专利名称：图像处理器以及使用该图像处理器的面部检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从例如CCD的固态图像传感器件中所获得的图像中检测一个目标的图像处理器，尤其是一种使用该图像处理器的面部检测器，其具有从背对太阳所获得的图像中检测面部区域作为目标，并提供具有合适亮度的面部区域的已处理图像的能力。
背景技术：
近年来，从由图像拾取单元获得的图像中检测例如人体面部的目标的技术已经取得了进步。例如，公开号为[kokai]N0.2003-92700的日本专利早期公开揭示了一种由用于将通过光学系统从图像拾取区域提供的光信号转换为图像信号的图像拾取单元，和用于从该图像信号中仅仅提取面部图像的面部图像检测器所组成的数字摄象机。为了获得一个好的人体面部图像，需要在合适的时间按下快门释放键。在该摄象机中，当面部图像已经被面部图像检测器提取时，快门释放键被自动地按下以获得成象。因此，即使摄象机的操作者是个初学者也可以很容易地获得好的照片。
但是，当背对太阳成象时，会因为在目标与背景之间存在很大的亮度差异而存在面部图像的检测精确性较低的情况。如上所述的数字摄象机，当图像整个区域的亮度低于预定值时，可以通过给目标照射闪光灯，或是调节曝光来完成成象。这些对策在成象期间，即，在快门释放键被按压的时刻是很有用的。但是，当面部图像由于较差的光线条件而没有被面部图像检测器精确地检测到时，则会担心除人体面部之外的错误目标的图像被图像拾取单元自动地获得。
发明内容
因此，本发明的一个主要目的是提供一种图像处理器，其具有即使在不良的光线条件下，特别是在背对太阳成象时也能高精确性地检测例如人体面部的目标的能力。
即，本发明的图像处理器包括图像拾取单元，配置用于获得目标的图像；图像调节器，配置用于将由图像拾取单元提供的图像信号调节到一个调节值；A/D转换器，配置用于将图像调节器的输出转换为数字图像数据；目标检测器，配置用于从数字图像数据中提取目标的特征来检测该图像中的目标区域；以及调节值控制器，用于以反馈的方式将调节值控制信号发送到图像调节器，以使得当目标区域没有被目标检测器检测到时，该由图像拾取单元提供的图像信号被调节到一个不同的调节值。
本发明中，最好是调节值至少是模拟增益或是图像拾取单元的电子快门速度中的一个。该模拟增益是用于调节曝光的参数。当模拟增益越高时，图像亮度增加。与调节色度平衡或者色调曲线的数字处理相反，调节模拟增益是模拟处理。
根据本发明，能够在包括逆光的各种光线条件下通过在不同的调节值，最好是模拟增益，重复地执行目标区域的检测而被精确地检测目标。因此，本图像处理器是例如期望在类似于机场候机楼的有阳光穿透的建筑中被广泛地用作用来检查可疑人物的安全摄象机，或者是一个用于检查门口拜访者的带监视器的对讲机。
本发明的图像处理器最好是进一步包括一个亮度调节器，其用于确定由目标检测器检测到的目标区域的亮度，以及允许调节值控制器向图像调节器发送已确定的调节值控制信号，以使得该亮度成为预定的亮度。在这种情况下，可以提供具有最佳亮度的目标区域的已处理图像。
最好是该调节值控制器通过转换该调节值是由图像拾取单元的电子快门速度提供的第一控制时期和该调节值是由模拟增益提供的第二控制时期来确定该调节值控制信号。在这种情况下，可以在目标区域的有效检测上取得进步。
最好是该图像处理器进一步包括亮度检测器，其用于检测由图像拾取单元获得的整个图像拾取区域的亮度，并且调节值控制器根据该亮度来确定该调节值控制信号的变化量。
作为本图像处理器的优选实施例，该目标检测器包括用于存储目标的模板图像的参考数据存储器，以及用于比较数字图像数据与模板图像从而计算它们之间的相关度，并确定相关度比阈值更高的区域作为该目标区域的目标区域检测部件。在这种情况下，可以进一步提高检测精确性。
另外，最好是该图像处理器进一步包括用于提取目标轮廓的轮廓提取单元，当该目标的轮廓已经被轮廓提取单元提取时，由目标检测器检测该目标区域。
