TWI293742B - - Google Patents

Description

1293742 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關-種數位影像的處理方法，特別是關於 -種應彩色數位料的自動自平衡方法。 【先前技術】 為了使數位影像得到如同在自然光之下的品質，自動 白平衡在數㈣像的處理過財扮演極重要的肖色。習知

的自動白平衡演算法包括灰色世界（grey而⑷、理想 反射物（perfect reflector)、模糊規則方法（fuzzy rules method)及Chikane方法等。灰色世界是最廣為使用的演 ^法，其假設反㈣數的平均值是_特定的灰色值，葰點 ^於運減單且當影像中具有足夠_色變化時可得到 影像品質，缺點在於不易決定灰色值，尤其在影像 二^顏色羽的大型物體時更是如此。射物演算 於ί影像中最亮的像素相當於—物體的光滑面或 點,、假°又下’以影像中最亮的像素作為參考白點，其缺 定在於整個影像中的亮度常會改變，因此參考㈣不易決 ^糊規則演算法係將影像轉換到亮度—彩度Mb⑺色 名：間進行分析，第一圖顯示在不同光源下不同顏色從其 低^上位㈣偏移’其中’ A方向為高色溫軸，B方向為 量盈軸。從弟-圖中可發現亮色的偏移量比暗色的偏移 :二，且白色物體的彩度值⑽的比值介於-Ο到—〇5 扣已知的數個模糊規則演算法即是基於以上的特性而 1293742 建立，該演算法包括將影像分為八個區域，並計算每個區 域中Cr及Cb的平均值，接著決定每個區域的權重，基於模 糊控制的原理計算整幅影像的C/及（V值，該C/及 Cb’值表示影像顏色從白平衡點的偏移，可利用C/及 Cb’值得到Cr及Cb增益以調整每一個像素，但以上所述的 程序需反覆執行直到C/及（V的結果接近該影像的白平 " 衡點，因此演算相當繁複。至於Chikane演算法則是基於 預先處理的概念，先將直方圖均衡化應用到影像上以提高 鲁該影像像素的對比，接者使用一預先定義的臨界值決定參 考白點，此方法用於大部分的影像上可得到滿意的結果， 但其臨界值係事先決定且與影像的狀態無關，當影像具有 的白點數目相對少時則影像的品質會劣化。 因此，一種減少演算複雜度及得到較佳影像品質的自 動白平衡方法，乃為所冀。 【發明内容】 ® 本發明的目的之一，在於提出一種應用於彩色數位影 像的自動白平衡方法。 更具體而言，本發明的目的，在於提出一種使用動態 • 臨界值為彩色數位影像決定參考白點的方法。 . 根據本發明，一種應用於彩色數位影像的自動白平衡 方法，包括計算適應該影像的動態臨界值，選取滿足該動 態臨界值的第一像素群定義為候選參考白點，並選取該等 候選參考白點中亮度值較大者作為參考白點，根據該等參 1293742 考白點的許乡色㈣色彩值與該影像巾最大的亮度值得 到該許多色彩的增益’以及以該等增益調整該影像中 '一^像素群的色彩值。 本發明使用與影像狀態相關的動態臨界值決定參考 白點’以低複雜度的演算法得到最佳的影像品f，解^ 了 習知白平射灰色值及參考自點不^決定、演算步驟繁複 、預先決定參考白點臨界值及顏色均勻的大型物體的影像 易產生劣化等缺點，而且對每—個被處理的影像具有適應 【實施方式】 根據本發明，一種應用於彩色數位影像的自動白平衡 方法，係使用適應該影像的動態臨界值決定該影像中的白 點，邊方法包括白點摘測及白點調整二步驟。 第一圖所示的流程圖1 〇係一個在YCbCr空間中進行處 •理的實施例，其中，白點偵測從步驟14到步驟24，而白 點調整為步驟26及步驟28，分別敘述如下。 ~ 步驟丨4 :色彩空間轉換 將一彩色數位影像12，例如由取像裝置擷取產生者， 從—原色的色彩空間[]轉換到一個類似人類視覺系統 的冗度—彩度色彩空間[YCbCr]。在RGB空間中，色彩資訊 係 '、、工色、綠色及藍色色彩值，在YCbCr空間中，色彩資訊 係一個亮度值及兩個彩度值。在影像處理之技術領域中， 1293742 色彩資訊與不同空間之間的轉換係已廣為熟知的。 步驟16 :計算影像彩度值的平均值 计异影像12在YCbCr空間中彩度值（^及&的平均值 Mb 及 Mr 0 步驟18 ·計算影像彩度值的絕對差值的平均值 計算影像12中彩度值Cb及Cr的絕對差值的平均值 公式1 公式2

