专利名称：成像设备和成像方法
技术领域：
本发明涉及成像设备和成像方法。
背景技术：
某些成像设备，比如数字静止相机和视频相机等，具有基于所接收的光量来控制曝光的自动曝光(AE)功能。利用该功能，成像设备可以调节拍摄对象的明度 (brightness)。在这种情况下，拍摄对象的明度根据是在将整个拍摄对象用作基准点的同 时调节明度还是在将拍摄对象的一部分(例如，比如人物对象的脸部)用作基准点的同时 调节明度而变化。例如，当在将整个拍摄对象用作基准点的同时调节明度时，如果在人物对 象周围存在诸如灯光或窗口之类的高亮度(luminance)光源，则人物对象变暗，并且摄像 者难以调节到期望的适当明度。在此，为了在拍摄人物对象时控制曝光，可以想到例如使用脸部识别技术。然而， 已知的脸部识别技术是基于图像的边缘信息的，因而导致较重的计算负担。因此电路尺寸 倾向于增大。另一方面，存在这样的技术其中注意力集中在拍摄对象的颜色上，并且 通过以具有特定颜色的拍摄对象为目标来控制曝光。例如在日本专利申请公开 No. JP-A-2004-192129中公开了如下技术其中确定光源并且设定肤色条件，然后从图像 中检测具有肤色色相(hue)的区域。然后，基于检测到的区域，执行明度校正和白平衡校 正等以使得人物对象的脸部以适当的明度和颜色被再现。此外，例如在日本专利申请公开 No. JP-A-2000-69490中公开了如下技术其中检测光学图像中的颜色分量，并且从所检测 到的颜色分量计算适当的曝光值。
发明内容
在这种情况下，当检测具有特定颜色的拍摄对象并执行曝光控制时，首先检测画 面的全体面积中的由具有特定颜色的拍摄对象所占据的面积，并且然后当所检测到的面积 大于预定面积(阈值)时，确定拍摄对象已经被检测为目标拍摄对象。当确定目标拍摄对 象已经被检测到时，在将目标拍摄对象用作基准点的同时调节明度。当确定目标拍摄对象 未被检测到时，在将整个画面用作基准点的同时调节明度。然而，当以这种方式在将阈值用作基准点的同时调节明度时，当目标拍摄对象的 面积在阈值附近并且面积值在阈值任一侧升降时，以目标拍摄对象为基准点的明度调节以 及以整个画面为基准点的明度调节被反复地执行。出于此原因，在曝光控制之后显示的画 面突然变亮或者突然变暗，导致画面闪烁。因此，用户因画面闪烁而难以看清画面。此外， 因为诸如不规则振荡(hunting)之类的现象出现，所以曝光控制不稳定。考虑到前述情况，希望提供新颖且改进的成像设备和成像方法，其能够检测具有 特定颜色的拍摄对象的面积并且同时能够使曝光控制稳定且平滑地改变在曝光控制之后 显示的画面的明度而不会闪烁。
根据本发明的实施例，提供了一种成像设备，包括颜色分量区域检测部件，从拍 摄对象的图像数据中检测具有与目标拍摄对象的颜色分量相同或类似的颜色分量的区域； 面积计算部件，计算所检测到的区域的面积；亮度计算部件，计算整个拍摄对象的亮度和所 检测到的区域的亮度；当前亮度水平确定部件，利用所述整个拍摄对象的亮度和所述所检 测到的区域的亮度来确定与所检测到的区域的面积相对应的当前亮度水平；以及曝光量计 算部件，计算曝光量以使得当前亮度水平变为目标亮度水平。
当所检测到的区域的面积等于或小于第一预定面积时，所述当前亮度水平确定部 件可以与所检测到的区域的面积相对应地分别确定所述整个拍摄对象的亮度和所述所检 测到的区域的亮度的贡献的比率，并且可以利用这些比率以及所述整个拍摄对象的亮度和 所述所检测到的区域的亮度来确定所述当前亮度水平。当所检测到的区域的面积等于或大于所述第一预定面积时，所述当前亮度水平确 定部件可以将所述当前亮度水平确定为是所述所检测到的区域的亮度。所检测到的区域的面积越小，所述当前亮度水平确定部件可以确定所述比率以使 得所述整个拍摄对象的亮度贡献越大。当所检测到的区域的面积小于所述第一预定面积并且等于或小于第二预定面积 时，所述当前亮度水平确定部件可以将所述当前亮度水平确定为是所述整个拍摄对象的亮度。成像设备还可以包括区域限定部件，基于所检测到的区域的亮度的分布来限定 所检测到的区域。当所检测到的区域的面积等于或大于所述第一预定面积并且还等于或大 于比所述第一预定面积更大的第三预定面积时，所述当前亮度水平确定部件可以将所述当 前亮度水平确定为是经限定的区域的亮度。根据本发明的另一实施例，提供了一种成像方法，包括以下步骤从拍摄对象的图 像数据中检测具有与目标拍摄对象的颜色分量相同或类似的颜色分量的区域；计算所检测 到的区域的面积；计算整个拍摄对象的亮度和所检测到的区域的亮度；利用所述整个拍摄 对象的亮度和所述所检测到的区域的亮度，来确定与所检测到的区域的面积相对应的当前 亮度水平；以及计算曝光量以使得所述当前亮度水平变为目标亮度水平。根据本发明，在检测具有特定颜色的拍摄对象的面积的情况下，能够使曝光控制 稳定，并且能够平滑地改变在曝光控制之后显示的画面的明度而不会闪烁。
