JP3903094B2 - ホワイトバランス制御方法及びデジタルカメラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はホワイトバランス制御方法及びデジタルカメラに係り、特に、ストロボ光を発光して撮像する場合に、光源に応じて適正なホワイトバランス制御を行うためのホワイトバランス制御方法及びデジタルカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】
ストロボ装置を備えたデジタルカメラでは、光源の色温度に関わらず、白い被写体が白く色再現されるようにホワイトバランスを調整することが行われているが、従来では、ストロボ光以外の外光がどのような光源であるかに関わらずストロボ光の色温度に合わせたホワイトバランス調整を行っていたため、ストロボ光が十分に到達しない場合などにはホワイトバランスが適正とならない場合があった。
【0003】
この問題を解決するため、特開平9−322191号公報には、ストロボが発光しない状態で予備露光することにより外光の色温度情報を取得してホワイトバランス制御値を決定し、これと予め定めたストロボ光のホワイトバランス制御値との比例配分からストロボ発光時のホワイトバランス制御値を決定し、本露光の際に、この制御値に従ってストロボ発光時のホワイトバランスを制御する装置が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平9−322191号公報に記載された技術では、予備露光でストロボが発光しない場合の色温度情報を検出するため、撮像素子であるCCDから信号が読み出されるときに光の影響で発生するスミアの影響により、正しく色温度を検出できない場合がある、という問題があった。
【0005】
これを解決するためには、例えば本露光の時だけでなく予備露光の時もスミアの影響をなくすためのメカニカルシャッタを作動させる必要があるため、撮像シーケンスが複雑になる、という問題がある。
【0006】
また、緑色をした木の葉のように、無彩色を含まない有彩色の被写体を撮影した場合には、光源の色を正確に検出することができず、撮影した画像から得られた色情報から光源の色を検出し、該検出した光源の色に応じたホワイトバランス制御を行うと、被写体の補色に色回りしてしまうカラーフェリアが起こり、この場合は緑色の木の葉が枯れたような色になってしまう、といった問題もある。
【0007】
本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、ストロボ発光下の撮影でも適正にホワイトバランス制御を行うことができるホワイトバランス制御方法及びデジタルカメラを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、ストロボ光を発光可能なデジタルカメラにおけるホワイトバランス制御方法において、被写体を撮像したときの撮像画像の輝度レベルを検出するステップと、前記ストロボ光が発光された状態での前記撮像画像の画像データに、前記ストロボ光を基準光源として該基準光源の色が予め定めた所定色となるようにホワイトバランス制御を行うための基準制御値を乗算することにより、ストロボ光を光源とした場合のホワイトバランス制御が施された画像データに補正するステップと、前記撮像画像を複数のエリアに分割し、各エリアに属する前記基準制御値が乗算された画像データから各々色情報を取得するステップと、取得したエリアごとの色情報に基づいて、各エリアの色分布を検出するステップと、検出した前記輝度レベル及び前記色分布に基づいて環境光源を定めるステップと、前記環境光源と前記基準光源との混合光源の色が前記所定色となるようにホワイトバランス制御を行うための制御値を算出するステップと、前記制御値が、前記制御値と前記基準制御値との間の値で、かつ前記混合光源に適した値となるように、調整用の係数によって前記制御値を調整するステップと、を含むことを特徴とする。
【0009】
この発明によれば、被写体を撮像したときの撮像画像の輝度レベルを検出する。輝度レベルは、例えば撮像画像のR,G,Bの各色データから求めることができるが、専用のセンサで検出してもよい。
【0010】
ストロボ光が発光された状態での撮像画像の画像データに、ストロボ光を基準光源として該基準光源の色が予め定めた所定色、例えば白色となるようにホワイトバランス制御を行うための基準制御値を乗算する。すなわち、撮像画像の画像データを、ストロボ光を光源とした場合のホワイトバランス制御が施された画像データに補正する。
【0011】
そして、撮像画像を複数のエリアに分割し、各エリアに属する基準制御値が乗算された画像データから各々色情報を取得する。色情報は、例えばエリア内のR、G、B信号の比R/G、B/Gとすることができる。
【0012】
