[发明专利]一种基于像素的色彩还原装置及方法

说明书

本发明提出一种基于像素的色彩还原装置及方法，预标定处理模块用于在各标准色温环境下分别采集24色卡的Raw数据，计算各个色温环境下的白平衡增益值，通过对比色卡标准数据与采集数据，得到对应色温环境下色彩校正矩阵，并建立色温‑色彩矩阵元素拟合函数用于后续色彩矩阵估计；图像色彩还原模块用于原始数据输入，进行子块划分、局部色温计算、色温插值计算、色彩矩阵计算、各像素点色彩矩阵校正还原，最终校正后数据输出。本发明有利于现实中复杂光源成像环境的图像或视频色彩还原，对于颜色还原度要求较高的应用场景和器件，效果要优于现有的全局还原和局部估计全局还原等技术方案。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种基于像素的色彩还原装置及方法。

背景技术

同一场景在不同光源照射下反射的光信号各不相同，这是由于不同光源的色温差异，其直接结果将导致图像传感器采集的原始RGB信号较其真实信号均有所偏移。而人眼由于其特殊的生理性能，具有自动“还原”场景真实颜色的能力，即颜色恒常性。所以对于成像设备，色彩还原功能即处理原始数据使其呈现与人眼观测一致的颜色是必不可少的。

现有的色彩还原技术一般分为全局色温估计和局部色温估计，更进一步，局部色温估计又常见于局部估计全局还原的实现形式，仅少数基于像素还原。例如，中国专利公布号CN104219511A公开了“以标准色卡建立标准RGB与实际RGB数据的映射关系，通过伪逆矩阵运算得到全局校正矩阵M，然后对图像每个像素点以M进行校正；”又如中国专利公布号CN106204662A公开了“基于视网膜生理机制，将图像分为亮区和暗区进行光源估计，然后利用两光源和对原始图像进行全局还原，实现颜色恒常功能；”而中国专利公布号CN105678710A公开了“直接基于像素校正的技术，其通过在固定校正还原区依次获取多张色卡成像数据，得到与像素位置相关的标准RGB值和成像RGB值的比例因子，然后在相同位置对相关物体进行校正，其校正原理主要基于相同位置具有相同光强，以此消除每像素点的色温干扰，并通过寻找相似成像RGB标定值进行还原。”

一般来说，实际成像环境不可能为理想单光源，所以传统针对单光源假设所进行的全局色彩还原技术的研究都存在不能很好还原真实场景的局限；而局部估计全局还原的模式，虽然在综合考虑各局部色温影响，得到的整体光源色温信息进行还原，比一般全局技术整体还原效果更好，但其从根本上仍属于全局还原，当局部块之间色温差异较大时，其加权得到的全局校正矩阵仍和单光源效果类似；显然，基于像素的色彩还原就能很解决上述问题，而中国专利CN105678710A要求标定和还原图像数据严格对齐，以此消除各像素点色温信息影响，不仅难以实现，而且每次还原，都需要在同一场景进行标定采集，在实际实现中基本是难以实现的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供基于像素的色彩还原装置及方法,针对现实场景中复杂光源环境进行色彩还原技术的研究，改进现有的局部估计全局还原技术，以局部估计进行像素还原，通过标准光源数据拟合，无需用户根据场景进行对准或标定，保证其可行性，同时达到更高的色彩还原度。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于像素的色彩还原装置，包括预标定处理模块和图像色彩还原模块，其中，预标定处理模块用于在各标准色温环境下分别采集24色卡的Raw数据，计算各个色温环境下的白平衡增益值，通过对比色卡标准数据与采集数据，得到对应色温环境下色彩校正矩阵，并建立色温-色彩矩阵元素拟合函数用于后续色彩矩阵估计；图像色彩还原模块用于原始数据输入，进行子块划分、局部色温计算、色温插值计算、色彩矩阵计算、各像素点色彩矩阵校正还原，最终校正后数据输出。

作为一种优选方式，预标定处理模块还包括标定数据获取模块、增益-色温模块以及色温-色彩矩阵模块，其中，标定数据获取模块在各标准色温环境下，分别采集24色卡的Raw数据，增益-色温模块用于计算各个色温环境下的白平衡增益值，色温-色彩矩阵模块通过对比色卡标准数据与采集数据，得到对应色温环境下色彩校正矩阵，并建立色温-色彩矩阵元素拟合函数用于后续色彩矩阵估计。