CN1113526C - 彩色摄像机的自动白平衡控制系统 - Google Patents

Abstract

一种成像设备，包括：将图像转换为多个彩色信号的成像装置；白平衡放大器，用于调整至少一个彩色信号电平；校准装置，用于校准白平衡放大器并产生至少一个校准参数；检测装置，用于检测多个放大的彩色信号；计算装置，用于计算至少一个白平衡放大调整值；比较器，用于将至少一个白平衡放大调整值与至少一个校准参数进行比较；自动调整装置，用于在至少一个白平衡放大调整值与至少一个校准参数一致时，对白平衡放大器进行自动调整，从而可放大至少一个彩色信号电平。

Description

彩色摄像机的自动 白平衡控制系统

在彩色摄像机中，当在给定照度的条件下，通过摄像机成像的非彩色白色物体表示为具有相同输出电平的红(R)、绿(G)和蓝(B)信号时，可实现白平衡。之所以需要白平衡，是因为彩色摄像机所产生的RGB表示一般随景物照度的改变而变化。在有些情况下，某些照度条件下可实现白平衡的彩色摄像机却在其它照度条件下不能实现白平衡。其结果是，即使观察者觉得该物体在两种照度下具有相同的颜色，但是两种不同照度下的物体却可能有两种不同的RGB表示。

在人工操作时，白平衡是这样实现的，即对在感兴趣照度下的非彩色白色物体进行成像，对红色、绿色和蓝色信号中的一个或多个的放大倍数进行调整，直至它们的输出电平相等。在自动白平衡(AWB)操作时，对在感兴趣照度下的非彩色白色物体进行成像，调整每个红和蓝信号的放大倍数。例如，可使红和蓝的输出电平与绿信号的输出电平相等。在上述两种操作中，白平衡的保持取决于照度条件是否一致，以及是否保持所调整的放大倍数。

在自动跟踪白平衡(ATW)操作中，在一般的成像过程中，白平衡操作是自动反复进行的。由于普通成像的景物可能不包括非彩色的白色物体，这样就会参照彩色物体不正确地调整白平衡。于是，不能实现真正的白平衡，例如非白色表示为白色。

图9表示黑体辐射曲线BBR，绘制在红信号增益对蓝信号增益的坐标上，对应于摄像机的红和蓝信号放大器。如图所示，信号增益值表示为8比特，因此每根轴从0延伸至256。红信号增益和蓝增益轴在点(128，128)处相交。另外在图中由斜线表示了白色区域，该区域关于黑体辐射曲线BBR基本保持对称。该白色区域表示白色特有的红和蓝信号值。

为了在ATW操作的过程中避免不正确的白平衡调整的问题，可将表示成像景物的红和蓝信号值与预定的一组白色特有的红和蓝信号值相比较。白色区域包括一组白色特有的红和蓝信号值。

以前，当对参照光源成像时，企图人工校准白色区域，从而使R、G和B分别的输出电平相等。参照图9，当B信号增益和R信号增益均为128时，可实现相对于标准光源的校准。

实际上，在对标准光源成像时，提供了可变电阻来人工调整白平衡的放大倍数。人工调整R信号和B信号输出电平，以便使它们与G信号输出电平相等。由于上述调整是通过用户或技术人员人工进行的，所以会产生校准误差，很难获得准确的调整。误校准会给ATW操作引入误差，从而降低其有效性。另外，人工调整误差的引入会大大限制ATW处理的进一步改善。如果可变电阻值在人工调整后发生漂移，则会进一步引入误差。反复进行人工调整将是很困难的。

