CN101577831B

CN101577831B - 启动白平衡调节的控制方法和控制装置

Info

Publication number: CN101577831B
Application number: CN 200910079771
Authority: CN
Inventors: 王浩
Original assignee: Vimicro Corp
Current assignee: Beijing Vimicro Ai Chip Technology Co Ltd
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2029-03-10
Also published as: CN101577831A

Abstract

本发明公开了一种启动白平衡调节的控制方法和控制装置。本发明利用运动检测得到连续两帧图像中的背景区域，并分别计算背景区域在连续两帧图像中的色度平均值；如果背景区域在连续两帧图像中的色度平均值之差大于或大于等于预设的第一阈值，则表示背景区域在连续两帧图像中的色度平均值发生了明显的变化，由于背景区域在连续两帧图像中的色度平均值通常仅受实际光源性质的影响，因而可判定实际光源性质发生了变化，并触发白平衡调节的启动。这样，在图像中有运动物体影响整帧图像的色度平均值时，就能够避免对实际光源性质是否发生变化的误判断，因而既可避免在实际光源色温未变化时触发白平衡调节、又可避免实际光源色温已变化时未触发白平衡调节，从而能够提高白平衡调节的可靠性。

Description

启动白平衡调节的控制方法和控制装置

技术领域

本发明涉及控制技术，特别涉及一种启动白平衡调节的控制方法、以及一种启动白平衡调节的控制装置。

背景技术

白平衡调节是指：以太阳光作为光源时的白色为基准，并依据实际光源的例如色温等特性相比于该基准的偏差对整帧图像的色度进行调节，用以提高图像质量。

现有技术中，通常是利用整帧图像的色度平均值判断实际光源性质是否发生变化，如果连续多帧图像的色度平均值不断发生变化，则认定为实际光源性质在不断变化，因而针对每一帧图像均需要启动白平衡调节。

但是，整帧图像的色度平均值发生变化，并不一定就是由实际光源性质变化而引起的；且即便实际光源性质发生变化，但也并不一定就会导致整帧图像的色度平均值发生变化。

假设：某一画面中的背景色为白色，如果有一红色运动物体进入该画面，即便实际光源性质未发生变化，但该画面对应的连续多帧图像的色度平均值仍会发生较大变化，而如果此时对红色运动物体进入画面后的各帧图像进行白平衡调节，则会使得上述各帧图像的背景部分色度灰暗、甚至失真，进而使得图像质量不高。

再假设：某一画面中的背景色为白色，如果有一红色运动物体进入该画面，但由于实际光源的色温变灰暗，因而该画面对应的连续多帧图像的色度平均值却有可能不会发生较大变化。

可见，现有技术依据整帧图像的色度平均值来判定实际光源性质是否发生变化，而忽略了其他导致色度平均值变化的因素，因而无法准确地判断出是否需要启动白平衡调节，降低了白平衡调节对图像质量提高的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种启动白平衡调节的控制方法、以及一种启动白平衡调节的控制装置，能够提高白平衡调节的可靠性。

