TWI806681B

TWI806681B - 白平衡係數校正方法及電子裝置

Info

Publication number: TWI806681B
Application number: TW111124141A
Authority: TW
Inventors: 鄭珍如
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2022-06-28
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2023-06-21
Also published as: CN117376539A; TW202402047A; US20230421916A1

Abstract

一種白平衡係數校正方法及電子裝置。紀錄一查找表，此查找表包括目標光源色溫與對應的多個第一白平衡係數，以及多個偏移光源色溫與對應的多個第二白平衡係數。獲取校正環境中基於目標光源色溫的實際光源色溫。利用第一影像感測器於校正環境中進行自動白平衡校正操作而獲取多個原始白平衡係數。反應於實際光源色溫符合偏移條件，根據實際光源色溫獲取查找表中偏移光源色溫其中之一。根據偏移光源色溫其中之一對應的第二白平衡係數與第一白平衡係數之間的差距，校正原始白平衡係數。

Description

白平衡係數校正方法及電子裝置

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種白平衡係數校正方法及電子裝置。

目前，大多數的電子產品皆配有影像擷取模組，好讓使用者可操作這些電子產品來拍照或錄影。除了可達到紀錄影像的功用之外，更可根據擷取影像執行例如視訊會議或擴增實境等等各種後續應用。基於各種組裝因素或元件特性差異，不同影像擷取模組在相同光源環境下所產生的感測結果是有落差的。也就是說，若將相同的白平衡係數套用至不同的影像感測模組，這些影像感測模組在相同光源環境下所產生的感測結果是不一致的。因此，這些影像感測模組在出廠之前會分別進行白平衡係數的校正程序來獲取專屬的白平衡係數，而非單純將相同的白平衡係數套用至所有的影像感測模組。

然而，於校正白平衡係數的校正環境中，工廠可能會使用多個光源設備來並行地對多的影像擷取裝模組同步進行校正，以提高校正效率，但這些光源設備隨著使用年限的增加可能會有老化等等現象，且不同的光源設備於相同色溫設定條件下所發出的光波長也具有差異性。因此，白平衡係數的校正結果將因為光源設備所發出的光源色溫發生偏移而不如預期，且不同影像擷取模組基於各自白平衡係數所拍攝的影像會出現顏色不一致的情況出現。

有鑑於此，本發明提供一種白平衡係數校正方法及電子裝置，其可用於解決上述技術問題。

本發明實施例提供一種白平衡係數校正方法，適於包括第一影像感測器的電子裝置，所述方法包括下列步驟。紀錄一查找表，其中所述查找表包括目標光源色溫、多個偏移光源色溫、對應於所述目標光源色溫的多個第一白平衡係數，以及分別對應於所述偏移光源色溫的多個第二白平衡係數。獲取校正環境中基於所述目標光源色溫的實際光源色溫。利用所述第一影像感測器於所述校正環境中進行自動白平衡校正操作而獲取多個原始白平衡係數。反應於所述實際光源色溫符合偏移條件，根據所述實際光源色溫獲取所述查找表中所述偏移光源色溫其中之一。根據所述偏移光源色溫其中之一所對應的所述第二白平衡係數與所述目標光源色溫所對應的所述第一白平衡係數之間的差距，校正所述原始白平衡係數，以獲取多個經校正白平衡係數。

本發明實施例提供一種電子裝置，其包括影像感測器、儲存裝置及處理器。儲存裝置紀錄有一查找表，其中所述查找表包括目標光源色溫、多個偏移光源色溫、對應於所述目標光源色溫的多個第一白平衡係數，以及分別對應於所述偏移光源色溫的多個第二白平衡係數。處理器耦接於影像感測器與儲存裝置，並經配置以執行下列步驟。獲取校正環境中基於所述目標光源色溫的實際光源色溫。利用所述第一影像感測器於所述校正環境中進行自動白平衡校正操作而獲取多個原始白平衡係數。反應於所述實際光源色溫符合偏移條件，根據所述實際光源色溫獲取所述查找表中所述偏移光源色溫其中之一。根據所述偏移光源色溫其中之一所對應的所述第二白平衡係數與所述目標光源色溫所對應的所述第一白平衡係數之間的差距，校正所述原始白平衡係數，以獲取多個經校正白平衡係數。