この取得したエリアごとの色情報に基づいて、各エリアの色分布を検出する。色分布は、例えば各エリアを予め定めた複数の環境光源に対応した色分布の範囲を示す検出枠に当てはめ、各々の検出枠に当てはまるエリアの個数を求めることにより得ることができる。検出枠は、例えばR/Gの範囲とB/Gの範囲とによって定められた枠とすることができる。
【0013】
次に、検出した輝度レベル及び色分布に基づいて環境光源を定める。色分布は、ストロボ光が発光された状態、すなわち、ストロボ光とストロボ光以外の環境光源とが混合された混合光源により撮像された撮像画像の画像データに基準制御値が乗算された画像データから取得された色情報から求められているため、環境光源のみを定めることができる。環境光源とは、ストロボ光以外の光源をいい、例えばデーライト光や蛍光灯、電球等の光源をいう。環境光源は、例えば予め定めた複数の環境光源の各々に対応して設けられた所定式によって算出された環境光源らしさの度合いを表す評価値に基づいて定めることができる。所定式は、例えば輝度レベルや、色分布、すなわち各検出枠に当てはまるエリアの個数等から環境光源らしさの度合いを表す評価値を算出する式によって定めることができる。
【0014】
このように、色分布だけでなく輝度レベルを考慮して環境光源を定めるため、環境光源を正確に定めることができる。また、色分布は、ストロボ光が発光された状態での撮像画像の画像データ、すなわち本撮影での撮像画像の画像データから求めているため、撮像シーケンスを複雑にすることなく環境光源を正確に定めることができる。
【0015】
そして、環境光源と基準光源との混合光源の色が所定色となるようにホワイトバランス制御を行うための制御値を算出する。この制御値は、例えば請求項2にも記載したように、予め定めた複数の環境光源の各々に対応して設けられた所定式によって算出された環境光源らしさの度合いを表す評価値が、予め定めた所定閾値以上であるか否かを判別するステップと、前記所定閾値以上の評価値に各々対応した対応制御値を算出するステップと、前記所定閾値以上の評価値を重みとした前記対応制御値の加重平均値を前記制御値として算出するステップと、によって算出することができる。
【0016】
すなわち、環境光源らしさの度合いを表す評価値が所定閾値以上のものが環境光源である確率が高いと判断し、所定閾値以上であると判断された環境光源の各々に対応する対応制御値を求め、これらの加重平均値を制御値とする。これにより、バランスよく制御値を定めることができる。
【0017】
そして、最終的な制御値は、この制御値と基準制御値との間の値で、かつ混合光源に適した値となるように調整用の係数によって調整される。この調整の度合いは、カラーフェリアの発生を抑制するための実験等から得られた経験値によって定められる。このように、混合光源に適した値となるように制御値が調整されるため、適正にホワイトバランス制御することができる。なお、制御値の調整は、環境光源の種類に拘わらず一律に調整してもよいし、環境光源の種類に応じて個別に調整してもよい。
【0018】
上記のホワイトバランス制御方法は、請求項3に記載したように、ストロボ光を発光可能なデジタルカメラにおいて、被写体を撮像したときの撮像画像の輝度レベルを検出する輝度レベル検出手段と、前記ストロボ光が発光された状態での前記撮像画像の画像データに、前記ストロボ光を基準光源として該基準光源の色が予め定めた所定色となるようにホワイトバランス制御を行うための基準制御値を乗算することにより、ストロボ光を光源とした場合のホワイトバランス制御が施された画像データに補正する乗算手段と、前記撮像画像を複数のエリアに分割し、各エリアに属する前記基準制御値が乗算された画像データから各々色情報を取得する取得手段と、取得したエリアごとの色情報に基づいて、各エリアの色分布を検出する色分布検出手段と、検出した前記輝度レベル及び前記色分布に基づいて環境光源を定める設定手段と、前記環境光源と前記基準光源との混合光源の色が前記所定色となるようにホワイトバランス制御を行うための制御値を算出する算出手段と、前記制御値が、前記制御値と前記基準制御値との間の値で、かつ前記混合光源に適した値となるように、調整用の係数によって前記制御値を調整する調整手段と、を含むことを特徴とするデジタルカメラにより実現できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例について詳細に説明する。
【0020】
図1は本発明に係るデジタルカメラの背面図であり、図2はカメラ上面に設けられたモードダイヤルの平面図である。
【0021】
図2に示すようにモードダイヤル1は、ダイヤル上のアイコン1A〜1FがマークMに合うように回転させることにより、複数段階の露出で撮影する連写/ブラケティングモード、絞りやシャッタースピードを各々設定可能なマニュアル撮影モード、様々な被写体の撮影に適したオート撮影モード、人物を撮影する場合に適した人物モード、風景を撮影する場合に適した風景モード、及び夜景を撮影する場合に適した夜景モード等の撮影モードに設定できるようになっている。なお、図2上では、風景モードが設定されている。
【0022】
