CN1689340A - 数字静像照相机与图像校正方法 - Google Patents

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Abstract

用户可以仅使用数字静像照相机，把所拾取的图像校正为所希望的图像。提供了RAM(15)，用于以标准颜色空间格式保存将对其执行灰度校正的图像的图像数据；以及灰度校正电路(35)。从RAM(15)中读出图像数据，并且使所读出的图像数据经过灰度校正电路(35)进行的灰度校正。自动灰度校正统计地分析图像的亮度信号，并对图像进行分类，以使用适当的校正曲线进行校正。

Description

数字静像照相机与图像校正方法
技术领域
本发明涉及一种数字静像照相机(still camera)以及一种图像校正方法。
背景技术
众所周知，数字静像照相机的总销量已超过胶片照相机，数字静像照相机已得到越来越广泛的应用。伴随着数字静像照相机的这一流行，各个阶层的用户，从高端用户到低端用户，都在使用数字静像照相机，因此，对数字静像照相机的应用、所需的图像质量水平、对图像质量的偏好等，也趋于多样化。
例如，对于已使用过胶片照相机并且熟悉胶片照相机的图像质量的用户来说，当他们把数字静像照相机所捕获的图像与胶片照相机所摄取的图片相比较时，倾向于更喜欢“类似胶片照相机”的图像。相比之下，对于那些疏远胶片照相机所摄取的图像或静像图片并且熟悉电视屏幕上的图像质量的用户来说，当他们把电视屏幕上的图像与数字静像照相机所捕获的图像相比较时，倾向于更喜欢“类似电视”的图像质量。
因此，数字静像照相机的制造商正在设计针对每一照相机类型的图像，并且正在开发假定目标用户似乎能够满意的图像质量。
如以上所描述的，随着数字静像照相机的用户群变得越来越大，对图像质量的偏好日趋多样化。在当前状态下，在一个数字静像照相机中实现满足各类用户的偏好的图像质量是相当困难的。其原因在于，数字静像照相机所捕获的彩色图像受到基于每一数字静像照相机制造商独有的专有技术(knowhow)的AWB控制(自动白平衡控制)、色调校正、饱和度校正等，然后被记录至快闪存储器中。
当把图像数据记录在快闪存储器中时，通常把符合DCF(照相机文件格式的设计规则)的格式用作图像格式。在这样的格式中，采用了一种作为标准颜色空间的sRGB颜色空间。在sRGB颜色空间中，定义了包括个人计算机CRT监视器色域(颜色再现范围)的色调特征或颜色特征。
另外，把DCF中所采用的、并且作为JPEG格式的扩展的JPEG2000以及可以广泛覆盖人类可以觉察到的颜色再现范围的颜色空间视为图像格式。在这些格式或颜色空间中，其中可以把实际景物的光量作为线性数据加以存储的scRGB颜色空间(景物-参照颜色空间)，和/或其中对数据的颜色进行校正以适合于输出目的地或显示设备的诸如扩展sRGB颜色空间的颜色空间(输出-参照颜色空间)已经实现了国际标准化。
然而，无论选择了何种图像格式，由于把所捕获的彩色图像作为简单的图像，按符合DCF的图像格式，记录和存储在快闪存储器中，所以不能够存储满足各类用户所要求的所有图像质量的图像。
另一个问题在于，由于在图像捕获中所设置的基本条件方面的误差，所捕获的图像变为所谓的失败的图像。例如，可能劣化图像的颜色平衡，或者因为以低于荧光的自然光模式进行图像捕获，可能使图像曝光不足。然而，与胶片照相机所摄取的图像不同，由于在数字静像照相机中捕获数字图像数据，所以在图像捕获之后，更需要进行修正。
解决上述问题的措施包括一种利用商业可得的个人计算机中“图像校正与处理软件”的方法。如果用户不仅拥有数字静像照相机，而且还拥有个人计算机，则可以通过使用这样的软件校正数字静像照相机所捕获的图像，以产生合适的图像。
然而，实际上，用户可以在校正中使用的图像数据是在数字静像照相机中经过了JPEG压缩等的数据。由于图像数据中的信息量小于实际景物的信息量，所以不一定能把图像校正为令用户，特别是高端用户满意的图像质量。
对于低端用户来说，使用校正与处理软件把所捕获的图像的质量校正为他/她所偏好的图像质量是困难和麻烦的。因此，几乎所有商业上可得的校正与处理软件均具有“图像质量自动校正功能”，即使是对图像校正一无所知的用户也能够简单地对图像进行校正。然而，在当前条件下，校正的效果将会随图像内容而变化，因此，通常不能达到所希望的图像质量。
另外，在图像捕获之后，在校正过程中，在当前的sRGB格式或符合当前的sRGB格式的JEPG-YCC格式中，还存在存储的问题。关于按诸如scRGB颜色空间或scYCC颜色空间的景物-参照颜色空间格式存储图像的方法，例如，日本未经审查的专利申请公报第2001-343753号中提出了一种方案。然而，当前尚无对应景物-参照颜色空间格式的图像的图像校正软件。
为了解决以上所描述的问题，本发明提供了一种图像校正方法，其中，用户可以把所捕获的图像校正为适当的或所希望的图像，并且可以在数字静像照相机中执行该方法。
发明内容
本发明提供了例如这样的一种数字静像照相机：包括存储器和色调校正电路，存储器存储将以标准颜色空间格式对其进行色调校正的图像的图像数据。从存储器中读出图像数据，并且在色调校正电路中对所读出的图像数据进行色调校正。
使用这一结构，在数字静像照相机中把图像校正为用户所希望的图像。
附图说明
图1是一个示意图，描述了根据本发明的捕获系统的实施例。
图2是一个示意图，描述了根据本发明的监视系统的实施例。
图3是一个示意图，描述了监视系统中一个主要部分的实施例。
图4是一个示意图，描述了监视系统中一个主要部分的实施例。
图5A和图5B说明了监视系统中GUI操作的例子。
图6A、图6B和图6C说明了监视系统中其它GUI操作的例子。
图7是一个示意图，描述了监视系统中一个主要部分的实施例。
图8描述了监视系统中一个主要部分的特征。
图9说明了所捕获的图像的分类。
图10说明了监视系统中一个主要部分的算法。
