專(zhuān)利名稱(chēng)：色彩校正中對(duì)稱(chēng)顏色矩陣的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及，圖像復(fù)原技術(shù)中用于攝像裝置的色彩校正方法，該方法中包含有顏色矩陣(color matrix)。
背景技術(shù)：
圖像復(fù)原是圖像處理的一個(gè)重要部分，它的主要目的是改善給定的圖像質(zhì)量，當(dāng)給定了一副退化的或者受到噪聲污染了的圖像后，利用退化現(xiàn)象的某種先驗(yàn)知識(shí)來(lái)重建或恢復(fù)原有圖像是圖像復(fù)原處理的主要過(guò)程。在現(xiàn)有技術(shù)中，用攝像器材拍攝下來(lái)的影象的色彩往往不正，即，從光學(xué)傳感器中出來(lái)的圖像顏色有相當(dāng)?shù)纳枰ㄟ^(guò)一定的方法來(lái)校正。通常用的校正辦法是拍攝一張如附圖1所示的顏色校驗(yàn)片(color checker)--標(biāo)準(zhǔn)色板的圖片，計(jì)算出所拍攝圖像中每一塊色塊的平均值，與標(biāo)準(zhǔn)色板中相應(yīng)色塊的標(biāo)準(zhǔn)值做比較，計(jì)算出顏色矩陣(color matrix)；然后在每一幀的圖像輸出前做如下式的計(jì)算，即可達(dá)到色彩校正的目的。
RGB=color matrix*rgb]]>其中，R、G、B為標(biāo)準(zhǔn)色板中的標(biāo)準(zhǔn)值，r、g、b為拍攝下來(lái)圖像對(duì)應(yīng)的值。
從這里可知，顏色矩陣(color matrix)的良好實(shí)現(xiàn)是顏色校正中的關(guān)鍵，現(xiàn)有方法一般是用最小二乘法直接計(jì)算出顏色矩陣，如下求colormatrix|a11a12a13||a21a22a23||a31a32a33|]]>使得下式中三個(gè)值最小(R-a11*r-a12*g-a13*b)^2，(G-a21*r-a22*g-a23*b)^2，(B-a31*r-a32*g-a33*b)^2。
但使用這種方法計(jì)算出的顏色矩陣進(jìn)行顏色校正的效果并不好，在有的時(shí)候還可能會(huì)加重圖像的噪聲的現(xiàn)象，而且在有的情況下，顏色矩陣還被要求是對(duì)稱(chēng)的矩陣，因此我們需要一種更好的實(shí)現(xiàn)顏色矩陣的方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于攝像裝置的色彩校正中對(duì)稱(chēng)顏色矩陣的實(shí)現(xiàn)方法，使得顏色校正更理想和趨于準(zhǔn)確。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種適合對(duì)稱(chēng)顏色矩陣的實(shí)現(xiàn)方法，用在通過(guò)下式來(lái)實(shí)現(xiàn)的色彩校正中RGB=color matrix*rgb]]>其中，RGB為標(biāo)準(zhǔn)色板中的標(biāo)準(zhǔn)值，rgb為所拍攝圖像對(duì)應(yīng)的值；顏色矩陣(color matrix)如下式所表示|a1a2a3||a2a4a5|]]>
|a3a5a6|]]>其特點(diǎn)在于，包括使得(R-a1*r-a2*g-a3*b)^2，(G-a2*r-a4*g-a5*b)^2，(B-a3*r-a5*g-a6*b)^2三個(gè)值最小的步驟，還包括步驟一、使得a1+a2+a3＝1，a2+a4+a5＝1，a3+a5+a6＝1的手段；步驟二、使得a1，a4，a6盡量接近1的手段；以及步驟三、使得a2，a3，a5盡量的接近0的手段。
進(jìn)一步地，色板中每一塊的權(quán)重可被設(shè)置；進(jìn)一步地，使得(R-a1*r-a2*g-a3*b)^2，(G-a2*r-a4*g-a5*b)^2，(B-a3*r-a5*g-a6*b)^2三個(gè)值最小的步驟，是通過(guò)分別對(duì)a1，a4，a6求導(dǎo)并信令導(dǎo)數(shù)等于0來(lái)實(shí)現(xiàn)；進(jìn)一步地，使得(R-a1*r-a2*g-a3*b)^2，(G-a2*r-a4*g-a5*b)^2，(B-a3*r-a5*g-a6*b)^2三個(gè)值最小的步驟，是通過(guò)分別對(duì)a1，a4，a6求導(dǎo)并令導(dǎo)數(shù)等于預(yù)先給的固定值來(lái)實(shí)現(xiàn)；進(jìn)一步地，所述固定值的取值范圍為[-180000，180000]；進(jìn)一步地，步驟二是通過(guò)去掉不滿(mǎn)足下列條件的顏色矩陣值來(lái)實(shí)現(xiàn)的0.5＜＝a1＜＝1.5，0.5＜＝a4＜＝1.5，0.5＜＝a6＜＝1.5；進(jìn)一步地，步驟三是通過(guò)去掉不滿(mǎn)足下列條件的顏色矩陣值來(lái)實(shí)現(xiàn)的-0.5＜＝a2＜＝0.5，-0.5＜＝a5＜＝0.5。
