JP5228717B2 - Image input device - Google Patents
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Description
本発明は、撮像素子により撮像された画像を画像処理する画像入力装置に関するものである。 The present invention relates to an image input device that performs image processing on an image captured by an image sensor.
近年、カラー画像データを撮像することができる撮像センサが搭載された自動車が知られている。また、本発明に関連する先行技術として、特許文献1には、R,G,Bのフィルタを備える画素により撮像された画像からR,G,Bの色成分からなる可視画像データを抽出する可視画像抽出手段120と、Irのフィルタを備える画素により撮像された画像から赤外画像データを抽出する赤外画像抽出手段130と、可視画像データをHSV変換して第1の輝度情報を抽出し、かつ赤外画像データから第2の輝度情報を抽出する輝度情報抽出手段140と、第1の輝度情報を重み係数w1で重み付け、第2の輝度情報を重み係数w2(w1+w2=1)で重み付け、疑似カラー画像を生成する疑似カラー画像生成手段170とを備え、晴天の日ではw1=1とし、夜間の暗がりではw1=0とし、その中間的な状況下では1>w1>0とするカラー画像再生装置が開示されている。
ところで、昼間においては、可視光の光量が十分あるため、ホワイトバランス補正を行うための色情報が十分存在する。一方、夜間においては、人工光がほとんどであり、看板などの彩度の高い照明も多いため、撮像センサは、ホワイトバランス補正を行うために適した白色光を受光することが困難となり、夜間において精度の良いホワイトバランス補正を行うことが困難となる。
By the way, since there is a sufficient amount of visible light in the daytime, there is sufficient color information for white balance correction. Meanwhile, in the night, are mostly human engineering light, for greater high illumination of saturation, such as billboards, image sensor, it is difficult to receive the white light suitable for carrying out the white balance correction, nighttime In this case, it is difficult to perform accurate white balance correction.
特に、撮像センサを自動車に搭載した場合、夜間において外部に人工光が無い状況も多く発生し、この場合、自動車のヘッドライトの光のみが照明光となり、撮像センサは、被写体から充分な光量の光を受光することができず、精度の良いホワイトバランス補正を行うことが困難となる。
In particular, when mounting the image sensor in an automobile, situations many occurs no human engineering light to the outside at night, this case, only the light of a headlight of a car becomes illumination light, the imaging sensor is sufficient light amount from the object Cannot be received, and it is difficult to perform accurate white balance correction.
更に、特許文献1には、夜間において、高精度なホワイトバランス補正を行うことに関しての記載が全くない。
Furthermore,
本発明の目的は、照明光の光量が低い環境下においても、高精度なホワイトバランス補正を行うことができる画像入力装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an image input device capable of performing highly accurate white balance correction even in an environment where the amount of illumination light is low.
(1)本発明の一局面の画像入力装置は、撮像素子と、前記撮像素子により撮像された画像データから色信号を生成する色信号生成部と、被写体の明るさを検出する明るさ検出部と、前記明るさ検出部により検出された被写体の明るさが所定の基準値を下回った場合、所定の人工光源の光を白く再現するために予め定められた係数を用いて前記色信号をホワイトバランス補正するホワイトバランス補正部とを備え、前記人工光源は、自動車のヘッドライトであり、前記ホワイトバランス補正部は、前記明るさ検出部により検出された明るさが前記基準値を上回る場合、前記撮像素子により撮像された画像データを基に、ホワイトバランス補正値を算出し、前記ホワイトバランス補正値を基に、前記画像データをホワイトバランス補正することを特徴とする。
(1) An image input device according to an aspect of the present invention includes an imaging device, a color signal generation unit that generates a color signal from image data captured by the imaging device, and a brightness detection unit that detects the brightness of the subject. When the brightness of the subject detected by the brightness detection unit falls below a predetermined reference value, the color signal is converted into white using a predetermined coefficient to reproduce white light from a predetermined artificial light source. A white balance correction unit that performs balance correction, the artificial light source is a headlight of an automobile, and the white balance correction unit is configured such that when the brightness detected by the brightness detection unit exceeds the reference value, based on the image data imaged by the imaging device, and calculates the white balance correction value, based on the white balance correction value, the white balance correcting the image data And features.
