JP3883711B2 - ホワイトバランス調整方法および装置並びに記録媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整方法および装置並びにホワイトバランス調整方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のパーソナルコンピュータの普及に伴い、各種の画像をデジタル画像データとしてコンピュータに入力し、種々の処理を施して出力、再生することが一般的に行われている。ここで、デジタル画像データを得る方法として、デジタルカメラにより被写体を撮像することにより得る方法、あるいは銀塩写真感光材料を用いて撮影、現像処理された画像をスキャナなどにより読み込んでデジタル化する方法がある。カラー画像の場合、このようにして得られたデジタル画像データは一般にＲＧＢ３色の濃度データの組み合わせとして表される。そして、このデジタル画像データをＣＲＴに表示したりプリントなどのハードコピーとして出力する場合、被写体上においてグレーであった物体がＣＲＴやプリント上においてもグレーに再現されるように、画像全体のホワイトバランスが調整される。
【０００３】
このようなホワイトバランスの調整方法として、例えば、下記のような方法が知られている。すなわち、各画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を補正するためのプレ補正係数（ｒ０，ｇ０，ｂ０）を求め、さらにこのプレ補正係数を補正するための補正率ｋ０を求め、補正係数（ｒ０，ｇ０，ｂ０）および補正率ｋ０に基づいて、補正係数（ｒ，ｇ，ｂ）を求める。そして、この補正係数（ｒ，ｇ，ｂ）により各画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を補正して補正された画素値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）を求める。
【０００４】
ここで、各画素の画素値が光強度のべき乗で表される場合には、プレ補正係数（ｒ０，ｇ０，ｂ０）は下記の式（１）により、補正係数（ｒ，ｇ，ｂ）は下記の式（２）によりそれぞれ求められ、この補正係数（ｒ，ｇ，ｂ）を用いて下記の式（３）により補正された画素値Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′が求められる。
【０００５】
【数１】

【０００６】
一方、各画素の画素値が光強度の対数で表される場合には、プレ補正係数（ｒ０，ｇ０，ｂ０）は下記の式（４）により、補正係数（ｒ，ｇ，ｂ）は下記の式（５）によりそれぞれ求められ、この補正係数（ｒ，ｇ，ｂ）を用いて下記の式（６）により補正された画素値Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′が求められる。
【０００７】
【数２】

【０００８】
ここで、補正率ｋ０が０に近い値の場合には画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）はそれほど補正されないためロワードコレクションと称され、補正率ｋ０が１に近い値の場合には画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が大きく補正されるため、ハイコレクションと称され、とくに補正率ｋ０＝１の場合にはフルコレクションと称される。
【０００９】
上述したような方法により、適正な色を再現可能なように画像データに対してホワイトバランス調整処理を施すことができる。しかしながら、例えば赤いセータを着た人物をクローズアップして撮影を行うことにより得られた画像においては、画像全体の色分布が赤色に偏ってプレ補正係数ｒ０，ｇ０，ｂ０も赤色に偏るため、ホワイトバランスが大きく崩れることとなる。このため、このような場合においても適切にホワイトバランスの調整を行うことができるように、補正率ｋ０の値を調整するための方法が提案されている（特開平４−１０８８７号公報）。この特開平４−１０８８７号公報に記載された方法は、カメラに設けられたズーム機構により撮影レンズの画角を検出するとともに、オートフォーカス機構により被写体との距離を検出し、これらの値から画面内の被写体の実効面積を算出し、この算出結果に基づいてホワイトバランス調整の調整速度すなわち補正率ｋ０の値を段階的に変換させるか、あるいはホワイトバランスの調整を中止するものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平４−１０８８７号公報に記載された方法は、ズーム機構およびオートフォーカス機構を備えた比較的高価な撮像装置において取得された画像データに対してのみしか適用することができず、これらの機構を備えない比較的安価な単焦点カメラなどの撮像装置により取得された画像データに対してはこの方法を適用することができなかった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、上記補正率を簡易な方法により決定することができるホワイトバランス調整方法および装置並びにホワイトバランス調整方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
