DE102008038807A1

DE102008038807A1 - Verfahren zum automatischen Weißabgleich

Info

Publication number: DE102008038807A1
Application number: DE102008038807A
Authority: DE
Inventors: Boo Dong Suwon Kwak; Bong Soon Kang; Sang Choon Kim; Joo Young Changwon Ha; Kyoung Soo Son; Hak Sun Kim; Won Tae Yongin Choi; Joo Hyun Suwon Kim
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2009-03-05
Also published as: KR20090017158A; CN101404776B; KR100916484B1; CN101404776A; US20090046928A1

Abstract

Das Verfahren zum automatischen Weißabgleich umfasst das Konvertieren eines Farbraums eines Eingangsbildes von einem RGB-Farbraum in den L*a*b*-Farbraum nach CIE (Commission International de I'Eclairage); das Bestimmen wenigstens eines Bereichs von Pixeln des Eingangsbildes, unter der Annahme, dass sich ein Referenz-Weiß in einem Bereich eines vorbestimmten L*a*b*-Wertes verändert hat, als Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden sollen; das Bestimmen von Durchschnitten des L*-Wertes, des a*-Wertes, des b*-Wertes der Pixel, die bestimmt wurden, um zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet zu werden, als Schätzwert für das Referenz-Weiß; und das Berechnen einer Farbverstärkung, um den Schätzwert für das Referenz-Weiß zu einem Zielwert für einen vorbestimmten Weißabgleich zu verschieben.

Description

Für diese Anmeldung wird die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2007-81696 , angemeldet am 14. August 2007 beim koreanischen Patentamt, beansprucht, deren Offenbarung durch Bezugnahme hier eingeschlossen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft digitale Bildverarbeitung, und insbesondere ein Verfahren zum automatischen Weißabgleich unter Verwendung eines L*a*b*-Farbraums nach CIE (Commission International de I'Eclairage), um ein Referenz-Weiß, das durch Umgebungseinflüsse, wie beispielsweise eine Lichtquelle, verändert wird, zu schätzen.
Beschreibung des Stands der Technik
Der Weißabgleich betrifft die Einstellung der relativen Farbmengen, so dass die Farben eines von einer Bilderfassungseinheit (zum Beispiel ein digitaler Bildsensor) aufgenommenen Bildes ihre Originalfarbe ohne Änderung, die zum Beispiel durch Umgebungseinflüsse, wie beispielsweise eine Lichtquelle, verursacht werden, beibehalten werden können. Das heißt, dass ohne Weißabgleich ein Bild eines weißen Objekts, das von einem Bildsensor übertragen wurde, aufgrund von Umgebungseinflüssen, wie beispielsweise einer Lichtquelle, nicht genau wiedergegeben werden kann.
Im Allgemeinen wird das Schätzen des Veränderungsgrads aufgrund einer Lichtquelle über ein von einem Bildsensor zum Weißabgleich erhaltenes Bild als das Schätzen eines Referenz-Weiß angesehen. Das heißt, dass geschätzt wird, welche Arten von Veränderungen in dem Weißbereich eines Bildes auftreten.
Gemäß einem typischen Schätzverfahren wird ein Verfahren eines maximalen Rot, Grün und Blau (RGB-Verfahren) vorgesehen, mit dem Weiß unter Bezugnahme auf jeden maximalen RGB-Wert eines Eingangsbildes geschätzt wird, ein Gray-World-Verfahren, mit dem ein durchschnittlicher RGB-Wert eines eingegebenen Farbbildes als Grau bestimmt und dann ein Referenz-Weiß unter Verwendung des Grau geschätzt wird, sowie ein Verfahren zum Schätzen eines Referenz-Weiß unter Verwendung eines „Nervennetzwerks". Ein repräsentatives Verfahren zum Kompensieren eines Farbtons eines Objekts mit dem üblichen Schätzverfahren ist es, ein genaues Weiß von einem verzerrten Weiß-Objekt durch Anpassung der Farbverstärkung wiederzugeben (zum Beispiel wird ein Koeffizient mit jeder Farbinformation multipliziert). Diese Vorgänge werden automatischer Weißabgleich genannt. Ein Bild bezogen auf ein Objekt, das mit einer bestimmten Lichtquelle erfasst und mittels automatischen Weißabgleichs verarbeitet wurde, sollte den gleichen Farbton wie das ursprüngliche Objekt haben.
Wenn jedoch gemäß dem üblichen Schätzverfahren für ein Referenz-Weiß nur ein spezifischer Bereich eines Bildes extrem hell ist oder eine spezifische Farbe in einem Bild stark verteilt ist, wird das Weiß falsch geschätzt, so dass in vielen Fällen eine falsche Farbverstärkung berechnet werden kann. Daher bestehen Einschränkungen darin, einen genauen automatischen Weißabgleich zu erhalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum automatischen Weißabgleich mit verbesserter Genauigkeit über den L*a*b*-Farbraum nach CIE (Commission International de I'Eclairage) (dieser kennzeichnet Bildinformation unter Verwendung von Helligkeit und Chromatizität) anzugeben, um ein Referenz-Weiß über die Pixelverteilung basierend auf L*-, a*- und b*-Werten zu schätzen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zum automatischen Weißabgleich vorgesehen, welches umfasst: Konvertieren des Farbraums eines Eingangsbildes von einem RGB-Farbraum in den L*a*b*-Farbraum nach CIE (Commission International de I'Eclairage); Bestimmen wenigstens eines Bereichs von Pixeln des Eingangsbildes, unter der Annahme, dass sich ein Referenz-Weiß in einem Bereich eines vorbestimmten L*a*b*-Wertes verändert hat, als Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden sollen; Bestimmen von Durchschnitten des L*-Wertes, des a*-Wertes, des b*-Wertes der Pixel, die bestimmt wurden, um zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet zu werden, als Schätzwert für das Referenz-Weiß; und Berechnen einer Farbverstärkung, um den Schätzwert für das Referenz-Weiß zu einem Zielwert für einen vorbestimmten Weißabgleich zu verschieben.
Das Konvertieren des Farbraums kann umfassen: Konvertieren eines RGB-Wertes, den jedes Pixel eines Eingangsbildes aufweist, in einen XYZ-Wert basierend auf dem CIE-Standard; und Konvertieren des konvertierten XYZ-Wertes jedes Pixels in den L*a*b*-Wert.
Das Konvertieren des RGB-Wertes in den XYZ-Wert kann mittels unten stehender Gleichung 1 durchgeführt werden und das Konvertieren des XYZ-Wertes in den L*a*b*-Wert kann mittels unten stehender Gleichung 2 durchgeführt werden. [Gleichung 1]
[Gleichung 2]

L* = (116 × var_Y) – 16 a* = 500 × (Var_X – var_Y) b* = 200 × (Var_Y – var_Z)wobei X_n = 95,047, Y_n = 100, Z_n = 108,883 ist.
Der Bereich des vorbestimmten L*a*b*-Wertes kann eine Mehrzahl von Intervallen umfassen, wobei eine Fläche des a*-Wertes und des b*-Wertes durch jede Fläche des L*-Wertes aufgeteilt in eine Mehrzahl von Flächen in der Reihenfolge der Größe bestimmt wird, wobei die Mehrzahl von Intervallen den a*-Wert und den b* Wert einer breiteren Fläche hat, wenn der L*-Wert größer wird.

