CN102164290B - 自动白平衡暗处补偿方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种自动白平衡暗处补偿方法及装置，所述装置包括：输入单元；统计区域选择单元；补偿区域选择单元；色阶均值计算单元；通道选择单元；比较单元；暗处补偿处理单元，当调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，不用对该调整通道进行处理；否则，根据调整函数对所述统计区域中的调整通道的色阶值进行调整，直至确定使统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值的调整函数，采用确定的调整函数对补偿区域中的调整通道进行调整，得到所述补偿区域中调整通道调整后的色阶值；输出单元。本发明消除了暗处区域的偏色现象，保证了对于图像色彩的整体真实还原。

Description

自动白平衡暗处补偿方法及装置

技术领域

本发明涉及一种图像处理技术领域，具体涉及的是一种自动白平衡暗处补偿方法及装置。

背景技术

人类视觉系统对于五光十色的色彩变化的适应作用，在于人类具有一种特性，此种特性是在不同色温的光源条件下感知一白色表面而将其当作纯白色。为了模仿人类视觉系统的适应作用，所有的数字影像感控组件要取得数字影像时，必须具有白平衡处理来实现人类在那一瞬间真正感知到的类似影像的数字影像。

目前的数字影像感控组件的工作方式主要是通过一层彩色滤光片将光线分为红(R)、绿(G)和蓝(B)三原色，然后让传感器感光，经过处理还原成原始图像。由于红、绿、蓝三色光的波长不同，传感器对于它们的响应也不相同，其中：绿色的响应最强，红色次之，蓝色最弱。在后期处理中要恢复原始图像色彩，就必须进行白平衡处理，使三通道恢复到输入水平。其中需要给蓝色通道乘以的增益最大，红色次之，绿色最小。

传统的白平衡处理首先在色温环境中拍摄一纯白色物体，分析所摄得的图像数据，对白色物体部分的数据进行平均以得出三原色的平均值，根据白色的定义：R＝G＝B，改变R和B通道的增益就可以实现图像白平衡。这种方法要求以标准白色参照物进行白平衡校准，给用户带来不便。因此在工程应用时产生了自动白平衡技术。

现有技术的自动白平衡处理主要包括以下两种。

1)全局自动白平衡方法：认为所拍摄的图像所拍摄的RGB三色分量的统计平均值应该相等。对拍摄的图像进行统计平均，以G通道的均值作为白平衡校准的依据，对R通道和B通道进行调整。

2)局部自动白平衡方法：搜索所拍摄的图像里中等亮度以上可能是灰色的区域作为白色区域，该区域的RGB三色分量的统计平均值应该相等，以G通道的均值作为白平衡校准的依据，对R通道和B通道进行调整。

但是由于传感器对于光线的响应是单调非线型的，而且对于不同波长的光线的响应也不相同；模拟增益和模数转换在低信号区域存在漂移现象；同时在芯片中存在各种电路噪声，在暗场景处的信噪比很低。因此在经过白平衡增益乘积后，虽然此时中等亮度和高亮度灰色区域已经被纠正回来，但是在暗处区域仍会出现偏色，产生甩尾的现象。即：中等亮度和高亮度区域已经达到白平衡的收敛范围，成为灰色；但是暗处区域却带有轻微的彩色。

因此，对白平衡处理后的暗处区域进行补偿就成为现有技术亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是，提供一种自动白平衡暗处补偿方法及装置，以对自动白平衡处理后的暗处区域进行补偿，消除暗处区域的偏色现象，从而保证了对于图像色彩的整体真实还原。

为解决上述问题，本发明提供了一种自动白平衡暗处补偿方法，包括：

从自动白平衡处理后的图像中分别选择统计区域和补偿区域，所述补偿区域包括亮度小于或者等于转折值的所有像素点；

分别计算所述统计区域中R通道、G通道和B通道的色阶均值，选择所述色阶均值最小或所述色阶均值为中间值的通道作为参考通道，其余两个通道作为调整通道；

对于某个调整通道，比较所述统计区域中所述调整通道的色阶均值与所述参考通道的色阶均值之差是否小于或等于第一阈值；

当色阶均值之差小于或等于第一阈值时，所述调整通道的色阶值保持不变；

当色阶均值之差大于第一阈值时，采用白平衡方法对所述补偿区域中的所述调整通道进行暗处补偿处理。

可选地，所述暗处补偿处理包括：选择调整函数，根据所述调整函数对所述统计区域中的所述调整通道的色阶值进行调整，使所述统计区域中所述参考通道的色阶均值与所述调整通道调整后的色阶均值之差小于或等于第一阈值；根据所述调整函数对所述补偿区域中的所述调整通道的色阶值进行调整，得到所述补偿区域中所述调整通道调整后的色阶值；将所述补偿区域中所述调整通道调整后的色阶值代替所述补偿区域中所述调整通道调整前的色阶值，其余色阶值保持不变。

