摄像装置以及用于摄像装置的曝光控制方法

专利名称：摄像装置以及用于摄像装置的曝光控制方法
技术领域：
本发明涉及具有自动曝光功能的数码照相机等摄像装置以及用于摄像装置的曝光控制方法。
背景技术：
在以往的数码静像照相机曝光决策方式中，众所周知有以下几种方式多区权衡测光方 式，该方式将画面内的测光范围分割为多个测光区域，从各个测光区域得到的测光结果决定 曝光方式；中央重点测光方式，该方式将测光重点放在画面的中心部分进行测光中央部分 测光方式，该方式仅对画面中心处约占画面百分之十几的的范围进行测光；点测光，该方式 对画面中心处约占百分之几的范围进行测光，等等。
然而，在上述曝光决策方式中，多区权衡测光方式出于对整个画面进行曝光控制，因而， 当画面内的主要被摄体为人脸时，如果人物脸部与背景之间有着很大的明暗差，那么就有可 能得不到适合人脸的曝光。而曝光决策方式为上述中央重点测光方式、中央部分测光方式、 以及点测光方式时，如果画面内的测光区域恰巧位于主要被摄体的人脸上，那么，虽然在该 测光区域内能够得到合适的曝光，然而位于该测光区域以外的人脸却有可能得不到合适的曝 光。
为此，近年来，如在专利文献1的JP特开2003-107555号公报中公开了进行如下曝光控制 的数码静像照相机等摄像装置。即，配备人脸检测单元，在与光学系统和摄像元件拍摄的被 摄体像的图像数据中检测人脸，计算人脸检测单元检测到的人物脸部曝光量，而后根据算出 的曝光量控制曝光，使人物脸部得到适当的曝光。
但是，如同上述专利文献l所述的具备人脸检测单元的数码静像照相机等摄影装置，其虽 然能够通过控制曝光，对人脸检测单元检测到画面中的人物脸部进行适当的曝光，但是，当 该人物的身体部分与脸部相比有着较大明暗差时，比如，脸部由于照着太阳呈明亮状态，而 身体部分则被挡在建筑物的阴影中，那么有可能无法得到适合人物身体部分的曝光。
还有，用人脸测单元检测人脸时，将检测到的脸部区域设定为测光区域，根据该测光区
域的测光结果计算脸部的曝光量。
然而，以往，在设在脸部的矩形测光区域中，由于矩形的直角附近部分位于脸部外侧， 当该脸部外侧即脸部外围背景部分在明度上与脸部相比有着很大的差别时，出于脸部外围背 景明度的影响，脸部有可能得不到合适的曝光。尤其是当检测到的脸部仅有一个，则该脸部 区域相对画面越小，就越容易受脸部外侧明度的影响。

发明内容
本发明的目的是提供一种摄像装置以及用于该摄像装置的曝光控制方法，该摄像装置和 曝光控制方法在摄像单元输出的图像数据所对应的画面中，通过人脸检测单元在检测到人脸 时，能够对包括身体部分在内的人物进行适当曝光。本发明的目的还在于提供一种摄像装置， 该摄像装置通过人脸检测单元在摄像单元输出的图像数据所对应的画面中检测到人脸时，能 够抑止脸部外围背景部分等的明度影响，使脸部得以合适曝光。 为了达到上述目的，本发明提出以下方案。 (1) 一种具有自动曝光功能的摄像装置，其特征为具备-
摄像单元，拍摄被摄体，并且按照被摄体像输出相应的图像数据； 人脸检测单元，从所述摄像单元输出的图像数据得到的画面中检测人脸； 第一测光单元，将所述人脸检测单元检测到的人物脸部作为测光区域进行测光； 第二测光单元，判断所述人脸检测单元检测到的人脸上下方向，将脸部以下部分作为测 光区域进行测光；
曝光控制单元，根据所述第一测光单元的测光结果和所述第二测光单元的测光结果计算 曝光量，根据算出的曝光量实行曝光控制。
根据(1)所述发明，通过用第一测光单元对人脸检测单元检测到的人物脸部的测光区域 进行测光，用第二测光单元对人脸检测单元检测到的人物脸部以下部分即身体部分的测光区 域进行测光，以曝光控制单元根据第一测光单元的测光结果和第二测光单元的测光结果计算 曝光量，按照算出的曝光量进行曝光控制，从而得到适合于人物的脸部以及身体部分的曝光
(2) —种具有自动曝光功能的摄像装置以及用于该摄像装置的曝光控制方法，其特征 为，将第二测光单元进行测光的脸部以下部分的测光区域连动人脸检测单元检测到的所述画 面中的人脸大小。
根据(2)所述发明，由于连动了画面中的人脸大小，因而对身体部分也能够进行适当测
光。
(3) —种具有自动曝光功能的摄像装置以及用于该摄像装置的曝光控制方法，其特征 为，将第二测光单元进行测光的人物脸部以下部分所对应的测光区域连动人脸检测单元检测 到的所述画面中的人脸位置。
根据(3)所述发明，由于连动了画面中的人脸位置，因而身体部分也能够得到适当测光。
(4) 一种具有自动曝光功能的摄像装置以及用于该摄像装置的曝光控制方法，其特征 为，曝光控制单元根据第一测光单元测光结果和第二单元测光结果的加权平均算出曝光量。
根据(4)所述发明，通过将第一测光单元和第二测光单元的测光结果进行加权平均，根 据该加权平均算出曝光量，使得人物的脸部和其身体部分得到均衡曝光。
(5) —种具有自动曝光功能的摄像装置以及用于该摄像装置的曝光控制方法，其特征
为，
具有第三测光单元，该第三测光单元将画面中，除了第一测光单元的测光区域和第二测 光单元的测光区域以外的区域作为测光区域；
曝光控制单元根据第一测光单元的测光结果和第二测光单元的测光结果以及第三测光单 元的测光结果算出曝光量。
根据(5)所述发明，由于曝光量是根据第一测光单元的测光结果和第二测光单元的测光 结果以及第三测光单元的测光结果而算出的，所以，人物的脸部、身体以及除此以外的部分 即背景部分都能够获得均衡曝光。
