(57)【要約】【課題】照明条件の変化に対するカメラ応答の測定に関する技術を提供する。【解決手段】カメラの輝度応答を測定する方法は、複数の輝度測定値を取得する段階と、複数の輝度測定値のうちの１つ又はそれよりも多くに対して捕捉画像の捕捉輝度を決定する段階とを含む。複数の輝度測定値の各々を取得する段階は、既知の輝度を有する少なくとも１つの試験サンプルをカメラに提示する段階と、カメラを通じて少なくとも１つの試験サンプルの画像を捕捉する段階と、少なくとも１つの試験サンプルの既知の輝度に基づいて選択された補償輝度を有する少なくとも１つの補償サンプルをカメラに提示する段階とを含む。少なくとも１つの試験サンプル及び少なくとも１つの補償サンプルは、カメラによって解釈された平均露出が複数の輝度測定値の各々に対して実質的に同じであるように組み合わせで選択可能かつ提示可能である。【選択図】図１３
2015115962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラの輝度応答を測定する方法であって、
複数の輝度測定値を取得する段階であって、該複数の輝度測定値の各々を取得する段階が、
既知の輝度を有する少なくとも１つの試験サンプルを前記カメラに提示する段階、
前記カメラを通じて前記少なくとも１つの試験サンプルの画像を捕捉する段階、及び
前記少なくとも１つの試験サンプルの前記既知の輝度に基づいて選択された補償輝度を有する少なくとも１つの補償サンプルを前記カメラに提示する段階、
を含み、
前記少なくとも１つの試験サンプル及び前記少なくとも１つの補償サンプルが、前記カメラによって解釈された平均露出が前記複数の輝度測定値の各々に対して実質的に同じであるように、組み合わせで選択可能かつ提示可能である、
前記取得する段階と、
前記複数の輝度測定値のうちの１つ又はそれよりも多くに対して前記捕捉した画像の捕捉輝度を決定する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
既知の輝度を有する前記少なくとも１つの試験サンプルは、ディスプレイ上で前記カメラに提示されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの試験サンプルの前記既知の輝度と前記輝度測定値のうちの２つ又はそれよりも多くに対する少なくとも１つの試験サンプルに対して前記捕捉された画像の前記捕捉された輝度とに基づいて前記カメラに対する応答曲線を発生させる段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
既知の輝度を有する少なくとも１つの試験サンプルを提示する段階は、グレイスケールの複数の異なる既知の輝度のうちの１つを有する該少なくとも１つの試験サンプルを提示する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
既知の輝度を有する少なくとも１つの試験サンプルを提示する段階は、色の複数の異なる既知の輝度のうちの１つを有する該少なくとも１つの試験サンプルを提示する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの試験サンプル及び前記少なくとも１つの補償サンプルは、連続して提示されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの試験サンプル及び前記少なくとも１つの補償サンプルは、同時に提示されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
基準サンプルを前記カメラに提示する段階と、
前記少なくとも１つの試験サンプルと、候補輝度を有するサンプルである少なくとも１つの候補補償サンプルとを前記カメラに交互に提示する段階と、
前記カメラによって解釈された前記平均露出の応答を観察する段階と、
異なる候補輝度を有するその後の候補サンプルで置き換えて、前記カメラによって解釈された前記平均露出の前記応答が予め決められた安定性閾値を満足するまで前記提示する段階及び観察する段階を繰り返す段階と、
により、前記選択された補償輝度を前記複数の輝度測定値のうちの少なくとも１つに対して決定する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記カメラは、前記平均露出に応答して自動露出調節を適用し、
前記選択された補償輝度を決定する段階は、測定輝度が前記自動露出調節中に予め決められた安定性閾値を満足することを検証する段階を含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記自動露出調節の応答時間を決定する段階を更に含み、
前記測定輝度が予め決められた安定性閾値を満足することを検証する段階は、該測定輝度が前記決定された応答時間に関連する持続時間にわたって該予め決められた安定性閾値を超えないことを検証する段階を含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
カメラの輝度応答を測定するシステムであって、
ディスプレイと、
複数の輝度測定値を取得するために使用可能であり、かつ各輝度測定値に対してシステムをして、
既知の輝度を有する少なくとも１つの試験サンプルと、該少なくとも１つの試験サンプルの該既知の輝度に基づいて選択された補償輝度を有する少なくとも１つの補償サンプルとを前記ディスプレイを通じて前記カメラに提示させ、かつ
前記カメラを通じて前記少なくとも１つの試験サンプルの画像を捕捉させる、
ように構成された１つ又はそれよりも多くのプロセッサと、
を含み、
