[發(fā)明專利]基于CFA圖像多方向邊緣插值的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210388558.2
• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN102930503B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何恩陽;劉立莊;馮國瑞;陳斌;侯勇
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/00
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于CFA圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用彩色濾波陣列?（Color?Filter?Array，?CFA）圖像多方向邊緣插值的方法。

背景技術(shù)

彩色數(shù)字圖像通常用紅、綠、藍(lán)三基色來表示顏色值，為節(jié)省成本，大部分?jǐn)?shù)碼相機(jī)采用單個(gè)CCD或CMOS傳感器，通過在傳感器前覆蓋一層彩色濾波陣列（Color?Filter?Array，CFA），只用一個(gè)矩陣來表示彩色圖像，在彩色數(shù)字圖像中每個(gè)像素點(diǎn)上只有紅基色、綠基色、藍(lán)基色中的一個(gè)顏色值，另外兩個(gè)顏色值是根據(jù)其鄰域像素來插值，該插值技術(shù)被稱作“去馬賽克”（Demosaicing）。CFA圖像目前應(yīng)用最廣泛的是Bayer模式。CFA圖像的Bayer模式中，每相鄰的四個(gè)像素中，有兩個(gè)只有綠色值，一個(gè)只有紅色值，一個(gè)只有藍(lán)色值。

已有CFA圖像插值方法主要分為兩類，線性插值方法和非線性插值方法。線性插值方法中，一些主要的方法有：雙線性插值方法、三次樣條插值方法等。雙線性插值方法和三次樣條插值方法的優(yōu)點(diǎn)在于其實(shí)現(xiàn)簡單，速度快；缺點(diǎn)在于在插值后的圖像中會(huì)產(chǎn)生大量的偽彩色。非線性插值方法與線性插值方法相比，非線性插值方法更復(fù)雜，但插值效果明顯優(yōu)于線性插值方法。非線性插值方法有很多，例如L.?Zhang和X.?Wu在文章“Color?Demosaicing?Via?Directional?Linear?Minimum?Mean?Square-Error?Estimation.”（?IEEE?Transactions?on?Image?Processing,?Vol.14,pp.2167-2178,?Dec?2005）中提出基于方向性最小均方誤差估計(jì)的插值方法、Y.?Itoh在文章“Similarity-Based?Demosaicing?Algorithm?Using?Unified?High?Frequency?Map”（IEEE?Transactions?on?Consumer?Electronics?,?Vol.?57,?pp.597-605,?May?2011）中提出的基于圖像高頻映射分布的相似性插值方法等。基于方向性最小均方誤差估計(jì)的插值方法的優(yōu)點(diǎn)在于插值效果好，缺點(diǎn)在于插值實(shí)現(xiàn)時(shí)計(jì)算復(fù)雜度高，速度慢。基于圖像高頻映射分布的相似性插值方法的優(yōu)點(diǎn)在于在CFA圖像高頻成分區(qū)域的插值效果好，缺點(diǎn)在于在CFA圖像非高頻成分區(qū)域的插值會(huì)產(chǎn)生較多偽彩色。

在IEEE圖像處理雜志上，于2012年1月1日第21卷刊登的文獻(xiàn)?《Edge?Strength?Filter?Based?Color?Filter?Array?Interpolation》中，I.?Pekkucuksen與Y.?Altunbasak提出一種基于邊緣濾波增強(qiáng)的CFA圖像插值方法，該方法首先計(jì)算CFA圖像各像素的邊緣，對邊緣在水平方向上和豎直方向上分別進(jìn)行濾波，利用濾波后的邊緣預(yù)測丟失的綠色成分的插值方向，利用預(yù)測的插值方向?qū)G失綠色成分的進(jìn)行初始插值，將單一方向的邊緣梯度值作為權(quán)值，對初始插值后的綠色成分進(jìn)行更新插值，將綠色成分中得到水平方向和豎直方向上自適應(yīng)性梯度值作為權(quán)值，對丟失的紅色成分和藍(lán)色成分的進(jìn)行插值。該方法在計(jì)算圖像邊緣時(shí)，不能充分利用像素位置處的鄰近像素，不能得到準(zhǔn)確的邊緣，不能準(zhǔn)確預(yù)測丟失綠色成分的插值方向，在對邊緣進(jìn)行邊緣濾波增強(qiáng)后，邊緣的準(zhǔn)確性進(jìn)一步降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出一種基于CFA圖像多方向邊緣插值的方法，該方法能夠充分利用鄰域像素，提高預(yù)測丟失綠色成分插值方向的準(zhǔn)確率性，利用多方向邊緣計(jì)算局部多方向梯度值，將多方向梯度值作為權(quán)值，對綠色成分進(jìn)行更新插值，減少CFA圖像插值時(shí)產(chǎn)生的偽彩色。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的基于CFA圖像多方向邊緣插值的方法包括以下步驟：

(1)、輸入一幅CFA圖像；

(2)、計(jì)算CFA圖像多方向邊緣，得到CFA圖像的多方向邊緣陣列????????????????????????????????????????????????；

(3)、利用步驟(2)中CFA圖像多方向邊緣陣列，預(yù)測CFA圖像多方向邊緣丟失的綠色成分的插值方向；

(4)、利用步驟(2)中CFA圖像多方向邊緣陣列，分別計(jì)算待插值更新像素位置處的東、南、西、北方向邊緣局部梯度值；

(5)、利用步驟(3)中預(yù)測CFA圖像多方向邊緣丟失的綠色成分的插值方向，對丟失的綠色成分進(jìn)行初始插值；