图1是示出根据本发明一个实施例的成像设备的框图；图2是示出根据该实施例的相机块和系统块的框图；图3是示出根据该实施例的成像设备的AE处理操作的流程图；图4是示出根据本实施例的成像设备的颜色检测AE处理操作的流程图；图5是示出拍摄对象的示意图；图6A-6C是示出拍摄对象的示意图；图7A-7C是示出拍摄对象的示意图；图8A-8C是示出拍摄对象的示意图；图9是示出针对给定亮度的色相/色饱和度图表的示意图10是示出所检出颜色区域的亮度对当前亮度水平的计算的贡献的比率和所检 出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面积的比率之间的关系的曲线图。图11是示出图像框和图像框内的检测面积的示意图；图12A-12C是示出图像框和图像框内的检测面积的示意图；以及图13A-13C是示出图像框和图像框内的检测面积的示意图。
具体实施例方式以下，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在此说明书和附图中，用 相同标号表示实质上具有相同功能和结构的结构元件，并且对这些结构元件的重复说明被 省略。将按照如下顺序来详细描述本发明的示例性实施例。1.根据一个实施例的成像设备100的结构2.根据该实施例的成像设备100的操作1.根据一个实施例的成像设备100的结构首先，参考图1来说明根据本发明一个实施例的成像设备100的结构。图1是示 出根据本实施例的成像设备100的框图。图2是示出根据本实施例的相机块130和系统块 160的框图。根据本实施例的成像设备100例如是数字静止相机或数字视频相机，并且可以 将拍摄对象记录为数字数据。成像设备100例如包括镜头110、成像元件120、相机块130、系统块160、视频显示 器170和遥控器180。镜头110允许来自拍摄对象的光通过并且使得拍摄对象的图像被形成在成像元 件120上。镜头110例如包括ND滤光机构112、变焦透镜114、光圈机构116和聚焦透镜 118。ND滤光机构112例如被布置得比变焦透镜114离拍摄对象更近。ND滤光机构112 减小进入镜头110的光量。ND滤光机构112从相机微计算机134接收控制信号并且改变 ND滤光器的位置。变焦透镜114改变镜头110的焦距并且放大或缩小拍摄对象。光圈机构116阻挡 来自拍摄对象的光并且调节到达成像元件120的光量。光圈机构116从相机微计算机134 接收控制信号并且改变光圈半径。聚焦透镜118将拍摄对象聚焦到成像元件120上。成像元件120是诸如电荷耦合器件(CXD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)成像 元件之类的固态成像元件，并且将来自拍摄对象的通过镜头110进入的光转换为电信号。 此外，成像元件120具有电子快门机构122。电子快门机构122从相机微计算机134接收控 制信号并且改变快门速度。相机块130例如包括数字信号处理器(DSP) 132和相机微计算机134。相机微计算 机134例如是CPU，并且通过执行存储在存储器中的程序来对DSP 132和作为一整体的成像 设备100执行总体控制。此外，相机微计算机134执行各种计算处理以执行该控制。相机 微计算机134是当前亮度水平确定部件的一个示例，并且使用作为一整体的拍摄对象的亮 度或者所检测区域的亮度来确定与所检测区域的面积相对应的当前亮度水平。此外，相机 微计算机134是曝光量计算部件的一个示例，并且计算使得当前亮度水平变为目标亮度水平的曝光量。DSP 132例如包括主增益调节部件136、WB增益调节部件138、颜色区域检测器140 和检测器150。主增益调节部件136获取由相机微计算机134基于曝光量而计算出的主增 益值。主增益调节部件136基于主增益值来调节拍摄对象的明度等。WB增益调节部件138 获取由相机微计算机134基于图像数据的颜色分量而计算出的WB增益值。