本發(fā)明涉及到顯示控制器和其他圖像處理應(yīng)用芯片的硬件圖像自動(dòng)化白平衡設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

白平衡是圖像處理的一個(gè)極重要概念。所謂白平衡就是對(duì)圖像中白色物體的還原。作為拍攝設(shè)備，如單反、微單、數(shù)碼相機(jī)等拍攝設(shè)備在不同的光線下，由于ccd輸出的不平衡性，造成數(shù)碼相機(jī)彩色還原失真。已知直射日光的色溫是5200k左右，白熾燈的色溫是3000k左右。用傳統(tǒng)相機(jī)的日光片拍攝時(shí)，白熾燈光由于色溫太低，所以偏黃偏紅。通常現(xiàn)場(chǎng)光線的色溫低于相機(jī)設(shè)定的色溫時(shí)，往往偏黃偏紅，現(xiàn)場(chǎng)光線的色溫高于相機(jī)設(shè)定時(shí)，就會(huì)偏藍(lán)。

傳統(tǒng)的灰度世界白平衡方法是以灰度世界假設(shè)為基礎(chǔ)的，該假設(shè)認(rèn)為對(duì)于一幅有著大量色彩變化的圖像，r、g、b三個(gè)分量的平均值趨于同一個(gè)灰度值。完美反射算法的基本思想是統(tǒng)計(jì)r、g、b三個(gè)分量的最大值，從而可以獲得未知光源的信息，并以此為基準(zhǔn)進(jìn)行顏色校正。

如圖1，傳統(tǒng)的灰度世界白平衡方法假設(shè)自然界景物對(duì)于光線的平均反射的均值在總體上是個(gè)定值，這個(gè)定值近似地為“灰色”，確定下來(lái)的灰色表達(dá)形式可以用來(lái)表示。讀取位圖r、g、b通道的值并存在三維矩陣中，分別計(jì)算r、g、b三個(gè)通道的均值，進(jìn)一步可以計(jì)算得到r、g、b三個(gè)通道的歸一化率，經(jīng)過(guò)光源變換得到白平衡之后的圖像。

因此本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)化白平衡系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)對(duì)白色像素點(diǎn)的檢測(cè)和還原，只有實(shí)現(xiàn)對(duì)白色像素點(diǎn)的準(zhǔn)確判斷才能對(duì)白色物體有效地還原，保證較好的白平衡顯示效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種針對(duì)rgb格式圖像的自動(dòng)化白平衡方法，首先對(duì)圖像進(jìn)行線性化處理、鏡頭校正處理和自適應(yīng)高斯濾波，將亮度較高的噪聲點(diǎn)進(jìn)行濾波處理，采用八分法對(duì)圖像分塊，得到8個(gè)色彩區(qū)域。

本發(fā)明中所使用的八分法得到的色彩區(qū)域既是軸對(duì)稱分布，同時(shí)又是中心對(duì)稱分布，能夠確保圖像的色度平均值向cr-cb坐標(biāo)系中的參考點(diǎn)逼近，色度平均值根據(jù)圖像特點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)平均，每一塊色彩空間的權(quán)重不僅受亮度的影響，還會(huì)受到色度的影響，根據(jù)權(quán)重計(jì)算整幅圖像的色度平均值，通過(guò)色度平均值調(diào)整到參考點(diǎn)得到色度通道的增益。

分別計(jì)算每個(gè)色彩區(qū)域中cb,cr的均方差db和dr并進(jìn)行從大到小的排列，如果某個(gè)色塊的db,dr同時(shí)位于所有色彩區(qū)域中最小的10%范圍之內(nèi)，則判定該色彩區(qū)域沒(méi)有足夠的色彩變化，選擇不進(jìn)行白平衡處理，避免大面積的統(tǒng)一色調(diào)對(duì)結(jié)果的影響。

在計(jì)算每個(gè)色彩區(qū)域的cb,cr的均方差db,dr時(shí)，采用均方差計(jì)算公式的替代公式，將非線性化計(jì)算轉(zhuǎn)化為線性化計(jì)算，便于硬件實(shí)現(xiàn)。

采用一個(gè)動(dòng)態(tài)的閥值來(lái)檢測(cè)白色像素點(diǎn)，將圖像從rgb色彩空間轉(zhuǎn)換為ycrcb色彩空間，通過(guò)動(dòng)態(tài)閥值方法和動(dòng)態(tài)增益方法選擇參考白點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)化白平衡校正，并對(duì)色彩較少的色塊采取原樣輸出方式，保證自動(dòng)化白平衡效果，避免大面積的統(tǒng)一色調(diào)對(duì)結(jié)果的影響。本發(fā)明同時(shí)考慮到g通道增強(qiáng)能夠增強(qiáng)畫(huà)質(zhì)的因素，在白平衡處理完成之后，將圖像從ycrcb色彩空間轉(zhuǎn)換到rgb空間，對(duì)畫(huà)面中g(shù)通道進(jìn)行動(dòng)態(tài)增益增強(qiáng)，從而改善畫(huà)質(zhì)，提升視覺(jué)效果。

