CN111955004B - 颜色校正装置 - Google Patents

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Abstract

线性矩阵电路(6)对第一R信号、第一G信号、第一B信号与3行×3列的校正系数进行矩阵运算，由此生成第二R信号、第二G信号、第二B信号，所述第一R信号、第一G信号、第一B信号是通过所述拍摄装置拍摄被拍摄体而生成的，所述3行×3列的校正系数由第一校正系数至第三校正系数、第四校正系数至第六校正系数、第七校正系数至第九校正系数构成。R系数校正部(13)如果从第一B信号减去第一G信号而得的第一差值超过第一阈值，则进行校正，以使第一差值越大，使与第一R信号相乘的第一校正系数越接近1，使分别与第一G信号和第一B信号相乘的第二校正系数和第三校正系数越接近0。

Description

颜色校正装置
技术领域
本公开涉及在拍摄装置中使用的颜色校正装置。
背景技术
在拍摄装置中使用的颜色校正装置通常对拍摄信号的颜色进行校正，使得当拍摄装置在太阳或卤素灯这样的具有宽带波长的光源下拍摄被拍摄体时成为自然的颜色。
近年来，LED光源作为具有窄带波长的光源而广泛普及。例如，蓝色LED光源发出的光不包含绿色分量。拍摄装置在蓝色LED光源下拍摄被拍摄体，颜色校正装置如果被设定为以在具有宽带波长的光源下成为自然的颜色的方式校正拍摄信号的颜色，则拍摄装置不能拍摄被拍摄体的自然颜色。
因此，以往的颜色校正装置包括：在具有宽带波长的光源下拍摄时使用的颜色校正模式；以及在具有窄带波长的LED光源下拍摄时使用的颜色校正模式。用户根据拍摄时的光源来选择适当的模式。由此，无论光源种类如何，都能够拍摄被拍摄体的自然颜色。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-171844号公报；
专利文献2：日本特开2001-359114号公报。
发明内容
然而，在忘记选择或错误选择了适当的颜色校正模式的情况下，不能拍摄被拍摄体的自然颜色。另外，根据光源的种类来选择颜色校正模式是烦杂的。因此，希望出现能够根据光源的种类自动地校正拍摄信号的颜色以成为自然颜色的颜色校正装置。
实施方式的目的在于提供一种颜色校正装置，能够根据光源的种类自动地校正拍摄信号的颜色以成为自然颜色。
根据实施方式的一个方式，提供一种颜色校正装置，用于拍摄装置，包括：线性矩阵电路，对第一R信号、第一G信号、第一B信号与3行×3列的校正系数进行矩阵运算，由此生成第二R信号、第二G信号、第二B信号，所述第一R信号、第一G信号、第一B信号是通过所述拍摄装置拍摄被拍摄体而生成的，所述3行×3列的校正系数由第一校正系数至第三校正系数、第四校正系数至第六校正系数、第七校正系数至第九校正系数构成；以及R系数校正部，如果从所述第一B信号减去所述第一G信号而得的第一差值超过第一阈值，则进行校正，以使所述第一差值越大，与所述第一R信号相乘的所述第一校正系数越接近1、分别与所述第一G信号和所述第一B信号相乘的所述第二校正系数和所述第三校正系数越接近0。
根据实施方式的颜色校正装置，能够根据光源的种类自动地校正拍摄信号的颜色以成为自然颜色。
附图说明
图1是表示包括一个实施方式的颜色校正装置的拍摄装置的框图；
图2是表示包括基本结构的颜色校正装置的拍摄装置的框图；
图3是表示图1和图2中的色差矩阵电路7校正R信号、G信号、B信号时的颜色空间的区域的图；
图4是表示将接近人类视觉的RGB的分光特性变换为ITU标准的REC709的颜色空间的特性的特性图；
图5是表示由图1和图2中的R系数校正部13校正R信号用的校正系数kRR、kRG、kRB的大小的校正系数k13的特性图。
具体实施方式
以下，参照附图对一个实施方式的颜色校正装置进行说明。在说明图1所示的一个实施方式的颜色校正装置的结构及动作之前，使用图2来说明包括基本结构的颜色校正装置的拍摄装置的结构及动作。
在图2中，来自被拍摄体的光经由透镜1入射到棱镜2。透镜1包括多个透镜。棱镜2将入射的光分离为红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的波段。R用、G用、B用的拍摄元件3r、3g、3b分别生成R信号R3、G信号G3、B信号B3并输出。拍摄元件3r、3g、3b例如是CMOS传感器，输出数字信号的R信号R3、G信号G3、B信号B3。
也可以使用包括以拜耳阵列为代表的滤色器的单板的拍摄元件来代替拍摄元件3r、3g、3b。在该情况下，设置去马赛克处理电路，所述去马赛克处理电路基于从单板的拍摄元件输出的R信号、G信号、B信号混合存在于1帧内而成的拍摄信号，生成R信号、G信号、B信号各自帧的影像信号。另外，不需要棱镜2。
黑调整部4调整R信号R3、G信号G3、B信号B3的黑电平，并输出R信号R4、G信号G4、B信号B4。白平衡调整部5调整与R信号R4、G信号G4、B信号B4相乘的增益，输出调整了白平衡的R信号R5、G信号G5、B信号B5。