WB增益调节部 件138基于WB增益值来调节图像数据。 颜色区域检测器140包括所检出颜色区域显示部件142、颜色分量设定部件144和 所检出颜色区域生成部件146。为了清楚地定义具有与已设定颜色分量相同或相类似的颜 色分量的区域，所检出颜色区域显示部件142生成视频信号以使得所检出颜色区域可被显 示在画面上。颜色分量设定部件144设定存在于拍摄对象中的由用户选作检测目标的颜色 分量。颜色分量例如包括颜色色彩(color palette)值、色饱和度值、明度值以及各值的各 自的范围。所检出颜色区域生成部件146是颜色分量区域检测部件的一个示例，并且从图 像数据中检测具有与所设定颜色分量相同或类似的颜色分量的部分。所检出颜色区域生成 部件146生成所检出部分作为所检出颜色区域信号，并且将该信号输出到检测器150的积 分处理部件152和计数器处理部件154。检测器150包括积分处理部件152和计数器处理部件154。检测器150例如为自 动曝光(AE)执行检测。积分处理部件152是亮度计算部件的一个示例，并且基于所检出颜 色区域信号的亮度值来计算所检出颜色区域的亮度积分值。积分处理部件152将计算出的 亮度积分值输出到相机微计算机134。计数器处理部件154是面积计算部件的一个示例，并 且基于所检出颜色区域信号来对所检出颜色区域中的像素数目进行计数。所检出颜色区域 的积分面积被以这种方式计算。计数器处理部件154将计算出的积分面积输出到相机微计 算机134。系统块160包括现场可编程门阵列(FPGA) 162、视频编码器166和系统微计算机 168。FPGA 162包括⑶I部件164。⑶I部件164生成画面上显示(OSD)信息。视频编码器166基于图像数据生成用于监视器显示的视频信号，并且将视频信号 输出到视频显示器170。系统微计算机168例如是CPU，并且通过执行存储在存储器中的程 序来对作为一整体的系统块160执行总体控制。此外，系统微计算机168执行各种计算处 理以执行该控制。视频显示器170例如是设在成像设备100中的液晶显示器或有机EL显示器。视 频显示器170显示从视频信号得到的视频。视频显示器170不仅显示拍摄对象，而且显示 例如选单画面或显示所检出颜色区域等。遥控器180是由用户来操作的，并且生成对应于操作内容的控制信号。遥控器180 将生成的控制信号输出到系统微计算机168。2.根据该实施例的成像设备100的操作接下来，将参考图3说明根据本实施例的成像设备100的AE处理操作。图3是示 出根据本实施例的成像设备100的AE处理操作的流程图。当拍摄拍摄对象时，为了得到拍摄对象的适当的明度，执行成像设备100的自动 曝光(AE)。首先，在成像设备100中，确定目标亮度水平(步骤S101)。目标亮度水平的值 根据要使得目标拍摄对象明亮的程度而变化。目标亮度水平可以是恒定的，或者可以根据所拍摄场景来确定。所拍摄场景可以由用户选择，或者可以从得到的图像数据确定。接下来，从图像数据得到亮度值，并且基于得到的亮度值来计算AE检测值。在将 整个拍摄对象的亮度用作基准点的同时来计算AE检测值。此时，计算出的整个拍摄对象的 AE检测值被归一化，并且首先被计算为当前亮度水平(步骤S102)。在此，对AE检测值的归 一化意味着计算不依赖于检测面积的亮度水平。换言之，归一化是将通过合计每个像素的 亮度而得到的积分值除以所积分像素的数目的处理，并且亮度水平可以被平等地比较而无 论检测面积和所积分像素的数目如何。在另一 AE操作模式中，用于得到AE检测值的面积是 变化的。例如，在搜索点光源(spotlight)并执行自动曝光的模式中，从作为通常检测面积 的九分之一的面积得到AE检测值。在随后要说明的颜色检测AE处理中，得到颜色区域面 积中的AE检测值。此外，当视频信号格式不同时，例如在1920X 1080的模式和1280X720 的模式中，即使监视器上的检测区域好像是相同的，从其能够得到AE检测值的所积分像素 的数目也是不同的。通过以这种方式归一化AE检测值，无论由于AE操作模式所致的检测 面积的差别或者视频信号格式的差别如何，AE值都可以以相同的方式被处理。在归一化之后，执行颜色检测AE处理(步骤S 103)。在颜色检测AE处理中，从图 像数据检测具有特定颜色分量的区域，并且利用所检出颜色区域的亮度水平和整个拍摄对 象的亮度水平来检测当前亮度水平。特定颜色分量是目标拍摄对象的颜色分量。例如，当 检测脸部时，颜色分量是肤色等。