KR100478064B1 - 백색 밸런스를 얻기 위한 조명광의 색추정 방법 및 촬상장치 - Google Patents

백색 밸런스를 얻기 위한 조명광의 색추정 방법 및 촬상장치 Download PDF

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Abstract

평균색 데이터가 청색인 경우에는, 평균색 데이터로부터 청색 성분을 저감한다. 좌표계에서 좌측 아래 45 °방향의 점으로부터 대각선으로 한 선이 그려진다. 이 선과 횡좌표 간의 교점을 광원의 색으로 추정한다. 평균색 데이터가 시안색과 가까운 녹색인 경우, 시안색 성분은 평균색 데이터에서 저감된다. 좌표계에서 좌측 위 45 °방향의 점으로부터 대각선으로 파선이 그려진다. 이 경우, 추정 광원색의 횡좌표값은 0으로 설정된다.

Description

백색 밸런스를 얻기 위한 조명광의 색추정 방법 및 촬상 장치{ILLUMINATION LIGHT COLOR ESTIMATING METHOD OF OBTAINING WHITE BALANCE AND IMAGE SENSING APPARATUS}
본 발명은 백색 밸런스를 얻기 위한 조명광의 색추정 방법 및 그 추정 방법을 이용하는 촬상 장치에 관한 것으로서, 특히 조명광의 색온도와 무관하게 전자 스틸 카메라 또는 무비/비디오 카메라에 의해 만족스런 화상을 얻기 위한 기술에 관한 것이다.
전자 스틸 카메라 및 무비/비디오 카메라는 자동 백색 밸런스 조정 기술을 채용하고 있다. 카메라 내부 회로에서 피사체를 촬영하여 얻은 신호로부터 색차 신호(ER-EY) 및 (EB-EY)가 생성된다. 자동으로 백색 밸런스를 조정하기 위해 색차 신호(ER-EY) 및 (EB-EY)가 화면 전체에 걸쳐서 적분된다. 색차 신호의 적분 평균값이 소정의 기준 레벨에 부합하도록 적색 및 청색 신호의 이득이 제어된다.
그러나, 이러한 자동 백색 밸런스 조정 방법에 있어서, 포화도가 높은 색도 신호(즉, 채도가 높은 신호)가 존재하는 경우, 이 포화도가 높은 색도 신호에 의해 평균 적분값이 변화한다(영향을 받는다). 이러한 이유로 백색 밸런스가 설정되지 않는다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 일본 특허 공개 평 1-46393호에서는 적분 평균값을 구하는데 있어서 진한(강한)(strong) 색차 신호를 검출하기 위해 각 색차 신호에 대해서 슬라이스 레벨 A가 설정된다. 설정된 슬라이스 레벨 A 보다 높은 진한 색차 신호가 색차 신호에 존재하면, 진한 색차 신호를 엷은(weak) 색차 신호로 대체하며, 대체된 색차 신호는 적분된다.
그 결과, 진한 색차 신호는 엷은 색차 신호로 대체된다. 그러므로, 백색 밸런스는 포화도가 높은 색차 신호의 영향으로 인해 크게 변화되지 않는다. 그러나, 진한 색차 신호가 엷은 색차 신호로 대체되면, 화상의 대체색은 슬라이스 레벨에 따라서 엷게(밝게) 된다. 또한, 유사한 색을 가진 피사체를 촬영하는 경우, 화상의 대체된 색은 엷게 된다.
잘 알려진 바와 같이, 가정용의 형광등 아래에서 피사체를 촬영하는 경우, 녹색을 띤 화상이 얻어진다. 이는 형광 램프로부터의 빛이 백열 광원 보다 많은 양의 녹색을 포함하고 있기 때문이다. 형광 조건 하에서 백색 밸런스를 설정하기 위해서는 색차 신호의 슬라이스 레벨이 녹색측으로 전이되어야 한다. 그러나, 슬라이스 레벨이 녹색측으로 전이되면, 나무 등의 많은 녹색 성분으로 인해 실외 촬영 모드에서 녹색은 화면 상에서 엷게(밝게) 된다. 또한, 백색은 엷은 마젠타 색으로 변화한다.
자동으로 백색 밸런스 조정하기 위한 상기 조명광의 색추정 방법에 있어서, 진한 색차 신호를 슬라이스 레벨 차신호로 대체하는 경우, 화면 상의 색은 소정의 레벨에서 엷게 된다. 유사 색을 촬영하는 경우에도, 화면 상의 색은 엷게 된다. 또한, 촬영 시 형광 램프의 조명광 하에서 백색 밸런스를 설정하는 경우, 녹색 성분이 많이 존재하는 조건 하에서 실외 풍경 촬영 시 백색 밸런스는 벗어난다.
본 발명의 한 형태는 자동 백색 밸런스를 위한 조명광의 색추정 방법 및 촬상 장치를 제공하는 것으로, 이러한 색추정 방법에 의해 화상의 색은 비의도적으로 엷게 되지 않으며, 실외 풍경 촬영 모드를 형광 램프 조명 모드로 오인하지 않게 된다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일실시예에 따르면, 본 발명에 따른 조명광의 색추정 방법은 촬상 소자의 소정의 촬상 영역에서 소정의 색온도를 가진 조명광에 대하여 등화된 신호 레벨을 가진 3 원색의 평균값을 촬상 소자로부터 얻기 위한 단계와, 상기 평균값에 포함된 적색 및 청색 신호의 상위 레벨의 신호를 주목 신호로서 설정하는 단계와, 적색 신호와 청색 신호를 곱한 합성값을 녹색 신호로 나누어 구한 값보다 보다 녹색값이 큰 경우 동일 비율로 녹색 신호와 함께 주목 신호에서 적색 또는 청색 신호를 저감하고 녹색 신호가 합성값 보다 작은 경우 주목 신호에서 적색 또는 청색 신호를 저감하는 단계와, 저감 처리에 의해서 얻어진 적색 및 청색 신호의 기하 평균이 녹색 신호의 것과 동일 레벨을 가지는 백색점을 구하여 백색점에 대응하는 색을 조명광의 색으로서 추정하는 단계를 포함한다.
상기 추정 방법에 있어서, 화상의 색에서 3 원색 신호의 진한 색성분을 저감시켜서 광원색으로 하기 위한 색미(色味)가 보존된 백색 밸런스를 실현할 수 있는 조명광의 색추정이 가능하게 된다.
본 발명의 또 다른 목적 및 이점은 이후 설명되며 부분적으로는 본 발명의 실시예에 의해서 명확해 지거나 혹은 본 발명의 실시예에 의해서 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 이점은 이후 특히 지적되는 수단과 조합에 의해서 실현되고 얻어질 수 있다.
이후 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시에에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위한 블록도이다. 렌즈(101)를 통해 수용된 피사체의 광학 화상은 고체 촬상 소자(102) 상에 형성된다. 고체 촬상 소자(102)는 각 픽셀에 입사된 광량을 광전 변환하여 비디오 신호를 출력한다. 비디오 신호는 색분리 회로(103)에 입력된다. 색분리 회로(103)는 비디오 신호에서 3 원색 신호(적(R), 녹(G), 청(B) 신호)를 분리하여 출력한다. 적분 회로(104a, 104b, 104c)는 적(R), 녹(G), 청(B) 신호를 적분하여 이들 신호의 평균값(평균색 데이터)을 각각 출력한다.
멀티플렉서(105)는 3 원색 신호를 순차적으로 선택하여 3 원색 신호의 평균값을 마이크로컴퓨터(106)로 전송한다. 마이크로컴퓨터(106)는 알고리즘(이후 설명됨)을 이용하여 광원의 색을 추정하고 3 원색 신호를 출력하여 R 증폭기(107) 및 B 증폭기((108)의 이득을 제어한다. 그러므로, 만족스런 백색 밸런스를 가진 R, G, B 신호는 카메라의 처리 회로(109)에 입력된다.
