JPH0828879B2

JPH0828879B2 - 白バランス調整装置

Info

Publication number: JPH0828879B2
Application number: JP2090902A
Authority: JP
Inventors: 俊宣春木; 健一菊地
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-04-05
Filing date: 1990-04-05
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPH03289793A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は，撮像素子から得られる撮像映像信号を基
に、白バランスの制御を行うカラービデオカメラの白バ
ランス調整装置に関する。

（ロ）従来の技術カバービテオカメラに於いては、光源による光の波長
分布の違いを補正するために、ホワイトバランスの制御
を行う必要がある。

この制御は、赤（以下Ｒ）、青（以下Ｂ）、緑（以下
Ｇ）の三原色信号の比が1:1:1となるように、各色信号
の利得を調節することで行われる。一般には例えば特開
昭62−35792号公報（H04N9/73）に示される様に、画面
の色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの積分値が零になるように利
得を調節する方式が用いられている。

第２図は、この方式を用いた白バランス回路のブロッ
ク図である。

レンズ（１）を通過した光は、撮像素子（CCD）
（２）で光電変換された後、色分離回路（３で、Ｒ、
Ｇ、Ｂの３原色信号として取り出されるこうして得られ
たＧ信号は直接、またＲ及びＢ信号はＲ増幅回路
（４）、Ｂ増幅回路（５）を経てカラープロセス及びマ
トリックス回路（６）に入力され、輝度信号Ｙ、赤及び
青それぞれの色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが作られて、ビデ
オ回路（７）へ送られる。

同時に、二つの色差信号は、それぞれ積分回路（17）
（18）で、十分に長い時間、積分されその結果が零にな
るように利得制御回路（13）（14）がＲ、Ｂ各々の増幅
回路（４）、（５）の利得を調節する。

この方式では、ビデオカメラにより撮影される画面
の、様々な色分布に対して、積分回路（17（18）の時定
数を長くする等の工夫を施して、これらの色分布を平均
化すれば、色分布を構成する各色成分が打ち消し合い、
略白い画面状態に近似できることを前提としている。

ところが、この方式では、被写体自体の色に偏りがあ
る時、例えば、緑の芝生や青い空が画面上で大きな面積
を占める場合や、赤いセータを着た人物をクローズアッ
プする場合等では、画面全体の色分布を平均化しても白
い画面状態とはならず白バランスがくずれることにな
り、この様な被写体に対して前述の如き白バランス調整
を施せば、偏った色を打ち消す方向に利得が変化して白
バランスがその補色側にずれて、適正な色の再現が行え
なくなるという欠点を有している。

そこで、本出願人は先に特願平01−300239号（平成１
年11月17日付出願）にて、この欠点を解決した白バラン
ス調整装置を提案している。この先願技術は、撮像画面
内で色情報信号の変動量が基準となる量を下回る領域で
の色情報信号の白バランス調整への寄与を他の領域より
軽減させることで、同一色、大面積の被写体が含まれる
画面にも対応しようとするものである。

第３図は同方式の回路ブロック図である。

前記従来例と同様に、レンズ（１）を通過した光は、
CCD（２）上に結像されて光電変換された後、色分離回
路（３）にて、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色信号として取り出さ
れる。これら３原色信号の中のＲ及びＢ信号は、夫々Ｒ
及びＢ増幅回路（４（５）を経て、Ｇ信号と共にカメラ
プロセス及びマトリクス回路（６）に入力され、これら
を基に輝度信号（Ｙ）及び赤、青夫々の色差信号（Ｒ−
Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）が作成されて、ビデオ回路（７に供給
され周知の処理が施される。また、（Ｒ−Ｙ）（Ｂ−
Ｙ）の各信号は、同時に選択回路（21）にも供給され
る。選択回路（21）はタイミング回路（25）からの選択
信号（S1）により輝度信号（Ｙ）及び色差信号（Ｒ−
Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）の３つの信号の中の１つを１フィール
ド毎に順次選択するもので、（Ｙ）→（Ｒ−Ｙ）→（Ｂ
−Ｙ）→（Ｙ）→（Ｒ−Ｙ）→・・と１フィールド毎に
後段のA/D変換器（22）に出力される。尚、選択信号（S
1）は後述の如く同期分離回路（24）から得られる垂直
同期信号に基づいて作成される。

