DE102005028472A1

DE102005028472A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen eines Weißabgleichs

Info

Publication number: DE102005028472A1
Application number: DE102005028472A
Authority: DE
Inventors: Dan L. Greely Dalton; Andrew C. Loveland Goris; Mark J. Fort Collins Bianchi; Kevin W. Fort Collins Nay
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2004-07-19
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2006-02-16
Also published as: JP2006033861A; FR2873257A1; US20060012689A1; US7760246B2; JP4083760B2

Abstract

Hierin sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen eines Weißabgleichs offenbart. Das Verfahren kann ein Erzeugen von Daten, die ein Bild darstellen, mit und ohne die Verwendung eines Strobe aufweisen. Der Beitrag des Strobe und der Beitrag eines Umgebungslichts an den Daten werden berechnet. Teilweise basierend auf den Beiträgen des Umgebungslichts und des Strobe wird eine Gewichtung berechnet. Die Gewichtung wird auf die Daten angewandt, um den Weißabgleich einzustellen.

Description

Ein Fotografieren eines Objekts oder einer Szene unter Bedingungen mit wenig Umgebungslicht kann ein zusätzliches Licht erfordern, beispielsweise ein Licht, das durch einen Blitz oder einen Strobe (wie z. B. ein schnell ein- und ausgeschaltetes Licht) bereitgestellt wird. Das zusätzliche Licht, das durch den Strobe bereitgestellt wird, kann bewirken, dass das fotografierte Bild Farbverzerrungen aufweist. Ein Grund der Verzerrungen rührt daher, dass der Strobe Farben eines Lichts emittiert, die unterschiedlich mit der Szene reagieren als das Umgebungslicht in der Szene. Zum Beispiel kann eine Szene mit einem Glühlicht bzw. weißglühenden Licht beleuchtet sein, das für eine Fotografie nicht hell genug ist. Der Strobe ist jedoch typischerweise kein Glühlicht. Folglich kann sich die Ansicht der Szene, wenn dieselbe unter Verwendung des zusätzlichen Lichts des Strobe fotografiert wird, wesentlich von der Szene unterscheiden, die lediglich mit Glühlicht beleuchtet wird.

Die oben beschriebenen Probleme bei Fotografien, die unter Verwendung von Duallichtquellen erzeugt werden, werden manchmal einem nichtordnungsgemäßen Weißabgleich zwischen den Lichtquellen zugeschrieben. Eines der Ergebnisse eines nichtordnungsgemäßen Weißabgleichs ist ein repliziertes Bild, bei dem einige Oberflächen, wie beispielsweise weiße Wände, gelb erscheinen oder einen Gelbstich aufweisen. In anderen Situationen erscheinen einige Farben in der Fotografie unterschiedlich als es dieselben in der ursprünglichen Szene taten.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Einstellen eines Weißabgleichs, eine Bilderzeu gungsvorrichtung und eine Digitalkamera mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11 und eine Kamera gemäß Anspruch 18 gelöst.

Verfahren und Vorrichtungen zum Einstellen eines Weißabgleichs sind hierin offenbart. Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann ein Erzeugen von Daten, die ein Bild darstellen, mit und ohne die Verwendung eines Strobe aufweisen. Der Beitrag des Strobe und der Beitrag eines Umgebungslichts zu dem Bild werden berechnet. Teilweise basierend auf den Beiträgen des Umgebungslichts und des Strobe wird eine Gewichtung oder ein Koeffizient berechnet. Die Gewichtung wird auf die Daten angewendet, um den Weißabgleich einzustellen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Digitalkamera;
2 ein schematisches Diagramm eines Ausführungsbeispiels einiger der Schaltungen und Vorrichtungen innerhalb der Digitalkamera von 1; und
3A und 3B ein Flussdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel zum Einstellen des Weißabgleichs bei der Digitalkamera von 1 und 2 darstellt.
Ein nichteinschränkendes Ausführungsbeispiel einer Digitalkamera 100 (manchmal einfach als eine Kamera 100 bezeichnet) ist in 1 gezeigt. Die Kamera 100 erzeugt Bilddaten, die ein Bild eines Objekts darstellen. Die Bilddaten können von der Kamera 100 zu einer Mehrzahl von unter schiedlichen Betrachtungsvorrichtungen (nicht gezeigt), wie beispielsweise Druckern und Videoanzeigen durch irgendwelche einer Mehrzahl von bekannten Datenübertragungsvorrichtungen und -protokollen ausgegeben werden. Der Prozess eines Fotografierens oder Umwandelns eines Bilds eines Objekts in Bilddaten wird manchmal als eine Bilderzeugung oder ein Aufnehmen bzw. erfassen des Objekts bezeichnet. Wie es unten detaillierter beschrieben ist, sind hierin Verfahren zum Erzeugen von Bilddaten unter Verwendung der Digitalkamera 100 offenbart. Die hierin beschriebenen Verfahren können an anderen Bilderzeugungsvorrichtungen als Digitalkameras verwendet werden. Zum Beispiel können die hierin beschriebenen Verfahren auf digitale Filmkameras angewendet werden.
Die Kamera 100 weist ein Gehäuse 110 mit mehreren Schaltern, Sensoren und anderen Vorrichtungen auf, die an demselben positioniert sind. Für eine Einfachheit werden lediglich einige dieser Vorrichtungen hierin beschrieben. Das Gehäuse 110 der Kamera 100 weist einen Aufnahmeknopf 112, einen Strobe 114 und eine Linse 118 auf, die an demselben positioniert sind. Zusätzlich sind ein Prozessor 122, ein Photosensorarray 124 und eine Speichervorrichtung 132 innerhalb des Gehäuses 110 positioniert. Bei dem Ausführungsbeispiel der Kamera 100, das hierin beschrieben ist, ist das Photosensorarray 124 ein zweidimensionales Photosensorarray. Das zweidimensionale Photosensorarray 124 kann eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD = charge-couple device) sein und wird manchmal einfach als die CCD 124 bezeichnet. Die Speichervorrichtung 132 ist als von dem Prozessor 122 getrennt gezeigt. Die Speichervorrichtung 132 und der Prozessor 122 können jedoch die gleiche Vorrichtung sein oder auf einer einzigen Schaltung positioniert sein. Die Vorrichtungen, die in und an dem Gehäuse 110 positioniert sind, sind elektrisch oder wirksam mit dem Prozessor 122 verbunden.
