[发明专利]一种基于补色模式的颜色插值方法

说明书

技术领域

本发明涉及颜色插值方法的领域，特别涉及一种颜色滤波阵列中的颜色插值方法。

背景技术

在现有的各种成像设备中，绝大多数都是采用颜色滤波阵列(CFA)图像传感器。这种类型的CCD或CMOS传感器中的每个感光元器件只能采集像素颜色的一个特定分量，而在整个传感器点阵中，每个点只有一个感光器，也就是说对于每一像素只能采集到一个颜色分量，而其他分量将丢失。因此，必须提供一种方法来补回丢失的分量。

目前有两种分色方法，一是RGB原色分色法，另一个则是CMYG补色分色法。这两种方法各有优缺点。原色分色法的优点是色彩调和准确还原度高，色彩较鲜及锐，对于后期数字影像处理较容易，但缺点在于色阶较窄，其中黑白两色容易形成杂点，而补色分色法则有较宽的色阶以及色彩混合变化多且细致，缺点在于影像表现较柔及不够鲜明，并且对于后期数字影像处理不易，容易产生色散或偏色的问题。以下发明内容就是基于CMYG补色分色法提出的一种颜色插值方法。

图1是补色CCD阵列示意图，补色CCD阵列只有Cy（青），Mg洋红），Ye（黄）和G（绿色）四种色光可以到达指定的像素点。即每个像素点仅能获得四分之一的色彩信息，且根据补色理论可得：                                               ，，。

为了优化存储，一般依次对补色CCD阵列中的两行数据求和作为采样得到的场原始数据结果输出。对第1、2行，第3、4行，第5、6行等依次相加作为偶场原始数据的结果输出，对第2、3行，第4、5行，第6、7行等依次相加作为奇场原始数据的结果输出。如图2A、图2B所示。

 

图3指示待插值的原始数据，其中，，，，从这些采样得到的CCD原始数据信号可以插值计算得到图像的亮度信号和色度信号（即B-Y和R-Y）。

① 当前像素点颜色成分为A或B时，亮度和色度计算公式如下：

                ⑴

②当前像素点颜色成分为C或D时，亮度和色度计算公式如下：

         ⑵

      由以上式子得到亮度信号和色度信号后，可经简单的线性转换得到RGB信号，如下所示：

      ，

      ，

      。

以上颜色插值方法存在的缺陷是：硬件资源消耗较大、成本高；逻辑较为复杂，适应性较差；容易产生色散或偏色，图像质量较差。

发明目的

为了克服现有的补色分色方法存在的硬件资源消耗较大、成本高、逻辑较为复杂、适应性较差、图像质量较差的不足，本发明提供一种硬件资源消耗少、成本低廉、逻辑简单、适应性强、图像质量品质高的基于补色模式的颜色插值方法。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案为：

一种基于补色模式的颜色插值方法，包括以下步骤：

1）、以相邻的2×2四个点为一个最近领域插值单元，单元内四个点具有相同的亮度信息和色度信息，插值图像边缘的两行两列数据；

2）、对于图像中的其余点，计算所在点相应位置的上、下、左、右四个方向梯度，，，，每个方向梯度由该方向上对应像素点间的差值的绝对值的和计算得到；

3）、在得到方向梯度后计算对应的插值权重：

，

，

，

当前待插值点根据权重来插值得到其余的颜色成分，设定当前插值点为，则、、需经过插值得到：

，

，

4）在插值得到完备的颜色成分、、和后，经计算得到亮度信息和色度信息、，具体如下：

① 如果当前像素点颜色成分为或时，则亮度有下式计算得到：

，

色度、为：

      ，

      

② 如果当前像素点颜色成分为或时，则亮度有下式计算得到：

，

色度、为：

      ，

      ，

5）得到亮度信号和色度信号后，经简单的线性变换将图像转换到RGB色彩空间，如下所示：

                     ，

                 ，

                 。