专利名称：图像捕获设备和图像捕获方法
技术领域：
本发明涉及一种诸如数码相机的图像捕获设备和图像捕获方法。
背景技术：
对于相机等等的技术，存在所谓的多段测光系统，为了测光处理其将目标场划分为多个区域的格子。例如日本专利申请(B2)7-27151所公开的技术提倡将屏幕划分为15个小区域，将它们一起分组为主要目标所存在的区域、将它们的外围分组的中间区域，和其它区域，并且使用中间区域的亮度差来判断背光状态。
发明内容
但是，利用在日本专利申请(B2)7-27151所公开的方法，存在这样的缺点，当存在比测光区域小的目标或具有与测光区域亮度接近的目标时，背光状态不能被正确地检测。
弥补这个缺点的技术例如在日本专利申请(A)3-240030中公开，已知该技术使用焦距检测图像传感器来获得目标亮度信息并由此检测小目标的背光状态。
在日本专利申请(A)3-240030中公开的方法可与所谓的相位差检测AF系统一起来使用。但是，它不可能用在只使用所谓的对比度检测AF系统而不使用焦距检测图像传感器的相机中，而是检测来自成像器的输出图像对比度的变化以检测焦点。另外，当具有接近亮度的另一个目标靠近主目标那侧时，有时不能检测到背光状态。
这可通过增加测光设备的划分数量和提高目标的测光分辨率来处理。尤其，通过使用用于测光的数码相机的测光设备的输出，还可为测光进一步增加划分数量。但是，如果增加划分数量，在曝光确定之时的处理量也增加了，因此通常措施是针对测光分辨率不是去检测目标的状态，而是用于提高分组在一起的测光区域的形状的自由度。
因此，期望本发明提供一种图像捕获设备和图像捕获方法，使在曝光确定之时处理量的增加得到抑制并同时能够有效地使用对于背光检测所提高的测光分辨率。
根据本发明的第一实施例，提供了一种图像捕获设备，具有图像捕获装置；测光装置，用于将从图像捕获装置输出的图像数据划分为多个区域并测量每个所划分区域的亮度；分组装置，用于根据从测光装置输出的目标亮度来生成多个中间区域；评估值计算装置，用于根据中间区域的亮度来生成曝光评估值；和控制装置，用于根据测量的亮度来适当地控制图像捕获的曝光。
根据本发明的第二实施例，提供了一种图像捕获设备，具有图像捕获单元；测光单元，配置为将从图像捕获单元输出的图像数据划分为多个区域并测量每个所划分区域的亮度；分组单元，配置为根据从测光单元输出的目标亮度来生成多个中间区域；评估值计算单元，配置为根据中间区域的亮度来生成曝光评估值；和控制单元，配置为根据测量的亮度来适当地控制图像捕获的曝光。
根据本发明的第三实施例，提供了一种图像捕获设备，具有图像捕获装置；测光装置，用于将从图像捕获装置输出的图像数据划分为多个区域并测量每个所划分区域的亮度；分组装置，用于根据从测光装置输出的目标亮度来生成多个中间区域；评估值计算装置，用于根据中间区域的亮度来生成曝光评估值；和控制装置，用于根据测量的亮度来适当地控制图像捕获的曝光，其中分组装置包括这样的装置，用于将从测光装置输出的目标亮度信息划分为多个第一中间区域，扫描具有特定值或更大值的与总平均亮度的亮度差的第一中间区域或者在水平和垂直方向上指定的一个或多个第一中间区域以便确认与总平均亮度的亮度差，并且将具有特定值或更大值的亮度差的任何区域分组为第二中间区域。
根据本发明的第四实施例，提供了一种图像捕获设备，具有图像捕获单元；测光单元，配置为将从图像捕获单元输出的图像数据划分为多个区域并测量每个所划分区域的亮度；分组单元，配置为根据从测光单元输出的目标亮度来生成多个中间区域；评估值计算单元，配置为根据中间区域的亮度来生成曝光评估值；和控制单元，配置为根据测量的亮度来适当地控制图像捕获的曝光，其中分组单元被配置为将从测光单元输出的目标亮度信息划分为多个第一中间区域，扫描具有特定值或更大值的与总平均亮度的亮度差的第一中间区域或者在水平和垂直方向上指定的一个或多个第一中间区域以便确认与总平均亮度的亮度差，并且将具有特定值或更大值的亮度差的任何区域分组为第二中间区域。
根据本发明的第五实施例，提供了一种图像捕获方法，包括步骤将从图像捕获装置输出的图像数据划分为多个区域，测量每个所划分区域的目标亮度，根据测量的目标亮度来生成多个中间区域，根据中间区域的亮度来生成曝光评估值，和根据测量的亮度来适当地控制图像捕获的曝光。
根据本发明的第六实施例，提供了一种图像捕获方法，包括步骤将从图像捕获装置输出的图像数据划分为多个区域，测量每个所划分区域的目标亮度，根据测量的目标亮度来生成多个中间区域，根据中间区域的亮度来生成曝光评估值，和根据测量的亮度来适当地控制图像捕获的曝光，其中第三步骤还包括步骤将在第二步骤输出的目标亮度信息划分为多个第一中间区域，扫描具有特定值或更大值的与总平均亮度的亮度差的第一中间区域或者在水平和垂直方向上指定的一个或多个第一中间区域以便确认与总平均亮度的亮度差，并且将具有特定值或更大值的亮度差的任何区域分组为第二中间区域。
根据本发明的实施例，在测光装置中，从图像捕获装置输出的图像数据被划分为多个区域。此外，在测光装置中测量每个所划分区域的亮度并且将测量的亮度提供给分组装置和控制装置。
在分组装置中，根据测量的目标亮度生成多个中间区域并将其提供给评估值计算装置。
在评估值计算装置中，根据中间区域的亮度来生成曝光评估值，并且控制装置根据测量的亮度来适当地控制图像捕获的曝光。
