專利名稱：一種色彩濾波陣列插值方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種色彩濾波陣列插值方法，尤其涉及一種貝爾(Bayer)模式的色彩濾波陣列的插值方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字影像擷取裝置的光學(xué)傳感器通常采用CCD(Charge-coupled device，電荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體)技術(shù)，由橫豎兩個(gè)方向密集排列的感光元件(CCD或CMOS)組成的一個(gè)二維矩陣，而CCD或CMOS傳感器只能感應(yīng)光線亮度，不能感應(yīng)色彩信息。因此必須使用色彩濾波陣列(Color Filtered Array，CFA)確保每個(gè)傳感器像素只會(huì)收到一種顏色的光通常是紅、綠、藍(lán)三種顏色中的一種。色彩濾波陣列可以使用不同的模式，最常用的是Bayer模式的色彩濾波陣列。Bayer模式交替使用一組紅色和綠色濾鏡以及一組綠色和藍(lán)色濾鏡，其中綠色像素的總數(shù)為紅色和藍(lán)色像素之和。Bayer模式的原始(raw)圖像的像素排列格式如圖2，3，4，5所示。
因此，為了獲得每個(gè)像素的顏色值，必須進(jìn)行CFA插值運(yùn)算。CFA插值通常采用如下方法如圖2所示，對(duì)于Rm，n像素點(diǎn)，即像素點(diǎn)(m，n)的原始值為R分量的像素點(diǎn)，求取該像素點(diǎn)G分量的插值時(shí)，計(jì)算水平方向2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的G值的差的絕對(duì)值，計(jì)算垂直方向2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的G值的差的絕對(duì)值，取上述差值的絕對(duì)值小的2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的G值的平均值作為Gm，n；例如，若水平方向2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的G值的差的絕對(duì)值比垂直方向2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的G值的差的絕對(duì)值小，則Gm，n＝(Gm，n-1+Gm，n+1)/2；求取該像素點(diǎn)B分量的插值時(shí)，計(jì)算左斜對(duì)角方向2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的B值的差的絕對(duì)值，計(jì)算右斜對(duì)角方向2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的B值的差的絕對(duì)值，取上述差值的絕對(duì)值小的2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的B值的平均值作為Bm，n；例如，若|Bm-1，n-1-Bm+1，n+1|＜|Bm-1，n+1-Bm+1，n-1|，則Bm，n＝(Bm-1，n-1+Bm+1，n+1)/2；如圖3所示，對(duì)于Bm，n像素點(diǎn)，即像素點(diǎn)(m，n)的原始值為B分量，求取該像素點(diǎn)G分量的插值時(shí)，計(jì)算水平方向2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的G值的差的絕對(duì)值，計(jì)算垂直方向2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的G值的差的絕對(duì)值，取上述差值的絕對(duì)值小的2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的G值的平均值作為Gm，n；例如，若水平方向2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的G值的差的絕對(duì)值比垂直方向2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的G值的差的絕對(duì)值小，則Gm，n＝(Gm，n-1+Gm，n+1)/2；求取該像素點(diǎn)R分量的插值時(shí)，計(jì)算左斜對(duì)角方向2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的R值的差的絕對(duì)值，計(jì)算右斜對(duì)角方向2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的R值的差的絕對(duì)值，取上述差值的絕對(duì)值小的2個(gè)相鄰像素點(diǎn)的R值的平均值作為Rm，n；例如，若|Rm-1，n-1-Rm+1，n+1|＜|Rm-1，n+1-Rm+1，n-1|，則Rm，n＝(Rm-1，n-1+Rm+1，n+1)/2；如圖4所示，對(duì)于Grm，n像素點(diǎn)，即像素點(diǎn)(m，n)的原始值為G分量，且左右相鄰像素點(diǎn)為R值的像素點(diǎn)，該像素點(diǎn)R分量的插值為Rm，n＝(Rm，n-1+Rm，n+1)/2；該像素點(diǎn)的B分量的插值為Bm，n＝(Bm-1，n+Bm+1，n)/2；如圖5所示，對(duì)于Gbm，n像素點(diǎn)，即像素點(diǎn)(m，n)的原始值為G分量，且左右相鄰像素點(diǎn)為B值的像素點(diǎn)，該像素點(diǎn)B分量的插值為Bm，n＝(Bm，n-1+Bm，n+1)/2；R分量的插值為Rm，n＝(Rm-1，n+Rm+1，n)/2。
由上可知，現(xiàn)有技術(shù)采用左右/上下或左/右斜對(duì)角相鄰像素點(diǎn)的絕對(duì)值差為依據(jù)獲得Rm，n像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的G值和B值以及Bm，n像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的G值和R值。采用這種方式雖然計(jì)算量相對(duì)較小，但生成的圖像顏色和亮度不一致，模糊，并產(chǎn)生偽彩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中CFA插值技術(shù)的不足，提出一種色彩濾波陣列插值方法和裝置，可以使得圖像顏色和亮度一致，獲得清晰的圖像。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種色彩濾波陣列插值方法，包含如下步驟(a)根據(jù)圖像像素點(diǎn)的原始測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算像素點(diǎn)(m，n)的RGB分量的水平插值和垂直插值，m，n分別表示像素點(diǎn)所在的行數(shù)和列數(shù)；(b)根據(jù)像素點(diǎn)(m，n)與其相鄰像素點(diǎn)的水平插值和垂直插值，求取像素點(diǎn)(m，n)與其相鄰像素點(diǎn)之間在水平方向的水平亮度距離和水平色度距離，以及垂直方向的垂直亮度距離和垂直色度距離；(c)將像素點(diǎn)(m，n)與其相鄰像素點(diǎn)在水平方向的水平亮度距離和水平色度距離，與垂直方向的垂直亮度距離和垂直色度距離進(jìn)行比較，確定像素點(diǎn)(m，n)與相鄰像素點(diǎn)亮度距離和色度距離較小的方向；(d)將所述亮度距離和色度距離較小的方向的插值作為像素點(diǎn)(m，n)的最終顏色值輸出。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)所述原始測(cè)量數(shù)據(jù)為貝爾模式的原始數(shù)據(jù)，所述步驟(a)進(jìn)行像素點(diǎn)RGB分量的水平插值和垂直插值計(jì)算，進(jìn)一步分為以下步驟(a1)計(jì)算Rm，n像素點(diǎn)的G分量的水平插值GHm，n和垂直插值GVm，nGHm,n=Gm,n-1+Gm,n+12;]]>或GHm,n=Gm,n-1+Gm,n+12+-Bm,n-2+2Bm,n-Bm,n+24;]]>GVm,n=Gm-1,n+Gm+1,n2;]]>或GVm,n=Gm-1,n+Gm+1,n2+-Bm-2,n+2Bm,n-Bm+2,n4;]]>(a2)計(jì)算Bm，n像素點(diǎn)的G分量的水平插值GHm，n和垂直插值GVm，nGHm,n=Gm,n-1+Gm,n+12;]]>或GHm,n=Gm,n-1+Gm,n+12+-Bm,n-2+2Bm,n-Bm,n+24;]]>