この構成によれば、被写体の明るさが所定の基準値を下回った場合、所定の人工光源の光を白く再現するために予め定められた係数を用いて色信号がホワイトバランス補正される。そのため、ホワイトバランス補正を行ううえで充分な光量の白色光を得ることができない環境下であっても、高精度なホワイトバランス補正を行うことができる。
また、この構成によれば、画像入力装置を自動車に搭載した場合に、夜間において高精度なホワイトバランス補正を行うことができる。
また、この構成によれば、昼間においても高精度なホワイトバランス補正を行うことができる。
According to this configuration, when the brightness of the subject falls below a predetermined reference value, the color signal is subjected to white balance correction using a predetermined coefficient in order to reproduce white light from the predetermined artificial light source. Therefore, highly accurate white balance correction can be performed even in an environment where a sufficient amount of white light cannot be obtained for white balance correction.
Further, according to this configuration, when the image input device is mounted on an automobile, white balance correction with high accuracy can be performed at night.
Further, according to this configuration, it is possible to perform highly accurate white balance correction even in the daytime.
(2)前記明るさ検出部は、被写体の明るさを検出し、検出した明るさに応じた前記撮像素子の露光時間を設定する露光制御部により構成されていることが好ましい。
( 2 ) It is preferable that the brightness detection unit is configured by an exposure control unit that detects the brightness of a subject and sets an exposure time of the image sensor according to the detected brightness.
この構成によれば、被写体の明るさを検出するためのセンサを別途設けなくても、明るさを検出することができる。 According to this configuration, it is possible to detect the brightness without separately providing a sensor for detecting the brightness of the subject.
(3)前記撮像素子は、赤外フィルタを備える画素と、フィルタを備えない画素と、カラーフィルタを備える画素とにより構成されていることが好ましい。
( 3 ) It is preferable that the said image pick-up element is comprised by the pixel provided with an infrared filter, the pixel which is not provided with a filter, and the pixel provided with a color filter.
この構成によれば、赤外画像成分を撮像することができると共にカラー画像成分を撮像することができる。 According to this configuration, an infrared image component can be imaged and a color image component can be imaged.
(4)前記撮像素子は、可視波長領域と赤外波長領域とを有感度波長帯域とする第1の画素、第2の画素、第3の画素、及び第4の画素とを含む単位画素部がマトリックス状に配列され、前記第1の画素は、前記可視波長領域の青色領域を除く前記有感度波長帯域の光を透過する第1のカラーフィルタを備え、前記第2の画素は、前記可視波長領域の青色領域及び緑色領域を除く前記有感度波長帯域の光を透過する第2のカラーフィルタを備え、前記第3の画素は、前記可視波長領域を除く前記有感度波長帯域の光を透過する赤外フィルタを備え、前記第4の画素は、フィルタを備えないことが好ましい。
( 4 ) The image pickup element includes a first pixel, a second pixel, a third pixel, and a fourth pixel having a visible wavelength region and an infrared wavelength region as a sensitive wavelength band. Are arranged in a matrix, and the first pixel includes a first color filter that transmits light in the sensitive wavelength band excluding the blue region of the visible wavelength region, and the second pixel includes the visible pixel. A second color filter that transmits light in the sensitive wavelength band excluding a blue region and a green region of the wavelength region; and the third pixel transmits light in the sensitive wavelength band excluding the visible wavelength region. Preferably, the fourth pixel is not provided with a filter.
この構成によれば、全画素が赤外波長領域に感度を有しているため、S/N比の高い赤外画像成分を得ることができる。 According to this configuration, since all the pixels have sensitivity in the infrared wavelength region, an infrared image component having a high S / N ratio can be obtained.
本発明によれば、照明光の光量が低い環境下においても、高精度なホワイトバランス補正を行うことができる。 According to the present invention, highly accurate white balance correction can be performed even in an environment where the amount of illumination light is low.