参考附图，通过下面对给出的优选实施例的描述，本发明的这些和其它目的和特征将变得更加清楚，其中图1是根据本发明的第一实施例的图像捕获设备的整体结构的视图；图2是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的流程图；图3是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出划分所捕获图像的实例；图4是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出在背光背景下的场景中所拍摄的肖像照片的实例；图5是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出图4中所示目标所划分测光的实例；图6是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出测光区域的扫描操作；图7是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出具有大亮度差的分组区域的实例；图8是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出在垂直方向上扫描分组区域的实例；图9是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出在垂直方向上分组具有特定值或更小值的亮度差的区域的实例；图10是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出分组具有特定值或更大值的亮度差的新检测区域的实例；图11是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出在重复执行图2的步骤S50到S90的处理后的测光结果；图12是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出基本测光区域；图13是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出通过扫描外围亮度而准备的第一中间区域的实例；图14是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出通过矩形生成处理而准备的第一中间区域的实例；图15是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出在第一中间区域的外围准备第二中间区域的实例；图16是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出确定每个中间区域的第一加权值的实例；图17是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出确定每个中间区域的第二加权值的实例；图18是根据本发明的第二实施例的图像捕获设备的整体结构的视图；图19A和19B是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的流程图；图20是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出划分所捕获图像的实例；图21是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出在背光背景下的场景中所拍摄的肖像照片的实例；图22是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出图21中所示目标所划分测光的实例；图23是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出准备第一中间区域的实例；图24是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出将图21中所示的目标分组成中间区域的实例；图25是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出准备第一中间区域的另一实例；图26是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出具有特定值或更大值的与平均亮度的亮度差的区域的实例；图27是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出测光区域的扫描操作；图28是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出合并邻近区域以扩展第一中间区域的实例；图29是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出合并两列外围小区域以扩展第一中间区域的实例；图30是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出分组具有大亮度差的区域的实例；图31是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出在垂直方向上扫描分组区域的实例；图32是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出分组具有特定值或更大值的亮度差的新检测区域的实例；图33是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出基本测光区域的实例；图34是