專利名稱：圖像拾取設(shè)備、曝光控制方法以及安裝在圖像拾取設(shè)備中的計算機(jī)程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種優(yōu)選用于例如數(shù)字相機(jī)中的圖像拾取設(shè)備以及曝光控制方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)技術(shù)中，諸如銀鹵相機(jī)、數(shù)碼相機(jī)或是視頻相機(jī)的圖像拾取裝置具有用于確定與對象亮度對應(yīng)的曝光和控制快門速度、光圈等的自動曝光(AE)功能。曝光控制操作包括公知的測光方法來測量對象的亮度，諸如平均測光法，用于測量對象各處的亮度；中心加權(quán)測光法，用于在區(qū)域的中心加權(quán)；多點(diǎn)測光法，其中將測光區(qū)設(shè)置在對象的多個區(qū)域上；以及點(diǎn)測光法，用于測量對象上特定部分的亮度。共有的是，在諸如液晶監(jiān)視器的電子取景器上顯示對象的拍攝圖像的時候(在監(jiān)視過程(monitor through)模式)，數(shù)碼相機(jī)通過中心加權(quán)測光法來測量對象的亮度(照度)。
在通過中心加權(quán)測光法的曝光控制中，例如對象的圖像被分成64個塊，8個垂直塊乘以8個水平塊，如

圖12A所示。此外，將上述塊分成中心區(qū)域塊A(用粗線表示)和邊緣區(qū)域的其他塊B、C和D，如圖12B所示。此外，將塊A、B、C和D分別加權(quán)16倍、8倍、4倍以及1倍，使得權(quán)重從邊緣區(qū)域到中心區(qū)域變大。隨后，使用下面的等式1以加權(quán)因子(weight[n])從分開的塊的亮度值的積分來計算亮度的平均值(Ysum_average)，并將其用作固定的目標(biāo)值(通常，在對象呈現(xiàn)灰色、如具有18％反射度時的值)。
Ysum_average=Σn=0N=63(sum[n]*weight[n])/Σn=0N=63weight[n]]]>
通過平均測光法或多點(diǎn)測光法的曝光控制適用于獲得對應(yīng)于對象各處亮度的曝光。然而，卻不適于確定對象不同狀態(tài)(phase)的最佳曝光。尤其是很難克服主要對象及其周圍區(qū)域之間的亮度差異。同一申請人已經(jīng)提出了一種消除這種缺陷的方案(參見日本專利申請公開No.2003-8986(專利文檔1))。
這種方案一開始提供使用通過中心加權(quán)測光法的AE在監(jiān)視過程模式獲得的對象圖像作為基準(zhǔn)圖像(在拍攝之前)，并獲得表示其中假設(shè)存在對象的主區(qū)域和基準(zhǔn)圖像的整個區(qū)域中每個區(qū)域的亮度分量分布的直方圖。在正側(cè)可能的曝光補(bǔ)償量(A)表示其中即使以基于主區(qū)域內(nèi)直方圖獲得的曝光控制，在該主區(qū)域中沒有出現(xiàn)白閃爍(whiteflickers)的范圍。此外，確定為獲得適當(dāng)曝光需要的所需曝光補(bǔ)償量(B)是基于基準(zhǔn)圖像中整個區(qū)域的直方圖而計算出來的。隨后基于所需的曝光控制量(B)，以可能的曝光補(bǔ)償量(A)為限制來執(zhí)行曝光控制。在可能的曝光補(bǔ)償量(A)為負(fù)值的時候，就基于可能的曝光補(bǔ)償量(A)而不是所需的曝光補(bǔ)償量(B)來執(zhí)行曝光控制操作。根據(jù)這種方法，可以響應(yīng)于其中主要對象(主區(qū)域中)不受白閃爍影響的范圍內(nèi)圖像各處的亮度來執(zhí)行曝光控制。
然而，盡管上述曝光控制方法可以削弱在其主區(qū)域中主要對象上出現(xiàn)的白閃爍，但是因?yàn)樽鳛槠毓饪刂苹鶞?zhǔn)的所需曝光補(bǔ)償量(B)是基于與簡單地拍攝基準(zhǔn)圖像時對象亮度對應(yīng)的EV值的補(bǔ)償值，所以在對象的中心區(qū)域很亮的時候該圖像會變得比實(shí)際的效果更暗，或是在對象的中心區(qū)域很暗的時候該圖像會比實(shí)際的效果更亮。
因此，考慮到上述缺陷，本發(fā)明的一個目的是提供一種圖像拾取設(shè)備和曝光控制方法，其中將拍攝的圖像的各處亮度控制為與實(shí)際程度更接近的程度，同時在拍攝圖像的預(yù)定區(qū)域保持所需的程度。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，提供了一種具有給對象成像的圖像拾取裝置的圖像拾取設(shè)備，其包括加權(quán)裝置，用于對于圖像拾取裝置拍攝的對象圖像的亮度信息在預(yù)定區(qū)域中對像素的亮度信息加權(quán)；曝光控制裝置，用于基于以加權(quán)裝置對預(yù)定區(qū)域中像素的亮度信息加權(quán)獲得的亮度信息，通過圖像拾取裝置對對象成像的時候執(zhí)行曝光；相關(guān)信息獲得裝置，用于基于基準(zhǔn)圖像的亮度信息，獲得表示基準(zhǔn)圖像中預(yù)定區(qū)域和與預(yù)定區(qū)域不同的其他區(qū)域之間亮度差異的相關(guān)信息，其中通過圖像拾取操作獲得所述基準(zhǔn)圖像，所述圖像拾取操作包括在緊鄰圖像拾取裝置規(guī)律地對對象成像之前，曝光控制裝置進(jìn)行的的曝光控制；存儲裝置，用于存儲適當(dāng)?shù)钠毓庑畔?