CN104869379A - 白平衡补偿方法及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种白平衡补偿方法及电子装置。所述方法包括下列步骤。取得预设颜色在预设色温下的第一特定颜色比例以及第二特定颜色比例。取得参考颜色在预设色温下的第一参考颜色比例以及第二参考颜色比例。获取包括多个像素的画面，并取得画面对应的曝光索引值。当曝光索引值对应于预设色温时，从所述多个像素中取出多个特定像素。依据所述多个特定像素计算画面的多个白平衡补偿值。取得画面的画面色温。当画面色温对应于预设色温时，依据第一参考颜色比例以及第二参考颜色比例更新所述多个白平衡补偿值。依据更新后的所述多个白平衡补偿值对各像素进行白平衡操作。

Description

白平衡补偿方法及电子装置

技术领域

本发明是有关于一种图像处理方法及电子装置，且特别是有关于一种白平衡补偿方法及电子装置。

背景技术

目前移动装置上的相机应用越来越广泛，而使用者对于拍照后的图像品质要求也越来越高。相机成像的品质取决于感光元件的大小、镜头与光圈的设计，但由于受限于行动装置大小，因此感光元件及镜头等光学元件的设计与品质就受到了限制。所以，在设计行动装置上的后端图像信号处理（ImageSignal Processor，ISP）芯片时，如何针对感光元件所得到原始图像（raw image）进行曝光、白平衡等等的校正，便是现今发展的一个很重要的项目。

相机白平衡（White Balance）最主要目的是要还原当时拍摄场景的色温，进而还原当时的颜色。但由于当初演算法设计上的方便，以及ISP芯片运算能力不够等等因素，使得白平衡校正的方式变成让灰阶及白色等相关颜色的R：G：B（即，红色：绿色：蓝色）的比例变为1：1：1（即，灰世界（greyworld）演算法）。

在正常的光源（例如日光）底下，上述做法可能适用于进行原始图像的白平衡校正。然而，假若在黄光等较暖色系的光源底下，白色的R：G：B的比例不是1：1：1，可能为1.2：1：0.8。在此情况下，若把此类场景的R：G：B的比例校正成1：1：1，便会导致白色变得很纯白，但却使得其他的颜色出现偏蓝的情形。

除此之外，为了计算R：G：B的比例，ISP芯片会把一张图像的每个像素（pixel）进行R：G：B的比例分析，再将其倒数作为RGB该补偿的数值。举例而言，若一张图像的R：G：B的比例为0.5：1：0.2，所以其对应的补偿值应为RGB=（2,1,5）。所以，如何有效取得有效的像素信息，来进行白平衡计算，便是很重要的关键。

在传统的白平衡演算法中，其大多是取整张图像的像素来做白平衡的计算。当原始图像里面有大量的纯色像素或接近纯色的像素时，传统的白平衡演算法将可能误判场景的色温，进而导致补偿后的图像出现颜色失真的情形。举例而言，当原始图像里面有大量的黄色的物件或是红色的物件，此原始图像中的红色（R）比例将会高于蓝色（B）。因此，传统的白平衡演算法将可能误判这是暖色温的场景，进而调高对应于蓝色的补偿值，造成补偿后的画面偏蓝的结果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种白平衡补偿方法及电子装置。所述白平衡补偿方法可避免纯色像素或接近纯色的像素影响电子装置对场景色温的判断，进而产生较佳的白平衡补偿结果。

本发明提供一种白平衡补偿方法，适于电子装置，所述方法包括下列步骤：取得预设颜色在预设色温下的第一特定颜色比例以及第二特定颜色比例；取得参考颜色在预设色温下的第一参考颜色比例以及第二参考颜色比例；获取包括多个像素的画面，并取得画面对应的曝光索引值，其中各像素具有第一颜色比例以及第二颜色比例；当曝光索引值对应于预设色温时，从所述多个像素中取出多个特定像素；依据所述多个特定像素计算画面的多个白平衡补偿值；取得画面的画面色温；当画面色温对应于预设色温时，依据第一参考颜色比例以及第二参考颜色比例更新所述多个白平衡补偿值；依据更新后的所述多个白平衡补偿值对各像素进行白平衡操作，以产生补偿后的画面。

