JP4235903B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置に関するものである。詳細は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置において、映像信号の中の特定色を色補正することができる撮像装置に関するものである。

撮影する場面に応じた撮影モード(例えば、海、夜景、ポートレート、風景など)を選択することで、ピントやホワイトバランスなどの各種設定を自動的に行い、映像信号における特定色を撮影する場面に適した所定の色に補正することができるデジタルカメラなどの装置がある。

また、このような映像信号における特定色を補正できる装置において、特定の色を人間が潜在的に記憶している最も美しいと感じる色、いわゆる記憶色に補正する画像処理装置などが考案されている。(例えば、特許文献1参照。)。
特開2001−292390号公報(第3−5頁、図5)

このような装置では、例えば、青空を含んだ風景を撮影した場合、撮影した映像を見るときには、実際に見た青空の色よりも鮮やかな色彩の青色を想起することが多いため、実際に撮影した映像の青色(特定色)を記憶色の青色になるように補正を行い、イメージ通りの色(記憶色など)で映像を再現している。

ここで、撮影した映像信号の特定色を補正するときの色補正処理動作の概要について説明する。

図11は、従来技術の撮像装置において、色補正処理を行うための主要部の概略構成を示したブロック図の一例であり、撮像装置100Aは、撮像レンズ部101A、撮像素子102A、S/H(Sample/Hold)回路103A、AGC(Automatic Gain Control)回路104A、A/D(Analog/Digital)変換回路105A、特定色抽出回路106A、WB(ホワイトバランス)回路107A、ガンマ補正回路108A、信号処理回路109A、色差信号補正回路110A、撮影モード選択回路120A、色補正値設定回路130Aなどを備えている。

このような構成を備えた撮像装置100Aにおける色補正処理の動作概要について図12のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、撮影者が撮影モード選択回路120Aを介して所望の撮影モード(例えば、海、夜景、ポートレート、風景など)を選択すると、装置各部は、撮影モード選択回路120Aで選択された撮影モードに応じて、ピントやホワイトバランスなどの各種設定が自動的に行われる(ST10)。

色補正値設定回路130Aでは、特定色を補正するための色補正値のテーブルデータが設定されており、選択された撮影モードに応じて、このテーブルデータの中から該当する特定色の色補正値を選択し、選択した色補正値を色差信号補正回路110Aに設定する(ST11、ST12)。

そして、撮影を開始すると、撮像レンズ部101Aで取り込まれた被写体からの光を撮像素子102Aで電気信号に変換し、S/H回路103A、AGC回路104Aを介し、A/D変換回路105Aによってデジタルの映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])に変換して特定色抽出回路106A及びWB(ホワイトバランス)回路107Aに送出する。

特定色信号抽出回路106Aでは、A/D変換回路105Aから送られてくる映像信号の中から特定色の映像信号を抽出し、抽出した特定色の映像信号に適したホワイトバランスの制御量を算出してWB(ホワイトバランス)回路107Aへ送出する(ST13)。

WB(ホワイトバランス)回路107Aは、A/D変換回路105Aから送られてくる映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])の色温度を判定し、特定色信号抽出回路106Aから送られてくるホワイトバランスの制御量に基づいて映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])のホワイトバランスを補正してガンマ補正回路108Aに送出し、ガンマ補正回路108Aは、この映像信号の階調を補正して信号処理回路109Aに送出する(ST14、ST15)。

信号処理回路109Aでは、ガンマ補正回路108Aから送られてくるデジタル映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])を輝度信号Y及び色差信号[B−Y]、色差信号[R−Y]に変換し、輝度信号Yを出力すると共に、変換した色差信号[B−Y]、色差信号[R−Y]を色差信号補正回路110Aに送る(ST16)。

色差信号補正回路110Aは、色補正値設定回路130Aによって設定された色補正値に基づき、信号処理回路109Aから送られてくる色差信号[B−Y]及び色差信号[R−Y]における特定色を所定の色(記憶色など)に補正し、色補正した色差信号[B−Y]"及び色差信号[R−Y]"を次段回路へ出力する(ST17、ST18)。

続いて、このような色補正処理の動作によって、特定色αを所定の色α1に色補正する場合を例にして説明する。

撮影モード選択回路120Aである撮影モードを選択すると、色補正値設定回路130Aは、テーブルデータから撮影モードに応じた特定色αを色α1に補正するための色補正値を選択し、色差信号補正回路110Aに設定する。

具体的には、図13(a)に示すように、特定色に対するゲイン方向の補正量GainB、GainR、色相方向の補正量HueB、HueRというパラメータ値(係数値)からなる色補正マトリクスとして色補正値が与えられる。

例えば、特定色に対してゲイン方向の補正量GainB→「1.5」、GainR→「1.0」、色相方向の補正量HueB→「−0.5」、HueR→「0.0」というパラメータ値で与えられた場合、図13(b)に示すような色補正値(色補正マトリクス)となる。

色差信号補正回路110Aは、このような色補正値が設定されており、図13(c)に示すように、信号処理回路109Aから送られてくる色差信号[B−Y]及び色差信号[R−Y]を色補正値(色補正マトリクス)によって線形変換することで色補正処理が行われる。

