CN1404297A - 摄像装置及其信号处理方法及程序及存储媒体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种摄像装置，其目的在于缩短白平衡的处理。为达到此目的而提供：一种摄像装置的构成包括：对被照体摄像，对像素的电荷进行隔行扫描并在2场中取得1画面大小的图像数据的摄像手段，临时顺序存储从上述摄像手段输出的图像数据的存储器，在从上述摄像手段读出第2场的图像数据完成之前，从上述存储器中读出图像数据，进行白平衡系数的计算的控制单元。
Description
技术领域
本发明涉及进行白平衡运算的摄像装置。
背景技术
现在，以具有固体存储元件的存储卡作为记录媒体，以CCD等的摄像元件对摄像的静止图像进行摄像的数字相机等的摄像装置已有市售。
在这些摄像装置中，一般是从摄像元件发出的输出图像数据临时送入缓冲存储器进行拍摄处理，再实施图像处理及压缩处理并进行再度存放于缓冲存储器的显影压缩处理之后，在可以取出的存储卡上的记录媒体上进行写入处理。
关于这种摄像装置的拍摄处理的白平衡控制，过去是按照以下的步骤执行。所使用的方法是，首先，从摄像元件将送入存储器的未进行信号处理的未处理的生数据(以下称其为RAW图像数据)读出，将读出的图像数据中的识别为白的图像数据利用规定的算法抽出，确定白平衡(WB)系数(以下称这一处理为WB运算)，将运算结果获得的WB系数乘以色信号进行白数据校正。
于是，在采用以每隔1行的隔行扫描方式读出的帧读出方式的摄像元件的场合，是以2场生成1个画面大小的RAW图像数据，在摄像元件的滤色器的排列是如图7所示的“贝雅”(Bayer)排列的场合，在只读出1场时只能得到R信号和G信号，不能得到全部的色信息。在白平衡运算中至少需要R、B信号，在WB运算的算法中，也有需要利用RGB全部信号生成的亮度信号的场合。就是说，在采用以每隔1行的隔行扫描方式读出的帧读出方式的摄像元件的场合，要等待现有的2场，即等待1帧(画面)大小的RAW数据写入存储器之后，开始WB运算。因此，必须考虑WB运算的时间，比如，在静止画面连续拍摄之际，成为妨碍缩短摄像场面间的时间的原因。
发明内容
本申请的发明可解决上述问题，其目的在于缩短白平衡的处理。
为达到上述目的，根据本发明提供一种摄像装置，其特征在于其构成包括：对被照体摄像，对像素的电荷进行隔行扫描并在2场中取得1画面大小的图像数据的摄像手段，临时顺序存储从上述摄像手段输出的图像数据的存储器，在从上述摄像手段读出第2场的图像数据完成之前，从上述存储器中读出图像数据，进行白平衡系数的计算的控制手段。
另外，提供一种摄像装置的信号处理方法，是具有对被照体摄像对像素的电荷进行隔行扫描并在2场中取得1画面大小的图像数据的摄像手段，在从上述摄像手段读出第2场的图像数据完成之前，从临时顺序存储从上述摄像手段输出的图像数据的存储器读出图像数据，进行白平衡系数的运算。
附图说明
图1为本实施方式的摄像装置的框图。
图2为本实施方式的摄像装置的主例行程序的动作处理流程图。
图3为本实施方式的摄像装置的主例行程序的动作处理流程图。
图4为本实施方式的摄像装置的静止图像摄像动作的动作处理流程图。
图5为示出从本实施方式的摄像元件14读出图像数据和对DRAM30的图像数据的写入/读出的时序图的一例的示图。
图6为本实施方式的到第2场的第2行为止的写入时的DRAM30内的图像数据的配置图像化的示图。
图7为摄像元件14的滤色器排列的一例的示图。
具体实施方式
下面按照附图对本发明的实施方式予以说明。
图1为本发明的一实施方式，示出使用通过隔行扫描读出1行而在1帧期间读出整个画面的图像输出帧读出方式的摄像元件对静止画面进行拍摄的摄像装置的构成的示图。
