CN103079077A

CN103079077A - 一种图像处理方法

Info

Publication number: CN103079077A
Application number: CN2011103288981A
Authority: CN
Inventors: 申冬; 彭茂; 傅璟军; 胡文阁
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2031-10-26
Also published as: CN103079077B

Abstract

一种图像处理方法，属于数字图像处理领域，该图像处理方法包括如下步骤：S1、获取图像每个像素的红色分量、绿色分量、蓝色分量；S2、在图像帧无效期间，设定色彩校正矩阵、或设定色域空间转换矩阵、或计算色彩校正系数矩阵与色域空间转换矩阵的乘积的组合矩阵；S3、在图像行有效期间，利用色彩校正矩阵、或色域空间转换矩阵、或组合矩阵对所述图像每个像素的红色分量、绿色分量、蓝色分量进行校正。该图像处理方法能按需要进行图像处理的选择；而如果同时进行色彩校正和空间转换处理，该方法对色彩校正系数矩阵与色域空间转换矩阵的合并和图像校正处于不同的时间段，能重复利用乘法器，减少乘法器的使用，从而达到减小电路面积的效果。

Description

一种图像处理方法

技术领域

本发明属于数字图像处理领域，尤其涉及一种图像处理方法。

背景技术

在现有技术中，由于色彩滤波器(color filter)特性的影响，用CMOS图像传感装置拍摄的图像色彩往往不正，即从CMOS传感器中出来的图像颜色有色偏，需要一定的方法来校正，一种公知的校正方法是：

拍摄一张颜色校验片(color checker)—标准色板的图片，计算所拍摄图像中每一块色块的平均值，与标准色板中相应色块的标准值做比较，估算出颜色校正矩阵(color matrix)中各校正系数(color coefficient)应调的方向和范围，直至达到色彩校正的目的。颜色校正公式如下：

(1’)

其中，R’、G’、B’为标准色板中的标准值，R、G、B为拍摄后图像对应的值，Color correction matrix 为颜色校正矩阵。

在CMOS传感器装置中，作为公知的常用色彩校正矩阵通常为3X3矩阵：

(2’)

且需满足：M11+M12+M13=1； (3’)

M21+M22+M23=1； (4’)

M31+M32+M33=1； (5‘)

RGB空间数据转换到YCbCr空间的公式如下：

(6’)

为色域空间转换矩阵。

为YCbCr空间数据，

为经过色彩校正后的RGB空间数据。

现有技术的色彩校正和RGB空间转换到YCbCr空间，都一步一步分别进行，不能按需要进行选择。另外，如果需要同时进行色彩校正和空间转换运算，需要进行多次乘法运算，所需乘法器也比较多，使得图像处理电路的面积较大。

发明内容

本发明为解决现有图像处理方法中存在的技术问题，提供一种图像处理方法。

一种图像处理方法，包括如下步骤：

S1、获取图像每个像素的红色分量、绿色分量、蓝色分量；

S2、在图像帧无效期间，设定色彩校正矩阵、或设定色域空间转换矩阵、或计算色彩校正矩阵与所述色域空间转换矩阵的乘积的组合矩阵；

S3、在图像行有效期间，利用所述色彩校正矩阵、或所述色域空间转换矩阵、或所述组合矩阵对所述图像每个像素的红色分量、绿色分量、蓝色分量进行校正。

本发明的图像处理方法在图像帧无效期间，设定色彩校正矩阵、或设定色域空间转换矩阵、或计算色彩校正矩阵与色域空间转换矩阵乘积的组合矩阵；在图像行有效期间，利用所述色彩校正矩阵、或所述色域空间转换矩阵、或所述组合矩阵对所述图像每个像素的红色分量、绿色分量、蓝色分量进行校正。该图像处理方法能按需要进行图像处理的选择，而如果同时进行色彩校正和空间转换处理，该方法中的对色彩校正矩阵与色域空间转换矩阵的合并和图像校正处于不同的时间段，能重复利用乘法器，减少乘法器的使用，从而达到减小电路面积的效果。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的图像处理方法流程图。

图2是本发明实施例提供的帧同步信号和行同步信号的波形图。

图3是本发明实施例2提供的的图像处理方法流程图。

图4是本发明实施例提供的根据当前积分时间和当前全局增益值调整色彩校正矩阵的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一种图像处理方法的实施例，如图1所示，包括如下步骤：

S1、获取图像每个像素的红色分量、绿色分量、蓝色分量；

S2、在图像帧无效期间，设定色彩校正矩阵、或设定色域空间转换矩阵、或计算色彩校正矩阵与色域空间转换矩阵的乘积的组合矩阵；

如图2所示，T1为图像帧无效时间段，T2为图像行有效时间段。为了确定帧无效期间，需要检测处于帧无效的开始时间及结束时间。为了确定行有效期间，需要检测处于帧有效且行有效的开始时间及结束时间。

所述色彩校正矩阵为：

(1)

且需满足：M11+M12+M13=1； (2)

M21+M22+M23=1； (3)

M31+M32+M33=1； (4)

所述color correction matrix为色彩校正矩阵，所述M11、M12、M13、M21、M22、M23、M31、M32、M33为色彩校正系数；

色域空间转换矩阵为

；a11、a12、a13、a21、a21、a23、a31、a32、a33为色域空间转换系数。

计算预设色彩校正矩阵与预设色域空间转换矩阵乘积的组合矩阵的公式如下：

(6)