Der Bereich der vorbestimmten L*a*b*-Werte kann wie in der unten stehenden Tabelle 1 bestimmt werden. [Tabelle 1]

Intervallzahl	Bereich L*-Wert	Bereich a*-Wert	Bereich b*-Wert
1	99,85 < L* ≤ 100	gesamt	gesamt
2	95 < L* ≤ 99,8	–18 < a* ≤ 18	–18 < a* ≤ 18
3	90 < L* ≤ 95	–18 < a* ≤ 18	–18 < a* ≤ 18
4	85 < L* ≤ 90	–16 < a* ≤ 16	–16 < a* ≤ 16
5	80 < L* ≤ 85	–14 < a* ≤ 14	–14 < a* ≤ 14
6	75 < L* ≤ 80	–12 < a* ≤ 12	–12 < a* ≤ 12
7	70 < L* ≤ 75	–10 < a* ≤ 10	–10 < a* ≤ 10
8	65 < L* ≤ 70	–9 < a* ≤ 9	–9 < a* ≤ 9
9	60 < L* ≤ 75	–8 < a* ≤ 8	–8 < a* ≤ 8
10	55 < L* ≤ 60	–7 < a* ≤ 7	–7 < a* ≤ 7
11	50 < L* ≤ 55	–6 < a* ≤ 6	–6 < a* ≤ 6
12	45 < L* ≤ 50	–5 < a* ≤ 5	–5 < a* ≤ 5
13	40 < L* ≤ 45	–4 < a* ≤ 4	–4 < a* ≤ 4
14	20 < L* ≤ 40	–3 < a* ≤ 3	–3 < a* ≤ 3

Das Bestimmen der Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden sollen, kann umfassen: Bestimmen einer Mehrzahl von Pixeln als die Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden sollen, wobei die Mehrzahl von Pixeln in jedem Intervall bis zu einem Intervall liegen, wo die akkumulierte Anzahl von Pixeln in jedem Intervall größer oder gleich der vorbestimmten Anzahl von Referenz-Abtastwerten ist, beginnend in Reihenfolge bei einem Intervall, wo der L*-Wert größer ist.
Die Anzahl an Abtastwerten kann mindestens 2,5% der Gesamtanzahl an Pixeln des Eingangsbildes betragen.
Das Bestimmen der Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, kann umfassen: Bestimmen des kleinsten n, das die unten stehende Gleichung 3 erfüllt; und Bestimmen von Pixeln aus einem ersten Intervall bis zu einem n-ten Intervall als Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden.
[Gleichung 3]
Die akkumulierte Anzahl an Pixeln bis zum n-ten Intervall ≥ die Anzahl an Referenz-Abtastwerten
Das Bestimmen der Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, kann umfassen: Bestimmen, ob das Eingangsbild ein übliches Eingangsbild oder ein spezifisches Eingangsbild ist, indem jeweils die Anzahl an Pixeln in der Mehrzahl von Intervallen verglichen wird, wobei das übliche Bild eine einheitliche Verteilung der Helligkeit in dem Eingangsbild aufweist und wobei das spezifische Eingangsbild eine partielle Helligkeit in dem Eingangsbild aufweist; Bestimmen einer Mehrzahl an Pixeln als die Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, wenn das Eingangsbild das übliche Eingangsbild entsprechend dem Bestimmungsergebnis ist, wobei die Anzahl an Pixeln in jedem Intervall bis zu einem Intervall, in dem die akkumulierte Anzahl an Pixeln in jedem Intervall größer oder gleich der vorbestimmten Anzahl an Referenz-Abtastwerten ist, in der Reihenfolge von einem Intervall an gestartet wird, bei dem der L*-Wert größer ist; und Bestimmen einer Mehrzahl an Pixeln als die Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, wenn das Eingangsbild ein spezifisches Eingangsbild entsprechend dem Bestimmungsergebnis ist, wobei die Mehrzahl an Pixeln in einem Intervall mit dem größten L*-Wert aus der Mehrzahl an Intervallen mit Ausnahme des größten L*-Werts liegt, wobei das Intervall den größten L*-Wert aufweist, in dem die Anzahl an Pixeln größer ist als die vorbestimmte Anzahl an Referenz-Abtastwerten.
Das Bestimmen der Pixel kann umfassen: Vergleichen einer ersten Summe an Pixeln in Intervallen, die den größten L*-Wert und den zweitgrößten L*-Wert aufweisen, mit einer zweiten Summe von Pixeln in Intervallen, die den drittgrößten L*-Wert und den viertgrößten L*-Wert aufweisen; Bestimmen des Eingangsbildes als übliches Eingangsbild, wenn die erste Summe kleiner ist als die zweite Summe, und wenn die erste Summe größer ist als die zweite Summe, Vergleichen einer dritten Summe von Intervallen, die den zweitgrößten L*-Wert und den drittgrößten L*-Wert aufweisen, mit der Anzahl an Pixeln in dem Intervall, das den größten L*-Wert aufweist; und Bestimmen des Eingangsbildes als übliches Eingangsbild, wenn die dritte Summe größer ist als die Anzahl an Pixeln in dem Intervall, das den größten L*-Wert aufweist, und Bestimmen des Eingangsbildes als das spezifische Eingangsbild, wenn die dritte Summe kleiner ist als die Anzahl an Pixeln in dem Intervall, das den größten L*-Wert aufweist.
Das Bestimmen der Pixel in dem Intervall, das den größten L*-Wert aufweist, in dem die Anzahl an Pixeln größer ist als die vorbestimmte Anzahl an Referenz-Abtastwerten, als die Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, kann erneut das Bestimmen des Eingangsbildes als übliches Eingangsbild umfassen, wenn es kein Intervall gibt, das den größten L*-Wert aufweist, in dem die Anzahl an Pixeln größer ist als die vorbestimmte Anzahl an Referenz-Abtastwerten.
Das Berechnen der Farbverstärkung kann umfassen: Festsetzen eines Durchschnitts des L*-Werts und a* = 0 und b* = 0 der Pixel des Eingangsbildes in einem Bereich des vorbestimmten L*a*b*-Werts unter der Voraussetzung, dass das Referenz-Weiß als ein Zielwert verändert wird; Berechnen eines Annäherungswertes, um den Schätzwert für das Referenz-Weiß zu einem Zielwert zu verschieben; und Verschieben des Annäherungswertes in den RGB-Farbraum.
Das Berechnen des Annäherungswertes kann das Berechnen des Annäherungswertes durch Anwenden eines Constant-Modulus-Algorithmus (CMA) wie in der unten stehenden Gleichung 4 ausgedrückt, umfassen. [Gleichung 4]
wobei App_point ein Näherungswert ist, Tar_point ein Zielwert ist, Ave_image ein Schätzwert für das Referenz-Weiß ist, μ ein willkürliches Annäherungselement ist und sowohl der Näherungswert, der Zielwert als auch der Schätzwert für das Referenz-Weiß als Matrix [L*a*b*] ausgedrückt werden.
Das Verschieben des Annäherungswertes in den RGB-Farbraum kann umfassen: Konvertieren des L*a*b*-Wertes, den der Annäherungswert aufweist, in einen XYZ-Wert basierend auf dem CIE-Standard; und Konvertieren des konvertierten XYZ-Wertes jedes Pixels in einen RGB-Wert.
Das Konvertieren des L*a*b*-Wertes in den XYZ-Wert kann durch die unten stehende Gleichung 5 durchgeführt werden; und das Konvertieren des konvertierten XYZ-Wertes in den RGB-Wert kann durch Gleichung 6 durchgeführt werden.
[Gleichung 5]

var_Y = (L* + 16)/116 var_X = a*/500 + var_V var_Z = var_Y – b*/200

var1_Y = (var_Y)3 für (var_Y)3 > 0,008856 var1_Y = (var_Y – 16/116 7,787 für (var_Y)3 ≤ 0,008856

var1_X = (var_X)3 für (var_X)3 > 0,008856 var1_X = (var_X – 16/116)/7,787 für (var_X)3 ≤ 0,008856

var1_Z = (var_ Z)3 für (var_Z)3 > 0,008856 var1_Z = (var_Z – 16/116)/7,787 für (var_Z)3 ≤ 0,008856

