CN104661009B - 自动色彩校准方法及其色彩校准模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动色彩校准方法及其色彩校准模块，用于一图像撷取装置，该自动色彩校准方法包括计算一图像中多个像素的多个色温；计算该多个像素的该多个色温位于一第一色温范围的一第一数量与位于一第二色温范围的一第二数量；根据该第一数量及该第二数量，产生一色温权重；以及根据该色温权重、对应于该第一色温范围的至少一第一系数以及对应于该第二色温范围的至少一第二系数，计算用于图像补偿的至少一校准系数。

Description

自动色彩校准方法及其色彩校准模块

技术领域

本发明涉及一种自动色彩校准方法及其色彩校准模块，尤其涉及一种可根据图像中像素的色温分布调整用于色彩补偿的系数的自动色彩校准方法及其色彩校准模块。

背景技术

随着数字相机模块的应用愈来愈广泛，目前几乎所有手机、平板计算机、个人数字助理等电子装置上都配备有图像撷取功能。当配备有数字相机模块的电子装置进行撷取图像数据时，电子装置需根据不同的环境系数，调整所撷取到的图像数据，以使图像数据贴近人眼观察所得的图像。举例来说，由于在撷取图像时，相同物体在不同的光线下会呈现不同的颜色，因此电子装置需根据环境系数调整图像数据的色彩，以使图像显示的颜色贴近原始面貌。此外，由于电子装置中图像传感器与镜头的限制，位于图像四周的图像数据会产生亮度不足的状况，因此电子装置也需要进行镜头阴影校准（Lens Shading Correction，LSC），以校准图像数据中的亮度资讯。

由上述可知，如何根据不同的环境系数，调整电子装置所撷取到的图像数据，使图像数据更为贴近人眼观察所得的图像便成为业界亟欲探讨的问题。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提出一种可根据图像中像素的色温分布，调整用于图像校准的系数的自动色彩校准方法。

本发明公开一种自动色彩校准方法，用于一图像撷取装置，该自动色彩校准方法包括计算一图像中多个像素的多个色温；计算该多个像素的该多个色温位于一第一色温范围的一第一数量与位于一第二色温范围的一第二数量；根据该第一数量及该第二数量，产生一色温权重；以及根据该色温权重、对应于该第一色温范围的至少一第一系数以及对应于该第二色温范围的至少一第二系数，计算用于图像补偿的至少一校准系数。

本发明另公开一种色彩校准模块，包括一处理单元；以及一储存单元，用来储存一程序代码，该程序代码指示该处理单元执行以下步骤：计算一图像中多个像素的多个色温；计算该多个像素的该多个色温位于一第一色温范围的一第一数量与位于一第二色温范围的一第二数量；根据该第一数量及该第二数量，产生一色温权重；以及根据该色温权重、对应于该第一色温范围的至少一第一系数以及对应于该第二色温范围的至少一第二系数，计算用于图像补偿的至少一校准系数。

根据上述技术方案，本发明相较于现有技术至少具有下列优点及有益效果：本发明可根据图像中像素的色温分布，动态调整用于图像校准的系数。据此，图像校准可被最佳化，所撷取到的图像可更为贴近人眼所观察到的景象。

附图说明

图1为本发明实施例一图像撷取装置的示意图。

图2为本发明实施例一自动色彩校准方法的流程图。

图3为本发明实施例一色温分布图。

图4为本发明实施例一像素与图像中心点间距离的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 图像撷取装置

100 镜头

102 感光模块

104 色彩校准模块

106 处理单元

108 储存单元

110 程序代码

20 自动色彩校准方法

200～210 步骤

CTR1、CTR2 色温区域

D 距离

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例一图像撷取装置10的示意图。图像撷取装置10可为数字相机、智能手机等具有图像撷取功能的电子装置，但不限于此。图像撷取装置10包括一镜头100、一感光模块102及一色彩校准模块104。色彩校准模块104包括一处理单元106及一储存单元108。储存单元108储存有一程序代码110，用来指示处理单元106执行一自动色彩校准方法，以补偿图像撷取装置10通过镜头100及感光模块102所撷取的图像。处理单元106可为一微处理机或一特定应用集成电路（application-specific integratedcircuit，ASIC）。储存单元108可为任一可被处理单元106存取的数据储存单元，用以储存一程序代码110，而处理单元106可读取及执行程序代码110。举例来说，储存单元108可为只读式存储器（read-only memory，ROM）、快闪式存储器（flash memory）、随机存取存储器（random-access memory，RAM）、光盘只读存储器（CD-ROM／DVD-ROM）、磁带（magnetictape）、硬盘（hard disk）及光学数据储存单元（optical data storage device）等，而不限于此。