作为本发明进一步的优选实施例，该图像处理器进一步包括用于确定照射该目标的光源是否是太阳的光源确定单元，当该光源确定单元已经确定该光源为太阳时，由目标检测器检测该目标区域。在这种情况下，当光源不是太阳时，可以假定成象条件不是例如逆光的不良光线条件。因此，可以不执行目标区域的检测而输出亮度已调节的图像拾取区域的已处理图像。该目标区域可以很容易地从已处理的图像中被识别出来。因此，通过忽略除白天户外的成象以外的目标区域的检测，可以进一步提高检测效率。
作为本发明的另一个优选实施例，图像传感器进一步包括用于确定由图像拾取单元获得的图像拾取区域的光照强度的光照强度测量单元以及用于当光照强度比预定值小时给图像拾取区域照射补偿光的光照射单元。
最好是该调节值控制器向图像调节器发送初始调节值控制信号，以使得该由图像拾取单元提供的图像信号被初始地调节到作为调节值可变范围的最大和最小值之间的中间值的初始调节值，并且该调节值控制器根据已被调节到初始调节值的图像的整个区域的平均亮度从调节值控制范围组中确定该调节值控制信号。在这种情况下，可以缩短所需要的检测目标区域的时间。
另外，同样最好是该调节值控制器向图像调节器发送初始调节值控制信号，以使得该由图像拾取单元提供的图像信号被初始地调节到作为调节值可变范围的最大值的初始调节值，并且该调节值控制器确定该调节值控制信号以使得该调节值以一步步的方式从可变范围的最大值向最小值变化。
当图像中的许多目标区域被目标检测器检测到时，最好是该亮度调节器确定该具有最大面积的目标区域的亮度。另外，最好是该亮度调节器确定目标区域的平均亮度，以及该调节值控制器确定该调节值控制信号，以使得该平均亮度成为预定亮度。另外，进一步最好是该亮度调节器根据目标区域的大小给亮度分配权重，并且计算亮度的加权平均值，该调节值控制器确定该调节值控制信号以使得该加权平均值成为预定值。
作为本发明图像处理器的一个特别优选地应用，提供一种面部检测器，包括图像拾取单元，配置用于获得包括面部的图像作为目标；图像调节器，配置用于将图像拾取单元提供的图像信号调节到至少是模拟增益和图像拾取单元的电子快门速度之一的调节值；A/D转换器，配置用于将图像调节器的输出转换为数字图像数据；面部区域检测器，配置用于从数字图像数据中提取面部特征来检测图像中的面部区域；调节值控制器，用于以反馈的方式将调节值控制信号发送到图像调节器，以使得当面部区域没有被面部区域检测器检测到时，该由图像拾取单元提供的图像信号被调节到不同的调节值；以及亮度调节器，用于确定由面部区域检测器检测到的面部区域的亮度，并允许该调节值控制器向图像调节器发送已确定的调节值控制信号，以使得该亮度成为预定的亮度。
参考附图，从下面的本发明细节描述中，将更清楚地理解由此带来的其它特征和优点。
图1是根据本发明第一实施例的面部检测器的方块图；图2示出了第一实施例的面部检测器的操作流程图；图3A和3B是示出背对太阳获得的未处理的图像，和显示在面部检测器的监视器上的已处理的图像的说明图；图4是根据本发明第二实施例的面部检测器的方块图；图5示出了第二实施例的面部检测器的操作流程图；图6示出了根据第二实施例修改的面部检测器的操作流程图；图7是根据本发明第三实施例的面部检测器的方块图；图8示出了第三实施例的面部检测器的操作流程图；图9示出了第四实施例的面部检测器的操作流程图；图10示出了第五实施例的面部检测器的操作流程图。
具体实施例方式
将参考
作为本发明优选实施例的图像处理器的面部检测器。
<第一实施例>
如图1所示，本实施例的面部检测器主要包括由例如CCD摄象机的固态图像传感器件构成的图像拾取单元1、用于将图像拾取单元1提供的图像信号调节(放大)到作为调节值的模拟增益的图像调节器2、用于将图像调节器的输出转换为数字图像数据的A/D转换器3、用于存储数字图像数据的存储器4、用于执行面部区域检测处理的面部区域检测单元5、用于做出检测结果的判定的确定单元6、用于以反馈的方式将模拟增益控制信号发送到图像调节器，以使得当面部区域检测处理没有成功时将由图像拾取单元提供的图像信号调节到不同的模拟增益的模拟增益控制器7，以及用于确定由面部区域检测单元检测的面部区域的亮度，并允许模拟增益控制器将已确定的模拟增益控制信号发送到图像调节器以使得该亮度成为预定亮度的亮度调节器8，和用于显示具有已调节亮度的已处理图像的监视器9。
