低照度下彩色攝像機自動白平衡處理方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低照度下彩色攝像機自動白平衡處理方法及裝置，所述方法包括：通過訓(xùn)練得到圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度以及紅外光圖像強度估計值之間的映射關(guān)系表；獲取待處理圖像，并獲取與該圖像相對應(yīng)的曝光參數(shù)，實時檢測當(dāng)前環(huán)境紅外光強度信息，依據(jù)所述曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度信息以及映射關(guān)系表獲取當(dāng)前的紅外光圖像強度估計值；依據(jù)當(dāng)前的紅外光圖像強度估計值對待處理圖像進行去紅外影響處理；對經(jīng)去紅外影響處理得到的處理圖像進行白平衡校正。采用本發(fā)明，可以避免低照度條件下自動白平衡過程中由于受到紅外光的影響而無法有效校正而造成的色彩失真問題，使得在低照度下仍能獲取質(zhì)量很好的彩色圖像。
【專利說明】低照度下彩色攝像機自動白平衡處理方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種低照度下彩色攝像機自動白 平衡處理方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 通常，數(shù)碼攝像機和數(shù)碼照相機等視頻攝像設(shè)備一般包含：光學(xué)鏡頭、圖像傳感 器、圖像處理芯片、圖像傳輸模塊和圖像顯示模塊。
[0003] 眾所周知，同種顏色的物體在不同光源的照射下會呈現(xiàn)出不同的顏色，例如，灰色 的物體在白熾燈照射下會呈現(xiàn)黃色，在冷光源照射下會呈現(xiàn)青色等。由于人眼具有基于此 類環(huán)境下對于顏色的自動調(diào)節(jié)功能，因此在不同的光源下，人眼可以還原物體的本質(zhì)顏色。 然而，在此類環(huán)境下，經(jīng)過光學(xué)鏡頭和圖像傳感器處理后輸出的顏色與人眼觀察的結(jié)果則 有差異，例如通過一具體實驗表明，在日光燈照射下，灰色物體經(jīng)過光學(xué)鏡頭和圖像傳感器 處理后輸出的圖像呈現(xiàn)明顯的綠色。因此，必須對該輸出圖像的顏色進行處理，使其在不 同的光源下呈現(xiàn)與人眼觀察的結(jié)果相同或相近的灰色，目前主要采用白平衡校正的實現(xiàn)方 法。
[0004] 低照度環(huán)境下，相比于紅外光強度，可見光強度微弱，彩色攝像機成像時，若圖像 傳感器同時接收紅外光波段和可見光波段，得到的圖像中紅色光波段會比正常值大，使輸 出圖像整體偏紅；若濾除掉紅外光波段，則會降低進光量，降低圖像亮度，從而導(dǎo)致圖像處 理芯片中曝光參數(shù)提高，進而增大了噪聲。前一種情況，常見的解決方法是丟棄圖像的顏色 信息，輸出黑白圖像；而后一種情況，因成像質(zhì)量太差而不可行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實施例的目的在于提供在低照度條件下，接收可見光和紅外光波段，對輸 出圖像進行有效地白平衡校正、以獲取顏色艷麗、噪聲強度較小的彩色圖像的一種低照度 下彩色攝像機自動白平衡處理方法及裝置。
[0006] 為了達到本發(fā)明實施例的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種低照度下彩色攝像機自動白平衡處理方法，包括：
[0008] 通過訓(xùn)練得到圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度以及紅外光圖像強度估計值之間 的映射關(guān)系表；
[0009] 獲取待處理圖像，并獲取與該圖像相對應(yīng)的曝光參數(shù)，實時檢測當(dāng)前環(huán)境紅外光 強度信息，依據(jù)所述曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度信息以及映射關(guān)系表獲取當(dāng)前的紅外光圖 像強度估計值；
[0010] 依據(jù)當(dāng)前的紅外光圖像強度估計值對待處理圖像進行去紅外影響處理；
[0011] 對經(jīng)去紅外影響處理得到的處理圖像進行白平衡校正。
[0012] 優(yōu)選地，通過訓(xùn)練以得到圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度信息以及紅外光圖像 強度估計值之間的映射關(guān)系表的步驟包括：
