JPH0879786A - 白バランス調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画面内の周辺の領域より輝度の低い芝生や木
の緑色に関しては色あせを生じさせることがなく、白色
紙といった反射率の高い被写体に主に反映される光源の
緑色に関しては高い白バランス補正能力を維持する。 【構成】 撮像映像信号中の色差信号を基に、各色信号
の利得を可変することで制御を行う白バランス調整装置
で、色座標上のある範囲でもって定義された緑色を持
つ、画面内の領域の内、輝度が画面の平均輝度から得ら
れる閾値を下回る領域について、この領域の色信号利得
決定に対する寄与を減ずる、もしくは、色座標上のある
範囲でもって定義された緑の色を持つ、画面内の領域の
平均輝度が閾値を下回るとき緑色に対する補正量を小さ
くすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，撮像素子から得られる
撮像映像信号を基に、白バランスの制御を行うカラ−ビ
デオカメラの自動白バランス調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラ−ビテオカメラに於いては、光源に
よる光の波長分布の違いを補正するために、白バランス
の制御を行う必要がある。

【０００３】この制御は、赤（以下Ｒ）、青（以下
Ｂ）、緑（以下Ｇ）の三原色信号の比が１：１：１とな
るように、各色信号の利得を調節することで行われる。
一般には、例えば特開昭６２−３５７９２号公報（Ｈ０
４Ｎ９／７３）に示される様に、画面の色差信号Ｒ−
Ｙ、Ｂ−Ｙの積分値が零になるように利得を調節する方
式が賞用されている。

【０００４】図２は、この方式を用いた白バランス回路
のブロック図である。以下、この図２について簡単に説
明する。図中、レンズ１を通過した光は、ＣＣＤ（撮像
素子）２で光電変換された後、色分離回路３で、Ｒ、
Ｇ、Ｂの３原色信号として取り出される。これらの３原
色信号のうちのＲ信号はＲ増幅回路４を、またＢ信号は
Ｂ増幅回路５を経て、Ｇ信号と共に後段のカメラプロセ
ス及びマトリクス回路６に入力され、輝度信号Ｙ、赤及
び青それぞれの色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが作成されてビ
デオ回路７に送られ、周知の信号処理が施された上で記
録回路にて磁気テープに記録が為される。

【０００５】また同時に、二つの色差信号は、夫々積分
回路１７、１８で、十分に長い時間、積分され、各積分
値が零になるように利得制御回路１３、１４がＲ、Ｂ各
々の増幅回路４、５の利得を調節する。尚、両色差信号
は白色のように無彩色の被写体を撮影した時に零レベル
となる。

【０００６】上述の方式は、ビデオカメラにより撮影さ
れる画面の様々な色分布に対して、積分回路１７、１８
の時定数を長くする等の工夫を施して、これらの色分布
を平均化すれば、色分布を構成する各色成分が打ち消し
合い、略白い画面状態に近似できることを前提としてい
る。

【０００７】ところが、実際の撮影時には、物体色の影
響で画面の時間的あるいは空間的な平均色が白でないこ
とも多い。特に、芝生や木の入った場面は日常多く撮影
され、しかも画面内でこの芝生や木が大きな面積を占
め、これらの緑色が白バランス調整回路の動作によって
補色側に補正され、芝生や木の緑色が色あせるといった
弊害が生まれ易い。

【０００８】そこで、この改善策として、画面の特定の
色、例えば緑色の部分の色差信号の白バランス調整への
寄与を減じるといった方法が考えられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、撮影画面内
で被写体が緑色となる状況は、芝生や木のように本来の
物体色自体が緑色である場合の他に、ある種の光源（一
部の蛍光灯）の光が、例えば白色紙のように反射率の高
い被写体に当り、画面上で被写体が緑色に見えるような
場合もある。従って、前述のように緑色の被写体に対し
て白バランス制御の寄与を軽減させる方法では、被写体
自体の物体色に起因する場合と光源に起因する場合の２
種類の場合にも区別されることがなく、芝生や木の緑色
の色あせが防止できる反面、本来、例えば白色紙が緑色
に見えるのを積極的な白バランス調整により補色側に補
正して、白色に補正する必要がある状況に対しても、積
極的な白バランス調整が阻害され、ある種の光源に対す
る補正能力が低下するといった問題点が生じる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、撮像映像信号
中の色情報信号を基に、各色信号の利得を可変すること
で制御を行う白バランス調整装置で、色座標上のある範
囲でもって定義された緑色を持つ、画面内の領域の内、
輝度が画面の平均輝度から得られる閾値を下回る領域に
ついて、この領域の色信号利得決定に対する寄与を減ず
る。

