CN111629121B - 影像调整方法以及相关的影像处理电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种影像调整方法以及相关的影像处理电路，用以对一影像的每一画素进行以下操作：取得对应当前画素的三原色(R、G、B)值以及红外光值；产生分别对应该R、G、B值的多个初始补偿参数；根据对应该R、G、B值的该些初始补偿参数以及该IR值来产生一过度补偿参数；将该过度补偿参数是与至少一临界值进行比较，以产生一补偿调整系数；以及使用该补偿调整系数来对该影像进行红外光串扰补偿。

Description

影像调整方法以及相关的影像处理电路

技术领域

本发明是关于一种影像补偿技术，尤其关于对红外光串扰(infrared crosstalk，简称IR Crosstalk)进行补偿的相关技术，适用于三原色红外光感测器(R、G、B、IRsensor)，能针对感测器自动计算合适的红外光干扰补偿参数。

背景技术

当环境光线中有IR成分时，都会透过混合型的R、G、B、IR滤波阵列中的IR画素吸收感光，然而在三原色(R、G、B)以及、红外光(IR)光谱中，就会有串扰(crosstalk)现象发生，可参考图1的理想的光谱以及图2的有串扰现象的光谱，这是因为IR与R、G、B光之间产生了干扰，而造成了图2所示的重叠现象。现今的感测器制造技术并无法有效地阻隔或吸收非来自颜色讯号，因此在具有高度IR成分的光能量时，物体颜色就会受到红外光串扰影响发生色彩偏移的色彩冲淡(color washout)现象。IR光可能来自于视讯系统的人脸辨识系统，也可能来自于偏黄的灯光，例如卤素灯所发出的灯光。

美国专利US 20100289885 A1揭露一种红外光串扰补偿技术，其对输出的R、G、B讯号值分别扣除一定比例的IR讯号值：

R_new＝R_ori-k1×IR_ori

G_new＝G_ori-k2×IR_ori

B_new＝B_ori-k3×IR_ori

IR_new＝IR_ori

其中R_new、G_new、B_new、IR_new分别为调整后的R、G、B值以及IR值，R_ori、G_ori、B_ori、IR_ori分别为原来的R、G、B值以及IR值，而k1、k2、k3为使用者根据红外光串扰影响自行设定的固定比例参数。此先前技术的作法只能粗略地去抵销红外光的影响成份，而并非针对实际影响状况去作调整，更有可能造成过度补偿或是R、G、B的色偏。以红色光值作举例说明，其红外光串扰补偿公式为：

R__new＝R__ori-k1*IR__ori

虽然此补偿公式对于大部分的情况都可以提供一定程度的补偿效果，但是当IR__ori过高时，会使得补偿值也跟着提高，导致k1*IR__ori的数值甚至会大于红色光本身的数值R__ori，此时得到的R_new明显是不正确的(R_new会呈现0或是负数)。而这现象容易在户外太阳光较强或是室内灯光带有高IR成份的情况下发生，使得红外光串扰补偿值过高造成色偏，特别是容易发生画面颜色偏绿的情况。因此，实有需要一种新颖且比较没有副作用的方法来改善上述过度补偿的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供影像调整方法以及相关的影像处理电路，以改善上述先前技术所面临的问题。

本发明的一实施例提供了一种影像调整方法，用以对一影像的每一画素进行以下操作：取得对应当前画素的三原色(R、G、B)值以及红外光(infrared ray，IR)值；产生分别对应该R、G、B值的多个初始补偿参数；根据分别对应该R、G、B值的该些初始补偿参数以及根据该IR值来产生一过度补偿参数；将该过度补偿参数是与至少一临界值进行比较，以产生一补偿调整系数；以及使用该补偿调整系数来对该影像进行红外光串扰(IR crosstalk)补偿。

本发明的一实施例提供了一种影像处理电路，包含一储存单元以及一处理器，其中该储存单元用以暂存数据，且该处理器用以接收一影像，并且对该影像的每一画素进行以下操作：取得对应当前画素的R、G、B、IR值；产生分别对应该R、G、B值的多个初始补偿参数；根据分别对应该R、G、B值的该些初始补偿参数以及根据该IR值来产生一过度补偿参数；将该过度补偿参数是与至少一临界值进行比较，以产生一补偿调整系数；以及使用该补偿调整系数来对该影像进行红外光串扰补偿。

