ホワイトバランス制御装置
【課題】 見た目に近い色再現が可能なホワイトバランス制御装置を提供すること。
【解決手段】 本発明に係るホワイトバランス制御装置は、入力されるカラー画像データから無彩色データの検出を行い、検出した無彩色データに基づきホワイトバランス制御値を算出するホワイトバランス制御手段１０５と、カラー画像データの各画素毎に色差を算出し、算出した色差と前記ホワイトバランス制御値に基づき、画素毎のゲイン制御値を算出する色差・ゲイン計算手段１０７と、ゲイン制御値に基づき、カラー画像データの少なくとも２色のデータに対して画素毎にゲイン制御を行うゲイン制御手段１０８とを備える。
【解決手段】 本発明に係るホワイトバランス制御装置は、入力されるカラー画像データから無彩色データの検出を行い、検出した無彩色データに基づきホワイトバランス制御値を算出するホワイトバランス制御手段１０５と、カラー画像データの各画素毎に色差を算出し、算出した色差と前記ホワイトバランス制御値に基づき、画素毎のゲイン制御値を算出する色差・ゲイン計算手段１０７と、ゲイン制御値に基づき、カラー画像データの少なくとも２色のデータに対して画素毎にゲイン制御を行うゲイン制御手段１０８とを備える。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ホワイトバランス制御装置に関し、詳細には、ＣＣＤ撮像素子を用いたデジタルカメラ等で使用されるホワイトバランス制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ホワイトバランス調整処理を行う装置としては、例えば、特開平５−９１３１１号公報の「色修正装置」がある。かかる色修正装置は、原色に対応する信号の間のレベルを比較してグレー成分を抽出するグレー成分抽出手段と、このグレー成分抽出手段で抽出したグレー成分と色修正係数行例で定まる各原色に対応する補正係数とに基づいて各原色毎のグレーバランスを補正する補正手段と、この補正手段の補正結果を色修正係数行列と原色に対応する信号との演算によって原色に対応する信号の相対的なレベルを修正した結果に加算する加算手段とを備えている。
【０００３】すなわち、上記色修正装置は、画像中から無彩色データを抽出し、その抽出した無彩色データに基づいてゲイン制御値を算出し、画像に一様にゲイン制御を行うことによってホワイトバランス調整処理を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記色修正装置においては、画像中の無彩色画素を抽出し、その抽出画素から無彩色のずれ量を計算し、画像に一様にゲイン制御を行う構成であるので、光源の違いによる色のずれ方はフィルターの特性などによって色により異なるため、画面一様にゲイン制御を行った場合に色ずれを起こす色があり、実際の色とはずれが生じる場合があるという問題がある。
【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、見た目に近い色再現が可能なホワイトバランス制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明は、入力されるカラー画像データに対してホワイトバランス調整を行うホワイトバランス制御装置において、前記カラー画像データの各画素毎にゲイン制御値を変化させるものである。
【０００７】また、請求項２に係る発明は、入力されるカラー画像データから無彩色データの検出を行い、検出した無彩色データに基づきホワイトバランス制御値を算出するホワイトバランス制御手段と、前記カラー画像データの各画素毎に色差を算出し、算出した色差と前記ホワイトバランス制御値に基づき、画素毎のゲイン制御値を算出する色差・ゲイン算出手段と、前記ゲイン制御値に基づき、前記カラー画像データの少なくとも２色のデータに対して画素毎にゲイン制御を行うゲイン制御手段と、を備えたものである。
【０００８】また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の発明において、前記色差・ゲイン算出手段は、色差空間を複数エリアに分割し、各エリアに属する画素毎にゲイン制御値を変更するものである。
【０００９】また、請求項４に係る発明は、請求項２に記載の発明において、前記色差・ゲイン算出手段は、画素毎に無彩色からの距離および方向を算出し、算出した距離および方向に基づきゲイン制御値を変更することを特徴とする請求項２に記載のホワイトバランス制御装置。
【００１０】また、請求項５に係る発明は、請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載の発明において、前記ゲイン制御手段は、ゲイン制御後のデータが所定値以下となるように、ゲイン制御を行うものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を、（実施の形態１）、（実施の形態２）の順に詳細に説明する。
