CN1753459A

CN1753459A - 对象拍摄条件判定装置、图像质量调节装置和图像拍摄设备

Info

Publication number: CN1753459A
Application number: CN200410080030.4A
Authority: CN
Inventors: 八木茂
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: CN1753459B

Abstract

本发明的用于图像拍摄设备的对象拍摄条件判定装置包括：紫外线检测元件，用于检测接收到的紫外线；比较装置，用于将该紫外线检测元件检测到的紫外线强度与事先确定的预定强度进行比较；和判定装置，用于根据该比较装置的比较结果判定对象的拍摄条件。该对象拍摄条件判定装置使得能够快速响应并能够以简单容易的方式调节室内和室外之间图像的白平衡。

Description

对象拍摄条件判定装置、图像质量调节装置和图像拍摄设备

技术领域

本发明涉及对象拍摄条件判定装置、图像质量调节装置和图像拍摄设备，具体而言，涉及通过作为外部传感器的紫外线接收元件(即紫外线检测元件)来判定对象拍摄条件(如光源类型)的对象拍摄条件判定装置、根据诸如数字照相机和摄像机的图像拍摄设备中所判定的对象拍摄条件来调节图像质量的图像质量调节装置，以及包含该对象拍摄条件判定装置和该图像质量调节装置的图像拍摄设备。

背景技术

数字照相机和带有数字照相机的移动电话近来得到了广泛的普及。这些数字照相机不同于卤化银胶片相机，它们通常在通过液晶显示器实时地参照作为拍摄对象的物体的图像的同时对该物体进行拍摄，并可以当场欣赏所拍摄的图像。

而且，由于该设备制造得比较紧凑和轻巧，所以最好尽可能地简化根据拍摄位置中的不同光源类型进行白平衡调节的处理。

通常在数字照相机和摄像机中，通过自动白平衡来调节白平衡。在自动白平衡中，有外部传感器类型和图像检测类型。外部传感器系统通过颜色测量传感器分析投射到相机上的环境光的颜色作为颜色值，并根据所测得的颜色值计算白平衡增益，从而调节白平衡。

另一方面，图像检测类型由成像装置的输出估计照明光源的颜色，从而计算白平衡增益，并使用由成像装置的输出获得的RGB信号作为标准。

作为外部传感器系统，在此之前，提出了一种系统，其对包括紫外线在内的四个波段的现场光进行测量，通过将该紫外线强度与其他三个波段的光强度进行比较来判定光源，并使用该结果作为白平衡补偿数据(日本特开2002-71458号公报)。

然而在该先有技术中，由于要将紫外线强度与其他三个波段的光强度进行比较，所以该技术有些复杂，不能得到快速的响应。另外，在相机的周围环境照明光与拍摄对象的照明光不同的情况下，当试图从室内向室外进行拍摄等的时候，，因为一些紫外线被窗玻璃吸收，所以会产生不能够调节白平衡的问题。

发明内容

本发明考虑到上述情况，提供了一种可以实现快速响应，并能够以简单快速的方式判定影响室内和室外图像白平衡的对象拍摄条件的对象拍摄条件判定装置，一种能够以简单快速的方式调节图像质量的图像质量调节装置，以及一种包含该对象拍摄条件判定装置和该图像质量调节装置的图像拍摄设备。

本发明的发明人根据下面的发现而完成了本发明：日光的紫外线强度和室内人工光源的紫外线强度有显著不同，这与阴天或雨天的天气无关；可以通过将紫外线强度与事先确定的预定强度进行比较，并根据该比较的结果来判定对拍摄对象进行照明的光源的类型，从而判定对象的拍摄条件。

例如，在紫外线强度等于或大于预定强度的情况下，可以判定照明该拍摄对象的光源类型是日光，并且要通过由日光照明的拍摄设备来拍摄由日光照明的对象。在紫外线强度小于预定强度的情况下，可以判定照明该对象的光源类型是人工光源，诸如室内荧光灯，并且要通过由人工光照明的拍摄设备来拍摄由人工光照明的对象。

根据上述发现，本发明的第一方面提供了一种对象拍摄条件判定装置，包括：紫外线检测元件，用于检测接收到的紫外线；比较装置，用于将该紫外线检测元件检测到的紫外线强度与事先确定的预定强度进行比较；和判定装置，用于根据该比较装置的比较结果判定对象的拍摄条件。

