專利名稱：一種基于顏色映射的自動(dòng)白平衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理方法技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于顏色映射的自動(dòng)白平衡方法。
背景技術(shù)：
自動(dòng)白平衡是使攝像機(jī)保持拍攝圖像色彩特性的重要組成部分?，F(xiàn)有的白平衡技術(shù)，主要有兩大類(lèi)——廣泛假設(shè)法和先驗(yàn)知識(shí)法。前者基于對(duì)圖像內(nèi)容的某種假設(shè)，如灰色世界假設(shè)和白斑假設(shè)等。這類(lèi)算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是，當(dāng)所拍攝的有效視場(chǎng)內(nèi)，景物的色彩不夠豐富；或者畫(huà)面中沒(méi)有白色物體；或者在畫(huà)面中存在高光區(qū)時(shí)，很容易導(dǎo)致誤調(diào)整，使畫(huà)面的色偏校正失效。而后者需要提前獲得光源信息，主要包括色彩透視法、色彩相關(guān)法和色域?qū)?yīng)法等。這類(lèi)方法的性能優(yōu)于前者，但需要復(fù)雜的訓(xùn)練過(guò)程，計(jì)算量大，不適于硬件實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于顏色映射的自動(dòng)白平衡方法，運(yùn)算量小，色偏校正效果好，且不受畫(huà)面的顏色足夠豐富以及必須具有中性色的限制。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于顏色映射的自動(dòng)白平衡方法，具體步驟如下步驟1、在白光環(huán)境下，用攝像機(jī)拍攝標(biāo)準(zhǔn)灰階色卡，統(tǒng)計(jì)每個(gè)中性色色塊的RGB 三通道均值，分別記做尾,Gk,Bk,k= 1,2,.. .，N，其中，N為該標(biāo)準(zhǔn)灰階色卡中的中性色的色塊個(gè)數(shù)；步驟2、首先，定義在RGB顏色空間中，過(guò)原點(diǎn)的直線方程如下 [G = U1-R... \G-k.B ，⑴其中，R，G，B為顏色空間中三通道自變量，Ii1和Ii2為直線的系數(shù)；其次，利用步驟1得到的N個(gè)色塊的三通道均值，擬合三維空間中過(guò)原點(diǎn)的直線， 其系數(shù)為AflPgid，并將該直線定義為物理色偏角，其中
N
Y4G1Kd = ^~，(2)
Σ瓦
Z=I
N
Y4G1kfd = ^~，(3)
Σ瓦
Z=I步驟3、構(gòu)造估計(jì)中性色集合的候選區(qū)域?qū)Υ幚韴D像中的任意一像素點(diǎn)(Rpixel(i，j)，Gpixel (i, j)，Bpixel (i, j))，i = 1，
42，...，m，j = 1，2，...，n，其中，m和η分別為圖像的長(zhǎng)和寬，i和j均表示像素點(diǎn)的坐標(biāo)， 令 定義滿足|^+,7+)-^|<5并且|^+,_/+)-^|<"的點(diǎn)，為落在估計(jì)中性色集合的候選區(qū)域范圍內(nèi)的點(diǎn)，其中，ε為色偏斜率的偏差范圍；步驟4、掃描待處理圖像全圖，如果該圖中存在落在估計(jì)中性色集合的候選區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)，則進(jìn)入步驟5，如果該圖中沒(méi)有落在中性色集合的候選區(qū)域的點(diǎn)，則轉(zhuǎn)入步驟6 ；步驟5、選取待處理圖像中，落在估計(jì)中性色集合的候選區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)的亮度最大值，記做H ；在步驟3得到的估計(jì)中性色集合的候選區(qū)域內(nèi)，以亮度不小于0. 9倍；CaxS條件，
white
選取估計(jì)白色點(diǎn)的集合Ω 計(jì)算估計(jì)白色點(diǎn)集合RGB三分量均值(Gn 式確定校正色偏角，即
IL
)，并根據(jù)下K= & white， (6) 'hite
k!= & white， (7) 'hite
