JPH05207361A - Automatic exposure controller - Google Patents

Automatic exposure controller

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Publication number
JPH05207361A
JPH05207361A JP4014609A JP1460992A JPH05207361A JP H05207361 A JPH05207361 A JP H05207361A JP 4014609 A JP4014609 A JP 4014609A JP 1460992 A JP1460992 A JP 1460992A JP H05207361 A JPH05207361 A JP H05207361A
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JP
Japan
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correction amount
unit
output
calculation unit
exposure
Prior art date
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Application number
JP4014609A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukie Goshima
雪絵 五島
Makoto Fujimoto
眞 藤本
Hiroshi Ekusa
洋 江草
Tsutomu Mori
勉 森
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To attain a stable correction for the spatial movement of a luminance distribution by setting areas which are mutually overlapped, detecting the low- pass components of a video signal, and putting emphasis on a dark in a frame set at a center at the time of a back light. CONSTITUTION:The average luminance of areas on a screen which include at least more than one picture element in vertical and horizontal directions, and which are mutually overlapped, is detected by an LPF 50. The effective maximum value of a signal to be housed in a dynamic range is estimated by a correction by a effective maximum valve estimating part 54 by using the result, and exposure correction amounts are calculated by a correction amount calculating part 56 by using the effective maximum value and the luminance value of a subject found by a central photometric part 55. In the luminance value found by the central photometric part 55, the average luminance of the dark part in the central frame is detected at the time of a back light. A diaphragm control or the pedestal correction of the video signal are operated by using the calculated exposure correction amounts by a diaphragm control part 9 and a signal processing circuit 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラの自動露
光補正に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to automatic exposure correction for video cameras.

【0002】[0002]

【従来の技術】ビデオカメラ等の自動露光制御装置は、
出力映像信号レベルが一定になるように絞りを制御す
る。絞り制御としては、1画面全体の平均をとる平均値
方式、画面中の最大値を検出するピーク値方式、及び両
者を混合した方式が行われている。以下に、図2を用い
て従来の自動露光制御装置の詳細を説明する。
2. Description of the Related Art Automatic exposure control devices such as video cameras are
The aperture is controlled so that the output video signal level becomes constant. As the aperture control, an average value method for averaging the entire one screen, a peak value method for detecting the maximum value in the screen, and a method in which both are mixed are used. The details of the conventional automatic exposure control apparatus will be described below with reference to FIG.

【0003】被写体像はレンズ1、絞り2を介して、撮
像素子3上に結像し、電気信号に変換され、γ処理など
を行う信号処理回路5を通して出力される。その際、撮
像素子3からの信号を用いて、以下のように絞り制御を
行う。平均値検出回路7およびピーク値検出回路8はそ
れぞれ、1画面全体の輝度の平均値及びピーク値を検出
し、絞り駆動回路9は、前記2検出回路の結果から絞り
2を駆動する。
A subject image is formed on an image pickup device 3 through a lens 1 and a diaphragm 2, converted into an electric signal, and output through a signal processing circuit 5 which performs γ processing and the like. At that time, the diaphragm control is performed as follows using the signal from the image sensor 3. The average value detection circuit 7 and the peak value detection circuit 8 detect the average value and the peak value of the brightness of the entire screen, respectively, and the diaphragm drive circuit 9 drives the diaphragm 2 based on the results of the two detection circuits.

【0004】しかし、画像信号の平均値による方法で
は、画像の輝度分布が広い場合、例えば明るい空を背景
にした人物のような画像を撮像した場合、逆光と呼ばれ
る撮像状態になる。これは、撮像対象の人物の輝度分布
が画像全体の輝度平均値に比して低いために、映像信号
中の人物に対応した信号の分布が映像信号の低い部分に
偏在し、再生画像中で黒くなる現象である。
However, in the method based on the average value of the image signal, when the brightness distribution of the image is wide, for example, when an image of a person against a bright sky is taken, an image pickup state called backlight occurs. This is because the luminance distribution of the person to be imaged is lower than the average luminance value of the entire image, so the signal distribution corresponding to the person in the video signal is unevenly distributed in the low video signal portion, and It is a phenomenon of blackening.

【0005】このような現象を避けるためには、前述の
撮像対象画像部分の映像信号中の分布を画像平均輝度で
制御された場合よりも高い値に補正する必要がある。例
えば、絞りを開放方向に補正して撮像対象部分の映像信
号レベルを高く保つようにすることで、逆光時における
画質を改善することができる。
In order to avoid such a phenomenon, it is necessary to correct the distribution in the image signal of the image portion to be imaged to a value higher than that in the case where the image average luminance is controlled. For example, the image quality at the time of backlighting can be improved by correcting the aperture in the opening direction so as to keep the image signal level of the imaging target portion high.

【0006】そこで、絞り駆動回路7の入力に入力切り
替え器を設け、逆光時にユーザが手動で切り替え信号を
与えることにより、予め設定された固定の制御量で絞り
制御を行う方法が考えられた。
Therefore, there has been considered a method in which an input switch is provided at the input of the diaphragm drive circuit 7 and a user manually gives a switching signal at the time of backlighting to perform diaphragm control with a preset fixed control amount.