X = Xn × var1_X/100 Y = Yn × var1_Y/100 Z = Zn × var1_Z/100 wobei X_n = 95,047, Y_n = 100, Z_n = 108,883 ist. [Gleichung 6]
wobei L*a*b* ein L*-Wert, a*-Wert und b*-Wert des Annäherungswertes ist, X, Y und Z ein X-Wert, ein Y-Wert und ein Z-Wert des konvertierten Näherungswertes sind und R, G und B ein R-Wert, ein G-Wert und ein B-Wert des konvertierten Annäherungswertes sind.
Das Berechnen der Farbverstärkung kann umfassen: Normalisieren des in den RGB-Farbraum verschobenen Näherungswertes; und Bestimmen des Kehrwerts des normalisierten Näherungswertes als Farbverstärkung.
Die Farbverstärkung kann durch die unten stehende Gleichung 7 bestimmt werden. [Gleichung 7]
wobei R_gain, G_gain und B_gain jeweils Farbverstärkungen bezogen auf einen R-Wert, einen G-Wert und einen B-Wert eines Eingangsbildes darstellen und R, G und B jeweils einen R-Wert, einen G-Wert und einen B-Wert eines Annäherungswertes darstellen.
Das Verfahren kann weiter umfassen: Kompensieren des Farbtons des Eingangsbildes durch Anwenden der berechneten Farbverstärkung auf das Eingangsbild; und Wiederholen des Konvertierens des Farbraums, des Bestimmens der Pixel, die zum Schätzen des Referenzwertes verwendet werden, des Bestimmens des Schätzwertes für das Referenz-Weiß, des Berechnens der Farbverstärkung und des Kompensierens des Farbtons durch Festlegen des Eingangsbildes mit dem kompensierten Farbton als neues Eingangsbild.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich anhand der folgenden genauen Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen:
1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum automatischen Weißabgleich gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Ansicht ist, welche einen L*a*b*-Farbraum nach CIE dreidimensional darstellt;
3A bis 3D und 4A bis 4D Ansichten sind, welche eine Skala eines a*-Wertes und eines b*-Wertes entsprechend einem L*-Wert in einem L*a*b*-Farbraum nach CIE darstellen;
5A und 5B Ansichten sind, in denen eine Fläche von a*- und b*-Werten bestimmt durch einen L*-Wert dargestellt ist; und
6 ein Flussdiagramm ist, in welchem das Bestimmen von Pixeln, die zum Schätzen eines Referenz-Weiß verwendet werden, durch Unterscheiden eines üblichen Eingangsbildes von einem spezifischen Eingangsbild dargestellt ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in unterschiedlichen Formen verkörpert sein und sollte nicht als auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt erachtet werden. Diese Ausführungsformen werden eher angeführt, um die Offenbarung gründlich und vollständig zu machen, und legen dem Fachmann den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung vollständig dar. In den Zeichnungen sind die Abmessungen von Schichten und Bereichen aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung übertrieben dargestellt.
1 ist ein Flussdiagramm, in welchem ein Verfahren zum automatischen Weißabgleich gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
Wie in 1 dargestellt ist, umfasst das Verfahren zum automatischen Weißabgleich in Schritt S11 das Konvertieren des Farbraums eines Eingangsbildes von einem RGB-Farbraum in einen L*a*b*-Farbraum nach CIE (Commission International de I'Eclairage) auf, in Schritt S12 das Bestimmen wenigstens eines Bereichs von Pixeln des Eingangsbildes, unter der Annahme, dass ein Referenz-Weiß verändert ist, in einem Bereich eines vorbestimmten L*a*b*-Wertes als Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, in Schritt S13 das Bestimmen von Durchschnitten des L*-Wertes, des a*-Wertes, des b*-Wertes der Pixel, die bestimmt wurden, um zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet zu werden, als Schätzwert für das Referenz-Weiß, und in Schritt S14 das Berechnen einer Farbverstärkung, um den Schätzwert für das Referenz-Weiß zu einem Zielwert für einen vorbestimmten Weißabgleich zu verschieben.
Des Weiteren weist das Verfahren zum automatischen Weißabgleich in Schritt S15 das Kompensieren des Farbtons des Eingangsbildes durch Anwenden der berechneten Farbverstärkung auf das Eingangsbild, in Schritt S16 das Festlegen des kompensierten Eingangsbildes als neues Eingangsbild und anschließend Wiederholen der Schritte S11 bis S15 auf.
Nachstehend wird jeder Schritt des Verfahrens zum automatischen Weißabgleich gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben.
SCHRITT S11 ZUM KONVERTIEREN DES FARBRAUMS
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Farbraum eines Eingangsbildes in den L*a*b*-Farbraum nach CIE gewandelt. In Schritt S11 können Rot-, Grün- und Blau-(RGB-)Werte, die jedes Pixel des Eingangsbildes aufweist, in L*-, a*- und b*-Werte konvertiert werden.
Der L*a*b*-Farbraum nach CIE ist ein Farbraum, der Merkmale aufweist, bei denen Chromatizität auf einer Farbkoordinate mit visueller Chromatizität identisch ist, und wobei er eine vertikale Ebene durch L* aufweist, die Helligkeit darstellt, anstelle von RGB-Signalen als eine vertikale Achse, und wobei er durch a* und b*, die Chromatizität als Achsen darstellt. L* hat einen Wert im Bereich von 1 bis 100 und stellt eine hellere Farbe dar, je größer sein Wert wird. Unter Verwendung von null als Referenzwert stellt a* Rot in der positiven (+) Richtung und Grün in der negativen (–) Richtung dar. Weiterhin stellt, unter Verwendung von null als Referenzwert, b* Gelb in der positiven (+) Richtung und Blau in der negativen (–) Richtung dar. Dieser L*a*b*-Farbraum nach CIE ist in 2 dreidimensional dargestellt.
Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, dass die visuelle Verteilung eines Bildes durch Konvertieren des Farbraums eines Eingangsbildes in den L*a*b*-Farbraum nach CIE entsprechend der visuellen Chromatizität auf einfache Weise verständlich ist.
Um den RGB-Raum des Eingangsbildes in den L*a*b*-Farbraum nach CIE zu konvertieren, werden die RGB-Werte aller Pixel in dem Eingangsbild in XYZ-Werte konvertiert, indem eine Konvertierungsmatrix verwendet wird, und dann werden die konvertierten XYZ-Werte in die L*a*b*-Werte konvertiert.
Die Konvertierungsmatrix für die XYZ-Koordinaten gemäß dem CIE-Standard wird durch die folgende Gleichung 1 ausgedrückt.
[Gleichung 1]
In der oben stehenden Gleichung 1 ist unter Berücksichtigung, dass ein üblicher RGB-Wert im Bereich von 0 bis 255 liegt, der Wert 2,55 ein normalisierter Wert für einen Bereich, in dem ein L*-Wert, den der L*a*b*-Farbraum nach CIE aufweisen kann, zwischen 0 und 100 liegt. Wenn der RGB-Wert in einem anderen Bereich ausgedrückt wird, kann der Wert 2,55 aus Gleichung 1 entsprechend dem Bereich des RGB-Werts verändert werden.
Um den durch Gleichung 1 erhaltenen XYZ-Wert in L*a*b*-Werte zu konvertieren, wird die unten stehende Gleichung 2 verwendet. [Gleichung 2]

