JPH05191825A - ホワイトバランス補正装置 - Google Patents

ホワイトバランス補正装置

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JPH05191825A
JPH05191825A JP4005734A JP573492A JPH05191825A JP H05191825 A JPH05191825 A JP H05191825A JP 4005734 A JP4005734 A JP 4005734A JP 573492 A JP573492 A JP 573492A JP H05191825 A JPH05191825 A JP H05191825A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮影光源の種類に拘かわらず、忠実な色再現
が行い得るホワイトバランス補正装置を提供する。 【構成】 本発明のホワイトバランス補正装置は、撮影
光源の分光分布を測定する分光測定手段7と、その分光
分布値に基づいて所定色票に対する標準光源、及び前記
撮影光源におけるカラー画像情報値の対データを複数組
算出する算出手段8と、ニューラルネット3と、前記複
数組の前記撮影光源、及び前記標準光源におけるカラー
画像情報値の対データを、前記ニューラルネット3に供
給し、前記ニューラルネット3を学習させる学習モード
と、入力カラー画像情報値を前記ニューラルネット3の
供給して、ホワイトバランス補正された補正カラー画像
情報値を出力させる補正モードとを切換設定すると共
に、前記補正モードへの設定に先立ち前記学習モードに
設定するモード切換手段5とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラービデオプリン
タ、カラービデオカメラ等のカラー画像出力機器に用い
て好適なホワイトバランスの補正装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のホワイトバランス補正装
置として、例えば図5に示すものがある。
【0003】これは、カラービデオカメラにおいて、撮
影光源を判定する光源判定と、その光源に応じた色信号
の変換とを自動的に行うものである。そして、光源判定
方法として、図5(a)に示す、撮影光源の色温度を直
接測定する方法(センサ方式)と、図5(b)に示す、
撮影した画像から光源の色温度を推定する方法(TTL
方式)がある。
【0004】両方式とも、撮像レンズ51を通してCC
D52で画像情報を読み取り、その画像情報を信号処理
回路53にてR,G,Bの色信号に変換する。そして、
読み取り色信号を撮影光源の色温度に基づいてホワイト
バランス補正し、その補正色信号をマトリクス55で色
差に変換している。
【0005】そして、センサ方式では、撮影レンズ51
とは別に測光センサ56にて撮影光源の色温度情報を検
知し、色温度演算回路57で算出された色温度を可変利
得増幅器54に入力している。一方、TTL方式では、
色温度検出回路58において、色差信号R−Y,B−Y
の平均化電圧に基づいて算出された色温度を可変利得増
幅器54に入力している。そして、両方式とも可変利得
増幅器54における色信号の変換は、検出した色温度か
ら、光源色が中性灰色(R=G=B)になるようにR,
Bの利得を調整している。
【0006】従って、色温度 K1の光源のもとで、
1, G1, B1なる色を持つ物体の標準光源における
色 R0, G0, B0は、
【0007】
【数1】
【0008】の形で表される。なお、fr(K1),f
b(K1)は色温度 K1において光源色が中性灰色にな
るように決定されている。
【0009】ここで、ホワイトバランス補正を行わなか
った場合と、上記従来法(センサ方式)によるホワイト
バランス補正を行った場合について、マクベスカラーチ
ェッカーによるライトスキンからブラックまでの24個
の色票を用いて、A,D50,D65,D75,F6,
F8,F10の7種類の光源下での標準光源との色差を
CIELAB(国際照明学会が定めたL***色空間
をいう)で評価した結果を平均して求めた平均色差を表
1に示す。CIELABの色差は、1で色を並べた場合
に人間の目で若干差がわかる程度、5で明らかに色の差
がわかる程度、10以上で異なった色に見える程度であ
る。
【0010】
【表1】
【0011】尚、光源Aは相関色温度2856K(Kは
ケルビン)である白熱電灯、光源D50,D65,D7
5は相関色温度がそれぞれ5003K,6504K,7
504Kである昼光、光源F6,F8,F10は相関色
温度がそれぞれ4150K,5000K,5000Kで
ある螢光灯で、JISで定めたものであり(JISZ8
720)、標準光源としてD65を採用した。
【0012】この表1より、ホワイトバランス補正を行
わなかった場合、特に色温度が非常に低いA光源におい
て、平均色差が40.837となり、標準光源に対して
大きな色差が生じていることが分かる。これに対し、上
