发光。

闪光灯光的色温由发光装置的特性决定。氙管的色温约为5500～6000K。

另一方面，白天户外的阳光的色温约为5500K，因此几乎与氙管的闪光灯光的色温相同。另一方面，存在诸如白炽灯等的具有约2500K的低色温的光源。

当在其色温与安装在照相机上的闪光灯的光的色温极大不同的光源下利用闪光灯发光进行拍摄时，由于相互不同的色温的混合导致无法保持白平衡，这可能使所拍摄图像不自然。

发明内容

本发明提供一种能够降低所拍摄图像中的被摄体的色温的变化并能够拍摄更适当的图像的摄像设备及其控制方法。

因此，本发明的第一方面提供一种摄像设备，其能够在发光单元发光的情况下进行拍摄，所述摄像设备包括：色温信息获取单元，用于获取与照射被摄体的光的色温有关的信息；以及发光控制单元，用于控制所述发光单元的发光，其中，所述发光控制单元根据所述发光单元的照射光的色温和基于由所述色温信息获取单元获取的信息的色温之间的色温差，来确定所述发光单元的发光量。

因此，本发明的第二方面提供一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备能够在发光单元发光的情况下进行拍摄，所述控制方法包括以下步骤：色温信息获取步骤，用于获取与照射被摄体的光的色温有关的信息；以及发光控制步骤，用于控制所述发光单元的发光，其中，在所述发光控制步骤中，根据所述发光单元的照射光的色温和基于在所述色温信息获取步骤中获取的信息的色温之间的色温差，来确定所述发光单元的发光量。

根据本发明，可以降低所拍摄图像中的被摄体的色温的变化，并且可以拍摄更适当的图像。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示意性示出根据本发明实施例的照相机的结构的框图；

图2A和2B是示出暴露于不同外部光的人面部的两个例子的图；

图3A～3C是示出曝光设置和闪光灯发光的组合例子的图；

图4是示出获取亮度分布所使用的区域的图；

图5是示出由图像识别电路所识别出的面部信息的图；

图6A和6B是示出作为与直方图有关的信息所获取的面部中的区域的图；

图7A～7D是示出图6A和6B所示的面部中的各区域的亮度分布的直方图；

图8是示出曝光补偿值计算过程的流程图；

图9是示出与外部光的色温相对应的目标亮度和不足补偿级之间的相关性的图；

图10是示出与面部对比度水平相对应的目标亮度和不足补偿级之间的相关性的图；

图11是示出与被摄体亮度相对应的曝光不足补偿限制值的图；

图12是示出拍摄操作的整个过程的流程图。

具体实施方式

下面参考附图详细说明根据本发明的实施例。

图1是示意性示出根据本实施例的照相机的结构的框图。照相机1通过镜头10聚集外部光。照相机1通过利用镜头驱动电路42沿着光轴前后移动镜头10来调节焦点和视角。

照相机1基于由抖动量检测电路44所测量出的照相机的抖动量，利用图像稳定电路40驱动镜头10，以使光轴在消除手抖动的方向上变化，并且光学地补偿手抖动。抖动量检测电路44设置有陀螺仪传感器。尽管在图1所示的结构中，通过驱动镜头10实现图像稳定，但是还可以通过驱动诸如CCD或CMOS等的摄像装置16来实现图像稳定。

利用光圈14调节通过镜头10的光量。系统控制单元60通过向光圈驱动电路26发送光圈控制信息来控制光圈14。

系统控制单元60经由光圈驱动电路26控制光圈14，以使得当被摄体亮度高时缩小光圈以降低光量，并且当被摄体亮度低时打开光圈以获得更多光。

系统控制单元60通过向机械快门驱动电路28发送机械快门控制信息来控制机械快门(还简称为“快门”)12。系统控制单元60判断快门的开闭时间，并且向机械快门驱动电路28提供指示。

摄像装置16接收通过镜头10、机械快门12和光圈14的光。系统控制单元60通过向TG(时序发生器)24发送控制信号来控制摄像装置16。

TG 24根据从系统控制单元60接收到的控制信号驱动摄像装置16。摄像装置16周期性地执行曝光处理和数据读出处理。基于来自TG 24的驱动信号执行这些处理。

TG 24控制摄像装置16的曝光时间。可以通过在任意时刻将来自TG 24的驱动信号输出给摄像装置16以使得该装置释放所存储的电荷，来控制曝光时间。

将从摄像装置16读出的图像数据输入至CDS(相关双采样器)18。CDS 18通过相关双采样系统去除所输入的图像数据的噪声成分。

将经过CDS 18处理后的图像数据输入至PGA(可编程增益放大器)电路20，并且对图像数据的电平进行衰减或放大。

系统控制单元60通过将放大水平传送给PGA 20来控制放大比率。通常，通过设置光圈14以使得摄像装置16的曝光量变得适当以及通过利用快门等适当地设置曝光时间，来获得摄像装置16的正确曝光。另一方面，PGA 20对图像数据进行衰减或放大以模拟改变图像数据的曝光。模拟曝光改变向用户提供了作为灵敏度的概念的功能，其中，灵敏度是拍摄时诸如快门速度和光圈等的曝光条件之一。系统控制单元60通过控制这些光圈、快门速度和灵敏度来控制曝光。

