JP3948982B2 - ディジタルカメラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディジタルカメラに関し、特にたとえば基準ゲインに従って白バランスが調整された被写体像信号に基づいて白バランス調整の最適ゲインを求める、ディジタルカメラに関する。
【0002】
【従来技術】
従来のこの種のディジタルカメラでは、被写体像を形成する複数の領域の各々について色評価値が求められ、求められた複数の色評価値のうち引き込み範囲に含まれる色評価値の平均値が算出され、そして当該平均値がR−Y軸およびB−Y軸の交点に収束するように最適ゲインが決定されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、求められた複数の色評価値の分散が大きいほど、平均値に基づく白バランス調整は不適切となる。これは、被写体が有する複数の色の間で重要度に差があることに起因する。たとえば、主要被写体が人物である場合、この人物の肌の色は周辺の被写体の色よりも重要視される。すると、平均値と各々の色評価値との間で大きな差があるときでも平均値が交点に収束するように最適ゲインを決定したのでは、適切な白バランス調整が行われないおそれがある。
【0004】
それゆえに、この発明の主たる目的は、複数の色評価値の分散が大きいときでも白バランスを適切に調整することができる、ディジタルカメラを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明は、基準ゲインに従って白バランスが調整された被写体像信号に基づいて白バランス調整の最適ゲインを求めるディジタルカメラにおいて、被写体の複数部分の色を評価する色評価手段、色評価手段によって求められた複数の色評価値における特定色領域とそれ以外の色領域との分散が大きいほど基準ゲインに対する最適ゲインの可変範囲を狭くする可変範囲変更手段、複数の色評価値に基づいて最適ゲインを仮決定する仮決定手段、および仮決定手段によって仮決定された最適ゲインが可変範囲から外れるとき当該最適ゲインを修正する修正手段を備えることを特徴とする、ディジタルカメラである。
【0006】
【作用】
白バランス調整の最適ゲインは、基準ゲインに従って白バランスが調整された被写体像信号に基づいて求められる。このとき、まず色評価手段が、被写体の複数部分の色を評価して複数の色評価値を求める。可変範囲変更手段は、当該複数の色評価値における特定色領域とそれ以外の色領域との分散が大きいほど、基準ゲインに対する最適ゲインの可変範囲を狭くする。最適ゲインは、複数の色評価値に基づいて仮決定手段によって仮決定される。そして、仮決定された最適ゲインが可変範囲から外れるときは、当該最適ゲインが修正手段によって修正される。したがって、複数の色評価値における特定色領域とそれ以外の色領域へ大きく分散するほど、求められる最適ゲインは基準ゲインに近い値を示す。
【0007】
可変範囲変更手段は、好ましくは、特定色領域以外の色領域から基準点までの距離に関連する範囲を可変範囲として設定する。より好ましくは、特定領域に属する色評価値の数が閾値以下であるとき、可変範囲変更手段が不能化手段によって不能化される。なお、肌色を含む領域を特定領域とすれば、肌色を含む被写体については肌色の変化が抑制され、肌色を含まない被写体については色評価値の分散に関係ない白バランス調整が実行される。
【0008】
色評価手段は、好ましくは、被写体の色情報信号を複数部分の各々で積分し、これによって求められた複数の積分値から明るさ関連成分を除去する。こうして、複数の色評価値が求められる。
【0009】
基準ゲインは、好ましくは基準色温度の被写体に最適なゲインである。
【0010】
最適ゲインに従って白バランスが調整された被写体像信号は、好ましくは記録手段によって記録媒体に記録される。
【0011】
【発明の効果】
この発明によれば、複数の色評価値における特定色領域とそれ以外の色領域へ大きく分散するほど可変範囲が狭くされ、当該可変範囲に収まるように最適ゲインが決定される。ここで可変範囲は基準ゲインに対して最適ゲインがとり得る範囲であり、この範囲を狭めることによって最適ゲインが意図しない値に大きく変化することはない。これによって、白バランスをより適切に調整することができる。
【0012】
