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ISP Pipeline（5）： Auto White Balance Gain Control (AWB) 自动白平衡

java 2025/6/27 17:20:31

G_gain = 1.0  # 常作为参考通道
R_gain = G_avg / R_avg
B_gain = G_avg / B_avg

Auto White Balance Gain Control（AWB）自动调整图像中红色、绿色、蓝色通道的增益，使图像中灰白区域的颜色看起来为“中性白”或“灰白”，从而矫正因光源色温导致的色偏。

为什么需要 AWB？

不同光源（如阳光、白炽灯、荧光灯）具有不同色温，直接影响图像颜色；
例如，白炽灯下画面偏黄，荧光灯下偏绿；
AWB 自动估算当前场景的光照类型，并给每个颜色通道加上合适的增益，使图像白平衡自然。

AWB 基本流程

统计图像中各通道平均值（或灰度区域）；
估计场景色温或光源偏色；
计算 RGB 增益因子，使图像偏色区域趋于灰白；
应用增益到图像每个通道：

常见算法原理

1. Grey World 假设（经典基础）

假设图像中所有颜色平均后应为灰色（R ≈ G ≈ B）

计算通道均值：

R_avg = np.mean(R)
G_avg = np.mean(G)
B_avg = np.mean(B)

计算增益：

G_gain = 1.0  # 常作为参考通道
R_gain = G_avg / R_avg
B_gain = G_avg / B_avg

代码实现：

def AWB(aaf_img):"""inputs:aaf_img = bayer domain image after anti-aliasing noise filteroutputs:awb_img = bayer domain image after auto white balance"""awb_img = np.copy(aaf_img) # create a copy of the bayer image to apply auto white balancer = awb_img[::2, ::2] # use array splicing to extract r, gr, gb, and b pixels from the full bayer imagegr = awb_img[::2, 1::2]gb = awb_img[1::2, ::2]b = awb_img[1::2, 1::2]r_ave = np.mean(r) # compute averages of r, g, and b channelsg_ave = (np.mean(gr) + np.mean(gb)) / 2b_ave = np.mean(b)r_gain = g_ave / r_ave # compute gains for r, g, and b channelsg_gain = g_ave / g_aveb_gain = g_ave / b_aveawb_img[::2, ::2] = r * r_gain # apply gains to r, g, and b channelsawb_img[::2, 1::2] = gr * g_gainawb_img[1::2, ::2] = gb * g_gainawb_img[1::2, 1::2] = b * b_gainreturn awb_img.astype(np.uint16)

用 G 通道作为参考通道（基准白），用 G 通道的平均值去除以 R 和 B 通道的平均值，是为了计算出让 R、B 看起来和 G 一样“灰” 需要乘上的校正系数（增益）。