專利名稱：攝像裝置以及攝像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)碼照相機等攝像裝置，尤其涉及實行自動白色平衡控制的 攝像裝置以及攝像方法。
背景技術(shù)：
以往，在錄像攝影機、VTR—體型攝影機、以及電子靜像攝像機等的攝 像裝置，者移動終端附屬攝像裝置中，為了在彩色攝像時穩(wěn)定地重現(xiàn)色彩， 進行自動白色平衡(以下稱為AWB)處理，用以在紀(jì)錄圖像上重現(xiàn)被攝體中 的人體上呈白色的部分。通常，實現(xiàn)AWB的控制方法為，從被攝體中抽取白色部分即無色彩部分， 根據(jù)抽取區(qū)域的色彩信息計算WB補償值。比如，對一個以16X16等分分割成 256個區(qū)域的畫面，計算各個區(qū)域中的R、 G、 B信號積分值，然后求得每個該 分割區(qū)域中R、 B信號積分值與G信號積分值的比R/G、 B/G。其次，將求出的256個積分值的比，在以R/G為橫軸、B/G為縱軸的色彩 空間即白色平衡空間上打點，根據(jù)這些積分值的比的分布進行白色檢測。為 了進行白色檢測，預(yù)先作好把色彩空間上在改變光源的色溫，例如太陽光或 鉤絲燈光等光源的色溫時的黑體輻射軌跡作為參考增益的準(zhǔn)備，將打點的 256個控制值對照該參考增益，由此可以實現(xiàn)各種光源下的白色檢測。根據(jù)該白色檢測判斷被攝體中的光源種類，相對判斷得到的光源，將白 色平衡增益(WB補償值)與各個像素相乘，使得R、 G、 B信號的積分值的比 成為R:G:B4:1:1，實現(xiàn)白色平衡(WB)補償。該方法是基于人的色彩適應(yīng) 原理，即基于所謂色彩適應(yīng)的假設(shè)，也就是說，即便在不同的光源照射下， 白色的東西總是被看成白色。因此，所謂AWB，即為在將整體為白色的畫面作為基準(zhǔn)被攝體進行拍攝 時，能夠?qū)崿F(xiàn)將攝像信號的R信號、G信號、B信號調(diào)整到相等輸出水平的調(diào)整動作。為了使R信號、G信號、B信號的輸出水平相等，對R信號、G信號、B 信號分別乘以系數(shù)，該系數(shù)即為白色平衡系數(shù)，也稱之為白色平衡增益。但是，這種方法存在如下缺點，即在被攝體中不存在無色彩部分，或者 被攝體幾乎被有色彩部分即物體色彩所占據(jù)的情況下，不能進行白色檢測， 或者白色檢測精度降低，其結(jié)果為導(dǎo)致進行錯誤的白色平衡控制。在可以具 體例舉出這樣的問題，在高色溫的光源下由于人的膚色亮度增強，發(fā)生了誤 將人的肌膚色彩判斷為低色溫光源下的白色即無色彩，從而將人的肌膚補償 成顯得蒼白。還有，比如在像森林那樣以綠色所占比例較大的場合下，會發(fā) 生誤將光源判斷為日光燈的誤判。如此錯誤的白色平衡控制被稱為色彩故障(color failure)。以下例舉出能夠減輕色彩故障的白色平衡控制的例子。在專利文獻1即特開2004-64676號公報中，公開了一種即使在電子變焦 攝像時也著意進行適當(dāng)控制白色平衡的攝像裝置，該攝像裝置根據(jù)以攝像裝 置拍攝的攝像元件上的區(qū)域和變焦區(qū)域的選擇裝置所選擇的變焦顯示區(qū)域， 抽取用于白色平衡控制的特征。在專利文獻2即特開2004-312139號公報中，公開了一種著意解決誤將在 高色溫下拍攝的膚色判斷為低色溫下的白色，從而使人的膚色變得偏白的問 題的攝像裝置。專利文獻2公開的攝像裝置在拍攝畫面內(nèi)，由操作者選擇人 的膚色，并在所選擇的檢測框內(nèi)進行色彩評價，用以設(shè)定白色平衡。這樣， 即便未能進行白色檢測即AWB可靠性較低時，根據(jù)該專利文獻2，也能夠比如， 只要知道被選擇的檢測框為膚色，就能通過利用該檢測區(qū)域內(nèi)的色彩信息， 設(shè)定以膚色為目標(biāo)即重現(xiàn)膚色的白色平衡，具有防止人的膚色變得蒼白的效 果。專利文獻4即特開2006-211416號公報公開了對人物等主要被攝體的形 狀或位置作適當(dāng)加重的測光或測色的技術(shù)，專利文獻5即特開2006-203393號 公報描述了，當(dāng)畫面內(nèi)的各個存在有色彩部分或者畫塊中RGB值不一致時， 可以通過穩(wěn)定調(diào)整白色，衡來進行白色平衡調(diào)整的技術(shù)。但是，對于上述專利文獻l公開的以往攝像裝置，當(dāng)整個畫面中不存在 白色即無色彩時，不能進行上述白色抽取，因而依然存在不能適當(dāng)設(shè)定白色平衡的問題。此外還存在發(fā)生色彩故障的問題，比如在肖像模式等以人物為 主要被攝體，尤其是在進行電子變焦使得整個畫面都存在人的肌膚那樣的情 況下，會發(fā)生將人的肌膚誤認(rèn)為低色溫方面的白色，從而把肌膚顏色拍攝得 泛白，其結(jié)果造成人的肌膚顯得蒼白。在專利文獻2中，操作者必須用某種方法指定肌膚顏色部分，而如果每 次攝像都要進行這樣的操作則會失去按快門的時機。此外，在通過白色平衡減輕肌膚顏色的色彩故障這一點上，雖然專利文 獻2的目的與本發(fā)明的目的相類似，但本發(fā)明是利用檢測到的臉區(qū)域的色彩 信息來減輕發(fā)生人的肌膚變得偏紅或偏藍之類的色彩故障，與判斷或誤判肌 膚色彩的概念無關(guān)。