JP4752381B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関し、詳しくは撮影画像のホワイトバランス調整機能を有する撮像装置に関する。

従来、撮影シーンが屋外のシーンであるか屋内のシーンであるかを判別する機能を備えたデジタルカメラにおいては、被写体の色相（ＲＧＢ情報）に基づいて撮影シーンを判別し、その判別結果に応じてホワイトバランスを自動調整していた。

しかしながら、被写体の色相だけに基づいて撮影シーンの判別を行うデジタルカメラでは、撮影シーンの誤判別を起こすことがあり、誤ったホワイトバランス調整が行われて、ホワイトバランスずれによるカラーフェリアの問題を生じることがあった。

たとえば、森や林の中で植物を背景にして撮影を行った場合、屋外の撮影シーンであるにもかかわらず、デジタルカメラが屋内での撮影シーンと誤判別することがある。これは、草木等からの緑光と屋内照明に使用される白色蛍光灯の発光色の色温度（明度、色相）が近いことに起因する。すなわち、デジタルカメラは草木等からの緑光を白色蛍光灯からの光と誤判別し、白色蛍光灯の色温度にあわせたホワイトバランス調整を行うことになる。

このことを図７を用いて具体的に説明する。図７は、Ｇ／Ｒ−Ｇ／Ｂ座標上における各種光源の発光色、並びに植物の緑の色相分布を示す図である。ここで、Ｇ／ＲはＧ（緑）成分の信号強度とＲ（赤）成分の信号強度との比、Ｇ／ＢはＧ（緑）成分の信号強度とＢ（青）成分の信号強度との比であり、Ｇ／Ｒ−Ｇ／Ｂ座標は、Ｇ／Ｒをｘ軸（横軸）、Ｇ／Ｂをｙ軸（縦軸）にとった座標である。図７に示す様に、白熱灯（Ａ光源）、昼光（５５００Ｋ）、Ｃ光源（６７００Ｋ）等の色相は、自然光を表す黒体ライン上に位置している。

一方、白色蛍光灯、水銀灯等の人工光の色相はＧ成分が強く、黒体ライン上よりも右上に離れた位置に分布している。そして、屋外における植物の緑の色相は、図７の破線で示す領域であり、屋外における植物の緑の色相が白色蛍光灯や水銀灯等の人工光の色相と酷似していることが確認される。このように、デジタルカメラは植物からの緑色光を白色蛍光灯からの光と誤って判別し、誤ったホワイトバランス調整を行ってしまうことになる。

誤ったホワイトバランス調整が行われた状態で緑色植物を背景にした人物撮影を行うと、緑色植物の色はグレー気味の色合いとなり、また、肌色はマゼンタ気味の色合いとなり、色再現性が大きく損われることになる。

したがって、撮影シーンを誤らずに精度よく判別して、最適なホワイトバランス調整が行えるデジタルカメラが求められ、これまでも撮影シーンを正確に判別させる方法が検討されてきた。

たとえば、被写体の色相と明度とに基づいて撮影シーンが屋外か屋内かを判別できるようにして、撮影シーンの誤判別を防止させる技術（例えば、特許文献１参照）がある。また、植物からの緑色光を白色蛍光灯光と誤判別する問題を解消させた技術もある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２は、緑判別回路を設け、緑判別回路で色相データ（ＲＧＢ）からＲ／Ｇ−Ｂ／Ｇ座標上における色相分布近似直線（回帰直線）の傾きを求め、得られた傾きに基づいて、被写体の色相が植物からの緑光によるものであるかを判別するものである。そして、色相が植物からの緑光と判別された場合、ホワイトバランスずれ補正回路によりホワイトバランス調整の度合いを屋内撮影用のホワイトバランス調整の度合いよりも弱くするものである。

この様に、撮影シーンを精度よく正確に判別し、撮影シーンに応じて適切にホワイトバランス調整が行える撮像装置の検討がなされてきた。
特開２０００−２２４６０８号公報（段落０００７等参照） 特開２００３−２６４８５０号公報（段落００１０等参照）

しかしながら、特許文献１は、比較的明るい場所での撮影の場合には正確に撮影シーンの判別が行えるが、暗い場所で撮影する場合に撮影シーンの誤判別を起こすことがあった。たとえば、外光があまり差し込まない暗い森や林の中で緑の草木を背景にして撮影を行う場合などは、屋外の撮影シーンであるにもかかわらず屋内の撮影シーンと誤判別されるおそれがあった。

また、特許文献２は、明度・色相検出回路、屋外屋内判別回路、色温度判別回路、緑判別回路、ホワイトバランスずれ補正回路などの回路を備えて、適切なホワイトバランス調整を行っており、回路や処理が複雑な分だけ装置の簡素化を困難にしていた。

本発明は、撮像装置の複雑化や高価格化を招くことなく、緑の植物を背景にした屋外の撮影シーンと白色蛍光灯等の人工光下で屋内での撮影シーンなどの色相分布が酷似している撮影シーンを精度よく判別でき、判別結果に基づいて最適なホワイトバランス調整を行って良好な色再現性が得られる撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発明によって達成される。

