CN109788261A - 颜色偏移校正方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种颜色偏移校正方法及装置，用以对包含像素的影像画面进行处理。像素的排列对应于贝尔色彩滤波阵列，并包含红色像素、蓝色像素、与红色像素相关的第一绿色像素以及与蓝色像素相关的第二绿色像素。颜色偏移校正方法包括：计算对应目标绿色像素的周边区域内的第一及第二绿色像素的区域梯度变化；比较周边区域内的第一及第二绿色像素间的亮度差距。当区域梯变化小于梯度门限值且亮度差距超出亮度门限范围时，使目标绿色像素根据周边区域内的第一及第二绿色像素进行像素偏移校正，以产生校正目标绿色像素。

Description

颜色偏移校正方法及装置

技术领域

本发明涉及颜色偏移校正技术，且特别涉及一种颜色偏移校正方法及装置。

背景技术

在许多采用单一感测器元件进行影像获取的消费性电子产品中，常通过贝尔色彩滤波阵列的覆盖使感测器同时记录多个色彩信息降低成本。然而，这样的设计方式经常会造成绿色像素的微小亮度差异，产生色偏现象，进一步使后续经由解马赛克(demosaicing)产生的影像具有迷宫状(maze pattern)或是渗色(color tint)失真现象。

因此，如何设计一个新的颜色偏移校正方法及装置，以解决上述的缺失，乃为此一业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种颜色偏移校正方法，用以对包含多个像素的影像画面进行处理，其中像素的排列对应于贝尔色彩滤波阵列，并包含多个红色像素、多个蓝色像素、与红色像素相关的多个第一绿色像素以及与蓝色像素相关的多个第二绿色像素。颜色偏移校正方法包括下列步骤。计算对应影像画面的目标绿色像素的周边区域内的第一绿色像素以及第二绿色像素的区域梯度(gradient)变化；比较周边区域内的第一绿色像素以及第二绿色像素间的亮度差距。当区域梯变化小于梯度门限值且亮度差距超出亮度门限范围时，使目标绿色像素根据周边区域内的第一绿色像素以及第二绿色像素进行像素偏移校正，以产生校正目标绿色像素。

本发明的另一目的在于提供一种颜色偏移校正装置，用以对包含多个像素的影像画面进行处理，其中像素的排列对应于贝尔色彩滤波阵列，并包含多个红色像素、多个蓝色像素、与红色像素相关的多个第一绿色像素以及与蓝色像素相关的多个第二绿色像素。颜色偏移校正装置包括：计算电路、比较电路以及像素偏移校正电路。计算电路配置以计算对应影像画面的目标绿色像素的周边区域内的第一绿色像素以及第二绿色像素的区域梯度变化。比较电路配置以比较周边区域内的第一绿色像素以及第二绿色像素间的亮度差距。像素偏移校正电路配置以在区域梯变化小于梯度门限值且亮度差距超出亮度门限范围时，使目标绿色像素根据周边区域内的第一绿色像素以及第二绿色像素进行像素偏移校正，以产生校正目标绿色像素。

应用本发明的优点在于通过本发明的颜色偏移校正装置判断影像画面中的平坦区出现的绿色偏移现象，进一步对目标绿色像素进行校正。这样的设计可避免对影像画面中的边缘或纹理区域造成模糊的影响，在保留细节纹理以及边缘清晰度的情形下，有效地校正绿色像素偏移。

附图说明

图1为本发明一实施例中，一种颜色偏移校正装置的示意图；

图2A为本发明一实施例中，影像画面的示意图；

图2B为本发明一实施例中，影像画面中的一个5×5视窗；

图3为本发明一实施例中，颜色偏移校正方法的流程图；以及

图4为本发明一实施例中，颜色偏移校正方法的流程图。

附图标记说明：

1：颜色偏移校正装置 100：计算电路

101：影像画面 102：比较电路

103：输出影像画面 104：像素偏移校正电路

106：输出电路 300：颜色偏移校正方法

301-305：步骤 400：颜色偏移校正方法

401-406：步骤

具体实施方式

请同时参照图1。图1为本发明一实施例中，一种颜色偏移校正装置1的示意图。颜色偏移校正装置1用以对包含多个像素的影像画面101进行处理，并包括：计算电路100、比较电路102、像素偏移校正电路104以及输出电路106。

请参照图2A。图2A为本发明一实施例中，影像画面101的示意图。

于本实施例中，影像画面101的像素的排列对应于贝尔色彩滤波阵列，并包含红色像素R、蓝色像素B、与红色像素R相关的第一绿色像素G_R以及与蓝色像素B相关的第二绿色像素G_B。