根据本发明的面部检测器，如图2所示，图像拾取单元1输出通过光电转换图像拾取区域的入射光来形成的电信号作为图像信号。在图像调节器2中，图像信号的振幅或是偏移被调节到可以通过模拟增益控制信号改变的模拟增益。在本实施例中，模拟增益控制器7将初始的模拟增益控制信号发送到图像调节器2，以使得该由图像拾取单元1提供的图像信号被调节(放大)到由初始模拟增益控制信号确定的模拟增益。随后，图像信号通过A/D转换器3被转换成数字图像数据，并被存入存储器4中。
关于存储在存储器4中的数字图像，面部区域检测单元5根据(集中)模板匹配方法从数字图像数据中提取人体面部的特征量作为目标来检测图像中的面部区域。在本实施例中，该面部区域检测单元具有参考数据存储器，其用于存储人体面部的模板图像(例如，普通人体面部的黑白图像)，并在需要的时候比较从存储器4中读出的数字图像数据与模板图像从而计算图像各个位置之间的相关度，以使得具有比阈值更高的相关度的区域被确定为面部区域。当模板图像和数字图像数据之间存在很大的亮度差异时，可以执行标准化相关性处理。为了代替上述模板匹配方法，可以执行一种使用例如眼睛、鼻子和嘴巴的特征之间的位置关系的图像匹配方法。
当面部区域检测单元5检测到面部区域时，将该面部区域的数字图像数据发送到亮度调节器8，并计算所检测的面部区域的平均亮度。该平均亮度随后被调节到合适的亮度。即，模拟增益控制器7将用于由亮度调节器8计算出的面部区域的平均亮度调节到合适亮度的模拟增益控制信号发送到图像调节器，以使得由图像拾取单元1提供的图像信号被调节到由模拟增益控制信号所确定的模拟增益。最终，具有合适亮度的面部区域的已处理图像被输出，并被显示在监视器9上。
另一方面，当面部区域检测单元5没有检测到面部区域时，确定单元6检查目前的面部区域检测处理是否满足所需要的条件。举例来说，确定单元6检查是否已经完成有关的图像信号被调节到在由模拟增益控制器预先确定的模拟增益控制范围内的所有模拟增益的面部区域检测处理。作为选择，确定单元6可以计算面部区域检测处理的重复次数，并检查该计算的次数是否小于预定数。例如，当判定该面部区域检测处理还没有完成时，模拟增益控制器7将模拟增益控制信号发送到图像调节器2，以使得该由图像拾取单元1提供的图像信号被调节到不同的模拟增益。因此，以不同的模拟增益重复该面部区域检测处理，直到完成有关的图像信号被调节到模拟增益控制范围内的所有模拟增益。当面部区域被检测到时，如上所述，调节该面部区域的平均亮度，并将具有合适亮度的面部区域的已处理图像显示在监视器9上。
另一方面，当判定该面部区域检测处理已经完成时，整个图像拾取区域的数字图像数据被发送到亮度调节器8，并且整个图像拾取区域的平均亮度被计算出来。将该平均亮度调节到合适的亮度。即，模拟增益控制器7将用于由亮度调节器8计算出的整个图像拾取区域的平均亮度调节到合适亮度的模拟增益控制信号发送到图像调节器2，以使得由图像拾取单元1提供的图像信号被调节到由模拟增益控制信号所确定的模拟增益。因此，具有合适亮度的整个图像拾取区域的已处理图像被输出，并被显示在监视器9上。因此，当由于某些原因而不能检测面部区域时，例如缺少图像面部时，面部检测器简单地提供具有已调节的亮度的图像拾取区域的已处理图像。
因此，通过重复面部区域检测处理，当为了调节图像信号而以反馈方式改变模拟增益时，可以在当面部存在于由图像拾取单元1获得的图像中时，不考虑光线条件而高可靠度的提取面部区域。特别地，在面部区域和背景之间存在很大的亮度差异的情况下成象时，例如背对太阳成象时，使用常规的自动曝光，面部区域会变得黑暗，如图3A所示。然而，根据本发明如上所述的面部检测器，具有合适亮度的面部区域的已处理图像可以被显示在监视器9上，如图3B所示。