(6) —种具有自动曝光功能的摄像装置以及用于该摄像装置的曝光控制方法，其特征 为，第三测光单元进行测光的测光区域为整个画面。
根据(6)所述发明，能够对画面中的人物的脸部、身体部分以及背景进行均衡曝光。
(7) —种具有自动曝光功能的摄像装置以及用于该摄像装置的曝光控制方法，其特征 为，曝光控制单元根据第一测光单元测光结果和第二测光单元测光结果以及第三测光单元测 光结果的加权平均算出曝光量。
根据(7)所述发明，通过将第一测光单元的测光结果和第二测光单元的测光结果以及第 三测光单元的测光结果进行加权平均，根据该加权平均算出测光量，从而使得人物的脸部、 身体部分以及背景也得以均衡曝光。
(8) —种具有自动曝光功能的摄像装置以及用于该摄像装置的曝光控制方法，其特征 为，根据人脸检测单元检测到的人脸大小，相应改变第一测光单元的测光结果加权系数。
根据(8)所述发明，通过根据人脸大小对第一测光单元的测光结果加权系数作出相应改变，使得能够进行以脸部为重点的均衡曝光。
(9) 一种具有自动曝光功能的摄像装置以及用于该摄像装置的曝光控制方法，其特征 为，按照人脸检测单元所检测到的人脸大小比例加大第一测光单元测光结果的加权系数。
根据(9)所述发明，通过根据人脸大小按比例加大第一测光单元的测光结果加权系数， 使得能够进行以脸部为重点的均衡曝光。
(10) —种用于具有自动曝光功能摄像装置的曝光控制方法，其特征为包括以下步骤
摄像步骤，拍摄被摄体，按照被摄体像输出对应的图像数据；
人脸检测步骤，在所述图像数据得到的画面中检测人脸
第一测光步骤，将人脸检测步骤检测到的人物脸部作为测光区域进行测光；
第二测光步骤，判断人脸检测步骤中检测到的人物脸部上下方向，将脸部以下的部分作 为测光区域进行测光；
曝光控制步骤，根据第一测光步骤的测光结果和第二测光步骤的测光结果计算曝光量， 按照算出的曝光量进行曝光控制。
根据(10)所述发明，通过在第测光步骤中以人脸检侧步骤中检测到的人物脸部为测 光区域进行测光，在第二测光步骤中以人脸检侧步骤中检测到的人物脸部以下的部分为测光 区域进行测光，在曝光步骤中，根据第一测光步骤的测光结果和第二测光步骤的测光结果计 算曝光量，按照算出的曝光量进行曝光控制，使得人物的脸部和其身体部分得到合适的曝光。
11) 一种具有自动曝光功能的摄像装置，其特征为包括
摄像单元，拍摄被摄体，并且按照被摄体像输出对应的图像数据；
人脸检测单元，从摄像单元输出的图像数据得到的画面中检测人脸；
测光区域设定单元，在人脸检测单元检测到的脸部区域中进一歩设定测光区域；
测光单元，按照测光区域设定单元所设定的测光区域，对人脸检测单元检测到的人脸部 分进行测光；
曝光控制单元，根据测光单元的测光结果计算曝光量，按照算出的曝光量进行曝光控制。
根据(11)所述发明，在人脸检测单元检测到的人脸区域中进一步设定测光区域，通过
在该设定的测光区域中对人脸检测单元检测到的人脸部分进行测光，能够以更高的精度对人
脸进行曝光控制。
(12) —种具有自动曝光功能的摄像装置，其特征为，所述测光区域设定单元在人脸 检测单元检测到的人脸区域中，将小于该区域范围的区域设定为测光区域。
(13) —种具有自动曝光功能的摄像装置，其特征为，所述测光区域设定单元设定位于人脸检测单元检测到的人脸区域以内，小于该区域范围，并且不包括该检测到的人脸区域 上侧部分的区域，为测光区域。
根据(12) 、 (13)所述发明，即使人物脸部与其外围部分即脸部周围的背景部分之间 在明度上存在很大差别的情况下，也能够控制曝光，使得脸部不受其周围背景部分明度的影 响而得到合适的曝光。
(14) 一种具有自动曝光功能的摄像装置，具备
摄像单元，拍摄被摄体，并且按照被摄体像输出对应的图像数据；
人脸检测单元，从摄像单元输出的图像数据得到的画面中检测人脸；
测光单元，将人脸检测单元检测到的人物脸部作为测光区域，进行测光；
曝光控制单元，根据测光单元的测光结果计算曝光量，按照算出的曝光量进行曝光控制，
其特征为，
当曝光控制单元判断人脸检测单元检测到的人脸区域小于预先设定的设定尺寸，而且检 测到的人脸只有一个时，不将人脸检测单元检测到的人物脸部设定为测光区域，而实行预先 设定的常规测光处理。
根据(14)所述发明，即使脸部周围的背景部分与脸部相比在明度上有很大差别，也能 够控制曝光，抑止脸部周围背景部分明度的影响。
(15) —种具有自动曝光功能的摄像装置，其特征为，在曝光控制单元判断所述人脸检 测单元检测到的人脸区域小于预先设定的设定尺寸时，如果人脸检测单元检测到多个人脸， 控制测光单元，将多个检测到的脸部分别作为测光区域，实行测光处理。
根据(15)所述发明，在检测到的人物脸部尺寸小的情况下，如果检测到多个人脸，可 以将检测到的多个脸部分别作为测光区域，对多个人物脸部进行适当曝光。
以下为本发明的效果。
根据本发明涉及的摄像装置以及摄像装置的曝光控制方法，在检测到被摄体人物时，能 够控制曝光，使人物的脸部和身体部分得到适当曝光。
还有，根据本发明涉及的摄像装置，在人脸检测单元检测到的人脸区域中进一步设定测 光区域，在所设定得测光区域中用人脸检测单元件对检侧到的人脸部分进行测光，从而能够 对人物脸部进行高精度曝光控制。
