FI116246B - Menetelmä ja järjestelmä digitaalisessa kuvannuksessa valotuksen säätämiseksi ja vastaava laite - Google Patents

Description

116246

MENETELMÄ. JA JÄRJESTELMÄ DIGITAALISESSA KUVANNUKSESSA VALOTUKSEN SÄÄTÄMISEKSI JA VASTAAVA LAITE

Keksintö koskee menetelmää digitaalisessa kuvannuksessa valo-5 tuksen säätämiseksi, jossa säädetään kameralaitteen yhtä tai useampaa valotusparametria ennen kuvauksen suorittamista ja jossa menetelmässä (i) muodostetaan etsinkuvasta asetettuja valotusparamet- reja vastaava histogrammi, 10 (ii) määritetään histogrammista ainakin yksi ominaisarvo, kuten esimerkiksi asetetulla tavalla määritelty keskiarvo, (iii) verrataan ominaisarvoa sille asetettuun tavoite tasoon, 15 (iv) jos sanottu ominaisarvo eroaa asetetun kriteerin mu kaisesti sille asetetusta tavoitetasosta, säädetään valotusparametreja tavoitetason saavuttamiseksi ja/tai (v) jatketaan vaiheesta (i).

20 Lisäksi keksintö koskee myös vastaavaa järjestelmää ja laitet-ta.

• • · »

Digitaalisten kuvannuslaitteiden (imaging devices) , kuten esi- • « :,· merkiksi digitaalikameroiden tai yleensäkin kamerasensorilla i t · • *.· 25 varustettujen päätelaitteiden, kuten esimerkiksi matkaviestin- I « t ’...· päätelaitteiden kuvauksen valotusta (exposure) hallitaan tun netun tekniikan tason mukaisesti keskiarvoiseen harmaasävyyn t * • · * ·'·! : perustuen tai johonkin muuhun vastaavaan oleellisen yksittäi-

» I

'··' seen arvoon perustuen. Harmaasävyn keskiarvo määritetään kame- 30 rasensorin detektoimista pikseleistä, joista kukin pikseli in-:#t>: dikoi sitä harmaasävyä, joka sille kuvattavasta kohteesta on heijastunut tai joka kuvattavasta kohteesta on emittoitunut.

t »

* I I

* · I

Eräs toinen vaihtoehto valotusparametrien asettamiseksi on 35 huomioida pelkästään sensorin keskialueet ja jättää esimerkik- 2 116246 si kuvan reuna-alueet vähemmälle huomiolle ellei peräti täysin huomiotta. Tällöin sensorin keskialueen pikseleille annetaan esimerkiksi painotettua keskiarvoa käyttäen suurempi painoarvo kuin reunaosien pikseleille. Motiivi tällaiselle sensorin kes-5 kialueen tärkeyden painottamiselle tulee siitä, että yleensä varsinainen kuvattavaksi aiottu kohde kohdentuu ennemmin sensorin keskialueelle kuin sen reuna-alueelle. Vielä eräänä vaihtoehtona voi olla yksittäisien kuva-alueiden (spots) valitseminen etsimestä, joiden mukaisesti valotusta sitten yk-10 sinomaan säädetään. Myös tällöin muut alueet jätetään huomioimatta .

Tekniikan tasosta tunnetaan ratkaisuja, joissa säädetään yhtenään valotusparametreja peräkkäisien etsinkuvien (viewfinder 15 frames) histogrammien keskiarvojen mukaisesti siten, että keskiarvo konvergoi kohti tiettyä sille asetettua tavoitetasoa (target level). Toisin sanoen valotuksen säätöjärjestelmä yrittää tässä tapauksessa löytää sellaiset valotusparametriar-vot, että keskimääräinen kuvan harmaussävytaso saataisiin yhtä 20 suureksi tavoitetason kanssa.

• · « • « * • · • ·

Tunnetun tekniikan mukaisen keskiarvoperusteisen automaattisen valotuksenhallinnan yleisenä ongelmana on kuitenkin tunnetusti • ♦ ·_· | se, että siinä on tehtävä kompromissi ensinnäkin sensorin dy- • · * * V 25 naamisen alueen hyväksikäytön ja toiseksi pikselien saturoitu- t * « •Jtt: misriskin välillä. Tällöin erityisesti sellaisissa otoksissa, joissa kontrastierot ovat suuret, on harmaasävyn keskiarvolle t · * asetettava tavoitetaso pyrittävä pitämään tarpeeksi alhaisella ’...· tasolla, jotta vältettäisiin suurien pikselimäärien saturoitu- :30 minen. Toisaalta, tällaisesta kompromissista aiheutuu kääntei-sesti sensorin dynaamisen alueen epäedullinen hyväksikäyttö t kontrastieroiltaan normaaliotoksissa.

Pelkästään keskiarvon perusteella ei ole mahdollista tietää 35 paljoakaan kuvasta muodostetusta histogrammista eli siitä, i * 3 116246 millainen harmaasävy detektoidaan kullakin kamerasensorin pik-selillä. Histogrammi esittää tunnetusti otoksen harmaasävyjen lukumäärää harmaasävyjen funktiona. Tällöin kaksi keskiarvoltaan oleellisesti saman harmaasävyn omaavaa kuvaa voivat olla 5 luonteeltaan täysin toisistaan eroavia esimerkiksi käytetyn sensorin dynaamisen alueen suhteen.

Jos käytetty valotusparametrien säätöalgoritmi toimii huonosti, se saattaa johtaa merkittävään informaation katoamiseen 10 (raakakuvassa). Tätä kadonnutta informaatiota ei voida enää palauttaa kameralaitteen kuvannusketjussa, johtuen joko saturoituneista pikseleistä tai sensorin dynaamisen alueen tehottomasta käyttämisestä (tummat alueet eivät erotu riittävästi).

15 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen menetelmä valotuksen säätämiseksi digitaalisessa kuvannuksessa. Keksinnön mukaisen menetelmän tunnusomaiset piirteet on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 1. Edellisen lisäksi keksinnön tarkoituksena on saada aikaan myös vastaava järjes-20 telmä ja laite. Keksinnön mukaisen järjestelmän tunnusomaiset piirteet on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 11 ja « · ·;· · laitteen patenttivaatimuksessa 12.

* · : : .* Keksinnön mukaisessa menetelmässä etsinkuvan raakadatasta muo- i * » » « · » \ ‘/· 25 dostettua histogrammia voidaan analysoida jatkuvasti ja siitä tehtävien määrityksien perusteella voidaan päättää käytettävät valotusparametrit erään sovellusmuodon mukaisesti jopa täysin :.· · automaattisesti.

; 30 Keksinnön mukaisessa menetelmässä ei käytetä mitään kiinnitet- : ’ : tyä kohdetasoa, vaan valotusparametrit säädetään aina optimaa- liseksi etsinkuvasta muodostetun histogrammin perusteella. .*. ; Keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa kamerasensorin dy naamisen alueen tehokkaan hyödyntämisen.

35 4 116246

Lisäksi keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan erään sovel-lusmuodon mukaan välttää myös pikselien tahatonta saturoitumista. Keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa myös varsin erilaisten ja toisistaan riippumattomien kuvausolosuhteiden 5 hallinnan.

Tällaisista kuvausolosuhteista voidaan mainita eräänä ensimmäisenä esimerkkinä dynamiikaltaan normaalin kuvaustapauksen käsittely. Tällöin kamerasensorin dynaaminen alue on kaikin 10 puolin riittävä kuvaotoksen dynaamiselle alueelle, joka ei näin ollen vaikuta monimutkaisempien tapauksien käsittelyyn (vastaavasti myös päinvastaisessa tapauksessa).

Eräänä toisena tällaisena kuvaustapauksena voidaan mainita 15 sellaisen kuvaustapauksen käsittely, jossa otoksen dynaaminen alue on liian suuri kamerasensorin käsiteltäväksi. Tästä johtuen ainakin osa kuvaotoksen pikseleitä saatetaan joutua satu-roimaan tärkeiden alueiden tekemiseksi tarpeeksi kirkkaiksi tai vaihtoehtoisesti tarpeeksi tummiksi, riippuen tietenkin 20 kulloisistakin kuvausolosuhteista. Saturointi voidaan tehdä : ·1: tällöin kuitenkin ennalta sille asetettujen kriteerien mukai- : sesti siten, että pikseleitä ei saturoida tahattomasti.