图11说明了监视系统中一个主要部分的算法。
图12描述了监视系统中该主要部分的特征。
图13描述了监视系统中一个主要部分的特征。
图14描述了监视系统中一个主要部分的特征。
图15为监视系统中所提供的、描述参数的表。
图16说明了监视系统中主要部分的算法。
图17说明了监视系统中主要部分的算法。
图18描述了监视系统中一个主要部分的特征。
图19说明了监视系统中主要部分的算法。
图20说明了监视系统中主要部分的算法。
图21为数学公式。
图22为数学公式。
图23为数学公式。
图24为数学公式。
图25为数学公式。
图26为数学公式。
具体实施方式
(1.图像捕获中的信号处理)
图1描述了根据本发明的CCD数字静像照相机中的图像捕获系统例子。具体地讲，通过成像透镜LNS把物体OBJ的图像投射在CCD图像传感器11上。从CCD图像传感器11提取对应于三原色的16比特的线性图像数据R1、G1以及B1。把所提取的图像数据R1、G1以及B1提供至去除马赛克处理电路12，以针对每一像素去除马赛克而使其成为图像数据。然后，在AWB处理电路13中对图像数据进行AWB处理，以提供图像数据R′2、G′2以及B′2。
把图像数据R′2、G′2以及B′2提供至scRGB格式数据生成电路14，以提供16比特的线性图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB，并且把图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB临时存储在RAM 15中。把所存储的图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB提供至伽玛(gamma，γ)校正电路16，以对其进行伽玛校正，并且针对3种颜色提供8比特图像数据R、G以及B。通过一个读写器19把图像数据R、G以及B写入诸如快闪存储器20的非易失存储装置中，并且将其存储在快闪存储器20中。快闪存储器20可以从数字静像照相机拆卸。
或者，也可以从伽玛校正电路16把图像数据R、G以及B提供至矩阵计算电路17，以把其转换成YCC格式图像数据，即亮度数据Y以及蓝与红的色差数据Cb与Cr。通过读写器19把图像数据Y、Cb以及Cr写入快闪存储器20中，并且将其存储在快闪存储器20中。
把图像数据R、G以及B或图像数据Y、Cb以及Cr存储在快闪存储器20中，以建立与已知数字静像照相机或“图像校正与处理软件”的兼容性。根据本发明，还按下列方式处理图像数据。
通过读写器19，在不做任何修改的情况下，把存储在RAM 15中的图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB，即16比特的线性图像数据，写入快闪存储器20中，并且将其存储在快闪存储器20中。
或者，把图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB提供至一个scYCC/scRGB转换电路18，以将其转换成scYCC格式的12比特的非线性图像数据YscYCC、CbscYCC、和CrscYCC。通过读写器19把YscYCC、CbscYCC、和CrscYCC写入快闪存储器20中，并且将其存储在快闪存储器20中。
按以上所描述的方式执行图像捕获中的信号处理。
(2.scRGB格式图像数据生成电路的例子)
在scRGB数据生成电路14中，把经过了AWB校正的图像数据R′2、G′2以及B′2转换成scRGB格式的16比特的线性图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB。例如，按下列处理实现这一转换。
(1)首先，确定景物的白度(100％白度)。例如，根据图21中的公式1，针对每一像素，从经过了AWB校正的图像数据R′2、G′2以及B′2，计算图像数据Xraw、Yraw以及Zraw。
然后，针对图像中的所有像素，或针对适当采样的像素，计算图像数据Yraw的平均值Yraw_ave，并且将白度设置为一个值，例如平均值Yraw_ave的五倍。
(2)根据图21中的公式2，基于(1)中所设置的白度，针对每一像素，正交化图像数据Xraw、Yraw以及Zraw，以计算所正交化的图像数据Xraw_n、Yraw_n以及Zraw_n。
(3)根据图21中的公式3，把(2)中所计算的所正交化的图像数据Xraw_n、Yraw_n以及Zraw_n与矩阵M1的逆矩阵相结合，以针对每一像素计算图像数据R′3、G′3以及B′3。
(4)根据图21中的公式4，依照(3)中所计算的图像数据R′3、G′3以及B′3，针对每一像素，生成scRGB格式的16比特的线性图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB。
由于图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB为所希望的scRGB格式的图像数据，所以从scRGB数据生成电路14读出图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB，并且将其存储在RAM 15中。
(3.scYCC/scRGB转换电路18的例子)
在scYCC/scRGB转换电路18中，把scRGB格式的图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB转换成scYCC格式的图像数据。例如，通过下列处理实现这一转换。
(1)根据图21中的公式5和图22中的公式6，从scRGB格式的16比特的线性图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB，计算scRGB格式的非线性图像数据R′scRGB、G′scRGB以及B′scRGB。
