好色之图 | CMOS成像如何模拟人眼色彩感受?ISP算法有大招

2017-01-09 16:27:34 来源:EEFOCUS
分享到:
标签:

CMOS sensor拍摄的场景可能时时在变化,每次计算AWB得到的Gain会不一致,有时候甚至相差很多,如果实时调整AWB gain的话会让视频画面的色彩有跳跃感,看起来不舒服。为此,通常会做两点,一是AWB gain计算有一个稳定区间,每次计算所得AWB gain后会映射到某个色温C,假设原先的C和当前计算所得的C差异不大(小于某个阈值)的话,就不做调整,也就是说当画面色温变化不大的时候白平衡不变;二是两次色温差异超过阈值,需要调整的话,要采用渐进式慢慢的调整,例如R_gain原本为1.0,调整为2.0,那么每个Frame gain增加0.01,需要100个Frame才能调整到位,以30fps为例,就需要3.3秒时间,这样画面会渐渐的转变过去,看起来比较柔和舒适,没有闪烁的感觉。

 

3.2 Color Correction Matrix

色彩校正矩阵CCM 通常在RGB domain 进行,并且在AWB之后。AWB把白色校正了,相应的其他色彩也跟着有明显的变化,可以说色彩基本正确了,只是饱和度有点低,色彩略有点偏差。CCM就是要保持白色(灰色)不变,把其他色彩校正到非常精准的地步。先看一下CCM计算公式。

 

 

这里CCM之前的像素为[r,g,b]’,CCM之后的像素为[R,G,B]’。 CCM的实现比较简单,就是一个简单的矩阵运算,它的困难在于如何确定矩阵的系数。我们先分析一下这个矩阵中系数的物理意义。C00表示r分量对R的影响,C01和C02分别表示g和b分量对R的影响,假设CMOS的模型完全吻合人眼模型,那么显然C00=1,C01=C02=0,实际上CMOS image sensor中的滤镜不能完全过滤掉那些不希望看到的光波,如图Figure 3.1.2。CCM前后的效果比对大致如下。


Figure 3.2.1 CCM前后比对


在Figure3.1.2中,X轴表示光波的波长,三条不同color的曲线分别表示某CMOS sensor中三种感光单元对不同光波频率的敏感程度。 CMOS sensor感光单元所接受的光波频率普遍太宽,三种色彩出现混叠,导致图像的色彩不够鲜艳。为了消除这种混叠,CCM中的系数就具有一种普遍的规律,系数C00,C11,C22都大于1,其他的系数则都小于0或者近似0。G对R的影响要大于B对R的影响,所以C01的绝对值要比C02的绝对值大。同样,C21的绝对值要比C20的绝对值大。


CCM不能改变白色。白色意味着r=g=b时,计算结果R=G=B=r=g=b,由此我们可以得出:

 

以上公式是CCM必须坚持的原则,这样原本9个独立的系数可以缩减为6个,我们把C00,C11和C22用其他的系数表示。根据经验我们再设定其他6个系数的取值范围,例如可以约束C01范围是[-3,0],C02范围是[-1,0]。要得出这6个系数的确切数值,过程有点复杂,首先来看Imatest对色彩的评价方法。


拍在灯箱中各种色温下的24色卡图片,从图片中取出24个色块所代表的颜色,转换到Lab色彩空间,和标准的24色卡颜色进行比较。如下图右

 

Figure 3.2.2 Imatest 色彩比较


在Figure3.2.2右侧的图片中,小方块代表24个标准色在Lab空间的坐标,小圆点表示实测出来的24种颜色在Lab空间的坐标,二者之间的连线表示误差大小。通常认为误差越小越好,圆点往外侧偏移表示色彩太鲜艳,往内侧偏移表示色彩太淡,其他方向表示色彩偏差。

 

手慢无!20W USB PD电源管理方案曝光
STM32微控制器HID与音频冲突问题解析
汽车充电新方案,不看你就OUT了!
下载MATLAB实用白皮书,囊括无线设计工作流程和性能
 
关注与非网微信 ( ee-focus )
限量版产业观察、行业动态、技术大餐每日推荐
享受快时代的精品慢阅读
 

 

作者简介
侯莅聪
侯莅聪

东南大学研究生毕业,在瑞晟微电子工作12年。是数字IC设计资深经理和数字图像处理专家,拥有多篇专利。参与研发的USB camera产品,获得市场占有率第一的位置。

继续阅读
手机双摄带来的福利都被这些图像传感器厂商瓜分?
手机双摄带来的福利都被这些图像传感器厂商瓜分?

去年华为与徕卡合作,为广大酷爱拍照的朋友们奉献了拥有徕卡SUMMARIT系列双镜头的华为P9,成功带热手机双摄风潮。之后iPhone 7、华为Mate9、小米6一次又一次的将双摄风推向高潮。且双摄热席卷的不只是旗舰机市场,荣耀6X、cool1 dual、红米Pro等多款千元机也有搭载双摄。

中国芯势力︱冲击高端CMOS市场被索尼/OV拦路,格科微只能玩低端货?

本期的《中国芯势力》,与非网小编就带大伙一起好好认识一下这位CMOS图像传感器领域的小红人。

面对汽车图像处理各种挑战,ARM新一代ISP处理器能应对自如?

自动驾驶再创新进展。 为强化车用图像处理效能,以尽早实现自动驾驶愿景,安谋国际(ARM)宣布推出新一代影像讯号处理器(ISP)--ARM Mali-C71,因应汽车图像处理所面临的挑战,包括在极端条件下对影像进行快速的处理和分析,除可加速自驾车发展时程,也有望为汽车产业带来全新标准。

撬动ADAS的CMOS图像传感器,你到底了解多少

近年来,汽车安全的重要性越来越重要了,行车辅助安全驾驶(ADAS)在汽车领域的应用也越来越广泛。智能安全驾驶、自动巡航控制、汽车雷达波应用、全景立体图像环视系统等等汽车电子分支领域对汽车自动驾驶起到举足轻重的作用。

CMOS微缩时代告终?超越硅晶的新技术哪来寻

传统的硅基半导体技术形成了摩尔定律的基础,并在数十年来持续落实于产业界,如今它正日益成熟,业界也越来越迫切需要一种超越硅晶的新技术蓝图...

更多资讯
大数据公司爆出乱象,行业将面临大洗牌?

最近的大数据行业,风声鹤唳。

柯洁大战AlphaGo赛场外的故事,这应该是棋手该有的生活

今天柯洁将和AlphaGo进行最后一场比赛,比赛的结果已经不重要,但人们都希望看到精彩的比赛过程。

AlphaGo 3:0横扫柯洁,这个人工智能团队还给人类留了份大礼

5月27日,升级后的AlphaGo所向披靡,最终以3:0赢下了这次人机大战。这也将是人机大战的最后3局比赛了。

艾睿电子荣膺Amphenol年度亚太分销商

全球技术解决方案提供商艾睿电子公司(Arrow Electronics, Inc. 纳斯达克股票代码:ARW)在上周在美国内华达州拉斯维加斯举行的安费诺(Amphenol)2017 EDS峰会上荣获“2017 Amphenol年度亚太分销商年度奖”。

看中南京这块宝地,中星微是要在这儿干点啥

邓中翰表示,在未来发展的过程中,我们愿意投入技术成果和研发力量,与政府一起在城市大脑的研发、建设和运营方面进行探索,并在不久的将来成为重要的城市基础设施,让数据和智能服务像电力一样无处不在,无所不能,为南京市的可持续发展提供智力和动力。中星微近年来在徐庄软件园和江北新区都有项目落地。

微话题

首届“华为手机开放日”启动

你是如何看待余承东反思的? ……
Moore8直播课堂
【技能篇】留学小鲜肉教你数据手册正确的打开方式

【技能篇】留学小鲜肉教你数据手册正确的打开方式

2017-06-01 20:00:00
电赛准备阶段重要一环——数据手册。想要了解一个芯片最核心有效的工作方式,唯有熟读其官方给出的数据手册。很多小伙伴在阅读英文版数据手册时常常遇到一些无法理解的语言或词汇,怎么办?百度、有道?但有时翻
【工具篇】PCB深坑不断!老铁带你电赛三步走之第1步

【工具篇】PCB深坑不断!老铁带你电赛三步走之第1步

2017-06-02 20:00:00
PCB设计称得上电赛中最重要的一环。不少同学设计之初没有精益求精导致项目进展缓慢,延误了比赛进度。相信众多网友在PCB设计中都遇到过各种坑,今天具有电赛丰富经验的大神考诉你PCB、原理图设计时必须
【工具篇】PCB深坑不断!老铁带你电赛三步走之第2步

【工具篇】PCB深坑不断!老铁带你电赛三步走之第2步

2017-06-04 20:00:00
PCB设计称得上电赛中最重要的一环。不少同学设计之初没有精益求精导致项目进展缓慢,延误了比赛进度。相信众多网友在PCB设计中都遇到过各种坑,今天具有电赛丰富经验的大神考诉你PCB、原理图设计时必须
【工具篇】PCB深坑不断!老铁带你电赛三步走之第3步

【工具篇】PCB深坑不断!老铁带你电赛三步走之第3步

2017-06-09 20:00:00
PCB设计称得上电赛中最重要的一环。不少同学设计之初没有精益求精导致项目进展缓慢,延误了比赛进度。相信众多网友在PCB设计中都遇到过各种坑,今天具有电赛丰富经验的大神考诉你PCB、原理图设计时必须
【第四期】“众所周知”的电子研发经验分享-倾角传感器和加速度传感器的研发(下)

【第四期】“众所周知”的电子研发经验分享-倾角传感器和加速度传感器的研发(下)

2017-06-14 19:30:00
本系列课程主要围绕嵌入式研发工程师”众所周知”的从业历程分享进行,从线上实习到研发总监的各类项目工作经验分享。通过交流让大家了解相关的技术以及那个时代研发的部分情况,古今一辙,抛砖引玉,给人以灵感