專利名稱：去除影像噪聲的修補方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種影像修補方法，特別有關(guān)于一種對經(jīng)過貝爾圖塊顏色處理所產(chǎn)生 噪聲的數(shù)字影像的影像噪聲修補方法。
背景技術(shù)：
在感光組件中，由數(shù)百萬個感光單元(或像素)組成的數(shù)組覆蓋在傳感器的表面。 在受光后整個感光組件的像素數(shù)組上的累積電荷在感光組件的一端讀出。將累積電荷通過 一個模擬前端(Analog Front End, AFE)芯片或感光處理器進行量化。為了精確地表現(xiàn)一幅彩色圖像，傳感器的每個像素位置上都需要3種顏色樣本， 最常見被使用的就是RGB三原色。但若在同一個像素位置上設置三層顏色感光組件的話， 會使得數(shù)字相機的成本大幅的增加。所以有人提出彩色濾光片數(shù)組(color filter array, 以下簡稱CFA)的方式來進行像素顏色受光。當今最廣泛使用的CFA是貝爾圖塊(Bayer pattern)0請參考圖1所示，其為貝爾圖塊示意圖。貝爾圖塊100利用了人眼對綠色強度的 辨別靈敏度大于紅色或藍色的原理。因此，在貝爾圖塊100的彩色濾光片數(shù)組中，綠色濾光 片出現(xiàn)的次數(shù)是藍色濾光片或紅色濾光片的兩倍，使得每四個像素形成一個單元。濾光片 的排列順序為紅色濾光片與綠色濾光片交替排列；次一列則是由綠色濾光片與藍色濾光片 交替排列。最后由數(shù)字攝像處理器根據(jù)每一個像素接收的光量進行顏色的內(nèi)插處理。請參考 表1所示，其為像素的濾光數(shù)組的部分列表
B15Gl6表 1以內(nèi)插計算為例，對于藍色像素與紅色像素位置的綠色像素內(nèi)插。請參考表1所 示，因為繞在周圍的四個像素都有真實的綠色像素，因此要還原這失去的綠色像素，可用周 遭的綠色像素來進行內(nèi)插修補，同理紅色像素及藍色像素若失去時，也可用其鄰近區(qū)域內(nèi) 的相同的顏色做內(nèi)插修補G' 7 = (G3+G6+G8+Gn)/4,R' 7 = (R2+R4+R10+R12)/4,B' 6 = (B5+B7)/2,
其中G，R，B分別代表真實的綠色像素、紅色像素和藍色像素；G'、R'與B'則代 表內(nèi)插得到的綠色像素值、紅色像素值和藍色像素值。在上述像素的顏色重建后，可以得到貝爾圖塊100所有像素的顏色修正值。在經(jīng) 過補償后得到下述表2，其為補償后的每一像素各顏色列表。 表2但是僅利用單一種顏色來對進行補償修正的話，容易會出現(xiàn)較遠距離的顏色像素 會嚴重影響此一顏色像素。換句話說，因為數(shù)字影像中并非所有貝爾圖塊100的顏色像素 都類似。所以差異性較大的相鄰像素，就會影響到整體均值。這時就會產(chǎn)生數(shù)字影像中的噪聲。若對每一個已補償像素進行去噪聲處理，會因為該一像素已經(jīng)過其它顏色的補 償。所以對去噪聲的效果會有其限制。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上的問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種去除影像噪聲的修補方法，用 于修補貝爾圖塊(Bayerpattern)顏色插補處理所產(chǎn)生的噪聲。為達上述目的，本發(fā)明所揭露一種去除影像噪聲的修補方法，修補方法包括下列 步驟選取貝爾圖塊中的部分區(qū)域以設定一選取區(qū)域；從選取區(qū)域逐一選取顏色單元，顏 色單元中至少包括綠色像素、紅色像素與藍色像素；對綠色像素進行第一顏色權(quán)重調(diào)整，用 以產(chǎn)生一已修正綠色濾波參數(shù)；利用已修正綠色濾波參數(shù)對紅色像素進行第二顏色權(quán)重調(diào) 整，用以產(chǎn)生已修正紅色濾波參數(shù)；利用已修正綠色濾波參數(shù)、已修正紅色濾波參數(shù)對藍色 像素進行第三顏色權(quán)重調(diào)整，用以產(chǎn)生已修正藍色濾波參數(shù)；根據(jù)已修正綠色濾波參數(shù)、已 修正紅色濾波參數(shù)與已修正藍色濾波參數(shù)對相應位置的像素進行顏色的補償。