CN1170308A - 色移检测电路和使用该电路的摄像设备 - Google Patents

Abstract

一种色移检测电路以及使用该电路的摄像设备,能通过简单结构准确检测特定的色移。选择器按时分方式选择参考彩色和检测阈值,由乘法器将它们同来自W矩阵部分的亮度信号相乘;将相乘结果减去选择器选择的摄像信号,在绝对值计算部分中计算相减结果绝对值;比较器将该绝对值同相乘结果比较,得到的时分比较结果定时由寄存器调整并在与门中相与;根据与门的输出信号,产生用于确定输入信号是否在特定色移内的检测信号CT。

Description

色移检测电路和使用 该电路的摄像设备

本发明涉及一种色移(color gamut)检测电路和使用该电路的摄像设备。特别地，色移通过使用不受亮度影响的第一彩色信息和第二彩色信息设置，以便判断一个输入信号是否处在该色移的范围之内，而执行色移检测不受亮度影响。此外，在色移检测结果的基础上执行相应特定色移的图像校正。

通常，电视摄像机包括一个轮廓线校正电路，用于补偿灵敏度降低以及加强所使用的摄像装置的清晰度。如果例如人的皮肤由包括这样的一种轮廓校正电路的电视摄像机摄取，则可以这样来进行调整，即在皮肤色调部分这种轮廓加强的程度将受到抑制，以便使皮肤看起来美观。用来抑制对皮肤色调轮廓加强程度的处理被称作为皮肤色调的清晰度处理。

在皮肤色调的清晰度处理中，色差信号R-Y和B-Y被加在一起，以便通过改变相加比确定色相φU和φL。同时，该相加的输出被输入到与一个参考电压相比较的比较电路，由此产生一个门脉冲信号，该信号指示是否已得到例如通过画影阴线于皮肤色调部分指示的所要求的色移AR。这样，由于色移检测通过使用其信号电平按一亮度信号Y改变的色差信号R-Y和B-Y执行，因此如果通过改变照明条件或孔径产生亮度改变，则该色差信号R-Y和B-Y的信号电平将改变，致使不能校正该皮肤色调部分的检测。

本发明的目的在于提供能用简单结构准确检测特定色移的色移检测电路以及使用该色移检测电路的摄像设备。

为实现本发明的目的，按照本发明一个方面提供的一种色移检测电路包括：色移设置装置，用于通过使用不受亮度影响的第一彩色信息和第二彩色信息设置一个色移；以及检测信号产生装置，用于确定一个输入信号是否在该色移内，以便产生一检测信号。第一彩色信息和第二彩色信息通过使用亮度信号W、红色信号R以及蓝色信号B设置成“X＝(R-W)/W”和“Y＝(B-W)/W”。

色移设置装置设置第一彩色信息的参考彩色x0、第二彩色信息的参考彩色y0、指示该第一彩色信息的色移范围的检测阈值xth以及指示该第二彩色信息的色移范围的检测阈值yth；而检测信号产生装置将该参考彩色x0和y0、检测阈值xth和yth、以及第一彩色信息和第二彩色信息乘以亮度信号W，以便根据以下条件是否满足产生一个检测信号；

|W(x0+1)-R|≤Wxth

|W(y0+1)-B|≤Wyth

检测信号产生装置按时分方式执行检测一被检测信号是否在第一彩色信息的色移范围之内以及被检测信号是否在第二彩色信息的色移范围之内；以及根据对第一彩色信息和第二彩色信息检测结果产生一个检测信号。

此外，一种同本发明相关的摄像设备包括：色移设置装置，用于通过使用不受亮度影响的第一彩色信息和第二彩色信息设置色移；检测信号产生装置，用于检测一彩色摄像信号是否在该色移范围之内，以产生一检测信号；以及清晰度信号产生装置，用于产生清晰度信号，以便校正摄取的图像；其中由该清晰度信号产生装置产生的清晰度信号的信号电平根据由该检测信号产生装置产生的检测信号变化。

按本发明，色移通过使用不受亮度影响的第一彩色信息和第二彩色信息进行设置，并且产生指示一输入信号是否处在该色移范围内的检测信号，由此允许色移检测不受亮度影响。此外，按本发明的摄像设备能根据具体的色移执行所要求的校正而不受亮度的影响。

