基于数字相机的原始数据的白平衡系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及基于数字相机的原始数据的白平衡系统和方法。一种白平衡方法包括：在原始数据表示的图像中，选择不均匀区域中的像素作为计算白平衡调整系数的候选像素；分别为图像中的R像素、G像素和B像素计算白平衡调节系数；以及根据白平衡调整系数来调整原始数据中的R像素、G像素和B像素的像素值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及数字相机的图像数据处理，更具体地涉及。
技术介绍
数字相机通过以预定顺序(例如图1所示的拜耳阵列)布置的滤色器来记录照片数据信息。在图1中，一个像素位置仅包括数据(称为原始数据或者原始图像数据)的一个分量，例如R、G或者B(R、G、B分别表示三基色中的红色、绿色和蓝色)。为了正确地进行显示，需要对原始数据进行解马赛克插值(de-mosaic interpolation)处理。在解马赛克插值处理之后，每个像素具有三个数据分量(或者称为三个通道)R、G和B。原始数据可能受色温的影响，这将在显示中引起色偏。白平衡是像素的RGB值的调整处理，其目的是“使得白色对象看起来是白色的”。这种调整可以在解马赛克插值处理之前或之后进行。对于具有低电路大小成本的系统，解马赛克之前的白平衡意味着更低的复杂性。现有技术中的白平衡方法例如包括灰界方法、镜像方法、最大RGB方法和模糊规则方法。灰界方法假定图像中的平均像素值是相同的，但是该方法的缺点是当图像中存在色彩一致的大区域(即，均匀的大区域)时，该方法失效。镜像方法将各个通道(R、G、B)的最大值线性扩展到(255，255，255)，最大RGB方法选择R、G、B中的最大值来混合出灰值。然而在这两种方法中，最大值像素能否是图像的组分依赖于最大值像素数，这将引起白平衡结果的失衡。模糊规则方法将原始数据从RGB空间转换到YCbCr空间，计算Cr与Cb的比率(Cr/Cb)，并且选择基准白点来调整各个通道的像素值。然而在模糊规则方法中，所找到的基准白点往往是不准确的，并且RGB空间与YCbCr空间之间的转换是复杂的。
技术实现思路
为了解决前述问题而做出了本专利技术。根据本专利技术的实施方式，提供了 一种白平衡系统，包括:图像划分单元，将原始数据表示的图像划分为多个块，其中所述原始数据是RGB空间中的数据，并且所述原始数据的每个像素包含R、G、B分量中的一个，R、G、B分别表示红色、绿色和蓝色；中间数据计算单元，从每个块中提取R像素、G像素和B像素的像素值分别作为R数据、G数据和B数据，并且分别计算每个块的R数据、G数据和B数据的方差作为R、G、B通道的方差，其中R像素是只包含R分量的像素，G像素是只包含G分量的像素，B像素是只包含B分量的像素；判断单元，判断每个块的R、G、B通道的方差中是否有至少一个方差大于预定阈值，如果有至少一个方差大于预定阈值，则该块被选为候选区域并且该块中的像素被选为候选像素，并且判断单元还判断是否所有的块都已被处理；白平衡调整系数计算单元，根据所有候选像素中R像素、G像素和B像素的像素值的平均值来计算白平衡调整系数；以及调整单元，根据所述白平衡调整系数来调整原始数据。根据本专利技术的实施方式，还提供了一种白平衡方法，包括:在原始数据表示的图像中，选择不均匀区域中的像素作为计算白平衡调整系数的候选像素，其中所述原始数据是RGB空间中的数据，并且所述原始数据的每个像素包含R、G、B分量中的一个，R、G、B分别表示红色、绿色和蓝色；分别为R像素、G像素和B像素计算白平衡调节系数，作为R、G、B通道的白平衡调整系数，其中R像素是只包含R分量的像素，G像素是只包含G分量的像素，B像素是只包含B分量的像素；以及分别根据所述R、G、B通道的白平衡调整系数来调整原始数据中的R像素、G像素和B像素的像素值。根据本专利技术的实施方式，本专利技术具有若干优点。首先，由于本专利技术在RGB空间中执行白平衡处理，不需要执行色彩空间转换，因此与需要执行色彩空间转换的方法相比减少了计算量并且简化了处理流程，也就是说本专利技术更加简单和高效。