【0007】しかしこの構成では、ユーザの誤操作のた
めに適切な絞り制御ができないことがある。また、絞り
の制御量が固定しているため、画像毎に適した制御はで
きない。この問題を解決するためには、逆光状態を自動
的に判定し、各画像の逆光の強さに応じた補正を自動的
に行う必要がある。
However, with this configuration, there are cases where proper aperture control cannot be performed due to an erroneous operation by the user. Further, since the control amount of the diaphragm is fixed, it is not possible to perform control suitable for each image. In order to solve this problem, it is necessary to automatically determine the backlight state and automatically perform the correction according to the backlight intensity of each image.

【0008】そこで、被写体があると思われる領域、例
えば中央部を測光し、背景とのレベル差から逆光状態を
判定し、判定された逆光状態に応じた補正を行う方法が
考えられた。この方法を用いた自動絞り装置としては、
例えば特開平2-18578 に示されている。図3を用いて、
前記絞り制御方式を説明する。第1、第2検波手段2
3、24ではそれぞれ、図4のように画面の中央の第1
領域とその周辺の第2領域の各撮像素子の出力信号レベ
ルを検出する。前記第1、第2検波手段23、24の出
力はそれぞれ、増幅部31、32を通り、第1領域と第
2領域のレベルを比較する比較器33により、逆光度合
を判定する。すなわち、第1、第2の検波手段23、2
4の出力信号をそれぞれx、yとし、第1、第2の増幅
部31、32の増幅度をそれぞれ、m,nとすると、
(x・m)≧(y・n)のとき順光状態、(x・m)<
(y・n)のとき逆光状態と判定する。
Therefore, there has been considered a method in which a region where a subject is considered to be present, for example, a central portion is metered, the backlight state is determined from the level difference from the background, and correction is performed according to the determined backlight state. As an automatic diaphragm device using this method,
For example, it is shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2-18578. Using FIG.
The diaphragm control method will be described. First and second detection means 2
In 3 and 24, respectively, as shown in FIG.
The output signal level of each image sensor in the area and the second area around the area is detected. The outputs of the first and second detecting means 23 and 24 respectively pass through amplifiers 31 and 32, and a comparator 33 that compares the levels of the first region and the second region determines the degree of back light. That is, the first and second detection means 23, 2
When the output signals of 4 are x and y, and the amplification degrees of the first and second amplification units 31 and 32 are m and n, respectively,
When (x · m) ≧ (y · n), the forward light state, (x · m) <
When it is (y · n), it is determined that the backlight is on.

【0009】一方、第1、第2、第3のゲート部20、
21、22では図5のように3つに分割された領域t
1,t2,t3の各レベルを検出し、それぞれ第1、第
2、第3の利得制御部25、27、29を介して、加算
部34で3つの信号を合成する。第1、第2、第3の利
得制御部25、27、29の増幅度は、前記比較器33
の出力を受けた第1、第2、第3の制御部26、28、
30により制御される。絞り制御部9は前記加算部34
の出力信号を所定レベルに保つように絞り制御を行う。
On the other hand, the first, second and third gate portions 20,
Areas 21 and 22 are divided into three areas t as shown in FIG.
The respective levels of 1, t2 and t3 are detected, and the addition section 34 combines the three signals through the first, second and third gain control sections 25, 27 and 29, respectively. The gains of the first, second and third gain control units 25, 27 and 29 are determined by the comparator 33.
Receiving the output of the first, second and third control units 26, 28,
Controlled by 30. The aperture control unit 9 uses the addition unit 34.
Aperture control is performed so that the output signal of 1 is maintained at a predetermined level.

【0010】順光状態では、第1領域(中央)と第2領
域(周辺)のレベル差が小さいので、前記比較器33に
より順光と判断される。このとき、第1、第2、第3制
御部26、28、30は第1、第2、第3の利得制御部
25、27、29の利得G1,G2,G3をG1>G2
>G3となるように設定する。ただし、G1はG2,G
3に比べ、わずかに大きい。従って、全画面平均輝度を
一定にする従来の全画面測光方式に近い絞り制御を行
う。
Since the level difference between the first region (center) and the second region (periphery) is small in the normal light state, the comparator 33 determines that the light is normal light. At this time, the first, second and third control units 26, 28 and 30 change the gains G1, G2 and G3 of the first, second and third gain control units 25, 27 and 29 to G1> G2.
> G3 is set. However, G1 is G2, G
It is slightly larger than 3. Therefore, the aperture control close to the conventional full-screen photometric method is performed to make the average brightness of the entire screen constant.

【0011】また、逆光状態では、中央の第1領域が周
辺の第2領域に比べて暗くなっているため、前記比較器
33により逆光と判断される。このとき、第1、第2、
第3制御部26、28、30は、G1>>G2>G3と
なるように設定する。ただし、G1はG2,G3に比
べ、格段に大きい。このように、中央の領域の利得を周
辺の領域に比べて大きく設定し、中央重点の測光方式を
行うことで、逆光状態に応じた絞り制御を可能とした。
In the backlit state, the first region in the center is darker than the second region in the periphery, so that the comparator 33 determines the backlight. At this time, the first, second,
The third control units 26, 28, 30 are set so that G1 >>G2> G3. However, G1 is significantly larger than G2 and G3. In this way, by setting the gain in the central region to be larger than that in the peripheral region and performing the center-weighted photometry method, it is possible to control the aperture according to the backlight condition.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】従来の手法では次のよ
うな問題が残されている。
However, the conventional method has the following problems.

