TWI255550B - Reconstruction method of color information on two-dimensional image - Google Patents

Description

1255550 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種二維影像色彩資訊重建方法，特別是 有關於一種未使用梯度計算方式且可增加判斷效率之二維影像 色彩資訊重建方法。 【先前技術】 ❿ 目前數位相機（Digital Still Camera，DSC)所使用的 感應元件可為電荷搞合元件 （Charge Coupled Device, CCD)或者是互補式金氧半導體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)感應元件。以一個 640x480 畫 素之感應裝置為例，感應裝置由640x480個感應元件所構 成，而每個感應元件上皆配置有彩色濾光片，該彩色濾光 片只允許單一種顏色（如紅色（R)或綠色（G)或藍色（B)) 之光束通過。而紅色（R)、綠色（G)及藍色（B)之彩色 • 濾光片排列，通常為貝爾陣列濾波器的排列方式。 因此，當光線通過彩色濾光片照射至感應裝置之感應 元件時，每個感應元件將僅能感應到一種色光（R或G或B) 的亮度。感應元件即根據感應到的色光之亮度大小對應輸 . 出感應電荷。之後，數位相機再根據這些感應電流，形成 最後的數位彩色影像。 其中，由於每一感應元件僅能感應RGB三色光之其中 一者並產生感應電流，即感應電流一開始所能提供的初成 像，其每一畫素僅具有R或G或B之色彩資訊。因此，一 1255550 開始成像之每一晝素必須透過相鄰晝素且以内插法 色彩資訊，以形成最 (Interpolation)以求得本身之R、 後之數位彩色影像。 —然而，糾像的每-晝素皆以其相鄰畫素用内插法求 得每一晝素之R、G、B色彩資訊時，勢必有許多畫素之R、 G、B色彩資訊非所預期，即產生人眼所無法接^之人造圖 案janifact)。因此，除了使用内插法夕卜，更利用梯度向量 计异的方式，找出初像每一畫素其相鄰晝素色彩資訊之差 ”私度i，根據差異程度，再以每_畫素相鄰晝素之色 彩資訊作為變數，使用經修改過之内插法求得每二晝素所 缺少之R或G或B色彩資訊，此即可對初像上有可能出現 人造圖案的地方進行色彩資訊重建。 通常，可將初成像依據色塊邊界晝素間之色彩資訊差 異程度大小’分為明顯邊界（hardedge)、不明顯邊界（s〇ft 以及平滑地帶（s嶋th _)。接著，根據所區分 邊界或地帶，再❹修改敎*同⑽ 缺少之色彩資訊。 至辑 請參考圖- ’圖-係為習知影像之色彩資訊重建方法 ，不意圖。假設於初像時，Ρϋ位置晝素為具有b之 :，P,、p2、p3、p4位置晝素為具有G之色彩資訊，因此貝 2出P❶位置晝素之G色彩資訊時，則必須透過對 息素於水平以及垂直之相鄰晝素，也就是pi、&、p 位置晝素’作内插法，以求得Pq位置晝素之G色彩資^ 不過，為了避免最後以内插法求得之p。位置晝素之G 色衫貧訊為人眼所無法接受之人造圖案，再以内插法求得 1255550 P°位置晝素之G色彩資訊前，會先判斷p。位置晝素 Z方向之相鄰畫素，即P”P4位置晝素，以及其在垂直方 =相鄰畫素，即純位置晝素，在〇色彩資訊3 ”性。