CN1719875A - 具有自动白平衡的数字摄像机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种根据拍摄条件来执行白平衡调整的数字摄像机。该具有自动曝光的数字摄像机包括：光圈状态检测器，用于输出具有相应于光圈状态的预定幅度的电信号；存储器，用于保存要与所述电信号的幅度进行比较的阈值；以及控制器，用于对从所述光圈状态检测器输出的电信号的幅度与所述阈值进行比较，在确定时间逝去之后确定拍摄条件，并且根据电信号幅度与阈值之间的差值来调整所述确定时间。

Description

具有自动白平衡的数字摄像机及其使用方法

技术领域

本发明一般涉及一种具有自动白平衡的数字摄像机及其使用方法。特别是，本发明涉及一种数字摄像机，其能够根据诸如是室内还是室外这样的拍摄条件来执行自动白平衡调整，并且能够基于光圈状态以不同的速度来确定拍摄条件。

背景技术

电子工业中技术的进步已经带动了具有丰富功能的多种类型摄像机的发展。当前的摄像机具有自动曝光和自动白平衡特性。在自动曝光或自动光圈(auto-iris)模式中，借助于曝光表来测量照明条件，以便自动控制光圈，为得是最终为胶片条件(film condition)创建最佳的曝光设置。

在自动白平衡模式中，对包括在来自光源的光中的红色成分和蓝色成分之间的差值进行检测，并且在用于保持色彩平衡的可携式摄像机中，分别对红色和蓝色的加权进行补偿。

然而，尽管可以通过完全相同的摄像机对物体进行拍摄，但是所拍摄的图像颜色可能根据照明条件而不同。这是因为大多数光源具有由Kelvin(K)表示的确定色温。色温基于由所述光发射的电磁波来表示光源的光质量。为了给出传统光源的色温的平均值，晴朗的正午日光的色温在5500到6000K的范围内，稍微的阴天为6000到7000K，荧光灯为3200到3600K，而烛光为1800到2000K。所以，为了通过具有自动白平衡特性的摄像机来执行白平衡调整，首先要作的事情是找到光源的类型，即是自然光还是人造光。

图1是示出了具有自动曝光和自动白平衡的传统数字摄像机的白平衡调整的流程图。参考图1，首先在S10，所述数字摄像机检查一个霍尔(hall)值，该霍尔值相应于光圈的当前状态，所述光圈已根据所述摄像机的自动曝光被自动确定。当霍尔感应器输出相应于光圈开状态(openness)的确定大小的电压时，输出电压随后被转换为数值。该数值是一个霍尔值。

接下来，在步骤S20将霍尔值与预定的阈值进行比较。同时，可以根据经验来确定所述阈值。

在存在自然光的室外条件下，光圈仅打开一点点，所以霍尔值很小。另一方面，在存在人造光的室内条件下，光圈完全打开，所以霍尔值很大。

因此，如果霍尔值变为等于或大于所述阈值，则在步骤S30，摄像机确定其处于室内环境中；但如果霍尔值小于所述阈值，则在步骤S40，摄像机确定其处于室外环境中。

基于所确定的结果，摄像机在步骤S50执行白平衡调整。在室内或室外的白平衡调整是不同的。

然而，在传统数字摄像机中，白平衡调整对于霍尔值的微小变化非常敏感，特别是在霍尔值和所述阈值相近时。在这种情况下，所拍摄图像的感光性(color sensitivity)也会非常敏感的变化。例如，在多云傍晚环境中的霍尔值通常非常接近于阈值。如果用户推镜头来拍摄具有低感光性的物体，则在变焦距过程中，霍尔值将敏感地发生变化。由于白平衡调整对应于霍尔值的变化而连续变化，所以用户通常很难找到一个白平衡来记录具有稳定感光性的活动图像。

发明内容

本发明的一个方面是至少解决上述问题和缺点，并且至少提供下面所述的优点。因此，本发明的一个方面是提供一种数字摄像机及其使用方法，通过按照拍摄条件执行白平衡调整、并且基于光圈状态以不同的速度来确定拍摄条件，所述数字摄像机能够防止不必要的白平衡调整。

为了实现上述方面和优点，提供了一种具有自动曝光的数字摄像机。所述数字摄像机包括：光圈状态检测器，用于输出具有相应于光圈状态的预定幅度的电信号；存储器，用于保存要与所述电信号的幅度进行比较的阈值；以及控制器，用于将从所述光圈状态检测器输出的电信号的幅度与所述阈值进行比较，以确定拍摄条件的确定时间，并且在所述确定时间过去之后，根据所述电信号的幅度与所述阈值之间的差值来确定拍摄条件。

