TW201308249A

TW201308249A - 色彩內插裝置及其方法

Info

Publication number: TW201308249A
Application number: TW100128803A
Authority: TW
Inventors: Wen-Cong Huang; wen-jian Chen; xian-quan Dai
Original assignee: Univ Nat Cheng Kung
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2013-02-16
Also published as: TWI455063B

Abstract

一種色彩內插裝置，該色彩內插裝置包括一邊緣特徵偵測單元、一內插單元、一加權中值濾波器及一後處理單元。該邊緣特徵偵測單元係分別沿著45度以及135度的方向偵測一像素陣列複數方向之邊緣特徵；該內插單元係依據該等邊緣特徵對該像素陣列進行內插而產生至少二內插結果，並對該像素陣列進行光譜內插；該加權中值濾波器係依據該邊緣特徵，對該等內插結果進行方向性加權中值濾波以及中間加權中值濾波；該後處理單元係依據進行中間加權中值濾波後之結果，產生該像素陣列最後輸出之各別顏色強度值。本發明亦揭露一種色彩內插方法。

Description

色彩內插裝置及其方法

本發明係關於一種色彩內插裝置及其方法，特別是一種利用將特定像素之排列方式視為45度或135度交錯的排列方式，以提高色彩內插精確度之色彩內插裝置及其方法。

近幾年來，數位相機(Digital Still Cameras)已取代傳統底片照相機而成為非常受歡迎之消費性電子產品，數位相機係利用光感應式電荷耦合元件(Charge-coupled Device)或互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)感測器取代傳統相機底片的化學感光功能。

其中，傳統底片照相機的色彩表現方式係透過對不同顏色波長敏感的銀鹽顆粒進行逐層感色，使得白色太陽光可以自動在底片層上完成分色動作。

但數位相機受限於技術和成本，而只有一層感光基板，為了模擬傳統底片照相機之分色感光，馬賽克分色法(Color Filter Array)係應運而生，其原理係將濾色片分成了各四分之一之紅色以及藍色，以及二分之一的綠色，再藉由數位影像處理引擎進行色彩內插(Interpolation)，以將未記錄下來的四分之三紅色以及藍色，以及另外二分之一的綠色，透過數據計算的方式加進影像檔案之中，使其構成完整之三原色檔案，進而合成為一數位照片。

如中華民國專利公告第I274908號，其揭示一種彩色濾光片陣列之影像色彩內插的方法。本發明之內插方法係利用預先估算最小平方誤差(Minimum Square Error；MSE)，在彩色濾光片陣列(Color Filter Array；CFA)擷取影像之後，來內插彩色濾光片陣列中所得到之彩色影像。為了估算經過彩色濾光片陣列所失去的色彩像素值，先計算鄰近欲採用色彩像素值之權重值(Weights)，且此權重值係由矩陣運算所求出。在運算過程中，亦採用一色彩模型使還原之色彩更接近於人類的視覺反應。

然而，上述之色彩內插的方法對於彩色濾光片陣列僅能做到垂直及水平之邊緣方向的估測及重建，然而對於另外兩個也可能存在於電子影像中的45°和135°之邊緣方向，並無有效的重建方法，而容易於圖像之圖形邊界產生拉鍊狀、色彩重疊以及補色錯誤等失真情況。

因此，如何設計出一可以45°和135°邊緣方向估測及重建彩色濾光片陣列，進而有效避免於圖像之圖形邊界產生拉鍊狀、色彩重疊以及補色錯誤等失真情況之色彩內插裝置及其方法，便成為相關廠商以及相關研發人員所共同努力的目標。

本發明人有鑑於習知之色彩內插裝置及其方法無法以45°和135°邊緣方向估測及重建彩色濾光片陣列，而容易於圖像之圖形邊界產生拉鍊狀、色彩重疊以及補色錯誤等失真情況之缺失，乃積極著手進行開發，以期可以改進上述既有之缺點，經過不斷地試驗及努力，終於開發出本發明。

本發明之目的，係提供一種可以45°和135°邊緣方向估測及重建彩色濾光片陣列，而避免於圖像之圖形邊界產生拉鍊狀、色彩重疊以及補色錯誤等失真情況之色彩內插裝置及其方法。

