CMOS图像传感器芯片的自动白平衡算法

1、 第 26 卷 第 2 期 2011 年 4 月 液 晶 与 显 示 C h i n e s e J o u r n a l o f L i q u i d C r y s t a l s a n d D i s p l a y s V o l . 26, N o . 2A p r . , 2011 文章编号 :1007-2780(2011 02-0224- 05C M O S 图像传感 器 芯片 的 自动白平衡算法 甘 波 , 魏 廷存 , 郑 然 (西 北 工 业 大学 计算 机 学院 , 陕西 西 安 710072, E -m a i l :s h a d o w 524163. c o

2、 m 摘 要 :针 对 C MO S 图 像 传 感 器 芯 片 中 的 自 动 白 平 衡 图 像 处 理 电 路 , 提 出 了 一 种 便 于 硬 件 实 现 的 增 益 计 算 方 法 , 并在此 基 础 上 实 现 了一 个 用 于 C MO S 图 像 传 感 器 芯 片 的 自 动 白 平 衡 算 法 。 该 算 法 将 增 益 计 算 的 计 算 法与 迭 代 法结合 使 用 , 并 用比 较器 和 移 位 寄 存器 来 取 代 复杂 的 组 合 逻 辑 单元 , 在 不 增 加 硬 件开 销 的基 础 上 提 高了 计算 精 度 与 处 理 速 度 。 关 键 词 :C MO

3、 S 图 像 传 感 器 ; 白 平 衡 ; 色 温 ; 增 益 计算 中图分类号 :T N 492; T N 911. 73 文献标识码 :A D O I :10. 3788/Y J Y X S 20112602. 0224 A u t o W h i t e B a l a n c e A l g o r i t h m f o r C M O S I m a g e S e n s o r C h i p G A N B o , W E I T i n g -c u n , Z H E N G R a n (C o l l e g e o f C o m p u t e r , N o

4、r t h w e s t e r n P o l y t e c h n i c a l U n i v e r s i t y , X i a n 710072, C h i n a , E -m a i l :s h a d o w 524163. c o m A b s t r a c t :A m e t h o d o f g a i n c a l c u l a t i o n f o r a u t o w h i t e b a l a n c e i s p r o p o s e d w h i c h i s s u i t a b l e f o r h a r d

5、 w a r e i m p l e m e n t i n C MO S i m a g e s e n s o r s c h i p . B a s e d o n t h e m e t h o d , a n a u t o w h i t e b a l a n c e a l g o r i t h m u s e d i n C MO S i m a g e s e n s o r s c h i p i s c o m p l e t e d . I t e r a t i v e m e t h o d a n d c a l -c u l a t i o n m e t

6、h o d a r e c o m b i n e d i n t h i s a l g o r i t h m , a n d c o m p a r a t o r a n d s h i f t r e g i s t e r s a r e u s e d i n s t e a d o f c o m p l e x c o m b i n a t i o n l o g i c c e l l s . T h e c o m p u t a t i o n a c c u r a c y a n d p r o c e s s i n g s p e e d a r e i m

7、p r o v e d w i t h o u t h a r d w a r e e x p e n s e s . K e y w o r d s :C MO S i m a g e s e n s o r ; w h i t e b a l a n c e ; c o l o r t e m p e r a t u r e ; g a i n c a l c u l a t i o n 收稿日期 :2010-07-16; 修订日期 :2010-08-26 基金项目 :国家 自然 科学基 金项目 ( N o . 60972157 作者简介 :甘 波 (1986- , 男 , 陕西西 安 人