GVm,n=Gm-1,n+Gm+1,n2;]]>或GVm,n=Gm-1,n+Gm+1,n2+-Bm-2,n+2Bm,n-Bm+2,n4;]]>(a3)在原始值就是G分量的像素點(diǎn)上GHm，n＝GVm，n＝Gm，n；(a4)在Grm，n像素點(diǎn)，計(jì)算R分量的水平插值RHm，n和垂直插值RVm，nRHm,n=Gm,n+Rm,n-1+Rm,n+1-GHm,n-1-GHm,n+12;]]>RVm,n=Gm,n+Rm,n-1+Rm,n+1-GVm,n-1-GVm,n+12;]]>在Grm，n像素點(diǎn)，計(jì)算B分量的水平插值BHm，n和垂直插值BVm，nBHm,n=Gm,n+Bm-1,n+Bm+1,n-GHm-1,n-GHm+1,n2;]]>BVm,n=Gm,n+Bm-1,n+Bm+1,n-GVm-1,n-GVm+1,n2;]]>(a5)在Gbm，n像素點(diǎn)，計(jì)算B分量的水平插值BHm，n和垂直插值BVm，nBHm,n=Gm,n+Bm,n-1+Bm,n+1-GHm,n-1-GHm,n+12]]>BVm,n=Gm,n+Bm,n-1+Bm,n+1-GVm,n-1-GVm,n+12;]]>在Gbm，n像素點(diǎn)，獲得R分量的水平插值RHm，n和垂直插值RVm，nRHm,n=Gm,n+Rm-1,n+Rm+1,n-GHm-1,n-GHm+1,n2;]]>RVm,n=Gm,n+Rm-1,n+Rm+1,n-GVm-1,n-GVm+1,n2;]]>(a6)計(jì)算Bm，n像素點(diǎn)的R分量的水平插值RHm，n和垂直插值RVm，nRHm，n＝GHm,n+Rm-1,n-1+Rm+1,n-1+Rm-1,n+1+Rm+1,n+1-(GHm-1,n-1+GHm+1,n-1+GHm-1,n+1+GHm+1,n+1)4;]]>RVm，n＝GHm,n+Rm-1,n-1+Rm+1,n-1+Rm-1,n+1+Rm+1,n+1-(GVm-1,n-1+GVm+1,n-1+GVm-1,n+1+GVm+1,n+1)4;]]>(a7)獲得Rm，n像素點(diǎn)的B分量的水平插值BHm，n和垂直插值BVm，n
BHm，n＝GHm,n+Bm-1,n-1+Bm+1,n-1+Bm-1,n+1+Bm+1,n+1-(GHm-1,n-1+GHm+1,n-1+GHm-1,n+1+GHm+1,n+1)4;]]>BVm，n＝GHm,n+Bm-1,n-1+Bm+1,n-1+Bm-1,n+1+Bm+1,n+1-(GVm-1,n-1+GVm+1,n-1+GVm-1,n+1+GVm+1,n+1)4]]>。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)所述步驟(b)中像素點(diǎn)(m，n)到4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離DLhm+i，n+j、垂直亮度距離DLvm+i，n+j、水平色度距離DChm+i，n+j和垂直色度距離DCVm+i，n+j由以下公式計(jì)算得出DLhm+i，n+j＝abs(GHm，n-GHm+i，n+j)；DLvm+i，n+j＝abs(GVm，n-GVm+i，n+j)；DChm+i，n+j＝abs(GRHm，n-GRHm+i，n+j)+abs(GBHm，n-GBHm+i，n+j)；或DChm+i,n+j=(GRHm,n-GRHm+i,n+j)2+(GBHm,n-GBHm+i,n+j)2;]]>或DChm+i，n+j＝(GRHm，n-GRHm+i，n+j)2+(GBHm，n-GBHm+i，n+j)2DCVm+i，n+j＝abs(GRVm，n-GRVm+i，n+j)+abs(GBVm，n-GBVm+i，n+j)；或DCvm+i,n+j=(GRVm,n-GRVm+i,n+j)2+(GBVm,n-GBVm+i,n+j)2;]]>或DCvm+i，n+j＝(GRVm，n-GRVm+i，n+j)2+(GBVm，n-GBVm+i，n+j)2其中，i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1；且有GRHx，y＝GHx，y-RHx，y；GRVx，y＝GVx，y-RVx，y；GBHx，y＝GHx，y-BHx，y；GBVx，y＝GVx，y-BVx，y；上述GHx，y、GVx，y表示像素點(diǎn)(x，y)G分量的水平插值和垂直插值，RHx，y、RVx，y表示像素點(diǎn)(x，y)R分量的水平插值和垂直插值，BHx，y、BVx，y表示像素點(diǎn)(x，y)B分量的水平插值和垂直插值，x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)所述步驟(b)進(jìn)一步分為以下步驟(b1)將步驟(a)中得到的像素點(diǎn)的水平插值和垂直插值從RGB色彩空間轉(zhuǎn)化到亮度和色度分離的色彩空間，得到亮度分量、第一色度分量和第二色度分量的水平插值和垂直插值；(b2)使用色彩分離的色彩空間的各分量的水平插值和垂直插值，計(jì)算像素點(diǎn)(m，n)與其相鄰4個(gè)像素點(diǎn)之間的水平亮度距離DLhm+i，n+j、垂直亮度距離DLvm+i，n+j，和水平色度距離DChm+i，n+j、垂直色度距離DCvm+i，n+j，公式如下DLhm+i，n+j＝abs(LHm，n-LHm+i，n+j)；DLvm+i，n+j＝abs(LVm，n-LVm+i，n+j)；DChm+i，n+j＝abs(SHm，n-SHm+i，n+j)+abs(THm，n-THm+i，n+j)；DCvm+i，n+j＝abs(SVm，n-SVm+i，n+j)+abs(TVm，n-TVm+i，n+j)；其中，i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1上述LHx，y，LVx，y為亮度分量的水平插值和垂直插值；SHx，y，SVx，y為第一色度分量的水平插值和垂直插值；THx，y，TVx，y為第二色度分量的水平插值和垂直插值，x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)所述步驟(c)進(jìn)一步分為以下步驟(c1)根據(jù)計(jì)算得到的像素點(diǎn)(m，n)與相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離DLhm+i，n+j、垂直亮度距離DLvm+i，n+j、水平色度距離DChm+i，n+j和垂直色度距離DCvm+i，n+j，求取像素點(diǎn)(m，n)的亮度閾值參數(shù)leps和色度閾值參數(shù)cepsleps＝MIN(MAX(DLhm，n-1，DLhm，n+1)，MAX(DLVm-1，n，DLVm+1，n))；ceps＝MIN(MAX(DChm，n-1，DChm，n+1)，MAX(DCVm-1，n，DCvm+1，n))；上述i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1；MIN表示取最小值函數(shù)，MAX表示取最大值函數(shù)。
(c2)逐一判斷像素點(diǎn)(m，n)與4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離和水平色度距離是否滿足條件DLhm+i，n+j＜＝leps且DChm+i，n+j＜＝ceps，如果是，計(jì)數(shù)值加1，最后得到計(jì)數(shù)值CHm，n；逐一判斷像素點(diǎn)(m，n)與4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的垂直亮度距離和垂直色度距離是否滿足條件DLvm+i，n+j＜＝leps且DCvm+i，n+j＜＝ceps，如果是，計(jì)數(shù)值加1，最后得到計(jì)數(shù)值CVm，n；(c3)若CHm，n＞CVm，n，判斷水平方向?yàn)榱炼染嚯x和色度距離較小的方向；若CHm，n＜CVm，n，判斷垂直方向?yàn)榱炼染嚯x和色度距離較小的方向；若CHm，n＝CVm，n，則按約定選擇其中的一個(gè)或任選其中一個(gè)，作為亮度距離和色度距離較小的方向；其中，上述i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1；或者，所述步驟(c)中，是對(duì)像素點(diǎn)(m，n)到4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的水平亮度和色度距離進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，再對(duì)該像素點(diǎn)(m，n)到4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的垂直亮度和色度距離進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，將兩者的結(jié)果進(jìn)行比較，以值較小的方向?yàn)榱炼染嚯x和色度距離較小的方向。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)所述步驟(a)中先對(duì)整個(gè)圖像或部分圖像的各像素點(diǎn)進(jìn)行RGB插值運(yùn)算，然后再進(jìn)行后續(xù)步驟，對(duì)于位于整個(gè)圖像邊界的像素點(diǎn)，在計(jì)算其各分量的水平插值和垂直插值時(shí)，采用邊界擴(kuò)充，對(duì)稱取值的方法進(jìn)行處理。
