JP4456141B2 - 映像状態の判断及びその露光制御の方法 - Google Patents

Description

本発明は映像状態の判断とその露光の制御の方法に関し、特に、映像状態を判断した後、一歩進んで映像の露光パラメータを調整する制御方法に関する。

一般の監視系統において、オブジェクトの弁別は爾来ずっと重要な課題であり、その中如何に背光が非常に強い状況下において、なおオブジェクト自体、特に人の顔をはっきり弁別できるかは、監視系統の必要機能である。

その中、アメリカ特許ＵＳ６，６９０，４２４に記載された背光校正の方法は、全体のイメージ・ピックアップ・プランにて求められた平均輝度に、１より小さい又は大きい関数を乗じて、それぞれ背景及び物体映像部分（Ｏｂｊｅｃｔ Ｓｃｅｅｎ Ｐｏｒｔｉｏｎ）を判断するための輝度参考標準を求めることにより、物体の画像部分を分離できると共に、前記平均輝度及び物体画像部分の平均輝度の差を利用して背光修正量を計算することにある。これは光に統計図表及び前記輝度参考標準を利用して物体画像部分を分離するので、分区でその重みを取る方式に比べて、物体画像部分の位置変動の際に発生する修正不正確の問題を回避することができる。

そしてアメリカ特許ＵＳ７，１６７，５９７では、統計図表上の条件（周波数／位置及び斜率）を利用して、その準則を設定して該映像がなんの種類かに帰着する。背光の状況下で物体を撮影すると、輝度統計表上に両極化の現象が出現するので、統計図表の斜率及び周波数／位置上に反映すれば一定の傾向が出現され、判断の準則として適当な条件を設定することができる。したがって、上記条件を満足した時、適当に分類して相応する正確な修正を行うことができる。この特許は比較的映像の状態（例えば背光映像、夜間撮影・・・等の状態）に重みを置き、どのように修正するかは特に言及していない。

且つ、アメリカ公開出願２００６／０１７１６０５でも、先ずプロジェクト、例えば人の顔を判断し、次にプロジェクト内で分区（例えば皮膚区、頭髪区、皮膚周囲の区域）し、プロジェクト以外ではプロジェクト中心との距離で分区した後、それぞれ各該分区区域に予め設定した重みを給与して露光の校正用とする。しかしながら先決条件は先ずプロジェクト区域及びプロジェクト以外の区域を区分する必要があり、更にプロジェクトの内分区区域及びプロジェクトの外分区区域を区分する必要がある。そして各分区の重みは固定値である。

したがって、本願発明人は上記従来技術の開示及びその不足のところに鑑み「映像状態の判断及びその露光制御の方法」を案出した。

本発明の主たる目的は適宜な規範を提供することにより完全背光状態であるか又は完全な非背光状態であるか否かを判断し、最明亮及び最暗区域を増減して重みを計算する操作方法を利用して計算し露光パラメータを調整してそれをこの条件に基づいて露光補償させる、映像状態の判断及びその露光制御の方法を提供することにある。

本発明の次の目的は映像に背景区域及び主体区域を有する、映像状態の判断方法を提供することにある。該方法は（Ａ）該映像を、第１の数のブロックが該背景区域中に位置しそして第２の数のブロックが該主体区域中に落ち入る状態下で複数のブロックに区分するステップと、（Ｂ）該等ブロックの個別輝度を検出することにより該映像の平均輝度を算出するステップと、（Ｃ）該背景区域の中該平均輝度よりも大きい第１の倍率を有するブロック数量を総和して第１の値とするステップと、（Ｄ）該主体区域の中該平均輝度よりも小さい第２の倍率を有するブロック数量を総和して第２の値とするステップと、（Ｅ）該第１の値及び第２の値をそれぞれ第１の臨界値及び第２の臨界値と比較して該映像の状態を判断するステップと、を備えてなる。

本発明の他の目的は、自動背光補償機制により被写体が背光にいる状態下で主体区域の露光計算重みを向上すると同時に背景区域の露光計算重みを降下して全体画面の輝度を向上し、主体区域が背光が暗過ぎたために細節を失うのを回避する、映像状態の判断及びその露光制御の方法を提供する。