8、 , 硕士 研究 生 , 主要 研究 方 向 为 混 合 信 号 集 成 电 路 设 计 。 1 引 言 C MO S 图 像 传 感 器 (C MO S I m a g e S e n s o r s , C I S 可采 用 标 准 的 C MO S 工 艺 制 造 , 具有 集 成 度 高 、 成 本 低 、 动 态 范围 宽 和 功 耗 小 等 优 点 1 , 目 前 已 广泛 应用 于 手 机 摄 像 头 、 安 保 监 控 、 数 码 相 机 、 医疗 检 查 以 及 可 视 门 铃 等领域 , 其 高 端 产品 已达 到 数 千 万 像 素 级 别 。 随 着 C MO S 工

9、艺 的 发 展 , C MO S 图 像 传 感 器 芯 片 的 集 成 度 不 断 提 高 , 单 片 相 机 已 成 为 目 前 的 主 流 产品 。 所 谓 单 片 相 机 就 是 单 片 集 成 了 图 像 传 感 器 阵 列 、 放 大 器 (P r o g r a m -m a b l e G a i n A m p l i f i e r , P G A 、 模 数 转 换 器 (A n a l o g t o D i g i t a l C o n v e r t e r , A D C 、 数 字 图 像 处 理 器 (D i g i t a l S i g n a l P

10、r o c e s s o r , D S P 和相应的 时 序 控 制 电 路 等 的 C MO S 图 像 传 感 器 芯 片 。 它 与 传 统 图 像 传 感 器 的 区 别 是 在 模 数 转 换 器 后 增 加 了 数 字 图 像处 理 器 , 并 通 过 调整 P G A 增 益 、 A D C 偏 移 以 及数 字 部 分的 通 道 增 益 来 对 图 像 数 据进 行 处 理 、 优化 。 数 字 图 像处 理 一 般 包括 色彩 插补 、 黑 平 衡 、 白 平 衡 、 曝 光 控 制 、 G a m m a 校 正 等 。 白 平 衡 处 理 的 作 用 是 对 人 眼

11、看 到 的 白色 物 体 进 行 色彩 还 原 , 去 除 光 源 色 温 对 图 像 的影响 , 使 在 照片 上 也 显示 为 白色 。 应 用 在 单 片 相 机 中 的 实 时 图 像 处 理 算 第 2 期 甘 波 , 等 :C MO S 图 像 传 感 器 芯 片 的 自动 白 平 衡 算 法 225 法 , 由于是 采 用 硬 件 电 路 实 现 的 , 因 此需 要 在 图 像 处 理 效果 (图 像 质 量 、 运 算 时 间 (处 理 速 度 与 计 算 复杂 度 (硬 件 电 路 开 销 等方 面 进 行 综 合 考 虑 。 在 较 小 硬 件开 销 的 前 提 下 ,

12、如 何 提 高 图 像处 理 速 度 和 图 像 质 量 是 图 像处 理 算 法的 关 键 所 在 。 针 对 算 法的 软 件 实 现 (对 图 像 进 行 后 台 软 件 处 理 , 目 前 已提 出 了 多 种 白 平 衡 算 法 , 如 灰 度 世 界 算 法 2、 全 反 射理论 算 法 3、 标 准 差 加 权 的 灰 度 世 界 算 法 、 亮 度 加 权 的 灰 度 世 界 算 法 4、 标 准 差 亮 度 加 权 灰 度 世 界 算 法 等 。 这些 算 法 虽 然 各 有优 缺 点 , 但 有 一 个共 同的 特 点 , 即 图 像处 理 效 果 越 好 的 算 法 运

13、算 量 就 越 大 , 运 算 复杂 度 也 就 越 高 。 因 此 这些 算 法 在 用 硬 件 实 现 时 , 硬 件 电 路 开 销 大 , 且需 要 占 用 大量的 存 储 空 间 。 本 文 针 对 自 主 研 发 的 一 款 C MO S 图 像 传 感 器 芯 片 , 提 出 了一 种 适 应 于 硬 件 实 现 的 自 动 白 平 衡 算 法 。 通 过 对 现 有 白 平 衡 算 法 进 行 优化 , 在 不 增 加 硬 件开 销 的基 础 上 , 使 得 计算 精 度 提 高 , 运 算 收 敛 时 间 减小 。 2 自 动 白 平 衡算 法 假 设 场 景 色彩 的 平