因此，本发明的目的是提供一种改进的白平衡操作设备和方法。

本发明的另一目的是提供准确性和精度提高了的自动白平衡操作和自动跟踪白平衡操作。

本发明的再一目的是提供一种自适应的自动跟踪白平衡操作，用于根据以前的自动白平衡操作的结果，进行精确的白平衡调整。

根据本发明的一个方面，提供了一种成像设备，它包括：将图像转换为多个彩色信号的成像装置，其中每个彩色信号具有一个信号电平；白平衡放大器装置，至少包括用于放大各彩色信号的第一和第二放大器，耦合到所述成像装置，以便调整所述多个彩色信号中的信号电平，产生多个放大的彩色信号；控制装置，用于对所述白平衡放大器装置进行校准，并且产生至少一个校准参数，所述至少一个校准参数定义了一个自动跟踪白平衡(ATW)控制区域，该区域大体跟踪黑色体辐射图案，并根据自动白平衡(AWB)操作的结果，相对于所述第一和第二放大器的中间增益值，移动ATW控制区域；在ATW操作中，用于计算至少一个白平衡放大调整值作为所述多个放大的彩色信号的函数；用于将至少一个白平衡放大调整值与所述至少一个校准参数进行比较；以及用于在所述至少一个白平衡放大调整值位于所述被移动的ATW控制区域内时，对所述白平衡放大器装置进行自动调整，从而将所述多个彩色信号中的至少一个信号电平进行放大，并且在所述至少一个白平衡放大调整值位于所述被移动的ATW控制区域之外时，对所述白平衡放大器装置不进行自动调整。

根据本发明的另一个方面，提供了一种成像设备，它包括：将图像转换为多个彩色信号的成像装置，其中每个彩色信号具有一个信号电平；白平衡放大器装置，耦合到所述成像装置，以便调整所述多个彩色信号中的至少一个的信号电平，产生多个放大的彩色信号；控制装置，用于对所述白平衡放大器装置进行反复校准并且产生多个校准参数，所述多个校准参数定义了一个自动跟踪白平衡(ATW)控制区域，该区域大体跟踪黑体辐射图案；用于计算至少一个白平衡放大调整值作为所述多个放大的彩色信号的函数；存储装置，用于存储所述多个校准参数。其中所述控制装置还用于从所述存储装置中检索所述多个校准参数；并且用于计算总体校准因子作为上述多个校准参数的函数；用于将所述至少一个白平衡放大调整值与所述总体校准参数进行比较；以及用于当所述至少一个白平衡放大调整值位于所述ATW控制区域内时，所述自动调整装置对所述白平衡放大器进行自动调整，从而可将所述多个彩色信号中的至少一个的信号电平进行放大，当所述至少一个白平衡放大调整值位于所述ATW控制区域之外时，所述的自动调整装置自动地不对所述白平衡放大器进行调整。

结合下述附图，从下面实施例的具体描述中，容易得出本发明的其它目的、特色和优点，在该附图中相同的标号表示相同的部件。

图1为本发明实施例的图像记录器的方框图。

图2为描述本发明的图像记录器的操作所参照的流程图。

图3为菜单显示示意图。

图4(a)和4(b)为增益值示意图。

图5(a)和5(b)为菜单显示示意图。

图6为增益值示意图。

图7为描述本发明的图像记录器另一种操作所参照的流程图。

图8为描述图7的流程图的一个步骤所参照的流程图。

图9为增益值示意图。

图10(a)和10(b)为增益值示意图。

图11(a)和11(b)为增益值示意图。

图1表示本发明的一个实施例的成像装置100。成像装置100包括电荷耦合器件(CCD)1R、1G和1B；前置放大器2R、2G和2B；采样/保持增益控制电路3R、3G和3B；可变电阻器4R和4B；白平衡放大器5；放大器6R、6G和6B；编码器7；复合电路9，取景器驱动器10，取景器11，控制器12，字符发生器13，存储装置14，数字-模拟(D/A)转换器15，运算电路16；和模拟-数字(A/D)转换器17。

CCD 1R、CCD 1G和CCD 1B分别为用于对入射红、绿和蓝光进行成像的普通基色摄像装置。CCD 1R产生红信号R，CCD 1G产生绿信号G，CCD1B产生蓝信号B，上述信号分别传送给前置放大器2R、2G和2B。前置放大器2R、2G和2B为用于对输入信号进行放大的普通前置放大器。

前置放大器2R、2G和2B将放大的R、G和B信号分别输出给采样/保持增益控制电路3R、3G和3B。采样/保存增益控制电路3R、3G和3B按照普通的方式对输入信号进行采样和保持，并对输入的图像信号进行预处理。例如，此预处理可包括增益控制，闪烁处理(flare processing)，预拐点补偿(pre-knee compensation)等。

经过采样/保持增益控制电路3R和3B预处理的R和B信号分别送至可变电阻器4R和4B。可变电阻器4R和4B是分别对经过预处理的R和B信号进行进一步调整的可变电阻元件。可变电阻器4R和4B用来调整经过预处理的R和B信号电平，以便进行白平衡操作。