通过A/D(模拟/数字)转换器22将从PGA 20输出的图像数据从模拟信号转换成数字信号。

经由数据总线23将由A/D转换器22数字化后的图像数据输入至图像处理电路50。图像处理电路50包括多个块，并且实现各种功能。

摄像装置16通常通过彩色滤波器提取每一像素的特定颜色成分。来自A/D转换器22的图像数据的数据格式包括与摄像装置16的像素和彩色滤波器的配置相对应的颜色成分。该数据格式不适于仅评价亮度成分并控制曝光的自动曝光控制(AE)。

图像处理电路50设置有用于从图像数据消除颜色信息并仅提取亮度信息的功能。图像处理电路50还设置有用于提取颜色信息的功能。用于指定被摄体的光源并适当调节颜色的白平衡处理使用该颜色信息。

图像处理电路50设置有用于仅提取从摄像装置16读取的信号的频率成分的功能。自动调焦控制(AF：自动调焦)时使用所提取的频率成分。图像处理电路50设置有如下功能：用于判断在从摄像装置16读取的图像数据中哪一区域成为提取频率成分的对象的功能和用于进行区域分割的功能。图像处理电路50在进行AF处理时，以适于AF处理的模式驱动摄像装置16。

图像处理电路50设置有用于通过操作由A/D转换器22数字化后的图像数据的信号电平、颜色效果等来调节所拍摄图像的图像质量的功能。具有以下与图像数据的电平有关的功能：用于利用整个图像的统一的放大因子增大或减小信号电平的功能、用于根据原始信号电平的强度转换信号电平的色调曲线(伽玛)功能或者用于利用与图像中每一区域的频率成分相对应的放大因子增大或减小信号电平的功能等。这些功能使得能够对各种类型的图像数据进行电平调节。

在将由A/D转换器22数字化后的图像数据输入至图像处理电路50的同时，将其存储在临时存储器30中。

将由图像处理电路50适当处理后的图像数据输入至图像识别电路38。图像识别电路38识别输入图像的亮度状况、聚焦状况和颜色状况，并且还检测人的面部区域，并对所检测到的面部进行面部识别。当存在字符时，识别字符信息。

除用于通过图像识别电路38识别图像的方法以外，系统控制单元60也可以进行图像识别处理。系统控制单元60读取存储在临时存储器30中的图像数据，并且分析该图像数据以识别场景的状况。

系统控制单元60将通过图像处理电路50处理后的图像数据展开到VRAM 34上，在D/A转换器36中将图像数据转换成模拟数据，并且将转换后的图像数据显示在诸如LCD等的图像显示装置108上。

在实现电子取景器功能时，将从摄像装置16读取的连续图像数据依次显示在图像显示装置108上并进行更新。

图像显示装置108还可以显示存储在图像存储介质82中的图像数据。图像存储介质82是经由与数据总线23连接的图像存储介质I/F(接口)80存储所拍摄图像数据并进行再现的非易失性存储器。闪光灯发光电路46根据来自系统控制单元60的指示，控制闪光灯90的发光量、发光定时等。优选将闪光灯单元90所发出的光的色温存储在系统控制单元60中的存储单元中。

照相机1可经由外部设备I/F(接口)84与诸如PC和打印机等的外部设备86连接。

操作单元70包括电源开关102、快门按钮104、拍摄模式选择开关110和参数选择开关151。拍摄模式选择开关110改变诸如静止图像拍摄模式、运动图像拍摄模式和再现模式等的照相机操作模式。照相机操作模式可以包括诸如风景拍摄模式、人物拍摄模式等的许多针对要拍摄的特定场景进行最优化的静止图像拍摄模式。

用户可以利用参数选择开关151选择诸如调焦区域、测光模式等的拍摄时的拍摄条件、再现所拍摄图像时的页给送、照相机操作的整体设置。快门按钮104是一个操作构件。当半按下快门按钮104时，接通(ON)测光开关。当全按下快门按钮104时，接通释放开关。

接着参考图2A和2B说明暴露于不同的外部光(除闪光灯光以外的诸如阳光和室内照明光等的光)的人面部的两个例子。图2A示出人面部均匀地暴露于外部光并且人面部的对比度低的场景。在这种情况下，当通过平均测光来测量整个面部的亮度时，并且当基于该测光结果确定光圈、快门速度和灵敏度时，不管闪光灯是否发光，都可以拍摄适当的图像。

另一方面，图2B示出人在白天站在户外阳光下或者人直接站在室内照明光下方并且人面部的对比度高的场景。

当光源位于人的头部上方时，尽管人的前额部分311暴露于强的外部光，但是眼周围的凹陷部分313和口颚部分315未充分暴露于外部光并且形成阴影。尽管颊部分321和鼻部分331暴露于强的外部光，但是颊下部分323和鼻下部分333趋于形成阴影。

因此，当在人面部中产生高对比度时，不能按照原样拍摄适于肖像的照片。在这种情况下，期望在拍摄时使闪光灯发光，从而使阴影部分暴露于闪光灯光，以降低图像的对比度。

在利用闪光灯发光的拍摄中，当由于尤其如白炽灯那样的低色温的光源导致在面部中产生对比度时，在拍摄时选择哪种曝光条件就变得非常重要。

图3A～3C是示出曝光设置和闪光灯发光的组合例子的图。各附图均示出在拍摄面部具有由低色温的光源LightA引起的对比度的人时的情况。图3A示出闪光灯不发光的情况。图3B示出闪光灯发光并且不执行曝光不足补偿处理的情况。图3C示出闪光灯发光并且执行曝光不足补偿处理的情况。

