[发明专利]用于重构彩色图像的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于重构来自于具备颜色滤波器阵列(CFA)的传感器的彩色图像的方法和设备。

背景技术

近年来，数字图像获取已经变得越来越普及。具体地，数字彩色图像的获取已被广泛使用在许多技术领域。通常，通过获取针对三原色的图像并将这些图像组合成彩色图像来获取数字彩色图像。通常，使用三原色红、绿和蓝(RGB)。然而，原则上诸如青、黄、品红(CYM)等其他原色也是可能的。因此，用于获取彩色图像的理想系统需要每图像像素三个单色光敏元件，即，在RGB图像的情况下，分别针对红、绿和蓝的单色光敏元件。因此，这种图像的每个像素由与原色或基色的比例相对应的三个分量组成。由于经济原因，具备颜色滤波器阵列(CFA)的单个传感器的使用已经在市场上得到广泛接受。这种传感器的每个光敏元件具备针对三原色之一的原色滤波器，并因此仅检测三原色之一。

公知的颜色滤波器阵列是如在US 3,971,065中公开的所谓的Bayer RGB颜色滤波器阵列。在这种颜色滤波器阵列中，百分之五十的光敏图像元件包括绿滤波器(G)、百分之二十五包括红滤波器(R)，剩余的百分之二十五包括蓝滤波器(B)。因此，必须根据周围像素来内插像素的原色的丢失部分。因此，与每像素三个独立颜色传感器的布置相比图像质量变得劣化，这是由于降低了颜色分辨率。此外，根据所选的内插方法，会出现许多图像伪像，图像伪像可以劣化获取图像的整体外观。

一方面，可以找到复杂的高质量算法，另一方面，可以找到能够在硬件中的实现具有低复杂性的更简单方法，但是不会提供令人满意的质量。

US 2004/0179752 A1公开了一种用于对来自单色传感器阵列的全彩色图像进行内插的方法。根据该方法，首先重构所有绿像素，并根据该重构来重构红和蓝像素。因此，用于存储与全帧相对应的数据的帧存储器需要保存要重构的全图像并逐步完成图像。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于重构彩色图像的方法和设备，所述方法和设备不需要帧存储器，并允许以节约资源的硬件实现方式来实现已知复杂方法的高质量。

该目的可以由根据权利要求1所述的方法来实现。提供了一种重构来自于传感器的彩色图像的方法。传感器包括以行和列矩阵布置的多个像素。传感器具备颜色滤波器阵列，使得每个像素与三个基色之一相对应，以预定模式在传感器上提供三个基色。传感器输出多个像素中的每一个像素的检测值。该方法包括针对多个像素中的每一个像素的以下步骤：接受针对三个基色中相应的一个基色而获得的检测值，并且针对相应的其他两个基色中的每一个基色，计算垂直内插值和水平内插值并选择垂直内插值或水平内插值；输出接受的检测值和选择的内插值；其中，基于包围相应像素的5×5像素环境中的像素的检测值，来计算垂直内插值和水平内插值。因此，对于每个像素，沿着垂直方向和水平方向对两个丢失颜色值进行内插。由于基于在包围要执行内插的像素的5×5环境中的像素的检测值来计算丢失颜色值的水平内插值和垂直内插值，因此不需要帧存储器，仅4个行存储器就足以提供用于滤波的5×5环境。因此，使用仅4个行存储器的节约资源的硬件实现方式是可能的。由于针对所有丢失颜色值来计算垂直内插值和水平内插值，并且从这些计算的值中选择要接受的内插值，因此可以确保针对所有颜色分量的高质量内插。

优选地，选择垂直内插值或水平内插值的步骤包括：考虑水平内插值计算水平边缘指示符；考虑垂直内插值计算垂直边缘指示符；以及将水平边缘指示符与垂直边缘指示符相比较。水平边缘指示符是考虑水平内插值而计算的，即，用于计算水平边缘指示符的等式包括水平内插值。类似地，用于计算垂直边缘指示符的等式包括垂直内插值。因此，改善了最终能接受的丢失颜色值的内插。

根据一方面，利用5×5像素环境中的像素，根据等式class_x＝|a₃₃-a₃₁|+|a₃₃-a₃₅|+|B₃₃-b₃₂|+|B₃₃-b₃₄|来计算水平边缘指示符，5×5像素环境中的像素被定义为：