Die Linse 118 dient dazu, ein Bild eines Objekts oder einer Szene auf die CCD 124 zu fokussieren. Wie es unten beschrieben ist, dient die CCD 124 dazu, das Bild in Rohdaten umzuwandeln. Rohdaten können eine Mehrzahl von Spannungen oder Zahlen sein. Die Linse 118 kann Zoom-Funktionen durchführen, um breit- oder schmalwinklige Ansichten der Szene auf die CCD 124 zu fokussieren. Die Linse 118 kann ferner einen Verschluss (nicht gezeigt) umfassen, der ähnlich einem Verschluss bei einer Filmtyp-Kamera wirkt. Der Verschluss dient dazu, Licht von der Szene in das Gehäuse 110 zu lassen, wo dasselbe auf die CCD 124 fokussiert wird. Wie bei anderen Vorrichtungen, die der Kamera 100 zugeordnet sind, ist der Verschluss durch den Prozessor 122 gesteuert. Folglich kann der Prozessor 122 bestimmen, wann sich der Verschluss öffnet, und die Dauer, die derselbe offen bleibt.
Ein Ausführungsbeispiel der CCD 124 ist in 2 gezeigt, die ein schematisches Diagramm ist, das einige der Vorrichtungen darstellt, die in der Kamera 100, 1, positioniert oder derselben zugeordnet sein können. Wie es unten beschrieben ist, wandelt die CCD 124 das Bild des Objekts, das auf derselben fokussiert ist, in Rohdaten um. Der Prozess des Umwandelns eines Bilds in Daten wird manchmal als eine Bilderzeugung bzw. Abbildung des Objekts bezeichnet. Die Rohdaten bei dem Ausführungsbeispiel der CCD 124, das hierin beschrieben ist, können eine Mehrzahl von Spannungen oder Binärzahlen sein, die das Bild des Objekts darstellen, das auf die CCD 124 fokussiert ist. Eine CCD erzeugt typischerweise eine Mehrzahl von Spannungen, die ein Bild darstellen. Diese Spannungen müssen jedoch über einen Analog-Zu-Digital-Wandler (nicht gezeigt) in Binärzahlen umgewandelt werden.
Die CCD 124 weist eine Mehrzahl von Photodetektoren 130 auf, die an derselben positioniert sind. Die Photodetektoren 130 sind entweder als ein Buchstabe R, ein Buchstabe G oder ein Buchstabe B dargestellt. Jeder Photodetektor 130 wandelt einen Abschnitt eines Bilds in Rohdaten um. Das kollektive Array von Photodetektoren 130 wandelt das gesamte Bild, das auf die CCD 124 fokussiert ist, in Rohdaten um. Die Photodetektoren 130 von 2 sind in einer Bayer-Struktur angeordnet, wobei Photodetektoren, die einem R entsprechen, rotes Licht abbilden, Photodetektoren, die einem B entsprechen, blaues Licht abbilden und Photodetektoren, die einem G entsprechen, grünes Licht abbilden: Es ist zu beachten, dass andere Photodetektorstrukturen oder Farbschemata bei der CCD 124 verwendet werden können.
Jeder Photodetektor erzeugt Daten, die die Intensität des Lichts darstellen, das derselbe empfängt. Photodetektoren z. B., die blaues Licht abbilden, geben eventuell hohe Werte aus, wenn dieselben einen blauen Abschnitt eines Bilds abbilden. Andere Photodetektoren, die andere Farben abbilden und die in der Nähe des blauen Abschnitts des Bilds sind, geben eventuell niedrige Werte aus. Die Daten, die die Intensitäten der Farben von Licht darstellen, werden durch eine Betrachtungsvorrichtung, wie beispielsweise einen Monitor oder einen Drucker verwendet, um das Bild zu replizieren.
Die hierin beschriebene CCD 124 weist eine Mehrzahl von Schieberegistern auf, die derselben zugeordnet sind und die ähnlich einer temporären Speichervorrichtung wirken können. Daten, die durch die Photodetektoren 130 erzeugt werden, können in die Schieberegister übertragen werden, bevor dieselben von der CCD 124 ausgegeben werden. Andere Ausführungsbeispiele der CCD 124 können Speichervorrichtungen wirksam zugeordnet sein oder andere Typen von temporären Speichervorrichtungen umfassen.
Die Speichervorrichtung 132 ist wirksam oder anderweitig elektrisch mit der CCD 124 verbunden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Speichervorrichtung 132 innerhalb der CCD 124 positioniert sein. Die Speichervorrichtung 132 speichert Binärzahlen, die die Rohdaten darstellen, die durch die Photodetektoren 130 erzeugt werden. Folglich können die Rohdaten, die durch die CCD 124 erzeugt werden, in ein digitales Format umgewandelt werden, bevor dieselben in der Speichervorrichtung 132 gespeichert werden. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Speichervorrichtung 132 ein dynamischer Direktzugriffsspeicher oder DRAM (dynamic random access memory). Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Datenleitung 134 zwischen die CCD 124 und die Speichervorrichtung 132 geschaltet. Die Datenleitung 134 dient dazu, Daten zwischen der CCD 124 und der Speichervorrichtung 132 zu übertragen.