可选地，所述统计区域满足以下条件：所述统计区域的亮度上限值小于等于第二阈值，且下限值大于等于第三阈值，所述统计区域的色差小于等于第四阈值。

可选地，所述调整函数为：

其中：M_out是调整后的色阶值，M_in是调整前的色阶值，T是转折值，S是调整量。

可选地，所述调整函数包括：

其中：M_out是调整后的色阶值，M_in是调整前的色阶值，T是转折值，S是调整量，N是大于或者等于1的正整数。

可选地，所述调整量通过步进方法得到，所述步进方法包括：根据所述调整函数对所述统计区域中的调整通道的色阶值进行调整，得到所述统计区域中的调整通道调整后的色阶均值；比较所述统计区域中所述参考通道的色阶均值与所述调整通道调整后的色阶均值之差是否大于第一阈值；当是时，将所述调整函数中的调整量增加一个步进值，得到新的调整函数，根据新的调整函数对所述统计区域中的调整通道的色阶值进行调整；不断重复上述过程，每次将所述调整量多增加一个步进值，直至所述统计区域中所述参考通道的色阶均值与所述调整通道调整后的色阶均值之差小于等于第一阈值。

可选地，所述步进值为1。

为解决上述问题，本发明还提供了一种自动白平衡暗处补偿装置，包括：输入单元、统计区域选择单元、补偿区域选择单元、色阶均值计算单元、通道选择单元、比较单元、暗处补偿处理单元和输出单元，其中：

输入单元，接收白平衡处理后的图像信号，且提取所述图像信号中各像素点的色阶信息；

统计区域选择单元，连接所述输入单元的输出端，从所述图像信号中选择所述亮度小于等于第二阈值且大于等于第三阈值且所述色差小于等于第四阈值的像素点作为统计区域；

补偿区域选择单元，连接所述输入单元的输出端，从所述图像信号中选择所述亮度小于等于转折值的像素点作为补偿区域；

色阶均值计算单元，连接所述统计区域选择单元的输出端，分别计算所述统计区域中R通道、G通道和B通道的色阶均值；连接所述暗处补偿处理单元和所述比较单元，计算所述统计区域中所述调整通道调整后的色阶均值，并将所述统计区域中所述调整通道调整后的色阶均值发送给所述比较单元；

通道选择单元，连接所述色阶均值计算单元的输出端，接收所述统计区域中R通道、G通道和B通道的色阶均值，选择所述色阶均值最小或所述色阶均值为中间值的通道作为参考通道，其余两个通道作为调整通道；

比较单元，连接所述通道选择单元，接收所述统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值，对于某个调整通道，比较所述统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系；比较所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系；

暗处补偿处理单元，连接所述输出单元、比较单元、统计区域选择单元和补偿区域选择单元，接收所述比较单元发送的统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系，且接收所述统计区域选择单元发送的所述统计区域中的所述调整通道的色阶值和所述补偿区域选择单元发送的所述补偿区域中的所述调整通道的色阶值，当调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，直接将所述补偿区域中的调整通道的色阶值发送给输出单元；否则，为所述调整通道提供调整函数，根据所述调整函数对所述统计区域中的调整通道的色阶值进行调整，将得到的所述统计区域中的调整通道调整后的色阶值发送给所述色阶均值计算单元，根据所述比较单元发送的所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系更新调整函数，直至确定使所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值的调整函数；采用所述确定的调整函数对所述补偿区域中的所述调整通道进行调整，得到所述补偿区域中调整通道调整后的色阶值，且将所述补偿区域中调整通道调整后的色阶值发送给所述输出单元；

输出单元，接收所述暗处补偿处理单元发送的色阶值信息，输出与所述色阶值信息对应的图像信号。

可选地，所述暗处补偿处理单元包括：判断控制单元、调整函数提供单元、替换单元和步进单元，其中：

判断控制单元，连接所述比较单元、输出单元、替换单元、调整函数提供单元和步进单元，接收所述比较单元发送的统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系，当所述统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，直接将所述补偿区域中的调整通道的色阶值发送给所述输出单元，否则，控制所述调整函数提供单元向所述替换单元发送与所述统计区域中调整通道对应的调整函数；接收所述比较单元发送的所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系；当所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，控制所述调整函数提供单元向所述替换单元发送与所述补偿区域中调整通道对应的调整函数，且控制所述替换单元将所述补偿区域中所述调整通道调整后的色阶值发送给所述输出单元；

调整函数提供单元，连接所述替换单元和步进单元，当所述统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差大于第一阈值时，向所述替换单元发送与所述统计区域中调整通道对应的调整函数；接收所述步进单元发送的步进值，根据所述步进值改变所述调整函数，直至所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值；当所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，将对应的调整函数发送给所述替换单元；

替换单元，连接所述统计区域选择单元、补偿区域选择单元、色阶均值计算单元和输出单元，根据所述调整函数提供单元发送的与所述统计区域中调整通道对应的调整函数对所述统计区域的调整通道进行色阶值的替换，并将所述统计区域中调整通道调整后的色阶值发送给所述色阶均值计算单元；当所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，根据所述调整函数提供单元发送的与所述补偿区域中调整通道对应的调整函数对所述补偿区域的调整通道进行调整，且将所述补偿区域的调整通道调整后的色阶值发送给所述输出单元；