35 · «j · Keksinnön mukaisen menetelmän integroiminen niin nykyisien • V 25 kuin myös vasta suunnitteilla olevienkin digitaalisten kamera-laitteiden kuvannusketjuihin voidaan suorittaa melko yksinkertaisesti. Keksinnön mukaisella menetelmällä ei juurikaan lisä-: tä kuvannusketjun kompleksisuutta siinä määrin, että siitä olisi mainittavaa haittaa esimerkiksi laitteiden prosessointi-: : : 30 tehoon tai muistinkäyttöön. Erään sovellusmuodon mukaan jopa pelkästään puhtaana ohjelmistotason toteutuksena toteutetta-vissa oleva menetelmä voidaankin integroida erityisen helposti : kamerasensorin käsittävien laitteiden kuvannusketjuihin (ima ging chain).

116246

Muut keksinnön mukaiselle menetelmälle, järjestelmälle ja laitteelle ominaiset piirteet käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista ja lisää saavutettavia etuja on lueteltu selitysosassa .

5

Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää, järjestelmää ja laitetta, joita ei ole rajoitettu seuraavassa esitettäviin suoritusmuotoihin, selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin kuviin, joissa 10

Kuvat 1-3 esittävät histogrammeja eräistä sovel lusesimerkeistä keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä, 15 Kuva 4 esittää keksinnön mukaista menetelmää peri aatteellisella tasolla karkeana vuokaavio-esityksenä,

Kuvat 5-9 esittävät keksinnön mukaisen menetelmän eräitä sovellusmuotoja tarkemmin vuokaavio-20 esityksenä ja

Kuva 10 esittää karkeaa esimerkkiä keksinnön mukai- * · · • t · • ·* sen menetelmän sijoittumisesta digitaalisen

«IMI

laitteen kuvannusketjuun.

• • · • · · ;)·/ 25 Keksinnön mukainen menetelmä määrittelee yhdessä esimerkiksi

I I I

kuvannuslaitteen, kuten esimerkiksi digitaalikameran tai kame- * t » » rasensorin käsittävän matkaviestinpäätelaitteen optiikan ja . , kamerasensorin kanssa raakakuvan ominaisuudet. Raakakuva ote- * t » ’!!,* taan kuvannusket juun prosessoitavaksi laskemalla sen valotus- *·* 30 parametreille, kuten esimerkiksi valotusajalle (exposure time, ET) ja analogiselle vahvistukselle (analog gain, AG) sopivat • t *;·' arvot.

• * I » I ( » *.*·i Vaikka keksintöä kuvataan seuraavaksi pitkälti menetelmätasol- 35 la, on huomattava, että keksintö koskee myös vastaavaa järjestelmää ja laitetta.

116246

Seuraavassa menetelmää kuvataan kolmen eri sovellusesimerkki-tapauksen käsittelyssä. Otoksille on ominaista, muttei mitenkään rajoittavaa keksinnön mukaisen menetelmän kannalta, niis-5 sä ilmenevät suuret kontrastierot. Tunnetun tekniikan mukaisissa valotusratkaisuissa, joissa juuri käytetään kiinnitettyä kohdetasoa, muodostuisi sovellusesimerkkien 1-3 mukaisissa tilanteissa mahdollisesti ongelmia sensorin dynaamisen alueen hyödyntämisen ja toisaalta myös kirkkaimpien pikselien satu-10 roitumisriskin suhteen. Keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä tällaista kiinnitettyä kohdetasoa ei ole, vaan valotus-parametrit määritetään kulloinkin tapauskohtaisesti.

Tunnetun tekniikan mukaisesta kiinnitetystä kohdetasosta joh-15 tuen saattavat myös sovellusesimerkkien mukaiset raakakuvat jäädä liian tummiksi tai kirkkaiksi, jos samalla halutaan välttää saturoitumisriskiä. Myös tämä ongelma voidaan ratkaista hallitusti keksinnön mukaista menetelmää käyttäen. 1

Keksinnön mukaisessa menetelmässä määritetään raakakuvasta : ·*: muodostetusta histogrammista ominaisarvoja, kuten esimerkiksi • · keskiarvo tai muita mahdollisia tilastollisia ominaiskohtia. Näiden lisäksi raakakuvasta muodostetusta histogrammista mää- • * ·,· · ritetään vielä asetetulla tavalla määriteltyjä erikoisarvoja, • 25 joiden määräytymistä histogrammilta selostetaan tuonnempana.

♦ · ·

Kuvassa 4 esitetään karkea vuokaavioesitys keksinnön mukaisesti : ta menetelmästä hyvin periaatteellisella tasolla. Menetelmässä keskeisenä periaatteena on analysoida jatkuvasti etsinkuvan : 30 raakadatasta muodostettua histogrammia ja hakea sen perusteel- la sellaiset valotusparametriarvot (405) (esimerkiksi valotus-aika ja analoginen vahvistus), että etsinkuvan histogrammin : kirkasta päätä indikoiva ensimmäinen erikoisarvo (Rhigh) ohjau tuu tietylle sille erityisellä tavalla asetetulle tavoiteta-35 solle (Htgt) dynaamisen alueen kirkkaaseen päätyyn (401 - 403).

7 116246

Dynaamisen alueen kaikkein ylintä päätyä (> Hmin) ei oletusarvoisesti hyödynnetä, vaan sinne jätetään hieman virhevaraa, jotta voidaan välttää datan ohjautumista kamerasensorin epälineaariselle alueelle (sovellusesimerkki kuvassa 1) (404, 5 404.1).

Nyt, jos tällaisesta oletusohjautumisesta seuraisi sellainen tilanne, että valtaosa otoksen pikseleistä pakkautuisi dynaamisen alueen tummaan päätyyn (M < Mmin, eli histogrammin kes-10 kiarvo M tippuisi liian alas), voidaan tällainen tilanne havaita histogrammista laskennallisesti jopa ilman lisäetsinku-van odotusta. Tällaisen tilanteen seurauksena kirkkaalle päädylle asetettua kohdetasoa (Htgt) korjataan vielä enemmän kohti dynaamisen alueen kirkkainta päätä (sovellusesimerkki kuvassa 15 2) .

Vielä edelleen, jos kontrastierot otoksessa ovat niin suuret, että ensimmäisen erikoisarvon Rhigh kohdetaso Htgt saavuttaa ohjautumisten seurauksena tietyn sille ennalta asetetun maksimi-20 rajan Hmax, joka jälleen voidaan havaita ilman lisäetsinkuvan : * I odotusta, niin tällöin voidaan tehdä keksinnön menetelmän ""I erään sovellusmuodon mukaisesti päätös joidenkin pikselien sa- turoimiseksi edullisen hallittavalla tavalla.

: 25 Tällöin tiettyä, esimerkiksi kamerasensorin dynaamisten omi- naisuuksien tai kuvankäsittelyllisesti edulliseksi todetun kriteerin mukaan asetettua histogrammista määritettyä toista : erikoisarvoa Riow ohjataan sille asetetulle alemmalle tavoite- I · · tasolle Ltgt = [Lmin, Lmax] . Alempi tavoitetaso Ltgt määritetään 30 niiden pikselien lukumäärän perusteella, jotka saturoituisi- • · » vat, jos Rio„ ohjautuisi Lmax:iin. Näin ollen kuvassa 2 esitetty * I > sovellusesimerkki on siirtymävaiheenomainen kuvissa 1 ja 3 ;\· esitettyjen sovellusesimerkkien välillä. Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää selostetaan tarkemmin eräänä sovellusmuo- 8 116246 tona kuvissa 5-9 esitetyn vuokaavioesityksen mukaisesti ja kuvissa 1-3 esitettyihin sovellusesimerkkeihin viitaten.

