CN102244790A - 图像信号处理器配套参数的自适应调整装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种图像信号处理器配套参数的自适应调整装置，用以对镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正三个模块的校正参数进行调整，该装置包括：存储系统，用以存储镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正模块离线校正得到不同光源下的校正参数；配置模块，根据自动白平衡模块确定的光源类型，从存储系统中选取相应的校正参数并提供给镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正模块使用，从而避免了三个模块中某一个出问题带来的色彩误差且难以定位问题所在的情况，并且能够降低采用了多光源自适应的图像信号处理器的参数调试难度，同时也能够被应用在普通的图像信号处理器的参数调试中，可有效地提高出图质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像信号处理器配套参数的调整装置及方法，特别是对应用于手机上的图像信号处理器的配套参数的自适应调整装置及方法。
背景技术
由于受到成本和体积方面的限制，手机上所使用的镜头和图像传感器所能够提供的成像质量较差，这就需要手机使用的图像信号处理器具有更加复杂的图像处理算法来矫正和弥补这方面的先天不足。比如需要更加复杂的镜头校正算法来弥补手机相机镜头中较大的亮度在视场边缘下降和全视场色彩不均匀现象，还有由于手机使用的图像传感器直接插值得到的色彩准确度和饱和度跟标准颜色空间差距较大，这就需要色彩矩阵校正在这方面做很多的工作。
从提供给厂商用户的一个整体解决方案来看，除了在图像信号处理器内部设计更加完善和复杂的算法用以应对各种情况，这些算法所使用的参数也是至关重要的。不同的图像传感器，不同的镜头模组需要不同的参数配置来配合达到最佳的图像质量。这就给图像信号处理器配套提供的工具提出了很高的要求，需要一个好的工具流程和算法便捷地提取最佳的参数。
目前各家图像信号处理器厂商的内部处理算法和参数调试工具基本都是不对外公开的，但是一般来说所能提供给客户的参数调试工具都是一些较为简单的工具，如镜头校正参数，自动白平衡和颜色校正工具是各自独立的几个小工具。
现有技术的主要缺点有：
(1)各个工具是独立的，而不是一整套流程，往往调整好一个模块参数却缺乏对其他模块性能的考虑，不但导致反复调试效率低下，最终出图质量还有问题。
(2)现有的工具基本没有考虑不同光源照明下对参数的影响，往往只调整某一种标准照明下的参数，甚至各种参数在不同光源下调整，带来很多色彩方面的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种图像信号处理器配套参数的自适应调整装置及方法，以克服现有技术中镜头校正参数、自动白平衡和颜色校正三个模块的参数独立调整，没有考虑不同光源照明下对参数的影响的不足。
为实现上述目的，实施本发明的图像信号处理器配套参数的自适应调整装置用以对镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正三个模块的校正参数进行调整，包括：
存储系统，用以存储镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正模块离线校正得到不同光源下的校正参数；
配置模块，根据自动白平衡模块确定的光源类型，从存储系统中选取相应的校正参数并提供给镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正模块使用。
为实现上述目的，本发明提供一种利用上述的图像信号处理器配套参数的自适应调整装置对图像信号处理器配套参数进行调整的方法，该方法包括如下步骤：
对镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正三个模块离线校正，将得到的不同光源下的校正参数存储在存储系统中；
在图像信号处理器开始工作时，所述自动白平衡模块判断当前场景的光源类型，并将光源类型提供给配置模块；
配置模块根据自动白平衡模块提供的光源类型信息，从存储系统中选取对应的离线校正参数，并提供镜头校正模块、色彩矩阵校正模块及自动白平衡模块使用。
较佳地，镜头校正模块离线校正得到不同光源下的校正参数是通过首先离线拍摄一幅相机模组在全黑情况下的图像，计算全黑图像各颜色通道的黑电平平均值，然后再在不同曝光时间下拍摄均匀照明的白色物体，得到多张不同亮度的白色物体图像，之后将这些图像减去上一步得到的各通道黑电平平均值后再计算镜头校正的参数，在得到各个亮度范围内对应的镜头校正参数后，加权平均得到最终的镜头校正参数。