白平衡放大器5包括可变增益放大器5R、5B以及5G。可变增益放大器5R和5B均为普通的可变增益放大器，而放大器5G为普通放大器。可变增益放大器5R对可变电阻器4R提供的信号进行放大，以便产生放大的R信号并传送给放大器6R。可变增益放大器5B对可变电阻器4B提供的信号进行放大，以便产生放大的B信号并传送给放大器6B。放大器5G对采样/保持增益控制电路3G提供的信号进行放大，以便产生放大的G信号并传送给放大器6G。

作为实例，可按下述方式实现白平衡操作：对参考光源进行成像，将可变增益放大器5R和5B的增益设为中间值，之后调整可变电阻器4R和4B，从而使放大器5的输出值相等。然而，在本实施例中，主要使用可变增益放大器5R和5B来实现白平衡操作。

放大器6R、6G和6B为普通的放大器，分别用于对输入其中的放大的R、G和B信号进一步放大，之后将进一步放大的R、G和B信号输出给编码器7。

放大的R、G和B信号还传送给A/D转换器17。A/D转换器17为普通的模拟-数字转换器。A/D转换器17将放大的R、G和B信号分别转换成数字R、G和B信号并传送给控制器12。

控制器12为普通的控制器装置，最好为普通的微处理器装置，它对成像装置100进行控制。控制器12进而响应运算电路16提供的信号。另一种方式是，运算电路16存储有软件程序，可由控制器12来存取，并在控制器12内部实现，以便指导控制器12的操作。运算电路16最好为控制信号源。另一种方式是，运算电路16为一存储器装置，它存储用于指导控制器12操作的软件程序。在进行控制操作时，控制器12采用存储器14，一种普通的数据存储器。存储器14可存储参数数据，例如增益控制值，用于控制器12的AWB操作，也可在计算和其他处理过程中为控制器12提供临时数据存储，以及完成另外的类似动作。

编码器7为普通的信号处理和编码设备。编码器7对放大器6R、6G和6B所输出的进一步放大的R、G和B信号进行处理。以便实现灰度校正，拐点校正(knee correction)等。对输入的信号进行矩阵处理，以便产生亮度信号Y和色差信号R-Y和B-Y。另外，通过NTSC编码处理对上述亮度信号和色差信号进行编码，以便产生符合NTSC标准的彩色复合视频信号。该彩色复合视频信号在输出端子8处输出。上述亮度信号和色差信号，或相应的另一种形式的图像信号也传送给复合电路9。

字符发生器13为普通字符发生器，响应控制器12给出的字符指令以产生字符图像信号。字符发生器13将字符图像信号传送给复合电路9。复合电路9是一复合装置，用来将字符发生器13给出的字符图像信号叠加到编码器7给出的图像信号上，以便产生复合信号。

该复合信号传送给取景器驱动器10，一种普通的取景器驱动装置。取景器驱动器10驱动取景器11，以便将与复合信号相应的图像显示给用户。取景器11为普通的取景器式显示装置。

控制器12检测放大的R、G和B信号的各个信号电平，并控制图像记录器100，以便实现AWB和ATW操作，从而产生改进的白平衡控制。在操作时作为放大的R、G和B信号的分别的信号电平的函数，控制器12分别调整可变增益放大器5R和5B的增益。具体地说，控制器12将数字增益控制信号传送给D/A转换器15，一种普通的数字-模拟转换器，该转换器将数字信号转换成模拟的形式。该模拟信号传送给可变增益放大器5R和5B，以便对其放大倍数进行控制。因此，A/D转换器17、控制器12和D/A转换器15构成对放大器5进行控制的反馈控制系统。

为了将信息，如操作状态信息、显示模式等显示给用户，控制器12将与该信息相应的字符指令传送给字符发生器13。该字符发生器13产生与所传送的字符指令相应的字符图像信号，并将其输出给复合电路9。该复合电路9将该字符图像信号叠加于编码器7给出的图像信号上，从而产生用来输出给取景器驱动器10的复合信号。取景器驱动器10驱动取景器11，从而将上述复合信号显示给用户。因此，用户可对所摄景物和白平衡处理效果进行监视，并观看信息文字。