因此，在減輕色彩故障所采用的原理和方法上，本發(fā)明不同于專利文獻2。專利文獻3即特開2005-176272號公報公開了根據(jù)攝像狀態(tài)選擇圖像數(shù) 據(jù)存儲方式的攝像方法以及攝像裝置，例如專利文獻3中例舉了根據(jù)白色平 衡處理的可靠性選擇圖像數(shù)據(jù)的存儲方式。也就是說，當(dāng)AWB的可靠程度較 低時，除了RAW數(shù)據(jù)以外，還可以選擇與RAW不同格式的數(shù)據(jù)，比如以 JPEG(Joirvt Photographic Experts Group)格式存儲。在專利文獻4中，實行抽出人物等主要被攝體的形狀作為用于進行主要 被攝體的測光/測色的區(qū)域，以及分別對于每個分割區(qū)域算出的測定值決定 加重系數(shù)。例如對16X16的分割區(qū)域，通過利用臉等主要被攝體的形狀位置 信息，決定相對于各個分割區(qū)域中的加重區(qū)域。進而，決定相對于各個加重區(qū)域的加重系數(shù)，計算附加加重系數(shù)的評定 值作為AE AWB計算的評定值。以上為重點附加主要被攝體評定值的AE. AWB控制。按瑪以上所述，需 要對于主要被攝體進行加重，或者有考慮檢測到的主要被攝體的頭發(fā)區(qū)域、 肌膚區(qū)域、外圍區(qū)域等加重區(qū)域。專利文獻5在用于確定光源的白色檢測中，針對以16X16等分割畫面的 各個畫塊，從構(gòu)成一個畫塊的像素群中檢測特征像素，通過比較該特征像素 中得到的色差與代表畫塊的色差，檢査代表畫塊的色差是否反映了輸入圖像 的光源，用以減少色彩故障。當(dāng)畫塊內(nèi)部同時存在無色彩部分和有色彩部分時，上述方法被認(rèn)為是有 效于減少色彩故障的方法。但當(dāng)畫塊內(nèi)部只存在有色彩部分時，就難以對代 表值的色差和特征像素的色差作比較。此外，出于光源的影響會發(fā)生誤將有 色彩判斷為無色彩，這樣就無法解決色彩故障的問題。另外還有以下技術(shù)。出于操作者的期望獲得藝術(shù)效果意圖，故意將設(shè)定 偏離白色平衡等等。在這種情況下，對于白色平衡處理等圖像處理加工之前的RAW數(shù)據(jù)，即對來自CCD的信號輸出進行了A / D變換以后的原始數(shù)據(jù)進行最 小限度的圖像處理，并且將該數(shù)據(jù)進行存儲，然后按照個人嗜好的圖像處理 參數(shù)，包括白色平衡，用PC等將RAW數(shù)據(jù)再現(xiàn)圖像。但是，對于保存RAW數(shù)據(jù)地方法，可以列舉出下述的幾個問題。1) 與JPEG數(shù)據(jù)相比，RAW數(shù)據(jù)容量大，因此需要大容量存儲裝置。2) 必須具備再現(xiàn)RAW數(shù)據(jù)圖像的裝置。利用RAW數(shù)據(jù)其本來的目的是在于實 現(xiàn)操作者所嗜好的具體圖像設(shè)定，但可以斷定目前還不存在支持RAW數(shù)據(jù) 顯像功能并有望達到上述目的的的照相機。因此，從根本上來說必須用 計算機應(yīng)用程序等專門的再現(xiàn)圖像的軟件，在設(shè)定了操作者所期望的具 體的畫質(zhì)參數(shù)的基礎(chǔ)上進行顯現(xiàn)處理。3) 必須具有高度的有關(guān)再現(xiàn)圖像的專業(yè)知識。因此，以上所述的攝影裝置，對于輕松享受的用戶，或者還未習(xí)慣于操 作的操作者來說，其功能的難度較高。本發(fā)明意在解決上述以往技術(shù)的問題，并以提供能夠?qū)崿F(xiàn)減少色彩故障 的白色平衡控制的攝像裝置和攝像方法為目的。即，即使在采用以往技術(shù)會 使人的肌膚顯得蒼白或者偏紅的那樣的光源照射下，本發(fā)明也不會致使人的 肌膚顯得極端蒼白或者偏紅。發(fā)明內(nèi)容為了達到上述目的，本發(fā)明提供以下攝像裝置和攝像方法。 (1) 一種攝像裝置，具有攝像單元，將光學(xué)成像變換成電圖像信號；色彩 信號抽取單元，根據(jù)所述圖像信號的色彩信息，抽取用于白色平衡控制的色 彩信號并在色彩空間上展開；色彩信號選擇單元，在色彩空間上選擇色彩信號；以及白色平衡控制單元，用根據(jù)色彩空間上的色彩信號算出的補償值進 行白色平衡控制，其特征為，具備臉檢測單元，從圖像信號中檢測人物臉區(qū) 域的位置，選擇對應(yīng)于檢測到的臉區(qū)域抽取的色彩空間上的色彩信號，根據(jù) 從選擇了的色彩信號中算出的計算值，改變用于進行白色平衡控制而算出的 補償值。該攝像裝置能夠減少臉色變得蒼白或者太紅的色彩故障。(2) 根據(jù)(l)所述的攝像裝置，其特征為，色彩信號抽取單元在抽取了色彩 信號的一個畫面的分割區(qū)域上，從色彩信號的R、 G、 B信號中分別求出各個 分割區(qū)域的積分值，算出每個區(qū)域的R與G之比R/G以及B與G之比B/G;或者， 在以R/G和B/G為軸并且展開了色彩信號抽取單元所抽取的色彩信號的色彩 空間上，改變用于進行所述白色平衡控制而算出的補償值，使得該補償值與 從對應(yīng)檢測到的臉區(qū)域所選擇的色彩信號中算出的計算值之間的距離在規(guī) 定范圍以內(nèi)；或者，在以R/G和B/G為軸并且展開了色彩信號抽取單元所抽取 的色彩信號的色彩空間上，對于用于進行所述白色平衡控制而算出的補償值 與從對應(yīng)于檢測到的臉區(qū)域所選擇的色彩信號中算出的計算值之間用直線 連接的距離，以規(guī)定的比率進行外插或者內(nèi)插，將補償值改變?yōu)樵撏獠寤蛘?