為了達成上述之目的，本發明之色彩內插裝置，係適用於一像素陣列，該像素陣列包括複數第一像素、複數第二像素以及複數第三像素，每一第一像素具有一第一顏色之強度值，每一第二像素具有一第二顏色之強度值，每一第三像素具有一第三顏色之強度值，該色彩內插裝置包括：一邊緣特徵偵測單元，係分別將該像素陣列之複數第一像素之排列方式視為45度以及135度交錯的排列方式，再分別從沿著45度以及135度的方向去偵測該像素陣列複數方向之邊緣特徵；一內插單元，係與該邊緣特徵偵測單元連結，係依據該等邊緣特徵對該等第一像素進行內插而產生至少二內插結果，使該等第二像素以及該等第三像素係各自產生該第一顏色之強度值，並對該像素陣列進行光譜內插，使該等第一像素以及該等第二像素係各自產生該第三顏色之強度值，且該等第一像素以及該等第三像素係各自產生該第二顏色之強度值；一加權中值濾波器，係分別與該邊緣特徵偵測單元以及該內插單元連接，並依據該邊緣特徵，對該等內插結果分配不同權重值，並進行方向性加權中值濾波(Directional Weighted Median Filtering)，以決定最佳之該第一顏色之強度值，並對該最佳之該第一顏色之強度值以及進行光譜內插後所產生之該第二顏色以及該第三顏色之強度值進行中間加權中值濾波(Center Weighted Median Filtering)；以及一後處理單元，係與該加權中值濾波器連接，並依據進行中間加權中值濾波後之該最佳之該第一顏色之強度值，以及進行光譜內插後所產生之該第二顏色以及該第三顏色之強度值，產生最後輸出之該第一顏色、該第二顏色以及該第三顏色之強度值。

為了達成上述之目的，本發明之色彩內插方法，係適用於一像素陣列，該像素陣列包括複數第一像素、複數第二像素以及複數第三像素，每一第一像素具有一第一顏色之強度值，每一第二像素具有一第二顏色之強度值，每一第三像素具有一第三顏色之強度值，該色彩內插方法包括步驟：將該像素陣列之複數第一像素之排列方式分別視為45度或135度交錯的排列方式，再分別沿著45度或135度的方向去偵測該像素陣列複數方向之邊緣特徵；依據該等邊緣特徵對該等第一像素進行初步內插，以產生至少二內插結果，進行初步內插後，該等第二像素以及該等第三像素係各自產生該第一顏色之強度值；根據該等邊緣特徵，對該等內插結果分配不同權重值，並進行方向性加權中值濾波；根據進行方向性加權中值濾波後之內插結果之該第一顏色之強度值，決定最佳之該第一顏色之強度值；對該像素陣列進行光譜內插，使該等第一像素以及該等第二像素係各自產生該第三顏色之強度值，且該等第一像素以及該等第三像素係各自產生該第二顏色之強度值；以及對該最佳之該第一顏色之強度值以及進行光譜內插後所產生之該第二顏色以及該第三顏色之強度值進行中間加權中值濾波，以決定最後輸出之該第一顏色、該第二顏色以及該第三顏色之強度值。

透過上述之裝置及方法，本發明因可沿著45度或135度的方向去偵測與重建彩色濾光片陣列之邊緣特徵，而能夠避免於圖像之圖形邊界產生拉鍊狀、色彩重疊以及補色錯誤等失真情況。

為使熟悉該項技藝人士瞭解本發明之目的，兹配合圖式將本發明之較佳實施例詳細說明如下。

請參考第一至五c圖所示，本發明之色彩內插裝置(1)，係適用於一像素陣列(2)，該像素陣列(2)包括複數第一像素(20)、複數第二像素(21)以及複數第三像素(22)，每一第一像素(20)具有一第一顏色之強度值(圖未示)，每一第二像素(21)具有一第二顏色之強度值(圖未示)，每一第三像素(22)具有一第三顏色之強度值(圖未示)，該色彩內插裝置(1)係包括：一邊緣特徵偵測單元(10)，係分別將該像素陣列(2)之複數第一像素(20)之排列方式視為45度以及135度交錯的排列方式，再分別從沿著45度以及135度的方向去偵測該像素陣列(2)複數方向之邊緣特徵；一內插單元(11)，係與該邊緣特徵偵測單元(10)連結，係依據該等邊緣特徵對該等第一像素(20)進行內插而產生至少二內插結果，使該等第二像素(21)以及該等第三像素(22)係各自產生該第一顏色之強度值，並對該像素陣列(2)進行光譜內插，使該等第一像素(20)以及該等第二像素(21)係各自產生該第三顏色之強度值，且該等第一像素(20)以及該等第三像素(22)係各自產生該第二顏色之強度值；一加權中值濾波器(12)，係分別與該邊緣特徵偵測單元(10)以及該內插單元(11)連接，並依據該邊緣特徵，對該等內插結果分配不同權重值，並進行方向性加權中值濾波(Directional Weighted Median Filtering)，以決定最佳之該第一顏色之強度值，並對該最佳之該第一顏色之強度值以及進行光譜內插後所產生之該第二顏色以及該第三顏色之強度值進行中間加權中值濾波(Center Weighted Median Filtering)；以及一後處理單元(13)，係與該加權中值濾波器(12)連接，並依據進行中間加權中值濾波後之該最佳之該第一顏色之強度值，以及進行光譜內插後所產生之該第二顏色以及該第三顏色之強度值，產生最後輸出之該第一顏色、該第二顏色以及該第三顏色之強度值。

