自动白平衡系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种对数字图像进行自动白平衡(AWB)处理的系统以及制造及使用所述系统的方法。响应于白平衡触发，自动地调整图像传感器与用于白平衡的参考区域之间的相对位置使所述图像传感器能够获取所述参考区域的图像。接着计算反映照明源色温的白平衡参数并使用所述参数来执行白平衡以去除色偏。所述参考区域的位置可以提前记录或由所述图像传感器扫描好。可以使所述参考区域可移动以使得其能够位于所述图像传感器的视野内。所述成像系统可以进一步包括能够使所述图像传感器能够绕一个或多个轴旋转的云台。本发明专利技术系统及方法适于例如由无人飞行器(UAV)使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种数字图像处理，更具体地，但不限于，涉及自动白平衡系统及方法。
技术介绍
白平衡是消除由照明源的色温所引起的不真实的色偏的过程。不同的照明源,例如日光、白炽灯和荧光灯,具有不同的功率谱分布，其可以引起图像的颜色失真。这样的失真可以导致例如在照明源色偏的情况下，白色的物体无法呈现为白色。例如，低色温(如2000K)的照明源可能使图像偏红色，而高色温(如9000K)的照明源可能使图像偏蓝色。人眼可以自动地适应照明的色温，而当前可用的(或传统的)人工图像获取装置及方法(例如，照相机和摄像机中使用的图像传感器)却无法自动地适应，因此会由于照明源的色温而产生一定的色偏伪影。通过白平衡补偿亮度，生成的图像具有更加真实的色彩。市售的数码相机具有白平衡功能，例如，允许用户从预定义的照明设置(例如，白炽灯、荧光灯、阴天、闪光灯、晴天、烛光等)的集合中选择一色温设置。然而，如果实际光照条件与所述照明设置不匹配，使用预定义的照明设置产生的结果可能并不十分理想。备选地，各种技术可用于执行自动白平衡(AWB)，即，无需所述照明设置的用户说明。这样的AWB技术需要基于图像的色彩组成。然而，在没有关于照明源色温的外部参考的情况下执行自动白平衡可能是困难的且计算量大。当自动白平衡技术不能分辨照明源所引起的整体色偏与场景组成的内在色彩偏差时，自动白平衡技术中很容易出现误差。例如，常用的AWB技术为灰度世界(gray world)法，
其假设场景中的平均颜色是灰色的或者是无色的。当所述场景中包括大量的颜色平均为灰色时，灰度世界技术是有效的。然而，当场景的平均颜色不是灰色时，灰度世界技术可能会引入明显的色彩偏差。这种问题在非灰色单色场景(例如，一蓝色海洋或绿色植物的场景)中尤为严重。另一种AWB技术是RGB最大值(max-RGB)法，其假设从红、绿、蓝三色通道中的每一个获取的最大值的组合是所述照明源的颜色。对于单色场景来说，所述RGB最大值法比所述灰度世界法更有效，但所述RGB最大值法的有效性高度依赖于场景组成。其他的白平衡算法存在相似的局限性。此外，一些具有高计算复杂度的算法(例如，其需要大量的微分运算)并不适用于实际应用，尤其不适用于实时视频处理。鉴于上述，有必要提供改进的白平衡系统及方法，其可以在高效计算的同时为各种类型的图像构成执行精确的白平衡。
技术实现思路
依据本文所公开的第一方面，提出了一种对数字图像进行自动白平衡的方法，所述方法包括：响应白平衡触发，调整图像传感器和参考区域的相对位置，以便定位所述图像传感器以获取所述参考区域的图像，所述参考区域具有适合于白平衡的颜色；使用所述图像传感器获取所述参考区域的所述图像；以及由所述参考区域的所述图像计算用于对所述数字图像进行白平衡的参数。在所公开方法的一些实施方式中，所述调整所述相对位置包括自动调整所述图像传感器和所述参考区域的所述相对位置。在所公开方法的一些实施方式中，所述获取包括自动地获取所述参考区域的所述图像。在所公开方法的一些实施方式中，所述计算包括自动地计算用于白平衡的所述参数。在所公开方法的一些实施方式中，所述调整所述相对位置包括响应于所述白平衡触发而调整所述相对位置，所述白平衡触发包括确定所述数字图像缺乏适用作白平衡参考的区域。在所公开方法的一些实施方式中，所述确定所述数字图像缺乏适用作白平衡参考的区域包括将所述数字图像的多个像素的颜色比与参考图像的多个像素的颜色比进行比较。较佳地,所述颜色比为红-绿比率和蓝-绿比率。在所公开方法的一些实施方式中，所述比较包括在散点图上绘制所述参考图像的所述多个像素的所述颜色比，并在所述散点图上绘制所述数字图像的所述多个像素的所述颜色比，以及将所述数字图像的所述像素的绘制位置与所述参考图像的所述像素的绘制位置进行比较。在所公开方法的一些实施方式中，所述调整所述相对位置包括响应于包括用户命令的所述白平衡触发而调整所述相对位置。在所公开方法的一些实施方式中，所述调整包括自动地移动所述图像传感器以使得所述参考区域在所述图像传感器的所述视野内。所公开方法的一些实施方式进一步地包括：在所述调整前记录所述参考区域的位置，以及根据所述参考区域的所记录位置移动所述图像传感器。在所公开方法的一些实施方式中，所述调整包括使能所述图像传感器扫描所述图像传感器的周围环境以定位所述参考区域。在所公开方法的一些实施方式中，所述使能所述图像传感器包括使能所述图像传感器通过识别一个或多个标记物来定位所述参考区域。在所公开方法的一些实施方式中，所述标记物界定所述参考区域的边界。在所公开方法的一些实施方式中，所述标记物为快速响应(QR)码。在所公开方法的一些实施方式中，所述调整包括将所述参考区域自动地移动至所述图像传感器的所述视野内。所公开方法的一些实施方式进一步地包括：在由所述图像传感器获取所述参考区域的所述图像后，自动地恢复所述图像传感器和所述参考区域中至少一个的位置。在所公开方法的一些实施方式中，所述计算包括丢弃所述参考区域的所述图像中具有异常颜色的像素。所公开方法的一些实施方式进一步地包括：如果所述参考区域的所述图像的像素颜色方差值大于预定阈值，则向控制系统发送错误消息。所公开方法的一些实施方式进一步地包括：使用所述参数对所述数字图像进行白平衡。