照相机系统的制作方法

专利名称：照相机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及对来自摄像元件的影像信号进行与灰度转换处理相组合 的曝光量控制的照相机系统。
背景技术：
作为现有的照相机系统中的曝光量控制，具有根据基于中央部重点 测光、评价测光、分割测光等的测光结果来进行的控制。
例如，在日本特开2001-54014号公报中记载了使分割测光和灰度转 换特性的变更相组合的技术。由此，关于主要被摄体，能够获得适当的 曝光，并且，能够获得良好的灰度表现的影像信号。
另一方面，存在按照每个局部区域进行不同的灰度转换处理的技术， 一般被称为空间变异的灰度转换处理的技术。作为这种技术，例如可以 列举日本特许3465226号公报所记载的技术。在该公报中记载了以下技 术根据结构信息将影像信号分割成多个区域，按照每个区域，根据柱 状图求出灰度转换曲线，来进行灰度转换处理。由此，进行转换处理， 使主要被摄体和背景部都成为适当的曝光，所以，能够获得高质量的影 像信号。
并且，存在通过多次组合不同曝光量的摄像，直接取入宽动态范围 的被摄体信息的技术。作为这种技术的一例，在日本特开2002-223387 号公报中记载了以下技术根据主摄像之前的预摄像的信息来控制多次 不同曝光量的摄影条件。由此，能够对多种动态范围的被摄体设定适当 的曝光条件，能够没有浪费地取入被摄体信息。
进而，在日本特开2005-175718号公报中记载了以下技术动态估 计与亮度信号和色差信号有关的噪声量，来进行高质量的噪声降低处理。
在上述日本特开2001-54014号公报所记载的技术中，关于主要被摄体，能够获得适当的曝光，并且，能够进行良好的灰度表现，但是，关 于其他的背景部，以从属于主要被摄体的形式进行控制，所以，具有无 法保证进行适当控制的课题。
并且，在上述日本特许3465226号所记载的技术中，关于摄像时有 效取入的区域，通过灰度转换处理可以获得良好的影像信号，但是，具 有关于亮部的泛白和暗部的黑斑等摄像时无法取入的区域，无法进行校 正的课题。
进而，在上述日本特开2002-223387号公报所记载的技术中，可以 进行适合于被摄体的动态范围的摄像，但是，具有无法进行考虑到后级 的灰度转换处理和暗部的噪声的影响的最佳的曝光量控制的课题。
而且，在上述日本特开2005-175718号公报所记载的技术中，噪声 降低处理、以及灰度转换处理和曝光量的控制是独立的，所以，具有彼 此无法适当活用的课题。

发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供照相机系统， 适当取入包含主要被摄体以及背景部的整体的动态范围，能够获得有效 活用了场景所具有的动态范围的高质量的影像信号。
并且，本发明的目的在于，提供照相机系统，能够获得考虑了亮部 的泛白和暗部的噪声的影响的主观上优选的影像信号。
为了达成上述目的，本发明的照相机系统对来自摄像元件的影像信 号进行与灰度转换处理相组合的曝光量控制，其中，该照相机系统具有 预摄像控制单元，其控制成在主摄像之前以不同的曝光量进行多次预摄 像；转换特性计算单元，其对由上述预摄像获得的各影像信号的相关信 号，计算灰度转换处理所使用的转换特性；曝光控制单元，其根据由上 述预摄像获得的各影像信号的相关信号、上述预摄像所使用的曝光量和 上述转换特性，确定主摄像的曝光量；主摄像控制单元，其控制成根据 上述曝光量进行主摄像；以及灰度转换单元，其针对由上述主摄像获得 的影像信号的相关信号，计算灰度转换处理所使用的转换特性，并进行灰度转换处理(


图1是示出本发明的实施方式1中的照相机系统的结构的框图。 图2是在上述实施方式1中示出预摄像模式中的3种曝光量的线图。 图3是示出上述实施方式1中的转换特性计算部的结构的框图。 图4是在上述实施方式1中示出转换特性计算部的分割部将縮小信 号分割成区域的图。
图5是在上述实施方式1中示出关注像素和附近4个区域的各中心
之间的距离di d4的图。
图6是示出上述实施方式1中的曝光控制部的结构的框图。
图7是在上述实施方式1中示出针对曝光量的亮部无效率和暗部无
效率与适当曝光量的线图。
图8是在上述实施方式1中示出高灵敏度区域调节部基于ISO灵敏
度来校正暗部无效率的状况的线图。
图9是在上述实施方式1中示出高亮度区域调节部基于高亮度区域
的面积比来校正亮部无效率的状况的线图。
图10是示出上述实施方式1中的噪声估计部的结构的框图。
图11是示出本发明的实施方式2中的照相机系统的结构的框图。
图12是示出上述实施方式2中的拜耳(Bayer)型原色过滤器的结
构的图。
图13是示出上述实施方式2中的色差线顺次型补色过滤器的结构的图。
图14是示出上述实施方式2中的曝光控制部的结构的框图。
图15是在上述实施方式2中示出针对曝光量的亮部无效率和暗部无
效率与适当曝光量的线图。
图16是在上述实施方式2中示出分割测光的13个区域ai a13的图。 图17是在上述实施方式2中示出摄影状况的估计和画质调节之间的
关系的图表。图18是在上述实施方式2中示出在曝光量调节中使用滑杆的外部 1/F部的结构例的图。
图19是在上述实施方式2中示出在曝光量调节中使用按钮的外部 1/F部的结构例的图。
具体实施例方式
下面，参照

本发明的实施方式。 [实施方式1]
图1 图IO示出本发明的实施方式1，图1是示出照相机系统的结 构的框图，图2是示出预摄像模式中的3种曝光量的线图，图3是示出 转换特性计算部的结构的框图，图4是示出转换特性计算部的分割部将 縮小信号分割成区域的图，图5是示出关注像素和附近4个区域的各中 心之间的距离山 d4的图，图6是示出曝光控制部的结构的框图，图7 是示出针对曝光量的亮部无效率和暗部无效率与适当曝光量的线图，图8 是示出高灵敏度区域调节部基于ISO灵敏度来校正暗部无效率的状况的 线图，图9是示出高亮度区域调节部基于高亮度区域的面积比来校正亮 部无效率的状况的线图，图IO是示出噪声估计部的结构的框图。
首先，参照图1说明该照相机系统的结构。
该照相机系统包含透镜系统100、光圈101、 CCD 102、放大部103、 A/D转换部104、缓冲器105、转换特性计算部106、曝光控制部107、 对焦点检测部108、 AF电动机109、灰度转换部110、信号处理部lll、 输出部112、控制部113、外部I/F部114和温度传感器115。
'透镜系统100用于使被摄体的光学像成像于CCD 102的摄像面。
光圈101用于规定由透镜系统100成像的被摄体光束的通过范围， 由此来变更成像于CCD 102的摄像面上的光学像的明亮度。
CCD 102是用于对所成像的光学像进行光电转换并作为模拟的影像 信号输出的摄像元件。另外，在本实施方式中，作为CCD 102，假设为 黑白单板CCD (单色摄像元件)。并且，摄像元件也不限于CCD，当然 也可以使用CMOS及其他摄像元件。温度传感器115配置在该CCD 102附近，实质地计测该CCD 102的 温度，并向控制部113输出。
放大部103用于放大从CCD 102输出的影像信号。根据控制部113 的控制，由曝光控制部107设定该放大部103的放大量。
A/D转换部104用于根据控制部113的控制，将从CCD 102输出并 由放大部103放大的模拟的影像信号转换成数字的影像信号。
缓冲器105用于临时存储从A/D转换部104输出的数字的影像信号。
转换特性计算部106是如下的转换特性计算单元，根据控制部113 的控制，在预摄像模式时和主摄像模式时，从缓冲器105依次读入影像 信号，计算在空间变异的灰度转换处理中所使用的转换特性，在预摄像 模式时向曝光控制部107转送，在主摄像模式时向灰度转换部110转送， 转换特性计算部106兼作灰度转换单元的一部分。
曝光控制部107是如下的曝光控制单元根据控制部113的控制， 从缓冲器105依次读入针对多种曝光量的影像信号，从转换特性计算部 106依次读入针对该多种曝光量的转换特性，来计算主摄像中的曝光量。 曝光控制部107根据所计算出的曝光量，控制光圈101的光圈值、CCD 102 的电子快门速度和放大部103的放大率等。
对焦点检测部108在预摄像模式时，根据控制部113的控制，检测 存储在缓冲器105中的影像信号中的边缘强度，控制AF电动机109以使 该边缘强度为最大，由此，获得对焦信号。