在自动白平衡操作中，在对白色参照物成像的同时，控制器12监视放大的R、G和B信号的信号电平。之后该控制器12计算所需的放大量(增益)，该放大量使得放大的R、B信号与放大的G信号相等。控制器12将相应的增益控制信号通过D/A转换器15分别传送给可变增益放大器5R和5B。按上述方式，控制器12分别对可变增益放大器5R和5B独立进行调整，在放大器5的输出端实现白平衡。

在ATW操作中，控制器12参考预定的一套白色特有的红和蓝信号值。图4(a)和4(b)示出ATW控制区域，该区域包括一组白色特有的红和蓝信号值特征曲线，以及黑体辐射曲线BBR。如图所示，ATW控制区域由斜线表示，该区域最好关于黑体辐射曲线BBR对称。

相对可变增益放大器5R和5B中的相应的增益，在红信号增益对蓝信号增益的坐标轴上绘制ATW控制区域和曲线BBR。信号增益值以8比特表示，因此每个轴的范围从0到256。红信号增益和蓝信号增益轴在点(128，128)处相交。最好，ATW控制区域以点(128，128)为中心，如图4(a)所示，该点与3200K的色温相对应。

为了对ATW控制区域进行初始校准，最好在制造过程中进行AWB操作。通过电荷耦合器件1R、1G和1B对标准光源成像。相应的R、G和B信号分别传送给前置放大器2R、2G和2B，分别对上述信号进行放大。采样/保持增益控制电路3R、3G和3B分别对经过前置放大的R、G和B信号进行采样和保持，之后对产生的信号进行预处理，以便分别产生经过预处理的R、G和B信号。

经过预处理的R和B信号分别传送给可变电阻器4R和4B。最好该可变电阻器4R和4B初始设置为固定的，如恒定电阻值的状态。可变电阻器4R和4B分别调整经过预处理的R和B信号的电平，并将经调整的R和B信号分别传送给可变增益放大器5R和5B。经过预处理的G信号传送给可变增益放大器5G。

可变增益放大器5R、5G和5B对每个输入的R、G和B信号提供初始的放大量以便分别产生放大的R、G和B信号。控制器12通过A/D转换器17分别对放大的R、G和B信号电平进行检测，并且计算可变增益放大器5R和5B所需要的增益调整值，以便使放大的R、B信号与放大的G信号相等。控制器12将增益调整值存储于存储器14中，将相应的增益控制信号通过D/A转换器15传送给可变增益放大器5R和5B。因此，可变增益放大器5R和5B中的相应放大倍数得到调整。

应注意到，上述的AWB操作执行一反馈循环，该反馈循环省略了对可变电阻器4R和4B的任何调整。最好，保持可变电阻器阻值不变，以便进行其它的调整操作。任选地，可采用可变电阻器4R和4B对输入给放大器5的R和B信号电平进行粗调，之后采用反馈循环进行精确的白平衡校准。

在ATW控制区域校准之后，可进行ATW操作。正如下面所要描述的，在进行ATW操作时，采用在前面的AWB操作中计算出的增益调整值，以便在ATW处理之前，校准ATW控制区域。上述自动白平衡控制可为在制作成像装置100过程中，进行的初始自动白平衡控制，或为用户进行的后来的自动白平衡控制。

在ATW操作中，最好控制器12向字符发生器13发出与用户的功能菜单相对应的字符指令。字符发生器13产生与菜单相对应的字符图像信号，并将其输出给复合电路9。该复合电路9将该菜单与编码器7给出的图像信号叠加，从而产生用来输出给取景器驱动器10的复合信号。取景器驱动器10驱动取景器11，以将包括菜单在内的复合信号显示给用户。

图3示出优选的ATW操作。如图所示，对用户显示出开始ATW调整操作(“ATW ADJ”)的提示。当用户选择ATW调整操作时，在前面的AWB操作中通过控制器12计算出的R和B信号增益调整值将被显示出来，并且通过控制器12分别作为信号增益调整值Radj和Badj存储于存储器14中。任选地，R和B信号增益调整值与ATW调整操作提示在开始一起显示出来。按上述方式，可用随后的AWB操作来更新存储的Radj和Badj值。

最好，通过运算电路16的用户接口部分输入用户对ATW调整操作的选择。运算电路16将用户的选择传送给控制器12，该控制器12开始ATW调整操作。用户可按照需要反复进行ATW调整操作。

