專利名稱：一種影像傳感器的陰影補償方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種影像傳感器的陰影補償方法及 裝置。
背景技術(shù)：
一般圖像處理設備，比如視頻處理、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、攝像頭、 投影設備等所呈現(xiàn)的圖像，都會產(chǎn)生圖像畫面周邊亮度較暗，而中心區(qū)域亮 度較亮的情形，在同一張圖像畫面中，越靠近中心點的像素，所呈現(xiàn)出來的
亮度越亮，相反，越靠近圖像畫面邊緣的像素，所呈現(xiàn)出來的亮度則越暗； 因此，在同一張圖像畫面中會呈現(xiàn)不同的亮度，這將會造成用戶^L覺上的不 舒適感，并且造成圖像畫面的不協(xié)調(diào)，使得圖像畫面效果也較差。
現(xiàn)有的一種技術(shù)利用初始點像素與中心點像素的距離，計算圖像中多個 像素中每個像素與中心點像素的距離，根據(jù)該距離調(diào)整多個像素的亮度。
由于該技術(shù)沒有在Bayer格式的原始圖像上進行處理，沒有對每個顏色 分量進行單獨處理；因此影響圖像處理的效果；而且只適用于成像特性為圓 的模型時的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種影像傳感器的陰影補償方法及裝 置，能夠適用于影像傳感器的成像特性為橢圓模型時的情況。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種影像傳感器的陰影補償方法，包 括以下步驟
分別計算圖像中各像素點的校正因子gain(x, y):
gfl/"(x,力=(1 + J(jc — jc0)2 + 50 - y0)2)2;
7其中，x是該像素點所在的列，y是該像素點所在的行；A， B為用于表 示影像傳感器成像特性的橢圓模型的參數(shù)，x0， yO為橢圓的中心點位置；
對于每個像素點，將影像傳感器采集到的該像素點的原始強度值 ""0c，j;)乘以gain(x, y),得到強度值Lo"《;c,力，將該像素點的強度值調(diào)整為
進一步地，按迭代的方法計算j(;c-10)2和^>-_y0)2;所述迭代的方法為 尸l(x +1) = + — 1 — , —1 — Jc0c +1) = 。i^w—1 — + 2^ ;
"o+1) = F2(力+o炎"—i—, 。#"—i—:K少+1)=。炎"—i _ y(力+2￡;
其中F1(jc)=爿(x - x0)2 ,尸2(力=5(少一 y0)2 ; 一 1 一 ;c(O)=爿+ 2^4(0 - x0);
一 1 一 ；;(O) = 5 + 25(0 _ ;;0)。
進一步地，分別計算圖像中各像素點的校正因子gain(x, y)的步驟具體包
括
A、 設置第0行第0列的像素點的F1(0)和F2(0),以及offset—1—x(0)和 offset—l_y(0);得到該像素點的gain(x，y);
B、 對于第0行其它列的各像素點，F(xiàn)2(y)均等于F2(0),由F1(0)和 offset—l—x(0)通過迭代的方法依次得到各像素點的Fl(x)，從而得到各像素 點的gain(x， y); i=l;
C、 對于第i行第0列的像素點，F(xiàn)l(x)均等于Fl(O)，由F2(i- l)和 offset—l_y(i)通過迭代的方法得到該像素點的F2(i),從而得到該像素點的 gain(x， y);
D、 對于第i行中其它列的各像素點，F(xiàn)2(y)均等于該行第O列的像素點 的F2(i),由F1(0)和offset—l—x(0)通過迭代的方法依次得到各像素點的 Fl(x)，從而得到各像素點的gain(x,y);
E、 判斷是否已計算完所有像素點的Fl(x)和F2(y),如果不是，則i=i+l， 返回步驟C;否則結(jié)束。
進一步地，計算像素點的校正因子gain(x，y)時，在Bayer格式原始圖像 上對不同顏色分量分別計算gain(x,y);對不同顏色分量的像素點，所述A， B， x0, yO分別為該顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點位置。進一 步地，按迭代的方法計算各顏色分量的像素點的^(x-x0)2和 BO - y0)2;所述迭4戈的方法為
線jc + 2) = Fl(x) + o炎W—x(x), — xO + 2) = — x(;c) + 8J ;
F2(} + 2) = F2(力+ _少(力，—少(y + 2) = c#W—少(力+ 85 ;
其中F10) = X(x - xO)2 、 F2(力=SO - y0)2 , 一 x(0) = " + "(0 — x0),
_y(0) = 45 + 4S(0-_y0); A、 B、 x0和y0為相應顏色分量的橢圓才莫型的參
凄史和中心點位置。
進一步地，分別計算圖像中各像素點的校正因子gain(x, y)的步驟具體包
括
分別設置各顏色分量的offset—x(O)， offset_y(0),并分別對于各顏色分量， 保存該顏色分量中行數(shù)和列數(shù)都最小的一個像素點P的Fl(Xp)和F2(yp)，計 算P的gain(x,y);
對于各顏色分量，分別按照下列步驟計算其它像素點的gain(x，y):
對于該顏色分量中和像素點P同行的第k列的像素點將F2(yp)作為 該像素點的F2(y);由本行第k - 2列的像素點的Fl(k - 2)，用迭代的方法計 算該像素點的Fl(k)，得到該像素點的gain(x,y);
對于該顏色分量中和像素點P同列的第i行的像素點將Fl(Xp)作為該 像素點的Fl(x)，由本列第i-2行的像素點的F2(i-2),用迭代的方法計算 該像素點的F2(1),得到該像素點的gain(x，y);
對于該顏色分量中第i行第k列的像素點，將F2(i)作為該像素點的 F2(y)，由本行第k - 2列的像素點的Fl(k - 2),用迭代的方法計算該像素點 的Fl(k);得到該像素點的gain(x，y);
其中，i和k為大于或等于2的整數(shù)，i最大值不超過像素點的總行數(shù)減 1, k最大值不超過像素點的總列數(shù)減1。
本發(fā)明還提供了一種影像傳感器的陰影補償裝置，包括