步进单元，当所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差大于第一阈值时，所述判断控制单元控制所述步进单元向所述调整函数提供单元发送步进值，直至所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与所述参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值。

可选地，所述统计区域选择单元包括：亮度选择单元，连接所述输入单元，接收所述信号的亮度信息和色差信息，并从所述信号的亮度信息中选择小于等于第二阈值且大于等于第三阈值的像素点；色差选择单元，连接所述亮度选择单元、色阶均值计算单元和暗处补偿处理单元，接收亮度小于等于第二阈值且大于等于第三阈值的像素点对应的亮度信息和色差信息，从中选择色差小于等于第四阈值的像素点作为统计区域，且将所述统计区域的色阶值发送给所述色阶均值计算单元和暗处补偿处理单元。

可选地，所述调整函数为：

其中：M_out是调整后的色阶值，M_in是调整前的色阶值，T是转折值，S是调整量。

可选地，所述调整函数包括：

其中：M_out是调整后的色阶值，M_in是调整前的色阶值，T是转折值，S是调整量，N是大于或者等于1的正整数。

可选地，所述步进值为1。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)针对现有技术在进行自动白平衡处理后仍然在暗处区域存在偏色的现象，本发明实施方式对自动白平衡后的图像信号提供了进一步的暗处补偿技术，首先判断出需要进行暗处补偿的补偿区域和调整通道，然后提供调整函数对调整通道的补偿区域进行暗处补偿，从而消除了暗处区域的偏色现象，保证了对于图像色彩的整体真实还原。

2)采用步进方法改变所述调整函数，通过不断的调整和比较，得到了使所述调整通道尽可能与参考通道重合的调整函数，且调整函数的实现方式多种多样，采用一阶调整函数时，调整所用时间短，效率高；使用多阶调整函数时，调整更准确，效果更好。

附图说明

图1是本发明实施例自动白平衡暗处补偿方法的流程示意图；

图2是本发明实施例自动白平衡暗处补偿方法中对第一调整通道进行暗处补偿处理的流程示意图；

图3是本发明实施例自动白平衡暗处补偿装置的结构示意图；

图4是本发明实施例自动白平衡暗处补偿装置中暗处补偿处理单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，在经过白平衡处理后，图像中的中等亮度和高亮度区域已经达到白平衡的收敛范围，成为灰色；但是暗处区域却带有轻微的彩色。

为克服上述缺陷，本发明提供了一种自动白平衡暗处补偿方法及装置，针对现有技术在进行自动白平衡处理后仍然在暗处区域存在偏色的现象，首先判断出需要进行暗处补偿的补偿区域和调整通道，然后对调整通道的补偿区域进行暗处补偿，从而消除了暗处区域的偏色现象，保证了对于图像色彩的整体真实还原。

下面结合附图进行详细说明。

参见图1所示，本实施例提供的自动白平衡暗处补偿方法，包括：

S1，从自动白平衡处理后的图像中分别选择统计区域和补偿区域，所述统计区域不包括彩色像素点，所述补偿区域包括亮度小于或者等于转折值的所有像素点；

S2，分别计算所述统计区域中R通道、G通道和B通道的色阶均值，选择所述色阶均值最小或所述色阶均值为中间值的通道作为参考通道，其余两个通道分别作为第一调整通道和第二调整通道；

S3，比较所述统计区域中第一调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差是否小于或等于第一阈值；

S4，当所述统计区域中第一调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，所述第一调整通道的色阶值保持不变；当所述统计区域中第一调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差大于第一阈值时，采用白平衡方法对所述第一调整通道的补偿区域进行暗处补偿处理；

S5，比较所述统计区域中第二调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差是否小于或等于第一阈值；

S6，当所述统计区域中第二调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，所述第二调整通道的色阶值保持不变；当所述统计区域中第二调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差大于第一阈值时，采用白平衡方法对所述第二调整通道的补偿区域进行暗处补偿处理。

首先执行步骤S1，从自动白平衡处理后的图像中分别选择统计区域和补偿区域，所述统计区域不包括彩色像素点，所述补偿区域包括亮度小于或者等于转折值的所有像素点。

其中，所述自动白平衡处理可以为现有技术中任一种自动白平衡处理。

其中，所述统计区域把可能是灰色的区域包括在内，剔除彩色区域的干扰，因此所述统计区域满足以下条件：所述统计区域的亮度上限值小于等于第二阈值，且下限值大于等于第三阈值，所述统计区域的色差小于等于第四阈值。

