一种基于rgb彩色通道误差函数的颜色校正方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于RGB彩色通道误差函数的颜色校正方法，属于虚拟现实技术领域，该颜色校正方法包括以下步骤：步骤一、利用输入的图像和图像间的重叠区域计算全部图像在重叠区域的RGB空间的颜色均值；步骤二、利用误差函数和步骤一产生的颜色均值，计算各个图像间的颜色增益；步骤三、校正颜色增益；步骤四、迭代计算颜色增益；步骤五、计算最终的颜色增益；步骤六、利用步骤五产生的最终的颜色增益校正全部图像。该颜色校正方法用于对具有重叠区域的多幅图像间的颜色一致进行校正，计算的曝光增益精确度高，使校正后的图像颜色差异小，拼接缝隙不明显，并且对图像间的重叠区域比例要求不高。
【专利说明】
一种基于RGB彩色通道误差函数的颜色校正方法
技术领域
[0001] 本发明涉及虚拟现实技术领域，具体涉及一种基于RGB彩色通道误差函数的颜色 校正方法，用于具有重叠区域的多幅图像间的颜色一致校正。
【背景技术】
[0002] 近年来随着虚拟现实技术的快速发展，民用消费级产品已经进入国内市场，其中 全景拼接技术作为虚拟现实领域最直观、最经济的实现方法已经在多个领域得到了广泛的 应用，例如:街景服务、全景地图、全景视频等。全景拼接是缝合多个不同视角相机拍摄的图 像，形成一个连续的、无缝的大幅图像，其中多幅图像间的颜色一致校正是全景拼接算法的 重要技术。
[0003] 通过对现有技术文献的检索发现，2006年Matthew和David在其发表的论文 《Automatic Panoramic Image Stitching Using Invariant Features》中提出利用误差 函数来校正图像间的曝光差异。2010年Yingen和Kari在文章 《Color Matching of Image Sequences with Combined Gamma and Linear Corrections》中对误差函数进行了改进， 结合gamma和线性的校正方法，同时用YCbCr颜色空间代替RGB颜色空间，得到了较好的颜色 校正结果。
[0004] 但是现有技术仍然没有解决如何使全景拼接时多幅图像间颜色一致的问题，现有 技术中的颜色校正算法的校正精度较低，无法实现颜色的自动校正，需要手动干预调整。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于RGB彩色通道误差函数的颜色校正方法，以解决 全景拼接时多幅图像间颜色不一致的问题，提高颜色校正精度，实现颜色的自动校正，减少 手动干预调整。
[0006] 为实现上述目的，本发明所述的基于RGB彩色通道误差函数的颜色校正方法包括 以下步骤：
[0007] 步骤一、利用输入的图像和图像间的重叠区域计算全部图像在重叠区域的RGB空 间的颜色均值；
[0008] 步骤二、利用误差函数和步骤一产生的颜色均值，计算各个图像间的颜色增益；
[0009] 步骤三、校正颜色增益；
[0010]步骤四、迭代计算颜色增益；
[0011]步骤五、计算最终的颜色增益；
[0012] 步骤六、利用步骤五产生的最终的颜色增益校正全部图像。
[0013] 步骤一中所述的全部图像在重叠区域的RGB空间的颜色均值根据第一公式计算得 出，第一公式为：
[0014]
[0015]其中R(i，j)代表图像i和图像j的重叠区域，Jf(Mi)代表图像i中的像素分别在RGB 通道的颜色值，代表图像i在和图像j的重叠区域的颜色均值。
[0016] 步骤二中所述的各个图像间的颜色增益根据第二公式计算得出，第二公式为：
[0017]
[0018] 其中η代表图像的数量，gf和#分别代表图像i和图像j各自在RGB通道的颜色增 益;Nlj代表图像i和图像j在重叠区域的像素数量;参数SdPS g分别代表颜色误差和增益的 标准偏差;通过设置误差函数的导数为零解出方程中的颜色增益g。
[0019] 步骤二中所述的颜色误差δΝ设置为10,增益的标准偏差38设置为0.1。
[0020] 步骤三中所述的校正颜色增益的过程为：
[0021] 根据第三公式，将各个图像的当前颜色增益gf除以全部增益的平均值？作为 校正后的颜色增益grA)其中第三公式为：
[0022]
[0023] 全部增益的平均值1通过第四公式计算可得，第四公式为：
[0024]
[0025] 其中η代表图像的数量。