Digitaalisella kameralaitteella, kuten esimerkiksi digikame-5 ralla tai yleensäkin kamerasensorin käsittävällä elektronisella laitteella, kuten esimerkiksi matkaviestinpäätelaitteella, tähdätään valokuvaa otettaessa kamerasensorilla kuvattavaan kohteeseen (500). Tällöin kamerasensorilla detektoidaan kuvauskohteesta heijastunutta tai sen lähettämää valoa, joka sit-10 ten digitalisoidaan sinänsä tunnetulla tavalla siitä raakaku-van eli niin sanotun käsittelemättömän Bayer-kuvan muodostamiseksi (501) .

Raakakuvan muodostamisen yhteydessä saadaan kameralaitteen 15 elektroniikalta myös valotusparametreille alkuarvot, joita ovat esimerkiksi valotusaika ET ja analogiavahvistus AG, jotka vastaavat kyseistä Bayer-kuvaa. Näitä valotusparametreja sitten keksinnön menetelmän mukaisesti säädetään mahdollisimman optimaalisen valotustuloksen saavuttamiseksi. Valotusparamet-20 rien ET, AG alkuarvot voidaan asettaa tunnetun tekniikan mu- • \; kaisesti, joten ne voivat määräytyä esimerkiksi kameralle mää- ""· riteltyjen oletusarvojen tai kulloinkin valitun kuvausohjelman • · mukaisesti tai jollain muulla tavalla.

• I

• · ·

I t I

• · · • · ·* .' 25 Saadusta raakakuvasta muodostetaan kuvauslaitteessa histogram- • •t mi (502) . Histogrammi voi olla sinänsä tunnetunlainen, jossa vaaka-akselilla kuvataan harmaasävyjä (tai muita pikselien in-;;* tensiteettitasoa indikoivia arvoja) ja pystyakselilla kutakin I i ”/ harmaasävyä vastaavien pikselien lukumäärää. Histogrammin vaa- 30 ka-akseli voi olla jaettu esimerkiksi 256 arvoon, väliltä 0 -

» » I

255. Tummin harmaasävy, joka käytännössä vastaa siis mustaa, *:"! on histogrammissa määritelty olemaan arvoltaan 0, jolloin sen : paikka on histogrammin vasemmassa laidassa. Kirkkain har maasävy eli käytännössä siis valkoinen on määritelty olemaan 35 255 sijoittuen histogrammissa vaaka-akselin oikeaan laitaan.

9 116246 Tässä yhteydessä mainittakoon, että histogrammeihin liittyvä matemaattinen analyysi, kuten esimerkiksi siihen liittyvien tunnuslukujen laskutavat tai niihin liittyvät pyöristysmene-telmät ovat alan ammattimiehelle ilmeisiä, eikä näihin liitty-5 viä yksityiskohtia ole sen syvällisemmin tarpeen selostaa seu-raavan menetelmäkuvauksen yhteydessä.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä ei raakakuvasta välttämättä tarvitse luoda mitenkään täydellistä histogrammiesitystä. 10 Erään sovellusmuodon mukaisesti voidaan raakakuvan muodostamasta digitaalisesta datasta hyödyntää vain murto-osa, jolla kuitenkin voidaan kattaa oleellisesti koko etsinkuvan kuva-ala. Erään esimerkillisen sovellusmuodon mukaisesti voidaan VGA-resoluutioiselle kuvalle ottaa histogrammiin vain 0,25 * 15 0,25 * 640 * 480 arvoa (16bpp). Yleisesti voidaan todeta, että

Bayer-kuvan pikselien bittisyvyys riippuu esimerkiksi käytetystä sensorista. Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan ottaa vain 8 ylintä bittiä kustakin pikselistä, jolloin sitä vastaavassa histogrammissa voi olla 256 harmaasävyarvoa.

20 j ·*: Sovellettaessa edellä esitettyä pikselien otantatapaa voidaan * ”* ί huomioida esimerkiksi vain joka neljäs pikseli joka neljännel- » '·*.’ tä kamerasensorin riviltä. Lisäksi tähän poimintavaiheeseen ·,· · voi kuulua myös eri värikomponenttien (RGB) huomiointia, joka * ’,·* 25 on alan ammattimiehen toteutettavissa usein toimintatavoin, kuten histogrammin kerääminen yleensäkin. Erään esimerkillisen keräämistavan mukaan, jos halutaan varmistaa se, että mitään • » : ei saturoida vahingossa, ei histogrammia kerätä suoraan niistä * » * *··.’ harmaasävyarvoista, jotka voidaan ymmärtää tavanomaisesti ai- 30 emmin hakemuksessa mainitulla tavalla histogrammin harmaasävyksi arvoina. Histogrammin muodostavat harmaasävyarvot voidaan va-

Iita esimerkiksi siten, että ne vastaavat kuhunkin valittuun ;*·,· pikselikohtaan kuuluvaa kirkkainta värikomponenttia.

10 1 1 6246

Arvot voidaan ottaa raaka-kuvasta siis oleellisen tasavälisestä, jolloin huomioidaan oleellisesti koko kuva-ala. Myös suuremman painoarvon antaminen esimerkiksi sensorin keskialueen pikseleille on mahdollista painotusaluetta mitenkään kuiten-5 kaan rajoittamatta. Keskialueen painottaminen voidaan toteuttaa esimerkiksi automaattisesti, jos Bayer-kuvaa ei ole käsitelty reuna-alueiden tummentuman poistamiseksi. Tällaista kohti reuna-alueita tummenevaa kuvaa saattaa ilmetä esimerkiksi kehittymättömällä optiikalla ja se voidaan korjata esimerkiksi 10 ohjelmallisin keinoin. Jos keskipainotusta ei haluta käyttää, voidaan reuna-alueiden tummentuma huomioida jo histogrammia kerättäessä.

Seuraavaksi raakakuvasta muodostetusta histogrammista voidaan 15 määrittää tiettyjä, keksinnön mukaisen menetelmän kannalta merkityksellisiä ominaisarvoja (503). Eräs ensimmäinen esimerkki tällaisesta ominaisarvosta voi olla histogrammin kirkkainta päätä indikoimaan asetettava erikoisarvo Rhigh· Rhigh voidaan asettaa siten, että se ei asetu aivan raakakuvasta 20 muodostetun histogrammin kirkkaimpaan kohtaan, vaan hieman tä-: ’ : män kirkkaimman kohdan alapuolelle. Eräs kriteeri Rhigh kohdan d' : määräämiseksi voi olla sellainen, että histogrammin muodosta- ’·"·* vista pikseleistä 0,1 - 5 %, edullisemmin 0,1 - 2%, esimerkik- • · ;,· · si 0,6 % on kirkkaampia kuin Rhigh kohtaa vastaava harmaasävy.

• * * I « i : .* 25

Rhigh kohtaa vastaavan harmaasävyn määrittäminen tällä tavoin on todettu pilot-vaiheen analyyseissa vikasietoisemmaksi abso- • « M : luuttisen histogrammin oikeanpuolimaisen reunan etsimisen si- jasta. Tämä siksi, että esimerkiksi kohinan aiheuttama histo-30 grammin "eläminen" saattaisi muussa tapauksessa aiheuttaa suu-riakin muutoksia havaitun reunan sijaintiin perättäisten et-sinkuvien välillä, joka ei taas puolestaan olisi suotavaa sää-töalgoritmin kannalta.

11 1 1 6246

Edelleen raaka-kuvasta muodostetusta histogrammista voidaan määrittää ennen Rhigh kohtaa vastaavan harmaasävyn alapuolella sijaitseva toinen erikoisarvo Riow· Toisaalta Riow kohdan määrittäminen ei ole välttämätön toimenpide, jos etsinkuva on jo 5 dynamiikaltaan halutunlainen tai se saadaan ohjattua sellaiseksi ilman saturoitumisriskiä. Itse asiassa Riow kohdan määrittäminen liittyykin juuri saturaatiotarkasteluun, joka eräänä sovellusmuotona voidaan keksinnön mukaisessa menetelmässä myös toteuttaa.