于一实施例中，第一绿色像素G_R与红色像素R交错配置于像素的第m行，第二绿色像素G_B与蓝色像素B交错配置于像素的第m-1行及/或第m+1行。第一绿色像素G_R配置于像素的第n列，第二绿色像素G_B配置于像素的第n-1列及/或第n+1列。其中，m及n分别为偶数或是奇数。

举例而言，当m及n均为奇数时，第一绿色像素G_R与红色像素R可交错配置于像素的第1、3、5、…行，而第二绿色像素G_B与蓝色像素B则交错配置于像素的第2、4、6、…行。同时，第一绿色像素G_R可配置于像素的第1、3、5、…列，第二绿色像素G_B则配置于像素的第2、4、6、…列。

须注意的是，于其他实施例中，m及n亦可均为偶数或是一者为奇数一者为偶数，不为上述实施方式所限。

请参照图2B。图2B为本发明一实施例中，影像画面101中的一个5×5视窗。

此视窗的中心像素为第一绿色像素G_R，并对应于第i行及第j列(以G_R(i,j)表示)。第一绿色像素G_R以及红色像素R交错配置于第i行、第i-2行以及第i+2行，第二绿色像素G_B以及蓝色像素B交错配置于第i-1行以及第i+1行。第一绿色像素G_R配置于第j-2列、第j列、第j+2列，第二绿色像素G_B配置于像素的第j-1列、第j+1列。

以下将同时参照图1及图2B，对颜色偏移校正装置1中各个元件进行详细的说明。

计算电路100配置以计算对应影像画面101中的一个目标绿色像素相对周边区域内的第一绿色像素G_R以及第二绿色像素G_B的区域梯度变化。

于一实施例中，目标绿色像素可为图2B中所示出，对应于第i行及第j列的中心像素G_R(i,j)。于一实施例中，周边区域相当于以中心像素G_R(i,j)为中心，包括距离中心像素G_R(i,j)最近的第一绿色像素G_R以及第二绿色像素G_B所覆盖的区域。

以图2B为例，距离中心像素G_R(i,j)最近的第一绿色像素G_R为位在(i-2,j)、(i,j-2)、(i,j)、(i,j+2)、(i+2,j)的第一绿色像素G_R(以G_R(i-2,j)、G_R(i+2,j)、G_R(i,j)、G_R(i,j-2)、G_R(i,j+2)表示)，距离中心像素G_R(i,j)最近的第二绿色像素G_B为位在(i-1,j-1)、(i-1,j+1)、(i+1,j-1)、(i+1,j+1)的第二绿色像素G_B(以G_B(i-1,j-1)、G_B(i-1,j+1)、G_B(i+1,j-1)、G_B(i+1,j+1)表示)。

在实际情况中，计算电路100可以以各种运算单元的组合实现，例如但不限于加法器、减法器、乘法器、除法器、位元偏移单元的组合，以进行数值运算。

于一实施例中，计算电路100根据周边区域内的第一绿色像素G_R计算第一加权平均G_Ravg，并根据周边区域内的第二绿色像素G_B计算第二加权平均G_Bavg。进一步地，计算电路100根据第一加权平均G_Ravg以及第二加权平均G_Bavg的差计算区域梯度变化G_grad(i,j)。

举例而言，当计算电路100对于第一绿色像素G_R(i-2,j)、G_R(i+2,j)、G_R(i,j)、G_R(i,j-2)、G_R(i,j+2)进行第一加权平均G_Ravg的计算时，可由例如下式表示：

G_Ravg＝(4×G_R(i,j)+1×G_R(i-2,j)+1×G_R(i+2,j)+1×G_R(i,j-2)+1×G_R(i,j+2))/8

而当计算电路100对于第二绿色像素G_B G_B(i-1,j-1)、G_B(i-1,j+1)、G_B(i+1,j-1)、G_B(i+1,j+1)进行第二加权平均G_Bavg的计算时，可由例如下式表示：

G_Bavg＝(1×G_B(i-1,j-1)+1×G_B(i-1,j+1)+1×G_B(i+1,j-1)+1×G_B(i+1,j+1))/4

其中，在各第一绿色像素G_R及第二绿色像素G_B前的数字即为权重。在此范例中，由于部分权重是4，且平均时分别是除以8及4，在实作上可以位元偏移单元进行，而不必须使用耗费面积及复杂度高的除法器。然而不同实施例中，权重的大小亦可视情况调整，不为上述的实施方式所限。

