一種基于通道增益系數(shù)加權(quán)的圖像色偏校正方法
【專利摘要】本圖像色偏校正方法首先獲取具有色偏的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，再根據(jù)公式計算色偏圖像紅(R)、綠(G)、藍(B)三通道的增益系數(shù)及其對應(yīng)的權(quán)值，并進一步計算R、G、B三通道經(jīng)過加權(quán)的新增益系數(shù)，利用經(jīng)過加權(quán)的新增益系數(shù)，對色偏圖像進行逐點遍歷，計算校正后各像素點三個通道的像素值，實現(xiàn)色偏校正過程，得到經(jīng)過校正的數(shù)字圖像。本發(fā)明可用于數(shù)字圖像的色偏校正，對于準確、高效地克服圖像顏色失真有著重要意義，具有廣闊的市場前景和應(yīng)用價值。
【專利說明】一種基于通道增益系數(shù)加權(quán)的圖像色偏校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種基于通道增益系數(shù)加權(quán)的圖像色偏校正方法，屬于數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，特別涉及圖像色偏校正及自動白平衡調(diào)整的數(shù)字圖像處理技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]通過數(shù)碼相機等數(shù)字成像設(shè)備采集到的彩色數(shù)字圖像，是由紅(R)、綠(G)、藍(B)三個通道合成得到的。然而，數(shù)字成像設(shè)備在成像時，往往因為光照、感光元件等因素的影響，拍攝到的圖像可能與原始景物有一定顏色偏差，被稱為色偏。通常情況下，色偏圖像表現(xiàn)為圖像R、G、B三通道中的一個或幾個通道的平均像素值明顯偏高。色偏帶來的顏色失真嚴重影響圖像的視覺效果，因此，數(shù)字圖像的色偏校正是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的一個重要問題。
[0003]針對圖像色偏校正問題，國內(nèi)外學者進行了廣泛的研究，提出了一系列較為有效的方法，例如完美反射算法、動態(tài)閾值算法、灰度世界算法等。
[0004]完美反射算法的原理是定義圖像中最亮的點為白點，然后以這個白點為參考進行自動白平衡調(diào)整，從而校正色偏。但是，這一算法存在校正后圖像整體變亮的缺點，在原始色偏圖像整體較暗的情況下，這一缺點尤其明顯。
[0005]動態(tài)閾值算法主要通過將圖像變換到Y(jié)CbCr顏色空間，然后通過分塊處理尋找白色參考點，并以此為基礎(chǔ)進行色偏校正。但是，動態(tài)閾值算法的計算量遠大于灰度世界等算法，對于遙感圖像處理等需要經(jīng)常處理大尺寸圖像的領(lǐng)域，這一算法耗時過長，無法得到廣泛應(yīng)用。
[0006]灰度世界算法是較為經(jīng)典且得到廣泛應(yīng)用的算法?；叶仁澜缢惴ㄊ且曰叶仁澜缂僭O(shè)為基礎(chǔ)的，該假設(shè)認為對于一幅彩色的自然場景圖像，R、G、B三通道的平均值趨于同一個值K。而色偏圖像通常表現(xiàn)為一個或幾個通道的平均值遠高于其他通道?；叶仁澜缢惴ㄍㄟ^計算各通道增益系數(shù)，建立映射關(guān)系，從而調(diào)整像素值，達到顏色校正的目的。然而，通過增益系數(shù)調(diào)整圖像像素值時，若增益系數(shù)大于1，則可能會出現(xiàn)結(jié)果溢出的情況(像素值大于255)，此時通常的處理方法是溢出部分直接置為255，這種處理方法將造成圖像整體偏亮。此外，若某圖像中存在大面積單一顏色的背景(如天空、草地等)，灰度世界假設(shè)將不再適用，使用灰度世界算法處理圖像不但不能得到正確的校正結(jié)果，反而會引入新的顏色失真。
[0007]總體來看，現(xiàn)有的色偏校正算法都存在一定問題，故研究一種有效、通用、快速的數(shù)字圖像色偏校正方法具有重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008](一 )要解決的技術(shù)問題