【００１２】（実施の形態１）実施の形態１について、図１〜図４を参照して説明する。図１は本発明に係るホワイトバランス制御装置を適用した撮像装置の構成を示すブロック図である。同図に示す撮像装置は、被写体像を電気信号（アナログの画像データ）に変換するカラーのＣＣＤ１０１と、ＣＣＤ１０１の出力のノイズを除去するＣＤＳ１０２と、アナログの画像データをデジタルの画像データに変換するＡ／Ｄ変換器１０３と、画像データの画素を補間してＲＧＢデータを出力する色補間手段１０４と、入力されるＲＧＢデータから無彩色データの検出を行い、検出した無彩色データに基づきホワイトバランス制御値を算出するホワイトバランス制御手段１０５と、入力されるＲＧＢデータを遅延させるデータ遅延手段１０６と、ＲＧＢデータの各画素毎に色差を算出し、算出した色差とホワイトバランス制御値に基づき、画素毎のゲイン制御値を算出する色差・ゲイン計算手段１０７と、ゲイン制御値に基づきＲ、Ｂデータに対して画素毎にゲイン制御を行うゲイン制御手段１０８とを備える。
【００１３】つぎに、上記図１の撮像装置の概略動作を図２のフローチャートを参照して説明する。図２は図１の撮像装置のゲイン制御動作を説明するためのフローチャートである。なお、図２に示すフローチャートでは色補間後の動作を示している。
【００１４】図１において、まず、ＣＣＤ１０１は被写体像を取り込んでアナログの画像データに変換してＣＤＳ１０２に出力し、ＣＤＳ１０２は入力される画像データのノイズ除去を行いＡ／Ｄ変換器１０３に出力する。Ａ／Ｄ変換器１０３は、入力されるアナログの画像データをデジタルの画像データに変換して色補間手段１０４に出力する。
【００１５】色補間手段１０４は、入力される各画素毎のＲＧＢデータの補間を行い補間したＲＧＢデータをホワイトバランス制御手段１０５に出力する。ホワイトバランス制御手段１０５は、補間されたＲＧＢデータから無彩色データの検出を行い、その検出した無彩色データからホワイトバランス制御値を算出して色差・ゲイン計算手段１０７に出力し、また、ホワイトバランス制御手段１０５は、補間されたＲＧＢデータを色差・ゲイン計算手段１０７およびデータ遅延手段１０６に出力する。
【００１６】色差・ゲイン計算手段１０７は、入力されるＲＧＢデータから各画素毎の色差を求め（ステップＳ１０１）、算出した色差とホワイトバランス制御値に基づき、画素毎のゲイン制御値を算出して（ステップＳ１０２）、ゲイン制御手段１０８に出力する。他方、データ遅延手段１０６は、入力される補間されたＲＧＢデータを色差・ゲイン制御手段１０７の処理時間だけ遅延させてゲイン制御手段１０８に出力する。これにより、ゲイン制御手段１０８では、画素毎のゲイン処理が可能となる。
【００１７】ゲイン制御手段１０８は、色差・ゲイン計算手段１０７から入力されるゲイン制御値に基づき、ＲＢデータに対して画素毎にゲイン制御を行い、画像の色補正を行う（ステップＳ１０３）。そして、ゲイン制御手段１０８は、ゲイン制御値によるゲイン制御の結果がＲ，Ｂデータの最大値を超えるような値になったか否かを判断し（ステップＳ１０４）、Ｒ，Ｂデータの最大値を超えない場合には、ステップＳ１０７に移行する一方、Ｒ，Ｂデータの最大値を超えた場合には、ステップＳ１０５に移行して、ゲイン制御後のＲ，Ｂデータが最大値を超えないようなＲまたはＢゲイン制御値を再設定し、また、最大値を超えないデータに対応するゲイン制御値に関しても同じ割合で再設定してゲイン制御を行う（ステップＳ１０６）。そして、ゲイン制御手段１０８は、ゲイン制御が１画面終了したか否かを判断し、１画面終了した場合にはゲイン制御を終了する一方、１画面終了していない場合には、１画面終了するまで同じ処理を繰り返す（ステップＳ１０２〜ステップＳ１０７）。
【００１８】図３は図１の色差・ゲイン計算手段１０７の具体的な構成を示すブロック図である。図３に示す色差・ゲイン計算手段１０７は、色差計算手段２０１と、エリア判定手段２０２と、色差空間エリア分割手段２０３と、ゲイン制御値計算手段２０４とを備える。
【００１９】図３に示す色差・ゲイン計算手段１０７の動作を図４を参照して説明する。図４は色差空間を複数のエリアに分割した図を示す。図３において、まず、色差計算手段２０１は、色補間手段１０４から入力される補間されたＲＧＢデータに基づき、画素毎に色差データを計算して、エリア判定手段２０２に出力する。ここで色差データの計算方法としては、例えば、（Ｃｒ，Ｃｂ）、（Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇ）や、（Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ）などを使用することができる。
【００２０】色差空間エリア分割手段２０３は、図３に示すように、予め色差空間を複数のエリアに分割する。そして、エリア判定手段２０２は、画素データがどの式差エリアに含まれるかの判定を行い、また、エリア毎にホワイトバランス処理の方向に応じたゲイン制御値をあらかじめマクベスチャートのような色見本チャートを光源の色温度を変えて撮影したデータから各色毎の色温度の変化に対する色の変化を測定しテーブル等で用意しておき、ゲイン制御値の計算のためのデータをゲイン制御値計算手段２０４に出力する。
【００２１】ゲイン制御値計算手段２０４は、エリア判定手段２０２の出力及びホワイトバランス制御手段１０５から入力されるホワイトバランス制御値に基づき、各画素のゲイン制御量を計算し、ゲイン制御手段１０８に出力する。これにより、エリア毎にゲイン制御値を変更し各画素毎に色補正が行われることになる。
【００２２】つぎに、ゲイン制御手段１０８が、ゲイン制御値を変更する場合（図２のフローチャートのステップＳ１０４〜ステップＳ１０６）の詳細な動作を説明する。
