一種針對交通場景的攝像機白平衡方法
2023-07-26 14:41:06
專利名稱：一種針對交通場景的攝像機白平衡方法
技術領域：
本發明涉及一種攝像機白平衡方法，特別是一種針對交通場景的攝像機白平衡方法。
背景技術：
物體在不同的光源照射下會呈現不同的顏色。這是因為不同的光源其色溫不同， 從而導致目標物體的反射光線光譜偏離「真實」顏色。當白色目標物體被低色溫光源照射時，反射光線偏紅；相反高色溫光源會使同一白色目標物體反射光線偏藍。由於人眼對色彩有恆久不變性，人的視覺或許不能區分這種顏色的差別。但是對於攝像機來說，給定光源下目標物體的反射光線將被記錄。因此隨著光源的變化，攝像機拍出的圖像將會引起色差。 攝像機自動白平衡算法，就是用來平衡不同色溫環境下所拍攝的圖像色差。很多白平衡算法都是在Von Kries假設的基礎上改進得到的。這種假設表明色彩調整是一種獨立的增益調整，這種增益調整對於三種錐體信號用的是三個不同的增益係數，而且每一個傳感器通道都是獨立傳輸的。增益係數表示如下La = K1LMa = KmM(1)Sa = KsS其中L、M、S代表三色的原始初值,KpK1^Ks表示將原始信號增大到三色調整值La、 Ma、&的增益係數。調整模型因部分係數獲得的方法而不同。在這些模型中RGB通道通常被認為是L、M、S視網膜波段的一種近似，所以公式⑴變為Ra = KrRGa = KgG(2)Ba = KbB常見的白平衡算法主要分為兩類一類是基於灰度世界假設的白平衡算法，一類是基於白斑假設的白平衡算法。基於灰度世界假設的白平衡算法，假設給定的一幅色彩變化很大的圖像的R、G、B 元素的平均值合成是一種普通的灰色。這樣我們就可以在一幅數位相機在特殊光源下拍攝的圖片中應用灰度世界假設來去掉因光源而帶來的模糊層面。一旦選擇了一種普通灰度值，每一種色彩元素就可以用以下的係數進行調整。
_3] Kr = GrayR/RavgKg = GrayG/Gavg(3)Kb = GrayB/Bavg其中，Ravg、Gavg、Bavg表示R、G、B三通道的平均值，GrayR,GrayG,GrayB表示選擇的灰度值。基於灰度世界假設的白平衡算法，假設整個圖像的R、G、B三個分量的統計均值相等，但實際拍攝的圖像畫面，總是不能完全滿足這個假設，特別是在交通場景中，畫面中經常出現彩色車輛，路邊的綠化帶和房屋也有顏色，這種場景下，很難滿足灰度世界的假設條件，使得該方法在實際使用過程中白平衡效果不理想。基於白斑假設的白平衡算法，其基本思想就是使白點或者白色區域表現得如同真實場景中的一樣。這些白平衡算法的技巧在於在獲得的圖像中識別這些白點或者白色區域。一種白平衡方法就是用參考白色值(WhiteR、WhiteG、WhiteB)除以每條通道獲得的最大值(RMax、GMax、BMax)來計算Von Kries係數Kr = WhiteR/RMaxKg = WhiteG/GMax (4)Kb = WhiteB/BMax另外一種方法是利用下面的Von Kries轉換係數來進行白平衡算法。Kr = WhiteR/RavgffKg = WhiteG/Gavgff (5)Kb = WhiteB/Bavgff其中，RavgW、GavgW、BavgW表示潛在白色物體(通常是初始圖像的一部分)的R、G、B 三通道的平均值。基於白斑假設的白平衡算法，假設圖像中最亮的區域為白色區域。交通場景中，最亮區域往往是交通信號燈、車輛尾燈或其他彩色燈光或區域，白斑假設在該場景下時常失效。