TWI477144B

TWI477144B - 影像調整參數計算方法及裝置，及其電腦程式產品

Info

Publication number: TWI477144B
Application number: TW097138939A
Authority: TW
Inventors: Shu Hsiang Yang; Jen Huang Lee; Ching Hao Tseng
Original assignee: Htc Corp
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2015-03-11
Also published as: TW201015986A

Description

影像調整參數計算方法及裝置，及其電腦程式產品

本發明係有關於一種影像調整參數計算方法及裝置，且特別是有關於一種可以自動依據目標影像值計算影像調整參數，與依據影像調整參數對於影像進行調整之方法及裝置。

隨著時代的演進，相機的發展由傳統底片式的相機演變為由影像感測單元，如電荷耦合裝置(CCD)或互補式金屬氧化物半導體(CMOS)取代底片之數位相機。由於數位相機所拍攝出之數位照片可以方便地在相關裝置，如電腦系統中進行檢視與處理，因此，數位相機已經變成現代人生活中的必備品之一。

在一般數位相機中，通常可以提供對於拍攝出的影像進行調整的功能。舉例來說，數位相機可以內建預設之影像調整選項，如對比、飽和度與色調等來對於影像進行調整。由於選項有限，使用者通常難以透過這些選項將影像調整至預期的呈現結果。

在一些高階的數位相機中，可利用顏色矩陣(Color Matrix)與/或伽瑪曲線(Gamma Curve)等設定來對於影像進行調整。相同地，由於顏色矩陣與伽瑪曲線的設定係非常複雜，對於一般使用者而言，決定顏色矩陣中的元素值與伽瑪曲線的伽瑪值係非常困難的。

有鑑於此，本發明提供一種影像調整參數計算方法及裝置。

本發明之一實施例係關於一種影像調整參數計算方法。首先，取得至少一組目標影像值與至少一組原始影像值。之後，依據目標影像值與原始影像值計算至少一影像調整參數。

本發明之另一實施例係關於一種影像調整參數計算方法。首先，取得至少一組目標影像值與至少一組原始影像值，其中目標影像值與原始影像值包括三原色值與亮度值。之後，依據目標影像值與原始影像值中之三原色值計算一顏色矩陣中之至少一元素，且依據目標影像值與原始影像值中之亮度值計算相應一伽瑪校正之一伽瑪值；其中依據顏色矩陣與相應伽瑪值之伽瑪校正調整後之原始影像值與目標影像值間之誤差為最小。

依據本發明之一實施例之一種影像調整參數計算裝置包括一儲存單元與一處理單元。儲存單元包括至少一組目標影像值與至少一組原始影像值。處理單元依據目標影像值與原始影像值計算至少一影像調整參數。

本發明之另一實施例係關於一種影像調整參數計算裝置，包括一儲存單元與一處理單元。儲存單元包括至少一組目標影像值與至少一組原始影像值。其中目標影像值與原始影像值包括三原色值與亮度值。處理單元依據目標影像值與原始影像值中之三原色值計算一顏色矩陣中之至少一元素，且依據目標影像值與原始影像值中之亮度值計算相應一伽瑪校正之一伽瑪值。其中依據顏色矩陣與相應伽瑪值之伽瑪校正調整後之原始影像值與目標影像值間之誤差為最小。

本發明上述方法可以透過程式碼方式記載於機器可讀取媒體中。當程式碼被機器載入且執行時，機器變成用以實行本發明之裝置。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示，詳細說明如下。

第1圖顯示依據本發明一實施例之一種影像調整參數計算裝置。在此實施例中，依據本發明實施例之影像調整參數計算裝置100可以是一以處理器為基礎之電子裝置，如電腦。

如第1圖所示，依據本發明實施例之影像調整參數計算裝置100包括一儲存單元110與一處理單元120。儲存單元110中至少包括一原始影像111與一目標影像112。其中，原始影像111係透過一原始相機拍攝一物件所得到。值得注意的是，在一些實施例中，物件可以包括具有複數個顏色區塊之一色板。在一些實施例中，色板可以是具有24個顏色區塊之GretagMacbeth色板。值得注意的是，在GretagMacbeth色板中第19個至第24個區塊係灰階的顏色區塊。目標影像112係一目標相機拍攝此相同的物件，如色板所得到。原始影像111與目標影像112可以三原色(RGB)、或以亮度(Y)及彩度(UV)來表示。換言之，原始影像111與目標影像112可以包括三原色值、與亮度值及彩度值。處理單元120可以依據原始影像111與目標影像112而計算影像調整參數，如顏色矩陣中的元素、與/或相應伽瑪校正之伽瑪值。計算影像調整參數的細節將於後說明。