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出在存在具有大亮度差的多个区域的情况下基本测光区域的实例；图35是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出第二中间区域的实例；图36是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出通过扫描外围亮度而准备的第二中间区域的实例；图37是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出通过矩形生成处理而准备的第二中间区域的实例；图38是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出在第二中间区域的外围准备第三中间区域的实例；图39是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出确定每个第一中间区域中的第一加权值的实例；图40是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出在作为整体的目标场中的每个中间区域；和图41是说明图18所示的图像捕获设备操作实例的视图并示出确定每个第一中间区域中的第二加权值的实例。
具体实施例方式
下面，将参考附图来描述根据本发明的实施例的图像捕获设备。
图1是根据本发明的第一实施例的图像捕获设备的整体结构的视图。
如图1所示，图像捕获设备1例如具有相机模块10、亮度计算单元20、曝光控制单元30、操作单元40、闪光发射单元50、控制单元60、图像处理单元70、图像存储单元80和存储器90。注意，在该图像捕获设备1中，曝光控制单元30、控制单元60和图像处理单元70可通过电子电路来实现，或者可通过运行程序的处理器来实现。
相机模块10相机模块10例如具有镜头11、光圈12、快门13、图像捕获设备14、采样电路15和模拟/数字(A/D)转换电路16。镜头11接收来自所捕获目标的光并将其发射到光圈12。光圈12将从镜头11接收的光聚焦并将其发射到快门13。在曝光控制单元30的控制下快门13精确地打开预定的时间(曝光时间)。当打开时，快门13将从光圈12接收的光聚焦在图像捕获设备14上。
图像捕获设备14由电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等配置并且将通过快门13接收的目标的光聚焦。图像捕获设备14通过光电转换将到达图像捕获表面上的每个光接收元件的所接收光量转换为电信号，并将转换成电信号的图像信号输出到采样电路15。图像捕获设备14例如是单片传感器。输出到采样电路15的每个电信号是每像素的R信号、G信号或B信号之一的单色信号(数据)。
采样电路15移除从图像捕获设备14例如通过相关二次采样而提供的图像信号(电信号)的噪声分量，并将结果提供给A/D转换电路16。该A/D转换电路16将从采样电路15输入的图像信号从模拟转换为数字格式，即是，采样并量化它。此后，A/D转换电路16输出图像信号给亮度计算单元20和图像处理单元70。
亮度计算单元20亮度计算单元20将从相机模块10通过图像捕获操作获得的图像数据划分为多个小区域并执行累加每个小区域亮度的处理。该累加处理是通过将每个小区域中的RGB信号转换为亮度值并累加每个区域的亮度值来执行的。所计算的每个区域的累积亮度值被输出到曝光控制单元30。
曝光控制单元30基于从控制单元60指定的曝光控制模式和测光模式，曝光控制单元30根据从亮度计算单元20输入的小区域的累积亮度值来计算适当的曝光值，并控制光圈12、快门13、图像捕获设备14、采样电路15和A/D转换电路16以便通过该适当的曝光值来捕获图像。计算适当曝光值的方法将在后面说明。
此外，曝光控制单元30判断是否基于上面计算的适当曝光值、由控制单元60指定的曝光控制模式和由用户通过操作单元40设置的设置信息来发射闪光。当发射闪光时，已经获取的曝光信息被用于计算不足的光量并确定所发射的闪光的光量，并将其指定给闪光发射单元50。此外，还可能以规定的图像捕获来初步发射闪光，并使用基于此操作的结果所获得的曝光信息来确定闪光发射量并将其指定给闪光发射单元50。上面的规定图像捕获例如是在用户按下操作单元40的快门按钮到一半或刚全部按下操作单元40的快门按钮之前并开始主图像捕获操作时执行的。
如后面将详细说明的本实施例的曝光控制单元30，具有根据从亮度计算单元20输出的目标亮度来产生多个中间区域的分组功能、根据中间区域的亮度来产生曝光评估值的评估值计算功能、和根据所计算的亮度来适当控制图像捕获曝光的控制功能。分组功能从观察点在水平和垂直方向上扫描从亮度计算单元20输出的目标亮度信息以确认小测光区域的亮度和作为整体的目标场的平均亮度之差，并且将目标场的高亮度区域和低亮度区域分组为第一中间区域。当在水平和垂直方向上扫描亮度值时，分组功能可将观察点设置在屏幕中心处、测量点处、面部测量区域处、或由用户指定的另一其它点，或者可设置组合了多个以上观察点的多个观察点。分组功能搜索所生成的第一中间区域的外围的亮度并将满足预定条件的区域分组为第二中间区域。
此外，曝光控制单元30的评估值计算功能根据所生成的第一中间区域和第二中间区域之间的亮度差来加权中间区域。此外，评估值计算功能根据所生成的第一中间区域和第二中间区域的位置以及第一中间区域的面积来加权中间区域。此外，评估值计算功能根据权重来计算通过加权由测光单元测量的目标亮度而获得的加权目标亮度。
