[发明专利]一种针对非典型特征图像的白平衡处理方法

说明书

技术领域

    本发明涉及数字图像处理领域，具体地说，涉及一种针对非典型特征图像的白平衡处理方法，属于电子信息领域。

背景技术

近年来计算机视觉技术迅猛发展，根据不同的应用，计算机视觉处理主要包括区域分割，图像增强，边缘检测，特征提取，目标跟踪等等。目前，计算机视觉处理技术主要是基于PC机操作的。随着嵌入式技术的发展，嵌入式的机器视觉技术逐步在科研、工业控制、航天事业等各个领域都得到广泛的应用。上世纪90年代出现的现场可编程器件（FPGA），设计方便灵活，并行处理结构可大幅度缩短处理时间，满足诸多场合的实时性要求，基于逻辑和并行处理的优势，在未来嵌入式机器视觉中应用潜力巨大。

图像增强领域的白平衡处理技术相对发展成熟，广泛应用于照相与摄像系统中。它是通过去除光源因素对物体颜色的影响，从而将未知光源下的图像转换到经典自然光之下，达到还原图像颜色的目的。目前白平衡算法最为经典的是灰度世界法和完美反射法。灰度世界法假设图像中有足够多色彩变化，则在经典光源下RGB通道的均值是相等的。完美反射法则假设图像中最亮点，即RGB信号最大的点构成一个白色区域。然而，当图像的色彩并不丰富时，灰度世界法往往失真很严重；当图像的最亮部分并非白点时，完美反射法得到的数值是不真实的。

因此，针对既不存在白色区域，又不满足色彩丰富的视频图像，若能提供一种针对非典型特征图像的白平衡处理方法，将大大提高白平衡校正的效果和适用范围。

发明内容

    本发明的目的在于针对灰度世界法和完美反射法的缺陷，提供一种针对非典型特征图像的白平衡处理方法。以FPGA为基础，对输入的视频信号每30帧进行一次白平衡处理，将图像还原为经典光源下的颜色。将机器视觉技术与FPGA处理技术结合，既可以很好满足视频图像白平衡处理的实时性，又可以利用FPGA的IP核定制功能，满足更多具体需求，特别是工业控制中的机器视觉辅助计算方面的应用。FPGA与机器视觉的结合提高了系统设计的性价比，同时，随着FPGA性能的不断提高，处理速度越来越快，内部集成的功能模块越来越多，检测方法的性能会越好。

    为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种针对非典型特征图像的白平衡处理方法由RGB视频空间转换程序，融合完美反射法和灰度世界法的改进算法程序等组成。操作步骤可概括为：

1）  由Cameralink工业相机实时采集彩色视频信号，传输至FPGA的为10位RGB空间视频信号。

2）  扫描一帧视频图像，根据预先设置的白点亮度阈值T，以及当前图像中RGB分量值判定是否在当前图像中存在白色区域。同时根据预先设置的RGB通道差异阈值D，以及当前图像中RGB分量均值判定图像是否色彩丰富。

3）  若判定当前图像不存在白色区域且色彩不丰富，则对其作色彩空间转换，并分别计算完美反射法参考点的平均色度Cw_ave和灰度世界法参考点的平均色度Ch_ave。

4）  然后针对当前图像，计算由完美反射法得到的平均色度Cw_ave与灰度世界法得到的平均色度Ch_ave，由Cw_ave与（Cw_ave + Ch_ave）之比作为调整因子K，对当前帧图像进行一种新的融合完美反射法和灰度世界法的白平衡校正，对于白色区域不明显、色彩不丰富的图像，达到更好的白平衡效果。

本发明对于实时系统，利用人眼的视觉迟滞特性，当前计算的R、G、B三个颜色通道的增益将被应用到之后的30帧图像数据中；而对于非实时系统，则应用到当前的图像数据中。

    本发明与现有相关技术相比较，具有如下优点：

1．嵌入式的白平衡处理方法具有广泛的应用前景。2．对于完美反射法和灰度世界法要求的条件均不满足的情况，可以通过计算调整因子对算法进行融合，达到最佳处理效果。3．可以根据具体的功能需求定制不同的IP核，设计成果可灵活复用。4．FPGA的可编程性使系统具备了相当大的可扩展性。5．以硬件描述语言形式保存的设计可移植于不同FPGA芯片，随着FPGA性能的不断提高，系统还可以实现更复杂的处理过程，从而使检测器功能更加完善。

附图说明

图1 本发明的程序总体流程图

图2 本发明中FPGA实现两种经典白平衡处理融合示意图。

具体实施方式

    本发明的优选实施例结合附图作详细描述如下：

实施例一：

本针对非典型特征图像的白平衡处理方法，主要针对白色区域检测不明显、色彩不足够丰富的图像帧。其特征在于包括如下步骤：