（１）
撮影画像の画像データを複数のブロックに分割し、分割された各ブロックのＲ、Ｇ、Ｂデータに基づいて各ブロックの色相データを生成する色相データ生成手段と、
前記色相データ生成手段で生成された各ブロックの色相データが、撮影シーン毎に予め設定された複数種の基準色相データ範囲に入るブロックの個数を計数するブロック計数手段と、
前記色相データ生成手段で生成された各ブロックの色相データのうちＧ成分のデータと、このデータの輝度データとで構成される色相データＧＰＷの分布のばらつきを表すコントラストを求める色相コントラスト演算手段と、
前記ブロック計数手段で計数されたブロックの個数と、前記色相コントラスト演算手段で求められた色相のコントラスト情報に基づいて、撮影シーンを判別する撮影シーン判別手段と、
前記撮影シーン判別手段で判別された判別結果に基づいて、前記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調整手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。

（２）
前記色相データ生成手段が生成する各ブロックの色相データをＧＰＷとしたときに、
該色相データが下記式を満足することを特徴とする前記（１）に記載の撮像装置。
式：ＧＰＷ＝Ｇ／（（α×Ｒ＋β×Ｇ＋γ×Ｂ）／（α＋β＋γ））
（式中、α、β、γは任意の係数とする。）
（３）
前記色相コントラスト演算手段により求められる色相のＧ成分の色相データＧＰＷのコントラストが、隣接するブロック間の色相データＧＰＷの差の絶対値の総和であることを特徴とする前記（１）に記載の撮像装置。

（４）
前記色相コントラスト演算手段は、前記ブロック計数手段により計数されたブロックの色相データＧＰＷに基づいて、色相のコントラストを求めるものであることを特徴とする前記（３）に記載の撮像装置。

（５）
前記色相データ生成手段は、前記分割された各ブロックのＲ、Ｇ、Ｂデータに仮のホワイトバランス調整を行い、生成された画像データに基づいて各ブロックの色相データＧＰＷを生成することを特徴とする前記（１）に記載の撮像装置。

請求項１乃至請求項４に記載の本発明によれば、色相データ生成手段で生成された各ブロックの緑らしさを示す色相データが、撮影シーン毎の緑らしさ度合いに応じて予め設定された複数種の基準色相データ範囲に入るブロックの個数、および色相データ生成手段で生成された各ブロックの色相データより求められた色相のコントラスト情報に基づいて、撮影シーンを判別する様にしているので、色相分布が酷似している屋外において緑の植物を背景にした場合のシーンであるのか、屋内において白色蛍光灯下でのシーンであるのか、あるいは水銀灯下でのシーンであるのかを精度よく判別することができる様になる。

請求項２に記載の本発明によれば、色相データ生成手段で生成される各ブロックの緑らしさを示す色相データは、１次元データで表されるので、撮影シーンの判別処理が簡素化される様になる。

請求項５に記載の本発明によれば、色相データ生成手段は、分割された各ブロックのＲ、Ｇ、Ｂデータに仮のホワイトバランス調整を行い、生成された画像データに基づいて、各ブロックの色相データを生成する様にしている。すなわち、装置毎の画像データのばらつきを抑えて色相データを生成する様にしているので、撮影シーンを精度よく判別することができる様になる。

本発明に係る撮像装置の具体的な実施形態としては、デジタルカメラが代表的であるが、この他にカメラ付きの携帯電話機や、デジタルビデオカメラ等も含まれる。

図１を用いて、本発明に係る撮像装置の代表的な実施形態の１つであるデジタルカメラの外観を説明する。図１（ａ）は、本発明に係るデジタルカメラ１の側面図、図１（ｂ）は背面図である。図１（ａ）に示す様に、デジタルカメラ１は、カメラ本体部２、およびレンズユニット３から構成される。

レンズユニット３は、図示しないマクロズームからなる撮影レンズ、絞り、およびシャッタ等から構成される。

カメラ本体部２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；液晶表示素子）からなるＬＣＤモニタ２１１、ＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ；電子ビューファインダ）２１０、およびデジタルカメラ１を図示しないパーソナルコンピュータに接続する外部接続端子を有しており、後述するＣＣＤエリアセンサ２４１で取り込まれた画像信号に所定の信号処理を施し、ＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０への画像表示や、後述するメモリカード２８３などの記録媒体への画像記録、あるいはパーソナルコンピュータへの画像の転送といった処理を行う。

図１（ａ）に示す様に、カメラ本体部２の上面には、必要時にホップアップされる内蔵フラッシュ２１２が設けられている。

また、図１（ｂ）に示す様に、カメラ本体部２の背面の略中央部には撮影画像の表示や記録画像の再生表示、またはメニュー画面や、各種状態表示等のＧＵＩ表示を行うＬＣＤモニタ２１１とＥＶＦ２１０が設けられている。

カメラ本体部２の上面には、図１（ｂ）に示す様に、シャッタボタン２０１と、シャッタボタン２０１の近くには、デジタルカメラ１の動作モードを設定するモード設定ダイアル２０３が設けられている。モード設定ダイアル２０３で設定されるデジタルカメラ１の動作モードには、「静止画撮影モード」、「動画撮影モード」、「再生モード」等がある。