AF电动机109被对焦点检测部108控制，是用于驱动透镜系统100 中所包含的AF透镜的驱动源。
灰度转换部110是如下的灰度转换单元和转换处理单元根据控制 部113的控制，从缓冲器105读入主摄像的影像信号，从转换特性计算 部106读入转换特性，对影像信号进行空间变异的灰度转换处理。
信号处理部111根据控制部113的控制，对从灰度转换部110输出 的灰度转换处理后的影像信号进行公知的边缘强调处理和压缩处理等， 向输出部112转送处理后的信号。
输出部112将从信号处理部111输出的影像信号记录并保存在存储
ii卡等记录介质。
控制部113例如由微型计算机等构成，与放大部103、 A/D转换部 104、转换特性计算部106、曝光控制部107、对焦点检测部108、灰度转 换部IIO、信号处理部lll、输出部112、外部I/F部114双方向连接，是 用于控制包含他们在内的该照相机系统整体的控制单元。该控制部113 兼作主摄像控制单元、预摄像控制单元、暗部无效像素估计单元、亮部 无效像素估计单元、曝光量计算单元、阈值设定单元、噪声量估计单元、 画质调节单元、高亮度区域调节单元、高灵敏度区域调节单元、摄影状 况估计单元、手动调节单元。并且，该控制部113被输入来自温度传感 器115的信号。
外部I/F部114是用于进行用户对该照相机系统的输入等的曝光量计 算单元、画质调节单元、接口单元，构成为包含用于进行电源的接通/断 开的电源开关、用于开始摄影操作的快门按钮、用于切换摄影模式及其 他各种模式的模式切换按钮等。用户经由该外部I/F部114，能够进行基 于二级式的快门按钮的第一级按压的预摄像的开始输入和基于该快门按 钮的第二级按压的主摄像的开始输入。进而，经由该外部I/F部114，能 够设定ISO灵敏度等的摄影条件。而且，该外部I/F部114将所输入的信 息向控制部113输出。
接着，沿着影像信号的流程说明图1所示的照相机系统的作用。 在进行摄影前，用户经由外部I/F部114预先设定ISO灵敏度等的 摄影条件。
然后，当用户按下外部I/F部114的二级式开关即快门按钮的一半时， 该照相机系统进入预摄像模式。
于是，通过CCD 102对经由透镜系统100和光圈101成像的被摄体 像进行光电转换，并作为模拟的影像信号输出。
在该预摄像模式中，根据控制部113的控制，曝光控制部107将光 圈101设定为规定的光圈值，将CCD 102的电子快门速度设定为规定的 速度，在该条件下进行摄像。
在这种条件下摄像且从CCD 102输出的模拟的影像信号，通过放大部103，以与由用户设定的ISO灵敏度对应的规定的放大量放大。
由该放大部103放大的影像信号通过A/D转换部104转换成数字的 影像信号，向缓冲器105转送并存储。
存储在该缓冲器105内的影像信号首先向对焦点检测部108转送。
对焦点检测部108根据影像信号，如上所述，检测边缘强度，控制 AF电动机109以使该边缘强度为最大，并获得对焦信号。
对焦处理完成后，曝光控制部107根据控制部113的控制，设定多 种不同的曝光量。然后，根据所设定的各曝光量，进行多张的预摄像。
这里，在本实施方式中，假设为3种曝光量的摄影。参照图2说明 预摄像模式中的3种曝光量。
图2所示的3种曝光量分别被设定为4EV(Exposure Value)的间隔。
这可以通过例如在光圈值一定的情况下，将快门速度分别设定为 1/15、 1/250、 1/4000秒来实现。
另外，在该图2所示的例子中，使用3种曝光量，但是不限于此。 例如，可以构成为使用2种曝光量使处理高速化，也可以构成为使用4 种曝光量使处理高精度化。
并且，在该图2所示的例子中，设曝光量的变化量为4EV，但是不 限于此，只要根据所使用的摄像元件的动态范围幅度、在本实施方式中 为CCD 102的动态范围幅度来设定曝光量的变化量即可。
进而，不限于根据所使用的摄像元件的动态范围幅度来设定曝光量 的变化量。例如，可以构成为将所取入的动态范围设定成重复，来提高 精度。或者，也可以构成为，将所取入的动态范围设定成具有规定的间 隔，能够以较少的摄影次数来应对较大的动态范围。
根据上述的多种曝光量所摄像的影像信号向缓冲器105转送。这里， 在本实施方式中，图2所示的3种曝光量的影像信号被记录在缓冲器105 中。
转换特性计算部106根据控制部113的控制，从缓冲器105依次读 入针对3种曝光量的影像信号，分别计算在空间变异的灰度转换处理中 所使用的转换特性。转换特性计算部106在该预摄像中，向曝光控制部107转送所计算出的3种灰度转换特性。
曝光控制部107根据控制部113的控制，从缓冲器105依次读入针 对3种曝光量的影像信号，从转换特性计算部106依次读入针对3种曝 光量的转换特性，来计算主摄像中的曝光量.。
这样，进行焦点调节，进而计算曝光量，当用户全部按下外部I/F 部114的二级式开关即快门按钮时，该照相机系统进入主摄像模式。
于是，与预摄像同样，向缓冲器105转送影像信号。根据由曝光控 制部107求出的曝光量和由对焦点检测部108求出的对焦条件，来进行 该主摄像，这些摄影时的条件向控制部113转送。
转换特性计算部106根据控制部113的控制，从缓冲器105读入主 摄像的影像信号，计算在空间变异的灰度转换处理中所使用的转换特性。 转换特性计算部106在该主摄像中，向灰度转换部110转送所计算出的 灰度转换特性。
灰度转换部110根据控制部113的控制，从缓冲器105读入主摄像 的影像信号，从转换特性计算部106读入转换特性，对影像信号进行空 间变异的灰度转换处理。然后，灰度转换部110向信号处理部111转送 灰度转换处理后的影像信号。
信号处理部111如上所述，对来自灰度转换部110的灰度转换处理 后的影像信号进行公知的边缘强调处理和压縮处理等，向输出部112转 送处理后的信号。
输出部112向存储卡等记录介质记录并保存从信号处理部111输出 的影像信号。
接着，参照图3说明转换特性计算部106的结构的一例。 该转换特性计算部106包含作为縮小单元的縮小部200;缓沖器 201;作为分割单元的分割部202;作为灰度转换曲线计算单元的灰度转 换曲线计算部203;缓冲器204;作为内插计算单元的提取部205;作为 内插计算单元的距离计算部206;作为内插计算单元的内插计算部207; 缓冲器208;作为增益计算单元的增益计算部209;缓冲器210;作为放 大单元的放大部211和缓冲器212。缓冲器105经由縮小部200与缓冲器201连接。缓冲器201分别与 分割部202、提取部205和增益计算部209连接。分割部202经由灰度转 换曲线计算部203和缓冲器204与内插计算部207连接。提取部205经 由距离计算部206与内插计算部207连接。内插计算部207经由缓冲器 208、增益计算部209、缓冲器210与放大部211连接。放大部211经由 缓冲器212分别与曝光控制部107和灰度转换部110连接。
并且，控制部113与縮小部200、分割部202、灰度转换曲线计算部 203、提取部205、距离计算部206、内插计算部207、增益计算部209和 放大部211双方向连接，并对他们进行控制。
接着，说明这种转换特性计算部106的作用。
縮小部200根据控制部113的控制，从缓冲器105读入影像信号， 根据规定的缩小率对其进行转换，生成规定尺寸的縮小信号。这里，在 本实施方式中，縮小部200例如转换成与縮略图像相同的160X 120像素 尺寸的縮小信号。
来自縮小部200的缩小信号向缓冲器201转送并存储。
分割部202根据控制部113的控制，从缓冲器201读入上述縮小信 号，不重复地将该缩小信号分割成规定尺寸的区域例如20X 15像素尺寸 的区域。因此，在该例子中，将縮小信号分割成纵8X横8的合计64个 区域。图4示出这种将縮小信号分割成区域的状况。然后，分割部202 依次向灰度转换曲线计算部203转送分割后的区域。
灰度转换曲线计算部203针对从分割部202转送的上述区域，通过 计算累计柱状图来计算灰度转换处理所使用的灰度转换曲线。灰度转换 曲线计算部203依次向缓冲器204转送按照每个区域所计算的灰度转换 曲线。
