CN1612616A

CN1612616A - 图像获取设备和方法

Info

Publication number: CN1612616A
Application number: CNA2004100810005A
Authority: CN
Inventors: 中村真备; 宇根英辅; 左中由美
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2024-10-26
Also published as: KR101035788B1; JP2005130317A; US7746386B2; CN1612616B; JP4210922B2; EP1528816A2; KR20050040733A; EP1528816A3; US20050088537A1

Abstract

本发明涉及一种图像获取设备，其包括检测用于改变分光的滤镜的位置的检测单元；以及基于检测单元检测出的滤镜位置而进行白平衡控制的白平衡控制单元。由此，本发明的图像获取设备实现了在包括红外分量的光线下拍照时像机的自然色再现。

Description

图像获取设备和方法

技术领域

本发明涉及一种图像获取设备和方法，尤其涉及一种可以根据红外截止滤镜的存在与否而进行白平衡控制的图像获取设备和方法。

背景技术

传统的数码摄像机可以选择将红外截止滤镜切换到镜头组的光轴位置上或者离开该光轴位置，使得该数码摄像机可利用近红外光和可见光进行拍照(参见专利文献1的例子)。

像机颜色均衡的调节称之为白平衡调节。基于场景中一个物体的表面反射的空间平均近似为灰色(以下称作灰景控制)这个假设条件，提出了一种控制RGB的积分比为1∶1∶1的白平衡调节方法。关于该灰景控制详见文献G.Buchesbaum“A Spatial ProcessorModel for Object Color Perception”，J.FrancklinInst，310，1980。

此外，根据许多光源可以认为是黑体这个特点，提出了一种进行控制的方法，它使整个屏幕的R分量、G分量、和B分量的各个积分值间的比值与图1所示黑体曲线数据L(以下称作黑体曲线控制)的RGB比值相同。图1中，纵坐标轴表示B分量和G分量积分值的比值(B/G)，横坐标轴表示R分量和G分量积分值的比值(R/G)。黑体曲线数据L表示在各种色温的光源下拍摄白色物体的基础上三原色信号R、G、B之间的比值，它表示的曲线上，其中的一个比值增加则另外一个比值下降。同样，随着B/G比值增加色温值增加，并且随着R/G比值增加色温值下降。图1的例子中标出了当色温分别是7500K、5800K、和3200K时积分值的比。黑体曲线控制的详情于日本专利公开第2751297号中披露。

灰景控制假定屏幕上没有颜色偏差。若存在颜色偏差，则白平衡受干扰较大。另一方面，黑体曲线控制有不易引起白平衡偏移的优点，即便是存在着颜色偏差的时候。因此黑体曲线控制目前是一个主流的白平衡系统。

然而，在拍所谓的夜景照的时候，或在黑暗的区域用红外光照射拍照时，可见光和红外分量都进入到数码摄像机中。因此，由于红外射线的影响，黑体曲线控制会改变数码摄像机的颜色均衡，其中，黑体曲线控制利用可见光数据包含在微机中的黑体曲线数据L(图1)来进行。因此，包括红外的光线将使整个屏幕变红。

因此，当前情况下，针对拍摄夜景照时候的输出，有意识地将整个屏幕做成单色的。图2的流程图有助于说明在通常拍照时和夜景照拍摄时进行选择性切换的过程，以及如何进行白平衡调节。

在步骤S1中，数码摄像机确定红外截止滤镜是否放置于镜头组的光轴位置，即根据用户指令拍照模式是否设置为通常可见光模式。如果数码摄像机确定红外截止滤镜放置于镜头组的光轴位置，则进行步骤S2，在这里数码摄像机进行黑体曲线控制，使得整个屏幕的R分量、G分量、和B分量的各个积分值间的比值与图1所示黑体曲线数据L的RGB比值相同。

另一方面，如果数码摄像机在步骤S1中确定红外截止滤镜没有放置于镜头组的光轴位置，即根据用户指令设置拍照模式为在包括红外光的光线下进行的夜景模式，则进行步骤S3，其中，数码摄像机进行控制而使整个屏幕作为单色屏幕输出。

