(57)【要約】    【課題】  増幅率の算出に用いる画像領域の選択をより適切に行い、精度の良いホワイトバランス調整を行うことができるオートホワイトバランス装置を提供する。    【解決手段】  画面を複数のブロックに分割し、ブロック毎に各色信号の代表値を算出する。ブロック代表値に基づいて、無彩色かつランダムな画像のブロックを選択し、選択したブロックの色信号の代表値を用いて増幅器６〜８の増幅率ＧＲ，ＧＧ，ＧＢを算出する。増幅後の信号ＳＲＡ，ＳＧＡ，ＳＢＡについて、複数ブロックへの分割及び色信号代表値の算出を行い、その色信号代表値に基づいて白色のブロックを選択し、白色が正しく白となるように増幅率の補正を行う。【選択図】  図２
2005341077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤、緑、青の３原色に対応する赤信号、緑信号、及び青信号からなる３原色信号が入力され、各色信号を増幅する３つの増幅器を備え、各増幅器の増幅率を、前記３原色信号に基づいて調整することにより、ホワイトバランス調整を行うオートホワイトバランス装置において、
一画面を複数のブロックに分割し、入力される各ブロックの３原色信号の代表値を算出する第１代表値算出手段と、
該第１代表値算出手段により算出される代表値が、予め設定されているホワイトバランスのとれている時の代表値と比較して所定以上ばらついているブロックを選択する第１ブロック選択手段と、
該第１ブロック選択手段により選択されたブロックの代表値に応じて、前記増幅率を算出する増幅率算出手段と、
該増幅率算出手段により算出された増幅率を前記増幅器に適用して増幅された３原色信号の代表値を算出するか、または前記増幅率算出手段により算出された増幅率を、前記第１代表値算出手段により算出される代表値に乗算することにより、増幅後の３原色信号の代表値を算出する第２代表値算出手段と、
該第２代表値算出手段により算出される代表値が、予め設定されているホワイトバランスの代表値であるブロックを選択する第２ブロック選択手段と、
該第２ブロック選択手段により選択されたブロックの代表値に応じて、前記増幅率を補正する補正手段とを備えることを特徴とするオートホワイトバランス装置。
【請求項２】
赤、緑、青の３原色に対応する赤信号、緑信号、及び青信号からなる３原色信号が入力され、各色信号を増幅する３つの増幅器を備え、各増幅器の増幅率を、前記３原色信号に基づいて調整することにより、ホワイトバランス調整を行うオートホワイトバランス装置において、
一画面を複数のブロックに分割し、入力される各ブロックの３原色信号の代表値を算出する第１代表値算出手段と、
該第１代表値算出手段により算出される代表値が、予め設定されているホワイトバランスのとれている時の代表値と比較して所定以上ばらついているブロックを選択する第１ブロック選択手段と、
該第１ブロック選択手段により選択されたブロックの代表値に応じて、前記増幅率を算出する増幅率算出手段と、
該増幅率算出手段により算出された増幅率を前記増幅器に適用して増幅された３原色信号の代表値を算出するか、または前記増幅率算出手段により算出された増幅率を、前記第１代表値算出手段により算出される代表値に乗算することにより、増幅後の３原色信号の代表値を算出する第２代表値算出手段と、
該第２代表値算出手段により算出される代表値に基づいて、無彩色であると判定されるブロックを選択する無彩色ブロック選択手段と、
該無彩色ブロック選択手段により選択されたブロックの代表値に応じて、前記増幅率を再算出する再算出手段とを備えることを特徴とするオートホワイトバランス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラなどに用いられ、ホワイトバランス調整を自動的に行うオートホワイトバランス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オートホワイトバランスは、基本的には、「画面全体を平均すると無彩色となる」という仮定に基づいて行われる。この仮定は、各種の色がランダムに混入している一般の風景を撮影したときには成立するが、有彩色が画面の大部分を占めている等、被写体によっては画像全体の平均値が無彩色とならない場合は、基準白レベルがズレてしまいカラーフェイリア（color failure）が生じる。