本發(fā)明提供的色彩濾波陣列插值裝置包括水平插值單元、垂直插值單元、水平亮度和色度距離計(jì)算單元、垂直亮度和色度距離計(jì)算單元、距離比較單元和選擇輸出單元，其中所述水平插值單元用于對(duì)收到的圖像的貝爾原始數(shù)據(jù)進(jìn)行水平插值運(yùn)算，得到像素點(diǎn)(m，n)的RGB分量的水平插值并輸出到水平亮度和色度距離計(jì)算單元以及選擇輸出單元；所述垂直插值單元用于對(duì)收到的圖像的貝爾原始數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直插值運(yùn)算，得到像素點(diǎn)(m，n)的RGB分量的垂直插值并輸出到垂直亮度和色度距離計(jì)算單元以及選擇輸出單元；所述水平亮度和色度距離計(jì)算單元用于根據(jù)收到的像素點(diǎn)的水平插值，求取像素點(diǎn)(m，n)與水平方向相鄰像素點(diǎn)之間的水平亮度距離DLhm+i，n+j和水平色度距離DChm+i，n+j，輸出到距離比較單元；所述垂直亮度和色度距離計(jì)算單元用于根據(jù)收到的像素點(diǎn)的垂直插值，求取像素點(diǎn)(m，n)與垂直方向相鄰像素點(diǎn)之間的垂直亮度距離DLvm+i，n+j和垂直色度距離DCvm+i，n+j，輸出到距離比較單元；所述距離比較單元用于根據(jù)計(jì)算出的像素點(diǎn)(m，n)到相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離DLhm+i，n+j、水平色度距離DChm+i，n+j、垂直亮度距離DLvm+i，n+j和垂直色度距離DCVm+i，n+j，比較得到色度距離和亮度距離較小的方向，輸出選擇該方向的選擇控制信號(hào)到選擇輸出單元；所述選擇輸出單元用于根據(jù)選擇控制信號(hào)從輸入的像素點(diǎn)(m，n)的RGB分量的垂直插值和水平插值中選擇出一組作為最終顏色值輸出其中，i，j的取值為i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1。
進(jìn)一步地，上述裝置還可具有以下特點(diǎn)所述距離比較單元進(jìn)一步分為亮度和色度閾值計(jì)算單元、水平計(jì)數(shù)單元、垂直計(jì)數(shù)單元和距離判斷單元，其中所述亮度和色度閾值計(jì)算單元用于根據(jù)計(jì)算出的像素點(diǎn)(m，n)的水平亮度距離DLhm+i，n+j、水平色度距離DChm+i，n+j、垂直亮度距離DLvm+i，n+j和垂直色度距離DCvm+i，n+j，計(jì)算該像素點(diǎn)的亮度閾值參數(shù)leps和色度閾值參數(shù)ceps，輸出到水平計(jì)數(shù)單元和垂直計(jì)數(shù)單元，公式如下leps＝MIN(MAX(DLhm，n-1，DLhm，n+1)，MAX(DLVm-1，n，DLvm+1，n))；ceps＝MIN(MAX(DChm，n-1，DChm，n+1)，MAX(DCVm-1，n，DCvm+1，n))；上述i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1；MIN表示取最小值函數(shù)，MAX表示取最大值函數(shù)。
所述水平計(jì)數(shù)單元用于逐一判斷像素點(diǎn)(m，n)與4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離和水平色度距離是否滿足條件DLhm+i，n+j＜＝leps且DChm+i，n+j＜＝ceps，如果是，計(jì)數(shù)值加1，最后得到水平計(jì)數(shù)值CHm，n，輸出到距離判斷單元；所述垂直計(jì)數(shù)單元用于逐一判斷像素點(diǎn)(m，n)與4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的垂直亮度距離和垂直色度距離是否滿足條件DLvm+i，n+j＜＝leps且DCvm+i，n+j＜＝ceps，如果是，計(jì)數(shù)值加1，最后得到垂直計(jì)數(shù)值CVm，n，輸出到距離判斷單元；所述距離判斷單元用于根據(jù)上述水平計(jì)數(shù)值和垂直計(jì)數(shù)值，判斷出計(jì)數(shù)值較小的方向，輸出選擇該方向的選擇控制信號(hào)到選擇輸出單元。
或者，所述距離比較單元是對(duì)像素點(diǎn)(m，n)到4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的水平亮度和色度距離進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，再對(duì)該像素點(diǎn)(m，n)到4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的垂直亮度和色度距離進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，將兩者的結(jié)果進(jìn)行比較，以值較小的方向?yàn)榱炼染嚯x和色度距離較小的方向。
進(jìn)一步地，上述裝置還可具有以下特點(diǎn)所述水平亮度和色度距離計(jì)算單元根據(jù)下式計(jì)算水平亮度距離DLhm+i，n+j和水平色度距離DChm+i，n+jDLhm+i，n+j＝abs(GHm，n-GHm+i，n+j)；DChm+i，n+j＝abs(GRHm，n-GRHm+i，n+j)+abs(GBHm,n-GBHm+i，n+j)；或DChm+i,n+j=(GRHm,n-GRHm+i,n+j)2+(GBHm,n-GBHm+i,n-j)2;]]>或DChm+i，n+j＝(GRHm，n-GRHm+i，n+j)2+( GBHm，n-GBHm+i，n+j)2其中，GRHx，y＝GHx,y-RHx，y；x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j；GBHx，y＝GHx，y-BHx，y；x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j；所述垂直亮度和色度距離計(jì)算單元根據(jù)下式計(jì)算垂直亮度距離DLvm+i，n+j和垂直色度距離DCvm+i,n+j)DLvm+i，n+j＝abs(GVm，n-GVm+i，n+j)；
DCvm+i，n+j＝abs(GRVm，n-GRVm+i，n+j)+abs(GBVm，n-GBVm+i，n+j)；或DCvm+i,n+j=(GRVm,n-GRVm+i,n+j)2+(GBVm,n-GBVm+i,n+j)2;]]>或DCVm+i，n+j＝(GRVm，n-GRVm+i，n+j)2+(GBm，n-GBVm+i，n+j)2其中，GRVx，y＝GVx，y-RVx，y；x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j；GBVx，y＝GVx，y-BVx，y；x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j；上述i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1；上述GHx，y、GVx，y表示像素點(diǎn)(x，y)G分量的水平插值和垂直插值，RHx，y、RVx，y表示像素點(diǎn)(x，y)R分量的水平插值和垂直插值，BHx，y、BVx，y表示像素點(diǎn)(x，y)B分量的水平插值和垂直插值。
