低照度下彩色摄像机自动白平衡处理方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种低照度下彩色摄像机自动白平衡处理方法及装置，所述方法包括：通过训练得到图像的曝光参数、环境红外光强度以及红外光图像强度估计值之间的映射关系表；获取待处理图像，并获取与该图像相对应的曝光参数，实时检测当前环境红外光强度信息，依据所述曝光参数、环境红外光强度信息以及映射关系表获取当前的红外光图像强度估计值；依据当前的红外光图像强度估计值对待处理图像进行去红外影响处理；对经去红外影响处理得到的处理图像进行白平衡校正。采用本发明，可以避免低照度条件下自动白平衡过程中由于受到红外光的影响而无法有效校正而造成的色彩失真问题，使得在低照度下仍能获取质量很好的彩色图像。
【专利说明】低照度下彩色摄像机自动白平衡处理方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理【技术领域】，具体而言，涉及一种低照度下彩色摄像机自动白 平衡处理方法及装置。
【背景技术】
[0002] 通常，数码摄像机和数码照相机等视频摄像设备一般包含：光学镜头、图像传感 器、图像处理芯片、图像传输模块和图像显示模块。
[0003] 众所周知，同种颜色的物体在不同光源的照射下会呈现出不同的颜色，例如，灰色 的物体在白炽灯照射下会呈现黄色，在冷光源照射下会呈现青色等。由于人眼具有基于此 类环境下对于颜色的自动调节功能，因此在不同的光源下，人眼可以还原物体的本质颜色。 然而，在此类环境下，经过光学镜头和图像传感器处理后输出的颜色与人眼观察的结果则 有差异，例如通过一具体实验表明，在日光灯照射下，灰色物体经过光学镜头和图像传感器 处理后输出的图像呈现明显的绿色。因此，必须对该输出图像的颜色进行处理，使其在不 同的光源下呈现与人眼观察的结果相同或相近的灰色，目前主要采用白平衡校正的实现方 法。
[0004] 低照度环境下，相比于红外光强度，可见光强度微弱，彩色摄像机成像时，若图像 传感器同时接收红外光波段和可见光波段，得到的图像中红色光波段会比正常值大，使输 出图像整体偏红；若滤除掉红外光波段，则会降低进光量，降低图像亮度，从而导致图像处 理芯片中曝光参数提高，进而增大了噪声。前一种情况，常见的解决方法是丢弃图像的颜色 信息，输出黑白图像；而后一种情况，因成像质量太差而不可行。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例的目的在于提供在低照度条件下，接收可见光和红外光波段，对输 出图像进行有效地白平衡校正、以获取颜色艳丽、噪声强度较小的彩色图像的一种低照度 下彩色摄像机自动白平衡处理方法及装置。
[0006] 为了达到本发明实施例的目的，本发明采用以下技术方案实现：
[0007] -种低照度下彩色摄像机自动白平衡处理方法，包括：
[0008] 通过训练得到图像的曝光参数、环境红外光强度以及红外光图像强度估计值之间 的映射关系表；
[0009] 获取待处理图像，并获取与该图像相对应的曝光参数，实时检测当前环境红外光 强度信息，依据所述曝光参数、环境红外光强度信息以及映射关系表获取当前的红外光图 像强度估计值；
[0010] 依据当前的红外光图像强度估计值对待处理图像进行去红外影响处理；
[0011] 对经去红外影响处理得到的处理图像进行白平衡校正。
[0012] 优选地，通过训练以得到图像的曝光参数、环境红外光强度信息以及红外光图像 强度估计值之间的映射关系表的步骤包括：
[0013] 利用红外光照射素材获取图像，同时获取光学镜头附近的环境红外光强度信息、 图像的曝光参数信息以及获取图像的红色通道均值信息；
[0014] 据此建立图像的曝光参数、环境红外光强度信息和红外光图像强度估计值之间的 映射关系表并保存。
[0015] 优选地，依据当前图像红外光强度估计值对待处理图像进行去红外影响处理的步 骤包括：
[0016] 对待处理图像的红色通道数据减去当前红外光图像强度估计值，以剔除红外光的 影响。
[0017] 优选地，对经去红外影响处理得到的处理图像进行白平衡校正的步骤包括：
[0018] 对处理图像进行分块；
[0019] 挑选不易受红外影响的特定色彩块或亮度值较大的灰块作为候选灰块；
[0020] 依据候选块计算出待处理图像的灰块的色彩值；
[0021] 依据待处理图像的灰块的色彩值获得白平衡校正参数；
