专利名称：一种伪彩抑制装置及其伪彩抑制方法
技术领域：
本发明涉及一种数字图像处理装置及其处理方法，特别涉及一种数字图像的伪彩抑制装置及其伪彩抑制方法。
背景技术：
在数字图像处理系统中，为了节省芯片设计的逻辑数量，提高数字图像的处理速度，在进行CFA插值(Color Filtered Array interpolation滤色片阵列插值)处理时，通常采用简单的CFA插值(Color Filtered Array interpolation滤色片阵列插值)算法，例如，使用像素点周围2点或4点的值进行CFA插值，这样处理所造成的结果是插值后的图像会有伪彩，即处理后的图像的中出现了错误的颜色。尤其在图像细密的地方，即边缘值较大的地方，伪彩现象非常严重，严重影响了图像的质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有图像处理系统中，在进行CFA插值后图像出现伪彩的问题，提出一种CFA插值完成后对图像伪彩进行抑制的后期处理装置及其伪彩抑制方法。
为了解决上述问题，本发明提供一种伪彩抑制方法，其特征在于，该方法对图像各像素点进行如下处理(a)根据像素点在亮度色度分离的色彩空间中的亮度分量A进行边缘检测，获得当前像素点的边缘值Edge；(b)根据当前像素点的边缘值Edge计算该像素点的色度分量B和色度分量C的伪彩抑制因子；(c)将该像素点的色度分量B、色度分量C分别乘以相应的伪彩抑制因子，将亮度分量A与计算得到的色度分量B和色度分量C同时输出。
此外，所述步骤(b)还可分为如下子步骤(b1)取所述当前像素点的边缘值的绝对值abs_edge；(b2)若abs_edge＞edge_max，则abs_edge＝edge_max；若abs_edge＜edge_min，则abs_edge＝edge_min；否则保持abs_edge不变；其中，edge_min和edge_max代表配置的边缘值的最小值和最大值；(b3)根据abs_edge、edge_max和edge_min计算该像素点的两个色度分量B和C的伪彩抑制因子。
此外，所述边缘值的最小值edge_min和边缘值的最大值edge_max的取值范围分别为3≤edge_min＜20，20≤edge_max≤60。
此外，所述步骤(b)可按以下公式计算色度分量B的伪彩抑制因子B_gain和色度分量C的伪彩抑制因子C_gain当|Edge|＜TH_min时，u_gain＝1；否则u_gain＝1/|Edge|；TH_min≥1；v_gain＝alpha×u_gain。
此外，所述步骤(b3)可按以下公式计算色度分量B的伪彩抑制因子B_gain和色度分量C的伪彩抑制因子C_gainB_gain＝(edge_max-abs_edge)/(edge_max-edge_min)；C_gain＝alpha×B_gain；其中，0＜alpha≤2。
此外，所述亮度色度分离的色彩空间为YUV色彩空间，所述分量A为Y分量。
此外，所述边缘值的最小值edge_min和边缘值的最大值edge_max采用如下方法进行配置a’获得图像各像素点的边缘值Edge及其绝对值abs_edge；b’获得图像中各像素边缘值的绝对值的平均值
avg_edge=(Σi=1Nabs_edge)/N]]>；N为图像像素点的个数；c’获得edge_min和edge_max值edge_min＝per_low×avg_edge；edge_max＝per_high×avg_edge；其中，per_low大于0小于1；per_high大于等于1且小于等于10。
此外，所述方法在步骤(a)之后还包含如下步骤获得亮度分量A的输出值A_out＝A+k×Edge；其中0＜k≤16。
本发明还提供一种伪彩抑制装置，包含边缘检测单元，用于根据输入的亮度分量A的值进行边缘检测，并输出边缘值，其特征在于，该装置还包含伪彩抑制单元，用于根据输入的色度分量B、色度分量C以及上述边缘检测单元输出的边缘值进行伪彩抑制处理，并输出处理后的色度分量B、色度分量C的值；上述边缘检测单元还将输入的亮度分量A的值输出。