例えば、静止画撮影モードは、撮影待機状態から露光制御のプロセスを経て撮影にいたる写真撮影を行うモードであり、再生モードは、メモリカード２８３に記録された撮影画像をＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０に再生表示するモードである。

また、カメラ本体部２の背面上部には、図１（ｂ）に示す様に、メインスイッチ２０２と、メインスイッチ２０２の近くには、電子ズームのズーム倍率を設定するための電子ズームボタン２０９が設けられている。

また、カメラ本体部２の背面下部には、図１（ｂ）に示す様に、ＬＣＤモニタ２１１にメニューを表示するためのメニューボタン２０７と、メニューボタン２０７の近くには、ＬＣＤモニタ２１１に画像を表示するためのクイックビューボタン２０８が設けられている。

さらに、カメラ本体部２の背面の略中央部には、各種設定を行うための選択／決定ボタン２０６が設けられている。選択／決定ボタン２０６は、各種設定の選択を行うためのジョグダイアル（十字キー）２０４と、ジョグダイアル（十字キー）２０４で選択された設定を確定するための決定ボタン２０５から構成される。

次に、デジタルカメラ１の制御系について図２を用いて説明する。図２は、本発明に係るデジタルカメラ１の制御系のブロック図である。なお、図２では、図１に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与した。

ＣＣＤエリアセンサ２４１（以下、ＣＣＤ２４１と略称する。）は、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色透過フィルタをピクセル単位（画素単位）で市松模様状に配置させたカラーエリア撮像センサで、レンズユニット３により結像された被写体光像を、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色成分の画像信号（各画素単位で受光された画素信号の信号列からなる信号）に光電変換するものである。

タイミングジェネレータ２４６は、後述する基準クロック発生部２７９から送信される基準クロックに基づいてＣＣＤ２４１の駆動制御信号を生成するものである。タイミングジェネレータ２４６で生成される駆動制御信号には、例えば、ＣＣＤ２４１における露出開始、および終了タイミングを制御する積分開始／終了のタイミング信号、各画素の受光信号の読出制御信号（水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等）等のクロック信号が挙げられ、これらのクロック信号がＣＣＤ２４１に供給されるとＣＣＤ２４１では各クロック信号に対応した駆動制御が行われる。

信号処理回路２４２は、ＣＤＳ回路２４３、ＡＧＣ回路２４４より構成され、これらの構成部を介して画像信号に所定の処理が行われる。以下、信号処理回路２４２で行われる画像信号への所定の処理について説明する。

ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路２４３は、ＣＣＤ２４１から読み出された画像信号より読出し時に発生するノイズの低減や、ＯＢクランプ動作による暗ノイズの補正を行うものである。

ＡＧＣ（自動利得制御）回路２４４は、ＣＤＳ回路２４３で処理された画像信号のゲイン調整を行うものである。

Ａ／Ｄ変換器２４５は、ＡＧＣ回路２４４から入力された画像信号を構成する各画素信号をデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換器２４５は、基準クロック発生部２７９から入力されるＡ／Ｄ変換用クロックに基づき、アナログ信号の各画素信号を例えば１４ビットのデジタル信号に変換する。

この様に、ＣＣＤ２４１で読み出された画像信号は、信号処理回路２４２、およびＡ／Ｄ変換器２４５で所定の処理が施されて、デジタル画像信号に変換される。デジタル化された画像信号は、画像処理ＣＰＵ２６１に取り込まれて所定の処理が行われる。

画像処理ＣＰＵ２６１は、マイクロコンピュータからなり、デジタルカメラ１で行われる画像信号処理動作を統括的に制御するものである。以下、画像処理ＣＰＵ２６１で行われるデジタル画像信号への処理について説明する。

最初に、画像処理ＣＰＵ２６１に取り込まれた画像信号は、ＣＣＤ２４１から出力される画像信号の読出しに同期して画像メモリ２８１に書き込まれる。すなわち、画像処理ＣＰＵ２６１で行われる処理に使用されるデジタル画像信号は、画像メモリ２８１にいったん記録したものを画像メモリ２８１から取り出し、各ブロックにおける処理に使用される。

画像処理ＣＰＵ２６１は、図２に示す様に、画像処理部２６２、ホワイトバランス制御部２７１、基準クロック発生部２７９より構成され、これらの構成部を介して画像信号に所定の処理が行われる。以下、画像処理ＣＰＵ２６１で行われる画像信号への所定の処理について説明する。

画像処理部２６２は、図２に示す様に、例えば、黒レベル補正部２６３、画素補間部２６４、解像度変換部２６５、ホワイトバランスゲイン乗算部２６６、ガンマ補正部２６７、マトリックス演算部２６８、シェーディング補正部２６９、画像圧縮部２７０等から構成される。画像処理部２６２は、画像メモリ２８１より取り出したデジタル画像信号に周知の画像信号処理を施すものである。そして、これらの部位で所定の処理を施されたデジタル画像信号は、再度、画像メモリ２８１に格納される。