【００２３】ゲイン制御手段１０８は、ゲイン制御値によるゲイン制御の結果がＲ，Ｂデータの最大値を超えるような値になった場合に、ＲまたはＢゲイン制御値を最大値を超えないよう再設定し、また、ゲイン制御後の結果が最大値を超えないデータに対応するゲイン制御値に関しても同じ割合でゲイン制御値を再設定する。
【００２４】例えば、ＲＧＢの最大値を「２５５」とし、画素データが、Ｒ ＝２２０，Ｇ＝ １８０，Ｂ＝８０で、Ｒゲイン制御値Ｒｇａｉｎ＝１．５，Ｂゲイン制御値Ｂｇａｉｎ＝１．２とした場合にゲイン制御を行うと以下の如くなる。
【００２５】
Ｒ’＝Ｒ＊Ｒｇａｉｎ＝２２０＊１．５＝３３０Ｂ’＝Ｂ＊Ｂｇａｉｎ＝８０＊１．２＝９６
【００２６】ここで、Ｒ’＝３３０が最大値「２５５」を越えてしまう。このような場合に、最大値を超えたゲイン制御値をＡ’ｇａｉｎ、他方のゲイン制御値をＡｇａｉｎとし、ゲイン制御を行った場合に最大値を超えるデータをｄとしたときに、最大値を超えたゲイン制御値は下式（１）により、最大値を超えないゲイン制御値は下式（２）により再設定する。
【００２７】
２５５／ｄ・・・（１）
１＋（（Ａｇａｉｎ−１）＊（２５５／ｄ−１）／（Ａ’ｇａｉｎ−１））
・・・（２）
【００２８】これを、上記のＲゲイン制御値Ｒｇａｉｎ、Ｂゲイン制御値Ｂｇａｉｎに適用すると以下の如くとなる。
Ｒｇａｉｎ＝２５５／２２０＝１．１６ Ｂｇａｉｎ＝１＋（（１．２−１）＊（１．１６−１）／（１．５−１）） ＝１．０６
【００２９】そして、この再設定したゲイン制御値でゲイン制御すると以下の如くとなる。
Ｒ’＝２２０＊１．１６＝２５５Ｂ’＝８０＊１．０６＝８５
【００３０】このように、ゲイン制御値を変更することにより、ゲイン制御で最大値を超えたデータによる色のずれを抑えることが可能となる。
【００３１】以上説明したように、実施の形態１においては、撮像装置は画像データの各画素毎にゲイン制御値を変化させることとしたので、各画素毎にゲイン制御が可能となり、画面一様に同一処理を行わずに各色毎の処理ができ、より柔軟な処理が可能となる。
【００３２】また、実施の形態１においては、色差・ゲイン算出手段１０７は、画素毎に色差データを求め，また、色差空間のエリア分けをおこない，各エリアに属する画素毎にゲイン制御値を変更することとしたので、エリア分けを行って処理することにより簡便に色ずれの補正が可能となり、また、色空間毎にゲイン制御を行うことにより色毎のずれを補正することが可能となり、より高忠実な色再現が可能となる。
【００３３】また、実施の形態１においては、ゲイン制御手段１０８は、各画素毎のＲＧＢデータにリミッタを設け、ゲイン制御時にデータのオーバーフローが生じないようなゲイン制御範囲を取ることとしたので、データオーバーフロー時の色ずれを抑制でき、違和感の少ない画像補正が可能となる。例えば、青空にゲイン制御を行った場合に、Ｂデータが飽和してしまいＲデータのみのゲイン制御の効果が現れて空が紫になってしまうような状態を回避できる。
【００３４】（実施の形態２）実施の形態２に係る色差・ゲイン計算手段１０７を図５を参照して説明する。。実施の形態２の撮像装置の全体構成は、実施の形態１の撮像装置（図１）と同様な構成であり、また、撮像装置の全体動作（図２）も同様である。実施の形態２においては、色差・ゲイン計算手段１０７の構成および動作のみが実施の形態１と異なる。ここでは、実施の形態１と同様な構成および動作の説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００３５】図５は、色差・ゲイン計算手段１０７の具体的な構成を示すブロック図である。図５に示す色差・ゲイン計算手段１０７は、色差計算手段３０１と、制御方向検出手段３０２と、ゲイン制御値計算手段３０３とを備える。
【００３６】図５に示す色差・ゲイン計算手段１０７の動作を説明する。図５において、まず、色差計算手段３０１は、色補間手段１０４で生成されたＲＧＢデータに基づき、画素毎に色差データを計算して、制御方向検出手段３０２に出力する。ここで色差データの計算方法としては、例えば、（Ｃｒ，Ｃｂ）、（Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇ）や、（Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ）などを使用することができる。
【００３７】制御方向検出手段３０２は、色差空間上でその画素の位置によって、画素毎に無彩色からの距離および方向、すなわちゲイン制御方向を求め、ゲイン制御値計算手段３０３に出力する。ゲイン制御方向の算出方法としては、予めマクベスチャートのような色見本チャートを光源の色温度を変えて撮影したデータから各色毎の色温度の変化に対する色の変化を測定し、その測定結果から変換テーブル等の作成を行い、このテーブルを用いてゲイン制御方向を算出する。
【００３８】ゲイン制御値計算手段３０３は、制御方向検出手段３０２から入力されるゲイン制御方向およびホワイトバランス制御手段１０５から入力されるホワイトバランス制御値に基づき、Ｒ，Ｂデータに対するそれぞれのゲイン制御値を計算して、ゲイン制御手段１０８へ出力する。