线性矩阵电路6校正R信号R5、G信号G5、B信号B5，并输出R信号R6、G信号G6、B信号B6。
具体而言，校正系数生成部10生成的R信号用的校正系数kRR、kRG、kRB、G信号用的校正系数kGR、kGG、kGB、B信号用的校正系数kBR、kBG、kBB被输入到线性矩阵电路6。线性矩阵电路6根据式(1)所示的行列式对R信号R5、G信号G5、B信号B5与3行×3列的校正系数进行矩阵运算，将R信号R5、G信号G5、B信号B5变换为R信号R6、G信号G6、B信号B6。
[数式1]
Figure BDA0002716974580000031
校正系数kRR、kRG、kRB、kGR、kGG、kGB、kBR、kBG、kBB被设定为在像太阳或卤素灯那样的包含R、G、B的全部颜色分量的、具有宽带波长的光源下拍摄被拍摄体时成为自然颜色的值。将包含R、G、B全部颜色分量的、具有宽带波长的光源称为第一光源。
校正系数生成部10能够由微型计算机的中央处理装置(CPU)构成。当然，校正系数生成部10也可以由CPU以外的部件构成。
另外，在3行×3列校正系数中，校正系数kRR是比校正系数kRG及kRB大得多的值，校正系数kGG是比校正系数kGR和kGB大得多的值，校正系数kBB是比校正系数kBR和kBG大得多的值。
色差矩阵电路7校正R信号R6、G信号G6、B信号B6的颜色的彩度，输出R信号R7、G信号G7、B信号B7。色差矩阵电路7的具体动作如下所述。
校正系数生成部10生成的校正系数kR01和kR02、kG01和kG02、kB01和kB02、kY01和kY02、kM01和kM02、kC01和kC02被输入到色差矩阵电路7。
校正系数kR01和kR02、kG01和kG02、kB01和kB02分别是用于校正R、G、B的彩度的校正系数。校正系数kY01和kY02、kM01和kM02、kC01和kC02分别是用于校正黄色(Ye)、品红色(Mg)、青色(Cy)的彩度的校正系数。
图3平面地表示颜色空间，圆的周向表示色相，径向表示彩度。颜色空间被以表示G-B＝0、B-R＝0、R-G＝0的直线6分割。将6个区域设为Ar1～Ar6。在区域Ar1～Ar6中分别存在Mg、B、Cy、G、Ye、R各颜色。
色差矩阵电路7根据各像素位于图3所示的区域Ar1～Ar6的何处来以像素为单位校正R信号R6、G信号G6、B信号B6。各像素位于区域Ar1～Ar6的何处是由R信号R6、G信号G6、B信号B6的各差值(G6-B6)、(B6-R6)、(R6-G6)的正负符号决定。
当像素位于区域Ar1～Ar6时，色差矩阵电路7分别基于式(2)～(7)生成R信号R7，基于式(8)～(13)生成G信号G7，基于式(14)～(19)生成B信号B7。
区域Ar1：R7＝R6+{kR01(R6-B6)+kM01(B6-G6)}…(2)
区域Ar2：R7＝R6+{kM01(R6-G6)-kB01(B6-R6)}…(3)
区域Ar3：R7＝R6+{-kB01(B6-G6)-kC01(G6-R6)}…(4)
区域Ar4：R7＝R6+{-kG01(G6-B6)-kC01(B6-R6)}…(5)
区域Ar5：R7＝R6+{kY01(R6-B6)-kG01(G6-R6)}…(6)
区域Ar6：R7＝R6+{kR01(R6-G6)+kY01(G6-B6)}…(7)
区域Ar1：G7＝G6+{-kR02(R6-B6)-kM02(B6-G6)}…(8)
区域Ar2：G7＝G6+{-kB01(B6-R6)-kM02(R6-G6)}…(9)
区域Ar3：G7＝G6+{kC02(G6-R6)-kB01(B6-G6)}…(10)
区域Ar4：G7＝G6+{kG02(G6-B6)+kC02(B6-R6)}…(11)
区域Ar5：G7＝G6+{kG02(G6-R6)+kY01(R6-B6)}…(12)
区域Ar6：G7＝G6+{kY01(G6-B6)-kR02(R6-G6)}…(13)
区域Ar1：B7＝B6+{kM01(B6-G6)-kR02(R6-B6)}…(14)
区域Ar2：B7＝B6+{kB02(B6-R6)+kM01(R6-G6)}…(15)
区域Ar3：B7＝B6+{kB02(B6-G6)+kC02(G6-R6)}…(16)
区域Ar4：B7＝B6+{kC02(B6-R6)-kG01(G6-B6)}…(17)
区域Ar5：B7＝B6+{-kG01(G6-R6)-kY02(R6-B6)}…(18)
区域Ar6：B7＝B6+{-kR02(R6-G6)-kY02(G6-B6)}…(19)
在式(2)～(7)中，将与R信号R6相加的值称为第一彩度校正值，在式(8)～(13)中，将与G信号G6相加的值称为第二彩度校正值，在式(14)～(19)中，将与B信号B6相加的值称为第三彩度校正值。