10

Eräs tapa erikoisarvon Riow määräämiseksi voi olla sellainen, että 5 - 35%, esimerkiksi 10 - 30%, edullisesti 20% histogrammin pikseleistä on kirkkaampia kuin sitä vastaava kohta itse. Esitetyissä sovellusesimerkeissä Riow erikoisarvo liittyy eri-15 tyisesti kontrastieroiltaan suureen ja yhteen sävyalueeseen painottuneeseen sovellusesimerkkiin, joka on esitetty kuvassa 3, jossa Riow on vastaavassa osassa kuin Rhigh kuvissa 1 ja 2 esitettyjen sovellusesimerkkien tapauksissa.

20 Vielä eräänä kolmantena ominaisarvona, joka histogrammista :v. voidaan määrittää, on sen keskiarvo M, joka voi olla myös pai- • « notettu. Keskiarvon M määritys voidaan painottaa tapahtumaan esimerkiksi histogrammin tummemmasta päästä siten, että 75 - • 95 %, edullisesti 80 - 90 %, esimerkiksi 85% pikseleistä huo-25 mioidaan histogrammin tummasta päästä lähtien. Painotettua tai

• I

painottamatonta keskiarvoa M voidaan hyödyntää esimerkiksi * # · mahdollisessa stabiilisuutta parantavassa menetelmäosiossa (ei i esitetty) .

4 1» ·

‘ I

• * » . 30 Keksinnön mukaisessa menetelmässä pyritään määrittämään siis sellaiset valotusparametrit ET, AG, että histogrammista määri-' , tetty yksi tai useampi ominaisarvo täyttäisi sille asetetun

I » I * I

. , tavoitetason. Nämä tavoitearvot voidaan asettaa esimerkiksi kuvankäsittelyllisesti tai sensorin dynaamiset ominaisuudet 35 huomioiden sellaisiksi, että otoksesta saadaan kontrastiltaan 12 1 1 6246 optimoitu ja mahdollisimman tasapainoinen. Erään sovellusmuo-don mukaisesti myös pikselien saturoitumista voidaan hallita asetetuin kriteerein. Seuraavaksi selostetaan näitä tavoitetasoja, niille asetettavia kriteeriarvoja sekä näiden arvojen 5 paikan määräytymistä histogrammilla.

Histogrammilie voidaan siis asettaa ainakin yksi tai useampia tavoitetasoja tai näiden muodostamia tavoitevälejä (504, 505). Eräs ensimmäinen esimerkki tällaisesta tavoitetasosta voi olla 10 histogrammin kirkkaaseen päähän sijoittuva Htgt kohta. Eräs toinen esimerkki mahdollisesta tavoitetasosta on histogrammin keskivaiheille sijoittuva Ltgt kohta.

Histogrammin erikoisarvo Rhigh pyritään siis ohjaamaan sille 15 asetetulle tavoitetasolle valotusarvoja muuttamalla. Ohjaaminen tunnetaan alalle ominaista terminologiaa käyttäen myös "mäppäämisenä" (mapping) . Jos erikoisarvon Rhigh ohjautumisen seurauksena tehdään päätös pikselien saturoimisesta, ohjataan erikoisarvo Riow sille asetetulle tavoitetasolle.

20 j‘.’; Tavoitetasot Htgt ja Ltgt pyritään pääasiallisesti järjestämään • · «:·· histogrammille tiettyjen kriteerien mukaisesti. Näitä kritee- «:··» rejä molemmille tavoitetasoille Htgt/ Ltgt voi olla esimerkiksi • kaksi, jolloin kriteerikohdat muodostavat tavoitetasoille oman » t · t :*·*: 25 tavoitevälin. Nimettäköön tässä yhteydessä Ltgt-kohdalle ase- • * tettuja kriteerikohtia Lmin ja Lmax sekä niiden rajoittamaa ta- • « · voiteväliä [Lmin, Lmax] ja vastaavasti Htgt kohdalle asetettuja t : : kriteerikohtia Hmin ja Hmax sekä niiden rajoittamaa tavoiteväliä •,,, · [ hmin / hmax ] : 30

Seuraavaksi selostetaan näille Htgt ja Ltgt tavoitetasoille tavoitevälin muodostavien kriteerikohtien sijoittumista histo-. . grammille eräänä sovellusesimerkkinä (505). Mikäli kamerasen- sorin vaste olisi lineaarinen koko dynamiikan alueella, voi-35 täisiin Hmax asettaa kohtaan MAX-1, jossa MAX = 256 kyseisen 13 1 16246 histograinmikuvauksen tapauksessa. Nyt kuitenkin tunnetunlaisen kamerasensoriteknologian tapauksessa on niin, että dynamiikan ääripäissä ei kamerasensorin vaste ole aivan lineaarinen. Tämän seurauksena Hmax kohdan sijoittuminen histogrammille jäte-5 tään hieman vajaaksi absoluuttisesta maksimista MAX-1. Hmax kohta voidaan asettaa siten, että se on 93 - 99% maksimista MAX-1, edullisemmin 96 - 98% maksimista, esimerkiksi 97% maksimista sitä vastaavan harmaasävyn ollessa tällöin 247.

10 Jättämällä Hmax hieman vajaaksi kohdasta MAX-1, vältetään tai ainakin pienennetään järjestelmässä mahdollisesti tällöin Hmax kohdan läheisyydessä ilmenevää epävakautta. Tällaisessa tilanteessa lineaarisuusoletukseen perustuvat laskentatulokset saattaisivat tietyissä tapauksissa sisältää liikaa mahdolli-15 sesta epälineaarisuudesta johtuvaa virhettä, koska nyt operoidaan lähempänä sensorin dynaamisen alueen ääripäätä.

Hmin kohta sijoitetaan histogrammille siten, että se on 70 -90%, edullisemmin 75 - 85% maksimista MAX-1, esimerkiksi 80% 20 maksimista vastaavan harmaasävyarvon ollessa tällöin 204. Täi- • · · j laisella asettelulla vältetään kamerasensorin epälineaarisin osa yläpäässä ja saadaan varmuusmarginaalia. Lisäksi saavute- » taan valotusaikaan ja analogiavahvistukseen liittyvää etua, ·,; · johon palataan selityksessä tuonnempana. Esimerkiksi 80% kame- • 25 rasensorin dynamiikasta hyödyntävästä Bayer-kuvasta saadaan rekonstruoitua esimerkiksi tuonnempana selostetun kuvassa 1 esitetyn sovellusesimerkin mukaisessa tapauksessa erinomainen

• I

: kuva, joten 80% on tässä tapauksessa riittävän suuri arvo.

• » • * : : : 30 Kuten jo aiemmin todettiin, mikäli otoksen luonne edellyttää : : toimenpiteitä myös sen histogrammista määritetyn Ltgt tavoite- tason käyttöön, pyritään tämä järjestämään vastaavasti tavoi- • » .·, : tevälille [Lmin, Lmax] . Lmax kohta voidaan asettaa siten, että se • i on D * Hmin, jossa D on välillä 0,6 - 0,9, kuten esimerkiksi 35 0,8. Tällöin Lmax = 0,8 * Hmin = 64% maksimista vastaten har- 14 1 1 6246 maasävyä 163. Arvo 0,8 seuraa siitä miten Riow on määritelty (20% pikseleistä kirkkaampia kuin Riow) · Lmax kohtaan liittyy myös saturaatioastetta kohdassa Lmax kuvaava vakio sat_L_max, jonka käyttöä keksinnön mukaisessa menetelmässä selostetaan 5 tuonnempana.

Lmin kohta asettuu histogrammille siten, että se on 20 - 40% maksimista MAX, kuten esimerkiksi 30% maksimista, jolloin vastaava harmaasävy on 76. Lmin kohtaan liittyy myös vakio 10 sat_L_min, jolla asetetaan saturaatioaste kohdassa Lmin, jonka käyttöä selostetaan tuonnempana.