前記１つ又はそれよりも多くのプロセッサは、前記捕捉画像のうちの１つ又はそれよりも多くに対する捕捉輝度を決定するように更に構成され、
前記少なくとも１つの試験サンプル及び前記少なくとも１つの補償サンプルは、前記カメラによって解釈された平均露出が前記複数の輝度測定値の各々に対して実質的に同じであるように、組み合わせで選択可能かつ提示可能である、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
前記１つ又はそれよりも多くのプロセッサは、前記少なくとも１つの試験サンプルの前記既知の輝度と前記輝度測定値のうちの２つ又はそれよりも多くに対する該少なくとも１つの試験サンプルの前記捕捉画像の前記捕捉輝度とに基づいて前記カメラに対する応答曲線を発生させるように更に構成されることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記発生された応答曲線をユーザに出力するための出力デバイスを更に含むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記１つ又はそれよりも多くのプロセッサは、前記少なくとも１つの試験サンプルと前記少なくとも１つの補償サンプルとを連続して提示するように構成されることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記１つ又はそれよりも多くのプロセッサは、前記少なくとも１つの試験サンプルと前記少なくとも１つの補償サンプルとを連続して同時に提示するように構成されることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１つ又はそれよりも多くのプロセッサは、システムをして、
基準サンプルを前記カメラに提示する段階と、
前記少なくとも１つの試験サンプルと、候補輝度を有するサンプルである少なくとも１つの候補補償サンプルとを前記カメラに交互に提示する段階と、
前記カメラによって解釈された前記平均露出の応答を観察する段階と、
異なる候補輝度を有するその後の候補サンプルで置き換えて、前記カメラによって解釈された前記平均露出の前記応答が予め決められた安定性閾値を満足するまで前記提示する段階及び観察する段階を繰り返す段階と、
により、前記選択された補償輝度を前記複数の輝度測定値のうちの少なくとも１つに対して決定させるように更に構成されることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
命令を有する持続性機械可読媒体であって、
前記命令は、実行された時に、システムをして、
複数の輝度測定値を取得させ、該複数の輝度測定値の各々が、該システムをして、
既知の輝度を有する少なくとも１つの試験サンプルをカメラに提示させ、
前記カメラを通じて前記少なくとも１つの試験サンプルの画像を捕捉させ、かつ
前記少なくとも１つのサンプルの前記既知の輝度に基づいて選択された補償輝度を有する少なくとも１つの補償サンプルをカメラに提示させ、
前記少なくとも１つの試験サンプル及び前記少なくとも１つの補償サンプルは、前記カメラによって解釈された平均露出が前記複数の輝度測定値の各々に対して実質的に同じであるように、組み合わせで選択され、かつ提示され、
前記命令は、更に、実行された時に、システムをして、
前記捕捉画像の捕捉輝度を前記複数の輝度測定値のうちの１つ又はそれよりも多くに対して決定させる、
ことを特徴とする持続性機械可読媒体。
【請求項１８】
既知の輝度を有する前記少なくとも１つの試験サンプルは、ディスプレイ上で前記カメラに提示されることを特徴とする請求項１７に記載の持続性機械可読媒体。
【請求項１９】
実行された時に、システムをして、
前記少なくとも１つの試験サンプルの前記既知の輝度と前記複数の輝度測定値のうちの２つ又はそれよりも多くに対する前記捕捉画像の前記捕捉輝度とに基づいて前記カメラに対する応答曲線を発生させる、
命令を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の持続性機械可読媒体。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの試験サンプル及び前記少なくとも１つの補償サンプルは、連続して提示されることを特徴とする請求項１７に記載の持続性機械可読媒体。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの試験サンプル及び前記少なくとも１つの補償サンプルは、同時に提示されることを特徴とする請求項１７に記載の持続性機械可読媒体。
【請求項２２】
実行された時に、システムをして、
基準サンプルを前記カメラに提示させ、
前記少なくとも１つの試験サンプルと候補輝度を有するサンプルである前記少なくとも１つの補償サンプルとを交互に前記カメラに提示させ、
前記カメラによって解釈された前記平均露出の応答を観察させ、かつ
異なる候補輝度を有するその後の候補サンプルで置き換えて、前記カメラによって解釈された前記平均露出の前記応答が予め決められた安定性閾値を満足するまで前記提示する段階及び観察する段階を繰り返させる、