【0013】第1に従来の方法では、画面を複数領域に
分割し(図4参照)、分割領域の平均輝度から逆光度合
を判定していた。しかしながら、分割領域の平均値は、
カメラが少し動いたり、被写体が少しずれるだけで変化
するため、補正状態が変化する場合があった。
First, in the conventional method, the screen is divided into a plurality of areas (see FIG. 4), and the degree of backlighting is determined from the average luminance of the divided areas. However, the average value of the divided areas is
The correction state sometimes changed because the camera moved a little or the subject changed a little.

【0014】この問題が起こるのは、平均輝度を検出す
る領域(平均化領域)の大きさに対する代表点(標本
点)の数が少ないために、輝度分布を標本化する際に折
返し歪が発生し、これによって輝度分布の測定誤差が発
生するためである。しかし、標本化点を多くとった場
合、逆光度合を判定するための条件式が増え、システム
の設計が困難になる。
This problem occurs because the number of representative points (sample points) with respect to the size of the area (averaging area) for detecting the average brightness is small, so that aliasing distortion occurs when the brightness distribution is sampled. However, this causes a measurement error of the luminance distribution. However, when the number of sampling points is increased, the number of conditional expressions for determining the degree of backlighting increases, which makes it difficult to design the system.

【0015】第2に、中央重点方式は、あらかじめ設定
した中央領域に重点をおいて補正量を算出するため、中
央領域の設定(大きさ、位置)が問題になる。すなわ
ち、図5のように中央付近に固定の枠を設定すると、枠
内に暗い被写体以外の物体が存在することになるため、
被写体に適応した補正が行えなかったり、補正量が被写
体やそれ以外の物体の移動に対して不安定になったりす
る。
Secondly, in the center-weighted method, since the correction amount is calculated by focusing on the preset central area, the setting (size, position) of the central area becomes a problem. That is, if a fixed frame is set near the center as shown in FIG. 5, there will be objects other than the dark subject in the frame,
The correction that is suitable for the subject cannot be performed, or the correction amount becomes unstable with respect to the movement of the subject or other objects.

【0016】第3に、強い逆光と判定されたとき、中央
領域に重みをおいた補正を行うため、その周辺領域の大
部分が高輝度部分の場合、ダイナミックレンジを越えて
飽和した画素が多くなる。そのため、画面全体としては
補正によって、かえって見にくくなる場合があった。
Thirdly, when it is determined that the backlight is strong, the weighting is applied to the central area. Therefore, when most of the peripheral area is a high brightness area, many pixels are saturated beyond the dynamic range. Become. Therefore, the entire screen may be difficult to see due to the correction.

【0017】本発明はかかる点に鑑み、輝度分布の空間
的移動に安定で、補正後に飽和する画素を考慮した補正
を行う自動露光制御装置を提示することを目的とする。
In view of the above point, the present invention has an object to provide an automatic exposure control device which is stable against spatial movement of a luminance distribution and performs correction in consideration of pixels saturated after correction.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】露光補正によって映像信
号処理回路のダイナミックレンジ内に収めるべき映像信
号の最大値を推定する実効最大値推定部と、前記実効最
大値推定部の出力に基づいて露光補正量を算出する露光
補正量算出部と、前記露光補正量算出部の出力を用いて
絞り制御や撮像信号のペデスタルの補正を行う露光制御
部を具備する。
An effective maximum value estimating unit for estimating a maximum value of a video signal to be included in a dynamic range of a video signal processing circuit by exposure correction, and an exposure based on an output of the effective maximum value estimating unit. An exposure correction amount calculation unit for calculating a correction amount and an exposure control unit for performing aperture control and correction of a pedestal of an image pickup signal using an output of the exposure correction amount calculation unit are provided.

【0019】[0019]

【作用】本発明は、上記手段を設けることにより、輝度
分布の空間的移動に安定で、補正後に飽和する画素を考
慮した補正を行える自動露光装置を提供できる。
According to the present invention, by providing the above means, it is possible to provide an automatic exposure apparatus which is stable in the spatial movement of the luminance distribution and which can perform correction in consideration of pixels saturated after correction.

【0020】[0020]

【実施例】本発明における自動露光制御装置の1実施例
について図1を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an automatic exposure control device according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0021】ここで各要素のうち図2、図3と同じ構成
要素には同じ符号を付してある。被写体像はレンズ1、
絞り2を介して、撮像素子3上に結像し、電気信号に変
換される。変換された信号は、アンプ4により増幅さ
れ、γ処理などを行う信号処理回路5を通り、映像信号
出力端子6に送られる。この際、撮像素子3から得られ
た信号より、以下のように絞り制御を行う。
Of the respective elements, the same components as those in FIGS. 2 and 3 are designated by the same reference numerals. The image of the subject is the lens 1,
An image is formed on the image sensor 3 through the diaphragm 2 and converted into an electric signal. The converted signal is amplified by the amplifier 4, passes through the signal processing circuit 5 that performs γ processing, etc., and is sent to the video signal output terminal 6. At this time, diaphragm control is performed as follows based on the signal obtained from the image sensor 3.