图2示出根据本发明实施例的ATW调整操作方法。在步骤F101中，控制器12通过A/D转换器17检测放大的R、G和B信号的输出信号电平，之后处理转至步骤F102。在步骤F102中，控制器12分别计算可变增益放大器5R和5B所需要的增益调整值R_GAIN和B_GAIN以便使放大的R、B与放大的G信号相等，之后处理转至步骤F103。

在步骤F103中，通过从每个存储的信号增益调整值Radj和Badj中减去理想的中间放大值，例如本例中的128，计算出ATW控制区域的偏差。作为例子，采用图3给出的采样Radj和Badj值，Radj：131，Badj：128，可计算出R增益偏差值：3(＝131-128)，B增益偏差值：0(＝128-128)。控制器12以等于计算出的R增益偏差值和B增益偏差值的值对ATW控制区域进行纠正(移动)。对于上例，还可通过如图4(b)所示将ATW控制区域移动3个R增益单位，0个B增益单位，来实现图4(a)的ATW控制区域的纠正。当然，可根据所计算出的偏差值分别沿R_GAIN轴、B_GAIN轴，或同时沿上述两轴移动ATW控制区域。处理转至步骤F104。

在步骤F104，通过控制器12将控制器12计算出的增益调整值R_GAIN和B_GAIN与纠正的ATW控制区域进行比较。如果R_GAIN和B_GAIN位于纠正的ATW控制区域之外，即表示值不包括在ATW控制区域所表示的一组数值中，则控制器12认为目前的相应图像不适用于白平衡调整，故不调整放大器5R和5B，之后处理返回步骤F101。如果R_GAIN和B_GAIN均位于纠正的ATW控制区域内，即表示值包括在ATW控制区域所表示的一组数值中，则控制器12认为目前相应的图像适用于白平衡调整，之后处理转至步骤F105。

在步骤F105中，控制器12通过D/A转换器15将与R_GAIN和B_GAIN相应的增益控制信号分别传送给可变增益放大器5R和5B。按上述方式，便可实现白平衡。上述处于白平衡的信号通过放大器6R、6G和6B放大，通过编码器7编码，并在输出端8输出。

在另一种ATW操作中，通过人工调整ATW控制区域进行可容许用于白平衡校准的参考光源有所偏差。用户可通过色度系统(color chromaticitysystem)对上述参考光源的偏差进行测定，并将测定结果转换为用于对ATW控制区域进行纠正(移动)的相应信号增益调整值Radj和Badj。

图5(a)和5(b)示出另一种ATW操作菜单。如图3的菜单所示，将开始ATW调整操作(“ATW ADJ”)的提示以及R和B信号增益调整值显示给用户，该R和B信号增益调整值是在前面的AWB操作中通过控制器12计算出的。另外，如果需要，可提示用户修改所显示的R和B增益调整值。用户可通过运算电路16中的用户接口部分进行想要的修改。图5(a)示出用户将R信号增益调整值修改为135，图6(b)示出用户将B信号增益调整值修改为130。修改的R和B信号增益调整值分别作为信号增益调整值Radj和Badj，例如Radj＝135，Badj＝130，通过控制器12存储于存储器14中。当然，上面的值仅仅是为了说明而不是限制本发明保护范围。

另外，如图2所示进行ATW处理。采用上述采样修改的信号增益调整值，通过按照图6所示的方式对图4(a)所示的ATW控制区域移动7个R增益单位和2个B增益单位，来纠正该区域。

在成像装置100的另一实施例中，控制器12存储多组R信号增益调整值和B信号增益调整值，上述调整值是通过连续进行上述AWB操作和/或ATW控制区域的人工调整产生的。例如，以前的10次AWB操作所给出的Radj和Badj数值可存储于存储器14中，以便供用户有选择地调用。

最好多组R信号增益调整值和B信号增益调整值Radj和Badj按照逆时间顺序作为(Rawb[1]，Bawb[1])，(Rawb[2]，Bawb[2])...(awb[10]，Bawb[10])存储于存储器14中，在这里“(Rawb[x]，Bawb[x])”(x＝1，2，...10)表示一对寄存器，或仅是存储器14中的地址单元。最好，在每次对ATW控制区域进行AWB操作或人工调整之后，抛弃最旧的R信号增益调整值和最旧的B信号增益调整值，例如，存储于(Rawb[10]，Bawb[10])中的值；通过一个寄存器移动剩余的每对数值(地址增加)；在(Rawb[1]，Bawb[1])中存储新的R和B信号增益调整值。按上述方式，可保持逆时间顺序。