例えば、図13(d)に示すような色差平面グラフにおいて、色差信号[B−Y]及び色差信号[R−Y]の中に含まれている特定色α(b、r)が所定の色α1(b"、r")に変換された色差信号[B−Y]"及び色差信号[R−Y]"が出力される。

このようにして撮影モードに応じて映像信号の特定色を所定の色に色補正してイメージ通りの色(記憶色など)で映像を再現している。

しかしながら、従来の撮像装置では、撮影モードが選択されると、特定色を補正するための色補正値(色補正量)が固定的に選択、設定されてしまうため、撮影状況や撮影する映像によっては必ずしも好ましい色に補正されるとは限らないという問題を有している。

そこで、この改善策として、本出願人により、撮影モード情報に基づいて映像信号の中から特定色の映像信号を抽出し、抽出した特定色の映像信号から特定色の色差データを検出し、撮影モード情報に基づいて補正基準データ記憶手段の中から該当する特定色の補正基準データを選択し、選択した補正基準データと色差検出手段で検出した特定色の色差データに基づいて該当の特定色を所定の色に補正するための色補正値を算出し、算出した色補正値に基づいて映像信号の特定色を所定の色に補正する撮像装置(特願2003−88060)が出願されている。

また、同様に、本出願人によって、色差平面上における所定の色の位置を示す位置データと所定の色の位置を中心点とした所定の範囲を補正範囲として設定するための補正範囲設定データと補正範囲に該当する特定色を所定の色を示す位置に収束させるための収束係数データとを含んだ色収束パラメータ値が記憶してある色収束パラメータ記憶手段を備え、選択した撮影モード情報に基づいて、色収束パラメータ記憶手段の中から該当する特定色の色収束パラメータ値を選択して設定し、設定した色収束パラメータ値に基づいて算出した補正量により映像信号の中の特定色を色差平面上における所定の色を示す位置に収束させることにより色補正を行う撮像装置(特願2003−90611)が出願されている。

上述した従来の撮像装置や本出願人が提出している特願2003−88060の撮像装置は、色補正値を算出するためのパラメータ値の演算量が多く、時間もかかるため、演算処理の負荷が大きくなってしまうという問題がある。

また、本出願人が提出している特願2003−90611の撮像装置は、色差平面グラフ(縦軸を色差[R−G]、横軸を色差[B−G]とした2次元座標)における各象限(4象限)の色を補正しなければならないため、各象限(4象限)に対応した色収束回路を個別に設けなければならず、回路構成が複雑になり、コストがかかってしまうという問題があった。

従って、映像信号の中の特定色を補正できる撮像装置において、回路構成を簡素化し、演算処理の負荷を低減できるようにすることに解決しなければならない課題を有する。

前記課題を解決するため、本発明に係る撮像装置は次のような構成にすることである。

(1)所定の撮影条件に応じて定めてある特定色の情報を含んだ撮影モード情報が設定されており、この設定してある撮影モード情報の中から所望の撮影モード情報を選択する撮影モード選択手段と、前記撮影モード選択手段で選択した撮影モード情報に基づき、取り込んだ映像信号の中から前記特定色の映像信号を抽出する特定色抽出手段と、前記特定色抽出手段で抽出した前記特定色の映像信号に基づき、前記取り込んだ映像信号のホワイトバランスを制御するための制御量を算出するホワイトバランス制御量算出手段と、前記ホワイトバランス制御量算出手段で算出した制御量に応じて前記取り込んだ映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、前記特定色の映像信号を色補正するために設定してある色補正パラメータ値に基づき、前記ホワイトバランス補正手段で補正された映像信号の特定色を所定の色に色補正する色補正手段と、前記色補正手段で補正された映像信号のうち、色差平面における原点を中心とした所定範囲に該当する映像信号のゲイン量を補正する低彩度色抑圧処理手段と、を備えた撮像装置。
(2)前記色補正手段は、前記映像信号の特定色を所定の色に色補正するとき、色差平面における該当の特定色を示す位置と前記所定の色を示す範囲の中心位置とを直線で結び、該直線と前記所定の色を示す範囲の最外周との交点の位置に該当する色に色補正することを特徴とする(1)に記載の撮像装置。
(3)前記色補正手段は、前記色補正パラメータ値を変更する機能を備えていることを特徴とする(1)に記載の撮像装置。
(4)前記撮影モード選択手段は、前記撮影モード情報を撮影環境に応じて自動的に選択する機能を備えていることを特徴とする(1)に記載の撮像装置。

