專利名稱：一種白平衡修正值的計算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種白平衡修正值的計算方法，特別是應(yīng)用在影像擷取裝置使 用輔助光源拍攝時計算影像白平衡修正值的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今數(shù)字相機的影像感測組件使用電荷耦合組件(CCD)或互補式金屬氧化 半導(dǎo)體(CMOS)來取代現(xiàn)有底片的功能，而在進行攝影時，因為拍照環(huán)境的亮度， 是由混雜著各式來源的的光所供應(yīng)，這些各式來源光的色溫，將會影響到影像 感測組件對色彩擷取的正確度。
一般來說，色溫值較低的光源下進行攝影拍照時，所拍攝顯示出的影像顏 色會偏向紅色；相反地，在色溫值較高的光源下進行攝影拍照時，所拍攝顯示 出來影像的顏色會偏向藍色。由此可知，在不同色溫值的光源下，進行攝影拍 照時，所拍攝得到的影像顏色會與實際物體的顏色有所出入，因此必須對所拍 攝得到影像的顏色進行修正，以便修正為接近實際物體的顏色，此修正處理影 像顏色的過程即稱為白平衡處理。
一般在亮度較低的環(huán)境下進行拍攝時，會使用閃光燈來進行亮度的補償， 以提高拍攝環(huán)境的亮度，因此有現(xiàn)有技術(shù)是利用閃光燈來進行白平衡的方法， 如美國公開專利US20030030730A1號中即公開一種利用閃光燈進行白平衡調(diào) 整的方法，該發(fā)明是利用根據(jù)對目標(biāo)物發(fā)射的閃光燈量及未發(fā)射前亮度取得的 第一控制數(shù)值，應(yīng)用在預(yù)設(shè)的方程式中以取得第二控制數(shù)值后，再根據(jù)第一控制數(shù)值及第二控制數(shù)值進行由影像感測組件輸出的影像信號白平衡處理。然 而，若所提供的閃光燈強度愈強，所造成顏色色偏的影響則會愈大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)中采用輔助光源會造成顏色 色偏的缺陷，提供一種計算白平衡修正值的方法，用以修正因加入輔助光源所 造成色偏的影響。
本發(fā)明是一種白平衡修正值的計算方法，是影像擷取裝置使用輔助光并擷 取影像時，可由當(dāng)時環(huán)境光與輔助光對影像提供的亮度比例，得到各光源色溫 影響該影像顏色的比重，再將該兩種光源色溫的比重中和后，以取得一白平衡 修正值，最后再以該白平衡修正值對該影像進行白平衡的修正。
利用本發(fā)明可改善拍攝的環(huán)境，在較暗的亮度下，即使輔助光提供更強的 亮度補償，藉由計算的白平衡修正值，而準(zhǔn)確的進行白平衡修正。
圖1是本發(fā)明實施例的白平衡修正值的計算方法的流程圖。
圖2是本發(fā)明實施例的脈波寬度與預(yù)設(shè)閃光亮度的關(guān)系表。 圖3是本發(fā)明實施例的第一影像構(gòu)成示意圖。
具體實施例方式
為了讓本發(fā)明的目的、特征、及優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例， 并配合附圖中的圖l至圖3，作詳細(xì)說明。
本發(fā)明實施例是影像擷取裝置使用輔助光補償環(huán)境亮度，并進行影像擷 取，以對影像作白平衡修正，其中，任何可發(fā)光的裝置均可作為本發(fā)明的輔助光，例如閃光燈或?qū)篃簟榉奖阏f明，本發(fā)明是以閃光燈為例，并詳述如 下
請參閱圖1，是本發(fā)明實施例白平衡修正值的計算方法的流程圖。
步驟一首先于暗房下，進行閃光燈的色溫實驗，以取得一預(yù)設(shè)閃光燈色 溫CT2;及進行脈波寬度(US:微秒)對應(yīng)閃光燈的預(yù)設(shè)亮度的實驗，以取 得閃光燈的預(yù)設(shè)亮度，其中，該脈波寬度為一影像擷取裝置感測該暗房下的環(huán) 境亮度所得到的脈波寬度，以驅(qū)動閃光燈裝置發(fā)出閃光。
