CN101150733A - 影像像素干扰的补偿方法 - Google Patents

Abstract

一种影像像素的补偿方法，适用于补偿影像像素干扰产生的错误色彩。其是利用四个取中间值矩阵得到影像的细部结构成分，其中两个矩阵取得细部结构成分的Gb值，另外两个取得细部结构成分的Gr值，之后分别将取得的Gb值与Gr值各自求平均值，将两平均值相减后乘上一比例值，即为补偿量，再将原来的Gb及Gr值分别加上或减去该补偿量，可得到补偿后的Gb及Gr值。本发明可有效补偿色彩均匀分布区域因像素干扰导致Gb与Gr偏差所引起的错误色彩，又本发明可有效抑制在影像线条边缘及影像线条上产生错误色彩。

Description

影像像素干扰的补偿方法

技术领域

本发明是有关于一种影像处理方法，且特别是有关于一种用来解决影像像素干扰的影像处理方法。

背景技术

图1绘示为一种现有的影像撷取装置的电路方块图。请参照图1，影像感测模块由影像感测装置10、模拟控制电路11、模拟数字信号转换器12组成，另外影像信号处理器是由影像感测装置补偿器13、色彩插值装置14、影像品质增强装置15组成，其中影像感测装置11由聚光透镜16、彩色滤光阵列17、光二极管18组成，由于每一像素对应于彩色滤光阵列17中的一种颜色，因此影像感测模块将输出贝尔(Bayer)阵列数据19。

一般的影像数据，可以是图2所绘示的贝尔阵列数据。图2绘示为一5×5贝尔阵列数据，请参照图2，其中绿色像素的水平方向可能为红色像素R或蓝色像素B。若绿色像素的横向为红色像素R，则称之为Gr像素，若绿色像素的横向为蓝色像素B，则称之为Gb像素，由于光耦合、组件漏电等像素干扰因素导致同样的光线被Gr或Gb像素吸收后，转换成电信号后将会有差异，因此在经过色彩插值装置14后便会产生错误色彩。

现有的技术，如W.Li等人(W.Li，P.Ogunbona，Y.Shi，and I.Kharitonenko，“CMOS Sensor Cross-Talk Compensation for Digital Cameras”，IEEE Trans.onConsumer Electronics，Vol.48，No.2，pp.292-297，May 2002.)所提出的插值法如图3所示，是将贝尔阵列数据中G₇像素，视为一待补偿的Gb像素，而其补偿后的G₇ ^new可由下列公式计算后取得：

^Gnew ₇＝G₇+ΔG

其中

ΔG₇＝(ΔG₄+ΔG₅+ΔG₉+ΔG_a)/4

ΔG₄＝G₄-(G₁+G₂+G₆+G₇)/4

ΔG₅＝G₅-(G₂+G₃+G₇+G₈)/4

ΔG₉＝G₉-(G₆+G₇+G_b+G_c)/4

ΔG_a＝G_a-(G₇+G₈+G_c+G_d)/4

由上列计算式，可知补偿量是由周围的四个Gb值各自减去包围该Gb值的四个Gr值取平均值后，称之为Gb差值，再由周围的四个Gb差值得平均即为补偿量。由于此方法大量撷取周围像素做平均值运算，因此当有细部线条结构落于该区域时，将会造成在线条周围及线条上产生错误色彩。同时，此方法只对Gr或Gb像素的其中一种像素进行补偿，将导致补偿后的整张影像偏向蓝色或红色。另外W.Li等人在同一篇论文所提出的第二种平均值法，虽然同时对Gb及Gr像素进行补偿，但是此平均值法依然会撷取大量周围像素做平均值运算，因此同样在细部结构处会产生错误色彩。

另外，C.Weerasinghe等人(C.Weerasinghe，I.Kharitonenko，and P.Ogunbona，“Method of Color Interpolation in a Single Sensor Color Camera Using GreenChannel Separation”，IEEE Proceding 2002，pp.3233-3236，2002.)所提出的中间值法是将图3所示的贝尔阵列数据中G7像素30，视为一待补偿的Gb像素，而其补偿后的G₇ ^new可由下列公式计算后取得：

$G_7^{\mathrm{new}}=\frac{G_7+\mathrm{SMF}(G_4,G_5,G_9,G_a,G_7)}{2}$

其中SMF(Standard Median Filter)表示取中间值滤波器，因此待补偿的G₇将与周围的四个Gr进行取中间值运算得到补偿量，此补偿量与待补偿值G₇取平均值后即为补偿后的G₇ ^new，此方法容易在细部线条结构上取得错误的中间值，因此同样会在细部线条结构上产生错误色彩。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种影像阵列数据的补偿方法，可以有效地解决影像色偏，以及在细部线条结构上或边缘上产生错误色彩。其中，影像阵列数据是由多个色彩像素，并且色彩像素至少包括多个第一色彩像素。

本发明所提供的影像阵列数据的补偿方法包括选择第一色彩像素的其中之一进行补偿，而被选择的第一色彩像素水平相邻的色彩像素为第二色彩像素，而与被选择的第一色彩像素垂直相邻的色彩像素为第三色彩像素。另外，将被选择的第一色彩像素周围的一预设范围内，与第二色彩像素水平相邻的第一色彩像素进行运算，并且获得一第一平均值。类似地，将预设范围内，与第三色彩像素水平相邻的第一色彩像素进行运算，并获得一第二平均值。藉此，本发明可以依据第一平均值和第二平均值而获得一补偿值，来补偿被选择的第一色彩像素。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示为一种现有的影像撷取装置的电路方块图。