L* = (116 × var_Y) – 16 a* = 500 × (Var_X – var_Y) b* = 200 × (Var_Y – var_Z)wobei X_n = 95,047, Y_n = 100, Z_n = 108,883 ist.
Das durch die oben stehenden Gleichungen 1 und 2 eingegebene RGB-Bildsignal wird in den L*a*b*-Farbraum nach CIE konvertiert. In dem L*a*b*-Farbraum nach CIE ist der Wert (L* = 100, a* = 0 und b* = 0) der Wert des hellsten Weiß (das heißt, das Referenz-Weiß).
SCHRITT S12 ZUM BESTIMMEN VON PIXELN, DIE ZUM SCHÄTZEN DES REFERENZ-WEIß VERWENDET WERDEN
In Schritt S12 werden Pixel unter der Annahme, dass sich das Referenz-Weiß geändert hat (nachstehend zur Vereinfachung der Erläuterung als angenommene Pixel bezeichnet), aus Pixeln eines Eingangsbildes, konvertiert in den L*a*b*-Farbraum nach CIE, bestimmt, und ein Bereich oder alle Pixel werden als Pixel bestimmt, um zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet zu werden. Diese angenommenen Pixel weisen einen L*a*b*-Wert in einem Bereich (nachstehend zur Vereinfachung der Erläuterung als angenommener Bereich bezeichnet) des L*a*b*-Werts auf, von dem angenommen wird, dass sich ein Referenz-Weiß verändert hat. Der angenommene Bereich kann vorab wie folgt bestimmt werden.
In dem L*a*b*-Farbraum nach CIE kann, da L* = 100, a* = 0 und b* = 0 Koordinaten eines Referenz-Weiß werden, ein Pixel eines eingegebenen Signals als Pixel angenommen werden, bei dem ein Referenz-Weiß durch eine Lichtquelle verändert wurde, wenn es näher an L* = 100, a* = 0 und b* = 0 ist. Das heißt, dass, wenn das Pixel als Pixel eines Eingangsbildes, das zuvor in den L*a*b*-Farbraum nach CIE konvertiert wurde, näher an L* = 100, a* = 0 und b* = 0 liegt, die Wahrscheinlichkeit größer ist, dass das Pixel ein ursprüngliches Referenz-Weiß aufweist. Dementsprechend kann vor Bestimmen des a*- und b*-Bereichs entsprechend einem L*-Wert, den ein von dem Referenz-Weiß geändertes Pixel aufweisen kann, ein Weiß unter Verwendung der Pixel in dem oben genannten Bereich geschätzt werden. Ein Verfahren zum Bestimmen des geschätzten Bereichs wird wie folgt genauer beschrieben.
Wie oben erwähnt, besteht eine Fläche in einem Bild mit der größten Wahrscheinlichkeit, dass ein Referenz-Weiß durch Elemente in der Umgebung geändert wurde, aus Pixeln, deren L*-, a*- und b*-Werte am nächsten an L* = 100, a* = 0, b* = 0 sind. Um die Pixel genau zu erhalten, die dem Referenz-Weiß am nächsten sind, wenn das Weiß mit der ausreichenden Anzahl an Pixeln durch Anordnen aller Pixel in dem Bild mit Priorität entsprechend dem Abstand zum Referenz-Weiß geschätzt wird und ebenfalls L*-, a*- und b*-Werte von Pixeln in einem vorbestimmten Bereich (einschließlich dem Referenz-Weiß) zum Schätzen des Weiß ausgewählt werden, ist es möglich, das Weiß sehr genau zu schätzen. Jedoch kann dieses Verfahren, da komplexe Berechnungen und Kalkulationssysteme erforderlich sind, unter zeitlichen und ökonomischen Gesichtspunkten ungeeignet sein.
Jedoch wird, unter Bezugnahme auf eine Skala entsprechend dem L*-Wert wie in 3A bis 3D und 4A bis 4D dargestellt, ein möglicher Bereich von a*- und b* Werten bestimmt, in dem die Chromatizität des Referenz-Weiß verändert wurde und in dem L*a*b*-Farbraum verteilt ist. Während der Änderungsgrad eines Grau-Niveaus entsprechend der Umgebung untersucht wird, ist die Veränderung größer, je näher sie am Referenz-Weiß ist, und die Veränderung wird unmerkbar, wenn sie einer dunklen Farbe näher ist. Somit wird der L*-Wert mit einem Bereich von 0 bis 100 in eine Mehrzahl von Bereichen der Größe entsprechend geteilt, und der a*-Wert und der b*-Wert werden durch jeden Bereich des geteilten L*-Werts bestimmt. Das heißt, dass der geschätzte Bereich eine Mehrzahl an Intervallen aufweist, in denen Bereiche des a*-Werts und des b*-Werts durch jeden Bereich des in eine Mehrzahl von Bereichen entsprechend der Größe geteilten L*-Werts bestimmt werden. Des Weiteren ist, da ein Bereich, in dem das Referenz-Weiß vorhanden sein kann, größer wird, wenn der L*-Wert steigt, der Bereich von a* und b*-Werten entsprechend dem L*-Wert breit, wenn der L*-Wert größer wird, und ist eng, wenn der L*-Wert kleiner wird. Dadurch können, da das Referenz-Weiß unter Verwendung aller Pixel in einem Bild und von Pixeln, bei denen mit einer hohen Wahrscheinlichkeit das Referenz-Weiß verändert wurde, geschätzt werden kann, Prozesse und Systeme zum Schätzen des Referenz-Weiß vereinfacht werden.

Wie oben erwähnt, kann der geschätzte Bereich der L*a*b*-Werte unter der Voraussetzung, dass das Referenz-Weiß verändert ist, als 14 Intervalle wie in der folgenden Tabelle 1 dargestellt bestimmt werden. Tabelle 1 dient der Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die Bereiche der Zahlenwerte in Tabelle 1 stellen keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung dar. [Tabelle 1]

Wie in Tabelle 1 dargestellt ist, kann in dem Bereich von L*a*b*-Werten, wo das Referenz-Weiß verändert ist, beobachtet werden, dass das Referenz-Weiß aller Pixel in einem Intervall von 99,8 bis 100 durch eine Lichtquelle verändert wurde. Zusätzlich wird bei anderen Intervallen der L*-Wert durch einen vorbestimmten Wert geteilt, und ein Bereich von a*- und b*-Werten, die auf den geteilten Bereich jedes L*-Wertes anwendbar sind, kann geeignet festgelegt werden. Des Weiteren besteht in einem Bereich, in dem der L*-Wert zwischen 0 und 20 liegt, fast keine Wahrscheinlichkeit, dass das Referenz-Weiß verändert ist, da dies sehr nahe an einer dunklen Farbe ist, so dass es nicht erforderlich ist, dass feine Pixel geschätzt werden müssen.
Andererseits muss, wenn das Referenz-Weiß geschätzt wird, eine ausreichende Menge von Abtastwerten (das heißt, eine zum Schätzen des Referenz-Weiß ausreichende Menge an Pixeln) vorbereitet werden, um Fehler während des Vorgangs zum Schätzen des Referenz-Weiß zu minimieren. Zu diesem Zweck werden bei der vorliegenden Erfindung sequentiell Pixel in einem Intervall, in dem der L*-Wert groß ist, akkumuliert, und es werden Pixel bis zu einem Intervall ausgewählt, in dem die akkumulierte Anzahl an Pixeln größer ist als ein vorbestimmtes Verhältnis der Gesamtanzahl an Pixeln eines Eingangsbildes, und dann werden die ausgewählten Pixel verwendet, um das Referenz-Weiß zu schätzen. Zum Beispiel kann ein Pixelverhältnis, das zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet wird, mit dem Minimum von 2,5% aller Pixel eines Eingangsbildes festgelegt werden. Das heißt, dass wenn ein Eingangsbild 2 Megapixel aufweist, wenigstens 50.000 Pixel zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden. Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird die minimale Anzahl an Abtastwerten, die dem vorbestimmten Verhältnis entsprechen, als Referenz-Abtastanzahl bezeichnet.
In Tabelle 1 wird jedem Intervall eine Zahl in der Reihenfolge vom größten L*-Wert an zugewiesen. Unter Verwendung der Zahlen dieser Intervalle kann, wie in Gleichung 8 dargestellt ist, die akkumulierte Anzahl an Pixeln von jedem Intervall berechnet werden.
[Gleichung 8]

Die akkumulierte Anzahl an Pixeln_1 = die Anzahl an Pixeln in einem ersten Intervall
Die akkumulierte Anzahl an Pixeln_2 = die akkumulierte Anzahl an Pixeln_1 + die Anzahl an Pixeln in einem zweiten Intervall
Die akkumulierte Anzahl an Pixeln_3 = die akkumulierte Anzahl an Pixeln_2 + die Anzahl an Pixeln in einem dritten Intervall
Die akkumulierte Anzahl an Pixeln_4 = die akkumulierte Anzahl an Pixeln_3 + die Anzahl an Pixeln in einem vierten Intervall
Die akkumulierte Anzahl an Pixeln_14 = die akkumulierte Anzahl an Pixeln_13 + die Anzahl an Pixeln in einem vierzehnten Intervall wobei die akkumulierte Anzahl an Pixeln_k die Anzahl an Pixeln bis zu einem k-ten Intervall ist.