[0009]本發(fā)明提供一種基于通道增益系數(shù)加權(quán)的圖像色偏校正方法，本方法是對傳統(tǒng)灰度世界色偏校正方法的改進，對三個通道的增益系數(shù)進行了加權(quán)處理，從而克服了傳統(tǒng)灰度世界算法存在的不足，能夠準確、快速的進行圖像色偏校正，校正結(jié)果更加符合人眼視覺感受。
[0010](二)技術(shù)方案
[0011]一種基于通道增益系數(shù)加權(quán)的圖像色偏校正方法，其特征在于包括以下具體步驟:
[0012]步驟一、將通過數(shù)碼相機、手機攝像頭等數(shù)字成像設(shè)備獲取的色偏圖像輸入到計算機中。
[0013]步驟二、分別計算色偏圖像R、G、B三通道的增益系數(shù)。
[0014]步驟三、分別計算色偏圖像R、G、B三通道的增益系數(shù)對應(yīng)的權(quán)值
[0015]步驟四、利用步驟二和步驟三中計算得到的增益系數(shù)和權(quán)值，進行增益系數(shù)加權(quán)，獲得經(jīng)過加權(quán)的新增益系數(shù)。
[0016]步驟五、利用步驟四獲取的經(jīng)過加權(quán)的新增益系數(shù)，對色偏圖像進行逐點遍歷，計算校正后各像素點三個通道的像素值，實現(xiàn)色偏校正過程，得到經(jīng)過校正的數(shù)字圖像。
[0017](三)有益效果
[0018]本發(fā)明采用增益系數(shù)加權(quán)的方法進行數(shù)字圖像色偏校正，充分利用圖像中所包含的數(shù)據(jù)信息，深入發(fā)掘圖像各通道像素值之間的相關(guān)性，避免單一使用均值信息所造成的不足，經(jīng)過本方法校正后的圖像，更加符合人眼視覺感受，色偏現(xiàn)象基本消除；通過對加權(quán)后的增益系數(shù)的限制，使得 校正后圖像不存在整體變亮或局部過亮的情況；采用增益系數(shù)加權(quán)的方式，提高了算法的適用范圍，即便色偏圖像具有大面積單一顏色的背景，算法依然具有較高的精確性；采用相對簡單的計算公式和算法流程，時間復(fù)雜度較小，執(zhí)行速度較快，具有較高的效率，能夠滿足實時性要求。算法可用于對數(shù)碼相機、手機攝像頭等數(shù)字成像設(shè)備所拍攝到的圖像進行準確、高效的色偏校正，具有廣闊的應(yīng)用價值和市場前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1:基于通道增益系數(shù)加權(quán)的圖像色偏校正方法流程圖；
[0020]圖2:本發(fā)明實驗用圖，其中圖2a為有色偏的數(shù)字圖像，圖2b為傳統(tǒng)灰度世界色偏校正算法的校正結(jié)果圖，圖2c為本發(fā)明方法的校正結(jié)果圖。
[0021]【特別說明】:由于所提交的圖2為黑白圖，無法顯示出本發(fā)明更好的對比效果，因此在其他證明文件中提交了彩色圖2。
【具體實施方式】
[0022]為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】詳細介紹本發(fā)明。
[0023]本發(fā)明是一種基于通道增益系數(shù)加權(quán)的圖像色偏校正方法，該方法主要包括以下幾個步驟:
[0024]1.將通過數(shù)碼相機、手機攝像頭等數(shù)字成像設(shè)備獲取的色偏圖像輸入到計算機中；
[0025]2.分別計算色偏圖像R、G、B三通道的增益系數(shù)；
[0026]3.分別計算色偏圖像R、G、B三通道的增益系數(shù)對應(yīng)的權(quán)值；
[0027]4.利用步驟2和步驟3中計算得到的增益系數(shù)和權(quán)值，進行增益系數(shù)加權(quán)，獲得經(jīng)過加權(quán)的新增益系數(shù)；
