基于Bayer彩色濾波陣列插值算法的研究.pdf

1、為了降低數(shù)字相機的成本與體積，生產(chǎn)廠家通常會采用單片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使每個像素只能獲得物理三基色(紅、綠、藍)其中一種分量。其中，Bayer CFA應用最為廣泛。為了獲得全彩色圖像，必須依靠插值獲得丟失的兩個顏色信息，這個過程通常被稱為彩色插值，或是demosaicing(去馬賽克)?，F(xiàn)有的文獻中也描述了大量有價值的demosaicing算法，包括簡單的線性插值法到相對成熟

2、的自適應插值法，盡管后一種方法的性能表現(xiàn)更出眾，但往往計算復雜，硬件實現(xiàn)的難度較大。 本文首先回顧了部分典型的插值算法，并結合對部分典型圖片的測試結果，分析了各種方法的優(yōu)勢與不足之處。然后本文先提出了一種改進的硬件可實現(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志位的概念以及平滑的邊界仲裁法則來檢測邊界，從而選擇合適的方向進行插值。該方法簡單易行，并適用于實時處理的高速數(shù)字相機系統(tǒng)，但插值效果的改進稍嫌不足。鑒于

3、此，本文接著提出了一種基于三次樣條函數(shù)在相關方向進行插值以及利用梯度的三角函數(shù)關系來計算相關性加權系數(shù)的混合型插值方案，并結合考慮不同顏色通道問的相關耦合關系。經(jīng)測試算法具有良好的性能。 為了評估算法質(zhì)量，本文采用了三類評估手段：一是分別計算原始圖像與重構圖像在平滑區(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分析重構圖像的保真度；二是利用數(shù)學手段對重構圖像的一類主要失真現(xiàn)象—zipper效應進行定量評估；三是對硬