该数字摄像机还包括计数器，其用于对自从所述光圈状态检测器输出电信号以来所过去的时间进行计数。

在本发明的示范性实施例中，控制器将一个预定加权添加到由计数器提供的计数时间，所述预定加权与电信号的幅度和阈值之间的差值成比例，以及如果具有所述加权的计数时间等于一个预定基准时间，则所述控制器确定所述确定时间已经过去，从而确定拍摄条件。

该数字摄像机还包括白平衡单元，其根据控制器提供的拍摄条件来执行白平衡调整。

光圈状态检测器借助于霍尔感应器来输出相应于所述光圈打开状态的一个霍尔值。

在本发明的示范性实施例中，如果霍尔值等于或大于所述阈值，则控制器确定拍摄条件是在人造光源下的室内环境中，以及如果所述霍尔值小于所述阈值，则控制器确定拍摄条件是在自然太阳光下的室外环境中。

本发明的另一方面是提供一种在具有自动光圈的数字摄像机中进行白平衡调整方法。该方法包括如下步骤：输出具有相应于光圈状态的预定幅度的电信号；计算电信号幅度和预定阈值之间的差值；根据该差值来调整有关数字摄像机拍摄条件的确定时间；以及在所述确定时间过去之后，比较电信号幅度与阈值，同时基于比较结果来确定拍摄条件。

调整拍摄条件的确定时间的步骤包括下面的子步骤：对自输出电信号以来经过的时间进行计数；以及将一个预定加权添加到所述计数时间，从而调整所述确定时间，所述预定加权与电信号的幅度和阈值之间的差值成比例。

当具有加权的计数时间等于或大于预定基准时间时，确定所述确定时间已经过去。

该方法还包括根据拍摄条件来执行白平衡调整的步骤。

输出电信号是相应于光圈开状态的一个霍尔值，其通过霍尔感应器进行检测。

在本发明的示范性实施例中，如果霍尔值等于或大于所述阈值，则拍摄条件是在人造光源下的室内环境，以及如果所述霍尔值小于所述阈值，则拍摄条件是在自然太阳光下的室外环境。

附图说明

通过参考附图描述本发明的示范性实施例，本发明的上述方面和特性将更加显而易见，其中：

图1是示出了用于在数字摄像机中进行白平衡调整的常规方法的流程图；

图2是示出了根据本发明示范性实施例的数字摄像机的示意性框图；

图3是示出了根据霍尔值来确定拍摄条件的过程的示意图；以及

图4是示出了根据本发明示范性实施例的白平衡调整的流程图；

应当注意在全部附图中，相似的标记用于描述相同或类似的元件、特征或结构。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明的示范性实施例。

在描述中定义的内容，诸如详细的结构和元件都是举例。所以，显而易见的是可以在没有这些被定义内容的情况下实现本发明。同样，为了清楚和简明起见，将不对熟知的功能和结构进行描述。

图2是示出了根据本发明示范性实施例的数字摄像机的示意性框图。如图2所示，该数字摄像机包括光圈状态检测器110，控制器120，存储器130，计数器140和白平衡单元150。该数字摄像机具有自动白平衡功能。如上所述，在自动曝光模式中，为了对胶片条件创建最佳的曝光设置，根据照明条件来调整光圈的打开状态。

当建立了自动曝光模式时，光圈状态检测器110根据光圈的打开状态来输出预定幅度的电信号。

受控制器120控制的计数器140对从光圈状态检测器110输出电信号之后过去的时间进行计数。

控制器120对从光圈状态检测器110输出的电信号幅度与在存储器130中保存的预定阈值进行比较。如果电信号的幅度等于或大于所述阈值，则控制器120确定拍摄条件为室内，但如果电信号的幅度小于所述阈值，则控制器120确定拍摄条件为室外。另一方面，如上所述，如果电信号幅度和阈值非常接近，则可以改变白平衡调整。在这种情况下，控制器120在确定的一段时间周期内保留对拍摄条件的确定，直到电信号被固定到某一程度为止。为此目的，控制器120调整拍摄条件的确定时间。

为了调整确定时间，控制器120控制计数器140对自光圈状态检测器110输出电信号以来过去的时间进行计数。接下来，控制器120测量从光圈状态检测器110输出的电信号幅度与在存储器130中保存的阈值之间的差值。然后，控制器120将根据所述差值而变化的一个加权添加到计数器140提供的时间上。之后，控制器120将求和结果与预定基准时间进行比较，如果该求和结果等于或大于所述基准时间，则控制器120确定所述确定时间已经过去。这里，所述加权与电信号幅度和阈值之间的差值成比例。也就是说，电信号幅度和阈值之间的差值越大，所述加权就越大，而且确定时间来临地越快。与此相反，如果电信号幅度接近于阈值，则添加一个相对较小的加权，并且使确定时间慢下来。

