专利名称：一种基于颜色映射的自动白平衡方法
技术领域：
本发明属于图像处理方法技术领域，涉及一种基于颜色映射的自动白平衡方法。
背景技术：
自动白平衡是使摄像机保持拍摄图像色彩特性的重要组成部分。现有的白平衡技术，主要有两大类——广泛假设法和先验知识法。前者基于对图像内容的某种假设，如灰色世界假设和白斑假设等。这类算法实现简单，但是，当所拍摄的有效视场内，景物的色彩不够丰富；或者画面中没有白色物体；或者在画面中存在高光区时，很容易导致误调整，使画面的色偏校正失效。而后者需要提前获得光源信息，主要包括色彩透视法、色彩相关法和色域对应法等。这类方法的性能优于前者，但需要复杂的训练过程，计算量大，不适于硬件实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于颜色映射的自动白平衡方法，运算量小，色偏校正效果好，且不受画面的颜色足够丰富以及必须具有中性色的限制。本发明所采用的技术方案是，一种基于颜色映射的自动白平衡方法，具体步骤如下步骤1、在白光环境下，用摄像机拍摄标准灰阶色卡，统计每个中性色色块的RGB 三通道均值，分别记做尾,Gk,Bk,k= 1,2,.. .，N，其中，N为该标准灰阶色卡中的中性色的色块个数；步骤2、首先，定义在RGB颜色空间中，过原点的直线方程如下 [G = U1-R... \G-k.B ，⑴其中，R，G，B为颜色空间中三通道自变量，Ii1和Ii2为直线的系数；其次，利用步骤1得到的N个色块的三通道均值，拟合三维空间中过原点的直线， 其系数为AflPgid，并将该直线定义为物理色偏角，其中
N
Y4G1Kd = ^~，(2)
Σ瓦
Z=I
N
Y4G1kfd = ^~，(3)
Σ瓦
Z=I步骤3、构造估计中性色集合的候选区域对待处理图像中的任意一像素点(Rpixel(i，j)，Gpixel (i, j)，Bpixel (i, j))，i = 1，
42，...，m，j = 1，2，...，n，其中，m和η分别为图像的长和宽，i和j均表示像素点的坐标， 令 定义满足|^+,7+)-^|<5并且|^+,_/+)-^|<"的点，为落在估计中性色集合的候选区域范围内的点，其中，ε为色偏斜率的偏差范围；步骤4、扫描待处理图像全图，如果该图中存在落在估计中性色集合的候选区域内的点，则进入步骤5，如果该图中没有落在中性色集合的候选区域的点，则转入步骤6 ；步骤5、选取待处理图像中，落在估计中性色集合的候选区域内的点的亮度最大值，记做H ；在步骤3得到的估计中性色集合的候选区域内，以亮度不小于0. 9倍；CaxS条件，
white
选取估计白色点的集合Ω 计算估计白色点集合RGB三分量均值(Gn 式确定校正色偏角，即
IL
)，并根据下K= & white， (6) 'hite
k!= & white， (7) 'hite
令 - KB’kB= <转步骤7，其中，kK和kB是白平衡增益系步骤6、首先，确定待处理图像中各点的亮度；然后，在待处理图像中，选取该图中的亮度最大值，记做Ymax，再以亮度不小于0.9 倍Ymax为条件，选取估计白点集合Ω white ；计算估计白色点集合Qwhite中RGB三分量均值‘ Rn ‘ Bcih )，并根据下
whitewhitewhite
式确定图像色偏角，即
2 9 · · ·
k；=G Ω-,IRK=GIB Ω
8 9
/V /V
选取校正色偏角
知=1 “ Std
(kf'-s) (kftd+s)
^wmwi <ksxtd -ε
%wmw>Kd +ε
0
1
-
Λ/ 1 1
\{ks2td-s)如果《< Afd {(ks2td +ε)如果
其中，是白平衡增益系数； 步骤7、对待处理图像进行白平衡处理
对待处理图像中的任意一点(R(i，j)，G(i，j)，B(i，j))，i = 1,2,
,m, j = 1,
,nc
5
按照下式进行颜色校正R(i, j) = kE ‘ R(i, j)(12)G(i，j) = kG · G(i，j)(13)B(i，j) = kB · B(i，j)(14)其中，kK和kB根据步骤5或者步骤6得到，kG = 1。步骤3中，色偏斜率的偏差范围ε的取值范围为0. 05 0. 1。步骤5中，各点亮度的选取方法为为了能够有效避免饱和度较高的彩色点被选中，使估计白点集合的选择更精确，选取待处理图像各点中，RGB三通道中最小的一个值 mm (Kpixel (土，j) ，GpixeI (i，j)， Bpijrel (i，j))，作为该点的亮度。步骤6中，各点亮度的选取方法为为了能够有效避免饱和度较高的彩色点被选中，使估计白点集合的选择更精确，选取待处理图像各点中，RGB三通道中最小的一个值 mm (Kpixel (土，j) ，GpixeI (i，j)， Bpijrel (i，j))，作为该点的亮度。本发明的一种基于颜色映射的自动白平衡方法，主要应用于带有嵌入式可编程处理器的摄像机中，其首先采用摄像机，在自然光环境下拍摄标准灰阶色卡，并根据拍摄到的灰阶色卡图像，计算出摄像机的物理色偏，并以此建立一个物理色偏角。