[发明专利]基于色适应模型的彩色数码相机白平衡校正方法

说明书

本发明公开了一种基于色适应模型的彩色数码相机白平衡校正方法，本发明使用根号多项式回归(Root‑Polynomial Regression)方法计算颜色校正矩阵，从而将若干种常见光源(以下称为标定光源)下的设备相关响应值RGB转换至同一光源下设备无关的CIE1931三刺激值XYZ。利用预先标定的颜色校正矩阵将实际场景中未知光源(以下称为测试光源)的RGB响应值转换至XYZ颜色空间中，并使用CAT02色适应变换模型计算其在参考光源下的对应色，该对应色即为观察者对测试光源产生色适应后视觉系统所感知的颜色。

技术领域

本发明涉及利用色适应模型对彩色数码相机白平衡校正结果进行调节的方法，该方法能够使彩色数码相机对拍摄场景实现更符合人眼感知的色彩还原。

背景技术

同一物体在不同光源下往往具有不同的色度学参数。由于人类视觉系统具有颜色恒常性，这些色度上的差异在一定程度上能够被人眼及大脑自动进行补偿，从而在不同光源下对物体“真实”的颜色进行恢复。彩色数码相机图像信号处理流程(ISP Pipeline)中的白平衡模块，通过计算实际光源色品与标准光源色品之间的差异，对非标准光源下的物体偏色现象进行校正，从而模拟了人类视觉系统的颜色恒常性。

目前的彩色数码相机对光源色品的获取主要来源于两种方式：1)在相机的存储空间中预先设定好若干种类型的光源模式，在实际拍摄时由用户指定场景所属的光源类型。这类光源色品获取方式称为“手动白平衡模式”；2)对拍摄到的图像进行分析，通过某些光源估计算法或借助外置传感器对光源的颜色进行预测。这类光源色品获取方式称为“自动白平衡模式”。无论工作在何种模式下，白平衡校正模块通常都是利用两个或三个增益系数对偏色图像的红(Red)、蓝(Blue)或红、绿(Green)、蓝通道进行线性调节，使得场景中假想的完善反射表面(在任意波长处的光谱反射比恒为1的完善反射表面)经白平衡校正后具有相同的(或与参考白点一致的)三通道响应值。

若对任何照明光源，尤其是某些色品较明显偏离参考白点的光源，都使用统一的参考光源作为白平衡校正目标，会对白平衡校正后的图像产生如下弊端：1)输出图像过“白”，场景中颜色的还原不符合人眼感知；2)光源对场景氛围的渲染作用完全被抑制；3)将偏色较严重的光源强行校正至参考光源，会增加图像信号处理流程中后续模块(例如镜头阴影校正、颜色校正等)的处理难度，甚至导致图像质量出现劣化。

发明内容

为了使数码相机的白平衡校正模块实现更加真实的场景颜色复现，本发明利用原始白平衡校正模块中获取的增益系数计算实际拍摄场景中光源的颜色。为表述统一起见，本发明中使用完善反射表面的物体色来表征光源色，因为完善反射表面能够无波长选择性地反射光源的全部能量。使用CIECAM02色貌模型中的CAT02色适应变换对该物体色在参考光源下的对应色进行计算，从而得到色适应后的白平衡校正增益系数以实现对图像进行更加符合人眼视觉感知的白平衡校正。

本发明使用根号多项式回归(Root-Polynomial Regression)方法计算颜色校正矩阵，从而将若干种常见光源(以下称为标定光源)下的设备相关响应值RGB转换至同一光源下设备无关的CIE1931三刺激值XYZ。利用预先标定的颜色校正矩阵将实际场景中待校正的未知光源(以下称为测试光源)的RGB响应值转换至XYZ颜色空间中，并使用CAT02色适应变换模型计算其在参考光源下的对应色，该对应色即为观察者对测试光源产生色适应后视觉系统所感知的颜色。

本发明所采用的具体技术方案如下：

基于色适应模型的彩色数码相机白平衡校正方法，步骤如下：

S1：利用根号多项式回归颜色校正方法将不同标定光源下的设备相关响应值RGB转换至同一光源下设备无关的三刺激值CIE1931 XYZ；