JP2009164837A - White balance controller, imaging apparatus using the same, and white balance control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はホワイトバランス制御装置及び制御方法に関し、特に画像の輝度及び色差信号に基づいて画像のホワイトバランスを制御するホワイトバランス制御装置及び制御方法に関する。
本発明はさらに、本発明のホワイトバランス制御装置を用いた撮像装置に関する。
The present invention relates to a white balance control apparatus and control method, and more particularly to a white balance control apparatus and control method for controlling white balance of an image based on image luminance and color difference signals.
The present invention further relates to an imaging apparatus using the white balance control apparatus of the present invention.
ビデオカメラをはじめとする撮像装置においては、撮像画像の色調を自動補正するオートホワイトバランス制御機能が設けられている。現在、オートホワイトバランス制御は、外測センサを用いず、撮像素子の出力信号のみを用いるTTL（Through The Lens）方式が主流である（特許文献１参照）。 An imaging apparatus such as a video camera is provided with an auto white balance control function for automatically correcting the color tone of a captured image. Currently, the auto white balance control is mainly a TTL (Through The Lens) method that uses only an output signal of an image sensor without using an external sensor (see Patent Document 1).
図３は、従来のホワイトバランス制御装置を備えた撮像装置の機能構成例を示すブロック図である。
図３において、レンズ３０１は被写体からの光束を撮像素子３０２上に結像する。ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサである撮像素子３０２は、レンズ３０１が結像する光学像を画素単位の画像信号に変換する。輝度・色度信号生成部３０３は、撮像素子３０２で生成した画像信号を輝度（Y）と色信号（R、G、B）に変換する。ホワイトバランス回路３０４は、輝度・色度信号生成部３０３から出力される色信号（R、G、B）に対して利得を制御し、ホワイトバランスを補正する。色差信号生成部３０５は、ホワイトバランス回路３０４が出力する色信号から、色差信号（R-Y、B-Y）を生成する。エンコーダ３０６は、色差信号と輝度信号を、標準テレビ信号等に変換する。評価値検波部３０７は、輝度信号（Y）、色差信号（R-Y、B-Y）を所定の領域ごとに検波する。ホワイトバランス制御部３０８は、評価値検波部３０７の検波結果に基づいて、ホワイトバランス回路３０４を制御する。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration example of an imaging apparatus including a conventional white balance control apparatus.
In FIG. 3, a lens 301 forms an image of a light beam from a subject on an image sensor 302. An imaging element 302 such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor converts an optical image formed by the lens 301 into an image signal in units of pixels. The luminance / chromaticity signal generation unit 303 converts the image signal generated by the image sensor 302 into luminance (Y) and color signals (R, G, B). The white balance circuit 304 controls the gain for the color signals (R, G, B) output from the luminance / chromaticity signal generation unit 303 to correct the white balance. The color difference signal generation unit 305 generates a color difference signal (RY, BY) from the color signal output from the white balance circuit 304. The encoder 306 converts the color difference signal and the luminance signal into a standard television signal or the like. The evaluation value detection unit 307 detects the luminance signal (Y) and the color difference signals (RY, BY) for each predetermined area. The white balance control unit 308 controls the white balance circuit 304 based on the detection result of the evaluation value detection unit 307.
これらの構成のうち、ホワイトバランス回路３０４、評価値検波部３０７及びホワイトバランス制御部３０８が、ホワイトバランス制御装置３００を構成する。 Among these configurations, the white balance circuit 304, the evaluation value detection unit 307, and the white balance control unit 308 constitute the white balance control device 300.
次に、このような構成を有する撮像装置の動作について説明する。
撮像素子３０２に結像された光学像は、光電変換され、画像信号として輝度・色度信号生成部３０３に出力される。輝度・色度信号生成部３０３では画像信号から輝度信号（Y）、色信号（R、G、B）を生成し、このうち色信号はホワイトバランス回路３０４へ出力される。
Next, the operation of the imaging apparatus having such a configuration will be described.
The optical image formed on the image sensor 302 is photoelectrically converted and output to the luminance / chromaticity signal generation unit 303 as an image signal. The luminance / chromaticity signal generation unit 303 generates a luminance signal (Y) and color signals (R, G, B) from the image signal, and among these, the color signal is output to the white balance circuit 304.
ホワイトバランス回路３０４は、ホワイトバランス制御部３０８の制御に従って色信号の成分ごとのホワイトバランスゲインを調節し、ゲイン調節された色信号（R'、G'、B'）を色差信号生成部３０５へ出力する。 The white balance circuit 304 adjusts the white balance gain for each component of the color signal in accordance with the control of the white balance control unit 308, and the color signals (R ′, G ′, B ′) whose gains have been adjusted to the color difference signal generation unit 305. Output.
色差信号生成部３０５では色信号（R'、G'、B'）から色差信号（R-Y、B-Y）を生成し、色差信号をエンコーダ３０６及び評価値検波部３０７へ出力する。
エンコーダ３０６では輝度信号（Y）及び色差信号（R-Y、B-Y）から、NTSC信号などの標準テレビジョン信号を生成し、外部装置や図示しない表示装置などへ出力する。
The color difference signal generation unit 305 generates color difference signals (RY, BY) from the color signals (R ′, G ′, B ′), and outputs the color difference signals to the encoder 306 and the evaluation value detection unit 307.
The encoder 306 generates a standard television signal such as an NTSC signal from the luminance signal (Y) and the color difference signals (RY, BY) and outputs the standard television signal to an external device or a display device (not shown).
