基于Bayer滤波的彩色面阵CCD调制传递函数

介绍了基于Bayer滤波获取彩色图像的方法。根据CCD离散采样的工作特点,构建了采用Bayer滤波的彩色面阵CCD的调制传递函数(MTF)。通过数值计算和实验对基于Bayer滤波的彩色面阵CCD和单色面阵CCD的MTF值进行了对比分析。结果表明,基于Bayer滤波的彩色面阵CCD的MTF值显著低于单色面阵CCD的MTF值。当像元边长与对应中心距相等时,基于Bayer滤波的彩色面阵CCD在Nyquist频率处的MTF为0.067 6,单色面阵CCD在Nyquist频率处的MTF值为0.405 3;分辨率板成像实验表明,相同成像条件下,前者的分辨率比后者的分辨率降低约40%,基本符合MTF对比分析结论。

Bayer图像的准无损压缩方法

介绍了准无损压缩的研究背景和3类准无损压缩方法。提出了针对Bayer格式图像的准无损压缩方法,该方法分为低通滤波预处理、JPEG-LS无损压缩、解压缩和重构4个步骤。实验表明,该方法在较高图像恢复质量情况下比标准JPEG-LS算法有更高的压缩比,而且可通过改变滤波行数实现一定范围内的PSNR可调。

Bayer图像色彩还原线性插值方法

基于Bayer模板的单CCD相机通过彩色滤波阵列采集图像数据,图像中的每个像素只有红、绿、蓝3种颜色分量中的一种,为提高图像分辨率,获取高质量的彩色图像,需要通过色彩还原方法恢复另外两种颜色分量。线性插值方法算法简单、运算速度快,在数字图像色彩还原中经常采用。文章结合Bayer模板结构特点,介绍目前常用的3种色彩还原插值算法,包括基于像素复制法、双线性插值法和高质量插值法,分析和讨论了这些算法的思路和性能特点。通过样本图像色彩还原对比实验,对各种算法进行了图像质量和处理速度性能比较,结果表明,高质量插值法还原图像细节丰富,具有最佳的色彩还原性能。文中最后对色彩还原技术的未来发展趋势进行了展望。

基于Bayer CFA自动白平衡算法的实现

为快速获得高品质彩色图像,提出一种适合嵌入式机器视觉系统处理的Bayer GWR白平衡算法。根据Bayer CFA的结构特点,改变原GWR法输入参数。用红、绿、蓝三分量像素均值代替GWR法GW假设公式中像素总值,用近白点三分量像素均值代替GWR法Retinex假设公式中三分量像素最大值。测试表明:该算法能够有效地减小色温差异,数据计算量小。在主频为600 MHz的智能相机中,对大小为640像素×480像素的Bayer图像数据的处理运行需34 ms,能够满足实际应用对实用性及实时性的要求。

视频卫星影像的Bayer插值重建

视频卫星在成像过程中一般采用Bayer模板,地面处理时需要通过Bayer插值处理才可恢复全彩色的影像。针对视频卫星影像Bayer插值重建中容易出现拉链、噪点和边缘伪彩色等问题,提出一种改进的基于亮度、色度信号重建的滤波方法。首先,通过24张标准柯达影像训练得出Bayer插值重建的带通滤波器;其次,通过带通滤波器提取色度信号,并根据Bayer模型获取初始的重建结果;然后,在绿色空间中,利用梯度信息进行均值区域判断,并在均值和非均值区域中分别进行边缘方向插值和色差域中值滤波更新,有效减少均值区域的插值拉链和噪点现象;最后,在新的色差域中进行红光、蓝光波段的导向插值和中值滤波更新,进一步提升插值精度。采用吉林一号01星和03星的4幅视频影像数据验证本文方法的有效性,结果表明与2种经典的Bayer插值方法相比,提出的改进方法在定性和定量评价上均最优,影像边缘更加锐利、清晰,无明显噪点和伪彩色现象,可用于卫星视频数据的后续处理和应用。

一种改进的Bayer图像彩色恢复差值算法

图像传感器采集到的都是经过滤波镜.片后的Bayer格式马赛克图像,为了恢复丢失掉的色彩信息,必须经过插值计算。针对图像采集系统处理的实时性要求,结合自适应插值法和三角函数法则,提出了一种适用于硬件实现的新算法。给出对算法性能的评估数据和MATLAB仿真图片,对比了算法的处理效果,最后基于实际应用的需求对该算法的硬件实现难度进行了分析。实验结果证明,改进算法在图像边缘的处理上效果更好,基于硬件的实现方式也能保证系统的实时性。

利用信号相关对BAYER格式图像色彩复原

目前将单CCD采集的BAYER CFA格式图像进行色彩复原有两种通用方法:双线性插值和边缘检测.为了降低这两种方法在图像边缘引进错误颜色的数量,根据RGB彩色图像中R、G、B三个色彩通道的高度相关的特性:即在5×5像素的小区域内认为绿色减红色以及绿色减兰色为常数,提出了利用信号相关对BAYER格式图像彩色复原的方法,并通过SNR(信噪比)和NCD(归一化彩色差异规范)两种评估方法进行检测.从实验结果可以看出文中提出的方法相对于通用方法提高了图像的信噪比,锐化了图像的边缘,减少了图像高频信息的错误像素的数量,提高视觉质量.

