專利名稱：數(shù)字圖像處理鏈中用于調(diào)節(jié)色彩平衡的方法及系統(tǒng)、用于實現(xiàn)此方法的相應(yīng)設(shè)備以及軟 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理鏈中用于調(diào)節(jié)色彩平衡的方法，在該方法中-對象按像素被成像，從而形成色彩分量的值集，-從色彩分量的值集形成分量特定的直方圖，-從分量特定的直方圖形成累積直方圖，-從累積直方圖來定義與至少一個色彩分量對應(yīng)的照明色，-采用目標(biāo)色和所定義照明色對于至少兩個色彩分量來定義調(diào)節(jié)色彩平衡的增益系數(shù)。
另外，本發(fā)明還涉及用于實現(xiàn)此方法的相應(yīng)系統(tǒng)、設(shè)備及軟件部件。
大家知道，人類視覺系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同的照明色。視野中的對象在照明色的變化范圍內(nèi)看起來好像具有不變的色彩。這種情況的一個實例是，白色對象在陽光以及在白熾光照明中被識別為白色，而不管陽光的淺藍色調(diào)。一旦照明色離開人類自適應(yīng)的范圍，適應(yīng)的程度減小，但是仍然感到色彩中的某種變化。例如，白色對象在日落中觀看時看起來略帶黃色。
人類視覺系統(tǒng)中的自適應(yīng)的機制和工作仍然未被完全了解和理解。自適應(yīng)部分在視網(wǎng)膜上發(fā)生，其中，色彩接收體的靈敏度在特定周期中根據(jù)它們的刺激均勻改變。還知道，自適應(yīng)機制的其它部分由大腦皮層控制，在其中發(fā)生的過程極為復(fù)雜。
在評估正確的色彩平衡時，自適應(yīng)過程的部分看起來采用所謂的記憶色。記憶色的實例是例如白色、膚色、草地、天空之類的色彩以及一般地在特定情況中具有特定原色的其它色彩。
用于數(shù)字照相機的傳感器無法自動提供與人類視覺系統(tǒng)相似的適應(yīng)性(甚至不能提供對應(yīng)于視網(wǎng)膜的功能性)。傳感器確定從成像對象反射的光的數(shù)量和色彩，但決不是與其相關(guān)的視覺。因此，已經(jīng)拍攝并且沒有進行調(diào)整的圖像看起來好像具有失真的色彩平衡。這是因為，當(dāng)某人正觀察對象時，其視覺系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境的照明而不是圖像的內(nèi)容。根據(jù)圖像是室內(nèi)還是室外拍攝的，白色對象可能看起來為藍色或黃色。根據(jù)照明，當(dāng)然也可能出現(xiàn)其它色彩。
其中還由于上述因素，一般在數(shù)字照相機設(shè)備以及在圖像處理鏈中進行某種色彩平衡調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)經(jīng)常稱作自動白平衡，或者如果手動執(zhí)行調(diào)節(jié)，則只是稱作白平衡。目的是調(diào)節(jié)色彩平衡，使得圖像在中性觀察條件中看起來自然。
但是，與達到適當(dāng)色彩平衡有關(guān)的問題極為困難。人類視覺系統(tǒng)的工作極為復(fù)雜，并且到目前為止證明不可能對它完全分析和理解。但是，一般來說，問題可分為兩個部分。也就是1)在拍攝圖像時對照明色的估算；以及2)所需校正的類型的定義以及對所拍攝圖像的適當(dāng)校正量的計算和自適應(yīng)。
自動系統(tǒng)執(zhí)行這些任務(wù)，而無需由照相機設(shè)備的用戶進行任何動作。在手動執(zhí)行的照明色調(diào)節(jié)方法中，照明色通過照相機用戶的動作來設(shè)置。照相機可具有預(yù)定義的設(shè)定，例如室內(nèi)和室外成像模式或者色溫調(diào)節(jié)。用戶也可把照相機對準已知顏色，通常為白色，以及照相機則根據(jù)這個所選參考色從其中定義校正。
在先有技術(shù)中公開了對上述問題的大量解決方案，因為色彩平衡調(diào)節(jié)在數(shù)字成像設(shè)備中是絕對必需的。調(diào)節(jié)可在照相機中實現(xiàn)或者在其它某種裝置(例如在PC的圖像處理程序中)作為所拍攝圖像的后處理來實現(xiàn)。
從用戶的觀點來看，也許對該問題的最令人滿意的解決方案是在照相機中設(shè)置自動色彩平衡調(diào)節(jié)功能，它結(jié)合圖像的拍攝來實現(xiàn)。在這種解決方案中，不需要用戶具有圖像處理或者甚至一般的照相機調(diào)節(jié)按鈕控制的任何具體知識。
大家知道，對于照明色存在至少三種基本類型的調(diào)節(jié)，它們基于采用照明色估算算法。
灰色世界算法是這些算法的第一種之一。它們基于視覺的自適應(yīng)能力的簡單模擬。在簡化形式中，圖像的平均色在其中被計算。這假定色彩應(yīng)當(dāng)是中性的、換言之為灰色。然后，圖像的色彩分量經(jīng)過調(diào)節(jié)，使得其平均色彩接近這個灰色。目的是控制調(diào)節(jié)量，其方式是，或多或少考慮人類視覺的整體適應(yīng)性?；疑澜缢惴O廣泛地用作在數(shù)字照相機裝置中的色彩平衡調(diào)節(jié)算法的基礎(chǔ)。
第二個這種調(diào)節(jié)算法稱作最亮白平衡。大家知道，純白色表面將反射照明的整個光譜。因此，白色區(qū)域的顏色也將表明照明色。當(dāng)完全適應(yīng)時，白色區(qū)域應(yīng)當(dāng)保持白色，使得可直接補償照明色。圖像的最亮區(qū)域通常為白色表面，使得亮度可用來搜索白色區(qū)域。
還可考慮色彩飽和及色調(diào)。這些屬性也可用來確定色彩平衡校正的量和類型，其方式是，可或多或少地考慮視覺的適應(yīng)性。由于白色的顯著重要性，整組色彩平衡算法往往稱作白平衡算法，即使它們甚至不從白色來測量照明色或者平衡白色。
基于最大色彩的算法可作為第三實例提供。如果圖像甚至具有完全反射照明光譜的某個部分的一個表面，則光譜的這個部分將為已知。如果對于各部分存在完全反射表面，則整個光譜可被重構(gòu)。照相機傳感器通常不測量整個光譜，而是僅測量它的子波段或色彩通道的一部分。因此，如果圖像包含完全反射照明的各部分、因而影響這些色彩通道的表面的組合，則可估算照明對于圖像外觀的影響。
即使不是全部，也是大部分數(shù)字照相機采用三個色彩通道來記錄場景的色彩。這些通常為紅、綠和藍(RGB)。簡單來說，這意味著，如果圖像包括完全反射照明色的紅、綠和藍分量的表面，則可從其中估算照明色。
各色彩分量的最大值通常與全反射相關(guān)。通過這種假設(shè)，可以斷定，色彩分量的最大值還確定照明色。應(yīng)當(dāng)注意，這些值經(jīng)常從最亮的白色表面反射。在那種情況中，基于最大色彩的方法的使用將接近最亮白色算法。但是，白色的存在在采用最大色彩方法時決不是必需的。用于所述實現(xiàn)的最適當(dāng)色彩空間也是不同的。與其它方法相似，基于最大色彩的方法可根據(jù)估算照明來調(diào)節(jié)校正的量和類型。
