專利名稱：一種圖像插值的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像插值的方法，特別是一種貝爾格式圖像插值的方法。
背景技術(shù)：
貝爾格式圖像是一種被廣泛應(yīng)用的圖像格式，其特點(diǎn)為每一個像素點(diǎn)中只
包含RGB中的一種顏色分量?，F(xiàn)有技術(shù)采用CFA插值(Color Filtered Array interpolation)或去馬賽克處理(demosaicking),利用周圍像素點(diǎn)的信息對原始 的貝爾格式圖像插值，形成一幅可顯示的，人眼可看的彩色圖像。
比如在貝爾原始圖像點(diǎn)的位置只有R分量的值，利用周圍點(diǎn)的信息進(jìn)行 CFA插值，可以得到該點(diǎn)上的另兩個顏色分量，G分量和B分量。但是現(xiàn)有才支 術(shù)中插值一般只考慮2個方向，不是水平就是垂直，考慮的方向單一。在水平 或垂直方向插值時其左右或上下的權(quán)重是相同的，因而插值出來的顏色分量容 易出現(xiàn)偽彩，且圖像不夠清晰銳利。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種圖像插值方法，使得插值后的圖像 清晰銳利且減少偽彩的出現(xiàn)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種圖像插值的方法，包括以下步驟
a) 對于圖像上只有紅色分量像素點(diǎn)中的每一個待計(jì)算像素點(diǎn)，利用經(jīng)過待 計(jì)算像素點(diǎn)上、下、左和右方向上的只包括綠色和紅色分量的像素點(diǎn)以及與這
些方向平行的方向上的像素點(diǎn)上的綠色分量計(jì)算每一個待計(jì)算像素點(diǎn)上的綠色 分量；
對于圖像上只有藍(lán)色分量像素點(diǎn)中的每一個待計(jì)算像素點(diǎn)，利用經(jīng)過待計(jì) 算像素點(diǎn)上、下、左和右方向上的只包括綠色和藍(lán)色分量的像素點(diǎn)以及與這些 方向平行的方向上的像素點(diǎn)上的綠色分量計(jì)算每一個待計(jì)算像素點(diǎn)上的綠色分
量；
b) 利用在步驟a)中獲取的包含有紅色和綠色分量的像素點(diǎn)中的綠色分量
和/或包含有藍(lán)色和綠色分量的像素點(diǎn)中的綠色分量和/或只包含有綠色分量的 像素點(diǎn)生成待計(jì)算像素點(diǎn)上缺失的顏色分量。
進(jìn)一步地，所述步驟b)進(jìn)一步包括
利用在步驟a)中獲取的包含有紅色和綠色分量像素點(diǎn)中的綠色分量，對 于圖像上只有紅色分量像素點(diǎn)的每一個待計(jì)算像素點(diǎn)，利用經(jīng)過待計(jì)算點(diǎn)左上、 左下、右下和右上方向上的像素點(diǎn)的綠色分量以及與這些方向平行的方向上的 像素點(diǎn)的綠色分量計(jì)算每一個待計(jì)算像素點(diǎn)上的藍(lán)色分量；
利用在步驟a)中獲取的包含有藍(lán)色和綠色分量像素點(diǎn)中的綠色分量，對 于圖像上只有藍(lán)色分量像素點(diǎn)的每一個待計(jì)算像素點(diǎn)，利用經(jīng)過待計(jì)算點(diǎn)左上、 左下、右下和右上方向上的像素點(diǎn)的綠色分量以及與這些方向平行的方向上的 像素點(diǎn)的綠色分量計(jì)算每一個待計(jì)算像素點(diǎn)上的紅色分量。
進(jìn)一步地，所述步驟b)進(jìn)一步包括
利用在步驟a)中獲取的綠色分量，對于圖像上只有綠色分量像素點(diǎn)的每一 個待計(jì)算像素點(diǎn)，利用經(jīng)過該計(jì)算點(diǎn)上、下、左和右方向上的綠色分量的像素 點(diǎn)以及與這些方向平行的方向上的像素點(diǎn)上的綠色分量計(jì)算每一個待計(jì)算像素 點(diǎn)上的紅色和藍(lán)色分量。
進(jìn)一步地，計(jì)算所述每一個待計(jì)算像素點(diǎn)上的未知顏色分量的方法包括 利用已知的像素點(diǎn)上的顏色分量對經(jīng)過待計(jì)算點(diǎn)方向上的顏色分量做差分 計(jì)算獲得影響因子，并且根據(jù)不同方向上的像素點(diǎn)做差分計(jì)算獲得加權(quán)因子， 采用不同的加權(quán)因子對影響因子加權(quán)平均獲得待計(jì)算像素點(diǎn)上的位置顏色分 量。
