CN1956551B - 图像处理方法和装置及成像装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种图像处理方法，包括以下步骤：通过使用将第一颜色信号和第二颜色信号中的每个都变换成对数的值在色温方向上改变白平衡。

Description

图像处理方法和装置及成像装置和方法

相关申请的交叉参考

本发明包含与2005年9月6日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2005-258424相关的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及能够校正和改变白平衡输出的图像处理方法、图像处理程序、图像处理装置、成像装置、成像方法、以及成像程序。

背景技术

在相关技术中，在用于电获得成像信号(imaging signal)的成像装置(摄影机、数码相机等)中，通常执行所谓的白平衡处理，使得图像的颜色变得更加自然。白平衡处理是用于调节图像数据的R(红色)、G(绿色)、和B(蓝色)分量的平衡的处理，所以在一定色温的光源下拍摄的白色物体的颜色被拍摄为没有颜色失衡的白色。

现在将简要描述白平衡。首先，将描述色温。色温是当加热完全黑体(complete black body)时由该完全黑体发射的辐射光的颜色，并且颜色与温度的关系限定为1∶1。完全黑体发射特定颜色的辐射光的温度称为色温，并以单位“K”(开氏温度)来测量，其中“K”为热力学温度的单位。来自完全黑体的辐射光的颜色的色度随着完全黑体温度的增加由红色变为白色，然后进一步变为蓝色。由于这个原因，可以将具有浓的(strong)整体红色的屏幕表述为“具有低色温”，以及可以将具有浓的整体蓝色的屏幕表述为“具有高色温”。例如，典型光源的色温为：60W钨白帜灯的色温约为2800K，日光太阳光的色温约为5600K，白色(daytime color)的荧光灯的色温约为6500K。

图20示出了随着基于绿色(G)的红色(R)与蓝色(B)之间的关系由于黑体辐射而产生的色温变化。在图20中，纵轴表示R，横轴表示B。沿着曲线朝向左侧色温减小，朝向右侧色温增大。图20中所示的色温变化在下文中称为黑体辐射。如上所述，黑体辐射形成非线性复杂形状的曲线。

在实际的白平衡处理中，一般的惯例是将R、G、和B分量中的一种颜色(例如，G)固定，而其他两种颜色(例如，R和B)可以沿着黑体辐射变化，从而实现了对R、G、和B中的每种颜色的平衡的相对调节。在日本未审查专利申请公开第2005-130317号中，披露了一种当使用红外截止滤色片(infrared cut filter)时通过执行适当的白平衡调节来实现自然色再现的技术。

发明内容

如上所述，由于黑体辐射形成非线性复曲线(complex curve)，因此R与B之间的关系以及色温与R和B之间的关系变为非线性。因此，产生当校正和改变白平衡输出时执行的计算变得非常复杂的问题。

考虑用户指定在预定光源环境中实现白平衡的状态下校正色温的情况。例如，首先，获得在当前实现了白平衡的状态下的R信号和B信号的电平。接下来，以用户指定的校正量来确定校正后的色温，然后计算对应于色温的R信号和B信号的电平。随后，用户基于实现了白平衡的状态下的R信号和B信号并基于校正后的R信号和B信号来确定R信号和B信号的增益校正量。

在这种情况下，例如，基于黑体辐射执行当从指定的色温确定每个R信号和B信号的电平时的计算。此外，执行用于检查当在当前光源环境中实现白平衡时，R信号和B信号是否取决于黑体辐射的计算。同样，当R信号和B信号不取决于黑体辐射时，基于黑体辐射执行预定的校正计算。

如上所述，在用于校正和改变白平衡输出的处理中，基于非线性黑体辐射执行各种计算。具体来说，在便携式摄像机和数码相机中，由于考虑到难以安装能够进行高速计算的CPU(中央处理单元)，因此就存在处理时间很长的风险。

为了容易地执行用于校正和改变白平衡输出的计算，如图21中所示的实例，还可以使用以多条线性直线来近似(approximating，逼近)黑体辐射的方法。在图21的实例中，用三条线性直线S₁、S₂、和S₃来近似黑体辐射(以虚线表示)。由于每条线性直线S₁、S₂、和S₃可以用简单的一阶方程来表示，因此可以容易并快速地执行计算。

然而，即使在该方法中，仍然存在黑体辐射在两条直线之间的连接点处出现大的偏差，以及需要在连接部分中执行校正计算的问题。另一个问题是如何执行校正计算。

此外，即使在以直线近似黑体辐射的方法中，也难以避免R信号与色温之间的关系以及B信号与色温之间的关系整体上变为非线性。因此，需要抵制这种趋势的一些方法，例如，将B信号和色温之间的关系形成为表并预先存储在存储器中，或在对应于B信号电平的几个分割的块中执行计算，并且很难避免计算变得复杂。此外，还存在如何针对色温执行情形区分以及如何执行块分割的问题。