【００１１】もしくは、色座標上のある範囲でもって定
義された緑の色を持つ、画面内の領域の平均輝度が閾値
を下回るとき緑色に対する補正量を小さくすることを特
徴とする。

【００１２】

【作用】本発明は、上述の如く構成したので、一般的に
画面内の周辺の領域より輝度の低い芝生や木の緑色に関
しては色あせることが無く、白色紙といった反射率の高
い被写体に主に反映される、光源の緑色に関しては高い
補正能力を維持することができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面に従い、本発明の第１実施例につ
いて説明する。

【００１４】図１は本実施例による自動白バランス調整
回路の回路ブロック図である。図中、従来例と同一の部
分については同一符号を付して説明を割愛する。

【００１５】マトリクス回路６からの両色差信号Ｂ−
Ｙ、Ｒ−Ｙ及び輝度信号Ｙは、夫々Ａ／Ｄ変換器２０、
２１、２２に入力されて、画面上の同一画素について同
時にサンプリングされてディジタル値に変換され、画素
毎のディジタル色差信号Ｂ−Ｙはゲート回路２３及び緑
色判別回路２５に入力され、同様に色差信号Ｒ−Ｙはゲ
ート回路２４及び緑色判別回路２５に入力される。

【００１６】一方、ディジタル化された輝度信号Ｙは、
積分回路２７で１画面分、即ち１フィールド期間にわた
って積分され、Ａ／Ｄ変換器２２にてサンプリングして
得られたディジタル値の総和が算出される。

【００１７】こうして得られる積分値は平均輝度検出回
路２８にて、Ａ／Ｄ変換器２２での１フィールド期間の
サンプリング点の総数で割り算され、１サンプリング点
当りの輝度信号のレベルが平均輝度レベルとして後段の
閾値決定回路２９に供給される。

【００１８】閾値決定回路２９では、上述のように算出
された平均輝度レベルの８０％を輝度の閾値Ｓとして決
定する。こうして算出された閾値Ｓは、輝度信号Ｙと共
に輝度判別回路２６に入力される。

【００１９】ここで、積分回路２７、平均輝度検出回路
２８及び閾値決定回路２９の一連の回路にて実行される
閾値決定処理は、後述の緑色判別回路２５及び輝度判別
回路２６での両判別動作の対象となるフィールドの１フ
ィールド前の画面にて実行され、平均輝度レベル及び閾
値Ｓは１フィールド毎に更新されることになる。

【００２０】緑色判別回路２５は、入力されるＲ−Ｙ、
Ｂ−Ｙの両色差信号から、この色差信号に該当する画面
上の位置が緑色に該当するか否かを判別（緑色判別）す
るもので、具体的には入力される両色差信号を図４に示
す色座標上にプロットし、この色座標上に予め設定さ
れ、ハッチングで示された範囲ａ内に、プロットされた
点が位置するか否かを判別する。

【００２１】ここで、範囲ａは色座標上で主に第三象限
に位置し、緑色の被写体を撮影したときには両色差信号
がプロットし得る範囲であり、レンズ１、ＣＣＤ２、及
び後段の回路に依存し、システムに応じて予め実験によ
り決定されている。

【００２２】この緑色判別動作により緑色であるとの判
別結果が得られた場合にのみ、緑色判別回路２５はＨ
（ハイ）レベルの緑色判別信号を発する。

【００２３】輝度判別回路２６は、具体的には、輝度信
号Ｙと１フィールド前の画面を評価して得られた閾値決
定回路２９からの閾値Ｓをレベル比較する比較回路であ
り、輝度信号レベルが閾値Ｓを下回るときにのみＨレベ
ルの輝度判別信号を発する。