较佳地，自动白平衡模块离线校正得到不同光源下的校正参数是通过首先在不同光源下拍摄中性灰色标靶的图像，之后将不同光源下的白点区域作图于R/G与B/G空间中并绘制一个包围所有白点区域的曲线，其后根据所得到曲线，在所使用的各种标靶图像中判断白点区域，如果白点判断不正确，则再次调整曲线，直到获取正确的曲线以得到一组校正参数。
较佳地，色彩矩阵校正模块通过一个3乘3的矩阵变换进行颜色空间的映射，而拟合得到该矩阵是首先通过选取源24色色卡色块图像与目标24色色卡色块图像，其中源24色色卡色块图像是通过拍摄一张24色标准色卡的图像并提取24色块的RGB原始值，目标24色色卡色块图像为使用用户认为色彩表现较好的相机拍摄同样的色卡并得到24色块的RGB目标值；之后通过上述的24组原始值和目标值拟合得到变换矩阵；之后测试拟合得到的矩阵效果，最后判断色彩准确度和噪点控制是否合格，如否则再次进行色彩校正矩阵拟合以得到校正参数，其中通过24组原始值和目标值拟合得到变换矩阵中采用的映射关系为
与现有技术相比较，本发明通过将镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正三个校正参数调整和在图像信号处理器上的配置使用结合在一起，使得参数调试更加便捷，并且最终的出图色彩准确，避免了三个模块中某一个出问题带来的色彩误差且难以定位问题所在的情况，并且能够降低采用了多光源自适应的图像信号处理器的参数调试难度，同时也能够被应用在普通的图像信号处理器的参数调试中，可有效地提高出图质量。
【附图说明】
图1为镜头校正参数获取方法示意图。
图2为在R/G与B/G空间中AWB白点曲线调整示意图。
图3为在实际图像中分块判断白点的示意图。
图4为白平衡参数调整流程的示意图。
图5为色彩矩阵校正的拟合公式。
图6为色彩矩阵拟合流程图。
图7为本发明的图像信号处理器配套参数的自适应调整装置的系统结构图。
图8为本发明的图像信号处理器配套参数的自适应调整方法的流程图。
【具体实施方式】
实施本发明的图像信号处理器配套参数的自适应调整方法及装置通过将镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正三个参数调整和在图像信号处理器上的配置使用结合在一起，使得参数调试便捷，且最终出图的色彩准确，避免了3个模块中某一个出问题带来的色彩误差且难以定位问题所在的情况，并且能够降低采用了多光源自适应的图像信号处理器的参数调试难度，同时也能够被应用在普通的图像信号处理器的参数调试中，可有效地提高出图质量。
为便于理解各功能模块的工作原理，以下对分别对镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正三个功能模块做详细的介绍。
如图1所示，为镜头校正参数获取方法示意图，其中镜头校正模块首先离线拍摄一幅相机模组在全黑情况下的图像，计算全黑图像各颜色通道的黑电平平均值。然后再在不同曝光时间下拍摄均匀照明的白色物体，得到多张不同亮度的白色物体图像，之后将这些图像减去上一步得到的各通道黑电平平均值后再计算镜头校正的参数，在得到各个亮度范围内对应的镜头校正参数后，采用一定的权重（如给中性灰度范围亮度对应参数较大的权重）加权平均得到最终的镜头校正参数。
这样做的原因是，黑电平对镜头校正往往带来一定的影响，特别是在四周的暗角上。手机上使用的图像传感器上，往往黑电平无法得到完全的校正，即使做了相减还是会存在一定的问题。同时由于图像传感器的线性度也并不是非常有保证，某个亮度下作校正而得到的校正系数往往在另一个亮度下使用效果并不是非常理想，特别是在图像较暗的区域。因此，本发明通过改变曝光得到多组不同亮度下的白板图像并加权多组的校正参数得到最终的结果。
请参阅图2与图3所示，其中图2为在R/G 与B/G空间中AWB白点曲线调整示意图，图3为在实际图像中分块判断白点的示意图。在图2中，可根据用户输入的多种光源下的白色区域在R/G与B/G空间中的坐标分布来调整白点判断曲线，在实际应用中，使用者可以方便地使用鼠标拖动曲线，使其连续地包围各个光源下的白点。在图3中示意了使用调整后的白点判断曲线，工具可以实时地对测试图片进行分区白点判断，即如图所划分的多个区域中的部分区域被识别为白点区域，同时还可根据不同区域的白点坐标区分出所识别白点的类型，使用者可以马上根据该曲线在实际图片上的白点判断的情况，准确地了解当前调整的曲线是否准确和决定是否需要回归调试。
图4是白平衡参数调整的流程示意图，包括如下步骤：
步骤401：在不同光源下拍摄中性灰色标靶的图像；
步骤402：将不同光源下的白点区域作图于R/G与B/G空间中并绘制一个包围所有白点区域的曲线；
步骤403：根据所得到曲线，在所使用的各种标靶图像中判断白点区域；
步骤404：判断白点判断是否正确，如否则返回步骤402再次调整曲线，直到获取正确的曲线以得到一组校正参数。