進(jìn)一步地，所述加權(quán)因子為不同方向上顏色分量差分和加1的倒數(shù)。
進(jìn)一步地，如果加權(quán)因子中一個方向上差分較小，則相應(yīng)增加權(quán)重，如果 加權(quán)因子中 一個方向上差分4交大，則相應(yīng)減少4又重。
進(jìn)一步地，加權(quán)因子所涉及的所有方向上的差分中減少經(jīng)過待計(jì)算像素點(diǎn) 方向上的權(quán)重，增加其他方向上的權(quán)重。
進(jìn)一步地，對于待計(jì)算的像素點(diǎn)顏色分量的計(jì)算，除了涉及周圍像素點(diǎn)中 與該顏色分量相同的顏色分量以外，還涉及包括其他顏色分量的差分值。
進(jìn)一步地，任何所述待計(jì)算像素點(diǎn)缺失的顏色分量的計(jì)算所涉及的像素點(diǎn)
選取的范圍為以待計(jì)算像素點(diǎn)為中心，5 x 5像素點(diǎn)組成的矩形范圍。
本發(fā)明的CFA插值方法，考慮了多種插值方向的影響、各個方向插值權(quán)重 和各個顏色通道間RGB的相關(guān)性，充分考慮了邊的方向性，沿著邊的方向進(jìn)行 插值，使得插值后的圖像清晰銳利，同時由于充分考慮了各個顏色通道間的相 關(guān)性，減少了偽彩的出現(xiàn)，使得插值后的圖像顏色更加真實(shí)。


圖1是原始貝爾格式圖像；
圖2是A,"像素點(diǎn)周圍像素點(diǎn)的分布圖3是本發(fā)明一個具體的實(shí)施例中在藍(lán)色待計(jì)算像素點(diǎn)中求紅色分量的示 意圖4是C^"像素點(diǎn)周圍像素點(diǎn)的分布圖；和
圖5是本發(fā)明一個具體的實(shí)施例中在綠色待計(jì)算像素點(diǎn)中求紅色分量的示 意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
請參看圖1所示，圖l是原始貝爾格式圖像。圖中的待計(jì)算像素點(diǎn)i ^只
包含紅色顏色分量。坐標(biāo)m,n所在的點(diǎn)為待計(jì)算的像素點(diǎn)，待計(jì)算像素點(diǎn)的上、 下、左、右四個點(diǎn)只包括綠色分量。取以待計(jì)算像素點(diǎn)為中心，5x5像素點(diǎn)為 范圍的矩形作為待計(jì)算點(diǎn)計(jì)算所涉及的像素點(diǎn)范圍。后面的實(shí)施例中也都采用 這個范圍。
在一個具體的實(shí)施例中，如果要在該點(diǎn)插值出綠色分量&，"，則利用該點(diǎn) 上、下、左、右四個只包含綠色像素點(diǎn)的值和周圍的只包含紅色顏色分量的像
素點(diǎn)的值計(jì)算出該待計(jì)算點(diǎn)W"的綠色分量^","。上、下、左、右四個方向即是
本實(shí)施例中的相關(guān)方向。具體的，所述綠色顏色分量^"，"由四個影響因子構(gòu)成
根據(jù)該待計(jì)算像素點(diǎn)之上的第一個像素點(diǎn)的綠色顏色分量，和待計(jì)算像素 點(diǎn)與待計(jì)算像素點(diǎn)之上第二個像素點(diǎn)的紅色顏色分量的差分值，計(jì)算得出第一
影響因子；
根據(jù)該待計(jì)算像素點(diǎn)之右的第一個像素點(diǎn)的綠色顏色分量，和待計(jì)算像素 點(diǎn)與待計(jì)算像素點(diǎn)之右第二個像素點(diǎn)的紅色顏色分量的差分值，計(jì)算得出第二
影響因子；
根據(jù)該待計(jì)算像素點(diǎn)之下的第 一個像素點(diǎn)的綠色顏色分量，和待計(jì)算像素 點(diǎn)與待計(jì)算像素點(diǎn)之下第二個像素點(diǎn)的紅色顏色分量的差分值，計(jì)算得出第三
影響因子；
根據(jù)該待計(jì)算像素點(diǎn)之左的第一個像素點(diǎn)的綠色顏色分量，和待計(jì)算像素 點(diǎn)與待計(jì)算像素點(diǎn)之左第二個像素點(diǎn)的紅色顏色分量的差分值，計(jì)算得出第四
影響因子。
將這些影響因子加權(quán)平均得到該待計(jì)算點(diǎn)的綠色分量^"，"。具體的，
Cj附,w — ~ ，
