(57)【要約】【課題】カメラ装置の自動露光制御において、主要被写体の位置に関係なく適正な逆光補正を行う。【解決手段】オプティカルディテクタ部２５０によって検波枠毎の積分値を求め、マイクロコンピュータ１４０に転送する。マイクロコンピュータ１４０では、各検波枠の積分値を各検波枠の画素数で割り算し、各検波枠の一画像積分値を算出し、各検波枠の一画素積分値の中から最大一画素積分値を選択し、それを各検波枠の一画素積分値によって割ることにより、各検波枠のベース係数を求める。そして、各検波枠のベース係数に所定の定数ｋを掛けることにより、各検波枠に対する露光判定用係数を算出する。この後、各検波枠の積分データに露光判定用係数を乗算して画像状態の判定処理を行い、その判定結果によって露光時間を決定し、自動露光動作を行う。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号を入力する画像入力手段と、
前記画像入力手段によって入力した画像信号に対し、画像フレームを分割して設定した検波枠毎に画像信号の積分値を算出する積分手段と、
前記検波枠毎の画像信号の積分値を各検波枠毎の画素数で割り、各検波枠毎の一画素積分値を求める割り算手段と、
前記割り算手段によって算出された各検波枠毎の一画素積分値に基づいて各検波枠の露光判定用係数を設定する係数設定手段と、
前記係数設定手段によって設定された露光判定用係数に基づいて画像信号の状態を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記係数設定手段は、各検波枠の一画素積分値の中から最も大きい一画素積分値を選択し、その選択した最も大きい一画素積分値を各検波枠の一画素積分値によって割ることにより、各検波枠のベース係数を求め、前記ベース係数に所定の定数を掛けることにより、各検波枠の露光判定用係数を算出することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像入力手段によって入力した画像信号を色信号と輝度信号に分離する色分離手段を有し、前記色分離手段によって得られた輝度信号を用いて前記各検波枠毎の一画素積分値、及び前記露光判定用係数の算出を行うことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
入力画像信号に対し、画像フレームを分割して設定した検波枠毎に画像信号の積分値を算出する積分ステップと、
前記検波枠毎の画像信号の積分値を各検波枠毎の画素数で割り、各検波枠毎の一画素積分値を求める割り算ステップと、
前記割り算ステップによって算出された各検波枠毎の一画素積分値に基づいて各検波枠の露光判定用係数を設定する係数設定ステップと、
前記係数設定ステップによって設定された露光判定用係数に基づいて画像信号の状態を判定する判定ステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項５】
前記係数設定ステップは、各検波枠の一画素積分値の中から最も大きい一画素積分値を選択し、その選択した最も大きい一画素積分値を各検波枠の一画素積分値によって割ることにより、各検波枠のベース係数を求め、前記ベース係数に所定の定数を掛けることにより、各検波枠の露光判定用係数を算出することを特徴とする請求項４記載の画像処理方法。
【請求項６】
前記入力画像信号を色信号と輝度信号に分離する色分離ステップを有し、前記色分離ステップによって得られた輝度信号を用いて前記各検波枠毎の一画素積分値、及び前記露光判定用係数の算出を行うことを特徴とする請求項４記載の画像処理方法。
【請求項７】
画像信号を入力する画像入力手段と、
前記画像入力手段によって入力した画像信号に対し、画像フレームを分割して設定した検波枠毎に画像信号の積分値を算出する積分手段と、
前記検波枠毎の画像信号の積分値を各検波枠毎の画素数で割り、各検波枠毎の一画素積分値を求める割り算手段と、
前記割り算手段によって算出された各検波枠毎の一画素積分値に基づいて各検波枠の露光判定用係数を設定する係数設定手段と、
前記係数設定手段によって設定された露光判定用係数に基づいて画像信号の状態を判定し、露光制御を行う自動露光制御手段と、
を有することを特徴とするカメラ装置。
【請求項８】
前記画像入力手段は被写体を撮像する撮像手段からの画像信号を入力する手段であることを特徴とする請求項７記載のカメラ装置。
【請求項９】
前記係数設定手段は、各検波枠の一画素積分値の中から最も大きい一画素積分値を選択し、その選択した最も大きい一画素積分値を各検波枠の一画素積分値によって割ることにより、各検波枠のベース係数を求め、前記ベース係数に所定の定数を掛けることにより、各検波枠の露光判定用係数を算出することを特徴とする請求項７記載のカメラ装置。