这样，数码摄像机根据拍照环境，例如，在通常拍照时候和夜景拍照时候的拍照环境来控制像机的白平衡。

此外，提出了另外一种控制相机白平衡的方法，它通过校正低照度时候的色差信号R-Y来抑制屏幕变红的影响(参见专利文献2的例子)。

[专利文献1]日本专利公开第2000-59798号

[专利文献2]日本专利公开第2003-70009号

按上文所述，拍夜景照时输出单色屏幕，因此无法实现像机的自然色再现。

专利文献2的技术对车载像机、前门对讲像机或者诸如室外拍照此类的像机很有效，但不适合需要在各种光源下拍照的数字像机，例如荧光灯、白炽灯以及诸如此类的光源。

发明内容

本发明已考虑到上述内容，因此其目的在于实现在包括红外分量的光线下拍照时像机的自然色再现。

根据本发明，提供了一种图像获取设备，包括检测单元，用于对改变分光的滤镜的位置进行检测；以及白平衡控制单元，其基于检测单元检测出的滤镜位置进行白平衡控制。

当检测单元检测到滤镜在光轴位置时，白平衡控制单元可实施控制，使得拍照获得的视频信号的积分值间的比值与基于白色物体的视频信号的积分值间的比值相等。

当检测单元检测到滤镜在光轴以外的位置时，白平衡控制单元可实施控制，使得拍照获得的视频信号的积分值间的比值等于1。

控制单元能够进行控制，使得视频信号的高亮度部分的积分值间的比值等于1。

控制单元能够进行控制，使得视频信号的预先设定的亮度范围部分的积分值间的比值等于1。

当检测单元检测到滤镜在光轴以外的位置时，白平衡控制单元可实施控制，使得拍照获得的视频信号的积分值间的比值等于基于白色物体并考虑了红外分量的视频信号的积分值间的比值。

当检测单元检测到滤镜在光轴以外的位置时，白平衡控制单元可避免进行低照度消色差。

此外，根据本发明，提供了一个图像获取方法，包括以下步骤：对用于改变分光的滤镜的位置进行检测；以及基于检测步骤检测出的滤镜位置进行白平衡控制。

再进一步，根据本发明，提供了一种图像获取设备，包括检测装置，用于检测改变分光的滤镜的位置；以及白平衡控制装置，用于在检测单元检测出的滤镜位置的基础上进行白平衡控制。

在本发明中，对改变分光的滤镜的位置进行检测，并且基于检测出的滤镜的位置进行白平衡控制。

根据本发明，有可能进行白平衡控制。具体而言，根据是否存在红外截止滤镜，使得改变白平衡控制方法成为可能。

附图说明

图1示出了黑体曲线数据的实例图；

图2为用于说明传统的白平衡控制处理的流程图；

图3示出了本发明所适用的摄像机的结构的实例图；

图4为沿图3中的线A-A的截面图；

图5为图3中连接装置的分解透视图；

图6示出了摄像机的内部结构的实例图；

图7示出了RGB三原色滤镜的光谱特性图；

图8示出了CMY互补色滤镜的光谱特性图；

图9示出了作为微机表格的黑体曲线数据的实例图；

图10为用于说明白平衡控制处理的流程图；

图11为用于说明另一白平衡控制处理的流程图；

图12为用于说明另一白平衡控制处理的流程图；

图13为用于说明另一白平衡控制处理的流程图；以及

图14示出了通用个人电脑配置的实例的方框图。

具体实施方式

以下将描述用于实施本发明的最优方式。已公开的发明和实施例之间的一致性阐述说明如下。即便存在本说明书所描述的、但与本发明不一致的实施例，也不意味着所述实施例与本发明不相符合。相反，即便是实施例按照本发明描述，也并不意味着所述实施例就与其他发明不一致。

此外，本文中的记载并不代表本说明书描述的所有发明。换而言之，本文中的记载不否定所述说明书中已经描述但在本申请中未提出权利要求的发明的存在，即，不否定可以分案申请或者在将来的修改中进行表述和增加的发明的存在。

本发明提供了一种图像获取设备(例如图3到图6中的摄像机)，包括：检测单元(例如图6中的微机58，它执行图10的步骤S11、图11的步骤S21、图12的步骤S31、或图13的步骤S41)，用于检测改变分光的滤镜的位置；以及白平衡控制单元(例如图6中的微机58，它执行图10的步骤S13和S15、图11的步骤S23和S25、图12的步骤S33和S35、或图13的步骤S43和S45)，用于在该检测单元所检测到的滤镜的位置的基础上进行白平衡控制。

当检测单元检测到滤镜在光轴位置(例如图6的光轴位置A)时，白平衡控制单元可实施控制，使得拍照获得的视频信号的积分值间的比值等于基于白色物体的视频信号的积分值的比值(例如等于图9中黑体曲线数据LA的RGB比值)。

当检测单元检测到滤镜在光轴以外的外部位置(例如图6的光轴外位置B)时，白平衡控制单元可实施控制，使得拍照获得的视频信号的积分值间的比值等于1。

控制单元能够实施控制，使得视频信号的高亮度部分的积分值间的比值等于1。

控制单元能够实施控制，使得视频信号的预设亮度范围部分的积分值间的比值等于1。

当检测单元检测到滤镜在光轴以外的位置(例如图6的光轴外位置B)时，白平衡控制单元可实施控制，使得拍照获得的视频信号的积分值间的比值等于基于考虑红外部分的白色物体的视频信号的积分值的比值(例如，等于图9中考虑到红外分量得到的黑体曲线数据LB的RGB比值)。

