CN101296384B - 白平衡调整装置、成像设备及存储白平衡调整程序的记录介质 - Google Patents

Abstract

一种白平衡调整装置，包括：分割单元，其将待处理的图像分割为多个小区域；计算单元，其基于所述图像的颜色信息，计算每一个小区域的评估值；判断单元，其基于在多个小区域的评估值中所关注小区域的评估值和与所关注小区域相邻的多个小区域的评估值之间的关系，判定是否将所关注小区域的评估值用于白平衡计算；以及计算单元，其基于所述判断单元的判断结果，执行白平衡计算。因此，抑制了颜色失真，并且可以正确地执行白平衡。本发明还涉及一种相关的成像设备和存储白平衡调整程序的记录介质。

Description

白平衡调整装置、成像设备及存储白平衡调整程序的记录介质

技术领域

本实施例涉及一种白平衡调整装置，其对要处理的图像数据执行白平衡调整，还涉及一种相关的成像设备和白平衡调整程序。

背景技术

用于对数字图像数据执行白平衡调整的技术是已知的。已经提出了一种技术，其根据亮度信息改变用于白平衡调整的信息段的权重，以避免在白平衡调整中物体颜色造成的颜色失真(例如参见日本未审专利申请公开No.2002-23296)。

偶尔的，会发生这样的事件：在包含在图像数据中的物体颜色的边界部分中发生串色，并且由于颜色失真，错误地执行了白平衡调整。以上公开No.2002-23296的技术不能解决该问题。

发明内容

因此提出本实施例来提供一种白平衡调整装置、成像设备、以及白平衡调整程序，其能够抑制颜色失真并正确地执行白平衡调整。

为了实现以上的提议，根据本实施例的颜色平衡调整装置包括：分割单元，其将待处理的图像分割为多个小区域；计算单元，其基于所述图像的颜色信息，计算每一个小区域的评估值；判断单元，其基于在所述多个小区域的评估值中所关注小区域的评估值和与所关注小区域相邻的多个小区域的评估值之间的关系，判断是否将所关注小区域的评估值用于白平衡计算；以及计算单元，其基于判断单元的判断结果，执行白平衡计算。

例如，判断单元基于评估值是否包括于无色区中做出所述判断，所述无色区预先定义在预定颜色坐标中。

例如，如果所关注小区域的评估值包括于无色区中并且与所关注小区域相邻的所有小区域的评估值都包括于无色区中，判断单元就判定应将所关注小区域的评估值用于白平衡计算。

例如，如果所关注小区域的评估值包括于无色区中并且在所关注小区域和与所关注小区域相邻的所有小区域之间的色差都小于或等于预定值，判断单元就判定应将所关注小区域的评估值用于白平衡计算。

进一步，例如，所述计算单元在所关注小区域的评估值被用于白平衡计算时，根据所述色差，确定要被用于所关注小区域的评估值的权重。

具有以上任意一个白平衡装置的成像设备作为实现本发明的特定形式是有效的。

一种计算机可读记录介质，存储了白平衡调整程序，其通过将以上任意一个白平衡装置的表达转换为程序形式而获得，用于对待处理的图像数据进行白平衡调整，其作为实现本发明的特定形式也是有效的。

附图说明

图1是根据第一实施例的电子相机1的功能框图；

图2是根据第一实施例、由电子相机1执行的处理的流程图；

图3示出了图像如何被分割；

图4示出了如何执行判断；

图5示出了各个小区域的颜色；

图6示出了如何对图5的图像执行判断；

图7是根据第二实施例、由电子相机1执行的处理的流程图；

图8是根据第二实施例、由电子相机1执行的处理的流程图(的延续)；

图9示出了如何计算色差ΔC；

图10是根据第三实施例、由电子相机1执行的处理的流程图；

图11是根据第三实施例、由电子相机1执行的处理的流程图(的延续)；

图12示出了在色差最大值ΔC_(x，y)与权重W之间的关系。

具体实施方式

<第一实施例>

以下将参考附图来说明第一实施例。第一实施例针对一种配备了根据本实施例的白平衡调整装置的电子相机。

图1是根据第一实施例的电子相机1的功能框图。如图1所示，电子相机1配备了成像单元2、A/D转换单元3、视频信号处理电路4和用于控制各个单元的控制单元5。成像单元2配备了成像透镜(未示出)、成像器件等，成像单元2通过拍摄物体图像来产生图像信号并将其输出到A/D转换单元3。A/D转换单元3基于所接收的图像信号产生数字图像数据，并将其输出到视频信号处理电路4。电子相机1还配备了白平衡计算单元(以下称为“WB计算单元”)6、存储器7和图像存储器8。被输入到视频信号处理电路4的图像数据经过视频信号处理电路4和WB计算单元6的各种图像处理。电子相机1的结构的其它部分由于与相关技术相同，而没有说明或示出。