如上的面部检测器，最好是模拟增益控制器7根据下述方法确定模拟增益控制信号。即，由模拟增益控制器7确定的初始模拟增益控制信号被发送到图像调节器2，以使得由图像拾取单元1提供的图像信号被初始地调节到作为模拟增益可变范围的最大值的初始模拟增益。当没有在已调节到初始模拟增益的图像信号中检测到面部区域时，确定单元6检查目前的面部检测处理所使用的模拟增益是否是可变范围的最小值。由于初始模拟增益比最小值大，所以模拟增益控制器7确定模拟增益控制信号，以使得该由图像拾取单元1提供的图像信号通过所需要的幅度被调节到比初始模拟增益小的不同的模拟增益。因此，通过使用不同的模拟增益来重复面部区域检测处理，直到面部区域检测处理中所使用的模拟增益是最小值。简而言之，模拟增益控制器7确定模拟增益控制信号以使得该模拟增益在每次面部区域检测处理中以一步步的方式从最大值向最小值减小。因此，由于图像由亮变黑，可以减少使用者在看监视器9上的图像时的陌生感。作为一个修改，模拟增益控制器7可以确定模拟增益控制信号，以使得该初始模拟增益是模拟增益可变范围的最小值，并且该模拟增益在每次面部区域监检测处理中从最小值向最大值连续地增加。
另外，模拟增益控制器7最好是根据由图像拾取单元1获得的图像整个区域的平均亮度来确定模拟增益的变化量，该变化量被定义为连续地执行两次面部区域检测处理的模拟增益之间的差值。例如，当该平均亮度在很高的范围内(例如逆光)时，模拟增益的小的变化量对提高面部区域的检测精确性是很合适的。当该平均亮度在中间范围时，模拟增益的大的变化量对增加面部区域的检测速度是很合适的。另外，当该平均亮度在很低的范围内时，最好是设定模拟增益的中等变化量，其比平均亮度在很高范围的情况时要大，并且比平均亮度在中间范围的情况时要小。
<第二实施例>
本实施例中的面部检测器除了进一步包括用于确定图像拾取区域光照强度的光照强度测量单元10，和用于当光照强度比预定值小时给图像拾取区域照射类似于红外光的补偿光的光照射单元11以外，与第一实施例中的面部检测器完全一样，如图4所示。因此，省略相同的说明。
在本实施例的面部检测器中，如图5所示，模拟增益控制器7将所确定的初始模拟增益控制信号发送到图像调节器2以使得由图像拾取单元1提供的图像信号首先被调节(放大)到图像调节器可用到的最大模拟增益。该已调节的图像信号被A/D转换器3转换成数字图像数据，并被存入存储器4中。随后，光照强度测量单元10根据由模拟增益控制器7设定的模拟增益和存入存储器4中的数字图像数据来确定图像拾取区域的光照强度，并检查该光照强度是否比预定值低。
当该光照强度比预定值低时，例如红外LED的光照射单元11被打开用来给图像拾取区域照射红外光。在红外光照射下由图像拾取单元1获得图像，并且随后被调节(放大)到一个需要的模拟增益。已调节的图像被A/D转换器3转换成数字图像数据，并被存入存储器4中。随后，该数字图像数据不通过面部区域检测单元5而被直接发送到亮度调节器8中。在亮度调节器8中，该数字图像数据的图像拾取区域的平均亮度被计算出来。模拟增益控制器7将模拟增益控制信号发送到图像调节器用来将平均亮度调节到合适的亮度。因此，具有合适亮度的图像拾取区域的已处理图像被显示在监视器9上。由图像拾取单元1在照射补偿光的情况下获得的图像中，面部区域与背景之间的亮度差异十分地小，因此，面部区域可以很容易地从具有合适亮度的图像拾取区域的已处理图像中识别出来。
当光照强度并不比预定值低时，面部区域检测处理的执行与第一实施例中的情况一样。即，当检测到面部区域时，具有合适亮度的面部区域的已处理图像被显示在监视器9上。当没有检测到面部区域时，确定单元6检查面部区域检测处理中所使用的模拟增益是否是最小模拟增益。当该模拟增益不是最小模拟增益时，模拟增益控制器7将模拟增益控制信号发送到图像调节器2以使得该由图像拾取单元1提供的图像信号被调节到不同的模拟增益。通过使用不同的模拟增益来重复面部区域检测处理用以检测面部区域，直到该模拟增益是最小模拟增益。当该模拟增益是最小模拟增益时，停止重复的面部区域检测处理，以使得具有合适亮度的图像拾取区域的已处理图像被显示在监视器9上。
