(57)【要約】    【課題】  同一光源下であっても撮影画面が変化することによって行われるホワイトバランス調整の不自然さを抑制し、安定した色再現を実現することができるオートホワイトバランス調整法を提供する。    【解決手段】  任意のタイミングで算出された増幅率について、直近の所定タイミング数分の増幅率の平均値とばらつきの度合を示すばらつきパラメータが算出される（Ｓ１〜Ｓ２，Ｓ４）。現在の設定増幅率と平均値との差分の絶対値の和が閾値ＳＧＴＨ以上で、かつばらつきパラメータが閾値ＤＧＴＨより小さいとき、前記平均値が新たな設定増幅率とされる（Ｓ３，Ｓ５〜Ｓ７）。【選択図】  図２
2007228108.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調整方法において、
任意のタイミングで前記３原色信号に基づいて前記増幅率を算出し、
該算出した増幅率のうち、直近の所定タイミング数分の増幅率を保持し、
該保持した増幅率の平均値及びばらつきの度合を示すばらつきパラメータを算出し、
前記平均値と現在の設定増幅率との差分の絶対値を算出し、
前記３原色信号に対応する前記絶対値の和が、第１閾値以上で、かつ前記ばらつきパラメータの値が第２閾値より小さい場合に、前記平均値を新たな設定増幅率とすることを特徴とするオートホワイトバランス調整方法。
【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調整方法に関する。
【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調整法として、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】
この増幅率の算出を１フレーム単位で、または任意のタイミングで行い、異なるタイミングで算出された増幅率の差分値を求め、この差分値と予め設定した閾値を比較することにより光源変化の判定を行う技術も知られている。この技術では光源が同一であると判定する限りは現状の増幅率が維持され、光源が変化したと判定した場合は増幅率を徐々に新しい増幅率に変化することにより、ホワイトバランスの調整が行われる。
【０００４】
【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】
【０００５】
上記従来技術では、同一光源下であってもカメラをパンしたときや、あるいは動く物体が画面内に進入したとき等、撮影画面に変化が発生した場合、撮影画面の変化に応じて増幅率の算出が行われる。したがって、増幅率は算出ごとに撮影画面の変化に応じて異なった値になり、光源が変化していないにもかかわらず色バランスが揺らぎ、色再現が不安定になるおそれがあった。また、従来技術における光源変化の判定では、増幅率算出時にたまたまカラーフェイリアが発生しその結果増幅率が現実にそぐわない値を示したとき、あるいは一時的に別の光源からの光が照射されたときなどにおいて、光源が変化したと判定されてしまい安定した色再現を実現できないという課題があった。
【０００６】
本発明は、この点に着目しなされたものであり、同一光源下であっても撮影画面が変化することによって行われるホワイトバランス調整の不自然さを抑制し、安定した色再現を実現することができるオートホワイトバランス調整方法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】
【０００７】
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調整方法において、任意のタイミングで前記３原色信号に基づいて前記増幅率を算出し、該算出した増幅率のうち、直近の所定タイミング数分の増幅率を保持し、該保持した増幅率の平均値及びばらつきの度合を示すばらつきパラメータを算出し、前記平均値と現在の設定増幅率との差分の絶対値を算出し、前記３原色信号に対応する前記絶対値の和が、第１閾値以上で、かつ前記ばらつきパラメータの値が第２閾値より小さい場合に、前記平均値を新たな設定増幅率とす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、任意のタイミングで赤、緑、青の３原色に対応した赤信号、緑信号、及び青信号に基づいて各色信号の増幅率が算出される。算出された増幅率は直近の所定タイミング数分が保持され、保持されている増幅率の平均値とばらつきの度合を示すばらつきパラメータが算出される。次に算出された平均値と現在の設定増幅率との差分の絶対値が算出され、３原色それぞれに対応するこの差分の絶対値の和が算出される。この絶対値の和が第１閾値以上で、かつ算出されたばらつきパラメータが第２閾値より小さい場合に、算出された増幅率の平均値が新たな増幅率に設定される。これにより、同一光源下であっても撮影画面が変化することによって行われるホワイトバランス調整の不自然さを抑制し、安定した色再現を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
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、計算機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、青信号ＳＢＢに分離される。
【００１０】
増幅器６〜８、ブロック信号抽出部９、及び計算機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。このときホワイトバランスの調整に使用される各色信号の増幅率は光源の変化が検出されない限り設定された同一の値が使われる。
【００１１】
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。
【００１２】