，其表示對?yīng)于對象亮度的適當(dāng)曝光；測光裝置，用于測量圖像拾取裝置拍攝基準(zhǔn)圖像時對象的亮度；補(bǔ)償裝置，依照相關(guān)信息獲得裝置獲得的相關(guān)信息表示的亮度差，響應(yīng)于測光裝置測量的對象的亮度來補(bǔ)償存儲裝置中存儲的適當(dāng)曝光信息；以及控制裝置，用于在圖像拾取裝置規(guī)律地對對象成像時以補(bǔ)償裝置進(jìn)行補(bǔ)償之后的適當(dāng)曝光信息表示的適當(dāng)曝光使得曝光控制裝置執(zhí)行曝光控制。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，提供了一種曝光控制方法，用于具有為對象成像的圖像拾取裝置的圖像拾取設(shè)備中，該方法包括加權(quán)步驟，用于對于圖像拾取裝置拍攝的對象圖像的亮度信息給預(yù)定區(qū)域中像素的亮度信息加權(quán)，并在緊鄰圖像拾取裝置規(guī)律地為對象成像之前，基于加權(quán)的亮度信息通過執(zhí)行曝光控制獲得基準(zhǔn)圖像；獲得步驟，用于基于基準(zhǔn)圖像的亮度信息，獲得表示基準(zhǔn)圖像中預(yù)定區(qū)域以及與預(yù)定區(qū)域不同的其他區(qū)域之間亮度差異的相關(guān)信息；補(bǔ)償步驟，依照相關(guān)信息表示的亮度差，在拍攝基準(zhǔn)圖像時，補(bǔ)償表示響應(yīng)于對象的亮度而確定的適當(dāng)曝光的適當(dāng)曝光信息；以及控制步驟，用于在圖像拾取裝置規(guī)律地為對象成像時，對經(jīng)過補(bǔ)償?shù)倪m當(dāng)曝光信息表示的適當(dāng)曝光執(zhí)行曝光控制。
根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選方面，提供了一種程序，用于使得具有為對象成像的圖像拾取裝置的圖像拾取設(shè)備中的計算機(jī)實(shí)現(xiàn)下面的功能加權(quán)裝置，用于對圖像拾取裝置拍攝的對象圖像的亮度信息在預(yù)定區(qū)域中像素的亮度信息加權(quán)；曝光控制裝置，用于基于加權(quán)裝置對預(yù)定區(qū)域中像素的亮度信息加權(quán)獲得的亮度信息，通過圖像拾取裝置為對象成像的時候執(zhí)行曝光；相關(guān)信息獲得裝置，用于基于基準(zhǔn)圖像的亮度信息，獲得表示基準(zhǔn)圖像中預(yù)定區(qū)域以及與預(yù)定區(qū)域不同的其他區(qū)域之間亮度差異的相關(guān)信息，其中通過圖像拾取操作獲得所述基準(zhǔn)圖像，所述操作包括在緊鄰圖像拾取裝置規(guī)律地為對象成像之前，曝光控制裝置進(jìn)行的曝光控制；測光裝置，用于測量圖像拾取裝置拍攝基準(zhǔn)圖像時對象的亮度；補(bǔ)償裝置，依照相關(guān)信息獲得裝置獲得的相關(guān)信息表示的亮度差，響應(yīng)于測光裝置測量的對象亮度，來補(bǔ)償存儲裝置中存儲的適當(dāng)曝光信息；以及控制裝置，用于在圖像拾取裝置規(guī)律地為對象成像時、以補(bǔ)償裝置進(jìn)行了補(bǔ)償之后的適當(dāng)曝光信息表示的適當(dāng)曝光使得曝光控制裝置執(zhí)行曝光控制。
本發(fā)明使得拍攝的圖像中的亮度程度可以控制為接近于實(shí)際亮度程度，同時保持拍攝圖像的目標(biāo)區(qū)域中具有所需的亮度程度。
附圖簡述圖1是表示本發(fā)明一個實(shí)施例的數(shù)字相機(jī)的框圖；圖2是最佳亮度分布表；圖3是表示與自動曝光控制相關(guān)的操作的流程圖；圖4是表示獲得可能的曝光補(bǔ)償量的過程的流程圖；圖5是獲得最終目標(biāo)亮度點(diǎn)的過程的流程圖；圖6是表示獲得所需曝光補(bǔ)償量的過程的流程圖；圖7是表示獲得最終曝光補(bǔ)償量的過程的流程圖；圖8A是表示當(dāng)基準(zhǔn)圖像中每個像素的亮度以8位符號表示時對象亮度均勻的情況下，表示亮度分布曲線的直方圖；圖8B是表示當(dāng)基準(zhǔn)圖像中每個像素的亮度以8位符號表示時中心區(qū)域的對象亮度高于邊緣區(qū)域的亮度的情況下，表示亮度分布曲線的直方圖；圖8C是表示當(dāng)基準(zhǔn)圖像中每個像素的亮度以8位符號表示時中心區(qū)域的對象亮度低于邊緣區(qū)域亮度的情況下，表示亮度分布曲線的直方圖；圖9示出拍攝的圖像的整個區(qū)域；圖10A到10C是依賴于相機(jī)的朝向，表示有選擇性地設(shè)置為主區(qū)域的第一到第三目標(biāo)區(qū)域的圖；圖11是說明圖，表示可能的曝光補(bǔ)償量和所需的曝光補(bǔ)償量之間的關(guān)系；以及圖12A和12B示出通過中心加權(quán)測光法為對象測量亮度的方法。