內(nèi)插的位置。這樣，可將色彩空間上的補償值與計算值之間的距離控制在規(guī) 定范圍以內(nèi)，從而在某種程度上保留了臉區(qū)域的色調(diào)感覺，而且，通過以規(guī) 定比率對以直線連接的補償值與計算值之間的距離進行外插或者內(nèi)插，可以 簡單地在二元空間上求取計算值，根據(jù)該計算值改變補償值，很少發(fā)生嚴(yán)重 失去白色平衡，減少了臉色變得蒼白或偏紅的色彩故障。(3) 根據(jù)(2)所述攝像裝置，其特征為，臉檢測單元以規(guī)定大小檢測大的臉 區(qū)域；或者，當(dāng)臉檢測單元檢測到多個臉區(qū)域時，從對應(yīng)于各個臉區(qū)域選擇 的色彩信號中算出計算值，并求出該計算值的平均，根據(jù)求出平均的計算值 改變用于進行白色平衡控制而算出的補償值；或者，具有主要被攝體決定單 元，從臉檢測單元檢測到的多個臉區(qū)域中決定主要被攝體，并根據(jù)從對應(yīng)于 已定的主要被攝體的臉區(qū)域選擇的色彩信號中算出的計算值，改變?yōu)檫M行白 色平衡控制而算出的補償值；進而，主要被攝體決定單元根據(jù)預(yù)先在攝像裝 置中作了登錄的的臉區(qū)域數(shù)據(jù)決定主要被攝體。這樣，根據(jù)以上所述，當(dāng)臉 區(qū)域相對圖像整體較小時，可以使圖像整體的補償優(yōu)先于臉的補償，通過使用檢測到的多個臉區(qū)域的各個計算值的平均，對所有的臉區(qū)域設(shè)定相對優(yōu)選 的補償值，進而，選擇主要被攝體，對優(yōu)先被攝體設(shè)定優(yōu)選補償值，隨之， 根據(jù)識別人臉的臉區(qū)域數(shù)據(jù)，在可能進行識別的情況下作為主要被攝體，設(shè) 定優(yōu)選補償值。(4) 一種攝像方法，包括將光學(xué)成像轉(zhuǎn)換為電圖像信號的處理、根據(jù)圖像 信號的色彩信息抽取用于白色平衡控制的色彩信號并將該色彩信號在色彩 空間上進行展開的處理、從色彩空間上選擇色彩信號的處理、以及為了進行 白色平衡控制，求出根據(jù)所述色彩空間上的所述色彩信號算出補償值的處 理，其特征為，還包括從所述圖像信號中檢測人物臉區(qū)域的位置的處理，選 擇對應(yīng)于檢測到的臉區(qū)域抽取的色彩空間上的色彩信號，根據(jù)從所選擇的色 彩信號中算出的計算值，改變用于進行所述白色平衡控制而算出的補償值， 進而根據(jù)改變了的補償值進行白色平衡控制。這樣可以減少臉色變得蒼白或 者偏紅的色彩故障。本發(fā)明具有以下效果，即，通過利用臉區(qū)域的色彩信號，即使處于會使人的肌膚顯得蒼白或偏紅的光源照射下，也能夠通過白色平衡控制，減少臉 色變成蒼白或偏紅的色彩故障的。


圖l顯示了本發(fā)明實施方式的數(shù)碼照相機外觀，A為上視圖、B為正視圖、 C為后視圖。圖2是顯示本實施方式的數(shù)碼照相機內(nèi)部的功能模塊的概略結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實施方式的WB控制方法流程圖。圖4是例舉在色彩空間上打點本實施方式的分割區(qū)域的WB評價值的分布圖。圖5是在色彩空間上打點本實施方式的臉區(qū)域WB評價值、臉計算增益以 及AWB計算增益的圖。圖6是用于說明本實施方式在色彩空間上的臉計算增益和AWB計算增益 之間距離的示意圖。圖7是顯示本實施方式在將臉色補償呈蒼白時色彩空間上的臉計算增益和AWB計算增益的圖。圖8是例舉了本實施方式在將臉色補償成偏紅時在色彩空間上通過臉計 算增益補償AWB計算增益的示意圖。圖9是本實施方式的臉檢測補償?shù)母怕允疽鈭D。圖10是用以說明本實施方式在沿著黑體輻射軌跡進行臉檢測補償?shù)姆?圍的示意圖。
具體實施方式
以下，參考附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細(xì)說明。圖l顯示了本發(fā)明實施方式的攝像系統(tǒng)即數(shù)碼照相機的外觀，A為上視 圖、B為正視圖、C為后視圖。在圖1A、 B、 C中，相機機身的上部設(shè)有釋放開 關(guān)(即所謂快門按鈕)SW1、模式盤SW2、以及副LCD即副液晶顯示器1。相機 機身正面設(shè)有閃光燈發(fā)光部3、測距組件5、以及遙控器受光部6。'此外，光 學(xué)取景器4的對物面位于該相機機身的正面，鏡筒組件7的對物面也朝正面設(shè) 置。鏡筒組件7內(nèi)含攝像鏡頭。相機機身背面設(shè)有電源開關(guān)SW13、 LCD監(jiān)視器IO、 AF LED即自動聚焦發(fā) 光二極管8、閃光燈LED 9、廣角方向聚焦按鈕SW3、望遠(yuǎn)方向聚焦按鈕SW4、 自拍定時器/取消按鈕SW5、菜單按鈕SW6、上移動 閃光燈按鈕SW7、右移 動按鈕SW8、顯示器開關(guān)SW9、下移動 微距按鈕SWIO、左移動 圖像核實按 鈕SWll、以及實行按鈕SW12。