因此，期望提供一种能够容易地校正和改变白平衡输出值的图像处理方法、图像处理程序、图像处理装置、成像装置、成像方法、以及成像程序。

根据本发明的一个实施例，提供了一种图像处理方法，包括以下步骤：通过使用将第一颜色信号和第二颜色信号的每个都变换成对数的值在色温方向上改变白平衡。

根据本发明的另一实施例，提供了一种用于使计算机装置执行图像处理方法的图像处理程序，其中，图像处理方法包括以下步骤：通过使用将第一和第二颜色信号中的每个都变换成对数的值在色温方向上改变白平衡。

根据本发明的另一实施例，提供了一种图像处理装置，其中，通过使用将第一颜色信号和第二颜色信号中的每个都变换成对数的值，在色温方向上改变白平衡。

根据本发明的另一实施例，提供了一种成像装置，包括：成像部，用于捕获来自物体的光并输出图像信号；白平衡调节部，用于基于从成像部输出的图像信号来调节白平衡；色温改变指示部，用于指示在色温方向上改变经过白平衡调节部调节的白平衡；以及色温改变部，响应于色温改变指示部的指示，通过使用将基于从成像部输出的图像信号的第一颜色信号和第二颜色信号中的每个变换成对数的值，在色温方向上改变白平衡。

据本发明的另一实施例，提供了一种成像方法，包括以下步骤：响应于在色温方向上改变基于从成像部输出的图像信号而进行调节的白平衡的指示，通过使用将基于从成像部输出的图像信号的第一颜色信号和第二颜色信号中的每个都变换成对数的值，在色温方向上改变白平衡。

根据本发明的另一实施例，提供了一种用于使计算机装置执行成像方法的成像程序，其中，成像方法包括以下步骤：响应于在色温方向上改变基于从成像部输出的图像信号而进行调节的白平衡的指示，通过使用将基于从成像部输出的图像信号的第一颜色信号和第二颜色信号中的每个都变换成对数的值，在色温方向上改变白平衡。

在本发明的实施例中，通过使用将第一颜色信号和第二颜色信号中的每个都变换成对数的值执行沿色温方向的白平衡改变。因此，仅通过程序执行简单一阶方程的计算就能够执行用于在色温方向上改变白平衡的处理。

此外，在本发明的实施例中，响应于改变基于从成像部输出的图像信号而进行调节的白平衡的指示，通过使用将基于从成像部输出的图像信号的第一颜色信号和第二颜色信号中的每个都变换成对数的值执行沿色温方向的白平衡改变。因此，仅通过程序执行简单一阶方程的计算就能够执行用于在色温方向上改变白平衡的处理，并且可以快速地执行这种处理以及可以缩短成像时间。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的成像装置1的结构实例的框图；

图2是示出用于调节白平衡的结构实例的框图；

图3是示出R/G信号与色温之间的关系以及B/G信号与色温之间的关系的实例的曲线图；

图4是示出R/G信号与B/G信号之间的相对关系实例的曲线图；

图5是示出R/G信号与B/G信号之间的相对关系实例的曲线图；

图6是示出log(R/G)与log(B/G)之间的关系实例的曲线图；

图7是示出log(R/G)与色温之间的关系以及log(B/G)与色温之间的关系的实例的曲线图；

图8是示出log(R/G)与微倒数度(Mired)之间的关系以及log(B/G)与微倒数度之间的关系的实例的曲线图；

图9是示出R/G信号与色温之间的关系以及B/G信号与色温之间的关系的实例的曲线图；

图10是示出R/G信号与色温之间的关系以及B/G信号与色温之间的关系的实例的曲线图，其中，x轴表示微倒数度；

图11是示出当基于微倒数度来考虑时R/G信号与B/G信号之间的相对关系实例的曲线图；

图12是示出log(R/G)与log(B/G)之间的相对关系实例的曲线图；

图13是示出log(R/G)与微倒数度之间的关系以及log(B/G)与微倒数度之间的关系的实例的曲线图；

图14是示出在微倒数度值与logR之间的关系中黑体辐射的示意图，其中，logR是对数变换的R信号R/G；

图15是示出在微倒数度值与logB之间的关系中黑体辐射的示意图，其中，logB是对数变换的B信号B/G；

图16是示出在R-B对数平面上的黑体辐射的示意图，其中，沿着横轴绘制logB，沿着纵轴绘制logR；

图17是示出当基于用户指示来校正白平衡输出时的处理实例的流程图；

图18示出用于基于用户指示来确定白平衡校正量的处理；

图19是示出对数轴上色度偏差方向上的校正直线实例的示意图；

图20是示出由于基于红色(R)与蓝色(B)之间的关系的黑体辐射而导致的色温改变的示意图，其中，红色(R)和蓝色(B)基于绿色(G)；以及

图21是示出以多条线性直线近似黑体辐射的实例的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图描述本发明的实施例。在本发明的实施例中，通过使用在对数平面上变换R信号和B信号的值来校正和改变白平衡输出。B/G-R/G平面上的黑体辐射可以用直线表示，并且可以容易地执行在色温方向上的校正和在色度偏差方向上的校正，而不必参照表或不必执行复杂计算。

