CN103780891A - 白平衡调整方法 - Google Patents

Abstract

一种白平衡调整方法，基于Raw图像，Raw图像的像素排列为BGb/GrR格式。该白平衡调整方法包括：以一定的取样宽度对Raw图像中的RGB像素进行取样以得到B、Gb、Gr、R通道的色阶值；对每一个通道配置一个第一缓冲空间和第二缓冲空间，第一缓冲空间用来储存较小的色阶值，第二缓冲空间用来储存较大的色阶值；计算第一缓冲空间储存的较小的色阶值的平均值来表示参考黑，计算第二缓冲空间储存的较大的色阶值的平均值来表示参考白；利用参考黑和参考白于直方图延展法中调整白平衡。

Description

白平衡调整方法

技术领域

本发明关于一种图像处理技术，尤其涉及一种白平衡调整方法。

背景技术

一般而言，物体反射出的光颜色视光源的色彩而定。人的大脑可以检测并更正类似这样的色彩改变，因此不论是在阳光、阴霾的天气、室内白炽灯或荧光灯下，人的眼睛均可以适应这样的色彩改变，而不会影响人们所看的白色物体。然而，就数字影像获取装置而言，这些由不同光源产生的“白色”在颜色上来说还是不尽相同。例如，钨丝灯（灯泡）照明的环境拍出的照片可能偏黄，其它环境拍出的照片可能有的会偏蓝色或红色。

为了贴近人的视觉，数字图像获取装置就必须模仿人类大脑并根据光线来调整色彩，定义什么是白色，以便在最后照片中能够呈现中肉眼所看到的白色，这种调整即称之为“白平衡（White Blance）”。

现有技术中，提出利用直方图延展方法(Color Histogram Stretching, CHS)来调整影像白平衡，将未经白平衡影像的RGB三通道(Red， Green， Blue)的色阶直方图，重新量化至0-255的范围，调整结果显示这个方法具有较小误差与实时的特性。但该方法，由于使用了直方图，因此在方法的实现上，需要预先配置较大的内存空间，以估测光源中的参考黑与参考白。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种使用较少内存空间的白平衡调整方法。

一种白平衡调整方法，包括如下步骤：采集Raw图像，Raw图像的像素排列方式为BGb/GrR格式；采用预定的取样宽度对Raw图像进行取样以取得B、Gb、Gr、R通道的色阶值；对B、Gb、Gr、R通道中的每个通道均配置第一缓冲空间和第二缓冲空间，第一缓冲空间用来储存较小的色阶值，第二缓冲空间用来储存较大的色阶值；初始化第一缓冲空间和第二缓冲空间，第一缓冲空间的初始值为                                               

，第二缓冲空间的初始值为0，其中，n为色阶值的位数；分别判断B、Gb、Gr、R的色阶值中是否有比储存在各自第一缓冲空间中的色阶值较小的色阶值，如果有，则储存该较小的色阶值，并将较大的色阶值从第一缓冲空间中移除，重复上述过程直到B、Gb、Gr、R通道的所有色阶值与对应第一缓冲空间储存的色阶值比较结束，计算第一缓冲空间储存的色阶值的平均值，该平均值表示参考黑；分别判断B、Gb、Gr、R的色阶值中是否有比储存在各自第二缓冲空间中的色阶值较大的色阶值，如果有，则储存该较大的色阶值，并将较小的色阶值从第而缓冲空间中移除，重复上述过程直到B、Gb、Gr、R所有通道的色阶值与对应第二缓冲空间储存的色阶值比较结束，计算第二缓冲空间储存的色阶值的平均值，该平均值表示参考白；采用参考黑和参考白并利用直方图延展法对Raw图像进行白平衡调整。

相较于现有技术，本发明实施例的白平衡调整方法并不是将RGB通道的所有色阶值进行储存，而是储存较小值和较大值，从而节约了内存的配置空间，使用较小的内存空间即可实现白平衡调整。

附图说明

图1是本发明实施白平衡调整方法的流程图。

图2是一种Raw图像的像素排列示意图。

图3是本发明实施例与现有技术中直方图延展方法采用的内存空间大小的示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明实施例提供的白平衡调整方法用来调整图像的白平衡，白平衡调整方法包括如下步骤：