カラーフェイリアを軽減するオートホワイトバランス装置として、特許文献１に示される技術が知られている。この技術では、画像を複数のブロックに分割し、各ブロックのＲＧＢ（赤、緑、青）色信号比の平均値を計算し、その平均値が予め定めた無彩色であると判定される範囲に属しているブロックのみを抽出する。そして、抽出したブロック群のＲＧＢの各色信号のレベルの平均値から、３原色の各色信号に対応する増幅器の増幅率が算出される。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２９２５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来装置では、ブロックの色信号比の平均値により、抽出するブロックを判別しており、「ランダムな画像」という無彩色条件を構成する重要な要因が、判別されていない。このため、従来装置において、設定された抽出条件を満たす「人為的なのっぺりとした」物体が画面の大きな領域を占める場合、この領域が「ランダムな画像」に相当しないにも関わらず、この領域を増幅率の計算に含めてしまい、結果的にホワイトバランスの精度を落とすという問題があった。
【０００５】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、増幅率の算出に用いる画像領域の選択をより適切に行い、精度の良いホワイトバランス調整を行うことができるオートホワイトバランス装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、赤、緑、青の３原色に対応する赤信号、緑信号、及び青信号からなる３原色信号が入力され、各色信号を増幅する３つの増幅器を備え、各増幅器の増幅率を、前記３原色信号に基づいて調整することにより、ホワイトバランス調整を行うオートホワイトバランス装置において、一画面を複数のブロックに分割し、入力される各ブロックの３原色信号の代表値を算出する第１代表値算出手段と、該第１代表値算出手段により算出される代表値が、予め設定されているホワイトバランスのとれている時の代表値と比較して所定以上ばらついているブロックを選択する第１ブロック選択手段と、該第１ブロック選択手段により選択されたブロックの代表値に応じて、前記増幅率を算出する増幅率算出手段と、該増幅率算出手段により算出された増幅率を前記増幅器に適用して増幅された３原色信号の代表値を算出するか、または前記増幅率算出手段により算出された増幅率を、前記第１代表値算出手段により算出される代表値に乗算することにより、増幅後の３原色信号の代表値を算出する第２代表値算出手段と、該第２代表値算出手段により算出される代表値が、予め設定されているホワイトバランスの代表値であるブロックを選択する第２ブロック選択手段と、該第２ブロック選択手段により選択されたブロックの代表値に応じて、前記増幅率を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、赤、緑、青の３原色に対応する赤信号、緑信号、及び青信号からなる３原色信号が入力され、各色信号を増幅する３つの増幅器を備え、各増幅器の増幅率を、前記３原色信号に基づいて調整することにより、ホワイトバランス調整を行うオートホワイトバランス装置において、一画面を複数のブロックに分割し、入力される各ブロックの３原色信号の代表値を算出する第１代表値算出手段と、該第１代表値算出手段により算出される代表値が、予め設定されているホワイトバランスのとれている時の代表値と比較して所定以上ばらついているブロックを選択する第１ブロック選択手段と、該第１ブロック選択手段により選択されたブロックの代表値に応じて、前記増幅率を算出する増幅率算出手段と、該増幅率算出手段により算出された増幅率を前記増幅器に適用して増幅された３原色信号の代表値を算出するか、または前記増幅率算出手段により算出された増幅率を、前記第１代表値算出手段により算出される代表値に乗算することにより、増幅後の３原色信号の代表値を算出する第２代表値算出手段と、該第２代表値算出手段により算出される代表値に基づいて、無彩色であると判定されるブロックを選択する無彩色ブロック選択手段と、該無彩色ブロック選択手段により選択されたブロックの代表値に応じて、前記増幅率を再算出する再算出手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、一画面が複数のブロックに分割され、入力される各ブロックの３原色信号の代表値が算出され、その代表値が、予め設定されているホワイトバランスのとれている時の代表値と比較して所定以上ばらついているブロックが選択される。