[0022] 依据得到的白平衡校正参数对经去红外影响处理得到的处理图像进行白平衡校 正。
[0023] -种低照度下彩色摄像机自动白平衡处理装置，包括：
[0024] 第一数据采集单元，用于采集有且仅有红外光波段的图像；获取在拍摄该图像时 当前环境的红外光强度信息以及图像处理芯片的曝光参数信息；
[0025] 训练单元，用于从第一数据采集单元获取图像红色通道均值信息以及与之对应的 环境红外光强度信息和图像处理芯片的曝光参数信息，并据此训练得到图像的曝光参数、 环境红外光强度信息以及红外光图像强度估计值三者之间的映射关系表；
[0026] 第二数据采集单元，用于实时获取监控区域的待处理图像，并获取该待处理图像 的当前环境红外光强度信息，同时还从图像处理芯片获取当前曝光参数信息；去红外影响 单元，用于从第二数据采集单元获取与当前待处理图像对应的曝光参数以及当前环境红外 光强度信息，并据此查询所述映射关系表获取当前的红外光图像强度估计值；以及进一步 依据当前的红外光图像强度估计值对待处理图像进行去红外影响处理；
[0027] 白平衡校正单元，用于对经去红外影响处理得到的处理图像进行白平衡校正。
[0028] 优选地，所述训练单元包括：
[0029] 处理单元，用于在有且仅有红外光波段照射不同素材的环境之下，训练得到图像 的曝光参数、环境的红外光强度信息以及红外光图像强度估计值三者之间的映射关系表；
[0030] 保存单元，用于存储图像的曝光参数、环境的红外光强度信息以及红外光图像强 度估计值三者之间的映射关系表。
[0031] 优选地，所述去红外影响单元包括：
[0032] 接收单元，用于从第二数据采集单元获取与当前待处理图像对应的曝光参数以及 用于获取当前红外光强度信息；以及进一步用于从训练单元获取图像的曝光参数、环境的 红外光强度信息以及红外光图像强度估计值三者之间的映射关系表；
[0033] 剔除红外影响处理单元，用于依据与所述待处理图像相对应的曝光参数以及当前 红外光强度信息查询所述映射关系表获取当前的红外光图像强度估计值，以及依据红外光 图像强度估计值对待处理图像进行去红外影响处理。
[0034] 优选地，所述剔除红外影响处理单元依据当前的红外光图像强度估计值对待处理 图像进行去红外影响处理的步骤包括：
[0035] 对待处理图像的红色通道数据减去当前红外光图像强度估计值，以剔除红外光的 影响。
[0036] 优选地，所述白平衡校正单元包括：
[0037] 图像分块单元，用于对处理图像进行分块；
[0038] 提取候选灰块单元，用于挑选出不易受红外影响的特定色彩块或亮度值较大的灰 块作为候选灰块；
[0039] 灰块确定单元，用于依据候选灰块计算出待处理图像的灰块的色彩值；
[0040] 白平衡校正参数确定单元，用于依据待处理图像的灰块的色彩值获得白平衡校正 参数；
[0041] 白平衡校正单元，用于对经去红外影响处理得到的处理图像进行白平衡校正。
[0042] 采用本发明实施例提供的上述技术方案，可以避免低照度条件下自动白平衡过程 中由于受到红外光的影响而无法有效校正而造成的色彩失真问题，使得在低照度下仍能获 取质量很好的彩色图像。
【专利附图】
【附图说明】
[0043] 图1为本发明提供的一种低照度下彩色摄像机自动白平衡处理方法流程示意图；
[0044] 图2为本发明一具体实施例提供的一种低照度下彩色摄像机自动白平衡处理方 法流程示意图；
[0045] 图3为本发明实施例提供的一种低照度下彩色摄像机自动白平衡处理装置结构 示意图。
[0046] 本发明目的的实现、功能特点及优异效果，下面将结合具体实施例以及附图做进 一步的说明。
【具体实施方式】
[0047] 下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本 领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限 定。
[0048] 本发明实施例的主要思想为：
[0049] 首先通过训练得到图像的曝光参数、环境红外光强度与红外光图像强度估计值之 间的映射关系；
[0050] 然后获取待处理图像、曝光参数和红外光强度，依据曝光参数、环境红外光强度与 红外光图像强度估计值三者之间的映射关系计算得到红外光图像强度估计值；
[0051] 再依据红外光图像强度估计值，对待处理图像剔除红外光影响，生成无红外光影 响的图像；
[0052] 最后对无红外影响的图像进行白平衡校正。