光學(xué)取景器4的主要部分被收藏于相機機身內(nèi)部，但其目視表面被設(shè)置 在相機的背面部分上。在相機機身側(cè)部設(shè)有存儲卡/電池倉蓋2。因這些部 分的一般功能已廣為所知，所以在此省略對其詳細(xì)說明。另外，本發(fā)明的攝像裝置外觀并不一定局限于圖1A、 B、 C所示的外觀，也可以具有其他外觀。在本實施方式中雖然采用數(shù)碼靜像照相機的攝像模式 即攝像系統(tǒng)作為圖像輸入裝置，但并不局限于這樣的攝像系統(tǒng)，也可以手提 式掃描器+PAD等具有圖像輸入裝置和圖像處理裝置以及顯示裝置的圖像處 理系統(tǒng)。圖2為本發(fā)明實施方式的數(shù)碼照相機內(nèi)部功能模塊結(jié)構(gòu)的概略示意圖。 在圖2中，對于操作上述圖l所示機械部件的電路元件采用同樣的符號表示。 本實施方式的攝像裝置具備目鏡組件71，用于對被攝體的光學(xué)圖像進行集 光；光圈部72，用于對通過鏡頭組件71集光的光束進行收縮聚焦；馬達驅(qū)動 器75，用于移動未圖示的多個透鏡來核準(zhǔn)焦點，或者驅(qū)動光圈部72，或者驅(qū) 動未圖示的機械快門；CCD (Charge Coupled Device,電荷耦合元件)101， 輸入通過鏡頭組件71和光圈部72的光學(xué)圖像并將該光學(xué)圖像變換為模擬圖 像信號。CCD101將被攝體像轉(zhuǎn)換成圖像信號輸出到F/E-IC(前置回路-集成電 路)102中。F/E-IC 102具備CDS (Correlated Double Sampling,相關(guān)二 重取樣)1021，從來自CCD101的圖像信號中取樣減小雜質(zhì)信號；AGC (自動 增益控制)1022，調(diào)整CDS102 l的輸出增益；A/D變換器1023，將AGC1022輸 出的模擬圖像信號變換成數(shù)字圖像信號；TG (時間信號發(fā)生器)1024，發(fā)生 時間信號用以指示A/D變換器1023的動作時機。本實施方式的攝像裝置還具備SDRAM103即圖像紀(jì)錄裝置，記錄拍攝圖 像和存儲經(jīng)過圖像處理的圖像如JPEG壓縮數(shù)據(jù)或者顯示用的數(shù)據(jù)等；信號處 理IC104，根據(jù)輸入的圖像信號以及圖像參數(shù)進行圖像處理；操作部105，具 備用戶操作本裝置用的按鈕，如圖1所示的釋放開關(guān)SW1等；R0M106，用于存 放控制下述CPU1043的控制程序或者數(shù)據(jù)；存儲卡107，用于存放由下述壓縮 擴張部1045壓縮的圖像數(shù)據(jù)。還具有LCD顯示器(參見圖1C) 10，用于顯示 通過下述顯示輸出控制部1046的圖像數(shù)據(jù)。信號處理IC104具備CCD接口部(I/F)1041，在向CCD101輸出同期信號 的同時，取得與同期信號相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)；存儲控制器1042，向SDRAM103傳 送圖像數(shù)據(jù)；CPU1043，按照ROM106中存放的控制程序?qū)Ρ狙b置進行總體控 制或者抽取色彩信息等；YUV變換部(數(shù)據(jù)形式變換裝置)1044，將輸入的 圖像數(shù)據(jù)變換成可以顯示或者可以存儲的YUV的數(shù)據(jù)格式；壓縮擴張部1045， 對經(jīng)過信號處理IC104處理的圖像數(shù)據(jù)進行壓縮，或者擴張恢復(fù)到原圖像數(shù) 據(jù)大小。此外，還具備顯示輸出控制部1046，控制來自于信號處理IC104的顯示輸出，并將其輸出到內(nèi)藏于本裝置中的LCD中；圖像大小處理部1047，根 據(jù)顯示或者存儲的容量大小改變圖像文件大??；存儲媒介I/F(接口部)1048， 以JEPG存儲時控制壓縮擴張部1045中的數(shù)據(jù)壓縮處理，或者寫入圖像數(shù)據(jù)存 儲卡107的寫入處理。以下，對本實施方式的數(shù)碼照相機的基本動作進行說明。經(jīng)過鏡筒組件 7中的鏡頭組件71和光圈部72后在CCD101受光的被攝體圖像，由CDS1021進行 相關(guān)二重取樣消除圖像雜質(zhì)信號后，由AGC1022調(diào)整增益，進而通過A/D變換 器1023變換成數(shù)字映像信號輸入信號處理IC104。在信號處理IC104中，CCD 1/F1041向CCD101輸出同期信號，并同時取得與同期信號相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)。存儲控制器1042向SDRAM103傳輸需要保存的圖像數(shù)據(jù)。CPU1043按照 R0M106中存放的控制程序?qū)Ρ狙b置作總體控制。YUV變換部1044在CPU1043的 控制下，將輸入的圖像數(shù)據(jù)變換成可以進行顯示和記錄的YUV數(shù)據(jù)格式。壓 縮擴張部1045經(jīng)控制器1042接受經(jīng)過信號處理IC104處理的圖像數(shù)據(jù)，并將 其擴張恢復(fù)到原圖像文件大小后，送回存儲控制器1042。顯示輸出控制部1046經(jīng)存儲控制器1042接受來自信號處理IC104的顯示 輸出并顯示在LCD顯示器10上。