KR100868595B1

KR100868595B1 - 촬상 장치, 노출 제어 방법, 및 촬상 장치에 저장된 컴퓨터 판독가능한 매체

Info

Publication number: KR100868595B1
Application number: KR1020077006400A
Authority: KR
Inventors: 요시유키 가토
Original assignee: 가시오게산키 가부시키가이샤
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2008-11-13
Also published as: US7825955B2; CN101049012A; EP1784977A1; TWI287928B; JP4289259B2; CN101049012B; WO2006025574A1; US20060044459A1; TW200616441A; EP1784977B1; JP2006074144A; KR20070053288A

Abstract

정규적 촬상 직전에, 기준 영상이 중앙 중점 측광에 의한 노출 제어를 통해 획득된다. 모든 픽셀의 휘도 분포 히스토그램이 기준 영상의 휘도 정보에 기초하여 발생된다. 고-휘도 측에서부터 누적되는 픽셀 갯수가 총 픽셀 갯수의 절반이 되는 히스토그램의 휘도 포인트가 획득되고, 그 휘도 포인트와 기준영상에서 밝기가 일정한 휘도 포인트("118") 사이의 차이가 산출된다. 정규적으로 촬상 될 때에, 기준 영상이획득될 때의 피사체의 밝기에 대응하여 결정된 적절 노출이 미리 산출된 차이를 가지고 보상되고, 보상된 적절 노출을 위한 노출 제어가 실행된다. 피사체 중앙영역의 밝기가 현저하게 밝을 때, 영상이 전체 영역에 걸쳐 실제 뷰보다 희미하게 보이는 것을 방지할 수 있고, 또는 피사체의 중앙영역이 현저하게 어두울 때, 영상이 전체 영역에 걸쳐 실제 뷰보다 밝게 보이는 것을 방지한다.

촬상 장치, 촬상 수단, 노출 제어, 중앙 중점 측광, 다중 측광, 노출 보상, 디지털 카메라, 피사체

Description

촬상 장치, 노출 제어 방법, 및 촬상 장치에 저장된 컴퓨터 판독가능한 매체{IMAGE PICKUP APPARATUS, EXPOSURE CONTROL METHOD, AND COMPUTER READABLE MEDIUM INSTALLED IN THE IMAGE PICKUP APPARATUS}

본 발명은 예를 들면 바람직하게는 디지털 카메라에 사용되는 촬상장치 및 노출 제어방법에 관한 것이다.

종래에, 은염사진(silver-halide) 카메라, 디지털 카메라, 또는 비디오 카메라와 같은 촬상 장치는 피사체의 밝기에 상응하는 노출을 판별하고, 셔터, 조리개 등을 제어하기 위한 자동 노출(AE) 기능을 갖추고 있다. 노출 제어 작동은 피사체의 전체적인 밝기를 측정하는 평균 측광 방법, 중앙영역에 비중을 두는 중앙 중점(center-weighted) 측광, 피사체의 복수 영역에 측광 영역이 제공되는 다중 측광, 그리고 피사체의 특정 부분에 밝기를 측정하는 스팟(spot) 측광과 같이, 피사체의 밝기를 측정하는 알려진 측광 방법을 포함한다. 대개, 획득된 피사체 영상이 액정 모니터와 같은 전자 뷰 파인더 상에(모니터 경유 모드에서) 디스플레이될 때, 디지털 카메라는 중앙 중점 측광을 통해 피사체의 밝기(휘도)를 측정한다.

중앙 중점 측광을 통한 노출 제어에서, 예를 들면, 피사체 영상은 도 12a에 도시된 바와 같이, 가로 8개, 세로 8개의 64개 블럭으로 분할된다. 추가로, 도 12b에 도시된 바와 같이, 블럭들은 중앙영역의 블럭(A)(굵은 선으로 나타나는)과 주변의 다른 블럭들(B,C,D)로 분류된다. 또한, 가중(weighting)은 주변영역에서 중앙영역으로 증가하기 때문에, 블럭들(A,B,C,D)은 각각 16회, 8회, 4회, 그리고 1회 가중된다. 휘도의 평균값(Ysum_average)은 다음의 식(1)을 사용하여, 가중 계수(weight[n])를 가지고 분할된 블럭들의 휘도 적분값으로부터 산출되고, 고정된 목표값(대개 피사체가 18%의 반사율을 가지며 회색으로 보여질때의 값)으로서 사용된다.

평균 측광 또는 다중 측광을 통한 노출 제어는 피사체의 전체적인 밝기에 상응하는 노출을 획득하는데 적합하지만, 피사체의 서로 다른 상(phase)의 최적 노출을 판별에는 유용하지 않다. 특히, 주피사체와 그 주변영역 사이의 밝기 차이가 거의 극복되지 않는다. 이러한 결점을 제거하기 위한 연구가 동일한 출원인(일본 특허 출원 공개 공보 제 2003-8986호(특허 문서 (1) 참조)에 의해 제시되었다.

연구는 기준영상으로서, 중앙 중점 측광에 의한 AE를 사용하여 모니터 경유 모드에서(촬영에 선행하여) 획득된 피사체 영상을 제공하고, 피사체가 존재하는 주영역과 기준영상의 전체영역 각각의 휘도 성분 분포의 히스토그램을 획득하는 것으로 시작한다. 주영역의 히스토그램에 기초하여, 노출 제어를 가지고도 주영역에 어떤 백색 깜빡임(white flicker)도 발생하지 않는 범위에 포지티브 측의 노출보상 가능량(A)이 획득된다. 또한, 기준영상 전체영역의 히스토그램에 기초하여, 적당한 노출 획득을 위해 필요한 것으로 판별되는 필요노출 보상량(B)이 산출된다. 노출 제어는 노출보상 가능량(A) 제한 내에서 필요 노출 보상량(B)에 기초하여 수행된다. 노출보상 가능량(A)이 음의 값일 때, 노출 제어 작동은 필요 노출 보상량(B)이 아니라, 노출보상 가능량(A)에 기초하여 수행된다. 이러한 방법에 따라서, 노출 제어는 주피사체(주영역)가 백색 깜빡임 없이 유지되는 범위에서 영상 전체의 밝기에 따라서 수행될 수 있다.

