專利名稱：攝像設(shè)備和用于控制該攝像設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在根據(jù)被攝體的亮度而控制曝光時進行攝像操作的攝像設(shè)備、用于控制該攝像設(shè)備的方法和存儲介質(zhì)。
背景技術(shù)：
通常，使用諸如CXD或CMOS等固態(tài)攝像裝置的攝像設(shè)備通過操作光圈或調(diào)整快門速度來控制攝像裝置的曝光量，從而控制攝像裝置的曝光量。例如，在利用該攝像設(shè)備拍攝亮場景的情況下，可以增大快門速度從而將拍攝圖像中要記錄的被攝體的亮度調(diào)整成適當(dāng)亮度。另一方面，在利用該攝像設(shè)備拍攝暗場景的情況下，可以減小快門速度從而將拍攝圖像中要記錄的被攝體亮度調(diào)整成適當(dāng)亮度。簡而言之，該攝像設(shè)備能夠通過控制攝像裝置的曝光量來抑制高光溢出(whiteout)或暗部缺失(blackout)。過去提出了一種采用下面的方法的攝像設(shè)備，在該方法中，基于根據(jù)拍攝圖像信號所確定的整個畫面上的亮度的亮度頻率分布，檢測高光溢出或暗部缺失，并且根據(jù)所檢測到的亮度頻率分布控制曝光量，從而抑制高光溢出或暗部缺失(例如，參見日本專利4306750)。然而，即使上述攝像設(shè)備能夠檢測高光溢出和暗部缺失，攝像設(shè)備也難以判斷高光溢出區(qū)域或暗部缺失區(qū)域是分散的還是集中的。參考圖12A 12D說明該原因。圖12A是示出空白部分以集中方式發(fā)生高光溢出的拍攝圖像。圖12B是示出以分散方式存在的多個點光源以分散方式導(dǎo)致高光溢出區(qū)域的拍攝圖像。圖12C是示出圖12A的拍攝圖像的亮度頻率分布(直方圖)的圖，并且圖12D是示出圖12B的拍攝圖像的亮度頻率分布的圖。在圖12A中，高光溢出區(qū)域集中，而在圖12B中，高光溢出區(qū)域分散。然而，如圖12C和12D所示，由于圖12A和12B的拍攝圖像具有相同的總高光溢出區(qū)域，所以亮度頻率分布具有相同形狀。在圖12A所示的情況下，由于高光溢出區(qū)域集中，所以高光溢出在視覺上明顯。在高光溢出區(qū)域中存在實際上丟失灰度的可能性，因此存在可以通過進行用以減小曝光量的曝光控制來再現(xiàn)空白灰度的可能性。另一方面，在圖12B所示的情況下，由于高光溢出區(qū)域分散，所以高光溢出在視覺上不明顯。為此，減小曝光量使得拍攝圖像中噪聲明顯。因此，不應(yīng)進行用以減小曝光量的曝光控制。換句話說，希望在僅以視覺上明顯的高光溢出區(qū)域為目標(biāo)的情況下來進行曝光控制。然而，傳統(tǒng)攝像設(shè)備不能夠區(qū)分圖12A和12B的這兩個場景并且根據(jù)區(qū)分結(jié)果來進行不同的曝光控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種不僅能夠檢測高光溢出或暗部缺失、而且還能夠根據(jù)高光溢出區(qū)域或暗部缺失區(qū)域的分布來有效實現(xiàn)曝光控制的攝像設(shè)備、用于控制該攝像設(shè)備的方法和存儲介質(zhì)。本發(fā)明的第一方面，提供一種攝像設(shè)備，其包括用于獲得被攝體光并且輸出圖像信號的攝像部，所述攝像設(shè)備還包括第一亮度檢測單元，用于基于所述圖像信號來檢測整個畫面亮度頻率分布；第一曝光控制值計算單元，用于根據(jù)所述整個畫面亮度頻率分布來計算第一曝光控制值；第二亮度檢測單元，用于將所述圖像信號分成多個小區(qū)域，并且檢測各小區(qū)域的亮度；第二曝光控制值計算單元，用于根據(jù)所述第二亮度檢測單元所檢測到的各小區(qū)域的亮度，計算第二曝光控制值；曝光校正值計算單元，用于基于所述第一曝光控制值和所述第二曝光控制值，計算曝光校正值；曝光值計算單元，用于使用所述曝光校正值和在輸出所述圖像信號時所使用的曝光值，計算曝光值；以及曝光控制單元，用于基于所述曝光值計算單元所計算出的曝光值，對所述攝像部進行曝光控制。本發(fā)明的第二方面，提供一種用于控制攝像設(shè)備的方法，所述攝像設(shè)備包括用于獲得被攝體光并且輸出圖像信號的攝像部，所述方法包括以下步驟基于所述圖像信號來檢測整個畫面亮度頻率分布；根據(jù)所述整個畫面亮度頻率分布來計算第一曝光控制值；將 所述圖像信號分成多個小區(qū)域，并且檢測各小區(qū)域的亮度；根據(jù)所檢測到的各小區(qū)域的亮度，計算第二曝光控制值；基于所述第一曝光控制值和所述第二曝光控制值，計算曝光校正值；使用所述曝光校正值和在輸出所述圖像信號時所使用的曝光值，計算曝光值；以及基于所計算出的曝光值，對所述攝像部進行曝光控制。本發(fā)明的第三方面，提供一種非瞬態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，其存儲用于執(zhí)行用于控制攝像設(shè)備的方法的計算機可執(zhí)行程序，其中，所述攝像設(shè)備包括用于獲得被攝體光并且輸出圖像信號的攝像部，所述方法包括以下步驟基于所述圖像信號來檢測整個畫面亮度頻率分布；根據(jù)所述整個畫面亮度頻率分布來計算第一曝光控制值；將所述圖像信號分成多個小區(qū)域，并且檢測各小區(qū)域的亮度；根據(jù)所檢測到的各小區(qū)域的亮度，計算第二曝光控制值；基于所述第一曝光控制值和所述第二曝光控制值，計算曝光校正值；使用所述曝光校正值和在輸出所述圖像信號時所使用的曝光值，計算曝光值；以及基于所計算出的曝光值，對所述攝像部進行曝光控制。根據(jù)本發(fā)明，可以檢測高光溢出或暗部缺失，并且根據(jù)高光溢出區(qū)域或暗部缺失區(qū)域的分布，有效實現(xiàn)曝光控制。通過以下參考附圖對典型實施例的說明，本發(fā)明的其它特征將顯而易見。


圖I是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的攝像設(shè)備的主要部分的示意框圖。圖2是根據(jù)第一實施例的攝像設(shè)備的攝像部的示意框圖。圖3A、3B、3C和3D是用于說明根據(jù)第一實施例的攝像設(shè)備的小區(qū)域亮度檢測部的功能的圖。圖4A是由根據(jù)第一實施例的攝像設(shè)備的整個畫面頻率分布曝光控制值計算部所執(zhí)行的用于減少暗部缺失的計算處理的流程圖。圖4B是由整個畫面頻率分布曝光控制值計算部所執(zhí)行的用于減少高光溢出的計算處理的流程圖。
圖5A和5B是用于說明根據(jù)第一實施例的攝像設(shè)備的小區(qū)域亮度檢測部和小區(qū)域亮度曝光控制值計算部的操作的圖。圖6是由根據(jù)第一實施例的攝像設(shè)備所執(zhí)行的曝光控制值確定處理的流程圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的攝像設(shè)備的示意框圖。圖8是根據(jù)第二實施例的攝像設(shè)備的信號合成部的示意框圖。圖9A和9B是由根據(jù)第二實施例的攝像設(shè)備所執(zhí)行的曝光控制值確定處理的流程圖。圖10是用于說明通過根據(jù)第二實施例的攝像設(shè)備確定控制校正量的方法的圖。圖11是用于說明通過根據(jù)第二實施例的攝像設(shè)備基于連續(xù)塊數(shù)來確定控制校正 量的方法的圖。圖12A 12D是用于說明現(xiàn)有技術(shù)的問題的圖。