图1示出了根据本发明实施例的成像装置1的结构实例。光学系统10包括透镜、光圈机构、聚焦机构、以及变焦机构。光圈机构、聚焦机构、和变焦机构由驱动部在CPU 16(将在后面描述)的控制下(未示出)驱动，以调节光圈、焦距、变焦/广角(wide)等。

例如，成像装置11由诸如CCD(电荷耦合装置)的成像装置构成，其将照射光光电变换为电信号，并将其输出作为成像信号。成像信号处理器12对从成像装置11输出的成像信号执行预定的信号处理，使得将该信号变换成数字信号并将其输出。例如，成像信号处理电路12通过CDS(相关复式采样)电路仅对从成像装置11输出的成像信号中的具有图像信息的信号进行采样，并去除噪声以及通过AGC(自动增益控制)电路调节增益。然后，通过A/D变换将信号变换成数字信号并将其输出。

图像信号处理器13对由成像信号处理器12提供的数字信号执行检测系统的信号处理，并提取R、G、和B中的每个颜色的图像数据(下文中，分别称为“R信号”、“G信号”、和“B信号”)。图像信号处理器13对R信号、G信号、和B信号执行诸如γ校正和白平衡调节的图像质量调节，并且还对信号执行诸如色调校正和清晰度校正的处理。

在图像信号处理器13中，可以校正和改变白平衡输出。在本发明的实施例中，基于使得R信号和B信号在对数平面上被变换的值来执行白平衡输出的校正和改变。

压缩编码部14通过使用预定方法对由图像信号处理器13提供的图像数据执行压缩编码处理。当图像数据为静止图像时，通过使用例如JPEG(联合摄影专家组)方法执行压缩编码处理。在静止图像的情况下，可以省略压缩编码处理。当图像数据为活动图像时，则可以使用例如MPEG2(活动图像专家组2)和MPEG4的压缩编码方法。用于压缩编码图像数据的方法不限于这些实例。

将压缩编码图像数据提供给记录部15，由此将图像数据记录在记录介质20上。可用介质的实例包括非易失性半导体存储器和光盘。当将要记录活动图像时，还可以使用磁带作为记录介质20。

将ROM(只读存储器)17和RAM(随机存取存储器)18连接至CPU(中央处理单元)16。CPU 16通过使用RAM 18作为工作存储器根据预存在ROM 17中的程序和数据来控制整个成像装置1。

例如，CPU 16从图像信号处理器13获得R信号、G信号、和B信号，然后，基于所获得的每个信号，CPU 16根据程序计算关于R信号和B信号的用于调节白平衡的放大器增益(amplifier gain)。将计算的放大器增益提供给图像信号处理器13。基于所提供的放大器增益，图像信号处理器13调节R信号和B信号的每个增益并调节图像数据的白平衡。

图2示出了在图像信号处理器13中用于调节白平衡的结构实例。将输入的R信号和B信号分别提供给放大器31A和放大器31B，并且还提供给WB(白平衡)放大器增益设置部30。基于来自CPU16的控制信号，WB放大器增益设置部30设置放大器31A和31B的每个增益。

例如，WB放大器增益设置部30在一帧内对R信号、G信号、和B信号中的每一个求积分。将积分结果提供给CPU 16。CPU 16比较R信号、G信号、和B信号的积分结果。基于比较结果，CPU16输出用于设置放大器31A和放大器31B的增益的控制信号，使得R信号、G信号、和B信号的电平变得彼此相等。该控制信号被提供给WB放大器增益设置部30。基于所提供的控制信号，WB放大器增益设置部30设置放大器31A和放大器31B的增益。通过以下处理实现了白平衡：通过调节放大器31A和放大器31B的每个增益，R信号和B信号的电平相对于G信号相对地被改变，并使R信号、G信号、和B信号的电平相等。

放大器还可以进一步用于G信号，使得调节R信号、G信号、和B信号中的每个的增益。

接下来，将更加详细的描述根据本发明实施例的用于校正和改变白平衡输出的方法。在本发明的实施例中，当由于一些因素在色温方向上或在色度偏差方向上校正预置白平衡输出时，则对R信号(其基于G信号)的对数平面和B信号(其基于G信号)的对数平面执行计算。黑体辐射绘制出如在相关技术中已经描述的非线性复杂形状的曲线。本发明的发明人推导出可以通过对R信号和B信号的对数平面执行计算将黑体辐射近似为线性直线，并且通过使用该方法，使在色温方向上的计算变得非常简单。

上述用于校正预置白平衡的一些因素的实例包括以下情形：白平衡输出随着成像装置1的指示有意地改变，使得输出图像被改变。此外，还存在下面的情况，例如，用户指定关于成像装置1的白平衡校正量和色温、然后执行与指定的校正量和色温一致的白平衡输出。