그러나, 상술된 노출 제어방법이 주영역의 주피사체 상의 백색 깜빡임의 발생을 감쇄할 수는 있지만, 피사체의 중앙영역이 매우 밝을 때, 영상은 실제로 보여지는 것보다 더욱 희미하게 보이거나 또는, 피사체의 중앙영역이 매우 어두울 경우, 영상은 실제로 보여지는 것보다 더욱 밝게 보이는데, 이는 노출 제어를 위한 기준으로서 필요 노출 보상량(B)이, 기준영상이 단순하게 취해졌을 때 피사체의 밝기에 상응하는 EV 값에 기초한 보상값이기 때문이다.

따라서, 상술된 결점을 고려하여 도출된 본 발명의 목적은, 획득된 영상의 소정 영역에서 원하는 레벨을 유지하면서, 획득된 영상 전체의 밝기가 실제 레벨에 근접하여 제어되는 촬상 장치와 노출 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 관점에 따른 피사체를 촬영하는 촬상 수단을 가지는 촬상 장치는, 촬상 수단에 의해 획득된 피사체 영상의 휘도 정보에 관하여, 소정 영역에 있는 픽셀의 휘도 정보를 가중하는 가중수단; 가중수단에 의해 소정 영역에 있는 픽셀의 휘도 정보를 가중함으로써 획득한 휘도 정보에 기초하여, 촬상 수단에 의해 피사체를 촬영할 때에 노출을 수행하는 노출 제어수단; 촬상 수단에 의해 피사체가 촬영되기 직전에, 노출 제어수단의 노출 제어를 수반하는 촬상 동작에 의해 획득되는 기준 영상의 밝기 분포 패턴을 나타내는 분포 반영값을 획득하는 관련정보 획득수단; 피사체의 밝기에 상응하는 적절한 노출의 적절 노출 정보를 저장하는 저장수단; 기준 영상이 촬상 수단에 의해 획득될 때, 피사체의 밝기를 측정하는 측광수단; 관련정보 획득수단에 의해 획득된 분포 반영값에 따라서, 측광 수단에 의해 측정된 피사체의 밝기에 대응하여, 저장수단에 저장된 적절 노출 정보를 보상하는 보상 수단; 및 촬상 수단에 의해 피사체가 촬영될 때에, 보상수단에 의해 보상된 이후의 적절 노출 정보에 따른 적절한 노출을 위한 노출 제어를 노출 제어수단이 수행하도록 하는 제어수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 관점에 따른 피사체를 촬영하는 촬상 수단을 가지는 촬상 장치를 사용하기 위한 노출 제어방법은, 촬상 수단에 의해 획득된 피사체 영상의 휘도 정보에 관하여, 소정 영역에 있는 픽셀의 휘도 정보를 가중하고, 촬상 수단에 의해 피사체가 촬영되기 직전에, 가중된 휘도 정보에 기초한 노출 제어를 실행함으로써 기준 영상을 획득하는 단계; 획득된 기준 영상의 밝기 분포패턴을 나타내는 분포 반영값을 획득하는 단계; 분포 반영값에 따라서, 기준 영상이 획득될 때의 피사체의 밝기에 대응하여 판별된 적절 노출에 따른 적절 노출 정보를 보상하는 단계; 및 촬상 수단에 의해 피사체가 촬영될 때, 보상된 적절 노출 정보에 따른 적절 노출을 위한 노출 제어를 실행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 관점에 따라, 피사체를 촬영하는 촬상 수단을 가지는 촬상 장치의 컴퓨터에: 촬상 수단에 의해 획득된 피사체 영상의 휘도 정보에 관하여, 소정 영역에 있는 픽셀의 휘도 정보를 가중하는 가중수단; 가중수단에 의해 소정 영역에 있는 픽셀의 휘도 정보를 가중함으로써 획득한 휘도 정보에 기초하여, 촬상 수단에 의해 피사체를 촬영할 때에 노출을 수행하는 노출 제어수단; 촬상 수단에 의해 피사체가 촬영되기 직전에, 노출 제어수단의 노출 제어를 수반하는 촬상 동작에 의해 획득되는 기준 영상의 밝기 분포 패턴을 나타내는 분포 반영값을 획득하는 관련정보 획득수단; 피사체의 밝기에 상응하는 적절한 노출의 적절 노출 정보를 저장하는 저장수단; 기준 영상이 촬상 수단에 의해 획득될 때, 피사체의 밝기를 측정하는 측광수단; 관련정보 획득수단에 의해 획득된 분포 반영값에 따라서, 측광 수단에 의해 측정된 피사체의 밝기에 대응하여, 저장수단에 저장된 적절 노출 정보를 보상하는 보상 수단; 및 촬상 수단에 의해 피사체가 촬영될 때에, 보상수단에 의해 보상된 이후의 적절 노출 정보에 따른 적절한 노출을 위한 노출 제어를 노출 제어수단이 수행하도록 하는 제어수단으로 기능시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함한다.
본 발명은 획득된 영상의 소정 영역에서 원하는 레벨을 유지하면서, 획득된 영상 전체의 밝기가 실제 레벨에 근접하여 제어되도록 한다.

