基于Bayer彩色濾波陣列插值算法的研究.pdf

1、為了降低數(shù)字相機(jī)的成本與體積，生產(chǎn)廠家通常會(huì)采用單片CCD或CMOS圖像傳感器，并在其表面覆蓋一層彩色濾波陣列，也稱為CFA，CFA使每個(gè)像素只能獲得物理三基色(紅、綠、藍(lán))其中一種分量。其中，Bayer CFA應(yīng)用最為廣泛。為了獲得全彩色圖像，必須依靠插值獲得丟失的兩個(gè)顏色信息，這個(gè)過(guò)程通常被稱為彩色插值，或是demosaicing(去馬賽克)?，F(xiàn)有的文獻(xiàn)中也描述了大量有價(jià)值的demosaicing算法，包括簡(jiǎn)單的線性插值法到相對(duì)成熟

2、的自適應(yīng)插值法，盡管后一種方法的性能表現(xiàn)更出眾，但往往計(jì)算復(fù)雜，硬件實(shí)現(xiàn)的難度較大。 本文首先回顧了部分典型的插值算法，并結(jié)合對(duì)部分典型圖片的測(cè)試結(jié)果，分析了各種方法的優(yōu)勢(shì)與不足之處。然后本文先提出了一種改進(jìn)的硬件可實(shí)現(xiàn)的Bayer彩色濾波陣列的插值方案，該算法主要引入了方向標(biāo)志位的概念以及平滑的邊界仲裁法則來(lái)檢測(cè)邊界，從而選擇合適的方向進(jìn)行插值。該方法簡(jiǎn)單易行，并適用于實(shí)時(shí)處理的高速數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)，但插值效果的改進(jìn)稍嫌不足。鑒于

3、此，本文接著提出了一種基于三次樣條函數(shù)在相關(guān)方向進(jìn)行插值以及利用梯度的三角函數(shù)關(guān)系來(lái)計(jì)算相關(guān)性加權(quán)系數(shù)的混合型插值方案，并結(jié)合考慮不同顏色通道問(wèn)的相關(guān)耦合關(guān)系。經(jīng)測(cè)試算法具有良好的性能。 為了評(píng)估算法質(zhì)量，本文采用了三類評(píng)估手段：一是分別計(jì)算原始圖像與重構(gòu)圖像在平滑區(qū)域與邊界區(qū)域的峰值信噪比與CIELAB顏色空間的歐氏距離來(lái)分析重構(gòu)圖像的保真度；二是利用數(shù)學(xué)手段對(duì)重構(gòu)圖像的一類主要失真現(xiàn)象—zipper效應(yīng)進(jìn)行定量評(píng)估；三是對(duì)硬