【００３９】以上説明したように、実施の形態２においては、画素毎の色差データに基づき、画素毎に無彩色からの距離および方向を求め，その距離および方向によってゲイン制御値を変更することとしたので、色毎に色差データから補正値を求めることができ、高精度な補正が可能となり忠実な色再現が可能となる。
【００４０】なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形可能である。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、カラー画像データの各画素毎にゲイン制御値を変化させることとしたので、各画素毎にゲイン制御が可能となり、画面一様に同一処理を行わずに各色毎の処理ができ、見た目に近い色再現が可能となる。
【００４２】また、請求項２に係る発明によれば、ホワイトバランス制御手段は入力されるカラー画像データから無彩色データの検出を行い、検出した無彩色データに基づきホワイトバランス制御値を算出し、色差・ゲイン算出手段はカラー画像データの各画素毎に色差を算出し、算出した色差とホワイトバランス制御値に基づき、画素毎のゲイン制御値を算出し、ゲイン制御手段は、ゲイン制御値に基づき、カラー画像データの少なくとも２色のデータに対して画素毎にゲイン制御を行うこととしたので、各画素毎にゲイン制御が可能となり、画面一様に同一処理を行わずに各色毎の処理ができ、見た目に近い色再現が可能となる。
【００４３】また、請求項３に係る発明によれば、請求項２に記載の発明において、色差・ゲイン算出手段は、色差空間を複数エリアに分割し、各エリアに属する画素毎にゲイン制御値を変更することとしたので、請求項２に記載の発明の効果に加えて、色空間毎にゲイン制御を行うことにより色毎のずれの補正が可能となり、より高忠実な色再現が可能となる。
【００４４】また、請求項４に係る発明によれば、請求項２に記載の発明において、色差・ゲイン算出手段は、画素毎に無彩色からの距離および方向を算出し、算出した距離および方向に基づきゲイン制御値を変更することとしたので、請求項２に記載の発明の効果に加えて、色毎に色差データから補正値を求めることでより高精度な補正が可能となり、高忠実な色再現が可能となる。
【００４５】また、請求項５に係る発明によれば、請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載の発明において、記ゲイン制御手段は、ゲイン制御後のデータが所定値以下となるように、ゲイン制御を行うこととしたので、請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載の発明の効果に加えて、データのオーバーフロー時の色ずれを抑制でき、違和感の少ない画像補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の撮像装置のゲイン制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１の色差・ゲイン制御手段の具体的な回路構成を示すブロック図である。
【図４】色差空間を複数のエリアに分割した図である。
【図５】実施の形態２に係る色差・ゲイン制御手段の具体的な回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１ ＣＣＤ
１０２ ＣＤＳ
１０３ Ａ／Ｄ変換器
１０４ 色補間手段
１０５ ホワイトバランス制御手段
１０６ データ遅延手段
１０７ 色差・ゲイン計算手段
１０８ ゲイン制御手段
２０１ 色差計算手段
２０２ エリア判定手段
２０３ 色差空間エリア分割手段
２０４ ゲイン制御値計算手段
３０１ 色差計算手段
３０２ 制御方向検出手段
３０３ ゲイン制御値計算手段
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ホワイトバランス制御装置に関し、詳細には、ＣＣＤ撮像素子を用いたデジタルカメラ等で使用されるホワイトバランス制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ホワイトバランス調整処理を行う装置としては、例えば、特開平５−９１３１１号公報の「色修正装置」がある。かかる色修正装置は、原色に対応する信号の間のレベルを比較してグレー成分を抽出するグレー成分抽出手段と、このグレー成分抽出手段で抽出したグレー成分と色修正係数行例で定まる各原色に対応する補正係数とに基づいて各原色毎のグレーバランスを補正する補正手段と、この補正手段の補正結果を色修正係数行列と原色に対応する信号との演算によって原色に対応する信号の相対的なレベルを修正した結果に加算する加算手段とを備えている。
【０００３】すなわち、上記色修正装置は、画像中から無彩色データを抽出し、その抽出した無彩色データに基づいてゲイン制御値を算出し、画像に一様にゲイン制御を行うことによってホワイトバランス調整処理を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記色修正装置においては、画像中の無彩色画素を抽出し、その抽出画素から無彩色のずれ量を計算し、画像に一様にゲイン制御を行う構成であるので、光源の違いによる色のずれ方はフィルターの特性などによって色により異なるため、画面一様にゲイン制御を行った場合に色ずれを起こす色があり、実際の色とはずれが生じる場合があるという問題がある。