삭제

도 1은 본 발명의 일실시예를 도시하는 디지털 카메라의 블럭도이며;

도 2는 최적 휘도 분포표를 도시하며;

도 3은 자동 노출 제어에 관련된 동작을 도시하는 순서도이며;

도 4는 노출보상 가능량을 획득하는 순서를 도시하는 순서도이며;

도 5는 최종 목표 휘도 포인트를 획득하는 순서를 도시하는 순서도이며;

도 6은 필요 노출 보상량을 획득하는 순서를 도시하는 순서도이며;

도 7은 최종 노출 보상량을 획득하는 순서를 도시하는 순서도이며;

도 8a는 기준영상 각 픽셀의 휘도가 8 비트 표기법으로 표현될 때, 피사체의 밝기가 일정한 경우의, 휘도 분포 프로파일의 히스토그램을 도시하며;

도 8b는 기준영상 각 픽셀의 휘도가 8 비트 표기법으로 표현될 때, 피사체 주영역의 밝기가 주변영역의 밝기보다 높은 경우의, 휘도 분포 프로파일의 히스토그램을 도시하며;

도 8c는 기준영상 각 픽셀의 휘도가 8 비트 표기법으로 표현될 때, 피사체 주영역의 밝기가 주변영역의 밝기보다 낮은 경우의, 휘도 분포 프로파일의 히스토그램을 도시하며;

도 9는 획득된 영상의 전체영역을 도시하며;

도 10a - 10c는 카메라의 방위(orientation)에 따라 주영역으로서 선택적으로 설정된 제 1 - 제 3 목표 영역을 도시하는 도면들이며;

도11은 노출보상 가능량과 필요 노출 보상량 사이의 관계를 설명하며 도시하는 도면이며; 그리고

도 12A - 12B는 중앙 중점 측광에 의해 피사체의 휘도를 측정하기 위한 방법을 도시한다.

본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 디지털 카메라의 블럭도이다.

디지털 카메라는 자동 노출(AE) 기능을 갖고, 고정 렌즈(1)와 조리개(2)를 통해 초점이 맞춰진 피사체의 영상을 획득하기 위한 촬상 수단으로서 제공되는 CCD(3), 조리개(2)의 개구부(aperture)를 변경하기 위한 조리개 작동기(4), CCD(3)를 구동하기 위한 타이밍 발생기(TG)(5)와 수직 구동기(V 구동기)(6), 그리고 아날로그 신호 처리기(7)를 포함한다. 아날로그 신호 처리기(7)는 CCD(3)로부터 출력된 촬상 신호를 유지하기 위한 상관된 이중 샘플링(CDS), CDS 회로로부터 촬상 신호가 공급되고, 아날로그 증폭기로서 제공되는 자동 게인 제어(AGC) 증폭기, 그리고 AGC에 의해 증폭되고 디지털 신호로 조정된 아날로그 촬상 신호를 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기를 포함한다. CCD(3)의 출력 신호는 블랙 레벨에 맞추어지고, 디지털 신호로서 MPU(8)에 전송되기 위해 샘플링된다. CCD(3)는 MPU(8)로부터 전송된 셔터 펄스에 따라 전하 축적 시간을 변경함으로써 전자 셔터로서 또한 제공된다. 조리개(2)의 개구부는 MPU(8)에서 조리개 작동기(4)로 전송된 제어신호에 의해 제어된다.

MPU(8)는 CCD(3)로부터 출력되고 아날로그 신호 처리기(7)를 통해 디지털 신호로 변환된 촬상 신호에, 색상 신호 처리 및 영상 처리와 같은 다양한 신호 처리 를 실행하고, 비디오 신호를 발생하여, 피사체의 획득된 영상을 스루우 영상(through image)으로서 TFT 액정 모니터(9) 상에 표시하기 위해 제공된다. 또한, MPU(8)는 소정 포맷의 영상 파일을 발생하기 위해 촬상 신호를 압축하고, 촬영 동안, 영상 파일을 플래시 메모리(10)에 저장하고, 재생 동안, TFT 액정 모니터(9) 상에 표시시키기 위하여 압축된 영상 파일을 확대한다.

또한, MPU(8)는 배터리와 같은 전원을 포함하는 파워 회로(11)와 셔터 키, DRAM(13), 및 MROM(14)와 같은 다양한 스위치를 포함하는 동작 키 유닛(12)과 연결된다. DRAM(13)은 MPU(8)에 대한 작업 메모리로서 제공되고, 촬영 동안, 아날로그 신호 처리기(7)를 통해 디지털 신호로 변환된 촬상 신호의 하나의 프레임을 저장하기 위한 영상 메모리로서 또한 제공된다. MROM(14)은 MPU(8)과 다양한 데이터 처리에 의한 개별적인 유닛의 제어를 위해 필요한 동작 프로그램이 그 속에 저장되어 포함하고 있는 프로그램 ROM이다. 특히, MROM(14)는, 촬영 모드의 노출 제어시에 MPU(8)가 이하의 동작들을 수행하는 방식으로, MPU(8)가 가중수단(8a), 노출 제어수단(8b), 관련정보 획득수단(8c), 측광수단(8d), 보상수단, 제어 수단(8e), 발생 수단(8g), 및 노출 상한 획득수단(8h)으로서 기능 하도록 하는 프로그램을 저장한다. 또한, MROM(14)은 본 발명의 저장수단으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 피사체의 밝기(LV)와 그에 상응하는 목표 휘도 포인트를 포함하는 최적 휘도 분포표(T)의 데이터를 저장한다. ISO 감도가 100으로 설정될 때(SV = 5), 최적 휘도 분포표(T)에서 피사체의 밝기(LV)는 노출값(EV)과 같다(LV = EV). 목표 휘도 포인트는 8-비트 표시법에서의 휘도값의 데이터이다. MROM(14)은 프로그램 또는 저장 데이터가 원하는 대로 재기록될 수 있는 재기록가능 메모리일 수 있다. 대안적으로, 디지털 카메라는 일부 또는 전체 프로그램 또는 저장 데이터가 플래시 메모리(10)에 저장되거나, 디지털 카메라 또는 개인용 컴퓨터에 연결된 분리가능한 기록 매체와 같은 다른 장비를 경유하여 외부로부터 공급되는 구성을 가질 수 있다.

