JP3302214B2

JP3302214B2 - 画像入力装置

Info

Publication number: JP3302214B2
Application number: JP07770095A
Authority: JP
Inventors: 幹伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-04-03
Filing date: 1995-04-03
Publication date: 2002-07-15
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JPH08275194A; US5644359A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像入力装置に関し、
より具体的には、人物書画兼用の画像入力装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ及びその通信技術の
進歩により、コンピュータ上で画像を扱う基盤が普及
し、ビデオ・カメラが画像入力手段として利用されるよ
うになった。例えば、テレビ電話及びテレビ会議では、
話者又は会議の資科などのドキュメントを画像入力し
て、遠隔地の相手に送信することが行なわれる。人物用
と書画用で別々のカメラを設けるのはコスト高になるの
で、通常は、１台のカメラを人物用と書画用に兼用する
ことが考えられている。

【０００３】図２は、従来の人物書画兼用カメラの外観
図を示す。カメラ・ヘッド１１０が、支柱１１２により
支持され、しかも、水平方向向きと、垂直下向きとに変
更自在になっている。人物を撮影するときと、ドキュメ
ントを撮影するときとでは、一般に上下が逆さまになる
ので、カメラ・ヘッド１１０には、例えば下向きになっ
ているときには、撮影画像を上下反転する機能が組み込
まれている。カメラ・ヘッド１１０の出力は、コンピュ
ータ１１４に供給され、そのモニタ画面に表示され、遠
隔地に送信される。

【０００４】このようなコンピュータに画像入力するた
めの画像入力装置に限らず、通常のビデオ・カメラに
も、撮影画像の色バランス、具体的にはホワイト・バラ
ンスを自動補正するホワイト・バランス補正回路が組み
込まれている。有彩色の被写体の影響を避けるために、
白い又は白に近い被写体からの信号又はその可能性のあ
る信号（以下、白基準信号と呼ぶ。）のみを用いてホワ
イト・バランスを補正する技術が知られている。例え
ば、カメラ信号処理回路から得られる輝度信号Ｙ及び２
種の色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙからこのような白基準信号
のみを抽出し、抽出された色差信号成分を０に近付ける
ように撮影画像の各色成分のゲインを補正するものであ
る。

【０００５】更には、人物を撮影するときには、光源
（太陽光、蛍光灯又は白熱灯など）の色温度に応じて、
抽出された色差信号成分を少し暖色（Ｒ−Ｙ＞０、Ｂ−
Ｙ＜０）側に近付けるように色バランスを調整すること
で、人間の肌色が褪せないように、しかも臨場感のある
映像を忠実に再現できるようにした技術も、知られてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、人物用に合わ
せたホワイト・バランス補正回路を具備するビデオ・カ
メラを書画用に兼用する場合、ドキュメントの撮影時に
は、少し赤めに色再現されてしまう。逆に、ドキュメン
トの色再現に合わせたホワイト・バランスでは、人物を
撮影しているときに、肌色が少々色褪せて再現されてし
まう。

【０００７】本発明は、このような不都合を解消する画
像入力装置を堤示することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像入力装
置は、光学像を電気信号に変換する撮像手段と、上記撮
像手段の撮影画面を区分する複数の領域のそれぞれにつ
いて、上記撮像手段から出力されるカラー画像信号から
色情報を算出する演算手段と、上記演算手段からの色情
報を用いて上記カラー画像信号のホワイト・バランスを
補正するホワイト・バランス補正手段とを具備し、人物
撮影時と書画撮影時で、ホワイト・バランスの基準値を
選択自在としたことを特徴とする。

【０００９】更に、上記撮像手段によって撮像される被
写体が人物か書画かを検出する被写体検出手段を具備
し、上記ホワイト・バランス補正手段が、上記被写体検
出手段の検出結果に従うホワイト・バランスの基準値を
使用するようにしてもよい。