下面将描述可以在R信号和B信号的对数平面上将黑体辐射作为线性直线来处理的方法。

一般地，连接黑体绝对温度处的辐射的色度点的线称为黑体轨迹或黑体辐射，并且基于CIE(国际照明委员会)的日光测量结果在xy色度图上绘制的近似色度坐标的曲线称为日光轨迹。可以认为黑体轨迹和日光轨迹基本相同。用于以相等间隔获得色温值以及用于确定xy色度图中的日光轨迹的方程变为下面的方程(1)。T_cp为色温。这里，基于方程(1)，确定日光轨迹在xy色度图上的坐标在4000K到10000K的范围内。

$\left\{\begin{array}{c}y=-3.000x^2+2.870x-0.275\\ x=\frac{-4.6070\&times;{10}^9}{{T_{\mathrm{cp}}}^3}+\frac{2.9678\&times;{10}^6}{{T_{\mathrm{cp}}}^2}+\frac{0.09911\&times;{10}^3}{T_{\mathrm{cp}}}+0.244063(4000k\&le;T_{\mathrm{cp}}\&le;7000k)\\ x=\frac{-2.00064\&times;{10}^9}{{T_{\mathrm{cp}}}^3}+\frac{1.9081\&times;{10}^6}{{T_{\mathrm{cp}}}^2}+\frac{0.24748\&times;{10}^3}{T_{\mathrm{cp}}}+0.237040(7000k<T_{\mathrm{cp}}\&le;25000k)\end{array}\right.---\left(1\right)$

通过由方程(1)确定的xy坐标值计算三色值X、Y、和Z。关于三色值X、Y、和Z，通过使用由CIE Rec.709从XYZ系统变换到RGB系统的变换方程(2)来确定R、G、和B值。假设以这种方式确定的R值、G值、和B值分别为R信号、G信号、和B信号，则将给出下面的描述。

$\left\{\begin{array}{c}R=3.240479\&times;X-1.53715\&times;Y-0.498535\&times;Z\\ G=-0.969256\&times;X+1.875991\&times;Y+0.041556\&times;Z\\ B=0.055648\&times;X-0.204043\&times;Y+1.057311\&times;Z\end{array}\right.---\left(2\right)$

一般地，基于R/G值(假设为R/G信号)和B/G值(假设为B/G信号)来执行白平衡处理，其中，R/G值和B/G值基于G信号。因此，首先，从通过方程(2)确定的R信号、G信号、和B信号中确定R/G信号和B/G信号。如图3的曲线图中所示的实例，R/G信号与色温之间的关系以及B/G信号与色温之间的关系变为用复数多项式近似的曲线。

也就是说，当沿着x轴绘制色温以及沿着y轴绘制R/G信号或B/G信号时，R/G信号与色温之间的关系变为，例如：

y＝5×10^-16x⁴-2×10^-11x²+2×10^-7x²-0.0016x+4.8889 

B/G信号与色温之间的关系变为，例如：

y＝-1×10^-8x²+0.0003x-0.4702 

具体地，相对于B/G信号，当色温很高时的增加量和当色温很低时的增加量之间的改变很大。因此，除非使用三阶或四阶的高阶函数，否则很难获得高度的近似。

现在将考虑R/G信号与B/G信号之间的相对关系。如图4中所示的实例，当沿着x轴绘制B/G信号以及沿着y轴绘制R/G信号时，在B/G-R/G平面上，绘制了可以用幂方程(power equation)y＝0.9986x^-0.6212近似的曲线。另外，如图5所示的实例，当沿着x轴绘制R/G信号以及沿着y轴绘制B/G信号时，在R/G-B/G平面上，绘制了可以用幂方程y＝0.9978x^-1.6098近似的曲线。幂方程的近似能力表明这些关系可以用对数表示。

因此，通过计算R/G信号和B/G信号中的每个的对数来获得log(R/G)和log(B/G)，并将其绘制在log(B/G)-log(R/G)平面上，在该平面中，分别沿着x轴和y轴绘制log(B/G)和log(R/G)。如图6中示出的实例，可以看出，log(R/G)和log(B/G)之间的关系变为线性，并且可以通过一阶方程(y＝-0.6212x-0.0006)来近似。

另一方面，即使当计算R/G信号和B/G信号中的每个的对数时，当与色温相比时，如图7中所示的实例，log(R/G)与色温之间的关系以及log(B/G)与色温之间的关系变为由多项式近似的各条曲线。即，当沿着x轴绘制色温以及沿着y轴绘制log(R/G)或log(B/G)时，log(R/G)与色温之间的关系变为，例如：

y＝1×10^-16x⁴-4×10^-12x³+6×10^-8x²-0.0004x+1.0927 

以及log(B/G)与色温之间的关系变为，例如：

y＝-2×10^-16x⁴+6×10^-12x³-9×10^-8x²+0.0006x-1.7343 

相比较而言，将考虑微倒数度值(将在后面描述)与log(R/G)之间的关系以及微倒数度值与log(B/G)之间的关系。在这种情况下，如图8中所示的实例，log(R/G)与微倒数度之间的关系以及log(B/G)与微倒数度之间的关系均变为线性，并且可以看出，可以通过一阶方程近似。也就是说，当沿着x轴绘制微倒数度值以及沿着y轴绘制log(R/G)或log(B/G)时，log(R/G)与微倒数度之间的关系变为，例如：