評価値検波部３０７では１画面（フィールド又はフレーム）分の画像信号を所定数（例えば８×８）のブロックに分割する。そして、各ブロックに対する色評価値として、各ブロックに含まれる画素の輝度信号（Y）、色差信号（R-Y、B-Y）の平均値を算出する。そして、算出した平均輝度信号、平均色差信号をホワイトバランス制御部３０８へ出力する。 The evaluation value detection unit 307 divides the image signal for one screen (field or frame) into a predetermined number (for example, 8 × 8) blocks. Then, the average value of the luminance signal (Y) and color difference signals (R−Y, B−Y) of the pixels included in each block is calculated as the color evaluation value for each block. Then, the calculated average luminance signal and average color difference signal are output to the white balance control unit 308.
ホワイトバランス制御部３０８では、評価値検波部３０７からのブロックごとの色評価値（平均輝度信号（Y）及び平均色差信号（R-Y、B-Y））を用いて、白に近い信号を抽出する。そして、抽出した白に近い信号が、予め設定された目標の白に近づくようにホワイトバランス回路３０４におけるホワイトバランスゲインを算出する。そして、算出したホワイトバランスゲインにより、ホワイトバランス回路３０４を制御する。 The white balance control unit 308 extracts a signal close to white using the color evaluation values (average luminance signal (Y) and average color difference signals (R−Y, B−Y)) for each block from the evaluation value detection unit 307. Then, the white balance gain in the white balance circuit 304 is calculated so that the extracted signal close to white approaches the preset target white. Then, the white balance circuit 304 is controlled by the calculated white balance gain.
ここで、ホワイトバランス制御部３０８が白に近い色信号を抽出する方法として、１フレーム分の画像データの「全ブロックから判断」する手法と、「白に近いブロックから判断する」手法の２種類が一般的である。 Here, the white balance control unit 308 extracts two types of methods of extracting a color signal close to white: a method of “determining from all blocks” of image data for one frame and a method of “determining from blocks close to white” Is common.
前者の「全ブロックから判断」する手法は、古典的なホワイトバランスゲイン算出法で、「全ての色を加算すると無彩色になる」という仮説（Gray World Assumption）に基づく（以下「全面平均処理」と呼ぶ）。具体的には、全ブロックの色評価値を平均化した、換言すれば画面内の全画素についての平均輝度信号及び平均色差信号を白に近い信号として抽出する。 The former method of “judging from all blocks” is a classic white balance gain calculation method based on the hypothesis (Gray World Assumption) that “all colors are added to become achromatic” (hereinafter referred to as “overall average processing”). Called). Specifically, the color evaluation values of all the blocks are averaged, in other words, the average luminance signal and the average color difference signal for all the pixels in the screen are extracted as signals close to white.
また後者の「白に近いブロックから判断」する手法では、輝度・色差信号空間に白に近い領域である白抽出領域を設定する。そして、画像データの各ブロックで求めた色評価値のうち、白抽出領域内に入るものを白に近い色信号として抽出する（以下「白抽出平均処理」と呼ぶ）。 In the latter method of “judging from a block close to white”, a white extraction region that is a region close to white is set in the luminance / color difference signal space. Then, out of the color evaluation values obtained in each block of the image data, those that fall within the white extraction region are extracted as color signals close to white (hereinafter referred to as “white extraction averaging process”).
ここで白抽出領域について補足説明する。
図５は光源の種類に対応した白抽出領域の例を示す図である。
図５において５００は色差平面における白抽出範囲を示している。色評価値として求められた平均輝度信号が所定の閾値よりも大きい信号であり、かつ、対応する平均色差信号が白抽出範囲５００に入る場合、それら色評価値を白に近い信号として抽出する。
Here, a supplementary explanation of the white extraction region will be given.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a white extraction region corresponding to the type of light source.
In FIG. 5, reference numeral 500 denotes a white extraction range in the color difference plane. When the average luminance signal obtained as the color evaluation value is a signal larger than a predetermined threshold and the corresponding average color difference signal enters the white extraction range 500, the color evaluation value is extracted as a signal close to white.
白抽出範囲５００は、光源が太陽光（屋外）の場合には、図５（ａ）に示すように、白（中心）からやや青系の色までが含まれるように範囲が定められる。一方、光源が人工灯（屋内）の場合には、図５（ｂ）に示すように、白（中心）からハロゲン灯に対応する赤および蛍光灯に対応する緑系の色までが含まれるように範囲が定められる。 When the light source is sunlight (outdoors), the white extraction range 500 is determined so as to include white (center) to slightly blue color as shown in FIG. On the other hand, when the light source is an artificial light (indoor), as shown in FIG. 5 (b), white (center) to red corresponding to the halogen lamp and green colors corresponding to the fluorescent lamp are included. A range is defined.
そして、従来の技術では、全面平均処理及び白抽出平均処理の２つの処理で抽出された白に近い色信号のうち、最も白（中心値）に近いものを用いてホワイトバランスゲインを算出していた。 In the conventional technique, the white balance gain is calculated using the color signal closest to white (center value) among the color signals close to white extracted by the two processes of the entire surface average process and the white extraction average process. It was.
しかしながら、上述した従来の手法では、画像データの画素信号は１フレームの全体又はブロック単位で平均化されてしまう。そのため、例えば「白に近い領域から判断する」手法において、ブロック内に含まれる画素の混色により、正確な白領域を抽出することができず、シーンによっては誤ったホワイトバランスゲインを算出をしてしまうことがあった。 However, in the conventional method described above, the pixel signals of the image data are averaged in the whole frame or in block units. For this reason, for example, in the method of “judging from a region close to white”, an accurate white region cannot be extracted due to the color mixture of pixels included in the block, and an incorrect white balance gain is calculated depending on the scene. There was a case.
