CN103369202A - 局部镜头阴影补偿方法 - Google Patents
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Abstract
一种局部镜头阴影补偿方法。将一图像区域从内至外划分为以一光学中心为中心点的多个局部区域。当一目标像素位于一第一局部区域内,依据目标像素相对于光学中心的位置决定一第一补偿增益值。当目标像素位于一第二局部区域内,依据目标像素相对于光学中心的位置决定一第二补偿增益值。当目标像素位于一第三局部区域外,依据目标像素相对于光学中心的位置决定一第三补偿增益值。依据目标像素相对于光学中心的位置决定一第四补偿增益值。依据第一补偿增益值至第四补偿增益值决定一混合补偿值以对目标像素进行补偿。
Description
技术领域
本发明是有关于一种局部镜头阴影补偿方法。
背景技术
图像感测器通常由被称作像素的光敏二极管(photodiode)阵列构成。像素本身不从光中提取色彩,而是将宽频频谱中的光子转换为电子。为了通过单一感测器以记录彩色图像,感测器必须要有彩色滤光器以进行滤光,从而不同的像素接收不同的颜色。不同的彩色滤光器按照预定模式配置在感测器上,而最常用的模式为贝尔(Bayer)模式,但并不限制。在贝尔模式下,像素总数的一半是绿色(G),而总数的四分之一是红色(R),剩余的四分之一是蓝色(B)。为了获得色彩消息,红色、绿色和蓝色彩色滤色器以特定顺序配置以形成重复的模式。贝尔模式由2×2阵列构成。
然而,现在常见的可携式图像感测器由于像素阵列的几何模式而造成了图像的失真,这导因于不同颜色的彩色滤光器会造成不同函数的阴影。
发明内容
本发明是有关于一种局部镜头阴影补偿方法,可以校正图像处理装置的阴影状况,解决图像色偏的问题。
根据本发明的第一方面,提出一种局部镜头阴影补偿方法,包括下列步骤。将一图像区域从内至外划分为多个局部区域,每一个局部区域均以图像区域的一光学中心为中心点,且此些局部区域包括一第一局部区域至一第三局部区域。判断一目标像素是否位于第一局部区域内,且若判断为是,依据目标像素相对于光学中心的位置决定目标像素的一第一补偿增益值。判断目标像素是否位于第二局部区域内,且若判断为是,依据目标像素相对于光学中心的位置决定目标像素的一第二补偿增益值。判断目标像素是否位于第三局部区域外,且若判断为是,依据目标像素相对于光学中心的位置决定目标像素的一第三补偿增益值。依据目标像素相对于光学中心的位置决定目标像素的一第四补偿增益值。依据第一补偿增益值至第四补偿增益值决定一混合补偿值以对目标像素进行补偿。
根据本发明的第二方面,提出一种局部镜头阴影补偿方法,包括下列步骤。将一图像区域从内至外划分为多个局部区域,每一个局部区域以图像区域的一光学中心为中心点。分别针对此些局部区域当中每一者,判断一目标像素是否落于局部区域的内部或外部,并进而依据判断结果,基于目标像素相对于光学中心的位置来决定目标像素的一对应此局部区域的补偿增益值。依据目标像素相对于光学中心的位置决定目标像素的另一补偿增益值。依据此些补偿增益值决定一混合补偿值以对目标像素进行补偿。
为了对本发明的上述及其它方面有更佳的了解,下文特举一实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。
附图说明
图1绘示依照一实施范例的图像处理装置的方块图。
图2绘示依照一实施范例的局部镜头阴影补偿方法的流程图。
图3绘示依照一实施范例的图像区域的示意图。
图4A绘示依照一实施范例的第一局部区域阴影补偿的示意图。
图4B~图4D绘示依照一实施例的图像区域的一例的左上至右下横切面的示意图。
图5A绘示依照一实施范例的第二局部区域阴影补偿的示意图。