도 2는 본 발명에 따른 조명광의 색추정 방법의 색좌표계를 설명하기 위한 그래프이다.
조명 광원으로서는, 발광 스펙트럼이 촛불, 백열 램프, 또는 태양광과 같은 완전 흑체(blackbody) 방사식에 따르는 광원이 일반적으로 사용된다. 이러한 조명광의 색을 색온도 지표를 이용하여 정의할 수 있다. 예를 들면, 색온도가 낮은 촛불광은 주황색 음영의 조명광에 대응한다. 색온도가 높은 대낮은 백색의 조명광에 대응한다.
백색 피사체가 이러한 광원으로 조명될 때, 고체 촬상 소자에서 출력된 R, G, B 신호는 다음의 특성을 나타낸다. 광원의 색온도가 낮으면, R 신호는 G 신호 보다 큰 크기를 가지며, B 신호는 G 신호 보다 작은 크기를 가진다. 이와 반대로, 광원의 색온도가 높으면, R 신호는 G 신호 보다 작은 크기를 가지며, B 신호는 G 신호 보다 큰 크기를 가진다.
특히, R/G 및 B/G의 곱은 백색 광원에 대해서 일정하다. R, G, B 신호는, 예컨대 4,500 K의 색온도를 가진 조명광 하에서 동일 레벨을 갖는다고 가정한다. 횡좌표를 따라서는 B/R(LOG(B/R))의 로그가, 종좌표를 따라서는 (B/GㆍR/G))(LOG(RB/GG))의 로그가 그려짐으로써 도 2에 도시한 좌표계가 얻어진다. 이 좌표계에서 횡좌표를 따라 색온도는 오른쪽으로 높아지며, 도 2의 중앙에는 4,500 K가 설정되어 있다. 백색 광원과 비교할 때 종좌표를 따라서 녹색 성분은 도 2에서 위쪽으로 작아지게 되고 도 2에서 아래쪽으로 커지게 된다.
이러한 색좌표계의 종좌표 및 횡좌표 정보는, 예컨대 마이크로컴퓨터 내의 메모리 또는 외부 메모리에 기억된다.
이러한 색좌표계의 좌표들을 상기 평균색 데이터(평균값)에서 고속으로 얻을 수 있다. 먼저, R, G, B 레벨의 로그를 평균색 데이터에 따라서 룩업 테이블에서 구한다. R, G, B에 대응하는 이득 보정항을 로그값에 더함으로써, 예컨대 4,500 K의 색온도를 가진 조명하에서 로그 변환된 값 LOG(R), LOG(G), LOG(B)은 동일값을 가질 수 있다.
이 값에 기초해서, 평균색 데이터에 의한 색좌표는 횡좌표를 따라 LOG(B) - LOG(R)로 표현되고 종좌표를 따라 LOG(R) + LOG(B) - LOG(G) - LOG(G)로 표현된다. 그러므로, 평균색 데이터가 로그로 변환된 다음, 각 평균색 데이터의 좌표 위치를 가/감산에 의해서 만 고속으로 구할 수 있다. 좌표 위치를 데이터로서 이용하여 조명광의 색을 추정한다.
색좌표계는 상기 방식으로 설정 가능하다. 즉, 3 원색 신호의 신호 레벨은 소정의 색 온도를 갖는 조명광에 대해서 등화된다. 부가적으로, 실제적으로 좌표계를 사용하는 경우, 색좌표계 상에서 평균색 데이터의 위치를 용이하게 파악할 수 있다.
이러한 색좌표계에 있어서, 백색 범위는 중앙 부분에서 색온도가 분포되는 수평으로 긴 타원형 영역에 해당한다. 예컨대, 청색은 적색 및 녹색 성분에 비해 다량의 청색 성분을 포함하고 있어 색좌표계의 우측 위 영역에 위치하고 있다. 이와 같이 청색은 청색과 원점 사이의 거리가 증가함에 따라 포화도가 높은 색으로서 위치하고 있다.
이러한 색좌표계에 있어서 시안색(하늘색) 계열의 색은 우측 아래 영역에 위치하고 있다. 녹색 계열의 색은 원점 아래측 영역에 위치하고 있다. 노란색 계열의 색은 좌측 아래 영역에 위치하고 있다. 주황색 계열의 색은 원점 좌측 영역에 위치하고 있다. 적색 계열의 색은 좌측 위 영역에 위치하고 있다. 마젠타색 계열의 색은 원점 상측 영역에 위치하고 있다.
이러한 색좌표계에 있어서, 임의의 색은 그 색 및 원점 사이의 거리가 증가함에 따라 포화도가 크다.
도 3은 본 발명에 따른 조명광의 색추정 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
예컨대, 평균색 데이터가 시안색(301)을 표시하는 경우 녹색 및 청색 성분은 평균색 데이터에서 동일 비율로 저감된다. 즉, 좌표계에서 좌측 상방 45 °로 대각선의 직선 트레이스를 구한다. 이 직선과 횡좌표 사이의 교점을 광원의 색으로서 추정한다.
예컨대, 평균색 데이터가 청색(307)을 표시하는 경우, 평균색 데이터에서 청색 성분을 저감한다. 즉, 좌표계에서 좌측 하방 45 °로 대각선의 직선 트레이스를 구한다. 이 직선과 횡좌표 사이의 교점을 광원의 색으로서 추정한다.
이러한 기술에 의하면, 광원은 임의의 색온도를 갖는 백색 조명광의 것과 동일한 색을 가진다. 또한, 광원의 색이 백색으로서 정의되는 경우에도, 평균색 데이터에 대응하는 색(청색을 띤 색)은 거의 감소하지 않는다.
즉, 본 발명에 있어서, 촬상 소자로부터 3원색 신호의 동일한 평균값을 구한다. 레벨이 높은 평균값에 기초해서 구한 적색 및 청색 신호 중 어느 하나를 주목 신호(상기 예에서 시안색(301) 또는 청색(307))로서 규정한다. 다음에 적색 신호에는 청색 신호가 곱해지며, 적색 신호와 청색 신호를 곱해서 구한 합성 신호를 청색 신호로 나누어 좌표값을 구한다. 녹색 신호가 합성 좌표값(종좌표 LOG(RB/GG)) 보다 큰 경우(상기 예에서 시안 계열의 색(301)), 주목 신호는 녹색 신호와 함께 동일 비율로 저감된다. 이와 반대로, 녹색 신호가 합성 좌표값 보다 작은 경우(상기 예에서 청색(307)), 주목 신호 만이 저감된다. 이러한 저감 처리를 또한 색미 감소라 한다.
저감 처리로 구한 주목 신호의 좌표값(기하 평균)이 녹색 신호값의 것과 동일한 레벨을 가지는 좌표점(즉, 도 3에 도시한 예에서 횡좌표)에 대응하는 색을 조명광의 색으로서 추정한다.
평균색 데이터가 시안색에 가까운 녹색(302)을 표시하는 경우, 시안색 성분은 평균색 데이터에서 저감된다. 즉, 선(파선)이 좌측 상방으로 45 ° 대각선으로 그려져서 그 선과 횡좌표 사이의 교점이 구해진다. 이 때 색온도 부호는 음이다. 즉, 평균색 데이터의 색온도 좌표의 부호와는 상이하다. 이 경우, 조명광의 색추정을 위한 횡좌표의 값은 0 으로 설정된다.
백색 기준이 상기 방식에서 광원의 색좌표에 기초해서 정의되는 경우, 평균색 데이터는 시안색에 가까운 녹색에 대해서 양호한 백색 밸런스를 갖는 신호로서 출력될 수 있다.
평균색 데이터가 적색(305)을 표시하는 경우, 적색 성분은 평균색 데이터에서 저감된다. 즉, 선이 우측 하방으로 45 °대각선으로 그려진다. 이 선과 횡좌표 사이의 교점이 광원의 색으로서 추정된다. 이러한 기술에 따르면, 광원은 임의의 색온도를 갖는 백색 조명광의 것과 동일한 색을 갖는다. 또한, 광원의 색이 백색을 띠고 있는 경우에도, 평균색 데이터에 대응하는 색(적색을 띤 색)은 사실상 거의 저감되지 않는다.