상기 구성을 갖는 본 실시예의 디지털 카메라에서 자동 노출 제어에 관련된 동작이 이하 설명된다. 도 3은 촬영모드가 TFT 액정 모니터(9)를 통해 표시하기 위해 선택되고, 그에 따라서, 촬영 대기 상태가 설정될 때의 동작을 도시하는 순서도이다.

도 12를 사용하여 상술된 중앙 중점 측광에 의해 노출 제어를 수행하고, 피사체의 획득된 영상(이하, 획득된 영상으로 간단히 언급)을 스루우 영상으로서 TFT 액정 모니터(9) 상에 표시하면서, 촬영 모드의 디지털 카메라는 CCD(3)에 의해 피사체의 영상을 순차적으로 획득한다.

셔터가 절반만 눌려질 때(단계(SA1): Yes), 노출량이 조정된다(단계(SA2)). 조정은 셔터가 절반만 눌려지기 직전에 수행되는 노출 조정과 동일하다. 좀 더 상세하게 설명하면, 조정은 조리개의 개구부, 셔터 속도, 및 아날로그 신호 처리기(7)의 AGC 증폭기의 게인으로부터의 ISO 감도를 제어함으로써 수행되어, 가중 처리 이후 현재 획득된 영상(G)의 전체영역(100)(도 9 참조, 영역(100)은 음영된 부분의 전체영역을 나타냄) 픽셀들의 평균 휘도가 장치에 고유한 기준 휘도(YREF)와 동일하게 하도록 한다. 이때 기준 휘도는 디지털 카메라의 각 타입에 대하여 미리 설정된다. 노출 조정은 예를 들면, 파워 스위치가 켜진 직후 셔터가 절반만 눌려진 경우와 같이, 노출 상태가 완전히 설정되지 않은 상태에서 셔터가 절반만 눌려지는 경우를 고려하여 수행된다. 본 실시예의 기준 휘도(YREF)는 8-비트 표기법(0-255의 범위를 갖는)에서, 획득된 영상이 18%의 반사율에서 회색으로 보이는 휘도를 지시하는 "118"이다.

가중 처리 이후 획득된 영상(G)의 픽셀 평균 휘도가 기준 휘도와 동일하다고 판별될 때(단계(SA3): Yes), 현 상태에서 획득된 영상을 기준영상으로서, 다음 단계가 수행된다. 먼저, 기준영상이 설명된다. 도 8a - 8c는 기준영상의 모든 픽셀 휘도가 8-비트 표기법으로 표현될 때의 휘도 분포를 나타내는 히스토그램을 도시한다. 도 8a - 8c는 매 촬영마다 획득된 차이인 피사체의 중앙영역과 주변영역 사이의 밝기 차이로 인한 휘도 분포 프로파일의 차이를 도시한 것이다. 더욱 상세하게, 도 8a는 밝기가 실제적으로 일정한 경우, 도 8b는 중앙영역의 밝기가 주변영역의 밝기보다 높은 경우, 도 8c는 중앙영역의 밝기가 주변영역의 밝기보다 낮은 경우를 나타낸다.

픽셀 갯수가 최대 휘도 측에서부터 최소 휘도 측으로 적분되면서, 픽셀 총갯수의 적분량이 50%(총갯수의 절반)가 되는 기준영상에서의 휘도 포인트(이하, 중앙 휘도 포인트로 언급됨)가 검사된다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 피사체의 밝기가 실제적으로 일정할 때, 중앙 휘도 포인트는 중앙 중점 측광을 통해 조정된 평균 휘도와 동일한 기준 휘도인 "118"이 된다. 밝기가 실제적으로 일정할 때, 휘도 분포가 확산되지 않는 것은 이론적으로 옳다. 사실, 도 8a에 도시된 바와 같이, 고정 렌즈(1) 상의 음영 효과(광축으로부터 멀어짐에 따라 주변영역에서 광밀도가 감소되는 곳에서)로 인해 휘도 분포가 음영화된다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 피사체 중앙영역의 밝기가 주변영역의 밝기보다 높을 때, 중앙 휘도 포인트는 평균 휘도 "118" 이하이다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 피사체 중앙영역의 밝기가 주변영역의 밝기보다 낮을 때, 중앙 휘도 포인트는 평균 휘도 "118" 이상이다.