Akkumulierte Pixel bis zu einem Intervall (wo die akkumulierte Anzahl an Pixeln aus Gleichung 8 größer oder gleich der Anzahl an Referenz-Abtastwerten ist) werden verwendet, um das Referenz-Weiß zu schätzen. Das heißt, dass die Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, bestimmt werden können, indem die unten stehende Gleichung 3 verwendet wird.
[Gleichung 3]
Die akkumulierte Anzahl an Pixeln bis zum n-ten Intervall ≥ die Anzahl an Referenz-Abtastwerten
Sobald das Minimum n bestimmt ist, um die oben stehende Gleichung 3 zu erfüllen, können Pixel zwischen einem ersten Intervall und einem n-ten Intervall als Pixel bestimmt werden, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden. Zum Beispiel wird, wenn die akkumulierte Anzahl an Pixeln bis zu einem dritten Intervall 2,5% der Anzahl an Pixeln des Eingangsbildes beträgt und die akkumulierte Anzahl an Pixeln bis zu einem vierten Intervall 2,5% der Anzahl an Pixeln des Eingangsbildes übersteigt, die akkumulierte Anzahl an Pixeln bis zum vierten Intervall (das heißt, die Pixel zwischen dem ersten und dem vierten Intervall) zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet. Des Weiteren kann, bei weniger als der Anzahl an Referenz-Abtastwerten bis zum vierzehnten Intervall, bestimmt werden, dass alle Pixel in einem gesamten geschätzten Bereich als Pixel zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden.
Zusammengefasst kann in Schritt S12 das Bestimmen der Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, das Auswählen an Pixeln in einem Bereich der L*a*b*-Werte unter der Voraussetzung, dass das Referenz-Weiß verändert ist, und das Bestimmen von Pixeln, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, durch Pixel mit mehr als dem vorbestimmten Verhältnis basierend auf einem gesamten Eingangsbild durch Akkumulieren in Reihenfolge ausgehend von den Pixeln in einem Intervall, dass das größte L* aufweist, umfassen.
Andererseits kann ein Verfahren zum Bestimmen von Pixeln, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, auf einen Weißabgleich eines üblichen Bildes (nachstehend als übliches Eingangsbild bezeichnet) mit einer einheitlichen Helligkeit eines Eingangsbildes angewendet werden. Wenn das Verfahren zum Bestimmen von Pixeln, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, auf ein Eingangsbild (nachstehend als ein spezifisches Eingangsbild bezeichnet) angewendet wird, bei dem ein spezifischer Bereich sehr hell ist oder eine bestimmte Farbe in einem spezifischen Bereich besonders stark verteilt ist, angewendet wird, kann ein geschätzter Wert aufgrund von Umgebungsveränderungen eines Eingangsbildes nicht korrekt sein. Folglich bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Auswählen geschätzter Pixel, um eine genaue Schätzung des Referenz-Weiß für dieses spezifische Eingangsbild zu erhalten. Ein Verfahren zum Bestimmen eines Pixels, das zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet wird, durch Unterscheiden eines üblichen Eingangsbildes von einem spezifischen Eingangsbild wird unter Bezugnahme auf 6 genauer beschrieben.
Zunächst wird, wie oben erwähnt wurde, nach Bestimmen der geschätzten Pixel in jedem Intervall des geschätzten Bereichs in Schritt S21 eine erste Summe des Intervalls, das den größten L*-Wert aufweist, und des Intervalls, das den zweitgrößten L*-Wert aufweist, und eine zweite Summe des Intervalls, das den drittgrößten L*-Wert aufweist, und des Intervalls, das den viertgrößten L*-Wert aufweist, verglichen. Beispielsweise kann, wenn ein Intervall des geschätzten Bereichs wie in Tabelle 1 dargestellt bestimmt wird, die folgende Gleichung 9 angewendet werden.
[Gleichung 9]
Die Anzahl an Pixeln in einem ersten Intervall + die Anzahl an Pixeln in einem zweiten Intervall ≥ die Anzahl an Pixeln in einem dritten Intervall + die Anzahl an Pixeln in einem vierten Intervall.
In der oben stehenden Gleichung 9 erfüllen Pixel in dem ersten und dem zweiten Intervall einen Bereich einer Farbe mit der Wahrscheinlichkeit, dass das Referenz-Weiß in einem sehr hellen Bereich verändert ist. Das Erfüllen von Gleichung 9 bedeutet, dass in einem sehr hellen Bereich viele Pixel sind, aber dass in einem relativ dunklen Bereich (das heißt, dem dritten und vierten Intervall) weniger Pixel sind. Das heißt, dass bestimmt werden kann, dass in einem spezifischen Bereich eines Eingangsbildes sehr viele Pixel sind. Wenn dies die oben stehende Gleichung 9 nicht erfüllt, da es wie oben erwähnt als ein übliches Eingangsbild bestimmt wurde, werden Pixel in einem Intervall, in dem die akkumulierte Anzahl an Pixeln größer ist als die Anzahl an Referenz-Abtastwerten, als Pixel bestimmt, die in Schritt S25 zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden.
Jedoch ist es, selbst wenn dies die oben stehende Gleichung 9 erfüllt, möglich, dass nicht ein spezifischer Bereich eines Bildes hell ist, sondern das ganze Bild hell sein kann. In diesem Fall können unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie bei dem üblichen Eingangsbild Pixel bestimmt werden, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden. Um zu bestimmen, ob ein spezifischer Bereich oder ein gesamtes Bild in dem Bild, das die oben stehende Gleichung 9 erfüllt, hell ist, werden in Schritt S22 eine dritte Summe eines Intervalls mit dem zweitgrößten L*-Wert und eines Intervalls mit dem drittgrößten L*-Wert und die Anzahl an Pixeln in dem Intervall mit dem größten L*-Wert verglichen. Wenn beispielsweise ein Intervall des geschätzten Bereichs wie in Tabelle 1 dargestellt bestimmt wurde, kann die folgende Gleichung 10 angewendet werden.
[Gleichung 10]
Die Anzahl an Pixeln in einem zweiten Intervall + die Anzahl an Pixeln in einem dritten Intervall ≥ die Anzahl an Pixeln in einem ersten Intervall
In dem Fall, dass die oben stehende Gleichung 10 erfüllt wird, kann bestimmt werden, dass das gesamte Bild hell ist, da die Anzahl an Pixeln in dem ersten Intervall (das heißt, dem hellsten Intervall) größer ist als die Anzahl an Pixeln in dem zweiten und dritten geschätzten Bereich, welche dunkler sind als das erste Intervall. Das heißt, dass in dem Fall, dass die Gleichung 10 erfüllt wird, bestimmt wird, dass ein gesamtes Bild hell ist, und dann werden in Schritt S26 Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, unter Anwendung des gleichen Verfahrens wie bei dem üblichen Eingangsbild bestimmt.
In dem Fall, dass Gleichung 9 erfüllt ist, aber Gleichung 10 nicht erfüllt ist, wird es schließlich als spezifisches Eingangsbild bestimmt, und Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, werden in Schritt S23 durch Anwendung der unten stehenden Gleichung 11 bestimmt.
[Gleichung 11]
Die Anzahl an Pixeln in einem n-ten Intervall ≥ die Anzahl an Referenz-Abtastwerten (n ≠ 1)