以下、本発明の実施の形態による画像入力装置1について説明する。図1は、本発明の実施の形態による画像入力装置1のブロック図を示している。図1に示すように画像入力装置1は、レンズ2、撮像素子3、画像処理部4、制御部5、及び露光制御部6を備えている。ここで、画像入力装置1は、例えば自動車に搭載され、自動車の周囲の被写体を撮像する。
Hereinafter, an
レンズ2は、被写体の光像を取り込み、撮像素子3へ導く光学レンズ系から構成される。光学レンズ系としては、被写体の光像の光軸Lに沿って直列的に配置される例えばズームレンズやフォーカスレンズ、その他の固定レンズブロック等を採用することができる。また、レンズ2は、透過光量を調節するための絞り(図略)、シャッタ(図略)等を備え、制御部5の制御の下、絞り及びシャッタの駆動が制御される。
The
撮像素子3は、PD(フォトダイオード)からなる受光部と、受光部により光電変換された信号を出力する出力回路と、撮像素子3を駆動する駆動回路とを含み、光量に応じたレベルを有する画像データを生成する。ここで、撮像素子3としては、CMOSイメージセンサ、VMISイメージセンサ、及びCCDイメージセンサ等の種々の撮像センサを採用することができる。
The
そして、本実施の形態において、撮像素子3は、カラーフィルタを備える画素により可視カラー画像成分を撮像し、赤外フィルタを備える画素により赤外画像成分DBlkを撮像し、フィルタを備えない画素により可視輝度画像成分と赤外画像成分DBlkとを含む輝度画像成分DWを撮像する。
In the present embodiment, the
画像処理部4は、画像信号に演算を行う演算回路及び画像信号を格納するメモリ等を含み、撮像素子3から出力された画像データをA/D変換してデジタル信号に変換し、後述する画像処理を実行した後、例えば図略のメモリや表示装置に出力する。
The image processing unit 4 includes an arithmetic circuit that performs an operation on the image signal, a memory that stores the image signal, and the like. The image data output from the
制御部5は、CPU及びCPUが実行するプログラムを格納するメモリ等を含み、外部からの制御信号に応答し、撮像素子3及び画像処理部4を制御する制御信号を出力する。
The
図2は、撮像素子3の画素の配列を示す図である。図2に示すように撮像素子3は、可視波長領域と赤外波長領域とを有感度波長帯域とするye画素(第1の画素の一例)、R画素(第2の画素の一例)、Blk画素(第3の画素の一例)、及びW画素(第4の画素の一例)とを含む単位画素部31がマトリックス状に配列されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement of pixels of the
図2の場合、単位画素部31において、第1行第1列にR画素が配列され、第2行第21列にBlk画素が配列され、第1行第2列にW画素が配列され、第2行第2列にye画素が配列されるというように、R画素、Blk画素、W画素、及びye画素は千鳥状に配列されている。但し、これは一例であり、他のパターンでR画素、Blk画素、W画素、及びye画素を千鳥状に配列してもよい。
In the case of FIG. 2, in the
ye画素はyeフィルタ(第1のカラーフィルタの一例)を備えているため、yeの可視カラー画像成分(以下、「ye画像成分」と呼ぶ。)を撮像し、R画素はRフィルタ(第2のカラーフィルタの一例)を備えているため、Rの可視カラー画像成分(以下、「R画像成分」と呼ぶ)を撮像し、Blk画素はBlkフィルタ(赤外フィルタの一例)を備えているため、赤外画像成分DBlkを撮像し、W画素はフィルタを備えていないため、可視輝度画像成分と赤外画像成分DBlkとを含む輝度画像成分DWを撮像する。 Since the ye pixel includes a ye filter (an example of a first color filter), a visible color image component of ye (hereinafter referred to as “ye image component”) is imaged, and the R pixel is an R filter (second filter). Since an R visible color image component (hereinafter referred to as “R image component”) is imaged and a Blk pixel has a Blk filter (an example of an infrared filter). Since the infrared image component DBlk is imaged and the W pixel does not include a filter, the luminance image component DW including the visible luminance image component and the infrared image component DBlk is imaged.
