CN101390010B

CN101390010B - 具有闪光单元的色彩平衡照相机

Info

Publication number: CN101390010B
Application number: CN2007800061126A
Authority: CN
Inventors: M·珀拉拉; O·卡勒沃; J·宇斯科; J·塔米南
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2027-02-20
Also published as: JP2009527961A; CN101390010A; US20070196095A1; EP1989591A4; US7570881B2; EP1989591A1; WO2007096468A1

Abstract

成像设备(100)包括：闪光单元(20)；成像单元(10)；存储器，其包括特定于单个闪光单元的预定色彩平衡参数；以及图像处理器(40)，用于基于所述参数修正图像色彩。所述预定参数通过对测试目标(300)成像而确定并且将其存储到存储器中。预定参数在用于实际图像的色彩修正的较后阶段应用。即使当单个闪存单元具有不同的光谱特性时，也可以确保在成像设备的大批量生产中具有一致的图像色彩。

Description

具有闪光单元的色彩平衡照相机

技术领域

本发明涉及当通过闪光单元提供照明时在成像中对图像色彩的控制。本发明还涉及成像设备、成像设备的制造、以及成像设备的校准，所述成像设备具有闪光单元。

背景技术

在较差照明条件下拍摄相片时可以使用闪光。闪光的色温可能大大偏离自然日光即太阳光的色温。因此，使用闪光拍摄的照片的色彩可能显得不自然。

美国专利申请2004/0196643公开了一种包括多个LED(发光二极管)元件的摄影光源。根据该教导，光源可以包括产生红光的红光LED元件，产生绿光的绿光LED元件以及产生蓝光的蓝光LED元件。色彩的混合比例可以调整，以便设置照明光的色温从而实现自然光下摄影特征的色彩。

美国专利申请2005/0134723公开了一种包括照相机和光模块的图像捕获系统，所述光模块提供具有可调光谱含量的闪光。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种制造多个便携式成像设备的方法。本发明的目的还包括提供一种调整便携式成像设备的色彩平衡的方法。本发明的目的还包括提供用于实施所述方法的计算机程序产品。本发明的目的还提供用于确定成像设备的色彩平衡参数的校准配置。本发明的另一目的是提供包括闪光单元的便携式成像设备。另外，本发明的目的是提供一种捕获图像的方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种制造多个便携式成像设备的方法，所述设备具有基本上相同的机械结构，

所述成像设备中的每个均包括：

-闪光单元，用于照明对象，

-成像单元，用于捕获对象的图像，

-存储器，用于存储特定于所述单个闪光单元的预定色彩平衡参数，以及

-图像处理单元，用于基于所述色彩平衡参数修正所述捕获的图像的色彩，

所述方法依次包括：

-由通过所述闪光单元提供的闪光来照明测试目标，

-捕获所述测试目标的测试图像，

-基于所述测试图像确定所述色彩平衡参数，以及

-将所述色彩平衡参数存储到所述存储器中。

根据本发明的第二方面，提供了一种调整便携式成像设备的色彩平衡的方法，

所述成像设备包括：

-闪光单元，用于照明对象，

-成像单元，用于捕获对象的图像，

所述方法依次包括：

-由通过所述闪光单元提供的闪光来照明测试目标，

-捕获所述测试目标的测试图像，

-基于所述测试图像确定所述色彩平衡参数，以及

-将所述色彩平衡参数存储到所述存储器中。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于确定针对成像设备的色彩平衡参数的计算机程序产品，所述设备包括：

-闪光单元，用于照明对象，

-成像单元，用于捕获对象的图像，

-存储器，用于存储预定色彩平衡参数，所述参数特定于所述单个闪光单元，以及

所述计算机程序产品包括存储在可读介质中的计算机程序代码段，当被处理器执行时计算机程序代码段用于：

-操作所述闪光单元以照明测试目标，

-操作所述成像单元以捕获所述测试目标的测试图像，

-基于所述测试图像的像素的第一和第二色彩分量，计算第一色彩分量与第二色彩分量的平均比率，

-基于所述比率确定至少一个色彩平衡参数，以及

-将所述至少一个色彩平衡参数存储到所述成像设备的存储器中。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于针对成像设备确定色彩修正参数的校准配置，所述设备包括：