發(fā)明詳述將參照附圖描述本發(fā)明的一個實(shí)施例。圖1是表示依照本發(fā)明的數(shù)字相機(jī)的電配置的框圖。
該數(shù)字相機(jī)具有自動曝光(AE)功能，還包括用作圖像拾取裝置的CCD 3，其用于對通過靜止透鏡1和光闌2聚焦的對象拍攝圖像；光闌致動器4，用于改變光闌2的光圈；定時產(chǎn)生器(TG)5以及垂直驅(qū)動器(V驅(qū)動器)6，用于驅(qū)動CCD 3；以及模擬信號處理器7。該模擬信號處理器7包括相關(guān)雙采樣(CDS)電路，用于保持從CCD 3輸出的圖像拾取信號；自動增益控制(AGC)放大器，其設(shè)置為模擬放大器，從CDS電路提供圖像拾取信號給該放大器；以及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于轉(zhuǎn)換AGC放大器放大并調(diào)整的模擬圖像拾取信號為數(shù)字信號。CCD 3輸出的信號在黑電平上匹配，并被采樣以傳送到MPU 8作為數(shù)字信號。通過依照從MPU 8傳送的快門脈沖來改變電荷累積周期，CCD 3還可以用作電子快門。通過從MPU 8傳送到光闌致動器4的控制信號來控制光闌2的光圈。
MPU 8設(shè)置為對從CCD 3輸出并通過模擬信號處理器7轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的圖像拾取信號執(zhí)行各種信號處理，諸如彩色信號處理和圖像處理，產(chǎn)生視頻信號并在TFT液晶監(jiān)視器9上顯示拍攝的對象圖像作為過程圖像(through image)。此外，在拍攝期間MPU 8壓縮圖像拾取信號來產(chǎn)生預(yù)定格式的圖像文件并存儲該圖像文件到閃存存儲器10中，并在再現(xiàn)期間擴(kuò)展壓縮的圖像文件以在TFT液晶監(jiān)視器9上顯示。
此外，MPU 8連接到包括諸如電池的電源的電源電路11；包括諸如快門鍵的各種開關(guān)的操作鍵12；DRAM 13和MROM 14。該DRM 13設(shè)置為MPU 8的工作存儲器并且還用作存儲一幀圖像拾取信號的圖像存儲器，其中該圖像拾取信號是在拍攝期間通過模擬信號處理器7轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的。
該MROM 14是其中存儲操作程序的程序ROM，該程序用于通過MPU 8對各個單元的控制和各種數(shù)據(jù)處理。尤其是MROM 14存儲有使得MPU 8用作加權(quán)裝置8A、曝光控制裝置8B、相關(guān)信息獲得裝置8C、測光裝置8D、補(bǔ)償裝置、控制裝置8E、產(chǎn)生裝置8G以及曝光上限獲得裝置8H的程序，該程序使得MPU 8執(zhí)行隨后描述的拍攝模式中曝光控制時的操作。此外，MROM 14是本發(fā)明的存儲裝置，其存儲包括圖2所示對象亮度(LV)和與其對應(yīng)的目標(biāo)亮度點(diǎn)的最佳亮度分布表T的數(shù)據(jù)。最佳亮度分布表T中的對象亮度(LV)等于ISO指標(biāo)設(shè)置為100時(SV＝5)的曝光值(EV)(LV＝EV)。目標(biāo)亮度點(diǎn)是8位符號中的亮度值的數(shù)據(jù)。
MROM 14可以是可重寫存儲器，其中可以按照需要重寫程序或存儲的數(shù)據(jù)?；蛘?，數(shù)字相機(jī)可以具有這樣一種配置，其中程序或存儲數(shù)據(jù)的部分或全部存儲在閃存存儲器10中或是經(jīng)諸如記錄介質(zhì)的可拆卸地與數(shù)字相機(jī)或個人計算機(jī)連接的其他設(shè)備從外部提供。
與本實(shí)施例中數(shù)字相機(jī)中自動曝光控制相關(guān)的操作具有下面描述的配置。圖3是流程圖，表示選擇拍攝模式時在TFT液晶監(jiān)視器9上顯示過程圖像并相應(yīng)地建立拍攝待機(jī)狀態(tài)的操作。