画像データを取得するための撮像装置と被写体との距離が大きい場合にはホワイトバランスの調整の際に被写体の色の影響をそれほど受けないため、ハイコレクションとすればよく、撮像装置と被写体との距離が小さい場合には被写体の色の影響を受けやすいためロワードコレクションとすればよいものである。また、被写体の距離を推定するためのズーム機構およびオートフォーカス機構は比較的高価な撮像装置にしか装備されていないが、ストロボ機構などの照明手段は比較的安価な撮像装置においても装備されているものである。本発明はこの点に着目してなされたものである。すなわち、本発明によるホワイトバランス調整方法は、予め定められたホワイトバランス調整のための補正係数を所定の補正率により修正して修正補正係数を得、該修正補正係数により画像データを補正するホワイトバランス調整方法において、
同一シーンについて照明条件が異なる撮影を行うことにより得られた第１および第２の画像データを比較し、
該比較結果に基づいて、前記各画像データの差異が大きいほど前記補正率を小さくし、該差異が小さいほど前記補正率を大きくするように該補正率を決定することを特徴とするものである。
【００１３】
ここで、「同一シーンについて第１および第２の画像データを得る」とは、極めて短い時間間隔により撮影を行って第１および第２の画像データを得ることをいう。
【００１４】
また、「第１および第２の画像データを照明条件が異なる撮影を行うことにより得る」とは、例えば撮像装置に設けられたストロボ機構などの照明手段を用いて第１および第２の画像データを取得する場合および照明手段を用いないで取得する場合をいう。なお、撮像装置によっては照明光の強度を変更可能なものもあるため、照明光の強度を異なるものとすることにより取得された画像データをも含む概念である。また、撮像装置によっては、照明手段による照明の拡散の程度や向きを変更可能なものもあるため、照明の拡散の程度や向きを異なるものとすることにより取得された画像データをも含むものである。
【００１５】
さらに、「第１および第２の画像データを比較する」とは、第１および第２の画像データの分散値、標準偏差、画素値などのことをいう。なお、画素値を比較する場合には画素値そのもののみならず、その画素の明度あるいは色度を比較することをも含むものである。
【００１６】
本発明によるホワイトバランス調整装置は、予め定められたホワイトバランス調整のための補正係数を所定の補正率により修正して修正補正係数を得、該修正補正係数により画像データを補正するホワイトバランス調整装置において、
同一シーンについて照明条件が異なる撮影を行うことにより得られた第１および第２の画像データを比較する比較手段と、
該比較結果に基づいて、前記各画像データの差異が大きいほど前記補正率を小さくし、該差異が小さいほど前記補正率を大きくするように該補正率を決定する補正率決定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
なお、本発明によるホワイトバランス調整方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、まず同一シーンについて照明条件が異なる撮影を行うことにより第１および第２の画像データを得、これらの画像データにより表される画像の画素値を比較する。ここで、撮像装置が有する照明手段から発せられる照明光の到達範囲は通常３ｍ程度であるため、撮像装置とシーンに含まれる主要被写体との距離が３ｍ以下であれば両画像データの差異は極めて大きく、３ｍを越えるものであれば両画像データの差異は極めて小さくなる。また、照明手段がストロボ機構である場合、ストロボ光は比較的青色に近い色であるため、両画像データの色度を比較しても主要被写体との距離が３ｍ以下であれば両画像データの差異は大きく、３ｍを越えるものであれば両画像データの差異は小さくなる。したがって、両画像データを比較し、その比較結果に基づいて各画像データの差異が大きいほど補正率を小さくし、差異が小さいほど補正率を大きくするようにしたものである。これにより、撮像装置と主要被写体との距離が小さい場合にはロワードコレクションとなり、撮像装置と主要被写体との距離が大きい場合にはハイコレクションとなるように補正率が決定されることとなる。