操作单元40操作单元40例如是由快门按钮、用于设置曝光控制模式和测光模式的设置按钮、用于设置闪光发射等的设置按钮，等等来配置的。
闪光发射单元50闪光发射单元50在接收来自曝光控制单元30的闪光发射信号时发射闪光。闪光发射单元50设置以便朝相机模块10的图像捕获方向发射闪光。
控制单元60控制单元60根据用户对操作单元40的操作来设置例如在曝光控制单元30中的曝光控制模式和测光模式，向曝光控制单元30指示测光处理的开始，或根据用户对操作单元40的快门按钮的操作来指示图像捕获操作的开始。
图像处理单元70图像处理单元70读取从图像存储器20进行一系列捕获所获得的图像数据，例如执行白平衡校正、图像压缩或其它处理，并将结果输出给图像存储单元80。图像存储单元80将从图像处理单元70输入的数据IM写入到存储器90。存储器90是闪速存储器、硬盘、或其它存储介质。
下面参考图2到图17，集中于曝光控制单元30的处理来说明图1所示的图像捕获设备的操作的实例，图2是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的流程图。
步骤S10基于由操作单元40在曝光控制单元30处设置的曝光控制模式或测光模式，亮度计算单元20将由相机模块10捕获的图像划分为多个小区域101并计算小区域101的累积亮度值，所述由相机模块10捕获的图像是例如图3所示的形成预定矩形的测光框架区域100。在图3中，引用数字102示出测量点。在本实施例中，考虑到说明的方便，示出了划分为16×16或256个测光的小区域的实例，但是这个划分数量仅仅是一个实例。本发明不限于256个区域。例如，当如图4所示那样拍照时，目标场被划分为如图5所示的测光小区域101。通过测光获得的每个小区域101的累积亮度值被输出给曝光控制单元30。
步骤S20
如图6所示，曝光控制单元30从目标场(VSCN，HSCN)的观察点103在水平和垂直方向上扫描小区域的累积亮度值，并比较每个小区域的亮度和作为整体的目标场的平均亮度。例如作为观察点103，屏幕的中心可作为观察点。可替换地，可使用通过焦距检测单元(未示出)而选择为焦点的测量点102。此外，观察点103可由面部检测等来确定，如公开内容等中说明的那样。可替换地，可使用由操作单元40所指定的任何点。在本实施例中，示出使用位于中心的测量点102作为观察点103的实例。
步骤S30曝光控制单元30判断从步骤S20所获得的比较结果是否包括与总平均亮度的差是特定值或更大值(例如2EV或更多)的区域。当判断存在亮度差是特定值或更大值的区域时，过程进行到步骤S50，而判断不存在这样的区域时，过程进行到步骤S40。
步骤S40曝光控制单元30判断目标没有处于背光或大亮度差状态，把测光模式改变为已知的中心加权测光或总平均测光，并决定曝光。
步骤S50如图7所示，曝光控制单元30分组具有通过步骤S30在水平和垂直方向上扫描测光区域而检测的大亮度差的区域。
步骤S60曝光控制单元30判断在步骤S50产生的所有分组区域都存在于水平和垂直方向扫描区域的相交处上。当所有分组区域存在于相交处时，过程进行到步骤S100，而当没有时，过程进行到步骤S70。
步骤S70曝光控制单元30判断在步骤S20处执行的测光区域扫描是否已经超过了规定数量。当已经执行了超过规定的扫描数量时，过程进行到步骤S100，而当没有时，过程进行到步骤S80。
步骤S80如图8所示，曝光控制单元30在步骤S60处被判断为不存在于测光区域相交处的分组区域的垂直方向上扫描测光区域，并且如图9所示，分组具有特定值或更大值的与总平均亮度之差(例如，2EV或更大的亮度差)的区域。
步骤S90曝光控制单元30判断除了通过步骤S80处执行的测光区域扫描而在步骤S80分组的区域之外，是否存在具有特定值或更大值的与总平均亮度之差(例如，2EV或更大)的任何区域。当判断存在亮度差是特定值或更大值的区域时，过程进行到步骤S50，其中如图10所示，区域被分组，接着重复相同的过程。当判断不存在具有特定值或更大值的亮度差的新区域时，过程进行到步骤S100。注意，在本实施例中，具有太阳的区域还被检测为具有特定值或更大值的亮度差的区域，因此在最后，在步骤S100，输出如图11所示那样的测光结果。
步骤S100曝光控制单元30在作为步骤S50到步骤S90的执行结果而获得的分组区域之间合并相互相交的区域，以准备如图12所示的基本测光区域104。
步骤S110曝光控制单元30检查在基本步骤S100处准备的基本测光区域周围的测光区域的亮度并将具有接近亮度的区域添加到基本测光区域104以准备第一中间区域105。所添加的测光区域例如被选作为如图13所示的具有特定值或更小值(例如1EV或更小)的与基本测光区域的亮度差的区域，或作为包含基本测光区域105的矩形测光区域106以简化如图14所示的处理。
步骤S120曝光控制单元30判断在步骤S110处准备的每个第一中间区域的平均亮度值是否高于总平均亮度值。当第一中间区域被判断为是高亮度区域，那么被判断为高亮度的区域如步骤S130所示的那样被处理。当第一中间区域被判断为是低亮度区域时，被判断为低亮度的区域如步骤S140所示的那样被处理。