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【0013】
【実施例】
図1を参照して、この実施例のディジタルカメラ10は、レンズ12を含む。被写体の光像は、当該レンズ12とイメージセンサ16の前面に装着された原色フィルタ14とを介してイメージセンサ16の受光面に入射される。原色フィルタ14は、図2に示すように、それぞれの画素に対応してR,GおよびBのフィルタ要素を持つ。このため、受光面に形成された各々の受光素子で生成される電荷量は、R,GまたはBの光量を反映する。
【0014】
タイミングジェネレータ(TG)34は、イメージセンサ16で生成された電荷(画素信号)をラスタスキャン方式で読み出す。読み出された画素信号は、A/D変換器18によってディジタル信号つまり画素データに変換され、変換された画素データが第1信号処理回路20に入力される。第1信号処理回路20は、入力された画素データにCDSやAGCなどの信号処理を施し、かつこのような処理が施された画素データに色分離を施す。これによって、各画素がR,GおよびBのすべての色情報を有することになり、同じ画素のRデータ,GデータおよびBデータが、第1信号処理回路20から白バランス調整回路22に同時に出力される。
【0015】
Rデータはアンプ24aでRgainを付与され、Bデータはアンプ24bでBgainを付与される。一方、Gデータにはゲインは付与されない。アンプ24aおよび24bでゲインを付与されたRデータおよびBデータならびに第1信号処理回路20から出力されたGデータは、マトリクス回路26でマトリクス演算を施される。これによって、Yデータ,UデータおよびVデータが生成される。
【0016】
Rデータ,GデータおよびBデータはまた、積分回路28に入力される。画面は、図7に示すように水平方向および垂直方向に8分割され、64個の分割エリアが画面に形成されている。このため、積分回路28は、Rデータ,GデータおよびBデータを色情報毎にかつ分割エリア毎に積分する。これによって、各分割エリアの積分値Rij,GijおよびBijが1フレーム期間かけて生成される。なお、iおよびjはそれぞれ、水平方向および垂直方向における分割エリアの位置を示し、“1”〜“8”のいずれかの値が割り当てられる。
【0017】
CPU30は、シャッタボタン32が操作されたとき、イメージセンサ16にプリ露光を施し、当該プリ露光に基づいて積分回路28から出力された積分値Rij,GijおよびBijに基づいて白バランスを調整し、そして白バランス調整が完了した後にイメージセンサ16に本露光を施す。本露光によって得られた画素信号に基づくYデータ,UデータおよびVデータは、第2信号処理回路38による圧縮処理を経て記録媒体40に記録される。
【0018】
CPU30は、シャッタボタン32の操作に応答して白バランス調整を行うとき、図3〜図6に示すフロー図を処理する。なお、このフロー図に対応する制御プログラムは、ROM42に記憶される。
【0019】
まずステップS1でカウンタ30a,30b,30c,30iおよび30jと、レジスタ30r,30gおよび30bとを初期化する。カウンタ30aのカウント値ACNT,カウンタ30bのカウント値BCNT,カウンタ30cのカウント値CCNT,カウンタ30iのカウント値iおよびカウンタ30jのカウント値jは“0”に設定され、レジスタ30rのレジスタ値ΣR,レジスタ30gのレジスタ値ΣGおよびレジスタ30bのレジスタ値ΣBもまた“0”に設定される。
【0020】
シャッタボタン32が操作されると、まずプリ露光が実行され、当該プリ露光によって得られたRデータ,GデータおよびBデータはRgainの初期値およびBgainの初期値に従う白バランス調整を施される。かかる白バランス調整を施されたRデータ,GデータおよびBデータの積分値Rij,GijおよびBijが、積分回路28で求められる。
【0021】
RgainおよびBgainの初期値は、5100Kの色温度(基準色温度)を持つ被写体を撮影したときに白バランスが適切に調整される値である。製造される各々のイメージセンサの特性には誤差があるため、各々のディジタルカメラの製造時にRgainおよびBgainの初期値を個別に算出するようにしている。このようなRgainおよびBgainの初期値をアンプ24aおよび24bに設定して同じ被写体を撮影すると、アンプ24aおよび24bから出力されるRデータおよびBデータはディジタルカメラ間で互いに一致することとなる。