(2)根据图22中的公式7和8，把scYCC格式的非线性图像数据R′scRGB、G′scRGB以及B′scRGB转换成scYCC格式的图像数据YscYCC、CbscYCC以及CrscYCC。
由于图像数据YscYCC、CbscYCC以及CrscYCC为所希望的scYCC格式的图像数据，所以通过读写器19把图像数据YscYCC、CbscYCC以及CrscYCC存储在快闪存储器20中。
(4.监视所捕获的图像过程中的信号处理)
图2描述了其中把本发明施加至用于校正所捕获的图像的电路的一个例子。具体地讲，通过读写器19，从快闪存储器20中读出scRGB格式的图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB，然后把所读出的图像数据RscRGB～BscRGB写入RAM 15中。或者，也可以通过读写器19，从快闪存储器20中读出scYCC格式的图像数据YscYCC、CbscYCC以及CrscYCC。把图像数据YscYCC、CbscYCC以及CrscYCC提供至scYCC/scRGB转换电路18，以将其转换成scRGB格式的图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB。把图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB写入RAM 15。
通过监视器显示处理电路31，把写入RAM 15中的图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB提供至显示器，例如LCD 32，并且显示为彩色图像。
在图像捕获中，已由AWB处理电路13自动地控制了存储在快闪存储器20中的图像数据的白平衡。在图2的例子中，在AWB精调电路33中处理写入RAM 15中的图像数据，以精调显示在LCD 32中的彩色图像的白平衡。
在scYCC/scRGB转换电路18中，把写入RAM 15的图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB转换成scYCC格式的12比特的非线性图像数据YscYCC、CbscYCC以及CrscYCC，并且将其写入RAM 34中。在色调校正电路35中，根据用户的GUI操作，对RAM 34中的图像数据YscYCC、CbscYCC以及CrscYCC进行校正。在监视器显示处理电路31中，把所校正的图像数据转换成RGB格式的信号，并且把所转换的信号提供至LCD 32，然后显示为彩色图像。
通过读写器19，把在色调校正电路35中经过了色调校正的图像数据写入快闪存储器20中，并且将其存储在快闪存储器20中。
(5.AWB精调电路33的例子)
根据存储在数字静像照相机中的图像捕获中的白信息，对写入RAM 15的scRGB格式的图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB的白平衡进行精调。通过下列处理实现这一精调。
5-1根据图像捕获中的白点，对颜色温度进行ΔT[K]校正(参照图3)
5-1-1在图像捕获之后，对现场(site)白平衡的精调
(1)根据图像捕获中的数据，得到景物的白点颜色温度估计值Tw[K]。在白点颜色温度估计器331中，根据图22中的公式9，根据估计值Tw[K]计算在校正了白平衡之后的景物的白点颜色温度估计值Tw′[K]。
(2)根据图23中的公式10，依照(1)中所计算的白点颜色温度信息Tw′[K]，计算Xy色度xd′与yd′。已知在4000K～7000K的颜色温度时，公式10近似地得以满足。
(3)根据图23中的公式11，依照(2)中所计算的白点的Xy色度xd′与yd′，计算XYZ三色值Xw′、Yw′与Zw′。
(4)在通过使用公式(1)中所使用的矩阵M1的逆矩阵进行校正之后，根据图23中的公式12，依照白点的三色值Xw′、Yw′与Zw′，计算用于在sRGB监视器中进行显示的线性RGB值R′w、G′w与B′w。
(5)针对校正之前的Tw[K]的白点，可以根据公式10和11，计算XYZ三色值Xw、Yw与Zw。
(6)当在校正之前把景物的白点显示在sRGB监视器中时，根据公式12计算线性RGB值Rw、Gw以及Bw。
(7)在白平衡控制因子计算器332中，根据图23中的公式13，在校正之前，根据线性RGB值Rw、Gw以及Bw，在校正之后，根据线性RGB值R′w、G′w与B′w，计算白平衡控制因子kr、kg以及kb。
(8)在白平衡控制计算器333中，根据图23中的公式14，把(7)中所计算的白平衡控制因子kr、kg以及kb与从RAM 15读出的scRGB格式的图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB相结合，以计算在校正之后的scRGB格式的图像数据RscRGB_W、GscRGB_W以及BscRGB_W。把所计算的图像数据RscRGB_W、GscRGB_W以及BscRGB_W作为所精调的结果写回RAM 15中。
5-1-2记录在快闪存储器20中的图像的白平衡的精调
(1)读出预先记录在所捕获数据(数据scRGB或scYCC)的头标中的图像捕获中的白点信息，以获得图像捕获中的白点颜色温度Tw[K]。根据这一信息，计算白平衡控制因子kr、kg以及kb。以与5-1-1中相同的方式，计算白平衡控制因子kr、kg以及kb。
(2)当存储在快闪存储器20中的图像数据为scRGB格式的16比特的非线性图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB时，以与5-1-1(6)中相同的方式进行校正。