そして選択されたブロックの代表値に応じて、３原色信号のそれぞれに対応する増幅器の増幅率が算出される。さらに、算出された増幅率を増幅器に適用して増幅された３原色信号の代表値を算出するか、または算出された増幅率を、最初に算出される代表値に乗算することにより、増幅後の３原色信号の代表値が算出される。このようにして算出された増幅後の３原色信号の代表値が、予め設定されているホワイトバランスの代表値であるブロックが選択され、選択されたブロックの代表値に応じて、増幅率が補正される。したがって、予め設定されているホワイトバランスのとれている時の代表値と比較して所定以上ばらついているブロックが選択されて、増幅率が算出され、さらにその増幅率を適用した状態でブロックの代表値が予め設定されているホワイトバランスの代表値となるブロックの代表値に応じて、増幅率が補正されるので、正確なホワイトバランス調整が可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、一画面が複数のブロックに分割され、入力される各ブロックの３原色信号の代表値が算出され、その代表値が、予め設定されているホワイトバランスのとれている時の代表値と比較して所定以上ばらついているブロックが選択される。そして選択されたブロックの代表値に応じて、３原色信号のそれぞれに対応する増幅器の増幅率が算出される。さらに、算出された増幅率を増幅器に適用して増幅された３原色信号の代表値を算出するか、または算出された増幅率を、最初に算出される代表値に乗算することにより、増幅後の３原色信号の代表値が算出される。このようにして算出された増幅後の３原色信号の代表値に基づいて、無彩色であると判定されるブロックが選択され、選択されたブロックの代表値に応じて、増幅率が再算出される。したがって、予め設定されているホワイトバランスのとれている時の代表値と比較して所定以上ばらついているブロックが選択されて、増幅率が算出され、さらにその増幅率を適用した状態で、無彩色であると判定されるブロックの代表値に応じた増幅率が得られるので、不適切なブロックを増幅率の算出に用いることが確実に防止され、正確なホワイトバランス調整が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の一実施形態にかかるビデオカメラの全体構成を示すブロック図である。このビデオカメラは、レンズ１と、撮像素子２と、増幅器３と、Ａ／Ｄ変換器４と、原色分離部５と、増幅器６，７，８と、ブロック信号抽出部９と、計算部１０と、γ補正部１１と、マトリクス部１２と、Ｄ／Ａ変換器１３とを備えている。レンズ１により対象物の像が撮像素子２上に結像し、結像した対象物像が電気信号（画像信号）に変換される。撮像素子２から出力される画像信号は、増幅器３により増幅され、Ａ／Ｄ変換器４によりデジタル信号に変換される。デジタル化された画像信号は、原色分離部５に供給され、赤信号ＳＲＢ、緑信号ＳＧＢ、及び青信号ＳＢＢに分離される。
【００１１】
増幅器７〜８、ブロック信号抽出部９、及び計算部１０は、オートホワイトバランス装置を構成する。すなわち、赤信号ＳＲＢ、緑信号ＳＧＢ、及び青信号ＳＢＢが、オートホワイトバランス装置に入力され、ホワイトバランス調整後の赤信号ＳＲＡ、緑信号ＳＧＡ、及び青信号ＳＢＡが出力される。オートホワイトバランス装置の詳細は、図２を参照して、後述する。
【００１２】
γ補正部１１は、入力されるホワイトバランス調整後の赤信号ＳＲＡ、緑信号ＳＧＡ、及び青信号ＳＢＡに対してγ補正を行う。マトリクス部１２は、γ補正後の３原色信号のマトリクス演算を行い、輝度信号と、色差信号とを生成する。Ｄ／Ａ変換器１３は、入力される輝度信号及び色差信号を、アナログ信号に変換して出力する。
【００１３】
次にオートホワイトバランス装置の詳細を、図２を参照して説明する。オートホワイトバランス装置は、一画面を複数のブロックに分割し、各ブロックの映像信号の代表値を得るブロック信号抽出部９と、増幅率を調整しつつ、３原色信号を増幅する増幅器６〜８と、増幅器６〜８の増幅率ＧＲ，ＧＧ，及びＧＢを算出する計算部１０とを備えている。
