專利名稱：照相機(jī)照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照亮場(chǎng)景的方法。本發(fā)明還涉及一種用于照亮場(chǎng)景的相應(yīng)照明設(shè) 備。
背景技術(shù)：
照相機(jī)閃光燈是一種產(chǎn)生具有大約5500K色溫的人造光的瞬時(shí)(典型地大約為 1/3000秒)閃光以幫助照亮場(chǎng)景的設(shè)備。雖然可因?yàn)槎喾N原因(例如捕捉快速移動(dòng)的目標(biāo)、 創(chuàng)建與環(huán)境光溫度不同的光)使用閃光燈，但是其主要用于照亮沒有獲得足夠的光的場(chǎng)景 以充分曝光照片。采用照相機(jī)閃光燈的主要缺點(diǎn)在于閃光燈的色溫原則上是固定的。因此，拍照時(shí) 所使用的光主要源于閃光燈。這一點(diǎn)意味著與在拍攝照片時(shí)所體驗(yàn)的場(chǎng)景相比，其色溫偏 離閃光燈固定色溫的場(chǎng)景(例如具有溫暖燭光的圣誕節(jié)晚餐)在照片中并不以相同的方式 表示。實(shí)質(zhì)上，基本不可能利用具有固定色溫的閃光精確捕捉場(chǎng)景氣氛。解決該問題的一種 方法為增加照相機(jī)的快門時(shí)間而不使用閃光燈，但是由于為技術(shù)人員所知道的眾多原因優(yōu) 選保持快門時(shí)間短。另一種解決該問題的方法為采用發(fā)射具有可調(diào)節(jié)色溫的光的閃光燈。發(fā)射色溫可調(diào)節(jié)的光的閃光設(shè)備的實(shí)例包括如攝影師或者錄像師所使用的固定 的附加燈，其中例如通過采用不同類型的濾光片例如落日或者鉻黃濾光片人工調(diào)節(jié)閃光燈 所發(fā)出的光的色溫。但是，手動(dòng)改變?yōu)V光片是不期望的，同時(shí)因?yàn)樾枰罅康臑V光片，從而 產(chǎn)生了昂貴的最終產(chǎn)品。US 2005/0134723公開了試圖解決該問題的一種實(shí)施方式的實(shí)例，其中提供了一 種包括照相機(jī)的圖像采集系統(tǒng)和一種包含多個(gè)不同顏色發(fā)光二極管(LED)的照明模塊。該 照明模塊適合于利用與照亮場(chǎng)景的環(huán)境光的色溫相同的光來照亮場(chǎng)景。但是，所公開的圖 像采集系統(tǒng)不能提供關(guān)于匹配場(chǎng)景色溫的足夠精度，這是因?yàn)閮H僅采用場(chǎng)景的色溫只能在 非常嚴(yán)格的假設(shè)下才能給出好的估計(jì)，例如在用于色溫評(píng)估的場(chǎng)景或者部分場(chǎng)景中的顏色 或者所有的目標(biāo)平均為中性灰即灰色世界假設(shè)或者當(dāng)采用特殊中性灰目標(biāo)時(shí)的情形。發(fā)明目的因此需要一種照亮具有平均照明設(shè)置的場(chǎng)景的改進(jìn)方法，其至少緩解現(xiàn)有技術(shù)的 問題同時(shí)進(jìn)一步改進(jìn)精度和適應(yīng)性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，通過照亮具有平均照明設(shè)置的場(chǎng)景的方法滿足上述目的， 該方法包括步驟從包括多個(gè)像素的圖像傳感器接收?qǐng)鼍靶畔?、基于該?chǎng)景信息確定場(chǎng)景 的色度坐標(biāo)、以及基于該色度坐標(biāo)確定用于驅(qū)動(dòng)至少兩個(gè)不同顏色光源的控制值從而允許 在基本不改變場(chǎng)景的平均照明設(shè)置的情況下照亮場(chǎng)景。根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語場(chǎng)景信息被理解為至少但非排他地是指照亮場(chǎng)景的人造光的強(qiáng) 度和特征。但是場(chǎng)景信息還可包括在場(chǎng)景中所檢測(cè)的目標(biāo)，例如檢測(cè)場(chǎng)景中存在的人。一般地，場(chǎng)景信息為對(duì)場(chǎng)景的強(qiáng)度和可能是對(duì)場(chǎng)景的顏色、和/或場(chǎng)景中感興趣目標(biāo)的數(shù)字 描述。本發(fā)明提供了以更精確的方式匹配場(chǎng)景的平均照明設(shè)置的可能性，其中可能產(chǎn)生 保證更自然地呈現(xiàn)場(chǎng)景中被照亮目標(biāo)的光?，F(xiàn)有技術(shù)方法僅僅采用相關(guān)的色溫作為場(chǎng)景照 明的目標(biāo)，而對(duì)于傳統(tǒng)照明(日光，白熾光)，這是足夠的，因?yàn)檫@樣的光源的色度與黑體曲 線接近。但是，現(xiàn)代光源例如熒光光源和LED光源通常具有遠(yuǎn)離黑體曲線的色度。