增益系數(shù)計算單元，用于確定各像素點的增益系數(shù)gain(x,y):
g"/"(x，少)=(l +— iO)2 +— y0)2)2;
9其中，x是該像素點所在的列，y是該像素點所在的行；A， B為用于表 示影像傳感器成像特性的橢圓模型的參數(shù)，x0， yO為橢圓的中心點位置；
接收單元，用于接收影像傳感器所采集的原始圖像中各像素點的原始強 度值Z/"(x,力；
強度值計算單元，用于將""(x,力乘以gain(x，y),得到各像素點陰影補 償后的強度值Zo"^c,力；
調(diào)整單元，用于分別將各像素點的強度值調(diào)整為丄o""x，少)。，
進一步地，所述增益系數(shù)計算單元按照迭代的方法計算=我x-x0)2 和F2(力-50-yO)2;迭^的方法為
Fl(;c +1) = Fl(x) + o炎"_ 1 一 x(;c) ， 丄難+1) = 。#" —1 — ;c(;c) + 2^ ;
+1) = F2(力+。#"—l—x力，。#"—i _ :K^y+1) = 。#"—1—x力+ 25;
o#s" — 1 — 乂(O)=爿+ 2爿(0 — x0); —1 一 y(O) = 5 + 25(0 — j0)。
進一步地，所述增益系數(shù)計算單元確定各像素點的增益系數(shù)gain(x，y) 具體是指
所述增益系數(shù)計算單元保存第0行第0列的像素點的F1(0)和F2(0)，以 及offset—1—x(0)和offset_l_y(0);得到該像素點的gain(x, y);
所述增益系數(shù)計算單元對于第0行第k列的像素點將F2(0)作為該像 素點的F2(y);由第0行第k - 1列的像素點的Fl(k - 1),用迭代的方法計算 該像素點的Fl(k)，得到該^象素點的gain(x，y);
所述增益系數(shù)計算單元對于第i行第0列的像素點將F1(0)作為該像 素點的Fl(x)，由本列第i-1行的像素點的F2(i-1)，用迭代的方法計算該 像素點的F2(i)，得到該像素點的gain(x，y);
所述增益系數(shù)計算單元對于第i行第k列的像素點將F2(i)作為該像 素點的F2(y);由本行第k - 1列的像素點的Fl(k - 1),用迭代的方法計算該 像素點的Fl(k),得到該像素點的gain(x，y);
其中，i和k為大于或等于1的整數(shù)，i最大值不超過像素點的總行數(shù)減 1， k最大值不超過像素點的總列數(shù)減1。進一步地，所述增益系數(shù)計算單元包括
R顏色分量增益系數(shù)計算子單元，用于確定R顏色分量的像素點的 gain(x,y),所述A, B, x0， y0為R顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點位
置；
Gl顏色分量增益系數(shù)計算子單元，用于確定Gl顏色分量的像素點的 gain(x,y)，所述A， B, x0， y0為Gl顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點 位置；
G2顏色分量增益系數(shù)計算子單元，用于確定G2顏色分量的像素點的 gain(x,y),所述A, B, x0， y0為G2顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點 位置；
B顏色分量增益系數(shù)計算子單元，用于確定B顏色分量的像素點的 gain(x,y),所述A, B， x0， y0為B顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點位 置。
進一步地，各顏色分量增益系數(shù)計算子單元分別按照迭代的方法計算 =」(x - x0)2和F2(力=50 -_y0)2;迭代的方法為
FIO + 2) = FIO) + o炎W—;cO) ， o炎"—x(x + 2) = — x(x) + 8爿；
F2Q; + 2) = F2O0 + O#"—y(力，—X^ + 2) = o#"_y(力+ 85;
其中，x(0) = " + "(0 —x0), y(0) = 45 + 45(0-_y0); A、 B、 x0
和y0為相應顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點位置。
進一步地，各顏色分量增益系數(shù)計算子單元分別確定該顏色分量的像素 點的gain(x，y)具體是指
各顏色分量增益系數(shù)計算子單元中分別保存該顏色分量的offset_x(0)， offset—y(O),并分別保存該顏色分量中行數(shù)和列數(shù)都最小的一個像素點P的 Fl(Xp)和F2(yp),計算該像素點P的gain(x，y);
各顏色分量增益系數(shù)計算子單元對于該顏色分量中和像素點P同行的 第k列的像素點將F2(yp)作為該像素點的F2(y);由本行第k - 2列的像 素點的Fl(k-2),用迭代的方法計算該像素點的Fl(k),得到該像素點的 gain(x, y);各顏色分量增益系數(shù)計算子單元對于該顏色分量中和像素點P同列的
第i行的像素點將Fl(Xp)作為該像素點的Fl(x)，由本列第i-2行的像素 點的F2(i - 2),用迭代的方法計算該像素點的F2(i)，得到該像素點的gain(x,
y);
各顏色分量增益系數(shù)計算子單元對于該顏色分量中第i行第k列的像素
點，將F2(i)作為該像素點的F2(y)，由本行第k-2列的像素點的Fl(k-2)， 用迭代的方法計算該像素點的Fl(k);得到該像素點的gain(x， y);
其中，i和k為大于或等于2的整數(shù)，i最大值不超過像素點的總行數(shù)減 1， k最大值不超過像素點的總列數(shù)減1。
本發(fā)明的技術(shù)方案可以適用于影像傳感器的成像特性為橢圓模型時的 情況，包含圓的模型；本發(fā)明的一個優(yōu)化方案在Bayer格式原始圖像上對四 個顏色分量分別進行處理，提高了圖像質(zhì)量，避免了插值所帶來的會破壞原 始圖像各個顏色分量特性、以及各個顏色分量的頻鐠混疊，引入處理假象， 破壞原來的影像傳感器的陰影特征的問題；本發(fā)明的另一優(yōu)化方案對各顏色 分量分別進行迭代計算，減少了計算量，相對于在插值后的圖像上處理，可 以節(jié)省2/3的計算量；本發(fā)明的又一個優(yōu)化方案采用迭代處理，雖然適用的 模型復雜，但運算量較低，且硬件設計簡化，只需要加法器。


