CN103377467B - 图像补偿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像补偿的方法，包括以下步骤：分割参考图像，以形成MxN个像素补偿区块；根据像素补偿区块，计算每J行中，每I个像素区块的实际补偿值，其中M、N、I、J为正整数，且1≤I≤M以及1≤J≤N；储存实际补偿值；分割拍摄图像，以形成MxN个像素校正区块；以及根据实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿，其中对应于未储存实际补偿值的像素校正区块，则先根据实际补偿值，计算而得到其对应的估计补偿值，再进行补偿。

Description

图像补偿的方法

技术领域

本发明是有关于一种图像补偿的方法，且特别是有关于一种补偿色差效应的图像补偿的方法。

背景技术

在一般的图像采集装置中，其利用电荷耦合元件(Charge-coupled device，CCD)或互补式金属氧化层半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)之类的感光元件捕捉通过镜头进入机身内的光线。在光线通过镜片组时，会产生折射将图像呈现于CCD或CMOS上。然而，由于光线的折射会导致能量的衰减，而经过镜片边缘的光线所产生的折射角会较经过镜片中心的光线所产生的折射角大，因此造成了所拍摄图像的边缘较暗，但是中心却较亮的结果，此效应称为色差(Color Shading)效应。

为了消去色差效应，在一般现有的技术中，最常使用的图像补偿方法为以下两种：利用将图像分割成MxN个区块，并针对每一个区块计算补偿系数以对图像进行补偿；或是将图像在水平方向分割成M个区块，并计算其各区块的补偿系数，再将图像在垂直方向分割成N个区块，并计算其各区块的补系数，最后将水平与垂直的补偿系数相乘以得到整体图像的补偿系数。

在上述的第一种二维的图像补偿方法中，若将图像分割成较多个区块时，虽然可以得到较为精确的补偿系数，但是却需要相当大的存储器来储存这些补偿系数；若是将图像分割成较少区块时，虽然较为节省存储器空间，然而补偿系数的误差将会变大，使得补偿的图像品质降低。而在第二种一维的图像补偿方法中，其以两个一维的补偿系数组成，因此存储器只需储存M+N个补偿系数，虽然其所耗费的存储器空间较第一种方法来的少，但由于其仅为两个一维补偿系数，因此补偿系数仍较为不精确。

发明内容

本发明提供一种图像补偿的方法，其利用以固定间隔取样计算补偿系数，并且以内插或外插的方式得到对应于每一区块的补偿系数的方式，达成一种兼具提升补偿效能以及节省存储器空间的图像补偿的方法。

本发明提供一种图像补偿的方法，包括以下步骤：分割参考图像，以形成MxN个像素补偿区块；根据像素补偿区块，计算每J行中，每I个像素补偿区块的实际补偿值，其中M、N、I、J为正整数，且1≤I≤M以及1≤J≤N；储存实际补偿值；分割拍摄图像，以形成MxN个像素校正区块；以及根据实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿，其中对应于未储存实际补偿值的像素校正区块，则先根据实际补偿值，计算而得到其对应的估计补偿值，再进行补偿。

在本发明的一实施例中，计算实际补偿值的步骤还包括：计算每一个像素补偿区块的像素平均值，并且令最大的像素平均值为标准像素平均值；以及将标准像素平均值除以像素平均值以得到实际补偿值。

在本发明的一实施例中，根据实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿的步骤包括：根据相邻的实际补偿值，进行内插运算，以得到第一估计补偿值，其中M-1与N-1分别为I与J的整数倍。

在本发明的一实施例中，所述的图像补偿的方法还包括：根据实际补偿值与第一估计补偿值，补偿所有MxN个像素校正区块。

在本发明的一实施例中，所述的图像补偿的方法适用于包括存储器单元的图像采集装置，其中存储器单元储存有((M-1)/I+1)x((N-1)/J+1)个实际补偿值。

在本发明的一实施例中，内插运算为双线性内插运算或双立方内插运算。

在本发明的一实施例中，根据实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿的步骤包括：根据相邻的实际补偿值进行内插运算，以得到第一估计补偿值；以及根据部分实际补偿值与部分第一估计补偿值，进行外插运算，以得到第二估计补偿值，其中M-1不为I的整数倍、N-1不为J的整数倍或M-1不为I的整数倍以及N-1不为J的整数倍。