色彩矩阵校正通过一个3乘3的矩阵变换将当前相机的颜色空间映射到另一个颜色空间，使其在色彩上更为准确。用于拟合得到该矩阵的方法如图6中的流程所示，具体包括如下步骤：
步骤601：选取源24色色卡色块图像与目标24色色卡色块图像，其中源24色色卡色块图像是通过拍摄一张24色标准色卡的图像并提取24色块的RGB分量，即原始值。目标24色色卡色块图像为使用用户认为色彩表现较好的相机拍摄同样的色卡并得到24色块的RGB分量，即目标值，当然此也可使用理论计算得到的24色色卡在某个颜色空间（如sRGB）中的理论值。
步骤602：进行色彩校正矩阵拟合，即得到了24组原始值和目标值以后，即可以使用图5所示的映射关系拟合得到变换矩阵a。注意矩阵a的行分量必须归一化以保持RGB三个通道的能量均衡，因此需要使用二次规划来求解a；
步骤603：测试拟合得到的矩阵效果；
步骤604：判断色彩准确度和噪点控制是否合格，因为直接使用24色卡求解得到a后，往往过度追求拟合精度而导致a的系数较大最终引起图像噪声问题，因此需要对a进行验证看最终图像噪声和色彩精度是否合格，即确保校正后色块的颜色和正确的颜色尽量一致并且校正后噪声不能过分地被放大，如否则转至步骤602再次进行色彩校正矩阵拟合，直到得到一组正确的校正参数，即3乘3的变换矩阵的具体数值。
在使用上述镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正模块离线得到校正系数之后，即可以在支持多光源参数自适应的图像信号处理器上使用这些参数。在图像信号处理器的内部流水线上，一旦判断出当前拍摄场景的光源类型（根据识别出的大多数白点的坐标是否靠近已事先标定的光源坐标的位置来判断），即可以从外部选取对应该光源的镜头校正参数和色彩矩阵校正参数。这种根据不同色温的光源采用不同参数的方法，可以针对性地解决一组镜头校正参数无法有效消除各光源下的偏色问题。同时不同的色彩矩阵校正系数也可以使得低色温的光源类型如a光源的色彩准确度大大得到提高。
请参阅图7所示，为实施本发明的图像信号处理器配套参数的自适应调整装置的框架图，该图像信号处理器配套参数的自适应调整装置包括：
存储系统，用以存储镜头校正（LNC）、自动白平衡(AWB)和色彩矩阵(CMC)校正模块离线校正得到不同光源下的校正参数；
配置模块，根据自动白平衡模块确定的光源类型，从存储系统中选取相应的校正参数并提供给存储镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正模块,如此图像信号处理器的内部流水线可进行相应的校正处理。
请参阅图8所示，为使用图7所示的图像信号处理器配套参数的自适应调整装置对图像信号处理器配套参数进行自适应调整的方法的流程图，该方法包括如下步骤：
步骤801：对镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正三个模块离线校正，将得到的不同光源下的校正参数存储在存储系统中；
步骤802：在图像信号处理器开始工作时，所述自动白平衡模块判断当前场景的光源类型，并将光源类型提供给配置模块；
步骤803：配置模块根据自动白平衡模块提供的光源类型信息，从存储系统中选取对应的离线校正参数，并提供镜头校正模块、色彩矩阵校正模块及自动白平衡模块使用。
与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：
（1）针对不同色温的光源有针对性地计算出需要配置到ISP的镜头校正参数和色彩矩阵校正参数，以解决镜头校正在不同光源下偏色和a光源下色彩不够准确的问题。（在原先的技术中，所有光源下用的都是同样的参数，因此效果不好，特别是a光源下的情况。现在提出的对不同光源计算不同的系数，减轻了原有技术的问题。）
（2）在计算镜头校正参数时，在不同曝光长度下得到不同亮度的图像并计算多组校正系数，最后加权得到一组最终使用的参数。
（3）将各个光源下的白点坐标和需要调整的awb曲线同时画在同一张R/G-B/G下，在调整曲线包围白点坐标的同时，可以看到该曲线对于实际分区找白点的实际效果，大大提高调整awb参数的速度和准确性。
（4）将镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正三个参数调整整合在图像信号处理器上的配置使用结合在一起，使得参数调试便捷，降低了色彩参数配置的难度，避免了3个模块中某一个出问题带来的色彩误差且难以定位问题所在的情况。
Claims (12)
1.一种图像信号处理器配套参数的自适应调整装置，用以对镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正三个模块的校正参数进行调整，包括：
存储系统，用以存储镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正模块离线校正得到不同光源下的校正参数；