具體實施例方式下面將參考示出本發(fā)明的實施例的附圖來詳細說明本發(fā)明。首先，參考圖Γ6說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的攝像設(shè)備。將第一實施例的攝像設(shè)備配置成能夠根據(jù)拍攝圖像信號的整個畫面頻率分布和通過分割拍攝圖像信號的畫面所獲得的各小區(qū)域的小區(qū)域亮度，進行曝光控制以防止高光溢出或暗部缺失。圖I是根據(jù)第一實施例的攝像設(shè)備的主要部分的示意框圖。參考圖1，附圖標(biāo)記101表示攝像部，用于基于從曝光控制部109所傳送的曝光控制值而拍攝被攝體光并輸出拍攝圖像信號。附圖標(biāo)記102表示視頻信號處理器，用于將從攝像部101輸出的拍攝圖像信號轉(zhuǎn)換成輸出視頻信號。附圖標(biāo)記103表示整個畫面頻率分布檢測部，用于從拍攝圖像信號檢測整個畫面上的亮度的頻率分布。附圖標(biāo)記104表示整個畫面頻率分布曝光控制值計算部，用于基于整個畫面頻率分布檢測部103從拍攝圖像信號所檢測到的整個畫面頻率分布來計算整個畫面頻率分布曝光控制值。附圖標(biāo)記105表示小區(qū)域亮度檢測部，用于將基于拍攝圖像信號的整個畫面分成多個小區(qū)域并檢測小區(qū)域的代表性亮度。附圖標(biāo)記106表示小區(qū)域亮度曝光控制值計算部，用于基于通過小區(qū)域亮度檢測部105所檢測到的拍攝圖像信號的小區(qū)域亮度來計算小區(qū)域亮度曝光控制值。附圖標(biāo)記107表示曝光校正值計算部，用于根據(jù)整個畫面頻率分布曝光控制值和小區(qū)域亮度曝光控制值來計算曝光校正值。附圖標(biāo)記108表示曝光值計算部，用于基于通過曝光校正值計算部107所計算出的曝光校正值和拍攝圖像信號的當(dāng)前幀的曝光值來計算用于下一幀的拍攝的曝光值。曝光控制部109將通過將由曝光值計算部108所計算出的用于下一幀的拍攝的曝光值轉(zhuǎn)換成光圈控制值和快門速度控制值所獲得的、用于控制攝像部101的控制值輸出給攝像部101。接著說明攝像部101、整個畫面頻率分布檢測部103、整個畫面頻率分布曝光控制值計算部104、小區(qū)域亮度檢測部105和小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106。參考圖2，攝像部101包括攝像光學(xué)部201、光圈202、攝像裝置203、模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器204、光學(xué)系統(tǒng)驅(qū)動部205和定時控制器206。包括這些裝置的攝像部101獲得被攝體光，并且輸出拍攝圖像信號。在攝像部101中，通過光學(xué)系統(tǒng)驅(qū)動部205驅(qū)動以進行拍攝的攝像光學(xué)部201控制光圈202的光圈面積，并且將被攝體光引導(dǎo)至攝像裝置203。攝像裝置203使用例如CCD或CMOS拍攝被攝體的圖像，將所獲得的被攝體圖像轉(zhuǎn)換成電信號，然后將電信號輸出給模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器204。在拍攝期間，定時控制器206向攝像裝置203輸出快門速度控制值，從而控制被攝體光的曝光時間。接收到來自攝像裝置203的電信號的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器
204將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。接著說明本實施例的攝像設(shè)備的整個畫面頻率分布檢測部103。在整個畫面頻率分布檢測部103中，使用拍攝圖像信號的亮度值作為拍攝圖像信號的亮度信息。整個畫面頻率分布檢測部103檢測通過對具有在上限亮度值或下限亮度值到指定亮度值的范圍中的相關(guān)亮度值的拍攝圖像信號的像素進行計數(shù)所獲得的累積值，作為拍攝圖像信號的整個畫面頻率分布，并且將所檢測到的整個畫面頻率分布輸出給整個畫面頻率分布曝光控制值計算部104。在整個畫面頻率分布檢測部103中，將指定亮度值A(chǔ)l設(shè)置為與可以利用拍攝圖像信號來處理亮度的亮度范圍的上限亮度值的例如I %相對應(yīng)的亮度值，如圖3A所示，并且 將圖3B中的指定亮度值A(chǔ)2設(shè)置為與該亮度范圍的上限亮度值的例如10%相對應(yīng)的亮度值。此外，在整個畫面頻率分布檢測部103中，將圖3C中的指定亮度值A(chǔ)3設(shè)置為與該亮度范圍的上限亮度值的例如99%相對應(yīng)的亮度值，并且將圖3D中的指定亮度值A(chǔ)4設(shè)置為與該亮度范圍的上限亮度值的例如90 %相對應(yīng)的亮度值。整個畫面頻率分布檢測部103通過檢測拍攝圖像信號的整個畫面像素亮度集中程度，檢測拍攝圖像信號的整個畫面頻率分布。整個畫面頻率分布檢測部103檢測兩個不同的計數(shù)值，即在從所指定的下限亮度值到圖3A中的指定亮度值A(chǔ)l的范圍中所計算出的計數(shù)值Xl和在從所指定的下限亮度值到圖3B中的指定亮度值A(chǔ)2的范圍中所計算出的計數(shù)值X2。此外，整個畫面頻率分布檢測部103檢測另外兩個不同的計數(shù)值，即在從所指定的上限亮度值到圖3C中的指定亮度值A(chǔ)3的范圍中所計算出的計數(shù)值X3和在從所指定的上限亮度值到圖3D中的指定亮度值A(chǔ)4的范圍中所計算出的計數(shù)值X4。在本實施例中，根據(jù)用戶是想要減少高光溢出的圖像還是減少暗部缺失的圖像，預(yù)先使用戶在用于減少高光溢出的曝光控制和用于減少暗部缺失的曝光控制之間進行選擇。整個畫面頻率分布檢測部103根據(jù)用戶選擇(經(jīng)由未示出的接口給出的用戶指示)，在發(fā)生暗部缺失時所執(zhí)行的用于計算整個畫面頻率分布曝光控制值的下述計算處理和發(fā)生高光溢出時所執(zhí)行的用于計算整個畫面頻率分布曝光控制值的下述計算處理之間進行切換?？蛇x地，在檢測到計數(shù)值Xl X4之后，可以基于計數(shù)值Xl和X3之間或者計數(shù)值X2和X4之間的大小關(guān)系，自動進行用于計算用于減少暗部缺失的整個畫面頻率分布曝光控制值的計算處理和用于計算用于減少高光溢出的整個畫面頻率分布曝光控制值的計算處理之間的切換。例如，如果X1>X3，則執(zhí)行用于計算用于減少暗部缺失的整個畫面頻率分布曝光控制值的計算處理。注意，可以通過轉(zhuǎn)換成顏色信號前的拍攝圖像信號的像素值、或者已被轉(zhuǎn)換成顏色信號的拍攝圖像信號的R、G和B成分之一的像素值來表示拍攝圖像信號的像素亮度。此夕卜，并非必須要求進行一個像素一個像素的計數(shù)來獲得計數(shù)值。例如，可以將表示拍攝圖像信號的所有像素的總計數(shù)值的1%的像素數(shù)設(shè)置為計數(shù)值I。在這種情況下，像素計數(shù)值將像素的數(shù)量表示為占拍攝圖像信號的所有像素的百分比。
將說明用于減少暗部缺失的整個畫面頻率分布曝光控制值的計算。整個畫面頻率分布曝光控制值計算部(以下稱為“控制值計算部”)104在圖3A的計數(shù)值Xl和圖3C的計數(shù)值X3之間進行比較。當(dāng)圖3A的計數(shù)值Xl較大時，控制值計算部104檢測到暗部缺失區(qū)域占拍攝圖像信號的大的比例。簡而言之，控制值計算部104計算用于減少暗部缺失的整個畫面頻率分布曝光控制值。將參考圖4A說明用于計算用于減少暗部缺失的整個畫面頻率分布曝光控制值的計算處理。當(dāng)要通過攝像設(shè)備 進行拍攝時，控制值計算部104開始用于計算用于減少暗部缺失的整個畫面頻率分布曝光控制值的計算處理，并且進行判斷以檢測暗部缺失。例如，如果像素計數(shù)值Xl等于或大于圖3A所示的拍攝圖像信號的所有像素的總計數(shù)值的1% (步驟S401a為“是”)，則判斷為檢測到了暗部缺失。如果控制值計算部104判斷為檢測到了暗部缺失，則控制值計算部104進入步驟S402a。另一方面，如果像素計數(shù)值Xl小于拍攝圖像信號的所有像素的總計數(shù)值的1% (步驟S401a為“否”)，則控制值計算部104判斷為沒有檢測到暗部缺失，并且控制值計算部104進入步驟S403a。在步驟S402a，控制值計算部104將整個畫面頻率分布曝光控制值Eh設(shè)置為值Ca，隨后終止該處理。整個畫面頻率分布曝光控制值Eh的值Ca是使得圖3A所示的計數(shù)值Xl小于拍攝圖像信號的所有像素的總計數(shù)值的I %的這樣的值。在判斷為沒有發(fā)生暗部缺失而進入步驟S403a之后，控制值計算部104判斷曝光值是否適于防止黑浮(black floating)。