평균색 데이터가 마젠타색에 가까운 적색(306)을 나타내는 경우, 마젠타 성분은 평균색 데이터에서 저감된다. 즉, 선(파선)은 우측 하방으로 45 °대각선으로 그려져서 파선과 횡좌표 사이의 교점이 구해진다. 이 경우, 색온도 부호는 음이다. 즉, 평균색 데이터의 색온도 좌표의 부호와는 상이하다. 색온도의 상이한 부호가 사용되면, 색미는 평균색 데이터에 의한 것과는 상이하다. 이 경우, 조명광의 색추정을 위한 횡좌표의 값은 0 으로 설정된다.
조명광의 색추정 방법은 다음과 같이 표현된다. (t,m)을 색좌표계에서 평균 색 데이터의 좌표 위치라고 하면, 광원의 좌표 위치는 다음의 수학식으로 주어진다.
t 〉0 인 경우,
max(t-ABS(m), 0) ....(1)
t 〈 0 인 경우,
min(t + ABS(m), 0) ....(2)
여기서, ABS()는 독립 변수의 절대값으로 되돌리는 함수이며, max()는 최대값을 구하기 위한 함수이고, min()은 최소값을 구하기 위한 함수이다. 즉, 수학식 (1)에 의해서 t가 0 보다 큰 경우 t에서 m의 절대값을 감산하여 구한 결과가 산출된다. 수학식 (2)에 의해서 t가 0 보다 작은 경우 t에서 m의 절대값을 가산하여 구한 결과가 산출된다. 그러나, 그 결과가 양의 값이면, 그 결과는 강제로 0 으로 설정된다.
이와 같이 추정된 조명광의 색좌표 위치는 (Kt,Km)으로서 정의되며, 4,500 K의 색온도에서 R 및 B 신호의 백색 밸런스 이득은 Ar0 및 Ab0 로서 정의된다. R 증폭기(107) 및 B 증폭기(108)의 이득 Ar 및 Ab은 다음의 수학식에 의해서 제어된다.
Ar = Ar0ㆍEXP((Kt - Km)/2) .... (3)
Ab = Ab0 ㆍEXP((-Kt - Km)/2) .... (4)
이러한 제어로 소정의 색온도 범위 내에서 백색 광원으로 조명된 백색 피사체에 대해서 동일 레벨을 갖는 R, G 및 B 신호가 구해진다.
한편, 조명 분위기를 유지하기 위해 조명광의 색 좌표값에는 색온도 방향으로 저감율 C가 곱해진다. 즉, 다음의 수학식
Ar = Ar0ㆍEXP((CㆍKt - Km)/2) .... (5)
Ab = Ab0ㆍEXP((-CㆍKt - Km)/2) .... (6)
에 의해서 주어지는 이득 Ar 및 Ab는 수학식 (3) 및 (4)에 의해서 제어된다.
이러한 처리로 백색 밸런스 이득이 또한 원하는 밸런스로 설정될 수가 있다.
저감율 C는 C = 0.5와 C = 1.0 사이의 값으로 설정된다. 즉, 저감율 C는 조명하에서 피사체의 것과 거의 동일 색으로서 화면 상에 백색이 나타나는 C = 0.5와 실제 피사체의 색으로서 화면 상에 백색이 나타나는 C = 0.5 사이의 값으로 양호하게 설정된다.
즉, 상기 처리는 추정 조명광 색의 녹색 성분량에 대한 적색 및 청색 성분량의 비의 역수의 1/2 승 내지 1승을 적색 및 청색 신호의 이득으로서 설정하는 것에 해당한다.
상기 방식으로 레벨이 등화된 신호는 카메라 처리 회로(매트릭스 처리를 포함)(109)에 의해 감마 보정 처리, 윤곽 보정 처리, 휘도(Y) 신호로의 변환, 차분 신호(R-Y) 및 (B-Y)로의 변환이 실시된다. 이것에 의해, 본 발명은 자동 백색 밸런스 기능을 가진 고체 촬상 장치를 실현할 수가 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이 실시예에서, 백색 밸런스의 추적 색온도 범위는 제한되고 있다. 예컨대, 하늘색 또는 저녁놀에서의 주황색은 좌표계의 횡좌표에 가까운 색좌표값을 가진다. 그러므로, 조명광의 색이 도 3에서 도시하고 있는 바와 같이 간단하게 추정되는 경우 색은 엷게 된다.
일반적으로 사용되는 백색 조명광의 색온도는 3,000 K(스튜디오 광) 내지 10,000 K(흐림)로 제한된다. 그러므로, 일반적인 백색 조명광 하에서 촬상 상태를 얻기 위해서는 상기 실시예의 방법을 적절히 사용할 수 있다. 그러나, 색온도가 낮은 조명(백열 램프 또는 촛불) 하에서는 따뜻한 톤의 다소 적색을 띠는 조명광의 환경하에서 화상을 감지하는 것이 바람직하다. 색온도가 높은 푸른 하늘(약 15,000 K) 아래에서는 때때로 청색 조명광의 환경하에서 화상을 감지하는 것이 바람직하다.
이 경우, 색온도 범위를 조명광의 색 추정을 위한 조건으로서 양호하게 설정한다. 백색 밸런스가 4,500 K에서 설정되는 경우, 3,000 K 내지 10,000 K의 색온도 범위 내의 R 및 B 신호는 서로 반비례하며 약 2/3 내지 1.5 변동량을 각각 가진다. 이러한 이유로 인해 R/B 는 1/(2ㆍ1) 내지 2.2 배가 된다.
그러므로, 평균색 데이터의 좌표가 (t,m)으로 정의되는 경우, 광원의 추정 좌표값은 다음의 수학식에 의해서 양호하게 구해진다.
t 〉0인 경우,
min(max(t - ABS(m), 0), LOG(2,2) .... (7)
t 〈0인 경우,
max(min(t + ABS(m), 0), -LOG(2,2) .... (8)
수학식 (7) 및 (8)을 이용하는 경우, 저녁놀에서의 주황색 또는 하늘색 하에서의 화상도 재현 가능하다. 즉, 수학식 (7)에서 최대값은 LOG(2,2)로 제한되어 수학식(1)과는 달리 백색 밸런스로 광원의 색온도의 상한을 조절한다. 수학식(8)에서 최소값은 -LOG(2,2)로 제한되어 수학식 (2)와는 달리 백색 밸런스로 광원의 색온도의 하한을 조절한다.
즉, 평균색 데이터가 값(301),(302),(303),(305),(306) 또는 (307)을 가지면, 조명광의 색을 도 3에 도시한 예에서와 같이 동일 절차에 따라서 추정한다. 그러나, 평균색 데이터가 값(308)을 가지면, 색좌표계 상의 사각 프레임(색온도 범위)의 최대값은 조명광의 색으로 추정된다. 평균색 데이터가 값(304)을 가지면, 색좌표계 상의 사각 프레임(색온도 범위)의 최소값(304a)은 조명광의 색으로 추정된다.
이러한 기술에 의해, 횡좌표를 따르는 데이터 추정 범위가 제한된다. 색온도가 낮은 조명하에서(백열 램프 또는 촛불), 따뜻한 톤을 가진 다소 적색을 띤 조명광 아래에서 화상을 얻는다. 색온도가 높은(약 15,000 K) 푸른 하늘 아래에서 청색 화상을 얻는다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예를 설명하기 위한 그래프이다. 도 5는 조명 광원으로서 백열 램프를 고려하여 조명광의 색을 추정하기 위한 방법을 도시하고 있다. 형광 램프의 추정색은 인(phosphor)의 비율에 의해서 정해진다. 일광 또는 백색 형광 램프는 동일색의 온도를 가진 완전 흑체 방사 보다 많은 양의 녹색 성분을 포함하도록 설계된다.
