面向多光源的图像白平衡校正方法、装置、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，公开了一种面向多光源的图像白平衡校正方法、装置、设备及存储介质，能够适用于多光源环境下的白平衡校正。计算不同位置环境光源对拍摄图像中每一像素位置的影响权重，基于所述影响权重与多光源的视锥细胞响应值，计算等效于所述多光源的等效光源视锥细胞响应值；计算等效光源对于图像上每一像素位置的影响因子，基于所述影响因子计算等效光源的适应程度；基于所述适应程度、等效光源和参考光源的视锥细胞响应值，计算每一视锥通道的增益系数；利用所述增益系数计算拍摄图像在参考光源下的对应色，将所述应色转换成校正图像的RGB输出，实现拍摄图像的白平衡校正。白平衡校正。白平衡校正。

【技术实现步骤摘要】
面向多光源的图像白平衡校正方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及相机白平衡校正
，具体涉及一种面向多光源的图像白平衡校正方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]人眼视觉系统具有色适应调节的能力，可以根据适应光环境的颜色和亮度调节视锥细胞的敏感曲线，从而在不同光源下保持物体色貌的相对稳定。数码相机信号处理流程中的白平衡模块承担了色适应参考光源作为校正目标调节的功能，使得白平衡校正后的图像与人眼对真实场景的视觉感知相一致。相机的白平衡校正算法包括光源估计和色适应调整：基于图像颜色信息，光源估计模块能够预估出适应环境中的光源颜色和亮度；根据预估出的光源信息，色适应调整模块计算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。
[0003]区别于理想的单光源环境，真实适应环境中可能存在多种不同的光源。但目前的白平衡算法主要针对单一光源的适应环境，对于多光源的复杂适应场，白平衡算法中的色适应调整方法存在一系列问题和挑战：(1)光源颜色的空间分布对于适应状态的影响未知。在沃克里斯色适应变换的理论框架下，增益系数计算所用的测试光源即为估计所得的环境光源。但对于多光源环境，目前的白平衡算法并没有考虑不同光源之间的相互影响，因此测试光源的计算方法仍然未知；(2)现有的白平衡算法假设人眼达到了完全适应的状态，并没有考虑多光源环境的颜色空间分布、亮度空间分布、适应场大小等因素对于适应程度的影响，导致颜色还原结果偏离人眼感知。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供一种面向多光源的图像白平衡校正方法、装置、设备及存储介质，能够适用于多光源环境。
[0005]第一方面，本申请一实施例提供了一种面向多光源的图像白平衡校正方法，具体步骤包括：
[0006]计算不同位置环境光源对拍摄图像中每一像素位置的影响权重，基于所述影响权重与多光源的视锥细胞响应值，计算等效于所述多光源的等效光源视锥细胞响应值；
[0007]计算等效光源对于图像上每一像素位置的影响因子，基于所述影响因子计算等效光源的适应程度；
[0008]基于所述适应程度、等效光源和参考光源的视锥细胞响应值，计算每一视锥通道的增益系数；
[0009]利用所述增益系数计算拍摄图像在参考光源下的对应色，将所述对应色转换成校正图像的RGB输出，实现拍摄图像的白平衡校正。
[0010]可选的，基于图像相邻像素对应的实际间距、水平和垂直方向高斯分布函数，设定不同位置光源对拍摄图像中每一像素位置的影响权重。
[0011]可选的，针对拍摄图像中某一像素(i,j)，所述影响权重设定为w
s
(m,n,i,j)：
[0012][0013]其中，d0为图像相邻像素点对应的实际间距；σ和k分别为水平和垂直方向高斯分布曲线的待定常数，(m，n)为光源的空间坐标，M、N分别代表图像在水平和垂直方向上的像素数目，0≤i≤M,0≤j≤N；
[0014]基于图像采集设备的特性化矩阵和锥体响应变换矩阵，获得多光源锥体细胞响应值所述基于所述影响权重与多光源的视锥细胞响应值，计算像素(i,j)的等效光源视锥细胞响应值为：
[0015][0016]可选的，所述计算等效光源对于图像上每一像素位置的影响因子，基于所述影响因子计算等效光源的适应程度为：
[0017]计算等效光源对于图像上每一像素点的色度因子和亮度因子，计算等效光源的尺度因子；将所述色度因子、亮度因子及尺度因子的乘积作为等效光源的适应程度。
[0018]可选地，所述基于所述适应程度、等效光源和参考光源的视锥细胞响应值，计算每一视锥通道的增益系数为：
[0019][0020][0021][0022]其中，为参考光源的锥体细胞响应值，为等效光源的锥体细胞响应值，D(i,j)为等效光源的适应程度。
[0023]可选的，所述利用所述增益系数计算拍摄图像在参考光源下的对应色为：
[0024]基于图像采集设备的特性化矩阵和锥体响应变换矩阵，获得拍摄图像锥体细胞响应值，将所述增益系数与拍摄图像锥体细胞响应值相乘，计算出拍摄图像在参考光源下的对应色；