第2圖顯示依據本發明另一實施例之影像調整參數計算裝置。在此實施例中，依據本發明實施例之影像調整參數計算裝置200可以是具有影像擷取功能之一可攜式裝置，如數位相機、多媒體播放器、個人數位助理、全球衛星定位裝置、觸控式手機、智慧型手機或行動電話等之手持式裝置。

如第2圖所示，依據本發明實施例之影像調整參數計算裝置200包括一影像擷取單元210、一儲存單元220與一處理單元230。影像擷取單元210可以是一電荷耦合裝置或互補式金屬氧化物半導體之相機模組，用以擷取影像。儲存單元220中包括一原始影像221與一目標影像222。其中，原始影像221係由影像擷取單元210擷取一物件所得到。類似地，物件可以包括具有複數個顏色區塊之一色板。在一些實施例中，色板可以是具有24個顏色區塊之GretagMacbeth色板。目標影像222係一目標相機拍攝此相同的物件，如色板所得到。目標影像222可以透過一介面(未顯示)輸入至影像調整參數計算裝置200中。類似地，原始影像221與目標影像222可以包括三原色值、與亮度值及彩度值。處理單元230可以依據原始影像221與目標影像222計算影像調整參數，如顏色矩陣中的元素、與/或相應伽瑪校正之伽瑪值。計算影像調整參數的細節將於後說明。當影像擷取單元210擷取新影像時，處理單元230便可依據所計算出之影像調整參數對於新影像進行影像調整。

第3圖顯示依據本發明實施例之一種影像調整參數計算方法。

在步驟S310中，取得一原始影像與一目標影像。其中，原始影像係透過一原始相機或一影像擷取單元拍攝一物件，如色板所得到。目標影像係透過一目標相機拍攝此相同的物件所得到。在步驟S320中，取得分別相應原始影像與目標影像之影像值，如三原色值與/或亮度值。之後，在步驟S330中，依據原始影像與目標影像所分別相應之影像值計算至少一影像調整參數，如顏色矩陣中的元素、與/或相應伽瑪校正之伽瑪值。

值得注意的是，當計算得到影像調整參數之後，可以依據此影像調整參數對於其他影像進行調整。在一些實施例中，當原始相機拍攝一物件而得到一影像時，透過此影像調整參數對於該影像進行調整之後，調整後之該影像大體上相同於目標相機拍攝此相同物件所得到之影像。

接下來，分別說明相應顏色矩陣中的元素與相應伽瑪校正之伽瑪值之計算方式。

顏色矩陣

假設透過目標相機所拍攝具有24個顏色區域之色板的目標影像中，相應不同顏色區域之24組目標顏色值為(R_o1 ,G_o1 ,B_o1 )、(R_o2 ,G_o2 ,B_o2 )、(R_o3 ,G_o3 ,B_o3 )、...、(R_o24 ,G_o24 ,B_o24 )。另外，透過原始相機所拍攝具有24個顏色區域之色板的原始影像中，相應不同顏色區域之24組目標顏色值為(R_i1 ,G_i1 ,B_i1 )、(R_i2 ,G_i2 ,B_i2 )、...、(R_i24 ,G_i24 ,B_i24 )。

一般來說，顏色矩陣可以是個3×3的矩陣，且可以依據下列公式對於影像進行修正：

其中，R_i ,G_i ,B_i 係未修正之顏色值，R,G,B係修正後之顏色值，且A₁₁ ~A₃₃ 係顏色矩陣中的元素。經過顏色矩陣修正後之24組顏色值為(R₁ ,G₁ ,B₁ )、(R₂ ,G₂ ,B₂ )、...、(R₂₄ ,G₂₄ ,B₂₄ )。

