説明

適応型自動露出制御方法

【課題】高い正確度と速度で自動露出制御を行う。
【解決手段】被写体と背景画面を含むデジタル写真を、被写体が主に存在する領域(R1)と背景画面が存在する領域(R2)とに区分し、各領域毎に平均輝度値を求めた後、被写体の平均輝度値と背景画面の平均輝度値との差(LD)を求め、この差が所定範囲内であれば被写体の輝度値に加重値(W)を与えて画像全体の平均輝度値(AL)を算出し、この平均輝度値を用いて露出を制御することによって被写体をさらに強調できる露出制御が可能となる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はデジタルカメラの自動露出制御方法に関する。より具体的には、本発明は被写体と背景画面を含む一般的なデジタル写真に対して、被写体が主に存在する領域と背景画面が存在する領域とを区分し、各領域毎に平均輝度値を求めた後、被写体の平均輝度値と背景画面の平均輝度値との差を求め、この差が所定範囲内であれば被写体の輝度値に加重値を与えて画像全体の平均輝度値を算出し、この平均輝度値を用いて露出を制御することによって被写体をさらに強調できる適応型自動露出制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
画像の品質に影響を及ぼし、品質が良好でない写真が作られる主な問題の一つは光に対する不適切な露出である。最近のカメラに統合された最新の特徴、例えば、自動利得制御アルゴリズムが存在するものの、相変らず問題が発生している。
【0003】
デジタルカメラの露出を調節する様々な方法が存在するが、ほとんどが最適化されず、不適切な露出の画像が撮影される。これは携帯電話などのハンドセット装置の場合において特に顕著であるが、ハンドセット装置では複数の要因、例えば、光学装置の品質が悪いこと、フラッシュや高機能な光調節装置がないことなどにより露出が不適切な写真を撮影する結果につながってしまうのである。
【0004】
どの程度の露出が適切な露出であるかについては明確ではない。しかし、一般的な事項を要約すると、最も重要な領域を再生するにおいて、状況により又は認知的基準により、階調又は輝度のレベルなどに関して可能な領域の中の中心値などで最適な露出を定義することは可能である。いかなる場合も、場面の動的領域が認知的に「高ければ」、全体的に関連細部事項を獲得することは不可能である。
【0005】
多くの自動露出(AE)アルゴリズムが開発されているが、大概は正確度又は複雑度において短所を持つ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、任意の光センサを用いてさらに高い正確性と速度で露出制御を行うことができる方法を提供することにある。
【0007】
また、本発明の他の目的は、最小フィードバックで露出制御を行うことによって複雑度を低減した露出制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一実施例により、デジタルカメラの適応型自動露出制御方法が提供される。本発明の適応型自動露出制御方法は、画像を読み込むステップと、画像を被写体領域と背景画面領域とに区分するステップと、各領域の平均輝度値を計算するステップと、被写体領域の平均輝度値と背景画面領域の平均輝度値との間の平均輝度値の差を計算するステップと、平均輝度値の差が所定範囲内であれば、平均輝度値の差に反比例する加重値を算出するステップと、加重値を被写体領域の平均輝度値に適用して画像全体の平均輝度値を計算するステップと、計算された画像全体の平均輝度値に基づいて自動露出を制御するステップと、を含む。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、逆光の条件、低照明の条件、高コントラストの条件など任意の照明条件で最適な自動露出制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施例による被写体領域及び背景画面領域の領域区分を示す図である。
【図2】本発明の一実施例による加重値参照曲線を示すグラフである。
【図3】本発明の一実施例により、適応的に画像の自動露出を制御する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して本発明の実施例についてさらに詳しく説明する。
【0012】
デジタルカメラの露出は画像の平均輝度値を用いて制御できる。しかし、被写体と背景画面との間の輝度の差が大きすぎると、被写体の露出過剰又は露出不足が発生する。
【0013】
逆光の条件で、全体画像の平均輝度に基づいて露出を制御すると被写体の露出不足を引き起こし得る。これは被写体と背景画面との間の輝度の差が大きいため、平均輝度が背景画面の輝度により決定されるからである。したがって、逆光の強度に応じて被写体の輝度を強調する必要がある。
【0014】
撮影されたほとんどの画像において、背景画面領域は画像の上部に位置し、被写体は画像の中心及び下部に位置する。したがって、画像は図1に示すように、二つの領域、すなわち、被写体領域R1と背景画面領域R2とに区分され得る。
【0015】
図1に示す領域区分は一般的に最も多く撮影される画像に基づいて経験的に算出されたものである。
【0016】
図1に示すように、画像の幅をW、高さをHとした場合、被写体領域R1は底面から高さ1/4H、幅Wを有する第1長方形11と、高さ1/2H、幅2/3Wを有する第2長方形12とを合わせた領域で構成することができる。背景画面領域R2はR1を除いた残りの領域とすることができる。
【0017】
図1に示す被写体領域R1及び背景画面領域R2の区分は一例に過ぎず、写真の種類や適用例によって異なる場合がある。
【0018】
上述のように、露出制御は画像全体の平均輝度値を用いて行われる。本発明の一実施例により、被写体領域R1の平均輝度値と背景画面領域R2の平均輝度値との差によって、画像全体の平均輝度値が異なるように決定される。
【0019】
被写体領域R1の平均輝度値と背景画面領域R2の平均輝度値との間の平均輝度値の差(以下、単に「輝度値の差」ともいう。LD:Luminance Difference)は、以下の式(1)から求めることができる。
LD=L(R2)−L(R1) ・・・(1)
ここでL(R2)はR2領域の画素の平均輝度値、L(R1)はR1領域の画素の平均輝度値である。
【0020】