また、これらの撮影モードの他に、絞り及びシャッタスピードの組み合わせを選択できるP(プログラム)モード、絞りを選択でき、シャッタースピードが自動的に選択されるA(絞り優先)モード、シャッタースピードを選択でき、絞りが自動的に選択されるS(シャッタースピード優先)モード等の撮影モードを設定することができる。さらに、各撮影モードについて、自動的にストロボ発光するオートモード、人物を撮影した場合に赤目になるのを軽減するための赤目軽減モード、ストロボ光を強制発光させるストロボ強制発光モード、ストロボ光を発光すると共にシャッタースピードを長めにして人物と夜景とをバランスよく撮影するためのスローシンクロモード等のストロボモードを設定することができる。
【0023】
また、モードダイヤル1の中央には、半押し時にONするスイッチS1と、全押し時にONするスイッチS2とを有するシャッタボタン2が設けられている。
【0024】
このデジタルカメラの背面には、図1に示すようにファインダ接眼部3、シフトキー4、表示キー5、撮影モード/再生モード切替えレバー6、キャンセルキー7、実行キー8、マルチファンクションの十字キー9、及び液晶モニタ52が設けられている。
【0025】
図3は、図1に示したデジタルカメラの内部構成を示すブロック図である。
【0026】
同図において、撮影レンズ10及び絞り12を介して固体撮像素子(CCD)14の受光面に結像された被写体像は、各センサで光の入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。このようにして蓄積された信号電荷は、CCD駆動回路16から加えられるリードゲートパルスによってシフトレジスタに読み出され、レジスタ転送パルスによって信号電荷に応じた電圧信号として順次読み出される。尚、このCCD14は、蓄積した信号電荷をシャッタゲートパルスによって掃き出すことができ、これにより電荷の蓄積時間(シャッタスピード)を制御する、いわゆる電子シャッタ機能を有している。
【0027】
CCD14から順次読み出された電圧信号は、相関二重サンプリング回路(CDS回路)18に加えられ、ここで各画素ごとのR、G、B信号がサンプリングホールドされ、A/D変換器20に加えられる。A/D変換器20は、CDS回路18から順次加えられるR、G、B信号を例えば10ビット(0〜1023)のデジタルのR、G、B信号に変換して出力する。尚、CCD駆動回路16、CDS回路18及びA/D変換器20は、タイミング発生回路(TG)22から加えられるタイミング信号によって同期して駆動されるようになっている。
【0028】
A/D変換器20から出力されたR、G、B信号は、一旦メモリ24に格納され、その後、メモリ24に格納されたR、G、B信号は、デジタル信号処理回路26に加えられる。デジタル信号処理回路26は、同時化回路28、ホワイトバランス調整回路30、ガンマ補正回路32、YC信号作成回路34、及びメモリ36から構成されている。
【0029】
同時化回路28は、メモリ24から読み出された点順次のR、G、B信号を同時式に変換し、R、G、B信号を同時にホワイトバランス調整回路30に出力する。ホワイトバランス調整回路30は、R、G、B信号のデジタル値をそれぞれ増減するための乗算器30R、30G、30Bから構成されており、R、G、B信号は、それぞれ乗算器30R、30G、30Bに加えられる。
【0030】
乗算器30R、30G、30Bの他の入力には、中央処理装置(CPU)38からホワイトバランス制御するためのホワイトバランス補正値(ゲイン値)Rg、Gg、Bgが加えられており、乗算器30R、30G、30Bはそれぞれ2入力を乗算し、この乗算によってホワイトバランス調整されたR’、G’、B’信号をガンマ補正回路32に出力する。尚、CPU38からホワイトバランス調整回路30に加えられるホワイトバランス補正値Rg、Gg、Bgの詳細については後述する。
【0031】
ガンマ補正回路32は、ホワイトバランス調整されたR’、G’、B’信号が所望のガンマ特性となるように入出力特性を変更し、また、10ビットの信号が8ビットの信号となるように変更し、YC信号作成回路34に出力する。YC信号作成回路34は、ガンマ補正されたR、G、B信号から輝度信号Yとクロマ信号Cr、Cbとを作成する。これらの輝度信号Yとクロマ信号Cr、Cb(YC信号)は、メモリ24と同じメモリ空間のメモリ36に格納される。
【0032】
ここで、メモリ36内のYC信号を読み出し、液晶モニタ52に出力することにより動画又は静止画を液晶モニタ52に表示させることができる。また、撮影後のYC信号は、圧縮/伸長回路54によって所定のフォーマットに圧縮されたのち、記録部56にてメモリカードなどの記録媒体に記録される。更に、再生モード時にはメモリカードなどに記録されている画像データが圧縮/伸長回路54によって伸長処理された後、液晶モニタ52に出力され、液晶モニタ52に再生画像が表示されるようになっている。
【0033】