A/D変換器（22）は、所定のサンプリング周期で選択
回路（21）にて選択された信号（Ｙ（Ｂ−Ｙ）（Ｂ−
Ｙ）の１つをディジタル値に変換し、この値を積分器
（23）に出力する。ところで、タイミング回路（25）は
カメラプロセス及びマトリクス回路（６）から垂直、水
平同期信号及びCCD（２）を駆動する固定の発振器出力
に基づいて、撮影画面を第４図に示す８×８の64個の長
方形の領域（A11）、（A12）、（A13）・・・（A88）、
即ち（Aij）（i,j＝１〜８の整数）に分割して、各領域
毎にこれらの領域内の選択回路（21）出力を時分割で取
り出すための切換信号（S2）を積分器（23に出力する。

積分器（23）は切換信号（S2）を受けて、選択回路
（21）出力のA/D変換値を領域毎に１フィールド期間に
わたって加算し、即ち64個の領域毎にディジタル積分
し、この１フィールド分の積分が完了するとこの積分値
を輝度評価値あるいは色評価値としてメモリ（26）に保
持するこの結果、ある任意のフィールドで64個の領域の
内に対応する輝度信号（Ｙ）のディジタル積分値が64個
の輝度評価値（yij）（i,j:1〜８）として得られること
になる。また次のフィールドでは選択回路（21）にて色
差信号（Ｒ−Ｙ）が選択されているので、加算器（23）
の各領域における積分の結果、色差信号（Ｒ−Ｙ）の領
域毎のディジタル積分値が64個の色評価値（rij）とし
て得られる。更に次のフィールドでは選択回路（21）に
て色差信号（Ｂ−Ｙ）が選択されているので、加算器
（23）の積分の結果、白差信号（Ｂ−Ｙ）の領域毎のデ
ィジタル積分値が64個の色評価値（bij）として得られ
る。こうして、輝度信号（Ｙ）、色差信号（Ｒ−Ｙ）
（Ｂ−Ｙ）の３フィールドの積算が終了した時点で、輝
度評価値（yij）及び色評価値（rij（bij）の64×３の
値がメモリ（26）に保持されることになる。これ以降、
上述と同様の動作が繰り返され、次のフィールドでは輝
度信号（yij）が、更に次のフィールドでは色評価値（r
ij）と順次更新されることになる。

第６図は、この積分器（23）の内部構造を更に詳細に
示す。各A/D変換データは、切換回路（61）に供給され
る。この切換回路（61）は切換信号（S2）を受けて、各
A/D変換値を領域毎に用意された加算器（F11）（F12）
……（F88）の中で該当データのサンプリング点が存在
する領域用の加算器に供給する役割を有する。即ち、あ
る任意のデータのサンプリング点が領域（A11）内に含
まれているならば、このデータを領域（A11）用の加算
器（F11）に供給する。尚、以下、同様に加算器（Fij）
（ij＝１〜８）は領域（Aij）用に設定され、全部で64
個の加算器が用意されている。各加算器の後段には、保
持回路（Qij）がそれぞれ配設され、各加算値は各保持
回路に一旦保持される。各保持回路の保持データは、再
び加算器に入力されて、次に入力されるデータと加算さ
れる。また各保持回路は、垂直同期信号に基ずいて１フ
ィールド毎にリセットされ、このリセット直前の保持デ
ータのみがメモリ（26）に供給される。従って、１組の
加算器及び保持回路にて１個のディジタル積分回路が構
成され、合計64個の積分回路が積分器（23）を構成する
ことになり、１フィールド毎に各保持回路から64個の領
域毎にディジタル積分値がメモリ（26）に入力される。

この１フィールド分の積分が完了すると、この積分値
は輝度評価値または色評価値としてメモリ（26）に保持
される。この結果、ある任意のフィールドで64個の領域
内に対応する輝度信号（Ｙ）の領域毎のディジタル積分
値が64個の輝度評価値（yij）として得られる。更に次
のフィールドでは選択回路（21）にて色差信号（Ｒ−
Ｙ）が選択されているので、積分器（23の積分の結果、
色差信号（Ｒ−Ｙ）の領域毎のディジタル積分値が64個
の色評価値（rij）として得られ、同様に次のフィール
ドでは色差信号（Ｂ−Ｙ）の色評価値（bij）が得られ
る。

尚、A/D変換器（22）に入力される輝度及び両色差信
号の基準レベル即ち零レベルは、完全な無彩色面を撮影
したときに得られるレベルに予め設定されており、従っ
て，各A/D変換値は正の値だけでなく、負の値もとりう
ることは言うまでもない。

上述の様にして得られる最新の色評価値（yij）（ri
j）（bij）（i,j:1〜８）は同一色処理回路（27）に入
力される。この同一色処理回路（27）は64個の領域の中
の上下あるいは左右方向に連続する複数の領域が同一色
であるか否かを判断し、同一色と判断した回数をカウン
トするもので、その動作を第５図のフローチャートに示
す。