进而，根据本发明涉及的摄像装置，当人脸检测单元件侧到的人物脸部尺寸较小，而且 只有一个人脸时，不对检测到的人脸进行测光，而是通过按照预先设定的常规处理计算曝光 量，进行曝光控制，这样，即便脸部与其周围背景之间存在较大的明暗差时，也能抑止脸部周围的背景部分亮度的影响。


图1为表示涉及本发明实施例1至4的一个摄像装置例，即数码照相机的(a)正视图，(b) 俯视图，(c)后视图。
图2为表示涉及本发明实施例1至4的一个摄像装置例，即数码照相机内部系统结构概要的 模块图。
图3为表示CCD画面即图像框被划分为多个区域状态的图。
图4为表示输入到被划分为多个区域的CCD画面中的一个被摄体人物图像数据例的图。
图5为表示本发明实施例1屮控制曝光的流程图。
图6 (a)为表示LCD显示器上所显示的包括人物的脸部和身体部分以及背景山峰的被摄体 图像的图，(b)为在检测到的人物脸部上表示了矩形框的图。
图7 (a)和(b)为表示根据画面中被摄体人物脸部大小不同，其身体部分的测光区域发 生相应变化的状态图。
图8 (a)和(b)为表示根据画面中被摄体人物脸部位置不同，其身体部分的测光区域发 生相应变化的状态图。
图9为表示本发明实施例2中进行曝光控制的流程图。
图10为表示在本发明实施例3中进行曝光控制的流程图。
图ll (a)为表示LCD显示器上显示的包括人物脸部和身体部分以及背景山峰的被摄体图 像的图，(b)为在检测到的人物脸部上显示第一方框的图，(c)为表示处于第一方框对应 的区域以内小于该区域范围的第二方框的图。
图12为表示处于检测到的人物脸部上显示的第一方框对应的区域以内，小与该区域范围， 并且不包括第一方框上部的第二方框的图。
图13为表示本发明实施例4中进行曝光控制的流程图。
图14为当检测到的脸部尺寸比预先设定的设定尺寸小，而且检测到多个人脸时，在检测 到的多个人脸上分别显示方框的图。
具体实施例方式
以下，根据图示的实施例对本发明进行说明。
实施例l
图l (a)为涉及本发明实施例l的一个摄像装置例，即数码静像照相机(以下简称为数码 照相机)的正视图，图l (b)为其俯视图，图l (c)为其后视图，图2为表示图1 (a) 、 (b)、 (c)所示数码照相机的内部系统结构概要模块图。
(数码照相机的外观结构)
如图l (a) 、 (b) 、 (c)所示，涉及本发明实施例l的数码照相机上部，配置有释放快 门按钮SW1、模式盘SW2、高ijLCD显示器即副液晶显示器l。在数码照相机的正面即在被摄体之 侧，设有闪光灯发光部3、光学取景器4、测距单元5、遥控受光部6以及包含多个光学系统的 镜筒单元7。
在数码照相机的背面，设有LCD显示器IO、 AF (自动聚焦)LED8、闪光灯LED9、目镜方面 的所述光学取景器4、广角光圈调节按钮SW3、望远光圈调节按钮SW4、自拍装置的设定.解除 按钮SW5、菜单按钮SW6、上移 闪光灯设定按钮SW7、右移按钮SW8、显示开关SW9、下移 微 距拍摄开关SWIO、左移 确认图像按钮SWll、决定按钮SW12、电源开关SW13以及快速访问按 钮SW14。此外，有在数码照相机的侧面设有存储卡/电池舱盖2。
(数码照相机的内部系统结构)
镜筒单元7包括获取被摄体光学图像的变焦镜71a和变焦马达71b构成的光学系统71、聚焦 镜72a和聚焦马达72b构成的光学系统72、光圈73a和光圈马达73b构成的光圈单元73、机械快 门74a和机械快门马达74b构成的机械快门单元74、以及驱动上述各种马达的马达驱动器75。
马达驱动器75由下述数码照相机的微型处理器(以下简称微处理器)104中的CPU模块104c 控制，根据来自遥控受光部6的输入信息，或来自未图示的遥控发信器的输入信息，或来自操 作键单元(SW1至SW14)的操作输入，按照CPU模块104c的驱动指令进行驱动。
R0M108中存放了在CPU模块104c中用可解读符号记述的控制程序或用于控制的参数。当该 数码照相机的电源开关SW13呈接通状态时，所述程序下载到未图示的主存储器中，所述CPU 模块104c按照该程序控制照相机各个部分的操作，并且与此同时，将用于控制的必要数据等 暂时放入RAM107以及微处理器104内的局部(local) SRAM104d中保存。
R0M108采用可擦写的闪速存储器，这样就能够更改控制程序或用于控制的参数，容易进 行功能升级。
CCD101是对光学图像进行光电变换的固体摄像元件，F/E (前置回路)-IC102中设有 CDS102a、 AGC102b、 A/D102c、 TG102d。 CDS102a用于实行双重相关取样，用于消去图像杂音。 AGC102b用于进行增益调整。A/D102c用于数字信号变换。
TG102d用于发生CCD101以及F/E-IC102的驱动定时信号。CCD101以及F / E-IC102由微处理器104中的CCDl控制模块104a提供垂直同期信号(VD信号)和水平同期信号(HD信号)，由微 处理器104中的CPU模块104c控制。
