JP2523034B2

JP2523034B2 - 白バランス調整装置

Info

Publication number: JP2523034B2
Application number: JP2027472A
Authority: JP
Inventors: 健一菊地; 俊宣春木
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1990-02-07
Filing date: 1990-02-07
Publication date: 1996-08-07
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JPH03232392A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、撮像素子から得られる撮像映像信号を基
に、白バランスの制御を行うカラービデオカメラの自動
白バランス調整装置に関する。

（ロ）従来の技術カラービデオカメラに於いては、光源による光の波長
分布の違いを補正するために、白バランスの制御を行う
必要がある。

この制御は、赤（以下Ｒ）、青（以下Ｂ）、緑（以下
Ｇ）の三原色信号の比が1:1:1となるように、各色信号
の利得を調整することで行われる。一般には例えば特開
昭62−35792号公報（H04N9/73）に示される様に、画面
の色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの積分値が零になるように利
得を調節する方式が用いられている。

第７図は、この方式を用いた白バランス回路のブロッ
ク図である、レンズ（１）を通過した光は、撮像素子（CCD）
（２）で光電変換された後、色分離回路（３）で、Ｒ、
Ｇ、Ｂの３原色信号として取り出され、Ｇの色信号は直
接、Ｒ及びＢの色信号はＲ増幅回路（４）、Ｂ増幅回路
（５）を経て、カメラプロセス及びマトリクス回路
（６）に入力され、輝度信号Ｙ、赤及び青それぞれの色
差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが作られて、ビデオ回路へ送られ
る。

同時に、二つの色差信号は、それぞれ積分回路（17）
（18）で、十分に長い時間、積分され、その結果が零に
なるように利得制御回路（13）（14）がＲ、Ｂ各々の利
得可変な増幅回路（４）、（５）の利得を調節する。

（ハ）発明が解決しようとする課題前述の方式は、一般被写体を撮影した場合、画面全体
の色差信号を平均化した値は、完全白色面を撮影した場
合と等価となるという経験則を前提としており、撮影画
面は平均的に各色を含んでいることが必要となる。

ところが、この方式では、被写体自体の色に偏りがあ
る時、例えば、緑の芝生や青空が画面上で大きな面積を
占める場合や、赤いセータを着た人物をクローズアップ
する場合等では、画面全体の色分布を平均化しても白い
画面状態とはならず白バランスがくずれることになり、
この様な被写体に対して前述の如き白バランス調整を施
せば、偏った色を打ち消す方向に利得が変化して白バラ
ンスがその補色側にずれて、適正な色の再現が行えなく
なるという欠点を有している。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、撮像画面上でコントラストの低い被写体の
存在する領域での色情報信号の白バランス調整への寄与
度を他の領域より軽減させることを特徴とし、更に具体
的には、撮像画面を分割して設定された複数の領域毎に
色情報信号レベルを各色の色評価値として得る色評価値
検出手段と、各領域毎の輝度信号の高域成分レベルをコ
ントラスト評価値として得るコントラスト評価値検出手
段と、コントラスト評価値が基準以下の領域の色評価値
を所定量だけ減じる色評価値調整を行う色評価値調整手
段と、該色評価値調整後の全領域の色評価値より画面全
体についての色評価値を画面色評価値として算出する画
面色評価値算出手段と、該画面色評価値を基に各色信号
の増幅利得を制御する利得制御手段を備えることを特徴
とする。

更に別の方法として、色評価値検出手段にて得られる
色評価値の所定の重み付け量にて重み付けを行った後
に、これを基に前述の如く画面色評価値を算出し、この
画面色評価値に応じて各色信号の増幅利得を制御する際
に、低コントラストの領域については重み付き量を減じ
ることを特徴とする。

（ホ）作用本発明は上述の如く構成したので、コントラストが低
い領域には単一色の被写体が存在するものと判断し、こ
の単一色の被写体の影響を軽減して、画面全体に色の偏
りがある場合でも、その色を打ち消す方向に白バランス
がずれることが防止される。