图2是在白平衡调整时由WB计算单元6执行的处理的流程图。

在步骤S1，WB计算单元6从视频信号处理电路4获得待处理图像的图像数据。该图像数据是RGB图像数据。

在步骤S2。WB计算单元6将所获得的图像分割为多个小区域。在该实施例中，如图3所示，图像数据被分割为9(垂直)×10(水平)个小区域。

在步骤S3，WB计算单元6为在步骤S2所产生的每一个小区域计算评估值。所述评估值是两个值，即，(R值的平均值)/(G值的平均值)和(B值的平均值)/(G值的平均值)，其分别被称为R/G和B/G。WB计算单元6在存储器7中存储所计算的各个小区域的R/G和B/G的评估值(评估值被暂时存储)，并移动到步骤S4。

在步骤S4，WB计算单元6对在S3步骤所计算的每一个小区域的评估值执行判断。更具体而言，WB计算单元6基于在步骤S3所计算的评估值是否包括于图4中所示的预定颜色平面中的预定无色区中，来对每一个小区域的评估值执行判断。在图4中，水平轴和垂直轴分别表示B/G和R/G。在图4中，根据黑体辐射轨迹预先定义了四个无色区E1-E4。无色区E1-E4是分别为户外自然光、多云天气、在晴天下的阴影和荧光灯照明定义的。WB计算单元6判断每一个小区域的评估值是否包括于无色区E1-E4之一中。如果评估值包括于无色区E1-E4之一中，WB计算单元6就采用使其与有关小区域相关的方式在存储器7中存储“OK”。如果评估值没有包括于无色区E1-E4之一中，则WB计算单元6就采用使其与有关小区域相关的方式在存储器7中存储“NG”。

例如，在其中左上区域是白色、右下区域是绿色、蓝色区域位于它们之间的图像的情况下(见图5)，由图5中“W”指示的小区域的评估值包括于无色区E1中，E1是为户外自然光而定义的(见图6)。由图5中“B”指示的小区域的评估值以及由图5中“G”指示的小区域的评估值没有包括于无色区E1-E4的任何一个中。由图5中“W/B”指示的小区域位于白色区域与蓝色区域之间的边界上，它们的评估值包括于无色区E3中，E3是为晴天下的阴影区域而定义的。由图5中“B/G”指示的小区域位于蓝色区域与绿色区域之间的边界上，它们的评估值包括于无色区E4中，E4是为荧光灯照明而定义的。

因此，WB计算单元6为由图5中“W”、“W/B”或“B/G”所指示的小区域在存储器7中存储“OK”，并为由“B”或“G”指示的小区域在存储器7中存储“NG”、

在步骤S5，WB计算单元6选择所关注小区域。WB计算单元6按照从位于左上角的小区域开始的次序选择所关注小区域。

在步骤S6，WB计算单元6判断与在步骤S5所选择的小区域相邻的所有小区域(即8个小区域)是否都与“OK”相关联。如果判定所有此类小区域都与“OK”相关联，则WB计算单元6就移动到步骤S7。另一方面，如果至少有一个小区域与“NG”相关联，则WB计算单元6就移动到步骤S9(稍后说明)。

在步骤S4(判断)对其存储了“OK”的多个小区域之中，对于白平衡计算使用由“W/B”指示的小区域的评估值是不适当的，因为在该处会发生串色。由“B/G”指示的小区域在步骤S4中的判断错误地检测，因为实际上它们不是无色区。然而，可以依靠步骤S6的判断，从白平衡计算的对象中将这些小区域排除在外。

在步骤S7，WB计算单元6将在步骤S5所选择的小区域的评估值分别加到T_R/G和T_B/G上。符号T_R/G和T_B/G表示评估值的和，并在该处理开始之前被初始化(T_R/G＝0，T_B/G＝0)。