为了提高或降低各颜色的彩度，将校正系数kR01和kR02、kG01和kG02、kB01和kB02、kY01和kY02、kM01和kM02、kC01和kC02设定为正值或负值。校正系数kR01和kR02、kG01和kG02、kB01和kB02、kY01和kY02、kM01和kM02、kC01和kC02被设定为在第一光源下拍摄被拍摄体时成为自然颜色的值。
伽马校正部8对R信号R7、G信号G7、B信号B7进行伽马校正，并输出R信号R8、G信号G8、B信号B8。亮度色差变换部9使用公知的变换式将R信号R8、G信号G8、B信号B8变换为亮度信号Y和色差信号Cb和Cr并输出。
在图2中，从拍摄元件3r、3g、3b输出的影像信号(R信号R3、G信号G3、B信号B3)不是与人眼对应的理想的分光特性。这是因为，棱镜2等光学系统的特性、拍摄元件3r、3g、3b的分光灵敏度特性与人眼的特性不同。如果不校正颜色，则使未图示的监视器显示亮度信号Y和色差信号Cb和Cr而人看到时的被拍摄体的颜色与被拍摄体的实际颜色会不同。
因此，通过使用线性矩阵电路6和色差矩阵电路7校正颜色以匹配监视器的颜色空间，由此能够使人看到监视器上显示的被拍摄体时的颜色与被拍摄体的实际颜色接近。
通常，接近人类视觉的RGB的分光特性是CIE(1931)2-deg color matchingfunctions(2度配色函数)中已知的特性。图4是将其特性变换为ITU(国际电信联盟)标准的REC709的颜色空间的特性。图4的横轴表示波长，纵轴表示三刺激值，实线表示R信号的特性，点划线表示G信号的特性，虚线表示B信号的特性。
如果通过线性矩阵电路6和色差矩阵电路7使拍摄装置的RGB的综合特性接近图4，则能够使人看到时的颜色与被拍摄体的实际颜色接近。但是，在拍摄装置中，即使将R信号、G信号、B信号校正为负，在负的波长区域中也被削波为0。
在ITU709中，被标准化了亮度色差变换部9基于式(20)生成亮度信号Y。式(20)中的R、G、B的值是在图2中从伽马校正部8输出的R信号R8、G信号G8、B信号B8的值。
Y＝0.2126R+0.7152G+0.0722B…(20)
当在第一光源下拍摄被拍摄体的情况下，即使通过线性矩阵电路6和色差矩阵电路7使RGB的综合特性接近图4，也能够基于式(20)生成亮度信号Y。这是因为，在第一光源下照射到被拍摄体的光具有包含R、G、B的全部颜色分量的宽带波长。
但是，有时在蓝色LED光源那样的仅包含B的颜色分量的具有窄带波长的光源下拍摄被拍摄体。在该情况下，有时对被拍摄体仅照射B的颜色分量的光，有时B的颜色分量的光和来自其他光源的具有少量其他颜色分量的光混合存在。将这种B的颜色分量为主的状态下的拍摄称为在第二光源下的拍摄。
当在第二光源下拍摄被拍摄体的情况下，即使想要通过线性矩阵电路6和色差矩阵电路7使RGB的综合特性接近图4，也不能适当地生成亮度信号Y。这是由于以下原因。照射到被拍摄体的光的波长域的大部分是B的波长域，B信号与R信号及G信号之差非常大。如果想要使RGB的综合特性接近图4，则R信号及G信号被向负方向校正而被削波为0，亮度信号Y的值变得极小或者亮度信号Y的值变为0，无法生成亮度信号Y。
为了通过线性矩阵电路6使RGB的综合特性接近图4，将式(1)所示的行列式中的校正系数kRR设为正值，将校正系数kRG设为负值。校正系数kRB根据前级的光学特性等可以是正的，也可以是负的。另外，将校正系数kGG设为正值，将校正系数kGR及kGB设为负值。这样，由于在线性矩阵电路6中使用的校正系数包含负值，因此在第二光源下，R信号R5或G信号G5被向负方向校正而被削波为0，无法适当地生成亮度信号Y。
因此，在第二光源下，成为蓝色且没有亮度的灰度的、不自然的影像。在以上说明的LED光源下发生的不良情况不限于蓝色LED光源下，在红色LED光源那样的以R的颜色分量为主的具有窄带波长的第三光源下或者在存在蓝色LED光源和红色LED光源这两者而向被拍摄体照射品红色光的情况下也同样发生。
接着，使用图1对为了消除在LED光源下发生的不良情况而使线性矩阵电路6及色差矩阵电路7动作的一个实施方式的颜色校正装置的结构及动作进行说明。在图1中，对与图2相同的部分标注相同的符号，并省略其说明。
在图1中，减法器11针对每个像素从由白平衡调整部5输出的B信号B5减去G信号G5而生成差值(B5-G5)，并提供给R系数校正部13。减法器12针对每个像素从由白平衡调整部5输出的R信号R5减去G信号G5而生成差值(R5-G5)，并提供给G系数校正部14。
R系数校正部13根据差值(B5-G5)的大小来校正R信号用的校正系数kRR、kRG、kRB的大小。G系数校正部14根据差值(R5-G5)的大小来校正G信号用的校正系数kGR、kGG、kGB的大小。
具体而言，R系数校正部13在差值(B5-G5)超过规定阈值th时，将用于对校正系数kRR、kRG、kRB的大小进行校正的校正系数的大小以衰减系数slope_BG的比例衰减。在此，以衰减精度为10比特的情况为例。如果设(B5-G5)-th的值为A，则当(B5-G5)＜th时或B5＜G5时，A＝0。将slope_BG×A/1024的值设为slope。