因此，評(píng) 估照亮場(chǎng)景的環(huán)境光的色度坐標(biāo)，而不僅僅是如同根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的相關(guān)色溫在用于氣氛設(shè) 置的人工現(xiàn)代照明下更加重要。另外，還應(yīng)注意作為色度坐標(biāo)相關(guān)色溫較不準(zhǔn)確，因?yàn)閹讉€(gè) 色度坐標(biāo)構(gòu)成一條相關(guān)的色溫線。相比而言，色點(diǎn)為點(diǎn)，并且因此更加精確。在優(yōu)選實(shí)施例中，場(chǎng)景信息為包括至少兩個(gè)顏色通道的二維信息矢量，而色度坐 標(biāo)的確定包括找到對(duì)于該場(chǎng)景信息中所述至少兩個(gè)顏色通道每一個(gè)的最大值。即，如果場(chǎng) 景具有在對(duì)應(yīng)照相機(jī)濾光片靈敏度的至少部分光譜中完美的白色漫反射器或者作為完美 漫反射器的目標(biāo)，則該方法產(chǎn)生對(duì)發(fā)光體色度的良好評(píng)估。校正非漫反射的方法變體包括 檢測(cè)場(chǎng)景中的鏡面反射度和熒光材料以及去除這些像素給出的信息。因此；為能夠?qū)嵤?該改進(jìn)，需要所有的像素而不僅僅是附加傳感器所給出的一個(gè)值。確定色度坐標(biāo)的該方 法有時(shí)被禾爾為Retinex方法，并且例如在IEEE Transactions in Image Processing第 11 卷，第 9 期，第 972-984 頁和第 985-996 頁，IEEE, 2002, KobusBarnard 和 Vlad Cardei 禾口 Brian Funt 的“A Comparison ofComputational Color Constancy Algorithms ；Part One :Methodology and Experiments with Synthesized Data”禾口“Acomparison of color constancy algorithms. Part Two. Experimentswith Image Data，，中公幵。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，色度坐標(biāo)的確定包括將場(chǎng)景信息中該至少兩個(gè)顏色通道 的每一個(gè)相加并取平均，即基于包括在場(chǎng)景中的絕大多數(shù)象素。對(duì)于許多自然場(chǎng)景，目標(biāo)顏 色的平均趨向于中性灰(灰色世界假設(shè))，并且在這樣的情況下平均的色度為對(duì)場(chǎng)景發(fā)光 體的良好評(píng)估。構(gòu)建二維(2D)或者三維(3D)直方圖并且僅僅平均非空箱質(zhì)心緩和了該假 定。單個(gè)環(huán)境照明傳感器平均了所有的像素，因此再次從照相機(jī)獲得所有像素的信息可實(shí) 現(xiàn)其它改進(jìn)。另外，還可能采用場(chǎng)景信息中所包括的空間信息以確定色度坐標(biāo)，從而進(jìn)一步 增強(qiáng)了確定步驟。例如可在下面顏色空間的任意一個(gè)中完成在例如構(gòu)建直方圖時(shí)對(duì)場(chǎng)景信 息的處理CIE XYZ,CIE xyY、CIE L*a*b*、CIE L*u*v*、CIE Lu，ν，、設(shè)備 RGB、作為 sRGB 的 標(biāo)準(zhǔn)RGB、設(shè)備rg或者標(biāo)準(zhǔn)RGB獲得的rg、YRcCb, YUV。上述列表絕非詳盡的，并且可以以 相似的方式使用其它可能的顏色空間。圖像傳感器優(yōu)選地被選擇為例如CMOS或者CCD圖像傳感器。但是所使用的圖像 傳感器可能取決于成本分割，其中CMOS傳感器通常比CCD傳感器便宜但是潛在地當(dāng)前也提 供比CCD質(zhì)量更低的結(jié)果。圖像傳感器優(yōu)選地適合于采集至少兩種顏色，更優(yōu)選地采集三 種顏色，但是可采用多個(gè)單色成像儀和濾光片。合適的三色濾光片為技術(shù)人員所熟知，而且 在一些情況下與圖像傳感器組合以提供一個(gè)整體部件。優(yōu)選地，該方法還包括步驟混合來自至少兩個(gè)不同顏色光源的光從而防止被照 亮的場(chǎng)景中的顏色陰影。可通過采用準(zhǔn)直儀和反射器的組合實(shí)現(xiàn)顏色混合。其它混合的可 能性包括采用漫射體，例如光通過散射介質(zhì)，或者通過采用具有隨機(jī)反射斑點(diǎn)的光導(dǎo)。根據(jù)本發(fā)明的方法還優(yōu)選與預(yù)閃光的使用相結(jié)合，用于估計(jì)環(huán)境光的色度，其中預(yù)閃光用于在拍照前設(shè)置白平衡和其它照相機(jī)設(shè)置。