(57)【要約】【課題】  撮影時の光源に応じてフィードフォワード制御又はフィードバック制御の何れかに切り換えて最適なオートホワイトバランスを行うカラービデオカメラを提供する。【解決手段】  ＣＰＵ１２は、色積分器１０によって積分されたＲ積分値及びＢ積分値とメモリ１１に格納された光源判別用マップとから普通光源か特殊光源かを判別し、光源が普通光源のときは、フィードバック制御でホワイトバランスを行い、光源が特殊光源のときは、フィードフォワード制御でホワイトバランスを行う。【選択図】        図１
2006033174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像して映像信号に変換する撮像素子と、
前記映像信号をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータと、
デジタル化された映像信号をＲ・Ｇ・Ｂの各色成分に分離する色分離部と、
該色分離部により分離された３原色の信号から色差信号を生成する色差化部と、
前記色分離部の２色の信号或いは前記色差化部の２色の色差信号の各値に基づいて被写体撮影時の光源の種別を判別する光源判別手段と、
該光源判別手段により判別された光源が日常光源のとき前記２色の色差信号の各値を取り込んでフィードバック制御し、光源が日常光源以外のときは前記２色の信号の各値を取り込んでフィードフォワード制御し、ホワイトバランスを行う制御選択手段と
を備えたことを特徴とするカラービデオカメラ。
【請求項２】
前記制御選択手段は、光源が日常光源のとき、フィードバック制御に代えて、前記２色の信号の各値を取り込んでフィードフォワード制御し、光源が日常光源以外のときは、フィードフォワード制御に代えて、前記２色の色差信号の各値を取り込んでフィードバック制御することを特徴とする請求項１記載のカラービデオカメラ。
【請求項３】
前記光源判別手段は、日常光源下で前記２色の信号及び２色の色差信号の各値を測定して作成された普通光源領域、及び日常光源以外の光源下で前記の各値を測定して作成された特殊光源領域をデータとして有し、前記色分離部の２色の信号或いは前記色差化部の２色の色差信号の各値が入力されたとき、各値の交点が普通光源領域又は特殊光源領域の何れかに入るかどうかを判別し、前記交点が普通光源領域に入ったときは被写体撮影時の光源が日常光源と判断し、前記交点が特殊光源領域に入ったときは被写体撮影時の光源が日常光源以外と判断することを特徴とする請求項１又は２記載のカラービデオカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば監視用カラービデオカメラに係わり、さらに詳しくは、各種光源下で最適な色再現を実現するオートホワイトバランス機能を備えたカラービデオカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のカラーカメラは、ＣＣＤにより撮像されたアナログ画像データをデジタル画像データに変換し、このデジタル画像データをＲ・Ｇ・Ｂの色成分にそれぞれ分離し、そして、Ｒ・Ｂの画像データにそれぞれの適正ゲインを乗算して、各画像データの信号レベルを調整し、オートホワイトバランスを行っている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１６８７４９号公報（第４頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述した従来のカラーカメラは、オートホワイトバランスにフィードフォワード制御を採用したものであるが、この他にフィードバック制御によってオートホワイトバランスを行うカラーカメラもある。従来、カラーカメラのオートホワイトバランスは、フィードフォワード制御かフィードバック制御のどちらか一方のみ制御が採用されていた。
フィードフォワード制御は、ホワイトバランスの制御が早く、画像データと比較する測定データが正確であれば、理想的なホワイトバランスが得られるが、各種の光源に応じたデータの測定に時間がかかり、また、機体間の誤差の影響を受けやすく、調整に時間と手間がかかっていた。