(5)所定の撮影条件に応じて定めてある特定色の情報を含んだ撮影モード情報が設定されており、この設定してある撮影モード情報の中から所望の撮影モード情報を選択する撮影モード選択手段と、前記撮影モード選択手段で選択した撮影モード情報に基づき、取り込んだ映像信号の中から前記特定色の映像信号を抽出する特定色抽出手段と、前記特定色抽出手段で抽出した前記特定色の映像信号に基づき、前記取り込んだ映像信号のホワイトバランスを制御するための制御量を算出するホワイトバランス制御量算出手段と、前記ホワイトバランス制御量算出手段で算出した制御量に応じて前記取り込んだ映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、前記特定色の映像信号を色補正するために設定してある色補正パラメータ値に基づき、前記ホワイトバランス補正手段で補正された映像信号の特定色を所定の色に色補正する色補正手段と、前記色補正手段で補正された映像信号のうち、色差平面における原点を中心とした所定範囲に該当する映像信号のゲイン量を補正する低彩度色抑圧処理手段と、前記撮影モード選択手段で選択した撮影モード情報に基づいて前記映像信号の輝度レベルを補正する前記映像信号の輝度レベルを補正する輝度補正手段と、を備えた撮像装置。
(6)前記輝度補正手段は、前記映像信号における前記特定色の映像信号の割合を算出し、該算出した割合に応じて該特定色の映像信号の輝度レベルを補正する機能を備えていることを特徴とする(5)に記載の撮像装置。
(7)前記色補正手段は、前記映像信号の特定色を所定の色に色補正するとき、色差平面における該当の特定色を示す位置と前記所定の色を示す範囲の中心位置とを直線で結び、該直線と前記所定の色を示す範囲の最外周との交点の位置に該当する色に色補正することを特徴とする(5)に記載の撮像装置。
(8)前記色補正手段は、前記色補正パラメータ値を変更する機能を備えていることを特徴とする(5)に記載の撮像装置。
(9)前記撮影モード選択手段は、前記撮影モード情報を撮影環境に応じて自動的に選択する機能を備えていることを特徴とする(5)に記載の撮像装置。

このような構成の撮像装置において、撮影モード選択手段で選択された撮影モード情報に基づいて、特定色抽出手段によって取り込んだ映像信号の中から特定色の映像信号を抽出し、ホワイトバランス制御量算出手段が抽出した特定色の映像信号に基づいて取り込んだ映像信号のホワイトバランスを制御するための制御量を算出し、ホワイトバランス補正手段がこの制御量に応じて映像信号のホワイトバランスを補正し、色補正手段が予め設定してある色補正パラメータ値に基づいて映像信号の中の特定色を所定の色に補正する。

そして、低彩度色抑圧処理手段が色補正手段で色補正された映像信号のうち、色差平面における原点を中心とした所定範囲に該当する映像信号のゲイン量を補正することによって、映像信号の中の特定色を補正し、且つ、特定色の補正によってずれたホワイトバランスを補正することができる。

本発明の撮像装置は、低彩度色抑圧処理手段によって、特定色が補正された映像信号のうち、色差平面における原点を中心とした所定範囲、即ち、ホワイトバランスに関係する所定範囲に該当する色だけを補正することで、特定色の補正によってずれてしまった他の色をすべて補正しなくても、特定色が補正され、且つ、ホワイトバランスが適切に補正された映像信号を得ることができる。

従って、色差平面の各象限(4象限)の色を補正するための色収束回路を個別に設けなくてもよくなり、回路構成を簡素化することができるのでコストを低減することが可能となる。また、色差平面における原点を中心とした所定範囲だけを補正するので演算処理の負荷が軽減されるという優れた効果を奏するものである。

次に、本発明の撮像装置よる実施の形態について図面を参照して説明する。但し、図面は専ら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図1は、撮像装置において、色信号補正処理を行うための主要部の概略構成を示したブロック図であり、撮像レンズ部101、撮像素子102、S/H(Sample/Hold)回路103、AGC(Automatic Gain Control)回路104、A/D(Analog/Digital)変換回路105、特定色抽出回路106、WB(ホワイトバランス)制御量算出回路107、WB(ホワイトバランス)回路108、ガンマ補正回路109、信号処理回路110、輝度補正回路111、色差補正回路112、低彩度色抑圧回路113、撮影モード選択回路120、特定色信号処理部130などを備えている。

撮像レンズ部101は、被写体からの光を取り込んで撮像素子102へ送る。

撮像素子102は、光を電気信号に変換する複数個の画素(例えば、CCD;Charge Coupled Deviceなど)が配列されており、各画素によって撮像レンズ部101を通過してくる被写体からの光を電気信号に変換し、アナログ映像信号としてS/H回路103に送出する。

S/H回路103は、撮像素子102から送られてくるアナログ映像信号をサンプリングしてAGC回路104に送出し、サンプリングした値をA/D変換回路105の処理が終了するまで保持し、この処理が終了すると次のサンプリング値をAGC回路104に送出する。

AGC回路104は、S/H回路103でサンプリングされたアナログ映像信号を増幅して、A/D変換回路105へ送出する。

A/D変換回路105は、AGC回路104で増幅されたアナログ映像信号をデジタルの映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])に変換して特定色信号抽出回路106及びWB回路108へ送出する。

特定色抽出回路106は、後述する撮影モード選択回路120からの撮影モード情報に基づき、また、特定色信号処理部130(の信号処理回路133)からの輝度信号Ysに応じて、A/D変換回路105から送られてくる映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])のなかから、色補正の対象とする特定色の映像信号(以下、特定色信号(Rs[赤]/Gs[緑]/Bs[青])という)を抽出し、WB制御量算出回路107及び特定色信号処理部130(のWB回路131)に送出する。