例如，將可能采用預(yù)閃光以使用場(chǎng)景 的像素化圖像來確定環(huán)境照明條件的色度并根據(jù)環(huán)境光設(shè)置確定閃光設(shè)置。在本發(fā)明的范 圍內(nèi)，還可比較兩個(gè)連續(xù)圖像，其中第一圖像是采用預(yù)定的且良好定義的預(yù)閃光獲得的。該 比較結(jié)果隨后用于進(jìn)一步增強(qiáng)確定場(chǎng)景色度坐標(biāo)的步驟。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用于照亮具有平均照明設(shè)置的場(chǎng)景的照明設(shè)備， 該照明設(shè)備包括至少兩個(gè)不同顏色的光源和一個(gè)控制單元，該控制單元適合于從包括多個(gè) 像素的圖像傳感器接收?qǐng)鼍靶畔?、基于該?chǎng)景信息確定場(chǎng)景的色度坐標(biāo)、以及基于該色度 坐標(biāo)確定用于驅(qū)動(dòng)所述至少兩個(gè)光源的控制值，從而允許在基本不改變場(chǎng)景的平均照明設(shè) 置的情況下照亮場(chǎng)景。本發(fā)明的該方面提供了與上述討論的方法相似的優(yōu)點(diǎn)，該優(yōu)點(diǎn)包括 與采用相關(guān)色溫相比提供了對(duì)照亮場(chǎng)景的環(huán)境光的顏色更好的描述的可能性?？刂茊卧梢赃M(jìn)一步適合于從光譜檢測(cè)器接收信息信號(hào)。通過進(jìn)一步調(diào)適控制單 元以考慮額外的光譜信息，可以改進(jìn)對(duì)場(chǎng)景中光的光譜測(cè)量和/或用于對(duì)某期望/預(yù)定的 色點(diǎn)優(yōu)化照明設(shè)備的顏色再現(xiàn)。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備用作和照相機(jī)一起使用的閃光單元。照相機(jī)例如 可以為模擬照相機(jī)或者數(shù)字照相機(jī)。在優(yōu)選實(shí)施例中，該至少兩個(gè)不同顏色的光源包括具有高顯色指數(shù)的多色發(fā)光二 極管(LED)。由于LED具有遠(yuǎn)離黑體曲線的光譜并因此基于待照亮的場(chǎng)景的色度坐標(biāo)而被 更好地控制，因此LED的使用提供了其它優(yōu)點(diǎn)。但是，技術(shù)人員將理解當(dāng)然可以采用不同種類的光源，其優(yōu)選地選自有機(jī)發(fā)光二 極管(OLED)、聚合物發(fā)光二極管(PLED)、無機(jī)LED、冷陰極熒光燈(CCFL)、熱陰極熒光燈 (HCFL)、等離子體燈。另外，與通常將其使用的電功率的最多約6%以光形式發(fā)出的常規(guī)燈 泡相比，LED通常具有高得多的能量效率。但是，當(dāng)然可能在本發(fā)明的范圍內(nèi)采用標(biāo)準(zhǔn)的白 熾的有色光源，例如氬、氪、和/或氙光源。但是，在更優(yōu)選的實(shí)施例中，多色LED陣列包括 至少一個(gè)紅色LED、至少一個(gè)綠色LED、至少一個(gè)藍(lán)色LED、至少一個(gè)黃色LED、至少一個(gè)品紅 色LED、和至少一個(gè)青色LED。而且，可能包括用于使照明設(shè)備和照片的捕捉同步的裝置。當(dāng) 采用LED時(shí)，必要的是使照明設(shè)備所提供的照明時(shí)間和照相機(jī)的圖像采集時(shí)間以下面的方 式同步以獲得組合的環(huán)境光、來自根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備的光、以及可能地場(chǎng)景的被反射 的并被照相機(jī)捕捉的其他光源的光的全光。根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備優(yōu)選但不排他地用作還包括圖像傳感器的照相機(jī)中的組 件。在這樣的設(shè)置中，圖像傳感器優(yōu)選用于捕捉場(chǎng)景信息提供給照明設(shè)備。該照相機(jī)例如 可以和移動(dòng)電話集成。


現(xiàn)在將參考示出本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些及其 他方面，其中圖1為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電子閃光單元的框圖；圖2為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的步驟的流程圖；圖3示出了包括照相機(jī)和根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電子閃光單元的照相機(jī)設(shè)置；以及圖4為示出閃光單元的光源與圖像捕捉的同步的示例圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將在下文參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選的實(shí) 施例。