對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明為了去取現(xiàn)有技術(shù)中顏色校正的缺點(diǎn)，在現(xiàn)有方法的基礎(chǔ)上增加了對(duì)顏色矩陣的值進(jìn)行約束的步驟，使得校正效果更加理想，并且可以應(yīng)用于顏色矩陣為對(duì)稱(chēng)矩陣的情況。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為顏色校驗(yàn)片(color checker)示意圖。
具體實(shí)施例方式
按照發(fā)明內(nèi)容所述本專(zhuān)利的實(shí)現(xiàn)思想，下面通過(guò)具體的實(shí)施例來(lái)描述實(shí)現(xiàn)的過(guò)程和示范。在不同的光線下分別拍攝一張如下圖所示的color checker的圖片，計(jì)算出每一塊色塊的平均值，與標(biāo)準(zhǔn)值做比較，計(jì)算出color matrix。
RGB=color matrix*rgb]]>設(shè)RGB為標(biāo)準(zhǔn)的色塊值，rgb為拍攝下來(lái)的值。
求colormatrix:|a1a2a3||a2a4a5||a3a5a6|]]>使得下式中三個(gè)值最小(R-a1*r-a2*g-a3*b)^2，(G-a2*r-a4*g-a5*b)^2，(B-a3*r-a5*g-a6*b)^2 ---1并且為了達(dá)到好的實(shí)際效果，對(duì)color matrix中的值的范圍做了約束。
要求條件1、a1+a2+a3＝1，a2+a4+a5＝1，a3+a5+a6＝1條件2、a1，a4，a6盡量的接近1；
條件3、a2，a3，a5盡量的接近0；條件4、要可設(shè)置色板中每一塊的權(quán)重，此處用Lambda[24]表示；條件5、color matrix為對(duì)稱(chēng)矩陣。
要求上式的最小值，即分別對(duì)a1，a4，a6求導(dǎo)，令導(dǎo)數(shù)等于0，即為最小值。
求導(dǎo)得r*R-a1*r*r-a2*r*g-a3*r*b＝0g*G-a2*g*r-a4*g*g-a5*g*b＝0b*B-a3*b*r-a5*b*g-a6*b*b＝0 ---2此為一個(gè)色塊的情況，如圖1所示，我們拍攝的共有24塊，再加上權(quán)重的影響，對(duì)整個(gè)圖而言，我們需要計(jì)算的等式為∑(Lambda[i]*(ri*Ri))-a1*∑(Lambda[i]*(ri*ri))-a2*∑(Lambda[i]*(ri*gi))-a3*∑(Lambda[i]*(ri*bi))＝0∑(Lambda[i]*(gi*Gi))-a2*∑(Lambda[i]*(gi*ri))-a4*∑(Lambda[i]*(gi*gi))-a5*∑(Lambda[i]*(gi*bi))＝0∑(Lambda[i]*(bi*Bi))-a3*∑(Lambda[i]*(bi*ri))-a5*∑(Lambda[i]*(bi*gi))-a6*∑(Lambda[i]*(bi*bi))＝0 ---3其中i＝1，...24。
由于導(dǎo)數(shù)的意義在于曲線在這一點(diǎn)的斜率，為了能同時(shí)滿(mǎn)足所要求的前3個(gè)條件，所以1式的值并不一定是最小，可以有一定的誤差，因?yàn)槭?式最小的color matrix不一定滿(mǎn)足這3個(gè)條件，即2式的值不一定是0，設(shè)為e。
所以3式可以寫(xiě)為∑(Lambda[i]*(ri*Ri))-a1*∑(Lambda[i]*(ri*ri))-a2*∑(Lambda[i]*(ri*gi))-a3*∑(Lambda[i]*(ri*bi))＝e∑(Lambda[i]*(gi*Gi))-a2*∑(Lambda[i]*(gi*ri))-a4*∑(Lambda[i]*(gi*gi))-a5*∑(Lambda[i]*(gi*bi))＝e∑(Lambda[i]*(bi*Bi))-a3*∑(Lambda[i]*(bi*ri))-a5*∑(Lambda[i]*(bi*gi))-a6*∑(Lambda[i]*(bi*bi))＝e ---4其中i＝1，...24。
