(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子によって画像を取り込む画像入力機器のホワイトバランス制御装置であって、
該撮像素子によって取り込まれた画像より、白検出パラメータＹ_min，Ｙ_max，
Ｒ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxに対し、
Ｙ_min＜Ｙ＜Ｙ_max  かつ  Ｒ−Ｇ_min＜Ｒ−Ｇ＜Ｒ−Ｇ_max  かつ
Ｂ−Ｇ_min＜Ｂ−Ｇ＜Ｂ−Ｇ_max
の条件を満たす輝度Ｙ及び色差Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇを持つ画素を検出し、検出した画素のカウント値及びＲ，Ｇ，Ｂ値の積算値を出力する白検出手段と、
該白検出手段より出力されたカウント値及びＲ，Ｇ，Ｂ値積算値に基づいて、ホワイトバランスのためのＲゲイン値及びＢゲイン値を決定して出力するとともに、次回露光により取り込まれる画像のための白検出パラメータＹ_min，Ｙ_max，Ｒ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxを決定して該白検出手段に設定する、ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のための手段と、
該ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のための手段より出力されたＲゲイン値及びＢゲイン値により画像のＲデータ及びＢデータの利得を調整するゲイン調整手段と、
を具備することを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のホワイトバランス制御装置において、ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のための手段は、カウント値があらかじめ設定されたｃｏｕｎｔ閾値を上回るときは白検出パラメータ中の輝度範囲のパラメータＹ_min，Ｙ_maxを高輝度側にシフトし、カウント値がｃｏｕｎｔ閾値を下回るときは輝度範囲のパラメータＹ_min，Ｙ_maxを低輝度側にシフトすることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項３】
請求項２記載のホワイトバランス制御装置において、ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のための手段は、輝度範囲が低輝度になるほど色差範囲を狭め、輝度範囲が高輝度になるほど色差範囲を広げるように、色差範囲のパラメータＲ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxを決定することを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項４】
請求項２記載のホワイトバランス制御装置において、ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のための手段は、輝度範囲が予め設定された輝度上限又は輝度下限までシフトされたときには輝度範囲のシフト方向を逆転させることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項５】
請求項１記載のホワイトバランス制御装置において、ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のための手段は、初回露光の画像に対して白検出手段より出力されるカウント値が予め設定された閾値未満の場合、画像入力装置の露出制御手段より出力される被写体の明るさを示す露光値が、予め設定された屋内用閾値以下のときには予め設定された屋内光色温度用のＲゲイン値及びＢゲイン値を出力し、該露光値が予め設定された屋外用閾値以上のときには予め設定された屋外光色温度用のＲゲイン値及びＢゲイン値を出力することを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項６】
請求項１のホワイトバランス制御装置において、ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のための手段は、Ｒゲイン値及びＢゲイン値が予め設定された基準値よりも大きい場合には、白検出パラメータ中の色差範囲のパラメータＲ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxの値をＲゲイン値又はＢゲイン値に比例した値だけ増加させ、Ｒゲイン値及びＢゲイン値が予め設定された基準値よりも小さい場合には、色差範囲のパラメータＲ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxの値をＲゲイン値又はＢゲイン値に比例した値だけ減少させることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項７】