上記アイデアに基づき、該第１の値及び該第２の値がそれぞれ該第１の臨界値及び該第２の臨界値よりも大きい時、該映像が完全な背光状態にあると判断する。そして該第１の値及び該第２の値がそれぞれ該第１の臨界値及び第２の臨界値よりも小さい時、該映像が完全な非背光状態にあると判断する。

上記アイデアに基づき、該第１の倍率は１よりも大で２よりも小であって好適には１．３ないし１．８の間に介在し、そして第２の倍率は０よりも大で１よりも小であって好適には０．３ないし０．７の間に介在する。

本発明の又次の目的は映像が複数の重み区に区分され、当該重み区はそれぞれ各自の重みと各自の重み付平均輝度を有する、映像露光制御の方法を提供することにあり、該方法は（Ａ）該映像の重み付平均輝度を計算して露光パラメータを設定するステップと、（Ｂ）該映像が完全な背光状態にあると判断するステップと、（Ｃ）該等重み区の中最低輝度を有する該重み区の重みを向上し、そして該等該等重み区の中最高輝度を有する該重み区の重みを降下するステップと、（Ｄ）該ステップ（Ｃ）の重み調整に基づいて、改めて該映像の重み付平均輝度を計算し、ひいては該露光パラメータを調整するステップと、を備えてなる。

上記アイデアに基づき、該映像は背景区域と主体区域とを有する。したがって、ステップ（Ｂ）はさらに、（Ｂ１）該背景区域は第１の数のブロッグを有し、そして該主体区域は第２の数のブロックを有する、これら映像を複数ブロックに区分するステップと、（Ｂ２）該等ブロックの個別輝度を検出して該映像の平均輝度を算出するステップと、（Ｂ３）該背景区域の中平均輝度よりも大きい第１の倍率を有するブロック数量を総和して第１の値とするステップと、（Ｂ４）該主体区域の中該平均輝度よりも小さい第２の倍率を有するブロック数量を総和して第２の値とするステップと、（Ｂ５）該第１の値及び該第２の値がそれぞれ第１の臨界値及び第２の臨界値よりも大きい時、該映像が該完全な背光状態にあると判断するステップと、を備えてなる。

上記アイデアに基づき、該露光パラメータは露光値（ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｖａｌｕｅ，ＥＶ)の決定に用いられ、そして該露光値は感光度（ＩＳＯ）、シャッター速度、絞り値又は露光時間を変改して調整される。

上記アイデアに基づき、該重みの最大値は４、そして最小値は０であり、且つ該等重み区は主体所在により各該重み区の重みが決定される。

上記アイデアに基づき、該映像は監視系統により撮影されたイメージ・ピックアップである。

本発明の又次の目的は、映像が背景区域及び主体区域を有する、映像露光制御の方法を提供することにあり、該方法は（Ａ）該背景区域が第１の数のブロックを有しそして該主体区域が第２の数のブロックを有する該映像を、複数個のブロックに区分してそれぞれその輝度を検出するステップと、（Ｂ）該等ブロックをさらに、各自の重みを有する特定数の重み区に区分するステップと、（Ｃ）該等重み区の輝度を計算し、その各自の重みに基づいて該映像の重み付平均輝度を生ずるステップと、（Ｄ）該重み付平均輝度に基づいて該影像の露光パラメータを設定するステップと、（Ｅ）該映像の平均輝度を計算するステップと、（Ｆ）該背景区域の中該平均輝度よりも大きい第１の倍率を有するブロック数量を計算するステップと、（Ｇ）該主体区域の中該平均輝度よりも小さい第２の倍率を有するブロック数量を計算するステップと、（Ｈ）それぞれステップ（Ｆ）及びステップ（Ｇ）により計算されたブロック数量を、第１の臨界値及び第２の臨界値と比較し、ひいては該映像の状態を判断するステップと、（Ｉ）該映像の状態に応じてそれぞれ該等重み区の中最低輝度を有する該重み区と、該等重み区の中最高輝度を有する該重み区との重みを調整するステップと、（Ｊ）ステップ（Ｉ）の重み調整に応じて改めて該映像の重み付平均輝度を計算することにより、該露光パラメータを調整するステップと、を備えてなる。