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種針對交通場景的攝像機白平衡方法。它可以適用於交通場景，改善了傳統方法的不足，使獲得的圖像更為真實。本發明的技術方案一種針對交通場景的攝像機白平衡方法，其特點是，包括以下步驟①從原始RGB圖像數據中篩選出飽和度低於閾值的像素並求出對應的RGB均值；②根據步驟1求得的RGB均值，獲得當前幀的白平衡補償係數，結合之前幀的白平衡補償係數，加權計算出視頻當前幀的序列白平衡校正係數；③對圖像進行白平衡校正，輸出校正後的圖像。上述的針對交通場景的攝像機白平衡方法中，所述步驟①的具體方法為利用讀取的原始RGB圖像數據中每個像素的RGB值，求取該像素點的飽和度值，對飽和度低於閾值的像素點進行累加統計，獲取R、G、B有效像素均值ROTg、Gavg和Bavg。前述的針對交通場景的攝像機白平衡方法中，所述步驟②的具體方法是根據選取的灰度值GMyR、GrayG和GMyB，步驟①求得的R、G、B有效像素均值Ravg、Gavg和Bavg，將選取的灰度值分別除以R、G、B有效像素均值，得出當前幀白平衡補償係數&、Kg*Kb，再採用序列白平衡係數加權方法對當前幀白平衡係數與之前幀的序列白平衡係數進行加權，得出當前幀的序列白平衡校正係數Kvr、Kvg和Kvb，以此平滑白平衡係數變化，避免色彩突變現象。前述的針對交通場景的攝像機白平衡方法中，所述步驟③的具體方法為將原始RGB圖像數據中當前幀的每個像素的RGB值的R、G、B分量分別乘以各自對應的當前幀的序列白平衡校正係數Kvr、Kvg, Kvb,完成白平衡校正。前述的針對交通場景的攝像機白平衡方法中，所述閾值為0. 3。前述的針對交通場景的攝像機白平衡方法中，所述序列白平衡係數加權方法為 將當前幀的白平衡係數乘以加權係數k，再加上之前幀的序列白平衡係數乘以(Ι-k)，得出當前幀的序列白平衡係數。前述的針對交通場景的攝像機白平衡方法中，所述選取的灰度值GMyR、GrayG和 GrayB均為R、G、B通道有效像素均值的最大值MAX(Ravg、Gavg、Bavg)，可使得出的白平衡係數均不大於1，以此保證經白平衡後的圖像像素值不會溢出。前述的針對交通場景的攝像機白平衡方法中，所述加權係數k為0. 001。與現有技術相比，本發明注意到在交通場景下，畫面的大部分區域是路面，只有少部分是車輛和路邊綠化帶等景物。即使車輛擁堵狀況下偶爾有車輛覆蓋路面的狀況，這種狀況隨著車輛的流動也會在短時間內消失；交通場景下，畫面中的非路面區域(主要是車輛和路邊綠化帶)即使出現彩色區域，大多數彩色像素的飽和度都比較高。因此，本發明首先求取圖像中每個像素的飽和度，將圖像像素分類為高飽和度像素和低飽和度像素，假設圖像中的低飽和度像素對應的RGB三通道的平均值相等。基於該假設的白平衡方法，更加適合交通場景的攝像機白平衡處理。
圖1是本發明的結構示意圖；圖2是本發明步驟①的流程圖；圖3是本發明步驟②的流程圖；圖4是本發明步驟③的流程圖；圖5是本發明實施例的流程總圖；圖6是本發明實施例的效果對比圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明，但並不作為對本發明限制的依據。實施例。如圖1所示，是表示應用本發明的高清CCD攝像機系統示意圖。應用本發明的高清CXD攝像機系統由CXD傳感器單元12和信號處理器單元13組成。CXD傳感器單元12拍攝透過鏡頭11的光線採集數據並完成模擬信號向數位訊號的轉換，信號處理器單元13接收C⑶傳感器單元12的數位訊號。圖像數據經處理後輸出到顯示設備14。本發明的方法在信號處理器中實現。圖2是表示本發明步驟①的流程圖。其詳細步驟如下(S31)依次讀取原始RGB圖像數據中每個像素的RGB值。(S32)利用RGB數據，求取該像素點的飽和度值，飽和度求取公式如下所示Gmin = min(R、B、G)Gmax = max(R、B、G)(6)