請求項１記載のホワイトバランス制御装置において、ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のための手段は、白検出手段より出力されたＲ，Ｇ，Ｂ値積算値
Ｒ_sum，Ｇ_sum，Ｂ_sum及びカウント値を１画素のデータに対し正規化されたＭｇ−Ｇの平均値に変換し、外部から設定される閾値Ｍｇ−Ｇ_min，Ｍｇ−Ｇ_maxに対して
Ｍｇ−Ｇ_min＜Ｍｇ−Ｇ＜Ｍｇ−Ｇ_max
の条件を満たさない場合には、前回決定したＲゲイン値及びＢゲイン値を出力することを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ撮像素子などを用いた撮像系を備えるデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、その他の画像入力機器におけるホワイトバランス制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像系にＣＣＤ撮像素子などを用いた画像入力機器のホワイトバランス制御装置は、光源の色温度によるＣＣＤ撮像素子などの出力信号の色調変化を人間の目に違和感なく補正するもので、ＣＣＤ撮像素子などを用いたデジタルスチルカメラなどに必須の機能である。
【０００３】
従来、ホワイトバランス制御装置は大別して２つの方式のものが用いられている。１つは、撮像系とは別に外部色温度センサを設けて、その検出出力に応じて撮像系の色調を補正する外部測定方式である。もう１つは、撮像系によって取り込まれた画像の色情報を利用して色調の補正量を求めるＴＴＬ（Ｔhrough  Ｔh   Ｌens）方式である。このＴＴＬ方式は、経験則に従って撮像画像の全色差の総和を０に補正する全画面平均方式と、画像中から白の領域を抽出して、その部分の色差を０に補正する白検出方式に大別できる。本発明は、この白検出方式のホワイトバランス制御装置に関わるので、以下、従来の白検出方式について述べる。
【０００４】
白検出方式として、画素の色情報の輝度Ｙ，色差Ｃｒ（＝Ｒ−Ｙ），Ｃｂ（＝Ｂ−Ｙ）の値を用いてＣｒ／Ｙ，Ｃｂ／Ｙの値を求め、求めた値がＣｂ／Ｙ−Ｃｒ／Ｙ座標上の黒体輻射特性曲線に沿った一定の範囲に含まれていれば、その画素を白と判定する従来例が特開平２−２６１９３号公報に記載されている。
【０００５】
すなわち、ＣＣＤ撮像素子から得られるＹ，Ｃｒ，Ｃｂ値から、Ｃｒ／Ｙ，Ｃｂ／Ｙ値を求めると、Ｃｂ／Ｙ−Ｃｒ／Ｙ座標上で、同じ色の画素に対する値は、ほぼ一意に定まる。また、ホワイトバランス制御に関わる光源の色温度による物体の黒体輻射に沿った特性は、Ｃｂ／Ｙ−Ｃｒ／Ｙ座標上では図１に示すような曲線として現れる。したがって、この曲線に近いＣｒ／Ｙ，Ｃｂ／Ｙ値を示す領域は白である可能性が高い。この点に着目し、上記従来例では、撮像画像中で図１に示す網掛け部分のように、黒体輻射特性曲線を４つの直線で囲んだ領域に含まれるＣｒ／Ｙ，Ｃｂ／Ｙ値を示す領域を白領域として検出して、この領域の色差が０となるように色調補正することによってホワイトバランス調整を行う。
【０００６】
また、上記従来例では、撮像画像上に白領域が存在しない場合、白検出条件を緩和して画像全体の色情報を用いて補正量を求めるが、この際に補正量に制限を加えることにより、有彩色被写体に対し過大な補正がかからないようにする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、白い被写体に対しては、画像データの輝度によらず一定の値となるＣｒ／Ｙ，Ｃｂ／Ｙを用いているため、輝度が低く色が濃い有彩色被写体を白と誤判定することによって生じる誤差が少なくなる利点がある。しかしながら、白検出のために１画素ごとに必要となるＣｒ／Ｙ，Ｃｂ／Ｙの演算とその演算値の判定を実施するための回路が複雑になり、また、それをマイクロプロセッサを用いたソフトウェア処理によって実施する場合にも処理に時間を要するという問題がある。また、上記従来例には、白検出の原理に関わる問題として、白い被写体と、肌色などの黒体輻射特性に近い色の有彩色被写体とが混在した場合に、白以外の領域も白と誤判定し誤差を生じるという問題がある。
【０００８】