此時,控制值計算部104使用圖3A的計數(shù)值Xl和圖3B的計數(shù)值X2，判斷(X2 - XI)的值是否等于或大于總計數(shù)值的10%，從而判斷曝光值是否適于防止黑浮?！昂诟　钡膱D像是指在通過對圖像進行分析所獲得的亮度值頻率分布的暗的部分中沒有發(fā)現(xiàn)或者幾乎沒有發(fā)現(xiàn)像素的圖像。在“黑浮”的圖像中，有時出現(xiàn)暗的部分看起來在浮動，這使得圖像對比度減小。因此，需要判斷是否設(shè)置了不會導(dǎo)致黑浮的這類曝光值。如果控制值計算部104判斷為(X2 - XI)的值不小于總計數(shù)值的10%，即曝光值適于防止黑浮，則控制值計算部104進入步驟S404a。另一方面，如果控制值計算部104判斷為(X2 — XI)的值小于總計數(shù)值的10%，即曝光值可引起黑浮，則控制值計算部104進入步驟S405a。當(dāng)控制值計算部104進入步驟S404a時，即當(dāng)沒有檢測到暗部缺失，并且曝光值適于防止黑浮時，控制值計算部104將整個畫面頻率分布曝光控制值Eh設(shè)置為0，隨后終止該處理。在步驟S405a，控制值計算部104將整個畫面頻率分布曝光控制值Eh設(shè)置成值Da,以減少黑浮，隨后終止該處理。注意，控制值計算部104預(yù)先將整個畫面頻率分布曝光控制值Ca和Da作為適當(dāng)設(shè)置的固定值存儲在未示出的存儲部中。例如，控制值計算部104可以在步驟S402a設(shè)置正值，并且在步驟S405a設(shè)置負值。只要Ca的符號是正的(Ca>0)并且Da的符號為負的(Da〈0)成立，整個畫面頻率分布曝光控制值Ca和Da各自的絕對值可以相互相等或不同。接著參考圖4B說明用于計算用于減少高光溢出的整個畫面頻率分布曝光控制值的計算處理?？刂浦涤嬎悴?04在圖3A的計數(shù)值Xl和圖3C的計數(shù)值X3之間進行比較。當(dāng)圖3C的計數(shù)值X3較大時，控制值計算部104檢測到高光溢出區(qū)域占拍攝圖像信號的大的比例。簡而言之，控制值計算部104計算用于減少高光溢出的整個畫面頻率分布曝光控制值。在攝像設(shè)備要進行拍攝時，控制值計算部104開始用于計算用于減少高光溢出的整個畫面頻率分布曝光控制值的計算處理，并且進行判斷以檢測高光溢出。如果像素計數(shù)值X3等于或大于圖3C所示的拍攝圖像信號的所有像素的總計數(shù)值的1% (步驟S401b為“是”)，則控制值計算部104判斷為檢測到了高光溢出。當(dāng)控制值計算部104判斷為檢測到了高光溢出時，控制值計算部104進入步驟S402b。另一方面，如果像素計數(shù)值X3小于拍攝圖像信號的所有像素的總計數(shù)值的1% (步驟S401b為“否”)，則控制值計算部104判斷為沒有檢測到高光溢出，并且控制值計算部104進入步驟S403b。當(dāng)處理進入步驟S402b時，即當(dāng)檢測到了高光溢出時，控制值計算部104將整個畫面頻率分布曝光控制值Eh設(shè)置為值Cb，隨后終止該處理。整個畫面頻率分布曝光控制值Eh的值Cb是使得計數(shù)值X3小于拍攝圖像信號的所有像素的總計數(shù)值的I %的這樣的值。 當(dāng)處理進入步驟S403b時，即當(dāng)沒有檢測到高光溢出時，控制值計算部104判斷曝光值是否適于防止白沉(white sinking)。此時,控制值計算部104使用圖3C的計數(shù)值X3和圖3D的計數(shù)值X4，判斷(X4 - X3)的值是否等于或大于總計數(shù)值的10%，從而判斷曝光值是否適于防止白沉?！鞍壮痢钡膱D像是指在通過對圖像進行分析所獲得的亮度值頻率分布的亮的部分中發(fā)現(xiàn)很少的像素的圖像。在“白沉”圖像中，有時出現(xiàn)圖像整體上是暗的，因此需要判斷是否設(shè)置了不會導(dǎo)致白沉的這類曝光值。如果控制值計算部104判斷為(X4 - X3)的值不小于總計數(shù)值的10%，即曝光值適于防止白沉，則控制值計算部104進入步驟S404b。另一方面，如果控制值計算部104判斷為(X4 — X3)的值小于總計數(shù)值的10%，即曝光值可導(dǎo)致白沉，則控制值計算部104進入步驟S405b。當(dāng)控制值計算部104進入步驟S404b時，即當(dāng)沒有檢測到高光溢出，并且曝光值適于防止白沉?xí)r，控制值計算部104將整個畫面頻率分布曝光控制值Eh設(shè)置成0，并且在這種情況下，在不執(zhí)行曝光控制的情況下立即終止本處理。當(dāng)控制值計算部104進入步驟S405b時，控制值計算部104將整個畫面頻率分布曝光控制值Eh設(shè)置成值Db，以消除白沉。注意，控制值計算部104預(yù)先將整個畫面頻率分布曝光控制值Cb和Db作為適當(dāng)設(shè)置的固定值存儲在未示出的存儲部中。例如，控制值計算部104可以在步驟S402b設(shè)置正值，并且可以在步驟S405b設(shè)置負值。只要Cb的符號是負的(Cb〈0)并且Db的符號是正的(Db>0)成立，整個畫面頻率分布曝光控制值Cb和Db各自的絕對值可以相互相等或不同。接著參考圖5A說明根據(jù)本實施例的攝像設(shè)備的小區(qū)域亮度檢測部。當(dāng)Xl > 1%或者X3 ^ 1%成立時，在圖4A的步驟S401a或者圖4B的S401b中，進行小區(qū)域亮度檢測部105和小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106的曝光控制值的計算。在整個畫面中發(fā)生了暗部缺失或高光溢出的狀態(tài)下，進行小區(qū)域亮度檢測，以檢測暗部缺失區(qū)域或高光溢出區(qū)域的分散程度。小區(qū)域亮度檢測部105將拍攝圖像信號的整個畫面分成小區(qū)域塊，并且檢測各小區(qū)域塊的亮度。每一小區(qū)域塊都具有表示其位置的地址信息。例如，在圖5A中，將拍攝圖像信號的整個畫面在垂直方向和水平方向上均等地分成7X7個小區(qū)域塊。小區(qū)域亮度檢測部105將小區(qū)域塊的平均亮度值作為小區(qū)域亮度輸出給小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106。小區(qū)域塊不局限于上述布局，而且各塊的垂直尺寸和水平尺寸可以相互不同?？蛇x地，小區(qū)域塊在大小上可以不全是均等的，并且可以在大小上相互不同。小區(qū)域亮度檢測部105可以對各小區(qū)域塊中的各個像素的亮度值進行中值濾波，并且將中值濾波的結(jié)果設(shè)置為相關(guān)聯(lián)的小區(qū)域塊的小區(qū)域亮度。此外，小區(qū)域亮度檢測部105可以計算基于小區(qū)域塊中的拍攝圖像信號的亮度值頻率分布的信號強度積分值?？蛇x地，小區(qū)域亮度檢測部105可以將亮度不小于預(yù)定值(所設(shè)置的閾值)的像素的計數(shù)設(shè)置為相關(guān)聯(lián)的小區(qū)域塊的小區(qū)域亮度。此外，可選地，小區(qū)域亮度檢測部105可以將亮度不高于預(yù)定值(所設(shè)置的閾值)的像素的計數(shù)設(shè)置為相關(guān)聯(lián)的小區(qū)域塊的小區(qū)域亮度。接著參考圖5B說明攝像設(shè)備的小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106。小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106檢測具有不高于或不低于作為所設(shè)置的閾值 的預(yù)定值的小區(qū)域亮度的小區(qū)域塊，并且計算小區(qū)域亮度曝光控制值。例如，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106將小區(qū)域亮度曝光控制值表示為表示是否進行小區(qū)域亮度曝光控制的二進位值O或I。