本发明将通过参照附图的例子进一步加以描述。在附图中，相同标符指示相同或相应部分。

图1是说明一种摄像设备的结构图；

图2是说明色移检测电路40的结构图；

图3A至图3Q是说明该色移检测电路40的工作图；

图4是描述普通色移检测的工作图。

参照图1，它表示一种电视摄像机。在该电视摄像机中，输入光线通过透镜10和光圈11加到分色棱镜。该输入光线通过分色棱镜被分成分别加到摄像装置(以下称CCD摄像器)13R、13G和13B的红色光线、绿色光线和蓝色光线，据此，得到基色信号并用作彩色摄像信号。通过透镜10，一目标的光图像在CCD摄像器13R、13G和13B的图像传感表面上形成。通过光圈11，控制到达该CCD摄像器的光量。

从CCD 摄像器13R、13G和13B得到的摄像信号SR、SG和SB分别通过模拟处理电路14R、14G和14B加到A/D转换器15R、15G和15B。

模拟处理电路14R、14G和14B执行电平控制，例如白平衡和黑平衡以及缺陷校正。A/D转换器15R、15G和15B通过第一取样信号(例如，18MHz)以及时钟信号CK1使模拟摄像信号数字化，从而提供数字化的信号用作基色摄像信号DR、DG和DB。这些基色摄像信号DR、DG和DB被加到图像增强器20，以及，同时加到控制器25。

红色摄像信号DR由延迟部分30R延迟一个水平扫描时间间隔后加到图像增强器20用作红色摄像信号DR1H。此外，该红色摄像信号DR1H由延迟部分31R延迟一个水平扫描时间间隔后加到该图像增强器20用作红色摄像信号DR2H。

类似地，绿色摄像信号DG由延迟部分30G延迟一个水平扫描时间间隔后加到图像增强器20作为绿色摄像信号DG1H。此外，该绿色摄像信号DG1H由延迟部分31G延迟一个水平扫描时间间隔后加到图像增强器20用作绿色摄像信号DG2H。蓝色摄像信号DB加到图像增强器20和控制器25。

进而，该蓝色摄像信号DB和红色摄像信号DR1H以及绿色摄像信号DG1H加到滤波器32R、32G、32B，其中，蓝色摄像信号DB对应图像位置。

图像增强器20使用红色摄像信号DR、DR1H和DR2H，绿色摄像信号DG、DG1H和DG2H，以及蓝色摄像信号DB产生清晰度信号Da和Db，以便增强图像轮廓，并根据来自以下描述的色移检测电路40的色移检测信号CT控制该清晰度信号Da和Db的信号电平。

滤波器32R和32B包括延迟元件和一低通滤波器。由该延迟元件延迟一指定时间的数字红色摄像信号和蓝色摄像信号加到上变频器35R和35B。由该低通滤波器频带限制的数字红色摄像信号和蓝色摄像信号加到色移检测电路40用作红色摄像信号DRC和蓝色摄像信号DBC。

滤波器32G包括一个延迟元件和一个内插滤波器。由该延迟元件延迟一确定时间的该数字绿色摄像信号被加到上变频器35G。此外，与红色摄像信号DRC和蓝色摄像信号DBC同相的绿色摄像信号通过该内插滤波器加到该色移检测电路40。

在上变频器(up converter)35R、35G和35B中，来自滤波器32R、32G和32B的数字基色摄像信号基于具有例如两倍于在A/D转换器15R、15G和15B中的第一取样频率fs的更高的频率的时钟信号CK2进行转换(被上变频)，转换结果送到线性矩阵电路85。

色移检测电路40基于来自滤波器32R、32G和32B的基色信号DRC、DGC和DBC，确定输入信号是否在特定的色移中。以下将描述一种色移检测方法。

如果输入信号是(R，G，B)，亮度信号W(在非线性电平转换，例如γ校正之前的信号)由等式1表示。由等式2和3计算的(x)和(y)表示的(x，y)是已知的只有彩色信息的量。

W＝0.30R+0.59G+0.11B    ……(1)

x＝(R-W)/W              ……(2)

y＝(B-W)/W              ……(3)