Die Speichervorrichtung 132 kann in der Lage sein, Daten zu speichern, die unterschiedliche Abschnitte eines Bilds darstellen. Diese unterschiedlichen Abschnitte eines Bilds werden hierin als Felder bezeichnet. Bei dem Ausführungsbeispiel der CCD 124, das hierin beschrieben ist, stellt ein Feld ein Drittel der Daten dar, die ein Bild darstellen. Folglich benötigt ein Bild drei Felder, um vollständig repliziert zu sein. Andere Ausführungsbeispiele der CCD 124 können Bilder in unterschiedliche Anzahlen von Feldern proportionieren.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 1 ist der Prozessor 122 mit den meisten der oben beschriebenen Vorrichtungen in der Kamera 100 verbunden oder anderweitig wirksam verbunden. Der Prozessor 122 steuert viele der oben beschriebenen Vorrichtungen, verarbeitet Daten und gibt Daten von der Kamera 100 aus. Eine Datenleitung 135 stellt eine Verbindung zwischen der Speichervorrichtung 132 und dem Prozessor 122 her. Eine andere Datenleitung 136 verbindet den Prozessor mit einem Tor bzw. Port oder dergleichen (nicht gezeigt) an dem Gehäuse 110 der Kamera 100 und dient dazu, Daten, wie beispielsweise Bilddaten, von der Kamera 100 auszugeben. Eine Datenleitung 142 stellt eine Verbindung zwischen dem Strobe 114 und dem Prozessor 122 her. Eine Datenleitung 146 stellt eine Verbindung zwischen der Linse 118 und dem Prozessor 122 her. Die Datenleitung 146 kann ferner eine Verbindung zwischen dem Prozessor 122 und dem Verschluss herstellen, der innerhalb der Linse 118 positioniert oder derselben zugeordnet ist. Eine Datenleitung 148 stellt eine Verbindung zwischen der CCD 124 und dem Prozessor 122 her. Eine Datenleitung 150 stellt eine Verbindung zwischen der Speichervorrichtung 132 und dem Prozessor 122 her.
Nachdem einige der Komponenten der Kamera 100 beschrieben wurden, wird nun der Betrieb der Kamera 100 beschrieben, gefolgt durch eine Beschreibung eines Einstellens und/oder Korrigierens des Weißabgleichs.
Wenn die Kamera 100 in Gebrauch ist, wählt ein Benutzer ein Objekt oder eine Szene aus, die fotografiert oder aufgenommen werden soll. Dieser Prozess wird auch als ein Bilderzeugen bzw. Abbilden eines Objekts oder einer Szene bezeichnet. Der Benutzer kann die Szene durch einen Sucher (nicht gezeigt) oder eine Anzeigevorrichtung (nicht gezeigt) betrachten, die an der Kamera 100 positioniert sind. Das Bild der Szene wird auf die CCD 124 und genauer gesagt auf die Photodetektoren 130 durch die Linse 118 fokussiert. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Benutzer die Ansicht der Szene durch eine Verwendung der Linse 118 ein- oder auszoomen. Die CCD 124 misst ein Umgebungslicht der Szene und sendet Daten, die das Umgebungslicht darstellen, zu dem Prozessor 122 über die Datenleitung 148. Die Daten können auch über die Datenleitungen 134 und 135 und den Speicher 132 zu dem Prozessor 122 gesendet werden. Der Prozessor 122 kann dann bestimmen, ob der Strobe 114 während des Bilderzeugungsprozesses aktiviert werden muss. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Prozessor 122 ebenfalls die Intensität des Lichts bestimmen, das durch den Strobe 114 emittiert wird, und die Dauer, für die der Strobe 114 Licht emittiert. Wenn der Strobe 114 Licht emittiert, wird derselbe manchmal als aktiv bezeichnet.
Wenn der Benutzer den Aufnahmeschalter 112 umschaltet, beginnt der Prozessor, den Bilderzeugungsprozess durchzuführen, der ein Bild der Szene in Bilddaten umwandelt. Zusammengefasst gesagt empfängt der Prozessor 122 Daten von der CCD 124 hinsichtlich der Intensität des Umgebungslichts. Basierend auf der Intensität des Umgebungslichts bestimmt der Prozessor 122, ob der Strobe 114 aktiviert werden sollte. Der Prozessor 122 kann ferner die Dauer bestimmen, in der die Photosensoren 130 Lichtintensitäten in Rohdaten umwandeln sollen. Dies kann durch ein Öffnen des Verschlusses für eine vorausgewählte Periode erreicht werden.
Der Prozessor 122 kann dann Anweisungen an die CCD 124 über die Datenleitung 148 senden, die bewirken, dass die CCD 124 Rohdaten erzeugt. Der Prozessor 122 kann ferner bewirken, dass sich der Strobe 114 aktiviert, abhängig von der Intensität des Umgebungslichts der Szene, die aufgenommen wird. Nach einer Zeitperiode sendet der Prozessor 122 Anweisungen zu der CCD 124, die bewirken, dass die CCD 124 Rohdaten zu der Speichervorrichtung 132 ausgibt. Bei einem Ausführungsbeispiel der CCD 124 sind die Rohdaten in der Form von Spannungen, die von der CCD 124 als eine Eimerkette ausgegeben werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Rohdaten in der Form von Binärzahlen sein. Die Zeitperiode, in der die CCD 124 die Szene abbildet, kann durch den Prozessor 122 berechnet werden oder dieselbe kann extern ausgewählt oder berechnet werden. Zum Beispiel kann ein Benutzer oder ein externer Computer (nicht gezeigt) die Zeitdauer auswählen, für die die CCD 124 die Szene abbildet. Ferner kann ein Abbilden dadurch enden, dass der Prozessor 122 bewirkt, dass sich der Verschluss schließt.