另外，以上所述的方法也可進行組合。因而，一些方法可能屬于以上組中的一個以上?？赏ㄟ^同時采用若干方法并且明智地組合其結(jié)果，使色彩平衡更健壯。
在照相機裝置特定的圖像處理鏈中，色彩平衡算法必須與其它圖像處理算法配合工作。鏈可在實際的照相機裝置中實現(xiàn)，或者也可作為其它某種裝置中的后處理功能來實現(xiàn)。鏈的典型算法不僅涉及色彩平衡調(diào)節(jié)，而且還涉及濾色器陣列內(nèi)插(CFAI)、數(shù)字增益控制、黑電平調(diào)節(jié)、噪聲降低、暈光校正、幾何變形校正、如銳化和γ校正之類的圖像增強、或者其它某種傳感器響應(yīng)校正。
鏈的實現(xiàn)還可分為要在照相機中執(zhí)行的功能以及要作為后處理來執(zhí)行的功能。另外，它們可作為硬件和軟件解決方案來實現(xiàn)。該實現(xiàn)可完全與其它算法的實現(xiàn)分離，使得它們可以只取來自前一算法的圖像數(shù)據(jù)作為輸入進行分析和處理，而沒有例如與前一算法相關(guān)的其它信息。
另一方面，算法也可非常密切地相互配合。這種情況的一個典型實例是一種配置，在其中，色彩平衡算法可控制色彩分量的增益。解決方案的實現(xiàn)可能是模擬的和數(shù)字的?？傊?，如果色彩平衡調(diào)節(jié)算法可在照相機特定的圖像處理鏈中有效且自然地實現(xiàn)，則是極為有利的。
根據(jù)先有技術(shù)的解決方案的主要弱點是無效或錯誤操作。它們的作用隨算法而不同。對于所有方法的一般問題(例如在日落時拍攝的風(fēng)景照中)是實現(xiàn)有效工作的色彩平衡調(diào)節(jié)與景色的色彩外觀的損失之間的折衷。除此之外，各組算法還具有其自己的典型錯誤情況。
灰色世界算法調(diào)節(jié)圖像的色彩內(nèi)容，其方式是，圖像的平均效果變?yōu)橹行?。它們的主要問題在于，中性圖像僅在一些特殊場合才是最理想的。這些情況是其中在平衡之后應(yīng)當(dāng)存在所有色彩的相等數(shù)量的情況。與此相反的情況的一個實例是肖像照，其中，平均色彩應(yīng)當(dāng)明確地接近膚色。這種方法還對圖像中的大面積色彩極為敏感。它們使色彩平衡朝主體的互補色失真。若干修改已經(jīng)用來增加這些算法的健壯性。例如，色調(diào)的加權(quán)平均、飽和或空間分布可用來減小高飽和色彩和大面積色彩的影響。類似問題仍然保持，除非色彩平衡的作用受到限制。在這種情況中，需要平衡的許多圖像將保持未校正。
最亮白平衡算法對像素值的飽和極為敏感。如果超過照相機傳感器的動態(tài)范圍，則像素值將限制為最大值。最亮白平衡算法極適合與定義亮度信號的色彩空間配合使用。但是，傳感器通常定義來自RGB通道的色彩。因此，飽和還出現(xiàn)在RGB域中。如果所有分量都飽和，則最亮白平衡方法將錯誤地把照明色估算為白色，因而不會執(zhí)行平衡。如果一個或兩個分量飽和，則對于其它某種照明色將得出錯誤估算值。這些方法還要求在圖像中找到白色表面。否則，該方法將無法估算照明色。
基于最大色彩的方法也對像素值的飽和敏感。這些方法通常選擇某個數(shù)量的最亮值，它們定義照明色。因此，允許輕微飽和。但是，在一些情況中，這產(chǎn)生問題。該算法還要求對于所有色彩分量在成像對象中必須找到全反射表面。由于例如在自然圖像的情況中不滿足這個條件，因此這些方法也時常失效。
還已知問題出現(xiàn)于實質(zhì)上與色彩平衡調(diào)節(jié)的成功非常相關(guān)的功能中或者至少在它們與其的兼容性中。這些功能的一個實例是傳感器中低劣屬性導(dǎo)致的對于偏置和暈光消除的需要。在許多情況中，實際上重要的是以某種方式偏置傳感器，因為否則傳感器將產(chǎn)生信號，即使它所檢測的完全是黑色。對暈光消除的需要通常也由傳感器的‘低劣’引起，在這種情況中，遮光可能出現(xiàn)于邊緣區(qū)域。
作為引用專利公開的一種先有技術(shù)，可提及美國公開US-2003/0174216 A1和US-2002/0024609 A1。
本發(fā)明意在創(chuàng)建一種在數(shù)字圖像處理鏈中用于調(diào)節(jié)色彩平衡的新型方法及系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的方法的特性特征如所附權(quán)利要求1所述以及系統(tǒng)的特性特征如權(quán)利要求15所述。另外，本發(fā)明還涉及相應(yīng)的設(shè)備，其特性特征如權(quán)利要求20所述；以及用于實現(xiàn)該方法的軟件部件，其特性特征如權(quán)利要求21所述。
大體上，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，對象最初作為像素被成像，從而形成色彩分量(R、G、B)的值集，從其中，根據(jù)一個實施例，根據(jù)本發(fā)明的方法，至少所有這些獨立像素值或者由若干像素值組成的圖像區(qū)域，其中甚至在一個值集中的一個或多個像素值超過/滿足所選標(biāo)準，被從各值集中濾出。因此，例如，當(dāng)估算照明色時，可消除飽和像素導(dǎo)致的失真。
然后，從已過濾值集形成色彩分量的累積直方圖，從其色彩曲線定義與各色彩分量對應(yīng)的照明色(Rill、Gill、Bill)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，從每個已過濾累積直方圖結(jié)束處的色彩曲線的平坦區(qū)域定義照明色。從至少一個色彩分量的平坦區(qū)域?qū)ふ以谄渲邢嗬^像素強度值之間的比率Ci/Ci+1(或者差值)滿足為它設(shè)置的標(biāo)準的公共點hi。在累積直方圖中，因而對于各色彩分量相同的點hi的間隔可設(shè)置為相當(dāng)適當(dāng)，因為其中飽和像素還在該方法的前一級被濾出。因此，所定義的照明色則用來組成調(diào)節(jié)色彩平衡的按分量映射。因此，照明色可通過采用任何已知方法來補償。本發(fā)明主要涉及照明色的這種定義。在一個實施例中，平坦區(qū)域采用兩個色彩分量來識別，以及至少一個色彩分量被調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的方法的使用允許色彩平衡校正增益的健壯且有效的控制和類型定義。另外，它還在困難的照明條件中取得良好結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的色彩平衡調(diào)節(jié)方法可在照相機特定的成像鏈中極為有效地實現(xiàn)。可使它自然地與其它算法配合工作。例如，保持適當(dāng)?shù)姆椒◤?fù)雜度使它適用于照相機裝置。但是，該方法例如還可適用于在照相機裝置外部進行的后處理。
