JP2012100362A - オートホワイトバランスを備える画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の一側面によると、複数の色成分を含む画像データのフレームに関するホワイトバランスを調整するための技術が提供される。本技術は、フレームを複数の画素データを含む複数のブロックに分割することと、ブロックの全部または一部のうちの各々について、ブロックが灰色の可能性があるか否かを判定することと、灰色の可能性があると判定されたブロックを使用して、ホワイトバランスを調整するためのゲインを決定すること、を含む。
【選択図】図3
Description
・ 前記フレームを複数の画素データを含む複数のブロックに分割すること、
・ 前記ブロックの全部または一部のうちの各々について、前記ブロックが灰色の可能性があるか否かを判定すること、
・ 灰色の可能性があると判定された前記ブロックを使用して、ホワイトバランスを調整するためのゲインを決定すること、
を含むことを特徴とする。
・ 前記色要素の各々について、灰色の可能性があると判定された前記ブロックの平均値を累積し、
・ 複数の光度(intensity)範囲を定義し、
・ 前記光度範囲の各々について、前記ブロックが前記光度範囲において灰色の可能性があるか否かを判定して、かつ前記色要素の各々について、前記光度範囲において灰色の可能性があると判定された前記ブロックの平均値を累積し、
・ 前記色要素の各々について、前記異なる光度範囲から各々得られた前記累積値または前記累積値から生成された値を混合し、
・ 前記混合値に基づいて、ホワイトバランスを調整するための前記ゲインを決定する、
ように構成可能である。
・ 前記フレームを複数の画素データを含む複数のブロックに分割し、
・ 前記各色要素について、ならびに前記複数のブロックの全部または一部のうちの各々について、既定値を計算し、
・ 前記複数のブロックの全部または一部のうちの各々について、前記ブロックが灰色(白色)物体の一部の可能性があるか否かを判定し、
・ 前記各色要素について灰色(白色)物体の一部の可能性があると判断された前記ブロックの前記既定値を累積し、
・ 前記累積値に基づいて、ホワイトバランスを調整するための一連の第一のデジタルゲインを決定する、
ように構成されるシステムが提供される。
・ 前記画像データのブロックを抽出するブロック抽出部であって、前記ブロッックは複数の画素データを含むブロック抽出部と、
・ 前記抽出されたブロックの各色成分の平均値を計算する平均計算部と、
・ 前記ブロックが白色の可能性があるか否かを判定する判定部と、
・ 前記各色要素について、白色の可能性があると判断された色を有する複数の前記抽出されたブロックの前記平均値を累積する累積部と、
・ 前記累積値に基づき、ホワイトバランスを調整するための一連のデジタルゲインを決定する決定部と、
を備える回路が提供される。
電気回路。
図1は、本明細書に説明される本発明の第一の好適な実施形態に係る、カメラ装置の主要構成要素を示す略ブロック図である。カメラ装置1は、センサーモジュール11、前処理回路13、ホワイトバランス(White Balance; WB)アンプ15、オートホワイトバランス(Auto White Balance; AWB)分析部17、後処理回路19、ディスプレイ21、およびメモリ23を備える。センサーモジュール11は、ファインダーの画像を生成して、静止画像またはビデオを撮影するために使用可能である。センサーモジュール11は、レンズ、RGBベイヤーカラーフィルターを有する画像センサー、アナログ増幅部、およびA/D変換部を備え、入射光をデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、RAWデータと呼ばれることが可能であり、RGBベイヤーフォーマットを有し、つまり、各2x2の画素ブロックは、二つの緑データ、一つの赤データ、および一つの青データを含む。別の実施形態において、カラーフィルターは、CMYベイヤーフィルターであってもよい。その他の実施形態において、センサーモジュール11は、ベイヤーカラーフィルターを使用しなくてもよいが、フォビオン型のセンサー、つまり、異なる波長の画像信号をシリコン内の異なる深さで記録するセンサーを備える。また、センサーモジュール11は、自動焦点や自動ズームならびに口径制御やNDフィルタ制御のためのアクチュエータも備える。
実施例2と呼ばれる、本発明の好適な実施形態の別の例について、添付の図面の特に図4〜8を参照して以下に説明する。実施例2のハードウェア構成は、上に説明された実施形態(以下実施形態1と呼ぶ)と同一である。したがって、同一のハードウェア名については、実施例2と実施形態1に関して同一の参照番号が使用される。しかしながら、CPU41の制御に使用される実施例2のファームウェアのソフトウェアは、実施形態1のファームウェアと異なる。したがって、この違いを表現するために、実施形態1のファームウェアに使用した42の代わりに、参照番号42'を使用して実施例2のファームウェアが示される。実施形態1と実施例2でのAWB計算の違いは、ファームウェア42と42'との違いによってもたらされる。