该紫外线检测元件可以位于该图像拍摄设备的摄影镜头侧，或者可以位于该图像拍摄设备的摄影镜头的相对侧。在诸如数字照相机的图像拍摄设备中，由于通过位于摄影镜头的相对侧的显示单元观察拍摄对象，所以该紫外线检测单元最好位于摄影镜头的相对侧。

另外，可以设置多个紫外线检测元件。即，本发明的第二方面提供了一种对象拍摄条件判定装置，包括：第一紫外线检测元件，位于图像拍摄设备的摄影镜头侧，以检测接收到的紫外线；第二紫外线检测元件，位于图像拍摄设备的摄影镜头侧的相对侧，以检测接收到的紫外线；比较装置，用于分别将第一紫外线检测元件检测到的紫外线强度和第二紫外线检测元件检测到的紫外线强度与事先确定的第一预定值进行比较，并且将第一紫外线检测元件检测到的紫外线强度和第二紫外线检测元件检测到的紫外线强度之间的差值或比值与事先确定的第二预定值进行比较；和判定装置，用于根据该比较装置的比较结果判定对象的拍摄条件。

根据本发明，将多个紫外线检测元件所检测的紫外线强度值与第一预定值进行比较。另外，将这些紫外线强度值之间的差值或比值与第二预定值进行比较。因此可以判定对象的拍摄条件，如在户外逆光状态下拍摄被户外日光照明的对象；在户外顺光状态下拍摄被户外日光照明的对象；在稍微多云状态下拍摄被稍微多云状态下的光线照明的对象；从户内拍摄被户外日光照明的对象；或者从户内拍摄被户内人造光照明的对象。

在紫外线检测元件的紫外线入射侧设置有紫外线透过透镜，从而可以会聚和检测紫外线。该紫外线检测元件可以由包含至少一种III族元素和氮的半导体构成。

本发明的第三方面提供了一种图像质量调节装置，其基于根据上述方面的对象拍摄条件判定装置的判定结果进行图像质量调节(如特定的亮度和饱和度)。

这里，图像质量调节包括通过获取白平衡增益而调节白平衡的白平衡调节。该白平衡增益可以通过计算得到，或可以根据对象拍摄条件事先确定。

本发明的第四方面提供了一种图像拍摄设备，其配备有根据上述方面的对象拍摄条件判定装置和图像质量调节装置。

在这个方面的图像拍摄设备中，可以进一步设置发光装置，用于当根据比较装置的比较结果进行拍摄的时候进行闪光。通过该发光装置可以对拍摄图像进行补偿。

另外，在这个方面的图像拍摄设备中，可以设置多个用于检测可见光照度的照度检测装置，例如在摄影镜头侧和摄影镜头的相对侧都设置。可以设置发光装置，用于在根据照度检测装置检测到的照度的比较结果进行拍摄时进行闪光。

另外，可以根据上述任一对象拍摄条件判定装置的判定结果对使用闪光拍摄的图像进行图像质量调节。而且可以在显示单元等上显示由紫外线接收元件检测到的紫外线强度。

附图说明

图1所示为本发明第一实施例的相机的示意图。

图2所示为本发明第一实施例的相机的另一示意图。

图3所示为使用本发明第二实施例的相机在户外逆光状态下拍摄对象的示意图。

图4所示为使用本发明第二实施例的相机在户外稍微多云状态下拍摄对象的示意图。

图5所示为使用本发明第二实施例的相机在户内透过窗玻璃拍摄户外对象的示意图。

图6所示为本发明第一实施例的用于调节白平衡的处理程序的流程图。

图7所示为本发明第二实施例的用于调节白平衡的处理程序的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的第一实施例和第二实施例进行详细描述。

日光是连续光，它不同于我们日常使用的人造光源，其包含大量波长为290nm至400nm的紫外线。波长为290nm至320nm的光称为UVB，波长为320nm至400nm的光称为UVA。通常UVB是全部UVA的3-5％。