此外，该装置还包含边缘增强单元，用于根据所述边缘检测单元输出的边缘值和亮度分量A的值进行边缘增强处理，并输出处理后的亮度分量A的值。
本发明作为一种后期处理手段，可以弥补简单的CFA插值处理后生成图像的缺陷，有效抑制伪彩，并同时进行边缘增强处理，对原有的颜色和分辨率没有伤害，明显提高了图像质量。
图1是本发明伪彩抑制装置的示意图；图2是伪彩抑制因子与边界值的关系图；
图3是本发明伪彩抑制方法的流程图；图4是本发明增加边缘增强处理的伪彩抑制装置的示意图；图5是伪彩抑制因子与边界值的另一关系图。
具体实施例方式
本发明的基本思路是使用图像每个像素点的Y分量进行边缘检测，根据边缘检测获得的边缘值对图像每个像素点的U和V分量进行伪彩抑制，以减少图像中的伪彩现象。
下面将结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
本发明的伪彩抑制方法是在YUV色彩空间上进行，如果所要处理的图像不是YUV色彩空间，则需要先进行色彩空间的转换。
图1是本发明伪彩抑制装置的示意图。如图1所示，边缘检测模块使用图像中每个像素点的Y分量进行边缘检测，得到边缘值Edge，同时边缘检测模块输出Y_out值，该Y_out值与输入的Y值相同；伪彩抑制模块根据输入的U，V分量和边缘检测模块输出的边缘值Edge进行伪彩抑制操作，输出U_out和V_out。
如图3所示，本发明的伪彩抑制方法针对图像中的每个像素点进行以下操作步骤1边缘检测，获得当前像素点的边缘值Edge；边缘检测可以采用如下方法进行设当前点为(m，n)，当前点的Y分量为Ym，n，以当前点为中心，得到矩阵M=Ym-1,n-1Ym-1,nYm-1,n+1Ym,n-1Ym,nYm,n+1Ym+1,n-1Ym+1,nYm+1,n+1]]>矩阵M和矩阵N做卷积，得到当前点边缘值Edge，其中，N=a11a12a13a21a22a23a31a32a33,]]>例如N可以为-1-1-1-18-1-1-1-1,]]>或0-10-14-10-10]]>等。
矩阵N的选取只要满足在频率域上具有高通滤波器的特性即可，即应用该矩阵(滤波器)后，能够使图像中的Y分量变化快的高频信息(即边缘)通过，而使图像中Y分量变化慢的低频信息阻止。
矩阵N并不限于3×3，可以扩展为k×p，k为N的行数，p为N的列数。
此外，在图像的边界点处，可以采用边界扩充，对称取值的方法进行处理。例如在图像的(0，0)点的M矩阵可以取作M=Y1,1Y1,0Y1,1Y0,1Y0,0Y0,1Y1,1Y1,0Y1,1.]]>此外，为了减少计算复杂度，也可以对于图像边界处的点不进行处理，即不进行边缘检测以及以下各步骤。假设整个图像大小为height*width(即高度从0到height-1，宽度从0到width-1)，求取边缘值Edge的卷积算子(即M和N矩阵的行数和列数)为k和p(k，p＞＝3，且k，p为奇数)，则处理的图像大小为(height-k+1)*(width-p+1)，即仅在高度(k-1)/2至height-1-(k-1)/2，宽度(p-1)/2至width-1-(p-1)/2的区域进行边缘检测以及后续处理步骤。
步骤2取当前像素点的边缘值的绝对值abs_edge＝|Edge|；步骤3若abs_edge＞edge_max，则令abs_edge＝edge_max；若abs_edge＜edge_min，则令abs_edge＝edge_min；其中edge_min，edge_max是用户可配置的参数，与图像的内容有关，且edge_min＜edge_max。图像越细密，即图像整体的边界值越大，则edge_min和edge_max取值越大。通常情况下edge_min和edge_max的取值范围为3≤edge_min＜20，20≤edge_max≤60。优选地，edge_min可以等于5，edge_max可以等于30；步骤4获得当前像素点的伪彩抑制因子u_gain和v_gain