【0022】まず、撮像素子の信号はLPF50で入力
映像信号の低域成分がろ波される。本実施例では、この
LPFを図6に示すように、水平・垂直画郭幅の1/3
2づつオフセットもたせて配置した水平・垂直方向に各
1/4幅の領域601内の平均輝度を検出することで行
っている。この結果、画面全体では縦32個、横32個
の計1024個の領域が存在する。但し、このように設
置した場合、画郭周辺では領域が画郭を越える部分が存
在する。これらの箇所においては平均値を求めるさい画
郭を越えた部分での画像データが無くなることに対応し
た処理が必要となる。この為の処理方法としては、平均
値を求める領域の面積を可変にしたり、あるいは、不足
した画像データを固定値や境界部分の値に置き換える等
の手法がある。この点には本発明の主体をなすものでは
ないので、これらの方法のいずれかによるものとして詳
細は省く。
First, the low-frequency component of the input video signal is filtered by the LPF 50 from the signal of the image pickup device. In this embodiment, this LPF is, as shown in FIG. 6, 1/3 of the horizontal / vertical frame width.
This is performed by detecting the average luminance in each ¼ width region 601 arranged in the horizontal and vertical directions with two offsets. As a result, there are a total of 1024 regions of 32 vertical and 32 horizontal in the entire screen. However, when installed in this manner, there is a portion where the area exceeds the image area around the image area. At these points, it is necessary to perform a process corresponding to the loss of the image data in the portion beyond the image boundary when obtaining the average value. As a processing method for this purpose, there is a method in which the area of the region for which the average value is obtained is made variable, or the insufficient image data is replaced with a fixed value or a boundary value. Since this point does not form the subject of the present invention, details thereof will be omitted as one of these methods.

【0023】ここで、平均化領域の大きさは、逆光状態
の判定に用いれれる検出対象の大きさかから決まり、面
積が小さいとスポット光などの雑音に弱くなり、面積が
大きいと逆光に対する反応が鈍くなる。
Here, the size of the averaging region is determined by the size of the detection target used for judging the backlit state. When the area is small, it becomes vulnerable to noise such as spot light, and when the area is large, the reaction to the backlight is large. Get dull.

【0024】また、平均化領域に対する標本点の数は縦
横それぞれ8個、8個としているが、ここでは、1周期
が平均化領域の幅程度の輝度分布の変化を検出すること
を想定して8個の標本点を設定した。このことを図7を
用いて説明する。簡単のため入力信号を1次元とし、平
均化は幅Wの信号を用いるとする。いま、平均化した結
果が図7のようになる信号が入力したとする(1周期=
W)。従来のように、平均化領域Wに対して標本点が1
個の場合、標本点の位置により、値は−1〜1の範囲を
変動する。今回のように、平均化領域Wに対して標本点
を8個とした場合、標本点のずれによる誤差は最大でも
約0.4 である。このように、標本点を多くとれば標本点
の位置による誤差は少なくなり、カメラや被写体の動き
に対して安定な判定を行える。システムの規模の増加が
可能であれば、標本化点数を増加して精度の向上を図る
ことが可能である。
The number of sampling points for the averaging area is 8 in each of the vertical and horizontal directions, but here it is assumed that one cycle detects a change in the luminance distribution about the width of the averaging area. Eight sample points were set. This will be described with reference to FIG. For simplicity, it is assumed that the input signal is one-dimensional and that the averaging uses a signal of width W. Now, assume that a signal whose averaged result is as shown in FIG. 7 is input (1 cycle =
W). As in the conventional case, the number of sampling points is 1 for the averaging area W.
In this case, the value varies in the range of -1 to 1 depending on the position of the sampling point. As described above, when eight sample points are set for the averaging area W, the error due to the shift of the sample points is about 0.4 at the maximum. In this way, if the number of sample points is large, the error due to the position of the sample points is small, and stable determination can be performed with respect to the movement of the camera or the subject. If the system scale can be increased, the number of sampling points can be increased to improve the accuracy.

【0025】次に、前記LPF50の出力を用いて逆光
判定、補正量算出を行う方法について、述べる。ここで
補正量は、原信号YをY’=α*Y+βのように線形変
換を行うときのα、βを意味し、それぞれ絞りによるゲ
イン補正、信号処理回路におけるペデスタル補正に対応
する。
Next, a method of performing backlight determination and correction amount calculation using the output of the LPF 50 will be described. Here, the correction amount means α and β when the original signal Y is linearly converted as Y ′ = α * Y + β, and corresponds to the gain correction by the diaphragm and the pedestal correction in the signal processing circuit, respectively.

【0026】中央測光部55では、中央領域の平均輝度
Ytを検出する。Ytの検出方法については、後で述べ
る。
The central photometer 55 detects the average luminance Yt of the central area. The method of detecting Yt will be described later.

【0027】暗領域算出部51では、LPF50で検出
された平均輝度があるしきい値X以下であるような領域
の数を数える。
The dark area calculation section 51 counts the number of areas in which the average brightness detected by the LPF 50 is below a certain threshold value X.