在摄像机使用过程中，以物理色偏角为中心，在一定范围内搜索估计中性颜色点集合，以此集合的均值作为校正色偏角，将其校正到理想的中性色下，以获得RGB三分量的白平衡增益系数。如果图像中所有的像素点均没有处于物理色偏角的一定范围内，则首先以亮度最高原则，估计出图像色偏角，再根据图像色偏角与物理色偏角的关系，估计出合理的校正色偏角，将其校正到理想的中性色下，以获得RGB三分量的白平衡增益系数，对图像进行白平衡颜色校正。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明进行详细说明。本发明一种基于颜色映射的自动白平衡方法，具体步骤如下步骤1、在白光环境下，用摄像机拍摄标准灰阶色卡，统计每个中性色色块的RGB 三通道均值，分别记做尾,Gk,Bk,k= 1,2,.. .，N，其中，N为该标准灰阶色卡中的中性色的色块个数；步骤2、首先定义在RGB颜色空间中，过原点的直线方程如下 [G = U1-R... \G-k.B ，⑴其中，R，G，B为颜色空间中三通道自变量，Ic1和1 为直线的系数，根据Ic1和1 能
唯一地确定一条直线。其次，利用步骤1得到的N个色块的三通道均值，拟合三维空间中过原点的直线， 其系数为AflPgid，并将该直线定义为物理色偏角。根据最小二乘原理，可得到 别为
权利要求
1. 一种基于颜色映射的自动白平衡方法，其特征在于，具体步骤如下 步骤1、在白光环境下，用摄像机拍摄标准灰阶色卡，统计每个中性色色块的RGB三通道均值，分别记做尾^Gk，瓦，k = 1，2，...，N，其中，N为该标准灰阶色卡中的中性色的色块个数；步骤2、首先，定义在RGB颜色空间中，过原点的直线方程如下\G-k-R ， (1) [G = K-B其中，R，G，B为颜色空间中三通道自变量，Ic1和1 为直线的系数； 其次，利用步骤1得到的N个色块的三通道均值，拟合三维空间中过原点的直线，其系数为Afl^fd，并将该直线定义为物理色偏角，其中NY4G1kfd = ^~ ， (2) Σ瓦Z=INY4G1Kd =，(3)Σ瓦Z=I步骤3、构造估计中性色集合的候选区域对待处理图像中的任意一像素点(Rpixel (i, j), Gpixel (i, j), Bpixel (i, j)), i = 1,2,..., m, j = 1，2，...，n，其中，m和η分别为图像的长和宽，i和j均表示像素点的坐标，令◎，力=。』，1扁，⑷◎，力= G』1扁，(5)定义满足并且|d，_/)-"fi<s的点，为落在估计中性色集合的候选区域范围内的点，其中，ε为色偏斜率的偏差范围；步骤4、扫描待处理图像全图，如果该图中存在落在估计中性色集合的候选区域内的点，则进入步骤5，如果该图中没有落在中性色集合的候选区域的点，则转入步骤6 ；步骤5、选取待处理图像中，落在估计中性色集合的候选区域内的点的亮度最大值，记做尸； max ‘在步骤3得到的估计中性色集合的候选区域内，以亮度不小于0. 9倍；Cax为条件，选取估计白色点的集合Q^te;i十算估i十白色点集合分量均值(ζ^β’ Rc4h^ BnlMt\mmi:Am 定校正色偏角，即K= & white， (6) 'hitek!= & white， (7) 'hite令'^R - KB’kB= <转步骤7，其中，kK和kB是白平衡增益系步骤6、首先，确定待处理图像中各点的亮度；然后，在待处理图像中，选取该图中的亮度最大值，记做Ymax，再以亮度不小于0. 9倍 Y_为条件，选取估计白点集合Qwhite;计算估计白色点集合Qwh&中RGB三分量均值
2.按照权利要求1所述的基于颜色映射的自动白平衡方法，其特征在于，步骤3中，色偏斜率的偏差范围ε的取值范围为0.05 0. 1。
3.按照权利要求1所述的基于颜色映射的自动白平衡方法，其特征在于，步骤5中，各点亮度的选取方法为为了能够有效避免饱和度较高的彩色点被选中，使估计白点集合的选择更精确，选取待处理图像各点中，RGB三通道中最小的一个值min(RPixel(i，j)，Gpixel (i, j)，Bpixel (i，j))，作为该点的亮度。
4.按照权利要求1所述的基于颜色映射的自动白平衡方法，其特征在于，步骤6中，各点亮度的选取方法为为了能够有效避免饱和度较高的彩色点被选中，使估计白点集合的选择更精确，选取待处理图像各点中，RGB三通道中最小的一个值min(RPixel(i，j)，Gpixel(i, j)，Bpixel (i，j))，作为该点的亮度。
全文摘要
一种基于颜色映射的自动白平衡方法，以标准灰色色卡为基准，首先对摄像机的物理色偏进行测定，并进行模型描述，获得物理颜色平衡的映射关系，之后，根据采集到的图像中的颜色分布与中性色之间的映射关系，获得基于颜色映射的白平衡关系式，实时自动白平衡处理。本发明色偏校正效果好，且不受画面的颜色足够丰富以及必须具有中性色等限制。
文档编号H04N9/73GK102196274SQ20111011828
公开日2011年9月21日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者康凯, 朱虹, 王栋, 赵文平 申请人:西安理工大学