当检测单元检测到滤镜在光轴以外的外部位置(例如图6的光轴外位置B)时，白平衡控制单元可以避免进行低照度消色差。

此外，本发明提供了一种图像获取方法，包括以下步骤：对改变分光的滤镜的位置进行检测(例如图10的步骤S11、图11的步骤S21、图12的步骤S31、或图13的步骤S41)；以及在检测步骤检测出的滤镜位置的基础上，进行白平衡控制(例如图10的步骤S13和S15、图11的步骤S23和S25、图12的步骤S33和S35、或图13的步骤S43和S45)。

以下将参考附图对本发明的具体实施例进行描述。

图3至图5示出了应用本发明的摄像机的结构的实例。图3为摄像机1的外观透视图。图4为沿图3中的线A-A的截面图(摄像机1的镜头模块的截面)。图5为连接装置的分解透视图。

如图3所示，摄像机1包括：用来捕获物体的光学图像并且将所得的光学图像转换为电子信号的像机机构单元；用来记录来自像机机构单元的电子信号并且再现所记录的电子信号的视频机构单元；以及作为机壳用来容装像机机构单元和视频机构单元的像机外体2。

像机机构单元包括诸如：镜头组51(图6)，它包括与物体相对的物镜3，用来传输作为来自于物镜3的光线而进行入射的物体的光学图像，并且在光接收单元形成图像；图像获取部件54(图6)，用来将镜头组51传输的、且在光接收单元形成的光学图像转换为电子信号；可以用眼睛观察物镜3所捕获的图像的取景器4；以及用来控制电机驱动的控制单元(未示出)，其中电机起到聚焦镜头组51以及调节光圈打开量等等类似的作用。

像机外体2的前端上部设置有镜头孔2a。镜头孔2a内设置有镜头模块5，该镜头模块包括具有自动聚焦机构、缩放机构等等类似装置的镜头组51，和用于固定或者可移动地固定镜头组51的模块外壳11。位于镜头模块5前端的物镜3从镜头孔2a中露出。镜头组51和图像获取部件54之间设置有红外截止滤镜21(图4)。

如图4所示，滤镜支撑连杆23可旋转地支撑在转轴22上，该转轴设置在镜头模块5的模块外壳11里。滤镜支撑连杆23具有机械臂部23a，该机械臂的中间部分带有轴承孔，转轴22以可旋转地方式安装在该轴承孔中，滤镜支撑连杆还具有环形的滤镜支撑部23b，它在机械臂部23a的一端连续成形。红外截止滤镜21被固定到滤镜支撑部23b上。

固定在滤镜支撑连杆23上的红外截止滤镜21这样形成，即使得处于通过安装而固定在转轴22上、并从转轴上垂下的自由状态下的红外截止滤镜21的中心位于镜头组51的光轴位置上。输入部23c为叉形，位于滤镜支撑连杆23的机械臂部23a、远离滤镜支撑部23b的另一端。向输入部23c施加一定转矩，使滤镜支撑连杆23绕转轴22旋转，这样红外截止滤镜21可以有选择性地位于镜头组51的光轴上的光轴位置A和偏离光轴的光轴外位置B。

如图5所示，位于旋转连杆30的后臂30a的后端的接合销30b插入到输入部23c的叉状部分中。旋转连杆30的中间部分通过安装螺钉32可旋转地支撑在模块外壳11上。从旋转连杆30的旋转中心位置向前面延伸的前臂30c设置有向上突出的连接销33和向下突出的弹簧接合销34。弹簧接合销34与Ω状弹簧35的一端接合。Ω状弹簧35的另一端与设置在模块外壳11上的弹簧接合销36接合。Ω状弹簧35的推力使旋转连杆30的位置偏移，使得旋转连杆30位于光轴位置A和偏离光轴的光轴外位置B两者中的一个。

滑动连杆40的接合孔41装配在旋转连杆30的连接销33上。滑动连杆40由弯曲形式的板件构成，从而沿镜头模块5的外圆周以弧形在镜头模块5的外部进行滑动。滑动连杆40在其弯曲方向的一侧具有连接臂40a。连接臂40a的顶部开有方形的接合孔41。在弯曲方向延伸的导向槽42a、42b、和42c设置在含连接臂40a的滑动连杆40的三个位置。

三个导向槽42a、42b、和42c被设置为使滑动连杆40平滑地沿圆周方向移动。像机外体2上设置有三个导向凸起部分(未显示)，分别对应于导向槽42a、42b、和42c。滑动连杆40被固定在像机外体2上，以便它能够在像机外体2的导向凸起部分分别与导向槽42a、42b、和42c接合的状态下沿圆周方向滑动。