단계(SA4)는 상술된 휘도 분포 프로파일을 갖는 획득된 영상을 기준영상으로서 취하는 경우의 처리이다. 획득된 영상의 주영역(본 발명의 소정 영역)이 설정된다(단계(SA4)). 주영역은 획득된 영상의 전체영역(100)에서 피사체가 존재한다고 가정되는 범위를 나타낸다. 본 실시예에서, 주영역은 디지털 카메라의 방위에 따라, 도 10a에서 도시된 소정의 제 1 영역에서 제 3 영역(빗금친 부분)(100a - 100c)까지 각각 자동 설정된다. 좀 더 상세하게, 디지털 카메라의 방위가 보통의 것일 때, 도 10a에 도시된 제 1 목표 영역(100a)이 주영역으로서 설정된다. 카메라가 우측을 위로 하여 세로로 있을 때, 도 10b에 도시된 제 2 목표 영역(100b)이 주영역으로서 설정된다. 카메라가 좌측을 위로 하여 세로로 있을 때, 도 10c에 도시된 제 3 목표 영역(100c)이 주영역으로서 설정된다. 본 실시예에서 카메라의 방위는 영상 인지 기술의 소정 방법을 사용하여 판별되기는 하지만, 기울기 센서와 같은 하드웨어 장치로 검출될 수도 있다.

다음으로, 기준영상의 주영역을 구성하는 픽셀들의 휘도 데이터에 기초하여, 주영역에서 휘도 분포 히스토그램을 발생하여 DRAM(13)에 저장한다(단계(SA5)). 이후, 주영역에서 노출보상 가능량(A)이 히스토그램에 기초하여 판별된다(단계(SA6)). 도 4는 처리의 순서를 도시하는 순서도이다. 처리는 히스토그램에서 최대 휘도 측으로부터 최소 휘도 측으로, 픽셀들의 갯수를 적분하는 것으로 시작한다(단계(SB1)). 다음으로, 총픽셀 갯수에 대한 적분량의 비율(P)을 산출하고(단계(SB2)), 산출결과가 미리 설정된 최초 지정 비율과 동일할 때까지 이전 단계를 반복한다(단계(SB3): No 일때). 최초 지정 비율은 주영역에서의 백색 깜빡임 현상이 미미한(무시할만한) 것으로 간주되는 비율을 나타내며, 본 발명에서는 3%로 설정된다.
비율이 최초 지정 비율과 동일할 때(단계(SB3): Yes), 그 때의 휘도는 주영역에서의 처리상 최대 휘도값(Y1)이 된다. 그 후, 도 11의 상반부에 도시된 바와 같이, 최대 휘도 (Y1)포인트(최대 휘도 출현 포인트; 도에서 "191")를 외관상 백색 깜빡임이 미미하도록 미리 정해진 허용될만한 최대 휘도(Y1max) 위치(도에서 "247"로)로 이동하도록 히스토그램을 변경하는데 필요한 노출의 보상량이 산출되고(단계(SB5)), 산출된 값은 노출보상 가능량(A)으로서 임시로 저장된다(단계(SB6)). 노출보상 가능량(A)은 본 발명의 노출 상한 정보이다. 노출보상 가능량(A)이 촬상에 대한 γ곡선 형태를 고려하여 산출되는 점이 주목되어야 한다.

노출보상 가능량(A)이 획득된 이후, 처리는 도 3의 주요 흐름으로 복귀하여, 도 8a-8c에서 설명된 히스토그램 데이터가 기준영상(G) 전체영역(100) 모든 픽셀의 휘도 데이터에 기초하여 발생되고 DRAM(13)에 저장된다(단계(SA7)).

피사체 각 영역의 밝기 분포에 상응하는 최종 목표 휘도 포인트(Y2FIXmax)가 획득된다(단계(SA8)). 도 5는 처리의 순서를 도시하는 순서도이다. 처리에서 기준영상(G)이 획득될 때, 단계(SA2)에서 노출 조정을 위해 설정된 노출 제어 파라미터를 사용하여 다음 식으로부터 피사체의 밝기가 획득된다.

EV = TV + AV

LV = EV + (5-SV)

TV가 셔터 스피드일 때, AV는 개구부의 개구이고, SV는 ISO 감도이다(단계(SC1)).

다음으로 상술된 최적 휘도 분포표(T)(도 2 참조)를 사용하여 피사체의 밝기(LV)에 상응하는 목표 휘도 포인트(Y2max)를 확인하고(단계(SC2)), 도 8a-8c를 사용하여 기술된 전체영역의 히스토그램에서 중앙 휘도 포인트를 산출한다(단계(SC3)). 중앙 휘도 포인트에서의 휘도와 평균 휘도(Y_ref) 사이의 차이가 분포 반영값(Rflect)으로서 이후 산출된다(단계(SC4)). 분포 반영값은 매 촬영마다 얻어진 차이인 피사체 중앙영역과 주변영역 사이의 밝기 차이로서, 본 발명 관련 정보 중 하나의 항목이다. 분포 반영값이 양의 값일 때, 도 8b에 도시된 바와 같이, 피사체 중앙영역의 밝기가 주변영역의 밝기보다 높다. 분포 반영값이 음의 값일 때, 도 8c에 도시된 바와 같이, 피사체 중앙영역의 밝기가 주변영역의 밝기보다 낮다. 분포 반영값의 절대값은 피사체의 중앙영역과 주변영역 사이의 색차 정도를 나타낸다.

그 후에, 그 순간의 피사체의 밝기에 상응하는 목표 휘도 포인트가 분포 반영값, 즉 다음의 식을 사용하여 보상되고, 보상 결과는 최종 목표 휘도 포인트(Y2FIXmax)로서 임시로 저장된다(단계(SC5)).

Y2FIXmax = Y2max + Rflect × K.

상기 식에서, K는 장치 고유의 보정 계수이며, 디지털 카메라의 각 종류에 대하여 미리 정해진다.

