[发明专利]一种基于通道增益系数加权的图像色偏校正方法

说明书

技术领域

一种基于通道增益系数加权的图像色偏校正方法，属于数字图像处理领域，特别涉及图像色偏校正及自动白平衡调整的数字图像处理技术。

背景技术

通过数码相机等数字成像设备采集到的彩色数字图像，是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三个通道合成得到的。然而，数字成像设备在成像时，往往因为光照、感光元件等因素的影响，拍摄到的图像可能与原始景物有一定颜色偏差，被称为色偏。通常情况下，色偏图像表现为图像R、G、B三通道中的一个或几个通道的平均像素值明显偏高。色偏带来的颜色失真严重影响图像的视觉效果，因此，数字图像的色偏校正是数字图像处理领域的一个重要问题。

针对图像色偏校正问题，国内外学者进行了广泛的研究，提出了一系列较为有效的方法，例如完美反射算法、动态阈值算法、灰度世界算法等。

完美反射算法的原理是定义图像中最亮的点为白点，然后以这个白点为参考进行自动白平衡调整，从而校正色偏。但是，这一算法存在校正后图像整体变亮的缺点，在原始色偏图像整体较暗的情况下，这一缺点尤其明显。

动态阈值算法主要通过将图像变换到YCbCr颜色空间，然后通过分块处理寻找白色参考点，并以此为基础进行色偏校正。但是，动态阈值算法的计算量远大于灰度世界等算法，对于遥感图像处理等需要经常处理大尺寸图像的领域，这一算法耗时过长，无法得到广泛应用。

灰度世界算法是较为经典且得到广泛应用的算法。灰度世界算法是以灰度世界假设为基础的，该假设认为对于一幅彩色的自然场景图像，R、G、B三通道的平均值趋于同一个值K。而色偏图像通常表现为一个或几个通道的平均值远高于其他通道。灰度世界算法通过计算各通道增益系数，建立映射关系，从而调整像素值，达到颜色校正的目的。然而，通过增益系数调整图像像素值时，若增益系数大于1，则可能会出现结果溢出的情况(像素值大于255)，此时通常的处理方法是溢出部分直接置为255，这种处理方法将造成图像整体偏亮。此外，若某图像中存在大面积单一颜色的背景(如天空、草地等)，灰度世界假设将不再适用，使用灰度世界算法处理图像不但不能得到正确的校正结果，反而会引入新的颜色失真。

总体来看，现有的色偏校正算法都存在一定问题，故研究一种有效、通用、快速的数字图像色偏校正方法具有重要的现实意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种基于通道增益系数加权的图像色偏校正方法，本方法是对传统灰度世界色偏校正方法的改进，对三个通道的增益系数进行了加权处理，从而克服了传统灰度世界算法存在的不足，能够准确、快速的进行图像色偏校正，校正结果更加符合人眼视觉感受。

(二)技术方案

一种基于通道增益系数加权的图像色偏校正方法，其特征在于包括以下具体步骤：

步骤一、将通过数码相机、手机摄像头等数字成像设备获取的色偏图像输入到计算机中。

步骤二、分别计算色偏图像R、G、B三通道的增益系数。

步骤三、分别计算色偏图像R、G、B三通道的增益系数对应的权值

步骤四、利用步骤二和步骤三中计算得到的增益系数和权值，进行增益系数加权，获得经过加权的新增益系数。

步骤五、利用步骤四获取的经过加权的新增益系数，对色偏图像进行逐点遍历，计算校正后各像素点三个通道的像素值，实现色偏校正过程，得到经过校正的数字图像。

(三)有益效果

本发明采用增益系数加权的方法进行数字图像色偏校正，充分利用图像中所包含的数据信息，深入发掘图像各通道像素值之间的相关性，避免单一使用均值信息所造成的不足，经过本方法校正后的图像，更加符合人眼视觉感受，色偏现象基本消除；通过对加权后的增益系数的限制，使得校正后图像不存在整体变亮或局部过亮的情况；采用增益系数加权的方式，提高了算法的适用范围，即便色偏图像具有大面积单一颜色的背景，算法依然具有较高的精确性；采用相对简单的计算公式和算法流程，时间复杂度较小，执行速度较快，具有较高的效率，能够满足实时性要求。算法可用于对数码相机、手机摄像头等数字成像设备所拍摄到的图像进行准确、高效的色偏校正，具有广阔的应用价值和市场前景。

附图说明

图1：基于通道增益系数加权的图像色偏校正方法流程图；

图2：本发明实验用图，其中图2a为有色偏的数字图像，图2b为传统灰度世界色偏校正算法的校正结果图，图2c为本发明方法的校正结果图。

【特别说明】：由于所提交的图2为黑白图，无法显示出本发明更好的对比效果，因此在其他证明文件中提交了彩色图2。

具体实施方式