因此，区域梯度变化G_grad(i,j)则可以下式表示：

G_grad(i,j)＝|G_Ravg-G_Bavg|

当区域梯度变化G_grad(i,j)小于梯度门限值时，表示目标绿色像素(G_R(i,j))的周边为平坦区。而当区域梯度变化G_grad(i,j)不小于梯度门限值时，表示目标绿色像素的周边为并非平坦区，而具有变化较大的边缘(edge)或纹理。

比较电路102配置以比较周边区域内的第一绿色像素G_R以及第二绿色像素G_B间的亮度差距。

在实际情况中，比较电路102可由例如，但不限于多个比较器(comparator)实现，以分别对两个数值进行比较。

于一实施例中，比较电路102对周边区域内至少部分的第一绿色像素G_R的亮度与最接近的各第二绿色像素G_B的亮度两两进行比较，并统计第一绿色像素G_R的亮度大于第二绿色像素G_B的亮度的第一次数以及第二绿色像素G_B的亮度大于第一绿色像素G的亮度的第二次数。

举例而言，比较电路102可将第一绿色像素G_R(i,j)分别与最接近的第二绿色像素G_B(i-1,j-1)、G_B(i-1,j+1)、G_B(i+1,j-1)及G_B(i+1,j+1)进行比较，将第一绿色像素G_R(i-2,j)分别与最接近的第二绿色像素G_B(i-1,j-1)、G_B(i-1,j+1)进行比较，将第一绿色像素G_R(i,j-2)分别与最接近的第二绿色像素G_B(i-1,j-1)、G_B(i+1,j-1)进行比较。

进一步地，比较电路102将第一绿色像素G_R(i,j+2)分别与最接近的第二绿色像素G_B(i-1,j+1)、G_B(i+1,j+1)进行比较，以及将第一绿色像素G_R(i+2,j)分别与最接近的第二绿色像素G_B(i+1,j-1)、G_B(i+1,j+1)进行比较。

因此，在上述的实施方式中，比较电路102将进行共12次比较，并进一步产生比较的统计结果，做为第一绿色像素G_R与第二绿色像素G_B间的亮度差距B_D。

于一实施例中，当其中一个第一绿色像素G_R的亮度大于与其中一个第二绿色像素G_B的亮度时，可记录为1，而当其中一个第一绿色像素G_R的亮度不大于与其中一个第二绿色像素G_B的亮度时，可记录为0。于其他实施例中，亦可选择性地以其他数值来记录次数。

比较的统计结果，将包含第一绿色像素G_R的亮度大于第二绿色像素G_B的亮度的第一次数(以“1”的数目表示)，以及第二绿色像素G_B的亮度大于第一绿色像素G_R的亮度的第二次数(以“0”的数目表示)，而可作为亮度差距B_D。

当比较的统计结果愈接近12时，表示第一绿色像素G_R的亮度有大于第二绿色像素G_B的亮度的趋势。而比较的统计结果愈接近0时，表示第二绿色像素G_B的亮度有大于第一绿色像素G_R的亮度的趋势。

因此，当亮度差距B_D大于一个第一门限值，或是当亮度差距B_D小于一个第二门限值，表示第一绿色像素G_R以及第二绿色像素G_B间的亮度差距超出亮度门限范围。亦即，第一绿色像素G_R以及第二绿色像素G_B间具有绿色偏移的情形。

以上述统计方式为范例，第一门限值可例如，但不限于为10，而第二门限值可例如，但不限于为2。当亮度差距B_D在10以上，即表示第一绿色像素G_R的亮度较大，绿色偏红。而亮度差距B_D在2以下，即表示第二绿色像素G_B的亮度较大，绿色偏蓝。

像素偏移校正电路104配置以在区域梯变化G_grad(i,j)小于门限值，且亮度差距B_D超出亮度门限范围时，对周边区域内的第一绿色像素G_R以及第二绿色像素G_B进行像素偏移校正。

像素偏移校正电路104可包含例如，但不限于加法器、减法器、乘法器、除法器、位元偏移单元的组合，以进行数值运算。

于一实施例中，像素偏移校正电路104使目标绿色像素G_R(i,j)与周边区域内的第一绿色像素G_R及/或第二绿色像素G_B进行平均，以进行低通滤波，达到像素偏移校正的目的。