【００１４】
ブロック信号抽出部９は、ブロック代表値算出部２１を備えており、１フレームの映像信号を図３に示すように、例えば４８（＝８×６）のブロックに分割し、各ブロックの代表値を算出して、出力する。このブロックの代表値は、各ブロックに含まれる画素のＲ信号成分、Ｇ信号成分、及びＢ信号成分の積算値と、各色信号成分の分散値とからなる。分散値は、輝度信号の大きさの２乗に比例して大きくなるため、求めるにあたっては各色信号成分の正規化が必要となる。
【００１５】
計算部１０は、無彩色ブロック判定部３１と、増幅率算出部３２と、特定色ブロック判定部３３と、増幅率補正部３４とを備えている。なお、無彩色ブロック判定部３１、増幅率算出部３２、特定色ブロック判定部３３、及び増幅率補正部３４の機能は、実際にはコンピュータによる演算により実現される。
【００１６】
以下に無彩色ブロック判定部３１における処理を説明する。
通常、ランダムな画像のブロックであるならばブロック内の各画素値のばらつきが大きいため、ブロック内の信号分散値は大きくなる。したがって、分散値が小さいならば変化の少ないのっぺりとしたブロックであると判断できる。
【００１７】
しかしながら、これだけではまだ不十分であり、例えば、赤い屋根と青い空が含まれる画像において、ブロックの中心付近が屋根と空の境界上に位置するとき、ブロック全体としてみると赤色と青色が半々に混合されてグレー色となり無彩色と判定される。また、分散値は、ブロック内信号の平均値からのばらつきを計る尺度となるが、この場合ではグレー色から赤色、青色までのばらつき具合を算出することになり、ランダムなブロックではないにもかかわらず分散値は大きな値を示すことになる。その結果、このブロックは無彩色ブロックと判定され、ホワイトバランスの増幅率の算出に含まれてしまい、良好なホワイトバランスを得ることができない。
【００１８】
このような誤認識を回避するため、図６に示すように、ブロックの開始位置を水平方向にブロックの半分、垂直方向にブロックの半分と順にずらして、注目ブロックＢ１と領域が半分重なるような新しいブロックＢ１Ａ，Ｂ１Ｂ，Ｂ１Ｃ，及びＢ１Ｄを設定し、各々のブロック代表値を算出する。これにより、注目ブロックに対して領域が重複する上下左右の周辺４ブロックＢ１Ａ〜Ｂ１Ｄが新たに追加されることになる。そして、この周辺４ブロック全てが無彩色ブロックであるときに、注目ブロックＢ１を無彩色でかつランダムな画像のブロックであると判定する。これにより、正確な判定が可能となる。
【００１９】
無彩色ブロック判定部３１は、このようにして、ブロック（及び周辺４ブロック）の各色信号の成分、および正規化後の各色信号の分散値が、判定しきい値より大きなブロックを抽出し、これらブロックのＲ，Ｇ，Ｂ各色信号の積算値を、増幅率算出部３２に入力する。
【００２０】
ブロックの抽出判定を厳しくすることでホワイトバランスの性能は向上する一方、画像によってはブロックの抽出判定が厳しすぎるために、条件を満たすブロックが１つも抽出できない場合がある。これはブロック抽出の判定に用いる判定しきい値にも依存するが、条件を緩和しすぎては有彩色ブロックやのっぺりとしたブロックを除去しきれず、結果としてホワイトバランス調整の精度が落ちてしまう。このため、ブロック抽出用の判定しきい値は、厳し目に設定しておき、１フレーム内に無彩色かつランダムであるブロックが１つ、あるいは予定していた複数個だけ抽出できなかった場合は、判定しきい値を修正して判定式を徐々に緩和し、その画像内において出来る限り厳しい条件でブロックを抽出することが好ましい。
【００２１】
増幅率算出部３２は、下記式（１）〜（３）により、Ｒ信号の増幅率ＧＲ，Ｇ信号の増幅率ＧＧ、及びＢ信号の増幅率ＧＢを算出する。
ＧＲ＝（Ｒave＋Ｂave＋Ｇave）／３Ｒave                    （１）
ＧＢ＝（Ｒave＋Ｂave＋Ｇave）／３Ｂave                    （２）
ＧＧ＝（Ｒave＋Ｂave＋Ｇave）／３Ｇave                    （３）
ここで、Ｒave、Ｂave、及びＧaveは、対応する色信号成分の積算値を、抽出したブロック数で除算して得られる平均値である。
【００２２】
以上説明した無彩色ブロック判定部３１及び増幅率算出部３２により、フィードフォワード制御が行われ、精度良く色温度が補正される。
