CN101442679B

CN101442679B - 自动白平衡控制***及其方法

Info

Publication number: CN101442679B
Application number: CN2007100316023A
Authority: CN
Inventors: 刘永信
Original assignee: Mitac Computer Shunde Ltd
Current assignee: Mitac Computer Shunde Ltd; Shunda Computer Factory Co Ltd
Priority date: 2007-11-23
Filing date: 2007-11-23
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2027-11-23
Also published as: CN101442679A

Abstract

本发明揭示一种自动白平衡控制***、其白平衡模块及其方法。该***包含：一图像撷取模块、一储存模块、一图像参数计算模块、一白平衡模块及一控制模块。其方法计算若干张图像在色彩空间坐标中的距离值，当这些距离值的中间数或平均数大于一门坎值，则进行一自动白平衡处理。该模块包含一图像切割单元、一锐利度计算单元、一选择单元、一累积平均单元及一增益决定单元。其方法包含：接收一图像；将此图像区分为若干个图像区块；计算每一图像区块的锐利度；自此些图像区块中选出锐利度大于一门坎值的图像区块；计算此图像的所选图像区块的像素的一R平均值、一G平均值及一B平均值；根据R平均值、G平均值及B平均值以决定一增益调整。

Description

自动白平衡控制***及其方法

【技术领域】

本发明是有关于一种自动白平衡控制***、其白平衡模块及其方法，特别是有关于一种可动态调整门坎值以及根据图像锐利度来取样的自动白平衡控制***及其方法、其白平衡模块及其方法。

【背景技术】

目前，数字相机普遍具有自动白平衡功能。由于物体颜色会因投射光线颜色产生变化，因此在不同场合拍摄出来的照片会有不同的色温，例如，在钨丝灯照明的环境下拍出的照片可能偏黄。而自动白平衡功能根据目前图像的图像特质来调整图像中红蓝绿三色的强度，以修正外部光线所造成的误差。

传***的白平衡处理大多基于一灰度世界模型(grey-world model)来进行白平衡运算，即根据图像的像素数据来调整图像增益，使得图像中的R平均值/G平均值近似于B平均值/G平均值。然而，若外部环境的光源强度较弱，或是图像包括大量的单色区块时，则容易因为噪声或亮度轻微的变化使得自动白平衡功能不断地被启动及关闭，造成图像忽明忽暗。

有鉴于现有技术的各项问题，为了能够兼顾解决之，本发明人基于多年研究开发与诸多实务经验，提出一种自动白平衡控制***、其白平衡模块及其方法，以作为改善上述缺点的实现方式与依据。

【发明内容】

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种自动白平衡控制***、其白平衡模块及其方法，以提高自动白平衡***的稳定性并避免单色图像区块的影响。

根据本发明的目的，提出一种自动白平衡(auto white balance，AWB)控制***，其包含一图像撷取模块、一储存模块、一图像参数计算模块、一白平衡模块及一控制模块。图像撷取模块撷取若干张图像，而储存模块储存至少一门坎值。图像参数计算模块计算出每一该些图像于一色彩空间坐标中与一参考点的距离值，并从该些距离值中取得一判断参数。控制模块比对此判断参数及此门坎值，当判断参数大于门坎值时，则控制模块驱动白平衡模块执行一自动白平衡处理，且控制模块计数判断参数小于门坎值的次数，并根据此次数对门坎值进行调整。

此外，本发明还提出一种自动白平衡控制方法，其包含下列步骤：撷取若干张图像；计算每一图像于一色彩空间坐标中与一参考点的距离值；从此些距离值中取得一判断参数；提供至少一门坎值；若判断参数大于此门坎值，则执行一自动白平衡动作；于一预设间隔内计数判断参数小于门坎值的次数，并根据此次数对该门坎值进行调整。

此外，本发明还提出一种白平衡模块，其包含一图像切割单元、一锐利度计算单元、一选择单元、一累积平均单元及一增益决定单元。图像切割单元接收一图像，并将此图像区分为若干个图像区块(Image Block)，接着，锐利度计算单元计算每一图像区块的锐利度(Sharpness)，而选择单元自此些图像区块中选出锐利度大于一门坎值的图像区块。累积平均单元计算此图像的所选图像区块的像素的一R平均值、一G平均值及一B平均值，则增益决定单元根据此R平均值、此G平均值及此B平均值以决定一增益调整。