在灰度转换曲线计算部203进行的与所有区域有关的灰度转换曲线 的计算处理完成后，提取部205根据控制部113的控制，从缓冲器201 内的縮小信号中，以1像素单位提取关注像素的信号，依次向距离计算 部206转送所提取出的关注像素的像素值和坐标值。
距离计算部206针对由提取部205所提取的关注像素，计算位于该关注像素附近的4个区域，进而计算该关注像素和4个区域之间的距离。 参照图5说明关注像素和位于关注像素附近的4个区域的配置。 这里，关注像素和区域之间的距离是作为关注像素的位置和区域的
中心位置之间的距离被计算出的。
下面，由Pij (i、 j是縮小信号中的关注像素的x、 y坐标)表示关注
像素的像素值，由4 (k=l 4)表示所计算出的关注像素和附近4个区
域之间的距离，由Tk〇表示附近4个区域的灰度转换曲线。
距离计算部206向内插计算部207转送所计算出的距离4和关注像
素Pij (下面将关注像素的像素值Py简称为关注像素Pjj)。
内插计算部207根据控制部113的控制，从距离计算部206读入距
离4和关注像素Pjj，从缓冲器204读入对应的附近4个区域的灰度转换
曲线Tk()，通过下面的数式l所示的内插运算，来计算灰度转换处理后
的关注像素P'ii。
这里
这里，数式1所示的内插运算为根据各区域的灰度转换曲线Tk()， 分别对关注像素Pij进行灰度转换，进而，取灰度转换后的各像素值的与 关注像素和各区域的中心之间的距离成反比的平均。
内插计算部207依次向缓冲器208转送所计算出的灰度转换处理后 的关注像素P'ij。
关于存储在缓冲器201中的縮小信号的所有像素，当上述这种处理 完成后，增益计算部209根据控制部113的控制，从缓冲器201读入縮 小的影像信号的关注像素Pij，从缓冲器208读入灰度转换处理后的影像 信号的关注像素P'ij。
然后，增益计算部209通过下面的数式2所示的运算，来计算灰度 转换处理所使用的转换特性Ty。 [数式2]增益计算部209依次向缓冲器210转送所计算出的转换特性TV 放大部211根据控制部113的控制，针对缓冲器210上的转换特性
Tij进行放大处理，使其成为与输入时的影像信号相同的尺寸。
以下，由T^ (m、 n是影像信号中的x、 y坐标)表示放大处理后的
转换特性。
放大部211向缓冲器212转送放大处理后的转换特性Tmn。 这样，存储在缓冲器212内的转换特性T^，根据需要被转送到曝光 控制部107或灰度转换部IIO。
接着，参照图6说明曝光控制部107的结构的一例。 该曝光控制部107包含提取部300;作为暗部无效像素估计单元 即噪声量估计单元的噪声估计部301;兼作暗部无效像素估计单元、亮部 无效像素估计单元和增益校正单元的增益校正部302;作为暗部无效像素 估计单元即噪声范围设定单元的噪声范围设定部303;作为暗部无效像素
估计单元即暗部无效率计算单元的暗部无效像素判定部304;缓冲器305;
作为暗部无效像素估计单元即暗部无效率计算单元的暗部无效率计算部
306;作为暗部无效像素估计单元即函数近似单元的函数近似部307;兼
作曝光量计算单元、高灵敏度区域调节单元和画质调节单元的高灵敏度
区域调节部308;作为亮部无效像素估计单元即阈值设定单元的阈值设定 部309;作为亮部无效像素估计单元即亮部无效率计算单元的亮部无效像 素判定部310;缓冲器311;作为亮部无效像素估计单元即亮部无效率计 算单元的亮部无效率计算部312;作为亮部无效像素估计单元即函数近似 单元的函数近似部313;兼作曝光量计算单元、高亮度区域调节单元和画 质调节单元的高亮度区域调节部314;以及作为曝光量计算单元即搜索单
元的曝光量计算部315。
缓冲器305经由提取部300分别与噪声估计部301和增益校正部302 连接。转换特性计算部106和噪声估计部301分别与增益校正部302连 接。增益校正部302分别与噪声范围设定部303、暗部无效像素判定部 304、亮部无效像素判定部310和高亮度区域调节部314连接。噪声范围设定部303与暗部无效像素判定部304连接.。.暗部无效像素判定部304 经由缓冲器305、暗部无效率计算部306、函数近似部307、高灵敏度区 域调节部308与曝光量计算部315连接。阈值设定部309与亮部无效像 素判定部310连接。亮部无效像素判定部310经由缓冲器311、亮部无效 率计算部312、函数近似部313、高亮度区域调节部314与曝光量计算部 315连接。曝光量计算部315分别与光圈101、 CCD 102和放大部103连 接。
并且，控制部113与提取部300、噪声估计部301、增益校正部302、 噪声范围设定部303、暗部无效像素判定部304、暗部无效率计算部306、 函数近似部307、高灵敏度区域调节部308、阈值设定部309、亮部无效 像素判定部310、亮部无效率计算部312、函数近似部313、高亮度区域 调节部314和曝光量计算部315双方向连接，并对他们进行控制。
接着，说明这种曝光控制部107的作用。
控制部113在经由外部I/F部114判定为处于预摄像椟式的情况下， 控制曝光量计算部315，将光圈101设定为规定的光圈值，将CCD 102 设定为规定的电子快门速度，将放大部103设定为与所设定的ISO灵敏 度对应的规定的放大量。
接着，控制部113如上所述，当对焦点检测部108进行的对焦处理 完成后，控制曝光量计算部315，设定多种不同的曝光量。在本实施方式 中，如上所述，假设为图2所示的3种曝光量的摄影，所以，曝光量计 算部315设定的曝光量也为这3种曝光量。
具体而言，通过将光圈101设定为规定的光圈值，将放大部103设 定为与所设定的ISO灵敏度对应的规定的放大量，将CCD 102的电子快 门速度如上所述设定为1/15、 1/250、 1/4000秒，由此，能够实现3种曝 光量。
这3种曝光量的预摄像完成且向缓冲器105转送3种影像信号后， 提取部300根据控制部113的控制，从缓冲器105以1像素单位提取与 图2所示的第1曝光量对应的影像信号，作为关注像素的信号，并向增 益校正部302转送。并且，提取部300同时还进行包含关注像素的规定尺寸的区域的提取，并向噪声估计部301转送该区域。
以下，由P目(m、 n是影像信号中的x、 y坐标)表示关注像素的像 素值。
噪声估计部301如日本特开2005-175718号公报所公开的那样，根 据控制部113的控制，从提取部300计算包含关注像素(下面将关注
像素的像素值Pmn简称为关注像素P^)的规定尺寸的区域的平均值AVmn，
根据该平均值AV皿，以像素单位估计与关注像素有关的噪声量N^。 然后，噪声估计部301向增益校正部302转送所计算出的平均值AV^和 噪声量1SU。
增益校正部302根据控制部113的控制，从转换特性计算部106读 入与图2所示的第1曝光量对应的影像信号的转换特性T^。
然后，增益校正部302如下面的数式3所示，通过使从噪声估计部 301转送的噪声量N^乘以从转换特性计算部106转送的转换特性Tmn， 由此，计算进行了灰度转换处理后的噪声量N'^。
N， =T 'N
咖 咖 咖
进而，增益校正部302如下面的数式4所示，通过使从提取部300 转送的关注像素P自乘以从转换特性计算部106转送的转换特性Tmn，由 此，计算进行了灰度转换处理后的关注像素P'皿。
咖 咖 咖
增益校正部302向噪声范围设定部303转送上述进行了灰度转换处 理后的噪声量N，^和上述平均值AV皿，向暗部无效像素判定部304、亮 部无效像素判定部310和高亮度区域调节部314转送进行了灰度转换处
理后的影像信号P'Mn。
