改进的Bayer插值算法及其硬件实现
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朱波(1980-),男,陕西西安人,博士研究生,工程师,主 要研究方向为CCD开发应用与图像处理.

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国家自然科学基金(90920301)重点资助项目 (1.中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119; 2.中国 科学院研究生院,北京 100049; 3.西安交通大学,陕西 西安 710049)


Improved Bayer-pattern demosaicking and its hardware design
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    摘要:

    为了改善彩色恢复效果,降低硬件设计的复杂度 ,提出了一种基于Bayer格式图像彩色插值改进算法。首先,对Bayer格式原图进行二阶 拉普拉斯修正,获取水平方向和垂直方向的绿色分量 V;然 后,计算红色通道和蓝色通道分别与绿色分量的水平色差R-H、B- H和垂 直色差R-V, 再对色差方向插值,得到水平和垂直方向的梯度并进行比较,根据比较结果选择V作为选定像素处 的绿色分量;当整幅图像的绿色分量得到后,利用给定像素周围的4个色差进 行插值计算,分别得到红 色分量,从而完成彩色图像的恢复。试验结果表明, 改进的算法在峰值信噪比(PSNR)上相 比双线性插值(BI)算法,R、G、B三通道均提高15 dB左右,且图像目视细节 丰富,伪彩色得到有效抑制,特 别是硬件实现难度方面和线性算法相当,能够做到硬件实时处理。目前,算法已经在Xilinx FPGA上实现,并工程应用,满足了项目实际需要。

    Abstract:

    In order to improve the quality of dem osaicked images and reduce the complexity of its hardware design,an improved Bay er-p attern demosaicking method is presented.Firstly,the second-order Laplacian inte rpolation filter is adopted to interpolate the missing green samples  H and V at red and blue pixels.And then,in every red or blue location,we calculate the horizontal chrominance values R- H,B-H and vertical ones R-V,B- V.Next,we calculate and compare the horizontal chromi nance gr adient and the vertical one for choosing the missing .After the green channel has been re constructed,we interpola te and as the average of the four nearest neighbors.By now,the full color image is reconstructed.Experimental resu lts prove that on average the improvement is 15dB over the bilinear algorithm (BI) in peak signal-to-noise ratio (PSNR) and it appears to produce visually more pleasant color image details with color artifacts greatly suppressed.Furthermore,the comp utational cost of the proposed algorithm is as simple as the linear algorithm,so the interpolation can be hardw are processed in real time.Now,the proposed algorithm is implemented with Xilinx FPGA and used in our camera system ,and the perfect restoration quality and effectiveness can meet the requirement of system design.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

朱波,汶德胜,王飞.改进的Bayer插值算法及其硬件实现[J].光电子激光,2013,(6):1211~1218

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  • 收稿日期:2012-11-05
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