特定色ブロック判定部３３及び増幅率補正部３４は、以下に説明するフィードバック制御を行い、特定の色が期待する色となるように増幅率ＧＲ、ＧＧ、及びＧＢを補正する。
【００２３】
フィードフォワード制御では、無彩色でかつランダムであると思われる領域を積分すると無彩色となるように制御を行った。この制御はブロック単位であるために、ブロック内の画素数が大きくなればなるほどホワイトバランスの性能が落ちることになる。例えば、人間の目が劣化を感じやすい白色領域について考えてみると、白色領域を含むブロックはフィードフォワード制御により無彩色に近づいてはいるかもしれないが、白色領域が白色に確実に引き込まれない場合もある。そこで、フィードバック制御では白色領域のみに注目し、その色領域を確実に白色に近づけるようにしている。
【００２４】
フィードバック制御には、フィードフォワード制御によるホワイトバランス調整後の信号、すなわち増幅器６〜８の出力信号であるＳＲＡ，ＳＧＡ，及びＳＢＡを用いる。前述のようにフィードフォワード制御によりホワイトバランス調整後の信号は色温度が補正されているため、ブロックの大きな領域を白色が占めるならば、そのブロックは通常白色と考えられる特性、高輝度かつＲ信号成分：Ｇ信号成分：Ｂ信号成分がおおよそ１：１：１を示しているはずである。増幅前の信号でこの条件を満たすようなブロックを抽出しても、色温度が補正されていないために白色ブロックであるという確証はないが、ここでは増幅後の信号を利用するために白色ブロックの抽出を誤る可能性は非常に低い。したがって、白色ブロックを確実に抽出することができる。
【００２５】
すなわち、ブロック代表値算出部２１は、増幅器６〜８から出力される色信号ＳＲＡ，ＳＧＡ，及びＳＢＡからブロック代表値を算出し、特定色ブロック判定部３３に供給する。特定色ブロック判定部３３は、入力されるブロック代表値のうち最大Ｇ信号を示すブロックを抽出し、そのブロックのＲ，Ｇ，Ｂ色信号成分比がおおよそ１：１：１ならば、これを白色ブロックと判定する。この手法により、画面内で白色ブロックと判定される全てのブロックを抽出し、抽出されたブロックのＲ，Ｇ，Ｂ各色信号成分の積算値を算出する。
【００２６】
増幅率補正部３４は、Ｇ信号に対応する補正値ＣＧを基準の「１」とし、Ｒ信号に対応する補正値ＣＲ及びＢ信号に対応する補正値ＣＢを下記式（４）及び（５）により算出する。
ＣＲ＝（Ｇ信号成分の積算値）／（Ｒ信号成分の積算値）      （４）
ＣＢ＝（Ｇ信号成分の積算値）／（Ｂ信号成分の積算値）      （５）
そして、増幅器６〜８の最終的な増幅率は、それぞれ（ＧＲ×ＣＲ）、ＧＧ、及び（ＧＢ×ＣＢ）とされる。
【００２７】
図４は、上述した計算部１０の無彩色ブロック判定部３１及び増幅率算出部３２の機能（フィードフォワード制御）を実現する演算処理の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１１では、ブロック代表値をメモリに格納し、次いで無彩色ブロック判定及びランダムブロック判定を行う（ステップＳ１２，Ｓ１３）。すなわち、各色信号成分の積算値に基づいて無彩色ブロックの判定を行い、各色信号成分の分散値に基づいてランダムブロックの判定を行う。
【００２８】
ステップＳ１４及びＳ１５では、無彩色かつランダムなブロックとして抽出されたブロックの各信号成分の積算値を算出する。ステップＳ１２及びＳ１３の判定を全ブロックについて実行し、判定が終了すると、ステップＳ１６からステップＳ１７に進んで、無彩色かつランダムなブロックが１つ以上抽出されたか否かを判別する。そして、その答が肯定（はい）であれば、その抽出されたブロックに対応する各信号の積算値から増幅率ＧＲ，ＧＧ，及びＧＢを算出する（ステップＳ１９）。
【００２９】
ステップＳ１７の答が否定（いいえ）であるときは、ステップＳ１２及びＳ１３における判定に適用される判定しきい値を緩和（無彩色、及びランダムと判定され易い方向に変更）し、ステップＳ１２に戻る。
【００３０】
図５は、上述した計算部１０の特定色ブロック判定部３３及び増幅率補正部３４の機能（フィードバック制御）を実現する演算処理の手順を示すフローチャートである。