(i) ブロックにおけるR、G、およびBの画素値の平均。
(ii) ブロックの輝度((r+2g+b)/4として定義され、ここでR、G、およびBは、それぞれブロックの平均のR、G、およびB画素値である)。
(iii) ブロックが飽和画素を含むか否かに関する情報(任意)。
(iv) ブロックにおける飽和画素の数(任意)。
(i) いかなる飽和画素も含まないブロックに関するブロック情報(i)の平均。つまり、いかなる飽和画素も含まないブロックの全てに関する平均R、G、およびB値。
(ii) 非飽和ブロックのブロック情報(i)および(ii)に関するヒストグラム。つまり、いかなる飽和画素も含まないブロックの全てのR、G、およびBブロック平均および輝度値に関するヒストグラム。
(iii) R、G、およびB成分それぞれについての一定の点におけるヒストグラムのパーセンタイル。例えば、センサーモジュール11のA/D変換部の解像度が8ビットであり、かつヒストグラムのパーセンタイルが25%、50%、80%、および99.8%で計算される場合、取得されるヒストグラムのパーセンタイルは、以下のとおりであってもよい。
ここで、R成分について25%のヒストグラムのパーセンタイルは、PR25%と示される。B成分について80%のヒストグラムパーセンタイルは、PB80%と示される。当然ながら、これらの値は、本ステップを理解し易くするために単に例示的に示しているだけである。これらの値は、例えば、画像データ、計算されるパーセンタイルの数、パーセンタイルが計算される位置、A/D変換部の解像度、および/または色成分の数や種類に応じて変化する。
(iv) 明るいブロックの平均R、G、およびB値。例えば、R、G、およびBブロック値のそれぞれの平均は、例えば90%光度パーセンタイルを上回る光度を有するブロックから計算される。本計算で使用されるブロックに上限が用いられてもよく、例えば、光度は、確実な信頼性を得るために、全ダイナミックレンジの例えば95%未満でなくてはならない。飽和画素を含むブロックは、本計算から除外するべきである。
ここで、
・ pregainR(i) : i番目の色温度におけるR成分のプリゲイン
・ pregainB(i) : i番目の色温度におけるB成分のプリゲイン
・ RP(n) : Rヒストグラムのn番目のパーセンタイル値
・ GP(n) : Gヒストグラムのn番目のパーセンタイル値
・ BP(n) : Bヒストグラムのn番目のパーセンタイル値
・ max(pregainR(i) × RP(n), GP(n), pregainR(i) × BP(n)) :(pregainR(i) × RP(n), GP(n), pregainR(i) × BP(n)) の最大要素
・ min(pregainR(i) × RP(n), GP(n), pregainR(i) × BP(n)) : (pregainR(i) × RP(n), GP(n), pregainR(i) × BP(n))の最小要素
・ iは、1から、評価される色温度の数まで変化する。
・ nは、1から、色成分ヒストグラムについて計算されるパーセンタイルの数まで変化する。
ここで、max(max_min_dif(n))は、max_min_dif(1)〜max_min_dif(N)の最大値である(Nは、色成分のヒストグラムについて計算されるパーセンタイルの数)。
・ 使用された全露出およびその露出からもたらされた平均信号レベルに応じて検出される、照明レベルに応じて動作範囲を限定する。例えば、非常に明るい照明レベルは、[2500K, 15000K]などのデフォルト範囲の代わりに、[3500K, 7500K]に動作範囲を制限することができる。
・ 第一および第二の手段の両方がほぼ同じ色温度を示す場合、少なくとも1000K(例えば、[2500K, 3500K])を含むように範囲を拡張する。まず、第三の手段によって示される色温度の方向に一刻み幅(500K)を拡張し、次に、必要に応じて5500Kの方向にさらなる刻み幅を拡張する。
・ 照明レベルが十分高い場合、範囲を[5000K, 6000K]側に移動する。
・ 1500Kを超える範囲が含まれる場合に範囲を制限する。まず、第三および第四の手段に示される色温度の平均に応じて、一刻み幅(500K)を制限し、次に、5500K側に制限する。
・ 特例の制限を適用する(検出された特例(第一から第四の手段では難しいと認識される一定の特例を検出可能なニューラルネットワークなどで検出)、あるいは手動選択された「昼光」、「タングステン」などのAWBモード)
