專利名稱：圖像處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種諸如數(shù)字照相機或數(shù)字攝像機等的攝像設(shè)備中的圖像處理技術(shù)， 尤其涉及一種水中的白平衡控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
從圖像傳感器輸出的信號被A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且將圖像分割成多個塊。由 R(紅色)、G(綠色)和B(藍色)的色度信號構(gòu)成塊信號。使用例如等式⑴計算塊的顏 色評價值Cx[i] = (R[i]-B[i])/Y[i] X1024Cy[i] = (R[i]+B[i]-2G[i])/Y[i] X1024...(1)(其中，Y[i]=R[i]+2G[i]+B[i])當顏色評價值Cx [i]和Cy[i]落在預(yù)先設(shè)置的白色檢測范圍內(nèi)時，判斷為該塊是 白色的。計算落在白色檢測范圍內(nèi)的顏色像素的積分值sumR、SumG和sumB以根據(jù)等式(2) 計算白平衡系數(shù)WBCo_R = sumYX 1024/sumRWBCo_G = sumYX 1024/sumGWBCo_B = sumYX 1024/sumB... (2)其中，sumY = (sumR+2 X sumG+sumB) /4當在水中拍攝圖像時，光的長波長范圍在水的光譜透過率的影響下容易衰減。R 光成分與G和B光成分的比率減小，并且圖像變?yōu)閹{色的。在水中，隨著從水面到照相機 (被攝體)的距離(距離水面的深度)變長，從外部進入水的自然光的R顏色成分減少。因 此變得難以保持白平衡的跟蹤性能。日本專利4144390號公開了一種技術(shù)，該技術(shù)用于在攝像之前設(shè)置白平衡調(diào)整中 使用的調(diào)整系數(shù)，并且基于由用于檢測照相機所處的深度的深度指示器所檢測到的深度信 息來控制不同的白平衡調(diào)整系數(shù)。然而，在日本專利4144390號所公開的傳統(tǒng)技術(shù)中，用戶必須拍攝預(yù)先準備的諸 如白色或灰色等的非彩色被攝體，這顯得麻煩且不便。另外，照相機必須裝配例如用于檢測 水深的深度指示器，并且照相機成本增大
發(fā)明內(nèi)容
作出了本發(fā)明以解決上述問題，并且本發(fā)明能夠在無需向照相機裝配任何特殊裝 置的情況下適當調(diào)整白平衡。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種圖像處理設(shè)備，包括估計單元，用于根據(jù)通過 拍攝被攝體所獲得的圖像的顏色分布信息，估計所拍攝的被攝體所處的水深；以及白平衡 控制單元，用于根據(jù)由所述估計單元估計出的水深，沿著與黑體輻射軸不同的軸進行白平 衡控制。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種圖像處理設(shè)備，包括估計單元，用于根據(jù)通過 拍攝被攝體所獲得的圖像的顏色分布信息，估計所拍攝的被攝體所處的水深；以及顏色增 益改變單元，用于根據(jù)由所述估計單元估計出的水深，改變顏色增益矩陣。通過以下參考附圖對典型實施例的說明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的照相機的結(jié)構(gòu)的框圖；圖2是示出用于計算第一 WB校正值的處理的流程圖；圖3A和3B是示出白色檢測范圍的圖；圖4是示出第一實施例中用于計算水下WB校正值的處理的流程圖； 圖5是示出水下顏色評價值分布的圖；圖6是示出水下WB處理的概念圖；圖7是示出與相關(guān)系數(shù)相對應(yīng)的水下軸的設(shè)置的表；圖8是示出根據(jù)顏色分布和黑體輻射軸之間的距離計算增益值的圖；圖9是示出第二實施例中用于計算水下WB校正值的處理的流程圖；圖10是示出根據(jù)深度混合WB系數(shù)所使用的比率的圖；以及圖11是示出第三實施例中用于計算水下WB校正值的處理的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)參考

本發(fā)明的實施例。第一實施例圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的照相機(攝像設(shè)備)的結(jié)構(gòu)的框圖。參考圖 1，固態(tài)圖像傳感器101包括CXD傳感器或CMOS傳感器等，并且固態(tài)圖像傳感器101的表面 覆蓋有Bayer陣列的R(紅色)、G(綠色)和B (藍色)顏色濾波器，以使得能夠進行彩色攝像。CPU 114計算快門速度和光圈值以將整個圖像調(diào)整成適當亮度，并且還計算拍攝 鏡頭中的調(diào)焦透鏡的驅(qū)動量，以聚焦于對焦區(qū)域中存在的被攝體。將已由CPU 114計算出 的曝光值(快門速度和光圈值)以及調(diào)焦透鏡驅(qū)動量發(fā)送給控制電路113?？刂齐娐?13 基于各個值控制曝光和調(diào)焦。