(3)当存储在快闪存储器20中的图像数据为scYCC格式的12比特的非线性图像数据YscYCC、CbscYCC以及CrscYCC时，在scYCC/scRGB转换电路18中把图像数据YscYCC、CbscYCC以及CrscYCC转换成scRGB格式的16比特的线性图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB，并且以与5-1-1(6)中相同的方式进行校正。
以下，详细描述转换方法。
(3)-1根据图23中的公式15和16，把从快闪存储器20读出的scYCC格式的12比特的非线性图像数据YscYCC、CbscYCC以及CrscYCC转换成scRGB格式的非线性图像数据R′scRGB、G′scRGB以及B′scRGB。
(3)-2根据图24中的公式17，把(3)-1中所转换的图像数据R′scRGB、G′scRGB以及B′scRGB转换成scRGB格式的线性图像数据R′3、G′3以及B′3。
(3)-3根据公式4，把(3)-2中所转换的图像数据R′3、G′3以及B′3转换成scRGB格式的16比特的线性图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB。
5-2监视器显示处理电路31的例子(参照图4)
在监视器显示处理电路31的scRGB/RGB转换处理器311中，把在白平衡控制之前与之后的scRGB格式的图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB转换成RGB格式的图像数据，并且把所转换的图像数据提供至LCD 32，并且将其显示为彩色图像。以下，详细描述从scRGB格式向RGB格式的转换。
(1)根据公式5和6，把scRGB格式的16比特的线性图像数据RscRGB、GscRGB以及BscRGB转换成scRGB格式的非线性图像数据R′scRGB、G′scRGB以及B′scRGB。
(2)根据图25中的公式18，把(1)中所转换的图像数据转换成RGB格式的8比特的非线性数据R、G以及B。
(3)把(2)中所转换的8比特的非线性图像数据R、G以及B提供至LCD 32。
5-3用于精调AWB的GUI的例子
参照图5A和图5B，描述精调AWB的GUI的操作例子。图5A和图5B描述了以上所描述的数字静像照相机的后面。在数字静像照相机的后面，提供了LCD 32、菜单按钮41、OK按钮42、以及用于上下和左右移动的光标按钮43。
(1)选择对其进行了白平衡精调的图像，并且把所选择的图像显示在LCD 32中。
(2)操作菜单按钮41、光标按钮43以及0K按钮42，以选择“白平衡精调模式”。
例如，如图5A中所示，把表示“精调”、“高”、“标准”以及“低”模式的文字叠加和显示在(1)中所显示的图像上。在这些可以使用光标按钮43和OK按钮42加以选择的模式中，提供“精调”是为了进行以下所描述的校正。当选择了“高”时，把图像的白点颜色温度校正为高于当前值500[K]～1000[K]的值。当选择了“低”时，把图像的白点颜色温度校正为低于当前值500[K]～1000[K]的值。当选择了“标准”时，不进行校正，保持图像的白点颜色温度。
(3)当选择了“精调”时，还将在LCD 32中显示滑条44，如图5B中所示。例如，当操作光标按钮43以水平移动滑条44时，每次把滑条44移动一个刻度，从而把图像的白点颜色温度校正为高于或低于当前值大约100[K]的值。
(6.色调校正电路35中色调校正方法的例子(参照图2))
在色调校正电路35中，对存储在RAM 34中的scYCC格式的12比特的非线性图像数据YscYCC、CbscYCC以及CrscYCC的色调进行校正。如以下所详细描述的，根据用户的GUI操作进行色调校正。
6-1自动色调校正
图6A、图6B和图6C说明了色调校正中GUI操作的例子。
(1)选择将对其色调加以校正的图像，并且把所选择的图像显示在LCD32中。
(2)操作菜单按钮41、光标按钮43以及OK按钮42，以选择“色调控制模式”。
例如，如图6A中所示，把指示“手工”、“自动”、“电视”以及“图片”模式的文字叠加和显示在(1)中所显示的图像上。在这些可以通过光标按钮43和OK按钮42加以选择的模式中，把“手工”提供给用户，以手工执行以下所描述的校正。当选择了“电视”时，对图像进行校正，以达到类似电视的图像质量。当选择了“图片”时，对图像进行校正，以达到类似胶片照相机的图像质量。
(3)当选择了“手工”时，还把滑条45和46显示在LCD 32中，如图6B中所示。当操作光标按钮43以水平移动滑条45时，通过每次移动滑条45一个刻度，把图像加亮的对比度校正至高于或低于当前值一步的值。当水平移动滑条46时，通过每次移动滑条46一个刻度，把图像阴影的对比度校正至高于或低于当前值一步的值。
(4)当在以上所描述的(2)中选择了“自动”时，进行自动色调校正。如图6C中所示，自动校正包括针对总自动校正的“标准”模式、针对夜景自动校正的“夜景”模式、以及针对雪景自动校正的“雪景”模式。用户可以选择“标准”、“夜景”以及“雪景”模式中的任何一种模式。
6-2色调校正电路35的例子
图7描述了色调校正电路35的例子。此处示意性描述色调校正电路35，下文中将详细地描述色调校正电路35中的部件。参照图7，在存储于RAM 34中的图像数据YscYCC、CbscYCC以及CrscYCC中，把亮度数据YscYCC提供至色调校正器351。在色调校正器351中对亮度数据YscYCC的色调进行校正，并且输出所校正的数据。把色差数据CbscYCC和CrscYCC提供至饱和度校正器352。在饱和度校正器352中对色差数据CbscYCC和CrscYCC的饱和度进行校正，并且输出校正的数据。如以上所描述的，把所输出的图像数据YscYCC、CbscYCC以及CrscYCC提供至LCD 32，并且将其显示为彩色图像。而且，还把所输出的图像数据YscYCC、CbscYCC以及CrscYCC提供至快闪存储器20，并且将其存储在快闪存储器20中。