-闪光单元，用于照明对象，

-成像单元，用于捕获对象的图像，

-存储器，用于存储色彩平衡参数，所述参数对于所述单个闪光单元是特定的，以及

所述校准配置依次包括：

-中和色(neutral color)测试目标，布置在所述成像单元的视野中，

-命令装置，用于命令所述成像设备照明捕获所述测试目标的测试图像，

-数据处理器，用于通过基于所述测试图像的像素的第一和第二色彩分量计算第一色彩分量与第二色彩分量的平均比率，来确定至少一个色彩修正参数，以及

-用于将确定的色彩修正参数存储到成像设备的存储器中的装置。

根据本发明的第五方面，提供了一种便携式成像设备，包括：

-闪光单元，用于照明对象，所述闪光单元包括一个或者多个发光二极管，

-成像单元，用于捕获对象的图像，

-存储器，包括特定于所述单个闪光单元的预定色彩平衡参数，以及

-图像处理单元，用于基于所述色彩平衡参数修正所述捕获的图像的色彩。

根据本发明的第六方面，提供了一种捕获图像的方法，所述方法包括：

-由通过所述闪光单元提供的闪光来照明对象，

-捕获所述对象的主要图像，以及

-基于特定于所述单个闪光单元的预定色彩平衡参数来处理所述主要图像。

该成像设备包括：闪光单元；成像单元；存储器，包括特定于所述单个闪光单元的预定色彩平衡参数；以及图像处理器，用于基于所述参数修正图像色彩。色彩平衡参数与由所述单个闪光单元提供的光的色彩相匹配。预定参数通过将中和色测试目标成像并且随后将其存储到存储器中而确定。在用于对端用户拍摄的实际图像的色彩修正的稍后阶段应用所述预定参数。这样，尽管单个闪光单元和/或制造的成像设备的其他部件可以具有不同的光谱特性，但仍然可以确保具有一致的图像色彩。

通过下文中给出的示例和描述以及所附权利要求书，对于本领域技术人员而言，本发明的实施方式以及他们的益处将变得明显。

附图说明

在下文示例中，将参照附图而更详细的描述本发明的实施方式，其中：

图1示意性地示出了适合用于拍摄对象的图像的成像设备，

图2a示意性地示出了图像传感器上的像素布置。

图2a示意性地示出了图像像素的子像素，

图2c示意性地示出了贝叶尔(Bayer)图像传感器上的子像素布置，

图2d示意性地示出了Bayer图像传感器的图像像素，

图3通过示例示出了通过白光LED发射的光的典型光谱强度，

图4通过示例示出了通过单个白光LED发射的光的光谱强度，

图5示意性地示出了用于确定色彩平衡参数的校准配置，

图6示出了当使用自然光对中和色目标成像时自然光下的图像像素的红色、绿色以及蓝色分量，

图7通过示例示出了当使用闪光对中和色目标成像时图像像素的红色、绿色以及蓝色分量，

图8示出了涉及根据图7的照明条件的色彩修正参数，

图9示出了在用图8的色彩修正系数相乘后图像像素的红色、绿色以及蓝色分量，

图10示出了拍摄色彩修正图像的框图。

具体实施方式

参见图1，成像设备100包括成像单元10、闪光单元20、控制单元60、图像处理器40以及一个或者多个存储器区域51、52、53。成像单元10包括成像光学器件5和图像传感器70。闪光单元20可以包括一组发光二极管22(LED)和适合的驱动器电子器件。闪光单元20还可以包括气体放电闪光灯，例如氙气闪光灯。

通过利用由闪光单元20提供的光为对象照明、通过成像单元10捕获对象200的图像以及通过图像处理器40修正图像色彩，来拍摄对象200的图像。图像以数字形式处理。图像色彩使用可以存储在第一存储器区域51中的预定色彩平衡参数CBP修正。第二存储器区域52和第三存储器区域53可以用于存储在色彩修正前和色彩修正后捕获的图像。S1表示修正前捕获的图像数据，并且S2表示修正后的图像数据。

经修正的图像的色彩将尽可能接近对象200的色彩。当对象是白色的时，对象200的色彩修正图像也将是白色的。

提前确定色彩平衡参数CBP，例如在捕获实际图像之前的数日或者数周。

控制单元60控制例如操作的定时。成像光器件5通常是一组透镜。色彩敏感图像传感器70可以例如是CMOS传感器(互补金属氧化物半导体)或者CCD(电荷耦合器件)传感器。存储器区域52还可以并入到图像传感器70中作为移位寄存器，从而在进一步处理之前存储捕获的图像。

闪光单元20可以包括一个或者多个白光LED，和/或一个或者多个彩色的LED。例如，红广、绿光以及蓝光LED的组合基本上提供了白光。例如，彩光的LED可以与白光LED相结合使用，以调整发射光的色温。可替换地，闪光单元20还可以包括一个或者多个气体放电闪光灯，例如氙气闪光灯。

