4. 镜头阴影校正 (LSC)：从原理到实战
镜头阴影校正，简称 LSC。说白了，就是解决照片四周发暗、中心过亮的问题。你拿手机对着白墙拍一张，如果四角明显比中心暗，那就是镜头阴影。
我刚开始做 ISP 时，觉得这模块挺简单——不就是乘个增益嘛。后来踩了不少坑才发现，LSC 的标定和调试，细节多得很。
4.1 LSC 原理：为什么会有阴影？
镜头阴影分两种：
- 亮度阴影（Luma Shading）：镜头边缘进光量少，物理上就暗。这是光学定律，躲不开。
- 色彩阴影（Color Shading）：不同波长光线通过镜头后折射角度不同，导致 R/G/B 通道衰减不一致。结果就是四角偏色，比如偏绿或偏紫。
校正思路很简单：对每个像素位置，乘一个补偿增益。中心区域增益接近 1.0，边缘区域增益大于 1.0。R、G、B 三个通道分别算，这样既能提亮又能纠偏。
核心公式（简化版）：
I_out(x, y) = I_in(x, y) × Gain(x, y)
其中 Gain(x, y) 由标定数据查表或多项式拟合得到。
4.2 LSC 标定流程：一步都不能省
标定是 LSC 的根基。标定不准，后面调死也没用。我见过团队用廉价灯箱标定，结果换到户外全崩了。
标准流程如下：
- 准备均匀光源：积分球或高均匀度灯箱。不均匀度要 < 1%。
- 拍摄灰卡或白板：18% 灰卡或白色漫反射板。注意不要过曝，中心亮度控制在 80% 左右。
- 采集多帧平均：拍 8-16 帧去噪，消除 sensor 随机噪声。
- 提取 shading 曲线：对每个通道，计算中心区域均值，然后算每个像素的衰减比例。
- 生成增益网格：通常用 16×16 或 32×32 网格，插值到全分辨率。
- 验证：用标定后的增益拍白板，检查均匀性。目标：四角与中心差异 < 2%。
我的习惯：标定时至少拍 3 组不同色温（D65、A 光、TL84）。因为镜头阴影会随光源波长变化，单色温标定不够用。
下面这张图展示了 LSC 标定的完整流程：
4.3 LSC 调试：增益网格与插值
标定完拿到增益网格，接下来就是调试。这里有几个关键点：
4.3.1 网格分辨率
网格越密，校正越精细，但存储和计算开销也大。我一般这样选：
| 传感器分辨率 | 推荐网格 | 说明 |
|---|---|---|
| 2MP 以下 | 8×8 | 低端 sensor，阴影变化平缓 |
| 2MP - 8MP | 16×16 | 主流手机 sensor，够用 |
| 8MP - 48MP | 32×32 | 高像素 sensor，边缘细节多 |
| 48MP 以上 | 64×64 | 超大底 sensor，建议用多项式拟合 |
4.3.2 插值方式
网格到像素的插值，常用两种：
- 双线性插值：速度快，但边缘可能有块状感。适合低分辨率网格。
- 双三次插值：平滑，但计算量大。适合高分辨率网格。
我个人习惯用双线性 + 16×16 网格。平衡了性能和效果。如果 sensor 阴影曲线特别陡，再考虑升网格或换插值。
4.3.3 通道独立 vs 共用增益
这里有个坑：
- 共用增益：只校正亮度阴影，不处理色彩阴影。速度快，但四角偏色问题还在。
- 通道独立：R、G、B 各算各的增益。效果好，但标定工作量翻倍。
我建议至少用 R/B 通道独立 + G 通道共用。因为色彩阴影主要来自 R 和 B 通道的衰减差异，G 通道相对稳定。
注意：通道独立校正时，要防止增益过大导致噪声放大。边缘区域增益可能到 2.0 以上，噪声会被放大 6dB。建议配合去噪模块联调。
4.4 常见问题与避坑指南
调试 LSC 时，我遇到过不少问题。挑几个典型的说说：
4.4.1 校正后出现网格纹
现象：校正后的图像上能看到 16×16 的网格边界。
原因：网格分辨率太低，或者插值精度不够。
解决办法：
- 提高网格分辨率到 32×32
- 改用双三次插值
- 对增益网格做平滑滤波
4.4.2 四角偏色校正不干净
现象：校正后四角还是偏绿或偏紫。
原因：标定时只用了单色温，或者光源均匀度不够。
解决办法：
- 用多色温标定，生成多组增益表
- 运行时根据色温插值选择增益表
- 检查积分球均匀度，不合格就换
4.4.3 边缘噪声爆炸
现象：校正后边缘区域噪点明显比中心多。
原因：增益太大，噪声被同步放大。
解决办法：
- 限制最大增益，比如不超过 2.5
- 配合去噪模块，边缘区域用更强的去噪强度
- 考虑用硬件 LSC 的增益上限寄存器
我曾经踩过的坑：有一次标定完 LSC，在实验室看白板很均匀。结果拿到室外拍蓝天，四角偏紫得一塌糊涂。查了两天才发现，实验室用的是卤素灯，色温 3200K，而室外是 6500K。从那以后，我标定 LSC 必做三组色温，运行时根据 AWB 结果动态切换。
4.5 联调要点
LSC 不是独立模块。它跟 AWB、去噪、Gamma 都有关系：
- LSC + AWB：LSC 校正色彩阴影后，AWB 的统计会更准。建议先调 LSC，再调 AWB。
- LSC + 去噪：边缘增益大，噪声也大。去噪强度要随增益自适应。
- LSC + Gamma：Gamma 会改变亮度分布，可能让阴影校正效果变差。建议 LSC 放在 Gamma 之前。
嗯，LSC 就这些。记住：标定是基础，调试是细节，联调是保障。每一步都别偷懒。