（ヘ）実施例以下、図面に従い本発明の一実施例について説明す
る。

第１図は本実施例による自動白バランス調整回路の回
路ブロック図である。

レンズ（１）を通過した光は、CCD（２）上に結像さ
れて光電変換された後、色分離回路（３）にて、Ｒ、
Ｇ、Ｂの３原色信号として取り出される。これら３原色
信号の中のＲ及びＢ信号は、夫々Ｒ及びＢ増幅回路
（４）（５）を経て、Ｇ信号と共にカメラプロセス及び
マトリクス（６）に入力され、これらを基に輝度信号
（Ｙ）及び赤、青夫々の色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−
Ｙ）が作成されて、ビデオ回路（７）に供給されて周知
の処理が施される。また、（Ｒ−Ｙ）（Ｂ−Ｙ）の各信
号は、選択回路（21）にも供給され、同時に、輝度信号
（Ｙ）は高域通過フィルタ（HPF）（31）を経て、その
高域成分（YH）のみが選択回路（21）に供給される。こ
の高域成分（YH）は、画面のコントラストが高い程大き
くなり、即ち撮影画面中の各被写体の境界部分では大き
くなり、単一色部分では小さくなる。選択回路（21）は
タイミング回路（25）からの選択信号（S1）により輝度
高域成分（YH）及び色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）の
３信号の中の１つを１フィールド毎に順次選択するもの
ので、（YH）→（Ｒ−Ｙ）→（Ｂ−Ｙ）→（YH）→（Ｒ
−Ｙ）→…と１フィールド毎に後段のA/D変換器（22）
に出力される。尚、選択信号（S1）は後述の如く同期分
離回路（24）から得られる垂直同期信号に基づいて作成
される。

A/D変速器（22）は、所定のサンプリング周期で選択
回路（21）にて選択された信号（YH）（Ｒ−Ｙ）（Ｂ−
Ｙ）の１つを細かくサンプリングして逐次ディジタル値
に変換し、この値を積分器（23）に出力する。ところ
で、タイミング回路（25）はカメラプロセス及びマトリ
ックス回路（６）からの垂直、水平同期信号及びCCD
（２）を駆動する固定の発振器出力に基づいて、撮像画
面を第２図に示す８×８の64個の同一面積の長方形の領
域（A11）、（A12）、（A13）…に分割して各領域毎に
これらの領域内の選択回路（21）出力を自分割で取り出
すための切換信号（S2）を積分器（23）に出力する。

積分器（23）は切換信号（S2）を受けて、選択回路
（21）出力のA/D変換値を領域毎に１フィールド期間に
わたって加算し、結局、64個の領域毎に選択回路（21）
にて選択された信号をディジタル積分する。

第４図に、この積分器（23）の内部構造を更に詳細に
示す。各サンプリングデータのA/D変換値は、切換回路
（61）に供給される。この切換回路（61）は切換信号
（S2）を受けて、各A/D変換値を領域毎に用意された加
算器（P11）（P12）…（P88）の中で該当サンプリング
点が存在する領域用の加算器に供給する役割を有する。
即ち、ある任意のサンプリングデータのサンプリング点
が、領域（A11）内に含まれているならば、このデータ
を領域（A11）用の加算器（P11）に供給する。尚、以
下、同様に加算器（Aij）（ｉ、ｊ＝１〜８）は領域（P
ij）（ｉ、ｊ＝１〜８）用に設定され、全部で64個の加
算器が用意されている。各加算器の後段には、保持回路
（Qij）（ｉ、ｊ＝１〜８）が夫々配設され、各加算値
は各保持回路に一旦保持される。各保持回路の保持デー
タは、再び加算器に入力されて、次のサンプリングデー
タと加算される。また、各保持回路は、垂直同期信号に
同期して１フィールド毎にリセットされ、このリセット
直前の保持データのみがメモリ（26）に供給される。従
って、１組の加算器及び保持回路に１個のディジタル積
分回路が構成され、合計64個の積分回路が積分器（23）
を構成することになり、１フィールド毎に各保持回路か
ら64個の領域毎にディジタル積分値がメモリ（26）に入
力される。