拍攝模式中的數(shù)字相機(jī)通過CCD 3順序拍攝對象圖像，同時通過使用圖12在前面描述的中心加權(quán)測光法來執(zhí)行曝光控制，并顯示對象的拍攝圖像(此后簡單地稱作拍攝圖像)作為TFT液晶監(jiān)視器9上的過程圖像。在半按快門的時候(步驟SA1中的是)，就調(diào)整曝光量(步驟SA2)。該調(diào)整與緊鄰快門被半按下去之前執(zhí)行的曝光調(diào)整相同。更具體的說，通過控制光圈、快門速度、和與模擬信號處理器7中AGC放大器增益相關(guān)的ISO指標(biāo)來執(zhí)行調(diào)整，使得在加權(quán)處理之后當(dāng)前拍攝圖像G的整個區(qū)域100(參見圖9的區(qū)域100表示陰影部分的整個區(qū)域)中像素的平均亮度等于與設(shè)備相關(guān)的基準(zhǔn)亮度(YREF)，其中該基準(zhǔn)亮度對于每種類型的數(shù)字相機(jī)進(jìn)行預(yù)先設(shè)置?？紤]到在快門半按下時曝光狀態(tài)還沒有定下來的情況下執(zhí)行曝光調(diào)整，例如可以是這樣一種情況，其中在電源開關(guān)導(dǎo)通之后立即半按下快門。本實(shí)施例中的基準(zhǔn)亮度(YREF)是8位符號中的“118”(從0到255的范圍)，其表示在表現(xiàn)為18％反射度的灰色的拍攝圖像的亮度。
隨后，當(dāng)確定加權(quán)處理后拍攝圖像G的像素平均亮度等于基準(zhǔn)亮度的時候(步驟SA3的是)，就對在作為基準(zhǔn)圖像的狀態(tài)中的拍攝圖像執(zhí)行下面的步驟。首先，將說明基準(zhǔn)圖像。圖8A到8C示出在基準(zhǔn)圖像中所有像素的亮度以8位符號表示的時候表示亮度分布的直方圖。圖8A到8C表示由于不同時刻對象的中心區(qū)域和邊緣區(qū)域亮度差異造成的亮度分布曲線之間的差異。更具體的說，圖8A表示亮度基本上均勻的情況，圖8B表示中心區(qū)域的亮度高于邊緣區(qū)域的亮度的情況，且圖8C表示中心區(qū)域的亮度低于邊緣區(qū)域的亮度的情況。
所檢查的是基準(zhǔn)圖像中的亮度點(diǎn)(此后稱作中心亮度點(diǎn))，在該點(diǎn)處，已經(jīng)從最大亮度側(cè)到最小亮度側(cè)積分出了像素數(shù)目，其中積分量與總像素量的比例是50％(總數(shù)的一半)。在如圖8A所示，對象的亮度基本均勻的時候，中心亮度點(diǎn)處于基準(zhǔn)亮度的“118”，其等于通過中心加權(quán)測光法調(diào)整的平均亮度。在亮度基本均勻的時候，在理論上認(rèn)為亮度分布是真的沒有擴(kuò)展。實(shí)際上，由于靜止透鏡1的遮蔽效應(yīng)，亮度分布的形狀如圖8A所示(其中由于遠(yuǎn)離光軸，光強(qiáng)在邊緣區(qū)域是傾斜的)。在對象上中心區(qū)域的亮度比邊緣區(qū)域高的時候，如圖8B所示，中心亮度點(diǎn)是平均亮度“118”或更小。在對象上中心區(qū)域的亮度比邊緣區(qū)域低的時候，如圖8C所示，中心亮度點(diǎn)是平均亮度“118”或更大。
隨后，繼續(xù)到步驟SA4，其中具有上述亮度分布曲線的拍攝圖像被當(dāng)作基準(zhǔn)圖像進(jìn)行處理。設(shè)置拍攝圖像中的主區(qū)域(本發(fā)明中預(yù)定區(qū)域)(步驟SA4)。該主區(qū)域表示拍攝圖像的整個區(qū)域100中假設(shè)存在有對象的范圍。在本實(shí)施例中，主區(qū)域是從圖10A中預(yù)定的第一到第三(陰影)區(qū)域100a到100c中分別依賴于數(shù)字相機(jī)的朝向來自動設(shè)置的。更具體的說，在相機(jī)的朝向是正常的時候，圖10A中所示的第一目標(biāo)區(qū)域100a被設(shè)置為主區(qū)域。在相機(jī)以其右側(cè)向上豎直的時候，圖10B中第二目標(biāo)區(qū)域100b被設(shè)置為主區(qū)域。在相機(jī)以其左側(cè)向上豎直的時候，圖10C中第三目標(biāo)區(qū)域100C被設(shè)置為主區(qū)域。盡管相機(jī)的朝向使用本實(shí)施例中圖像識別技術(shù)的預(yù)定方法來確定，但是也可以使用諸如傾斜探測器的任何硬件設(shè)備來探測。
此后進(jìn)行的是基于構(gòu)成基準(zhǔn)圖像的主區(qū)域的像素的亮度數(shù)據(jù)產(chǎn)生直方圖，其表示該主區(qū)域中的亮度分布，并將該直方圖存儲在DRAM 13中(步驟SA5)。主區(qū)域中可能的曝光補(bǔ)償量(A)隨后基于該直方圖而確定(步驟SA6)。圖4是表示該處理過程的流程圖。該處理開始是在直方圖中從最大亮度側(cè)到最小亮度側(cè)積分像素數(shù)量(步驟SB1)。這后面是計算積分量與總像素數(shù)的比例(P)(步驟SB2)，并重復(fù)前面的步驟直到計算結(jié)果等于預(yù)先設(shè)置的第一指定百分比(在步驟SB3中否的時候)。第一指定百分比表示認(rèn)為主區(qū)域中白閃爍的現(xiàn)象感覺不到(可以忽略)時的百分比，在本實(shí)施例中設(shè)置為3％。