14、均 值 应 落 在 一 个 特 定的 范 围 内 , 如 果 检 测到 结 果偏 离 该 范围 , 则 调整 相应 参 数 , 并 校 正 色彩 数 据 直 到 其 均 值 落 入 指 定 的 范围 内 , 这 就 是 自 动 白 平 衡 。 该 处 理 过 程 可 以 基 于 Y C b C r 空 间 , 也 可 以 基 于 R G B 空 间 来 进 行 。 通 常 的 处 理 方 式 是通 过 校 正 R 、 B 通 道 的 增 益 , 使 得 C r 、 C b 值落 在 一 个 指 定 的 范 围 内 , 从 而 实 现 自 动 白 平 衡 。 自动 白 平 衡 算 法 有 很 多

15、 种 , 但 基 本 操 作 过 程都 可 分 为 3 个 部 分 : (1 色 温 估计 。 通 过 算 法 统 计 或 者 手 动 调 节 (用一 个 “ 标 准白 ” 的 物 体 作 为 参 考 的 方 法 , 估计 出 表 达 色 温 的 特 征 量 , 即 平 均 色 差 ; (2 增 益 计 算 。 通 过 平 均 色 差 的 比 较 , 用 计 算 、 查 表 或 者 迭 代 等方 法 , 算 出 红色 和 蓝 色 通 道 的 增 益 值 , 即 R 、 B 两 个 通 道 的 校 正 因 子 。 (3 偏 色 校 正 。 给 红色 和 蓝 色 通 道 乘 以相应 的 校 正 因

16、 子 , 调 整 通 道 增 益 , 以 达 到 校 正 色 温 影 响 、 还 原物 体 颜 色 的 效果 。 2. 1 色温估 计 一 幅 图 像 的 色 温 一 般 表 现 为 平 均 色 差 。 当 R 、 G 、 B 3 种 颜 色 的 灰 度 相 等 时 , 该 像 素 点的 色 差 为 0, 表 现 为 灰 色 或 白色 。 而 在 图 像处 理 中 , 与 亮 度 、 色 差 有 关 的 处 理 和 计 算 , 一 般 采 用 Y C b C r 色 彩 模 型 , 这 一 模 型 与 色 差 密 切 相 关 。 其 中 Y 表 示 图 像 的 亮 度 ; C b 与 C r

17、则 分 别 是 当 前 像 素 点 的 蓝 色 和 红色 分 量 , 代 表图 像 的 色 差 。 Y C b C r 色 彩 模 型 与 传统 R G B 色彩 模 型 的 转 换 如 下 所 示 : C b C r = 0. 299 0. 587 0. 114 -0. 168 7-0. 331 3 0. 5 0. 5 0. 418 7-0. 081 3 R G B 目 前 的 色 温 估计算 法一 般 是 基 于 灰 度 世 界 理 论或 者 全 反 射理论 。 灰 度 世 界 理论 认 为 , 任 何 一 幅 图 像 , 当 足 够 的 色彩 变 化 时 , 它 的 R 、 G 、 B

18、分 量均 值 会 趋 于 平 衡 , 这 个 理 论 在 全 局 白 平 衡 中 得 到 广泛 应用 。 全 反 射理论 认 为 , 一 幅 图 像 中 亮 度 最 大的点 就 是 白 点 , 即 假 设在 Y C b C r 空 间 中 Y 值 最 大的点 为 白色 , 以 此来 校 正整 幅 图 像 。 现 在 广泛 应用的 色 温 估计算 法一 般 是 将两 个 条 件 相结合 , 选 出 亮 度 较 大的一 些 类 白色 点 , 算 出 均 值 作 为 白 色 , 以 此来 调整 通 道 增 益 。 而 选 取 类 白 色 点 的 约 束 条 件 一 般 分 为 两 类 :一 种 是