噪声范围设定部303根据控制部113的控制，根据从增益校正部302 转送的噪声量N，皿和平均值AV^，计算下面的数式5所示的上限 和下限L皿，作为属于噪声的范围。<formula>formula see original document page 20</formula>然后，噪声范围设定部303向暗部无效像素判定部304转送所计算 出的上限U^和下限L皿。暗部无效像素判定部304根据控制部113的控制，使用从增益校正 部302转送的关注像素P'^和从噪声范围设定部303转送的与噪声有关 的上限Umn和下限Lmn，判定关注像素P'皿是否包含在噪声范围内。这里， 在满足下面的数式6所示的条件的情况下，判定为关注像素P'皿包含在 噪声范围内。[数式6] U ^P'迈n咖 咖另一方面，暗部无效像素判定部304在关注像素P'^不满足数式6 所示的条件的情况下，判定为不包含在噪声范围内。然后，暗部无效像素判定部304向缓冲器305输出上述判定结果作 为标签信息。作为具体例子，在包含在噪声内的情况下，暗部无效像素 判定部304输出1作为标签，在不包含在噪声内的情况下，暗部无效像 素判定部304输出0作为标签。并且，亮部无效像素判定部310根据控制部113的控制，使用从增 益校正部302转送的关注像素P'mn和来自阈值设定部309的阈值Th，判定关注像素P':nn泛白的可能性是否高。这里，根据照相机系统确定的基准白色来设定上述阈值Th，例如，在影像信号的灰度等级为12比特(动 态范围0 4095)的情况下，使用3800等的值。艮P，亮部无效像素判定部310在满足下面的数式7的条件的情况下，判定为关注像素P'mn泛白，在不满足的情况下，判定为不泛白。[数式7〗 P' ^Th咖然后，亮部无效像素判定部310向缓冲器311转送上述判定结果作 为标签信息。作为具体例子，在泛白的情况下，亮部无效像素判定部310 输出1作为标签，在不泛白的情况下，亮部无效像素判定部310输出0作为标签。
上述暗部无效像素判定部304的判定处理和亮部无效像素判定部 310的判定处理，分别针对与图2所示的第2曝光量对应的影像信号和与 第3曝光量对应的影像信号同样地进行，向缓冲器305和缓冲器311转 送与3种曝光量对应的影像信号的标签信息。
暗部无效率计算部306根据控制部113的控制，从缓冲器305读入 关注像素P'^是否包含在噪声内的标签信息，计算包含在噪声内的像素 相对于影像信号整体的比率。
暗部无效率计算部306按照与3种曝光量对应的每个影像信号，计 算上述比率，作为暗部无效率向函数近似部307转送。
函数近似部307根据控制部113的控制，根据来自暗部无效率计算 部306的3种暗部无效率和3种曝光量(EV)，如下面的数式8所示，将 两者的关系函数化为暗部无效率的二次函数式Rd。
R =aEV2+/3EV+y
d
这里，a、 (3、 y是常数项。
函数近似部307向高灵敏度区域调节部308转送数式8所示的函数式。
另一方面，亮部无效率计算部312根据控制部113的控制，从缓冲 器311读入关注像素P'mn是否泛白的标签信息，计算泛白的像素相对于 影像信号整体的比率。
亮部无效率计算部312按照与3种曝光量对应的每个影像信号，计 算上述比率，作为亮部无效率向函数近似部313转送。
函数近似部313根据控制部113的控制，根据来自亮部无效率计算 部312的3种亮部无效率和3种曝光量(EV)，如下面的数式9所示，将 两者的关系函数化为亮部无效率的二次函数式Rb。
R = S EV2+ e EV+ C
b
这里，S、 s、 ^是常数项。函数近似部313向高亮度区域调节部314转送数式9所示的函数式。图7示出数式8所示的暗部无效率的二次函数式Rd和数式9所示的 亮部无效率的二次函数式Rb的一例。在曝光量不足的情况(EV小的情况)下，暗部无效率高，亮部无效 率低。与此相对，在曝光量过度的情况(EV大的情况)下，暗部无效率 低，亮部无效率高。在预摄像时设定的3种曝光量可以覆盖被摄体的动态范围的情况 下，暗部无效率的二次函数式Rd和亮部无效率的二次函数式Rb在图7 所示的线图上交差(具有交点)。而且，与该交点对应的曝光量为取得在暗部无效的像素数和在亮部 无效的像素数的平衡的适当曝光量EVr。但是，关于暗部和亮部的平衡，其权重根据摄影时的状况而变化。 例如，ISO灵敏度越高，暗部的噪声的影响越显著，主观上成为问题。并 且，天空等的高亮度区域的面积越宽，亮部的泛白的影响越显著，主观 上成为问题。为了对应该问题，高灵敏度区域调节部308进行针对上述ISO灵敏 度的校正，高亮度区域调节部314进行针对上述高亮度区域的面积的校 正。高灵敏度区域调节部308根据从控制部113转送的摄影时的ISO灵 敏度，如图8所示，校正来自函数近似部307的暗部无效率的二次函数 式Rd。作为具体例子，如该图8所示，高灵敏度区域调节部308进行如下 处理以ISO灵敏度100为基准，随着使ISO灵敏度提高为200、 400， 使二次函数式Rd以规定量逐渐向上方移位。通过该校正，与亮部无效率的二次函数式Rb的交点、即适当曝光量 向曝光量过度的方向变化，所以，能够降低暗部的噪声的影响。另一方面，高亮度区域调节部314根据来自增益校正部302的进行 了灰度转换处理后的影像信号，来校正来自函数近似部313的亮部无效 率的二次函数式Rb。高亮度区域调节部314根据包含在来自增益校正部22302的影像信号中的高亮度区域的面积来进行该校正。这里，亮度区域例 如在信号的灰度等级为12比特(动态范围0 4095)的情况下，意味 着2800等的规定阈值以上的像素。图9示出基于这种高亮度区域的面积比来校正亮部无效率的二次函 数式Rb的状况。作为具体例子，如该图9所示，高亮度区域调节部314进行如下处 理以高亮度区域的面积包含在影像信号中的比率为30%的情况为基准， 随着比率上升到50。/。、 70%， 二次函数式Rb以规定量逐渐向上方移位。通过该校正，与暗部无效率的二次函数式Rd的交点、即适当曝光量 向曝光量不足的方向变化，所以，能够降低亮部的泛白的影响。通过高灵敏度区域调节部308校正后的暗部无效率的二次函数式Rd 和通过高亮度区域调节部314校正后的亮部无效率的二次函数式Rb向曝 光量计算部315转送。曝光量计算部315根据控制部113的控制，计算来自高灵敏度区域 调节部308的二次函数式Rd和来自高亮度区域调节部314的二次函数式 Rb的交点的曝光量EV，将所计算出的曝光量EV作为适当曝光量EVr。控制部113在经由外部I/F部114判定为处于主摄像模式的情况下， 控制曝光量计算部315，根据上述适当曝光量EVr，设定光圈IOI的光圈 值和CCD 102的电子快门速度。接着，参照图IO说明曝光控制部107内的噪声估计部301的结构的 一例。该噪声估计部301包含增益计算部400、标准值赋予部401、查用 表部402和平均计算部403。提取部300与平均计算部403连接。平均计算部403、增益计算部 400和标准值赋予部401分别与查用表部402连接。查用表部402与增益 校正部302连接。并且，控制部113与增益计算部400、标准值赋予部401、査用表部 402和平均计算部403双方向连接，并对他们进行控制。接着，说明这种噪声估计部301的作用。提取部300从缓冲器105依次读入包含与3种曝光量对应的影像信 号的关注像素的规定尺寸的区域，向平均计算部403转送。平均计算部403根据控制部113的控制，计算包含关注像素Pmn的 规定尺寸的区域的平均值AV皿，向查用表部402转送所计算出的平均值 AV腿。另一方面，增益计算部400根据从控制部113转送的ISO灵敏度和 与曝光条件有关的信息，求出放大器103中的放大量，向査用表部402 转送。并且，控制部113从温度传感器115取得CCD102的温度信息，向 查用表部402转送所取得的温度信息。査用表部402根据来自平均计算部403的平均值AV^、来自增益计 算部400的增益信息和来自控制部113的温度信息，输出噪声量N^。这里，查用表部402是记录了温度、信号值电平、增益和噪声量之 间的关系的查用表，例如由日本特开2005-175718号公报所记载的单元构 筑。查用表部402向增益校正部302转送所计算出的噪声量N皿和平均 值AV加。另外，标准值赋予部401具有如下功能在无法取得温度和增益的 至少一方参数的情况下，赋予相对于该参数的标准值。根据这种实施方式1，能够适当取入画面整体的动态范围，通过与 空间变异的灰度转换处理相组合，能够获得有效活用了包含主要被摄体 以及背景部的整体的动态范围的高质量的影像信号。并且，能够对縮小了影像信号的信号进行灰度转换曲线的计算，所 以，能够使处理高速化。进而，通过内插运算将灰度转换曲线转换为像素单位，能够获得维 持了区域间的连续性的高质量的影像信号。而且，在曝光量的设定中，通过函数式对灰度转换处理和包含噪声 特性的暗部的无效像素的推移、以及灰度转换处理和包含基准白色的亮 部的无效像素的推移进行模型化，所以，能够实现高精度的曝光量控制和自动的设定，能够提高照相机系统的操作性。