フレーム単位に、増幅後の各色信号に対応するブロック代表値をメモリに格納し（ステップＳ２１）、各色信号のブロック代表値に基づいて、白色ブロックを抽出して（ステップＳ２２）、白色ブロックに近似される各色信号成分の領域を設定する（ステップＳ２３）。フレーム内でこの白色領域に含まれるブロックを抽出し、そのブロックの各色信号成分の積算値を算出する（ステップＳ２４，Ｓ２５）。白色領域内の全ブロックについてステップＳ２４の判定を行い、判定終了後、このＲ，Ｇ，Ｂ各色信号の積算値に基づいて、ホワイトバランス調整のための増幅率の補正値ＣＲ，ＣＧ，ＣＢを算出する（ステップＳ２６，Ｓ２７）。なお、画面内において白色ブロックが１つも抽出されないならば、この画像には白色領域は存在しないと判断してフィードドバック制御での増幅率補正は行わない。
【００３１】
以上のように本実施形態では、先ずフィードフォワード制御（図４）により、無彩色かつランダムなブロックが選択され、選択されたブロックの代表値に基づいて、増幅率ＧＲ，ＧＧ，ＧＢが算出される。さらに、その増幅率を適用して増幅された各色信号の代表値に基づくフィードバック制御（図５）が実行される。すなわち、白色ブロックが選択され、該選択された白色ブロックの各色信号の積算値に基づいて補正値ＣＲ，ＣＧ（＝１），ＣＢが算出される。そして、補正された増幅率（ＧＲ×ＣＲ）、（ＧＧ×ＣＧ）、（ＧＢ×ＣＢ）により、ホワイトバランス調整が行われる。フィードフォワード制御により、無彩色かつランダムな画像のブロックを選択することができ、かつ白色領域が確実に白色となるような増幅率の設定を行い、ホワイトバランス調整の精度を向上させることができる。
【００３２】
（変形例）
上述した実施形態では、フィードバック制御に用いるブロックの代表値は、増幅器６〜８から出力される信号から取得するようにしたが、増幅前のブロックの代表値に、フィードフォワード制御で算出される増幅率ＧＲ，ＧＧ，ＧＢを乗算することにより、フィードバック制御に用いるブロックの代表値を取得するようにしてもよい。
【００３３】
また上述した実施形態では、ランダムな画像であることを判定するためのパラメータとして、各色信号成分の分散値を用いたが、これに代えて各色信号成分のブロック内のヒストグラムを利用するようにしてもよい。この場合、各色信号の分布は輝度信号の大きさに比例して疎になるため、これを補正するためにヒストグラムの度数の正規化が必要になる。通常、ランダムなブロックであるならばヒストグラムの度数は分散されるために、度数が特定の値域に集中しているならばのっぺりとしたブロックであると判断できる。このため、ブロックの各色信号の成分が所定のしきい値より大きく、かつ各色信号のヒストグラムの正規化後の全ての値域の度数分布が所定のしきい値より小さなブロックを、ランダムなブロックとして抽出する。
【００３４】
また上述した実施形態では、ブロック代表値はいずれもブロック内の全画素を利用したが、任意のサンプリング規則に従って抽出した画素のみでブロック代表値を求めてもよい。
【００３５】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態にかかるオートホワイトバランス装置の構成を示すブロック図であり、第１の実施形態における図２に示す構成に対応するものである。本実施形態では、計算部１０ａは、図２に示される特定色判定部３３及び増幅率補正部３４に代えて、無彩色妥当性判定部３５及び増幅率算出部３６を備えている。
【００３６】
無彩色ブロック判定部３１及び増幅率算出部３２は、第１の実施形態と同様のフィードフォワード制御を実行し、増幅器６〜８の第１の増幅率ＧＲ１，ＧＧ１，及びＧＢ１を算出する。ただし、１つのフレームにおいて、無彩色かつランダムという条件を満たすブロックが１つ以上抽出できなかったときは、条件を緩和して、次のフレームにおいて再度、無彩色かつランダムなブロックの抽出を行う。
【００３７】
以下に、無彩色ブロック判定部３１及び増幅率算出部３２の機能を、より詳細に説明する。画面内の全ブロックの集合Ｎに対して、以下の条件を満たすＮの部分集合Ｍを考える。すなわち、集合Ｍが、無彩色かつランダムなブロックの集合に相当する。
Ｍ＝｛ｋ｜（無彩色判定［ｋ］  ＡＮＤ  ランダム判定［ｋ］）＝＝  真
かつ  ｋ  ∈  Ｎ｝
【００３８】
ここで、無彩色判定［ｋ］はブロックｋが無彩色と判断したとき真、ランダム判定［ｋ］はブロックｋがランダムであると判断したとき真とする。
【００３９】
