CN103929632B - 一种自动白平衡校正方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动白平衡校正方法，包括:采集待校正图像的参考白点，并确定出基准白点绘制参考白区；计算待校正图像当前落入参考白区的参考白点数量，并判断待校正图像是否存在混合色温，若所述参考白点数量小于或等于第一预设阈值或者判断待校正图像存在混合色温，使用预设算法策略计算出白平衡增益，并使用所述白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正；若判断不存在混合色温或者参考白点数量大于第一预设阈值，根据落入参考白区的白点数量计算白平衡增益，并使用所述白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正。本发明改善了在参考白点数量过少以及混合色温时使用参考白区查表法计算的白平衡增益校正图像时出现的偏色问题。

Description

一种自动白平衡校正方法以及装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种自动白平衡校正方法以及装置。

背景技术

目前的摄像机在对待校正图像进行白平衡校正时，多采用自动白平衡查表法（AWB）计算该图像的白平衡校正增益。即在灯箱环境下，采集不同色温下的白点，根据不同色温下的白点绘制参考白区，针对每帧图像落入参考白区的白点进行白平衡校正增益计算，并使用计算得出的白平衡校正增益将这些白点的R、G、B三通道分量值调节至相等，达到去偏色还原人眼中视觉白色的效果。然而，参考白区是根据采集到的不同色温下的白点而绘制生成，而这些色温大都为常见色温，因此在实际场景中，若出现特殊光源，或者待白平衡校正的图像中出现混合色温时，图像中的白点会在参考白区中呈现区域分布，使用自动白平衡查表法会表现出明显的局限性，使用计算出的白平衡增益值校正图像的白平衡则会带来颜色偏差等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种自动白平衡校正方法以及装置来解决上述问题。

本发明提供一种自动白平衡校正方法，其中包括:

步骤A、采集待校正图像的参考白点，并确定出基准白点绘制参考白区；

步骤B、计算待校正图像当前落入参考白区的参考白点数量，若所述参考白点数量小于或等于第一预设阈值，转步骤D处理，否则转步骤C处理；

步骤C、判断待校正图像是否存在混合色温，若是转步骤D处理，否则根据落入参考白区的白点数量计算白平衡增益，并使用所述白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正；

步骤D、使用预设算法策略计算出白平衡增益，并使用所述白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正。

本发明还提供一种自动白平衡校正装置，其中包括:

参考白区绘制单元，用于采集待校正图像的参考白点，并确定出基准白点以绘制参考白区；

参考白点计算单元，用于计算待校正图像当前落入参考白区的参考白点数量，若所述参考白点数量小于或等于第一预设阈值，转增益计算校正单元处理，否则转混合色温判断单元处理；

混合色温判断单元，用于判断待校正图像是否存在混合色温，若是转增益计算校正单元处理，否则根据落入参考白区的白点数量计算白平衡增益，并使用所述白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正；

增益计算校正单元，用于使用预设算法策略计算出白平衡增益，并使用所述白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正。

本发明提供自动白平衡校正方法以及装置在判断待校正图像当前落入参考白区的参考白点数量过少以及存在混合色温时，避免使用可致使失效风险的参考白区查表法来计算白平衡增益。本发明改善了在参考白点数量过少以及混合色温时使用参考白区查表法计算的白平衡增益校正图像时出现的的偏色问题。

附图说明

图1是本发明实施例中自动白平衡校正装置的逻辑结构示意图；

图2是本发明实施例中自动白平衡校正方法的流程框图；

图3是本发明实施例中自动白平衡校正方法聚类合并示意图。

具体实施方式

针对现有技术中存在的，在特殊场景中使用自动白平衡查表法计算出的白平衡增益值所带来的颜色偏差问题，本发明提供一种自动白平衡校正方法以及装置，能够在白点数过少或者具有混合色温的场景下，对待校正图像实施准确的白平衡调节。

请参考图1，本发明提供了一种自动白平衡校正装置，该自动白平衡校正装置从本质上说其是一个逻辑装置。在本实施方式中，该装置在逻辑层面上包括：参考白区绘制单元、参考白点计算单元、混合色温判断单元以及增益计算校正单元，请参考图2，该装置在运行过程中执行如下处理流程：