權利要求
1.一種針對交通場景的攝像機白平衡方法，其特徵在於，包括以下步驟①從原始RGB圖像數據中篩選出飽和度低於閾值的像素並求出對應的RGB均值；②根據步驟①求得的RGB均值，獲得當前幀的白平衡補償係數，結合之前幀的白平衡補償係數，加權計算出視頻當前幀的序列白平衡校正係數；③對圖像進行白平衡校正，輸出校正後的圖像。
2.根據權利要求1所述的針對交通場景的攝像機白平衡方法，其特徵在於，所述步驟①的具體方法為利用讀取的原始RGB圖像數據中每個像素的RGB值，求取該像素點的飽和度值，對飽和度低於閾值的像素點進行累加統計，獲取R、G、B有效像素均值Ravg、Gavg和Bavg。
3.根據權利要求1所述的針對交通場景的攝像機白平衡方法，其特徵在於，所述步驟②的具體方法是根據選取的灰度值GrayR、GrayG和GrayB,步驟①求得的R、G、B有效像素均值Ravg、Gavg和Bavg，將選取的灰度值分別除以R、G、B有效像素均值，得出當前幀白平衡補償係數&、Kg和Kb，再採用序列白平衡係數加權方法對當前幀白平衡係數與之前幀的序列白平衡係數進行加權，得出當前幀的序列白平衡校正係數Kvr、Kvg和Kvb，以此平滑白平衡係數變化，避免色彩突變現象。
4.根據權利要求1所述的針對交通場景的攝像機白平衡方法，其特徵在於，所述步驟③的具體方法為將原始RGB圖像數據中當前幀的每個像素的RGB值的R、G、B分量分別乘以各自對應的當前幀的序列白平衡校正係數Kvr、Kvg, Kvb,完成白平衡校正。
5.根據權利要求2所述的針對交通場景的攝像機白平衡方法，其特徵在於所述閾值為 0. 3。
6.根據權利要求3所述的針對交通場景的攝像機白平衡方法，其特徵在於所述序列白平衡係數加權方法為將當前幀的白平衡係數乘以加權係數k，再加上之前幀的序列白平衡係數乘以(i-k)，得出當前幀的序列白平衡係數。
7.根據權利要求3所述的針對交通場景的攝像機白平衡方法，其特徵在於所述選取的灰度值GMyR、GrayG和GrayB均為R、G、B通道有效像素均值的最大值MAX (Ravg、Gavg、Bavg)，可使得出的白平衡係數均不大於1，以此保證經白平衡後的圖像像素值不會溢出。
8.根據權利要求6所述的針對交通場景的攝像機白平衡方法，其特徵在於所述加權係數k為0. 001。
全文摘要
本發明公開了一種針對交通場景的攝像機白平衡方法，它包括以下步驟從原始RGB圖像數據中篩選出飽和度低於閾值的像素並求出對應的RGB均值；根據前一步驟求得的RGB均值，獲得當前幀的白平衡補償係數，結合之前幀的白平衡補償係數，加權計算出視頻當前幀的序列白平衡校正係數；對圖像進行白平衡校正，輸出校正後的圖像。
文檔編號H04N9/73GK102340673SQ201110326820
公開日2012年2月1日 申請日期2011年10月25日 優先權日2011年10月25日
發明者凌雲, 葉劍, 孫向華, 張真, 李文德, 謝旭明, 陳曉明 申請人:杭州藏愚科技有限公司