图5B~图5D绘示依照一实施例的图像区域的左上至右下横切面的另一例的示意图。
图6A绘示依照一实施范例的第三局部区域阴影补偿的示意图。
图6B~图6D绘示依照一实施例的图像区域的左上至右下横切面的再一例的示意图。
图7A绘示依照一实施范例的镜头阴影补偿的示意图。
图7B~图7C绘示依照一实施例的图像区域的左上至右下横切面的又一例的示意图。
[主要元件标号说明]
100:图像处理单元 110:模拟数字转换器
120:镜头阴影校正单元 130:白平衡单元
140:色彩内插单元 300:图像区域
310:第一局部区域 320:第二局部区域
330:第三局部区域
具体实施方式
本发明所提出的局部镜头阴影补偿方法,利用将图像区域划分为多个局部区域并以不同的补偿增益值进行补偿,故可以图像处理装置的校正阴影状况,解决图像色偏的问题。
请参照图1,其绘示依照一实施范例的图像处理装置的方块图。图像处理装置100包括一模拟数字转换器110以及一镜头阴影校正单元120。模拟数字转换器110从一像素阵列接收一图像区域的多个像素电压,并将之转换为多个数字像素数据。镜头阴影校正单元120依据一目标像素的个别位置产生一混合补偿值,以对该目标像素进行补偿。每一个局部区域均以图像区域的一光学中心为中心点。此外,图像处理装置100还可包括一白平衡单元130以及一色彩内插单元140。白平衡单元130对目标像素进行白平衡补偿。色彩内插单元140对白平衡单元130所输出的一图像数据进行内插以得到一三原色(RGB)图像数据。
请参照图2,其绘示依照一实施范例的局部镜头阴影补偿方法的流程图,此局部镜头阴影补偿方法可由图1的镜头阴影校正单元实施。于步骤S200中,将一图像区域从内至外划分为多个局部区域。请参照图3,其绘示依照一实施范例的图像区域的示意图。于图3中,镜头阴影校正单元120划分图像区域300为多个局部区域,每一个局部区域均以图像区域300的一光学中心OC为中心点,且此些局部区域包括一第一局部区域310至一第三局部区域330。图像区域300以光学中心OC为原点建立一坐标平面。于图3中,兹举局部区域310~330为多个同心圆为例做说明,然并不限制,亦可为多个同心椭圆。如图3所示,局部区域的边界可由第一至第三曲率半径参数R1~R3来定义。然而,值得注意的是,于此范例中,R1<R2<R3。然于其它实施例中,可以有其它的相对关系,譬如R1<R3<R2。此外,亦值得注意的是,虽然在图3的实施例中,是以三个局部区域来作说明。然此实施例仅作范例说明之用,于其它实施例中,可包括其它数目的局部区域。
关于第一至第三曲率半径参数R1~R3的获得方法,举例而言,可以依据一对应镜头的不同的颜色阴影曲线(color shading curve)间的偏差,而产生第一至第三曲率半径参数R1~R3。此外,在获得第一至第三曲率半径参数R1~R3之后,可进一步决定一第一补偿增益函数至一第三补偿增益函数。以下将进一步说明,这些补偿函数的用途在于依据的目标像素的位置以产生混合补偿值,进而可以校正该等所观察到的偏差。
较佳地,第一补偿增益函数至第三补偿增益函数均为多项式,且多项式具有多个反曲点对应于第一至第三曲率半径参数R1~R3。如前所述,局部区域的边界可由第一至第三曲率半径参数R1~R3来定义,亦即这些反曲点分别位于第一至第三局部区域的边界上。于下述依据目标像素相对光学中心的位置决定目标像素的第一至第三补偿增益值的步骤中,是使用第一补偿增益函数至第三补偿增益函数来产生第一补偿增益值至第三补偿增益值,并进而可基于该第一至第三补偿增益值来产生该混合增益值。