混色による影響が生じる例について、図４を用いて具体的に説明する。
図４（ａ）は芝（明るい緑色）を背景として人物を撮影するシーンの例を示す。
ホワイトバランスが適正の状態でこのようなシーンを撮影すると、背景の芝の色と人物の肌色の両方が含まれるブロックには、それらが混色することにより、平均化された輝度信号及び色差信号が白抽出領域内に入ってしまうものが発生する。このような信号を白に近い信号として抽出してしまうと、誤ったホワイトバランスゲインを算出してしまい、結果として誤ったホワイトバランス補正をしてしまう。
An example in which the influence of color mixing occurs will be specifically described with reference to FIG.
FIG. 4A shows an example of a scene in which a person is photographed against a lawn (bright green) as a background.
When such a scene is shot with an appropriate white balance, the blocks containing both the background turf color and the person's skin color are mixed with each other, resulting in an averaged luminance signal and color difference signal. Something falls within the white extraction area. If such a signal is extracted as a signal close to white, an incorrect white balance gain is calculated, resulting in an incorrect white balance correction.
図４（ｂ）は、空（青）を背景として雲（白）を撮影するシーンの例を示す。
この場合は、雲から白のみを抽出するブロックと、雲と空とを含んだブロックとが存在する。そして、雲の白と空の青が混色して平均輝度信号及び色差信号が白抽出領域内に入ってしまうブロックが多く存在する場合、白抽出領域に入った平均輝度信号及び色差信号の平均値を取ると、全体として青寄りになる。この青味がかった色を白にするホワイトバランスゲインを算出してしまうと、全体にアンバーが被ったような画像になってしまう。
FIG. 4B shows an example of a scene in which clouds (white) are photographed against the sky (blue) as a background.
In this case, there are a block that extracts only white from the cloud and a block that includes the cloud and the sky. If there are many blocks where the average brightness signal and color difference signal enter the white extraction area due to the mixture of white of the cloud and blue of the sky, the average value of the average brightness signal and color difference signal that entered the white extraction area If you take it, it will turn blue as a whole. If the white balance gain that makes this bluish color white is calculated, an image with an amber covering will be obtained.
図４（ｃ）は色褪せたレンガを撮影するシーンの例を示す。
この場合は、色褪せて白っぽくなった部分が含まれるブロックにおいて、混色によって平均輝度信号及び色差信号が白抽出領域に入ると、やはり誤ったホワイトバランス補正処理の原因となる。
FIG. 4C shows an example of a scene for photographing a faded brick.
In this case, if the average luminance signal and the color difference signal enter the white extraction region due to color mixing in a block including a portion that has faded and becomes whitish, it may cause erroneous white balance correction processing.
上述したような状況は、パンニングなどによる画角の変化や、同一画角内でも被写体（人物や雲）が向きや姿勢を変えた場合によく起こっていた。 The situation described above often occurs when the angle of view changes due to panning or the like, or the subject (person or cloud) changes direction or posture within the same angle of view.
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、精度の良いホワイトバランス補正を実現するホワイトバランス制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide a white balance control device and a control method for realizing accurate white balance correction.
上述の目的は、１画面分の画像信号から色評価値を算出する評価値検波手段と、色評価値に基づいてホワイトバランスゲインを算出するホワイトバランスゲイン算出手段と、算出されたホワイトバランスゲインを画像信号に適用する適用手段とを有するホワイトバランス制御装置において、評価値検波手段が色評価値の算出に用いる画像信号に閾値を設定する閾値設定手段を有し、評価値検波手段が、１画面分の画像信号を複数のブロックに分割し、各ブロックに含まれる閾値を満たす画像信号に基づくブロックごとの第１の色評価値と、１画面分の画像信号に基づく１画面ごとの第２の色評価値を算出可能であるとともに、ホワイトバランスゲイン算出手段が、少なくとも第１の色評価値を含む、複数画面分の色評価値と、予め定められた白抽出領域とに基づいてホワイトバランスゲインを算出することを特徴とするホワイトバランス制御装置によって達成される。 The above object is to provide an evaluation value detection means for calculating a color evaluation value from an image signal for one screen, a white balance gain calculation means for calculating a white balance gain based on the color evaluation value, and a calculated white balance gain. And a white balance control device having an application means for applying to an image signal, wherein the evaluation value detection means has a threshold setting means for setting a threshold value for the image signal used for calculation of the color evaluation value, and the evaluation value detection means has one screen. Are divided into a plurality of blocks, the first color evaluation value for each block based on the image signal satisfying the threshold value included in each block, and the second for each screen based on the image signal for one screen. The color evaluation value can be calculated, and the white balance gain calculation means includes a color evaluation value for a plurality of screens including at least the first color evaluation value, and a predetermined value. It is achieved by the white balance control device and calculates the white balance gain based on an extraction region.