而習知作法為分別對水平方向之p” 色彩資訊作—梯度計算，以及對垂直方向之ρι、p2位旦置素畫之^ =色❹訊作梯度計算，再根據兩方向之梯度差，以判 置晝素落於哪一邊界或地帶，以選擇用修改過之不 同内插法求得p°位置畫素之G色彩資訊。 時，㈣士⑺立置晝素之嶋資訊的 的目广“’欲求之⑴立置畫素之以彩資訊 ”G。’則習知作法為先判斷p。位置畫素雙向之梯度變 匕’八通常為計算ΙΛΗ(水平）—Δν(垂直）卜？，即： I IG3-G4I - | | Gi-G2| | = ? :ΙΔΗ—Λνι>2()，則代表Pg位置晝素為位於明顯邊界， 二以鄰近晝素經内插法後所求得之。為（Μ。）/2。 △νι-10’則代表p。位置畫素為位於不明顯 “，’且 G。等於 3/4(Gi + G2)/2+1/4(G3 + G4)/2。 —ΙΔΗ Λν| < 10，則代表pQ位置晝素為位於平滑地帶， 且 G〇 等於（0, + 62 + 03+04) /4。 φ f’本發明騎對平滑地㈣像之色彩資訊重建所提 ^。其原因在於：以習知作法仍有許多平滑地帶之晝素益 法判斷出，而亦相對造成後續步驟進行上的困擾，除效率 不佳外’易因為高頻雜訊之干擾增加判斷錯誤之機率，以 致人眼無法接受之人造圖案產生。 有鑑於此’本發明提出一種二維影像色彩資訊重建方 !255550 法。本發明可有效判斷出平滑地 *，進而在進行平滑地帶 重建之效率外，重建之品f亦可‘γ重建時，除增加 【發明内容】 本么明的主要目的為提供一種方法 時偵測出影像局部資訊是否屬於平緩變化或n ^斜線邊緣，有效增加·效率。由於—般影像8成以 ^平緩變化或是近45度斜線邊緣，因此以此技術做為影 像貝成重建的第-步驟，可大幅提升計算速度。 為達到上述目的’本發明提丨—種二_像色彩資訊 重建方法，包括試#水平及垂直方向_重建結果，進而 計异其差值是何被人眼所接受，若是表是職素影像局 部為平緩變化或是近45度斜線邊、緣，則依據對晝素其鄰近 晝素作色彩資訊之雙向内插計算結果，作為畫素欲重建之 色彩資訊，反之則否等步驟。 【實施方式】 本發明概念為·在欲重建資訊晝素的水平以及垂直兩 個方向上，以預先決定之第一種方法重建結果，並計算出 兩方向重建結果之差值。若差值在預先決定之容許範圍 内，則依據對該晝素兩方向之重建結果，依預先決定之第 二種計算方法決定出該晝素欲重建之色彩資訊，反之則以 其他方法決定重建結果。 其中，第一種方法係指至少包含同一方向上二畫素以 !25555〇 色彩資訊平均值或色彩資訊加權平均值。預先決定之 ，許範圍可為一預先決定之固定常數，或由欲重建色彩資 矾之晝素的鄰近晝素之色彩資訊計算而得（例如是容許範 圍1常數ι-(鄰近晝素平均值除以常數2)}，常數2為2的 羃次方），又或者是由欲重建色彩資訊之晝素的鄰近晝素之 色彩資訊，查預先決定好之對應表而得。 第二種方法則可為將第一方向重建結果與第二方向重 建結果平均，或為將鄰近晝素色彩資訊平均。 為使貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有 更進一步的認知與瞭解，茲配合圖式詳細說明如後： 5青參考圖^一 ’圖一係為本發明較佳實施例之增加判斷 效率之色彩資訊重建方法之流程圖 。並以圖三5x5畫素之 影像為例來說明，假設Βχχ位置畫素為具有Βχχ色彩資訊， Gxx位置晝素為具有gxx色彩資訊。以求得Β22位置晝素之 G色彩資訊為例說明之： 首先進行步驟201:計算利用水平方向鄰近晝素線性内 差結果Gh，利用垂直方向鄰近晝素線性内差結果Gv，利用 水平與垂直雙向線性内差結果G_n. 較佳實施例為：