在本发明的一实施例中，根据实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿的步骤还包括：根据部分第一估计补偿值进行外插运算，以得到第三估计补偿值。

在本发明的一实施例中，根据实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿的步骤还包括：根据第二估计补偿值进行内插运算，以得到第三估计补偿值。

在本发明的一实施例中，根据实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿的步骤还包括：根据实际补偿值、第一估计补偿值、第二估计补偿值以及第三估计补偿值，补偿所有MxN个像素校正区块。

在本发明的一实施例中，所述的图像补偿的方法在分割参考图像的步骤前还包括采集参考图像。

在本发明的一实施例中，所述的图像补偿的方法在分割拍摄图像的步骤前还包括采集拍摄图像。

在本发明的一实施例中，参考图像为均匀色块。

基于上述，本发明的实施例所述的图像补偿的方法，相较于现有的补偿方法，更为减少了所占的存储器空间，进而使得图像采集装置的设计成本得以大幅降低，并且提供更为良好的补偿效能，使得所采集的图像品质得以进一步提升。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为依照本发明一实施例的图像补偿的方法的步骤流程图；

图2A～2C为依照图1的实施例的图像补偿的方法的示意图；

图3为依照本发明另一实施例的图像补偿的方法的步骤流程图；

图4A～4C为依照图3的实施例的图像补偿的方法的示意图。

附图标记说明：

S100、S102、S104、S106、S108、S110、S112、S114、S116、S216、S218、S220：图像补偿的步骤流程；

10、20、30、40、50：像素校正区块；

1000：5x5像素校正区块；

1000’：4x5像素校正区块；

R_1～R_9：实际补偿值；

P_1～P_16：第一估计补偿值；

Q_1～Q_3：第二估计补偿值；

S1、S2：第三估计补偿值。

具体实施方式

本发明的实施例中所提出的图像补偿的方法，可对图像采集装置(如相机、摄影机等)所产生的色差(Color Shading)效应进行补偿，进而提升图像品质的方法。为了使本发明的内容更容易明了，以下特举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。

图1为依照本发明一实施例的图像补偿的方法的步骤流程图。请参照图1，为了补偿色差效应，步骤S100中图像采集装置(未绘示出)首先需要在均匀亮度的环境下采集一个均匀色块作为参考图像。接着，图像补偿单元(未绘示出)分割参考图像，以形成MxN个像素补偿区块(步骤S102)，并且自第一行第一列的像素补偿区块开始计算MxN个像素补偿区块中，垂直方向每I个以及水平方向每J个的实际补偿值(步骤S104)。换句话说，图像补偿单元根据像素补偿区块，计算其每J行中，每I个像素区块的实际补偿值，其中M、N、I、J为正整数，且1≤I≤M以及1≤J≤N。

在计算实际补偿值的步骤(S104)中，图像补偿单元计算每一个像素补偿区块的像素平均值，并且令其中最大的像素平均值为标准像素平均值，并且将标准像素平均值除以每一个像素区块的像素平均值，以得到对应于每一像素补偿区块的实际补偿值，并且在步骤S106中将补偿单元计算出的实际补偿值储存于存储器单元(未绘示出)中。

此时图像采集装置已经完成了实际补偿值的计算，因此可以针对所需拍摄的图像进一步的进行补偿，然而，上述步骤中，其中参考图像亦可经由拍摄采集之外的其他方式输入至图像采集装置中，本发明不以此为限。

接着，在步骤S108中，图像采集装置采集拍摄图像，并且图像补偿单元进行类似于步骤S102的动作，分割所采集的拍摄图像，以形成MxN个像素校正区块(S110)，使得图像补偿单元可以依据上述步骤所得到的实际补偿值对拍摄图像中的所有MxN个像素校正区块进行补偿(S112)。