[0013] 利用紅外光照射素材獲取圖像，同時獲取光學(xué)鏡頭附近的環(huán)境紅外光強度信息、 圖像的曝光參數(shù)信息以及獲取圖像的紅色通道均值信息；
[0014] 據(jù)此建立圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度信息和紅外光圖像強度估計值之間的 映射關(guān)系表并保存。
[0015] 優(yōu)選地，依據(jù)當(dāng)前圖像紅外光強度估計值對待處理圖像進行去紅外影響處理的步 驟包括：
[0016] 對待處理圖像的紅色通道數(shù)據(jù)減去當(dāng)前紅外光圖像強度估計值，以剔除紅外光的 影響。
[0017] 優(yōu)選地，對經(jīng)去紅外影響處理得到的處理圖像進行白平衡校正的步驟包括：
[0018] 對處理圖像進行分塊；
[0019] 挑選不易受紅外影響的特定色彩塊或亮度值較大的灰塊作為候選灰塊；
[0020] 依據(jù)候選塊計算出待處理圖像的灰塊的色彩值；
[0021] 依據(jù)待處理圖像的灰塊的色彩值獲得白平衡校正參數(shù)；
[0022] 依據(jù)得到的白平衡校正參數(shù)對經(jīng)去紅外影響處理得到的處理圖像進行白平衡校 正。
[0023] -種低照度下彩色攝像機自動白平衡處理裝置，包括：
[0024] 第一數(shù)據(jù)采集單元，用于采集有且僅有紅外光波段的圖像；獲取在拍攝該圖像時 當(dāng)前環(huán)境的紅外光強度信息以及圖像處理芯片的曝光參數(shù)信息；
[0025] 訓(xùn)練單元，用于從第一數(shù)據(jù)采集單元獲取圖像紅色通道均值信息以及與之對應(yīng)的 環(huán)境紅外光強度信息和圖像處理芯片的曝光參數(shù)信息，并據(jù)此訓(xùn)練得到圖像的曝光參數(shù)、 環(huán)境紅外光強度信息以及紅外光圖像強度估計值三者之間的映射關(guān)系表；
[0026] 第二數(shù)據(jù)采集單元，用于實時獲取監(jiān)控區(qū)域的待處理圖像，并獲取該待處理圖像 的當(dāng)前環(huán)境紅外光強度信息，同時還從圖像處理芯片獲取當(dāng)前曝光參數(shù)信息；去紅外影響 單元，用于從第二數(shù)據(jù)采集單元獲取與當(dāng)前待處理圖像對應(yīng)的曝光參數(shù)以及當(dāng)前環(huán)境紅外 光強度信息，并據(jù)此查詢所述映射關(guān)系表獲取當(dāng)前的紅外光圖像強度估計值；以及進一步 依據(jù)當(dāng)前的紅外光圖像強度估計值對待處理圖像進行去紅外影響處理；
[0027] 白平衡校正單元，用于對經(jīng)去紅外影響處理得到的處理圖像進行白平衡校正。
[0028] 優(yōu)選地，所述訓(xùn)練單元包括：
[0029] 處理單元，用于在有且僅有紅外光波段照射不同素材的環(huán)境之下，訓(xùn)練得到圖像 的曝光參數(shù)、環(huán)境的紅外光強度信息以及紅外光圖像強度估計值三者之間的映射關(guān)系表；
[0030] 保存單元，用于存儲圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境的紅外光強度信息以及紅外光圖像強 度估計值三者之間的映射關(guān)系表。
[0031] 優(yōu)選地，所述去紅外影響單元包括：
[0032] 接收單元，用于從第二數(shù)據(jù)采集單元獲取與當(dāng)前待處理圖像對應(yīng)的曝光參數(shù)以及 用于獲取當(dāng)前紅外光強度信息；以及進一步用于從訓(xùn)練單元獲取圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境的 紅外光強度信息以及紅外光圖像強度估計值三者之間的映射關(guān)系表；
[0033] 剔除紅外影響處理單元，用于依據(jù)與所述待處理圖像相對應(yīng)的曝光參數(shù)以及當(dāng)前 紅外光強度信息查詢所述映射關(guān)系表獲取當(dāng)前的紅外光圖像強度估計值，以及依據(jù)紅外光 圖像強度估計值對待處理圖像進行去紅外影響處理。
[0034] 優(yōu)選地，所述剔除紅外影響處理單元依據(jù)當(dāng)前的紅外光圖像強度估計值對待處理 圖像進行去紅外影響處理的步驟包括：
[0035] 對待處理圖像的紅色通道數(shù)據(jù)減去當(dāng)前紅外光圖像強度估計值，以剔除紅外光的 影響。
[0036] 優(yōu)選地，所述白平衡校正單元包括：
[0037] 圖像分塊單元，用于對處理圖像進行分塊；
[0038] 提取候選灰塊單元，用于挑選出不易受紅外影響的特定色彩塊或亮度值較大的灰 塊作為候選灰塊；
[0039] 灰塊確定單元，用于依據(jù)候選灰塊計算出待處理圖像的灰塊的色彩值；