19、基 于 Y C b C r 模 型 , 在 考 虑 了 Y 、 C b 、 C r 三 者之 间 的相 关 性 之 后 给 出 的 约 束 条 件为 5: Y -C b -C r 用 这个条 件 做 出 的 色 温 估计 比 较 准 确 , 但 计算 略 显 复杂 , 而 且 如 果 白 平 衡 算 法 在后 续 计算 中 主要 是 对 R 、 G 、 B 进 行 采 样 、 运 算 , 没 有 涉 及 Y 、 C b 、 C r 运 算 的 话 , 只 为 了 色 温 估计 而 进 行 色彩 模 型 转 换 并 不利 于 算 法 优 化 。 而 另 一 种 方 法 是 基 于 传 统 R G

20、 B 色彩 模 型 , 选择 R 、 G 、 B 3 分量都大 于 的点 作 为 类 白色 , 这种 方 法 操 作方 便 、 计算 简 单 、 易 于 实 现 , 但 控 制 起 来 不 够 灵 活 , 针 对不同 光 源 , 不 能 做 到 相应的 调整 。 本 文 提 出 的解 决 办 法 如 下 :用 G 分量 近似地 表 示 像 素 点 亮 度 Y , 用 R 、 B 与 G 的 差 作 为 C r 、 C b 的 近 似 值 , 用 与 Y C b C r 模 型 相 同 的 方 法 进 行 调 整 , 使 得 约 束 条 件变为 G 、 R 、 B , 将 原 来 R 、 G 、

21、 B 3 个 分量的 约 束 条 件 从 统 一的 条 件变为 3 个 略 有 差 别 的 条 件 , 而 、 、 的 值 则 是 由 前 一 帧 中 红 、 蓝 通 道 增 益 的 变 化 量 来 确 定 。 这 样 , 就 可 以 针 对不同 光 源 , 调整 约 束 条 件 , 做 到 更 准 确 地 使 更 多 的 类 白色 点 参 与 计算 , 从而 提 高 精 度 。 另 外 , 这 种 色 温 估计 的 方 法 可 以 减 少 电 路 开 销 , 并且 色 温 估计 可 以实 时 完 成 , 适 合实 时 处 理 系 统 , 不用 另 外 设置 存 储 器存 储 图 像 数 据

22、。 226 液 晶 与 显 示 第 26 卷 2. 2 增 益 计算 增 益 计算 是 在 对 图 像 进 行 色 温 估 计 的 基 础 上 , 通 过 一 些 方 法 来 得 到 通 道 增 益 , 一 般 是 对 图 像 的 红色 和 蓝 色 通 道 进 行 调 节 。 其 中 蓝 色 通 道 的 通 道 增 益 为 , 红色 为 。 常 用的 增 益 计算 方 法 有 3 种 , 分 别 是 计算 法 、 查 表 法和 迭 代 法 5 。 计 算 法 是 根 据 所 统 计 的 Y 、 C b 、 C r 或 者 R 、 G 、 B 的 值 来 计算 出 、 的 值 , 其优 点 是

23、计算 结 果 较 为 精 确 , 几 乎 只 计算 一 次 就 能 得 到 正 确 的 、 值 。 但 计算 需 要 用 到 乘 除 法 , 用 硬 件 实 现 时 开 销 很 大 。 查 表 法 是 事 先 统 计 出 一 张 表 , 记 录 不同 色 温 所 对应的 通 道 增 益 , 具有 速 度 快 的 优 点 :但 由于 表 的 容 量 有限 , 不 能 实 现 各 种 色 温 情况 的 连续 调 节 。 迭 代 法 则 是 根 据 C b 和 C r 的 关 系 , 或 者 R 、 B 与 G 的 关 系 , 通 过 不 断 地 调 整 、 实 现 。 优 点 是 增 益 调 整