在步骤S8，WB计算单元6将存储器7中的参数CountT递增1。随后，WB计算单元6移动到步骤S9。参数CountT是一个计数器的计数，用于对在步骤S7中加到T_R/G和T_B/G上的评估值的数量进行计数，并且在该处理开始之前将参数CountT初始化(CountT＝0)。

在步骤S9，WB计算单元6将在存储器7中的参数CountB递增1。随后，WB计算单元6移动到步骤S10。参数CountB是一个计数器的计数，用于对在步骤S5选择的小区域的数量进行计数，并在该处理开始之前将参数CountB初始化(CountB＝0)。

如果在步骤S6判定至少有一个小区域与“NG”相关联(步骤S6：否)，则跳过步骤S7和S8。即，从白平衡计算的对象中将所关注小区域的评估值排除在外。

在步骤S10，WB计算单元6基于存储在存储器7中的计数CountB，判断是否已经对所有小区域进行了步骤S6中的判断。如果判定已经对所有小区域进行了步骤S6中的判断，WB计算单元6就移动到步骤S11。另一方面，如果判定还没有对所有小区域进行步骤S6中的判断，WB计算单元6就返回步骤S5，并将下一个小区域选择为所关注小区域。

在步骤S11，WB计算单元6根据以下等式(1)和(2)计算评估值的平均值：

(评估值R/G的平均值)＝T_R/G/CountT  …(1)

(评估值B/G的平均值)＝T_B/G/CountT  …(2)

在步骤S12，WB计算单元6基于在步骤S11所计算的评估值的平均值，计算R_gain和B_gain。用于计算的具体方法与公知技术相同。

如上所述，在第一实施例中，提供了用于将待处理的图像分割为多个小区域的分割单元、用于基于图像的颜色信息计算每一个小区域的评估值的计算单元、以及用于基于在多个小区域的评估值中所关注小区域的评估值与和该所关注小区域相邻的多个小区域的评估值之间的关系，判断是否使用所关注小区域的评估值进行白平衡计算的判断单元，并且基于判断单元的判断结果执行白平衡计算。因此，抑制了颜色失真，并且可以正确地执行白平衡调整。

而且，在第一实施例中，判断单元基于评估值是否包括于无色区中来做出判断，其中所述无色区预先定义在预定颜色坐标中。因此，从白平衡计算的对象中将可能导致串色的小区域排除在外。

更进一步，在第一实施例中，如果所关注小区域的评估值包括于无色区中并且与该所关注小区域相邻的所有小区域的评估值都包括于无色区中，判断单元就判定应将该所关注小区域的评估值用于白平衡计算。因此，能够以高精度选择无色区，并用于白平衡计算。

<第二实施例>

以下将参考附图描述第二实施例。第二实施例是第一实施例的变型。在第二实施例中，仅详细描述与第一实施例中不同的部件、操作等，包含第一实施例中相同部件的部件被给予了与后者相同的参考标记。

第二实施例针对一种与根据第一实施例的图1的电子相机结构相同的电子相机。

图7和8是在白平衡调整时由WB计算单元6执行的处理的流程图。

在步骤S21-S25，WB计算单元6执行与图2中步骤S1-S5相同的处理。

在步骤S26，如同图2的步骤S6，WB计算单元6判断与步骤S25中所选择的小区域相邻的所有小区域(即8个小区域)是否都与“OK”相关联。如果判定所有此类小区域都与“OK”相关联，WB计算单元6就移动到步骤S27。另一方面，如果至少有一个小区域与“NG”相关联，WB计算单元6就移动到步骤S31(稍后说明)。

在步骤S27，WB计算单元6分别计算在步骤S25所选择的小区域和与其相邻的所有小区域之间的色差ΔC。

图9示出了如何计算色差ΔC。假设中心小区域(0，0)是在步骤S25所选择的小区域；那么，就根据以下等式(3)来计算在S25步骤所选择的小区域和相邻的多个小区域(x，y)之间的色差ΔC_(x，y)：

$\mathrm{\&Delta;}{C}_{(x,y)}=\sqrt{{(R/G_{(x,y)}-R/G_{\left(\mathrm{0,0}\right)})}^2+{({B/G}_{(x,y)}-{B/G}_{\left(\mathrm{0,0}\right)})}^2}---\left(3\right)$