이러한 이유로, 형광 램프 아래에서 촬영된 화상은 녹색을 띠는 경향이 있다. 이를 피하기 위해 도 5에 도시한 바와 같이 녹색 측으로부터 조명광의 색을 추정하는 데 있어서, 추정광의 색은 소정의 윈도우(색온도 범위)(4,000 K 내지 7,000 K)를 이용하여 추정된다. 다음에, 조명광의 색은 도 5에서 레벨(503)의 녹색 성분을 남겨 두고 추정된다. 백색 밸런스는 녹색을 띤 데이터가 백색(기준)이라는 가정하에 제어된다. 그러므로, 화면 전체는 녹색을 띠지 않게 된다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예를 설명하기 위한 블록도이다. 도 6에서, 도 1과 동일 참조 부호는 동일 기능의 블록을 나타내며, 이후 이에 대한 설명을 하기로 한다. 멀티플렉서(105)는 순차적으로 R, G, B 신호를 수신하여 그들을 적분기(504)에 공급한다. 적분값 메모리(510)는 복수의 화상 블록에 대한 R, G, B 신호의 적분값을 보유하고 있다.
즉, 적분기(504)는 순차적으로 대응의 색도 신호를 적분값 메모리(510) 내의 화상 블록의 각 색도 신호의 적분값에 부가한다. 이러한 연산에 의해 각 화상 블록에 대한 평균색 데이터는 적분값 메모리(510) 내에 형성된다.
이 실시예에서는, 상기 실시예와는 달리 메모리가 부가되어야 만 한다. 그러나, 복수의 화상 블록에 기초한 백색 밸런스 판정의 이점으로서, 전체 화상에 대한 추정 조명광의 색은 백색으로 보이는 블록에서 구한(추정한) 조명광의 색을 이용하여 양호하게 가중화 될 수 있다.
도 7은 밝기 및 가중치 간의 관계를 도시하는 도면이다. 횡좌표는 밝기를 나타내는 LOG(RBGG)의 축이다. 이 축에 대해서 G 신호에는 사람의 시감도(視感度)에 가까운 G 신호의 분포 비율을 증대하도록 G 신호가 곱해진다. 또한 G와 같이 R과 B가 곱해지는 경우, 보다 큰 가중치가 색 포화도가 낮은 블록에 대해서 설정될 수 있다.
요소들(예, R, B, G, G)을 곱하는 LOG 함수는 요소들의 LOG 함수의 합에 대응한다. 그러므로, 조명광의 색을 추정하기 위해 사용되는 R, G, B 신호의 LOG 함수값들을 가/감산하여 횡좌표 상의 값을 용이하게 구한다. S/N 비가 작은(나쁜) 어두운 블록에 대해서는 가중치가 작게 설정되고, S/N 비가 큰(양호한) 밝은 블록에 대해서는 가중치가 크게 설정됨으로써 조명광의 색 검출에 있어서 에러를 줄인다.
신호의 선형성을 소실한 고체 촬상 소자의 포화도 레벨에 가까운 블록에 대해서, 가중치는 감소되는 데 이는 평균색 데이터가 상이한 색을 표시하기 때문인 것 같다.
도 8은 평균색 데이터의 값에 따라서 평균색 데이터의 가중치를 변화하는 예를 도시하고 있다. 도 8에서 수치들이 가중치를 표시한다. 도 8은 횡좌표를 따라 그려진 LOG(B/R)와, 종좌표를 따라서 그려진 LOG(RB/GG)를 가진 색좌표계를 도시한다. 이 색좌표계는 상기한 조명광의 색추정을 위해 사용된 것과 같다. 색좌표계에서 블록의 색좌표 계산을 마이크로컴퓨터에서 완료한다. 그러므로, 가중 처리가 실행되는 경우에도, 이득 제어 신호를 얻는 데 필요한 총 처리 시간은 거의 증가하지 않는다.
이러한 색좌표계의 원점은 예컨대, 4,500 K의 색온도를 갖는 백색을 표시한다. 색포화도는 원점으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다. 그러므로, 원점에 가까운 색에 대해서는 가중치를 크게 설정하고 원점으로부터 떨어진 색에 대해서는 가중치를 작게 설정한다. 이러한 처리에 의해 색포화도가 낮은 블록은 조명광의 색을 추정하기 위해 우선적으로 사용 가능하다.
이런 식으로, 각 블록에 대한 추정 광원의 색을 구한다. 가중치는 모든 블록에 대해서 적분된다. 적분값을 가중치의 총수로 나누어, 전체 화면에 걸쳐서 조명광을 추정한다. 백색 밸런스는 추정 조명광의 색에 기초해서 설정된다. 그러므로, 백색 밸런스가 자연스러운 화상을 얻을 수 있는 고체 촬상 장치를 구현할 수가 있다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예를 설명하기 위한 블록도이다. 도 9에서, 도 6과 동일한 참조 부호는 동일 기능의 블록을 표시하며, 이후 이에 대해서 설명하기로 한다.
렌즈(101)에 의해 형성된 광 화상은 색분해 광학계(901)에 의해 3 원색의 광 화상으로 분리된다. 광 화상은 3 개의 고체 촬상 소자(102R,103G,103B) 상에 형성된다. R, G, B 신호의 화상 신호는 3 개의 고체 촬상 소자(102R,103G,103B)로부터 출력된다. 화상 신호는 R 증폭기(107), G 증폭기(906), B 증폭기(108)에 의해 증폭되어 A/D 변환기(902 내지 904)로 입력된다. R 증폭기(107), G 증폭기(906), B 증폭기(108)는 A/D 변환기(902 내지 904)의 분해능을 효율적으로 사용할 수 있도록 신호 레벨을 등화한다.
G 증폭기(906)는 고정된 이득을 사용한다. R 증폭기(107) 및 B 증폭기(108)의 이득을 마이크로컴퓨터(106)에 의해 적절히 제어하여 백색 밸런스를 구한다. 그러므로, R 증폭기(107) 및 B 증폭기(108)의 이득 설정값(Ar1, Ab1)은 마이크로컴퓨터(106) 내에 있다.
멀티플렉서(105), 적분기(504) 및 적분 메모리(510)로 구한 각 블록의 색도 신호의 적분값을 로그 변환하는 데 있어서, LOG(R), LOG(G), LOG(B)는 다음에 의해서 이득 보정된다.
LOG(R) = LOG(Ri/Ar1ㆍAr0)
= LOG(Ri) + LOG(Ar0) - LOG(Ar1)
LOG(G) = LOG(Gi)
LOG(B) = LOG(Bi/Ab1ㆍAb0)
= LOG(Bi) + LOG(Ab0) - LOG(Ab1)
이러한 계산에 의해, R, G, B 신호 레벨의 로그값을 소정의 색온도의 이득(Ar0, Ab0) 조건하에서 구한다.
이 로그값에 기초해서, 조명광의 색을 구할 수 있다. 조명광의 색을 추정한 후에, R 증폭기(107) 및 B 증폭기(108)의 이득을 추가로 제어한다. 이러한 구성에 의해 자동 백색 밸런스 기능을 갖는 고체 촬상 장치를 구현할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 백색 밸런스를 위한 조명광의 색추정 방법에 따르면, 화상의 색에서 3 원색 신호의 진한 색성분을 저감시켜 색미가 보존된 비디오 상의 광원의 색(화면 전체에 걸친 색)을 설정함으로써 백색 밸런스를 조절할 수 있다.
본 발명의 백색 밸런스를 위한 조명광의 색추정 방법을 이용하는 촬상 장치에 의하면, 화상의 색에서 3 원색 신호의 진한 색성분을 저감하고 광원의 색으로 하기 위한 색미가 보존된 백색 밸런스를 실현하는 조명광의 색추정이 가능하다. 그러므로, 촬상 장치는 백색 밸런스를 만족스럽게 수행할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 만 제한되지 않는다.