【００２４】こうして得られた両判別信号は、ＡＮＤゲ
ート３０に入力されて論理積がとられ、さらにこのＡＮ
Ｄゲート３０出力は反転回路３１にて反転された上で、
ゲート信号として後述のゲート回路２３、２４に入力さ
れる。

【００２５】以上のように構成することにより、評価の
対象である画素が、緑色で且つ輝度信号レベルが閾値Ｓ
を下回るという両方の条件を満足する場合、即ち芝生や
木の葉に該当する画素である場合にのみ、ゲート信号が
Ｌ（ロー）レベルとなる。

【００２６】ゲート回路２３、２４は、夫々ゲート信号
がＨレベルの間は、色差信号Ｂ−Ｙ、Ｒ−Ｙを積分回路
３２、３３に入力して、ゲート信号がＬレベルの間は、
色差信号Ｂ−Ｙ、Ｒ−Ｙの積分回路３２、３３への入力
を阻止して、この部分の色の白バランス調整への影響を
除いている。

【００２７】また、ゲート信号はゲート信号がＨレベル
を維持する期間を測定するカウンタ３４に入力される。
このカウンタ３４は所定周期のクロックをゲート信号が
Ｈレベル間でのみカウントするもので、このカウンタ３
４のカウント値は、水平同期信号の発生毎にリセットさ
れる。即ち、ゲート時間の検出は、１フィールド単位で
実行されるので、ゲート信号が常時Ｈレベルを維持する
ときには、カウンタ３４のカウント値を時間に換算する
と１／６０秒となる。尚、カウンタ３４のカウント値
は、前述のようにゲート信号のＨレベルとなる時間に相
当し、これは緑色及び輝度判別回路２５、２６にて白バ
ランス調整を積極的に行う必要がないと判定された部分
を除く領域、即ち白バランス調整に積極的に寄与すべき
領域（以下、有効領域という）の面積に比例する。

【００２８】積分回路３２はゲート回路２３を経て入力
された色差信号Ｂ−Ｙを、１フィールド期間にわたって
積分することにより、前記有効領域内での色差信号Ｂ−
Ｙのレベルの積分値が得られることになる。同様に、積
分回路３３はゲート回路２４を経て入力された色差信号
Ｒ−Ｙを、１フィールド期間にわたって積分することに
より、前記有効領域内での色差信号Ｒ−Ｙのレベルの積
分値が得られることになる。

【００２９】尚、積分回路３２、３３に入力される両色
差信号の基準レベル、即ち零レベルは、完全な無彩色面
を撮影したときに得られるレベルに設定されており、従
って、ディジタル化された各色差信号は正の値だけでな
く、負の値にもなり、ディジタル積分動作は、具体的に
は正の値についてはその絶対値を加算し、逆に負の値に
ついてはその絶対値を減算することになる。

【００３０】各積分回路３２、３３の後段には、演算器
３５、３６が接続され、積分回路３２、３３から出力さ
れるＢ−Ｙ、Ｒ−Ｙの色差信号の１フィールド中の有効
領域内での積分値を、カウンタ３４のカウント値により
割り算することにより、実質的に有効領域内の単位面積
当りでの積分値が各色差信号の平均値として得られるこ
とになり、夫々利得制御回路３７、３８に入力される。

【００３１】利得制御回路３７では演算器３５から単位
面積当りの積分値が零レベルとなるようにＢ増幅回路５
の利得を制御するＢ利得制御信号を作成し、同様に利得
制御回路３８では演算器３６からの単位面積当りの積分
値が零レベルとなるようにＲ増幅回路４の利得を制御す
るＲ利得制御信号を作成し、これらの利得制御信号に基
づいてＲ及びＢ増幅回路４、５が動作し、白バランス調
整が実行される。

