一种实现不同相机拍摄同一场景图像颜色保持不变的方法技术

本发明专利技术公开了一种实现不同相机拍摄同一场景图像颜色保持不变的方法，首先提取不同相机拍摄到的图像特征，然后将一组已知光源颜色的图像及其真实光源转换为不同相机下对应的图像与真实光源，在转换后的图像上学习得到不同相机拍摄的图像特征与真实光源之间的回归矩阵，从而估计不同相机拍摄到的图像的光源颜色，进而去除不同相机拍摄到的图像的色偏；最后利用相机转换矩阵，将每个相机去除色偏之后的图像统一为同一种相机下拍摄得到的图像，达到实现不同相机拍摄同一场景的图像颜色保持不变的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机视觉和图像处理
，具体涉及一种实现不同相机拍摄同一场景图像颜色保持不变的方法的设计。
技术介绍
不同相机拍摄同一场景时得到的图像颜色往往差异很大，即使是同一品牌的相机有时也会出现这一情况，比如CANON 1D相机与CANON 5D相机拍摄的同一场景的图像就有很明显的差异。产生这一现象的原因，首先是由于不同相机具有不同的颜色敏感性响应函数，导致拍摄到的原始图像颜色就有所不同。其次，不同的相机内部会对拍摄到的图片进行不同的处理，比如白平衡、边缘增强、去噪、压缩等等，其中不同程度的白平衡又会进一步影响图像颜色，使得不同相机最终的拍摄的同一幅图像颜色出现差异。对于实际应用如电视直播、3D相机的颜色匹配等场合，需要不同相机拍摄出的同一幅图像颜色没有差异。如何实现不同相机拍摄同一场景的图像颜色保持不变就显得尤为重要。比较经典的方法有Javier Vazquez-Corral等2014年提出的方法，参考文献：J.Vazquez-Corral and M.Bertalmío，“Color stabilization along time and across shots of the same scene，for one or several cameras of unknown specifications”IEEE Trans.Image Process，vol.23，pp.4564–4575，Oct.2014。该方法通过不同相机拍摄的同一场景的图像的差异来学习校正矩阵，进而完成对图片颜色的校正。该方法的主要缺点在于需要复杂的学习过程，对每种相机都需要大量相同场景raw与jpg格式的图片进行训练，计算复杂，灵活性差。同时该方法也无法校正图像中由于光源不同导致的色偏问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中不同相机拍摄到的同一场景图像在不同光源下颜色不同的问题，提出了一种实现不同相机拍摄同一场景图像颜色保持不变的方法。本专利技术的技术方案为：一种实现不同相机拍摄同一场景图像颜色保持不变的方法，包括以下步骤：S1、提取不同相机拍摄到的图像特征：利用静态光源估计方法估计不同相机拍摄到的同一幅图像的光源，将每一幅图像对应的所有估计结果及交叉项作为图像特征；S2、学习不同相机的特征与光源的回归矩阵：将一组已知真实光源的训练图像及其真实光源利用相机转换矩阵转换为步骤S1中不同相机下对应的图像与真实光源，在转换后的图像上分别提取与步骤S1相同的特征，得到相应的特征矩阵；通过回归的方法，计算得到不同相机对应的特征与光源间的回归矩阵；S3、校正不同相机拍摄的图像的色偏：对于每一个相机，将步骤S1中提取到的特征与步骤S2得到的回归矩阵相乘，得到该相机拍摄的图像的最终估计光源；利用图像每个颜色分量与光源相除的方式，去除每一个相机拍摄到的图像的色偏；S4、校正相机颜色敏感性响应函数的影响：利用相机转换矩阵，将步骤S3得到的每个相机无色偏图像统一为同一个相机下拍摄得到的无色偏图像。进一步地，步骤S1中的静态光源估计方法为Grey-World与Grey-Edge方法，具体过程如下：需要计算的特征分别为图像R、G、B三个通道的均值及三个通道边缘的均值，引入交叉项，最终的特征为R、G、B三个通道的均值，R、G、B三个通道边缘的均值，R通道与G通道相乘之后的均值开根号，R通道与B通道相乘之后的均值开根号，以及G通道与B相乘之后的均值开根号，共9个特征。进一步地，步骤S2中的回归的方法为非线性神经网络、支持向量机或最小二乘法。进一步地，步骤S2与步骤S4中的相机转换矩阵通过最小二乘法，计算不同相机的响应函数对同一给定表面反射率的响应值之间的转换矩阵得到。本专利技术的有益效果是：本专利技术首先提取不同相机拍摄到的图像的特征，然后将一组已知光源颜色的图像及其真实光源转换为不同相机下对应的图像与真实光源，在转换后的图像上学习得到不同相机拍摄的图像特征与真实光源之间的回归矩阵，从而估计不同相机拍摄到的图像的光源颜色，进而去除不同相机拍摄到的图像的色偏；最后利用相机转换矩阵，将每个相机去除色偏之后的图像统一为同一种相机下拍摄得到的图像，达到实现不同相机拍摄同一场景的图像颜色保持不变的目的。本专利技术没有任何参数，相机之间的转换矩阵以及每一种相机拍摄到的图像特征与真实光源之间的回归矩阵均只需计算一次便可以确定下来，可直接内置于相机内部用于稳定不同相机拍摄到的同一幅图像的颜色。附图说明图1为本专利技术提供的一种实现不同相机拍摄同一场景图像颜色保持不变的方法流程图。