在图3A所示的例子中，人的前额、鼻和颊附近的区域703暴露于低色温的照明光，并且从颊下到颚的区域707几乎不暴露于该照明光并且形成阴影。

在下面的说明中，通过与在摄像装置16接收到白炽灯的照明光(LightA)和闪光灯光(LightB)时从摄像装置16所输出的信号电平相对应的数值，表示这些光的强度。在图3A中，将前额、鼻和颊附近的区域703中的亮度表示为“LightA＝150 LSB(最低有效位)，LightB＝0 LSB”。另一方面，将下颊的区域707的亮度表示为“LightA＝6 LSB，LightB＝0 LSB”。在这种情况下，由于闪光灯不发光，因而不存在受到闪光灯光的影响，并且由于LightA而产生高对比度。尽管进行AE控制以对人面部实现正确曝光，但是仅通过AE控制无法降低对比度。也就是说，作为进行AE控制以通过对包括亮区域和暗区域的面部中的亮度进行平均来实现正确曝光的结果，获得了亮度不均一的面部作为所拍摄图像。

图3B示出在使用如图3A中那样的曝光条件利用闪光灯发光进行拍摄时的例子。这里，示出闪光灯以发光量10 LSB进行发光的例子。结果，在图3B中，将前额、鼻和颊附近的区域713的亮度表示为“LightA＝150 LSB，LightB＝10 LSB”。另一方面，将颊下的区域717的亮度表示为“LightA＝6 LSB，LightB＝10LSB”。这意为：尽管在前额、鼻和颊附近的区域713中，低色温的光LightA的比率高，但是在颊下的区域717中，高色温的光LightB的比率高。也就是说，由于色温随着面部中的区域而变化，因而未获得适当的所拍摄图像。

应该注意，由于实际面部具有凹陷和凸起，因而闪光灯光对各区域的入射条件由于从闪光灯到各区域的距离的不同或者闪光灯光的入射角的不同而不同。然而，在图3A～3C中，为简化说明，说明了假定面部中的区域均匀地暴露于10 LSB的闪光灯光。

图3C示出在利用闪光灯发光进行拍摄并且与图3A所示的曝光条件相比以1.6级曝光不足来减少曝光的例子。首先，通过将曝光设置在1.6级曝光不足，使前额、鼻和颊附近的区域723曝光的光LightA从150 LSB改变成50 LSB。另一方面，使从颊下到颚的区域727曝光的光LightA从6 LSB改变成2 LSB。这示出了白炽灯的低色温的外部光的曝光量减少。

当在该曝光状况下使闪光灯发光以使得面部的亮度变得适当时，假定闪光灯光量为100 LSB。将前额、鼻和颊附近的区域723中的亮度表示为“LightA＝50 LSB，LightB＝100 LSB”。另一方面，将颊下的区域727的亮度表示为“LightA＝2 LSB，LightB＝100 LSB”。因此，闪光灯光LightB的光量在每一区域中都大于外部光LightA的光量。

因此，人面部中的区域的色温的变化减小，这使面部的白平衡接近于适当状况变得容易。另外，对于人面部的对比度，与图3A和3B相比，图3C中的图案改善更多，并且获得更适当的图像。

因此，为了利用闪光灯发光进行拍摄以降低由于外部光而自然产生的人面部的对比度，需要正确检测人面部产生的对比度。根据该面部的凹凸状况而产生外部光在人面部中生成亮部分和暗部分这一现象。例如，将前额、颊、鼻等设置为凸起部分。将眼、颊下、鼻下、口等设置为凹陷部分。因此，可以通过对凸起区域的高亮度水平和凹陷区域中的低亮度水平进行测光(亮度检测)，来检测面部的对比度。

在本实施例中，作为用于检测面部的对比度的方法之一，将说明通过将人面部分成10个区域来获取亮度分布的方法。

图4是示出被分成作为获取亮度分布所使用的区域的10个区域的人面部的图。作为在分割面部时的前提，从图像识别电路38中的面部检测块所获取的面部信息包括如图5所示的图像中的面部中央位置的坐标401，面部大小403、405，以及右眼和左眼的位置的坐标407、409。

图4所示的前额区域包括三个块413、415和417，并且被配置在向头顶的方向上与人眼的位置相距预定距离的位置处。鼻颊区域包括三个块423、425和427，并且被配置在向颚的方向上与人眼的位置相距预定距离的位置处。口区域包括三个块433、435和437，并且被配置在向颚的方向上与人眼的位置相距预定距离的位置处。

因此，将各区域配置在与眼的位置相距预定距离的位置处。这里，将预定距离设置为作为相对于面部大小403和405的预定比率与面部大小相对应的值。

在本实施例中，即使未知除面部中的眼以外的其它部分的位置，也可以设置这些区域。然而，当从图像识别电路38中的面部检测块所获取的面部信息包括与鼻、口和颊等有关的各种信息时，可以使用这些信息来设置这些区域。

应该注意，将鼻颊区域中的块423、425和427以及口区域中的块433、435和437设置得不重叠。并且最后设置区域441，以覆盖整个面部。

因此，将面部分成10个区域，并且从各区域获取亮度的直方图。图6A和6B是示出作为与直方图有关的信息所获取的面部中的区域的图。在获取直方图时，如图6A所示，对与前额区域中的三个块413、415和417有关的三个亮度分布信息进行组合，并且获取与前额区域411中的一个直方图有关的信息(数据)。以相同方式，对与鼻颊区域中的三个块423、425和427有关的三个亮度分布信息进行组合，并且获取与鼻颊区域421中的一个直方图有关的信息(数据)。