其中依據(jù)下式對綠色像素，進行第一顏色權(quán)重調(diào)整，得到已修正綠色濾波參數(shù)Grecovery = Filterg(G)；紅色像素依據(jù)下式與已修正綠色濾波參數(shù)，進行第二顏色權(quán)重調(diào)整，得到已修正 紅色濾波參數(shù)Rrecovery = Filterr (R, Grecovery)；藍色像素依據(jù)下式、已修正綠色濾波參數(shù)與已修正紅色濾波參數(shù)，進行第三顏色 權(quán)重調(diào)整，得到已修正藍色濾波參數(shù)Bfecovery PI 11 Grr (B J Rrecovery，Grecovery)。本發(fā)明提供一種對影像傳感器所接收的原始影像數(shù)據(jù)，進行對顏色像素的補強。
4對于每一顏色像素而言，本發(fā)明均會對其進行相鄰顏色像素的插補計算，使得此一顏色像 素不僅只有參考到相同顏色像素。藉以減少因為現(xiàn)有顏色差補時所造成的數(shù)字影像中的噪聲。有關(guān)本發(fā)明的特征與實作，茲配合圖示作最佳實施例詳細說明如下。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的貝爾圖塊示意圖；圖2為本發(fā)明運作流程示意圖；圖3為本發(fā)明對顏色權(quán)重調(diào)整示意圖；圖4a為對綠色像素進行補償?shù)氖疽鈭D；圖4b為對紅色像素進行補償?shù)氖疽鈭D；圖4c為對藍色像素進行補償?shù)氖疽鈭D；圖4d為對各顏色像素數(shù)組的示意圖。主要組件符號說明100貝爾圖塊
300貝爾圖塊
311綠色像素
312紅色像素
313藍色像素
420綠色平滑屏蔽
421綠色像素數(shù)組
422補償后的綠色像素
430紅色平滑屏蔽
431紅色像素數(shù)組
432補償后的紅色像素
440藍色平滑屏蔽
441藍色像素數(shù)組
442補償后的藍色像素
具體實施例方式請參考圖2所示，其為本發(fā)明運作流程示意圖。本發(fā)明的修補方法包括下列步驟 設定選取區(qū)域(步驟S210)，用以選取貝爾圖塊中的部分區(qū)域。選取區(qū)域為一 m*n像素數(shù) 組，選取區(qū)域至少包括一個顏色單元。每一個顏色單元包括了綠色像素、紅色像素與藍色像
o從選取區(qū)域選取多個顏色單元(步驟S220)，每一顏色單元中包括綠色像素、紅色 像素與藍色像素。根據(jù)貝爾圖塊300中的每一種顏色像素分別計算出相應顏色的信噪比 (Signal-to-Noise Rate)，其分別為綠色像素信噪比、紅色像素信噪比與藍色像素信噪比。 信噪比指的是有用信號功率(Power of Signal)與-噪聲功率(Power of Noise)的比例。 請參考式1，其為信噪比的計算公式
Psignal 為信號功率(Power of Signal) ；Pn。ise 為噪聲功率(Power of Noise)；數(shù)字 影像大小為M*N像素數(shù)組；&」為影像中(i，j)位置未受干擾的理想信號；為位置所實際 獲得的信號。一般而言，信噪比值越高代表的信號越清楚。對于數(shù)字影像而言，信噪比越高 則影像質(zhì)量越清晰。對綠色像素進行第一顏色權(quán)重調(diào)整(步驟S230)，用以產(chǎn)生已修正綠色濾波參數(shù)。 依據(jù)下式2對綠色像素進行顏色權(quán)重調(diào)整Grecovery = Filterg(G)式 2Grecovery 為已修正綠色濾波參數(shù)；Filterg 為綠色通道過濾器。接著，利用已修正綠色濾波參數(shù)對紅色像素進行第二顏色權(quán)重調(diào)整，用以產(chǎn)生已 修正紅色濾波參數(shù)(步驟S240)。