一种基于区域生长与交叉通道信息的图像紫边校正方法技术

本发明专利技术公开了一种基于区域生长与交叉通道信息的图像紫边校正方法。输入待校正图像，对输入图像的部分通道做阈值限定获得过曝光饱和区域，在二值图像的过曝光饱和区域边缘利用形态学膨胀的方式生长紫边影响区域，利用收敛最快的通道的像素值信息进行紫边的校正。本发明专利技术对数码相机成像过程中在过曝光饱和区域与正常曝光区域出现的紫色色差问题做自适应校正，且区域颜色过渡自然，方法鲁棒性强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区域生长与交叉通道信息的图像紫边校正方法
本专利技术属于数字图像处理领域的一种图像校正处理方法，涉及一种基于区域生长与交叉通道信息的图像紫边校正方法。
技术介绍
紫边是在数码相机成像的过程中，由于镜头色差，成像器件的电串扰，颜色插值等原因，在获得图像的过曝光饱和区域与正常曝光区域的交界处产生紫色色差即紫边问题。紫边问题的表现形式如图1所示。在紫边校正的过程中，主要面临以下几个技术难点：第一，由于通常过曝光饱和区域与正常曝光区域的交界处情况较为复杂，所以难以采用高效的方法正确确定复杂的紫边范围。第二，由于紫边覆盖了正常曝光区域原本的颜色，现有的方法仅仅降低某些过饱和通道的像素值，难以复原正常曝光区域原本的真实颜色。第三，由于成像光学系统中镜头和像面的变化会导致紫边在图像中的表现形式不同，所以难以提出一种鲁棒性较好的方法适应各种镜头和像面的变化。紫边校正的方法难以实现较好的鲁棒性的原因主要在于紫边范围的情况较为复杂，需要考虑光学镜头，像面传感器，被拍摄物体和拍摄距离等等原因；而紫边校正的方法难以复原被紫色覆盖区域真实颜色信息的原因主要在于对单像素点的处理无法获得区域真实的颜色信息，导致简单地改变某些通道的像素值无法复原被紫边覆盖区域真实的颜色信息。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的技术问题，针对数码相机成像过程中由于镜头的色差、CMOS/CCD器件的电串扰、拜尔滤镜色彩还原中的颜色插值等原因在图像的过曝光饱和区域与正常曝光区域的交界处产生紫色色差即紫边问题，进而为了解决数码相机成像过程中难以采用高效的方法确定复杂的紫边范围、难以复原正常曝光区域原本的真实颜色、现有方法难以适应各种外因导致的不同紫边表现形式等问题，本专利技术提出了一种基于区域生长与交叉通道信息的图像紫边校正方法。本专利技术的目的是通过对输入图像的部分通道做阈值限定获得过曝光饱和区域，通过形态学膨胀的方式生长紫边影响区域，利用收敛最快的通道的像素值信息实现紫边校正。为达到以上目的，本专利技术采用以下技术方案，实现流程如图2和图3所示：(1)对输入图像的部分通道做阈值限定获得过曝光饱和区域；(2)通过形态学膨胀的方式生长紫边影响区域；(3)利用收敛最快的通道的像素值信息实现紫边校正。该方法具体包括以下步骤：(1)输入待校正图像Iori，对输入图像的部分通道做阈值限定获得过曝光饱和区域，具体是：(1.1)载入待校正图像Iori，并将待校正图像Iori的颜色空间从sRGB颜色空间转换成RGB颜色空间，再转换成CIE-xyY颜色空间得到颜色图像ICIE；(1.2)对待校正图像Iori的R通道和B通道做阈值限定，将R通道和B通道的两个通道分别大于R通道阈值TR和B通道阈值TB的像素点作为过曝光饱和像素点；(1.3)新建的一个分辨率与待校正图像Iori相同的二值图像Imask，将过曝光饱和像素点的坐标标记于二值图像Imask中，所有在二值图像Imask中标记的过曝光饱和像素点构成过曝光饱和区域；(2)在二值图像Imask的过曝光饱和区域边缘利用形态学膨胀的方式生长紫边影响区域，具体是：(2.1)对于第i次生长过程，i＝1，2，3，...，n，使用半径为ri的圆形滤波器对记录过曝光饱和区域的二值图像Imask做形态学膨胀操作得到新二值图像(2.2)将第i次生长过程得到的新二值图像和第i-1次生长过程得到的新二值图像相减后不为零的像素点位置在新建的参考图像Imask-grown的对应像素点位置上赋以i值；(2.3)当i＞2时，利用颜色图像ICIE，遍历所有在参考图像Imask-grown上赋值为i的每个像素点pixeli，搜索邻近的上两级生长点pixeli-1和pixeli-2，判断是否跳出紫色色相区域Dpurple，计算均方误差并和预设坐标误差阈值Tx，y比较，进而控制取消在参考图像Imask-grown上在像素点pixeli处的赋值；当i≤2时，跳过此步操作，不取消参考图像Imask-grown上在像素点pixeli处的赋值；(2.4)判断在参考图像Imask-grown上的原赋值为i的每个像素点pixeli的赋值是否取消，进而控制迭代继续生长紫边。(3)利用收敛最快的通道的像素值信息进行紫边的校正，具体是：(3.1)对于参考图像Imask-grown中赋值为n的像素点pixeln，确定RGB颜色空间中收敛最快的通道，以收敛最快的通道的像素值对其余两个通道的像素值进行优化处理获得最优像素值与以最优像素值修改待校正图像Iori中像素点pixeln处对应通道的像素值，得到被校正的图像Irect；(3.2)若所有在Imask-grown中生长的紫边区域都已经处理完毕，则停止处理，返回完成校正后的图像Irect；若在Imask-grown中生长的紫边区域还未处理完毕，则迭代重复步骤，继续处理紫边区域。所述的待校正图像是由数码相机或手机拍摄的，在过曝光饱和区域与正常曝光区域之间的过渡区域有紫色或绯红色色差的图像。所述步骤(1.1)具体为：具体对于待校正图像Iori的每一个像素点的标准sRGB值，使用如下公式对图像的所有像素点做映射，将每个像素点的标准R，G，B值分别线性化：其中，ColorL表示线性化后的RGB值，ColorL＝(RL，GL，BL)，此即为像素点在RGB颜色空间中的像素值，Color表示像素点的标准RGB值，Color＝(R，G，B值)；在获得每个像素点的线性化RL，GL，BL值后，通过如下公式对图像的所有像素点做映射，得到每个像素点的CIE-xyY值，获得待校正图像Iori的CIE-xyY颜色空间图像ICIE：其中，RL，GL，BL表示像素点线性化后的RGB值；X，Y，Z表示像素点在CIE-XYZ颜色空间的CIE-XYZ值，CIE-XYZ为用于过渡计算的颜色空间；xCIE，yCIE，Y表示像素点在CIE-xyY颜色空间的CIE-xyY值。所述步骤(1.2)具体为：检索待校正图像Iori的所有像素点，若像素点的R通道和B通道的像素值满足以下条件，则将该像素点作为过曝光饱和像素点：pixeloverex＝{pixel|pixelR≥TR，pixelB≥TB}(4)其中，pixeloverex为过曝光饱和像素点；pixel为待校正图像Iori的像素点；pixelR和pixelB分别为待校正图像Iori的像素点pixel的R通道和B通道的像素值；TR和TB分别为预设的R通道阈值和B通道阈值。所述步骤(2)具体为：(2.1)使用半径为ri的圆形滤波器对二值图像Imask做形态学膨胀操作得到的具体方法：生成一个半径为ri的圆形滤波器，对二值图像Imask作满足如下公式的形态学膨胀：其中，为第i次生长过程得到的记录过曝区域与紫边区域的新二值图像；Imask为记录过曝光饱和区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区域生长与交叉通道信息的图像紫边校正方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：/n(1)输入待校正图像I