其中尸G""為第一影響因子，K^-為第二影響因子，尸G一與PG^分別 為第三、第四影響因子。"1、 "2、 a3與"4為加權(quán)因子，所述影響因子由下列公
式獲得
戶G^,"-C^—i m—2, )/2
尸G—= Gm, +1+(H)/2 Gm+1, =Gm+1' i m+2, )/2 Wm, -!i m, —2)/2
其中，Gm—,"表示待計(jì)算像素點(diǎn)之上像素點(diǎn)的綠色顏色分量，i "與2, 分 別為該待計(jì)算像素點(diǎn)的紅色顏色分量與該待計(jì)算像素點(diǎn)之上第二個像素點(diǎn)的紅 色顏色分量。其他以此類推。
在一個具體的實(shí)施例中，加權(quán)因子由對應(yīng)影響因子周圍相關(guān)顏色分量方向 差分(或稱一階導(dǎo)數(shù)、梯度)的倒數(shù)計(jì)算獲得。所述各個方向中經(jīng)過待計(jì)算像 素點(diǎn)的方向的權(quán)重適當(dāng)減小，其他方向的權(quán)重適當(dāng)增加。由于在影響因子中已 經(jīng)體現(xiàn)了增加經(jīng)過待計(jì)算像素點(diǎn)方向的權(quán)重，因而在加權(quán)因子中可以考慮適當(dāng)
增加其他平行方向上的權(quán)重。
相關(guān)的顏色分量指的是影響因子計(jì)算過程中所用到的像素點(diǎn)所在方向上以 及與此方向平行的同類型像素點(diǎn)分量。例如第一影響因子中用到了 C^^像素點(diǎn)
和^, 到^_2, 方向，那么相關(guān)顏色分量可以為其方向上的L"和i w,也可以
為其平行方向上的Gm一和Gm_2fM或Gm, +1和Gm_2, +1 。
在一個具體的實(shí)施例中，所述加權(quán)因子由下式獲得
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中兩個像素顏色分量相減取絕對值表示差分，除以2表示增加其權(quán)重。 分母上加1為了避免分母為0。所述影響因子和加權(quán)因子采用的像素點(diǎn)不僅僅 局限于緊鄰待計(jì)算像素點(diǎn)周邊的像素點(diǎn)，還可以包括遠(yuǎn)離待計(jì)算像素點(diǎn)的像素
當(dāng)然對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以很容易地根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明思想對上 式進(jìn)行變化，生成新的權(quán)重因子計(jì)算式，由于這些變化未脫離本發(fā)明的發(fā)明思 想，其產(chǎn)生的效果如果與文中描述相吻合，且本發(fā)明說明書不能窮盡的列舉這 些變化，因此應(yīng)當(dāng)將這些變化視為與本發(fā)明相同。
對上式分析可知
對于平坦區(qū)域，相鄰像素點(diǎn)中的對應(yīng)顏色分量接近，做差分后的值很小， 取倒數(shù)后加權(quán)因子變大；
對于區(qū)域中有豎邊，由于上下方向相減差值4艮小，那么取倒數(shù)后的權(quán)重相 應(yīng)就比較大，而由于左右方向差值較大，取倒數(shù)后權(quán)重相應(yīng)比較小，因此采用 這種方法可以大大減少圖像中豎邊帶來的影響，并且能夠正確地插值，使邊緣 更加銳化、清晰。
對于區(qū)域中的橫邊與豎邊相同，利用本發(fā)明同樣可以減少橫邊帶來的影響。
通過上述計(jì)算，可以在只含有紅色顏色分量的& 像素點(diǎn)插值出綠色分量
。對于在只含有藍(lán)色顏色分量的^^像素點(diǎn)插值出綠色分量^，"的方法與上 述方法相同，在此不做贅述。
對于在5w"像素點(diǎn)插值出紅色分量L,的方法，在一個具體的實(shí)施例中，如 圖2所示。圖2是5^像素點(diǎn)周圍像素點(diǎn)的分布圖。本發(fā)明在一個具體的實(shí)施
例中首先地運(yùn)用上述方法中對圖2中只含有藍(lán)色顏色分量的像素點(diǎn)插值得到其
綠色分量，再進(jìn)行獲耳又待計(jì)算像素點(diǎn)5一的紅色分量￡,, 的步驟。