步骤S130曝光控制单元30对在步骤S120处被判断为高亮度的第一中间区域执行高亮度区域处理。这里所指的“高亮度区域处理”意思是为减小区域亮度对曝光值的影响的处理，并例如是防止太阳或其它光源使曝光值偏移到下面的方向的处理。对于该处理，例如中间区域的平均亮度值可被预定的特定值替换，或者中间区域的加权值可被预定的特定值替换。此外，还可能根据中间区域距目标场中观察点的距离来给出加权值，或可能执行用于从曝光确定中的测光操作的范围中移除中间区域的处理。在上述处理结束后，过程进行到步骤S190。
步骤S140曝光控制单元30分组在如图15中所示的步骤S120被判断为低亮度的第一中间区域周围的测光区域，以准备第二中间区域107。对于该准备方法，例如有可能覆盖第一中间区域105的在特定值(例如2EV)内的区域，或者覆盖第一中间区域105特定外围(例如两列)的测光区域。
步骤S150曝光控制单元30计算在步骤S110处准备的第一中间区域和在步骤S140处在它们的外围准备的第二中间区域的平均亮度值差。
步骤S160曝光控制单元30使用在步骤S150处计算的第一中间区域和第二中间区域的平均亮度差来确定例如如图16中所示的区域的第一加权值。例如，当第一中间区域105和第二中间区域107的平均亮度差大时，就判断中间区域的目标是处于强背光状态，并增加第一中间区域105的权重。此外，还可能使用由第一中间区域105在目标场中所占据的面积或在加权时第一中间区域105和第二中间区域107的面积比。
步骤S170例如如图17所示，曝光控制单元30根据在步骤S150所计算的第一中间区域105和第二中间区域107的位置来确定第二加权值。这可例如通过利用在目标场中中间区域距观察点的距离来完成(例如增加靠近观察点的区域的权重并减小远离它的区域的权重)，或当观察点和中间区域距主目标的距离是已知时，利用距观察点到主目标的距离和中间区域到目标的距离之差来进行加权(例如，当该距离基本上与观察点到目标的距离相同时，增加权重，而当该距离较远时，减小权重)。此外，在多个中间区域重叠的区域中，中间区域的第二加权值的平均值可通过区域的第二加权值获得。
步骤S180
曝光控制单元30根据在步骤S160和步骤S170所确定的第一和第二加权值以及各个小区域的亮度值来计算加权的小区域亮度值。
步骤S190曝光控制单元30计算在步骤S180所计算的所有小区域的加权亮度值的平均值，并计算最终的评估值。使用上述计算的最终评估值，曝光控制单元30控制光圈12、快门13和A/D转换电路16来捕获图像，并将所捕获的图像输出到图像处理单元70。该图像处理单元70例如执行白平衡和γ曲线校正和生成图像数据的其它处理，并且将其输出给图像存储单元80。该图像存储单元80将从图像组合单元60输入的图像数据IM写入到存储器90。
通过以上方式，如图5所示的图像捕获设备1划分用以测光和捕获图像的目标场。此时，其确认了水平和垂直方向上的亮度变化以确认目标的状态，因此例如即使当主目标处于背光状态时，具有适当曝光的目标捕获变得可能。此外，即使当目标场包含光源或其它高亮度目标时，可能检测区域并改变加权等，从而减小用不足的曝光拍照的可能性。
接着，将说明根据本发明的第二实施例的图像捕获设备。
图18是根据本发明的第二实施例的图像捕获设备的整体结构。根据第二实施例的图像捕获设备1A与根据第一实施例的图像捕获设备1的不同之处在于，曝光控制单元30A的处理。
将在后面详细描述的第二实施例的曝光控制单元30A具有根据从亮度计算单元20输出的目标亮度来产生多个中间区域的分组功能、根据中间区域的亮度来产生曝光评估值的评估值计算功能、和根据所计算的亮度来适当曝光图像捕获的控制功能。
在该实施例中，分组功能将从亮度计算单元20输出的目标亮度信息划分为多个第一中间区域，扫描具有特定值或更大值的与总平均亮度的亮度差的第一中间区域或者在水平和垂直方向上由图像捕获模式、用户设置等指定的一个或多个第一中间区域以便确认与总平均亮度的亮度差，并且将具有特定值或更大值的亮度差的区域分组为第二中间区域。此外，分组功能搜索所生成的第二中间区域的外围处的亮度并将满足预定条件的区域分组为第三中间区域。
此外，曝光控制单元30A的评估值计算功能根据所生成的第二中间区域和第三中间区域的亮度差来为每个测光区域给予第一加权值。此外，评估值计算功能向每个所生成的第一中间区域分配第二加权值。该第二加权值生成功能可根据离屏幕中心的距离、离测量点的距离、每个区域中的目标距离、面部检测区域、离由用户指定的第一中间区域的距离、或多个方式的组合来确定加权值。此外，评估值计算功能根据加权值来计算通过加权由测光单元测量的目标亮度而获得的加权目标亮度。
下面参考图19A到图41，集中于曝光控制单元30A来说明图18所示的图像捕获设备的操作的实例，图19A和19B是说明图1所示的图像捕获设备操作实例的流程图。
步骤S210基于由用户在曝光控制单元30A中的操作单元40处设置的曝光控制模式或测光模式，亮度计算单元20将由相机模块10捕获的图像划分为多个小区域201并计算每个小区域201的累积亮度值，所述由相机模块10捕获的图像是由例如图20所示的形成预定矩形的测光框架区域200。在本实施例中，考虑到说明的方便，示出了划分为32×32或1024个测光的小区域的实例，但是这个划分数量仅仅是一个实例。本发明不限于1024个区域。例如，当如图21所示那样拍照时，目标场被划分为如图22所示的用于测量光的小区域。通过测光获得的每个小区域201的累积亮度值被输出给曝光控制单元30A。