上記アイデアに基づき、ステップ（Ｈ）において、該第１の値と該第２の値とがそれぞれ該第１の臨界値及び第２の臨界値よりも大きい時、該映像が完全な背光状態にあると判断されるので、該ステップ（Ｉ）において該等重み区の中最低輝度を有する該重み区の重みを向上し、そして該等重み区の中最高輝度を有する該重み区の重みを降下する。

上記アイデアに基づき、該ステップ（Ｈ）において該第１の値と該２の値とがそれぞれ該第１の臨界値及び該第２の臨界値よりも小さい時、該映像が完全な非背光状態にあると判断されるので、該ステップ(Ｉ)において該等重み区の中最低輝度を有する該重み区の重みを向上し、そして該等重み区の中最高輝度を有する該重み区の重みを降下する。

上記アイデアに基づき、該平均輝度は該等ブロックで検出された輝度を加えた後、該等ブロックで割った数量である。

本発明の効果及び目的は下記の実施の形態を説明することにより、より深く了解される。

以下の実施の形態は本発明をより具体的に説明するものであるが本発明の技術的思想は決してこれに限定されない。

以下本発明の好適な実施例の映像状態の検出及びその露光制御の方法について説明するが、実際の架構及び採用される方法は必ずしも完全に説明された架構及び方法に符合するとは限らず、当業者であれば本発明の技術的精神を逸脱しない範囲の状況下で種種の変化、修飾、置換を進行することができる。

図１は本発明により開示された、映像露光制御方法の簡要フロート見取図である。本発明の映像露光制御方法は先ず一映像を不同重みを有する多数個重み区に区分し（ステップ１０１）；その中該等重み区はそれが該映像の不同対応位置にあるのに応じてそれぞれ不同重みと不同輝度とがあり、この重みと輝度に応じて該重み付平均輝度を算出することができ（ステップ１０２）；同時に該重み付平均輝度に応じて該映像の露光パラメータを設定でき（ステップ１０３）；しかる後該映像の状態を判断し（ステップ１０４）；もって映像が完全な背光状態であるかどうか（ステップ１０５）、完全な非背光状態であるかどうか（ステップ１０７）又は不完全な非背光状態であるかどうか（ステップ１０９）を確認し；そしてステップ１０５で該映像が完全な背光状態であると確認されれば、該等重み区の中最低輝度を有する重み区の重みを向上すると共に、該等重み区の中最高輝度を有する重み区の重みを降下する（ステップ１０６）；したがって、ステップ１０６の重み調整に基づき、改めてステップ１０２にもどって新たに該映像の重み付平均輝度を計算し、ひいては該露光パラメータを再度調整する。もし、ステップ１０７において該映像が完全な非背光状態であると確認されれば最低輝度を有する重み区の重みを降下すると共に最高輝度を有する重み区の重みを向上し（ステップ１０８）、しかる後、ステップ１０８で進行された重み区の調整に基づいて新たにステップ１０２にもどり、改めて該映像の重み付平均輝度を計算して該露光パラメータを再調整する。この外、いずれも完全な背光状態（ステップ１０５）及び完全な非背光状態（ステップ１０７）に属さないと判断されれば不完全な背光状態と見なされる（ステップ１０９）ので、なんらの重み調整をも進行しない（ステップ１１０）。

その中、該映像は監視系統により撮影されたイメージ・ビックアップであり、該露光パラメータは露光値（ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｖａｌｕｅ，ＥＶ）の決定に用いられ、そして該露光値は感光度（ＩＳＯ）、シャッター速度、絞り値又は露光時間を変改して調整される。該重みの最大値は４、そして最小値は０であり、該等重み区は主体の所在により不同重み区の重みが決定される。