ことによって使用される前記選択された補償輝度を前記複数の輝度測定値のうちの少なくとも１つに対して前記システムをして決定させる命令を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の持続性機械可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明条件の変化に対するカメラ応答の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気通信ネットワークオペレータは、ユーザ機器（ＵＥ）デバイス、特にオペレータのネットワーク上で作動する遠隔通信用途に使用するために新たに導入されたＵＥデバイスの性能を評価するタスクを定期的に行う。典型的に、ＵＥデバイスは、オペレータの製造パートナーによって組み立てられ、評価のために届けられる。異なる仕様をＵＥデバイスの異なる下位構成要素に対して満たす必要がある。例えば、携帯電話及びタブレットのようなＵＥデバイスのためのディスプレイ及びカメラは、広範な照明条件にわたって機能しなければならない。カメラに対して、照明条件の異なるレベルの輝度に対するカメラ応答の測定を含む様々な試験が要求される。
【０００３】
ＵＥデバイスのためのほとんどのカメラは、自動露出制御機能を含む。自動露出制御がエンドユーザに便利であるというのは、それが高強度の真昼から低強度の薄暗く照明された部屋に及ぶ照明条件でのカメラの使用を可能にするからである。自動露出制御は、理想的には全体像が客観的に正しい輝度を有するように、照明条件に基づいて利得、露出時間、及び／又は絞りを調節する。調節には、典型的に１秒の何分の一の程度のある一定の応答時間が掛かる。露出を設定するのに使用する画像内の領域は、全体画像、ドットのマトリックス、固定位置での小さいスポット、又は動的に決定された区域（例えば、顔が検出された場所）によって異なる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
残念ながら、自動露出制御は、ＵＥデバイスに含めるためのカメラの試験時に生成される応答曲線の測定を妨げる。これは、カメラが均一な輝度の試験画像を捕捉する時に、カメラの自動露出制御が露出を調節して画像を灰色に見せることになるからである。必要なものは、自動露出モードで作動しているカメラの輝度応答を測定する改善された方法及びシステムである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態により、カメラの輝度応答を測定する方法は、既知の輝度を有する試験サンプルに対して複数の輝度測定値を取得する段階を含む。輝度測定値を取得する段階は、既知の輝度を有する少なくとも１つの試験サンプルをカメラに提示する段階と、カメラを通じて少なくとも１つの試験サンプルの画像を捕捉する段階と、少なくとも１つの試験サンプルの既知の輝度に基づいて選択された補償輝度を有する少なくとも１つの補償サンプルをカメラに提示する段階とを含むことができる。少なくとも１つの試験サンプル及び少なくとも１つの補償サンプルは、カメラによって解釈された平均露出が複数の輝度測定値の各々に対して実質的に同じであるように、組み合わせで選択可能かつ提示可能である。
【０００６】
実施形態において、少なくとも１つの試験サンプルは、ディスプレイ上でカメラに提示される。ディスプレイは、例えば、液晶ディスプレイのような能動ディスプレイを含むことができ、又はそれは、正確に制御された輝度を用いてサンプルがプロジェクタによって投影されるスクリーンのような受動ディスプレイを含むことができる。
【０００７】
実施形態において、方法は、少なくとも１つの試験サンプルの既知の輝度と輝度測定値のうちの２つ又はそれよりも多くに対して少なくとも１つの試験サンプルに対して捕捉された画像の捕捉輝度とに基づいてカメラに対する応答曲線を発生させる段階を更に含むことができる。
【０００８】
実施形態において、既知の輝度を有する少なくとも１つの試験サンプルを提示する段階は、グレイスケールのうちの複数の異なる既知の輝度のうちの１つ及び／又は色の複数の異なる既知の輝度のうちの１つを有する少なくとも１つの試験サンプルを提示する段階を含む。実施形態において、少なくとも１つの試験サンプル及び少なくとも１つの補償サンプルは、連続して提示され、又はこれに代えて同時に提示される。
【０００９】
実施形態において、選択される補償輝度は、基準サンプルをカメラに提示し、かつ少なくとも１つの試験サンプル及び少なくとも１つの候補補償サンプルを交互に提示することにより、複数の輝度測定値のうちの少なくとも１つに対して決定される。少なくとも１つの候補補償サンプルは、候補輝度を有するサンプルである。カメラによって解釈された露出の応答が観察される。カメラによって解釈された平均露出の応答が予め決められた安定性閾値を満足する場合に、その少なくとも１つの候補補償サンプルは、補償サンプルとして少なくとも１つの試験サンプルに割り当てられる。そうでなければ、異なる候補輝度を有するその後の候補補償サンプルが、少なくとも１つの候補補償サンプルを置換し、これらの段階は、カメラによって解釈された平均露出が予め決められた安定性閾値を満足するまで繰り返される。
【００１０】
カメラが、平均露出に応答して自動露出調節を適用する場合に、選択される補償輝度を決定する段階は、測定輝度が自動露出調節中に予め決められた安定性閾値を満足することを検証する段階を含むことができる。実施形態において、自動露出調節の応答時間が決定され、測定輝度が予め決められた安定性閾値を満足することを検証する段階は、測定輝度が、決定された応答時間に関連する持続時間にわたって予め決められた安定性閾値を超えないことを検証する段階を含む。
【００１１】