記従来法によるホワイトバランス補正を行った場合に
は、ホワイトバランス補正を行わなかった場合に比較し
て、全ての光源について標準光源に対する色差が小さく
なっている。
【0013】しかしながら、この従来法では、光源A,
F6,F10における平均色差が、それぞれ7.8,
8.0,4.8となっており、白熱電灯やある種の螢光
灯に対して完全な補正が行えておらず、依然としてホワ
イトバランス補正が不十分であった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】従って、上記従来法で
は、白熱電灯やある種の螢光灯などの撮影光源におい
て、ホワイトバランス補正の精度が悪く、色再現が不自
然であった。
【0015】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであって、入力画像のホワイトバランスをカラー画像
出力機器にて補正する場合、撮影光源の種類に拘かわら
ず、忠実な色再現が行い得るホワイトバランス補正装置
を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、撮影光源の分
光分布を測定する分光測定手段と、該分光測定手段によ
り測定された分光分布値に基づいて、所定色票に対する
標準光源、及び前記撮影光源におけるカラー画像情報値
の対データを複数組算出する算出手段と、複数のユニッ
トからなる入力層と、該入力層の各ユニットと相互に結
合された複数のユニットからなる中間層と、該中間層の
各ユニットと相互に結合された複数のユニットからなる
出力層とからなるニューラルネットと、前記算出手段に
て算出された複数組の前記撮影光源、及び前記標準光源
におけるカラー画像情報値の対データを、それぞれ前記
入力層、及び前記出力層に供給し、バックプロパゲーシ
ョン法により前記ニューラルネットを学習させる学習モ
ードと、前記入力カラー画像情報の出力値を前記入力層
に供給し、前記出力層から入力カラー画像のホワイトバ
ランス補正された補正カラー画像情報値を出力させる補
正モードとを切換設定すると共に、前記補正モードへの
設定に先立ち前記学習モードに設定するモード切換手段
と、を備えているホワイトバランス補正装置である。
【0017】
【作用】本発明によれば、任意の撮影光源におけるカラ
ー画像情報値を標準光源におけるカラー画像情報値に、
精度よく補正することができる。
【0018】従って、ホワイトバランスがとられていな
いカラー画像情報が入力されても、撮影光源の種類に拘
かわらず理想のホワイトバランス状態になるように補正
されて出力される。
【0019】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて説明する。
【0020】図1は、本発明の一実施例を示すホワイト
バランス補正装置の概略ブロック図を示しており、カラ
ースキャナ等で読み取られた一画面分の入力カラー画像
信号は画像メモリ1に一旦記憶され、CPU(マイクロ
コンピュータ)2の指令に従い画像メモリ1に記憶され
た入力カラー画像信号が後述するニューラルネット3の
入力層4に供給される。この時、CPU2の指令に従
い、モード切換回路5はSW1、及びSW2をともに図
中b側に接続し、ホワイトバランスの補正モードに設定
している。尚、このモード切換回路5はCPU2の指令
に従い、SW1、及びSW2をともに図中a側、又はb
側に接続し、後述する学習モード、及びホワイトバラン
スの補正モードを選択的に切換設定する。
【0021】そして、後述するように学習させたニュー
ラルネット3の学習結果に基づいてホワイトバランス補
正された補正画像信号を出力層6から出力し、カラー画
像出力部(図示せず)に供給する。入力カラー画像信号
が複数画面分あるときには、CPU2の指令に基づき順
次一画面分の入力カラー画像信号を画像メモリ1に読み
込み、同様にして補正画像信号を出力層6から出力す
る。
【0022】次に、モード切換回路5により学習モード
に設定した場合には、まず分光測定器7により撮影光源
の可視領域(400〜700nm)における分光分布特性
を測定し、その結果をRGB値算出回路8に供給する。
【0023】RGB値算出回路8は、ROM9に予め書
き込まれている標準光源(D65)の可視領域(400
〜700nm)における分光分布データ、マクベスカラー
チェッカーの24色票についての可視領域(400〜7
00nm)における分光反射率データ、及び撮像素子の可
視領域(400〜700nm)における撮像特性データを
読み出し、これらのデータに基づいて後述するように標
準光源、及び撮影光源における前記24色票の各色票に
対するR,G,B値を算出する。そして、CPU2の指
令に従い、RGB値算出回路8にて算出された撮影光源
における各色票のR,G,B値を後述するニューラルネ
ット3の入力層4に供給すると共に、標準光源における
各色票のR,G,B値を出力層6に供給する。
【0024】即ち、撮影光源でのR,G,B値を標準光