なお、特定色の映像信号を抽出するときは、図2に示すように、映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])の輝度レベルに応じて、色差平面グラフ(縦軸を色差[R−G]、横軸を色差[B−G]とした2次元座標)における特定色の抽出範囲を変更して特定色の映像信号の検出を行う。

WB(ホワイトバランス)制御量算出回路107は、撮影モード選択回路120(後述)からの撮影モード情報に基づき、特定色抽出回路106からの特定色信号(Rs[赤]/Gs[緑]/Bs[青])と、後述する特定色信号処理部130(の信号処理回路133)からの輝度信号Ys及び色差信号[Bs−Ys]/[Rs−Ys]に応じたホワイトバランスの制御量(以下、ホワイトバランス制御量)を算出してWB回路108に送る。

WB(ホワイトバランス)回路108は、WB制御量算出回路107で算出されたホワイトバランス制御量に従い、A/D変換回路105から送られてくる映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])のホワイトバランスを補正してガンマ補正回路109へ送出する。

ガンマ補正回路109は、WB回路108から送られてくる映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])の階調を補正する、いわゆる、ガンマ補正を行って信号処理回路110へ送出する。

信号処理回路110は、ガンマ補正回路109から送られてくる映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])を輝度信号Y及び色差信号[B−Y]/[R−Y]に変換する。そして、変換した輝度信号Yを輝度補正回路111に送出し、また、変換した色差信号[B−Y]/[R−Y]を色差補正回路112に送出する。

輝度補正回路111は、撮影モード選択回路120からの撮像モード情報に基づいて信号処理回路110から送られてくる輝度信号Yの輝度レベルを補正し、補正した輝度信号Y"を次段回路へ送出する。

また、輝度補正回路111は、撮影した映像信号全体(画枠全体)における特定色の割合を算出して、算出した割合に応じて輝度信号Yにおける特定色の輝度レベルを補正する。

色差補正回路112は、撮影モードに応じて定められた色補正の対象となる特定色を記憶色など所定の色に色補正するための色補正パラメータ値が設定されており、この色補正パラメータ値に基づいて信号処理回路110から送られてくる色差信号[B−Y]/[R−Y]のなかの特定色を所定の色(記憶色など)に補正処理して低彩度色抑圧回路113へ送出する。

また、色差補正回路112は、後述する撮影モード選択回路120の撮影モード情報の変更に伴って特定色を色補正するための色補正パラメータ値を変更することが可能であり、例えば、メモリカードなどの記録媒体からデータを取得可能な機器の場合、記録媒体(メモリカードなど)に記録されている別の色補正パラメータ値を読み出して変更したり、通信ネットワークと接続可能な機器の場合、通信ネットワークを介して取得した色補正パラメータ値に変更することができる。

低彩度色抑圧回路113は、撮影モード選択回路120(後述)からの撮影モード情報に基づき、後述する特定色信号処理部130(の信号処理回路133)からの色差信号[Bs−Ys]/[Rs−Ys]に応じて低彩度色抑圧制御を行い、色差補正回路112から送出される色差信号[B−Y]/[R−Y]のうち、色差平面における原点を中心とした所定範囲(以下、WB範囲)に該当する色差信号[B−Y]/[R−Y]のゲイン量を補正した色差信号[B−Y]"/[R−Y]"を次段回路へ送出する。

撮影モード選択回路120は、予め撮影する条件や場面など(例えば、海、夜景、ポートレート、風景など)に応じて複数の撮影モードが設定されており、所望の撮影モードを選択することができる。

そして、撮影モードが選択されると、選択された撮影モードに対応した撮影モード情報を特定色抽出回路106、WB制御量算出回路107、輝度補正回路111、低彩度色抑圧回路113など装置内の各部に送出する。

撮影モード情報には、撮影モードに応じて定められた色補正の対象となる特定色の情報、ピントやホワイトバランスなどの各種設定を自動的に行うために必要な情報などが含まれている。

なお、撮影モード選択回路120は、周囲の明るさや光源の状態など撮影環境に応じて適切な撮影モードを自動的に選択できるようにすることも可能であり、自動選択と手動選択を切り換えるようにすることもできる。

また、撮影モード情報は変更可能であり、例えば、メモリカードなどの記録媒体からデータを取得可能な機器の場合、記録媒体(メモリカードなど)に記録されている別の撮影モード情報を読み出して変更したり、通信ネットワークと接続可能な機器の場合、通信ネットワークを介して取得した撮影モード情報に変更することができるので、ユーザの好みに応じた色や色相となるような撮影モード情報に変更したり、ユーザ別にカスタマイズすることも可能である。

特定色信号処理部130は、WB(ホワイトバランス)回路131、ガンマ補正回路132、信号処理回路133などから構成されている。

特定色信号処理部130のWB回路131は、特定色抽出回路106で抽出された特定色信号(Rs[赤]/Gs[緑]/Bs[青])のホワイトバランスを補正してガンマ補正回路132へ送出する。

特定色信号処理部130のガンマ補正回路132は、 WB回路131から送られてくる特定色信号(Rs[赤]/Gs[緑]/Bs[青])の階調を補正する、いわゆる、ガンマ補正を行って信号処理回路133へ送出する。