[0040] 白平衡校正參數(shù)確定單元，用于依據(jù)待處理圖像的灰塊的色彩值獲得白平衡校正 參數(shù)；
[0041] 白平衡校正單元，用于對經(jīng)去紅外影響處理得到的處理圖像進行白平衡校正。
[0042] 采用本發(fā)明實施例提供的上述技術(shù)方案，可以避免低照度條件下自動白平衡過程 中由于受到紅外光的影響而無法有效校正而造成的色彩失真問題，使得在低照度下仍能獲 取質(zhì)量很好的彩色圖像。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043] 圖1為本發(fā)明提供的一種低照度下彩色攝像機自動白平衡處理方法流程示意圖；
[0044] 圖2為本發(fā)明一具體實施例提供的一種低照度下彩色攝像機自動白平衡處理方 法流程示意圖；
[0045] 圖3為本發(fā)明實施例提供的一種低照度下彩色攝像機自動白平衡處理裝置結(jié)構(gòu) 示意圖。
[0046] 本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)異效果，下面將結(jié)合具體實施例以及附圖做進 一步的說明。

【具體實施方式】
[0047] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明所述技術(shù)方案作進一步的詳細描述，以使本 領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限 定。
[0048] 本發(fā)明實施例的主要思想為：
[0049] 首先通過訓(xùn)練得到圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度與紅外光圖像強度估計值之 間的映射關(guān)系；
[0050] 然后獲取待處理圖像、曝光參數(shù)和紅外光強度，依據(jù)曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度與 紅外光圖像強度估計值三者之間的映射關(guān)系計算得到紅外光圖像強度估計值；
[0051] 再依據(jù)紅外光圖像強度估計值，對待處理圖像剔除紅外光影響，生成無紅外光影 響的圖像；
[0052] 最后對無紅外影響的圖像進行白平衡校正。
[0053] 更為具體地，如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的一種低照度下彩色攝像機自動白 平衡處理方法，包括如下步驟：
[0054] S10、通過訓(xùn)練得到圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度與紅外光圖像強度估計值之 間的映射關(guān)系表；
[0055] S20、獲取待處理圖像，并獲取該當(dāng)前待處理圖像的曝光參數(shù)，依據(jù)所述曝光參數(shù)、 環(huán)境紅外光強度以及映射關(guān)系表獲取當(dāng)前的紅外光圖像強度估計值信息；
[0056] S30、依據(jù)當(dāng)前的紅外光圖像強度估計值信息對待處理圖像進行去紅外影響處 理；
[0057] S40、對經(jīng)去紅外影響處理得到的處理圖像進行白平衡校正。
[0058] 具體地，在所述步驟S10中，通過訓(xùn)練以得到圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度與 紅外光圖像強度估計值之間的映射關(guān)系表的步驟包括：
[0059] S101、有且僅有紅外光照射不同素材獲取圖像，同時獲取光學(xué)鏡頭附近的環(huán)境紅 外光強度信息、圖像的曝光參數(shù)信息以及獲取圖像的紅色通道均值信息；
[0060] S102、據(jù)此建立圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度與紅外光圖像強度估計值之間 的映射關(guān)系表并保存。
[0061] 具體地，根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，在所述步驟S30中，依據(jù)當(dāng)前的紅外光圖 像強度估計值信息對待處理圖像進行去紅外影響處理的步驟包括：
[0062] 對待處理圖像的紅色通道數(shù)據(jù)減去當(dāng)前紅外光圖像強度估計值，以剔除紅外光的 影響。
[0063] 具體地，根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，在所述步驟S40中，對經(jīng)去紅外影響處理 得到的處理圖像進行白平衡校正的步驟包括：
[0064] S401、對處理圖像進行分塊；