如图6B所示，对与鼻颊口区域中的6个块423、425、427、433、435和437有关的六个亮度分布信息进行组合，并且获取与鼻颊口区域431中的一个直方图有关的信息(数据)。

因此，由于预先将这些区域分别分成小的区域，因而在获取亮度分布时，可以通过组合这些小的区域的亮度分布来获取与复杂面部形状相对应的亮度分布。这里所获取的前额区域411中的直方图和鼻颊区域421中的直方图用于检测人面部中的高亮度区域。另一方面，鼻颊口区域431中的直方图用于检测低亮度区域。

因此，由于将人面部分成区域，因而作为亮度的直方图，变得可以获取人前额区域直方图、鼻颊区域直方图、鼻颊口区域直方图和整个面部直方图。

图7A～7D是示出各区域的亮度分布的直方图的例子。在包括前额区域直方图、鼻颊区域直方图、鼻颊口区域直方图和整个面部直方图的这些直方图中，横轴表示亮度值(8位)，并且纵轴表示具有横轴所示的特定亮度值的像素数(像素计数)。

图7A和7B示出分别相当于图6A中的区域411和421的前额区域直方图和鼻颊区域直方图。在前额区域直方图和鼻颊区域直方图两者中，由于像素计数随着亮度的变高而增大，因而可以假定不存在遮挡人前额的额发或帽子并且人暴露于强的外部光。当黑色额发等遮挡前额时，不会出现如图7A那样向高亮度侧倾斜的分布。当面部未暴露于强的外部光时，在前额区域直方图和鼻颊区域直方图两者中都不会出现向高亮度侧倾斜的分布。

为了掌握有多少像素分布在高亮度侧，计算相对于分布总像素数的特定比率的位置处的亮度值LightY(n)。亮度值LightY(n)表示在从直方图中的最小亮度值的像素开始计数时计数为分布总像素数的n％的像素的亮度值。例如，在图7A的前额区域直方图中，针对高亮度侧的四个特定比率，计算亮度值617、615、613和611作为亮度值LightY(70)、LightY(85)、LightY(90)和LightY(95)。

类似地，在图7B的鼻颊区域直方图中，针对高亮度侧的四个特定比率，计算亮度值627、625、623和621作为亮度值LightY(70)、LightY(85)、LightY(90)和LightY(95)。应该注意，可以使用对亮度值627、625、623和621进行平均的亮度值或最高像素数的亮度值作为后面所述的高亮度值LightY。

当前额被遮挡时，考虑到前额区域的亮度值LightY(n)低。在这种情况下，优选对根据前额区域计算出的亮度值LightY(n)与根据鼻颊区域计算出的亮度值LightY(n)进行比较，并且使用较高的亮度值LightY(n)作为高亮度值。

图7C示出与图6B的区域431相对应的鼻颊口区域直方图。在本实施例中，假定图像识别电路38中的面部检测块未能检测到颊的凸起部分的顶点位置。因此，获取包括颊区域中的块423、425和427的直方图。因此，特定数量的像素分布在高亮度侧。

由于使用鼻颊口区域直方图来检测人面部中产生的低亮度的阴影，因而当特定数量的像素分布在高亮度侧时，鼻颊口区域直方图几乎不受影响。因此，使用该直方图来计算低亮度侧的特定比率的位置处的亮度值ShadeY(n)。亮度值ShadeY(n)表示在从该直方图中的最小亮度值的像素开始计数时计数为分布总像素数的n％的像素的亮度值。并且，如高亮度侧那样，针对四个特定比率，计算亮度值631、633、635和637作为亮度值ShadeY(5)、ShadeY(10)、ShadeY(15)和ShadeY(30)。应该注意，可以使用对亮度值631、633、635和637进行平均的亮度值或最高像素数的亮度值作为后面所述的低亮度值ShadeY。

图7D示出与包括诸如前额、眼、颊、鼻和口等的面部的主要部分的图4中的区域441相对应的整个面部直方图。使用该整个面部直方图计算面部的平均亮度Y。可以计算计数为分布总像素数的50％的像素的亮度值641作为亮度值FaceY。

接着根据图8所示的流程图说明用于确定与外部光的色温、面部对比度和被摄体亮度相对应的曝光不足补偿值的方法。图8是示出曝光补偿值计算过程的流程图。该处理程序被存储在系统控制单元60中的存储介质中，并且通过系统控制单元60中的CPU来执行。

首先，系统控制单元60收集用于计算曝光补偿值所需的信息(步骤S31)。具体地，系统控制单元60收集作为与通过上述直方图分析处理所获取的面部区域的高亮度区域的亮度有关的信息的亮度值LightY、作为与面部区域的低亮度区域的亮度有关的信息的亮度值ShadeY、作为与图像中的色温有关的信息的色温Temp、以及被摄体亮度Bv。

作为图像中的色温Temp，使用作为AWB处理的一部分所获取的值。色温Temp源于通过图像处理电路50所提取出的颜色信息。作为AE处理的一部分，获取作为与被摄体的亮度有关的信息的被摄体亮度Bv。该被摄体亮度Bv源于通过图像处理电路50所提取出的亮度信息。不仅考虑已计算出面部对比度的人的亮度，还考虑所拍摄图像中的其它区域的亮度。此时，可以通过对在所拍摄图像中的多个区域所获取的亮度值进行平均来计算被摄体亮度Bv，并且可以通过将已在所拍摄图像中的多个区域所获取的亮度值相加并根据预定权重进行修正来获取被摄体亮度Bv。