圖3是本發(fā)明一個具體的實(shí)施例中在藍(lán)色待計(jì)算像素點(diǎn)中求紅色分量的示 意圖。由圖中可以看出，由于顏色分量的分布與圖1中的分布不同，因而影響 因子的選取與前述選取方法不同。待計(jì)算像素點(diǎn)計(jì)算所需要的像素點(diǎn)分布在其 左上、右上、左下、右下方向上。并且由于利用了先前計(jì)算出的綠色顏色分量， 使得圖像中綠色分量像素點(diǎn)分布廣泛，同時引入了斜向方向，使得圖像邊界的 影響更小。在引入新的方向的情況下，加權(quán)因子更力。復(fù)雜。具體的，如下列式 子中所示
<formula>formula see original document page 9</formula>
由此可見，加權(quán)因子兼顧了斜向的差分值，使得加權(quán)因子更加接近真實(shí)情況。
通過上述計(jì)算，可以在只含有藍(lán)色顏色分量的5一像素點(diǎn)插值出紅色分量
。對于在只含有紅色顏色分量的i ^像素點(diǎn)插值出藍(lán)色分量》，的方法與上 述方法相同，在此不做贅述。
對于在G,像素點(diǎn)插值出紅色分量l,"的方法，在一個具體的實(shí)施例中，如 圖4所示。圖4是&， 像素點(diǎn)周圍像素點(diǎn)的分布圖。本發(fā)明在一個具體的實(shí)施
例中進(jìn)一步地運(yùn)用前述步驟中求出的綠色分量，獲取待計(jì)算像素點(diǎn)的紅色分量
對于圖4中的貝爾格式圖像運(yùn)用在此計(jì)算中簡化為如圖5所示的貝爾格 式圖像。
圖5是本發(fā)明一個具體的實(shí)施例中在綠色待計(jì)算像素點(diǎn)中求紅色分量的示
意圖。由圖中可以看出，與圖3中不同的是，紅色像素點(diǎn)分布在待計(jì)算像素點(diǎn)
的上、下、左、右方向，而不是左上、左下、右上、右下方向，因此在影響因
子的計(jì)算上與紅色像素點(diǎn)插值獲取綠色像素點(diǎn)相似，而加權(quán)因子由于大量的綠
色顏色分量信息進(jìn)一步復(fù)雜化，更加有利于對圖像真實(shí)性的還原上。具體的，
體現(xiàn)在以下式子中
<formula>formula see original document page 10</formula> "3 = 1 /(1 + |Gm, - Gm+1, I + |Gm+1, _ Gm+2, I + |G , —, - I / 2 + |Gm+1, —, _ G +2, —, | / 2 + |G , +1 一 Gm+1, +, | / 2 +
a4 = 1 /(l + |Gm, _G，wI + lG，, -G^習(xí)21 + |G —l _G —lw—,I/2 + Ig^,"一 -G^,"—21/2 + |G +1, -G +I, —,|/2 +
對于不同方向權(quán)重可以采用不同的權(quán)重值，以適應(yīng)其他的要求，本發(fā)明在 此不作贅述。
通過上述計(jì)算，可以在只含有綠色顏色分量的Gm 像素點(diǎn)插值出紅色分量
i"。對于在只含有綠色顏色分量的C^"像素點(diǎn)插值出藍(lán)色分量k,n的方法與上
述方法相同，在此不做贅述。
通過以上的插值計(jì)算，獲得了更加接近真實(shí)的插值圖像，使插值后的圖像 邊緣清晰銳利，同時減少了偽彩的出現(xiàn)，使得插值后的圖像顏色更加真實(shí)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種圖像插值的方法，包括以下步驟a)對于圖像上只有紅色分量像素點(diǎn)中的每一個待計(jì)算像素點(diǎn)，利用經(jīng)過待計(jì)算像素點(diǎn)上、下、左和右方向上的只包括綠色和紅色分量的像素點(diǎn)以及與這些方向平行的方向上的像素點(diǎn)上的綠色分量計(jì)算每一個待計(jì)算像素點(diǎn)上的綠色分量；對于圖像上只有藍(lán)色分量像素點(diǎn)中的每一個待計(jì)算像素點(diǎn)，利用經(jīng)過待計(jì)算像素點(diǎn)上、下、左和右方向上的只包括綠色和藍(lán)色分量的像素點(diǎn)以及與這些方向平行的方向上的像素點(diǎn)上的綠色分量計(jì)算每一個待計(jì)算像素點(diǎn)上的綠色分量；b)利用在步驟a)中獲取的包含有紅色和綠色分量的像素點(diǎn)中的綠色分量和/或包含有藍(lán)色和綠色分量的像素點(diǎn)中的綠色分量和/或只包含有綠色分量的像素點(diǎn)生成待計(jì)算像素點(diǎn)上缺失的顏色分量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b)進(jìn)一步包括 