本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于非局部低秩的色彩濾波陣列圖像去馬賽克方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)易出現(xiàn)邊緣模糊、拉鏈效應(yīng)和塊效應(yīng)的問題。其實(shí)現(xiàn)步驟為：1.輸入一幅色彩濾波陣列圖像；2.對(duì)綠色通道作方向插值；3.取綠色插值圖的待修正塊；4.取待修正塊的圖像塊集合并從集合中找出相似塊，組成相似塊矩陣；5.定義相似塊矩陣的拉格朗日優(yōu)化函數(shù)并求解，得到修正的相似塊矩陣；6.將修正的相似塊矩陣的中間列向量重組，得到修正的塊；7.對(duì)紅色和藍(lán)色通道作方向插值；8.取紅色和藍(lán)色插值圖的待修正塊，重復(fù)執(zhí)行步驟4-6，修正紅色和藍(lán)色插值圖的所有塊；9.輸出全彩色圖像。本發(fā)明專利技術(shù)能避免邊緣模糊，抑制拉鏈效應(yīng)和塊效應(yīng)，用于對(duì)色彩濾波陣列圖像的恢復(fù)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于圖像處理
，具體的說是一種，可用于恢復(fù)單傳感器芯片相機(jī)中色彩濾波陣列圖像的完整彩色信息，從而彌補(bǔ)由于減少相機(jī)硬件成本所帶來的圖像彩色信息的丟失。
技術(shù)介紹
隨著數(shù)碼相機(jī)的廣泛使用，其成本和體積是一個(gè)不可忽視的問題，為此現(xiàn)有的大部分?jǐn)?shù)碼相機(jī)都采用單塊電荷耦合器件CCD或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS作為圖像的采樣傳感器，其上面覆蓋有一層按Bayer方式排列的色彩濾波陣列，這種陣列使同一個(gè)像素點(diǎn)只能采樣三種基色，即紅R，綠G，藍(lán)B中的一種，而另外兩個(gè)顏色值則需要估計(jì)出來，從而得到所需要的全彩色圖像，這種處理稱做去馬賽克。去馬賽克是數(shù)碼相機(jī)產(chǎn)品中的核心技術(shù)。現(xiàn)有的色彩濾波陣列圖像去馬賽克方法包括最近鄰復(fù)制、雙線性插值、三次樣條插值，目前較好的方法包括方向線性最小均方誤差算法，局部方向插值和非局部均值濾波去馬賽克的方法和基于局部方向插值和自適應(yīng)閾值的去馬賽克方法。方向線性最小均方誤差去馬賽克算法，是Lei Zhang在文獻(xiàn)“Color DemosaickingVia Directional Linear Minimum Mean Square-Error Estimation.1EEE Trans, on ImageProcessing, vol.14，n0.12，pp.2167-2178，Dec.2005.” 中提出來的。該方法首先通過最小均方誤差LMMSE將水平和豎直方向的顏色差值信號(hào)估計(jì)出來，然后通過混合方向加權(quán)得到最終的顏色差值信號(hào)，最終將各個(gè)通道的缺失分量估計(jì)出來。這種方法由于只考慮水平和豎直方向的差值估計(jì)，所以存在拉鏈效應(yīng)及虛假色彩的現(xiàn)象。局部方向插值和非局部均值濾波去馬賽克的方法，是Lei Zhang在文獻(xiàn)“Color Demosaicking by Local Directional Interpolation and Nonlocal AdaptiveThresholding, Journal of Electronic Imaging2。(2)，O23Ol6 (Apr-Jun)，2Oll.” 中提出的。該方法利用圖像的非局部冗余來提高圖像的局部色彩恢復(fù)效果。首先，對(duì)像素缺失的分量使用多個(gè)方向混合估計(jì)出來，然后分別對(duì)各個(gè)通道使用非局部均值來修復(fù)局部估計(jì)的結(jié)果。此方法會(huì)模糊一些邊緣。基于局部方向插值和自適應(yīng)閾值的去馬賽克方法，是Lei Zhang在文獻(xiàn)“Color Demosaicking by Local Directional Interpolation and Nonlocal AdaptiveThresholding, Journal of Electronic Imaging20 (2)，023016 (Apr-Jun)，2011.” 中提出的。此方法利用圖像的非局部結(jié)構(gòu)相似性來提高圖像的局部色彩恢復(fù)效果，首先，對(duì)像素缺失的分量使用方向插值估計(jì)出來，然后分別對(duì)各個(gè)通道使用非局部自適應(yīng)閾值來修復(fù)局插值結(jié)果。此方法可以有效的提高濾波陣列圖像的去馬賽克效果，并消除高飽和度圖像邊緣處產(chǎn)生的虛假結(jié)構(gòu)，但仍會(huì)出現(xiàn)塊效應(yīng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，提出一種，通過利用圖像的局部和非局部冗余信息，并利用低秩來描述圖像的幾何結(jié)構(gòu)相似性，以有效抑制拉鏈效應(yīng)和塊效應(yīng)的出現(xiàn)，并避免了虛假顏色，提高色彩濾波陣列圖像的去馬賽克效果，得到高質(zhì)量的全彩色圖像。