图像颜色校正方法、装置及系统与流程

本申请涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像颜色校正方法、装置及系统。

背景技术：

相机采集的图像颜色与采集环境息息相关，在不同的采集环境下，对同一个采集目标采集得到的图像颜色是不同的。采集环境的色温以及相机芯片的rgb三分量对不同颜色物体的响应都会影响最终的成像颜色，因此，需要对相机采集的图像的颜色进行校正，以还原出采集目标的真实颜色。

目前，传统的图像颜色校正方法通常是利用颜色校正矩阵来调整图像的颜色，例如，用一个3*3的数值矩阵来与图像中每一个像素点即每一个颜色值相乘，从而得到颜色校正后的图像。然而，本申请技术人员在实际操作中发现，通过上述传统的图像颜色校正方法对图像颜色进行校正后，得到的图像颜色会产生一定的色差。

技术实现要素：

本申请提供一种图像颜色校正方法、装置及系统，以解决现有的图像颜色校正方法对图像校正后会产生色差的问题。

第一方面，本申请首先提供一种图像颜色校正方法，包括如下步骤：

获取标准色卡在多种不同色温下的色卡图像，所述色卡图像为待校正相机采集，所述色卡图像为经过所述待校正相机进行bayer插值和白平衡算法处理后得到的预处理图像，所述预处理图像的中灰色块已经校正完成；

根据所述色卡图像，分析得到每种色温下，所述标准色卡中各个色块的rgb三通道的标准参考值和原始采集值；

根据所述标准参考值和原始采集值，计算每种色温下标定好的颜色校正矩阵，其中，所述颜色校正矩阵为3*n维颜色校正矩阵，n为正整数且n≥3，并且所述颜色校正矩阵的系数满足中灰色块约束项；

获取待校正图像的输入像素值；

确定待校正图像的采集环境下的目标色温；

匹配与所述目标色温相对应的目标颜色校正矩阵；

根据所述目标颜色校正矩阵和待校正图像的输入像素值，对待校正图像的颜色进行校正。

可选的，根据所述标准参考值和原始采集值，计算每种色温下标定好的颜色校正矩阵的步骤中，通过最小二乘法拟合得出所述颜色校正矩阵。

可选的，所述颜色校正矩阵为3*3、3*4、3*6、3*7、3*9或者3*10维颜色校正矩阵。

可选的，确定待校正图像的采集环境下的目标色温包括：自动计算待校正图像的采集环境下的目标色温，或者，手动选取待校正图像的采集环境下的目标色温。

第二方面，本申请提供一种图像颜色校正装置，包括：

获取单元，用于获取标准色卡在多种不同色温下的色卡图像，所述色卡图像为待校正相机采集，所述色卡图像为经过所述待校正相机进行bayer插值和白平衡算法处理后得到的预处理图像，所述预处理图像的中灰色块已经校正完成；

分析单元，用于根据所述色卡图像，分析得到每种色温下，所述标准色卡中各个色块的rgb三通道的标准参考值和原始采集值；

计算单元，用于根据所述标准参考值和原始采集值，计算每种色温下标定好的颜色校正矩阵，其中，所述颜色校正矩阵为3*n维颜色校正矩阵，n为正整数且n≥3，并且所述颜色校正矩阵的系数满足中灰色块约束项；

所述获取单元，还用于获取待校正图像的输入像素值；

确定单元，用于确定待校正图像的采集环境下的目标色温；

匹配单元，用于匹配与所述目标色温相对应的目标颜色校正矩阵；

校正单元，用于根据所述目标颜色校正矩阵和待校正图像的输入像素值，对待校正图像的颜色进行校正。

可选的，所述计算单元用于通过最小二乘法拟合得出所述颜色校正矩阵。

可选的，所述颜色校正矩阵为3*3、3*4、3*6、3*7、3*9或者3*10维颜色校正矩阵。

可选的，所述确定单元，用于自动计算待校正图像的采集环境下的目标色温，或者，手动选取待校正图像的采集环境下的目标色温。

第三方面，本申请提供一种图像颜色校正系统，包括：待校正相机、pc机、标准色卡以及多种不同色温的光源；

所述待校正相机，用于采集标准色卡在多种不同色温下的色卡图像，以及，采集待校正图像；

所述pc机，用于获取标准色卡在多种不同色温下的色卡图像，所述色卡图像为待校正相机采集，所述色卡图像为经过所述待校正相机进行bayer插值和白平衡算法处理后得到的预处理图像，所述预处理图像的中灰色块已经校正完成；根据所述色卡图像，分析得到每种色温下，所述标准色卡中各个色块的rgb三通道的标准参考值和原始采集值；根据所述标准参考值和原始采集值，计算每种色温下标定好的颜色校正矩阵，其中，所述颜色校正矩阵为3*n维颜色校正矩阵，n为正整数且n≥3，并且所述颜色校正矩阵的系数满足中灰色块约束项；以及，获取待校正图像的输入像素值；确定待校正图像的采集环境下的目标色温；匹配与所述目标色温相对应的目标颜色校正矩阵；根据所述目标颜色校正矩阵和待校正图像的输入像素值，对待校正图像的颜色进行校正。