24、的 计 算 简 单 、 易 于 实 现 。 但 迭 代 步 长 的 选择 需 要有 取 舍 , 如 果 取 较 大 值 会 影响 计算 精 度 , 、 的 值 可 能 发 生 抖 动 ; 而 取 值 越 小 , 则 会使 迭 代 次数 越 多 , 而因 为在 增 益 计 算 中 , 每 一 帧 图 像 只 能 进 行 一 次 迭 代 , 因 此 迭 代 收 敛 速 度会降 低 。 本 文 提 出 的 增 益 计算 法 是 将 计算 法与 迭 代 法 相结合 , 迭 代 步 长 通 过 计算 求 得 , 这 样 既 可 以 减 少 迭 代 次数 又 可 以 提 高 计算 精 度 。 其 中 蓝

25、色 通 道 的 增 益 计算 流 程 如 图 1 所 示 , 图 中 所 示的 B 与 G 分 别 表 示 类 白 色 点 蓝 色 和 绿 色 分 量 各 自 的 总 和 ; 代 表 计算 精 度 , 即 为 最 大 重 复 次 数 , 的 值 越 大 , 计算 精 度 就 越 高 ; X =2 X 表 示 将 X 增 大 为 原 来 的 2 倍 , 即 是 指 X 用二 进 制 表 示的 数 向 左 移 动 了 一 位 , n 则 表 示 X 的 二 进 制 数 向 左 移 动 了 多 少 位 , 而 在 电 路 上 X =2 X 以 及 求 2-n 的 运 算 都 可 以 用二 进 制 数

26、 的 移 位 很 简 单 地 实 现 , 相对 于 计算 法 X =B -G , n =0 X =2X , n+ X G or n=籽 N N Y Y B G 滋 =滋 -2-n 滋 =滋 +2-n 图 1 蓝 色 通 道 增 益 计算 流 程 F i g . 1 F l o w c h a r t o f b l u e c h a n n e l g a i n c a l c u l a t i o n 来 说 硬 件开 销 小 得 多 。 以 图 1 所 示的 蓝 色 通 道 的 增 益 为 例对 增 益 计 算 加 以 说明 。 在 最 后 的 增 益 计 算 中 , 如 果 用 =

27、 (12-n 来 计算 通 道 增 益 , 那 么 最 终 计 算 收 敛 时 的 迭 代 次 数 一 定 不 会 大 于 , 但 这 种 方 法 需 要 多 加 一 次 乘 法 计 算 , 增 加 了 电 路 复 杂 度 。 而 用 =2-n 来 计算 通 道 增 益 的 方 法 在 计算 中 会 与 实 际 结 果 有 一 些 误 差 , 这 个 误 差 是 随着 通 道 增 益 值 与 差 值 的 增 大 而 加 大 的 。 因 为 C I S 芯 片 中 有 自动 曝 光 控 制 部 分 来 调整 图 像 的 整 体 亮 度 , 并且 本 文 的 色 温 估计算 法 是通 过 类 白色

28、 和高 亮 度 的点 来 估算 色 温 的 , 所 以 偏 色 校 正 的 通 道 增 益 值 与 1 差 值 可 以 控 制 在 0. 5 以 内 , 这 种 程 度 的 误 差 造 成 的结 果 只 是 会使可 能 达 到 的 最 大 迭 代 次数 从 原 来 的 次 增 加 到 2 次 , 而 不 会 造 成 通 道 增 益 值 长 时 间 的 抖 动 与不 可 收 敛 的 情况 。 2. 3 偏色 校正 偏 色 校 正 就 是 给 图 像 数 据 的 红色 和 蓝 色 通 道 上加上 各 自 的 增 益 , 调 节 R 、 G 、 B 三 色 的比例 , 从 而 达 到 白 平 衡 的