CPU38は、図1に示したモードダイヤル1、シャッタボタン2等を含むカメラ操作部40からの入力に基づいて各回路を統括制御するとともに、オートフォーカス、自動露光制御、オートホワイトバランス等の制御を行う。このオートフォーカス制御は、例えばG信号の高周波成分が最大になるように撮影レンズ10を移動させるコントラストAFであり、シャッタボタン2の半押し時にG信号の高周波成分が最大になるように駆動部42を介して撮影レンズ10を合焦位置に移動させる。
【0034】
また、CPU38には、EV値などの各種データを記憶するためのメモリ39、ストロボ光を発光するためのストロボ46が接続されており、これらを制御する。
【0035】
また、自動露光制御では、図4に示すように予め決めた露出▲1▼〜▲4▼にて最大4回R、G、B信号を取り込み、これらのR、G、B信号を積算した積算値に基づいて被写体輝度(撮影EV値)を求める。これは、シャッタボタン2の半押し時に実行される。なお、撮影EV値を求める処理は、本発明の輝度レベル検出手段に相当する。
【0036】
次に、上記撮影EV値の測定の詳細について説明する。
【0037】
図5に示すように、1画面を複数のエリア(8×8)に分割し、各分割エリアごとにR、G、B信号から求めた輝度信号を積算し、その積算値に基づいて各分割エリアのEV値(EVi)を求める。続いて、図5に示すように撮影モードに対応して各分割エリアのEV値に重み付けを行い、画面全体のEV’値を次式によって算出する。
【0038】
【数1】
【0039】
但し、iは、分割エリアの各々を示す添え字であり、上記の場合、0〜63の値を取り得る。Nは、分割エリア数を示し、上記の場合は8×8=64である。ΔEVisoは、所定の感度(例えばISO200)を基準としてEV値補正量であり、感度が変更されても、EV’が一定となるように調整するための値である。Wiは、各分割エリアごとの重み係数であり、例えば図5に示すように中央重点測光方式の重み係数を用いる。
【0040】
上記のように算出したEV’に対し、更に、次式に示すように撮影モードに応じた露出補正ΔEVを行って撮影EV値を求める。求めた撮影EV値は、メモリ39に記憶される。
【0041】
EV=EV’−ΔEV …(2)
なお、ΔEVは、例えば、人物モードの場合にはΔEV=0、風景モード、夜景モードの場合にはΔEV=0.3とする。
【0042】
上記のようにして求めた撮影EV値に基づいて撮影時の絞り値とシャッタスピードを最終的に決定する。
【0043】
そして、シャッタボタンの全押し時に前記決定した絞り値になるように絞り駆動部44を介して絞り12を駆動し、また、決定したシャッタスピードとなるように電子シャッタによって電荷の蓄積時間を制御する。
【0044】
次に、図6に示すフローチャートを参照しながらオートホワイトバランス制御方法について説明する。
【0045】
図6に示したホワイトバランス制御は、予め定めた撮影モード及びストロボモードの場合で、かつストロボ発光すると判断した場合に実行される。
【0046】
以下の表に、図6に示したホワイトバランス制御が実行される撮影モード及びストロボモードの組み合わせを示す。例えばオート撮影モードで、EV値が所定閾値以下の場合等に、以下のホワイトバランス制御が実行され、その他の場合には、通常のホワイトバランス制御が行われる。
【0047】
【表1】
【0048】
まず、EV値や撮影モード及びストロボモードからストロボ発光するか否かが判断され、ストロボ発光される場合は、撮影モード及びストロボモードが上記の表の○で示される組み合わせであるか否かが判断される。そして、ストロボ発光すると判断し、かつ撮影モード及びストロボモードが上記の表の○で示される組み合わせでないと判断された場合には、周知の方法により通常のストロボ発光時のホワイトバランス制御を行うためのホワイトバランス補正値Rg、Gg、Bgが設定され、ホワイトバランス調整回路30に加えられる。また、ストロボ発光しないと判断された場合には、周知の方法によりストロボ光を発光しない場合に適したホワイトバランス制御を行うためのホワイトバランス補正値Rg、Gg、Bgが設定され、ホワイトバランス調整回路30に加えられる。
【0049】
そして、ストロボ発光すると判断し、かつ撮影モード及びストロボモードが上記の表の○で示される組み合わせであると判断された場合には、CPU38は、シャッタボタンの半押し時に求めた撮影EV値をメモリ39から読み込む(ステップS10)。
【0050】
次に、シャッタボタンの全押し時にストロボ発光されて撮像された画像のR、G、B信号は一旦メモリ24に格納されているが、この1画面を複数のエリア(例えば8×8)に分割し、各分割エリアごとにR、G、B信号の色別の積算値を積算回路48によって求める(ステップS12)。
【0051】
R,G,B信号の積算値Rt,Gt,Btは、積算回路48とCPU38との間に設けられた乗算器(乗算手段)50R、50G、50Bに出力され、乗算器50R、50G、50Bによって予め定められた基準WB(ホワイトバランス)ゲイン値(基準制御値)Rst,Gst、Bstが掛けられる(ステップS14)。なお、基準WBゲイン値Rst,Gst、Bstは、予めメモリ39に記憶されている。
