专利名称：一种彩色图像处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理技术，尤指一种彩色图像处理方法及装置。
背景技术：
现有大部分消费性光学成像产品中，为了节约成本，通常都采用Bayer 结构的颜色滤波矩阵即每个像素点只放置一个颜色滤波器，来对图像进行处 理。只有重构出每个像素点的其他颜色才能看到鲜艳的彩色图像。
目前，在对彩色图像处理的过程中，有很多种彩色图像去马赛克的方法。 一种是只考虑了空间相关性的处理方法，比如最典型的是双线性插值算法； 另一种是通过色差固定原理恢复彩色图像，比如沿边界插值，这种方法中虽 然考虑了一定的空间相关性，或者各个颜色通道的相关性，但是只是通过简 单的修正项来表示。而修正项本身也是具有空间相关性以及色差相关性的。
因此，利用现有方法处理后的彩色图像，在图像边界上总会出现一些块 效应以及伪彩色的现象，降低了图像的清晰度以及色彩效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种彩色图像处理方法，能够使 得图像更加清晰，色彩效果更好。
本发明的另一目的在于提供一种彩色图像处理装置，能够使得图像更加 清晰，色彩效果更好。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的
一种彩色图像处理方法，该方法包括
利用Bayer图，分别估计各像素点的估计值，以及各像素点的修正项的估 计值；然后根据各像素点的权值和修正项的权值，计算各像素点的值，再利用各像素点的值重构彩色图像。
所述各像素点的估计值包括R像素点的Gij值的估计值(H,, 、 B像素点的 Gi,j值的估计值(^w 、 R像素点的8^值的估计值^,,, 、 B像素点的Ri,j值的估计 值i 、、 0像素点的1^值的估计值^,,/、 G像素点的B,j值的估计值^,」；i, j分别表示像素点在Bayer图中的橫坐标和纵坐标。
所述<formula>formula see original document page 8</formula>为像素点的权值，f()为一种减函数且要求大于<formula>formula see original document page 8</formula>
为像素点的权值，f()为一种减函数且要求大于
<formula>formula see original document page 8</formula>为像素点的权值，f()为一种减函数且要求
大于0;
声斤述<formula>formula see original document page 8</formula><formula>formula see original document page 9</formula>为像素点的权值，f()为一种减函数且要求
大于0;
+ L8,」,—，一A
G.. ,.一，一G..,. +U
所述》G"= -"、、j一乂t +" ,其中，-, w-，',门i W+M为
像素点的权值，f()为一种减函数且要求大于O;
所述a,J"-'^"-') + U(c"川)，其中，c"-dG"-广G"l,'d'一为像
素点的权值，f()为一种减函数且要求大于O。
所述各像素点的修正项的估计值包括R像素点的Gij值的修正项的估计值
M"、、 B像素点的G、，值的修正项的估计值M,/、 R像素点的Bi,j值的修正项
的估计值A/t,., 、 B像素点的Rij值修正项的估计值A5朋w 、 G像素点的Ri,j值的
修正项的估计值AG，,y、 G像素点的Bi,j值修正项的估计值AG^,; i， j分别表
示像素点在Bayer图中的橫坐标和纵坐标。
所述M恥=7 A巧/(。,句)+及,,2/(。,.") + ,乂+》其中
"—" /(",力)+ /(。,+: ) + /(""") '、'
",力
",+2,., = |&.+2,7为像素点的修正项的权值，f()为一-种减函数且要求大于0;
II >3
=S,,,广2) + 3,,,十2/(",,,+2) 尹中
5'-2.j
-^
Hi —1+2
为像素点的修正项的权值，f()为一种减函数且要求大于0;
9所述M朋"《<formula>formula see original document page 10</formula>
为像素点的修正项的权值，f()为一种减函数且要求大于0;<formula>formula see original document page 10</formula>"i为像素点的修正项的权值，f()为一种减函数且要求大于0;
' 及
气
所述
其中，<formula>formula see original document page 10</formula>其中，
