本发明公开一种自动白平衡方法，该方法包括步骤：获取LED白光灯的驱动电流值；判断所述驱动电流值是否超过预设的阈值，若是，则将当前图像的环境色温设置为预设的色温值，若否，则计算当前图像的环境色温值；根据当前图像的环境色温值进行色温增益计算，获取增益系数u和v；根据所述增益系数u和v对下一幅图像进行色温调节；重复执行上述步骤，直至色差信号Cr和Cb小于预设的阈值。本发明还公开一种自动白平衡装置，本发明能有效减小补光灯对白平衡的影响，提高白平衡效果和成像质量。
当色差信号Cr、Cb大于预设的色温阈值时，获取LED白光灯的驱动电流值，其中色差信号Cr为红色分量与亮度信号的差值，色差信号Cb为蓝色分量与亮度信号的差值，所述LED白光灯的驱动电流可通过PWM调压器调整；
比较所述驱动电流值和预设的电流阈值，判断当前环境的主导色温，若驱动电流大于电流阈值则LED白光灯为当前图像的主导色温，则将当前图像的环境色温设置为所述LED白光灯的色温，否则，在预设的约束条件下对当前图像的环境色温进行色温估计得到当前图像的环境色温值；
根据当前图像的环境色温值进行色温增益计算，获取增益系数u和v；
重复执行上述步骤，直至色差信号Cr和Cb小于预设的阈值。
2.根据权利要求1所述的自动白平衡方法，其特征在于，当所述驱动电流值超过预设的阈值时，将当前图像的环境色温设置为6500K。
3.根据权利要求1所述的自动白平衡方法，其特征在于，在所述步骤“获取LED白光灯的驱动电流值”前还包括步骤：获取当前图像的亮度值，根据所述亮度值调整光圈大小、快门速度、自动增益和LED白光灯驱动电流进行自动曝光。
4.根据权利要求3所述的自动白平衡方法，其特征在于，在进行自动曝光时，优先调整光圈大小和快门速度进行自动曝光，当光圈大小和快门速度超过预设的阈值时，再调整自动增益和LED白光灯驱动电流进行自动曝光。
5.一种自动白平衡装置，其特征在于，包括电流获取模块、判断模块、增益计算模块、色温调节模块和循环模块；
所述电流获取模块用于当色差信号Cr、Cb大于预设的色温阈值时获取LED白光灯的驱动电流值，其中色差信号Cr为红色分量与亮度信号的差值，色差信号Cb为蓝色分量与亮度信号的差值，所述LED白光灯的驱动电流可通过PWM调压器调整；
所述判断模块用于比较所述驱动电流值和预设的电流阈值，判断当前环境的主导色温，若驱动电流大于电流阈值则LED白光灯为当前图像的主导色温， 则将当前图像的环境色温设置为所述LED白光灯的色温，否则，计算当前图像的环境色温值；所述判断模块包括色温估计单元，所述色温估计单元用于在预设的约束条件下对当前图像的环境色温进行色温估计得到当前图像的环境色温值；
所述增益计算模块用于根据当前图像的环境色温值进行色温增益计算，获取增益系数u和v；
所述色温调节模块用于根据所述增益系数u和v对下一幅图像进行色温调节；
所述循环模块用于重复调用上述模块，直至色差信号Cr和Cb小于预设的阈值。
6.根据权利要求5所述的自动白平衡装置，其特征在于，所述判断模块包括色温设置单元，所述色温设置单元用于当所述驱动电流值超过预设的阈值时，将当前图像的环境色温设置为6500K。
7.根据权利要求5所述的自动白平衡装置，其特征在于，还包括自动曝光模块，所述自动曝光模块用于获取当前图像的亮度值，根据所述亮度值调整光圈大小、快门速度、自动增益和LED白光灯驱动电流进行自动曝光。
8.根据权利要求7所述的自动白平衡装置，其特征在于，所述自动曝光模块包括参数设置单元，所述参数设置单元用于在进行自动曝光时，优先调整光圈大小和快门速度进行自动曝光，当光圈大小和快门速度超过预设的阈值时，再调整自动增益和LED白光灯驱动电流进行自动曝光。
一种图像自动白平衡方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及数字成像领域，特别是涉及一种图像自动白平衡方法及装置。
背景技术
[0002] 白平衡的基本概念是“不管在任何光源下，都能将白色物体还原为白色”。自动白平衡和自动曝光都是前端数字成像设备的必备功能，其实现的好坏直接影响视频的质量。
[0003] 自然界的色温跨度极宽，我们常见的高压钠光路灯色温可低至1800K，而水域上空的晴朗蓝天色温可达27000K，自动白平衡算法可以确保成像设备在不同色温环境中的良好的颜色表现。
[0004] 由于前端设备的感光器件存在局限性，当光照条件不好时，不能呈现良好的视频效果，主要表现在噪点增多、细节分辨能力下降、暗区物体无法辨识等问题，目前安防领域通过增加辅助光源的方案解决上述问题。当前业界的辅助光源主要有两种，即红外LED灯和白光LED灯，两者的主要区别在于光的波长不同，红外LED灯只能用于黑白视频，对于既需要良好的低照效果又需要彩色视频的场合并不适用，同时由于存在发热和寿命问题，红外LED灯一直饱受诟病。而白光LED灯是节能环保的新型绿色照明灯具，是一种可见光，属于冷光源，所以不会发热且寿命长，广泛用于安防监控的辅助照明，因成像设备夜晚在白光灯的辅助照明情况下，摄取的图像是彩色的，可满足特殊应用对于图像一直是彩色的要求。
