[發(fā)明專利]一種新型邊緣自適應(yīng)CFA彩色圖像插值方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010206801.5
• 申請(qǐng)日: 2010-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN102170572A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石亞飛;李興仁;林錦麟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海盈方微電子有限公司
• 主分類號(hào): H04N9/04
• 分類號(hào): H04N9/04;G06T3/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本申請(qǐng)涉及應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī)等便攜數(shù)碼成像設(shè)備的從經(jīng)過Bayer型彩色濾波陣列采集的每個(gè)像素只有紅、綠、藍(lán)其中一種顏色分量的馬賽克彩色圖像原本的全彩色圖像的方法。

背景技術(shù)：

由于物理結(jié)構(gòu)的限制，CCD和CMOS彩色圖像傳感器在一個(gè)像素上智能采集RGB顏色的一個(gè)分量，并且是通過使用彩色濾波陣列(Color?FilterArray，或稱CFA)來實(shí)現(xiàn)的。為了恢復(fù)出另外兩個(gè)顏色分量，必須使用插值的方法，通常稱這種插值為彩色插值(Color?Interpolation)或者彩色去馬賽克(Color?Demosaicing)處理。目前業(yè)界應(yīng)用最為普遍的是Bayer型彩色濾波陣列。

關(guān)于demosaicing算法的研究在過去二十年來一直是研究熱點(diǎn)，文獻(xiàn)中報(bào)道了大量有價(jià)值的算法，一般可分為兩類：一類是插值在R、G、B三通道內(nèi)獨(dú)立進(jìn)行；另一類則是結(jié)合通道間的相關(guān)性進(jìn)行插值。前者中典型方法有最近鄰法、雙線性法、雙立方法和基于樣條的插值方法，這種算法簡(jiǎn)單，易于硬件實(shí)現(xiàn)，但用這些方法插值得到的圖像的質(zhì)量并不理想，主要是圖像邊緣的失真比較明顯，包括邊緣模糊效應(yīng)和顏色失真效應(yīng)。

后一類算法利用了各個(gè)顏色分量之間的相關(guān)性，在一定程度上提高了得到的插值圖像的質(zhì)量。早期有基于色度比恒定的算法，它采用在圖像的小平滑區(qū)域內(nèi)，色度(定義為R/G，B/G，G≠0)基本保持恒定的理論，實(shí)現(xiàn)時(shí)首先恢復(fù)綠色分量，然后利用色度恒定的原則對(duì)紅色和藍(lán)色通道進(jìn)行插值。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展出了基于色度差恒定的算法，它利用了在圖像的小平滑區(qū)域內(nèi)色差(定義為R-G，B-G)基本保持恒定的理論。這兩種方法都比較簡(jiǎn)單有效，但對(duì)邊界區(qū)域并不支持。

為合理解決邊界插值問題，發(fā)展出了基于邊界的插值算法。為避免插值跨越邊界，在恢復(fù)綠色分量時(shí)，首先計(jì)算方向算子來檢測(cè)邊界，從而選擇不同的插值方向。為進(jìn)一步減小圖像邊緣的顏色失真，基于色度比恒定原則或色度差恒定原則，通過增加顏色校正過程進(jìn)一步降低了邊緣的顏色失真。

文獻(xiàn)提出了基于協(xié)方差特征的通用圖像插值算法，并將其應(yīng)用于彩色插值領(lǐng)域，其主要思想是用基于協(xié)方差特征的插值來代替線性插值，由于這種方法具有良好的邊緣自適應(yīng)特性，從而獲得了比普通的基于色差空間的線性插值方法更好的效果，其缺點(diǎn)是計(jì)算量比較大。

文獻(xiàn)提出了一種基于有理函數(shù)的通用圖像插值方法，并將其推廣到通用的彩色圖像插值領(lǐng)域。由于基于有理函數(shù)的插值算子是一種非線性算子，其本具有保持邊界和保持細(xì)節(jié)的特性，因而用這種方法可以獲得比普通的線性插值更好的效果。

本申請(qǐng)綜合考慮以上各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種新型邊緣自適應(yīng)的CFA彩色圖像插值方法。

申請(qǐng)內(nèi)容：

本申請(qǐng)的目的在于提供一種用于數(shù)碼相機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī)等移動(dòng)數(shù)碼成像設(shè)備的，快速有效的從經(jīng)過Bayer型彩色濾波陣列采集的每個(gè)像素只有紅、綠、藍(lán)其中一種顏色分量的馬賽克彩色圖像出高質(zhì)量的全彩色圖像的彩色插值方法。

下面詳細(xì)介紹本申請(qǐng)的具體技術(shù)方案：

一種新型邊緣自適應(yīng)CFA彩色圖像插值方法，該方法包括：

在紅色/藍(lán)色采樣點(diǎn)上恢復(fù)綠色分量；

在紅色/藍(lán)色采樣點(diǎn)上恢復(fù)藍(lán)色/紅色分量；

在綠色采樣點(diǎn)上恢復(fù)紅色/藍(lán)色分量；

校正在紅色/藍(lán)色采樣點(diǎn)上恢復(fù)的綠色分量。

其特征在于：

本申請(qǐng)所述方法在紅色/藍(lán)色采樣點(diǎn)上恢復(fù)綠色分量時(shí)，首先計(jì)算得到該采樣點(diǎn)在十二個(gè)不同方向上的梯度，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷該采樣點(diǎn)是位于平滑區(qū)域還是邊緣區(qū)域，最終根據(jù)采樣點(diǎn)所處的不同區(qū)域采取不同的插值方案在色差空間(R-G?or?B-G)進(jìn)行插值恢復(fù)綠色分量。

本申請(qǐng)所述方法在上述步驟計(jì)算色差值時(shí)，綠色分量都是原始采樣點(diǎn)，而紅色/藍(lán)色分量遵循如下的規(guī)則：如果參與計(jì)算的采樣點(diǎn)區(qū)域的紅色/藍(lán)色分量已經(jīng)通過插值恢復(fù)，則用恢復(fù)的分量參與色差計(jì)算；如果參與計(jì)算的采樣點(diǎn)區(qū)域的紅色/藍(lán)色分量尚未通過插值恢復(fù)，則通過最近兩個(gè)鄰域相同顏色分量線性插值恢復(fù)采樣點(diǎn)紅色/藍(lán)色分量，并參與色差計(jì)算。

本申請(qǐng)所述方法在紅色/藍(lán)色采樣點(diǎn)上恢復(fù)藍(lán)色/紅色分量時(shí)，僅考慮待恢復(fù)分量四個(gè)最近相同顏色的采樣點(diǎn)，計(jì)算得到相應(yīng)的方向上的梯度，并判斷該采樣點(diǎn)的區(qū)域，采取不同的插值方案在色差空間(R-G?or?B-G)進(jìn)行插值恢復(fù)藍(lán)色/紅色分量。