紅色像素依據(jù)下式3與式2所得的已修正綠色濾波參數(shù)， 進行第二顏色權(quán)重調(diào)整Rrecovery = Filter, (R, Grecovery)式 3Rrecovery 為已修正紅色濾波參數(shù)；Filter 為紅色通道過濾器。利用已修正綠色濾波參數(shù)、已修正紅色濾波參數(shù)對藍色像素進行第三顏色權(quán)重調(diào) 整，用以產(chǎn)生已修正藍色濾波參數(shù)(步驟S250)。藍色像素依據(jù)下式4、已修正綠色濾波參 數(shù)與已修正紅色濾波參數(shù)，進行第三顏色權(quán)重調(diào)整Brecovery 一 Fi lterb (B RreCovery' Grecovery) 4Brecovery 為已修正藍色濾波參數(shù)；Filterb 為藍色通道過濾器。最后，根據(jù)已修正綠色濾波參數(shù)Gra。VCTy、已修正紅色濾波參數(shù)R,e。。VCTy與已修正藍 色濾波參數(shù)Bre。。VCTy對相應位置的像素進行顏色的補償(步驟S260)。并請配合參考圖3所 示，其為本發(fā)明對顏色權(quán)重調(diào)整示意圖。各顏色通道過濾器可以透過空間域的方式直接修 改像素值(例如屏蔽等)；或者是透過頻率域的方式來濾除數(shù)字影像中相應的頻率(例 如Fast Fouriertransform,簡禾爾FFT、discrete cosine transform,簡禾爾DCT 或Discrete Wavelet Transformation，簡稱DWT等)。因為綠色像素311在貝爾圖塊300中所占的資 料量為紅色像素312與藍色像素313的兩倍。所以綠色像素311的信噪比相較于紅色像素 312或藍色像素313的信噪比為高。因此可以利用綠色像素311來調(diào)整紅色像素312與藍 色像素313的權(quán)重值。請參考圖4a、圖4b與圖4c所示，其為本發(fā)明各顏色像素進行補償?shù)氖疽鈭D。在此 為了清楚解說本發(fā)明，以平滑屏蔽作為實施例。分別利用三個平滑屏蔽去除影像中的噪聲。每一個屏蔽為3*3數(shù)組大小，數(shù)組元 素用以調(diào)整相應位置的像素值。三個平滑屏蔽分別為綠色平滑屏蔽420、紅色平滑屏蔽 430與藍色平滑屏蔽440，其中綠色平滑屏蔽420、紅色平滑屏蔽430與藍色平滑屏蔽440的 總和為1。圖4a中左方的平面坐標代表一綠色像素數(shù)組421，并利用一選取區(qū)域圈選部分的綠色像素數(shù)組421。接著，根據(jù)上式2的結(jié)果用以產(chǎn)生對應權(quán)重的綠色平滑屏蔽420。將原 始的綠色像素數(shù)組421經(jīng)過的綠色平滑屏蔽420平滑計算。最后，產(chǎn)生圖4a中右方的補償 后的綠色像素數(shù)組422。接著根據(jù)補償后的綠色像素數(shù)組422、綠色像素311的信噪比與紅色像素312的 信噪比產(chǎn)生紅色平滑屏蔽430。在圖4b中左方的平面坐標代表-紅色像素數(shù)組431，其平 滑屏蔽平滑處理過程與綠色像素311相似，故不多加贅述。在依據(jù)補償后的綠色像素數(shù)組 422、綠色像素311的信噪比與補償后的紅色像素數(shù)組432與紅色像素312的信噪比產(chǎn)生紅 色平滑屏蔽430。再利用藍色平滑屏蔽440對藍色像素313進行顏色補償處理。圖4c中左 方的平面坐標代表_藍色像素數(shù)組441，并根據(jù)上述所得到的藍色平滑屏蔽440，并參考綠 色像素311的信噪比與紅色像素312的信噪比、藍色像素313的信噪比產(chǎn)生補償后的藍色 像素數(shù)組442。請參考圖4d所示，其為對各顏色像素數(shù)組的示意圖。并且將各顏色像素數(shù) 組分別利用相應的平滑屏蔽進行其顏色補償，藉以降低噪聲像素的產(chǎn)生。本發(fā)明提供一種對影像傳感器所接收的原始影像數(shù)據(jù)，進行對顏色像素的補強。 對于每一顏色像素而言，本發(fā)明均會對其進行相鄰顏色像素的插補計算，使得此一顏色像 素不僅只有參考到相同顏色像素。更進一步的利用其它顏色像素進行當前顏色的權(quán)重調(diào) 整，藉以減少因為顏色差補過程時所造成的數(shù)字影像中的噪聲。雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，在不背離本 發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變 和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