步骤201、参考白区绘制单元用于采集待校正图像的参考白点，并确定出基准白点绘制参考白区；

在获得的一帧未经白平衡处理的RGB格式图像（拜耳（BAYER）格式的图像数据）作为待校正图像，采集所述待校正图像在不同色温光源下的参考白点，由于白点的数值不是恒定的，因此为了更加准确的计算该图像中的基准白点，可进一步在标准光源灯箱的环境下确定出该待校正图像的基准白点，并根据该基准白点绘制参考白区。

步骤202、参考白点计算单元用于计算待校正图像当前落入参考白区的参考白点数量，若所述参考白点数量小于或等于第一预设阈值，转步骤204处理，否则转步骤203处理；

由于参考白点的数值不是恒定的，在参考白区绘制完成后，重新采集待校正图像当前落入参考白区中的参考白点，计算出该参考白点的数量，并判断该参考白点数量是否小于或等于预设的第一阈值，该第一阈值可以为由开发人员经过测试而得出的经验值，本发明对此无特别限制。若该参考白点数量小于或等于预设的第一阈值，说明该参考白点数量为风险数量，利用常规的参考白区查表法计算得出的白平衡增益值校正待校正图像则可能出现偏色等问题，因此为了避免在极少点或无点落入参考白区时使用参考白区查表法出现算法失效的风险，在判断所述参考白点数量为风险数量时转步骤204进行处理。

步骤203、混合色温判断单元判断待校正图像是否存在混合色温，若是转步骤204处理，否则根据落入参考白区的白点数量计算白平衡增益，并使用所述白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正；

若参考白点数量大于所述第一预设阈值，则要进一步判断所述待处理图像是否存在混合色温的情况，即出现色温差异较大的情况。为了提高算法效率，可以将所述待处理图像划分成M*N个矩形块，其中，M和N的大小可以根据需要选择，每个矩形块的R、G、B三分量为该矩形块所有像素点R、G、B三分量均值。

判断待校正图像是否存在混合色温，首先要对待校正的图像落入参考白区的白点块进行动态聚类。

具体地，将落入所述参考白区中的所有白点块作为聚类时的待处理白点块，并判断当前是否存在已有簇类。若存在已有簇类则进一步根据待处理白点块的G/R，G/B均值判断待处理的白点块是否落入所述已有簇类中。

若待处理的白点块落入已有簇类，更新所述已有簇类中的白点块数量，计算该已有簇类中所有白点块的G/R，G/B均值，并以所述G/R，G/B均值在以G/R，G/B为轴的坐标系中所对应的点作为该簇类的中心。

若当前并无簇类或该待处理的白点块未落入已有簇类中时，以该白点块的G/R，G/B值在所述坐标系中所对应的点作为中心，开辟出半径为预设长度R_c的圆形区域作为另一簇类，并更新所述另一簇类中的白点块数量。

当所有待处理白点块均处理完毕后，将中心距离小于第三预设阈值的簇类合并，并确定合并后的以及未合并的各簇类中的白点块数量，按照降序的方式获取排序在前的两个簇类。

具体地，可根据以下算法计算任意簇类间的中心距离：

$d=\sqrt{{({\mathrm{gr}}_1-{\mathrm{gr}}_2)}^2+{({\mathrm{gb}}_1-{\mathrm{gb}}_2)}^2}$

其中，gr₁、gr₂与gb₁、gb₂分别为任意两簇类的G/R与G/B值。

在依次对所有簇类计算完毕后，判断出中心距离小于第三预设阈值的两个簇类或多个簇类，将小于第三预设阈值的两个簇类或者多个簇类合并为一个簇类，并计算出合并后的簇类圆心，即该簇类的G/R，G/B均值在坐标系中所对应的点。

如图3所示，若根据计算得出簇类C1分别与簇类C2以及簇类C3的中心距离均小于所述第三预设阈值，则将C1、C2、C3合并为一个簇类，并计算出合并后的簇类圆心。

进一步地，对合并后的所有簇类中的白点块数量进行计算排列，并按照降序的方式获取排序在前的两簇类，即获取参考白点数量最多的前两簇类，并计算该两簇类的白点块数量差以判断所述待校正的图像是否存在混合色温。