상기 실시예들에 있어서, 광원의 색을 추정하기 위한 기술과 같이, 색온도 범위는 색조정 시스템에서 제한된다. 이후 설명될 일실시예는 색온도 범위를 제한하기 위한 또 다른 기술을 보여준다. 이 기술에서는 평균색 데이터에 대한 가중 요소의 종류가 더 증가된다.
일반적으로, 가정용 형광 램프의 조명광 아래에서 피사체를 촬영하는 경우, 녹색을 띤 화상이 얻어진다. 이것은 형광 램프의 조명광의 방출색이 백열 광원 보다 많은 양의 녹색 성분을 포함하고 있기 때문이다. 형광 램프의 조명광 아래에서 백색 밸런스를 설정하기 위해서는 색차 신호의 슬라이스 레벨이 녹색측으로 전이(증가)되는 것이 좋다. 그러나, 슬라이스 레벨이 녹색 측으로 전이되는 경우, 실외 풍경 촬영 모드에서 나무 등의 증가된 녹색 성분은 녹색을 실제 보다 밝게 만든다. 또한 백색은 엷은 마젠타색으로 변한다.
이 실시예에서 원치 않게 색이 엷어지는 것을 방지하고 실외 풍경 촬영 모드를 형광 램프 조명 모드로 오인하지 않게 하는 자동 백색 밸런스를 위한 조명광의 색추정 방법이 실현된다.
다시 본 발명의 기본 개념에 대해서 설명하기로 한다. 본 발명의 기본 개념은 도 2 및 도 3과 관련하여 기술된 것과 동일하다.
도 10은 조명광의 색을 추정하는 데 있어서, 평균색 데이터에 대한 가중 요소의 종류의 수를 증가한 일례를 보여준다. 다시 조명광의 색추정 방법을 도출하는 배경에 대해서 설명하기로 한다. 이러한 조명광의 색추정은 백열 광원 시스템의 조명을 가정한다. 횡좌표를 따르는 굵은선(309)은 예컨대 색온도 범위가 3,000 K 내지 10,000 K인 백열 광원의 조명색 범위를 나타낸다. 굵은선(309) 아래로 평행 이동시켜 구한 선(점선)(310)은 조명 광원이 형광 램프(강한 녹색 성분을 가진)라 가정할 때 조명광의 색을 추정하는 데 사용된 기준선이다. 광원을 백열 광원이라 가정할 때, 기준선(310)을 사용하지 않는다. 이후, 기준선(310)을 이용하는 일례에 대해서 설명하기로 한다.
즉, 상기한 바와 같이, 일반적으로 사용된 백색 조명광의 색온도는 3,000 K(스튜디오 광) 내지 10,000 K(흐린날)의 범위 또는 2,800 K(백열 램프) 내지 10,000 K(흐린날)의 온도 범위로 제한된다. 그러므로, 일반적인 백색 조명광 아래에서 촬상 상태를 얻기 위해서는 상기 실시예의 방법을 적절히 사용할 수 있다. 그러나, 색온도가 낮은 조명(백열 램프 또는 촛불) 환경 아래에서는, 따뜻한 톤을 가진 다소 적색을 띠는 조명광의 환경 아래에서 피사체를 화상으로서 감지하는 것이 바람직하다. 색온도가 높은(약 15,000 K) 푸른 하늘 환경 아래에서는, 청색 조명광의 환경 아래에서 피사체를 화상으로서 감지하는 것이 때론 바람직하다.
그러므로, 색온도 범위는 조명광의 색추정을 위한 조건으로서 양호하게 설정된다. 백색 밸런스가 4,500 K로 설정되면, 2,800 K 내지 10,000 K의 색온도 범위 내에서 R 및 B 신호의 관계는 역비례 관계를 나타내며, 각 신호의 변동량은 약 2/3 내지 1.5를 보여준다. 그러므로, 평균색 데이터의 좌표가 (t,m)으로서 정의되면, 광원의 추정 좌표계는 다음의 수학식으로 제한된다.
t 〉0인 경우,
min(max(t - ABS(m), 0), LOG(2,2) .... (7)
t 〈0인 경우,
max(min(t + ABS(m), 0), -LOG(2,2) .... (8)
즉, 푸른 하늘(308)의 경우, 최대값은 수학식 (7)에 의해 LOG(2)로 제한되어 백색 밸런스를 가진 광원의 색온도의 상한을 조절하여 푸른 하늘을 재현한다. 주황색(304)의 경우, 최소값은 수학식(8)에 의해서 -LOG(2)로 제한되어 백색 밸런스를 가진 광원의 색온도의 하한을 조절하여 저녁놀을 재현한다.
이런 식으로, 각 블록에 대해 추정된 조명광의 색에 대해서 백색에 대응하는 블록에 대해서는 가중치를 크게 설정한다. 모든 값들이 부가되어 평균화됨으로써 조명광의 색을 보다 신뢰성 있게 추정한다.
도 10의 좌측에 있는 그래프는 마젠타색-녹색의 방향으로 백색에 대한 각 블록의 평균색 데이터에 대응하는 색의 접근도를 나타내는 평가값(가중치 1a)을 표시한다. 도 10의 하측에 있는 그래프는 4,500 K에 대한 평균색에 대응하는 색온도와 각 블록의 평균색 데이터의 접근도를 나타내는 평가값(가중치 2)을 표시한다.
도 11은 블록의 가중치 3 및 밝기 간의 관계를 도시하고 있다. 횡좌표는 밝기를 나타낸다. G 신호에는 사람의 시감도에 가까운 G 신호의 분포비를 증가시키기 위해 G 신호가 곱해진다. G와 같이 R과 G가 또한 곱해지는 경우, 색도가 낮은 블록에 대해서는 가중치를 크게 설정 가능하다. 곱의 LOG 함수는 곱 요소의 LOG 함수의 합에 대응한다. 그러므로, 횡좌표 상의 값을 조명광의 색을 추정하기 위해 사용되는 R, G, B 신호의 LOG 함수값의 가/감산으로 용이하게 구할 수 있다. S/N 비가 나쁜 어두운 블록에 대해서는 가중치를 작게, S/N 비가 양호한 밝은 블록에 대해서는 가중치를 크게 설정함으로써 조명광 검출 시 에러를 줄인다. 또한, 신호의 직선성을 소실한 고체 촬상 소자의 포화 레벨에 가까운 블록에 대해서, 평균색 데이터가 상이한 색을 나타내기 때문에 가중치는 감소된다.
(가중치 1a) ×(가중치 2) ×(가중치 3)
에 의해서 주어지는 가중치의 곱은 밝은 부분 및 엷은 부분 즉, 백색 부분에 대해서 크게 설정된다.
이런 식으로, 각 블록에 대해서 추정 광원색을 구한다. 가중치는 모든 블록에 대해서 적분된다. 적분값은 가중치의 총수로 나누어지며, 그에 따라 조명이 백열 광원이라고 가정하여 화면 전체에 걸쳐서 조명광의 색을 추정한다.
도 10에 도시한 상기한 조명광의 색추정은 백열 광원계의 조명광을 가정하고 있다.
이와 달리, 도 12는 조명을 형광 램프의 조명광으로 가정하여 각 블록의 평균색 데이터로부터 조명광의 색을 추정하는 기술을 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 색미를 저감한 후 목표값이 백열 광원에 대한 것에 비해 녹색측으로 전이되고 가중치(1b)의 피크 또한 녹색측으로 전이된다는 점에서 도 10과는 다르다. 즉, 색성분을 평균색 데이터로부터 감산하여 횡좌표(309)와의 교점이 아니라 횡좌표(310)와의 교점을 구한다. 이러한 연산에 의해 조명광의 색을 녹색을 띤 형광 조명으로서 추정할 수 있다.