【0028】最大輝度検出部52では、LPF50で検
出された領域内平均輝度の内、最大の輝度を検出する。
The maximum brightness detecting section 52 detects the maximum brightness among the average brightnesses in the area detected by the LPF 50.

【0029】実効最大値推定部54では、最大輝度検出
部52の出力Ymaxと暗領域算出部51の出力Stを用い
て、実効最大値を算出する。ここで実効最大値とは、補
正によって飽和する輝度の限界値であり、補正後にダイ
ナミックレンジに収まる輝度信号の最大値、すなわち補
正後にダイナミックレンジを飽和する輝度信号の下限と
する。以下に、実効最大値の詳細について説明する。
The effective maximum value estimating unit 54 calculates the effective maximum value using the output Ymax of the maximum brightness detecting unit 52 and the output St of the dark area calculating unit 51. Here, the effective maximum value is the limit value of the brightness saturated by the correction, and is the maximum value of the brightness signal that is within the dynamic range after the correction, that is, the lower limit of the brightness signal that saturates the dynamic range after the correction. The details of the effective maximum value will be described below.

【0030】逆光画像が入力され、中央領域の平均輝度
Ytをある一定値まで引きあげるようにゲイン補正をす
る場合を考える。暗い領域の数Stが大きいとき、補正
によって飽和する部分は少なく、画質劣化も少ないと考
えられるため、ゲイン補正量αを大きくとることができ
る。すなわち、補正によって飽和する輝度値がかなり低
くても問題はなく、実効最大値を低く設定できる。反対
に、Stが小さいとき、補正によって飽和する面積が大
きく、画面が見にくくなる場合もある。このときは信号
の大部分をカメラのダイナミックレンジ内に収めるよう
な補正の方が見やすくなる。すなわち、実効最大値は、
ダイナミックレンジの最大値Ysat付近の値をとること
になる。
Consider a case where a backlight image is input and gain correction is performed so as to raise the average luminance Yt of the central region to a certain value. When the number St of dark areas is large, it is considered that there are few parts that are saturated by the correction and the image quality is less deteriorated. Therefore, the gain correction amount α can be set large. That is, there is no problem even if the luminance value saturated by the correction is considerably low, and the effective maximum value can be set low. On the other hand, when St is small, the area saturated by the correction is large and the screen may be difficult to see. In this case, it is easier to see the correction so that most of the signal is within the dynamic range of the camera. That is, the effective maximum value is
It takes a value near the maximum value Ysat of the dynamic range.

【0031】以上の性質を持った実効最大値をStの関
数hとして表すと、図8に示すような単調減少関数とな
る。ただし、h(St)が画面内の実際の最大値Ymaxよ
り大きい場合、実効最大値をYmaxとして補正しても画
像劣化は起こさない。従って、実効最大値YtopをYtop
= min(Ymax,h(St))と設定する。
When the effective maximum value having the above properties is expressed as a function h of St, a monotonically decreasing function as shown in FIG. 8 is obtained. However, when h (St) is larger than the actual maximum value Ymax in the screen, image deterioration does not occur even if the effective maximum value is corrected to Ymax. Therefore, the effective maximum value Ytop is set to Ytop
= Min (Ymax, h (St)).

【0032】以上のようにして得られた前記実効最大値
推定部54の出力Ytopと前記暗領域面積検出部51の
出力Stと前記中央測光部55の出力Ytは、補正量算
出部56へ送られる。補正量算出部56では、式(1),
(2)に基づき露光補正量のゲインαとペデスタルβを算
出する。
The output Ytop of the effective maximum value estimating unit 54, the output St of the dark region area detecting unit 51, and the output Yt of the central photometry unit 55 obtained as described above are sent to the correction amount calculating unit 56. Be done. In the correction amount calculation unit 56, the equation (1),
The gain α and the pedestal β of the exposure correction amount are calculated based on (2).

【0033】[0033]

【数1】 [Equation 1]

【0034】[0034]

【数2】 [Equation 2]

【0035】目標輝度算出部57では、前記補正量算出
部56で得た各補正量から垂直走査(フレームまたはフ
ィールド)毎の全画面の平均輝度の目標値を設定する。
すなわち、目標輝度Yall’をYall’= Yinit *
α、Yinit : 初期目標輝度と算出する。
The target brightness calculating unit 57 sets a target value of the average brightness of the entire screen for each vertical scanning (frame or field) from each correction amount obtained by the correction amount calculating unit 56.
That is, the target brightness Yall 'is set to Yall' = Yinit *
α, Y init: Calculate as initial target brightness.

【0036】絞り制御部9では、全画面の平均輝度Yal
lを上記の目標輝度Yall’に保つように絞りが制御され
る。
The aperture controller 9 controls the average luminance Yal of the entire screen.
The diaphragm is controlled so that l is kept at the above target brightness Yall ′.