在本發明之一較佳實施例中，該邊緣特徵偵測單元(10)係先將該像素陣列(2)之複數第一像素(20)之排列方式視為135度交錯的排列方式，非第一像素(20)之空格係代表該第二像素(21)或該第三像素(22)，i代表該像素陣列(2)之縱座標，j代表該像素陣列(2)之橫座標，由於將該像素陣列(2)之複數第一像素(20)之排列方式視為45度交錯的排列方式係與135度交錯的排列方式呈對稱關係，因此在此不再贅述。

該邊緣特徵偵測單元(10)沿著135度的方向偵測出該像素陣列(2)五個方向之邊緣特徵，分別為一第一方向、一第二方向、一第三方向、一第四方向以及一第五方向，該第一方向、該第二方向、該第三方向、該第四方向以及該第五方向係分別以複數菱形方格從該像素陣列(2)原點(i,j)向二端延伸，各別菱形方格係內切一第二像素(21)或該第三像素(22)，且各別菱形方格之四個角係各自對應一第一像素(20)。

若該原點(i,j)為第二像素(21)，則先模擬出該等第一像素(20)之第二顏色之強度值，再分別求出該第一方向、該第二方向、該第三方向、該第四方向以及該第五方向上，原點(i,j)之菱形方格與其二端最接近之菱形方格相互之間最接近之角所對應之複數第一像素(20)的第一顏色強度值與第二顏色強度值之色差，接著對上述之第一顏色強度值與第二顏色強度值之色差取平均值，該平均值加上原點(i,j)上之第二顏色強度值，即為該邊緣特徵偵測單元(10)沿著135度的方向所偵測該像素陣列(2)之原點(i,j)上之邊緣特徵，但本發明並不以此為限，若該原點(i,j)為第三像素(21)，則以第三顏色之強度值取代上述之第二顏色之強度值。

然後，該加權中值濾波器(12)根據，該第一方向、該第二方向、該第三方向、該第四方向以及該第五方向上所取得之平均值，對該第一方向、該第二方向、該第三方向、該第四方向以及該第五方向進行方向性加權中值濾波，而對該第一方向、該第二方向、該第三方向、該第四方向以及該第五方向取得之平均值分配不同之權重，以改變該邊緣特徵偵測單元(10)從該第一方向、該第二方向、該第三方向、該第四方向以及該第五方向上取得平均值之次數。

其中該邊緣特徵偵測單元(10)所偵測的邊緣特徵更包括圖像內容之水平寬度與垂直寬度，且該內插單元(11)更依據圖像內容之水平寬度與垂直寬度產生一寬度內插結果，使該等第二像素(21)以及該等第三像素(22)係各自產生該第一顏色之強度值。

在本發明之一實施例中，若原點(i,j)為一第二像素(21)，當圖像內容之水平寬度大於垂直寬度，則該寬度內插結果，係從該圖像內容之垂直方向第一像素之第一顏色強度值與模擬第二顏色強度值之色差，以及該圖像內容之垂直方向上下對稱第二像素之第二顏色強度值之平均取得，當圖像內容之水平寬度小於垂直寬度，則該寬度內插結果，係從該圖像內容之水平方向第一像素之第一顏色強度值與模擬第二顏色強度值之色差，以及該圖像內容之水平方向左右對稱第二像素之之第二顏色強度值之平均取得，該加權中值濾波器(12)所進行之方向性加權中值濾波中之邊緣特徵係包括該等寬度內插結果。