図3は、ye,R,Blkフィルタの分光透過特性を示した図であり、縦軸は透過率(感度)を示し、横軸は波長(nm)を示している。なお、点線で示すグラフはフィルタが取り外された状態における画素の分光感度特性を示している。この分光感度特性は、600nm付近でピークを有し、上に凸の曲線を描いて変化していることが分かる。また、図3では、400nm〜640nmが可視波長領域とされ、640nm〜1100nmが赤外波長領域とされ、400nm〜1100nmが有感度波長帯域とされている。 FIG. 3 is a diagram showing the spectral transmission characteristics of the ye, R, and Blk filters. The vertical axis shows the transmittance (sensitivity), and the horizontal axis shows the wavelength (nm). A graph indicated by a dotted line shows the spectral sensitivity characteristics of the pixel in a state where the filter is removed. It can be seen that this spectral sensitivity characteristic has a peak near 600 nm and changes in a convex curve. In FIG. 3, 400 nm to 640 nm is a visible wavelength region, 640 nm to 1100 nm is an infrared wavelength region, and 400 nm to 1100 nm is a sensitive wavelength band.
図3に示すように、yeフィルタは、可視波長領域の青色領域を除く前記有感度波長帯域の光を透過する特性を有する。よって、yeフィルタは主にイエローの光と赤外光とを透過する。 As shown in FIG. 3, the ye filter has a characteristic of transmitting light in the sensitive wavelength band excluding the blue region of the visible wavelength region. Therefore, the ye filter mainly transmits yellow light and infrared light.
Rフィルタは、可視波長領域の青色領域及び緑色領域を除く有感度波長帯域の光を透過する特性を有する。よって、Rフィルタは主に赤の光と赤外光とを透過する。 The R filter has a characteristic of transmitting light in a sensitive wavelength band excluding a blue region and a green region in the visible wavelength region. Therefore, the R filter mainly transmits red light and infrared light.
Blkフィルタは、可視波長領域を除く有感度波長帯域、すなわち赤外波長帯域の光を透過する特性を有する。Wはフィルタを備えていない場合を示し、画素の有感度波長帯域の光が全て透過される。 The Blk filter has a characteristic of transmitting light in a sensitive wavelength band excluding the visible wavelength region, that is, in the infrared wavelength band. W indicates a case where no filter is provided, and all light in the sensitive wavelength band of the pixel is transmitted.
図1に戻り、露光制御部6は、被写体の明るさに応じて撮像素子3の露光時間を制御する。ここで、露光制御部6は、撮像素子3により撮像された輝度画像成分DWを用いて被写体の明るさを検出し、被写体が明るいほど露光時間が短く、被写体が暗いほど露光時間が長くなるように、露光時間を設定する。具体的には、露光制御部6は、撮像素子3で撮像された1フレームの画像データ内の所定行×所定列の画素からなる局所領域において、W画素の画素値、すなわち輝度画像成分DWの画素値の合計を被写体の明るさを示す明るさ値として算出する。露光制御部6は、明るさ値と撮像素子3の露光時間との関係を定めるルックアップテーブル又は関数を予め記憶している。そして、露光制御部6は、このルックアップテーブル又は関数を用いて明るさ値に対応する露光時間を決定する。
Returning to FIG. 1, the exposure control unit 6 controls the exposure time of the
図4は、画像処理部4と制御部5と露光制御部6とのブロック図を示している。画像処理部4は、評価部41、露出補正部42、色補間部43、色信号生成部44、評価値算出部45、WB(ホワイトバランス)補正部46、色信号合成部47、及び色空間変換部48を備えている。制御部5は、係数決定部51、露出補正値算出部52、及びWB補正値算出部53を備えている。
FIG. 4 shows a block diagram of the image processing unit 4, the
評価部41は、輝度画像成分DWにおける赤外画像成分DBlkの大きさを評価する。具体的には、評価部41は、撮像素子3で撮像された1フレームの画像データ内の所定行×所定列の画素からなる局所領域において、W画素の画素値、すなわち輝度画像成分DWの画素値を加算して評価値eDWを算出し、かつBlk画素の画素値、すなわち赤外画像成分DBlkの画素値を加算して評価値eDBlkを算出し、評価値eDWから評価値eDBlkを減じた値を評価値e(=eDW−eDBlk)として算出する。そして、評価部41は算出した評価値eによって輝度画像成分DWにおける赤外画像成分DBlkの大きさを評価する。なお、評価値eが大きくなるにつれて可視光に対する赤外光の強度が小さくなる。
The
また、評価部41は、評価値eとしてeDW−eDBlkを採用したが、輝度画像成分DWにおける赤外画像成分DBlkの大きさを示す値であれば、どのような値を採用してもよく、例えば、eDBlk/eDWを評価値eとして採用してもよい。
The
係数決定部51は、評価値eが大きくなるにつれて増大する予め定められた特性を有する重み係数kと、評価値eが大きくなるにつれて減少する予め定められた特性を有する重み係数kwとを、評価部41により算出された評価値eを用いて決定する。
