專利名稱：在cmos傳感器中對cfa進(jìn)行插值的方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)傳感器領(lǐng)域，特別涉及一 種在CMOS傳感器中對顏色濾波陣列(CFA, Color Filter Array )進(jìn)行插值 的方法及電路。
背景技術(shù)：
在基于CMOS傳感器的成像系統(tǒng)中，為了得到較為逼真的彩色圖像， 最好使用三塊傳感器分別接收紅色、綠色和藍(lán)色值，然后再合成彩色圖像。 但是，采用這種方法的成像系統(tǒng)的成本和體積都很大，所以一個替代方法就 是在CMOS傳感器表面覆蓋一個CFA,常用的CFA有條紋型、馬賽克型和 Bayer型，由于Bayer型的CFA有4交好的顏色值敏感性和顏色值恢復(fù)性而得 到廣泛應(yīng)用。Bayer型CFA上的每個感光點只允許一種顏色分量通過，最終 釆集得到的圖像中的每個像素點只有 一種灰度值，因此需要采用插值的方法 得到每個像素點缺失的其他兩種灰度值，這樣經(jīng)過插值后的像素點就變?yōu)楹?有紅色值、綠色值以及藍(lán)色值的彩色像素點，將這些彩色像素點合成后就得 到了彩色圖像。圖1為現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)過Bayer型CFA濾波后得到的圖像示意圖，可以看 出，該圖像包括包含藍(lán)色值的像素點，即用B標(biāo)識的像素點；包含綠色值的 像素點，即用G標(biāo)識的像素點；以及包含紅色值的像素點，即用R標(biāo)識的 像素點。采用Bayer型CFA濾波后得到的圖像中的包含綠色值的像素點的 數(shù)量分別是包含紅色值的像素點數(shù)量以及包含藍(lán)色值的像素點數(shù)量的兩倍。選擇好的插值方法是將經(jīng)過Bayer型CFA濾波后得到的圖像轉(zhuǎn)換為高 質(zhì)量彩色圖像的關(guān)鍵，對經(jīng)過Bayer型CFA濾波后得到的圖像進(jìn)行插值的方法有很多，常見的有鄰域插值法、線性插值法、立方巻積插值法以及基于 色差域的插值法。其中，領(lǐng)域插值法和線性插值法生成的彩色圖像比較模糊，但實現(xiàn)該插值方法的電路比較簡單，適用于分辨率比較低的CMOS傳感器； 立方巻積插值法雖然得到的彩色圖像質(zhì)量較好，但電路實現(xiàn)復(fù)雜，很少采用； 基于色差域的插值法是線性插值法的演化，其考慮到了色差分量，所以得到 彩色圖像的效果比線性插值法要好，但得到彩色圖像的邊緣仍然不清晰，且 實現(xiàn)該插值方法的電路所耗資源較多。為了便于插值方法的敘述，將經(jīng)過Bayer.型CFA濾波后得到的圖像中 各像素點加標(biāo)號進(jìn)行區(qū)別，其中，Gb標(biāo)識包含一種綠色值的像素點，該種 像素點和用B標(biāo)識的包含藍(lán)色值的像素點在同一行中；Gr標(biāo)識包含另一種 綠色值的像素點，該種像素點和用R標(biāo)識的包含紅色值的像素點在同一行 中，如圖2所示。可以看出，每個需要插值的像素點周圍都有四個其缺失的 灰度值，以用Rll標(biāo)識的包含紅色值的像素點為例，其周圍有四個分別用 B00、 B02、 B20和B22標(biāo)識的包含藍(lán)色值的像素點，以及四個分別用GbOl、 Gb21、 GrlO和Grl2標(biāo)識的包含綠色值的像素點。以下以圖2為例分別介紹 這幾種插卩直方法。鄰域插值法采用圖2所示的圖像為例說明，任意分別取標(biāo)識為BOO的包含藍(lán)色值 的像素點以及標(biāo)識為GbOl的包含綠色值的像素點作為當(dāng)前標(biāo)識為Rll的包 含紅色值的像素點的藍(lán)色插值和綠色插值，得到一個含有包含紅色、綠色以 及藍(lán)色值的像素點。這就是領(lǐng)域插值法，該方法只是簡單的采用兩個不同顏 色值的鄰域像素點進(jìn)行插值，所以實現(xiàn)簡單，但丟失了處于進(jìn)行插值像素點 的邊緣位置的其他像素點的顏色值。線性插值法線性插值法是采用像素點的領(lǐng)域中同色分量的平均值作為該像素點的 顏色值分量插值，仍然采用圖2所示的圖像為例說明，以標(biāo)識為R11的包含 紅色值的像素點為例，所需插值的藍(lán)色值和綠色值設(shè)置為Bll和Gll,其中，Bll= (B00 + B02 + B20 + B22)/4， Gll= ( GbOl + Gb21 + GrlO + Grl2 )/4，將得到的Bll和Gil作為標(biāo)識為Rll的包含紅色值的像素點插值。