도 10 및 도 12에 도시한 예는, 처음부터 광원이 백열 광원의 조명광 인지 또는 형광 램프의 조명광 인지가 사전에 정해진 다음에 조명광의 색을 추정하는 방법이다. 그러나 본 발명은 이러한 추정 방법에 제한되지는 않는다. 조명광이 백열 광원의 조명광 인지 혹은 형광 램프의 조명광 인지를 자동으로 판정하면서 조명광의 색을 추정하기 위한 수단이 준비될 수 있다.
도 13은 광원이 백열 광원인지 또는 형광 램프인지를 판정하기 위해 사용되는 지표를 구하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
평가값(1)의 특성으로서, 평가값(1)은 조명광이 형광 램프처럼 녹색을 띠고 있는 마젠타색-녹색 방향으로 각 블록의 평균색 데이터값에 기초해서 판정되는 경우 양이 되고, 광원을 백열 광원으로서 추정할 수 있는 경우 음이 된다. 평가값(1)은 양 또는 음의 값을 가짐으로써 형광 램프 조명의 가능성을 표시하고 있다. 또한, 평가값(1)이 마젠타색 및 녹색 성분의 비율이 커짐에 따라 감소되는 경우, 어두운 색의 피사체를 촬영하는 블록을 조명 광원의 유형을 판정하는 데 사용되지 않게 할 수 있다.
또한, 각 블록의 평균색 데이터의 색온도 방향 성분에 따라서, 백색 블록인 밝은 블록의 가중치를 증가시키는 도 14에 도시한 4,500 K 또는 값(가중치 B) 부근의 블록의 가중치를 증가시키는 값(가중 A)이 부가된다.
가중치 부가값이 양의 값이면, 조명광이 형광 램프의 조명광일 확률이 높다고 판정될 수 있다. 이 때 수평선(310)을 기준선으로서 사용한다. 역으로 가중 부가값이 음의 값이면, 조명광이 백열 램프의 조명광일 확률이 높다고 판정될 수 있다. 이 때 수평선(309)을 기준선으로서 사용한다.
도 15는 조명 광원의 종류를 판정하는 방법을 설명하는 도면이다. 점선(309) 및 (310)은 수평선(309) 및 (310)에 대응하며 백열 광원과 형광 램프에 대한 조명광의 색추정 범위를 표시한다. 타원(801)은 형광 램프의 색온도 범위를 표시한다.
추정된 조명 광원색의 좌표계 상에서, 추정색 데이터(802a)를 백열 광원이라 가정하여 구하고, 추정색 데이터(802b)를 형광 광원이라고 가정하여 구하는 경우, 조명 판정 지표(평가값 1)는 양이고 형광 램프를 표시하며, 조명광의 추정색 데이터(802b)는 타원(801) 내에 속한다. 이 때 실제 광원은 형광 램프로 판정되며, 조명광의 추정색 데이터(802b)를 추정값으로서 사용한다. 추정 조명 광원색의 좌표계 상에서 추정색 데이터(803a)를 백열 광원으로 가정하여 구하는 경우, 추정색 데이터(802b)를 형광 광원으로 가정하여 구하며, 조명 판정 지표(평가값 1)가 음이고 백열 광원을 나타내는 경우, 실제 광원은 백열 광원이라고 판정되며 조명광의 색데이터(803b)를 추정값으로서 사용한다.
추정 조명 광원색의 좌표계 상에서 추정색 데이터(804a)를 백열 광원으로 가정하여 구하는 경우, 추정색 데이터(804b)를 형광 광원으로 가정하여 구하며, 조명 판정 지표(평가값 1)가 양이고 형광 광원을 나타내며, 형광 광원으로 가정하는 경우 조명광의 색데이터(804b)는 타원(801) 외부에 속한다. 이 때 광원은 백열 광원이라고 판정되며 조명광의 색데이터(804b)를 추정값으로서 사용한다. 추정 조명 광원의 색좌표계 상에서 추정색 데이터(805a)를 백열 광원으로 가정하여 구하는 경우, 추정색 데이터(805b)를 형광 광원으로 가정하여 구하며, 조명 판정 지표는 음이고 백열 광원을 나타내며, 실제 광원은 백열 광원으로 판정되며 조명광의 색데이터(805b)를 추정값으로서 사용한다.
즉, 상기 실시예에서 촬상 소자로부터의 3 원색 신호의 평균값을 소정의 색온도를 갖는 조명광에 대해서 3 원색 신호의 신호 레벨을 등화하면서 구한다. 다음에, 평균값을 소정의 색온도의 값으로 하기 위해 저감 처리가 실행된다. 이러한 저감 처리는 도 3과 관련하여 기술한 것과 같다.
저감 처리에 있어서, 제1 목표값을 백열 광원에 있다고 가정하여 설정한 다음에, 색좌표값 정보를 현재의 광원이 제1 조명광이라 가정하여 구한다. 또한 저감 처리에 있어서, 제2 목표값을 형광 광원에 있다고 가정하여 설정한 다음, 제2 색좌표값 정보(선 310)를 현재 광원이 제2 조명광이라 가정하여 구한다. 조명 광원이 제1 또는 제2 조명 광원계에 가까이 있는 지를 나타내는 평가값(1)은 3 원색 신호로부터 구해진다. 평가값(1)에 기초해서 현재의 광원이 언제 제1 또는 제2 조명광의 색을 가지는 지가 판정된다.
수신된 3 원색 신호의 평균값과 판정된 광원의 색좌표값으로부터 조명광의 색을 추정할 수 있다. 이러한 처리는 도 3과 관련하여 기술한 것과 같다.
상기 방식에서, 광원이 백열 광원 또는 형광 광원 인지가 판정될 수 있고, 만족스런 백색 밸런스 기능을 구현하는 조명광의 색추정을 행할 수 있다.
3 원색 신호의 이득 제어는 다음의 방식으로 실행된다. 추정 조명광의 색좌표를 (Kt,Km)로서 정의하고, 4,500 K의 색온도에서 R 증폭기(107)와 B 증폭기(108)의 백색 밸런스 이득을 Ar0 및 Ab0로 정의한다. 전술한 바와 같이, R 증폭기(107)와 B 증폭기(108)의 백색 밸런스 이득 Ar 및 Ab은 다음의 수학식에 의해서 제어된다.
Ar = Ar0ㆍEXP((Kt - Km)/2) .... (3)
Ab = Ab0ㆍEXP((-Kt - Km)/2) .... (4)
이처럼, 동일 레벨을 가진 R, G, B 신호를 소정의 색온도 범위 내에서 백색 광원으로 조명된 백색 피사체에 대해서 구한다.
한편, 조명 분위기를 유지하기 위해 조명광의 색좌표값에는 색온도 방향으로 저감율 C가 곱해진다. 즉, 다음의 수학식으로 주어지는 백색 밸런스 이득을 설정하기 위한 것이다.
Ar = Ar0ㆍEXP((CㆍKt - Km)/2) .... (5)
Ab = Ab0ㆍEXP((-CㆍKt - Km)/2) .... (6)
저감율 C는 C = 0.5와 C = 1.0 사이의 값으로 설정된다. 즉, 저감율 C는 백색이 조명하에서 피사체의 것과 거의 같은 색으로서 화면 상에 나타나는 C = 0.5와 백색이 실제 피사체의 것과 같은 색으로서 화면 상에 나타나는 C = 1.0 사이의 값으로 양호하게 설정된다.
상기 방식에서 레벨이 동일한 신호는 카메라 처리 회로(109)에 의해 감마 보정 처리, 윤곽 보정 처리, 휘도/색차 신호로의 변환이 행해짐으로써, 자동 백색 밸런스 기능을 가진 고체 촬상 장치를 구현한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 백색 밸런스를 위한 조명광의 색추정 방법에 의하면, 광원의 색으로서 하기 위한 색미가 보존되고 화상의 색에서 3 원색 신호의 진한 색성분을 저감시켜서 광원이 백열 광원 인지 또는 형광 램프인지를 정확하게 결정하는 조명광의 색추정을 실행할 수 있는 만족할 만한 백색 밸런스 기능을 가진 촬상 장치를 구현할 수 있다. 그러므로, 화상의 색은 비의도적으로 엷게 되지 않는다. 또한, 실수로 실외 풍경 촬영 모드를 형광 램프 조명 모드로 오인하지 않게 된다. 그러므로, 다량의 녹색 성분을 갖는 실외 풍경 촬영 시 백색 밸런스가 벗어나지 않는다.
