CN1153474C - 数字相机的自动白平衡校正方法 - Google Patents

Abstract

一种数字相机的自动白平衡校正方法，其是将所拍摄的影像画面区分为多个取样区块以进行白平衡校正，主要先将拍摄所得的影像资料由RGB格式转换为亮度Y红色因子Cr蓝色因子Cb格式，再依照多个取样区块以计算出各取样区块的亮度Y、红色因子Cr、蓝色因子Cb的平均值，而再以红色因子Cr及蓝色因子Cb作为两轴以划分出四象限，并以每个取样区块的红色因子、蓝色因子值来求取取样区块所对应的象限，藉以依照所偏向的象限来决定修正的方向，可避免不正常的调整结果及免于受到小区域色块的影响。

Description

数字相机的自动白平衡校正万法

技术领域

本发明是有关影像色调的校正技术，尤指一种数字相机、数字摄影机或电脑摄影机等取像装置的自动白平衡校正方法。

背景技术

当以照相机或摄影机对景物取像时，由于自然界的光线因时间、天候不同产生变化，加上各式人工光源对被照体所产生的影响，使之产生色调的误差，例如在光源色温偏低时呈红黄色调，而色温偏高时则带有青蓝色调，又一般常用的日光灯光源除具有高色温(8500K)的特性而使色调偏蓝外，其特别的波长亦会使色调偏绿，因此，为保持被照体的色彩不为外界所影响故需加以修正，而修正的方法是为使用白平衡校正，以使被拍摄的景物达到色彩的白平衡，亦即是使一白色被摄体在任何光源下皆可拍出同样呈现白色的影像。

习知模拟相机的白平衡校正方法主要是对全画面的红、蓝色差讯号(R-Y及B-Y)分别积分，以控制红、蓝讯号的增益，使得积分值趋向白平衡点，因此，其白平衡的校正方式容易受到物体颜色的干扰，所拍摄的影像会偏离原景物的颜色。而较先进的数字相机则是藉由光感测器感测所拍摄的景物的红(R)、蓝(B)颜色讯号以控制R、B增益，而进行白平衡的校正，惟由于受到光感测器的敏感度的视角等限制，并无法达到正确的自动白平衡校正的目的。

中国台湾专利公告第278147号专利案即在于提出一种试图解决上述缺失的数字静态电子相机的自动白平衡方法与装置，其藉由采用影像分析原理，而得到萤幕各子区域的所有点的亮度(Y)、蓝色因子(Cb)、红色因子(Cr)，以改善在不同色温光源下所产生色差的缺点，惟其白平衡的校正方式仅考虑到一般色温的变化，并未考虑到例如日光灯等人工光源，因此，前述专利案的技术在目光灯下并无法正常工作以达到白平衡的目的，又其在色温的判断上，是依照相邻区域的相异程度和颜色的浓度作判断，虽能使大色块及颜色的浓度较高的物体较不会有颜色损失，但在一般环境中整个大色块出现机率不高且相机的CCD因感光特性中心与周围的感度稍有不同，所以在一般环境不易有同色的大色块情形发生，而对颜色的浓度做判断则会使浓度较高的色块不作校正，但是浓度高也有可能是因色温影响，因此，在此种调整的方式上，实际上是偏重考虑特殊状况，所以在一般拍摄环境中，反而容易受到限制而无法达到正确校正的作用。因此，前述的白平衡校正方法实有予以改进的必要。

发明人爰因于此，本于积极发明的精神，亟思一种可以解决上述问题的自动白平衡校正方法，几经研究实验终至完成此项新颖进步的发明。

发明内容

本发明的目的是在提供一种数字相机的自动白平衡校正方法，其采用色温的变化来作为调整的参考以避免不正常的调整结果，并可避免受到小区域色块的影响。

为达前述的目的，本发明一种数字相机的自动白平衡校正方法，其特征在于，是将所拍摄的影像画面区分为多个取样区块以进行白平衡校正，该方法主要包括下述的步骤：

(A)将拍摄所得的影像资料由RGB格式转换为YCrCb格式；

(B)依照该多个取样区块以计算出各取样区块的亮度Y、红色因子Cr及蓝色因子Cb的平均值；以及

(C)以红色因子Cr及蓝色因子Cb作为两轴以划分出I、II、III及IV四象限，并以每个取样区块的红色因子Cr及蓝色因子Cb值来求取取样区块所对应的象限，藉以依照所偏向的象限来决定修正的方向；