この外、前記ステップ１０４における、該映像状態を判断する詳細フロートは図２が参照される。先ず、該映像を複数個ブロックに区分し（ステップ２０１）；該映像は更に背景区域及び主体区域を有し、そして該等ブロックの中第１の数のブロックは該背景区域中に位置すると共に該第２の数のブロックは該主体区域中に位置しており、この構成下で該映像の平均輝度の計算を行い（ステップ２０２）；更には、該背景区域及び該主体区域の中それぞれ特定条件を有するブロック数（ｎＢｔ及びｎＤｋ）の計算統計を行い（ステップ２０３）；このブロック数においてｎＢｔは該背景区域の中該平均輝度よりも大きい第１倍率のブロック数であり、そしてｎＤｋは該主体区域の中該平均輝度よりも小さい第２倍率のブロック数であり；しかる後ｎＢｔ及びｎＤｋは続いてそれぞれ設定された個別臨界値と比較し（ステップ２０４）、ｎＢｔ及びｎＤｋがいずれもその設定臨界値よりも大きい時（ステップ２０５）、該映像は完全な背光状態であると判断され（ステップ２０６）；反対に、ｎＢｔ及びｎＢｋがいずれもその設定臨界値よりも小さい時（ステップ２０７）、該映像は完全な非背光状態であると判断され（ステップ２０８）；更には、上記２種の状況に属するものではない場合、即ち、ｎＢｔがその設定臨界値よりも大きく、ｎＤｋがその設定臨界値よりも小さく又はｎＢｔがその設定臨界値より小さくそしてｎＤｋがその設定臨界値よりも大きい場合は、該映像は一不完全な背光状態に属すると判断される（ステップ２０９）。

その中、該平均輝度は該等ブロックで検出された輝度を加えた後、該等ブロックの数量で割ったものであり、そして該第１の倍率は通常１よりも大きく２よりも小さいが好適には１．３ないし１．８の間に介し、該第２の倍率は０よりも大きく１よりも小さいが、好適には０．３ないし０．７の間に介する。

次に図３は本発明の方法を使用して配置された映像ブロック及び区域の見取図である。被撮影像３０は３５個のブロック３１に区分することができ、各ブロック３１はいずれも各自の不同輝度があり、各ブロック３１で検出された輝度を総和した後該等区域の数量で割れば該被撮影像３０の平均輝度であり、そして一般に言われる完全背光状態は通常被写環境の背景輝度が過度に輝き、そして主体輝度が過度に暗いので、本発明は被撮影像３０を一背景区域３２及び一主体区域３３に分け、この背景区域３２は１４個のブロック３１を有する一方、主体区域３３は２１個のブロック３１を有する。背景区域３２の中１．５倍平均輝度よりも大きいブロック３１の数量を総和して第１の値（ｎＢｔ）とすると共に主体区域３３の中０．５倍平均輝度よりも小さいブロックの数量を総和して第２の値（ｎＤｋ）とし、ｎＢｔ及びｎＤｋがそれぞれ設定された臨界値よりも大きい時、（この実施例ではｎＤｋ≧４，ｎＢｔ≧６）、被撮影像３０は完全な背光状態にあると認定され、反対に、ｎＤｋ及びｎＢｔが同時に設定された臨界値よりも小さい時（本実施例ではｎＤｋ≦４，ｎＢｔ≦６）、被撮影像３０は完全な非背光状態にあると認定される。

更に図４は本発明の方法を利用して配置された重み区配置及びその重み分布の見取図である。本発明実施例の説明に寄与するために、不同図式中に位置する被撮影像を不同符号で表示するがその被撮影像は実質上同一であるので、被撮影像４０は図３中の被撮影像３０と完全に同一であるばかりでなく、被撮影像４０のブロック配置も被撮影像３０で配置されたものと完全に一致しており、その区別は僅に被撮影像４０は更にその不同位置により７個の重み区及び５種相違の重み分布（４１，４２，４３，４４，４５）に区分されていることである。この区分において、本実施例は被撮影像４０の最も中間の重み区４１が最高な重み値１．０を有していると設定しており、次に中間下方の重み区４２は０．８、また次に、両側下方の重み区４３はそれぞれ０．６、中間上方の重み区４４は０．４、最後両側上方の重み区４５はそれぞれ０．２である。これら重みの分配方式は一般映像の主体が多くは中間偏下であることに基づいて考慮の基準としている。また、不同需求により不同方式の重み区及び重み配置が採択されるが、これらの均等変化はやはり本発明の保護形式に属する。この外、図３の説明によれば、各ブロック３１はいずれもその不同の輝度を有しているので、該重み付平均輝度は被撮影像４０中の複数ブロックのそれぞれの輝度に、それぞれそれの有する重み（所在の重みが不同であるに従って相違する）を乗じた後、該等ブロックの数量値で割る。この重み平均輝度によれば、これに基づいて被撮影像４０の露光パラメータを設定することができる。

