【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器视觉领域，尤其涉及一种基于fpga的去马赛克方法、系统及介质。
技术介绍
1、拜耳图像（bayer图像）是一种采用欠采样方式来获取颜色信息的格式，在尽量保证获取有效颜色信息的同时尽可能的减少了采样频率和数据流量，当前绝大部分2d图像传感器和部分1d图像传感器中都采用了这种较为经济和方便的像素设计方式。如图2所示为4种常见的拜耳格式。
2、从4种拜耳格式来看，g分量的采样频次最高，是因为人眼对于绿色最敏感，rb分量以各种排列方式构成rggb/grbg/gbrg/bggr这样一个单元，每个像素对应一种颜色分量，整个图像都是这个最小单元的重复排列。拜耳格式是传感器设计中为了降低设计难度以及降低数据量而采用的一种设计方式，并非从图像处理和分析的角度出发的，对于人眼或者其他计算软件而言，绝大多数是基于每个像素都具有rgb颜色信息的真彩图像格式的，而如图2所示拜耳格式每个像素只有一种颜色信息。由此在对拜耳格式图像进行处理和分析前都需要先完成从拜耳格式到rgb真彩格式的转换，这个过程在业界被称为去马赛克（demosaic）操作。以rggb格式为例（不失一般性，下文示例均基于该格式，其他格式稍作水平或者竖直方向偏移后即可转换为rggb格式），最简单的去马赛克方式如图3所示，即在一个rggb单元内直接复制临近像素的颜色。
3、可以看到，图3中左上角的第一个r像素位置，通过临近像素复制方式，变为了rgrb或者rgbb全彩格式，即该像素位置现在具有了rgb分量信息，而在复制之前，该位置只有r分量信息。当然图3
4、以图4中十字线的交点r位置像素为例，该位置上g分量的估计值可以是竖直方向上的两个临近的gb分量的插值，也可以是水平方向上的两个临近的gr分量的插值，即该r像素位置上的g分量的估计值可以有两种插值选择。若该r像素位置存在一个水平边缘，则采用水平方向上的插值较为合适，相反的，若该r像素位置存在一个竖直边缘，则采用竖直方向上的插值较为合适。这即插值叠加边缘判断的去马赛克方法的基本思想。实际去马赛克算法中，插值算法和边缘判断方法复杂性和有效性各异，通常基于软件实现思路在pc端完成操作，主要是考虑软件端实现算法较为简单，即先缓存整幅图像，然后基于每个像素进行插值运算，对所有中间结果进行缓存，最终根据每个像素点处的边缘判定结果选择某种插值计算结果。计算量大，同时计算过程中的数据缓存量大，频繁的内存访问以及大量运算极大的降低了软件处理效率，或导致pc端成本上升或导致最终实现的去马赛克算法效率低下，所支持的最高帧率有限。
5、因此本专利技术为了解决pc端存在的技术问题，提供了一种基于fpga的去马赛克方法、系统及介质。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种基于fpga的去马赛克方法、系统及介质。
2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种基于fpga的去马赛克方法，包括：
4、依次缓存拜耳图像数据的各行像素数据；
5、选择任意相邻两行像素数据，使用其中在先行像素数据的行像素插值数据，计算在后行像素插值数据；
6、其中，在先行像素数据的行像素插值数据是以在先行像素数据通过依次计算每个rg单元/bg单元的分量估算值算出的。
7、进一步地，依次计算每个rg单元/bg单元的分量估算值包括：计算下一个rg单元/bg单元中r/b像素位置的插值数据，以作为后续计算的复用基础。
8、进一步地，依次计算每个rg单元/bg单元的分量估算值包括：
9、计算下一个rg单元/bg单元中r/b像素位置的边缘算子和g分量估算值；
10、获取所述g分量估算值，分析当前rg单元/bg单元中g像素位置的r分量估算值和b分量估算值；
11、计算当前rg单元/bg单元中r/b像素位置的b/r分量估算值。
12、进一步地，边缘算子的计算方法包括：统计区域内所有像素位置的边缘算子结果以获取区域整体边缘情况。
13、进一步地，分析当前rg单元/bg单元中g像素位置的r分量估算值和b分量估算值包括：复用所述边缘算子计算下一行像素数据中与所述g像素位置相邻的像素位置的g分量估算值。
14、进一步地，计算当前rg单元/bg单元中r/b像素位置的b/r分量估算值包括：计算下一行像素数据中与所述r/b像素位置相邻的像素位置的r分量估算值和b分量估算值以获取所述b/r分量估算值。
15、进一步地，计算下一行像素数据中与所述r/b像素位置相邻的像素位置的r分量估算值和b分量估算值包括：获取该像素位置水平方向和竖直方向上的均值，以得到r分量估算值和b分量估算值。
16、进一步地，计算在后行像素插值数据包括：整体向后推迟一个像素以依次计算每个bg单元/rg单元的分量估算值，并单独处理该在后行的行首的 g 像素位置的 r 分量估算值和 b 分量估算值。
17、本专利技术还提供一种基于fpga的去马赛克系统，包括：
18、数据采集模块，用于依次缓存拜耳图像数据的各行像素数据；
19、第一插值计算模块，用于选择任意相邻两行像素数据中在先行像素数据，并依次计算每个rg单元/bg单元的分量估算值，得到在先行像素插值数据；
20、第二插值计算模块，用于选择任意相邻两行像素数据中在后行像素数据，复用在先行像素数据的行像素插值数据以计算在后行像素插值数据。