【0052】
基準WBゲイン値Rst,Gst,Bstが掛けられたR,G,B信号の積算値Rt’,Gt’,Bt’は、CPU38に入力される。
【0053】
この基準WBゲイン値Rst,Gst,Bstは、ストロボ光が被写体に十分に到達した場合のように、光源としてストロボ光が支配的な場合にホワイトバランスが適正となるように調整するためのゲイン値である。
【0054】
そして、CPU38は、入力されたR信号の積算値Rt’とG信号の積算値Gt’との比Rt’/Gt’、及びB信号の積算値とG信号の積算値との比Bt’/Gt’を求める(ステップS16)。なお、この処理は、本発明の取得手段に相当する。
【0055】
上記のようにして各分割エリアごとに求められるRt’/Gt’、Bt’/Gt’は、その分割エリアが、図7に示すグラフ上に表された検出枠のうちの、どの検出枠内に入るかを判別するために使用される。なお、図7における各検出枠は、ストロボ光以外の環境光源などの色分布の範囲を規定するものである。
【0056】
図7に示すように、検出枠には、青空検出枠、日陰−曇り検出枠、昼光色(の蛍光灯)検出枠、緑検出枠、昼白色(の蛍光灯)検出枠、ストロボ検出枠、タングステン電球検出枠があり、日陰−曇り検出枠は、日陰−曇り検出枠CLD1〜CLD4を含み、昼光色検出枠は、昼光色検出枠EXD1〜EXD4を含み、昼白色検出枠は、昼白色検出枠EXN1〜EXN4を含み、タングステン電球検出枠は、タングステン電球検出枠TNG1−1〜TNG1−4,TNG2−1〜TNG2−4、TNG3を含んでいる。
【0057】
そして、CPU38は、Rt’/Gt’=X’、Bt’/Gt’=Y’として、各分割エリアごとに求められたRt’/Gt’、Bt’/Gt’で表される(Xi’、Yi’)が、これらの検出枠のうちの、どの検出枠内に入るかを判別し、その個数をカウントする(ステップS18)。なお、この処理は、本発明の色分布検出手段に相当する。
【0058】
次に、各検出枠内に存在する(Xi’、Yi’)の平均値(Xaj’Yaj’)を求める(ステップS20)。ここで、jは、各検出枠の各々を示す添え字である。なお、平均値でなく、重心値でもよい。
【0059】
次に、各検出枠に対応して設けられたメンバシップ関数により、色に関する光源らしさ(日陰−曇りらしさ等)を表す評価値Fc()を算出する(ステップS22)。メンバシップ関数は、検出枠内の個数を変数として色に関する光源らしさを表す評価値Fc()を出力する関数である。すなわち、評価値が高ければ、その検出枠に対応する光源(環境光源)の可能性が高くなる。
【0060】
Fc(CLD1)〜Fc(CLD4)は、図8に示すように、日陰−曇り検出枠内に入る分割エリアの個数を変数とした日陰−曇りらしさを表すメンバシップ関数の値である。
【0061】
Fc(SKY)は、図9に示すように、青空検出枠内に入る分割エリアの個数を変数とした青空らしさを表すメンバシップ関数の値である。同様に、Fc(GRN)は、図9に示すように、緑検出枠内に入る分割エリアの個数を変数とした緑らしさを表すメンバシップ関数の値である。
【0062】
Fc(EXD1)〜Fc(EXD4)は、図10に示すように、昼光色検出枠内に入る分割エリアの個数を変数とした昼光色の蛍光灯らしさを表すメンバシップ関数である。Fc(EXN1)〜Fc(EXN4)、Fc(TNG1−1)〜Fc(TNG3)は、図10に示したFc(EXD1)〜Fc(EXD4)と同様であり、Fc(EXN1)〜Fc(EXN4)は、昼白色検出枠内に入る分割エリアの個数を変数とした昼白色の蛍光灯らしさを表すメンバシップ関数の値であり、Fc(TNG1−1)〜Fc(TNG3)は、タングステン電球検出枠内に入る分割エリアの個数を変数とした昼白色の蛍光灯らしさを表すメンバシップ関数の値である。
【0063】
Fc(TYP)は、ストロボ検出枠内に入る分割エリアの個数を変数としたストロボらしさ、すなわちストロボ光が支配的であるか否かを表すメンバシップ関数の値であり、このメンバシップ関数は、図10に示す蛍光灯らしさを表すメンバシップ関数と同様である。
【0064】
次に、各検出枠に対応して設けられたメンバシップ関数により、輝度に関する光源らしさ(屋内らしさ、屋外らしさ)を表す評価値Fy()を算出する(ステップS24)。メンバシップ関数は、ステップS10で取得したEV値を変数として輝度に関する光源らしさを表す評価値を出力する関数である。
【0065】
Fy(屋外らしさDAY)は、図11に示すように、EV値を変数としたデーライトの屋外らしさを表すメンバシップ関数の値である。
【0066】
Fy(屋外らしさCLD)は、図12に示すように、EV値を変数とした日陰又は曇りの屋外らしさを表すメンバシップ関数の値である。
【0067】