【0022】
ステップS3では、RgainおよびBgainの初期値に従って白バランス調整を施されたRデータ,GデータおよびBデータの積分値Rij,GijおよびBijのうち、カウント値iおよびjによって特定される分割エリアの積分値Rij,GijおよびBijを取り込む。ステップS5では、取り込まれた積分値Rij,GijおよびBijに基づいてYij,(R−G)ijおよび(B−G)ijを算出する。Yijは分割エリア(i,j)から検出されたY信号の積分値を示し、輝度評価値と定義することができる。一方、(R−G)ijは分割エリア(i,j)から検出されたR信号およびG信号の積分値の差分を示し、(B−G)ijは分割エリア(i,j)から検出されたB信号およびG信号の積分値の差分を示す。
【0023】
続くステップS7では、数1に従ってfy(R−G)ijおよびfy(B−G)ijを求める。
【0024】
【数1】
fy(R−G)ij=(R−G)ij/k1*Yij
fy(B−G)ij=(B−G)ij/k2*Yij
k1,k2:定数
(R−G)ijおよび(B−G)ijが示す数値には、プリ露光時の露光量が反映される。つまり、露光量が多ければ数値は大きくなるが、露光量が小さければ数値は小さくなる。このような特性を持つ(R−G)ijおよび(B−G)ijを各分割エリアの色評価値と定義すると、色評価値は露光量によって変動する。一方、被写体の色は本来的に露光量に依存せず、被写体および光源が変化しない限り、被写体の色は常に同じである。したがって、露光量が変更されても、色評価値は同じ値をとり続けるべきである。このため、数1に従って(R−G)ijおよび(B−G)ijの各々を露光量に関連するk1*Yijおよびk2*Yijによって割り算し、割り算値fy(R−G)ijおよびfy(B−G)ijを色評価値と定義している。これによって色評価値は露光量に依存しなくなり、被写体の色を正確に評価することができる。
【0025】
ステップS9では、色評価値fy(R−G)ijおよびfy(B−G)ijが図8(B)に示す色温度図のどこに位置するかを判別し、判別された位置に対応する重み付け係数Wijを図8(A)に示すテーブル30tから検出する。続くステップS11では、検出された重み付け係数WijをステップS3で取り込んだ積分値Rij,GijおよびBijに掛け算し、掛け算値Rij*Wij,Gij*WijおよびBij*Wijを求める。
【0026】
図8(A)によれば、重み付け係数Wijは、“0”,“6”,“7”および“8”のいずれかの値を示す。このうち、“6”,“7”および“8”が割り当てられた領域が引き込み範囲を規定し、色評価値が引き込み範囲から外れる分割エリアは、ステップS11の処理によって無効とされる。なお、図7に示す被写体像に着目した場合、斜線で示す14個の分割エリアは同一色の青空であり、色評価値は図8(A)に斜線で示す引き込み範囲から外れる。このため、この14個の分割エリアは無効とされ、残り50個の分割エリアが有効化される。
【0027】
ステップS13では、ステップS11で算出された重み付け値Rij*Wij,Gij*WijおよびBij*Wijを色情報毎に積算する。具体的には、現時点のレジスタ値ΣR,ΣGおよびΣBに重み付け値Rij*Wij,Gij*WijおよびBij*Wijを加算する。
【0028】
ステップS15では、ステップS9で検出された重み付け値Wijが示す値を判別する。ここでWijが“0”以外の数値を示すときは、注目する分割エリアを有効分割エリアとみなし、ステップS17〜S27の処理を経てステップS29に進む。一方、Wijが“0”を示すときは、注目する分割エリアを無効分割エリアとみなし、直接ステップS29に進む。
【0029】
ステップS17,S19およびS21では、ステップS7で求められた色評価値が図9に示す領域A〜Cのいずれに属するかを判別する。図9において一点鎖線で囲まれた領域は、図8(A)において“6”,“7”または“8”が割り当てられた領域と一致し、この領域もまた引き込み範囲を規定する。領域A〜Cは、この引き込み範囲内に形成される。領域Aは昼光色蛍光灯,昼白色蛍光灯または屋外光の光源色が分布する領域であり、領域Bは白色蛍光灯の光源色が分布する領域であり、そして領域Cは白熱灯の光源色が分布する領域である。なお、肌色は、領域Cに属する。