ホワイトバランス制御部２７１は、図２に示す様に、ブロックデータ生成部２７２、色相データ生成部２７３、ブロック計数部２７４、色相コントラスト演算部２７５、撮影シーン判別部２７６、ホワイトバランスゲイン演算部２７７から構成される。ホワイトバランス制御部２７１は、画像メモリ２８１より取り出したデジタル画像信号（画像データ）より撮影シーンを判別し、判別した撮影シーンに応じて最適なホワイトバランスゲインを求めるものである。ホワイトバランス制御部２７１は、例えば、撮影シーンが緑の植物を背景にした屋外のシーンか、あるいは白色蛍光灯や水銀灯などの人工光の下でのシーンかを判別するなど、撮影シーンの判別を行うものである。

以下、ホワイトバランス制御部２７１の各部位で行われる処理について、図３を用いて説明する。図３は、色相データ生成の流れを示す模式図である。ここでは、緑の植物を背景にした屋外のシーンと白色蛍光灯などの人工光のもとでの屋内のシーンとを正確に判別する例を挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

ここで、図３の（ａ）から（ｅ）にかけての各図を説明する。図３（ａ）は、画像データを複数のブロックに分割した時の画像データの配列を示すものである。（ｂ）は（ａ）の画像データからＲ、Ｇ、Ｂ毎に各色を抽出した画像データの配列を示すものである。（ｃ）は（ｂ）の画像データに仮のホワイトバランス調整を施した画像データの配列を示すものである。（ｄ）は（ｃ）の画像データから求めた輝度データの配列を示すものである。さらに、（ｅ）は（ｄ）の輝度データから求めた色相データの配列を示すものである。

最初に、ブロックデータ生成部２７２は、画像メモリ２８１より読み出した画像データを複数のブロックに分割し、分割した各ブロックにおけるＲ成分、Ｇｒ成分、Ｇｂ成分、Ｂ成分を各色成分毎に積算してブロック毎の画像データを生成する。

ブロック毎の画像データは、図３（ａ）に示す様に、たとえば、横２０×縦１５の３００ブロックから構成され、１つのブロックはＲ成分、Ｇｒ成分、Ｇｂ成分、Ｂ成分を各色成分毎に積算して生成した４種の画像データから構成される。

次に、ブロックデータ生成部２７２は前述の４種の色成分からなるブロック毎の画像データからＲ成分、Ｇｒ成分、Ｇｂ成分、Ｂ成分毎に各色成分を抽出して、図３（ｂ）に示す様に、各色成分毎の画像データＲ、Ｇ、Ｂを生成する。ここで、Ｒ列のＧｒとＢ列のＧｂは、ブロック毎に両者を加算平均してＧとする。

最後に、ブロックデータ生成部２７２は、前述の各色成分毎の画像データＲ、Ｇ、Ｂに対して仮のホワイトバランスゲインを乗じて、図３（ｃ）に示す仮のホワイトバランス調整が施された画像データＲ′、Ｇ、Ｂ′を生成する。仮のホワイトバランスゲインとしては、例えば、代表的な光源である昼光に対してデジタルカメラ毎に予め求められたゲインを用いる。これは、ＣＣＤ２４１から取り込まれた画像データのデジタルカメラ毎のばらつきを抑えるために行うものである。

色相データ生成部２７３は、最初にブロックデータ生成部２７２で生成された画像データＲ′、Ｇ、Ｂ′に基づき、図３（ｄ）に示す様に、輝度データを生成する。具体的には、輝度データをＷ、また、α、β、γを所定係数（例えばα、β、γをそれぞれ５６、１８４，１６とする。）とすると、色相データ生成部２７３は、下記（式１）で表される輝度データＷを生成する。
Ｗ＝（α×Ｒ′＋β×Ｇ＋γ×Ｂ′）／（α＋β＋γ） （式１）
次に、色相データ生成部２７３は、Ｇデータと、輝度データＷを用いて、図３（ｅ）に示す様に、色相データを生成する。具体的には、色相データをＧＰＷとすると、色相データ生成部２７３は、下記（式２）で表される色相データＧＰＷを生成する。
ＧＰＷ＝Ｇ／Ｗ （式２）
色相データＧＰＷは、（式２）で表される様に、Ｇ成分の強度、すなわち「緑らしさ」を示すものである。すなわち、ブロックデータ生成部２７２、および色相データ生成部２７３は、本発明に係わる撮像装置における色相データ生成手段として機能するものである。

ここで、色相データＧＰＷの、撮影シーンによる代表的な分布を図５を用いて説明する。図５（ａ）は、屋外において緑の植物を背景にした場合の撮影シーンにおける色相データＧＰＷの３次元座標上の分布を示す図である。図５（ｂ）は、屋内において白色蛍光灯下での撮影シーンにおける色相データＧＰＷの３次元座標上の分布を示す図である。

屋外において緑の植物を背景にした場合の撮影シーンにおける色相データＧＰＷは、図５（ａ）に示す様に、全体的にＧＰＷの値が大きく、さらにデータが大きくばらついて分布し、コントラストが大である。一方、屋内において白色蛍光灯下での撮影シーンにおける色相データＧＰＷは、図５（ｂ）に示す様に、全体的にＧＰＷの値が小さく、また、データのばらつきも小さいことより、コントラストは小である。この様に、撮影シーンによって値が大きく異なる色相データＧＰＷの特性を用いて、後述する撮影シーンの判別を行うものである。