將原始影像的原始顏色值帶入上述公式可以得到相應修正後顏色值R之結果：R₁ ＝A₁₁ ×R_i1 ＋A₁₂ ×G_i1 ＋A₁₃ ×B_i1 ；R₂ ＝A₁₁ × R_i2 ＋A₁₂ ×G_i2 ＋A₁₃ ×B_i2 ；R₃ ＝A₁₁ ×R_i3 ＋A₁₂ ×G_i3 ＋A₁₃ ×B_i3 ；....R₂₄ ＝A₁₁ ×R_i24 ＋A₁₂ ×G_i24 ＋A₁₃ ×B_i24 。

調整後之顏色值R與目標顏色值R之誤差△R＝(R_o1 －R₁ )² ＋(R_o 2－R₂ )² ＋(R_o3 －R₃ )² ＋....＋(R_o24 －R₂₄ )² 。由於期望調整後之顏色值與目標顏色值的誤差達到最小，且R_n ＝ A₁₁ ×R_in ＋A₁₂ ×G_in ＋A₁₃ ×B_in (n＝1、2、3…24)為一三元一次方程式，因此可以利用一回歸方法，如多變數線性回歸(Multiple Linear Regression)來求出使△R最小之最佳A₁₁ ,A₁₂ ,A₁₃ 解。

類似地，將原始影像的原始顏色值帶入上述公式可以得到相應修正後顏色值G之結果：G₁ ＝A₂₁ ×R_i1 ＋A₂₂ ×G_i1 ＋A₂₃ ×B_i1 ；G₂ ＝A₂₁ ×R_i2 ＋A₂₂ ×G_i2 ＋A₂₃ ×B_i2 ；G₃ ＝A₂₁ ×R_i3 ＋A₂₂ ×G_i3 ＋A₂₃ ×B_i3 ；....G₂₄ ＝A₂₁ ×R_i24 ＋A₂₂ ×G_i24 ＋A₂₃ ×B_i24 。

調整後之顏色值G與目標顏色值G之誤差△G＝(G_o1 －G₁ )² ＋(G_o 2－G₂ )² ＋(G_o3 －G₃ )² ＋....＋(G_o24 －G₂₄ )² 。由於期望調整後之顏色值與目標顏色值的誤差達到最小，且G_n ＝A₂₁ ×R_in ＋A₂₂ ×G_in ＋A₂₃ ×B_in (n＝1、2、3…24)為一三元一次方程式，因此可以利用一回歸方法來求出使△G最小之最佳A₂₁ ,A₂₂ ,A₂₃ 解。

類似地，將原始影像的原始顏色值帶入上述公式可以得到相應修正後顏色值B之結果：B₁ ＝A₃₁ ×R_i1 ＋A₃₂ ×G_i1 ＋A₃₃ ×B_i1 ；B₂ ＝A₃₁ ×R_i2 ＋A₃₂ ×G_i2 ＋A₃₃ ×B_i2 ；B₃ ＝A₃₁ ×R_i3 ＋A₃₂ ×G_i3 ＋A₃₃ ×B_i3 ；....B₂₄ ＝A₃₁ ×R_i24 ＋A₃₂ ×G_i24 ＋A₃₃ ×B_i24 。

調整後之顏色值B與目標顏色值B之誤差△B＝(B_o1 －B₁ )² ＋(B_o 2－B₂ )² ＋(B_o3 －B₃ )² ＋....＋(B_o24 －B₂₄ )² 。由於期望調整後之顏色值與目標顏色值的誤差達到最小，且B_n ＝A₃₁ ×R_in ＋A₃₂ ×G_in ＋A₃₃ ×B_in (n＝1、2、3…24)為一三元一次方程式，因此可以利用一回歸方法來求出使△B最小之最佳A₃₁ ,A₃₂ ,A₃₃ 解。

因此，上述計算出之A₁₁ ,A₁₂ ,A₁₃ ,A₂₁ ,A₂₂ ,A₂₃ ,A₃₁ ,A₃₂ ,A₃₃ 將會使得總誤差△E＝△R＋△G＋△B為最小。因此，透過此顏色矩陣修正後之顏色值將會大體相同於目標顏色值。值得注意的是，在上述例子中係求出顏色矩陣中之元素可以使得總誤差為最小的情況。然而，在一些實施例中，當原始顏色值與目標顏色值間之誤差為最小時，此時顏色矩陣中之元素便可設置為影像調整參數。因此，透過此顏色矩陣便可對於原始相機所拍攝的影像進行調整，以使得調整後的影像接近或大體等於目標相機所拍出的效果。