21、本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述去马赛克方法。
22、本专利技术的有益效果是：
23、（1）本专利技术提供了一种基于fpga全硬件实现的去马赛克方法，可在相机端或者采集卡端完成拜耳格式到rgb全彩格式的转换，在保证转换效果良好的情况下尽可能地降低硬件资源的消耗，可支持大帧率应用要求的场合，降低对pc端cpu的占用，释放cpu资源用于其他图像处理和分析算法；
24、（2）本专利技术充分考虑了计算结果的可复用性和计算单元的可复用性，基于流水线设计方法，通过调整计算单元和计算顺序，并对局部计算进行优化以在保证良好去马赛克效果的情况下最大的降低了资源消耗，为大分辨率高帧率的去马赛克场景需求提供一种实时高效的实现手段；
25、（3）本专利技术能够在资源缓存不足的情况下，通过以行单位进行处理，可以有效降低缓存行数量，满足硬件的处理要求；
26、（4）本专利技术通过以rb/bg作为计算单元，并进行计算单元的复用，计算结果的复用效果明显，能够有效降低资源消耗；
27、（5）本专利技术不仅能够采用较低的资源消耗，而本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于FPGA的去马赛克方法，依次缓存拜耳图像数据的各行像素数据，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的去马赛克方法，其特征在于，依次计算每个RG单元/BG单元的分量估算值包括：计算下一个RG单元/BG单元中R/B像素位置的插值数据，以作为后续计算的复用基础。
3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的去马赛克方法，其特征在于，依次计算每个RG单元/BG单元的分量估算值包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的去马赛克方法，其特征在于，边缘算子的计算方法包括：统计区域内所有像素位置的边缘算子结果以获取区域整体边缘情况。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于FPGA的去马赛克方法，其特征在于，分析当前RG单元/BG单元中G像素位置的R分量估算值和B分量估算值包括：复用所述边缘算子计算下一行像素数据中与所述G像素位置相邻的像素位置的G分量估算值。
6.根据权利要求3或4所述的一种基于FPGA的去马赛克方法，其特征在于，计算当前RG单元/BG单元中R/B像素位置的B/R分量估算值包括：计算
7.根据权利要求6所述的一种基于FPGA的去马赛克方法，其特征在于，计算下一行像素数据中与所述R/B像素位置相邻的像素位置的R分量估算值和B分量估算值包括：获取该像素位置水平方向和竖直方向上的均值，以得到R分量估算值和B分量估算值。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于FPGA的去马赛克方法，其特征在于，计算在后行像素插值数据包括：整体向后推迟一个像素以依次计算每个BG单元/RG单元的分量估算值，并单独处理该在后行的行首的 G 像素位置的 R 分量估算值和 B 分量估算值。
9.一种基于FPGA的去马赛克系统，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的去马赛克方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于fpga的去马赛克方法，依次缓存拜耳图像数据的各行像素数据，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于fpga的去马赛克方法，其特征在于，依次计算每个rg单元/bg单元的分量估算值包括：计算下一个rg单元/bg单元中r/b像素位置的插值数据，以作为后续计算的复用基础。
3.根据权利要求2所述的一种基于fpga的去马赛克方法，其特征在于，依次计算每个rg单元/bg单元的分量估算值包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于fpga的去马赛克方法，其特征在于，边缘算子的计算方法包括：统计区域内所有像素位置的边缘算子结果以获取区域整体边缘情况。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于fpga的去马赛克方法，其特征在于，分析当前rg单元/bg单元中g像素位置的r分量估算值和b分量估算值包括：复用所述边缘算子计算下一行像素数据中与所述g像素位置相邻的像素位置的g分量估算值。
6.根据权利要求3或4所述的一种基于fpga的去马赛克方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹桂平，邵云峰，殷亚祥，董宁，
申请(专利权)人：合肥埃科光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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