圖1為Bayer格式原始圖像的排列格式的示意圖2為Bayer格式原始圖4象的示意圖之一；
圖3為Bayer格式原始圖像的示意圖之二；
圖4為實施例二中影像傳感器的陰影補償裝置的示意框圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行更詳細的說明。 實施例一， 一種影像傳感器的陰影補償方法，包括以下步驟 對于圖像中各像素點，計算該像素點的校正因子或補償因子gain(x,y)，
12其中，x是該像素點所在的列，y是該像素點所在的行；
根據(jù)影像傳感器釆集到的各像素點的原始強度值i^(jc，;;)，通過下式得 到各像素點陰影補償后的強度值kW(;c,力，分別將各像素點的強度值調(diào)整為 丄ow";c,力。
力=Zz'w(a:， >>) x gflf/w(x,力 (1)
Z/"(x，力為Bayer格式原始圖像上(x, y)位置上的〗象素的輸入強度值 (Intensity),民P^-像傳感器采集到的原始強度值；kw(jc，力為Bayer格式原始 圖像上(x, y)位置上的像素的陰影補償后的強度值。
對于同一個影像傳感器，各像素點的gain求一次即可。
其中，每一像素點上的校正因子gain(x， y)的求取方法為
ga/"0, >0 = (1 + 乂O — x0)2 + ￡0 — y0)2 )2 (2)
=(1 + F12(x，力)2 = (1 + Fl (x) + F2(力)2
j(x - x0)2 + 5(乂 -少0)2是用于表示影像傳感器成像特性的橢圓模型的表達 式，如果A-B則為圓的表達式。其中，A, B為關(guān)于橢圓才莫型的參數(shù)，x0, y0為橢圓才莫型的中心點位置。
該橢圓模型的參數(shù)A, B及中心點，可以通過鏡頭的光學參數(shù)，以及透 鏡和影像傳感器裝配的位置來得到，采用提取透鏡參數(shù)的方法即可得到。
也可以通過圖像處理的方法得到，具體步驟為
在均勻光照的條件下，用影像傳感器拍攝一張亮度均勻的白紙或灰紙， 得到一張圖像。如果是完美的成像系統(tǒng)的話，那么這張圖像上的相同類型的 顏色的像素的強度值也應該是均勻的；但現(xiàn)在得到的實際圖像是不均勻的， 其形狀大概類似橢圓；通過曲面擬合，得到橢圓模型的參數(shù)和中心點位置。
進一步地，可以對該圖像的各個顏色分量的部分或所有像素點，通過曲 面擬合，得到該顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點位置。
本實施例的 一種實施方式中，對Bayer格式原始圖像上對四個顏色分* 分別進行處理；所謂Bayer格式原始圖像，是指每個感光單元只接收一種顏 色(R或Gl或G2或B)的強度值，并且按如圖1所示的格式排列。整個原始圖像就是由圖1所示的2x2的單元構(gòu)成的，如圖2所示。
該實施方式也適用于CMYG或其它的影像傳感器，只要整個影像傳感 器是由2x2單元所擴展開來的就可以。
該實施方式中，對于不同顏色分量分別計算gain(x,y);對不同顏色分量 的像素點，A， B， x0， yO分別是該顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點位 置，因》匕取/"0，>;," = (1 +^一r(jc一;c0一02+5 — r(> — >)0 — r)2)2
一(x， 乂 gl) = (1 + ( gl(x - x0 — gl)2 + 5 一 - ;;0 一 gl)2 )2
ga/"(x, 乂 g2) = (1 + J 一 g2(x — xO — g2)2 + 5 一 g2(y —一 g2)2 )2 (3)
ga/"0， 乂6) = (1 + ^ 一 6(x - x0—W2 +萬—-— 6)2 )2
A一r, B_r, x0—r， y0_r分別為R顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點位 置；A_gl， B_gl， x0—gl, y0—gl分別為Gl顏色分量橢圓模型的參數(shù)和中 心點位置；A—g2, B—g2， x0_g2， y0—g2分別為G2顏色分量橢圓模型的參 數(shù)和中心點位置；A—b, B—b, x0—b, yO_b分別為B顏色分量橢圓模型的參 數(shù)和中心點位置。
各個顏色分量的波長是不同的，影^f象傳感器對各個顏色分量的響應是不 一樣的，也就表現(xiàn)為各個顏色分量的陰影模型是三個不同位置不同形狀的橢 圓，如果考慮綠色分量為Gl, G2,則各個顏色分量的陰影模型是四個不同 位置不同形狀的橢圓；對各個顏色分量分別進行處理的好處是可以精確反映 各個顏色分量的陰影表現(xiàn)特征。
下面重點討論如下2個等式
Fl(x)"(x-jcO)2 (4)
F2(力-5Cy-:y;0)2 (5)
在不對顏色分量分別進行處理的實施方式中，各像素點是彼此鄰近的， 可以利用迭代的方法，通過前一像素點的距離相關(guān)的值，得到后一像素點的
距離相關(guān)的值；或者利用上一像素點的距離相關(guān)的值，得到下一像素點的距 離相關(guān)的值。
Fl(x +1) = + ^ + 2雄—xO)
14令—l—= ^+2雄-x0)
貝'J:尸l(x + l)-Fl(x) + o炎"—l一;c(x) (6) 這是一個關(guān)于Fl(x)函數(shù)的迭代等式，其初始值為F1(0) = 4(0-jcO)2 再進一步
1一豐+1) = (#^—1j(X) + 2^ (7) 2A對于整幅圖像，是一個常數(shù)。
等式(7)是一個關(guān)于offset一x(x)函數(shù)的迭代等式，offset—l一x(x)的初始值
為
o炎"—1 — ;c(O) = 4 + 2 ^(0 - x0)
因此，本來等式(4)需要2次乘法，兩個乘法器，通過等式(6)和(7)的兩 次迭代，只需要兩次加法就可以完成；硬件設計節(jié)省2個乘法器，而乘法器 在硬件中是代價很大的。
同理，F(xiàn)2O + l)-尸2O0 + 5 + 25O — :v0)
令o炎"—1—Xy) = ^ + 2^y-y0)
