CN1211137A - 自动色彩温度校正的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种自动色彩温度校正装置和方法。装置包含:输入彩色信号、红外线检测装置、紫外线检测装置、色彩温度检测器和色彩温度补偿器。方法包含:从第一电信号和第二电信号判断光源的性质,并按照判断的光源性质校正输入彩色信号的色彩温度。采用本发明的装置和方法,可以自动进行卤素光和室外光之间的色彩校正,并进行控制,产生自然颜色的图象。

Description

自动色彩温度校正的装置和方法

本发明涉及一种自动色彩温度校正的装置和方法，用来自动校正数字静物照相机、摄像机等中图象信号的白色平衡。

近来，对提高自动温度校正装置的性能的要求日益增大，这种装置用来在各种各样的光源下用数字静物照相机、摄像机等的拍摄中产生自然色调的图象。

下面描述现有技术的自动色彩温度校正装置。

人们已经知道一种如日本专利公开号为H03-85073的自动色彩温度校正装置，这是一种通过辨别光源的性质来校正色彩的装置。图1是这样一种传统的自动色彩温度校正装置的方框图。

首先，从透镜1进入的光信号由图象拾取元件2转换成电信号，并输入到彩色信号发生器3中。彩色信号发生器3从输入信号中产生彩色信号，并将该信号输入到色彩温度检测器6内。红外线传感器4根据光源的红外线成份产生电信号，并将该电信号提供到色彩温度检测器6。色彩温度检测器6根据来自红外线传感器4的输入信号识别具有红外光成份(如用钨丝产生的卤素光)和室外光的光源和没有红外光成份(如荧光)的光源。另外，色彩温度检测器6还确定从彩色信号发生器3输入的信号得到的色彩温度，并控制色彩温度补偿器7，使之保持图象信号的恰当的白光平衡。色彩温度补偿器7按照检测的色彩温度校正色彩温度。

然而，在现有技术的上述例子中，会在从图象拾取元件2得到的信号中根据光源性质的不同而出现白光平衡偏离。换言之，只有在物体是纯白色的情况下，才能精确地测得物体的色彩温度。然而实际上，物体是由具有各种各样的颜色的不连贯的物体的组合组成的，所以测量的是这些色彩混合的平均色彩温度，此外，来自红外线传感器4的信息并不能区分卤素光和室外光。所以，如果在这些条件下自动进行色彩温度校正的话，白光平衡会发生偏离，产生不自然的色调，并且这种偏离会由于室外光和卤素光之间的色彩温度差异较大而进一步增大。

考虑到现有技术的缺陷，本发明的自动色彩温度校正装置通过响应于红外光而获得的第一电信号和响应于紫外光而获得的第二电信号的组合来确定光源的性质，并按照光源的性质校正输入彩色信号的色彩温度。

本发明的输入色彩信号的自动色彩温度校正装置包含：根据红外光产生电信号的红外线传感器；根据紫外光产生电信号的紫外线传感器；色彩温度检测器，它接收：ⅰ)输入彩色信号，ⅱ)红外线传感器的输出信号和ⅱ)紫外线传感器的输出信号，用来根据红外线传感器的输出信号和紫外线传感器的输出信号确定光源的性质，并根据光源性质的判断和输入彩色信号计算色彩温度；以及色彩温度补偿器，它接收色彩温度检测器的输出信号，用来按照计算的色彩温度检测器的色彩温度校正输入彩色信号的色彩温度。

采用这样的结构，本发明的自动色彩温度校正装置能够通过加入的紫外线传感器把室外光与卤素光辨别开来，本发明的装置与现有技术的装置不同，用来校正相应于卤素光、荧光和室外光的各个光源的性质的色彩温度。

本发明的自动色彩温度校正方法是按照光源的性质对输入色彩信号的色彩温度进行校正。而这是通过将根据红外光得到的第一电信号和根据紫外光得到的第二电信号的组合来确定的。

本发明的自动色彩温度校正方法包含下述步骤：：输入彩色信号；根据红外光产生电信号；根据紫外光产生电信号；根据响应于红外光产生的电信号和响应于紫外光产生的电信号判断光源的性质，并根据输入彩色信号和判断的光源性质计算色彩温度；以及按照计算的色彩温度校正输入彩色信号的色彩温度。

这些方法可以通过响应于紫外光获得的电信号把室外光与卤素光辨别开来，并可以根据卤素光、荧光和室外光的光源性质，实现自动色彩温度校正。

图1是现有技术的自动色彩温度校正装置的方框图；

图2是本发明典型实施例的自动色彩温度校正装置的方框图；

图3是各种光源发光波长特征的特征图；

图4是一例典型红外线传感器频谱灵敏特征的特征图；

图5是一例典型紫外线传感器频谱灵敏特征的特征图。

下面参照图2描述本发明典型实施例的自动色彩温度校正装置。

本实施例的自动色彩温度校正装置包含：透镜1；将来自透镜1的光信号转换成电信号的图象拾取元件2；从通过图象拾取元件2的光电效应转换得到的电信号中产生彩色信号的彩色信号发生器3；构成用来响应于红外光而产生电信号的红外线检测装置的红外线传感器4；构成用来响应于紫外光而产生电信号的紫外线检测装置的紫外线传感器5；色彩温度检测器16，用来从红外线传感器4和紫外线传感器5的电信号，判断光源的性质，并从判断结果和彩色信号发生器3的彩色信号中检测出色彩温度；以及按照色彩温度检测器16检测的色彩温度校正色彩温度的色彩温度补偿器7。