29、 效果 。 为 了 达 到 更 好 的 效 果 , 一 般 应 在 色彩 插补 算 法 之 前 , 对 传 感 器 采 样 输 出 的 R G B 信 号 进 行 校 正 。 而 在 C MO S 图 像 传 感 器 中 , P G A (可 调增 益 放 大 器 上 也 可 以 进 行偏 色 校 正 , 并且 通 道 增 益 加 在 模 拟 部 分 的 P G A 上 效 果 要优于加 在 A D C 后 的 数 字 部 分 中 ; 但 因 为 P G A 的 增 益 精 度 不高 , 必 须 要 在 数 字 部 分 进 行 细 调 , 所 以 需 要 把 通 道 增 益 分 为 两 个 部

30、 分 1、 1 与 2、 2, 如 图 2 所 示 。 另 外 , 在 数 字 部 分 校 正 后需 要 进 行 防 溢 出 处 理 , 防 止 R G B 的 输 出 超 出 范围 。 ADC 像素 阵列 与 读出 电路 色彩 插补 PGA 增益 计算 色温 估计 偏色 校正 RGB RGB R G B R G B R B 滋 1 淄 1 RGB RGB 滋 2 淄 2 输 出 图 2 C MO S 图 像 传 感 器 的 自动 白 平 衡 系 统 F i g . 2 A u t o w h i t e b a l a n c e s y s t e m o f C MO S i m a g

31、 e s e n s o r 3 算 法 的验 证 结果 为 了验 证 所 提 出 算 法 的 有 效 性 , 将所 提 出 的 算 法 与 现 有 白 平 衡 算 法 进 行 了 比 较 , 采 用 由 O V 7670 图 像 传 感 器 搭 建 的 数 码 相 机 系 统 进 行 了 第 2 期 甘 波 , 等 :C MO S 图 像 传 感 器 芯 片 的 自动 白 平 衡 算 法 227 以 下测试 和验 证 : (1 对 于 色 温 已知 的 图 像 进 行 白 平 衡处 理 , 并 对比 各 通 道 的 增 益 以 及 算 法 收 敛 速 度 ; (2 给 图 像 的 各 通 道

32、 加上 一 定的 增 益 后 再 进 行 白 平 衡 算 法 , 并 统 计 在 增 益 改 变 较 大 时 各 算 法 的 计算 精 度 和 收 敛 速 度 。 图 3 为 两 种 自动 白 平 衡 算 法的 处 理 效果 。 其 中 图 (a 为关 闭 自动 白 平 衡 后 得 到 的 图 像 (未 采 用 白 平 衡 算 法 处 理 的 图 像 , 图 (b 为 采 用 文 献 5提 出 的 白 平 衡 算 法 处 理 得 到 的结 果 , 图 (c 为采 用 本 文 算 法 (取 =6 处 理 后 的结 果 。 可 以 看 出 , 在 处 理 前 , 图 像 因 为 光 源 的 问 题

33、整 体 明 显 偏 红 , 采 用 自动 白 平 衡 算 法 处 理 后 , 图 像 质 量得 到 显 著 提 升 , 且 图 (b 与 图 (c 的 图 像 效果 基 本 相同 。 通常 采 用 迭 代 法 的 自 动 白 平 衡 算 法 中 , 迭 代 步 长 不 会小 于 0. 1, 一 般 为 0. 05。 因 为 如 果 迭 代 步 长 过 大 , 会使 得 迭 代终 止 条 件 C b +C r 永 远 无 法 满 足 , 造 成 抖 动 。 这 里我 们选 用 0. 05 作 为 迭 代 步 长 , 迭 代终 止 条 件为 C b +C r 4。 而 对 于本 文 算 法 , 增