ブロック計数部２７４は、撮影シーン毎に予め複数種の基準色相データ範囲を設定しておき、色相データ生成部２７３で生成された各ブロックの色相データＧＰＷが、撮影シーン毎に予め設定された複数種の基準色相データ範囲に入るブロックの個数を計数する。具体的には、前述の様に屋外において緑の植物を背景にした場合の撮影シーンと色相分布が酷似している白色蛍光灯、水銀灯等の人工光下での撮影シーンの色相データ範囲として、例えば、下記（式３）、（式４）に示す範囲を設定しておく。
２６０＜ＧＰＷ＜３３０ （式３）
３３０＜ＧＰＷ＜３６０ （式４）
ここで（式３）に示す色相範囲を、白色蛍光灯下での撮影シーンにおける色相データ範囲、また、（式４）に示す色相範囲を、水銀灯灯下での撮影シーンにおける色相データ範囲とする。そして、ブロック計数部２７４は、色相データ生成部２７３で生成された各ブロックの色相データＧＰＷにおいて、（式３）、（式４）の範囲に入るブロックの個数をそれぞれ数える。ここで、色相データが（式３）を満たすブロックの個数をＦＬｎ、また、色相データが（式４）を満たすブロックの個数をＨＧｎとする。すなわち、ブロック計数部２７４は、本発明に係わる撮像装置におけるブロック計数手段として機能するものである。

色相コントラスト演算部２７５は、それぞれ（式３）、（式４）を満たすブロックにおいて、隣接するブロック間の色相データの差の絶対値を総和することにより、撮影シーン毎の色相のコントラスト情報を求める。色相コントラスト演算部２７５の具体的な動作について、図４を用いて説明する。図４は、色相データＧＰＷの配列を示す模式図である。ここで、ｉを任意のブロックのブロック番号とし、例えば、隣接するＧＰＷ_iからＧＰＷ_i+nまでのｎ＋１個のブロックの色相データが、（式３）を満たし、隣接するブロック間の色相データの差の絶対値の総和をＳＦＬとすると、色相コントラスト演算部２７５は、下記（式５）で表される、色相のコントラスト情報ＳＦＬを求める。
ＳＦＬ＝｜ＧＰＷ_i−ＧＰＷ_i+1｜＋｜ＧＰＷ_i+1−ＧＰＷ_i+2｜＋・・・＋｜ＧＰＷ_i+n-1−ＧＰＷ_i+n｜ （式５）
また、（式４）を満たすブロックについてのコントラスト情報をＳＨＧとすると、色相コントラスト演算部２７５は、（式５）と同様にして、色相のコントラスト情報ＳＨＧを求める。なお、（式３）、（式４）をそれぞれ満たし、隣接するブロックからなるブロック群が、複数存在する場合は、ブロック群毎に求めた色相のコントラスト情報の総和を、ＳＦＬ、ＳＨＧとする。

この様にして、白色蛍光灯下での撮影シーンにおける色相のコントラスト情報ＳＦＬ、および、水銀灯下での撮影シーンにおける色相のコントラスト情報ＳＨＧが求められる。すなわち、色相コントラスト演算部２７５は、本発明に係わる撮像装置における色相コントラスト演算手段として機能するものである。

撮影シーン判別部２７６は、（式３）、（式４）の範囲に入るブロックの個数についての閾値Ｎ、及び色相のコントラスト情報についての閾値Ｓを予め設定しておき、設定した閾値Ｎとブロック計数部２７４で数えたブロックの個数ＦＬｎ、ＨＧｎ、並びに設定した閾値Ｓと色相コントラスト演算部２７５で求めた色相のコントラスト情報ＳＦＬ、ＳＨＧとをそれぞれ比較し、比較した結果に基づいて、撮影シーンが、屋外において緑の植物を背景にした場合のシーンであるのか、屋内において白色蛍光灯下でのシーンであるのか、あるいは水銀灯下でのシーンであるのか、を判別する。すなわち、撮影シーン判別部２７６は、本発明に係る撮像装置における撮影シーン判別手段として機能するものである。

ホワイトバランスゲイン演算部２７７は、ブロックデータ生成部２７２で生成された画像データＲ、Ｇ、Ｂ、および撮影シーン判別部２７６で判別された判別結果に基づいて、Ｒ、ＢのホワイトバランスゲインＲｇ、Ｂｇを求め、求めたホワイトバランスゲインＲｇ、Ｂｇを画像処理部２６２中のホワイトバランスゲイン乗算部２６６に送出する。

そして、ホワイトバランスゲイン乗算部２６６は、画像メモリ２８１より画像データを読み出し、読み出した画像データＲ、Ｂにホワイトバランスゲイン演算部２７７から送出されたホワイトバランスゲインＲｇ、Ｂｇをそれぞれ乗算して、ホワイトバランス調整を行う。すなわち、ホワイトバランスゲイン演算部２７７、および、ホワイトバランスゲイン乗算部２６６は、本発明に係る撮像装置におけるホワイトバランス調整手段として機能するものである。