經(jīng)過該 線性插值法進(jìn)行插值后，將圖2所示的圖像轉(zhuǎn)換為彩色圖像有很好的平滑作 用，但是，這種方法也會淡化處于進(jìn)行插值像素點的邊緣位置的像素點的顏 色值。立方巻積4#<直法立方巻積插值法是臨近像素點對要進(jìn)行插值的像素點進(jìn)行三次插值，不 將進(jìn)行插值的像素點的領(lǐng)域中同色分量的平均值作為該像素點的顏色值分 量插值，而是根據(jù)距離進(jìn)行插值的像素點遠(yuǎn)近乘上相應(yīng)的比例系數(shù)進(jìn)行三次 插值，這樣將圖2所示的圖形轉(zhuǎn)換為彩色圖像質(zhì)量較好，但是該插值算法相 對于鄰域插值法和線性插值法，計算量比較大，不適合實時傳輸?shù)膱D形處理 系統(tǒng)。另外，由于計算復(fù)雜，所以實現(xiàn)該插值方法的電路比較復(fù)雜且耗費資 源比較多?；谏钣虻牟逯捣ㄔ摲椒ㄊ蔷€性插值法的演化，其仍然保留線性插值得到的平均值，但又 在平均值的基礎(chǔ)上增加了色差分量后再對像素點進(jìn)行插值，所以得到的彩色 圖像的效果要好，但是，這種方法仍然會淡化處于進(jìn)行插值像素點的邊緣位 置的像素點的顏色值，使得得到的彩色圖像的邊緣仍然不清晰，且由于在插 值前進(jìn)行了計算像素點的領(lǐng)域中同色分量的平均值以及增加色差分量的兩 個步驟，所以實現(xiàn)該插值方法的電路比較復(fù)雜且耗費資源比較多。綜上，現(xiàn)有的對經(jīng)過Bayer型CFA濾波后得到的圖像進(jìn)行插值的方法 不是得到的彩色圖像邊緣不清晰，就是插值方法比較復(fù)雜，不易實現(xiàn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種在CMOS傳感器中對CFA進(jìn)行插值的方法，采用該方 法對經(jīng)過Bayer型CFA濾波后得到的圖像進(jìn)行插值，不僅得到的彩色圖像 邊緣清晰，而且比較簡單，易于實現(xiàn)。本發(fā)明還提供一種在CMOS傳感器中對CFA進(jìn)行插值的電路，該電路 對經(jīng)過Bayer型CFA濾波后得到的圖像進(jìn)行插值，不僅得到的彩色圖像邊 緣清晰，而且比較簡單，易于實現(xiàn)。根據(jù)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種在互補金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS傳感器中對顏色濾波陣列CFA進(jìn) 4亍插卩直的方法，該方法包括對在Bayer型CFA濾波后得到圖像中的像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值，得到 像素點的綠色值； .對當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點，在鄰域內(nèi)根據(jù)該像素點的綠色值和所需插值 顏色的像素點的綠色值的相關(guān)性，將確定最相關(guān)的所需插值顏色的像素點的 顏色值作為該像素點的插值顏色，進(jìn)行插值得到彩色像素點。所述對像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值，得到像素點的綠色值為對包含藍(lán)色值或紅色值的像素點的鄰域內(nèi)的包含綠色值的像素點的綠 色值進(jìn)行平均，將平均值作為包含藍(lán)色值或紅色值的像素點的綠色值；將包含綠色值的像素點的綠色值作為該包含綠色值的像素點的插值。所述確定最相關(guān)的所需插值顏色的像素點的過程為將領(lǐng)域內(nèi)的各個所需插值顏色的像素點的綠色值分另']和該像素點的綠 色值進(jìn)行差值計算，將鄰域內(nèi)與該像素點差值最小的所需插值顏色的像素點 確定為最相關(guān)的所需插值顏色的像素點。所述將確定最相關(guān)的所需插值顏色的像素點的顏色值作為該像素點的 插值顏色的過程為當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點為包含藍(lán)色值的像素點時，將該像素點的綠色值 和鄰域內(nèi)的包含紅色值的像素點的綠色值進(jìn)行相關(guān)性判斷，得到與該像素點 的綠色值最接近的包含紅色值的像素點作為最相關(guān)的所需插值顏色的像素將得到與該像素點的綠色值最接近的包含紅色值的像素點包含的紅色 值以及當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值計算得到的綠色值作為當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點的插值顏色。