请参考图2，图2为本发明实施例一自动色彩校准方法20的流程图。自动色彩校准方法20可被编译为图1所示的程序代码110，且包括以下步骤：

步骤200：开始。

步骤202：计算一图像中多个像素的多个色温。

步骤204：计算该多个像素的该多个色温位于一第一色温范围的一第一数量与位于一第二色温范围的一第二数量。

步骤206：根据该第一数量及该第二数量，产生一色温权重。

步骤208：根据该色温权重、对应于该第一色温范围的至少一第一系数以及对应于该第二色温范围的至少一第二系数，产生用于图像补偿的至少一校准系数。

步骤210：结束。

根据自动色彩校准方法20，当感光模块102通过镜头100取得图像后，处理单元106首先根据所取得图像中的多个像素，计算多个像素的多个色温，并分别计算多个色温中位于第一色温范围的第一数量及位于第二色温范围及第二数量。根据计算所得的第一数量以及第二数量，处理单元106可取得色温权重。最后，处理单元106即可根据色温权重、至少一第一系数以及至少一第二系数，产生至少一校准系数，以利用该至少一校准系数进行图像补偿。其中，至少一第一系数及该至少一第二系数可为处理单元106分别根据第一色温范围及第二色温范围，产生用于校准图像的最适系数，但不限于此。如此一来，处理单元106即可根据撷取图像时环境系数的不同，自动调整用于校准图像的校准系数，从而使撷取到的图像贴近人眼所观察到的真实图像。

针对自动色彩校准方法20举例说明如下。当图像撷取装置10通过镜头100及感光模块102取得（如拍摄）包括像素P1～Pn的一图像IMG时，处理单元106会计算像素P1～Pn的色温CT1～CTn。举例来说，处理单元106可分别计算像素P1～Pn的红色像素值R1～Rn与绿色像素值G1～Gn间的比例RG1～RGn（即），以及像素P1～Pn的蓝色像素值B1～Bn与绿色像素值G1～Gn间的比例BG1～BGn（即）。处理单元106即可根据比例RG1～RGn与比例BG1～BGn，计算像素P1～Pn的色温CT1～CTn。请参考图3，图3为本发明实施例一色温分布图。如图3所示，色温分布图的横轴为每一画素的红色像素值与绿色像素值的比例（即图3所示的比例），且色温分布图的纵轴为每一画素的蓝色像素值与绿色像素值的比例（即图3所示的比例）。一般来说，若像素位于色温分布图的位置偏右或偏下，代表此像素的色温较低；相对地，若像素位于色温分布图的位置偏左或偏上，则代表此像素的色温较高。举例来说，相较于色温分布图中位于一色温区域CTR1的像素，位于色温分布图中位于一色温区域CTR2的像素具有较低的色温。换言之，位于色温分布图中位于一色温区域CTR2的像素显现的色彩较偏黄，而位于色温分布图中位于一色温区域CTR1的像素显现的色彩较偏蓝。

为了最佳化补偿系数，处理单元106计算色温区域CTR1内像素的数量NUM1以及色温区域CTR2内像素的数量NUM2，并根据数量NUM1及数量NUM2产生色温权重W。在此实施例中，根据色温权重W，处理单元106可利用用于补偿色温区域CTR1及CTR2的最适系数，产生最佳的补偿系数。举例来说，当处理单元106欲进行色差（Chrominance）补偿时，处理单元106会根据色温区域CTR1产生一蓝色色差补偿系数CB_GAIN_CTR1及一红色色差补偿系数CR_GAIN_CTR1，并根据色温区域CTR2产生一蓝色色差补偿系数CB_GAIN_CTR2及一红色色差补偿系数CR_GAIN_CTR2。根据色温权重W、蓝色色差补偿系数CB_GAIN_CTR1、CB_GAIN_CTR2及红色色差补偿系数CR_GAIN_CTR1、CR_GAIN_CTR2，处理单元106可根据下列公式动态产生蓝色色差补偿系数CB_GAIN及红色色差补偿系数CR_GAIN：