34、 益 计 算 中 移 位 寄 存 器 的 最 大 位 移 的不同 也 会 影 响 最 后 结 果 。 在 这 里 , 我 们 取不同的 值 , 对结 果 相 互 比 较 。 最 后 的 测 试 结 果 如 表 1 所 示 。 表 1 中 、 分 别 表 示 白 平 衡 算 法 收 敛 后 蓝 、 红 通 道 的 通 道 增 益 ; C b 、 C r 为 经 过 白 平 衡 处 理 后 图 像 的 蓝 、 红色 差 , 越 接近 0表 示 算 法 效果 越 好 ; (c 本文算法 =6 (b 文献 5算法 (a 处理前 图 3 自动 白 平 衡处 理 效果 F i g . 3 P r o c

35、e s s i n g e f f e c t o f a u t o w h i t e b a l a n c e 表 1 自 动白 平 衡 测 试 结 果 T a b l e 1 T e s t r e s u l t s o f a u t o w h i t e b a l a n c e 参 数 文 献 5算 法 本 文 算 法 =4 本 文 算 法 =5 本 文 算 法 =61. 4 1. 375 1. 406 25 1. 437 5 0. 9 0. 875 0. 875 0. 859 375 C b -2-4-2 0 C r 1 1 1 0 S t e p s 10 2 3 5

36、 表 2 增加 反 向 增 益 后 自 动白 平 衡 测 试 结 果 T a b l e 2 T e s t r e s u l t s o f a u t o w h i t e b a l a n c e w h i c h h a v e a r e v e r s e g a i n 参 数 文 献 5算 法 本 文 算 法 =4 本 文 算 法 =5 本 文 算 法 =61. 4 1. 387 5 1. 418 75 1. 434 375 0. 9 0. 875 0. 875 0. 859 375 C b -2-3-2 0 C r 1 1 1 0 S t e p s 26 6 7 8

37、 228 液 晶 与 显 示 第 26 卷 而 迭 代 步 数 即 为 重 复运 算 的 次数 。 从 测试 结 果 可 以 看 出 , 本 文 算 法 在 计算 收 敛 速 度 上 明 显 优化 , 而 且 当 =6 时 , 算 法对 于 色 温 调整 的 精 度 也 优于 传 统 的 白 平 衡 算 法 。 在 给 蓝 色 和 红 色 通 道 预 先 加 上 一 定 的 增 益 后 , 得 到 的结 果 如 表 2 所 示 , 其 中 初 始 的 为 0. 7, 为 1. 5。 经 过 自动 白 平 衡 后 , 图 像校 正 结 果 与 没 有 预 加通 道 增 益 之 前 无 明 显 差

38、 别 。 从 表 2 可 以 看 出 , 在 预 先加上 反 向的 通 道 增 益 , 即 加 大 、 的 变 化 量 时 , 传统 的 迭 代 法 自动 白 平 衡 算 法的 迭 代 步 数 也 会 线 性 增 加 , 而本 文 算 法 的 迭 代 步 数 稳定 , 接近 增 益 计算 中 移 位 寄 存器 的 最 大 位 移 , 且 不 会 大 于 2。 因 为在 增 益 计算 中 , 每 一 帧 图 像 只 能 进 行 一 次 迭 代 , 而 估算 色 温 以 及 计算 增 益 所 用的 时 间要 远 小 于 图 像 传 感 器 采 集 一 帧 图 像 所 用的 时 间 , 所 以 完

39、成 白 平 衡 所 用的 时 间 为 :T =N T F , 其 中 N 为 迭 代 次数 , T F 为 图 像 传 感 器 采 集 并 处 理 一 帧 图 像 所 用的 时 间 。 以 本 文测试 所 用的 30 帧 /s , 即 T F 为 1/30s 的 数 码 相 机 系 统 为 例 , 使 用 一 般 的 迭 代 算 法 进 行 自动 白 平 衡 需 要 0. 867s 才 能 完 成 偏 色 校 正 ; 而 用 本 文 算 法 在 精 度 最 高的 情况下 只 需 要 0. 267s , 而 且在 最 极 端 的 情况下 最 多 只 用 0. 4s 即 可使 得 自动 白 平 衡 的结 果 收 敛 。 4 结 论