JP4267220B2 - 光源判別方法および装置、被写体識別方法および装置並びにプログラム - Google Patents

光源判別方法および装置、被写体識別方法および装置並びにプログラム Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源の種類および被写体を判別する方法および装置並びにこれらの方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
デジタルカメラにおいては、撮影により取得した画像をデジタル画像データとしてデジタルカメラ内部に設けられた内部メモリやICカード等の記録媒体に記憶することができ、記憶されたデジタル画像データはプリント等のハードコピーとしてあるいはディスプレイ上にソフトコピーとして再現することができる。このように、デジタルカメラにより取得した画像データを再現する場合においては、ネガフイルムからプリントされた写真と同様の高品位な画質を有するものとすることが期待されている。
【0003】
一方、人間の視覚には色順応といって、昼光やそれと分光エネルギー分布の異なる蛍光灯下やタングステン光下において白い紙を見ても、青っぽいあるいは赤っぽいというようには知覚せず、基本的には白として認識する機構が作用する。このような色順応を考慮し、タングステン光、蛍光灯あるいは屋外の昼光のように撮影光源が異なっても、光源色に依存しない画像を得ることができるように、撮影された画像を表す画像データに対して撮影光源に応じたホワイトバランス調整処理(AWB処理)が施される。したがって、AWB処理を行うため際には、撮影に用いた光源の種類を判別する必要がある。このため、撮影光源の色度点を求め、この色度点を既知の撮影光源の色度点と比較することにより、撮影光源の種類の判別を行うようにしている。ここで、色度点は2次元の値として算出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、デジタルカメラはR,G,Bの3色に分光感度を有する光電変換素子が配列されたCCDにより被写体像を検出してRGB3色の色信号からなる画像データを得ている。したがって、撮影光源判別のための色度点の算出は、RGB3色の色信号に基づいて行われる。しかしながら、RGB3色の色信号では、光源の種類を判別することができない場合がある。例えば、F8とF10の蛍光灯のように色度図上において色度点が一致する光源については、その種類を判別することができない。
【0005】
一方、RGBの3バンドセンサにより検出した場合には同じ色に見えるが構成物質が異なる、という2つの被写体を区別したい場合がある。例えば、画像中の肌色領域が人間の肌色であれば、ソフトフォーカスに仕上げた方が画像の見栄がよくなるが、彫刻等の人工的に作られたものの場合は、できるだけ鮮鋭度を低下させないように処理した方が好ましい。しかしながら、2つの被写体がそれぞれ煉瓦色および肌色を有する場合、煉瓦色と肌色とは色度図上において色度点が一致するため、その種類を識別することができない。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、撮影光源の種類を正確に判別することを第1の目的とする。
【0007】
また、本発明は人間にとって同じ色に見えてしまう被写体を正確に識別することを第2の目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明による光源判別方法は、所定の光源から出射される光またはその反射光を、4色に分光感度を有する撮像デバイスにより検出して4色の色信号を取得し、
前記4色の色信号に基づいて前記所定の光源の拡張色度点を算出し、
該拡張色度点と既知光源の拡張色度点との距離を比較することにより、前記所定の光源の種類を判別することを特徴とするものである。
【0009】
なお、前記4色の色信号は、R,Ye,G,B色信号であることが好ましい。
【0010】
「拡張色度点」は、4色の色信号により表される画像の全画素における各色信号の平均値をそれぞれt1,t2,t3,t4とした場合、t1/(t1+t2+t3+t4)、t2/(t1+t2+t3+t4)、t3/(t1+t2+t3+t4)の演算により3次元の値として算出される。
【0011】
「既知光源の拡張色度点」は、既知の光源から出射された光またはこの光の完全反射白色板における反射光を、4色に分光感度を有する撮像デバイスにより検出することにより得られた4色の色信号に基づいて予め算出したものである。
【0012】
「距離」とは、算出された拡張色度点および既知の光源の拡張色度点を3次元空間上にプロットした場合における、プロットした色度点間の3次元空間上の距離である。
【0013】