随后将更详细地说明颜色检测AE处理。注意，取决于所 检出颜色区域的面积值，在某些情况下难以执行颜色检测AE处理。在这些情况下，在步骤 S102计算出的当前亮度水平被维持。接下来，执行曝光控制(步骤S104)以使得在步骤S103计算出的当前亮度水平变 为在步骤SlOl处确定的目标亮度水平。在曝光控制中，为了使亮度水平变为计算出的目标 亮度水平，例如增益、光圈开口值以及快门速度被调节。通过上述操作，AE处理操作被基于拍摄对象的图像数据而执行。此外，在本实施 例中，颜色检测AE处理是通过参考具有特定颜色分量的区域来执行的。接下来，将参考图4说明根据本实施例的成像设备100的颜色检测AE处理操作。 图4是示出根据本实施例的成像设备100的颜色检测AE处理操作的流程图。 首先，判定是否要执行颜色检测AE处理(步骤S111)。当不要执行颜色检测AE处 理时，整个拍摄对象(即整个图像)的亮度水平成为当前亮度水平，并且曝光控制被执行为 使得整个拍摄对象的亮度水平变为目标亮度水平。当要执行颜色检测AE处理时，目标拍摄 对象的颜色分量被设定。例如，当人物对象的脸部是目标时，肤色分量被设定。这里描述的 示例具有在图9中设定的颜色分量。图9是示出针对给定亮度的色相/色饱和度图表190 的示意图。颜色分量是用色相、色饱和度和亮度值来定义的。给定的颜色分量例如被显示 为在色相/色饱和度图表190中示出的颜色分量192。此外，当要执行颜色检测AE处理时，判定是否要执行将对所设定颜色分量有新影 响的颜色控制(步骤S112)。颜色控制例如是成像设备100的功能，并且是对拍摄对象的颜 色进行调节的控制。当执行颜色控制时，例如最初设定的颜色分量的色饱和度和色相被调 节，并且新的颜色分量被设定(步骤S113)。当颜色分量的色饱和度和色相被调节时，如图 9所示，颜色分量192移至色相/色饱和度图表190上的另一颜色分量。例如，如果颜色分 量192的绿色(G)分量被加强，则颜色分量192的色相和色饱和度的分布在绿色(G)方向上移动，并且颜色分量192变为颜色分量193。类似地，如果颜色分量196的绿色(G)分量 被加强，则颜色分量196的色饱和度的分布在绿色(G)方向上移动，并且颜色分量196变为 颜色分量197。在步骤S113，在调节了颜色分量的色饱和度和色相之后，处理再一次返回到步骤 S111，并且再一次判定是否要执行颜色检测AE处理(步骤Sl 11)然后判定是否要执行将对 所设定颜色分量有新影响的颜色控制(步骤S112)。接下来，从拍摄对象的图像数据检测具有与所设定颜色分量相同或类似的颜色分 量的区域。然后，计算所检出颜色区域的亮度水平和所检出颜色区域的面积(步骤S114)。 例如，当设定图9所示颜色分量192时，从图像数据中检测具有与颜色分量192相同的色相 值和色饱和度值范围的颜色分量，并且将具有所检出颜色分量的部分检测为颜色区域。所 检出颜色区域的亮度水平和面积然后被计算。
接下来判定所检出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面积的比率是否等于或大 于预定阈值(在此是11%)(步骤S115)。当所检出颜色区域小于!1%时，利用整个拍摄对象 的亮度和所检出颜色区域的亮度计算出的内插值被设定为当前亮度水平(步骤S116)。内 插值是根据所检出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面积的比率来确定的。随后将说明对 内插值的计算。另一方面，当所检出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面积的比率等于或大于 11%时，判定所检出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面积的比率是否小于使得跳变到背 景回避模式的水平(在此是)(步骤S117)。当该比率小于背景回避模式跳变水平々％时，不会跳变到背景回避模式并且所检 出颜色区域的亮度水平被设定为当前亮度水平(步骤S118)。另一方面，当该比率等于或大于背景回避模式跳变水平々％时，判定对颜色区域的 检测是OR(或)模式还是AND (与)模式(步骤S119)。此处的OR模式是其中当设定了多 个颜色分量时检测对应于颜色分量之一的颜色区域的模式。同时，AND模式是其中当设定 了多个颜色分量时检测对应于所有颜色分量的颜色区域的模式。