<formula>formula see original document page 10</formula>为像素点的修正项的权值，f()为 一种减函数且要求大
于O;
S腦 G
所述
<formula>formula see original document page 10</formula>
其中<formula>formula see original document page 10</formula>",力=|G,+2,.,-G,,7| 2 Hg"-2_G"I
其中，""+2=1 '''+21为像素点的修正项的权值，f()为一种减函数且要
",—u+i =|G" _G'，I , =|G,,./ - G,+u-i|
求大于o。
所述函数fQ为指数函数，或双曲线函数。
所述计算各像素点的值的方法为像素点的值等于像素点的估计值，与像 素点的修正项的估计值与调整参数之积后得到的值之和；其中，调整参数，根 据不同传感器设置不同的值。
一种彩色图像处理装置，包括像素点的值估计模块、像素点的修正项估计 模块。像素点的值获取模块和彩色图像重构模块，其中，
像素点的值估计模块，用于利用Bayer图，分别估计各像素点的估计值， 并输出给像素点的值获取模块。
像素点的修正项估计模块，用于利用Bayer图，分别估计各像素点的修正
项的估计值，并输出给像素点的值获取模块。
像素点的值获取模块，用于根据像素点的估计值和像素点的修正项的估计
值，计算各像素点的值，并输出给彩色图像重构模块。
彩色图像重构模块，用于利用各像素点的值重构彩色图像。 像素点的值等于像素点的估计值，与像素点的修正项的估计值与调整参数
之积后得到的值之和；其中，调整参数，根据不同传感器设置不同的值。
由上述技术方案可见，本发明利用Bayer图，分别估计各像素点的估计
值，以及各像素点的修正项的估计值；然后根据各像素点的权值和修正项的
权值，计算各像素点的值，再利用各像素点的值重构彩色图像。本发明基于色差与空间相关的原理，对颜色本身及其修正项，均充分考虑了空间和色差 相关性，使得彩色图像的去马赛克效果相对以前的方法有较大的改善。由于 充分考虑每个项的相关性，特别是在容易出现块效应和伪彩色的边缘处，图 像更加清晰，色彩效果更好。
而且，各个颜色通道的估计是相互不相关的，可以并行计算各个颜色通 道的颜色值，这样也大大加快了彩色图像处理的速度。
图1是本发明彩色图像处理的方法的流程图2是本发明彩色图像处理的装置的组成结构示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举
实施例，对本发明进一步详细说明。
图1是本发明彩色图像处理的方法的流程图，如图l所示，包括
步骤100:利用Bayer图，分别估计各像素点的估计值。
Bayer图由R、 G、 B三基色值组成，Bayer图的获得属于本领域技术人
员惯用技术手段，这里不再赘述。
对于R像素点的0^值即(^,,/, i， j分别表示G在Bayer图中的横坐标
和纵坐标，其权值如公式(1)所示
G,-u - G,+u + -及"
=|G,,.H - I + ,j - W"+21
R像素点的Gi,j值的估计值6、如公式(2)所示
6、 _ G,+1,,/(C,+U) + G"—) + )
" 化力)+ ) + /(c, d ) + /(c, J+l)
(2)
12
(1其中，f()为一种减函数且要求大于0，比如指数函数，双曲线函数等。 对于B像素点的Gij值即,只需将公式(1 )和(2 )中的R替换成 B即可得到6\,。具体如下
<formula>formula see original document page 13</formula>
<formula>formula see original document page 13</formula>
R像素点的8^值的估计值^,,,如公式(4)所示:
<formula>formula see original document page 13</formula>
(4)
其中，f()为一种减函数且要求大于o，比如指数函数，双曲线函数等。 对于B像素点的Ri,j值，只需将公式(3)和(4)中的B替换成R, R 替换成B即可得到具体如下<formula>formula see original document page 13</formula>
对于G像素点的Ri,j值即7 c,j， i， j分别表示R在Bayer图中的横坐标和纵坐标，其权值如公式(5)所示
'，.广,
,广l
(5)
G像素点的Ri,j值的估计值F,.,如公式(6)所示
其中，f()为一种减函数且要求大于o,比如指数函数，双曲线函数等。
对于G像素点的Bi,j值，只需将公式(5 )和(6 )中的R替换成B即 可得到^w。具体如下
w /(c,,) + ) ，、 ， c,川=|G,J+2 — I + _ A H!