但是本發(fā)明可體現(xiàn)為許多不同的形式并且不應(yīng)當(dāng)被理解為限于這里所提出的實(shí)施 例；相反地，提供這些實(shí)施例是為了徹底性和完整性，并充分地向技術(shù)人員傳達(dá)本發(fā)明的范 圍。在全文相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。現(xiàn)在參考附圖、特別是圖1，描述適合于提供可調(diào)節(jié)顏色照明并根據(jù)本發(fā)明當(dāng)前優(yōu) 選實(shí)施例設(shè)置的電子閃光單元100的框圖。在示例性實(shí)施例中，電子閃光單元100，即通常 表示的照明設(shè)備，包括紅色L1、綠色L2和藍(lán)色L3的三個(gè)LED光源，每個(gè)光源連至相應(yīng)的驅(qū)動(dòng) 電路102、104和106。如技術(shù)人員所理解，當(dāng)然可能采用多于三種的不同顏色的光源。另 外，將可能采用單個(gè)光源或者相同顏色的單獨(dú)受控的光源組。LED L1-L3共同提供了具有高 顯色指數(shù)的光。而且，為進(jìn)一步提高顯色指數(shù)，電子閃光單元100可以包括另外的LED，例如 黃色、品紅色和青色中的至少其中一種顏色的LED。驅(qū)動(dòng)電路102、104、106依次被適合于從包括多個(gè)像素的圖像傳感器110接收?qǐng)鼍?信息的控制單元108控制。圖像傳感器110優(yōu)選為CMOS或者CXD圖像傳感器的至少其中 一個(gè)，但是當(dāng)前的數(shù)字圖像采集裝置和其他的數(shù)字圖像采集裝置也是可能的并且在本發(fā)明 的范圍內(nèi)。圖像傳感器110通常通過三個(gè)顏色通道(例如一個(gè)綠色、一個(gè)紅色和一個(gè)藍(lán)色 通道)提供場(chǎng)景信息。包括在圖像傳感器110上使用拜爾罩的各自不同方法都是可能的。 在這種情況下，每個(gè)由四像素構(gòu)成的正方形具有一個(gè)過濾的紅色、一個(gè)藍(lán)色和兩個(gè)綠色，這 是因?yàn)槿搜蹖?duì)綠色比對(duì)紅色或者藍(lán)色更敏感。這種現(xiàn)象的結(jié)果為在每個(gè)像素處收集亮度信 息，但是顏色分辨率低于亮度分辨率。但是，還可組合三個(gè)圖像傳感器并采用分色分束器棱 鏡，其將圖像分為紅色、綠色和藍(lán)色組分。在這種情況下，所述三個(gè)圖像傳感器的每一個(gè)被 設(shè)置成響應(yīng)于一種特定的顏色?？刂茊卧?08可包括微處理器、微控制器、可編程數(shù)字信號(hào)處理器或者另一個(gè)可 編程設(shè)備?？刂茊卧?08還可以或者替代地包括專用集成電路(ASIC)、可編程門陣列、可編 程陣列邏輯、可編程邏輯設(shè)備或者數(shù)字信號(hào)處理器。在控制單元108包括可編程設(shè)備(例 如上面提到的微處理器或者微控制器)的情況下，所述處理器還可包括控制可編程設(shè)備運(yùn) 行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼?？刂茊卧?08還可以適于包括用于通過用戶界面112從用戶接收信息的裝置。用 戶界面112可包括用戶輸入設(shè)備，例如產(chǎn)生待被控制單元108讀取的信號(hào)或者電壓的按鈕 和可調(diào)節(jié)控制器。用戶通過用戶界面112提供的信息例如可包括關(guān)于場(chǎng)景的詳細(xì)信息、與 電子閃光單元100 —起使用的照相機(jī)類型或者類似信息?？刂茊卧?08將基于圖像傳感 器110提供的場(chǎng)景信息(例如場(chǎng)景的數(shù)碼照片)確定場(chǎng)景的色度坐標(biāo)，并向相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路 102、104、106提供對(duì)應(yīng)于場(chǎng)景色度坐標(biāo)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路102、104、106依次驅(qū)動(dòng)每個(gè) LED L1-Ly控制單元108可例如通過采用脈寬調(diào)制(PWM)控制LED L1-L3，該脈寬調(diào)制調(diào)節(jié) LED L1-L3W相對(duì)強(qiáng)度并從而調(diào)節(jié)其混合比率。通過控制LED打開和關(guān)閉的時(shí)間，以及足夠 快地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，LED將看起來連續(xù)保持打開狀態(tài)。但是，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的電子發(fā)光單元 100優(yōu)選用作照相機(jī)的閃光燈，電子閃光單元100將通常被設(shè)置為在典型地為大約1/3000 秒的短時(shí)間周期內(nèi)釋放強(qiáng)烈的照明閃光(例如是正常燃燒功率的3-10倍)?？商娲?，為