則F20 + l)-F2(力+o炎"一1—X力 (8) 這是一個關(guān)于F(y)函數(shù)的迭代等式，其初始值為 "(0) = 5(0->;0)2
o炎"-l—+1) = o炎"—1 _ + 25 (9) 這是一個關(guān)于offset一lj(y)函數(shù)的迭代等式，offset—lj(y)的初始值為 oJ^e/ 一 1—少(O) - 5 + 25(0—y0)
因此，本來等式(5)需要2次乘法，兩個乘法器，通過等式(8)和(9)的兩 次迭代，只需要兩次加法就可以完成。
綜上，因此通過上面的x方向迭代和y方向迭代的處理，對于等式(4) 和(5)中的4個乘法器，僅僅需要加法，就可以得到相同的結(jié)果，節(jié)省了芯 片邏輯，減少了計算量。
整個計算各像素點的gain(x， y)的過程可以如下A、 i殳置第0 4亍第0列的像素點的F1(0)和F2(0)，以及offset—1—x(0)和 offset—lj(0);得到該像素點的gain(x,y);
B、 對于第0行其它列的各像素點，F(xiàn)2(y)均等于F2(0),通過等式(6)和 (7),由F1(0)和offset—l_x(0)開始迭代，依次得到各像素點的Fl(x),從而 得到各像素點的gain(x， y); i=l;
C、 對于第i行第0列的像素點，F(xiàn)l(x)均等于Fl(O),通過等式(8)和(9) 進行迭代，由F2(i - l)和offset—lj(i)得到該像素點的F2(i),從而得到該像 素點的gain(x， y);
D、 對于第i行中其它列的各像素點，F(xiàn)2(y)均等于該行第0列的像素點 的F2(i)，通過等式(6)和(7)，由F1(0)和offset—l—x(0)開始迭代，依次得到 各像素點的Fl(x),從而得到各像素點的gain(x,y);
E、 判斷是否已計算完所有像素點的Fl(x)和F2(y),如果不是，則i=i+l, 返回步驟C;否則結(jié)束。
上述過程是按照一行接一行的順序完成所有像素點的Fl(x)和F2(y)的計 算，也可以按照一列接一列的順序，此時的步驟B到E如下
B、 對于其它行第0列的各像素點，F(xiàn)l(x)均等于Fl(O),通過等式(8) 和(9),由F2(0)和offset—l_y(0)開始迭代，依次得到各像素點的F2(y),從 而得到各像素點的gain(x,y); k=l;
C、 對于第0行第k列的像素點，F(xiàn)2(y)均等于F2(0)，通過等式(6)和(7) 進行迭代，由Fl(k-l)和offset—1—x(i)得到該像素點的Fl(k),從而得到該像 素點的gain(x, y);
D、 對于第k列中其它行的像素點，F(xiàn)l(x)均等于該列第0行的像素點的 Fl(k)，通過等式(8)和(9),由F2(0)和offset—l_y(0)開始迭代，依次得到各 像素點的F2(y),從而得到各像素點的gain(x,y);
E、 判斷是否已計算完所有像素點的Fl(x)和F2(y)，如果不是，則k=k+l， 返回步驟C;否則結(jié)束。
當然，還可以僅僅計算第0行各列像素點的Fl(x)，以及各行第1列像 素點的F2(y)，然后對于其余像素點，F(xiàn)l(x)與第0行中同一列的像素點的相同，而F2(y)與第0列中同 一行的像素點的相同。
而在對Bayer格式原始圖像上對四個顏色分量分別進行處理的實施方式 中，由于在Bayer格式圖像上，在水平或垂直方向相鄰的、具有相同的顏色 分量的兩像素點，在水平或垂直方向上間隔1個像素，比如圖2中，對于第 m行、第n列的R顏色分量，在水平方向上相鄰的R顏色分量分別為第m 行的第n+2列和第n-2列的R顏色分量，而在垂直方向上相鄰的R顏色分 量分別為第n列的第m+2行和第m-2行的R顏色分量；因此，當按照不 同的顏色分量分別計算F1和F2，可以利用迭代的方法，通過前一像素點的 距離相關(guān)的值，得到后一具有相同顏色分量的點的距離相關(guān)的值；或者利用 上一點的距離相關(guān)的值，得到下一具有相同顏色分量的點的距離相關(guān)的值
Fl(x + 2) =+ " + "(jc - x0)
令孝w—jc(jc) =+ 4j(jc -竭
貝'j: F1(jc + 2) = F1(x) + o#s"_x00 (10) 這是一個關(guān)于Fl(x)函數(shù)的迭代等式，其初始值為
Fl(l) = j(l - x0)2 再進一步
* + 2)=。炎"—x(x) + cow —爿 (11) cow 一爿=
con—A對于整幅圖像，是一個常數(shù)。
等式(10)是一個關(guān)于offset一x(x)函數(shù)的迭代等式，offset一x(x)的初始值為
— ;c(O) = " + "(0 — ;c0)
因此，本來等式(4)需要2次乘法，兩個乘法器，通過等式(10)和(11)的 兩次迭代，只需要兩次加法就可以完成；硬件設計節(jié)省2個乘法器，而乘法 器在硬件中是代價4艮大的。
同理，可以得到F2(y):
F2(y + 2) = F2(力+ 45 + 45(_y —少0)令o#"_:K>0 = 4B + 45O-}0)
則"(>;+ 2)="(力+ 0#" j(力 (12) 這是一個關(guān)于F(y)函數(shù)的迭代等式，其初始條件為 F2(0)^5(0-y0)2 F2(1) = 5(1-^0)2
一力+ 2) = 。#" 一力)+ co" — 5 (13) co" —5 = 85
這是一個關(guān)于offsetj(y)函數(shù)的迭代等式，offset—y(y)的初始值為 oi^" 一 :K0) = 45 + 45(0 - _y0)
因此，本來等式(5)需要2次乘法，兩個乘法器，通過等式(12)和(13)的 兩次迭代，只需要兩次加法就可以完成。
綜上，因此通過上面的x方向迭代和y方向迭代的處理，對于等式(4) 和(5)中的4個乘法器，僅僅需要加法，就可以得到相同的結(jié)果，節(jié)省了芯 片邏輯，減少了計算量。
在對Bayer格式原始圖像上對四個顏色分量分別進行處理時，等式(4) 和(5)的迭代算法可以推廣到等式(3)中針對不同顏色分量 6勺Fl—=爿一 r(x 一 —r)2和— rO) = 5 — rO — — 。2;
Fl — glW " — gl(;c - ;c0 — gl)2和—=5—gl(_y -義gl)2;
