多重曝光成像系統(tǒng)及其白平衡方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理，特別涉及一種多重曝光成像系統(tǒng)及其白平衡方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 顏色是圖像系統(tǒng)中相當(dāng)重要的元素，不僅可W讓使用者精準(zhǔn)地捕捉到物體的色 彩，更可W增強(qiáng)其他級(jí)別功能的準(zhǔn)確性，例如物件檢測(cè)與識(shí)別（object detection and recognition)。然而，環(huán)境中多變的光源常會(huì)影響到圖像系統(tǒng)所揃取到的像素顏色，例如同 一張白紙會(huì)在高色溫的光源下呈現(xiàn)淡藍(lán)色，在低色溫的光源下則會(huì)呈現(xiàn)淡黃色。一個(gè)良好 的圖像系統(tǒng)需要排除光源的影響，準(zhǔn)確地還原物體的真實(shí)色彩，送項(xiàng)功能便是自動(dòng)白平衡 (auto white-balance)。換言之，自動(dòng)白平衡能識(shí)別環(huán)境光源，抵銷此光源對(duì)于色彩的影 響，W還原物體真實(shí)色彩。
[0003] -般的圖像系統(tǒng)只能拍攝單張圖像。單張圖像的信息極為有限，導(dǎo)致現(xiàn)今的自動(dòng) 白平衡技術(shù)難W有效地識(shí)別環(huán)境光源。于是，有研究者W多張圖像的信息達(dá)成送個(gè)任務(wù)。例 女口（1)針對(duì)同一個(gè)場(chǎng)景在不同角度捕捉多張圖像W辨別物體的真實(shí)色彩；或是似針對(duì)同 一個(gè)場(chǎng)景使用不同環(huán)境光源W辨別物體的真實(shí)色彩。然而送（1)、（2)送兩種方法在實(shí)際狀 況都難W被實(shí)現(xiàn)：前者需要多次移動(dòng)相機(jī)，后者需要提供額外的光源。此外，曝光值的高低 也會(huì)嚴(yán)重地影響環(huán)境光源判別的結(jié)果。因此，欲達(dá)到最佳的白平衡結(jié)果，仍需要使用者做繁 瑣的人工調(diào)整。
[0004] 近來高動(dòng)態(tài)范圍成像系統(tǒng)（hi曲dynamic range imaging system)逐漸受到廠 商、研究者及使用者的注意。其基本原理是結(jié)合多張不同曝光時(shí)間的圖像，形成一張高動(dòng)態(tài) 范圍的圖像。此不同曝光時(shí)間的圖像不僅可W使圖像系統(tǒng)獲得更多細(xì)節(jié)的信息，更可W協(xié) 助自動(dòng)白平衡達(dá)到更佳的效果。例如可針對(duì)長(zhǎng)曝光圖像的暗處與短曝光圖像的亮處分別做 自動(dòng)白平衡。然而，上述方法無法識(shí)別環(huán)境光源。另外，此方法還需要準(zhǔn)確判斷亮處與暗處 的位置，送項(xiàng)步驟容易導(dǎo)致最后的圖像有不連續(xù)的區(qū)塊產(chǎn)生，降低圖像品質(zhì)。因此，自動(dòng)白 平衡仍然有許多需要改良之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種白平衡方法，用于一多重曝光成像系統(tǒng)，該多重曝光成像系統(tǒng)包 括一圖像揃取單元，該方法包括；利用該圖像揃取單元W-第一曝光值及一第二曝光值分 別同時(shí)對(duì)一場(chǎng)景揃取一第一圖像及一第二圖像，其中該第二曝光值小于該第一曝光值；對(duì) 該第二圖像進(jìn)行光源檢測(cè)W得到該場(chǎng)景的一光源信息及相應(yīng)的一光源顏色比例；W及利用 該光源顏色比例對(duì)該第一圖像進(jìn)行一顏色增益處理W得到一輸出圖像。
[0006] 本發(fā)明還提供一種多重曝光成像系統(tǒng)，包括：一圖像揃取單元，W-第一曝光值及 一第二曝光值分別同時(shí)對(duì)一場(chǎng)景揃取一第一圖像及一第二圖像，其中該第二曝光值小于該 第一曝光值；W及一處理器，用W對(duì)該第二圖像進(jìn)行光源檢測(cè)W得到該場(chǎng)景的一光源信息 及相應(yīng)的一光源顏色比例，并利用該光源顏色比例對(duì)該第一圖像進(jìn)行一顏色增益處理W得 到一輸出圖像。
[0007] 本發(fā)明還提供一種白平衡方法，用于一多重曝光成像系統(tǒng)，該多重曝光成像系統(tǒng) 包括一圖像揃取單元，該方法包括；利用該圖像揃取單元W-第一曝光值及一第二曝光值 分別同時(shí)對(duì)一場(chǎng)景揃取一第一圖像及一第二圖像，其中該第二曝光值小于該第一曝光值； 對(duì)該第二圖像進(jìn)行光源檢測(cè)W得到該場(chǎng)景的一光源信息及相應(yīng)的一光源顏色比例；對(duì)該第 一圖像及該第二圖像進(jìn)行一圖像結(jié)合處理W得到一第H圖像；利用該光源顏色比例對(duì)該第 H圖像進(jìn)行一顏色增益處理W得到一輸出圖像。
【附圖說明】
[0008] 圖1是顯示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的多重曝光成像系統(tǒng)100的方框圖。
[0009] 圖2是顯示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的白平衡方法的流程圖。
[0010] 圖3是顯示依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的白平衡方法的流程圖。