而且，根据ISO灵敏度信息和高亮度区域的面积信息来校正上述函数式，所以，能够获得主观优选的影像信号。另外，在上述中，以像素单位进行噪声量的估计，但是，不需要限 定于这种结构。例如，也可以构成为以规定尺寸的块区域单位来估计噪声量。该情况下，使用块区域的平均值从査用表部402取得噪声量，在 块区域内的全部像素中共同使用该噪声量。如果采用这种结构，能够简 化噪声量估计的处理，所以，能够使处理高速化。并且，在上述中，将转换特性计算部106用作预摄像时的转换特性 计算单元，并且也兼作主摄像时的灰度转换单元的一部分，但是，当然 不限于此，也可以在预摄像时和主摄像时分别单独设置。[实施方式2]图11 图19示出本发明的实施方式2，图11是示出照相机系统的 结构的框图，图12是示出拜耳(Bayer)型原色过滤器的结构的图，图 13是示出色差线顺次型补色过滤器的结构的图，图14是示出曝光控制部 的结构的框图，图15是示出针对曝光量的亮部无效率和暗部无效率与适 当曝光量的线图，图16是示出分割测光的13个区域& a。的图，图17 是示出摄影状况的估计和画质调节之间的关系的图表，图18是示出在曝 光量调节中使用滑杆的外部I/F部的结构例的图，图19是示出在曝光量 调节中使用按钮的外部I/F部的结构例的图。在该实施方式2中，对与上述实施方式1相同的部分附加相同的符 号并省略说明，主要仅说明不同点。参照图11说明本实施方式的照相机系统的结构。该图11所示的照相机系统变更了上述实施方式1的图1所示的照相 机系统的一部分。g卩，该照相机系统构成为，在图1所示的照相机系统 中，追加了预白平衡部501、作为第1Y/C分离单元即第2Y/C分离单元 的Y/C分离部503、彩度强调部504和Y/C合成部505，将CCD 102置 换为作为彩色摄像元件的彩色CCD 500，将曝光控制部107置换为作为 曝光控制单元的曝光控制部502。其他基本结构与实施方式1相同，对相同结构附加相同的名称和符号。以下，主要仅说明不同的部分。经由透镜系统100、光圈101和彩色CCD 500所摄影的彩色影像信 号向放大部103转送。缓冲器105分别与预白平衡部501、 Y/C分离部503和对焦点检测部 108连接。预白平衡部501与放大部103连接。曝光控制部502分别与光 圈101、彩色CCD 500和放大部103连接。Y/C分离部503分别与转换 特性计算部106、灰度转换部110、曝光控制部502和彩度强调部504连 接。转换特性计算部106分别与曝光控制部502和灰度转换部110连接。 灰度转换部110和彩度强调部504分别与Y/C合成部505连接。Y/C合 成部505与信号处理部111连接。并且，控制部113与预白平衡部501、曝光控制部502、 Y/C分离部 503、彩度强调部504和Y/C合成部505双方向连接，并对他们进行控制。进而，来自配置在彩色CCD500附近的温度传感器115的信号与控 制部113连接。接着，沿着影像信号的流程说明该图11所示的照相机系统的作用。 该实施方式2的照相机系统的作用基本与上述实施方式1相同，主要仅 说明不同的部分。当用户按下外部I/F部114的二级式开关即快门按钮的一半时，该照 相机系统进入预摄像模式。于是，通过彩色CCD 500对经由透镜系统100和光圈101成像的被 摄体像进行光电转换，并作为模拟的彩色影像信号输出。在通过放大部103对该模拟的彩色影像信号进行了考虑ISO灵敏度 和后述的白平衡的放大后，通过A/D转换部104转换成数字的彩色影像 信号，存储在缓冲器105中。另外，在本实施方式中，彩色CCD 500，假设为在前面配置了拜耳 (Bayer)型原色过滤器的单板摄像元件。并且，摄像元件不限于CCD， 当然也可以使用CMOS及其他摄像元件，这与上述实施方式1相同。这里，参照图12说明拜耳(Bayer)型彩色过滤器的结构。图12所示的拜耳(Bayer)型原色过滤器以2X2像素为基本单位， 在该基本单位内的对角的像素位置分别配置一个红(R)、蓝(B)过滤器， 在剩余的对角的像素位置配置绿(G)过滤器。接着，缓冲器105内的影像信号分别向对焦点检测部108和预白平 衡部501转送。其中的预白平衡部501按照每个颜色信号累计存储在缓冲器105中 的影像信号内的规定电平的范围内的信号(即，累计相加)，由此，计算 简易的白平衡系数。预白平衡部501向放大部103转送所计算出的系数， 使该系数与按照每个颜色信号而不同的增益相乘，从而进行白平衡。然后，在预白平衡部501进行的白平衡处理和对焦点检测部108进 行的对焦处理完成后，曝光控制部502根据控制部113的控制，设定多 种不同的曝光量。然后，根据所设定的各曝光量，进行多张的预摄像。 这里，在本实施方式中，假设为2种曝光量的预摄像。如上所述，根据这些多种曝光量所摄像的影像信号向缓冲器105转送。存储在该缓冲器105内的彩色影像信号向Y/C分离部503转送。 Y/C分离部503根据控制部113的控制，通过公知的内插处理，生 成由R、 G、 B三板构成的彩色影像信号。进而，Y/C分离部503根据控 制部113的控制，如下面的数式10所示，将三板的彩色影像信号分离为 亮度信号Y和色差信号Cb、 Cr。 [数式10]Y = 0. 29900R+0. 58700G+0. 11400B Cb = -0. 16874R-0. 33126G+0. 50000B Cr= 0. 500OOR—O. 41869G—0. 08131B然后，Y/C分离部503分别向转换特性计算部106和曝光控制部502 转送这样计算出的亮度信号Y。转换特性计算部106根据控制部113的控制，从Y/C分离部503依 次读入针对2种曝光量的亮度信号Y，计算在空间变异的灰度转换处理 中所使用的转换特性。转换特性计算部106在该预摄像中，向曝光控制 部502转送所计算出的转换特性。曝光控制部502根据控制部113的控制，从Y/C分离部503依次读 入针对2种曝光量的亮度信号，从转换特性计算部106依次读入针对2 种曝光量的转换特性，来计算主摄像中的曝光量。这样，进行焦点调节和简易白平衡调节，进而计算曝光量，当用户 全部按下外部I/F部114的二级式开关即快门按钮时，该照相机系统进入 主摄像模式。于是，与预摄像同样，向缓冲器105转送彩色影像信号。根据由曝 光控制部502求出的曝光量、由对焦点检测部108求出的对焦条件和由 预白平衡部501求出的白平衡系数，来进行该主摄像，这些摄影时的条 件向控制部113转送。Y/C分离部503根据控制部113的控制，与预摄像时同样，对主摄 像的彩色影像信号进行公知的内插处理，进而，根据上述数式10，计算 亮度信号Y和色差信号Cb、 Cr。Y/C分离部503向转换特性计算部106和灰度转换部110转送所计 算出的亮度信号，向彩度强调部504转送色差信号。转换特性计算部106根据控制部113的控制，从Y/C分离部503读 入主摄像的亮度信号，计算在空间变异的灰度转换处理中所使用的转换 特性。转换特性计算部106在该主摄像中，向灰度转换部110转送所计 算出的灰度转换特性。灰度转换部110根据控制部113的控制，从Y/C分离部503读入主 摄像的亮度信号Y，从转换特性计算部106读入转换特性，对亮度信号 进行空间变异的灰度转换处理。然后，灰度转换部110向Y/C合成部505 转送灰度转换处理后的亮度信号Y'。彩度强调部504根据控制部113的控制，从Y/C分离部503读入主 摄像的色差信号Cb、 Cr，进行公知的彩度强调处理。彩度强调部504向 Y/C合成部505转送进行了彩度强调处理的Cb， 、 Cr'。Y/C合成部505根据控制部113的控制，从灰度转换部110读入进 行了灰度转换处理的亮度信号Y'，从彩度强调部504读入进行了彩度 强调处理的Cb， 、Cr'，根据下面的数式11转换为RGB信号(R， G' B，信号)，向信号处理部lll转送。 R,=Y，+1. 40200Cr'
G'=Y，-0. 34414Cb' —0. 71414Cr'
B'=Y' + 1. 77200Cb'
信号处理部lll对来自Y/C合成部505的R' G， B，信号进行公知 的边缘强调处理和压縮处理等，向输出部112转送处理后的信号。
输出部112将从信号处理部111输出的彩色影像信号记录并保存到 存储卡等记录介质。