根據(jù)一個實施例，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，三個子標(biāo)準用來定義照明色。在其中，對應(yīng)于相繼累積分布的像素(強度)值關(guān)系以設(shè)置方式與為其設(shè)置的標(biāo)準值進行比較。標(biāo)準值例如可基于已經(jīng)表明在色彩平衡調(diào)節(jié)中提供良好結(jié)果的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。
根據(jù)另一個實施例，在根據(jù)本發(fā)明的色彩平衡調(diào)節(jié)之前，例如還可對原始矩陣像素值執(zhí)行消隱脈沖電平消除。這將明顯減少傳感器所產(chǎn)生的不必要信號。
可結(jié)合在根據(jù)本發(fā)明的方法中的其它功能性包括暈光消除、暗色校正以及γ校正。
根據(jù)本發(fā)明的方法甚至可按照全自動方式在照相機裝置中實現(xiàn)，但是也可作為后處理來實現(xiàn)。另外，用戶本身的判斷也易于連接到該方法。
根據(jù)本發(fā)明的方法及系統(tǒng)可以相當(dāng)輕松地結(jié)合在現(xiàn)有圖像處理鏈和照相機裝置中以及那些當(dāng)前設(shè)計中。根據(jù)本發(fā)明的方法幾乎不向照相機裝置添加導(dǎo)致例如對設(shè)備的處理能力或其存儲器使用的明顯損害的太多復(fù)雜度。根據(jù)一個實施例，甚至在純軟件級實現(xiàn)的方法也可極易結(jié)合到例如照相機裝置中。純硬件級實現(xiàn)和硬件/軟件級實現(xiàn)的組合自然是可能的。該方法可實現(xiàn)自動或半自動。
通過所附權(quán)利要求將十分清楚根據(jù)本發(fā)明的方法、系統(tǒng)、設(shè)備和軟件部件的其它特性特征，同時可實現(xiàn)的附加優(yōu)點在描述部分進行詳細闡述。
下面參照附圖更詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的方法、用于實現(xiàn)該方法的系統(tǒng)、設(shè)備及軟件部件，它們不限于以下所述的實施例，附圖包括

圖1說明根據(jù)本發(fā)明的圖像處理鏈的一個實例的示意圖，圖2說明傳感器中的色彩分量像素的一個實例，圖3a和圖3b說明在從其中形成按分量直方圖時，先有技術(shù)與根據(jù)本發(fā)明的方法之間的比較，圖4a和圖4c說明作為與根據(jù)本發(fā)明的方法結(jié)合的示意實施例的按分量累積直方圖，圖5說明偏移校正的原理的示意圖，圖6說明暗色校正的原理的示意圖，圖7說明根據(jù)本發(fā)明的方法的直方圖的處理，圖8說明作為大體上的實例的γ校正曲線的實例，以及圖9說明用于根據(jù)本發(fā)明的色彩平衡調(diào)節(jié)方法中的標(biāo)準值的表格實例。
圖1的示意圖說明根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字圖像處理鏈10的一個實例。這種圖像處理鏈10例如可設(shè)置在數(shù)字照相機裝置中，或者一般設(shè)置在配備了照相機傳感器的裝置中，它們現(xiàn)在例如甚至可見于移動臺中。根據(jù)本發(fā)明的色彩平衡校正方法很適合于大量不同的照相機特定成像鏈，其實現(xiàn)自然可與圖1所示不同。另外，鏈10自然還可適用于后處理，例如采用軟件部件(例如結(jié)合圖像處理軟件)來實現(xiàn)。
色彩平衡調(diào)節(jié)方法與圖像處理鏈10中設(shè)置的其它功能之間的協(xié)作也可相當(dāng)輕松地有效實現(xiàn)。在這種情況中，根據(jù)本發(fā)明的方法在圖像處理鏈10中表示，它包括CFAI、暈光消除VE、傳感器消隱脈沖電平消除PE以及γ校正/估算GE、GA。整個鏈10上的任何點當(dāng)然也可包括其它信號處理功能，其中的一個實例是設(shè)置在γ校正之前的色域轉(zhuǎn)換CGC(未示出)。
根據(jù)本發(fā)明的實際色彩平衡調(diào)節(jié)方法包括若干子級，例如照明色估算級CBA和校正級CBC。圖1說明色彩平衡調(diào)節(jié)級CBA、CBC如何與成像鏈10中的其它功能相關(guān)。在圖10中，帶交叉陰影線的塊CBA、CBC是該方法的核心組件。陰影塊PE、GE、GC可與根據(jù)本發(fā)明的方法密切配合工作。無陰影塊VE和CFAI可以是獨立的，但也與色彩平衡調(diào)節(jié)相關(guān)。
隨后，根據(jù)本發(fā)明的方法及系統(tǒng)在根據(jù)本發(fā)明的圖像處理鏈10中來描述，作為應(yīng)用的個別實例，它屬于例如可處于根據(jù)本發(fā)明的照相機設(shè)備中的一種，從涉及色彩平衡調(diào)節(jié)的功能CBA、CBC開始。
實際色彩平衡調(diào)節(jié)的第一級是照明色Rill、Gill、Bill的估算。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，根據(jù)圖像的色彩分量直方圖來執(zhí)行估算。然后，從主要色彩R、G、B形成按分量的色彩曲線。
像素的亮/暗(強度)在直方圖的X軸上表示，使得例如X軸的右端為亮端，而左端為暗端。類似地，Y軸用來表示與各亮度等級對應(yīng)的像素數(shù)量。直方圖的形成表示一種技術(shù)，它同樣是已知的，因此在這方面不作更詳細描述。各色彩分量(R、G、B)的信號值(即強度值)的直方圖相互分開地測量。
按分量的直方圖可從內(nèi)插信號來收集，或者也可像這個實現(xiàn)實例中使用的那樣在信號內(nèi)插之前收集。這意味著，色彩分量直方圖可從原始圖像數(shù)據(jù)定義，在其中，照相機傳感器的各物理像素僅表示一個色彩分量。雖然在本例中傳感器的色系是在RGB級描述的，但是，其它技術(shù)(CMYK、YUV等)對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員也是明顯的。
用于執(zhí)行這種操作的典型實現(xiàn)例如是眾所周知的拜耳矩陣排列，如圖2所示。更一般來說，這意味著，按像素的對象的描繪組成色彩分量R、G、B的值集[R]、[G]、[B]。在本申請所述的RGB應(yīng)用實例的情況中，四個像素中的兩個像素為綠色，而一個像素為紅色以及一個為藍色。存在更多綠色像素，因為綠色極好地描繪亮度，因此從眼睛的角度來說是重要的。但是，這種傳感器也是可行的，在其中，例如僅每第五個像素表示綠色G。傳感器通常對綠色比對紅色或藍色更敏感。
直方圖通過掃描圖像的像素來收集。對于各色彩分量R、G、B計算每個可能的信號電平的發(fā)生次數(shù)。因此，例如在RGB圖像的情況中，得到三個直方圖，如圖3a所示。