【0030】
色評価値が領域Aに属するときはステップS17でYESと判断し、ステップS23でカウンタ30aのカウント値ACNTをインクリメントする。色評価値が領域Bに属するときはステップS19でYESと判断し、ステップS25でカウンタ30bのカウント値BCNTをインクリメントする。色評価値が領域Cに属するときはステップS21でYESと判断し、ステップS27でカウンタ30cのカウント値CCNTをインクリメントする。ステップS23,S25またはS27の処理を終えると、ステップS29に進む。また、色評価値が領域A〜Cのいずれにも属しないときは、そのままステップS29に進む。
【0031】
ステップS29では全ての分割エリアに対するステップS3〜S29の処理が完了したかどうか判断する。ここでNOと判断されるとステップS31でカウンタ30iおよび30jの少なくとも一方を更新してからステップS3に戻るが、YESと判断されるとステップS33に進む。
【0032】
したがって、ステップS29でYESと判断された時点のカウント値ACNT,BCNTおよびCCNTが、有効分割エリアの色評価値の分散状態を示すこととなる。また、ステップS29でYESと判断された時点のレジスタ値ΣR,ΣGおよびΣBが、有効分割エリアの積分値Rij,GijおよびBijの重み付け総和を示すこととなる。
【0033】
ステップS33では、数2に従ってRgainおよびBgainの最適値(最適ゲイン)を仮決定する。
【0034】
【数2】
Rgain=k3*ΣG/ΣR
Bgain=k4*ΣG/ΣB
k3,k4:定数
数2によれば、レジスタ値ΣGをレジスタ値ΣRで割り算し、かつ割り算値に定数k3を掛け算することで、ゲインRgainが求められる。また、レジスタ値ΣGをレジスタ値ΣBで割り算し、かつ割り算値に定数k4を掛け算することで、ゲインBgainが求められる。
【0035】
最適ゲインが仮決定されると、当該最適ゲインが基準ゲインに対して変化し得る範囲(可変範囲)を決定するべく、ステップS35〜S45の処理を実行する。
【0036】
まずステップS35で、RgainMAX(+)およびRgainMAX(−)をR_GAIN(4)およびR_GAIN(3)に設定し、BgainMAX(+)およびBgainMAX(−)をB_GAIN(3)およびB_GAIN(4)に設定する。RgainMAX(+)はRgainがとり得るプラス方向の最大値であり、RgainMAX(−)はRgainがとり得るマイナス方向の最大値である。また、BgainMAX(+)はBgainがとり得るプラス方向の最大値であり、BgainMAX(−)はBgainがとり得るマイナス方向の最大値である。これによって、可変範囲が初期化される。
【0037】
なお、図9に示すように、R−G軸については上方向がプラス方向であり、B−G軸については右方向がプラス方向である。したがって、図9に示す平面の第2象限から原点に向かうベクトルはマイナス極性のRgainとプラス極性のBgainとによって表され、当該平面の第4象限から原点に向かうベクトルはプラス極性のRgainとマイナス極性のBgainとによって表される。
【0038】
ステップS37〜S45では、色評価値の分散状態に基づいて可変範囲を変更する。具体的には、カウント値ACNT,BCNTおよびCCNTを閾値n1,n1およびn3と比較し、必要に応じてRgainMAX(−)およびBgainMAX(+)を変更する。なお、閾値n1〜n3はいずれも、“0”よりも大きくかつ“64”よりも小さい値を示す。
【0039】
ACNT>n1およびCCNT>n3の条件が成り立ったときは、ステップS39からステップS45に進み、RgainMAX(−)およびBgainMAX(+)をR_GAIN(1)およびB_GAIN(1)に設定する。また、ACNT≦n1,BCNT>n2およびCCNT>n3の条件が成り立つと、ステップS41からステップS43に進み、RgainMAX(−)およびBgainMAX(+)をR_GAIN(2)およびB_GAIN(2)に設定する。
【0040】
なお、ステップS45で設定されるRgain(1)およびBgain(1)は領域Aの位置から原点までの距離に関連し、ステップS43で設定されるRgain(2)およびBgain(2)は領域Bの位置から原点までの距離に関連する。
