JPH11308634A - 白バランス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 色差データの分布を検出することにより、無
彩色の抽出を精度よく行い、高精度なオートホワイトバ
ランス処理を可能にする。 【解決手段】 データ変換手段３はＲＧＢデータを色差
デー夕に変換する。エリア設定手段５は、色差データを
複数のエリアに分割し、無彩色判定のエリアを設定し、
無彩色判定手段４は、設定されたエリアが無彩色である
か否かを判定する。計数手段６は、無彩色と判定された
エリア毎の色差データ数をカウントし、エリア毎のカウ
ントデータをソート７し、エリア選択手段８はソート結
果の最高値をとるエリアから所定数のエリアを選択し、
ゲイン制御手段９は選択されたエリアの画素データを基
にゲイン量を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像データのホワ
イト（白）バランス制御技術に関し、特に、ＣＣＤ撮像
素子などを用いるデジタルスチルビデオカメラなどにお
けるホワイトバランスを自動的に補正する白バランス制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタルスチルビデオカメラなどにおい
ては、光源の種類に関係なく白い被写体が白く写るよう
にホワイトバランスを自動的に補正している。このよう
な補正は、通常、撮像素子からの画像信号を用いて行わ
れる。例えば、特開平５−２９２５３３号公報に記載さ
れたオートホワイトバランス装置では、画面を複数のブ
ロックに分割し、無彩色と判定されるブロックの信号を
用いてホワイトバランスの増幅率を調整している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のオートホワイト
バランス処理においては、無彩色抽出時に黒体輻射や人
工の光源による無彩色のずれの範囲をエリアとして設定
し、エリア内に含まれる画素データを使用しているため
に、実際の無彩色のずれによるデータの他に、誤差とし
て無彩色ではない色データを無彩色と判定する欠点があ
る。

【０００４】また、一般的に無彩色のずれは、一撮像エ
リア内に複数の光源がある場合はほとんど起こらずに、
単一光源であるかもしくは被写体上で混合されている場
合に起きることが多いと考えられる。また、画面中の領
域が、異なる光源で照射されることはほとんどないこと
から、ある範囲以外のデータは、無彩色のずれではない
誤差として取り除くことによって無彩色の抽出精度が向
上すると共にオートホワイトバランスの精度も向上する
ことになる。

【０００５】さらに、人物などを撮影する場合には肌色
が無彩色のずれと同じような色差データとなるため、こ
れを無彩色として抽出すると画面が全体的に青くなり、
色相が変化し不自然な画像となってしまう。

【０００６】本発明は上記した事情を考慮してなされた
もので、本発明の目的は、色差データの分布を検出し、
その分布を基に無彩色領域を推定することにより、無彩
色の抽出を精度よく行い、高精度なオートホワイトバラ
ンス処理を可能とした白バランス制御装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、撮像素子から得られたデ
ータを色データに変換する手段と、該色データを色差デ
ータに変換する手段と、該色差データを複数のエリアに
分割し、無彩色の判定を行うエリアを設定する手段と、
該設定されたエリアが無彩色であるか否かを判定する手
段と、無彩色と判定されたエリア毎の色差データ数をカ
ウントする手段と、前記エリア毎のカウントデータをソ
ートする手段と、該ソート結果を基に所定のエリアを選
択する手段と、該選択されたエリアの画素データを基に
前記色データのゲイン量を調整して白バランスを制御す
る手段とを備えたことを特徴としている。

【０００８】請求項２記載の発明では、前記エリア選択
手段は、前記ソート結果の最高値をとるエリアから昇順
に所定数のエリアを選択することを特徴としている。

【０００９】請求項３記載の発明では、前記エリア選択
手段は、前記ソート結果の最高値をとるエリアから所定
範囲にあるエリアを選択することを特徴としている。

【００１０】請求項４記載の発明では、前記エリア選択
手段は、前記ソート結果の最高値をとるエリアから所定
範囲にあるエリアをグループとし、該グループ外で、前
記ソート結果の最高値をとるエリアから所定範囲にある
エリアをグループとすることにより、前記エリアを複数
のグループに分けたとき、所定の基準値に最も近いグル
ープに含まれるエリアを選択することを特徴としてい
る。

