CN101873504A

CN101873504A - 自动白平衡校正方法

Info

Publication number: CN101873504A
Application number: CN200910137637A
Authority: CN
Inventors: 张仲皓
Original assignee: Yiqiang Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Yiqiang Science & Technology Co Ltd; Service and Quality Tech Co Ltd
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2029-04-27
Also published as: CN101873504B

Abstract

本发明公开了一种自动白平衡校正方法，主要实施例是先采用一预设的增益值，计算输入影像中各像素的颜色值，再计算在一色彩空间中落于特定灰色区域的个数，之后利用线性组合得出新的增益值，并且，为了要克服因为色域重叠而可能产生色偏的问题，故通过一定比例来修正在色彩空间中重复区域的位置的点，使经过自动白平衡输出的影像更正确。使用者更能通过调整预设增益值来决定影像色偏的效果。

Description

自动白平衡校正方法

技术领域

本发明为一种自动白平衡校正方法，特别是利用色彩空间中各灰色区域的个数，经线性组合得出一新的白平衡增益值，输出更正确的影像。

背景技术

人眼在不同的光源下，能适应光源而自动校正，让白色的物体仍呈现白色，但是数字摄录装置，如数字相机、数字摄影机，只是忠实地呈现物体反射光的比例，所以在偏绿的荧光灯下，白色的物体会带有绿色，而在偏黄的路灯下，则会带有黄色。虽然人眼也不是在所有的光源能完全校正白色物体看为白色，但是数字摄录装置更是会产生严重的色差问题，自动白平衡(automatic whitebalance，AWB)即是为了解决这个问题而发展。

一般以灰世界(GrayWorld)假设为基础而发展的自动白平衡，是以达到平均的R(红色值)等于平均的G(绿色值)等于平均的B(蓝色值)为目的，而得到RGB的增益值(gain)。

举例来说，请参考图1所示在rg色彩空间(color space diagram，r＝R/(R+G+B)，g＝G/(R+G+B))下的各种光源的灰色或白色区域，其中色温约为3000K至6500K。在现有得出增益值的方法中，先得出一特定光源，包括图中显示的D65、D50、CW、A、FL等光源，接着在图式中rg色彩空间(其它还有RGB、YCbCr，HIS，HSV等)中，选择可能的灰色区域，在这灰色区域中计算累加的R、G、B值，并根据G/R、G/B等值得出增益值。

请参阅现有技术美国专利第7,423,779号所揭露的自动白平衡的方法，此案提出的自动白平衡机制目的是通过分析在一色彩空间的预设区域中的白色像素数目，来确定影像的光源，比如影像各像素的G/R与G/B值画在色彩空中，会有落在一个光源区域的趋势(个数最多的)，藉此判断哪些是白像素与光源，接着再比对白像素的R、G、B各值的平均值，藉以调整用于白平衡的增益值。

请参阅图2所示现有技术利用R、G、B的平均值执行自动白平衡的系统示意图，图中显示一色彩处理单元207接收各色像素值原来的增益值(201，203，205)，经过上述各值平均值的比对，找出各色应调整的增益值，之后再以调整后的增益值进行自动白平衡，接着储存或是显示该影像经修正的R、G、B值(储存/显示单元209)。此系统可应用于各种光源下的影像，而各光源所呈现的RGB值不同，因而此增益变化也会不同。此现有技术是去选取每个白色/灰色区域中最多个数的区域，然后采用此区域累加RGB值去计算增益值。

然而，因为不同光源的色域会有重叠的部份，因此仍有容易造成误判的现象，比如在拍摄绿草、肤色、黄昏、蓝天等画面时，会因为判断成别的光源而产生色偏。

发明内容

相较于现有技术，本发明所提出的自动白平衡校正方法针对所有光源采用预设的增益值，并且使用部分或者全部色彩空间中的区域的个数，再去作线性组合得出新的增益值，并且能修正因为色域重叠而可能误判色域的问题，使输出的影像更正确。

本发明的主要目的是先使用一组预设的增益值，再利用落于色彩空间中预设的灰色区域，计算影像像素中落于这些区域的个数，以计算权重，接着再用权重和预设的增益值计算，根据影像中各像素中的R(红)、G(绿)、B(蓝)值间的比例得出一组新的增益值，用于自动白平衡。

在色彩空间中不同光源的色域间有重叠的问题，在这些重叠色域的部份的落点将造成误判成别的光源而产生色偏，本发明则接着针对重叠区域的落点调整适当权重，以解决可能色偏的问题。