步骤S220例如如图23所示，曝光控制单元30A将从亮度计算单元20输出的小区域分组成多个第一中间区域202-1到202-16，并计算每个第一中间区域202的平均亮度值。如果对例如如图21所示的照片执行了这样的处理，那么目标场被划分为如图24所示的中间区域202，并且计算它们的平均值。注意，在本实施例中，考虑到说明的方便，示出了将场划分为4×4或16个中间区域202以计算亮度的实例，但是这个划分数量仅仅是一个实例。本发明不限于16个区域。此外，本发明也不限于第一中间区域的形状或排列。例如，当如图25所示，可重叠地布置不同形状的中间区域203。此外还可能在仅仅部分的目标场处布置相同的中间区域，例如只在中心处。
步骤S230
曝光控制单元30A比较在步骤S220处计算的每个第一中间区域202的平均亮度值和作为整体的目标场的平均亮度值，并判断是否存在具有特定值或更大值(例如2EV或更多)的亮度差的任何第一中间区域。当判断存在亮度差是特定值或更大值的任何区域时，过程进行到步骤S250，而当判断不存在这样的区域时，过程进行到步骤S240。此外，即使当与整个表面的平均亮度值之差在特定值内时，例如当存在指定用于预先以曝光控制模式或来自操作单元40的用户设置进行扫描的第一中间区域时，过程进行到步骤S250。
步骤S240曝光控制单元30A判断目标是否处于背光或大亮度差状态，把测光模式改变为已知的中心加权测光或总平均测光或其它测光模式，并决定曝光。
步骤S250曝光控制单元30A对每个第一中间区域202连续地执行从步骤S260到步骤S420的处理以扫描在步骤S230的输出。对于要扫描的所有第一中间区域202执行该处理。例如，如果对如图21所示的照片执行步骤S230，那么如图26所示，诸如第一中间区域202-4、202-7、202-11和202-15的高亮度部分和低亮度部分被判定为该处理的目标。
下面，在该实施例中，将第一中间区域202-4和202-7作为实例来说明对高亮度部分和低亮度部分的处理。
步骤S260如图27所示，曝光控制单元30A在目标场(VSCN，HSCN)的观察点的水平和垂直方向上扫描小区域的累积亮度值，并把它们中的每一个与作为整体的目标场的平均亮度比较。
步骤S270曝光控制单元30A判断从步骤S260所获得的比较结果是否包括与总平均亮度的差是特定值或更大值(例如2EV或更多)的区域。当判断存在亮度差是特定值或更大值的区域时，过程进行到步骤S210，而判断不是这样时，过程进行到步骤S280。
步骤S280当曝光控制单元30A通过步骤S270判断不存在具有如此亮度差的区域时，它判定所扫描的第一中间区域202是否是目标场中能够准备的最大尺寸。当该尺寸是最大值时，过程进行到步骤S290，而当它仍然不是最大值时，过程进行到步骤S300。
步骤S290曝光控制单元30A将所扫描的第一中间区域202的权重设置为1，接着过程进行到步骤S430。
步骤S300曝光控制单元30A扩展所扫描的第一中间区域202。这可例如通过如图28所示的合并与该第一中间区域相邻的第一中间区域，如图29所示的添加小区域的若干外围列来扩展。在扩展第一中间区域后，它返回到步骤S270，在此它再次扫描扩展的第一中间区域202。
步骤S310如图30所示，曝光控制单元30A分组具有通过步骤S270在水平和垂直方向上扫描测光区域而检测的大亮度差的区域。
步骤S320曝光控制单元30A判断在步骤S310产生的所有分组区域都存在于水平和垂直方向扫描区域的相交处上。当所有分组区域存在于相交处时，过程进行到步骤S360，而当没有时，过程进行到步骤S330。
步骤S330曝光控制单元30A判断在步骤S270处执行的测光区域扫描数量是否已经超过了规定数量。当已经执行了超过规定的扫描数量时，过程进行到步骤S360，而当没有时，过程进行到步骤S340。
步骤S340曝光控制单元30A在步骤S330处被判断为不存在于测光区域相交处的任何分组区域的垂直方向上扫描测光区域，并且分组该分组的区域和亮度值(例如，2EV或更小的亮度差)接近的区域。例如如图31所示那样执行该处理，以检测在第一中间区域中存在的任何多个高亮度部分或低亮度部分。
步骤S350曝光控制单元30A判断除了通过步骤S340处执行的测光区域扫描而在步骤S340分组的区域之外，是否存在具有特定值或更大值(例如，2EV或更大)的与作为整体的目标场的平均亮度之差的任何区域。当判断存在亮度差是特定值或更大值的区域时，过程进行到步骤S310，其中如图32所示，区域被分组，接着重复相同的过程。当判断不存在具有特定值或更大值的亮度差的新区域时，过程进行到步骤S360。
步骤S360曝光控制单元30A在作为步骤S260到步骤S350的执行结果而获得的分组区域之间合并相互相交的区域，以准备如图33所示的基本测光区域204。如图31所示的实例那样，当在第一中间亮度区域中存在具有大亮度差的多个目标时，例如如图34所示，准备多个基本测光区域205。
步骤S370曝光控制单元30A检查在基本步骤S360处准备的基本测光区域周围的测光区域的亮度并将具有接近亮度的区域添加到基本测光区域205以准备第二中间区域206，如图35中所示。所添加的测光区域例如可被选作为如图36所示的具有特定值或更小值(例如1EV或更小)的与基本测光区域的亮度差的区域，或作为包含基本测光区域的矩形区域以简化如图37所示的处理。
步骤S380曝光控制单元30A判断在步骤S370处准备的每个第二中间区域206的平均亮度值是否高于总平均亮度值。当第二中间区域206被判断为是高亮度区域，那么被判断为高亮度的区域如步骤S390所示的那样被处理。当第二中间区域206被判断为是低亮度区域时，被判断为低亮度的区域如步骤S400所示的那样被处理。
