适用于单光源的色适应驱动白平衡校正方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本申请属于图像处理技术领域，公开了一种适用于单光源的色适应驱动白平衡校正方法、装置、电子设备及存储介质，能够提高了图像白平衡校正的准确度。该方法具体包括：利用图像采集设备的特性化矩阵和锥体响应变换矩阵，将拍摄图像的色度值和环境光源的色度值，分别转换为图像LMS视锥响应和环境光源LMS视锥响应值；基于所述环境光源LMS视锥响应值及参考光源LMS视锥响应值，计算每一视锥通道的增益系数；利用所述增益系数和图像LMS视锥响应，计算拍摄图像在参考光源下的对应色；利用特性化矩阵和锥体响应变换矩阵的逆矩阵，将所述对应色进行转换，实现拍摄图像的白平衡校正。实现拍摄图像的白平衡校正。实现拍摄图像的白平衡校正。

【技术实现步骤摘要】
适用于单光源的色适应驱动白平衡校正方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及相机白平衡校正
，具体涉及一种适用于单光源的色适应驱动白平衡校正方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]人眼视觉系统的调节功能可以部分抵消光源颜色对于物体色貌的影响，在不同的光源下保持物体色貌的相对稳定，这种现象被称为色适应现象。为了尽可能还原人眼的色貌感知，彩色数码相机信号处理流程(ISP)中的白平衡模块承担了色适应调节的功能，根据实际光环境的色度、亮度等信息，对原始图像的颜色进行线性矫正，其流程如图1所示。
[0003]相机的白平衡矫正算法包括两个模块：光源估计和色适应调整。其中光源估计模块基于图像颜色信息预估出目前环境中的光源颜色和光环境亮度，然后色适应调整模块根据估算出的实际光源颜色调节图像中每个像素点的响应值。目前常用的光源估计算法包括灰度世界法、最大值缩放法、色域映射法、神经网络法、颜色相关法以及规则模糊法等，所采用的色适应调整算法都基于沃克里斯假设，通过计算实际光源和参考光源颜色在红(R)、绿(G)、蓝(B)三通道的比值得到每个通道的增益系数，并使用该系数对原图像的三通道响应值做独立线性调节，使得在实际场景中拍摄的图像经过白平衡矫正后与参考光源下的图像相匹配。
[0004]相机白平衡矫正算法的关键技术之一是开发与人眼视觉系统一致的色适应调整算法。但目前工业界普遍使用的色适应调整算法存在一系列问题：(1)色适应现象是视锥细胞光谱敏感度随光环境变化导致的，但白平衡算法中的图像线性变换并不是在用来描述视锥细胞响应的LMS空间中进行的，而是基于设备相关的RGB空间或者R/G,B/G空间，颜色空间的不匹配会导致颜色还原结果偏离人眼感知；(2)对于任何照明光源和适应背景，现有的白平衡算法假设人眼达到了完全适应的状态，并将参考光源作为矫正目标，而忽视了视觉系统可能存在的不完全适应的情况，也没有考虑光源颜色、亮度、大小等因素对于适应程度的影响，导致白平衡矫正后的图像与人眼视觉之间产生偏差。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种适用于单光源的色适应驱动白平衡校正方法、装置、电子设备及存储介质，提高了图像白平衡校正的准确度。
[0006]第一方面，本申请一实施例提供了一种适用于单光源的色适应驱动白平衡校正方法，包括：
[0007]利用图像采集设备的特性化矩阵和锥体响应变换矩阵，将拍摄图像的色度值和环境光源的色度值，分别转换为图像LMS视锥响应和环境光源LMS视锥响应值；
[0008]基于所述环境光源LMS视锥响应值及参考光源LMS视锥响应值，计算每一视锥通道的增益系数；
[0009]利用所述增益系数和图像LMS视锥响应，计算拍摄图像在参考光源下的对应色；
[0010]利用特性化矩阵和锥体响应变换矩阵的逆矩阵，将所述对应色进行转换，实现拍摄图像的白平衡校正。
[0011]可选的，所述基于所述环境光源LMS视锥响应值及参考光源LMS视锥响应值，计算每一视锥通道的增益系数的具体过程为：
[0012]基于环境光源LMS视锥响应值，计算环境光源的影响因子；
[0013]将所述影响因子与周边环境因子的乘积作为环境光源颜色的适应程度；
[0014]基于所述环境光源颜色的适应程度、环境光源LMS视锥响应值及参考光源LMS视锥响应值，计算每一视锥通道的增益系数。
[0015]可选的，所述环境光源因子包括色度因子、尺寸因子和亮度因子；所述环境光源颜色的适应程度为：色度因子、尺寸因子、亮度因子及周边环境因子的乘积，所述周边环境因子与周边环境的亮度正相关，且取值范围为[0.8，1]。
[0016]可选的，所述增益系数采用如下公式计算：
[0017][0018][0019][0020]其中，D表示对于环境光源颜色的适应程度，为色度因子、尺寸因子、亮度因子及周边环境因子的乘积，[L
ref M