再者，本发明还提出一种白平衡方法，包含下列步骤：接收一图像；将此图像区分为若干个图像区块；计算每一图像区块的锐利度；自此些图像区块中选出锐利度大于一门坎值的图像区块；计算此图像的所选图像区块的像素的一R平均值、一G平均值及一B平均值；根据R平均值、G平均值及B平均值以决定一增益调整。

相较于现有技术，本发明利用计算若干张图像在色彩空间坐标中的距离值，当这些距离值的中间数或平均数大于一门坎值，则进行一自动白平衡处理。其中，此***还可动态调整门坎值，以避免因进行自动白平衡而造成画面闪烁的现象。再者，本发明的白平衡模块选择图像锐利度较高的图像区块来进行增益调整，以避免单色(monochromatic)区块造成白平衡增益(gain)的误判。

为对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合附图详细说明如下：

【附图说明】

图1为本发明的自动白平衡控制***的方块图。

图2为本发明的自动白平衡控制***的实施例的方块图。

图3为本发明的图像分割的示意图。

图4为本发明的自动白平衡控制方法的步骤流程图。

图5为本发明的白平衡模块的方块图。

图6为本发明的白平衡方法的步骤流程图。

【具体实施方式】

以下将参照相关图示，说明依本发明较佳实施例的自动白平衡控制***、其白平衡模块及其方法。

请参阅图1，其为本发明的自动白平衡控制***的示意图。图中，自动白平衡控制***1包含一图像撷取模块10、一图像参数计算模块11、一控制模块13、一白平衡模块12及一储存模块14。储存模块14储存一门坎值141，图像撷取模块10用以撷取若干张图像101，而图像参数计算模块11计算出每一图像101于一色彩空间坐标112中与一参考点113的距离值，例如计算图像101的所有像素的RGB值在一Cr-Cb空间坐标的坐标值，再计算此坐标值与原点之间的距离值。接着，图像参数计算模块11从若干张连续图像101的距离值中取得一判断参数111，例如判断参数111可为这些距离值的中间数(median)或平均数(mean)。

控制模块15用以比对判断参数111及门坎值141，当判断参数111大于门坎值141时，则驱动白平衡模块12执行一自动白平衡处理。而控制模块15亦计数判断参数111小于门坎值141的次数，并根据所计数的次数对门坎值141进行调整。例如，储存模块14可储存一第一次数值及一第二次数值，而第一次数值大于第二次数值。当控制模块15于一预设间隔(predetermined interval)内计数的次数大于一第一次数值时，表示目前门坎值141过大，无法让自动白平衡控制***1有效地改善图像101质量，因此控制模块13将门坎值141调小，以适当地启动白平衡模块14执行一自动白平衡处理。而当次数小于一第二次数值，表示目前门坎值141过小，则控制模块13将门坎值141调大，以避免因为自动白平衡处理切换过于频繁而造成图像忽明忽暗的现象。

上述自动白平衡处理基于一灰度世界模型(grey-world model)来进行白平衡运算，此方法为此技术领域者所熟知，在此不再赘述。由于基于灰度世界模型的自动白平衡方法容易受到图像中单色区块的影响而误判，造成图像忽明忽暗的现象。因此，自动白平衡控制***1还可包含一图像取样模块，用以从图像101中选出至少一图像区块(image block)，而让图像参数计算模块11根据这些所选图像区块来计算出图像101的距离值。此外，为了避免单色区块的影响，图像取样模块可根据每一图像区块的锐利度来选出较佳的图像区块，以提供予图像参数计算模块11以计算上述的距离值。图像取样模块可包含一图像切割单元、锐利度计算单元及一选择单元，图像切割单元用以将图像分割成若干个区块，锐利度计算单元用以计算每一区块的锐利度，例如图像边缘值或是亮度变化值。最后，选择单元选出锐利度较高的区块让图像参数计算模块来计算距离值，此举可有效地提高自动白平衡控制***1的稳定度。

自动白平衡(AWB)控制***1还可包含一自动曝光(Automatic Exposure，AE)模块，其可根据外界光源的强弱来调整图像撷取模块10的曝光时间。因此，门坎值111可由AE模块来提供，当外界光源较弱，AE模块可提供一较高的门坎值，而当外界光源较强，AE模块可提供一较低的门坎值，藉此可有效地提高本发明的自动白平衡控制***的效能。而上述图像参数计算模块13、白平衡模块14、图像取样模块及控制模块15较佳的是以一微处理器或微控制器来执行相对应的程序的软件方式来实现，或是以硬件方式来实现。图像撷取模块10较佳的是一CCD图像传感器或一CMOS图像传感器。