在接下来的步骤中，图像处理单元根据实际补偿值进行运算，对所有MxN个像素校正区块进行补偿(步骤S112)。由于在本实施例中，M-1与N-1分别为I与J的整数倍，使得所计算出的实际补偿值恰好落于MxN个像素校正区块的每一边上。因此，图像补偿单元可根据实际补偿值更进一步地利用内插的方式计算出对应于未储存实际补偿值的像素校正区块的估计补偿值。

在步骤S114中，图像补偿单元根据相邻的实际补偿值进行内插运算，以得到第一估计补偿值，并且在步骤S116中，根据实际补偿值以及第一估计补偿值，补偿对应的像素校正区块。

以下再举一例来说明上述步骤。图2A～2C为依照图1的实施例的图像补偿的方法的示意图。请参照图2A，此处以5x5个像素校正区块为例，并且以每两个像素补偿区块储存一个实际补偿值的间隔进行补偿，亦即M＝5，N＝5并且I＝2，J＝2。

请参照图1与图2A～2C，图像采集装置采集参考图像，令图像补偿单元将其分割为5x5像素补偿区块并计算得出实际补偿值R_1～R_9后，将实际补偿值R_1～R_9储存于存储器单元中。接着在图像采集装置采集拍摄图像后，图像补偿单元同样将其分割为5x5像素校正区块1000，并且根据实际补偿值进行补偿。由于此时仍有多个像素校正区块不具有对应的补偿值，因此图像补偿单元根据相邻的实际补偿值进行内插运算，其中在本实施例是以双线性内插运算为例，以计算像素校正区块所对应的第一估计补偿值P1～P16，然而此处的内插运算也可应用其他内插运算方式(如双立方内插运算)求得对应的第一估计补偿值P1～P16，本发明不以此为限。

在图2B与2C中，以对应实际补偿值R1、R2、R4、R5的像素校正区块以及对应第一估计补偿值P1、P3、P4、P5、P8所组成的一区块更进一步地说明本实施例使用双线性内插运算获得第一估计补偿值P1～P16的步骤。

首先，图像补偿单元进行垂直方向的内插运算，其内插实际补偿值R_1与实际补偿值R_4获得估计补偿值P_3；相同地，图像补偿单元内插实际补偿值R_2与实际补偿值R_5获得估计补偿值P_5。

接着，图像补偿单元进行水平方向的内插运算，内插实际补偿值R_1、R_2得到第一估计补偿值P_1，内插第一估计补偿值P_3、P_5得到第一估计补偿值P_4以及内插实际补偿值R_4、R_5得到第一估计补偿值P_8，因此得到了对应此3x3区块的所有第一估计补偿值。

最后，根据图2B与2C的运算方法，可以进一步的以相同的步骤得到对应所有5x5像素校正区块1000的每一个第一估计补偿值P_1～P_16，并且根据实际补偿值R_1～R_9与第一估计补偿值P_1～P_16补偿每一个像素校正区块。

在一些实施例中，M-1不为I的整数倍或N-1不为J的整数倍时，所对应于MxN个像素校正区块的实际补偿值将不会恰好落在像素校正区块的每一边上，因此需要另一方法进一步地计算无法仅借助于内插取得的估计补偿值。

图3为依照本发明另一实施例的图像补偿的方法的步骤流程图。请参照图3，在图3中，步骤S100～S110与前述的实施例相同，故不再赘述。由于本实施例是在M-1不为I的整数倍、N-1不为J的整数倍或M-1与N-1同时不为I与J的整数倍的情况下，因此本实施例所述的方法与前述的实施例不同之处在于根据实际补偿值对所有MxN个像素校正区块进行补偿的步骤S112中，必须更进一步地以外插运算的方式得到部分无法仅以内插方式得到的估计补偿值。

本实施例的步骤S114与前述相同，图像补偿单元根据相邻的实际补偿值进行内插运算，而得到其间隔中的第一估计补偿值。

接着，图像补偿单元根据对应于相对在MxN个像素校正区块中最外围的实际补偿值与相邻的第一估计补偿值进行外插运算，而得到对应于部分像素校正区块的第二估计补偿值(步骤S216)。