【0041】
一方、CCNT>n3の条件が成り立つか、あるいはACNT≦n1,BCNT>n2およびCCNT>n3の条件が成り立つと、ステップS37あるいはS41でYESと判断し、可変範囲を変更することなくステップS47に進む。
【0042】
つまり、色評価値が図9に示す領域AおよびCに多く含まれるときは、人肌を含む被写体が昼光色蛍光灯,昼白色蛍光灯または屋外光の下で撮影され、かつ人肌の色が領域Cに属していると判断し、第2象限から原点に向かうベクトル量をR_GAIN(1)およびB_GAIN(1)に修正する。
【0043】
また、色評価値が図9に示す領域BおよびCに多く含まれるときは、人肌を含む被写体が白色蛍光灯の下で撮影され、かつ人肌の色が領域Cに属していると判断し、第2象限から原点に向かうベクトル量をR_GAIN(2)およびB_GAIN(2)に修正する。
【0044】
さらに、色評価値の分布が図9に示す領域Cに偏っているときは、人肌を含む被写体が白熱灯の下で撮影され、かつ被写体の色のほとんどが領域Cに属していると判断し、初期設定された可変範囲を有効化する。つまり、被写体の色のほとんどが領域Cに属しているときは、肌色と光源色との区別が不可能であるため、初期設定された可変範囲を有効化する。
【0045】
初期設定された可変範囲は、色評価値が図9に示す領域Cにほとんど存在しないときも有効化される。これは、草木のような肌色を含まない被写体を撮影したときでも可変範囲が制限される事態を回避するためである。
【0046】
ステップS47〜S53では仮決定されたRgainの最適値を必要に応じて修正し、ステップS55〜S61では仮決定されたBgainの最適値を必要に応じて修正する。
【0047】
まずステップS47およびS49でRgainをRgainMAX(−)およびRgainMAX(+)と比較する。そして、Rgain<RgainMAX(−)の条件が成り立てば、ステップS47でYESと判断し、ステップS51でRgainをRgainMAX(−)に修正する。また、Rgain>RgainMAX(+)の条件が成り立てば、ステップS49でYESと判断し、ステップS53でRgainをRgainMAX(+)に修正する。修正が完了すると、ステップS55に進む。一方、RgainMAX(−)≦Rgain≦RgainMAX(+)の条件が成り立つときは、ステップS47およびS49の両方でNOと判断し、Rgainを修正することなくステップS55に進む。
【0048】
ステップS55およびS57では、BgainをBgainMAX(−)およびBgainMAX(+)と比較する。そして、Bgain<BgainMAX(−)の条件が成り立てば、ステップS55でYESと判断し、ステップS59でBgainをBgainMAX(−)に修正する。また、Bgain>BgainMAX(+)の条件が成り立てば、ステップS57でYESと判断し、ステップS61でBgainをBgainMAX(+)に修正する。修正が完了すると、ステップS63に進む。一方、BgainMAX(−)≦Bgain≦BgainMAX(+)の条件が成り立つときは、ステップS55およびS57の両方でNOと判断し、Bgainを修正することなくステップS63に進む。
【0049】
ステップS63では、必要に応じて修正されたRgainおよびBgainを図1に示すアンプ24aおよび24bに設定する。設定か完了すると、上階層のルーチンに復帰する。
【0050】
以上の説明から分かるように、白バランス調整の最適ゲインは、基準ゲインに従って白バランスが調整されたRデータ,GデータおよびBデータに基づいて求められる。このとき、CPU30は、まず被写体像を形成する複数の分割エリアの色評価値を求め、当該色評価値の分散が大きいほど、基準ゲインに対する最適ゲインの可変範囲を狭く設定する。CPU30は続いて、複数の色評価値に基づいて仮決定された最適ゲインが可変範囲に含まれるかどうか判別し、可変範囲から外れるとき当該最適ゲインを修正される。したがって、複数の色評価値が大きく分散するほど、求められる最適ゲインは基準ゲインに近い値を示す。
【0051】