更具體地，小區(qū)域亮度曝光控制值是在計算下述曝光校正值Er時所使用的相乘值Ea，并且通過將相乘值Ea設(shè)置成O或1，設(shè)置是否執(zhí)行小區(qū)域亮度曝光控制。在用于計算用于減少高光溢出的小區(qū)域亮度曝光控制值的情況下，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106檢測例如亮度值高于亮度值200的小區(qū)域塊。當(dāng)檢測到亮度值高于亮度值200的小區(qū)域塊時，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106判斷為高光溢出區(qū)域集中在拍攝圖像信號的小區(qū)域塊中。在這種情況下，需要小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106將對拍攝圖像信號進行拍攝所使用的曝光值控制得低。更具體地，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106將小區(qū)域亮度曝光控制值設(shè)置成I。另一方面，當(dāng)沒有檢測到亮度值高于亮度值200的小區(qū)域塊時，即使拍攝圖像信號的一些小區(qū)域塊包含高光溢出區(qū)域，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106也判斷為高光溢出區(qū)域是分散的。在這種情況下，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106判斷為無需進行小區(qū)域亮度曝光控制。然后，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106將小區(qū)域亮度曝光控制值設(shè)置為O。在用于計算用于減少暗部缺失的小區(qū)域亮度曝光控制值的情況下，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106檢測亮度值不高于例如亮度值50的小區(qū)域塊。當(dāng)檢測到亮度值不高于亮度值50的小區(qū)域塊時，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106判斷為暗部缺失區(qū)域集中在拍攝圖像信號的小區(qū)域塊中。在這種情況下，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106判斷為需要將對拍攝圖像信號進行拍攝所使用的曝光值控制得低，并且將小區(qū)域亮度曝光控制設(shè)置成I。另一方面，當(dāng)沒有檢測到亮度值不高于亮度值50的小區(qū)域塊時，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106判斷為暗部缺失區(qū)域是分散的。在這種情況下，由于不存在發(fā)生暗部缺失的小區(qū)域塊或者暗部缺失區(qū)域是分散的，所以小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106判斷為無需進行小區(qū)域亮度曝光控制，并且將小區(qū)域亮度曝光控制值設(shè)置為O。可選地，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106可以檢測以下所檢測到的小區(qū)域塊之間的連續(xù)性(即連續(xù)小區(qū)域塊的范圍)，并且根據(jù)所檢測到的連續(xù)性來計算小區(qū)域亮度曝光控制值，其中，檢測到上述所檢測到的小區(qū)域塊的亮度值不低于預(yù)定值或者不高于預(yù)定值。在這種情況下，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106形成用于檢測所檢測到的小區(qū)域塊的范圍的預(yù)定區(qū)域范圍檢測單元。例如，當(dāng)沒有檢測到不小于連續(xù)塊數(shù)3 (連續(xù)性閾值)的小區(qū)域塊之間的連續(xù)性時，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106將小區(qū)域亮度曝光控制值設(shè)置為O。另一方面，當(dāng)檢測到不小于連續(xù)塊數(shù)3 (連續(xù)性閾值)的小區(qū)域塊之間的連續(xù)性時，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106將小區(qū)域亮度曝光控制值設(shè)置成I。小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106可以根據(jù)小區(qū)域塊的大小，選擇性地判斷是在檢測所檢測到的小區(qū)域塊之間的連續(xù)性之后還是在不檢測所檢測到的小區(qū)域塊之間的連續(xù)性的情況下來計算小區(qū)域亮度曝光控制值。例如，當(dāng)小區(qū)域塊的大小小于指定大小時，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106檢測所檢測到的小區(qū)域塊之間的連續(xù)性。另一方面，當(dāng)小區(qū)域塊的大小大于指定大小時，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106在不檢測所檢測到的小區(qū)域塊之間的連續(xù)性的情況下，計算小區(qū)域亮度曝光控制值。
小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106可以使用除將小區(qū)域亮度曝光控制值設(shè)置成
二進位值O或I的方法以外的方法。例如，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106可以根據(jù)被檢測到具有不低于預(yù)定值或不高于預(yù)定值的亮度值的相互連續(xù)的小區(qū)域塊的數(shù)量(以下稱為“連續(xù)塊數(shù)”)，計算小區(qū)域亮度曝光控制值。在這種情況下，例如，當(dāng)連續(xù)塊數(shù)不小于5時，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106將小區(qū)域亮度曝光控制值設(shè)置成預(yù)定值，并且當(dāng)連續(xù)塊數(shù)不小于I并且小于5時，將小區(qū)域亮度曝光控制值設(shè)置成該預(yù)定值的50%。注意，將用于減少暗部缺失的小區(qū)域亮度曝光控制值設(shè)置成正值，并且將用于減少高光溢出的小區(qū)域亮度曝光控制值設(shè)置成負值。此外，當(dāng)相互連接的小區(qū)域塊的數(shù)量等于O時，將小區(qū)域亮度曝光控制值設(shè)置成O。接著參考圖6說明通過上述第一實施例的攝像設(shè)備所執(zhí)行的整個畫面曝光值確定處理。當(dāng)用戶進行用于確定拍攝的曝光的操作時，攝像設(shè)備開始整個畫面曝光值確定處理。然后，控制值計算部104根據(jù)從攝像部101所輸出的拍攝圖像信號，計算整個畫面頻率分布曝光控制值Eh，如參考圖4A和4B所述(步驟S601)。然后，根據(jù)對圖4A的步驟S401a或圖4B的步驟S401b的問題的回答是肯定的(“是”)還是否定的(“否”)，切換下面的步驟(步驟S602)。更具體地，如果對圖4A的步驟S401a或圖4B的步驟S401b的問題的回答是肯定的(“是”)，則處理進入步驟S603。另一方面，如果對圖4A的步驟S401a或圖4B的步驟S401b的問題的回答是否定的(“否”)，則在不計算小區(qū)域亮度曝光控制值Ea的情況下處理進入步驟S605。在步驟S603，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106如參考圖5A和5B所述，計算小區(qū)域亮度曝光控制值Ea。