Demosaic 顏色插值

2021-10-03 06:23:10 字數 1447 閱讀 1562

光線中主要包含三種顏色資訊,即r、g、b。但是由於畫素只能感應光的亮度,不能感應光的顏色,同時為了減小硬體和資源的消耗,必須要使用乙個濾光層,使得每個畫素點只能感應到一種顏色的光。目前主要應用的濾光層是bayer grbg格式。如下圖所示:

bayer pattern

我們當前所有的數位化的camera,都要感謝bryce e.bayer。是他開創了當前色彩繽紛包羅永珍的數字影象感測器的先河。是他最先想到的用color filter的方式來獲取現實世界的彩色投影(來自維基百科)。這些紅、綠、藍色是蓋在感光三極體上面的,作用就是將環境光分離出三個顏色來。如圖這個filter pattern叫做gbrg,這個順序很關鍵,demosaic的時候需要重點用到。

這樣,經過濾色板的作用之後,每個畫素點只能感應到一種顏色。必須要找到一種方法來復原該畫素點其它兩個通道的資訊,尋找該點另外兩個通道的值的過程就是顏色插補的過程。由於影象是連續變化的,因此乙個畫素點的r、g、b的值應該是與周圍的畫素點相聯絡的,因此可以利用其周圍畫素點的值來獲得該點其它兩個通道的值。目前最常用的插補演算法是利用該畫素點周圍畫素的平均值來計算該點的插補值。如下圖所示,左側是raw域原始影象,右側是經過插值之後的影象。

常用的影象資料集是kodak data,在手機終端上考慮到成本和空間因素,在cmos/ccd感光器件上會附加一層cfa(color filter array),實際得到的原始資料是bayer格式的,即原始raw資料。

kodak data提供lossless真彩無損影象資料,由專業的裝置採集而來,每個pixel的r、g、b都是通過感光器件得到的,影象大小為512*768,每個通道為8bit。

常見演算法:雙線性,基於梯度,自適應

雙線性插值演算法原理

雙線性(bilinear) 插值演算法就是這樣一種得到廣泛應用的演算法. 該演算法利用相鄰畫素域中同色分量的平均值作為

當前畫素的待求顏色分量.,如上圖所示在紅/藍色點處的畫素綠色分量如g22=(g21+g12+g23+g32)/4,其插值

等於相鄰的四個畫素點的綠色分量的平均值。如果存在相鄰的兩個畫素的紅色/藍色分量,就取紅/藍色分量的均

值。如b32=(b22+b42)/2; r22=(r31+r33)/2。如果周圍沒有相鄰的紅/藍色分量,就取對角線方形的4個畫素點

處的紅/藍分量的均值,如r24=(r13+r35+r15+r33)/4;b33=(b22+b44+b42+b24)/4。

Camera之Demosaic 雙線性插值

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