另外，衰减系数表示R系数校正部13、G系数校正部14、后述的R彩度系数校正部18、B彩度系数校正部19、Mg彩度系数校正部20生成的校正系数的倾斜部分的斜率。
如果将对R信号用的校正系数kRR、kRG、kRB的大小进行校正的校正系数设为k13，则R系数校正部13在k13＝1024-slope、slope≥1024时，标准化为k13＝0。图5示出了校正系数k13。
R系数校正部13如式(21)～(23)那样对校正系数kRR、kRG、kRB进行校正，生成校正系数kRR’、kRG’、kRB’。
kRR’＝(kRR-1)×k13/1024+1…(21)
kRG’＝kRG×k13/1024…(22)
kRB’＝kRB×k13/1024…(23)
由图5所示的校正系数k13的特性及式(21)～(23)可知，R系数校正部13在差值(B5-G5)超过阈值th时，差值(B5-G5)越大，校正系数kRG及kRB越接近0，校正系数kRR越接近1。R系数校正部13将这样生成的校正系数kRR’、kRG’、kRB’提供给线性矩阵电路6。
同样，G系数校正部14在差值(R5-G5)超过规定阈值th时，将用于对校正系数kGR、kGG、kGB的大小进行校正的校正系数以衰减系数slope_RG的比例衰减。如果将(R5-G5)-th的值设为A，则当(R5-G5)＜th时或R5＜G5时，A＝0。将slope_RG×A/1024的值设为slope。
如果将校正G信号用的校正系数kGR、kGG、kGB的大小的校正系数设为k14，则G系数校正部14在k14＝1024-slope、slope≥1024时，标准化为k14＝0。校正系数k14具有与图5所示的校正系数k13相同的特性。但是，校正系数k14中的阈值th和衰减系数slope_RG不限于是与校正系数k13中的阈值th和衰减系数slope_BG相同的值。阈值th和衰减系数slope_RG与校正系数k14对应地设定。
G系数校正部14如式(24)～(26)那样对校正系数kGR、kGG、kGB进行校正，生成校正系数kGR’、kGG’、kGB’。
kGR’＝kGR×k14/1024…(24)
kGG’＝(kGG-1)×k14/1024+1…(25)
kGB’＝kGB×k14/1024…(26)
由校正系数k14及式(24)～(26)可知，G系数校正部14在差值(R5-G5)超过阈值th时，差值(R5-G5)越大，校正系数kGR及kGB越接近0，校正系数kGG越接近1。G系数校正部14将这样生成的校正系数kGR’、kGG’、kGB’提供给线性矩阵电路6。
线性矩阵电路6根据式(1)所示的行列式，代替校正系数kRR、kRG、kRB而使用由R系数校正部13提供的校正系数kRR’、kRG’、kRB’将R信号R5变换为R信号R6。线性矩阵电路6根据式(1)所示的行列式，代替校正系数kGR、kGG、kGB而使用由G系数校正部14提供的校正系数kGR’、kGG’、kGB’，将G信号G5变换为G信号G6。
线性矩阵电路6根据式(1)所示的行列式，直接使用从校正系数生成部10提供的校正系数kBR、kBG、kBB将B信号B5变换为B信号B6。
并且，在图1中，减法器15针对每个像素从由线性矩阵电路6输出的R信号R6中减去G信号G6，生成差值(R6-G6)，并提供给R彩度系数校正部18。减法器16针对每个像素从由线性矩阵电路6输出的B信号B6中减去G信号G6，生成差值(B6-G6)，并提供给B彩度系数校正部19。减法器16针对每个像素从R信号R6和B信号B6中的较大一个的信号RBmax中减去G信号G6而生成差值(RBmax-G6)，并提供给Mg彩度系数校正部20。
R彩度系数校正部18根据差值(R6-G6)的大小对校正系数kR02的大小进行校正。B彩度系数校正部19根据差值(B6-G6)的大小对校正系数kB01的大小进行校正。Mg彩度系数校正部20根据差值(RBmax-G6)的大小对校正系数kM02的大小进行校正。
具体而言，R彩度系数校正部18在差值(R6-G6)超过规定阈值th时，使用于对校正系数kR02的大小进行校正的校正系数以衰减系数slope_RG的比例衰减。如果将(R6-G6)-th的值设为A，则在(R6-G6)＜th时或R6＜G6时，A＝0。将slope_RG×A/1024的值设为slope。
如果将对校正系数kR02的大小进行校正的校正系数设为k18，则R彩度系数校正部18在k18＝1024-slope、slope≥1024时，标准化为k18＝0，所述校正系数kR02用于校正R信号的彩度。R彩度系数校正部18如式(27)或(28)那样对校正系数kR02进行校正，生成校正系数kR02’。
kR02’＝kR02×k18/1024(kR02＞0时)…(27)
kR02’＝kR02(是kR02＞0以外时)…(28)
