[發(fā)明專利]一種數(shù)碼相機(jī)中色彩濾鏡陣列的彩色重建方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410368657.3
• 申請(qǐng)日: 2014-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN105323568A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁博;馮永強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安司坤電子科技有限公司
• 主分類號(hào): H04N9/64
• 分類號(hào): H04N9/64;H04N5/225
• 代理公司: 西安利澤明知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 61222
• 代理人: 林兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)碼相機(jī)中色彩濾鏡陣列的彩色重建方法，用于數(shù)碼成像技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

常見的數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)的成像器件都是電荷耦合器件（CCD）,它是以電荷包作為圖像信號(hào)載體的器件，利用光子在單晶體硅里激發(fā)出電子——空穴對(duì)的光敏效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。電荷耦合器件(CCD)上遍布著一個(gè)個(gè)微小的光電轉(zhuǎn)換單元，即對(duì)應(yīng)數(shù)字圖像的一個(gè)一個(gè)像素。數(shù)碼相機(jī)通過快門激活CCD，把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，每一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元把它接受的光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，再將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，按照陣列次序?qū)⒏鱾€(gè)值保存在存儲(chǔ)器中，這樣就得到了原始的數(shù)字圖像。

自然界中常見的各種色光都可由紅（R）、綠(G）、藍(lán)（B）三種色光按不同比例相配而成。電荷耦合器件(CCD)本身只能感知光強(qiáng)，為了獲得彩色圖像，CCD器件上使用了色彩濾光片。每個(gè)光電轉(zhuǎn)化單元都包含一個(gè)不同顏色的微濾光片（或R或G或B），它們按G-R-G-B的順序像馬賽克一樣陣列。這樣每個(gè)光電轉(zhuǎn)化單元就可得到每種色光的反應(yīng)值，因此原始圖像的每個(gè)像素點(diǎn)只有一個(gè)三基色分量：或紅R、或綠G、或藍(lán)B。但是，真正的彩色數(shù)字圖像的每個(gè)像素都需要R、G、B三個(gè)分量，這就需要插值算法，從原始信息中插值出各個(gè)像素所缺的顏色分量。

彩色插值是影響最后圖像質(zhì)量的關(guān)鍵因素。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請(qǐng)?zhí)枺?2116750.8，專利名稱：數(shù)碼相機(jī)中色彩濾鏡陣列的彩色重建方法。該專利提出了一種數(shù)碼相機(jī)中的插值算法，其特點(diǎn)在于：綠色象素點(diǎn)的綠色分量由其本身表示，其紅色分量和藍(lán)色分量由其上下兩點(diǎn)的均值或左右兩點(diǎn)的均值來表示；紅色象素點(diǎn)的紅色分量由其本身表示，其藍(lán)色分量由左上，左下，右上和右下相鄰的四點(diǎn)的藍(lán)色量的平均值來表示；其綠色分量由上，下，左和右四點(diǎn)的綠色量的中值來表示；藍(lán)色象素點(diǎn)的藍(lán)色分量由其本身表示，其紅色分量由左上，左下，右上和右下相鄰的四點(diǎn)的紅色量的平均值來表示；其綠色分量由上，下，左和右四點(diǎn)的綠色量的中值來表示；中值計(jì)算方法為：先將四個(gè)點(diǎn)的分量值按大小排序，再取其中間兩個(gè)值的平均值作為這四個(gè)數(shù)的中值。其不足之處在于：圖像中的邊緣處基色值的梯度很大，使用周邊像素的均值和中值進(jìn)行插值模糊了邊緣，還會(huì)導(dǎo)致圖像的邊緣處出現(xiàn)明暗相間的鋸齒。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有的缺點(diǎn)，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實(shí)用的數(shù)碼相機(jī)中色彩濾鏡陣列的彩色重建方法，使數(shù)碼照片更清晰，消除噪音，而且還能保證較快的處理速度。

為達(dá)成以上所述的目的，本發(fā)明的一種數(shù)碼相機(jī)中色彩濾鏡陣列的彩色重建方法采取如下技術(shù)方案：

一種數(shù)碼相機(jī)中色彩濾鏡陣列的彩色重建方法，其特征在于，包括步驟如下_：

第一步，用邊緣判斷法對(duì)R像素和B像素插出缺省的G基色值，同時(shí)初步估計(jì)B像素的R基色值，即根據(jù)R像素或者B像素上下G像素的差值絕對(duì)值與左右G像素差值絕對(duì)值進(jìn)行比較，若前者大于后者，認(rèn)為該處存在水平邊緣，R像素或者B像素的G基色用上下G像素的均值表示，B像素的R基色值暫時(shí)粗略地用它的左上角R像素和右上角R像素的均值表示，相反,認(rèn)為該處存在垂直邊緣,用左右G像素的均值表示，B像素的R基色值暫時(shí)地用它的左上角R像素和左下角R像素的均值表示_；

第二步，近似估計(jì)R像素的Cr值和B像素的Cb值，即根據(jù)YCbCr色度空間與RGB三基色空間的轉(zhuǎn)化公式，將R像素的原始R基色和第一步得到的G基色值代入YCbCr色度空間與RGB三基色空間的轉(zhuǎn)化公式近似計(jì)算它的Cr值，此處忽略B基色的影響，將B像素的原始B基色值和第一步得到的G基色值代入YCbCr色度空間與RGB三基色空間的轉(zhuǎn)化公式,還將它的初步R基色估計(jì)值代入，近似計(jì)算它的Cb值；

第三步，對(duì)G像素的Cb、Cr值進(jìn)行插值，在偶數(shù)行，G像素的Cr值用左右R像素的Cr值的均值表示，Cb值用上下B像素的Cb值的均值表示，在奇數(shù)行,G像素的Cr值用上下R像素的Cr值的均值表示，Cb值用左右B像素的Cb值的均值表示；

第四步，對(duì)R像素的Cb值和B像素的Cr值進(jìn)行插值，都用它的左右G像素的Cb、Cr值的均值表示；

第五步，根據(jù)上面得到每個(gè)像素的Cb值和Cr值，根據(jù)YCbCr色度空間與RGB三基色空間的轉(zhuǎn)化公式反推它們?nèi)笔〉幕怠?/p>

所述的YCbCr色度空間與RGB三基色空間的轉(zhuǎn)化公式為：

Y0.29900.58700R

Cb=-0.1687-0.3313128G

Cr0.5000-0.4187128B

I0011