本发明提供的一种启动白平衡调节的控制方法，包括：

a1、利用运动检测得到连续两帧图像中的背景区域；

a2、分别计算所述背景区域在连续两帧图像中的色度平均值；

a3、当所述背景区域在连续两帧图像中的色度平均值之差大于或大于等于预设的第一阈值时，触发白平衡调节的启动。

所述步骤a1包括：

a11、对连续两帧图像进行边缘检测，得到连续两帧边缘图像；

a12、对连续两帧边缘图像进行二值化处理，得到连续两帧二值化图像；

a13、对连续两帧二值化图像进行运动检测，得到连续两帧图像中的背景区域。

所述步骤a11之前进一步包括：a0、对连续两帧图像进行色彩空间转换，得到连续两帧亮度分量图像和色度分量图像；

所述步骤a11对连续两帧亮度分量图像和/或色度分量图像进行边缘检测；

且，所述步骤a2利用连续两帧色度分量图像，分别计算所述背景区域在连续两帧图像中的色度平均值。

所述亮度分量图像为Y分量图像，所述色度分量图像包括U分量图像和V分量图像。

当背景区域的面积大于或大于等于预设的第二阈值时，执行所述步骤a2；否则，直接触发白平衡调节的启动。

本发明提供的一种启动白平衡调节的控制装置，包括：

背景检测单元，用于利用运动检测得到连续两帧图像中的背景区域；

色度计算单元，用于分别计算所述背景区域在连续两帧图像中的色度平均值；

启动触发单元，用于在所述背景区域在连续两帧图像中的色度平均值之差大于或大于等于预设的第一阈值时，产生启动白平衡调节的第一触发信号。

所述背景检测单元包括：

边缘检测子单元，用于对连续两帧图像进行边缘检测，得到连续两帧边缘图像；

二值化子单元，用于对连续两帧边缘图像进行二值化处理，得到连续两帧二值化图像；

运动检测子单元，用于对连续两帧二值化图像进行运动检测，得到连续两帧图像中的背景区域。

该控制装置进一步包括：空间转换单元，用于对连续两帧图像进行色彩空间转换，得到连续两帧亮度分量图像和色度分量图像；

所述边缘检测子单元对连续两帧亮度分量图像和/或色度分量图像进行边缘检测；

且，所述色度计算单元进一步利用连续两帧色度分量图像，分别计算所述背景区域在连续两帧图像中的色度平均值。

该控制装置进一步包括：辅助触发单元，用于在背景区域的面积大于或大于等于预设的第二阈值时，触发所述色度计算单元；在背景区域的面积小于等于或小于预设的第二阈值时，产生启动白平衡调节的第二触发信号。

由上述技术方案可见，本发明利用运动检测得到连续两帧图像中的背景区域，并分别计算背景区域在连续两帧图像中的色度平均值；如果背景区域在连续两帧图像中的色度平均值之差大于或大于等于预设的第一阈值，则表示背景区域在连续两帧图像中的色度平均值发生了明显的变化，由于背景区域在连续两帧图像中的色度平均值通常仅受实际光源性质的影响，因而可判定实际光源性质发生了变化，并触发白平衡调节的启动。这样，在图像中有运动物体影响整帧图像的色度平均值时，就能够避免对实际光源性质是否发生变化的误判断，因而既可避免在实际光源色温未变化时触发白平衡调节、又可避免实际光源色温已变化时未触发白平衡调节，从而能够提高白平衡调节的可靠性。

较佳地，在本发明实施例可基于边缘图像实现运动检测，由于边缘图像对亮度和颜色的变化不敏感，因而基于边缘图像实现运动检测能够尽可能减少由亮度和/或颜色的变化而导致的运动检测误差，进而基于较高精度的运动检测得到的背景区域，能够进一步提高白平衡调节的可靠性。

进一步地，如果背景区域的面积较小、整帧图像主要被运动物体所填充，那么无论实际光源性质是否发生变化，依据运动物体的颜色进行白平衡调节均不会影响图像的质量，因此本发明可以只在背景区域的面积足够大时，才再考虑背景区域在连续两帧图像中的色度平均值是否发生变化、并执行相应处理，从而在一定程度上节省了执行该相应处理所需的软硬件资源。

再进一步地，本发明还可以在背景区域的面积较小、整帧图像中主要被运动物体所填充时，直接触发白平衡调节的启动，从而在无需考虑背景区域在连续两帧图像中的色度平均值是否发生变化的情况下，减少了启动白平衡调节的等待时间。