校正系数k18具有与图5相同的特性，但是校正系数k18中的阈值th和衰减系数slope_RG不限于是与校正系数k13中的阈值th和衰减系数slope_BG、或校正系数k14中的阈值th和衰减系数slope_RG相同的值。阈值th和衰减系数slope_RG与校正系数k18对应地设定。
由式(27)及式(28)可知，R彩度系数校正部18当校正系数kR02为正值时，差值(R6-G6)越大，校正系数kR02越接近0，当校正系数kR02为负值时，无论差值(R6-G6)的大小如何，均设为原来值。R彩度系数校正部18将校正系数kR01和如上所述校正的校正系数kR02’提供给色差矩阵电路7。
同样，B彩度系数校正部19在差值(B6-G6)超过规定阈值th时，使用于对校正系数kB01的大小进行校正的校正系数以衰减系数slope_BG的比例衰减。如果将(B6-G6)-th的值设为A，则当(B6-G6)＜th时或B6＜G6时，A＝0。将slope_BG×A/1024的值设为slope。
如果将对校正系数kB01的大小进行校正的校正系数设为k19，则B彩度系数校正部19在k19＝1024-slope、slope≥1024时，标准化为k19＝0，所述校正系数kB01用于校正B信号的彩度。B彩度系数校正部19如式(29)或(30)那样对校正系数kB01进行校正，生成校正系数kB01’。
kB01’＝kB01×k19/1024(kB01＞0时)…(29)
kB01’＝kB01(是kB01＞0以外时)…(30)
校正系数k19具有与图5相同的特性，但是校正系数k19中的阈值th和衰减系数slope_BG不限于是与校正系数k18中的阈值th和衰减系数slope_RG相同的值。阈值th和衰减系数slope_BG与校正系数k19对应地设定。
由式(29)及式(30)可知，B彩度系数校正部19当校正系数kB01为正值时，差值(B6-G6)越大，校正系数kB01越接近0，当校正系数kB01为负值时，无论差值(B6-G6)的大小如何，均设为原来值。B彩度系数校正部19将如上所述校正后的校正系数kB01’和校正系数kB02提供给色差矩阵电路7。
Mg彩度系数校正部20在差值(RBmax-G6)超过规定阈值th时，使用于对校正系数kM02的大小进行校正的校正系数以衰减系数slope_RBmax的比例衰减。如果将(RBmax-G6)-th的值设为A，则在(RBmax-G6)＜th时或RBmax＜G6时，A＝0。将slope_RBmax×A/1024的值设为slope。
如果将对校正系数kM02的大小进行校正的校正系数设为k20，则Mg彩度系数校正部20在k20＝1024-slope、slope≥1024时，标准化为k20＝0，所述校正系数kM02用于校正Mg信号的彩度。Mg彩度系数校正部20如式(31)或(32)那样对校正系数kM02进行校正，生成校正系数kM02’。
kM02’＝kM2×k20/1024(kM02＞0时)…(31)
kM02’＝kM02(是kM02＞0以外时)…(32)。
校正系数k20具有与图5相同的特性，但是校正系数k20中的阈值th和衰减系数slope_Rbmax不限于是与校正系数k18中的阈值th和衰减系数slope_RG、校正系数k19中的阈值th和衰减系数slope_BG相同的值。阈值th和衰减系数slope_RBmax与校正系数k20对应地设定。
由式(31)及式(32)可知，Mg彩度系数校正部20当校正系数kM02为正值时，差值(RBmax-G6)越大，校正系数kM02越接近0，当校正系数kM02为负值，则无论差值(RBmax-G6)大小如何，均设为原来值。Mg彩度系数校正部20将校正系数kM01和如上所述校正后的校正系数kM02’提供给色差矩阵电路7。
色差矩阵电路7根据式(2)～(19)使用校正系数kR01和kR02’、kG01和kG02、kB01’和kB02、kY01和kY02、kM01和kM02’、kC01和kC02来生成R信号R7、G信号G7、B信号B7。
由式(8)～(10)及(13)可知，如果校正系数kR02、kB01、kM02为正值，则校正系数kR02、kB01、kM02起到使作为亮度信号Y的主要分量的G信号G7减少、使亮度信号Y降低的作用。另一方面，如果校正系数kR02、kB01、kM02为负值，则校正系数kR02、kB01、kM02起到使G信号G7增加、使亮度信号Y增大的作用。
另外，通常，为了在第一光源下拍摄时使RGB的综合特性接近图4，将校正系数kR02、kB01、kM02设为正值。
在包括如上构成的颜色校正装置的拍摄装置中，当在第一光源下拍摄通常的被拍摄体时，差值(B5-G5)及差值(R5-G5)不超过阈值th。因此，线性矩阵电路6当在第一光源下拍摄被拍摄体时将R信号R5、G信号G5、B信号B5变换为R信号R6、G信号G6、B信号B6，以成为自然颜色。