【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、見た目に近い色再現が可能なホワイトバランス制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明は、入力されるカラー画像データに対してホワイトバランス調整を行うホワイトバランス制御装置において、前記カラー画像データの各画素毎にゲイン制御値を変化させるものである。
【０００７】また、請求項２に係る発明は、入力されるカラー画像データから無彩色データの検出を行い、検出した無彩色データに基づきホワイトバランス制御値を算出するホワイトバランス制御手段と、前記カラー画像データの各画素毎に色差を算出し、算出した色差と前記ホワイトバランス制御値に基づき、画素毎のゲイン制御値を算出する色差・ゲイン算出手段と、前記ゲイン制御値に基づき、前記カラー画像データの少なくとも２色のデータに対して画素毎にゲイン制御を行うゲイン制御手段と、を備えたものである。
【０００８】また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の発明において、前記色差・ゲイン算出手段は、色差空間を複数エリアに分割し、各エリアに属する画素毎にゲイン制御値を変更するものである。
【０００９】また、請求項４に係る発明は、請求項２に記載の発明において、前記色差・ゲイン算出手段は、画素毎に無彩色からの距離および方向を算出し、算出した距離および方向に基づきゲイン制御値を変更することを特徴とする請求項２に記載のホワイトバランス制御装置。
【００１０】また、請求項５に係る発明は、請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載の発明において、前記ゲイン制御手段は、ゲイン制御後のデータが所定値以下となるように、ゲイン制御を行うものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を、（実施の形態１）、（実施の形態２）の順に詳細に説明する。
【００１２】（実施の形態１）実施の形態１について、図１〜図４を参照して説明する。図１は本発明に係るホワイトバランス制御装置を適用した撮像装置の構成を示すブロック図である。同図に示す撮像装置は、被写体像を電気信号（アナログの画像データ）に変換するカラーのＣＣＤ１０１と、ＣＣＤ１０１の出力のノイズを除去するＣＤＳ１０２と、アナログの画像データをデジタルの画像データに変換するＡ／Ｄ変換器１０３と、画像データの画素を補間してＲＧＢデータを出力する色補間手段１０４と、入力されるＲＧＢデータから無彩色データの検出を行い、検出した無彩色データに基づきホワイトバランス制御値を算出するホワイトバランス制御手段１０５と、入力されるＲＧＢデータを遅延させるデータ遅延手段１０６と、ＲＧＢデータの各画素毎に色差を算出し、算出した色差とホワイトバランス制御値に基づき、画素毎のゲイン制御値を算出する色差・ゲイン計算手段１０７と、ゲイン制御値に基づきＲ、Ｂデータに対して画素毎にゲイン制御を行うゲイン制御手段１０８とを備える。
【００１３】つぎに、上記図１の撮像装置の概略動作を図２のフローチャートを参照して説明する。図２は図１の撮像装置のゲイン制御動作を説明するためのフローチャートである。なお、図２に示すフローチャートでは色補間後の動作を示している。
【００１４】図１において、まず、ＣＣＤ１０１は被写体像を取り込んでアナログの画像データに変換してＣＤＳ１０２に出力し、ＣＤＳ１０２は入力される画像データのノイズ除去を行いＡ／Ｄ変換器１０３に出力する。Ａ／Ｄ変換器１０３は、入力されるアナログの画像データをデジタルの画像データに変換して色補間手段１０４に出力する。
【００１５】色補間手段１０４は、入力される各画素毎のＲＧＢデータの補間を行い補間したＲＧＢデータをホワイトバランス制御手段１０５に出力する。ホワイトバランス制御手段１０５は、補間されたＲＧＢデータから無彩色データの検出を行い、その検出した無彩色データからホワイトバランス制御値を算出して色差・ゲイン計算手段１０７に出力し、また、ホワイトバランス制御手段１０５は、補間されたＲＧＢデータを色差・ゲイン計算手段１０７およびデータ遅延手段１０６に出力する。
【００１６】色差・ゲイン計算手段１０７は、入力されるＲＧＢデータから各画素毎の色差を求め（ステップＳ１０１）、算出した色差とホワイトバランス制御値に基づき、画素毎のゲイン制御値を算出して（ステップＳ１０２）、ゲイン制御手段１０８に出力する。他方、データ遅延手段１０６は、入力される補間されたＲＧＢデータを色差・ゲイン制御手段１０７の処理時間だけ遅延させてゲイン制御手段１０８に出力する。これにより、ゲイン制御手段１０８では、画素毎のゲイン処理が可能となる。
【００１７】ゲイン制御手段１０８は、色差・ゲイン計算手段１０７から入力されるゲイン制御値に基づき、ＲＢデータに対して画素毎にゲイン制御を行い、画像の色補正を行う（ステップＳ１０３）。そして、ゲイン制御手段１０８は、ゲイン制御値によるゲイン制御の結果がＲ，Ｂデータの最大値を超えるような値になったか否かを判断し（ステップＳ１０４）、Ｒ，Ｂデータの最大値を超えない場合には、ステップＳ１０７に移行する一方、Ｒ，Ｂデータの最大値を超えた場合には、ステップＳ１０５に移行して、ゲイン制御後のＲ，Ｂデータが最大値を超えないようなＲまたはＢゲイン制御値を再設定し、また、最大値を超えないデータに対応するゲイン制御値に関しても同じ割合で再設定してゲイン制御を行う（ステップＳ１０６）。そして、ゲイン制御手段１０８は、ゲイン制御が１画面終了したか否かを判断し、１画面終了した場合にはゲイン制御を終了する一方、１画面終了していない場合には、１画面終了するまで同じ処理を繰り返す（ステップＳ１０２〜ステップＳ１０７）。