伽瑪校正

在伽瑪校正中，可以依據亮度值計算相應之伽瑪值。值得注意的是，在一些實施例中，由於GretagMacbeth色板中第19個至第24個區塊係灰階的顏色區塊，因此這些顏色區塊可以用來進行伽瑪值之計算。假設透過目標相機所拍攝GretagMacbeth色板中第19個至第24個區塊的目標影像中，相應不同區域之6組目標亮度值為Y_o19 、...、Y_o24 。另外，透過原始相機所拍攝GretagMacbeth色板中第19個至第24個區塊的原始影像中，相應不同區域之6組目標亮度值為Y_i19 、...、Y_i24 。

原始影像之原始亮度值帶入伽瑪校正公式可以得到相應修正後亮度值Y之結果：Y₁₉ ＝(Y_i19 )^r ；Y₂₀ ＝(Y_i20 )^r ；....Y₂₄ ＝(Y_i24 )^r 。

其中，Y₁₉ 、Y₂₀ 、...、Y₂₄ 為伽瑪”r”修正後之亮度值。修正後亮度值與目標亮度值Y_o19 、...、Y_o24 之誤差為：△EY＝(Y_o19 －Y₁₉ )² ＋(Y_o20 －Y₂₀ )² ＋...＋(Y_o24 －Y₂₄ )² 。

類似地，由於期望調整後之亮度值與目標亮度值的誤差達到最小，因此可以利用回歸方法來求出使△EY最小之最佳”r”解。在一些實施例中，由於”r”一般係介於1/1.9到1/2.5之間。因此，可以分別計算r＝1/1.9,r＝1/2,r＝1/2.1....r＝1/2.5時的△EY，且選擇可以使△EY最小的”r”值即可。因此，透過此伽瑪值便可對於原始相機拍攝的影像進行調整，以使得調整後的影像接近或大體等於目標相機所拍出的效果。

必須提醒的是，在一些實施例中，可以同時依據原始影像與目標影像計算顏色矩陣與伽瑪值，且利用顏色矩陣與伽瑪值對於影像進行調整。因此，透過本案之影像調整參數計算方法及裝置可以自動依據目標影像計算影像調整參數，且依據影像調整參數對於後續影像進行調整。

本發明之方法，或特定型態或其部份，可以程式碼的型態存在。程式碼可以記載於機器可讀取媒體中，如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體，亦或不限於外在形式之電腦程式產品，其中，當程式碼被機器，如電腦載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。程式碼也可以透過一些傳送媒體，如電線或電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送，其中，當程式碼被機器，如電腦接收、載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般用途處理單元實作時，程式碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200‧‧‧影像調整參數計算裝置