令 - KB’kB= <轉(zhuǎn)步驟7，其中，kK和kB是白平衡增益系步驟6、首先，確定待處理圖像中各點(diǎn)的亮度；然后，在待處理圖像中，選取該圖中的亮度最大值，記做Ymax，再以亮度不小于0.9 倍Ymax為條件，選取估計(jì)白點(diǎn)集合Ω white ；計(jì)算估計(jì)白色點(diǎn)集合Qwhite中RGB三分量均值‘ Rn ‘ Bcih )，并根據(jù)下
whitewhitewhite
式確定圖像色偏角，即
2 9 · · ·
k；=G Ω-,IRK=GIB Ω
8 9
/V /V
選取校正色偏角
知=1 “ Std
(kf'-s) (kftd+s)
^wmwi <ksxtd -ε
%wmw>Kd +ε
0
1
-
Λ/ 1 1
\{ks2td-s)如果《< Afd {(ks2td +ε)如果
其中，是白平衡增益系數(shù)； 步驟7、對(duì)待處理圖像進(jìn)行白平衡處理
對(duì)待處理圖像中的任意一點(diǎn)(R(i，j)，G(i，j)，B(i，j))，i = 1,2,
,m, j = 1,
,nc
5
按照下式進(jìn)行顏色校正R(i, j) = kE ‘ R(i, j)(12)G(i，j) = kG · G(i，j)(13)B(i，j) = kB · B(i，j)(14)其中，kK和kB根據(jù)步驟5或者步驟6得到，kG = 1。步驟3中，色偏斜率的偏差范圍ε的取值范圍為0. 05 0. 1。步驟5中，各點(diǎn)亮度的選取方法為為了能夠有效避免飽和度較高的彩色點(diǎn)被選中，使估計(jì)白點(diǎn)集合的選擇更精確，選取待處理圖像各點(diǎn)中，RGB三通道中最小的一個(gè)值 mm (Kpixel (土，j) ，GpixeI (i，j)， Bpijrel (i，j))，作為該點(diǎn)的亮度。步驟6中，各點(diǎn)亮度的選取方法為為了能夠有效避免飽和度較高的彩色點(diǎn)被選中，使估計(jì)白點(diǎn)集合的選擇更精確，選取待處理圖像各點(diǎn)中，RGB三通道中最小的一個(gè)值 mm (Kpixel (土，j) ，GpixeI (i，j)， Bpijrel (i，j))，作為該點(diǎn)的亮度。本發(fā)明的一種基于顏色映射的自動(dòng)白平衡方法，主要應(yīng)用于帶有嵌入式可編程處理器的攝像機(jī)中，其首先采用攝像機(jī)，在自然光環(huán)境下拍攝標(biāo)準(zhǔn)灰階色卡，并根據(jù)拍攝到的灰階色卡圖像，計(jì)算出攝像機(jī)的物理色偏，并以此建立一個(gè)物理色偏角。在攝像機(jī)使用過(guò)程中，以物理色偏角為中心，在一定范圍內(nèi)搜索估計(jì)中性顏色點(diǎn)集合，以此集合的均值作為校正色偏角，將其校正到理想的中性色下，以獲得RGB三分量的白平衡增益系數(shù)。如果圖像中所有的像素點(diǎn)均沒(méi)有處于物理色偏角的一定范圍內(nèi)，則首先以亮度最高原則，估計(jì)出圖像色偏角，再根據(jù)圖像色偏角與物理色偏角的關(guān)系，估計(jì)出合理的校正色偏角，將其校正到理想的中性色下，以獲得RGB三分量的白平衡增益系數(shù)，對(duì)圖像進(jìn)行白平衡顏色校正。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明一種基于顏色映射的自動(dòng)白平衡方法，具體步驟如下步驟1、在白光環(huán)境下，用攝像機(jī)拍攝標(biāo)準(zhǔn)灰階色卡，統(tǒng)計(jì)每個(gè)中性色色塊的RGB 三通道均值，分別記做尾,Gk,Bk,k= 1,2,.. .，N，其中，N為該標(biāo)準(zhǔn)灰階色卡中的中性色的色塊個(gè)數(shù)；步驟2、首先定義在RGB顏色空間中，過(guò)原點(diǎn)的直線方程如下 [G = U1-R... \G-k.B ，⑴其中，R，G，B為顏色空間中三通道自變量，Ic1和1 為直線的系數(shù)，根據(jù)Ic1和1 能
唯一地確定一條直線。其次，利用步驟1得到的N個(gè)色塊的三通道均值，擬合三維空間中過(guò)原點(diǎn)的直線， 其系數(shù)為AflPgid，并將該直線定義為物理色偏角。根據(jù)最小二乘原理，可得到 別為
權(quán)利要求