UVB被窗玻璃所拦截，但是UVA可以穿透窗玻璃并进入户内。而且即使在阴天或雨天，在太阳出现的白天，所测得的紫外线仍然等于或大于100μW/cm²。相比之下，在没有日光照射的户内，荧光灯是最强的紫外线源，并且从荧光灯发出波长为310nm、365nm、405nm和430nm的紫外线以及短波长光。

然而即使在大约900勒克斯普通亮度的室内，紫外线大约为几个μW/cm²的数量级，并且即使在距离荧光灯大约10cm的地方，紫外线也大约为几十个μW/cm²的数量级。而且，在诸如卤素灯光源的情况下，紫外线强度要比荧光灯稍低。

另外，由于地面等的反射，即使在户外阴影下，日光紫外线的强度也比室内强。

因此，通过事先设置紫外线强度的阈值(例如，通过设置阈值等于或大于10μW/cm²)，如果所检测的紫外线强度等于或大于该阈值就判定对象的拍摄条件为户外，如果所检测的紫外线强度小于该阈值就判定对象的拍摄条件为户内，从而可以容易地区分拍摄位置，即户内或户外。也就是，可以容易地区分对象的拍摄条件。

即使在室内，在光线射入的窗边阳光充足的地方照明拍摄对象的光主要还是日光，并且UVA可以透过窗玻璃。因此，在室内紫外线强度等于或大于该阈值的情况下，可以判定为拍摄由日光照明的对象的情况。

另外，在本实施例中，通过至少能够透过长波长的紫外线(如UVA)的光线会聚系统(紫外线透过透镜)，测量对象附近的周围环境所反射的紫外线，从而可以确定照明该对象的照明光。由此，在从室内透过窗玻璃拍摄户外的情况下，可以可靠地判定照明户外对象的光是日光。

然后可以根据所判定的照明该对象的光源类型，也就是根据对象的拍摄条件来进行白平衡调节。

为了测量周围环境的照明条件，只要一个紫外线接收元件就足够了。该光接收元件可以包括透镜光学系统。或者，该光接收元件可以具有可控的方向性。另外，可以组合这些具有不同特性的紫外线接收元件。在环境光和待测量的对象照明光不同的情况下，配备有多个不同紫外线接收元件(分别具有不同的透镜和方向性)的对象拍摄条件判定装置是比较合适的。

作为用于本实施例的紫外线接收元件，作为由氮和Al、Ga和In中至少一种元素形成的化合物半导体的紫外线接收元件是优选的，因为可以无需使用滤光器而测量紫外线。或者，紫外线接收元件可以是包含氢的上述化合物半导体。或者，该紫外线接收元件可以是使用氧化物半导体(如氧化钛和氧化锌)的元件，或者是使用磷化镓和Si的配有紫外线透过滤光器的光电二极管。

该紫外线接收元件可以设置为与相机镜头并列，或者位于相机镜头的相对侧。或者，在相机镜头的两侧都可以设置紫外线接收元件。

第一实施例

图1所示为本发明的第一实施例，其中紫外线接收元件设置在数字照相机镜头的相对侧。在用于接收和检测包含UVA的紫外线的紫外线接收元件10中，可以设置可透过紫外线并会聚紫外线的透镜，用于将包含UVA的紫外线会聚到光接收表面上。

紫外线接收元件10设置在数字照相机12的表面上，其表面与相机设置有摄影镜头14的表面相对。在数字照相机12中，设置有用于通过对象拍摄条件判定程序来判定对象拍摄条件的微计算机，和用于根据所设定的白平衡调节来调节白平衡的白平衡调节装置。

在本实施例中，通过安装在数字照相机12上的微计算机，根据图6所示的处理程序来采集由紫外线接收元件10检测到的紫外线强度(步骤100)，并将该紫外线强度与预设的阈值进行比较(步骤102)。如果检测到的紫外线强度等于或大于该阈值，则判定对象的照明光为日光，并设定针对日光的白平衡调节(步骤104)。如果检测到的紫外线强度小于该阈值，则判定对象的照明光为人造光，并设定针对人造光的白平衡调节(步骤106)。然后基于根据对象拍摄条件而设定的白平衡调节来进行白平衡调节(步骤108)。