【請求項１０】
前記画像入力手段によって入力した画像信号を色信号と輝度信号に分離する色分離手段を有し、前記色分離手段によって得られた輝度信号を用いて前記各検波枠毎の一画素積分値、及び前記露光判定用係数の算出を行うことを特徴とする請求項７記載のカメラ装置。
【請求項１１】
画像入力手段によって入力した画像信号に対し、画像フレームを分割して設定した検波枠毎に画像信号の積分値を算出する積分ステップと、
前記検波枠毎の画像信号の積分値を各検波枠毎の画素数で割り、各検波枠毎の一画素積分値を求める割り算ステップと、
前記割り算ステップによって算出された各検波枠毎の一画素積分値に基づいて各検波枠の露光判定用係数を設定する係数設定ステップと、
前記係数設定ステップによって設定された露光判定用係数に基づいて画像信号の状態を判定し、露光制御を行う自動露光制御ステップと、
を有することを特徴とするカメラ装置の露光制御方法。
【請求項１２】
前記画像入力手段は被写体を撮像する撮像手段からの画像信号を入力する手段であることを特徴とする請求項１１記載のカメラ装置の露光制御方法。
【請求項１３】
前記係数設定ステップは、各検波枠の一画素積分値の中から最も大きい一画素積分値を選択し、その選択した最も大きい一画素積分値を各検波枠の一画素積分値によって割ることにより、各検波枠のベース係数を求め、前記ベース係数に所定の定数を掛けることにより、各検波枠の露光判定用係数を算出することを特徴とする請求項１１記載のカメラ装置の露光制御方法。
【請求項１４】
前記画像入力手段によって入力した画像信号を色信号と輝度信号に分離する色分離ステップを有し、前記色分離ステップによって得られた輝度信号を用いて前記各検波枠毎の一画素積分値、及び前記露光判定用係数の算出を行うことを特徴とする請求項１１記載のカメラ装置の露光制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば被写体撮像時の逆光等の影響による入力画像の状態を判定して自動露光の最適化制御を行うための信号処理を行う画像処理装置、カメラ装置、及びその露光制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動露光（ＡＥ）機能を有するカメラ装置で被写体を撮像する場合に、予め画像フレームに複数の検波枠を設定しておき、各検波枠に対する入力画像の輝度を検出して入力画像の状態を判定し、露光時間の制御を行うような方法が知られている。
例えば、逆光状態で撮像を行うと、撮影したい主要被写体からの入射光が小さくなり、部分的に輝度の低い画像となってしまうため、これを上述のような検波枠を用いて判定し、できるだけ主要被写体の画像が鮮明になるよう、露光時間を長めに制御するような逆光補正を行う。
【０００３】
図４は、従来の検波枠の一例を示す説明図である。
図示のように、この例では、１画像フレーム１０に対し、５つの検波枠を設けている。ここでは図中の上辺部の検波枠を検波枠０、下辺部の検波枠を検波枠１、中段左の検波枠を検波枠２、中段右の検波枠を検波枠３、中央の検波枠を検波枠４として説明する。
そして、各検波枠０〜４には、予め露光判定用係数が設定されている。すなわち、通常の撮影では、中央に主要被写体が位置することが一般的であるので、それを前提として、中央の検波枠４と他の周辺の検波枠０〜３との重み付けを付けることにより、画像の逆光状態を適正に判定できるようにしている。
すなわち、図４の例では、検波枠０の係数が１、検波枠１の係数が２、検波枠２の係数が３、検波枠３の係数が３、検波枠４の係数が５となっている。
そして、各検波枠から得られる画像信号の積分値に各検波枠の露光判定用係数を乗算し、各乗算値を比較判定することにより、画像の逆光状態等を判定し、その判定結果に応じて露光時間の制御やゲインの制御を行うことで、最適な露光補正を得るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、各検波枠に対して固定した係数を割り当てて画像の判定を行うため、主要被写体の位置を中央の検波枠に限定した判定となり、主要被写体の位置がずれると適切な画像判定を行えず、有効な逆光補正を得るための露光制御ができなくなるという問題がある。