其中于步骤(C)中，可选择红色因子Cr及蓝色因子Cb中两个进行调整，以将红色因子及蓝色因子Cb的比例调整至1∶1，其中，当取样区块分布在II象限较多时，其修正是调低红色增益及调高蓝色增益，且当取样区块分布在IV象限较多时，其修正是调低蓝色增益及调高红色增益，将红色因子Cr及蓝色因子Cb的比例调整至1∶1；

其中当取样区块分布在III象限较多时，其修正是同时调高红色、蓝色增益；

其中当取样区块分布在I象限较多时，其修正是同时调低红色、蓝色增益。

其中于步骤(B)及步骤(C)之间还包含一步骤(B’)以根据各取样区块的Y值来滤除太亮及太暗的部分。

其中于步骤(B’)中是对介于64至180之外的Y值所对应的取样区块予以滤除。

其中，将由该影像画面所区分的多个取样区块进一步依据各取样区块位置归类为上方区、中央区及下方区。

其中该上方区是再左右对分成两个区域。

其中该下方区是再左右对分成两个区域。

其中该中央区的左右各分别划出一个区域并在中央划出一主题区域。

附图说明

为使贵审查委员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，兹附以图式及较佳具体实施例的详细说明如后，其中：

图1是依据本发明的数字相机的自动白平衡校正方法对拍摄的影像画面所区分的多个取样区块示意图。

图2是本发明的数字相机的自动白平衡校正方法的流程图。

图3是依据本发明的数字相机的自动白平衡校正方法所建立的色彩分布对应图。

具体实施方式

有关本发明的数字相机的自动白平衡校正方法的一较佳实施例，请先参照图1所示，其是对于所拍摄的影像画面依照三分法的取样原理将其区分为上方区(天空)11、中央区(主题)12、下方区(地面)13，并基于上下方区11，13的取样区域过大会造成平均后的特性消失而且无法分别左右关系，故将上下区11，13再各分成一半，以形成如图所示的A3、A4、A7及A8四个区域，另中央区12亦基于相同的理由而在左右各别划出一区并将主题预设于中央，故形成如图所示的A1、A2、A5及A6四个区域，而整个取样画面即区分为A1-A8等八块区域。

而对于由相机所拍摄的CCD影像资料的自动白平衡校正的实施方法，则请参照图2所示的流程图，其是首先将该CCD影像资料由RGB格式转换为YCrCb格式，而经转换的资料则依前述A1-A8的取样区域方块计算出各区的Y、Cr、Cb的平均值。

对于计算所得的各取样区块的影像资料，如是为太亮或太暗的影像，其色彩的成分便会被抑制而对白平衡的校正没有任何参考价值，因此可先将其予以过滤掉，亦即可藉由分析各取样区块的Y值是否符合MinY＜Y＜MaxY的条件，其中Y值的范围为0-255，MinY及MaxY值较佳地分别为64及180，如Y值不符合前述的条件，则对应的区域即为太亮或太暗的区域而可不列入计算。

而经过滤所得有效的取样区块的影像资料，即可据以调整色彩间之间的比例，而达到白平衡的功能，其调整的方式主要是基于色温的变化由低而高是由红色转变成蓝色，因此在修正时主要是针对红色和蓝色的增益作修正，又绿色虽然也会随色温改变而变化，但其影响不大且可藉由红、蓝两色来补正，故实际的调整手段可只取红蓝两色调，如图3的色彩分布对应图所示，以Cr及Cb作为两轴将前述色彩相对应的关系图划分为四个象限，并以每个取样区块的Cr、Cb当作座标值31填入图中，以求出取样区块所对应的象限，由此可得每取样区块的色彩特性。