ブロック信号抽出部９では、予め設定したブロック領域のブロック代表値、すなわちブロック領域内の各色信号総和を算出し計算機１０に出力する。計算機１０は、ブロック信号抽出部９から入力される各色信号総和に基づいて、各ブロックの無彩色判定を実行する。そして、無彩色であるブロックのブロック代表値から該タイミングの増幅率を算出する。また、計算機１０は現在設定されているＲＧＢの各色信号ごとの増幅率ＧＲ、ＧＧ、及びＧＢを保持すると共に今回算出した増幅率を含めた過去に算出した増幅率のうち、直近の所定タイミング数分の増幅率（以下「増幅率履歴」という）を保持している。
【００１３】
次に計算機１０で行われる新しい増幅率の設定処理について説明する。図２は新増幅率を適用する処理を説明するためのフローチャートである。この処理は任意のタイミングで増幅率を算出したときに開始される。まずステップＳ１で現在設定されている増幅率を読み込み、保存する。次にステップＳ２において保持している増幅率履歴の平均値を算出する。
【００１４】
ここで増幅率履歴の保持について説明する。増幅率履歴はローテート配列として保持されている。図３はローテート配列を説明するための図である。ただし、図３には赤色信号のみを示し、緑色信号と青色信号については省略している。ＲＧＢの各色信号ごとに算出される増幅率をそれぞれ増幅率ＧＲ，ＧＧ，ＧＢとし、特に今回取得した最新の増幅率を、増幅率ＧＲ［ｋ］，ＧＧ［ｋ］，ＧＢ［ｋ］とする。保持する増幅率履歴の数をＲＧＢの各色信号ごとにＮ個とする。今回取得した増幅率ＧＲ［ｋ］，ＧＧ［ｋ］，ＧＢ［ｋ］は、図３に示すローテート配列として計算機１０にある記憶部に格納される。この時最古の増幅率ＧＲ［ｋ−Ｎ＋１］，ＧＧ［ｋ−Ｎ＋１］，ＧＢ［ｋ−Ｎ＋１］が記憶部から削除され、常に直近のＮ個（以下「Ｎ」を増幅率履歴数という）の増幅率履歴が保持される。したがって、各増幅率の平均値ＧＲＡＶ、ＧＧＡＶ、ＧＢＡＶは下記式（１）〜（３）により算出される。
【数１】
2007228108.tif 000003
【００１５】
次にステップＳ３において増幅率履歴の差分ＳＧを下記式（４）により算出する。
ＳＧ＝｜ＧＲＳ−ＧＲＡＶ｜＋｜ＧＧＳ−ＧＧＡＶ｜
＋｜ＧＢＳ−ＧＢＡＶ｜            （４）
ここで、ＧＲＳ、ＧＧＳ、及びＧＢＳは、それぞれ赤信号、緑信号、及び青信号に対応する現在の設定増幅率である。
【００１６】
次にステップＳ４に進み、増幅率履歴のばらつき度合を示すばらつきパラメータＤＧを求める。このばらつき度合を示すパラメータとして、増幅率履歴の分散を求めてもよいが、本実施形態では計算量削減のために下記式（５）より算出する。
【数２】
2007228108.tif 000004
【００１７】
ステップＳ５では、ステップＳ３で算出した増幅率履歴の差分ＳＧが閾値ＳＧＴＨ以上であるかどうか判定する。その答えが肯定（ＹＥＳ）のときはステップＳ６に進み、その答えが否定（ＮＯ）のときは直ちに処理を終了する。ステップＳ６ではステップＳ４で算出したばらつきパラメータＤＧが閾値ＤＧＴＨより小さいかどうか判定する。その答えが肯定（ＹＥＳ）のときはステップＳ７に進み、その答えが否定（ＮＯ）ときは直ちに処理を終了する。ステップＳ７では、光源が変化したと判定し、ステップＳ２において算出した増幅率履歴の平均値ＧＲＡＶ、ＧＧＡＶ、ＧＢＡＶを新しい設定増幅率ＧＲＳ、ＧＧＳ、ＧＢＳとし、処理を終了する。
【００１８】
以上のように本実施形態では、増幅率履歴の差分ＳＧ及び増幅履歴のばらつきパラメータＤＧを、それぞれ予め設定してある閾値ＳＧＴＨ及びＤＧＴＨと比較することで、光源が変化したか否かが判定される。すなわち、下記判定条件１及び２がともに満たされるならば、光源が変化したと判定される。
条件１      増幅率履歴の差分ＳＧ≧閾値ＳＧＴＨ
条件２      増幅率履歴のばらつきＤＧ＜閾値ＤＧＴＨ
【００１９】
従来の方式では、条件１のみによって光源の変化が判定されたが、この条件だけでは一時的に別の光源からの光が照射されたときなどに生じる光源の一時的な変化やカラーフェイリアがおこった場合でも光源が変化したと誤判定してしまう可能性がある。そこで本実施形態では条件２を追加し、一定の期間以上にわたり光源が変化したと判定される状態が続いた場合に、光源が変化したと判定するようにした。
【００２０】
図４は、光源変化判定を説明するために、赤信号の増幅率ＧＲの推移の一例を示すタイムチャートである。時刻ｔ１近傍で光源変化が発生すると、算出される増幅率ＧＲは急激に減少する。その後増幅率履歴の平均値は徐々に減少していき、設定増幅率ＧＲＳとの差が大きくなる。時刻ｔ２において、図２のステップＳ５及びＳ６の答が肯定（ＹＥＳ）となって、各設定増幅率の更新が行われる（ステップＳ７）。図４には、時刻ｔ２において算出された平均値ＧＲＡＶが示されている。
【００２１】
ここで用いた閾値ＳＧＴＨ及びＤＧＴＨは常に一定の値に設定してもよいが、同一光源が長時間継続する場合は光源変化が発生する確率が低いという考え方を前提として、同一光源であり続ける継続時間が長くなるほど閾値ＳＧＴＨを増加させ、閾値ＤＧＴＨを減少させるようにしてもよい。このような光源変化の判定を行うことで、安定した色再現を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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】新しい増幅率の設定処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】直近の所定タイミング数分の増幅率を保持するローテート配列を説明するための図である。
【図４】光源変化判定を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２３】
５，６，７  増幅器
９  ブロック信号抽出部
１０  計算機
【図１】
2007228108.tif 000005
【図２】
2007228108.tif 000006
【図３】
2007228108.tif 000007
【図４】
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