本発明は、前述したような従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的を列挙すれば、白検出処理のためのハードウェアを簡易、安価に実現でき、また白検出処理のソフトウェア処理も容易な構成のホワイトバランス制御装置を提供すること、有彩色被写体の影響による誤動作が起こりにくいホワイトバランス制御装置を提供すること、適用される画像入力機器のホワイトバランス設定状態に対して適応的に白検出範囲を更新可能な構成のホワイトバランス制御装置を提供すること、初回露光において十分な白検出ができない場合にも画像のモニタ表示などの初期画面の違和感を軽減できるホワイトバランス制御装置を提供すること、等々である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１記載の発明によるホワイトバランス制御装置は、撮像素子によって取り込まれた画像より、外部より設定可能な白検出パラメータ
Ｙ_min，Ｙ_max，Ｒ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxに対し、
Ｙ_min＜Ｙ＜Ｙ_max  かつ  Ｒ−Ｇ_min＜Ｒ−Ｇ＜Ｒ−Ｇ_max  かつ
Ｂ−Ｇ_min＜Ｂ−Ｇ＜Ｂ−Ｇ_max
の条件を満たす輝度Ｙ及び色差Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇを持つ画素を検出し、検出した画素のカウント値及びＲ，Ｇ，Ｂ値の積算値を出力する白検出手段と、
該白検出手段より出力されたカウント値及びＲ，Ｇ，Ｂ値積算値に基づいて、ホワイトバランスのためのＲゲイン値及びＢゲイン値を決定して出力するとともに、次回露光により取り込まれる画像のための白検出パラメータＹ_min，Ｙ_max，Ｒ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxを決定して該白検出手段に設定する、ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のための手段と、
該ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のための手段より出力されたＲゲイン値及びＢゲイン値により画像のＲデータ及びＢデータの利得を調整するゲイン調整手段と、
を具備する構成である。
【００１０】
請求項２記載の発明によるホワイトバランス制御装置は、請求項１記載の発明によるホワイトバランス制御装置の構成において、ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のための手段が、カウント値があらかじめ設定されたｃｏｕｎｔ閾値を上回るときは白検出パラメータ中の輝度範囲のパラメータＹ_min，Ｙ_maxを高輝度側にシフトし、カウント値がｃｏｕｎｔ閾値を下回るときは輝度範囲のパラメータＹ_min，Ｙ_maxを低輝度側にシフトする構成である。
【００１１】
請求項３記載の発明によるホワイトバランス制御装置は、請求項２記載の発明によるホワイトバランス制御装置の構成において、ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のための手段が、輝度範囲が低輝度になるほど色差範囲を狭め、輝度範囲が高輝度になるほど色差範囲を広げるように、色差範囲のパラメータＲ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxを決定する構成である。
【００１２】
請求項４記載のホワイトバランス制御装置は、請求項２記載の発明によるホワイトバランス制御装置の構成において、ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のため手段が、輝度範囲が予め設定された輝度上限又は輝度下限までシフトされたときに輝度範囲のシフト方向を逆転させる構成である。
【００１３】
請求項５記載の発明によるホワイトバランス制御装置は、請求項１記載の発明によるホワイトバランス制御装置の構成において、ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のための手段が、初回露光の画像に対して白検出手段より出力されるカウント値が予め設定された閾値未満の場合、画像入力装置の露出制御手段より出力される被写体の明るさを示す露光値が予め設定された屋内用閾値以下のときには予め設定された屋内光色温度用のＲゲイン値及びＢゲイン値を出力し、該露光値が予め設定された屋外用閾値以上のときには予め設定された屋外光色温度用のＲゲイン値及びＢゲイン値を出力する構成である。
【００１４】
