專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于邊緣檢測(cè)的偽彩抑制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于邊緣檢測(cè)的偽彩抑制裝置和方法。

背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)碼相機(jī)由于采用了Mosaic遮罩濾鏡式CCD的彩色插值技術(shù)，在顏色反差較大的邊緣，便會(huì)產(chǎn)生刺眼的偽彩。偽彩直接影響數(shù)碼相機(jī)的圖像質(zhì)量。數(shù)碼相機(jī)上出現(xiàn)的偽彩現(xiàn)象，根源原因在于Mosaic遮罩濾鏡式CCD的彩色插值?，F(xiàn)在的CCD大多數(shù)都是Mosaic遮罩式，CCD本身不感知色彩，透過(guò)CCD每個(gè)象素前面的RGB(或者CYGM)濾鏡，如圖1所示，現(xiàn)有的CCD采用的是拜耳模版矩陣，每個(gè)象素只測(cè)R，G，B其中一種原色的密度，再由相機(jī)內(nèi)部軟件進(jìn)行彩色化插值處理，利用周邊象素信息“猜測(cè)”插值出其他顏色。產(chǎn)生偽彩的關(guān)鍵點(diǎn)就在這個(gè)彩色插值過(guò)程中，這個(gè)插值過(guò)程并不可能完全反映真實(shí)的色彩分布(就偽彩而言就是那部分邊緣產(chǎn)生的衍射部分)，算法只能通過(guò)周邊的象素“推測(cè)”出真正的全色分布，這也造成了邊緣不清晰，色彩干擾等一系列問(wèn)題，特別是在反差比較大的邊緣上，產(chǎn)生刺眼的偽彩幾率越高。因此抑制偽彩是提高數(shù)碼相機(jī)的圖像質(zhì)量的一項(xiàng)重要工作。


發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于邊緣檢測(cè)的偽彩抑制技術(shù)，通過(guò)分析偽彩產(chǎn)生的原因和偽彩在色域空間上的特點(diǎn)，采用在色域空間范圍的方法上進(jìn)行高斯平滑來(lái)消除偽彩，為了防止模糊圖像邊緣和節(jié)省運(yùn)算量，僅在圖像上偽彩經(jīng)常產(chǎn)生的邊緣處進(jìn)行處理。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種基于邊緣的偽彩抑制裝置，該裝置包括一個(gè)色度和亮度分離單元，用于實(shí)現(xiàn)色度和亮度的分離；一個(gè)亮度處理單元，用于對(duì)分離后的亮度信號(hào)執(zhí)行處理；一個(gè)偽彩抑制單元，用于對(duì)分離后的色度值通過(guò)高斯濾波來(lái)進(jìn)行偽彩抑制。
所述偽彩抑制單元包括一個(gè)邊緣檢測(cè)單元，用于求取圖像的邊緣； 一個(gè)膨脹處理單元，用于對(duì)檢測(cè)所得到的邊緣執(zhí)行膨脹處理； 以及一個(gè)高斯平滑處理單元，用于對(duì)色度值進(jìn)行濾波而抑制偽彩。
所述邊緣檢測(cè)單元采用sobel算子計(jì)算得到各像素的水平邊緣值EH和垂直邊緣值EV，并計(jì)算出邊緣強(qiáng)度EI； 設(shè)置一閾值Th1以及一掩膜，如果邊緣強(qiáng)度EI＞Th1，則將該像素對(duì)應(yīng)的掩膜值設(shè)置為1，否則設(shè)置為0； 所述膨脹處理單元執(zhí)行的膨脹處理為dilation(I，B)＝{a+b|a∈I，b∈B}，其中，I為待膨脹圖像，B為膨脹掩模算子； 所述高斯平滑處理單元采用的高斯濾波器為 其中Ym，n為濾波后的色度值；Ym+i，n+j為濾波前的色度值；αi，j為高斯濾波器的系數(shù)；βi，j為膨脹后邊緣在圖像上的掩模，如果掩模值為1，則該像素點(diǎn)參與濾波。
本發(fā)明還提供一種基于邊緣的偽彩抑制方法，包括以下步驟 首先，通過(guò)sobel算子檢測(cè)圖像的邊緣； 其次，對(duì)檢測(cè)到的邊緣進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理； 然后，對(duì)色度值進(jìn)行高斯濾波而抑制偽彩。