并且，色差矩阵电路7基于式(2)～(19)对R信号R6、G信号G6、B信号B6相加或减去针对区域Ar1～Ar6的每个设定的色差的分量。当在第一光源下校正系数kR02、kB01、kM02为正值时，与G信号G6相加的第二彩度校正值(特别是，区域Ar1和Ar2中的第二彩度校正值)是负值。因此，色差矩阵电路7以使G信号G7衰减的方式对颜色进行校正，以在第一光源下进一步成为自然颜色。
在第二光源下，差值(B5-G5)及差值(R5-G5)超过阈值th。因此，线性矩阵电路6对R信号R5、G信号G5、B信号B5、和由校正系数kRR’、kRG’、kRB’、kGR’、kGG’、kGB’、kBR、kBG、kBB构成的校正系数进行矩阵运算。由此，线性矩阵电路6生成适合于在第二光源下拍摄被拍摄体时的R信号R6、G信号G6、B信号B6。
在第二光源下，由于差值(B5-G5)超过阈值th，因此只有B信号B6成为大值，R信号R6和G信号G6成为小值。因此，差值(B6-G6)和(RBmax-G6)成为大值。如果校正系数kB01为正，则B彩度系数校正部19生成将校正系数kB01设为小值或0的校正系数kB01’。如果校正系数kM02为正，则Mg彩度系数校正部20生成将校正系数kM02设为小值或0的校正系数kM02’。
校正系数kB01’当在区域Ar2中使用式(3)生成R信号R7时、以及在区域Ar3中使用式(4)生成R信号R7时使用。此时，式(3)的差值(B6-R6)和式(4)的差值(B6-G6)是大值，但是由于校正系数kB01’被校正为小值或0，因此式(3)的-kB01(B6-R6)和式(4)的-kB01(B6-G6)的项为小值或0。
由于差值(R6-G6)和(G6-R6)的值是小值，因此式(3)的kM01(R6-G6)和式(4)的-kC01(G6-R6)的项为小值或0。
因此，区域Ar2和Ar3中的R信号R7成为与R信号R6大致相同的值，不向负方向校正。
另外，校正系数kB01’和kM02’当在区域Ar2中使用式(9)生成G信号G7时使用。此时，由于校正系数kM02’被校正为小值或0，差值(R6-G6)的值为小值，因此-kM02(R6-G6)的项为小值或0。差值(B6-R6)为大值，但是由于校正系数kB01’被校正为小值或0，因此-kB01(B6-R6)的项为小值或0。
因此，区域Ar2中的G信号G7成为与G信号G6大致相同的值，不向负方向校正。
由式(20)可知，如果G信号G7不成为负值，优选如果R信号R7和G信号G7不成为负值，则亮度色差变换部9能够根据基于作为大值的B信号B7的B信号B8生成亮度信号Y。
根据如上构成的颜色校正装置，在第二光源下，G信号G7不被与G信号G6相加的第二彩度校正值向负方向校正，R信号R7也不被与R信号R6相加的第一彩度校正值向负方向校正。因此，拍摄装置能够生成亮度信号Y，能够得到具有灰度的自然影像。
另外，在第三光源下，由于差值(R5-G5)超过阈值th，因此只有R信号R6成为大值，G信号G6和B信号B6成为小值。因此，差值(R6-G6)和(RBmax-G6)成为大值。如果校正系数kR02为正，则R彩度系数校正部18生成将校正系数kR02设为小值或0的校正系数kR02’。Mg彩度系数校正部20的动作与第二光源下的情况相同。
校正系数kR02’当在区域Ar1和Ar6中使用式(8)和式(13)生成G信号G7时使用。在式(8)中，差值(R6-B6)是大值，但是由于校正系数kR02’被校正为小值或0，因此-kR02(R6-B6)的项为小值或0，-kM02(B6-G6)的项也为小值或0。
在式(13)中，差值(R6-G6)是大值，但是由于校正系数kR02’被校正为小值或0，因此-kR02(R6-G6)的项也为小值或0，kY01(G6-B6)的项也为小值或0。
因此，区域Ar1和Ar6中的G信号G7成为与G信号G6大致相同的值，不被向负方向校正。同样，亮度色差变换部9能够通过基于作为大值的B信号B7的B信号B8生成亮度信号Y。因此，包括如上构成的颜色校正装置的拍摄装置即使在第三光源下也能够得到具有灰度的自然影像。
在存在蓝色LED光源和红色LED光源这两者而向被拍摄体照射品红色光的情况下也同样地，亮度色差变换部9能够生成亮度信号Y，因此拍摄装置能够得到具有灰度的自然影像。
另外，在校正系数kR02、kB01、kM02为负值的情况下，无论是在第二光源下、第三光源下、存在蓝色LED光源和红色LED光源这两者而向被拍摄体照射品红色光的情况下的任一种情况，都能够将作为负值的校正系数kR02、kB01、kM02的值保持不变。因此，R信号R7和G信号G7不被向负方向校正，亮度色差变换部9能够生成亮度信号Y。
在图1中，在校正系数生成部10由CPU构成的情况下，校正系数k13、k14、k18～k20的各阈值th和衰减系数能够通过CPU个别地进行设定。校正系数生成部10可以根据来自光源的光的色温来设置阈值th和衰减系数。