然后，曝光校正值計算部107基于通過小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106所計算出的小區(qū)域亮度曝光控制值Ea，校正整個畫面頻率分布曝光控制值Eh，從而計算曝光校正值Er (步驟S604)。當(dāng)小區(qū)域亮度曝光控制值Ea等于O時，曝光校正值計算部107判斷為集中發(fā)生的亮的部分很少，因此將曝光校正值Er設(shè)置成O。另一方面，當(dāng)小區(qū)域亮度曝光控制值Ea等于I時，曝光校正值計算部107將整個畫面頻率分布曝光控制值Eh設(shè)置成曝光校正值Er (即Er=Eh*Ea)。當(dāng)小區(qū)域亮度曝光控制值Ea等于O時，曝光校正值計算部107可以將曝光校正值Er設(shè)置成整個畫面頻率分布曝光控制值Eh的一部分。更具體地，假定Er=α*Eh+(l-α)Ea*Eh (0< α〈I),當(dāng)Ea等于O時，Er等于a *Eh,并且當(dāng)Ea等于I時，Er等于Eh。因此，即使暗部缺失區(qū)域或者高光溢出區(qū)域占整個畫面的大的比例，當(dāng)集中發(fā)生的亮的部分或者暗的部分很少時，也可能減弱校正。在步驟S605，由于圖像在整個畫面上具有很少的暗部缺失或高光溢出，所以曝光校正值計算部107在不計算Ea的情況下，將整個畫面頻率分布曝光控制值Eh設(shè)置成曝光校正值Er。然后，曝光值計算部108將在步驟S604或S605計算出的曝光校正值Er與拍攝圖像信號的曝光值Et相加(步驟S606)。然后，曝光控制部109將通過曝光值計算部108所計算出的曝光值Et設(shè)置給攝像部101，并且攝像部101拍攝圖像(步驟S607)。 曝光控制部109判斷是否通過預(yù)定操作最終確定了曝光值(步驟S608)。如果曝光控制部109判斷為通過預(yù)定操作最終確定了曝光值(步驟S608為“是”)，則終止本處理。在本實施例中，當(dāng)曝光校正值Er通過整個循環(huán)而保持為O時，曝光控制部109判斷為曝光校正值收斂，并且判斷為最終確定了曝光值。如果曝光控制部109判斷為沒有最終確定曝光值(步驟S608為“否”)，則處理返回到步驟S601，并且重復(fù)進行步驟S601 S607。具體地，在靜止圖像拍攝中，可以在鎖定焦點時最終確定曝光值。此外，在靜止圖像拍攝中，當(dāng)該循環(huán)處理進行了指定次數(shù)時可以終止該處理。另一方面，在運動圖像拍攝中，始終進行圖6的步驟S601 S607的處理，因此，當(dāng)按下拍攝按鈕時終止該處理。如上所述，根據(jù)本實施例，基于根據(jù)整個畫面頻率分布所獲得的曝光控制值和根據(jù)通過分割畫面所獲得的各個小區(qū)域中的亮度值所獲得的小區(qū)域亮度曝光控制值，來進行曝光控制。因此，不僅可以檢測高光溢出或暗部缺失，而且還可以根據(jù)拍攝圖像中的高光溢出區(qū)域或暗部缺失區(qū)域的分布而有效實現(xiàn)曝光控制。曝光校正值計算部107可以使用整個畫面頻率分布曝光控制值Eh來校正小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106所計算出的小區(qū)域亮度曝光控制值Ea。在這種情況下，如上所述，通過控制值計算部104計算整個畫面頻率分布曝光控制值Eh，并且，例如，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106計算作為多個值的而不是作為二進位值O或I的小區(qū)域亮度曝光控制值Ea0更具體地，在該變形例中，控制值計算部104在步驟S402a獲得值I作為整個畫面頻率分布曝光控制值Eh。此外，控制值計算部104在步驟S404a獲得值O作為Eh，并且在步驟S405a獲得值一 I作為Eh以消除黑浮。另一方面，在步驟S402b，控制值計算部104獲得一 I作為整個畫面頻率分布曝光控制值Eh。此外，控制值計算部104在步驟S404b獲得O作為Eh，并且在步驟S405b獲得I作為Eh，以消除白沉。當(dāng)= I時，曝光校正值計算部107將曝光校正值Er設(shè)置成小區(qū)域亮度曝光控制值Ea。此外，當(dāng)Eh = O時，曝光校正值計算部107將Er設(shè)置成0，并且當(dāng)Eh = -I時，曝光校正值計算部107將Er設(shè)置為一 Ea。
下面將參考圖7 9說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的攝像設(shè)備。將第二實施例的攝像設(shè)備能夠控制通過對使用各自不同的曝光值、即第一曝光值和相對高于第一曝光值的第二曝光值所拍攝的拍攝圖像信號進行合成而形成的寬動態(tài)范圍拍攝圖像信號的曝光。第二實施例的攝像設(shè)備能夠?qū)拕討B(tài)范圍拍攝圖像信號執(zhí)行曝光控制以減少高光溢出和暗部缺失兩者。這里將參考圖7說明第二實施例的攝像設(shè)備。注意，以相同附圖標(biāo)記表示與第一實施例的相同的組件，并且省略對其的詳細說明。圖7是根據(jù)第二實施例的攝像設(shè)備的示意框圖。附圖標(biāo)記701表示信號合成部，用于對使用第一曝光值所拍攝的拍攝圖像信號和使用第二曝光值所拍攝的拍攝圖像信號進行合成，并且輸出合成圖像信號。信號合成部701能夠進行用于對使用兩個不同的曝光值所分別拍攝的拍攝圖像信號進行合成的合成處理。在這種情況下，例如，信號合成部701首先設(shè)置預(yù)定亮度值。然后，信號合成部701獲取作為低曝光圖像信號的、使用第一曝光值所拍攝的拍攝圖像信號的像素信號，作為合成之后的圖像信號，其中，該合成之后的圖像信號與使用第一曝光值的拍攝圖像信號中亮度值高于預(yù)定亮度值的區(qū)域相關(guān)聯(lián)。此外，信號 合成部701獲取作為高曝光圖像信號的、使用第二曝光值所拍攝的拍攝圖像信號的像素信號，作為合成之后的圖像信號，其中，該合成之后的圖像信號與使用第一曝光值的拍攝圖像信號中亮度值低于預(yù)定亮度值的區(qū)域相關(guān)聯(lián)。然后，信號合成部701通過將與第一曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號和與第二曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號這兩個拍攝圖像信號中的一個的信號強度調(diào)整成另一個的信號強度以使得這兩個拍攝圖像信號具有相同水平的信號強度，從而基于這兩個拍攝圖像信號之間的曝光比來進行增益校正。可以結(jié)合一般的伽馬校正來執(zhí)行該增益校正。具體地，假定與第一曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號和與第二曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號之間的曝光比是1:10，與第一曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號的光量是與第二曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號的光量的十分之一，因此，通過將與第一曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號的信號強度乘以增益10，信號合成部701可以使得與第一曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號的信號強度在水平上等于與第二曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號的信號強度。此外，還可以根據(jù)通過將與第二曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號的信號強度除以10所獲得的信號強度來合成圖像。注意，除上述幾點以外，根據(jù)第二實施例的攝像設(shè)備具有與圖I所示的攝像設(shè)備相同的結(jié)構(gòu)。攝像設(shè)備的信號合成部701設(shè)置有如圖8所示的圖像存儲部801和合成部802，以使得能夠?qū)拕討B(tài)范圍拍攝圖像信號執(zhí)行曝光控制。在本攝像設(shè)備中，攝像部101連續(xù)交替使用兩個不同的曝光值拍攝圖像，作為與第一曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號和與第二曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號。將這樣所拍攝的拍攝圖像信號臨時存儲在信號合成部701的圖像存儲部801中。此后，當(dāng)攝像部101拍攝要合成的最后的拍攝圖像彳目號時，合成部802使用存儲在圖像存儲部801中的拍攝圖像信號和最后的拍攝圖像信號，來對至少兩個拍攝圖像信號進行合成。例如，在對使用第一曝光值和第二曝光值各自所拍攝的拍攝圖像信號進行合成的情況下，合成部802進行拍攝圖像信號之間的信號強度水平的匹配，然后輸出合成圖像信號。
