Un procedimiento para la corrección de una imagen digital capturada por un dispositivo de captura de imagenes digitales,

comprendiendo el procedimiento: calcular un logaritmo de un valor de corrección deseado, logM, sobre la base de entrada / salida de punto de muestreo; calcular una aproximación al logaritmo de la iluminación, Logl, sobre la base de una intensidad de píxel de entrada, en la que la aproximación al logaritmo de la iluminación se calcula de acuerdo con la ecuación: en la que D es la intensidad de píxel y a, b, y c son constantes arbitrarias de un dispositivo de captura de imágenes; calcular un valor de la intensidad de píxel objetivo, D', sobre la base del logaritmo del valor de la corrección deseado y la aproximación al logaritmo de la iluminación, en la que el valor de la intensidad de píxel objetivo es independiente de cualquier opción distinta de cero de a, b, y c; y corregir la imagen para que corresponda al valor de la intensidad de píxel objetivo

CAMPO TÉCNICO

Las realizaciones de la presente invención se refieren a la corrección de imágenes digitales y, en particular, a la corrección de la exposición y del balance de color en el campo de la fotografía digital.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 5

Existen muchos casos en los que los niveles de luz en las imágenes requieren un ajuste, por ejemplo, cuando la exposición o el balance de color deben ser corregidos. Con las técnicas convencionales de revelado de fotografía, la corrección se realiza en un cuarto oscuro, ajustando las cantidades de filtro en un ampliador, o bien aumentando o disminuyendo el tiempo de exposición. Ambas de estas técnicas realizan ajustes de luz lineales. Cada vez que la luz o el tiempo se duplican, la exposición de todos los puntos de la imagen se duplica, con indepen-10 dencia de la densidad en cada punto.

La respuesta de una impresión o película a las técnicas de corrección que se han descrito más arriba es no lineal. Por el contrario, la respuesta tiene una curva característica en forma de "S" bastante compleja. En el área de la imagen con más detalle o en la parte central del rango de densidad total, la respuesta es proporcional al logaritmo de la intensidad de la imagen. Por cada duplicación de la exposición, se produce un incremento escalonado constan-15 te de la densidad. Por lo tanto, en una carta de escalones, en la que cada zona gris representa una duplicación de la densidad con respecto a la vecina, cada cambio de escalón parece como un incremento de densidad uniforme en relación con su vecina.

Las características de corrección de las cámaras digitales también tienen una respuesta no lineal. Sin em-bargo, las cámaras digitales típicamente tienen limitaciones físicas en el rango dinámico de detección, que hacen 20 que la curva característica sea diferente típicamente de la curva en forma de “S” (log - lineal) de la película conven-cional. Esta respuesta no lineal está codificada en las imágenes finales que las cámaras digitales producen en los archivos de imagen (por ejemplo, jpeg o tiff) o de los procesadores de imagen no procesada como una salida. Aun-que los datos no procesados reflejan la salida directa desde el sensor y por lo tanto son inherentemente lineales, las cámaras típicas o el software de procesamiento no procesado modifican esta salida para producir una respuesta no 25 lineal en el espacio de color utilizado en visualizadores y dispositivos de edición. Desgraciadamente, las herramien-tas que proporcionan los dispositivos de edición y los visualizadores no tienen en cuenta la respuesta no lineal, lo que produce unos ajustes pobres del color y la exposición en la mayoría de las situaciones. Los modelos de simple “gamma” de no linealidad de la curva de respuesta producen como resultado unas pobres aproximaciones y están mal preparados para producir los ajustes precisos y visualmente aceptables al color o a la exposición. 30

Además, las técnicas actuales de corrección de imagen para cámaras digitales, tales como las utilizadas en el software Adobe Photoshop, de Adobe Systems Incorporated se basan en las características específicas de la cámara y, como consecuencia, no pueden ser utilizadas universalmente para todas las cámaras digitales. Por lo tanto, es necesaria una técnica que sea capaz de realizar la corrección de imagen de las imágenes obtenidas por cualquier cámara digital. 35