微处理器104用于对从CCD101输出到F / E-IC102中的输出数据实行白色平衡设定或伽马 校正设定，并且具有提供所述VD信号和HD信号即VD-HD信号的CCDl信号处理模块104a、通过 过滤处理实行辉度数据 色差数据变换的CCD2信号处理模块104b、控制照相机各个所述部分 操作的CPU模块104c、暂时存放所述用于控制的必要数据等的局部(local) SRAM104d、与计 算机等外部装置进行USB通信的USB模块104e、与计算机等外部装置进行串行通信的串行模块 104f、进行JEPG压缩'放大的JPEGCODEC模块104g、通过补间处理将图像数据文件进行放大/ 縮小的RESIZE模块104h、将图像数据转变为录像信号显示在液晶显示器或电视等外部显示器 上的TG信号显示模块104i、以及用于控制存储拍摄图像数据的存储卡124的存储卡控制模块 104 j。
SRAM103用于在微处理器104中作各种图像数据处理时暂时存放图像数据。暂时存放的图 像数据可以是，比如，经由F/E-IC102从CCD101中取入并在CCDl信号处理模块104a中经白色 平衡设定和伽马设定已成为"RAW-RGB图像数据"、或在CCD2信号控制模块104b中经辉度数 据'色差数据变换成为"YUV图像数据"、或是在JPEGCODEC模块104g中经JEPG压縮成为"JPEG 图像数据"等等。
存储卡槽121用于安装可以装卸的存储卡124。内存120用于当存储卡槽121上未安装存储 卡124时存放拍摄了的图像数据。
LCD驱动器117是用于驱动LCD显示器10的驱动回路，还具有把TV信号显示模块104i输出的 录像信号转变为在LCD显示器10上显示的信号的功能。LCD显示器10用于观察被摄体拍摄前的 状态、确认拍摄后的图像、以及显示存储卡124或内存120中存储的图像数据等等。
录像AMP118是用于将从TV信号显示模块104i输出的录像信号进行75Q阻抗变换的放大 器，录像插口li9为连接TV等外部显示器械的插口。 USB接口122为用于与个人计算机等外部器 械进行USB连接的连接器。
串行驱动回路123a是用于与个人计算机等外部器械进行串行通信时，将串行模块104f输 出的信号进行电压变换的回路，RS-223C连接器123b为与个人计算机等外部器械进行串行连接 的连接器。
SUB-CPU109为以单一芯片内藏R0M RAM的CPU，用于将SW1至SW14的操作键单元或遥控受 光部6的输出信号作为拍摄者的操作信息输出到CPU模块104c，或者将CPU模块104c输出的数码 照相机状态分别转换为控制信号输出到副LCD1、 AP LED8、闪光灯LED9、警报器113。
副LCDl可以是，例如用于显示剩余摄影张数的显示部，LCD驱动器lll为用于由Sub-CPU109 输出信号驱动副LCD1的驱动回路。AF LED8为表示拍摄时会焦状态的LED，闪光灯LED9为表示 闪光灯充电状态的LED。
SW1至SW14的操作键单元为拍摄者进行操作的键回路，遥控器受光部6为接受来自拍摄者 的操作信号或来自遥控送信机的信号的收信部。
录音单元115由拍摄者输入声音信号的麦克风115c、放大输入声音信号的麦克风放大器 115b、以及记录放大了的声音信号的录音回路115a构成。声音再牛单元116由变换录音信号为 喇叭输出信号的声音再生回路116a、放大经变换的声音信号并驱动喇叭116c的音响放大器 116b、以及输出声音信号的喇叭116c构成。
以下说明所述数码照相机的AE操作即自动曝光操作。
当半按释放快门SW1接通AE操作后，微处理器104的CPU模块就开始实行AE操作。具体为， 比如，拍摄者拨动模式盘SW2设定人脸检测操作模式后，首先进行人脸检测处理，检测图像数 据中的人物脸部。
进一步详细地说就是，被摄体通过镜筒单元7的变焦光学系统71和聚焦光学系统72,被摄 体在CCD101的受光面成像后，如上所述，按被摄体像从CCD101中输出对应的图像数据信号， 该信号在包括CDS102a、 AGC102b和A / D102c的F / E-IC102中经过处理输入到微处理器104的 CCDl信号处理模块104a中进行信号处理，然后写入SDRAM103。
CPU模块104c采用公知的人脸检测技术在存放于SDRAM103的图像数据中检测被摄体人脸。 当在图像数据内检测到人脸时，将检测到的人脸部分作为测光区域即AE区域进行测光，通过 CPU模块104c计算AE评价值即测光结果。随后CPU模块104c根据该算出的AE评价值计算合适的 曝光量，再根据该算出的曝光量设定CCD101的电子快门速度、光圈73a的光圈值、F / E-IC102 中AGC102b的增益等曝光条件，进行曝光控制。这样，在本实施例中，CPU模块104c就具有上 述发明内容中阐述的人脸检测单元、曝光控制单元以及第一、第二、第三测光单元的功能。
以下详细说明所述AE评价值的计算方法。
图3表示将CCD101画面即图像框划分为多个区域时的例子，图中划分为A1至A256区域。图 4为在划分成多个区域的画面图3中显示了被摄体像的人物像的图。在此，图3显示的画面与LCD 显示器10显示的画面尺寸略呈对应。
微处理器104根据从CCD101输入的图像数据即各个像素数据(R、 G、 B),对测光对象画面 A1至A256各个区域(参见图3)，分别计算辉度数据Y1至Y256。以下表示各个区域的辉度数据 计算式。在以下计算式中的Rn、Gn、 Bn分别表示各区域内像素数据(R、 G、 B)的平均值。
第一区域Y1=0. 299R1+0. 587G1+0. 114B1
第二区域Y2=0. 299R2+0. 587G2+0. 114B2...