特定色信号処理部130の信号処理回路133は、ガンマ補正回路132でガンマ補正された特定色信号(Rs[赤]/Gs[緑]/Bs[青])を輝度信号Ys及び色差信号[Bs−Ys]/[Rs−Ys]に変換し、変換した輝度信号Ysを特定色抽出回路106及びWB制御量算出回路107に送出し、また、変換した色差信号[Bs−Ys]/[Rs−Ys]をWB制御量算出回路107及び低彩度色抑圧回路113に送出する。

続いて、このような構成を備えた撮像装置100による色補正処理の概要について説明する。

図3は、色補正処理の様子を簡略化して示した図であり、範囲10a、10b、10cは、色差平面グラフ(縦軸を色差[R−Y]、横軸を色差[B−Y]とした2次元座標)において特定色A、B、Cの存在する範囲を示している。なお、このときの色差平面グラフは、装置のホワイトバランス補正機能をオンにしてあるときの状態を基準としている。

例えば、図3(a)の色差平面グラフにおいて、位置aに相当する色の色差信号を特定色Aとなるように色補正処理する場合、まず、範囲10aの中心位置と位置aを直線で結び、範囲10aの最外周と交差する位置である位置a1を求め、位置a〜位置a1の距離に応じた補正量を算出し、算出した補正量に基づいて色差信号を補正する。

ところが、この補正量に基づいて特定色の色補正処理を行うと、色差平面グラフにおける他の象限の色にも影響を与えることになる。

例えば、図3(a)では、右上/右下/左下の象限、図3(b)では、右上/左上/左下の象限、図3(c)では、右上/右下/左上の象限に該当する色の映像信号にも影響を与え、映像全体の色が変化してしまうことになる。

具体的には、図4(a)に示すように、位置aを特定色Aとなる位置a1に補正処理すると、他の象限に存在する色(色差信号)の位置も同じ距離分移動することになり、図4(b)のように色差平面グラフの原点が位置a〜位置a1の距離分ずれた状態と同じことになる。

つまり、色差平面グラフの原点がずれるということは、映像信号に対するホワイトバランスがずれることになり、映像全体の色が大きく変化することになる。

そこで、低彩度色抑圧処理を行うことにより、上述したWB範囲に該当する色差信号[B−Y]/[R−Y]のゲイン量のみを補正する、即ち、色差平面上のホワイトバランスに影響のある所定の範囲のみを補正する(ホワイトバランスのずれを補正する)ことで、映像全体の色への影響をなくすようにする。

図5は、低彩度色抑圧処理を簡略化して示したものであり、図5(a)のように、特定色の補正によってずれてしまったWB範囲20A(点線)を色差補正回路112で補正する前の状態、即ち、WB範囲20(実線)に補正するため、映像信号の中のWB範囲に該当する色差信号のゲイン量を算出し、図5(b)に示すように、算出したゲイン量に基づいてWB範囲20に該当する映像信号のみを補正することで、特定色を補正した状態で、且つ、ホワイトバランスのずれを補正するものである。

次に、WB制御量算出回路で算出されるホワイトバランス制御量について図6を参照しながら説明する。

図6(a)は、色差平面グラフ(縦軸を色差[R−G]、横軸を色差[B−G]とした2次元座標)において、座標[B1−G,R1−G]、即ち、位置a1に該当する色の映像信号を点caの位置を中心とする範囲20の特定色Aに色補正するときの様子を略示的に表したものである。

なお、図6(a)の色差平面グラフは、装置のホワイトバランス補正機能をオンにしたときの状態が基準となっており、補正対象となる色の映像信号の位置a1は、ホワイトバランス補正機能によって、ホワイトバランス補正が全く行われていない状態の位置a0(座標[B0−G,R0−G])から所定のホワイトバランス補正が行われた状態の位置である。

まず、色差平面上における補正位置を求めるため、撮影モード情報に対応した特定色Aの範囲10aの中心位置caと、補正対象となる色の映像信号の位置a1を直線で結び、範囲10aの最外周と交差する位置a2の座標[B2−G,R2−G]を算出する。

なお、特定色Aの範囲10aの中心位置caではなく、範囲10aの最外周と交差する位置a2の座標[B2−G,R2−G]へ色補正することで、補正対象の色が他の色との色合いが極端に変化することを抑えている。

ここで、位置a1を位置a2に補正するために必要な補正量fr、fbとすると、位置a1を位置a2の関係は次に示す数式1によって表される。

また、図6(a)の色差平面グラフをratio平面グラフ(縦軸を[R/G]、横軸を色差[B/G]とした2次元座標)で表すと、位置a0、a1、a2の関係は図6(b)に示すようになる。

図6(b)のratio平面グラフにおいて、位置a1を位置a2に補正するために必要な補正量hr、hbとすると、位置a1を位置a2の関係は次に示す数式2によって表される。

上述した数式1と数式2に基づいて補正量hr、hbを表すと、次に示す数式3で表すことができる。

また、ホワイトバランス補正機能をオンにすると、図6(b)のratio平面グラフにおいて、ホワイトバランス補正が全く行われていない状態の位置a0(座標[B0/G,R0/G])の映像信号は、位置a1(座標[B1/G,R1/G])に補正される。このときの補正量をgr、gbとすると、位置a0と位置a1の関係は次に示す数式4によって表される。