なお、拡張色度点が既知光源の拡張色度点と一致すれば、所定の光源はその一致した拡張色度点を算出した光源であると判別できるが、光の検出時の誤差等により、必ずしも算出した拡張色度点が既知光源の拡張色度点と一致しない場合がある。このような場合は、所定の光源について算出された拡張色度点からの距離が最も小さい拡張色度点を算出した既知光源を、所定の光源と判別する。
【0014】
本発明による被写体識別方法は、所定の光源から出射された光の複数の被写体による反射光を4色に分光感度を有する撮像デバイスによりそれぞれ検出して該各被写体についての4色の色信号を取得し、
前記4色の色信号に基づいて前記各被写体の拡張色度点を算出し、
該各被写体についての該拡張色度点と既知色の拡張色度点との距離を比較することにより、前記各被写体を識別することを特徴とするものである。
【0015】
なお、前記4色の色信号は、R,Ye,G,B色信号であることが好ましい。
【0016】
「被写体の拡張色度点」は、被写体が単色のものである場合はその被写体全体の色についての拡張色度点であってもよいが、被写体の部分的な領域の色を判別したい場合には、その被写体において判別したい色を有する部分的な領域についての拡張色度点を意味する。
【0017】
「既知色の拡張色度点」は、所定の光源から出射された光の、色が既知の被写体における反射光を、4色に分光感度を有する撮像デバイスにより検出することにより得られた4色の色信号に基づいて算出したものである。
【0018】
「距離」とは、算出された拡張色度点および既知色の拡張色度点を3次元空間上にプロットした場合における、プロットした色度点間の3次元空間上の距離である。
【0019】
本発明による光源判別装置は、所定の光源から出射される光またはその反射光を検出して4色の色信号を取得する撮像デバイスと、
前記4色の色信号に基づいて前記所定の光源の拡張色度点を算出する拡張色度点算出手段と、
種々の既知光源についての拡張色度点を記憶した記憶手段と、
該拡張色度点と前記既知光源の拡張色度点との距離を比較することにより、前記所定の光源の種類を判別する比較手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0020】
なお、前記4色の色信号は、R,Ye,G,B色信号であることが好ましい。
【0021】
本発明による被写体識別装置は、所定の光源から出射された光の複数の被写体による反射光をそれぞれ検出して該各被写体についての4色の色信号を取得する撮像デバイスと、
前記4色の色信号に基づいて前記各被写体の拡張色度点を算出する拡張色度点算出手段と、
種々の既知色についての拡張色度点を記憶した記憶手段と、
前記各被写体についての該拡張色度点と前記既知色の拡張色度点との距離を比較することにより、前記各被写体を識別する比較手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0022】
なお、前記4色の色信号は、R,Ye,G,B色信号であることが好ましい。
【0023】
また、本発明による光源判別方法および被写体識別方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【0024】
【発明の効果】
本発明による光源判別方法によれば、4色の色信号に基づいて所定の光源の拡張色度点が算出され、この拡張色度点と既知光源の拡張色度点との距離が比較されて所定の光源が判別される。ここで、RGB3色の色信号に基づいて算出される色度点は2次元の値であるのに対し、本発明により算出される拡張色度点は3次元の値である。このように、色度点を3次元の値として算出することにより、色度点を判別するためのパラメータを拡張でき、2次元の色度点では判別できなかった光源の種類を判別することができる。
【0025】
本発明による被写体識別方法によれば、4色の色信号に基づいて複数の被写体の拡張色度点が算出され、各被写体についてのこの拡張色度点と既知色の拡張色度点との距離が比較されて被写体が識別される。ここで、RGB3色の色信号に基づいて算出される色度点は2次元の値であるのに対し、本発明により算出される拡張色度点は3次元の値である。このように、色度点を3次元の値として算出することにより、色度点を識別するためのパラメータを拡張でき、2次元の色度点では識別できなかった同じ色に見えてしまう被写体を識別することができる。
【0026】
【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。図1は本発明の実施形態による光源判別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、本実施形態による光源判別装置は、単板CCD1と判別手段2とを備える。
【0027】