附圖說(shuō)明：

圖1為傳統(tǒng)的灰度世界白平衡處理方法；

圖2為本發(fā)明的白平衡處理方法；

圖3(a)為一種常見(jiàn)的分塊方式；

圖3(b)為本發(fā)明所采用的八分法對(duì)圖像分塊的方法。

具體實(shí)施方式：

如附圖2，本發(fā)明的白平衡處理方法的具體步驟如下：

第一步，讀取rgb圖像，對(duì)圖像進(jìn)行線性化處理、鏡頭校正處理、自適應(yīng)高斯濾波處理等預(yù)處理；通過(guò)線性化處理可以得到均衡的直方圖，實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)；采用亞像素技術(shù)獲得亞像素精度的網(wǎng)格交點(diǎn)坐標(biāo)，考慮了鏡頭徑向畸變、切向畸變和薄棱鏡畸變等多種因素進(jìn)行鏡頭校正處理；自適應(yīng)高斯濾波處理采用自適應(yīng)反饋技術(shù)，在噪聲點(diǎn)的檢測(cè)過(guò)程中，濾波窗口自適應(yīng)變化，濾波窗口動(dòng)態(tài)自適應(yīng)可調(diào)，對(duì)于綠色分量g通道，可以通過(guò)編程控制進(jìn)行選擇采用普通矩形像素矩陣或者鉆石形像素矩陣進(jìn)行濾波，能夠最大程度保留信號(hào)點(diǎn)的信息，只針對(duì)判定為噪聲點(diǎn)的像素點(diǎn)進(jìn)行濾波，濾波效果比傳統(tǒng)的高斯濾波更能保持圖像的清晰以及高保真畫(huà)質(zhì)；

第二步，將處理后的rgb色彩空間轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的ycbcr色彩空間，對(duì)于整幅圖像的色彩區(qū)域進(jìn)行分塊處理；一種常見(jiàn)的分塊方式如圖3(a)，該分塊方法會(huì)導(dǎo)致第3塊與第4塊、第3塊與第5塊、第8塊與第6塊、第8塊與第7塊交界處的過(guò)渡不自然，本發(fā)明所采用的八分法對(duì)圖像分塊的方法如圖3(b)，采用更適應(yīng)視覺(jué)效果的八分法進(jìn)行分塊，八分法分塊后得到的色彩區(qū)域既是軸對(duì)稱分布，同時(shí)又是中心對(duì)稱分布，能夠確保圖像的色度平均值向cr-cb坐標(biāo)系中的參考點(diǎn)逼近，色度平均值根據(jù)圖像特點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)平均，每一塊色彩空間的權(quán)重不僅受亮度的影響，還會(huì)受到色度的影響，根據(jù)權(quán)重計(jì)算整幅圖像的色度平均值，通過(guò)色度平均值調(diào)整到參考點(diǎn)得到色度通道的增益；

第三步，計(jì)算每個(gè)色彩區(qū)域中cb均方差db，cr均方差dr，并按照從小到大順序排列，記錄最小的10%范圍之內(nèi)的色彩區(qū)域的像素點(diǎn)；對(duì)于db,dr同時(shí)位于所有色彩區(qū)域中最小的10%范圍之內(nèi)的像素點(diǎn)，則判定該像素點(diǎn)沒(méi)有足夠的色彩變化，選擇不進(jìn)行白平衡處理，從而避免大面積的統(tǒng)一色調(diào)對(duì)結(jié)果的影響，得到最佳白平衡效果；

第四步，采用動(dòng)態(tài)閥值區(qū)域選擇方法得到接近白色區(qū)域的所有像素點(diǎn)，根據(jù)亮度值依次從亮度最大的像素點(diǎn)提取出10%的參考點(diǎn)作為參考白點(diǎn)；利用整幅圖像的平均色差來(lái)設(shè)定一個(gè)預(yù)定義閾值范圍，如果色差值在預(yù)定區(qū)域之中，則認(rèn)為已經(jīng)白平衡，如果不在該區(qū)域內(nèi)，則需要白平衡，通過(guò)r、g、b增益調(diào)整后重新得到新的色差值，直到色差值落在閾值范圍之內(nèi)，因此該步驟是一個(gè)迭代的過(guò)程；

第五步，計(jì)算r、g、b通道增益，第三步所記錄的像素點(diǎn)區(qū)域保持原樣輸出，其它像素點(diǎn)區(qū)域利用增益進(jìn)行白平衡校正，并對(duì)畫(huà)面中g(shù)通道進(jìn)行動(dòng)態(tài)增益增強(qiáng)，得到處理后的圖像。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種針對(duì)RGB格式圖像的自動(dòng)化白平衡處理方法，對(duì)RGB圖像進(jìn)行線性化處理、鏡頭校正處理以及自適應(yīng)高斯濾波處理，將RGB色彩空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間，通過(guò)動(dòng)態(tài)閥值方法和動(dòng)態(tài)增益方法選擇參考白點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)化白平衡校正。

技術(shù)研發(fā)人員：曹一君;郭正;孟凡金
受保護(hù)的技術(shù)使用者：曹一君;郭正;孟凡金
技術(shù)研發(fā)日：2016.04.03
技術(shù)公布日：2017.10.24