源でのR,G,B値に変換するように、24組の撮影光
源でのR,G,B値、及び標準光源でのR,G,B値を
バックプロパゲーション法により学習させる。
【0025】尚、ROM9に記憶されている標準光源
(D65)の可視領域における分光分布データと、マク
ベスカラーチェッカーの24色票についての可視領域に
おける分光反射率データを、それぞれ表2、表3に示
す。
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】ここで、表2の分光分布データは、400
〜700nmまでの可視領域を10nm単位で分割し、その
各波長領域における標準光源の分光分布データであり、
JIS Z8720付表1に定められた値に基づいてい
る。
【0029】また、表3の分光反射率データは、400
〜700nmまでの可視領域を10nm単位で分割し、その
各波長領域におけるマクベスカラーチェッカーの24色
票について、JIS Z8722に基づいて分光測色計
(ミノルタ製CM−1000)で測定した分光反射率デ
ータ(単位:%)である。
【0030】次に、本発明のホワイトバランス補正装置
の動作について図2、及び図3のフローチャートを参照
して説明する。
【0031】まず、学習モードサブルーチン(図3)に
進む(S1)。その学習モードサブルーチンにおいて
は、図3に示すように、まず学習モードに設定し、モー
ド切換回路5によりSW1、及びSW2を図1中のa側
に接続する(S101)。そして、分光測定器7により
撮影光源の400nm〜700nmの可視領域における分光
分布特性を10nm単位で測定する(S102)。次に、
初期設定として色票Ci(i=1〜24)のi値を1に
する(S103)。なお、本実施例では色票C1をライ
トスキンとした。そして、ステップS102で測定され
た撮影光源の分光分布データI1(λ)がRGB値算出回
路8に供給されると共に(S104)、RGB値算出回
路8はROM9から標準光源の分光分布データI0(λ)
と、撮像素子の撮像特性データR(λ)、G(λ)、B(λ)
を読み込む(S105)。さらに、RGB値算出回路8
はROM9から色票Ciの分光反射率データri(λ)を読
み込み(S106)、これらのデータに基づいて色票C
iに対する標準光源、及び撮影光源におけるR,G,B
値を算出する(S107)。この場合の標準光源におけ
るR,G,B値の算出式を数2に、撮影光源における
R,G,B値の算出式を数3に示す。尚、λは波長、R
0,G0,B0はそれぞれ色票Ciに対する標準光源におけ
るR,G,B値、R1,G1,B1はそれぞれ色票Ciに対
する撮影光源におけるR,G,B値を表している。
【0032】
【数2】
【0033】
【数3】
【0034】次に、i値をインクリメントし(S10
8)、i値が24になったかどうか、つまりROM9に
記憶されている24色票全てについて、ステップS10
7においてR,G,B値の算出を行ったか否かを判断す
る(S109)。そして、24色票全てについて行って
いない場合にはステップS106に戻り、24色票全て
について行った場合には、次のステップS110に進
む。
【0035】ステップS110では、ステップS107
で算出された色票C1〜C24に対する24組のR1
1,B1値、及びR0,G0,B0値を、それぞれニュー
ラルネット3の入力層4、及び出力層6に供給し、バッ
クプロパゲーション法によりニューラルネット3を学習
させ、学習が終了した場合にはメインルーチン(図2)
のステップS2に進む。
【0036】ステップS2では、ホワイトバランスの補
正モードに設定し、モード切換回路5によりSW1、及
びSW2を図1中のb側に接続する。そして、画像メモ
リ1に外部から供給されている入力カラー画像信号の一
画面分を読み込み、記憶保持させる(S3)。次に、画
像メモリ1から一画面分の入力カラー画像信号R,G,
B値を読み出し、そのR,G,B値をニューラルネット
3の入力層4にそれぞれ入力し(S4)、ニューラルネ
ット3の出力層6からホワイトバランス補正されたカラ
ー画像信号R’,G’,B’値に変換出力し、カラー画
像出力部に供給する(S5)。そして、次のステップS
6では、次画面の入力カラー画像情報があるか否かを判
断し、YESの場合にはステップS1に戻り、NOの場
合には全動作終了する。
【0037】また、ニューラルネット3は、ホワイトバ
ランスの補正モード時には図4に示すように、画像メモ
リ1からの入力カラー画像信号R,G,B値がそれぞれ
入力される入力層4と、入力層4の各ニューロンX
i(i=1〜3)からの信号が結合係数Wij(j=1〜
30)で重み付けを行って入力されるニューロンYj
より構成される中間層10と、中間層10の各ニューロ
ンBjからの信号が結合係数Vjk(k=1〜3)で重み
付けを行って入力されるニューロンZkにより構成され
る出力層6とからなる。そして、これら出力層6の各ニ
ューロンZk出力は、ホワイトバランス補正された補正
画像信号R’,G’,B’値を表している。尚、学習モ
