一種圖像自動(dòng)白平衡方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種自動(dòng)白平衡方法，該方法包括步驟：獲取LED白光燈的驅(qū)動(dòng)電流值；判斷所述驅(qū)動(dòng)電流值是否超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值，若是，則將當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫設(shè)置為預(yù)設(shè)的色溫值，若否，則計(jì)算當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值；根據(jù)當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值進(jìn)行色溫增益計(jì)算，獲取增益系數(shù)u和v；根據(jù)所述增益系數(shù)u和v對(duì)下一幅圖像進(jìn)行色溫調(diào)節(jié)；重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直至色差信號(hào)Cr和Cb小于預(yù)設(shè)的閾值。本發(fā)明還公開(kāi)一種自動(dòng)白平衡裝置，本發(fā)明能有效減小補(bǔ)光燈對(duì)白平衡的影響，提高白平衡效果和成像質(zhì)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種圖像自動(dòng)白平衡方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字成像領(lǐng)域，特別是涉及一種圖像自動(dòng)白平衡方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]白平衡的基本概念是“不管在任何光源下，都能將白色物體還原為白色”。自動(dòng)白平衡和自動(dòng)曝光都是前端數(shù)字成像設(shè)備的必備功能，其實(shí)現(xiàn)的好壞直接影響視頻的質(zhì)量。
[0003]自然界的色溫跨度極寬，我們常見(jiàn)的高壓鈉光路燈色溫可低至1800K，而水域上空的晴朗藍(lán)天色溫可達(dá)27000K，自動(dòng)白平衡算法可以確保成像設(shè)備在不同色溫環(huán)境中的良好的顏色表現(xiàn)。
[0004]由于前端設(shè)備的感光器件存在局限性，當(dāng)光照條件不好時(shí)，不能呈現(xiàn)良好的視頻效果，主要表現(xiàn)在噪點(diǎn)增多、細(xì)節(jié)分辨能力下降、暗區(qū)物體無(wú)法辨識(shí)等問(wèn)題，目前安防領(lǐng)域通過(guò)增加輔助光源的方案解決上述問(wèn)題。當(dāng)前業(yè)界的輔助光源主要有兩種，即紅外LED燈和白光LED燈，兩者的主要區(qū)別在于光的波長(zhǎng)不同，紅外LED燈只能用于黑白視頻，對(duì)于既需要良好的低照效果又需要彩色視頻的場(chǎng)合并不適用，同時(shí)由于存在發(fā)熱和壽命問(wèn)題，紅外LED燈一直飽受詬病。而白光LED燈是節(jié)能環(huán)保的新型綠色照明燈具，是一種可見(jiàn)光，屬于冷光源，所以不會(huì)發(fā)熱且壽命長(zhǎng)，廣泛用于安防監(jiān)控的輔助照明，因成像設(shè)備夜晚在白光燈的輔助照明情況下，攝取的圖像是彩色的，可滿(mǎn)足特殊應(yīng)用對(duì)于圖像一直是彩色的要求。
[0005]由于LED白光燈有其特定的波長(zhǎng)和光照特性，會(huì)對(duì)白平衡時(shí)色溫計(jì)算產(chǎn)生一定的影響，影響白平衡效果和成像質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種自動(dòng)白平衡方法，該方法能夠有效降低LED白光燈對(duì)白平衡的影響，提高成像質(zhì)量。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008]一種自動(dòng)白平衡方法，包括步驟:獲取LED白光燈的驅(qū)動(dòng)電流值；判斷所述驅(qū)動(dòng)電流值是否超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值，若是，則將當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫設(shè)置為預(yù)設(shè)的色溫值，若否，則計(jì)算當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值；根據(jù)當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值進(jìn)行色溫增益計(jì)算，獲取增益系數(shù)U和V ;根據(jù)所述增益系數(shù)U和V對(duì)下一幅圖像進(jìn)行色溫調(diào)節(jié)；重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直至色差信號(hào)Cr和Cb小于預(yù)設(shè)的閾值。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供一種另一技術(shù)方案:
[0010]一種自動(dòng)白平衡裝置，包括電流獲取模塊、判斷模塊、增益計(jì)算模塊、色溫調(diào)節(jié)模塊和循環(huán)模塊；所述電流獲取模塊用于獲取LED白光燈的驅(qū)動(dòng)電流值；所述判斷模塊用于判斷所述驅(qū)動(dòng)電流值是否超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值，若是，則將當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫設(shè)置為預(yù)設(shè)的色溫值，若否，則計(jì)算當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值；所述增益計(jì)算模塊用于根據(jù)當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值進(jìn)行色溫增益計(jì)算，獲取增益系數(shù)u和V ;所述色溫調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)所述增益系數(shù)u和V對(duì)下一幅圖像進(jìn)行色溫調(diào)節(jié)；所述循環(huán)模塊用于重復(fù)調(diào)用上述模塊，直至色差信號(hào)Cr和Cb小于預(yù)設(shè)的閾值。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中存在的白平衡效果及成像效果不佳的問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)將LED白光燈的驅(qū)動(dòng)電流納入白平衡控制的參考因素中，判斷所述驅(qū)動(dòng)電流值是否超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值，若是，則將當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫設(shè)置為預(yù)設(shè)的色溫值，因此，有效減小LED白光燈對(duì)白平衡的影響，從而提高自動(dòng)白平衡的效果和成像質(zhì)量。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式中一種自動(dòng)白平衡方法的執(zhí)行方法流程圖；