進(jìn)一步地，上述裝置還可具有以下特點(diǎn)所述水平插值單元、水平亮度和色度距離計(jì)算單元之間，以及所述垂直插值單元、垂直亮度和色度距離計(jì)算單元之間還設(shè)置了一個(gè)色彩空間轉(zhuǎn)換單元，用于將像素點(diǎn)水平插值和垂直插值從RGB色彩空間轉(zhuǎn)化到亮度和色度分離的色彩空間，得到亮度分量、第一色度分量和第二色度分量的水平插值和垂直插值；所述水平亮度和色度距離計(jì)算單元根據(jù)下式計(jì)算水平亮度距離DLhm+i，n+j和水平色度距離DChm+i，n+jDLhm+i，n+j＝abs(LHm，n-LHm+i，n+j)；DChm+i，n+j＝abs(SHm，n-SHm+i，n+j)+abs(THm，n-THm+i，n+j)；所述垂直亮度和色度距離計(jì)算單元根據(jù)下式計(jì)算垂直亮度距離DLvm+i，n+j和垂直色度距離DCvm+i，n+jDLvm+i，n+j＝abs(LVm，n-LVm+i，n+j)；DCvm+i，n+j＝abs(SVm，n-SVm+i，n+j)+abs(TVm，n-TVm+i，n+j)；上述i＝0時(shí)，i＝-1，1；i＝0時(shí)，i＝-1，1；LHx，y，LVx，y為亮度分量的水平插值和垂直插值；SHx，y，SVx，y為第一色度分量的水平插值和垂直插值；THx，y，TVx，y為第二色度分量的水平插值和垂直插值；其中，x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j。
本發(fā)明通過同時(shí)生成水平插值圖像和垂直插值圖像，并依據(jù)亮度距離和色度距離最小準(zhǔn)則選擇各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的RGB值作為最終輸出值，生成最終圖像。本發(fā)明在選擇插值時(shí)，對(duì)于RGB三個(gè)分量要么都采用垂直分量，要么都采用水平分量，使得產(chǎn)生的圖像顏色和亮度一致。同時(shí)，本發(fā)明在選擇垂直分量和水平分量時(shí)，是綜合考慮色度距離和亮度距離，選擇距離較小的方向的插值作為對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的最終輸出值，使得圖像更為清晰。


圖1為本發(fā)明色彩濾波陣列插值方法的流程圖；圖2為(m，n)像素點(diǎn)原始值為R分量的Bayer模式的原始圖像的像素排列格式；圖3為(m，n)像素點(diǎn)原始值為B分量的Bayer模式的原始圖像的像素排列格式；圖4為(m，n)像素點(diǎn)原始值為G分量，且該行包含原始值為R分量的Bayer模式的原始圖像的像素排列格式；圖5為(m，n)像素點(diǎn)原始值為G分量，且該行包含原始值為B分量的Bayer模式的原始圖像的像素排列格式。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的基本思路是，同時(shí)生成水平插值圖像和垂直插值圖像，并生成各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的亮度距離和色度距離值，最后依據(jù)亮度距離和色度距離最小準(zhǔn)則，輸出各像素點(diǎn)的RGB值，生成最終圖像。
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
圖1為本實(shí)施例色彩濾波陣列插值方法的流程圖，包含如下步驟步驟1計(jì)算像素點(diǎn)(m，n)的RGB分量的水平插值和垂直插值；該步驟可細(xì)分為如下子步驟步驟1A獲得Rm，n像素點(diǎn)的G分量的水平插值GHm，n和垂直插值GVm，n，Rm，n像素點(diǎn)的Bayer模式的原始圖像的像素排列格式如圖2所示；GHm,n=Gm,n-1+Gm,n+12;]]>或GHm,n=Gm,n-1+Gm,n+12+-Rm,n-2+2Rm,n-Rm,n+24;]]>GVm,n=Gm-1,n+Gm+1,n2;]]>或GVm,n=Gm-1,n+Gm+1,n2+-Rm-2,n+2Rm,n-Rm+2,n4;]]>步驟1B獲得Bm，n像素點(diǎn)的G分量的水平插值GHm，n和垂直插值GVm，n，Bm，n像素點(diǎn)的Bayer模式的原始圖像的像素排列格式如圖3所示GHm,n=Gm,n-1+Gm,n+12;]]>或GHm,n=Gm,n-1+Gm,n+12+-Bm,n-2+2Bm,n-Bm,n+24;]]>GVm,n=Gm-1,n+Gm+1,n2;]]>或GVm,n=Gm-1,n+Gm+1,n2+-Bm-2,n+2Bm,n-Bm+2,n4;]]>步驟1C在原始值就是G分量的像素點(diǎn)上GHm，n＝GVm，n＝Gm，n；至此，我們獲得了圖像的所有像素點(diǎn)G分量的水平插值和垂直插值；步驟1D在Grm，n像素點(diǎn)，獲得R分量的水平插值RHm，n和垂直插值RVm，n，Grm，n像素點(diǎn)的Bayer模式的原始圖像的像素排列格式如圖4所示RHm,n=Gm,n+Rm,n-1+Rm,n+1-GHm,n-1-GHm,n+12;]]>
RVm,n=Gm,n+Rm,n-1+Rm,n+1-GVm,n-1-GVm,n+12;]]>步驟1E在Grm，n像素點(diǎn)，獲得B分量的水平插值BHm，n和垂直插值BVm，nBHm,n=Gm,n+Bm-1,n+Bm+1,n-GHm-1,n-GHm+1,n2;]]>BVm,n=Gm,n+Bm-1,n+Bm+1,n-GVm-1,n-GVm+1,n2;]]>步驟1F在Gbm，n像素點(diǎn)，獲得B分量的水平插值BHm，n和垂直插值BVm，nBHm,n=Gm,n+Bm,n-1+Bm,n+1-GHm,n-1-GHm,n+12;]]>BVm,n=Gm,n+Bm,n-1+Bm,n+1-GVm,n-1-GVm,n+12;]]>Gbm，n像素點(diǎn)的Bayer模式的原始圖像的像素排列格式如圖5所示；步驟1G在Gbm，n像素點(diǎn)，獲得R分量的水平插值RHm，n和垂直插值RVm，nRHm,n=Gm,n+Rm-1,n+Rm+1,n-GHm-1,n-GHm+1,n2;]]>RVm,n=Gm,n+Rm-1,n+Rm+1,n-GVm-1,n-GVm+1,n2;]]>步驟1H獲得Bm，n像素點(diǎn)的R分量的水平插值RHm，n和垂直插值RVm，nRHm，n＝GHm,n+Rm-1,n-1+Rm+1,n-1+Rm-1,n+1+Rm+1,n+1-(GHm-1,n-1+GHm+1,n-1+GHm-1,n+1+GHm+1,n+1)4]]>RVm，n＝GVm,n+Rm-1,n-1+Rm+1,n-1+Rm-1,n+1+Rm+1,n+1-(GVm-1,n-1+GVm+1,n-1+GVm-1,n+1+GVm+1,n+1)4;]]>步驟1I獲得Rm，n像素點(diǎn)的B分量的水平插值BHm，n和垂直插值BVm，n
BHm，n＝GHm,n+Bm-1,n-1+Bm+1,n-1+Bm-1,n+1+Bm+1,n+1-(GHm-1,n-1+CHm+1,n-1+GHm-1,n+1+GHm+1,n+1)4;]]>BVm，n＝GVm,n+Bm-1,n-1+Bm+1,n-1+Bm-1,n+1+Bm+1,n+1-(GVm-1,n-1+GVm+1,n-1+GVm-1,n+1+GVm+1.n+1)4]]>至此，我們獲得了插值后圖像的所有像素點(diǎn)的RGB分量水平插值RHm，n，GHm，n，BHm，n；垂直插值RVm，n，GVm，n，BVm，n；其中，m＝1，2，...，M；n＝1，2，...，N；M，N分別為圖像像素點(diǎn)的行數(shù)和列數(shù)。
需要說明的是，本發(fā)明并不局限于上述計(jì)算像素點(diǎn)水平插值和垂直插值的方法，對(duì)于現(xiàn)有的任何一種有效的計(jì)算水平插值和垂直插值的方法本發(fā)明都可以使用。
