一种基于G模式色彩滤波阵列的去马赛克方法及装置制造方法及图纸

一种基于G模式色彩滤波阵列的去马赛克方法及装置，包括以下步骤：(a)输入一幅通过G模式色彩滤镜阵列得到的原始图像；(b)通过方向插值法对所得原始图像中的R/B像素点，即原始值分量为R/B分量的像素点的G分量进行插值，恢复R/B像素点的G分量；(c)对步骤(b)中已进行G分量插值的R/B像素点进行B/R分量插值，恢复R/B像素点的B/R分量；(d)对原始图像中的G像素点进行R、B分量插值，恢复G像素点的R、B分量；(e)输出去除马赛克后的彩色图像。本发明专利技术方法过程清晰，步骤相对简单，G模式色彩滤波阵列较传统的滤波阵列具有更高的绿色滤镜，其占整体像素点比例大幅提高，解决了G模式色彩滤波阵列的图像传感器的图像去马赛克的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所涉及一种图像的去马赛克方法及装置，具体是一种基于G模式色彩滤波阵列的去马赛克方法及装置。
技术介绍
数字图像采样装置的光学传感器通常采用CCD(chargecoupleddevice，电荷耦合元件)或CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，金属氧化物半导体元件)技术，是由横竖两个方向密集排列的感光元件(CCD或CMOS)组成的一个二维矩阵，而CCD或CMOS传感器本身只是一个单色电子原件，只能响应光线的强度，不能响应光线的色彩信息。因此，在光线进入图像传感器的感光阵列之前，需要对光线进行基色分离。通过基色分离来过滤其他颜色的光线，使得特定颜色的光线投射到图像传感器的感光阵列。常用的基色分离的方法是在图像传感器前加上一块色彩滤波阵列(ColorFilterArray，简称CFA)，每一个色彩滤镜单元对应一个像素，只允许一种颜色的光通过，使得传感器捕获的每一个像素只保留一个颜色成分。色彩滤波阵列可以使用不同的模式，目前常用的CFA是BayerpatternCFA拜耳色彩滤波阵列，如图1a、图1b、图1c和图1d所示，为其四种不同的像素排列格式，它交替使用一组红色和绿色滤镜以及一组绿色和蓝色滤镜，每一2×2阵列由2个绿色(G)、1个红色(R)和1个蓝色(B)单元组成，因此能捕获1/2的绿光、1/4的红光以及1/4的蓝光。然而，经过拜耳色彩滤波阵列后，图像传感器得到的是每一个像素点只有红、蓝、绿三种颜色中的一种颜色分量的马赛克的图像。为了重建完整的彩色图像，使得每个像素点均包括红、蓝、绿三种颜色分量，需要对CFA图像进行插值算法来去除马赛克。现有的插值算法很多，包括最近邻复制、双线性插值、三次样条插值、梯度插值等等。梯度插值具体算法还如下：如图1(a)所示，对于Rm，n像素点，即像素点(m，n)的原始值分量为R分量的像素点，对该像素点G分量进行插值，即计算G(Rm，n)时，算法如下：G(Rm,n)=Gm,n-1+Gm,n+12,|Gm,n-1-Gm,n+1|≤|Gm-1,n-Gm+1,n|Gm-1,n+Gm+1,n2,|Gm,n-1-Gm,n+1|≥|Gm-1,n-Gm+1,n|]]>对Rm，n像素点B分量进行插值，即计算B(Rm，n)时，算法如下：B(Rm,n)=Bm-1,n-1+Bm+1,n+12,|Bm-1,n-1-Bm+1,n+1|≤|Bm-1,n+1-Bm+1,n-1|Bm-1,n+1+Bm+1,n-12,|Bm-1,n-1-Bm+1,n+1|≥|Bm-1,n+1-Bm+1,n-1|]]>同理，如图1(b)所示，对Bm，n像素点G分量进行插值，即计算G(Bm，n)时，算法如下：G(Bm,n)=Gm,n-1+Gm,n+12,|Gm,n-1-Gm,n+1|≤|Gm-1,n-Gm+1,n|Gm-1,n+Gm+1,n2,|Gm,n-1-Gm,n+1|≥|Gm-1,n-Gm+1,n|]]>对Bm，n像素点R分量进行插值，即计算R(Bm，n)时，算法如下：B(bm,n)=Rm-1,n-1+Rm+1,n+12,|Rm-1,n-1-Rm+1,n+1|≤|Rm