在图1中，摄像装置本体100具有以下的构成。摄影透镜10包含变焦距镜头及聚焦镜头。光学取景器11是用来确认被照体。快门12兼有光圈的功能。摄像元件14由CCD等构成，经图7所示的原色镶嵌(mosaic)滤色器将光学像变换为电信号。前置处理电路15包含用来在内部除去摄像元件14的输出噪声的CDS(相关二次抽样)电路及AGC(自动增益控制)电路。A/D变换器16将前置处理电路15输出的模拟信号变换为数字信号。
定时发生电路(TG)18向摄像元件14、A/D变换器16提供时钟信号及控制信号，定时由信号处理IC22控制。
信号处理IC22，根据CPU50发出的指示，对来自A/D变换器16的数据或来自DRAM30的数据进行规定的像素插补处理及色变换处理和扩大、缩小的图像数据变换。另外，内置DMA控制器，D/A变换器，对图像数据进行压缩解压的压缩解压电路。另外，信号处理IC22，利用摄取的图像数据进行规定的运算处理，将所得的运算结果保存于DRAM30中。CPU50，根据此运算结果进行TTL方式的AWB(自动白平衡)处理，AF(自动调焦)处理，AE(自动曝光)处理，EF(闪光灯发光)处理。
图像显示单元由TFT、LCD等构成，写入DRAM30的显示用的图像数据经信号处理IC22内部的D/A变换器(图中未示出)由图像显示单元28显示。就是说，不仅重放记录的图像，如果利用图像显示单元28逐次显示摄取的图像数据，可以实现电子取景器的功能。除了图像之外，图像显示单元28也用来显示各种信息、模式设定状况。另外，图像显示单元28，可以根据CPU50的指示任意对显示进行ON/OFF，在显示OFF的场合，装置本体100的功耗可大幅度降低。另外，图像显示单元28的显示部分可通过转向相机本体侧而将显示部分保护起来收存，在此场合，可通过检测SW98检测到收存状态而停止图像显示单元28的显示动作。
DRAM30是用来临时存放摄得的非压缩数据，保持AF/AE/AWB/EF运算结果，保持在图像显示部28上的显示用图像，保持压缩图像数据等的存储器，具备可存放规定张数的静止图像和规定时间的运动图像的充分的存储容量。
变焦距控制电路控制摄影透镜10及光学取景器11的变焦。
连接器46也称为附件插座，具有与外部闪光灯装置400的电接点和机械固定手段。外部闪光灯装置400的构成包括与附件插座相连接用的连接器402和外部闪光灯404。另外，内置闪光灯48具有TTL调光功能。
CPU50用于对数字相机装置100全体进行控制，除了根据信号处理IC22对存放于DRAM30中的AF/AE/AWB/EF的运算结果，对AF/AE/AWB/EF进行控制之外，还进行对信号处理IC22的数据流控制，各种键扫描动作，变焦控制，与外围模块的通信等。存储器52存储CPU50的动作用的变数等。
通知单元54是根据CPU50的程序的执行，利用文字、图像、声音等显示动作状态及消息等的液晶显示装置、扬声器等的显示单元，在装置本体100的操作单元附近的易于视认的位置设置一个或多个，比如通过LCD及LED、发音元件等的组合构成。
作为通知单元54的显示内容有单帧拍摄/连拍显示、自拍显示、压缩率显示、记录像素数显示、记录张数显示、剩余张数显示、快门速度显示、光阑值显示、曝光修正显示、闪光灯显示、防红眼显示、macro拍摄显示、蜂鸣器设定显示、时钟用电池残量显示、电池残量显示、错误显示、多位数字信息显示、记录媒体200装拆状态显示、通信I/F动作显示、日期时刻显示等。
闪存56可以以电方式消去和记录，可以预先将CPU50动作所必需的程序及相机固有的调整数据等写入。
下面对主要操作构件予以具体说明。
模式度盘开关60为2段结构，在下段可对电源断开(OFF)、拍摄模式、重放模式3种状态进行切换。另外，在上段分配可根据拍摄时间、目的、场景由用户设定的各种拍摄模式，可对全自动拍摄模式(AUTO)、程序拍摄模式、快门速度优先拍摄模式、光圈优先拍摄模式、手动拍摄模式、全焦距(pan-focuS)模式、肖像模式、风景模式、夜景模式、色效果模式、缝接协助模式、动画拍摄模式的各个模式的切换进行设定。