The
図5は、重み係数k,kwの特性を示すグラフであり、縦軸が重み係数k,kwを示し横軸が評価値e(=eDW−eDBlk)を示している。図5に示すように重み係数kは評価値eが増大するにつれて例えば線形に増大する特性を有し、重み係数kwは評価値eが増大するにつれて例えば線形に減少する特性を有していることが分かる。 FIG. 5 is a graph showing the characteristics of the weighting factors k and kw. The vertical axis represents the weighting factors k and kw, and the horizontal axis represents the evaluation value e (= eDW−eDBlk). As shown in FIG. 5, the weighting factor k has a characteristic that increases linearly as the evaluation value e increases, and the weighting factor kw has a characteristic that decreases linearly as the evaluation value e increases, for example. I understand.
なお、図5において、重み係数k,kwの特性を示す直線の傾きは実験的に得られた値が採用されている。具体的には、重み係数k,kwはk+kw=1の関係を有しており、重み係数k,kwの特性を示す直線の傾きは、評価値eが予め定められた評価値eの最大値を示すときにk=1、kw=0となり、評価値eが予め定められた評価値eの最小値を示すときにk=0、kw=1となるような値を有している。 In FIG. 5, experimentally obtained values are used as the slopes of the straight lines indicating the characteristics of the weighting factors k and kw. Specifically, the weighting factors k and kw have a relationship of k + kw = 1, and the slope of the straight line indicating the characteristics of the weighting factors k and kw is the maximum value of the evaluation value e for which the evaluation value e is predetermined. K = 1 and kw = 0, and k = 0 and kw = 1 when the evaluation value e indicates a predetermined minimum value of the evaluation value e.
露出補正値算出部52は、係数決定部51により決定された重み係数k,kwを次式に代入することで輝度評価値edYを算出し、輝度評価値edYを所定の値で除すことで露出補正値H1を算出し、露出補正部42に出力する。ここで、所定の値としては、上述の局所領域におけるDBlk画素とDW画素との総画素数を採用することができる。
The exposure correction
edY=kw×eDW+k×(eDW−eDBlk)
露出補正部42は、露出補正値H1を、撮像素子3により撮像されたye画像成分Dye、R画像成分DR、赤外画像成分DBlk、及び輝度画像成分DWのそれぞれの各画素に乗ずることで、ye画像成分Dye、R画像成分DR、赤外画像成分DBlk、及び輝度画像成分DWを露出補正する。
edY = kw × eDW + k × (eDW−eDBlk)
The
色補間部43は、千鳥状に配列されたR画素、Blk画素、W画素、及びye画素の欠落画素を補間するために、R画像成分DR、赤外画像成分DBlk、輝度画像成分DW、及びye画像成分Dyeのそれぞれに補間処理を施し、撮像素子3の画素数と同一画素数からなるR画像成分DR、赤外画像成分DBlk、輝度画像成分DW、及びye画像成分Dyeを生成する。ここで、補間処理としては、例えば線形補間処理を採用することができる。
The
色信号生成部44は、色補間部43により補間処理が施されたye画像成分Dyeと、R画像成分DRと、赤外画像成分DBlkと、輝度画像成分DWとを式(1)により合成して、各画素のR(赤),G(緑),B(青)の色信号dR,dG,dBを生成する。
The color
dR=DR−DBlk
dG=Dye−DR (1)
dB=DW−Dye
評価値算出部45は、上述した局所領域において、各画素の色信号dR,dG,dBの値を加算し、色信号dRの加算値Raveと、色信号dGの加算値Gaveと、色信号dBの加算値Baveとを算出し、制御部5に出力する。
dR = DR-DBlk
dG = Dye-DR (1)
dB = DW-Dye
The evaluation
WB補正値算出部53は、露光制御部6により算出された明るさ値が所定の基準値を下回った場合、所定の人工光源の光を白く再現するために予め定められた係数ξ,η,ζをWB補正値Rg,Gg,Bgとして設定する。
When the brightness value calculated by the exposure control unit 6 is lower than a predetermined reference value, the WB correction
ここで、人工光源としては、自動車のヘッドライトを想定している。また、係数ξ,η,ζは、ヘッドライトが基準となる白色が塗布された白色板を照射したときの反射光が基準となる白色となるように色信号dR,dG,dBのレベルを調整することができる予め定められた値が採用され、実験によって予め算出された値が採用される。 Here, an automobile headlight is assumed as the artificial light source. The coefficients ξ, η, and ζ adjust the levels of the color signals dR, dG, and dB so that the reflected light becomes the reference white when the headlight irradiates the white plate coated with the reference white. A predetermined value that can be used is adopted, and a value that is calculated in advance by an experiment is adopted.