Nyt siis Lmin ja L^x kohdat määrittävät tavoitevälin tavoitetasolle Ltgt (erityisesti kuvan 3 sovellusesimerkissä) samaan ta-15 paan kuin Hmin ja Hmax kohdat tavoitevälin tavoitetasolle Htgt (erityisesti kuvien 1 ja 2 sovellusesimerkeissä).

Seuraavaksi keksinnön mukaista menetelmää selostetaan algorit- mitasolla eräänä sovellusmuotona vaiheesta (506) eteenpäin.

20 Liikkeelle lähdetään kuvassa 1 esitetyn sovellusesimerkin ta- pauksesta, joka kuvataan peräkkäisinä osavaiheina oleellisilta osiltaan kokonaisuudessaan. Vastaavasti kuvissa 2 ja 3 esitet- tyjen sovellusesimerkkien käsittely selostetaan lähtien siitä : .·. kohdasta, kun nämä eroavat kuvassa 1 esitetyn sovellusesimer- • · · · 25 kin mukaisesta tapauksesta.

• · • · t · · • · • 1 *

Kuvassa 1 esitetyn sovellusesimerkin mukaisessa tapauksessa on j valotustapauksena kyseessä pitkälti normaalitilanne. Histo- * * · > grammi on jo kameran vallitsevilla valotusarvoilla varsin ta- i i i 30 sapainoinen ja harmaasävyjen painotettu keskiarvo M on myös ,·*·, sille asetetun tavoitevälin alarajan Mmin yläpuolella. Keksin- * k

» I I

• f nön mukaisessa menetelmässä, riippumatta raakakuvasta muodos tetusta histogrammin luonteesta, voidaan histogrammin ensim-* ' mäisen erikoisarvon tavoitetaso Htgt alustaa vaiheessa (504) 35 esimerkiksi siten, että se sijoittuu Hmin kohtaan. Tämän jäi- 116246 15 keen, kaikkien sovellusesimerkkien 1-3 mukaisissa tapauksissa lasketaan sellainen siirtymä 0FF1, joka vaaditaan histogrammin kirkasta päätä indikoivan Rhigh kohdan ohjaamiseksi sille asetetulle tavoitetasolle eli nyt siis Hmin kohdassa si-5 jaitsevaan Htgt kohtaan (506) .

Seuraavaksi keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan arvioida sitä uutta keskiarvokohtaa MeSt, joka aiheutuisi edellä suoritetun Rhigh kohdan ohjautumisesta Htgt kohtaan (507). Nyt, jos 10 tämä keskiarvon arviokohta MeSt on suurempi kuin keskiarvolle M asetetun tavoitevälin alarajakohta Mmin, kuten nyt on juuri kuvassa 1 esitetyn sovellusesimerkin mukaisessa tapauksessa, on kuva jo tarpeeksi kirkas ja se asettuu varsin hyvin sensorin dynamiikalle (601). Tämän seurauksena voidaan asettaa toiseksi 15 siirtymäksi OFF2 = 0 (602.2) ja siirtyä vaiheeseen (603).

Kuvassa 1 esitetyn sovellusesimerkin mukaisissa helpoissa tapauksissa ei ole tarvetta ohjata Rhigh kohtaa Hmin kohtaa korkeammalle tasolle. Tämä siksi, että Hmin kohta on jo tarpeeksi 20 korkealla tasolla, jotta sovellusesimerkin 1 kuvasta saadaan prosessoitua erinomainen. Eräitä, mutta ei kuitenkaan miten-kään rajoittavia etuja siitä että, Rhigh kohtaa ei ohjata kor-keammalle kuin Hmin, (jos ei ole pakko) ovat ensinnäkin se, et-•tä tällöin voidaan välttää sensorin epälineaarinen alue suu- » a » | ;*·*; 25 rella varmuudella ja säätöalgoritmi toimii tarkemmin. Toisek- si, edelliseen kohtaan liittyen, saadaan lisää varmuusmargi-naalia ja kolmanneksi ei esimerkiksi valotusaikaa kasvateta :turhaan. Turhaan kasvatettu valotusaika saattaisi vuorostaan : kasvattaa liikesumentumaa liikkuvien kohteiden osalta. Osa va- . ,·. 30 lotusajan kasvattamisesta voitaisiin tosin korvata analo- .·**, giavahvistuksella, mutta jos sitä taas on liikaa niin kuvaan ' , saattaa tulla vahvistimesta kohinaa. Eli, kun Rhigh halutaan

» I

. , saada ohjautumaan oikealle niin tällöin pitää joko kasvattaa valotusaikaa tai analogiavahvistusta tai molempia.

35 16 1 1 624,6

Sen sijaan niin kuvassa 2 kuin myös kuvassa 3 esitetyissä sovellusesimerkeissä on edellä tehdyn 0FF1 siirtymän mukaisen ohjautumisen seurauksena arvioitu keskiarvon uusi sijoittumis-kohta Mest (507) edelleenkin Rhigh kohdan Htgt kohtaan muuntami-5 sen jälkeenkin pienempi kuin keskiarvolle M asetetun tavoite-välin alaraja Mmin (601). Tämän seurauksena määritetään histogrammin kirkasta päätyä indikoivalle Rhigh ensimmäiselle eri-koisarvolle sellainen toinen siirtymä 0FF2, jolla histogrammin keskiarvo M ohjautuu sille asetetun tavoitevälin alarajalle 10 Mmin (502.1). Seuraavaksi siirtymät OFFl ja OFF2 lasketaan yhteen, jonka tuloksena saadaan lopullinen siirtymä OFF3 histogrammin kirkasta päätä indikoivan erikoisarvon Rhigh ohjaamiseksi tähän uuteen Htgt kohtaan (603).

15 Seuraavana keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan erään so-vellusmuodon mukaisesti toteuttaa analyysi, jossa tutkitaan edellä suoritetun ohjautumisen seurauksena histogrammin kirkkaassa päässä mahdollisesti aiheutuvaa pikselien saturoitumista. Saturoitumista tutkitaan siten, että onko histogrammin al-20 kuperäisen kirkasta päätä indikoivan Rhigh erikoisarvon ja edellä sille määritetyn ensimmäisen siirtymän OFF3 summa suu- • · ... : rempi kuin histogrammin kirkkaaseen päähän asetettu tavoitevä- • Iin yläraja Hmax (604) .

25 Sellaisessa tapauksessa, jossa edellä lausuttu ehto ei toteu- • « du, kuten käy esimerkiksi juuri kuvien 1 ja 2 esittämissä so- < * » vellusesimerkeissä, voidaan siirtyä oleellisesti valotusajan : laskentaosioon (804). Ennen varsinaista valotusajan laskenta- ί : osiota (804) voidaan kuitenkin suorittaa vielä muutamia ali- ..·. 30 vaiheita, jotka liittyvät esimerkiksi stabiilisuustarkastelui- hin (ei esitetty) .

, . Kuvassa 9 on esitetty esimerkilliset osavaiheet (901 - 902), jotka liittyvät esimerkiksi sellaiseen tilanteeseen, jossa va-35 lotusparametreja on säädettävä selvästi alaspäin. Näitä ennen 17 116246 voidaan suorittaa mahdollisia Stabiilisuustarkasteluja (ei esitetty). Tällainen valotusparametrien alaspäin säätämistä edellyttävä tilanne voi syntyä esimerkiksi silloin, kun kamera on aluksi ollut suunnattuna tummaan kohteeseen, jonka jälkeen 5 käyttäjä on suunnannut sen kohti kirkasta kohdetta. Tummaan kohteeseen suuntauksen johdosta ovat valotusparametrit konver-goituneet suhteellisen suuriksi. Tällöin suunnattaessa kamera kirkkaaseen kohteeseen, tulee raakakuvasta vallitsevilla valo-tusparametreilla liian kirkas tai jopa täysin valkoinen eli 10 tällöin säätöalgoritmin on nopeasti säädettävä valotusta alaspäin .

Vaiheessa (901) määritetään satCount saturoitavien pikselien lukumäärä, jota tarvitaan seuraavassa vaiheessa (902) lasket-15 tavan siirtymän OFF4 määrityksessä. OFF4:n laskemisella on tehtävänä nopeuttaa valotuksen konvergoitumista esimerkiksi edellä kuvatunlaisessa tilanteessa.