【００３２】ここで、一般的に、芝生や木の緑色は画面
内の周辺の領域に比べて輝度が低い。一方で、光源の緑
色は白色紙といった反射率の高い被写体に主に反映され
る。このことから、上述のように、撮像画面において、
緑色でしかも閾値Ｓより輝度が低い部分は、光源の緑色
が反射率の高い被写体に反映されたものではなく、芝生
や木の葉のようなもので、積極的に白バランス調整を行
うと緑色があせる惧れがあるので、この部分での白バラ
ンス調整への影響を阻止する、即ち寄与度を軽減するこ
とにより芝生や木の葉が緑の補色側に補正されて色あせ
の発生が抑えられ、また光源の緑色に関しては積極的に
白バランス調整に影響させるために有効領域に含めるこ
とで、この光源の緑色に対しては高い白バランス補正能
力を維持させることができる。

【００３３】前記実施例において、閾値決定回路２９に
て決定される閾値Ｓは、様々な撮影環境により種々のレ
ベルとなり得る画面の平均輝度レベルを基に決定するこ
とにより様々な撮影環境にも対処できることになるが、
８０％という数値は予め実験により設定された値であ
り、例えば９０％や７０％に設定してもよいことはいう
までもない。また、閾値Ｓは白バランス調整の対象とな
るフィールドの１フィールド前の画面を評価することに
より決定されており、白バランス調整用の評価画面とは
１フィールドのずれがあるが、画面全体の輝度レベルに
関しては１フィールド程度のずれがあっても大きな変化
はなく問題はない。

【００３４】更に、前記実施例では、両色差信号及び輝
度信号はいずれもディジタル値に変換して処理された
が、アナログ値のままでも同様の処理が可能であること
は言うまでもない。

【００３５】前記実施例では低輝度で緑色の部分では、
両色差信号の積分回路３２、３３への入力を遮断して、
この部分の白バランス調整への寄与度を軽減させたが、
これに替えて、低輝度で緑色の部分での色差信号の重み
付け量を他の部分に比べて軽減させることも可能であ
る。このような構成を第２の実施例として図３を参照に
説明する。

【００３６】Ａ／Ｄ変換器２０にてディジタル値に変換
されたＢ−Ｙの色差信号は乗算器８２及び切替回路８０
に入力され、Ａ／Ｄ変換器２１にてディジタル値に変換
されたＲ−Ｙの色差信号は乗算器８３及び切替回路８１
に入力される。

【００３７】乗算器８２はＢ−Ｙの色差信号に予め設定
された値Ｋを掛け算するもので、この値Ｋは例えば０．
７のように１よりも小さい値であり、予め実験に基づい
て設定されている。従って、同一レベルのＢ−Ｙ信号を
乗算器８２に通した場合と、そうでない場合とでは、乗
算器８２を通過した方が３０％だけレベルを圧縮させて
しまうことになる。同様に、乗算器８３はＲ−Ｙの色差
信号に予め設定された値Ｋを掛け算してレベルを圧縮さ
せる。

【００３８】乗算器８２、８３の出力は、夫々切替回路
８０、８１の一方の入力となり、切替回路８０、８１で
は反転回路３１からの切替制御信号に基づいて後段の積
分回路３２、３３に乗算器８２、８３を経たＢ−Ｙ、Ｒ
−Ｙ信号か、乗算器８２、８３を経ないＢ−Ｙ、Ｒ−Ｙ
信号の一方を選択する。即ち、反転回路３１からの出力
がＬレベル、即ち芝生や木の葉のように低輝度で緑色の
画素であると判断される場合には、切替回路８０、８１
は夫々乗算器８２、８３を経てレベルが３０％降下した
各色差信号を選択し、逆に反転回路３１からの出力がＨ
レベル、即ち芝生や木の葉のように低輝度で緑色の画素
ではないと判断される場合には、切替回路８０、８１は
夫々乗算器８２、８３を経ず何ら加工されていない各色
差信号を選択する。

【００３９】こうして両判別回路２５、２６での判別結
果に応じて切替回路８０、８１にて選択された各信号
は、積分回路３２、３３にて１フィールド期間にわたっ
て積分し、この積分値が夫々零になるように利得制御回
路３７、３８がＢ及びＲ利得制御信号を出力する。従っ
て、芝生や木の葉のように低輝度で緑色の画素でのみ両
色差信号のレベルを圧縮して、実質的に白バランス調整
への寄与度を軽減している。