与现有技术相比，本发明特色包括：

(1)使用预设增益值，采用线性组合产生新的增益值；

(2)预设的增益值可以让使用者控制想要呈现的色调；

(3)避免容易判断错误的颜色。

根据本发明的较佳实施例，自动白平衡校正方法包括先输入影像，接着通过分析影像撷取各像素的R(红)、G(绿)、B(蓝)值，再计算于特定色彩空间的落点，此实施例则再考虑色彩空间中的落点如果有落于色域间重叠的部份而可能导致色偏的问题，根据落点，找出可能误判光源而产生色偏的点。接着引入一扣除比例值，借着消除特定可能产生色偏的点来消除部份可能误判的比例的数量。

之后，得出落点在色域重叠部份的点后，依照扣除比例值，删去部份落点于重叠区域的点，产生一组新的增益值，以利执行自动白平衡。

附图说明

图1显示现有技术rg色彩空间示意图；

图2显示为现有技术利用R、G、B的平均值执行自动白平衡的系统示意图；

图3所示为本发明所利用的色彩空间参考图；

图4所示为本发明所提供的自动白平衡校正方法流程图；

图5所示为色彩空间中色域重叠的示意图；

图6显示考虑色域重叠产生光源误判的情形的自动白平衡校正方法流程图。

其中，附图标记为：

区域A1，A2，A3

色彩处理单元207

增益值201，203，205

储存/显示单元209

绿色区域A1

FL光源区域A2

区域A3

具体实施方式

本发明同样是以一般灰世界(GrayWorld)假设为基础而发展的自动白平衡，是先针对所有光源提出预先设定好的增益值，从预设好的光源增益值和预设好的白色(灰色)区域，利用线性组合成新的增益值。从一般使用的色彩空间图可知，不同光源的色域会有重叠的部份，因此容易造成光源误判的问题，使经之后使用的增益值调整颜色时产生色偏，故本发明同时能通过权重比例的调整来修正光源重叠误判的区域，使得在一些容易出错的部份可以校正回来。

请参阅图3本发明的一实施例所利用的色彩空间参考图，色彩空间显示一输入影像的各像素中红、绿、蓝各色比例的关系，其中纵轴显示为b＝B/G，也就是各影像像素的蓝色值与绿色值的比例，横轴则显示r＝R/G，也就是各影像像素的红色值与绿色值的比例。图中各方块则显示各种光源，包括D65、D50、FL、CW、A与Hor，的灰色(或白色)区域，可依据图中不同的灰色区域计算出属于特定光源的增益值，

在此使用D65、D50、CW、A、Hor、FL等光源建立预设的灰色区域中得出属于特定光源的预设增益值，以此图所示的各光源，共可得出六组预设增益值，可以数组表示为以下方程序(1)、(2)与(3)：

PreDefGain_R[i](红色增益值，i＝1-6)-----(1)

PreDefGain_G[i](绿色增益值，i＝1-6)-----(2)

PreDefGain_B[i](蓝色增益值，i＝1-6)-----(3)

如果光源愈多，涵盖的色温范围愈大，则得出的增益值也会愈多。

得出预设增益值后，接着分析输入影像，得出影像中的R、G、B值，把各色像素(pixel)转换至如图3所示的rb色彩空间上，接着分析各点落在哪一个预设的灰色区域中。举例来说，如果有落在D65光源的灰色区域上的点，则累计D65灰色区域中的个数(第一累计值count[1])；如果有落在D50光源灰色区域上的点，则累计此区域中的个数(第二累计值count[2])，依此类推，可能产生更多的累计值。上述累计值可采用全部灰色区域落点个数的值，亦可使用部分色彩空间中的灰色区域的落点个数，比如，累计个数量较多的几个灰色区域的值。

根据各区域累计值，乘上各区域的预设增益值，可得到此影像的增益值，如以下方程序(4)：

Gain_new＝

(∑count[i]*PreDefGain[i])/(∑count[i])----(4)

其中i表示色彩空间中的灰色区域，如图3所示的色彩空间，其中共有六个灰色区域，则i范围由1至6，另外也可以只挑选count[i]值为前几大的来作线性组合，也就是可使用所有灰色区域的值，也可采用部份数量较多的值；count[i]表示各灰色区域的累计值；PreDefGain[i]为各灰色区域预设的增益值，由以上方程序(1)、(2)与(3)组成。

经过色彩空间中一个灰色区域的数量(如第一累计值count[1])乘上该区域的预设增益值(PreDefGain[1])，再累计第二个灰色区域的数量(如第二累计值count[2])乘上该区域的预设增益值(PreDefGain[2])，累计完成此色彩空间中各灰色区域后，除以全部的落于各灰色区域的点的数量，即得到一新的增益值。