請求項６記載の発明によるホワイトバランス制御装置は、請求項１記載の発明によるホワイトバランス制御装置の構成において、ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のため手段が、Ｒゲイン値及びＢゲイン値が予め設定された基準値よりも大きい場合には、白検出パラメータ中の色差範囲のパラメータＲ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxの値をＲゲイン値又はＢゲイン値に比例した値だけ増加させ、Ｒゲイン値及びＢゲイン値が予め設定された基準値よりも小さい場合には、色差範囲のパラメータＲ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxの値をＲゲイン値又はＢゲイン値に比例した値だけ減少させる構成である。
【００１５】
また、請求項７記載の発明にるホワイトバランス制御装置は、請求項１記載の発明によるホワイトバランス制御装置の構成において、ゲイン検出及び白検出パラメータ決定のためたの手段が、白検出手段より出力されたＲ，Ｇ，Ｂ値積算値Ｒ_sum，Ｇ_sum，Ｂ_sum及びカウント値を１画素のデータに対し正規化されたＭｇ−Ｇの平均値に変換し、外部から設定される閾値Ｍｇ−Ｇ_min，Ｍｇ−Ｇ_maxに対して
Ｍｇ−Ｇ_min＜Ｍｇ−Ｇ＜Ｍｇ−Ｇ_max
の条件を満たさない場合には、前回決定したＲゲイン値及びＢゲイン値を出力する構成である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図２は、撮像系にＣＣＤ撮像素子が用いられたデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどに適用された、本発明のホワイトバランス制御装置の一実施例を示す。
【００１８】
図２において、１は光学レンズ、２は絞り、３はＣＣＤ撮像素子とＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路のユニットである。レンズ１を通った入力光は絞り２により光量を調整されてからユニット３のＣＣＤ撮像素子に入射し、電気信号に変換され、ユニット３のＣＤＳ回路より画像信号として出力される。絞り２は露出制御回路１１によって設定される絞り値に従って入射光量を調整し、またユニット３のＣＣＤ撮像素子及びＣＤＳ回路は露出制御回路１１によって設定されるシャッタースピード及びゲイン調整値に従って露光量を調整する。
【００１９】
４はＡ／Ｄ変換器であり、ユニット３のＣＤＳ回路から出力される画像信号をデジタルデータ信号に変換する。５はマトリクス回路であり、Ａ／Ｄ変換器４によりデジタル化された画像データを各画素のＲ，Ｇ，Ｂ値へ変換してゲイン調整回路に入力する。このゲイン調整回路６は、マトリクス回路５より入力するＲ値とＢ値に、ゲイン検出回路９より設定されるゲイン値により決まる係数を乗算してＲデータとＢデータの利得を調整し、ホワイトバランス調整がなされたＲ，Ｇ，Ｂ値を出力する。１２は画像表示／記録装置であり、ホワイトバランス調整後のＲ，Ｇ，Ｂデータをガンマ補正をかけてＴＶモニタなどに出力し、あるいは画像記録用メモリに書き込み保存する。
【００２０】
以上に説明した部分はデジタルスチルカメラなどの基本的構成部分である。ホワイトバランス制御に直接関わる部分は、評価データ変換手段としての評価データ変換回路７、白検出手段としての白検出回路８、ゲイン検出手段としてのゲイン検出回路９、パラメータ演算手段としてのパラメータ演算回路１０、それにゲイン調整手段としての上記ゲイン調整回路６である。本実施例では、露出制御手段としての露出制御回路１１もホワイトバランス制御に関係する。
【００２１】
評価データ変換回路７は、ゲイン調整回路６によってゲイン調整後のＲ，Ｇ，Ｂデータを入力として、輝度Ｙと色差Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇのデータを出力する。輝度Ｙは
Ｙ＝０．３Ｒ＋０．６Ｇ＋０．１Ｂ
などの近似式によって求められる。露出制御回路１１は、この輝度Ｙデータに基づいて最適な露光量を演算することにより、絞り２に対して絞り値を設定し、またユニット３のＣＣＤ撮像素子に対しシャッタースピード及びゲイン調整値を設定するとともに、露光値をゲイン検出回路９に入力する。
【００２２】
白検出回路８は、評価データ変換回路７から入力するＲ−Ｇ，Ｂ−Ｇ，Ｙデータと、パラメータ演算回路１０より白検出パラメータとして入力する輝度範囲のパラメータＹ_min，Ｙ_max，色差範囲のパラメータＲ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max及びＢ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxの値を基に、画像データの中から白に相当する領域のデータを検出する。各画素のデータが白に相当するか否かの判断基準として、以下の条件式