[0053] 更为具体地，如图1所示，本发明实施例提供的一种低照度下彩色摄像机自动白 平衡处理方法，包括如下步骤：
[0054] S10、通过训练得到图像的曝光参数、环境红外光强度与红外光图像强度估计值之 间的映射关系表；
[0055] S20、获取待处理图像，并获取该当前待处理图像的曝光参数，依据所述曝光参数、 环境红外光强度以及映射关系表获取当前的红外光图像强度估计值信息；
[0056] S30、依据当前的红外光图像强度估计值信息对待处理图像进行去红外影响处 理；
[0057] S40、对经去红外影响处理得到的处理图像进行白平衡校正。
[0058] 具体地，在所述步骤S10中，通过训练以得到图像的曝光参数、环境红外光强度与 红外光图像强度估计值之间的映射关系表的步骤包括：
[0059] S101、有且仅有红外光照射不同素材获取图像，同时获取光学镜头附近的环境红 外光强度信息、图像的曝光参数信息以及获取图像的红色通道均值信息；
[0060] S102、据此建立图像的曝光参数、环境红外光强度与红外光图像强度估计值之间 的映射关系表并保存。
[0061] 具体地，根据本发明实施例的一个方面，在所述步骤S30中，依据当前的红外光图 像强度估计值信息对待处理图像进行去红外影响处理的步骤包括：
[0062] 对待处理图像的红色通道数据减去当前红外光图像强度估计值，以剔除红外光的 影响。
[0063] 具体地，根据本发明实施例的一个方面，在所述步骤S40中，对经去红外影响处理 得到的处理图像进行白平衡校正的步骤包括：
[0064] S401、对处理图像进行分块；
[0065] S402、挑选不易受红外影响的特定色彩块或亮度值较大的灰块作为候选灰块；
[0066] S403、依据候选灰块计算出待处理图像的灰块的色彩值；
[0067] S404、依据待处理图像的灰块的色彩值获得白平衡校正参数；
[0068] S405、依据得到的白平衡校正参数对经去红外影响处理得到的处理图像进行白平 衡校正。
[0069] 本发明一具体实施例的实现步骤包括：
[0070] 步骤1 :采集有且仅有红外光照射不同素材所产生的颜色图像，获取光学镜头附 近的环境红外光强度信息以及曝光参数，得到曝光参数、环境红外光强度与红外光图像强 度估计值三者之间的映射关系。
[0071] 在本发明实施例中，光源是红外光，光源的强度可以是连续可调的，一般要求照度 从0. 001 lux到50000lux，具体的实施步骤如图2所示。
[0072] 环境的红外光强度LIK测量值由红外强度检测器提供，比如采用Pbs光敏电阻值来 表征环境的红外光强度。
[0073] 训练时，红外光图像强度估计值IIK测量值由图像红色通道的均值来表征。
[0074] 曝光参数主要包含曝光时间、光圈大小和图像处理器的增益。
[0075] 假设曝光参数包括曝光时间Τ、光圈大小F、图像处理器的增益Gain，并且当环境 红外光强度为L IK时，则训练建立T、F、Gain、LIK与IIK之间的映射关系，并对这种映射关系 保存成映射关系表，以便在后续的应用当中，从该映射关系表中可以快速的由T、F、Gain和 L IK而查找到相应的IIK。
[0076] 步骤2 :获取无红外光影响的图像。
[0077] 首先获取带红外影响的色彩图像同时还获取当前的曝光参数 1\，匕，Gaini，获取红外光强度L IK1。在低照环境中，彩色图像受红外光影响较大，因此为了得 到亮丽、噪声低的色彩图像，则需要除去红外光的影响。按照步骤1中所述的计算图像亮度 的方法进行计算；根据！\，Fi，Gai ni，LIK1查询T、F、Gain、LIK与IIK之间的映射关系表得到当 前的红外光图像强度估计值I m ;然后对红色通道数据剔除红外光的影响。依据本发明一较 佳实施例，剔除红外光影响的方法为：
[0078] 红外光强度和真实的红色波段组成了待处理图像的红色波段，即：
[0079]
【权利要求】
1. 一种低照度下彩色摄像机自动白平衡处理方法，其特征在于，包括： 通过训练得到图像的曝光参数、环境红外光强度以及红外光图像强度估计值之间的映 射关系表； 获取待处理图像，并获取与该图像相对应的曝光参数，实时检测当前环境红外光强度 信息，依据所述曝光参数、环境红外光强度信息以及映射关系表获取当前的红外光图像强 度估计值； 依据当前的红外光图像强度估计值对待处理图像进行去红外影响处理； 对经去红外影响处理得到的处理图像进行白平衡校正。