具体地，所述第三阈值的取值范围包括：40～60，可选地，所述第三阈值为40、50或60；所述第二阈值的取值范围包括：140～160，可选地，所述第二阈值为140、150或160；所述第四阈值的取值范围包括：所述第三阈值的十分之一～所述第三阈值的五分之一，当所述第三阈值的取值范围为40～60时，所述第四阈值的取值范围为4～12。需要说明的是，上述亮度和色差都是以色阶值为衡量标准的，其中：E_Y＝0.30E_R+0.59E_G+0.11E_B，E_R-Y＝E_R-E_Y，E_G-Y＝E_G-E_Y，E_B-Y＝E_B-E_Y，E_Y是亮度，E_R是R通道的色阶值，E_G是G通道的色阶值，E_B是B通道的色阶值，E_R-Y是R通道的色差，E_G-Y是G通道的色差，E_B-Y是B通道的色差。

本实施例中以所述第三阈值为50、所述第二阈值为150、所述第四阈值为8为例，即本实施例的统计区域为亮度位于50和150之间，且色差小于8的区域。

其中，所述补偿区域用于确定进行暗处补偿的范围，包括亮度小于或者等于转折值的所有像素点。所述转折值T是从图像中哪个亮度范围开始做补偿的像素点所对应的亮度值。

具体地，所述转折值T可以取一个定值，如所述转折值T的取值范围包括：120～200；所述转折值也可以参考自动白平衡处理的统计区域，如所述转折值T的取值范围包括：自动白平衡处理中统计区域亮度均值的二分之一～自动白平衡处理中统计区域亮度均值的三分之二，以自动白平衡处理中统计区域亮度均值为180为例，所述转折值T可取90～120。

本实施例中所述转折值T取为150，即将对自动白平衡处理后亮度小于或者等于150的所有像素点进行暗处补偿。

接着执行步骤S2，分别计算所述统计区域中各像素点R通道、G通道和B通道的色阶均值，选择所述色阶均值最小或所述色阶均值为中间值的通道作为参考通道，其余两个通道分别作为第一调整通道和第二调整通道。

具体地，所述统计区域在步骤S1中已经确定，R通道、G通道和B通道的色阶均值的计算对于本领域的技术人员来说是熟知的，故在此不再赘述。

在得到R通道、G通道和B通道的色阶均值后，选择所述色阶均值最小或所述色阶均值为中间值的通道作为参考通道，其余两个通道分别作为第一调整通道和第二调整通道。

本实施例中G通道的色阶均值最小，因此选用G通道作为参考通道，R通道作为第一调整通道，B通道作为第二调整通道。所述调整通道就是需要通过补偿，以使其与所述参考通道尽可能重合的通道。

接着执行步骤S3，比较所述统计区域中第一调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差是否小于或等于第一阈值。

其中，所述第一阈值的取值范围包括：0～3，具体地，所述第一阈值为0、1、2或3。

由步骤S2已经得到所述统计区域中第一调整通道(本实施例为R通道)的色阶均值和参考通道(本实施例为G通道)的色阶均值，在此只需要进行两次简单的减法计算即可：首次是通过减法计算得到所述统计区域中R通道的色阶均值与所述G通道的色阶均值之差；然后再通过减法计算得到上述统计区域中R通道的色阶均值与所述G通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系。

接着执行步骤S4，当所述统计区域中R通道的色阶均值与所述G通道的色阶均值之差小于或者等于步骤S3中的第一阈值时，所述第一调整通道(本实施例为R通道)的色阶值保持不变，即无需对所述第一调整通道进行暗处补偿。

当所述统计区域中R通道的色阶均值与所述G通道的色阶均值之差大于第一阈值时，说明R通道已产生了明显的偏色现象，需要对R通道进行暗处补偿处理，具体包括：

S41，选择第一调整函数，根据所述第一调整函数对所述统计区域中的第一调整通道的色阶值进行调整，使所述统计区域中所述参考通道的色阶均值与所述第一调整通道调整后的色阶均值之差小于或等于第一阈值；

S42，根据所述第一调整函数对所述补偿区域中的第一调整通道的色阶值进行调整，得到所述补偿区域中第一调整通道调整后的色阶值；

S43，将所述补偿区域中第一调整通道调整后的色阶值代替所述补偿区域中第一调整通道调整前的色阶值，其余色阶值保持不变。

具体地，所述第一调整函数有多种实现形式，如所述第一调整函数为：

其中：M_out是调整后的色阶值，M_in是调整前的色阶值，T是转折值，S是调整量；或者所述调整函数包括：

其中：M_out是调整后的色阶值，M_in是调整前的色阶值，T是转折值，S是调整量；或者所述调整函数包括：

其中：M_out是调整后的色阶值，M_in是调整前的色阶值，T是转折值，S是调整量，N是大于或者等于2的正整数。

参见图2所示，本实施例以

例，对R通道进行暗处补偿，具体包括：

S41，选择为第一调整函数，根据所述第一调整函数对所述统计区域中的第一调整通道的色阶值进行调整，使所述统计区域中所述参考通道的色阶均值与所述第一调整通道调整后的色阶均值之差小于或等于第一阈值。