[0026] 步骤四中所述的迭代计算颜色增益的过程为：
[0027]迭代之前首先根据第五公式判断所有图像各自在RGB通道的校正后的颜色增益 gf切是否符合收敛条件，第五公式为：
[0028]
[0029] 其中t代表当前的迭代次数，ε为经验设定值；
[0030] 如果任一图像在任一颜色通道的校正后的颜色增益W⑴不符合第五公式所表示 的收敛条件，则利用颜色增益根据第六公式去校正根据上述第一公式所产生的图像i 的颜色均值第六公式为：
[0031]
[0032]其中if⑴表示当前迭代次数为t的校正后的颜色均值，7!Λ?-1)表示迭代次数为 t_l的校正后的颜色均值；
[0033] 然后重复步骤二，同时记录每次迭代产生的颜色增益用于生成最终的颜色 增益。
[0034] 第五公式中的ε根据经验设置为0.0001。
[0035]步骤五中所述的计算最终的颜色增益的过程为：
[0036]当符合第五公式所表示的收敛条件时结亩佚代循环，根据第七公式，利用每次迭 代循环计算的颜色增益gfW)生成最终的颜色增S
第七公式为：
[0037]
[0038]其中T代表全部的迭代次数。
[0039] 步骤六中所述的利用步骤五产生的最终的颜色增益校正全部图像的过程为:根据 第八公式校正全部图像，第八公式为：
[0040]
[0041] 其中^代表图像i的全部像素，代表最终的颜色增益，Zf(Vi)代表图像i的颜色 均值，代表最终的颜色均值。
[0042] 本发明具有如下优点：本发明所述的基于RGB彩色通道误差函数的颜色校正方法 与现有技术相比，计算的曝光增益精确度高，使校正后的图像颜色差异小，拼接缝隙不明 显，并且对图像间的重叠区域比例要求不高。
【附图说明】
[0043] 图1是本发明所述的基于RGB彩色通道误差函数的颜色校正方法的流程框图。
【具体实施方式】
[0044] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0045] 如图1所示，本发明所述的基于RGB彩色通道误差函数的颜色校正方法包括以下步 骤：
[0046] 步骤一、利用输入的图像和图像间的重叠区域计算全部图像在重叠区域的RGB空 间的颜色均值如第一公式（1)所示，其中R(i，j)代表图像i和图像j的重叠区域。/"(》,)
代表图像i中的像素分别在RGB通道的颜色值，代表图像i在和图像j的重叠区域的颜色 均值。
[0047]
[0048] 公式（1)中的分母代表在重叠区域R内的全部的像素数量，比如重叠区域R内一共 有100个像素，分母的含义是100个1的求和，结果等于100。
[0049] 步骤二、利用误差函数和步骤一产生的颜色均值，计算各个图像间的颜色增益，如 第二公式⑵所示，其中η代表图像的数量，g, (qPg^分别代表图像i和图像j各自在RGB通道 的颜色增益。Nlj代表图像i和图像j在重叠区域的像素数量。参数SdPS g分别代表颜色误差 和增益的标准偏差，分别设置为10和0.1。通过设置误差函数的导数为零解出第二公式的方 程中的颜色增益g。
[0050]
[0051 ] 步骤三、校正颜色增益；
[0052]所述的校正颜色增益过程为：
[0053]为了保证每次全部图像的颜色增益g的平均值近似于1，需要将各个图像的当前颜 色增益g,M除以全部增益的平均值^^作为校正后的颜色增益如第三公式（3)所 示，其中今部增益的平询倌>诵忖笛四公式（4 H十算可得。
[0054] (3)
[0055] (4)
[0056]步骤四、迭代计算颜色增益；
[0057]所述的迭代计算颜色增益过程为：
[0058]为了提高校正的精确度，使校正后的图像i和图像j的颜色误差近似于0,需要迭代 地重复步骤二，利用新校正的颜色均值重新计算颜色增益g。因此迭代之前首先判断所有图 像各自在RGB通道的校正后的颜色增益仍是否符合收敛条件，如第五公式(5)所示，其中 t代表当前的佚代次数，ε诵讨经骀设罾为0.0001。
[0059] (5)
[0060] 如果任一图像在任一颜色通道的校正后的颜色增益gf%)不符合该收敛条件，则 利用颜色增益g,(i)(〇去校正上述公式（1)所产生的图像i的颜色均值如第六公式(6)所 示，其中表示当前迭代次数为t的校正后的颜色均值，7^-1；*表示迭代次数为t-i的 校正后的颜色均值，这样做的目的是代替整幅图像的颜色校正，减少计算量提高计算效率。 然后重复步骤二，同时并记录每次迭代产生的颜色增益反 (、〇,用于生成最终的颜色增益。