下面用图2描述如上结构的实施例的自动色彩温度校正装置。

首先，由图象拾取元件2将进入透镜1的光信号转换成电信号，并将该电信号输入到彩色信号发生器3。彩色信号发生器3从输入电信号中产生彩色信号，并将该彩色信号提供到色彩温度检测器16。彩色信号通常是红-绿-蓝彩色信号(“RGB”彩色信号)，但也可以是蓝绿色-深红色-黄色的彩色信号(“CMY”彩色信号)或色差信号。

另一方面，红外线传感器4根据光源的红外成份产生电信号，并将信号输出到色彩温度检测器16。与此类似，紫外线传感器5根据光源的紫外成份产生电信号，并将该信号输出到色彩温度检测器16。

图3是各种光源的发光波长特征。图3中，曲线A、曲线B和曲线C分别表示钨丝光源(如卤素光)、太阳光和日光荧光的发光波长特征。

图4描绘了一例红外线传感器的频谱灵敏特性，而图5描绘了一例紫外线传感器的频谱灵敏特性。从这些图中所示，红外线传感器检测波长约800毫微米或以上的光，而紫外线传感器检测波长约400毫微米或以下的光。从图3中的曲线A所示，钨光源(如卤素光)的频谱主要在800毫微米以上，而曲线B的太阳光在这一区域内逐渐下降。

由于采用钨光源(如卤素光源)的紫外线传感器仅在400毫微米或以下的区域内产生较小的输出，所以，如果比较红外线传感器4的输出和紫外线传感器5的输出，则可以辨别光源之间的差异。在采用日光类型的荧光光源C的情况时，可以不用紫外线传感器5来辨别它与其他光源的不同点，这是因为红外线传感器4不会产生输出，而紫外线传感器5会产生输出。

色彩温度检测器16根据从红外线传感器4的输入信号，辨别含有红外光(如卤素光)的光源和不含有红外光(如荧光)的室外光。如果色彩温度检测器16判断某一光源是一个含有红外光的光源，则色彩温度检测器16由紫外线传感器5估算包括在输入信号中的紫外线量。如果紫外线高于一预定量则色彩温度检测器16判断该光源为室外光，而如果紫外线小于该预定量则判断该光源为卤素光。另外，色彩温度检测器16还从彩色信号发生器3输入彩色信号中确定色彩温度。色彩温度检测器16最终从红外线传感器4的输出和紫外线传感器5的输出确定的光源性质和彩色信号确定的色彩温度来确定色彩温度，并向色彩温度补偿器7输出控制信号。根据该控制信号，色彩温度补偿器7保持通过色彩温度检测器16从彩色信号发生器3接收的彩色信号的白色平衡。

在这一过程中，可以配备一个系数表，该系数表与光源数对应，并将从彩色信号计算得到的色彩温度乘以当确定光源时从该表读出的一个系数。

正如所描述的那样，本实施例采用红外线传感器4和紫外线传感器5可以精确确定光源的性质，并通过排除现有技术中卤素光和室外光之间出现的较大的白光平衡偏离，根据条件，将投射的图象调整成接近自然颜色。

本发明的自动色彩温度校正装置和方法分别采用辨别卤素光和室外光的紫外线传感器来校正色彩，能够保持与这些光所对应的恰当的白光平衡，从而在将投射的图象调整成自然色彩时给出很好的结果。

尽管上面描述的是校正摄像机的白光平衡的方法，但该方法也适用于校正数字静态照相机的白光平衡。

与此类似，该方法也同样适用于液晶显示监视器和液晶显示电视机的光量控制，这两种装置采用的是液晶显示器件，采用环境光诸如室外光和室内光，而不是采用背光。这时，无需透镜1、图象拾取元件2和彩色信号发生器3，监视器电路内的彩色信号可以直接输入到色彩温度检测器16内。色彩温度补偿器7从彩色信号和由红外线传感器4和紫外线传感器5的输出确定的光源的性质来计算光源的色彩温度，并根据使用环境光时的色彩温度，通过校正输入彩色信号的颜色来恰当执行光量控制。同时，也可以在监视用于摄像机系数时改变各个系数。

另外，彩色信号发生器、色彩温度检测器和色彩温度补偿器可以用硬件以外的手段如用于微处理机的软件来实施。本发明也可以用许多其他方式来实现。因此，后文中的权利要求书中包含了这些变异，即，这些变异均落在本发明的精神和范围内。

Claims (14)