フィードバック制御は、ＣＣＤから得られる色情報からホワイトバランスの微調整を行ない、その結果をフィードバックし、さらに微調整を行うといった制御を繰り返して、最適なホワイトバランスに近づけていく制御で、予め測定データを用意する必要が無く、開発の時間が短縮され、また、機体間のバラツキの影響も受けにくいという長所を有しているが、撮影時の光源によって、ホワイトバランスの制御に時間がかかり、ホワイトバランス収束後も常にホワイトバランスが変動し、細かな制御が行いにくいという短所もあった。
【０００４】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、撮影時の光源に応じてフィードフォワード制御又はフィードバック制御の何れかに切り換え、最適なオートホワイトバランスを行うカラービデオカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るカラービデオカメラは、被写体を撮像して映像信号に変換する撮像素子と、映像信号をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータと、デジタル化された映像信号をＲ・Ｇ・Ｂの各色成分に分離する色分離部と、色分離部により分離された３原色の信号から色差信号を生成する色差化部と、色分離部の２色の信号或いは色差化部の２色の色差信号の各値に基づいて被写体撮影時の光源の種別を判別する光源判別手段と、光源判別手段により判別された光源が日常光源のとき２色の色差信号の各値を取り込んでフィードバック制御し、光源が日常光源以外のときは、２色の信号の各値を取り込んでフィードフォワード制御し、ホワイトバランスを行う制御選択手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明においては、被写体撮影時の光源が日常光源のときホワイトバランスをフィードバック制御で行い、光源が日常光源以外のときはホワイトバランスをフィードフォワード制御で行うようにしたので、常時フィードフォワード制御でホワイトバランスを行う従来と比べ、開発時の時間や手間を縮減することができ、また、常時フィードバック制御でホワイトバランスを行う従来と比べ、日常光源以外の特殊光源下での色再現を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は本発明の実施の形態を示すカラービデオカメラのホワイトバランスの回路ブロック図である。
図１において、ＣＣＤ１は、光学系のレンズユニット（図示せず）を介して入力される被写体を撮像して映像信号に変換する電荷結合素子である。ＣＤＳ／ＡＧＣ２は、相関二重サンプリングにて映像信号のノイズを低減し、相関二重サンプリングによりノイズが低減された映像信号の輝度ゲインを調整する。Ａ／Ｄコンバータ３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ２を介して入力される映像信号をデジタル量に変換する。色分離部４は、デジタル化された映像信号をＲ・Ｇ・Ｂの色成分にそれぞれ分離し、色差化部５は、分離された３原色から色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成する。
【０００８】
制御切換スイッチ６，７，８，９は、通常、ｂ−ｃ間が接続状態となっており、ＣＰＵ１１からの切換信号に基づいて接続が切り換わる。ｂ−ｃ間が接続されているときはフィードバック制御になり、ａ−ｃ間が接続されたときはフィードフォワード制御に切り換わる。色積分器１０は、制御切換スイッチ６，７の切り換えに応じて入力されるＲ信号及びＢ信号、或いは色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをそれぞれ積分し、その値であるＲ積分値とＢ積分値をＣＰＵ１１に送出する。
【０００９】