在步骤S119，当判定出使用AND模式而非OR模式时，以AND模式(即背景回避模 式)来检测颜色区域。然后，利用AND模式检测到的颜色区域的亮度水平被设定为当前亮 度水平(步骤Sl 18)。例如，当通过使用AND模式使得所设定颜色分量中的亮度的范围变窄时，具有不 同亮度的拍摄对象可以被区分。例如，当希望检测的拍摄对象是人物对象的脸部时，如果在 背景中存在接近人物对象的脸部的颜色分量，则所检出区域的面积变大。在本实施例中，如 果所检出颜色区域的面积等于或大于整个拍摄对象的面积的的比率时，则跳变到背景 回避模式。如果人物脸部的亮度与背景的亮度不同，则通过使得所设定颜色分量中的亮度 的范围变窄，人物对象的脸部可被检测到。注意，可以利用AND模式来使得所设定颜色分量 中的色相和色饱和度的范围变窄。随后将更详细说明背景回避模式。在步骤Sl 18之后，使得从AND模式跳变到OR模式(步骤S120)。另一方面，当在步骤S119判定使用OR模式时，为了移动到背景回避模式，使得跳 变到AND模式(步骤S121)。在该跳变之后，处理再次返回到步骤S111，并且当在步骤S115 所检出颜色区域的面积等于或大于整个拍摄对象的面积的11%的比率时，利用AND模式来检测颜色区域。内插值的计算接下来，将参考图10来说明上述步骤S116中的内插值计算。图10是示出所检出 颜色区域的亮度对当前亮度水平的计算的贡献的比率和所检出颜色区域的面积与整个拍 摄对象的面积的比率之间的关系的曲线图。垂直轴指示出所检出颜色区域的亮度对当前亮 度水平的计算的贡献的比率。水平轴指示出整个拍摄对象的面积中由所检出颜色区域所占 据的比率。首先，说明图10中示出的关系(1)。当所检出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面积的比率等于或小于比率1^%时， 整个拍摄对象的亮度(100%)被确定为当前亮度水平。在这种情况下，所检出颜色区域的 亮度对亮度水平根本没有贡献(0%)。因此，当作为检测目标的拍摄对象(例如，人物对象 的脸部)与整个拍摄对象比相对较小时，不是通过将目标拍摄对象用作基准点来执行自动 曝光，而是在将整个拍摄对象用作基准点的同时执行自动曝光。此外，当所检出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面积的比率等于或大于比率 时，所检出颜色区域的亮度(100%)被确定为当前亮度水平。在这种情况下，整个拍摄
对象的亮度对亮度水平根本没有贡献(0% )。因此，当作为检测目标的拍摄对象与整个拍 摄对象比相对较大时，不是通过将整个拍摄对象用作基准点来执行自动曝光，而是通过将 目标拍摄对象用作基准点来执行自动曝光。然后，当所检出颜色区域等于或大于1^%并且等于或小于!1%时，利用整个拍摄对 象的亮度(全体面积AE检测值)以及所检出颜色区域的亮度(颜色AE检测值)来确定当 前亮度水平。根据所检出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面积的比率来确定整个拍摄对 象的亮度(全体面积AE检测值)以及所检出颜色区域的亮度(颜色AE检测值)对确定当 前亮度水平的贡献的比率。用下式来表示这些比率。当前亮度水平=全体面积AE检测值X (1- α ) +颜色AE检测值X α此处的α是与所检出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面积的比率相对应的系 数并且用下式来表示。α = {CS-(TS X L+100)} +(TS X H+100) α ^ 1)换言之，相对于AE检测面积的全体面积TS的的面积(=TSXH+100)，α是 通过从所检出颜色区域的面积CS中减去TS的的面积(=TSXL+100)而得到的面积 所占有的比率。 以这种方式，所检出颜色区域的亮度对确定当前亮度水平的贡献的比率随着所检 出颜色区域的增大而增大。接下来，说明图10中所示的关系(2)。图10中的关系(2)示出关系(1)中的L是0%的情况。当所检出颜色区域的面积 与整个拍摄对象的面积的比率等于或大于比率11%时，该关系与上述的关系(1)相同。然后，当所检出颜色区域等于或大于0%并且等于或小于时，利用整个拍摄对 象的亮度(全体面积AE检测值)以及所检出颜色区域的亮度(颜色AE检测值)来确定当 前亮度水平。