近年來,隨著智能手機(jī)、相機(jī)等設(shè)備的普及以及人工智能時(shí)代的到來,人們對圖像質(zhì)量提出了越來越高的要求。圖像信號處理器是整個成像系統(tǒng)的核心,決定了最終圖像質(zhì)量。自動白平衡是整個圖像信號處理器中的一個重要組成部分,用于修正受光源色溫影響而出現(xiàn)的圖像整體色偏問題,使圖像更好的還原物體本身的顏色,進(jìn)而提高圖像質(zhì)量。本文通過對多種自動白平衡算法的研究,從保證自動白平衡效果及適于硬件實(shí)現(xiàn)的角度出發(fā),提出了一種基于色溫曲線的改進(jìn)的自動白平衡算法。該算法結(jié)合灰度世界算法及色溫曲線白平衡算法,分析不同色系點(diǎn)B/G、R/G在不同色溫情況下的分布,根據(jù)分布情況對圖像中的灰色系點(diǎn)進(jìn)行篩選,并將篩選后得到的點(diǎn)的信息作為白平衡處理的相關(guān)數(shù)據(jù)。白平衡處理過程中,為解決環(huán)境瞬時(shí)突變可能出現(xiàn)的圖像過處理問題,增加了畫面防抖動功能。同時(shí)采用自適應(yīng)可變步長漸進(jìn)調(diào)節(jié)策略,解決了顯示畫面受實(shí)時(shí)環(huán)境影響出現(xiàn)的閃爍問題,提高了用戶實(shí)際體驗(yàn)。該算法規(guī)避了單色場景失效的情況,提高了自動白平衡算法實(shí)現(xiàn)效果,同時(shí)在保證計(jì)算精度的前提下降低了算法復(fù)雜度,降低了該算法硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度及硬件資源開銷。在算法驗(yàn)證效果滿足設(shè)計(jì)要求后,結(jié)合SOC整體架構(gòu)設(shè)... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

自動白平衡算法劃分

玫母袷轎猂GB、YUV。（1）Bayer域色彩空間當(dāng)前采集圖像色彩時(shí)，一般通過使用濾鏡進(jìn)行采集所需信息，不同的濾鏡可透過采集的信息不同。若需得到R、G、B三通道色彩信息，對每一個像素點(diǎn)來說均有三塊濾鏡。這將使濾鏡材料成本大幅上升，同時(shí)由于其精密性，三塊濾鏡完全對齊也會花費(fèi)大量成本[18]。當(dāng)用Bayer格式進(jìn)行圖像采集時(shí)，很好的解決了這個問題。對RGB所需的三通道信息按一定的格式進(jìn)行壓縮，在每個像素點(diǎn)只采集一個通道的信息，這種方式即Bayer域色彩空間格式，具有四種不同格式，如圖2.1所示：（a）（b）（c）（d）圖2.1Bayer域色彩空間格式由圖2.1可以發(fā)現(xiàn)無論哪種格式，G通道占比都是二分之一，是其他兩通道占比之和。這是因?yàn)槿祟惖囊曈X系統(tǒng)對綠色的敏感度高于其他兩種顏色通道，因此增加了bayer格式下G通道的所占比例。（2）RGB域色彩空間RGB色彩空間，該色彩空間通過Red、Green、Blue三種色彩通道強(qiáng)度的不同組合來表示色彩，通過這種方式可以表示出所有當(dāng)前已知的顏色。特別的，當(dāng)R=G=B時(shí)表現(xiàn)出的顏色為灰色，R=G=B=0時(shí)表現(xiàn)出的顏色為黑色，R=G=B=Max（最大取值）時(shí)表現(xiàn)出的顏色為白色[19]。組合得到的顏色如公式（2.1）所示：h（2.1）可見，F(xiàn)的顏色是由其R、G、B值組合得到的，任意一個值的改變對最后得到的顏色情況均有改變。但這種色彩空間建模方式把三通道的的色調(diào)、亮度、飽和度完全放在一起表示[20]，在某些處理過程中存在局限性。（3）YUV域色彩空間YUV域，常常用于視頻傳輸，其Y通道對應(yīng)圖像的亮度，而U、V兩通道均對應(yīng)色度。當(dāng)只接受到亮度信息而未接收到色度信息時(shí)，圖像呈現(xiàn)黑白狀態(tài)。因此在許多國家通過這種方式來使得發(fā)出的視頻信息可同時(shí)被彩色、黑白電視接收使用，分別接收各

2色彩學(xué)及圖像信號處理技術(shù)9自所需信號即可[21]。該空間本質(zhì)上來說是對RGB空間中信息的分離，可直接通過對RGB域進(jìn)行矩陣變換得到，轉(zhuǎn)換公式如式（2.2）所示：hhhhhhh（2.2）2.1.3顏色恒常性在不同光源下能夠保持相同色彩的能力叫顏色恒常性。人類能夠感受到物體的顏色，是因?yàn)楣饩�照射在物體上時(shí)，其中部分特定波長的光線被物體表面所吸收，而另一部分波長的光則會被物體表面反射出來，人類的視覺系統(tǒng)對其進(jìn)行了捕獲，在視覺上則是獲得了該物體的顏色[22]。我們知道物體本身所呈現(xiàn)的具體顏色與光源色溫息息相關(guān)，光源的改變往往會帶來具體顏色的改變。但現(xiàn)實(shí)中光照的顏色發(fā)生變化時(shí)，人類視覺系統(tǒng)所受到的影響并不顯著，對同一物體觀察到的顏色在光照顏色變化前后幾乎沒有什么變化。如當(dāng)進(jìn)入從較亮環(huán)境進(jìn)入一個偏暗環(huán)境時(shí)，雖然在剛進(jìn)入時(shí)會感到整個環(huán)境偏暗[23]，看環(huán)境內(nèi)物體會出現(xiàn)顏色色偏現(xiàn)象，但經(jīng)過一段時(shí)間適應(yīng)環(huán)境后，再看環(huán)境內(nèi)物體會發(fā)現(xiàn)這種色偏消失了，其對物體的感知恢復(fù)了物體本身的顏色。這種顏色恒常性是我們?nèi)祟惖囊豁?xiàng)重要的感知能力，能夠通過經(jīng)驗(yàn)自動的進(jìn)行物體色偏的校正，即自動白平衡。2.2圖像成像技術(shù)簡介目前而言，相機(jī)或攝像機(jī)的基本架構(gòu)，如圖2.2所示:圖2.2圖像成像過程由圖2.2可以看出，圖像成像過程大致可分為以下三個過程：1）鏡頭聚焦拍攝對象反射的光并投射相應(yīng)感光介質(zhì)上進(jìn)行曝光，完成光電信息之間的轉(zhuǎn)換。2）電信號經(jīng)過放大、濾波等處理后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。3）數(shù)字信號在圖像信號處理器（ISP）中，進(jìn)行色彩校正、降噪、白平衡、銳化、壓縮等相關(guān)處理，最后對處理后的圖像信息進(jìn)行輸出，并進(jìn)行存儲。

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