快门开关64由2段的开关SW1、SW2构成。将快门开关64按下一半时SW1变为ON，指示AF(自动调焦)处理、AE(自动曝光)处理、AWB(自动白平衡)处理等动作的开始。此外，通过将快门开关全部按下可使SW2变为ON，将从摄像元件14读出的信号经A/D变换器16、信号处理IC30将图像数据写入DRAM30。之后，信号处理IC30按照CPU50的指示，从DRAM30读出图像数据，进行色校正、像素插补、色变换等图像处理之后，进行压缩处理，将图像数据写入记录媒体200。
闪光灯切换SW68用于拍摄时的闪光灯的发光模式的强制发光、不发光、自动发光各模式之间的切换。
驱动模式切换按钮78在每次按下按钮时在单帧/连拍/自拍间进行循环切换。
电源控制单元80由电池检测电路、DC-DC变换器、切换通电的电路块的开关电路等构成，检测是否安装电池、电池的种类、电池的残量，根据检出的结果及CPU50的指示控制DC-DC变换器，在需要必要的电压的期间向包含记录媒体的各部分供给需要的电压，并根据需要在通知单元54及图像显示单元28上显示电池残量。
82及84是连接部，86是由碱性电池或锂电池等一次电池或NiCd电池、NiMH电池、Li电池等二次电池、AC适配器等组成的电源供给单元。
记录媒体200由存储卡及硬盘等组成，其构成包括半导体存储器及磁盘等构成的记录单元202，和数字相机装置100的接口204以及与数字相机装置100连接的连接器206。连接器92用来连接存储卡及硬盘等记录媒体。
检测单元98包含可检测图像显示单元28的显示部分是否是处于朝向摄像装置100收存的收存状态的检测SW，检测电池盖打开的电池盖开闭检测SW以及检测外部闪光灯404的安装状态检测SW等。
图2及图3为本实施方式的摄像装置100的主例行程序的动作处理流程图。下面利用图2及图3对摄像装置100的主要动作予以说明。
CPU50，判断模式度盘60的设定位置，如模式度盘60设定为电源OFF(S203)，则将图像显示单元28的显示改变为结束状态，光圈兼用快门12闭合以保护摄像单元。于是，将包含标识及控制变数等的必需参数及设定值、设定模式记录于存储器52，由电源控制单元80执行切断包含图像显示单元28的数字相机装置100各部分不需要的电源等规定的结束处理之后(S205)返回到S203。
如模式度盘60设定为拍摄模式(S203)，则进入S206。如模式度盘60设定为其他模式(S203)，则CPU50相应于所选择的模式进行处理(S204)，如处理完成则返回S203。
CPU50，利用电源控制单元80判断由电池等构成的电源86的剩余容量及动作状况对于摄像装置100的动作是否有问题(S206)，如有问题就通过图像显示单元28或通知单元54利用图像或声音进行规定的警告显示之后(S208)，返回S203。
如电力供给单元86没有问题(S206)，CPU50就判断记录媒体200的动作状态对摄像装置100的动作，特别是相对记录媒体的图像数据的记录重放动作是否有问题(S207)，如有问题就通过图像显示单元28或通知单元54利用图像或声音进行规定的警告显示之后(S208)，返回S203。
如记录媒体200的动作状态没有问题(S207)，就进入S208。
其后，进行用来在图像显示单元28上显示全程图像(用来在拍摄静止画面的前后作为取景器功能显示的由摄像元件14拍摄的运动图像)的拍摄准备的初始化(S208)，如准备完成，就开始在图像显示单元28上显示全程图像(S209)。
下面参照图3对全程图像显示状态的静止画面拍摄时的相机动作予以说明。
如改变模式度盘60(S301)，则检查是否是返回S203的度盘状态。如没有改变，下面就检查检测单元98、驱动模式切换按钮78、闪光灯切换SW68的至少某一个有无改变(S304)，如有改变，就根据改变的地方进行处理(S305)。