其中，所述调整量S通过步进方法得到，本实施例中所述调整量S的初始值为1，所述调整量S的取值可正可负，当选择所述色阶均值最小的通道作为参考通道时，所述调整量S的取值必为正数或0；当选择所述色阶均值为中间值的通道作为参考通道时，处理比参考通道的色阶均值大的调整通道时，所述调整量S的取值必为正数或0，处理比参考通道的色阶均值小的调整通道时，所述调整量S的取值必为负数或0。本实施例中选择所述色阶均值最小的通道作为参考通道，因此所述调整量S的取值必为正数或0。当所述调整量S的初始值为0，相当于未对R通道进行调整，因此本实施例中所述调整量的初始值为1，所述第一调整函数为根据第一调整函数得到R通道调整后的色阶均值，此时判断此时G通道的色阶均值与所述R通道调整后的色阶均值之差是否小于或等于第一阈值的各色阶值；若此时G通道的色阶均值与所述R通道调整后的色阶均值之差小于或等于第一阈值的各色阶值，则此时的调整量为1，所述第一调整函数为继续执行S42；否则，将此时的调整量S变为2，所述第一调整函数为

......，重复上述过程，直至得到所述统计区域中所述参考通道的色阶均值与所述第一调整通道调整后的色阶均值之差小于或等于第一阈值时的第一调整函数。需要说明的是，上述步进方法的步进值为1，在本发明的其他实施例中，所述步进值还可以为0.1、0.5或2等。

S42，根据所述第一调整函数对所述补偿区域中的第一调整通道的色阶值进行调整，得到所述补偿区域中第一调整通道调整后的色阶值。

具体地，根据S41确定的第一调整函数对所述补偿区域中的R通道的色阶值进行调整，即将补偿区域中R通道的色阶值作为M_in，从而就得到所述补偿区域中R通道调整后的色阶值M_out。

S43，将所述补偿区域中第一调整通道调整后的色阶值代替所述补偿区域中第一调整通道调整前的色阶值。

具体地，将S42得到的补偿区域中R通道调整后的色阶值M_out代替补偿区域中R通道的色阶值作为M_in，其余区域中R通道的色阶值不变。

至此完成R通道中各像素点的暗处补偿。

接着执行步骤S5，比较所述统计区域中第二调整通道(本实施例为B通的)的色阶均值与参考通道(G通道)的色阶均值之差是否小于或等于第一阈值。

需要说明的是，本实施例中对第一调整通道和第二调整通道进行处理时，所述第一阈值的取值范围相同，即都是0～3。但是在具体对第一调整通道进行处理时和在对第二调整通道进行处理时，第一阈值的具体取值可以不同，也可以不同，如：在对第一调整通道进行处理时，第一阈值为1；在对第二调整通道进行处理时，第一阈值为2或1。

步骤S5的具体过程同步骤S3，在此不再赘述。

接着执行S6，当所述统计区域中第二调整通道(本实施例为B通的)的色阶均值与参考通道(G通道)的色阶均值之差小于等于第一阈值时，所述第二调整通道的色阶值保持不变；当所述统计区域中第二调整通道(本实施例为B通的)的色阶均值与参考通道(G通道)的色阶均值之差大于第一阈值时，采用白平衡方法对所述第二调整通道的补偿区域进行暗处补偿处理，具体包括：选择第二调整函数，根据所述第二调整函数对所述统计区域中的第二调整通道的色阶值进行调整，使所述统计区域中所述参考通道的色阶均值与所述第二调整通道调整后的色阶均值之差小于或等于步骤S5中的第一阈值；根据所述第二调整函数对所述补偿区域中的第二调整通道的色阶值进行调整，得到所述补偿区域中第二调整通道调整后的色阶值；将所述补偿区域中第二调整通道调整后的色阶值代替所述补偿区域中第二调整通道调整前的色阶值，其余色阶值保持不变。

需要说明的是，步骤S6中第二调整函数也有多种实现形式，如所述第二调整函数为：其中：M_out是调整后的色阶值，M_in是调整前的色阶值，T是转折值，S是调整量；或者所述调整函数包括：

其中：M_out是调整后的色阶值，M_in是调整前的色阶值，T是转折值，S是调整量；或者所述调整函数包括：

其中：M_out是调整后的色阶值，M_in是调整前的色阶值，T是转折值，S是调整量，N是大于或者等于2的正整数。但是步骤S6中第二调整函数的具体形式与步骤S4中第一调整函数的具体形式可以相等，也可以不相等。

步骤S6的具体工作过程同步骤S4的工作过程，在此不再赘述。

至此完成B通道各像素点的暗处补偿，此时的图像已消除了暗处区域的偏色现象，从而保证了对于图像色彩的整体真实还原。

需要说明的是，本实施例是首先对R通道进行暗处补偿，然后对B通道进行暗处补偿，在本发明的其他实施例中，也可以先对B通道进行暗处补偿，然后再对R通道进行暗处补偿，其最终的结果是相同的。