由以上技术方案可知，本申请提供的一种图像颜色校正方法、装置及系统，通过获取标准色卡在多种不同色温下的色卡图像，色卡图像为待校正相机采集，色卡图像为经过待校正相机进行bayer插值和白平衡算法处理后得到的预处理图像，预处理图像的中灰色块已经校正完成；根据所述色卡图像，分析得到每种色温下，所述标准色卡中各个色块的rgb三通道的标准参考值和原始采集值；根据所述标准参考值和原始采集值，计算每种色温下标定好的颜色校正矩阵，其中，所述颜色校正矩阵为3*n维颜色校正矩阵，n为正整数且n≥3，并且颜色校正矩阵的系数满足中灰色块约束项；以及，获取待校正图像的输入像素值；确定待校正图像的采集环境下的目标色温；匹配与所述目标色温相对应的目标颜色校正矩阵；根据所述目标颜色校正矩阵和待校正图像的输入像素值，对待校正图像的颜色进行校正；本申请设计更高维数的颜色校正矩阵，并添加中灰色块约束项，通过拍摄得到的各个色块的rgb三通道的标准参考值和原始采集值得出颜色校正矩阵，具有较好的色彩还原效果，减弱了图像颜色校正存在的色差。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种图像颜色校正方法的流程图。

图2为本申请实施例提供的一种图像颜色校正装置的框图。

图3为本申请实施例提供的一种图像颜色校正系统的示意图。

图示说明；1-待校正相机；2-pc机；3-标准色卡；4-光源；101-获取单元；102-分析单元；103-计算单元；104-确定单元；105-匹配单元；106-校正单元。

具体实施方式

请参阅图1，本申请实施提供一种图像颜色校正方法，包括如下步骤：

步骤s1，获取标准色卡在多种不同色温下的色卡图像，所述色卡图像为待校正相机采集，所述色卡图像为经过所述待校正相机进行bayer插值和白平衡算法处理后得到的预处理图像，所述预处理图像的中灰色块已经校正完成。

在本实施例中，标准色卡可以是具有24个纯色块的标准色卡。在实验室环境下，可通过不同类型的光源营造出不同的色温环境。例如，利用蜡烛作为光源可营造出2000k的色温环境，利用高压钠灯作为光源可营造出1950k～2250k的色温环境，利用钨丝灯作为光源可营造出2700k的色温环境，利用卤素灯作为光源可营造出3000k的色温环境，利用暖色荧光灯作为光源可营造出2500k～3000k的色温环境，利用高压汞灯作为光源可营造出3450k～3750k的色温环境，利用冷色荧光灯作为光源可营造出4000k～5000k的色温环境，利用金属卤化物灯作为光源可营造出4000k～4600k的色温环境等。具体实施时，可通过不同类型的光源提供出一系列色温值连续的拍摄环境。利用待校正的相机在不同色温下拍摄标准色卡，得到每一色温下的色卡图像，之后将这些色卡图像传输至pc机，从而使pc机获取标准色卡在多种不同色温下的色卡图像。

步骤s2，根据所述色卡图像，分析得到每种色温下，所述标准色卡中各个色块的rgb三通道的标准参考值和原始采集值。

在本实施例中，pc机可运行imatest软件，采用现有技术，利用imatest软件自动得出标准色卡中各个色块的rgb三通道的标准参考值和原始采集值。

步骤s3，根据所述标准参考值和原始采集值，计算每种色温下标定好的颜色校正矩阵，其中，所述颜色校正矩阵为3*n维颜色校正矩阵，n为正整数且n≥3，并且所述颜色校正矩阵的系数满足中灰色块约束项。

由于中灰色块经过颜色校正矩阵的校正后，应该仍保持中灰颜色，中灰色块校正后的三通道值与校正前的三通道值保持相等，即r＝g＝b，因此，为了达到理想的色彩校正效果，颜色校正矩阵的系数应该满足中灰色块约束项。

具体地，根据所述标准参考值和原始采集值，计算每种色温下标定好的颜色校正矩阵的步骤中，通过最小二乘法拟合得出所述颜色校正矩阵，在本实施例中，所述颜色校正矩阵为3*3、3*4、3*6、3*7、3*9或者3*10维颜色校正矩阵。

