TWI540905B - 白平衡調整方法 - Google Patents

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Description

白平衡調整方法
本發明關於一種影像處理技術，尤其涉及一種影像處理技術中的白平衡調整方法。
一般而言，物體反射出的光顏色視光源的色彩而定。人的大腦可以檢測並更正類似這樣的色彩改變，因此不論是在陽光、陰霾的天氣、室內白熾燈或螢光燈下，人的眼睛均可以適應這樣的色彩改變，而不會影響人們所看的白色物體。然而，就數位影像獲取裝置而言，這些由不同光源產生的“白色”在顏色上來說還是不盡相同。例如，鎢絲燈(燈泡)照明的環境拍出的照片可能偏黃，其他環境拍出的照片可能有的會偏藍色或紅色。
為了貼近人的視覺，數位圖像獲取裝置就必須模仿人類大腦並根據光線來調整色彩，定義什麽是白色，以便在最後照片中能夠呈現中肉眼所看到的白色，這種調整即稱之為“白平衡(White Blance)”。
習知技術中，提出利用直方圖延展方法(Color Histogram Stretching,CHS)於影像白平衡，將未經白平衡影像的RGB三通道(Red，Green，Blue)的色階直方圖，重新量化至0-255的範圍，結果顯示這個方法具有較小誤差與即時的特性。但該方法，由於使用了直方圖，因此在方法論的實現上，需要預先配置較大 的記憶體大小，以估測光源中的參考黑與參考白。
有鑑於此，有必要提供一種影像對比度較高的白平衡調整方法。
一種白平衡調整方法，包括以下步驟：載入Raw影像，Raw影像的畫素排列方式為BGb/GrR格式；抽取Raw影像中B、Gb、Gr、R通道，並得到相應通道中所有畫素的色階值；分別掃描B、Gb、Gr、R通道中的所有畫素的色階值並採用一預定間隔將色階值分組，記錄每一個分組內所有色階值對應的畫素個數，以得到B、Gb、Gr、R通道中每一個分組的累計比例；將B、Gb、Gr、R各通道的累計比例與一預設的最小值和最大值比較，以得到大於等於最大值的累計比例和小於等於最小值的累計比例，大於等於最大值的累計比例對應分組內的色階值的平均值為參考白，小於等於最小值的累計比例對應分組內的色階值的平均值為參考黑；根據得到的參考白和參考黑，採用直方圖延展法將B、Gb、Gr、R通道中的色階值重新量化以得到白平衡調整後的色階值。
相較於先前技術，本發明實施例的白平衡調整方法並不是將R、B、Gb、Gr通道的所有色階值進行儲存，而是將色階值以預定間隔進行分組後進行儲存，從而節約了記憶體的配置空間。
圖1是本發明實施白平衡調整方法的流程圖。
圖2是一種Raw影像的畫素排列示意圖。
圖3是本發明實施例與習知技術中直方圖延展方法採用的記憶體大小大小的示意圖。
下面將結合附圖對本發明實施例作進一步詳細說明。
請參閱圖1，本發明實施例提供的白平衡調整方法用來調整影像的白平衡，白平衡調整方法包括如下步驟：
S1，載入Raw影像，Raw影像的畫素排列方式為BGb/GrR格式。
S2，抽取Raw影像中B、Gb、Gr、R通道，並得到相應通道中所有畫素的色階值。
S3，分別掃描B、Gb、Gr、R通道中的所有畫素的色階值並採用一預定間隔將色階值分組，記錄每一個分組內所有色階值對應的畫素個數，以得到B、Gb、Gr、R通道中每一個分組的累計比例。
S4，將B、Gb、Gr、R各通道的累計比例與一預設的最小值和一預設的最大值比較，以得到大於等於最大值的累計比例和小於等於最小值的累計比例，大於等於最大值的累計比例對應分組內的色階值的平均值為參考白，小於等於最小值的累計比例對應分組內的色階值的平均值為參考黑。
S5，根據得到的參考白和參考黑，採用直方圖延展法將B、Gb、Gr、R通道中的色階值重新量化以得到白平衡調整後的色階值。
請一並參閱圖2，在S1中，一副Raw圖像(Raw的原意為“未經加工”，可以理解，Raw圖像就是影像感測器將捕捉到的光源訊號轉為數位訊號的原始數據組成的圖像)由多個畫素(pixel)組成，再依據影像感測器表面覆蓋的彩色濾光片，可以得到圖中所示的拜爾模式(Bayer Pattern)，即BG/GR(本案中以BGb/GrR表示)格式，換言之，當奇數行畫素的排列為BGBGBG時，偶數行 畫素的排列為GRGRGR，或者，當奇數行畫素的排列為GRGRGR時，偶數行畫素的排列為BGBGBG。其中，Gb代表BGBG中的G，Gr代表GRGR中的G。
S2中，分別掃描每一個畫素以得到B、Gb、Gr、R通道中每一個通道的第一個畫素到最後一個畫素的色階值。
需要說明地是，B、Gb、Gr、R通道中首先得到哪個通道畫素的色階值並無限定，可以按照B、Gb、Gr、R通道的順序或R、Gb、Gr、B通道的順序，也可以為其他順序。
若每一個畫素以8bits表示，則色階值的範圍為0~255；若每一個畫素以10bits表示，則色階值的範圍為0~1023。概而言之，畫素色階值的範圍為[0，2n-1]，其中，n為畫素的位數。
S3中，可以先掃描R通道所有畫素的色階值，並記錄所有色階值對應的畫素個數，例如，色階值為50的畫素個數為20000個、色階值為100的畫素個數為38000個、色階值為200的畫素個數為40000個等等一系列數據。
累計比例的計算方法如下：例如Raw影像的總畫素個數為976×1296，R通道中色階值為1的畫素個數為1萬、色階值2對應的畫素個數為5千、色階值3對應的畫素個數為1萬，那麼，色階值為3時的累計比例為(10000+5000+10000)/(976×1296)=0.0198，而累計比例0.0198對應了色階值3。需要說明地是，此處的畫素個數只是為了方便說明，並不一定正確。
而本實施方式中的累計比例，並不是單個色階值的累計比例，而是預定間隔內所有色階值的累計比例，預定間隔的取值範圍與色 階值的範圍相同且預定間隔大於1。本實施例中，預定間隔記作Itv，那麼每個通道具有個分組，則會得到個累計比例。
假設預定間隔為5，那麼，色階值介於0-4、5-9、10-14……之間的畫素被歸類於同一個分組，例如，色階值為4的累計比例等於色階值介於0-4之間所有畫素的個數與Raw圖像畫素個數的比值，色階值為9的累計比例等於色階值介於0-9之間所有畫素的個數與Raw圖像總畫素個數的比值，換言之，每一個累計比例對應了預定間隔內的一組色階值。
以此類推，採用相同的方法，得到B、Gb、Gr通道的預定間隔內的色階值的累計比例。
當然，得到B、Gb、Gr、R通道中色階值的累計比例並無先後順序。
S4中，B、Gb、Gr、R通道各自的最小值和最小值可以由使用者自訂，不同通道的最大值和最小值可以分別相同，也可以不同。
本實施方式中，各通道的預設的最小值均為0.01、最大值均為0.99。
將S3中的R通道的所有累計比例與最大值和最小值比較，從而得到所有小於等於最小值的累計比例和大於等於最大值的累計比例，大於等於最大值的累計比例對應的所有分組內的色階值的平均值為參考白，小於等於最小值的累計比例對應的所有分組內的色階值的平均值為參考黑。
以此類推，對於B、Gb、Gr通道，採用與R通道相同的方法，利用各自的累計比例，得到相應通道的參考白和參考黑。
S5中，Raw圖像中的每一個畫素根據參考黑和參考白進行調整，白平衡調整後的畫素的色階值為，其中，C表示Raw圖像中每一個畫素的原始色階值、H表示參考白、L表示參考黑、M為255或1023，例如，計算R通道畫素調整後色階值，H、L應採用R通道的相應值。
參考R通道的做法，根據B、Gb、Gr通道的相應參考黑和參考白得到相應通道白平衡後的直方圖。
本實施例的白平衡調整方法並不是將R、B、Gb、Gr通道的所有色階值的累計比例進行儲存，而是將色階值以預定間隔進行分組後進行儲存，從而節約了記憶體的配置空間。
由圖3可以看出，當預定間隔為2時，本實施例的白平衡調整方法所需要配置的記憶體大小為習知技術所配置的記憶體大小的1/2，當預定間隔為8時，本實施例需要配置的記憶體大小僅為習知技術記憶體大小的1/8，由此可見，採用本實施例的白平衡調整方法所使用的記憶體大小遠遠小於同等畫素條件使用習知技術直方圖延展法調整白平衡所使用的記憶體大小。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