Toki myös ilman siirtymän 0FF4 määrittämistäkin on keksinnön 20 mukainen menetelmä toimiva, mutta tällöin saatetaan tarvita |V. useampia iteraatiokierroksia sopivan valotusparametrien löytä- • · j miseksi edellä esitetyn tilanteen tapauksessa. Tällöin satu- ·;··Ι roituneiden pikselien keskinäisistä kirkkauseroista ei olisi • tietoa, jolloin ei myöskään voitaisi tehdä täydellistä arviota »m · ·'·*; 25 halutusta säädöstä. Siirtymällä OFF4, joka voidaan ymmärtää • · säätöteknisenä muuttujana, parannetaan siis tätä arviota.

• · · i Vaiheesta (902) voidaan siirtyä osavaiheisiin, jossa lasketaan seuraavassa etsinkuvassa tai lopullisessa kuvauksessa käytet-. .·. 30 tävät valotusparametrit (804). Valotusajan laskentaosiossa (804) määritetään sellainen uusi valotusaika, joka muuntaa histogrammin kirkasta päätä indikoivan erikoisarvon tavoiteta-. , solleen Htgt/ joka sijoittuu tavoitevälille [Hmin, Hmax] · Tämä on siis se valotusaika mikä saa aikaan halutut ohjautumiset seu-35 raavassa etsinkuvassa ja sen histogrammissa. Osa valotusajasta is 1 1 624 6 saatetaan korvata analogiavahvistuksella, kuten esimerkiksi jäljempänä esitetyissä sovellusmuodoissa saatetaan joutua tekemään, jos laskettu valotusaika on suurempi kuin voidaan tai halutaan asettaa sensorille.

5 Käyttäjän painaessa laukaisunappia lukitaan jo etukäteen lasketut valotusparametrit, joihin päästään edellä esitetyllä menetelmällä .

10 Edellä käytiin siis läpi kuvassa 1 esitetyn sovellusesimerkin mukainen tapaus. Kuvassa 1 esitetty tapaus oli sisältämänsä dynamiikan laajuuden osalta helppo.

Seuraavaksi kuvataan kuvissa 2 ja 3 esitetyn sovellusesimerkin 15 mukaisen tapauksen käsittelyä keksinnön menetelmän mukaisesti. Nyt siis osavaiheet (500 - 601), on käyty läpi oleellisilta osiltaan samalla tapaa kuin kuvassa 1 esitetyn sovellusesimerkin mukaisessa tapauksessa. Sovellusesimerkkien 2 ja 3 etsin-kuvien tapauksessa vaiheessa (601), jossa tutkitaan siis his-20 togrammin kirkasta päätä indikoivan Rhigh erikoisarvon ohjautu-misesta sille asetetun tavoitevälin alarajalle Hmin aiheutuneen » arvioidun keskiarvon Mest paikkaa histogrammilla, päädytään * * siihen tulokseen, että ehto Mest > Mmin ei ole näissä tapauksis-j sa voimassa. Tämän seurauksena, histogrammin kirkasta päätä 25 indikoivalle erikoisarvolle määritetään sellainen minimisiir- * · tymä OFF2, jolla histogrammin keskiarvo M ohjautuu sille ase- »Il tetun tavoitevälin alarajalle Mmin (602.1).

• » * * * • * * >

Seuraavaksi lasketaan jälleen lopullinen ensimmäinen siirtymä .30 OFF3, kuten tehtiin kuvassa 1 esitetyn sovellusesimerkin tapa- .···, uksessa (603). Jälleen voidaan erään sovellusmuodon mukaisesti • · , tutkia, että ylittääkö histogrammin kirkkainta päätä indikoi- , . van erikoisarvon Rhigh ohjautuminen, ensimmäisen siirtymän OFF3 mukaan kirkkaan pään tavoitevälin ylärajan ΗΜΧ (604).

35 19 116246

Kuvassa 2 esitetyn sovellusesimerkin mukaisessa tapauksessa ehto ei toteudu ja sen seurauksena siirrytään alivaiheiden 901 - 902 jälkeen lopulta vaiheeseen 804 ja edetään vastaavalla tavalla kuin sovellusesimerkin 1 mukaisessa tapauksessa.

5

Sen sijaan kuvassa 3 esitetyn sovellusesimerkin mukaisessa tapauksessa tämän saturoitumisehtotarkastelun tulos on tosi (604). Nyt keksinnön menetelmän mukaisesti tehdään päätös joidenkin histogrammin kirkkaimpien pikselien saturoimiseksi. 10 Edellä määritetyt histogrammin kirkkaaseen päähän liittyvät siirrokset OFFl, OFF2, OFF3 hylätään ja siirrytään tarkastelemaan toista erikoisarvoa Riow ja sille sopivan ohjautumisen löytämistä, jolla mahdollinen pikselien saturoituminen on ennalta asetetulla tavalla hallittua.

15

Seuraavaksi voidaan määrittää sellainen siirtymä OFFl', joka vaaditaan histogrammin alapäästä määritetyn erikoisarvon Riow ohjauttamiseksi sille asetetun tavoitevälin ylärajalle Lmax (701) . Nyt siis erikoisarvon Riow tavoitearvo Ltgt alustetaan 20 kohtaan Lmax. Eräs motiivi siirtymän OFFl' määrittämiseksi täl-lä tavoin on se, että nyt voidaan määrittää toiselle erikois- • i arvolle Riow määritellyssä maksimaalisessa muunnoksessa satu-roituvien pikselien lukumäärä. Seuraavaksi tutkitaan onko ta- » j .·. voitetason Ltgt tavoitevälin yläraja Lmax alempana kuin Riow I I « · 25 (702). Jos ehto on tosi, asetetaan saturoituvien pikselien ra- jakohdaksi satlnd = 249.

»Il 20 1 1 624 6 tettyä satlnd kohtaa käyttäen lasketaan sitten histogrammista saturoituneiden pikselien lukumäärä satCount (704) ja edelleen saturoituneiden pikselien promilleosuuden satPrm määrittäminen suhteessa histogrammin koko pikselimäärään maxCount (705).

5

Kun saturoituvien pikselien promilleosuus satPrm on määritetty tapauksessa, jossa histogrammin alaosan erikoisarvo Riow ohjautuisi siirtymän OFFl' mukaisesti tavoitevälin ylärajalle Lmax, siirrytään seuraavaksi määrittämään sellainen toinen siirtymä 10 OFF2', jolla saturoivien pikselien lukumäärän promilleosuus saadaan pidettyä sille edullisesti asetetuissa rajoissa (801 -802). Nämä rajat voidaan määritellä toisen erikoisarvon Riow tavoitevälin ala- ja ylärajaan eli Lmin ja Lmax kohtiin. Saturoituvien pikselien promilleosuudeksi Lmax kohdassa voidaan 15 asettaa sat_L_max = 5 - 50 8b, edullisesti 10-30 &>, esimerkiksi 20 8b. Vastaavasti Lmin kohdassa voidaan asettaa sat_L_min = 100 - 200 8o, edullisesti 120 - 180 8o, esimerkiksi 150 8o.

Nyt, jos satPrm <= sat_L_max, jossa sat_L_max = 20 8o on siis 20 ennalta asetettu raja-arvo saturoituvien pikselien promille- .**.·. osuudelle Riow tavoitevälin maksimikohdassa Lmax (801), niin * · • · ... I voidaan asettaa siirtymäksi OFF2' = 0 (802.1) . Tämä tarkoittaa ·;*·; sitä, että Riow kohdan ohjautumisessa sille asetettuun tavoi- • tearvoon Ltgt, joka nyt siis alustettuna tavoitevälin ylärajal-25 le Lmax, vain hyvin pieni 80-osuus pikseleistä saturoituu. Tämän jälkeen voidaan määrittää lopullinen siirtymä OFF3' histogram- ti· min tummalle päädylle eli nyt siis OFF3' = OFFl' + OFF2'.

