[發明專利]彩色圖像的場景光源顏色估計方法

有效

• 申請號: 201310166903.2
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN103258334A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 李永杰;高紹兵;楊開富;李朝義
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T7/40
• 分類號: G06T7/40
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于計算機視覺和圖像處理技術領域，具體涉及彩色圖像的場景光源顏色估計。

背景技術

在自然環境下，人的視覺系統具有抵制場景中光源顏色變化的能力。比如，對同一個場景，無論是在早晨偏黃的陽光照射下，還是旁晚時分偏紅的陽光照射下，我們的視覺系統所感知到的場景的顏色始終保持恒定，這種能力也被稱為視覺系統的顏色恒常性。然而，由于技術的限制，由物理設備，比如攝像機所拍攝得到的圖像往往由于場景中光源的顏色變化而產生嚴重的色偏。這種由光源顏色改變所導致的在機器設備記錄的圖像上產生的色偏會給后續的各種計算機視覺應用帶來嚴重干擾，比如在目標識別或者場景分割中，由于光源顏色改變，物體的顏色也會發生改變，從而導致目標識別算法無法根據顏色有效地識別或者分離出這個物體。因此，對于一幅輸入的原始色偏圖像，怎么樣將其中所包含的場景光源顏色去除就顯得非常的重要。計算性顏色恒常正是致力于解決這個問題，它的主要目的是計算任意一幅圖像所包含的未知光源的顏色，然后用這個計算得到的光源顏色對原始輸入的圖像進行光源顏色校正后在標準的白光下進行顯示，得到所謂的標準圖像。由于標準圖像去除了光源顏色的影響，因而對于后續的計算任務，比如基于顏色的場景分類，圖像檢索就不存在色偏導致的誤分類或誤檢索問題。比較典型的估計場景光源顏色的方法是由A?Chakrabarti等2012年提出的方法，參考文獻：A.Chakrabarti,K.Hirakawa,and?T.Zickler,Color?constancy?with?spatio-spectral?statistics,Pattern?Analysis?and?Machine?Intelligence,IEEE?Transactions?on,vol.34,pp.1509-1519,2012.該方法用一個尾部截斷的高斯分布來對進行多尺度濾波后的圖像塊進行統計建模，統計模型的參數通過訓練獲得，同時加入正則化項來引入光源的先驗信息，對于一幅輸入的色偏圖像，根據訓練得到的統計模型和光源先驗信息采用后驗最大似然估計來計算圖像的光源顏色。但該方法同其它一些基于學習的圖像場景光源顏色估計的方法一樣，主要的缺點是計算復雜，需要訓練，嚴重依賴于引入的光源先驗和使用的訓練圖像庫，因而靈活性差，不適合用于需要進行實時處理的消費型照相機上的應用，比如圖像的色調校正，白平衡。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的圖像場景光源顏色估計方法存在的缺陷，提出了一種彩色圖像的場景光源顏色估計方法。

本發明的技術方案是：一種彩色圖像的場景光源顏色估計方法，包括如下步驟：

S1.提取圖像中的顏色分量：將輸入的彩色圖像分解為紅色、綠色和藍色三個顏色分量；

S2.計算單拮抗顏色空間下的分量：根據預先設定的權值，利用步驟S1得到的紅綠藍顏色分量構造黃分量和亮度分量，然后進行單拮抗計算，得到紅綠拮抗顏色分量、藍黃拮抗顏色分量和黑白拮抗顏色分量；

S3.計算雙拮抗顏色空間下的響應值：使用濾波器對步驟S2得到的單拮抗顏色空間下的紅綠，藍黃，黑白分量進行卷積計算，分別得到雙拮抗顏色空間下紅綠通道的響應值、雙拮抗顏色空間下藍黃通道的響應值和雙拮抗顏色空間下黑白通道的響應值；

S4.雙拮抗顏色空間變換到三原色空間：將步驟S3得到的雙拮抗顏色空間下紅綠，藍黃和黑白顏色通道的三種響應值轉換到三原色空間下的響應值；

S5.計算三原色空間下的光源顏色：利用步驟S4計算得到的三原色空間下的響應值，分別計算每個顏色通道的光源顏色值。

作為一個較佳的實施例，上述步驟S2的計算單拮抗顏色空間下的分量中紅，綠，藍，黃，亮度五個顏色分量的權值可以取為

作為一個較佳的實施例，步驟S3所述的濾波器具體為中心外周尺度不同且幅值不等的雙高斯差型濾波器。

上述步驟S3所用的雙高斯差型濾波器的參數取值范圍為：中心高斯濾波器的尺度范圍為σ1∈0.5～12的任意值，幅值固定為k1=1；外周高斯濾波器的尺度范圍為σ2∈3×(0.5～12)的任意值，幅值大小為k2∈0.1～1的任意值。

上述步驟S4所述的轉換具體通過線性變換的形式進行。

上述所述的線性變換具體通過線性變換矩陣進行，所述的線性變換矩陣具體為矩陣

的任意線性組合。

上述步驟S5中所述的計算三原色空間下的光源顏色具體包括如下分步驟：

S51.計算三原色空間下每個顏色分量的最小值；