AE处理控制曝光，以使得对象人的面部内的平均亮度变成适当亮度，并且类似地，在面部中存在明暗的变化时AE处理控制曝光。结果，对于适当的亮度，存在亮部分的亮度值LightY和暗部分的亮度值ShadeY。系统控制单元60根据下面的等式(1)计算曝光不足补偿值，其中，曝光不足补偿值用于将面部中的亮部分的亮度值LightY补偿成适当亮度(步骤S32)。这里，RefY是在执行AE处理时对于面部区域控制为适当曝光的目标亮度。

$\mathrm{ExpCompLight}={\mathrm{Log}}_2\frac{\mathrm{RefY}}{\mathrm{LightY}}......\left(1\right)$

当利用上述ExpCompLight值对通过AE处理所计算出的曝光值进行曝光不足校正时，不存在比面部中的适当亮度更亮的部分。

系统控制单元60计算ExpCompTemp值，作为与闪光灯光和外部光之间的色温差相对应的曝光不足补偿值(第一补偿值)(步骤S33)。对于该计算使用图9所示的预定图。图9是示出与外部光的色温相对应的目标亮度和不足补偿级之间的相关性的图。横轴表示范围在2500K和5500K之间的外部光的色温，并且还表示范围在0K和3000K之间的闪光灯光和外部光之间的色温差。纵轴表示在通过AE处理控制成为正确曝光时所使用的目标亮度和补偿该目标亮度的不足补偿级。

图9中的图假定照相机设置有发出如闪光灯光色温801所示的色温为5500K的光的闪光灯，并且假定AE处理的目标亮度水平为如面部适当亮度803所示的180 LSB。

图9中的点811意为：当在闪光灯光和外部光之间没有色温差时，目标亮度无需不足补偿而保持为180 LSB，并且补偿级为±0。

与此相比，点813意为：由于外部光具有2500K的低色温，因而闪光灯光和外部光之间的色温差变成-3000K，作为不足补偿的结果，目标亮度变成90 LSB，并且补偿级为-1.0。

因此，由于目标亮度随着闪光灯光和外部光之间的色温差的增大而减小，因而设置曝光以使得到达人面部的外部光量随着该色温差的增大而减小。使用图9中的表和该色温差所计算出的目标亮度不足补偿值变成作为与外部光的色温相对应的曝光不足补偿值的ExpCompTemp值。

接着，系统控制单元60计算ExpCompContrast值，作为与面部对比度水平相对应的曝光不足补偿值(第二补偿值)(步骤S34)。也就是说，基于与面部区域中的高亮度区域的亮度有关的信息和与低亮度区域的亮度有关的信息的比较结果，计算曝光不足补偿值。对于该计算使用图10所示的预定图。图10是示出与面部对比度水平相对应的目标亮度和不足补偿级之间的相关性的图。横轴表示示出面部对比度水平的级。面部对比度水平表示面部中的高亮度部分(区域)和低亮度部分(区域)之间的亮度差，并且被表示为使用亮度值LightY和亮度值ShadeY根据下面的等式(2)计算出的ΔContrast的值，其中，根据图7A～7C的直方图分析计算亮度值LightY和亮度值ShadeY。

$\mathrm{\ΔContrast}={\mathrm{Log}}_2\frac{\mathrm{LightY}\left(1\right)}{\mathrm{ShadeY}\left(1\right)}......\left(2\right)$

纵轴表示在通过AE处理控制成正确曝光时所使用的目标亮度和补偿该目标亮度的不足补偿级。在图10中，面部对比度水平±0.0为不存在面部对比度时的级901。图10中的图示出在(诸如前额、鼻和颊等的)凸起部分和(从颊下到颚的)凹陷部分之间不存在高对比度的状态。

点911示出由于面部对比度水平为0，因而目标亮度保持180LSB并且补偿级为0。另一方面，点913示出面部中的高亮度部分和低亮度部分之间的面部对比度水平为+4，并且在这种情况下，作为不足补偿的结果，目标亮度变成90 LSB，并且补偿级变成-1.0。

因此，设置曝光以使得目标亮度随着面部对比度水平的增大(随着高亮度部分和低亮度部分之间的亮度差变大)而减小。使用图10中的图和面部对比度水平ΔContrast所计算出的曝光不足补偿值变为作为与面部对比度水平相对应的曝光不足补偿值的ExpCompContrast值。

根据前述处理，计算出两个补偿值，这两个补偿值包括作为与色温差相对应的曝光不足补偿值的ExpCompTemp值和作为与面部对比度水平相对应的曝光不足补偿值的ExpCompContrast值。然后，处理进入下一步骤S35。

系统控制单元60判断作为与色温差相对应的曝光不足补偿值的ExpCompTemp值是否小于作为与面部对比度水平相对应的曝光不足补偿值的ExpCompContrast值，即色温差的补偿是否需要更大量的补偿(步骤S35)。

当ExpCompTemp值小于ExpCompContrast值，并且需要更大量的补偿时，系统控制单元60执行下面的处理。也就是说，系统控制单元60用ExpCompContrast值替换ExpCompTemp值(步骤S36)。

当闪光灯光和外部光之间的色温差大而面部对比度水平小时，该处理使对于目标亮度的曝光不足补偿量减小(增大补偿值)。这是因为：当面部对比度水平小时，即使闪光灯光和外部光之间的色温差大，通过利用闪光灯发光拍摄的面部的色温差也与闪光灯光量无关地为小。在本实施例中，提供上述图9和10所示的两个相关性图，通过各图得到曝光不足补偿值，并且利用这两个值的矩阵来确定曝光不足补偿值。