【００１８】図３は図１の色差・ゲイン計算手段１０７の具体的な構成を示すブロック図である。図３に示す色差・ゲイン計算手段１０７は、色差計算手段２０１と、エリア判定手段２０２と、色差空間エリア分割手段２０３と、ゲイン制御値計算手段２０４とを備える。
【００１９】図３に示す色差・ゲイン計算手段１０７の動作を図４を参照して説明する。図４は色差空間を複数のエリアに分割した図を示す。図３において、まず、色差計算手段２０１は、色補間手段１０４から入力される補間されたＲＧＢデータに基づき、画素毎に色差データを計算して、エリア判定手段２０２に出力する。ここで色差データの計算方法としては、例えば、（Ｃｒ，Ｃｂ）、（Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇ）や、（Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ）などを使用することができる。
【００２０】色差空間エリア分割手段２０３は、図３に示すように、予め色差空間を複数のエリアに分割する。そして、エリア判定手段２０２は、画素データがどの式差エリアに含まれるかの判定を行い、また、エリア毎にホワイトバランス処理の方向に応じたゲイン制御値をあらかじめマクベスチャートのような色見本チャートを光源の色温度を変えて撮影したデータから各色毎の色温度の変化に対する色の変化を測定しテーブル等で用意しておき、ゲイン制御値の計算のためのデータをゲイン制御値計算手段２０４に出力する。
【００２１】ゲイン制御値計算手段２０４は、エリア判定手段２０２の出力及びホワイトバランス制御手段１０５から入力されるホワイトバランス制御値に基づき、各画素のゲイン制御量を計算し、ゲイン制御手段１０８に出力する。これにより、エリア毎にゲイン制御値を変更し各画素毎に色補正が行われることになる。
【００２２】つぎに、ゲイン制御手段１０８が、ゲイン制御値を変更する場合（図２のフローチャートのステップＳ１０４〜ステップＳ１０６）の詳細な動作を説明する。
【００２３】ゲイン制御手段１０８は、ゲイン制御値によるゲイン制御の結果がＲ，Ｂデータの最大値を超えるような値になった場合に、ＲまたはＢゲイン制御値を最大値を超えないよう再設定し、また、ゲイン制御後の結果が最大値を超えないデータに対応するゲイン制御値に関しても同じ割合でゲイン制御値を再設定する。
【００２４】例えば、ＲＧＢの最大値を「２５５」とし、画素データが、Ｒ ＝２２０，Ｇ＝ １８０，Ｂ＝８０で、Ｒゲイン制御値Ｒｇａｉｎ＝１．５，Ｂゲイン制御値Ｂｇａｉｎ＝１．２とした場合にゲイン制御を行うと以下の如くなる。
【００２５】
Ｒ’＝Ｒ＊Ｒｇａｉｎ＝２２０＊１．５＝３３０Ｂ’＝Ｂ＊Ｂｇａｉｎ＝８０＊１．２＝９６
【００２６】ここで、Ｒ’＝３３０が最大値「２５５」を越えてしまう。このような場合に、最大値を超えたゲイン制御値をＡ’ｇａｉｎ、他方のゲイン制御値をＡｇａｉｎとし、ゲイン制御を行った場合に最大値を超えるデータをｄとしたときに、最大値を超えたゲイン制御値は下式（１）により、最大値を超えないゲイン制御値は下式（２）により再設定する。
【００２７】
２５５／ｄ・・・（１）
１＋（（Ａｇａｉｎ−１）＊（２５５／ｄ−１）／（Ａ’ｇａｉｎ−１））
・・・（２）
【００２８】これを、上記のＲゲイン制御値Ｒｇａｉｎ、Ｂゲイン制御値Ｂｇａｉｎに適用すると以下の如くとなる。
Ｒｇａｉｎ＝２５５／２２０＝１．１６ Ｂｇａｉｎ＝１＋（（１．２−１）＊（１．１６−１）／（１．５−１）） ＝１．０６
【００２９】そして、この再設定したゲイン制御値でゲイン制御すると以下の如くとなる。
Ｒ’＝２２０＊１．１６＝２５５Ｂ’＝８０＊１．０６＝８５
【００３０】このように、ゲイン制御値を変更することにより、ゲイン制御で最大値を超えたデータによる色のずれを抑えることが可能となる。
【００３１】以上説明したように、実施の形態１においては、撮像装置は画像データの各画素毎にゲイン制御値を変化させることとしたので、各画素毎にゲイン制御が可能となり、画面一様に同一処理を行わずに各色毎の処理ができ、より柔軟な処理が可能となる。
【００３２】また、実施の形態１においては、色差・ゲイン算出手段１０７は、画素毎に色差データを求め，また、色差空間のエリア分けをおこない，各エリアに属する画素毎にゲイン制御値を変更することとしたので、エリア分けを行って処理することにより簡便に色ずれの補正が可能となり、また、色空間毎にゲイン制御を行うことにより色毎のずれを補正することが可能となり、より高忠実な色再現が可能となる。
【００３３】また、実施の形態１においては、ゲイン制御手段１０８は、各画素毎のＲＧＢデータにリミッタを設け、ゲイン制御時にデータのオーバーフローが生じないようなゲイン制御範囲を取ることとしたので、データオーバーフロー時の色ずれを抑制でき、違和感の少ない画像補正が可能となる。例えば、青空にゲイン制御を行った場合に、Ｂデータが飽和してしまいＲデータのみのゲイン制御の効果が現れて空が紫になってしまうような状態を回避できる。
【００３４】（実施の形態２）実施の形態２に係る色差・ゲイン計算手段１０７を図５を参照して説明する。。実施の形態２の撮像装置の全体構成は、実施の形態１の撮像装置（図１）と同様な構成であり、また、撮像装置の全体動作（図２）も同様である。実施の形態２においては、色差・ゲイン計算手段１０７の構成および動作のみが実施の形態１と異なる。ここでは、実施の形態１と同様な構成および動作の説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００３５】図５は、色差・ゲイン計算手段１０７の具体的な構成を示すブロック図である。図５に示す色差・ゲイン計算手段１０７は、色差計算手段３０１と、制御方向検出手段３０２と、ゲイン制御値計算手段３０３とを備える。
【００３６】図５に示す色差・ゲイン計算手段１０７の動作を説明する。図５において、まず、色差計算手段３０１は、色補間手段１０４で生成されたＲＧＢデータに基づき、画素毎に色差データを計算して、制御方向検出手段３０２に出力する。ここで色差データの計算方法としては、例えば、（Ｃｒ，Ｃｂ）、（Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇ）や、（Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ）などを使用することができる。
【００３７】制御方向検出手段３０２は、色差空間上でその画素の位置によって、画素毎に無彩色からの距離および方向、すなわちゲイン制御方向を求め、ゲイン制御値計算手段３０３に出力する。ゲイン制御方向の算出方法としては、予めマクベスチャートのような色見本チャートを光源の色温度を変えて撮影したデータから各色毎の色温度の変化に対する色の変化を測定し、その測定結果から変換テーブル等の作成を行い、このテーブルを用いてゲイン制御方向を算出する。
【００３８】ゲイン制御値計算手段３０３は、制御方向検出手段３０２から入力されるゲイン制御方向およびホワイトバランス制御手段１０５から入力されるホワイトバランス制御値に基づき、Ｒ，Ｂデータに対するそれぞれのゲイン制御値を計算して、ゲイン制御手段１０８へ出力する。
【００３９】以上説明したように、実施の形態２においては、画素毎の色差データに基づき、画素毎に無彩色からの距離および方向を求め，その距離および方向によってゲイン制御値を変更することとしたので、色毎に色差データから補正値を求めることができ、高精度な補正が可能となり忠実な色再現が可能となる。
【００４０】なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形可能である。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、カラー画像データの各画素毎にゲイン制御値を変化させることとしたので、各画素毎にゲイン制御が可能となり、画面一様に同一処理を行わずに各色毎の処理ができ、見た目に近い色再現が可能となる。
【００４２】また、請求項２に係る発明によれば、ホワイトバランス制御手段は入力されるカラー画像データから無彩色データの検出を行い、検出した無彩色データに基づきホワイトバランス制御値を算出し、色差・ゲイン算出手段はカラー画像データの各画素毎に色差を算出し、算出した色差とホワイトバランス制御値に基づき、画素毎のゲイン制御値を算出し、ゲイン制御手段は、ゲイン制御値に基づき、カラー画像データの少なくとも２色のデータに対して画素毎にゲイン制御を行うこととしたので、各画素毎にゲイン制御が可能となり、画面一様に同一処理を行わずに各色毎の処理ができ、見た目に近い色再現が可能となる。
【００４３】また、請求項３に係る発明によれば、請求項２に記載の発明において、色差・ゲイン算出手段は、色差空間を複数エリアに分割し、各エリアに属する画素毎にゲイン制御値を変更することとしたので、請求項２に記載の発明の効果に加えて、色空間毎にゲイン制御を行うことにより色毎のずれの補正が可能となり、より高忠実な色再現が可能となる。
【００４４】また、請求項４に係る発明によれば、請求項２に記載の発明において、色差・ゲイン算出手段は、画素毎に無彩色からの距離および方向を算出し、算出した距離および方向に基づきゲイン制御値を変更することとしたので、請求項２に記載の発明の効果に加えて、色毎に色差データから補正値を求めることでより高精度な補正が可能となり、高忠実な色再現が可能となる。
【００４５】また、請求項５に係る発明によれば、請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載の発明において、記ゲイン制御手段は、ゲイン制御後のデータが所定値以下となるように、ゲイン制御を行うこととしたので、請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載の発明の効果に加えて、データのオーバーフロー時の色ずれを抑制でき、違和感の少ない画像補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の撮像装置のゲイン制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１の色差・ゲイン制御手段の具体的な回路構成を示すブロック図である。