在該比例等于第一指定百分比的時候(步驟SB3的是)，此時該亮度是主區(qū)域中標(biāo)定的最大亮度值(Y1)(步驟SB4)。隨后，如圖11上半部所示，計算修改直方圖所需的曝光補(bǔ)償量，使得最大亮度(Y1)點(diǎn)(最大亮度現(xiàn)象點(diǎn)；圖中“191”處)被移動到可允許的最大亮度(Y1max)位置(圖中“247”)，該位置被預(yù)定為具有看不到的白消隱(whiteblank)(步驟SB5)，并且計算的值被臨時存儲為可能的曝光補(bǔ)償值(A)(步驟SB6)。該可能的曝光補(bǔ)償量(A)是本發(fā)明的曝光上限信息。應(yīng)該注意，考慮到圖像拾取γ曲線的形狀來計算該可能的曝光補(bǔ)償量(A)。
在獲得該可能的曝光補(bǔ)償量(A)后，處理返回圖3中所示的主流程圖，其中基于基準(zhǔn)圖像G的整個區(qū)域100中所有像素的亮度數(shù)據(jù)產(chǎn)生已經(jīng)在圖8A到8C說明的直方圖數(shù)據(jù)，并存儲在DRAM 13中(步驟SA7)。
隨后，獲得對應(yīng)于對象上每個區(qū)域亮度分布的最終目標(biāo)亮度點(diǎn)(Y2FIXmax)。圖5是示出該處理過程的流程圖。在該處理中，從下面的等式使用步驟SA2中已經(jīng)對曝光調(diào)整設(shè)置的曝光控制參數(shù)來獲得拍攝基準(zhǔn)圖像G時對象的亮度EV＝TV+AVLV＝EV+(5-SV)其中TV是快門速度，AV是光圈開口，且SV是ISO索引(步驟SC1)。
隨后是通過使用上述最優(yōu)亮度分布表T(參見圖2)確認(rèn)對應(yīng)于對象亮度(LV)的目標(biāo)亮度點(diǎn)(Y2max)(步驟SC2)，并計算使用圖8A到8C描述的整個區(qū)域的直方圖的中心亮度點(diǎn)(步驟SC3)。中心亮度點(diǎn)和平均亮度(Y_ref)之間的亮度差異隨后作為分布反射值(Rflect)來計算(步驟SC4)。該分布反射值是本發(fā)明的相關(guān)信息的一項(xiàng)，其表示不同時間對象的中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間的亮度差異。在分布反射值是正值的時候，如圖8B所示，對象中心區(qū)域的亮度比邊緣區(qū)域更高。在分布反射值是負(fù)值的時候，如圖8C所示，對象中心區(qū)域的亮度比邊緣區(qū)域更低。分布反射值的絕對值表示對象中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間亮度差異的程度。
此后，通過使用分布反射值補(bǔ)償對應(yīng)于該時刻對象亮度的目標(biāo)亮度點(diǎn)，即，使用下面的等式Y(jié)2FIXmax＝Y(jié)2max+Rflect×K補(bǔ)償結(jié)果臨時存儲為最終目標(biāo)亮度點(diǎn)(Y2FIXmax)(步驟SC5)。在上述等式中，K是設(shè)備特有的、并且對于每種數(shù)字相機(jī)預(yù)定的校正因子。
在計算最終目標(biāo)亮度點(diǎn)之后，處理返回圖3所示的主流程圖，其中基于步驟SA7產(chǎn)生的整個區(qū)域100的直方圖來計算所需曝光補(bǔ)償量(B)(SA9)。該所需曝光補(bǔ)償量(B)是獲得正確曝光以及產(chǎn)生所需亮度分布所需的基本曝光補(bǔ)償量，其中該所需亮度分布正確地表示基準(zhǔn)圖像的整個區(qū)域100中對象中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間亮度的差異。因此，獲得所需曝光補(bǔ)償量(B)的處理以圖6所示流程圖來執(zhí)行，其方式與圖4描述的獲得可能曝光補(bǔ)償量的處理方式相同。
該處理開始于在整個區(qū)域100的直方圖中從最大亮度側(cè)到最小亮度側(cè)積分像素數(shù)量(步驟SD1)，順序計算積分量與總像素數(shù)的比例(P)(步驟SD2)，并重復(fù)前面的步驟，直到計算結(jié)果等于預(yù)定的第二指定百分比(在步驟SD3中的否)。第二指定百分比表示這樣一種像素比例，其使得所設(shè)置的整個區(qū)域100中白閃爍的現(xiàn)象大于第一指定百分比3％以及本實(shí)施例中的6％。在計算的百分比到達(dá)第二指定百分比的時候，此時的亮度達(dá)到整個區(qū)域100中標(biāo)定的最大亮度值(Y2)(步驟SD4)。此后，如圖11下半部分所示，計算修改直方圖所需的曝光補(bǔ)償量，使得最大亮度值(Y2)點(diǎn)(最大亮度現(xiàn)象點(diǎn)；圖中的“136”)被移動到上述最終目標(biāo)亮度點(diǎn)(Y2FIXmax；圖中163)(步驟SD5)，并隨后臨時存儲為所需曝光補(bǔ)償量(B)(步驟SD6)。還應(yīng)該注意，考慮到圖像拾取γ曲線的形狀來確定該所需曝光補(bǔ)償量(B)。