配置模块，根据自动白平衡模块确定的光源类型，从存储系统中选取相应的校正参数并提供给镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正模块使用。
2.如权利要求1所述的图像信号处理器配套参数的自适应调整装置，其特征在于：镜头校正模块离线校正得到不同光源下的校正参数是通过首先离线拍摄一幅相机模组在全黑情况下的图像，计算全黑图像各颜色通道的黑电平平均值，然后再在不同曝光时间下拍摄均匀照明的白色物体，得到多张不同亮度的白色物体图像，之后将这些图像减去上一步得到的各通道黑电平平均值后再计算镜头校正的参数，在得到各个亮度范围内对应的镜头校正参数后，加权平均得到最终的镜头校正参数。
3.如权利要求1所述的图像信号处理器配套参数的自适应调整装置，其特征在于：自动白平衡模块离线校正得到不同光源下的校正参数是通过首先在不同光源下拍摄中性灰色标靶的图像，之后将不同光源下的白点区域作图于R/G与B/G空间中并绘制一个包围所有白点区域的曲线，其后根据所得到曲线，在所使用的各种标靶图像中判断白点区域，如果白点判断不正确，则再次调整曲线，直到获取正确的曲线以得到一组校正参数。
4.如权利要求1所述的图像信号处理器配套参数的自适应调整装置，其特征在于：色彩矩阵校正模块通过一个3乘3的矩阵变换进行颜色空间的映射。
5.如权利要求4所述的图像信号处理器配套参数的自适应调整装置，其特征在于：拟合得到该矩阵首先通过选取源24色色卡色块图像与目标24色色卡色块图像，其中源24色色卡色块图像是通过拍摄一张24色标准色卡的图像并提取24色块的RGB原始值，目标24色色卡色块图像为使用用户认为色彩表现较好的相机拍摄同样的色卡并得到24色块的RGB目标值；之后通过上述的24组原始值和目标值拟合得到变换矩阵；之后测试拟合得到的矩阵效果，最后判断色彩准确度和噪点控制是否合格，如否则再次进行色彩校正矩阵拟合以得到校正参数。
6.如权利要求5所述的图像信号处理器配套参数的自适应调整装置，其特征在于：通过24组原始值和目标值拟合得到变换矩阵中采用的映射关系为
7.一种利用权利要求1所述的图像信号处理器配套参数的自适应调整装置对图像信号处理器配套参数进行调整的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
对镜头校正、自动白平衡和色彩矩阵校正三个模块离线校正，将得到的不同光源下的校正参数存储在存储系统中；
在图像信号处理器开始工作时，所述自动白平衡模块判断当前场景的光源类型，并将光源类型提供给配置模块；
配置模块根据自动白平衡模块提供的光源类型信息，从存储系统中选取对应的离线校正参数，并提供镜头校正模块、色彩矩阵校正模块及自动白平衡模块使用。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：在镜头校正模块离线校正得到不同光源下的校正参数的步骤中，镜头校正模块首先离线拍摄一幅相机模组在全黑情况下的图像，计算全黑图像各颜色通道的黑电平平均值，然后再在不同曝光时间下拍摄均匀照明的白色物体，得到多张不同亮度的白色物体图像，之后将这些图像减去上一步得到的各通道黑电平平均值后再计算镜头校正的参数，在得到各个亮度范围内对应的镜头校正参数后，加权平均得到最终的镜头校正参数。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：自动白平衡模块离线校正得到不同光源下的校正参数的步骤中，首先在不同光源下拍摄中性灰色标靶的图像，之后将不同光源下的白点区域作图于R/G与B/G空间中并绘制一个包围所有白点区域的曲线，其后根据所得到曲线，在所使用的各种标靶图像中判断白点区域，如果白点判断不正确，则再次调整曲线，直到获取正确的曲线以得到一组校正参数。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于：色彩矩阵校正模块通过一个3乘3的矩阵变换进行颜色空间的映射。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：用于拟合得到该矩阵的方法包括如下步骤：
步骤一：选取源24色色卡色块图像与目标24色色卡色块图像，其中源24色色卡色块图像是通过拍摄一张24色标准色卡的图像并提取24色块的RGB原始值，目标24色色卡色块图像为使用用户认为色彩表现较好的相机拍摄同样的色卡并得到24色块的RGB目标值；
步骤二：通过上述的24组原始值和目标值拟合得到变换矩阵；
步骤三：测试拟合得到的矩阵效果；
步骤四：判断色彩准确度和噪点控制是否合格，如否则再次进行色彩校正矩阵拟合以得到校正参数。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：通过24组原始值和目标值拟合得到变换矩阵中采用的映射关系为
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