所述將確定最相關(guān)的所需插值顏色的像素點的顏色值作為該像素點的插值顏色的過程為當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點為包舍紅色值的像素點時，將該像素點的綠色值 和鄰域內(nèi)的包含藍(lán)色值的像素點的綠色值進(jìn)行相關(guān)性判斷，得到與該像素點 的綠色值最接近的包含藍(lán)色值的像素點作為最相關(guān)的所需插值顏色的像素點；將得到與該像素點的綠色值最接近的包含藍(lán)色值的像素點包含的藍(lán)色 值以及當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值計算得到的綠色值作為當(dāng)前 進(jìn)行插值的像素點的插值顏色。所述將確定最相關(guān)的所需插值顏色的像素點的顏色值作為該像素點的插值顏色的過程為當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點為包含綠色值的像素點時，將該像素點的綠色值 和鄰域內(nèi)的包含藍(lán)色值的像素點的綠色值以及包含紅色值的像素點的綠色 值分別進(jìn)行相關(guān)性判斷，分別得到與該像素點的綠色值最接近的包含紅色值的像素點以及包含藍(lán)色值的像素點作為最相關(guān)的所需插值顏色的像素點；將得到與該像素點的綠色值最接近的包含紅色值的像素點和包含藍(lán)色 值的像素點分別包含的紅色值以及藍(lán)色值作為當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點的插 值顏色。所述進(jìn)行綠色預(yù)插值的圖像為5像素點x 5像素點的圖像。 一種在CMOS傳感器中對CFA進(jìn)行插值的電路，該電路包括 緩沖器，用于暫存進(jìn)行插值的圖像；顏色判別模塊，用于提取緩沖器暫存圖像中的當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點以 及鄰域的像素點，發(fā)送給綠色預(yù)插值模塊，將當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點的顏色 值以及鄰域的像素點的顏色值發(fā)送給紅藍(lán)分量模塊；綠色預(yù)插值模塊，用于對當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點以及鄰域像素點進(jìn)行綠 色預(yù)插值后，發(fā)送給相關(guān)性判別模塊；相關(guān)性判別模塊，用于根據(jù)進(jìn)行綠色預(yù)插值后的當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點 以及鄰域像素點進(jìn)行相關(guān)性判別，得到當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點最相關(guān)的所需插值顏色的像素點，將最相關(guān)的所需插值顏色的像素點發(fā)送給插值模塊；紅藍(lán)分量模塊，用于保存從顏色判別模塊得到的當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點 的顏色值以及鄰域的像素點的顏色值，發(fā)送給插值沖莫塊；插值模塊，用于接收紅藍(lán)分量模塊發(fā)送的當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點的顏色 值以及鄰域的像素點的顏色值，確定從相關(guān)性判別模塊得到的最相關(guān)的所需 插值顏色的像素點的顏色值，將確定的顏色值作為當(dāng)前像素點的顏色插值， 得到彩色的當(dāng)前像素點，輸出。所述電路還包括時間同步模塊，用于提取緩沖器暫存圖像中的場同步輸 入信號和行同步輸入信號，控制后，與插值模塊輸出經(jīng)過插值后的像素點同 時輸出場同步輸出信號和行同步輸出值，控制進(jìn)行插值的圖像的同步。