利用在步驟a)中獲取的包含有紅色和綠色分量像素點(diǎn)中的綠色分量，對于圖像上只有紅色分量像素點(diǎn)的每一個待計(jì)算像素點(diǎn)，利用經(jīng)過待計(jì)算點(diǎn)左上、 左下、右下和右上方向上的像素點(diǎn)的綠色分量以及與這些方向平行的方向上的 像素點(diǎn)的綠色分量計(jì)算每一個待計(jì)算像素點(diǎn)上的藍(lán)色分量；利用在步驟a)中獲取的包含有藍(lán)色和綠色分量像素點(diǎn)中的綠色分量，對 于圖像上只有藍(lán)色分量像素點(diǎn)的每一個待計(jì)算像素點(diǎn)，利用經(jīng)過待計(jì)算點(diǎn)左上、 左下、右下和右上方向上的像素點(diǎn)的綠色分量以及與這些方向平行的方向上的 像素點(diǎn)的綠色分量計(jì)算每一個待計(jì)算像素點(diǎn)上的紅色分量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b)進(jìn)一步包括 利用在步驟a)中獲取的綠色分量，對于圖像上只有綠色分量像素點(diǎn)的每一個待計(jì)算像素點(diǎn)，利用經(jīng)過該計(jì)算點(diǎn)上、下、左和右方向上的綠色分量的像素 點(diǎn)以及與這些方向平行的方向上的像素點(diǎn)上的綠色分量計(jì)算每一個待計(jì)算像素 點(diǎn)上的紅色和藍(lán)色分量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l-3之一所述的方法，其特征在于，計(jì)算所述每一個待計(jì) 算像素點(diǎn)上的未知顏色分量的方法包括 利用已知的像素點(diǎn)上的顏色分量對經(jīng)過待計(jì)算點(diǎn)方向上的顏色分量做差分 計(jì)算獲得影響因子，并且根據(jù)不同方向上的像素點(diǎn)做差分計(jì)算獲得加權(quán)因子， 采用不同的加權(quán)因子對影響因子加權(quán)平均獲得待計(jì)算像素點(diǎn)上的位置顏色分量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述加權(quán)因子為不同方向上 顏色分量差分和加1的倒數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，如果加權(quán)因子中一個方向上 差分較小，則相應(yīng)增加權(quán)重，如果加權(quán)因子中一個方向上差分較大，則相應(yīng)減 少4又重。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，加權(quán)因子所涉及的所有方向 上的差分中減少經(jīng)過待計(jì)算像素點(diǎn)方向上的權(quán)重，增加其他方向上的權(quán)重。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對于待計(jì)算的像素點(diǎn)顏色分 量的計(jì)算，除了涉及周圍像素點(diǎn)中與該顏色分量相同的顏色分量以外，還涉及 包括其他顏色分量的差分值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l-8任一所述的方法，其特征在于，任何所述待計(jì)算像素 點(diǎn)缺失的顏色分量的計(jì)算所涉及的像素點(diǎn)選取的范圍為以待計(jì)算像素點(diǎn)為中 心，5x5像素點(diǎn)組成的矩形范圍。
全文摘要
本發(fā)明一種圖像插值的方法，考慮了多種插值方向的影響、各個方向插值權(quán)重和各個顏色通道間RGB的相關(guān)性，充分考慮了邊的方向性，沿著邊的方向進(jìn)行插值，使得插值后的圖像清晰銳利，同時由于充分考慮了各個顏色通道間的相關(guān)性，減少了偽彩的出現(xiàn)，使得插值后的圖像顏色更加真實(shí)。
文檔編號H04N9/04GK101360247SQ20081011996
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者操 沈 申請人:北京中星微電子有限公司