接著說明通過第二實施例的攝像設(shè)備所執(zhí)行的、寬動態(tài)范圍拍攝圖像信號生成中的拍攝圖像信號的曝光控制。在寬動態(tài)范圍拍攝圖像信號生成中的拍攝圖像信號的曝光控制中，使用兩個不同的曝光值，即第一曝光值Etl和曝光量高于第一曝光值Etl的第二曝光值Et2來進行控制。為此，不同于第一實施例，攝像部101進行用于交替獲取與第一曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號和與第二曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號的操作。接著參考圖9A和9B說明在使用兩個曝光值的情況下，通過第二實施例的攝像設(shè)備所執(zhí)行的曝光值確定處理。當(dāng)用戶進行用于確定攝像的曝光的操作時，攝像設(shè)備開始在攝像設(shè)備使用兩個曝光值時所執(zhí)行的曝光控制值確定處理。在使用兩個曝光值所執(zhí)行的曝光控制值確定處理中，首先執(zhí)行與第一曝光值相關(guān)聯(lián)的曝光控制。為此，攝像部101進行用于獲取與第一曝光值相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號的預(yù)處理。
控制值計算部104根據(jù)從攝像部101輸出的、與第一曝光值Etl相關(guān)聯(lián)的拍攝圖像信號，計算整個畫面頻率分布曝光控制值Eh(步驟S901)。第一曝光值Etl用于獲得沒有高光溢出的圖像，因此，在步驟S901，執(zhí)行第一實施例中參考圖4B所述的、用于計算用于減少高光溢出的整個畫面頻率分布曝光控制值的計算處理。然后，在步驟S902，根據(jù)步驟S901的計算處理的結(jié)果，即對圖4B的步驟S401b的問題的回答是肯定的(“是”)還是否定的(“否”)，切換下面的步驟。更具體地，如果對圖4B的步驟S401b的問題的回答是肯定的(“是”)，則處理進入步驟S903。另一方面，如果對圖4B的步驟S401b的問題的回答是否定的(“否”)，則在不計算小區(qū)域亮度曝光控制值Ea的情況下，處理進入步驟S905。在步驟S903，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106計算小區(qū)域亮度曝光控制值Ea。然后，如第一實施例一樣，曝光校正值計算部107基于通過小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106所計算出的小區(qū)域亮度曝光控制值Ea，校正整個畫面頻率分布曝光控制值Eh,從而計算曝光校正值Er (步驟S904)。另一方面，在步驟S905，由于判斷為圖像在整個畫面上具有很少的高光溢出，所以在不計算小區(qū)域亮度曝光控制值Ea的情況下，將整個畫面頻率分布曝光控制值Eh校正成曝光校正值Er。然后，曝光值計算部108將在步驟S904或S905所計算出的曝光校正值Er與拍攝圖像信號的曝光值Et相加，從而計算第一曝光值Etl (步驟S906)。將這樣所獲得的第一曝光值Etl存儲在攝像部101中(步驟S907)。然后，曝光控制部109從攝像部101讀出第二曝光值Et2以設(shè)置第二曝光值。然后，曝光控制部109利用第二曝光值Et2控制攝像部101，以獲得使用第二曝光值Et2所拍攝的拍攝圖像信號(步驟S908)。然后，控制值計算部104根據(jù)從攝像部101所輸出的、使用第二曝光值Et2所拍攝的拍攝圖像信號，計算整個畫面頻率分布曝光控制值Eh (步驟S909)。第二曝光值Et2是用于獲得沒有暗部缺失的圖像，因此，在步驟S909，執(zhí)行第一實施例中參考圖4A所述的、用于計算用于減少暗部缺失的整個畫面頻率分布曝光控制值的計算處理。然后，在步驟S910，根據(jù)步驟S909的計算處理的結(jié)果，即對圖4A的步驟S401a的問題的回答是肯定的(“是”)還是否定的(“否”)，切換下面的步驟。如果對步驟S401a的問題的回答是肯定的(“是”)，則處理進入步驟S911。另一方面，如果對步驟S401a的問題的回答是否定的(“否”)，則在不計算小區(qū)域亮度曝光控制值Ea的情況下，處理進入步驟S913。在步驟S911，小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106計算小區(qū)域亮度曝光控制值Ea。然后，類似于第一實施例，曝光校正值計算部107基于通過小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106所計算出的小區(qū)域亮度曝光控制值Ea，校正整個畫面頻率分布曝光控制值Eh,從而計算曝光校正值Er (步驟S912)。另一方面，在步驟S913，由于判斷為圖像在整個畫面上具有很少的暗部缺失，所以在不計算小區(qū)域亮度曝光控制值Ea的情況下，將整個畫面頻率分布曝光控制值Eh校正成曝光校正值Er。然后，曝光值計算部108將在步驟S912或S913所計算出的曝光校正值Er與拍攝圖像信號的曝光值Et相加，從而計算第二曝光值Et2 (步驟S914)。然后，曝光控制部109通過預(yù)定操作判斷是否最終確定了曝光值(步驟S915)。如果曝光控制部109通過預(yù)定操作判斷為最終確定了曝光值(步驟S915為“是”)，則終止該處理。在本實施例中，當(dāng)曝光校正值Er通過整個循環(huán)而保持為O時，曝光控制部109判斷為曝光校正值收斂，并且判斷為最終確定了曝光值。如果曝光控制部109判斷為沒有最終確 定曝光值(步驟S915為“否”)，則處理進入步驟S916，在步驟S916，存儲第二曝光值Et2。然后，曝光控制部109從攝像部101讀出第一曝光值Etl,并且利用第一曝光值Etl控制攝像部101。攝像部101針對攝像設(shè)置第一曝光值Etl，并且獲得拍攝圖像信號(步驟 S917)。此后，處理返回到步驟S901，并且曝光控制部109重復(fù)進行步驟S901 S914，直到在步驟S915判斷為最終確定了曝光值為止。盡管在上述使用兩個曝光值所執(zhí)行的曝光控制值確定處理中，首先執(zhí)行與第一曝光值相關(guān)聯(lián)的曝光控制，但是可以首先執(zhí)行與第二曝光值相關(guān)聯(lián)的曝光控制。在本攝像設(shè)備中，信號合成部701根據(jù)使用通過使用兩個曝光值所執(zhí)行的圖9中的上述曝光控制值確定處理所確定的第一曝光值和第二曝光值各自所拍攝的拍攝圖像信號，生成合成圖像信號。盡管在使用兩個曝光值所執(zhí)行的圖9中的曝光控制值確定處理中，基于使用各自不同的曝光值所拍攝的拍攝圖像信號來確定適當(dāng)?shù)牡谝黄毓庵岛偷诙毓庵?，但是可以基于作為來自合成?02的輸出的合成圖像來確定適當(dāng)?shù)牡谝黄毓庵岛偷诙毓庵?。在這種情況下，根據(jù)圖6的處理對合成圖像進行曝光控制操作，從而可以確定適當(dāng)?shù)牡谝黄毓庵岛偷诙毓庵?。