上述閃光燈的色溫實驗由該影像擷取裝置在暗房內(nèi)對一灰卡進行影像擷 取動作，并由該影像擷取裝置自動調(diào)整閃光燈輸出電壓的脈波寬度來驅(qū)動閃光 燈裝置，使產(chǎn)生在不同脈波寬度下所對應(yīng)閃光燈的預(yù)設(shè)亮度，以對該環(huán)境作亮 度補償，同時擷取影像并由該影像一特定范圍內(nèi)各個畫素的RGB顏色強度作加 總平均的計算，計算結(jié)果即代表在暗房下的預(yù)設(shè)閃光燈色溫CT2的RGB顏色強 度(RCT2, GCT2， BCT2)。其中RGB顏色強度是在影像中，畫素所顯示顏色的三原 色光強度大小，包含有紅(R)顏色強度、綠(G)顏色強度、以及藍(B)顏色強度。
舉例來說，若影像中的其中一畫素顯示的顏色為紅色，則該RGB顏色強度 (R，G，B)假設(shè)為(255,0,0)，代表該畫素RGB顏色強度的紅顏色強度為255，綠 顏色強度為0，以及藍顏色強度為O。
脈波寬度對應(yīng)閃光燈的預(yù)設(shè)亮度的實驗中，調(diào)整脈波寬度(微秒)使閃光 燈產(chǎn)生閃光的大小變化，再擷取各閃光的影像。由上述取得該閃光燈色溫CT2 的方法取得在各閃光的影像中的GcT2顏色強度，以代表各閃光的光亮度，并稱 之為預(yù)設(shè)亮度R。
接著，將上述閃光燈的脈波寬度對應(yīng)亮度的實驗結(jié)果 作成脈波寬度(P) 與預(yù)設(shè)亮度(R)的關(guān)系表，如圖2所示，并將該關(guān)系表儲存于該影像擷取裝置內(nèi)。其中，P字段為脈波寬度；R字段則為對應(yīng)各脈波寬度的閃光燈預(yù)設(shè)亮度。 有關(guān)影像中一特定范圍的定義及RGB顏色強度加總平均的計算，將于下述 步驟中詳述舉例。
步驟二在不具閃光燈的環(huán)境下擷取一第一影像300，并由該第一影像的 一特定范圍內(nèi)計算各個畫素的RGB顏色強度加總平均，計算得到的結(jié)果即為該 環(huán)境下的一環(huán)境色溫CT1的RGB顏色強度(Rcn， GCT1， BCT1)，并由該環(huán)境色溫
CT1的Gcn顏色強度代表該環(huán)境下所提供的亮度為一第一環(huán)境亮度Yl，其中，
該特定范圍是指包含該第一影像全部范圍或部份范圍。
上述該環(huán)境色溫CT1的計算方式如圖3所示，圖3所示是本發(fā)明實施例的 第一影像構(gòu)成示意圖。第一影像300由H(行)XV (列)個畫素所組成，設(shè)定 該第一影像300的中間區(qū)域(H/2) X (V/2)為該特定范圍301，接著，計算 該第一影像300的特定范圍301內(nèi)各個畫素RGB顏色強度的加總平均，計算得 到的結(jié)果即為該環(huán)境色溫CT1，而環(huán)境色溫CT1的Gcn顏色強度即為該第一環(huán) 境亮度Y1。
舉例來說，假設(shè)該第一影像300的畫素為1600X1200，則定義影像上每 個畫素的坐標(biāo)位置為pix(x， y)，亦即x的范圍為0 1599、 y的范圍為0 1199， 其中坐標(biāo)x軸方向代表行的畫素位置、坐標(biāo)y軸方向代表列的畫素位置，每個 畫素代表一個坐標(biāo)單位，由影像最左上的畫素位置為坐標(biāo)原點pix(O,O)， x 軸量、y軸量分別向右、向下依序遞增。且更具體而言，該特定范圍301是選 取該第一影像300上x的范圍為400 1200、y的范圍為300 900的畫素。其中， 該特定范圍301是以該第一影像300的正中心為基準(zhǔn)而選取，但不用以限定本 發(fā)明。
假設(shè)該特定范圍301各位置的各畫素的RGB顏色強度分別如下pix(400, 300) = (200， 150， 100) pix (401， 300) = (199, 150， 101) pix(402， 300)二(201， 150， 99)
pix(1200， 898) = (201， 150， 99) pix(1200， 899) = (199， 150， 101) pix (1200， 900) = (200， 150， 100)