附图说明

图1为本发明实施例中启动白平衡调节的控制方法流程示意图；

图2为本发明实施例中启动白平衡调节的控制装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

在本发明实施例中，先利用运动检测得到连续两帧图像中的背景区域。然后，分别计算该背景区域在连续两帧图像中的色度平均值，考虑到背景区域的色度平均值通常只受到实际光源性质影响，因此当该背景区域在连续两帧图像中的色度平均值之差大于或大于等于预设的第一阈值时，即表示该背景区域在连续两帧图像中的色度平均值发生明显变化，因而可判定实际光源性质发生了变化、并触发白平衡调节的启动。其中，第一阈值可依据实际光源性质、以及图像拍摄的环境等各种因素任意设定。

如此一来，在图像中有运动物体影响整帧图像的色度平均值时，就能够避免对实际光源性质是否发生变化的误判断，因而能够提高白平衡调节的可靠性，从而既可避免在实际光源色温未变化时触发白平衡调节，又可避免实际光源色温已变化时未触发白平衡调节。

其中，本文中所述的连续两帧图像，是指当前帧图像及其前一帧图像。相应地，连续两帧图像中的背景区域，可以是在先后处理前一帧图像和当前帧图像时分别得到、而非一定是同时对连续两帧图像检测得到；同理，背景区域在连续两帧图像中的色度平均值，也可以是在先后处理前一帧图像和当前帧图像时分别得到、而非一定是同时对连续两帧图像计算得到；此外，触发白平衡调节的启动，主要是针对当前帧图像。

此外，如何实现运动检测为现有技术，例如基于图像灰度的运动检测方式，即先将连续两帧图像按照相同方式划分为多个区域、然后依据连续两帧中同一区域内的灰度平均值之差较大的区域确定为运动区域，因而本文中不再一一详述；但需要说明的是，现有的运动检测通常用于对运动物体的跟踪，但在本发明实施例中并不关注运动物体，而主要是利用运动检测来确定除运动物体之外的背景区域。

考虑到在本发明实施例中，连续两帧图像的亮度和/或颜色可能会发生变化，而亮度和/或颜色的变化则会导致连续两帧图像的灰度平均值发生变化，那么如果仍采用现有基于图像灰度的运动检测方式，则连续两帧中灰度平均值之差较大的区域就有可能不是运动区域，从而使得运动检测出现较大误差。

因此，较佳地，在本发明实施例基于边缘图像实现运动检测。具体来说，该方式先对连续两帧图像进行边缘检测，得到连续两帧边缘图像；然后依据连续两帧边缘图像中各区域的位置匹配程度，对连续两帧边缘图像进行运动检测，得到连续两帧图像中的背景区域。

由于边缘图像对亮度和颜色的变化不敏感，因而基于边缘图像实现运动检测能够尽可能减少由亮度和/或颜色的变化而导致的运动检测误差，进而基于较高精度的运动检测得到的背景区域，能够进一步提高白平衡调节的可靠性。

可选地，为了再进一步降低亮度和颜色的变化对运动检测的影响，还可以对连续两帧边缘图像进行二值化处理，得到连续两帧二值化图像，然后再依据连续两帧二值化图像各区域的位置匹配程度，对连续两帧二值化图像进行运动检测，也能够得到连续两帧图像中的背景区域。

图1为本发明实施例中启动白平衡调节的控制方法流程示意图。如图1所示，本实施例中启动白平衡调节的控制方法包括：

步骤101，对连续两帧图像进行色彩空间转换，得到连续两帧亮度分量图像和色度分量图像。

其中，亮度分量图像可以为Y分量图像，色度分量图像则可以包括U分量图像和V分量图像。

步骤102，对连续两帧亮度分量图像进行运动检测，得到连续两帧图像中的背景区域。

本步骤中的具体处理过程可以包括：

对连续两帧亮度分量图像进行边缘检测，得到连续两帧边缘图像；

对连续两帧边缘图像进行二值化处理，得到连续两帧二值化图像；

对连续两帧二值化图像进行运动检测，得到连续两帧图像中的背景区域。

步骤103，判断背景区域的面积是否大于或大于等于预设的第二阈值，例如整帧图像尺寸的50％，如果是，则表示整帧图像中背景区域占有一定的比例、并执行步骤104，否则表示整帧图像中主要被运动物体所填充、并执行步骤106。