把亮度数据YscYCC顺序地提供至亮度信号直方图计算器353、图像信息提取器354、以及图像分类器355，并且将图像分类为例如10个类别。根据分类结果，在黑-与-白度校正曲线生成器356、色调校正曲线生成器357、以及色调校正参数选择器367中确定色调校正器351中的色调的校正特征。另外，还根据以上所描述的分类结果，在饱和度校正曲线生成器358和饱和度校正参数选择器368中确定饱和度校正器352中的饱和度的校正特征。把各种参数和阈值提供至ROM 369。在色调校正电路35中的部件中执行下列处理。
6-3-1用于制作亮度信号Y的累积直方图的计算
把将针对其进行色调校正的图像的亮度数据YscYCC从RAM 34提供至亮度信号直方图计算器353。亮度信号直方图计算器353根据亮度数据YscYCC制作亮度信号Y的累积直方图f(Y)，如图8中所示。
6-3-2图像信息的提取
把在亮度信号直方图计算器353中所制作的亮度信号Y的累积直方图f(Y)提供至图像信息提取器354。当累积直方图f(Y)的数据对应于整个数据的p1％、p2％、...、pn％(例如5％、10％、...、95％)时，图像信息提取器354计算亮度信号Y的值Y1、Y2、...、Yn，如图8中所示。值Y1～Yn代表图像的辉度。
6-3-3图像的分类
图像分类器355使用图像信息提取器354中所生成的图像信息Y1～Yn，以把图像分类成如图9中所示的12个类别。例如，图像分类器355根据图10中所示的算法进行分类。
(1)把亮度信号信息值Y1与预先设置的两个阈值AveLim1与AveLim2进行比较，以把图像的辉度分类成3个类别，即，“亮(Hi)”、“平均(Ave)”以及“暗(Lo)”。
(2)根据亮度信号信息值Y2和Y3，计算值R(＝Y3-Y2)。把值R与预先设置的两个阈值RangeLim1与RangeLim2进行比较，以把图像的辉度范围分类成3个类别；即，“窄(Narrow)”、“中(Mid)”以及“宽(Wide)”。因此，可以把图像分类成总共9个类别中的任何一个类别；即相应于(1)中图像的辉度的3个类别×相应于图像的辉度范围的3个类别。
(3)从属于相应于辉度范围的“宽(Wide)”类别的3个类别(亮、平均以及暗)中的图像中提取具有图9右侧中所示的“U形”直方图的图像。通过把该图像的亮度信号值Y4和Y5分别与具有预先设置的阈值U-Lim1、U-Lim2、Slp1以及Slp2的累积直方图中的阴影和加亮的梯度值S1和S2加以比较，进行这一提取。
(4)按以上所描述的方式，把将加以校正的图像分类成包括U形直方图的10个类别中的任何一个类别。
(5)当在图像捕获中，用户选择了一种模式，例如夜景模式或雪景模式时，或者当在图像的校正中使用GUI进行输入(参照图7)时，分别根据图像捕获信息或根据使用GUI的输入，添加“夜景”和“雪景”两个类别，如图9中右侧所示。在这一情况下，把图像分类成总共12个类别中的任何一个类别。
6-3-4黑-与-白度校正
6-3-4-1总黑-与-白度校正
把图像分类器355中所分类的图像的图像数据提供至黑-与-白度校正曲线生成器356，如图7中所示。黑-与-白度校正曲线生成器356主要增强图像捕获中因曝光状态所造成的不充分的对比度。因此，黑-与-白度校正曲线生成器356具有例如图11中所示的算法，并且具有如图12中所示的S形的特征。
这一S形特征的生成使用了公式19中的函数(参照图25)，其中，把拐点x0和曲率rr用作参数，以使图像黑度的亮度值Ymin接近于0，图像白度的亮度值Ymax接近于1.0。拐点x0和曲率rr近似于在亮度值Ymin和亮度值Ymax之间划直线所给出的折线。通常，亮度值Ymin和Ymax相应于直方图的两个端点，并且根据亮度信号值Y对它们加以确定，亮度信号值Y是从累积直方图中的值中适当提取的值。然而，在黑侧，针对度Ymin设置用于防止过校正的适当的阈值YTH。
6-3-4-2“夜景”和“雪景”的黑-与-白度校正
如以上在6-3-3中所描述的，在“夜景”模式和“雪景”模式中，必须达到与仅根据累积直方图所确定的类别的校正效果不同的校正效果。因此，将进行特殊的处理，以校正用户景物选择校正器中的黑-与-白度(参照图11)。根据由用户使用GUI所输入的信息(参照图7)或根据图像文件中的头标信息，得到关于“夜景”模式和“雪景”模式的信息。以下参照图13描述这一处理。
6-3-4-2-1类别“夜景”的白校正
夜景的直方图的特征在于，偏向较低的色调。通常的情况为，例如夜景的直方图具有相当小的区域的街灯，并且包括具有较高亮度值的物体。在这一情况中，如图9中的夜景的直方图中所示，在色调的最大值附近分布一定数量的像素。因此，不能够通过使用确定正常黑-与-白校正中的亮度值Ymax的方法，在白侧达到充分校正的效果。
为了有效针对这样的高亮度区域进行校正，把针对夜景的白校正度设置成略小于正常方法所设置的亮度值Ymax的值。例如，这一设置把光发射器从包括街灯的高亮度区域移向较亮的区域，从而有效地增强了高亮度区域的亮度。
在不进行以上所描述的设置的情况下，由于减小了从累积直方图所检测的亮度值，所以使亮度值接近白值(1.0)的校正量变得过大。相比之下，使用以上所描述的设置，由于把所检测的亮度值和白值(1.0)之间的中点处的值用作白校正度Ymax，所以能够防止校正量变得过大。另外，夜景最初具有的暗度不会劣化。
6-3-4-2-2类别“夜景”的黑校正
由于在较低的范围内分布夜景的色调，所以使用正常方法所得到的黑度Ymin获得黑校正本身的效果是困难的，但黑校正度Ymin的效果是不可缺少的。然而，可推测，由于白侧的校正量的影响，可能会使阴影的色调略微增加。增加较宽区域中的阴影的色调作为夜景并非较佳的做法，因为所增加的色调增强了当前数字静像照相机的图像捕获特征中的噪声。