このため、ズーム機構やオートフォーカス機構を備えない撮像装置においても、照明手段のみ備えていれば、その撮像装置において得られた画像データからホワイトバランス調整のための補正率をシーンに含まれる被写体と撮像装置との距離に応じて決定することができるため、簡便かつ簡易な構成によりホワイトバランスの調整を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態によるホワイトバランス調整装置の構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、本実施形態によるホワイトバランス調整装置は、デジタルカメラ１において取得された、同一シーンに対してストロボを用いることにより撮影したストロボ有り画像を表す第１の画像データＳ１およびストロボを用いることなく撮影したストロボ無し画像を表す第２の画像データＳ２について、これらの画像データＳ１，Ｓ２の明度に関するヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段２と、各ヒストグラムに基づいてホワイトバランス調整のための補正率ｋ０を決定する補正率決定手段３と、ストロボ無し画像を表す第２の画像データＳ２に基づいてホワイトバランス調整のためのプレ補正係数ｒ０，ｇ０，ｂ０を算出するプレ補正係数算出手段４と、補正率ｋ０およびプレ補正係数ｒ０，ｇ０，ｂ０に基づいて補正係数ｒ，ｇ，ｂを算出する補正係数算出手段５と、補正係数ｒ，ｇ，ｂに基づいて第２の画像データＳ２を補正して処理済み画像データＳ２′を得る補正手段６とを備える。
【００２１】
デジタルカメラ１としては例えば富士写真フイルム株式会社製Finepix700が用いられ、同一シーンについて極めて短い時間間隔によりストロボ有り画像およびストロボ無し画像を撮影して第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２を取得するものである。なお、第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２は光強度のべき乗にて表される。
【００２２】
ヒストグラム作成手段２は、第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２の明度を下記の式（７）により求め、各画像データＳ１，Ｓ２毎にヒストグラムを作成する。
【００２３】
Ｙ＝０．３・Ｒ＋０．６・Ｇ＋０．１・Ｂ （７）
補正率決定手段３は、ヒストグラム作成手段２において求められた各ヒストグラムの標準偏差σ１，σ２を求め、下記の式（８）により補正率ｋ０を決定する。
【００２４】
ｋ０＝σ１／σ２（σ１≦σ２）
ｋ０＝σ２／σ１（σ２≦σ１） （８）
ここで、ストロボ光の到達距離は３ｍ程度であるため、第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２を取得した際に、シーンに含まれる主要被写体の距離がデジタルカメラ１と離れている場合には、ストロボ有り画像およびストロボ無し画像の明度の値は略同一となる。したがって、ヒストグラムの標準偏差σ１，σ２は第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２とでほとんど差がないものとなり、式（８）により求められる補正率ｋ０は１に近い値となる。一方、シーンに含まれる主要被写体の距離がデジタルカメラ１と近い場合には、ストロボ有り画像についてはストロボ光が到達するためストロボ無し画像と比較して明度が大きくなり、その結果ヒストグラムの標準偏差σ１，σ２は第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２とで大きく異なるものとなる。したがって、式（８）により求められる補正率ｋ０は０に近い値となる。
【００２５】
プレ補正係数算出手段４は、第２の画像データＳ２により表されるストロボ無し画像の各画素の画素値Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）を用いて下記の式（９）によりプレ補正係数ｒ０，ｇ０，Ｂ０を求める。
【００２６】
【数３】

【００２７】
ここで、上記式（９）においてはＧの値を基準としているが、Ｒの値あるいはＢの値を基準としてもよい。
【００２８】
補正係数算出手段５は、補正率決定手段３において決定された補正率ｋ０およびプレ補正係数算出手段４において求められたプレ補正係数ｒ０，ｇ０，ｂ０から下記の式（１０）により補正係数ｒ，ｇ，ｂを求める。
【００２９】
【数４】

【００３０】
ここで、撮影時においてシーンに含まれる主要被写体がデジタルカメラ１に近い場合には、補正率ｋ０は０に近い値となるため補正係数ｒ，ｇ，ｂは１に近い値となり、ロワードコレクションとなる。一方、撮影時においてシーンに含まれる主要被写体がデジタルカメラ１から離れている場合には、補正率ｋ０は１に近い値となるため補正係数ｒ，ｇ，ｂはプレ補正係数ｒ０，ｇ０，ｂ０に近い値となり、ハイコレクションとなる。
【００３１】