在外表面一侧凸起的操纵杆6位于滑动连杆40的导向槽42c外面。操纵杆6这样设置是为了在与导向槽42c同样的方向上延伸。操纵杆6通过像机外体2的一个开口穿出，使得设置在操纵杆6的上表面的凸起部分(未显示)凸出到像机外体2的外面。

起咬合作用的“山”形凸起部分45设置在与滑动连杆40的操纵杆6相对的内表面上。板簧46用于在对滑动连杆40进行操作的时候提供一定程度的咬合，它连接到像机外体2，以与凸起部分45相对应。板簧46由条形的板状体形成，其长度应使它隐藏在滑动连杆40里面。板簧46的凸起部分46a向滑动连杆40的一侧凸起，并且在板簧46的长度方向的中间部分呈“山”形。当滑动连杆40的凸起部分45越过板簧46的凸起部分46a时，板簧46的偏压力向操纵杆6提供了一定程度的咬合。

在具有上述结构的摄像机1中，包含在镜头模块5中的红外截止滤镜21可以选择性地改变其位置，以允许根据环境光量给物体拍照。具体来说，在常规拍照的时候红外截止滤镜21置于光轴位置A，在拍摄夜景照的时候置于光轴外位置B。

图6的方框图示出了摄像机1的内部结构的实例。

镜头组合51聚集从物体发出的光线，在图像获取部件54形成图像。图像获取部件54由二维排列的用于进行光电转换的光电转换元件形成，例如CCD(电荷耦合器件)。以镶嵌的方式设置的颜色分离滤镜(未示出)安装在光电转换元件的前表面。这样，图像获取部件54生成物体的光学图像，此图像通过镜头组合51和颜色分离滤镜进入图像获取部件54，从而产生图像获取信号(电信号)，接着将所产生的图像获取信号输出到S/H(采样保持)或AGC(自动增益控制)电路55。

参考图7和图8，下面将描述在图像获取部件54中采用的颜色分离滤镜的光谱特性的实例。图7示出了RGB(红、绿、和蓝)三原色滤镜的光谱特性的实例；图8示出了CMY(青色、品红、和黄色)互补色滤镜的光谱特性的实例。图7和图8中纵坐标轴表示感光度，横坐标轴表示波长(nm)。

如图7所示，RGB三原色滤镜的B滤镜透过从350nm左右到550nm左右的波长分量，在450nm附近透过的波长分量值最大。G滤镜透过从450nm左右到650nm左右的波长分量，在550nm附近透过的波长分量值最大。R滤镜透过从550nm左右到1000nm左右的波长分量，在650nm附近透过的波长分量最大。

如图8所示，CMY互补色滤镜的C滤镜透过从350nm左右到650nm左右的波长分量，在500nm附近透过的波长分量最大，也可以透过从700nm左右到1000nm左右的波长分量，在750nm附近透过的波长分量最大。M滤镜透过从350nm左右到550nm左右的波长分量，在400nm附近透过的波长分量最大，也可以透过从550nm左右到1000nm左右的波长分量，在650nm附近透过的波长分量最大。Y滤镜透过从450nm左右到1000nm左右的波长分量，在600nm附近透过的波长分量最大。G滤镜透过从450nm左右到650nm左右的波长分量，在500nm附近透过的波长分量最大，也可以透过从700nm左右到1000nm左右的波长分量，在750nm附近透过的波长分量最大。

从这些图上可以清楚看到，RGB三原色滤镜的R滤镜(图7)透过700nm及以上范围的大部分红外分量。另一方面，CMY互补色滤镜的Y滤镜和M滤镜(图8)透过红外分量，并且C滤镜在700nm开始逐渐透过红外分量。因此CMY互补色滤镜被用作图像获取部件54的颜色分离滤镜，以此获得比RGB三原色颜色滤镜更加自然的颜色均衡。

回到图6的描述，响应操纵杆6(图3)的操作，红外截止滤镜21位于光轴位置A和光轴外的外部位置B之一的位置。开关52与红外截止滤镜21相连，红外截止滤镜21位于光轴外位置B的状态下，开关52被打开。开关52与加有预设电压的电阻53并联连接。

图像获取部件54通常对可见光(400～700nm)和红外光(700～1000nm)都有感光度。因此，在常规拍照的时候红外截止滤镜21位于光轴位置A，这样在图像获取部件54上形成仅有可见光分量而没有红外光分量的光学图像。另一方面，在拍摄夜景照的时候，红外截止滤镜21置于外部位置B，这样在图像获取部件54上形成含可见光分量和红外光分量的光学图像。