根据所检出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面积的比率来确定整个拍摄对 象的亮度(全体面积AE检测值)以及所检出颜色区域的亮度(颜色AE检测值)对确定当前亮度水平的贡献的比率。用下式来表示这些比率。当前亮度水平=全体面积AE检测值X (1- α ) +颜色AE检测值X α此处的α是对应于所检出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面积的比率的系数并且用下式来表示。α = CS+ (TSXH+100) (0 ≤ α ≤ 1)接下来，说明图10中所示的关系(3)和⑷。在图10中所示的关系⑴和(2)中，按照线性关系描述了所检出颜色区域的亮度 对当前亮度水平的贡献的比率和所检出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面积的比率，但 是它们也可以是非线性的关系。在图10中所示的关系(3)和(4)中，L是0%。当所检出颜色区域等于或大于0%并且等于或小于!1%时，利用整个拍摄对象的 亮度(全体面积AE检测值)以及所检出颜色区域的亮度(颜色AE检测值)来确定当前亮 度水平。根据所检出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面积的比率来确定整个拍摄对象的 亮度(全体面积AE检测值)以及所检出颜色区域的亮度(颜色AE检测值)对确定当前亮 度水平的贡献的比率。用下式来表示这些比率。当前亮度水平=全体面积AE检测值X (1- β ) +颜色AE检测值X β用下式来表示β。图10中的(3)是β = α X α而图10中的(4)是[公式1]β = √α用下式来表示上述的α。α = CS+ (TSXH+100) (0 ≤ α ≤ 1)以这种方式，在(3)的示例中，随着所检出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面 积的比率从零开始增大，所检出颜色区域的亮度逐渐地对当前亮度水平的计算作出贡献。 此外，在(4)的示例中，随着所检出颜色区域的面积与整个拍摄对象的面积的比率从零开 始增大，所检出颜色区域的亮度立即对当前亮度水平的计算作出贡献。背景回避模式接下来，将参考图11到图13A-13C说明根据本实施例的背景回避模式。图11到 图13A-13C是示出图像框172以及图像框172内的检测面积174的示意图。首先，如图11所示，假设在阴影部分中分布了相同或类似颜色分量的情况。在这 种情况下，如果假设阴影部分的颜色分量在与目标拍摄对象的颜色分量相同或类似的色相 和色饱和度范围内，如果可以检测出阴影部分，则可通过计算该部分的亮度来执行颜色检 测AE处理。此外，如果计算了阴影部分的面积并且发现阴影部分的面积与整个拍摄对象的面 积的比率小于使得跳变到背景回避模式的水平(此处是々％)，则判定在背景中不存在具有 与目标拍摄对象(例如，人物对象的脸部)类似或相同的颜色分量的拍摄对象(例如，壁 纸)。另一方面，如果计算了阴影部分的面积并且发现阴影部分的面积与整个拍摄对象 的面积的比率等于或大于使得跳变到背景回避模式的水平(此处是々％)，则判定可能在背景中存在具有与目标拍摄对象(例如，人物对象的脸部)相同或类似的颜色分量的拍摄对 象(例如，壁纸)。在这种情况下，在背景回避模式中，使得从OR模式跳变到AND模式。通 过使用AND模式来使得所设定颜色分量中的亮度范围变窄，具有不同亮度的拍摄对象可以 被区分。例如，如图12A所示，假设在阴影部分中分布了相同或类似颜色分量的情况。在OR 模式中，相同或类似颜色分量的分布被检测为如图12A所示。然后，通过跳变到AND模式并 且限定亮度范围，拍摄对象可被限定为暗阴影部分，如图12B所示。以这种方式，即使背景 中的拍摄对象(例如，壁纸)具有与目标拍摄对象(例如，人物对象的脸部)相同或类似的 颜色分量，也能够将目标拍摄对象与具有不同亮度的背景区分开来。在此之后，计算如图12C所示的暗阴影部分的面积，并且如果暗阴影部分的面积 与整个拍摄对象的面积的比率小于使得跳变到背景回避模式的水平(此处是々％ )，则不再 一次跳变到背景回避模式，并且所检出颜色区域的亮度水平可被设定为当前亮度水平。此外，假设在阴影部分中分布了相同或类似颜色分量的情况，如图13A所示。在OR模式中，相同或类似颜色分量的分布被检测为如图13A所示。