Das heißt, dass in Schritt S24 Pixel in dem Intervall mit dem kleinsten n aus den Intervallen mit einer größeren Anzahl an Pixeln als die Anzahl an Referenz-Abtastwerten als Pixel bestimmt werden, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden. In diesem Fall ist das erste Intervall nicht im Zielwert des Vergleichs von Gleichung 11 enthalten. Da die Pixel des ersten Intervalls als die Pixel in einem hellen spezifischen Bereich eines Eingangsbildes bestimmt werden können, sind die Pixel in dem hellen spezifischen Bereich beim Schätzen des Referenz-Weiß ausgeschlossen. Des Weiteren kann, wenn kein Intervall vorhanden ist, dass die oben stehende Gleichung 11 erfüllt, das Bestimmen der Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, aus Schritt S25 angewendet werden.
SCHRITT S13 ZUM BESTIMMEN DES SCHÄTZWERTES FÜR DAS REFERENZ-WEIß
In Schritt S13 kann unter Verwendung der Anzahl und der Werte der Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden und die in Schritt S12 bestimmt wurden, ein Schätzwert für das Referenz-Weiß bestimmt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung kann der Schätzwert für das Referenz-Weiß durch einen Durchschnittswert von L*a*b* der Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, bestimmt werden. Das heißt, dass der Schätzwert für das Referenz-Weiß wie in der folgenden Gleichung 12 bestimmt werden kann.
[Gleichung 12] L*-Schätzwert = Gesamt_L*_gewählter Pixel/Anzahl_gewählter Pixel a*-Schätzwert = Gesamt_a*_gewählter Pixel/Anzahl_gewählter Pixel b*-Schätzwert = Gesamt_b*_gewählter Pixel/Anzahl_gewählter Pixel
In der oben stehenden Gleichung 12 ist Gesamt_L*(oder a* oder b*)_gewählter Pixel die Summe aller L*-(a*- oder b*-)Werte von Pixeln, die in Schritt S12 bestimmt wurden, um zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet zu werden, und Anzahlgewählter Pixel ist die Anzahl an Pixeln, die in Schritt S12 bestimmt wurden, um zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet zu werden. Wie in der oben stehenden Gleichung 12 dargestellt ist, ist der L*-Wert zum Schätzen des Referenz-Weiß ein Durchschnitt der L*-Werte von Pixeln, die in Schritt S12 bestimmt wurden, um zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet zu werden. Der a*-Wert zum Schätzen des Schätzwertes für das Referenz-Weiß ist ein Durchschnitt der a*-Werte von Pixeln, die in Schritt S12 bestimmt wurden, um zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet zu werden. Der b*-Wert zum Schätzen des Schätzwertes für das Referenz-Weiß ist ein Durchschnitt der b*-Werte von Pixeln, die in Schritt S12 bestimmt wurden, um zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet zu werden.
SCHRITT S14 ZUM BERECHNEN DER FARBVERSTÄRKUNG UNTER VERWENDUNG DES SCHÄTZWERTES FÜR DAS REFERENZ-WEIß
In Schritt S14 wird eine Farbverstärkung zum Verschieben des Schätzwertes für das Referenz-Weiß zu einem idealen Zielwert unter Verwendung des Weiß-Schätzwertes, wie er in der oben stehenden Gleichung 12 berechnet wurde, berechnet.
Der in der oben stehenden Gleichung 12 berechnete Weiß-Schätzwert kann bedeuten, dass durch den Schätzwert für das Referenz-Weiß Farbveränderungen zu dem idealen Wert a* = 0, b* = 0 eines Eingangsbildes vorhanden sind. In Schritt S14 wird eine Farbverstärkung berechnet, um einen Weißabgleich durchzuführen, indem Farbveränderungen kompensiert werden. Genauer wird in Schritt S14 eine Farbverstärkung berechnet, um den Schätzwert für das Referenz-Weiß eines Eingangsbildes in einen Zielwert zu verschieben, indem ein Durchschnitt der Werte der der gesamten Pixel in einem geschätzten Bereich für den Weißabgleich und a* = 0 und b* = 0 als Zielwert festgelegt werden.
Des Weiteren ist in Schritt S14 unter Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeit, dass eine Farbe eines Eingangsbildes während eines Weißabgleich-Vorgangs gesättigt wird, wenn die Farbverstärkung während der Berechnung der Farbverstärkung zum Weißabgleich zu groß ist, das Berechnen einer Farbverstärkung, um einem Zielwert zu entsprechen, indem der Schätzwert für das Referenz-Weiß schrittweise verschoben wird, wünschenswerter als das sofortige Berechnen der Farbverstärkung durch ein Verschieben des Schätzwerts für das Referenz-Weiß zum Zielwert. Das heißt, dass ein Kompensationsverfahren durch schrittweises Anwenden einer Farbverstärkung auf ein Eingangsbild besser ist als ein Verfahren des sofortigen Kompensierens eines Unterschieds zwischen einem Schätzwert für das Referenz-Weiß und einem Zielwert. Die Näherungsgeschwindigkeit für diesen Zielwert kann angepasst werden, indem ein Näherungsfaktor verwendet wird. Von den anpassbaren Signalverarbeitungsalgorithmen kann ein Constant-Modulus-Algorithmus (CMA) anwendbar sein, um einen Approach_point zum Verschieben des Schätzwerts für das Referenz-Weiß zu einem Zielwert zu erhalten. Der CMA wird als unten stehende Gleichung 13 ausgedrückt, und ein gewichteter Vektor, der unter Verwendung dieser Gleichung 13 erhalten wurde, kann als Element zum Erhalten einer Farbverstärkung verwendet werden.
[Gleichung 13]
In der oben stehenden Gleichung 13 ist w ein gewichteter Vektor und v ist ein Eingangssignal. Durch Umformen der oben stehenden Gleichung 13 wird ein Näherungswert erhalten, der zum Verschieben des Schätzwerts für das Referenz-Weiß zu einem Zielwert verwendet wird. (m) ist ein Eingangssignal, auf welches ein Schätzwert eines Bildes angewendet wird, und w(m) ist ein Zielwert, auf welchen ein Durchschnitt von L*-Werten aller Pixel in einem geschätzten Bereich und a* = 0 und b* = 0 Werte angewendet werden. w(m + 1), das durch die oben stehende Gleichung 13 erhalten wird, wird ein Näherungswert zum Verschieben des Schätzwerts für das Referenz-Weiß zu einem Zielwert für den Weißabgleich. Dieser Näherungswert kann eine Näherungsgeschwindigkeit durch Anpassen der Größe eines Näherungselementes μ anpassen. Zum Beispiel kann die Größe des Näherungselementes μ 1/32 sein. Wenn die oben stehende Gleichung 13 auf die vorliegende Erfindung angewendet wird, wird sie als unten stehende Gleichung 4 ausgedrückt. [Gleichung 4]
wobei App_point ein Näherungswert ist, Tar_point ein Zielwert ist und Ave_image ein Schätzwert für das Referenz-Weiß ist, der durch die oben stehende Gleichung 13 erhalten wird.
Insbesondere wird der Zielwert als [L*-Schätzwert 0 0] ausgedrückt, und der Schätzwert wird als [L*-Schätzwert a*-Schätzwert b*-Schätzwert] ausgedrückt. Somit kann der Näherungswert als eine Form von [L*-Näherungswert a*-Näherungswert b*-Näherungswert] ausgedrückt werden.
Andererseits kann jedoch ein Näherungswert zum Verschieben vom Schätzwert für das Referenz-Weiß zum Zielwert in dem L*a*b*-Farbraum nach CIE wie in der oben stehenden Gleichung 4 ausgedrückt berechnet werden. Da jedoch dieser L*a*b*-Farbraum nach CIE ausgedrückt wird, indem die Helligkeit von der Chrominanz getrennt wird, ist dies ungeeignet, um eine Farbverstärkung zum direkten Kompensieren eines mit einem RGB-Wert ausgedrückten Eingangsbildes zu erhalten. Somit ist ein Verfahren zum Verschieben eines im L*a*b*-Farbraum berechneten Annäherungswertes in den RGB-Farbraum erforderlich, um eine Farbverstärkung zu erhalten.
Ähnlich wie beim Verfahren zum Konvertieren eines Eingangsbildes des RGB-Farbraums in den L*a*b*-Farbraum nach CIE in Schritt S11 sind die Verfahren zum Konvertieren eines L*a*b*-Wertes in einen XYZ-Wert und dann des XYZ-Wertes in einen RGB-Wert erforderlich. Dies wird durch die unten stehende Gleichung 5 zum Konvertieren des L*a*b*-Wertes in einen XYZ-Wert dargestellt.
[Gleichung 5]