» I

• Il • « I * : : Sen sijaan, jos edellä lausuttu ehtotarkastelu (801) ei toteu- .,·. 30 du, siirrytään seuraavaan ehtotarkasteluun (802.2), jossa tut- • t > kitaan onko satPrm >= sat_L_min, jossa sat_L_min = 150 8o on ‘, siis ennalta asetettu raja-arvo saturoituvien pikselien pro- I t . , milleosuudelle tavoitevälin alarajalla Lmin. Jos ehto (802.2) on tosi, määritetään siirtymäksi 0FF2' = Lmin - Lmax, joka nyt 35 on negatiivinen (802.4). Näin lopullista siirtymää 0FF3' las- 21 1 1 6246 kettaessa, asettuu erikoisarvon Riow tavoitetasoksi Ltgt tavoi-tevälin alaraja Lmin.

Sen sijaan, jos tämäkään ehtotarkastelu (802.2) ei toteudu, 5 niin siirtymä OFF2' määritetään tavoitevälin määrittävien rajakohtien Lmin, Lmax, saturoituvien pikselien promilleosuuden satlnd ja saturoituville pikseleille rajakohdissa asetettujen suurimman ja pienimmän promilleosuuksien avulla (802.3). Tässä yhtälössä määritetään Lmin ja L^x rajakohtien määrittelemästä 10 tavoitevälistä sellainen kohta, joka vastaa saturoituvien pikselien promilleosuutta satPrm tällä tavoitevälillä, kun satu-raatiopromilleosuudet tavoitevälin rajakohdissa on ennalta asetettu. Myös nyt lasketaan lopullinen toinen siirtymä 0FF3', jonka mukaisesti erikoisarvo Riow ohjautuu eli OFF3' = OFFl' + 15 OFF2' (803). Myös tässä tapauksessa OFF2' on negatiivinen, jolloin Riow kohdan sijainti sille tehtävän OFF3' siirtymän mukaisen ohjauttamisen mukaan asettuu Lmin ja Lmax kohtien väliin tavoitevälille.

20 Siirtymää OFF3' käyttäen lasketaan sitten uusi arvo valotuspa-rametreille ET, AG, jolla tummemman pään erikoisarvo Riow saa- « · • · daan siirrettyä sille asetetun ylärajan Lmax alapuolelle. Tämän • t jälkeen voidaan siirtyä valotusparametrien laskentaan, kuten • · ; tehtiin myös sovellusmuotojen 1 ja 2 mukaisissa tapauksissa * 1 »

Ml · 25 (804) . Laskennassa määritetään analogiavahvistuksen ja valo- • | tusajan keskinäinen suhde kokonaisuudessa ja säätäjän stabii- ♦ 1 · lisuutta. Toiminnot valotusparametrien laskemiseksi ovat tästä j1; eteenpäin ilmeisiä alan ammattimiehelle eikä niitä ole keksin- I » I > nön menetelmän suhteen tarpeen kuvata.

30 > 1 ( • ti ,···, Kun valotusparametreille ET, AG on saatu laskettua uudet ar- I I i ‘, vot, otetaan näitä arvoja käyttäen uusi etsinkuva (401) ja so- • 1 i t f

t I

, , velletaan keksinnön mukaista menetelmää edellä kuvatulla ta-

» t I

valla. Muutamien iterointikierrosten jälkeen yksittäisestä et-35 sinotoksesta muodostettu histogrammi ei oleellisesti enää muu- 22 ”62 46 tu, joka sitten voidaan todentaa. Kun käyttäjä painaa lau-kaisunappia lukitaan sen hetken etsinkuvan valotusparametrit ja otetaan tällöin sensorilta 13 saatava otos kuvassa 10 esitettyyn kuvannusketjuun 10 prosessoitavaksi.

5

Keksinnön mukainen valotuksen säätöjärjestelmä on siis iteratiivinen. Tällöin valotusparametreja voidaan päivittää koko ajan. Käyttäjän painaessa kameran laukaisunappia, lasketaan valotusparametrit viimeisen kerran ja otetaan kuva. Parametre-10 ja päivitetään koko ajan, koska käyttäjä voi käännellä kameraa ja tähtäillä eri kohteita. Tämän seurauksena yleensä halutut valotusparametritkin muuttuvat koko ajan. Kameraohjelmistossa kutsutaan esimerkiksi jokaiselle etsinkuvalle (esimerkiksi 15 kertaa sekunnissa) valotusparametreja laskevaa toiminnalli-15 suutta. Toisaalta myös niin sanotun "etuveto" -toiminnon käyttäminen on mahdollista. Tällöin valotusparametrit voidaan laskea iteratiivisesti vasta sitten, kun käyttäjä tähtää tarkoittamaansa kuvauskohdetta ja painaa laukaisunappulan puoliväliin.

20

Kuvassa 10 kuvataan keksinnön mukaista järjestelmää ja laitet- » · ta 10. Digitaalisen kuvannusketjun rakenne, joka voidaan to-<;··* teuttaa useanlaisinkin eri variaatioin, on alan ammattimiehei- • le sinänsä ilmeinen, eikä sitä tässä yhteydessä ole tarpeen 25 sen enempää selvittää. Kuvannusketju voi muodostua ennen kuvan * · tallentamista laitteen massamuistiin 17, useista modulaarisista osista, joista on esitetty luettelomaisesti esimerkkejä ku- : : ; vassa 10.

• · · · • » . 30 Keksinnön mukaista menetelmää soveltava valotuksenhallintamo- duuli 11 voidaan järjestää varsin yksinkertaisesti tähän ku-’ , vannusketjuun ja sensorin 12 yhteyteen. Laukaisupainikkeen . , painalluksen seurauksena lukitaan jo määritetyt sen hetkisen etsinkuvan valotusparametrit. Tällöin keksintöä ei käytetä 35 pelkästään stili-kuvan ottamista varten, vaan myös etsinkuvan 23 ί 1 6 2 4 6 valotusta varten, jolloin siinä vaiheessa, kun halutaan ottaa kuva, on jo laskettuna sopivat valotusarvot. Vastaavasti myös etuvetoa voidaan käyttää.

5 Valotusparametreja ET, AG siis säädetään näiden etsinkuvien iterointikierroksien myötä niin monta kertaa, kunnes niiden histogrammi on halutunlainen.

Vaikka keksinnön mukaista menetelmää onkin edellä kuvattu talo paukselle, jossa edellisen etsinkuvan perusteella valotusparametreja pitää kasvattaa, voidaan menetelmää soveltaa yhtälailla myös sellaiseen tapaukseen, jossa valotusparametreja pitää pienentää.

15 Kuvista 1 - 3 on huomattava, että erikoisarvojen ohjautumisien seurauksena syntyvät muiden ominais- ja erikoisarvojen siirtymät 0FF1, 0FF2 ovat todellisuudessa erisuuruiset vaikkakin niitä kuvataan vastaavuuden vuoksi samoilla siirtymätunnuksil-la.