また、上述のような検波枠による簡易な方法を用いる代わりに、各画素信号のヒストグラムを算出する回路（ヒスト積分回路）を用いれば、主要被写体の位置に関係なく逆光状態の補正を行えるが、この方法では、ヒスト積分回路が必要となり、構成が複雑化し、高価なシステムとなってしまう問題があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、主要被写体の位置に関係なく、適正な逆光補正を施すことが可能な自動露光制御をヒスト積分回路を使用せずに実現することができる画像処理装置、カメラ装置、及びその露光制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、画像信号を入力する画像入力手段と、前記画像入力手段によって入力した画像信号に対し、画像フレームを分割して設定した検波枠毎に画像信号の積分値を算出する積分手段と、前記検波枠毎の画像信号の積分値を各検波枠毎の画素数で割り、各検波枠毎の一画素積分値を求める割り算手段と、前記割り算手段によって算出された各検波枠毎の一画素積分値に基づいて各検波枠の露光判定用係数を設定する係数設定手段と、前記係数設定手段によって設定された露光判定用係数に基づいて画像信号の状態を判定する判定手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、入力画像信号に対し、画像フレームを分割して設定した検波枠毎に画像信号の積分値を算出する積分ステップと、前記検波枠毎の画像信号の積分値を各検波枠毎の画素数で割り、各検波枠毎の一画素積分値を求める割り算ステップと、前記割り算ステップによって算出された各検波枠毎の一画素積分値に基づいて各検波枠の露光判定用係数を設定する係数設定ステップと、前記係数設定ステップによって設定された露光判定用係数に基づいて画像信号の状態を判定する判定ステップとを有することを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、画像信号を入力する画像入力手段と、前記画像入力手段によって入力した画像信号に対し、画像フレームを分割して設定した検波枠毎に画像信号の積分値を算出する積分手段と、前記検波枠毎の画像信号の積分値を各検波枠毎の画素数で割り、各検波枠毎の一画素積分値を求める割り算手段と、前記割り算手段によって算出された各検波枠毎の一画素積分値に基づいて各検波枠の露光判定用係数を設定する係数設定手段と、前記係数設定手段によって設定された露光判定用係数に基づいて画像信号の状態を判定し、露光制御を行う自動露光制御手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、画像入力手段によって入力した画像信号に対し、画像フレームを分割して設定した検波枠毎に画像信号の積分値を算出する積分ステップと、前記検波枠毎の画像信号の積分値を各検波枠毎の画素数で割り、各検波枠毎の一画素積分値を求める割り算ステップと、前記割り算ステップによって算出された各検波枠毎の一画素積分値に基づいて各検波枠の露光判定用係数を設定する係数設定ステップと、前記係数設定ステップによって設定された露光判定用係数に基づいて画像信号の状態を判定し、露光制御を行う自動露光制御ステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の画像処理装置、カメラ装置、及びその露光制御方法では、入力画像信号に対し、画像フレームを分割して設定した検波枠毎に画像信号の積分値を算出して各検波枠毎の画素数で割り、その一画素積分値に基づいて各検波枠の露光判定用係数を設定するようにしたことから、主要被写体の位置に関係なく、適正な逆光補正を施すことが可能な自動露光制御をヒスト積分回路を使用せずに実現することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による画像処理装置、カメラ装置、及び露光制御方法の実施の形態例について説明する。
本実施の形態例によるカメラ装置は、ＣＣＤ撮像素子における各検波枠を利用した逆光補正制御を行うものであり、逆光状態にある被写体を撮像したときの自動露光制御方法として、各検波枠に付加する係数（露光判定用係数）を各検波枠の一画素積分値に基づいて制御することにより、主要被写体の位置に関係なく適切な逆光補正を可能とするものである。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態例によるカメラ装置の構成例を示すブロック図である。
図示のように、本実施の形態例のカメラ装置は、ＣＣＤ撮像素子１１０と、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１２０と、デジタル信号処理回路（カメラＤＳＰ；デジタルシグナルプロセッサ）１３０と、マイクロコンピュータ１４０と、タイミングジェネレータ１５０とを有する。
【００１３】
ＣＣＤ撮像素子１１０は、カメラ前方よりレンズ（図示せず）を通して結像した光信号を電気信号に変換し、画像信号として出力するものである。なお、撮像手段としては、ＣＣＤ撮像素子１１０に限らず、ＣＭＯＳセンサ型の撮像素子やその他の撮像手段を用いてもよいものとする。
ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１２０は、ＣＣＤ撮像素子１１０から出力された画像信号に対してＣＤＳ（相関二重サンプリング）による画素ノイズ除去と、ＡＧＣによるゲイン調整を行い、その信号をデジタル信号処理回路１３０に出力する。
デジタル信号処理回路（カメラＤＳＰ）１３０は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１２０から入力された画像信号をデジタル信号に変換し、色信号と輝度信号に分離して各種のデジタル信号処理を施した後、アナログ信号に戻して後段の出力部に送出するものであり、詳細な構成については後述する。
【００１４】
マイクロコンピュータ１４０は、本例のカメラ装置における各種の制御動作、特に本例では自動露光制御のための演算処理を行うものであり、処理内容の詳細については後述する。
タイミングジェネレータ（ＴＧ）１５０は、本例のカメラ装置の各部が動作するための各種タイミング信号を供給する。
【００１５】
次に、本例のカメラ装置の特徴となるデジタル信号処理回路１３０の構成について説明する。
図１に示すように、デジタル信号処理回路１３０は、Ａ／Ｄ変換部２１０と、信号処理部２２０（色信号処理部（Ｃプロセッサ）２２１、輝度信号処理部（Ｙプロセッサ）２２２）と、輝度ゲインアンプ２３０と、Ｄ／Ａ変換部２４１、２４２と、オプティカルディテクタ（ＯＰＤ）部２５０とを有する。
【００１６】
Ａ／Ｄ変換部２１０は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１２０から入力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するものであり、このデジタル化された画像信号を信号処理部２２０に出力する。
信号処理部（信号処理手段）２２０は、図１では省略しているが、入力画像信号をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色信号（Ｃ）と輝度信号（Ｙ）とに分離する色分離部が設けられており、その分離した色信号と輝度信号を色信号処理部２２１と輝度信号処理部２２２に入力し、それぞれのデジタル信号処理を行う。
そして、色信号処理部２２１で処理した色信号はＤ／Ａ変換部２４１によってアナログ信号に変換し、輝度信号処理部２２２で処理した輝度信号は輝度ゲインアンプ２３０によってゲインを制御した後、Ｄ／Ａ変換部２４２によってアナログ信号に変換し、それぞれ後段の回路に出力する。
【００１７】
オプティカルディテクタ部（色変化検出手段）２５０は、信号処理部２２０で取得した色信号や輝度信号を検出し、その積分値（ＯＰＤデータ）をマイクロコンピュータ１４０に出力するものである。
本例では、上述した自動露光制御（逆光補正）を行うために、画像フレームを５分割して設定される検波枠０〜４毎の画像データ（輝度信号）を積分することにより、各検波枠毎の積分データをマイクロコンピュータ１４０に送るものとする。
【００１８】
マイクロコンピュータ１４０は、オプティカルディテクタ部２５０によって出力された積分値（ＯＰＤデータ）に基づいてソフトウエアによる各種の演算処理を行うものであり、特に本例では画像の状態に応じた逆光補正を行うために、オプティカルディテクタ部２５０からの各検波枠０〜４毎の積分データを用いて各検波枠０〜４に付与する露光判定用係数を算出し、その係数を用いた自動露光時間の決定処理を行うものである。
図１に示すマイクロコンピュータ１４０のブロック（ステップＳ１〜Ｓ３）内には、この自動露光用の演算処理を示している。以下、このブロック内の記載に基づき、本例における演算処理の概要を説明する。
【００１９】
まず、マイクロコンピュータ１４０のステップＳ１では、各検波枠の積分値（輝度積分データ）を各検波枠の画素数で割り算し、各検波枠の一画像積分値を算出する。
次に、マイクロコンピュータ１４０のステップＳ２では、各検波枠の一画素積分値の中から最も大きい一画素積分値（最大一画素積分値）を選択し、その選択した最大一画素積分値を各検波枠の一画素積分値によって割ることにより、各検波枠のベース係数を求める。
次に、マイクロコンピュータ１４０のステップＳ３では、各検波枠のベース係数に所定の定数ｋを掛けることにより、各検波枠に対する露光判定用係数を算出する。
【００２０】
この後、従来と同様の処理により、各検波枠の積分データに露光判定用係数を乗算して画像状態の判定処理を行い、その判定結果によって露光時間を決定し、自動露光動作を行う。
このようにして、一画素あたりの積分値が大きい検波枠は高輝度枠と判断し、画像状態の判定に用いる各検波枠に乗算する係数を小さくすることで、主要被写体の位置にかかわらず、逆光補正を行えるようにする。