用户可以经由命令接口62将命令发送到成像设备100。用户可以仅通过按压接口62上的按钮而拍摄图像。接口62进一步包括基于电连接器、红外光和/或射频通信的数据链路。

图2a示意性地示出了图像传感器70的图像像素71。图像传感器可以包括以列和行排列的数百万图像像素。参见图2b，图像传感器70的每个像素71可以包括适合用于检测不同色彩的子像素72、73、74。例如，子像素72可以适合用于检测红色，子像素73可以适合用于检测绿色，以及子像素74可以适合用于检测蓝色。子像素72、73、74在一起提供图像像素71的红色、绿色以及蓝色分量。图像像素71的红色、绿色以及蓝色分量的值一起指定了图像像素71的色彩和各个图像点的色彩。

参见图2C，图像传感器70还可以是Bayer图像传感器。Bayer图像传感器70可以包括以行和列排列的数百万子像素72、73、74、75。2×2格式的彼此靠近的那些子像素72、73、74、75可以组合在一起，从而构成Bayer图像传感器70的图像像素71。根据随后信号处理算法，可以考虑每个子像素72属于一个、两个或者四个不同的图像像素71。例如，子像素72可以处于不同的部分重叠图像像素71的左上角、右上角、左下角或者右下角中。Bayer图像传感器70可以包括数百万图像像素。

参见图2d，Bayer图像传感器70的每个图像像素71由适合用于检测不同色彩的子像素72、73、74、75构成。通常地，子像素72可以适合用于检测红色，两个子像素73和75适合用于检测绿色，以及子像素74适合用于检测蓝色。子像素72、73、74、75在一起提供图像像素71的红色、绿色以及蓝色分量。

图3示出了白光LED所发射的光的典型光谱强度。图3的曲线表示大量白光LED的平均光谱特性。光谱强度展示了在蓝色B处的第一峰和黄色Y处的第二宽峰。INT表示强度，λ表示波长，以及nm是纳米的缩写。

参见图4，在采用预定操作电流和操作条件情况下，单个LED的光谱分布可能大大偏离平均光谱。例如，当与虚线曲线AVE所表示的平均特征对比时，黄色Y处的峰可以显著被抑制。

在大批量生产中，特征通常在LED与LED以及一批与一批之间相偏离。根据LED的光谱特性，他们可以以组分类，但是大量LED的分类是困难的。当第一批LED安装到成像设备100中时，在第二批LED制造之前进行分类变得不可能。闪光单元20可以包括从一组LED选出的一个或者多个LED。很可能的是，由所述闪光单元20发射的光的光谱分布至少在某种程度上与所述组的平均和/或假定光谱分布相偏离。发射光的光谱分布对于所述单个闪光单元20是特定的。分布很有可能与其他闪光单元的分布相偏离。

由白光LED发射的光谱分布依赖于操作电流。发射的光谱的蓝峰通常相对于操作电流的较高值处的黄峰而增强。光谱分布还可能依赖于电流脉冲的持续时间、脉冲形状和/或闪光的重复速率。

由气体放电闪光灯所发射的光谱分布可能依赖于操作电流和闪光持续时间，并且分布可能显示灯与灯以及一批与一批之间的变化。

图像传感器70的光谱响应可以显示变化，其可能进一步导致不正确的色彩重现。

如果使用根据图4的光拍摄对象200的图像，但是采用图3的光谱进行色彩修正，则图像色彩显得带有蓝色。

参见图5，成像设备100可以被校准，以考虑其图像传感器70和/或其单个闪光单元20的光谱特性。中和色测试目标300位于成像光器件10的视野中并且由闪光单元20所提供的光来照明。色彩平衡参数CBP基于测试目标300的图像来确定。色彩平衡参数CBP可以存储在存储器区域51中。

中和色意味着测试目标300是白色或者灰色。校准目标300可以是白色对象，例如一件白色聚四氟乙烯(RTFE)，不透明的白玻璃、或者涂有二氧化钛的板。

原则上，也可以使用彩色的测试目标300，只要其在宽光谱范围内反射光。然而，其不均匀的光谱反射能力不必要地使校准程序变复杂。

在大批量生产多个成像设备100中，测试目标300可以设置在组装线的预定点处。对于所有成像设备100，可以使用同一测试目标300。使成像设备处于测试目标300的附近，以使得可以拍摄一个或者多个测试图像。测试图像优选地在暗盒内拍摄，以使得环境光不影响色彩平衡参数CBP的确定。