步骤S390曝光控制单元30A对在步骤S380处被判断为高亮度的第一中间区域执行高亮度区域处理。这里所指的“高亮度区域处理”意思是为减小区域亮度对曝光值的影响的处理，并例如是防止太阳或其它光源使曝光值偏移到下面的方向的处理。对于该处理，例如中间区域的平均亮度值可被预定的特定值替换，或者中间区域的加权值可被预定的特定值替换。此外，还可能执行用于从曝光确定中的测光目标移除中间区域的处理。在本实施例中，包括太阳的区域，即是第一中间区域202-4由该处理覆盖。在上述处理结束时，过程进行到步骤S430。
步骤S400如图38所示，曝光控制单元30A分组在步骤S380被判断为低亮度的第二中间区域306周围的测光区域，以准备第三中间区域207。对于该准备方法，例如有可能覆盖第二中间区域的在特定值(例如2EV)内的区域，或者覆盖第二中间区域特定外围(例如两列小区域1)的测光区域。
步骤S410曝光控制单元30A计算在步骤S370处准备的每个第二中间区域206和在步骤S400处在外围准备的每个第三中间区域207的平均亮度值差。
步骤S420曝光控制单元30A根据在步骤S410处计算的每个第二中间区域206和每个第三中间区域207的平均亮度差来确定例如如图39中所示的第一中间区域的第一加权值。例如，当第二中间区域和第三中间区域的平均亮度差大时，就判断中间区域的目标是处于强背光状态，并增加第二中间区域206的权重。此外，还可能使用由第二中间区域206在目标场中所占据的面积和在加权时第二中间区域206和第三中间区域207的面积比。
步骤S430曝光控制单元30A确认是否已经对在S230检测的所有第一中间区域202执行了从S250到S420的处理。如果存在还没有处理的第一中间区域202，它返回到步骤S240并执行上面的处理。在所有第一中间区域202的处理已经结束后，过程进行步骤S440。在第二实施例的情况下，如果对所有第一中间区域202执行上述处理，那么如图40所示，确定第二和第三中间区域以及高亮度处理区域208，并且确定它们的第一加权值(低亮度区域)、替换的亮度值、替换的加权值、或通过曝光计算而移除的区域(高亮度区域)。
步骤S440例如如图41所示，曝光控制单元30A根据第一中间区域202的位置来确定每个第一中间区域202的第二加权值。例如，可能使用第一中间区域距目标场中心的观察点的距离来加权(例如对于靠近中心的区域增加权重并对远离它的区域减小权重)，或使用距由用户指定的第一中间区域的距离来加权。此外，在自动聚焦设备的情况下，还可能使用距用于在目标场中聚焦的测量点的距离来加权。此外，在存在多个测量点的情况下，还可能使用到在每个第一中间区域中包括的测量点处检测的目标的距离和到主目标的距离来加权(例如，当聚焦的目标的检测距离和每个第一中间区域处的测量点基本上相同时，增加权重，当该距离不同时，减小权重)。此外，在多个中间区域重叠的区域中，还可能用中间区域的第二加权值的平均值来生成该区域的第二加权值。
步骤S450曝光控制单元30A根据在步骤S420和步骤S440处确定的第一和第二加权值以及各个小区域亮度值来计算加权的小区域亮度值，并将它们平均以计算目标场曝光的最终评估值。使用上述计算的最终评估值，曝光控制单元30A控制光圈12、快门13和A/D转换电路16来捕获图像，并将所捕获的图像输出到图像处理单元70。该图像处理单元70例如执行白平衡和γ曲线校正和生成图像数据的其它处理，并且将该图像数据输出给图像存储单元80。该图像存储单元80将从图像组合单元60输入的图像数据IM写入到存储器90。
通过以上方式，根据图像捕获设备1A，为测光如图22所示那样来划分目标场并接着捕获图像。此时，由于目标场被划分为多个中间区域，并且确定在每个区域中水平和垂直方向上亮度的变化，以确认目标的状态，即使例如多个不同尺寸的目标处于背光状态，通过适当曝光的图像捕获变得可能。此外，即使当目标场包含光源或其它高亮度目标，检测区域并改变加权等，以便使拍出曝光不足的照片的概率能够降低。
注意，在本实施例中，举例说明了背光状态下目标的图像捕获，但是同样的方法可实施于在闪光操作时。在闪光操作中，在图像捕获前，在常规技术中，执行预闪光操作来确定适当的曝光量，但通过在预闪光期间的测光时使用上述测光方法，例如即使当在主目标附近存在金属或其它高反射目标时，也使降低从该物体所反射的光的影响并通过适当的曝光值来捕获主目标变得可能。
本领域技术人员应当理解，取决于设计要求和其它因素，可进行各种修改、组合、子组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等效物范围内。
权利要求
1.一种图像捕获设备，包括图像捕获装置，测光装置，用于将从图像捕获装置输出的图像数据划分为多个区域并测量每个所划分区域的亮度，分组装置，用于根据从所述测光装置输出的目标亮度来生成多个中间区域，评估值计算装置，用于根据所述中间区域的亮度来生成曝光评估值；和控制装置，用于根据所述测量的亮度来适当地控制图像捕获的曝光。
2.如权利要求1所述的图像捕获设备，其中所述分组装置还包括这样的装置，用于从观察点在水平和垂直方向上扫描从测光装置输出的亮度信息，确认每个小测光区域的亮度和作为整体的目标场的平均亮度之差，并且将目标场的高亮度区域和低亮度区域分组为第一中间区域。
3.如权利要求2所述的图像捕获设备，其中当在上面的垂直和水平方向上扫描亮度值时，所述分组装置可设置一个或多个观察点，该一个或多个观察点包括屏幕中心、测量点、面部检测区域、作为观察点的任何其它指定点、或者它们的组合。