また、上述の目的は、１画面分の画像信号から色評価値を算出する評価値検波工程と、色評価値に基づいてホワイトバランスゲインを算出するホワイトバランスゲイン算出工程と、算出されたホワイトバランスゲインを画像信号に適用する適用工程とを有するホワイトバランス制御方法において、評価値検波工程が、１画面分の画像信号を複数のブロックに分割し、各ブロックに含まれる、予め定められた閾値を満たす画像信号に基づくブロックごとの第１の色評価値と、１画面分の画像信号に基づく１画面ごとの第２の色評価値を算出可能であるとともに、ホワイトバランスゲイン算出工程が、少なくとも第１の色評価値を含む、複数画面分の色評価値と、予め定められた白抽出領域とに基づいてホワイトバランスゲインを算出することを特徴とするホワイトバランス制御方法によっても達成される。 Further, the above-described objects are an evaluation value detection step for calculating a color evaluation value from an image signal for one screen, a white balance gain calculation step for calculating a white balance gain based on the color evaluation value, and a calculated white balance. In the white balance control method having an application step of applying a gain to an image signal, the evaluation value detection step divides the image signal for one screen into a plurality of blocks, and sets a predetermined threshold value included in each block. The first color evaluation value for each block based on the image signal to be satisfied and the second color evaluation value for each screen based on the image signal for one screen can be calculated, and the white balance gain calculating step includes at least a first color evaluation value. Calculating a white balance gain based on a plurality of screen color evaluation values including one color evaluation value and a predetermined white extraction region. Also achieved by the white balance control method according to symptoms.
このような構成により、本発明によれば、精度の良いホワイトバランス補正を実現することができる。 With such a configuration, according to the present invention, accurate white balance correction can be realized.
以下、図面を参照して本発明の好適かつ例示的な実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るホワイトバランス制御装置を適用した撮像装置の構成例を示すブロック図であり、図３と同様の構成には同じ参照数字を付し、重複する説明を省略する。
Hereinafter, preferred and exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an imaging apparatus to which the white balance control apparatus according to the first embodiment of the present invention is applied. The same reference numerals are assigned to the same configurations as those in FIG. Description is omitted.
なお、図１に示す各機能ブロックは、ハードウェア、ソフトウェア又はその組み合わせにより実現することができる。例えば以下に説明する動作は、ＣＰＵが不揮発性記憶装置に記憶されたプログラムをＲＡＭなどを利用して実行することにより各部をソフトウェア的に実現することによって実現できる。 Each functional block shown in FIG. 1 can be realized by hardware, software, or a combination thereof. For example, the operations described below can be realized by realizing each unit as software by executing a program stored in a nonvolatile storage device using a RAM or the like.
図３と図１との比較から明らかなように、本実施形態におけるホワイトバランス制御装置１００は、評価値検波部１０７において評価値を求めるための画素（画像信号）を絞り込むための閾値を設定する検波閾値設定部１０９を有する。また、評価値検波部１０７は、設定された閾値を用いて色評価値を算出する点で従来の評価値検波部３０７と異なる。 As is clear from a comparison between FIG. 3 and FIG. 1, the white balance control device 100 in the present embodiment sets a threshold value for narrowing down pixels (image signals) for obtaining evaluation values in the evaluation value detection unit 107. A detection threshold setting unit 109 is included. The evaluation value detection unit 107 is different from the conventional evaluation value detection unit 307 in that a color evaluation value is calculated using a set threshold value.
検波閾値設定部１０９は、評価値検波部１０７が、白に近いと判断される画素に基づいた色評価値を求めるよう、輝度及び色差信号の値に閾値を設定する。本実施形態において検波閾値設定部１０９は、ホワイトバランス制御部３０８において「白に近い領域から判断する」方法、すなわち白抽出平均処理を行う画像（フィールド／フレーム）に対して、閾値を設定する。 The detection threshold value setting unit 109 sets threshold values for the luminance and color difference signal values so that the evaluation value detection unit 107 obtains a color evaluation value based on a pixel determined to be close to white. In the present embodiment, the detection threshold value setting unit 109 sets a threshold value for an image (field / frame) for which the white balance control unit 308 performs “judgment from a region close to white”, that is, an image subjected to white extraction averaging processing.
一方で、検波閾値設定部１０９は、「全領域から判断する」方法、すなわち全面平均処理を行う画面に対しては、閾値を設定しない。検波閾値設定部１０９が閾値を設定するかどうかは、ホワイトバランス制御部３０８の制御に基づく。このように、本実施形態において、検波閾値設定部１０９はホワイトバランス制御部３０８の制御に基づいて選択的に閾値を設定する。 On the other hand, the detection threshold value setting unit 109 does not set a threshold value for a method of “judging from all areas”, that is, a screen on which the entire surface average process is performed. Whether or not the detection threshold setting unit 109 sets a threshold is based on the control of the white balance control unit 308. As described above, in this embodiment, the detection threshold setting unit 109 selectively sets a threshold based on the control of the white balance control unit 308.
すなわち、ホワイトバランス制御部３０８は、予め定められた割合で全面平均処理と白抽出平均処理を実行し、白抽出平均処理を実行するフィールド又はフレームに対しては検波閾値設定部１０９が閾値を設定するように制御する。 That is, the white balance control unit 308 executes the entire surface average process and the white extraction average process at a predetermined ratio, and the detection threshold value setting unit 109 sets a threshold value for the field or frame for which the white extraction average process is executed. Control to do.
なお、検波閾値設定部１０９が設定する閾値は、例えばホワイトバランス制御部３０８で行う「白に近い領域」又は「白に近い信号」の抽出に用いる輝度及び色差信号の閾値（白抽出領域を規定する閾値）を使用しても良いし、別途設定しても良い。
また、輝度及び色差信号の閾値は、環境の変化（明るさ・光源の色温度の変化）などに応じて動的に変化させてもよい。
Note that the threshold value set by the detection threshold value setting unit 109 is, for example, the threshold value of the luminance and color difference signals used to extract the “region close to white” or “signal close to white” performed by the white balance control unit 308 (specifies the white extraction region). Threshold) may be used, or may be set separately.
Further, the threshold values of the luminance and color difference signals may be dynamically changed according to environmental changes (brightness / color temperature change of the light source).