なお、人工光源としては、自動車のヘッドライトに限定されず、夜間に照明光として用いられる種々の人工光源(例えば、蛍光灯)を採用することができ、この場合、係数ξ,η,ζの値を人工光源に適した値にすればよい。 The artificial light source is not limited to an automobile headlight, and various artificial light sources (for example, fluorescent lamps) used as illumination light at night can be used. In this case, coefficients ξ, η, ζ The value may be a value suitable for an artificial light source.
また、明るさ値の基準値としては、明るさ値が夜間であることを示す予め定められた値を採用することができる。 Further, as the reference value of the brightness value, a predetermined value indicating that the brightness value is night can be adopted.
一方、WB補正値算出部53は、露光制御部6により算出された明るさ値が所定の基準値以上の場合、加算値Raveと、加算値Gaveと、加算値Baveとから式(2)により得られる値をWB補正値Rg,Gg,Bgとして設定する。
On the other hand, when the brightness value calculated by the exposure control unit 6 is equal to or greater than a predetermined reference value, the WB correction
Rg=Gave÷Rave
Gg=Gave÷Gave (2)
Bg=Gave÷Bave
すなわち、WB補正値算出部53は、夜間の場合はWB補正値Rg,Gg,Bgを係数ξ,η,ζによる固定値とし、昼間の場合はWB補正値Rg,Gg,Bgを画像データに応じて変動させる。
Rg = Gave / Rave
Gg = Gave / Gave (2)
Bg = Gave / Bave
In other words, the WB correction
なお、式(2)では、色信号dGを基準としてWB補正値Rg,Gg,Bgが算出されているが、これに限定されず、色信号dR又は色信号dBを基準としてWB補正値Rg,Gg,Bgを算出してもよい。 In Equation (2), the WB correction values Rg, Gg, and Bg are calculated based on the color signal dG. However, the present invention is not limited to this, and the WB correction values Rg, Gg and Bg may be calculated.
WB補正部46は、式(3)に示すようにWB補正値算出部53により設定されたWB補正値Rg,Gg,Bgを、色信号生成部44により生成された各画素の色信号dR,dG,dBに乗じ、色信号dR´,dG´,dB´を算出し、色信号dR,dG,dBをWB補正する。
The
dR´=Rg×dR
dG´=Gg×dG (3)
dB´=Bg×dB
色信号合成部47は、式(4)に示すように、係数決定部51により決定された重み係数kにより色信号dR´,dG´,dB´を重み付け、色補間部43により補間された赤外画像成分DBlkを、係数決定部51により決定された重み係数kwを用いて重み付け、重み付けした色信号dR´,dG´,dB´のそれぞれと、重み付けした赤外画像成分DBlkとを合成して、各画素の合成色信号Rwav,Gwav,Bwavを生成する。
dR ′ = Rg × dR
dG ′ = Gg × dG (3)
dB ′ = Bg × dB
The color
Rwav=k・dR´+kw・DBlk
Gwav=k・dG´+kw・DBlk (4)
Bwav=k・dB´+kw・DBlk
ここで、重み係数kは評価値eが大きいほど大きな値とされ、重み係数kwは評価値eが大きいほど小さな値とされる。
Rwav = k · dR ′ + kw · DBlk
Gwav = k · dG ′ + kw · DBlk (4)
Bwav = k · dB ′ + kw · DBlk
Here, the larger the evaluation value e, the larger the weighting coefficient k, and the smaller the weighting coefficient kw, the larger the evaluation value e.