图7表示对存储的多个信号增益调整值进行ATW处理的方法。在步骤F201中，象上述关于步骤F101一样进行处理，但之后进行步骤F202。在步骤F202中，象上述关于步骤F102一样进行处理，但之后进行步骤F203。

在步骤F203中，计算ATW控制区域的偏差，作为存储于存储器14中的成对的Radj和Badj值，例如，(Rawb[1]，Bawb[1])，(Rawb[2]，Bawb[2])...(Rawb[10]，Bawb[10])的分布函数，上述计算将在后面详细描述。控制器12以等于所计算出的R增益偏差值与B增益偏差值的值对ATW控制区域进行纠正(移动)。

在下一步骤F204中，如果R_GAIN和B_GAIN位于所纠正的ATW控制区域之外，即表示值不包括在ATW控制区域所表示的一组值中，则控制器12认为目前相应的图像不适用于白平衡调整，故不对放大器5R和5B调整，处理返回步骤F201。如果R_GAIN和B_GAIN都位于ATW控制区域中，即表示值包括在ATW控制区域所代表的一组值中，则控制器12认为目前相应的图像适用于白平衡调整，处理转至步骤F205。

在步骤F205中，象上述关于步骤105一样进行处理，但之后进行步骤F201。

下面结合图8的流程图和图10(b)的示意图对步骤F203中的偏差计算进行具体描述。图10(b)示出图4(a)所示的ATW控制区域的一部分，特别示出9对Radj和Badj值，表示为点S1，S2，S3，S5，S6...S10。为了便于说明，并且不限制本发明，可假设存储器14存储有10对与点S1，S2，...S10对应的Radj和Badj值，其表示如下：

S1：(127，127)存储于(Rawb[1]，Bawb[1])

S2：(129，126)存储于(Rawb[2]，Bawb[2])

S3：(144，108)存储于(Rawb[3]，Bawb[3])

S4：(241，200)存储于(Rawb[4]，Bawb[4])

S5：(120，130)存储于(Rawb[5]，Bawb[5])

S6：(123，134)存储于(Rawb[6]，Bawb[6])

S7：(142，119)存储于(Rawb[7]，Bawb[7])

S8：(108，118)存储于(Rawb[8]，Bawb[8])

S9：(121，146)存储于(Rawb[9]，Bawb[9])

S10：(127，129)存储于(Rawb[10]，Bawb[10])当然，采用不为10的其它正整数对的Radj和Badj值，也能达到同样的效果。

最好使采样区域SA限定在与特定类型的照明相对应的ATW控制区域内。例如，图10(b)示出一采样区域SA，该采样区域SA可与下述的光相对应，该光具有大约3200K的温度，如Radj和Badj的数值大于120，但小于136。作为替换方式，采样区域SA可具有其它形状，如圆形、椭圆形等。

如图所示，点S1，S2，S5，S6和S10位于采样区域SA内，而点S3，S4，S7，S8和S9位于采样区域SA之外。位于采样区域SA内的点认为是与想要的类型的照明类似，因此对调整ATW控制区域很有用。位于采样区域SA之外的点认为是与想要的类型的照明差别太大，所以不能用于调整ATW控制区域。通过分别求出由位于采样区域SA内的点代表的Radj和Badj值的平均值，可计算出平均R增益调整值(Rav)和平均B增益调整值(Bav)。之后将这些平均值用作纠正(移动)ATW控制区域的偏差值。

图8示出步骤F231～F239，这些步骤构成步骤F203，通过该步骤控制器12可确定哪一个存储点落在想要的范围内，并且分别求出与这些点相应数值的平均值。在步骤F231中，控制器12将变量n初始化为1。之后，在步骤F232中，控制器12将变量m初始化为1，处理转至步骤F233。

在步骤F233中，控制器12确定点S_n，即(Rawb[n]，Bawb[n])是否位于想要的采样区域SA内。如果S_n位于SA内，则处理转至步骤F234；否则，处理转至步骤F236。

