TWI493967B - 自動色彩校正方法及其色彩校正模組 - Google Patents

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Description

自動色彩校正方法及其色彩校正模組
本發明係指一種自動色彩校正方法及其色彩校正模組，尤指一種可根據影像中像素的色溫分佈調整用於色彩補償的參數的自動色彩校正方法及其色彩校正模組。
隨著數位相機模組的應用愈來愈廣泛，目前幾乎所有手機、平板電腦、個人數位助理等電子裝置上都配備有影像擷取功能。當配備有數位相機模組的電子裝置進行擷取影像資料時，電子裝置需根據不同的環境參數，調整所擷取到的影像資料，以使影像資料貼近人眼觀察所得的影像。舉例來說，由於在擷取影像時，相同物體於不同的光線下會呈現不同的顏色，因此電子裝置需根據環境參數調整影像資料的色彩，以使影像顯示的顏色貼近原始面貌。此外，由於電子裝置中影像感測器與鏡頭的限制，位於影像四周的影像資料會產生亮度不足的狀況，因此電子裝置亦需要進行鏡頭陰影校正(Lens Shading Correction，LSC)，以校正影像資料中的亮度資訊。
由上述可知，如何根據不同的環境參數，調整電子裝置所擷取到的影像資料，使影像資料更為貼近人眼觀察所得的影像便成為業界亟欲探討的問題。
為了解決上述的問題，本發明提出一種可根據影像中像素的色溫分佈，調整用於影像校正的參數的自動色彩校正方法。
本發明揭露一種自動色彩校正方法，用於一影像擷取裝置，該自 動色彩校正方法包含有計算一影像中複數個像素的複數個色溫；計算該複數個像素的該複數個色溫位於一第一色溫範圍的一第一數量與位於一第二色溫範圍的一第二數量；根據該第一數量及該第二數量，產生一色溫權重；以及根據該色溫權重、對應於該第一色溫範圍的至少一第一參數以及對應於該第二色溫範圍的至少一第二參數，計算用於影像補償的至少一校正參數。
本發明另揭露一種色彩校正模組，包含有一處理單元；以及一儲 存單元，用來儲存一程式碼，該程式碼指示該處理單元執行以下步驟：計算一影像中複數個像素的複數個色溫；計算該複數個像素的該複數個色溫位於一第一色溫範圍的一第一數量與位於一第二色溫範圍的一第二數量；根據該第一數量及該第二數量，產生一色溫權重；以及根據該色溫權重、對應於該第一色溫範圍的至少一第一參數以及對應於該第二色溫範圍的至少一第二參數，計算用於影像補償的至少一校正參數。
10‧‧‧影像擷取裝置
100‧‧‧鏡頭
102‧‧‧感光模組
104‧‧‧色彩校正模組
106‧‧‧處理單元
108‧‧‧儲存單元
110‧‧‧程式碼
20‧‧‧自動色彩校正方法
200~210‧‧‧步驟
B1 ~Bn 、B、B_O‧‧‧藍色像素值
CB_GAIN、CB_GAIN_CTR1、CB_GAIN_CTR2‧‧‧藍色色差補償係數
CM、CM_CTR1、CM_CTR2‧‧‧色彩矩陣
CR_GAIN、CR_GAIN_CTR1、CR_GAIN_CTR2‧‧‧紅色色差補償係數
CT1~CTn‧‧‧色溫
CTR1、CTR2‧‧‧色溫區域
CTR1_A0~CTR1_A2、CTR2_A0~CTR2_A2‧‧‧係數
D‧‧‧距離
G1 ~Gn 、G、G_O‧‧‧綠色像素值
IMG‧‧‧影像
LSC_CTR1、LSC_CTR2‧‧‧校正參數
NUM1、NUM2‧‧‧數量
P1~Pn‧‧‧像素
R1 ~Rn 、R、R_O‧‧‧紅色像素值
RG1 ~RGn 、BG1 ~BGn ‧‧‧比例
W‧‧‧色溫權重
第1圖為本發明實施例一影像擷取裝置的示意圖。
第2圖為本發明實施例一自動色彩校正方法的示意圖。
第3圖為本發明實施例一色溫分佈圖。