于步骤S210中,镜头阴影校正单元120判断一目标像素P是否位于第一局部区域310内。以数学式而言,假定目标像素P相对于相对于光学中心OC的位置由第一方向坐标x与第二方向坐标y表示,则可判别SquarePos=a0x2+a1y2≤R2 1是否成立。a0与a1分别为第一方向坐标参数与第二方向坐标参数,R1为一第一曲率半径参数。值得注意的是,通常可安排a0与a1相等,代表第一局部区域310为正圆,但亦可安排为不相等,代表第一局部区域310为椭圆。
若判断为否,目标像素P的一第一补偿增益值为0。则若判断为是,则于步骤S215中,镜头阴影校正单元120依据目标像素P相对于光学中心OC的位置,并使用第一曲率半径参数所定义的第一补偿函数,来决定目标像素P的第一补偿增益值。更具体来说,第一补偿函数譬如等式(1)所示:
其中Com_Gain1为所欲求得的第一补偿增益值,Gain1为一第一增益参数,及N1为一第一多项式阶数参数。
较佳地,可安排于第一局部区域310内,第一补偿增益值Com_Gain1的绝对值的绝对值是单调变化或振荡至第一局部区域310的边界上实质上为零。请参照图4A,其绘示依照一实施范例的第一局部区域阴影补偿的示意图。通过等式(1)调整第一增益参数Gain1而以第一补偿增益值Com_Gain1对第一局部区域310的像素进行色彩阴影校正以减少色偏问题。请参照图4B~图4D,其绘示依照一实施例的图像区域的左上至右下横切面的一例的示意图。于图4B~图4D中,随着第一增益参数Gain1的不同,第一局部区域310内的像素亮度调整程度亦不同,且在边界R1处亮度均未被调整而维持于60。
于步骤S220中,镜头阴影校正单元120判断目标像素P是否位于第二局部区域320内。以数学式而言,假定目标像素P相对于相对于光学中心OC的位置由第一方向坐标x与第二方向坐标y表示,则可判别SquarePos=a0x2+a1y2≤R2 2是否成立。a0与a1分别为第一方向坐标参数与第二方向坐标参数,R2为一第二曲率半径参数。值得注意的是,通常可安排a0与a1相等,代表第二局部区域320为正圆,但亦可安排为不相等,代表第二局部区域320为椭圆。
若判断为否,目标像素P的一第二补偿增益值为0。则若判断为是,则于步骤S225中,镜头阴影校正单元120依据目标像素P相对于光学中心OC的位置,并使用第二曲率半径参数所定义的第二补偿函数,来决定目标像素P的第二补偿增益值。更具体而言,第二补偿函数譬如等式(2)所示:
其中Com_Gain2为所欲求得的第二补偿增益值,Gain2为一第二增益参数,N2为一第二多项式阶数参数,及Factor为一控制因子。
较佳地,可安排于第二局部区域320内,第二补偿增益值Com_Gain2的绝对值是单调变化或振荡至第二局部区域320的边界上实质上为零。请参照图5A,其绘示依照一实施范例的第二局部区域阴影补偿的示意图。通过等式(2)调整第二增益参数Gain2而以第二补偿增益值Com_Gain2对第二局部区域320的像素进行色彩阴影校正以减少色偏问题。请参照图5B~图5D,其绘示依照一实施例的图像区域的左上至右下横切面的另一例的示意图。于图5B~图5D中,随着第二增益参数Gain2的不同,第二局部区域320内的像素亮度调整程度亦不同,且在边界R2处亮度均未被调整而维持于70。
于步骤S230中,镜头阴影校正单元120判断目标像素P是否位于第三局部区域330外。以数学式而言,假定目标像素P相对于相对于光学中心OC的位置由第一方向坐标x与第二方向坐标y表示,则可判别SquarePos=a0x2+a1y2≤R3 2是否成立。a0与a1分别为第一方向坐标参数与第二方向坐标参数,R3为一第三曲率半径参数。值得注意的是,通常可安排a0与a1相等,代表第三局部区域330为正圆,但亦可安排为不相等,代表第三局部区域330为椭圆。