そのため、晴天等の明るいシーンでは、合成色信号Rwav,Gwav,Bwavにおいて、可視輝度画像成分を表す色信号dR´,dG´,dB´の占める割合が大きくなり、人が目視しているシーンと同等の画像を得ることができる。 Therefore, in a bright scene such as clear sky, the ratio of the color signals dR ′, dG ′, and dB ′ representing the visible luminance image component in the composite color signals Rwav, Gwav, and Bwav is large, Equivalent images can be obtained.
一方、暗がり等の暗いシーンでは、合成色信号Rwav,Gwav,Bwavにおいて、赤外画像成分DBlkの占める割合が大きくなり、赤外波長領域の輝度信号を多く用いてS/N比のよい色信号を得ることができる。 On the other hand, in a dark scene such as darkness, the ratio of the infrared image component DBlk increases in the composite color signals Rwav, Gwav, and Bwav, and a color signal having a good S / N ratio using a large number of luminance signals in the infrared wavelength region. Can be obtained.
色空間変換部48は、式(5)に示すように、合成色信号Rwav,Gwav,Bwavを用いて、輝度信号Y、色差信号Cb,Crを生成する。
The color
ここで、色差信号Cbは青の色差信号を示し、色差信号Crは赤の色差信号を示す。 Here, the color difference signal Cb indicates a blue color difference signal, and the color difference signal Cr indicates a red color difference signal.
Y=0.3Rwav+0.59Gwav+0.11Bwav
Cb=Bwav−Y (5)
Cr=Rwav−Y
次に、画像入力装置1の動作について説明する。まず、制御部5は、撮像素子3に1フレームの画像データを撮像させる。ここで、撮像素子3は、ye画素によりye画像成分Dyeを撮像し、R画素によりR画像成分DRを撮像し、Blk画素により赤外画像成分DBlkを撮像し、W画素により輝度画像成分DWを撮像する。なお、画像入力装置1が動画像を撮像する場合、制御部5は、1/30s、1/60s等のフレームレートで撮像素子3に画像を撮像させればよい。また、画像入力装置1が静止画像を撮像する場合、制御部5は、ユーザによりレリースボタンが押されたときに、撮像素子3に画像を撮像させればよい。
Y = 0.3Rwav + 0.59Gwav + 0.11Bwav
Cb = Bwav−Y (5)
Cr = Rwav-Y
Next, the operation of the
ここで、制御部5は、撮像素子3に被写体を撮像させるに先立って、露光制御部6に輝度画像成分から明るさ値を算出させ、この明るさ値から撮像素子3の露光時間を算出させる。
Here, the
そして、撮像素子3は、露光制御部6により算出された露光時間で露光して1フレームの画像データを撮像する。
Then, the
次に、評価部41は、局所領域における輝度画像成分DWの画素値を加算して評価値eDWを算出し、局所領域における赤外画像成分DBlkの画素値を加算して評価値eDBlkを算出し、評価値e(=eDW−eDBlk)を算出する。
Next, the
次に、係数決定部51は、評価値eから重み係数k,kwを決定する。次に、露出補正値算出部52は、重み係数k,kwから露出補正値H1を算出する。
Next, the
次に、露出補正部42は、露出補正値H1を、ye画像成分Dye、R画像成分DR、赤外画像成分DBlk、及び輝度画像成分DWのそれぞれの各画素に乗ずることで、ye画像成分Dye、R画像成分DR、赤外画像成分DBlk、及び輝度画像成分DWを露出補正する。
Next, the
次に、色補間部43は、露出補正されたye画像成分Dye、R画像成分DR、赤外画像成分DBlk、及び輝度画像成分DWを補間処理する。
Next, the
次に、色信号生成部44は、式(1)により色信号dR,dG,dBを生成する。次に、評価値算出部45は、加算値Rave,Gave,Baveを算出する。次に、WB補正値算出部53は、露光制御部6により算出された明るさ値が基準値を下回る場合、係数ξ,η,ζをWB補正値Rg,Gg,Bgとして算出する。一方、WB補正値算出部53は、露光制御部6により算出された明るさ値が基準値以上の場合、式(2)を用いてWB補正値Rg,Gg,Bgを算出する。
Next, the color
次に、WB補正部46は、WB補正値算出部53で算出されたWB補正値Rg,Gg,Bgを用いて各画素の色信号dR,dG,dBをWB補正し、色信号dR´,dG´,dB´を生成する。
Next, the
次に、色信号合成部47は、式(4)を用いて、合成色信号Rwav,Gwav,Bwavを生成する。次に、色空間変換部48は、式(5)を用いて、輝度信号Y、色差信号Cb,Crを生成する。
Next, the color
このように、画像入力装置1によれば、露光制御部6により算出された明るさ値が所定の基準値を下回った場合、所定の人工光源の光を白く再現するために予め定められた係数ξ,η,ζを用いて色信号dR,dG,dBがWB補正される。そのため、WB補正を行ううえで充分な光量の白色光を得ることができない夜間であっても、高精度なWB補正を行うことができる。