このフローチャートでは、STEP（100）（101）にて領
域（A11）から判定を行うための初期設定が為され、STE
P（102）で重み付け量（wij）の初期設定が為され、ま
ず全ての領域の重み付け量が１に設定される。STEP（10
4）では上下方向に連続して並んでいる領域での色差信
号（Ｒ−Ｙ）の色評価値の差|rij−ri−1j|が基準値（C
1）を越えるか否かの判定を為し、同様にSTEP（105）
（106）では上下方向に連続する領域での色差信号（Ｂ
−Ｙ）の色評価値の差|bij−bi−1j|及び輝度評価値の
差|yij−yi−1j|が夫々基準値（C2）、（C3）を越える
か否かの判定を為す。そして、いずれの評価値の差も基
準値（C1）（C2）（C3）を越えない時には、これらの上
下に連続する２領域の画面は同一色であると判断し、ST
EP（107）にて重み付け量（wij）が半減される。

尚、基準値（C1）（C2）（C3）は同一色と見做せる閾
値であり、予め実験による実測値に基ずいて設定された
定数である。

STEP（103）は画面の最上段に並ぶ８個の領域につい
ては、これより上側に領域が存在しないので、STEP（10
4）乃至（106）の判定を回避する働きを有している。

STEP（109）では画面の左右方向に連続して並んでい
る領域での色差信号（Ｒ−Ｙ）の色評価値の差|rij−ri
j−1|が所定値（C1）を越えるか否かの判定を為し、同
様にSTEP（110）（111）では左右方向に連続する領域で
の色差信号（Ｂ−Ｙ）の色評価値の差|bij−bij−1|及
び輝度評価値の差|yij−yij−1|が夫々基準値（C2）、
（C3）を越えるか否かの判定を為す。そして、いずれの
評価値の差も基準値（C1）（C2）（C3）を越えない時に
は、これらの左右に連続する２領域の画面は同一色であ
ると判断し、STEP（112）にて重み付け量が半減され
る。尚、STEP（108）は画面の左端に並ぶ８個の領域に
ついては、これより左側に領域が存在しないので、STEP
（109）乃至（111）の判定を回避する働きを有してい
る。以上の一連の同一色か否かの判定は、STEP（113）
により全領域について行われる。

こうして同一色処理回路（27）にて決定された各領域
の重み付け量（wij）は、画面評価回路（28）に入力さ
れ次色（１）（２）に基づいて色差信号（Ｒ−Ｙ）（Ｂ
−Ｙ）の各々の画面全体についての画面色評価値（Vr）
（Vb）として算出される。

この式（１）（２）は64個の各領域の色評価値（ri
j）（bij）の全ての総和を重み付け平均をすることを意
味する。

利得制御回路（29）（30）は画面全体の色評価値であ
る画面色評価値（Vr）（Vb）が共に零となる様にＲ及び
Ｂ増幅回路（４）（５）の各々の利得を制御している。

（ハ）発明が解決しようとする課題前述の方式は、撮像画面内で色情報信号の変動量が基
準となる量（C1）（C2）（C3）を下回る領域での色情報
信号の白バランス調整への寄与を他の領域より軽減され
ることで、同一色、大面積の被写体が含まれる画面にも
対応しようとするものである。

ところが、この方式では、変動量の大小を判定する基
準値を固定のものとしており、例えば、レンズの焦点距
離が短い広角側や、被写体との距離が遠い場合などに
は、角領域の中に様々な被写体が入りやすく、その平均
となる各領域の評価値はばらつきにくくなる。このた
め、複数の色が混じった状態であるにもかかわらず同一
色と判断されることが生じ、結果として、白バランス調
整の精度を低下させる。

また、評価値の絶対値が大きい領域では、同じ比率で
変化したときの変化量は大きくなり、結果として同一色
と判定されにくくなる。しかし、実際には、評価値の絶
対値の低い、無彩色に近い領域ほど白バランス調整の制
御に対する寄与を大きくすべきであり、調整の精度を低
下させる原因となる。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、撮像信号中の色信号情報を基に白バランス
調整を行うものであり、撮像画面内で色情報信号の変動
量が基準値を下回る領域での色情報信号の白バランス調
整への寄与を他の領域より軽減させるにあたり、レンズ
の焦点距離、被写体との距離、色信号情報の絶対値に応
じて、基準となる量を可変するかもしくは、寄与の軽減
量を変化させることを特徴とする。