最后图像补偿单元根据部分相邻的第一估计补偿值进行外插运算，以得到对应于另一部分像素校正区块的第三估计补偿值(步骤S218)，并且根据实际补偿值、第一估计补偿值、第二估计补偿值以及第三估计补偿值，补偿所有MxN个像素校正区块(步骤S220)。其中步骤S218在其他实施例中，第三估计补偿值亦可利用对应于不同像素校正区块的补偿值进行内插运算或外插运算所获得，如利用相邻的第二估计补偿值间互相进行内插运算，以得到第三估计补偿值，本发明不以此为限。

以下再举一例来说明上述步骤。图4A～4C为依照图3的实施例的图像补偿的方法的示意图。请参照图4A，此处以4x5个像素校正区块为例，并且以每两个像素补偿区块储存一个实际补偿值的间隔进行补偿，亦即M＝4，N＝5并且I＝2，J＝2。

请参照图3与图4A～4C，图像采集装置采集参考图像，令图像补偿单元将其分割为4x5像素补偿区块并计算得出实际补偿值R_1～R_6后，将实际补偿值R_1～R_6储存于存储器单元中。接着在图像采集装置采集拍摄图像后，图像补偿单元同样将其分割为4x5像素校正区块1000’，并且根据实际补偿值进行补偿。本实施例的图像补偿的方法至此与上述的实施例大致相同，其不同之处在于本实施例若仅依据实际补偿值R_1～R_6进行内插运算，仅能得到第一估计补偿值P_1～P_9，而无法得到对应于像素校正区块10～50的估计补偿值。

在图4B与图4C中，以对应实际补偿值R1、R2、R4、R5的像素校正区块、对应第一估计补偿值P1、P3、P4、P5、P8以及像素补偿区块10～30所组成的一区块更进一步地说明本实施例的补偿方法。

首先，图像补偿单元根据实际补偿值R_1、R_2、R_4、R_5进行前述的双线性内插运算而得到第一估计补偿值P_1、P_3、P_4、P_5、P_8，此部分与前述相同，故不再赘述。

接着，图像补偿单元根据实际补偿值R 4与第一估计补偿值P_3外插得到第二估计补偿值Q_1，并且根据实际补偿值R_5与第一估计补偿值P_5外插得到第二估计补偿值Q_2。再根据第一估计补偿值P_4与P_8外插得到第三估计补偿值S_1，其中第三估计补偿值S_1亦可由第二估计补偿值Q_1与Q_2内插所得，本发明不仅限于此。

最后，根据图4B与图4C的运算方法，可以进一步的以相同的步骤得到对应所有5x5个像素校正区块的每一个第二估计补偿值Q_1、Q2、Q_3以及第三估计补偿值S_1、S_2，并且根据实际补偿值R_1～R_9、第一估计补偿值P_1～P_16、第二估计补偿值Q_1、Q2、Q3以及第三估计补偿值S_1、S_2补偿每一个像素校正区块。

综上所述，本发明的实施例所述的图像补偿的方法仅在存储器单元内储存((M-1)/I+1)x((N-1)/J+1)个实际补偿值，相较于现有的二维色差补偿方法，更为减少了所占的存储器空间，进而使得图像采集装置的设计成本得以大幅降低，而相较于现有的一维色差补偿方法，本发明的实施例则提供更为良好的补偿效能，使得所采集的图像品质得以进一步提升。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (16)

1.一种图像补偿的方法，其特征在于，包括：

分割一参考图像，以形成MxN个像素补偿区块；

根据该些像素补偿区块，仅计算每J行中，每I个像素补偿区块的多个实际补偿值，其中M、N、I、J为正整数，且1≦I≦M以及1≦J≦N，M、N至少之其一大于1；

储存该些实际补偿值；

分割一拍摄图像，以形成MxN个像素校正区块；以及

根据该些实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿，其中对应于未储存实际补偿值的像素校正区块，则先根据该些实际补偿值，进行内插运算而得到其对应的多个估计补偿值，再进行补偿。