作为另一方法，可以根据除相关性图以外的预定公式(函数表达式)来计算曝光不足补偿值。

当在步骤S35判断为ExpCompTemp值等于或大于ExpCompContrast值时，或者当执行步骤S36的处理时，系统控制单元60执行下面的处理。也就是说，系统控制单元60通过对曝光不足补偿值ExpCompLight和曝光不足补偿值ExpCompTemp求和，来计算曝光不足补偿值ExpComp(步骤S37)。曝光不足补偿值ExpCompLight是用于利用目标亮度调节步骤S33计算出的面部的亮部分的亮度值LightY的值。另一方面，从由色温差和面部对比度水平所确定出的目标亮度获得曝光不足补偿值ExpCompTemp。

在步骤S38、S39和S40，系统控制单元60对于在步骤S37中计算出的曝光不足补偿值ExpComp，执行与被摄体亮度Bv相对应的限幅处理。该限幅处理防止在如白天户外那样的高亮度环境下过分执行曝光不足补偿处理。根据外部光的色温和面部对比度来执行该曝光不足补偿处理。当在如白天户外那样的高亮度环境下执行曝光不足补偿处理时，即使当在亮位置处进行拍摄，未暴露于闪光灯光的背景也可能变暗。因此，执行上述限幅处理使得在如白天户外那样的高亮度环境下获取更适当的图像。

如上所述，闪光灯发光在下面的情况下是有效的。也就是说，当在低照度环境下由于低快门速度导致引起被摄体移动和手抖动的可能性高时，可以通过增大快门速度防止该抖动，并且可以利用闪光灯光补偿曝光不足。在这种情况下，由于快门速度增大，因而整个图像处于曝光不足，其中，未暴露于闪光灯光的背景保持为暗。尽管在低照度环境下，在利用闪光灯发光进行拍摄时背景变暗这一现象的影响小，但是在如白天户外那样的高亮度环境下，该现象的影响大。

系统控制单元60根据图11的图，计算与被摄体亮度Bv相对应的曝光不足补偿限制值LimExpComp(补偿限制值)(步骤S38)。图11是示出与被摄体亮度相对应的曝光不足补偿限制值的图。横轴表示被摄体亮度Bv。另一方面，纵轴表示曝光不足补偿限制值。

在点1001，被摄体亮度的大小为Bv＝8。在这种高亮度情况下，由于是白天户外的可能性高，因而将曝光不足补偿限制值限幅为0.0级，以不执行曝光不足补偿处理。

在点1013，被摄体亮度的大小为Bv＝4。在这种低亮度情况下，处于室内的可能性高，并且曝光不足补偿限制值被设置为-2.5级。因此，处于室内的可能性(即，未处于白天户外的可能性)随着亮度的降低而变高，并且可以判断为即使背景变暗，影响也较小。

系统控制单元60将根据图11中的图计算出的与被摄体亮度Bv相对应的曝光不足补偿限制值LimExpComp与利用步骤S37中计算出的曝光不足补偿值ExpComp进行比较(步骤S39)。当曝光不足补偿值ExpComp小于曝光不足补偿限制值LimExpComp(即，补偿量较大)时，系统控制单元60用LimExpComp值替换曝光不足补偿值ExpComp(步骤S40)。因此，限制曝光不足补偿值ExpComp的设置范围。然后，系统控制单元60结束该处理。

另一方面，当在步骤S39判断为曝光不足补偿值ExpComp等于或大于曝光不足补偿限制值LimExpComp时，系统控制单元60原样结束该处理。

因此，通过图8所示的处理，计算作为考虑闪光灯光和外部光之间的色温差、面部对比度水平和被摄体亮度的、对于目标亮度的曝光不足补偿值的曝光不足补偿值ExpComp。

图12是示出在利用具有图8所示的曝光不足补偿处理的功能的照相机进行拍摄时的整个操作的流程图。该处理程序被存储在系统控制单元60的存储介质中，并且通过系统控制单元60中的CPU执行该处理程序。

在启动照相机后，系统控制单元60向照相机中的各单元提供电力，并且执行CPU和存储器等的系统启动处理(步骤S1)。

然后，系统控制单元60启动诸如用于将安装在照相机上的镜头10移动至拍摄位置的变焦马达、调焦马达、光圈14和机械快门12等的各种装置(步骤S2)。

在启动操作照相机所需的系统和装置之后，系统控制单元60开始AE/AF/AWB处理，以在适当的亮度、聚焦和颜色的状态下将被摄体图像显示在LCD上(步骤S3)。

当完成以适当条件显示被摄体图像的准备时，系统控制单元60将从摄像装置16读取的连续图像(实时图像)显示在图像显示装置108上(步骤S4)。

在实时图像的显示期间，系统控制单元60周期性重复AE、AF和AWB处理，以使得即使拍摄者输入操作或者被摄体本身改变，也持续维持适当的亮度、聚焦和颜色的状态(步骤S5、S6和S7)。

通过与上述处理并行执行的另一例程来计算面部对比度水平。系统控制单元60获取通过该面部对比度水平计算处理所计算出的对象人面部对比度水平(步骤S8)。

系统控制单元60监视是否通过半按下快门按钮104接通了测光开关(步骤S9)。当测光开关未接通时，系统控制单元60使处理返回到步骤S5。另一方面，当测光开关接通时，系统控制单元60执行伴随拍摄的各种预处理。