評価値検波部１０７は、検波閾値設定部１０９から閾値設定があった場合には、ブロックごとに、閾値を満足する輝度信号及び色差信号のみを平均化して色評価値を求める。また、評価値検波部１０７は、検波閾値設定部１０９から閾値設定がない場合には、全ての輝度信号及び色差信号を平均化して色評価値を求める。換言すれば、評価値検波部１０７は、２種類の色評価値を算出可能である。 When the threshold value is set from the detection threshold value setting unit 109, the evaluation value detection unit 107 obtains a color evaluation value by averaging only the luminance signal and the color difference signal that satisfy the threshold value for each block. Further, the evaluation value detection unit 107 calculates a color evaluation value by averaging all luminance signals and color difference signals when no threshold is set from the detection threshold setting unit 109. In other words, the evaluation value detection unit 107 can calculate two types of color evaluation values.
本実施形態における評価値検波部１０７は、同一のフレーム又はフィールドに対し、設定された閾値を用いた色評価値の算出と、閾値を用いない色評価値の算出の両方を実行することはできない。そのため、上述のように、検波閾値設定部１０９は評価値検波部１０７に対して、ホワイトバランス制御部３０８からの制御に従い、フレーム又はフィールド単位で閾値の設定・無設定を切り替える。この切り替え処理はフレーム又はフィールドごとに行ってもよいし、白抽出平均処理と全画面平均処理の一方の頻度を多く、他方の頻度を少なくしてもよい。 The evaluation value detection unit 107 in the present embodiment cannot execute both the calculation of the color evaluation value using the set threshold and the calculation of the color evaluation value not using the threshold for the same frame or field. . Therefore, as described above, the detection threshold value setting unit 109 switches the threshold value setting / non-setting for the evaluation value detection unit 107 in units of frames or fields according to the control from the white balance control unit 308. This switching process may be performed for each frame or field, or one of the white extraction average process and the full screen average process may be increased and the other frequency decreased.
白抽出平均処理を行うと、ホワイトバランス補正精度の向上は期待できる。しかし、白抽出平均処理においては、色評価値を白色ブロックごとに保存する必要があるため、全画面平均処理よりも色評価値を保存するために多くのメモリ容量が必要となる。 If white extraction averaging processing is performed, improvement in white balance correction accuracy can be expected. However, in the white extraction averaging process, since it is necessary to store the color evaluation value for each white block, more memory capacity is required to store the color evaluation value than in the full screen average process.
ホワイトバランスゲインを短期間で変化させると、色合いが短い周期で変化して好ましくない場合が生じるため、一般には複数画面分の色評価値を保存し、それらの代表値に基づいてホワイトバランスゲインを求める。そのため、白抽出平均処理の頻度を高くすると、保存に必要なメモリ容量が増加する。 If the white balance gain is changed in a short period, the hue may change in a short cycle, which may be undesirable. Generally, the color evaluation values for multiple screens are stored, and the white balance gain is set based on these representative values. Ask. Therefore, if the frequency of the white extraction averaging process is increased, the memory capacity required for storage increases.
従って、撮像装置が備えるメモリ容量、分割ブロック数、ホワイトバランスゲインの算出周期を勘案して、白抽出平均処理と全画面平均処理の割合を決定すればよい。 Therefore, the ratio of the white extraction average process and the full screen average process may be determined in consideration of the memory capacity, the number of divided blocks, and the white balance gain calculation period provided in the imaging apparatus.
図６は、本実施形態のホワイトバランス制御装置の全体的な動作を説明するフローチャートである。
Ｓ４０１において、評価値検波部１０７は、撮像素子３０２によって撮像された１画面分（１フレーム又はフィールド分）の画像信号を複数のブロック、例えば縦８×横８の６４ブロックに分割する。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the overall operation of the white balance control apparatus of this embodiment.
In step S <b> 401, the evaluation value detection unit 107 divides an image signal for one screen (for one frame or field) captured by the image sensor 302 into a plurality of blocks, for example, 64 blocks of 8 × 8.
Ｓ４０３において、評価値検波部１０７は、検波閾値設定部１０９から閾値が設定されているか否かを調べる。
Ｓ４０３で閾値設定がなされていなければ、Ｓ４０５において、評価値検波部１０７は画面内の全画素の画像信号（輝度信号及び色信号）にもとづいて色評価値（第２の色評価値）を算出する。
In step S <b> 403, the evaluation value detection unit 107 checks whether a threshold is set from the detection threshold setting unit 109.
If the threshold is not set in S403, in S405, the evaluation value detection unit 107 calculates a color evaluation value (second color evaluation value) based on the image signals (luminance signal and color signal) of all pixels in the screen. To do.
Ｓ４０３で閾値設定されていれば、Ｓ４０７において、評価値検波部１０７はブロックごとに、輝度及び色信号についての閾値を満たす画素の輝度及び色信号にもとづいて色評価値（第１の色評価値）を算出する。 If the threshold value is set in S403, in S407, the evaluation value detection unit 107 determines, for each block, a color evaluation value (first color evaluation value) based on the luminance and color signals of the pixels that satisfy the threshold values for the luminance and color signals. ) Is calculated.
評価値検波部１０７は、Ｓ４０５又はＳ４０７で算出した第２又は第１の色評価値を、ホワイトバランス制御部３０８へ出力する。
ホワイトバランス制御部３０８は、評価値検波部１０７からの色評価値を、図示しない内部メモリ等に蓄積（保存）する（Ｓ４０９）。
The evaluation value detection unit 107 outputs the second or first color evaluation value calculated in S405 or S407 to the white balance control unit 308.