图2绘示为一5×5贝尔阵列数据的示意图。

图3绘示为现有对影像阵列数据补偿的技术的示意图。

图4绘示为本发明对影像阵列数据补偿的技术的示意图。

附图标号：

10：影像感测装置

11：模拟控制电路

12：模拟数字信号转换器

13：补偿器

14：色彩插值装置

15：影像品质增强装置

16：聚光透镜

17：彩色滤光阵列

18：光二极管

19、40：贝尔阵列数据

B、R、Gr、Gb：像素

具体实施方式

首先请参阅图4所示，为一5×5贝尔阵列数据40，本发明乃利用四个取中间值滤波器取得细部结构成分，为β1、β2、β3、β4，可由下列公式计算：

β₁＝SMF(Gb₀₂，Gb₂₀，Gb₂₂，Gb₂₄，Gb₄₂)

β₂＝SMF(Gb₀₀，Gb₀₄，Gb₂₂，Gb₄₀，Gb₄₄)

β₃＝SMF(Gr₁₁，Gr₁₃，Gr₃₃)

β₄＝SMF(Gr₁₁，Gr₃₁，Gr₃₃)

其中SMF表示取中间值的运算，在此假设，Gb₀₂＞Gb₂₀＞Gb₂₂＞Gb₂₄＞Gb₄₂，则取中间值滤波器输出为Gb₂₂。同理，在此领域具有通常知识者可以依序可找出β₂、β₃、β₄的值。其中，β₁、β₂在本实施例中可以代表为Gb像素的细部结构成分，而β₃、β₄在本实施例中则可以代表为Gr像素的细部结构成分。而经由此四个取中间值滤波器的滤波元素的分布，可分别取得细部线条结构落在Gb与Gr像素的成分，不论实施例中的线条结构为直线、斜线、直角、V字型，或是其它任意多边形，皆可经由此四组取中间值滤波器找出Gb与Gr像素的细部结构成分。

接下来，将同为Gb像素的取中间值滤波器输出β₁、β₂取平均值，即为细部结构落在Gb像素的平均值，以d₁表示如下：

$d_1=\frac{({\mathrm{\β}}_1+{\mathrm{\β}}_2)}{2}$

同理，将同为Gr像素的中间值β₃和β₄取平均值，即为细部结构落在Gr像素的平均值，以d₂表示如下：

$d_2=\frac{({\mathrm{\β}}_3+{\mathrm{\β}}_4)}{2}$

则补偿后的Gb₂₂可由下式计算：

$G{b}_{22}^{\mathrm{new}}=G{b}_{22}+(d_2-d_1)/2$

重复同样步骤可求出每一补偿后的Gb及Gr像素成分。

综上所述，本发明所提供的方法确实能达到准确地针对色彩均匀平滑区域、细部线条结构上及边缘进行影像传感器像素干扰的补偿，以抑制错误色彩的产生。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视的权利要求所界定者为准。

Claims (8)

1.一种影像阵列数据的补偿方法，该影像阵列数据是由多个色彩像素组成，且这些色彩像素至少包括多个第一色彩像素，所述的补偿方法包括下列步骤：

选择所述的第一色彩像素其中之一进行补偿，所述的被选择的第一色彩像素水平相邻的色彩像素为第二色彩像素，与所述的被选择的第一色彩像素垂直相邻的色彩像素为第三色彩像素；

将在所述的被选择的第一色彩像素周围的一预设范围内，与所述的第二色彩像素水平相邻的第一色彩像素进行运作，并获得一第一平均值；

将在所述的预设范围内，与所述的第三色彩像素水平相邻的第一色彩像素进行运算，并获得一第二平均值；以及

依据所述的第一平均值和所述的第二平均值获得一补偿值，来补偿所述的被选择的第一色彩像素。

2.如权利要求1所述的影像阵列数据的补偿方法，其中定义所述的被选择的第一色彩像素为A_ij，其中i表示列而j表示行，且i和j为正整数，所述的补偿方法更包括下列步骤：

撷取A_(i-2)j、A_i(j-2)、A_ij、A_i(j+2)和A_(i+2)j五个像素进行比较，并获得一第一中间值；

撷取A_(i-2)(j-2)、A_(i-2)(j+2)、A_ij、A_(i+2)(j-2)和A_(i+2)(j+2)五个像素进行比较，并获得一第二中间值；以及

取所述的第一中间值和所述的第二中间值的平均，获得所述的第一平均值。

3.如权利要求2所述的影像阵列数据的补偿方法，更包括下列步骤：

撷取A_(i-1)(j-1)、A_(i-1)(j+1)和A_(i+1)(j+1)三个像素进行比较，并获得一第三中间值；

撷取A_(i-1)(j-1)、A_(i+1)(j-1)和A_(i+1)(j+1)三个像素进行比较，并获得一第四中间值；以及

取所述的第三中间值和所述的第四中间值的平均，获得所述的第二平均值。

4.如权利要求1所述的影像阵列数据的补偿方法，更包括将所述的第二平均值减去所述的第一平均值后乘上一比例值，以获得所述的补偿值。

5.如权利要求4所述的影像阵列数据的补偿方法，其中所述的比例值为1/2。

6.如权利要求1所述的影像阵列数据的补偿方法，更包括将原始的A_ij值加上所述的补偿值以获得最新的A_ij值。

7.如权利要求1所述的影像阵列数据的补偿方法，其中所述的第一色彩像素为绿色像素。

8.如权利要求1所述的影像阵列数据的补偿方法，其中所述的第二色彩像素和所述的第三色彩像素其中之一为红色像素，而另一则为蓝色像素。

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