基于TMS320DM642 BAYER格式图像色彩复原的实现

针对CMOS图像传感器输出的Bayer格式的图像数据,利用TI公司的TMS320DM642数字信号处理器的专用视频端口,可以实现图像捕获、数据传输的无缝连接的特点,构建了以DM642为核心的图像实时处理系统。在DM642中采用两种通用方法(双线性插值、边缘检测)和文中提出的信号相关的方法,将从Bayer公司的CMOS图像传感器所捕获的8位Bayer格式图像数据,转换为24位RGB格式彩色图像数据,并通过PSNR(信噪比)和NCD(归一化彩色差异规范)两种评估方法进行检测。从实验结果可以看出文中提出的方法相对于通用方法提高了图像的信噪比,锐化图像的边缘,减少了图像高频信息的错误像素的数量,提高视觉质量。

单幅Bayer格式图像的快速去雾方法

为了降低雾天对成像的影响,获得实时的去雾效果,对彩色图像处理流程进行改进,提出一种新颖快速的基于Bayer图像和暗原色先验模型的单幅图像去雾方法。针对Bayer图像像素排列特点,对原有暗原色先验去雾算法进行了优化和改进。运用四叉树细分算法估算大气光,根据Bayer图像特点修正了引导滤波器(Guided Filter),并利用修正的滤波器优化大气透射图,恢复出无雾Bayer图像,采用去马赛克及系列后处理算法获得清晰的显示图像。实验结果表明,新方法在一定程度上改善了原算法去雾效果,并显著提高了运算速度。

基于Bayer滤镜的彩色图像复原方法

通过对非自适应的双线性插值法、平滑色调转换插值法、边缘检测插值法、基于模式识别的插值法等几种复杂的保边缘效果更好的插值算法进行应用比较和实验分析,建立了基于模式识别的自适应插值方法的图像边缘样本模型,该方法在匹配图像边缘的基础上进行自适应的插值,取得了最好的复原效果,从而证明了其在空间科学实验应用中的有效性。

Bayer滤波在微观驱油动态图像采集中的应用

根据Bayer模板的特点,提出了一种改进的Gray World-Retinex算法,利用Bayer图像信息量少的特点计算自动白平衡的修正参数,使用该参数进行自动白平衡能够实时快速地得到理想的彩色图像,减少了Gray World-Retinex算法的运算量,使Gray World-Retinex算法的处理时间减少近一半。将该方法应用在微观动态驱油系统中,可以观察到光刻模型中油珠的运动细节。

基于Bayer格式图像的实时色彩还原算法

为了实现大面阵高帧频CMOS相机输出的Bayer格式图像的实时精准还原,恢复其真实色彩,减少整幅图像(特别是边缘图像)的色彩失真,提出一个既能够准确还原图像色彩又能够尽量减少复杂性的算法。首先对目标图像进行预处理,即将图像进行扩大,整幅图像采用统一算法进行色彩还原,以减少边缘处像素单独还原所增加的计算量。而后利用改进的梯度插值,通过计算一个5×5邻域内的水平梯度边缘值和竖直梯度边缘值,统计其两个方向边缘值的和来对边界方向进行仲裁。最后利用G分量插值结果对其他两分量进行还原,从而大大减小了传统算法所引入的色彩失真。用MSE、PSNR两种方法对本文提出的改进算法进行评估,结果表明本方法能够改善图像色彩还原程度、锐化图像边缘、提升计算效率、减少色彩失真。该方法可以实现12k×5k@10 f/s的图像数据实时色彩还原。本算法不仅色彩还原优于传统算法,而且适合使用FPGA实现高速图像数据的实时色彩还原。

FPGA中实现Bayer模板双线性插值算法的改进

针对单板CMOS图像传感器采集的Bayer模板的数据,结合FPGA硬件结构FIFO_DFF构成3×3插值模板,提出一种改进的双线性插值算法。插值过程中利用当前要还原的分量同通道的水平、垂直以及两个对角线方向上的已知分量进行边缘检测,用梯度小的方向的分量进行插值还原缺失的分量。实验结果表明,在FPGA中使用该算法插值得到的图像色彩准确,增强了图像的边缘和细节,图像清晰度高。

高帧频大面阵彩色CMOS相机Bayer滤波器解码算法

在图像处理领域中,利用高帧频大面阵数字相机不仅可以提高图像采集精度,而且也可以捕捉到目标的一些细节动作,更好地测量出目标的运动轨迹与姿态。介绍了高帧频大面阵彩色CMOS相机的Bayer滤波器解码算法,实现了彩色图像输出。这样就能够更好地对一些具有颜色特征的目标进行提取与识别,简化算法,缩短运算时间。