そして、上述した数式2と数式4から次に示す数式5が導かれる。

ここで、「hr・gr」及び「hb・gb」は、位置a0を位置a2に補正するために必要な制御量であり、これをホワイトバランス制御量gr'、gb'として、「hr」及び「hb」に数式3の補正量hr、hbをそれぞれ代入すると、ホワイトバランス制御量gr'、gb'は次に示す数式6により表すことができる。

なお、補正量gr、gbは、位置a0を位置a1に補正するときの自動ホワイトバランスの補正量、即ち、装置のホワイトバランス補正機能により自動的に設定される補正量である。

WB制御量算出回路107は、数式6に基づいてホワイトバランス制御量gr'、gb'を算出してWB回路108へ送出し、WB回路108は、ホワイトバランス制御量gr'、gb'に従って特定色が最適な色となるように映像信号のホワイトバランスを補正する。

次に、低彩度色抑圧回路の動作について説明する。

上述したように、色差補正回路112では、設定してある色補正パラメータ値に基づいて送られてくる色差信号[B−Y]/[R−Y]の特定色を所定の色に補正処理するが、この補正処理に伴って映像信号の特定色以外の色も変化してしまう、換言すると、色差平面における位置がずれてしまうことになる。

つまり、ホワイトバランスもずれてしまい、映像全体の色が変化した状態(図5(a)参照)となるため、色差信号[B−Y]/[R−Y]のうち、WB範囲に該当する色差信号[B−Y]/[R−Y]のゲイン量を算出し、算出したゲイン量に応じて、WB範囲に該当する色差信号[B−Y]/[R−Y]を補正する、いわゆる低彩度色抑圧処理を行う(図5(b)参照)。

低彩度色抑圧処理は、まず、WB範囲に該当する色差信号[B−Y]/[R−Y]のゲイン量を算出するため、色差平面グラフにおける原点とWB範囲に該当する色差信号[B−Y]/[R−Y]との直線距離を求める。

図7に示すように、色差平面グラフにおける原点から色差[B−Y]方向の距離を「b−y」、原点から色差[R−Y]方向の距離を「r−y」とすると、原点とWB範囲に該当する色差信号[B−Y]/[R−Y]との直線距離「s」(以下、距離s)は、次に示す数式7で算出される。

そして、算出した距離sに基づいて、次に示す数式8によりWB範囲に該当する色差信号[B−Y]/[R−Y]のゲイン量を算出する。

ここで、s;原点からの直線距離、γ;収束係数、gain(s,γ);ゲイン量(補正量)である。

なお、収束係数γは、様々な画像の色を評価して求めた係数値であり、予め装置内に記憶され、色差平面上の所定の色(に該当する位置)に収束させるためのゲイン量を算出するときの係数値となる。

図8は、数式7及び数式8に基づき、原点からの直線距離s(以下、距離sという)の収束係数γ乗をゲイン量gain(s,γ)に対応させたグラフを正規化したものであり、収束係数γの値により”0<γ<1”、”γ=1”、”γ>1”に区分される。

ゲイン量を算出するときは、図8に基づき、数式7で求めた距離sに応じて収束係数γを選択し、この収束係数γと数式7によって求めた距離sによってWB範囲に該当する色差信号[B−Y]/[R−Y]のゲイン量gain(s,γ)が算出される。

なお、色差平面上のWB範囲20の形状が円形や楕円形の場合、演算量が多いため、図9に示すように、基準となる所定の円形(以下、基準円という)を矩形に変形した場合の変形率を求めておき、WB範囲20の形状を矩形として距離s及びゲイン量gain(s,γ)を算出し、算出した距離s及びゲイン量gain(s,γ)の値を変形率に応じて補正することにより演算量を低減させ、処理速度を向上させることも可能である。

そして、次に示す数式9に基づき、算出したゲイン量gain(s,γ)と色差補正回路112から送られてくる色差信号[B−Y]及び色差信号[R−Y]を乗算処理することにより、WB範囲に該当する色差信号のゲイン量を補正する(収束させる)。

このようにして、色差平面における原点を中心とした所定範囲に該当する色だけを補正することで、特定色の補正によりずれたホワイトバランスを補正することができる。

続いて、上述した構成を備えた撮像装置100における色補正処理の動作過程を図10のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、撮影者が撮影モード選択回路120を介して所望の撮影モードを選択する、若しくは、撮影環境に応じて撮影モードが自動的に選択されると、選択された撮影モードに対応した撮影モード情報が装置各部(特定色抽出回路106、WB制御量算出回路107、輝度補正回路111、低彩度色抑圧回路113など)に送られ、ピントやホワイトバランスなどの各種設定が自動的に行われる(ST100)。

そして、撮影が開始されると、撮像レンズ部101を介して入力される被写体からの光を撮像素子102で電気信号に変換し、S/H回路103、AGC回路104を経由して、A/D変換回路105によってデジタルの映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])に変換して、特定色抽出回路106及びWB回路108に送出する。