Fl — g2(;c) = ^ — g2(x — x0—g2)2和一 g2(力=5 — g2(j; —— g2)2;以及
尸1一6(;0 = 乂一&0:-10_6)2和尸2—6(力=5 —6O-y0一6)2;原理同等式(10)到
(13)，只要采用相應顏色分量的橢圓模型參數(shù)和中心點即可；相應的，由 于不同顏色分量的橢圓模型參數(shù)和中心點不同，因此對于不同的顏色分量， offset一x(x)， offsetj(y)分別為offset_x_r(x), offset_y—r(y); offset—x一gl(x)， offset丄gl (y); offset—x—g2 (x), offset_y_g2 (y); offset—x_b (x)， offset_y—b (y)。
Bayer格式共有4種，不失一般性，以圖3的格式為例， 一種實施方式 的處理流程如下
(l)設置[O,O]，
, [1,0]， [l,l]的四個像素點(在圖3中，這四個像素點分別為R、 Gl、 G2、 B顏色分量中，行數(shù)和列數(shù)最小的像素點)的F1 和F2，即設置F1—r(O), F2—r(0); F1—gl (1)， F2一gl (0) ; F1—g2(0)， F2—g2 (1); F1—b(l)， F2—b(l);并分別得到上述四個像素點的gain(x， y)。另外， 設置各顏色分量的offset—x(O)和offset_y(0)，即設置offset_x_r(0)， offset—x一gl(O)， offset_x_g2(0), offset—x一b(O), Offset_y—r(O), offset_y—gl(l), offset丄g2(0), offset丄b(O)。
(2)對于第0行和第1行的其它列的像素點[i，k](i-O， l，k>=2):由[i,k -2]的像素點的Fl(k - 2)，根據(jù)等式(10 )和(11)來計算Fl(k)。
該處理流程中，以像素點所處的行和列[i,k]來表示像素點的位置，其中 k為像素點的列數(shù)x, i為像素點的行數(shù)y。從Bayer圖像格式可見，對于[i,k] 像素點而言，必然與[i - 2,k]像素點和[i，k - 2]像素點屬于同一個顏色分量。
由于第0行中R顏色分量的各像素點的行數(shù)y都與[O,O]像素點相同，所 以對于第0行中R顏色分量的像素點，y相關(guān)的量F2—r(y)都為F2—r(0);類 似的，對于第0行中Gl顏色分量的像素點，y相關(guān)的量F2—gl(y)都為 F2_gl(0);對于第1行中G2顏色分量的像素點，y相關(guān)的量F2—g2(y)都為 F2—g2(l);對于第1行中B顏色分量的像素點，y相關(guān)的量F2—b(y)都為 F2—b(l)。
得到第0行和第1行的其它列的像素點的Fl(x)和F2(y)就可以得到這些 像素點的gain(x, y)。
(3 )對于i行(>=2)的像素點
對于R顏色分量的[i， 0]的1象素點，F(xiàn)l(x)為F1—r(O),由[i-2， O]的像素 點的F2(i - 2)，根據(jù)等式(12)和(13 )來計算該像素點的F2(i)，得到該像 素點的gain(x， y);
對于G2顏色分量的[i，0]的像素點，F(xiàn)l(x)為F1—g2(0),由[i-2，0]的像 素點的F2(i - 2),根據(jù)等式(12 )和(13 )來計算該像素點的F2(i),得到該 4象素點的gain(x, y);
對于Gl顏色分量的[i, 1]的像素點，F(xiàn)l(x)為F1—gl(l)，由[i-2， l]的像 素點的F2(i - 2)，根據(jù)等式(12 )和(13 )來計算該像素點的F2(i),得到該對于B顏色分量的[i， 1]的像素點，F(xiàn)l(x)為F1—b(l)，由[i-2， l]的像素 點的F2(i - 2)，根據(jù)等式(12 )和(13 )來計算該像素點的F2(i),得到該像 素點的gain(x， y)。
對于第i行(b^2)的其它列的^f象素點[i， k](k>=2), F2(y)都為相同顏色分 量的像素點的F2(i)，由[i， k - 2]的像素點的Fl(k — 2)，根據(jù)等式(10 )和(11 ) 來計算該像素點的Fl(k)，得到該像素點的gain(x,y)。
上述步驟中，需要注意的是，對于不同顏色分量的像素點，在根據(jù)等式 (11 )或(13 )進行計算時，所使用是該顏色分量對應的offset—x(O)、 offset_y(0)、 A和B。
這樣處理的好處是，如果第i行的值，全部通過第i-2行的值來計算， 那么需要一個行內(nèi)存，來存儲整個第i-2行的數(shù)據(jù)，代價就大了。
而現(xiàn)在的處理方式，只有第i行的第0列的像素點的F2(y)是通過i - 2 行的第0列的數(shù)據(jù)計算的，第1列的像素點的F2(y)與第0列的相同，然后 第i行的其它列的的像素點的F2(y)與第0列的相同，而Fl(x)就可以通過迭 代方式計算出來；這樣只需要臨時保存2個點的數(shù)據(jù)就可以了，而不用保存 整行的數(shù)據(jù)，可以節(jié)省存儲空間，也減少運算量。
對于各類Bayer格式的原始圖像，上述步驟可以概括如下
分別設置各顏色分量的offset一x(O)， offsetj(O),并分別對于各顏色分量， 保存該顏色分量中行數(shù)和列數(shù)都最小的一個像素點P的Fl(Xp)和F2(yp),計 算P的gain(x,y);
對于各顏色分量，分別按照下列步驟計算其它像素點的gain(x,y):
對于該顏色分量中和像素點P同行的第k列的像素點將F2(yp)作為 該寸象素點的F2(y);由本行第k - 2列的像素點的Fl(k - 2)，用迭代的方法計 算該像素點的Fl(k)，得到該像素點的gain(x,y);
對于該顏色分量中和像素點P同列的第i行的像素點將Fl(Xp)作為該 像素點的Fl(x)，由本列第i - 2行的像素點的F2(i - 2),用迭代的方法計算 該像素點的F2(i)，得到該像素點的gain(x,y);
20對于該顏色分量中第i行第k列的像素點，將F2(i)作為該像素點的 F2(y)，由本行第k-2列的像素點的Fl(k-2),用迭代的方法計算該像素點 的Fl(k);得到該像素點的gain(x, y);