基于梯度局部一致性的自适应Bayer模式彩色图像恢复算法

基于图像局部梯度具有明显一致性先验,提出了一种基于梯度局部一致性的自适应Bayer模式彩色图像恢复算法。算法在恢复绿色通道时首先从垂直和水平两个方向的进行插值,得到候选插值结果。然后根据彩色通道结构相似的特点,提出利用多通道梯度线性加权估计图像局部梯度,并利用引导滤波实现用时域图像边缘结构对图像局部梯度进行一致化校验,从而提高边缘估计的精度。然后将一致化校验后的梯度特征与候选插值进行自适应融合得到最终绿色通道插值。最后依据图像通道之间的结构相似性先验,利用绿色通道结构细节实现对红色和蓝色通道重构图像的修正,从而恢复完整的去马赛克彩色图像。通过在Kodak和IMAX两个数据库进行的有效性验证,并与其他最新方法进行的性能对比,结果表明恢复图像主观视觉特性和客观评价指标都优于传统方法。此外,由于不涉及迭代和网络训练,具有高效性。

大面阵彩色CCD航测相机的辐射定标

以大面阵彩色CCD航测相机为研究对象,分析其成像过程,提出了影响相机辐射响应特性的各个因素,并以此为基础,建立了辐射响应特性模型。分别在暗场和使用积分球的条件下进行了辐射响应标定实验,通过组合更改输入辐亮度、曝光时间和CCD增益等因素对相机的辐射响应特性进行测量和分析。结果表明,相机R、G、B颜色通道随输入辐亮度变化的辐射响应特性并不相同,但在工作谱段范围内均呈线性变化趋势。采用最小二乘法对辐射标定数据进行拟合,一次多项式拟合结果的决定系数R2值均可达到0.999以上。当输入辐亮度不变时,相机输出图像灰度值随曝光时间或CCD增益的变化呈线性变化趋势,从而为其它工作条件下辐射响应特性曲线的推演奠定了理论基础。将相机辐射响应标定结果应用于相机调光功能,成像结果表明,获得的图像亮度适中,图像平均灰度值满足调光要求。

一种CMOS相机色彩还原算法

在靶场光学测量中为了兼顾目标跟踪测量和实况记录,提出一种使用CMOS相机进行色彩还原的方法。设计了基于该方法的硬件平台,并对软件算法的还原质量进行了定量分析。介绍了基于彩色滤波阵列的Bayer滤波算法原理,并建立了数学模型。介绍了双线性插值算法并分析了算法在图像边缘会造成拉链效应的不足,加入了边缘检测方法以克服该缺点。介绍了基于该算法的硬件平台和软件设计。实验结果表明,基于最高峰值比评价方法,还原效果可提高14%左右,时间性能满足实时性要求。改进的算法可以兼顾实时跟踪测量和实况记录的要求,客观判据和主观观感均表明还原效果较好。

彩色宽幅面阵航空相机的非均匀性校正方法

分析某型Bayer阵列彩色宽幅面阵航空相机的成像过程,结合Bayer阵列成像原理,提出相机成像均匀性的各个影响因素。采用实验室内辐射标定的方法获得相机暗电流噪声及像元响应度的测量数据,响应度测量结果表明,在工作谱段范围内,当输出值未达到饱和时,相机各色彩通道像元的响应度曲线接近线性变化,但像面边缘区域的像元响应度较中心区域明显降低。以响应度最高的红色通道为基准,获得等能量输入时各色彩通道的归一化色彩平衡系数,结合各像元响应特性,提出基于辐射亮度反演和等能量色彩平衡系数的非均匀性校正方法,并对相机航空成像图像进行了非均匀性校正,均值、方差及梯度等统计结果表明,校正后图像各个区域各个色彩通道的灰度均值差异明显减小,尤其是红色通道,其左下区域标准方差比由0.201 5降低到0.076 1,说明图像整体亮度更均衡,色调更均匀,校正后图像各个色彩通道的平均梯度较原始图像有所提高,说明校正后图像细节信息更加丰富。

基于全相位DCT／IDCT内插的去马赛克算法

针对消费类摄像设备中的马赛克问题,本文提出了一种基于全相位DCT/IDCT内插滤波器的色差空间去马赛克算法。该方法根据三种颜色图像之间的相关性及采样特点,采用全相位IDCT菱形半带滤波器实现了绿色图像重构,并用全相位延拓DCT内插滤波器实现了红绿色差和蓝绿色差的重构。其中全相位IDCT内插滤波器是纯二维滤波器,且能够直接实现五点梅花形采样矩阵与矩形采样矩阵之间的转换。而全相位延拓DCT内插滤波器能够有效地抑制FIR滤波器的吉布斯效应。实验结果表明,本文算法比双线性内插算法重构图像PSNR最多高6dB,能够保留更多的图像边缘细节,且比自适应算法运算效率高。

可用于数码相机的新型滤色器研究

本文在三色光栅编码摄影技术的基础上提出了新型三色光栅式滤色器 ,并进一步提出了 YIQ色度型滤色器 ,经原理分析和计算机仿真研究发现 ,YIQ型滤色器和现行的 Bayer型滤色器相比 ,在保持获取绿色信号上限频率不变的情况下 ,提高了获取红蓝色信号上限频率 。