首先，系统控制单元60执行设置适当地对应于被摄体的亮度的拍摄曝光(即，光圈、快门速度和灵敏度)的AE处理(步骤S10)。此时，在闪光灯不发光的前提下确定该曝光。然后，系统控制单元60执行AF处理以使被摄体对焦(步骤S11)。这里，系统控制单元60不仅使被摄体对焦，还计算从照相机到被摄体的距离。

在步骤S10中确定出曝光并且在步骤S11确定出聚焦之后，系统控制单元60执行闪光灯发光判断处理，以判断是否将使闪光灯发光(步骤S12)。在该闪光灯发光判断过程中，考虑了各种因素。

例如，由于当通过步骤S10的曝光判断所确定出的快门速度小于预定值时曝光抖动的可能性增大，因而将快门速度重新设置得更高，并且判断为进行闪光灯发光。

在本实施例中，在该闪光灯发光判断时，参考在步骤S8所获取的面部对比度计算结果，并且当面部具有对比度时进行闪光灯发光的判断。

系统控制单元60仅在使闪光灯发光时才重新确定拍摄曝光。也就是说，系统控制单元60针对闪光灯发光的每一因素执行在步骤S10所确定出的曝光的补偿处理(步骤S13)。

例如，当确定闪光灯发光以降低由于快门速度慢而导致的抖动时，系统控制单元60进行补偿以逐步增大快门速度来防止该抖动。当在本实施例中，由于面部对比度而确定闪光灯发光时，系统控制单元60利用通过图8所示的处理所确定出的曝光不足补偿值ExpComp在不足方向上补偿曝光。

当通过接通测光开关来确定拍摄条件时，系统控制单元60监视作为拍摄指示是否接通了释放开关(步骤S14)。当在不接通释放开关的情况下断开测光开关时，系统控制单元60使处理返回到步骤S5。

另一方面，当检测到释放开关接通时，系统控制单元60基于闪光灯发光判断的结果，判断是否使闪光灯发光(步骤S15)。当在步骤S12已判断出闪光灯发光时，系统控制单元60执行根据该判断确定进行拍摄时的闪光灯光量的处理(步骤S16)。

该处理已知为测光处理，用于基于仅暴露于外部光的被摄体亮度和暴露于预定光量的闪光灯预发光的被摄体亮度来获得被摄体的反射率和大小，并计算在拍摄时要发出的闪光灯光的光量。在这种情况下，考虑通过图9的处理所计算出的曝光补偿量(曝光不足补偿值)ExpComp来计算该光量。也就是说，使闪光灯的发光量增大，以补偿通过曝光补偿被减小的曝光。在拍摄人面部时，基本上，通过对面部的各部分的亮度值进行平均来获得面部的亮度，并且确定发光量以使得平均亮度成为适当亮度。

在确定了闪光灯的发光量之后，系统控制单元60执行拍摄处理(步骤S17)。然后，系统控制单元60结束该处理。如果摄像装置暴露于适当的光，并且进行显影处理，则获得具有优选亮度、聚焦和颜色的图像。

在该显影处理中，可以将图像中低亮度区域的亮度校正成更亮。例如，当存在面部对比度时，通过应用曝光不足补偿处理然后利用闪光灯发光进行拍摄，降低了该对比度水平。然而，由于闪光灯光等的不均匀分布，导致在面部中保留有暗部分。在这种情况下，通过在显影处理期间增大暗部分的亮度，可以获得更适当的图像。

因此，当面部由于闪光灯光和外部光之间的色温差而具有对比度时，根据本实施例的摄像设备通过执行如减小外部光那样的曝光不足补偿处理，来减小在利用闪光灯发光进行拍摄时用于照射面部中的各部分的光的颜色差。同时，该设备可以通过降低面部的对比度差来获得适当图像。

也就是说，照相机检测到人面部由于具有与闪光灯光不同的色温的外部光而具有亮度差。当在这样的状况下使闪光灯发光时，照相机通过利用减小外部光量相对于闪光灯光量的比率以降低面部的部分(凸起部分和凹陷部分)的色温差来调节曝光，从而控制闪光灯发光。因此，可以减小面部中的高亮度区域和低亮度区域之间的亮度差，并且由于人面部的各部分的色温差减小，因而可以获得具有适当面部颜色的闪光灯发光图像。此时，当不仅考虑人面部颜色，还考虑背景亮度以保持与被摄体亮度相对应的适当亮度时，可以拍摄更优选的图像。

应该注意，本发明不仅可应用于上述实施例的结构，还可应用于任何结构，只要可以实现权利要求书中所示的功能或该实施例的结构的功能即可。

例如，尽管上述实施例说明了拍摄作为被摄体的人面部的情况，但是本发明不局限于此，并且可应用于拍摄诸如动物和装饰物等的各种被摄体的情况。

在上述实施例中，高亮度区域是面部中的凸起部分，并且低亮度区域是面部中的凹陷部分。然而，具有高亮度的区域可以用作该高亮度区域，并且具有低亮度的区域可以用作该低亮度区域，而无需考虑是被摄体中的凹陷部分还是凸起部分。

尽管上述实施例作为例子说明了具有作为发光单元的内置闪光灯的照相机，但是本发明可应用于具有可拆卸闪光灯的照相机。

在上述实施例中，尽管作为摄像设备的例子说明了紧致型数字照相机，但是本发明还可应用于具有可交换镜头单元的数字照相机、摄像机等。

在上述实施例中，尽管考虑被摄体亮度来确定曝光补偿量，但是可以无需考虑被摄体亮度而确定曝光补偿量。例如，当在针对特定拍摄场景而最优化的拍摄模式中选择了针对室内拍摄而最优化的拍摄模式(聚会模式等)时，可以无需考虑被摄体亮度而确定曝光补偿量。