如未按下快门开关SW1(S306)，就进行继续全程画面显示的处理。并且，信号处理IC22对于从摄像元件14得到的信号进行规定的测光运算，将该运算结果存放于DRAM30。CPU50以这一运算结果为基础对全程图像进行AE、AW处理(S307)。其后返回到S301。
在S306中如按下快门开关SW1，CPU50就根据存放于DRAM30中的焦点信息及测光用信息，进行测距运算使摄影透镜10的焦点与被照体一致，进行测光运算按照每个拍摄模式的程序线图控制光圈兼用快门12为所得到的光圈值(S308)。
之后检查SW2的状态(S309)。另外，如未按下SW2，其后再度观察SW1的状态(S310)，如快门开关SW1离开，就返回S307。在按下SW1的场合，就再对SW2的状态进行监视(S309)。
在S309中，在按下SW2的场合，参照每个现在的测光结果及拍摄模式的程序线图，最终决定拍摄时的快门速度、摄像输出增益、闪光灯发光等的设定(S311)。此外，停止在图像显示单元28上显示的全程图像显示，转移到拍摄顺序(S312)。
首先，执行进行一系列拍摄动作的拍摄处理(S313)。拍摄处理后将通过A/D变换器16从摄像元件14中读出的信号处理前的未处理的图像数据(以下称这一数据为RAW图像数据)保存于DRAM30中。信号处理IC22按照CPU50的指示，将此RA数据从DRAM30中读出，首先根据在拍摄处理中得到的WB系数进行色校正(白平衡校正)(S314)。
于是，将JPEG等的进行规定的显像、压缩处理后的图像数据保存于DRAM30内(S315)，于是，将处理后的图像数据变换为显示用数据再此存放于DRAM30中。将此显示用数据以信号处理IC22规定的速率读出，经D/A变换后，通过输出到图像显示单元28，进行拍摄的静止画面的确认图像显示(S316)。在S315中，将保存于DRAM30中的压缩图像数据写入记录媒体200(S317)，并返回到S307。
图4为详细示出步骤S313的拍摄处理的动作处理流程图。
CPU50，对用来将从摄像元件14输出的RAW图像数据临时保存于DRAM30的DRAM写入进行设定(S401)。写入DRAM30，是按照隔行读出，每隔一行写入的方式对DMA控制器进行写入地址设定。
于是，在对定时发生电路18发出电子快门停止指令使曝光开始的同时，将光圈兼用快门12的快门关闭定时按照预先决定的快门秒时设定为CPU内置的计时器(S402)。CPU内置计时器的设计为在经过指定的时间时输出使光圈兼用快门12全闭的脉冲。
之后等待快门12关闭(S403)，在S401中设定的DRAM区域中，首先根据在S401中进行的写入设定发出对第1场写入开始命令的同时，向定时发生电路18发出指示从摄像元件14读出第1场的图像数据(奇数列)(S404)。并且，在对DRAM30的第1场的RAW图像数据写入动作完成时(S405)，在发出对第2场的写入开始命令的同时，向定时发生电路18发出指示从摄像元件14读出第2场的图像数据(偶数列)(S406)。
在对DRAM 30的第1场的RAW图像数据写入动作完成时(S405)，在发出对第2场的写入开始命令的同时，向定时发生电路18发出指示从摄像元件14读出第2场的图像数据(S406)。
在判断第2场的第X行的写入DRAM30的动作是否完成(S407)，而第X行的写入动作完成的场合，信号处理IC22将写入到DRAM30的到第2场的中间为止的图像数据按照第1场的第1行、第2场的第1行、第1场的第2行…这样的方式在从摄像元件14读出第2场的图像数据的动作完成之前从图7的上方顺序地读出图像数据开始WB运算(S407)。之后，等待第2场的RAW数据对DRAM30的写入动作完成(S409)，在完成之后，为了迅速进行下一次拍摄而进行打开机械快门的动作、再打开电子快门的动作等拍摄后处理(S410)。再判断WB(白平衡)系数的运算是否结束(S411)，在结束的场合，就在结束一张静止画面的拍摄处理完成的同时，在经过处理的图像在规定的时间显示于图像显示单元28。