補正手段６は補正係数算出手段４において求められた補正係数ｒ，ｇ，ｂより、下記の式（１１）に基づいてストロボ無し画像の各画素の画素値Ｒ，Ｇ，Ｂを処理済み画素値Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′に変換して色補正を行う。
【００３２】
【数５】

【００３３】
そして、この処理済み画素値Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′が処理済み画像データＳ２′とされる。
【００３４】
次いで、本実施形態の動作について説明する。図２は本実施形態の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１においてデジタルカメラ１により同一シーンについて極めて短い時間間隔によりストロボ有り画像およびストロボ無し画像の撮影が行われ、第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２が取得される。次にヒストグラム作成手段２において第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２の明度についてのヒストグラムが作成され（ステップＳ２）、補正率決定手段３において各画像データＳ１，Ｓ２のヒストグラムより上記式（８）に基づいて補正率ｋ０が決定される（ステップＳ３）。次にプレ補正係数算出手段４において、上記式（９）に基づいてプレ補正係数ｒ０，ｇ０，ｂ０が算出される（ステップＳ４）。なお、ステップＳ３およびステップＳ４の処理は並列に行ってもよく、ステップＳ４の処理を先に行ってもよい。
【００３５】
次に補正係数算出手段５において、上記式（１０）に基づいて補正係数ｒ，ｇ，ｂが算出され（ステップＳ５）、補正手段６においてストロボ無し画像を表す第２の画像データＳ２の補正が行われ、処理済み画像データＳ２′が得られる（ステップＳ６）。処理済み画像データＳ２′は、プリンタあるいはＣＲＴモニタなどの再生手段において再生される（ステップＳ７）。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、ストロボ有り画像およびストロボ無し画像を表す第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２を比較し、各画素の画素値の差異が大きいほど補正率ｋ０を小さくし、差異が小さいほど補正率ｋ０を大きくするようにしたため、デジタルカメラ１と主要被写体との距離が小さい場合にはロワードコレクションとなり、デジタルカメラ１と主要被写体との距離が大きい場合にはハイコレクションとなるように補正率ｋ０が決定されることとなる。したがって、ズーム機構やオートフォーカス機構を備えないデジタルカメラ１においても、ストロボ機構のみ備えていれば、得られた画像データからホワイトバランス調整のための補正率ｋ０をシーンに含まれる被写体とデジタルカメラ１との距離に応じて決定することができるため、簡便かつ簡易な構成によりホワイトバランスの調整を行うことができる。
【００３７】
なお、上記実施形態においては、第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２の明度に関するヒストグラムを求め、このヒストグラムの標準偏差σ１，σ２からシーンに含まれる主要被写体とデジタルカメラ１との距離に応じた補正率ｋ０を決定しているが、ストロボ光は比較的青色に近い色であるため、両画像データＳ１，Ｓ２の色度に関するヒストグラムを比較することによっても、主要被写体とデジタルカメラ１との距離に応じた補正率ｋ０を決定することができる。すなわち、主要被写体とデジタルカメラ１との距離が近い場合には、ストロボ有り画像においてはストロボ光の青色の色度が大きくなるが、ストロボ無し画像についてはストロボ光の影響を受けないため青色の色度はストロボ有り画像ほど大きくならない。したがって、第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２の色度に関するヒストグラムを作成し、各ヒストグラムの標準偏差σ１，σ２を上記式（８）と同様に比較することによって、シーンに含まれる主要被写体とデジタルカメラ１との距離に応じた補正率ｋ０を決定してホワイトバランスの調整を行うことができる。
【００３８】
