什么是白平衡漂移-白平衡漂移概念

Word什么是白平衡漂移_白平衡漂移概念

白平衡，字面上的理解是白色的平衡。白平衡是描述（顯示器）中紅、綠、藍(lán)三基色混合生成后白色精確度的一項指標(biāo)。白平衡是電視攝像領(lǐng)域一個非常重要的概念，通過它可以解決色彩還原和色調(diào)處理的一系列問題。白平衡是隨著（電子）影像再現(xiàn)色彩真實而產(chǎn)生的，在專業(yè)攝像領(lǐng)域白平衡應(yīng)用的較早，現(xiàn)在家用電子產(chǎn)品（家用攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)）中也廣泛地使用，然而技術(shù)的發(fā)展使得白平衡調(diào)整變得越來越簡單容易，但許多使用者還不甚了解白平衡的工作原理，理解上存在諸多誤區(qū)。

它是實現(xiàn)攝像機(jī)圖像能精確反映被攝物的色彩狀況，有手動白平衡和自動白平衡等方式。許多人在使用數(shù)碼攝像機(jī)拍攝的時候都會遇到這樣的問題：在（日光燈）的房間里拍攝的影像會顯得發(fā)綠，在室內(nèi)鎢絲燈光下拍攝出來的景物就會偏黃，而在日光陰影處拍攝到的照片則莫名其妙地偏藍(lán)，其原因就在于白平衡的設(shè)置上。

白平衡是什么？怎么理解白平衡？

首先要明白什么是白平衡，它指的是在圖像處理的過程中，對原本材質(zhì)為白色的物體的圖像進(jìn)行色彩還原，去除外部光源色溫的影響，使其在照片上也顯示白色。

那色溫是怎么理解的呢？這個概念其實有點繞，它是開爾文通過黑體（blackbody）這一理想光源，在不同溫度下，所發(fā)出光線的顏色特性來定義的。黑體是一個理想化的概念。它是這么一個物體，能發(fā)光，但會吸收掉任何來自外部的光線，同時又會把吸收的所有能量以光的形式完全釋放出來，所以叫做黑體。黑體的溫度單叫做開爾（K）。從3300K到9300K的溫度變化情況下，它發(fā)光的顏色分別是，紅色，白色、藍(lán)色。便于理解，你可以這么想象，火焰你肯定見過，內(nèi)焰溫度較低，外焰溫度較高（藍(lán)色），內(nèi)焰溫度較低的地方是黃色的（暖色），于是火焰最外面溫度最高的地方反而會是藍(lán)色的（冷色），是不是有點反常識。而色溫就是借助黑體的這個溫度變化特性來量化色彩傾向的。色溫數(shù)值低，偏黃，色溫數(shù)值高，偏藍(lán)，所謂的冷暖色調(diào)就是一種比較感性的叫法了。

《3300K

暖色

3300~6000K

白色

》6000K

冷色

以下是幾個常見場景的色溫：

燭光1930K，鎢絲燈2900K，中午陽光5600K，藍(lán)天18000K

講白平衡是如何修正之前，有兩個很重要的理論需要知道：

灰度世界理論：這個理論蠻有意思，與其說是色彩學(xué)，我覺得更像是統(tǒng)計學(xué)的范疇，它認(rèn)為任何一幅圖像，當(dāng)有足夠的色彩變化時，其R，G，B分量均值會趨于平衡（即RGB三個數(shù)值相等，也就是說應(yīng)當(dāng)是黑白灰類型的顏色）。這個理論在全局白平衡中得到廣泛應(yīng)用，特點是能夠利用更多的圖像信息來做判斷，但在面對色彩較為單一的圖像時就顯得有些乏力了。

全反射理論：一幅圖像中亮度最大的點就是白點，即假設(shè)在YCbCr空間中Ｙ值最大的點為白色，以此來校正整幅圖像。特點是只考慮色彩最亮的那部分，跟上面的灰度世界理論正好相反，在處理色彩偏單調(diào)的圖像時效果好些，但面對顏色豐富的圖片時，因為最亮的點不一定是白色的，可能會出現(xiàn)偏色的情況。