Die Speichervorrichtung 132 kann Rohdaten speichern, die mehrere oder alle Felder eines Bilds darstellen. Zusammengefasst ist ein Feld ein Abschnitt von Daten, der einen Abschnitt eines gesamten Bilds darstellt. Zum Beispiel kann ein Feld eines Bilds Rohdaten sein, die durch eine Mehrzahl von Zeilen von Photodetektoren 130 erzeugt werden. Bei dem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die CCD 124 in drei Felder aufgeteilt. Ein erstes Feld stellt Rohdaten dar, die durch eine erste Zeile von Photodetektoren 130 und jede dritte Zeile nach derselben erzeugt werden. Ein zweites Feld stellt Rohdaten dar, die durch die zweite Zeile von Photodetektoren 130 und jede dritte Zeile nach derselben erzeugt werden. Ein drittes Feld stellt Rohdaten dar, die durch die dritte Zeile von Photodetektoren 130 und jede dritte Zeile nach derselben erzeugt werden.
Der Prozessor 122 kann Anweisungen zu der Speichervorrichtung 132 über die Leitung 150 senden, was bewirkt, dass die Rohdaten zu dem Prozessor 122 über die Datenleitung 135 gesendet werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein einziges Feld zu dem Prozessor 122 gesendet werden. Es ist zu beachten, dass die Rohdaten zu anderen Vorrichtungen innerhalb oder außerhalb der Kamera 100 gesendet werden können. Der Prozessor 122 kann ferner bewirken, dass spezifische Felder zu den Schieberegistern (nicht gezeigt) in der CCD 124 übertragen werden. Wie es oben beschrieben ist, können die Rohdaten in digitale Daten umgewandelt werden, bevor dieselben gesendet werden oder während der Sendung zu der Speichervorrichtung 132 oder anderen Vorrichtungen innerhalb der Kamera 100 oder die der Kamera 100 zugeordnet sind.
Der Prozessor 122 kann die Rohdaten in Bilddaten umwandeln, die durch andere Vorrichtungen verwendet werden können, um das aufgenommene Bild zu replizieren. Der Prozessor kann z. B. die Rohdaten in das JPEG-Format (JPEG = joint photograph expert group) umwandeln, um das aufgenommene Bild an einer Betrachtungsvorrichtung anzuzeigen oder das Bild an einem Drucker zu drucken. Der Prozessor 122 kann auch Daten verarbeiten, die durch die Photodetektoren 130 erzeugt werden. Zum Beispiel kann der Prozessor mathematische Funktionen an den Daten durchführen, die durch die Photode tektoren 130 erzeugt werden, wie beispielsweise eine Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division.
Nachdem der Betrieb der Kamera 100 zusammenfassend beschrieben wurde, wird nun der Prozess zum Korrigieren und/oder Einstellen des Weißabgleichs beschrieben.
Die Weißabgleichseinstellung, die hierin beschrieben ist, gleicht auf Zweideutigkeiten bei einer Beleuchtung ab, die aufgenommene Bilder verzerren können. Die Beleuchtung kann beispielsweise Umgebungslicht oder Licht sein, das durch den Strobe 114 emittiert wird. Mit Bezug auf eine Beleuchtung, die durch den Strobe bereitgestellt wird, beleuchtet der Strobe 114 eine Szene oder ein Objekt, die oder das unter Bedingungen mit wenig Licht abgebildet oder aufgenommen wird. Falls eine einzige Weißabgleichskorrektur verwendet wird, um eine Szene zu korrigieren, die in variierenden Proportionen durch Umgebungslicht und den Strobe 114 beleuchtet wird, kann die Farbe einiger Objekte unnatürlich erscheinen.
Diese unnatürliche Farbe rührt daher, dass das Licht, das durch den Strobe 114 emittiert wird, eventuell einige Spektralkomponenten aufweist, die von dem Umgebungslicht unterschiedlich sind. Folglich benötigen eventuell Objekte, die durch den Strobe 114 beleuchtet sind, einen unterschiedlichen Weißabgleich als Objekte, die nur durch Umgebungslicht beleuchtet sind. Zum Beispiel erscheint ein Bild einer weißen Wand, die durch eine gelbliche Wolframbeleuchtung beleuchtet ist, nach einem Anwenden einer Wolfram-Weißabgleichskorrektur auf das Bild weiß. Ferner erscheint die gleiche Wand ebenfalls weiß, falls es kein Umgebungslicht gibt, weil der Strobe 144 die ganze Beleuchtung liefert, und der Strobe-Weißabgleich auf das Bild angewendet werden kann. Falls jedoch die Strobe-Weißabgleichkorrektur auf ein Bild angewendet wird, das sowohl eine Wolframbeleuchtung als auch eine Strobe-Beleuchtung enthält, kann die Wand gelb erscheinen, falls dieselbe hauptsächlich durch die Wolframbeleuchtung beleuchtet ist.
Ein Beispiel des Prozesses zum Einstellen oder Korrigieren des Weißabgleichs ist in dem Flussdiagramm von 3A und 3B gezeigt. Mit Bezug auf 2, 3A und 3B wird ein Ausführungsbeispiel zum Korrigieren oder Einstellen des Weißabgleichs unter Verwendung der digitalen Kamera 100 beschrieben. Bei einem Schritt 200 von 3A berechnet die Kamera 100 Belichtungsparameter für ein Bild, das aufgenommen werden soll. Zum Beispiel kann der Prozessor 122 Daten von verschiedenen Vorrichtungen empfangen, wie beispielsweise eine Umgebungslichtintensität von der CCD 124 oder von dem Benutzer, und kann die oben beschriebenen Belichtungsparameter berechnen. Diese Belichtungsparameter können die Intensität und die Dauer von Licht, das durch den Strobe 114 emittiert wird, und die Dauer umfassen, für die die Photodetektoren 130 Licht ausgesetzt sind. Der Verschluss, der der Linse 118 zugeordnet ist, wird bei einem Schritt 202 geöffnet, nachdem die Belichtungsparameter berechnet wurden. Wenn der Verschluss geöffnet ist, beginnen die Photodetektoren 130, sich mit einer Rate zu laden, die die Lichtintensität darstellt, die dieselben empfangen.