接着，参照图14说明曝光控制部502的结构的一例。
该图14所示的曝光控制部502变更了上述实施方式1的图6所示的 曝光控制部107的一部分。即，该曝光控制部502在图6的曝光控制部 107中追加了兼作曝光量计算单元、画质调节单元和摄影状况估计单元 的对焦位置估计部600;兼作曝光量计算单元、画质调节单元和摄影状况 估计单元的被摄体分布估计部601;兼作曝光量计算单元、画质调节单元 和摄影状况估计单元的夜景估计部602;兼作曝光量计算单元、画质调节 单元和摄影状况估计单元的统合部603;兼作曝光量计算单元、画质调节 单元和摄影状况调节单元的摄影状况调节部604;和兼作曝光量计算单 元、画质调节单元和摄影状况估计单元的测光评价部607，并且，将高灵 敏度区域调节部308置换为兼作曝光量计算单元、画质调节单元、摄影 状况调节单元和手动调节单元的暗部无效率调节部605，将高亮度区域调 节部314置换为兼作曝光量计算单元、画质调节单元、摄影状况调节单 元和手动调节单元的亮部无效率调节部606。曝光控制部502的其他基本 结构与图6的曝光控制部107相同，对相同结构附加相同的名称和符号 并省略适当说明，以下，主要仅说明不同的部分。
提取部300分别与噪声估计部301、增益校正部302和测光评价部 607连接。增益校正部302分别与噪声范围设定部303、暗部无效像素判 定部304和亮部无效像素判定部310连接。对焦位置估计部600、被摄体 分布估计部601和夜景估计部602分别与统合部603连接。统合部603 与摄影状况调节部604连接。摄影状况调节部604和函数近似部307分
29别与暗部无效率调节部605连接。摄影状况调节部604和函数近似部313 分别与亮部无效率调节部606连接。暗部无效率调节部605和亮部无效 率调节部606分别与曝光量计算部315连接。
并且，控制部113与对焦位置估计部600、被摄体分布估计部601、 夜景估计部602、统合部603、摄影状况调节部604、暗部无效率调节部 605、亮部无效率调节部606和测光评价部607双方向连接，并对他们进 行控制。
接着，说明这种曝光控制部502的作用。
控制部113在经由外部I/F部114判定为处于预摄像模式的情况下， 与上述实施方式1的情况相同，控制曝光量计算部315，将光圈101设定 为规定的光圈值，将彩色CCD 500设定为规定的电子快门速度，将放大 部103设定为与所设定的ISO灵敏度对应的规定的放大量。
接着，控制部113如上所述，当对焦点检测部108进行的对焦处理 和预白平衡部501进行的白平衡处理完成后，控制曝光量计算部315，设 定多种不同的曝光量。在本实施方式中，如上所述，假设为2种曝光量 的摄影。
具体而言，通过将光圈101设定为规定的光圈值，将放大部103设 定为与所设定的ISO灵敏度对应的规定的放大量，将彩色CCD 500的电 子快门速度设定为1/30、 1/200秒，由此，能够实现2种曝光量。
关于由这2种曝光量所获得的影像信号的亮度信号，函数近似部307 根据来自暗部无效率计算部306的2种暗部无效率和2种曝光量(EV)， 如下面的数式12所示，将两者的关系函数化为暗部无效率的一次函数式 Rd。 Rd = ηEV+ θ
这里，η、 θ是常数项。
函数近似部307向暗部无效率调节部605转送数式12所示的函数式。
并且，函数近似部313根据控制部113的控制，关于由上述2种曝光量所获得的影像信号的亮度信号，根据来自亮部无效率计算部312的2 种亮部无效率和2种曝光量(EV)，如下面的数式13所示，将两者的关 系函数化为亮部无效率的一次函数式Rb。 [数式13] R = t EV+ k
b
这里，t、 K是常数项。
函数近似部313向亮部无效率调节部606转送数式13所示的函数式。
图15示出数式12所示的暗部无效率的一次函数式Rd和数式13所 示的亮部无效率的一次函数式Rb的一例。
而且，与上述同样，与2个一次函数的交点对应的曝光量为取得在 暗部无效的像素数和在亮部无效的像素数的平衡的适当曝光量EVr。
但是，与上述同样，关于暗部和亮部的平衡，其权重根据摄影时的 状况而变化。所以，在本实施方式中，通过估计摄影时的状况，来自动 校正暗部和亮部的平衡。
艮P，首先，对焦位置估计部600经由控制部113取得对焦点检测部 108的对焦距离的信息。然后，对焦位置估计部600根据所取得的对焦距 离，例如分类为风景(5m以上)、肖像(lm 5m)和特写(lm以下) 这3种，将其作为AF信息向统合部603转送。
另一方面，测光评价部607从提取部300读入主摄影时的亮度信号 Y，计算与测光评价有关的信息。
这里，参照图16说明测光评价用的分割图案的一例。
在该图16所示的例子中，测光评价部607将测光区域分割成13个 区域，计算各区域的每一个的亮度值(ai， i-l 13)和画面整体的平均 亮度值。然后，测光评价部607向控制部113转送所计算出的每个区域 的亮度值ai和画面整体的平均亮虔值。
被摄体分布估计部601经由控制部113取得亮度值ai作为与测光评 价有关的信息。然后，被摄体分布估计部601根据各区域的亮度值ai，如 数式14 16所示，分别计算以下的参数Si S3。[数式14] S = I a —a I1 '2 3[数式15]S =max( I a —a | , | a —a | )2 4 6 4 7[数式16] S =max(a ， a ) — (2a)/133 10 U i ■这里，数式14和数式15右边的记号I I表示绝对值，数式15和数 式16的右边的记号max ()表示取括号内的数字中的最大值的函数。并 且，数式16的右边的!E表示所有的i (即1=1 13)的总和，数式16的 右边的第2项表示所有测光区域的平均亮度电平(画面整体的平均亮度 电平)。这样，参数S,意味着最中央部的左右的亮度差，S2意味着内周部的 上侧中央和上侧左右的某一个的亮度差大的一方，S3意味着外周部的上 侧左右的某一个大的一方与画面整体的平均亮度之差。被摄体分布估计部601向统合部603转送这样计算出的3个参数 S2、 S3，作为AE信息。进而，夜景估计部602经由控制部113取得与测光评价有关的信息。 然后，在画面整体的平均亮度电平在规定的阈值以下的情况下，夜景估 计部602估计为是夜景摄影，在除此之外的情况下，夜景估计部602估 计为不是夜景摄影。夜景估计部602向统合部603转送这样估计出的结果作为夜景摄影 信息。统合部603根据来自对焦位置估计部600的AF信息、来自被摄体 分布估计部601的AE信息和来自夜景估计部602的夜景摄影信息，如图 17所示，估计摄影时的状况。艮P，首先，统合部603在估计为来自夜景估计部602的信息为夜景 摄影的情况下，确定摄影时的状况为夜景。并且，统合部603在估计为来自夜景估计部602的信息为夜景摄影 以外的情况下，进而使用上述AF信息和AE信息来估计摄影时的状况。首先，在AF信息为风景的情况下，进而将AE信息的参数S3与第1 规定值Tin比较。该参数S3是求出画面上部和画面整体的平均值之差的 参数，所以，在风景摄影时，背景上部没有天空的情况下，值小，在有 天空的情况下，值大。因此，在参数S3比第1规定值Tln大的情况下， 估计为是上部有天空的风景摄影，在参数&在第1规定值Tin以下的情 况下，估计为是上部没有天空或天空少的风景摄影。
接着，在AF信息为肖像的情况下，进而将AE信息的参数S2与第2 规定值Th2比较。该参数S2是选择中心部上部和其左右之差的大的一方 的参数，所以，在肖像摄影时，在拍摄多个人物的情况下，值小，在拍 摄一个人物的情况下，值大。因此，在参数S2比第2规定值Th2大的情 况下，估计为是一人的人物摄影，在参数S2在第2规定值Th2以下的情 况下，估计为是多人的人物摄影。
然后，在AF信息为特写的情况下，进而将AE信息的参数S,与第3 规定值Th3比较。该参数S,是求出中心区域的左右之差的参数，所以， 在特写摄影时，在拍摄单一物体的情况下，值小，在拍摄多个物体的情 况下，值大。因此，在参数S,比第3规定值Th3大的情况下，估计为是 单一物体的特写摄影，在参数S,在第3规定值Th3以下的情况下，估计 为是多个物体的特写摄影。
统合部603向摄影状况调节部604转送这样估计的摄影状况。.