因此，为了确保能够抑制夜景中的噪声的这种增强，并且主动增强夜景的暗度，把黑校正度Ymin固定为低于通过正常方法所得到的值Ymin的值，以确保加暗阴影中的具有较低色调的区域。
6-3-4-2-3类别“雪景”的黑校正
由于把像素偏向雪景中的较高的色调，所以与夜景相反，难以获得白校正自身的效果。然而，可推测，由于黑侧的校正量的影响，可能会使加亮的色调减少，而且，所减少的加亮的色调会导致例如不自然的黑度，例如加亮中的斑点或伪色。
因此，在雪景中，把黑校正度Ymin设置成正常方法所得到的黑度值Ymin和黑值(0)之间的适当的值，以抑制黑校正的影响。甚至是当因这一黑校正而增强了对比度时，也不会劣化雪景的白度特征。
6-3-5色调校正参数选择器367和色调校正
此处，与在以上所描述的白度或黑度校正中相同，色调校正的目的是，相对增强其中主要因不适当曝光而劣化了色调的范围的对比度，并且把黑-与-白度校正的任何过度影响返回到适合于该类别的程度。例如，把图14中所示的反S形曲线施加至这样的色调校正。把公式20中具有拐点x0和曲率rr作为参数的函数(参照图25)用于生成反S形曲线。
因此，图7中的ROM 369配备有例如图15中所示的表，该表包括以下所描述的针对全部12个类别的拐点x0和曲率rr的参数和饱和度参数kc。参数x0具有0.4～0.8范围内的值。参数rr具有1.1～10范围内的值。
如图16中所示，色调校正参数选择器367根据关于从图像分类器355所输出的图像的类别信息，并且参照图15中的表，选择相应的参数。色调校正曲线生成器357通过使用色调校正参数选择器367中所选择的参数，生成针对色调校正的反S形曲线，如图14中所示。
而且，色调校正参数选择器367还把针对色调校正的反S形曲线与黑-与-白度校正曲线生成器356中所生成的针对黑-与-白校正的S形曲线(图12)相组合，以生成亮度信号值的校正转化表。色调校正器351使用色调校正参数选择器367中所生成的校正转化表，把关于从RAM 34所读出的亮度的图像数据从值Yin转换成值Yout，如图14中所示，并且输出所转换的值Yout。
6-3-6饱和度校正
在YCC颜色空间中，当针对以上所描述的亮度信号通道进行色调校正时，可能劣化从中饱和度区域到高饱和度区域范围内的饱和度。因此，随色调校正，进行用于保持饱和度的校正。针对从色差数据Cb和Cr所得到的色度值C，进行这种饱和度校正。基本上，根据图25中的公式21对增益系数kc和色差数据Cb与Cr进行控制，以增强饱和度。
因此，图7中的ROM 369配备有例如图15中所示的表，该表包括针对全部12个类别的增益系数kc。参数kc具有1.0～2.0范围内的值。
如图17中所示，饱和度校正参数选择器368根据关于从图像分类器355所输出的图像的类别信息，并且参照图15中的表，选择相应的参数kc。饱和度校正曲线生成器358通过使用饱和度校正参数选择器368中所选择的参数，基于根据公式21的直线，生成图18中实线所示的校正曲线。
在这一情况下，为了避免对具有几乎为非彩色的低饱和度区域进行着色，针对图18中的校正曲线设置相适合的阈值，并且使用根据公式19的S形函数以抑制饱和度。赫米特(Hermite)曲线用于高饱和度区域，以不削减(clip)饱和度增强过程中所放大的值。根据这一饱和度校正曲线，生成饱和度数据Cb和Cr的校正转化表。
饱和度校正器352使用饱和度校正曲线生成器358中所生成的饱和度校正表，以校正从RAM 34所读出的饱和度数据Cb和Cr，并且输出所校正的数据。
6-4用户所选择的色调校正和饱和度校正
以下，描述用户通过操作图6A、图6B和图6C中所示的GUI来选择“电视”校正模式或“图片”校正模式的情况。
如图19和20中所示，如在6-1中的自动色调校正中那样，按这些模式，进行使用S形曲线的黑-与-白度校正、使用反S形曲线的色调校正、以及饱和度增强校正。在这些校正中，根据正常自动校正中的校正量，精调使用S形曲线的黑-与-白度校正的量、和使用增益系数的饱和度校正的量。
6-4-1“电视”模式中的图像质量控制
电视屏幕上的图像(或者CRT监视器上的图像)通常具有较高的平均亮度、较高的对比度(充分的黑度和充分的白度)以及较高的饱和度。因此，为了获得作为“电视”模式中的图像质量控制的结果的类似电视的图像，在考虑这些特征的情况下，进行校正。
6-4-1-1黑-与-白度校正
在6-3-4-1中所描述的“自动”模式中，通过比较黑-与-白度校正，抑制黑度校正。因此，根据图25中的公式22使用正常自动校正中所确定的黑度Ymin，设置这一模式中的黑度Ymin_TV。BKtv具有0.7～1.0范围内的值。根据图26中的公式23使用正常自动校正中所确定的白度Ymax，设置这一模式中的白度Ymax_TV。Wtv具有0.8～1.0范围内的值。
执行了以上所描述的处理之后，如同在“自动”校正(图12)中的黑-与-白度校正曲线的生成过程中那样，在S形参数计算器中计算S形函数(公式19)的拐点x0和曲率rr，这一S形函数近似于在黑度Ymin_TV和白度Ymax_TV之间划直线所得到的折线(参照图19)。
在按以上所描述的方式进行校正之后，捕获具有较高平均亮度和较高对比度的图像。
6-4-1-2色调校正
如在按6-3-5中所描述的“自动”模式中所进行的色调校正中那样，根据图像的所分类的信息，生成反S形曲线，把反S形曲线与6-4-1-1中所生成的黑-与-白度校正曲线相结合，并且根据从这一结合所得到的校正曲线，校正亮度数据Y。
6-4-1-3饱和度校正
与根据和按6-3-6中所描述的“自动”模式所进行的饱和度校正中的图像有关的分类信息的校正相比较，按“电视”模式在图像质量控制中还增强饱和度。因此，根据图26中的公式24，从基于图像分类信息所设置的增益系数kc，计算针对饱和度校正的增益系数kc_TV。Gtv具有1.0～1.2范围内的值。