参见图3所示，本实施例还提供了一种自动白平衡暗处补偿装置，包括：输入单元100、统计区域选择单元200、补偿区域选择单元300、色阶均值计算单元400、通道选择单元500、比较单元600、暗处补偿处理单元700和输出单元800，其中：

输入单元100，接收白平衡处理后的图像信号，且提取所述图像信号中各像素点的色阶信息；

统计区域选择单元200，连接所述输入单元100的输出端，从所述图像信号中选择所述亮度小于等于第二阈值且大于等于第三阈值且所述色差小于等于第四阈值的像素点作为统计区域；

补偿区域选择单元300，连接所述输入单元100的输出端，从所述图像信号中选择所述亮度小于等于转折值的像素点作为补偿区域；

色阶均值计算单元400，连接所述统计区域选择单元200的输出端，分别计算所述统计区域中R通道、G通道和B通道的色阶均值；连接所述暗处补偿处理单元700和所述比较单元600，计算所述统计区域中所述调整通道调整后的色阶均值，并将所述统计区域中所述调整通道调整后的色阶均值发送给所述比较单元600；

通道选择单元500，连接所述色阶均值计算单元400的输出端，接收所述统计区域中R通道、G通道和B通道的色阶均值，选择所述色阶均值最小或所述色阶均值为中间值的通道作为参考通道，其余两个通道作为调整通道；

比较单元600，连接所述通道选择单元500，接收所述统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值，对于某个调整通道，比较所述统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系；比较所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系；

暗处补偿处理单元700，连接所述输出单元800、比较单元600、统计区域选择单元200和补偿区域选择单元300，接收所述比较单元600发送的统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系，且接收所述统计区域选择单元200发送的所述统计区域中的所述调整通道的色阶值和所述补偿区域选择单元300发送的所述补偿区域中的所述调整通道的色阶值，当调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，直接将所述补偿区域中的调整通道的色阶值发送给输出单元800；否则，为所述调整通道提供调整函数，根据所述调整函数对所述统计区域中的调整通道的色阶值进行调整，将得到的所述统计区域中的调整通道调整后的色阶值发送给所述色阶均值计算单元400，根据所述比较单元600发送的所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系更新调整函数，直至确定使所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值的调整函数；采用所述确定的调整函数对所述补偿区域中的所述调整通道进行调整，得到所述补偿区域中调整通道调整后的色阶值，且将所述补偿区域中调整通道调整后的色阶值发送给所述输出单元800；

输出单元800，接收所述暗处补偿处理单元700发送的色阶值信息，输出与所述色阶值信息对应的图像信号。

具体地，所述转折值T的取值范围同上述方法中步骤S1中转折值T的取值范围，在此不再赘述。

具体地，所述调整函数的具体表达方式同上述方法中调整函数的表达方式相同，在此不再赘述。

其中，图4示出所述暗处补偿处理单元700的结构示意图及所述暗处补偿处理单元700与其他单元的连接关系图，所述暗处补偿处理单元700包括：判断控制单元710、调整函数提供单元720、替换单元730和步进单元740，其中：

判断控制单元710，连接所述比较单元600、输出单元800、替换单元730、调整函数提供单元720和步进单元740，接收所述比较单元600发送的统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系，当所述统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，直接将所述补偿区域中的调整通道的色阶值发送给所述输出单元800，否则，控制所述调整函数提供单元720向所述替换单元730发送与所述统计区域中调整通道对应的调整函数；接收所述比较单元600发送的所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系；当所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，控制所述调整函数提供单元720向所述替换单元730发送与所述补偿区域中调整通道对应的调整函数，且控制所述替换单元730将所述补偿区域中所述调整通道调整后的色阶值发送给所述输出单元800；

调整函数提供单元720，连接所述替换单元730和步进单元740，当所述统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差大于第一阈值时，向所述替换单元730发送与所述统计区域中调整通道对应的调整函数；接收所述步进单元710发送的步进值，根据所述步进值改变所述调整函数，直至所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值；当所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，将对应的调整函数发送给所述替换单元730；

替换单元730，连接所述统计区域选择单元200、补偿区域选择单元300、色阶均值计算单元400和输出单元800，根据所述调整函数提供单元720发送的与所述统计区域中调整通道对应的调整函数对所述统计区域的调整通道进行色阶值的替换，并将所述统计区域中调整通道调整后的色阶值发送给所述色阶均值计算单元400；当所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，根据所述调整函数提供单元720发送的与所述补偿区域中调整通道对应的调整函数对所述补偿区域的调整通道进行调整，且将所述补偿区域的调整通道调整后的色阶值发送给所述输出单元800；

步进单元740，当所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差大于第一阈值时，所述判断控制单元710控制所述步进单元740向所述调整函数提供单元720发送步进值，直至所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与所述参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值。