7采用PWM控制LED，還可通過采用相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路102、104、106對(duì)供應(yīng)至LED L1-L3的電流 量進(jìn)行模擬調(diào)節(jié)來驅(qū)動(dòng)LED L1-L30可采用不同的算法確定色度坐標(biāo)，并且優(yōu)選采用Retinex算法或者灰色世界方法 的至少一種。但是，其它算法，包括例如不同色域映射方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法或者模糊啟發(fā)算 法，都是可能的并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，色域映射方法包括在最有可能的發(fā)光體下 確定場(chǎng)景(場(chǎng)景色域)中出現(xiàn)的色度坐標(biāo)到一組顏色(中性色域)。而且通過顏色通過相 關(guān)性和相關(guān)算法，色度坐標(biāo)的確定包括評(píng)估各顏色存在于場(chǎng)景中作為某照明體下場(chǎng)景一部 分的可能性。其它實(shí)例包括鏡面反射法和陰影法，其中色度坐標(biāo)的確定包括確定場(chǎng)景中的 陰影或者鏡面反射。另外，控制單元108還可以可替代地(未示出)適合于從光譜檢測(cè)器 接收信息信號(hào)。圖2中概述了由如上所述的電子閃光單元100執(zhí)行的根據(jù)本發(fā)明的方法，包括步 驟S1-S6 接收?qǐng)鼍靶畔?、確定色度坐標(biāo)、確定控制值、控制LED、混合來自LED的光、照亮場(chǎng) 景。優(yōu)選地，還包括采集圖像的步驟S7。圖3示出了包括照相機(jī)302和根據(jù)本發(fā)明的電子閃光單元100的照相機(jī)設(shè)置300。 一般地，根據(jù)本發(fā)明可以采用圖片照相機(jī)和視頻攝像機(jī)的其中一個(gè)，其中照相機(jī)為數(shù)字的 或者模擬的。照相機(jī)302還可集成在具有照像機(jī)功能的移動(dòng)電話中。在所示的實(shí)施例中照 相機(jī)302為數(shù)碼照相機(jī)，而照相機(jī)的圖像傳感器用于向控制單元108提供場(chǎng)景信息。照相 機(jī)302包括光學(xué)器件304、用于顯示所采集圖像的顯示器(在圖3中不可見)和本領(lǐng)域已知 的其它元件。在所示的實(shí)施例中，電子閃光單元100被提供作為以小間距設(shè)置在照相機(jī)302頂 部上的分離單元，從而阻止來自電子閃光單元100的直接反射，而所述直接反射在電子閃 光單元100和照相機(jī)302相集成的情形下是可能的。但是，技術(shù)人員仍然理解照相機(jī)302 可以和電子閃光單元100組合在一起。另外，在所描述的實(shí)施例中電子閃光單元100設(shè)有設(shè)置在LEDL1-L3前面的顏色混 合設(shè)備306。提供顏色混合設(shè)備306以減少并優(yōu)選地去除混合不同顏色光源時(shí)所產(chǎn)生的顏 色陰影。顏色混合設(shè)備306優(yōu)選包括準(zhǔn)直儀、反射器和/或漫射體的組合。和上面討論的類似，照相機(jī)302包括距離/焦點(diǎn)傳感器308 (可與圖1中的飛行傳 感器114類似)，其被設(shè)置為提供到目標(biāo)的距離從而可調(diào)整鏡頭以獲得清晰焦點(diǎn)。傳感器 308還可用于確定在確定LED L1-L3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)所使用的色度坐標(biāo)。距離/焦點(diǎn)傳感器308還可用于使電子閃光單元100所發(fā)出的光與照相機(jī)302采 集場(chǎng)景照片同步。但是，還可能采用照相機(jī)302的自動(dòng)聚集特征來確定到場(chǎng)景中可能的主 目標(biāo)的距離，并采用該距離測(cè)量以用于使得閃光和照片的采集同步或者用于調(diào)節(jié)閃光強(qiáng)度 以提供最佳顏色再現(xiàn)。關(guān)于電子閃光單元100的水下使用，控制單元108還可適合于接收 表示當(dāng)前深度的信號(hào)，以及采用該信號(hào)進(jìn)一步增強(qiáng)場(chǎng)景的照明。