En lo que se refiere a la exposición, la figura 8 ilustra una carta de pruebas para una imagen subexpuesta. La carta de pruebas de la figura 8 representa una imagen subexpuesta en una o dos aberturas relativas. El número de abertura relativa indica el tamaño relativo de la abertura de la lente o apertura. El número se obtiene dividiendo la distancia focal f de una lente por su apertura efectiva. En las series convencionales, cada número representa una apertura que admite la mitad de la luz que la anterior. La carta de pruebas que se muestra en la figura 8 puede 40 haber sido subexpuesta, por ejemplo, en dos aberturas relativas a f / 5,6. La carta de pruebas de la figura 9 muestra una imagen correctamente expuesta en una exposición de f / 2,8. El cambio de las intensidades de las zonas grises de la figura 8 a la figura 9 puede verse en una comparación de las dos cartas de pruebas.

Si las intensidades relativas de píxel de las zonas de escalas de grises se representan utilizando una herramienta tal como una herramienta Adobe Photoshop Curves, la relación se ilustra como no lineal, como se 45 muestra en una captura de pantalla 600 que se ilustra en la figura 6. El proceso de trazado requiere la medición de cada uno de los puntos trazados. La captura de pantalla 600 ilustra un trazado no lineal 604 que muestra valores subexpuestos en el eje x, 608, y valores de exposición correcta en el eje y, 606. La curva ilustrada muestra una tabla de búsqueda y se puede crear para cada canal RGB de manera que una imagen completa se pueda transformar a

los valores de búsqueda correctos. La herramienta Photoshop Curves muestra la corrección de la respuesta para una subexposición de 4x (2 abertura relativa). Los valores de gris de la imagen subexpuesta en la figura 8 se agru-parán funcionalmente con los valores de exposición correcta que se muestran en la figura 9. Como se ha indicado más arriba, usando las herramientas existentes en la actualidad, la relación que se muestra en la figura 6 sólo se puede lograr por medio de mediciones detalladas y laboriosas. 5

Uno de los enfoques existentes para la corrección de subexposiciones en Adobe Photoshop y otros editores es la corrección del nivel de blanco de punto final. La figura 10 ilustra una carta de pruebas producida mediante esta técnica. Este proceso resulta en un agrupamiento funcional muy diferente a los valores medidos entre los cambios de exposición real en la figura 6. Por el contrario, la relación es lineal en gran medida, como se muestra en la figura 7. Una captura de pantalla 700 de la figura 7 muestra un trazado 704 que incluye valores subexpuestos a lo largo del 10 eje x, 708 y los valores corregidos en el eje y, 706. Como se ilustra en la figura 10, los artefactos de la corrección de nivel de blanco de punto final incluyen la producción de saturación áspera y de alto contraste como efectos secunda-rios de la corrección intentada.

Además de la corrección de la exposición, otra área en la que a menudo se implementa la corrección de la imagen es el balance de color. Una técnica de uso frecuente para conseguir un equilibrio de color óptimo en las 15 cámaras digitales es una técnica de balance de blancos. Utilizando el balance de blancos, se selecciona en la ima-gen una zona neutra, o una cierta aproximación de una zona neutra, tal como una nube o una camisa blanca, Las exposiciones de color de canales individuales (ganancia de canal en RGB o CMY) se ajustan a continuación con el fin de hacer que el color neutro aparezca neutro.

Esta técnica adolece de varias deficiencias. Por ejemplo, un único punto blanco no proporcionará una co-20 rrección óptima de todos los colores intermedios. La figura 11 ilustra un balance de blancos incorrecto conseguido utilizando luz de tungsteno con un ajuste de luz diurna. La figura 12 ilustra el resultado de ajustar la ganancia de cada canal de color en la imagen para corregir el reparto de color, consiguiendo un punto gris correcto (el tercero desde la izquierda en la fila inferior). Los aspectos más destacados tienen un reparto azul (véase la zona blanca abajo a la izquierda), mientras que las áreas más oscuras se cambian a rojo. 25

Mediante el uso de curvas de exposición de los canales individuales obtenidos por medio de las caracterís-ticas de la cámara medidas, se puede obtener una curva similar a la curva de la figura 6, y por lo tanto mejores re-sultados, como se muestra en la figura 13. Sin embargo, como se ha explicado más arriba, este proceso es laborio-so y requiere de múltiples mediciones individuales.