步骤s4，获取待校正图像的输入像素值。

具体地，利用待校正相机对物体进行拍摄，并将拍摄得到的图像传输至pc机，使pc机获取待校正图像的输入像素值，待后续对待校正图像的输入像素值进行校正。

步骤s5，确定待校正图像的采集环境下的目标色温。

具体地，确定待校正图像的采集环境下的目标色温包括：自动计算待校正图像的采集环境下的目标色温，或者，手动选取待校正图像的采集环境下的目标色温。

步骤s6，匹配与所述目标色温相对应的目标颜色校正矩阵。

具体地，之前的步骤中已经计算出每种色温下标定好的颜色校正矩阵，在需要对某个图像进行颜色校正的时候，需要选取与待校正图像的拍摄环境的目标色温相对应的目标颜色校正矩阵，利用该目标颜色校正矩阵对待校正图像进行校正。

步骤s7，根据所述目标颜色校正矩阵和待校正图像的输入像素值，对待校正图像的颜色进行校正。

具体地，可将目标颜色校正矩阵作用到待校正图像的输入像素值即可实现对图像的颜色的实时校正。

下面对图像颜色校正的具体过程进行示例性说明，图像颜色校正分为两个部分，即颜色校正矩阵的计算，以及颜色的实时校正。

首先，对颜色校正矩阵进行计算。设标准色卡上共有m个色块，第i个色块的rgb三通道标准参考值为r_refig_refib_refi，相机在特定色温环境下采集到的标准色卡上的第i个色块rgb三通道值为r_inig_inib_ini，其中i＝1,2,3…m，则：

r_refi＝a11v1i+a12v2i+…+a1jvji

g_refi＝a21v2i+a22v2i+…+a2jvji

b_refi＝a31v3i+a32v3i+…+a3jvji。

其中，vji(j＝1,2,3…n)(n即颜色校正矩阵的维数)，由r_inig_inib_ini的多项式构成，随着颜色校正矩阵维数n的不同有各种不同的多项式形式。

其中，标准色卡上的中灰色块经过颜色校正矩阵校正后应该保持中灰颜色，即校正后三通道值与校正前三通道值保持相等r＝g＝b，因此，颜色校正矩阵的系数应该满足如下中灰色块约束项：

1＝a11+a12+…+a1j

1＝a21+a22+…+a2j

1＝a31+a32+…+a3j。

添加中灰色块约束项，可计算得出较高精度的颜色校正矩阵。将上述两个公式整理为矩阵形式为：

x3×(m+1)＝a3×n*un×(m+1)。

其中，x是维数为3×(m+1)的标准参考值矩阵：

a是维数为3×n的颜色校正矩阵：

u在矩阵v的最后一列添加元素1，维数为n×(m+1)。

v是维数为n×m的原始数据矩阵：

矩阵vn×m随着颜色校正矩阵维数n的不同有不同的形式(m＝1为例)：

v3×1＝[r_in,g_in,b_in]^t；

v4×1＝[r_in,g_in,b_in,r_in*g_in*b_in]^t；

v6×1＝[r_in,g_in,b_in,r_in*g_in,r_in*b_in,g_in*b_in]^t；

v9×1＝[r_in,g_in,b_in,r_in*g_in,r_in*b_in,g_in*b_in,r_in²,g_in²,b_in²]^t；

v10×1＝[r_in,g_in,b_in,r_in*g_in,r_in*b_in,g_in*b_in,r_in2,g_in2,b_in2,r_in*g_in*b_in]^t。

实际计算过程中m+1＞n，方程的个数大于未知数的个数，矩阵a可利用最小二乘法优化得到：

a＝(xu^t)(uu^t)^-1。

然后，对图像颜色进行实时校正。将对应色温下计算得出的颜色校正矩阵a代入下式，即可实现实时的颜色校正(以维数为3×9的颜色矩阵为例)：

im_out3×1＝a3×9*im_in9×1。

其中，

即

rgb为输入像素值，r'g'b'为颜色校正矩阵校正后的输出像素值。

其中，im_in随着颜色矩阵维数n的不同有不同的形式：

im_in3×1＝[r,g,b]^t；

im_in4×1＝[r,g,b,r*g*b]^t；

im_in6×1＝[r,g,b,r*g,r*b,g*b]^t；

im_in7×1＝[r,g,b,r*g,r*b,g*b,r*g*b]^t；

im_in9×1＝[r,g,b,r*g,r*b,g*b,r²,g²,b²]^t；

im_in10×1＝[r,g,b,r*g,r*b,g*b,r²,g²,b²,r*g*b]^t。

本申请技术人员通过实际的实验数据证明，通过3*9维颜色校正矩阵对图像颜色进行校正，在色度差δc上提升量明显。但是，并不是颜色校正矩阵维数越高就校正效果越好，颜色校正矩阵维数过多会产生过拟合，影响图像的颜色校正效果。