然后，通过转 换到AND模式并且限定亮度范围，拍摄对象可被限定为如图13B所示的暗阴影部分。也就 是，例如，当拍摄对象是靠近(closeup)拍摄的人物对象的脸部时，或者在人物对象的脸部 与背景具有相同或类似的颜色分量以及类似的亮度的情况下。在此之后，在本实施例中，用AND模式检测出的颜色区域的亮度水平被设定为当 前亮度水平。以这种方式，即使当诸如人物对象的脸部之类的拍摄对象被靠近地拍摄时，也 可以执行颜色检测AE处理。此外，即使当在AND模式中人物对象的脸部和背景具有相同或 类似的颜色分量以及类似的亮度时也可以执行颜色检测AE处理。如果背景的亮度与人物 对象的脸部的亮度差别不明显，则人物对象的脸部与背景被一起检测出，并且因为即使执 行颜色检测AE处理也不会出现任何问题，所以可以通过上述一系列操作来执行适当的AE 处理。画面显示接下来，将参考图5到图8A-8C说明作为曝光控制结果显示在画面上的明亮的图 像。图5到图8A-8C是示出拍摄对象的示意图。图5是在将拍摄对象的亮度用作基准点的同时执行自动曝光处理的情况下的图 像。因为人的背景中的窗户具有高亮度，所以执行曝光控制以试图使得整个拍摄对象更暗， 并且人物对象的脸部因此变暗。图6A到图8C是在将拍摄对象的颜色分量(例如，人物脸部的颜色(肤色))用作 基准点的同时执行自动曝光处理的情况下的图像。通过人在画面(检测区域)内移动，具 有与目标拍摄对象相同或类似的颜色分量的区域的面积改变。首先，参考图7A-7C说明其中所设定颜色分量的范围是标准大小的情况。图7A是 其中所检出颜色区域的面积等于或大于整个拍摄对象的面积的比率11%的情况的示例。在 这种情况下，人物对象的脸部的区域的亮度被设定为当前亮度水平。然后，当执行曝光控制 以使得人物对象的脸部的区域的亮度成为目标亮度水平时，调节被执行以使得人具有适当 的明度。图7B是其中所检出颜色区域的面积等于或大于整个拍摄对象的面积的比率1^%并且等于或小于整个拍摄对象的面积的比率11%的情况的示例。在这种情况下，利用通过使 用整个拍摄对象的亮度(全体面积AE检测值)以及所检出颜色区域的亮度(颜色AE检测 值)而得到的内插值来确定当前亮度水平。图7C是其中所检出颜色区域的面积等于或小 于整个拍摄对象的面积的比率1^%的情况的示例。在这种情况下，整个拍摄对象的亮度被确 定为当前亮度水平。因为窗户具有高亮度，所以拍摄对象整体上较暗。以这种方式，在本实施例中，即使所检出颜色区域的面积增大或减小，因为利用内 插值来确定当前亮度水平，所以不必反复进行将目标拍摄对象用作基准点然后将整个画面 用作基准点来调节明度的操作。因此，在曝光控制之后显示的画面不会突然变亮或突然变 暗，并且画面闪烁可以被抑制。此外，可以使曝光控制稳定。接下来，将参考图6A-6C说明其中所设定颜色分量的范围比标准大小宽的情况。 此外，将参考图8A-8C说明其中所设定颜色分量的范围比标准大小窄的情况。在图6A-6C以 及图8A-8C的情况下，同样的，虽然未在图中示出，但是当所检出颜色区域等于或大于整个 拍摄对象的面积的比率1^%并且等于或小于整个拍摄对象的面积的比率!1%时，利用从整 个拍摄对象的亮度(全体面积AE检测值)以及所检出颜色区域的亮度(颜色AE检测值) 得到的内插值来确定当前亮度水平。
注意，当所设定颜色分量的范围超出标准大小时，即使当目标拍摄对象(例如，人 物对象的脸部)较小，与当所设定颜色分量的范围是标准大小时相比，可检测出的目标面 积也更大。因此，虽然在图7B和图6B中看人物对象的脸部的方式是相同的，但是在图6B 中可检测的面积依然更大。出于该原因，图6B以与图6A相同的方式也是其中所检出颜色 区域等于或大于整个拍摄对象的面积的比率11%的示例。因此，在图6A和图6B 二者的情况 下，都执行曝光控制以使得人物脸部的区域的亮度成为目标亮度水平并且将人调节到适当 的明度。另一方面，当所设定颜色分量的范围变得小于标准大小时，当目标拍摄对象(例 如，人物对象的脸部)变得较小时，与当所设定颜色分量的范围是标准大小时相比，可检测 出的目标面积更小。因此，虽然在图7B和图8B中看到人物对象的脸部的方式是相同的，但 是在图8B中可检测出的面积更小。出于该原因，图8B以与图8C相同的方式也是其中所检 出颜色区域等于或小于整个拍摄对象的面积的比率的示例。因此，在图8B和图8C 二者 的情况下，整个拍摄对象的亮度被确定为当前亮度水平。