摄影状况调节部604根据来自统合部603的摄影状况，如图17的最 右栏所示，校正来自函数近似部307的暗部无效率的一次函数式Rd和来 自函数近似部313的亮部无效率的一次函数式Rb的一方。
例如，在上部有天空的风景摄影中，重视泛白，使亮部无效率的一 次函数式Rb向上方移位+20。/。。通过该校正，适当曝光量向不足的方向变 化，所以，能够降低亮部的泛白的影响。
并且，在夜景摄影中，重视噪声，使暗部无效率的一次函数式Rd向 上方移位+30%。通过该校正，适当曝光量向过度的方向变化，所以，能 够降低暗部的噪声的影响。
根据这种实施方式2，能够适当取入画面整体的动态范围，通过与空间变异的灰度转换处理相组合，能够获得有效活用了包含主要被摄体 以及背景部的整体的动态范围的高质量的影像信号。
并且，能够对彩色影像信号应用空间变异的灰度转换处理，所以， 与现有的照相机系统的互换性提高，能够利用于多种摄像系统。
进而，适合于摄影状况调节重视暗部和亮部的某一方，所以，能够 获得主观优选的影像信号。
而且，自动进行灰度的调节，所以，能够提高照相机系统的操作性。
另外，在上述中，作为彩色摄像元件，假设为在前面配置了拜耳
(Bayer)型原色过滤器的单板CCD,但是，不必限于这种结构的摄像元 件。例如，也可以应用图13所示的在前面配置了色差线顺次型补色过滤 器的摄像元件、二板或三板摄像元件。
这里，图13所示的色差线顺次方式的补色过滤器以2X2像素为基 本单位，在2X2像素的相同行配置青(Cy)和黄(Ye)，在2X2像素的 另外的相同行配置品红(Mg)和绿(G)。但是，品红(Mg)和绿(G) 的位置构成为每行反转。
进而，在上述中，自动估计摄影状况，来调.节重视暗部和亮部的某 一方，但是，不限于这种结构。例如也可以构成为，用户可以手动调节 以何种程度重视暗部噪声和亮部泛白的某一方。
参照图18，说明能够手动调节暗部和亮部的重视的外部I/F部114 的具体结构的一例。
如图18所示，在照相机系统的例如照相机主体的背面侧，作为外部 I/F部114的一部分配置有液晶700、液晶接通/断开开关701、数值键 702、选择键703和确定开关704。
液晶700是显示设备，可以进行要拍摄的被摄体的监视器显示、摄 影后的图像的确认显示、照相机系统的各种设定所涉及的菜单显示等。
液晶接通/断开开关701是用于将该液晶700的显示切换为接通和断 开的操作开关，是每次按压切换接通和断开的扳扭开关。
数值键702是用于对照相机系统输入数值的0 9数字键开关。
选择键703是可以向十字方向进行操作的操作部件，用于进行菜单所显示的各项目的移动、后述的滑杆的移动。确定开关704是用于确定由数值键702输入的数值、由选择键703 移动或选择的项目的开关。接着，说明该图18所示的外部I/F部114的作用。 用户能够使用选择键703和确定开关704显示与AE控制有关的菜单。然后，用户通过进行操作，显示图18所示的用于调节重视暗部和亮 部的某一方的滑杆。接着，用户通过进行按压选择键703的左、右的操作，使滑杆向左 或右移动，进行选择，以使暗部和亮部的平衡为所期望的状态。然后，用户通过按压确定开关704，确定所选择的暗部和亮部的平衡。这样由外部I/F部114所设定的平衡信息经由控制部113向曝光控制 部502转送，由该曝光控制部502进行校正。接着，参照图19，说明能够手动调节暗部和亮部的重视的外部I/F 部114的具体结构的另一例。该图19所示的外部I/F部114构成为，通过一个按钮的形式，能够 简单地调节暗部和亮部的重视。该外部I/F部114在图18所示的结构中追加进行用于重视暗部的 输入的暗部调节开关705、和进行用于重视亮部的输入的亮部调节开关 706。接着，说明该图19所示的外部I/F部114的作用。用户在希望重视暗部的情况下，按压一次暗部调节开关705，在希 望重视亮部的情况下，按压一次亮部调节开关706。这样从外部I/F部114输入的信息经由控制部113向曝光控制部502 转送，由该曝光控制部502进行规定量的校正。另外，这里，仅按压一次暗部调节开关705或亮部调节开关706就 能够简单地进行调节，但是也可以构成为，按压一次某个开关时，在液 晶700上(例如通过重叠显示)显示图18所示的滑杆，每按压一次暗部调节开关705，滑杆向重视暗部的方向移动规定量，每按压一次亮部调节 开关706，滑杆向重视亮部的方向移动规定量。而且，不仅可以通过按压 确定开关704来进行确定，还可以在操作暗部调节开关705或亮部调节 开关706后经过规定时间自动地进行确定。并且，还可以在通过操作确 定开关704或经过规定时间而进行了确定的情况下，使图18所示的滑杆 从液晶700的显示中自动消除。如果采用这种结构，则具有操作简便、 可以进行详细调节的优点。
另外，本发明不限于上述实施方式，在不脱离发明主旨的范围内， 当然可以进行各种变形和应用。
根据以上详述的本发明的上述实施方式，能够获得如下的结构、作 用和效果。
在主摄像之前以不同的曝光量进行多次预摄像，对由预摄像获得的 各影像信号的相关信号，计算灰度转换处理所使用的转换特性，根据各 影像信号的相关信号、曝光量和转换特性来确定主摄像的曝光量，根据 所确定的曝光量进行主摄像，针对由主摄像获得的影像信号的相关信号， 进行灰度转换处理。这样，进行预摄像并根据灰度转换处理所使用的转 换特性，求出使有效动态范围最大化的曝光条件，所以，能够适当取入 画面整体的动态范围，能够获得高质量的影像信号。
在主摄像之前以不同的曝光量进行多次预摄像，对由预摄像获得的 各影像信号提取亮度信号，计算灰度转换处理所使用的转换特性，根据 各亮度信号、曝光量和转换特性来确定主摄像的曝光量，根据所确定的 曝光量进行主摄像，针对由主摄像获得的影像信号提取亮度信号，针对 所提取的亮度信号进行灰度转换处理。由此，能够应用于彩色影像信号， 所以，与现有的照相机系统的互换性提高，能够利用于多种摄像系统。
根据摄像元件的动态范围来设定预摄像时的曝光量的变化量。因此， 预摄像时的信号间的重复少，能够以较少的预摄像张数来覆盖较宽的动 态范围，所以，能够使到确定曝光量为止的处理速度高速化。
将縮小后的信号分割成多个区域，按照每个区域计算灰度转换曲线， 根据多个区域的每一方所涉及的多个灰度转换曲线，分别对縮小信号中的关注像素的信号值进行灰度转换，根据灰度转换后的多个信号值进行 内插运算，由此计算该关注像素的灰度转换处理后的信号值，根据灰度 转换处理前后的信号值，来计算灰度转换处理的转换特性，对其进行放 大，由此对本来的信号计算转换特性。由此，针对由预摄像获得的各影 像信号的相关信号，求出与主摄像相同的空间变异的灰度转换特性，所 以，能够提高主摄像的曝光量设定的精度。并且，对縮小了影像信号的 相关信号后的信号进行灰度转换曲线的计算，所以，能够使处理高速化。分别将针对曝光量的暗部的无效像素数和针对曝光量的亮部的无效 像素数模型化为函数，根据两者的模型来设定主摄像的曝光量，以使在 暗部和亮部中无效的像素数最小化。这样，设定曝光量以使在亮部和暗 部中无效的像素数最小化，所以，能够获得有效活用了画面整体的动态 范围的主观优选的影像信号。并且，自动进行曝光量的设定，所以是操 作性良好的照相机系统。考虑空间变异的灰度转换处理和噪声特性，将针对曝光量的暗部的 无效像素数模型化为函数。这样，考虑灰度转换处理和噪声特性，将暗 部的无效像素的推移模型化，所以，主摄像的曝光量的计算精度提高， 能够获得高质量的影像信号。考虑空间变异的灰度转换处理和相当于基准白色的阈值，将针对曝 光量的亮部的无效像素数模型化为函数。这样，考虑灰度转换处理和基 准白色，将亮部的无效像素的推移模型化，所以，主摄像的曝光量的计 算精度提高，能够获得高质量的影像信号。使用一次函数式或二次函数式，将针对曝光量的暗部的无效像素数 或针对曝光量的亮部的无效像素数模型化。在使用一次函数式的情况下， 预摄像所要求的摄影张数很少即可，能够使处理速度高速化。并且，在 使用二次函数式的情况下，能够提高模型的精度，能够高精度地进行曝 光量控制。设定主摄像的曝光量，以使暗部的无效像素数和亮部的无效像素数 均等。因此，能够进行暗部和亮部的平衡良好的摄像，能够适当取入画 面整体的动态范围。对针对曝光量的暗部的无效像素数的关系和针对曝光量的亮部的无 效像素数的关系的至少一方进行校正。因此，能够调节重视暗部和亮部 的某一方，针对摄影的自由度提高。
根据ISO灵敏度信息来校正暗部的无效像素数和曝光量之间的关系。因此，能够降低伴随高ISO灵敏度摄影的噪声的影响，能够获得主观上优选的影像信号。并且，自动进行上述校正，所以，能够提高照相机系统的操作性。
根据高亮度区域的面积信息，来校正亮部的无效像素数和曝光量之间的关系。这样，根据高亮度区域的面积信息，来校正亮部的无效像素数和曝光量之间的关系，所以，能够降低高亮度区域中的泛白的影响，能够获得主观上优选的影像信号。并且，自动进行上述校正，所以，能够提高照相机系统的操作性。
根据对焦信息和测光信息来估计统合的摄影状况，根据所估计的摄影状况，对针对曝光量的暗部的无效像素数的关系和针对曝光量的亮部 的无效像素数的关系的至少一方进行校正。这样，适合于摄影状况调节 重视暗部和亮部的某一方，所以，能够获得有效活用了画面整体的动态 范围的高质量的影像信号。并且，自动进行调节，能够提高照相机系统 的操作性。