若判断为否,目标像素P的一第三补偿增益值为0。则若判断为是,则于步骤S235中,镜头阴影校正单元120依据目标像素P相对于光学中心OC的位置,并使用第三曲率半径参数所定义的第三补偿函数,来决定目标像素P的第三补偿增益值。更具体而言,第三补偿函数譬如等式(3)所示:
其中Com_Gain3为所欲求得的第三补偿增益值,Gain3为一第三增益参数,以及N3为一第三多项式阶数参数。
较佳地,可安排于第三局部区域330外,第三补偿增益值Com_Gain3的绝对值于第三局部区域330的边界上实质上为零并往外单调变化或振荡。请参照图6A,其绘示依照一实施范例的第三局部区域阴影补偿的示意图。通过等式(3)调整第三增益参数Gain3而以第三补偿增益值Com_Gain3对第三局部区域330的像素进行色彩阴影校正以减少色偏问题。请参照图6B~图6D,其绘示依照一实施例的图像区域的左上至右下横切面的再一例的示意图。于图6B~图6D中,随着第三增益参数Gain3的不同,第三局部区域330内的像素亮度调整程度亦不同,且在边界R3处亮度均未被调整而维持于70。
于步骤S240中,镜头阴影校正单元220依据目标像素P相对于光学中心OC的位置,并使用一第四补偿函数,来决定目标像素P的一第四补偿增益值。更具体而言,第四补偿函数譬如等式(4)所示:
Comp_Gain4=Gain4×SquarePos eq.(4)
其中Com_Gain4为所欲求得的第四补偿增益值,Gain4为一第四增益参数,x与y分别为目标像素P相对于光学中心OC的第一方向坐标与第二方向坐标,SquarePos=a0x2+a1y2,a0与a1分别为第一方向坐标参数与第二方向坐标参数。
较佳地,可安排于光学中心OC上,第四补偿增益值Com_Gain4的绝对值实质上为零并往外单调递增或振荡。请参照图7A,其绘示依照一实施范例的镜头阴影补偿的示意图。通过等式(4)调整第四增益参数Gain4而以第四补偿增益值Com_Gain4对图像区域300的像素进行镜头阴影校正以减少色偏问题。请参照图7B~图7C,其绘示依照一实施例的图像区域的左上至右下横切面的又一例的示意图。
于步骤S250中,镜头阴影校正单元120依据第一补偿增益值Com_Gain1至第四补偿增益值Com_Gain4决定混合补偿值以对目标像素P进行补偿。于一范例中,可安排此混合补偿值实质上等于第一补偿增益值Com_Gain1至第四补偿增益值Com_Gain4的和与目标像素P的一原始像素值的乘积。之后,目标像素P经过混合补偿值补偿后,具有一像素值等于其原始像素值与混合补偿值之和。
值得注意的是,根据设计需求与实际上颜色阴影曲线间的偏差,图2所述的局部镜头阴影补偿方法可延伸至应用至不同数目及/或不同形状的局部区域,并搭配不同形式的补偿函数,以求精确地进行像素值补偿。再者,将一图像区域划分为多个局部区域,其中每一局部区域安排有一对应的补偿函数,并根据像素的所在位置,判断是使用该些补偿函数当中的何者来对像素进行补偿,是属于本发明的范畴。再者,只要能根据设计需求,使用多个适当形式的不同补偿函数,在适当的位置(譬如多个局部区域的内部或外部),来对像素的像素值进行补偿,以弥补不同颜色阴影曲线的偏差,亦属本发明的范畴。
本发明还提出一种局部镜头阴影补偿方法,包括下列步骤。将一图像区域从内至外划分为多个局部区域,每一个局部区域的形状较佳地为圆或椭圆形,并以图像区域的一光学中心为中心点。可安排此些局部区域的边界是分别由多个曲率半径参数来定义,并且这些曲率半径参数可定义不同的补偿函数。接下来,可分别针对此些局部区域当中每一者,判断一目标像素是否落于局部区域的内部或外部。进而依据判断结果,来求得补偿增益值,譬如只有位于局部区域内或局部区域外才需要进行。而于此求得补偿增益值的过程中,可基于目标像素相对于光学中心的位置以及该局部区域所对应的曲率半径参数,譬如通过使用该些曲率半径参数所定义的补偿函数,来决定目标像素的一对应此局部区域的补偿增益值。接下来,可再依据目标像素相对于光学中心的位置决定目标像素的另一补偿增益值。最后,即可依据此些补偿增益值决定一混合补偿值以对目标像素进行补偿。