Ｒ−Ｇ_min＜Ｒ−Ｇ＜Ｒ−Ｇ_max
かつ
Ｂ−Ｇ_min＜Ｂ−Ｇ＜Ｂ−Ｇ_max
かつ
Ｙ_min＜Ｙ＜Ｙ_max
が用いられる。白検出回路８は、上記条件式を満たす白の画素を検出し、その個数をカウントするとともに、検出した白の画素のＲ，Ｇ，Ｂ値を積算する。ここではユニット３のＣＣＤ撮像素子により取り込まれた画像はフィールド読み出しであるとすると、各フレームの第１フィールドの全体（又はその指定領域）の画像データに対して、白の画素の検出処理と、検出した画素のカウント及びＲ，Ｇ，Ｂ値の積算の処理が繰り返される。１フィールドに対して処理が終わると、白検出回路８は、検出した画素のカウント値ｃｏｕｎｔと、検出した画素のＲ，Ｇ，Ｂ値の積算値Ｒ_sum，Ｇ_sum，Ｂ_sumを出力する。
【００２３】
このように白検出回路８は、単純な比較演算により白検出を行って、検出した画素のカウントとＲ，Ｂ，Ｇ値の積算を行う構成であるから、簡易かつ安価なハードウェアで実現できる。また、画像の全画素を対象にした白検出処理は最も処理時間がかかり、かつ、高速処理が要求されるが、上に述べたような単純な処理内容であれば、マイクロプロセッサなどを用いたソフトウェア処理によって容易に高速実行が可能である。したがって、白検出回路８に相当する手段をソフトウェアによっても容易に実現できる。
【００２４】
なお、上に述べた白検出回路８の処理は各フレームの第１フィールド期間に実行されるが、以下に述べるゲイン検出回路９によるゲイン検出処理とパラメータ演算回路１０による白検出パラメータの演算と設定は各フレームの第２フィールド期間に実行される。
【００２５】
ゲイン検出回路９は、白検出回路８の出力値及び露出制御回路１１から出力される露光値をもとに、Ｒゲイン値rgain及びＢゲイン値bgainを求め、それをゲイン調整回路６に対して設定する。このＲ，Ｂゲイン値はパラメータ演算回路１０にも入力される。ゲイン検出回路９の具体的構成の一例については図３に関連して後述する。
【００２６】
パラメータ演算回路１０は、ゲイン検出回路９から入力されるＲ，Ｂゲイン値rgain，bgain及び白検出回路８から入力されるカウント値ｃｏｕｎｔをもとに、次回露光に対する白検出パラメータの値、すなわちＲ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，
Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_max，Ｙ_max，Ｙ_minを演算し、それを白検出回路８に対して出力する。このパラメータ演算回路１０の具体的構成の一例については図５に関連して後述する。
【００２７】
図３にゲイン検出回路９の内部構成の一例を示す。図３において、１３は正規化回路であり、Ｒ，Ｇ，Ｂ積算値Ｒ_sum，Ｇ_sum，Ｂ_sum及びカウント値ｃｏｕｎｔを
ｒ＝Ｒ_sum／ｃｏｕｎｔ
ｇ＝Ｇ_sum／ｃｏｕｎｔ
ｂ＝Ｂ_sum／ｃｏｕｎｔ
の演算によってｒ，ｇ，ｂ値に正規化する。
【００２８】
ただし、カウント値ｃｏｕｎｔが外部より設定されるｃｏｕｎｔ閾値に満たないときは、正規化回路１３は上記正規化演算は行わず、すなわちｒ，ｇ，ｂ値を更新せず、前回の露光で演算されたｒ，ｇ，ｂ値を保持する。これは、あまり白領域の少ない画像の白検出データをＲ，Ｂゲイン値の決定に利用すると、ホワイトバランス調整が不安定あるいは不適当になることがあるため、それを回避するためである。
【００２９】
また、正規化回路１３は、初回の露光時に、カウント値ｃｏｕｎｔがｃｏｕｎｔ閾値に満たずｒ，ｇ，ｂ値が確定しない場合には、露出制御回路１１から出力される被写体の明るさを示す露光値と、あらかじめ設定された屋内用閾値及び屋外用閾値とを比較し、露光値が屋内用閾値以下のときには、ｒ，ｇ，ｂ値を屋内用固定値（屋内光の色温度用に予め用意されたｒ，ｇ，ｂ値）に設定し、他方、露光値が屋外用閾値以上のときには、ｒ，ｇ，ｂ値を屋外用固定値（屋外光の色温度用に予め用意されたｒ，ｇ，ｂ値）に設定する。このような制御を行う目的は、初回露光で白検出が不可能な被写体であった場合に、暗い光源下の被写体に対しては屋内用のホワイトバランス制御を行い、明るい光源下の被写体に対しては屋外用のホワイトバランス制御を行って、モニタ表示などの初期画面の違和感を軽減するためである。
【００３０】
正規化回路１３から出力されるｒ，ｇ，ｂ値はＭｇ−Ｇ判定回路１４及びゲイン演算回路１５に入力される。Ｍｇ−Ｇ判定回路１４は、入力されたｒ，ｇ，ｂ値を