但是，在圖3a所示的情況中可看到一個重要的缺點，它一般涉及先有技術(shù)的照明色估算方面。這個問題是由可能的飽和像素的有害影響引起的，甚至各鏡頭的圖像點15.1-15.3中的單個飽和像素G(S)也足以干擾圖像主題的其它像素R、G、B。在直方圖3a中，這表示具有最高信號值的大量像素。這導(dǎo)致在本申請的前面部分更詳細描述過的問題。這表現(xiàn)為在各色彩曲線R、G、B中可見的直方圖中的峰值(圖3a中)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在直方圖的收集階段，不僅這些飽和像素G(S)令人吃驚地被丟棄，而且圖像點15.1的相應(yīng)像素R、G、B也是如此。圖3b說明在根據(jù)本發(fā)明的方法中的直方圖上的這種程序階段的作用。這個操作消除原本會導(dǎo)致先有技術(shù)中出現(xiàn)的照明色估算差錯的直方圖的高峰。
像素值從各值集[R]、[G]、[B]中的過濾在形成累積直方圖之前執(zhí)行。過濾針對這類像素值G(S)，或者除此之外，還針對這類圖像點15.1的像素，在其中，甚至圖像點的單個值集[R]、[G]、[B]中相同圖像點15.1的單個像素值也超過或滿足為它設(shè)置的所選標(biāo)準。
根據(jù)本發(fā)明的照明色的估算沒有受到這些飽和像素G(S)以及相同圖像點15.1上的其它像素R、G、B的丟棄的干擾-反而使色彩估算更可靠。定義飽和的極限點、即標(biāo)準值可經(jīng)過設(shè)置，使該方法例如有利地與消隱脈沖電平消除級兼容，稍后更詳細地進行描述。有利的值取決于實現(xiàn)的一般配置。在示例情況中，如果從最大信號值中扣除因子消隱脈沖電平值/2，則能夠采用所得到的標(biāo)準值，其中，消隱脈沖電平值可能為例如64。暗端也可按照類似方式來處理。
因此，如果甚至相同圖像點15.1的像素的色彩分量R、G、B之一飽和(G(S))，則圖像點15.1的其它分量值R、G、B也被丟棄。在沒有執(zhí)行CFAI的原始圖像的情況中，這意味著屬于相同原始像素組15.1的所有色彩分量R、G、B被丟棄。這種情況及其對所收集直方圖的影響如圖3a和圖3b中示意說明。
在圖3a和圖3b中，存在兩個原始像素組15.1-15.3，在其中的一個中，所述飽和問題出現(xiàn)于綠色像素G(S)中。峰值則形成在圖3a的直方圖中，它的形成考慮所有圖像點，即原始像素組15.1-15.3。在圖3b中，導(dǎo)致問題的原始像素組15.1被丟棄，使得分量的直方圖曲線R、G、B變?yōu)閷嵸|(zhì)上不太陡峭。
在方法的下一級，從已過濾色彩分量所形成的直方圖估算照明色。圖4a-4c說明色彩分量R、G、B的累積直方圖，它們從實際直方圖形成，以及已經(jīng)從其中濾出飽和像素G(S)及其相應(yīng)的圖像點15.1，如上所述。根據(jù)一個實施例，例如，可在累積直方圖的X軸上以預(yù)定所選間隔來表示像素百分比的累積和或像素數(shù)量或者對應(yīng)于像素的數(shù)量/比例的其它某個量，在這種情況中，與其對應(yīng)的強度值可表示在Y軸上。在根據(jù)實施例的一個示例情況中，例如，像素的累積百分比hi在X軸上以預(yù)定間隔設(shè)置，說明在與其對應(yīng)的強度點Ri、Gi、Bi之前已過濾像素的比例(或數(shù)量)為多大。
在根據(jù)先有技術(shù)的方法中，采用表示具有比參考值更低的值的像素的特定百分比的設(shè)置色，從累積直方圖的點來估算照明色。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，從已過濾累積直方圖的最亮端的基本平坦區(qū)域(圖4a-4c的直方圖中的色彩曲線的右端)來定義照明色。在這個平坦區(qū)域或者可看作是基本平坦(例如與曲線的其它區(qū)域相比)的區(qū)域中，直方圖的曲線實質(zhì)上不再按照其設(shè)置的標(biāo)準條件上升，即，色彩的強度值實質(zhì)上不再按照為它設(shè)置的條件變化。
在一個實施例中，主要部分通過用于搜索色彩曲線的平坦區(qū)域的程序來進行，從已經(jīng)從其中濾出飽和像素G(S)及其圖像點15.1的累積直方圖來執(zhí)行。在設(shè)置以設(shè)置方式附加的預(yù)定累積像素比例點h1、h2、…、hn以及計算對應(yīng)于這些點的強度值(R1-Rn，G1-Gn，B1-Bn)之后，根據(jù)本發(fā)明的方法的主要原理，在色彩曲線R、G、B的平坦區(qū)域中搜索公共點hi，它對于各色彩曲線R、G、B以設(shè)置間隔來定義，以及在其中，與以設(shè)置分割間隔定義的相繼點hi、hi+1對應(yīng)的像素強度值的比率Ci/Ci+1(C＝R，G，B)滿足為其設(shè)置的標(biāo)準值。
根據(jù)本發(fā)明的方法，通過分析對應(yīng)于這些點hi的順序強度值Ci、Ci+1，來定義照明色Rill、Gill、Bill?？梢钥吹剑绻雎韵袼刂档娘柡偷倪^濾級，則該方法在很大程度上根據(jù)先有技術(shù)，在其中，取決于當(dāng)前所選百分比門限的一組點(Ri，Gi，Bi)被估算為照明色。
但是，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，色彩采用更高度發(fā)展的算法來估算，它對于與照明色(Rill，Gill，Bill)對應(yīng)的點hi設(shè)置特定子標(biāo)準。
通過增加值i，直到對色彩曲線設(shè)置的平坦度條件對于各曲線R、G、B基本滿足，來尋找與照明色(Rill，Gill，Bill)對應(yīng)的點hi。一般對于各色彩分量不同的、對應(yīng)于點hi(即對應(yīng)于所述點的百分比)的強度值Ri、Gi、Bi被設(shè)置為照明色(Rill，Gill，Bill)。
根據(jù)一個實施例，這個標(biāo)準還可描述為三個子標(biāo)準。在這些子標(biāo)準的第一級，能夠搜索色彩分量曲線R、G、B的每個以尋找曲線R、G、B公共的這種點hi，在其中，與以特定方式設(shè)置的相繼點hi、hi+1對應(yīng)的像素強度值Ci、Ci+1的比率rc小于為其設(shè)置的第一門限值ti。換言之，子標(biāo)準也可按照數(shù)學(xué)方式以公式表示，其方式是rc=CiCi+1<ti,]]>其中C＝(R，G，B)作為該方法中的下一個子標(biāo)準級，可檢查在第一級中搜索的滿足第一子標(biāo)準的像素值的比率rR、rG、rB之和是否小于為其設(shè)置的第二門限值t2。如果不滿足這個條件，則返回到第一級以便尋找滿足第一子標(biāo)準的色彩分量的新三元組，它們因而將全部處于相同的百分比點hi，但是對應(yīng)于這個點hi的強度值Ri、Gi、Bi一般相互不同。這個第二子標(biāo)準也可按照數(shù)學(xué)方式以公式表示，其方式是RiRi+1+GiGi+1+BiBi+1<t2]]>如果在百分比點hi中不滿足第二子標(biāo)準，則程序返回到第一子標(biāo)準級。但是，如果采用已經(jīng)找到的色彩分量的三元組(在點hi處找到的)也滿足第二子標(biāo)準，則程序轉(zhuǎn)移到第三子標(biāo)準級。