【技术特征摘要】
1.一种基于区域生长与交叉通道信息的图像紫边校正方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)输入待校正图像Iori，对输入图像的部分通道做阈值限定获得过曝光饱和区域，具体是：
(1.1)载入待校正图像Iori，并将待校正图像Iori的颜色空间从sRGB颜色空间转换成RGB颜色空间，再转换成CIE-xyY颜色空间得到颜色图像ICIE；
(1.2)对待校正图像Iori的R通道和B通道做阈值限定，将R通道和B通道的两个通道分别大于R通道阈值TR和B通道阈值TB的像素点作为过曝光饱和像素点；
(1.3)新建的一个分辨率与待校正图像Iori相同的二值图像Imask，将过曝光饱和像素点的坐标标记于二值图像Imask中，所有在二值图像Imask中标记的过曝光饱和像素点构成过曝光饱和区域；
(2)在二值图像Imask的过曝光饱和区域边缘利用形态学膨胀的方式生长紫边影响区域，具体是：
(2.1)对于第i次生长过程，i＝1，2，3，...，n，使用半径为ri的圆形滤波器对二值图像Imask做形态学膨胀操作得到新二值图像
(2.2)将第i次生长过程得到的新二值图像和第i-1次生长过程得到的新二值图像相减后不为零的像素点位置在新建的参考图像Imask-grown的对应像素点位置上赋以i值；
(2.3)当i＞2时，利用颜色图像ICIE，遍历所有在参考图像Imask-grown上赋值为i的每个像素点pixeli，搜索邻近的上两级生长点pixeli-1和pixeli-2，判断是否跳出紫色色相区域Dpurple，计算均方误差并和预设坐标误差阈值Tx，y比较，进而控制取消在参考图像Imask-grown上在像素点pixeli处的赋值；当i≤2时，跳过此步操作，不取消参考图像Imask-grown上在像素点pixeli处的赋值；
(2.4)判断在参考图像Imask-grown上的原赋值为i的每个像素点pixeli的赋值是否取消，进而控制迭代继续生长紫边；
(3)利用收敛最快的通道的像素值信息进行紫边的校正，具体是：
(3.1)对于参考图像Imask-grown中赋值为n的像素点pixeln，确定RGB颜色空间中收敛最快的通道，以收敛最快的通道的像素值对其余两个通道的像素值进行优化处理获得最优像素值与以最优像素值修改待校正图像Iori中像素点pixeln处对应通道的像素值，得到被校正的图像Irect；
(3.2)若所有在Imask-grown中生长的紫边区域都已经处理完毕，则停止处理，返回完成校正后的图像Irect；若在Imask-grown中生长的紫边区域还未处理完毕，则迭代重复步骤，继续处理紫边区域。