20

On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät ·;·.* kuvat on tarkoitettu ainoastaan havainnollistamaan esillä ole- ·;··· vaa keksinnön mukaista menetelmää. Keksintöä ei siten ole ra- • :*j jattu pelkästään edellä esitettyihin tai patenttivaatimuksissa « * · · ·'·*: 25 määriteltyihin sovellusmuo töihin, vaan alan ammattimiehelle : tulevat olemaan ilmeisiä monet erilaiset keksinnön variaatiota ja muunnokset, jotka ovat mahdollisia oheisten patenttivaati-.* musten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

• » * · I i · » * ·

• I

Claims (12)

24 1 1 6246

1. Menetelmä digitaalisessa kuvannuksessa valotuksen säätämiseksi, jossa säädetään kameralaitteen yhtä tai useampaa 5 valotusparametria (ET, AG) ennen kuvauksen suorittamista ja jossa menetelmässä (i) muodostetaan etsinkuvasta (12) asetettuja valotuspa-rametreja (ET, AG) vastaava histogrammi, (ii) määritetään histogrammista ainakin yksi ominaisarvo, 10 kuten esimerkiksi asetetulla tavalla määritelty kes kiarvo (M) , (iii) verrataan ominaisarvoa (M) sille asetettuun tavoitetasoon, (iv) jos sanottu ominaisarvo (M) eroaa asetetun kriteerin 15 mukaisesti sille asetetusta tavoitetasosta, säädetään valotusparametreja (ET, AG) tavoitetason saavuttamiseksi ja/tai (v) jatketaan vaiheesta (i), tunnettu siitä, että menetelmässä histogrammista määritetään 20 vaiheessa (ii) sanottuina ominaisarvoina mahdollisesti määri-j **: tetyn keskiarvon (M) lisäksi yksi tai useampia asetetulla ta- valla määriteltyjä erikoisarvoja (Rhigh- Riow) - joille myös ase- « tetaan asetetulla tavalla määritelty dynaaminen tavoitetaso :.· - (Htgt/ Ltgt) ja jossa ainakin yhdelle ominaisarvolle (Rhigh- Riow) • · · • *.· 25 määritetään sellainen siirtymä (0FF3, OFF3' ) , jolla korjattuna * » » ominaisarvo (Rhigh- Riow) ohjautuu kohti sille asetettua dynaamista tavoitetasoa (Htgt- Ltgt) ja jonka ohjautumisen seuraukse-: na yksi tai useampi muista ominaisarvoista (M) ohjautuu kohti niille asetettuja tavoitetasoja ( [Mmin, Mmax] ) ja joiden ominai-30 sarvojen (Rhigh, Riow) ja niille määritettyjen siirtymien (0FF3, 0FF3' ) perusteella sanottuja valotusparametreja (ET, AG) sit-....j ten säädetään. • ·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 35 siitä, että tavoitetasoille (Htgt- Ltgt) asetetaan histogrammiin 1 1 6246 edullisesti ylä- ja alarajat (Hmin, Hmax, Lmin, Lmax) , jotka määrittävät tavoitetasoille (Htgt/ Ltgt) tavoitevälin ([Hmin, HmaX] , [ l>min i Lmax ] ) ·

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että tavoitevälit ( [Hmin, Hmax] , [Lmin, Lmax] ) määritetään kamerasensorin dynaamisten ominaisuuksien mukaan.

4. Patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnet-10 tu siitä, että sanotut etsinkuvasta (12) määritetyt histogrammin erikoisarvot (Rhigh, Riow) määritetään sen pikseliosuuksi-en/jakauman mukaisesti.

5. Patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnet-15 tu siitä, että menetelmässä - määritetään ensimmäiselle erikoisarvolle (Rhigh) ensimmäinen siirtymä (OFF1), jolla se ohjautuu sille asetetulle tavoitevälille ( [Hmin, Hmax] ) , - arvioidaan sitä keskiarvoa (Mest) , joka seuraa sano- 20 tusta ohjautumisesta ja verrataan sitä sille asetet- • · · : ' : tuun tavoi teväliin ( [Mmin, Mmax] ) , - jos arvioitu keskiarvo (Mest) ei ohjaudu tavoitevä- ’·*"·* lille ( [Mmin, Mmax] ) , määritetään ensimmäiselle eri- » · koisarvolle (Rhigh) lisäksi sellainen toinen siirtymä : 25 (0FF2), että keskiarvo (M) ohjautuu sille asetetulle tavoitevälille ( [Mmin, Mmax] ) , - määritetään sanotun erikoisarvon (Rhigh) ja sille ·'·: : määritettyjen siirtymien (0FF1, 0FF2) perusteella va- lotusparametrit (ET, AG). 30 '·' i 6. Patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnet - tu siitä, että ennen valotusparametrien (ET, AG) säätämistä :\f lisäksi ,κ 116246 2ο - tutkitaan täyttyykö sanotulle ensimmäiselle eri-koisarvolle (Rhigh) tehdyn ohjautumisen seurauksena asetettu saturoitumisehto ja - jos täyttyy, niin määritetään sanotulle toiselle 5 erikoisarvolle (Riow) sellainen siirtymä (0FF3'), jol la toinen erikoisarvo (Riow) ohjautuu sille asetetulle tavoitevälille ( [Lmin, LmaX] ) ja joka 10. siirtymä (0FF3') täyttää tavoitevälille ( [Lmin/ Lmax] ) asetetut saturoitumiskriteerit (sat__L_min, sat_L_max) ja jonka jälkeen - määritetään toisen erikoisarvon (Riow) ja sille määritetyn siirtymän (0FF3') perusteella sanotut valo- 15 tusparametrit (ET, AG).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen valotusparametrien (ET, AG) säätämistä lisäksi 20. tutkitaan täyttyykö sanotun ensimmäisen erikoisar- : * : von (Rhigh) ohjautumisen seurauksena asetettu saturoi- tumisehto ja » '1".* - jos ehto ei täyty, niin määritetään ensimmäiselle :,· · erikoisarvolle (Riow) sellainen siirtymä (0FF3), jolla • ’.·* 25 se ohjautuu sille asetetun tavoitevälin ( HmaX] ) *...· ylärajalle (Hmax) ja jonka jälkeen - määritetään ensimmäisen erikoisarvon (Rhigh) ja sil- • # · : le määritetyn siirtymän (0FF3) perusteella sanotut valotusparametrit (ET, AG) . ; 30

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että etsinkuvasta (12) histogrammia muodostet- : taessa vain osa datasta tallennetaan, kuten esimerkiksi 1/10 - 9/10, edullisesti 1/8. 35 116246

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että etsinkuvasta (12) tallennetaan kunkin pikselin kirkkain värikomponentti.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu ensimmäinen erikoisarvo (Rhigh) määritetään siten, että sen toisella puolella on edullisesti 95 - 99,9 % histogrammin pikseleistä. 10 11. Järjestelmä digitaalisessa kuvausketjussa, jossa jär jestelmä käsittää kamerasensorin (13) ja sen yhteyteen järjestettyjä moduuliosioita (14) kuvan käsittelemiseksi ennen sen tallentamista massamuistiin (17) ja jossa kamerasensorin (13) yhteyteen kuuluu valotusparametreja (ET, AG) säätävä osio 15 (11), joka on sovitettu analysoimaan etsinkuvasta (12) muodos tettua histogrammia, tunnettu siitä, että, histogrammista on sovitettu määritettäväksi asetetulla tavalla määritettyjä eri-koisarvoja (Rhigh/ Riow) / jotka on sovitettu ohjautumaan kohti niille asetettuja dynaamisia tavoitetasoja (Htgt, Ltgt) siten, 20 että erikoisarvojen (Rhigh/ Riow) ohjautumisien seurauksena mah-dollisesti tapahtuva pikselien saturoituminen on sovitettu ta-pahtumaan hallitulla tavalla ennalta asetettujen kriteeriehto-jen mukaisesti. • « • · « • * I I · · · • 25 12. Digitaalinen kuvauslaite, joka käsittää kamerasenso- ·,..·* rin (13) ja sen yhteyteen järjestettyjä moduuliosioita (14) kuvan käsittelemiseksi ennen sen mahdollista tallentamista • « · massamuistiin (17) ja jossa kamerasensorin (13) yhteyteen kuu- * · ’...· luu valotusparametreja (ET, AG) säätävä osio (11), joka on va- : 30 lotusparametreja (ET, AG) säätävä osio (11) on sovitettu ana- lysoimaan etsinkuvasta (12) muodostettua histogrammia, tunnet-tu siitä, että, histogrammista on sovitettu määritettäväksi : asetetulla tavalla määritettyjä erikoisarvoja (Rhigh/ Riow) / jotka erikoisarvot on sovitettu ohjautumaan kohti niille ase-35 tettuja dynaamisia tavoitetasoja (Htgt/ Ltgt) siten, että eri- 28 1 1 6246 koisarvojen (Rhigh/ Ri0w) ohjautumisien seurauksena mahdollisesti tapahtuva pikselien saturoituminen tapahtuu hallitulla tavalla ennalta asetettujen kriteeriehtojen mukaisesti.

5 PATENTKRAV