将该白点块数量差值与第二预设阈值进行对比，该第二预设阈值为判断所述前两类区域的白点块数量是否悬殊过大的标准，若数量差悬殊过大说明不存在混合色温。其中，该第二预设阈值可以为开发人员经过测试而得出的经验值，本发明对此并无特别限制。

若所述两簇类的白点块数量差值大于或等于第二预设阈值，则判断所述待处理图像不存在混合色温，可根据白点块数量最多的簇类的白点块数量使用参考白区查表法计算该待校正图像的白平衡增益，并使用所述白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正。

然而，若所述两类的白点块数量差小于第二预设阈值，则进一步根据上述算法计算所述两簇类间的中心距离，若所述两簇类的中心距离大于第三预设阈值，则判断所述待校正图像存在混合色温，并转步骤204处理。

若所述两类区域间的中心距离小于或等于第三预设阈值，那么则可根据落入参考白区的白点块数量使用参考白区查表法计算出该待校正图像的白平衡增益，并使用所述白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正。

步骤204、增益计算校正单元使用预设算法策略计算出白平衡增益，并使用所述白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正。

根据上述混合色温判断单元判断所述待校正图像存在混合色温以及落入参考白区的参考白点数量小于或等于第一预设阈值时，可以使用预设算法策略计算出待校正图像的白平衡增益。例如，该预设算法策略可以为灰度世界法。

灰度世界法基于灰度世界假设，该假设认为自然界景物对于光线的平均反射的均值在总体上是个定值，这个定值近似地为“灰色”。在给定图片的白平衡算法中，灰色世界假设图片中的反射面足够丰富，以至于可以作为自然界景物的一个缩影。若这幅图片是在经典光源下拍摄的，其均值就应该等于灰色。若这幅图是在非经典光源下拍摄的，那么均值就会大于或者小于灰色值，而该均值对于灰色的偏离程度则反映了未知光源相对于已知光源的特性。因此，一个很重要的方面就是对于灰色的选择。

本发明实施方式中，对于灰度级为0-255的图像，本发明可以取其均值gray（128,128,128）作为基准灰度值进行计算其白平衡增益。该灰度级0-255通常为肉眼可以分辨的灰色级别，取其均值gray（128,128,128）仍为开发人员经测试而得出的经验值，当然也可以根据需要选取其他值作为基准灰度值，本发明对此无限制。

所述灰度世界法具体为，计算出所述待校正图像R、G、B三分量均值AvrgR，AvrgG，AvrgB，根据所述基准灰度值以及R、G、B三分量均值计算出白平衡增益。其算法如下所示：

r_gain=Qr=gray/AvrgR;

g_gain=Qg=gray/AvrgG;

b_gain=Qb=gray/AvrgB;

其中，r_gain，g_gain，b_gain分别为R，G，B的白平衡增益；Qr，Qg，Qb分别为R，G，B的补偿系数；gray为基准灰度值；AvrgR，AvrgG，AvrgB分别为R,G,B三分量均值。在根据上述算法计算出该待校正图像的白平衡增益后，使用白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正具体包括：

img_r_adjust=img_r*r_gain;

img_g_adjust=img_g*g_gain;

img_b_adjust=img_b*b_gain;

其中，img_r_adjust，img_g_adjust，img_b_adjust分别为白平衡校正后的R，G，B分量；img_r，img_g，img_b分别为原图像R，G，B分量。

本发明中所述预设算法策略也可以通过迭代法对所述待处理图像进行白平衡校正。所述迭代法具体为：设置一经验值作为迭代步长，分别步进调节待校正图像的R、B通道，直至将R、B的色度调整到0或接近0的两个补偿系数来实现。

另外，本领域技术人员知道，也可以采用现有技术中的其他方法来计算出白平衡增益，本发明对此也不做限制。

综上所述，本发明提供自动白平衡校正方法在判断待校正图像当前落入参考白区的参考白点数量过少以及存在混合色温时，利用灰度世界法或者迭代法计算出该待校正图像的白平衡增益，并使用所述白平衡增益对待校正图像进行补色校正。由此可见，本发明可避免在落入参考白区中的参考白点极少或无参考白点时使用参考白区查表法致使算法失效的风险，且进一步改善了在参考白点数量过少以及混合色温下使用现有方法计算的白平衡增益校正图像时出现的偏色问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种自动白平衡校正方法，其特征在于，包括:

步骤A、采集待校正图像的参考白点，并确定出基准白点绘制参考白区；

步骤B、计算待校正图像当前落入参考白区的参考白点数量，若所述参考白点数量小于或等于第一预设阈值，转步骤D处理，否则转步骤C处理；

步骤C、判断待校正图像是否存在混合色温，若是转步骤D处理，否则根据落入参考白区的白点数量计算白平衡增益，并使用所述白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正，其中，判断待校正图像是否存在混合色温包括：将待校正图像划分为M*N个块；对待校正的图像落入参考白区的白点块进行动态聚类；如动态聚类后得到的两个簇类中的白点块数量差小于第二预设阈值且两个簇类的中心距离大于第三预设阈值，则确定存在混合色温，否则不存在混合色温；

步骤D、使用预设算法策略计算出白平衡增益，并使用所述白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态聚类包括：将落入所述参考白区中的所有白点块作为聚类处理时的待处理白点块；

若当前存在已有簇类时，根据待处理白点块的G/R，G/B均值判断待处理的白点块是否落入所述已有簇类中；

若是，更新所述簇类中的白点块数量，计算该簇类中所有白点块的G/R，G/B均值，并以所述G/R，G/B均值在以G/R，G/B为轴的坐标系中所对应的点作为该簇类的中心；

若当前并无簇类或该待处理的白点块未落入已有簇类中时，以该白点块的G/R，G/B值在所述坐标系中所对应的点作为中心，开辟出半径为预设长度R_c的圆形区域作为另一簇类，并更新所述另一簇类中的白点块数量；

当所有待处理白点块均处理完毕后，将中心距离小于第三预设阈值的簇类合并；

确定合并后的以及未合并的各簇类中的白点块数量，按照降序的方式获取排序在前的两个簇类。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C根据落入参考白区的白点数量计算白平衡增益具体包括：

若判断不存在混合色温时，取所述动态聚类后得到的两个簇类中白点块数量最多的一个簇类，根据其白点块数量计算白平衡增益。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D中所述预设算法为灰度世界法。

5.一种自动白平衡校正装置，其特征在于，包括:

参考白区绘制单元，用于采集待校正图像的参考白点，并确定出基准白点以绘制参考白区；

参考白点计算单元，用于计算待校正图像当前落入参考白区的参考白点数量，若所述参考白点数量小于或等于第一预设阈值，转增益计算校正单元处理，否则转混合色温判断单元处理；

混合色温判断单元，用于判断待校正图像是否存在混合色温，若是转增益计算校正单元处理，否则根据落入参考白区的白点数量计算白平衡增益，并使用所述白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正，其中，判断待校正图像是否存在混合色温包括：将待校正图像划分为M*N个块；对待校正的图像落入参考白区的白点块进行动态聚类；如动态聚类后得到的两个簇类中的白点块数量差小于第二预设阈值且两个簇类的中心距离大于第三预设阈值，则确定存在混合色温，否则不存在混合色温；

增益计算校正单元，用于使用预设算法策略计算出白平衡增益，并使用所述白平衡增益对所述待校正图像进行补色校正。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述动态聚类包括：

将落入所述参考白区中的所有白点块作为聚类处理时的待处理白点块；

若当前存在已有簇类时，根据待处理白点块的G/R，G/B均值判断待处理的白点块是否落入所述已有簇类中；

若是，更新所述簇类中的白点块数量，计算该簇类中所有白点块的G/R，G/B均值，并以所述G/R，G/B均值在以G/R，G/B为轴的坐标系中所对应的点作为该簇类的中心；

若当前并无簇类或该待处理的白点块未落入已有簇类中时，以该白点块的G/R，G/B值在所述坐标系中所对应的点作为中心，开辟出半径为预设长度R_c的圆形区域作为另一簇类，并更新所述另一簇类中的白点块数量；

当所有待处理白点块均处理完毕后，将中心距离小于第三预设阈值的簇类合并；

确定合并后的以及未合并的各簇类中的白点块数量，按照降序的方式获取排序在前的两个簇类。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，混合色温判断模块所述根据落入参考白区的白点数量计算白平衡增益具体包括：

若判断不存在混合色温时，取所述动态聚类后得到的两个簇类中白点块数量最多的一个簇类，根据其白点块数量计算白平衡增益。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述预设算法为灰度世界法。