因为窗户具有高亮度，所以整个拍 摄对象总体变暗。注意，在图6C所示的示例中，以与图7C相同的方式，因为窗户具有高亮度，所以整 个拍摄对象总体变暗，并且背景墙壁实质上也是暗的。然而，例如如果与所设定颜色分量 (例如，人物对象的脸部的肤色)类似的少量颜色被包括在背景中的墙壁中，或者如果所设 定颜色分量的范围大于标准大小，那么某些墙壁颜色可以被检测到。因此，背景墙壁的明度 不是像图6C中那样暗，而是介于图6B的明度与图6C的明度之间的明度。由于颜色检测AE 处理能够在某种程度上避免具有高亮度的窗户的影响，所以它可能在某种程度上更明亮。此外，即使当与所设定颜色分量(例如，人物对象的脸部的肤色)类似的颜色不被 包括在背景中的墙壁中，当通过荧光照明总体得到白平衡时，当墙壁是白色并且被白炽灯 照亮时，图像被显示为略微的淡红色。在这种情况下，当所设定颜色分量的范围大于标准大 小时，在存在具有高亮度的局部光源(例如窗户)的情况下，当人在画面(检测区域)内移动时，画面明度的波动可以被减轻，即使人移入和移出画面(检测区域)也是如此。本领域中的普通技术人员应理解，根据设计需求及其他因素可以想到各种修改、 组合 、子组合和变更，只要它们落入随附权利要求或其等同物的范围之内。本申请包含与2009年1月27日递交到日本专利局的日本优先专利申请JP 2009-016002中公开的主题有关的主题，该日本优先专利申请的全部内容通过引用被结合 于此。
权利要求
一种成像设备，包括颜色分量区域检测部件，从拍摄对象的图像数据中检测具有与目标拍摄对象的颜色分量相同或类似的颜色分量的区域；面积计算部件，计算所检测到的区域的面积；亮度计算部件，计算整个拍摄对象的亮度和所检测到的区域的亮度；当前亮度水平确定部件，利用所述整个拍摄对象的亮度和所述所检测到的区域的亮度来确定与所检测到的区域的面积相对应的当前亮度水平；以及曝光量计算部件，计算曝光量以使得所述当前亮度水平变为目标亮度水平。
2.根据权利要求1所述的成像设备，其中当所检测到的区域的面积等于或小于第一预定面积时，所述当前亮度水平确定部件与 所检测到的区域的面积相对应地分别确定所述整个拍摄对象的亮度和所述所检测到的区 域的亮度的贡献的比率，并且利用所述比率以及所述整个拍摄对象的亮度和所述所检测到 的区域的亮度来确定所述当前亮度水平。
3.根据权利要求2所述的成像设备，其中当所检测到的区域的面积等于或大于所述第一预定面积时，所述当前亮度水平确定部 件将所述当前亮度水平确定为是所述所检测到的区域的亮度。
4.根据权利要求2所述的成像设备，其中所检测到的区域的面积越小，所述当前亮度水平确定部件确定所述比率以使得所述整 个拍摄对象的亮度贡献越大。
5.根据权利要求2所述的成像设备，其中当所检测到的区域的面积小于所述第一预定面积并且等于或小于第二预定面积时，所 述当前亮度水平确定部件将所述当前亮度水平确定为是所述整个拍摄对象的亮度。
6.根据权利要求2所述的成像设备，还包括区域限定部件，基于所检测到的区域的亮度的分布来限定所检测到的区域， 其中当所检测到的区域的面积等于或大于所述第一预定面积并且还等于或大于比所述第 一预定面积更大的第三预定面积时，所述当前亮度水平确定部件将所述当前亮度水平确定 为是经限定的区域的亮度。
7.一种成像方法，包括以下步骤从拍摄对象的图像数据中检测具有与目标拍摄对象的颜色分量相同或类似的颜色分 量的区域；计算所检测到的区域的面积；计算整个拍摄对象的亮度和所检测到的区域的亮度；利用所述整个拍摄对象的亮度和所述所检测到的区域的亮度，来确定与所检测到的区 域的面积相对应的当前亮度水平；以及计算曝光量以使得所述当前亮度水平变为目标亮度水平。
全文摘要
本发明提供了一种成像设备和成像方法。成像设备包括颜色分量区域检测部件，从拍摄对象的图像数据中检测具有与目标拍摄对象的颜色分量相同或类似的颜色分量的区域；面积计算部件，计算所检测到的区域的面积；亮度计算部件，计算整个拍摄对象的亮度和所检测到的区域的亮度；当前亮度水平确定部件，利用整个拍摄对象的亮度和所检测到的区域的亮度来确定与所检测到的区域的面积相对应的当前亮度水平；以及曝光量计算部件，计算曝光量以使得当前亮度水平变为目标亮度水平。
文档编号H04N5/235GK101841660SQ20101010432
公开日2010年9月22日 申请日期2010年1月27日 优先权日2009年1月27日
发明者折口阳太 申请人:索尼公司