步骤101:利用Bayer图，分别估计各像素点的修正项的估计值。 由于颜色之间的相关性，对于各像素点，分别估计其修正项的估计值。 对于R像素点的Gij值，i， j分别表示G在Bayer图中的横坐标和纵坐 标，其修正项的权值如公式(7)所示
2 = l尺，一，_尺
(7)
R像素点的Gi，j值的修正项的估计值M^w如公式(8)所示、:
(8)
其中，f()为一种减函数且要求大于0，比如指数函数，双曲线函数等。 对于B像素点的Gi,j值，只需将公式(7 )和(8 )中的R替换成B即 可得到B像素点的Gi，j值的修正项的估计值A5^,"具体如下
,=5 万,一2乂(",一2j) + U(",+2.;) + ,尸2) + J+2) 其中
" /(",-2j) +/(",+2,》+ /(""—2)+ /(。,,/+2) '、 '。,-2.,= I
对于R像素点的Bj,j值，i, j分别表示B在Bayer图中的橫坐标和纵坐 标，其修正项的权值如7>式(9)所示a.
(9)
R像素点的Bi，j值的修正项的估计值M朋,.,如公式(10)所示
A及朋=i 《力/"力)+《a'/(",力)+ +1+2/(""+2) (10)
" /(",—2,》+ /(",+2,,) + /(。',广2) + /(",,,+2)
其中，f()为一种减函数且要求大于0,比如指数函数，双曲线函数等。 对于B像素点的Ri，」值，只需将公式(9 )和(10 )中的B替换成R， R 替换成B即可得到其修正项的估计值A5，，,。具体如下
^朋=5 U(。,-2j) + )+ U(",、") + ) 其中
"—" 2,》+ /(",+2,》+ /(",(2) + /(~+2) '、 '
对于G像素点的Ri，j值，i, j分别表示R在Bayer图中的横坐标和纵坐 标，其修正项的权值如公式(11)所示2,./ =|G,j - G,—2,., ",+2,7 = |G"2,./ -
=lGw -
=lG"-G,一u
l,川=lGw
"'+U-i- G'+u-1
=k
(11)
n 乂^告占D. . 乂古A^W泉,T工S AA乂士t';4"/f古八门GK. 卩1 7 、
vj is^"尔n i、 j i_ej~ n ^ r夕jj— a " ^ i u , , |_ti> w 、丄",,，,'■*'
""/(",—I) + /(",+2,.,) + /(",,.,-2) + /(",.乂+2) + ) + /(",-u+,) + /,) + /(",+u+,)
其中，S, —G = G,—2 ,/(。,.—2J.) + G,.+2,,/(a,+2,》+ G,.,—2/(a,,—2) + G,J+2/(a,,/+2) + G,—2,,)(12) + G,+2, ,/(a,+2j) + G,.,"2/("u—2) + G,,,+2/(a,J+2)
对于G像素点的Bj，j值，采用公式(11 )和(12)即可得到修正项的估 计值AG 。具体如下
△'.'= ' ' — 2J ) + /"+2., ) + /(",.尸2 ) + /(",."2 ) + , ) + /(",一, J+, ) + /(。,+ ,,,—, ) + / ("W.,+,)
其中，S"附—G = G卜2.乂) + G,+2j/(a,+2,乂) + G,."2/(a,,2) + G,J+2/(o,.J+2) + G,.2j/(o,—2J) ， + G,+2,,,+2,)) + G,尸2/(。,.乂一2) + G, J+2/(a,》2)
其中，
"'+2j =-G。l
a',H =|G"-2
a',.,+2 =|G"-
=|G"一 G" j-i
a'-:=|G"-j+i
HG"
=|G"一 G
步骤102:根据各像素点的权值和修正项的权值，计算各像素点的值。 像素点的值等于像素点的估计值，与像素点的修正项的估计值与调整参数之 积后得到的值之和。
16对于R像素点的Gi,j值即G、， i, j分别表示G在Bayer图中的横坐标
和纵坐标，如公式(13)所示
G ,"d、+慮 (13) 其中，a为一调整参数，根据不同传感器设置不同的值。 对于B像素点的Gi,j值即G\, ， G、 = ^,, + ,"，为 一调整参数，
根据不同传感器设置不同的值。
对于R像素点的Bi,j值即^,.,， i, j分别表示B在Bayer图中的^f黄坐标
和纟从坐标，如7>式(14)所示
^w:^+一 (14) 其中，y为一调整参数，根据不同传感器设置不同的值。 对于B像素点的Ri,j值即7 、， / \,=^,,,+卢5朋,,/，,，为一调整参数，