其中內插單元(11)所進行之光譜內插，以使該等第一像素(20)以及該等第三像素(22)係各自產生該第二顏色之強度值為例，其中若中心像素(i,j)為該第一像素(20)，則分別利用與中心像素(i,j)相鄰之第二像素(21)模擬出之第一顏色強度值與第二顏色強度值之色差，內插出該中心像素(i,j)之第二顏色強度值，其中與中心像素(i,j)相鄰之第二像素(21)有可能在該中心像素(i,j)之上下位置或左右位置，若中心像素(i,j)為該第三像素(22)，則利用該中心像素(i,j)之模擬第一顏色強度值，以及該中心像素(i,j)週邊四個角落方向之第二像素(21)之模擬第一顏色強度值以及第二顏色強度值，內插出該第二顏色之強度值。

內插單元(11)所進行之光譜內插，以使該等第一像素(20)以及該等第二像素(21)係各自產生該第三顏色之強度值為例，其中若中心像素(i,j)為該第一像素(20)，則分別利用與中心像素(i,j)相鄰之第三像素(22)模擬出之第一顏色強度值與第三顏色強度值之色差，內插出該中心像素(i,j)之第三顏色強度值，其中與中心像素(i,j)相鄰之第三像素(22)有可能在該中心像素(i,j)之上下位置或左右位置，若中心像素(i,j)為該第二像素(21)，則利用該中心像素(i,j)之模擬第一顏色強度值，以及該中心像素(i,j)週邊四個角落方向之第三像素(21)之模擬第一顏色強度值以及第三顏色強度值，內插出該第三顏色之強度值。

其中，該加權中值濾波器(12)所進行之中間加權中值濾波，係先利用該最佳之該第一顏色之強度值以及進行光譜內插後所產生之該第二顏色以及該第三顏色之強度值，求出該像素陣列(2)之第一顏色強度值與第二顏色強度值之色差，以及第一顏色強度值與第三顏色強度值之色差，再對需要強化精確度之位置的像素進行加權，以增加取該特定之像素之第一顏色強度值與第二顏色強度值之色差，以及第一顏色強度值與第三顏色強度值之色差之次數，最後該後處理單元(13)再利用第一顏色強度值與第二顏色強度值之色差，以及第一顏色強度值與第三顏色強度值之色差，並依據該最佳之該第一顏色之強度值，以及進行光譜內插後所產生之該第二顏色以及該第三顏色之強度值產生最後輸出之該第一顏色、該第二顏色以及該第三顏色之強度值。

該內插單元(11)所進行之該初步內插以及該光譜內插係以雙線性內插法(bilinear interpolation)或雙立方內插法(bicubic interpolation)達成。

在本發明之一較佳實施例中，該第一顏色為綠色，該第二顏色為紅色，該第三顏色為藍色，但本發明並不以此為限，在本發明之另一實施例中，該第一顏色為綠色，該第二顏色為藍色，該第三顏色為紅色。

請參考第二至六圖所示，本發明之色彩內插方法(3)，係適用於一像素陣列(2)，該像素陣列(2)包括複數第一像素(20)、複數第二像素(21)以及複數第三像素(22)，每一第一像素(20)具有一第一顏色之強度值，每一第二像素(21)具有一第二顏色之強度值，每一第三像素(22)具有一第三顏色之強度值，該色彩內插方法(3)包括步驟：

步驟300：將該像素陣列(2)之複數第一像素(20)之排列方式分別視為45度以及135度交錯的排列方式，再分別沿著45度以及135度的方向去偵測該像素陣列(2)複數方向之邊緣特徵；

步驟301：依據該等邊緣特徵對該等第一像素(20)進行初步內插，以產生至少二內插結果，進行初步內插後，該等第二像素(21)以及該等第三像素(22)係各自產生該第一顏色之強度值；

步驟302：根據該等邊緣特徵，對該等內插結果分配不同權重值，並進行方向性加權中值濾波；

步驟303：根據進行方向性加權中值濾波後之內插結果之該第一顏色之強度值，決定最佳之該第一顏色之強度值；

步驟304：對該像素陣列(2)進行光譜內插，使該等第一像素(20)以及該等第二像素(21)係各自產生該第三顏色之強度值，且該等第一像素(20)以及該等第三像素(22)係各自產生該第二顏色之強度值；以及