举例而言，对于本身为第一绿色像素G_R的目标绿色像素G_R(i,j)，像素偏移校正电路104可先对第二绿色像素G_B进行平均：

G_bavg＝(G_B(i-1,j-1)+G_B(i-1,j+1)+G_B(i+1,j-1)+G_B(i+1,j+1))/4

接着，像素偏移校正电路104进一步将第二绿色像素G_B的平均再与目标绿色像素G_R(i,j)进行平均，作为校正目标绿色像素G_R’(i,j)：

G_R’(i,j)＝(G_bavg+G_R(i,j))/2

输出电路106进一步配置以产生输出影像画面103。其中，在区域梯变化G_grad(i,j)小于门限值，且亮度差距B_D超出亮度门限范围时，输出电路106输出校正目标绿色像素G_R’(i,j)做为输出影像画面103在(i,j)位置的像素。并且，输出电路106在区域梯变化G_grad(i,j)不小于门限值，或亮度差距B_D未超出亮度门限范围时，直接输出原本的目标绿色像素G_R(i,j)做为输出影像画面103在(i,j)位置的像素。

于一实施例中，比较电路102亦可选择性地在区域梯变化G_grad(i,j)不小于门限值时，不继续进行比较的运算，而由输出电路106直接输出原本的目标绿色像素G_R(i,j)。

因此，本发明的颜色偏移校正装置1可判断影像画面101中的平坦区出现的绿色偏移现象，进一步对目标绿色像素进行校正。这样的设计可避免对影像画面101中的边缘或纹理区域造成模糊的影响，在保留细节纹理以及边缘清晰度的情形下，有效地校正绿色像素偏移。

需注意的是，上述的计算电路100、比较电路102以及像素偏移校正电路104的架构以及相关的计算方式仅为一范例。于其他实施例中，亦可采用其他方式计算区域梯度变化、亮度差距以及进行低通滤波的处理，不为上述的实施方式所限。

请参照图3。图3为本发明一实施例中，颜色偏移校正方法300的流程图。颜色偏移校正方法300可应用于图1的颜色偏移校正装置1中。颜色偏移校正方法300包含下列步骤(应了解到，在本实施方式中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)。

于步骤301，计算电路100计算对应影像画面1的目标绿色像素G_R(i,j)的周边区域内的第一绿色像素G_R以及第二绿色像素G_B的区域梯度变化G_grad(i,j)。

于步骤302，比较电路102比较周边区域内的第一绿色像素G_R以及第二绿色像素G_B间的亮度差距B_D。

于步骤303，判断是否区域梯度变化G_grad(i,j)小于梯度门限值且亮度差距B_D超出亮度门限范围。

于步骤304，当区域梯度变化G_grad(i,j)小于梯度门限值且亮度差距B_D超出亮度门限范围时，像素偏移校正电路104使目标绿色像素G_R(i,j)根据周边区域内的第一绿色像素G_R以及第二绿色像素G_B进行像素偏移校正，以产生校正目标绿色像素G_R’(i,j)并由输出电路106输出。

于步骤305，而当区域梯度变化G_grad(i,j)不小于梯度门限值或亮度差距B_D并未超出亮度门限范围时，输出电路106直接输出目标绿色像素G_R(i,j)。

请参照图4。图4为本发明一实施例中，颜色偏移校正方法400的流程图。颜色偏移校正方法400可应用于图1的颜色偏移校正装置1中。颜色偏移校正方法400包含下列步骤(应了解到，在本实施方式中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)。

于步骤401，计算电路100计算对应影像画面1的目标绿色像素G_R(i,j)的周边区域内的第一绿色像素G_R以及第二绿色像素G_B的区域梯度变化G_grad(i,j)。

于步骤402，判断区域梯度变化G_grad(i,j)是否小于梯度门限值。

当区域梯度变化G_grad(i,j)小于梯度门限值时，流程进行至步骤403，比较电路102比较周边区域内的第一绿色像素G_R以及第二绿色像素G_B间的亮度差距B_D。

于步骤404，判断亮度差距B_D是否超出亮度门限范围。

于步骤405，当亮度差距B_D超出亮度门限范围时，像素偏移校正电路104使目标绿色像素G_R(i,j)根据周边区域内的第一绿色像素G_R以及第二绿色像素G_B进行像素偏移校正，以产生校正目标绿色像素G_R’(i,j)。

当步骤402中判断区域梯度变化G_grad(i,j)不小于梯度门限值，或是步骤404中判断亮度差距B_D并未超出亮度门限范围时，流程进行至步骤406，输出电路106直接输出目标绿色像素G_R(i,j)。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则的内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围的内。

Claims (10)

1.一种颜色偏移校正方法，用以对包含多个像素的一影像画面进行处理，其中所述像素的排列对应于一贝尔色彩滤波阵列，并包含多个红色像素、多个蓝色像素、与所述红色像素相关的多个第一绿色像素以及与所述蓝色像素相关的多个第二绿色像素，该颜色偏移校正方法包括：