【００１１】請求項５記載の発明では、前記基準値から
所定の範囲内にグループの計数値の最高値が存在せず
に、かつ第１のグループの計数値の最高値を有するエリ
アの位置と、第２のグループの計数値の最高値を有する
エリアの位置が、前記基準値から異なる方向にあると
き、前記白バランスの制御をキャンセルすることを特徴
としている。

【００１２】請求項６記載の発明では、前記エリア選択
手段は、前記カウントデータが所定値以上あるエリアを
選択することを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
用いて具体的に説明する。 〈実施例１〉図１は、本発明の実施例の構成を示す。図
において、１はＣＣＤなどの撮像素子、２は撮影された
データをＲＧＢデータに変換する色変換手段、３はＲＧ
Ｂデータを色差デー夕（Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ）に変換するデ
ータ変換手段、４は設定されたエリアが無彩色であるか
否かを判定する無彩色判定手段、５は色差領域を複数の
エリアに分割し、エリア毎に無彩色と判定すべきエリア
であるか否かを設定するエリア設定手段、６は無彩色と
判定されたエリア毎の色差データ数をカウントする計数
手段、７は計数手段６の計数値を昇順に並べるソート手
段、８はソート結果を基にエリアを選択するエリア選択
手段、９は選択されたエリア内のＲ、Ｇ、Ｂの積算値を
基に白バランス調整のためのＲ，Ｂゲイン値を計算する
ゲイン制御手段、１０はＲ，Ｂデータのゲインを調整す
るゲインである。

【００１４】撮像素子１によって撮影されたデータは、
まず色変換手段２によってＲＧＢデータ（例えば、各色
を８ビットに量子化）に変換される。データ変換手段３
は、変換されたＲＧＢデータを色差デー夕（輝度に影響
されないＲ／Ｇ，Ｂ／Ｇ）に変換する。エリア設定手段
５は、あらかじめ色差空間を複数のエリアに分割し、エ
リア毎に無彩色と判定すべきエリアであるか否かを設定
する。図５は、色差領域が例えば８×８個のエリアに分
割されたとき、無彩色判定を行うエリアには“１”を設
定し、判定を行わないエリアには“０”を設定する。

【００１５】無彩色判定手段４は、エリア設定手段５を
参照して、“１”が設定されているエリアが無彩色であ
るか否か、つまり、黒体輻射に相当したエリアや蛍光灯
などの人工的な光源による色差データであるか否かを判
定する。計数手段６は、無彩色と判定されたエリア毎に
色差データ数をカウントする。

【００１６】ソート手段７は、各エリアの計数値をソー
ト（昇順に並べる）し、エリア選択手段８は、後述する
ようにソート結果を基にエリア（無彩色と推定されるエ
リア）を選択し、選択したエリアをゲイン制御手段９に
送る。

【００１７】ゲイン制御手段９は、上記選択したエリア
内の画素のＲ，Ｇ，Ｂ値の積算値を求め、この積分値を
用いて、Ｇ／Ｒ，Ｇ／Ｂ演算を行い、この演算結果をホ
ワイトバランス調整のためのゲイン制御値としてゲイン
１０を制御する。

【００１８】実施例１では、エリア選択手段８は、ソー
ト手段７のソート結果の最高値をとるエリアから昇順に
所定数のエリアを選択し、選択されたエリアのデータの
みを白バランス制御用のデータとして使用する実施例で
ある。

