2.1.3 相机图像信号处理的基本流程

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ISP基本流程

图像信号处理将传感器采集到的Bayer阵列数据转换成符合人眼观感的图像数据。ISP(Image Signal Processing)图像信号处理基本流程包括坏点校正(DPC, Defect Pixel Correction),黑电平校正(BLC,Black Level Correction),镜头阴影校正(LSC,Lens Shading Correction),去噪,去马赛克,自动白平衡(AWB, Auto White Balance),颜色校正(CCM, Color Correction Matrix),Gamma校正。

ISP各基本流程职责

  • 坏点校正:坏点是由于传感器工艺缺陷,导致部分像素点不准确的问题。需要在传感器采集到图像的前期,就对坏点进行识别和处理。
  • 黑电平校正:黑电平问题是由于光电二极管在无光时产生暗电流导致,使得黑的地方数值非零。在采集数据时,一般预留部分区域不做曝光,得到暗电流的数值。然后用曝光区域的结果减去暗电流,进行黑电平校正。
  • 镜头阴影校正:由于镜头中心与镜头边缘的差异,导致图像中心到四周的亮度、颜色有差异。可以通过给采集的图像上的各点乘以补偿系数进行校正。校正亮度时,距离中心越远的区域,补偿越多即可。校正颜色时,由于不同波段的光从中心到边缘的衰减速率有差异,需要对衰减补偿权重图的函数模型进行标定,计算对应的补偿系数。
  • 去噪:噪声的来源包括光子散粒噪声、暗电流噪声、读出噪声。去噪方法在以后的章节会详细描述。
  • 去马赛克:见上一节的描述。2.1.2 Bayer阵列与去马赛克
  • 自动白平衡:由于人眼视觉有恒常性,即对物体色彩的感知不受光源的影响,而传感器没有这种特性。为了模拟人眼的恒常性,需要对采集图像的R、G、B各通道乘以补偿系数,去除光源的影响。灰度世界方法,假设色彩丰富的场景,R,G,B的均值趋向于相等,由此来计算补偿系数,进行自动白平衡。
  • 颜色校正:由于不同传感器输出的RGB图像颜色与人的主观感知有差异,需要通过标准色卡标定一个3x3的色彩转换矩阵,对颜色进行校正。
  • Gamma校正:由于人眼对亮度的非线性响应,人眼对暗区变化更为敏感。通过Gamma校正对暗区进行拉伸,用更多的色阶表示暗区,可以让图像更符合人眼观感。
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