本发明提供一种电子装置，其包括取像单元、储存单元以及处理单元。储存单元储存多个模块。处理单元耦接取像单元以及储存单元，存取所述多个模块以执行下列步骤：取得预设颜色在预设色温下的第一特定颜色比例以及第二特定颜色比例；取得参考颜色在预设色温下的第一参考颜色比例以及第二参考颜色比例；控制取像单元获取包括多个像素的画面，并取得画面对应的曝光索引值，其中各像素具有第一颜色比例以及第二颜色比例；当曝光索引值对应于预设色温时，从所述多个像素中取出多个特定像素；依据所述多个特定像素计算画面的多个白平衡补偿值；取得画面的画面色温；当画面色温对应于预设色温时，依据第一参考颜色比例以及第二参考颜色比例更新所述多个白平衡补偿值；依据更新后的所述多个白平衡补偿值对各像素进行白平衡操作，以产生补偿后的画面。

基于上述，本发明提出的白平衡补偿方法及电子装置可在计算所获取画面的白平衡补偿值时排除接近纯色的像素，进而避免这些像素对补偿后的画面造成负面的影响。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是依据本发明的一实施例绘示的电子装置示意图；

图2是依据本发明是一实施例绘示的白平衡补偿方法示意图。

附图标记说明：

100：电子装置；

110：取像单元；

120：储存单元；

130：处理单元；

S210～S280：步骤。

具体实施方式

图1是依据本发明的一实施例绘示的电子装置示意图。在本实施例中，电子装置100包括取像单元110、储存单元120以及处理单元130。电子装置100例如是相机、智能型手机、平板电脑、个人数字助理（Personal DigitalAssistant）或是其他任何可获取图像的装置。取像单元110例如是任何具有电荷耦合元件（Charge coupled device，CCD）镜头、互补式金氧半晶体管（Complementary metal oxide semiconductor transistors，CMOS）镜头，或红外线镜头的摄影机，亦可以是可取得深度信息的图像获取设备，例如是深度摄影机（depth camera）或立体摄影机。储存单元120例如是任意型式的固定式或可移动式随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、快闪存储器（Flash memory）、硬盘或其他类似装置或这些装置的组合，在此不限制其种类。

处理单元130耦接取像单元110以及储存单元120。处理单元130例如是一般用途处理器、特殊用途处理器、传统的处理器、数字信号处理器、多个微处理器（microprocessor）、一个或多个结合数字信号处理器核心的微处理器、控制器、微控制器、特殊应用集成电路（Application Specific IntegratedCircuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）、任何其他种类的集成电路、状态机、基于进阶精简指令集机器（Advanced RISCMachine，ARM）的处理器以及类似品。

在本实施例中，处理单元130可存取储存单元120所储存的多个模块以执行本发明提出的白平衡补偿方法的各个步骤。

概略而言，当原始图像中具有大量纯色像素时，为了避免让这些纯色像素造成处理单元130对场景色温的误判，本发明的白平衡补偿方法可在计算白平衡补偿值之前透过适当手段排除这些纯色像素。如此一来，当处理单元130即可准确地依据场景色温对原始图像中的每个像素进行白平衡操作时，进而避免补偿后的画面出现偏蓝或是偏红等不良现象。以下将介绍本发明提出的白平衡补偿方法的各个细节。

图2是依据本发明的一实施例绘示的白平衡补偿方法示意图。本实施例提出的方法可由图1所示的电子装置100执行，以下即搭配图1所示的各个元件来说明本方法的详细步骤。

首先，在步骤S210中，处理单元130可取得预设颜色在预设色温下的第一特定颜色比例以及第二特定颜色比例。所述预设颜色例如是红色、绿色及/或蓝色等颜色（即，光的三原色），但本发明的可实施方式不限于此。

在本实施例中，预设颜色可包括第一成分、第二成分以及第三成分。本领域具通常知识者应可了解，各种颜色均可采用特定的红色成分、绿色成分以及蓝色成分的比例（即，R：G：B比例）来表征。因此，预设颜色的第一成分例如是预设颜色的红色成分（R），预设颜色的第二成分例如是预设颜色的绿色成分（G），预设颜色的第三成分例如是预设颜色的蓝色成分，但本发明的可实施方式不限于此。

所述预设色温可由设计者依据其所考虑的场景来设定。举例而言，若设计者所考虑的场景为室外环境，则设计者可将预设色温设定为例如6500K。若设计者所考虑的场景为室内环境，则设计者可将预设色温设定为例如4500K。若设计者所考虑的场景为低光源环境，则设计者可将预设色温设定为例如3000K。本领域具通常知识者应可了解，上述各种预设色温的值仅用以举例，并非用以限定本发明的可实施方式。

