[发明专利]基于色适应模型的彩色数码相机白平衡校正方法

摘要

本发明公开了一种基于色适应模型的彩色数码相机白平衡校正方法，本发明使用根号多项式回归(Root‑Polynomial Regression)方法计算颜色校正矩阵，从而将若干种常见光源(以下称为标定光源)下的设备相关响应值RGB转换至同一光源下设备无关的CIE1931三刺激值XYZ。利用预先标定的颜色校正矩阵将实际场景中未知光源(以下称为测试光源)的RGB响应值转换至XYZ颜色空间中，并使用CAT02色适应变换模型计算其在参考光源下的对应色，该对应色即为观察者对测试光源产生色适应后视觉系统所感知的颜色。

主权项

1.一种基于色适应模型的彩色数码相机白平衡校正方法，其特征在于，步骤如下：S1：利用根号多项式回归颜色校正方法将不同标定光源下的设备相关响应值RGB转换至同一光源下设备无关的三刺激值CIE1931 XYZ；所述的S1具体为：S101：对于光谱功率分布为P(λ)的标定光源L，使用相机响应值构成模型计算标准色卡第i个色块在该光源照明下的相机RGB值ri、gi和bi：式中ρi(λ)表示第i个色块的光谱反射比，Sk(λ)表示相机第k个通道的光谱灵敏度函数，k＝R、G、B，Ω′为相机光谱响应的波长范围；对于有N个色块的标准色卡，计算得到一个N×3的相机响应值矩阵C(L)，其中每一行对应一个色块的相机RGB值；S102：计算该标定光源下完善反射表面的相机RGB值rill、gill和bill：并记录其在平面上的坐标S103：对于光谱功率分布为P(λ)的标定光源，使用CIE1931 2°标准观察者色匹配函数计算标准色卡第i个色块在该光源照明下的CIE1931 XYZ三刺激值：式中Ω为可见光的波长范围；对于有N个色块的标准色卡，计算得到一个N×3的三刺激值矩阵T(L)，其中每一行对应一个色块的XYZ三刺激值；S104：将相机响应值矩阵C(L)的维度由N×3扩展为N×q，q>3，其中第4～q列对应各个色块响应值的根号多项式；S105：利用最小二乘法或其它以色差作为目标函数的校正矩阵优化方法，计算扩展后的相机响应值矩阵C′(L)转换至T(L)的6×3颜色校正矩阵M′(L)：以C′(L)·M′(L)与T(L)之间的均方根误差作为优化目标时，采用伪逆法对M′(L)进行计算：M′(L)＝[C′T(L)C′(L)]‑1C′T(L)·T(L),以C′(L)·M′(L)与T(L)之间的色差作为优化目标时，利用非线性优化方法对M′(L)进行计算：M′(L)＝argminΔE(C′(L)·M′(L),T(L)),式中ΔE(A,B)为用于计算A和B之间的色差的函数；S106：利用S105中的方法计算各个标定光源下的3×3颜色校正矩阵M(L)；S107：对于所有标定光源，采用S101～S106的方法计算得到各自的颜色校正矩阵M′(L)与M(L)，并存储于相机内置存储器中；S2：获取待校正光源下拍摄的图像的白平衡校正增益系数，计算待校正光源在平面上的坐标，在相机平面上搜索与该坐标距离最近的标定光源，调用该标定光源对应的颜色校正矩阵，将该光源的设备相关的相机响应值转换至CIE1931 XYZ空间中，将光源颜色视为物体色；S3：使用CIECAM02色貌模型中的色适应变换CAT02计算物体色经色适应后的标准光源下的对应色：S4：将对应色利用所述颜色校正矩阵的逆矩阵重新映射回相机RGB空间，并重新计算色适应后的白平衡校正增益系数。