【００２１】
次に各検波枠の一画素積分値から各検波枠に乗算する露光判定用係数の求め方を具体的に説明する。
図２は本例における係数算出値の具体例を示す説明図である。
まず、各検波枠の積分値と画素数が図２（Ａ）に示すような値であるものとする。
まず、図２（Ｂ）に示すように、各検波枠の一画素積分値を求めた後に、最も大きい一画素積分値を検索する（図２の例では検波枠４の２．５）。
次に、この最大一画素積分値の検索後、図２（Ｃ）に示すように、この最大一画素積分値を検波枠０の一画素積分値で除算し、商を検波枠０に乗算するベース係数とする。また、検波枠１〜４に対しても同様の処理を行う。
そして、各検波枠０〜４のベース係数が導き出された後、さらに図２（Ｄ）に示すように、そのベース係数に対して所定の定数ｋを掛けることにより、各検波枠０〜４の露光判定用係数を決定し、各検波枠の積分値に乗算することで、逆光補正効果の調整を行う。
【００２２】
以上のような本例のアルゴリズムでは、各検波枠の輝度レベルを常時監視して上述のような係数計算と逆光補正効果を付加した露光制御を行うことから、逆光の影響を受けている暗い部分がどこに移動しても、常に適切な逆光補正量を計算でき、最適な露光制御を行うことが可能である。
図３は、主要被写体の位置が移動した場合の各検波枠の積分データの変化例を示す説明図である。
図３（Ａ）では検波枠４が最も明るく、検波枠１が最も暗いが、図３（Ｂ）では主要被写体の移動により、検波枠４が最も暗くなる。
したがって、各検波枠０〜４のベース係数は、図３（Ｃ）から図３（Ｄ）に示すように変化し、主要被写体の移動に追従した値となる。
この結果、従来は、主要被写体の位置を意識せずに行う逆光補正アルゴリズムは、従来はヒスト積分回路が必要とされていたが、本例ではヒスト積分回路を使うことなく、ヒスト積分回路を用いた逆光補正と同等の効果を実現することができる。
【００２３】
なお、以上の例では、本発明をＣＣＤ撮像素子を用いたカメラ装置とその露光制御方法に適用した場合について説明したが、本発明は撮像手段から分離された構成のカメラ装置とその露光制御方法に適用することも可能であり、また、入力画像に基づいて露光制御用の演算処理を行う画像処理装置及び画像処理方法についても同様に適用できるものである。
また、露光制御の方法としては、露光時間の調整だけでなく、画像信号のゲイン調整を用いることが可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の画像処理装置及び画像処理方法によれば、入力画像信号に対し、画像フレームを分割して設定した検波枠毎に画像信号の積分値を算出して各検波枠毎の画素数で割り、その一画素積分値に基づいて各検波枠の露光判定用係数を設定するようにしたことから、入力画像信号に含まれる主要被写体の移動に伴う輝度変動に有効に追従して画像信号の状態を判定でき、例えば適正な逆光補正処理を行うことができる効果がある。
【００２５】
また本発明のカメラ装置及びその露光制御方法によれば、入力画像信号に対し、画像フレームを分割して設定した検波枠毎に画像信号の積分値を算出して各検波枠毎の画素数で割り、その一画素積分値に基づいて各検波枠の露光判定用係数を設定するようにしたことから、入力画像信号に含まれる主要被写体の移動に伴う輝度変動に有効に追従して自動露光制御に必要な係数を求めることでき、主要被写体の位置に関係なく、例えば適正な逆光補正を施すことが可能な自動露光制御をヒスト積分回路を使用せずに実現することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例によるカメラ装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すカメラ装置における係数算出値の具体例を示す説明図である。
【図３】図１に示すカメラ装置において主要被写体の位置が移動した場合の各検波枠の積分データの変化例を示す説明図である。
【図４】従来のカメラ装置における検波枠の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１０……ＣＣＤ撮像素子、１２０……ＣＤＳ／ＡＧＣ回路、１３０……デジタル信号処理回路、１４０……マイクロコンピュータ、１５０……タイミングジェネレータ、２１０……Ａ／Ｄ変換部、２２０……信号処理部、２２１……色信号処理部、２２２……輝度信号処理部、２３０……輝度ゲインアンプ、２４１、２４２……Ｄ／Ａ変換部、２５０……オプティカルディテクタ（ＯＰＤ）部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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