この様にして、ホワイトバランス制御部２７１は、画像メモリ２８１より取り出したデジタル画像信号（画像データ）より撮影シーンが、屋外において緑の植物を背景にした場合のシーンであるのか、屋内において白色蛍光灯下でのシーンであるのか、あるいは水銀灯下でのシーンであるのかを判別し、判別した撮影シーンに応じて最適なホワイトバランスゲインを求めるものである。なお、撮影シーン判別動作の詳細については後述する。

次に、基準クロック発生部２７９は、デジタルカメラ１の駆動制御に使用される基準クロックを生成し、これを各回路に供給する回路である。本発明における基準クロックの具体例としては、タイミングジェネレータ２４６に使用される基準クロックや、Ａ／Ｄ変換器２４５に使用されるＡ／Ｄ変換用クロックなどが挙げられ、基準クロック発生部２７９でこれらのクロックを生成する。

ＬＣＤモニタ２１１は、ＣＣＤ２４１で取り込まれた画像信号の表示や、ＧＵＩ表示を行う。

ＬＣＤ駆動回路２８５は、画像処理ＣＰＵ２６１により画像メモリ２８１から読み出された画像信号を一時記憶するバッファメモリ（ＶＲＡＭ）を備えており、該画像信号をフィールド画像としてＬＣＤモニタ２１１に画像表示させる。

カメラ制御ＣＰＵ２９１は、マイクロコンピュータからなり、後述のスイッチ群２９５の各スイッチ操作によるスイッチ信号に基づき、カメラ本体部２、及びレンズユニット３の各部材の駆動をシーケンシャルに制御してデジタルカメラ１の撮影動作を統括制御する。

この様に、デジタルカメラ１では、画像処理ＣＰＵ２６１においてＣＣＤ２４１より取り込まれた画像信号に前述した様な信号処理を行い、これらの処理を行った画像信号を画像メモリ２８１に記録するようになっている。

本発明に係るデジタルカメラ１は、モード設定ダイアル２０３で設定したモードの下でＣＣＤ２４１より取り込まれた画像信号を画像メモリ２８１に記録、あるいは、ＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０に表示する。

撮影待機状態（例えば、モード設定ダイアル２０３で「静止画撮影モード」に設定した状態）では、画像信号が例えば１／３０秒毎等の所定間隔でＣＣＤ２４１より信号処理回路２４２、Ａ／Ｄ変換器２４５を経て画像処理ＣＰＵ２６１取り込まれている。取り込まれた画像信号は、前述の様に、画像処理ＣＰＵ２６１中の画像処理部２６２の黒レベル補正部２６３からシェーディング補正部２６９にかけての部位で所定の信号処理が施され、その後、デジタル画像信号として画像メモリ２８１に記録される。そして、画像メモリ２８１に記録された画像信号を読み出し、読み出された画像信号をＬＣＤ駆動回路２８５やＥＶＦ駆動回路２８６を介してフィールド画像としてＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０で画像表示する。

また、画像記録時は、設定された記録解像度の画像とするために画像信号を画像処理ＣＰＵ２６１中の画像処理部２６２の画像圧縮部２７０で圧縮処理し、得られた圧縮画像はメモリカードドライバ２８２を介してメモリカード２８３に記録される。

再生モード（モード設定ダイアル２０３で「再生モード」に設定した状態）では、メモリカード２８３より読み出された画像信号は、画像処理ＣＰＵ２６１で所定の信号処理が施され、ＬＣＤ駆動回路２８５やＥＶＦ駆動回路２８６を介してＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０に表示する
なお、図２中のスイッチ群２９５は、図１のシャッタボタン２０１、メインスイッチ２０２、モード設定ダイアル２０３、選択／決定ボタン２０６、メニューボタン２０７、クイックビューボタン２０８、電子ズームボタン２０９等に対応するスイッチである。

ここで、本発明に係るデジタルカメラ１で行われる、撮影シーン判別動作の流れを図６に示すフローチャート、および図３を用いて詳細に説明する。図６に示すフローチャートは、たとえば、ブロックデータ生成部２７２で生成された画像データＲ、Ｇ、Ｂより求められたＧ／Ｒ、Ｇ／Ｂが、前述の図７に示す破線の領域に存在する様な場合の撮影シーン判別動作の流れを示すものである。

最初に、デジタルカメラ１を、モード設定ダイアル２０３で静止画撮影モードに設定すると（ステップＳ１）、画像処理ＣＰＵ２６１に取り込まれた画像信号（画像データ）は、ＣＣＤ２４１から出力される画像信号（画像データ）の読出しに同期して画像メモリ２８１に書き込まれる。

次に、ブロックデータ生成部２７２は、画像メモリ２８１より読み出した画像データを、例えば、横２０×縦１５の３００ブロックから構成される複数のブロックに分割し、分割した各ブロックにおけるＲ成分、Ｇｒ成分、Ｇｂ成分、Ｂ成分を各色成分毎に積算して図３（ａ）に示す様に、ブロック毎に４種の画像データを生成する。そしてブロックデータ生成部２７２は、前述の４種の色成分からなるブロック毎の画像データからＲ成分、Ｇｒ成分、Ｇｂ成分、Ｂ成分毎に各色成分を抽出して、図３（ｂ）に示す様に、各色成分毎の画像データＲ、Ｇ、Ｂを生成する（ステップＳ２）。ここで、Ｒ列のＧｒとＢ列のＧｂは、ブロック毎に両者を加算平均してＧとする。