u_gain＝(edge_max-abs_edge)/(edge_max-edge_min)；v_gain＝alpha×u_gain；其中，0＜alpha≤2，优选地，alpha可以等于1。
伪彩抑制因子u_gain和边界值的关系如图2所示；当然，伪彩抑制因子还有其它计算方法，例如当abs_edge＜TH_min时，u_gain＝1；否则u_gain＝1/abs_edge；V_gain＝alpha×u_gain；其中TH_min≥1；伪彩抑制因子u_gain和边界值的关系如图5所示。
步骤5当前像素点的U分量U_in乘以伪彩抑制因子u_gain获得当前像素点的输出U分量U_out；当前像素点的V分量V_in乘以伪彩抑制因子v_gain获得当前像素点的输出V分量V_outU_out＝U_in*u_gain；V_out＝V_in*v_gain；至此，针对每个像素点的伪彩抑制操作完成，处理完成后的图像各像素点的YUV值为(Y，U_out，V_out)。
由上可知，系统可对edge_min和edge_max的值进行配置，以适应不同的使用环境。当拍摄/处理的图像较为细密时，图像整体的边界值较大，这时应将edge_max设置为较大的值，否则处理后的图像将出现过多的灰度像素。
根据图像的整体情况对edge_min和edge_max进行设置可采用如下方法
步骤1’获得图像中各像素的边缘值Edge；步骤2’获得图像中各像素边缘值的绝对值abs_edge＝|Edge|；步骤3’获得图像中各像素边缘值的绝对值的平均值avg_edge=(Σi=1Nabs_edge)/N;]]>N为图像像素点的个数；步骤4’获得edge_min和edge_max值edge_min＝per_low×avg_edge；edge_max＝per_high×avg_edge；per_low大于0小于1，例如per_low可取0.3；per_high大于等于1且小于等于10，例如per_high可取4。
在上述伪彩抑制的过程中，没有对Y分量进行修改。实际上，可以在伪彩抑制处理过程中同时对Y分量进行处理。例如，可在Y分量上进行边缘增强处理，即将边缘对比度提高，使图像边缘更清晰。
图4是本发明增加边缘增强处理的伪彩抑制装置的示意图。
如图4所示，边缘增强模块根据边缘检测模块输出的边缘值和Y值进行边缘增强处理，输出Y_out。
在伪彩抑制过程中同时进行边缘增强的处理方法如下对于每一像素Y_out＝Y+k×Edge；其中，Edge即为上述当前点的边缘值，k取值范围从0到16。优选地k等于2。
处理完成后的图像各像素点的YUV值为(Y_out，U_out，V_out)。
由于计算边缘值需要对每个像素点做卷积运算，计算量很大。而这样处理的好处是，我们只需计算一次边缘值，同时做了边缘增强和伪彩抑制。
上文以YUV色彩空间为例对本发明进行描述，本发明对于其它亮度色度分离的色彩空间同样适用。例如对于Lab色彩空间，可以使用L分量进行边缘检测，根据边缘检测获得的边缘值对图像每个像素点的a和b分量进行伪彩抑制，同样可以达到本发明所述的效果。
权利要求
1.一种伪彩抑制方法，其特征在于，该方法对图像各像素点进行如下处理(a)根据像素点在亮度色度分离的色彩空间中的亮度分量A进行边缘检测，获得当前像素点的边缘值Edge；(b)根据当前像素点的边缘值Edge计算该像素点的色度分量B和色度分量C的伪彩抑制因子；(c)将该像素点的色度分量B、色度分量C分别乘以相应的伪彩抑制因子，将亮度分量A与计算得到的色度分量B和色度分量C同时输出。