所述進(jìn)行插值的圖像為5像素點x5像素點的圖像時，所述緩沖器包含 4個行緩沖模塊以及一個存儲當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點的當(dāng)前像素點緩沖模 塊。從上述方案可以看出，本發(fā)明提供的方法及電路是采用相關(guān)性插值方 法，考慮到經(jīng)過Bayer型CFA濾波后得到的圖像中包含綠色值的像素點分 別是包含紅色值的像素點和包含藍(lán)色值的像素點的兩倍的事實，利用包含紅 色值的或包含藍(lán)色值的像素點的綠色域插值，以及所需插值顏色在領(lǐng)域內(nèi)的 綠色相關(guān)性確定當(dāng)前包含紅色值的或包含藍(lán)色值的像素點的顏色。由于本發(fā) 明提供的方法及電路不采用線性插值法計算平均值，只是將與進(jìn)行插值的像 素點最相關(guān)像素點的顏色值作為插值，相關(guān)性體現(xiàn)了進(jìn)行插值的像素點的邊 緣值，所以本發(fā)明提供的插值方法及電路較好的保留了進(jìn)行插值的像素點的 邊緣值，有很好的邊緣增強作用。另外，本發(fā)明提供的插值方法及電路實現(xiàn) 只進(jìn)行簡單的相關(guān)性計算，所以計算簡單，易于實現(xiàn)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)過Bayer型CFA濾波后得到的圖像示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)將經(jīng)過Bayer型CFA濾波后得到的圖像中各像素點加標(biāo)號進(jìn)行區(qū)別的示意圖；圖3為本發(fā)明提供的在CMOS傳感器中對CFA進(jìn)行插值的方法流程圖； 圖4為本發(fā)明提供的經(jīng)過Bayer型CFA濾波后得到的5像素點x 5像素點的圖像進(jìn)行插值的過程示意圖；圖5為實現(xiàn)本發(fā)明所提供插值方法的電路結(jié)構(gòu)圖。具體秀施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下舉具體實施 例并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明提供的方法在Bayer型CFA濾波后得到的圖像中，將包含綠色 值的像素點的顏色值作為參考值，根據(jù)參考值分別對包含紅色值的像素點或 包含藍(lán)色值的像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值，得到所有像素點的綠色值，然后根據(jù) 當(dāng)前像素點在其領(lǐng)域內(nèi)的綠色相關(guān)性確定該像素點的顏色插值，即將其領(lǐng)域 內(nèi)最相關(guān)的像素點作為該像素點的缺失灰度的顏色插值。圖3為本發(fā)明提供的在CMOS傳感器中對CFA進(jìn)行插值的方法流程圖， 其具體步驟為步驟301、在Bayer型CFA濾波后得到的圖像中，將包含綠色值的像素 點的顏色值作為參考值。步驟302、在Bayer型CFA濾波后得到的圖像中，根據(jù)參考值分別對包 含紅色值的像素點或藍(lán)色值的像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值，得到所有像素點的綠 色值。步驟303、對于當(dāng)前要進(jìn)行插值的像素點，在其鄰域內(nèi)根據(jù)其綠色值和 所需插值顏色值的像素點的綠色值的相關(guān)性，確定當(dāng)前要進(jìn)行插值的像素點 的顏色插值，采用該顏色插值對當(dāng)前要進(jìn)行插值的像素點進(jìn)行插值。在該步驟中，每個像素點根據(jù)其綠色預(yù)插值和其領(lǐng)域內(nèi)的所需插值顏色 值的像素點的綠色值的相關(guān)性，確定所需插值顏色的最相關(guān)的像素點，將最 相關(guān)像素點的顏色值作為該像素點的顏色插值。以下具體說明本發(fā)明提供的方法，圖4為本發(fā)明才是供的經(jīng)過Bayer型 CFA濾波后得到的5像素點x5像素點的圖像進(jìn)行插值的過程示意圖，在該 實施例中，假設(shè)每次只能對5像素點x 5像素點的圖像進(jìn)行插值。