-1,n+1-Rm+1,n-1|Rm-1,n+1+Rm+1,n-12,|Rm-1,n-1-Rm+1,n+1|≥|Rm-1,n+1-Rm+1,n-1|]]>如图1(c)所示，对于Grm，n像素点，即像素点(m，n)的原始值分量为G分量，且其左右相邻像素点为R值的像素点，对该像素点R及B分量进行插值，即计算R(Grm，n)及B(Grm，n)时，算法如下：R(Grm,n)=Rm,n-1+Rm,n+12B(Grm,n)=Bm-1,n+Bm+1,n2]]>同理，如图1(d)所示，对于Gbm，n像素点，即像素点(m，n)的原始值分量为G分量，且其左右相邻像素点为B值的像素点，对该像素点R及B分量进行插值，即计算R(Gbm，n)及B(Gbm，n)时，算法如下：R(Gbm,n)=Rm-1,n+Rm+1,n2B(Gbm,n)=Bm,n-1+Bm,n+12]]>由于现有的专利技术专利中没有基于G模式色彩滤波阵列的去马赛克方法和装置的专利，因此专利技术一种基于G模式色彩滤波阵列的去马赛克的方法和装置具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，而提供一种基于G模式色彩滤镜阵列的去马赛克的方法及装置，通过基于方向判断的插值方法，先进行G分量插值，然后进行R/B分量插值，简化去马赛克的步骤流程，并使得图像更加贴近人眼的视觉标准，提高了图像的清晰度。为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种基于G模式色彩滤波阵列的图像去马赛克方法，它包括以下步骤：(a)输入一幅通过G模式色彩滤镜阵列得到的原始图像；(b)通过方向插值法对所得原始图像中的R/B像素点，即原始值分量为R/B分量的像素点的G分量进行插值，恢复R/B像素点的G分量；(c)对步骤(b)中已进行G分量插值的R/B像素点进行B/R分量插值，恢复R/B像素点的B/R分量；(d)对原始图像中的G像素点进行R、B分量插值，恢复G像素点的R、B分量；(e)输出去除马赛克后的清晰图像。进一步地，所述步骤(b)中采用方向插值法进行R/B像素点的G分量插值，具体步骤如下：(b1)插值方向选取：R/B像素点八邻域内均为G像素点，插值方向四个可选，即中心R/B像素点水平方向、垂直方向以及45°和135°斜对角方向；(b2)各插值方向梯度计算：利用R/B像素点八邻域内8个G像素点原始值，分别计算该R/B像素点水平方向差分梯度|DH|、垂直方向差分梯度|DV|、以及45°和135°斜对角方向的差分梯度|D45°|和|D135°|；(b3)插值方向确定：通过两两比较步骤(b2)中四个方向的差分梯度值，取差分梯度最小值的方向为中心R/B像素的插值方向；(b4)计算中心R/B像素的G值：将插值方向上相邻两个G像素点的均值作为该R/B像素所插的G值，记为G(R)/G(B)。进一步地，所述步骤(c)中对已进行G插值后的R/B像素点进行B/R插值，具体算法如下：(c1)插值方向选取：与中心R/B像素点邻近的B/R像素点分别位于其水平及垂直方向上，插值方向两个可选，即中心R/B像素点水平及垂直方向；(c2)各插值方向梯度计算：选取各插值方向上5个像素点，即中心像素点加上其两边各两个像素点，利用所选5个像素点已有的G值分别计算中心R/B像素点水平方向差分梯度|DH|和垂直方向差分梯度|DV|；(c3)插值方向确定：比较步骤(c2)中|DH|与|DV|的大小，取差分梯度小的方向为中心R/B像素的B/R插值方向；(c4)计算中心R/B像素的B/R值：将插值方向上与中心R/B像素最近邻的两个B/R像素点的均值作为该R/B像素所插的B/R值，记为R(B)/B(R)。