[0013]圖2為本發(fā)明一實(shí)施方式中一種自動(dòng)白平衡裝置的功能結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]主要標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0015]10-電流獲取模塊；20_判斷模塊；30_增益計(jì)算模塊；40_色溫調(diào)節(jié)模塊；50_循環(huán)模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0016]名詞解釋:
[0017]色差信號(hào)Cr和Cb =YCbCr空間的視頻信號(hào)表示，Cb為藍(lán)色分量與亮度信號(hào)的差值，Cr為紅色分量與亮度信號(hào)的差值；
[0018]增益系數(shù)u和V:系統(tǒng)自定義參數(shù)，u和V分別為Cr和Cb的增益校正因子
[0019]約束條件α、β和Y:系統(tǒng)自定義參數(shù)，α、β和Y均為預(yù)設(shè)的約束值，由大量的場(chǎng)景測(cè)試和燈箱測(cè)試統(tǒng)計(jì)獲得；
[0020]為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說(shuō)明。
[0021]本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于:通過(guò)判斷LED白光燈驅(qū)動(dòng)電流來(lái)設(shè)定自動(dòng)白平衡的圖像環(huán)境色溫，有效減小LED白光燈對(duì)白平衡的影響，從而提高自動(dòng)白平衡的效果和成像質(zhì)量。
[0022]請(qǐng)參閱圖1，一種自動(dòng)白平衡方法，包括步驟:
[0023]S1、獲取LED白光燈的驅(qū)動(dòng)電流值；
[0024]S2、判斷所述驅(qū)動(dòng)電流值是否超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值，若是，則將當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫設(shè)置為預(yù)設(shè)的色溫值，若否，則計(jì)算當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值；
[0025]S3、根據(jù)當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值進(jìn)行色溫增益計(jì)算，獲取增益系數(shù)u和V ;
[0026]S4、根據(jù)所述增益系數(shù)u和V對(duì)下一幅圖像進(jìn)行色溫調(diào)節(jié)；
[0027]S5、重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直至色差信號(hào)Cr和Cb小于預(yù)設(shè)的閾值。
[0028]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的自動(dòng)白平衡是在YUV空間進(jìn)行的，不考慮亮度信號(hào)Y，使用色差信號(hào)Cr、Cb進(jìn)行運(yùn)算。處理器首先獲得色差信號(hào)Cr、Cb,當(dāng)色差信號(hào)Cr、Cb大于預(yù)設(shè)的色溫閾值時(shí)，計(jì)算圖像的環(huán)境色溫，并根據(jù)環(huán)境色溫進(jìn)行增益計(jì)算，獲得調(diào)整增益系數(shù)u和V，然后U、V值返回給下一幅圖像做色溫調(diào)節(jié)，如果下一幅圖像色溫估計(jì)還沒(méi)有通過(guò)，則繼續(xù)迭代，反之，結(jié)束迭代過(guò)程，即當(dāng)Cr、Cb小于預(yù)設(shè)的閾值，即完成了一次自動(dòng)白平衡的運(yùn)算。
[0029]其中，環(huán)境色溫計(jì)算是攝像機(jī)自動(dòng)白平衡算法的三個(gè)基本操作中最重要的一環(huán)，色溫估計(jì)必須估算出正確的色差，才能保證后續(xù)操作的正確性，特別是在參考圖像充滿(mǎn)大面積彩色時(shí)，算法必須具有一定的魯棒性，以保證色彩的完整性。
[0030]本發(fā)明針對(duì)色溫計(jì)算這一環(huán)節(jié)，進(jìn)行了優(yōu)化處理，充分考慮LED白光燈對(duì)實(shí)際使用的影響，因此，當(dāng)色差信號(hào)Cr、Cb大于預(yù)設(shè)的色溫閾值時(shí)，獲取LED白光燈的驅(qū)動(dòng)電流值，通過(guò)將所述驅(qū)動(dòng)電流與預(yù)設(shè)的電流閾值進(jìn)行比較，判斷當(dāng)前環(huán)境的色溫主導(dǎo)色溫，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流大于電流閾值時(shí)說(shuō)明LED白光燈的色溫是當(dāng)前圖像的主導(dǎo)色溫，其余燈光的色溫對(duì)于成像設(shè)備的影響較小，因此將當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值定LED白光燈的色溫，在本實(shí)施方式中所述色溫設(shè)定為6000K至7000K，從而有效減小低照時(shí)的色溫計(jì)算誤判。
[0031]從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于:通過(guò)對(duì)LED白光燈驅(qū)動(dòng)電流的采集與判斷來(lái)調(diào)整當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫，有效減小低照時(shí)的色溫計(jì)算誤判，提高自動(dòng)白平衡的效果和成像質(zhì)量。
[0032]進(jìn)一步的，為了能更加準(zhǔn)確的計(jì)算當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值，本實(shí)施方式在在預(yù)設(shè)的約束條件α、β和Y下對(duì)當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫進(jìn)行色溫估計(jì)得到當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值，其中，α、β和Υ均為預(yù)設(shè)的約束值，α、β和Y由大量的場(chǎng)景測(cè)試和燈箱測(cè)試統(tǒng)計(jì)獲得最終確定下來(lái)的約束條件，如公式I所示:

【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)白平衡方法，其特征在于，包括步驟: 獲取LED白光燈的驅(qū)動(dòng)電流值； 判斷所述驅(qū)動(dòng)電流值是否超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值，若是，則將當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫設(shè)置為預(yù)設(shè)的色溫值，若否，則計(jì)算當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值； 根據(jù)當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值進(jìn)行色溫增益計(jì)算，獲取增益系數(shù)u和V ; 根據(jù)所述增益系數(shù)u和V對(duì)下一幅圖像進(jìn)行色溫調(diào)節(jié)； 重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直至色差信號(hào)Cr和Cb小于預(yù)設(shè)的閾值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)白平衡方法，其特征在于，所述“計(jì)算當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值”的方法為:在預(yù)設(shè)的約束條件下對(duì)當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫進(jìn)行色溫估計(jì)得到當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)白平衡方法，其特征在于，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)電流值超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，將當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫設(shè)置為6500K。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)白平衡方法，其特征在于，在所述步驟“獲取LED白光燈的驅(qū)動(dòng)電流值”前還包括步驟: 獲取當(dāng)前圖像的亮度值，根據(jù)所述亮度值調(diào)整光圈大小、快門(mén)速度、自動(dòng)增益和LED白光燈驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行自 動(dòng)曝光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)白平衡方法，其特征在于，在進(jìn)行自動(dòng)曝光時(shí)，優(yōu)先調(diào)整光圈大小和快門(mén)速度進(jìn)行自動(dòng)曝光，當(dāng)光圈大小和快門(mén)速度超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，再調(diào)整自動(dòng)增益和LED白光燈驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行自動(dòng)曝光。
6.一種自動(dòng)白平衡裝置，其特征在于，包括電流獲取模塊、判斷模塊、增益計(jì)算模塊、色溫調(diào)節(jié)模塊和循環(huán)模塊； 所述電流獲取模塊用于獲取LED白光燈的驅(qū)動(dòng)電流值； 所述判斷模塊用于判斷所述驅(qū)動(dòng)電流值是否超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值，若是，則將當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫設(shè)置為預(yù)設(shè)的色溫值，若否，則計(jì)算當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值； 所述增益計(jì)算模塊用于根據(jù)當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值進(jìn)行色溫增益計(jì)算，獲取增益系數(shù)u和V ; 所述色溫調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)所述增益系數(shù)U和V對(duì)下一幅圖像進(jìn)行色溫調(diào)節(jié)； 所述循環(huán)模塊用于重復(fù)調(diào)用上述模塊，直至色差信號(hào)Cr和Cb小于預(yù)設(shè)的閾值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)白平衡裝置，其特征在于，所述判斷模塊包括色溫估計(jì)單元，所述色溫估計(jì)單元用于在預(yù)設(shè)的約束條件下對(duì)當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫進(jìn)行色溫估計(jì)得到當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)白平衡裝置，其特征在于，所述判斷模塊包括色溫設(shè)置單元，所述色溫設(shè)置單元用于當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)電流值超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，將當(dāng)前圖像的環(huán)境色溫設(shè)置為6500K。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)白平衡裝置，其特征在于，還包括自動(dòng)曝光模塊，所述自動(dòng)曝光模塊用于獲取當(dāng)前圖像的亮度值，根據(jù)所述亮度值調(diào)整光圈大小、快門(mén)速度、自動(dòng)增益和LED白光燈驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行自動(dòng)曝光。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自動(dòng)白平衡裝置，其特征在于，所述自動(dòng)曝光模塊包括參數(shù)設(shè)置單元，所述參數(shù)設(shè)置單元用于在進(jìn)行自動(dòng)曝光時(shí)，優(yōu)先調(diào)整光圈大小和快門(mén)速度進(jìn)行自動(dòng)曝 光，當(dāng)光圈大小和快門(mén)速度超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，再調(diào)整自動(dòng)增益和LED白光燈驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行自動(dòng)曝光。
【文檔編號(hào)】H04N9/73GK104079909SQ201410353219
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】張艷玲, 劉付輝生, 范鐵道, 李修新 申請(qǐng)人:深圳英飛拓科技股份有限公司