Gh =(G21 + G23)/2, Gv -(G12 + G32)/2

Gmean= (G21 + G23+G12 + G32)/4 or Gmean= (Gh + Gv)/2 接著進行步驟202··根據鄰近晝素資訊計算容忍值 (Tolerance—value) =f(資料值），亦即 Tolerance—value 為以一資料值作為變數之函數值。較佳實施例之一為··容 忍值=臨界值TH1 —臨界值ΤΗ0，即容許值= 10 —G_n/32。 丄 255550 資訊經雙向内= 十，203:判斷一畫素其相鄰畫素之色彩 續上述較佳f ’其結果是否可被人眼所接受。延 雙向内插計算彳^，幻晝素其相㈣素之色彩資訊經 是否小於等於步驟是否可被接受。其利用丨Gh~Gv I 計算結果為，，、Θ1，02中的容忍、值來判斷。若步驟203之 即根據雙向内插叶？:2位置畫素之G色彩資訊之重建， Gv)/2,即G °斤、、、。果之平均，也就是G22=(Gh + 資1匕為步驟204A，且B22位置晝素之G色彩 若步驟203 22告-段落。 备3之计异結果為，，否”，則代表B22位置晝 因轮R9:像局部並非平緩變化區域亦非近45度斜線邊緣， 因此B22位罟金| + 兩、 旦素之G22資訊無法以雙向内插得到，因此 而以八他方法對β22位置之G色彩資訊所屬之例如明顯邊 界或不明顯邊界作後續對應之色彩資訊重建，此為步驟 204Β。 可 將此上述步驟以虛擬程式語言（pseudo code)描述， 寫成： if ( | Gh—Gv | STolerance—value) G22 = (Gh+Gv)/2 else goto next step end 值得注意的是，步驟203除了以（I Gh — Gv I $ Tolerance—value作為判斷式外，還可以Z\D= I G12 — 1255550 G21 I + I G12-G23 | + | G32-G21 | + | G32-G23 | ^ Tolerance_value作為判斷式。因此，另一較佳實施例之 方法可描述為： if ( Tolerance—value) G22 = (Gh + Gv)/2 else goto next step end ? AD= I G12 —G21 I + I G12 —G23 | + | G32 —G21 | + | G32-G23 I 〇 由於本發明概念為利用水平内插結果與垂直方向内插 結果之差去判斷晝素若是以其相鄰晝素經雙向内插計算後 是否符合人眼所能接受，可被接受時表是影像局部區域為 平緩變化區域或是近45度斜線邊緣。因此本發明提供一種 增加效率與降低人造圖案（Art if acts)之色彩資訊重建方 法，直接利用一判斷式同時偵測出影像局部資訊是否屬於 平緩變化或是近45度斜線邊緣，若是則可直接利用水平内 插結果與垂直方向内插結果平均作為晝素重建後之資訊， 由於只利用一判斷式即可同時檢出影像中屬於平緩變化區 域或是近45度斜線邊緣之特徵。較習用技術只能偵測出^ 緩變化區域或是45度斜線邊緣兩者之—的技術判斷效率 更同而且般影像8成以上係屬於平緩變化或是近产 斜線邊緣’因此以此技術做為影像資訊重建的第 ^ 可大幅提升計算速度。 唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能以 1255550 之限制本發明的範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所做 之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫 離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施 狀況。 【圖式簡單說明】 圖一係為習知影像之色彩資訊重建方法之示意圖。 圖二係為本發明較佳實施例之增加判斷效率之二維影像色 > 彩資訊重建方法之流程圖。 圖三係為本發明較佳實施例之增加判斷效率之二維影像色 彩貧訊重建方法之不意圖。 【主要元件符號說明】 201〜204 :步驟

Claims (1)