根据不同传感器设置不同的值。
对于G像素点的Ri,j值即i 、 i，j分别表示R在Bayer图中的横坐标和
纵坐标，如公式(15)所示
i G,,, =P,J+/5AG (15) 其中，-为一调整参数，根据不同传感器设置不同的值。 对于G像素点的Bi,j值即5c", fi^-^w+^AG^v, /T为一调整参数，
根据不同传感器设置不同的值。
步骤103:利用各像素点的值重构彩色图像。本步骤的实现属于本领域
技术人员惯用技术手段，这里不再详述。
需要说明的是，图1中的步骤100和步骤101没有严格的顺序要求。 从图1所示的本发明方法容易看出，本发明基于色差与空间相关的原
理，对颜色本身及其修正项，均充分考虑了空间和色差相关性，使得彩色图
像的去马赛克效果相对以前的方法有较大的改善。由于充分考虑每个项的相
关性，特别是在容易出现块效应和伪彩色的边缘处，图像更加清晰，色彩效
果更好。而且，各个颜色通道的估计是相互不相关的，可以并行计算各个颜色通 道的颜色值，这样也大大加快了彩色图像处理的速度。
针对本发明方法，同时还提供一种彩色图像处理装置，包括像素点的值 估计模块、像素点的修正项估计模块。像素点的值获取模块和彩色图像重构
模块，其中，
像素点的值估计模块，用于利用Bayer图，分别估计各像素点的估计值， 并输出给像素点的值获取模块。
像素点的修正项估计模块，用于利用Bayer图，分别估计各像素点的修 正项的估计值，并输出给像素点的值获取模块。
像素点的值获取模块，用于根据像素点的估计值和像素点的修正项的估 计值，计算各像素点的值，并输出给彩色图像重构模块。
像素点的值等于像素点的估计值，与像素,泉的修正项的估计值与调整参 数之积后得到的值之和。
彩色图像重构模块，用于利用各像素点的值重构彩色图像。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范 围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种彩色图像处理方法，其特征在于，该方法包括利用Bayer图，分别估计各像素点的估计值，以及各像素点的修正项的估计值；然后根据各像素点的权值和修正项的权值，计算各像素点的值，再利用各像素点的值重构彩色图像。
2. 根据权利要求1所述的彩色图像处理方法，其特征在于，所述各像 素点的估计值包括R像素点的&值的估计值(^,,,、 B像素点的Gg值的估计值R像素点的Bi,j值的估计值^u、 B像素点的Rij值的估计值i 8,.,、 G像 素点的Ri,i值的估计值^^、 G像素点的Bij值的估计值^,，,； i， j分别表示像 素点在Bayer图中的横坐标和纵坐标。
3. 根据权利要求2所述的彩色图像处理方法，其特征在于，c,-u = G,力-尺-2,;c,'+1,,. = |G,」，.—d ,. I + l尺丄,，.— / /-1J |"'+2j' N，)c,、w = IG,,, - G,J+11 + ,卜2 - i ,为像素点的权值，f()为一种减函数且要求大于'j+i0;g,-1,./-g,+1,7I+IL,-5,,.,为像素点的权值，f()为一种减函数且要求大于川0;/(A—1J-1) + /(c,+u+1) + U + /(c'—w+,) '、'<formula>formula see original document page 3</formula>为像素点的权值，f()为一种减函数且要求大于0;戶斤述》s =尺-w-1,(。—1,,1) +及'+i，川/(c'+u.+i) +《'+lj-i/(c'-+u-1) +1,川/(C,-U+)'其中"为像素点的权值，f()为 一种减函数且要求,-<formula>formula see original document page 3</formula>_1大于0;所述P"、",其中，为/(c,,.H) + /(c,J+1)像素点的权值，f()为一种减函数且要求大于O;所达B、 H,闩)"',川U ,其中，C"-l=|G"-2-G,,;| + |、—5,,川|为像素点的权值，f()为一种减函数且要求大于O。
4. 根据权利要求1所述的彩色图像处理方法，其特征在于，所迷各像素点 的修正项的估计值包括R像素点的Gij值的修正项的估计值A^G,.,、 B像素点 的Gij值的修正项的估计值A5,, 、 R像素点的Bi,j值的修正项的估计值M,乂 、 B像素点的1^值修正项的估计值^,,、 G像素点的Rjj值的修正项的估计值 △Gc、、 G像素点的Bij值修正项的估计值AG^w; i， j分别表示像素点在Bayer 图中的横坐标和纵坐标。