The white balance control unit 308 accumulates (saves) the color evaluation value from the evaluation value detection unit 107 in an internal memory (not shown) or the like (S409).
Ｓ４１１において、ホワイトバランス制御部３０８は、所定画面数分の色評価値を蓄積したかどうか判定し、まだ所定画面数に達していない場合には、処理をＳ４０１に戻し、次の画面についてＳ４０１〜Ｓ４０９の処理を実行する。 In step S411, the white balance control unit 308 determines whether or not the color evaluation values for the predetermined number of screens have been accumulated. The process of S409 is executed.
Ｓ４１１において、所定画面数分の色評価値を蓄積したと判定された場合、ホワイトバランス制御部３０８は、蓄積した色評価値に基づいてホワイトバランスゲインを算出する（Ｓ４１３）。例えば、従来と同様に、色評価値のうち最も白（中心値）に近いものを用いてホワイトバランスゲインを算出してもよい。 If it is determined in S411 that the color evaluation values for the predetermined number of screens have been accumulated, the white balance control unit 308 calculates a white balance gain based on the accumulated color evaluation values (S413). For example, as in the conventional case, the white balance gain may be calculated using the color evaluation value that is closest to white (center value).
そして、Ｓ４１５において、ホワイトバランス制御部３０８は、算出したホワイトバランスゲインをホワイトバランス回路３０４に設定する。
以降は、撮像装置が連続的に撮像して得られる画像フレーム又はフィールドについて、同様の処理を繰り返す。
In step S415, the white balance control unit 308 sets the calculated white balance gain in the white balance circuit 304.
Thereafter, the same processing is repeated for image frames or fields obtained by continuously capturing images by the imaging device.
（変形例）
評価値検波部１０７において閾値設定下で色評価値を求める場合、閾値を満たす画素を用いるのみならず、閾値を満たす画素がブロック中の全画素に占める割合をさらに勘案してもよい。例えば、閾値を満たす（すなわち、白に近い）画素の数が予め定めた数、あるいは閾値を満たす画素の割合が予め定めた割合以上のブロックについてのみ、閾値を満たす画素から色評価値を求めるようにすることができる。
(Modification)
When the evaluation value detection unit 107 obtains a color evaluation value under threshold setting, not only pixels that satisfy the threshold are used, but also the ratio of pixels that satisfy the threshold to all the pixels in the block may be further taken into consideration. For example, the color evaluation value is obtained from the pixels satisfying the threshold only for a block in which the number of pixels satisfying the threshold (that is, close to white) is a predetermined number or the ratio of pixels satisfying the threshold is equal to or greater than a predetermined ratio. Can be.
このように、閾値を満たす画素の割合を勘案することにより、ブロック中に含まれるノイズ成分などの影響を抑制し、より「白に近い領域」に含まれる画素に基づく精度良い色評価値を求めることができる。その結果、精度の良いホワイトバランスゲインの算出を実現することができる。 In this way, by taking into account the proportion of pixels that satisfy the threshold, the influence of noise components and the like included in the block is suppressed, and a more accurate color evaluation value based on the pixels included in the “region close to white” is obtained. be able to. As a result, accurate white balance gain calculation can be realized.
このように、本実施形態によれば、ブロック単位の色評価値を、ブロック内の画素のうち、閾値を満たす画素のみに基づいて色評価値を求める第１の方法と、ブロック内の全画素に基づいて色評価値を求める第２の方法を利用可能とした。
そのため、ブロック内の全画素に基づいて色評価値を求める場合に発生しうる、混色に起因した誤補正を抑制することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the first method for obtaining the color evaluation value for each block based on only the pixels satisfying the threshold among the pixels in the block, and all the pixels in the block. The second method for obtaining the color evaluation value based on the above can be used.
Therefore, it is possible to suppress erroneous correction caused by color mixture that may occur when color evaluation values are obtained based on all pixels in a block.
加えて、閾値を満たす画素が画素の数が予め定めた数あるいは閾値を満たす画素の割合が予め定めた割合以上のブロックについてのみ、閾値を満たす画素から色評価値を求めるようにすれば、さらに精度の良いホワイトバランス制御が可能になる。 In addition, if the pixel satisfying the threshold is determined in advance for a block having a predetermined number of pixels or a ratio of pixels satisfying the threshold equal to or greater than a predetermined ratio, the color evaluation value is calculated from the pixels satisfying the threshold. Accurate white balance control is possible.
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係るホワイトバランス制御装置を適用した撮像装置の構成例を示すブロック図であり、図１または図３と同様の構成には同じ参照数字を付し、重複する説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of an imaging apparatus to which the white balance control apparatus according to the second embodiment of the present invention is applied, and the same reference numerals are assigned to the same configurations as those in FIG. 1 or FIG. The duplicated explanation is omitted.
図３及び図１との比較から明らかなように、本実施形態におけるホワイトバランス制御装置２００は、第１の評価値検波部１０７に加え、第２の評価値検波部２０９が設けられている点が構成上異なる。 As is clear from comparison with FIG. 3 and FIG. 1, the white balance control device 200 in the present embodiment is provided with a second evaluation value detection unit 209 in addition to the first evaluation value detection unit 107. Are different in structure.
第２の評価値検波部２０９の機能は従来の評価値検波部３０７と同等であり、閾値設定のない色評価値を求めて、ホワイトバランス制御部３０８へ出力する。
一方、ホワイトバランス制御部３０８は、検波閾値設定部１０９を通じて第１の評価値検波部１０７に常時閾値を設定する。従って、ホワイトバランス制御部３０８は、同一フレーム又はフィールドに対し、閾値設定下で求められた第１の色評価値と、閾値が設定されていない状態で求められた第２の色評価値の両方を取得することができる。
The function of the second evaluation value detection unit 209 is equivalent to that of the conventional evaluation value detection unit 307, and obtains a color evaluation value without threshold setting and outputs it to the white balance control unit 308.