【００１９】図２を参照して実施例１を説明する。図２
は、複数のエリアに分割された色差領域において、各エ
リア毎に色差データ数を計数した結果を示す。図におい
て、色差領域は、例えば１６×１６個のエリアに分割さ
れ、横方向をｘ軸（Ｂ／Ｇ）、縦方向をｙ軸（Ｒ／Ｇ）
として（ｘ，ｙ）の座標表現でエリアの位置を示す。ま
た、各エリア中の数値は、色差データ数の計数結果であ
る。

【００２０】図２に示す計数結果を、ソート手段７で昇
順にソートすると、その結果は（６，５），（７，
５），（６，６），（７，６），（６，７），（５，
６），（７，７），（５，５），（８，６）・・・とな
る。いま、エリア選択手段８が、ソート手段７のソート
結果の最高値をとるエリアから昇順に、例えば５個のエ
リアを選択したとき、計数値の昇順に５個のエリア
（６，５），（７，５），（６，６），（７，６），
（６，７）が選択される。ゲイン制御手段９は、選択さ
れた５個のエリアに属する画素のＲ、Ｇ、Ｂ値のそれぞ
れの積算値を求める。ホワイトバランス調整のためのゲ
イン制御値として、その積分値を用いて、Ｇ／Ｒ，Ｇ／
Ｂ演算を行い、この演算結果をゲイン制御値としてゲイ
ン１０を制御する。

【００２１】このように本実施例によれば、例えば８×
８個のエリアの計数結果として、エリア（５、１）に値
７０が、エリア（３、６）に値３０が得られた場合でも
（他のエリアの値は全て０）、何れかを無彩色の光源に
よる色変化（無彩色データ）と判定し、他方を無彩色の
色変化と同様な色の物体（他の物体データ）と判定する
ことができ、従って無彩色データのみを使用して白バラ
ンスを制御することができる。これに対して、従来の方
法では、全てのエリアのデータを使用してゲイン値の計
算を行っているので、上記した例では、２つのエリアの
データの平均値データが得られることから、無彩色以外
のデータによって白バランス制御に悪い影響を与えてし
まう。

【００２２】〈実施例２〉実施例２では、エリア選択手
段８は、ソート結果の計数値の最高値を有するエリアか
ら、設定された範囲内のエリアを選択し、その選択され
たエリアに含まれる画素データを、白バランス制御用の
データとして使用する実施例である。図３は、複数のエ
リアに分割された色差領域において、各エリア毎に色差
データ数を計数した他の例を示す。なお、図２と同様に
エリアの位置は、（ｘ，ｙ）座標で表す。

【００２３】図３の例では、各エリアに属する画素デー
タの計数値の内、最高値をとるエリアは（６,５）であ
る。そして、設定したエリアの範囲を３とすると、エリ
ア選択手段８が選択するエリアを次式で求める範囲とす
る。

【００２４】 （｜ＸＭＡＸ−ｘ｜）＋（｜ＹＭＡＸ−ｙ｜）＜ＲＡＮＧＥ 式（１） ここで、ＸＭＡＸは最高画素数のエリアのｘ座標、ＹＭ
ＡＸは最高画素数のエリアのｙ座標、ＲＡＮＧＥは範囲
の設定値である。

【００２５】上記した例では、（４，５），（５，
４），（５，５），（５，６），（６，３），（６，
４），（６，５），（６，６），（６，７），（７，
４），（７，５），（７，６），（８，５）の１３個の
エリアが選択される。そして、実施例１と同様に、１３
個のエリアに属する画素のＲ、Ｇ、Ｂ値のそれぞれの積
算値を求め，Ｇ／Ｒ，Ｇ／Ｂ演算を行い、この結果をゲ
イン制御値とする。

【００２６】〈実施例３〉実施例３では、エリア選択手
段８は、ソート結果の内の最大計数値から、設定した範
囲をグループ化し、更にそのグループ外における最高値
を求め、その最高値をとるエリアから設定した範囲をグ
ループとすることにより、エリアを複数のグループに分
ける。そして、設定された基準位置に最も近い場所に最
大計数値を持つグループを選択し、選択されたグループ
内のデータをホワイトバランス制御データとして使用す
る。また、本実施例では、グループの最大計数値として
判定するエリアは、あらかじめ全体のソート結果の上位
から何個という設定も行う。