基於上述，於本發明的實施例中，查找表可以紀錄於儲存裝置之中，而查找表包括目標光源色溫與偏移光源色溫與第一白平衡係數以及第二白平衡係數之間的對應關係。校正環境中對應於目標光源色溫的實際光源色溫可以被偵測。當實際光源色溫相較於目標光源色溫發生偏移時，可根據實際光源色溫查找偏移光源色溫其中之一並獲取對應的第二白平衡係數。於是，進行自動白平衡校正操作而產生的原始白平衡係數可根據第一白平衡係數與查找到的第二白平衡係數之間的差異來進行校正。藉此，即便校正環境的實際光源色溫因為光源設備老化而發生偏移，最終還是可獲取符合預期的經校正白平衡係數，提高了白平衡增益校正的準確度和可靠性。

本發明的部份實施例接下來將會配合附圖來詳細描述，以下的描述所引用的元件符號，當不同附圖出現相同的元件符號將視為相同或相似的元件。這些實施例只是本發明的一部份，並未揭示所有本發明的可實施方式。更確切的說，這些實施例只是本發明的專利申請範圍中的方法與裝置的範例。

圖1是依據本發明一實施例繪示的電子裝置的示意圖。請參照圖1，在不同的實施例中，電子裝置100可例如為筆記型電腦、智慧電視、平板電腦、遊戲機、手機等等具有影像擷取功能的電子裝置，本發明對此不限制。在圖1中，電子裝置100可包括影像感測器110（即第一影像感測器）、儲存裝置120，以及處理器130。

在一些實施例中，影像感測器110用以提供影像感測功能。影像感測器110可包括感光元件，例如是電荷耦合元件（Charge Coupled Device，CCD）、互補性氧化金屬半導體（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS）元件或其他元件，本發明對此不限制。影像感測器110可與其他元件（例如鏡頭、光圈等等）組成電子裝置100的相機模組。

儲存裝置120可用以儲存影像、指令、程式碼、軟體模組等等資料，其可以例如是任意型式的固定式或可移動式隨機存取記憶體（random access memory，RAM）、唯讀記憶體（read-only memory，ROM）、快閃記憶體（flash memory）、硬碟或其他類似裝置、積體電路及其組合。

處理器130耦接影像感測器110以及儲存裝置120，例如是中央處理單元（central processing unit，CPU）、應用處理器（application processor，AP），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器（microprocessor）、數位訊號處理器（digital signal processor，DSP）、影像訊號處理器（image signal processor，ISP）、圖形處理器（graphics processing unit，GPU）或其他類似裝置、積體電路及其組合。

處理器130可存取並執行記錄在儲存裝置120中的軟體模組，以實現本發明實施例中的白平衡係數校正方法。上述軟體模組可廣泛地解釋為意謂指令、指令集、代碼、程式碼、程式、應用程式、軟體套件、執行緒、程序、功能等，而不管其是被稱作軟體、韌體、中間軟體、微碼、硬體描述語言亦或其他者。

圖2是依據本發明一實施例繪示的白平衡係數校正方法的流程圖。請參照圖2，本實施例的方法可由圖1的電子裝置100執行，以下即搭配圖1所示的元件說明圖2各步驟的細節。此外，為使本發明的概念更易於理解，以下將另輔以圖4作說明，其中圖4是依據本發明一實施例繪示的應用情境圖。

首先，在步驟S210中，儲存裝置120紀錄一查找表LT1。查找表LT1包括目標光源色溫、多個偏移光源色溫、對應於目標光源色溫的多個第一白平衡係數，以及分別對應於偏移光源色溫的多個第二白平衡係數。多個偏移光源色溫是以目標光源色溫為基準而設置，本發明對於偏移光源色溫的數量並不限制。於一些實施例中，這些偏移光源色溫與目標光源色溫可形成一等差數列，而其公差可視實際應用而設置，本發明對此不限制。