色彩平衡参数CBP的自动确定可以通过外部控制器400来控制，所述外部控制器具有数据接口402和数据处理器404。数据接口402与成像单元100的接口62相兼容。用于拍摄测试目标的图像的命令可以经由接口402、62发送到成像设备100。命令信号可以是电子、光学或者射频信号。接口可以包括用于按压成像设备100的接口62上的按钮的机械致动器。

与色彩平衡参数CBP的确定相关的数据处理可以通过成像设备100的图像处理单元40和/或通过外部数据处理器404来执行。接口402、62可以用于传送图像数据和/或色彩平衡参数CBP。

确定的色彩平衡参数CBP除了储存在内部存储器区域51以外，还可以存储在外部档案库406中。闪光单元20的操作电流可以经由接口402、62而改变。

假定在以下示例中，捕获的图像是RGB格式(红、绿、蓝)。图像还可以是某种其他格式，例如CMYK格式(青色、品红、黄)。

图像像素71的色彩可以根据所述像素的红色C_R、绿色C_G以及蓝色C_B分量来表示，即根据所述像素71的子像素72、73、74的信号值来表示。例如可以使用8比特的字节来存储色彩分量值。这样，每个分量可以假定例如在0至255的范围内的值，从而提供16.8百万不同色彩组合。另外可以使用10比特、12比特或者更长比特的字节存储图像数据。

参见图6中示出的条状图，当使用闪光对白色对象进行成像时，图像像素的红色C_R、绿色C_G以及蓝色C_B分量应该具有相等值。SGN表示任意单位的色彩分量的值。色彩分量值通常以数字形式存储和处理。色彩分量值还可以是模拟形式，例如作为图像传感器70中的电荷。

闪光的光谱可能与假定的光谱相偏离。因此，红色R、绿色G以及蓝色B分量的相对幅度可能不相等。例如，红色分量R可以相对于绿色G以及蓝色B分量而被抑制，如图7所示。

向回参见图5，成像光器件10收集从测试目标300反射的闪光并且将测试目标300的图像聚焦于图像传感器70的像素71上。为了确定色彩平衡参数CBP，首先针对对应于测试目标300的图像的一组图像像素71，即完全被测试目标300的图像所覆盖的那些像素，计算色彩分量C_R、C_G、C_B的平均水平。可以选定像素71的矩形组。由于在图像区域的周边中的成像光器件5性能不理想，因此有利的是选择所述组的宽度使得显著小于图像传感器70的宽度。所述组的宽度应该小于目标300的图像的宽度。

基于测试目标300的图像，计算像素71的选定组的绿色分量的平均水平AVE_G，蓝色分量的平均AVE_B和红色分量的平均水平AVE_R。绿色分量的平均水平AVE_G可以选定作为参考。因此，可以计算三个色彩平衡参数GAIN_R、GAIN_G以及GAIN_B：

GAI N_{R} = \frac{{AVE}_{G}}{{AVE}_{R}}, - - - (1)

{GAIN}_{G} = \frac{{AVE}_{G}}{{AVE}_{G}} = 1,

以及(2)

{GAIN}_{B} = \frac{{AVE}_{G}}{{AVE}_{B}} . - - - (3)

换言之，参数GAIN_R等于绿色分量与红色分量的平均比率，这是基于选定组中的像素的绿色分量和红色分量而计算的。参数GAIN_B等于绿色分量与蓝色分量的平均比率。

色彩平衡参数GAIN_R、GAIN_G以及GAIN_B可以通过图像处理器40计算，并且将其存储到存储器区域51中。可替换地，可以使用外部数据处理器404，因为当最终用户拍摄图像时不需要确定色彩平衡参数。

如果选定红色作为参考，则方程(1)、(2)以及(3)的分子用AVE_R来代替。如果选定蓝色作为参考，则等式(1)、(2)以及(3)的分子用AVE_B来代替。为了最小化字节溢出的风险，有利的是选择具有最大平均水平的色彩作为参考。

有时还因为其他技术原因而很难与预定色彩分量相乘。在那种情况下，有利的是选择预定色彩作为参考色彩。

在色彩平衡参数GAIN_R、GAIN_G以及GAIN_B已经得以确定并且将其存储到存储器51中后，将测试目标300从成像单元10的视野中移除。实际上，当成像设备100从校准夹具移除时，并且当下一机械相似成像设备位于同一校准夹具中时，目标300在组装线中可以保持固定。