（ホ）作用本発明は、上述のごとく構成したので、様々な撮影状
況に対して、常に正確に同一色、大面積の被写体の影響
を軽減することが可能となる。

（ヘ）実施例図面に従い本発明の実施例について説明する。

第１図は第１実施例による自動白バランス回路の回路
ブロック図である。

尚、従来例と共通の部分ついては、説明を割愛する。

（40）は一般のビデオカメラに用いられている周知の
ズーム機構であり、このズーム機構を構成するズームレ
ンズを変位させることによりカメラ全体のレンズ系の焦
点距離を変化させて広角〜望遠のズーム領域から所望の
状態を選択することが可能となる。

焦点距離検出回路（41）は、ズームレンズの位置を検
出し、この位置よりレンズ系の焦点距離（ｆ）を算出
し、レンズ焦点距離情報として出力する。

同一色処理回路（57）は、基本的には第２図と同じく
同一色の領域が連続的に存在する場合に該当領域の重み
付け量を軽減する働きを為すが、レンズ焦点距離情報を
基に第７図のフローチャートの如く重み付け量決定に際
して用いた基準値（C1）（C2）（C3）を変更する基準値
変更ルーチン（200）が付加されている。

基準値変更ルーチン（200）は、第８図に示す様に、
ますSTEP（201）の如く、焦点距離（ｆ）が予め設定さ
れた基準焦点距離（f₀）よりも短い、即ち広角側にある
か否かの判定が為され、広角側にあればSTEP（202）に
て基準値（C1）（C2）（C3）はいずれも半減され、逆に
基準焦点距離（f₀）よりも長い、即ち望遠側にあれば基
準値（C1）（C2）（C3）がそのまま維持される。こうし
て得られた基準値を基に、以下、従来例と同様の動作が
為される。従って、画面に特定の被写体が大きな面積を
占めて、特定の色に偏りが生じ易い望遠時に比べ、各領
域内に様々な被写体が入り色の偏りが生じにくい広角時
には、基準値はいずれも小さくなるため、STEP（104）
乃至（106）またはSTEP（109）乃至（111）での同一色
の判定動作において、変動量が著しく小さくなければ同
一色と判断されにくくなり、同一色との誤った判定が阻
止可能となる。

また、第９図は第２実施例の回路ブロック図である。
この図中、（42）は被写体までの距離を赤外線等を用い
て測定し、この被写体距離に応じてレンズ（１）を光軸
方向に進退させて合焦状態とする周知のフォーカス機構
であり、フォーカス機構にて得られた被写体距離（Ｌ）
の情報は、同一色処理回路（67）に入力され、同一色判
定に用いられる。

同一色処理回路（67）は、第１実施例と同様に基本的
には第７図のフローチャートと同様の動作を為す。但
し、基準値変更ルーチン（200′）は、第10図の様に被
写体距離を基に重み付け量決定に際して用いた基準値
（C1）（C2）（C3）を変更するものである。即ち、被写
体が遠い位置にある時、画面の各領域内に入る被写体の
実面積が大きくなり、様々な被写体が領域内に入るた
め、領域間の色差及び輝度信号の差が小さくなり易いこ
とを考慮して、STEP（210）にて被写体距離（Ｌ）が予
め設定された基準被写体距離（L₀）より大きいか否かの
判断を為し、大きい即ち、被写体が遠い位置にあると判
断された時には、STEP（211）にて基準値（C1）（C2）
（C3）を第１実施例と同様に半減して、以下同様の同一
色判定動作を行うことにより、被写体が遠くにある場合
には各評価値に極端に大きな変動が得られなければ同一
色と判断されなくなり、誤った同一色判定が阻止され
る。

尚、本実施例では、フォーカス機構として赤外線を用
いた測距方式を示したが、これに限定されるものではな
く、例えば輝度信号の高周波成分が最も大きくとり出せ
る様にレンズを進退させる方式を用いてもよく、この場
合、被写体距離はCCDに対するフォーカスレンズの位置
に対応させればよい。

また、第11図は第３実施例のフローチャートであり、
第５図との相違点は、STEP（300）（301）が付加されて
いる点である。即ち、予め一定値である基準値（C1）
（C2）（C3）を設定せずに各評価値の絶対値から算出し
ようとするもので、具体的にはSTEP（300）（301）に
て、その時点の評価値の1/8を各領域の基準値とする。
即ちC1＝rij/8、C2＝bij/8、C3＝yij/8としている。こ
れにより、一定以上の比率で評価値が変化する領域は、
同一色領域とは見做されず、結果的に各評価値の絶対値
が同一色判定に影響を及ぼすことが阻止される。