步驟305：對該最佳之該第一顏色之強度值以及進行光譜內插後所產生之該第二顏色以及該第三顏色之強度值進行中間加權中值濾波，以決定最後輸出之該第一顏色、該第二顏色以及該第三顏色之強度值。

其中該步驟300係沿著135度的方向偵測出該像素陣列(2)五個方向之邊緣特徵，分別為一第一方向、一第二方向、一第三方向、一第四方向以及一第五方向，該第一方向、該第二方向、該第三方向、該第四方向以及該第五方向係分別以複數菱形方格從該像素陣列(2)原點(i,j)向二端延伸，各別菱形方格係內切一第二像素(21)或該第三像素(22)，且各別菱形方格之四個角係各自對應一第一像素(20)。

若該原點(i,j)為第二像素(21)，則先模擬出該等第一像素(20)之第二顏色之強度值，再分別求出該第一方向、該第二方向、該第三方向、該第四方向以及該第五方向上，原點(i,j)之菱形方格與其二端最接近之菱形方格相互之間最接近之角所對應之複數第一像素(20)的第一顏色強度值與第二顏色強度值之色差，接著對上述之第一顏色強度值與第二顏色強度值之色差取平均值，該平均值加上原點(i,j)上之第二顏色強度值，即為沿著135度的方向所偵測該像素陣列(2)之原點(i,j)上之邊緣特徵，但本發明並不以此為限，若該原點(i,j)為第三像素(21)，則以第三顏色之強度值取代上述之第二顏色之強度值。

該步驟302係根據該第一方向、該第二方向、該第三方向、該第四方向以及該第五方向上所取得之平均值，對該第一方向、該第二方向、該第三方向、該第四方向以及該第五方向進行方向性加權中值濾波，而對該第一方向、該第二方向、該第三方向、該第四方向以及該第五方向取得之平均值分配不同之權重，以改變從該第一方向、該第二方向、該第三方向、該第四方向以及該第五方向上取得平均值之次數。

其中該步驟304所進行之光譜內插，以使該等第一像素(20)以及該等第三像素(22)係各自產生該第二顏色之強度值為例，其中若中心像素(i,j)為該第一像素(20)，則分別利用與中心像素(i,j)相鄰之第二像素(21)模擬出之第一顏色強度值與第二顏色強度值之色差，內插出該中心像素(i,j)之第二顏色強度值，其中與中心像素(i,j)相鄰之第二像素(21)有可能在該中心像素(i,j)之上下位置或左右位置，若中心像素(i,j)為該第三像素(22)，則利用該中心像素(i,j)之模擬第一顏色強度值，以及該中心像素(i,j)週邊四個角落方向之第二像素(21)之模擬第一顏色強度值以及第二顏色強度值，內插出該第二顏色之強度值。

其中該步驟304所進行之光譜內插，以使該等第一像素(20)以及該等第二像素(21)係各自產生該第三顏色之強度值為例，其中若中心像素(i,j)為該第一像素(20)，則分別利用與中心像素(i,j)相鄰之第三像素(22)模擬出之第一顏色強度值與第三顏色強度值之色差，內插出該中心像素(i,j)之第三顏色強度值，其中與中心像素(i,j)相鄰之第三像素(22)有可能在該中心像素(i,j)之上下位置或左右位置，若中心像素(i,j)為該第二像素(21)，則利用該中心像素(i,j)之模擬第一顏色強度值，以及該中心像素(i,j)週邊四個角落方向之第三像素(21)之模擬第一顏色強度值以及第三顏色強度值，內插出該第三顏色之強度值。

該步驟305所進行之中間加權中值濾波，係先利用該最佳之該第一顏色之強度值以及進行光譜內插後所產生之該第二顏色以及該第三顏色之強度值，求出該像素陣列(2)之第一顏色強度值與第二顏色強度值之色差，以及第一顏色強度值與第三顏色強度值之色差，再對需要強化精確度之位置的像素進行加權，以增加取該特定之像素之第一顏色強度值與第二顏色強度值之色差，以及第一顏色強度值與第三顏色強度值之色差之次數，最後再利用第一顏色強度值與第二顏色強度值之色差，以及第一顏色強度值與第三顏色強度值之色差，並依據該最佳之該第一顏色之強度值，以及進行光譜內插後所產生之該第二顏色以及該第三顏色之強度值產生最後輸出之該第一顏色、該第二顏色以及該第三顏色之強度值。