其中，i和k為大于或等于2的整數(shù)，i最大值不超過像素點的總行數(shù)減 1, k最大值不超過像素點的總列數(shù)減1。
上面的步驟中，是一行一行計算的，在同一行中，只需要進行水平方向 的迭代來更新x相關(guān)的量Fl(x);當換行時，F(xiàn)1(0)和F1(1)不需要重新計算， 只需在該行的第0列進行垂直方向的迭代來得到該行的F2(y)，對于同一行 的其他列，F(xiàn)2(y)都是固定不變的；這可以極大地減少計算量。
在其它實施方式中，也可以一列一列計算，即在同一列中，只需要進 行垂直方向的迭代來更新y相關(guān)的量F2(y);當換列時，F(xiàn)2(0)和F2(l)不需要 重新計算，只需在該列的第O行進行水平方向的迭代來得到該列的Fl(x)， 對于同一行的其他列，F(xiàn)l(x)都是固定不變的。
實施例二， 一種影像傳感器的陰影補償裝置，如圖4所示，包括
增益系數(shù)計算單元，用于通過等式(2)確定各像素點的增益系數(shù) gain(x,y);
接收單元，用于接收影像傳感器所采集的原始圖像中各像素點的原始強 度值z/"(x，力；
強度值計算單元，用于根據(jù)h'"(x,力和gain(x,y),通過等式(1 )得到各 像素點陰影4卜償后的強度值力；
調(diào)整單元，用于分別將各像素點的強度值調(diào)整為丄ow(x，力。
本實施例中，所述增益系數(shù)計算單元按照迭代的方法計算 F1(jc)-^(;c-x0)2和F2O)-50-yO)2;迭代的方法分別如等式(6)和(7)、等式(8) 和(9)所示。
本實施例中，所述增益系數(shù)計算單元確定各像素點的增益系數(shù)gain(x，y) 具體是指
所述增益系數(shù)計算單元保存第0行第0列的像素點的F1(0)和F2(0),以及offsetj一x(0)和offset—l_y(0);得到該像素點的gain(x, y);
所述增益系數(shù)計算單元對于第0行第k列的像素點將F2(0)作為該像 素點的F2(y);由第0行第k - 1列的像素點的Fl(k - 1)，用迭代的方法計算 該像素點的F1 (k),得到該像素點的gain(x, y);
所述增益系數(shù)計算單元對于第i行第0列的像素點將Fl(O)作為該像 素點的Fl(x),由本列第i - 1行的像素點的F2(i - 1)，用迭代的方法計算該 像素點的F2(i)，得到該像素點的gain(x，y);
所述增益系數(shù)計算單元對于第i行第k列的像素點將F2(i)作為該像 素點的F2(y);由本行第k - 1列的像素點的Fl(k - 1)，用迭代的方法計算該 像素點的Fl(k),得到該像素點的gain(x,y);
其中，i和k為大于或等于1的整數(shù)，i最大值不超過像素點的總行數(shù)減 1, k最大值不超過像素點的總列數(shù)減1。
所述增益系數(shù)計算單元所保存的F1(0)和F2(0),以及offset—1—x(0)和 offsetjj(0)可以由外界設置，也可以由所述增益系數(shù)計算單元計算得到。
本實施例的一種實施方式中，對Bayer格式原始圖像上對四個顏色分量 分別進行處理；所述增益系數(shù)計算單元包括
R顏色分量增益系數(shù)計算子單元，用于確定R顏色分量的像素點的 gain(x,y);所述A， B, x0， y0為R顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點位
置；
Gl顏色分量增益系數(shù)計算子單元，用于確定Gl顏色分量的像素點的 gain(x，y);所述A， B， x0， y0為Gl顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點 位置；
G2顏色分量增益系數(shù)計算子單元，用于確定G2顏色分量的像素點的 gain(x，y);所述A, B, x0, y0為G2顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點 位置；
B顏色分量增益系數(shù)計算子單元，用于確定B顏色分量的像素點的 gain(x，y)。所述A， B， x0, y0為B顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點位
置；本實施方式中，各顏色分量增益系數(shù)計算子單元分別按照迭代的方法計 算Fl(;c)-J(;c-x0)2和F2(力-5(y-_y0)2;迭代的方法分別如等式(IO)和(I 1)、等 式(12)和(13)所示；其中，A、 B、 xO和yO為相應顏色分量的橢圓模型的參 凄t和中心點位置。
本實施方式中，各顏色分量增益系數(shù)計算子單元分別確定該顏色分量的 像素點的gain(x，y)具體是指
各顏色分量增益系數(shù)計算子單元中分別保存該顏色分量的offset一x(O)， offsetj(O)，并分別保存該顏色分量中行數(shù)和列數(shù)都最小的一個像素點P的 Fl(x》和F2(yp)，計算該像素點P的gain(x,y);
比如在圖3所示的Bayer格式原始圖像中，R顏色分量中行數(shù)和列數(shù)最 小的一個像素點P為第0行第0列的像素點，F(xiàn)l(x》和F2(y》分別為F1_R(0) 和F2—R (0); Gl顏色分量中行數(shù)和列數(shù)最小的一個像素點P為第0行第1 列的像素點，F(xiàn)l(Xp)和F2(yp)分別為Fl—Gl (1)和F2—Gl (0); G2顏色分量中 行數(shù)和列數(shù)最小的一個像素點P為第1行第0列的像素點，F(xiàn)l(x》和F2(yp) 分別為FLG2(0)和F2—G2(l);而B顏色分量中行數(shù)和列數(shù)最小的一個像素 點P為第1行第1列的像素點，F(xiàn)l(x》和F2(y》分別為Fl—B (l)和F2—B (1)。 其它Bayer格式原始圖像的情況類推。
各顏色分量增益系數(shù)計算子單元對于該顏色分量中和像素點P同行的 第k列的像素點將F2(yp)作為該像素點的F2(y);由本行第k - 2列的像 素點的Fl(k-2),用迭代的方法計算該像素點的Fl(k),得到該像素點的 gain(x， y);