其它实施例

还可以通过读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能的系统或设备的计算机(或者CPU或MPU等的装置)以及通过以下方法来实现本发明的各方面，其中系统或设备的计算机通过例如读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能来进行该方法的各步骤。由于该目的，例如经由网络或者从用作存储器装置的各种类型的记录介质(例如，计算机可读介质)向计算机提供该程序。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

本申请要求于2009年12月21日提交的日本专利申请2009-289343的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

Claims (17)

1.一种摄像设备，其能够在发光单元发光的情况下进行拍摄，所述摄像设备包括：

色温信息获取单元，用于获取与照射被摄体的光的色温有关的信息；以及

发光控制单元，用于控制所述发光单元的发光，

其中，所述发光控制单元根据所述发光单元的照射光的色温和基于由所述色温信息获取单元获取的信息的色温之间的色温差，来确定所述发光单元的发光量。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，

所述发光控制单元使所述发光量随着所述色温差增大而增大。

3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

亮度信息获取单元，用于获取与所述被摄体的亮度有关的信息，

其中，所述发光控制单元基于所述色温差以及如下比较结果来确定所述发光单元的发光量：该比较结果是由所述亮度信息获取单元获取的、与所述被摄体的高亮度区域的亮度有关的信息和与所述被摄体的低亮度区域的亮度有关的信息之间的比较结果。

4.根据权利要求3所述的摄像设备，其特征在于，

所述发光控制单元使所述发光量随着如下亮度差增大而增大：该亮度差是基于由所述亮度信息获取单元获取的信息的、所述高亮度区域的亮度和所述低亮度区域的亮度之间的亮度差。

5.根据权利要求4所述的摄像设备，其特征在于，

所述发光控制单元使所述发光量随着所述色温差增大并且所述亮度差增大而增大。

6.根据权利要求3所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

面部检测单元，用于检测所述被摄体的面部区域，

其中，所述发光控制单元基于所述色温差以及如下比较结果来确定所述发光单元的发光量：该比较结果是由所述亮度信息获取单元获取的、与所述面部区域中的高亮度区域的亮度有关的信息和与所述面部区域中的低亮度区域的亮度有关的信息之间的比较结果。

7.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

曝光控制单元，用于控制曝光，

其中，所述曝光控制单元基于所述发光单元的照射光的色温和基于由所述色温信息获取单元获取的信息的色温之间的色温差，来控制在所述发光单元发光的情况下进行拍摄时的曝光。

8.根据权利要求7所述的摄像设备，其特征在于，

随着所述色温差增大，所述曝光控制单元使所述曝光向曝光不足改变。

9.根据权利要求7所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

亮度信息获取单元，用于获取与所述被摄体的亮度有关的信息，

其中，所述曝光控制单元基于所述色温差以及如下比较结果来使所述曝光向曝光不足改变：该比较结果是由所述亮度信息获取单元获取的、与所述被摄体的高亮度区域的亮度有关的信息和与所述被摄体的低亮度区域的亮度有关的信息之间的比较结果。

10.根据权利要求9所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

面部检测单元，用于检测所述被摄体的面部区域，

其中，所述发光控制单元基于所述色温差以及如下比较结果来确定所述发光单元的发光量：该比较结果是由所述亮度信息获取单元获取的、与所述面部区域中的高亮度区域的亮度有关的信息和与所述面部区域中的低亮度区域的亮度有关的信息之间的比较结果。

11.根据权利要求9所述的摄像设备，其特征在于，

随着基于由所述亮度信息获取单元获取的信息的、所述高亮度区域的亮度和所述低亮度区域的亮度之间的亮度差增大，所述曝光控制单元使所述曝光向曝光不足改变。

12.根据权利要求11所述的摄像设备，其特征在于，

随着所述色温差增大并且所述亮度差增大，所述曝光控制单元使所述曝光向曝光不足改变。

13.根据权利要求9所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

计算单元，用于计算在使所述曝光向曝光不足改变时所述曝光控制单元所使用的补偿值，

其中，所述曝光控制单元基于由所述计算单元计算出的补偿值，使所述曝光向曝光不足改变。

14.根据权利要求13所述的摄像设备，其特征在于，

所述计算单元基于由所述亮度信息获取单元获取的信息，设置所述补偿值的限制值。

15.根据权利要求13所述的摄像设备，其特征在于，

所述计算单元基于所述色温差计算用于使所述曝光向曝光不足改变的第一补偿值，并基于所述比较结果计算用于使所述曝光向曝光不足改变的第二补偿值，以及

所述曝光控制单元基于所述第一补偿值和所述第二补偿值中使所述曝光向曝光不足改变的程度较小的补偿值，使所述曝光向曝光不足改变。

16.根据权利要求9所述的摄像设备，其特征在于，

所述发光控制单元增大所述发光量，以补偿由于所述曝光控制单元使所述曝光向曝光不足改变而减小的曝光。

17.一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备能够在发光单元发光的情况下进行拍摄，所述控制方法包括以下步骤：

色温信息获取步骤，用于获取与照射被摄体的光的色温有关的信息；以及

发光控制步骤，用于控制所述发光单元的发光，

其中，在所述发光控制步骤中，根据所述发光单元的照射光的色温和基于在所述色温信息获取步骤中获取的信息的色温之间的色温差，来确定所述发光单元的发光量。

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