上述步骤如图4所示本发明所提供的自动白平衡校正方法流程图。

步骤开始之初，执行本发明自动白平衡校正方法的系统(包括装置或是电路)接收一输入影像(步骤S401)，接着引入一预设的色彩空间(如图3)与相对各灰色区域的预设增益值(步骤S403)，之后分析影像，包括撷取影像中各像素中的R(红)、G(绿)、B(蓝)值，并计算各值之间的比例，如B/G、R/G等(步骤S405)。

之后，经过在色彩空间中描绘出各点坐标后，可得到落于一或多个灰色区域的点，此时计算色彩空间中各灰色区域的点的数量(步骤S407)，累加出各灰色区域中的数量，也就是计算方程式(4)的count[i](步骤S409)，接着利用上述方程式(4)计算新的增益值(步骤S411)。最后依据此新的增益值执行自动白平衡程序(步骤S413)。

值得一提的是，如果最先所设定的预设增益值是使得色彩空间中各区域为标准灰色，通过上述方程式(4)得出的新的增益值则等同于现有技术利用各色值的比例得出的增益值，也就是由G_sum/R_sum，G_sum/B_sum得到的增益值，其中G_sum为绿色值的总和、R_sum为红色值的总和、B_sum为蓝色值的总和。

但本发明由于使用一预设增益值来决定新的增益值，此提供使用者能购自行决定所需色偏的弹性，如果使用者通过设定预设增益值产生特定色偏效果(如偏蓝或是偏红)，此时由使用者设定的增益值经过方程式(4)计算出新的增益值，通过此增益值调整的白平衡则会使整个影像有色偏(包括偏冷色调或是暖色调)的效果，这效果让使用者更有调整白平衡的弹性。

另外，由色彩空间中各灰色(或白色)区域之间的关系来看，有部份重叠的现象，经过上述影像分析后，落在这些色域重叠部份将会导致误判光源的问题，也常常是导致光源误判的情形。然而，本发明所揭露的自动白平衡方法引入利用各光源区域的权重观念，可解决因为色域重叠导致的光源误判的产生的问题。

色域重叠的部份常常是导致色偏的主要因素，请参阅图5所示在色彩空间中色域重叠的示意图。其中显示在色彩空间中绿色区域A1与FL光源区域A2的灰色区域重叠。在分析时，并无法判断落于FL光源区域A2的点是否是FL光源还是绿色物(如绿草)。如果所有的像素经转换后，都落于FL光源区域A2中，在本发明中则是判断是FL光源。但是，如果有落于绿色区域A1中，但是是FL光源区域A2以外的点，也就是落在区域A3中，本发明则将落在FL光源区域A2的点的数量和落在区域A3的数量依照适当的比例扣除，即如方程式(5)，如此可以处理部份可能产生的色偏问题。

FL_count-Green_count*p％------------------(5)

其中FL_count为落于FL光源区域A2的点的数量，Green_count则是落于扣除FL光源区域A2的绿色区域A3的点的数量，p％为一可调整的扣除比例，为一小于100％的值，不用100％是因为仍要避免扣除可能是FL光源的点。

在此列举FL光源，亦可应用在不同的光源，并非限制于此。

藉此色域重叠的现象的调整，方程式(5)形成方程式(4)的count[i]值，符合一个或以上的灰色区域的色偏情形。根据此方式，同样可以处理肤色、蓝天、黄昏等可能产生色偏的问题。

图6则显示考虑色域重叠产生光源误判的情形的自动白平衡校正方法流程图。

开始时，如步骤S601，输入一影像至执行本发明方法的系统中，接着引入一色彩空间及相对其中各灰色区域的预设增益值(步骤S603)，接着分析影像，包括撷取当中各像素的R(红)、G(绿)、B(蓝)值，并依照各值间的比例(步骤S605)，如B/G、R/G，再计算色彩空间中的落点。之后，在色彩空间中描绘出各点位置后，可得到落于一或多个灰色区域的点(步骤S607)。

此实施例是再考虑色彩空间中的落点如果有落于色域间重叠的部份而可能导致色偏的问题(与预设色偏的效果不同)，即针对这些区域作适当的权重调整，如步骤S609，本发明引入一扣除比例值，用于扣除部份各灰色区域间重叠区域中的点，能够通过消除部份可能误判的比例的数量来克服色偏的可能。