[0065] S402、挑選不易受紅外影響的特定色彩塊或亮度值較大的灰塊作為候選灰塊；
[0066] S403、依據(jù)候選灰塊計算出待處理圖像的灰塊的色彩值；
[0067] S404、依據(jù)待處理圖像的灰塊的色彩值獲得白平衡校正參數(shù)；
[0068] S405、依據(jù)得到的白平衡校正參數(shù)對經(jīng)去紅外影響處理得到的處理圖像進行白平 衡校正。
[0069] 本發(fā)明一具體實施例的實現(xiàn)步驟包括：
[0070] 步驟1 :采集有且僅有紅外光照射不同素材所產(chǎn)生的顏色圖像，獲取光學(xué)鏡頭附 近的環(huán)境紅外光強度信息以及曝光參數(shù)，得到曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度與紅外光圖像強 度估計值三者之間的映射關(guān)系。
[0071] 在本發(fā)明實施例中，光源是紅外光，光源的強度可以是連續(xù)可調(diào)的，一般要求照度 從0. 001 lux到50000lux，具體的實施步驟如圖2所示。
[0072] 環(huán)境的紅外光強度LIK測量值由紅外強度檢測器提供，比如采用Pbs光敏電阻值來 表征環(huán)境的紅外光強度。
[0073] 訓(xùn)練時，紅外光圖像強度估計值IIK測量值由圖像紅色通道的均值來表征。
[0074] 曝光參數(shù)主要包含曝光時間、光圈大小和圖像處理器的增益。
[0075] 假設(shè)曝光參數(shù)包括曝光時間Τ、光圈大小F、圖像處理器的增益Gain，并且當(dāng)環(huán)境 紅外光強度為L IK時，則訓(xùn)練建立T、F、Gain、LIK與IIK之間的映射關(guān)系，并對這種映射關(guān)系 保存成映射關(guān)系表，以便在后續(xù)的應(yīng)用當(dāng)中，從該映射關(guān)系表中可以快速的由T、F、Gain和 L IK而查找到相應(yīng)的IIK。
[0076] 步驟2 :獲取無紅外光影響的圖像。
[0077] 首先獲取帶紅外影響的色彩圖像同時還獲取當(dāng)前的曝光參數(shù) 1\，匕，Gaini，獲取紅外光強度L IK1。在低照環(huán)境中，彩色圖像受紅外光影響較大，因此為了得 到亮麗、噪聲低的色彩圖像，則需要除去紅外光的影響。按照步驟1中所述的計算圖像亮度 的方法進行計算；根據(jù)！\，F(xiàn)i，Gai ni，LIK1查詢T、F、Gain、LIK與IIK之間的映射關(guān)系表得到當(dāng) 前的紅外光圖像強度估計值I m ;然后對紅色通道數(shù)據(jù)剔除紅外光的影響。依據(jù)本發(fā)明一較 佳實施例，剔除紅外光影響的方法為：
[0078] 紅外光強度和真實的紅色波段組成了待處理圖像的紅色波段，即：
[0079]

【權(quán)利要求】
1. 一種低照度下彩色攝像機自動白平衡處理方法，其特征在于，包括： 通過訓(xùn)練得到圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度以及紅外光圖像強度估計值之間的映 射關(guān)系表； 獲取待處理圖像，并獲取與該圖像相對應(yīng)的曝光參數(shù)，實時檢測當(dāng)前環(huán)境紅外光強度 信息，依據(jù)所述曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度信息以及映射關(guān)系表獲取當(dāng)前的紅外光圖像強 度估計值； 依據(jù)當(dāng)前的紅外光圖像強度估計值對待處理圖像進行去紅外影響處理； 對經(jīng)去紅外影響處理得到的處理圖像進行白平衡校正。
2. 如權(quán)利要求1所述的低照度下彩色攝像機自動白平衡處理方法，其特征在于，通過 訓(xùn)練以得到圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度信息以及紅外光圖像強度估計值之間的映射 關(guān)系表的步驟包括： 利用紅外光照射素材獲取圖像，同時獲取光學(xué)鏡頭附近的環(huán)境紅外光強度信息、圖像 的曝光參數(shù)信息以及獲取圖像的紅色通道均值信息； 據(jù)此建立圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境紅外光強度信息和紅外光圖像強度估計值之間的映射 關(guān)系表并保存。
3. 如權(quán)利要求1所述的低照度下彩色攝像機自動白平衡處理方法，其特征在于，依據(jù) 當(dāng)前圖像紅外光強度估計值對待處理圖像進行去紅外影響處理的步驟包括： 對待處理圖像的紅色通道數(shù)據(jù)減去當(dāng)前紅外光圖像強度估計值，以剔除紅外光的影 響。