再把條件1代入4式，得a2＝(∑(Lambda[i]*(ri*(ri-Ri)))-a3*∑(Lambda[i]*(ri*(ri-bi)))-e)/∑(Lambda[i]*(ri*(ri-gi))) ---5a5＝(∑(Lambda[i]*(gi*(gi-Gi)))-a2*∑(Lambda[i]*(gi*(gi-ri)))-e)/∑(Lambda[i]*(gi*(gi-bi))) ---6a2＝(∑(Lambda[i]*(gi*(gi-Gi)))-a5*∑(Lambda[i]*(gi*(gi-bi)))-e)/∑(Lambda[i]*(gi*(gi-ri))) ---7a5＝(∑(Lambda[i]*(bi*(bi-Bi)))-a3*∑(Lambda[i]*(bi*(bi-ri)))-e)/∑(Lambda[i]*(bi*(bi-gi))) ---8分別令e＝-180000至180000，間隔10000，共37個(gè)值。
a3＝-0.5至0.5，間隔0.01，共101個(gè)值。
代入5式和8式，求出a2，a5。
若求出的a2不符合條件3，而a5符合條件3，則用7式再求一遍a2；若求出的a5不符合條件3，而a2符合條件3，則用6式再求一遍a5；再根據(jù)條件1計(jì)算出a1，a4，a6；至此，共得到37*101＝3737組color matrix。
再去掉其中不滿(mǎn)足條件2和條件3的color matrix，即去掉不滿(mǎn)足條件0.5＜＝a1＜＝1.5，0.5＜＝a4＜＝1.5，0.5＜＝a6＜＝1.5，-0.5＜＝a ＜＝0.5，-0.5＜＝a5＜＝0.5，的color matrix。
把剩下的N(N＜＝3737)組color matrixA，先取每一組的第一行A[1]，做如下計(jì)算diff1＝Expected-R′-A[1]*Acquired′； ---9其中Acquired=|r1,g1,b1||r2,g2,b2||...,...,...,||r24,g24,b24|]]>Expected_R=|R1||R2||...||R24|]]>得出N組diff1，其中diff1為1行24列的矩陣。
把diff1中的每一個(gè)數(shù)乘上對(duì)應(yīng)的權(quán)重后，取平方做和，如下diff_sum1＝0for(k＝0；k＜24；k++){d＝diff1[k[*Lambda[k]；diff_sum1+＝d*d；}對(duì)這N組diff1分別進(jìn)行如上計(jì)算，就得出N個(gè)diff_sum1.其中diff_sum1是一個(gè)實(shí)數(shù)。
再取每一組的第二行A[2]，做如下計(jì)算diff2＝Expected_G′-A[2]*Acquired′； ---10其中Acquired=|r1,g1,b1||r2,g2,b2||...,...,...,||r24,g24,b24|]]>Expected_G=|G1||G2||...||G24|]]>得出N組diff2，其中diff2為1行24列的矩陣。
把diff2中的每一個(gè)數(shù)乘上對(duì)應(yīng)的權(quán)重后，取平方做和，如下diff_sum2＝0；for(k＝0；k＜24；k++)
{d＝diff2[k]*Lambda[k]；diff_sum2+＝d*d；}對(duì)這N組diff2分別進(jìn)行如上計(jì)算，就得出N個(gè)diff_sum2.其中diff_sum2是一個(gè)實(shí)數(shù)。
再取每一組的第三行A[3]，做如下計(jì)算diff3＝Expected_B′-A[3]*Acquired′； ---11其中Acquired=|r1,g1,b1||r2,g2,b2||...,...,...,||r24,g24,b24|]]>Expected_B=|B1||B2||...||B24|]]>得出N組diff3，其中diff3為1行24列的矩陣。
再把diff3中的每一個(gè)數(shù)乘上對(duì)應(yīng)的權(quán)重后，取平方做和，如下diff_sum3＝0；for(k＝0；k＜24；k++){d＝diff3[k]*Lambda[k]；diff_sum3+＝d*d；}對(duì)這N組diff3分別進(jìn)行如上計(jì)算，就得出N個(gè)diff_sum3.其中diff_sum3是一個(gè)實(shí)數(shù)。