【0037】つぎに、システムの動作の詳細を説明す
る。強い逆光でStが大きい画像が入力された場合、前
記実効最大値推定部54において、実効最大値Ytopは
関数h(St)の性質から、低く設定される。補正量算
出部56において(数1)をみたすα、βを算出し、中
央の被写体輝度はYtからKに、輝度Ytopの画素はYs
at に補正される。
Next, details of the operation of the system will be described. When an image having a large St is input due to strong backlight, the effective maximum value estimation unit 54 sets the effective maximum value Ytop low due to the nature of the function h (St). The correction amount calculation unit 56 calculates α and β satisfying (Equation 1), and the subject brightness at the center is changed from Yt to K, and the pixel having the brightness Ytop is Ys.
Corrected to at.

【0038】一方、逆光状態であるがStがそれほど大
きくない画像が入力された場合、前記実効最大値推定部
54において、実効最大値は大きい値に設定される。補
正量算出部56において(数1)に基づく補正量を算出
すると、中央領域の輝度Ytは一定値Kまで補正される
が、補正によって飽和する輝度値が高く、絞り補正量α
は小さくなる。従って、補正によって飽和する画素をそ
れほど増やさずに被写体の輝度を上げることができ、画
像を劣化させることがない。
On the other hand, when an image is input in the backlit state, but the St is not so large, the effective maximum value estimation unit 54 sets the effective maximum value to a large value. When the correction amount calculation unit 56 calculates the correction amount based on (Equation 1), the brightness Yt of the central region is corrected to a constant value K, but the brightness value saturated by the correction is high, and the aperture correction amount α
Becomes smaller. Therefore, the brightness of the subject can be increased without increasing the number of pixels saturated by the correction, and the image is not deteriorated.

【0039】順光画像が入力されたときには、絞り補
正、信号処理回路の補正の両方とも固定されるので、通
常の全画面平均値制御と等しい補正になる。
When a normal-light image is input, both the aperture correction and the correction of the signal processing circuit are fixed, and the correction is the same as the normal full-screen average value control.

【0040】実際に上記制御を行うと、暗い輝度を持つ
領域の数Stがそのときの補正量によって変動するた
め、しきい値Xを固定にすると常に算出される補正量が
変動してしまう。画像状態が同じときには同じStを測
定し続けるには、しきい値Xをそのときの補正量に合わ
せて変化させる必要がある。そこでしきい値設定部58
では、垂直走査毎にしきい値の更新をおこなう。すなわ
ち、初期のしきい値をX,前回算出されたゲインをα’
とすると、今回のしきい値X’をX’= X*α’と設
定する。
When the above control is actually performed, the number St of regions having dark brightness varies depending on the correction amount at that time. Therefore, when the threshold value X is fixed, the calculated correction amount always varies. In order to continue measuring the same St when the image state is the same, it is necessary to change the threshold value X according to the correction amount at that time. Therefore, the threshold value setting unit 58
Then, the threshold value is updated every vertical scanning. That is, the initial threshold value is X and the previously calculated gain is α '.
Then, the threshold value X ′ at this time is set as X ′ = X * α ′.

【0041】次に、図9を用いて、中央測光部55にお
ける中央領域の平均輝度の検出方法について説明する。
Next, with reference to FIG. 9, a method of detecting the average brightness of the central area in the central photometry section 55 will be described.

【0042】前述したように、中央の領域を固定してし
まうと、領域内に暗い被写体以外の物体が存在すること
により、補正量が被写体の暗さに適応しなかったり、被
写体やそれ以外の物体の移動に対して不安定になったり
する。この問題を改善するために、逆光状態のとき、中
央にある暗い部分を抽出して、以下のようにその平均輝
度に重点した制御を行う。
As described above, when the central area is fixed, the correction amount does not adapt to the darkness of the object, or the object and other objects are not present because the object other than the dark object exists in the area. It becomes unstable when the object moves. In order to improve this problem, in the backlit state, the dark portion in the center is extracted and the control that emphasizes the average luminance is performed as follows.

【0043】中央枠内平均検出部61では、中央に設定
した枠内の平均輝度Ycを検出する。
The central frame average detection section 61 detects the average luminance Yc within the frame set at the center.

【0044】中央枠暗領域平均検出部62と中央枠暗領
域面積検出部63では、中央枠内で輝度がしきい値以下
の部分を検出し、それぞれ平均輝度Ydとその部分の面
積Sdを検出する。ただし、しきい値は暗領域しきい値
設定部60で算出され、ここでは図1のLPF50で検
出された領域内平均輝度の内、最大と最小をYmax、Ym
inとして、しきい値=(Ymax+Ymin)/2と設定す
る。
The central frame dark area average detection unit 62 and the central frame dark area area detection unit 63 detect portions in the central frame whose luminance is less than or equal to a threshold value, and detect the average luminance Yd and the area Sd of that portion, respectively. To do. However, the threshold is calculated by the dark region threshold setting unit 60, and here, the maximum and minimum of the average luminance in the region detected by the LPF 50 of FIG.
As in, threshold value = (Ymax + Ymin) / 2 is set.