舉例而言，表1可為儲存於儲存裝置120中的查找表LT1的範例。

	CIE 1931座標	RGB響應值	白平衡係數
色溫（K）	x	y	R	G	B	R/G	B/G
5500	0.3324	0.341	80	100	120	0.8	1.2
5200	0.3397	0.3472	85	100	108	0.85	1.08
5000	0.3451	0.3516	90	100	102	0.9	1.02
4800	0.3509	0.3562	95	100	93	0.95	0.93
4500	0.3607	0.3635	100	100	88	1	0.88

表1 查找表LT1中的目標光源色溫可為「5000K」，而偏移光源色溫可分別為「5500K」、「5200K」、「4800K」以及「4500K」。目標光源色溫對應的第一白平衡係數包括紅綠比例(R/G)係數「0.9」以及藍綠比例(B/G)係數「1.02」。這些偏移光源色溫各自對應至一組第二白平衡係數，像是，偏移光源色溫「5500K」對應的第二白平衡係數包括紅綠比例(R/G)係數「0.8」以及藍綠比例(B/G)係數「1.2」。

於本發明實施例中，處理器140可基於查找表LT1來校正電子裝置100之校正環境中光源設備BT1發生色溫偏移所導致的白平衡係數偏移。須說明的是，儲存裝置所紀錄的查找表LT1是基於透過一或多個影像感測器於理想光源條件下進行感測而建立。

詳細而言，圖3是依據本發明一實施例繪示的建立查找表的流程圖。請參照圖3與圖4，圖3所示各步驟可由包括或連接影像感測器410（第二影像感測器）的一校正裝置來執行，而校正裝置為具有運算能力的計算機裝置，例如筆記型電腦等等。此外，影像感測器410將於光源設備BT2的照明下進行感測，可調色溫的光源設備BT2所發出光的色溫並未有偏移現象。此外，為了方便說明本發明，以下將以表1為查找表LT1繼續進行說明。

於步驟S310，校正裝置獲取影像感測器410在目標光源色溫下對於多個色彩通道的多個第一響應值。於步驟S320，校正裝置根據第一響應值之間的比例獲取第一白平衡係數。如表1所示，當光源設備BT2的色溫設定為目標光源色溫「5000K」，影像感測器410可進行感測並獲取對應於RGB通道的R通道響應值「90」、G通道響應值「100」、B通道響應值「102」。接著，校正裝置可根據R通道響應值「90」與G通道響應值「100」之間的比例獲取R/G係數「0.9」，並可根據B通道響應值「102」與G通道響應值「100」之間的比例獲取B/G係數「1.02」。

於步驟S330，校正裝置獲取影像感測器410在偏移光源色溫下對於色彩通道的多個第二響應值。於步驟S340，校正裝置根據第二響應值之間的比例獲取第二白平衡係數。如表1所示，若以偏移光源色溫「4500K」為範例。當光源設備BT2的色溫設定為偏移光源色溫「4500K」，影像感測器410可進行感測並獲取對應於RGB通道的R通道響應值「100」、G通道響應值「100」、B通道響應值「88」。接著，校正裝置可根據R通道響應值「100」與G通道響應值「100」之間的比例獲取R/G係數「1」，並可根據B通道響應值「88」與G通道響應值「100」之間的比例獲取B/G係數「0.88」。依此類推，其他偏移光源色溫所對應的第二白平衡係數也基於相似操作而被獲取。

於步驟S350，校正裝置根據目標光源色溫、偏移光源色溫、第一白平衡係數，以及第二白平衡係數，建立查找表LT1。由此可知，查找表LT1可代表下理想光源狀態的白平衡係數資訊。

回到圖2的流程。在步驟S220中，處理器130獲取校正環境中基於目標光源色溫的實際光源色溫。詳細而言，當要校正電子裝置100的白平衡係數時，電子裝置100將被可被放置於一燈箱或是其他校正環境中，且該校正環境中光源設備BT1系被設定為目標光源色溫。但是，基於光源設備BT1可能有老化現象或其他因素，光源設備BT1的實際光源色溫與目標光源色溫可能具有落差。