计算对应该影像画面的一目标绿色像素相对一周边区域内的所述第一绿色像素以及所述第二绿色像素的一区域梯度变化；

比较该周边区域内的所述第一绿色像素以及所述第二绿色像素间的一亮度差距；以及

当该区域梯变化小于一梯度门限值且该亮度差距超出一亮度门限范围时，使该目标绿色像素根据该周边区域内的所述第一绿色像素以及所述第二绿色像素进行像素偏移校正，以产生一校正目标绿色像素。

2.如权利要求1所述的颜色偏移校正方法，其中计算该区域梯度变化的步骤还包含：

根据该周边区域内的所述第一绿色像素计算一第一加权平均；

根据该周边区域内的所述第二绿色像素计算一第二加权平均；以及

根据该第一加权平均以及该第二加权平均的差计算该区域梯度变化。

3.如权利要求1所述的颜色偏移校正方法，其中比较该亮度差距的步骤还包含：

根据该周边区域内各所述第一绿色像素的亮度与各邻近的所述第二绿色像素的亮度两两进行比较，以统计所述第一绿色像素的亮度大于所述第二绿色像素的亮度的一第一次数以及所述第二绿色像素的亮度大于所述第一绿色像素的亮度的一第二次数；以及

使该第一次数以及该第二次数相加产生该亮度差距；

其中当该亮度差距大于一第一门限值，或是当该亮度差距小于一第二门限值时，判断该亮度差距超出该亮度门限范围。

4.如权利要求1所述的颜色偏移校正方法，其中所述第一绿色像素与所述红色像素交错配置于所述像素的第m行，所述第二绿色像素与所述蓝色像素交错配置于所述像素的第m-1行及/或第m+1行，所述第一绿色像素对应配置于所述像素的第n列，所述第二绿色像素配置于所述像素的第n-1列及/或第n+1列，其中m及n分别为偶数或是奇数。

5.如权利要求1所述的颜色偏移校正方法，还包含：

当该区域梯变化小于该门限值且该亮度差距超出该亮度门限范围时，输出该校正目标绿色像素做为一输出影像画面的像素；以及

当该区域梯变化不小于该门限值或该亮度差距未超出该亮度门限范围时，输出该目标绿色像素做为该输出影像画面的像素。

6.如权利要求1所述的颜色偏移校正方法，进行像素偏移校正还包含：

使该目标绿色像素根据该周边区域内的所述第一绿色像素以及所述第二绿色像素进行低通滤波，以产生该校正目标绿色像素。

7.一种颜色偏移校正装置，用以对包含多个像素的一影像画面进行处理，其中所述像素的排列对应于一贝尔色彩滤波阵列，并包含多个红色像素、多个蓝色像素、与所述红色像素相关的多个第一绿色像素以及与所述蓝色像素相关的多个第二绿色像素，该颜色偏移校正装置包括：

一计算电路，配置以计算对应该影像画面的一目标绿色像素的一周边区域内的所述第一绿色像素以及所述第二绿色像素的一区域梯度变化；

一比较电路，配置以比较该周边区域内的所述第一绿色像素以及所述第二绿色像素间的一亮度差距；以及

一像素偏移校正电路，配置以在该区域梯变化小于一梯度门限值且该亮度差距超出一亮度门限范围时，使该目标绿色像素根据该周边区域内的所述第一绿色像素以及所述第二绿色像素进行像素偏移校正，以产生一校正目标绿色像素。

8.如权利要求7所述的颜色偏移校正装置，其中该计算电路还配置以根据该周边区域内的所述第一绿色像素计算一第一加权平均，根据该周边区域内的所述第二绿色像素计算一第二加权平均以及根据该第一加权平均以及该第二加权平均的差计算该区域梯度变化。

9.如权利要求7所述的颜色偏移校正装置，其中该比较电路还配置以根据该周边区域内各所述第一绿色像素的亮度与各邻近的所述第二绿色像素的亮度两两进行比较，以统计所述第一绿色像素的亮度大于所述第二绿色像素的亮度的一第一次数以及所述第二绿色像素的亮度大于所述第一绿色像素的亮度的一第二次数，并使该第一次数以及该第二次数相加产生该亮度差距，该像素偏移校正电路在该亮度差距大于一第一门限值，或是该亮度差距小于一第二门限值时，判断该亮度差距超出该亮度门限范围。

10.如权利要求7所述的颜色偏移校正装置，其中该像素偏移校正电路还配置以使该目标绿色像素与该周边区域内的所述第一绿色像素及/或所述第二绿色像素进行平均。