また、上記実施形態においては、ストロボ有り画像およびストロボ無し画像を撮影することにより補正率ｋ０を決定しているが、デジタルカメラによってはストロボ光の強度を変更可能なものもある。したがって、このようなデジタルカメラを用いる場合には、ストロボ光の強度を異なるものとして同一シーンについての第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２を取得し、上記と同様に補正率ｋ０を決定することができる。すなわち、ストロボ光の強度が大きい画像を表す画像データとストロボ光の強度が小さい画像を表す画像データとの明度を比較すると、主要被写体とデジタルカメラ１との距離が近い場合には、各画像データにおいて明度の大きさが異なるため、上記式（８）における標準偏差σ１，σ２の値が各画像間において異なるものとなる。したがって、上記実施形態と同様に両画像データの明度に関するヒストグラムを求めて各ヒストグラムを比較することにより、シーンに含まれる主要被写体とデジタルカメラ１との距離に応じて補正率ｋ０を決定してホワイトバランスの調整を行うことができる。
【００３９】
さらに、デジタルカメラによってはストロボ光の拡散の程度や向きを変更可能なものもある。したがって、このようなデジタルカメラを用いる場合には、ストロボ光の拡散の程度、あるいは向きを異なるものとして同一シーンについての第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２を取得し、上記と同様に補正率ｋ０を決定することができる。
【００４０】
また、上記実施形態においては、第１および第２の画像データの標準偏差σ１，σ２を比較しているが、ストロボ光の程度によっては各画像データＳ１，Ｓ２により表される画像の画素値が異なる場合もあるため、画素値を比較して補正率ｋ０を決定してもよい。
【００４１】
また、上記実施形態においては、デジタルカメラ１により撮影を行って第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２を取得しているが、銀塩写真フイルム（例えば富士写真フイルム株式会社製Super G ACE400）にストロボ有り画像とストロボ無し画像とを撮影し、これを現像してスキャナ（同社製Frontier）にて読み取ることにより第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２を得るようにしてもよい。この場合、第１および第２の画像データＳ１，Ｓ２は光強度の対数にて表されるものとなるため、プレ補正係数算出手段４、補正係数算出手段５および補正手段６における演算は下記の式（１２）〜（１４）に示すものとなる。
【００４２】
【数６】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるホワイトバランス調整装置の構成を示す概略ブロック図
【図２】本発明の実施形態によるホワイトバランス調整装置において行われる処理を示すフローチャート
【符号の説明】
１ デジタルカメラ
２ ヒストグラム作成手段
３ 補正率決定手段
４ プレ補正係数算出手段
５ 補正係数算出手段
６ 補正手段

Claims (3)

1. 予め定められたホワイトバランス調整のための補正係数を所定の補正率により修正して修正補正係数を得、該修正補正係数により画像データを補正するホワイトバランス調整方法において、
   同一シーンについて照明条件が異なる撮影を行うことにより得られた第１および第２の画像データを、該第１および第２の画像データにより表される画像の全体において比較し、
   該比較結果に基づいて、前記各画像データの差異が大きいほど前記補正率を小さくし、該差異が小さいほど前記補正率を大きくするように該補正率を決定することを特徴とするホワイトバランス調整方法。
2. 予め定められたホワイトバランス調整のための補正係数を所定の補正率により修正して修正補正係数を得、該修正補正係数により画像データを補正するホワイトバランス調整装置において、
   同一シーンについて照明条件が異なる撮影を行うことにより得られた第１および第２の画像データを、該第１および第２の画像データにより表される画像の全体において比較する比較手段と、
   該比較結果に基づいて、前記各画像データの差異が大きいほど前記補正率を小さくし、該差異が小さいほど前記補正率を大きくするように該補正率を決定する補正率決定手段とを備えたことを特徴とするホワイトバランス調整装置。
3. 予め定められたホワイトバランス調整のための補正係数を所定の補正率により修正して修正補正係数を得、該修正補正係数により画像データを補正するホワイトバランス調整方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体において、
   前記プログラムは、同一シーンについて照明条件が異なる撮影を行うことにより得られた第１および第２の画像データを、該第１および第２の画像データにより表される画像の全体において比較する手順と、
   該比較結果に基づいて、前記各画像データの差異が大きいほど前記補正率を小さくし、該差異が小さいほど前記補正率を大きくするように該補正率を決定する手順とを有することを特徴とするコンピュータ読取り可能な記録媒体。

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