通常在数字照相机中，通常采用通过显示单元(如LCD)来确认(观察)对象的图像的系统。相应的，为了判定拍摄对象的照明条件，优选的将紫外线接收元件设置在数字照相机镜头的相对侧。

如图1所示，在顺光状态下拍摄由日光照明的对象16的情况下，测量以与照明该对象的光线相同的方向照在紫外线接收元件上的紫外线的强度，并将测得的紫外线强度与阈值进行比较，从而判定光源的类型(对象拍摄条件)。也就是如果紫外线强度等于或大于该阈值，则可以判定该对象16由日光照明。

如果判定为日光，则设定针对日光的白平衡调节，并相应地调节白平衡。同时，可以在显示器上显示所检测到的紫外线强度。

图2所示为本实施例中的室内拍摄条件。在顺光状态下拍摄由荧光灯照明的对象的情况下，由于所检测的紫外线强度小于该阈值，所以针对人造光源而设定白平衡调节，并相应地调节白平衡。

即使在太阳位于对象的背后时，也就是当以逆光状态拍摄由日光照明的对象时，设定在数字照相机的表面(该表面与透镜所在的表面相对)上的紫外线接收元件10受到太阳的散射紫外线的照射。因此，紫外线强度变得等于或大于该阈值，从而可以确认为户外拍摄，即对象的照明光为日光。

另外，当太阳位于对象的背后时，即在逆光状态下拍摄被照明的对象时，除了判定是户外拍摄还是室内拍摄之外，也可以判定太阳是否位于对象的背面。如果太阳位于对象的背面，则可以通过闪光来解决所拍摄图像的质量降低的问题。

第二实施例

在第二实施例中，如图3中所示，在两侧，即在相机的镜头侧表面和镜头侧表面的相对侧都设置有紫外线接收元件10A和10B，将两个紫外线接收元件的输出进行比较，就可以判定相机是否面对太阳，也就是太阳是否位于对象的背面。注意，紫外线接收元件10A和10B分别与上述紫外线接收元件10具有相同的构成。

另外，通过事先设定输出差(或输出比)的阈值(设定值B)，可以确定拍摄条件是否为完全逆光状态，或确定拍摄条件是否为这样一种状态：尽管太阳位于背后，但稍微有点阴云，并且光线对背景的亮度和对象的亮度具有相对较小的影响。

在完全逆光状态等的情况下，可以自动地通过闪光灯20等进行图像补偿。此时，可以这样设定值B，使得当镜头侧的紫外线接收元件10A的输出UV1与镜头相对侧的紫外线接收元件10B的输出UV2之间的信号差值(UV1-UV2)或信号比值(UV1/UV2)小于值B时(例如值B可以设定在2到10的范围中)，就可以判定拍摄条件为“不完全逆光”，其基本上为顺光状态，或者尽管对象的照明光是逆光，但稍微有点阴云，或者太阳从斜向射入。

在上述情况下，如果镜头相对侧的紫外线接收元件10B的输出相对较大，就可以判定对象是在顺光状态下被光照射的。

即使在早上或傍晚紫外线相对较弱的情况下，由于室外的紫外线量仍然比室内多，所以可以解决室内与室外之间的区别问题，以及逆光问题。

另外，在两侧，即相机的镜头侧表面和镜头侧表面的相对侧设置有两个或更多个可见光照度计或拍摄元件的情况下，与设置紫外线接收元件10A和10B相同的方式，除了上述通过紫外线接收元件等对室外还是室内进行确定之外，还可以利用照度计的输出(该输出表示根据对象相对于光源的位置而变化的可见光照度)来解决强可见光照明下的逆光问题。

为了利用照度计来解决逆光的问题，如下表1中所示的使用紫外线接收元件的情况1，如果每一个照度计的输出都等于或大于第一预定值，并且镜头侧照度计的输出与镜头相对侧照度计的输出的比值等于或大于第二预定值，就可以判定为逆光状态。在这种情况下，可以通过闪光进行图像补偿。