Claims (26)
- 複数の色成分を含む画像データのフレームを複数の画素データを含む複数のブロックに分割し、
前記ブロックの全部または一部のうちの各々について、前記ブロックが灰色の可能性があるか否かを判定し、
灰色の可能性があると判定された前記ブロックを使用して、ホワイトバランスを調整するためのゲインを決定する、
ように構成される装置。 - 前記灰色判定に関する一つ以上の色温度を定義して、かつ前記定義された色温度において前記ブロックが灰色の可能性があるか否かを判定するように構成される、請求項1に記載の装置。
- 各々異なる複数の光度範囲を定義し、
前記光度範囲の各々について、前記ブロックが前記光度範囲において灰色の可能性があるか否かを判定すると共に、該光度範囲において灰色の可能性があると判定された前記ブロックにおける前記複数の色成分の平均値を該色成分毎に累積し、
前記色成分の各々について、前記異なる光度範囲から各々得られた前記累積値または前記累積値から生成された値を混合し、
前記混合値に基づいて、ホワイトバランスを調整するためのゲインを決定する、
ように構成される、請求項2に記載の装置。 - 前記色温度は、前記異なる色成分間のヒストグラムの違いに関する手段、色相ヒストグラムの分散に関する手段、いかなる飽和画素も含まない前記ブロックから取得した前記各色成分の平均に関する手段、および高光度を有する前記ブロックから取得された前記各色成分の平均に関する手段、のうちの一つ以上に基づいて、定義される、請求項2または3に記載の装置。
- 標準光源に対する、前記装置のセンサーのスペクトル応答に関する特性データを備え、
前記ブロックの各々について、前記定義された色温度における前記特性データと、前記ブロックにおける前記各色成分の平均値との逸脱を計算して、かつ前記逸脱が既定値未満である場合に、前記ブロックが灰色の可能性があると判定する、ように構成される、
請求項2から4のいずれかに記載の装置。 - 灰色の可能性があると判定された前記ブロックにおける前記色成分の平均値の組である、第一の平均値の組を計算し、
前記第一の平均値の組に基づいて、ホワイトバランンスを調整するための前記ゲインを決定する、
ように構成される、請求項2から5のいずれかに記載の装置。 - 前記ブロックに関する前記逸脱および/または光度に基づいて、前記第一の平均値の組の前記計算に重み付けを適用するように構成される、請求項6に記載の装置。
- ホワイトバランスを調整するための前記ゲインの前記決定において、第一の補足値の組を考慮するように構成され、前記第一の補足値の組は、前記定義された色温度に対応する位置と、第二の平均値の組に対応する位置とからの最短距離を有するプランク曲線上の位置に対応する、前記色成分に関する値の組であり、前記第二の平均値の組は、いかなる飽和画素も含まない前記ブロックおよび/または飽和画素を含む前記ブロックに隣接しない前記ブロックの前記各色成分の平均値の組である、請求項7に記載の装置。
- ホワイトバランスを調整するための前記ゲインの前記決定において、第二の補足値の組を考慮するように構成され、前記第二の補足値の組は、前記第一の平均値の組に対応する位置からの最短距離を有する前記プランク曲線上の位置に対応する、前記色成分に関する値である、請求項8に記載の装置。
- 前記装置は、前記ブロックが飽和画素を含むか否かについて、前記ブロックの全部または一部の各々を確認し、飽和画素を含む前記ブロックを、ホワイトバランスを調整するための前記ゲインの計算から除外するように構成される、請求項1から9のいずれかに記載の装置。
- 前記装置は、前記ブロックが飽和画素を含む前記ブロックに隣接しているか否かについて、前記ブロックの全部または一部のうちの各々を確認して、かつ飽和画素を含む前記ブロックに隣接する前記ブロックを、ホワイトバランスを調整するための前記ゲインを決定する計算から除外する、ように構成される、請求項1から10のいずれかに記載の装置。
- 前記色成分は、赤、緑、および青であり、前記ブロックが灰色の可能性があるか否かという前記判定は、B/G、R/G、最小(R, B)/G、および最大(R, B)/Gのうちの一つ以上が所定の基準を満たすか否かを条件とし、
ここで、
・ Rは、判定される前記ブロックの前記赤データの平均値を表し、
・ Gは、判定される前記ブロックの前記緑データの平均値を表し、
・ Bは、判定される前記ブロックの前記青データの平均値を表し、
・ 最小(R, B)/Gは、前記Rおよび前記Bのうちの小さい方を前記Gで割った値を示し、
・ 最大(R, B)/Gは、前記Rおよび前記Bのうちの大きい方を前記Gで割った値を示す、
請求項1ないし11の何れかに記載の装置。 - 前記フレーム全体の前記各色成分および輝度ならびに前記フレーム全体の前記各色成分の平均値に関するヒストグラムのうちの一つ以上に基づいて、前記基準は決定される、請求項12に記載の装置。