[0011] 圖4A是顯示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所拍攝的場(chǎng)景400的示意圖。
[0012] 圖4B是顯示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例在場(chǎng)景400的不同位置進(jìn)行曝光的曲線圖。
[0013] 【附圖符號(hào)說明】
[0014] 100~多重曝光成像系統(tǒng)；
[001引 110~圖像揃取單元；
[001引 120~處理器；
[0017] 130~存儲(chǔ)器單元；
[0018] 140~儲(chǔ)存單元；
[0019] 150~顯示單元；
[0020] 200 _ 220、300 _ 330 ~方框；
[002d 400~場(chǎng)景；
[0022] 410、412、414 ~位置；
[0023] 420、422、424 ~曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實(shí)施例，并結(jié) 合附圖詳細(xì)說明如下。
[0025] 圖1是顯示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的多重曝光成像系統(tǒng)100的方框圖。如圖1所示， 多重曝光成像系統(tǒng)100包括一圖像揃取單元110、一處理器120、一存儲(chǔ)器單元130、一儲(chǔ)存 單元140、W及一顯示單元150。圖像揃取單元110用W揃取一場(chǎng)景的圖像。儲(chǔ)存單元140 儲(chǔ)存用于圖像處理的多種模塊所相應(yīng)的程序代碼，例如是色調(diào)映射（tone-mapping)模塊、 自動(dòng)白平衡（auto white-balance)模塊、飽和度補(bǔ)償（saturation compensation)模塊、 高動(dòng)態(tài)范圍成像（hi曲dynamic range imaging)模塊等等。舉例來說，存儲(chǔ)器單元130為 一易失性存儲(chǔ)器，例如是一動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器值RAM)。儲(chǔ)存單元140為一非易失性存儲(chǔ) 器，例如是硬盤、閃存等等。處理器120將儲(chǔ)存于儲(chǔ)存單元140中的各種圖像處理模塊的程 序代碼載入至存儲(chǔ)器單元130,并對(duì)圖像揃取單元110所揃取的圖像執(zhí)行相應(yīng)的圖像處理。 圖像揃取單元110具有多重曝光（multi exposure)的功能，即在圖像揃取單元110中的圖 像感測(cè)器（image sensor)所揃取的圖像可用不同的曝光值進(jìn)行曝光W產(chǎn)生兩張不同曝光 值的圖像，其中上述曝光值包括曝光時(shí)間及曝光增益，且曝光時(shí)間及曝光增益均會(huì)影響上 述曝光值的大小。例如曝光時(shí)間的增加或是曝光增益的增加，都會(huì)使曝光值上升。曝光值 會(huì)影響圖像感測(cè)器對(duì)同一物體所感知的像素值。舉例來說，曝光方式可分為正常曝光及短 曝光、或是長(zhǎng)曝光及短曝光。在一實(shí)施例中，正常曝光是指使所揃取的圖像含有最多有效信 息，例如調(diào)整曝光值使得圖像的平均亮度為圖像感測(cè)器的最大感測(cè)值的特定比例。短曝光 是指使所揃取的圖像中的像素不會(huì)發(fā)生過曝（over exposure)的情況，例如調(diào)整曝光值使 得圖像中的像素值小于或等于圖像感測(cè)器的最大感測(cè)值。
[0026] 圖2是顯示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的白平衡方法的流程圖。如圖2所示，在方框200 中，通過圖像感測(cè)器W獲得兩張不同曝光值的圖像，例如在路徑202為正常曝光圖像，在路 徑204為短曝光圖像。更進(jìn)一步而言，正常曝光圖像的曝光值為圖像感測(cè)器的最大感測(cè)值 的某個(gè)比例，例如18%，但本發(fā)明并不限于此。短曝光圖像中的像素值則小于或等于圖像感 測(cè)器的最大感測(cè)值。
[0027] 在方框210中，對(duì)短曝光圖像進(jìn)行光源檢測(cè)。因?yàn)槎唐毓鈭D像的曝光值較小，即使 是場(chǎng)景中的光源處亦不會(huì)發(fā)生過曝光的情況，因此可有效地判別場(chǎng)景中的光源，即場(chǎng)景中 最亮的部分。在一實(shí)施例中，處理器120計(jì)算短曝光圖像中最亮的5%像素值W作為光源， 并計(jì)算此光源的顏色比例，例如分別計(jì)算紅色、綠色、藍(lán)色的平均值。
[0028] 在方框220中，利用光源檢測(cè)所得到的光源顏色比例，W重新調(diào)整正常曝光圖像 的顏色增益值。舉例來說，當(dāng)在方框210中進(jìn)行光源檢測(cè)得到光源的顏色比例為紅色：綠 色；藍(lán)色=a:b:c，則處理器120利用下列公式分別對(duì)正常曝光圖像的像素值進(jìn)行調(diào)整：
(1): 口） P)
[0032] P E [0,1]
[0033] 其中R、G、B分別為調(diào)整前的紅色、綠色及藍(lán)色像素值；R'、G'、B'分別為調(diào)整后的 紅色、綠色及藍(lán)色像素值，P為加權(quán)權(quán)重。
[0034] 圖3是顯示依據(jù)