LDによって互いに異なる方式で画像全体の平均輝度値が決定され得る。LDが所定範囲、例えば、−127<LD<127である場合、被写体領域と背景画面領域との間の輝度の差はそれほど大きくない。この場合に、被写体をさらに強調するために被写体領域R1の平均輝度値に加重値を与えることができる。このとき、被写体領域R1の平均輝度値に与えられる加重値は、輝度値の差LDに反比例する0と1の間の値とすることができる。被写体領域R1に0と1の間の値を乗じると、全体画像の平均値が減少するようになり、したがって、露出制御時にさらに多くの露出が適用され得る。
【0021】
図2は、本発明の一実施例により、被写体領域の輝度を強調できる加重値に関する参照曲線を示すグラフである。
【0022】
加重値wを用いて全体画像の平均輝度値(IavG)を以下の式(2)で求めることができる。
IavG=(L(R2)+L(R1)*w)/2 ・・・(2)
【0023】
輝度値の差LDが−127に近いほど、被写体の輝度がより高いことを意味するので、1に近い加重値を与えて元画像全体の平均輝度値を基準に露出を行い、輝度値の差LDが+127に近いほど、背景画面の輝度がより高いことを意味するので、0に近い加重値を与えて露出がより多く適用されるようにすることができる。
【0024】
輝度値の差LDが上述の範囲外である場合、被写体領域の輝度がより高いか、又は背景画面領域の輝度がより高い。この場合は輝度がより高い領域の平均輝度値を画像全体の平均輝度値として決定できる。
【0025】
例えば、輝度値の差LDがLD≦−127であれば、被写体領域R1の平均輝度値を画像全体の平均輝度値として決定できる。また、輝度値の差LDが127≦LDであれば、背景画面領域R2の平均輝度値を画像全体の平均輝度値として決定できる。
【0026】
図3は本発明の一実施例により、適応的に画像の自動露出を制御する方法を示すフローチャートである。
【0027】
ステップS101で画像を撮影するか又はカメラの保存媒体に保存された画像データを読み込む。ステップS102でカメラの画像補正過程、例えばレンズシェーディング補償、黒レベル調整、センサ直線性チェック及び補間などを行う。その後、カメラの画像補正過程が完了した画像のRGB値が露出補正アルゴリズムに入力される。
【0028】
ステップS103でRGB値をYCbCr値に変換して画像を構成する画素のY値を抽出する。
【0029】
ステップS104で図1の各領域R1、R2に対して平均輝度値を計算し、ステップS105で平均輝度値の差LDを計算する。
【0030】
ステップS106で、輝度値の差LDが−127<LD<127であれば、ステップS107で図2に示す加重値に関する参照曲線を用いてR1の平均輝度値に対する加重値を算出する。次いで、ステップS108で加重値を与えた値で画像全体の平均輝度値を計算する。すなわち、画像全体の平均輝度値AL(Average Luminance)は以下の式(3)によって決定される。
AL=(L(R2)+L(R1)*w)/2 (3)
ここで、L(R2)は領域R2の平均輝度値、L(R1)は領域R1の平均輝度値、wは図2の伝達関数曲線から算出されたL(R1)の平均輝度値による加重値である。
【0031】
ステップS109で算出された平均輝度値を用いて自動露出制御を行う。
【0032】
ステップS110で、輝度値の差LDがLD<−127であれば、ステップS111で、被写体領域R1の平均輝度値を画像全体の平均輝度値として決定し、ステップS109で算出された平均輝度値を用いて自動露出制御を行う。
【0033】
輝度値の差LDがLD>127であれば、ステップS112で背景画面領域R2の平均輝度値を画像全体の平均輝度値として決定し、ステップS109で算出された平均輝度値を用いて自動露出制御を行う。
【0034】
以上、本発明による実施例について説明したが、これは例示的なものに過ぎず、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、これより様々な変形及び均等の範囲の実施例を実施し得ることを理解できるはずである。したがって、本発明の保護範囲は特許請求の範囲のみでなくこれと均等なものによって決められるべきである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
画像を読み込むステップと、
前記画像を被写体領域と背景画面領域とに区分するステップと、
前記各領域の平均輝度値を計算するステップと、
前記被写体領域の平均輝度値と前記背景画面領域の平均輝度値との間の平均輝度値の差を計算するステップと、
前記平均輝度値の差が所定範囲内であれば、前記平均輝度値の差に反比例する加重値を算出するステップと、
前記加重値を前記被写体領域の平均輝度値に適用して画像全体の平均輝度値を計算するステップと、
計算された前記画像全体の平均輝度値に基づいて自動露出を制御するステップと、
を含むことを特徴とする適応型自動露出制御方法。
【請求項2】
前記所定範囲は−127より大きく127より小さい範囲である、請求項1に記載の適応型自動露出制御方法。
【請求項3】
前記平均輝度値の差が−127以下であれば、前記被写体領域の平均輝度値を前記画像全体の平均輝度値として決定するステップをさらに含む、請求項2に記載の適応型自動露出制御方法。
【請求項4】
前記平均輝度値の差が127以上であれば、前記背景画面領域の平均輝度値を前記画像全体の平均輝度値として決定するステップをさらに含む、請求項2に記載の適応型自動露出制御方法。
【請求項5】
前記各領域の平均輝度値を計算するステップは、
前記画像のRGB値をYCbCr値に変換するステップと、
Y値を抽出するステップと、
前記各領域毎のY値の算術平均を計算するステップと、
を含む、請求項1に記載の適応型自動露出制御方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2013−13041(P2013−13041A)
【公開日】平成25年1月17日(2013.1.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−170991(P2011−170991)
【出願日】平成23年8月4日(2011.8.4)
【出願人】(510039426)エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Fターム(参考)】