步驟2求取像素點(diǎn)(m，n)與其相鄰4個(gè)像素點(diǎn)之間的水平亮度距離DLhm+i，n+j、垂直亮度距離DLVm+i，n+j，和水平色度距離DCbm+i，n+j、垂直亮度距離DCVm+i，n+jDLhm+i，n+j＝abs(GHm，n-GHm+i，n+j)；DLvm+i，n+j＝abs(GVm，n-GVm+i，n+j)；DChm+i，n+j＝abs(GRHm，n-GRHm+i，n+j)+abs(GBHm，n-GBHm+i，n+j)；DCVm+i，n+j＝abs(GRVm，n-GRVm+i，n+j)+abs(GBVm，n-GBVm+j，n+j)；上述GRHx，y＝GHx，y-RHx，y；x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j；上述GRVx，y＝GVx，y-RVx，y；x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j；上述GBHx，y＝GHx，y-BHx，y；x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j；上述GBVx，y＝GVx，y-BVx，y；x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j；上述i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1；上述亮度距離和色度距離以差的絕對(duì)值的方式計(jì)算，除此之外，色度距離還可以使用差的平方的和的開方的方式來計(jì)算。例如DChm+i,n+j=(GRHm,n-GRHm+i,n+j)2+(GBHm,n-GBHm+i,n+j)2;]]>或者色度距離還可以使用差的平方的和的方式來計(jì)算。例如DChm+i，n+j＝(GRHm，n-GRHm+i，n+j)2+(GBHm，n-GBHm+i，n+j)2此外，水平亮度距離DLhm+i，n+j、垂直亮度距離DLvm+i，n+j，和水平色度距離DChm+i，n+j、垂直亮度距離DCvm+i，n+j還可采用如下步驟獲得(1)將上述步驟1計(jì)算得出的像素點(diǎn)水平插值和垂直插值從RGB色彩空間轉(zhuǎn)化到亮度和色度分離的色彩空間，得到亮度分量、第一色度分量和第二色度分量的水平插值和垂直插值；上述亮度和色度分離的色彩空間可以是Lab色彩空間，L指亮度分量，a和b是色度分量，經(jīng)過上述色彩空間轉(zhuǎn)換后得到L、a、b分量的水平插值和垂直插值；或YCbCr色彩空間，Y指亮度分量，Cb和Cr是色度分量，經(jīng)過上述色彩空間轉(zhuǎn)換后得到Y(jié)、Cb、Cr的水平插值和垂直插值；(2)使用亮度分量、第一色度分量和第二色度分量的水平插值和垂直插值計(jì)算像素點(diǎn)(m，n)與4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離、水平色度距離、垂直亮度距離和垂直色度距離DLhm+i，n+j＝abs(LHm，n-LHm+i，n+j)；DLvm+i，n+j＝abs(LVm，n-LVm+i，n+j)；DChm+i，n+j＝abs(SHm，n-SHm+i，n+j)+abs(THm，n-THm+i，n+j)；DCvm+i，n+j＝abs(SVm，n-SVm+i，n+j)+abs(TVm，n-TVm+i，n+j)；上述i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1；LHx，y，LVx，y為亮度分量的水平插值和垂直插值；SHx，y，SVx，y為第一色度分量的水平插值和垂直插值；THx，y，TVx，y為第二色度分量的水平插值和垂直插值；x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j。
以上像素點(diǎn)(m，n)到相鄰像素點(diǎn)的水平亮度和色度距離，垂直亮度和色度距離的計(jì)算可以采用任一現(xiàn)有的算法進(jìn)行。
步驟3求取像素點(diǎn)(m，n)的亮度閾值參數(shù)leps和色度閾值參數(shù)cepsleps＝MIN(MAX(DLhm，n-1，DLhm，n+1)，MAX(DLvm-1，n，DLvm+1，n))；ceps＝MIN(MAX(DChm，n-1，DChm，n+1)，MAX(DCvm-1，n，DCvm+1，n))；其中MIN表示取最小值函數(shù)，MAX表示取最大值函數(shù)。
步驟4統(tǒng)計(jì)像素點(diǎn)(m，n)的水平計(jì)數(shù)值CHm，n和垂直計(jì)數(shù)值CVm，n，其中逐一判斷像素點(diǎn)(m，n)與4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離和水平色度距離是否滿足條件DLhm+i，n+j＜＝leps且DChm+i，n+j＜＝ceps，如果是，計(jì)數(shù)值加1，最后得到計(jì)數(shù)值CHm，n；逐一判斷像素點(diǎn)(m，n)與4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的垂直亮度距離和垂直色度距離是否滿足條件DLvm+i，n+j＜＝leps且DCVm+i，n+j＜＝ceps，如果是，計(jì)數(shù)值加1，最后得到計(jì)數(shù)值CVm，n；其中，上述i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1；步驟5根據(jù)計(jì)數(shù)值CHm，n和CVm，n的比較結(jié)果從像素點(diǎn)(m，n)的水平插值和垂直插值中選擇亮度和色度較小的方向作為最終輸出值若CHm，n＞CVm，n，則選擇水平插值RHm，n，GHm，n，BHm，n作為該像素點(diǎn)的最終輸出值；若CHm，n＜CVm，n，選擇垂直插值RVm，n，GVm，n，BVm，n作為該像素點(diǎn)的最終輸出值，若CHm，n=CVm，n，可按約定選擇其中的一個(gè)或任選其中一個(gè)。
以上計(jì)算可以是對(duì)整個(gè)圖像或部分圖像(如若干列或若干行)的像素點(diǎn)行進(jìn)行RGB插值運(yùn)算，然后再進(jìn)行后續(xù)的亮度和色度距離計(jì)算以及距離大小的比較。對(duì)于位于整個(gè)圖像邊界的像素點(diǎn)，在計(jì)算其各分量的水平插值和垂直插值時(shí)，可采用邊界擴(kuò)充，對(duì)稱取值的方法進(jìn)行處理。例如，當(dāng)(m，n)＝(1，1)時(shí)，Gm，n-1可取為Gm，n1，即G1，0＝G1，2。
如圖6所示是本發(fā)明實(shí)施例方法對(duì)應(yīng)的色彩濾波陣列插值裝置的結(jié)構(gòu)框圖，如圖所示，包括水平插值單元、垂直插值單元、水平亮度和色度距離計(jì)算單元、垂直亮度和色度距離計(jì)算單元、亮度和色度閾值計(jì)算單元、水平計(jì)數(shù)單元、垂直計(jì)數(shù)單元，距離判斷單元和選擇輸出單元，其中所述水平插值單元用于對(duì)收到的Bayer原始數(shù)據(jù)進(jìn)行水平插值運(yùn)算，得到像素點(diǎn)(m，n)的RGB分量的水平插值并輸出到水平亮度和色度距離計(jì)算單元以及選擇輸出單元，具體的計(jì)算公式已經(jīng)在方法步驟中詳細(xì)介紹，這里不再贅述，以下各個(gè)單元也是如此。
所述垂直插值單元用于對(duì)收到的Bayer原始數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直插值運(yùn)算，得到像素點(diǎn)(m，n)的RGB分量的垂直插值并輸出到垂直亮度和色度距離計(jì)算單元以及選擇輸出單元。
所述水平亮度和色度距離計(jì)算單元用于根據(jù)收到的像素點(diǎn)的水平插值，求取像素點(diǎn)(m，n)與水平方向相鄰像素點(diǎn)之間的水平亮度距離DLhm，n+j和水平色度距離DChm，n+j，輸出到亮度和色度閾值計(jì)算單元和水平計(jì)數(shù)單元。
所述垂直亮度和色度距離計(jì)算單元用于根據(jù)收到的像素點(diǎn)的垂直插值，求取像素點(diǎn)(m，n)與垂直方向相鄰像素點(diǎn)之間的垂直亮度距離DLvm+i，n和垂直色度距離DCvm+i，n，輸出到亮度和色度閾值計(jì)算單元和垂直計(jì)數(shù)單元。
所述亮度和色度閾值計(jì)算單元用于根據(jù)計(jì)算出的像素點(diǎn)(m，n)到相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離DLhm+i，n+j、水平色度距離DChm+i，n+j、垂直亮度距離DLvm+i，n+j和垂直色度距離DCvm+i，n+j，計(jì)算該像素點(diǎn)的亮度閾值參數(shù)leps和色度閾值參數(shù)ceps，輸出到水平計(jì)數(shù)單元和垂直計(jì)數(shù)單元；所述水平計(jì)數(shù)單元用于逐一判斷像素點(diǎn)(m，n)與相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離和水平色度距離是否滿足條件DLhm+i，n+j＜＝leps且DChm+i，n+j＜＝ceps，如果是，計(jì)數(shù)值加1，最后得到水平計(jì)數(shù)值CHm，n輸出到距離判斷單元；所述垂直計(jì)數(shù)單元用于逐一判斷像素點(diǎn)(m，n)與相鄰像素點(diǎn)的垂直亮度距離和垂直色度距離是否滿足條件DLvm+i，n+j＜＝leps且DCvm+i，n+j＜＝ceps，如果是，計(jì)數(shù)值加1，最后得到垂直計(jì)數(shù)值CVm，n，輸出到距離判斷單元。