次に、ブロックデータ生成部２７２は、前述の各色成分毎の画像データＲ、Ｇ、Ｂに対して仮のホワイトバランスゲインを乗算し、図３（ｃ）に示す様に、仮のホワイトバランス調整が施された画像データＲ′、Ｇ、Ｂ′を生成する（ステップＳ３）。

次に、色相データ生成部２７３は、ブロックデータ生成部２７２で生成された画像データＲ′、Ｇ、Ｂ′に基づいて、図３（ｄ）に示す様に、前述の（式１）で表される輝度データＷを生成する（ステップＳ４）。そして、色相データ生成部２７３は、Ｇデータと、輝度データＷを用いて、図３（ｅ）に示す様に、前述の（式２）で表される色相データＧＰＷを生成する（ステップＳ５）。

次に、ブロック計数部２７４は、白色蛍光灯、水銀灯等の人工光下での撮影シーンの色相データ範囲として、例えば、それぞれ前述の（式３）、（式４）に示す範囲を設定しておく。そして、ブロック計数部２７４は、色相データ生成部２７３で生成された各ブロックの色相データＧＰＷにおいて、（式３）、（式４）の範囲に入るブロックの個数をそれぞれ数えて、色相データが（式３）を満たすブロックの個数をＦＬｎ、また、色相データが（式４）を満たすブロックの個数をＨＧｎとする（ステップＳ６）。

次に、色相コントラスト演算部２７５は、それぞれ（式３）、（式４）を満たすブロックにおいて、隣接するブロック間の色相データの差の絶対値を総和することにより、前述の（式５）で表される撮影シーン毎の色相のコントラスト情報ＳＦＬ、ＳＨＧを求める（ステップＳ７）。この様にして、白色蛍光灯下での撮影シーンにおける色相のコントラスト情報ＳＦＬ、および、水銀灯下での撮影シーンにおける色相のコントラスト情報ＳＨＧが求められる。

次に、撮影シーン判別部２７６は、（式３）、（式４）の範囲に入るブロックの個数についての閾値Ｎ、及び色相のコントラスト情報についての閾値Ｓを予め設定しておき、設定した閾値Ｎとブロック計数部２７４で数えたブロックの個数ＦＬｎ、および設定した閾値Ｓと色相コントラスト演算部２７５で求めた色相のコントラスト情報ＳＦＬ、とをそれぞれ比較する。そして比較した結果、ＦＬｎが閾値Ｎより多く、同時にＳＦＬが閾値Ｓより小さい場合は（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、撮影シーン判別部２７６は、撮影シーンが屋内における白色蛍光灯下でのシーンであると判定する（ステップＳ９）。

一方、ＦＬｎが閾値Ｎより少なく、またはＳＦＬが閾値Ｓより大きい場合は（ステップＳ８；Ｎｏ）、撮影シーン判別部２７６は、設定した閾値Ｎとブロック計数部２７４で数えたブロックの個数ＨＧｎ、および設定した閾値Ｓと色相コントラスト演算部２７５で求めた色相のコントラスト情報ＳＨＧ、とをそれぞれ比較する。そして比較した結果、ＨＧｎが閾値Ｎより多く、同時にＳＨＧが閾値Ｓより小さい場合は（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、撮影シーン判別部２７６は、撮影シーンが水銀灯下でのシーンであると判定する（ステップＳ１１）。

また、ＨＧｎが閾値Ｎより少なく、またはＳＨＧが閾値Ｓより大きい場合は（ステップＳ１０；Ｎｏ）、撮影シーン判別部２７６は、撮影シーンが、屋外において緑の植物を背景にした場合のシーンであると判定する（ステップＳ１２）。

この様にして、撮影シーン判別部２７６で撮影シーンが、屋外において緑の植物を背景にした場合のシーンであるのか、屋内において白色蛍光灯下でのシーンであるのか、あるいは水銀灯下でのシーンであるのかを判別されると、ホワイトバランスゲイン演算部２７７は、ブロックデータ生成部２７２で生成された画像データＲ、Ｇ、Ｂ、および撮影シーン判別部２７６で判別された判別結果に基づいて、Ｒ、ＢのホワイトバランスゲインＲｇ、Ｂｇを求め（ステップＳ１３）、求めたホワイトバランスゲインＲｇ、Ｂｇを画像処理部２６２中のホワイトバランスゲイン乗算部２６６に送出する。

そして、ホワイトバランスゲイン乗算部２６６は、画像メモリ２８１より画像データを読み出し、読み出した画像データＲ、Ｂにホワイトバランスゲイン演算部２７７から送出されたホワイトバランスゲインＲｇ、Ｂｇをそれぞれ乗算して、ホワイトバランス調整を行う。

この様にして、画像メモリ２８１より取り出したデジタル画像信号（画像データ）より撮影シーンが、屋外において緑の植物を背景にした場合のシーンであるのか、屋内において白色蛍光灯下でのシーンであるのか、あるいは水銀灯下でのシーンであるのかを判別し、判別した撮影シーンに応じて最適なホワイトバランス調整が行われる。