第n区域Yn=0. 299Rn+0. 587Gn+0. 114Bn
在此，如果是人脸检测模式，在进行脸部测光处理时分别计算含有脸部区域的辉度数据， 并将算出的各区域的辉度数据平均值作为辉度数据Yfaceg卩AE评价值。即在图4所示的例子中， 把相对于图3所示区域A71至A75、 A87至A91、 A103至A107、 A119至A123、 A135至A139、 A151 至A155、 A167至A171以及A183至A187各个区域的辉度数据平均值作为辉度数据Yface。
如果是对被摄体人物的身体部分进行测光处理，则分别计算包含身体部分区域的辉度数 据，将算出的区域辉度数据平均值作为辉度数据YbodyB卩AE评价值。即在图4所示的例子中， 把A198至A204、 A214至A220、 A230至A236、以及A246至A252各个区域的辉度数据平均值作为 辉度数据Ybody。
接着，以nl为脸部加权系数、n2为身体部分加权系数(nl》n2， nl+n2=l)，根据下式计 算辉度数据Yy即AE评价值。
Yy=YfaceXnl+YbodyXn2
如果考虑被划分为多个区域的画面CCD101整体时，分别计算整个画面中A1至A256各个区 域中各自的辉度数据，将算出的整个画面辉度数据的平均值作为辉度数据Yall。接着，以nl 为脸部加权系数、n2为身体部分加权系数，n3整为整个画面的加权系数(nl》n2》n3， nl+n2+n3=l)，根据下式计算AE评价值辉度数据Yy。
Yy=Yface X nl+Ybody X n2+Yal1X n3
此外，如果采用所述人脸检测模式以外的常规测光处理时，使用中央重点测光方式、中 央部分测光方式、点测光方式以及多区权衡测光方式中任意一种方式计算辉度数据Yy。
当预先存放于R0M108中的目标辉度数据Yx的值与对被摄体进行测光而后计算的结果即所 述辉度数据Yy的值相一致时，微处理器104的CPU模块104c判断曝光恰当，并计算曝光量使计 算得到的辉度数据Yy与目标辉度数据Yx相等，再根据算出的曝光量设定曝光条件，包括CCDIOI 电子快门速度、镜筒单元7的光圈73a的光圈值即开口孔径、以及CCD101的感光度即F/E-IC102 放大回路的增益值。
具体为，如果要增大辉度数据Yy的数值，CPU模块104c进行"减慢CCD101的电子快门速度"、 "加大光圈73a的开口孔径"以及"提高CCD101的感光度"的其中之一或两个以上的操作。反 之，如果要减小辉度数据Yy的数值，则可进行与上述相反的操作。
此外，关于在CCD101画面中检测被摄体人脸的方法，可举出以下(a) 、 (b) 、 (c)三 种公知方法，可以采用这些方法中的任何一种方法，也可以采用除此以外的公知方法检测人脸。
(a) 如《电视学会志》Vol.49, No. 6， pp. 787-797 (1995)中题为"关于对抽出人脸 区域有效的修正HSV表色系列的建议" 一文中所述，把彩色图像作成马赛克图像，通过着目于 肌肤色彩区域，抽出脸部区域的方法。
(b) 如《电子情报通信学会志》Vol.74-D-II， No，ll， pp. 1625-1627 (1991)中题为 "在静止浓淡情景图像中抽出人脸区域的方法" 一文中所述，利用头发或嘴等构成人物正面
像头部的各部分几何形状特征，抽出正面的人物头部领域的方法。
(c) 如《图像实验》1991-11 (1991)中题为"用于电视电话的人脸区域检测以及其效 果" 一文中所述，在动画像中利用方框间微妙的人物举动引起产生的人物像轮廓边缘，抽出 人物正面像的方法。
接下来，参照图5所示的流程图，对本实施例中如何控制曝光，使被摄体人物的脸部和身 体部分得以合适曝光进行说明。
当拍摄者半按释放快门SW1接通AE操作(S1:释放快门0N)后，微处理器104的CPU模块104c 判断拍摄者是否将模式盘设定为人脸检测操作模式(S2)。
如果S2判断设定为人脸检测操作模式(S2:是)，CPU模块104c采用比如上述公知的人脸 检测方法，对存放于SDRAM103中的图像数据(YUV图像数据)实行人脸检测处理(S3)。存放 在SDRAM103中的图像数据，与经镜筒单元7的变焦光学系统71和聚焦光学系统72在CCD101受光 面上成像后由CCD101输出的被摄体像图像数据相对应。
在S4中，如果在图像数据中检测到人物的脸部(S4:是)，CPU模块104c在显示于LCD显 示器10上与图像数据相对应的被摄体像中的人物脸部上显示矩形框，并且通知拍摄者检测到 人脸(S5)。比如，当LCD显示器上显示图6 (a)所示的包括人物的脸部和身体部分以及背景山 峰时，如图6 (b)所示，在检测到的人物脸部显示矩形框A并通知拍摄者检测到人脸。
接着，将检测到的人物脸部即矩形框A作为测光区域即AE区域，进行测光处理(S6)。在 S6测光处理屮计算脸部的辉度数据Yf ace 。
在S6中进行了人物脸部测光处理后，将位于该脸部以下的身体部分作为测光区域进行测 光处理(S7)。在S7的测光处理中计算身体部分的辉度数据Ybody。
身体部分的测光区域是连动脸部测光区域而决定的。即身体部分的测光区域根据脸部测 光区域的大小位置发生变化。具体为，身体部分测光区域的宽度为，相对脸部测光区域宽度两端各向左右扩展一个区域宽度。而身体部分测光区域的高度为，从邻接脸部的区域开始至 脸部高度两倍之处为止。但是，当碰到画面最下端区域时，到最下端区域为止。此外，人脸 检测单元的CPU模块104c同时还能够检测人物脸部的上下方向，当人物为横向时也能判断脸部 的朝向，检测到人物的身体部分。
例如，如图7 (a) 、 (b)所示，随着画面内被摄体人物脸部测光区域矩形框A1、 A2的大 小不同，其下方的身体部分测光区域矩形框B1、 B2发生变化。还有，如图8 (a) 、 (b)所示， 随着画面中被摄体人物脸部测光区域矩形框A1、 A2的位置变化，其下方的身体部分测光区域 矩形框B1、 B2也发生变化。