単板CCD1は、図2に示すようにB(ブルー),G(グリーン),Ye(イエロー),R(レッド)のそれぞれの色に対して分光感度を有する光電変換素子(以下センサとする)からなるものであり、被写体を撮影することによりB,G,Ye,Rそれぞれの色信号からなる4バンド画像データS0を得ることができる。なお、上記単板CCD1において得られたB,G,Ye,R各色信号に対して補間演算を施すことにより、各センサの位置において4色全ての色信号を取得することができる。また、単板CCD1に代えて、プリズムにより分離されたB,G,Ye,Rのそれぞれの光を受光する4つのCCDを設け、各CCDから得られるB,G,Ye,Rそれぞれの色信号から画像データS0を構成してもよい。また、B,G,Ye,Rのそれぞれの色を透過する4枚の分光フィルタを切り替えて1つのCCDからB,G,Ye,R4色の色信号を得るようにしてもよい。
【0028】
判別手段2は、各色信号B,G,Ye,Rの画像データS0により表される全画素の平均値t1,t2,t3,t4をそれぞれ算出し、この平均値t1,t2,t3,t4に基づいて、下記の式(1)〜(3)により拡張色度点t1/T,t2/T,t3/Tを算出する拡張色度点算出手段21と、種々の既知光源について予め算出された拡張色度点を記憶したメモリ22と、拡張色度点t1/T,t2/T,t3/Tと既知光源の拡張色度点とを比較して、撮影に使用した撮影光源の種類を判別して判別結果を表す判別情報Dを出力する比較手段23とを備える。
1/T=t1/(t1+t2+t3+t4) (1)
2/T=t2/(t1+t2+t3+t4) (2)
3/T=t3/(t1+t2+t3+t4) (3)
【0029】
なお、比較手段23においては、算出された拡張色度点および既知光源の拡張色度点がt1/T,t2/T,t3/T軸からなる3次元空間上にプロットされ、算出された拡張色度点と複数の既知光源の拡張色度点との間の距離が比較される。そして、算出された拡張色度点と一致したあるいは最も近い距離にある拡張色度点を算出した光源が、撮影光源と判別される。
【0030】
メモリ22には、種々の既知光源から出射された光またはその光の完全反射白色板による反射光を単板CCD1により検出し、さらに検出された4色の色信号に基づいて拡張色度点算出手段21において算出することにより得られた拡張色度点が、光源の種類と対応付けられて記憶されている。なお、本実施形態においては、完全反射白色板による反射光に基づいて既知光源の拡張色度点が求められているものとする。算出された拡張色度点を下記の表1に示す。ここで、表1においては、F6,F8,F10の蛍光灯を既知光源として使用し、光源毎の拡張色度点を示している。また、表1においては、拡張色度点に加えて、従来の方法により算出した色度点(x,y)も示している。
【0031】
【表1】
Figure 0004267220
ここで、従来の方法による色度点(以下標準色度点とする)の算出について説明する。まず、分光感度特性が等色関数と一致する3つのセンサを用いてCIE1931XYZ三刺激値を求め、この三刺激値X,Y,Zを、下記の式(4)により変換して標準色度点(x,y)を得る。
x=X/(X+Y+Z)
y=Y/(X+Y+Z) (4)
【0032】
ここで、F6,F8,F10を撮影光源として使用し、撮影光源から出射された光のサンプル1,2に対する反射光を単板CCD1により検出し、さらに単板CCD1から出力された色信号に基づいて拡張色度点算出手段21において算出することにより得られたサンプル1,2についての光源毎の拡張色度点を、標準色度点とともに下記の表2に示す。
【表2】
Figure 0004267220
サンプル1,2について算出された拡張色度点および標準色度点について、既知のF6,F8,F10の光源について算出された拡張色度点および標準色度点との距離の算出結果を下記の表3および表4に示す。なお、表3および表4においては、距離が最も小さい値について○印を付与している。
【表3】
Figure 0004267220
【表4】
Figure 0004267220
サンプル1において、撮影光源がF6,F10の場合は、標準色度点および拡張色度点ともにF6,F10についての拡張色度点との距離が最も小さくなるため、撮影光源の種類を判別できる。しかしながら、撮影光源がF8の場合、標準色度点を用いると最も距離が小さい光源はF10であるため、光源の判別を誤ってしまう。これに対して拡張色度点を用いた場合、最も距離が小さい光源はF8であるため、撮影光源の種類を正確に判別できる。
【0033】
また、サンプル2においても、撮影光源がF6,F10の場合は、標準色度点および拡張色度点ともにF6,F10についての拡張色度点との距離が最も小さくなるため、撮影光源の種類を判別できる。しかしながら、撮影光源がF8の場合、標準色度点を用いると最も距離が小さい光源はF10であるため、光源の判別を誤ってしまう。これに対して拡張色度点を用いた場合、最も距離が小さい光源はF8であるため、撮影光源の種類を正確に判別できる。
【0034】