[0028]5.利用步驟4獲取的經(jīng)過加權(quán)的新增益系數(shù)，對色偏圖像進行逐點遍歷，計算校正后各像素點三個通道的像素值，實現(xiàn)色偏校正過程，得到經(jīng)過校正的數(shù)字圖像。
[0029]本發(fā)明的具體實現(xiàn)流程如圖1所示，各部分具體實施細節(jié)如下:
[0030]1.將通過數(shù)碼相機、手機攝像頭等數(shù)字成像設(shè)備獲取的色偏圖像輸入到計算機中
[0031]色偏圖像是通過數(shù)字成像設(shè)備(如數(shù)碼相機、手機攝像頭等)獲取的。在完全理想的情況下，數(shù)字成像設(shè)備拍攝到的圖像應(yīng)當是無色偏的，然而，由于光照變化、傳感器誤差等影響，有的圖像可能會產(chǎn)生色偏。將產(chǎn)生色偏的圖像讀入到計算機中，并通過通道分解獲取圖像每個像素點在R、G、B三個通道的像素值，從而獲得了圖像的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息是進行色偏校正的基礎(chǔ)。
[0032]2.分別計算色偏圖像R、G、B三通道的增益系數(shù)
[0033]針對步驟I中獲取的存在色偏的數(shù)字圖像，分別計算色偏圖像R、G、B三通道的增益系數(shù)，分為以下幾個步驟實現(xiàn):
[0034](I)計算色偏圖像R、G、B三個通道各自的平均像素值，用到了如下公式:
【權(quán)利要求】
1.一種基于通道增益系數(shù)加權(quán)的圖像色偏校正方法，其特征在于包括以下步驟: (1)通過數(shù)碼相機、手機攝像頭等數(shù)字成像設(shè)備獲取色偏圖像，并輸入到計算機中； (2)分別計算色偏圖像紅(R)、綠(G)、藍(B)三通道的增益系數(shù)； (3)分別計算色偏圖像R、G、B三通道的增益系數(shù)對應(yīng)的權(quán)值； (4)利用步驟(2)和步驟(3)中計算得到的增益系數(shù)和權(quán)值，進行增益系數(shù)加權(quán)，獲得經(jīng)過加權(quán)的新增益系數(shù)； (5)利用步驟(4)獲取的經(jīng)過加權(quán)的新增益系數(shù)，對色偏圖像進行逐點遍歷，計算校正后各像素點三個通道的像素值，實現(xiàn)色偏校正過程，得到經(jīng)過校正的數(shù)字圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于通道增益系數(shù)加權(quán)的圖像色偏校正方法，其特征是:所述步驟(2)分別計算色偏圖像R、G、B三通道的增益系數(shù)，其方法是采用公式

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于通道增益系數(shù)加權(quán)的圖像色偏校正方法，其特征是:所述步驟(3)分別計算色偏圖像R、G、B三通道的增益系數(shù)對應(yīng)的權(quán)值，其方法是采用公式
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于通道增益系數(shù)加權(quán)的圖像色偏校正方法，其特征是:所述步驟(4)利用步驟(2)和步驟(3)中計算得到的增益系數(shù)和權(quán)值，進行增益系數(shù)加權(quán)，獲得經(jīng)過加權(quán)的新增益系數(shù)，其方法是采用公式
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于通道增益系數(shù)加權(quán)的圖像色偏校正方法，其特征是:所述步驟(5)利用步驟(4)獲取的經(jīng)過加權(quán)的新增益系數(shù)，對色偏圖像進行逐點遍歷，計算校正后各像素點三個通道的像素值，實現(xiàn)色偏校正過程，其方法是采用公式
【文檔編號】G06T5/00GK104036467SQ201410273627
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】姜志國, 潘斌, 張浩鵬, 吳俊鋒, 蔡博文 申請人:北京航空航天大學