本发明实施例可侦测会被过度补偿的区域，并对此补偿区域套用不一样的调整参数来预防对红外光串扰进行过度补偿现象。

附图说明

图1是为根据本发明一实施例的影像补偿方法的流程图；

图2根据本发明一实施例的对应图1的影像处理电路的示意图。

符号说明：

100 方法

102～112 步骤

200 影像处理电路

210 储存单元

220 处理器

具体实施方式

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬体制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的“包含”是为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

本发明提供一种红外光串扰过度补偿预防机制来改善习知技术所面临的问题，本发明的技术大致可分为“侦测可能过度补偿区域”以及“针对过度补偿区域做补偿参数调整”两大部份，细节介绍如下。

I.侦测可能过度补偿区域

以红色光来进行说明，过度补偿是由于k1*IR_ori的值很接近R_ori，甚至大于R_ori，所以我们用k1*(IR_ori/R_ori)来作为候选补偿特征值，以此方法可决定出对应绿色光、蓝色光的候选补偿特征值。接着，从对应R、G、B的候选补偿特征值中选取一最大者来作为过度补偿特征值X，此特征值越大越有可能是遭到过度补偿的画素。以下是X的计算公式：

其中k1、k2、k3分别为对应该R、G、B值的该些初始补偿系数，IR(i,j)、R_ori(i,j)、G_ori(i,j)、B_ori(i,j)分别为当前画素原始的IR、R、G、B值。k1(i,j)、k2(i,j)、k3(i,j)分别为当前画素的R、G、B的红外光串扰初始补偿参数。

II.针对过度补偿区域做补偿参数调整

此部分会根据过度补偿特征值X对补偿参数做调整，以得到补偿调整系数W_final，调整参数计算公式如下

其中TH1、TH2分别为使用者设定的第一、第二过度补偿临界值，W1、W2分别为使用者设定的调整上限值及下限值。举例来说，TH1、TH2可分别设定为0.8、1.05，而W1、W2可分别设定为0.8、0.6，但这只是其中一种可能的参数设定，本发明并不以此为限。此外，上述方程式可透过建立查找表(look-up table，LUT)来实现。

参见上述第一列方程式可知，当过度补偿特征值X低于TH1时(例如低于0.8)时，由于这样的值造成过度补偿的可能性较低，W_final值的上限可限定在W1或是1，也就是说，可能对于不进行调整或只进行微幅调整。举例来说，当X低于TH1时，若不欲对初始补偿参数进行调整，可令W_final的值为1，因为最后输出的最终补偿参数k_final会等于初始补偿参数k乘上W_final，使得最终补偿参数k_final的值会维持在初始补偿参数k的值。在另一实施方式中，当X低于TH1时，若只对初始补偿参数进行调整，可令W_final的值为W1，使得最终补偿参数k_final与初始补偿参数k的差距不大。

接着，参见第二列方程式，当过度补偿特征值X是介于TH1和TH2之间时，会对W值进行调整，以使W_final介于W1和W2之间，其中X若越接近TH1，所得到的W_final也会越接近W1；反之，X若越接近TH2，所得到的W_final则会越接近W2。只要能达到实质上类似的效果，W_final的决定方式不一定要依照上述第二列方程式所示的内插关系。

接着，参见第三列方程式，当过度补偿特征值X大于TH2时，则代表处于红外线值极大的环境，例如有强烈太阳光照射的环境，这时W_final会被下修但会被限定最低不得低于W2，使得画素不至于被过度下修而产生色偏。

在取得W_final之后，接下来针对分别对应R、G、B的初始补偿参数进行调整乘上补偿调整系数W_final，以得出分别对应R、G、B的调整后补偿参数k1_final、k2_final、k3_final，方程式如下：

k1_final＝k1(i,j)*W_final；

k2_final＝k2(i,j)*W_final；以及

k3_final＝k3(i,j)*W_final；

其中k1_final、k2_final、k3_final是分别为对应R、G、B的最终补偿系数。

接着，使用以上最终补偿参数k1_final、k2_final、k3_final进行红外光串扰补偿，方程式如下：

R_final(i,j)＝R_ori(i,j)-k1_final*IR(i,j)；

G_final(i,j)＝G_ori(i,j)-k2_final*IR(i,j)；

B_final(i,j)＝B_ori(i,j)-k3_final*IR(i,j)。

其中R_final(i,j)、G_final(i,j)、B_final(i,j)是为最终要输出的调整后R、G、B值，能够大幅改善因传统技术过度补偿所造成的色偏，并且能够更准确地显示接近实际影像的色彩。

综上所述，本发明提供一种红外光串扰过度补偿侦测特征值计算方法以及一种红外光串扰过度补偿参数调整方法。本发明能有效侦测出影像中可能遭到过度补偿的区域，并对此补偿区域套用不一样的调整参数(例如一较低的调整值)，以预防红外光串扰过度补偿现象发生。另外，由于影像的每个画素都经过各自的红外光值检测，本发明能够只针对影像中会对于红外光串扰作过度补偿的部份作修正，而不会去影响需要影像中需要受到适当补偿的部份(或是仅作些微调整)。

以上发明概念可归纳为图1所示的影像补偿方法100，请注意，假若可获得实质上相同的结果，则这些步骤并不一定要遵照图1所示的执行次序来执行。图1所示的流程可被图2所示的影像处理电路200所采用，其中影像处理电路200包含储存单元210以及处理器220，且影像处理电路200可以应用于各种摄影机以及视讯设备。储存单元210用以暂存数据，处理器220用以执行影像补偿方法100以及各种相关运算。影像补偿方法100可简单归纳如下：

步骤102：接收影像；

步骤104：取得对应当前画素的R、G、B、IR值；

步骤106：产生分别对应该R、G、B值的多个初始补偿参数；

步骤108：根据对应R、G、B值的初始补偿参数以及IR值来产生过度补偿参数；

步骤110：将过度补偿参数是与临界值进行比较，以产生补偿调整系数；

步骤112：使用补偿调整系数来对影像进行红外光串扰补偿。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种影像调整方法，用以对一影像的每一画素进行以下操作：

取得对应当前画素的三原色R、G、B值以及红外光(infrared ray)IR值；

产生分别对应该R、G、B值的多个初始补偿参数；

根据分别对应该R、G、B值的该些初始补偿参数以及根据该IR值来产生一过度补偿参数；

将该过度补偿参数是与至少一临界值进行比较，以产生一补偿调整系数；以及

使用该补偿调整系数来对该影像进行红外光串扰(IR crosstalk)补偿；

其中，根据分别对应该R、G、B值的初始补偿参数与该IR值来产生该过度补偿参数的步骤包含：

根据对应该R、G、B值的初始补偿参数与该IR值的乘积来分别产生分别对应该R、G、B值的以下三个乘积，并且选取以上三个乘积中最大者作为该过度补偿参数：

其中k1、k2、k3分别为对应该R、G、B值的该些初始补偿系数，(i,j)是为画素的坐标位置，R_ori、G_ori、B_ori、IR分别为该R、G、B、IR值。

2.根据权利要求1所述的影像调整方法，其中该至少一临界值包含一第一过度补偿临界值、一第二过度补偿临界值、一调整上限值以及一调整下限值；将该过度补偿参数是与至少一临界值进行比较以产生该补偿调整系数的步骤包含：

将该过度补偿参数与该第一过度补偿临界值、该第二过度补偿临界值进行比较，并且根据比较结果来取得大小介于该调整上限值以及该调整下限值之间的该补偿调整系数。

3.根据权利要求2所述的影像调整方法，其中将该过度补偿参数与该第一过度补偿临界值、该第二过度补偿临界值进行比较，并且根据该比较结果来取得大小介于该调整上限值以及该调整下限值之间的该补偿调整系数的步骤是用以下方程式表示：

其中TH1、TH2是分别为该第一过度补偿临界值、该第二过度补偿临界值，W1、W2是分别为该调整上限值、该调整下限值，X是为该过度补偿参数，W_final是为该补偿调整系数。

4.根据权利要求1所述的影像调整方法，其中该至少一临界值包含一第一过度补偿临界值、一第二过度补偿临界值、一调整上限值以及一调整下限值；将该过度补偿参数是与至少一临界值进行比较以产生该补偿调整系数的步骤包含：

将该过度补偿参数与该第一过度补偿临界值、该第二过度补偿临界值进行比较，并且根据比较结果来取得大小介于1以及该调整下限值之间的该补偿调整系数。

5.根据权利要求4所述的影像调整方法，其中将该过度补偿参数与该第一过度补偿临界值、该第二过度补偿临界值进行比较，并且根据该比较结果来取得大小介于1以及该调整下限值之间的该补偿调整系数的步骤是用以下方程式表示：

其中TH1、TH2是分别为该第一过度补偿临界值、该第二过度补偿临界值，W1、W2是分别为该调整上限值、该调整下限值，X是为该过度补偿参数，W_final是为该补偿调整系数。

6.根据权利要求3或5所述的影像调整方法，其中该第一过度补偿临界值、该第二过度补偿临界值分别为0.8、1.05，且该调整上限值、该调整下限值分别为0.8、0.6。

7.根据权利要求1所述的影像调整方法，其中使用该补偿调整系数来对该影像进行红外光串扰补偿的步骤包含：

根据该补偿调整系数以及分别对应该R、G、B值的该些初始补偿参数来产生分别对应该R、G、B值的最终补偿参数，其中对应该R、G、B值的该些最终补偿参数用以下方程式来表示：

k1_final＝k1(i,j)*W_final；

k2_final＝k2(i,j)*W_final；以及

k3_final＝k3(i,j)*W_final；

其中k1_final、k2_final、k3_final是分别为对应R、G、B的最终补偿系数，W_final是为该补偿调整系数。

8.根据权利要求7所述的影像调整方法，其中使用该补偿调整系数来对该影像进行红外光串扰补偿的步骤另包含：

分别使用对应R、G、B的该些最终补偿系数来产生对应R、G、B的最终输出的R、G、B值，其中该些最终输出的R、G、B值用以下方程式来表示：

R_final(i,j)＝R_ori(i,j)-k1_final*IR(i,j)；

G_final(i,j)＝G_ori(i,j)-k2_final*IR(i,j)；以及

B_final(i,j)＝B_ori(i,j)-k3_final*IR(i,j)；

其中R_final(i,j)、G_final(i,j)、B_final(i,j)分别为最终输出的R、G、B值，R_ori(i,j)、G_ori(i,j)、B_ori(i,j)、IR(i,j)分别为该R、G、B、IR值，其中i、j是为画素的坐标位置。

9.一种影像处理电路，包含：

一储存单元，用以暂存数据；以及

一处理器，用以接收一影像，并且对该影像的每一画素进行以下操作：

取得对应当前画素的三原色R、G、B值以及红外光(infrared ray)IR值；

产生分别对应该R、G、B值的多个初始补偿参数；

根据分别对应该R、G、B值的该些初始补偿参数以及根据该IR值来产生一过度补偿参数；

将该过度补偿参数是与至少一临界值进行比较，以产生一补偿调整系数；以及

使用该补偿调整系数来对该影像进行红外光串扰(IR crosstalk)补偿；

其中，根据分别对应该R、G、B值的初始补偿参数与该IR值来产生该过度补偿参数的步骤包含：

根据对应该R、G、B值的初始补偿参数与该IR值的乘积来分别产生分别对应该R、G、B值的以下三个乘积，并且选取以上三个乘积中最大者作为该过度补偿参数：

其中k1、k2、k3分别为对应该R、G、B值的该些初始补偿系数，(i,j)是为画素的坐标位置，R_ori、G_ori、B_ori、IR分别为该R、G、B、IR值。

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