接着，根据S6中脸部测光结果的辉度数据Yface和S7身体部分测光结果的辉度数据Ybody， CPU模块104c将重点放置于脸部测光结果的辉度数据Yface，按照脸部占有画面的比例加大脸 部测光结果的加权系数，进行上述辉度数据Yy的计算，再根据得到的辉度数据Yy计算适当的 曝光量(S8)。
随后，CPU模块104c根据S8中算出的曝光量进行曝光条件设定处理(S9)，根据设定的曝 光条件驱动马达驱动器75并控制光圈73a，与此同时，控制CCD101电子快门速度。
此外，如果S2巾判断不是人脸检侧操作模式(S2:否)，以及在上述S4中没有检测到人脸 (S4:否)，则由CPU模块104c实行设定的常规测光处理(S10)，比如按中央重点测光方式 进行测光，根据测光结果计算曝光量(S11)，再按照算出的曝光量进行设定曝光条件处理(S9)。
如上所述，涉及本实施例的摄像装置即数码照相机在检测到被摄体人物脸部时，按照检 测到的人物脸部的大小位置检测身体部分，然后根据所检测的人物脸部和身体部分的测光结 果进行曝光控制。为此，无论画面中人物的范围或位置如何，都能够使人物的脸部和身体部 分得到适当的曝光。
实施例2
上述实施例l是关于针对画面中被摄体人物的脸部和身体部分进行合适曝光的情况，而本 实施例则除了被摄体人物的脸部和身体部分以外，还考虑了画面中其他区域，即考虑到整个 画面。
本实施例中的数码照相机具有与图1和图2所示数码照相机相同的结构。 下面，参照图9所示流程图，对本实施例中如何控制曝光，使被摄体人物的脸部和身体部 分以及除此之外的其它部分区域，即整个画面，获得合适曝光进行说明。
本实施例中S1至S7的处理与图5所示的实施例1相同，因而省略关于S1至S7处理的说明。 在S7中将人物的身体部分作为测光区域进行测光处理后，把整个画面作为测光区域进行测光处理(S7a)。在该测光处理中计算辉度数据Yall。
根据S6中脸部测光结果的辉度数据Yface、 S7中身体部分测光结果的辉度数据Ybody、以 及整个画面测光结果的辉度数据Yall，由CPU模块104c按脸部所占画面比例的大小计算辉度数 据Yy。计算重点放在脸部测光结果上，加大脸部测光结果加权系数。再根据算出的辉度数据 Yy计算适当的曝光量(S8a)。
然后，由CPU模块104c根据S8a中算出的曝光量进行曝光条件设定处理(S9)，按照设定 的曝光条件驱动马达驱动器75，控制光圈73a，同时控制CCD101电子快门速度。
此外，在本实施例中，如果判断不是人脸检测操作操作模式(S2:否)，以及在所述S4 中没有检测到脸部(S4:否)，则CPU模块l(Mc实行设定的常规测光处理(S10)，比如以中 央重点测光方式进行测光处理。根据该测光结果计算曝光量(Sll)，再根据算出的曝光量进行 曝光条件设定处理(S9)。
如上所述，涉及本实施例的摄像装置即数码照相机在检测到被摄体人物脸部时，根据人 物脸部的大小位置检测身体部分，进而按照所检测的人物的脸部和身体部分以及画面整体的 测光结果进行曝光控制，从而，使得无论画面中人物的范围或位置如何，人物的脸部和身体 部分都能够得到适当的曝光，而且该曝光相对背景具有均衡感。
实施例3
在本实施例的人脸检测操作模式中，当在被摄体图像中检测到人物脸部，对该检测到的 人物脸部设定测光区域时，减小区域范围使测光区域位于人物脸部以内。本实施例中的数码 照相机结构与图l、图2所示的数码照相机结构相同。此外，在本实施例中，CPU模块104c具有 上述本发明内容中记载的人脸检测单元、曝光控制单元、测光区域设定单元、以及测光单元 的功能。
下面，参照图10所示流程图说明本实施例中如何进行曝光控制。
当拍摄者半按释放快门SW1接通AE操作(S21)后，微处理器104的CPU模块104c判断模式 盘SW2是否由拍摄者将其设定为人脸检测操作模式(S22)。
当S22中判断设定为人脸检测操作模式(S22:是)时，CPU模块104c采用比如上述公知的 人脸检测方法等，对存放于SDRAM103中的图像数据(YUV图像数据)实行人脸检测处理(S23)。 存放在SDRAM103中的图像数据，与经镜筒单元7的变焦光学系统71和聚焦光学系统72在CCD101 受光面上成像后由CCD101输出的被摄体像图像数据相对应。
而后，在S24中，当从图像数据中检测到人物的脸部时(S24:是)，由CPU模块104c实行 控制，对LCD显示器10上显示的图像数据对应的被摄体图像，在其人物脸部上显示矩形的第一方框，并且通知拍摄者检测到人脸(S25)。
即，比如如图ll (a)所示，在LCD显示器上显示了包括人物的脸部和身体部分的被摄体 图像以及背景山峰时，如图ll (b)所示，在检测到的人物脸部上显示矩形的第一方框C1，并 将通知拍摄者检测到了人脸(S25)。该第一方框C1将整个所检测到的人物脸部包围在其中， 各个直角附近部分位于人物脸部以外。
然后，在本实施例中，如图ll (c)所示，CPU模块104c控制显示矩形第二方框C2，并设 定该第二方框C2所对应的区域为测光区域(S26)。所述第二方框C2在第一方框所对应的区域 以内并且小十该区域范围，位于检测到的人物脸部以内。
接着，在S27中CPU模块104c判断第二方框C2中设定的人物脸部位置是否在画面中心附近， 比如如图ll (c)，当判断人物的脸部位于画面中心附近(S27:是)时，将在人物脸部以内 设定的第二方框C2作为测光区域进行测光处理(S28)。在S28测光处理中计算脸部的辉度数 据Yface。
随后，根据S28脸部测光结果的辉度数据Yface，由CPU模块104c计算适当的曝光量(S29)。
根据S29中算出的曝光量，CPU模块104c进行曝光条件设定处理(S30)，按照设定的曝光 条件驱动马达驱动器75，控制光圈73a，同时控制CCD101电子快门速度。