可変範囲の設定にあたっては、特に領域AおよびCへの分散あるいは領域BおよびCへの分散が注目される。これは、肌色が領域Cに属するからである。そして、領域AおよびCへの分散が著しいときは、領域Aに属する色評価値が原点近傍に移動できる程度まで可変範囲を制限し、領域BおよびCへの分散が著しいときは、領域Bに属する色評価値が原点近傍に移動できる程度まで可変範囲を制限する。これによって、肌色が大きく変化するのを防止することができる。
【0052】
また、色評価値が領域Cにほとんど属しないときは、可変範囲の制限は行わず、初期化状態の可変範囲(最大可変範囲)を有効化する。これによって、肌色を含まない被写体については、色評価値の分散に関係ない白バランス調整が実行される。
【0053】
このように、複数の色評価値が大きく分散するほど可変範囲が狭くされ、当該可変範囲に収まるように最適ゲインが決定される。ここで可変範囲は基準ゲインに対して最適ゲインがとり得る範囲であり、この範囲を狭めることによって最適ゲインが意図しない値に大きく変化する事態が回避される。これによって、白バランスをより適切に調整することができる。
【0054】
なお、この実施例では、色評価値が大きく分散したときに可変範囲を制限するようにしているが、これに代えてゲインの変動を禁止するようにしてもよい。つまり、色評価値が図9に示す領域AおよびCに分散したとき、あるいは領域BおよびCに分散したときに、基準ゲインを最適ゲインとして決定するようにしてもよい。
【0055】
また、この実施例では、3種類の可変範囲を準備しているが、種類を多くすれば、より適切な白バランス調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示ブロック図である。
【図2】原色フィルタを示す図解図である。
【図3】CPUの動作の一部を示すフロー図である。
【図4】CPUの動作の他の一部を示すフロー図である。
【図5】CPUの動作のその他の一部を示すフロー図である。
【図6】CPUの動作のさらにその他の一部を示すフロー図である。
【図7】画面に形成された分割エリアを示す図解図である。
【図8】(A)は重み付け係数および引き込み範囲を示す図解図であり、(B)はB−G軸およびR−G軸によって形成される平面を示す図解図である。
【図9】B−G軸およびR−G軸によって形成される平面に形成された引き込み範囲を示す図解図である。
【符号の説明】
10 …ディジタルカメラ
20 …第1信号処理回路
22 …白バランス調整回路
24a,24b …アンプ
26 …マトリクス回路
28 …積分回路
30 …CPU
38 …第2信号処理回路
40 …記録媒体
Claims (7)
- 基準ゲインに従って白バランスが調整された被写体像信号に基づいて白バランス調整の最適ゲインを求めるディジタルカメラにおいて、
被写体の複数部分の色を評価する色評価手段、
前記色評価手段によって求められた複数の色評価値における特定色領域とそれ以外の色領域との分散が大きいほど前記基準ゲインに対する前記最適ゲインの可変範囲を狭くする可変範囲変更手段、
前記複数の色評価値に基づいて前記最適ゲインを仮決定する仮決定手段、および
前記仮決定手段によって仮決定された前記最適ゲインが前記可変範囲から外れるとき当該最適ゲインを修正する修正手段を備えることを特徴とする、ディジタルカメラ。 - 前記可変範囲変更手段は、前記特定色領域以外の色領域から基準点までの距離に関連する範囲を前記可変範囲として設定する、請求項1記載のディジタルカメラ。
- 前記特定色領域に属する色評価値の数が閾値以下のとき前記可変範囲変更手段を不能化する不能化手段をさらに備える、請求項2記載のディジタルカメラ。
- 前記特定色領域は肌色を含む領域である、請求項2または3記載のディジタルカメラ。
- 前記色評価手段は、前記被写体の色情報信号を前記複数部分の各々で積分する積分手段、および前記積分手段によって求められた複数の積分値から明るさ関連成分を除去して前記複数の色評価値を求める除去手段を含む、請求項1ないし4のいずれかに記載のディジタルカメラ。
- 前記基準ゲインは基準色温度の被写体に最適なゲインである、請求項1ないし5のいずれかに記載のディジタルカメラ。
- 前記最適ゲインに従って白バランスが調整された被写体像信号を記録媒体に記録する記録手段をさらに備える、請求項1ないし6のいずれかに記載のディジタルカメラ。
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