TWI548284B - 白平衡調整方法 - Google Patents

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    • H04N23/88—Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals for colour balance, e.g. white-balance circuits or colour temperature control

Description

白平衡調整方法
本發明關於一種圖像處理技術，尤其涉及一種白平衡調整方法。
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空間，以估測光源中的參考黑與參考白。
有鑒於此，有必要提供一種使用較少記憶體的白平衡調整方法。
一種白平衡調整方法，包括如下步驟：採集Raw圖像，Raw圖像的畫素排列方式為BGb/GrR格式；採用預定的取樣寬度對Raw圖像進行取樣以取得B、Gb、Gr、R通道的色階值；對B、Gb、Gr、R通道中的每個通道均配置第一緩衝空間和第二緩衝空間，第一緩衝空間用來儲存較小的色階值，第二緩衝空間用來儲存較大的色階值；初始化第一緩衝空間和第二緩衝空間，第一緩衝空間的初始值為2 n -1，第二緩衝空間的初始值為0，其中，n為色階值的位數；分別判斷B、Gb、Gr、R的色階值中是否有比儲存在各自第一緩衝空間中的色階值較小的色階值，如果有，則儲存該較小的色階值，並將較大的色階值從第一緩衝空間中移除，重複上述過程直到B、Gb、Gr、R通道的所有色階值與對應第一緩衝空間儲存的色階值比較結束，計算B、Gb、Gr、R四個通道之第一緩衝空間儲存的色階值的平均值，該平均值表示參考黑；分別判斷B、Gb、Gr、R的色階值中是否有比儲存在各自第二緩衝空間中的色階值較大的色階值，如果有，則儲存該較大的色階值，並將較小的色階值從第而緩衝空間中移除，重複上述過程直到B、Gb、Gr、R所有通道的色階值與對應第二緩衝空間儲存的色階值比較結束，計算B、Gb、Gr、R四個通道之第二緩衝空間儲存的色階值的平均值，該平均值表示參考白；採用參考黑和參考白並利用直方圖延展法對Raw圖像進行白平衡調整。
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RGB通道的所有色階值進行儲存，而是儲存較小值和較大值，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圖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空間大小的示意圖。
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圖像的白平衡，白平衡調整方法包括如下步驟：
S1，採集Raw圖像，Raw圖像的畫素排列方式為BGb/GrR格式。
S2，採用預定的取樣寬度對Raw圖像進行取樣以取得B、Gb、Gr、R通道的色階值。
S3，對B、Gb、Gr、R通道中的每個通道均配置第一緩衝空間和第二緩衝空間，第一緩衝空間用來儲存較小的色階值，第二緩衝空間用來儲存較大的色階值。
S4，初始化第一緩衝空間和第二緩衝空間，第一緩衝空間儲存的初始值為2 n -1，第二緩衝空間儲存的初始值為0，其中，n為Raw圖像畫素的位數。
S5，分別判斷B、Gb、Gr、R的色階值中是否有比儲存在各自第一緩衝空間中的色階值較小的色階值，如果有，則儲存該較小的色階值，並將較大的色階值從第一緩衝空間中移除，重複上述過程 直到B、Gb、Gr、R通道的所有色階值與對應第一緩衝空間儲存的色階值比較結束，計算第一緩衝空間儲存的色階值的平均值，該平均值表示參考黑。
S6，分別判斷B、Gb、Gr、R的色階值中是否有比儲存在各自第二緩衝空間中的色階值較大的色階值，如果有，則儲存該較大的色階值，並將較小的色階值從第而緩衝空間中移除，重複上述過程直到B、Gb、Gr、R所有通道的色階值與對應第二緩衝空間儲存的色階值比較結束，計算第二緩衝空間儲存的色階值的平均值，該平均值表示參考白。
S7，採用參考黑和參考白並利用直方圖延展法對Raw圖像進行白平衡調整。
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，預定的取樣寬度可以為2個畫素、4個畫素、8個畫素或者16個畫素，本實施例中，採用水平和垂直方向上均是2畫素的寬度分別取樣Raw圖像中的B、Gb、Gr、R通道，然後得到相應的色階值。
S3中，分別給B、Gb、Gr、R通道配置自己的第一緩衝空間和第二緩衝空間，即具有4個第一緩衝空間和4個第二緩衝空間。
第一緩衝空間和第二緩衝空間的容量大小是任意設定的，在此對於容量的大小我們引用文獻上的定義：，其中，m、n分別為Raw圖像行、列上的畫素的個數，a為行的取樣寬度，b為列的取樣寬度，c為門檻值，a、b的取值可以相等也可以不等。
門檻值可以任意設定，例如，0.01、0.02、0.03等。門檻一般包括大小相等的最大值門檻和最小值門檻，最大值門檻是為了得到參考白，最小值門檻石為了得到參考黑。
最大值門檻為：從最大的色階值向色階值逐漸減小的方向抓取一定數量的畫素，該畫素數量與Raw圖像的畫素總數量的比值即為最大值門檻。最大值門檻所對應範圍內的畫素指上述的從最大的色階值向色階值逐漸減小的方向所取的該一定數量的畫素。