如图2所示，如果用于检测输入信号是否处在特定色移中的参考彩色(x0，y0)和检测阈值xth和yth被设置，则输入信号能够在该特定的色移范围内发现，只要(x)满足等式4且(y)满足等式5。

|x0-x|≤xth             ……(4)

|y0-y|≤yth             ……(5)

将等式4和5代入等式2和3得到等式6和7。等式6和7允许不执行除法运算就能检测输入信号是否处在该特定的色移范围中，由此简便了色移检测处理过程。

|Wx0-(R-W)|≤Wxth       ……(6)

|Wy0-(B-W)|≤Wyth       ……(7)

此外，整理等式6和7的项得到等式8和9。

|W(x0+1)-R|≤Wxth       ……(8)

|W(y0+1)-B|≤Wyth       ……(9)

由于等式10和11用正值的参考彩色(x0，y0)，(x0+1)和(y0+1)建立起来的，因此不必附加符号位，由此简化了运算。

x0+1＝R0/W0            ……(10)

y0+1＝B0/W0           ……(11)

此外，若用等式(9)的(y0+1)、(yth)以及(B)置换等式(8)的(x0+1)、(xth)和(R)，两者将视为相等，使得可按时分方式复用(x0+1)和(y0+1)、(xth)和(yth)以及(R)和(B)，这就允许用小规模电路进行运算。

图2表示使用上述色移检测方法的色移检测电路40的结构。

在图2中，相位匹配的基色摄像信号DRC、DGC和DBC加到W矩阵部分41。红色摄像信号DRC和蓝色摄像信号DBC加到下面描述的选择器55。

在W矩阵部分41中，执行等式1的处理。基于等式1计算的亮度信号W通过削波部分42和寄存器43加到乘法器47和48作为亮度信号WU。寄存器43和寄存器50至53、56至58以及66由时钟信号CK2驱动，同时寄存器69由时钟信号CK1驱动。

图1的控制器25具有一个积分电路，它对一目标的指定色移的基色摄像信号DR、DG和DB进行积分，计算出积分值RS、GS和BS。根据该积分值RS、GS和BS，亮度积分值WS基于等式12进行计算，而参考彩色(x0+1)和(y0+1)基于来自等式13和14的亮度积分值WS和积分值RS和BS进行计算。

WS＝0.30RS+0.59GS+0.11BS    ……(12)

x0+1＝RS/WS                 ……(13)

y0+1＝BS/WS                 ……(14)

这样，由控制器25、色移设置装置计算的参考彩色(x0+1)和(y0+1)加到选择器44。在该控制器25中，检测阈值(xth)和(yth)被设置加到选择器45。应当指出的是，为配合最佳色移检测，该检测阈值(xth)和(yth)是可变化的。

选择信号产生器46由一信号产生器(未示出)提供时钟信号CK1，而时钟信号CK2的频率为该时钟信号CK1频率的两倍。根据时钟信号CK1和CK2产生选择器控制信号SE。该选择器控制信号SE加到选择器44，45和选择器55。

在选择器44和45中，选择参考彩色(x0+1)和检测阈值(xth)或选择参考彩色(y0+1)和阈值(yth)。选择的参考值(x0+1)或(y0+1)加到乘法器47。选择的检测阈值(xth)或(yth)加到乘法器48。

乘法器47将参考彩色(x0+1)同亮度信号WU相乘，或将参考彩色(y0+1)同亮度信号WU相乘，表示相乘结果的数据信号通过寄存器50和51加到减法器60作为数据信号DMR。

乘法器48将检测阈值(xth)同亮度信号WU相乘，或将检测阈值(yth)同亮度WU相乘，表示相乘结果的数据信号通过寄存器52和53加到比较器65作为数据信号DMT。

如果根据来自选择信号产生器46的选择器控制信号SE已由选择器44和45选择了参考彩色(x0+1)和检测阈值(xth)，选择器55选择红色摄像信号DRC。如果参考彩色(y0+1)和检测阈值(yth)已由选择器44和45选择，选择器55选择蓝色摄像信号DBC。由选择器55选择的该红色摄像信号DRC或蓝色摄像信号DBC通过寄存器56、57和58加到减法器60作为选择数据信号DRB。