CB_GAIN=(1-W)×CB_GAIN_CTR1+W×CB_GAIN_CTR2 （1）

CR_GAIN=(1-W)×CR_GAIN_CTR1+W×CR_GAIN_CTR2 （2）

通过公式（1）、（2），处理单元106可根据图像IMG的像素数据（即色温权重），动态调整蓝色色差补偿系数CB_GAIN及红色色差补偿系数CR_GAIN，从而最佳化色温补偿运算。据此，处理单元106可在不同环境下，合适地补偿图像IMG，从而取得具有高色彩饱和度的图像IMG。

相似地，当处理单元106欲针对像素的红色像素值、蓝色像素值及绿色像素值进行补偿时，处理单元106会针对色温区域CTR1及CTR2分别产生色彩矩阵CM_CTR1及CM_CTR2。举例来说，色彩矩阵CM_CTR1可为 $\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}1& \mathrm{RG}1& \mathrm{RB}1\\ \mathrm{GR}1& \mathrm{GG}1& \mathrm{GB}1\\ \mathrm{BR}1& \mathrm{BG}1& \mathrm{BB}1\end{array}\right],$ 且色彩矩阵CM_CTR2可为 $\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}2& \mathrm{RG}2& \mathrm{RB}2\\ \mathrm{GR}2& \mathrm{GG}2& \mathrm{GB}2\\ \mathrm{BR}2& \mathrm{BG}2& \mathrm{BB}2\end{array}\right].$ 关于利用色彩矩阵补偿像素的红色像素值、蓝色像素值及绿色像素值的详细操作过程举例说明如下。本领域技术人员针对图像IMG中的一像素（其具有红色像素值R_O、绿色像素值G_O及蓝色像素值B_O），利用色彩矩阵CM_CTR1计算出此像素对应于色彩矩阵CM_CTR1的红色像素值R1、绿色像素值G1及蓝色像素值B1，如公式（3）所示。

$\left[\begin{array}{c}R1\\ G1\\ B1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}1& \mathrm{RG}1& \mathrm{RB}1\\ \mathrm{GR}1& \mathrm{GG}1& \mathrm{GB}1\\ \mathrm{BR}1& \mathrm{BG}1& \mathrm{BB}1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}R\_O\\ G\_O\\ B\_O\end{array}\right]---\left(3\right)$

然后，利用此像素及色彩矩阵CM_CTR2计算出此像素对应于色彩矩阵CM_CTR2的红色像素值R2、绿色像素值G2及蓝色像素值B2，如公式（4）所示。

$\left[\begin{array}{c}R2\\ G2\\ B2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{RR}2& \mathrm{RG}2& \mathrm{RB}2\\ \mathrm{GR}2& \mathrm{GG}2& \mathrm{GB}2\\ \mathrm{BR}2& \mathrm{BG}2& \mathrm{BB}2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}R\_O\\ G\_O\\ B\_O\end{array}\right]---\left(4\right)$

最后，根据色温权重W，处理单元106可产生出补偿过后对应于此像素的红色像素值R、绿色像素值G及蓝色像素值B，如公式（5）所示。

$\begin{array}{c}R=(1-W)*R1+W*R2\\ G=(1-W)*G1+W*G2\\ B=(1-W)*B1+W*W2\end{array}---\left(5\right)$

利用色温权重W、色彩矩阵CM_CTR1及CM_CTR2，处理单元106可根据公式（3）～（5）动态调整图像IMG中每一像素的红色像素值、绿色像素值及蓝色像素值。图像如此一来，处理单元106可在不同环境下，合适地补偿图像IMG，从而图像IMG所显示的色彩贴近人眼所观察到的色彩。

此外，当处理单元106欲对图像IMG进行镜头阴影校准（Lens ShadingCorrection，LSC）时，处理单元106可根据色温区域CTR1及CTR2，分别产生校准系数LSC_CTR1及LSC_CTR2。其中，校准系数LSC_CTR1及LSC_CTR2会根据像素与图像IMG中心点间的距离D（如图4所示）而改变，用于产生校准系数LSC_CTR1及LSC_CTR2的公式可表示为：

LSC_CTR1=CTR1_A₀×D²+CTR1_A₁×D+CTR1_A₂ （6）

LSC_CTR2=CTR2_A₀×D²+CTR2_A₁×D+CTR2_A₂ （7）

其中系数CTR1_A0～CTR1_A2、CTR2_A0～CTR2_A2分别为以距离D形成的二次多项式的二次项系数、一次项系数及常数项。根据色温权重W、校准系数LSC_CTR1及LSC_CTR2，处理单元106可根据下列公式动态产生用于镜头阴影校准的校准系数LSC：