作为红外LED的代替，可以用白光LED作为光照射单元11。另外，用于控制图像拾取单元1的电子快门速度的慢快门装置也可以代替光照使用。另外，也可以既使用慢快门装置又使用光照射单元11。
作为第二实施例的修改，模拟增益控制器7将初始模拟增益控制信号发送到图像调节器2以使得由图像拾取单元1提供的图像信号被初始地调节到作为模拟增益可变范围的最大值与最小值之间的实际中间值的初始模拟增益。在此情况下，如图6所示，当光照强度不比预定值低时，模拟增益控制器7也根据整个图像拾取区域的平均亮度从图像调节器2的模拟增益可用范围中确定适于有效地检测面部区域的模拟增益控制范围。
该模拟增益控制范围定义为初始模拟增益的高低两端。当平均亮度高于参考值时，最好是设定很宽的模拟增益控制范围，因为图像拾取区域的亮度分布很宽。当平均亮度并不比参考值高时，最好是设定窄的模拟增益控制范围。在本修改中，当重复面部区域检测处理时，模拟增益在模拟增益控制范围内从初始模拟增益被增加或是减少。因此，具有相对减少检测面部区域所需要的模拟增益的变化量的优点。当光照强度比预定值低时，不经过面部区域检测处理所获得的已处理图像被显示在监视器9上，如第二实施例中的情况。
<第三实施例>
本实施例中的面部检测器除了进一步包括用于确定照射图像拾取区域的光源是否是太阳的光源确定单元12以外，与第一实施例中的面部检测器完全一样，如图7所示。因此，省略相同的说明。太阳光的色温是在5000K到6000K的范围内。另一方面，钨丝灯的色温在2800K到3200K的范围内。因此，可以通过检测色温来确定光源是否是太阳。
本实施例中，如图8所示，模拟增益控制器7将初始模拟增益控制信号发送到图像调节器2以使得由图像拾取单元1提供的图像信号被初始地调节(放大)到图像调节器可用到的最大模拟增益。已调节的图像被A/D转换器3转换成数字图像数据，并被存入存储器4中。随后，光源确定单元12通过从存入存储器中的数字图像数据检测色温来做出光源是否是太阳的判定。
当确定光源是太阳时，面部区域检测处理的执行与第一实施例中的情况一样。当确定光源不是太阳时，计算图像拾取区域的平均亮度而不执行面部区域检测处理。因此，具有合适亮度的图像拾取区域的已处理图像被显示在监视器9上。当光源是太阳时常常发生图像出现黑脸区域的情况。因此，当光源不是太阳时，假定面部区域与背景之间的亮度差异相对很小。因此，面部区域可以很容易地从由不经面部检测处理而简单调节图像拾取区域亮度的已处理图像中识别出来。另外，因为面部区域检测处理仅仅在光源是太阳时执行，所以可以提高面部检测器的处理效率。
<第四实施例>
本实施例中的面部检测器除了进一步包括用于在面部区域检测处理之前提取面部轮廓作为目标的轮廓提取单元(未示出)以外，与第一实施例中的面部检测器完全一样。因此，省略相同的说明。
在本实施例中，如图9所示，模拟增益控制器7将初始模拟增益控制信号发送到图像调节器2以使得由图像拾取单元1提供的图像信号被调节(放大)到预定的模拟增益。图像调节器的输出被A/D转换器3转换成数字图像数据，然后被存入存储器4中。随后，从由存储器4中读出的数字图像数据计算图像拾取区域的平均亮度。模拟增益控制器7将模拟增益控制信号发送到图像调节器2来将平均亮度调节到所期望的亮度，以使得由图像拾取单元1提供的图像信号通过该模拟增益控制信号被调节到所确定的模拟增益。图像调节器的输出被A/D转换器3转换成具有期望亮度的图像拾取区域的数字图像数据，并被存入存储器4中。
随后，关于具有期望亮度的图像拾取区域的数字图像数据，通过使用例如Sobel运算器的差分滤波器作为轮廓提取单元来执行轮廓提取处理。当已经提取了面部轮廓时，将其与标准的人体面部模板图像相比较来确定它们之间的相似度。该相似度随后被与阈值相比较。当相似度比该阈值大时，很有可能该提取的轮廓就是面部轮廓。因此，已选轮廓的信息作为候选面部轮廓被发送到亮度调节器8，随后计算该候选面部轮廓的平均亮度。接下来，模拟增益控制器7将模拟增益控制信号发送到图像调节器2来将平均亮度调节到合适的亮度，以使得由图像拾取单元1提供的图像信号通过该模拟增益控制信号被调节(放大)到所确定的模拟增益。图像调节器2的输出被A/D转换器3转换成具有合适亮度的候选面部轮廓的数字图像数据，并被存入存储器4中。