當(dāng)與照相機(jī)302 —起使用閃光單元100時(shí)，重要的是使圖像采集時(shí)間與用于驅(qū)動(dòng) LED的調(diào)制方案同步。典型地，可以以各種調(diào)制模式驅(qū)動(dòng)LED L1-L3,例如脈寬調(diào)制(PWM)、 頻率調(diào)制(FM)、幅度調(diào)制(AM)或者類似的控制方法。在PWM的情況下，LED的驅(qū)動(dòng)電流被調(diào)節(jié)在零電流和某固定電流水平之間。進(jìn)行 此操作以維持LED的顏色一致性操作，同時(shí)允許LED的調(diào)光。LED的光譜輸出取決于總是通過采用相同的驅(qū)動(dòng)電流水平而保持恒定的驅(qū)動(dòng)電流。通過改變電流驅(qū)動(dòng)的脈沖寬度，即LED 運(yùn)行時(shí)的占空比(即LED激活的時(shí)間與以T表示的調(diào)頻周期的比率)，實(shí)現(xiàn)該調(diào)光。對(duì)于多 LED系統(tǒng)，每個(gè)LED具有不同的占空比以獲得期望的混合色點(diǎn)。在這種情況下，通常要求對(duì) 于LED進(jìn)行脈寬調(diào)制(即LED驅(qū)動(dòng)方案)的調(diào)制頻率，圖像傳感器的采集時(shí)間與周期T或 者周期T的整數(shù)倍同步。在圖4中示出了這一點(diǎn)，圖4提供了示出閃光單元的光源(例如 L1-L3)與例如使用照相機(jī)302采集圖像同步的示例性視圖。在該視圖中，每個(gè)LED L1-L3W 激活時(shí)間不同，其中LED L3具有最大的占空比。在視圖中，描述了以表示的兩個(gè) 不同采集序列。這兩個(gè)采集序列分別示出了與一個(gè)調(diào)制周期和多個(gè)占空比的同步。因此， 在第一種情況下，CS1，曝光時(shí)間Ls(也稱作圖像采集時(shí)間)等于一個(gè)調(diào)制周期，1*T，而在第 二種情況下，CS1，曝光時(shí)間Ls等于多個(gè)(N個(gè))調(diào)制周期Ν*Τ。在頻率調(diào)制情況下也要求同步。在頻率調(diào)制中，驅(qū)動(dòng)電流的脈沖高度和寬度固定， 并且這些脈沖在某總時(shí)幀內(nèi)的出現(xiàn)確定了以該方案驅(qū)動(dòng)的LED的總強(qiáng)度。在這種情況下， 為在圖像采集期間獲得正確的顏色表示，要求圖像采集時(shí)間相等，即與頻率調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào) 的總時(shí)間同步。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，應(yīng)用脈寬調(diào)制(PWM)和幅度調(diào)制(AM)的組合。這意味 著，只要每個(gè)相應(yīng)的LED Li、L2、L3的脈沖長(zhǎng)度LltL2t、L3t小于或者等于曝光時(shí)間Ls的長(zhǎng)度， 則應(yīng)用PWM。如果控制器計(jì)算出其中一個(gè)或多個(gè)光脈沖Llt、L20 L3t會(huì)比Ls長(zhǎng)的照明設(shè)置， 則控制器切換至AM，即通過根據(jù)要求設(shè)置Ls期間來自光源的整體光強(qiáng)的方式增加流經(jīng)LED 的電流來增加光幅度。(強(qiáng)度更大并且脈寬更窄。)在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中至少幾個(gè)所述光源是磷光體轉(zhuǎn)換LED。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)特 別地非常適合于幅度調(diào)制驅(qū)動(dòng)。而且，將可能在本發(fā)明的范圍內(nèi)通過比較兩個(gè)預(yù)圖像或者自動(dòng)聚焦測(cè)量(一個(gè)沒 有閃光，一個(gè)具有白色預(yù)閃光)進(jìn)一步增強(qiáng)場(chǎng)景照明。在預(yù)閃光中顯示為白色但在非閃光 中為彩色的目標(biāo)可表示自然照明設(shè)置的顏色，其可由本發(fā)明所公開的色溫調(diào)適電子閃光單 元模擬。另外，將可能通過觀察具有某強(qiáng)度閾值的像素(或者優(yōu)選地延伸像素區(qū)域)內(nèi)幾 乎相等的RGB水平來檢測(cè)白點(diǎn)。為找到真實(shí)的白色目標(biāo)有必要克服如下問題在場(chǎng)景中非 ?？赡艽嬖谀承夥展?例如紅光)，而圖像傳感器110將檢測(cè)既來自閃光燈又來自氣氛的 疊加反射光，這一點(diǎn)妨礙了取決于光強(qiáng)度的簡(jiǎn)單白色檢測(cè)。