數碼相機中的白平衡和色彩校正

簡介

白平衡和色彩校正是執(zhí)行的處理作，用于確保捕獲的數碼相機圖像具有適當的色彩保真度。 在數碼相機中，使用帶有彩色濾光片的光探測器陣列來檢測和捕獲圖像。 此傳感器無法像人眼那樣精確地檢測光線，因此需要對檢測到的圖像進行一些處理或校正，以確保最終圖像真實地表示原始場景的顏色。

白平衡

定義

白平衡作（也稱為顏色平衡、光源校正）使用白色作為標準，將正確的整體顏色“偏差”添加到捕獲的圖像中。這樣做的目的是基本上希望場景中的所有白色對象在圖像中都是白色的。

白平衡是必要的，原因有兩個：

1、傳感器本身在可見光范圍內并非同樣敏感spectrum，因此白色場景對象的顏色將發(fā)生變化，具有不同的色。

2、人眼會適應光源中的不同色調，使白色物體即使在不同顏色的燈光下也呈現相同的白色。 有必要讓相機進行相同的調整，否則圖片看起來會像是有色偏。

白平衡作

白平衡作是通過確保場景中的白色元素在圖像中顯示為白色來實現的。當各個顏色元素信號相等時，打印機和顯示器等輸出設備將創(chuàng)建白色。換句話說，當顯示器的 RGB 信號相等 R = G = B 時，將在計算機顯示器上創(chuàng)建白色。打印機也是如此。 當 C = Y = M 時，將創(chuàng)建白色。 因此，對于捕獲的圖像，當白色場景元素的顏色數據信號相等時，將獲得白平衡。 在查看場景中白色元素的捕獲數據時，如果 R = G = B（或其他顏色空間中的等效性），則圖像是“白平衡的”。 如果我們查看白色場景元素的數據，并且顏色數據不相等我們需要執(zhí)行白平衡校正作，使顏色信號相等，圖像是白平衡的

其中 R、G 和 B是白平衡輸出信號，R、G 和 B 是白平衡之前來自相機的 R、G 和 B 輸出信號，A 是均衡白色信號所需的系數。根據您是在顏色插值之前還是之后執(zhí)行白平衡，可能有兩個單獨的綠色信號，一個用于拜耳模式中的每個綠色像素，一個用于每個像素，每個信號都有一個相應的白平衡系數。

白平衡實現

白平衡可以作為后處理步驟實現。 計算響應白色場景而均衡顏色信號所需的白平衡系數。 顏色信號乘以這些系數，生成的圖像是白平衡的。需要對捕獲的每張圖像執(zhí)行此作。

在 Motorola ImageMOS? 陣列中，可以通過單獨調整每個顏色信號的顏色通道增益來實現白平衡。 這樣就無需對圖像進行后處理。 白平衡系數轉換為等效的顏色通道增益，在退出傳感器陣列芯片之前調整顏色信號。

白平衡的挑戰(zhàn)在于確定顏色通道系數或增益應該是多少。 實現此目的的典型方法是捕獲白色（或灰色，灰色只是白色的“陰影”）卡或其他白色元素的圖像，并檢查相機輸出。 計算適當的系數或通道增益，使顏色信號在捕獲白卡時相等。

這有幾個問題。需要對使用的每種不同的光源進行白平衡。 在室外進行白平衡的相機在室內照明下不會進行白平衡，反之亦然。 此外，大多數相機用戶根本不想費心捕捉白卡圖像并完成白平衡程序，即使不經常需要。 因此，攝像機需要有一種自動進行白平衡的方法。 為了實現這一點，許多相機都有白平衡算法，用于確定白平衡系數或不同標準光源的設置，這些算法可以編程到相機中。

Motorola 的 ImageMOS? 傳感器支持任何這些白平衡實現。 白平衡可以作為后處理步驟完成，也可以對顏色通道增益進行編程。 白平衡系數或顏色通道增益可以通過自動白平衡算法進行控制，并在需要時不斷更新。 如果需要，摩托羅拉為此目的開發(fā)了配套芯片和算法。