y＝0.0017x-0.2607 

以及log(B/G)与微倒数度之间的关系变为，例如：

y＝-0.0028x+0.4187 

在图8中，由于y轴表示R/G信号或B/G信号的对数，因此x轴中的微倒数度值由相对于色温的绝对值来表示。

在前面的描述中，基于色温执行对R/G信号和B/G信号的计算。当色温变化时，光的颜色也随之变化。然而，从上述图3中可以看出，相对于色温变化量的颜色变化量不是固定的。例如，即使对于相同的色温差，当色温很低时颜色的变化很大，当色温很高时颜色的变化却很小。同时，定义微倒数度作为颜色变换期间的一个单位。在微倒数度中，相对于微倒数度值变化量的颜色变化量是固定的，而与色温的高低无关。

下面将简要描述微倒数度。微倒数度值表示当基于特定色温时的相对色温变换性能，其为1,000,000(＝10⁶)除以色温(或相关色温)的值。例如，对色温为3200K(开)的光执行35微倒数度的颜色变换滤色，结果，相应的光被变换成色温大约为2878K的光。此外，通过使用用于6500K光的-35微倒数度的颜色变换滤色器，相应的光被变换成色温大约为8400K的光。

这里，微倒数度以相等的间隔变化，并且相应的色温是确定的。图9示出在这种情况下的R/G信号与色温之间的关系以及B/G信号与色温之间的关系的实例。与图3相比，沿x轴绘制的间隔根据色温的倒数而变化。图9中所示方程的系数与图3中所示的相应值的差异是由近似计算中的误差造成的。

在图10的图表中示出当由微倒数度值表示图9中的x轴时的实例。x轴以相等的间隔绘制。由于y轴示出R/G信号或B/G信号，因此沿着x轴的微倒数度值是色温的相对值。当沿x轴绘制微倒数度值以及沿y轴绘制R/G信号或B/G信号时，R/G信号与微倒数度值之间的关系变为，例如：

y＝1×10^-5x²+0.0006x+0.6442 

B/G信号与微倒数度值之间的关系变为，例如：

y＝2×10^-5x²-0.0111x+2.343 

图11示出当基于微倒数度考虑时R/G信号与B/G信号之间的相关关系的实例。图11与图4的区别仅在于改变了绘图间隔。即，如图11所示，当沿x轴绘制B/G信号以及沿y轴绘制R/G信号时，在B/G-R/G平面上，可以绘制出由幂方程y＝0.9986x^-0.6214近似的曲线。另外，当沿x轴绘制R/G信号以及沿y轴绘制B/G信号时，与图5相同，因此这里省略对其的描述。图11中所示方程的系数与图4的相应值的差异是由近似计算中的误差造成的。

在上述的方法中，即使当基于微倒数度值时，由于R/G信号与B/G信号之间的关系可以用幂方程近似，因此表示这些关系可以通过对数来表示。

因此，与上述基准色温的情况类似，通过计算R/G信号和B/G信号中的每个的对数获得log(R/G)和log(B/G)，并将其绘制在log(B/G)-log(R/G)平面上，其中，分别沿x轴和y轴绘制log(R/G)和log(B/G)。如图12中所示的实例，log(R/G)和log(B/G)之间关系变为线性。因此，可以看出，该关系可以通过一阶方程(y＝-0.6215x-0.0006)来近似。另外，可以看出，当基于微倒数度时，不同于上述图6，绘图点相对于x轴和y轴以相等间隔变化。

如图13中所示的实例，log(R/G)与微倒数度之间的关系以及log(B/G)与微倒数度之间的关系均变为线性，并可以用一阶方程来近似，以及响应于微倒数度值的相等间隔变化，沿y轴的值以相等的间隔变化。当沿x轴绘制微倒数度值以及沿y轴绘制log(R/G)或log(B/G)时，log(R/G)与微倒数度之间的关系变为，例如：

y＝0.0017x-0.2652 

以及log(B/G)与微倒数度之间的关系变为：

y＝-0.0028x+0.4258 

图13中所示方程的系数与上述图8中的相应值的差异是由近似计算中的误差造成的。在图13中，由于y轴表示R/G信号或B/G信号的对数，因此沿x轴的微倒数度值用相对于色温的绝对值来表示。

如上所述，可以通过使用一阶方程由微倒数度值来计算log(R/G)或log(B/G)(参看图13)。同样，还存在可以由log(R/G)和log(B/G)之间的一阶方程表示的相关性(参看图12)。因此，可以导出log(R/G)和log(B/G)中的一个值可以从另一个值计算出来。在本发明的实施例中，基于该结果，可以校正和改变白平衡。