As described above, according to the
1 画像入力装置
3 撮像素子
4 画像処理部
5 制御部
6 露光制御部
44 色信号生成部
45評価値算出部
46 WB補正部
47 色空間変換部
51 係数決定部
52 露出補正値算出部
53 WB補正値算出部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記撮像素子により撮像された画像データから色信号を生成する色信号生成部と、
被写体の明るさを検出する明るさ検出部と、
前記明るさ検出部により検出された被写体の明るさが所定の基準値を下回った場合、所定の人工光源の光を白く再現するために予め定められた係数を用いて前記色信号をホワイトバランス補正するホワイトバランス補正部とを備え、
前記人工光源は、自動車のヘッドライトであり、
前記ホワイトバランス補正部は、前記明るさ検出部により検出された明るさが前記基準値を上回る場合、前記撮像素子により撮像された画像データを基に、ホワイトバランス補正値を算出し、前記ホワイトバランス補正値を基に、前記画像データをホワイトバランス補正する画像入力装置。 An image sensor;
A color signal generation unit that generates a color signal from image data captured by the image sensor;
A brightness detector for detecting the brightness of the subject;
When the brightness of the subject detected by the brightness detection unit falls below a predetermined reference value, the color signal is white balance corrected using a predetermined coefficient to reproduce white light of a predetermined artificial light source. A white balance correction unit
The artificial light source is an automobile headlight,
When the brightness detected by the brightness detection unit exceeds the reference value, the white balance correction unit calculates a white balance correction value based on image data captured by the image sensor, and the white balance An image input device that performs white balance correction on the image data based on a correction value .
前記第1の画素は、前記可視波長領域の青色領域を除く前記有感度波長帯域の光を透過する第1のカラーフィルタを備え、
前記第2の画素は、前記可視波長領域の青色領域及び緑色領域を除く前記有感度波長帯域の光を透過する第2のカラーフィルタを備え、
前記第3の画素は、前記可視波長領域を除く前記有感度波長帯域の光を透過する赤外フィルタを備え、
前記第4の画素は、フィルタを備えないことを特徴とする請求項3記載の画像入力装置。
The image pickup device has a matrix pixel unit unit including a first pixel, a second pixel, a third pixel, and a fourth pixel having a visible wavelength region and an infrared wavelength region as sensitive wavelength bands. Arranged in
The first pixel includes a first color filter that transmits light in the sensitive wavelength band excluding a blue region of the visible wavelength region,
The second pixel includes a second color filter that transmits light in the sensitive wavelength band excluding a blue region and a green region of the visible wavelength region,
The third pixel includes an infrared filter that transmits light in the sensitive wavelength band excluding the visible wavelength region,
The image input device according to claim 3, wherein the fourth pixel does not include a filter.
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