在圖4中， R用于標(biāo)識包含紅色值的像素點，Gr用于標(biāo)識與包含紅色值的像素點在同 一行的包含綠色值的像素點，Gb用于標(biāo)識與包含藍(lán)色值的像素點在同一行 的包含藍(lán)色值的像素點，各個像素點后緊跟著的數(shù)字代表該像素點在5像素 點x 5像素點的圖像中所處的位置。在該5像素點x 5像素點的圖像中，采用插值方法得到原包含藍(lán)色值的 像素點B22所缺少的紅色值和綠色值，分兩步進(jìn)行插值第一步驟，對^象素點B22以及其領(lǐng)域內(nèi)的像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值，即 對像素點B22、像素點Rll、像素點Grl2、像素點R13、像素點Gb21、像 素點Gb23、像素點R31、像素點Gr32以及^象素點R33進(jìn)行綠色預(yù)插值。進(jìn) 行綠色預(yù)插值的方法為包含綠色值的像素點的綠色值值保留，包含紅色值 的像素點的綠色值為根據(jù)線性插值法對其上、下、左、右的包含綠色值的像 素點的綠色值求平均所得到的值。對像素點B22以及其領(lǐng)域內(nèi)的像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值得到的綠色值分 別為Gll = ( Gb01 + GrlO + Gb21 + Grl2 ) /4 公式(1 )G12 = Grl2 公式(2)G13= ( Gb03 + Gb23 + Grl2 + Grl4 ) /4 公式(3 )G21 = Gb21 公式(4)G22= (Grl2 + Gr32 + Gb21 + Gb23) /4 公式(5 )G23 = Gb23 公式(6 )G31 = ( Gb21 + Gb41 + Gr30 + Gr32 ) /4 公式(7 )G31 = Gr32 公式(8)G33 = ( Gb23 + Gb43 + Gr32 + Gr34 ) /4 公式(9 )對像素點B22以及其領(lǐng)域內(nèi)的像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值后原來的5 x 5的 圖像就變成了 3像素點x 3像素點的綠色預(yù)插值圖像，且保留像素點B22的 藍(lán)色值以及其鄰域內(nèi)的^象素點的紅色值。第二步驟，包含藍(lán)色值的像素點B22根據(jù)綠色預(yù)插值得到的G22，與其 鄰域內(nèi)的包含紅色值的像素點Rll、像素點R13、像素點R31以及像素點 R33經(jīng).過綠色預(yù)插值得到的Gll、 G13、 G31以及G33的相關(guān)性找到最接近 的紅色值R22，將該值拷貝作為包含藍(lán)色值的像素點B22的紅色插值。 采用相關(guān)性找到最接近的紅色值R的公式為i 22 =臘，當(dāng)I G22 - Gl 11= min(| G22- Gl 11,| G22 -G13 |,| G22 -G311,| G22 - G33 |) 肌當(dāng)I G22 - G13 |= min(| G22 - Gl 11, | G22 - G13 |, | G22 - G311, | G22 - G33 |) 屈'當(dāng)I G22 _ G311= min(| G22 _ G111, | G22 - Gl3 |,| G22 - G311, | G22 - G33 |) i 33，當(dāng)I G22 — G33卜min(| G22 - Gl 1!, | G22 — G13 |, | G22 — G311， | G22 - G33 |)公式(10)從公式(10)可以看出，R22就是在鄰域內(nèi)分別計算包含紅色值的像素 點Rll、像素點R13、像素點R31以及像素點R33經(jīng)過綠色預(yù)插值得到的 Gll、 G13、 G31以及G33和像素點B22的綠色值G22的顏色差值，將可以 得到最小的顏色差值的鄰域內(nèi)的像素點的紅色值作為像素點B22的紅色插值。這樣，在3像素點x3像素點的圖像中，第二行第二列的單色灰度的像 素點B22就通過其保留的藍(lán)色值B22,計算得到的G22以及R22得到彩色 的像素點。以上實施例是采用對包含藍(lán)色值的像素點進(jìn)行插值的處理過程，采用相 應(yīng)的方法，也可以對包含紅色值的^象素點進(jìn)行插值。當(dāng)對包含綠色值的像素點進(jìn)行插值時，則需要計算其領(lǐng)域內(nèi)綠色值最相 關(guān)的包含紅色值的像素點以及綠色值最相關(guān)的包含藍(lán)色值的像素點，將該最 相關(guān)的包含紅色值的像素點的紅色值以及最相關(guān)點包含藍(lán)色值的像素點的藍(lán)色值分別作為該包含綠色值的像素點的紅色插值和藍(lán)色插值，然后對該像 素點進(jìn)行插值。