当在稍后阶段拍摄实际对象200的图像(图1)时，可以通过将每个图像像素的红色分量C_R与预定色彩平衡参数GAIN_R相乘，将每个图像像素的绿色分量C_G与预定色彩平衡参数GAIN_G相乘，以及将每个图像像素的蓝色分量C_B与预定色彩平衡参数GAIN_B相乘，来修正图像的色彩。当参数的值是1时，可以省略相乘。

实际对象200可以例如是人物、车辆、动物或者风景。

现在，例如当在闪光下拍摄白色对象200的图像时，图像像素71的分量C_R、C_G、C_B的相对幅度可以与图7中所示幅度类似。为了修正图像像素71的色彩，子像素72、73、74所提供的分量C_R、C_G、C_B分别乘以根据图8的GAIN_R、GAIN_G以及GAIN_B。VAL表示数字参数的值。对应于白色图像像素，所得经色彩修正的分布示于图9中。针对图像的每个像素71(图2a)进行相乘。通常地，有利地在几毫秒内执行数百万次相乘。

比率GAIN_R、GAIN_G以及GAIN_B可以直接用作色彩平衡参数CBP并且如此存储在存储器区域51中。然而，色彩平衡参数GAIN_R、GAIN_G以及GAIN_B还可以在应用色彩修正之前提前与同一系数相乘，以便在调整色彩平衡修正的同时调整图像的亮度。在这种情况下，色彩平衡参数CBP与比率GAIN_R、GAIN_G以及GAIN_B成正比。如果系数大于1，则图像变得更明亮。如果系数小于1，则图像变得更暗。这样可以减少算术运算量和用于计算所需的时间。为了最小化用于处理所需的时间，有利地将每个图像像素71的每个色彩分量仅相乘一次。换言之，每个子像素72、73、74所提供的值有利地仅相乘一次。

例如当图像是RGB(红、绿、蓝)格式、原始Bayer格式(R、Gr、Gb、B)、或者CMYK格式(青、品红、黄)时，可以执行色彩修正。色彩修正参数还可以例如针对青色、品红色以及黄色而确定，而不是针对红色、绿色以及蓝色。

Bayer图像传感器70的图像像素71(图2d)的色彩最初是原始Bayer格式(R、Gr、Gb、B)。在这种情况下，每个图像像素71的色彩最初通过四个色彩分量来指定，所述像素包括四个子像素72、73、74、75。子像素72提供红色分量，子像素74提供蓝色分量，子像素73提供第一绿色分量以及子像素75提供像素71的第二绿色分量。第一和第二绿分量可以分别处理，或者在进一步处理之前可以对他们求和或者求平均。

在原始Bayer格式的情况下，可以确定色彩修正参数并且将其分别应用于两个绿色分量Gr、Gb。可替换地，分量Gr、Gb还可以求和并且作为单个色彩处理。可以在进一步处理之前计算第一和第二色彩分量Gr、Gb的平均值。

当图像是某种其他形式时，例如YUV或者jpeg格式，可以在执行色彩修正之前将其转换为例如RGB或者CMYK格式。然而，优势的是在图像数据的压缩之前的较早阶段执行色彩修正。

在低费用图像传感器70中，图像像素71的光学曝光可以发生在不同的时间间隔，即不是同时发生。这样，可以在图像的最后像素的光学曝光结束之前已经执行了修正第一图像像素的色彩所需的相乘。光学曝光时间意味着这样的时间周期，在该时间周期期间，从对象200反射的光有助于像素的信号级别。

一旦建立了所述像素或者子像素的信号值，则色彩修正可以立即(即迅速)应用到每个像素71或者子像素72、73、74。因此，针对整个捕获的图像，在其最后像素或者子像素的光学曝光完成之后，可以几乎立即执行色彩修正。这样，需要用于在针对随后图像的光学曝光开始之前处理所捕获的图像的时间最小。用于将图像从图像传感器70传送到图像处理单元40的移位寄存器或者存储器区域52的大小可以小于捕获的图像的大小。在一些情况下，可以将存储器区域52完全省略。

当捕获两个连续图像时，闪光单元20的LED 22或者其驱动电子器件的功率处理能力可以设置对两个连续闪光之间的最小时间的限制。

图像像素71的色彩通过所述像素71的色彩分量的相对值来指定。色彩分量值根据图像数据的格式或者选定标准被解释为色彩。一种指定中和色或者白色的方式是红色、绿色以及蓝色分量具有相等值。色彩修正的目标精确度可以指定为使得红色和蓝色分量的值在绿色分量的值的1％内。另外，可以应用较窄或者较宽容限，例如0.5％、2％或者5％。

