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（显示器）中红、绿、蓝三基色混合生成后白色精确度的一项指标。白平衡是电视摄像领域一个非常重要的概念，通过它可以解决色彩还原和色调处理的一系列问题。白平衡是随着（电子）影像再现色彩真实而产生的，在专业摄像领域白平衡应用的较早，现在家用电子产品（家用摄像机、数码照相机）中也广泛地使用，然而技术的发展使得白平衡调整变得越来越简单容易，但许多使用者还不甚了解白平衡的工作原理，理解上存在诸多误区。

它是实现摄像机图像能精确反映被摄物的色彩状况，有手动白平衡和自动白平衡等方式。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）的房间里拍摄的影像会显得发绿，在室内钨丝灯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。

白平衡是什么？怎么理解白平衡？

首先要明白什么是白平衡，它指的是在图像处理的过程中，对原本材质为白色的物体的图像进行色彩还原，去除外部光源色温的影响，使其在照片上也显示白色。

那色温是怎么理解的呢？这个概念其实有点绕，它是开尔文通过黑体（blackbody）这一理想光源，在不同温度下，所发出光线的颜色特性来定义的。黑体是一个理想化的概念。它是这么一个物体，能发光，但会吸收掉任何来自外部的光线，同时又会把吸收的所有能量以光的形式完全释放出来，所以叫做黑体。黑体的温度单叫做开尔（K）。从3300K到9300K的温度变化情况下，它发光的颜色分别是，红色，白色、蓝色。便于理解，你可以这么想象，火焰你肯定见过，内焰温度较低，外焰温度较高（蓝色），内焰温度较低的地方是黄色的（暖色），于是火焰最外面温度最高的地方反而会是蓝色的（冷色），是不是有点反常识。而色温就是借助黑体的这个温度变化特性来量化色彩倾向的。色温数值低，偏黄，色温数值高，偏蓝，所谓的冷暖色调就是一种比较感性的叫法了。

《3300K

暖色

3300~6000K

白色

》6000K

冷色

以下是几个常见场景的色温：

烛光1930K，钨丝灯2900K，中午阳光5600K，蓝天18000K

讲白平衡是如何修正之前，有两个很重要的理论需要知道：

灰度世界理论：这个理论蛮有意思，与其说是色彩学，我觉得更像是统计学的范畴，它认为任何一幅图像，当有足够的色彩变化时，其R，G，B分量均值会趋于平衡（即RGB三个数值相等，也就是说应当是黑白灰类型的颜色）。这个理论在全局白平衡中得到广泛应用，特点是能够利用更多的图像信息来做判断，但在面对色彩较为单一的图像时就显得有些乏力了。

全反射理论：一幅图像中亮度最大的点就是白点，即假设在YCbCr空间中Ｙ值最大的点为白色，以此来校正整幅图像。特点是只考虑色彩最亮的那部分，跟上面的灰度世界理论正好相反，在处理色彩偏单调的图像时效果好些，但面对颜色丰富的图片时，因为最亮的点不一定是白色的，可能会出现偏色的情况。

这两个理论分别对应着两种色彩空间RGB和YCbCr调整白平衡的理论基础：判断一张图片白平衡是否准确，如果不准确，如何量化其偏离数值。

白平衡就是一个纠正画面整体偏色的过程，那为什么人眼不需要呢？其实在你看到一个东西的时候，眼睛就已经对它进行了色彩修正。相机肯定没有人眼那么智能（至少现在没有），概括的说，它的自动白平衡算法就是设定一个范围，如果拍摄照片的色彩平均值落在这个范围里面，那就OK，说明无需修正。如果偏离出这个范围，就需要调整参数，并校正色彩数据直到其均值落入指定的范围内。这就是WB白平衡修正的过程。

下面就来简单介绍几个白平衡算法大致原理，但具体的增益计算和数学建模过程就不作赘述了，这东西正常人看了都会头大的。

1.灰度世界算法（GrayWorldAssump（TI）on）

这个算法原理很简单，就是根据前面所说的灰度世界理论，将原始图像的RGB均值分别调整到R=G=B即可。不完美的地方就是这个算法对颜色不丰富的图像敏感程度一般，处理起来效果也就不会很理想，局限性较大。

2.标准差加权灰度世界算法（StandardDe（via）TIonWeigh（te）dGrayWorldAssumpTIon）

标准差加权灰度世界算法是针对上一个算法的改进，它的原理是把图像等分成几块，然后对每个块利用统计学进行分析，看里面颜色的丰富程度，颜色多的就加权，颜色少得就减少权重，最后求和得出一个均值。根据这个相对精确的数值来进行RGB数值的修正。

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

这个是基于前面介绍的全反射理论生成的算法，理解起来也不难，它认为中最亮的那个点就一定是白色的，如果原始图像中最亮的那个点不是，那就针对偏离白色的数值进行逆向修正。缺点就是如果图像色彩复杂或者就是没有高光点，它的修正效果就会比较乏力。

上面三个算法比较简单，运算量不大，但各有优缺点，也就进一步衍生出了更加有效但是却要复杂的多一些混合算法，例如：亮度加权灰度世界算法与全反射算法的正交组合算法（QuadraticCombiningLu（mi）nanceWeightedGrayWorld">白平衡漂移

相机的设置菜单中有白平衡漂移/包围一栏，以前也没有用过，这次讨教以后知道可以根据场景与需要加以控制。遂在家中做了一个实验。

实验拍摄对象是挂在墙上的一幅小品，光线是窗外的散射光。分别将白平衡漂移点放在中央、四个边上（离边缘差一个点）、以及四个角上，得到9幅图像如下：

用photoshop中的CameraRAW检查每幅图像，发现每个图像的色温和色调都不一样，具体为

中央：5150，+14

左侧：4450，+14

右侧：6200，+11

上侧；5100，-20

下侧：5150，+46

左上：4250，-16

左下：4450，+43

右上：6200，-27

右下：6100，+48

所以可以断定，其实改变白平衡漂移，就是人为改变色温与色调。为了证实这一点，又做了一个实验，将白平衡漂移点在中央（即无漂移）的图像，在CameraR