按照這種方法，其他單色灰度的像素點也可以進(jìn)行相應(yīng)處理，得到缺失 的其他兩種灰度值，根據(jù)獲取的三種灰度值就可以按照現(xiàn)有技術(shù)將其他單色灰度的像素點恢復(fù)成彩色的像素點。這樣，整個5像素點x5像素點的圖像 就可以恢復(fù)成1像素點x 1像素點的彩色圖像，插值后的彩色圖像比原輸入 圖像減少了 4像素點x 4像素點的圖像。本發(fā)明的插值方也采用電路實現(xiàn)，在CMOS.傳感器中包括插值模塊，' 該插值模塊是CMOS傳感器的圖像信號處理器(ISP)的一部分，CMOS傳 感器采集到的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過ISP中的各個現(xiàn)有功能模塊進(jìn)行矯正、增益補償 以及去噪處理后，進(jìn)入插值模塊進(jìn)行插值，插值后的圖像就可以直接以RGB 形式顯示和存儲、或以YUV (YCbCr)顯示和存儲。在經(jīng)過ISP中的么斧正、 增益補償、去噪以及插值處理的過程中，圖像的輸入格式都包括場同步輸入 信號(vsync—in ),行同步輸入信號(hsync—in )以及輸入圖像數(shù)據(jù)(input_data )， 圖像數(shù)據(jù)的輸出格式包括場同步輸出信號(vsync—out)、行同步輸出信號 (hsync—out)以及輸出圖像數(shù)據(jù)(out_data)。其中在輸出的場同步信號以 及行同步信號有效期內(nèi)的圖像是插值后的同步圖像。圖5為實現(xiàn)本發(fā)明插值方法的電路結(jié)構(gòu)圖，包括緩沖器、顏色判別模塊、 綠色預(yù)插值模塊、相關(guān)性判別模塊、紅藍(lán)分量模塊、以及插值模塊。其中，緩沖器，用于暫存需要進(jìn)行插值處理的圖像；顏色判別模塊，用于提取緩沖器暫存圖像中的當(dāng)前像素點以及其鄰域的 像素點，發(fā)送給綠色預(yù)插值模塊，將當(dāng)前像素點的顏色值以及其鄰域內(nèi)的像 素點的顏色值發(fā)送給紅藍(lán)分量模塊；綠色預(yù)插值模塊，用于對當(dāng)前像素點以及其鄰域像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值 后，發(fā)送給相關(guān)性判別模塊；相關(guān)性判別模塊，用于根據(jù)進(jìn)行綠色預(yù)插值后的當(dāng)前像素點以及其鄰域 像素點進(jìn)行相關(guān)性判別，得到當(dāng)前像素點最相關(guān)的所需插值顏色的像素點，將最相關(guān)的所需插值顏色的像素點發(fā)送給插值模塊；紅藍(lán)分量模塊，用于保存從顏色判別模塊得到的當(dāng)前像素點的顏色值以 及其鄰域內(nèi)的像素點的顏色值，發(fā)送給插值模塊；插值模塊，用于接收紅藍(lán)分量模塊發(fā)送的當(dāng)前像素點的顏色值以及其鄰 域內(nèi)的像素點的顏色值，確定從相關(guān)性判別模塊得到的最相關(guān)的所需插值顏 色的像素點的顏色值，將確定的顏色值作為當(dāng)前像素點的顏色插值，得到彩 色的當(dāng)前像素點。在具體實現(xiàn)上，從緩沖器提取的圖像首先要通過顏色判別模塊做顏色判 別，確定當(dāng)前要插值的像素點為哪種顏色， 一旦當(dāng)前插值的像素點的顏色確 定，采用的公式就可以確定，這樣帶著顏色值的像素點在經(jīng)過綠色預(yù)插值模 塊插值出綠色，再經(jīng)過相關(guān)性比較確定最終要插值的像素點位置后，由插值 模塊進(jìn)行組合，得到最終的彩色像素點，并在相應(yīng)時刻送出行同步和場同步 信號。根據(jù)本發(fā)明提供的方法可以得知，3行輸入的像素點可以插值出l行具 有綠色值的像素點，三行綠色預(yù)插值后的像素點才可以得到l行含有紅色、 綠色和藍(lán)色值的像素點。因此，為了節(jié)省資源，本發(fā)明提供的電路并不保留 對像素點的預(yù)插值得到的綠色值，而是多保存2行像素點，這樣在緩沖器中 共需要4個行緩沖模塊(圖中表示為緩沖模塊0、緩沖模塊1、緩沖模塊2 和緩沖模塊3)來存儲像素點，再加上當(dāng)前像素點緩沖模塊存儲的當(dāng)前輸入 的像素點，構(gòu)成了一個5像素點x5像素點的圖像。