当控制器120确定所述确定时间已经过去时，该控制器120在上述过程之后对拍摄条件进行确定。

在确定了拍摄条件之后，控制器120控制白平衡单元150，以便根据拍摄条件来执行白平衡调整。白平衡调整基于一种原理，即在白平衡信号(100％纯白)成分中的色差信号(R-Y、B-Y)分别为“0”。换句话说，白平衡单元150仅提取输出信号中的白色或无彩色成分，同时控制红光和蓝光的加权，以使其色差信号分别变为“0”。

白平衡调整根据拍摄条件而变化。例如，如果在室内环境中拍摄，则颜色信号具有更多的红色成分。因此，白平衡单元150通过调整颜色信号的加权，要么放大输出颜色信号的蓝色成分，要么减少红色成分。另一方面，如果在室外环境中拍摄，则颜色信号具有更多的蓝色成分。在这种情况下，白平衡单元150通过调整颜色信号的加权，要么放大输出颜色信号的红色成分，要么减少蓝色成分。

光圈状态检测器110利用霍尔感应器来检测光圈的状态。该霍尔感应器输出一个与光圈的打开状态成比例的电压。同样，光圈状态检测器110将从霍尔感应器输出的电压转换为数字值，并且将其作为霍尔值输出。然后，控制器120比较霍尔值和阈值，并且调整拍摄条件的确定时间。

图3是示出了根据所述霍尔值来确定拍摄条件的过程示意图。参考图3，在霍尔值的最大和最小值之间的中间值由阈值V_Th来表示。然而，这是一个经验值，所以可以改变。如果霍尔测量值小于所述阈值，则控制器120确定拍摄条件为室外，但如果霍尔测量值等于或大于所述阈值，则控制器120确定拍摄条件为室内。

如上所述，为了调整确定时间，控制器120将一个加权添加到计数时间，所述加权与霍尔值和阈值之间的差值成比例。在这种情况下，如图3所示，可以通过以规定时间间隔划分所述霍尔值来确定加权。也就是说，根据间隔A到F来划分从最大霍尔值到最小霍尔值的范围，并且将预定的加权指定到各个间隔。例如，假定指定给间隔A到F的加权分别是α、β、γ、γ、β和α。加权α、β和γ满足关系α＞β＞γ。简单地说，如果被检测的霍尔值本身足以确定拍摄条件，即在室内还是室外，则控制器120将添加一个相对大的加权“α”，以加快确定时间的来临。另一方面，如果所检测的霍尔值属于非常接近于关键值的间隔C和D，则控制器120将添加一个相对小的加权“γ”，以使确定时间慢下来。如果连续地检测到在C和D间隔中的较大的霍尔值，则控制器120就基于检测结果来确定拍摄是在室外还是在室内。

例如，假定光圈状态检测器110将以1/60sec频率输出一个霍尔值，则α＝4/60、β＝2/60、γ＝1/60，以及基准判定时间＝4/60sec。可以另外将有关基准时间和加权的数据记录到存储器130中。

在第一种情况中，如果首先从A或F间隔来检测霍尔值，则计数时间为0且加权为4/60。由于具有该加权的确定时间等于基准时间，所以控制器120确定拍摄是在室外或室内环境中进行。

在第二种情况中，如果首先从B或E间隔来检测霍尔值，则计数时间为0且加权为2/60，其小于基准时间。所以，控制器120再次检测霍尔值。如果从B或E间隔再次检测霍尔值，则计数时间为2/60，同时加权也为2/60，其等于基准时间。因此控制器120确定拍摄是在室外或室内环境中进行。

在第三种情况中，如果首先从B或E间隔、然后从C或E间隔检测霍尔值，则计数时间为2/60且加权为1/60，其小于基准时间。所以，控制器120再次检测霍尔值。如果从C或D间隔多次检测霍尔值，则计数时间等于基准时间。因此，控制器120确定拍摄是在室外或室内环境中进行。一旦确定了拍摄条件，就重新设置计数器140。

图4是示出了根据本发明示范性实施例的白平衡调整的流程图。参考图4，当在步骤S410设置自动曝光模式时，根据光强度来调整光圈。接下来，在步骤S420，光圈状态检测器110输出一个电信号，该电信号具有相应于光圈打开状态的预定幅度。如果使用霍尔感应器，则输出电信号可能是霍尔值。在这种情况下，光圈状态检测器110以预定的间隔来输出电信号。