【0045】中央枠内判定部64では、中央枠内の平均
輝度Ycと中央枠内の暗い部分の平均輝度Ydのどちら
を中央領域の輝度として採用するかを判定する。すなわ
ち、前記中央枠暗領域面積検出部63の出力Sdと前記
暗領域算出部51の出力Stを用いて、(1)St>K
1かつSd>K2のとき中央領域の輝度Yt=中央枠内
平均検出部の出力Yc(2)St<=K1またはSd<
=K2のとき中央領域の輝度Yt=中央枠暗領域平均検
出部の出力Ydと設定する。
The in-center-frame determining unit 64 determines which of the average brightness Yc in the central frame and the average brightness Yd in the dark portion in the central frame is adopted as the brightness in the central region. That is, using the output Sd of the central frame dark area area detection unit 63 and the output St of the dark area calculation unit 51, (1) St> K
When 1 and Sd> K2, the brightness Yt of the central area = the output Yc (2) St <= K1 or Sd <of the average detection unit in the central frame
= K2, the brightness Yt of the central area is set to the output Yd of the central frame dark area average detection unit.

【0046】このようにして中央領域の輝度を検出する
と、逆光状態のとき、中央枠内の暗い部分に重点をおい
た補正量を算出でき、明るい背景画像に依存しない、安
定な補正を行える。但し、中央枠内に暗い領域が一定以
上存在しない場合、その小領域を被写体として重視する
のは危険な場合がある。例えば、過順光のように中央の
被写体が一定以上に明るくなった場合、中央枠内の暗い
領域を抽出して補正すると、暗い背景に合わせた露光に
なってしまい、被写体は飽和して見えなくなる。そのた
め、中央領域の輝度を枠内の暗い領域とするのは、上記
のように暗い領域の面積SdがK2以上にある時に限定
されている。
When the brightness of the central area is detected in this way, in the backlight condition, a correction amount that emphasizes the dark portion in the central frame can be calculated, and stable correction that does not depend on the bright background image can be performed. However, if there is no dark area above a certain level in the center frame, it may be dangerous to attach importance to the small area as a subject. For example, if the subject in the center becomes brighter than a certain amount, such as over-exposure, if you extract and correct the dark area in the center frame, the exposure will match the dark background, and the subject will appear saturated. Disappear. Therefore, the brightness of the central area is set as the dark area within the frame only when the area Sd of the dark area is K2 or more as described above.

【0047】このようにして、逆光状態に中央にある暗
い部分を抽出した中央輝度を得ることで、補正量が多く
なる逆光状態で既に述べた補正量算出部での中央輝度値
が安定に露光制御がされる。
In this way, by obtaining the central luminance by extracting the dark portion in the center in the backlight state, the central luminance value in the correction amount calculation unit described above in the backlight state in which the correction amount is large is stably exposed. Is controlled.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
補正後に飽和する画素を考慮した補正を行うことが可能
となり、輝度分布の空間的移動に安定な補正を行うとと
もに、画像中の飽和画素の状態を画像に応じて適切に保
つことの出来る自動露光制御装置を提供できる。
As described above, according to the present invention,
After the correction, it becomes possible to perform the correction in consideration of the saturated pixel, and the stable exposure to the spatial movement of the brightness distribution can be performed, and the automatic exposure that can appropriately maintain the state of the saturated pixel in the image according to the image. A control device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の1実施例の自動露光制御装置の構成ブ
ロック図
FIG. 1 is a configuration block diagram of an automatic exposure control apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の自動露光制御装置の構成ブロック図FIG. 2 is a configuration block diagram of a conventional automatic exposure control device.

【図3】従来の自動露光制御装置の構成ブロック図FIG. 3 is a configuration block diagram of a conventional automatic exposure control device.

【図4】図3に示される同装置の検波手段で抽出される
第1、第2領域の説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram of first and second regions extracted by the detection means of the device shown in FIG.

【図5】図3に示される同装置のゲート部で抽出される
各領域の説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram of each region extracted by the gate unit of the device shown in FIG.

【図6】同装置のLPFで平均化する領域の説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of a region to be averaged by the LPF of the same device.

【図7】同装置のLPFで平均化する領域に対する標本
点の数と、標本点の位置による誤差の関係の説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram of the relationship between the number of sample points for the area averaged by the LPF of the same apparatus and the error due to the position of the sample points.

【図8】暗い領域の個数St と実効最大値の関係を示す
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the number St of dark areas and the effective maximum value.