在等式(3)中，(x，y)是以下8个组合之一：即，(-1，-1)，(-1，0)，(-1，+1)，(0，-1)，(0，+1)，(+1，-1)，(+1，0)和(+1，+1)。WB计算单元6为(x，y)的这8个组合计算色差ΔC，并将它们存储在存储器7中(所计算的色差ΔC被暂时存储)，并移动到步骤S28。存储在存储器7中的所计算的色差ΔC_(x，y)可以被再次用于与不同所关注小区域相对应的、(x，y)的同一组合(即，仅当每一个组合(x，y)首次出现时才计算色差ΔC_(x，y))。

在步骤S28，WB计算单元6判断在步骤S27所计算的色差ΔC_(x，y)的最大值是否小于或等于一个预定阈值k。如果判定其小于或等于预定阈值k，WB计算单元6就移动到步骤S29。另一方面，如果判定其大于预定阈值k，WB计算单元6就移动到步骤S31(稍后说明)。

在步骤S29，如同图2的步骤S7，WB计算单元6将在步骤S25所选择的小区域的评估值分别加到T_R/G和T_B/G上。符号T_R/G和T_B/G表示评估值的和，并在该处理开始之前被初始化(T_R/G＝0，T_B/G＝0)。

在步骤S30，如同图2的步骤S8，WB计算单元6将存储器7中的参数CountT递增1。随后，WB计算单元6移动到步骤S31。参数CountT是一个计数器的计数，用于对在步骤S29加到T_R/G和T_B/G上的评估值的数量进行计数，并在该处理开始之前被初始化(CountT＝0)。

在步骤S31，如同图2的步骤S9，WB计算单元6将存储器7中的参数CountB递增1。随后，WB计算单元6移动到步骤S32。参数CountB是一个计数器的计数，用于对在步骤S26选择的小区域的数量进行计数，并在该处理开始之前被初始化(CountB＝0)。

如果在步骤S26中判定至少有一个小区域与“NG”相关联(步骤S26：否)或者如果在步骤S28中判定色差ΔC_(x，y)的最大值大于预定阈值k(步骤S28：否)，就跳过步骤S29和S30。即从白平衡计算的对象中将所关注小区域的评估值排除在外。

在步骤S32，如同图2的步骤S10，WB计算单元6基于在存储器7中的计数CountB，判断是否已经对所有小区域都进行了步骤S26中的判断。如果判定已经对所有小区域都进行了步骤S26中的判断，WB计算单元6就移动到步骤S33。另一方面，如果判定还没有对所有小区域都进行步骤S26中的判断，WB计算单元6就返回步骤S25，并将下一个小区域选择为所关注小区域。

在步骤S33，如同图2的步骤S11，WB计算单元6计算评估值的平均值。

在步骤S34，如同图2的步骤S12，WB计算单元6基于在步骤S33所计算的评估值的平均值，来计算R_gain和B_gain。

如上所述，在第二实施例中，如果所关注小区域的评估值包括于无色区中并且在所关注小区域和与该所关注小区域相邻的所有小区域之间的色差都小于或等于预定值，判断单元就判定应将所关注小区域的评估值用于白平衡。因此，除了第一实施例的优点之外，第二实施例提供了以下优点：能够更为可靠地从白平衡计算的对象中将可能导致串色的小区域排除在外，从而可以将具有低程度颜色不均匀性的小区域的评估值用于白平衡计算。

<第三实施例>

以下将参考附图描述第三实施例。第三实施例是第一和第二实施例的变型。在第三实施例中，仅详细描述与第一和第二实施例中不同的部件、操作等，包含第一和第二实施例中相同部件的部件被给予了与后者相同的参考标记。

第三实施例针对一种与根据第一实施例的图1的电子相机结构相同的电子相机。

图10和11是在白平衡调整时由WB计算单元6执行的处理的流程图。

在步骤S41-S45，WB计算单元6执行与在图2的步骤S1-S5相同的处理。

在步骤S46，如同图2的步骤S6，WB计算单元6判断与步骤S45中所选择的小区域相邻的所有小区域(即8个小区域)是否与“OK”相关联。如果判定所有此类小区域都与“OK”相关联，WB计算单元6就移动到步骤S47。另一方面，如果至少有一个小区域与“NG”相关联，WB计算单元就移动到步骤S54(稍后说明)。