ref S
ref
]为参考光源的LMS视锥响应值，[L
w M
w S
w
]为环境光源LMS视锥响应值。
[0021]可选的，所述周边环境因子与周边环境的亮度正相关，且取值范围为[0.8，1]。
[0022]可选的，所述参考光源为等能白光源，通过对其三刺激值进行缩放，使得其亮度与环境光源的亮度相同，获得参考光源的三刺激值[X
ref Y
ref Z
ref
]，利用锥体响应变换矩阵将其转换为LMS视锥响应值[L
w M
w S
w
]。
[0023]可选的，计算拍摄图像在参考光源下的对应色的具体过程为：
[0024][0025]其中，为拍摄图像中坐标为(i,j)的像素点在参考光源下对应色，为拍摄图像坐标为(i,j)的像素点的LMS视锥响应值。
[0026]可选的，利用特性化矩阵的逆矩阵A
‑1和锥体响应变换矩阵的逆矩阵将所述对应色进行转换为：
[0027][0028]其中，为图片中坐标为(i,j)的像素点在参考光源下对应色的相机响应值。
[0029]可选的，所述锥体响应变换矩阵为HPE矩阵、CAT02矩阵、CAT16矩阵、Sharp矩阵、BFD矩阵或CIE 2006 LMS转换矩阵。
[0030]第二方面，本申请一实施例提供了一种适用于单光源的色适应驱动白平衡校正装置，包括：
[0031]数据处理模块、增益系数模块及色适应调整模块；
[0032]数据处理模块，利用图像采集设备的特性化矩阵和锥体响应变换矩阵，将拍摄图像的色度值和环境光源的色度值，分别转换为图像LMS视锥响应和环境光源LMS视锥响应值；
[0033]增益系数模块，基于所述环境光源LMS视锥响应值及参考光源LMS视锥响应值，计算每一视锥通道的增益系数；
[0034]色度适应调整模块，利用所述增益系数和图像LMS视锥响应，计算拍摄图像在参考光源下的对应色，利用特性化矩阵和锥体响应变换矩阵的逆矩阵，将所述对应色进行转换，实现拍摄图像的白平衡校正。
[0035]第三方面，本申请一实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行计算机程序时实现上述任一种方法的步骤。
[0036]第四方面，本申请一实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器执行时实现上述任一种方法的步骤。
[0037]有益效果
[0038]第一，本申请实施例利用利用图像采集设备的特性化矩阵和锥体响应变换矩阵将拍摄图像转换到LMS空间中进行校正，同时利用环境光源和参考光源LMS空间的视锥响应计算增益系数，白平衡校正过程在视锥细胞响应的LMS空间中进行相比于现有技术在基于设备相关的RGB空间或者R/G,B/G空间进行，本实施例能够更精准的解决锥细胞光谱敏感度随光环境变化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于单光源的色适应驱动白平衡校正方法，其特征在于，包括如下步骤：利用图像采集设备的特性化矩阵和锥体响应变换矩阵，将拍摄图像的色度值和环境光源的色度值，分别转换为图像LMS视锥响应和环境光源LMS视锥响应值；基于所述环境光源LMS视锥响应值及参考光源LMS视锥响应值，计算每一视锥通道的增益系数；利用所述增益系数和图像LMS视锥响应，计算拍摄图像在参考光源下的对应色；利用特性化矩阵和锥体响应变换矩阵的逆矩阵，将所述对应色进行转换，实现拍摄图像的白平衡校正。2.根据权利要求1所述适用于单光源的色适应驱动白平衡校正方法，其特征在于，所述基于所述环境光源LMS视锥响应值及参考光源LMS视锥响应值，计算每一视锥通道的增益系数的具体过程为：基于环境光源LMS视锥响应值，计算环境光源的影响因子；将所述影响因子与周边环境因子的乘积作为环境光源颜色的适应程度；基于所述环境光源颜色的适应程度、环境光源LMS视锥响应值及参考光源LMS视锥响应值，计算每一视锥通道的增益系数。3.根据权利要求2所述适用于单光源的色适应驱动白平衡校正方法，其特征在于，所述环境光源因子包括色度因子、尺寸因子和亮度因子；所述环境光源颜色的适应程度为：色度因子、尺寸因子、亮度因子及周边环境因子的乘积。4.根据权利要求1所述适用于单光源的色适应驱动白平衡校正方法，其特征在于，增益系数采用如下公式计算：系数采用如下公式计算：系数采用如下公式计算：其中，D表示对于环境光源颜色的适应程度，为色度因子、尺寸因子、亮度因子及周边环境因子的乘积，[L
ref M
ref S
ref
]为参考光源的LMS视锥响应值，[L
w M
w S
w
]为环境光源LMS视锥响应值。5.根据权利要求1所述适用于单光源的色适应驱动白平衡校正方法，其特征在于，所述参考光源为等能白光源，通过对其三...

【专利技术属性】
技术研发人员：马诗宁，宋维涛，刘越，王涌天，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：