各顏色分量增益系數(shù)計算子單元對于該顏色分量中和像素點P同列的 第i行的像素點將F1(X》作為該像素點的Fl(x),由本列第i-2行的像素 點的F2(i - 2),用迭代的方法計算該像素點的F2(i)，得到該像素點的gain(x，
y);
各顏色分量增益系數(shù)計算子單元對于該顏色分量中第i行第k列的像素
點，將F2(i)作為該像素點的F2(y),由本行第k-2列的像素點的Fl(k-2), 用迭代的方法計算該像素點的Fl(k);得到該像素點的gain(x, y);其中，i和k為大于或等于2的整數(shù)，i最大值不超過像素點的總行數(shù)減 1, k最大值不超過像素點的總列數(shù)減1。
各顏色分量增益系數(shù)計算子單元所保存的Fl(x》和F2(yp),以及 offset一1—x(0)和offset—lj(O)可以由外界設置，也可以由所述增益系數(shù)計算單 元計算得到。
其它實現(xiàn)細節(jié)可以與實施例一中相同。
當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的 形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種影像傳感器的陰影補償方法，包括以下步驟分別計算圖像中各像素點的校正因子gain(x，y)gain(x，y)＝(1+A(x-x0)2+B(y-y0)2)2；其中，x是該像素點所在的列，y是該像素點所在的行；A，B為用于表示影像傳感器成像特性的橢圓模型的參數(shù)，x0，y0為橢圓的中心點位置；對于每個像素點，將影像傳感器采集到的該像素點的原始強度值Lin(x，y)乘以gain(x，y)，得到強度值Lout(x，y)，將該像素點的強度值調(diào)整為Lout(x，y)。
2、 如權(quán)利要求1所述的陰影補償方法，其特征在于，按迭代的方法計 算爿O - jc0)2和5(_y -少0)2;所述迭代的方法為<formula>formula see original document page 2</formula>其中<formula>formula see original document page 2</formula>
3、 如權(quán)利要求2所述的陰影補償方法，其特征在于，分別計算圖像中 各像素點的校正因子gain(x，y)的步驟具體包括A、 設置第0行第0列的像素點的F1(0)和F2(0)，以及offset—1—x(0)和 offset_l_y(0);得到該像素點的gain(x, y);B、 對于第0行其它列的各像素點，F(xiàn)2(y)均等于F2(0),由F1(0)和 offset—l一x(O)通過迭代的方法依次得到各像素點的Fl(x),從而得到各像素 點的gain(x, y); i=l;C、 對于第i行第0列的像素點，F(xiàn)l(x)均等于Fl(O),由F2(i- l)和 offset—l_y(i)通過迭代的方法得到該像素點的F2(i)，從而得到該像素點的 gain(x， y);D、 對于第i行中其它列的各像素點，F(xiàn)2(y)均等于該行第0列的像素點的F2(i),由F1(0)和offset—l—x(0)通過迭代的方法依次得到各像素點的 Fl(x)，從而得到各像素點的gain(x，y);E、判斷是否已計算完所有像素點的Fl(x)和F2(y),如果不是，則i=i+l, 返回步驟C;否則結(jié)束。
4、 如權(quán)利要求1所述的陰影補償方法，其特征在于計算像素點的校正因子gain(x，y)時，在Bayer格式原始圖像上對不同顏 色分量分別計算gain(x，y);對不同顏色分量的像素點，所述A, B, xO, y0 分別為該顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點位置。
5、 如權(quán)利要求4所述的陰影補償方法，其特征在于，按迭代的方法計 算各顏色分量的像素點的X(x-10)2和^0;->;0)2;所述迭代的方法為<formula>formula see original document page 3</formula>其中7^0) = ^> —;c0)2 、 ^2(力=50—少0)2 ， o炎"—乂(0) = " + "(0 —x0)， o#"__y(0) = 45 + 45(0 —_y0); A、 B、 x0和y0為相應顏色分量的橢圓才莫型的參 數(shù)和中心點位置。
6、 如權(quán)利要求5所述的陰影補償方法，其特征在于，分別計算圖像中 各像素點的校正因子gain(x,y)的步驟具體包括分別設置各顏色分量的offset—x(0), offset_y(0)，并分別對于各顏色分量， 保存該顏色分量中行數(shù)和列數(shù)都最小的一個像素點P的Fl(Xp)和F2(yp),計 算P的gain(x,y);對于各顏色分量，分別按照下列步驟計算其它像素點的gain(x,y):對于該顏色分量中和像素點P同行的第k列的像素點將F2(yp)作為 該像素點的F2(y);由本行第k - 2列的像素點的Fl(k - 2)，用迭代的方法計 算該像素點的Fl(k)，得到該像素點的gain(x，y);對于該顏色分量中和像素點P同列的第i行的像素點將Fl(Xp)作為該 像素點的Fl(x)，由本列第i-2行的像素點的F2(i-2)，用迭代的方法計算 該像素點的F2(i)，得到該像素點的gain(x，y);對于該顏色分量中第i行第k列的像素點，將F2(i)作為該像素點的 F2(y),由本行第k-2列的像素點的Fl(k-2)，用迭代的方法計算該像素點 的Fl(k);得到該像素點的gain(x,y);其中，i和k為大于或等于2的整數(shù)，i最大值不超過像素點的總行數(shù)減 1 ， k最大值不超過像素點的總列數(shù)減1 。
7、 一種影像傳感器的陰影補償裝置，其特征在于，包括 增益系數(shù)計算單元，用于確定各像素點的增益系數(shù)gain(x，y): ga/"0，力=(1 +雄—x0)2 + 50 _ y0)2 )2;其中，x是該像素點所在的列，y是該像素點所在的行；A, B為用于表 示影像傳感器成像特性的橢圓模型的參數(shù)，x0, yO為橢圓的中心點位置；接收單元，用于接收影像傳感器所采集的原始圖像中各像素點的原始強強度值計算單元，用于將""(x，力乘以gain(x,y)，得到各像素點陰影補 <嘗后的強度^f直￡0^0，力；調(diào)整單元，用于分別將各像素點的強度值調(diào)整為丄冊/(;c，力。