在步骤S430，控制器120控制计数器140对自光圈状态检测器110输出电信号以来过去的时间进行计数。

在步骤S440，控制器120测量在输出电信号幅度和预值之间的差值。所述阈值被预先设置并且保存到存储器130中。

在步骤S450，控制器120将与相减结果成比例的加权值添加到计数时间，以调整确定时间。

在步骤S460，控制器120检测具有所述加权的计数时间是否大于预定基准时间，如果大于预定基准时间，则控制器120在步骤S470确定拍摄条件。

在确定了拍摄条件是在室外还是室内之后，控制器120在步骤S480控制白平衡单元150，以根据拍摄条件来执行白平衡调整。

同样，在拍摄条件频繁变化的某种环境中，控制器120将花费更多的时间来确定拍摄条件。以这种方式，就拍摄条件中任何的敏锐变化来说，可以显著地减少白平衡调整的频率。

总之，根据本发明示范性实施例的数字摄像机能够根据光圈的状态来确定拍摄条件，并且调整其确定时间。也就是说，如果在非常亮的环境中进行拍摄，则摄像机会知道是在室外，以及如果在非常暗的环境中进行拍摄，则摄像机同样会知道是在室内。另一方面，如果照明既不是太亮也不是太暗，则摄像机保留对拍摄条件的确定，并且多次进行更加精确的确定。结果，白平衡调整变得更加精确，而且仅在需要的时候执行。因此，在白平衡调整中的改进能够使摄像机在显示屏上显示更接近天然色的图像。

本发明的上述示范性实施例和优点仅是示例性的，并不旨在限制本发明。本发明的教导可以容易地应用于其它类型的装置。同样，本发明实施例的描述旨在举例说明，并不用于限制权利要求的范围，以及多种替换、修改和变型对本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。

Claims (12)

1.一种具有自动曝光的数字摄像机，包括：

光圈状态检测器，用于输出具有相应于光圈状态的预定幅度的电信号；

存储器，用于保存要与所述电信号幅度进行比较的阈值；以及

控制器，用于对从所述光圈状态检测器输出的电信号的幅度与所述阈值进行比较，以确定拍摄条件的确定时间，并且在所述确定时间过去之后，根据所述电信号的幅度与所述阈值之间的差值来确定拍摄条件。

2.根据权利要求1的数字摄像机，进一步包括：

计数器，用于对从所述光圈状态检测器输出电信号之后所过去的时间进行计数。

3.根据权利要求1的数字摄像机，其中所述控制器将一个预定加权添加到由计数器提供的计数时间，所述预定加权与电信号的幅度和阈值之间的差值成比例，以及如果具有所述加权的计数时间等于一个预定基准时间，则所述控制器确定所述确定时间已经过去，从而确定拍摄条件。

4.根据权利要求3的数字摄像机，进一步包括：

白平衡单元，其根据控制器提供的拍摄条件来执行白平衡调整。

5.根据权利要求1的数字摄像机，其中所述光圈状态检测器借助于霍尔感应器来输出相应于所述光圈打开状态的一个霍尔值。

6.根据权利要求5的数字摄像机，其中如果霍尔值等于或大于所述阈值，则控制器确定拍摄条件是在人造光源下的室内环境中，以及如果所述霍尔值小于所述阈值，则控制器确定拍摄条件是在自然太阳光下的室外环境中。

7.一种在具有自动光圈的数字摄像机中进行白平衡调整方法，该方法包括如下步骤：

输出具有相应于光圈状态的幅度的电信号；

计算电信号幅度和预定阈值之间的差值；

根据所述差值来调整有关数字摄像机拍摄条件的确定时间；以及

在所述确定时间过去之后，比较所述电信号幅度与阈值，同时基于比较结果来确定拍摄条件。

8.根据权利要求7的方法，其中调整所述拍摄条件确定时间的所述步骤包括下面的子步骤：

对自输出电信号以来经过的时间进行计数；以及

将一个预定加权添加到所述计数时间，从而调整所述确定时间，其中所述预定加权与电信号幅度和阈值之间的差值成比例。

9.根据权利要求8的方法，其中如果具有所述加权的计数时间等于或大于预定基准时间，则确定所述确定时间已经过去。

10.根据权利要求7的方法，其中还包括根据拍摄条件来执行白平衡调整的步骤。

11.根据权利要求7的方法，其中所述输出电信号是相应于所述光圈开状态的一个霍尔值，其通过霍尔感应器进行检测。

12.根据权利要求11的方法，其中如果霍尔值等于或大于所述阈值，则拍摄条件是在人造光源下的室内环境，以及如果所述霍尔值小于所述阈值，则拍摄条件是在自然太阳光下的室外环境。

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