將該圖像按照本發(fā)明提 供的方法進(jìn)行綠色預(yù)插值，可以同時插值出3像素點x3像素點的圖像，同 時保留3像素點x3像素點中的紅色值和藍(lán)色值，據(jù)此在進(jìn)行相關(guān)性判斷后 就可以得到最終的插值后插值出一個彩色像素點了 。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種在互補金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS傳感器中對顏色濾波陣列CFA進(jìn)行插值的方法，其特征在于，該方法包括對在Bayer型CFA濾波后得到圖像中的像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值，得到像素點的綠色值；對當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點，在鄰域內(nèi)根據(jù)該像素點的綠色值和所需插值顏色的像素點的綠色值的相關(guān)性，將確定最相關(guān)的所需插值顏色的像素點的顏色值作為該像素點的插值顏色，進(jìn)行插值得到彩色像素點。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述對像素點進(jìn)行綠色預(yù) 插值，得到像素點的綠色值為對包含藍(lán)色值或紅色值的像素點的鄰域內(nèi)的包含綠色值的像素點的綠 色值進(jìn)行平均，將平均值作為包含藍(lán)色值或紅色值的像素點的綠色值； 將包含綠色值的像素點的綠色值作為該包含綠色值的像素點的插值。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定最相關(guān)的所需插 值顏色的像素點的過程為將領(lǐng)域內(nèi)的各個所需插值顏色的像素點的綠色值分別和該像素點的綠 色值進(jìn)行差值計算，將鄰域內(nèi)與該像素點差值最小的所需插值顏色的像素點 確定為最相關(guān)的所需插值顏色的像素點。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將確定最相關(guān)的所需 插值顏色的像素點的顏色值作為該像素點的插值顏色的過程為當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點為包含藍(lán)色值的像素點時，將該像素點的綠色值 和鄰域內(nèi)的包含紅色值的像素點的綠色值進(jìn)行相關(guān)性判斷，得到與該像素點 的綠色值最接近的包含紅色值的像素點作為最相關(guān)的所需插值顏色的像素 點；將得到與該像素點的綠色值最接近的包含紅色值的像素點包含的紅色 值以及當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值計算得到的綠色值作為當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點的插值顏色。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將確定最相關(guān)的所需 插值顏色的像素點的顏色值作為該像素點的插值顏色的過程為當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點為包含紅色值的像素點時，將該像素點的綠色值 和鄰域內(nèi)的包含藍(lán)色值的像素點的綠色值進(jìn)行相關(guān)性判斷，得到與該像素點 的綠色值最接近的包含藍(lán)色值的像素點作為最相關(guān)的所需插值顏色的像素點；.將得到與該像素點的綠色值最接近的包含藍(lán)色值的像素點包含的藍(lán)色 值以及當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值計算得到的綠色值作為當(dāng)前 進(jìn)行插值的像素點的插值顏色。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將確定最相關(guān)的所需插值顏色的像素點的顏色值作為該像素點的插值顏色的過程為當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點為包含綠色值的像素點時，將該像素點的綠色值 和鄰域內(nèi)的包含藍(lán)色值的像素點的綠色值以及包含紅色值的像素點的綠色 值分別進(jìn)行相關(guān)性判斷，分別得到與該像素點的綠色值最接近的包含紅色值 的像素點以及包含藍(lán)色值的像素點作為最相關(guān)的所需插值顏色的像素點；將得到與該像素點的綠色值最接近的包含紅色值的像素點和包含藍(lán)色 值的像素點分別包含的紅色值以及藍(lán)色值作為當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點的插 值顏色。