在设定预设色温之后，处理单元130即可对应取得预设颜色的第一特定颜色比例以及第二特定颜色比例。在本实施例中，预设颜色的第一特定颜色比例例如是预设颜色的第一成分与预设颜色的第二成分之间的比例。换言之，预设颜色的第一特定颜色比例例如是预设颜色的R/G值。此外，预设颜色的第二特定颜色比例为预设颜色的第三成分与预设颜色的第二成分之间的比例。换言之，预设颜色的第二特定颜色比例例如是预设颜色的B/G值。

举例而言，当预设颜色以及预设色温分别为红色及6500K时，处理单元130所取得的预设颜色的第一特定颜色比例（即，R/G值）以及第二特定颜色比例（即，B/G值）分别例如是1.85及0.01。如此一来，当处理单元130之后检测到取像单元110所获取的画面对应于6500K的色温（即，对应于室外环境的色温）时，处理单元130即可对应找出此画面中的纯色像素（或接近纯色的像素）。详细而言，当处理单元130检测到取像单元110所获取的画面中出现R/G值大于1.85及B/G值低于0.01的像素时，处理单元130即可得知此像素应为接近红色的物件，进而可在计算所述画面的白平衡补偿值时排除此像素，以避免此像素对补偿后的画面造成负面的影响（例如使补偿后的画面产生偏蓝的情形等）。

接着，在步骤S220中，处理单元130可取得参考颜色在预设色温下的第一参考颜色比例以及第二参考颜色比例。在本实施例中，参考颜色例如是白色或是其他的灰阶颜色。如同先前实施例中教示的，参考颜色亦可包括第一成分（即，红色成分（R））、第二成分（即，绿色成分（G））以及第三成分（即，蓝色成分（B））。并且，在设定预设色温之后，参考颜色的第一参考颜色比例例如是参考颜色的第一成分与参考颜色的第二成分之间的比例。换言之，参考颜色的第一参考颜色比例例如是参考颜色在预设色温下的R/G值。此外，在设定预设色温之后，参考颜色的第二参考颜色比例例如是参考颜色的第三成分与参考颜色的第二成分之间的比例。换言之，参考颜色的第二参考颜色比例例如是参考颜色在预设色温下的B/G值。

举例而言，当参考颜色以及预设色温分别为白色及6500K时，处理单元130所取得的参考颜色的第一参考颜色比例（即，R/G值）以及第二参考颜色比例（即，B/G值）分别例如是0.8及1.4。

此外，在其他实施例中，处理单元130亦可取得参考颜色在多种预设色温下个别对应的第一参考颜色比例以及第二参考颜色比例。举例而言，处理单元130可取得白色在6500K、4500K以及3000K的预设色温下个别对应的R/G值以及B/G值。

在步骤S230中，处理单元130可控制取像单元110获取包括多个像素的画面（例如是原始图像），并取得画面对应的曝光索引值（exposure index）。

在曝光索引值为已知的情况下，处理单元130即可据以推得画面中的场景是对应于何种环境，进而找出对应于画面中场景的预设色温。举例而言，当画面对应的曝光索引值是对应于室外环境时，处理单元130可得知对应于此室外环境的预设色温应为6500K。举另一例而言，当画面对应的曝光索引值是对应于室内环境时，处理单元130可得知对应于此室内环境的预设色温应为4500K。举再一例而言，当画面对应的曝光索引值是对应于低光源环境时，处理单元130可得知对应于此低光源环境的预设色温应为3000K。

此外，在本实施例中，各像素具有第一颜色比例以及第二颜色比例。详细而言，如同先实施例中所教示的，画面中包括的各个像素亦包括第一成分（即，红色成分（R））、第二成分（即，绿色成分（G））以及第三成分（即，蓝色成分（B））。第一颜色比例为各像素的第一成分与各像素的第二成分之间的比例。换言之，各像素的第一颜色比例例如是各像素的R/G值。第二颜色比例为各像素的第三成分与各像素的第二成分之间的比例。换言之，各像素的第二颜色比例例如是各像素的B/G值。

在步骤S240中，当曝光索引值对应于预设色温时，处理单元130可从所述多个像素中取出多个特定像素。接着，在步骤S250中，处理单元130可依据所述多个特定像素计算画面的多个白平衡补偿值。

在本实施例中，各特定像素的该第一颜色比例小于第一特定颜色比例，且各特定像素的第二颜色比例大于第二特定颜色比例。举例而言，当曝光索引值对应于6500K的预设色温时，处理单元130可从画面中取出R/G值小于1.85，且B/G值大于0.01的像素。接着，处理单元130可接续依据这些被取出的像素（即，特定像素）计算画面的白平衡补偿值。在一实施例中，处理单元130可基于灰世界演算法来计算画面的白平衡补偿值，但本发明的可实施方式不限于此。