而由图3的各取样区块的分布，可统计出各象限所占有的比例，藉以判断是否全部画面皆有色偏或是只有其中一部份的颜色色偏，当只是其中一部份的颜色色偏时，可能只是正好照到一个色块而非色温改变，可不必进行任何调整，而若是大部分画面皆有色偏时，可依据各象限所拥有的取样区块的数量而得知颜色朝何方向偏，以便以朝反方向修正。

一般而言，取样区块的分布应在II、IV象限较多，亦即偏向红、蓝色调，在此状况下将Cr、Cb的比例调整至1∶1即可，其中，偏红时是调低R增益及调高B增益，偏蓝时则调低B增益及调高R增益。若是全体偏向III象限则表示可能在目光灯下拍摄，所以会有偏绿的现象，此时可有两种修正方式，其中的一为修正绿色增益，惟此将造成RGB三种色调都会调整而增加判断上的困难并使失真加大，因此较佳地是采用另一种同时修正R、B增益的方式，以同时调高来达成相同的效果。而若是全体偏向I象限则同理可同时调低R、B的增益以将其修正回去。

由上述的说明可知，本发明的自动白平衡校正方法是采用色温变化曲线来作为调整的参考值以避免不正常的调整结果发生，加上区域的判断可分析出是否为光源或只是单一色块，可避免小区域色块的影响，因光源为一整体性的光源不会只有一、两个区域受影响，所以可以达成所述的功效。

综上所陈，本发明无论就目的、手段及功效，在在均显示其迥异于习知技术的特征，为数字相机的自动白平衡校正方法设计上的一大突破，恳请贵审查委员明察，早日赐准专利，以便嘉惠社会，实感德便。惟应注意的是，上述诸多实施例仅是为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (7)

1.一种数字相机的自动白平衡校正方法，其特征在于，是将所拍摄的影像画面区分为多个取样区块以进行白平衡校正，该方法主要包括下述的步骤：

(A)将拍摄所得的影像资料由RGB格式转换为YCrCb格式；

(B)依照该多个取样区块以计算出各取样区块的亮度Y、红色因子Cr及蓝色因子Cb的平均值；以及

(C)以红色因子Cr及蓝色因子Cb作为两轴以划分出I、II、III及IV四象限，并以每个取样区块的红色因子Cr及蓝色因子Cb值来求取取样区块所对应的象限，藉以依照所偏向的象限来决定修正的方向；

其中于步骤(C)中，可选择红色因子Cr及蓝色因子Cb中两个进行调整，以将红色因子及蓝色因子Cb的比例调整至1∶1，其中，当取样区块分布在II象限较多时，其修正是调低红色增益及调高蓝色增益，且当取样区块分布在IV象限较多时，其修正是调低蓝色增益及调高红色增益，将红色因子Cr及蓝色因子Cb的比例调整至1∶1；

其中当取样区块分布在III象限较多时，其修正是同时调高红色、蓝色增益；

其中当取样区块分布在I象限较多时，其修正是同时调低红色、蓝色增益。

2.根据权利要求1所述的数字相机的自动白平衡校正方法，其特征在于，其中于步骤(B)及步骤(C)之间还包含一步骤(B’)以根据各取样区块的Y值来滤除太亮及太暗的部分。

3.根据权利要求2所述的数字相机的自动白平衡校正方法，其特征在于，其中于步骤(B’)中是对介于64至180之外的Y值所对应的取样区块予以滤除。

4.根据权利要求1所述的数字相机的自动白平衡校正方法，其特征在于，其中，将由该影像画面所区分的多个取样区块进一步依据各取样区块位置归类为上方区、中央区及下方区。

5.根据权利要求4所述的数字相机的自动白平衡校正方法，其特征在于，其中该上方区是再左右对分成两个区域。

6.根据权利要求4所述的数字相机的自动白平衡校正方法，其特征在于，其中该下方区是再左右对分成两个区域。

7.根据权利要求1所述的数字相机的自动白平衡校正方法，其特征在于，其中该中央区的左右各分别划出一个区域并在中央划出一主题区域。