[发明专利]用于抑制数字图像中的色差的方法和装置

说明书

本发明涉及用于抑制数字图像中的色差的方法和装置。具体地，公开了一种用于抑制具有多个颜色通道的数字图像中的色差，尤其是蓝边或红边的方法。该方法包括通过减去第一颜色通道的过冲分量来负校正第一颜色通道。该减法操作受限于下阈值，该下阈值取决于至少一个另外的颜色通道的局部值。

技术领域

本公开涉及数字图像处理领域，并且尤其是，涉及一种用于抑制色差的方法和装置。

背景技术

相机通过成像系统(例如，透镜系统)捕获到的图像将不可避免地包含失真。存在着不同类型的失真，其程度取决于若干个因素，这些因素与成像系统以及被成像的场景的特征、或者这两者的组合相关。色差可归因于如下事实，即，不同波长的光在穿过折射介质，更具体而言在穿过成像系统的透镜时，将发生不同的折射。主要存在两种类型的色差：轴向(或纵向)色差和侧向(或横向)色差。

轴向色差与平行于透镜的光轴而入射到该透镜上的光中的各个波长分量的焦点的轴向扩展相对应。作为规则，较短波长的焦点将比相对较长波长的焦点更靠近透镜。为了加以说明，图1示出了具有光轴108的透镜102以及绿色波长分量112的图像平面104。可以看出，蓝色分量106的焦距较短，而红色分量110的焦距较长。作为结果，红色、绿色和蓝色分量各自的锐度在它们之间将是不均匀的。在具有多个折射元件的复杂光学仪器的设计中，针对位于可见光谱的近似中心处的绿色分量112优化这些元件的选择和间隔并不少见。与轴向色差相关的伪影包括图像中的颜色区域，因为并非所有三种颜色(红色、绿色、蓝色)都可以同时聚焦成像，从而使得图像中的边缘呈现模糊的外观。

在侧向色差中，不同的波长分量聚焦在公共图像平面上，但相对于光轴展现出侧向扩展。侧向色差通常对于倾斜入射到透镜上的光线更为明显。因此，它不会出现在图像平面的中心处。图2图示了侧向色差的一些影响。除了图像平面104现在对于所有波长而言是公共的之外，使用与图1中相同的附图标记。可以看出，从场景中的一个点产生的不同颜色的光线将以如下方式被折射，即，不同波长的焦点在图像平面104中侧向地偏移。

轴向和侧向色差对不同的光学系统有不同程度的影响。通过使用高级消色差光学器件，可以显著地减去少这两种类型，然而对于许多重要的应用而言，这可能过于昂贵。在相对简单的光学系统中使用消色差光学器件是不适当的，用户可能需要接受系统提供有缺陷的原始图像，但可以应用后续图像处理来减去少缺陷或减去少它们的干扰。

本发明解决了一种经常被称为蓝边(blue fringing)的色差。蓝边的可见标志是在被成像的对象周围形成了蓝色、紫色或品红色的光环，这种光环在图像中暗黑区域与明亮区域相遇的边缘处尤为明显，例如，在背光对象或高对比度对象的周围。上述产生蓝边或淡蓝边的光学现象也可以产生红边或淡红边。给定的成像系统可能主要受到蓝边的影响，或者不太常见的是主要受到红边的影响。在蓝边和红边同等重要的成像系统中，色差可以被称为紫边。

虽然蓝边伪影已经被研究了很长时间并且通常被很好地理解了，但是意在抑制或去除蓝边的可用图像处理技术仍然有待改进。事实上，一些旨在补偿蓝边的技术趋于以在图像中引入新的伪影为代价来补偿蓝边。在最坏情况下，新的伪影可能会被后续处理步骤(例如，动态范围压缩(DRC：dynamic-range compression)、色调映射(tone mapping)和锐化(sharpening))放大，这使得伪影给人类观众造成了更大的困扰。例如，DRC趋于使蓝边通常所位于的较暗区域变亮，这会使观众更容易看到它们。

发明内容

本公开的一个目的在于，提供一种适用于在不引入新的视觉伪影的情况下抑制数字图像中的色差。另一个目的在于提供不易引入易被下游图像处理步骤转换为视觉伪影的图案的此类方法和装置。一个特定的目的在于，改善对数字图像中的蓝边的抑制。此外，还希望提供对这种局部操作的抑制，即，无需计算用于表征完整数字图像的全局量。最后，更进一步的目的在于，提出适合与用于对各应用进行监控的数字相机一起使用的此类方法和装置。