本发明上述实施例所揭露的图像处理装置及其局部镜头阴影补偿方法,利用将图像区域划分为多个局部区域,并调整原有的增益参数而以不同的补偿增益值分别对不同的局部区域进行补偿,故可以校正阴影状况,解决图像色偏的问题。此外,本发明的图像处理装置及其局部镜头阴影补偿方法利用反曲点进行补偿,改善传统二次函数补偿方法所需补偿系数众多且难调整的缺点,具有计算复杂度简单且不消耗存储器空间等优点,易于集成到各种图像处理平台。
综上所述,虽然本发明已以多个实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
Claims (22)
1.一种局部镜头阴影补偿方法,包括:
将一图像区域从内至外划分为多个局部区域,每一个局部区域均以该图像区域的一光学中心为中心点,且该多个局部区域包括一第一局部区域至一第三局部区域;
判断一目标像素是否位于该第一局部区域内,且若判断为是,依据该目标像素相对于该光学中心的位置决定该目标像素的一第一补偿增益值;
判断该目标像素是否位于该第二局部区域内,且若判断为是,依据该目标像素相对于该光学中心的位置决定该目标像素的一第二补偿增益值;
判断该目标像素是否位于该第三局部区域外,且若判断为是,依据该目标像素相对于该光学中心的位置决定该目标像素的一第三补偿增益值;
依据该目标像素相对于该光学中心的位置决定该目标像素的一第四补偿增益值;以及
依据该第一补偿增益值至该第四补偿增益值决定一混合补偿值以对该目标像素进行补偿。
2.根据权利要求1所述的局部镜头阴影补偿方法,其中该多个局部区域是多个同心椭圆或同心圆。
3.根据权利要求1所述的局部镜头阴影补偿方法,其中于依据该目标像素相对于该光学中心的位置决定该目标像素的该第一至第四补偿增益值的步骤中,是依据SquarePos=a0x2+a1y2来实施,其中a0与a1分别为第一方向坐标参数与第二方向坐标参数,x与y分别为该目标像素的第一方向坐标与第二方向坐标。
4.根据权利要求1所述的局部镜头阴影补偿方法,其中该第一至第三局部区域的边界是分别由第一至第三曲率半径参数来定义,以及其中于依据该目标像素相对于该光学中心的位置决定该目标像素的该第一至第三补偿增益值的步骤,还分别依据该第一至第三曲率半径参数来实施。
5.根据权利要求1所述的局部镜头阴影补偿方法,其中于该第一局部区域内,该第一补偿增益值的绝对值是单调变化或振荡至该第一局部区域的边界上实质上为零。
6.根据权利要求5所述的局部镜头阴影补偿方法,其中该第一补偿增益值Com_Gain1是依据一第一补偿函数来决定,该第一补偿函数表示为: 其中Gain1为一第一增益参数,SquarePos=a0x2+a1y2,a0与a1分别为第一方向坐标参数与第二方向坐标参数,x与y分别为该目标像素的第一方向坐标与第二方向坐标,R1为一第一曲率半径参数,及N1为一第一多项式阶数参数。
7.根据权利要求1所述的局部镜头阴影补偿方法,其中于该第二局部区域内,该第二补偿增益值的绝对值是单调变化或振荡至该第二局部区域的边界上实质上为零。
8.根据权利要求7所述的局部镜头阴影补偿方法,该第二补偿增益值Com_Gain2是依据一第二补偿函数来决定,该第二补偿函数表示为: 其中Gain2为一第二增益参数,SquarePos=a0x2+a1y2,a0与a1分别为第一方向坐标参数与第二方向坐标参数,x与y分别为该目标像素的第一方向坐标与第二方向坐标,R2为一第二曲率半径参数,N2为一第二多项式阶数参数,及Factor为一控制因子。