ード時には、前述したようにRGB値算出回路8にて算
出された色票C1〜C24に対する24組のR1,G1,B1
値、及びR0,G0,B0値が、それぞれニューラルネッ
ト3の入力層4、及び出力層6に供給されている。
【0038】また、上記実施例では中間層10のニュー
ロンの個数を30個としているが、これはホワイトバラ
ンス補正の精度を考慮して設定したものであり、ホワイ
トバランス補正の精度が不十分でなければこの数に特定
される必要はない。
【0039】一方、中間層10の各結合係数Wij及びV
jkは、前述するように学習モードにおいて予め学習さ
せ、設定された値となっている。
【0040】次に、本発明によりホワイトバランス補正
を行った場合において、マクベスカラーチェッカーによ
るライトスキンからブラックまでの24個の色票を用い
て、A,D50,D65,D75,F6,F8,F10
の7種類の光源下での標準光源との色差をCIELAB
で評価した結果を平均して求めた平均色差を表4に示
す。
【0041】
【表4】
【0042】この表4より、本発明によるホワイトバラ
ンス補正を行った場合には、前記従来法による補正では
ホワイトバランス補正が不十分であった光源A,F6,
F10においても、平均色差がそれぞれ2.2,2.
0,1.7となっており、ホワイトバランス補正が精度
よく行なわれていることが分かる。
【0043】尚、上記実施例では、カラー画像情報とし
てR,G,B値を用いた場合について説明したが、その
他のカラー画像情報、例えばCIEが定めたL*,a*
*値を用いても構わない。
【0044】また、前記色票C1〜C24に対する標準光
源におけるR,G,B値を、ROM9に予め書き込まれ
ている標準光源の可視領域における分光分布データに基
づいて、RGB値算出回路8にて算出する場合について
説明したが、該分光分布データの代わりに、ROM9に
前記色票C1〜C24に対する標準光源におけるR,G,
B値を予め書き込ませておいても構わない。
【0045】
【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、種々の
光源のもとで撮影されたとしても、ホワイトバランス補
正されていない入力カラー画像情報が、理想のホワイト
バランス状態になるように補正されて出力される。
【0046】従って、白熱電灯やある種の螢光灯などの
撮影光源下においても忠実な色再現が行われ、常に良好
なカラー画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のホワイトバランス補正装置の概略ブロ
ック図である。
【図2】本発明のホワイトバランス補正装置の動作を説
明するためのメインルーチンのフローチャートである。
【図3】本発明のホワイトバランス補正装置の動作を説
明するためのサブルーチンのフローチャートである。
【図4】図1実施例に適用したニューラルネットの、補
正モード時における構成図である。
【図5】従来のカラービデオカメラにおける、ホワイト
バランス補正装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
1 画像メモリ 2 CPU 3 ニューラルネット 4 入力層 5 モード切換回路 6 出力層 7 分光測定器 8 RGB値算出回路 9 ROM 10 中間層 51 撮影レンズ 52 CCD 53 信号処理回路 54 可変利得増幅器 56 測光レンズ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被写体を撮影して得られた入力カラー画像
    情報に基づいて、カラー画像を出力するカラー画像出力
    機器において、 撮影光源の分光分布を測定する分光測定手段と、 該分光測定手段により測定された分光分布値に基づい
    て、所定色票に対する標準光源、及び前記撮影光源にお
    けるカラー画像情報値の対データを複数組算出する算出
    手段と、 複数のユニットからなる入力層と、該入力層の各ユニッ
    トと相互に結合された複数のユニットからなる中間層
    と、該中間層の各ユニットと相互に結合された複数のユ
    ニットからなる出力層とからなるニューラルネットと、 前記算出手段にて算出された複数組の前記撮影光源、及
    び前記標準光源におけるカラー画像情報値の対データ
    を、それぞれ前記入力層、及び前記出力層に供給し、バ
    ックプロパゲーション法により前記ニューラルネットを
    学習させる学習モードと、前記入力カラー画像情報の出
    力値を前記入力層に供給し、前記出力層から入力カラー
    画像のホワイトバランス補正された補正カラー画像情報
    値を出力させる補正モードとを切換設定すると共に、前
    記補正モードへの設定に先立ち前記学習モードに設定す
    るモード切換手段と、 を備えていることを特徴とするホワイトバランス補正装
    置。
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