於一些實施例中，處理器130可利用影像感測110與一些色溫偵測演算法來估算實際光源色溫。色溫偵測演算法例如是灰色世界演算法或白點統計演算法等等，但不限制於此。或者，於一些實施例中，可透過連接處理器130的XYZ色彩感測器或其他色溫感測器進行感測而獲取。

在步驟S230中，處理器130利用影像感測器110於校正環境中進行自動白平衡校正操作而獲取多個原始白平衡係數C1。於一些實施例中，處理器130獲取影像感測器110在實際光源色溫下對於多個色彩通道的多個原始響應值，以根據原始響應值之間的比例獲取原始白平衡係數C1。原始響應值包括R通道響應值、G通道響應值、B通道響應值，而原始白平衡係數C1包括紅綠比例係數與藍綠比例係數。為了降低組裝差、元件特性差異與其他種種因素的影響而使電子裝置100的自動白平衡處理是準確地，處理器130將基於校正環境中的實際光源色溫進行自動白平衡校正操作而獲取電子裝置100專屬的多個原始白平衡係數C1。

在步驟S240中，處理器130判斷實際光源色溫是否符合偏移條件。換言之，處理器130判斷實際光源色溫是否已經明顯偏移目標光源色溫。若步驟S240判斷為否，代表實際光源色溫尚未明顯偏移目標光源色溫，即光源設備BT的色溫符合預期，則處理器130可無須利用查找表LT1進行其他校正操作，處理器130可將原始白平衡係數C1寫入儲存裝置120。另一方面，若步驟S240判斷為是，在步驟S250中，反應於實際光源色溫符合偏移條件，處理器130根據實際光源色溫獲取查找表LT1中偏移光源色溫其中之一。

於一些實施例中，處理器130判斷實際光源色溫與目標光源色溫之間的差值是否大於偏移臨界值，以判斷實際光源色溫是否符合偏移條件。偏移臨界值可視實際應用來設置，本發明對此不限制。若實際光源色溫與目標光源色溫之間的差值大於偏移臨界值，處理器130自查找表LT1中選擇偏移光源色溫中與實際光源色溫最接近的一者。若以表1為例，假設實際光源色溫為「4580K」，則處理器130自查找表LT1中選擇最接近的偏移光源色溫「4500K」。

在步驟S260中，處理器130根據偏移光源色溫其中之一對應的第二白平衡係數與目標光源色溫對應的第一白平衡係數之間的差距，校正原始白平衡係數C1以獲取多個經校正白平衡係數C2。舉例而言，若以表1為例，處理器130可根據與實際光源色溫最接近的偏移光源色溫「4500K」所對應的第二白平衡係數與目標光源色溫「5000K」對應的第一白平衡係數之間的差值來調整原始白平衡係數C1。於一些實施例中，處理器130可根據一些預設函式或其他查找表來根據前述差值決定一調整參數，此調整參數可包括調整比例或/與調整數值。接著，處理器130在根據調整參數來調整原始白平衡係數C1，像是將原始白平衡係數C1乘上調整比例或將原始白平衡係數C1加減調整數值等等。

於一些實施例中，處理器130計算偏移光源色溫其中之一所對應的第二白平衡係數與第一白平衡係數之間的差距，並根據此差距獲取一調整比例。於是，處理器130可根據調整比例校正原始白平衡係數C1，以獲取多個經校正白平衡係數C2。經校正白平衡係數包括經校正的紅綠比例係數與經校正的藍綠比例係數。經校正白平衡係數C2可紀錄於儲存裝置120中。藉此，電子裝置100可根據經校正白平衡係數C2來對擷取影像進行自動白平衡調整，提昇自動白平衡功能的穩定度與準確度。