在步骤S47，WB计算单元6采用与图7中步骤S27相同方式，为(x，y)的8个组合计算色差ΔC_(x，y)。

在步骤S48，WB计算单元6判断在步骤S47所计算的色差ΔC_(x，y)的最大值是否小于或等于一个预定阈值m。如果判定其小于或等于预定阈值m，WB计算单元6就移动到步骤S52(稍后说明)。另一方面，如果判定其大于预定阈值m，WB计算单元6就移动到步骤S49。

在步骤S49，WB计算单元6判断在步骤S47所计算的色差ΔC_(x，y)的最大值是否大于或等于预定阈值n。如果判定其大于或等于预定阈值n，WB计算单元6就移动到步骤S54(稍后说明)。另一方面，如果判定其小于预定阈值n，WB计算单元6就移动到步骤S50。

如果色差ΔC_(x，y)的最大值大于阈值m且小于阈值n，在步骤S50，WB计算单元6就根据以下等式(4)基于色差ΔC_(x，y)的最大值计算权重W：

W＝1-{(a-m)/(n-m))          (4)

在此a是色差ΔC_(x，y)的最大值。

在步骤S51，WB计算单元6将在步骤S45所选择的小区域的评估值乘以在步骤S50所计算的权重W。随后，WB计算单元6移动到步骤S52。

在步骤S52，如同图2的步骤S7，WB计算单元6将评估值分别加到T_R/G和T_B/G上。符号T_R/G和T_B/G表示评估值的和，并在该处理开始之前被初始化(T_R/G＝0，T_B/G＝0)。如果色差ΔC_(x，y)的最大值大于阈值m且小于阈值n，在步骤S52，将在步骤S51乘以了权重W的评估值加到T_R/G和T_B/G上。

在步骤S53，如同图2的步骤S8，WB计算单元6将存储器7中的参数CountT递增1。随后，WB计算单元6移动到步骤S54。参数CountT是一个计数器的计数，用于对在步骤S52加到T_R/G和T_B/G上的评估值的数量进行计数，并在该处理开始之前被初始化(CountT＝0)。

在步骤S54，如同图2的步骤S9，WB计算单元6将存储器7中的参数CountB递增1。随后，WB计算单元6移动到步骤S55。参数CountB是一个计数器的计数，用于对在步骤S45选择的小区域的数量进行计数，并在该处理开始之前被初始化(CountB＝0)。

如果在步骤S49判定色差ΔC_(x，y)的最大值大于或等于阈值n(步骤S49：是)，就跳过步骤S52和S53。即，将用于色差ΔC_(x，y)的最大值大于或等于阈值n的小区域的权重W设定为0。

图12示出了在色差ΔC_(x，y)的最大值与权重W之间的关系。如图12所示，如果色差ΔC_(x，y)的最大值小于或等于阈值m(步骤S48：是)，则将权重W设定为1。如果色差ΔC_(x，y)的最大值大于或等于阈值n(步骤S49：是)，则将权重W设定为0。如果色差ΔC_(x，y)的最大值大于阈值m且小于阈值n(步骤S49：否)，就根据色差ΔC_(x，y)的最大值来确定权重W。

即，如果色差ΔC_(x，y)的最大值足够小，就将权重W设定为使得所关注小区域的评估值对白平衡计算贡献极大。另一方面，如果色差ΔC_(x，y)的最大值足够大，就从白平衡计算的对象中将所关注小区域的评估值排除在外。

在步骤S55，如同图2的步骤S10，WB计算单元6基于在存储器7中的计数CountB，判断是否已经对所有小区域进行了步骤S46中的判断。如果判定已经对所有小区域进行了步骤S46中的判断，WB计算单元6就移动到步骤S56。另一方面，如果判定还没有对所有小区域进行步骤S46中的判断，WB计算单元6就返回步骤S45，并将下一个小区域选择为所关注小区域。