9.根据权利要求1所述的局部镜头阴影补偿方法,其中于该第三局部区域外,该第三补偿增益值的绝对值于该第三局部区域的边界上实质上为零并往外单调变化或振荡。
10.根据权利要求9所述的局部镜头阴影补偿方法,该第三补偿增益值Com_Gain3是依据一第三补偿函数来决定,该第三补偿函数表示为 其中Gain3为一第三增益参数,SquarePos=a0x2+a1y2,a0与a1分别为第一方向坐标参数与第二方向坐标参数,x与y分别为该目标像素的第一方向坐标与第二方向坐标,R3为一第三曲率半径参数,及N3为一第三多项式阶数参数。
11.根据权利要求1所述的局部镜头阴影补偿方法,其中于该光学中心上,该第四补偿增益值的绝对值实质上为零并往外单调递增或振荡。
12.根据权利要求11所述的局部镜头阴影补偿方法,其中该第四补偿增益值Com_Gain4是依据一第四补偿函数来决定,该第四补偿函数表示为:Comp_Gain4=Gain4×SquarePos,Gain4为一第四增益参数,SquarePos=a0x2+a1y2,其中a0与a1分别为第一方向坐标参数与第二方向坐标参数,x与y分别为该目标像素的第一方向坐标与第二方向坐标。
13.根据权利要求1所述的局部镜头阴影补偿方法,其中该混合补偿值实质上等于该第一补偿值至第四补偿值的和与该目标像素的一原始像素值的乘积。
14.根据权利要求1所述的局部镜头阴影补偿方法,其中该目标像素经过该混合补偿值补偿后,具有一像素值等于其原始像素值与该混合补偿值的和。
15.根据权利要求1所述的局部镜头阴影补偿方法,其中该第一局部区域小于该第二局部区域与该第三局部区域。
16.根据权利要求1所述的局部镜头阴影补偿方法,更包括:
依据一对应镜头的不同的颜色阴影曲线间的偏差而产生第一至第三曲率半径参数;
依据该第一至第三曲率半径参数分别获得一第一补偿增益函数至一第三补偿增益函数以校正该等偏差;以及
于依据该目标像素相对该光学中心的位置决定该目标像素的该第一至第三补偿增益值的步骤中,是使用该第一补偿增益函数至该第三补偿增益函数来产生该第一补偿增益值至该第三补偿增益值。
17.根据权利要求16所述的局部镜头阴影补偿方法,其中该第一补偿增益函数至该第三补偿增益函数均为多项式,且该多项式具有多个反曲点分别位于该第一至第三局部区域的边界上。
18.一种局部镜头阴影补偿方法,包括:
(i)将一图像区域从内至外划分为多个局部区域,每一个局部区域均以该图像区域的一光学中心为中心点;
(ii)分别针对该多个局部区域当中每一者,判断一目标像素是否落于该局部区域的内部或外部,并进而依据判断结果,基于该目标像素相对于该光学中心的位置,来决定该目标像素的一对应该局部区域的补偿增益值;
(iii)依据该目标像素相对于该光学中心的位置决定该目标像素的另一补偿增益值;以及
(iv)依据步骤(ii)所获得的该些补偿增益值以及步骤(iii)所获得的该另一补偿增益值来决定一混合补偿值以对该目标像素进行补偿。
19.根据权利要求18所述的局部镜头阴影补偿方法,其中该多个局部区域分别对应多个补偿函数当中的一者,以及步骤(ii)中是使用所对应的该补偿函数来决定该目标像素的对应该局部区域的该补偿增益值。
20.根据权利要求19所述的局部镜头阴影补偿方法,其中该多个局部区域的边界是分别由多个曲率半径参数来定义,以及各该补偿函数是由所为应的该局部区域的该曲率半径参数来定义。
21.根据权利要求18所述的局部镜头阴影补偿方法,其中该些补偿增益值当中的复数者的绝对值,于所对应的该多个局部区域的边界上实质上为零。
22.根据权利要求18所述的局部镜头阴影补偿方法,其中该另一补偿增益值于该光学中心上实质上为零。
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