【００２７】図３の例を用いて実施例３を説明する。い
ま、グループの設定範囲を３とし、基準エリアを（７，
７）とし、グループの最高値となり得るエリアはソート
順に上位１０データとする。

【００２８】上記した例では、最大計数値のエリアは
（６，５）であり、その座標位置を基に、上記式１を用
いてＲＡＮＧＥ３となる第１のグループが形成される。
次に、ＲＡＮＧＥが３を超える範囲での最大計数値を示
すエリアは（３，１３）となり、第２のグループが形成
される。そして、第１、２のグループ外での次の最高値
は、全体のソート順の昇順１０番以降であるので、グル
ープ毎の最大計数値として（３，１３）、（６，５）の
２つのエリアが選択される。ここで、基準エリア（７，
７）の座標に最も近いエリアは（６，５）であるので、
（６，５）を最大計数値とするグループのエリアに含ま
れる画素デー夕をホワイトバランス制御データとして使
用する。

【００２９】すなわち、前述した実施例と同様に、グル
ープのエリアに含まれる画素デー夕のＲ、Ｇ、Ｂ値の積
算値を求め、それら積算値を用いて、Ｇ／Ｒ，Ｇ／Ｂを
演算することにより制御データ求め、ゲイン制御値とし
て使用する。このように、本実施例では、基準値から遠
い場所にエリア全体の最高計数値がある場合でも、基準
値に近いエリアが選択されるので誤ったデータを用いた
ゲイン制御が抑制される。

【００３０】〈実施例４〉本実施例では、実施例３の方
法によってグルーピングしたとき、基準値から一定の範
囲内にグルーブの最高値がなく、更にグループの最高値
を保持するエリアが基準値から別方向に存在する場合に
は、白バランス制御を行わない。

【００３１】図４の例を用いて実施例４を説明する。い
ま、基準を（７，７）とし、上記した式１を用いて基準
からの設定範囲の設定値を６としたとき、グループの最
高値を示すエリアは（３，１３），（１０，３）とな
り。この２つのエリアの座標は、基準に対して逆方向で
あるので、ゲイン調整値を１としてゲイン制御を行う。

【００３２】なお、方向を判定する一例として、（７，
７）を中心として第一象現から第四象現に分け、それぞ
れの象現にグループ化を行った後のグループの最高計数
値を示すエリアが存在するか否かで判定する。

【００３３】〈実施例５〉実施例５では、エリア選択手
段８は、各エリア毎の計数値が所定値以上のエリアを選
択し、選択されたエリアのデータのみを使用し、それ以
下のデータは誤差として使用しない実施例である。

【００３４】図３の例で説明すると、有効な計数値デー
夕のエリア数を１０とし、最小計数値を７００とする。
ソート結果を１０個昇順に並べたデータは、（６，
５），（７，５），（６，６），（７，６），（６，
７），（５，６），（７，７），（５，５），（３，１
３），（２，１２）となるが、最小計数値が７００であ
るので、５個のエリア（６，５），（７，５），（６，
６），（７，６），（６，７）が選択される。このよう
にして得られた５つのエリアの画素データを基に、前述
したと同様にＲ、Ｇ、Ｂ値のそれぞれの積算値を求め
て、ゲイン制御量を決定する。

【００３５】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１記載の
発明によれば、色差領域における無彩色判定データの分
布を検出することが可能となり、高精度な白バランス処
理が可能となる。

【００３６】請求項２記載の発明によれば、色差デー夕
の分布の多い領域を無彩色抽出領域として設定して、白
バランス処理を行うので、無彩色のずれ以外のデータを
除くことができ、高精度な白バランス制御が可能とな
る。