최종 목표 휘도 포인트가 산출된 이후, 처리는 도 3의 주요 흐름으로 복귀하여, 단계(SA(7))에서 발생된 전체영역(100)의 히스토그램에 기초하여 필요-노출-보상량(B)이 산출된다(단계(SA9)). 필요 노출 보상량(B)은 기준영상 전체영역(100)에서 피사체의 중앙영역과 주변영역 사이의 밝기 차이를 올바로 나타내기 위한 원하는 휘도 분포를 생산하기 위할 뿐 아니라, 적당한 노출을 획득하기 위하여 요구되는 기본적인 노출 보상량이다. 필요 노출 보상량(B)을 획득하는 처리는, 도 4와 함께 기술된 노출보상 가능량(A)에서와 같은 방식으로, 도 6의 순서도에 도시된 바와 같이 수행된다.

처리는 전체영역(100)의 히스토그램에서 최대 휘도 측으로부터 최소 휘도 측까지 픽셀 갯수를 적분하고(단계(SD1)), 픽셀 총갯수에 대한 적분량의 비율(P)을 순차적으로 산출하고(단계(SD2)), 산출 결과가 설정된 소정의 제 2 지정 비율과 동일할 때까지, 이전 단계를 반복하는 것(단계(SD3)): No 일 때)으로 시작한다. 제 2 지정 비율은 전체영역(100)에서 허용될만한 백색 깜빡임이 출현하는 픽셀의 비율을 나타내는 것으로, 제 1 지정 비율의 3%보다 높게 설정되며, 본 실시예에서는 6%로 설정된다. 산출된 비율이 제 2 지정 비율에 이를 때, 그 순간의 휘도는 전체영역(100)에서 처리상 최대 휘도값(Y2)이 된다(단계(SD4)). 이후, 도 11의 하반부에 도시된 바와 같이, 최대 휘도값(Y2) 포인트(최대 휘도 출현 포인트; 도에서 "136")를 상술된 최종 목표 휘도 포인트(Y2FIXmax; 도에서 163)로 이동시키기 위한 히스토그램 변경에 필요한 노출 보상량이 산출되고(단계(SD5)), 필요 노출 보상량(B)으 로서 임시로 저장된다(단계(SD6)). 필요 노출 보상량(B)이 촬상을 위한 γ곡선의 형태를 고려하여 판별된다는 점이 또한 주목되어야 한다.

필요 노출 보상량(B)이 판별된 이후, 처리는 도 3의 주요 흐름으로 복귀하여, 단계(SA6))에서 획득된 노출보상 가능량(A)과 필요 노출 보상량(B)을 기초하여 실제적인 노출 보상량이 설정된다(단계(SA10)). 도 7은 처리의 순서를 도시하는 순서도이다. 노출보상 가능량(A)이 필요 노출 보상량(B)보다 클 때(두 단계(SE1과 SE3)에서 모두 No 일 때), 주영역(제 1 목표 영역(100a)과 같은)은 어떤 백색 깜빡임도 발생하지 않고, 필요 노출 보상량(B)이 실제적인 노출보상 가능량(A)으로서 설정되는 것으로 판별된다(단계(SE5)). 노출보상 가능량(A)이 필요 노출 보상량(B) 보다 작을때(단계(SE1): No, 단계(SE3): Yes), 기준영상의 전체영역(100)의 밝기에 기초한 노출보상에 의해 백색 깜빡임이 주영역에서 발생되고, 노출보상 가능량(A)이 실제적인 노출설정으로서 설정되는 것으로 판별된다(단계(SE4)). 노출보상 가능량(A)이 음의 보상량(단계(SE1): Yes), 즉 3% 이상의 픽셀이 주영역에서 허용될만한 최대 휘도(Y1max)를 초과하며 백색 깜빡임을 생성할 때, 필요 노출 보상량(B)과 상관없이, 노출보상 가능량(A)이 실제적인 노출 설정으로서 설정된다(단계(SE2)).

이후, 처리는 도 3의 주요 흐름으로 복귀하여, 셔터가 완전히 눌러졌는가를 판별한다. 셔터가 눌려지지 않았을 경우(단계(SA11): No), 단계를 반복하기 위해 처리는 단계(SA1)로 되돌아간다. 셔터가 완전히 눌러졌을 경우(단계(SA11): Yes), 단계(SA2))에서 조정된 노출량, 즉 획득된 영상의 전체영역(100)에서 픽셀의 평균 휘도가 기준 휘도로서 설정될 때의 노출량에 관하여, 단계(SA2))에서 조정된 노출 량에 따른 프로그램 차트에 기초하여, 개구부, 셔터 속도, 및 AGC 게인이 제어되고, 그로 인해 촬영의 광(light)량을 제어한다(단계(SA12)).