実施形態において、カメラの輝度応答を測定するシステムは、ディスプレイと、複数の輝度測定値を取得するために使用可能である１つ又はそれよりも多くのプロセッサとを含む。各輝度測定値に対して、１つ又はそれよりも多くのプロセッサは、システムをして、既知の輝度を有する少なくとも１つの試験サンプルと少なくとも１つの試験サンプルの既知の輝度に基づいて選択された補償輝度を有する少なくとも１つの補償サンプルとをディスプレイを通じてカメラに提示させ、かつカメラを通じて少なくとも１つの試験サンプルの画像を捕捉させるように構成される。１つ又はそれよりも多くのプロセッサは、捕捉画像のうちの１つ又はそれよりも多くに対して捕捉輝度を決定するように更に構成される。少なくとも１つの試験サンプル及び少なくとも１つの補償サンプルは、カメラによって解釈された平均露出が複数の輝度測定値の各々に対して実質的に同じであるように、組み合わせで選択可能かつ提示可能である。
【００１２】
本発明の更なる詳細を添付の図面の助けによって説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】カメラの輝度応答曲線を測定するために使用可能である試験サンプルの例示的な組を示す図である。
【図２】様々な輝度のグレイスケールサンプルに対する理想的なカメラ応答及び典型的なカメラ応答の例示的なプロットの図である。
【図３】様々な色の様々な輝度のサンプルに対する理想的なカメラ応答及び典型的なカメラ応答の例示的なプロットの図である。
【図４】自動露出制御が有効にされた様々な輝度のサンプルに対する典型的なカメラ応答の例示的なプロットの図である。
【図５】自動露出制御が有効にされた輝度の突然の増加に対する典型的なカメラ応答の例示的なプロットの図である。
【図６】自動露出制御を有するカメラの輝度応答曲線を測定するために使用可能である本発明による１組の試験及び補償サンプルの実施形態を示す図である。
【図７】本発明によるカメラの輝度応答を測定する方法の実施形態の流れ図である。
【図８】補償サンプルの正しい輝度を検証する方法の実施形態を示す図である。
【図９】本発明によるカメラの輝度応答を測定する方法に使用するための補償サンプルを選択する方法の実施形態の流れ図である。
【図１０】試験下のカメラの捕捉速度で位置合わせされたサンプルの例示的なシーケンスを示す図である。
【図１１】自動制御を有するカメラの輝度応答曲線を測定するために使用可能である本発明による１組の試験及び補償サンプルの代替実施形態を示す図である。
【図１２】自動制御を有するカメラの輝度応答曲線を測定するために使用可能である本発明による１組の試験及び補償サンプルの代替実施形態を示す図である。
【図１３】本発明により既知の輝度のサンプルの画像を捕捉するためのシステムの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の説明は、本発明の様々な実施形態を実施するために現在考えられている最良のモードのものである。説明は限定的な意味でとらえるべきでなく、単に本発明の一般的原理を説明する目的のために行われる。本発明の範囲は、特許請求の範囲を参照して確定しなければならない。以下の本発明の説明では、同様の数字又は参照指示子を使用して、全体を通して同様の部分又は要素を参照することになる。更に、図１〜図９に導入される参照番号の最初の桁と図１０〜図１３に導入される参照番号の最初の２桁とは、参照番号が最初に現れた図面を識別するものである。
【００１５】
以下に説明する本発明は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、及び／又は図に示すエンティティの多くの異なる実施形態に実施することができることは、当業者には明らかであろう。更に、図及び説明に使用するフレーム速度及び輝度範囲、並びに増分は、単に例示である。本明細書に説明するいずれの実際のソフトウエア、ファームウエア、及び／又はハードウエア、並びにそれによって生成されるいずれのフレーム速度及び輝度仕様も、本発明を制限するものではない。従って、本明細書に提示するレベルの詳細が与えられると実施形態の修正及び変形が可能であることを理解した上で、本発明の作動及び挙動を以下に説明する。
【００１６】
本明細書では輝度応答試験と呼ぶ有用なカメラ試験は、様々なレベルのサンプル輝度に対するカメラ応答の測定を含み、カメラ応答の線形性を決定する。理想的には、輝度応答試験によって生成する応答曲線は線形であるが、応答曲線は、多くの場合に、実際にある程度の非線形性を有し、例えば、応答は、多くの場合に、特定の関数に従ってマルチスロープ又は非線形である。非線形応答曲線は、例えば、不正確なガンマ補正、飽和、又は低光レベルにおける応答の欠如から生じる可能性がある。輝度応答試験は、輝度が純黒色から純白色に及ぶグレイスケールサンプルか、又は輝度が類似の範囲の着色サンプルを用いて実施することができる。図１は、輝度の変化に対するカメラ応答を測定するのに使用することができる１組１００のサンプルを示している。サンプルの組中の９つのサンプルの各々は、既知の輝度を有する。各サンプルは、画像として、試験下のカメラに表示してそれによって捕捉することができる。カメラ応答の輝度レベルは、次に、例えば、画像の１つ又は複数の予め決められた区域においてピクセル値を平均化することによって測定される。輝度レベル測定値は、次に、既知の画像輝度レベルの関数としてプロットして応答曲線を取得することができる。任意的に、各サンプルは、何回も及び／又は最小持続時間にわたってカメラに表示され、それによって画像として捕捉され、測定精度を改善することができる。
【００１７】