var_Y = (L* + 16)/116 var_X = a*/500 + var_Y var_Z = var_Y – b*/200

var1_Y = (var_Y)3 für (var_Y)3 > 0,008856 var1_Y = (var_Y – 16/116)/7,787 für (var_Y)3 ≤ 0,008856

var1_X = (var_X)3 für (var_X)3 > 0,008856 var1_X = (var_X – 16/116)/7,787 für (var_X)3 ≤ 0,008856

var1_Z = (var_Z)3 für (var_Z)3 > 0,008856 var1_Z = (var_Z – 16/116)/7,787 für (var_Z)3 ≤ 0,008856

X = Xn × var1_X/100 Y = Yn × var1_Y/100 Z = Zn × var1_Z/100 wobei X_n = 95,047, Y_n = 100, Z_n = 108,883 ist.
Des Weiteren kann das Konvertieren des XYZ-Wertes in den RGB-Wert durch unten stehende Gleichung 6 ausgedrückt werden.
[Gleichung 6]
Die Konstante 100, die beim Multiplizieren in den letzten drei Gleichungen von Gleichung 5 verwendet wird, und die Konstante 255 aus Gleichung 6 werden zum Konvertieren des RGB-Wertes in die Werte mit einem Bereich von 0 bis 255 verwendet.
Wenn der R-Wert, der G-Wert und der B-Wert gleich sind, ergibt dies eine der Graustufen ohne Farbe. Das Verhältnis des RGB-Werts des durch Gleichung 6 erhaltenen Näherungswerts bedeutet, dass ein Eingangsbild durch dieses hohe Verhältnis zu einer entsprechenden Farbe verzerrt ist. Ein Verfahren des Weißabgleichs ist zum Kompensieren dieses hohen Verhältnisses erforderlich. Somit kann, wenn der Kehrwert des Verhältnisses zu einem Bild multipliziert wird, ein Weißabgleich durchgeführt werden. Somit kann der Kehrwert des Verhältnisses für den Weißabgleich als Farbverstärkung für den Weißabgleich bestimmt werden. Um eine Farbverstärkung zu berechnen, wird der G-Wert als Standard normalisiert, um zu ermöglichen, dass der unter Verwendung der oben stehenden Gleichung 6 berechnete RGB-Wert des Annäherungswertes miteinander identisch ist, und dessen reziproke Zahl wird als Farbverstärkung zum Weißabgleich eines Eingangsbildes bestimmt. Das heißt, dass diese Farbverstärkung unter Verwendung der folgenden Gleichung 7 erhalten werden kann. [Gleichung 7]
wobei R_gain, G_gain und B_gain jeweils Farbverstärkungen bezogen auf einen R-Wert, einen G-Wert und einen B-Wert eines Eingangsbildes darstellen, und R, G und B jeweils einen R-Wert, einen G-Wert und einen B-Wert des Annäherungswertes darstellen.
Die unter Verwendung der oben stehenden Gleichung 7 berechnete Farbverstärkung wendet R_gain, G_gain und B_gain jeweils auf den R-Wert, G-Wert und B-Wert an, so dass ein Weißabgleich durchgeführt werden kann.
Mit dem Näherungswert wird der Weißabgleich nicht auf einmal abgeschlossen, sondern er wird zum schrittweisen Verschieben des Schätzwerts zum Zielwert verwendet. Somit wird ein Bild, das durch Anwenden von R_gain, G_gain und B_gain jeweils auf den R-Wert, den G-Wert und den B-Wert aller Pixel des Eingangsbildes erhalten wurde, erneut als neues Eingangsbild festgelegt, so dass die Schritte S11 bis S14 wiederholt werden, um einen genaueren Weißabgleich zu erhalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Verschieben eines Eingangsbildes in den L*a*b*-Farbraum nach CIE (wobei tatsächliche Chrominanz und visuelle Chrominanz identisch sind) zum Schätzen des Referenz-Weiß ein Referenz-Weiß geschätzt werden, das der menschlichen Sicht identisch ist, so dass ein natürlicherer Weißabgleich erhalten werden kann.
Des Weiteren kann durch Vergleichen der Anzahl an Pixeln in einer Mehrzahl von Intervallen entsprechend L*, a* und b* zum Klassifizieren von Bildern, selbst dann, wenn ein spezifischer Bereich eines Bildes sehr hell ist oder spezifische Farben stark verteilt sind, ein genauer Weißabgleich erhalten werden.
Des Weiteren ist, da nur die Pixel in einem Schätzbereich (von dem angenommen wird, dass das Referenz-Weiß verändert ist) statt aller Pixel eines Bildes zum Weißabgleich berechnet werden, es möglich, den Weißabgleich mit einer einfachen Hardware ohne komplexe Berechnungen durchzuführen, so dass das Verfahren in einem Mobiltelefon oder einem PDA (personal digital assistant) mit einer digitalen Mikrokamera angewendet werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich wie durch die beigefügten Ansprüche definiert abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- KR 2007-81696 [0001]