在步骤S56，如同图2的步骤S11，WB计算单元6计算评估值的平均值。

在步骤S57，如同图2的步骤S12，WB计算单元6基于在步骤S56所计算的评估值的平均值，来计算R_gain和B_gain。

如上所述，在第三实施例中，根据色差来确定当评估值被用于白平衡计算时应用于所述评估值的权重。因此，除了第一实施例的优点之外，第三实施例提供了以下优点：能够根据色差来调整每一个所关注小区域的评估值对白平衡计算的贡献程度。

尽管在每一个上述实施例中待处理图像的图像数据是RGB图像数据，但本发明可以类似的用于待处理图像的图像数据是另一颜色空间中的图像数据(例如YCbCr图像数据)的情况。

尽管每一个上述实施例都是针对配备了白平衡调整装置的电子相机的，但本发明可以类似的用于使用计算机的图像处理设备。在此情况下，其适于在计算机中存储与图2、图7和8或图10和11的流程图相对应的程序。

由详细说明，实施例的许多特点和优点是显而易见的，所附的权利要求意图覆盖在其真实精神和范围内的、实施例的所有此类特点和优点。此外，由于本领域技术人员容易想到许多变型和变化，并不希望将发明实施例限于所示的和所述的准确结构和操作，因此可以采取在其范围内的所有适合的变型及其等价物。

Claims (6)

1.一种白平衡调整装置，包括：

分割单元，其将待处理的图像分割为多个小区域；

评估值计算单元，其基于所述图像的颜色信息，计算每一个所述小区域的评估值；

判断单元，其基于在所述多个小区域的所述评估值中所关注小区域的所述评估值和与所述所关注小区域相邻的多个小区域的所述评估值之间的关系，判断是否将所述所关注小区域的所述评估值用于白平衡计算；以及

白平衡计算单元，其基于所述判断单元的判断结果，执行白平衡计算，

其中，所述判断单元基于所述评估值是否包括于无色区中做出所述判断，所述无色区预先定义在预定颜色坐标中，

其中，如果所述所关注小区域的所述评估值包括于所述无色区中并且与所述所关注小区域相邻的所有所述小区域的所述评估值都包括于所述无色区中，所述判断单元就判定应将所述所关注小区域的所述评估值用于白平衡计算。

2.根据权利要求1的白平衡调整装置，其中，如果所述所关注小区域的所述评估值包括于所述无色区中并且与所述所关注小区域相邻的所有所述小区域的所述评估值都包括于所述无色区中，并且如果在所述所关注小区域和与所述所关注小区域相邻的所有所述小区域之间的色差都小于或等于预定值，所述判断单元就判定应将所述所关注小区域的所述评估值用于白平衡计算。

3.根据权利要求2的白平衡调整装置，其中，所述白平衡计算单元在所述评估值被用于白平衡计算时，根据所述色差，确定要用于所述评估值的权重。

4.一种白平衡调整方法，包括：

分割步骤，用于将待处理的图像分割为多个小区域；

评估值计算步骤，用于基于所述图像的颜色信息，计算每一个所述小区域的评估值；

判断步骤，用于基于在所述多个小区域的所述评估值中所关注小区域的所述评估值和与所述所关注小区域相邻的多个小区域的所述评估值之间的关系，判断是否将所述所关注小区域的所述评估值用于白平衡计算；以及

白平衡计算步骤，用于基于所述判断步骤的判断结果，执行白平衡计算，

其中，在所述判断步骤中，基于所述评估值是否包括于无色区中做出所述判断，所述无色区预先定义在预定颜色坐标中，

其中，如果所述所关注小区域的所述评估值包括于所述无色区中并且与所述所关注小区域相邻的所有所述小区域的所述评估值都包括于所述无色区中，在所述判断步骤中，就判定应将所述所关注小区域的所述评估值用于白平衡计算。

5.根据权利要求4的白平衡调整方法，其中，如果所述所关注小区域的所述评估值包括于所述无色区中并且与所述所关注小区域相邻的所有所述小区域的所述评估值都包括于所述无色区中，并且如果在所述所关注小区域和与所述所关注小区域相邻的所有所述小区域之间的色差都小于或等于预定值，在所述判断步骤中，就判定应将所述所关注小区域的所述评估值用于白平衡计算。

6.根据权利要求5的白平衡调整方法，其中，在所述白平衡计算步骤中，在所述评估值被用于白平衡计算时，根据所述色差，确定要用于所述评估值的权重。

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