進(jìn)一步，檢測(cè)圖像的邊緣時(shí)采用的sobel算子為計(jì)算得到各像素的水平邊緣值EH和垂直邊緣值EV，并計(jì)算出邊緣強(qiáng)度EI；設(shè)置一閾值Th1以及一掩膜，如果邊緣強(qiáng)度EI＞Th1，則將該像素對(duì)應(yīng)的掩膜值設(shè)置為1，否則將掩膜值設(shè)置為0。
對(duì)檢測(cè)到的邊緣進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理時(shí)，膨脹處理為dilation(I，B)＝{a+b|a∈I，b∈B}，其中，I為待膨脹圖像，B為膨脹掩模算子。
對(duì)色度值進(jìn)行高斯濾波而抑制偽彩的高斯濾波器為 其中，Ym，n為濾波后的色度值；Ym+i，n+j為濾波前的色度值；αi，j為高斯濾波器的系數(shù)；βi，j為膨脹后邊緣在圖像上的掩模，如果掩模值為1，則該像素點(diǎn)參與濾波。
本發(fā)明的效果在于本發(fā)明提供的抑制偽彩的技術(shù)簡(jiǎn)單有效，非常易于實(shí)現(xiàn)，基于單個(gè)像素點(diǎn)，不會(huì)增加很高的硬件代價(jià)。



圖1是Mosaic遮罩濾鏡式CCD的彩色插值示意圖； 圖2是Sobel算子的梯度計(jì)算示意圖； 圖3是形態(tài)學(xué)膨脹示意圖； 圖4是偽彩抑制裝置的框圖； 圖5是采用本發(fā)明提出的基于邊緣的偽彩抑制方法或裝置的太陽(yáng)偽彩圖像； 圖6是采用本發(fā)明提出的基于邊緣的偽彩抑制方法或裝置的圖像。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
為了消除偽彩，本發(fā)明采用在色域空間范圍的方法上進(jìn)行高斯平滑來(lái)消除偽彩。
具體而言，本發(fā)明首先提供一種基于邊緣的偽彩抑制方法，用于在色度域上抑制偽彩，首先，為了防止全局平滑帶來(lái)的圖像邊緣模糊，以及節(jié)省運(yùn)算量，求取圖像中偽彩經(jīng)常產(chǎn)生的邊緣并進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，然后進(jìn)行高斯平滑。具體而言，包括圖像邊緣檢測(cè)過(guò)程，即首先計(jì)算圖像中各點(diǎn)的梯度，二維梯度計(jì)算取兩個(gè)方向梯度平方和的平方根，這里采用sobel算子 使用Sobel算子時(shí)，可以把檢測(cè)模板S1和S2看作是一個(gè)“框架”，套在每一個(gè)待檢測(cè)像素上。如圖2所示，矩形表示圖象中的一個(gè)區(qū)域，其中每一小格代表1個(gè)像素，例如圖2中像素21的灰度值為a5，它周?chē)袼氐幕叶戎等鐖D中所示，計(jì)算像素21水平邊緣值EH(21)如下 EH(21)＝(-1)×a1+0×a2+1×a3+(-2)×a4+0×a5+2×a6+(-1)×a7+0×a8+1×a9 同樣可采用算子S2計(jì)算像素21的垂直邊緣值EV(21)。
為此，可以計(jì)算出邊緣強(qiáng)度EI設(shè)置一閾值Th1，如果邊緣強(qiáng)度EI＞Th1，即認(rèn)為圖像邊緣，據(jù)此可以生成一個(gè)圖像掩膜，掩沒(méi)大小和尺寸與原圖像一致，對(duì)于原圖中的像素，若其邊緣強(qiáng)度EI＞Th1，則將該像素對(duì)應(yīng)的掩膜值設(shè)置為1，否則設(shè)置為0。
然后進(jìn)行形態(tài)學(xué)膨脹處理，因?yàn)閭尾释a(chǎn)生于邊緣周?chē)?，本發(fā)明采用圖3所示的掩模進(jìn)行膨脹，該膨脹過(guò)程可以描述為dilation(I，B)＝{a+b|a∈I，b∈B}，其中，I為待膨脹圖像，B為膨脹掩模算子。
接著執(zhí)行高斯平滑處理，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，偽彩抑制是對(duì)檢測(cè)出來(lái)的邊緣及其膨脹后掩模上的像素進(jìn)行Cb和Cr通道上的高斯濾波。
高斯函數(shù)的最佳逼近由二項(xiàng)式展開(kāi)的系數(shù)決定，設(shè)計(jì)高斯濾波器途徑是直接從離散高斯分布中計(jì)算模板權(quán)值。為了計(jì)算方便，一般希望濾波器權(quán)值是整數(shù)。在模板的一個(gè)角點(diǎn)處取一個(gè)值，并選擇一個(gè)K使該角點(diǎn)處值為1。通過(guò)這個(gè)系數(shù)可以使濾波器整數(shù)化，由于整數(shù)化后的模板權(quán)值之和不等于1，為了保證圖像的均勻灰度區(qū)域不受影響，可以對(duì)濾波模板進(jìn)行權(quán)值規(guī)范化。高斯濾波器的采樣值或者高斯濾波器的二項(xiàng)式展開(kāi)系數(shù)可以形成離散高斯濾波器。在一個(gè)實(shí)施方式中，選用如下式所示的5X5高斯核。
