适合大学生的电脑|手机摄影进化论:为什么需要图像算法?

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人类进入智能手机时代后,摄影方式也发生了巨大变化:用来摄影的不再只是镜头和传感器了,背后还加载着一系列的图像算法,它可以用更快的速率处置图像,并获得更好的拍摄效果。

好作品只能依赖专业摄影师的时代过去了,图像算法引入到手机摄影应用后,让人人拍出好照片成为可能。

紫光展锐拥有自主研发的图像算法团队,而且这些算法已普遍应用在展锐的芯片平台里。现在,展锐的图像算法团队已经超过了200人,漫衍在美国、印度、中国台湾、上海和北京等多个国家和地区。

更好的手机摄影效果需要图像算法的加持,为了让人人有更好的领会,接下来的系列,我们准备了几篇科普、视频和图说,一起来看看吧~~~

这事得从人类对色彩的感知能力提及

人类对色彩的感知能力是漫长进化历程中发生的一项主要能力,它使得我们眼中天下五彩斑斓。颜色是怎么泛起出来的呢?它线通过眼睛成像到视网膜上,由视网膜上的视细胞感知信号强弱,视觉神经对信号的流传,再由大脑处置所发生的视觉感受。颜色的发生极其庞大,人类所获得的色彩感受不只取决于光的物理特征,还心理因素影响。

首先,我们先来领会一下颜色的物理特征。肉眼所见到的光线(一样平常波长局限是380-780nm见图1),是电磁波谱中人眼可以感知到的部门,差异波长的可见光显示为差异的颜色,对色彩的鉴别是肉眼受到可见的电磁波辐射能刺激后引的视觉神经感受。

适合大学生的电脑|手机摄影进化论:为什么需要图像算法?1:可见波长及其对应的颜色

 人眼中对光敏感的细胞分为两类细胞和视锥细胞其中视杆细胞对光线敏感,光谱响应局限笼罩整个可见光区域,在500nm四周到达响应的峰值但无法区分差异的波段的光线,因此无法发生色觉。在异常低的光照水平下,这样的视觉叫做暗视觉暗视觉仅视细胞事情以是漆黑的夜晚,人们能看到物体,却分辨不出物体的颜色。

高光照水平下,主要事情是视锥细胞,有色,这样的视觉叫明视觉。视锥细胞分为三类感红细胞(L) 绿细胞(M)和感蓝细胞(S)。对统一波长的光线,差异的视锥细胞有差异的响应能力(见2),因此视锥细胞具有颜色的鉴别能力。

适合大学生的电脑|手机摄影进化论:为什么需要图像算法?2:三种视锥细胞对光的响应能力

光源发射某一光谱漫衍的电磁波,经由物体的反射或者透射进入人眼,通过视锥细胞光线的探测,整个历程涵盖了颜色的物理属性。颜色同时受到人们的心理、现实履历等因素的影响场景的光在视细胞发生的信号并不等于人们对这个场景的感受。例如一张白纸不管在红色照样绿色灯光下,人眼看起来都以为这是一张白纸,这来源于大脑履历处置,这种征象叫做颜色恒常性。

可以说,你看到的景致都是经由大脑处置加工过的,眼见并不一定为实哦~

图像算法最大的用途是可以修复照片,使拍摄到的照片获得真实的色彩效果,或者知足用户的某些色彩偏好。

自动白平衡

今年消费者对于健康十分看重,希望能够时刻监测自己的健康,而随着生活节奏的加快,越来越多的消费者处于亚健康的状态,而慢性病也时刻笼罩在用户的身边,全球罹患慢性病的病患也水涨船高,成为了全世界普遍的问题,

在展锐的ISP(Image Signal Processing)系统里,主要有自动白平衡AWB)和颜色校正CCM模块来处置色彩。

先看自动白平衡ISP系统需要凭据图像统计信息,盘算出图像R、B channel的增益,以实现自动白平衡功效,以求在种种庞大场景下均能准确还原物体原本的颜色。由于人类视觉系统具有颜色恒常性的特点,对事物的考察可以不受光源的影响,但图像传感器不具有这个特点,因此在差异光线下拍摄的图像,会泛起出差异的颜色。好比,在晴朗的天空下拍摄的图像可能偏蓝,而在烛光下拍摄的物体可能偏红。

自动白平衡功效,就是模拟了人类视觉系统的颜色恒常性特点,来消除光源对图像成像的不良影响。

适合大学生的电脑|手机摄影进化论:为什么需要图像算法?3 左边是自动白平衡功效关闭,右边是自动白平衡开启

紫光展锐自动平衡算法具有以下特点

效果稳定性好:所谓效果稳定性,指的是摄影场景发生细微改变时,图像色彩效果不会泛起显著跳变。

准确度高:展锐的算法在处置绝大部门场景时,都能获得相符预期的效果,尤其是用户体贴的蓝天、绿植、人物等等重点场景和夹杂光源、纯色、夜景等难点场景。

适用局限广、天真性好:展锐的算法既可以运行在入门级相机装备上(如30万像素的手表项目)上,也可以运行在中高端相机装备上(如3200万像素以上的手机项目),还可以应用到车载纪录等物联网领域中。而且,差异产物,展锐的自动白平衡算法可以实现天真设置,实现算法效果、算法庞大度、内存消耗等多样化的分级需求。

颜色校正

相机现实是在模拟人眼的彩色成像拍图,由于相机传感器RGB三通道的光谱响应与人眼细胞光谱响应(见2)差异,导致拍摄的图片与人眼看到的有差异因此需要举行颜色校正Color Correction Matrix,CCM

颜色校正矩阵一样平常通过标定获得,行使图像传感器拍摄获得的图像与尺度图像相比较,盘算获得校正矩阵(即CCM矩阵)。行使CCM矩阵对图像的各像素点的举行验收校正,以获得最靠近于物体真实颜色的图像。

一样平常情况下,在颜色校正历程中,都市随同有颜色饱和度的调整。颜色饱和度是指色彩的纯度,其色彩的纯度越高,图像显示越鲜明;纯度越低,显示就越黯淡。

适合大学生的电脑|手机摄影进化论:为什么需要图像算法?4 左边是CCM关闭,右边是CCM开启

适合大学生的电脑|手机摄影进化论:为什么需要图像算法?5:展锐CCM模块的色彩还原效果评测

(图中18个小圆点和小方点越靠近,则示意色彩还原性越好)

随着机械学习等高新手艺的生长,以及用户对手机摄影功效的需求日益苛刻,色彩还原手艺也会面临一些新的时机和挑战,例如若何行使AI手艺提升色彩还原效果,若何在多摄像头手机上实现加倍一致的色彩还原。这些附加手艺将给用户带来更好的手机摄影体验,进而连续提升公司产物的竞争力。

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