【図４】色差空間を複数のエリアに分割した図である。
【図５】実施の形態２に係る色差・ゲイン制御手段の具体的な回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１ ＣＣＤ
１０２ ＣＤＳ
１０３ Ａ／Ｄ変換器
１０４ 色補間手段
１０５ ホワイトバランス制御手段
１０６ データ遅延手段
１０７ 色差・ゲイン計算手段
１０８ ゲイン制御手段
２０１ 色差計算手段
２０２ エリア判定手段
２０３ 色差空間エリア分割手段
２０４ ゲイン制御値計算手段
３０１ 色差計算手段
３０２ 制御方向検出手段
３０３ ゲイン制御値計算手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】 入力されるカラー画像データに対してホワイトバランス調整を行うホワイトバランス制御装置において、前記カラー画像データの各画素毎にゲイン制御値を変化させることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項２】 入力されるカラー画像データから無彩色データの検出を行い、検出した無彩色データに基づきホワイトバランス制御値を算出するホワイトバランス制御手段と、前記カラー画像データの各画素毎に色差を算出し、算出した色差と前記ホワイトバランス制御値に基づき、画素毎のゲイン制御値を算出する色差・ゲイン算出手段と、前記ゲイン制御値に基づき、前記カラー画像データの少なくとも２色のデータに対して画素毎にゲイン制御を行うゲイン制御手段と、を備えたことを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項３】 前記色差・ゲイン算出手段は、色差空間を複数エリアに分割し、各エリアに属する画素毎にゲイン制御値を変更することを特徴とする請求項２に記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項４】 前記色差・ゲイン算出手段は、画素毎に無彩色からの距離および方向を算出し、算出した距離および方向に基づきゲイン制御値を変更することを特徴とする請求項２に記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項５】 前記ゲイン制御手段は、ゲイン制御後のデータが所定値以下となるように、ゲイン制御を行うことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項１】 入力されるカラー画像データに対してホワイトバランス調整を行うホワイトバランス制御装置において、前記カラー画像データの各画素毎にゲイン制御値を変化させることを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項２】 入力されるカラー画像データから無彩色データの検出を行い、検出した無彩色データに基づきホワイトバランス制御値を算出するホワイトバランス制御手段と、前記カラー画像データの各画素毎に色差を算出し、算出した色差と前記ホワイトバランス制御値に基づき、画素毎のゲイン制御値を算出する色差・ゲイン算出手段と、前記ゲイン制御値に基づき、前記カラー画像データの少なくとも２色のデータに対して画素毎にゲイン制御を行うゲイン制御手段と、を備えたことを特徴とするホワイトバランス制御装置。
【請求項３】 前記色差・ゲイン算出手段は、色差空間を複数エリアに分割し、各エリアに属する画素毎にゲイン制御値を変更することを特徴とする請求項２に記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項４】 前記色差・ゲイン算出手段は、画素毎に無彩色からの距離および方向を算出し、算出した距離および方向に基づきゲイン制御値を変更することを特徴とする請求項２に記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項５】 前記ゲイン制御手段は、ゲイン制御後のデータが所定値以下となるように、ゲイン制御を行うことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載のホワイトバランス制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０００−３５４２５３（Ｐ２０００−３５４２５３Ａ）
【公開日】平成１２年１２月１９日（２０００．１２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−１６５４６８
【出願日】平成１１年６月１１日（１９９９．６．１１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１２年１２月１９日（２０００．１２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年６月１１日（１９９９．６．１１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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