S1，采集Raw图像，Raw图像的像素排列方式为BGb/GrR格式。

S2，采用预定的取样宽度对Raw图像进行取样以取得B、Gb、Gr、R通道的色阶值。

S3，对B、Gb、Gr、R通道中的每个通道均配置第一缓冲空间和第二缓冲空间，第一缓冲空间用来储存较小的色阶值，第二缓冲空间用来储存较大的色阶值。

S4，初始化第一缓冲空间和第二缓冲空间，第一缓冲空间储存的初始值为

，第二缓冲空间储存的初始值为0，其中，n为Raw图像像素的位数。

S5，分别判断B、Gb、Gr、R的色阶值中是否有比储存在各自第一缓冲空间中的色阶值较小的色阶值，如果有，则储存该较小的色阶值，并将较大的色阶值从第一缓冲空间中移除，重复上述过程直到B、Gb、Gr、R通道的所有色阶值与对应第一缓冲空间储存的色阶值比较结束，计算第一缓冲空间储存的色阶值的平均值，该平均值表示参考黑。

S6，分别判断B、Gb、Gr、R的色阶值中是否有比储存在各自第二缓冲空间中的色阶值较大的色阶值，如果有，则储存该较大的色阶值，并将较小的色阶值从第而缓冲空间中移除，重复上述过程直到B、Gb、Gr、R所有通道的色阶值与对应第二缓冲空间储存的色阶值比较结束，计算第二缓冲空间储存的色阶值的平均值，该平均值表示参考白。

S7，采用参考黑和参考白并利用直方图延展法对Raw图像进行白平衡调整。

请一并参阅图2，在S1中，一副Raw图像（Raw的原意为“未经加工”，可以理解，Raw图像就是影像传感器将捕捉到的光源讯号转为数字讯号的原始数据组成的图像）由多个像素（pixel）组成，再依据影像传感器表面覆盖的彩色滤光片，可以得到图中所示的拜尔模式（Bayer Pattern），即BG/GR (本案中以BGb/GrR表示)格式，换言之，当奇数行像素的排列为BGBGBG时，偶数行像素的排列为GRGRGR，或者，当奇数行像素的排列为GRGRGR时，偶数行像素的排列为BGBGBG。其中，Gb代表BGBG中的G，Gr代表GRGR中的G。

S2中，预定的取样宽度可以为2个像素、4个像素、8个像素或者16个像素，本实施例中，采用水平和垂直方向上均是2像素的宽度分别取样Raw图像中的B、Gb、Gr、R通道，然后得到相应的色阶值。

S3中，分别给B、Gb、Gr、R通道配置自己的第一缓冲空间和第二缓冲空间，即具有4个第一缓冲空间和4个第二缓冲空间。

第一缓冲空间和第二缓冲空间的容量大小是任意设定的，在此对于容量的大小我们引用文献上的定义：

，其中，

、

分别为Raw图像行、列上的像素的个数，

为行的取样宽度，

为列的取样宽度，

为门槛，

、的取值可以相等也可以不等。

门槛

可以任意设定，例如，0.01、0.02、0.03等。门槛一般包括大小相等的最大值门槛和最小值门槛，最大值门槛是为了得到参考白，最小值门槛石为了得到参考黑。

最大值门槛为：从最大的色阶值向色阶值逐渐减小的方向抓取一定数量的像素，该像素数量与Raw图像的像素总数量的比值即为最大值门槛。最大值门槛所对应范围内的像素指上述的从最大的色阶值向色阶值逐渐减小的方向所取的该一定数量的像素。

最小值门槛为：从最小的色阶值向色阶值逐渐增大的方向抓取一定数量的像素，该像素数量与Raw图像的像素总数量的比值即为最小值门槛。最小值门槛Rmin所对应范围内的像素指上述的从最小的色阶值向色阶值逐渐增大的方向所取的该预定数量的像素。

最大值门槛与最小值门槛相等，也就是最小值门槛与最大值门槛二者所对应范围内的像素数量是相同的。但是，最小值门槛与最大值门槛二者所对应范围内的像素色阶值所跨越的范围可能会有所不同。

S4中，若像素是以10bits表示，则第一缓冲空间和第二缓冲空间可以储存大小为0~1023范围内的色阶值。对于第一缓冲空间而言，由于要收集较小的色阶值，因此初始化值为1023（即

）；以此类推，由于第二缓冲空间要收集较大的色阶值，因此初始化值为0。

同理，若像素是以8bits表示，则第一缓冲空间和第二缓冲空间可以储存大小为0~255范围内的色阶值。对于第一缓冲空间而言，由于要收集较小的色阶值，因此初始化值为255（即

）；以此类推，由于第二缓冲空间要收集较大的色阶值，因此初始化值为0。

S5中，图2中的一幅Raw图像用6×6像素表示，水平和垂直方向上均以2像素宽度取样，则分别有9个B、Gb、Gr、R，即有B通道有9个色阶值、Gb通道有9个色阶值、Gr通道有9个色阶值和R通道有9个色阶值。