此处，对S407的第X行的决定方法予以说明。对于此第X行的决定方法，必须保证DRAM写入第2场的完成要先于WB运算时的DRAM读出的完成而结束。
图5为示出在X＝2的场合在DRAM读出的像素和WB系数的运算开始的状态的时序图。
在图5中，在时刻t0的定时，如从定时发生电路18输出第1场的读出脉冲，则蓄积于如图7所示的摄像元件14的受光部中的图像数据中保持R及G的滤色器像素每隔1行通过摄像元件14、前置处理电路15、A/D变换器16、信号处理IC22输出到DRAM。在图5中，在时刻t1全部像素中一半(奇数行)完全存放于DRAM30中。
之后，在时刻t2，如从定时发生电路18输出第2场的读出脉冲，则蓄积于受光部中的图像数据中的剩余的一半，即与G及B的滤色器相对应的偶数行的图像数据同样地输出到DRAM。于是，在时刻t3，在将直到第2场的第2行为止的B及G的图像数据读出时，WB系数运算用的存储器读出开始，在时刻t4全部像素存放于DRAM30中。于是，在时刻t5，WB系数运算的存储器读出完成。
图6为在X＝2的场合在时刻t3在DRAM30内的RAW图像数据的配置图像化的示图。如图6所示，在DRAM30内，设定为以隔行方式每隔一行写入数据。
在图6中，第1行～第4行为止是收集全色的状态，对这一部分可以进行WB系数的运算。6行以下，因为对于偶数行在时刻t3不进行，不存在数据。
在本实施方式的隔行读出型摄像元件14中，如果
(摄像元件的像素数据的读出速度)×2＞(WB系数运算时从DRAM30读出像素数据的速度)
的关系成立，由于WB系数运算的DRAM读出不会超越第2场图像数据写入DRAM30的动作，X可以根据余裕设定为大约数行。
在上式的关系不成立的场合，在图5中，在假设将第2场图像数据读入DRAM30所需的时间为Tw，WB系数运算时的存储器读出所需要的时间为Tr时，使
t3-t2＞Tw-Tr
成立来决定t2的话，用于WB系数运算的DRAM读出不会超越第2场图像数据的DRAM30写入动作。
如上所述，在本实施方式的摄像装置100中，在从摄像元件14中读出的全部图像数据存放于DRAM30中之前，使WB系数运算用的存储器读出动作开始。因此，在拍摄后，可以大幅度缩短到白平衡处理动作完成的时间。在本实施方式中，在图像显示单元28中，用来确认静止图像的图像显示在白平衡处理动作后进行，由于直到完成此确认图像显示的时间可以很短，具有从拍摄后的紧张中解放出来的很大的优点。
在上述实施方式中，示出的是一张静止图像拍摄的白平衡处理，但本实施方式的白平衡处理动作也可应用于静止画面的连拍。在此场合，可缩短图像拍摄的场面间的时间。比如，可以考虑使构成变为，在静止画面连拍之际，白平衡系数的运算处理只对第1张静止画面的拍摄进行，对于第2张以下的拍摄图像使用与第1张相同的(系数)进行处理。根据本实施方式，对第2张以下的连拍间隔第1张和第2张之间的连拍间隔变长的情况可缓和，可以从第1张起以大致相等间隔进行静止画面的连拍。
另外，在本实施方式中，在白平衡系数的运算处理速度(从DRAM30读出图像数据的速度)与从摄像元件14读出图像数据的速度相比较足够快时，可以不将从摄像元件14的第2场中读出的图像数据存放于DRAM30中进行白平衡系数的运算。在此场合，可通过将与从摄像元件14的第2场中读出的图像数据同步存放于DRAM30中的第1场的图像数据顺序读出而达到。
另外，因为图3的S307的全程图像显示的白平衡处理，可以只进行可以胜任在图像显示单元28上显示的图像处理，所以不需要图4所示的处理。
本发明，作为一个例子，可以将实现上述实施方式的功能的软件程序经因特网等网络供给图像信号处理装置，摄像装置的计算机(或CPU加MPU)将存放于记录媒体中的程序代码读出执行而达成。