系数GAIN_R、GAIN_G以及GAIN_B可以存储在存储器区域51中，例如以u16.8格式，其意味着将实际增益值与数字256相乘，并且截取为无符号整数，其作为16位的字存储在存储器中。

可以确定色彩平衡参数CBP并且以各种不同的方式对其进行应用。例如，可以针对对应于测试目标300的图像的每个像素71确定色彩分量的比率，并且可以对所述比率取平均从而获得色彩平衡参数CBP。例如，当与等式(1)、(2)、(3)相对比时，色彩平衡参数可以以相反方式定义。随后，实际图像的色彩分量可以除以色彩平衡参数，而不是相乘。另外，三个8比特的色彩平衡参数可以组合从而形成单个24比特参数。

现在参考图10的框图概述根据本发明的校准阶段和成像阶段。

有利地，在成像设备的系列生产中(即，在工厂中)执行校准阶段。然而，如果需要替换成像设备100的缺陷部件，则还可以在服务/维护店中执行校准阶段。校准阶段包括步骤301、302以及303。

在步骤301中，中和色测试目标300通过由闪光单元20提供的闪光来照明，并且捕获测试目标300的测试图像。

在步骤302中，基于测试目标300的测试图像确定色彩平衡参数CBP。

在步骤303中，色彩平衡参数CBP存储在成像设备100的存储器中。

成像阶段通过成像设备100的最终用户来执行。成像阶段包括步骤305和306。

在步骤305中，成像设备100布置在将要对其成像(即摄影)的实际对象200的附近。对象200可以例如是人物或者艺术品。对象200布置在成像光器件10的视野中。由闪光单元20提供的闪光对对象照明，并且捕获实际目标200的实际图像。

在步骤306中，实际图像的每个图像像素的色彩分量通过使用预定色彩平衡参数CBP来修正，所述参数对于上述步骤301、302、303中所使用的单个闪光单元20是特定的。

成像设备100的色彩平衡参数CBP与所述成像设备100的单个闪光单元20的光谱特性相匹配。因此，当两个闪光单元20具有不同的光谱特性时，他们还具有不同组的色彩平衡参数CBP。

尽管闪光单元20可以包括数个LED 22，但是色彩可以使用单组色彩平衡参数GAIN_R、GAIN_G以及GAIN_B来修正，即一个值针对GAIN_R、一个值针对GAIN_G以及x一个值针对GAIN_B。然而，可以根据成像情况来选择闪光单元20的操作状态，即操作电流、电流脉冲的持续时间、脉冲形状、以及激活的LED的数目。当对象200距离较远时，需要较多的光能量，并且当对象200距离较近时，需要较少的光能量。有利地，色彩平衡参数GAIN_R、GAIN_G以及GAIN_B确定用于闪光单元20的每个操作状态。

在成像情况中还存在环境光。环境光可以源自如荧光灯、白炽灯、太阳或者蓝天。图像色彩受到环境光的影响。当除了由闪光单元20提供的闪光以外还有环境光出现时，也可以应用根据本发明的色彩修正。环境光对总曝光的相对贡献可以基于例如在闪光之前或者闪光之后拍摄图像并且考虑成像设备和对象200之间的距离来进行估计。对于第一近似，可以使用参数K_REL表示相对贡献，其假定为在范围0至1中的值。当不存在环境光时，K_REL的值是1。在明亮太阳光下和/或当对象200距离成像设备100较远时，K_REL的值可以近似为零。

每个图像像素的分量C_R、C_G、C_B可以通过将分量与因子k_REL和1-k_REL相乘而分为两个部分。色彩修正应用于分量k_RELC_R、k_RELC_G、k_RELC_B，将经修正的分量值，即GAIN_Rk_RELC_R、k_RELC_G以及GAIN_Bk_RELC_B，与分量(1-k_REL)C_R、(1-k_REL)C_G以及(1-k_REL)C_B求和。

换言之，图像被分为两个部分，第一部分对应于闪光曝光以及第二部分对应于环境光曝光。将根据本发明的色彩修正应用于第一部分。将经修正的第一和第二部分叠加，即求和，从而形成最终白平衡的图像。

所述第二部分的色彩可以根据环境光的色彩在第一部分和第二部分叠加之前通过自动白平衡算法进行修正。

色彩平衡参数CBP除了存储在内部存储器区域51中以外，还可以存储在制造者的档案库406中。例如当成像设备100的软件在服务店中进行更新时，参数CBP可以从档案库恢复并且将其再次传送到成像设备100中。档案库优势地布置为使得制造的成像设备100的每个单个序列号与所述成像设备100的设备特定色彩平衡参数CBP相关联。档案库还可以包括关于校准的时间和日期的信息。还可以对制造的成像设备100的色彩平衡参数CBP进行统计分析并且用于质量控制目的。