【００１０】

【作用】上記手段により、人物撮影時と書画撮影時で、
それぞれに応じた適切なホワイト・バランスの基準値を
設定できるので、それぞれに、自然な色を再現できるよ
うになる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例の概略構成ブロッ
ク図を示す。図１において、１０は撮影レンズ、１２は
アイリス（絞り）であり、１４は撮影レンズ１０及びア
イリス１２を通過した光学像を電気信号に変換する撮像
素子である。１６は、撮像素子１４の出力信号から輝度
信号の高周波成分ＹＨ、輝度信号の低周波成分ＹＬ、赤
信号Ｒ及び青信号Ｂを生成する輝度色度生成回路、１８
は輝度色度生成回路１６からのＲ信号を利得調整する利
得制御回路、２０は輝度色度生成回路１６からのＢ信号
を利得調整する利得制御回路である。

【００１３】２２は、輝度色度生成回路１６からの信号
ＹＬ及び利得制御回路１８，２０の出力から色差信号Ｒ
−Ｙ，Ｂ−Ｙを生成する色差信号生成回路、２４は、輝
度色度生成回路１６からの高周波輝度信号ＹＨと、色差
信号生成回路２２から出力される色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−
Ｙとから標準方式のビデオ信号を生成するビデオ・エン
コーダ、２６は、エンコーダ２４の出力を外部に出力す
る出力端子である。

【００１４】２８は、色差信号生成回路２２から出力さ
れるアナログ色差信号Ｂ−Ｙをディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器、３０は、色差信号生成回路２２から出
力されるアナログ色差信号Ｒ−Ｙをディジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器、３２は、輝度色度生成回路１６か
ら出力されるアナログ高周波輝度信号ＹＨをディジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。

【００１５】３４は、アイリス１２の開口度を検出する
ホール素子からなるアイリス位置検出器であり、絞り開
放時には高く、絞りを閉じたい時には低い電圧を出力す
る。

【００１６】３６は、人物を撮影しているか書画を撮影
しているかを検出する人物・書画切換え検出器である。
人物・書画切換え検出器３６は例えば図２に示す構成の
場合、カメラ・ヘッド１１０が水平方向に向けられてい
るか、垂直下方向に向けられているかを検出する。

【００１７】又は、人物を撮影しているときには、図３
に示すように、画面上、垂直方向でほぼ中央に顔が位置
するので、それを識別することにより、人物の撮影中か
否かを検出できる。垂直方向のほぼ中央部分で、フレー
ム毎の動きを検出し、動きが止まった時点で、肌色の有
無を調べることで、人物かいなかを識別できる。例え
ば、黄色人種では、図４に示す範囲内にあれば、人肌で
あることになる。勿論、白人、黄色人種又は黒人などの
人種の相違を考慮すべきことは勿論である。

【００１８】３８は、アイリス位置検出器３４の出力及
び人物・書画切換え検出器３６の出力の状態変化を検出
して、補正信号演算回路４０に通知する状態変化検出回
路である。

【００１９】４０は、Ａ／Ｄ変換器２８，３０，３２の
各出力及び状態変化検出回路３６の出力に従い、利得制
御回路１８，２０の制御値、即ち、ホワイト・バランス
補正値を演算する補正信号演算回路である。詳細は後述
するが、補正信号演算回路４０は、状態変化検出回路３
８の出力に従い、人物撮影時と書画撮影時とで、ホワイ
ト・バランスの基準値を変更する。４２は、補正信号演
算回路４０の制御下で、Ａ／Ｄ変換器２８，３０，３２
の各出力及び回路４０の演算結果等を一時記憶するメモ
リである。補正信号演算回路４０は例えば、マイクロコ
ンピュータなどのディジタル演算回路からなる。

【００２０】４４は補正信号演算回路４０から出力され
るＲゲイン補正信号をデジタル値からアナログ値に変換
するＤ／Ａ変換器、４６は同じく補正信号演算回路４０
から出力されるＢゲイン補正信号をデジタル値からアナ
ログ値に変換するＤ／Ａ変換器である。Ｄ／Ａ変換器４
４，４６の出力はそれぞれ、利得制御回路１８，２０の
利得制御端子に印加される。

【００２１】４８は、Ａ／Ｄ変換器２８，３０，３２及
び補正信号演算回路４０を同期動作させる同期信号を発
生する同期信号発生回路である。なお、同期信号発生回
路４８が発生する同期信号は、撮像素子１４から出力さ
れる画像信号にも同期している。