其中該等邊緣特徵更包括圖像內容之水平寬度與垂直寬度，並依據圖像內容之水平寬度與垂直寬度，對該等第一像素(20)進行初步內插，以產生至少一寬度內插結果，使該等第二像素(21)以及該等第三像素(22)係各自產生該第一顏色之強度值，該步驟302中之內插結果係包括該等寬度內插結果。

在本發明之一實施例中，若原點(i,j)為一第二像素(21)，當圖像內容之水平寬度大於垂直寬度，則該寬度內插結果，係從該圖像內容之垂直方向第一像素之第一顏色強度值與模擬第二顏色強度值之色差，以及該圖像內容之垂直方向上下對稱第二像素之第二顏色強度值之平均取得，當圖像內容之水平寬度小於垂直寬度，則該寬度內插結果，係從該圖像內容之水平方向第一像素之第一顏色強度值與模擬第二顏色強度值之色差，以及該圖像內容之水平方向左右對稱第二像素之之第二顏色強度值之平均取得，該步驟302所進行之方向性加權中值濾波中之邊緣特徵係包括該等寬度內插結果。

其中該步驟301之初步內插以及該步驟304之光譜內插係以雙線性內插法(bilinear interpolation)或雙立方內插法(bicubic interpolation)達成。

由於本發明係透過沿著45度或135度的方向去偵測與重建彩色濾光片陣列之邊緣特徵，因此能夠避免於圖像之圖形邊界產生拉鍊狀、色彩重疊以及補色錯誤等失真情況；再者，其結構型態以及步驟方法並非所屬技術領域中之人士所能輕易思及而達成者，實具有新穎性以及進步性無疑。

透過上述之詳細說明，即可充分顯示本發明之目的及功效上均具有實施之進步性，極具產業之利用性價值，且為目前市面上前所未見之新發明，完全符合發明專利要件，爰依法提出申請。唯以上所述著僅為本發明之較佳實施例而已，當不能用以限定本發明所實施之範圍。即凡依本發明專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請　貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