在图20中的饱和度校正曲线生成器358中的用户选择校正器中，执行以上所描述的处理。然后，以与“自动”模式中饱和度校正曲线的生成过程一样的方式，生成校正曲线。
6-4-2“图片”模式中的图像质量控制
图片图像通常具有较高对比度，但也具有低于电视屏幕上的图像的平均亮度的平均亮度。因此，作为按“图片”模式校正的结果，为了达到类似胶片照相机的图像质量，在考虑这些特征的情况下进行校正。
6-4-2-1黑-与-白度校正
按与6-3-4-1中所描述的“自动”模式中黑-与-白度校正中相同的方式，确定黑度。根据图26中的公式25，使用“自动”模式中所确定的白度Ymax，计算白度Ymax_Pic。Wpic具有0.8～1.0范围内的值。
在如“自动”校正中黑-与-白度校正曲线的生成那样，执行了以上所描述的处理之后(图12)，在S形参数计算器中计算S形函数(公式19)的拐点x.和曲率rr，这一S形函数近似于在黑度Ymin和白度Ymax_Pic之间划直线所得到的折线(参照图19)。
在按以上所描述的方式进行校正之后，捕获具有较高对比度并维持半色调的图像。
6-4-2-2色调校正
按与6-4-1-2中所描述的“电视”模式中所进行的色调校正相同的方式，进行色调校正。
6-4-2-3饱和度校正
基本上，按与6-4-1-3中所描述的饱和度校正相同的方式，进行饱和度校正。与根据关于按6-3-6中所描述的“自动”模式中所进行的饱和度校正中的图像的分类信息的校正相比较，按“图片”模式在图像质量控制中进一步增强饱和度。因此，根据图26中的公式26，从基于图像分类信息所设置的增益系数kc，计算针对饱和度校正的增益系数kc_pic。Gpic具有1.0～1.2范围内的值。
在图20中的饱和度校正曲线生成器358中的用户选择校正器中，执行以上所描述的处理。然后，以与“自动”模式中饱和度校正曲线的生成一样的方式，生成校正曲线。
6-4-3用户的色调控制模式
当用户在图6A、图6B和图6C中所示的GUI操作中选择了“手工”时，用户可以控制图像中加亮中的对比度、以及图像中阴影中的对比度，如图6B中所示。
6-4-3-1黑-与-白度校正
如图6B中所示，通过使用用于控制阴影的对比度的滑条46，校正图像的黑度Ymin_User。在这一情况下，根据图26中的公式27，使用6-3-4-1中所描述的“自动”模式中黑-与-白度校正的黑度Ymin，计算黑度Ymin_User。Bkuser具有0.85～1.15范围内的值。即，可以使用滑条46，按0.05的增量，把黑度从0.85(阴影的最小对比度)校正至1.15(阴影的最大对比度)。
使用用于控制加亮的对比度的滑条45，校正图像的白度值Ymax_User。根据图26中的公式28，使用按与6-3-4-1中所描述的“自动”模式中黑-与-白度校正的白度Ymax，计算白度Ymax_User。Wuser具有0.85～1.15范围内的值(然而，当Ymax_User超过1.0时，Ymax_User＝1.0)。即，可以使用滑条45，按0.05的增量，把白度从0.85(加亮的最大对比度)校正至1.15(加亮的最小对比度)。
在进行了如上所述的处理之后，如“自动”校正中黑-与-白度校正曲线的生成中那样(图12)，在S形参数计算器中计算S形函数(公式19)的拐点x0和曲率rr，这一S形函数近似于在黑度Ymin_User和白度Ymax_User之间划直线所得到的折线(参照图19)。
6-4-3-2色调校正
按与6-4-1-2中所描述的色调校正中相同的方式，进行色调校正。
6-4-3-3饱和度校正
根据6-4-3-1中所计算的黑-与-白度校正的量，确定饱和度校正的量。因此，根据图26中的公式29，从基于图像分类信息所设置的增益系数kc，计算针对用户所进行的饱和度校正的增益系数kc_User。Guser具有0.85～1.15范围内的值。根据图26中的公式30，使用BKuser和Wuser的值，确定Guser的值，BKuser和Wuser的值随在黑-与-白度校正中通过使用针对加亮和阴影的滑条45和26所进行的控制而变化。
在图20中的饱和度校正曲线生成器358中的用户选择校正器中，执行以上所描述的处理。然后，以与“自动”模式中饱和度校正曲线的生成一样的方式，生成校正曲线。
6-5色调校正之后的图像的监视(参照图4)
在监视器显示处理电路31中的YcbCr/RGB转换处理器312中，把按以上所描述的方式所校正的图像转换成RGB格式的8比特的非线性信号，提供至LCD 32，并且将其作为图像加以显示。根据图26中的公式31中的矩阵操作，进行YcbCr/RGB转换处理器中的转换。M3-1为公式7中所使用的矩阵的逆矩阵。
(7.以上所描述的数字静像照相机的特点)
(1)由于在数字静像照相机中提供了RAM 15，RAM 15存储景物-参照颜色空间格式的图像数据，即以上描述中scRGB格式的16比特的线性图像数据，所以用户能够在图像捕获之后，在不使用个人计算机或“图像校正与处理软件”的情况下，仅使用数字静像照相机，现场控制图像的白平衡。
(2)相类似，用户能够在图像捕获之后，仅使用数字静像照相机，现场校正图像的色调与饱和度。
(3)由于提供了RAM 15，甚至当另一个数字静像照相机捕获图像时，把图像数据拷贝至快闪存储器20，也允许对图像的白平衡进行控制。
(4)相类似，甚至当另一个数字静像照相机捕获图像时，把图像数据拷贝至快闪存储器20，也允许对图像的色调与饱和度进行校正。
(5)由于当对图像的色调与饱和度自动校正时，根据图像的统计分析对所捕获的图像进行校正，所以能够以较高的可能性对各种所捕获的图像的质量加以改进。
(6)在色调校正中，使用了通过把S形函数与反S形函数相组合所生成的校正曲线，所以能够在某种程度上独立于图像的阴影校正图像的加亮。
(7)甚至是对所捕获的图像的色调或饱和度的校正不具有足够knowhow的低端用户，也能够使用简单的GUI操作自动地校正失败图像。