8、 如權(quán)利要求7所述的陰影補償裝置，其特征在于所述增益系數(shù)計算單元按照迭代的方法計算= 乂(x - x0)2和 F2(力=50 - yo)2;迭 的方法為+1) = F1(jc) + o炎"_ 1 一 x(jc) , —1 — xO +1) = 。#" — 1—乂O) + 2爿；"(少+ 1)=尸2(力+ 0#"一1 j(力，o#e,_l_jK>; + l) = 0#"_l — Xy) + 25;o^S"—1 — jc(O) = ^ + 2 j(0 _ x0); oi^W 一 1—少(O) = 5 + 25(0 — y0)。
9、 如權(quán)利要求8所述的陰影補償裝置，其特征在于，所述增益系數(shù)計 算單元確定各像素點的增益系數(shù)gain(x，y)具體是指所述增益系數(shù)計算單元保存第0行第0列的像素點的F1(0)和F2(0),以 及offset_l—x(0)和offset—l_y(0);得到該像素點的gain(x, y);所述增益系數(shù)計算單元對于第0行第k列的像素點將F2(0)作為該像素點的F2(y);由第0行第k- 1列的像素點的Fl(k - 1),用迭代的方法計算 該像素點的Fl(k)，得到該像素點的gain(x，y);所述增益系數(shù)計算單元對于第i行第0列的像素點將Fl(O)作為該像 素點的Fl(x),由本列第i-1行的像素點的F2(i-1)，用迭代的方法計算該 像素點的F鄧)，得到該像素點的gain(x,y);所述增益系數(shù)計算單元對于第i行第k列的像素點將F2(i)作為該像 素點的F2(y);由本行第k- 1列的像素點的Fl(k- 1),用迭代的方法計算該 像素點的Fl(k)，得到該像素點的gain(x,y);其中，i和k為大于或等于1的整數(shù)，i最大值不超過像素點的總行數(shù)減 1, k最大值不超過像素點的總列數(shù)減1。
10、 如權(quán)利要求7所述的陰影補償裝置，其特征在于，所述增益系數(shù)計 算單元包括R顏色分量增益系數(shù)計算子單元，用于確定R顏色分量的像素點的 gain(x，y),所述A， B, x0， y0為R顏色分量的橢圓才莫型的參數(shù)和中心點位置；Gl顏色分量增益系數(shù)計算子單元，用于確定Gl顏色分量的像素點的 gain(x，y),所述A, B， x0， y0為Gl顏色分量的橢圓;^莫型的參數(shù)和中心點 位置；G2顏色分量增益系數(shù)計算子單元，用于確定G2顏色分量的像素點的 gain(x,y)，所述A， B， x0， y0為G2顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點 位置；B顏色分量增益系數(shù)計算子單元，用于確定B顏色分量的像素點的 gain(x,y),所述A， B, x0, y0為B顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點位 置。
11、 如權(quán)利要求IO所述的陰影補償裝置，其特征在于各顏色分量增益系數(shù)計算子單元分別按照迭代的方法計算 = ^(jc — x0)2和F2(力=萬Cy — _y0)2 ;迭 的方法為F1(jc + 2) = Fl(;c) + —x(jc) ， — ;c(x + 2) = 一 x(;c) + 8^ ;F2(y + 2) = F2(力+ o炎"一 jK力，— y(y + 2) = _ y(力+ ;其中，o#"_x(0) = 4^4 + 4J(0 —jcO) , o#W — ;K0) = 4￡ + 45(0 —少0); A、 B、 x0 和y0為相應顏色分量的橢圓模型的參數(shù)和中心點位置。
12、如權(quán)利要求11所述的陰影補償裝置，其特征在于，各顏色分量增 益系數(shù)計算子單元分別確定該顏色分量的像素點的gain(x,y)具體是指各顏色分量增益系數(shù)計算子單元中分別保存該顏色分量的offset一x(O), offsetj(O)，并分別保存該顏色分量中行數(shù)和列數(shù)都最小的一個像素點P的 Fl(Xp)和F2(yp),計算該像素點P的gain(x，y);各顏色分量增益系數(shù)計算子單元對于該顏色分量中和像素點P同行的 第k列的像素點將F2(yp)作為該像素點的F2(y);由本行第k - 2列的像 素點的Fl(k-2),用迭代的方法計算該像素點的Fl(k)，得到該像素點的 gain(x, y);各顏色分量增益系數(shù)計算子單元對于該顏色分量中和像素點P同列的 第i行的像素點將F1(X》作為該像素點的Fl(x),由本列第i - 2行的像素 點的F2(i - 2),用迭代的方法計算該像素點的F2(i),得到該像素點的gain(x,y);各顏色分量增益系數(shù)計算子單元對于該顏色分量中第i行第k列的像素 點，將F2(i)作為該像素點的F2(y)，由本行第k - 2列的像素點的Fl(k - 2)， 用迭代的方法計算該像素點的Fl(k);得到該像素點的gain(x，y);其中，i和k為大于或等于2的整數(shù)，i最大值不超過像素點的總行數(shù)減 1, k最大值不超過像素點的總列數(shù)減1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種影像傳感器的陰影補償方法及裝置；方法包括分別計算圖像中各像素點的校正因子gain(x，y)，對于每個像素點，將影像傳感器采集到的該像素點的原始強度值Lin(x，y)乘以gain(x，y)，得到強度值Lout(x，y)，將該像素點的強度值調(diào)整為Lout(x，y)；gain(x，y)＝(1+A(x-x0)²+B(y-y0)²)²；x是該像素點所在的列，y是該像素點所在的行；A，B為橢圓模型的參數(shù)，x0，y0為橢圓的中心點位置。本發(fā)明能夠適用于影像傳感器的成像特性為橢圓模型時的情況。
文檔編號H04N9/04GK101505431SQ200910080310
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者李忻彤, 操 沈, 浩 王 申請人:北京中星微電子有限公司