在確定了該所需曝光補(bǔ)償值(B)后，處理返回圖3中的主流程圖，其中基于步驟SA6獲得的可能曝光補(bǔ)償量(A)和所需曝光補(bǔ)償量(B)來設(shè)置實(shí)際曝光補(bǔ)償量(步驟SA10)。圖7是流程圖，表示該處理的過程。在可能曝光補(bǔ)償量(A)大于所需曝光補(bǔ)償量(B)時(步驟SE1和SE3中都是否)，就確定主區(qū)域(諸如第一目標(biāo)區(qū)域100a)不產(chǎn)生白閃爍，且所需曝光補(bǔ)償量(B)被設(shè)置為實(shí)際曝光補(bǔ)償量(步驟SE5)。在可能曝光補(bǔ)償量(A)小于所需曝光補(bǔ)償量(B)時(步驟SE1中的否，SE3中的是)，就基于基準(zhǔn)圖像整個區(qū)域100中的亮度通過曝光補(bǔ)償確定在主區(qū)域中產(chǎn)生了白閃爍，且可能曝光補(bǔ)償量(A)被設(shè)置為實(shí)際曝光設(shè)置(步驟SE4)。在可能曝光補(bǔ)償量(A)為負(fù)補(bǔ)償量(步驟SE1中的是)，即像素的3％或更多超過主區(qū)域中可允許的最大亮度(Y1max)，由此產(chǎn)生白閃爍，就與所需曝光補(bǔ)償量(B)無關(guān)而將該可能曝光補(bǔ)償量(A)設(shè)置為實(shí)際曝光設(shè)置(步驟SE2)。
此后，處理返回圖3所示的主流程圖，其中確定是否完全按下快門。在沒有按下快門的時候(步驟SA11中的否)，該處理返回步驟SA1來重復(fù)該步驟。在完全按下快門的時候(步驟SA11中的是)，對于步驟SA2調(diào)整的曝光量，響應(yīng)于步驟SA10設(shè)置的曝光補(bǔ)償量，基于程序圖來控制該光圈、快門速度以及AGC增益，其中步驟SA2調(diào)整的曝光量是將拍攝圖像的整個區(qū)域100中像素平均亮度設(shè)置為基準(zhǔn)亮度時的曝光量，并由此控制拍攝光量(步驟SA12)。
如上所述，本實(shí)施例的曝光控制與現(xiàn)有技術(shù)一樣，可以基于圖像的整個區(qū)域的亮度而執(zhí)行，只要主區(qū)域(諸如第一到第三目標(biāo)區(qū)域100a到100c)中沒有出現(xiàn)白閃爍。與現(xiàn)有技術(shù)中不一樣之處在于，本實(shí)施例中，作為實(shí)現(xiàn)適當(dāng)曝光所需的基本曝光補(bǔ)償量的所需曝光補(bǔ)償量(B)按照下面的方式獲得。即，以表示不同時間對象中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間亮度差的分布反射值(Rflect)來補(bǔ)償對應(yīng)于對象亮度的目標(biāo)亮度點(diǎn)(Y2max)，且通過使用補(bǔ)償之后的最終目標(biāo)亮度點(diǎn)(Y2FIXmax)來獲得所需曝光補(bǔ)償量(B)。因此，不同時間處對象中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間的亮度差(差異的程度)可以通過補(bǔ)償量來反映。
因此，可以防止對象中心區(qū)域的亮度比邊緣區(qū)域亮度更高時，拍攝的圖像在整個區(qū)域上顯得比實(shí)際景觀更暗；或是防止在對象中心區(qū)域的亮度比邊緣區(qū)域亮度更低的時候，拍攝的圖像比實(shí)際景觀更亮。因此，拍攝的圖像的中心區(qū)域可以表現(xiàn)為適當(dāng)?shù)牧炼燃?。例如，在穿白色衣服的人或是白色的花處于拍攝圖像中心并被日光直射的時候，可以以有利于亮度的方式來表現(xiàn)其白色的程度。此外，在人站在雪景圖像中心的時候，可以防止拍攝圖像的整個區(qū)域變得過亮。曝光控制的結(jié)果可以改進(jìn)為更接近于實(shí)際景象。
此外，作為基準(zhǔn)圖像整個區(qū)域的直方圖中心亮度點(diǎn)和平均亮度(Y_ref)間差異的分布反射值(Rflect)被用作表示對象中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間亮度差的相關(guān)信息。這使得對象的預(yù)定區(qū)域和其他區(qū)域之間的亮度差可以很容易地和準(zhǔn)確地確定，并反映在拍攝期間控制的目標(biāo)適當(dāng)曝光中。由于該曝光控制改進(jìn)了準(zhǔn)確性，就可以將拍攝圖像的整個區(qū)域的亮度表示為更接近于其實(shí)際景觀。
盡管是在基準(zhǔn)圖像的整個區(qū)域的直方圖中的點(diǎn)處確定中心亮度點(diǎn)和平均亮度(Y_ref)，其中在該點(diǎn)從最大亮度側(cè)到最小亮度側(cè)積分像素數(shù)目，且其與總像素數(shù)的比例為50％，但是該比例也可以是50％之外的其他值。在后一種情況中，很難準(zhǔn)確確定對象的預(yù)定區(qū)域和其他區(qū)域之間的亮度差異。