Claims

Verfahren zum automatischen Weißabgleich, welches umfasst Konvertieren des Farbraums eines Eingangsbildes von einem RGB-Farbraum in den L*a*b*-Farbraum nach CIE (Commission International de I'Eclairage); Bestimmen wenigstens eines Bereichs von Pixeln des Eingangsbildes, unter der Annahme, dass sich ein Referenz-Weiß in einem Bereich eines vorbestimmten L*a*b*-Wertes verändert hat, als Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden sollen; Bestimmen von Durchschnitten des L*-Wertes, des a*-Wertes, des b* Wertes der Pixel, die bestimmt wurden, um zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet zu werden, als Schätzwert für das Referenz-Weiß; und Berechnen einer Farbverstärkung, um den Schätzwert für das Referenz-Weiß zu einem Zielwert für einen vorbestimmten Weißabgleich zu verschieben.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Konvertieren des Farbraums umfasst: Konvertieren eines RGB-Wertes, den jedes Pixel eines Eingangsbildes aufweist, in einen XYZ-Wert basierend auf dem CIE-Standard; und Konvertieren des konvertierten XYZ-Wertes jedes Pixels in den L*a*b*-Wert.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Konvertieren des RGB-Wertes in den XYZ-Wert mittels untenstehender Gleichung 1 durchgeführt wird und das Konvertieren des XYZ-Wertes in den L*a*b*-Wert mittels untenstehender Gleichung 2 durchgeführt wird. [Gleichung 1]
[Gleichung 2]
L* = (116 × var_Y) – 16 a* = 500 × (Var_X – var_Y) b* = 200 × (Var_Y – var_Z)wobei X_n = 95,047, Y_n = 100, Z_n = 108,883 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des vorbestimmten L*a*b*-Wertes eine Mehrzahl von Intervallen umfasst, wobei eine Fläche des a*-Wertes und des b*-Wertes durch jede Fläche des L*-Wertes aufgeteilt in eine Mehrzahl von Flächen in der Reihenfolge der Größe bestimmt wird, wobei die Mehrzahl von Intervallen den a*-Wert und den b*-Wert einer breiteren Fläche haben, wenn der L*-Wert größer wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der vorbestimmten L*a*b*-Werte wie in der untenstehenden Tabelle 1 bestimmt wird. [Tabelle 1] Intervallzahl Bereich L*-Wert Bereich a*-Wert Bereich b*-Wert 1 99,85 < L* ≤ 100 gesamt gesamt 2 95 < L* ≤ 99,8 –18 < a* ≤ 18 –18 < b* ≤ 18 3 90 < L* ≤ 95 –18 < a* ≤ 18 –18 < b* ≤ 18 4 85 < L* ≤ 90 –16 < a* ≤ 16 –16 < b* ≤ 16 5 80 < L* ≤ 85 –14 < a* ≤ 14 –14 < b* ≤ 14 6 75 < L* ≤ 80 –12 < a* ≤ 12 –12 < b* ≤ 12 7 70 < L* ≤ 75 –10 < a* ≤ 10 –10 < b* ≤ 10 8 65 < L* ≤ 70 – 9 < a* ≤ 9 – 9 < b* ≤ 9 9 60 < L* ≤ 75 –8 < a* ≤ 8 –8 < b* ≤ 8 10 55 < L* ≤ 60 –7 < a* ≤ 7 –7 < b* ≤ 7 11 50 < L* ≤ 55 –6 < a* ≤ 6 –6 < b* ≤ 6 12 45 < L* ≤ 50 –5 < a* ≤ 5 –5 < b* ≤ 5 13 40 < L* ≤ 45 –4 < a* ≤ 4 –4 < b* ≤ 4 14 20 < 1* ≤ 40 –3 < a* ≤ 3 –3 < b* ≤ 3
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden sollen, umfasst: Bestimmen einer Mehrzahl von Pixeln als die Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden sollen, wobei die Mehrzahl von Pixeln in jedem Intervall bis zu einem Intervall liegt, in dem die akkumulierte Anzahl von Pixeln in jedem Intervall größer oder gleich der vorbestimmten Anzahl von Referenz-Abtastwerten ist, beginnend in Reihenfolge bei einem Intervall, in dem der L*-Wert größer ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl an Abtastwerten mindestens 2,5% der Gesamtanzahl an Pixeln des Eingangsbildes beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, umfasst: Bestimmen des kleinsten n, das die untenstehenden Gleichung 3 erfüllt; und Bestimmen von Pixeln aus einem ersten Intervall bis zu einem n-ten Intervall als Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden. [Gleichung 3] Die akkumulierte Anzahl an Pixeln bis zum n-ten Intervall ≥ die Anzahl an Referenz-Abtastwerten
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, umfasst: Bestimmen, ob das Eingangsbild ein übliches Eingangsbild oder ein spezifisches Eingangsbild ist, indem jeweils die Anzahl an Pixeln in der Mehrzahl von Intervallen verglichen wird, wobei das übliche Bild eine einheitliche Verteilung der Helligkeit in dem Eingangsbild aufweist und wobei das spezifische Eingangsbild eine partielle Helligkeit in dem Eingangsbild aufweist; Bestimmen einer Mehrzahl an Pixeln als die Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, wenn das Eingangsbild das übliche Eingangsbild entsprechend dem Bestimmungsergebnis ist, wobei die Mehrzahl an Pixeln in jedem Intervall liegt bis zu einem Intervall, in dem die akkumulierte Anzahl an Pixeln in jedem Intervall größer oder gleich der vorbestimmten Anzahl an Referenz-Abtastwerten ist, wobei bei einem Intervall gestartet wird, bei dem der L*-Wert größer ist; und Bestimmen einer Mehrzahl an Pixeln als die Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, wenn das Eingangsbild das spezifische Eingangsbild entsprechend dem Bestimmungsergebnis ist, wobei die Mehrzahl an Pixeln in einem Intervall den größten L*-Wert aus der Mehrzahl an Intervallen mit Ausnahme des größten L*-Werts aufweist, wobei das Intervall den größten L*-Wert aufweist, in dem die Anzahl an Pixeln größer ist als die vorbestimmte Anzahl an Referenz-Abtastwerten.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Pixel umfasst: Vergleichen einer ersten Summe an Pixeln in Intervallen, die den größten L*-Wert und den zweitgrößten L*-Wert aufweisen, mit einer zweiten Summe von Pixeln in dem Intervall, das den drittgrößten L*-Wert und den viertgrößten L*-Wert aufweist; Bestimmen der Eingangsbildes als übliches Eingangsbild, wenn die erste Summe kleiner ist als die zweite Summe, und wenn die erste Summe größer ist als die zweite Summe, Vergleichen einer dritten Summe von Intervallen, die den zweitgrößten L*-Wert und den drittgrößten L*-Wert aufweisen, mit der Anzahl an Pixeln in dem Intervall, die das größten Wert aufweist; aufweist; und Bestimmen des Eingangsbildes als übliches Eingangsbild, wenn die dritte Summe größer ist als die Anzahl an Pixeln in dem Intervall, das den größten L*-Wert aufweist, und Bestimmen des Eingangsbildes als das spezifische Eingangsbild, wenn die dritte Summe kleiner ist als die Anzahl an Pixeln in dem Intervall, das den größten L*-Wert aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Pixel in dem Intervall, das den größten L*-Wert aufweist, wo die Anzahl an Pixeln größer ist als die vorbestimmte Anzahl an Referenz-Abtastwerten, als die Pixel, die zum Schätzen des Referenz-Weiß verwendet werden, erneut das Bestimmen des Eingangsbildes als übliches Eingangsbild umfasst, wenn es kein Intervall gibt, das den größten L*-Wert aufweist, wo die Anzahl an Pixeln größer ist als die vorbestimmte Anzahl an Referenz-Abtastwerten.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen der Farbverstärkung umfasst: Festsetzen eines Durchschnitts des L*-Werts und a* = 0 und b* = 0 der Pixel des Eingangsbildes in einem Bereich des vorbestimmten L*a*b*-Werts, unter der Voraussetzung, dass das Referenz-Weiß als Zielwert verändert wird; Berechnen eines Näherungswertes, um den Schätzwert für das Referenz-Weiß zu dem Zielwert zu verschieben; und Verschieben des Näherungswertes in den RGB-Farbraum.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen des Näherungswertes das Berechnen des Näherungswertes durch Anwenden eines Constant-Modulus-Algorithmus (CMA) wie in der untenstehenden Gleichung 4 ausgedrückt, umfasst. [Gleichung 4]
wobei App_point ein Näherungswert ist, Tar_point ein Zielwert ist, Ave_image ein Schätzwert für das Referenz-Weiß ist, μ ein willkürliches Näherungselement ist und sowohl der Näherungswert, der Zielwert als auch der Schätzwert für das Referenz-Weiß als Matrix [L*a*b*] ausgedrückt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschieben des Annäherungswertes in den RGB-Farbraum umfasst: Konvertieren des L*a*b*-Wertes, den der Annäherungswert aufweist, in einen XYZ-Wert basierend auf dem CIE-Standard; und Konvertieren des konvertierten XYZ-Wertes jedes Pixels in einen RGB-Wert.
Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Konvertieren des L*a*b*-Wertes in den XYZ-Wert durch die untenstehende Gleichung 5 durchgeführt wird; und das Konvertieren des konvertierten XYZ-Wertes in den RGB-Wert durch Gleichung 6 durchgeführt wird. [Gleichung 5] var_Y = (L* + 16)/116 var_X = a*/500 + var_Y var_Z = var_Y – b*/200 var1_Y = (var_Y)3 für (var_Y)3 > 0,008856 var1_Y = (var_Y – 16/116)/7,787 für (var_Y)3 ≤ 0,008856 var1_X = (var_X)3 für (var_X)3 > 0,008856 var1_X = (var_X – 16/116)/7,787 für (var_X)3 ≤ 0,008856 var1_Z = (var_Z)3 für (var_Z)3 > 0,008856 var1_Z = (var_Z – 16/116)/7,787 für (var_Z)3 < 0,008856 X = Xn × var1_X/100 Y = Yn × varl_Y/100 Z = Zn × var1_Z/100wobei X_n = 95,047, Y_n = 100, Z_n = 108,883 ist. [Gleichung 6]
wobei L*a*b* ein L*-Wert, a*-Wert und b*-Wert des Näherungswertes ist, X, Y und Z ein X-Wert, ein Y-Wert und ein Z-Wert des konvertierten Näherungswertes sind und R, G und B ein R-Wert, ein G-Wert und ein B-Wert des konvertierten Näherungswertes sind.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen der Farbverstärkung umfasst: Normalisieren des in den RGB-Farbraum verschobenen Näherungswertes; und Bestimmen des Kehrwerts des normalisierten Näherungswertes als Farbverstärkung.
Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbverstärkung durch die untenstehende Gleichung 7 bestimmt wird. [Gleichung 7]
wobei R_gain, G_gain und B_gain jeweils Farbverstärkungen bezogen auf einen R-Wert, einen G-Wert und einen B-Wert eines Eingangsbildes darstellen und R, G und B jeweils einen R-Wert, einen G-Wert und einen B-Wert eines Annäherungswertes darstellen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter umfasst: Kompensieren des Farbtons des Eingangsbildes durch Anwenden der berechneten Farbverstärkung auf das Eingangsbild; und Wiederholen des Konvertierens des Farbraums, des Bestimmens der Pixel, die zum Schätzen des Referenzwertes verwendet werden, des Bestimmens des Schätzwertes für das Referenz-Weiß, des Berechnens der Farbverstärkung und des Kompensierens des Farbtons durch Festlegen des Eingangsbildes mit dem kompensierten Farbton als neues Eingangsbild.