特定色信号抽出回路106では、撮影モード選択回路120で選択された撮影モード情報に基づいて、A/D変換回路105から送られてくる映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])の中から特定色信号(Rs[赤]/Gs[緑]/Bs[青])を抽出し、WB制御量算出回路107及び特定色信号処理部130に送出する。(ST110)。

ここで、まず、映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])の処理過程について説明する(図10の点線[1])。

WB制御量算出回路107では、撮影モード選択回路120で選択された撮影モード情報に基づき、特定色信号処理部130(の信号処理回路133)からの輝度信号Ys及び色差信号[Bs−Ys]/[Rs−Ys]に応じたホワイトバランス制御量を算出してWB回路108に送出する(ST120)。

WB回路108では、A/D変換回路105から送られてくる映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])の色温度を判定し、WB制御量算出回路107で算出されたホワイトバランスの制御量に基づいて映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])のホワイトバランスを補正してガンマ補正回路109に送出する(ST121)。

ガンマ補正回路109は、ホワイトバランスが補正された映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])の階調を補正(ガンマ補正)して信号処理回路110に送出する(ST122)。

信号処理回路110は、ガンマ補正された映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])を輝度信号Y及び色差信号[B−Y]/色差信号[R−Y]に変換し、変換した輝度信号Yを輝度補正回路111に送出すると共に、変換した色差信号[B−Y]/色差信号[R−Y]を色差補正回路112に送出する(ST123)。

色差補正回路112では、設定してある色補正パラメータ値に基づき、信号処理回路110から送られてくる色差信号[B−Y]/[R−Y]の特定色を所定の色に補正し、色補正した色差信号[B−Y]/[R−Y]を低彩度色抑圧回路113へ送出する(ST124)。

一方、特定色信号処理部130による特定色信号(Rs[赤]/Gs[緑]/Bs[青])の処理過程について説明する(図10の点線[2])。

まず、特定色信号処理部130のWB回路131では、特定色信号抽出回路106で抽出された特定色信号(Rs[赤]/Gs[緑]/Bs[青])の色温度を判定し、特定色信号(Rs[赤]/Gs[緑]/Bs[青])のホワイトバランスを補正してガンマ補正回路132に送出する(ST130)。

次に、特定色信号処理部130のガンマ補正回路132は、ホワイトバランスが補正された特定色信号(Rs[赤]/Gs[緑]/Bs[青])の階調を補正(ガンマ補正)して信号処理回路133に送出する(ST131)。

次に、特定色信号処理部130の信号処理回路133は、ガンマ補正された特定色信号(Rs[赤]/Gs[緑]/Bs[青])を輝度信号Ys及び色差信号[Bs−Ys]/[Rs−Ys]に変換し、輝度信号Ysを特定色抽出回路106及びWB制御量算出回路107に送出すると共に、色差信号[Bs−Ys]/色差信号[Rs−Ys]をWB制御量算出回路107及び低彩度色抑圧回路113に送出する(ST132)。

上述した映像信号(R[赤]/G[緑]/B[青])並びに特定色信号(Rs[赤]/Gs[緑]/Bs[青])の処理に続き、輝度補正回路111及び低彩度色抑圧回路113による処理が行われる。

輝度補正回路111では、撮影モード選択回路120で選択された撮影モード情報に基づいて、信号処理回路110から送られてくる輝度信号Yの輝度レベルを補正し、輝度補正した輝度信号Y"を次段回路へ出力する(ST140、ST150)。

一方、低彩度色抑圧回路113は、撮影モード選択回路120で選択された撮影モード情報に基づき、特定色信号処理部130の信号処理回路133から送られてくる色差信号[Bs−Ys]/色差信号[Rs−Ys]に応じた低彩度色抑圧制御を行い、色差補正回路112から送られてくる色差信号[B−Y]/色差信号[R−Y]のうち、WB範囲に該当する色差信号[B−Y]/[R−Y]のゲイン量を補正し、ホワイトバランスのずれを補正した色差信号[B−Y]"/[R−Y]"を次段回路へ送出する(ST140、ST150)。

このように、撮影モード選択回路120で選択された撮影モード情報に基づき、色差補正回路112で特定色を補正し、低彩度色抑圧回路113によってWB範囲に該当する色差信号[B−Y]/[R−Y]のみを補正することにより、特定色が補正され、且つ、色補正処理によってずれてしまったホワイトバランスが補正された映像信号が出力される。

本願発明に係る撮像装置において、色信号補正処理を行うための主要部の概略構成を示したブロック図である。 図1の撮像装置において、映像信号の輝度レベルに応じて特定色の抽出範囲を変化させる様子を簡略化して示した説明図である。 図1の撮像装置における色補正処理の様子を例示した説明図である。 図1の撮像装置による色補正処理でホワイトバランスがずれた様子を簡略化して示した説明図である。 図4の色補正処理でホワイトバランスのずれを補正する様子を説明するための説明図である。 図1の撮像装置のWB制御量算出回路によって算出されるホワイトバランス制御量について説明するための説明図である。 図1の撮像装置の低彩度色抑圧回路によって色差信号のゲイン量を算出するときの動作を説明するための説明図である。 色差平面グラフにおける原点からの直線距離s、収束係数γ、ゲイン量gain(s,γ)の関係を示したグラフである。 図1の撮像装置の低彩度色抑圧回路による補正範囲を簡略化した場合の一例を示した説明図である。 図1の撮像装置の色信号補正処理の動作概要を示したフローチャートである。 従来技術の撮像装置において、色補正処理を行うための主要部の概略構成を示したブロック図の一例である。 図11の撮像装置による色信号補正処理の動作概要を示したフローチャートである。 図11の撮像装置による色補正処理の様子を簡略化して示した説明図である。

