[发明专利]数字图像颜色校正方法及实现装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术领域，特别涉及数字图像校正技术领域，具体是指一种数字图像颜色校正方法及实现装置。

背景技术

数字图像是光线经过被摄物体的反射后再经过由镜头、传感器、图像信号处理器组成的基本成像系统的采样量化处理后所产生。如果不考虑采样与量化，这个过程可以用以下公式简化：

其中x，y，z为被摄物体在空间坐标，λ为可见光波长，e为入射光强度，s为被摄物体反射函数，ρ为成像系统传输函数，k为RGB三色。x*,y*为被摄物体空间坐标在成像面上的投影。可以看出，若不经过颜色校正，同样的被摄物体，随着入射光波长成分的变化，最终采集到的数字图像颜色会随之变化。进一步地分析，同一个图像信号处理器搭配不同的镜头和传感器时，即使在相同的光照条件下拍摄同样的被摄物体也会导致最终采集到的数字图像颜色出现差异。颜色校正的目的是，无论光照和成像系统如何变化，最终经过颜色校正后的图像在同一个显示终端或媒介上所表现出的颜色尽可能一致，同时与参考值的差异尽可能小。

现有技术中的颜色校正算法按照其校正方式大体可以分为两类：线性校正和非线性校正。举例来说，不同色温光照条件其对应的不同波长的可见光的组成有所不同，色温较低时，波长较长的红光占光线的主要成分；色温较高时，波长较短的蓝光占光线的主要成分。在不同色温光照条件下使用同样的成像系统拍摄同一个被摄物体时，颜色的线性校正是指通过一个线性变化来补偿上述公式中对不同波长变化导致的最终输出的变化。类似地，拍摄同一个被摄物体时，上述公式中除坐标外其他因素对最终输出照成的影响也是通过一个线性变化来补偿。而所谓非线性校正则是通过非线性变化来补偿如前所述的各种因素对最终输出照成的影响。

颜色的线性校正的代表方法如文献《Color Reproduction for Digital Imaging Systems》所述的色彩校正矩阵（Color Correction Matrix，CCM），这类方法的优点是实现简单，运算复杂度极低；缺点是校正效果不够理想，尤其针对线性度较差的传感器时，局部偏色问题较为严重。

颜色的非线性校正的代表方法如文献《Real-time color gamut mapping method for digital TV display quality enhancement》所述的RGB域的3D-LUT(3D-LOOKUP TABLE，三维查找表)，该类方法可以直观的想象为在RGB空间上划分出若干小的立方体（也可以是其它形状），每一个小立方体的顶点由相邻的观测值组成，用Cub_org表示；而Cub_org立方体的所有顶点参考值可以撑起另一个立方体，用Cub_tag表示。3DLUT颜色校正的目的是找到一个映射函数，对每一个立方体满足Cub_tag＝f(Cub_org)。3DLUT的有点在于，其是在RGB域上校正，校正效果明显，而且理论上可以省略白平衡、CCM甚至RGB Gamma等模块。缺点是硬件实现代价较大，而且要获得比较好的效果需要将查找表区域分的比较细，离线计算出不同色温下的查找表也比较庞大，相应的控制起来也格外复杂。即使有些改进算法，如文献《Real-time color gamut mapping method for digital TV display quality enhancement》所述的3DLUT在1DLUT上的实现，以及如文献《基于四输入一维查找表的四面体插值方法》所述的将立方体简化为四面体，但是整体实现代价依然较大。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种在不改变输入图像亮度的前提下，对图像的颜色进行校正，且校正效果较好，实现成本低廉，应用方式简便，应用范围较为广泛的数字图像颜色校正方法及实现装置。

为了实现上述的目的，本发明的数字图像颜色校正方法包括以下步骤：

（1）将所述的数字图像转换为亮度空间图像和色度空间图像；

（2）将所述的色度空间图像划分为多个色彩区域；

（3）根据所述的色度空间图像划分确定各个所述的色彩区域的映射方法；

（4）对所述的色度空间图像中的每个像素利用对应色彩区域的映射方法进行转化，生成校正数字图像。

该数字图像颜色校正方法中，所述的步骤（4）具体包括以下步骤：

（41）获取所述的色度空间图像中的一个像素；

（42）判断所述像素所在的色彩区域；