减法器60从数据信号DMR减去选择彩色数据信号DRB，并将相减信号DSB加到绝对值计算部分61。即在减法器60中执行(W(x0+1)-DRC)或(W(y0+1)-DBC)运算，运算结果作为相减信号DSB加到绝对值计算部分61。

在绝对值计算部分61中，计算相减信号DSB的绝对值，等效于等式8或9左项的算术运算的绝对值信号DAB加到比较器65。

比较器65将绝对值信号DAB同数据信号DMT相比较。如果绝对值信号DAB表示(W(x0+1)-DRC)的算术运算结果的绝对值，数据信号DMT表示检测阈值(yth)和亮度信号WU之间乘积。因此，指示比较器65比较结果的比较信号是表示是否满足等式8或9的信号。

从比较器65输出的比较信号通过寄存器66加到与门68作为信号CMA，通过寄存器66和由选择器控制信号SE驱动的寄存器67加到与门68作为信号CMB。与门68的输出信号通过寄存器69提供信号CMC，以及通过由时钟信号CK1驱动的寄存器70提供色移检测信号CT加到如图1中所示的摄像器20和系数提供电路80。

以下参照图3描述色移检测电路40的工作。图3A表示加到图2的选择信号产生器46的时钟信号CK1，而图3B表示时钟信号CK2。根据这些时钟信号CK1和CK2，产生在图3C中所示的选择器控制信号SE。选择器信号SE是这样一个信号，其信号电平与时钟信号CK2的后沿(以下称负沿)反相同步。

图3D表示由滤波器32R、32G和32B提供的基色摄像信号DRC、DGC和DBC，根据这些基色摄像信号DRC、DGC和DBC，图3E的亮度信号W由图2的W矩阵部分41产生。例如，如果基色摄像信号DRC、DGC和DBC的数据值为“r0，g0，b0”，亮度信号W的数据值为“W0”；如果基色摄像信号DRC、DGC和DBC的数据值为“r1，g1，b1”，亮度信号W的数据值为“W1”。当在时钟信号CK2的负沿处亮度信号W的数据值暂存时，亮度信号W提供图3F的亮度信号WU。

当选择器控制信号SE的信号电平设置到高电平“H”时，由选择器44选择的参考彩色(x0+1)如图3G所示，同时，由选择器45选择的检测阈值(xth)如图3H所示。当该信号电平被设置到低电平(L)时，参考彩色(y0+1)由选择器44选择，同时，检测阈值(yth)由选择器45选择。

乘法器47将参考彩色(x0+1)或参考彩色(y0+1)同亮度信号WU相乘。相乘结果通过寄存器50和51加到减法器60。由此，如图3J所示，加到相减的60的数据信号DMR被延迟两个加到该减法器60的时钟信号CK2的周期。

当选择器控制信号SE的信号电平设置到高电平“H”时，选择器55选择红色摄像信号DRC，而当选择器控制信号SE的信号电平设置到低电平“L”时选择蓝色摄像信号DBC。被选择的摄像信号通过寄存器56、57和58加到减法器60。由此，指示在减法器60中的相减结果的相减信号如图3K所示那样。相减信号DSB加到绝对值计算部分61，在其中进行绝对值计算。指示在绝对值计算部分61中的计算结果的绝对值信号DAB加到比较器65。

如图3H中所示那样，乘法器48将由选择器45选择的检测阈值(xth)或(yth)同图3F的亮度信号WU相乘。相乘结果通过寄存器52和53加到比较器65。由此，如图3L所示那样，加到比较器65的数据信号DMT被延迟两个加到该比较器65的时钟信号CK2的周期。

比较器65将绝对值信号DAB同数据信号DMT相比较以产生一个比较信号，即指示检测等式8和9是否已满足的结果的一个信号。如图3M中所示那样，指示检测结果的比较信号通过寄存器66加到与门68作为信号CMA以及通过寄存器66和67加到与门68作为信号CMB。

因此，从与门68输出的输出信号通过寄存器69提供的CMC信号如图3P所示。此外，只有正确指示输入信号是否处在特定色移之中的数据通过由时钟CK1驱动的寄存器70形成的色移检测信号CT输出信号如图3Q所示。