另外，在拍摄者与对象分别被不同的光源照明的情况下，也可以正确地判定对象的拍摄条件，如下表1中所示。

表1

	UV1	UV2	UV1/UV2	判定
	UV1	UV2	UV1/UV2	判定	情况1	≥设定值A	≥设定值A	≥设定值B	户外逆光状态
情况2	≥设定值A	≥设定值A	＜设定值B	户外，普通多云状态	情况1	≥设定值A	≥设定值A	≥设定值B	户外逆光状态
情况2	≥设定值A	≥设定值A	＜设定值B	户外，普通多云状态	情况3	≥设定值A	＜设定值A		从室内拍摄室外
情况4	＜设定值A	＜设定值A		室内	情况3	≥设定值A	＜设定值A		从室内拍摄室外

图7中示出了使用安装在数字照相机12上的微计算机，通过判定上述对象拍摄条件来调节白平衡的处理程序。

首先，采集紫外线接收元件10A的输出UV1和紫外线接收元件10B的输出UV2(步骤110)，将输出UV1和输出UV2与设定值A进行比较，并将输出比值UV1/UV2与设定值B进行比较(步骤112至118)。

表1中的情况1是在逆光状态下拍摄由日光照明的户外对象16的情况，如图3中所示(如表1中所示，作为步骤112、114、116和120的结果判定为情况1)。情况2是在户外稍微多云状态下拍摄对象16的情况，如图4中所示(如表1中所示，作为步骤112、114、116和122的结果判定为情况2)。情况3是从室内透过窗玻璃22拍摄由日光照明的户外对象16的情况，如图5中所示(如表1中所示，作为步骤112、114、116和124的结果判定为情况3)。

注意，在窗户边朝向室外拍摄室内对象(如在窗边拍摄肖像)的情况被判定为情况1。另外，对象和拍摄者在室内位于窗户边与窗户平行的情况被判定为情况2。然而，在这种位于窗户边的情况中，如果对象和拍摄者离开窗户一定距离或更大的距离，即稍微位于房间里面一些，则这种情况被判定为情况4(步骤126)。然后，当判定了对象拍摄条件时，设定对应于各个前述条件的白平衡调节(步骤120至126)，并基于所设定的白平衡调节对白平衡进行调节(步骤128)。除了白平衡调节之外，还可以针对特定的亮度和饱和度来进行图像质量调节。

这里，输出UV1是与摄影镜头朝向相同方向的紫外线接收元件10A的输出，而输出UV2是朝向与摄影镜头相反的方向的紫外线接收元件10B的输出。理想的把设定值A设定为10μW/cm²至1000μW/cm²的紫外线强度。理想的把设定值B设定在2至10的范围内。

紫外线接收元件可以具有可控的方向性。可以通过透镜，或通过在光接收元件中形成入射窗(孔)，使得从入射窗延伸出光路，从而实现光接收元件的方向性。使用至少可以透过UVA的玻璃或塑料材料来制作透镜。

如上所述，根据本发明的对象拍摄条件判定装置，由于该装置使用了紫外线检测元件，从而该装置可以快速地做出响应，并且可以简单快速地判定影响图像质量(如白平衡)的关于室内/室外的对象拍摄条件。也就是获得了有益的效果。

另外，根据本发明的图像调节装置，由于该装置使用了紫外线检测元件，因此该装置可以快速地做出响应，并且可以简单快速地调节室内/室外图像的质量，这是另一个有益效果。

而且，根据本发明的图像拍摄设备，该设备可以快速地做出响应，并且可以简单地判定影响图像质量的关于室内/室外的对象拍摄条件。另外，根据该图像拍摄设备，该设备可以快速地做出响应，并且可以简单地调节室内/室外图像的质量。因此，还获得了一个有益效果是，不仅在静止图像拍摄装置中可以获得优质图像，而且在移动图像拍摄装置中也可以获得。

