專利名稱：數(shù)碼相機(jī)中色彩濾鏡陣列的色彩重建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)碼相機(jī)中色彩濾鏡陣列的色彩重建方法。
背景技術(shù)：
目前常見(jiàn)數(shù)碼相機(jī)的成像器件是電荷耦合器件(CCD)，它是一塊布滿光敏元件即電荷耦合器的感光板，數(shù)碼相機(jī)用快門來(lái)激活電荷耦合器件傳感器，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，將光照的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)值，然后電信號(hào)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并進(jìn)行處理，最后把得到的數(shù)字圖像保存在存儲(chǔ)器中。
實(shí)際上電荷耦合器件(CCD)本身是不能分辨顏色的，所以在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要使用色彩濾鏡，一般就是在CCD器件的濾鏡層涂上不同的顏色。濾鏡上不同的色塊按G-R-G-B(綠-紅-綠-藍(lán))的順序像馬賽克一樣排列，使每一片“馬賽克”下的像素感應(yīng)不同的顏色，當(dāng)光從紅、綠、藍(lán)濾鏡中穿過(guò)時(shí)，就可以得到每種色光的反應(yīng)值，色彩濾鏡排列(CFA)如圖1所示。這樣，原始圖像中的每一個(gè)象素點(diǎn)只有一個(gè)三基色分量紅R，綠G，或藍(lán)B，但在圖像再現(xiàn)設(shè)備中，每一個(gè)象素點(diǎn)需要紅，綠，藍(lán)三個(gè)分量，這就要求人們從原始信息中插值出所缺的顏色分量，這就是CFA色彩插值。
在國(guó)內(nèi)研發(fā)數(shù)碼相機(jī)的公司和人員非常少，而關(guān)于數(shù)碼相機(jī)CFA色彩還原插值算法的專利還是一片空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以還原插值出每個(gè)象素點(diǎn)中所缺少的三基色分量值，使還原出來(lái)的圖像清淅，并能真實(shí)再現(xiàn)原始圖像的亮度和色度的色彩濾鏡陣列(CFA)的色彩重建方法。
數(shù)碼相機(jī)中色彩濾鏡陣列的色彩重建方法，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(lái)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(lái)表示；其綠色分量由上，下，左和右四點(diǎn)的綠色量的中值來(lái)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(lái)表示；其綠色分量由上，下，左和右四點(diǎn)的綠色量的中值來(lái)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。
由于本發(fā)明涉及的色彩重建方法中，在重建綠色分量時(shí)，采用中值方法，既能考慮其周圍的信息，又能防止平均值法使圖像模糊，對(duì)于不十分重要的紅色和藍(lán)色分量采用相鄰點(diǎn)的平均值，可在一定程度上具有平滑作用，消除噪聲，其亮度和色度更接近其實(shí)際，這樣既能使重建的圖像清淅，色彩準(zhǔn)確，又能保證處理的速度。


圖1為色彩濾鏡(CFA)的分布2為16×16色彩濾鏡矩陣3為本發(fā)明色彩濾鏡陣列(CFA)的重建流程圖具體實(shí)施方式
在電荷耦合器件(CCD)的色彩濾鏡陣列(CFA)中，紅，綠，藍(lán)三色濾鏡的分布是有一定規(guī)律的，其中紅色和藍(lán)色濾鏡分別占全部的四分之一，而綠色濾鏡占全部的二分之一，這充分考慮了人眼對(duì)綠色比較敏感，而且三基色向其它色彩系統(tǒng)(如YUV，YCrCb，YIQ等)轉(zhuǎn)換關(guān)系中，綠色分量所占的比重也較大。所以每一個(gè)象素點(diǎn)中綠色分量重建的好壞，將直接影響圖像清淅度和色彩。
重建綠色分量時(shí)不能簡(jiǎn)單的采用平均值法和線性插值法，同時(shí)在重建時(shí)要充分考慮其相鄰點(diǎn)的信息。本算法中，在重建綠色分量時(shí)，采用中值方法，即能考慮其周圍的信息，又能防止平均值法使圖像模糊，對(duì)于不十分重要的紅色和藍(lán)色分量采用相鄰點(diǎn)的平均值，可在一定程度上具有平滑作用，消除噪聲，這樣既能使重建的圖像清淅，色彩準(zhǔn)確，又能保證處理的速度。