本发明并不限定于以上说明的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。校正系数k13、k14、k18～k20的特性并不限定于以下特性：若超过图5所示的阈值th则系数值线性地逐渐减少。也可以是系数值呈曲线状逐渐减少的特性。
当构成图1所示的拍摄装置或颜色校正装置时，硬件和软件(计算机程序)的区分使用是任意的。在图1中，透镜1、棱镜2、拍摄元件3r、3g、3b以外的部分可以由基于硬件的电路构成，也可以由软件构成，还可以由两者混合构成。
如果考虑图1所示的拍摄装置不在第三光源下使用而仅在第一和第二光源下使用就足够时，也可以省略G系数校正部14和R彩度系数校正部18。另外，如果考虑图1所示的拍摄装置不在第二光源下使用而仅在第一和第三光源下使用就足够时，也可以省略R系数校正部13和B彩度系数校正部19。
以上说明的实施方式是包括线性矩阵电路6和色差矩阵电路7的结构，但也可以是省略了色差矩阵电路7的结构。在这种情况下，也省略减法器15～17、R彩度系数校正部18、B彩度系数校正部19、Mg彩度系数校正部20。如上所述，色差矩阵电路7校正从线性矩阵电路6输出的R信号R6、G信号G6、B信号B6的颜色的彩度，因此仅包括线性矩阵电路6来校正R信号R5、G信号G5、B信号B5也是十分有效的。
将以上说明的实施方式的颜色校正装置的结构和动作总结如下。颜色校正装置包括线性矩阵电路6。将R信号R5、G信号G5、B信号B5分别设为第一R信号、第一G信号、第一B信号。将R信号R6、G信号G6、B信号B6设为第二R信号、第二G信号、第二B信号。
在线性矩阵电路6中使用的3行×3列的校正系数中，将校正系数kRR、kRG、kRB分别设为第一～第三校正系数，将校正系数kGR、kGG、kGB分别设为第四～第六校正系数，将校正系数kBR、kBG、kBB分别设为第七～第九校正系数。线性矩阵电路6对第一R信号、第一G信号以及第一B信号与3行×3列的校正系数进行矩阵运算，由此生成第二R信号、第二G信号、第二B信号。
R系数校正部13在从第一B信号减去第一G信号而得的第一差值超过第一阈值时进行校正，使得第一差值越大，使与第一R信号相乘的第一校正系数越接近1，使分别与第一G信号和第一B信号相乘的第二和第三校正系数越接近0。当拍摄装置在第二光源下拍摄被拍摄体时，第一差值超过第一阈值。
通过以上结构和动作，即使在拍摄装置在第二光源下拍摄被拍摄体的情况下，也能够得到具有灰度的自然影像。
优选颜色校正装置还包括G系数校正部14，该G系数校正部14在从第一R信号减去第一G信号而得的第二差值超过第二阈值时进行校正，使与第一G信号相乘的第五校正系数接近1，使分别与第一R信号和第一B信号相乘的第四和第六校正系数接近0。当拍摄装置在第三光源下拍摄被拍摄体时，第二差值超过第二阈值。
颜色校正装置优选还包括色差矩阵电路7，该色差矩阵电路7对第二R信号、第二G信号、第二B信号的颜色的彩度进行校正。
将在式(2)～(7)中使用的多个校正系数设为第十校正系数，将在式(8)～(13)中使用的多个校正系数设为第十一校正系数，将在式(14)～(19)中使用的多个校正系数设为第十二校正系数。将R信号R7、G信号G7、B信号B7设为第三R信号、第三G信号、第三B信号。
色差矩阵电路7通过第二R信号相加第一彩度校正值来生成第三R信号，所述第一彩度校正值是通过对第二R信号、第二G信号、第二B信号中的任意两个的组合的差值乘以第十校正系数而得到的。
色差矩阵电路7通过第二G信号相加第二彩度校正值来生成第三G信号，所述第二彩度校正值是通过对上述差值乘以第十一校正系数而得到的。色差矩阵电路7通过第二B信号相加第三彩度校正值来生成第三B信号，所述第三彩度校正值是通过对上述差值乘以第十二校正系数而得到的。
这里，当拍摄装置在第一光源下拍摄被拍摄体时，第二彩度校正值为了使第三G信号衰减而设为负值。
颜色校正装置还包括彩度系数校正部。彩度系数校正部由R彩度系数校正部18、B彩度系数校正部19、Mg彩度系数校正部20构成。但是，不限于彩度系数校正部由多个彩度系数校正部构成。
当拍摄装置在第二光源下拍摄被拍摄体时，彩度系数校正部以使第十一校正系数中的一部分校正系数接近0的方式进行校正，使得第三G信号不被第二彩度校正值向负方向校正。
通过包括色差矩阵电路7和彩度系数校正部，即使在拍摄装置在第二光源下对被拍摄体进行拍摄的情况下，也具有灰度，进一步能够得到自然影像。
彩度系数校正部当拍摄装置在第二光源下拍摄被拍摄体时，优选以使第十校正系数中的一部分校正系数接近0的方式进行校正，使得第三R信号不被第一彩度校正值向负方向校正。另外，优选彩度系数校正部当拍摄装置在第三光源下拍摄被拍摄体时，以使第十一校正系数中的其他一部分的校正系数接近0的方式进行校正。
优选色差矩阵电路7将颜色空间分割为多个区域，针对每个区域校正第二R信号、第二G信号、第二B信号，针对每个区域生成第三R信号、第三G信号、第三B信号。颜色空间的区域分割数不限于6个，但是如图3所示，可以用表示G-B＝0、B-R＝0、R-G＝0的直线进行6分割。