Las imágenes corregidas que se muestran en las figuras 9 y 13 más arriba fueron corregidas a mano con el 30 programa de edición Adobe Photoshop. Esta técnica tiene éxito cuando existen muchos valores grises conocidos. Sin embargo, a pesar de que la técnica tiene éxito, es intensiva en mano de obra y, a menudo imposible debido a la falta de zonas neutras disponibles como referencia.

Una manera de resolver este problema es trabajar con datos que se encuentren en el espacio lineal en el que doblar la luz significa doblar la intensidad, o un espacio...

1. Un procedimiento para la corrección de una imagen digital capturada por un dispositivo de captura de imagenes digitales, comprendiendo el procedimiento:

calcular un logaritmo de un valor de corrección deseado, logM, sobre la base de entrada / salida de punto de muestreo; 5

calcular una aproximación al logaritmo de la iluminación, Logl, sobre la base de una intensidad de píxel de entrada, en la que la aproximación al logaritmo de la iluminación se calcula de acuerdo con la ecuación:

en la que D es la intensidad de píxel y a, b, y c son constantes arbitrarias de un dispositivo de captura de imágenes; 10

calcular un valor de la intensidad de píxel objetivo, D', sobre la base del logaritmo del valor de la corrección deseado y la aproximación al logaritmo de la iluminación, en la que el valor de la intensidad de píxel objeti-vo es independiente de cualquier opción distinta de cero de a, b, y c; y

corregir la imagen para que corresponda al valor de la intensidad de píxel objetivo.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el logaritmo del valor de corrección deseado logM se calcula de 15 acuerdo con la ecuación: logM = Logl (Dsalida) - Logl (Dentrada), en la que Dentrada y Dsalida son las intensidades de píxel del punto de muestreo de entrada y de salida, respectivamente.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el valor de la intensidad de píxel objetivo D se calcula de acuer-do con la ecuación D'= a (Logl)2 + bLogl + c.

4. Un medio legible por ordenador que almacena instrucciones ejecutables por ordenador para llevar a cabo los 20 pasos de cálculo del procedimiento de la reivindicación 1.

5. Un sistema de corrección de imagen para la corrección de una imagen capturada por un dispositivo de captura de imagen digital, comprendiendo el sistema:

un medio de cálculo para calcular un logaritmo de un valor de corrección deseado, logM, sobre la base de punto de muestreo de entrada / salida; 25

un medio de cálculo para calcular una aproximación de un logaritmo de la iluminación, Logl, sobre la base de una intensidad de píxel de entrada, en el que la aproximación al logaritmo de la iluminación se calcula de acuerdo con la ecuación:

en la que D es la intensidad de píxel y a, b, y c son constantes arbitrarias de un dispositivo de captura de 30 imágenes;

un medio de cálculo para calcular un valor de la intensidad de píxel objetivo, D', sobre la base del logaritmo del valor de la corrección deseada y la aproximación del logaritmo de la iluminación, en la que el valor de la intensidad de píxel objetivo es independiente de cualquier opción de a, b y c distinta de cero, y

un medio de corrección para corregir la imagen para que se corresponda con el valor de la intensidad de 35 píxel objetivo.

6. El sistema de corrección de imagen de la reivindicación 5, en el que el logaritmo del valor de corrección deseado, LogM, se calcula de acuerdo con la ecuación: logM = Logl (Dsalida) - Logl (Dentrada), en la que Dentrada y Dsalida son las intensidades de píxel del punto de muestreo de entrada / salida, respectivamente.

7. El sistema de corrección de imagen de la reivindicación 5, en el que el valor de la intensidad de píxel objetivo D se 40 calcula de acuerdo a la ecuación D'= a (Logl)2 + bLogl + c.