下面将描述根据本发明实施例的更具体的实例。CPU 16基于从图像信号处理器13中获得的R信号、G信号、和B信号，通过G信号来标准化R信号和B信号，并生成基于G信号的R信号R/G以及基于G信号的B信号B/G。接下来，在对数平面上变换R信号R/G和B信号B/G中的每个。随后，将R信号R/G进行对数变换的值表示为logR，以及将B信号B/G进行对数变换的值表示为logB。即，上述log(R/G)和log(B/G)分别对应于logR和logB。

图14示出了在微倒数度值与作为对数变换的R信号R/G的logR之间的关系中的黑体辐射。图15示出了在微倒数度值与作为对数变换的B信号B/G的logB之间的关系中的黑体辐射。图14和图15示出了应用图13中所示实例的实施例。同样如上所述，通过这种方式，黑体辐射在R信号R/G和B信号B/G被对数变换的每个平面上变为线性。每一种关系都可以由下列方程(3)和(4)中示出的每个一阶方程来表示。方程(3)示出图14中示出的微倒数度值与logR之间的关系。方程(4)示出图15中示出的微倒数度值与logB之间的关系。

$R=\left(\frac{r_2-r_1}{m_2-m_1}\right)\&times;M+x---\left(3\right)$

$B=\left(\frac{b_2-b_1}{m_2-m_1}\right)\&times;M+y---\left(4\right)$

在示出微倒数度值与logB之间的关系中的黑体辐射的方程(4)中，当斜率改变为常数a＝(b₂-b₁)/(m₂-m₁)时，方程(4)可以用下面的方程(5)中的简单一阶方程来表示：

B＝aM+y           …(5) 

另一方面，相对于沿横轴绘制logB以及沿纵轴绘制logR的R-B对数平面(下文中称为“logR-logB”)上的黑体辐射，如图16中所示的实例，获得了线性关系。图16示出了更具体地应用图12中的上述实例的实施例。同样如上所述，通过这种方式，同样能够通过一阶方程来表示logB与logR之间的关系。即，从方程(3)和(4)获得以下方程(6)。

$R=\left(\frac{r_2-r_1}{b_2-b_1}\right)\&times;B-\{\left(\frac{r_2-r_1}{b_2-b_1}\right)\&times;y+x\}---\left(6\right)$

这里，当斜率变换为常数c＝(r₂-r₁)/(b₂-b₁)时，方程(6)可以用下面方程(7)中的简单一阶方程来表示：

R＝cB+z           …(7) 

当通过使用方程(7)的一阶方程确定了特定白平衡输出时，用于输出色温的校正以及用于微调的计算变得非常容易。例如，当期望从如图16中的logR-logB的关系中确定logR的值时，可以通过将logB的值替换为方程(7)中的“B”以及通过计算一阶方程来确定logR。

接下来，将描述根据本发明实施例的用于校正和改变白平衡输出的方法的更具体的实例。下文中，将描述当将白平衡输出确定为特定固定值时，根据来自用户的指示校正确定的白平衡的情况。描述以下情况作为实例，其中，当在荧光灯照明下确定白平衡输出时，期望将荧光灯照明的“微红色调”添加到所捕获的图像。在这种情况下，趋向于较低色温来校正白平衡。

在上述成像装置1中，通过阶梯值(stepwise value)来指定色温的校正值，并且梯级对应于微倒数度值。例如，色温校正值以从梯级(-7)到梯级(+7)的15个梯级来表示，每个梯级改变5个微倒数度。在这种情况下，梯级(0)指定对当前白平衡输出的0微倒数度校正，以及梯级(-7)指定对当前白平衡输出的-35微倒数度校正。

作为实例，当白平衡输出为5500K的色温时，通过指定梯级(-7)，基于对应于梯级(-7)的微倒数度值(＝-35)将白平衡输出校正为4600K的色温。

图17是示出当基于用户的指定来校正白平衡输出时的处理实例的流程图。首先，在步骤S10中，基于从成像装置11输出的成像信号，以上述方式确定白平衡输出。确定的白平衡输出值由CPU16保存。接下来，CPU 16读取由用户以预定方式指定到成像装置1中的白平衡校正量。例如，该校正值按照梯级值指定给操作部(未示出)，并存储在RAM 18中。在步骤S12中，计算当将读取的校正值变换为色温时的微倒数度值，并确定对应于校正之后的输出的微倒数度校正值。

基于在步骤S12中确定的微倒数度值，在随后的步骤S13中，通过使用指示在图15中示出的微倒数度值与logB之间的关系(即，由方程(5)表示的微倒数度-logB平面的关系)的一阶方程来计算B信号的校正量。

接下来，在步骤S14中，基于在步骤S13中确定的B信号的校正量，通过使用指示在图16中示出的R信号与B信号之间的关系(即，由方程(7)表示的logR平面与logB平面之间的关系)的一阶方程来计算R信号的校正量。然后，在步骤S15中，确定校正之后的白平衡输出。