この様に、本発明に係る撮像装置では、色相データ生成部２７３で生成された各ブロックの緑らしさを示す色相データが、撮影シーン毎の緑らしさ度合いに応じて予め設定された複数種の基準色相データ範囲に入るブロックの個数、および色相データ生成手段２７３で生成された各ブロックの色相データより求められた色相のコントラスト情報に基づいて、撮影シーンを判別する様にしているので、色相分布が酷似している屋外において緑の植物を背景にした場合のシーンであるのか、屋内において白色蛍光灯下でのシーンであるのか、あるいは水銀灯下でのシーンであるのかを精度よく判別し、判別した撮影シーンに応じて最適なホワイトバランス調整を行うことができる様になる。

本発明に係るデジタルカメラの外観模式図である。 本発明に係るデジタルカメラにおける回路ブロック構成図である。 本発明に係るデジタルカメラにおける色相データ生成の流れを示す模式図である。 本発明に係るデジタルカメラにおける色相データの配列を示す模式図である。 本発明に係るデジタルカメラにおける色相データの３次元座標上の分布を示す図である。 本発明に係るデジタルカメラにおける撮影シーン判別動作の流れを示すフローチャートである。 Ｇ／Ｒ−Ｇ／Ｂ座標上における各種光源の発光色、並びに緑の被写体の色相分布を示す図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ
２ カメラ本体部
２０１ シャッタボタン
２０２ メインスイッチ
２０３ モード設定ダイアル
２０４ ジョグダイアル（十字キー）
２０５ 決定ボタン
２０６ 選択／決定ボタン
２０７ メニューボタン
２０８ クイックビューボタン
２０９ 電子ズームボタン
２１０ 電子ビューファインダ（ＥＶＦ）
２１１ ＬＣＤモニタ
２１２ 内蔵フラッシュ
２４１ ＣＣＤエリアセンサ
２４２ 信号処理回路
２４３ ＣＤＳ回路
２４４ ＡＧＣ回路
２４５ Ａ／Ｄ変換器
２４６ タイミングジェネレータ
２４７ 絞り／シャッタ駆動回路
２４８ フォーカス／ズームモータ駆動回路
２６１ 画像処理ＣＰＵ
２６２ 画像処理部
２６３ 黒レベル補正部
２６４ 画素補完部
２６５ 解像度変換部
２６６ ホワイトバランスゲイン乗算部
２６７ ガンマ補正部
２６８ マトリックス演算部
２６９ シェーディング補正部
２７０ 画像圧縮部
２７１ ホワイトバランス制御部
２７２ ブロックデータ生成部
２７３ 色相データ生成部
２７４ 色相計数部
２７５ 色相差積算部
２７６ 光源判別部
２７７ ホワイトバランスゲイン演算部
２７９ 基準クロック発生部
２８１ 画像メモリ
２８２ メモリカードドライバ
２８３ メモリカード
２８４ 外部通信Ｉ／Ｆ
２８５ ＬＣＤ駆動回路
２８６ ＥＶＦ駆動回路
２９１ カメラ制御ＣＰＵ
２９２ フラッシュ制御回路
２９５ スイッチ群（シャッタボタン他）
３ レンズユニット
３５１ フォーカス／ズームモータ
３５２ 絞り

Claims (5)

1. 撮影画像の画像データを複数のブロックに分割し、分割された各ブロックのＲ、Ｇ、Ｂデータに基づいて各ブロックの色相データを生成する色相データ生成手段と、
   前記色相データ生成手段で生成された各ブロックの色相データが、撮影シーン毎に予め設定された複数種の基準色相データ範囲に入るブロックの個数を計数するブロック計数手段と、
   前記色相データ生成手段で生成された各ブロックの色相データのうちＧ成分のデータと、このデータの輝度データとで構成される色相データＧＰＷの分布のばらつきを表すコントラストを求める色相コントラスト演算手段と、
   前記ブロック計数手段で計数されたブロックの個数と、前記色相コントラスト演算手段で求められた色相のコントラスト情報に基づいて、撮影シーンを判別する撮影シーン判別手段と、
   前記撮影シーン判別手段で判別された判別結果に基づいて、前記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調整手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記色相データ生成手段が生成する各ブロックの色相データをＧＰＷとしたときに、
   該色相データが下記式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
   式：ＧＰＷ＝Ｇ／（（α×Ｒ＋β×Ｇ＋γ×Ｂ）／（α＋β＋γ））
   （式中、α、β、γは任意の係数とする。）
3. 前記色相コントラスト演算手段により求められる色相のＧ成分の色相データＧＰＷのコントラストが、隣接するブロック間の色相データＧＰＷの差の絶対値の総和であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記色相コントラスト演算手段は、前記ブロック計数手段により計数されたブロックの色相データＧＰＷに基づいて、色相のコントラストを求めるものであることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記色相データ生成手段は、前記分割された各ブロックのＲ、Ｇ、Ｂデータに仮のホワイトバランス調整を行い、生成された画像データに基づいて各ブロックの色相データＧＰＷを生成することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

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