Bei einem Schritt 204 werden Daten, die einen ersten Abschnitt eines ersten Felds darstellen, von der CCD 124 übertragen. Das erste Feld wird als Feld 1 bezeichnet und der erste Abschnitt des ersten Felds wird hierin als Feld 1A bezeichnet. Daten, die das Feld 1A darstellen, werden manchmal als erste Daten bezeichnet. Die Übertragung des Felds 1A tritt bei einer Periode t1 von der Zeit an auf, bei der der Verschluss geöffnet wurde. Bei dem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Feld 1A von der CCD 124 übertragen. Genauer gesagt wird das Feld 1A zu den Schieberegistern in der CCD 124 übertragen. Die Übertragung löscht die Feld-1-Photodetektoren, was ermöglicht, dass dieselben eine neue Belichtung beginnen. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann das Feld 1A zu der Speichervorrich tung 132 übertragen werden. Wie es oben dargelegt ist, sind das Feld 1 und somit das Feld 1A Daten, die durch die Zeile von Photodetektoren 130 an der ersten Zeile der CCD 124 und jede dritte Zeile nach derselben erzeugt werden.
Bei einem Schritt 206 wird der Strobe 114 aktiviert. Die Intensität von Licht, das durch den Strobe emittiert wird, und die Zeit, die der Strobe 114 aktiv bleibt, können durch den Prozessor 122 berechnet oder durch einen Benutzer der Kamera 100 festgelegt bzw. gesetzt werden. Nach einer Periode t2 wird der Verschluss geschlossen, wie es durch einen Schritt 208 gezeigt ist. Das Schließen des Verschlusses verhindert, dass die Photodetektoren 130 sich weiter laden oder belichtet werden.
Nachdem der Verschluss geschlossen ist, werden Daten, die das Feld 1 darstellen, erneut von der CCD 124 übertragen, wie es bei einem Schritt 210 beschrieben ist. Die zweite Übertragung von Daten des Felds 1 wird als Feld 1B bezeichnet und stellt das Bild dar, das durch den Strobe 114 beleuchtet wird. Das Feld 1B wird manchmal als zweite Daten bezeichnet. Bei einem Schritt 212 werden Daten, die ein Feld 2 und ein Feld 3 darstellen, von der CCD 224 übertragen. Bei dem Ausführungsbeispiel der CCD 124, das hierin beschrieben ist, ist das Feld 2 Daten, die durch die zweite Zeile von Photodetektoren 130 und jede dritte Zeile nach derselben erzeugt werden. Gleichermaßen ist das Feld 3 Daten, die durch die dritte Zeile von Photodetektoren und jede dritte Zeile nach derselben erzeugt werden. An diesem Punkt wurden alle Felder von der CCD 124 übertragen. Das Feld 1 befindet sich in zwei Abschnitten, wobei das Feld 1A das Bild vor einer Aktivierung des Strobe 114 darstellt und das Feld 1B das Bild während oder nach einer Aktivierung des Strobe 114 darstellt.
Bei einem Schritt 214 wird der Beitrag des Strobe an dem Feld 1 berechnet. Dieses Feld wird als Feld 1C bezeichnet und bei dem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel wie folgt berechnet:
Bei der oben beschriebenen Gleichung werden die Werte, die durch die einzelnen Photodetektoren 130 erzeugt werden, verarbeitet. Zum Beispiel erzeugt jeder Photodetektor in dem Feld 1 Werte oder Daten sowohl in Feld 1A als auch 1B. Daten, die durch diese einzelnen Photodetektoren erzeugt werden, werden verarbeitet, um das Feld 1C zu ergeben. Daten, die das Feld 1C darstellen, werden manchmal als die dritten Daten bezeichnet.
Bei einem Schritt 216 wird der Beitrag eines Umgebungslichts an dem Feld 1 berechnet und wird als ein Feld 1D bezeichnet. Daten, die das Feld 1D darstellen, werden manchmal als vierte Daten bezeichnet. Das Feld 1D ist bei dem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel gleich dem Feld 1A plus dem Feld 1B minus dem Feld 1C. Wie es oben dargelegt ist, werde die Werte, die durch einzelne Photodetektoren erzeugt werden oder denselben entsprechen, addiert oder subtrahiert, um das Feld 1D zu erhalten.
Bei einem Schritt 218 wird der Umgebungsweißabgleich des Bilds, das durch das Feld 1D dargestellt ist, durch ein Analysieren des Felds 1D und ein Verwenden eines von vielen Weißabgleichalgorithmen berechnet, die auf dem Gebiet einer digitalen Bilderzeugung bekannt sind. Der Umgebungsweißabgleich wird hierin als UMGEBUNGSWA bezeichnet und kann durch Berechnungen oder andere bekannte Verfahren erhalten werden. Bei einem Schritt 220 wird der Strobe-Weißabgleich erhalten. Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Strobe-Weißabgleich basierend auf den Spektralcharakteristika des Strobe 114 berechnet oder gemessen, wie es auf dem Gebiet bekannt ist. Zum Beispiel kann der Strobe-Weißabgleich während der Herstellung der Kamera 100 gemessen werden und in der Speichervorrichtung 132 gespeichert werden. Der Strobe-Weißabgleich wird hierin als STROBEWA bezeichnet.
Bei einem Schritt 222 wird die Weißabgleich-Strobe-Gewichtung berechnet. Die Weißabgleich-Strobe-Gewichtung bezieht sich auf die Wirkung des Strobe 114 auf das Bild relativ zu dem Bild, das ohne den Strobe 114 aufgenommen wird. Die Weißabgleich-Strobe-Gewichtung wird hierin als SG bezeichnet und kann wie folgt berechnet werden:
Bei einem Schritt 224 werden die gewichteten Weißabgleiche auf das Feld 1 angewendet, um ein Feld 1WA zu ergeben. Wie es unten detaillierter beschrieben ist, wird das Feld 1WA während einer Verarbeitung und dergleichen anstelle des Feldes 1 verwendet. Genauer gesagt wird das Feld 1WA anstelle der Daten, die durch die CCD 124 erzeugt werden, als das Feld 1 verwendet. Das Feld 1WA wird wie folgt berechnet: Feld 1WA = (Feld 1C × STROBEWA) + (Feld 1D × UMGEBUNGSWA)
Bei einem Schritt 226 werden die gewichteten Weißabgleiche auf das Feld 2 angewendet, um ein Feld 2WA zu ergeben. Wie bei dem Feld 1 wird das Feld 2WA während einer Verarbeitung und dergleichen anstelle des Feldes 2 verwendet. Das Feld 2WA wird wie folgt berechnet: Feld 2WA = (Feld 2 × SG × STROBEWA) + (Feld 2 × (1/SG) × UMGEBUNGSWA)
Bei einem Schritt 228 werden die gewichteten Weißabgleiche auf das Feld 3 angewendet, um ein Feld 3WA zu ergeben. Wie bei den Feldern 1 und 2 wird das Feld 3WA während einer Verarbeitung und dergleichen anstelle des Feldes 3 verwendet. Das Feld 3WA wird wie folgt berechnet: Feld 3WA = (Feld 3 × SG × STROBEWA) + (Feld 3 × (1/SG) × UMGEBUNGSWA)
Bei einem Schritt 330 wird das vollständige Bild durch ein Verschachteln des Felds 1WA, des Felds 2WA und des Felds 3WA erzeugt. Somit werden die Rohdaten, die durch die erste Zeile von Photodetektoren und jede dritte Zeile nach derselben erzeugt werden, mit dem Feld 1WA ersetzt. Die Rohdaten, die durch die zweite Zeile von Photodetektoren und jede dritte Zeile nach derselben erzeugt werden, werden mit dem Feld 2WA ersetzt. Die Rohdaten, die durch die dritte Zeile von Photodetektoren und jede dritte Zeile nach derselben erzeugt werden, werden mit dem Feld 3WA ersetzt. Somit enthält das vollständige Bild alle drei Felder, wobei der korrekte Weißabgleich auf jedes Feld angewendet ist. Der Prozessor 122 kann dann die Daten verarbeiten, wie beispielsweise komprimieren, und die Daten in einem geeigneten Format ausgeben. Der Prozessor 122 kann z. B. die Daten gemäß den JPEG-Standards komprimieren und die JPEG-Daten an der Datenleitung 136 ausgeben.
Nachdem einige Ausführungsbeispiele der Kamera 100 und Verfahren zum Verwenden der Kamera 100 beschrieben wurden, werden nun andere Ausführungsbeispiele beschrieben.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen stellt das Feld 1A Daten dar, die unter Verwendung eines Umgebungslichts erzeugt werden, und stellt das Feld 1B Daten dar, die unter Verwendung eines Umgebungslichts und des Lichts, das durch den Strobe 114 emittiert wird, erzeugt werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann das Feld 1A Daten darstellen, die sowohl durch Umgebungslicht als auch das Licht, das durch den Strobe 114 emittiert wird, erzeugt werden. Gleichermaßen kann das Feld 1B Daten darstellen, die nur durch Umgebungslicht erzeugt werden.
Die Reihenfolge, in der die Felder von der CCD 124 übertragen werden, kann bei anderen Ausführungsbeispielen variieren. Es ist zu beachten, dass das Feld 1A vor den anderen Feldern übertragen werden muss, weil dasselbe eine teilweise Belichtung des Felds 1 darstellt.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde lediglich ein Feld, das Feld 1, in Daten aufgeteilt, die mit und ohne den Strobe 114 erzeugt werden. Andere Ausführungsbeispiele können zwei oder mehr Felder anstelle eines Feldes verwenden, um Daten mit oder ohne den Strobe 114 zu erzeugen. Zum Beispiel bei einem Zeitpunkt t1 können Daten von dem Feld 1 zu einem ersten Schieberegister übertragen werden und als Feld 1A bezeichnet werden. Zu der gleichen Zeit können Daten von dem Feld 2 zu einem zweiten Schieberegister übertragen werden und als Feld 2A bezeichnet werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können zwei Bilder, die alle Felder umfassen, aufgenommen und verarbeitet werden, wie es oben beschrieben ist. Das erste Bild wird ohne die Verwendung des Strobe 114 aufgenommen und das zweite Bild wird während und möglicherweise nach der Aktivierung des Strobe 114 aufgenommen. Dieses Ausführungsbeispiel benötigt ein größeres Schieberegister oder dergleichen als die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Unter erneuter Bezugnahme auf den Prozessor 122 und die verwandten Komponenten desselben kann der Prozessor die oben beschriebenen Funktionen durch ein Ausführen eines Computercodes oder elektronisch ausführbarer Anweisungen durchführen. Dieselben können in irgendeiner geeigneten Weise implementiert sein, wie beispielsweise Software, Firmware, festverdrahtete elektronische Schaltungen oder als die Programmierung in einem Gatterarray etc. Eine Software kann in irgendeiner Programmiersprache programmiert sein, wie beispielsweise einer Maschinensprache, einer Assemblersprache oder Sprachen auf hoher Ebene, wie beispielsweise C oder C++. Die Computerprogramme können interpretiert oder kompiliert werden.
Ein computerlesbarer oder ausführbarer Code oder elektronisch ausführbare Anweisungen können in bestimmter Weise auf irgendeinem computerlesbaren Speicherungsmedium oder in irgendeiner elektronischen Schaltungsanordnung zu einer Verwendung durch oder in Verbindung mit dem Prozessor 122 und/oder der Speichervorrichtung 132 oder irgendeiner anderen verwandten Vorrichtung verkörpert sein.