也就是说，如图18中所示的实例，当基于所捕获的图像的白平衡(WB)输出取决于由B信号的对数平面上的直线表示的黑体辐射时，以微倒数度值输入用户指示的校正量。确定对应于微倒数度值的校正之后的logB值。响应于微倒数度值的指示，将logB的值由“b”变为“b′”。然后，基于校正之后的logB值，根据方程(7)确定校正之后的logR值。

在步骤S15中，执行例如用于将在步骤S14中确定的logR值和在步骤S13中确定的logB值分别变换成适于调节放大器31A和放大器31B的增益的处理。在一个实例中，将对数平面上的logR值和logB值变换成可以线性地表示的值。将R信号的校正值和B信号的校正值提供给WB放大器增益设置部30，由此例如将它们添加到在步骤S10中通过白平衡输出设置获得的放大器31A和放大器31B的增益。

如上所述，当在对数轴上表示R信号和色温之间的关系以及B信号和色温之间的关系时，这些关系通过一阶方程来表示。当这些一阶方程以存储在ROM 17中的程序来描述并保持在CPU 16中时，可以很容易地计算色温和白平衡之间的关系。此外，由于R信号与色温之间的关系以及B信号与色温之间的关系通过一阶方程来计算，因此，不需要在其中存储有黑体辐射值的表等。

另外，由于不需要用多条直线对黑体辐射进行近似，因此可以以更高的精度来校正白平衡。

在前面的描述中，已经描述了用户相对于预定白平衡输出指定校正量的情况。可选地，本发明还可以应用于为了效果的目的而使白平衡偏离的情况。在前述内容中，基于以阶梯方式输入的微倒数度值来确定色温。本发明不限于这个实例，而且还可以应用于直接指定色温的情况。也就是说，在这些情况下，通过一阶方程的计算可以容易地确定白平衡输出值，而且不再需要之前已经执行的复杂计算和情形区分。

接下来，将说明本发明的修改实施例。上述实施例是将本发明应用于色温方向上的校正的实例。然而，修改的实施例是将本发明应用于色度偏差方向上的校正的实例。当基于通过基于成像信号以及基于用户指定的校正值的R信号、G信号、和B信号获得的白平衡输出的值不取决于黑体辐射时，色度偏差方向是相对于黑体辐射的偏差方向。

在沿色度偏差方向的校正中，提供正交于上述实施例中的方程(7)或具有方程(7)的预定斜率的一阶方程。通过使用该一阶方程，可以容易地与上述沿色温方向的校正类似地执行沿色度偏差方向的校正。

在一个实例中，考虑确定以正交于通过logR-logB平面上的黑体辐射获得的一阶方程的形式沿色度偏差方向的一阶方程，其中，在logR-logB平面中，R信号和B信号由对数平面表示。即，在图16所示的logR-logB平面上，当如上述方程(7)来设置黑体辐射的直线时，沿色度偏差方向的直线可以由下面的方程(8)来表示：

$R=-\frac{1}{c}(B-b)+r---\left(8\right)$

图19示出在基于方程(8)的对数轴上的沿色度偏差方向的校正直线的实例。通过方程(7)垂直于直线100的直线101变为沿色度偏差方向的校正直线。通过结合方程(7)和方程(8)的计算，可以在各种情况下处理白平衡输出校正。

也就是说，响应于logR值或logB值，直线101在黑体辐射的直线100上移动。因此，相对于不取决于黑体辐射等的白平衡输出来确定直线101，并确定直线101和黑体辐射的直线100的交叉点。这样使得可以沿色度偏差方向执行校正。另外，当用户指定校正值时，基于直线100，可以根据图6中示出的流程图的处理来确定校正后的白平衡输出。

在相关技术中，当将要执行沿色度偏差方向的校正时，需要具有用于相关色温的表，并且需要通过对参照表获得的值执行插值来确定表中没有的值。根据本发明的修改实施例，可以使用一阶方程容易和简单地执行沿色度偏差方向的校正。不需要具有大数据量的表，并且也不需要插值处理。

如上所述，根据本发明的实施例以及修改的实施例，色温信息与色度偏差信息之间的关系、以及R信号和B信号可以使用简单的一阶方程来表示，并且变得非常清晰。因此，本发明不仅可以应用于输入用于预置白平衡输出的校正值的情况，还可以应用于在诸如通过直接指定色温来确定白平衡输出的情况的所有条件下校正色温的情况。

在本发明的实施例和修改的改实施例中，仅通过并入成像装置1的CPU 16中的计算处理来执行沿色温方向的校正和沿色度偏差方向的校正。因此，不存在硬件方面的成本。另外，同以前执行的使用非线性方程用色温、R信号、以及B信号的计算相比，可以更容易地执行计算。因此，可以期望以更快的速度执行CPU 16的处理，因此可以缩短成像装置1的图像捕获时间。

在前面的描述中，使用基于G信号的R信号和B信号来执行白平衡处理和白平衡校正处理。本发明并不限于该实例，并且也可以通过结合G信号和R信号或结合G信号和B信号来执行这些处理。

本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素，可以有多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在本发明的权利要求或等同物的范围之内。