在第三子標(biāo)準級，檢查第一子標(biāo)準級中找到的像素值Ri、Gi、Bi的變化的相對速度的最大像素值變化與最小像素值變化之間的比率是否小于為其設(shè)置的第三門限值t3。此條件也可按照數(shù)學(xué)方式以公式表示，其方式是 表9的列3和列4說明門限值t1、t2的列表的實例，它們經(jīng)實驗證明是有效的。門限值t1可通過這種方式設(shè)置例如，它處于1.04與1.125之間，其中，它以經(jīng)實驗證明是有效的間隔增加，從基值1.04開始，對應(yīng)于索引值1。門限值t2可通過這種方式設(shè)置例如，它處于3.07與3.24之間，其中，它以經(jīng)實驗證明是有效的間隔增加，從值3.07開始，對應(yīng)于索引值1。門限值t3例如可設(shè)置成大約為4。
對應(yīng)于預(yù)設(shè)百分比值的索引i例如可按照經(jīng)實驗證明是有效的間隔增加31次。在表9中，在累積直方圖中設(shè)置為固定的百分比集h1可根據(jù)列2來設(shè)置。索引i＝1對應(yīng)于來自所述色彩分量的直方圖中設(shè)置的最大強度值(100％)，在其中，當(dāng)收集直方圖時，飽和像素G(S)以及在與飽和像素G(S)相同的圖像點15.1上形成的像素R、G、B被濾出。強度值根據(jù)表格中的百分比減小，即，例如，在點h10，在直方圖中設(shè)置的99.6％的強度值的幅度小于或等于與所述強度值對應(yīng)的點。一旦采用所述百分比間隔采取31步，最后完全可假定，對于照明色已經(jīng)找到滿足所有子標(biāo)準的色彩三元組(Rill，Gill，Bill)。這種色彩三元組的查找將在直方圖收集階段幫助采用所述百分比分割濾出確切的飽和像素G(S)以及由它們組成的圖像點15.1。
如果由于某種原因，情況是無法找到滿足子標(biāo)準的索引點i，則在那種情況中，所述的索引值i＝32未經(jīng)比較被選作參考點，即作為最亮的平坦區(qū)域，以及對應(yīng)于所述點h32的各色彩分量R、G、B的強度值被選作對應(yīng)的照明色。
在表9的尾部，例如索引值i＝32-34可用于選擇γ值以及檢驗色彩的正確性。
門限值t1、t2、t3的值集是基于本申請人進行的對照明色的優(yōu)良估算程序的實驗觀察，因而沒有對它們的具體邏輯說明。
仍然作為示意說明，作為實例具體參照圖4a-4c中的插圖，這些插圖示出平坦區(qū)域的放大，從其中尋找直方圖R、G、B的公共百分比點hi。必須理解，插圖中的直方圖采用極為夸張的陡度來表示，而在其它方面，由于它們的形式的相似性，描述信息也是相當(dāng)不真實的，但是在這種情況中，它們只是意在說明根據(jù)本發(fā)明的方法的基本原理。
從直方圖R和G可以看到，其中的延伸到直方圖的最右端的平坦區(qū)域至少與直方圖B相比相當(dāng)早開始。因此，大體上，根據(jù)本發(fā)明的方法，色彩曲線R和G已經(jīng)在其極右端、或者至少比色彩曲線B的情況中更接近極端處滿足子標(biāo)準。
另一方面，其間至少與色彩分量R和G相比、色彩B的強度相當(dāng)急劇變化、并且實質(zhì)上比在這種平坦區(qū)域的極右端仍然平坦區(qū)域更陡的百分比區(qū)間h1-h4可在直方圖B中看到。累積直方圖B中的這種升高例如可能由成像情況中主要的照明條件引起，正因為它，鏡頭的色彩平衡必須被校正，以便消除照明色的影響。
在使用根據(jù)本發(fā)明的方法時，參照圖4a-4c的插圖，滿足色彩分量中每一個共同的設(shè)置標(biāo)準的百分比點hi這時在點h4找到，其中，根據(jù)本發(fā)明的方法，從色彩分量B的直方圖找到滿足子標(biāo)準的平坦區(qū)域。這時從對應(yīng)于點h4的強度值R4、G4、B4得到相應(yīng)照明色Rill、Gill、Bill，它一般對于各色彩分量R、G、B都不相同。
采用以上定義的子標(biāo)準，可進行照明色(Rill，Gill，Bill)的非常健壯的估算。另外，估算的可靠性可采用適當(dāng)算法來測試，以及從其中得到的結(jié)果用來判定所需的校正量以及是否需要可能的重新調(diào)節(jié)。
校正量、換言之增益系數(shù)GR、GG、GB用來調(diào)節(jié)色彩平衡。校正量與各估算照明色被轉(zhuǎn)換到的設(shè)置的目標(biāo)等級Rtgt、Gtgt、Btgt直接相關(guān)。調(diào)節(jié)色彩平衡的各色彩R、G、B的增益系數(shù)采用目標(biāo)色彩Rtgt、Gtgt、Btgt以及以上述方式定義的、對應(yīng)于各色彩分量R、G、B的照明色Rill、Gill、Bill來獲得，在其中GR＝Rtgt/RillGG＝Gtgt/GillGB＝Btgt/Bill在全等級校正中，目的是使照明為白色(tgt＝白色；關(guān)于相應(yīng)縮放的值則為1000)。然后，色彩分量信號采用增益系數(shù)來放大，其方式是，照明色變成白色。目標(biāo)等級可隨著飽和像素的數(shù)量增加而減小，或者隨著原始圖像的亮度減少而減小。這是因為不希望在圖像的亮度減小時將增益設(shè)置過高，而是黑暗中拍攝的圖像應(yīng)當(dāng)比在光線下拍攝的圖像略微更暗。
通過適當(dāng)?shù)靥幚硭x增益系數(shù)GR、GG、GB，可使色彩平衡調(diào)節(jié)更為健壯。例如，增益系數(shù)GR、GG、GB可以相互比較，并且對于每個可能的組合，可能需要滿足以下條件kminGCrefGC≤C1refGC1≤kmaxGCrefGC，其中C＝(R‖G‖B) ja C1＝(R‖G‖B，C1C)kmin＜1，kmax＞1在那種情況中，與綠色G的校正系數(shù)GG相比，紅色C1＝R的校正系數(shù)GR將具有特定間隔。這種相同情況相對于其它色彩R、G、B施加到所有色彩R、G、B。根據(jù)一個實施例，在這些條件中，例如能夠設(shè)置kmin＝0.66和kmax＝4/3。值Gcref說明標(biāo)準照明中的色彩分量的相互關(guān)系，傳感器的色彩靈敏度屬性相對于該相互關(guān)系產(chǎn)生對于定義的需要。這是因為傳感器通常對于綠色分量G比對于紅色分量R和藍色分量B更為敏感。進行自動校正例如將取決于傳感器制造商。如果已經(jīng)進行自動校正，則參考值對于所有色彩分量通常將為1。如果沒有進行校正，例如，則可對綠色G設(shè)置GGref＝1，在這種情況中，紅色可相應(yīng)地被設(shè)置，可對紅色R設(shè)置GRref＝1.6，以及對于藍色B設(shè)置GBref＝2.1。
應(yīng)當(dāng)理解，這些數(shù)值可在某個程度上改變，因而決不限制為這里所述的值。這些值也基于實驗結(jié)果，它在算法的開發(fā)的試制階段中出現(xiàn)。增益GR、GG、GB被改變，直至滿足上述條件。
通過采用這些已修改的增益系數(shù)GR、GG、GB，還可對每個色彩分量R、G、B計算中間值。如果注意到所選參考色彩分量的中間值與另一個色彩分量的中間值之間的差值較大，則增益經(jīng)過調(diào)節(jié)，使得它們之間的差異減小。例如，綠色分量G可用作參考色彩分量。
此外，作為對增益系數(shù)GR、GG、GB的最后限制，可設(shè)置一個條件它們中的每個必須在以下范圍Gmin≤GC≤Gmax，其中C＝(R，G，B).