次いで、本実施形態の動作について説明する。図3は本実施形態の動作を示すフローチャートである。まず、単板CCD1により被写体が撮影され、B,G,Ye,R4色の色信号からなる4バンド画像データS0が取得される(ステップS1)。画像データS0は拡張色度点算出手段21に入力され、ここで拡張色度点が算出される(ステップS2)。算出された拡張色度点は比較手段23に入力され、ここでメモリ22に記憶された複数の既知光源の拡張色度点との距離が比較され(ステップS3)、その比較結果に基づいて判別された光源の種類を表す判別情報Dが出力され(ステップS4)、処理を終了する。
【0035】
このように、光源判別装置の実施形態は、4色の色信号B,G,Ye,Rに基づいて拡張色度点を算出し、この拡張色度点と既知の光源の拡張色度点との距離に基づいて撮影に用いた光源を判別するようにしたものである。ここで、RGB3色の色信号に基づいて算出される標準色度点を用いた場合は、上述したようにF8とF10とを判別することができない。これに対して拡張色度点を使用すれば、F8とF10とを判別することができる。したがって、本実施形態によれば、従来の標準色度点では判別できなかった光源の種類を判別することができる。
【0036】
次いで、本発明による被写体識別装置の実施形態について説明する。図4は本発明の実施形態による被写体識別装置の構成を示す概略ブロック図である。図3に示すように、本実施形態による被写体識別装置は、光源判別装置の実施形態と同様の単板CCD1と、判別手段4とを備える。
【0037】
判別手段4は、各色信号B,G,Ye,Rの画像データS0により表される画像中のある色領域の平均値ct1,ct2,ct3,ct4を算出し、この平均値ct1,ct2,ct3,ct4に基づいて、下記の式(5)〜(7)により拡張色度点ct1/T,ct2/T,ct3/Tを算出する拡張色度点算出手段41と、種々の既知色について予め算出された拡張色度点を記憶したメモリ42と、拡張色度点ct1/T,ct2/T,ct3/Tと既知の色の拡張色度点とを比較して、被写体を判別して判別結果を表す判別情報Cを出力する比較手段43とを備える。
ct1/T=ct1/(ct1+ct2+ct3+ct4) (5)
ct2/T=ct2/(ct1+ct2+ct3+ct4) (6)
ct3/T=ct3/(ct1+ct2+ct3+ct4) (7)
なお、比較手段43においては、算出された拡張色度点および既知色の拡張色度点がct1/T,ct2/T,ct3/T軸からなる3次元空間上にプロットされ、算出された拡張色度点と複数の既知色の拡張色度点との間の距離が比較される。そして、算出された拡張色度点に最も近い距離にある拡張色度点を算出した色が、撮影した被写体の色と判別される。
【0038】
メモリ42には、種々の既知の色を有する被写体に照射された光の反射光を単板CCD1により検出し、さらに検出された色信号に基づいて拡張色度点算出手段41において算出することにより得られた拡張色度点が、色の種類と対応付けられて記憶されている。なお、本実施形態においては、被写体の色の判別の際には、既知の色の拡張色度点を算出した場合と同様の光源を用いるものとする。
【0039】
次いで、本実施形態の動作について説明する。図5は本実施形態の動作を示すフローチャートである。まず、単板CCD1により被写体が撮影され、B,G,Ye,R4色の色信号からなる4バンド画像データS0が取得される(ステップS11)。画像データS0は拡張色度点算出手段41に入力され、ここで拡張色度点が算出される(ステップS12)。算出された拡張色度点は比較手段43に入力され、ここでメモリ42に記憶された複数の既知色の拡張色度点との距離が比較され(ステップS13)、その比較結果に基づいて判別された色を表す判別情報Cが出力され(ステップS14)、処理を終了する。
【0040】
このように、被写体識別装置の実施形態は、4色の色信号B,G,Ye,Rに基づいて複数の被写体についての拡張色度点を算出し、各被写体についてのこの拡張色度点と既知の色の拡張色度点との距離に基づいて被写体を識別するようにしたものである。ここで、RGB3色の色信号に基づいて算出される色度点は2次元の値であるのに対し、本実施形態により算出される拡張色度点は3次元の値である。このように、色度点を3次元の値として算出することにより、色度点を識別するためのパラメータを拡張でき、2次元の色度点では識別できなかった被写体を識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態による光源判別装置の構成を示す概略ブロック図
【図2】単板CCDの撮像面を示す図
【図3】光源判別装置の実施形態の動作を示すフローチャート
【図4】本発明の実施形態による被写体識別装置の構成を示す概略ブロック図
【図5】被写体識別装置の実施形態の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
1 単板CCD
2,4 判別手段
21,41 拡張色度点算出手段
22,42 メモリ
23,43 比較手段

Claims (10)

  1. 所定の光源から出射される光またはその完全反射白色板における反射光を、4色に分光感度を有する撮像デバイスにより検出して4色の色信号を取得し、