步骤104，利用连续两帧色度分量图像，分别计算背景区域在连续两帧图像中的色度平均值。

本步骤中所利用的连续两帧色度分量图可以为连续两帧U分量图像和/或连续两帧V分量图像。

步骤105，判断背景区域在连续两帧图像中的色度平均值之差是否大于或大于等于预设的第一阈值，

如果是，则表示该背景区域在连续两帧图像中的色度平均值发生明显变化、并执行步骤106；

否则表示整该背景区域在连续两帧图像中的色度平均值未发生明显变化、并执行步骤107。

步骤106，触发白平衡调节的启动，并结束本流程。

步骤107，产生表示无需白平衡调节的提示信息，并结束本流程。

至此，本流程结束。

需要说明的是，上述如图1所示流程中的步骤102，并不一定仅能够对亮度分量图像进行运动检测，而是可以对亮度分量图像和/或色度分量图像进行运动检测，如果同时对亮度分量图像和色度分量图像进行运动检测、且对亮度分量图像和色度分量图像检测得到的两个背景区域不完全重叠，则可以将这两个背景区域的重叠区域确定为后续步骤所使用的背景区域。

当然，上述如图1所示流程中的步骤102也可直接对未进行色彩空间转换的连续两帧图像进行运动检测、且步骤103也可根据未进行色彩空间转换的连续两帧图像计算背景区域的色度平均值，相应地，步骤101也为可选的步骤。

此外，如果背景区域的面积较小、整帧图像中主要被运动物体所填充时，那么无论实际光源性质是否发生变化，依据运动物体的颜色进行白平衡调节均不会影响图像的质量，因此，上述流程中的步骤103主要是为了在背景区域的面积较小时，判断是否可以节省执行后续步骤所需的软硬件资源，因而步骤103为可选步骤，即，可在步骤102之后直接执行步骤104；上述流程中的步骤107也为可选步骤，即，可在步骤105的判断结果表示该背景区域在连续两帧图像中的色度平均值未发生明显变化时，直接结束流程。

图2为本发明实施例中启动白平衡调节的控制装置结构示意图。如图2所示，本实施例中启动白平衡调节的控制装置包括：空间转换单元201、背景检测单元202、色度计算单元203、启动触发单元204。

空间转换单元201，用于接收连续的图像；对连续两帧图像进行色彩空间转换，得到连续两帧亮度分量图像和色度分量图像。其中，亮度分量图像可以为Y分量图像，色度分量图像则可以包括U分量图像和V分量图像。

背景检测单元202，用于对连续两帧亮度分量图像进行运动检测，得到连续两帧图像中的背景区域。其中，如果连续两帧图像中的背景区域，是在先后处理前一帧图像和当前帧图像时分别得到的，那么可先将前一帧图像的背景区域缓存，然后在得到当前帧图像的背景区域后，将连续两帧图像中的背景区域一起输出。

具体来说，背景检测单元202包括：边缘检测子单元221，用于对连续两帧亮度分量图像进行边缘检测，得到连续两帧边缘图像；二值化子单元222，用于对连续两帧边缘图像进行二值化处理，得到连续两帧二值化图像；运动检测子单元223，用于对连续两帧二值化图像进行运动检测，得到连续两帧图像中的背景区域。

色度计算单元203，用于利用连续两帧色度分量图像，分别计算背景区域在连续两帧图像中的色度平均值。其中，色度计算单元203所利用的连续两帧色度分量图可以为连续两帧U分量图像和/或连续两帧V分量图像；且如果背景区域在连续两帧图像中的色度平均值是在先后处理前一帧图像和当前帧图像时分别得到的，那么可先将背景区域在前一帧图像中的色度平均值缓存，然后在得到背景区域在当前帧图像中的色度平均值后，将背景区域在连续两帧图像中的色度平均值一起输出。