Fy(屋内らしさEXD)、Fy(屋内らしさEXN)、Fy(屋内らしさTNG)は、図13に示すように、それぞれEV値を変数とした昼光色の蛍光灯の屋内らしさ又は昼白色の蛍光灯の屋内らしさ又はタングステン電球の屋内らしさを表すメンバシップ関数の値である。
【0068】
次に、色に関する光源らしさを表す評価値及び輝度に関する評価値を表す評価値から各検出枠について総合的な光源らしさの評価値Hjを求める(ステップS26)。
【0069】
評価値H1〜H22は、以下の式によって求められる。
【0070】
H1(日陰−曇りらしさの評価値)=Fc(CLD1)×Fy(屋外らしさ)×Fc(SKY) …(3)
H2(日陰−曇りらしさの評価値)=Fc(CLD2)×Fy(屋外らしさ)×Fc(SKY) …(4)
H3(日陰−曇りらしさの評価値)=Fc(CLD3)×Fy(屋外らしさ)…(5)
H4(日陰−曇りらしさの評価値)=Fc(CLD4)×Fy(屋外らしさ)…(6)
H5(昼光色の蛍光灯らしさの評価値)=Fc(EXD1)×Fy(屋内らしさEXD) …(7)
H6(昼光色の蛍光灯らしさの評価値)=Fc(EXD2)×Fy(屋内らしさEXD) …(8)
H7(昼光色の蛍光灯らしさの評価値)=Fc(EXD3)×Fy(屋内らしさEXD) …(9)
H8(昼光色の蛍光灯らしさの評価値)=Fc(EXD4)×Fy(屋内らしさEXD) …(10)
H9(昼白色の蛍光灯らしさの評価値)=Fc(EXN1)×Fy(屋内らしさEXN) …(11)
H10(昼白色の蛍光灯らしさの評価値)=Fc(EXN2)×Fy(屋内らしさEXN) …(12)
H11(昼白色の蛍光灯らしさの評価値)=Fc(EXN3)×Fy(屋内らしさEXN)×Fc(GRN) …(13)
H12(昼光色の蛍光灯らしさの評価値)=Fc(EXN4)×Fy(屋内らしさEXN)×Fc(GRN) …(14)
H13(タングステン電球らしさの評価値)=Fc(TNG1−1)×Fy(屋内らしさTNG) …(15)
H14(タングステン電球らしさの評価値)=Fc(TNG1−2)×Fy(屋内らしさTNG) …(16)
H15(タングステン電球らしさの評価値)=Fc(TNG1−3)×Fy(屋内らしさTNG) …(17)
H16(タングステン電球らしさの評価値)=Fc(TNG1−4)×Fy(屋内らしさTNG) …(18)
H17(タングステン電球らしさの評価値)=Fc(TNG2−1)×Fy(屋内らしさTNG) …(19)
H18(タングステン電球らしさの評価値)=Fc(TNG2−2)×Fy(屋内らしさTNG) …(20)
H19(タングステン電球らしさの評価値)=Fc(TNG2−3)×Fy(屋内らしさTNG) …(21)
H20(タングステン電球らしさの評価値)=Fc(TNG2−4)×Fy(屋内らしさTNG) …(22)
H21(タングステン電球らしさの評価値)=Fc(TNG3)×Fy(屋内らしさTNG) …(23)
H22(ストロボ光らしさの評価値)=Fc(TYP)×Fy(屋外らしさDAY) …(24)
ここで、0≦Fc()、Fy()≦1であるため、0≦Hj≦1である。なお、Fc(SKY)、Fc(GRN)は、図9に示すように、青空検出枠又は緑検出枠内に入る分割エリアの個数が多い程、日陰−曇りらしさ又は昼白色検出枠の評価値を下げる方向に作用する値をとる。
【0071】
また、Fy(屋内らしさ)は、図13に示すように、EV値が高い程、それらの検出枠の評価値を下げる方向に作用する値をとる。このように、光源らしさの評価値Hjは、色分布だけでなく輝度も考慮して決定されるため、適正に光源を特定することが可能となる。例えば、蛍光灯が点灯した室内と室外とで同じ色の被写体を撮影した場合に、色分布のみで光源を特定した場合には、光源の特定を誤ってしまい、カラーフェリアが発生してしまう場合がある。
【0072】
しかしながら、本実施の形態では、輝度が低い場合、すなわち室内で撮影されたような場合には、Fy(室内らしさ)が高くなり、輝度が高い場合、すなわち室外で撮影されたような場合には、Fy(室内らしさ)が低くなるため、光源を正確に特定することができ、カラーフェリアが発生するのを防ぐことができる。
【0073】
そして、上記のように各検出枠に対応した光源らしさの評価値が算出されると、これらの評価値のうち予め定めた所定閾値以上の(例えば0.4以上)か否かを判別する(ステップS28)。そして、評価値が所定閾値以上のものが存在する場合には、評価値が所定閾値以上のものを環境光源の候補として選択する。なお、この処理は、本発明の設定手段に相当する。
【0074】
次に、選択された環境光源の各々について、以下の式に従ってストロボ光と環境光源とが混合された混合光源の色が白色となるようにホワイトバランス制御を行うための制御値(ゲイン値)GR、GB、GGを算出する(ステップS30)。なお、この処理は、本発明の算出手段に相当する。
【0075】
GR={Σ(grj×Hj)/ΣHj}×{Σ(Gj×Hj)/ΣHj}
…(25)
GB={Σ(gbj×Hj)/ΣHj}×{Σ(Gj×Hj)/ΣHj}