【００４０】次に、第３の実施例について図５を参照に
説明する。

【００４１】マトリクス回路６からの輝度信号Ｙは、積
分回路７０に入力されて画面全体、即ち１フィールド期
間にわたってアナログ的に積分され、画面全体について
の平均輝度レベルを検出し、さらに後段の閾値決定回路
７１にてこの平均輝度レベルの８０％を閾値と設定し、
比較回路４５に入力する。また、輝度信号Ｙはゲート回
路５０にも入力される。

【００４２】一方、マトリクス回路６からの二つの色差
信号は積分回路７２、７３に送られると同時に、緑色判
別回路７４に送られ、ここで上述の緑色判別回路２５と
同様に入力される両色差信号にて色座標上にプロットさ
れる点が予め色座標上に設定された緑色に該当する範囲
ａ内にあるか否かが識別され、範囲ａ内に存在すると判
断された場合には、Ｈレベルの判別信号をゲート制御信
号としてゲート回路５０に出力する。

【００４３】ゲート回路５０は緑色判別回路７４からの
判別信号がＨレベルの間にのみ、輝度信号Ｙの積分回路
５１への通過を許容する働きを為し、積分回路５１はゲ
ート回路５０を通過した輝度信号Ｙのみを１フィールド
期間にわたってアナログ積分し、この積分値が、結果的
に画面内の緑色の領域の平均輝度レベルとなる。

【００４４】比較回路４５は、白バランス調整の対象と
なる１フィールドの全画素の緑色判別回路５１での判別
動作が完了した後に、積分回路５１からの積分値と閾値
決定回路７１からの閾値のレベルを比較するもので、こ
の比較の結果、積分値が閾値を下回ると判断された場合
にのみＨレベルの制御信号を緑側利得制御回路４６に出
力する。

【００４５】積分回路７２は色差信号Ｂ−Ｙを１フィー
ルド期間にわたってアナログ的に積分して色差信号Ｂ−
Ｙの平均レベルを検出し、同様に色差信号Ｒ−Ｙを１フ
ィールド期間にわたってアナログ的に積分して色差信号
Ｒ−Ｙの平均レベルを検出する。

【００４６】このようにして検出された色差信号Ｂ−Ｙ
の積分値は利得制御回路４７に、また色差信号Ｒ−Ｙの
積分値は利得制御回路４８に、更に両色差信号は共に緑
側利得制御回路４６に入力される。

【００４７】緑側利得制御回路４６では、積分回路７
２、７３からの両積分値を、緑色判別回路７４での判別
と同様に、横軸に色差信号Ｂ−Ｙの積分値、縦軸に色差
信号Ｒ−Ｙの積分値をとった色座標上にプロットし、図
４と同様に主に第３象限に設定された緑色を定義する範
囲内に、このプロット点が範囲内に存在するか否かを判
別すると共に、比較回路４５からの制御信号がＨレベル
か否かを１フィールド分の積分値で判別し、Ｈレベルで
ある場合に、撮像画面内に芝生や木の葉のように緑色で
はあるが低輝度の被写体が存在し、利得制御回路４７、
４８が芝生や木の葉の緑色を積極的に弱める方向に動作
すると予想されるので、この場合にＨレベルの制御信号
を利得制御回路４７、４８に出力する。

【００４８】利得制御回路４７は、緑側利得制御回路４
６からＨレベルの制御信号が入力されることのない通常
状態では、色差信号Ｂ−Ｙの積分値を零レベルにするよ
うにＢ増幅回路５の利得を制御する様にＢ利得調整信号
を出力し、同様に利得制御回路４８は通常状態では、色
差信号Ｒ−Ｙの積分値を零レベルにするようにＲ増幅回
路４の利得を制御する様にＲ利得調整信号を出力する。

【００４９】一方、緑側利得制御回路４６からＨレベル
の制御信号が入力される場合には、両利得制御回路４
７、４８は共に各色差信号の積分値を零レベルにするよ
うに作成されたＢ及びＲ利得調整信号のレベルを共に１
０％低下させて出力する。これにより制御信号がＨレベ
ルとなる場合には、Ｒ及びＢ増幅回路４、５での緑色の
補色側への利得調整を抑えることができる。尚、この軽
減量については、特に１０％に限定される必要はなく他
の値であってもよい。