簡而言之，在根?jù)本實施例的攝像設(shè)備中，檢測拍攝圖像信號的整個畫面頻率(第一亮度)分布，并且進行曝光控制以防止高光溢出或暗部缺失。在該曝光控制中，攝像設(shè)備檢測高光溢出區(qū)域或暗部缺失區(qū)域在拍攝圖像上是分散的還是集中的，并且根據(jù)分散或集中的程度來調(diào)整控制校正值，以獲得降噪良好的圖像。此外，攝像設(shè)備檢測亮度值高于或低于各自的預(yù)定值的、作為用于檢測高光溢出或暗部缺失的區(qū)域的塊之間的連續(xù)性，并且根據(jù)連續(xù)性、即被判斷為具有比各自的預(yù)定值更高或更低的亮度值的連續(xù)塊的數(shù)量(連續(xù)塊數(shù))來調(diào)整控制校正量，從而獲得適當(dāng)圖像。綜上所述，攝像設(shè)備設(shè)置有用于檢測拍攝圖像信號的整個畫面頻率分布并進行曝光控制以防止高光溢出和暗部缺失的整個畫面頻率分布檢測部103和控制值計算部104。攝像設(shè)備設(shè)置有小區(qū)域亮度檢測部105 (第二亮度檢測單元)和小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106 (第二曝光控制值計算單元)，以根據(jù)拍攝圖像上的高光溢出區(qū)域或暗部缺失區(qū)域的分散或集中的程度來調(diào)整控制校正量。在本攝像設(shè)備中，將來自控制值計算部104 (第一曝光控制值計算單元)的輸出值和來自小區(qū)域亮度曝光控制值計算部106的輸出值輸入給曝光校正值計算部107。曝光校正值計算部107根據(jù)整個畫面頻率分布曝光控制值(第一曝光控制值)和小區(qū)域亮度曝光控制值(第二曝光控制值)來計算適當(dāng)?shù)钠毓庑Ｕ?，并且輸出所獲得的曝光校正值。攝像設(shè)備使用從曝光校正值計算部107輸出的曝光校正值控制諸如快門速度(被攝體曝光時間)和光圈功能等的功能，從而進行用于適當(dāng)攝像的曝光控制。接著詳細說明本攝像設(shè)備的小區(qū)域亮度檢測部105如何設(shè)置用于檢測高光溢出區(qū)域或暗部缺失區(qū)域在拍攝圖像上是分散還是集中的區(qū)域。通過檢查本實施例的攝像設(shè)備，示出當(dāng)高光溢出區(qū)域或暗部缺失區(qū)域在與圖像的整個面積的1%相對應(yīng)的區(qū)域中成簇集中時，高光溢出或暗部缺失變得明顯。因此，在本實施例的攝像設(shè)備中，在理論上希望將作為用于檢測高光溢出或暗部缺失的檢測區(qū)域(小區(qū)域塊IPXX)的一個塊的大小設(shè)置成圖像的整個面積的I %。 然而，在本攝像設(shè)備中，隨著將作為檢測區(qū)域的一個塊的大小設(shè)置得更小，處理時間變得更長，并且小區(qū)域亮度檢測部105的結(jié)構(gòu)變得更復(fù)雜。這導(dǎo)致小區(qū)域亮度檢測部105的大小增大?？紤]到這些不便，根據(jù)本實施例，在理論上希望將作為用于檢測高光溢出或暗部缺失的檢測區(qū)域的一個塊的大小設(shè)置為圖像的整個面積的5%，以適當(dāng)設(shè)計該攝像設(shè)備。作為用于檢測高光溢出或暗部缺失的檢測區(qū)域所設(shè)置的一個塊的大小基于攝像設(shè)備所拍攝的圖像的大小。因此，通過觀察攝像設(shè)備的畫面，參考將會使得高光溢出或暗部缺失明顯的大小來考慮一個塊的大小。此外，通過考慮用于適當(dāng)設(shè)計攝像設(shè)備的條件，適當(dāng)確定一個塊的大小。此外，在本攝像設(shè)備中，基于在一個塊中包含多少個具有不小于作為閾值所設(shè)置的預(yù)定值的像素值的像素來判斷高光溢出區(qū)域是否集中。在這種情況下，當(dāng)判斷為一個塊中的像素都與高光溢出相關(guān)聯(lián)時(近似100% )，可以將該控制配置成不進行用于減少控制量的校正。另一方面，當(dāng)判斷為一個塊不包含與高光溢出相關(guān)聯(lián)的任何像素時(或者接近0%)，可以將該控制配置成可以進行用于使控制量最小化的校正。具體地，在本攝像設(shè)備中，如圖10所示設(shè)置下限百分比(本例子中為10% )和上限百分比(本例子中為80%)。此外，如圖10所示設(shè)置在O和I之間的范圍內(nèi)取值的系數(shù)α。然后，通過將最大校正量乘以與一個塊中的所有像素中被判斷為與高光溢出(或暗部缺失)相關(guān)聯(lián)的像素的百分比相對應(yīng)的系數(shù)α，獲得控制校正量。接著說明下面的情況攝像設(shè)備檢測被判斷為具有比各自的預(yù)定值更高或更低的亮度值的、作為用于檢測高光溢出或暗部缺失的區(qū)域的塊之間的連續(xù)性(連續(xù)塊數(shù))，并且檢測更大區(qū)域中的高光溢出區(qū)域或暗部缺失區(qū)域的分散程度。更具體地，攝像設(shè)備檢測表示同時發(fā)生高光溢出或暗部缺失的一組連續(xù)小區(qū)域塊中所存在的小區(qū)域塊的數(shù)量的連續(xù)塊數(shù)。使用連續(xù)塊數(shù)來判斷高光溢出區(qū)域或暗部缺失區(qū)域是分散的還是集中成組的。具體地，在本攝像設(shè)備中，如圖11所示設(shè)置下限連續(xù)塊數(shù)和上限連續(xù)塊數(shù)。此外，如圖11所示設(shè)置在O和I之間的范圍內(nèi)取值的系數(shù)β。然后，通過將最大校正量乘以與連續(xù)塊數(shù)相對應(yīng)的系數(shù)β，獲得控制校正量。需要根據(jù)塊大小來設(shè)置下限連續(xù)塊數(shù)和上限連續(xù)塊數(shù)。因此，在設(shè)置下限連續(xù)塊數(shù)和上限連續(xù)塊數(shù)的情況下，首先，確定作為用于上述檢測高光溢出或暗部缺失的檢測區(qū)域所設(shè)置的一個塊的大小。接著，例如，通過主觀評價來確定開始使得高光溢出明顯的各自具有所確定大小的連續(xù)塊的連續(xù)塊數(shù)(上限百分比)和開始使得高光溢出不明顯的各自具有所確定大小的連續(xù)塊的連續(xù)塊數(shù)(下限百分比)。在本攝像設(shè)備中，如上所述，使用基于拍攝圖像上的高光溢出區(qū)域或暗部缺失區(qū)域的分散或集中的程度所獲得的控制校正量和基于連續(xù)塊數(shù)所獲得的控制校正量。與檢測拍攝圖像信號的整個畫面頻率分布然后進行曝光控制以防止高光溢出或暗部缺失的情況下相比，這使得可以進一步減少噪聲對圖像畫面的不利影響。此外，在本攝像設(shè)備中，高光溢出或暗部缺失的主觀明顯程度在下面的情況之間不同特定量的高光溢出或暗部缺失不是全部集中在某一區(qū)域中，而是高光溢出區(qū)域或暗部缺失區(qū)域在其中一部分區(qū)域形成簇的狀態(tài)下而周圍分散的情況；以及高光溢出區(qū)域或暗部缺失區(qū)域到處分散的情況。例如，當(dāng)高光溢出區(qū)域在其中一部分區(qū)域形成簇的狀態(tài)下而周圍分散時，高光溢出明顯，因此，本攝像設(shè)備進行控制以使得縮短用于要拍攝的圖像的曝光時間。另一方面，例如，當(dāng)高光溢出區(qū)域到處分散時，高光溢出的主觀明顯程度低，因此本攝像設(shè)備進行控制以使得增大用于要拍 攝的圖像的曝光時間，以生成降噪圖像。本攝像設(shè)備生成具有寬動態(tài)范圍的合成圖像信號。攝像設(shè)備可以接收的用于正常拍攝的光量受限，因此當(dāng)進行頻率分布校正以防止暗部缺失時，亮的部分易于發(fā)生高光溢出。另一方面，當(dāng)進行頻率分布校正以防止高光溢出時，暗的部分易于發(fā)生暗部缺失。為解決該問題，本攝像設(shè)備拍攝寬動態(tài)范圍合成圖像，從而生成沒有高光溢出的低曝光圖像和沒有暗部缺失的高曝光圖像。因此，可以生成沒有高光溢出和暗部缺失的圖像。還可以利用讀出并執(zhí)行記錄在存儲器裝置上的程序以進行上述實施例的功能的系統(tǒng)或設(shè)備的計算機(或者CPU或MPU等裝置)和通過下面的方法實現(xiàn)本發(fā)明的方面，其中，利用系統(tǒng)或設(shè)備的計算機通過例如讀出并執(zhí)行記錄在存儲器裝置上的程序以進行上述實施例的功能來進行上述方法的步驟。為此，例如，通過網(wǎng)絡(luò)或者通過用作存儲器裝置的各種類型的記錄介質(zhì)(例如，計算機可讀介質(zhì))將該程序提供給計算機。盡管參考典型實施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開的典型實施例。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。本申請要求2011年5月24日提交的日本申請2011-115787和2012年5月15日提交的日本申請2012-111263的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用包含于此。