高斯濾波器設(shè)計(jì)為 其中，Ym，n為濾波后的色度值；Ym+i，n+j為濾波前的色度值；αi，j為高斯濾波器的系數(shù)；βi，j為膨脹后邊緣在圖像上的掩模，如果掩模值為1，則該像素點(diǎn)參與濾波。所述顏色空間不限于Yuv以及YcbCr，只要帶有色度的顏色空間均可以采用上述方法實(shí)現(xiàn)。
因?yàn)閭尾室种瓢l(fā)生在色度域上，如果圖像為RGB圖像，需要首先將圖像像點(diǎn)R，G，B分量值轉(zhuǎn)化出色度值(u，v)，轉(zhuǎn)換公式如下 本發(fā)明同時(shí)還提供一種基于邊緣的偽彩抑制裝置，如圖4所示，包括一個(gè)色度和亮度分離單元(圖中未示出)，用于實(shí)現(xiàn)色度和亮度的分離，一個(gè)亮度處理單元(Y channel Processing)，用于對(duì)分離后的亮度信號(hào)執(zhí)行處理；以及一個(gè)偽彩抑制單元(False Color Suppression)，用于對(duì)分離后的色度信后進(jìn)行偽彩抑制。
本實(shí)施例中，所述偽彩抑制單元包括一個(gè)邊緣檢測(cè)單元，用于求取圖像中偽彩經(jīng)常產(chǎn)生的邊緣并進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，然后進(jìn)行高斯平滑。
圖像邊緣檢測(cè)過(guò)程采用sobel算子 計(jì)算得到各像素的水平邊緣值EH和垂直邊緣值EV，并計(jì)算出邊緣強(qiáng)度EI設(shè)置一閾值Th1，如果邊緣強(qiáng)度EI＞TH1，即認(rèn)為圖像邊緣，據(jù)此可以生成一個(gè)圖像掩膜，掩沒(méi)大小和尺寸與原圖像一致，對(duì)于原圖中的像素，若其邊緣強(qiáng)度EI＞Th1，則將該像素對(duì)應(yīng)的掩膜值設(shè)置為1，否則設(shè)置為0。
還包括一個(gè)膨脹處理單元，執(zhí)行膨脹處理dilation(I，B)＝{a+b|a∈I，b∈B}，其中，I為待膨脹圖像，B為膨脹掩模算子。
以及一個(gè)高斯平滑處理單元，高斯濾波器設(shè)計(jì)為 其中，Ym，n為濾波后的色度值；Ym+i，n+j為濾波前的色度值；αi，j為高斯濾波器的系數(shù)；βi，j為膨脹后邊緣在圖像上的掩模，如果掩模值為1，則該像素點(diǎn)參與濾波。
一個(gè)可選的實(shí)施方式中，該基于邊緣的偽彩抑制裝置還可以包括一個(gè)顏色空間轉(zhuǎn)換單元，設(shè)置在亮度色度分離單元之前，如果輸入圖像顏色不包括色度值，則將其轉(zhuǎn)換為帶有色度值的顏色空間。
圖5為未采用本發(fā)明提出的基于邊緣的偽彩抑制方法或裝置的太陽(yáng)偽彩圖像，而圖6是采用本發(fā)明提出的基于邊緣的偽彩抑制方法或裝置的圖像，可以看到在圖5的邊緣處有許多偽彩，而圖6為采用5*5高斯核偽彩抑制后的效果，可以看出，本發(fā)明能夠提高圖像的可視化效果，減少偽彩對(duì)圖像的影響，可以有效地抑制偽彩，同時(shí)不會(huì)帶來(lái)圖像細(xì)節(jié)和邊緣上的模糊。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于邊緣檢測(cè)的偽彩抑制裝置，其特征在于該裝置包括一個(gè)色度和亮度分離單元，用于實(shí)現(xiàn)色度和亮度的分離；一個(gè)亮度處理單元，用于對(duì)分離后的亮度信號(hào)執(zhí)行處理；一個(gè)偽彩抑制單元，用于對(duì)分離后的色度值通過(guò)高斯濾波來(lái)進(jìn)行偽彩抑制。
2.如權(quán)利要求1所述的基于邊緣檢測(cè)的偽彩抑制裝置，其特征在于所述偽彩抑制單元包括一個(gè)邊緣檢測(cè)單元，用于求取圖像的邊緣；
和一個(gè)膨脹處理單元，用于對(duì)檢測(cè)所得到的邊緣執(zhí)行膨脹處理；
以及一個(gè)高斯平滑處理單元，用于對(duì)色度值進(jìn)行濾波而抑制偽彩。