1. 一種基于顏色映射的自動(dòng)白平衡方法，其特征在于，具體步驟如下 步驟1、在白光環(huán)境下，用攝像機(jī)拍攝標(biāo)準(zhǔn)灰階色卡，統(tǒng)計(jì)每個(gè)中性色色塊的RGB三通道均值，分別記做尾^Gk，瓦，k = 1，2，...，N，其中，N為該標(biāo)準(zhǔn)灰階色卡中的中性色的色塊個(gè)數(shù)；步驟2、首先，定義在RGB顏色空間中，過(guò)原點(diǎn)的直線方程如下\G-k-R ， (1) [G = K-B其中，R，G，B為顏色空間中三通道自變量，Ic1和1 為直線的系數(shù)； 其次，利用步驟1得到的N個(gè)色塊的三通道均值，擬合三維空間中過(guò)原點(diǎn)的直線，其系數(shù)為Afl^fd，并將該直線定義為物理色偏角，其中NY4G1kfd = ^~ ， (2) Σ瓦Z=INY4G1Kd =，(3)Σ瓦Z=I步驟3、構(gòu)造估計(jì)中性色集合的候選區(qū)域?qū)Υ幚韴D像中的任意一像素點(diǎn)(Rpixel (i, j), Gpixel (i, j), Bpixel (i, j)), i = 1,2,..., m, j = 1，2，...，n，其中，m和η分別為圖像的長(zhǎng)和寬，i和j均表示像素點(diǎn)的坐標(biāo)，令◎，力=?！唬?扁，⑷◎，力= G』1扁，(5)定義滿足并且|d，_/)-"fi<s的點(diǎn)，為落在估計(jì)中性色集合的候選區(qū)域范圍內(nèi)的點(diǎn)，其中，ε為色偏斜率的偏差范圍；步驟4、掃描待處理圖像全圖，如果該圖中存在落在估計(jì)中性色集合的候選區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)，則進(jìn)入步驟5，如果該圖中沒(méi)有落在中性色集合的候選區(qū)域的點(diǎn)，則轉(zhuǎn)入步驟6 ；步驟5、選取待處理圖像中，落在估計(jì)中性色集合的候選區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)的亮度最大值，記做尸； max ‘在步驟3得到的估計(jì)中性色集合的候選區(qū)域內(nèi)，以亮度不小于0. 9倍；Cax為條件，選取估計(jì)白色點(diǎn)的集合Q^te;i十算估i十白色點(diǎn)集合分量均值(ζ^β’ Rc4h^ BnlMt\mmi:Am 定校正色偏角，即K= & white， (6) 'hitek!= & white， (7) 'hite令'^R - KB’kB= <轉(zhuǎn)步驟7，其中，kK和kB是白平衡增益系步驟6、首先，確定待處理圖像中各點(diǎn)的亮度；然后，在待處理圖像中，選取該圖中的亮度最大值，記做Ymax，再以亮度不小于0. 9倍 Y_為條件，選取估計(jì)白點(diǎn)集合Qwhite;計(jì)算估計(jì)白色點(diǎn)集合Qwh&中RGB三分量均值
2.按照權(quán)利要求1所述的基于顏色映射的自動(dòng)白平衡方法，其特征在于，步驟3中，色偏斜率的偏差范圍ε的取值范圍為0.05 0. 1。
3.按照權(quán)利要求1所述的基于顏色映射的自動(dòng)白平衡方法，其特征在于，步驟5中，各點(diǎn)亮度的選取方法為為了能夠有效避免飽和度較高的彩色點(diǎn)被選中，使估計(jì)白點(diǎn)集合的選擇更精確，選取待處理圖像各點(diǎn)中，RGB三通道中最小的一個(gè)值min(RPixel(i，j)，Gpixel (i, j)，Bpixel (i，j))，作為該點(diǎn)的亮度。
4.按照權(quán)利要求1所述的基于顏色映射的自動(dòng)白平衡方法，其特征在于，步驟6中，各點(diǎn)亮度的選取方法為為了能夠有效避免飽和度較高的彩色點(diǎn)被選中，使估計(jì)白點(diǎn)集合的選擇更精確，選取待處理圖像各點(diǎn)中，RGB三通道中最小的一個(gè)值min(RPixel(i，j)，Gpixel(i, j)，Bpixel (i，j))，作為該點(diǎn)的亮度。
全文摘要
一種基于顏色映射的自動(dòng)白平衡方法，以標(biāo)準(zhǔn)灰色色卡為基準(zhǔn)，首先對(duì)攝像機(jī)的物理色偏進(jìn)行測(cè)定，并進(jìn)行模型描述，獲得物理顏色平衡的映射關(guān)系，之后，根據(jù)采集到的圖像中的顏色分布與中性色之間的映射關(guān)系，獲得基于顏色映射的白平衡關(guān)系式，實(shí)時(shí)自動(dòng)白平衡處理。本發(fā)明色偏校正效果好，且不受畫(huà)面的顏色足夠豐富以及必須具有中性色等限制。
文檔編號(hào)H04N9/73GK102196274SQ20111011828
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者康凱, 朱虹, 王棟, 趙文平 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)