S/H&AGC电路55采样并保持输入到其中的图像获取信号，并进行自动增益控制，然后以视频信号的形式将结果输出到RGB分离电路56。RGB分离电路56将输入其中的视频信号分离为R分量、G分量、和B分量。RGB分离电路56输出R分量、G分量、和B分量到OPD(光检测器)电路57和白平衡放大电路59。

OPD电路57亦即所谓的检测器电路。OPD电路57检测屏幕中的来自RGB分离电路56输入的R分量、G分量、和B分量的视频信号(下文称视频信号R、G、和B)的颜色信息，然后将检测结果输送到微机58。

微机58在电阻53的输入电流的基础上，通过开关52的开/关状态，对红外截止滤镜21位于光轴位置A还是位于光轴外的外部位置B进行检测。

红外截止滤镜21置于光轴位置A时，微机58基于OPD电路57提供的检测结果(屏幕中的颜色信息)，分别对视频信号R、G、和B的积分值进行计算。然后，基于计算结果，微机58计算视频信号R的积分值与视频信号G的积分值的比值(R/G)，以及计算视频信号B的积分值与视频信号G的积分值的比值(B/G)。微机58预先保存有仅考虑可见光作为微机表格得到的黑体曲线数据LA(图9)。然后，微机58计算各个视频信号R、G、和B的最佳增益，使得计算出的积分值之比(R/G和B/G)与该黑体曲线数据LA的RGB比值相同。微机58将计算结果作为控制信号提供给白平衡放大电路59。

红外截止滤镜21置于光轴外的外部位置B时，微机58基于OPD电路57提供的检测结果(屏幕中的颜色信息)，分别对视频信号R、G、和B的积分值进行计算。进而，微机58对积分值之比(R/G和B/G)进行计算。然后，微机58计算各个视频信号R、G、和B的最佳增益，使得计算出的积分值之比(R/G和B/G)等于1。微机58将计算结果作为控制信号提供给白平衡放大电路59。可替换地，微机58预先保存有考虑可见光和红外光作为微机表格得到的黑体曲线数据LB(图9)。然后，微机58计算各个视频信号R、G、和B的最佳增益，使得计算出的积分值之比(R/G和B/G)与考虑到红外分量的黑体曲线数据LB的RGB比值相同。微机58将计算结果作为控制信号提供给白平衡放大电路59。

图9以微机58所保存的微机表格的方式示出了黑体曲线数据LA和考虑到红外分量得到的黑体曲线数据LB的实例。图9中，纵坐标轴表示B分量和G分量积分值的比值(B/G)，横坐标轴表示R分量和G分量积分值的比值(R/G)。可见光分量的黑体曲线数据LA表示在各种色温的光源下基于白色物体所拍摄的三原色信号R、G、B之间的比值，它表示的曲线上，随其中的一个比值增加，另外一个比值下降。考虑到红外分量得到的黑体曲线数据LB表示在各种色温的光源下基于白色物体并且额外考虑红外分量所拍摄的三原色信号R、G、B之间的比值，它表示的曲线上，随其中的一个比值增加，另外一个比值下降。同样，黑体曲线数据LA和LB表明随着B/G比值增加色温值增加，随着R/G比值增加色温值下降。图9中的实例标出了当色温分别是7500K、5800K、和3200K时积分值的比。

回到图6的描述，白平衡放大电路59基于微机58给出的控制信号，通过控制各个视频信号R、G、和B的增益进行白平衡控制。具体来说，在通常拍照时，白平衡放大电路59进行黑体曲线控制，使得三原色信号R、G、和B积分值之间的比值与黑体曲线数据LA(图9)的RGB比值相同。在拍摄夜景照时，白平衡放大电路59进行黑体曲线控制，使得三原色信号R、G、和B积分值之间的比值与考虑到红外分量得到的黑体曲线数据LB(图9)的RGB比值相同，或者说进行灰景控制，使得三原色信号R、G、和B的积分值之间的比值等于1。

终端60输出经白平衡放大电路59完成白平衡控制后(即色平衡调节后)的视频信号。

以下将参考图10的流程图对白平衡控制处理进行描述。在开始处理之前，微机58预先保存的黑体曲线数据LA和LB(图9)为对应拍照环境的微机表格。

步骤S11，微机58在经过电阻53的输入电流的基础上确定红外截止滤镜21是否位于光轴位置A，即开关52是否处于关闭状态。如果微机58确定红外截止滤镜21位于光轴位置A，接着进入步骤S12读取通常黑体曲线数据LA(图9)。微机58基于OPD电路57提供的检测结果(屏幕中的颜色信息)计算各个视频信号R、G、和B的积分值。进一步，基于计算结果，微机58计算视频信号R的积分值与视频信号G的积分值的比值(R/G)，以及计算视频信号B的积分值与视频信号G的积分值的比值(B/G)。然后微机58计算各个视频信号R、G、和B的最佳增益，使得计算出的积分值之比(R/G和B/G)与黑体曲线数据LA(图9)的RGB比值相同。微机58将计算结果作为控制信号提供给白平衡放大电路59。