2.根据权利要求1所述的一种基于区域生长与交叉通道信息的图像紫边校正方法，其特征在于：所述的待校正图像是由数码相机或手机拍摄的，在过曝光饱和区域与正常曝光区域之间的过渡区域有紫色或绯红色色差的图像。


3.根据权利要求1所述的一种基于区域生长与交叉通道信息的图像紫边校正方法，其特征在于：所述步骤(1.1)具体为：具体对于待校正图像Iori的每一个像素点的标准sRGB值，使用如下公式对图像的所有像素点做映射，将每个像素点的标准R，G，B值分别线性化：



其中，ColorL表示线性化后的RGB值，ColorL＝(RL，GL，BL)，此即为像素点在RGB颜色空间中的像素值，Color表示像素点的标准RGB值，Color＝(R，G，B值)；
在获得每个像素点的线性化RL，GL，BL值后，通过如下公式对图像的所有像素点做映射，得到每个像素点的CIE-xyY值，获得待校正图像Iori的CIE-xyY颜色空间图像ICIE：






其中，RL，GL，BL表示像素点线性化后的RGB值；X，Y，Z表示像素点在CIE-XYZ颜色空间的CIE-XYZ值；xCIE，yCIE，Y表示像素点在CIE-xyY颜色空间的CIE-xyY值。


4.根据权利要求1所述的一种基于区域生长与交叉通道信息的图像紫边校正方法，其特征在于：所述步骤(1.2)具体为：
检索待校正图像Iori的所有像素点，若像素点的R通道和B通道的像素值满足以下条件，则将该像素点作为过曝光饱和像素点：
pixeloverex＝{pixel|pixelR≥TR，pixelB≥TB}(4)
其中，pixeloverex为过曝光饱和像素点；pixel为待校正图像Iori的像素点；pixelR和pixelB分别为待校正图像Iori的像素点pixel的R通道和B通道的像素值；TR和TB分别为预设的R通道阈值和B通道阈值。


5.根据权利要求1所述的一种基于区域生长与交叉通道信息的图像紫边校正方法，其特征在于：所述步骤(2)具体为：
(2.1)使用半径为ri的圆形滤波器对二值图像Imask做形态学膨胀操作得到的具体方法：
生成一个半径为ri的圆形滤波器，对二值图像Imask作满足如下公式的形态学膨胀：

【专利技术属性】
技术研发人员：冯华君，陈世锜，徐之海，李奇，陈跃庭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33