Die Speichervorrichtung 132 kann ein Speichermedium zum in gewisser Weise Verkörpern eines computerlesbaren oder ausführbaren Codes oder elektronisch ausführbarer Anweisungen sein und umfasst irgendeine Einrichtung, die den Code oder die Anweisungen für eine Verwendung durch oder in Verbindung mit der Anweisungsausführungsvorrichtung speichern, senden, kommunizieren oder in irgendeiner Weise ausbreiten kann. Zum Beispiel kann das Speicherungsmedium irgendeine elektronische, magnetische, optische oder andere Speicherungsvorrichtung oder irgendein Übertragungsmedium, wie beispielsweise einen elektrischen Leiter, eine elektromagnetische, eine optische, eine infrarote Übertragung, etc. umfassen (aber ist nicht darauf begrenzt). Das Speicherungsmedium kann sogar eine elektronische Schaltung aufweisen, wobei der Code oder die Anweisungen durch den Entwurf der elektronischen Schaltung dargestellt sind. Spezifische Beispiele umfassen magnetische oder optische Platten, sowohl fest als auch entfernbar, Halbleiterspeichervorrichtungen, wie beispielsweise Speicherkarten und Nur-Lese-Speicher (ROMs = read-only memories), einschließlich programmierbarer und löschbarer ROMs, nicht-flüchtige Speicher (NVMs = non-volatile memories), optische Fasern, etc. Speicherungsmedien zum Verkörpern eines Codes oder von Anweisungen in bestimmter Weise umfassen ferner gedruckte Medien, wie beispielsweise Computerausdrucke auf Papier, die optisch abgetastet werden können, um den Code oder die Anweisungen wiederzuerlangen, die wiederum durch eine Anweisungsausführungsvorrichtung geparst bzw. syntaktisch analysiert, kompiliert, zusammengefügt, gespeichert und ausgeführt werden können. Der Code oder die Anweisungen können ferner als ein elektrisches Signal in einem Übertragungsmedium, wie beispielsweise dem Internet oder anderen Typen von Netzwerken, sowohl verdrahtet als auch drahtlos, in bestimmter Weise verkörpert sein.
Während darstellende Ausführungsbeispiele der Erfindung hierin detailliert beschrieben wurden, ist klar, dass die erfindungsgemäßen Konzepte anderweitig auf verschiedene Weise ausgeführt und eingesetzt werden können und dass die beigefügten Ansprüche aufgefasst werden sollen, um derartige Variationen zu umfassen, außer wie es durch den Stand der Technik begrenzt ist.

Claims

Verfahren zum Einstellen eines Weißabgleichs, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erzeugen (202) von Daten, die eine Szene darstellen, wobei die Daten in eine Mehrzahl von Feldern aufgeteilt sind; Übertragen (204) von ersten Daten, die ein erstes Feld darstellen; Beleuchten (206) der Szene mit einem Strobe (114) nach einer ersten Periode; Beenden (208) einer Erzeugung der Daten nach einer zweiten Periode; Übertragen (210) von zweiten Daten, die das erste Feld darstellen; Übertragen (212) von Daten, die die verbleibenden Felder darstellen; Berechnen (214) des Beitrags des Strobe (114) an dem ersten Feld, wobei das Ergebnis dritte Daten sind; Berechnen (216) des Beitrags eines Umgebungslichts an dem ersten Feld, wobei das Ergebnis vierte Daten sind; Erhalten (218) des Umgebungsweißabgleichs des Bilds, das durch die vierten Daten dargestellt ist; Erhalten (220) eines Weißabgleichs, der auf den Strobe bezogen ist; Berechnen (222) einer Weißabgleichgewichtung basierend auf den dritten Daten und den vierten Daten; und Anwenden (224, 226, 228) der Weißabgleichgewichtung und des Beitrags des Umgebungslichts an den ersten Daten auf die Mehrzahl von Feldern.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Übertragen (204) von ersten Daten, die ein erstes Feld darstellen, ein Übertragen von ersten Daten, die ein erstes Feld darstellen, in zumindest ein Schieberegister aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Berechnen (214) des Beitrags des Strobe (114) an dem ersten Feld ein Subtrahieren des Verhältnisses der zweiten Periode zu der ersten Periode multipliziert mit den ersten Daten von den zweiten Daten aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Berechnen (216) des Beitrags eines Umgebungslichts an dem ersten Feld ein Addieren der ersten Daten zu den zweiten Daten und ein Subtrahieren der dritten Daten von dem Ergebnis aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Berechnen (222) einer Weißabgleichgewichtung ein Dividieren der dritten Daten durch die Summe der dritten Daten und der vierten Daten aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Anwenden (224) der Weißabgleichgewichtung auf das erste Feld ein Multiplizieren der dritten Daten mit dem Weißabgleich, der auf den Strobe (114) bezogen ist, und ein Addieren des Ergebnisses zu den vierten Daten multipliziert mit dem Umgebungsweißabgleich aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Erzeugen (202) ein Erzeugen von Daten, die eine Szene darstellen, unter Verwendung eines zweidimensio nalen Photosensorarrays (124) aufweist, das aus einer Mehrzahl von Photodetektoren (130) gebildet ist, wobei die Daten in eine Mehrzahl von Feldern aufgeteilt sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Felder Zeilen von Photodetektoren (130) an dem zweidimensionalen Photosensorarray (124) aufweisen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner ein einander Verschachteln (230) der gewichteten Felder mit aufweist, um Daten zu erzeugen, die eine vollständige Szene darstellen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die zweite Periode die Zeit zwischen dem Beleuchten (206) der Szene mit einem Strobe (114) und dem Beenden (208) einer Erzeugung ist.