상술한 바와 같이, 종래 기술과 같이, 본 실시예의 노출제어는 주영역에 어떤 백색 깜빡임도 나타나지 않는 범위 내에서(제 1 - 제 3 영역(100a - 100c)과 같이), 영상 전체영역의 밝기에 기초하여 수행될 수 있다. 특히, 종래 기술과는 달리, 본 실시예에서, 적당한 노출을 얻는데 요구되는 기본적인 노출 보상량인 필요 노출 보상량(B)은 다음과 같이 획득된다. 즉, 피사체의 밝기에 상응하는 목표 휘도 포인트(Y2max)는 매 촬영마다 얻어진 차이인 피사체의 중앙영역과 주변영역 사이의 밝기 차이를 나타내는 분포 반영값(Rflect)으로 보상되고, 그리고 필요 노출 보상량(B)은 보상 이후 최종 목표 휘도 포인트(Y2FIXmax)를 사용함으로써 획득된다. 따라서, 피사체 중앙영역과 주변영역 사이의 밝기 차이(차이의 정도)는 보상량에 반영될 수 있다.
그 결과, 피사체 주영역의 밝기가 주변영역 밝기보다 높을 때, 획득된 영상이 실제적인 뷰보다 전체영역에 걸쳐 흐릿하게 보이는 현상을 방지할 수 있고, 또는 피사체 주영역의 밝기가 주변영역 밝기보다 낮을 때, 획득된 영상은 실제적인 뷰보다 전체영역에 걸쳐 밝아 보이는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 획득된 영상의 중앙영역은 적당한 밝기 레벨로 보여진다. 예를 들면, 흰 옷을 입은 또는 흰 꽃을 든 사람이 획득된 영상의 중앙에 서 있고, 햇빛을 직접적으로 받고 있을 경우, 그 밝기에서 바람직한 화이트니스가 가능하다. 또한, 사람이 눈을 배경으로 하는 영상의 중앙에 있을 때, 획득된 영상의 전체영역이 지나치게 밝아 보이는 것을 방지할 수 있다. 노출 제어의 결과는 실제적인 뷰에 보다 근접하도록 개선되었다.

한편, 기준영상 전체영역의 히스토그램에서 중앙 휘도와 평균 휘도(Y_ref) 사이의 차이인 분포 반영값(Rflect)은 피사체 중앙영역과 주변영역 사이의 밝기 차이의 관련 정보로서 사용되고, 이는 피사체의 소정 영역과 다른 영역 사이의 밝기 차이가 용이하고 정확하게 판별되고, 촬영중에 적당한 목표 노출을 제어하는데 반영되도록 한다.

노출 제어가 정확하게 개선됨으로 인해, 획득된 영상의 전체영역에서의 밝기는 실제적인 뷰에 더욱 근접하게 표현될 수 있다.

비록, 최대 휘도 측으로부터 최소 휘도 측까지 픽셀 갯수가 적분되고, 픽셀 총갯수에 대한 그 비율이 50%가 되고, 기준영상 전체영역의 히스토그램의 포인트에서, 중앙 휘도 포인트와 평균 휘도(Y_ref)가 판별되기는 하였지만, 비율은 50% 가 아닐 수도 있다. 후자의 경우, 피사체의 소정 영역과 다른 영역 사이의 밝기 차이를 정확하게 판별하는 것은 어렵다.

본 발명은 영상의 주영역에 어떤 백색 깜빡임도 나타나지 않는 범위 내에서, 획득된 영상 전체의 밝기에 기초한 노출 제어를 설명하고 있지만, 그것에만 국한되는 것은 아니다.

본 발명은 백색 깜빡임 현상과 상관없이, 중앙 중점 측광에 의해 측정되어 획득된 영상의 주영역에서, 픽셀의 휘도 분포 히스토그램 정보에 기초하여 적당한 노출을 판별하기 위한 노출 제어에도 적용될 수 있다. 이 경우, 노출 제어는 실제 적인 뷰에 보다 근접한 결과를 발생할 수 있도록 개선될 수 있다. 또한, 중앙 중점 측광은, 획득된 영상의 원하는 영역이 중앙 또는 주변영역 이외에서 가중되는 또 다른 가중 측광 방법으로 대체될 수 있다. 본 실시예에서, 심지어 셔터가 절반만 눌려지기도 전에, 중앙 중점 측광을 사용하여 노출 제어가 수행되기는 하지만, 노출 제어는 중앙 중점 측광 이외의 다른 어떤 측광 방법으로 수행될 수 있다.

본 발명이 디지털 카메라를 적용하여 설명되었다. 그러나 본 발명은 CCD 또는 CMOS와 같은 고체소자 촬상 장치가 장착된 다른 촬상 장치, 또는 카메라 내장형 핸드폰 또는 카메라 내장형 PDA와 같은 정보 장치 내장형 촬상 장치에도 동일한 효과를 가지고 적용될 수 있다.

Claims

피사체를 촬영하는 촬상 수단을 가지는 촬상 장치로서:

상기 촬상 수단에 의해 획득된 피사체 영상의 휘도 정보에 관하여, 소정 영역에 있는 픽셀의 휘도 정보를 가중하는 가중수단;

상기 가중수단에 의해 상기 소정 영역에 있는 상기 픽셀의 휘도 정보를 가중함으로써 획득한 상기 휘도 정보에 기초하여, 상기 촬상 수단에 의해 상기 피사체를 촬영할 때에 노출을 수행하는 노출 제어수단;

상기 촬상 수단에 의해 상기 피사체가 촬영되기 직전에, 상기 노출 제어수단의 노출 제어를 수반하는 촬상 동작에 의해 획득되는 기준 영상의 밝기 분포 패턴을 나타내는 분포 반영값을 획득하는 관련정보 획득수단;

상기 피사체의 밝기에 상응하는 적절한 노출의 적절 노출 정보를 저장하는 저장수단;

상기 기준 영상이 상기 촬상 수단에 의해 획득될 때, 상기 피사체의 밝기를 측정하는 측광수단;

상기 관련정보 획득수단에 의해 획득된 상기 분포 반영값에 따라서, 상기 측광 수단에 의해 측정된 상기 피사체의 밝기에 대응하여, 상기 저장수단에 저장된 상기 적절 노출 정보를 보상하는 보상 수단; 및

