[發明專利]一種基于梯度的改進彩色圖像插值方法

有效

• 申請號: 201710598476.3
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN109285113B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 葉濤;楊俊雄
• 申請（專利權）人: 北京遙感設備研究所
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 王豐潮

本發明公開了一種基于梯度的改進彩色圖像插值方法，本發明方法首先根據Bayer濾波陣列判斷單色圖像相應像素位置的顏色，然后根據相應像素位置的單色彩完成缺失顏色的插值，最后按照從上到下、從左到右掃描整幅單色圖像，完成整幅圖像的彩色插值。本發明方法通過卷積技術，將梯度插值方法改進為逐行掃描、實時插值的方式，每一個卷積過程，得到相應像素點的三色取值。相比于傳統的彩色圖像插值方法，本方法的實時性和并行性均得到很大的提升。

技術領域

本發明屬于彩色相機彩色圖像合成的技術領域，具體涉及一種基于梯度的改進彩色圖像插值方法。

背景技術

考慮降低成本和縮小數碼設備的體積，絕大多數數碼攝影設備只使用單個圖像傳感器，并在圖像傳感器的表面覆蓋一層色彩濾波陣列，這樣，每個像素只采集到紅色、綠色、藍色三基色中的一種，而缺失另外兩種基色信息，缺失的兩個基色需要利用周圍像素點的色彩信息插值得到，進而復原一副全彩色圖像，該過程稱作彩色圖像插值或去馬賽克。目前業界存在多種彩色濾波陣列，而Bayer彩色濾波陣列應用最為普遍。

傳統的彩色圖像插值法通常采用先計算并存儲整幅綠色通道的圖像，然后通過整體插值的方式計算紅色或藍色通道的圖像，實時性差，且不利于在FPGA等并行硬件平臺上的實現。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于梯度的改進彩色圖像插值方法，解決傳統方法實時性差和不利于并行實現的問題。

一種基于梯度的改進彩色圖像插值方法，包含以下步驟：

第一步判斷單色圖像相應像素位置的顏色

根據Bayer濾波陣列，設像素在單色圖像中的坐標位置為(i,j)，當(i+j)除以2的余數為0時，則判定像素顏色為綠色；當i除以2的余數為0且j除以2的余數不為0時，則判定像素顏色為藍色；當i除以2的余數不為0且j除以2的余數為0時，則判定像素顏色為紅色。

第二步根據像素的單色彩完成缺失顏色的插值

忽略邊緣像素的影響，設像素在單色圖像中的坐標位置為(i,j)，該點的像素值為d(i,j)，該點的顏色為紅色、綠色或藍色，其中G(i,j)、R(i,j)、B(i,j)分別表示圖像中的坐標位置為(i,j)處像素的綠色分量、紅色分量、藍色分量的灰度值：

當單色圖像坐標(i,j)處顏色為綠色時，其綠色分量為：

G(i,j)＝d(i,j) (1)

在奇數行偶數列位置的藍色和紅色分量的插值分別為：

在偶數行奇數列位置的藍色和紅色分量的插值分別為：

當單色圖像坐標(i,j)處顏色為藍色時，其藍色分量為：

B(i,j)＝d(i,j) (6)

其綠色分量的插值由水平和豎直方向的梯度大小決定，設α為該點水平方向的梯度，β為其豎直方向的梯度：

當α＜β時，表明d(i,j)與其水平方向上的像素點關系緊密，插值將在水平方向上進行，公式如下所示：

當α＞β時，表明d(i,j)與其豎直方向上的像素點關系緊密，插值將在豎直方向上進行，公式如下所示：

當α＝β時，表明d(i,j)與其水平方向上和垂直方向上的像素點關系同等緊密，插值將在整個鄰域內進行，公式如下所示：