因為該特定范圍301內(nèi)總共有(H/2) X(V/2)個畫素，即800X600=48000
個畫素，因此該特定范圍內(nèi)各個畫素的RGB顏色強度加總平均結(jié)果如下
<formula>formula see original document page 8</formula>
(200， 150， 100)即代表該環(huán)境色溫CT1，其中，200表示該環(huán)境色溫CT1 的Rcn顏色強度；150表示該環(huán)境色溫CT1的GCT1顏色強度；100表示該環(huán)境 色溫CT1的Bcm顏色強度，又Gcn顏色強度代表該第一環(huán)境亮度Yl，因此該第 一環(huán)境亮度Y1為150。
步驟三于與步驟二同樣狀態(tài)下，即不具閃光燈的環(huán)境下，以一第一脈寬 Pl驅(qū)動閃光燈裝置發(fā)出閃光擷取一第二影像，并由該第二影像取得一第二環(huán) 境亮度Y2，其中，該第一脈寬P1可以任一自然數(shù)，單位為微秒(lis)。
步驟四由該第二環(huán)境亮度Y2減去該第一環(huán)境亮度Y1，即得到在第一脈 寬Pl下所產(chǎn)生的閃光燈亮度為一第一閃光亮度Fl。
步驟五以脈波寬度為一第二脈寬P2下，使用影像擷取裝置驅(qū)動閃光燈 裝置發(fā)出閃光，并擷取最后欲拍攝的物體的一第三影像。步驟六請參考圖2，是本發(fā)明實施例的脈波寬度與預(yù)設(shè)閃光亮度的關(guān)系 表，將該第一脈寬P1及該第二脈寬P2對照脈波寬度P字段，由對應(yīng)的預(yù)設(shè)亮 度R字段的值，分別取得閃光燈對應(yīng)預(yù)設(shè)亮度的一第一預(yù)設(shè)閃光亮度Rl及一 第二預(yù)設(shè)亮度R2。
舉例來說，假設(shè)該第一脈寬Pl為20us，該第二脈寬P2為19us，經(jīng)由
圖2的關(guān)系表對應(yīng)即可得到該第一脈寬Pl的第一預(yù)設(shè)亮度Rl為200，而該第
二脈寬P2的第二預(yù)設(shè)亮度R2則為190。
步驟七以該第一脈寬Pl與該第二脈寬P2在暗房內(nèi)會產(chǎn)生預(yù)設(shè)閃光亮度 為R1及R2，因此該閃光燈的預(yù)設(shè)亮度比值為！；在相同脈波寬度P1、 P2下，
及2
擷取該第二影像與該第三影像時閃光燈的閃光亮度為Fl及F2，因此該閃光亮 度比值為Z1，又因預(yù)設(shè)亮度Rl、 R2與閃光亮度Fl、 F2皆由該第一脈寬Pl
與該第二脈寬P2驅(qū)動閃光燈裝置所產(chǎn)生，因此閃光燈的預(yù)設(shè)亮度比值與閃光
亮度比值的關(guān)系理論上應(yīng)相等，即
<formula>formula see original document page 9</formula>
再由第1式推導(dǎo)出一第二閃光亮度計算式
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中，Rl、 R2、 Fl為己知數(shù)。
步驟八將步驟五所擷取的該第三影像中，環(huán)境與閃光燈提供影像的亮度
比來表示該二光源色溫對影像的影響比重，因此該第一環(huán)境亮度Yl與該第二 閃光亮度F2的比值即為該兩種光源在影像中所提供的亮度比，所以可知環(huán)境
的色溫影響在影像中所占的比重為^^;閃光燈的色溫影響在影像中所占 的比重為^2x772
為中和該兩種色溫對影像顏色的影響，因此將該兩種光源色溫影響所占的比重相加，計算的結(jié)果即為該兩種光源色溫影響的中和，而將該結(jié)果表示為一 白平衡修正值WB，因此可得知一白平衡修正值計算式為
, crixn+cr2xF2 w =- 、w
因光源的色溫是由RGB顏色強度表示，所以該白平衡修正值WB包括一紅
顏色白平衡修正值『5,; —綠顏色白平衡修正值『&;以及一藍顏色白平衡修
正值^A。其中該紅顏色白平衡修正值^A，用于對畫素紅顏色強度的修正； 該綠顏色白平衡修正值『&,用于對畫素綠顏色強度的修正；以及該藍顏色白