【００３７】請求項３記載の発明によれば、無彩色抽出
領域として最大値から所定範囲内のデー夕に限定して抽
出処理を行っているので、更に誤差データによる影響が
なくなり、より高精度な白バランス制御が可能となる。

【００３８】請求項４記載の発明によれば、色差データ
をグルーピングすることにより、色差データの分布を簡
単に求めることができ、また、より白に近いデータを無
彩色データとして使用していることから、画像中に肌色
などの無彩色の光源による変化と同じ色差を持った画素
が多い場合でも無彩色でないデータを無彩色として処理
することが回避され、高精度な白バランス制御が可能と
なる。

【００３９】請求項５記載の発明によれば、無彩色が画
像中に存在しないかまたは少ない場合に、所定の範囲内
にグルーピングの結果が存在しない状況では、白バラン
ス処理をキャンセルしているので、無彩色でないデータ
を無彩色として処理することによる画像の色相変化を防
止することが可能となる。

【００４０】請求項６記載の発明によれば、カウントデ
ータが所定値以上のデータを使用することにより、無彩
色が画像中に少ない場合でも無彩色の誤判定をなくし誤
差データによる画像の色相変化を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示す。

【図２】各エリア毎に色差データ数を計数した第１の例
を示す。

【図３】各エリア毎に色差データ数を計数した第２の例
を示す。

【図４】各エリア毎に色差データ数を計数した第３の例
を示す。

【図５】無彩色判定のエリアを設定した一例を示す。

【符号の説明】

１ 撮像素子 ２ 色変換手段 ３ データ変換手段 ４ 無彩色判定手段 ５ エリア設定手段 ６ 計数手段 ７ ソート手段 ８ エリア選択手段 ９ ゲイン制御手段 １０ ゲイン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子から得られたデータを色データ
   に変換する手段と、該色データを色差データに変換する
   手段と、該色差データを複数のエリアに分割し、無彩色
   の判定を行うエリアを設定する手段と、該設定されたエ
   リアが無彩色であるか否かを判定する手段と、無彩色と
   判定されたエリア毎の色差データ数をカウントする手段
   と、前記エリア毎のカウントデータをソートする手段
   と、該ソート結果を基に所定のエリアを選択する手段
   と、該選択されたエリアの画素データを基に前記色デー
   タのゲイン量を調整して白バランスを制御する手段とを
   備えたことを特徴とする白バランス制御装置。
2. 【請求項２】 前記エリア選択手段は、前記ソート結果
   の最高値をとるエリアから昇順に所定数のエリアを選択
   することを特徴とする請求項１記載の白バランス制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記エリア選択手段は、前記ソート結果
   の最高値をとるエリアから所定範囲にあるエリアを選択
   することを特徴とする請求項１記載の白バランス制御装
   置。
4. 【請求項４】 前記エリア選択手段は、前記ソート結果
   の最高値をとるエリアから所定範囲にあるエリアをグル
   ープとし、該グループ外で、前記ソート結果の最高値を
   とるエリアから所定範囲にあるエリアをグループとする
   ことにより、前記エリアを複数のグループに分けたと
   き、所定の基準値に最も近いグループに含まれるエリア
   を選択することを特徴とする請求項１記載の白バランス
   制御装置。
5. 【請求項５】 前記基準値から所定の範囲内にグループ
   の計数値の最高値が存在せずに、かつ第１のグループの
   計数値の最高値を有するエリアの位置と、第２のグルー
   プの計数値の最高値を有するエリアの位置が、前記基準
   値から異なる方向にあるとき、前記白バランスの制御を
   キャンセルすることを特徴とする請求項３記載の白バラ
   ンス制御装置。
6. 【請求項６】 前記エリア選択手段は、前記カウントデ
   ータが所定値以上あるエリアを選択することを特徴とす
   る請求項１記載の白バランス制御装置。