在此场合，从存储媒体读出的程序代码本身，通过实现上述实施方式的CPU50的功能，存储该程序代码的存储媒体构成本发明。
作为用来供给程序代码的存储媒体，比如，可使用软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡、ROM等。
另外，通过执行计算机读出的程序代码，不仅可以实现上述实施方式的功能，也包含根据该程序代码的指示，由在计算机上运行的OS(操作系统)等执行实际处理的一部分或全部，并通过该处理实现上述实施方式的功能的场合。
另外，从存储媒体读出的程序代码，在写入到插入计算机中的功能扩张板或连接到计算机的功能扩张装置后，根据该程序代码的指示具有该功能扩张板或功能扩张装置的CPU等执行实际处理的一部分或全部，根据该处理实现上述实施方式的功能。
将本发明应用于上述存储媒体的场合，在该存储媒体中存放与先前所说明的流程图相对应的程序代码，如简单说明，本发明的摄像装置不可缺少的模块存储于存储媒体中。
如上所述，根据本实施方式，因为拍摄后的白平衡运算和摄像元件的读出动作可以一部分并行执行，比如，可以缩短拍摄后直到用来确认图像的显示出来为止的时间。
Claims (12)
1.一种摄像装置，其特征在于其构成包括：对被照体摄像，对像素的电荷进行隔行扫描并在2场中取得1画面大小的图像数据的摄像设备，
临时顺序存储从上述摄像设备输出的图像数据的存储器，和
在从上述摄像设备读出第2场的图像数据完成之前，从上述存储器中读出图像数据，进行白平衡系数的计算的控制器。
2.如权利要求1所记载的摄像装置，其特征在于上述控制器，具有控制从上述存储器读出图像数据的操作的控制设备，以使在对上述存储器写入1画面大小的图像数据的动作完成之后，上述白平衡系数的运算结束。
3.如权利要求1所记载的摄像装置，其特征在于上述控制器，至少在经过1个场期间之后开始从上述存储器中读出图像数据。
4.如权利要求1所记载的摄像装置，其特征在于上述控制器，根据用于对上述白平衡系数进行运算的从上述存储器读出图像数据的速度和从上述摄像设备输出的图像数据的读出速度，控制用于对上述白平衡系数进行运算的从上述存储器中读出图像数据的定时。
5.如权利要求1所记载的摄像装置，其特征在于具有：伴随利用上述控制器进行的白平衡系数的运算，根据该白平衡系数显示白平衡处理的图像的显示设备。
6.一种摄像装置的信号处理方法，作为具有：对被照体摄像，对像素的电荷进行隔行扫描并在2场中取得1画面大小的图像数据的摄像设备的摄像装置的信号处理方法，
其特征在于：在从上述摄像设备读出第2场的图像数据完成之前，从临时顺序地存储从上述摄像设备输出的图像数据的存储器读出图像数据，进行白平衡系数的运算。
7.如权利要求6所记载的摄像装置的信号处理方法，其特征在于控制从上述存储器读出图像数据的操作，以使在对上述存储器写入1画面大小的图像数据的动作完成之后，上述白平衡系数的运算结束。
8.如权利要求6所记载的摄像装置的信号处理方法，其特征在于至少在经过1个场期间之后开始从上述存储器中读出图像数据。
9.如权利要求6所记载的摄像装置的信号处理方法，其特征在于根据用于对上述白平衡系数进行运算的从上述存储器读出图像数据的速度和从上述摄像设备输出的图像数据的读出速度，控制用于对上述白平衡系数进行运算的从上述存储器中读出图像数据的定时。
10.如权利要求6所记载的摄像装置的信号处理方法，其特征在于具有伴随利用上述控制器进行的白平衡系数的运算，根据该白平衡系数显示白平衡处理的图像的显示设备。
11.一种程序，其特征在于由计算机执行如权利要求6所记载的信号处理方法。
12.一种存储媒体，其特征在于存储如权利要求11所记载的程序。
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