3.如權(quán)利要求2所述的基于邊緣檢測(cè)的偽彩抑制裝置，其特征在于所述邊緣檢測(cè)單元采用的sobel算子為
利用上述算子計(jì)算得到各像素的水平邊緣值EH和垂直邊緣值EV，并計(jì)算出邊緣強(qiáng)度EI
設(shè)置一閾值Th1以及一掩膜，如果邊緣強(qiáng)度EI＞Th1，則將該像素對(duì)應(yīng)的掩膜值設(shè)置為1，否則將掩膜值設(shè)置為0；
所述膨脹處理單元執(zhí)行的膨脹處理為dilation(I，B)＝{a+b|a∈I，b∈B}，其中，I為待膨脹圖像，B為膨脹掩模算子。
4.如權(quán)利要求2所述的基于邊緣檢測(cè)的偽彩抑制裝置，其特征在于所述高斯平滑處理單元采用的高斯濾波器為
其中，Ym，n為濾波后的色度值；Ym+i，n+j為濾波前的色度值；αi，j為高斯濾波器的系數(shù)；βi，j為膨脹后邊緣在圖像上的掩模，如果掩模值為1，則該像素點(diǎn)參與濾波。
5.如權(quán)利要求1所述的基于邊緣檢測(cè)的偽彩抑制裝置，其特征在于該裝置還包括一個(gè)顏色空間轉(zhuǎn)換單元，設(shè)置在亮度色度分離單元之前，如果輸入圖像顏色不包括色度值，則將其轉(zhuǎn)換為帶有色度值的顏色空間。
6.一種基于邊緣檢測(cè)的偽彩抑制方法，其特征在于包括以下步驟
首先，通過(guò)sobel算子檢測(cè)圖像的邊緣；
其次，對(duì)檢測(cè)到的邊緣進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理；
然后，對(duì)色度值進(jìn)行高斯濾波而抑制偽彩。
7.如權(quán)利要求6所述的基于邊緣檢測(cè)的偽彩抑制方法，其特征在于檢測(cè)圖像的邊緣時(shí)，采用的sobel算子為
利用上述算子計(jì)算得到各像素的水平邊緣值EH和垂直邊緣值EV，并計(jì)算出邊緣強(qiáng)度EI
設(shè)置一閾值Th1以及一掩膜，如果邊緣強(qiáng)度EI＞Th1，則將該像素對(duì)應(yīng)的掩膜值設(shè)置為1，否則將掩膜值設(shè)置為0。
8.如權(quán)利要求6所述的基于邊緣檢測(cè)的偽彩抑制方法，其特征在于對(duì)檢測(cè)到的邊緣進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理時(shí)，膨脹處理為dilation(I，B)＝{a+b|a∈I，b∈B}，其中，I為待膨脹圖像，B為膨脹掩模算子。
9.如權(quán)利要求6所述的基于邊緣檢測(cè)的偽彩抑制方法，其特征在于對(duì)色度值進(jìn)行高斯濾波而抑制偽彩的高斯濾波器為
其中，Ym，n為濾波后的色度值；Ym+i，n+j為濾波前的色度值；αi，j為高斯濾波器的系數(shù)；βi，j為膨脹后邊緣在圖像上的掩模，如果掩模值為1，則該像素點(diǎn)參與濾波。
10.如權(quán)利要求6所述的基于邊緣檢測(cè)的偽彩抑制方法，其特征在于如果輸入圖像顏色不包括色度值，則將其轉(zhuǎn)換為帶有色度值的顏色空間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于邊緣檢測(cè)的偽彩抑制裝置和方法，屬于圖像處理領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)分析偽彩產(chǎn)生的原因和偽彩在色域空間上的特點(diǎn)，采用在色域空間范圍的方法上進(jìn)行高斯平滑來(lái)消除偽彩，為了防止模糊圖像邊緣和節(jié)省運(yùn)算量，僅在圖像上偽彩經(jīng)常產(chǎn)生的邊緣處進(jìn)行處理。首先檢測(cè)圖像的邊緣，其次對(duì)檢測(cè)到的邊緣進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，然后，對(duì)色度值進(jìn)行高斯濾波而抑制偽彩。本發(fā)明提供的抑制偽彩的技術(shù)簡(jiǎn)單有效，非常易于實(shí)現(xiàn)，基于單個(gè)像素點(diǎn)，不會(huì)增加很高的硬件代價(jià)。
文檔編號(hào)H04N1/60GK101742052SQ20091024201
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者盧曉鵬 申請(qǐng)人:北京中星微電子有限公司