为组合矩阵，

为色域空间转换矩阵，

为色彩校正矩阵。

本发明的图像处理方法在图像帧无效期间，设定色彩校正矩阵、或设定色域空间转换矩阵、或计算色彩校正矩阵与色域空间转换矩阵乘积的组合矩阵；在图像行有效期间，利用所述色彩校正矩阵、或所述色域空间转换矩阵、或所述组合矩阵对所述图像每个像素的红色分量、绿色分量、蓝色分量进行校正。该图像处理方法能按需要进行图像处理的选择，而如果同时进行色彩校正和空间转换运算，该方法中的对色彩校正矩阵与色域空间转换矩阵的合并和图像校正处于不同的时间段，能重复利用乘法器，减少乘法器的使用，从而达到减小电路面积的效果。

用3*3的常数色彩校正矩阵对输入图像进行线形变换，乘法计算引入额外的噪声，图像在低光照下各个处理环节引入的噪声叠加将导致最终图像糟糕的噪声水平。色彩表现与信噪水平是评价图像质量的两大重要指标。在暗场景下积分时间和全局增益都很大，相应的噪声也处于高水平。考虑到低光照场景下噪声控制水平比色彩表现更为重要的现实，则采用降低色彩校正矩阵的系数来降低噪声。

一种处理方法是，在所述图像处理方法的步骤S1和步骤S2之间加入如下步骤：S4：在图像帧无效期间，获取当前积分时间和当前全局增益值；

S5：在图像帧无效期间，根据所述当前积分时间和所述当前全局增益值调整色彩校正矩阵。

如图3所示，则整个图像处理方法包括如下步骤：S1、获取图像每个像素的红色分量、绿色分量、蓝色分量；

S4：在图像帧无效期间，获取当前积分时间和当前全局增益值；

S5：在图像帧无效期间，根据所述当前积分时间和所述当前全局增益值调整色彩校正矩阵；

S2、在图像帧无效期间，设定所述调整后的色彩校正矩阵、或设定色域空间转换矩阵、或计算所述调整后的色彩校正矩阵与色域空间转换矩阵的乘积的组合矩阵；

S3、在图像行有效期间，利用所述调整后的色彩校正矩阵、或所述色域空间转换矩阵、或所述组合矩阵对所述图像每个像素的红色分量、绿色分量、蓝色分量进行校正。

作为本发明实施例，如图4所示，所述步骤S5具体包括：

S51、判断所述当前积分时间是否大于所述积分时间阈值，当所述当前积分时间大于所述积分时间阈值时，则判定进入低光场景；

S52、在低光场景下，判断所述当前全局增益值是否大于所述全局增益阈值，如果所述当前全局增益值大于所述全局增益阈值，判定需要对色彩校正矩阵进行自动调整；

S53、若判定需要自动调整色彩校正矩阵，计算所述当前全局增益值与全局增益阈值的差值，利用差值确定调整系数k；

S54、利用调整系数k对所述色彩校正矩阵进行调整。

所述当前全局增益值与全局增益阈值的差值越大，则调整系数k值越小，所述调整系数k的取值范围为[0,1]，即当差值较大时，则当前处于暗光环境，相应的噪声也处于高水平。考虑到低光照场景下噪声控制水平比色彩表现更为重要的现实，则K取最小值0，降低色彩校正矩阵的系数来达到降低图像噪声的目的。当差值较小时，则K取最大值1，使图像具有较高的色彩表现。

所述调整后的色彩校正矩阵如下：

(5) 所述为调整后色彩校正矩阵，k为调整系数。

作为本发明的实施例，则对应步骤S2中，在图像帧无效期间，计算调整后的色彩校正矩阵与色域空间转换矩阵乘积的组合矩阵具体如下：

组合矩阵为：

(7)

为组合矩阵，

为色域空间转换矩阵，

为调整后的色彩校正矩阵。

本发明的图像处理方法在图像帧无效期间，根据当前积分时间和当前全局增益值对色彩校正矩阵进行调整，以满足不同光照场景下对图像进行色彩校正的需求，在图像帧无效期间，还设定调整后的色彩校正矩阵、或设定色域空间转换矩阵、或计算调整后的色彩校正矩阵与色域空间转换矩阵乘积的组合矩阵；在图像行有效期间，利用所述调整后色彩校正矩阵、或所述色域空间转换矩阵、或所述组合矩阵对所述图像每个像素的红色分量、绿色分量、蓝色分量进行校正。该图像处理方法能按需要进行图像处理的选择，而如果同时进行色彩校正和空间转换处理，该方法中的对色彩校正矩阵与色域空间转换矩阵的合并和图像校正处于不同的时间段，能重复利用乘法器，减少乘法器的使用，从而达到减小电路面积的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种图像处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取图像每个像素的红色分量、绿色分量、蓝色分量；

2.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述图像处理方法的步骤S1和步骤S2之间还包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，所述步骤S5包括：

S54、利用调整系数k对所述色彩校正矩阵进行调整。

4.如权利要求3所述的图像处理方法，其特征在于，所述步骤S54具体为：所述差值越大，则调整系数k值越小。

5.如权利要求4所述的图像处理方法，其特征在于，所述调整系数k的取值范围为[0,1]。

6.如权利要求3所述的图像处理方法，其特征在于，所述色彩校正矩阵为：

(1)

且需满足：M11+M12+M13=1； (2)

M21+M22+M23=1； (3)

M31+M32+M33=1； (4)

所述调整后矩阵为：

(5)

所述

为调整后色彩校正矩阵，k为调整系数。

7.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述图像处理方法还包括：检测处于帧无效的开始时间及结束时间。

8.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述图像处理方法还包括：检测处于帧有效且行有效的开始时间及结束时间。