更に第12図は第４実施例のフローチャートであり、第
11図との相違点は、STEP（107）（112）に代えてSTEP
（400）（401）が付加されている点である。即ち、重み
付けの軽減量を色評価値の絶対値からのずれに応じて可
変としている。ここで色評価値の大きさとして、各色評
価値（rij）（bij）の２乗和の平方根、即ち色平面上で
の白からの距離を用いている。

STEP（400）（401）では、 wij＝wij/a …（４）（但しＲは予め実測値に基づいて設定された定数）が算出される。これは、STEP（104）乃至（106）及び
STEP（109）乃至（111）にて同一色と判定された領域に
ついて、この同一色の色彩の無彩色からの離れ具合を式
（３）にてａとして求め、更に式（４）にて重み付け量
（wij）をａに反比例させ、白から遠い彩度の高い領域
の重み付け量を大きく軽減して、白に近い彩度の低い部
分の寄与度が落ちることを防いでいる。尚、ａの値が一
定の大きさ以下の場合には、寄与の軽減を行わないこと
も可能であることは言うまでもない。

以上のように、レンズの焦点距離、被写体との距離、
色信号情報の絶対値に応じて、基準となる量を可変する
かもしくは、寄与の軽減量を変化させることで、白バラ
ンス調整に対して有効な領域をより適切に選び出し、処
理することができるようになる。

第１から４の実施例の一つ又は複数を同時に用いるこ
とも可能である。

更に、同一色処理回路、及び画面評価回路（28）の動
作をマイクロコンピュータを用いてソフトウェア的に処
理することも可能であり、また、この処理自身があいま
いさを含んでいることを考慮して、ファジィ推論を用い
た制御も可能である。

（ト）発明の効果上述の如く本発明によれば、同一色で大面積の被写体
を含む様々な画面に対して、白バランスのずれを最上限
に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の回路ブロック図、第７図
及び第８図は同フローチャート、第９図は第２実施例の
回路ブロック図、第10図は同フローチャート、第11図は
第３実施例のフローチャート、第12図は第４実施例のフ
ローチャートである。また、第２図は従来例の回路ブロ
ック図、第３図、第６図及び第５図は先願技術の回路ブ
ロック図及びフローチャート、第４図は画面分割の説明
図である。（４）……Ｒ増幅回路、（５）……Ｂ増幅回路、（57）
（67）……同一色処理回路、（28）……画面評価回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像映像信号中の色情報信号を基に、各色
信号の利得を制御する白バランス調整を行う白バランス
調整装置において、撮像画面内で白情報信号の変動量が基準値を下回る領域
での色情報信号の白バランス調整への寄与を他の領域よ
り軽減させ、且つ該基準値をレンズの焦点距離に応じて
可変とすることを特徴とする白バランス調整装置。
【請求項２】焦点距離が短くなるほど、基準値を小さく
することを特長とする第１項記載の白バランス調整装
置。
【請求項３】撮像映像信号中の色情報信号を基に、各色
信号の利得を制御する白バランス調整を行う白バランス
調整装置において、撮像画面内で色情報信号の変動量が基準値を下回る領域
での色情報信号の白バランス調整への寄与を他の領域よ
り軽減させ、且つ該基準値を被写体までの距離に応じて
可変とすることを特徴とする白バランス調整装置。
【請求項４】被写体との距離が長くなるほど、該基準値
を小さくすることを特徴とする第３項記載の白バランス
調整装置。
【請求項５】撮像映像信号中の色情報信号を基に、各色
信号の利得を制御する白バランス調整を行う白バランス
調整装置において、撮像画面内で色情報信号の変動量が基準値を下回る領域
での色情報信号の白バランス調整への寄与を他の領域よ
り軽減させ、且つ該基準値を色情報信号の絶対値に応じ
て可変とすることを特徴とする白バランス調整装置。
【請求項６】色情報信号の絶対値が大きくなるほど該基
準値を大きくすることを特徴とする第５項記載の白バラ
ンス調整装置。
【請求項７】撮像映像信号中の色情報信号を基に、各色
信号の利得を制御する白バランス調整を行い且つ撮像画
面内で色情報信号の変動量が基準値を下回る領域での色
情報信号の白バランス調整への寄与を他の領域より軽減
させる白バランス調整装置において、色情報信号が無彩色に近い領域では、前記軽減動作の軽
減量を小さくすることを特徴とする白バランス調整装
置。