其次，本专利技术以包含多个像素的块作为处理单位来进行处理，只选择那些被判断为不均匀区域(uneven area)的块来计算白平衡调整系数，从而提高了白平衡调整系数的准确性。此外，本专利技术将R数据、G数据和B数据作为图像的不同采样方法，分别来进行计算，这使得白平衡处理的结果更加准确。【附图说明】图1示出拜耳阵列。图2是根据本专利技术的数字相机数据处理的流程图。图3是根据本专利技术的图像划分方式的示意图。图4是根据本专利技术的图像数据的块样本的示意图。图5是根据本专利技术的块处理顺序的示图。图6是根据本专利技术的白平衡方法的流程图。图7是根据本专利技术的白平衡系统的框图。【具体实施方式】在本专利技术中，提出了在解马赛克插值处理之前的基于原始数据的白平衡解决方案，如图2的数字相机数据处理所示出的。图像传感器201对入射到其上的光执行光电转换，从而产生原始图像数据。图像传感器上的滤色器层例如使用图1所示的拜耳阵列来布置。这样，所产生的原始图像数据中的每个像素位置的像素值仅包括一个数据分量，即R、G或者B。然后对原始图像数据执行白平衡处理202，在该处理中对原始图像数据中的色偏进行校正。然后对经过白平衡处理的图像数据执行解马赛克插值处理203以及其他的后续处理204，最后产生输出图像。拜耳阵列包含50%绿色(G)、25%红色(R)和25%蓝色⑶，因此也称为RGBG、GRGB或者RGGB。本专利技术也可以采用除了拜耳阵列以外的其他滤色器布置图案，例如CMYW(蓝绿色、品红色、黄色和白色)或者RGBW(红色、绿色、蓝色和白色)等等。在本专利技术中，原始图像数据中的每个像素只包括一个色彩分量，例如R分量、G分量或者B分量。只包含R分量的像素称为R像素，只包含G分量的像素称为G像素，并且只包含B分量的像素称为B像素。在本专利技术中，为了简化描述和便于理解，R像素(R分量)的集合可以称为R通道，G像素的集合可以称为G通道，并且B像素的集合可以称为B通道。然而应当注意的是，当提到一个通道时，并不一定涉及所有可以属于该通道的像素或者分量，所涉及的像素或者分量可以按照具体的处理或者情况来判断。以R通道为例:例如在下面描述的第3步中，调整R通道中的值是对原始图像数据中的所有R像素(或者R分量)进行调整，此时对R通道的提及涉及原始图像数据中的所有R像素；在下面描述的第2步中，R通道的白平衡调整系数是针对所有候选像素中的R像素来计算的，此时对R通道的提及仅涉及所有候选像素中的R像素；在下面描述的第I步中对一个块计算R通道的方差时，该计算仅涉及该块中的R像素，此时对R通道的提及仅涉及该块中的R像素；等等。根据灰界方法理论，对于多数图像，R、G和B通道的平均值是相同的。该结论基于图像不均匀区域的计算，即，灰界方法理论对于具有丰富色彩的图像区域是高效的。基于该理论，在本专利技术中为白平衡设计了如下步骤。第I步:选择图像的不均匀区域中的像素作为计算白平衡调整系数的候选像素。第2步:为R、G、B各个通道计算白平衡调整系数。第3步:调整R、G、B各个通道中的值。第I步:选择候选像素原始数据所表示的图像例如被划分成多个大小为NXN(N = 4Xn，其中η为正整数，即η=1，2，3……)的块，如图3所示。换言之，每个块包含NXN个像素。在图3中，粗实线表示图像的边缘，细实线表示对图像进行划分的线，因此图中的每个方块表示大小为NXN的一个块。图3所示的块数仅仅是为了简化图示的目的而示出的，具体的块数可以根据图像的大小和块的大小来确定。图1中的拜耳数据被认为是大小为NXN的区域Α(称为块Α)中的像素样本的集合。R、G和B通道数据被认为是来自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白平衡方法，包括：在原始数据表示的图像中，选择不均匀区域中的像素作为计算白平衡调整系数的候选像素，其中所述原始数据是RGB空间中的数据，并且所述原始数据的每个像素包含R、G、B分量中的一个，R、G、B分别表示红色、绿色和蓝色；分别为R像素、G像素和B像素计算白平衡调节系数，作为R、G、B通道的白平衡调整系数，其中R像素是只包含R分量的像素，G像素是只包含G分量的像素，B像素是只包含B分量的像素；以及分别根据所述R、G、B通道的白平衡调整系数来调整原始数据中的R像素、G像素和B像素的像素值。