最后，把這N個(gè)diff_sum1，diff_sum2，diff_sum3分別相加，即diff_sum
＝diff_sum[1]＝...＝diff_sum[N]＝0；for(k＝0；k＜N；k++){
diff_sum[k]＝diff_sum[k]+diff_sum1[k]+diff_sum2[k]+diff_sum3[k]；}就得出N個(gè)diff_sum.其中diff_sum是一個(gè)實(shí)數(shù)。
找出這N個(gè)diff_sum的最小值，設(shè)第M個(gè)diff_sum為這N個(gè)diff_sum的最小值，則第M組的color matrixA即為我們要求的colormatrix。
至此，我們計(jì)算出了一個(gè)完整的矩陣，即為我們需要的colormatrix。
本發(fā)明所述方法可被用于諸如攝像頭、數(shù)碼相機(jī)、可拍照的手機(jī)等數(shù)字?jǐn)z像裝置或系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)指出，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和變化，這些改進(jìn)和變化也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種適合對(duì)稱(chēng)顏色矩陣的實(shí)現(xiàn)方法，用在通過(guò)下式來(lái)實(shí)現(xiàn)的色彩校正中R rG＝color matrix * gB b其中，RGB為標(biāo)準(zhǔn)色板中的標(biāo)準(zhǔn)值，rgb為所拍攝圖像對(duì)應(yīng)的值；顏色矩陣(color matrix)如下式所表示|a1 a2 a3||a2 a4 a5||a3 a5 a6|其特點(diǎn)在于，包括使得(R-a1*r-a2*g-a3*b)^2，(G-a2*r-a4*g-a5*b)^2，(B-a3*r-a5*g-a6*b)^2三個(gè)值最小的步驟，還包括步驟一、使得a1+a2+a3＝1，a2+a4+a5＝1，a3+a5+a6＝1的手段；步驟二、使得a1，a4，a6盡量接近1的手段；以及步驟三、使得a2，a3，a5盡量的接近0的手段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，色板中每一塊的權(quán)重可被設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使得所述三個(gè)值最小的步驟，是通過(guò)分別對(duì)a1，a4，a6求導(dǎo)并令導(dǎo)數(shù)等于0來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使得所述三個(gè)值最小的步驟，是通過(guò)分別對(duì)a1，a4，a6求導(dǎo)并令導(dǎo)數(shù)等于預(yù)先給的固定值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述固定值的取值范圍為[-180000，180000]
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟二是通過(guò)去掉不滿(mǎn)足下列條件的顏色矩陣值來(lái)實(shí)現(xiàn)的0.5＜＝a1＜＝1.5，0.5＜＝a4＜＝1.5，0.5＜＝a6＜＝1.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟三是通過(guò)去掉不滿(mǎn)足下列條件的顏色矩陣值來(lái)實(shí)現(xiàn)的-0.5＜＝a2＜＝0.5，-0.5＜＝a5＜＝0.5。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于色彩校正中的對(duì)稱(chēng)顏色矩陣的實(shí)現(xiàn)方法，本發(fā)明為了去取現(xiàn)有技術(shù)中顏色校正的缺點(diǎn)，在現(xiàn)有方法的基礎(chǔ)上增加了對(duì)顏色矩陣的值進(jìn)行約束的步驟，使得校正效果更加理想，達(dá)到好的實(shí)際效果。
文檔編號(hào)H04N1/60GK1758705SQ20051011578
公開(kāi)日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者盧虹, 王浩 申請(qǐng)人:北京中星微電子有限公司