ISP（图像信号处理）白平衡White Balance

Bertha 。 2022-12-13 01:39 239阅读 0赞

# 1.定义 #

从以下三个方面理解白平衡的定义

*  通俗理解白平衡

白平衡，字面上的理解是白色的平衡。白平衡是描述[显示器][Link 1]中红、绿、蓝三基色混合生成后白色精确度的一项指标。白平衡就涉及到了一个相对颜色的问题，比如一张纯白色的白纸，在白炽灯下拍出来颜色是白色的。但是在烛光下拍出来就是偏暖色，在晴朗的蓝天拍出来就偏冷色。那么这张纸到底是什么颜色？白平衡的初始技能就是**将在不同环境色温中的白色物体都还原成真的白色**。许多人在使用数码摄像机拍摄的时候都会遇到这样的问题：在[日光灯][Link 2]的房间里拍摄的影像会显得发绿，在室内[钨丝灯][Link 3]光下拍摄出来的景物就会偏黄，而在日光阴影处拍摄到的照片则莫名其妙地偏蓝，其原因就在于白平衡的设置上。

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此图摘自：[https://blog.csdn.net/a200800170331/article/details/82013946][https_blog.csdn.net_a200800170331_article_details_82013946]

*  从工作原理理解白平衡

白平衡是一个很抽象的概念，最通俗的理解就是让白色所成的像依然为白色，如果白是白，那其他景物的影像就会接近人眼的色彩视觉习惯。调整白平衡的过程叫做白平衡调整，白平衡调整在前期设备上一般有三种方式：预置白平衡、手动白平衡调整和自动跟踪白平衡调整。摄像机内部有三个CCD电子耦合元件，他们分别感受蓝色、绿色、红色的光线，在预置情况下这三个光电路电子放大比例是相同的，为1：1：1的关系，白平衡的调整就是根据被调校的景物改变了这种比例关系。比如被调校景物的蓝、绿、红色光的比例关系是2：1：1（蓝光比例多，色温偏高），那么白平衡调整后的比例关系为1：2：2，调整后的电路放大比例中明显蓝的比例减少，增加了绿和红的比例，这样被调校景物通过白平衡调整电路到所拍摄的[影像][Link 4]，蓝、绿、红的比例才会相同。也就是说如果被调校的白色偏一点蓝，那么白平衡调整就改变正常的比例关系减弱蓝电路的放大，同时增加绿和红的比例，使所成影像依然为白色 \[5\]  。

*  从色温色调角度理解白平衡

白平衡与色温有密切关系。不同色温光源下图像会呈现不同程度的偏色。由于人眼具有独特的适应性，使我们有的时候不能发现色温的变化。比如在钨丝灯下呆久了，并不会觉得钨丝灯下的白纸偏红，如果突然把日光灯改为钨丝灯照明，就会觉查到白纸的颜色偏红了，但这种感觉也只能够持续一会儿。摄像机的CCD并不能像人眼那样具有适应性，所以如果摄像机的色彩调整同景物照明的色温不一致就会发生偏色。那么什么是白平衡呢？**白平衡就是针对不同色温条件下，通过调整摄像机内部的色彩电路使拍摄出来的影像抵消偏色，更接近人眼的视觉习惯。白平衡可以简单地理解为在任意色温条件下，摄像机[镜头][Link 5]所拍摄的标准白色经过电路的调整，使之成像后仍然为白色**。这是一种经常出现的情况，但不是全部，白平衡其实是通过摄像机内部的电路调整（改变蓝、绿、红三个CCD电平的平衡关系）使反射到镜头里的光线都呈现为消色。如果以偏红的色光来调整白平衡，那么该色光的影像就为消色，而其他色彩的景物就会偏蓝（补色关系）在不同光照条件下观看物体时不会出现偏色。

色温：所谓色温，简而言之，就是定量地以[开尔文][Link 6]温度（K）来表示色彩。[英国][Link 7]著名物理学家[开尔文][Link 6]认为，假定某一黑体物质，能够将落在其上的所有热量吸收，而没有损失，同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话，它便会因受到热力的高低而变成不同的颜色。例如，当黑体受到的热力相当于500-550℃时，就会变成暗红色，达到1050-1150℃时 \[1\]  ，就变成黄色，温度继续升高会呈现蓝色。光源的颜色成分与该黑体所受的热力温度是相对应的，任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到的“温度”，这个温度就用来表示某种色光的特性以区别其它，这就是色温。打铁过程中，黑色的铁在炉温中逐渐变成红色，这便是黑体理论的最好例子。

色温：是表示光线中包含颜色成分的一个计量单位。**从理论上讲，色温是指绝对黑体从绝对零度( -273℃)开始加温后所呈现的颜色。黑体在受热后，逐渐南黑变红，转黄，发白，最后发出蓝色光。当加热到一定的温度，黑体发出的光所含的光谱成分，就称为这一温度下的色温，计量单位为“K” （开尔文）**

白平衡本质上是调节两个参数：色温和色调，色温调节蓝-黄偏色，色调调节绿-品红偏色。通过调节两个参数，来设置白点的位置，从而得到正确的色彩转换。

# 2.白平衡算法 #

*  **灰度世界算法GW**(自动白平衡)
 *  **全反射理论算法PR**(自动白平衡最常用之一)
 *  **GW和PR正交组合算法QCGP**
 *  **色温估计法**

**这一部分内容详见如下博客内容**

[https://blog.csdn.net/a6333230/article/details/82889842][https_blog.csdn.net_a6333230_article_details_82889842]

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