そこで、前面の説明により、図３における被撮影像３０が完全な背光状態に属すると判断された時、且つ図４において被撮影像４０中の中間下方の重み区４２に最底輝度があり、そして両側上方の重み区４５に最高輝度があると、これに基づいて最低輝度を有する重み区の重み及び最高輝度を有する重み区の重みを調整することができる。本実施例は毎回の調整の差を０．１と設定しており、又、０．０１ないし０．２５をも採用できるので、図４の重み分配は図５（Ａ）に示すように、最低輝度を有する重み区５１の重みを０．９と、最高輝度を有する重み区５２の重み区５２の重みを０．１と調整することができる。したがって、上記の重み調整に応じて、被撮影像５０の重み付平均輝度は減少し、これに応じて該露光パラメータも同時に調整され、感光度（ＩＳＯ）、シャッター速度、絞り値又は露光時間を変改することによりその露光値を変改して露光量を増加し、ひいては背光の状態を改善する。

反対に図３において被撮影像３０が完全な非背光状態に属すると判断された時、図５（Ｂ）に示すように、最低輝度を有する重み区５１の重みを０．７に低く調整し、そして最高輝度を有する重み区５２の重みを０．３に高く調整する。このようにすれば、重み付平均輝度が増加し、これに対応して露光パラメータも同時に調整されることにより露光値を変改して露光量が減少され、ひいては完全な非背光状態に改善される。そしてその余の状況下では、不完全な背光状態（即ちｎＤｋ≦４，ｎＢｔ≧６又はｎＤｋ≧４，ｎＢｔ≦６）に属し、各重み区の重みを不変な重みに維持する。

したがって、本発明の映像状態及びその露光制御の方法を介して不同の映像状態に応じて簡便な判断及び制御方法を提供できると共に、自動調整の方法で露光補償を行い、完全な背光状態又は完全な非背光状態がもはや存在しないまで、この方法を循環して進行することができる。

要するに、本発明の映像状態の判断及びその露光制御の方法は自動露光補償機制を確実に提供し、被撮影像を不同重み分布の依拠とすることができる。そして完全な背光状況下であると判断された時、最も暗い重み区の重みを増加すると共に、最も明るい重み区を減少することにより、全体画面の輝度を向上する。完全な非背光情況の場合最も暗い重み区の重みを減少すると共に最も明るい重み区の重みを増加することにより、全体画面の輝度を抑制する。その余の状況下では各重み区の重みの不変を維持するので、この技術は繁雑なソフト設備を増加する必要がないと共に実施のコストが極めてやすい。また本発明の映像状態の判断及びその露光制御の方法は簡単に一般の監視系統中に適用されると共に極めて高い便利性を提供するので、効果的に産業の進歩を増進する。また本発明の技術は簡単であるので運用分野が広汎であり、産業の価値を有する。

以上好適な実施例を利用して本発明を詳細に説明したが、本発明の技術的精神はこれに限定されず、添付クレームの定義を逸脱しないかぎり、当業者による単純な技術的変更、付加、修飾、置換はいずれも本発明の技術的範囲に属する。

本発明における好適な実施例の映像露光制御方法の簡要フロート見取図である。 本発明における好適な実施例の映像状態を判断する方法の簡要フロート見取図である。 本発明の方法により配置された映像ブロック及び区域の見取図である。 本発明の方法により配置された重み区配置及びその重み分布の見取図である。 不同映像に応じて行われた重み調整の見取図である。 不同映像に応じて行われた重み調整の見取図である。