圖像大小處理部1047經(jīng)存儲控制器1042取得 圖像數(shù)據(jù)，按照顯示或存儲的容量大小改變圖像文件的大小。存儲媒介I/F 1048經(jīng)存儲控制器1042取得圖像數(shù)據(jù)，并將該圖像數(shù)據(jù)寫入存儲卡107，或 者進一步從存儲卡107中讀取圖像數(shù)據(jù)，進而，在以JPEG保存時控制壓縮擴 張部1045中的數(shù)據(jù)壓縮處理。另外，在SDRAM103中具備用于暫時保存圖像數(shù)據(jù)和JPEG壓縮數(shù)據(jù)的存儲 器、和保持顯示用的數(shù)據(jù)的存儲器、以及CPU1043使用的RAM。以下，以拍攝靜止畫為例，對本實施方式的數(shù)碼照相機具有的特征動作 進行詳細(xì)說明。當(dāng)按下釋放開關(guān)SW1的按鈕時，AF功能先于拍攝開始動作。這樣，比如 可以一邊移動聚焦鏡一邊進行尋找最大對比度的登山AF處理等，將焦點對準(zhǔn) 被攝體。上述處理是利用映像信號G信號或者輝度值Y信號中的高頻成份作出AF 評價，算出該AF評價值為最大時的聚焦鏡位置，然后移動聚焦鏡的處理。關(guān)于獲得AF評價值的區(qū)域，具有對被攝體考慮多個區(qū)域的多區(qū)域AF，或者只考 慮一部分區(qū)域的點區(qū)域AF等等。根據(jù)AF評價值，算出適合于拍攝畫面的焦點 位置，將聚焦鏡移到該點上。聚焦鏡可以根據(jù)CPU1043的指令，用鏡頭組件 71的馬達驅(qū)動器75使其移動。接著，進行靜止畫用的電子快門設(shè)定、AGC1022的計算/設(shè)定、以及聚焦 部72的計算/設(shè)定，而后進行AE(Auto Exposure)處理和記錄用的曝光。電子 快門設(shè)定和AGC1022設(shè)定可以按照來自CPU1043的指令，通過控制CCD101驅(qū)動 的TG1024和F/E-IC102分別進行。當(dāng)用于靜止畫的曝光結(jié)束時，機械快門關(guān) 閉，由CCD101輸出靜止畫用的RAW數(shù)據(jù)。配有釋放第一處理即半按，和釋放 第二處理即全按的攝像系統(tǒng)， 一般在釋放第一處理時控制執(zhí)行AF或AE的計 算，在釋放第二處理時控制執(zhí)行記錄用的曝光。靜止畫用的RAW數(shù)據(jù)經(jīng)信號處理IC104被收入SDRAM103中。在信號處理 IC104中對該RAW數(shù)據(jù)進行黑色水平補償、缺陷畫素補償、以及色彩濃淡補償 等圖像處理，而后以RAW數(shù)據(jù)格式寫入SDRAM103中。如果是交錯傳送，則通 過多次傳送將CCD的輸出數(shù)據(jù)以RAW數(shù)據(jù)格式寫入SDRAM103中。寫入SDRAM103中的所有RAW數(shù)據(jù)，再次通過信號處理IC104，經(jīng)WB增益乘 法計算、伽馬補償、以及RGB補間處理，而后在YUV變換部1044進行輪廓強調(diào)、 色彩設(shè)定等各種圖像處理，與此同時被變換成輝度/色差信號的YUV數(shù)據(jù)格 式，返回SDRAM103中。關(guān)于本發(fā)明涉及的白色平衡控制，在后篇作詳細(xì)敘述。變換成YUV格式的數(shù)據(jù)文件為全尺寸即CCD尺寸，如果圖像需要以小于 CCD尺寸的大小進行記錄，則通過信號處理IC104的圖像大小處理部1047縮小 圖像文件。經(jīng)過圖像大小處理部1047處理的準(zhǔn)備用于紀(jì)錄的YUV圖像文件， 在壓縮擴張部1045按照規(guī)定的格式進行壓縮處理，比如，進行JEPG壓縮處理。 經(jīng)JPEG壓縮后的壓縮文件返回SDR屈103，在進行了追加前注等處理后經(jīng)存儲 控制器1042保存到存儲卡107等記錄媒體中。以上是拍攝靜止畫的一般處理。其次，參考附圖對本實施方式中的白色平衡(WB)控制進行說明。圖3 為顯示本實施方式中WB控制方法的流程圖。在圖3所示流程圖中，至算出AWB 補償值(AWB計算增益)為止的處理即是以往AWB控制的基本動作即算法。首先對該基本動作作簡單說明。處理S1:經(jīng)圖2所示的鏡頭組件71，被攝體像入射到CCD101。 CCD101將 被攝體像轉(zhuǎn)換成電信號即模擬圖像數(shù)據(jù)后，輸出R、 G、 B信號的模擬圖像數(shù) 據(jù)。該模擬圖像數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換器1023將色彩信息的R、 G、 B信號轉(zhuǎn)換成數(shù) 字圖像信號。經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)保存在未圖示的幀存儲器中。此時，信 號處理IC104讀取在取得數(shù)字圖像數(shù)據(jù)時在CCD-1/F1041中算出的指定部分 或者圖像所有的R、 G、 B信號的各個積分值。處理S2:控制部CPU1043讀取該R、 G、 B信號的積分值，檢測特征并計算 能夠形成適當(dāng)?shù)陌咨胶獾腤B評價值即R/G增益和B/G增益。