濾色陣列插值算法及FPGA設計研究.pdf

1、隨著數(shù)碼相機的發(fā)展，Bayer濾波陣列已經(jīng)得到了很廣泛的運用，針對Bayer格式圖像的彩色還原算法研究以及算法的硬件實現(xiàn)也成了數(shù)碼相機的關鍵技術，所以濾色陣列插值算法已經(jīng)成功占領了圖像處理領域。濾色陣列插值算法發(fā)展了三十多年，已經(jīng)從最簡單的發(fā)展到現(xiàn)有性能良好的算法。FPGA在圖像處理中的應用和圖像質(zhì)量評價體系的完整都將推動著濾色陣列插值算法朝著更好的方向發(fā)展。本文主要對濾色陣列插值算法的FPGA實現(xiàn)進行了研究，所取得的成果為：
　

2、　1.對色彩科學的發(fā)展及圖像的特性進行了研究。主要研究了色彩的形成原因，并且研究了色彩的三種特性，即亮度、色調(diào)和飽和度。為了適應各種應用場合，人們逐漸提出了各種色彩空間模型，可以在一些標準下對色彩有著更好的詮釋。
　　2.探究了經(jīng)典濾色陣列插值算法?？紤]到圖像中顏色之間所具有的相關性和圖像在空間上的相關性，提出了各種濾色陣列插值算法。通過學習并分析了各種算法的優(yōu)缺點。本文著重研究了四種經(jīng)典濾色陣列插值算法，即雙線性插值算法、基于梯

3、度的像素組插值算法、自適應插值算法和反梯度加權系數(shù)插值算法，并在軟件平臺上對其加以驗證，可以直觀地觀察到重構圖像質(zhì)量的優(yōu)劣。
　　3.對濾色陣列插值算法的評價準則進行了研究。濾色陣列插值算法性能的優(yōu)劣影響著重建圖像的質(zhì)量，如果算法性能不好，重構圖像會出現(xiàn)比較明顯的鋸齒效應等失真現(xiàn)象。因此，探究有效的濾色陣列插值算法評價標準具有重要的現(xiàn)實應用價值。本文主要是從人自身的主觀和定性物理量描述的客觀兩方面探究評價標準。以柯達的24幅全彩色

4、圖片作為測試庫在MATLAB平臺上去評價了算法恢復后的圖像質(zhì)量。
　　4.對濾色陣列插值算法的FPGA設計進行了研究。FPGA的快速發(fā)展給圖像處理帶來了新的前進動力?？紤]到FPGA的并行處理特性，可以同時進行多路不同性質(zhì)的運算，較短的計算時間，使得FPGA在圖像處理領域有著不可替代的地位。本文主要針對三種經(jīng)典的濾色陣列插值算法進行了FPGA設計。通過比較重構圖像的質(zhì)量，可以看出自適應插值算法不管是從計算的復雜度還是重構圖像質(zhì)量來說