[发明专利]滤色阵列及其获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及彩色照相机技术领域，尤其涉及一种滤色阵列及其获取方法。

背景技术

为了减少成本、体积和颜色之间的配准误差，静止彩色图像采集设备(如CCD静止图像数码相机)中通常带有颜色过滤单元镶嵌在一起的滤色阵列(CFA，Color Filter Array)的单片传感器，具体见图1所示。在图像的每一个象素点处，传感器只采集到一种颜色的亮度，作为彩色图像必须的三种颜色分量的其他分量则必须通过插值得到，这种图像的插值过程为解镶嵌(demosaicking)；CFA由一个小矩形的滤色阵列在横纵方向经周期重复得到，这个小阵列为CFA模式；CFA模式和解镶嵌方法的设计和选择对于彩色图像的成像至关重要。

经CFA滤色后，传感器所采集到的图像为灰度图像(称为CFA图像)，对应于CFA在各点的滤色性质，每个象素的灰度值只是基础颜色(如红、绿、蓝)中某一个分量的大小。重构图像必须对缺失的信息进行估计恢复，即解镶嵌，而CFA的选择对于图像重构的质量和计算复杂度都有很大的影响。

现有技术对CFA的获取方法都不是系统的设计，而只是依靠经验或图像、光线、人眼的特征去提高CFA某一方面的性能。例如，最常用的Bayer CFA就是考虑了人类视觉系统对于亮度信息更加敏感，且亮度的大部分信息来自于绿色分量，因此设计了绿色采样点数占总数1/2的Bayer CFA。

由于现有技术在CFA获取方法方面存在的缺陷，使得经现有CFA滤色后，经现有解镶嵌方法解镶嵌得到的重构图像，存在重构误差较大的区域。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种滤色阵列及其获取方法，以便能够得到高质量的重构图像。

相应的，本发明还提出了一种解镶嵌方法。

本发明实施例提出了一种滤色阵列，对经该滤色阵列滤色得到的图像做离散傅立叶变换，得到所述图像对应的二维频谱，该频谱在二维空间上周期重复，将所述二维频谱的周期归一化为(T，T)；在该频谱的任意一个周期，包含一个亮度谱和至少两个色差谱，将所述二维频谱的一个周期中亮度谱中心的坐标定义为(x，y)，在所述二维频谱的一个周期中包括：亮度谱中心到每个色差谱中心的距离都不小于T/2；若所有色差谱的中心在一条直线上，则亮度谱中心到该直线的距离不等于T/2；至少有一个色差谱中心的坐标为非(x±T/2，y)或(x，y±T/2)或(x±T/2，y±T/2)。

本发明实施例提出了一种滤色阵列的获取方法，包括步骤：选定频谱结构，得到该频谱结构中包含三基色符号与系数参数的各非零复用分量的参数形式表示；求解所述系数参数的值，得到该频谱结构中包含三基色符号的各非零复用分量的非参数形式表示；对所述得到的各非零复用分量的非参数形式表示，做傅立叶反变换，得到包含三基色符号的滤色阵列模式的表示；选定所述滤色阵列模式的表示中三基色符号所代表的三基色，得到滤色阵列模式；将所述得到的滤色阵列模式周期延拓，得到滤色阵列。

本发明实施例提出了一种滤色阵列的获取装置，包括：频谱结构选定单元，用于选定频谱结构，得到该频谱结构中包含三基色符号与系数参数的各非零复用分量的参数形式表示；参数求解单元，用于求解所述系数参数的值，得到该频谱结构中包含三基色符号的各非零复用分量的非参数形式表示；傅立叶反变换单元，用于对所述得到的各非零复用分量的非参数形式表示，做傅立叶反变换，得到包含三基色符号的滤色阵列模式的表示；基色选定单元，用于选定所述滤色阵列模式的表示中三基色符号所代表的三基色，得到滤色阵列模式；周期延拓单元，用于将所述得到的滤色阵列模式周期延拓，得到滤色阵列。

本发明实施例提出了一种解镶嵌方法，包括步骤：分析滤色阵列的频谱结构，得到经所述滤色阵列滤色后图像的各非零复用分量的系数及该各非零复用分量分别所处的调制频率点；以及基于所述得到的各非零复用分量的系数，得到解镶嵌变换；对经所述滤色阵列滤色得到的图像，在所述得到的各非零复用分量分别所处的调制频率点进行滤波，得到所述的各非零复用分量；将所述得到的复用分量通过所述得到的解镶嵌变换，进行解镶嵌变换得到所述图像中的三基色频谱；对所述得到的三基色频谱，做傅立叶反变换，得到估计的原始图像。