例如，在處理S1中，將一個畫面以16X16分割形成256個區(qū)域，對每個分 割區(qū)域分別計算R、 G、 B信號的積分值，通過處理S2計算該每個分割區(qū)域中R 信號積分值以及B信號積分值與G信號積分值之比，即R/G增益和B/G增益。處理S3:在上述的基礎(chǔ)上，從被攝體中抽取白色部分即無色采》部分作為 檢測到的特征，從抽取區(qū)域的色彩信息中計算AWB評價值即色彩信號。也就 是說，將求出的256個積分值的比即WB評價值，在以R/G和B/G為軸的色彩空 間上打點，從該分布中進行白色檢測。進行白色檢測需要預(yù)先準(zhǔn)備好把在色 彩空間上改變光源即太陽光或鎢絲燈光的色溫時的黑體輻射軌跡作為參考 增益，然后將256個控制值對照該參考增益，實現(xiàn)在各種光源下的白色檢測。處理S4:通過白色檢測判斷被攝體的光源種類，獲得相對于^f判斷的光 源，R、 G、 B信號的積分比成為R:G:B二1:1:1的WB增益即WB補償值，將該WB增 益分別與各個畫素相乘，由此實現(xiàn)WB補償。根據(jù)這樣求得的WB補償值的平均 計算并決定整個畫面的AWB補償值即AWB計算增益。另外，在YUV變換部1044 中將R、 G、 B信號數(shù)據(jù)變換成輝度Y和色差Cb、 Cr數(shù)據(jù)并輸出到幀存儲器中。 在進行該圖像變換時，由CPU1043對YUV變換部1044設(shè)定AWB補償值。處理S5:如同上述處理S1至S3，對于從圖像信號中檢測到的一個畫面中 的人物的臉區(qū)域求出色彩空間上的WB評價值。關(guān)于求取檢測臉區(qū)域的WB評價 值的方法，可以根據(jù)臉區(qū)域的檢測處理，比如以左上、有上、左下、右下4 點坐標(biāo)表示臉區(qū)域，以該4點坐標(biāo)映射到上述16X16塊區(qū)上，從該區(qū)域的R、 G、 B信號積分值中計算得到WB評價值。處理S6:從所述臉區(qū)域WB評價值的平均得到的計算值中算出臉計算增益，改變在處理S4中得到的AWB計算增益，進行補償，即臉檢出補償。此外， 上述臉區(qū)域的WB評價值根據(jù)臉區(qū)域的大小而不同，至少在1以上。根據(jù)檢測到的臉區(qū)域與用于獲得WB評價值的分割區(qū)域之間的大小差別， 判斷是否需要取得臉區(qū)域中的WB評價值，這樣可以在考慮補償效果的基礎(chǔ)上 進行處理。即，當(dāng)臉區(qū)域較小時，沒有必要對臉區(qū)域進行補償處理，因而不 將臉區(qū)域作為補償對象而采用一個畫面的AWB補償值。此外，有關(guān)臉區(qū)域的檢測方法，公知技術(shù)中提出了各種算法(algorithm) 方案。本發(fā)明雖然不指定采用何種方法，但在檢測到的臉區(qū)域中，由于包含 在所述左上、右上、左下、右下4點坐標(biāo)中的臉上的眼睛、嘴巴，與臉的肌 膚在色調(diào)感覺上不同，因而取得WB評價值的臉區(qū)域范圍較小。還有，在根據(jù)臉區(qū)域檢測方法檢測到的多個臉區(qū)域中，不僅可以自動地 將最大的臉區(qū)域或者位于一個畫面中心附近的的臉區(qū)域作為主要被攝體進 行處理，而且可以根據(jù)由操作部任意選擇決定的裝置決定主要被攝體來進行 處理。另外，還可以應(yīng)用臉區(qū)域檢測相關(guān)技術(shù)，從一個畫面中指定已作了登 錄的人物，即認(rèn)證技術(shù)，通過登錄所檢測到的人物的臉區(qū)域信息即特征，用 特征數(shù)據(jù)指定在先登錄的人物，并僅對該人物進行處理。圖4顯示了在本實施方式中將一個畫面分割成256個區(qū)域后，在以R/G和 B/G為軸的色彩空間上打點每個區(qū)域的WB評價值即R/G增益和B/G增益所得分 布圖的一個例子。信號處理IC104根據(jù)各個分割區(qū)域的WB評價值分布來判斷攝像時的光 源。光源判斷是通過利用無色彩部分的WB評價值在黑體輻射軌跡上的分布實 現(xiàn)的。例如，圖4的示例中，在(R/G， B/G) = (1.2， 0.6)附近的黑體輻射軌跡 曲線上分布的WB評價值較多，因此可以推測光源是藍色光源。而后，對R以 1.2倍補償相乘、B以0.6倍補償相乘，用于作為YUV變換部1044的WB補償，使 該區(qū)域的信號數(shù)據(jù)成為灰色，這樣白色平衡得以調(diào)整到接近人的視覺。此外，出于CCD101的分光感度分布，即使是相同的照明、相同的被攝體、 WB評價值也會不同，為此需要決定配合CCD101的WB評價值的參考。在實際的 攝像裝置中，出于減少色彩故障或者迎合用戶嗜好進行色彩加工的目的，AWB 補償值是將WB的算法經(jīng)種種處理后才作出最終決定的。還可以采納根據(jù)數(shù)碼相機具有的諸如室內(nèi)、室外、以及閃光拍攝等各種攝像條件的預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值來決定AWB補償值。對于WB控制中發(fā)生色彩故障造成人的膚色變得蒼白或偏紅的條件，可以 用臉區(qū)域的WB評價值與最終設(shè)定的WB補償值之間的關(guān)系來進行說明。也就是 說，在臉區(qū)域的WB評價值的R/G增益和B/G增益與最終設(shè)定的AWB補償值的R/G 增益和B/G增益的兩者之間，如果不存在差，臉色會變白即變得蒼白，相反， 如果存在較大的差，則臉色偏紅或者偏藍。