[發明專利]一種基于改進雙線性的Bayer格式顏色插值方法

有效

• 申請號: 201210147381.7
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102665030A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 謝磊;陳惠芳;任浩
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04N1/58
• 分類號: H04N1/58;H04N9/04;H04N9/64
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于數字圖像處理技術領域，涉及一種基于綠色分量和邊緣檢測的Bayer格式顏色插值方法，具體是一種綠色分量和紅藍分量分步插值的組合方式實現顏色恢復的方法。

背景技術

隨著數碼相機、掃描儀和其他計算機輸入設備越來越普及，作為圖像系統中最重要的組成部分，CCD和CMOS傳感器也逐漸的被人們所熟知。為了能夠得到對原始圖像最詳盡的描述，一般需要三組CCD傳感器。然而為了降低體積和成本，大多數的數字靜態攝像機(數碼相機、數字視頻錄像機等)都只使用一組CCD或CMOS傳感器。一般會在數字相機圖像傳感器上覆蓋顏色濾波陣列，因為Bayer格式顏色濾波陣列具有很好的顏色信號敏感性和顏色恢復特性，而每一個敏感點只允許一種顏色分量通過，因此圖像的每一個像素點都只有一種顏色灰度值。為了恢復完整的彩色圖像，需要通過顏色插值技術利用每個采樣點周圍的顏色來計算另外兩種缺失的顏色分量。目前數字相機系統中，大多數顏色濾波陣列只有一種顏色分量有較高的采樣頻率，相比其他兩種顏色分量采樣也較多。在Bayer格式顏色濾波陣列中，綠色分量?(G)?是紅色分量?(R)?或藍色分量?(B)?的兩倍，占圖像總采樣點的一半，包含更多的圖像信息，并且由于人眼對綠色分量較紅色分量和藍色分量更為敏感，因此大多顏色插值算法一般先重建圖像每個像素點的綠色分量，然后再重建另外兩種顏色分量。目前比較典型的顏色插值算法有以下幾種：

雙線性插值算法：該算法在對一個像素點的某種顏色值進行插值運算時，用與該點相鄰的同種像素點的對應像素值，通過算術平均來計算。每估算一個像素點的兩個未知顏色值將會用到與其相鄰的8個像素點的像素值，計算時涉及到的相關像素較多。

基于連續色調的插值算法：該算法是第一個用到數碼相機里的插值算法，是根據圖像色調具有相關性來完成插值的。該算法主要包括兩個步驟：首先使用雙線性插值算法對像素點G進行估計，然后再根據色調相關性估計出其他兩個未知的像素值。

邊緣導向插值算法：這種方法的提出主要是為了克服邊緣的模糊問題。在插值過程中，首先比較水平方向上和垂直方向上的梯度大小，插值時取梯度較小的方向上的像素點作為估算點計算當前待求顏色分量值。為了盡量減少算法復雜度，首先利用該算法重建圖像每個像素點的綠色分量，然后利用雙線性和已重建的綠色分量的補償修正來恢復紅色和藍色分量。

基于漸進的插值算法：該算法利用了人眼對于綠色分量比較敏感的視覺特性來實現插值。該算法主要包括兩個步驟：首先使用邊緣導向插值算法對像素G完成估計。然后利用估計出的G分量再來估計其他兩個未知像素值，同時考慮先前估計出的綠色分量的修正。

適應性顏色層插值算法：該算法對紅、綠、藍三種分量均采用基于邊緣導向插值算法進行插值恢復，該算法在考慮圖像邊緣的時候，是通過綠色分量G及紅色R或藍色B分量來確定的。

中值濾波顏色插值算法：該算法主要包括三個步驟：首先采用雙線性顏色插值算法分別計算出圖像所有像素點的紅色R、綠色G、藍色B三個顏色分量的值，然后對這三個顏色分量相互之間的差值分別進行中值濾波，其主要作用是消除雙線性顏色插值算法所帶來的誤差，特別是對偽彩色的抑制效果非常好。