本發(fā)明所涉及的色彩濾鏡陣列(CFA)的重建方法，針對(duì)不同的象素點(diǎn)采用不同的方法。對(duì)于一幅原始圖像，其CFA分布如圖2所示，若是綠色點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)的綠色分量由其本身表示，紅色分量和藍(lán)色分量采用上下兩點(diǎn)的均值或左右兩點(diǎn)的均值來(lái)表示；若是紅色點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)的紅色分量由其本身表示，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(lái)表示，綠色分量由上，下，左和右四點(diǎn)的綠色量的中值來(lái)表示；若是藍(lán)色點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)的藍(lán)色分量由其本身表示，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(lái)表示，綠色分量由上，下，左和右四點(diǎn)的綠色量的中值來(lái)表示。中值計(jì)算方法如下先將四個(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。
如圖3所示，本發(fā)明的處理步驟如下(1)判斷是否為G象素點(diǎn)？是則執(zhí)行步驟2，否則執(zhí)行步驟4；(2)確定相鄰象素點(diǎn)中B象素點(diǎn)的均值；(3)確定相鄰象素點(diǎn)中R象素點(diǎn)的均值，跳到步驟8；(4)計(jì)算相鄰象素點(diǎn)中G象素點(diǎn)的中值；(5)判斷是否為B象素點(diǎn)？是則執(zhí)行步驟6，否則執(zhí)行步驟7；(6)確定相鄰象素點(diǎn)中R象素點(diǎn)的均值；(7)確定相鄰象素點(diǎn)中B象素點(diǎn)的均值；(8)重建該象素點(diǎn)的RGB三分量；(9)判斷是否還有未處理的象素點(diǎn)？是則執(zhí)行步驟1，否則結(jié)束。
權(quán)利要求
1.數(shù)碼相機(jī)中色彩濾鏡陣列的色彩重建方法，其特征在于綠色象素點(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(lái)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(lái)表示；其綠色分量由上，下，左和右四點(diǎn)的綠色量的中值來(lái)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(lái)表示；其綠色分量由上，下，左和右四點(diǎn)的綠色量的中值來(lái)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。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)中色彩濾鏡陣列的色彩重建方法，其特征在于其處理步驟為(1)判斷是否為G象素點(diǎn)？是則執(zhí)行步驟2，否則執(zhí)行步驟4(2)確定相鄰象素點(diǎn)中B象素點(diǎn)的均值(3)確定相鄰象素點(diǎn)中R象素點(diǎn)的均值，跳到步驟8(4)計(jì)算相鄰象素點(diǎn)中G象素點(diǎn)的中值(5)判斷是否為B象素點(diǎn)？是則執(zhí)行步驟6，否則執(zhí)行步驟7(6)確定相鄰象素點(diǎn)中R象素點(diǎn)的均值(7)確定相鄰象素點(diǎn)中B象素點(diǎn)的均值(8)重建該象素點(diǎn)的RGB三分量(9)判斷是否還有未處理的象素點(diǎn)？是則執(zhí)行步驟1，否則結(jié)束
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)碼相機(jī)中色彩濾鏡陣列的色彩重建方法。數(shù)碼相機(jī)中色彩濾鏡陣列的色彩重建方法,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(lái)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(lái)表示;其綠色分量由上,下,左和右四點(diǎn)的綠色量的中值來(lái)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(lái)表示;其綠色分量由上,下,左和右四點(diǎn)的綠色量的中值來(lái)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。
文檔編號(hào)H04N9/00GK1377191SQ02116750
公開(kāi)日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2002年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月9日
發(fā)明者唐彥予, 王勇, 徐遠(yuǎn), 趙建軍, 韓勇, 康叮咚, 羅山鷹 申請(qǐng)人:北京長(zhǎng)信嘉信息技術(shù)有限公司