Dh=Z\Cb{ij)^Mb)/N 以及

Dr = T(\Cr(i,j)-Mr\)/N 其中，Cb(i，j)及Cr(i, j)係影像12中位於位置（i，]·)的 素的彩度值且N係用於計算的像素數目。 、象 步驟20 :產生動態臨界值 利用Mb、Mr、Db及Dr決定動態臨界值 Q (h j) - (Mb +Dbx sign(Mb ^ X Db 以及 1293742 \CXijyiK, xMr + Drx sign{M)} <K,xDr 公式 4 其中，K!是一個常數，sign(Mb)與sign(Mr)表示Mb與Mr的 正負號’當Mb與Mr小於Ο，sign (Mb)與sign( Mr)等於-1， 當Mb與Mr等於0，sign(Mb)與sign(M〇等於〇，當Mb與Mr 大於Ο，sign(Mb)與sign(M〇等於卜在不同的實施例中， 公式3及4中的常數Κι可以調整。 步驟22 :決定近白區域 將符合公式3及4的像素群列為候選參考白點，候選 參考白點在YCbCr空間中組成一近白區域，如第三圖所示、 ，第二圖係影像12的彩度值分佈示意圖，近白區域犯由 影像12中符合公式3及4的像素群組成，而近白區域32 的中心為點34’影像12的彩度值的平均值為點％。在不 同的實施例中’可以調整公式3及4中时數κ，以調 近白區域32的範圍。 步驟24 ··決定參考白點

選取近白區域32中候選參考白點亮度 如凴度值為前10%者，作為參考白點。 ，J 步驟26:計算許多色彩的增益 在決定參考白點後’為了保持整 相同的標準，可利用一或多 的冗度在 飞夕個麥考值，例如影像12中最 1293742 大的亮度值，正規化參考白點中許多色彩的色彩值的平均 值而得到許多色彩的增益，例如

Rgain = Ymax/Ravew Ggain-Y max/ G avew Bgain — Ymax/Bavew 公式5 公式6 公式7 其中’ Ravew、Gavew及Bavew為參考白點中紅色、綠色及藍色色 彩值的平均值，Y„ax為影像12中的最大亮度值。瓜 步驟28 :調整色彩值 利用公式5至7得到的增益調整影像12中許多色彩 的色彩值 鲁 R =RxRgain G =GxGgain B"=BxBgain 公式8 公式9 公式10 其中，R、G及B係影像12中；f h i u 丁恭始的紅色、綠色及藍色多 彩值，而IT、G，及^係調整德的么A 巴巳 & 节㈣後的紅色、綠色及藍色色彩 值0 進一步的改良如第四圖所干收 ^ μ r^ 明不將影像12分成多個區 域，例如十二個區域，分別計瞀兮 J卞"十二個區域的Mb、Mr、 1293742