在步骤F234中，在Rawb[n]存储的值作为想要的采样R增益调整值临时存储于另一地址，或寄存器Rsp[m]中。类似地，在Bawb[n]存储的值作为想要的采样B增益调整值临时存储于另一地址，或寄存器Bsp[m]中。在下一步骤F235中，变量m加1，之后处理转至步骤F236。

在步骤236中，如果变量n小于待考虑的点的数量，如10，则该变量n加1，之后处理转至步骤F233。否则，处理转至步骤F240，在该步骤中，m减1。作为实例，采用图10(b)中提供的数据和采样区域SA，则通过控制器12所确认的，所需的采样出来的R和B增益调整值将按下述方式存储于存储器14中：

Rsp[1]＝127，Bsp[1]＝127(与点S1对应)

Rsp[2]＝129，Bsp[2]＝126(与点S2对应)

Rsp[3]＝120，Bsp[3]＝130(与点S5对应)

Rsp[4]＝123，Bsp[4]＝134(与点S6对应)

Rsp[5]＝127，Bsp[5]＝129(与点S10对应)

紧接着步骤F240，在步骤F238中，控制器12计算平均R增益调整值(Rav)作为m个想要的采样R增益调整值的平均值。例如，求出想要的采样R增益调整值的总和，将该总和除以数m，从而求出Rav。类似地，控制器12计算平均B增益调整值(Bav)作为m个想要的采样B增益调整值的平均值。例如，求出想要的采样B增益调整值的总和，将该总和除以数m，从而求出Bav。采用上述实例提供的想要的采样增益调整值，

Rav＝(127+129+120+123+127)/5＝125及

Bav＝(127+126+130+134+129)/5＝129

处理转至步骤F239。

在步骤F239中，通过从每个平均增益调整Rav和Bav中减去理想的中间放大倍数，例如在本实例中为128，求出ATW控制区域的偏差值。继续上例，可计算出R增益偏差值为：-3(＝125-128)，B增益偏差值为：1(＝129-128)。控制器12按照与计算出的R增益偏差值和B增益值相等的值对ATW控制区域进行纠正(移动)。对于上例，如图10(a)所示，通过将ATW控制区域移动3个R增益单位(向左)，以及一个B增益单位，可实现图4(a)中的ATW控制区域的纠正。

通过对过去的增益调整值进行采样，控制器12可估计ATW控制区域的最大可接受纠正量，以便在期望的类似未来照明条件下实现适当的白平衡操作。因此控制器12便可“学习”如何根据过去的经验通过以前AWB操作和/或人工ATW控制区域调整值，对ATW控制区域进行调整。结果，对于特定的图像，根据过去的白平衡结果可优化白平衡操作，从而可实现改进的白平衡操作。

还应注意到，从统计角度看，在对某个图像成像时，周期性AWB操作可产生成对的R和B信号增益调整值，该调整值的分布与黑体辐射曲线的分布类似。因此，上述成对的R和B信号增益调整值的历史值构成ATW控制区域的良好基础。通过反复进行ATW操作，可将ATW控制区域调整到过去成对的R和B信号增益调整值的分布的中心。

在替换实施例中，对步骤F240进行了修改，这样在变量m减1后，控制器21确定m是否大于最小值mv。例如，mv可为5。如果m大于mv，则处理转至步骤F238；否则，此时不对ATW控制区域进行调整，处理转至步骤F201。上述特征限制ATW控制区域的调整频率，直至生成最少数量的具有较一致的照明图案的图像，这样便可改善整个ATW控制区域的调整，进而可改善白平衡操作。

作为上述的步骤F203的替换方式，控制器12可根据R信号增益调整值和B信号增益调整值，来决定作为(Rawb[1]、Bawb[1])，(Rawb[2]、Bawb[2])...(Rawb[x]、Bawb[x])存储于存储器14中的Radj和Badj，以及下述的R增益偏差值和B增益偏差值，该R增益偏差值和B增益偏差值会产生具有最多的成对的存储的R和B增益调整值的经纠正的ATW控制区域。例如，图11(a)示出10个点，该10个点表示成对的存储的R和B信号增益调整值和ATW控制区域。图11(b)示出ATW控制区域所具有点数的最大化。该最大化可通过多种不同的常规方法，如直线拟合，黑体辐射曲线BBR的曲线拟合，采样数量的点的区域拟合等来实现。