도 16은 상기 실시예에서 백색 밸런스 조정을 얻기 위한 산술 처리를 실행하는 블록을 도시한다. 이러한 산술 처리 블록은 마이크로컴퓨터(106)로 구성된다. 3 원색 신호 평균값 포착부(1061)는 촬상 소자로부터 3 원색 신호의 평균값을 얻으며, 촬상 소자의 신호 레벨은 소정의 색온도를 가진 조명광에 대해서 등화된다. 주목 신호 판정부(1062)는 평균값으로 포함된 적색 신호 및 청색 신호 중 어느 것이 상위 레벨인지를 판정한다. 적색 신호에 청색 신호가 곱해지면, 그 합성 신호를 녹색 신호로 나누어 좌표값을 구하며, 녹색 신호가 합성 좌표값 보다 큰 경우, 적색 또는 청색 신호 저감 처리부(1063)는 동일 비율로 녹색 신호와 함께 주목 신호에서 적색 또는 청색 신호를 저감한다. 녹색 신호가 좌표값 보다 작은 경우, 적색 또는 청색 신호 저감 처리부(1063)는 주목 신호에서 적색 또는 청색 신호 만을 저감한다. 다음에, 백색점 검출 및 조명광의 색추정부(1064)는 저감 처리에 의해 구한 주목 신호의 기하 평균이 녹색 신호와 동일 레벨을 갖는 백색점을 구하고 조명광의 색으로서 백색점에 대응하는 색을 추정한다. 이 추정에 의하면, RGB 이득 설정부(1065)는 증폭부(107,108)의 이득을 설정한다. 타이밍 제어부(1066)는 각 블록의 동작 타이밍을 설정한다.
도 17은 상기 실시예에서 백색 밸런스를 조정하기 위한 산술 처리를 실행하는 블록의 또 다른 예를 도시하고 있다. 이 산술 처리 블록은 마이크로컴퓨터(106)로 구성되어 있다. 3 원색 신호 평균값 포착부(1161)는 촬상 소자로부터 3 원색 신호의 평균값을 얻으며, 촬상 소자의 신호 레벨은 소정의 색온도를 가진 조명광에 대해서 등화된다. 저감 처리부(1162)는 평균값을 소정의 색온도값에 가까운 값으로 만들기 위한 저감 처리를 행한다. 다음에, 색좌표값 정보 포착부(1163)는 저감 처리 시 제1 목표값을 설정하여 현재의 광원을 제1 조명 광의 색을 갖는 것으로 가정한 경우 광원의 제1 색좌표 값정보를, 저감 처리 시 제2 목표값을 설정하여 현재의 광원을 제2 조명 광의 색을 갖는 것으로 가정한 경우 광원의 제2 색좌표 값정보를 갖는 것으로 가정한다. 평가값 정보 포착부(1164)는 조명 광원이 제1 또는 제2 조명 광원계에 가까운 지를 나타내는 평가값 정보를 3 원색 신호로부터 얻는다. 조명광의 색광원 판정부(1165)는 현재의 광원이 제1 또는 제2 조명광의 색을 갖는지 여부를 평가값 정보에 기초해서 판정한다. 조명광의 색추정부(1166)는 판정된 광원의 색좌표값 정보와 수신된 3 원색 신호의 평균값으로부터 조명광의 색을 추정한다. 이러한 추정에 따라, RGB 이득 설정부(1167)는 증폭부(107,108)의 이득을 설정한다. 타이밍 제어부(1168)는 각 블록의 동작 타이밍을 설정한다.
위의 실시예들은 다음의 개념을 포함한다.
3 원색 신호로부터 형성된 화상은 복수 개의 블록으로 분할되고 평균값은 각 블록에서 3 원색 신호에 대해서 구해지며, 평균값에 포함된 적색 및 청색 신호의 상위 레벨의 신호를 주목 신호로 설정하고, 주목 신호의 적색 또는 청색 신호는 적색과 청색 신호를 곱하여 구한 합성값을 녹색 신호로 나눔으로써 구해진 값 보다 제1 또는 제2 목표값이 큰 경우 동일 비율로 녹색 신호와 함께 저감되며, 주목 신호의 적색 또는 청색 신호는 제1 또는 제2 목표값이 합성값을 녹색 신호로 나눈값 보다 작은 경우 저감되고, 저감 처리에 의해 구한 주목 신호의 좌표값이 제1 또는 제2 목표값의 것과 동일 레벨을 갖는 백색점이 구해지며, 백색점의 값에 대응하는 색은 각 블록의 조명광의 색으로서 추정되고, 색온도가 제1 또는 제2 조명광의 환경 하에서 소정의 색온도에 가깝게 됨에 따라 증가하도록 부가되는 가중치 정보는 각 블록에서 구한 좌표점값을 가중치 정보에 곱함으로써 평균화되고, 평균값은 제1 또는 제2 색좌표값 정보로서 정의된다.
또 다른 형태로서, 상기 실시예는 3 원색 신호로부터 형성된 화상은 복수개의 블록으로 분할되며, 평균값들은 각 블록에서 3 원색 신호에 대해서 구해진다. 즉, 각 블록에서, 적색과 청색 신호를 곱하여 구한 합성 신호를 녹색 신호로 나누어 구한 좌표값이 제1 또는 제2 목표값에 가까운지 여부의 신호로 표현되는 제1 평가값이 계산되며, 평균값에서 적색 신호의 레벨과 청색 신호의 레벨비에 따라 감소하는 제2 평가값이 계산되고, 평균값에서 적색, 청색 및 적색 신호에 기초해서 밝기가 증가함에 따라 증가하는 제3 평가값이 계산되며, 조명광의 색이 제2 조명 광원의 색에 가까운 색이라는 것을 나타내는 평가값은 제1 내지 제3 평가값의 곱의 합이 제2 조명 광원의 색 시스템을 나타내는 부호를 가지는 경우 정의되며, 제2 조명 광원의 색시스템으로서 구한 추정 광원색의 청색 신호 레벨에 대한 적색 신호 레벨의 비율은 소정의 범위 내에 속하며, 이 범위에 속하지 않는 경우 조명광의 색이 제1 조명 광원의 색 시스템에 가까운 색이라는 것을 나타내는 평가값이 정의된다.
당업자라면 또 다른 이점 및 수정이 가능함을 인지할 것이다. 그러므로, 광범위한 형태에서 본 발명은 특정의 상세 및 여기서 도시되고 기술된 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 청구 범위에 의해서 정의되는 바와 같은 일반적인 발명의 개념의 사상 또는 범위를 일탈하지 않는 각종 수정 및 등가의 수정이 행해질 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 발명은 자동 백색 밸런스 제어를 행하므로 색이 엷게(밝게) 되고 실외 풍경 촬영 시를 형광 램프 조명 시로 오인하는 일이 없다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위한 촬상 장치의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 조명광의 색추정 방법에서 사용된 색좌표계를 설명하기 위한 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 조명광의 색추정 방법을 설명하기 위한 그래프.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조명광의 색추정 방법을 설명하기 위한 그래프.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 조명광의 색추정 방법을 설명하기 위한 그래프.
도 6은 본 발명의 제4 실시예를 설명하기 위한 촬상 장치의 블록도.
도 7은 조명광의 색을 추정하기 위한 판정 요소로서 도 6에 도시한 장치에서 설정된 밝기와 가중치 간의 관계를 설명하기 위한 그래프.