接下来，关于具有合适亮度的候选面部轮廓的数字图像数据，根据(集中)模板匹配方法执行面部区域检测处理，如第一实施例中的情况一样。当检测到面部区域时，计算该面部区域的平均亮度，并随后将其调节到合适的亮度。结果，具有合适亮度的面部区域的已处理图像被显示在监视器9上。另一方面，当没有检测到面部区域时，通过使用不同的模拟增益重复地执行面部区域检测处理来检测面部区域。当没有提取到面部轮廓、相似度不比阈值高、或是面部区域检测处理没有最终检测到面部区域时，具有合适亮度的图像拾取区域的已处理图像被显示在监视器9上。
根据本发明，由于面部区域检测处理是在由轮廓提取处理而获得的候选面部轮廓被调节到合适亮度后执行的，所以面部特征量很容易地在面部区域检测处理中被提取。另外，当仅仅执行轮廓提取处理时，存在由于差错而将与面部轮廓相似的外形识别为面部轮廓的担心。然而，根据本发明，由于面部特征量是在轮廓提取处理之后由面部区域检测处理提取的，所以可以防止这种错误识别，并提供具有高可靠度的面部检测器。
<第五实施例>
本实施例中的面部检测器除了该面部检测器进一步包括用于计数和存储在所需的时间周期内面部区域检测处理的成功次数的计数存储器(未示出)，并且确定单元6也检查所计次数是否为零以外，与第一实施例中的面部检测器完全一样。因此，省略相同的说明。
为了更容易地理解本发明，下述说明是基于面部区域检测处理的成功次数为“1”的假设。如第一实施例中的情况一样，由图像拾取单元1提供的图像信号被图像调节器2调节(放大)到一个模拟增益。图像调节器的输出被A/D转换器3转换成数字图像数据，并被存入存储器4中。随后，关于从存储器4中读出的数字图像数据，根据(集中)模板匹配方法执行面部区域检测处理。当检测到面部区域时，计算面部区域的平均亮度，并且模拟增益控制器7将模拟增益控制信号发送到图像调节器2用以将该平均亮度调节到合适的亮度。结果，具有合适亮度的面部区域的已处理图像被显示在监视器9上。此时，计数存储器存储“2”作为面部区域检测处理的成功次数。
如图10所示，当面部区域检测处理没有检测到面部区域时，确定单元6检查面部区域检测处理的成功次数是否大于零。如上所述，因为本说明中次数为“1”，所以模拟增益控制器7将模拟增益控制信号发送到图像调节器2以使得由图像拾取单元1提供的图像信号被调节到与当面部区域检测处理成功时一样的模拟增益。例如，当面部(目标)暂时从图像拾取区域消失时，面部区域检测单元5不能在图像中检测到面部区域。另外，当亮度发生大的变化时，存在面部区域不能被面部区域检测单元5检测到的担心。然而，在本实施例中，因为面部区域检测处理已经成功一次，所以很有可能当图像拾取区域再次出现面部时，面部区域被面部区域检测处理用与面部区域检测处理成功时所使用的一样的模拟增益检测到。因此，可以防止面部区域检测处理再次从头开始的麻烦，并且可以有效地检测面部区域。
另外，当面部区域检测处理的成功次数增加时，模拟增益的可靠性变得更高。因此，最好是根据面部区域检测处理的成功次数来确定使用相同模拟增益的面部区域检测处理的重复次数。另外，重复次数可以根据先前面部区域检测成功所需要的时间来确定。当面部区域检测处理的成功次数为零时，通过使用不同的模拟增益重复地执行面部区域检测处理，如第一实施例中的情况一样。另外，当在所需要的时间内重复进行由使用相同模拟增益的面部区域检测处理没有检测到面部区域时，面部区域检测处理再次从头开始。
在上面的实施例中，当面部区域检测单元5在图像中检测到多个面部区域时，最好是亮度调节器8确定具有最大面积的面部区域的平均亮度，因为具有最大面积的面部区域被认为是位于与图像拾取单元1最接近的位置。另外，亮度调节器8可以确定那些面部区域的平均亮度。在这种情况下，模拟增益控制器7将模拟增益控制信号发送到图像调节器2用以将平均亮度调节到合适的亮度。另外，亮度调节器8可以根据面部区域的大小给亮度分配权重，并计算该亮度的加权平均值。例如，亮度越大的面部区域被分配给更大的权重。在这种情况下，模拟增益控制器7将模拟增益控制信号发送到图像调节器2用以将加权平均值调节到预定值。