集合Ｍの抽出処理が終了した後は、条件を満たしたブロックのＲ，Ｇ，Ｂ各色信号の積算値から、下記式（６）〜（８）によりホワイトバランス調整のための増幅率ＧＲ１、ＧＢ１、及びＧＧ１を算出する。
ＧＲ１＝（Ｒave＋Ｂave＋Ｇave）／３Ｒave                    （６）
ＧＢ１＝（Ｒave＋Ｂave＋Ｇave）／３Ｂave                    （７）
ＧＧ１＝（Ｒave＋Ｂave＋Ｇave）／３Ｇave                    （８）
ここで、Ｒave、Ｂave、及びＧaveは、下記式（９）〜（１１）により算出される平均値である。
【数１】
2005341077.tif 000003
ここで、ｍは集合Ｍに含まれるブロックの数、ｋは集合Ｍに含まれるブロックであることを示す。
【００４０】
次に、無彩色妥当性判定部３５及び増幅率算出部３６によるフィードバック制御について説明する。
フィードバック制御では、フィードフォワード制御で無彩色であると判定した個々のブロックが、増幅後に実際に無彩色となりえたか否かというブロック判定の妥当性について判断する。フィードフォワード制御で無彩色ブロックであると判断を下したにも拘わらず、増幅後のブロックの代表値が無彩色、つまりＲＧＢの各信号成分の比率が、ほぼ１：１：１となるという条件を満たしていないブロックは、フィードフォワード制御において誤認識したと判断し、このブロックをホワイトバランス用の増幅率の算出より除外し、再び増幅率を算出する。
【００４１】
ここで先の集合Ｍに対して、フィードバック制御で補正したブロックの集合Ｍ’を下記式（１２）で表す。
Ｍ’＝｛ｋ｜妥当性判定［ｋ］＝＝  真  かつ  ｋ  ∈  Ｍ｝    （１２）
ここで妥当性判定［ｋ］は、ブロックｋが無彩色ブロックに引き込まれて妥当であると判断したとき真とする。
【００４２】
図９を参照してさらに説明を追加する。Ｂ信号成分とＧ信号成分との差（Ｂ−Ｇ）を横軸とし、Ｒ信号成分とＧ信号成分との差（Ｒ−Ｇ）を縦軸とする（Ｂ−Ｇ，Ｒ−Ｇ）座標平面上では、原点（０，０）座標が無彩色を表す。フィードフォワード制御で抽出された無彩色ブロックの集合Ｍ（図９（ａ））が、フィードフォワード制御によるホワイトバランス調整後に図９（ｂ）に示すように変化するとする。なお、図９において「■」は、平均値を示す。
【００４３】
集合Ｍに含まれる個々のブロックは無彩色と判断したので、全て本座標平面の原点周辺（周辺となるのは計算誤差を考慮したため）に引き込まれるはずである。しかしながら、原点から離れたブロック代表値を示すブロック（図９（ｂ）に示す点Ｐ１，Ｐ２に対応するブロック）が存存する場合、これはフィードフォワード制御で除去しきれなかった有彩色ブロックであると考えて、集合Ｍからこれを除外した新たな集合Ｍ’（図９（ｃ））を生成する。この集合Ｍ’に基づいて再度増幅率を算出し、図９（ｄ）に示すように、増幅前のブロックの代表値により無彩色であると判定した全てのブロックが最終的に（Ｂ−Ｇ，Ｒ−Ｇ）座標平面の原点周辺に引き込まれるよう調整する。
【００４４】
このように、無彩色妥当性判定部３５は、フィードフォワード制御により抽出された集合Ｍの妥当性を判定して、集合Ｍ’を生成し、増幅率算出部３６は、集合Ｍ’に含まれるブロックの代表値を用いて、第２の増幅率ＧＲ２，ＧＧ２，及びＧＢ２を算出し、増幅器６〜８に供給する。
【００４５】
なお、無彩色妥当性判定部３５は、より具体的には各ブロックの代表値が下記式（１３）を満たすとき、無彩色であると判定が妥当であったと判定する。図１０に示す円の内側が、式（１３）を満たす領域である。
【数２】
2005341077.tif 000004
ここで、θは判定しきい値、ブロックｋは、集合Ｍに含まれるブロックである。Ｇは、Ｒ[k]−Ｇ[k]，及びＢ[k]−Ｇ[k]を正規化するために用いるものであり、集合Ｍ内のブロックにおけるＧ信号の代表値を平均したものである。
【００４６】
これにより、無彩色、かつ、自然画に近いランダムさを持つブロック集合Ｍ’が高精度に抽出される。この集合Ｍ’を利用してフィードフォワード制御と同じ計算式で第２の増幅率ＧＲ２，ＧＧ２，ＧＢ２を算出する。