メモリ１１には、色分離部４によって分離されたＲ信号及びＢ信号の各積分値（Ｒ積分値及びＢ積分値）に応じてそれぞれ設定された最適なゲイン係数算出用のデータと、色差化部５によって色差化された色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの各積分値（Ｒ積分値及びＢ積分値）とそれぞれ比較するための目標値と、Ｒ積分値及びＢ積分値から普通光源（日常光源）又は特殊光源（日常光源以外の光源）を判別するための光源判別用マップと、普通光源及び特殊光源にそれぞれ対応して設定された制御方式（フィードバック制御及びフィードフォワード制御）とが格納されている。前記の光源判別用マップは、図２に示すように普通光源領域ａと特殊光源領域ｂ、ｃとからなり、横軸をＲ積分値、縦軸をＢ積分値として、その各積分値の交点から光源の種別が判別できるようになっている。普通光源領域ａは、撮影環境が自然光、蛍光灯等の日常光源下での色（Ｒ・Ｂ）分布領域であり、特殊光源領域ｂ、ｃは、撮影環境がナトリウム灯、水銀灯等の日常光源以外の特殊光源下での色分布領域で、ナトリウム灯ではＲ積分値が普通光源と比べ大きく、水銀灯ではＢ積分値が普通光源と比べ大きくなっている。
【００１０】
ＣＰＵ１２は、色積分器１０によって積分されたＲ積分値及びＢ積分値とメモリ１１に格納された光源判別用マップとから普通光源か特殊光源かを判別する光源判別手段の機能と、光源が普通光源のときは、それに対応付けられたフィードバック制御でホワイトバランスを行い、光源が特殊光源のときは、フィードフォワード制御でホワイトバランスを行う制御選択手段の機能とを備えている。光源の判別については、光源判別用マップ上でＲ積分値とＢ積分値の交点が普通光源領域ａ又は特殊光源領域ｂ、ｃの何れかの領域に入るかを判別し、前記交点が普通光源領域ａに入っているときは普通光源と判断し、前記交点が特殊光源領域ｂ、ｃの何れかに入っているときは特殊光源と判断する。この光源の判別は、色積分器１０によって積分された積分値が入力されている間行われる。
【００１１】
前記のように構成された本実施の形態のカラービデオカメラにおいては、被写体が本カメラのレンズユニットを介して入ってくると、ＣＣＤ１がその被写体の映像を映像信号に変換し、ＣＤＳ／ＡＧＣ２が相関二重サンプリングにてその映像信号のノイズを低減すると共に輝度ゲインを調整する。そして、Ａ／Ｄコンバータ３がＣＤＳ／ＡＧＣ２からの映像信号をデジタル変換し、色分離部４が、デジタル化された映像信号をＲ・Ｇ・Ｂの色成分にそれぞれ分離し、色差化部５が、分離された三原色から色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成し、後段側のビデオ信号処理部（図示せず）に送出する。この時、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが、ｂ−ｃ間が接続状態になっている制御切換スイッチ６，７を介して色積分器１０に入力する。
【００１２】
この時、色積分器１０は、入力された色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをそれぞれ積分してＲ積分値とＢ積分値とを算出しＣＰＵ１２に送出する。ＣＰＵ１２は、Ｒ積分値とＢ積分値とが入力されると、メモリ１１から光源判別用マップを読み込んで、Ｒ積分値とＢ積分値の交点が普通光源領域ａ又は特殊光源領域ｂ、ｃの何れかの領域に入るかを判別する。Ｒ積分値とＢ積分値の交点が普通光源領域ａに入っているとき普通光源（自然光、蛍光灯等）と判断して、その普通光源に対応付けられたフィードバック制御でホワイトバランスを行う。
【００１３】
このフィードバック制御の場合、各制御切換スイッチ６，７，８，９のｂ−ｃ間が接続状態になっているので、その状態を保持して、先に入力されたＲ積分値及びＢ積分値とそれぞれの目標値とを比較する。各積分値がそれぞれの目標値と同一のときは、引き続き入力される色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの各積分値とそれぞれの目標値との比較に入り、これを繰り返し行う。各積分値とそれぞれの目標値とが異なるときは、各積分値がそれぞれの目標値に近づくように、各差分からそれぞれのゲイン係数を求める。そして、Ｒ側のゲイン係数を制御切換スイッチ８を介して乗算器１３に設定してＲ信号に乗算し、Ｂ側のゲイン係数を制御切換スイッチ９を介して乗算器１４に設定してＢ信号に乗算し、普通光源に応じた色再現のための補正を行うようにする。このフィードバック制御によるホワイトバランスは、色積分器１０によって積分されるＲ積分値とＢ積分値の交点が普通光源領域ａに入っている間繰り返し行われる。