图2为本专利技术实施例的pic1示意图。图3为本专利技术实施例的pic2示意图。图4为本专利技术实施例的SONY DXC 930相机响应函数曲线图。图5为本专利技术实施例的NIKON D70相机响应函数曲线图。图6为本专利技术实施例的pic3示意图。图7为本专利技术实施例的pic4示意图。图8为本专利技术实施例的pic5示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步的说明。不同相机具有不同的颜色敏感性响应函数，这种不同可以通过学习一个相机转换矩阵去除，基于此本专利技术提供了一种实现不同相机拍摄同一场景图像颜色保持不变的方法，如图1所示，包括以下步骤：S1、提取不同相机拍摄到的图像特征：利用静态光源估计方法估计不同相机拍摄到的同一幅图像的光源，将每一幅图像对应的所有估计结果及交叉项作为图像特征。本专利技术实施例中，静态光源估计方法采用Grey-World与Grey-Edge方法，具体过程如下：需要计算的特征分别为图像R、G、B三个通道的均值及三个通道边缘的均值，引入交叉项，最终的特征为R、G、B三个通道的均值，R、G、B三个通道边缘的均值，R通道与G通道相乘之后的均值开根号，R通道与B通道相乘之后的均值开根号，以及G通道与B相乘之后的均值开根号，共9个特征。S2、学习不同相机的特征与光源的回归矩阵：将一组已知真实光源的训练图像及其真实光源利用相机转换矩阵转换为步骤S1中不同相机下对应的图像与真实光源，在转换后的图像上分别提取与步骤S1相同的特征，得到相应的特征矩阵；通过回归的方法，计算得到不同相机对应的特征与光源间的回归矩阵。该步骤中回归的方法可以采用非线性神经网络、支持向量机、最小二乘法等线性与非线性的回归方法。S3、校正不同相机拍摄的图像的色偏：对于每一个相机，将步骤S1中提取到的特征与步骤S2得到的回归矩阵相乘，得到该相机拍摄的图像的最终估计光源；利用图像每个颜色分量与光源相除的方式，去除每一个相机拍摄到的图像的色偏；S4、校正相机颜色敏感性响应函数的影响：利用相机转换矩阵，将步骤S3得到的每个相机无色偏图像统一为同一个相机下拍摄得到的无色偏图像。步骤S2与步骤S4中的相机转换矩阵通过最小二乘法，计算不同相机的响应函数对同一给定表面反射率的响应值之间的转换矩阵得到。下面以一个具体实施例对本专利技术提供的一种实现不同相机拍摄同一场景图像颜色保持不变的方法作进一步说明：从目前国际公认的用于估计场景光源颜色的图像库网站上下载人工合成的表面反射率S，并下载该图像库由SONY DXC 930相机拍摄的321幅色偏图像T及其真实光源L作为训练集。同时从国际公认的相机响应函数网站中下载SONY DXC 930、NIK本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现不同相机拍摄同一场景图像颜色保持不变的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、提取不同相机拍摄到的图像特征：利用静态光源估计方法估计不同相机拍摄到的同一幅图像的光源，将每一幅图像对应的所有估计结果及交叉项作为图像特征；S2、学习不同相机的特征与光源的回归矩阵：将一组已知真实光源的训练图像及其真实光源利用相机转换矩阵转换为步骤S1中不同相机下对应的图像与真实光源，在转换后的图像上分别提取与步骤S1相同的特征，得到相应的特征矩阵；通过回归的方法，计算得到不同相机对应的特征与光源间的回归矩阵；S3、校正不同相机拍摄的图像的色偏：对于每一个相机，将步骤S1中提取到的特征与步骤S2得到的回归矩阵相乘，得到该相机拍摄的图像的最终估计光源；利用图像每个颜色分量与光源相除的方式，去除每一个相机拍摄到的图像的色偏；S4、校正相机颜色敏感性响应函数的影响：利用相机转换矩阵，将步骤S3得到的每个相机无色偏图像统一为同一个相机下拍摄得到的无色偏图像。

【技术特征摘要】
1.一种实现不同相机拍摄同一场景图像颜色保持不变的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、提取不同相机拍摄到的图像特征：利用静态光源估计方法估计不同相机拍摄到的同一幅图像的光源，将每一幅图像对应的所有估计结果及交叉项作为图像特征；S2、学习不同相机的特征与光源的回归矩阵：将一组已知真实光源的训练图像及其真实光源利用相机转换矩阵转换为步骤S1中不同相机下对应的图像与真实光源，在转换后的图像上分别提取与步骤S1相同的特征，得到相应的特征矩阵；通过回归的方法，计算得到不同相机对应的特征与光源间的回归矩阵；S3、校正不同相机拍摄的图像的色偏：对于每一个相机，将步骤S1中提取到的特征与步骤S2得到的回归矩阵相乘，得到该相机拍摄的图像的最终估计光源；利用图像每个颜色分量与光源相除的方式，去除每一个相机拍摄到的图像的色偏；S4、校正相机颜色敏感性响应函数的影响：利用相机转换矩阵，将步骤S3得到的每个相机无色偏图像统一为同一个相机下拍...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永杰，高绍兵，张明，彭鹏，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51