在這里，值Gmin、即絕對值可設(shè)置為例如1，以及值Gmax例如可設(shè)置為16，根據(jù)一個實施例，例如10。
如果在預(yù)定義的系數(shù)GR、GG、GB的任一個的情況中不滿足上述限制，則所述的增益系數(shù)經(jīng)過修改，以及其它系數(shù)以相同關(guān)系進行相應(yīng)地重新調(diào)整。
一旦增益系數(shù)GR、GG、GB已經(jīng)接收它們的最終形式，它們隨后可用來形成各色彩分量R、G、B的按分量的映射，這將調(diào)節(jié)色彩平衡。在這些映射中，下標(biāo)In表示由照相機傳感器所檢測的色彩，而下標(biāo)Out表示通過增益系數(shù)(GR，GG，GB)校正的色彩，即ROut＝GR*RInGOut＝GG*GInBOut＝GB*BIn按分量的原始直方圖在圖7的上面描述信息中表示，而中間描述信息則表示它們的采用根據(jù)本發(fā)明的方法所定義的增益系數(shù)從其中形成的按分量函數(shù)映射，其中，根據(jù)本發(fā)明的方法因而考慮照明色。最低直方圖表示根據(jù)本發(fā)明的方法處理的按分量直方圖，在其中，還考慮通過其來增加暗端對比度的所謂偏移減少。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，上述色彩平衡的自動調(diào)節(jié)CBA、CBC之外的其它操作也可應(yīng)用于設(shè)置在照相機裝置本身中或者設(shè)置在外部設(shè)備中的圖像處理鏈系統(tǒng)10。
圖5說明這些操作的第一實例，它稱作所謂的消隱脈沖電平消除PE，即對原始矩陣執(zhí)行的像素值的偏移校正。從說明圖像處理鏈的圖1可看到，這種校正可在鏈10中對于直接從傳感器得到的原始圖像執(zhí)行。
偏移是從色彩信號定義的最小值，它例如在捕捉全暗鏡頭時獲得。數(shù)字照相機裝置的傳感器對于各色彩通道可能具有不同偏移。但是，從健壯色彩平衡的調(diào)節(jié)操作的觀點來看，重要的是，讓偏移盡可能完美地被消除，以及因而讓傳感器線性化。消除可設(shè)置為永久的以及傳感器特定的，只要相同的偏移在色彩分量信號中系統(tǒng)地增加。也可采用自適應(yīng)模式。
與實現(xiàn)的方式無關(guān)，在先有技術(shù)中，在像素值的偏移校正的原理中，偏移值用來減小像素值。但是，在試制階段測試中，這種操作已經(jīng)表明減小信號的動態(tài)范圍，因為最亮值也被減小。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，像素值的偏移校正至少部分線性地執(zhí)行。根據(jù)一個實施例，如果像素的信號電平低于對其設(shè)置的極限值t，則這例如可通過經(jīng)由直接減法計算消除消隱脈沖電平p來執(zhí)行。如果像素的信號電平超過所設(shè)置的極限值t，則消隱脈沖電平p被減去，但是同時，信號也經(jīng)過放大，使得最大信號電平?jīng)]有實質(zhì)下降。
例如，在根據(jù)本發(fā)明的方法的情況中，當(dāng)估算照明色以及嘗試基本消除飽和像素值的影響時，這種消隱脈沖電平消除級PE極為有利。通過上述方式、即部分線性執(zhí)行，飽和像素將在消隱脈沖電平消除PE中保持飽和。
根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行的消隱脈沖電平消除PE的性能大體上可采用下式來描述，參照圖5y＝0，當(dāng)x＜py＝x-p，當(dāng)p≤x＜ty=x-p+x-txmax-tp,]]>當(dāng)x≥t其中p＝消隱脈沖電平j(luò)a t＝門限值坐標(biāo)軸模擬被明確應(yīng)用，其方式是y＝Out，以及x＝In。在這些式中，例如可能是xmax＝1023，p＝64，以及t＝xmax-(p/2)＝＞1023-(64/2)＝991。
根據(jù)又一個實施例，圖像處理鏈10還可包括所謂的邊緣校正，它在本領(lǐng)域所述的那些術(shù)語中稱作暈光消除VE。暈光消除VE例如可在消隱脈沖電平消除PE之后設(shè)置在圖像處理鏈10中。采用暈光消除VE的一個優(yōu)點是圖像中的角落暗化的減小。圖像的角落的暗化一般由傳感器的光學(xué)和物理屬性引起。暈光現(xiàn)象的特征在于圖像的亮度值的減小，從圖像的中心開始，并向圖像的各角落徑向進行。
根據(jù)本發(fā)明的暈光消除算法VE可用來補償這個缺陷，其方式是，它在圖像中施加空間變化的偏移以及其中還可取決于像素位置的暈光現(xiàn)象校正系數(shù)vf。校正系數(shù)vf的值隨著暈光現(xiàn)象與中心點的距離r增加而增加。
中心點(r＝0)例如可設(shè)置為圖像的中心。校正系數(shù)vf可發(fā)展為取決于傳感器特定參數(shù)和距離的函數(shù)。參數(shù)例如可采用校準成像來定義，其中傳感器用于對具有標(biāo)準照明的白色表面成像，以及從其中參數(shù)的適當(dāng)基本估算用來定義參數(shù)，使得它們可用于消除暈光現(xiàn)象。距離r可通過一種本身已知的方式(例如勾股定理)來確定，其中，但是，必須將所謂的縱橫比作為附加系數(shù)來考慮。如果各像素值乘以對應(yīng)于與其對應(yīng)的距離r的系數(shù)vf，則直接得到暈光消除。另外，還必須考慮以下事實由于衰減的不同方式，可對于各色彩分量Rvf、Gvf、Bvf分別推導(dǎo)校正系數(shù)。如果色彩分量被分別衰減，則校正由此產(chǎn)生的差錯是良好的，使得不會在實際色彩平衡調(diào)節(jié)中導(dǎo)致差錯。
有利的是，以下列方式來設(shè)置暈光消除算法VE它例如在消隱脈沖電平消除PE之后以及在色彩平衡估算級CBA之前在圖像處理鏈10中進行，因為在那種情況中，在圖像中將不可能存在暗角落而使實際色彩平衡調(diào)節(jié)CBC失真。
圖6說明可能附加到根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個子級的一個實例。作為根據(jù)本發(fā)明的圖像處理鏈中的最后子級，根據(jù)一個實施例，可能還存在暗色校正。其中，從累積直方圖尋找滿足為其設(shè)置的特定具體門限的值。在暗色校正中，根據(jù)門限值所確定的最暗色彩分量朝黑色伸展某個設(shè)置量，以及其它分量也可按照相同比例來處理。通過將設(shè)置幅度的偏移添加到色彩轉(zhuǎn)換函數(shù)來進行伸展，如圖6所示。
根據(jù)一個實施例，暗端門限值例如可通過以下方式來定義從色彩分量R、G、B的每個的直方圖尋找例如對應(yīng)于像素數(shù)量的1％的強度點。此后，對應(yīng)于各色彩分量的1％點的強度值乘以對應(yīng)于各色彩分量的當(dāng)前校正系數(shù)，以及因而得到的已修改強度值的最小值被選取，該已修改強度值還乘以0.7，然后選作校正的幅度。
以上定義及選取的校正幅度隨后除以當(dāng)前校正系數(shù)GR、GG、GB，作為其結(jié)果，對于各色彩分量得到除法偏移值OffsetR、OffsetG、OffsetB。應(yīng)當(dāng)注意，偏移值不影響色彩，只是將其伸展以變得更暗。為了可使色彩平衡調(diào)節(jié)目標(biāo)等級保持為最初預(yù)計的那樣，新調(diào)節(jié)的校正系數(shù)GR’、GG’、GB’仍然必須被定義。如果圖像中沒有暗點，則對比度可(略微)增加。
圖7中最下面的直方圖表示一個實例，說明通過暗像素的色彩的校正得到的直方圖，其中，當(dāng)校正暗像素的色彩時，以上述方式定義的偏移被添加到轉(zhuǎn)換函數(shù)中，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)換函數(shù)的放大的重新調(diào)節(jié)。作為暗端的校正的結(jié)果，轉(zhuǎn)換函數(shù)接收以下形式
