[发明专利]一种数码相机中色彩滤镜阵列的彩色重建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数码相机中色彩滤镜阵列的彩色重建方法，用于数码成像技术领域。

背景技术

常见的数码相机和数码摄像机的成像器件都是电荷耦合器件（CCD）,它是以电荷包作为图像信号载体的器件，利用光子在单晶体硅里激发出电子——空穴对的光敏效应实现光电转换。电荷耦合器件(CCD)上遍布着一个个微小的光电转换单元，即对应数字图像的一个一个像素。数码相机通过快门激活CCD，把光信号转化为电信号，每一个光电转换单元把它接受的光照强度转化成电压信号，再将电信号转化为数字信号，按照阵列次序将各个值保存在存储器中，这样就得到了原始的数字图像。

自然界中常见的各种色光都可由红（R）、绿(G）、蓝（B）三种色光按不同比例相配而成。电荷耦合器件(CCD)本身只能感知光强，为了获得彩色图像，CCD器件上使用了色彩滤光片。每个光电转化单元都包含一个不同颜色的微滤光片（或R或G或B），它们按G-R-G-B的顺序像马赛克一样阵列。这样每个光电转化单元就可得到每种色光的反应值，因此原始图像的每个像素点只有一个三基色分量：或红R、或绿G、或蓝B。但是，真正的彩色数字图像的每个像素都需要R、G、B三个分量，这就需要插值算法，从原始信息中插值出各个像素所缺的颜色分量。

彩色插值是影响最后图像质量的关键因素。经文献检索发现，中国专利申请号：02116750.8，专利名称：数码相机中色彩滤镜阵列的彩色重建方法。该专利提出了一种数码相机中的插值算法，其特点在于：绿色象素点的绿色分量由其本身表示，其红色分量和蓝色分量由其上下两点的均值或左右两点的均值来表示；红色象素点的红色分量由其本身表示，其蓝色分量由左上，左下，右上和右下相邻的四点的蓝色量的平均值来表示；其绿色分量由上，下，左和右四点的绿色量的中值来表示；蓝色象素点的蓝色分量由其本身表示，其红色分量由左上，左下，右上和右下相邻的四点的红色量的平均值来表示；其绿色分量由上，下，左和右四点的绿色量的中值来表示；中值计算方法为：先将四个点的分量值按大小排序，再取其中间两个值的平均值作为这四个数的中值。其不足之处在于：图像中的边缘处基色值的梯度很大，使用周边像素的均值和中值进行插值模糊了边缘，还会导致图像的边缘处出现明暗相间的锯齿。

发明内容

为解决上述现有的缺点，本发明的主要目的在于提供一种实用的数码相机中色彩滤镜阵列的彩色重建方法，使数码照片更清晰，消除噪音，而且还能保证较快的处理速度。

为达成以上所述的目的，本发明的一种数码相机中色彩滤镜阵列的彩色重建方法采取如下技术方案：

一种数码相机中色彩滤镜阵列的彩色重建方法，其特征在于，包括步骤如下_：

第一步，用边缘判断法对R像素和B像素插出缺省的G基色值，同时初步估计B像素的R基色值，即根据R像素或者B像素上下G像素的差值绝对值与左右G像素差值绝对值进行比较，若前者大于后者，认为该处存在水平边缘，R像素或者B像素的G基色用上下G像素的均值表示，B像素的R基色值暂时粗略地用它的左上角R像素和右上角R像素的均值表示，相反,认为该处存在垂直边缘,用左右G像素的均值表示，B像素的R基色值暂时地用它的左上角R像素和左下角R像素的均值表示_；

第二步，近似估计R像素的Cr值和B像素的Cb值，即根据YCbCr色度空间与RGB三基色空间的转化公式，将R像素的原始R基色和第一步得到的G基色值代入YCbCr色度空间与RGB三基色空间的转化公式近似计算它的Cr值，此处忽略B基色的影响，将B像素的原始B基色值和第一步得到的G基色值代入YCbCr色度空间与RGB三基色空间的转化公式,还将它的初步R基色估计值代入，近似计算它的Cb值；

第三步，对G像素的Cb、Cr值进行插值，在偶数行，G像素的Cr值用左右R像素的Cr值的均值表示，Cb值用上下B像素的Cb值的均值表示，在奇数行,G像素的Cr值用上下R像素的Cr值的均值表示，Cb值用左右B像素的Cb值的均值表示；

第四步，对R像素的Cb值和B像素的Cr值进行插值，都用它的左右G像素的Cb、Cr值的均值表示；

第五步，根据上面得到每个像素的Cb值和Cr值，根据YCbCr色度空间与RGB三基色空间的转化公式反推它们缺省的基色值。

所述的YCbCr色度空间与RGB三基色空间的转化公式为：

Y0.29900.58700R

Cb=-0.1687-0.3313128G

Cr0.5000-0.4187128B

I0011