4. 镜头阴影校正(LSC)：解决四角发暗问题

镜头阴影，说白了就是拍出来的照片四周比中间暗。你拿手机对着白墙拍一张，如果四角明显发灰，那就是阴影。这问题在广角镜头、大光圈镜头上尤其明显。我刚开始调ISP时，第一版样机拍出来的照片，四角暗得跟戴了墨镜似的——嗯，从那以后我就把LSC当成必调项了。

4.1 阴影是怎么来的？

镜头阴影主要分两种：

• 亮度阴影（Luma Shading）：镜头边缘进光量天生比中心少，这是物理规律。说白了，光线斜着进入镜头，有效通光面积变小了。
• 色彩阴影（Color Shading）：不同波长的光在镜头边缘折射角度不同，导致R/G/B通道衰减不一致。结果就是四角不光暗，还偏色。

我在项目中遇到过一款手机镜头，四角偏紫得厉害。一开始以为是传感器问题，后来一测，是红外滤光片和镜头的配合出了问题。色彩阴影比亮度阴影更难调，因为它跟波长、镀膜、CRA（主光线角）都有关。

4.2 基于网格的增益补偿：主流方案

现在主流做法是网格增益补偿。为什么不用全局公式？因为镜头阴影不是均匀的，它跟像素位置、镜头型号、光圈大小都有关系。你想想看，用一个固定公式去拟合所有情况，误差太大了。

网格补偿的思路很简单：

1. 把图像分成M×N个网格（常见16×16或32×32）
2. 在每个网格顶点存一个增益值
3. 对网格内部的像素，用双线性插值算出增益
4. 每个像素乘以对应的增益，完成校正

我个人习惯用32×32的网格。网格太粗（比如8×8），阴影补偿不平滑，会出现块状痕迹；网格太细（比如64×64），校准表太大，占用存储和带宽。32×32是个不错的平衡点。

// 伪代码：网格增益插值
float lsc_gain(int x, int y, float grid[GRID_H][GRID_W]) {
    // 计算网格坐标
    float gx = (float)x / IMG_W * (GRID_W - 1);
    float gy = (float)y / IMG_H * (GRID_H - 1);
    
    // 取四个顶点
    int ix = (int)gx;
    int iy = (int)gy;
    float fx = gx - ix;
    float fy = gy - iy;
    
    // 双线性插值
    float g00 = grid[iy][ix];
    float g10 = grid[iy][ix+1];
    float g01 = grid[iy+1][ix];
    float g11 = grid[iy+1][ix+1];
    
    float g0 = g00 + fx * (g10 - g00);
    float g1 = g01 + fx * (g11 - g01);
    return g0 + fy * (g1 - g0);
}

4.3 校准流程：从灰卡到增益表

增益表怎么来的？不是拍脑袋写的，是拍出来的。标准流程如下：

我曾经在实验室里折腾了一整天，发现校准出来的增益表怎么都不对。后来才发现，是灰卡没放平，有一点点倾斜。你想想看，灰卡倾斜5度，四角反射的光就不均匀了，校准出来的增益表自然不准。所以，校准环境比算法本身更重要。

4.4 色彩阴影的单独处理

亮度阴影好办，R/G/B三个通道用同一套增益就行。但色彩阴影不行——每个通道的衰减曲线不一样。我建议的做法是：

• G通道：作为亮度参考，单独生成增益表
• R和B通道：分别生成增益表，或者生成相对于G的比值表

比值表的好处是，亮度变化不影响色差。比如R/G比值在中心是1.0，在四角可能变成1.15，那就把四角的R通道增益调低，让比值回到1.0。这样，即使场景亮度变化，色彩阴影也能稳定校正。

4.5 实战中的坑

调LSC这么多年，踩过的坑不少。列几个典型的：

• 网格边界不连续：增益表在网格边界跳变，导致图像出现网格状条纹。解决办法是增加网格密度，或者用更高阶的插值（比如三次样条）。
• 过补偿：四角增益太大，把噪声也放大了。我建议设置增益上限，比如最大2.0倍。超过这个值，说明镜头阴影太严重，应该先优化镜头。
• 温度漂移：镜头阴影会随温度变化。我在一个项目中遇到过，手机发热后四角又暗了。后来加了温度补偿表，不同温度区间用不同的增益表。
• 变焦镜头：不同焦距下阴影曲线不同。需要为每个焦距段单独校准，或者用插值方式生成中间焦距的增益表。

4.6 知识结构图

下面这张图总结了LSC的核心流程和关键点：

4.7 性能与资源权衡

LSC在硬件实现时，有几个资源消耗点需要注意：

我个人建议，移动端用32×32就够了。如果是高端相机或者安防监控，可以考虑64×64。但别忘了，网格越密，校准时的光照均匀度要求越高——你想想看，64×64网格意味着4096个点，每个点的光照偏差都要控制在1%以内，这可不是闹着玩的。