110、220‧‧‧儲存單元

111、221‧‧‧原始影像

112、222‧‧‧目標影像

120、230‧‧‧處理單元

210‧‧‧影像擷取單元

第1圖為顯示依據本發明實施例之一影像調整參數計算裝置。

第2圖顯示依據本發明另一實施例之一影像調整參數計算裝置。

第3圖為一流程圖，其係顯示依據本發明實施例之一影像調整參數計算方法。

Claims

一種影像調整參數計算方法，包括下列步驟：取得至少一組目標影像值；取得至少一組原始影像值；以及依據該組目標影像值與該組原始影像值計算至少一影像調整參數；其中依據該組目標影像值與該組原始影像值計算該影像調整參數之方法係依據該組原始影像值利用一多變數線性回歸法求出該影像調整參數，其中依據該影像調整參數調整後之該組原始影像值與該組目標影像值間之誤差為最小，以及該目標影像值或該原始影像值包括三原色(R、G、B)值，且該影像調整參數為一顏色矩陣(Color Matrix)中之一元素。
如申請專利範圍第1項所述之影像調整參數計算方法，其中該組目標影像值係透過一目標相機拍攝一物件以取得，且該組原始影像值係透過一原始相機拍攝該物件以取得。
如申請專利範圍第2項所述之影像調整參數計算方法，其中該物件包括具有複數個顏色區塊之一色板。
如申請專利範圍第2項所述之影像調整參數計算方法，更包括依據該影像調整參數對於該原始相機拍攝之一影像進行調整。
如申請專利範圍第1項所述之影像調整參數計算方法，其中該目標影像值或該原始影像值包括亮度值，且該影像調整參數為相應一伽瑪校正(Gamma Correction)之一伽瑪值。
一種影像調整參數計算方法，包括下列步驟：取得至少一組目標影像值，其中該目標影像值包括三原色值與亮度值；取得至少一組原始影像值，其中該原始影像值包括三原色值與亮度值；依據該組目標影像值與該組原始影像值中之該三原色值，利用一多變數線性回歸法，計算一顏色矩陣中之至少一元素；以及依據該組目標影像值與該組原始影像值中之該亮度值計算相應一伽瑪校正之一伽瑪值，其中依據該顏色矩陣與相應該伽瑪值之伽瑪校正調整後之該組原始影像值與該組目標影像值間之誤差為最小。
一種影像調整參數計算裝置，包括：一儲存單元，包括至少一組目標影像值與至少一組原始影像值；以及一處理單元，依據該組目標影像值與該組原始影像值，利用一多變數線性回歸法，計算至少一影像調整參數，其中依據該影像調整參數調整後之該組原始影像值與該組目標影像值間之誤差為最小，以及該目標影像值或該原始影像值包括三原色值，且該影像調整參數為一顏色矩陣中之一元素。
如申請專利範圍第7項所述之影像調整參數計算裝置，其中該組目標影像值係透過一目標相機拍攝一物件以取得，且該組原始影像值係透過一影像擷取單元擷取該物件以取得。
如申請專利範圍第7項所述之影像調整參數計算裝置，其中該物件包括具有複數個顏色區塊之一色板。
如申請專利範圍第8項所述之影像調整參數計算裝置，其中該影像擷取單元更擷取一影像，且該處理單元更依據該影像調整參數對於該影像進行調整。
如申請專利範圍第7項所述之影像調整參數計算裝置，其中該目標影像值或該原始影像值包括亮度值，且該影像調整參數為相應一伽瑪校正(Gamma Correction)之一伽瑪值。
一種影像調整參數計算裝置，包括：一儲存單元，包括至少一組目標影像值與至少一組原始影像值，其中該目標影像值與該原始影像值包括三原色值與亮度值；以及一處理單元，依據該組目標影像值與該組原始影像值中之該三原色值，利用一多變數線性回歸法，計算一顏色矩陣中之至少一元素，且該處理單元依據該組目標影像值與該組原始影像值中之該亮度值計算相應一伽瑪校正之一伽瑪值；其中依據該顏色矩陣與相應該伽瑪值之伽瑪校正調整後之該組原始影像值與該組目標影像值間之誤差為最小。
一種電腦程式產品，儲存一程式碼用以執行時致使一裝置執行一影像調整參數計算方法，該方法包括下列步驟：取得至少一組目標影像值；取得至少一組原始影像值；以及依據該組目標影像值與該組原始影像值，利用一多變數線性回歸法求出該影像調整參數，計算至少一影像調整參數，其中依據該影像調整參數調整後之該組原始影像值與該組目標影像值間之誤差為最小，以及該目標影像值或該原始影像值包括三原色值，且該影像調整參數為一顏色矩陣中之一元素。
一種電腦程式產品，儲存一程式碼用以執行時致使一裝置執行一影像調整參數計算方法，該方法包括下列步驟：取得至少一組目標影像值，其中該目標影像值包括三原色值與亮度值；取得至少一組原始影像值，其中該原始影像值包括三原色值與亮度值；依據該組目標影像值與該組原始影像值中之該三原色值，利用一多變數線性回歸法，計算一顏色矩陣中之至少一元素；以及依據該組目標影像值與該組原始影像值中之該亮度值計算相應一伽瑪校正之一伽瑪值，其中依據該顏色矩陣與相應該伽瑪值之伽瑪校正調整後之該組原始影像值與該組目標影像值間之誤差為最小。