第4圖為本發明實施例一像素與影像中心點間距離的示意圖。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一影像擷取裝置10的示意 圖。影像擷取裝置10可為數位相機、智慧型手機等具有影像擷取功能的電子裝置，但不限於此。影像擷取裝置10包含有一鏡頭100、一感光模組102及 一色彩校正模組104。色彩校正模組104包含有一處理單元106及一儲存單元108。儲存裝置108儲存有一程式碼110，用來指示處理單元106執行一自動色彩校正方法，以補償影像擷取裝置10透過鏡頭100及感光模組102所擷取的影像。處理單元106可為一微處理器或一特定應用積體電路(application-specific integrated circuit，ASIC)。儲存單元108可為任一可被處理單元106存取的資料儲存單元，用以儲存一程式碼110，而處理單元106可讀取及執行程式碼110。舉例來說，儲存單元108可為唯讀式記憶體(read-only memory，ROM)、快閃式記憶體(flash memory)、隨機存取記憶體(random-access memory，RAM)、光碟唯讀記憶體(CD-ROM/DVD-ROM)、磁帶(magnetic tape)、硬碟(hard disk)及光學資料儲存單元(optical data storage device)等，而不限於此。
請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一自動色彩校正方法20的流程圖。自動色彩校正方法20可被編譯為第1圖所示的程式碼110，且包含有以下步驟：步驟200：開始。
步驟202：計算一影像中複數個像素的複數個色溫。
步驟204：計算該複數個像素的該複數個色溫位於一第一色溫範圍的一第一數量與位於一第二色溫範圍的一第二數量。
步驟206：根據該第一數量及該第二數量，產生一色溫權重。
步驟208：根據該色溫權重、對應於該第一色溫範圍的至少一第一參數以及對應於該第二色溫範圍的至少一第二參數，產生用於影像補償的至少一校正參數。
步驟210：結束。
根據自動色彩校正方法20，當感光模組102透過鏡頭100取得影 像後，處理單元106首先根據所取得影像中的複數個像素，計算複數個像素的複數個色溫，並分別計算複數個色溫中位於第一色溫範圍的第一數量及位於第二色溫範圍及第二數量。根據計算所得的第一數量以及第二數量，處理單元106可取得色溫權重。最後，處理單元106即可根據色溫權重、至少一第一參數以及至少一第二參數，產生至少一校正參數，以利用該至少一校正參數進行影像補償。其中，至少一第一參數及該至少一第二參數可為處理單元106分別根據第一色溫範圍及第二色溫範圍，產生用於校正影像的最適參數，但不限於此。如此一來，處理單元106即可根據擷取影像時環境參數的不同，自動調整用於校正影像的校正參數，從而使擷取到的影像貼近人眼所觀察到的真實影像。
針對自動色彩校正方法20舉例說明如下。當影像擷取裝置10透過鏡頭100及感光模組102取得(如拍攝)包含有像素P1~Pn的一影像IMG時，處理單元106會計算像素P1~Pn的色溫CT1~CTn。舉例來說，處理單元106可分別計算像素P1~Pn的紅色像素值R1 ~Rn 與綠色像素值G1 ~Gn 間的比例RG1 ~RGn (即RG i =,i 1~n )，以及像素P1~Pn的藍色像素值B1 ~Bn 與綠色像素值G1 ~Gn 間的比例BG1 ~BGn (即BG i =,i 1~n )。處理單元106即可根據比例RG1 ~RGn 與比例BG1 ~BGn ，計算像素P1~Pn的色溫CT1~CTn。請參考第3圖，第3圖為本發明實施例一色溫分佈圖。如第3圖所示，色溫分佈圖的橫軸為每一畫素的紅色像素值與綠色像素值的比例(即第3圖所示的比例)，且色溫分佈圖的縱軸為每一畫素的藍色像素值與綠色像素值的比例(即第3圖所示的比例)。一般來說，若像素位於色溫分佈圖的位置偏右或偏下，代表此像素的色溫較低；相對地，若像素位於色溫分佈圖的位置偏左或偏上，則代表此像素的色溫較高。舉例來說，相較於色溫分 佈圖中位於一色溫區域CTR1的像素，位於色溫分佈圖中位於一色溫區域CTR2的像素具有較低的色溫。換言之，位於色溫分佈圖中位於一色溫區域CTR2的像素顯現的色彩較偏黃，而位於色溫分佈圖中位於一色溫區域CTR1的像素顯現的色彩較偏藍。