接着如步骤S611，判断各在色彩空间中的落点，找出可能误判的落点，也就是得出落点在色域重叠区域的点，依照扣除比例值，删去部份落点于重叠区域的点，而累加经删除部份落点之后各灰色区域的落点个数。此例即于扣除可能误判的点后，产生对应各灰色区域的新的累计值，取代方程式(4)的count[i]，如方程式(6)：

Gain_new＝

(∑count_new[i]*PreDefGain[i])/(∑count_new[i])-----(6)

其中count_new[i]为删除部份落点于重叠区域的点后的新的累计值。

接着利用上述方程式(6)，利用落点区域及相对增益值得出新的增益值(步骤S613)，最后依据此新的增益值执行自动白平衡程序(步骤S615)。

在色彩空间中不同光源的色域间有重叠区域的问题，在这些重叠色域的部份的落点将造成误判成别的光源而产生色偏，本发明则接着针对重叠区域的落点调整适当权重，以解决可能色偏的问题。

本发明除了能够采用线性组合产生较为准确的新的增益值，更能避免容易判断错误的颜色，并能通过调整预设增益值，让使用者控制想要呈现的色调。

综上所述，本发明提供一种自动白平衡校正方法，主要是先使用一预设的增益值，再根据各色比例组合出新的增益值，再根据预先定义好的灰色区域，计算落于这些区域的个数来当作权重分配，除了达到良好的白平衡效果外，更能排除可能造成色偏的误差。

虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种自动白平衡校正方法，其特征在于，所述方法包括有以下步骤：

输入一影像；

引入一色彩空间及该色彩空间中多个灰色区域的预设增益值；

分析该影像，包括撷取当中各像素的红、绿、蓝值；

计算该影像中各像素在该色彩空间中的落点，包括判断出各灰色区域的落点，与判断落在各灰色区域间重叠区域的落点；

累加各灰色区域中的落点个数；

利用各灰色区域中的落点个数与预设增益值计算出一新的增益值；以及

最后依据该新的增益值执行自动白平衡程序。

2.如权利要求1所述的自动白平衡校正方法，其特征在于，所述新的增益值由以下方程序得出：

(∑count[i]*PreDefGain[i])/(∑count[i])，其中i表示色彩空间中的灰色区域，count[i]表示各灰色区域的累计值，PreDefGain[i]为各灰色区域预设的增益值。

3.如权利要求2所述的自动白平衡校正方法，其特征在于，所述累计值为累计所有灰色区域中落点个数的值，或是累计落点个数较多的部份灰色区域的值。

4.如权利要求1所述的自动白平衡校正方法，其特征在于，所述的自动平衡校正方法更引入一扣除比例值，以删去部份落点于该重叠区域的点。

5.如权利要求4所述的自动白平衡校正方法，其特征在于，所述的新的增益值由以下方程序得出：

(∑count_new[i]*PreDefGain[i])/(∑count_new[i])，其中i表示色彩空间中的灰色区域，count_new[i]表示各灰色区域的累计值依该扣除比例值删去部份落点于该重叠区域的点之后的一新的累计值，PreDefGain[i]为各灰色区域预设的增益值。

6.如权利要求1所述的自动白平衡校正方法，其特征在于，针对该色彩空间中所有光源引入该多个灰色区域的预设增益值。

7.一种自动白平衡校正方法，其特征在于，所述方法包括有以下步骤：

输入一影像；

分析该影像，包括撷取当中各像素的红、绿、蓝值；

计算该影像中各像素在该色彩空间中的落点，包括判断出各灰色区域的落点；

引入用于扣除部份各灰色区域间一重叠区域中的点的一扣除比例值；

得出该影像中像素落点在该重叠区域的点；

依照该扣除比例值删去部份落点于该重叠区域的点；

累加经删除部份落点之后各灰色区域中的落点个数，得出对应多个灰色区域的多个累计值；

利用该多个累计值与该多个预设增益值计算出一新的增益值；以及

最后依据该新的增益值执行自动白平衡程序。

8.如权利要求7所述的自动白平衡校正方法，其特征在于，所述新的增益值由以下方程序得出：

(∑count_new[i]*PreDefGain[i])/(∑count_new[i])，其中i表示色彩空间中的灰色区域，count_new[i]表示各灰色区域的累计值依该扣除比例值删去部份落点于该重叠区域的点之后的该累计值，PreDefGain[i]为各灰色区域预设的增益值。

9.如权利要求7所述的自动白平衡校正方法，其特征在于，所述的扣除比例值为一小于100％的值。

10.如权利要求7所述的自动白平衡校正方法，其特征在于，在该得出对应多个灰色区域的多个累计值的步骤中，该累计值为累计所有灰色区域中落点个数的值，或是累计落点个数较多的部份灰色区域的值。