Claims (4)

  1. 一種白平衡調整方法，包括如下步驟：載入Raw影像，Raw影像的畫素排列方式為BGb/GrR格式；抽取Raw影像中B、Gb、Gr、R通道，並得到相應通道中所有畫素的色階值；分別掃描B、Gb、Gr、R通道中的所有畫素的色階值並採用一預定間隔將色階值分組，記錄每一個分組內所有色階值對應的畫素個數，以得到B、Gb、Gr、R通道中每一個分組的累計比例；將B通道的累計比例與一預設的最小值和一預設的最大值比較，以得到大於等於最大值的累計比例和小於等於最小值的累計比例，大於等於最大值的累計比例對應分組內的色階值的平均值為B通道的參考白，小於等於最小值的累計比例對應分組內的色階值的平均值為B通道的參考黑，將Gb通道的累計比例與一預設的最小值和一預設的最大值比較，以得到大於等於最大值的累計比例和小於等於最小值的累計比例，大於等於最大值的累計比例對應分組內的色階值的平均值為Gb通道的參考白，小於等於最小值的累計比例對應分組內的色階值的平均值為Gb通道的參考黑，將Gr通道的累計比例與一預設的最小值和一預設的最大值比較，以得到大於等於最大值的累計比例和小於等於最小值的累計比例，大於等於最大值的累計比例對應分組內的色階值的平均值為Gr通道的參考白，小於等於最小值的累計比例對應分組內的色階值的平均值為Gr通道的參考黑，將R通道的累計比例與一預設的最小值和一預設的最大值比較，以得到大於等於最大值的累計比例和小於等於最小值的累計比例，大於等於最大值的累計比例對應分組內的色階值的平均值為R通道的參考白，小於等於 最小值的累計比例對應分組內的色階值的平均值為R通道的參考黑，其中，得到B、Gb、Gr、R通道的參考白和參考黑無先後順序；根據得到的參考白和參考黑，採用直方圖延展法將B、Gb、Gr、R通道中的色階值重新量化以得到白平衡調整後的色階值，所述直方圖延展法完成白平衡調整後的畫素的色階值為，其中，C表示Raw圖像中每一個畫素的原始色階值、H表示參考白、L表示參考黑、M為255或1023。
  2. 如請求項1所述的白平衡調整方法，其中，所述最小值為0.01，最大值為0.99。
  3. 如請求項1所述的白平衡調整方法，其中，所述畫素的色階值範圍為[0，2n-1]，n為畫素的位數。
  4. 如請求項3所述的白平衡調整方法，其中，所述預定間隔為大於1且小於2n-1的整數。
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