為了最佳化補償係數，處理單元106計算色溫區域CTR1內像素的數量NUM1以及色溫區域CTR2內像素的數量NUM2，並根據數量NUM1 及數量NUM2產生色溫權重W。在此實施例中，色溫權重。 根據色溫權重W，處理單元106可利用用於補償色溫區域CTR1及CTR2的最適係數，產生最佳的補償係數。舉例來說，當處理單元106欲進行色差(Chrominance)補償時，處理單元106會根據色溫區域CTR1產生一藍色色差補償係數CB_GAIN_CTR1及一紅色色差補償係數CR_GAIN_CTR1，並根據色溫區域CTR2產生一藍色色差補償係數CB_GAIN_CTR2及一紅色色差補償係數CR_GAIN_CTR2。根據色溫權重W、藍色色差補償係數CB_GAIN_CTR1、CB_GAIN_CTR2及紅色色差補償係數CR_GAIN_CTR1、CR_GAIN_CTR2，處理單元106可根據下列公式動態產生藍色色差補償係數CB_GAIN及紅色色差補償係數CR_GAIN：CB _GAIN =(1-W )×CB _GAIN _CTR 1+W ×CB _GAIN _CTR 2 (1)
CR _GAIN =(1-W )×CR _GAIN _CTR 1+W ×CR _GAIN _CTR 2 (2)
透過公式(1)、(2)，處理單元106可根據影像IMG的像素資料(即色溫權重)，動態調整藍色色差補償係數CB_GAIN及紅色色差補償係數CR_GAIN，從而最佳化色溫補償運算。據此，處理單元106可於不同環境下，合適地補償影像IMG，從而取得具有高色彩飽和度的影像IMG。
相似地，當處理單元106欲針對像素的紅色像素值、藍色像素值 及綠色像素值進行補償時，處理單元106會針對色溫區域CTR1及CTR2分別產生色彩矩陣CM_CTR1及CM_CTR2。舉例來說，色彩矩陣CM_CTR1 可為，且色彩矩陣CM_CTR2可為。關於利 用色彩矩陣補償像素的紅色像素值、藍色像素值及綠色像素值的詳細操作過程舉例說明如下。針對影像IMG中的一像素(其具有紅色像素值R_O、綠色像素值G_O及藍色像素值B_O)，利用色彩矩陣CM_CTR1計算出此像素對應於色彩矩陣CM_CTR1的紅色像素值R1、綠色像素值G1及藍色像素值B1，如公式(3)所示。
然後，利用此像素及色彩矩陣CM_CTR2計算出此像素對應於色彩矩陣CM_CTR2的紅色像素值R2、綠色像素值G2及藍色像素值B2，如公式(4)所示。
最後，根據色溫權重W，處理單元106可產生出補償過後對應於此像素的紅色像素值R、綠色像素值G及藍色像素值B，如公式(5)所示。
利用色溫權重W、色彩矩陣CM_CTR1及CM_CTR2，處理單元106可根據公式(3)~(5)動態調整影像IMG中每一像素的紅色像素值、綠色像素值及藍色像素值。如此一來，處理單元106可於不同環境下，合適地補償影像IMG，從而影像IMG所顯示的色彩貼近人眼所觀察到的色彩。
此外，當處理單元106欲對影像IMG進行鏡頭陰影校正(Lens Shading Correction，LSC)時，處理單元106可根據色溫區域CTR1及CTR2，分別產生校正參數LSC_CTR1及LSC_CTR2。其中，校正參數LSC_CTR1及LSC_CTR2會根據像素與影像IMG中心點間的距離D(如第4圖所示)而改變，用於產生校正參數LSC_CTR1及LSC_CTR2的公式可表示為：LSC _CTR 1=CTR 1_A 0 ×D 2 +CTR 1_A 1 ×D +CTR 1_A 2 (4)
LSC _CTR 2=CTR 2_A 0 ×D 2 +CTR 2_A 1 ×D +CTR 2_A 2 (5)
其中參數CTR1_A0~CTR1_A2、CTR2_A0~CTR2_A2分別為以距離D形成的二次多項式的二次項係數、一次項係數及常數項。根據色溫權重W、校正參數LSC_CTR1及LSC_CTR2，處理單元106可根據下列公式動態產生用於鏡頭陰影校正的校正參數LSC：