符号の説明

３１ ブロック
３２ 背景区域
３３ 主体区域
４１，４２，４３，４４，４５ 重み区
５１ 最低輝度を有する重み区
５２ 最高輝度を有する重み区

Claims (8)

1. 映像に一背景区域及び一主体区域を有する、該映像状態を判断する方法であって、
   （A）前記映像を、第1の数のブロックが前記背景区域中に位置しそして第2の数のブロックが前記主体区域中に位置する状態下で複数個ブロックに区分するステップと、
   （B）前記ブロックの個別輝度を検出することにより前記映像の平均輝度を算出するステップと、
   （C）前記背景区域の中で前記平均輝度の何倍かを示す倍率が1より大きい第1の倍率よりも大きいブロック数量を第１の値に総和するステップと、
   （D）前記主体区域の中で前記平均輝度の何倍かを示す倍率が1より小さい第2の倍率よりも小さいブロック数量を第２の値に総和するステップと、
   （E）前記第1の値及び、前記第2の値をそれぞれ第1の臨界値及び第2の臨界値と比較して前記映像の状態を判断するステップと、
   を備えてなる、映像状態の判断方法。
2. 前記第１の値及び前記第２の値がそれぞれ前記第１の臨界値及び前記第２の臨界値よりも大きい時、該映像が完全な背光状態にあると判断し、そして該第１の値及び該第２の値がそれぞれ該第１の臨界値及び該第２の臨界値よりも小さい時、該映像が完全な非背光状態にあると判断する、請求項１記載の方法。
3. 前記第１の倍率は１よりも大で2よりも小であって好適には1．3ないし1．8の間に介在し、そして前記第2の倍率は0よりも大で１よりも小であって好適には0．3ないし0．7の間に介在する、請求項1記載の方法。
4. 一背景区域及び一主体区域を有する影像の露光制御の方法であって、
   （A）前記背景区域が第１の数のブロックを有しそして前記主体区域が第２の数のブロックを有する前記影像を、複数個のブロックに区分してそれぞれその輝度を検出するステップと、
   （B）前記複数個のブロックをさらに、各自の重みを有する特定数の重み区に区分するステップと、
   （C）これら重み区の輝度を計算し、その各自の重みに基づいて該映像の重み付平均輝度を生ずるステップと、
   （D）前記重み付平均輝度に基づいて前記映像の露光パラメータを設定するステップと、
   （E）前記映像の平均輝度を計算するステップと、
   （F）前記背景区域の中で前記平均輝度の何倍かを示す倍率が1より大きい第1の倍率よりも大きいブロック数量を計算するステップと、
   （G）前記主体区域の中で前記平均基度の何倍かを示す倍率が1より、小さい第2の倍率よりも小さいブロック数量を計算するステップと、
   （H）それぞれステップ（F）及びステップ（G）により計算されたブロック数量を、第1の臨界値及び第2の臨界値と比較し、ひいては前記映像の状態を判断するステップと、
   （I）前記映像の状態に応じてそれぞれ前記複数の重み区の中で最低輝度を有する該重み区と、該複数の重み区の中で最高輝度を有する該重み区との重みを計算するステップと、
   （J）前記ステップ（I）の重み調整に応じて新たに前記映像の重み付平均輝度を計算することにより前記露光パラメータを調整するステップと、
   を備えてなる映像露光制御の方法。
5. 前記ステップ（H）において前記第1の値と前記第2の値とがそれぞれ前記第1の臨界値及び前記第２の臨界値よりも大きい時、前記映像が完全な背光状態にあると判断される請求項4記載の方法。
6. 前記ステップ（I）において前記複数の重み区の中で最低輝度を有する該重み区の重みを向上し、そして前記複数の重み区の中で最高輝度を有する該重み区の重みを降下する請求項5記載の方法。
7. 前記ステップ（H）において該第1の値と該第2の値とがそれぞれ該第1の臨界値及び該第２の臨界値よりも小さい時、該映像が完全な非光状態と判断される請求項4記載の方法。
8. 前記ステップ（I）は前記複数の重み区の中で最低輝度を有する前記重み区の重みを降下し、そして前記複数の重み区の中で最高輝度を有する該重み区の重みを向上する請求項7記載の方法。

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