依据本文所公开的另一方面，提供了一种成像系统，包括：适用于获取数字图像的图像传感器以及具有适合于白平衡的颜色的参考区域，其中，所述成像系统用于依据本文所公开的任一方法对数字图像执行自动白平衡。在所公开系统的一些实施方式中，所述参考区域嵌入于所述成像系统的主体中，并被配置为在所述图像传感器的视野移入与移出。在所公开系统的一些实施方式中，所述成像系统包括无人飞行器(UAV)。依据本文所公开的另一方面，提供了一成像系统，其包括：图像传感器，其可操作地安装于云台机构上，以使所述图像传感器能够绕至少一个轴转动；以及图像处理器，其被配置为对数字图像执行自动白平衡，其中所述成像系统被配置为：响应白平衡触发，使用所述云台机构调整所述图像传感器相对于参考区域位置的位置，所述参考区域具有适合于白平衡的颜色；使用所述图像传感器获取所述参考区域的图像；以及使用所述图像处理器，由所述参考区域的所述图像计算白平衡参数。在所公开系统的一些实施方式中，所述白平衡触发包括由所述图像处理器确定感兴趣的数字图像缺乏适用作白平衡参考的区域。在所公开系统的一些实施方式中，所述白平衡触发包括用户命令。在所公开系统的一些实施方式中，所述图像处理器被配置成记录关于所述参考区域的所述位置的一个或多个参数以及使用所述参数调整所述图像传感器的所述位置。在所公开系统的一些实施方式中，所述参数包括所述参考区域相对于所述图像传感器的所述位置的线性位移与角位移中的至少一个位移。在所公开系统的一些实施方式中，所述图像处理器被配置成用于引导所述图像传感器扫描其周围环境以定位所述参考区域。在所公开系统的一些实施方式中，所述图像传感器通过识别一个或多个标记物来定位所述参考区域。在所公开系统的一些实施方式中，所述标记物界定所述参考区域的边界。在所公开系统的一些实施方式中，所述标记物为快速响应(QR)码。在所公开系统的一些实施方式中，所述成像系统包括无人飞行器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对数字图像进行自动白平衡的方法，包括：响应于白平衡触发，调整图像传感器和参考区域的相对位置，以便定位所述图像传感器以获取所述参考区域的图像，所述参考区域具有适合于白平衡的颜色；使用所述图像传感器获取所述参考区域的所述图像；以及由所述参考区域的所述图像计算用于对所述数字图像进行白平衡的参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种对数字图像进行自动白平衡的方法，包括：响应于白平衡触发，调整图像传感器和参考区域的相对位置，以便定位所述图像传感器以获取所述参考区域的图像，所述参考区域具有适合于白平衡的颜色；使用所述图像传感器获取所述参考区域的所述图像；以及由所述参考区域的所述图像计算用于对所述数字图像进行白平衡的参数。2.如权利要求1所述的方法，其中所述调整所述相对位置包括自动地调整所述图像传感器和所述参考区域的所述相对位置。3.如权利要求2或3所述的方法，其中所述获取包括自动地获取所述参考区域的所述图像。4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述计算包括自动地计算用于白平衡的所述参数。5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述调整所述相对位置包括相对位置响应于所述白平衡触发而调整所述相对位置，所述白平衡触发包括确定所述数字图像缺乏适用作白平衡参考的区域。6.如权利要求5所述的方法，其中所述确定数字图像缺乏适用作白平衡参考的区域包括将所述数字图像的多个像素的颜色比与参考图像的多个像素的颜色比进行比较。7.如权利要求6所述的方法，其中所述颜色比包括红-绿比率和蓝-绿比率。8.如权利要求6或权利要求7所述的方法，其中所述比较包括在散点图上绘制所述参考图像的所述多个像素的所述颜色比，在所述散点图上绘制所述数字图像的所述多个像素的所述颜色比，以及将所述数字图像的所述像素的绘制位置与所述参考图像的所述像素的绘制位置进行比较。9.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述调整所述相
\t对位置包括响应于包括用户命令的所述白平衡触发而调整所述相对位置。10.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述调整包括自动地移动所述图像传感器以使得所述参考区域在所述图像传感器的所述视野内。11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：在所述调整前记录所述参考区域的位置，以及根据所述参考区域的所记录的位置移动所述图像传感器。12.如权利要求10或权利要求11所述的方法，其中所述调整包括使能所述图像传感器扫描所述图像传感器的周围环境以定位所述参考区域。13.如权利要求12所述的方法，其中所述使能所述图像传感器包括使能所述图像传感器通过识别一个或多个标记物来定位所述参考区域。14.如权利要求13所述的方法，其中所述标记物界定所述参考区域的边界。15.如权利要求13或权利要求14所述的方法，其中所述标记物为快速响应(QR)码。16.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述调整包括将所述参考区域自动地移动至所述图像传感器的所述视野内。17.如上述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：在由所述图像传感器获取所述参考区域的所述图像后，自动地恢复所述图像传感器和所述参考区域中至少一个的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铭钰，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44