JP2011023943A - Auto white balance system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オートホワイトバランスシステムに関する。 The present invention relates to an auto white balance system.
従来、映像信号に対して光源の持つ色温度に応じたホワイトバランス調整を行う撮像装置が普及している。オートホワイトバランス(Automatic White Balance control。以下、適宜「AWB」という)システムは、自動的にホワイトバランスを調整するシステムである(例えば、特許文献1参照)。一般に、AWBシステムは、撮影された画像の1フレーム分のデータから、ホワイトバランス調整に適した画素を抽出し、その色差信号値を積算した結果から調整ゲインを算出する。算出された調整ゲインは、次のフレームの画像に反映される。調整ゲインの算出と、算出された調整ゲインの反映とを、色差信号の平均値がゼロとなるまで繰り返すことにより、ホワイトバランスを収束させる。この場合、ホワイトバランスが収束するまでには、通常数フレーム以上を要することとなる。特に、ホワイトバランスの収束点から遠い色相や彩度を持つ画像が対象となる場合には、収束までに要する時間がさらに増大することとなる。ホワイトバランスを収束させるまでの早さを稼ぐために調整ゲインの変化幅を大きくすると、収束点を通り過ぎるような制御が繰り返される、いわゆるハンチング現象が発生する場合がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, imaging apparatuses that perform white balance adjustment according to the color temperature of a light source with respect to a video signal have become widespread. An auto white balance (Automatic White Balance control, hereinafter referred to as “AWB” as appropriate) system is a system that automatically adjusts white balance (see, for example, Patent Document 1). In general, the AWB system extracts pixels suitable for white balance adjustment from one frame of data of a photographed image, and calculates an adjustment gain from the result of integrating the color difference signal values. The calculated adjustment gain is reflected in the image of the next frame. The white balance is converged by repeating the calculation of the adjustment gain and the reflection of the calculated adjustment gain until the average value of the color difference signals becomes zero. In this case, it usually takes several frames or more until the white balance converges. In particular, when an image having a hue or saturation far from the convergence point of white balance is targeted, the time required for convergence is further increased. If the adjustment gain change range is increased in order to increase the speed until the white balance is converged, a so-called hunting phenomenon may occur in which control that passes through the convergence point is repeated.
本発明は、ホワイトバランス調整に要する時間の短縮を可能とするオートホワイトバランスシステムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an auto white balance system that can shorten the time required for white balance adjustment.
本願発明の一態様によれば、ホワイトバランス調整の調整ゲインを算出する調整ゲイン算出部と、前記調整ゲインの算出のために抽出された抽出画素について、原色信号値の平均値である原色信号平均値を算出する原色信号平均値算出部と、前記原色信号平均値算出部で算出された前記原色信号平均値と、前記調整ゲイン算出部で算出された前記調整ゲインと、を乗算する調整ゲイン乗算部と、前記調整ゲインが乗算された前記原色信号平均値からの変換により、色差信号値の平均値である色差信号平均値を算出する色差信号平均値算出部と、を有し、前記調整ゲイン算出部は、前記色差信号平均値算出部で算出された前記色差信号平均値に基づいて前記調整ゲインを算出することを特徴とするオートホワイトバランスシステムが提供される。 According to an aspect of the present invention, an adjustment gain calculation unit that calculates an adjustment gain for white balance adjustment, and a primary color signal average that is an average value of primary color signal values for the extracted pixels extracted for calculating the adjustment gain. A primary color signal average value calculation unit that calculates a value; an adjustment gain multiplication that multiplies the primary color signal average value calculated by the primary color signal average value calculation unit and the adjustment gain calculated by the adjustment gain calculation unit; A color difference signal average value calculation unit that calculates a color difference signal average value that is an average value of color difference signal values by conversion from the primary color signal average value multiplied by the adjustment gain, and the adjustment gain An auto white balance system is provided, wherein the calculation unit calculates the adjustment gain based on the color difference signal average value calculated by the color difference signal average value calculation unit.
本発明によれば、ホワイトバランス調整に要する時間を短縮できるという効果を奏する。 According to the present invention, the time required for white balance adjustment can be shortened.
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係るオートホワイトバランスシステムを詳細に説明する。 Hereinafter, an auto white balance system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係るAWBシステムを備える撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置は、撮像レンズ1、IRカットフィルタ2、イメージセンサ部3、画像処理装置4及び記録部5を備える。
(Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus including an AWB system according to an embodiment of the present invention. The imaging device includes an
撮像レンズ1は、被写体からの光を取り込むための光学系を構成する。IRカットフィルタ2は、撮像レンズ1により取り込まれた光から赤外光を除去する。イメージセンサ部3は、撮像レンズ1により取り込まれた光を信号電荷に変換することにより、被写体像を撮像する。イメージセンサ部3は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の画素値をベイヤー配列に対応する順序で取り込むことによりアナログ画像信号を生成し、撮像条件に応じたゲインにて順次増幅させる。さらに、イメージセンサ部3は、得られた画像信号をアナログ方式からデジタル方式へ変換させる。画像処理装置4は、イメージセンサ部3から入力されたデジタル画像信号に対して、種々の処理を施す。画像処理装置4は、後述するAWBシステムを備える。記録部5は、画像処理装置4から入力された画像データをメモリや記録媒体に記録する。
The
図2は、画像処理装置4による処理の手順を説明するフローチャートである。ステップS1では、固定パターンノイズ、暗電流ノイズ、ショットノイズなどのノイズを除去する(ノイズリダクション)。ノイズリダクションは、低照度での撮影の場合や受光素子の感度が低い場合に有用であって、解像度復元処理の前後で行われることが望ましい。ステップS2では、撮像レンズ1に起因する中央部と周辺部との光量差による輝度ムラを補正する(シェーディング補正)。ステップS3では、解像度復元手段により、解像度復元処理を施す。
FIG. 2 is a flowchart for explaining a processing procedure by the
ステップS4では、イメージセンサ部3の撮像条件及び各画素の位置に基づいて算出した補正係数を用いて、輪郭強調処理を施す。ステップS5では、ベイヤー配列の順序で伝達されてくるデジタル画像信号に対して、画素補間処理(デモザイキング)を施す。デモザイキングでは、被写体像の撮像により得られた画像信号の補間処理により、不足色成分の感度レベル値を生成する。ステップS6では、AWBシステムにより、ホワイトバランス調整がなされる。ステップS7では、色再現性を得るためのリニアカラーマトリクス処理を施す。ステップS8では、ガンマ補正により、ディスプレイ等に表示される画像の彩度や明るさを補正する。なお、本実施の形態で説明する処理の手順は一例であって、他の処理の追加、省略可能な処理の省略、順序の変更などを適宜しても良い。
In step S4, contour enhancement processing is performed using a correction coefficient calculated based on the imaging conditions of the
図3は、本実施の形態に係るAWBシステム10の構成を示すブロック図である。色差輝度信号生成部11は、AWBシステム10へ入力された映像信号に基づいて、色差信号及び輝度信号を生成する。色差輝度信号生成部11は、ホワイトバランス調整前の段階における映像信号から、色差信号及び輝度信号を生成する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the
色差輝度信号積算部12は、ホワイトバランス調整の調整ゲインの算出のために抽出された抽出画素について、色差信号値の積算による色差信号積算値と、輝度信号値の積算による輝度信号積算値とをそれぞれ算出する。抽出画素は、例えば、ホワイトバランス調整の基準として適する所定範囲内の色差信号値と、所定範囲内の輝度信号値とを有するか否かを画素ごとに判定することにより抽出される。
The color difference luminance
色差輝度信号平均値算出部13は、抽出画素について、色差信号値の平均値である色差信号平均値と、輝度信号値の平均値である輝度信号平均値とを算出する。色差信号平均値は、色差信号積算値を抽出画素数で除算することで算出される。輝度信号平均値は、輝度信号積算値を抽出画素数で除算することで算出される。
The chrominance luminance signal average
原色信号平均値算出部14は、抽出画素について、原色信号値の平均値である原色信号平均値を算出する。原色信号平均値は、色差輝度信号平均値算出部13で算出された色差信号平均値及び輝度信号平均値からの変換により、R、G、Bについて算出される。
The primary color signal average
調整ゲイン乗算部15は、原色信号平均値算出部14で算出された原色信号平均値と、調整ゲイン算出部17で算出された調整ゲインと、を乗算する。調整ゲイン乗算部15は、原色信号平均値に調整ゲインを乗じることによって、原色信号平均値のホワイトバランスを調整する。なお、調整ゲイン乗算部15は、AWBシステム10へ映像信号が入力されて初回の演算においては、調整ゲインとして、1倍或いは任意の初期値を原色信号平均値へ乗じる。
The adjustment
色差信号平均値算出部16は、調整ゲインが乗算された原色信号平均値からの変換により、色差信号値の平均値である色差信号平均値を算出する。色差信号平均値算出部16は、ホワイトバランス調整後における色差信号平均値を生成する。調整ゲイン算出部17は、色差信号平均値算出部16で算出された色差信号平均値に基づいて調整ゲインを算出する。Vラッチ部18は、調整ゲイン算出部17で算出された調整ゲインを保持し、出力する。AWBシステム10は、例えば、ソフトウェア構成により実現される。
The color difference signal average
ここで、本実施の形態に係るAWBシステム10の動作について説明する前に、従来のAWBシステムの構成及び動作について説明する。図4は、比較例に係る従来のAWBシステム20の構成を示すブロック図である。調整ゲイン乗算部21は、AWBシステム20へ入力された映像信号に、調整ゲイン算出部25で算出されVラッチ部26でVラッチされた調整ゲインを乗ずることによって、映像信号のホワイトバランスを調整する。色差信号生成部22は、調整ゲインが乗算された映像信号からの変換により、色差信号を生成する。
Here, before describing the operation of the
色差信号積算部23は、抽出画素について色差信号積算値を算出する。色差信号平均値算出部24は、抽出画素について色差信号平均値を算出する。調整ゲイン算出部25は、色差信号平均値算出部24で算出された色差信号平均値に基づいて調整ゲインを算出する。Vラッチ部26は、調整ゲイン算出部25で算出された調整ゲインを1フレームに1回出力する。AWBシステム20の場合、調整ゲインが乗算された色差信号から色差信号平均値を算出することから、ホワイトバランス調整における調整ゲインのフィードバックは1フレームに1回となる。このため、ホワイトバランスが収束するまでには通常数フレーム以上を要し、ホワイトバランス調整に時間がかかることとなる。
The color difference
図3に戻って、本実施の形態に係るAWBシステム10は、調整ゲインが乗算される前に生成された色差信号及び輝度信号から原色信号平均値を算出し、調整ゲインが乗算された原色信号平均値から色差信号平均値を算出する。例えば、1クロックに映像信号が1画素ごと送られてくる。その画素ごとの映像信号に対して色差輝度信号を色差輝度信号生成部11で生成し、色差輝度信号積算部12で積算を行う。ここで、色差輝度信号平均値の算出から原色信号平均値の算出(色差輝度信号生成部11から原色信号平均値算出部14までの動作)が1フレームに1回となるのに対して、調整ゲインの算出及びフィードバック(調整ゲイン乗算部15から調整ゲイン算出部17までの動作)を複数回、例えば1クロックごとに繰り返す。AWBシステム10は、調整ゲインの算出及びフィードバックを、映像のブランキング期間内において複数回繰り返す。
Returning to FIG. 3, the
調整ゲインの算出及びフィードバックは、調整ゲイン算出部17で算出された調整ゲインが所定の範囲内に収束するまで繰り返され、ブランキング期間内にて調整ゲインが所定の範囲内に収束した際に停止される。AWBシステム10は、調整ゲイン乗算部15、色差信号平均値算出部16、及び調整ゲイン算出部17を高速に動作させることで、ブランキング期間内にて調整ゲインを十分収束させることが可能となる。Vラッチ部18は、収束させた調整ゲインを保持し、例えば1フレームに1回出力する。AWBシステム10から出力された調整ゲインは、次のフレームの映像信号のホワイトバランス調整に反映される。これにより、ホワイトバランス調整後の映像を瞬時に得ることができる。
The adjustment gain calculation and feedback are repeated until the adjustment gain calculated by the adjustment
このようにして、AWBシステム10は、ブランキング期間内の高速演算により調整ゲインを収束可能とすることにより、ホワイトバランス調整に要する時間を短縮できるという効果を奏する。なお、AWBシステム10は、算出された調整ゲインが所定の範囲内に収束した際に調整ゲインの算出を停止させる場合に限られない。AWBシステム10は、例えば、算出された調整ゲインが所定の範囲内に収束したか否かに関わらず、ブランキング期間の開始から終了まで調整ゲインの算出を繰り返すこととしても良い。算出された調整ゲインが所定の範囲内に収束した後も調整ゲインの算出を繰り返すことにより、完全に収束された調整ゲインにより高精度なホワイトバランス調整が可能となる。ブランキング期間内において調整ゲインの算出を停止させる場合は、ブランキング期間中調整ゲインの算出を継続させる場合に比べて、電力消費の低減を図れる。また、AWBシステム10は、1フレームにおいて調整ゲインを収束させるものに限られず、2フレーム以上において調整ゲインを段階的に収束させるものとしても良い。
In this way, the
10 AWBシステム、11 色差輝度信号生成部、13 色差輝度信号平均値算出部、14 原色信号平均値算出部、15 調整ゲイン乗算部、16 色差信号平均値算出部、17 調整ゲイン算出部。 10 AWB system, 11 color difference luminance signal generation unit, 13 color difference luminance signal average value calculation unit, 14 primary color signal average value calculation unit, 15 adjustment gain multiplication unit, 16 color difference signal average value calculation unit, 17 adjustment gain calculation unit.