5. 根据权利要求4所述的彩色图像处理方法，其特征在于，所述M^ 《—2 J Z(。,力)+《力/"+2 J ) + ) + U(","2 ),其中，'J /(",—2j) + /(",+2j) + /("',,—2) +/("',)+2) '''",+2 j = 1《+2,y -《v,一，=k ,_, 一 / ,,为像素点的修正项的权值，f()为一种减函数且要求大于0;所达A5 "'=l — /(",—2,,)+/(",+2,,)+/(^)+/(",,,+2)fl'+2J=15'+2'' —5'」为像素点的修正项的权值，f()为一种减函数且要求大于o;所L术^朋=/ ) +《A,/(",力)+《，2/("," ) +W )其中,2J =1、 -^,力a'+2j =^'+" —为像素点的修正项的权值，f()为一种减函数且要求大于0;所^ 朋《 U(。,力)+ ",A,(",+" ) + W ) + ^+2/("',W )其中，所乏W 2) + /K,+2) 头甲，"'力-A」为像素点的修正项的权值，f()为一种减函数且要求大于0; ,—Hu"l "(J+2 =|n,.,+2|,=G__細-G-"—"2,,) + /(",+2.,) + /(""—2) + /(""+2) + /(。,—') + /("'—u+l) + / (。,+w) + ,"十u")所述 其中，S柳一G = G'-2J) + )+ &2/(。^.—2) + G,.,J+2/(。,J+2) + G,力/(。,—")'+ G,+2J/(。,+2J) + Gu—2/(。, ,乂—2) + G"+2/(""+2)其中，<formula>formula see original document page 5</formula>为像素点的修正项的权值，f()为 一种减函数且要求大于0;<formula>formula see original document page 5</formula>所述<formula>formula see original document page 0</formula>其中， 为像素点的修正项的权值，f()为一种减函数且要*'+1，./-1 —— "'+i,_H求大于o。
6. 根据权利要求3或5所述的彩色图像处理方法，其特征在于，所述函数 f()为指数函数，或双曲线函数。
7. 根据权利要求1所述的彩色图像处理方法，其特征在于，所述计算各像 素点的值的方法为像素点的值等于像素点的估计值，与像素点的修正项的估 计值与调整参数之积后得到的值之和；其中，调整参数，根据不同传感器设置不同的值。
8. —种彩色图像处理装置，其特征在于，包括像素点的值估计模块、像素 点的修正项估计模块。像素点的值获取模块和彩色图像重构模块，其中，像素点的值估计模块，用于利用Bayer图，分别估计各像素点的估计值， 并输出给像素点的值获取模块。像素点的修正项估计模块，用于利用Bayer图，分别估计各像素点的修正 项的估计值，并输出给像素点的值获取模块。像素点的值获取模块，用于根据像素点的估计值和像素点的修正项的估计 值，计算各像素点的值，并输出给彩色图像重构模块。彩色图像重构模块，用于利用各像素点的值重构彩色图像。
9.根据权利要求8所述的彩色图像处理装置，其特征在于，像素点的值等 于像素点的估计值，与像素点的修正项的估计值与调整参数之积后得到的值之 和；其中，调整参数，根据不同传感器设置不同的值。
全文摘要
本发明公开了一种彩色图像处理方法及装置。本发明利用Bayer图，分别估计各像素点的估计值，以及各像素点的修正项的估计值；然后根据各像素点的权值和修正项的权值，计算各像素点的值，再利用各像素点的值重构彩色图像。本发明基于色差与空间相关的原理，对颜色本身及其修正项，均充分考虑了空间和色差相关性，使得彩色图像的去马赛克效果相对以前的方法有较大的改善。由于充分考虑每个项的相关性，特别是在容易出现块效应和伪彩色的边缘处，图像更加清晰，色彩效果更好。而且，各个颜色通道的估计是相互不相关的，可以并行计算各个颜色通道的颜色值，这样也大大加快了彩色图像处理的速度。
文档编号H04N9/04GK101621698SQ200910079769
公开日2010年1月6日 申请日期2009年3月10日 优先权日2009年3月10日
发明者谌安军 申请人:北京中星微电子有限公司