本發(fā)明已經(jīng)描述了只要圖像的主區(qū)域中沒有白閃爍，就基于拍攝圖像各個位置亮度進(jìn)行的曝光控制，但是本發(fā)明不限于此。與白閃爍的現(xiàn)象無關(guān)，本發(fā)明可以用于基于表示中心加權(quán)測光法測量的拍攝圖像整個區(qū)域中像素亮度分布的直方圖信息，確定適當(dāng)曝光的曝光控制。在這種情況下，可以改進(jìn)曝光控制以形成與實(shí)際景象更接近的結(jié)果。此外，中心加權(quán)測光法可以用另一種加權(quán)測光方法來替換，在所述另一種方法中將拍攝圖像中想要的區(qū)域而不是中心或邊緣區(qū)域加權(quán)。盡管本實(shí)施例中甚至在半按下快門之前使用中心加權(quán)測光法執(zhí)行曝光控制，但是可以使用中心加權(quán)測光法之外的任何其他測光法來執(zhí)行上述控制。
關(guān)于將本發(fā)明應(yīng)用于數(shù)字相機(jī)的情形來作出上述說明。然而，本發(fā)明可以同樣成功地用于裝配有諸如CCD或CMOS固體圖像拾取器件的任何其他圖像拾取設(shè)備，或是成功地用于諸如內(nèi)置相機(jī)的移動電話或內(nèi)置相機(jī)的PDA的內(nèi)置圖像拾取設(shè)備的信息設(shè)備中。
權(quán)利要求
1.一種具有為對象成像的圖像拾取裝置的圖像拾取設(shè)備，包括加權(quán)裝置，相對于所述圖像拾取裝置拍攝的所述對象圖像的亮度信息給預(yù)定區(qū)域中像素的亮度信息加權(quán)；曝光控制裝置，基于所述加權(quán)裝置對所述預(yù)定區(qū)域中像素的亮度信息加權(quán)獲得的所述亮度信息，在所述圖像拾取裝置對所述對象成像的時候執(zhí)行曝光；相關(guān)信息獲得裝置，基于基準(zhǔn)圖像的亮度信息，獲得表示所述基準(zhǔn)圖像中預(yù)定區(qū)域以及與所述預(yù)定區(qū)域不同的其他區(qū)域之間亮度差異的相關(guān)信息，其中通過圖像拾取操作獲得所述基準(zhǔn)圖像，所述圖像拾取操作包括在緊鄰所述圖像拾取裝置規(guī)律地對所述對象成像之前所述曝光控制裝置進(jìn)行的曝光控制；存儲裝置，用于存儲適當(dāng)?shù)钠毓庑畔?，所述適當(dāng)?shù)钠毓庑畔⒈硎緦?yīng)于所述對象亮度的適當(dāng)曝光；測光裝置，用于測量所述圖像拾取裝置拍攝所述基準(zhǔn)圖像時所述對象的亮度；補(bǔ)償裝置，用于依照所述相關(guān)信息獲得裝置獲得的所述相關(guān)信息表示的亮度差，響應(yīng)于所述測光裝置測量的所述對象的亮度，補(bǔ)償所述存儲裝置中存儲的適當(dāng)曝光信息；以及控制裝置，用于在所述圖像拾取裝置對所述對象規(guī)律地成像時、通過所述補(bǔ)償裝置進(jìn)行補(bǔ)償之后的所述適當(dāng)曝光信息表示的適當(dāng)曝光使得所述曝光控制裝置執(zhí)行曝光控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拾取設(shè)備，還包括產(chǎn)生裝置，用于基于所述圖像拾取裝置拍攝的所述基準(zhǔn)圖像的亮度信息，產(chǎn)生表示所有像素的亮度分布的直方圖信息，其中所述相關(guān)信息獲得裝置獲得所述產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的所述直方圖信息表示的亮度分布中、從高亮度側(cè)積累的像素數(shù)等于總像素數(shù)一半的亮度點(diǎn)和所述基準(zhǔn)圖像中亮度均勻的亮度點(diǎn)之間的差異作為所述相關(guān)信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拾取設(shè)備，還包括產(chǎn)生裝置，用于基于所述圖像拾取裝置拍攝的所述基準(zhǔn)圖像的亮度信息，產(chǎn)生表示所有像素的亮度分布的直方圖信息，其中響應(yīng)于所述對象的亮度存儲在所述存儲裝置中、并使用所述相關(guān)信息由所述補(bǔ)償裝置補(bǔ)償?shù)乃鲞m當(dāng)曝光信息是處于已經(jīng)預(yù)先確定的目標(biāo)亮度點(diǎn)，以及所述補(bǔ)償裝置進(jìn)行補(bǔ)償后，在由所述圖像拾取裝置規(guī)律地對所述對象成像時，通過所述控制裝置使得所述曝光控制裝置執(zhí)行的所述曝光控制是這樣一種曝光補(bǔ)償控制，其用于確定偏移一亮度點(diǎn)到目標(biāo)亮度點(diǎn)所需的距離作為補(bǔ)償量，在所偏移的亮度點(diǎn)處，從所述高亮度側(cè)積累的像素數(shù)與總像素數(shù)的比例是直方圖信息表示的亮度分布中的預(yù)定百分比，其中基于所述基準(zhǔn)圖像的亮度信息由所述產(chǎn)生裝置產(chǎn)生所述直方圖