Claims (10)

1.一种图像处理方法，包括以下步骤：

通过使用将第一颜色信号和第二颜色信号中的每个都变换成对数的值，在色温方向上改变白平衡，其中，所述第一颜色信号和第二颜色信号中的每个分别为都基于G信号的R信号和B信号，在所述色温方向上改变所述白平衡包括以下步骤：

计算第一一阶方程，所述第一一阶方程表示指示所述色温方向上的改变量的值与所述第一颜色信号之间的关系；

计算第二一阶方程，所述第二一阶方程表示所述第二颜色信号与在所述第一一阶方程计算中确定的所述第一颜色信号的值之间的关系；以及

基于在所述第一一阶方程计算中确定的所述第一颜色信号和在所述第二一阶方程计算中确定的所述第二颜色信号，确定经过改变的白平衡的输出。

2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其中，基于通过将所述第一颜色信号和第二颜色信号中的每个都变换成对数而变为线性的黑体辐射，在所述色温方向上改变所述白平衡。

3.根据权利要求1所述的图像处理方法，其中，通过使用正交于黑体辐射的直线在色度偏差方向上改变所述白平衡，其中，所述黑体辐射通过将所述第一颜色信号和第二颜色信号中的每个都变换成对数而变为线性。

4.根据权利要求1所述的图像处理方法，其中，所述对数变换通过软件处理执行。

5.一种图像处理装置，包括色温改变装置，其通过使用将第一颜色信号和第二颜色信号中的每个都变换成对数的值，在色温方向上改变白平衡，其中，所述第一颜色信号和第二颜色信号中的每个分别为都基于G信号的R信号和B信号，并且色温改变装置包括：

第一一阶方程计算部，用于计算第一一阶方程，所述第一一阶方程表示指示所述色温方向上的改变量的值与所述第一颜色信号之间的关系；

第二一阶方程部，用于计算第二一阶方程，所述第二一阶方程表示所述第二颜色信号与在所述第一一阶方程计算中确定的所述第一颜色信号的值之间的关系；以及

白平衡确定部，基于在所述第一一阶方程计算部中确定的所述第一颜色信号和在所述第二一阶方程计算部中确定的所述第二颜色信号，确定经过改变的白平衡的输出。

6.一种成像装置，包括：

成像部，用于捕获来自物体的光并输出图像信号；

白平衡调节部，用于基于从所述成像部输出的所述图像信号来调节白平衡；

色温改变指示部，用于指示在色温方向上改变经过所述白平衡调节部调节的所述白平衡；以及

色温改变部，用于响应于所述色温改变指示部的指示，通过使用将基于从所述成像部中输出的所述图像信号的第一颜色信号和第二颜色信号中的每个都变换为对数的值，在所述色温方向上改变所述白平衡，其中，所述第一颜色信号和第二颜色信号中的每个分别为都基于G信号的R信号和B信号，所述色温改变部通过以下方式来执行在所述色温方向上改变所述白平衡的操作：计算第一一阶方程，所述第一一阶方程表示指示所述色温方向上的改变量的值与所述第一颜色信号之间的关系；计算第二一阶方程，所述第二一阶方程表示所述第二颜色信号与通过计算所述第一一阶方程确定的所述第一颜色信号的值之间的关系；以及基于从所述第一一阶方程确定的所述第一颜色信号和从所述第二一阶方程确定的所述第二颜色信号来确定经过改变的白平衡的输出。

7.根据权利要求6所述的成像装置，其中，所述色温改变部基于通过将所述第一颜色信号和第二颜色信号中的每个都变换为对数而变为线性的黑体辐射，在所述色温方向上改变所述白平衡。

8.根据权利要求6所述的成像装置，其中，所述色温改变部通过使用正交于黑体辐射的直线沿色度偏差方向改变所述白平衡，其中，所述黑体辐射通过将所述第一颜色信号和第二颜色信号中的每个都变换为对数而变为线性。

9.根据权利要求6所述的成像装置，其中，所述色温改变部通过软件程序来执行所述对数变换。

10.一种成像方法，包括以下步骤：

响应于在色温方向上改变基于从成像部输出的成像信号进行调节的白平衡的指示，通过使用将基于从所述成像部输出的图像信号的第一颜色信号和第二颜色信号中的每个都变换为对数的值，在所述色温方向上改变所述白平衡，其中，所述第一颜色信号和第二颜色信号中的每个分别为都基于G信号的R信号和B信号，通过以下方式来执行在所述色温方向上改变所述白平衡的操作：计算第一一阶方程，所述第一一阶方程表示指示所述色温方向上的改变量的值与所述第一颜色信号之间的关系；计算第二一阶方程，所述第二一阶方程表示所述第二颜色信号与通过计算所述第一一阶方程确定的所述第一颜色信号的值之间的关系；以及基于从所述第一一阶方程确定的所述第一颜色信号和从所述第二一阶方程确定的所述第二颜色信号来确定经过改变的白平衡的输出。

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