符号の説明

100;撮像装置
101;撮像レンズ部
102;撮像素子(CCDなど)
103;S/H(Sample/Hold)回路
104;AGC(Automatic Gain Control)回路
105;A/D(Analog/Digital)変換回路
106;特定色抽出回路
107;WB(ホワイトバランス)制御量算出回路
108;WB(ホワイトバランス)回路
109;ガンマ補正回路
110;信号処理回路
111;輝度補正回路
112;色差補正回路
113;低彩度色抑圧回路
120;撮影モード選択回路
130;特定色信号処理部
131;WB(ホワイトバランス)回路
132;ガンマ補正回路
133;信号処理回路
100A;撮像装置
101A;撮像レンズ部
102A;撮像素子(CCDなど)
103A;S/H(Sample/Hold)回路
104A;AGC(Automatic Gain Control)回路
105A;A/D(Analog/Digital)変換回路
106A;特定色抽出回路
107A;WB(ホワイトバランス)回路
108A;ガンマ補正回路
109A;信号処理回路
110A;色差信号補正回路
120A;撮影モード選択回路
130A;色補正値設定回路

Claims (9)

  1. 所定の撮影条件に応じて定めてある特定色の情報を含んだ撮影モード情報が設定されており、この設定してある撮影モード情報の中から所望の撮影モード情報を選択する撮影モード選択手段と、
    前記撮影モード選択手段で選択した撮影モード情報に基づき、取り込んだ映像信号の中から前記特定色の映像信号を抽出する特定色抽出手段と、
    前記特定色抽出手段で抽出した前記特定色の映像信号に基づき、前記取り込んだ映像信号のホワイトバランスを制御するための制御量を算出するホワイトバランス制御量算出手段と、
    前記ホワイトバランス制御量算出手段で算出した制御量に応じて前記取り込んだ映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、
    前記特定色の映像信号を色補正するために設定してある色補正パラメータ値に基づき、前記ホワイトバランス補正手段で補正された映像信号の特定色を所定の色に色補正する色補正手段と、
    前記色補正手段で補正された映像信号のうち、色差平面における原点を中心とした所定範囲に該当する映像信号のゲイン量を補正する低彩度色抑圧処理手段と、
    を備えた撮像装置。
  2. 前記色補正手段は、前記映像信号の特定色を所定の色に色補正するとき、色差平面における該当の特定色を示す位置と前記所定の色を示す範囲の中心位置とを直線で結び、該直線と前記所定の色を示す範囲の最外周との交点の位置に該当する色に色補正すること
    を特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記色補正手段は、前記色補正パラメータ値を変更する機能を備えていること
    を特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  4. 前記撮影モード選択手段は、前記撮影モード情報を撮影環境に応じて自動的に選択する機能を備えていること
    を特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  5. 所定の撮影条件に応じて定めてある特定色の情報を含んだ撮影モード情報が設定されており、この設定してある撮影モード情報の中から所望の撮影モード情報を選択する撮影モード選択手段と、
    前記撮影モード選択手段で選択した撮影モード情報に基づき、取り込んだ映像信号の中から前記特定色の映像信号を抽出する特定色抽出手段と、
    前記特定色抽出手段で抽出した前記特定色の映像信号に基づき、前記取り込んだ映像信号のホワイトバランスを制御するための制御量を算出するホワイトバランス制御量算出手段と、
    前記ホワイトバランス制御量算出手段で算出した制御量に応じて前記取り込んだ映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、
    前記特定色の映像信号を色補正するために設定してある色補正パラメータ値に基づき、前記ホワイトバランス補正手段で補正された映像信号の特定色を所定の色に色補正する色補正手段と、
    前記色補正手段で補正された映像信号のうち、色差平面における原点を中心とした所定範囲に該当する映像信号のゲイン量を補正する低彩度色抑圧処理手段と、
    前記撮影モード選択手段で選択した撮影モード情報に基づいて前記映像信号の輝度レベルを補正する輝度補正手段と、
    を備えた撮像装置。
  6. 前記輝度補正手段は、前記映像信号における前記特定色の映像信号の割合を算出し、該算出した割合に応じて該特定色の映像信号の輝度レベルを補正する機能を備えていること
    を特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
  7. 前記色補正手段は、前記映像信号の特定色を所定の色に色補正するとき、色差平面における該当の特定色を示す位置と前記所定の色を示す範囲の中心位置とを直線で結び、該直線と前記所定の色を示す範囲の最外周との交点の位置に該当する色に色補正すること
    を特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
  8. 前記色補正手段は、前記色補正パラメータ値を変更する機能を備えていること
    を特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
  9. 前記撮影モード選択手段は、前記撮影モード情報を撮影環境に応じて自動的に選択する機能を備えていること
    を特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
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