權(quán)利要求
1.一種攝像設(shè)備，其包括用于獲得被攝體光并且輸出圖像信號的攝像部，所述攝像設(shè)備還包括 第一亮度檢測單元，用于基于所述圖像信號來檢測整個畫面亮度頻率分布； 第一曝光控制值計算單元，用于根據(jù)所述整個畫面亮度頻率分布來計算第一曝光控制值； 第二亮度檢測單元，用于將所述圖像信號分成多個小區(qū)域，并且檢測各小區(qū)域的亮度； 第二曝光控制值計算單元，用于根據(jù)所述第二亮度檢測單元所檢測到的各小區(qū)域的亮度，計算第二曝光控制值； 曝光校正值計算單元，用于基于所述第一曝光控制值和所述第二曝光控制值，計算曝光校正值； 曝光值計算單元，用于使用所述曝光校正值和在輸出所述圖像信號時所使用的曝光值，計算曝光值；以及 曝光控制單元，用于基于所述曝光值計算單元所計算出的曝光值，對所述攝像部進行曝光控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述曝光值計算單元計算至少兩個不同的曝光值，其中，所述兩個不同的曝光值包括與相對小的曝光量相關(guān)聯(lián)的、用于低曝光圖像信號的第一曝光值以及與相對大的曝光量相關(guān)聯(lián)的、用于高曝光圖像信號的第二曝光值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述曝光校正值計算單元基于所述第二曝光控制值計算單元所計算出的第二曝光控制值，校正所述第一曝光控制值計算單元所計算出的第一曝光控制值，從而計算所述曝光校正值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像設(shè)備，其特征在于，在所述曝光值計算單元計算所述第一曝光值的情況下，當(dāng)所述第二亮度檢測單元所檢測到的小區(qū)域的亮度不低于預(yù)定閾值時，所述第二曝光控制值計算單元計算所述第二曝光控制值以使得曝光量減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像設(shè)備，其特征在于，在所述曝光值計算單元計算所述第一曝光值的情況下，當(dāng)所述第二亮度檢測單元所檢測到的小區(qū)域的亮度不高于預(yù)定閾值時，所述第二曝光控制值計算單元計算所述第二曝光控制值以使得曝光量增大。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像設(shè)備，其特征在于，在所述曝光值計算單元計算所述第二曝光值的情況下，當(dāng)所述第二亮度檢測單元所檢測到的小區(qū)域的亮度不高于預(yù)定閾值時，所述第二曝光控制值計算單元計算所述第二曝光控制值以使得曝光量增大。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像設(shè)備，其特征在于，在所述曝光值計算單元計算所述第二曝光值的情況下，當(dāng)所述第二亮度檢測單元所檢測到的小區(qū)域的亮度不低于預(yù)定閾值時，所述第二曝光控制值計算單元計算所述第二曝光控制值以使得曝光量減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像設(shè)備，其特征在于，還包括預(yù)定區(qū)域范圍檢測單元，所述預(yù)定區(qū)域范圍檢測單元用于檢測所述第二亮度檢測單元所檢測到的小區(qū)域的亮度不低于第一預(yù)定閾值或者不高于第二預(yù)定閾值的小區(qū)域的范圍；以及 所述第二曝光控制值計算單元根據(jù)所述預(yù)定區(qū)域范圍檢測單元所檢測到的小區(qū)域的范圍，計算所述第二曝光控制值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像設(shè)備，其特征在于，在所述曝光值計算單元計算所述第一曝光值的情況下，當(dāng)所述預(yù)定區(qū)域范圍檢測單元所檢測到的小區(qū)域的連續(xù)范圍不小于預(yù)定范圍閾值時，計算所述第二曝光控制值以使得曝光量減小。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像設(shè)備，其特征在于，在所述曝光值計算單元計算所述第一曝光值的情況下，當(dāng)所述預(yù)定區(qū)域范圍檢測單元所檢測到的小區(qū)域的連續(xù)范圍不大于預(yù)定范圍閾值時，計算所述第二曝光控制值以使得曝光量增大。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像設(shè)備，其特征在于，在所述曝光值計算單元計算所述第二曝光值的情況下，當(dāng)所述預(yù)定區(qū)域范圍檢測單元所檢測到的小區(qū)域的連續(xù)范圍不大于預(yù)定范圍閾值時，計算所述第二曝光控制值以使得曝光量增大。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像設(shè)備，其特征在于，在所述曝光值計算單元計算所述第二曝光值的情況下，當(dāng)所述預(yù)定區(qū)域范圍檢測單元所檢測到的小區(qū)域的連續(xù)范圍不小于預(yù)定范圍閾值時，計算所述第二曝光控制值以使得曝光量減小。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述第二亮度檢測單元檢測小區(qū)域中的像素的信號強度積分值作為小區(qū)域的亮度。
14.一種用于控制攝像設(shè)備的方法，所述攝像設(shè)備包括用于獲得被攝體光并且輸出圖像信號的攝像部，所述方法包括以下步驟 基于所述圖像信號來檢測整個畫面亮度頻率分布； 根據(jù)所述整個畫面亮度頻率分布來計算第一曝光控制值； 將所述圖像信號分成多個小區(qū)域，并且檢測各小區(qū)域的亮度； 根據(jù)所檢測到的各小區(qū)域的亮度，計算第二曝光控制值；基于所述第一曝光控制值和所述第二曝光控制值，計算曝光校正值； 使用所述曝光校正值和在輸出所述圖像信號時所使用的曝光值，計算曝光值；以及 基于所計算出的曝光值，對所述攝像部進行曝光控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種攝像設(shè)備和用于控制該攝像設(shè)備的方法。該攝像設(shè)備不僅能夠檢測高光溢出或暗部缺失，而且還能夠有效實現(xiàn)曝光控制。在所述攝像設(shè)備中，基于所拍攝圖像信號檢測整個畫面亮度頻率分布。所述攝像設(shè)備根據(jù)所述整個畫面亮度頻率分布計算第一曝光控制值。將所述圖像信號分成多個小區(qū)域，并且檢測各小區(qū)域的亮度。所述攝像設(shè)備根據(jù)所述亮度計算第二曝光控制值。所述攝像設(shè)備基于所述第一曝光控制值和所述第二曝光控制值計算曝光校正值。使用所述曝光校正值和所述圖像信號的曝光值計算曝光值。所述攝像設(shè)備基于所計算出的曝光值，對攝像部進行曝光控制。
文檔編號H04N5/235GK102801918SQ201210165399
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者海田宏典 申請人:佳能株式會社