步骤S13，在微机58的控制下，白平衡放大电路59对视频信号R、G和B的进行黑体曲线控制，从而获得基于步骤S12读取的黑体曲线数据LA计算得到的最佳增益。

如果微机58在步骤S11确定红外截止滤镜21不在光轴位置A，即红外截止滤镜位于光轴外的外部位置B，则进入步骤S14，在此步骤中，微机58读取考虑到红外分量得到的黑体曲线数据LB(图9)。然后，微机58基于OPD电路57提供的检测结果(屏幕中的颜色信息)计算各个视频信号R、G、和B的积分值。进一步，微机58计算积分值的比值(R/G和B/G)。然后微机58计算各个视频信号R、G、和B的最佳增益，使得计算出的积分值比(R/G和B/G)与黑体曲线数据LB(图9)的RGB比值相同。微机58将计算结果作为控制信号提供给白平衡放大电路59。

步骤S15，在微机58的控制下，白平衡放大电路59对视频信号R、G、和B的进行黑体曲线控制，从而获得基于步骤S14读取的黑体曲线数据LB计算得到的最佳增益。

这样，如果红外截止滤镜21位于光轴位置A(通常拍照时)，则读取黑体曲线数据LA，并进行黑体曲线控制。另一方面，如果红外截止滤镜21位于光轴外的外部位置B(拍夜景照时)，则读取考虑到红外分量得到的黑体曲线数据LB，并进行黑体曲线控制。据此，根据拍照环境进行最佳白平衡控制。特别地，当光源在黑体曲线数据LA或LB上时，可以高精度地调节颜色均衡。

以下将参考图11的流程图描述另一白平衡控制处理。在开始处理之前，微机58预先保存的黑体曲线数据LA(图9)为通常拍照环境下的微机表格。

步骤S21～S23的处理与上面所述的图10的步骤S11～S13的处理相同，因此省略有关这部分的描述。也就是说，如果微机58确定红外截止滤镜21位于光轴位置A，则读取通常黑体曲线数据LA(图9)，计算最佳增益使得视频信号R、G、和B积分值之间的比值(R/G和B/G)与黑体曲线数据LA的RGB比值相同，并且基于计算结果，对视频信号R、G、和B进行黑体曲线控制。

如果在步骤S21微机58确定红外截止滤镜21不在光轴位置A，即红外截止滤镜位于光轴外的外部位置B，则进入到步骤S24，在此步骤中，微机58基于OPD电路57提供的检测结果(屏幕中的颜色信息)计算各个视频信号R、G、和B的积分值。进一步，微机58计算积分值的比值(R/G和B/G)。在步骤S25，微机58计算各个视频信号R、G、和B的最佳增益，使得步骤S24的处理计算的积分值比值(R/G和B/G)等于1。微机58将计算结果作为控制信号提供给白平衡放大电路59。基于微机58提供的控制信号，白平衡放大电路59进行灰景控制，使得视频信号R、G、和B的积分值的比值等于1。

这样，如果红外截止滤镜21位于光轴位置A(通常拍照时)，则读取黑体曲线数据LA，并进行黑体曲线控制。另一方面，如果红外截止滤镜21位于光轴外的外部位置B(拍夜景照时)，灰景控制产生作用，使得视频信号R、G、和B的比值等于1。从而根据拍照环境进行最佳白平衡控制。该处理过程尤其适合于颜色偏差小的场合。另外，与上述图10的处理过程不同，这个处理过程不需要微机58预先保存两种黑体曲线数据LA和LB。

以下参考图12的流程图描述另一白平衡控制处理。在开始处理之前，微机58预先保存的黑体曲线数据LA(图9)为通常拍照环境下的微机表格。

步骤S31～S33的处理与上面所述的图10的步骤S11～S13的处理相同，因此省略有关这部分的描述。也就是说，如果微机58确定红外截止滤镜21位于光轴位置A，则读取通常黑体曲线数据LA(图9)，计算最佳增益使源曲线数据LA的RGB比值相同，并且基于计算得到的结果，对视频信号R、G、和B进行黑体曲线控制。

如果在步骤S31，微机58确定红外截止滤镜21不在光轴位置A，即红外截止滤镜位于光轴外的外部位置B，则处理接着进入步骤S34，在此处处理中，微机58在OPD电路57提供的检测结果(屏幕中的颜色信息)的基础上，计算亮度高于预定等级的高亮度等级区域的各个视频信号R、G、和B的积分值。此外，微机58计算积分值的比值(R/G和B/G)。