作为模拟增益的代替，图像拾取单元1的电子快门速度可以用作调节值。在这种情况下，图像调节器2通过控制电子快门的速度执行由图像拾取单元1提供的图像信号的调节。另外，当面部检测单元5没有检测到面部区域时，用作调节值控制器的快门速度控制器向图像调节器2发送快门速度控制信号。
作为模拟增益控制器7的代替，同样最好是使用调节值控制器，其通过选择图像拾取单元1的电子快门速度被用作调节值的快门速度控制时期，和模拟增益被用作调节值的模拟增益控制时期来确定发送到图像调节器2的调节值控制信号。例如，当调节值改变了相对大的变化量时，最好在重复执行面部区域检测处理时使用电子快门速度。与之相反，当调节值改变了相对小的变化量时，最好在重复执行面部区域检测处理时使用模拟增益。
作为计算平均亮度的代替，可以计算平均色度信号或是平均色差信号。另外，当计算平均亮度时，可以通过使用图像拾取区域或者面部区域的中心部分已经加权的光度模板来执行加权处理。
如上所述，本发明的主要涉及提供一种图像处理器，最好是提供面部检测器。另外，本发明可以被理解为一种图像处理方法，包括的步骤有通过图像拾取单元获得目标的图像，通过图像调节器将由图像拾取单元提供的图像信号调节到一个调节值，将图像调节器的输出转换为数字图像数据，以及从该数字图像数据中提取目标特征用以检测图像中的目标区域，其特征在于当目标区域没有被检测到时，调节值控制信号以反馈的方式被发送到图像调节器以使得由图像拾取单元提供的图像信号被调节到不同的调节值。
作为上面图像处理方法特别优选的实施例，本发明的面部检测方法包括的步骤有通过图像拾取单元获得包含面部作为目标的图像，通过图像调节器将由图像拾取单元提供的图像信号调节到至少是模拟增益和图像拾取单元的电子快门速度之一的调节值，将图像调节器的输出转换为数字图像数据，以及从该数字图像数据中提取面部特征用以检测图像中的面部区域，并确定检测到的面部区域的亮度，其特征在于面部区域没有被检测到时，调节值控制信号以反馈的方式被发送到图像调节器以使得该由图像拾取单元提供的图像信号被调节到不同的调节值，以及当检测的面部区域的亮度已经确定时，将调节值控制信号发送到图像调节器用以将亮度调节到预定亮度。
权利要求
1.一种图像处理器，包括图像拾取装置，配置用于获得目标的图像；图像调节器，配置用于将由所述图像拾取装置提供的图像信号调节到一个调节值；A/D转换器，配置用于将所述图像调节器的输出转换为数字图像数据；目标检测器，配置用于从所述数字图像数据中提取所述目标的特征来检测图像中的目标区域；以及调节值控制器，用于以反馈的方式将调节值控制信号发送到所述图像调节器，以使得当目标区域没有被所述目标检测器检测到时，该由所述图像拾取装置提供的图像信号被调节到不同的调节值。
2.如权利要求1中所述的图像处理器，进一步包括亮度调节器，用于确定由所述目标检测器检测到的目标区域的亮度，以及允许所述调节值控制器向所述图像调节器发送已确定的调节值控制信号，以使得该亮度成为预定的亮度。
3.如权利要求1中所述的图像处理器，其中调节值是由模拟增益提供的。
4.如权利要求1中所述的图像处理器，其中调节值是由所述图像拾取装置的电子快门速度提供的。
5.如权利要求1中所述的图像处理器，其中所述调节值控制器通过转换该调节值是由所述图像拾取装置的电子快门速度提供的第一控制时期，和该调节值是由模拟增益提供的第二控制时期来确定调节值控制信号。
6.如权利要求1中所述的图像处理器，进一步包括亮度检测器，用于检测由所述图像拾取装置获得的整个图像拾取区域的亮度，并且其中所述调节值控制器根据该亮度来确定该调节值控制信号的变化量。
7.如权利要求1到6中任意一个权利要求所述的图像处理器，其中所述目标检测器从所述数字图像信号中提取面部特征作为所述目标来检测面部区域作为所述目标区域。