使用具有延迟特性的比较器用于比较器65将防止比较结果由于绝对值信号DAB或数据信号DMT的信号电平的微弱变化而变化，从而保证了稳定的色移检测，而这点是清楚的。

这样，通过色移得到的色移检测信号CT被加到图像增强器20、控制器25以及系数提供电路80。

图像增强器20根据色移检测信号CT控制清晰度信号Da和Db的信号电平。例如，如果已检测皮肤色调色移，清晰度信号Da和Db的信号电平被降低，以防止粗糙皮肤或类似物被加重。

系数提供电路提供系数a-f到线性矩阵电路85。系数a-f的值是根据色移检测信号CT选择的。

线性矩阵电路85借助通过滤波器32R、32G和32B的预定时间延迟执行定时调节。此外，该电路通过使用由上变频器35R、35G和35B上变频的基色数据信号DRU、DGU和DBU以及由系数提供电路80提供的系数a-f进行线性矩阵运算来执行彩色校正。由于这些系数a-f是根据色移检测信号CT选择的，因此能采用在被检测的特定色移和另一色移之间的彩色校正差。由此，例如能只调整皮肤色调而不影响其他色移的颜色。

从线性矩阵电路85得到的基色数据信号DRUC、DGUC和DBUC通过线性校正电路90R、90G和90B加到加法器91R、91G和91B。

将在图像增强器20中产生的清晰度信号Db提前加到加法器91R、91G和91B，并将基色数据信号DRUC，DGUC，和DBUC分别加到清晰度信号Db。合成的相加信号通过γ校正电路92R、92G和92B加到加法器93R、93G和93B。

从图像增强器20产生的清晰度信号Da提前加到加法器93R、93G和93B，并将由γ校正电路提供的相加信号加到清晰度信号Da，以便控制通过γ校正电路92R、92G和92B提供的相加信号的信号电平。由这些加法器93R、93G和93B得到的一个相加信号通过削波电路94R、94G和94B加到Y/C矩阵电路95。

Y/C矩阵电路95根据由削波电路94R、94G和94B提供的相加信号产生亮度信号Y和色差信号Cr和Cb，以便通过削波电路96Y、96RY和96BY输出该产生的信号。还产生用于取景器的亮度信号YVF，通过削波电路96YV加到该取景器(未示出)。

根据色移检测信号CT，提供有来自色移检测电路40的色移检测信号CT的控制器选择在检测特定色移时提供的基色摄像信号DR、DG和DB，以便根据检测的基色摄像信号DR、DG和DB产生光圈控制信号IRC，该产生的光圈控制信号加到光圈驱动器100。另一方面，产生一个快门控制信号SHC，并加到传感器驱动器16。

光圈驱动器100根据光圈控制信号IRC产生光圈驱动信号IRD以驱动光圈11。因此，例如能这样来执行控制，即对皮肤色调色移提供最佳光量。摄像驱动器16根据快门控制信号SHC控制图像传感器驱动信号RV，以便控制CCD摄像器13R、13G和13B中的电荷储存时间，或者改变电子快门的速度，由此提供要求电平的摄像信号。很明显，可以使用由两个极化滤波器组成的光衰减量可调节的液晶或ND(中性密度)滤波器替代光圈11和电子快门。

这样，按照上述实施例，亮度信号W由基色摄像信号DRC、DGC和DBC得到。通过使用该参考信号W、红色摄像信号DRC、蓝色摄像信号DBC、用于设置特定色移的参考彩色(x0+1)和(y0+1)、以及检测阈值(xth)和(yth)，能够执行色移检测而不受亮度的影响，结果，如果一个目标的亮度受到摄像设备的照明或孔径改变，能稳定执行色移检测。此外，只要根据彩色信息就能执行色移检测而不受亮度影响，由此提供了精确的色移检测。

以上所述色移检测是按时分方式通过在红色摄像信号DRC、参考彩色(x0+1)以及检测阈值(xth)和蓝色摄像信号DBC、参考彩色(y0+1)以及检测阈值(yth)之间进行选择来执行的，不包括任何除法运算，由此减小了色移检测电路40的电路规模。