1．一种采用输入彩色信号和光源的自动色彩温度校正装置，其特征在于，所述装置包含：

判断装置，根据向应于红外光获得的第一电信号和响应于紫外光获得的第二电信号的组合确定光源的性质，以及

校正装置，按照所述光源的性质校正所述输入彩色信号的色彩温度。

2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包含：

响应于红外光产生第一信号的红外线检测装置；

响应于紫外光产生第二信号的紫外线检测装置；

色彩温度检测器，它接收：ⅰ)输入彩色信号，ⅱ)所述红外线检测装置的所述第一信号和ⅲ)所述紫外线检测装置的所述第二信号，用来根据所述红外线检测装置的所述第一信号和所述紫外线检测装置的所述第二信号判断所述光源的性质，并计算所述输入彩色信号的色彩温度；以及

色彩温度补偿器，用来按照计算的色彩温度检测器的色彩温度校正所述输入彩色信号的色彩温度。

3．如权利要求2的装置，其特征在于，它还包含：

将光信号转换成电信号的图象拾取元件；以及

从所述电信号产生所述输入彩色信号的彩色信号发生器。

4．一种采用光信号和光源的摄像机，其特征在于，它包含：

将光信号转换成第一电信号的图象拾取元件；

从所述第一电信号产生彩色信号的彩色信号发生装置；

响应于红外光产生第二电信号的红外线检测装置；

响应于紫外光产生第三电信号的紫外线检测装置；

色彩温度检测器，它接收：ⅰ)彩色信号，ⅱ)第二电信号，以及ⅲ)第三电信号，用来根据所述红外线检测装置的第二电信号和所述紫外线检测装置的第三电信号判断所述光源的性质，并计算所述彩色信号的色彩温度；以及

色彩温度补偿器，用来按照所述色彩温度检测器计算的色彩温度校正所述彩色信号的色彩温度。

5．一种采用光信号和光源的数字静态照相机，其特征在于，它包含：

将光信号转换成第一电信号的图象拾取元件；

从所述第一电信号产生彩色信号的彩色信号发生装置；

响应于红外光产生第二电信号的红外线检测装置；

响应于紫外光产生第三电信号的紫外线检测装置；

色彩温度检测器，它接收：ⅰ)彩色信号，ⅱ)第二电信号，和ⅲ)第三电信号，用来根据所述红外线检测装置的第二电信号和所述紫外线检测装置的第三电信号判断所述光源的性质，并计算所述彩色信号的色彩温度；以及

色彩温度补偿器，用来按照所述色彩温度检测器计算的色彩温度校正所述彩色信号的色彩温度。

6．一种采用输入信号的液晶显示装置，其特征在于，它包含：

响应于红外光产生第一电信号的红外线检测装置；

响应于紫外光产生第二电信号的紫外线检测装置；

色彩温度检测器，它接收：ⅰ)彩色信号，ⅱ)第二电信号，和ⅲ)第三电信号，用来根据所述红外线检测装置的第二电信号和所述紫外线检测装置的第三电信号判断所述光源的性质，并计算所述输入彩色信号的色彩温度；以及

色彩温度补偿器，通过按照所述色彩温度检测器计算的色彩温度校正所述输入彩色信号的色彩温度来控制亮度。

7．一种自动校正采用色彩输入信号和光源的色彩温度的方法，其特征在于，所述方法包含下述步骤：

从响应于红外光获得的第一电信号和响应于紫外光获得的第二电信号的组合，判断所述光源的性质；以及

按照所述判断的光源的性质校正所述输入彩色信号的色彩温度。

8．如权利要求7所述的方法，其特征在于，它包含下述步骤：

接收彩色输入信号；

响应于红外光产生第一电信号；

响应于紫外光产生第二电信号；

根据响应于所述红外光产生的第一电信号和响应于所述紫外光产生的第二电信号判断所述光源的性质；

根据所述输入彩色信号和光源的性质计算彩色输入信号的色彩温度；以及

按照所述计算的色彩温度校正输入彩色信号的色彩温度。

9．如权利要求8所述的方法，其特征在于，它还包含下述步骤：

将光信号光电转换成电信号；以及

从所述电信号产生彩色输入信号。

10．如权利要求7所述的方法，其特征在于，它还包含下述步骤：

将光信号转换成电信号；

根据：ⅰ)从所述电信号产生的彩色信号，ⅱ)所述第一电信号，和ⅲ)所述第二电信号，计算色彩温度；以及

按照计算的色彩温度校正所述彩色输入信号的色彩温度。

11．如权利要求8所述的方法，其特征在于，它还包含下述步骤：

将光信号转换成电信号；

根据：ⅰ)从所述电信号产生的彩色信号，ⅱ)所述第一电信号，和ⅲ)所述第二电信号，计算色彩温度；以及

按照计算的色彩温度校正所述彩色输入信号的色彩温度。

12．如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述图象拾取元件将所述光信号光电转换成所述电信号。

13．如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述图象拾取元件将所述光信号光电转换成所述电信号。

14．如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述图象拾取元件将所述光信号光电转换成所述电信号。

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