8.如权利要求1到6中任意一个权利要求所述的图像处理器，其中所述目标检测器包括用于存储所述目标的模板图像的参考数据存储器，和目标区域检测部件，用于比较所述数字图像数据与所述模板图像从而计算它们之间的相关度，并确定具有比阈值更高的相关度的区域作为所述目标区域。
9.如权利要求1到6中任意一个权利要求所述的图像处理器，进一步包括轮廓提取装置，用于提取所述目标的轮廓，并且其中所述目标检测器在所述轮廓提取装置提取了所述目标的轮廓时检测该目标区域。
10.如权利要求1到6中任意一个权利要求所述的图像处理器，进一步包括光源确定装置，用于确定照射所述目标的光源是否是太阳，并且所述目标检测器在所述光源确定装置已经确定该光源是太阳时检测该目标区域。
11.如权利要求1到6中任意一个权利要求所述的图像处理器，进一步包括用于确定由所述图像拾取装置获得的图像拾取区域的光照强度的光照强度测量装置，和用于当光照强度比预定值小时给图像拾取区域照射补偿光的光照射装置。
12.如权利要求1到6中任意一个权利要求所述的图像处理器，其中所述调节值控制器将初始调节值控制信号发送到所述图像调节器，以使得该由所述图像拾取装置提供的图像信号被初始地调节到作为所述调节值可变范围的最大值和最小值之间的中间值的初始调节值，并且其中所述调节值控制器根据已被调节到初始调节值的图像的整个区域的平均亮度从调节值控制范围组中确定该调节值控制信号。
13.如权利要求1到6中任意一个权利要求所述的图像处理器，其中所述调节值控制器将初始调节值控制信号发送到所述图像调节器，以使得该由所述图像拾取装置提供的图像信号被初始地调节到作为所述调节值变化范围的最大值的初始调节值，并且其中所述调节值控制器确定该调节值控制信号以使得该调节值以一步步的方式从变化范围的最大值向最小值变化。
14.如权利要求2中所述的图像处理器，其中当所述目标检测器在图像中检测到多个目标区域时，所述亮度调节器确定该具有最大面积的目标区域的亮度。
15.如权利要求2中所述的图像处理器，其中当所述目标检测器在图像中检测到多个目标区域时，所述亮度调节器确定目标区域的平均亮度，并且其中所述调节值控制器确定该调节值控制信号以使得该平均亮度成为预定亮度。
16.如权利要求2中所述的图像处理器，其中当所述目标检测器在图像中检测到多个目标区域时，所述亮度调节器根据所述目标区域的大小给亮度分配权重，并且计算亮度的加权平均值，并且其中所述调节值控制器确定该调节值控制信号以使得该加权平均值成为预定值。
17.一种面部检测器，包括图像拾取装置，配置用于获得包括面部的图像作为目标；图像调节器，配置用于将所述图像拾取装置提供的图像信号调节到至少是模拟增益和所述图像拾取装置的电子快门速度之一的调节值；A/D转换器，配置用于将所述图像调节器的输出转换为数字图像数据；面部区域检测器，配置用于从所述数字图像数据中提取所述面部的特征来检测图像中的面部区域；调节值控制器，用于以反馈的方式将调节值控制信号发送到所述图像调节器，以使得当所述面部区域检测器没有检测到面部区域时，该由所述图像拾取装置提供的图像信号被调节到不同的调节值；以及亮度调节器，用于确定由所述面部区域检测器检测到的面部区域的亮度，并允许所述调节值控制器向所述图像调节器发送已确定的调节值控制信号，以使得该亮度成为预定亮度。
全文摘要
提供一种图像处理器，其具有从背对太阳所获得的图像中高精确性地检测例如人体面部的目标。由图像拾取单元提供的图像信号被图像调节器调节到一个模拟增益。该图像调节器的输出被转换成数字图像数据，并被存入存储器。从该数字图像数据中提取目标的特征来检测图像中的目标区域。当没有检测到目标区域时，模拟增益控制器以反馈的方式将调节值控制信号发送到图像调节器，以使得该由图像拾取单元提供的图像信号被调节到不同的模拟增益。因此，以不同的模拟增益重复目标区域的检测处理。
文档编号G06K9/00GK1705347SQ20051008174
公开日2005年12月7日 申请日期2005年4月8日 优先权日2004年5月31日
发明者远藤淳平, 井狩素生, 古川聪, 萩尾健一 申请人:松下电工株式会社