도 8은 도 6에 도시한 장치에서 조명광의 색을 추정하는 데 있어서 고려되는 가중치의 일례를 도시하는 그래프.
도 9는 본 발명의 제5 실시예를 설명하기 위한 촬상 장치를 도시하는 블록도.
도 10은 본 발명에 따른 조명광의 색추정 방법의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 그래프.
도 11은 조명광의 색을 추정하기 위한 판정 요소로서 도 10에 도시한 추정 방법에서 이용된 밝기 및 가중치 간의 관계를 설명하기 위한 그래프.
도 12는 본 발명에 따른 조명광의 색추정 방법의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 그래프.
도 13은 본 발명에 따른 조명광의 색추정 방법의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 그래프.
도 14는 조명광의 색을 추정하기 위한 판정 요소로서 도 13에 도시한 추정 방법에서 채용된 밝기 및 가중치 간의 관계를 설명하기 위한 그래프.
도 15는 조명광의 색을 추정하는 데 있어서 형광원 또는 백색 광원의 사용여부를 판정하기 위한 방법을 설명하기 위한 그래프.
도 16은 본 발명에 따른 촬상 장치의 주 기능을 개략 도시하는 블록도.
도 17은 본 발명에 따른 촬상 장치의 주 기능을 개략 도시하는 블록도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
101 렌즈
102 고체 촬상 소자
103 색분리 회로
104a, 104b, 104c 적분 회로
105 멀티플렉서
106 마이크로컴퓨터
107 R 증폭기
108 B 증폭기
109 카메라 처리 및 매트릭스 회로

Claims (9)

  1. 3 원색 신호를 이용하여 조명광의 색을 추정하여 백색 밸런스를 얻기 위한 방법으로,
    촬상 소자의 소정의 촬상 영역에서 소정의 색온도를 가진 조명광에 대하여 등화된 신호 레벨을 가진 3 원색 신호의 평균값을 상기 촬상 소자로부터 얻기 위한 단계와,
    상기 평균값에 포함된 적색 및 청색 신호의 상위 레벨의 신호를 주목 신호로서 설정하는 단계와,
    적색 신호에 청색 신호를 곱하여 구한 합성값을 녹색 신호로 나누어서 구한 값 보다 녹색 신호가 큰 경우 동일 비율로 녹색 신호와 함께 상기 주목 신호에서 적색 또는 청색 신호를 저감하고 녹색 신호가 상기 합성값 보다 작은 경우 상기 주목 신호에서 적색 또는 청색 신호를 저감하는 단계와,
    저감 처리에 의해 구한 적색 및 청색 신호의 기하 평균이 녹색 신호와 동일 레벨인 백색점을 구하여 백색점에 대응하는 색을 조명광의 색으로서 추정하는 단계를 포함하는 조명광의 색추정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 추정 조명광의 색이 종좌표축이 LOG(RB/GG), 횡좌표축이 LOG(R/B)로 표시되는 색좌표계의 원점을 포함하는 소정 범위내에 속하도록 상기 백색점이 상기 종좌표축 상에서 상기 소정 범위를 벗어난 경우에는 상기 백색점을 상기 소정 범위의 최대값 또는 최소값으로 설정하는 것인 조명광의 색추정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 3 원색 신호로 형성된 화상은 복수 개의 블록으로 분할되고, 상기 주목 신호는 각 블록에서 3 원색 신호로부터 정의되며, 상기 백색점은 각 블록에서 얻어지며, 각 블록의 백색점에 대응하는 좌표점의 평균값은 조명광의 색으로서 추정되는 것인 조명광의 색추정 방법.
  4. 제2항에 있어서, 평균값을 구하기 위해 사용되는 가중치는 3 원색 신호의 밝기 정보에 기초해서 정해지는 것인 조명광의 색추정 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 평균값을 구하기 위해 사용되는 가중치는 블록의 평균색 데이터로 표현되는 색포화도가 감소함에 따라 증가하는 것인 조명광의 색추정 방법.
  6. 삭제
  7. 3 원색 신호를 이용하여 조명광의 색을 추정하여 백색 밸런스를 얻기 위한 촬상 장치로서,
    촬상 소자의 소정의 촬상 영역에서 소정의 색온도를 가진 조명광에 대하여 등화된 신호 레벨을 가진 3 원색 신호의 평균값을 상기 촬상 소자로부터 얻기 위한 수단과,
    상기 평균값에 포함된 적색 및 청색 신호의 상위 레벨의 신호를 가진 신호를 주목 신호로서 설정하는 수단과,
    적색 신호에 청색 신호를 곱하여 구한 합성값을 녹색 신호로 나누어서 구한 값 보다 녹색 신호가 큰 경우 동일 비율로 녹색 신호와 함께 주목 신호에서 적색 또는 청색 신호을 저감하고 녹색 신호가 상기 합성값 보다 작은 경우 주목 신호에서 적색 또는 청색 신호를 저감하는 수단과,
    상기 저감 처리에 의해 구한 적색 및 청색 신호의 기하 평균이 녹색 신호의 것과 동일 레벨인 백색점을 구하고 백색점에 대응하는 색을 조명광의 색으로서 추정하는 수단을 포함하는 촬상 장치.
  8. 3 원색 신호를 이용하여 조명광의 색을 추정하여 백색 밸런스를 얻기 위한 방법으로,
    촬상 소자의 소정의 촬상 영역에서 소정의 색온도를 가진 조명광에 대하여 등화된 신호 레벨을 가진 3 원색 신호의 평균값을 상기 촬상 소자로부터 얻기 위한 단계와,
    상기 3 원색 신호의 평균값의 신호 레벨 중 하나를 저감 처리하여 상기 평균값에서 계산된 색온도값을 소정의 색온도에 가까운 값으로 만들기 위한 단계와,
    적색 신호에 청색 신호를 곱해서 그 합성 신호를 녹색 신호로 나누어 구한 좌표값들인 제1 좌표값 및 제2 좌표값 정보를 구하여 현재의 광원이 제1 및 제3 조명광의 색으로 되는 경우 상기 저감 처리를 중지하는 단계와,
    상기 3 원색 신호로부터 조명 광원이 제1 또는 제2 조명 광원에 가까운지 여부를 나타내는 평가값 정보를 구하는 단계와,
    현재의 광원이 제1 또는 제2 조명광의 색을 갖는지 여부를 상기 평가값 정보에 기초해서 판정하는 단계와,
    상기 판정된 광원의 색좌표값 정보와 3 원색 신호의 수신 평균값에서 조명광의 색을 추정하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 3 원색 신호를 이용하여 조명광의 색을 추정하여 백색 밸런스를 얻기 위한 촬상 장치로서,
    촬상 소자의 소정의 촬상 영역에서 소정의 색온도를 가진 조명광에 대하여 등화된 신호 레벨을 가진 3 원색 신호의 평균값을 상기 촬상 소자로부터 얻기 위한 수단과,
    상기 3 원색 신호의 평균값의 신호 레벨 중 하나를 저감 처리하여 상기 평균값에서 계산된 색온도값을 소정의 색온도에 가까운 값으로 만들기 위한 수단과,
    적색 신호에 청색 신호를 곱해서 그 합성 신호를 녹색 신호로 나누어 구한 좌표값들인 제1 좌표값 및 제2 좌표값 정보를 구하여 현재의 광원이 제1 및 제3 조명광의 색으로 되는 경우 상기 감소 처리를 중지시키는 수단과,
    상기 3 원색 신호로부터 조명 광원이 제1 또는 제2 조명 광원에 가까운지 여부를 나타내는 평가값 정보를 구하는 수단과,
    현재의 광원이 제1 또는 제2 조명광의 색을 갖는지 여부를 상기 평가값 정보에 기초해서 판단하는 수단과,
    상기 판단된 광원의 색좌표값 정보와 3 원색 신호의 수신 평균값에서 조명광의 색을 추정하는 수단을 포함하는 촬상 장치.
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