【図9】図1の中央測光部の構成ブロック図FIG. 9 is a block diagram of the configuration of the central photometry unit in FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 勉 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tsutomu Mori 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】露光補正によって映像信号処理回路のダイ
ナミックレンジ内に収めるべき映像信号の最大値を推定
する実効最大値推定部と、前記実効最大値推定部の出力
に基づいて露光補正量を算出する露光補正量算出部と、
前記露光補正量算出部の出力を用いて絞り制御や撮像信
号のペデスタルの補正を行う露光制御部を具備すること
を特徴とする自動露光制御装置。
1. An effective maximum value estimating unit for estimating a maximum value of a video signal to be within a dynamic range of a video signal processing circuit by exposure correction, and an exposure correction amount is calculated based on an output of the effective maximum value estimating unit. An exposure correction amount calculation unit for
An automatic exposure control apparatus comprising: an exposure control unit that controls an aperture and corrects a pedestal of an image pickup signal by using an output of the exposure correction amount calculation unit.
【請求項2】画面内の所定の値以下の画素数を数える暗
領域算出部と、画質劣化を起こさない限界まで絞りを開
放したときの映像信号処理回路のダイナミックレンジ内
の信号を補正前の値に換算した値の最大値を前記暗領域
算出部の出力から推定する実効最大値推定部と、中央領
域の撮像信号の平均輝度を検出する中央測光部と、前記
実効最大値推定部と前記中央測光部の出力よりゲインの
補正量と撮像信号のペデスタルの補正量を算出する補正
量算出部と、前記補正量算出部の出力の前記ゲインの補
正量と所定の値との積を絞り制御の目標値とする目標輝
度算出部と、全画面の撮像信号の平均輝度を検出する全
画面レベル検出部と、前記全画面レベル検出部の出力を
前記目標輝度算出部の出力に合わせるように絞り制御す
る絞り制御部と、撮像素子から得られた信号に前記補正
量算出部の出力の前記ペデスタルの補正量を加算する信
号処理制御部を具備することを特徴とする自動露光制御
装置。
2. A dark area calculation unit for counting the number of pixels of a predetermined value or less in a screen, and a signal within a dynamic range of a video signal processing circuit when a diaphragm is opened to a limit where image quality deterioration does not occur before correction. An effective maximum value estimation unit that estimates the maximum value of the converted values from the output of the dark region calculation unit, a central photometry unit that detects the average luminance of the image pickup signal in the central region, the effective maximum value estimation unit, and the A correction amount calculation unit that calculates a gain correction amount and a pedestal correction amount of an image pickup signal from the output of the central photometry unit, and an aperture control of a product of the gain correction amount of the output of the correction amount calculation unit and a predetermined value. A target brightness calculation unit for setting a target value of, a full screen level detection unit for detecting the average brightness of the image pickup signal of the full screen, and an output so as to match the output of the full screen level detection unit with the output of the target brightness calculation unit. A diaphragm control unit for controlling, Automatic exposure control apparatus characterized by comprising a signal processing control unit adding the correction amount of the pedestal of the output of the correction amount calculation unit to a signal obtained from the image element.
【請求項3】映像信号の空間周波数の低域成分の信号レ
ベルを検出するレベル検出部と、前記レベル検出部の出
力に基づいて露光補正量を算出する露光補正量算出部
と、前記露光補正量算出部の出力を用いて絞り制御や撮
像信号のペデスタルの補正を行う露光制御部を具備する
ことを特徴とする自動露光制御装置。
3. A level detector for detecting a signal level of a low frequency component of a spatial frequency of a video signal, an exposure correction amount calculator for calculating an exposure correction amount based on the output of the level detector, and the exposure correction. An automatic exposure control apparatus comprising: an exposure control unit that controls an aperture and corrects a pedestal of an image pickup signal by using an output of a quantity calculation unit.
【請求項4】垂直、水平方向に少なくとも1画素以上を
含み、かつ相互に重なりあう画面上の領域の平均値を検
出するレベル検出部を具備することを特徴とする請求項
3記載の自動露光制御装置。
4. The automatic exposure according to claim 3, further comprising a level detection unit which includes at least one pixel in the vertical and horizontal directions and which detects an average value of areas on the screen which overlap each other. Control device.
【請求項5】レベル検出部の出力のうち所定の値以下の
ものを数える暗領域算出部と、前記暗領域算出部の出力
を逆光かどうかの判定値として露光補正量を算出する露
光補正量算出部を具備することを特徴とする請求項4記
載の自動露光制御装置。
5. A dark area calculation unit that counts outputs of a level detection unit that are equal to or less than a predetermined value, and an exposure correction amount that calculates an exposure correction amount by using the output of the dark region calculation unit as a judgment value for backlighting. The automatic exposure control apparatus according to claim 4, further comprising a calculation unit.
【請求項6】画面の中央部に設定された領域内の平均輝
度を検出する中央枠内平均検出部と、前記領域内の所定
の値以下の画素を抽出しその平均輝度を検出する中央枠
暗領域平均検出部と、画面の逆光状態によって前記中央
枠内平均検出部と前記中央枠暗領域平均検出部の出力を
切り替えることにより被写体の輝度を設定する中央枠内
判定部と、前記中央枠内判定部により設定された被写体
の輝度に応じて露光補正量を算出する補正量算出部と、
前記補正量算出部の出力を用いて絞り制御や映像信号の
ペデスタルの補正を行う露光制御部を具備することを特
徴とする自動露光制御装置。
6. A central frame in-plane average detection section for detecting average brightness in an area set in the center of the screen, and a central frame for extracting pixels having a predetermined value or less in the area and detecting the average brightness. A dark area average detection unit, a central frame inner determination unit that sets the brightness of an object by switching the outputs of the central frame inner average detection unit and the central frame dark region average detection unit according to the backlight condition of the screen, and the central frame A correction amount calculation unit that calculates an exposure correction amount according to the brightness of the subject set by the internal determination unit;
An automatic exposure control apparatus comprising: an exposure control unit that controls an aperture and corrects a pedestal of a video signal by using an output of the correction amount calculation unit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011048054A (en) * 2009-08-26 2011-03-10 Nikon Corp Photometric device, imaging apparatus and photometric method

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