【００２２】本実施例の主要な動作であるホワイト・バ
ランス補正について、本実施例の動作を説明する。先
ず、ホワイト・バランス補正の基本動作を説明する。

【００２３】本実施例では、補正信号演算回路４０は、
同期信号発生回路４８からの同期信号に従い、Ａ／Ｄ変
換器２８，３０，３２の出力を１画面内で図５に示すよ
うに、８×８の合計６４個の領域に区分する。本実施例
ではまた、回路４０は、１フィールドで図５の縦に並ぶ
８個の領域分のデータを取り込むことができるので、画
面全体のデータを取り込むのに８フィールドの期間を要
する。画面全体のデータを取り込むのに要する時間は短
い方がいいが、本実施例のように８フィールドの期間を
要しても、実質的に充分高速にホワイト・バランスを補
正できる。

【００２４】補正信号演算回路４０は、各領域について
信号Ｂ−Ｙ，Ｒ−Ｙ，ＹＨの平均値を算出し、メモリ４
２に一時記憶する。図５に示すように、８×８に分割し
た６４個の領域のそれぞれの信号Ｂ−Ｙの平均値をＢｎ
（ｎ＝１〜６４）、信号Ｒ−Ｙの平均値をＲｎ（ｎ＝１
〜６４）と表記することにする。これらの値の中から白
い又は白に近い被写体からの信号を抽出する。白い被写
体の色温度変化に伴う色再現を考えると、図６に示す直
線に沿って範囲を考慮することになる。図７に示すよう
に、信号Ｒ−Ｙと信号Ｂ−Ｙを合成した２次元座標系
（ｘ，ｙ）を考える。即ち、ｘ＝（Ｒ−Ｙ）−（Ｂ−Ｙ）＝Ｒ−Ｂｙ＝（Ｒ−Ｙ）＋（Ｂ−Ｙ）＝Ｒ＋Ｂ−２Ｙとすると、ｙ方向には色温度変化の影響が少なく、ｘ方
向のみが色温度変化に応じて変化する。

【００２５】そこで、図７にハッチングをして区別した
ように、ｙ方向に一定幅を持ち、ｘ軸線に沿って延びた
領域の信号のみを抽出すれば、それが、白い又は白に近
い被写体からの信号をすべて抽出したことになる。この
ように抽出した信号を用いれば、有彩色の被写体の影響
を少なくしたホワイト・バランス制御を実現できる。具
体的には、図７において、ｂ≦ｙ≦ａでｃ≦ｘ≦ｄの範
囲であって、更に、図８に示すようにｅ≦ＹＨ≦ｆの範
囲にある信号のみを抽出する。ここで、ｅは低輝度を除
くための閾値、ｆは高輝度の色とび部分を除くための閾
値である。

【００２６】このようにして、一画面を区分する各領域
から白として抽出されたＲｎ，Ｂｎの平均値Ｒａｖ，Ｂ
ａｖを算出する。この平均値Ｒａｖ，Ｂａｖを求めると
きには、ゼロであるＲｎ，Ｂｎを予め除いてもよい。そ
のとき、Ｒｎ又はＢｎの一方がゼロでなければ、共に平
均値算出の基礎としてもよい。勿論、６４個の全領域か
ら得られたＲｎ，Ｂｎを加算し、領域数である６４で除
してもよい。この方法では演算は単純になるが、得られ
る結果（色再現性）が多少悪くなる。

【００２７】補正信号演算回路４０は、得られた平均値
Ｒａｖ，Ｂａｖをホワイト・バランスのとれた信号の平
均に相当する基準電位（基準値）Ｒｒｅｆ，Ｂｒｅｆと
比較して、ＲａｖがＲｒｅｆに等しく、且つＢａｖがＢ
ｒｅｆに等しくなるような、Ｒ信号及びＢ信号の補正デ
ータを算出する。算出されたＲ補正データ及びＢ補正デ
ータはそれぞれ、Ｄ／Ａ変換器４４，４６によりアナロ
グ信号に変換されて利得制御回路１８，２０の制御端子
に印加され、回路１８，２０における利得を制御する。
このようにして、輝度色度生成回路１６から出力される
Ｒ信号及びＢ信号のゲインが、所望の色バランスになる
ように自動制御される。