ROut＝GR′*(RIn-OffsetR)GOut＝GG′*(GIn-OffsetG)BOut＝GB′*(BIn-OffsetB)然后，這個過程的結(jié)果是，比定義點更亮的點被轉(zhuǎn)換為明亮的，而比它更暗的點則變得更暗。變化對于直方圖的影響在圖7的最下方描述信息中說明，它還示出作為根據(jù)本發(fā)明的圖像處理鏈10的結(jié)果得到的最終按分量的直方圖。從色彩分量形成的映射函數(shù)在中部In/Out描述信息中表示。
線性轉(zhuǎn)換函數(shù)可用于根據(jù)本發(fā)明的方法。如果所使用的算法進一步與可能的γ校正結(jié)合，非線性也可被添加并且通常被添加，作為附加實施例。
根據(jù)一個實施例，γ校正GC可通過這樣的方式來實現(xiàn)首先定義圖像的類型。根據(jù)實施例的一個實例，這可通過搜索累積直方圖的X軸上的25％、50％和80％點來進行，其中，在25％點、例如組成圖像的像素的25％具有比該點更暗或相等的強度值?？筛鶕?jù)其來判定當(dāng)前處理的鏡頭是常規(guī)、背光還是低對比度的用于強度值的標(biāo)準被設(shè)置為對應(yīng)于百分比25、50和80。定義之后，與圖像應(yīng)當(dāng)加亮的程度成比例地選擇較小的γ值。在圖8中，對于SRGB(標(biāo)準RGB)圖像，在CEI/IEC組織(Commission Internationale de l’Eclairage(維也納)/(國際電化學(xué)委員會(日內(nèi)瓦))中，已選擇γ等級0.45＝1/2.2。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，γ值例如可從0.20到0.60變化。一般極近似地來說，可以指出，在γ校正中，色彩平衡在調(diào)節(jié)鏈10的最后級中通過以冪的數(shù)量級增加進行調(diào)節(jié)，其中，對于強度值進行適當(dāng)?shù)膹姸葏^(qū)域自乘，其中冪的數(shù)量級對應(yīng)于γ值。直接冪的數(shù)量級增加不是在曲線的初始區(qū)域中執(zhí)行，以便防止暗區(qū)的變化過快(陡峭)。
根據(jù)一個實施例，根據(jù)本發(fā)明的色彩平衡調(diào)節(jié)方法的子級可綜述如下。
1.消除消隱脈沖電平PE，2.消除暈光VE，3.通過濾出飽和像素值G(S)以及對應(yīng)它們的圖像點15.1來收集直方圖，4.根據(jù)本發(fā)明的方法，采用邊界條件t1、t2、t3，從累積直方圖定義照明色Rill、Gill、Bill的估算值，5.采用照明色的估算值來定義必要的色彩轉(zhuǎn)換映射函數(shù)，以及采用它們來調(diào)節(jié)已推導(dǎo)的邊界條件和限制，6.調(diào)節(jié)色彩分量R、G、B的最暗值，7.當(dāng)判定γ校正的視覺最佳值時，采用加法和直方圖數(shù)據(jù)。
級3、4、5和6組成根據(jù)本發(fā)明的方法的核心組件。應(yīng)當(dāng)注意，取決于實現(xiàn)，這些級可按照若干不同方式重新設(shè)置或組合。
必須理解，以上描述及相關(guān)特征只是意在說明本發(fā)明。因此，本發(fā)明決不是僅限制到所公開或者權(quán)利要求中陳述的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會十分清楚可能處于所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明實質(zhì)的范圍之內(nèi)的本發(fā)明的許多不同變更和修改。
權(quán)利要求
1.一種在數(shù)字圖像處理鏈(10)中用于調(diào)節(jié)色彩平衡的方法，在所述方法中-對象按像素被成像，從而形成色彩分量(R，G，B)的值集，-從所述色彩分量(R，G，B)的值集形成分量特定的直方圖，-從所述分量特定的直方圖形成累積直方圖，-從所述累積直方圖定義與至少一個色彩分量對應(yīng)的照明色(Rill，Gill，Bill)，-采用目標(biāo)色(Rtgt，Gtgt，Btgt)和所定義的照明色(Rill，Gill，Bill)對于至少兩個色彩分量(R，G，B)定義調(diào)節(jié)色彩平衡的增益系數(shù)(GR，GG，GB)，其特征在于，在所述方法中-從所述累積直方圖的結(jié)束處的色彩曲線的基本平坦區(qū)域來定義這種點hi，其中，在至少一個色彩分量(R，G，B)的情況中，對應(yīng)于相繼點hi、hi+1的按色彩分量的像素強度值Ci、Ci+1滿足為其設(shè)置的標(biāo)準條件，以及-對于至少一個色彩分量(R，G，B)將對應(yīng)于公共定義點hi的按色彩分量的強度值Ci設(shè)置成對應(yīng)于所述照明色(Rill，Gill，Bill)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過搜索滿足以下子標(biāo)準的最小索引i，從所述累積直方圖定義所述照明色(Rill，Gill，Bill)1)在各色彩分量(R，G，B)中，對應(yīng)于根據(jù)設(shè)置區(qū)間分割所選的兩個相繼點hi、hi+1的像素值Ci、Ci+1的比率rc小于為它們設(shè)置的第一門限值t1，即rC=CiCi+1<t1,C=(R,G,B)]]>2)對應(yīng)于所述像素值Ci、Ci+1的比率rc的這樣產(chǎn)生的和小于為它們設(shè)置的第二門限值t2，RiRi+1+GiGi+1+BiBi+1<t2]]>3)最大像素值變化與最小像素值變化之間的所述像素值Ci、Ci+1的變化的相對速度的比率小于為其設(shè)置的第三門限值t3， 其中，滿足所述條件1-3的對應(yīng)于所述點hi的各色彩分量的強度值Ci被設(shè)置成對應(yīng)于所述照明色(Rill，Gill，Bill)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一門限值t1在范圍1.0-1.5之內(nèi)、優(yōu)選地在范圍1.01-1.2之內(nèi)變化。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述第二門限值t2在范圍3.0-4.0之內(nèi)、優(yōu)選地在范圍3.0-3.5之內(nèi)變化。
5.如權(quán)利要求2-4中的任一項所述的方法，其特征在于，所述第三門限值t3在范圍3.0-5.0之內(nèi)變化，優(yōu)選地大約為4.0。
6.如權(quán)利要求1-5中的任一項所述的方法，其特征在于，在所述方法中，在色彩平衡調(diào)節(jié)(CBC)之前，還對原始矩陣的像素值執(zhí)行消隱脈沖電平消除(PE)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述消隱脈沖電平消除(PE)至少部分線性地執(zhí)行，例如，以如下方式-當(dāng)色彩分量(R，G，B)的像素值電平低于為其設(shè)置的門限值(t)時，通過直接減法來扣除偏移(p)，而且，在設(shè)置門限值(t)之后，-所述偏移(p)被扣除，但是同時以這樣的方式增強所述像素值，使得所述最大像素值電平實質(zhì)上沒有減小。
8.如權(quán)利要求1-7中的任一項所述的方法，其特征在于，在所述方法中，優(yōu)選地在所述消隱脈沖電平消除(PE)之后以及在所述色彩平衡調(diào)節(jié)(CBC)之前，還執(zhí)行暈光消除程序(VE)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，空間變化的偏移和像素值增益系數(shù)(vf)用于暈光消除程序(VE)中。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，分別為各個色彩分量(R，G，B)推導(dǎo)所述增益系數(shù)(vf)。