…(26)
GG=Σ(Gj×Hj)/ΣHj …(27)
ここで、上記(25)〜(27)式は、評価値が所定閾値以上のものについて算出され、例えば所定閾値以上の評価値がH11〜H14である場合には、H11〜H14の光源についてgrj,gbjが算出され、算出されたgrj,gbj、H11〜H14を用いて各Σ内の計算が行われる。また、grj,gbjは、各検出枠における光源の色を所定色とするために必要なゲインであり、次式で示される。なお、Gjは、この場合Gstであり、固定値である。
【0076】
grj=Xst/Xaj’×Txj …(28)
gbj=Yst/Yaj’×Tyj …(29)
ここで、Xst=Rst/Gst、Yst=Bst/Gstである。また、Txj、Tyjは、基準WBゲイン値が掛けられていない元の画像データのR,G,Bの積算値について求めたXi、Yiの平均値をXaj(=Xaj’/Xst)、Yaj(=Yaj’/Yst)とした場合における、Xaj、Yajの目標値であり、所定色に対応する。すなわち、grj,gbjは、元の画像データのR,G,Bの積算値についてXaj、Yajを求めた場合に、このXaj、Yajで示される光源(ストロボ光と環境光源との混合光源)の色を所定色とするために必要なゲインである。なお、Txj、Tyjは、例えば1である。
【0077】
従って、上記(25)、(26)式の第1項は、評価値Hjを重みとしたgrj,gbjはの加重平均値をそれぞれ表している。また、第2項は、明るさを補正するための項であるが、Gjが固定値であるため、この場合は明るさは補正されない。
【0078】
なお、ストロボ検出枠の評価値H22が所定閾値以上であるとして選択されている場合には、gr22=Xst、gb22=Ystとする。
【0079】
このようにして、ストロボ光とストロボ光以外の環境光源とが混合された混合光源の色を所定色にするための制御値GR、GB、GGが算出されると、これらの制御値が、基準WBゲイン値との間の値で、かつ混合光源に適した値となるように、環境光源に応じて調整される(ステップS32)。なお、この処理は、本発明の調整手段に相当する。調整後の制御値は、ホワイトバランス補正値Rg、Gg、Bgとして表され、次式により得られる。
【0080】
Rg=(GR−Rst)×Hmax×Lj+Rst …(30)
Gg=(GG−Gst)×Hmax×Lj+Gst …(31)
Bg=(GB−Bst)×Hmax×Lj+Bst …(32)
ここで、Hmaxは、Hjの最大値であり、Hmaxに対応する光源を撮影時の光源として特定することができる。例えばHmaxがH5であれば、光源は、昼光色の蛍光灯であると判断することができる。また、Ljはローワードコレクション係数であり、各光源に対応して予め定められた値であり、各々の光源下での撮影においてホワイトバランスが適正となるように実験等によって決定された値である。ローワードコレクション係数は、予めメモリ39に記憶されている。なお、Ljは光源に拘わらず固定値としてもよい。
【0081】
また、0≦Lj≦1であり、Lj=0の場合は、Rg=Rst、Gg=Gst、Bg=Bstとなり、基準WBゲイン値でのホワイトバランス制御が行われる。また、Lj=1及びHmax=1の場合には、Rg=GR、Gg=GG、Bg=GGとなる。このように、ホワイトバランス補正値Rg、Gg、Bgは、基準WBゲイン値から混合光源の色を所定色にするための制御値GR、GB、GGとの間の値で、かつHmaxで特定された環境光源に適したホワイトバランス制御を行うことができる値となる。
【0082】
このように算出されたホワイトバランス補正値Rg、Gg、Bgは、ホワイトバランス調整回路30へ出力され、元の画像データのR、G、Bの各信号がホワイトバランス調整される(ステップS34)。補正後の信号をR’、G’、B’とすると、R’、G’、B’は、次式で表される。
【0083】
R’=Rg×R …(33)
G’=Gg×G …(34)
B’=Bg×B …(35)
一方、所定閾値以上の評価値Hjが1つもない場合には、ホワイトバランス補正値Rg、Gg、BgをそれぞれRst、Gst、Bstに設定して(ステップS36)、ホワイトバランス調整を行う(ステップS34)。
【0084】
このように、本実施形態では、環境光源の色だけでなくEV値をも考慮して環境光源を定めるため、環境光源を正確に定めることができる。また、環境光源の色は、ストロボ光が発光された状態での撮像画像の画像データ、すなわち本撮影での撮像画像の画像データから求めているため、撮像シーケンスを複雑にすることなく環境光源を正確に定めることができる。
【0085】
そして、ホワイトバランス補正値Rg、Gg、Bgは、基準WBゲイン値から混合光源の色を所定色にするための制御値GR、GB、GGとの間の値で、かつHmaxで特定された環境光源に適したホワイトバランス制御を行うことができる値となるため、各々の環境光源に対して適正にホワイトバランス制御することができ、カラーフェリアの発生を抑えることができる。