On the other hand, the white balance control unit 308 always sets a threshold value in the first evaluation value detection unit 107 through the detection threshold value setting unit 109. Accordingly, the white balance control unit 308 determines both the first color evaluation value obtained under the threshold setting and the second color evaluation value obtained in the state where no threshold is set for the same frame or field. Can be obtained.
ホワイトバランス制御部３０８は例えば、各画面（フレーム又はフィールド）に対して並行して求められた第１の色評価値（白ブロックごとの色評価値）と、第２の色評価値の平均値（画面全体についての色評価値）とを求め、所定画面数分蓄積する。第１及び第２の色評価値は、例えば、ホワイトバランス制御部３０８内の図示しないメモリに蓄積することができる。そして、ホワイトバランス制御部３０８は、蓄積した評価値のうち、最も白に近い評価値に基づいてホワイトバランスゲインを算出し、次の所定数の画面に対するホワイトバランス補正に適用するよう、ホワイトバランス回路３０４へ設定する。 The white balance control unit 308, for example, an average value of the first color evaluation value (color evaluation value for each white block) obtained in parallel for each screen (frame or field) and the second color evaluation value (Color evaluation value for the entire screen) is obtained and accumulated for a predetermined number of screens. The first and second color evaluation values can be stored in a memory (not shown) in the white balance control unit 308, for example. Then, the white balance control unit 308 calculates the white balance gain based on the evaluation value closest to white among the accumulated evaluation values, and applies the white balance correction to the white balance correction for the next predetermined number of screens. Set to 304.
このように、本実施形態によれば、第１の実施形態と異なり、画面ごとに評価値検波における閾値設定有無を切り替える必要がない。すなわち、図６のフローチャートにおけるＳ４０３の判断が不要となり、同一画面に対してＳ４０５及びＳ４０７が実行される。もちろん、ホワイトバランス制御部３０８におけるメモリ容量の空きが閾値未満となった場合などには第１の実施形態と同様に動作させることで、メモリ容量を節約することもできる。この場合、第２の評価値検波部２０９の動作を停止させても、第２の色評価値を保存しないようにしても良い。 Thus, according to the present embodiment, unlike the first embodiment, there is no need to switch the presence / absence of threshold setting in evaluation value detection for each screen. That is, the determination of S403 in the flowchart of FIG. 6 is not necessary, and S405 and S407 are executed for the same screen. Of course, the memory capacity can also be saved by operating in the same way as in the first embodiment when the white balance control unit 308 has less memory capacity than the threshold. In this case, even if the operation of the second evaluation value detection unit 209 is stopped, the second color evaluation value may not be stored.
あるいは、メモリ容量の節約という観点からは、第２の色評価値と第１の色評価値とに、白さの差が少なければ、第２の評価値のみを保存するようにしても良い。
従って、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、より柔軟なホワイトバランス制御を行うことができる。
Alternatively, from the viewpoint of saving memory capacity, if the difference in whiteness is small between the second color evaluation value and the first color evaluation value, only the second evaluation value may be stored.
Therefore, according to this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, more flexible white balance control can be performed.
（他の実施形態）
上述の実施形態は、システム或は装置のコンピュータ（或いはＣＰＵ、ＭＰＵ等）によりソフトウェア的に実現することも可能である。
従って、上述の実施形態をコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給されるコンピュータプログラム自体も本発明を実現するものである。つまり、上述の実施形態の機能を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明の一つである。
(Other embodiments)
The above-described embodiment can also be realized in software by a computer of a system or apparatus (or CPU, MPU, etc.).
Therefore, the computer program itself supplied to the computer in order to implement the above-described embodiment by the computer also realizes the present invention. That is, the computer program itself for realizing the functions of the above-described embodiments is also one aspect of the present invention.
なお、上述の実施形態を実現するためのコンピュータプログラムは、コンピュータで読み取り可能であれば、どのような形態であってもよい。例えば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等で構成することができるが、これらに限るものではない。 The computer program for realizing the above-described embodiment may be in any form as long as it can be read by a computer. For example, it can be composed of object code, a program executed by an interpreter, script data supplied to the OS, but is not limited thereto.
上述の実施形態を実現するためのコンピュータプログラムは、記憶媒体又は有線／無線通信によりコンピュータに供給される。プログラムを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記憶媒体、ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤ等の光／光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリなどがある。 A computer program for realizing the above-described embodiment is supplied to a computer via a storage medium or wired / wireless communication. Examples of the storage medium for supplying the program include a magnetic storage medium such as a flexible disk, a hard disk, and a magnetic tape, an optical / magneto-optical storage medium such as an MO, CD, and DVD, and a nonvolatile semiconductor memory.
有線／無線通信を用いたコンピュータプログラムの供給方法としては、コンピュータネットワーク上のサーバを利用する方法がある。この場合、本発明を形成するコンピュータプログラムとなりうるデータファイル（プログラムファイル）をサーバに記憶しておく。プログラムファイルとしては、実行形式のものであっても、ソースコードであっても良い。 As a computer program supply method using wired / wireless communication, there is a method of using a server on a computer network. In this case, a data file (program file) that can be a computer program forming the present invention is stored in the server. The program file may be an executable format or a source code.