此外，当上述S27中判断第二方框C2中设定的人物脸部位置不在画面的中心附近时(S27: 否)，由CPU模块104c控制先将设定于人物脸部以内的第二方框C2作为测光区域进行测光处理 (S31)，进而对整个画面进行测光处理(S32)。
根据S31中脸部测光结果的辉度数据Yface和S32中整个画面测光结果的辉度数据Ya11， CPU模块104c按脸部所占画面比例计算辉度数据Yy。计算重点放在脸部测光结果的辉度数据 Yface上，加大脸部测光结果加权系数。再根据算出的辉度数据Yy计算适当的曝光量(S33)。
然后，根据S33算出的曝光量进行曝光条件设定处理(S30)，再按照设定的曝光条件驱 动马达驱动器75并且控制光圈73a，与此同时，控制CCD101电子快门速度。
此外，如果上述S22中判断不是人脸检测操作模式(S22:否)，以及在上述S24中判断没 有检测到人脸(S24:否)，贝lJCPU模块104c实行设定的常规测光处理(S34)，比如以中央重 点测光方式进行测光处理。根据该测光结果计算曝光量(S35)，再根据算出的曝光量进行曝光 条件设定处理(S30)。
如上所述，根据涉及本实施例的摄像装置即数码照相机，当人脸检测模式在被摄体图像 中检测到人物脸部，对该检测到的人物脸部设定测光区域时，可以通过减小区域范围，使得 测光区域位于人物脸部以内，这样，即使脸部与其外侧即脸部外围的背景部分相比存在较大
的明暗差，人物脸部也不会受脸部外围背景明度的影响而得到适当的曝光。
进而，人脸检测操作模式在被摄体图像中检测到人物脸部时，即使人物的脸部不在画面 中心附近，也能够使得人物脸部得到合适的曝光，而且相对背景具有平衡感。
另外，在本实施例中，例如，如图12所示，当包括人物的脸部和身体部分以及背景山脉 的被摄体图像显示在LCD显示器上时，在检测到的人物脸部上显示矩形第一方框C1后，还可以 由CPU模块104c控制在该第一方框Cl相对应的区域以内显示矩形第二方框C3，并且设定该第二 方框C3所对应的区域为测光区域。该第二方框C3小于第一方框C1的区域范围，并且不包括第 一方框C1中人物脸部的上部。
实施例4
在本实施例中，当人脸检测操作模式在被摄体图像中检测到人物脸部，而该检测到的人 物脸部小于预先设定的设定尺寸时，不对检测到的人物脸部测光而进行预先设定的常规测光 处理。
本实施例中的数码照相机也具有与图1和图2相同的结构。此外，本实施例中CPU模块104c 具有上述发明内容中记载的人脸检测单元、曝光控制单元、测光手段的功能。 下面，参照图13所示的流程图说明本实施理中的曝光控制。
本实施例中，S21至S24的处理与图10所示的实施例3相同。S24中当从图像数据中检测到 人物脸部时(S24:是)，由CPU模块104c判断检测到的人物脸部是否大于预先设定的尺寸 (S24a)。
如果S24a中判断检测到的脸部大于预先设定的设定尺寸(S24a:是)，则参照图ll (c)， 对LCD10显示器中显示的图像数据对应的被摄体图像，由CPU模块104c控制在人物脸部上显示 矩形的第一方框，并通知拍摄者检测到人脸(S25)。
而当S24a中判断检测到的脸部小于预先设定的设定尺寸(S24a:否)时，判断是否检测 到多个脸部(S24b)。如果S24b判断检测到多个脸部(S24b:是)，则对LCD显示器10上显示 的图像数据对应的被摄体图像，由CPU模块104c控制在检测到的多个人物脸部上分别显示矩形 第一方框D，比如如图14所示，图屮为两个人脸。并且通知拍摄者检测到多个人脸(S25)。
S26至S33的处理与图10所示实施例3相同。
此外，当在所述S22中判断不是人脸检测操作模式(S22:否)、在所述S24中判断没有检测 到脸部(S24:否)、以及在所述S24b中判断没有检测到多个脸部即仅检测到一个人脸时(S24b: 否)，由CPU模块104c实行设定的常规测光处理(S34)，比如用中央重点测光方式进行测光 处理，根据该测光结果计算曝光量(S35)，再根据算出的曝光量进行曝光条件设定处理(S30)。
这样，根据本实施例所涉及的摄像装置即数码照相机，在人脸检测操作模式从被摄体图 像中检测到人物脸部的情况下，如果该检测到的人物脸部尺寸较小并且只有一个脸部，则不 对检测到的脸部进行测光而按照预先设定的常规测光处理计算曝光量，这样，即便脸部与其 外围背景相比有着较大的明暗差别，也能抑止脸部外围背景部分的亮度进行曝光控制。
而且，在人脸检测操作模式从被摄体图像中检测到人物脸部的情况下，即使检测到的人 物脸部尺寸较小，当检测到多个脸部时，可将该检测到的多个脸部分别作为测光区域，对多 个人物进行适当的曝光。
权利要求
1.一种具有自动曝光功能的摄像装置，其特征为具备摄像单元，拍摄被摄体，并且按照被摄体像输出相应的图像数据；人脸检测单元，从所述摄像单元输出的图像数据得到的画面中检测人脸；第一测光单元，将所述人脸检测单元检测到的人物脸部作为测光区域进行测光；第二测光单元，判断所述人脸检测单元检测到的人脸上下方向，将脸部以下的部分作为测光区域进行测光；曝光控制单元，根据所述第一测光单元的测光结果和所述第二测光单元的测光结果计算曝光量，根据算出的曝光量实行曝光控制。
2. 根据权利要求l所述的摄像装置，其特征为，将所述第二测光单元进行测光的脸部 以下部分所对应的测光区域，连动所述人脸检测单元检测到的所述画面中的人脸大小。
3. 根据权利要求l所述的摄像装置，其特征为，将所述第二测光单元进行测光的脸部 以下部分所对应的测光区域，连动所述人脸检测单元检测到的所述画面中的人脸位置。
4. 根据权利要求1至3中任何一项所述的摄像装置，其特征为，所述曝光控制单元根 据所述第一测光单元测光结果和所述第二单元测光结果的加权平均算出曝光量。
5. 根据权利要求1至3中任意一项所述的摄像装置，其特征为，具有第三测光单元，该第三测光单元将所述画面中，除了所述第一测光单元的测光区域 和所述第二测光单元的测光区域以外的区域作为测光区域；所述曝光控制单元根据所述第一测光单元的测光结果和所述第二测光单元的测光结果以 及所述第三测光单元的测光结果算出曝光量。