ここで、集合Ｍ’と集合Ｍの間にはＭ’⊆Ｍの関係がある。Ｍ’＝Ｍのとき増幅率はフィードフォワード制御時に同じため、再度、増幅率を算出する必要はない。Ｍ’≠Ｍのときは、集合Ｍ’に基づく増幅率を求めることになるが、これは集合Ｍ’のブロック代表値の平均値を求めて、これが無彩色となるように、増幅率を算出する。集合Ｍのブロック代表値の平均値と、集合Ｍ’のブロック代表値の平均値が異なることから、集合Ｍ’に基づく第２の増幅率を適用しても、再び妥当でないと判定されるブロックが発生する場合もある。その場合は、集合Ｍ’から妥当でないブロックを除去した集合Ｍ”を生成して同じ処理を繰り返す。つまり、集合内の全てのブロックがフィードバック制御において妥当であると判定されるまで、処理を反復する。これにより、より高精度のホワイトバランス調整を行うことが可能となる。
【００４７】
図８は、無彩色妥当性判定部３５及び増幅率算出部３６の機能を実現する演算処理の手順を示すフローチャートである。
フィードフォワード制御により算出された第１の増幅率ＧＲ１，ＧＧ１，ＧＢ１を適用して増幅された各色信号ＳＲＡ，ＳＧＡ，ＳＢＡに基づいて、ブロック代表値を算出する（ステップＳ３１）。次に、フィードフォワード制御で抽出した集合Ｍに含まれる個々のブロックの代表値が、図１０に示す無彩色領域に含まれるか否かを判定する（ステップＳ３２）。
【００４８】
無彩色であることが確認されたブロックについて、各色信号成分の積算値を算出する（ステップＳ３３）。
集合Ｍの含まれる全ブロックについての判定が終了するまで、ステップＳ３４からステップＳ３２に戻り、全ブロックの判定が終了すると、ステップＳ３５で、集合ＭとＭ’とが同一であるか否かを判別する。その答が肯定（はい）であれば、増幅率を再計算する必要がないので、処理を終了する。ステップＳ３５の答が否定（いいえ）であれば、ステップＳ３３で算出した積算値を用いて、第２の増幅率を算出する（ステップＳ３６）。その後、この第２の増幅率を適用して増幅された信号成分について、同様の処理を繰り返す。
【００４９】
（変形例）
上述した実施形態では、フィードバック制御に用いるブロックの代表値は、増幅器６〜８から出力される信号から取得するようにしたが、増幅前のブロックの代表値に、フィードフォワード制御で算出される第１の増幅率ＧＲ１，ＧＧ１，ＧＢ１を乗算することにより、フィードバック制御に用いるブロックの代表値を取得するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態にかかるビデオカメラの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１のビデオカメラのオートホワイトバランス装置の構成を示すブロック図である。
【図３】画面の分割を説明するための図である。
【図４】オートホワイトバランス装置におけるフィードフォワード制御の手順を示すフローチャートである。
【図５】オートホワイトバランス装置におけるフィードバック制御の手順を示すフローチャートである。
【図６】ホワイトバランス調整に用いるブロックの判定手法を説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施形態にかかるオートホワイトバランス装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示すオートホワイトバランス装置におけるフィードバック制御の手順を示すフローチャートである。
【図９】増幅率の再計算手法を説明するための図である。
【図１０】無彩色であることを判定するための領域を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
５，６，７  増幅器
９  ブロック信号抽出部
１０  計算部
２１  ブロック代表値算出部（第１代表値算出手段、第２代表値算出手段）
３１  無彩色ブロック判定部（第１ブロック選択手段）
３２  増幅率算出部（増幅率算出手段、第１増幅率算出手段）
３３  特定色ブロック判定部（第２ブロック選択手段）
３４  増幅率補正部（補正手段）
３５  無彩色妥当性判定部（無彩色ブロック選択手段）
３６  増幅率算出部（再算出手段）
【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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【図１０】
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