$\begin{array}{c}\mathrm{LSC}=(1-W)\×\mathrm{LSC}\_\mathrm{CTR}1+W\×\mathrm{LSC}\_\mathrm{CTR}2\\ =[(1-W)\×\mathrm{CTR}1\_A_0+W\×\mathrm{CTR}2\_A_0]{\×D}^2\\ +[(1-W)\×\mathrm{CTR}1\_A_1+W\×\mathrm{CTR}2\_A_1]\×D\\ +[(1-W)\×\mathrm{CTR}1\_A_1+W\×\mathrm{CTR}2\_A_1]\end{array}---\left(8\right)$

根据公式（8），处理单元106可根据图像IMG的像素资讯，动态调整用于镜头阴影校准的校准系数LSC（即改变以距离D形成的二次多项式的二次项系数、一次项系数及常数项）。据此，处理单元106可在不同环境下，合适地补偿图像IMG，从而取得亮度均匀的图像IMG。

值得注意的是，上述实施例通过计算图像中位于相异色温范围像素的数量间的比例，动态调整用于色彩补偿的补偿系数。据此，在不同环境系数下撷取的图像都可被合适地补偿，从而大幅改善图像撷取的效能。根据不同应用及设计理念，本领域技术人员应可据以实施合适的更动及修改。

值得注意的是，上述所有步骤，包括所建议的步骤，可通过硬件、韧体（即硬件装置与计算器指令的组合，硬件装置中的数据为只读软件数据）或电子系统等方式实现。硬件可包括模拟、数字及混合电路（即微电路、微芯片或硅芯片）。电子系统可包括系统单芯片（system on chip，SOC）、系统封装（system in package，Sip）、计算器模块（computer onmodule，COM）及图像处理装置20。

综上所述，上述实施例所提出的自动色彩补偿方法可根据撷取图像时不同的环境系数，动态调整用于图像校准的系数。据此，图像校准可被最佳化，所撷取到的图像可更为贴近人眼所观察到的景象。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动色彩校准方法，用于一图像撷取装置，该自动色彩校准方法包括：

计算一图像中多个像素的多个色温；

计算该多个像素的该多个色温位于一第一色温范围的一第一数量与位于一第二色温范围的一第二数量；

根据该第一数量及该第二数量，产生一色温权重；以及

根据该色温权重、对应于该第一色温范围的至少一第一系数以及对应于该第二色温范围的至少一第二系数，计算用于图像补偿的至少一校准系数；

其中该第一色温范围相异于该第二色温范围。

2.如权利要求1所述的自动色彩校准方法，其特征在于该至少一校准系数用于镜头阴影校准。

3.如权利要求1所述的自动色彩校准方法，其特征在于该至少一校准系数用于色彩校准。

4.如权利要求1所述的自动色彩校准方法，其特征在于该至少一校准系数用于色彩饱和度校准。

5.如权利要求1所述的自动色彩校准方法，其特征在于计算该图像中该多个像素的该多个色温的步骤包括：

计算该多个像素中一第一像素的一红色像素值与一绿色像素值间的一第一比例；

计算该多个像素中该第一像素的一蓝色像素值与该绿色像素值间的一第二比例；以及

根据该第一比例及该第二比例，计算该第一像素的色温。

6.一种色彩校准模块，用于一图像撷取装置，该色彩校准模块包括：

一处理单元；以及

一储存单元，用来储存一程序代码，该程序代码指示该处理单元执行以下步骤：

计算一图像中多个像素的多个色温；

计算该多个像素的该多个色温位于一第一色温范围的一第一数量与位于一第二色温范围的一第二数量；

根据该第一数量及该第二数量，产生一色温权重；以及

根据该色温权重、对应于该第一色温范围的至少一第一系数以及对应于该第二色温范围的至少一第二系数，计算用于图像补偿的至少一校准系数；

其中该第一色温范围相异于该第二色温范围。

7.如权利要求6所述的色彩校准模块，其特征在于该至少一校准系数用于镜头阴影校准。

8.如权利要求6所述的色彩校准模块，其特征在于该至少一校准系数用于色彩校准。

9.如权利要求6所述的色彩校准模块，其特征在于该至少一校准系数用于色彩饱和度校准。

10.如权利要求6所述的色彩校准模块，其特征在于计算该图像中该多个像素的该多个色温的步骤包括：

计算该多个像素中一第一像素的一红色像素值与一绿色像素值间的一第一比例；

计算该多个像素中该第一像素的一蓝色像素值与该绿色像素值间的一第二比例；以及

根据该第一比例及该第二比例，计算该第一像素的色温。