對此，本發(fā)明實行如下控制。即，對取決于臉區(qū)域WB評價值的臉計算增 益，與取決于求取AWB補償值算法的AWB計算增益之間的關(guān)系進行比較，以臉 計算增益來補償AWB計算增益，由此最終設(shè)定AWB補償值。圖5是在以R/G和B/G為軸的色彩空間上，將檢測到的臉區(qū)域的WB評價值， 和根據(jù)求取AWB補償值的算法所決定的AWB計算增益打點的圖。在圖5所示的 例中，由臉區(qū)域WB評價值決定的臉計算增益為(R/G， B/G)二(0.4， 1.2)， AWB 計算增益為(0.9， 0.9)。圖6為相對圖5考慮色彩空間上臉區(qū)域的臉計算增值和AWB計算增值之間 間隔的圖。出于方便本實施方式中簡稱該間隔為距離。圖6中色彩空間上的 臉計算增值與AWB計算增值之間的直線近似距離x,通過下式(l)計算，(0. 4-0. 9)2+ (1. 2-0. 9)2 一，、式(l)由此得到x為O. 5283。圖7是將臉色補償成蒼白時的例子，圖中顯示了此時色彩空間上的臉計 算增益以及AWB計算增益。由于O. 2小于上述臉區(qū)域的臉計算增益與AWB計算 增益之間的距離x，因此采用AWB計算增益作為AWB補償值會使得臉色變得蒼 白。圖8是將臉色補償成偏紅時的例子，該圖中顯示了此時色彩空間上的臉 計算增益以及AWB計算增益。參考圖8，舉例說明用臉計算增益補償AWB計算增益，使得臉區(qū)域的色彩 不會變得偏紅。如圖8所示，色彩空間上以直線近似的距離為1.0大于上述臉 區(qū)域的臉計算增益與AWB計算增益之間的距離x，為此，如果將AWB計算增益 作為最終AWB補償值會使得臉色偏紅。另一方面，如果補償后的距離為0.7，該差值可以減少臉色偏紅。下面，對本實施方式中AWB補償值的補償方法進行說明。圖9為臉檢測補償思想方法的概略示意圖。在圖9中，圓心為臉計算增益, 十字形標(biāo)記的點為AWB計算增益，星形標(biāo)記點分別為相對AWB計算增值應(yīng)用臉 檢測補償所得到的AWB計算增益。臉區(qū)域色彩再現(xiàn)性的優(yōu)選條件是，臉計算 增益與AWB計算增益之間距離為0.4至0.8，具體的下限范圍為0.4至0.6，上 限范圍位0.6至0.8，優(yōu)選0.5至0.7的范圍，根據(jù)該距離進行以下補償。上述 距離數(shù)值是為了使拍攝圖像中的臉區(qū)域色彩再現(xiàn)性處于更加優(yōu)選的狀態(tài)，通 過實驗所得的數(shù)值。對應(yīng)于上述色彩空間上求得的臉計算增益與AWB計算增益之間距離的補償如下進行，(1) 當(dāng)臉計算增益與AWB計算增益之間的距離為O. 4至0. 8,優(yōu)選O. 5至0. 7 時，將AWB計算增益作為AWB補償值。(2) 當(dāng)臉計算增益與AWB計算增益之間的距離小于O. 4，優(yōu)選小于O. 5時，在 連接臉計算增益與AWB計算增益之間的直線上，求出距離臉計算增益位 置為0.4的點，優(yōu)選0.5的點，以該點AWB計算增益為AWB補償值。(3) 當(dāng)臉計算增益與AWB計算增益之間的距離大于O. 8，優(yōu)選大于O. 7時，在 連接臉計算增益與AWB計算增益之間的直線上，求出距離臉計算增益位 置為O. 8的點,優(yōu)選O. 7的點，以該點AWB計算增益為AWB補償值。具體可以作以下簡單運算，g卩，以臉計算增益的位置為A， AWB計算增益 位置為B，該兩者之間的距離為D，在上述(2)的條件下成為以0.4:D，優(yōu)選 0.5:D，對連接線AB進行外插所得的外插點，在所述(3)的條件下成為以 0.8:D，優(yōu)選0.7:(D-0. 7)進行內(nèi)插的內(nèi)插點。在所述補償AWB計算增益的臉計算增益和距離中，沿著色彩空間上黑體 輻射軌跡曲線，在垂直于該曲線切線方向，畫出如同以前者為長軸、后者為 短軸的橢圓的距離范圍進行補償。具體如圖10所示范圍，沿著黑體輻射軌跡 的橢圓長軸方向的距離為O. 4至0. 8，即下限范圍為O. 4至0. 6，上限范圍位O. 6 至0.8，短軸方向的距離為0.2至0.4，即下限范圍為0.2至0.3，上限范圍位 0. 3至0.4。另外，當(dāng)從一個畫面上檢測到多個臉區(qū)域時，對每個檢測到的臉區(qū)域求 出臉計算增益，用這些臉計算增益的平均作為臉計算增益。， 以上所述臉檢出補償具有以下效果(1) 相比以往用AWB補償值算法從WB評價值中算出的AWB計算增益，只要加 上在先從臉區(qū)域中得到的WB評價值中求出的臉計算增益，即可簡單地 實現(xiàn)補償。另外，當(dāng)檢測到的臉區(qū)域中的信息可靠性較小時，容易進 行減小控制補償程度等控制。(2) 以AWB計算增益和臉計算增益這兩個信息決定AWB補償值，這樣可以只 對臉作適當(dāng)?shù)陌咨胶庋a償，而其他非主要被攝體的WB不會發(fā)生極端 的偏離。(3) 對AWB補償值進行補償時保留了臉區(qū)域的色調(diào)感覺，因此，無論是臉色 變得偏紅還是偏藍都可以補償。本發(fā)明的實用性在于，本法明涉及的攝像裝置以及攝像方法通過利用臉 區(qū)域的色彩信號，使得即使在容易造成人的膚色呈蒼白或者偏紅的光源照射 下，也能夠進行減少色彩故障的白色平衡控制，抑止臉色變得蒼白或偏紅。 