這兩個理論分別對應(yīng)著兩種色彩空間RGB和YCbCr調(diào)整白平衡的理論基礎(chǔ)：判斷一張圖片白平衡是否準(zhǔn)確，如果不準(zhǔn)確，如何量化其偏離數(shù)值。

白平衡就是一個糾正畫面整體偏色的過程，那為什么人眼不需要呢？其實在你看到一個東西的時候，眼睛就已經(jīng)對它進(jìn)行了色彩修正。相機(jī)肯定沒有人眼那么智能（至少現(xiàn)在沒有），概括的說，它的自動白平衡算法就是設(shè)定一個范圍，如果拍攝照片的色彩平均值落在這個范圍里面，那就OK，說明無需修正。如果偏離出這個范圍，就需要調(diào)整參數(shù)，并校正色彩數(shù)據(jù)直到其均值落入指定的范圍內(nèi)。這就是WB白平衡修正的過程。

下面就來簡單介紹幾個白平衡算法大致原理，但具體的增益計算和數(shù)學(xué)建模過程就不作贅述了，這東西正常人看了都會頭大的。

1.灰度世界算法（GrayWorldAssump（TI）on）

這個算法原理很簡單，就是根據(jù)前面所說的灰度世界理論，將原始圖像的RGB均值分別調(diào)整到R=G=B即可。不完美的地方就是這個算法對顏色不豐富的圖像敏感程度一般，處理起來效果也就不會很理想，局限性較大。

2.標(biāo)準(zhǔn)差加權(quán)灰度世界算法（StandardDe（via）TIonWeigh（te）dGrayWorldAssumpTIon）

標(biāo)準(zhǔn)差加權(quán)灰度世界算法是針對上一個算法的改進(jìn)，它的原理是把圖像等分成幾塊，然后對每個塊利用統(tǒng)計學(xué)進(jìn)行分析，看里面顏色的豐富程度，顏色多的就加權(quán)，顏色少得就減少權(quán)重，最后求和得出一個均值。根據(jù)這個相對精確的數(shù)值來進(jìn)行RGB數(shù)值的修正。

3.全反射算法（Pe（rf）ectReflectorAssumpuTIon）

這個是基于前面介紹的全反射理論生成的算法，理解起來也不難，它認(rèn)為中最亮的那個點就一定是白色的，如果原始圖像中最亮的那個點不是，那就針對偏離白色的數(shù)值進(jìn)行逆向修正。缺點就是如果圖像色彩復(fù)雜或者就是沒有高光點，它的修正效果就會比較乏力。

上面三個算法比較簡單，運算量不大，但各有優(yōu)缺點，也就進(jìn)一步衍生出了更加有效但是卻要復(fù)雜的多一些混合算法，例如：亮度加權(quán)灰度世界算法與全反射算法的正交組合算法（QuadraticCombiningLu（mi）nanceWeightedGrayWorld">白平衡漂移

相機(jī)的設(shè)置菜單中有白平衡漂移/包圍一欄，以前也沒有用過，這次討教以后知道可以根據(jù)場景與需要加以控制。遂在家中做了一個實驗。

實驗拍攝對象是掛在墻上的一幅小品，光線是窗外的散射光。分別將白平衡漂移點放在中央、四個邊上（離邊緣差一個點）、以及四個角上，得到9幅圖像如下：

用photoshop中的CameraRAW檢查每幅圖像，發(fā)現(xiàn)每個圖像的色溫和色調(diào)都不一樣，具體為

中央：5150，+14

左側(cè)：4450，+14

右側(cè)：6200，+11

上側(cè)；5100，-20

下側(cè)：5150，+46

左上：4250，-16

左下：4450，+43

右上：6200，-27

右下：6100，+48

所以可以斷定，其實改變白平衡漂移，就是人為改變色溫與色調(diào)。為了證實這一點，又做了一個實驗，將白平衡漂移點在中央（即無漂移）的圖像，在CameraR