更進(jìn)一步，還將可能將電子閃光 單元100的光強(qiáng)調(diào)適為最低需要的水平以盡可能自然地實(shí)現(xiàn)照明設(shè)置。另外，閃光單元可 包括用于更好控制閃光色度的溫度檢測(cè)和/或溫度控制裝置。但是，如技術(shù)人員所知，存在 幾種可用于穩(wěn)定各個(gè)LED的色點(diǎn)的附加反饋方法，包括例如用于改進(jìn)LED色度穩(wěn)定性的色 點(diǎn)反饋。總之，根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于更精確地匹配場(chǎng)景的平均照明設(shè)置的新穎方法， 其中可能產(chǎn)生保證更自然地呈現(xiàn)場(chǎng)景中被照明目標(biāo)的光。和現(xiàn)有技術(shù)相比，對(duì)于光譜遠(yuǎn)離 黑體曲線的光源而言，與比采用相關(guān)色溫相比，色度坐標(biāo)是照亮場(chǎng)景的環(huán)境光的顏色的更 好描述。另外，技術(shù)人員意識(shí)到本發(fā)明決不限于上述的優(yōu)選實(shí)施例。相反，技術(shù)人員理解在 本發(fā)明的范圍內(nèi)可進(jìn)行許多更改和變更。例如可以將根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備與本領(lǐng)域已知的用于更好照亮場(chǎng)景的各種面檢測(cè)算法相結(jié)合。另外，對(duì)于水下應(yīng)用，根據(jù)本發(fā)明的照相 機(jī)和電子閃光單元可提供為獨(dú)立單元，并且可借助電氣接口相互連接。電氣接口可以為無 線的或者可經(jīng)防水電纜實(shí)現(xiàn)。照相機(jī)設(shè)置例如關(guān)于水下拍攝的優(yōu)點(diǎn)在于其將可以在無需麻 煩地使用顏色校正濾光片的情況下拍照或者錄像。
權(quán)利要求
一種照亮具有平均照明設(shè)置的場(chǎng)景的方法，該方法包括如下步驟 從包括多個(gè)像素的圖像傳感器(110)接收?qǐng)鼍靶畔ⅲ?基于該場(chǎng)景信息確定場(chǎng)景的色度坐標(biāo)；和 基于該色度坐標(biāo)確定用于驅(qū)動(dòng)至少兩個(gè)不同顏色光源(L1、L2、L3)的控制值，從而允許在基本不必改變場(chǎng)景的平均照明設(shè)置的情況下照亮場(chǎng)景。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括步驟將場(chǎng)景信息中所包括的顏色信息描述為數(shù) 字顏色描述空間中的多維顏色直方圖，該數(shù)字顏色描述空間選自CIE XYZ, CIE xyY、CIE L*a*b*、CIE L*u*v*、CIE Lu’ ν’、設(shè)備 RGB、作為 sRGB 的標(biāo)準(zhǔn) RGB、設(shè)備 rg 或者標(biāo)準(zhǔn) RGB 獲 得的rg、設(shè)備或者標(biāo)準(zhǔn)獲得的YUV、HSV、HSI和HSB。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括將場(chǎng)景信息中所包括的顏色信息描述為三維顏色直 方圖的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括將場(chǎng)景信息中所包括的顏色信息描述為二維色度直 方圖的步驟。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中場(chǎng)景信息中所包括的空間信息用于確定色 度坐標(biāo)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中確定色度坐標(biāo)包括檢測(cè)場(chǎng)景信息中所包括 的陰影或者鏡面反射中的至少一個(gè)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中場(chǎng)景信息為包括至少兩個(gè)顏色通道的二 維信息矢量，而色度坐標(biāo)的確定包括找到對(duì)于場(chǎng)景信息中至少兩個(gè)顏色通道的每個(gè)的最大值。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中場(chǎng)景信息為包括至少兩個(gè)顏色通道的二維 信息矢量，而色度坐標(biāo)的確定包括將場(chǎng)景信息中至少兩個(gè)顏色通道的每個(gè)相加并取平均。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中該方法還包括混合來自至少兩個(gè)不同顏色 光源(Lp L2、L3)的光的步驟。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中該方法還包括采用預(yù)閃光評(píng)估場(chǎng)景色度 坐標(biāo)的步驟。