一種去除影像噪聲的修補方法，用于修補一貝爾圖塊(Bayer pattern)顏色插補處理所產(chǎn)生的噪聲，其特征在于，該修補方法包括下列步驟選取該貝爾圖塊中的部分區(qū)域以設定一選取區(qū)域；從該選取區(qū)域逐一選取多個顏色單元，每一該顏色單元中至少包括一綠色像素、一紅色像素與一藍色像素；對該綠色像素進行一第一顏色權(quán)重調(diào)整，用以產(chǎn)生一已修正綠色濾波參數(shù)；利用該已修正綠色濾波參數(shù)對該紅色像素進行一第二顏色權(quán)重調(diào)整，用以產(chǎn)生一已修正紅色濾波參數(shù)；利用該已修正綠色濾波參數(shù)、該已修正紅色濾波參數(shù)對該藍色像素進行一第三顏色權(quán)重調(diào)整，用以產(chǎn)生一已修正藍色濾波參數(shù)；以及根據(jù)該已修正綠色濾波參數(shù)、該已修正紅色濾波參數(shù)與該已修正藍色濾波參數(shù)對相應位置的像素進行顏色的補償。
2.如權(quán)利要求1所述的去除影像噪聲的修補方法，其特征在于，該選取區(qū)域為一m*n像 素數(shù)組，該選取區(qū)域至少包括一個顏色單元。
3.如權(quán)利要求1所述的去除影像噪聲的修補方法，其特征在于，在從該選取區(qū)域逐一 選取該等顏色單元的步驟后，還包括下列步驟取得該貝爾圖塊中的一綠色像素信噪比、一 紅色像素信噪比與一藍色像素信噪比。
4.如權(quán)利要求1所述的去除影像噪聲的修補方法，其特征在于，依據(jù)下式對該綠色像 素進行該第一顏色權(quán)重調(diào)整，以產(chǎn)生該已修正綠色濾波參數(shù)^recovery — Fl Iterg (G)，依據(jù)下式與該已修正綠色濾波參數(shù)，對該紅色像素進行該第二顏色權(quán)重調(diào)整，以產(chǎn)生 該已修正紅色濾波參數(shù)Rrecovery Pll θΓΓ (R Grecovery)，依據(jù)下式、該已修正綠色濾波參數(shù)與該已修正紅色濾波參數(shù)，對該藍色像素進行該第 三顏色權(quán)重調(diào)整，以產(chǎn)生該已修正藍色濾波參數(shù)Brecovery FilteT*b(B，!^recovery‘ ^recovery^，其中，上列式子中的G,e。。VCTy、Rrecovery與B,e。。VCTy 分別為該已修正綠色濾波參數(shù)、該已修 正紅色濾波參數(shù)與該已修正藍色濾波參數(shù)；Filterg、Filterr與Filterb 分別為綠色信道 過濾器、紅色信道過濾器與藍色信道過濾器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除影像噪聲的修補方法，用于修補貝爾圖塊(Bayer pattern)顏色插補處理所產(chǎn)生的噪聲，修補方法包括下列步驟選取貝爾圖塊中的部分區(qū)域以設定選取區(qū)域；接著從選取區(qū)域逐一選取多個顏色單元，且任一顏色單元中至少包括綠色像素、紅色像素與藍色像素；依序?qū)G色像素、紅色像素與藍色像素進行顏色權(quán)重調(diào)整；根據(jù)每一顏色權(quán)重對選取區(qū)域的中像素進行補償用以產(chǎn)生已修正像素。
文檔編號H04N9/04GK101854468SQ20091013361
公開日2010年10月6日 申請日期2009年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者林哲弘, 錢中方 申請人:華晶科技股份有限公司