そして、このサーバにアクセスしたクライアントコンピュータに、プログラムファイルをダウンロードすることによって供給する。この場合、プログラムファイルを複数のセグメントファイルに分割し、セグメントファイルを異なるサーバに分散して配置することも可能である。
つまり、上述の実施形態を実現するためのプログラムファイルをクライアントコンピュータに提供するサーバ装置も本発明の一つである。
Then, the program file is supplied by downloading to a client computer that has accessed the server. In this case, the program file can be divided into a plurality of segment files, and the segment files can be distributed and arranged on different servers.
That is, a server apparatus that provides a client computer with a program file for realizing the above-described embodiment is also one aspect of the present invention.
また、上述の実施形態を実現するためのコンピュータプログラムを暗号化して格納した記憶媒体を配布し、所定の条件を満たしたユーザに、暗号化を解く鍵情報を供給し、ユーザの有するコンピュータへのインストールを許可してもよい。鍵情報は、例えばインターネットを介してホームページからダウンロードさせることによって供給することができる。 In addition, a storage medium in which the computer program for realizing the above-described embodiment is encrypted and distributed is distributed, and key information for decrypting is supplied to a user who satisfies a predetermined condition, and the user's computer Installation may be allowed. The key information can be supplied by being downloaded from a homepage via the Internet, for example.
また、上述の実施形態を実現するためのコンピュータプログラムは、すでにコンピュータ上で稼働するＯＳの機能を利用するものであってもよい。
さらに、上述の実施形態を実現するためのコンピュータプログラムは、その一部をコンピュータに装着される拡張ボード等のファームウェアで構成してもよいし、拡張ボード等が備えるＣＰＵで実行するようにしてもよい。
Further, the computer program for realizing the above-described embodiment may use an OS function already running on the computer.
Further, a part of the computer program for realizing the above-described embodiment may be configured by firmware such as an expansion board attached to the computer, or may be executed by a CPU provided in the expansion board. Good.
Claims (9)
前記色評価値に基づいてホワイトバランスゲインを算出するホワイトバランスゲイン算出手段と、
前記算出されたホワイトバランスゲインを画像信号に適用する適用手段とを有するホワイトバランス制御装置において、
前記評価値検波手段が前記色評価値の算出に用いる画像信号に閾値を設定する閾値設定手段を有し、
前記評価値検波手段が、１画面分の画像信号を複数のブロックに分割し、各ブロックに含まれる前記閾値を満たす画像信号に基づくブロックごとの第１の色評価値と、前記１画面分の画像信号に基づく１画面ごとの第２の色評価値を算出可能であるとともに、
前記ホワイトバランスゲイン算出手段が、少なくとも前記第１の色評価値を含む、複数画面分の色評価値と、予め定められた白抽出領域とに基づいて前記ホワイトバランスゲインを算出することを特徴とするホワイトバランス制御装置。 Evaluation value detection means for calculating a color evaluation value from an image signal for one screen;
White balance gain calculating means for calculating a white balance gain based on the color evaluation value;
In a white balance control device having application means for applying the calculated white balance gain to an image signal,
A threshold value setting means for setting a threshold value for an image signal used by the evaluation value detection means for calculating the color evaluation value;
The evaluation value detection means divides the image signal for one screen into a plurality of blocks, and a first color evaluation value for each block based on the image signal satisfying the threshold value included in each block, and for one screen The second color evaluation value for each screen based on the image signal can be calculated,
The white balance gain calculating means calculates the white balance gain based on a plurality of screen color evaluation values including at least the first color evaluation value and a predetermined white extraction region. White balance control device.
前記評価値検波手段が、前記閾値が設定された場合には前記第１の色評価値を、前記閾値が設定されていない場合には前記第２の色評価値を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のホワイトバランス制御装置。 The threshold setting means selectively sets the threshold;
The evaluation value detection means calculates the first color evaluation value when the threshold is set, and calculates the second color evaluation value when the threshold is not set. The white balance control apparatus according to claim 1 or 2.
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のホワイトバランス制御装置とを備え、
前記ホワイトバランス制御装置の前記適用手段が、前記撮像手段が撮像した画像に対して前記ホワイトバランスゲインを適用することを特徴とする撮像装置。 Imaging means for continuously capturing images;
A white balance control device according to any one of claims 1 to 6,
The imaging apparatus, wherein the application unit of the white balance control apparatus applies the white balance gain to an image captured by the imaging unit.
前記色評価値に基づいてホワイトバランスゲインを算出するホワイトバランスゲイン算出工程と、
前記算出されたホワイトバランスゲインを画像信号に適用する適用工程とを有するホワイトバランス制御方法において、
前記評価値検波工程が、１画面分の画像信号を複数のブロックに分割し、各ブロックに含まれる、予め定められた閾値を満たす画像信号に基づくブロックごとの第１の色評価値と、前記１画面分の画像信号に基づく１画面ごとの第２の色評価値を算出可能であるとともに、
前記ホワイトバランスゲイン算出工程が、少なくとも前記第１の色評価値を含む、複数画面分の色評価値と、予め定められた白抽出領域とに基づいて前記ホワイトバランスゲインを算出することを特徴とするホワイトバランス制御方法。 An evaluation value detection step for calculating a color evaluation value from an image signal for one screen;
A white balance gain calculating step of calculating a white balance gain based on the color evaluation value;
An application step of applying the calculated white balance gain to an image signal;
The evaluation value detection step divides the image signal for one screen into a plurality of blocks, and includes a first color evaluation value for each block based on an image signal included in each block and satisfying a predetermined threshold; The second color evaluation value for each screen based on the image signal for one screen can be calculated,
The white balance gain calculating step calculates the white balance gain based on a plurality of screen color evaluation values including at least the first color evaluation value and a predetermined white extraction region. White balance control method.
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