(8)对所捕获的图像的色调或饱和度的校正具有一定knowhow的高端用户，也能够使用GUI操作简单地把图像校正为符合他/她口味的图像。
(9)可以使用简单的GUI操作，通过校正，产生符合用户偏好的类似电视的图像或类似胶片照相机的图像。
(8.其它)
在以上所描述的数字静像照相机中，当CCD图像传感器11包括3个相应于三原色的CCD图像传感器时，不需要去除马赛克处理电路12。快闪存储器20可以为一种可拆卸的存储卡，例如记忆棒(注册商标)。而且，可以通过USB等，把存储在快闪存储器20中的图像数据输出至外部设备，例如个人计算机或打印机。
[本说明书中所使用的缩写的列表]
AWB：自动白平衡
CCD：电荷耦合器件
CRT：阴极射线管
DCF：照相机文件格式的设计规则
GUI：图形用户接口
JPEG：联合图像专家组
LCD：液晶显示器
RAM：随机存取存储器
ROM：只读存储器
ScRGB：相对景物RGB颜色空间
TV：电视
USB：通用串行总线
工业实用性
根据本发明，由于在数字静像照相机中提供了存储景物-参照颜色空间格式的图像数据的存储器，所以用户能够在图像捕获之后仅使用数字静像照相机现场控制图像的白平衡和/或能够校正图像的色调和饱和度。另外，甚至是当另一个数字静像照相机捕获图像时，也能够对图像的白平衡、色调与饱和度进行校正。
由于根据图像的统计分析对色调与饱和度自动进行校正，所以能够以较高的可能性对各种所捕获的图像的质量加以改进。在色调校正中，使用了通过把S形函数与反S形函数相组合所生成的校正曲线，所以能够在某种程度上独立于图像的阴影校正图像的加亮。
甚至是对色调或饱和度的校正不具有足够knowhow的低端用户，也能够使用简单的GUI操作自动地校正失败图像的色调或饱和度。此外，对色调或饱和度的校正具有一定量knowhow的高端用户，也能够使用GUI操作把图像校正为符合他/她口味的图像。可以通过简单GUI操作的校正，产生符合用户偏好的类似电视的图像或类似胶片照相机的图像。

Claims (19)

1.一种数字静像照相机，包括：
临时存储器，以景物-参照颜色空间格式存储将对其进行色调校正的图像的图像数据；
可拆卸记录媒体，以景物-参照颜色空间格式存储将对其进行色调校正的图像的图像数据；以及
色调校正电路，
其中，从临时存储器或记录媒体中读出图像数据，以在色调校正电路中对所读出的图像数据进行色调校正，并且把色调校正所得到的图像数据记录在记录媒体中。
2.根据权利要求1所述的数字静像照相机，还包括：
白平衡精调电路，用于精调图像数据的白平衡，
其中，把从临时存储器或记录媒体读出的图像数据提供至白平衡精调电路，以精调白平衡，并且把由精调所得到的图像数据记录在记录媒体中。
3.根据权利要求2所述的数字静像照相机，还包括：
显示器，
其中，把从白平衡精调电路输出的图像数据提供至显示器，以把白平衡精调电路中精调的结果显示在显示器中。
4.根据权利要求1所述的数字静像照相机，
其中，色调校正电路具有多个可选择的色调校正特征，并且根据色调校正特征之一对所读出的图像数据进行校正。
5.根据权利要求4所述的数字静像照相机，还包括：
显示器；以及
GUI的操作单元，用于选择色调校正特征之一，
其中，把操作单元中的操作状态显示在显示器中。
6.根据权利要求4所述的数字静像照相机，
其中，对所读出的图像数据的亮度分量进行统计分析，以及
其中，根据分析结果，选择色调校正特征之一，以进行色调校正。
7.根据权利要求4所述的数字静像照相机，
其中，数字静像照相机具有如下特征作为色调校正特征之一：输出至显示器或打印机的图像具有高平均亮度、高对比度以及高饱和度。
8.根据权利要求4所述的数字静像照相机，
其中，数字静像照相机具有如下特征作为色调校正特征之一：输出至显示器或打印机的图像具有高平均亮度和高对比度。
9.根据权利要求4所述的数字静像照相机，
其中，数字静像照相机具有如下特征作为色调校正特征之一：优先校正图像的阴影或加亮的色调。
10.根据权利要求1所述的数字静像照相机，
其中，把S形函数和反S形函数的组合用作色调校正特征。
11.一种图像校正方法，包括下列步骤：
以景物-参照颜色空间格式，把将对其进行色调校正的图像的图像数据存储在临时存储器和可拆卸记录媒体中；
对存储在临时存储器或记录媒体中的图像数据进行色调校正；以及
把由色调校正得到的图像数据记录在记录媒体中。
12.根据权利要求11所述的图像校正方法，还包括下列步骤：
精调从临时存储器读出的图像数据的白平衡；以及
把由精调得到的图像数据记录在记录媒体中。
13.根据权利要求11所述的图像校正方法，
其中，提供多个色调校正特征，以及
其中，根据色调校正特征之一对所读出的图像数据进行校正。
14.根据权利要求13所述的图像校正方法，
其中，通过操作GUI，选择色调校正特征之一，
所述图像校正方法，
其中，针对所读出的图像数据的亮度分量进行统计分析，以及
其中，根据分析结果，选择色调校正特征之一，以进行色调校正。
15.根据权利要求13所述的图像校正方法，
其中，针对所读出的图像数据的亮度分量进行统计分析，以及
其中，根据分析结果，选择色调校正特征之一，以进行色调校正。
16.根据权利要求13所述的图像校正方法，
其中，该图像校正方法具有如下特征作为色调校正特征之一：输出至显示器或打印机的图像具有高平均亮度、高对比度以及高饱和度。
17.根据权利要求13所述的图像校正方法，
其中，该图像校正方法具有如下特征作为色调校正特征之一：输出至显示器或打印机的图像具有高平均亮度和高对比度。
18.根据权利要求13所述的图像校正方法，
其中，该图像校正方法具有如下特征作为色调校正特征之一：优先校正图像的阴影或加亮的色调。
19.根据权利要求11所述的图像校正方法，
其中，把S形函数和反S形函数的组合用作色调校正特征。
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