11.一種用于照亮具有平均照明設(shè)置的場(chǎng)景的照明設(shè)備(100)，該照明設(shè)備(100)包括-至少兩個(gè)不同顏色的光源(Li、L2、L3)；以及-適合于進(jìn)行如下操作的控制單元(108)-從包括多個(gè)像素的圖像傳感器(110)接收?qǐng)鼍靶畔ⅲ?基于該場(chǎng)景信息確定場(chǎng)景的色度坐標(biāo)；以及-基于該色度坐標(biāo)確定用于驅(qū)動(dòng)至少兩個(gè)光源(L”L2、L3)的控制值從而允許在基本不必改變場(chǎng)景的平均照明設(shè)置的情況下照亮場(chǎng)景。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的照明設(shè)備(100)，其中場(chǎng)景信息為包括至少兩個(gè)顏色通道的二 維信息矢量，而色度坐標(biāo)的確定包括找到對(duì)于場(chǎng)景信息中至少兩個(gè)顏色通道的每個(gè)的最大 值。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的照明設(shè)備(100)，其中場(chǎng)景信息為包括至少兩個(gè)顏色通道的 二維信息矢量，而色度坐標(biāo)的確定包括將場(chǎng)景信息中至少兩個(gè)顏色通道的每個(gè)相加并取平均。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項(xiàng)的照明設(shè)備(100)，其中所述照明設(shè)備為與照相機(jī)一 起使用的閃光單元。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項(xiàng)的照明設(shè)備(100)，其中至少兩個(gè)不同顏色的光源包 括具有高顯色指數(shù)的多色發(fā)光二極管(LED)陣列。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的照明設(shè)備(100)，其中多色LED陣列包括至少一個(gè)紅色LED、至 少一個(gè)綠色LED、至少一個(gè)藍(lán)色LED、至少一個(gè)黃色LED、至少一個(gè)品紅色LED和至少一個(gè)青 色 LED。
17.根據(jù)權(quán)利要求11-16中任一項(xiàng)的照明設(shè)備(100)，其中控制單元還適于接收表示場(chǎng)景的光譜信息信號(hào)。
18.一種照相機(jī)設(shè)置(302)，包括具有圖像傳感器(110)和根據(jù)權(quán)利要求11-17中任意 一項(xiàng)的可用作電子閃光單元的照明設(shè)備(100)的照相機(jī)模塊(302)，其中圖像傳感器(110) 采集場(chǎng)景信息提供給照明設(shè)備(110)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的照相機(jī)設(shè)置(302)，其中所述照相機(jī)設(shè)置(302)與移動(dòng)電話集成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種照亮具有平均照明設(shè)置的場(chǎng)景的方法，該方法包括步驟從包括多個(gè)像素的圖像傳感器(110)接收?qǐng)鼍靶畔?；基于該?chǎng)景信息確定場(chǎng)景的色度坐標(biāo)；以及基于該色度坐標(biāo)確定用于驅(qū)動(dòng)至少兩個(gè)不同顏色光源(L1、L2、L3)的控制值，從而允許在基本不改變場(chǎng)景的普通照明設(shè)置的情況下照亮場(chǎng)景。本發(fā)明提供了以更精確的方式匹配場(chǎng)景的普通照明設(shè)置的可能性，其中可能產(chǎn)生保證更自然地呈現(xiàn)場(chǎng)景中被照亮的對(duì)象的光。和現(xiàn)有技術(shù)相比，對(duì)于光譜遠(yuǎn)離黑體曲線的光源，與比采用相關(guān)色溫相比，色度坐標(biāo)是照亮場(chǎng)景的環(huán)境光的顏色更好的描述。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的照明設(shè)備(100)。
文檔編號(hào)G03B15/03GK101896866SQ200880120375
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者D·塞庫洛夫斯基, E·J·梅杰, H·利夫卡, I·M·L·C·沃格爾斯, R·庫爾特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司