舉例而言，若以表1為例，處理器130可先計算實際光源色溫最接近的偏移光源色溫「4500K」所對應的R/G係數「1」與目標光源色溫「5000K」所對應的R/G係數「0.9」之間的差值為0.1。接著，處理器130根據上述差值「0.1」與偏移光源色溫「4500K」所對應的R/G係數「1」獲取一調整比例為10%。於是，處理器130可將原始白平衡係數C1中的原始R/G係數乘上（100%-10%）。像是，假設原始R/G係數為「0.92」，則經校正白平衡係數C2中的R/G係數為0.92*（100%-10%）=0.828。根據相同的操作原理，處理器130可獲取經校正的B/G係數。上述經校正的R/G係數與經校正的B/G係數係對應至目標光源色溫「5000K」，並可紀錄於儲存裝置120中。

須說明的是，以至少一處理器執行之白平衡係數校正方法的處理程序並不限於上述實施形態。舉例而言，可以其他順序執行各步驟。又，可組合上述步驟中之任二個以上的步驟，亦可修正步驟之一部分。或者，亦可除了上述各步驟外還執行其他步驟。

此外，上述實施例係以單一個目標光源色溫為例進行說明，但本領域技術人員可理解相似操作可基於其他目標光源色溫而重複進行。舉例而言，假設目標光源色溫可分別為D65光源的6500K、CWF光源的4150K，以及A燈源的2800K，圖2所示流程可對應地執行三次而獲取對應於D65光源、CWF光源，以及A燈源的三組經校正白平衡係數，從而建立電子裝置100用以進行自動白平衡功能的經校正色溫曲線。電子裝置100可根據經校正色溫曲線與拍攝場景的室溫來對擷取影像進行自動白平衡校正。對應的，儲存裝置120所紀錄之查找表也可包括多個目標光源色溫、各個目標光源色溫的多個偏移光源色溫、各個目標光源色溫對應的第一白平衡係數以及各個偏移光源色溫對應的第二白平衡係數。

綜上所述，在本發明的實施例中，預先建立的查找表中的白平衡係數可基於理想光源條件而獲取。當自動白平衡校正之校正環境的實際光源色溫相較於目標光源色溫發生偏移時，可根據實際光源色溫從查找表獲取對應的第二白平衡係數以及獲取目標光源色溫對應的第一白平衡係數。於是，進行自動白平衡校正操作而產生的原始白平衡係數可根據第一白平衡係數與第二白平衡係數之間的差異來調整。如此一來，即便校正環境的實際光源色溫發生偏移，最終還是可獲取符合預期的經校正白平衡係數，提高了自動白平衡功能的準確度和可靠性，並使得相同型號的電子產品在出廠後具有一致性的白平衡處理結果。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:電子裝置

110,410:影像感測器

120:儲存裝置

130:處理器

LT1:查找表

BT1,BT2:光源設備

C1:原始白平衡係數

C2:經校正白平衡係數

S210~S260,S310~S350:步驟

圖1是依據本發明一實施例繪示的電子裝置的示意圖。圖2是依據本發明一實施例繪示的白平衡係數校正方法的流程圖。圖3是依據本發明一實施例繪示的建立查找表的流程圖。圖4是依據本發明一實施例繪示的應用情境圖。