根据用户的调节值，对针对曝光量的暗部的无效像素数的关系和针 对曝光量的亮部的无效像素数的关系的至少一方进行校正。这样，根据 用户的调节值来调节重视暗部和亮部的某一方，所以，能够获得反映了 用户意图的主观优选的影像信号。
縮小信号并分割成多个区域，按照每个区域计算灰度转换曲线，使 用区域单位的灰度转换曲线进行灰度转换，进而，通过进行内插运算， 以像素单位计算灰度转换处理后的信号值，根据灰度转换处理前后的信 号值，来计算灰度转换处理的转换特性，对其进行放大，由此对本来的 信号计算转换特性，并进行灰度转换处理。这样，进行空间变异的灰度 转换处理，所以，能够获得有效活用了包含主要被摄体以及背景部的整 体的动态范围的高质量的影像信号。并且，对縮小了影像信号的相关信号后的信号进行灰度转换曲线的计算，所以，能够使处理高速化。进而， 通过内插运算将灰度转换曲线转换为像素单位，所以，能够获得维持了 区域间的连续性的高质量的影像信号。使用累计柱状图进行灰度转换曲线的计算。根据累计柱状图来计算 灰度转换曲线，所以，能够获得有效活用了从暗部到亮部的场景所具有 的动态范围的高质量的影像信号。使用在前面配置了拜耳(Bayer)型原色过滤器或色差线顺次型补色 过滤器的单板摄像元件。因此，与现有的摄影部的亲和性高，能够应用 于大量的照相机系统。本申请是以2005年12月1日在日本国申请的日本特愿2005-348391 号为优先权主张的基础而提出申请的，上述公开内容被引用在本申请的 说明书、权利要求书和附图中。
权利要求
1.一种照相机系统，其对来自摄像元件的影像信号进行与灰度转换处理相组合的曝光量控制，其特征在于，该照相机系统具有预摄像控制单元，其控制成在主摄像之前以不同的曝光量进行多次预摄像；转换特性计算单元，其对由上述预摄像获得的各影像信号的相关信号，计算灰度转换处理所使用的转换特性；曝光控制单元，其根据由上述预摄像获得的各影像信号的相关信号、上述预摄像所使用的曝光量和上述转换特性，确定主摄像的曝光量；主摄像控制单元，其控制成根据上述曝光量进行主摄像；以及灰度转换单元，其针对由上述主摄像获得的影像信号的相关信号，计算灰度转换处理所使用的转换特性，并进行灰度转换处理。
2. 根据权利要求l所述的图像处理系统，其特征在于， 上述摄像元件是单色摄像元件， 上述影像信号的相关信号是上述影像信号本身。
3. 根据权利要求1所述的照相机系统，其特征在于， 上述摄像元件是彩色摄像元件， 该照相机系统还具有第1Y/C分离单元，其从由上述预摄像获得的各影像信号中，提取亮 度信号作为上述影像信号的相关信号；以及第2Y/C分离单元，其从由上述主摄像获得的影像信号中，提取亮度 信号作为上述影像信号的相关信号。
4. 根据权利要求1所述的照相机系统，其特征在于， 上述预摄像控制单元根据上述摄像元件的动态范围设定曝光量的变
5. 根据权利要求1所述的照相机系统，其特征在于， 上述转换特性计算单元具有-縮小单元，其以规定的縮小率转换上述影像信号的相关信号，由此求出縮小信号；分割单元，其将上述缩小信号分割成多个区域；灰度转换曲线计算单元，其按照每个上述区域，根据亮度分布信息来计算灰度转换曲线；内插计算单元，其根据多个区域的每一方所涉及的多个灰度转换曲 线，分别对上述縮小信号中的关注像素的信号值进行灰度转换，根据灰 度转换后的多个信号值进行内插运算，由此计算该关注像素的灰度转换 处理后的信号值；增益计算单元，其根据上述缩小信号和上述灰度转换处理后的信号 值，计算灰度转换处理所使用的转换特性；以及放大单元，其以规定的放大率转换上述灰度转换处理所使用的转换特性。
6.根据权利要求1所述的照相机系统，其特征在于， 上述曝光控制单元具有-暗部无效像素估计单元，其根据上述影像信号的相关信号、上述预 摄像所使用的曝光量和上述转换特性，估计暗部的无效像素数和曝光量 之间的关系；亮部无效像素估计单元，其根据上述影像信号的相关信号、上述预 摄像所使用的曝光量和上述转换特性，估计亮部的无效像素数和曝光量 之间的关系；以及曝光量计算单元,其根据上述暗部的无效像素数和曝光量之间的关 系、以及上述亮部的无效像素数和曝光量之间的关系，计算主摄像的曝
7.根据权利要求6所述的照相机系统，其特征在于， 上述暗部无效像素估计单元具有-噪声估计单元，其根据上述影像信号的相关信号，对像素单位或规 定区域单位估计噪声量；增益校正单元，其根据上述转换特性，校正上述噪声量和上述影像 信号的相关信号；噪声范围设定单元，其根据上述所校正的噪声量设定噪声范围； 暗部无效率计算单元，其计算上述所校正的影像信号的相关信号属于上述噪声范围的比例，作为暗部无效率；以及函数近似单元，其使上述预摄像所使用的曝光量和上述暗部无效率之间的关系近似于规定的函数。
8. 根据权利要求6所述的照相机系统，其特征在于， 上述亮部无效像素估计单元具有阈值设定单元，其针对上述影像信号的相关信号设定规定的阈值； 增益校正单元，其根据上述转换特性，校正上述影像信号的相关信号；亮部无效率计算单元，其计算上述所校正的影像信号的相关信号超 过上述阈值的比例，作为亮部无效率；以及函数近似单元，其使上述预摄像所使用的曝光量和上述亮部无效率 之间的关系近似于规定的函数。
9. 根据权利要求7或8所述的照相机系统，其特征在于， 上述函数近似单元使用一次函数式或二次函数式作为上述规定的函数。
10. 根据权利要求6所述的照相机系统，其特征在于， 上述曝光量计算单元具有搜索单元，该搜索单元搜索使上述暗部的无效像素数和上述亮部的无效像素数相等的曝光量。
11. 根据权利要求10所述的照相机系统，其特征在于， 上述曝光量计算单元还具有画质调节单元，该画质调节单元对上述暗部的无效像素数和曝光量之间的关系、以及上述亮部的无效像素数和 曝光量之间的关系的至少一方进行校正。
12. 根据权利要求11所述的照相机系统，其特征在于， 上述画质调节单元具有高灵敏度区域调节单元，该高灵敏度区域调节单元根据来自上述预摄像所使用的曝光量的ISO灵敏度信息，校正上 述暗部的无效像素数和曝光量之间的关系。
13. 根据权利要求ll所述的照相机系统，其特征在于，上述画质调节单元具有高亮度区域调节单元，该高亮度区域调节单 元根据来自上述影像信号的相关信号的高亮度区域的面积信息，校正上 述亮部的无效像素数和曝光量之间的关系。.
14. 根据权利要求11所述的照相机系统，其特征在于，上述画质调节单元具有摄影状况估计单元，其根据上述预摄像时的对焦信息和测光信息来估计摄影状况；以及摄影状况调节单元，其根据上述摄影状况，校正上述暗部的无效像 素数和曝光量之间的关系、以及上述亮部的无效像素数和曝光量之间的 关系的至少一方。
15. 根据权利要求ll所述的照相机系统，其特征在于， 上述画质调节单元具有-接口单元，其用于输入用户的调节值；以及手动调节单元，其根据上述用户的调节值，校正上述暗部的无效像 素数和曝光量之间的关系、以及上述亮部的无效像素数和曝光量之间的 关系的至少一方。
16. 根据权利要求1所述的照相机系统，其特征在于，上述灰度转换单元具有縮小单元，其以规定的縮小率转换上述影像信号的相关信号，由此求出縮小信号；分割单元，其将上述縮小信号分割成多个区域；灰度转换曲线计算单元，其按照每个上述区域，根据亮度分布信息来计算灰度转换曲线；内插计算单元，其根据多个区域的每一方所涉及的多个灰度转换曲 线，分别对上述缩小信号中的关注像素的信号值进行灰度转换，根据灰 度转换后的多个信号值进行内插运算，由此计算该关注像素的灰度转换处理后的信号值；增益计算单元，其根据上述縮小信号和上述灰度转换处理后的信号 值，计算灰度转换处理所使用的转换特性；放大单元，其以规定的放大率转换上述灰度转换处理所使用的转换特性；以及转换处理单元，其根据上述转换特性对上述影像信号的相关信号进 行灰度转换处理。
17. 根据权利要求5或16所述的照相机系统，其特征在于， 上述灰度转换曲线计算单元使用累计柱状图作为上述亮度分布信息。
18. 根据权利要求3所述的照相机系统，其特征在于， 上述彩色摄像元件是在前面配置了R (红)、G (绿)、B (蓝)拜耳(Bayer)型原色过滤器的单板摄像元件、或是在前面配置了 Cy (青)、 Mg (品红)、Ye (黄)、G (绿)色差线顺次型补色过滤器的单板摄像元 件。
全文摘要
本发明提供照相机系统，其对来自CCD(102)的影像信号进行与灰度转换处理相组合的曝光量控制，其中，控制部(113)控制成在主摄像之前以不同的曝光量进行多次预摄像，转换特性计算部(106)对由预摄像获得的各影像信号的相关信号，计算灰度转换处理所使用的转换特性，曝光控制部(107)根据由预摄像获得的各影像信号的相关信号、预摄像所使用的曝光量和转换特性，确定主摄像的曝光量，控制部(113)控制成根据曝光量进行主摄像，灰度转换部(110)针对由主摄像获得的影像信号的相关信号，进行灰度转换处理。
文档编号H04N5/235GK101322398SQ20068004503
公开日2008年12月10日 申请日期2006年11月20日 优先权日2005年12月1日
发明者鹤冈建夫 申请人:奥林巴斯株式会社