[0005] 由于LED白光灯有其特定的波长和光照特性，会对白平衡时色温计算产生一定的影响，影响白平衡效果和成像质量。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种自动白平衡方法，该方法能够有效降低LED白光灯对白平衡的影响，提高成像质量。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0008] 一种自动白平衡方法，包括步骤：获取LED白光灯的驱动电流值；判断所述驱动电流值是否超过预设的阈值，若是，则将当前图像的环境色温设置为预设的色温值，若否，则计算当前图像的环境色温值；根据当前图像的环境色温值进行色温增益计算，获取增益系数u和v；根据所述增益系数u和v对下一幅图像进行色温调节；重复执行上述步骤，直至色差信号Cr和Cb小于预设的阈值。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明还提供一种另一技术方案：
[0010] 一种自动白平衡装置，包括电流获取模块、判断模块、增益计算模块、色温调节模块和循环模块；所述电流获取模块用于获取LED白光灯的驱动电流值；所述判断模块用于判断所述驱动电流值是否超过预设的阈值，若是，则将当前图像的环境色温设置为预设的色温值，若否，则计算当前图像的环境色温值；所述增益计算模块用于根据当前图像的环境色温值进行色温增益计算，获取增益系数u和v；所述色温调节模块用于根据所述增益系数u和v对下一幅图像进行色温调节；所述循环模块用于重复调用上述模块，直至色差信号Cr和Cb小于预设的阈值。
[0011] 本发明的有益效果在于：区别于现有技术中存在的白平衡效果及成像效果不佳的问题，本发明通过将LED白光灯的驱动电流纳入白平衡控制的参考因素中，判断所述驱动电流值是否超过预设的阈值，若是，则将当前图像的环境色温设置为预设的色温值，因此，有效减小LED白光灯对白平衡的影响，从而提高自动白平衡的效果和成像质量。
附图说明
[0012] 图1为本发明一实施方式中一种自动白平衡方法的执行方法流程图；
[0013] 图2为本发明一实施方式中一种自动白平衡装置的功能结构框图；
[0014] 主要标号说明：
[0015] 10-电流获取模块；20-判断模块；30-增益计算模块；40-色温调节模块；50-循环模块。
具体实施方式
[0016] 名词解释：
[0017] 色差信号Cr和Cb：YCbCr空间的视频信号表示，Cb为蓝色分量与亮度信号的差值，Cr为红色分量与亮度信号的差值；
[0018] 增益系数u和v：系统自定义参数，u和v分别为Cr和Cb的增益校正因子[0019] 约束条件α、β和γ：系统自定义参数，α、β和γ均为预设的约束值，由大量的场景测试和灯箱测试统计获得；
[0020] 为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0021] 本发明最关键的构思在于：通过判断LED白光灯驱动电流来设定自动白平衡的图像环境色温，有效减小LED白光灯对白平衡的影响，从而提高自动白平衡的效果和成像质量。
[0022] 请参阅图1，一种自动白平衡方法，包括步骤：
[0023] S1、获取LED白光灯的驱动电流值；
[0024] S2、判断所述驱动电流值是否超过预设的阈值，若是，则将当前图像的环境色温设置为预设的色温值，若否，则计算当前图像的环境色温值；
[0025] S3、根据当前图像的环境色温值进行色温增益计算，获取增益系数u和v；
[0026] S4、根据所述增益系数u和v对下一幅图像进行色温调节；
[0027] S5、重复执行上述步骤，直至色差信号Cr和Cb小于预设的阈值。
[0028] 本发明所设计的自动白平衡是在YUV空间进行的，不考虑亮度信号Y，使用色差信号Cr、Cb进行运算。处理器首先获得色差信号Cr、Cb，当色差信号Cr、Cb大于预设的色温阈值时，计算图像的环境色温，并根据环境色温进行增益计算，获得调整增益系数u和v，然后u、v值返回给下一幅图像做色温调节，如果下一幅图像色温估计还没有通过，则继续迭代，反之，结束迭代过程，即当Cr、Cb小于预设的阈值，即完成了一次自动白平衡的运算。
[0029] 其中，环境色温计算是摄像机自动白平衡算法的三个基本操作中最重要的一环，色温估计必须估算出正确的色差，才能保证后续操作的正确性，特别是在参考图像充满大面积彩色时，算法必须具有一定的鲁棒性，以保证色彩的完整性。