最小值門檻為：從最小的色階值向色階值逐漸增大的方向抓取一定數量的畫素，該畫素數量與Raw圖像的畫素總數量的比值即為最小值門檻。最小值門檻Rmin所對應範圍內的畫素指上述的從最小的色階值向色階值逐漸增大的方向所取的該預定數量的畫素。
最大值門檻與最小值門檻相等，也就是最小值門檻與最大值門檻二者所對應範圍內的畫素數量是相同的。但是，最小值門檻與最大值門檻二者所對應範圍內的畫素色階值所跨越的範圍可能會有所不同。
S4中，若畫素是以10bits表示，則第一緩衝空間和第二緩衝空間可以儲存大小為0~1023範圍內的色階值。對於第一緩衝空間而言，由於要收集較小的色階值，因此初始化值為1023(即210-1)；以此類推，由於第二緩衝空間要收集較大的色階值，因此初始化值為0。
同理，若畫素是以8bits表示，則第一緩衝空間和第二緩衝空間可以儲存大小為0~255範圍內的色階值。對於第一緩衝空間而言，由於要收集較小的色階值，因此初始化值為255(即28-1)；以此類推，由於第二緩衝空間要收集較大的色階值，因此初始化值為0。
S5中，圖2中的一幅Raw圖像用6×6畫素表示，水平和垂直方向上均以2畫素寬度取樣，則分別有9個B、Gb、Gr、R，即有B通道有9個色階值、Gb通道有9個色階值、Gr通道有9個色階值和R通道有9個色階值。
將B通道的9個色階值中的第一個色階值與B通道對應的第一緩衝空間內初始的色階值進行比較，如果第一個色階值小於第一緩衝空間內儲存的色階值，則儲存該較小的第一個色階值，並將較大的色階值移除該第一緩衝空間，將第二色階值與第一緩衝空間內儲存的第一個色階值進行比較，於第一緩衝空間內儲存第一個色階值和第二色階值中的較小的一個而將較大的移出，重複上述過程，直至9個色階值比較結束，以使9個色階值中最小的一個色階值儲存於第一緩衝空間內。
參考B通道的方法，分別將Gb、Gr、R通道的9個色階值與對應第 一緩衝空間內的色階值進行比較，並將較小的色階值儲存於第一緩衝空間內。
待B、Gb、Gr、R通道的色階值比較結束後，四個第一緩衝空間內分別儲存有一個較小的色階值，即共有四個較小的色階值被儲存。
計算四個較小色階值的平均值，該平均值表示相應通道的白平衡調整中的參考黑。
S6，參考S5的方法，分別將B、Gb、Gr、R通道的9個色階值與對應第二緩衝空間內的色階值進行比較，並將較大的色階值儲存於第二緩衝空間內。
待B、Gb、Gr、R通道的色階值比較結束後，四個第二緩衝空間內分別儲存有一個較大的色階值，即共有四個較大的色階值被儲存。
計算四個較大色階值的平均值，該平均值表示相應通道的白平衡調整中的參考白。
S7，於直方圖延展法中，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。
於S2-S6中，對畫素個數相同Raw圖像，取樣寬度不同，B、Gb、Gr、R通道中色階值的個數也不同；同理，對同樣的取樣寬度， 畫素不同的Raw圖像，B、Gb、Gr、R通道中色階值的個數也不同。
另外，S5和S6並無先後次序，可先執行S6再執行S5；再則，於S5和S6中，B、Gb、Gr、R通道的比較順序亦無限定。
本實施例的白平衡調整方法並不是將RGB通道的所有色階值進行儲存，而是儲存較小值和較大值，從而節約了記憶體的配置空間，由圖3可以看出，於976×1296、2608×1960、3280×2464、4208×3120個畫素的Raw圖像中，採用上述白平衡調整方法所使用的記憶體空間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空間。
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：採集Raw圖像，Raw圖像的畫素排列方式為BGb/GrR格式；採用預定的取樣寬度對Raw圖像進行取樣以取得B、Gb、Gr、R通道的色階值；對B、Gb、Gr、R通道中的每個通道均配置第一緩衝空間和第二緩衝空間，第一緩衝空間用來儲存較小的色階值，第二緩衝空間用來儲存較大的色階值；初始化第一緩衝空間和第二緩衝空間，第一緩衝空間的初始值為2 n -1，第二緩衝空間的初始值為0，其中，n為畫素的位數；分別判斷B、Gb、Gr、R的色階值中是否有比儲存在各自第一緩衝空間中的色階值較小的色階值，如果有，則儲存該較小的色階值，並將較大的色階值從第一緩衝空間中移除，重複上述過程直到B、Gb、Gr、R通道的所有色階值與對應第一緩衝空間儲存的色階值比較結束，計算B、Gb、Gr、R四個通道之第一緩衝空間儲存的色階值的平均值，該平均值表示參考黑；分別判斷B、Gb、Gr、R的色階值中是否有比儲存在各自第二緩衝空間中的色階值較大的色階值，如果有，則儲存該較大的色階值，並將較小的色階值從第而緩衝空間中移除，重複上述過程直到B、Gb、Gr、R所有通道的色階值與對應第二緩衝空間儲存的色階值比較結束，計算B、Gb、Gr、R四個通道之第二緩衝空間儲存的色階值的平均值，該平均值表示參考白；採用參考黑和參考白並利用直方圖延展法對Raw圖像進行白平衡調整。
  2. 如請求項1所述的白平衡調整方法，其中，所述取樣寬度為水平和垂直方向上的2個畫素、4個畫素、8個畫素或16個畫素。
  3. 如請求項1所述的白平衡調整方法，其中，所述第一緩衝空間和第二緩衝空間的大小為，m、n分別為Raw圖像行、列上的畫素的個數，a為行的取樣寬度，b為列的取樣寬度，c為門檻值。
  4. 如請求項1所述的白平衡調整方法，其中，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。
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