从另一角度而言，处理单元130在计算画面的白平衡补偿值时，将不会考虑R/G值大于1.85，且B/G值小于0.01的像素，因这些像素很可能为接近红色的物件。如此一来，处理单元130所计算的白平衡补偿值即不会让补偿后的画面出现偏蓝的情形。

在一实施例中，在预设色温为6500K的情况下，所述多个白平衡补偿值（即，RGB补偿值）例如是（2.8,1,1.05），但本发明的可实施方式不限于此。在其他实施例中，所述多个白平衡补偿值可视为包括第一补偿值以及第二补偿值，其分别可对应至RGB补偿值中的R值及B值，但本发明的可实施方式不限于此。

在步骤S260中，处理单元130可取得画面的画面色温。接着，在步骤S270中，当画面色温对应于预设色温时，处理单元130可依据第一参考颜色比例以及第二参考颜色比例更新所述多个白平衡补偿值。

在一实施例中，当画面色温与预设色温之间的温度差小于一预设门限值（例如750K）时，处理单元130可判定画面色温对应于预设色温。举例而言，当画面色温为6000K时，处理单元130可判定画面色温对应于6500K。举另一例而言，当画面色温为5000K，时，处理单元可判定画面色温对应于4500K，但本发明的可实施方式不限于此。

当画面色温对应于6500K的预设色温时，处理单元130更新所述多个白平衡补偿值的方式例如是将前述的RGB补偿值中的R值（即，第一补偿值）及B值（即，第二补偿值）分别乘上第一参考颜色比例以及第二参考颜色比例。亦即，若RGB补偿值是（2.8,1,1.05），则更新后的RGB补偿值（即，白平衡补偿值）例如是（2.24,1,1.47），也就是（2.8×0.8,1,1.05×1.4）。

接着，在步骤S280中，处理单元130可依据更新后的所述多个白平衡补偿值对各像素进行白平衡操作，以产生补偿后的画面。具体而言，处理单元130可将更新后的第一补偿值（例如是2.24）乘上各像素的第一颜色比例（即，R/G值），以及将更新后的第二补偿值（例如是1.47）乘上各像素的第二颜色比例（即，B/G值）。

如同先前实施例中所教示的，由于处理单元130在计算画面的白平衡补偿值时已排除接近红色的像素，使得补偿后的画面可避免出现偏蓝的情形。

应注意的是，虽然前述实施例中皆假设预设颜色为红色，因而使得处理单元130可避免红色的像素对补偿后的画面产生不良的影响，但本领域具通常知识者应可依据前述实施例中的教示而推得预设颜色为蓝色（或绿色及其他颜色）时的对应做法。如此一来，处理单元130即可避免画面中蓝色的像素对补偿后的画面产生不良的影响（例如使补偿后的画面出现偏红的情形）。

具体而言，处理单元130可取得多种预设颜色在多种预设色温下个别对应的第一特定颜色比例以及第二特定颜色比例。举例而言，处理单元130可取得红色在6500K、4500K以及3000K的预设色温下个别对应的R/G值以及B/G值。并且，处理单元130亦可取得绿色在6500K、4500K以及3000K的预设色温下个别对应的R/G值以及B/G值。此外，处理单元130可取得蓝色在6500K、4500K以及3000K的预设色温下个别对应的R/G值以及B/G值。在取得上述各个R/G值以及B/G值之后，处理单元130即可据以找出取像单元110所获取画面中接近纯色的像素，进而在计算所述画面的白平衡补偿值时排除此像素，以避免此像素对补偿后的画面造成负面的影响。

综上所述，在取得预设颜色在预设色温下的第一特定颜色比例及第二特定颜色比例之后，本发明提出的白平衡补偿方法及电子装置可在计算所获取画面的白平衡补偿值时排除接近纯色的像素，进而避免这些像素对补偿后的画面造成负面的影响。具体而言，在排除接近纯色的像素之后，电子装置即可较正确地判断所获取画面的场景色温，进而产生较适当的白平衡补偿值。如此一来，即使原始图像中包括大量的纯色像素或接近纯色的像素，电子装置仍可依据正确的场景色温产生较接近真实场景的补偿后画面，而不会让补偿后的画面出现偏红或是偏蓝等失真的情形。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种白平衡补偿方法，适于一电子装置，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

