[发明专利]一种基于多导向滤波的快速bayer彩色重建方法

说明书

本发明提供一种基于多导向滤波的快速bayer彩色重建方法，涉及CFA图像处理技术领域。本发明步骤如下：步骤1：获取bayer图像，对该图像进行导向组初始化；对图像中每个绿色像素缺失位置进行导向组设置，将每个像素位置的8个导向划分为4组导向，每组包括3个导向，导向组可表示为：{usubgt;i/subgt;,lsubgt;i/subgt;,dsubgt;i/subgt;,rsubgt;i/subgt;}subgt;(q,v)/subgt;,i＝‑1,0,1；步骤2：计算色差影像；步骤3：计算基于色差的梯度影像；步骤4：计算导向权值矩阵；步骤5：计算导向估计矩阵；步骤6：绿色波段重建；步骤7：基于色差的线性滤波红、蓝波段重建，红、绿、蓝波段全部重建后得到彩色图像。本方法可以广泛应用于bayer影像彩色重建场景，有效快速实现高质量的彩色重建影像。

技术领域

本发明涉及CFA图像处理技术领域，尤其涉及一种基于多导向滤波的快速bayer彩色重建方法。

背景技术

随着遥感对地观测技术的不断发展，视频卫星作为一种全新的对地观测手段，能够获取一定区域范围内的高动态信息，已经逐渐成为研究和使用的新热点。出于研制成本、数据传输压力和工艺难度等因素，视频卫星的相机成像系统一般只采用一个CMOS传感器，并在传感器前端安置一块彩色滤光阵列——bayer模板，通过bayer模板生成的影像称为bayer影像。Bayer影像在每一个像素位置只获取一种颜色的灰度值，其他两种颜色被过滤掉，如图1所示。因此bayer影像可以减少三分之二的数据量，有效节省星上存储资源，减轻星地传输压力；同时极大的减轻了卫星重量和体积，研制成本和制作工艺难度得到显著改善。但bayer影像的成像特性使得影像的每个像素损失2种颜色的彩色信息，必须对其进行插值重建处理，恢复成彩色影像后才能进行后续的处理和应用。

传统的彩色重建方法主要是针对工业相机，高质量的重建往往需要复杂地、多次迭代运算获取准确的插值导向和灰度估计值，执行效率较低。此外，视频卫星的Bayer影像一般尺寸较大、帧数较多，计算耗时的问题更为严重。而一般快速的方法很难准确估计邻域灰度相关性，重建质量往往不佳。因此bayer影像彩色重建的质量和效率的矛盾问题是制约视频卫星后续应用的主要因素之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于多导向滤波的快速bayer彩色重建方法，本方法可以广泛应用于bayer影像彩色重建场景，有效实现快速、高质量的彩色重建影像。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种基于多导向滤波的快速bayer彩色重建方法，包括以下步骤：

步骤1：获取bayer图像后，对该图像进行导向组初始化；在图像中每个绿色像素缺失的位置进行导向组设置，将上、下、左、右、左上、右上、左下及右下8个导向划分为上、下、左、右4组导向，每组包括3个导向，导向组可表示为：{u_i,l_i,d_i,r_i}_(q,v)，其中，q、v分别代表像素位置的行、列，i＝-1,0,1，u_i代表上方向导向组，l_i代表左方向导向组，d_i代表下方向导向组，r_i代表右方向导向组；

步骤2：计算色差影像；水平和垂直影像的滤波hf和vf设为：

hf＝[-1/4 1/2 1/2 1/2 -1/4]

vf＝(hf)′

其中，(*)′表示矩阵的转置操作符，水平影像imgh和垂直影像imgv表示为：

imgh＝filter(bayer1,hf)

imgv＝filter(bayer1,vf)