4.如权利要求2所述的图像捕获设备，其中所述分组装置还包括这样的装置，用于搜索所生成的第一中间区域的外围处的亮度并将满足预定条件的区域分组为第二中间区域。
5.如权利要求4所述的图像捕获设备，其中所述评估值计算装置包括这样的装置，用于根据所生成的第一中间区域和第二中间区域的亮度差来为每个中间区域分配权重。
6.如权利要求4所述的图像捕获设备，其中所述评估值计算装置包括这样的装置，用于根据所生成的第一中间区域和第二中间区域的位置来为每个中间区域分配权重。
7.如权利要求6所述的图像捕获设备，其中所述评估值计算装置包括这样的装置，用于根据权重加权由测光装置测量的亮度以计算所加权的目标亮度。
8.一种图像捕获设备，包括图像捕获单元；测光单元，配置为将从所述图像捕获单元输出的图像数据划分为多个区域并测量每个所划分区域的亮度；分组单元，配置为根据从所述测光单元输出的目标亮度来生成多个中间区域；评估值计算单元，配置为根据所述中间区域的亮度来生成曝光评估值；和控制单元，配置为根据所述测量的亮度来适当地控制图像捕获的曝光。
9.一种图像捕获设备，包括图像捕获装置；测光装置，用于将从所述图像捕获装置输出的图像数据划分为多个区域并测量每个所划分区域的亮度；分组装置，用于根据从所述测光装置输出的目标亮度来生成多个中间区域；评估值计算装置，用于根据所述中间区域的亮度来生成曝光评估值；和控制装置，用于根据所述测量的亮度来适当地控制图像捕获的曝光，其中所述分组装置包括这样的装置，用于将从测光装置输出的目标亮度信息划分为多个第一中间区域，扫描具有特定值或更大值的与总平均亮度的亮度差的第一中间区域或者在水平和垂直方向上指定的一个或多个第一中间区域以便确认与总平均亮度的亮度差，并且将具有特定值或更大值的亮度差的任何区域划分为第二中间区域。
10.如权利要求9所述的图像捕获设备，其中所述分组装置还包括这样的装置，用于搜索所生成的第二中间区域的外围处的亮度并将满足预定条件的任何区域分组为第三中间区域。
11.如权利要求10所述的图像捕获设备，其中所述评估值计算装置具有这样的装置，用于根据所生成的第二中间区域和第三中间区域的亮度差来为每个区域分配第一加权值。
12.如权利要求9所述的图像捕获设备，其中所述评估值计算装置包括第二加权值生成装置，用于向每个所生成的第一中间区域分配第二加权值。
13.如权利要求12所述的图像捕获设备，其中所述第二加权值生成装置可根据离屏幕中心的距离、离测量点的距离、每个区域中的目标距离、面部检测区域、离指定的第一中间区域的距离、或它们的组合来确定加权值。
14.如权利要求12所述的图像捕获设备，其中所述评估值计算装置包括这样的装置，用于根据加权值来加权由测光装置测量的亮度以计算所加权的目标亮度。
15.一种图像捕获设备，包括图像捕获单元；测光单元，配置为将从所述图像捕获单元输出的图像数据划分为多个区域并测量每个所划分区域的亮度；分组单元，配置为根据从所述测光单元输出的目标亮度来生成多个中间区域；评估值计算单元，配置为根据所述中间区域的亮度来生成曝光评估值；和控制单元，配置为根据所述测量的亮度来适当地控制图像捕获的曝光，其中所述分组单元被配置为将从测光单元输出的目标亮度信息划分为多个第一中间区域，扫描具有特定值或更大值的与总平均亮度的亮度差的第一中间区域和在水平和垂直方向上指定的一个或多个第一中间区域以便确认与总平均亮度的亮度差，并且将具有特定值或更大值的亮度差的任何区域划分为第二中间区域。
16.一种图像捕获方法，包括步骤将从图像捕获装置输出的图像数据划分为多个区域，测量每个所划分区域的目标亮度，根据测量的目标亮度来生成多个中间区域，根据所述中间区域的亮度来生成曝光评估值，和根据所述测量的亮度来适当地控制图像捕获的曝光。
17.如权利要求16所述的图像捕获方法，其中所述第三步骤还包括步骤从观察点在水平和垂直方向上扫描从测光装置输出的亮度信息，确认每个小测光区域的亮度和作为整体的目标场的平均亮度之差，并且将目标场的高亮度区域和低亮度区域分组为第一中间区域。
18.一种图像捕获方法，包括步骤将从图像捕获装置输出的图像数据划分为多个区域，测量每个所划分区域的目标亮度，根据测量的目标亮度来生成多个中间区域，根据所述中间区域的亮度来生成曝光评估值，和根据所述测量的亮度来适当地控制图像捕获的曝光，其中所述第三步骤还包括步骤将在第二步骤输出的目标亮度信息划分为多个第一中间区域，扫描具有特定值或更大值的与总平均亮度的亮度差的第一中间区域或者在水平和垂直方向上指定的一个或多个第一中间区域以便确认与总平均亮度的亮度差，并且将具有特定值或更大值的亮度差的任何区域分组为第二中间区域。
19.如权利要求18所述的图像捕获方法，其中所述第三步骤还包括步骤搜索所生成的第二中间区域的外围处的亮度并将满足预定条件的任何区域分组为第三中间区域。
全文摘要
一种图像捕获设备，使在曝光确定之时处理量的增加得到抑制并同时能够有效地使用对于背光检测所提高的测光分辨率，具有亮度计算单元，用于将从图像捕获设备输出的图像数据划分为多个区域并测量每个所划分区域的亮度，和曝光控制单元，用于根据从亮度计算单元输出的目标亮度来生成和分组多个中间区域，根据中间区域的亮度来生成曝光评估值，并根据测量的亮度来适当地控制图像捕获的曝光，以及一种用于该设备的图像捕获方法。
文档编号H04N5/243GK1929561SQ200610128590
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月5日 优先权日2005年9月5日
发明者奥野隆之 申请人:索尼株式会社