2. 如权利要求1所述的低照度下彩色摄像机自动白平衡处理方法，其特征在于，通过 训练以得到图像的曝光参数、环境红外光强度信息以及红外光图像强度估计值之间的映射 关系表的步骤包括： 利用红外光照射素材获取图像，同时获取光学镜头附近的环境红外光强度信息、图像 的曝光参数信息以及获取图像的红色通道均值信息； 据此建立图像的曝光参数、环境红外光强度信息和红外光图像强度估计值之间的映射 关系表并保存。
3. 如权利要求1所述的低照度下彩色摄像机自动白平衡处理方法，其特征在于，依据 当前图像红外光强度估计值对待处理图像进行去红外影响处理的步骤包括： 对待处理图像的红色通道数据减去当前红外光图像强度估计值，以剔除红外光的影 响。
4. 如权利要求1所述的低照度下彩色摄像机自动白平衡处理方法，其特征在于，对经 去红外影响处理得到的处理图像进行白平衡校正的步骤包括： 对处理图像进行分块； 挑选不易受红外影响的特定色彩块或亮度值较大的灰块作为候选灰块； 依据候选块计算出待处理图像的灰块的色彩值； 依据待处理图像的灰块的色彩值获得白平衡校正参数； 依据得到的白平衡校正参数对经去红外影响处理得到的处理图像进行白平衡校正。
5. -种低照度下彩色摄像机自动白平衡处理装置，其特征在于，包括： 第一数据采集单元，用于采集有且仅有红外光波段的图像；获取在拍摄该图像时当前 环境的红外光强度信息以及图像处理芯片的曝光参数信息； 训练单元，用于从第一数据采集单元获取图像红色通道均值信息以及与之对应的环境 红外光强度信息和图像处理芯片的曝光参数信息，并据此训练得到图像的曝光参数、环境 红外光强度信息以及红外光图像强度估计值三者之间的映射关系表； 第二数据采集单元，用于实时获取监控区域的待处理图像，并获取该待处理图像的当 前环境红外光强度信息，同时还从图像处理芯片获取当前曝光参数信息；去红外影响单元， 用于从第二数据采集单元获取与当前待处理图像对应的曝光参数以及当前环境红外光强 度信息，并据此查询所述映射关系表获取当前的红外光图像强度估计值；以及进一步依据 当前的红外光图像强度估计值对待处理图像进行去红外影响处理； 白平衡校正单元，用于对经去红外影响处理得到的处理图像进行白平衡校正。
6. 如权利要求5所述的低照度下彩色摄像机自动白平衡处理装置，其特征在于，所述 训练单元包括： 处理单元，用于在有且仅有红外光波段照射不同素材的环境之下，训练得到图像的曝 光参数、环境的红外光强度信息以及红外光图像强度估计值三者之间的映射关系表； 保存单元，用于存储图像的曝光参数、环境的红外光强度信息以及红外光图像强度估 计值三者之间的映射关系表。
7. 如权利要求5所述的低照度下彩色摄像机自动白平衡处理装置，其特征在于，所述 去红外影响单元包括： 接收单元，用于从第二数据采集单元获取与当前待处理图像对应的曝光参数以及用于 获取当前红外光强度信息；以及进一步用于从训练单元获取图像的曝光参数、环境的红外 光强度信息以及红外光图像强度估计值三者之间的映射关系表； 剔除红外影响处理单元，用于依据与所述待处理图像相对应的曝光参数以及当前红外 光强度信息查询所述映射关系表获取当前的红外光图像强度估计值，以及依据红外光图像 强度估计值对待处理图像进行去红外影响处理。
8. 如权利要求5所述的低照度下彩色摄像机自动白平衡处理装置，其特征在于，所述 剔除红外影响处理单元依据当前的红外光图像强度估计值对待处理图像进行去红外影响 处理的方法包括： 对待处理图像的红色通道数据减去当前红外光图像强度估计值，以剔除红外光的影 响。
9. 如权利要求5所述的低照度下彩色摄像机自动白平衡处理装置，其特征在于，所述 白平衡校正单元包括： 图像分块单元，用于对处理图像进行分块； 提取候选灰块单元，用于挑选出不易受红外影响的特定色彩块或亮度值较大的灰块作 为候选灰块； 灰块确定单元，用于依据候选灰块计算出待处理图像的灰块的色彩值； 白平衡校正参数确定单元，用于依据待处理图像的灰块的色彩值获得白平衡校正参 数； 白平衡校正单元，用于对经去红外影响处理得到的处理图像进行白平衡校正。
【文档编号】H04N9/73GK104113743SQ201310135981
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月18日 优先权日:2013年4月18日
【发明者】吴贻刚, 蔡振伟, 王新伟, 林彬, 朱豪, 张巍, 赫大伟, 廖方诚, 王双桥 申请人:深圳中兴力维技术有限公司