[0025][0026]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的锥体细胞响应值，为拍摄图像中坐标为(i,j)的像素点锥体细胞响应值；
[0027]所述将所述对应色转换成校正图像的RGB为：
[0028]通过锥体响应变换逆矩阵和相机特性化逆矩阵，将图片在参考光源下对应色的锥体细胞响应值重新转换到所用相机的RGB空间：
[0029][0030]其中，A
‑1为相机特性化逆矩阵，为锥体响应变换逆矩阵。
[0031]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，使得其亮度与相应位置的等效光源相同，获得参考光源的三刺激值，利用锥体响应变换矩阵将其转换为锥体细胞响应值。
[0032]第二方面，本申请一实施例提供了面向多光源的图像白平衡校正装置，包括：等效光源模块、适应程度模块、增益系数模块及校正模块；
[0033]等效光源模块，用于计算不同位置环境光源对拍摄图像中每一像素位置的影响权重，基于所述影响权重与多光源的视锥细胞响应值，计算等效于所述多光源的等效光源视锥细胞响应值；
[0034]适应程度模块，用于计算等效光源对于图像上每一像素位置的影响因子，基于所述影响因子计算等效光源的适应程度；
[0035]增益系数模块，用于基于所述适应程度、等效光源和参考光源的视锥细胞响应值，计算每一视锥通道的增益系数；
[0036]校正模块，利用所述增益系数计算拍摄图像在参考光源下的对应色，实现拍摄图像的白平衡校正。
[0037]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。
[0038]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。
[0039]有益效果
[0040]第一，本申请实施例基于多光源的位置信息，设定其对应与拍摄图像中每一像素的影响权重，利用所述影响权重将多光源等效为一个等效光源，从而保证该方法可以适用于环境中具有多个光源的情形。
[0041]第二，本申请实例基于色适应状态主要受中心视场影响的研究结果，用二维空间
高斯分布函数模拟不同位置光源对于等效光源的影响权重，从而保证该方法和人眼视觉感知保持一致。
[0042]第三，本申请实施例充分考虑光源颜色、亮度、大小等因素对于适应程度的影响，利用光源颜色、亮度、大小及环境因子的乘积来计算增益系数，可以避免白平衡矫正后的图像与人眼视觉之间存在偏差。
[0043]第四，本申请可以应用于不同的成像电子设备中，具有很好的适用前景。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向多光源的图像白平衡校正方法，其特征在于，具体步骤包括：计算不同位置环境光源对拍摄图像中每一像素位置的影响权重，基于所述影响权重与多光源的视锥细胞响应值，计算等效于所述多光源的等效光源视锥细胞响应值；计算等效光源对于图像上每一像素位置的影响因子，基于所述影响因子计算等效光源的适应程度；基于所述适应程度、等效光源和参考光源的视锥细胞响应值，计算每一视锥通道的增益系数；利用所述增益系数计算拍摄图像在参考光源下的对应色，将所述对应色转换成校正图像的RGB输出，实现拍摄图像的白平衡校正。2.根据权利要求1所述面向多光源的图像白平衡校正方法，其特征在于，基于图像相邻像素对应的实际间距、水平和垂直方向高斯分布函数，设定不同位置光源对拍摄图像中每一像素位置的影响权重。3.根据权利要求2所述面向多光源的图像白平衡校正方法，其特征在于，针对拍摄图像中某一像素(i,j)，所述影响权重设定为w
s
(m,n,i,j)：其中，d0为图像相邻像素点对应的实际间距；σ和k分别为水平和垂直方向高斯分布曲线的待定常数，(m，n)为光源的空间坐标，M、N分别代表图像在水平和垂直方向上的像素数目，0≤i≤M,0≤j≤N；基于图像采集设备的特性化矩阵和锥体响应变换矩阵，获得多光源锥体细胞响应值所述基于所述影响权重与多光源的视锥细胞响应值，计算像素(i,j)的等效光源视锥细胞响应值为：4.根据权利要求1所述面向多光源的图像白平衡校正方法，其特征在于，所述计算等效光源对于图像上每一像素位置的影响因子，基于所述影响因子计算等效光源的适应程度为：计算等效光源对于图像上每一像素点的色度因子和亮度因子，计算等效光源的尺度因子；将所述色度因子、亮度因子及尺度因子的乘积作为等效光源的适应程度。5.根据权利要求4所述面向多光源的图像白平衡校正方法，其特征在于，所述基于所述适应程度、等效光源和参考光源的视锥细胞响应值，计算每一视锥通道的增益系数为：适应程度、等效光源和参考光源的视锥细胞响应值，计算每一视锥通道的增益系数为：
其中，为参考光源的锥体细胞响应值，为等效光源的锥体细胞响应值，D(...

【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：