信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拾取設(shè)備，其中在所述基準(zhǔn)圖像成像期間，基于所述曝光控制裝置進(jìn)行的曝光控制的內(nèi)容拍攝所述基準(zhǔn)圖像時，所述測光裝置測量所述對象的亮度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拾取設(shè)備，還包括曝光上限獲得裝置，基于主區(qū)域的亮度信息，獲得表示所述基準(zhǔn)圖像的預(yù)定主區(qū)域中適用的曝光上限的曝光上限信息，其中在所述圖像拾取裝置規(guī)律地對所述對象成像時，在不超過所述曝光上限獲得裝置獲得的曝光上限信息表示的曝光上限的范圍內(nèi)，所述控制裝置使得所述曝光控制裝置以所述補(bǔ)償裝置進(jìn)行補(bǔ)償后的所述適當(dāng)曝光信息表示的適當(dāng)曝光執(zhí)行曝光控制。
6.一種曝光控制方法，用于具有為對象成像的圖像拾取裝置的圖像拾取設(shè)備中，所述方法包括加權(quán)步驟，在緊鄰所述圖像拾取裝置規(guī)律地為所述對象成像之前，用于對所述圖像拾取裝置拍攝的所述對象圖像的亮度信息給預(yù)定區(qū)域中像素的亮度信息加權(quán)，并基于所加權(quán)的亮度信息通過執(zhí)行曝光控制獲得基準(zhǔn)圖像；獲得步驟，基于所述基準(zhǔn)圖像的亮度信息，獲得表示基準(zhǔn)圖像中預(yù)定區(qū)域和與所述預(yù)定區(qū)域不同的其他區(qū)域之間亮度差異的相關(guān)信息；補(bǔ)償步驟，依照所述相關(guān)信息表示的所述亮度差，在拍攝所述基準(zhǔn)圖像時，來補(bǔ)償表示響應(yīng)于所述對象的亮度而確定的適當(dāng)曝光的適當(dāng)曝光信息；以及曝光控制執(zhí)行步驟，在所述圖像拾取裝置規(guī)律地對所述對象成像時，以補(bǔ)償后的適當(dāng)曝光信息表示的適當(dāng)曝光執(zhí)行曝光控制。
7.一種使得具有為對象成像的圖像拾取裝置的圖像拾取設(shè)備中的計算機(jī)實(shí)現(xiàn)下面的功能的程序加權(quán)裝置，對于所述圖像拾取裝置拍攝的所述對象圖像的亮度信息給預(yù)定區(qū)域中像素的亮度信息加權(quán)；曝光控制裝置，基于所述加權(quán)裝置對所述預(yù)定區(qū)域中像素的亮度信息加權(quán)獲得的所述亮度信息，在所述圖像拾取裝置對所述對象成像的時候執(zhí)行曝光；相關(guān)信息獲得裝置，用于基于基準(zhǔn)圖像的亮度信息，獲得表示所述基準(zhǔn)圖像中預(yù)定區(qū)域以及與所述預(yù)定區(qū)域不同的其他區(qū)域之間亮度差異的相關(guān)信息，其中通過圖像拾取操作獲得所述基準(zhǔn)圖像，所述圖像拾取操作包括在緊鄰所述圖像拾取裝置規(guī)律地對所述對象成像之前所述曝光控制裝置進(jìn)行的的曝光控制；測光裝置，用于測量所述圖像拾取裝置拍攝所述基準(zhǔn)圖像時所述對象的亮度；補(bǔ)償裝置，用于依照所述相關(guān)信息獲得裝置獲得的所述相關(guān)信息表示的亮度差，響應(yīng)于所述測光裝置測量的所述對象的亮度，來補(bǔ)償所述存儲裝置中存儲的適當(dāng)曝光信息；以及控制裝置，用于在所述圖像拾取裝置規(guī)律地對所述對象成像時、通過所述補(bǔ)償裝置進(jìn)行補(bǔ)償后的所述適當(dāng)曝光信息表示的適當(dāng)曝光使得所述曝光控制裝置執(zhí)行曝光控制。
全文摘要
在規(guī)律的圖像拾取之前，立即通過中心加權(quán)測光的曝光控制拍攝基準(zhǔn)圖像?；诨鶞?zhǔn)圖像的亮度信息來產(chǎn)生表示所有像素的亮度分布的直方圖。隨后獲得直方圖中這樣一個亮度點(diǎn)，在該亮度點(diǎn)處從高亮度側(cè)積累的像素數(shù)等于總像素數(shù)的一半，并且計算所獲得亮度點(diǎn)和基準(zhǔn)圖像中亮度均勻時亮度點(diǎn)(“118”)之間的差異。在規(guī)律的圖像拾取的時候，響應(yīng)于拍攝基準(zhǔn)圖像時對象亮度而確定的適當(dāng)曝光以先前計算的差異進(jìn)行補(bǔ)償，并對于補(bǔ)償?shù)倪m當(dāng)曝光執(zhí)行曝光控制。這樣可以防止對象中心區(qū)域很亮?xí)r圖像在整個區(qū)域中各處比實(shí)際景觀顯得更暗，或是防止對象中心區(qū)域很暗時比實(shí)際景觀顯得更亮。
文檔編號H04N5/235GK101049012SQ200580037138
公開日2007年10月3日 申請日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日
發(fā)明者加藤芳幸 申請人:卡西歐計算機(jī)株式會社