Ｍｇ−Ｇ＝ｒ＋ｂ−２×ｇ
の演算によりＭｇ−Ｇ値に変換する。そして、このＭｇ−Ｇ値を、外部より設定可能なＭｇ−Ｇ閾値であるＭｇ−Ｇ_min，Ｍｇ−Ｇ_maxと比較し、
Ｍｇ−Ｇ_min＜Ｍｇ−Ｇ＜Ｍｇ−Ｇ_max
の条件が満たされるか否かを判定し、その判定結果の真、偽を示す２値のＭｇ−Ｇ判定結果を出力する。ここで、Ｍｇ−Ｇ閾値のＭｇ−Ｇ_min，Ｍｇ−Ｇ_maxの値は、図４に示すように、色差（Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇ）座標上で、色温度制御範囲の黒体輻射特性曲線と蛍光灯などのホワイトバランス制御の対象となる特殊光源の座標が、全て含まれる値に選ばれる。
【００３１】
ゲイン演算回路１５は、Ｍｇ−Ｇ判定結果が”真”の場合には、正規化回路１３より入力されたｒ，ｇ，ｂ値から
rgain＝ｇ／ｒ
bgain＝ｇ／ｂ
の演算により、ホワイトバランス調整のためのＲ，Ｂゲイン値rgain，bgainを決定し出力する。ただし、Ｍｇ−Ｇ判定結果が”偽”の場合には、Ｒ，Ｂゲイン値を更新せず前回の露光で演算されたＲ，Ｂゲイン値rgain，bgainを出力する。
【００３２】
このように、白検出回路８の検出データを１画素のデータに対し正規化されたＭｇ−Ｇの平均値に変換し、その閾値判定を行うことにより、色温度変化とは無関係なＭｇ方向及びＧ方向にずれた白検出データが白検出回路８から出力された場合に、それを無効とし前回のＲ，Ｇゲイン値を利用するように制御することよって、ホワイトバランス制御の誤動作の頻度を減らすことができる。
【００３３】
図５にパラメータ演算回路１０の内部構成の一例を示す。図５において、１６はリミッタ回路であり、ゲイン検出回路９から入力するＲ，Ｂゲイン値rgain，bgainを、それぞれrgain，bgain上限閾値又は下限閾値を超えた場合には、その上限閾値又は下限閾値にクリップし、そうでなければ入力値のまま、白検出範囲演算回路１７に入力する。
【００３４】
白検出範囲演算回路１７は、入力したＲ，Ｂゲイン値rgain，bgainをもとに、テーブル変換によって、次回露光時の白検出パラメータの色差基準値ｒ−ｇ_max，ｒ−ｇ_min，ｂ−ｇ_max，ｂ−ｇ_minを演算し（図６参照）、さらに前回露光時の白検出パラメータのＹ_max，Ｙ_minの値をもとに、最終的に白検出回路８に対して次回露光時に設定される白検出パラメータのＹ_max，Ｙ_min，Ｒ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxを出力する。
【００３５】
上記テーブル変換処理では、入力したＲ，Ｂゲイン値rgain,bgainを、色温度
に対応した色差基準値ｒ−ｇ_max，ｒ−ｇ_min，ｂ−ｇ_max，ｂ−ｇ_minに変換する。すなわち、図９の表に示すように、Ｒ，Ｇゲイン値rgain，bgainが予め定められた基準値のときには、それぞれの色差基準値を基準値にし、Ｒ，Ｇゲイン値rgain，bgainが最大値のときには、それぞれの色差基準値を最大値にし、Ｒ，Ｇゲイン値rgain，bgainが最小値のときには、それぞれの色差基準値を最小値にし、Ｒ，Ｇゲイン値rgain，bgainが基準値と最大値又は最小値との間のときには、線形補間により、それぞれの色差基準値を決定する。このような変換によれば、各色温度に対応するＲ−Ｇ，Ｂ−Ｇの色差平面上の色差基準値の範囲は、図６に示すようになる。
【００３６】
あらかじめ図９の表を、色差基準値が図６における網掛け領域の左上方がホワイトバランス制御範囲の低色温度側の下限色温度に、また右下方が高色温度側の上限色温度に相当する値となるように設定することにより、入力系のホワイトバランスが変化しても、常に色差基準値と色温度変化特性の相対的な座標の位置関係を固定することができる。これは、光源の色と白検出範囲の色差平面上での相対位置を固定することにより、ホワイトバランス制御の対象となる色温度の全域において、同等の白検出精度を得られるようにするためである。なお、後述の説明から理解されるように、上記テーブル変換処理によって、ゲイン検出回路９から入力されるＲ，Ｂゲイン値rgain，bgainが基準値よりも大きい場合には、Ｒ，Ｂゲイン値に比例した値が白検出パラメータのＲ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxに加算される形になり、Ｒ，Ｂゲイン値rgain，bgainが基準値より小さい場合には、Ｒ，Ｂゲイン値rgain，bgainに比例した値が白検出パラメ
ータのＲ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxから減算される形になる。