図２を参照すると、破線の直線としてプロットした理想的な応答曲線を示している。図示のように、応答曲線は、８ビット画像測定機能に対して複数の輝度レベルで測定され、この測定性能は、記録すべき２５６の異なる強度（すなわち、輝度レベル）を可能にする。本発明によるシステム及び方法の実施はまた、異なるビット数の画像に対して応答曲線を取得して、異なる数の輝度レベルを有するように適用することができることを当業者は認識するであろう。実線としてプロットしたウェブカメラのような低品質ビデオカメラの典型的な応答曲線も示している。カメラは、純黒色のサンプルに対する非ゼロ応答を有し、最大輝度値よりも低い値で飽和する（すなわち、純白色サンプルを測定する前）。図３を参照すると、応答曲線はまた、異なる色の異なるレベルの輝度に対するカメラ応答に対して生成することができる。便利な色空間において、色は選択することができる。例えば、カメラセンサが、赤−緑−青（ＲＧＢ）色空間で色を測定する場合に、純赤色、青色、及び緑色の様々な強度のサンプルの組を使用することができる。典型的には、カメラは、異なる色に対して異なる応答を有し、原色に対する応答曲線の注意深い測定は、カメラ性能を理解するために有益である。
【００１８】
問題なのは、多くのＵＥデバイスは、自動露出（ＡＥ）制御機能を含むカメラを使用することである。上述したように、ＡＥ制御がエンドユーザに対して便利であるというのは、全体像が客観的に「正しい」輝度を有するように、ＡＥ制御が、広範な照明条件下でこれらの照明条件に基づいて利得、露出時間、及び／又は絞りを調節するカメラの使用を可能にするからである。残念ながら、ＡＥ制御機能は、試験中にサンプル輝度に対するカメラ応答の測定を妨げる。カメラが均一な輝度の試験画像を捕捉すると、カメラは、露出を自動的に調節して画像を「正しく」見せ、最終結果は、画像が灰色（又は中間の範囲、ここで画像は、ある色のものである）に見えるということである。図４を参照すると、破線の直線としてプロットした理想的な応答曲線を示している。実線としてプロットしたＡＥ制御を含むカメラの典型的な応答曲線も示している。カメラに対する応答曲線は、ほぼ平坦であり、測定輝度は、カメラに表示されたサンプルの組全体にわたって狭帯域の輝度に含まれる。
【００１９】
本発明によるシステム及び方法の実施形態は、カメラのＡＥ制御機能の応答時間内にカメラのＡＥアルゴリズムが一定の平均輝度の画像を見ることができるように、一連の較正又は既知の試験サンプルをカメラに表示する。図５を参照すると、カメラのＡＥアルゴリズムは、ＡＥアルゴリズムを安定化させるほど十分に長い暗い又は灰色基準サンプル５０１をカメラに表示し、次に、連続的にカメラの応答を測定しながら白色試験サンプル５０２をカメラに表示することによって測定可能な応答時間を有する。図５で認められるように、カメラのＡＥ制御は、ＡＥアルゴリズムが露出を調節すると輝度が低下する非常に明るい画像として白色サンプル５０２を測定することになる。アルゴリズム応答時間は、時間の関数として応答を解析することによって決定することができる。
【００２０】
実施形態において、本発明による試験システム及び方法は、輝度の時間的変化を使用して、ＡＥ制御機能を有するカメラの輝度レベルに対するカメラ応答を正確に測定することができる。試験システムは、時間と共に２次サンプルが組み込まれた１組の試験サンプルを提示することができる。２次サンプルは、試験サンプル及び後続補償サンプルを時間と共にＡＥアルゴリズムによって組み合わせるように事前選択した輝度レベルを有する補償サンプルであり、一定の平均露出を生じる。各サンプルは、ＡＥアルゴリズムの応答時間よりも遥かに短い持続時間にわたってカメラに提示される。ＡＥアルゴリズムは、連続試験サンプルを一定の灰色レベルと認める。カメラのＡＥ制御機能は、一定の露出レベルを維持することになり、測定中のカメラ調節を回避することができる。
【００２１】
図６は、一連の試験サンプル６０２各々に続いて関連の補償サンプル６５２を示している。カメラのタイミングは、カメラが単に輝度応答を決定するために試験サンプルの画像を捕捉して測定するように制御される。これに代えて、カメラは、サンプルの全ての画像を捕捉し、単に試験サンプルの画像を測定することができる。後者の方法は、例えば、画像の全シーケンスのフレーム速度が連続的かつ迅速であるビデオカメラに対して有用であるとすることができる。試験サンプルの測定精度は、特定の試験サンプル及び対応する補償サンプルを何回も繰返し、試験画像から捕捉された同じ画像の測定値を平均化することによって増大させることができる。
【００２２】
図７は、ＡＥ制御機能を有するカメラの輝度レベルに対するカメラ応答を測定するための本発明による方法の実施形態の流れ図である。本方法は、既知の輝度を有する少なくとも１つの試験サンプルを選択する段階（段階７００）と、ＡＥ制御機能を有するカメラに少なくとも１つの試験サンプルを提示する段階（段階７０２）と、カメラを通じて少なくとも１つの試験サンプルの画像を捕捉する段階（段階７０４）と、少なくとも１つの試験サンプルの既知の輝度に基づいて選択された補償輝度のうちの少なくとも１つの補償サンプルをカメラに提示する段階（段階７０６）とを含む。本方法は、試験サンプルを提示する段階を繰り返す段階と、試験サンプルの画像を捕捉する段階と、異なる対応する補償サンプルと共に異なる輝度を有する複数の試験サンプルの補償サンプルを提示する段階（段階７０８及び７１０）とを更に含む。これに代えて、補償サンプルは、試験サンプルの前に示すことができることに注意されたい。試験サンプルの全ての画像を捕捉すると、カメラの輝度応答は、画像の各々に対して捕捉輝度を決定することによって決定することができる（段階７１２）。本方法の代替実施形態において、カメラは、試験サンプル及び補償サンプルの両方の画像を捕捉し、試験サンプルの画像に基づいて単にカメラの輝度応答を決定することができる。
【００２３】