- 前記基準を決定するための計算は、飽和画素を含む前記ブロックおよび/または飽和画素を含む前記ブロックに隣接する前記ブロックを使用しない、請求項13に記載の装置。
- 前記装置は、高い確率で灰色の可能性があると判定された前記ブロックにおける前記色成分の平均値および/または高い光度を有する前記ブロックにおける前記色成分の平均値に、重み付けを適用するように構成される、請求項1ないし14の何れかに記載の装置。
- 前記装置は、前記各光度範囲において灰色の可能性があると判定されたブロックの数および/または前記各光度範囲の代表光度値に基づいて、前記混合に重み付けを適用するように構成される、請求項3に記載の装置。
- 前記装置は、いかなる飽和画素も含まない前記ブロックおよび/または飽和画素を含む前記ブロックに隣接しない前記ブロックから、前記各色成分の平均値を計算して、かつこれらの平均値を考慮することによって、ホワイトバランスを調整するための前記ゲインを決定する、ように構成される、請求項1ないし16の何れかに記載の装置。
- 複数の色成分を含む画像データのフレームを複数の画素データを含む複数のブロックに分割し、
前記ブロックの全部または一部のうちの各々について、前記ブロックが灰色の可能性があるか否かを判定し、
灰色の可能性があると判定された前記ブロックを使用して、ホワイトバランスを調整するためのゲインを決定する、
電気回路。 - 前記灰色判定に関する一つ以上の色温度を定義して、かつ前記定義された色温度において、前記ブロックが灰色の可能性があるか否かを判定するように構成される、請求項18に記載の電気回路。
- 各々異なる複数の光度範囲を定義し、
前記光度範囲の各々について、前記ブロックが前記光度範囲において灰色の可能性があるか否かを判定すると共に、該光度範囲において灰色の可能性があると判定された前記ブロックにおける前記複数の色成分の平均値を該色成分毎に累積し、
前記色成分の各々について、前記異なる光度範囲から各々得られた前記累積値または前記累積値から生成された値を混合し、
前記混合値に基づいて、ホワイトバランスを調整するためのゲインを決定する、
ように構成される、請求項19に記載の電気回路。 - 複数の色成分を含む画像データのフレームを複数の画素データを含む複数のブロックに分割するステップと、
前記ブロックの全部または一部のうちの各々について、前記ブロックが灰色の可能性があるか否かを判定するステップと、
灰色の可能性があると判定された前記ブロックを使用して、ホワイトバランスを調整するためのゲインを決定するステップと、
を含む方法。 - 前記灰色判定に関する一つ以上の色温度を定義して、かつ前記定義された色温度において前記ブロックが灰色の可能性があるか否かを判定することを含む、請求項21に記載の方法。
- 各々異なる複数の光度範囲を定義することと、
前記光度範囲の各々について、前記ブロックが該光度範囲において灰色の可能性があるか否かを判定すると共に、該光度範囲において灰色の可能性があると判定されたブロックにおける前記複数の色成分の平均値を該色成分毎に累積することと、
前記色成分の各々について、前記異なる光度範囲から各々得られた前記累積値または前記累積値から生成された値を混合することと、
前記混合値に基づいて、ホワイトバランスを調整するためのゲインを決定することと、
を含む、請求項22に記載の方法。 - 装置のプロセッサにより実行されることにより、前記装置に、次の処理: 複数の色成分を含む画像データのフレームを複数の画素データを含む複数のブロックに分割し、
前記ブロックの全部または一部のうちの各々について、前記ブロックが灰色の可能性があるか否かを判定し、
灰色の可能性があると判定された前記ブロックを使用して、ホワイトバランスを調整するためのゲインを決定する、
ことを実行可能とするコンピュータプログラム。 - 前記処理は、前記灰色判定に関する一つ以上の色温度を定義して、かつ前記定義された色温度において前記ブロックが灰色の可能性があるか否かを判定することを含む、請求項24に記載のコンピュータプログラム。
- 前記処理は、
各々異なる複数の光度範囲を定義することと、
前記光度範囲の各々について、前記ブロックが該光度範囲において灰色の可能性があるか否かを判定すると共に、該光度範囲において灰色の可能性があると判定されたブロックにおける前記複数の色成分の平均値を該色成分毎に累積することと、
前記色成分の各々について、前記異なる光度範囲から各々得られた前記累積値または前記累積値から生成された値を混合することと、
前記混合値に基づいて、ホワイトバランスを調整するためのゲインを決定することと、
を含む、請求項25に記載のコンピュータプログラム。
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