在颜色空间被分割为多个区域的情况下，只要将第十～第十二校正系数设定为针对每个区域乘以上述差值的校正系数的组合即可。彩度系数校正部当拍摄装置在第二光源下拍摄被拍摄体时，以使在多个区域中的第一特定区域中设定的校正系数的至少一部分接近0的方式进行校正即可。作为一例，区域Ar1～Ar3是第一特定区域。
彩度系数校正部当拍摄装置在第三光源下拍摄被拍摄体时，以使在多个区域中的第二特定区域中设定的校正系数的至少一部分接近0的方式进行校正即可。作为一例，区域Ar1和Ar6是第二特定区域。第一特定区域和第二特定区域可以部分重叠。
通过以上的结构和动作，实施方式的颜色校正装置能够根据光源的种类自动地校正拍摄信号的颜色，以成为自然颜色。
本申请的公开内容与2018年6月18日提交的日本专利申请2018-115318号中描述的主题有关，其全部公开内容通过引用并入本文。

Claims (8)

1.一种颜色校正装置，用于拍摄装置，所述颜色校正装置包括：
线性矩阵电路，对第一R信号、第一G信号、第一B信号与3行×3列的校正系数进行矩阵运算，由此生成第二R信号、第二G信号、第二B信号，所述第一R信号、第一G信号、第一B信号是通过所述拍摄装置拍摄被拍摄体而生成的，所述3行×3列的校正系数由第一校正系数至第三校正系数、第四校正系数至第六校正系数、第七校正系数至第九校正系数构成；以及
R系数校正部，如果从所述第一B信号减去所述第一G信号而得的第一差值超过第一阈值，则进行校正，以使所述第一差值越大，与所述第一R信号相乘的所述第一校正系数越接近1、分别与所述第一G信号和所述第一B信号相乘的所述第二校正系数和所述第三校正系数越接近0。
2.根据权利要求1所述的颜色校正装置，还包括：
G系数校正部，如果从所述第一R信号减去所述第一G信号而得的第二差值超过第二阈值，则进行校正，以使与所述第一G信号相乘的所述第五校正系数接近1、分别与所述第一R信号和所述第一B信号相乘的所述第四校正系数和所述第六校正系数接近0。
3.根据权利要求1或2所述的颜色校正装置，包括：
色差矩阵电路，对所述第二R信号加上第一彩度校正值，对所述第二G信号加上第二彩度校正值，对所述第二B信号加上第三彩度校正值，由此生成第三R信号、第三G信号、第三B信号，所述第一彩度校正值是通过对所述第二R信号、所述第二G信号、所述第二B信号中的任意两个的组合的差值分别乘以由多个校正系数构成的第十校正系数中的一个校正系数而得到的，所述第二彩度校正值是通过对所述差值分别乘以由多个校正系数构成的第十一校正系数中的一个校正系数而得到的，所述第三彩度校正值是通过对所述差值分别乘以由多个校正系数构成的第十二校正系数中的一个校正系数而得到的，
当所述拍摄装置在第一光源下拍摄被拍摄体时，所述第二彩度校正值被设定为负值，以使所述第三G信号衰减，所述第一光源是包含R、G、B的全部颜色分量的、具有宽带波长的光源，
所述颜色校正装置还包括：
彩度系数校正部，当所述拍摄装置在第二光源下拍摄被拍摄体时，以使所述第十一校正系数中的一部分校正系数接近0的方式进行校正，使得所述第三G信号不被所述第二彩度校正值向负方向校正，所述第二光源是以B的颜色分量为主的、具有窄带波长的光源。
4.根据权利要求3所述的颜色校正装置，其中，
当所述拍摄装置在所述第二光源下拍摄被拍摄体时，所述彩度系数校正部以使所述第十校正系数中的一部分校正系数接近0的方式进行校正，使得所述第三R信号不被所述第一彩度校正值向负方向校正。
5.根据权利要求3所述的颜色校正装置，其中，
当所述拍摄装置在第三光源下拍摄被拍摄体时，所述彩度系数校正部以使所述第十一校正系数中的其他一部分校正系数接近0的方式进行校正，所述第三光源是以R的颜色分量为主的、具有窄带波长的光源。
6.根据权利要求5所述的颜色校正装置，其中，
所述色差矩阵电路将颜色空间分割为多个区域，针对每个所述区域校正所述第二R信号、所述第二G信号、所述第二B信号，由此针对每个所述区域生成所述第三R信号、第三G信号、第三B信号，
所述第十校正系数至第十二校正系数被设定为针对每个所述区域要与所述差值相乘的校正系数的组合，
当所述拍摄装置在所述第二光源下拍摄被拍摄体时，所述彩度系数校正部以使在所述多个区域中的第一特定区域中设定的校正系数的至少一部分接近0的方式进行校正。
7.根据权利要求6所述的颜色校正装置，其中，
当所述拍摄装置在所述第三光源下拍摄被拍摄体时，所述彩度系数校正部以使在第二特定区域中设定的校正系数的至少一部分接近0的方式进行校正。
8.根据权利要求6所述的颜色校正装置，其中，
所述色差矩阵电路通过表示G-B＝0、B-R＝0、R-G＝0的直线将颜色空间分割为6个区域，针对所述6个区域的每个区域校正所述第二R信号、所述第二G信号、所述第二B信号，由此生成所述第三R信号、所述第三G信号、所述第三B信号。
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