平衡修正值『^，用于對畫素藍顏色強度的修正，利用上述該三種的修正值， 修正畫素所顯示的顏色，使之更接近實際的顏色。
依據(jù)上述的計算式(3)中該環(huán)境色溫CT1及該預(yù)設(shè)閃光燈色溫CT2的RGB 顏色強度，可推導(dǎo)出該紅顏色白平衡修正值『^的一紅顏色白平衡修正值計算
式、該綠顏色白平衡修正值『5e的一綠顏色白平衡修正值計算式、以及該藍顏 色白平衡修正值『^的一藍顏色白平衡修正值的計算式，各計算式表示如下
<formula>formula see original document page 10</formula>
附—^Cri X " + "CT2 x ^ z ⑥
m DrT1 X _/ 1卞15廣"X _T Z /p、
_rr^- (6)
因為該白平衡修正值WB包含『A，『&，以及『^
因此可表示為WB=(『A，附G，，) 所以n+F2 ， yi +尸2 ， n + F2
步驟九使用影像擷取裝置將該第三影像內(nèi)的各畫素RGB顏色強度乘上該 白平衡修正值WB后，再除以一數(shù)值N，其中，不同的影像擷取裝置即具有不
同的數(shù)值N，以進行正規(guī)化處理，處理后的結(jié)果取代原始的RGB顏色強度，再 輸出影像，此時即為白平衡修正完成后的影像。
步驟一的目的是在取得影像擷取裝置的輔助光預(yù)設(shè)信息，使同一影像擷取 裝置在爾后進行影像拍攝時，提供該白平衡計算的預(yù)設(shè)信息，因此后續(xù)在同一 影像擷取裝置下，對所擷取影像進行白平衡的修正，只需執(zhí)行步驟二至步驟九 的動作即可。
本發(fā)明利用影像中的環(huán)境光與輔助光提供的亮度比重計算出的白平衡參 數(shù)，用以中和輔助光色溫對影像造成的色彩偏差，因此在較暗的環(huán)境亮度下， 即使輔助光提供更強的亮度補償，所造成更大的色彩偏差影響，會因白平衡參 數(shù)對影像顏色的修正而改善色溫造成的偏差影響，達到影像白平衡的效果。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，不能以此限定本發(fā)明實施的范 圍，即凡依本發(fā)明權(quán)利要求及發(fā)明說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾， 皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種白平衡修正值的計算方法，用于影像擷取裝置，其特征在于，所述影像擷取裝置內(nèi)儲存有預(yù)設(shè)輔助光色溫CT2及脈波寬度P與預(yù)設(shè)亮度R的關(guān)系表，所述計算方法包含下列步驟(A)在同一場景下，擷取第一影像及具有輔助光的第二影像，其中輔助光是以第一脈寬P1進行亮度補償；(B)由該第一影像得到環(huán)境色溫CT1以及第一環(huán)境亮度Y1；(C)由該第二影像中取得第二環(huán)境亮度Y2；(D)將該第二環(huán)境亮度Y2減去該第一環(huán)境亮度Y1，取得第一閃光亮度F1；(E)輔助光以第二脈寬P2補償亮度，并擷取第三影像；(F)由查詢該脈波寬度P與預(yù)設(shè)亮度R的關(guān)系表，取得第一預(yù)閃亮度R1與第二預(yù)閃亮度R2，并由第二閃光亮度計算式計算出該第二閃光亮度F2，其中，<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>F</mi><mn>2</mn><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>R</mi><mn>2</mn> </mrow> <mrow><mi>R</mi><mn>1</mn> </mrow></mfrac><mo>×</mo><mi>F</mi><mn>1</mn><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2008101089870002C1.tif" wi="25" he="9" top= "143" left = "33" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>以及(G)由白平衡修正值計算式，計算出白平衡修正值WB，其中，<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>WB</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>CT</mi><mn>1</mn><mo>×</mo><mi>Y</mi><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>CT</mi><mn>2</mn><mo>×</mo><mi>F</mi><mn>2</mn> </mrow> <mrow><mi>Y</mi><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>F</mi><mn>2</mn> </mrow></mfrac><mo>.</mo> </mrow>]]></math></maths>
2. 如權(quán)利要求1所述的白平衡修正值的計算方法，其特征在于，該環(huán)境色 溫CT1及該第一環(huán)境亮度Yl是由該第一影像的特定范圍內(nèi)畫素的RGB顏色強 度取 得。
3. 如權(quán)利要求1所述的白平衡修正值的計算方法，其特征在于，該預(yù)設(shè)輔 助光色溫CT2的RGB顏色強度為(RCT2， GCT2， BCT2)。
4. 如權(quán)利要求1所述的白平衡修正值的計算方法，其特征在于，該環(huán)境色 溫CT1的RGB顏色強度為(RCT1， GCT1， BCT1)。
5. 如權(quán)利要求1所述的白平衡修正值的計算方法，其特征在于，該預(yù)設(shè)輔助光色溫CT2是由該影像擷取裝置在暗房內(nèi)對一灰卡進行影像擷取動作，并由 該影像擷取裝置驅(qū)動輔助光裝置產(chǎn)生輔助光，以對該環(huán)境作亮度補償，同時擷 取影像并由影像的該特定范圍內(nèi)各個畫素的RGB顏色強度作加總平均計算的 結(jié)果所得到的輔助光色溫CT2。
6. 如權(quán)利要求1所述的白平衡修正值的計算方法，其特征在于，該環(huán)境色 溫CT1為該第一影像的該特定范圍內(nèi)各個畫素的RGB顏色強度作加總平均計算的結(jié)果。
7. 如權(quán)利要求1所述的白平衡修正值的計算方法，其特征在于，該第一環(huán) 境亮度Yl是由該環(huán)境色溫CT1中的Gcn顏色強度代表為該第一環(huán)境亮度Yl。
8. 如權(quán)利要求1所述的白平衡修正值的計算方法，其特征在于，該第一預(yù)設(shè)亮度Rl與該第二預(yù)設(shè)亮度R2分別由該第一脈寬Pl與該第二脈寬P2査詢該 脈波寬度P與預(yù)設(shè)亮度R的關(guān)系表取得。
9. 如權(quán)利要求1所述的白平衡修正值的計算方法，其特征在于，該第二閃 光亮度F2為在擷取該第三影像時輔助光的亮度。
10. 如權(quán)利要求1所述的白平衡修正值的計算方法，其特征在于，該白平 衡修正值WB更包括有紅顏色白平衡修正值『5,、綠顏色白平衡修正值『&、 以及藍顏色白平衡修正值『A 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種白平衡修正值的計算方法，影像擷取裝置使用輔助光并擷取影像時，可由當(dāng)時環(huán)境光與輔助光對影像提供的亮度比例，得到各光源色溫影響該影像顏色的比重，再將該兩種光源色溫的比重中和后，以取得白平衡修正值，最后再以該白平衡修正值對該影像進行白平衡的修正。
文檔編號H04N9/73GK101600121SQ20081010898
公開日2009年12月9日 申請日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者蕭淑真, 謝汶宏 申請人:亞洲光學(xué)股份有限公司