本技术领域的普通专业人员可以知道，本说明书中所采用的术语“放大”和其同义词指的是包括放大和衰减(de-amplification)过程。另外，在不离开本发明范围的情况下，本发明也可调整这里描述的红信号、蓝信号之外的彩色信号，如绿信号、黄信号等。

虽然在这里对本发明的实施例，及其变换实施例进行了具体的描述，但是应该理解，本发明不限于这些具体实施例和变换实施例，在不离开所附的权利要求所确定的本发明的请求保护范围和实质的情况下，本技术领域的专业人员所做的其它修改和变换仍在本专利保护范围内。

Claims (18)

1.一种成像设备，它包括：

将图像转换为多个彩色信号的成像装置，其中每个彩色信号具有一个信号电平；

白平衡放大器装置，至少包括用于放大各彩色信号的第一和第二放大器，耦合到所述成像装置，以便调整所述多个彩色信号中的信号电平，产生多个放大的彩色信号；

控制装置，用于对所述白平衡放大器装置进行校准，并且产生至少一个校准参数，所述至少一个校准参数定义了一个自动跟踪白平衡(ATW)控制区域，该区域大体跟踪黑色体辐射图案，并根据自动白平衡(AWB)操作的结果，相对于所述第一和第二放大器的中间增益值，移动ATW控制区域；在ATW操作中，用于计算至少一个白平衡放大调整值作为所述多个放大的彩色信号的函数；用于将至少一个白平衡放大调整值与所述至少一个校准参数进行比较；以及用于在所述至少一个白平衡放大调整值位于所述被移动的ATW控制区域内时，对所述白平衡放大器装置进行自动调整，从而将所述多个彩色信号中的至少一个信号电平进行放大，并且在所述至少一个白平衡放大调整值位于所述被移动的ATW控制区域之外时，对所述白平衡放大器装置不进行自动调整。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于该设备还包括存储装置，用于存储所述至少一个校准参数，另外其中所述比较装置可从上述存储装置中检索至少一个校准参数。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制装置包括自动白平衡装置。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制装置包括至少一个用户可调的信号调整装置，用于对所述多个彩色信号中的至少一个的信号电平进行调整。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个校准参数包括多个校准参数。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个校准参数包括红色增益调整值。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个校准参数包括蓝色增益调整值。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个校准参数包括绿色增益调整值。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个校准参数是黑体辐射图案特有的。

10.一种成像设备，包括：

将图像转换为多个彩色信号的成像装置，其中每个彩色信号具有一个信号电平；

白平衡放大器装置，耦合到所述成像装置，以便调整所述多个彩色信号中的至少一个的信号电平，产生多个放大的彩色信号；

控制装置，用于对所述白平衡放大器装置进行反复校准并且产生多个校准参数，所述多个校准参数定义了一个自动跟踪白平衡(ATW)控制区域，该区域大体跟踪黑体辐射图案；用于计算至少一个白平衡放大调整值作为所述多个放大的彩色信号的函数；

存储装置，用于存储所述多个校准参数；

其中所述控制装置还用于从所述存储装置中检索所述多个校准参数；并且用于计算总体校准因子作为上述多个校准参数的函数；用于将所述至少一个白平衡放大调整值与所述总体校准参数进行比较；以及用于当所述至少一个白平衡放大调整值位于所述ATW控制区域内时，所述自动调整装置对所述白平衡放大器进行自动调整，从而可将所述多个彩色信号中的至少一个的信号电平进行放大，当所述至少一个白平衡放大调整值位于所述ATW控制区域之外时，所述的自动调整装置自动地不对所述白平衡放大器进行调整。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制装置计算所述总体校准因子作为上述多个校准参数的平均值。

12.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制装置计算所述总体校准因子作为与一种颜色相应的校准参数的平均值。

13.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制装置计算所述总体校准因子作为所述多个校准参数的函数。

14.根据权利要求10所述的设备，其特征在于所述控制装置计算所述总体校准因子作为代表照明条件的多个校准因子的函数。

15.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制装置包括自动白平衡装置。

16.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制装置包括至少一个用户可调整的信号调整装置，用于对所述多个彩色信号中的至少一个的信号电平进行调整。

17.根据权利要求10所述的设备，其中所述多个校准参数包括红色增益调整值和蓝色增益调整值。

18.根据权利要求10所述的设备，其中所述多个校准参数是黑体辐射图案特有的。

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