成像设备100可以是从下面列表选出的设备、可以是从下面列表选出的设备的一部分、或者可以结合从下面列表选出的设备使用：便携式设备、具有无线通信能力的设备、图像扫描器、数字照相机、移动电话、个人数字助理(PDA)、通信器、便携式因特网设备以及手持式计算机。

根据本发明的色平衡在成像设备100的大批量生产中，即当制造多个机械类似成像设备时尤其具有优势。得益于本发明，在成像设备100的大批量生产中可以提供更一致的色彩再现。

得益于本发明，闪光单元20的光谱分布中的变化和/或图像传感器70的光谱响应中的变化可以通过根据本发明确定色彩平衡参数来进行补偿。可以允许分量的特性的相当大的变化。这样，未分类的图像传感器70、未分类的LED 22和/或未分类的气体放电闪光灯可以用作成像设备的部件，其大大减小制造费用。尤其是，低费用数字照相机可以使用针对图像色彩分量的固定增益设置来实施。

当在使用闪光在低照明条件下拍摄图像时，不需要应用自动白平衡(AWB)算法。

当存在环境光时，自动白平衡算法(AWB)可以应用于修正环境光色彩的贡献。然而，在这种情况下，也不需要为了提供执行自动白平衡算法所需要的时间而延长闪光脉冲的持续时间。换言之，在图像的光学曝光实际开始之前不需要打开闪光。在闪光开始和色彩修正完成之间的时间周期可以基本上等于第一像素的光学曝光的开始与图像的最后像素的光学曝光的结束之间的时间周期。

图像的处理可以逐个子像素地迅速执行。不必保留用于在捕获的图像进行分析和处理之前存储图像数据的中间存储器区域52。

对于本领域技术人员而言，将清楚理解，存在根据本发明的方法和设备的修改和变形。上述参考附图描述的特定实施方式仅是示例性的并且不意味着限制由所附权利要求书所限定的本发明的范围。

Claims

1.一种制造多个便携式成像设备的方法，所述设备具有基本上相同的机械结构，

所述成像设备中的每个均包括：

-闪光单元，用于照明对象，

-成像单元，用于捕获对象的图像，

所述方法依次包括：

-由通过所述闪光单元提供的闪光来照明测试目标，

-捕获所述测试目标的测试图像，

-基于所述测试图像确定所述色彩平衡参数，以及

-将所述色彩平衡参数存储到所述存储器中，

其中确定所述色彩平衡参数的步骤进一步包括：

-选择所述测试图像的一组像素，以及

-基于所述组的像素的第一和第二色彩分量，计算第一色彩分量与第二色彩分量的平均比率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中第一成像设备的色彩平衡参数不同于第二成像设备的色彩平衡参数。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

-从一组LED中选择一个或者多个LED，以及

-使得闪光单元包括所述选择的LED，其中所述选择的LED的光谱特性与所述组的平均光谱特性相偏离。

4.根据权利要求1所述的方法，其中第一成像设备的闪光单元的光谱特性与第二成像设备的闪光单元的光谱特性相偏离。

5.根据权利要求1所述的方法，包括：

-从一组LED中选择一个或者多个LED，

-使得闪光单元包括所述选择的LED，

-改变所述选择LED的操作电流，以及

-以电流特定的方式存储所述色彩平衡参数。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中所述测试目标具有中和色。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中将所述参数确定为使得所述成像设备中的每个均适合用于针对同一对象提供同一颜色。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中将所述参数确定为使得所述成像设备中的每个均适合用于针对白色对象提供白色。