【００１４】
また、ＣＰＵ１２は、フィードバック制御によってホワイトバランスを行っているときに、色積分器１０により積分されたＲ積分値とＢ積分値の交点が特殊光源領域ｂ、ｃの何れかに入ったとき特殊光源（ナトリウム灯、水銀灯等）と判断して、その特殊光源に対応付けられたフィードフォワード制御に切り換えてホワイトバランスを行う。まず、各制御切換スイッチ６，７，８，９にそれぞれ切換信号を送出してａ−ｃ間を切換接続する。この切り換えによって、色分離部４の出力のＲ信号及びＢ信号が色積分器１０に入力されると、色積分器１０は、各信号をそれぞれ積分し、その値であるＲ積分値とＢ積分値をＣＰＵ１２に送出する。
【００１５】
この時、ＣＰＵ１２は、前記と同様に、メモリ１１から光源判別用マップを読み込んで、Ｒ積分値とＢ積分値の交点が普通光源領域ａ及び特殊光源領域ｂ、ｃの何れかの領域に入るかを判別し、Ｒ積分値とＢ積分値の交点が特殊光源領域ｂ、ｃの何れかに入っているときは特殊光源と判断して、各制御切換スイッチ６，７，８，９のａ−ｃ間の接続状態を保持し、先に入力されたＲ積分値及びＢ積分値にそれぞれ設定されたデータを基に最適なゲイン係数をそれぞれ算出する。そして、Ｒ側のゲイン係数を制御切換スイッチ８を介して乗算器１５に設定して色差信号Ｒ−Ｙに乗算し、Ｂ側のゲイン係数を制御切換スイッチ９を介して乗算器１６に設定して色差信号Ｂ−Ｙに乗算し、特殊光源に応じた色再現のための補正を行うようにする。このフィードフォワード制御によるホワイトバランスは、色積分器１０によって積分されるＲ積分値とＢ積分値の交点が特殊光源領域ｂ、ｃの何れかに入っている間繰り返し行われる。
【００１６】
以上のように本実施の形態によれば、Ｒ積分値とＢ積分値の交点が普通光源領域ａに入っているとき普通光源（自然光、蛍光灯等）と判断して、ホワイトバランスをフィードバック制御で行い、Ｒ積分値とＢ積分値の交点が特殊光源領域ｂ、ｃの何れかに入っているときは特殊光源（ナトリウム灯、水銀灯等）と判断して、ホワイトバランスをフィードフォワード制御で行うようにしたので、常時フィードフォワード制御でホワイトバランスを行う従来と比べ、開発時の時間や手間を縮減することができ、また、常時フィードバック制御でホワイトバランスを行う従来と比べ、特殊光源下での色再現を改善することができる。
【００１７】
なお、前記の実施の形態では、Ｒ積分値とＢ積分値の交点が普通光源領域ａに入っているとき普通光源と判断して、ホワイトバランスをフィードバック制御で行い、Ｒ積分値とＢ積分値の交点が特殊光源領域ｂ、ｃの何れかに入っているときは特殊光源と判断して、ホワイトバランスをフィードフォワード制御で行うようにしたことを述べたが、これに代えて、Ｒ積分値とＢ積分値の交点が普通光源領域ａに入っているときホワイトバランスをフィードフォワード制御で行い、Ｒ積分値とＢ積分値の交点が特殊光源領域ｂ、ｃの何れかに入っているときは特殊光源と判断して、ホワイトバランスをフィードバック制御で行うようにしてもよい。このように光源に応じて制御を切り換えるようにした場合、特殊光源下でのホワイトバランスの制御に時間がかかるものの、常時フィードフォワード制御でホワイトバランスを行う従来と比べ、開発時の時間や手間を縮減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態を示すカラービデオカメラのホワイトバランスの回路ブロック図である。
【図２】実施の形態に係るカラービデオカメラにおける光源判別用マップの概念図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  ＣＣＤ、２  ＣＤＳ／ＡＧＣ、３  Ａ／Ｄコンバータ、４  色分離部、５  色差化部、６〜９  制御切換スイッチ、１０  色積分器、１１  メモリ、１２  ＣＰＵ、１３〜１４  乗算器。
【図１】
2006033174.tif 000003
【図２】
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