1. !25555〇 十、申請專利範圍： 1· 一種二維影像色彩資訊重建方法，至少包括： • a•利用欲重建資訊晝素之鄰近畫素依預先決定之第一種 方法計算其在第一方向之重建結果； b·利用欲重建資訊晝素之鄰近畫素計算其在第二方向之 重建結果； C•計算第一方向重建結果與第二方向重建結果之差值， 馨 並檢查此一差值是否在預先決定之容許範圍内；以及 d•若是，則依據對該畫素其第一方向與第二方向之重建 結果依預先決定之第二種計算方法決定出該畫素欲重 建之色彩資訊，反之則以其他方法決定重建社果。 2·如t料利_第丨項所软二_彡像色耗鮮建方 法’其中該a步驟與b步驟中之預先決定之第一種方法 3 Γί至少包含該方向二晝素以上之色彩資訊平均值。 =利範圍第1項所述之二維影像色彩資訊重建方 • 3步驟與b步驟中之預先決定之第-種方法 值。曰v匕含該方向二畫素以上之色彩資訊加權平均 I申範:第1項所述之二維影像色彩資訊重建方 /、中M C步驟中之預先決定 決定之固定常數。 靶圍可為-預先 = 項所述之二維影像色彩資訊重建方 色彩資2晝由欲重建 6.如申喑雇剎 一素之色衫-貝訊計算而得。 ° 項所述之二维影像色彩資訊重建方

   13 !25555〇 去’其中該e步驟中之預先決定之容範 色彩資訊之畫素的鄰近畫素之色彩f訊可查預先決= 之對應表而得。 疋好 7.=申睛專利範圍第丨項所述之二維影像色彩資訊重建方 f，其中該d步财之預先決定n方法可為將第 方向重建結果與第二方向重建結果平均。 1申請專職㈣丨項所述之4影像色料訊重建方 該d步财之預先決定之第二種方法可為 近畫素色彩資訊平均。 9. ^申請專利範圍第5項所述之二維影像色彩資訊重建方 查本其中該㈣決定之容許範圍可由欲重建色彩資訊之 = 之色彩資訊計算而得’其計算方法係指 】谷；乾—{书'數1_(鄰近畫素平均值除以常數2)}。 建方利範圍第9項所述之二維影像色彩資訊重 建方法，其中該常數2係為2的幕次方。 之1 像& # f訊重建方法，若欲重建資訊晝素 金:旦素垂直方向相鄰兩晝素之色彩資訊分別為-第- :辛t貝ΐ、—第二晝素色彩資訊’水平方向相鄰兩 晝素之色彩資訊分別為—第二圭 素色麥杳1，目，丨w 罘一旦常色杉貝戒、一第四晝 。/貝Λ貝J该晝素色彩資訊重建方法包括： &•計算第一晝素色彩咨^ _ 之絕對值· ^貝Λ減去該第二晝素色彩資訊後 b·计异該第一晝素耷容次 後之絕對值厂 減第四晝素色彩資訊 c.計算該第二晝素色彩資訊減去該第三晝素色彩資訊 !25555〇 . 後之絕對值； .晝素色彩資訊減去該第四畫素色彩資訊 ^步驟、b步驟、C步驟、d步驟的結果相加； f·檢查e步驟的結果是否在預先決定之 以及 + @ 1 '若查是’則，晝素色彩資訊第二畫素色彩資訊，第 • =:'、色衫#訊，第四晝素色彩資訊平均作為該晝素 建之色彩資訊，反之則以其财法蚊重建結果。 2途如中請專利範圍第u項所述之二維影像色彩資訊重 2法’其中該f步驟中之預先決定之容許範圍可為一 預先決定之固定常數。 诸士如申明專利範圍^ 11項所述之二維影像色彩資訊重 法’其中该f步驟中之預先決定之容許範圍可由欲 建色彩資訊之畫素的鄰近畫素之色彩資訊計算而得。 • *古如申請專利範圍第11項所述之二維影像色彩資訊重 ,、A法，其中该f步驟中之預先決定之容許範圍可由 =建色彩資訊之畫素的鄰近畫素之色彩資訊可查預先 決定好之對應表而得。 一 15.如申請專利範圍第㈣所述之二維影像色彩資訊重 — —方法，其中該預先決定之容許範圍可由欲重建色彩資 . 晝素的鄰近畫素之色彩資訊計算而得，其計算方法 係指 谷許^圍{常數丨_(鄰近晝素平均值除以常數〕)}。 ★申明專利範圍第15項所述之二維影像色彩資訊重建 15 ⑧ 1255550 方法，其中該常數2係為2的羃次方。

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