상기 촬상 수단에 의해 상기 피사체가 촬영될 때에, 상기 보상수단에 의해 보상된 이후의 상기 적절 노출 정보에 따른 적절한 노출을 위한 노출 제어를 상기 노출 제어수단이 수행하도록 하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 촬상 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 촬상 수단에 의해 획득된 상기 기준 영상의 휘도 정보에 기초하여, 상기 픽셀의 휘도 분포 모두를 나타내는 히스토그램 정보를 발생하는 발생 수단을 더 포함하며,

상기 관련 정보 획득수단은, 상기 밝기 분포 패턴으로서, 상기 발생 수단에 의해 발생된 상기 히스토그램 정보에 따른 휘도 분포에서, 하나의 휘도 측으로부터 누적되는 픽셀 갯수가 총 픽셀 갯수의 절반이 되는 중앙 휘도 포인트와 평균 휘도 포인트 사이의 차이를 획득하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 촬상 수단에 의해 획득된 상기 기준 영상의 휘도 정보에 기초하여, 상기 픽셀의 휘도 분포 모두를 나타내는 히스토그램 정보를 발생하는 발생 수단을 더 포함하며,

상기 피사체의 밝기에 대응하여 상기 저장수단에 저장되고, 상기 분포 반영값을 사용하여 상기 보상수단에 의해 보상된 상기 적절 노출 정보는, 미리 결정된 목표 휘도 포인트이고, 그리고,

상기 촬상 수단에 의해 상기 피사체가 촬영될 때 상기 제어 수단에 의해 상기 노출 제어수단이 수행하도록 되는 상기 노출 제어는, 상기 총 픽셀 갯수에 대한 하나의 휘도 측으로부터의 누적 픽셀 갯수의 비율이 상기 기준 영상의 휘도 정보에 기초하여 상기 발생 수단에 의해 발생되는 상기 히스토그램 정보에 따른 휘도 분포에서의 소정의 비율이 되는 휘도 포인트를 상기 보상수단에 의해 보상된 이후의 목표 휘도 포인트로 이동시키기 위해 필요한 거리를 보상량으로서 판단하는 노출 보상 제어인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 측광수단은, 상기 기준 영상 촬영중에 상기 노출 제어수단에 의해 획득된 상기 노출 제어의 내용에 기초하여 상기 기준 영상이 획득될 때, 상기 피사체의 밝기를 측정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 소정 영역의 휘도 정보에 기초하여, 상기 기준 영상의 소정의 주영역에 적용가능한 노출 상한으로서의 노출 상한(upper-limit) 정보를 획득하는 노출 상한 획득수단을 더 포함하며,

상기 제어 수단은, 상기 촬상 수단에 의해 상기 피사체가 촬영될 때, 상기 노출 제어수단이, 상기 노출 상한 획득수단에 의해 획득된 상기 노출 상한 정보에 따른 상기 노출 상한을 초과하지 않는 범위에서, 상기 보상수단에 의해 보상된 이후의 상기 적절 노출 정보에 따른 적절 노출을 위한 노출 제어를 실행하도록 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
피사체를 촬영하는 촬상 수단을 가지는 촬영 장치를 사용하기 위한 노출 제어 방법으로서, 상기 노출 제어 방법은:

상기 촬상 수단에 의해 획득된 피사체 영상의 휘도 정보에 관하여, 소정 영역에 있는 픽셀의 휘도 정보를 가중하고, 상기 촬상 수단에 의해 상기 피사체가 촬영되기 직전에, 가중된 상기 휘도 정보에 기초한 노출 제어를 실행함으로써 기준 영상을 획득하는 단계;

획득된 상기 기준 영상의 밝기 분포패턴을 나타내는 분포 반영값을 획득하는 단계;

상기 분포 반영값에 따라서, 상기 기준 영상이 획득될 때의 상기 피사체의 밝기에 대응하여 판별된 적절 노출에 따른 적절 노출 정보를 보상하는 단계; 및

상기 촬상 수단에 의해 상기 피사체가 촬영될 때, 보상된 상기 적절 노출 정보에 따른 적절 노출을 위한 노출 제어를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노출 제어 방법.
피사체를 촬영하기 위한 촬상 수단을 가지는 촬상 장치의 컴퓨터에,

상기 촬상 수단에 의해 획득된 피사체 영상의 휘도 정보에 관하여, 소정 영역에 있는 픽셀의 휘도 정보를 가중하는 가중수단;

상기 가중수단에 의해 상기 소정 영역에 있는 상기 픽셀의 휘도 정보를 가중함으로써 획득한 상기 휘도 정보에 기초하여, 상기 촬상 수단에 의해 상기 피사체를 촬영할 때에 노출을 수행하는 노출 제어수단;

상기 촬상 수단에 의해 상기 피사체가 촬영되기 직전에, 상기 노출 제어수단의 노출 제어를 수반하는 촬상 동작에 의해 획득되는 기준 영상의 밝기 분포 패턴을 나타내는 분포 반영값을 획득하는 관련정보 획득수단;

상기 피사체의 밝기에 상응하는 적절한 노출의 적절 노출 정보를 저장하는 저장수단;

상기 기준 영상이 상기 촬상 수단에 의해 획득될 때, 상기 피사체의 밝기를 측정하는 측광수단;

상기 관련정보 획득수단에 의해 획득된 상기 분포 반영값에 따라서, 상기 측광 수단에 의해 측정된 상기 피사체의 밝기에 대응하여, 상기 저장수단에 저장된 상기 적절 노출 정보를 보상하는 보상 수단; 및

상기 촬상 수단에 의해 상기 피사체가 촬영될 때에, 상기 보상수단에 의해 보상된 이후의 상기 적절 노출 정보에 따른 적절한 노출을 위한 노출 제어를 상기 노출 제어수단이 수행하도록 하는 제어수단으로 기능시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 매체.