将B通道的9个色阶值中的第一个色阶值与B通道对应的第一缓冲空间内初始的色阶值进行比较，如果第一个色阶值小于第一缓冲空间内储存的色阶值，则储存该较小的第一个色阶值，并将较大的色阶值移除该第一缓冲空间，将第二色阶值与第一缓冲空间内储存的第一个色阶值进行比较，于第一缓冲空间内储存第一个色阶值和第二色阶值中的较小的一个而将较大的移出，重复上述过程，直至9个色阶值比较结束，以使9个色阶值中最小的一个色阶值储存于第一缓冲空间内。

参考B通道的方法，分别将Gb、Gr、R通道的9个色阶值与对应第一缓冲空间内的色阶值进行比较，并将较小的色阶值储存于第一缓冲空间内。

待B、Gb、Gr、R通道的色阶值比较结束后，四个第一缓冲空间内分别储存有一个较小的色阶值，即共有四个较小的色阶值被储存。

计算四个较小色阶值的平均值，该平均值表示相应通道的白平衡调整中的参考黑。

S6，参考S5的方法，分别将B、Gb、Gr、R通道的9个色阶值与对应第二缓冲空间内的色阶值进行比较，并将较大的色阶值储存于第二缓冲空间内。

待B、Gb、Gr、R通道的色阶值比较结束后，四个第二缓冲空间内分别储存有一个较大的色阶值，即共有四个较大的色阶值被储存。

计算四个较大色阶值的平均值，该平均值表示相应通道的白平衡调整中的参考白。

S7，于直方图延展法中，Raw图像中的每一个像素根据参考黑和参考白进行调整，白平衡调整后的像素的色阶值为，其中，C表示Raw图像中每一个像素的原始色阶值、H表示参考白、L表示参考黑、M为255或1023，例如，计算R通道像素调整后色阶值，H、L应采用R通道的相应值。

于S2-S6中，对像素个数相同Raw图像，取样宽度不同，B、Gb、Gr、R通道中色阶值的个数也不同；同理，对同样的取样宽度，像素不同的Raw图像，B、Gb、Gr、R通道中色阶值的个数也不同。

另外，S5和S6并无先后次序，可先执行S6再执行S5；再则，于S5和S6中，B、Gb、Gr、R通道的比较顺序亦无限定。

本实施例的白平衡调整方法并不是将RGB通道的所有色阶值进行储存，而是储存较小值和较大值，从而节约了内存的配置空间，由图3可以看出，于976×1296、2608×1960、3280×2464、4208×3120个像素的Raw图像中，采用上述白平衡调整方法所使用的内存空间远远小于同等像素条件使用习知技术直方图延展法调整白平衡所使用的内存空间。

可以理解的是，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化等用在本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种白平衡调整方法，包括如下步骤：

采集Raw图像，Raw图像的像素排列方式为BGb/GrR格式；

采用预定的取样宽度对Raw图像进行取样以取得B、Gb、Gr、R通道的色阶值；

对B、Gb、Gr、R通道中的每个通道均配置第一缓冲空间和第二缓冲空间，第一缓冲空间用来储存较小的色阶值，第二缓冲空间用来储存较大的色阶值；

初始化第一缓冲空间和第二缓冲空间，第一缓冲空间的初始值为                                               

，第二缓冲空间的初始值为0，其中，n为像素的位数；

分别判断B、Gb、Gr、R的色阶值中是否有比储存在各自第一缓冲空间中的色阶值较小的色阶值，如果有，则储存该较小的色阶值，并将较大的色阶值从第一缓冲空间中移除，重复上述过程直到B、Gb、Gr、R通道的所有色阶值与对应第一缓冲空间储存的色阶值比较结束，计算第一缓冲空间储存的色阶值的平均值，该平均值表示参考黑；

分别判断B、Gb、Gr、R的色阶值中是否有比储存在各自第二缓冲空间中的色阶值较大的色阶值，如果有，则储存该较大的色阶值，并将较小的色阶值从第而缓冲空间中移除，重复上述过程直到B、Gb、Gr、R所有通道的色阶值与对应第二缓冲空间储存的色阶值比较结束，计算第二缓冲空间储存的色阶值的平均值，该平均值表示参考白；

采用参考黑和参考白并利用直方图延展法对Raw图像进行白平衡调整。

2.如权利要求1所述的白平衡调整方法，其特征在于，所述取样宽度为水平和垂直方向上的2个像素、4个像素、8个像素或16个像素。

3.如权利要求1所述的白平衡调整方法，其特征在于，所述第一缓冲空间和第二缓冲空间的大小为

，

、

分别为Raw图像行、列上的像素的个数，

为行的取样宽度，为列的取样宽度，

为门槛值。

4.如权利要求1所述的白平衡调整方法，其特征在于，所述直方图延展法完成白平衡调整后的像素的色阶值为

，其中，C表示Raw图像中每一个像素的原始色阶值、H表示参考白、L表示参考黑、M为255或1023。

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