【００５０】また、緑色の補色側への利得調整を抑える
別の方法として、緑色利得制御回路４６からＨレベルの
制御信号が入力される場合に、Ｂ及びＲ利得調整信号に
予め上限値を設け、この上限値を越えるようなレベルの
利得調整信号については上限値に固定するようにするこ
とも可能である。

【００５１】尚、前記第３実施例では、積分回路７０、
５１はいずれも１フィールド期間にわたって入力信号を
アナログ積分するものであるため、比較回路４５での比
較は１フィールドにわたる積分が完了した後に実行され
る。

【００５２】前記全実施例では、色、輝度の判断は実質
的に画素毎に行われるが、撮像画面を複数の小領域に分
割して、各領域毎に前述の判断を行うことも可能であ
り、また、これらの動作をマイクロコンピュータによ
り、ソフトウェア的に処理可能であることは言うまでも
ない。

【００５３】

【発明の効果】上述のごとく本発明によれば、一般的に
画面内の周辺の領域より輝度の低い、芝生や木の緑色に
関しては色あせを起こすことがなく、反射率の高い被写
体に主に反映される光源の緑色に関しては高い補正能力
を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の回路ブロック図

【図２】従来例の回路ブロック図

【図３】本発明の第２の実施例の回路ブロック図

【図４】緑色の範囲を定義する色座標である。

【図５】本発明の第３の実施例の回路ブロック図

【符号の説明】

３２ 積分回路 ３３ 積分回路 ２５ 緑色判別回路 ２６ 輝度判別回路 ２３ ゲート回路 ２４ ゲート回路 ４ Ｒ増幅回路 ５ Ｂ増幅回路 ７２ 積分回路 ７３ 積分回路 ７４ 緑色判別手段 ４５ 比較手段 ４６ 緑側利得制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像映像信号中の色情報信号を基に各色
   信号の利得を制御する白バランス調整装置において、撮
   像画面内で色座標上の緑色に該当する特定の範囲内に色
   情報信号レベルが位置し、且つ輝度レベルが閾値を下回
   る領域での色情報信号の色信号利得制御に対する寄与度
   を減ずることを特徴とする白バランス調整装置。
2. 【請求項２】 撮像映像信号中のＲ−Ｙ及びＢ−Ｙの各
   色差信号を積分する積分手段と、 前記両色差信号より対応する画面上の位置の色が緑色か
   否かを判別する緑色判別手段と、 該位置での輝度レベルが閾値を下回るか否かを判別する
   輝度判別手段と、 該両判別手段により緑色で、且つ輝度レベルが前記閾値
   を下回ると判別される画面上の位置に対応する色差信号
   の前記積分手段への入力を阻止するゲート手段と、 前記積分手段出力に応じて赤色及び青色の色信号の利得
   を調整する増幅手段を備える白バランス調整装置。
3. 【請求項３】 撮像映像信号中のＲ−Ｙ及びＢ−Ｙの各
   色差信号を積分する積分手段と、 前記両色差信号より対応する画面上の位置の色が緑色か
   否かを判別する緑色判別手段と、 該位置での輝度レベルが閾値を下回るか否かを判別する
   輝度判別手段と、 該両判別手段により緑色で、且つ輝度レベルが前記閾値
   を下回ると判別される画面上の位置に対応する色差信号
   のレベルを圧縮する演算手段と、 前記積分手段出力に応じて赤色及び青色の色信号の利得
   を調整する増幅手段を備える白バランス調整装置。
4. 【請求項４】 撮像映像信号中のＲ−Ｙ及びＢ−Ｙの各
   色差信号を積分する積分手段と、 該積分手段出力に応じて赤色及び青色の色信号の利得を
   調整する増幅手段と、 前記両色差信号より対応する画面上の位置の色が緑色か
   否かを判別する緑色判別手段と、 該緑色判別手段にて緑色と判別された領域の平均輝度レ
   ベルが閾値を下回るか否かを判別する輝度判別手段と、 該輝度判別手段にて前記平均輝度レベルが前記閾値を下
   回ると判別される場合に、前記増幅手段での緑色の補色
   側への補正量を小さくする緑側利得制御手段を備える白
   バランス調整装置。