Db及Dr ’若其中某一區域的Db及Dr值小於一臨界值，表示 該區域不具有足夠的顏色變化，可將該區域忽略後再重新 計算影像12的Mb、Mr、Db及，並經由公式3及4得到近 白區域，以得到參考白點，增加此步驟有助於避免顏色均 勻的大型物體產生較大的誤差。 為得到更佳的影像品質，可再次計鼻近白區域中的Mb 、Mr、Db及Dr，並依據公式3及4得到修正後的近白區域 ，再由新的近白區域中選取亮度值較大的像素群，例如亮 _ 度值為前10%者，作為參考白點，此種經多次修正所選出 的參考白點比只經過一次運算所選出的參考白點更具代 表性，因此經過公式5至10的運算後，可得到更令人滿 意的影像品質。 本發明的特點在於使用動態臨界值選取參考白點，對 於任何一個被處理的影像而言，動態臨界值適應該影像本 身的狀態，因此藉以選取的參考白點是最符合該影像狀態 者。根據本發明，動態臨界值係從被處理的影像的像素所 ^ 提供的色彩資訊而產生，在上述實施例中，係在YCbCr空 間中進行處理，所使用的色彩資訊係亮度值及彩度值，在 另外的實施例中，根據其進行影像處理的色彩空間，例如 、 YUV空間或YCNk空間，從該空間的色彩資訊產生動態臨界 - 值，再進一步選取參考白點。在其他實施例中，進行影像 處理時尚包含一次或多次的色彩空間轉換。 11 1293742 【圖式簡單說明】 第一圖顯示在不同光源下不同顏色從其名義上位置 的偏移量； 第二圖係根據本發明的一個流程圖； 第三圖係根據本發明的近白區域示意圖；以及 第四圖係將影像分成十二個區域的示意圖。 【主要元件符號說明】

10 流程圖 12 彩色數位影像 14 色彩空間轉換 16 計算Mb及Mr 18 計算Db及Dr 20 產生動態臨界值 22 決定近白區域 24 決定參考白點 26 計算許多色彩的增益 28 調整色彩值 32 近白區域 34 近白區域的中心 36 影像的彩度值的平均值

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Claims (1)

1293742 十、申請專利範圍·· 1 · 種應用於彩色數位寻:i 參A 括下列步驟·· 心像的自動白平衡方法，包 從該影像中選取符合 —像素群作為參考自點4像㈣恶臨界值的第 根=考白點中許多色彩的色彩值與一或多個 ，考值產生夕個該等色彩的增益；以及