所述距離判斷單元用于根據(jù)兩個(gè)水平和垂直計(jì)數(shù)值，判斷出計(jì)數(shù)值較小的方向，輸出選擇該方向的選擇控制信號(hào)到選擇輸出單元。
所述選擇輸出單元用于根據(jù)選擇控制信號(hào)從輸入的像素點(diǎn)(m，n)的RGB分量的垂直插值和水平插值中選擇出一組作為最終顏色值輸出。
以上的亮度和色度閾值計(jì)算單元、水平計(jì)數(shù)單元、垂直計(jì)數(shù)單元，距離判斷單元從功能上可以均從屬于一距離比較單元，用于根據(jù)計(jì)算出的像素點(diǎn)(m，n)到相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離DLhm+i，n+j、水平色度距離DChm+i，n+j、垂直亮度距離DLvm+i，n+j和垂直色度距離DCvm+i，n+j，比較得到色度距離和亮度距離較小的方向，輸出選擇該方向的選擇控制信號(hào)到選擇輸出單元。
上述i，j的取值為i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1。
此外，如果在計(jì)算亮度和色度距離時(shí)采用了上述的先進(jìn)行色彩空間轉(zhuǎn)換的方法，則需要在水平插值單元、水平亮度和色度距離計(jì)算單元之間增加一個(gè)色彩空間轉(zhuǎn)換單元，在垂直插值單元、垂直亮度和色度距離計(jì)算單元之間也增加一個(gè)色彩空間轉(zhuǎn)換單元，用于將像素點(diǎn)水平插值和垂直插值從RGB色彩空間轉(zhuǎn)化到亮度和色度分離的色彩空間，得到亮度分量、第一色度分量和第二色度分量的水平插值和垂直插值。
本發(fā)明在比較選擇色度距離和亮度距離較小的方向時(shí)，并不局限于上述實(shí)施例中的閾值和計(jì)數(shù)值的方式。另一實(shí)施例中，無論是上述方法還是裝置，均可對(duì)像素點(diǎn)(m，n)到各相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離和水平色度距離進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，再對(duì)該像素點(diǎn)(m，n)到各相鄰像素點(diǎn)的垂直亮度和色度距離進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，將兩者的結(jié)果進(jìn)行比較，選擇值較小的一個(gè)方向作為選擇的方向，輸出該方向的RGB插值作為最終顏色值。加權(quán)值可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)事先設(shè)定并根據(jù)圖像效果而調(diào)整。
綜上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，在計(jì)算某一像素點(diǎn)的RGB插值時(shí)，其結(jié)果可能是對(duì)某一分量采用了水平插值而對(duì)其它分量采用了垂直插值，這樣可能使得圖像顏色和亮度不一致。而本發(fā)明在選擇插值時(shí)，對(duì)于RGB三個(gè)分量要么都采用垂直分量，要么都采用水平分量，使得產(chǎn)生的圖像顏色和亮度一致。同時(shí)，本發(fā)明在選擇垂直分量和水平分量時(shí)，是綜合考慮色度距離和亮度距離，選擇距離較小的方向的插值作為對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的最終輸出值，使得圖像更為清晰。
權(quán)利要求
1.一種色彩濾波陣列插值方法，包含如下步驟(a)根據(jù)圖像像素點(diǎn)的原始測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算像素點(diǎn)(m，n)的RGB分量的水平插值和垂直插值，m，n分別表示像素點(diǎn)所在的行數(shù)和列數(shù)；(b)根據(jù)像素點(diǎn)(m，n)與其相鄰像素點(diǎn)的水平插值和垂直插值，求取像素點(diǎn)(m，n)與其相鄰像素點(diǎn)之間在水平方向的水平亮度距離和水平色度距離，以及垂直方向的垂直亮度距離和垂直色度距離；(c)將像素點(diǎn)(m，n)與其相鄰像素點(diǎn)在水平方向的水平亮度距離和水平色度距離，與垂直方向的垂直亮度距離和垂直色度距離進(jìn)行比較，確定像素點(diǎn)(m，n)與相鄰像素點(diǎn)亮度距離和色度距離較小的方向；(d)將所述亮度距離和色度距離較小的方向的插值作為像素點(diǎn)(m，n)的最終顏色值輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的色彩濾波陣列插值方法，其特征在于所述原始測(cè)量數(shù)據(jù)為貝爾模式的原始數(shù)據(jù)，所述步驟(a)進(jìn)行像素點(diǎn)RGB分量的水平插值和垂直插值計(jì)算，進(jìn)一步分為以下步驟(a1)計(jì)算Rm，n像素點(diǎn)的G分量的水平插值GHm，n和垂直插值GVm，nGHm,n=Gm,n-1+Gm,n+12;]]>或GHm,n=Gm,n-1+Gm,n+12+-Bm,n-2+2Bm,n-Bm,n+24;]]>GVm,n=Gm-1,n+Gm+1,n2;]]>或GVm,n=Gm-1,n+Gm+1,n2+-Bm-2,n+2Bm,n-Bm+2,n4;]]>(a2)計(jì)算Bm，n像素點(diǎn)的G分量的水平插值GHm，n和垂直插值GVm，nGHm,n=Gm,n-1+Gm,n+12;]]>或GHm,n=Gm,n-1+Gm,n+12+-Bm,n-2+2Bm,n-Bm,n+24;]]>GVm,n=Gm-1,n+Gm+1,n2;]]>或GVm,n=Gm-1,n+Gm+1,n2+-Bm-2,n+2Bm,n-Bm+2,n4;]]>(a3)在原始值就是G分量的像素點(diǎn)上GHm，n＝GVm，n＝Gm，n；(a4)在Grm，n像素點(diǎn)，計(jì)算R分量的水平插值RHm，n和垂直插值RVm，nRHm,n=Gm,n+Rm,n-1+Rm,n+1-GHm,n-1-GHm,n+12;]]>RVm,n=Gm,n+Rm,n-1+Rm,n+1-GVm,n-1-GVm,n+12;]]>在Grm，n像素點(diǎn)，計(jì)算B分量的水平插值BHm，n和垂直插值BVm，nBHm,n=Gm,n+Bm-1,n+Bm+1,n-GHm-1,n-GHm+1,n2;]]>BVm,n=Gm,n+Bm-1,n+Bm+1,n-GVm-1,n-GVm+1,n2;]]>(a5)在Gbm，n像素點(diǎn)，計(jì)算B分量的水平插值BHm，n和垂直插值BVm，nBHm,n=Gm,n+Bm,n-1+Bm,n+1-GHm,n-1-GHm,n+12;]]>BVm,n=Gm,n+Bm,n-1+Bm,n+1-GVm,n-1-GVm,n+12;]]>在Gbm，n像素點(diǎn)，獲得R分量的水平插值RHm，n和垂直插值RVm，nRHm,n=Gm,n+Rm-1,n+Rm+1,n-GHm-1,n-GHm+1,n2;]]>RVm,n=Gm,n+Rm-1,n+Rm+1,n-GVm-1,n-GVm+1,n2;]]>(a6)計(jì)算Bm，n像素點(diǎn)的R分量的水平插值RHm，n和垂直插值RVm，nRHm,n=]]>GHm,n+Rm-1,n-1+Rm+1,n-1+Rm-1,n+1+Rm+1,n+1-(GHm-1,n-1+GHm+1,n-1+GHm-1,n+1+GHm+1,n+1)4;]]>RVm,n=]]>GHm,n+Rm-1,n-1+Rm+1,n-1+Rm-1,n+1+Rm+1,n+1-(GVm-1,n-1+GVm+1,n-1+GVm-1,n+1+GVm+1,n+1)4;]]>(a7)獲得Rm，n像素點(diǎn)的B分量的水平插值BHm，n和垂直插值BVm，nBHm,n=]]>GHm,n+Bm-1,n-1+Bm+1,n-1+Bm-1,n+1+Bm+1,n+1-(GHm-1,n-1+GHm+1,n-1+GHm-1,n+1+GHm+1,n+1)4;]]>BVm,n=]]>GHm,n+Bm-1,n-1+Bm+1,n-1+Bm-1,n+1+Bm+1,n+1-(GVm-1,n-1+GVm+1,n-1+GVm-1,n+1+GVm+1,n+1)4.]]>
3.如權(quán)利要求1所述的色彩濾波陣列插值方法，其特征在于所述步驟(b)中像素點(diǎn)(m，n)到4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離DLhm+i，n+j、垂直亮度距離DLvm+i，n+j、水平色度距離DChm+i，n+j和垂直色度距離DCvm+i，n+j由以下公式計(jì)算得出DLhm+i，n+j＝abs(GHm，n-GHm+i，n+j)；DLvm+i，n+j＝abs(GVm，n-GVm+i，n+j)；DChm+i，n+j＝abs(GRHm，n-GRHm+i，n+j)+abs(GBHm，n-GBHm+i，n+j)；或DChm+i,n+j=(GRHm,n-GRHm+i,n+j)2+(GBHm,n-GBHm+i,n+j)2;]]>或DChm+i，n+j＝(GRHm，n-GRHm+i，n+j)2+(GBHm，n-GBHm+i，n+i)2DCvm+i，n+j＝abs(GRVm，n-GRVm+i，n+j)+abs(GBVm，n-GBVm+i，n+j)；或DCvm+i,n+j=(GRVm,n-GRVm+i,n+j)2+(GBVm,n-GBVm+i,n+j)2;]]>或DCvm+i，n+j＝(GRVm，n-GRVm+i，n+j)2+(GBVm，n-GBVm+i，n+j)2其中，i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1；且有GRHx，y＝GHx，y-RHx，y；GRVx，y＝GVx，y-RVx，y；GBHx，y＝GHx，y-BHx，y；GBVx，y＝GVx，y-BVx，y；上述GHx，y、GVx，y表示像素點(diǎn)(x，y)G分量的水平插值和垂直插值，RHx，y、RVx，y表示像素點(diǎn)(x，y)R分量的水平插值和垂直插值，BHx，y、BVx，y表示像素點(diǎn)(x，y)B分量的水平插值和垂直插值，x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j。
4.如權(quán)利要求1所述的色彩濾波陣列插值方法，其特征在于所述步驟(b)進(jìn)一步分為以下步驟(b1)將步驟(a)中得到的像素點(diǎn)的水平插值和垂直插值從RGB色彩空間轉(zhuǎn)化到亮度和色度分離的色彩空間，得到亮度分量、第一色度分量和第二色度分量的水平插值和垂直插值；(b2)使用色彩分離的色彩空間的各分量的水平插值和垂直插值，計(jì)算像素點(diǎn)(m，n)與其相鄰4個(gè)像素點(diǎn)之間的水平亮度距離DLhm+i，n+j、垂直亮度距離DLvm+i，n+j，和水平色度距離DChm+i，n+j、垂直色度距離DCvm+i，n+j，公式如下DLhm+i，n+j＝abs(LHm，n-LHm+i，n+j)；DLvm+i，n+j＝abs(LVm，n-LVm+i，n+j)；DChm+i，n+j＝abs(SHm，n-SHm+i，n+j)+abs(THm，n-THm+i，n+j)；DCvm+i，n+j＝abs(SVm，n-SVm+i，n+j)+abs(TVm，n-TVm+i，n+j)；其中，i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1上述LHx，y，LVx，y為亮度分量的水平插值和垂直插值；SHx，y，SVx，y為第一色度分量的水平插值和垂直插值；THx，y，TVx，y為第二色度分量的水平插值和垂直插值，x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j。
5.如權(quán)利要求1所述的色彩濾波陣列插值方法，其特征在于所述步驟(c)進(jìn)一步分為以下步驟(c1)根據(jù)計(jì)算得到的像素點(diǎn)(m，n)與相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離DLhm+i，n+j、垂直亮度距離DLvm+i，n+j、水平色度距離DChm+i，n+j和垂直色度距離DCvm+i，n+j，求取像素點(diǎn)(m，n)的亮度閾值參數(shù)leps和色度閾值參數(shù)cepsleps＝MIN(MAX(DLhm，n-1，DLhm，n+1)，MAX(DLvm-1，n，DLvm+1，n))；ceps＝MIN(MAX(DChm，n-1，DChm，n+1)，MAX(DCvm-1，n，DCvm+1，n))；上述i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1；MIN表示取最小值函數(shù)，MAX表示取最大值函數(shù)。(c2)逐一判斷像素點(diǎn)(m，n)與4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離和水平色度距離是否滿足條件DLhm+i，n+j＜＝leps且DChm+i，n+j＜＝ceps，如果是，計(jì)數(shù)值加1，最后得到計(jì)數(shù)值CHm，n；逐一判斷像素點(diǎn)(m，n)與4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的垂直亮度距離和垂直色度距離是否滿足條件DLvm+i，n+j＜＝leps且DCvm+i，n+j＜＝ceps，如果是，計(jì)數(shù)值加1，最后得到計(jì)數(shù)值CVm，n；(c3)若CHm，n＞CVm，n，判斷水平方向?yàn)榱炼染嚯x和色度距離較小的方向；若CHm，n＜CVm，n，判斷垂直方向?yàn)榱炼染嚯x和色度距離較小的方向；若CHm，n＝CVm，n，則按約定選擇其中的一個(gè)或任選其中一個(gè)，作為亮度距離和色度距離較小的方向；其中，上述i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1；或者，所述步驟(c)中，是對(duì)像素點(diǎn)(m，n)到4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的水平亮度和色度距離進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，再對(duì)該像素點(diǎn)(m，n)到4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的垂直亮度和色度距離進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，將兩者的結(jié)果進(jìn)行比較，以值較小的方向?yàn)榱炼染嚯x和色度距離較小的方向。
6.如權(quán)利要求1所述的色彩濾波陣列插值方法，其特征在于所述步驟(a)中先對(duì)整個(gè)圖像或部分圖像的各像素點(diǎn)進(jìn)行RGB插值運(yùn)算，然后再進(jìn)行后續(xù)步驟，對(duì)于位于整個(gè)圖像邊界的像素點(diǎn)，在計(jì)算其各分量的水平插值和垂直插值時(shí)，采用邊界擴(kuò)充，對(duì)稱取值的方法進(jìn)行處理。
7.一種色彩濾波陣列插值裝置，其特征在于，包括水平插值單元、垂直插值單元、水平亮度和色度距離計(jì)算單元、垂直亮度和色度距離計(jì)算單元、距離比較單元和選擇輸出單元，其中所述水平插值單元用于對(duì)收到的圖像的貝爾原始數(shù)據(jù)進(jìn)行水平插值運(yùn)算，得到像素點(diǎn)(m，n)的RGB分量的水平插值并輸出到水平亮度和色度距離計(jì)算單元以及選擇輸出單元；所述垂直插值單元用于對(duì)收到的圖像的貝爾原始數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直插值運(yùn)算，得到像素點(diǎn)(m，n)的RGB分量的垂直插值并輸出到垂直亮度和色度距離計(jì)算單元以及選擇輸出單元；所述水平亮度和色度距離計(jì)算單元用于根據(jù)收到的像素點(diǎn)的水平插值，求取像素點(diǎn)(m，n)與水平方向相鄰像素點(diǎn)之間的水平亮度距離DLhm+i，n+j和水平色度距離DChm+i，n+j，輸出到距離比較單元；所述垂直亮度和色度距離計(jì)算單元用于根據(jù)收到的像素點(diǎn)的垂直插值，求取像素點(diǎn)(m，n)與垂直方向相鄰像素點(diǎn)之間的垂直亮度距離DLvm+i，n+j和垂直色度距離DCvm+i，n+j，輸出到距離比較單元；所述距離比較單元用于根據(jù)計(jì)算出的像素點(diǎn)(m，n)到相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離DLhm+i，n+j、水平色度距離DChm+i，n+j、垂直亮度距離DLvm+i，n+j和垂直色度距離DCvm+i，n+j，比較得到色度距離和亮度距離較小的方向，輸出選擇該方向的選擇控制信號(hào)到選擇輸出單元；所述選擇輸出單元用于根據(jù)選擇控制信號(hào)從輸入的像素點(diǎn)(m，n)的RGB分量的垂直插值和水平插值中選擇出一組作為最終顏色值輸出其中，i，j的取值為i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1。