本法明涉及數(shù)碼照相機等攝像裝置，尤其適用于自動白色平衡控制。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，具有攝像單元，將光學(xué)成像變換成電圖像信號；色彩信號抽取單元，根據(jù)所述圖像信號中的色彩信息，抽取用于白色平衡控制的色彩信號并在色彩空間上展開；色彩信號選擇單元，在所述色彩空間上選擇色彩信號；白色平衡控制單元，用根據(jù)所述色彩空間上的所述色彩信號算出的補償值進行白色平衡控制，其特征為，具備臉檢測單元，從所述圖像信號中檢測人物的臉區(qū)域的位置，選擇對應(yīng)于檢測到的所述臉區(qū)域抽取的所述色彩空間上的色彩信號，根據(jù)從所述選擇了的色彩信號中算出的計算值，改變用于進行所述白色平衡控制而算出的補償值。
2. '根據(jù)權(quán)利要求l所述的攝像裝置，其特征為，所述色彩信號抽取單 元在抽取了色彩信號的一個畫面的分割區(qū)域上，從所述色彩信號的R、 G、 B信號中分別求出各個分割區(qū)域的積分值，算出每個所述區(qū)域的R與G之 比R/G以及B與G之比B/G。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的攝像裝置，其特征為，在以R/G和B/G 為軸并且展開了所述色彩信號抽取單元所抽取的色彩信號的色彩空間 上，改變用于進行所述白色平衡控制而算出的補償值，使得該補償值與 從對應(yīng)于檢測到的臉區(qū)域選擇的色彩信號中算出的計算值之間的距離 在規(guī)定范圍以內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的攝像裝置，其特征為，在以R/G和B/G 為軸并且展開了所述色彩信號抽取單元所抽取的色彩信號的色彩空間上，對用于進行所述白色平衡控制而算出的補償值與從對應(yīng)于檢測到的 臉區(qū)域所選擇的色彩信號中算出的計算值之間用直線連接的距離，以規(guī) 定的比率進行外插或者內(nèi)插，并將所述補償值改變?yōu)樵撏獠寤蛘邇?nèi)插的 位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4之中任意一項所述的攝像裝置，其特征為，所 述臉檢測單元以規(guī)定大小檢測大的臉區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5之中任意一項所述的攝像裝置，其特征為，當(dāng) 所述臉檢測單元檢測到多個臉區(qū)域時，從對應(yīng)于各個臉區(qū)域選擇的色彩 信號中算出計算值，并求出該計算值的平均，根據(jù)求出平均的計算值改 變用于進行白色平衡控制而算出的補償值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5之中任意一項所述的攝像裝置，其特征為，具 有主要被攝體決定單元，從所述臉檢測單元檢測到的多個臉區(qū)域中決定 主要被攝體，并根據(jù)從對應(yīng)于已定的所述主要被攝體的臉區(qū)域所選擇的 色彩信號中算出的計算值，改變用于進行白色平衡控制而算出的補償 值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的攝像裝置，其特征為，所述主要被攝體決定 單元根據(jù)預(yù)先在攝像裝置中作了登錄的臉區(qū)域的數(shù)據(jù)決定主要被攝體。
9. 一種攝像方法，包括以下處理 將光學(xué)成像轉(zhuǎn)換為電圖像信號的處理；根據(jù)所述圖像信號的色彩信息，抽取用于白色平衡控制的色彩信 號，并將該色彩信號在色彩空間上進行展開的處理；從所述色彩空間上選擇色彩信號的處理；以及，為了進行白色平衡控制，求出根據(jù)所述色彩空間上的所述色彩信號 算出的補償值的處理，其特征為，還包括從所述圖像信號中檢測人物的臉區(qū)域的位置的處理，選擇對應(yīng)于檢測到的所述臉區(qū)域而抽取的所述色彩空間上的色彩 信號，根據(jù)從所述選擇的色彩信號中算出的計算值，改變用于進行所述 白色平衡控制而算出的補償值，根據(jù)所述改變了的補償值進行白色平衡 控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及攝像裝置，尤其是進行白色平衡控制的攝像裝置和方法。本發(fā)明以減少發(fā)生膚色變得極端蒼白或偏紅等色彩故障為目的，提出以下處理流程方案。S1讀取圖像的指定部分或者全部的R、G、B信號積分值。S2計算WB評價值R/G增益和B/G增益。S3將得到的WB評價值在以R/G和B/G為軸的色彩空間上打點進行白色檢測。S4根據(jù)白色檢測判斷光源種類，求出WB補償值的平均，計算并決定一個畫面的AWB計算增益。S5取得檢測到的臉區(qū)域在色彩空間上的WB評價值。S6從臉區(qū)域的WB評價值中求出的臉計算增益并取代S4中的AWB計算增益，進行臉檢測補償。
文檔編號G06K9/00GK101272505SQ20081008377
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者水藤浩 申請人:株式會社理光