进一步地，所述步骤(d)中对原始图像中的G像素点进行R、B分量插值，具体算法如下：(d1)插值方向选取：原始R、B像素点在中心G像素点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于G模式色彩滤波阵列的去马赛克方法，其特征在于包括以下步骤：(a)输入一幅通过G模式色彩滤镜阵列得到的原始图像；(b)通过方向插值法对所得原始图像中的R/B像素点，即原始值分量为R/B分量的像素点的G分量进行插值，恢复R/B像素点的G分量；(c)对步骤(b)中已进行G分量插值的R/B像素点进行B/R分量插值，恢复R/B像素点的B/R分量；(d)对原始图像中的G像素点进行R、B分量插值，恢复G像素点的R、B分量；(e)输出去除马赛克后的彩色图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于G模式色彩滤波阵列的去马赛克方法，其特征在于包括以下步骤：(a)输入一幅通过G模式色彩滤镜阵列得到的原始图像；(b)通过方向插值法对所得原始图像中的R/B像素点，即原始值分量为R/B分量的像素点的G分量进行插值，恢复R/B像素点的G分量；(c)对步骤(b)中已进行G分量插值的R/B像素点进行B/R分量插值，恢复R/B像素点的B/R分量；(d)对原始图像中的G像素点进行R、B分量插值，恢复G像素点的R、B分量；(e)输出去除马赛克后的彩色图像。2.如权利要求1所述的一种基于G模式色彩滤波阵列的去马赛克方法，其特征在于，所述步骤(b)中采用方向插值法进行R/B像素点的G分量插值，具体步骤如下：(b1)插值方向选取：R/B像素点八邻域内均为G像素点，插值方向四个可选，即中心R/B像素点水平方向、垂直方向以及45°和135°斜对角方向；(b2)各插值方向梯度计算：利用R/B像素点八邻域内8个G像素点原始值，分别计算该R/B像素点水平方向差分梯度|DH|、垂直方向差分梯度|DV|、以及45°和135°斜对角方向的差分梯度|D45°|和|D135°|；(b3)插值方向确定：通过两两比较步骤(b2)中四个方向的差分梯度值，取差分梯度最小值的方向为中心R/B像素的插值方向；(b4)计算中心R/B像素的G值：将插值方向上相邻两个G像素点的均值作为该R/B像素所插的G值，记为G(R)/G(B)。3.如权利要求1所述的一种基于G模式色彩滤波阵列的去马赛克方法，其特征在于，所述步骤(c)中对已进行G插值后的R/B像素点进行B/R插值，具体步骤如下：(c1)插值方向选取：与中心R/B像素点邻近的B/R像素点分别位于其水平及垂直方向上，插值方向两个可选，即中心R/B像素点水平及垂直方向；(c2)各插值方向梯度计算：选取各插值方向上5个像素点，即中心像素点加上其两边各两个像素点，利用所选5个像素点已有的G值分别计算中心R/B像素点水平方向差分梯度|DH|和垂直方向差分梯度|DV|；(c3)插值方向确定：比较步骤(c2)中|DH|与|DV|的大小，取差分梯度小的方向为中心R/B像素的B/R插值方向；(c4)计算中心R/B像素的B/R值：将插值方向上与中心R/B像素最近邻的两个B/R像素点的均值作为该R/B像素所插的B/R值，记为R(B)/B(R)。4.如权利要求1所述的一种基于G模式色彩滤波阵列的去马赛克方法，其特征在于，所述步骤(d)中对原始图像中的G像素点进行R、B分量插值，具体步骤如下：(d1)插值方向选取：原始R、B像素点在中心G像素点周围的分布存在三种情况，即水平方向、垂直方向以及45°和135°斜对角方向。①对于原始R、B像素点分布于中心G像素点水平或垂直方向上的情况，插值方向只有一个；②对于原始R、B像素点分布于中心G像素点45°和135°斜对角方向上的情况，插值方向有两个可选，即45°方向和135°方向。(d2)各插值方向梯度计算：对于原始R、B像素点分布于中心G像素点45°和135°斜对角方向上的情况，利用斜对角上已经恢复RGB三分量的R、B像素点的G分量分别计算中心G像素点45°和135°方向的差分梯度|D45°|和|D135°|。(d3)插值方向确定：对于原始R、B像素点分布于中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，陈阳，陈咏，尚宇盟，
申请(专利权)人：杭州雄迈集成电路技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33