Γ1 等由!f調整該影像中的第二像素群的色彩值。 值传從兮旦月專利㈣第1項之方法，其中該動態臨界 值弟三像素群的彩度值的平均值及_ 料=^=項之料，其巾該選取多個 選取符合該動態臨界值的第三像素群為候選參考白 點；以及 k Λ等候選參考白點中選取亮度值在前⑽者為該 參考白點。 4·如申明專利|巳圍第3項之方法，其中該等候選參 考白點組成一近白區域。 5.如申請專利範圍第i項之方法其中該一或多個 麥考值包括該影像中最大的亮度值。 、，6·如申請專利範圍第w之方法，其中該產生多個 增盈的步驟包括將該—或多個參考值除以料參考白點 的該等色彩的色彩值的平均值。 1293742 7· —種應用於彩色數位影像的自動白平衡方法，包 括下列步驟： ' 從該影像選取多個區域； 從該多個區域中的第一像素群的彩度值產生適應該 影像的動態臨界值； 攸该影像中選取符合該動態臨界值的第二像素群作 為參考白點； 根據該等參考白點中許多色彩的色彩值與—或多個 參考值產生多個該等色彩的增益；以及〆 以該等增益調整該影像中的第三像素群的色彩值。 8.如申請專利範圍第7項之方法，其中該選取多個 區域的步驟包括下列步驟： 將該影像分成多個候選區域；以及 將該多個候選區域中其彩度值的絕對差值的平均值 不小於一臨界值者定為該多個區域。 插上如申請專利範圍第7項之方法，其中該動態臨界 值係攸以-像素群的彩度值的平均值及絕對差值的平 均值產生。 二二=範圍第7項之方法，其中該選取多個 夢考白點的步驟包括下列步驟： 選取符合該動n臨界值的第四像料為 點；以及 < 〆巧W 從:m參考白點中選取亮度值在前崎為該等 茶号白點。 1293742 夫者i1.如申請專利範圍第10項之方法，其中該等候選 多考白點組成一近白區域。 12.如申請專利範圍第7項之方法其 夕 參考值包括該影像中最大的亮度值。 以A S夕 13·如申請專利範圍第7項之方法，其中該 驟包括將該-或多個參考值除以該等參考白： 的及等色彩的色彩值的平均值。 14.-種應用於彩色數位影像的自動白平衡方法 括下列步驟： 從該影像的第-像素群的彩度值產生第一臨界值； 從該影像+選取符合該第—臨界值的第二像素群，· 從該第二像素群的彩度值產生適應該影像的動態臨 界值； 從該影像㈣取符合該動_界㈣第三像素群作 為參考白點； 根據該等參考白點中許多色彩的色彩值與一或多個 參考值產生多個該等色彩的增益；以及 以該等增益調整該影像中的第四像素群的色彩值。 K如申請專利範圍第14項之方法，其中該第一臨 界值係;kj第-像素群的彩度值的平均值及絕對差值的 平均值產生。 16·如申請專利範圍第14項之方法，其中該動態臨 界值係彳<4第—像素群的彩度值的平均值及絕對差值的 平均值產生。 15 1293742 I7.如申請專利範圍第14項之方 個參考白點的步驟包括下列步驟：W其中該選取多 選:符=動態臨界值的第五像素群為候選參考白 從選參考白點中選取亮度值在前⑽者為 芩考白點。 18·如申請專利範圍第”項之方法，其中該 多考白點組成一近白區域。 、、 a19.如申請專利範圍第14項之方法，其中該一式少 個參考值包括該影像中最大的亮度值。……夕 20.如申請專利範圍第14項之方法，其中該產 個增益的步驟包括㈣—或多個參考值除以該等 點的該等色彩的色彩值的平均值。 少 21，一種應用於彩色數位影像的自動白平衡方法， 括下列步驟： 從該影像選取多個區域； 從該多個區域中的第一像素群的彩度值產生第一臨 界值； 攸α亥衫像中選取符合該第一臨界值的第二像素群； 從§亥第二像素群的彩度值產生適應該影像的動態臨 界值； ^ ^ 從該影像中選取符合該動態臨界值的第三像素群作 為參考白點； 根據該等參考白點中許多色彩的色彩值與一或多個 ⑧ 16 1293742 、參考值產生多個該等色彩的增益；以及 二该等：益調整該影像中的第四像素群的色彩值。 22.如申請專利範圍第21項之 個區域的步驟包括下例步驟： 取夕 將該影像分成多個候選區域；以及 將該多個候選區域中其彩度值的絕對差值的平均值 不小於一臨界值者定為該多個區域。 瓦枯ϋ如申清專利範圍第21項之方法，其中該第一臨 ，值係從該第-像素群㈣度值的平均值及絕對差值的 平均值產生。 灵」4·…如巾請專利範圍第21項之方法，其中該動態臨 |值係攸_二像素群的彩度值的平均值及絕對差值的 平均值產生。 25·如申明專利範圍第21項之方法，其中該選取多 個參考白點的步驟包括下列步驟： 鲁 达取滿足邊動感臨界值關係的第五像素群為候選參 考白點；以及 從該等候選參考白點中選取亮度值在前1〇%者為該等 參考白點。 其中該等候選 其中該一或多 26·如申請專利範圍第25項之方法 參考白點組成一近白區域。 27·如申請專利範圍第21項之方法 個參考值包括該影像中最大的亮度值。 其中該產生多 28·如申請專利範圍第21項之方法 1293742 除以該等參寺白 動白平衡方法，包 個增益的步驟包括將該一或多個參考值 點的該等色彩的色彩值的平均值。 29· —種應用於彩色數位影像的 括下列步驟·· 從^影像中的第-料制色彩#訊“動態臨界 態臨界值的第二像素群作為參考白點; 二等參考白點的色彩資訊與一或多個參考值 一或多個增益；以及 以該一或多個增益調整該影像中的第三像 彩資訊。 ”野的邑 30·如申請專利範圍第別項之方法，其中誃 考白點的步驟包括下列步驟： ^ 選取符合該動態臨界值的第四像素群作為候選參考 白點；以及 " 選取該候選參考白點中符合臨界值的第五像素群以 獲得該第二像素群。 ’、 18