取得一预设颜色在一预设色温下的一第一特定颜色比例以及一第二特定颜色比例；

取得一参考颜色在该预设色温下的一第一参考颜色比例以及一第二参考颜色比例；

获取包括多个像素的一画面，并取得该画面对应的一曝光索引值，其中各该像素具有一第一颜色比例以及一第二颜色比例；

当该曝光索引值对应于该预设色温时，从该些像素中取出多个特定像素；

依据该些特定像素计算该画面的多个白平衡补偿值；

取得该画面的一画面色温；

当该画面色温对应于该预设色温时，依据该第一参考颜色比例以及该第二参考颜色比例更新该些白平衡补偿值；以及

依据更新后的该些白平衡补偿值对各该像素进行一白平衡操作，以产生补偿后的该画面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该预设颜色包括第一成分、第二成分以及第三成分，并且，该第一特定颜色比例为该预设颜色的该第一成分与该预设颜色的该第二成分之间的比例，而该第二特定颜色比例为该预设颜色的该第三成分与该预设颜色的该第二成分之间的比例，

其中，该参考颜色包括第一成分、第二成分以及第三成分，并且，该第一参考颜色比例为该参考颜色的该第一成分与该参考颜色的该第二成分之间的比例，而该第二参考颜色比例为该参考颜色的该第三成分与该参考颜色的该第二成分之间的比例，

其中，各该像素包括第一成分、第二成分以及第三成分，并且，该第一颜色比例为各该像素的该第一成分与各该像素的该第二成分之间的比例，而该第二颜色比例为各该像素的该第三成分与各该像素的该第二成分之间的比例。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，各该特定像素的该第一颜色比例小于该第一特定颜色比例，且各该特定像素的该第二颜色比例大于该第二特定颜色比例。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该些白平衡补偿值包括一第一补偿值以及一第二补偿值，且依据该第一参考颜色比例以及该第二参考颜色比例更新该些白平衡补偿值的步骤包括：

将该第一补偿值乘上该第一参考颜色比例，以产生更新后的该第一补偿值；以及

将该第二补偿值乘上该第二参考颜色比例，以产生更新后的该第二补偿值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，依据更新后的该些白平衡补偿值对各该像素进行该白平衡操作的步骤包括：

将更新后的该第一补偿值乘上各该像素的该第一颜色比例；以及

将更新后的该第二补偿值乘上各该像素的该第二颜色比例。

6.一种电子装置，其特征在于，包括：

用以取得一预设颜色在一预设色温下的一第一特定颜色比例以及一第二特定颜色比例的模块；

用以取得一参考颜色在该预设色温下的一第一参考颜色比例以及一第二参考颜色比例的模块；

用以控制该取像单元获取包括多个像素的一画面，并取得该画面对应的一曝光索引值的模块，其中各该像素具有一第一颜色比例以及一第二颜色比例；

当该曝光索引值对应于该预设色温时，用以从该些像素中取出多个特定像素的模块；

用以依据该些特定像素计算该画面的多个白平衡补偿值的模块；

用以取得该画面的一画面色温的模块；

当该画面色温对应于该预设色温时，用以依据该第一参考颜色比例以及该第二参考颜色比例更新该些白平衡补偿值的模块；以及

用以依据更新后的该些白平衡补偿值对各该像素进行一白平衡操作，以产生补偿后的该画面的模块。

7.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，该预设颜色包括第一成分、第二成分以及第三成分，并且，该第一特定颜色比例为该预设颜色的该第一成分与该预设颜色的该第二成分之间的比例，而该第二特定颜色比例为该预设颜色的该第三成分与该预设颜色的该第二成分之间的比例，

其中，该参考颜色包括第一成分、第二成分以及第三成分，并且，该第一参考颜色比例为该参考颜色的该第一成分与该参考颜色的该第二成分之间的比例，而该第二参考颜色比例为该参考颜色的该第三成分与该参考颜色的该第二成分之间的比例，

其中，各该像素包括第一成分、第二成分以及第三成分，并且，该第一颜色比例为各该像素的该第一成分与各该像素的该第二成分之间的比例，而该第二颜色比例为各该像素的该第三成分与各该像素的该第二成分之间的比例。

8.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，各该特定像素的该第一颜色比例小于该第一特定颜色比例，且各该特定像素的该第二颜色比例大于该第二特定颜色比例。

9.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，该些白平衡补偿值包括一第一补偿值以及一第二补偿值，且该电子装置包括：

用以将该第一补偿值乘上该第一参考颜色比例，以产生更新后的该第一补偿值的模块；以及

用以将该第二补偿值乘上该第二参考颜色比例，以产生更新后的该第二补偿值的模块。

10.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该电子装置包括：

用以将更新后的该第一补偿值乘上各该像素的该第一颜色比例的模块；以及

用以将更新后的该第二补偿值乘上各该像素的该第二颜色比例的模块。