本発明者は、ＡＥアルゴリズムの応答は、補償サンプルの輝度の選択が必ずしも簡単な計算ではないような非線形である可能性があることを観察した。例えば、２５％の輝度を有する試験サンプルは、７５％の輝度を有する対応する補償サンプルによって均衡が保たれない場合がある。本発明による方法の実施形態を使用して、ＡＥアルゴリズムが、カメラ設定の調節を防止するために目標にする輝度レベルから予め決められた範囲の偏差内の輝度レベルを解釈するように、補償サンプルの輝度レベルを決定し、正確に対応する試験サンプルの均衡を保つことができる。本方法は、１組の輝度レベルの基準サンプルを使用する。黒色及び白色輝度応答を測定する場合に、基準サンプルは灰色にしなければならない。色の輝度応答曲線を測定する場合に、基準サンプルは色の中間の色合いとしなければならない。カメラは、カメラ応答が落ち着くように、ＡＥアルゴリズムのいくつかの反応時間にわたって基準サンプルを捕捉する。試験サンプルと補償サンプルとの交互シーケンスは、次に、カメラに表示される。
【００２４】
図８は、左から右に沿って辿ってプロット上方のサンプルがカメラに表示される時の応答曲線のプロットを示している。プロットは、拡大垂直目盛を表示する。スロットの左側は、少しの応答時間の持続時間の後に灰色基準サンプル８０１の測定が落ち着く方法を示している。理想的には、試験サンプル８０２と補償サンプル８５２とが交互する正しいシーケンスが始まる時に、カメラによって測定される時の画像の平均輝度は一定になる。ＡＥアルゴリズムは、一定の露出を認めて露出調節を行なわないことになる。従って、試験サンプルと補償サンプル輝度の間の正しい均衡に対して、平均捕捉する輝度は、一定のままであることになる（ダイヤモンドプロットスポットを有する「正しい」線を参照）。ＡＥアルゴリズムの応答が非線形である場合に、カメラによって捕捉された平均輝度レベルにおいて僅かなオフセットがある場合がある。
【００２５】
しかし、補償サンプル８５２が試験サンプル８０２に対して明るすぎる場合に、カメラによって捕捉された平均輝度レベルのジャンプがある場合がある。その場合に、ＡＥアルゴリズムは、露出を徐々に下げることになり、画像の平均測定輝度は、少しの応答時間の持続時間にわたって低下することになる（正方形プロットスポットを有する「明るすぎる」線を参照）。反対に、補償サンプル８５２が試験サンプル８０２に対して暗すぎる場合に、画像の平均測定輝度は、時間と共に増大することになる（三角形プロットスポットを有する「暗すぎる」線を参照）。試験システムが漸次的輝度低下を観察する場合に、補償サンプル８５２の輝度は低下するはずであり、反対に、試験システムが漸次的輝度増大を観察する場合に、補償画像８５２の輝度は増大するはずである。参照画像と交互画像の順序を逆にすることによって同様の結果が得られると当業者は認識するであろう。理想的には、純白色及び純色／黒色サンプルの迅速に交互するシーケンスに関して同じ方式でＡＥアルゴリズムがそれに応答するように、色／灰色基準サンプル８０１の輝度が選択されると考えられる。
【００２６】
図９は、本発明によって輝度レベルに対するカメラ応答を測定するのに使用するために試験サンプルに対応する補償サンプルの輝度レベルを決定するための本発明による方法の実施形態の流れ図である。本方法は、１組の試験サンプルから試験サンプルを補償するように既知の輝度を有する候補補償サンプルを選択する段階（段階９００）と、試験サンプル及び候補補償サンプルの交互提示に対するカメラ応答を測定する段階とを含む。試験サンプル及び候補補償サンプルは、グレイスケール又は色サンプルとすることができる。本方法は、カメラに最初に基準サンプルを示す段階と、カメラのＡＥアルゴリズムが安定化することを可能にする段階（段階９０２）とを含む。試験サンプル及び補償サンプルは、次に、ＡＥアルゴリズムの応答を観察するようにいくつかの提示サイクルに対していずれかの開始順序で交互にかつ繰返しでカメラに表示される（段階９０４、９０６、及び９１０）。提示サイクルの数は、予め決定することができる（段階９０８）。ＡＥアルゴリズムの応答の観察（段階９１０）は、格納された測定値に基づいて提示サイクル中又はその後に行うことができる。
【００２７】
ＡＥアルゴリズムの応答が予め決められた安定性閾値を満足する場合（段階９１２）、候補補償サンプルは、試験サンプルにとって適切な補償サンプルになるように決定される（段階９１６）。ＡＥアルゴリズムの応答が予め決められた安定性閾値を満足させない場合（段階９１２）、異なる輝度を有する新しい候補補償サンプル（段階９１４）を選択し、安定化させ、又は試験及び候補サンプルをカメラに表示する段階を繰り返す。
【００２８】
上述したように、応答が突然増加し、次にゆっくり降下することが観察される場合に、新しい候補の補償サンプルの輝度は、初期の候補の補償サンプルに対して低下させることができる。応答が下降し、次にゆっくり上昇することが観察される場合に、新しい候補の補償サンプルの輝度は、初期の候補の補償サンプルに対して増大させることができる。候補の補償サンプルを選択する処理は、ＡＥアルゴリズムの応答が予め決められた安定性閾値を満足するまで繰り返すことができる。
【００２９】
一部の実施形態において、サンプルをカメラに提示する時間の持続時間は、必ずしも補償サンプルと試験サンプルの間で同じであるとは限らない。しかし、試験サンプル及び補償サンプルをカメラに提示する時間の持続時間は、ＡＥアルゴリズムの応答時間よりも短くしなければならない。更に、カメラによる画像の捕捉時間は、サンプルの持続時間よりも短くしなければならない。図１０は、カメラによる一連の画像捕捉１０９０上の試験−較正−試験サンプル１０００の例示的シーケンスを示している。カメラの捕捉速度（又はフレーム速度）は、サンプルのフレーム速度よりも数倍高い。本発明による方法の実施形態は、ＡＥアルゴリズムの応答時間よりも短い捕捉速度を有するカメラに対して有効である。多くの場合に、本発明による方法を適用するための試験システムの実施形態は、例えば、ここではＵＥデバイスがスマートフォンである試験下のカメラの捕捉速度の制御を有しない。
