貝爾圖像自適應(yīng)插值算法研究.pdf

1、貝爾圖像插值是數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等成像設(shè)備的核心技術(shù)之一。隨著數(shù)字成像設(shè)備在監(jiān)控、消費(fèi)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使得關(guān)于插值技術(shù)理論的研究也在不斷向前發(fā)展。從早期簡(jiǎn)單的線性插值法到如今相對(duì)成熟的自適應(yīng)插值法，每種算法都有各自研究的側(cè)重點(diǎn)。有的算法追求重構(gòu)圖像的視覺(jué)質(zhì)量，多用于計(jì)算機(jī)對(duì)貝爾圖像的直接處理；有的算法以具備硬件實(shí)現(xiàn)的可行性為目標(biāo)，在滿足一定圖像質(zhì)量的情況下，要求縮短硬件的處理時(shí)間。然而，實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)秀算法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，掌握在國(guó)外知名的傳感器

2、生產(chǎn)廠家手中，通常不被公開(kāi)或受專利法限制。因此，研究可行有效的自適應(yīng)插值算法，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文首先提出一種基于方向標(biāo)志位的低復(fù)雜度插值算法。該算法通過(guò)對(duì)相鄰綠色分量的判斷，來(lái)定義二進(jìn)制的方向標(biāo)志位，根據(jù)此標(biāo)志位的“0”、“1”檢測(cè)結(jié)果，賦予不同鄰域位置上的色差分量以特定的權(quán)重系數(shù)。按此方法重構(gòu)綠色分量圖像的峰值信噪比PSNR達(dá)到37.7dB。由于各顏色分量的高頻部分存在極強(qiáng)的相關(guān)性，針對(duì)紅藍(lán)色分量圖像的

3、高頻部分存在嚴(yán)重混疊失真的現(xiàn)象，用已重構(gòu)的綠色分量的高頻部分替換紅藍(lán)分量的高頻部分。按此方法重構(gòu)的紅藍(lán)色分量圖像的PSNR達(dá)到36.8dB。實(shí)驗(yàn)表明，重構(gòu)全彩圖像的平均PSNR達(dá)到37dB，與同類算法相比，該算法不僅達(dá)到了一定的圖像質(zhì)量要求，而且計(jì)算復(fù)雜度更低，易于硬件實(shí)現(xiàn)。
　　 本文還提出一種基于同質(zhì)區(qū)域投影的高質(zhì)量插值算法。該算法首先結(jié)合雙線性的平滑濾波規(guī)則與傳統(tǒng)Sobel算子的邊緣檢測(cè)特性，構(gòu)造出可直接應(yīng)用于原始貝爾圖像

4、的邊緣檢測(cè)算子。進(jìn)一步分析圖像空間-頻譜的互相關(guān)性，劃分圖像的同質(zhì)區(qū)域。通過(guò)計(jì)算同質(zhì)區(qū)域的投影值，確定出圖像不被邊緣穿越的最小鄰域，即待插值像素的最相關(guān)鄰域。根據(jù)上述最小鄰域與邊緣算子檢測(cè)的梯度信息，重構(gòu)全彩圖像。實(shí)驗(yàn)表明，該算法獲得了令人滿意的主觀視覺(jué)效果，且與同類算法相比，重構(gòu)全彩圖像的平均PSNR高達(dá)40.68dB，人眼視覺(jué)差異值 低至1.2598，是目前重構(gòu)圖像質(zhì)量較高的插值算法之一。
　　 上述的兩種自適應(yīng)插值算法中，