启动触发单元204，用于在背景区域在连续两帧图像中的色度平均值之差大于或大于等于预设的第一阈值时，即表示该背景区域在连续两帧图像中的色度平均值发生了明显变化，产生启动白平衡调节的第一触发信号，该第一触发信号所对应的白平衡调节主要是针对当前帧图像；可选地，在背景区域在连续两帧图像中的色度平均值之差小于等于或小于预设的第一阈值时，即表示该背景区域在连续两帧图像中的色度平均值未发生明显变化，产生表示无需白平衡调节的提示信息。

需要说明的是，在上述如图2所示的控制装置中，背景检测单元202并不一定仅能够对亮度分量图像进行运动检测，而是可以对亮度分量图像和/或色度分量图像进行运动检测，如果同时对亮度分量图像和色度分量图像进行运动检测、且对亮度分量图像和色度分量图像检测得到的两个背景区域不完全重叠，则可以将这两个背景区域的重叠区域确定为后续步骤所使用的背景区域。

当然，背景检测单元202也可直接对未进行色彩空间转换的连续两帧图像进行运动检测、且色度计算单元203也可直接利用未进行色彩空间转换的连续两帧图像计算背景区域的色度平均值，相应地，空间转换单元201就为可选的功能单元。

仍参见图2，可选地，本实施例中的控制装置还可进一步包括：辅助触发单元205，用于在背景区域的面积大于或大于等于预设的第二阈值时，触发色度计算单元203；在背景区域的面积小于等于或小于预设的第二阈值时，产生启动白平衡调节的第二触发信号。

对于进一步包括辅助触发单元205的情况，色度计算单元203仅在受到辅助触发单元205的触发后才会执行其相应的处理；相应地，启动触发单元204也不会接收到任何信号，因而也不会产生启动白平衡调节的第一触发信号。

这样，由于背景区域的面积较小、整帧图像中主要被运动物体所填充时，无论实际光源性质是否发生变化，依据运动物体的颜色进行白平衡调节均不会影响图像的质量，因此，在背景区域的面积较小、整帧图像中主要被运动物体所填充时，可无需色度计算单元203执行相应处理，节省了色度计算单元203执行该相应处理所需的软硬件资源；进一步地，在背景区域的面积较小、整帧图像中主要被运动物体所填充时，辅助触发单元205还可直接触发白平衡调节的启动，从而在无需考虑背景区域在连续两帧图像中的色度平均值是否发生变化的情况下，减少了启动白平衡调节的等待时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种启动白平衡调节的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

a1、利用运动检测得到连续两帧图像中的背景区域；

a3、当所述背景区域在连续两帧图像中的色度平均值之差大于或大于等于预设的第一阈值时，触发白平衡调节的启动；

其中，当背景区域的面积大于或大于等于预设的第二阈值时，执行所述步骤a2；否则，直接触发白平衡调节的启动。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤a1包括：

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述步骤a11之前进一步包括：a0、对连续两帧图像进行色彩空间转换，得到连续两帧亮度分量图像和色度分量图像；

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述亮度分量图像为Y分量图像，所述色度分量图像包括U分量图像和V分量图像。

5.一种启动白平衡调节的控制装置，其特征在于，该控制装置包括：

启动触发单元，用于在所述背景区域在连续两帧图像中的色度平均值之差大于或大于等于预设的第一阈值时，产生启动白平衡调节的第一触发信号；

以及辅助触发单元，用于在背景区域的面积大于或大于等于预设的第二阈值时，触发所述色度计算单元；在背景区域的面积小于等于或小于预设的第二阈值时，产生启动白平衡调节的第二触发信号。

6.如权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述背景检测单元包括：

7.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，该控制装置进一步包括：空间转换单元，用于对连续两帧图像进行色彩空间转换，得到连续两帧亮度分量图像和色度分量图像；

8.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述亮度分量图像为Y分量图像，所述色度分量图像包括U分量图像和V分量图像。