Claims

1.一种用于图像拍摄设备的对象拍摄条件判定装置，包括：

紫外线检测元件，用于检测接收到的紫外线；

比较装置，用于将该紫外线检测元件检测到的紫外线强度与预定强度进行比较；和

判定装置，用于根据该比较装置的比较结果判定对象的拍摄条件。

2.根据权利要求1所述的对象拍摄条件判定装置，其中所述紫外线检测元件位于所述图像拍摄设备的摄影镜头侧。

3.根据权利要求1所述的对象拍摄条件判定装置，其中所述紫外线检测元件位于图像拍摄设备的摄影镜头的相对侧。

4.根据权利要求1所述的对象拍摄条件判定装置，其中在所述紫外线检测元件的的紫外线入射侧设置有紫外线透过透镜。

5.根据权利要求1所述的对象拍摄条件判定装置，其中所述紫外线检测元件由包含至少一种III族元素和氮的半导体构成。

6.根据权利要求1所述的对象拍摄条件判定装置，还包括显示单元，用于显示由所述紫外线接收元件检测到的紫外线强度。

7.根据权利要求1所述的对象拍摄条件判定装置，其中紫外线的所述预定强度的阈值设定为等于或大于10μW/cm²。

8.一种对象拍摄条件判定装置，包括：

第一紫外线检测元件，位于图像拍摄设备的摄影镜头侧，以检测接收到的紫外线；

第二紫外线检测元件，位于图像拍摄设备的摄影镜头侧的相对侧，以检测接收到的紫外线；

比较装置，用于分别将所述第一紫外线检测元件检测到的紫外线强度和所述第二紫外线检测元件检测到的紫外线强度与第一预定值进行比较，并且将所述第一紫外线检测元件检测到的紫外线强度和所述第二紫外线检测元件检测到的紫外线强度之间的差值或比值与第二预定值进行比较；和

9.根据权利要求8所述的对象拍摄条件判定装置，其中在所述紫外线检测元件的的紫外线入射侧设置有紫外线透过透镜。

10.根据权利要求8所述的对象拍摄条件判定装置，其中所述紫外线检测元件由包含至少一种III族元素和氮的半导体构成。

11.根据权利要求8所述的对象拍摄条件判定装置，还包括显示单元，用于显示由所述紫外线接收元件检测到的紫外线强度。

12.根据权利要求8所述的对象拍摄条件判定装置，其中所述紫外线的第一预定值等于或大于10μW/cm²。

13.一种图像质量调节装置，用于基于权利要求1所述的对象拍摄条件判定装置的判定结果调节图像质量。

14.根据权利要求13所述的图像质量调节装置，其中根据所述判定装置的判定结果调节白平衡。

15.根据权利要求13所述的图像质量调节装置，其中当所检测的紫外线强度等于或大于所述预定强度时，所述判定装置判定对象由日光照明，并且该调节装置根据该判定调节白平衡。

16.根据权利要求13所述的图像质量调节装置，其中当所检测的紫外线强度小于所述预定强度时，所述判定装置判定对象由室内荧光灯的光照明，并且所述调节装置根据该判定调节白平衡。

17.根据权利要求13所述的图像质量调节装置，进一步包括：

第一紫外线检测元件，位于图像拍摄设备的摄影镜头侧；和

第二紫外线检测元件，位于图像拍摄设备的摄影镜头侧的相对侧；其中

所述比较装置分别将所述第一紫外线检测元件检测到的紫外线强度和所述第二紫外线检测元件检测到的紫外线强度与第一预定值进行比较，并且将所述第一紫外线检测元件检测到的紫外线强度和所述第二紫外线检测元件检测到的紫外线强度之间的差值或比值与第二预定值进行比较；和

18.一种图像调节装置，包括：

比较装置，用于将所述第一紫外线检测元件检测到的紫外线强度与第一预定值进行比较，该比较装置还将所述第二紫外线检测元件检测到的紫外线强度与该第一预定值进行比较，并且该比较装置也将所述第一紫外线检测元件检测到的紫外线强度和所述第二紫外线检测元件检测到的紫外线强度之间的差值或比值与第二预定值进行比较；

判定装置，用于根据该比较装置的比较结果判定对象的拍摄条件；和

调节装置，用于根据该判定装置的判定结果调节白平衡。

19.一种图像拍摄设备，配备有根据权利要求1所述的对象拍摄条件判定装置或根据权利要求14所述的图像质量调节装置。

20.根据权利要求19所述的图像拍摄设备，进一步包括发光装置，用于在根据所述比较装置的比较结果进行拍摄时进行闪光。

21.根据权利要求19所述的图像拍摄设备，进一步包括：多个用于检测可见光照度的照度检测装置；和发光装置，用于在根据所述照度检测装置检测到的照度的比较结果拍摄时进行闪光。