【００３７】
次に白検出範囲演算回路１７における白検出パラメータの輝度範囲のパラメータＹ_max，Ｙ_minの決定方法について述べる。白検出範囲演算回路１７は、通常、白検出回路８から入力されるカウント値ｃｏｕｎｔが予め設定されたｃｏｕｎｔ閾値よりも大きい場合には、前回露光時に用いたＹ_max，Ｙ_min値を高輝度側に一定量シフトさせ、カウント値ｃｏｕｎｔがｃｏｕｎｔ閾値よりも小さい場合には、Ｙ_max，Ｙ_min値を低輝度側に一定量シフトさせる。これは、白検出回路８において、なるべく輝度の高い白領域を検出するように白検出パラメータの輝度範囲のパラメータＹ_min，Ｙ_maxの値を調整し、誤動作の原因となるような光源の色温度変化と等価な色の有彩色被写体と白い被写体とが混在する場合も、白被写体のみを検出できるようにするためである。
【００３８】
ただし、白検出範囲演算回路１７は、Ｙ_max，Ｙ_minの値をシフトさせた結果、Ｙ_max値が予め設定された高輝度上限値に達したときには、Ｙ_max値をシフトする方向を逆転させて低輝度側にシフトするようにし、Ｙ_minがあらかじめ設定された低輝度下限値に達したときには、Ｙ_min値をシフトする方向を逆転させて高輝度側にシフトするようにする。こうすることで、カウント値ｃｏｕｎｔが出力され続ける。このようなシフト方向制御の目的は、高輝度な白の領域が検出不可能な被写体であっても、一番輝度の高い白領域が検出できるまで輝度範囲を調整しながら白検出を継続し、画像内で最も明るい白領域のみの色差情報を用いてホワイトバランスを行うことができるようにし、白の被写体と色温度変化が同等の有彩色被写体が混在した場合に、有彩色被写体による影響を受けにくくし、誤差を減らすためである。
【００３９】
以上のようにして、次回露光時の白検出パラメータの輝度範囲のパラメータ
Ｙ_max，Ｙ_minの値が決定された後、白検出範囲演算回路１７は、上記テーブル変換処理によって決定された色差基準値ｒ−ｇ_max，ｒ−ｇ_min，ｂ−ｇ_max，ｂ−ｇ_min及びＹ_max，Ｙ_minの値をもとに、次回露光時の白検出パラメータの色差範囲パラメータＲ−Ｇ_max，Ｒ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_minの値を次の演算式
Ｒ−Ｇ_max＝ｒ−ｇ_max＊（Ｙ_max−輝度下限閾値)／(輝度上限閾値−輝度下限閾値）
Ｂ−Ｇ_max＝ｂ−ｇ_max＊（Ｙ_max−輝度下限閾値)／(輝度上限閾値−輝度下限閾値）
Ｒ−Ｇ_min＝ｒ−ｇ_min＊（Ｙ_max−輝度下限閾値)／(輝度上限閾値−輝度下限閾値）
Ｂ−Ｇ_min＝ｂ−ｇ_min＊（Ｙ_max−輝度下限閾値)／(輝度上限閾値−輝度下限閾値）
によって求め、それら値をＹ_min，Ｙ_maxの値ととも白検出パラメータとして白検出回路８へ出力する。
【００４０】
すなわち、Ｙ_max，Ｙ_minの値に対応した白検出範囲は、図７に例示するように、Ｙ，Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇ座標上では輝度Ｙが低くなるにしたがって、色差範囲が狭まり、輝度Ｙが高くなるほど色差範囲が広がるようになる。なお、図７の例では、長方形の領域１つ１つが１回の露光に対応し、５通りのＹ_max，Ｙ_minの組合せに対する白検出範囲を示している。このように色差範囲を高輝度ほど広くし、低輝度ほど狭くするように白検出パラメータＲ−Ｇ_min，Ｒ−Ｇ_max，Ｂ−Ｇ_min，Ｂ−Ｇ_maxを設定するのは、輝度が高く色の薄い被写体と、輝度が低く色の濃い被写体を判別可能として誤差を減らすためである。
【００４１】
本実施例のホワイトバランス制御装置は、図８に示すように、以上に説明した動作をＣＣＤ撮像素子の露光、第１フィールド読み出し、第２フィールド読み出しのタイミングに同期させて行うことにより、光源の色温度変化に追従した高精度のホワイトバランス制御を行うことができる。なお、ゲイン検出回路９とパラメータ演算回路１０は、白検出回路８の出力したＲ，Ｇ，Ｂ値の積算値とカウント値を用いて、１フィールドにつき１回だけ処理を行うだけであり、それらの処理をマイクロプロセッサを用いてソフトウエアにより十分高速に実行可能である。したがって、ゲイン検出回路９及びパラメータ演算回路１０に相当する手段を、ソフトウエアによっても容易に実現可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば次のような効果を得られる。
【００４３】