6. 根据权利要求5所述的摄像装置，其特征为，所述第三测光单元的测光区域为整个 所述画面。
7. 根据权利要求5或者6所述的摄像装置，其特征为，所述曝光控制单元根据所述第 一测光单元测光结果和所述第二测光单元测光结果以及所述第三测光单元测光结果的加权平 均算出曝光量。
8. 根据权利要求4或者7所述的摄像装置，其特征为，根据所述人脸检测单元检测到 的人脸大小，相应改变所述第-测光单元测光结果的加权加权系数。
9. 根据权利要求4或者7所述的摄像装置，其特征为，根据所述人脸检测单元所检测 到的人脸大小的比例，加大所述第一测光单元测光结果的加权系数。
10. —种用于具有自动曝光功能摄像装置的曝光控制方法，其特征为包括以下步骤-摄像步骤，拍摄被摄体，按照被摄体像输出对应的图像数据；人脸检测步骤，在所述图像数据得到的画面中检测人脸；第一测光步骤，将所述人脸检测步骤中检测到的人物脸部作为测光区域进行测光； 第二测光步骤，判断所述人脸检测步骤中检测到的人物脸部上下方向，将脸部以下的部分作为测光区域进行测光；曝光控制步骤，根据所述第一测光步骤的测光结果和所述第二测光步骤的测光结果计算曝光量，按照算出的曝光量进行曝光控制。
11. 根据权利要求10所述摄像装置的曝光控制方法，其特征为，将与所述第二测光步 骤进行测光的脸部以下部分所对应的测光区域，连动所述人脸检测步骤检测到的所述画面中 的人脸大小。
12. 根据权利要求10所述摄像装置的曝光控制方法，其特征为，将所述第二测光步骤 中进行测光的脸部以下部分所对应的测光区域，连动所述人脸检测步骤中检测到的所述画面 中的人脸位置。
13. 根据权利要求10至12中任何一项所述摄像装置的曝光控制方法，其特征为，所述 曝光控制步骤根据所述第一测光步骤测光结果和所述第二测光步骤测光结果的加权平均计算 曝光量。
14. 根据权利要求10至12中任何一项所述摄像装置的曝光控制方法，其特征为， 具有第三测光步骤，该第三测光步骤将包含所述画面中，除了所述第一测光单元的测光区域以及第二测光单元的测光区域以外的区域作为测光区域；所述曝光控制歩骤根据所述第一测光单元的测光结果和第二测光单元的测光结果以及第 三测光单元的测光结果算出曝光量。
15. 根据权利要求14所述摄像装置的曝光控制方法，其特征为，所述第二测光步骤的 测光范围为整个所述画面。
16. 根据权利要求14或15所述摄像装置的曝光控制方法，其特征为，所述曝光控制步 骤根据第一测光步骤测光结果和第二测光步骤测光结果以及第三测光步骤测光结果的加权平 均算出曝光量。
17. 根据权利要求13或16所述摄像装置的曝光控制方法，其特征为，根据所述人脸检 测步骤中检测到的人脸大小，相应改变所述第一测光步骤测光结果的加权系数。
18. 根据权利要求13或者16所述摄像装置的曝光控制方法，其特征为，按照所述人脸 检测步骤中所检测到的人脸大小比例，加大所述第一测光步骤测光结果的加权系数。
19. 一种具有自动曝光功能的摄像装置，其特征为包括-摄像单元，拍摄被摄体，并且按照被摄体像输出对应的图像数据； 人脸检测单元，从所述摄像单元输出的图像数据得到的画面中检测人脸； 测光区域设定单元，在所述人脸检测单元检测到的脸部区域中进一步设定测光区域； 测光单元，按照所述测光区域设定单元所设定的所述测光区域，对所述人脸检测单元检测到的人脸部分进行测光；曝光控制单元，根据所述测光单元的测光结果计算曝光量，按照算出的曝光量进行曝光 控制。
20. 根据权利要求19所述的摄像装置，其特征为，所述测光区域设定单元在所述人脸 检测单元检测到的人脸区域中，将小于该区域范围的区域设定为测光区域。
21. 根据权利要求19所述的摄像装置，其特征为，所述测光区域设定单元设定位于所 述人脸检测单元检测到的人脸区域以内，小于该区域范围的，并且不包括该检测到的人脸区 域上侧部分的区域，为测光区域。
22. —种具有自动曝光功能的摄像装置，具备摄像单元，拍摄被摄体，并且按照被摄体像输出对应的图像数据； 人脸检测单元，从所述摄像单元输出的图像数据得到的画面中检测人脸； 测光单元，将所述人脸检测单元检测到的人物脸部作为测光区域，进行测光； 曝光控制单元，根据所述测光单元的测光结果计算曝光量，按照算出的曝光量进行曝光 控制，其特征为，当所述曝光控制单元判断所述人脸检测单元检测到的人脸区域小于预先设定的设定尺 寸，而且检测到的人脸只有一个时，不将所述人脸检测单元检测到的人脸部分设定为测光区 域，而实行预先设定的常规测光处理。
23. 根据权利要求22所述摄像装置，其特征为，在所述曝光控制单元判断所述人脸检测单元检测到的人脸区域小于预先设定的设定尺寸的情况下，当所述人脸检测单元检测到多 个人脸时，控制所述测光单元，将检测到的多个脸部分别作为测光区域，实行测光处理。
全文摘要
本发明提供一种能够对被摄体人物的脸部以及身体部分同时进行适当曝光的摄像装置。该摄像装置具备CCD101，用于输入与被摄体对应的图像数据；由数码照相机微处理器104中的CPU模块104c实行的人脸检测单元，用于从CCD101输出的图像数据得到的画面中检测人脸；由CPU模块104c实行的第一测光单元，将CPU模块104c检测到的人脸作为测光区域进行测光；由CPU模块104c实行的第二测光单元，判断检测到的人脸上下方向，将脸部以下部分作为测光区域进行测光；由CPU模块104c实行的曝光控制单元，根据第一测光单元的测光结果和第二单元的测光结果计算曝光量，再根据算出的曝光量进行曝光控制。
文档编号H04N5/235GK101202841SQ20071019968
公开日2008年6月18日 申请日期2007年12月11日 优先权日2006年12月11日
发明者山田学, 杉浦康一 申请人:株式会社理光