[0030] 本发明针对色温计算这一环节，进行了优化处理，充分考虑LED白光灯对实际使用的影响，因此，当色差信号Cr、Cb大于预设的色温阈值时，获取LED白光灯的驱动电流值，通过将所述驱动电流与预设的电流阈值进行比较，判断当前环境的色温主导色温，当驱动电流大于电流阈值时说明LED白光灯的色温是当前图像的主导色温，其余灯光的色温对于成像设备的影响较小，因此将当前图像的环境色温值定LED白光灯的色温，在本实施方式中所述色温设定为6000K至7000K，从而有效减小低照时的色温计算误判。
[0031] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过对LED白光灯驱动电流的采集与判断来调整当前图像的环境色温，有效减小低照时的色温计算误判，提高自动白平衡的效果和成像质量。
[0032] 进一步的，为了能更加准确的计算当前图像的环境色温值，本实施方式在在预设的约束条件α、β和γ下对当前图像的环境色温进行色温估计得到当前图像的环境色温值，其中，α、β和γ均为预设的约束值，α、β和γ由大量的场景测试和灯箱测试统计获得最终确定下来的约束条件，如公式1所示：
[0033]
[0034] 公式1
[0035] 进一步的，在本实施方式中，当所述驱动电流值超过预设的阈值时，将当前图像的环境色温设置为6500K。
[0036] 进一步的，在上述实施方式中，在所述步骤“获取LED白光灯的驱动电流值”前还包括步骤：
[0037] 获取当前图像的亮度值，根据所述亮度值调整光圈大小、快门速度、自动增益和LED白光灯驱动电流进行自动曝光。
[0038] 本实施方式将LED白光灯驱动电流纳入自动曝光的调整参数中，使自动曝光更加准确。
[0039] 因自动增益对图像的质量存在一定的影响，因此，为了提高图像的质量，减小自动增益对图像的影响，在进行自动曝光时，优先调整光圈大小和快门速度进行自动曝光，当光圈大小和快门速度超过预设的阈值时，再调整自动增益和LED白光灯驱动电流进行自动曝光。
[0040] 在现有技术中，LED白光灯被用于补光时，只设置有开启与关闭或高、中、低若干档，因此，在开启LED白光灯或调整LED白光灯时，环境的光线和色温会有明显的跳变，从而对自动白平衡产生冲击性影响，降低白平衡的效果。因此，在上述实施方式中，通过PWM调压器来调整LED白光灯的驱动电流，实现LED白光灯驱动电流无线调整，并且，将LED白光灯的驱动电流初值设置为最小开启电流。从而，实现LED白光灯驱动电线线性调整，进一步提高自动白平衡效果。
[0041] 请参阅图2，本发明还提供一种自动白平衡装置，该装置包括电流获取模块10、判断模块20、增益计算模块30、色温调节模块40和循环模块50；
[0042] 所述电流获取模块10用于获取LED白光灯的驱动电流值；
[0043] 所述判断模块20用于判断所述驱动电流值是否超过预设的阈值，若是，则将当前图像的环境色温设置为预设的色温值，若否，则计算当前图像的环境色温值；
[0044] 所述增益计算模块30用于根据当前图像的环境色温值进行色温增益计算，获取增益系数u和v；
[0045] 所述色温调节模块40用于根据所述增益系数u和v对下一幅图像进行色温调节；
[0046] 所述循环模块50用于重复调用上述模块，直至色差信号Cr和Cb小于预设的阈值。
[0047] 进一步的，所述判断模块20包括色温估计单元，所述色温估计单元用于在预设的约束条件α、β和γ下对当前图像的环境色温进行色温估计得到当前图像的环境色温值。
[0048] 进一步的，所述判断模块20包括色温设置单元，所述色温设置单元用于当所述驱动电流值超过预设的阈值时，将当前图像的环境色温设置为6500K。
[0049] 进一步的，所述自动白平衡装置还包括自动曝光模块，所述自动曝光模块用于获取当前图像的亮度值，根据所述亮度值调整光圈大小、快门速度、自动增益和LED白光灯驱动电流进行自动曝光。
[0050] 进一步的，所述自动曝光模块包括参数设置单元，所述参数设置单元用于在进行自动曝光时，优先调整光圈大小和快门速度进行自动曝光，当光圈大小和快门速度超过预设的阈值时，再调整自动增益和LED白光灯驱动电流进行自动曝光。
[0051] 综上所述，本发明提供的自动白平衡方法和装置能有效减小LED白光灯对自动白平衡的影响，提高自动白平衡的效果和成像质量，同时，本发明环境色温计算准确，能够有效防止因LED白光灯光线突变对自动白平衡所造成的影响，进一步提高成像质量。
[0052] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