【技术特征摘要】
1.一种白平衡方法，包括: 在原始数据表示的图像中，选择不均匀区域中的像素作为计算白平衡调整系数的候选像素，其中所述原始数据是RGB空间中的数据，并且所述原始数据的每个像素包含R、G、B分量中的一个，R、G、B分别表示红色、绿色和蓝色； 分别为R像素、G像素和B像素计算白平衡调节系数，作为R、G、B通道的白平衡调整系数，其中R像素是只包含R分量的像素，G像素是只包含G分量的像素，B像素是只包含B分量的像素；以及 分别根据所述R、G、B通道的白平衡调整系数来调整原始数据中的R像素、G像素和B像素的像素值。2.如权利要求1所述的白平衡方法，其中选择候选像素的步骤包括: 将所述图像划分为多个块，每个块包含NXN个像素，其中N = 4n并且n = l，2，3......。3.如权利要求2所述的白平衡方法，其中选择候选像素的步骤还包括: 按顺序选择所述多个块中的一个块作为当前块； 从所述当前块中提取R像 素、G像素和B像素的像素值分别作为R数据、G数据和B数据； 分别计算所述R、G、B数据的方差作为R、G、B通道的方差；以及判断所述R、G、B通道的方差中是否有至少一个方差大于预定阈值，如果有至少一个方差大于预定阈值，则所述当前块被选为候选区域并且所述当前块中的像素被选为候选像素。4.如权利要求1所述的白平衡方法，其中计算白平衡调整系数的步骤包括: 计算所述候选像素中所有R像素的像素值的平均值、所有G像素的像素值的平均值和所有B像素的像素值的平均值，分别作为R、G、B通道的平均值Ravg、Gavg和Bavg ；以及基于R、G、B通道的平均值Ravg、Gavg和Bavg来计算R、G、B通道的白平衡调整系数RatioR、RatioG 和 RatioB。5.如权利要求4所述的白平衡方法，其中白平衡调整系数RatioR、RatioG和RatioB分别是利用下面的式(I)、⑵和(3)计算的:RatioR = K/Ravg(I)RatioG = K/Gavg(2)RatioB = K/Bavg(3) 其中，参数K是利用下面的式(4)计算的:K = Max (Ravg, Gavg, Bavg) (4) 其中，运算符Max表示取最大值的运算。6.如权利要求4所述的白平衡方法，其中分别利用下面的式(5)、(6)和(7)来调整原始数据中R像素、G像素和B像素的像素值: R' = RXRatioR(5)G' =GX RatioG (6)B' = B X RatioB (7) 其中，R、G、B分别是原始数据中R像素、G像素和B像素的像素值，V ,Gi ,Bi分别是调整后的R像素、G像素和B像素的像素值。7.如权利要求1所述的白平衡方法，其中所述原始数据是数字相机的原始图像数据。8.一种白平衡系统，包括: 图像划分单元，将原始数据表示的图像划分为多个块，其中所述原始数据是RGB空间中的数据，并且所述原始数据的每个像素包含R、G、B分量中的一个，R、G、B分别表示红色、绿色和蓝色； 中间数据计算单元，从每个块中提取R像素、G像素和B像素的像素值分别作为R数据、G数据和B数据，并且分别计算每个块的R数据、G数据和B数据的方差作为R、G、B通道的方差，其中R像素是只包含R分量的像素，G像素是只包含G分量的像素，B像素是只包含B分量的像素； 判断单元，判断每个块的R、G、B通道的方差中是否有至少一个方差大于预定阈值，如果有至少一个方差大于预定阈值，则该块被选为候选区域并且该块中的像素被选为候选像素，并且判断单元还判断是否所有的块都已被处理； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑艳，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP