[发明专利]一种实现3CCD图像效果的方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种实现3CCD图像效果的方法。

背景技术

图像传感器CCD或者CMOS本身的只能感知光线的强弱(即灰度)，是无法直接感受光线的色彩，需要相应的器件配合以获得红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色的信息，再由软件合成彩色图像。目前主流的实现彩色图像拍摄的方式是在CCD或CMOS上加上一个RG1G2B Bayer滤色片，一般简称为Bayer相机。Bayer相机的每一个像素上只对应于R、G、B中的一种颜色。由于每个像素只能获得一种颜色，为了得到该像素的彩色图像，需要根据周围的像素计算出每个像素所缺失的另外两种颜色分量(这个过程也称为颜色插值)，该方法实现较为简单，成本较低，得到了广泛的应用。但由于在插值过程中混合了周边像素的颜色，会带来色差现象，进而引起细节信息的损失，即降低了系统的空间分辨率。

在追求更高颜色还原性和高分辨率的场合，一般采用3CCD的方法，即用3个黑白的CCD/CMOS图像传感器分别获得R、G、B三种颜色的图像，这样每个物点都能同时获得R、G、B三种颜色的图像，也就不需要颜色插值，不存在色差问题，色彩还原性更好，也不会降低空间分辨率。但是需要3个图像传感器，同时需要昂贵的分光器件和复杂装配工艺以实现3个CCD/CMOS间的像素匹配，成本非常高，导致应用受限。所以有更多的是在单CCD/CMOS基础上进行改善色彩还原性，以降低成本。

专利CN 102572449 A公开了一种基于RGB三基色的图像处理装置及方法，采用Bayer相机分时获得RB和G的图像，可以改善图像色彩的还原性，但是需要分时获得两幅图像，速度不快，对空间分辨率改善不明显，并且需要改进原有的照明及控制电路。

专利CN 1837949 A公开了一种用黑白相机拍摄彩色图像的成像系统，采用黑白相机分时采样三种RGB光源照射下的图片，然后再通过软件合成，可以实现3CCD的效果，但速度慢，需要改进照明及控制电路，通用性不强。

专利CN104079904公开了一种彩色图像生成方法及装置，采用Bayer相机结合微位移的方法，对CCD/CMOS以像素为单位进行微位移，分时获得RGB的图像，再通过软件合成彩色图像，可以达到3CCD效果，但速度慢，且由于微位移是um级的，控制精度要求高，成本也不低，实现较为复杂。

以上几种方法都是通过单个图像传感器分时获得多幅图像以改善色彩还原性，虽然成本较3CCD低，但实现也不简单，且成像速度较慢，在成像期间要求标本必须是静止的，不适合活体观察。

发明内容

本发明目的是：旨在提供一种实现3CCD图像效果的方法，用以解决现有的图像处理方法大多通过单个图像传感器分时获得多幅图像以改善色彩还原性，实现较为复杂，且成像速度较慢，不适合活体观察等诸多的问题。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种实现3CCD图像效果的方法，包括以下步骤：

将Bayer图像传感器以2*2个像素为单位分割成多个子块，每个子块中含有RG₁G₂B共4个像素，将这4个像素合并成一个新像素，合并像素的颜色计算规则如下：

R_合＝i*R+a，其中i>0，a∈R；

G_合＝m*(G₁+G₂)+b，其中m>0，b∈R；

B_合＝n*B+c，其中n>0，c∈R。

进一步，通过改变光学放大率或者不同型号的图像传感器，提高空间采样率。

进一步，所述的空间采样率在2倍以上。

进一步，所述的i，m，n的值分别取为1，0.5和1，所述a,b,c的值均为0。

该方法也是基于传统的Bayer相机实现的，通过选用合适的相机或光学提高空间采样率进行采集，然后以2*2个像素为单位将Bayer相机的所有像素分成多个子块，每个子块包含R、G1、G2、B共4个像素，合并成一个新像素(以下简称为合并像素)，合并像素中R合来自RG1G2B中的R，B合来自RG1G2B中的B，G合来自RG1G2B中的G1和G2，这样合并像素的所有颜色均是来自本合并像素中的颜色信息，没有相邻合并像素的信息，避免了传统颜色插值过程中引起色差的问题，有效提高色彩还原性和空间分辨率，与3CCD的效果相当。