4. 如權(quán)利要求1所述的低照度下彩色攝像機自動白平衡處理方法，其特征在于，對經(jīng) 去紅外影響處理得到的處理圖像進行白平衡校正的步驟包括： 對處理圖像進行分塊； 挑選不易受紅外影響的特定色彩塊或亮度值較大的灰塊作為候選灰塊； 依據(jù)候選塊計算出待處理圖像的灰塊的色彩值； 依據(jù)待處理圖像的灰塊的色彩值獲得白平衡校正參數(shù)； 依據(jù)得到的白平衡校正參數(shù)對經(jīng)去紅外影響處理得到的處理圖像進行白平衡校正。
5. -種低照度下彩色攝像機自動白平衡處理裝置，其特征在于，包括： 第一數(shù)據(jù)采集單元，用于采集有且僅有紅外光波段的圖像；獲取在拍攝該圖像時當(dāng)前 環(huán)境的紅外光強度信息以及圖像處理芯片的曝光參數(shù)信息； 訓(xùn)練單元，用于從第一數(shù)據(jù)采集單元獲取圖像紅色通道均值信息以及與之對應(yīng)的環(huán)境 紅外光強度信息和圖像處理芯片的曝光參數(shù)信息，并據(jù)此訓(xùn)練得到圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境 紅外光強度信息以及紅外光圖像強度估計值三者之間的映射關(guān)系表； 第二數(shù)據(jù)采集單元，用于實時獲取監(jiān)控區(qū)域的待處理圖像，并獲取該待處理圖像的當(dāng) 前環(huán)境紅外光強度信息，同時還從圖像處理芯片獲取當(dāng)前曝光參數(shù)信息；去紅外影響單元， 用于從第二數(shù)據(jù)采集單元獲取與當(dāng)前待處理圖像對應(yīng)的曝光參數(shù)以及當(dāng)前環(huán)境紅外光強 度信息，并據(jù)此查詢所述映射關(guān)系表獲取當(dāng)前的紅外光圖像強度估計值；以及進一步依據(jù) 當(dāng)前的紅外光圖像強度估計值對待處理圖像進行去紅外影響處理； 白平衡校正單元，用于對經(jīng)去紅外影響處理得到的處理圖像進行白平衡校正。
6. 如權(quán)利要求5所述的低照度下彩色攝像機自動白平衡處理裝置，其特征在于，所述 訓(xùn)練單元包括： 處理單元，用于在有且僅有紅外光波段照射不同素材的環(huán)境之下，訓(xùn)練得到圖像的曝 光參數(shù)、環(huán)境的紅外光強度信息以及紅外光圖像強度估計值三者之間的映射關(guān)系表； 保存單元，用于存儲圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境的紅外光強度信息以及紅外光圖像強度估 計值三者之間的映射關(guān)系表。
7. 如權(quán)利要求5所述的低照度下彩色攝像機自動白平衡處理裝置，其特征在于，所述 去紅外影響單元包括： 接收單元，用于從第二數(shù)據(jù)采集單元獲取與當(dāng)前待處理圖像對應(yīng)的曝光參數(shù)以及用于 獲取當(dāng)前紅外光強度信息；以及進一步用于從訓(xùn)練單元獲取圖像的曝光參數(shù)、環(huán)境的紅外 光強度信息以及紅外光圖像強度估計值三者之間的映射關(guān)系表； 剔除紅外影響處理單元，用于依據(jù)與所述待處理圖像相對應(yīng)的曝光參數(shù)以及當(dāng)前紅外 光強度信息查詢所述映射關(guān)系表獲取當(dāng)前的紅外光圖像強度估計值，以及依據(jù)紅外光圖像 強度估計值對待處理圖像進行去紅外影響處理。
8. 如權(quán)利要求5所述的低照度下彩色攝像機自動白平衡處理裝置，其特征在于，所述 剔除紅外影響處理單元依據(jù)當(dāng)前的紅外光圖像強度估計值對待處理圖像進行去紅外影響 處理的方法包括： 對待處理圖像的紅色通道數(shù)據(jù)減去當(dāng)前紅外光圖像強度估計值，以剔除紅外光的影 響。
9. 如權(quán)利要求5所述的低照度下彩色攝像機自動白平衡處理裝置，其特征在于，所述 白平衡校正單元包括： 圖像分塊單元，用于對處理圖像進行分塊； 提取候選灰塊單元，用于挑選出不易受紅外影響的特定色彩塊或亮度值較大的灰塊作 為候選灰塊； 灰塊確定單元，用于依據(jù)候選灰塊計算出待處理圖像的灰塊的色彩值； 白平衡校正參數(shù)確定單元，用于依據(jù)待處理圖像的灰塊的色彩值獲得白平衡校正參 數(shù)； 白平衡校正單元，用于對經(jīng)去紅外影響處理得到的處理圖像進行白平衡校正。
【文檔編號】H04N9/73GK104113743SQ201310135981
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月18日
【發(fā)明者】吳貽剛, 蔡振偉, 王新偉, 林彬, 朱豪, 張巍, 赫大偉, 廖方誠, 王雙橋 申請人:深圳中興力維技術(shù)有限公司