[发明专利]一种光源颜色计算和图像校正方法

摘要

光源颜色计算和图像校正方法涉及彩色图像的识别和分析中的光源的计算和校正方法，该方法包括以下步骤：对彩色图像中每个像素的色度进行归一化；利用纯漫反射或少量镜面反射的像素点与周围像素点的变化平缓，即像素的相似度大的性质，通过投票方法快速提取出高光区域；从简化的双向反射函数光照模型出发，推导出逆强度和色度的线性关系以及光源颜色的表示和校正方法，将高光区域中的像素的三个通道的色度值分别投射到由逆强度和色度张成的空间中，将三维空间转化为二维空间；采用参数逼近法对逆强度空间中的点进行直线拟合，求得色度轴截距，即是光源颜色值；根据光源颜色值，在归一化的图像上进行颜色校正，然后恢复成标准白光下的图像。

主权项

1.一种光源颜色计算和图像校正方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤A.对彩色图像中每个像素的色度进行归一化：将光源颜色Γ与物体表面颜色Λ的关系表示为I(x)＝md(x)Λ(x)+ms(x)Γ，其中I(x)表示图像I中的每个像素点x的颜色值，md(x)表示像素点x所在物体的表面漫反射系数，Λ(x)表示像素点x所在物体的表面颜色，ms(x)表示像素点x所在物体的表面镜面反射系数，Γ表示光源颜色，对图像I中每个像素x的颜色进行归一化：σ(x)＝I(x)/∑Ic(x)，其中σ(x)为归一化后像素点x的色度；∑Ic(x)表示像素x三个通道颜色值之和，Ic表示像素点x在c颜色通道的颜色值；步骤B.利用纯漫反射或少量镜面反射的像素点与周围像素点的变化平缓，即像素的相似度大的性质，通过投票方法快速提取出高光区域：对于同样颜色的表面区域，纯漫反射或少量镜面反射的像素点与周围像素点的变化平缓，像素的相似度很大，对所有像素点进行高光检测，同一颜色区域中相邻三个像素点(x-1，x，x+1)像素颜色差异值为：$\Lambda (x-1,x)=\frac{I(x-1)-I\left(x\right)}{\Sigma I_c(x-1)-\Sigma I_c\left(x\right)}$ 其中Λ(x-1，x)为两个相邻像素x-1和x的颜色差异值，记ε＝|Λ(x，x+1)-Λ(x-1，x)|，通过投票机制来确定一个像素点是否是漫反射点，那么认为当ε＜α时，为像素点x-1、x和x+1为分别投一票，这里α是事先设置的阈值；检验完所有像素点后，票数大于预设值λ的点就是漫反射点，票数小于预设值的点就是镜面反射点；此算法中每个像素点要检查6次，另外相邻像素点的颜色和光强相差很大时被认为是边缘点，也被排除在高光区域外；步骤C.从简化的双向反射函数光照模型出发，推导出逆强度和色度的线性关系以及光源颜色的表示和校正方法，将高光区域中的像素的三个通道的色度值分别投射到由逆强度和色度张成的空间中，将三维空间转化为二维空间：根据漫反射与镜面反射的关系可以推导出像素的色度与逆强度的线性关系：$\sigma =p\frac{1}{\Sigma I_c}+\Gamma$ 其中p＝md(Λ-Γ)，σ为像素点的色度，那么在1/∑Ic和σ张成逆强度空间中，所有像素点构成一条直线，截距就是光源的颜色Γ；步骤D.采用参数逼近法对逆强度空间中的点进行直线拟合，求得色度轴截距，即是光源颜色值；在逆强度空间中，y＝kx+b，x为1/∑Ic，y为σ，k为斜率，截距b即是光源颜色Γc，MN是包围盒的中垂线，MN与最佳拟合直线的交点是E，对于直线MN上的任意一点P，经过P点斜率为k直线l，所有数据点到直线l的距离和为d，那么必存在k＝a，a∈(-∞，+∞)，使d值最小，光源颜色肯定为正，也就是说截距肯定大于0，那么斜率取值范围可以缩小为(0，ymax/xmin)，对于任一固定斜率k，经过MN上点的直线l*，所有数据点到直线l*的距离和为d*，那么必存在y＝b，b∈(ymin，ymax)，使d*值最小，那么，直线拟合问题就转换为对参数k，y的逼近问题，其中ymin，ymax所有像素点色度的最小值和最大值，xmax为所有像素点逆强度的最小值；步骤E.根据光源颜色值，在归一化的图像上进行颜色校正，然后恢复图像：根据计算出的光源颜色，进行颜色校正，就得到了光源校正后的图像，即在标准白光下的图像。