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案包括如下步驟:( I)輸入一幅色彩濾波陣列圖像I ;(2)通過方向插值法對(duì)色彩濾波陣列圖像I中綠色通道缺失的像素進(jìn)行估計(jì)，得到綠色通道圖像的插值圖像6X(3)在綠色通道圖像的插值圖像r)中逐像素取一個(gè)5X5大小的圖像塊，作為當(dāng)前待修正圖像塊X;(4)在當(dāng)前待修正圖像塊X的中心像素的32 X 32大小的鄰域中取所有5 X 5的塊，組成當(dāng)前待修正圖像塊X的圖像塊集合Q ；(5)計(jì)算當(dāng)前待修正塊X與其圖像塊集合Q中每個(gè)塊之間的像素歐式距離d，將歐式距離從小到大排序，取前100個(gè)塊作為當(dāng)前待修正塊的相似塊；(6)將當(dāng)前待修正塊X和其相似塊拉成列向量，組成相似塊矩陣Ix，并使待修正塊X拉成的待修正列向量Y作為Ix的中間列向量；(7)定義相似塊矩陣Ix的拉格朗日優(yōu)化函數(shù)F(I' x):本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于非局部低秩的色彩濾波陣列圖像去馬賽克方法，包括如下步驟：（1）輸入一幅色彩濾波陣列圖像I；（2）通過方向插值法對(duì)色彩濾波陣列圖像I中綠色通道缺失的像素進(jìn)行估計(jì)，得到綠色通道圖像的插值圖像；（3）在綠色通道圖像的插值圖像中逐像素取一個(gè)5×5大小的圖像塊，作為當(dāng)前待修正圖像塊X；（4）在當(dāng)前待修正圖像塊X的中心像素的32×32大小的鄰域中取所有5×5的塊，組成當(dāng)前待修正圖像塊X的圖像塊集合Ω；（5）計(jì)算當(dāng)前待修正塊X與其圖像塊集合Ω中每個(gè)塊之間的像素歐式距離d，將歐式距離從小到大排序，取前100個(gè)塊作為當(dāng)前待修正塊的相似塊；（6）將當(dāng)前待修正塊X和其相似塊拉成列向量，組成相似塊矩陣IX，并使待修正塊X拉成的待修正列向量Y作為IX的中間列向量；（7）定義相似塊矩陣IX的拉格朗日優(yōu)化函數(shù)F(I′X)：F(I′X)=||IX?I′X||F+λ1||IX?I′X||1+λ2||I′X||*，其中，I′X為函數(shù)F(I′X)的自變量，c為常數(shù)，為相似塊矩陣IX中插值誤差的方差，為相似塊矩陣IX的奇異值；（8）最小化約束求解相似塊矩陣IX的拉格朗日優(yōu)化函數(shù)F(I′X)，得到修正后的相似塊矩陣I^X=minF(I“X),I“X其中，I′X為函數(shù)F(I′X)的自變量；（9）根據(jù)修正后的相似塊矩陣求修正后的列向量Y^=mid(I^X),其中，為取修正后的相似塊矩陣的中間列向量；（10）將修正后的列向量重組為5×5的矩陣，得到修正后的圖像塊（11）對(duì)綠色通道圖像的插值圖像的所有圖像塊重復(fù)執(zhí)行步驟（3）?（10），完成對(duì) 綠色通道圖像的最終估計(jì)；（12）通過方向插值法對(duì)色彩濾波陣列圖像I中紅色和藍(lán)色通道缺失的像素進(jìn)行估計(jì)，得到紅色通道圖像的插值圖像和得到藍(lán)色通道圖像的插值圖像；（13）分別在紅色通道圖像的插值圖像和藍(lán)色通道圖像的插值圖像中逐像素取一個(gè)5×5大小的圖像塊，作為當(dāng)前待修正的圖像塊X，重復(fù)執(zhí)行步驟（4）?（10），完成對(duì)紅色和藍(lán)色通道圖像的最終估計(jì)；（14）輸出含有綠色、紅色和藍(lán)色的全彩色圖像。FDA00004025398400000113.jpg,FDA00004025398400000114.jpg,FDA00004025398400000115.jpg,FDA00004025398400000116.jpg,FDA00004025398400000117.jpg,FDA0000402539840000013.jpg,FDA0000402539840000015.jpg,FDA0000402539840000016.jpg,FDA0000402539840000018.jpg,FDA0000402539840000019.jpg,FDA00004025398400000110.jpg,FDA00004025398400000111.jpg,FDA00004025398400000112.jpg,FDA00004025398400000215.jpg,FDA00004025398400000216.jpg,FDA00004025398400000217.jpg,FDA00004025398400000218.jpg...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于非局部低秩的色彩濾波陣列圖像去馬賽克方法，包括如下步驟: (1)輸入一幅色彩濾波陣列圖像I; (2)通過方向插值法對(duì)色彩濾波陣列圖像I中綠色通道缺失的像素進(jìn)行估計(jì)，得到綠色通道圖像的插值圖像6 ; (3)在綠色通道圖像的插值圖像中逐像素取一個(gè)5X5大小的圖像塊，作為當(dāng)前待修正圖像塊X ; (4)在當(dāng)前待修正圖像塊X的中心像素的32X 32大小的鄰域中取所有5 X 5的塊，組成當(dāng)前待修正圖像塊X的圖像塊集合Q ； (5)計(jì)算當(dāng)前待修正塊X與其圖像塊集合Q中每個(gè)塊之間的像素歐式距離d，將歐式距離從小到大排序，取前100個(gè)塊作為當(dāng)前待修正塊的相似塊； (6)將當(dāng)前待修正塊X和其相似塊拉成列向量，組成相似塊矩陣Ix，并使待修正塊X拉成的待修正列向量Y作為Ix的中間列向量； (7)定義相似塊矩陣Ix的拉格朗日優(yōu)化函數(shù)F(I'x): 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非局部低秩的色彩濾波陣列圖...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張小華，焦李成，張平，馬文萍，馬晶晶，田小林，鐘樺，白婷，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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