このフィールド分の積分が完了すると、この各領域毎
の積分値はコントラスト評価値あるいは色評価値として
メモリ（26）に保持される。この結果、ある任意のフィ
ールドで64個の領域内に対応する輝度高域成分（YH）の
ディジタル積分値が64個のコントラスト評価値（yij）
（ｉ、j:1〜８）として得られることになる。また、次
のフィールドでは選択回路（21）にて色差信号（Ｒ−
Ｙ）が選択されているので、積分器（23）の各領域にお
ける積分の結果、色差信号（Ｒ−Ｙ）の領域毎のディジ
タル積分値が64個の色評価値（rij）として得られる。
更に次のフィールドでは選択回路（21）にて色差信号
（Ｂ−Ｙ）が選択されているので、積分器（23）の積分
の結果、色差信号（Ｂ−Ｙ）の領域毎のディジタル積分
値が64個の色評価値（bij）として得られる。こうし
て、輝度高域信号（YH）、色差信号（Ｒ−Ｙ）（Ｂ−
Ｙ）の３フィールドの積算が終了した次点で、コントラ
スト評価値（yij）及び色評価値（rij）（bij）の64個
×３個の値がメモリ（26）に保持されることになる。こ
れ以降、上述と同様の動作が繰り返され、次のフィール
ドではコントラスト評価値（yij）が、更に次のフィー
ルドでは色評価値（rij）と順次更新されることにな
る。この様にして得られた最新のコノトラスト評価値
（yij）及び色評価値（rij）（bij）は、後段の色評価
値調整回路（27）に供給される。

色評価値調整回路（27）は、各領域に単一色の被写体
が存在するか否かをコントラスト評価値の大小にて決定
し、コントラスト評価値が小さい領域については、白バ
ランス調整の際の該当領域の寄与度を低減させるため
に、該当領域の色評価値（rij）（bij）を減衰させる働
きを為す。

第３図は、この調整回路（27）の回路ブロック図を示
したもので、次にこれについて説明する。

各領域コントラスト評価値（yij）は、メモリ（26）
より領域順、即ち（y₁₁）→（y₁₂）→…（y₁₈）→
（y₂₁）→…→（y₈₈）の順にてコントラスト比較器（8
0）に入力されて、次々に予め閾値メモリ（81）に格納
されているコントラスト閾値（Ｎ）と比較される。この
比較の結果、コントラスト評価値がコントラスト閾値
（Ｎ）より小さい領域が発見されると、この該当領域に
ついて、Ｈレベルの比較信号（S3）が発せられる。

切換回路（82）は、２つのスイッチ（83）（84）より
構成され、スイッチ（83）は色評価値（rij）が入力さ
れる固定接点（83a）と、Ｒ減衰器（85）に結合された
固定接点（83b）あるいは出力端子（87）に結合された
固定接点（83c）を選択的に接続される機能を有し、ス
イッチ（84）は色評価値（bij）が入力される固定接点
（84a）と、Ｂ減衰器（86）に結合された固定接点（84
b）あるいは出力端子（88）に結合された固定接点（84
c）を選択的に接続させる機能を有している。両スイッ
チ（83）（84）は、スイッチング信号としての比較信号
（S3）により連動して切換制御され、比較信号（S3）が
Ｌレベルの時に夫々固定接点（83c）（84c）側にあって
該当領域での色評価値（rij）（bij）が何ら減衰される
ことなく、そのまま出力端子（87）（88）に出力され、
Ｈレベルの時に夫々固定接点（83b）（84b）側に切り換
わり、該当領域に色評価値（rij）（bij）がＲ及びＢ減
衰器（85）（86）に入力される。

Ｒ及びＢ減衰器（85）（86）は、入力された色評価値
（rij）（bij）から予め設定された所定量（Ｚ）を減じ
て、（rij−Ｚ）、（bij−Ｚ）を算出して出力端子（8
7）（88）に導出する。

尚、色評価値調整回路（27）にメモリ（26）から入力
される各評価値（yij）（rij）（bij）は、いずれも、
同一領域毎に同期して入力され、調整回路内での処理も
64個の全ての領域毎に逐次実行される。また、コントラ
スト閾値（Ｎ）は単一色の被写体と認識できる実測値に
基いて設定され、同様に減衰量（Ｚ）は、実際に単一色
の被写体が画像画面の多くの面積を占めている撮影状態
にて、最適な白バランスを実現できる時の実測値に基い
て設定されている。

出力端子（87）（88）に導出される非減衰あるいは減
衰後の色評価値は、画面評価回路（28）に送られて次式
（１）（２）に基いて各色差信号の画面全体の色評価値
が画面色評価値（Vr）（Vb）として算出される。

この式（１）（２）は色評価値調整回路（27）を経た
64個の各領域の色評価値（rij）（bij）の全ての総和を
領域数で割算して、１個の領域についての平均値を画面
色評価値として算出する。

利得制御回路（29）（30）は、画面全体の色評価値で
ある画面色評価値（Vr）（Vb）が共に零となる様に、Ｒ
及びＢ増幅回路（４）（５）の夫々の利得を制御してい
る。こうして画面色評価値（Vr）（Vb）が零になれば、
白バランス調整が完了したことになる。

