[發(fā)明專(zhuān)利]一種針對(duì)非典型特征圖像的白平衡處理方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210231046.5
• 申請(qǐng)日: 2012-07-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102883168A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李翔偉;陸小鋒;何康;沈蘇旻;陸亨立;范天翔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04N9/73
• 分類(lèi)號(hào): H04N9/73
• 代理公司: 上海上大專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種針對(duì)非典型特征圖像的白平衡處理方法，屬于電子信息領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)迅猛發(fā)展，根據(jù)不同的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理主要包括區(qū)域分割，圖像增強(qiáng)，邊緣檢測(cè)，特征提取，目標(biāo)跟蹤等等。目前，計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理技術(shù)主要是基于PC機(jī)操作的。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，嵌入式的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)逐步在科研、工業(yè)控制、航天事業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。上世紀(jì)90年代出現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)可編程器件（FPGA），設(shè)計(jì)方便靈活，并行處理結(jié)構(gòu)可大幅度縮短處理時(shí)間，滿(mǎn)足諸多場(chǎng)合的實(shí)時(shí)性要求，基于邏輯和并行處理的優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)嵌入式機(jī)器視覺(jué)中應(yīng)用潛力巨大。

圖像增強(qiáng)領(lǐng)域的白平衡處理技術(shù)相對(duì)發(fā)展成熟，廣泛應(yīng)用于照相與攝像系統(tǒng)中。它是通過(guò)去除光源因素對(duì)物體顏色的影響，從而將未知光源下的圖像轉(zhuǎn)換到經(jīng)典自然光之下，達(dá)到還原圖像顏色的目的。目前白平衡算法最為經(jīng)典的是灰度世界法和完美反射法。灰度世界法假設(shè)圖像中有足夠多色彩變化，則在經(jīng)典光源下RGB通道的均值是相等的。完美反射法則假設(shè)圖像中最亮點(diǎn)，即RGB信號(hào)最大的點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)白色區(qū)域。然而，當(dāng)圖像的色彩并不豐富時(shí)，灰度世界法往往失真很?chē)?yán)重；當(dāng)圖像的最亮部分并非白點(diǎn)時(shí)，完美反射法得到的數(shù)值是不真實(shí)的。

因此，針對(duì)既不存在白色區(qū)域，又不滿(mǎn)足色彩豐富的視頻圖像，若能提供一種針對(duì)非典型特征圖像的白平衡處理方法，將大大提高白平衡校正的效果和適用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

????本發(fā)明的目的在于針對(duì)灰度世界法和完美反射法的缺陷，提供一種針對(duì)非典型特征圖像的白平衡處理方法。以FPGA為基礎(chǔ)，對(duì)輸入的視頻信號(hào)每30幀進(jìn)行一次白平衡處理，將圖像還原為經(jīng)典光源下的顏色。將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)與FPGA處理技術(shù)結(jié)合，既可以很好滿(mǎn)足視頻圖像白平衡處理的實(shí)時(shí)性，又可以利用FPGA的IP核定制功能，滿(mǎn)足更多具體需求，特別是工業(yè)控制中的機(jī)器視覺(jué)輔助計(jì)算方面的應(yīng)用。FPGA與機(jī)器視覺(jué)的結(jié)合提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的性?xún)r(jià)比，同時(shí)，隨著FPGA性能的不斷提高，處理速度越來(lái)越快，內(nèi)部集成的功能模塊越來(lái)越多，檢測(cè)方法的性能會(huì)越好。

????為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種針對(duì)非典型特征圖像的白平衡處理方法由RGB視頻空間轉(zhuǎn)換程序，融合完美反射法和灰度世界法的改進(jìn)算法程序等組成。操作步驟可概括為：

1）??由Cameralink工業(yè)相機(jī)實(shí)時(shí)采集彩色視頻信號(hào)，傳輸至FPGA的為10位RGB空間視頻信號(hào)。

2）??掃描一幀視頻圖像，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的白點(diǎn)亮度閾值T，以及當(dāng)前圖像中RGB分量值判定是否在當(dāng)前圖像中存在白色區(qū)域。同時(shí)根據(jù)預(yù)先設(shè)置的RGB通道差異閾值D，以及當(dāng)前圖像中RGB分量均值判定圖像是否色彩豐富。

3）??若判定當(dāng)前圖像不存在白色區(qū)域且色彩不豐富，則對(duì)其作色彩空間轉(zhuǎn)換，并分別計(jì)算完美反射法參考點(diǎn)的平均色度Cw_ave和灰度世界法參考點(diǎn)的平均色度Ch_ave。

4）??然后針對(duì)當(dāng)前圖像，計(jì)算由完美反射法得到的平均色度Cw_ave與灰度世界法得到的平均色度Ch_ave，由Cw_ave與（Cw_ave?+?Ch_ave）之比作為調(diào)整因子K，對(duì)當(dāng)前幀圖像進(jìn)行一種新的融合完美反射法和灰度世界法的白平衡校正，對(duì)于白色區(qū)域不明顯、色彩不豐富的圖像，達(dá)到更好的白平衡效果。

本發(fā)明對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)，利用人眼的視覺(jué)遲滯特性，當(dāng)前計(jì)算的R、G、B三個(gè)顏色通道的增益將被應(yīng)用到之后的30幀圖像數(shù)據(jù)中；而對(duì)于非實(shí)時(shí)系統(tǒng)，則應(yīng)用到當(dāng)前的圖像數(shù)據(jù)中。

????本發(fā)明與現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)相比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1．嵌入式的白平衡處理方法具有廣泛的應(yīng)用前景。2．對(duì)于完美反射法和灰度世界法要求的條件均不滿(mǎn)足的情況，可以通過(guò)計(jì)算調(diào)整因子對(duì)算法進(jìn)行融合，達(dá)到最佳處理效果。3．可以根據(jù)具體的功能需求定制不同的IP核，設(shè)計(jì)成果可靈活復(fù)用。4．FPGA的可編程性使系統(tǒng)具備了相當(dāng)大的可擴(kuò)展性。5．以硬件描述語(yǔ)言形式保存的設(shè)計(jì)可移植于不同F(xiàn)PGA芯片，隨著FPGA性能的不斷提高，系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的處理過(guò)程，從而使檢測(cè)器功能更加完善。

附圖說(shuō)明

圖1?本發(fā)明的程序總體流程圖

圖2?本發(fā)明中FPGA實(shí)現(xiàn)兩種經(jīng)典白平衡處理融合示意圖。

具體實(shí)施方式

????本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖作詳細(xì)描述如下：

實(shí)施例一：

本針對(duì)非典型特征圖像的白平衡處理方法，主要針對(duì)白色區(qū)域檢測(cè)不明顯、色彩不足夠豐富的圖像幀。其特征在于包括如下步驟：