8.如權(quán)利要求7所述的色彩濾波陣列插值裝置，其特征在于所述距離比較單元進(jìn)一步分為亮度和色度閾值計(jì)算單元、水平計(jì)數(shù)單元、垂直計(jì)數(shù)單元和距離判斷單元，其中所述亮度和色度閾值計(jì)算單元用于根據(jù)計(jì)算出的像素點(diǎn)(m，n)的水平亮度距離DLhm+i，n+j、水平色度距離DChm+i，n+j、垂直亮度距離DLvm+i，n+j和垂直色度距離DCvm+i，n+j，計(jì)算該像素點(diǎn)的亮度閾值參數(shù)leps和色度閾值參數(shù)ceps，輸出到水平計(jì)數(shù)單元和垂直計(jì)數(shù)單元，公式如下leps＝MIN(MAX(DLhm，n-1，DLhm，n+1)，MAX(DLvm-1，n，DLvm+1，n))；ceps＝MIN(MAX(DChm，n-1，DChm，n+1)，MAX(DCvm-1，n，DCvm+1，n))；上述i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1；MIN表示取最小值函數(shù)，MAX表示取最大值函數(shù)。所述水平計(jì)數(shù)單元用于逐一判斷像素點(diǎn)(m，n)與4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的水平亮度距離和水平色度距離是否滿足條件DLhm+i，n+j＜＝leps且DChm+i，n+j＜＝ceps，如果是，計(jì)數(shù)值加1，最后得到水平計(jì)數(shù)值CHm，n，輸出到距離判斷單元；所述垂直計(jì)數(shù)單元用于逐一判斷像素點(diǎn)(m，n)與4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的垂直亮度距離和垂直色度距離是否滿足條件DLvm+i，n+j＜＝leps且DCvm+i，n+j＜＝ceps，如果是，計(jì)數(shù)值加1，最后得到垂直計(jì)數(shù)值CVm，n，輸出到距離判斷單元；所述距離判斷單元用于根據(jù)上述水平計(jì)數(shù)值和垂直計(jì)數(shù)值，判斷出計(jì)數(shù)值較小的方向，輸出選擇該方向的選擇控制信號(hào)到選擇輸出單元?；蛘?，所述距離比較單元是對(duì)像素點(diǎn)(m，n)到4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的水平亮度和色度距離進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，再對(duì)該像素點(diǎn)(m，n)到4個(gè)相鄰像素點(diǎn)的垂直亮度和色度距離進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，將兩者的結(jié)果進(jìn)行比較，以值較小的方向?yàn)榱炼染嚯x和色度距離較小的方向。
9.如權(quán)利要求7所述的色彩濾波陣列插值裝置，其特征在于所述水平亮度和色度距離計(jì)算單元根據(jù)下式計(jì)算水平亮度距離DLhm+i，n+j和水平色度距離DChm+i，n+jDLhm+i，n+j＝abs(GHm，n-GHm+i，n+j)；DChm+i，n+j＝abs(GRHm，n-GRHm+i，n+j)+abs(GBHm，n-GBHm+i，n+j)；或DChm+i,n+j=(GRHm,n-GRHm+i,n+j)2+(GBHm,n-GBHm+i,n+j)2;]]>或DChm+i，n+j＝(GRHm，n-GRHm+i，n+j)2+(GBHm，n-GBHm+i，n+j)2其中，GRHx，y＝GHx，y-RHx，y；x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j；GBHx，y＝GHx，y-BHx，y；x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j；所述垂直亮度和色度距離計(jì)算單元根據(jù)下式計(jì)算垂直亮度距離DLvm+i，n+j和垂直色度距離DCvm+i，n+jDLvm+i，n+j＝abs(GVm，n-GVm+i，n+j)；DCvm+i，n+j＝abs(GRVm，n-GRVm+i，n+j)+abs(GBVm，n-GBVm+i，n+j)；或DCvm+i,n+j=(GRVm,n-GRVm+i,n+j)2+(GBVm,n-GBVm+i,n+j)2;]]>或DCvm+i，n+j＝(GRVm，n-GRVm+i，n+j)2+(GBVm，n-GBVm+i，n+j)2其中，GRVx，y＝GVx，y-RVx，y；x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j；GBVx，y＝GVx，y-BVx，y；x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j；上述i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1；上述GHx，y、GVx，y表示像素點(diǎn)(x，y)G分量的水平插值和垂直插值，RHx，y、RVx，y表示像素點(diǎn)(x，y)R分量的水平插值和垂直插值，BHx，y、BVx，y表示像素點(diǎn)(x，y)B分量的水平插值和垂直插值。
10.如權(quán)利要求7所述的色彩濾波陣列插值裝置，其特征在于所述水平插值單元、水平亮度和色度距離計(jì)算單元之間，以及所述垂直插值單元、垂直亮度和色度距離計(jì)算單元之間還設(shè)置了一個(gè)色彩空間轉(zhuǎn)換單元，用于將像素點(diǎn)水平插值和垂直插值從RGB色彩空間轉(zhuǎn)化到亮度和色度分離的色彩空間，得到亮度分量、第一色度分量和第二色度分量的水平插值和垂直插值；所述水平亮度和色度距離計(jì)算單元根據(jù)下式計(jì)算水平亮度距離DLhm+i，n+j和水平色度距離DChm+i，n+jDLhm+i，n+j＝abs(LHm，n-LHm+i，n+j)；DChm+i，n+j＝abs(SHm，n-SHm+i，n+j)+abs(THm，n-THm+i，n+j)；所述垂直亮度和色度距離計(jì)算單元根據(jù)下式計(jì)算垂直亮度距離DLvm+i，n+j和垂直色度距離DCvm+i，n+jDLvm+i，n+j＝abs(LVm，n-LVm+i，n+j)；DCvm+i，n+j＝abs(SVm，n-SVm+i，n+j)+abs(TVm，n-TVm+i，n+j)；上述i＝0時(shí)，j＝-1，1；j＝0時(shí)，i＝-1，1；LHx，y，LVx，y為亮度分量的水平插值和垂直插值；SHx，y，SVx，y為第一色度分量的水平插值和垂直插值；THx，y，TVx，y為第二色度分量的水平插值和垂直插值；其中，x＝m，y＝m或x＝m+i，y＝n+j。
全文摘要
一種色彩濾波陣列插值方法和裝置，該裝置包括水平插值單元、垂直插值單元、水平亮度和色度距離計(jì)算單元、垂直亮度和色度距離計(jì)算單元、距離比較單元和選擇輸出單元。先根據(jù)圖像像素點(diǎn)的原始測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算像素點(diǎn)(m，n)的RGB分量的水平插值和垂直插值；根據(jù)像素點(diǎn)(m，n)與其相鄰像素點(diǎn)的水平插值和垂直插值，求取像素點(diǎn)(m，n)與其相鄰像素點(diǎn)之間在水平方向的水平亮度距離和水平色度距離，以及垂直方向的垂直亮度距離和垂直色度距離；再確定像素點(diǎn)(m，n)與相鄰像素點(diǎn)亮度距離和色度距離較小的方向；將該方向的插值作為像素點(diǎn)(m，n)的最終顏色值輸出。本發(fā)明可以使得圖像顏色和亮度一致，并可獲得清晰的圖像。
文檔編號(hào)H04N9/77GK1964500SQ200610165050
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者沈操 申請(qǐng)人:北京中星微電子有限公司