Eine Bilderzeugungsvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: ein Photosensorarray, wobei Daten, die eine Szene darstellen, durch das Photosensorarray erzeugbar sind, wobei die Daten in eine Mehrzahl von Feldern proportioniert sind; zumindest ein computerlesbares Medium; und einen computerlesbaren Programmcode, der auf dem zumindest einen computerlesbaren Medium gespeichert ist, wobei der computerlesbare Programmcode Anweisungen zum Betreiben der Bilderzeugungsvorrichtung durch folgende Schritte aufweist: Übertragen (204) von ersten Daten, die ein erstes Feld darstellen; Beleuchten (206) der Szene mit einem Strobe (114) nach einer ersten Periode; Beenden (208) einer Erzeugung der Daten nach einer zweiten Periode; Übertragen (210) von zweiten Daten, die das erste Feld darstellen; Übertragen (212) von Daten, die die verbleibenden Felder darstellen; Berechnen (214) des Beitrags des Strobe (114) an dem ersten Feld, wobei das Ergebnis dritte Daten sind; Berechnen (216) des Beitrags eines Umgebungslichts an dem ersten Feld, wobei das Ergebnis vierte Daten sind; Erhalten (218) des Umgebungsweißabgleichs des Bilds, das durch die vierten Daten dargestellt ist; Erhalten (220) eines Weißabgleichs, der auf den Strobe bezogen ist; Berechnen (222) einer Weißabgleichgewichtung basierend auf den dritten Daten und den vierten Daten; und Anwenden (224, 226, 228) der Weißabgleichgewichtung und des Beitrags des Umgebungslichts an den ersten Daten auf die Mehrzahl von Feldern.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, bei der das Übertragen (204) von ersten Daten, die ein erstes Feld darstellen, ein Übertragen von ersten Daten, die ein erstes Feld darstellen, in zumindest ein Schieberegister aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, bei der das Berechnen (214) des Beitrags des Strobe (114) an dem ersten Feld ein Subtrahieren des Verhältnisses der zweiten Periode zu der ersten Periode multipliziert mit den ersten Daten von den zweiten Daten aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der das Berechnen (216) des Beitrags eines Umgebungslichts an dem ersten Feld ein Addieren der ersten Daten zu den zweiten Daten und ein Subtrahieren der dritten Daten von dem Ergebnis aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, bei der das Berechnen (222) einer Weißabgleichgewichtung ein Dividieren der dritten Daten durch die Summe der dritten Daten und der vierten Daten aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem das Anwenden (224) der Weißabgleichgewichtung auf das erste Feld ein Multiplizieren der dritten Daten mit dem Weißabgleich, der auf den Strobe (114) bezogen ist, und ein Addieren des Ergebnisses zu den vierten Daten multipliziert mit dem Umgebungsweißabgleich aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, bei der der computerlesbare Programmcode ferner Anweisungen zum Betreiben der Bilderzeugungsvorrichtung durch ein miteinander Verschachteln (230) der gewichteten Felder aufweist, um Daten zu erzeugen, die eine vollständige Szene darstellen.
Digitalkamera (100), die folgende Merkmale aufweist: eine Bilderzeugungseinrichtung (124) zum Umwandeln eines Bilds in Daten; eine Beleuchtungseinrichtung (114) zum Beleuchten eines Bilds einer Szene, das in Daten umgewandelt werden soll; eine Verarbeitungseinrichtung (122) zum: Übertragen (204) von ersten Daten, die ein erstes Feld darstellen, von der Bilderzeugungseinrichtung (124); Beleuchten (206) der Szene mit der Beleuchtungseinrichtung (114) nach einer ersten Periode; Beenden (208) einer Erzeugung der Daten nach einer zweiten Periode; Übertragen (210) von zweiten Daten, die das erste Feld darstellen, von der Bilderzeugungseinrichtung (124); Übertragen (212) von Daten, die die verbleibenden Felder darstellen, von der Bilderzeugungseinrichtung (124); Berechnen (214) des Beitrags der Beleuchtungseinrichtung (114) an dem ersten Feld, wobei das Ergebnis dritte Daten sind; Berechnen (216) des Beitrags eines Umgebungslichts an dem ersten Feld, wobei das Ergebnis vierte Daten sind; Erhalten (218) des Umgebungsweißabgleichs des Bilds, das durch die vierten Daten dargestellt ist; Erhalten (220) eines Weißabgleichs, der auf den Strobe bezogen ist; Berechnen (222) einer Weißabgleichgewichtung basierend auf den dritten Daten und den vierten Daten; und Anwenden (224, 226, 228) der Weißabgleichgewichtung und des Beitrags des Umgebungslichts an den ersten Daten auf die Mehrzahl von Feldern.
Kamera (100) gemäß Anspruch 18, bei der das Übertragen (204) von ersten Daten, die ein erstes Feld darstellen, ein Übertragen von ersten Daten, die ein erstes Feld darstellen, in zumindest ein Schieberegister aufweist.
Kamera (100) gemäß Anspruch 18 oder 19, bei der das Berechnen (214) des Beitrags der Beleuchtungseinrichtung (114) an dem ersten Feld ein Subtrahieren des Verhältnisses der zweiten Periode zu der ersten Periode multipliziert mit den ersten Daten von den zweiten Daten aufweist.
Kamera (100) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20, bei der das Berechnen (216) des Beitrags eines Umgebungslichts an dem ersten Feld ein Addieren der ersten Daten zu den zweiten Daten und ein Subtrahieren der dritten Daten von dem Ergebnis aufweist.
Kamera (100) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 21, bei der das Berechnen (222) einer Weißabgleichgewichtung ein Dividieren der dritten Daten durch die Summe der dritten Daten und der vierten Daten aufweist.
Kamera (100) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 22, bei der das Anwenden (224) der Weißabgleichgewichtung auf das erste Feld ein Multiplizieren der dritten Daten mit dem Weißabgleich, der auf den Strobe (114) bezogen ist, und ein Addieren des Ergebnisses zu den vierten Daten multipliziert mit dem Umgebungsweißabgleich aufweist.
Kamera (100) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 23, bei der die Verarbeitungseinrichtung ferner ein miteinander Verschachteln (230) der gewichteten Felder aufweist, um Daten zu erzeugen, die eine vollständige Szene darstellen.