以上の様に、低コントラストの領域の色評価値を減衰
させて白バランス調整を行うことにより、例えば、深緑
の葉を茂らせた木を撮影して第５図の如き撮像画面を得
た場合に、深緑の葉のみが存在してコントラストが低い
斜線の11個の領域、即ち領域（A23）（A32）乃至（A3
4）、（A42）乃至（A44）、（A52）乃至（A54）、（A6
3）の色評価値（rij）（bij）が減衰される。従って、
撮像画面に木の占める割合が大きく、画面全体の色に偏
りがある場合にも、従来例の如く木の葉の緑色を打ち消
す方向に白バランスがずれることはなく、画面全体の白
バランスに対する11個の領域の緑色の影響は低減され
て、緑色の補色側へのずれは抑えられて、適切な白バラ
ンス調整が施される。

前述の実施例では、色評価値調整回路（27）における
色評価値の調整動作の具体例として、色評価値（rij）
（bij）から所定の減衰量（Ｚ）を減じる方法を採用し
たが、他の方法として、第６図に示す様に重み付け量を
可変とする方法がある。即ち、高コントラスト領域につ
いては重み付け回路（91）（93）にて各色評価値に所定
の重み付け量（D1）にて重み付け即ち、rij×D1あるい
はbij×D1の掛算を行い、低コントラスト領域について
は重み付け回路（90）（92）にて重み付け量（D1）より
も小さい重み付け量（D2）にて重み付け即ちrij×D2あ
るいはbij×D2の掛算を行い、この掛算値を各領域の調
整後の色評価値として出力することにより、実質的に低
コントラストの領域の寄与度を減じることできる。

また、本実施例ではA/D変換器（22）を共有するため
に、選択回路（21）にて輝度高域成分あるいは色差信号
（YH）、（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）の１つを選択する様に
構成したので、各成分の評価値の更新の周期は３フィー
ルドとなったが、（YH）、（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）用に
３個のA/D変換器及び積分器を配すれば、各評価値は１
フィールド毎に更新できることになり、一層高精度な白
バランス調整が可能となる。

（ト）発明の効果上述の如く本発明によれば、単一色の被写体が撮像画
面上で大きな面積を占めて、画面全体の色に偏りがある
場合でも、この単一色を打ち消す方向に白バランスがず
れることがなく、適切な白バランス調整が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の実施例に係り、第１図は全
体の回路ブロック図、第２図は画面分割の説明図、第３
図、第４図は要部回路ブロック図、第５図は撮像画面の
一例を示す図、第６図は他の実施例の要部回路ブロック
図、第７図は従来例の回路ブロック図である。（27）……色評価値調整回路、（28）……画面評価回
路、（23）……積分器、（29）（30）……利得制御回
路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像映像信号中の色情報を基に白バランス
調整を行う白バランス調整装置において、撮像画面上でコントラストの低い被写体が存在する領域
での色情報信号の白バランス調整への寄与度を他の領域
より軽減させることを特徴とする白バランス調整装置。
【請求項２】撮像画面を分割して設定された複数の領域
毎に色情報信号レベルを各色の色評価値として得る色評
価値検出手段と、前記各領域毎の輝度信号の高域成分レベルをコントラス
ト評価値として得るコントラスト評価値検出手段と、コントラスト評価値が基準値以下の領域の色評価値を所
定量だけ減じる色評価値調整を行う色評価値調整手段
と、該色評価値調整後の全領域の色評価値より画面全体につ
いての色評価値を画面色評価値として算出する画面色評
価値算出手段と、該画面色評価値を基に各色信号の増幅利得を制御する利
得制御手段を備える白バランス調整装置。
【請求項３】撮像画面を分割して設定された複数の領域
毎に色情報信号レベルを各色の色評価値として得る色評
価値検出手段と、前記各領域毎の輝度信号の高域成分レベルをコントラス
ト評価値として得るコントラスト評価値検出手段と、前記色評価値に所定の重み付け量にて重み付けを行った
後の全領域の色評価値より画面全体についての色評価値
を画面色評価値として算出する画面色評価値算出手段
と、該画面色評価値を基に各色信号の増幅利得を制御する利
得制御手段を備え、前記コントラスト評価値が基準値以下の領域について前
記重み付け量を軽減することを特徴とする白バランス調
整装置。