根據公式(6)，處理單元106可根據影像IMG的像素資訊，動態調整用於鏡頭陰影校正的校正參數LSC(即改變以距離D形成的二次多項式 的二次項係數、一次項係數及常數項)。據此，處理單元106可於不同環境下，合適地補償影像IMG，從而取得亮度均勻的影像IMG。
值得注意的是，上述實施例透過計算影像中位於相異色溫範圍像素的數量間之比例，動態調整用於色彩補償的補償係數。據此，在不同環境參數下擷取的影像皆可被合適地補償，從而大幅改善影像擷取的效能。根據不同應用及設計理念，本領域具通常知識者應可據以實施合適的更動及修改。
值得注意的是，上述所有步驟，包含所建議的步驟，可透過硬體、韌體(即硬體裝置與電腦指令的組合，硬體裝置中的資料為唯讀軟體資料)或電子系統等方式實現。硬體可包含類比、數位及混合電路(即微電路、微晶片或矽晶片)。電子系統可包含系統單晶片(system on chip，SOC)、系統封裝(system in package，Sip)、電腦模組(computer on module，COM)及影像擷取裝置10。
綜上所述，上述實施例所提出的自動色彩補償方法可根據擷取影像時不同的環境參數，動態調整用於影像校正的參數。據此，影像校正可被最佳化，所擷取到的影像可更為貼近人眼所觀察到的景象。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
20‧‧‧自動色彩校正方法
200~210‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種自動色彩校正方法，用於一影像擷取裝置，該自動色彩校正方法包含有：計算一影像中複數個像素的複數個色溫；計算該複數個像素的該複數個色溫位於一第一色溫範圍的一第一數量與位於一第二色溫範圍的一第二數量；根據該第一數量及該第二數量，產生一色溫權重；以及根據該色溫權重、對應於該第一色溫範圍的至少一第一參數以及對應於該第二色溫範圍的至少一第二參數，計算用於影像補償的至少一校正參數。
  2. 如請求項1所述的自動色彩校正方法，其中該至少一校正參數用於鏡頭陰影校正(Lens Shading Correction，LSC)。
  3. 如請求項1所述的自動色彩校正方法，其中該至少一校正參數用於色彩校正。
  4. 如請求項1所述的自動色彩校正方法，其中該至少一校正參數用於色彩飽和度校正。
  5. 如請求項1所述的自動色彩校正方法，其中計算該影像中該複數個像素的該複數個色溫的步驟包含有：計算該複數個像素中一第一像素的一紅色像素值與一綠色像素值間的一第一比例；計算該複數個像素中該第一像素的一藍色像素值與該綠色像素值間的一第二比例；以及 根據該第一比例及該第二比例，計算該第一像素的色溫。
  6. 一種色彩校正模組，用於一影像擷取裝置，該色彩校正模組包含有：一處理單元；以及一儲存單元，用來儲存一程式碼，該程式碼指示該處理單元執行以下步驟：計算一影像中複數個像素的複數個色溫；計算該複數個像素的該複數個色溫位於一第一色溫範圍的一第一數量與位於一第二色溫範圍的一第二數量；根據該第一數量及該第二數量，產生一色溫權重；以及根據該色溫權重、對應於該第一色溫範圍的至少一第一參數以及對應於該第二色溫範圍的至少一第二參數，計算用於影像補償的至少一校正參數。
  7. 如請求項6所述的色彩校正模組，其中該至少一校正參數用於鏡頭陰影校正(Lens Shading Correction，LSC)。
  8. 如請求項6所述的色彩校正模組，其中該至少一校正參數用於色彩校正。
  9. 如請求項6所述的色彩校正模組，其中該至少一校正參數用於色彩飽和度校正。
  10. 如請求項6所述的色彩校正模組，其中計算該影像中該複數個像素的該複數個色溫的步驟包含有：計算該複數個像素中一第一像素的一紅色像素值與一綠色像素值間的一第一比例； 計算該複數個像素中該第一像素的一藍色像素值與該綠色像素值間的一第二比例；以及根據該第一比例及該第二比例，計算該第一像素的色溫。
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