其中，本实施例中所述步进值为1。

其中，所述统计区域选择单元200包括：亮度选择单元，连接所述输入单元100，接收所述信号的亮度信息和色差信息，并从所述信号的亮度信息中选择小于等于第二阈值且大于等于第三阈值的像素点；色差选择单元，连接所述亮度选择单元、色阶均值计算单元400和暗处补偿处理单元700，接收亮度小于等于第二阈值且大于等于第三阈值的像素点对应的亮度信息和色差信息，从中选择色差小于等于第四阈值的像素点作为统计区域，且将所述统计区域的色阶值发送给所述色阶均值计算单元400和暗处补偿处理单元700。

具体地，所述第二阈值、第三阈值和第四阈值的取值范围同上述方法中步骤S1中第二阈值、第三阈值和第四阈值的取值范围，在此不再赘述。

本实施例中G通道的色阶均值最小，因此所述通道选择单元500选用G通道作为参考通道，R通道作为第一调整通道，B通道作为第二调整通道。在本发明的其他实施例中，还可以使B通道作为第一调整通道，R通道作为第二调整通道。本实施例是首先对第一调整通道进行暗处补偿，然后对第二调整通道进行暗处补偿，在本发明的其他实施例中，也可以先对第二调整通道进行暗处补偿，然后再对第一调整通道进行暗处补偿，其最终的结果是相同的。

本实施例中所述输出单元800输出的图像已消除了暗处区域的偏色现象，保证了对于图像色彩的整体真实还原。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种自动白平衡暗处补偿方法，其特征在于，包括：

从自动白平衡处理后的图像中分别选择统计区域和补偿区域，所述补偿区域包括亮度小于或者等于转折值的所有像素点；所述转折值是从图像中哪个亮度范围开始做补偿的像素点所对应的亮度值；

分别计算所述统计区域中R通道、G通道和B通道的色阶均值，选择所述色阶均值最小或所述色阶均值为中间值的通道作为参考通道，其余两个通道作为调整通道；

对于某个调整通道，比较所述统计区域中所述调整通道的色阶均值与所述参考通道的色阶均值之差是否小于或等于第一阈值；

当色阶均值之差小于或等于第一阈值时，所述调整通道的色阶值保持不变；

当色阶均值之差大于第一阈值时，采用白平衡方法对所述补偿区域中的所述调整通道进行暗处补偿处理；

所述暗处补偿处理包括：选择调整函数，根据所述调整函数对所述统计区域中的所述调整通道的色阶值进行调整，使所述统计区域中所述参考通道的色阶均值与所述调整通道调整后的色阶均值之差小于或等于第一阈值；根据所述调整函数对所述补偿区域中的所述调整通道的色阶值进行调整，得到所述补偿区域中所述调整通道调整后的色阶值；将所述补偿区域中所述调整通道调整后的色阶值代替所述补偿区域中所述调整通道调整前的色阶值，其余色阶值保持不变。

2.根据权利要求1所述的自动白平衡暗处补偿方法，其特征在于，所述统计区域满足以下条件：所述统计区域的亮度上限值小于等于第二阈值，且下限值大于等于第三阈值，所述统计区域的色差小于等于第四阈值。

3.根据权利要求1所述的自动白平衡暗处补偿方法，其特征在于，所述调整函数为：

其中：M_out是调整后的色阶值，M_in是调整前的色阶值，T是转折值，S是调整量。

4.根据权利要求1所述的自动白平衡暗处补偿方法，其特征在于，所述调整函数包括：

其中：M_out是调整后的色阶值，M_in是调整前的色阶值，T是转折值，S是调整量，N是大于或者等于1的正整数。

5.根据权利要求3或4所述的自动白平衡暗处补偿方法，其特征在于，所述调整量通过步进方法得到，所述步进方法包括：根据所述调整函数对所述统计区域中的调整通道的色阶值进行调整，得到所述统计区域中的调整通道调整后的色阶均值；比较所述统计区域中所述参考通道的色阶均值与所述调整通道调整后的色阶均值之差是否大于第一阈值；当是时，将所述调整函数中的调整量增加一个步进值，得到新的调整函数，根据新的调整函数对所述统计区域中的调整通道的色阶值进行调整；不断重复上述步进方法的过程，每次将所述调整量多增加一个步进值，直至所述统计区域中所述参考通道的色阶均值与所述调整通道调整后的色阶均值之差小于等于第一阈值。

6.根据权利要求5所述的自动白平衡暗处补偿方法，其特征在于，所述步进值为1。

7.一种自动白平衡暗处补偿装置，其特征在于，包括：输入单元、统计区域选择单元、补偿区域选择单元、色阶均值计算单元、通道选择单元、比较单元、暗处补偿处理单元和输出单元，其中：

输入单元，接收白平衡处理后的图像信号，且提取所述图像信号中各像素点的色阶信息；

统计区域选择单元，连接所述输入单元的输出端，从所述图像信号中选择亮度小于等于第二阈值且大于等于第三阈值且色差小于等于第四阈值的像素点作为统计区域；

补偿区域选择单元，连接所述输入单元的输出端，从所述图像信号中选择亮度小于等于转折值的像素点作为补偿区域；所述转折值是从图像中哪个亮度范围开始做补偿的像素点所对应的亮度值；