請求項１記載の発明によるホワイトバランス制御装置においては、白検出手段は単純な比較演算と画素のカウントとＲ，Ｂ，Ｇ値の積算を行う構成であるから、簡易かつ安価なハードウェアで実現できる。また、画像の全画素を対象にした白検出処理は最も処理時間がかかり、かつ、高速処理が要求されるが、そのような単純な処理内容であれば、マイクロプロセッサなどを用いたソフトウェア処理によって容易に高速実行が可能であり、したがって、マイクロプロセッサを用いソフトウェア処理によっても容易に白検出手段を実現可能である。白検出のための色差範囲及び輝度範囲をパラメータによって任意に設定可能であり、デジタルスチルカメラなどの画像入力機器のホワイトバランス設定状態に対して適応的に白検出範囲を更新しつつホワイトバランス制御を行うことが可能である、等の効果を得られる。
【００４４】
請求項２記載の発明によるホワイトバランス制御装置においては、常になるべく輝度の高い白領域を検出するように輝度範囲のパラメータを調整し続け、誤動作の原因となるような光源の色温度変化と等価な色の被写体と白い被写体が画像中に混在する場合も白被写体を確実に検出できるため、ホワイトバランス制御の誤動作が起きにくい等の効果を得られる。
【００４５】
請求項３記載の発明によるホワイトバランス制御装置においては、白検出の輝度範囲が低いほど色差範囲を狭め、輝度範囲が高いほど色差範囲を広げるため、輝度が高くて色の薄い被写体と輝度が低くて色の濃い被写体の判別が可能となり、ホワイトバランス制御の誤動作が少なくなる等の効果を得られる。
【００４６】
請求項４記載の発明によるホワイトバランス制御装置においては、高輝度な白の領域が検出不可能な被写体であっても、一番輝度の高い白領域が検出できるまで輝度範囲を調整しながら白検出を行い、画像内で最も明るい白領域の色差情報を用いてホワイトバランス制御が行うことができるため、白の被写体と色温度変化が同等の有彩色被写体が混在した場合に、有彩色被写体による影響による誤動作を減らすことができる等の効果を得られる。
【００４７】
請求項５記載の発明によるホワイトバランス制御装置においては、初回露光において白検出が不可能な被写体であった場合にも、暗い光源下の被写体に対して屋内用のホワイトバランス制御を行い、明るい光源下の被写体に対して屋外用のホワイトバランス制御を行うことにより、画像をモニタ表示した場合に初期画面の違和感を軽減することができる等の効果を得られる。
【００４８】
請求項６記載の発明によるホワイトバランス制御装置においては、常に光源の色と白検出範囲の色差平面上での相対位置が固定されるため、ホワイトバランス制御の対象となる色温度の範囲全域において白検出精度を均等化し、高精度なホワイトバランス制御が可能になる等の効果を得られる。
【００４９】
請求項７記載の発明によるホワイトバランス制御装置においては、白検出手段が色温度変化とは無関係のＭｇ方向ならびにＧ方向にずれた値を出力した場合に、それを無効とすることで、ホワイトバランス制御の誤動作を減らすことができる等の効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例における白検出領域を説明する図である。
【図２】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図３】ゲイン検出回路の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図４】色差平面上のＭｇ−Ｇ軸とＭｇ−Ｇ判定のためのＭｇ−Ｇ_min，Ｍｇ−Ｇ_maxの関係を示す図である。
【図５】パラメータ演算回路の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図６】色差基準値ｒ−ｇ_min，ｒ−ｇ_max，ｂ−ｇ_min，ｂ−ｇ_maxの説明のための図である。
【図７】輝度と白検出範囲の関係を示す図である。
【図８】ＣＣＤ撮像素子の露光及び読み出しとホワイトバランス制御処理のタイミング関係を示す図である。
【図９】Ｒ，Ｂゲイン値の色差基準値へのテーブル変換処理の説明のための表を示す図である。
【符号の説明】
１  光学レンズ
２  絞り
３  ＣＣＤ撮像素子及びＣＤＳ回路のユニット
４  Ａ／Ｄ変換器
５  マトリクス回路
６  ゲイン調整回路
７  評価データ変換回路
８  白検出回路
９  ゲイン検出回路
１０  パラメータ演算回路
１１  露出制御回路
１２  画像表示／記録装置
１３  正規化回路
１４  Ｍｇ−Ｇ判定回路
１５  ゲイン演算回路
１６  リミッタ回路
１７  白検出範囲演算回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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