由于高亮度等级中很有可能有部分是白色的(光源颜色)，所以针对比预定等级高的高亮度等级区域的视频信号R、G、和B进行灰景控制。顺便提到的是，比预定等级高的高亮度等级的区域是指那些高亮度部分的亮度等级，这些高亮度部分的频率分布占据整个屏幕亮度频率分布的5％。这个高亮度等级区域可以任意设置或者修改。

在步骤S35，微机58计算各个视频信号R、G、和B的最佳增益，使得通过步骤S34的处理过程计算的积分值的比值(R/G和B/G)等于1。微机58将计算结果作为控制信号提供给白平衡放大电路59。基于微机58提供的控制信号，白平衡放大电路59进行灰景控制，使得视频信号R、G、和B积分值的比值等于1。

这样，如果红外截止滤镜21位于光轴位置A(通常拍照时)，则读取黑体曲线数据LA，并进行黑体曲线控制。另一方面，如果红外截止滤镜21位于光轴外的外部位置B(拍夜景照时)，则灰景控制发挥作用，使得高亮度等级区域的视频信号R、G、和B积分值的比值等于1。从而根据拍照环境进行最佳白平衡控制。相比上面所述的图11的处理过程，该处理过程将使颜色均衡具有更小的偏移，即便在存在颜色偏差的时候。

以下参考图13的流程图描述另一白平衡控制处理。在开始处理之前，微机58预先保存的黑体曲线数据LA(图9)为通常拍照环境的微机表格。

步骤S41～S43的处理与上面描述的图10的步骤S11～S13的处理相同，因此省去有关这部分的描述。也就是说，如果微机58确定红外截止滤镜21位于光轴位置A，则读取通常黑体曲线数据LA(图9)，计算最佳增益使得视频信号R、G、和B积分值之间的比值(R/G和B/G)与黑体曲线数据LA的RGB比值相同，并且基于所计算的结果，对视频信号R、G、和B进行黑体曲线控制。

如果在步骤S41，微机58确定红外截止滤镜21不在光轴位置A，即红外截止滤镜位于光轴外的外部位置B，则微机58确定此时是拍夜景照，处理接着进入步骤S44，在此处理中，微机58在OPD电路57提供的检测结果(屏幕中的颜色信息)的基础上，计算亮度高于预定等级并低于饱和亮度等级的中等亮度等级区域的各个视频信号R、G、和B的积分值。此外，微机58计算积分值的比值(R/G和B/G)。

由于在很高亮度等级部分中信号很有可能饱和，所以根据比预定等级高并且比饱和亮度等级低的中等亮度等级区域的视频信号R、G、和B进行灰景控制。顺便提到的是，比预定等级高并且比饱和亮度等级低的中等亮度等级区域是指这样一些亮度等级，比如不包括那些频率分布占据整个屏幕亮度频率分布5％的高亮度部分的亮度等级和不包括那些频率分布占据整个屏幕亮度频率分布20％的低亮度部分的亮度等级。这个中等高亮度等级区域可以任意设置或者修改。

在步骤S45，微机58计算各个视频信号R、G、和B的最佳增益，使得通过步骤S44的处理过程计算的积分值的比值(R/G和B/G)等于1。微机58将计算结果作为控制信号提供给白平衡放大电路59。基于微机58提供的控制信号，白平衡放大电路59进行灰景控制，使得视频信号R、G、和B积分值的比值等于1。

这样，如果红外截止滤镜21位于光轴位置A(通常拍照时)，则读取黑体曲线数据LA，并进行黑体曲线控制。另一方面，如果红外截止滤镜21位于光轴外的外部位置B(拍夜景照时)，则灰景控制发挥起作用，使得中亮度等级区域的视频信号R、G、和B积分值的比值等于1。从而根据拍照环境进行最佳白平衡控制。相比上面所述的图12的处理过程，该处理过程将使颜色均衡具有更小的偏移，即便在存在多个饱和亮度等级的时候。

如上所述，微机58基于开关52的开/关状态对红外截止滤镜21存在与否进行检测。如果红外截止滤镜21位于光轴位置A(通常拍照时)，则进行通常黑体曲线控制。如果红外截止滤镜21位于光轴外的外部位置B(拍夜景照时)，则进行考虑到红外分量的黑体曲线控制，或者说根据亮度等级进行灰景控制。换而言之，控制白平衡的方法根据红外截止滤镜21的存在与否进行变动。从而有可能即便在存在红外分量的时候实现像机的自然色再现。