WB(白平衡)控制單元103基于來自存儲在存儲器102中的 圖像信號的信息計算WB校正值，并且通過使用所計算出的WB校正值對存儲在存儲器102 中的圖像信號進行WB校正。注意，后面將說明WB控制單元103的詳細結(jié)構(gòu)和WB校正值計 算方法。顏色轉(zhuǎn)換MTX (顏色轉(zhuǎn)換矩陣)電路104通過將經(jīng)過了 WB控制單元103的WB校 正的圖像信號乘以顏色增益，將其轉(zhuǎn)換成色差信號R-Y和B-Y，從而以最佳色彩再現(xiàn)該圖像 信號。LPF (低通濾波器)電路105限制色差信號R-Y和B-Y的帶寬。CSUP (色度抑制)電 路106抑制帶寬受到LPF電路105限制的圖像信號中飽和部分的偽色信號。Y(亮度信號) 生成電路111還接收經(jīng)過了 WB控制單元103的WB校正的圖像信號，并且生成亮度信號Y。 邊緣增強電路112對所生成的亮度信號Y進行邊緣增強處理。RGB轉(zhuǎn)換電路107將從CSUP電路106輸出的色差信號R-Y和B-Y及從邊緣增強電路112輸出的亮度信號Y轉(zhuǎn)換成R、G和B信號。伽瑪校正電路108對R、G和B信號進行色 調(diào)校正。顏色亮度轉(zhuǎn)換電路109將由此得到的R、G和B信號轉(zhuǎn)換成Y、U和V信號。JPEG 壓縮電路110壓縮Y、U和V信號。將壓縮后的Y、U和V信號作為圖像信號記錄在外部或內(nèi) 部記錄介質(zhì)上。將詳細說明圖1中的WB控制單元103計算WB校正值的方法。首先，參考圖2說 明用于計算第一 WB校正值的方法。WB控制單元103讀出存儲在存儲器102中的圖像信號，并且將畫面分割成任意m 個塊(步驟S101)。WB控制單元103在塊1 m的每一個中，針對各顏色相加并平均像素 值，以計算顏色平均值R[i]、G[i]和B[i]。然后，WB控制單元103使用等式(1)計算顏色 評價值Cx [i]和Cy[i](步驟S102)Cx[i] = (R[i]-B[i])/Y[i] X1024Cy[i] = (R[i]+B[i]-2G[i])/Y[i] X1024其中，Y[i]= R[i]+2G[i]+B[i]WB控制單元103判斷在步驟S102計算出的第i塊的顏色評價值Cx[i]和Cy[i] 是否落在圖3A所示的預(yù)先設(shè)置的白色檢測范圍301內(nèi)(步驟S103)。通過預(yù)先在不同光源下拍攝白色并且繪制計算出的顏色評價值，獲得白色檢測范
圍301?？梢葬槍z像模式分別設(shè)置白色檢測范圍。圖3A中的χ坐標Cx的負方向表示在
拍攝高色溫被攝體的白色時所獲得的顏色評價值。正方向表示在拍攝低色溫被攝體的白色
時所獲得的顏色評價值。y坐標Cy表示光源的綠色成分的程度。綠色成分在負方向上增
大，并且這意味著光源是熒光燈。水中的白色分布位于藍色和綠色方向上。因此，設(shè)置白
色檢測范圍來檢測藍色和綠色方向(圖3B中的302)。如果計算出的顏色評價值Cx[i]和
Cy [i]落在白色檢測范圍302內(nèi)(步驟S103為“是”)，則WB控制單元103判斷為該塊是白
色的，并且對該塊的顏色平均值R[i]、G[i]和B[i]進行積分(步驟S104)。如果步驟S103
為“否”，則WB控制單元103進入步驟S105，而不相加顏色平均值?？梢酝ㄟ^等式(3)表示
步驟S103和S104中的處理 mSumR = Σ Sw [i] χ R[i]
i=0
m
SumG= ZSw[i]xG[i]."(3)
i=0
mSumB = Σ Sw[i] χ B[i]
i=0在等式(3)中，如果顏色評價值Cx[i]和Cy[i]落在白色檢測范圍(圖3B中的 302)內(nèi)，則將Sw[i]設(shè)置為1 ；否則，將其設(shè)置為0。通過該設(shè)置，基于步驟S103的判斷，實 質(zhì)上進行用于相加或不相加顏色平均值R[i]、G[i]和B[i]的處理。在步驟S105，WB控制單元103判斷是否對所有塊都進行了上述處理。如果剩余未 處理的塊，則WB控制單元103返回到步驟S102以重復(fù)上述處理。如果處理了所有塊，則WB 控制單元103進入步驟S106。在步驟S 106, WB控制單元103使用等式(4)，根據(jù)所獲得的顏色平均值的積分值sumR、sumG 和 sumB 來計算第一 WB 校正值 WBCo 1_R、WBCo 1_G 和 WBCo 1_B WBCo 1_R = sumYX 1024/sumRWBCo 1_G = sumYX 1024/sumG... (4)WBCo 1_B = sumYX 1024/sumB 其中，sumY = (sumR+2 X sumG+sumB) /4接著參考圖4的流程圖和圖5的概念圖來說明計算第一 WB校正值之后的處理。在 步驟S202，WB控制單元103判斷WB模式是否是水下模式。如果WB模式不是水下模式，則 WB控制單元103進入步驟S207，以將第一 WB校正值設(shè)置為最終的WB系數(shù)。如果WB模式是水下模式，則在步驟S203，WB控制單元103將所拍攝圖像分割成η 塊，并且在塊1 η的每一個中，針對各顏色相加并平均像素值，從而計算顏色平均值R[i]、 G[i]和B[i]。然后，WB控制單元103計算顏色評價值Cx[i]和Cy[i]。如圖5所示，顏色 評價值的分布在深度(水深)淺時如分布501那樣，并且在深度深時如分布502那樣。在 水中，隨著從水面到(如果照相機靠近被攝體，則被看作照相機位置的)被攝體位置的距離 (距離水面的深度)變長，從外部進入水的自然光的R顏色成分減少，因而顏色評價值的分 布如圖5所示。作為用于估計深度的方法，根據(jù)所拍攝圖像的顏色分布信息計算線性近似 的相關(guān)性，并且根據(jù)該相關(guān)性估計深度。相關(guān)性表達式為