(1)．．．色彩內插裝置

(10)．．．邊緣特徵偵測單元

(11)．．．內插單元

(12)．．．加權中值濾波器

(13)．．．後處理單元

(2)．．．像素陣列

(20)．．．第一像素

(21)．．．第二像素

(22)．．．第三像素

(3)．．．色彩內插方法

300．．．步驟

301．．．步驟

302．．．步驟

303．．．步驟

304．．．步驟

305．．．步驟

第一圖係為本發明之色彩內插裝置之架構圖；

第二圖係為將一像素陣列之複數第一像素之排列方式視為135度交錯的排列方式之示意圖；

第三a圖係為沿著135度的方向去偵測該像素陣列第一方向之邊緣特徵之示意圖；

第三b圖係為沿著135度的方向去偵測該像素陣列第二方向之邊緣特徵之示意圖；

第三c圖係為沿著135度的方向去偵測該像素陣列第三方向之邊緣特徵之示意圖；

第三d圖係為沿著135度的方向去偵測該像素陣列第四方向之邊緣特徵之示意圖；

第三e圖係為沿著135度的方向去偵測該像素陣列第五方向之邊緣特徵之示意圖；

第四a圖係為一圖像內容之水平寬度邊緣特徵之示意圖；

第四b圖係為該圖像內容之垂直寬度邊緣特徵之示意圖；

第五a圖係為一第一像素產生一第二顏色之強度值之第一實施例；

第五b圖係為該第一像素產生該第二顏色之強度值之第二實施例；

第五c圖係為一第三像素產生該第二顏色之強度值之一實施例；以及

第六圖係為本發明之色彩內插方法之方法流程圖。

(1)．．．色彩內插裝置

(10)．．．邊緣特徵偵測單元

(11)．．．內插單元

(12)．．．加權中值濾波器

(13)．．．後處理單元

Claims

一種色彩內插裝置，係適用於一像素陣列，該像素陣列包括複數第一像素、複數第二像素以及複數第三像素，每一第一像素具有一第一顏色之強度值，每一第二像素具有一第二顏色之強度值，每一第三像素具有一第三顏色之強度值，該色彩內插裝置包括：一邊緣特徵偵測單元，係分別將該像素陣列之複數第一像素之排列方式視為45度以及135度交錯的排列方式，再分別從沿著45度以及135度的方向去偵測該像素陣列複數方向之邊緣特徵；一內插單元，係與該邊緣特徵偵測單元連結，係依據該等邊緣特徵對該等第一像素進行內插而產生至少二內插結果，使該等第二像素以及該等第三像素係各自產生該第一顏色之強度值，並對該像素陣列進行光譜內插，使該等第一像素以及該等第二像素係各自產生該第三顏色之強度值，且該等第一像素以及該等第三像素係各自產生該第二顏色之強度值；一加權中值濾波器，係分別與該邊緣特徵偵測單元以及該內插單元連接，並依據該邊緣特徵，對該等內插結果分配不同權重值，並進行方向性加權中值濾波(Directional Weighted Median Filtering)，以決定最佳之該第一顏色之強度值，並對該最佳之該第一顏色之強度值以及進行光譜內插後所產生之該第二顏色以及該第三顏色之強度值進行中間加權中值濾波(Center Weighted Median Filtering)；以及一後處理單元，係與該加權中值濾波器連接，並依據進行中間加權中值濾波後之該最佳之該第一顏色之強度值，以及進行光譜內插後所產生之該第二顏色以及該第三顏色之強度值，產生最後輸出之該第一顏色、該第二顏色以及該第三顏色之強度值。
如申請專利範圍第1項所述之色彩內插裝置，其中該邊緣特徵偵測單元所偵測的邊緣特徵更包括圖像內容之水平寬度與垂直寬度，且該內插單元更依據圖像內容之水平寬度與垂直寬度產生一寬度內插結果，使該等第二像素以及該等第三像素係各自產生該第一顏色之強度值，該加權中值濾波器所進行之方向性加權中值濾波中之內插結果係包括該等寬度內插結果。
如申請專利範圍第1項所述之色彩內插裝置，其中該內插單元所進行之該初步內插以及該光譜內插係以雙線性內插法(bilinear interpolation)或雙立方內插法(bicubic interpolation)達成。
如申請專利範圍第1項所述之色彩內插裝置，其中該第一顏色為綠色，該第二顏色為紅色，該第三顏色為藍色。
如申請專利範圍第1項所述之色彩內插裝置，其中該第一顏色為綠色，該第二顏色為藍色，該第三顏色為紅色。
一種色彩內插方法，係適用於一像素陣列，該像素陣列包括複數第一像素、複數第二像素以及複數第三像素，每一第一像素具有一第一顏色之強度值，每一第二像素具有一第二顏色之強度值，每一第三像素具有一第三顏色之強度值，該色彩內插方法包括步驟：將該像素陣列之複數第一像素之排列方式分別視為45度以及135度交錯的排列方式，再分別沿著45度以及135度的方向去偵測該像素陣列複數方向之邊緣特徵；依據該等邊緣特徵對該等第一像素進行初步內插，以產生至少二內插結果，進行初步內插後，該等第二像素以及該等第三像素係各自產生該第一顏色之強度值；根據該等邊緣特徵，對該等內插結果分配不同權重值，並進行方向性加權中值濾波；根據進行方向性加權中值濾波後之內插結果之該第一顏色之強度值，決定最佳之該第一顏色之強度值；對該像素陣列進行光譜內插，使該等第一像素以及該等第二像素係各自產生該第三顏色之強度值，且該等第一像素以及該等第三像素係各自產生該第二顏色之強度值；以及對該最佳之該第一顏色之強度值以及進行光譜內插後所產生之該第二顏色以及該第三顏色之強度值進行中間加權中值濾波，以決定最後輸出之該第一顏色、該第二顏色以及該第三顏色之強度值。
如申請專利範圍第6項所述之色彩內插方法，其中該等邊緣特徵更包括圖像內容之水平寬度與垂直寬度，並依據圖像內容之水平寬度與垂直寬度，對該等第一像素進行初步內插，以產生至少一寬度內插結果，使該等第二像素以及該等第三像素係各自產生該第一顏色之強度值，該進行方向性加權中值濾波步驟中之內插結果係包括該等寬度內插結果。
如申請專利範圍第6項所述之色彩內插方法，其中該初步內插以及該光譜內插係以雙線性內插法(bilinear interpolation)或雙立方內插法(bicubic interpolation)達成。
如申請專利範圍第6項所述之色彩內插方法，其中該第一顏色為綠色，該第二顏色為紅色，該第三顏色為藍色。
如申請專利範圍第6項所述之色彩內插方法，其中該第一顏色為綠色，該第二顏色為藍色，該第三顏色為紅色。