特定的色移通过色移检测电路40检测，而系数提供电路80根据指示检测结果的检测信号CT进行控制，据此，线性矩阵运算在线性矩阵电路85中使用的系数彼此自动转换。因此，用于特定色移的系数和用于其他色移的系数可以被设置到不同的值，使得通过根据不同的色移自动转换彩色校正，能够分别对人的皮肤色度和背景颜色调整特定的色移和其他色移。

此外，基于来自色移检测电路40的检测信号CT，控制器25选择一特定色移的摄像信号，光圈11或电子快门的速度自动地根据选择的摄像信号进行控制，使得一个目标可以在要求的亮度上成像而不受背景亮度变化的影响。

在上述实施例中，精确执行检测特定色移是通过使用亮度信号W(在非线性电平转换例如γ校正前的信号)来完成的。本专业技术人员清楚，如果检测精度是处在一个可以允许的等级上，则可使用执行过如γ校正那样的非线性处理的亮度信号Y或类似信号来执行检测处理，。

如上所述，按照本发明，色移是通过使用不受亮度影响的第一彩色信息和第二彩色信息来设置的，并产生一个检测信号指示输入信号是否处在该色移的范围内。结果可以执行色移检测而不受亮度影响。同样，执行的色移检测处理不包括除法运算以及按时分方式执行第一彩色信息和第二彩色信息的检测。在此摄像设备中，所要求的校正是在一不受亮度影响的特定色移上执行的。

因此，即使目标的亮度由于照明或孔径变化而变化，仍能执行稳定的色移检测。进而，由于仅仅根据彩色信息执行色移检测，能准确地进行色移检测。此外，色移检测处理不包括任何除法运算，以及按时分方式执行这样的处理，导致色移检测电路规模的减小。

Claims (6)

1.一种色移检测电路，包括：

色移设置装置，用于通过使用不受亮度影响的第一彩色信息和第二彩色信息设置色移；以及

检测信号产生装置，用于确定一输入信号是否在所说色移内，以便产生一个检测信号。

2.按权利要求1的色移检测电路，其中，使用一亮度信号W、一红色信号R以及一蓝色信号B，所说第一彩色信息设置成

X＝(R－W)/W；

而所说第二彩色信息设置成

Y＝(B－W)/W。

3.按权利要求2的色移检测电路，

其中，所说色移设置装置设置所说第一彩色信息的参考彩色x0、所说第二彩色信息的参考彩色y0、指示所说第一彩色信息的色移范围的检测阈值xth、以及指示所说第二彩色信息的色移范围的检测阈值yth；以及

其中，所说检测信号产生装置将所说参考彩色x0和y0、所说检测阈值xth和yth、以及所说第一彩色信息和所说第二彩色信息乘以所说亮度信号W，以便在是否满足以下条件的基础上产生一个检测信号：

|W(x0+1)-R|≤Wxth

|W(y0+1)-B|≤Wyth

4.按权利要求1的色移检测电路，

其中，所说检测信号产生装置按时分方式执行检测一被检测信号是否处在所说第一彩色信息的色移范围内、以及检测该被检测信号是否处在所说第二彩色信息的色移范围内，并根据对所说第一彩色信息和所说第二彩色信息的检测结果产生一个检测信号。

5.一种摄像设备，包括：

色移设置装置，用于通过使用不受亮度影响的第一彩色信息和第二彩色信息设置色移；

检测信号产生装置，用于检测一个彩色摄像信号是否在所说色移范围内，以产生一个检测信号；以及

清晰度信号产生装置，用于产生一个清晰度信号以便校正摄取的图像；

其中由所说清晰度信号产生装置产生的所说清晰度信号的信号电平根据由所说检测信号产生装置产生的所说检测信号变化。

6.按权利要求5的摄像设备还包括图像信号产生装置，用于通过对所说彩色摄像信号执行包括非线性电平转换的信号处理来产生一个图像信号；

其中，在所说色移设置装置中采用的所说第一彩色信息和所说第二彩色信息通过使用一个根据所说彩色摄像信号产生的亮度信号W、以及所说彩色摄像信号的红色摄像信号R和蓝色摄像信号B来设置，如

第一彩色信息…X＝(R-W)/W

第二彩色信息…Y＝(B-W)/W，以及

由所说图像信号产生装置产生的所说图像信号具有亮度信号Y。

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