由以上实施例可知，本申请实施例提供的一种图像颜色校正方法，通过获取标准色卡在多种不同色温下的色卡图像；根据所述色卡图像，色卡图像为待校正相机采集，所述色卡图像为经过所述待校正相机进行bayer插值和白平衡算法处理后得到的预处理图像，所述预处理图像的中灰色块已经校正完成；分析得到每种色温下，所述标准色卡中各个色块的rgb三通道的标准参考值和原始采集值；根据所述标准参考值和原始采集值，计算每种色温下标定好的颜色校正矩阵，其中，所述颜色校正矩阵为3*n维颜色校正矩阵，n为正整数且n≥3，并且所述颜色校正矩阵的系数满足中灰色块约束项；以及，获取待校正图像的输入像素值；确定待校正图像的采集环境下的目标色温；匹配与所述目标色温相对应的目标颜色校正矩阵；根据所述目标颜色校正矩阵和待校正图像的输入像素值，对待校正图像的颜色进行校正；本申请设计更高维数的颜色校正矩阵，并添加中灰色块约束项，通过拍摄得到的各个色块的rgb三通道的标准参考值和原始采集值得出颜色校正矩阵，具有较好的色彩还原效果，减弱了图像颜色校正存在的色差。

请参阅图2，在以上实施例的基础上，本申请实施例提供一种图像颜色校正装置，包括：

获取单元101，用于获取标准色卡在多种不同色温下的色卡图像，所述色卡图像为待校正相机采集，所述色卡图像为经过所述待校正相机进行bayer插值和白平衡算法处理后得到的预处理图像，所述预处理图像的中灰色块已经校正完成；

分析单元102，用于根据所述色卡图像，分析得到每种色温下，所述标准色卡中各个色块的rgb三通道的标准参考值和原始采集值；

计算单元103，用于根据所述标准参考值和原始采集值，计算每种色温下标定好的颜色校正矩阵，其中，所述颜色校正矩阵为3*n维颜色校正矩阵，n为正整数且n≥3，并且所述颜色校正矩阵的系数满足中灰色块约束项；

所述获取单元101，还用于获取待校正图像的输入像素值；

确定单元104，用于确定待校正图像的采集环境下的目标色温；

匹配单元105，用于匹配与所述目标色温相对应的目标颜色校正矩阵；

校正单元106，用于根据所述目标颜色校正矩阵和待校正图像的输入像素值，对待校正图像的颜色进行校正。

具体地，所述计算单元103用于通过最小二乘法拟合得出所述颜色校正矩阵。

具体地，所述颜色校正矩阵为3*3、3*4、3*6、3*7、3*9或者3*10维颜色校正矩阵。

具体地，所述确定单元104，用于自动计算待校正图像的采集环境下的目标色温，或者，手动选取待校正图像的采集环境下的目标色温。

请参阅图3，本申请提供一种图像颜色校正系统，包括：待校正相机1、pc机2、标准色卡3以及多种不同色温的光源4。

其中，所述待校正相机1，用于采集标准色卡3在多种不同色温下的色卡图像，以及，采集待校正图像。

所述pc机2，用于获取标准色卡3在多种不同色温下的色卡图像，所述色卡图像为待校正相机采集，所述色卡图像为经过所述待校正相机进行bayer插值和白平衡算法处理后得到的预处理图像，所述预处理图像的中灰色块已经校正完成；根据所述色卡图像，分析得到每种色温下，所述标准色卡3中各个色块的rgb三通道的标准参考值和原始采集值；根据所述标准参考值和原始采集值，计算每种色温下标定好的颜色校正矩阵，其中，所述颜色校正矩阵为3*n维颜色校正矩阵，n为正整数且n≥3，并且所述颜色校正矩阵的系数满足中灰色块约束项；以及，获取待校正图像的输入像素值；确定待校正图像的采集环境下的目标色温；匹配与所述目标色温相对应的目标颜色校正矩阵；根据所述目标颜色校正矩阵和待校正图像的输入像素值，对待校正图像的颜色进行校正。

具体实现中，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的图像颜色校正方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-onlymemory，简称：rom)或随机存储记忆体(英文：randomaccessmemory，简称：ram)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于图像颜色校正装置以及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。