【００２８】本実施例では、補正信号演算回路４０は、
ホワイト・バランスの基準値（又は目標値）として、２
つの値、即ち、Ｒｒｅｆ（１），Ｂｒｅｆ（１）と、Ｒ
ｒｅｆ（２），Ｂｒｅｆ（２）を具備する。状態変化検
出回路３８は、人物・書画切換え検出器３６の出力、即
ち人物撮影中か書画撮影中を示す信号と、アイリス位置
検出器３４からの、撮影画面の輝度変化を検出した信号
とから、撮影状態の変化を検出し、その検出結果を補正
信号演算回路４０に通知する。回路４０は、状態変化検
出回路３８からの情報に従い、ホワイト・バランスの基
準値Ｒｒｅｆ，Ｂｒｅｆとして、人物を撮像していると
きには基準値Ｒｒｅｆ（１），Ｂｒｅｆ（１）１を使用
し、書画を撮影しているときには基準値Ｒｒｅｆ
（２），Ｂｒｅｆ（２）を使用する。

【００２９】図９は、Ｒｒｅｆ（１），Ｂｒｅｆ（１）
を示し、図１０はＲｒｅｆ（２）１，Ｂｒｅｆ（２）を
示す。人物を撮影するときには、図９に示すように、光
源の色温度によって基準値Ｒｒｅｆ（１），Ｂｒｅｆ
（１）をリニアに変化させる。つまり、光源が白熱灯又
は蛍光灯などの人工光のときには、少しオレンジ気味に
発色させ、屋外の自然光では、白に近い色で発色させ
る。これにより、人間の肌色を褪せさせず、自然な感じ
で人肌を色再現できる。また、書画を撮影するときに
は、図１０に示すように、基準値Ｒｒｅｆ（２），Ｂｒ
ｅｆ（２）を完全に中心の一点にして、ドキュメント紙
などに書かれている文字や図形がはっきりと見やすく表
示されるようにする。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、人物撮影時と書画撮影時でホワイ
ト・バランスの基準値としてそれぞれに適した値を採用
するので、人物撮影時には肌色を自然な感じで色再現す
ると共に、書画の場合には、白色を忠実に再現させるこ
とができる。これにより、人物書画兼用の画像入力装置
として、どちらの撮影時にも適切な色再現を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図であ
る。

【図２】画像入力装置の一般的な外観図である。

【図３】人物撮影時の画面例である。

【図４】人肌の色差値の例である。

【図５】本実施例における画面分割と各分割領域のデ
ータを示す図である。

【図６】色温度の変化を示す図である。

【図７】白い被写体の信号を抽出する範囲の説明図で
ある。

【図８】低輝度部と高輝度の色とび部の説明図であ
る。

【図９】人物撮影時のホワイト・バランスの基準値で
ある。

【図１０】書画撮影時のホワイト・バランスの基準値
である。

【符号の説明】

１０：撮影レンズ１２：アイリス１４：撮像素子１６：輝度色度生成回路１８，２０：利得制御回路２２：色差信号生成回路２４：エンコーダ２６：出力端子２８，３０，３２：Ａ／Ｄ変換器３４：アイリス位置検出器３６：人物・書画切換え検出器３８：状態変化検出回路４０：補正信号演算回路４２：メモリ４４，４６：Ｄ／Ａ変換器４８：同期信号発生回路１１０：カメラ・ヘッド１１２：支柱１１４：コンピュータ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光学像を電気信号に変換する撮像手段
と、上記撮像手段の撮影画面を区分する複数の領域のそ
れぞれについて、上記撮像手段から出力されるカラー画
像信号から色情報を算出する演算手段と、上記演算手段
からの色情報を用いて上記カラー画像信号のホワイト・
バランスを補正するホワイト・バランス補正手段とを具
備し、人物撮影時と書画撮影時で、ホワイト・バランス
の基準値を選択自在としたことを特徴とする画像入力装
置。
【請求項２】更に、上記撮像手段によって撮像される
被写体が人物か書画かを検出する被写体検出手段を具備
し、上記ホワイト・バランス補正手段が、上記被写体検
出手段の検出結果に従うホワイト・バランスの基準値を
使用する請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項３】人物撮影時の上記ホワイト・バランスの
基準値が、光源の色温度に応じて変化する請求項１又は
２に記載の画像入力装置。