2.如权利要求1所述的伪彩抑制方法，其特征在于，所述步骤(b)分为如下子步骤(b1)取所述当前像素点的边缘值的绝对值abs_edge；(b2)若abs_edge＞edge_max，则abs_edge＝edge_max；若abs_edge＜edge_min，则abs_edge＝edge_min；否则保持abs_edge不变；其中，edge_min和edge_max代表配置的边缘值的最小值和最大值；(b3)根据abs_edge、edge_max和edge_min计算该像素点的两个色度分量B和C的伪彩抑制因子。
3.如权利要求2所述的伪彩抑制方法，其特征在于，所述边缘值的最小值edge_min和边缘值的最大值edge_max的取值范围分别为3≤edge_min＜20，20≤edge_max≤60。
4.如权利要求1所述的伪彩抑制方法，其特征在于，所述步骤(b)按以下公式计算色度分量B的伪彩抑制因子B_gain和色度分量C的伪彩抑制因子C_gain当|Edge|＜TH_min时，u_gain＝1；否则u_gain＝1/|Edge|；TH_min≥1；v_gain＝alpha×u_gain。
5.如权利要求2所述的伪彩抑制方法，其特征在于，所述步骤(b3)按以下公式计算色度分量B的伪彩抑制因子B_gain和色度分量C的伪彩抑制因子C_gainB_gain＝(edge_max-abs_edge)/(edge_max-edge_min)；C_gain＝alpha×B_gain；其中，0＜alpha≤2。
6.如权利要求1所述的伪彩抑制方法，其特征在于，所述亮度色度分离的色彩空间为YUV色彩空间，所述分量A为Y分量。
7.如权利要求2所述的伪彩抑制方法，其特征在于，所述边缘值的最小值edge_min和边缘值的最大值edge_max采用如下方法进行配置a’获得图像各像素点的边缘值Edge及其绝对值abs_edge；b’获得图像中各像素边缘值的绝对值的平均值avg_edge=(Σi=1Nabs_edge)/N;]]>N为图像像素点的个数；c’获得edge_min和edge_max值edge_min=per_low×avg_edge；edge_max＝per_high×avg_edge；其中，per_low大于0小于1；per_high大于等于1且小于等于10。
8.如权利要求1所述的伪彩抑制方法，其特征在于，所述方法在步骤(a)之后还包含如下步骤获得亮度分量A的输出值A_out=A+k×Edge；其中0＜k≤16。
9.一种伪彩抑制装置，包含边缘检测单元，用于根据输入的亮度分量A的值进行边缘检测，并输出边缘值，其特征在于，该装置还包含伪彩抑制单元，用于根据输入的色度分量B、色度分量C以及上述边缘检测单元输出的边缘值进行伪彩抑制处理，并输出处理后的色度分量B、色度分量C的值；上述边缘检测单元还将输入的亮度分量A的值输出。
10.如权利要求9所述的伪彩抑制装置，其特征在于，该装置还包含边缘增强单元，用于根据所述边缘检测单元输出的边缘值和亮度分量A的值进行边缘增强处理，并输出处理后的亮度分量A的值。
全文摘要
一种伪彩抑制方法，对图像各像素点进行如下处理根据像素点的亮度分量A进行边缘检测，获得当前像素点的边缘值Edge及其绝对值abs_edge；若abs_edge＞edge_max，则abs_edge＝edge_max；若abs_edge＜edge_min，则abs_edge＝edge_min；其中，edge_min和edge_max代表配置的边缘值的最小值和最大值；根据abs_edge、edge_max和edge_min计算该像素点的两个色度分量B和C的伪彩抑制因子B_gain、C_gain；将该像素点的两个色度分量B、C分别乘以其伪彩抑制因子，将计算得到的新的色度分量与亮度分量A同时输出。
文档编号H04N1/56GK1964425SQ20061014414
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月28日 优先权日2006年11月28日
发明者沈操, 王浩 申请人:北京中星微电子有限公司