9.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中所述参数还存储在所述成像设备外部的档案库中。

10.一种调整便携式成像设备的色彩平衡的方法，所述成像设备包括：

-闪光单元，用于照明对象，

-成像单元，用于捕获对象的图像，

所述方法依次包括：

-由通过所述闪光单元提供的闪光来照明测试目标，

-捕获所述测试目标的测试图像，

-基于所述测试图像确定所述色彩平衡参数，以及

-将所述色彩平衡参数存储到所述存储器中，

其中确定所述色彩平衡参数的步骤进一步包括：

-选择所述测试图像的一组像素，以及

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括

-从一组LED中选择一个或者多个LED，以及

12.根据权利要求10所述的方法，包括

-从一组LED中选择一个或者多个LED，

-使得闪光单元包括所述选择的LED，

-改变所述选择LED的操作电流，以及

-以电流特定的方式存储所述色彩平衡参数。

13.根据权利要求10至12中任意一项所述的方法，其中所述测试目标具有中和色。

14.根据权利要求10至12中任意一项所述的方法，其中将所述参数确定为使得所述成像设备适合用于针对白色对象提供白色。

15.根据权利要求10至12中任意一项所述的方法，其中所述参数还存储在所述成像设备外部的档案库中。

16.一种用于确定针对成像设备的色彩平衡参数的装置，所述成像设备包括：

-闪光单元，用于照明对象，

-成像单元，用于捕获对象的图像，

-存储器，用于存储预定色彩平衡参数，所述参数对于所述单个闪光单元是特定的，以及

所述用于确定针对成像设备的色彩平衡参数的装置，包括：

-用于操作所述闪光单元以照明测试目标的装置，

-用于操作所述成像单元以捕获所述测试目标的测试图像的装置，

-用于基于所述测试图像的像素的第一和第二色彩分量，计算第一色彩分量与第二色彩分量的平均比率的装置，

-用于基于所述比率确定至少一个色彩平衡参数的装置，以及

-用于将所述至少一个色彩平衡参数存储到所述成像设备的存储器中的装置。

17.根据权利要求16所述的装置，进一步包括用于改变所述闪光单元的发光二级管的操作电流、以及用于以电流特定的方式存储所述色彩平衡参数的装置。

18.一种用于针对成像设备确定色彩修正参数的校准装置，所述成像设备包括：

-闪光单元，用于照明对象，

-成像单元，用于捕获对象的图像，

-图像处理单元，用于基于所述色彩平衡参数，修正所述捕获的图像的色彩，

所述校准装置依次包括：

-中和色测试目标，布置在所述成像单元的视野中，

-命令装置，用于命令所述成像设备照明所述测试目标以及捕获所述测试目标的测试图像，

-用于将所述至少一个色彩修正参数存储到成像设备的存储器中的装置。

19.根据权利要求18所述的校准装置，进一步包括所述设备外部的档案库，用于存储所述参数。

20.一种便携式成像设备，包括：

-成像单元，用于捕获对象的图像，

其中所述图像处理单元被配置为通过用第一色彩修正参数乘以每个图像像素的第一色彩分量，以执行色彩修正。

21.根据权利要求20所述的设备，适合用于当使用所述闪光单元提供照明时提供针对中和色对象的中和图像色彩。

22.根据权利要求21所述的设备，其中所述中和图像色彩通过第一色彩分量、第二色彩分量以及第三色彩分量来指定，所述第一色彩分量与所述第二色彩分量的比率在对应于所述中和色的值的1％内，并且所述第三色彩分量与所述第二色彩分量的比率在对应于所述中和色的值的1％内。

23.根据权利要求20所述的设备，其中每个图像像素的色彩分量适合用于仅相乘一次。

24.根据权利要求20至23中任意一项所述的设备，其中用于传送来自所述成像单元的图像传感器的未经修正图像的存储器区域的大小小于所述捕获的图像的大小。

25.根据权利要求20至23中任意一项所述的设备，其中色彩的所述修正适合用执行以使得第一图像像素的色彩在第二图像像素的光学曝光完成之前得以修正。

26.根据权利要求20至23中任意一项所述的设备，其中在闪光开始和捕获的图像的色彩修正完成之间的时间段适合于基本上等于第一像素的光学曝光的开始与所述捕获图像的最后像素的光学曝光的结束之间的时间周期。

27.根据权利要求20至23中任意一项所述的设备，其中所述存储器包括若干组预定色彩平衡参数，所述组对于所述闪光单元的不同操作电流是特定的。

28.根据权利要求20至23中任意一项所述的设备，其中所述闪光单元包括具有不同光谱特性的至少两个白光LED。

29.根据权利要求20至23中任意一项所述的设备，其中所述图像处理单元进一步适合用于通过将环境光纳入考虑而修正所述捕获的图像的色彩。

30.根据权利要求20至23中任意一项所述的设备，进一步包括无线通信能力。

31.一种捕获图像的方法，所述方法包括：

-由通过所述闪光单元提供的闪光来照明对象，

-捕获所述对象的主要图像，以及

-基于特定于所述单个闪光单元的预定色彩平衡参数来处理所述主要图像，

其中所述预定色彩平衡参数通过以下步骤确定：

-由通过所述闪光单元提供的闪光来照明测试目标，

-捕获所述测试目标的测试图像，以及

-基于所述比率确定至少一个色彩平衡参数，以及

-将所述色彩平衡参数存储到存储器中。