S210~S260:步驟

Claims

一種白平衡係數校正方法，適於包括一第一影像感測器的一電子裝置，所述方法包括：紀錄一查找表，其中所述查找表包括一目標光源色溫、多個偏移光源色溫、對應於所述目標光源色溫的多個第一白平衡係數，以及分別對應於所述偏移光源色溫的多個第二白平衡係數；獲取校正環境中基於所述目標光源色溫的實際光源色溫，其中所述校正環境中一光源設備設定為所述目標光源色溫；利用所述第一影像感測器於所述校正環境中進行一自動白平衡校正操作而獲取多個原始白平衡係數；反應於所述實際光源色溫符合一偏移條件，根據所述實際光源色溫獲取所述查找表中所述偏移光源色溫其中之一；以及根據所述偏移光源色溫其中之一所對應的所述第二白平衡係數與所述目標光源色溫所對應的所述第一白平衡係數之間的差距，校正所述原始白平衡係數，以獲取所述第一影像感測器的多個經校正白平衡係數，其中反應於所述實際光源色溫符合所述偏移條件，根據所述實際光源色溫獲取所述查找表中所述偏移光源色溫其中之一的步驟包括：判斷所述實際光源色溫與所述目標光源色溫之間的差值是否大於偏移臨界值；以及若是，選擇所述偏移光源色溫中與所述實際光源色溫最接近的一者。
如請求項1所述的白平衡係數校正方法，其中根據所述偏移光源色溫其中之一所對應的所述第二白平衡係數與所述目標光源色溫所對應的所述第一白平衡係數之間的差距，校正所述原始白平衡係數的步驟包括：計算所述偏移光源色溫其中之一所對應的所述第二白平衡係數與所述第一白平衡係數之間的所述差距；根據所述差距獲取一調整比例；以及根據所述調整比例校正所述原始白平衡係數。
如請求項1所述的白平衡係數校正方法，所述方法更包括：獲取一第二影像感測器在所述目標光源色溫下對於多個色彩通道的多個第一響應值；根據所述第一響應值之間的比例獲取所述第一白平衡係數；獲取所述第二影像感測器在所述偏移光源色溫下對於所述色彩通道的多個第二響應值；根據所述第二響應值之間的比例獲取所述第二白平衡係數；以及根據所述目標光源色溫、所述偏移光源色溫、所述第一白平衡係數，以及所述第二白平衡係數，建立所述查找表。
如請求項1所述的白平衡係數校正方法，其中利用所述第一影像感測器於所述校正環境中進行所述自動白平衡校正操作而獲取所述原始白平衡係數的步驟包括：獲取所述第一影像感測器在所述實際光源色溫下對於多個色彩通道的多個原始響應值，以根據所述原始響應值之間的比例獲取所述原始白平衡係數。
如請求項1所述的白平衡係數校正方法，其中所述原始白平衡係數與所述經校正白平衡係數分別包括一紅綠比例係數與一藍綠比例係數。
一種電子裝置，包括：一第一影像感測器；一儲存裝置，紀錄一查找表，其中所述查找表包括一目標光源色溫、多個偏移光源色溫、對應於所述目標光源色溫的多個第一白平衡係數，以及分別對應於所述偏移光源色溫的多個第二白平衡係數；一處理器，耦接於所述第一影像感測器與所述儲存裝置，並經配置以：獲取校正環境中基於所述目標光源色溫的實際光源色溫，其中所述校正環境中一光源設備設定為所述目標光源色溫；利用所述第一影像感測器於所述校正環境中進行一自動白平衡校正操作而獲取多個原始白平衡係數；反應於所述實際光源色溫符合一偏移條件，根據所述實際光源色溫獲取所述查找表中所述偏移光源色溫其中之一；以及根據所述偏移光源色溫其中之一所對應的所述第二白平衡係數與所述目標光源色溫所對應的所述第一白平衡係數之間的差距，校正所述原始白平衡係數，以獲取所述第一影像感測器的多個經校正白平衡係數，其中所述處理器更經配置以：判斷所述實際光源色溫與所述目標光源色溫之間的差值是否大於偏移臨界值；以及若是，選擇所述偏移光源色溫中與所述實際光源色溫最接近的一者。
如請求項6所述的電子裝置，其中所述處理器更經配置以：計算所述偏移光源色溫其中之一所對應的所述第二白平衡係數與所述第一白平衡係數之間的所述差距；根據所述差距獲取一調整比例；以及根據所述調整比例校正所述原始白平衡係數。
如請求項6所述的電子裝置，其中多個色彩通道的多個第一響應值是由一第二影像感測器在所述目標光源色溫下而獲取，所述色彩通道的多個第二響應值是由所述第二影像感測器在所述偏移光源色溫下而獲取，所述第一白平衡係數為所述第一響應值之間的比例，所述第二白平衡係數為所述第二響應值之間的比例。
如請求項6所述的電子裝置，其中所述處理器更經配置以：獲取所述第一影像感測器在所述實際光源色溫下對於多個色彩通道的多個原始響應值，以根據所述原始響應值之間的比例獲取所述原始白平衡係數。
如請求項6所述的電子裝置，其中所述原始白平衡係數與所述經校正白平衡係數分別包括一紅綠比例係數與一藍綠比例係數。