请参阅图2，其为本发明的自动白平衡控制***的实施例的示意图。图中，自动白平衡控制***2包含一CMOS图像传感器20、一微处理器21、一内存24、一图像取样程序25、一AE模块26、一白平衡程序22、一控制程序23及一图像参数计算程序27。其中，图像参数计算程序27、图像取样程序25、白平衡程序 22及控制程序23储存于内存24中。微处理器21可执行白平衡程序22以进行一白平衡处理，而AE模块26可提供一门坎值241。而门坎值241、一第一次数值242及一第二次数值243储存于内存24中。

CMOS图像传感器20撷取一光讯号并将其转换成电性讯号，以产生一数字图像201。微处理器21执行图像取样程序25来选出较适当的图像区块。图像取样程序25包含一图像切割单元251、一锐利度计算单元252及一选择单元253。图像切割单元251接收数字图像201，并将数字图像201区分为若干个图像区块254(Image Block)，锐利度计算单元252计算每一图像区块254的锐利度，例如，以屏蔽矩阵来计算图像区块254的边缘值。而选择单元253自此些图像区块中选出锐利度大于一预设锐利度门坎值的图像区块，并输出所选图像区块至图像参数计算模块21。如图3所示，数字图像被区分为9个图像区块301~309，而图像区块301、303、304及306为一单色区块，若根据此四个图像区块来判断是否进行白平衡处理，则容易因为些许噪声或亮度些许变化而误判执行白平衡处理或停止白平衡处理，而造成图像忽明忽暗的现象。因此，选择单元253可根据一预设锐利度门坎值来排除这四个单色图像区块。

接着，微处理器21执行图像参数计算程序27，根据此些所选图像区块的像素的R、G、B数值，计算出一在Cr-Cb色彩空间坐标中的一坐标值，并计算出此坐标值与原点之间的距离值。接着，图像参数计算程序27以连续多张数字图像201的距离值的中间数作为判断参数271。接着，微处理器21执行控制程序23，比对判断参数271及门坎值241，当判断参数271大于门坎值241时，则微处理器21执行白平衡程序22执行自动白平衡处理。此外，控制程序23亦计数于一预设间隔内判断参数271小于门坎值241的次数，若所计数的次数大于第一次数值242，则控制程序23将门坎值241调大，若所计数的次数小于第二次数值243，则控制程序23将门坎值241调小，藉此以提高自动白平衡控制***2的稳定性。

请参阅图4，其为本发明的自动白平衡控制方法的实施例的步骤流程图。图中，此方法包含下列步骤：

步骤40：撷取若干张图像。

步骤41：计算每一图像于一色彩空间坐标中与一参考点的距离值，并从连续图像的距离值中取得一判断参数。其中，此色彩空间坐标为一Cr-Cb空间坐标，而参考点可为此坐标的原点。判断参数可为此些距离值的中间值或平均值。

步骤42：提供至少一门坎值。此门坎值可由一AE模块提供。

步骤43：判断此判断参数是否大于此门坎值，若是，则执行步骤44，若否，则执行步骤45。

步骤44：执行一自动白平衡动作。

步骤45：计数该判断参数小于门坎值的次数，并根据次数对门坎值进行调整。例如当于一预设间隔内所计数的次数大于一第一次数值，则将门坎值调小，当于一预设间隔内次数小于一第二次数值，则将门坎值调大。接着重新执行步骤40。

其中，在步骤41与步骤42之间，还可包含于每一图像中选出至少一图像区块，而步骤42中的距离值便是根据所选图像区块所计算出。而此方法视需要可根据该些图像区块的锐利度来选出适当的图像区块。

请参阅图5，其为本发明的白平衡模块的实施例的示意图。白平衡模块50包含一图像切割单元51、一锐利度计算单元52、一选择单元53、一累积平均单元54及一增益决定单元55。图像切割单元51用以接收一图像501，并将此图像501区分为若干个图像区块511。锐利度计算单元52用以计算每一图像区块511的锐利度，例如图像边缘值，而选择单元53自这些图像区块511中选出锐利度大于一门坎值的图像区块531。累积平均单元54计算所选图像区块531的像素的一R平均值541、一G平均值542及一B平均值543，而增益决定单元55根据R平均值541、G平均值542及B平均值543以决定一增益调整。此增益调整使得图像区块531的像素的R平均值541/G平均值542近似B平均值543/G平均值542。

其中，当白平衡模块50用于图1所示的自动白平衡控制***1且自动白平衡控制***1具有一图像取样模块时，则图像切割单元51、锐利度计算单元52及选择单元53可与图像取样模块共享。