[0061](6)
[0062] 步骤五、计算最终的颜色增益；
[0063] 所述的计算最终的颜色增益过程为：
[0064] 当符合收敛条件时结束迭代循环，利用每次迭代循环计算的颜色增益g,(u(〇生成 最终的颜色增益如第七公式(7)所示，其中T代表全部的迭代次数。
[0065] (7)
[0066]步骤六、利用步骤五产生的最终的颜色增益校正全部图像，如第八公式（8)所示， 其中^代表图像i的全部像素，代表最终的颜色增益，/,ω(ν;.)代表图像i的颜色均值， 代表最终的颜色均值。
[0067] (B)
[0068] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本 发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此， 在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1. 一种基于RGB彩色通道误差函数的颜色校正方法，其特征在于，所述的颜色校正方法 包括W下步骤： 步骤一、利用输入的图像和图像间的重叠区域计算全部图像在重叠区域的RGB空间的 颜色均值； 步骤二、利用误差函数和步骤一产生的颜色均值，计算各个图像间的颜色增益； 步骤=、校正颜色增益； 步骤四、迭代计算颜色增益； 步骤五、计算最终的颜色增益； 步骤六、利用步骤五产生的最终的颜色增益校正全部图像。2. 如权利要求1所述的颜色校正方法，其特征在于，步骤一中所述的全部图像在重叠区 域的RGB空间的颜传挽估报据第一公式计貸得1中，第一公式为：其中R(i，j)代表图像i和图像j的重叠区域，/,^的)代表图像冲的像素分别在RGB通道 的颜色值JlT代表图像i在和图像j的重叠区域的颜色均值。3. 如权利要求2所述的颜色校正方法，其特征在于，步骤二中所述的各个图像间的颜色 增益根据第二公式计算得出，第二公式为：其中n代表图像的数量，於嘴扭>分别代表图像巧日图像j各自在RGB通道的颜色增益； NiJ代表图像i和图像j在重叠区域的像素数量;参数Sn和Sg分别代表颜色误差和增益的标准 偏差;通过设置误差函数的导数为零解出第二公式方程中的颜色增益g。4. 如权利要求3所述的颜色校正方法，其特征在于，步骤二中所述的颜色误差Sn设置为 10，增益的标准偏差Sg设置为0.1。5. 如权利要求3所述的颜色校正方法，其特征在于，步骤=中所述的校正颜色增益的过 程为： 根据第=公式，将各个图像的当前颜色增益各,W除W全部增益的平均值g。，，作为校正 后的颜色增益公'1(0其中第S公式为： 9 全部增益的平均值通：为： 其中n代表图像的数量。6. 如权利要求5所述的颜色校正方法，其特征在于，步骤四中所述的迭代计算颜色增益 的过程为： 迭代之前首先根据第五公式判断所有图像各自在RGB通道的校正后的颜色增益g,w(〇 是否符合收敛条件，第五公式为：其中t代表当前的迭代次数，e为经验设定值； 如果任一图像在任一颜色通道的校正后的颜色增益不符合第五公式所表示的收 敛条件，则利用颜色增益备w(〇根据第六公式去校正根据上述第一公式所产生的图像i的颜 色均值巧i，第六公式为：其中表示当前送代次数为t的校止后的劇芭均值，/;;>-?表示迭代次数为t-1的 校正后的颜色均值； 然后重复步骤二，同时记录每次迭代产生的颜色增益gP仍，用于生成最终的颜色增 益。7. 如权利要求6所述的颜色校正方法，其特征在于，第五公式中的e根据经验设置为 0.000108. 如权利要求6所述的颜色校正方法，其特征在于，步骤五中所述的计算最终的颜色增 益的过程为： 当符合第五公式所表示的收敛条件时结束迭代循环，根据第屯公式，利用每次迭代循 环计算的颜色增益g,w(〇生成最终的颜色增益_第屯公式为：其中T代表全部的迭代次数。9. 如权利要求8所述的颜色校正方法，其特征在于，步骤六中所述的利用步骤五产生的 最终的颜色增益校正全部图像的过程为:根据第八公式校正全部图像，第八公式为：其中Vi代表图像i的全部像素，Cf代表最终的颜色增益，聲'>(1，,）代表图像i的颜色均 值，表最终的颜色均值。
【文档编号】G06T3/40GK105915757SQ201610392971
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】薛远洋, 李岑
【申请人】北京时代拓灵科技有限公司