专利名称：应用于去马赛克算法方向插值的实现装置及方法
技术领域：
本发明属于图像处理技术领域，更具体的，涉及图像传感器中的去马赛克算法关键模块的实现装置。
背景技术：
单片CMOS或CCD图像传感器可将光学影像转为数字信号，广泛地应用于数码相机、手机、平板电脑等电子设备中。其每个感光单元仅仅可捕获一种特定波长的光，例如红(R)、绿(G)、蓝(B)中的一种，即其捕获的图像为非全彩色图像。通过将彩色滤波阵列(Color Filter Array, CFA)加在图像传感器上，使得单片CMOS或CXD图像传感器阵列上的每个点感光出不同的颜色，从而获得特定格式的图像，每个点丢失的其他两种颜色分量需要后期插值来重建以获得完整的全彩色图像，该重建插值的过程即去马赛克(Demosaicing)0这样做法的好处在于，如果直接采样三个颜色，会缺乏足够的时间和足够的硬件空间来进行处理，尤其是由于CMOS和CXD经常被用在的嵌入式领域，从而工程技术中普遍采取对R，G，B三个颜色通道分别采样的方式进行操作，在利用去马赛克技术，进行对单一通道中采样丢失的颜色信息进行恢复，进行颜色重建，最后得到全彩的图像，最大程度上还原真实的图片效果。Bayer滤波器得到后的图像常被缓存起来，串行的输入到运算单元，进行数据的恢复。由于Bayer滤波器的特点，每行都以RGRG及GBGB的方式进行排列，绿色像素点的信息占50%，因此绿色像素信息最丰富，最容易恢复，从而恢复绿色信息的效果就决定了这幅图像恢复的效果。而剩余的两种颜色信息，可以根据绿色信息更准确的进行推测，从而进行恢复。恢复的过程即去马赛克算法，包括很多种常用的算法，如边缘方向性插值算法、基于频域的算法、基于小波理论的算法和非启发式算法等等。这些算法最常用，并最易于硬件实现的就是边缘方向插值算法，其算法核心在于判别颜色边沿走向，从而对不同的边缘采取不同的算法。而判别过程需要大量的计算过程和迭代过程，如何在硬件上更好的实现这些算法，是近些年学者和工程师研究的重点。对方向的判断存在多种算法，但总体思路大致相同，S卩，经过对相邻像素的计算得到初步权重，之后再对权重进行比对决定目标像素是利用何种插值方式。在对方向判别好之后，就会根据已经判别出的插值方式对最终该点G的数据进行恢复，恢复的结果为:
权利要求
1.一种应用于去马赛克算法方向插值的实现装置，其特征在于，它包括: 列缓存单元，用于提取数据信息进行插值数据计算和插值方向计算； 方向运算单元，与上述列缓存单元相连，用于对列缓存单元内的数据进行插值方向运算，判断出的插值方向作为本单元输出； 插值单元，与上述列缓存单元相连，与上述方向运算单元相连，用于计算水平，竖直，平均三种插值数据，并缓存在本单元的缓存中，当来自方向运算单元的信号使能后，插值单元直接输出目标像素的插值结果。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的方向运算单元，包括: a)方向运算器，用于计算列缓存单元该周期内特定算子C2的方向判别结果； b)n个方向缓存器，用于缓存算子的初步插值方向判别结果，η为自然数； c)方向判别器，用于计算目标像素的最终插值方向。
3.如权利要求2所述的方向运算单元，其特征如下，连接方式包括: a)方向运算器，与输入相连； b)方向缓存器1，与方向运算器相连； c)方向缓存器2，与方向缓存器I相连； d)以此类推，方向缓存器η与方向缓存器n-1相连； e)方向判别器，与方向运算器相连，与方向缓存器I相连，与方向缓存器2相连，以此类推，与方向缓存器η相连。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的插值单元包括: a)插值运算器，用于对以目标像素为中心的点进行水平，竖直，平均三种插值计算； b)插值缓存器，与插值运算器相连，与方向运算单元相连，用于把插值运算器的结果进行缓存，并在方向运算单元的选择下输出最终的插值结果。
5.一种如权利要求1所述的装置的实现方法，其特征在于，所述的列缓存单元的水平宽度与竖直高度判别方法如下: a)如需得到目标像素该颜色的插值方向，则首先需要对围绕目标像素的其他像素进行分类，分为多个矩形方格并计算每个方格的插值方向，再对已获取的所有方格的插值方向进一步计算得到目标像素的插值方向，被分出的用于初步计算的每个单独方格，称为算子; b)以步骤a)获得的以目标像素为中心获得最终插值方向所需的所有算子组成一个拓扑结构Tl，以步骤a)获得的以目标像素左侧第二个像素为中心得最终插值方向所需的所有算子组成一个拓扑结构T2 ； c)Tl与T2进行图形上的比较，得到两种算子:重合算子拓扑CO与非重合算子拓扑Cl； d)取非重合算子拓扑Cl中属于目标像素的算子，记为C2，计算能够包围C2中所有像素的最小水平宽度和竖直高度，即为列缓存单元的水平宽度和竖直高度； e)取C2，由右向左依次比对，能够覆盖Tl结构所需C2的个数总和，记为n+1。
全文摘要
本发明公开了一种应用于去马赛克算法方向插值的实现装置及方法。包括列缓存单元，用于提取数据信息进行插值数据计算和插值方向计算；方向运算单元，与上述列缓存单元相连，用于对列缓存单元内的数据进行插值方向运算，判断出的插值方向作为本单元输出；插值单元，与上述列缓存单元相连，与上述方向运算单元相连，用于计算水平，竖直，平均三种插值数据，并缓存在本单元的缓存中，当来自方向运算单元的信号使能后，插值单元直接输出目标像素的插值结果。本发明在实现去马赛克算法的步骤中，对目标像素的插值方向进行了多重判别，保证了性能，优化了硬件数据处理流程，保证了输出速率，降低了硬件开销。
文档编号H04N9/04GK103179407SQ201310078690
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月11日 优先权日2013年3月11日
发明者刘钧石, 潘赟, 胡婧瑾, 丁文, 田清霖, 李佳珅, 蓝帆 申请人:浙江大学