    前記4色の色信号により表される画像の全画素における該4色の色信号のそれぞれの平均値および該4色の色信号の平均値の加算値を算出し、
    前記4色の色信号のうちの3つの色信号の前記平均値を前記加算値により除算することにより、3次元の値からなる前記所定の光源の拡張色度点を算出し、
    該拡張色度点と既知光源の拡張色度点との距離を比較することにより、前記所定の光源の種類を判別することを特徴とする光源判別方法。
  2. 前記4色の色信号が、R,Ye,G,B色信号であることを特徴とする請求項1記載の光源判別方法。
  3. 所定の光源から出射された光の複数の被写体による反射光を4色に分光感度を有する撮像デバイスによりそれぞれ検出して該各被写体についての4色の色信号を取得し、
    前記4色の色信号により表される画像の全画素における該4色の色信号のそれぞれの平均値および該4色の色信号の平均値の加算値を算出し、
    前記4色の色信号のうちの3つの色信号の前記平均値を前記加算値により除算することにより、3次元の値からなる前記各被写体の拡張色度点を算出し、
    該各被写体についての該拡張色度点と既知色の拡張色度点との距離を比較することにより、前記各被写体を識別することを特徴とする被写体識別方法。
  4. 前記4色の色信号が、R,Ye,G,B色信号であることを特徴とする請求項3記載の被写体識別方法。
  5. 所定の光源から出射される光またはその完全反射白色板における反射光を検出して4色の色信号を取得する撮像デバイスと、
    前記4色の色信号により表される画像の全画素における該4色の色信号のそれぞれの平均値および該4色の色信号の平均値の加算値を算出し、前記4色の色信号のうちの3つの色信号の前記平均値を前記加算値により除算することにより、3次元の値からなる前記所定の光源の拡張色度点を算出する拡張色度点算出手段と、
    種々の既知光源についての拡張色度点を記憶した記憶手段と、
    該拡張色度点と前記既知光源の拡張色度点との距離を比較することにより、前記所定の光源の種類を判別する比較手段とを備えたことを特徴とする光源判別装置。
  6. 前記4色の色信号が、R,Ye,G,B色信号であることを特徴とする請求項5記載の光源判別装置。
  7. 所定の光源から出射された光の複数の被写体による反射光をそれぞれ検出して該各被写体についての4色の色信号を取得する撮像デバイスと、
    前記4色の色信号により表される画像の全画素における該4色の色信号のそれぞれの平均値および該4色の色信号の平均値の加算値を算出し、前記4色の色信号のうちの3つの色信号の前記平均値を前記加算値により除算することにより、3次元の値からなる前記各被写体の拡張色度点を算出する拡張色度点算出手段と、
    種々の既知色についての拡張色度点を記憶した記憶手段と、
    前記各被写体についての該拡張色度点と前記既知色の拡張色度点との距離を比較することにより、前記各被写体を識別する比較手段とを備えたことを特徴とする被写体識別装置。
  8. 前記4色の色信号が、R,Ye,G,B色信号であることを特徴とする請求項7記載の被写体識別装置。
  9. 所定の光源から出射される光またはその完全反射白色板における反射光を、4色に分光感度を有する撮像デバイスにより検出して4色の色信号を取得する手順と、
    前記4色の色信号により表される画像の全画素における該4色の色信号のそれぞれの平均値および該4色の色信号の平均値の加算値を算出する手順と、
    前記4色の色信号のうちの3つの色信号の前記平均値を前記加算値により除算することにより、3次元の値からなる前記所定の光源の拡張色度点を算出する手順と、
    該拡張色度点と既知光源の拡張色度点との距離を比較することにより、前記所定の光源の種類を判別する手順とを有する光源判別方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  10. 所定の光源から出射された光の複数の被写体による反射光を4色に分光感度を有する撮像デバイスによりそれぞれ検出して該各被写体についての4色の色信号を取得する手順と、
    前記4色の色信号により表される画像の全画素における該4色の色信号のそれぞれの平均値および該4色の色信号の平均値の加算値を算出する手順と、
    前記4色の色信号のうちの3つの色信号の前記平均値を前記加算値により除算することにより、3次元の値からなる前記各被写体の拡張色度点を算出する手順と、
    該各被写体についての該拡張色度点と既知色の拡張色度点との距離を比較することにより、前記各被写体を識別する手順とを有する被写体識別方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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