【００３０】
ＡＥ制御機能を有するカメラの輝度レベルに対するカメラ応答を測定するための本発明による方法の代替実施形態において、ＡＥアルゴリズムの応答は、試験区域及び補償区域を有する単一サンプルを提示することによって均衡を保つことができる。単一サンプルは、各区域の一部を観察するＡＥアルゴリズムの機能とサンプルから捕捉画像に適用される測定アルゴリズムの機能とによって制限される無数の異なる方法で構成され、輝度レベルに対する応答を決定するために試験区域を区別することができる。図１１は、サンプル１１００の例示的シーケンスを示し、ここで各サンプルの試験区域１１０２は、サンプルの中心に与えられ、補償区域１１５２は、サンプルの縁部に与えられる。サンプルのシーケンスの各サンプルに対して、本方法は、好ましくは、捕捉試験区域において類似の組のピクセルを使用して測定輝度を計算する。小さい測定スポットを使用するＡＥアルゴリズムに関して、ＡＥアルゴリズムは、試験区域の輝度を見ることができるに過ぎない。図１１に示すサンプルの例示的シーケンスは、ＡＥアルゴリズムが補償区域から情報を収集することができないので、このようなＡＥアルゴリズムでは十分に機能しない。しかし、試験区域及び補償区域の多くの異なる構成を有するサンプルは、本発明による方法の実施形態に使用可能である。例えば、円形、長円形、ストライプ、その他を含む異なる幾何学形状を有する試験及び補償区域を使用することができる。当業者は、本明細書の教示を考えると、試験区域及び補償区域を単一サンプルにおいて互いに対して配置することができる無数の異なる方法を認識するであろう。図１２を参照すると、チェッカー盤パターンを含むサンプル１２００が、本発明の実施形態に使用可能である基準サンプル１２０１と共に示されている。サンプルは、チェッカー盤を容易に認識するのでソフトウエアで比較的取り扱いやすい。従って、このようなパターンは、広範な測光方式を有するＡＥアルゴリズムに対して十分に機能することができる。
【００３１】
各サンプルに対して、補償区域の輝度は、試験区域の輝度と均衡を保っている。サンプルの補償区域の輝度は、ＡＥアルゴリズムがそのサンプル及び基準サンプルの両方に同様に応答するように調節される。基準サンプルは、基準サンプルにわたって均質輝度を有することができ、又は例えば基準サンプルは、シーケンスのサンプルのうちの１つとすることができる。図９に関して上述したものに類似する方法の実施形態において、サンプルの輝度が正しいか否かを決定するために、１組のサンプルからのサンプルを基準サンプルと交互にし、各サンプルに対して測定輝度全体の安定性を観察する。理想的には、測定輝度は一定であるが、ＡＥアルゴリズムの応答は、好ましくは、予め決められた安定性閾値に含まれる。
【００３２】
実施形態において、本発明によりカメラの輝度応答を測定するためのシステムは、ディスプレイと複数の輝度測定値を取得するために使用可能である１つ又はそれよりも多くのプロセッサとを含む。各輝度測定値に対して、１つ又はそれよりも多くのプロセッサは、システムをして、既知の輝度を有する少なくとも１つの試験サンプルと少なくとも１つの試験サンプルの既知の輝度に基づいて選択された補償輝度を有する少なくとも１つの補償サンプルとをディスプレイを通じてカメラに提示させ、かつカメラを通じて少なくとも１つの試験サンプルの画像を捕捉させるように構成される。１つ又はそれよりも多くのプロセッサは、捕捉画像のうちの１つ又はそれよりも多くに対して捕捉輝度を決定するように更に構成される。少なくとも１つの試験サンプル及び少なくとも１つの補償サンプルは、カメラによって解釈された平均露出が、複数の輝度測定値の各々に対して実質的に同じであるように、組み合わせで選択可能かつ提示可能である。ディスプレイは、既知の輝度のサンプルを捕捉するためにカメラに提示するのに適切なあらゆる媒体とすることができる。例えば、スクリーンは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、投影スクリーン、カメラに機械的に提示される前面照明直列フラッシュカード、その他とすることができる。ディスプレイは、カメラに提示するサンプルの既知の輝度を正確に表すことができることが必要であるに過ぎない。好ましい実施形態において、システムは、少なくとも試験サンプルを提示する時にカメラが画像を捕捉するように、ディスプレイと試験下のカメラを同期させる機能を含む。
【００３３】
典型的には、試験システムは、輝度レベルに対する応答に加えてカメラ特性を測定することができる。例えば、試験システムは、被写界深度及び画像安定化を測定することができる。好ましくは、このような測定は、自動方式で及び例えばＵＥの無線周波数（ＲＦ）インタフェースを通して又はＵＥのユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェースを通してＵＥを遠隔に制御することができる環境で行われる。
【００３４】
本発明は、本発明の開示の教示によりプログラムされた１つ又はそれよりも多くの従来型の汎用又は専用デジタルコンピュータ、コンピュータデバイス、機械、又は１つ又はそれよりも多くのプロセッサを含むマイクロプロセッサ、メモリ、及び／又はコンピュータ可読ストレージ媒体を使用して便利に実施することができる。適切なソフトウエア符号化は、ソフトウエア技術に熟練している者には明らかなように、本発明の開示の教示に基づいて熟練したプログラマーによって容易に準備することができる。