7、 如權(quán)利要求1~6中任意一項所述的權(quán)利要求，其特征在于，所述進(jìn) 行綠色預(yù)插值的圖像為5像素點x5像素點的圖像。
8、 一種在CMOS傳感器中對CFA進(jìn)行插值的電路，其特征在于，該 電路包括緩沖器，用于暫存進(jìn)行插值的圖像；顏色判別模塊，用于提取緩沖器暫存圖像中的當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點以 及鄰域的像素點，發(fā)送給綠色預(yù)插值模塊，將當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點的顏色 值以及鄰域的像素點的顏色值發(fā)送給紅藍(lán)分量模塊；綠色預(yù)插值模塊，用于對當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點以及鄰域像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值后，發(fā)送給相關(guān)性判別模塊；相關(guān)性判別模塊，用于根據(jù)進(jìn)行綠色預(yù)插值后的當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點 以及鄰域像素點進(jìn)行相關(guān)性判別，得到當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點最相關(guān)的所需 插值顏色的像素點，將最相關(guān)的所需插值顏色的像素點發(fā)送給插值模塊；紅藍(lán)分量模塊，用于保存從顏色判別模塊得到的當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點 的顏色值以及鄰域的像素點的顏色值，發(fā)送給插值模塊；插值模塊，用于接收紅藍(lán)分量模塊發(fā)送的當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點的顏色 值以及鄰域的像素點的顏色值，確定從相關(guān)性判別模塊得到的最相關(guān)的所需 插值顏色的像素點的顏色值，將確定的顏色值作為當(dāng)前像素點的顏色插值， 得到彩色的當(dāng)前像素點，輸出。
9、 如權(quán)利要求8所述的電路，其特征在于，所述電路還包括時間同步 模塊，用于提取緩沖器暫存圖像中的場同步輸入信號和行同步輸入信號，控 制后，與插值模塊輸出經(jīng)過插值后的像素點同時輸出場同步輸出信號和行同 步輸出值，控制進(jìn)行插值的圖像的同步。
10、 如權(quán)利要求8所述的電路，其特征在于，所迷進(jìn)行插值的圖像為5 像素點x5像素點的圖像時，所述緩沖器包含4個行緩沖模塊以及一個存儲 當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點的當(dāng)前像素點緩沖模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在CMOS傳感器中對CFA進(jìn)行插值的方法及電路，其中該方法包括對在Bayer型CFA濾波后得到圖像中的像素點進(jìn)行綠色預(yù)插值，得到像素點的綠色值；對當(dāng)前進(jìn)行插值的像素點，在鄰域內(nèi)根據(jù)該像素點的綠色值和所需插值顏色的像素點的綠色值的相關(guān)性，將確定最相關(guān)的所需插值顏色的像素點的顏色值作為該像素點的插值顏色，進(jìn)行插值得到彩色像素點。本發(fā)明提供的方法及電路不僅得到的彩色圖像邊緣清晰，而且比較簡單，易于實現(xiàn)。
文檔編號H04N9/04GK101227621SQ20081006521
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者王宏斌 申請人:炬力集成電路設(shè)計有限公司