2.根据权利要求1所述的图像补偿的方法，其特征在于，计算该些实际补偿值的步骤还包括：

计算每一像素补偿区块的一像素平均值，并且令最大的像素平均值为一标准像素平均值；以及

将该标准像素平均值除以该些像素平均值以得到该些实际补偿值。

3.根据权利要求1所述的图像补偿的方法，其特征在于，根据该些实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿的步骤包括：

根据相邻的该些实际补偿值，进行该内插运算，以得到多个第一估计补偿值，其中M-1与N-1分别为I与J的整数倍。

4.根据权利要求3所述的图像补偿的方法，其特征在于，还包括：

根据该些实际补偿值与该些第一估计补偿值，补偿所有MxN个像素校正区块。

5.根据权利要求3所述的图像补偿的方法，其特征在于，适用于包括一存储器单元的一图像采集装置，所述该存储器单元储存有((M-1)/I+1)x((N-1)/J+1)个实际补偿值。

6.根据权利要求3所述的图像补偿的方法，其特征在于，该内插运算为双线性内插运算或双立方内插运算。

7.根据权利要求1所述的图像补偿的方法，其特征在于，根据该些实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿的步骤包括：

根据相邻的该些实际补偿值，进行该内插运算，以得到多个第一估计补偿值；以及

根据部分该些实际补偿值与部分该些第一估计补偿值，进行一外插运算，以得到多个第二估计补偿值，其中M-1不为I的整数倍、N-1不为J的整数倍或M-1不为I的整数倍以及N-1不为J的整数倍。

8.根据权利要求7所述的图像补偿的方法，其特征在于，根据该些实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿的步骤还包括：

根据部分该些第一估计补偿值，进行该外插运算，以得到多个第三估计补偿值。

9.根据权利要求8所述的图像补偿的方法，其特征在于，根据该些实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿的步骤还包括：

根据该些实际补偿值、该些第一估计补偿值、该些第二估计补偿值以及该些第三估计补偿值，补偿所有MxN个像素校正区块。

10.根据权利要求7所述的图像补偿的方法，其特征在于，根据该些实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿的步骤还包括：

根据该些第二估计补偿值，进行该内插运算，以得到多个第三估计补偿值。

11.根据权利要求10所述的图像补偿的方法，其特征在于，根据该些实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿的步骤还包括：

根据该些实际补偿值、该些第一估计补偿值、该些第二估计补偿值以及该些第三估计补偿值，补偿所有MxN个像素校正区块。

12.根据权利要求7所述的图像补偿的方法，其特征在于，该内插运算为双线性内插运算或双立方内插运算。

13.根据权利要求1所述的图像补偿的方法，其特征在于，在分割该参考图像的步骤前还包括采集该参考图像。

14.根据权利要求1所述的图像补偿的方法，其特征在于，在分割该拍摄图像的步骤前还包括采集该拍摄图像。

15.根据权利要求1所述的图像补偿的方法，其特征在于，该参考图像为一均匀色块。

16.一种图像补偿的方法，其特征在于，包括：

分割一参考图像，以形成MxN个像素补偿区块；

根据该些像素补偿区块，仅计算每J行中，每I个像素补偿区块的多个实际补偿值，其中M、N、I、J为正整数，且1≦I≦M以及1≦J≦N，M、N至少之其一大于1；

储存该些实际补偿值；

分割一拍摄图像，以形成MxN个像素校正区块；以及

根据该些实际补偿值，对所有MxN个像素校正区块进行补偿，其中对应于未储存实际补偿值的像素校正区块，则先根据该些实际补偿值，计算而得到其对应的多个估计补偿值，再进行补偿，其中计算该些实际补偿值的步骤还包括：

计算每一像素补偿区块的一像素平均值，并且令最大的像素平均值为一标准像素平均值；以及

将该标准像素平均值除以该些像素平均值以得到该些实际补偿值。