本发明有效地应用于尤其是夜视、微光和暗淡的荧光下的物体，还有天体等类似物体，从而实现像机的自然色再现并且改善感光度。

尽管上面的描述中控制白平衡的方法根据红外截止滤镜21的存在与否而改变，但本发明并不限于此。例如利用ND(中性滤光)滤镜或者其它改变分光的滤镜，白平衡控制方法可以根据滤镜的存在与否而改变。顺便提到的是，同样在这种情况下，在夜景拍照时按照上文所述的参考图11至图13的流程图进行灰景控制，微机58可以实现像机的自然色再现，而不需要保存根据考虑了红外分量的滤镜而调整的新的黑体曲线数据。

此外，虽然由于低照度时有明显的色彩干扰，传统上需要进行消色差(产生单色输出)，但本发明由于在低照度的时候增加了感光度并且色彩干扰不明显，所以在低照度时不需要消色差(产生彩色输出)。因而本发明有可能实现更多的自然色再现。

上文所述的一系列处理过程可通过硬件也可通过软件执行。如果选择软件执行，则含软件的程序从网络或者记录介质安装到配备有特定硬件的计算机上或者安装到诸如通过在其上安装各种程序可以执行各种功能的通用个人电脑上。

图14的方框图示出了通用个人电脑100的内部配置。CPU(中央处理器)101根据存储在ROM(只读存储器)102中或者从存储单元108载入RAM(随机访问存储器)103中的程序执行各种处理。根据需要，RAM 103还可存储有数据或者一些类似必要的信息，以使CPU 101执行各种处理。

CPU 101、ROM 102和RAM 103通过总线104彼此连接在一起。总线104还与输入-输出接口105相连。

输入-输出接口105与包括键盘、鼠标和类似设备的输入单元106、包括显示器和类似设备的输出单元107、存储单元108、和通信单元109连接在一起。通信单元109通过网络执行通信处理。

如果有必要，输入-输出接口105还与驱动器110相连，根据需要，可移动介质111例如磁盘、光盘、磁性光盘、半导体存储器或者类似设备可插入该驱动器中。从可移动介质111读入的计算机程序在需要的时候安装在存储单元108中。

如图14所示，记录介质上记录有将要安装到计算机上、并由计算机在可处理状态下进行设定的程序，该记录介质不仅可以由独立于设备主体之外分配给用户以提供程序的可移动介质111形成，其中可移动介质111包括磁盘(包括软盘)、光盘(包括CD-ROM(光盘只读存储器)和DVD(数字化视频光盘))、磁性光盘(包括MD(小型磁盘)(商标))、半导体存储器或者在其上记录程序的类似装置，它还可以由ROM 103、包含在存储单元108中的硬盘、或者在其上记录程序并且预先加入到设备主体中的类似装置形成。

要指出的是，在本说明书中，描述存储在记录介质上的程序的步骤，既包括以内部次序按时间顺序完成处理，也包括并行处理或者不一定非要按照时间顺序的分块处理。

Claims

1.一种图像获取设备，包括：

检测单元，用于检测改变分光的滤镜的位置；以及

白平衡控制单元，用于在由所述检测单元检测得到的所述滤镜的位置的基础上进行白平衡控制。

2.根据权利要求1所述的图像获取设备，其中，当所述检测单元检测到所述滤镜在光轴位置时，所述白平衡控制单元实施控制，使得通过拍照获得的视频信号积分值之间的比值等于基于白色物体的视频信号的积分值之间的比值。

3.根据权利要求1所述的图像获取设备，其中，当所述检测单元检测到所述滤镜在光轴以外的外部位置时，所述白平衡控制单元实施控制，使得通过拍照获得的视频信号的积分值之间的比值等于1。

4.根据权利要求3所述的图像获取设备，其中，所述控制单元实施控制，使得所述视频信号的高亮度部分的积分值之间的比值等于1。

5.根据权利要求3所述的图像获取设备，其中，所述控制单元实施控制，使得所述视频信号的预先设定的亮度范围部分的积分值之间的比值等于1。

6.根据权利要求1所述的图像获取设备，其中，当所述检测单元检测到所述滤镜在光轴以外的外部位置时，所述白平衡控制单元实施控制，使得拍照获得的视频信号的积分值之间的比值等于基于白色物体、并考虑红外分量的视频信号积分值之间的比值。

7.根据权利要求1所述的图像获取设备，其中，当所述检测单元检测到所述滤镜在光轴以外的外部位置时，所述白平衡控制单元可避免实施低亮度消色差。

8.一种图像获取方法，包括以下步骤：

检测用于改变分光的滤镜的位置；以及

在由所述检测步骤过程所检测到的所述滤镜的位置的基础上，进行白平衡控制。

9.一种图像获取设备，包括：

检测装置，用于对改变分光的滤镜的位置进行检测；以及

白平衡控制装置，用于在由所述检测单元检测出的所述滤镜的位置的基础上，进行白平衡控制。