Claims (6)
前記調整ゲインの算出のために抽出された抽出画素について、原色信号値の平均値である原色信号平均値を算出する原色信号平均値算出部と、
前記原色信号平均値算出部で算出された前記原色信号平均値と、前記調整ゲイン算出部で算出された前記調整ゲインと、を乗算する調整ゲイン乗算部と、
前記調整ゲインが乗算された前記原色信号平均値からの変換により、色差信号値の平均値である色差信号平均値を算出する色差信号平均値算出部と、を有し、
前記調整ゲイン算出部は、前記色差信号平均値算出部で算出された前記色差信号平均値に基づいて前記調整ゲインを算出することを特徴とするオートホワイトバランスシステム。 An adjustment gain calculation unit for calculating an adjustment gain for white balance adjustment;
A primary color signal average value calculation unit that calculates a primary color signal average value that is an average value of primary color signal values for the extracted pixels extracted for calculating the adjustment gain;
An adjustment gain multiplication unit that multiplies the primary color signal average value calculated by the primary color signal average value calculation unit by the adjustment gain calculated by the adjustment gain calculation unit;
A color difference signal average value calculation unit that calculates a color difference signal average value that is an average value of color difference signal values by conversion from the primary color signal average value multiplied by the adjustment gain;
The auto white balance system, wherein the adjustment gain calculation unit calculates the adjustment gain based on the color difference signal average value calculated by the color difference signal average value calculation unit.
前記色差輝度信号生成部で生成された前記色差信号及び前記輝度信号から、色差信号値の平均値である色差信号平均値と、輝度信号値の平均値である輝度信号平均値と、を算出する色差輝度信号平均値算出部と、を有し、
前記原色信号平均値算出部は、前記色差輝度信号平均値算出部で算出された前記色差信号平均値及び前記輝度信号平均値からの変換により、前記原色信号平均値を算出することを特徴とする請求項1に記載のオートホワイトバランスシステム。 A color difference luminance signal generation unit that generates a color difference signal and a luminance signal based on the input video signal;
A color difference signal average value that is an average value of color difference signal values and a luminance signal average value that is an average value of luminance signal values are calculated from the color difference signal and the luminance signal generated by the color difference luminance signal generation unit. A color difference luminance signal average value calculation unit,
The primary color signal average value calculation unit calculates the primary color signal average value by conversion from the color difference signal average value calculated by the color difference luminance signal average value calculation unit and the luminance signal average value. The auto white balance system according to claim 1.
前記色差輝度信号生成部及び前記色差輝度信号積算部では、1クロック単位で処理が行われ、
前記色差輝度信号平均値算出部及び前記原色信号平均値算出部では、1フレーム単位で処理が行われることを特徴とする請求項2に記載のオートホワイトバランスシステム。 The extraction pixel further includes a color difference luminance signal integration unit that calculates a color difference signal integration value by integration of the color difference signal value and a luminance signal integration value by integration of the luminance signal value,
In the color difference luminance signal generation unit and the color difference luminance signal integration unit, processing is performed in units of one clock,
The auto white balance system according to claim 2, wherein the color difference luminance signal average value calculation unit and the primary color signal average value calculation unit perform processing in units of one frame.
Priority Applications (1)
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JP2009166672A JP2011023943A (en) | 2009-07-15 | 2009-07-15 | Auto white balance system |
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JP2009166672A Pending JP2011023943A (en) | 2009-07-15 | 2009-07-15 | Auto white balance system |
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