【００３５】
一部の実施形態において、本発明は、コンピュータをプログラムして本発明の処理のいずれかを実施するのに使用可能であるその上／その中に記憶された命令を有するストレージ媒体又はコンピュータ可読媒体（複数の媒体）であるコンピュータプログラム製品を含む。ストレージ媒体は、以下に限定されるものではないが、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、ＤＶＤ、ＣＲ−ＲＯＭ、マイクロドライブ及び磁気光ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ、ＤＲＡＭ、ＶＲＡＭ、フラッシュメモリデバイス、磁気又は光カード、ナノシステム（分子メモリＩＣを含む）、又は命令及び／又はデータを記憶するのに適切なあらゆるタイプの媒体又はデバイスを含むあらゆるタイプのディスクを含むことができる。
【００３６】
図１３は、本発明によってカメラの輝度応答を測定するためのシステム１３００の実施形態の簡易ブロック図である。特定の輝度測定値システムを示しているが、これは、例示的な目的に過ぎず、当業者は、あらゆる望ましい組み合わせで回路を容易に追加し、複製し、排除し、又は無効にすることができるであろう。
【００３７】
輝度測定デバイス１３１０は、どのサンプル１１０２、１１５２をカメラ１３２０に提示するかを制御するプログラマブルマイクロコントローラ１３１２を含む。図示のように、サンプル１１０２、１１５２は、カメラ１３２０の視野１３２４がディスプレイ１３２６に適合するように輝度測定デバイス１３１０によって制御され、かつカメラ１３２０と共に配置されたディスプレイ１３２６を通して提示される。プログラマブルマイクロコントローラ１３１２はまた、サンプルを提示する段階と画像を捕捉する段階とが同期するように、いつサンプルを示してカメラ１３２０によって画像を捕捉するかをタイミング制御回路１３１４を通して制御する。画像は、カメラ１３２０のセンサ１３２２を通して捕捉される。
【００３８】
当業技術で公知のように、マイクロコントローラ１３１２は、典型的には、特にディスプレイ１３２６及びディスプレイ１３２６上のサンプルの提示を制御するようにかつカメラ１３２０による画像の捕捉を制御するように設計されたマイクロプロセッサ又は同等の制御回路を含む。輝度測定デバイス１３１０はまた、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路及びメモリ、例えば、ＲＡＭ又はＲＯＭメモリ１３１６、又はその上に命令を有する他の持続性機械可読媒体を含むことができる。任意的に、マイクロコントローラ１３１２は、メモリの指定されたブロックに記憶されたプログラムコードによって制御された時に捕捉画像（データ）の処理を可能にして輝度応答曲線を発生させる回路を含むことができる。マイクロコントローラ１３１２の設計の詳細は、本発明に関してはそれほど重要ではない。むしろ、あらゆる適切なマイクロコントローラ１３１２を使用して本明細書に説明する機能を実施することができる。データ解析機能に対するマイクロプロセッサベース制御回路の使用は当業技術で公知である。
【００３９】
マイクロコントローラ１３１２は、適切なデータ／アドレスバス１３１８によってメモリ１３１６に更に結合され、マイクロコントローラ１３１２によって使用されるプログラマブル作動パラメータは、輝度応答デバイス１３１０の作動をカスタマイズするために必要に応じて格納かつ修正することができる。このような作動パラメータは、例えば、既知の輝度の試験サンプルと共に又はそれと順番に表示すべき捕捉画像及び適切な較正サンプルの輝度を決定するのに使用されるサンプルの捕捉画像の区域を定義する。
【００４０】
上述の輝度測定デバイス１３１０及びディスプレイ１３２６は、例示的なデバイスとして説明されている。当業者は、本発明の実施形態が、代わりのタイプの輝度測定デバイス及びディスプレイと共に使用することができることを理解するであろう。従って、本発明の実施形態は、上述のデバイスのみと共に使用することに限定すべきではない。
【００４１】
好ましい実施形態の以上の説明は、当業者が本発明の実施形態を作り又は使用することを可能にするように提供したものである。本発明は、特に本発明の好ましい実施形態を参照して図示かつ説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく形態及び詳細の様々な変形をそこに行うことができることは当業者には理解されるであろう。
【符号の説明】
【００４２】
１１０２、１１５２  サンプル
１３１０  輝度測定デバイス
１３１２  プログラマブルマイクロコントローラ
１３２０  カメラ
１３２４  カメラの視野
【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７】
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【図９】
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【図１３】
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【図１】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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