请参阅图6，其为本发明的白平衡方法的实施例的步骤流程图。图中，此方法包含下列步骤：

步骤60：接收一图像。

步骤61：将图像区分为若干个图像区块。

步骤62：计算每一图像区块的锐利度，例如图像边缘值。

步骤63：自这些图像区块中选出锐利度大于一门坎值的图像区块。

步骤64：计算图像中的所选图像区块的像素的一R平均值、一G平均值及一B平均值。

步骤65：根据R平均值、G平均值及B平均值以决定一增益调整。

Claims

1.一种自动白平衡控制***，其特征在于，其包含：

一图像撷取模块，撷取若干张图像；

一储存模块，储存至少一门坎值；

一图像参数计算模块，计算出该些图像的每一图像于一色彩空间坐标中与一参考点的距离值，并从该些距离值中取得一判断参数，该参考点为该色彩空间坐标的原点，该色彩空间坐标为Cr-Cb坐标，该判断参数为该些距离值的中间数或平均值；

一白平衡模块，执行一自动白平衡处理；

一控制模块，比对该判断参数及该门坎值，当该判断参数大于该门坎值时，则该控制模块驱动该白平衡模块执行自动白平衡处理，且该控制模块于一预设间隔内计数该判断参数小于该门坎值的次数，当计数的次数大于一第一次数值时，则该控制模块将该门坎值调小，当次数小于一第二次数值，则该控制模块将该门坎值调大，其中该第一次数值大于该第二次数值。

2.如权利要求1所述的自动白平衡控制***，其特征在于，该***还包含一图像取样模块，自该些图像的每一图像中选出至少一图像区块，而该图像参数计算模块根据该些所选图像区块以计算出该距离值。

3.如权利要求2所述的自动白平衡控制***，其特征在于，该图像取样模块将该图像区分为若干个图像区块，根据该些图像区块的锐利度来选出该些所选图像区块。

4.如权利要求1所述的自动白平衡控制***，其特征在于，其该图像撷取模块为一CCD图像传感器或一CMOS图像传感器。

5.如权利要求1所述的自动白平衡控制***，其特征在于，还包含一自动曝光处理模块，以提供该门坎值。

6.如权利要求1所述的自动白平衡控制***，其特征在于，该***中所述的白平衡模块包含：

一图像切割单元，接收一图像，并将该图像区分为若干个图像区块；

一锐利度计算单元，计算每一该些图像区块的锐利度；

一选择单元，自该些图像区块中选出锐利度大于一门坎值的图像区块；

一累积平均单元，计算该图像的所选图像区块的像素的一R平均值、一G平均值及一B平均值；以及

一增益决定单元，根据该R平均值、该G平均值及该B平均值以决定一增益调整。

7.如权利要求6所述的自动白平衡控制***，其特征在于，该锐利度为该图像区块的边缘值。

8.一种自动白平衡控制方法，其特征在于，该方法包含下列步骤：

撷取若干张图像；

计算该些图像的每一图像于一色彩空间坐标中与一参考点的距离值，该参考点为该色彩空间坐标的原点，该色彩空间坐标为Cr-Cb坐标；

从该些距离值中取得一判断参数，该判断参数为该些距离值的中间数或平均值；

提供至少一门坎值；

若该判断参数大于该门坎值，则执行一自动白平衡处理；

于一预设间隔内计数该判断参数小于该门坎值的次数，当该次数大于一第一次数值，则将该门坎值调小，当次数小于一第二次数值，则将该门坎值调大。

9.如权利要求8所述的自动白平衡控制方法，其特征在于，该门坎值为一与自动曝光参数相关的数值。

10.如权利要求8所述的自动白平衡控制方法，其特征在于，该方法还包含自每一该些图像中选出至少一图像区块，并根据每一该些图像的所选图像区块来计算该些距离值。

11.如权利要求10所述的自动白平衡控制方法，其特征在于，该方法还包含根据该些图像区块的锐利度来选出该些所选图像区块。

12.如权利要求8所述的自动白平衡控制方法，其特征在于，所述自动白平衡处理包含下列步骤：

接收一图像；

将该图像区分为若干个图像区块；

计算每一该些图像区块的锐利度；

自该些图像区块中选出锐利度大于一门坎值的图像区块；

计算该图像的所选图像区块的像素的一R平均值、一G平均值及一B平均值；

根据该R平均值、该G平均值及该B平均值以决定一增益调整。

13.如权利要求12所述的自动白平衡控制方法，其特征在于，该锐利度为该图像区块的边缘值。