色阶均值计算单元，连接所述统计区域选择单元的输出端，分别计算所述统计区域中R通道、G通道和Ｂ通道的色阶均值；连接所述暗处补偿处理单元和所述比较单元，计算所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值，并将所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值发送给所述比较单元；

通道选择单元，连接所述色阶均值计算单元的输出端，接收所述统计区域中R通道、G通道和Ｂ通道的色阶均值，选择所述色阶均值最小或所述色阶均值为中间值的通道作为参考通道，其余两个通道作为调整通道；

比较单元，连接所述通道选择单元，接收所述统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值，对于某个调整通道，比较所述统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系；比较所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系；

暗处补偿处理单元，连接所述输出单元、比较单元、统计区域选择单元和补偿区域选择单元，接收所述比较单元发送的统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系，且接收所述统计区域选择单元发送的所述统计区域中的所述调整通道的色阶值和所述补偿区域选择单元发送的所述补偿区域中的所述调整通道的色阶值，当调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，直接将所述补偿区域中的调整通道的色阶值发送给输出单元；否则，为所述调整通道提供调整函数，根据所述调整函数对所述统计区域中的调整通道的色阶值进行调整，将得到的所述统计区域中的调整通道调整后的色阶值发送给所述色阶均值计算单元，根据所述比较单元发送的所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系更新调整函数，直至确定使所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值的调整函数；采用所述确定的调整函数对所述补偿区域中的所述调整通道进行调整，得到所述补偿区域中调整通道调整后的色阶值，且将所述补偿区域中调整通道调整后的色阶值发送给所述输出单元；

输出单元，接收所述暗处补偿处理单元发送的色阶值信息，输出与所述色阶值信息对应的图像信号。

8.根据权利要求7所述的自动白平衡暗处补偿装置，其特征在于，所述暗处补偿处理单元包括：判断控制单元、调整函数提供单元、替换单元和步进单元，其中：

判断控制单元，连接所述比较单元、输出单元、替换单元、调整函数提供单元和步进单元，接收所述比较单元发送的统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系，当所述统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，直接将所述补偿区域中的调整通道的色阶值发送给所述输出单元，否则，控制所述调整函数提供单元向所述替换单元发送与所述统计区域中调整通道对应的调整函数；接收所述比较单元发送的所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差与第一阈值的大小关系；当所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，控制所述调整函数提供单元向所述替换单元发送与所述补偿区域中调整通道对应的调整函数，且控制所述替换单元将所述补偿区域中所述调整通道调整后的色阶值发送给所述输出单元；

调整函数提供单元，连接所述替换单元和步进单元，当所述统计区域中调整通道的色阶均值与参考通道的色阶均值之差大于第一阈值时，向所述替换单元发送与所述统计区域中调整通道对应的调整函数；接收所述步进单元发送的步进值，根据所述步进值改变所述调整函数，直至所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值；当所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，将对应的调整函数发送给所述替换单元；

替换单元，连接所述统计区域选择单元、补偿区域选择单元、色阶均值计算单元和输出单元，根据所述调整函数提供单元发送的与所述统计区域中调整通道对应的调整函数对所述统计区域的调整通道进行色阶值的替换，并将所述统计区域中调整通道调整后的色阶值发送给所述色阶均值计算单元；当所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值时，根据所述调整函数提供单元发送的与所述补偿区域中调整通道对应的调整函数对所述补偿区域的调整通道进行调整，且将所述补偿区域的调整通道调整后的色阶值发送给所述输出单元；

步进单元，当所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与参考通道的色阶均值之差大于第一阈值时，所述判断控制单元控制所述步进单元向所述调整函数提供单元发送步进值，直至所述统计区域中调整通道调整后的色阶均值与所述参考通道的色阶均值之差小于等于第一阈值。

9.根据权利要求7所述的自动白平衡暗处补偿装置，其特征在于，所述统计区域选择单元包括：亮度选择单元，连接所述输入单元，接收所述信号的亮度信息和色差信息，并从所述信号的亮度信息中选择小于等于第二阈值且大于等于第三阈值的像素点；色差选择单元，连接所述亮度选择单元、色阶均值计算单元和暗处补偿处理单元，接收亮度小于等于第二阈值且大于等于第三阈值的像素点对应的亮度信息和色差信息，从中选择色差小于等于第四阈值的像素点作为统计区域，且将所述统计区域的色阶值发送给所述色阶均值计算单元和暗处补偿处理单元。

10.根据权利要求8所述的自动白平衡暗处补偿装置，其特征在于，所述调整函数为：

其中：M_out是调整后的色阶值，M_in是调整前的色阶值，T是转折值，S是调整量。

11.根据权利要求8所述的自动白平衡暗处补偿装置，其特征在于，所述调整函数包括：

其中：M_out是调整后的色阶值，M_in是调整前的色阶值，T是转折值，S是调整量，N是大于或者等于1的正整数。

12.根据权利要求8所述的自动白平衡暗处补偿装置，其特征在于，所述步进值为1。

Images