權(quán)利要求
1.一種圖像處理設(shè)備，包括估計單元，用于根據(jù)通過拍攝被攝體所獲得的圖像的顏色分布信息，估計所拍攝的被 攝體所處的水深；以及白平衡控制單元，用于根據(jù)由所述估計單元估計出的水深，沿著與黑體輻射軸不同的 軸進行白平衡控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所述估計單元對所拍攝圖像的 顏色分布信息進行線性近似以獲得相關(guān)系數(shù)，并且根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)來估計水深。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所述估計單元根據(jù)所拍攝圖像 的顏色分布信息和黑體輻射軸之間的距離來估計水深。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所述估計單元對所拍攝圖像的 顏色分布信息進行橢圓近似，并且根據(jù)橢圓的長軸長度和短軸長度的比來估計水深。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所述與黑體輻射軸不同的軸是 表示水中與水深相對應(yīng)的白點軌跡的軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所述表示水中與水深相對應(yīng)的 白點軌跡的軸能夠基于由所述估計單元所獲得的水深信息而改變。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所述白平衡控制單元將進行了 白色檢測的白平衡系數(shù)映射在表示水中與水深相對應(yīng)的白點軌跡的軸上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所述白平衡控制單元對進行了 白色檢測的白平衡系數(shù)和根據(jù)所拍攝圖像的顏色分布計算出的白平衡系數(shù)進行加權(quán)相加， 并且將通過加權(quán)相加而獲得的白平衡系數(shù)映射在表示水中與水深相對應(yīng)的白點軌跡的軸 上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所述白平衡控制單元基于由所 述估計單元所獲得的水深信息，對進行了白色檢測的白平衡系數(shù)和根據(jù)所拍攝圖像的顏色 分布計算出的白平衡系數(shù)進行加權(quán)相加。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，當在所述圖像中存在與高亮 度、低亮度和高飽和度中的至少一個相對應(yīng)的區(qū)域時，所述估計單元從用于估計水深的計 算對象中排除該區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所述高亮度的區(qū)域包括紅色 信號、綠色信號和藍色信號中的至少一個信號的值超過閾值的區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所述低亮度的區(qū)域包括亮度 低于閾值的區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所述高飽和度的區(qū)域是紅色 信號和綠色信號中的至少一個信號的值與藍色信號的值的比大于閾值的區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，當作為從用于估計水深的計 算對象中排除的區(qū)域的排除區(qū)域超過預(yù)定面積時，所述估計單元使用緊挨在所述排除區(qū)域 的面積超過所述預(yù)定面積之前所估計出的水深，或者對緊挨在所述排除區(qū)域的面積超過所 述預(yù)定面積之前所估計出的水深和新估計出的水深進行加權(quán)平均。
15.一種圖像處理設(shè)備，包括估計單元，用于根據(jù)通過拍攝被攝體所獲得的圖像的顏色分布信息，估計所拍攝的被攝體所處的水深；以及 顏色增益改變單元，用于根據(jù)由所述估計單元估計出的水深，改變顏色增益矩陣。
全文摘要
一種圖像處理設(shè)備，包括估計單元，用于根據(jù)通過拍攝被攝體所獲得的圖像的顏色分布信息，估計所拍攝被攝體所處的水深；以及白平衡控制單元，用于根據(jù)由所述估計單元估計出的水深，沿著不同于黑體輻射軸的軸進行白平衡控制。
文檔編號H04N9/73GK102148933SQ20111003519
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者大內(nèi)謙治, 高山將浩 申請人:佳能株式會社