11.如權(quán)利要求1-10中的任一項所述的方法，其特征在于，與所述方法結(jié)合，還執(zhí)行暗色校正程序，其中，作為子級，-從所述累積直方圖中尋找滿足為其設(shè)置的門限條件(dpcc)的這類像素值，-所定義的最暗色彩分量采用所定義幅度的偏移朝所述直方圖的暗端伸展，同時還以相同比例處理其它色彩分量，以及-對轉(zhuǎn)換函數(shù)的增益(GR，GG，GB)執(zhí)行重新調(diào)節(jié)。
12.如權(quán)利要求1-11中的任一項所述的方法，其特征在于，為各個色彩分量(R，G，B)定義中間像素值，以及如果所選參考分量的中間像素值和所述色彩分量(R，G，B)的中間像素值以設(shè)置的方式相互不同，則調(diào)節(jié)所述增益(GR，GG，GB)，以便減小差異。
13.如權(quán)利要求1-12中的任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括γ校正級GC，其中-從所述累積直方圖來定義拍攝類型，所述類型可以是例如常規(guī)、背光或低對比度，-根據(jù)拍攝類型定義，被選擇用于γ校正的γ值與圖像應(yīng)當(dāng)加亮的程度成比例地減小，所述γ值可以例如在范圍0.10-0.80之內(nèi)、優(yōu)選地在范圍0.20-0.60之內(nèi)變化。
14.如權(quán)利要求1-13中的任一項所述的方法，其特征在于，在所述累積直方圖形成之前，其中甚至一個值集中的相同圖像點(15.1)的像素值滿足所選標(biāo)準的至少這類像素值(G(S))被從至少一個值集中濾出。
15.一種在數(shù)字圖像處理鏈(10)中用于調(diào)節(jié)色彩平衡的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括-用于按像素將對象成像而形成色彩分量(R，G，B)的值集的部件，-用于從所述色彩分量(R，G，B)的值集形成按分量的直方圖的部件，-用于從所述按分量的直方圖形成累積直方圖的部件，-用于從所述累積直方圖定義與至少一個色彩分量對應(yīng)的照明色(Rill，Gill，Bill)的部件，-用于采用目標(biāo)色(Rtgt，Gtgt，Btgt)和所定義的照明色(Rill，Gill，Bill)為至少兩個色彩分量(R，G，B)定義調(diào)節(jié)色彩平衡的增益系數(shù)(GR，GG，GB)的部件，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括-用于從累積直方圖的結(jié)束處的色彩曲線的基本平坦區(qū)域定義這種點hi的部件，其中，在至少一個色彩分量(R，G，B)的情況中，對應(yīng)于相繼點hi、hi+1的按色彩分量的像素強度值Ci、Ci+1設(shè)置成滿足為它們設(shè)置的標(biāo)準條件，以及-用于對于至少一個色彩分量(R，G，B)將對應(yīng)于定義公共點hi的按色彩分量的強度值Ci設(shè)置成對應(yīng)于所述照明色(Rill，Gill，Bill)的部件。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在色彩平衡調(diào)節(jié)(CBC)之前、用于對原始矩陣的像素值執(zhí)行消隱脈沖電平消除(PE)的功能性。
17.如權(quán)利要求15或16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用于執(zhí)行優(yōu)選地設(shè)置在所述消隱脈沖電平消除(PE)之后以及在所述色彩平衡調(diào)節(jié)(CBC)之前的暈光消除(VE)的部件。
18.如權(quán)利要求15-17中的任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用于校正暗色的部件。
19.如權(quán)利要求15-18中的任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用于在所述累積直方圖形成之前濾出至少一個值集的至少這類像素值(G(S))的部件，其中甚至一個值集中的相同圖像點(15.1)的像素值滿足所選標(biāo)準。
20.一種用于調(diào)節(jié)色彩平衡的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括數(shù)字圖像處理鏈(10)，其中所述鏈(10)包括-用于按像素將對象成像而形成色彩分量(R，G，B)的值集[R]、[G]、[B]的部件，-用于從所述色彩分量(R，G，B)的值集形成按分量的直方圖的部件，-用于從所述按分量的直方圖形成累積直方圖的部件，-用于從所述累積直方圖定義與至少一個色彩分量對應(yīng)的照明色(Rill，Gill，Bill)的部件，-用于采用目標(biāo)色(Rtgt，Gtgt，Btgt)和所定義的照明色(Rill，Gill，Bill)為至少兩個色彩分量(R，G，B)定義調(diào)節(jié)色彩平衡的增益系數(shù)(GR，GG，GB)的部件，其特征在于，所述設(shè)備還包括-用于從累積直方圖的結(jié)束處的色彩曲線的基本平坦區(qū)域定義這種點hi的部件，其中，在至少一個色彩分量(R，G，B)的情況中，對應(yīng)于相繼點hi、hi+1的按色彩分量的像素強度值Ci、Ci+1設(shè)置成滿足為它們設(shè)置的標(biāo)準條件，以及-用于對于至少一個色彩分量(R，G，B)將對應(yīng)于定義公共點hi的按色彩分量的強度值Ci設(shè)置成對應(yīng)于所述照明色(Rill，Gill，Bill)的部件。
21.用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的方法的軟件部件，其中，所述部件包括用于接收圖像數(shù)據(jù)的接口-用于按像素將對象成像而形成色彩分量(R，G，B)的值集的軟件部件，-用于從所述色彩分量(R，G，B)的值集[R]、[G]、[B]形成按分量的直方圖的軟件部件，-用于從所述按分量的直方圖形成累積直方圖的軟件部件，-用于從所述累積直方圖定義與至少一個色彩分量對應(yīng)的照明色(Rill，Gill，Bill)的軟件部件，-用于采用目標(biāo)色(Rtgt，Gtgt，Btgt)和所定義的照明色(Rill，Gill，Bill)為至少兩個色彩分量(R，G，B)定義調(diào)節(jié)色彩平衡的增益系數(shù)(GR，GG，GB)的軟件部件，其特征在于，在所述軟件部件中，還設(shè)置-用于從累積直方圖的結(jié)束處的色彩曲線的基本平坦區(qū)域定義這種點hi的軟件部件，其中，在至少一個色彩分量(R，G，B)的情況中，對應(yīng)于相繼點hi、hi+1的按色彩分量的像素強度值Ci、Ci+1設(shè)置成滿足為它們設(shè)置的標(biāo)準條件，以及-用于對于至少一個色彩分量(R，G，B)將對應(yīng)于定義公共點hi的按色彩分量的強度值Ci設(shè)置成對應(yīng)于所述照明色(Rill，Gill，Bill)的軟件部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及在數(shù)字圖像處理鏈(10)中用于調(diào)節(jié)色彩平衡的方法。在該方法中，對象被成像作為色彩分量(R，G，B)，從其中形成累積直方圖。從這些色彩曲線中，以所選方式來定義照明色(R
文檔編號G06T5/40GK1856800SQ200480027313
公開日2006年11月1日 申請日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月24日
發(fā)明者O·卡萊沃, P·內(nèi)諾寧 申請人:諾基亞有限公司