【0086】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ホワイトバランス制御のための制御値が、この制御値と基準制御値との間の値で、かつ混合光源に適した値となるように、環境光源に応じて調整されるため、ストロボ発光下の撮影でも適正にホワイトバランス制御を行うことができると共に、カラーフェリアの発生を抑えることができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るデジタルカメラの背面図である。
【図2】 デジタルカメラの上面に設けられたモードダイヤルの平面図である。
【図3】 デジタルカメラの内部構成を示すブロック図である。
【図4】 EV値の求め方について説明するための図である。
【図5】 測光方式について説明するための図である。
【図6】 ホワイトバランス制御方法のフローチャートである。
【図7】 光源の色分布の範囲としての検出枠を示すグラフである。
【図8】 日陰−曇りらしさを表すメンバシップ関数を示すグラフである。
【図9】 青空のメンバシップ関数を示すグラフである。
【図10】 蛍光灯らしさ等を表すメンバシップ関数を示すグラフである。
【図11】 デーライトの屋外らしさを表すメンバシップ関数を示すグラフである。
【図12】 屋外らしさを表すメンバシップ関数を示すグラフである。
【図13】 屋内らしさを表すメンバシップ関数を示すグラフである。
【符号の説明】
10 撮影レンズ
16 駆動回路
18 CDS回路
20 A/D変換器
24 メモリ
26 デジタル信号処理回路
28 同時化回路
30 ホワイトバランス調整回路
30R、30G、30B 乗算器
32 ガンマ補正回路
34 YC信号作成回路
36 メモリ
39 メモリ
40 カメラ操作部
42 駆動部
44 絞り駆動部
48 積算回路
50R、50G、50B 乗算器
Claims (3)
- ストロボ光を発光可能なデジタルカメラにおけるホワイトバランス制御方法において、
被写体を撮像したときの撮像画像の輝度レベルを検出するステップと、
前記ストロボ光が発光された状態での前記撮像画像の画像データに、前記ストロボ光を基準光源として該基準光源の色が予め定めた所定色となるようにホワイトバランス制御を行うための基準制御値を乗算することにより、ストロボ光を光源とした場合のホワイトバランス制御が施された画像データに補正するステップと、
前記撮像画像を複数のエリアに分割し、各エリアに属する前記基準制御値が乗算された画像データから各々色情報を取得するステップと、
取得したエリアごとの色情報に基づいて、各エリアの色分布を検出するステップと、
検出した前記輝度レベル及び前記色分布に基づいて環境光源を定めるステップと、
前記環境光源と前記基準光源との混合光源の色が前記所定色となるようにホワイトバランス制御を行うための制御値を算出するステップと、
前記制御値が、前記制御値と前記基準制御値との間の値で、かつ前記混合光源に適した値となるように、調整用の係数によって前記制御値を調整するステップと、
を含むことを特徴とするホワイトバランス制御方法。 - 前記制御値を算出するステップは、
予め定めた複数の環境光源の各々に対応して設けられた所定式によって算出された環境光源らしさの度合いを表す評価値が、予め定めた所定閾値以上であるか否かを判別するステップと、
前記所定閾値以上の評価値に各々対応した対応制御値を算出するステップと、
前記所定閾値以上の評価値を重みとした前記対応制御値の加重平均値を前記制御値として算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項1記載のホワイトバランス制御方法。 - ストロボ光を発光可能なデジタルカメラにおいて、
被写体を撮像したときの撮像画像の輝度レベルを検出する輝度レベル検出手段と、
前記ストロボ光が発光された状態での前記撮像画像の画像データに、前記ストロボ光を基準光源として該基準光源の色が予め定めた所定色となるようにホワイトバランス制御を行うための基準制御値を乗算することにより、ストロボ光を光源とした場合のホワイトバランス制御が施された画像データに補正する乗算手段と、
前記撮像画像を複数のエリアに分割し、各エリアに属する前記基準制御値が乗算された画像データから各々色情報を取得する取得手段と、
取得したエリアごとの色情報に基づいて、各エリアの色分布を検出する色分布検出手段と、
検出した前記輝度レベル及び前記色分布に基づいて環境光源を定める設定手段と、
前記環境光源と前記基準光源との混合光源の色が前記所定色となるようにホワイトバランス制御を行うための制御値を算出する算出手段と、
前記制御値が、前記制御値と前記基準制御値との間の値で、かつ前記混合光源に適した値となるように、調整用の係数によって前記制御値を調整する調整手段と、
を含むことを特徴とするデジタルカメラ。
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