本實(shí)用新型所涉及一種圖像的去馬賽克裝置，具體是一種基于G模式色彩濾波陣列的去馬賽克裝置。

背景技術(shù)：

數(shù)字圖像采樣裝置的光學(xué)傳感器通常采用CCD(charge coupled device，電荷耦合元件)或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo)體元件)技術(shù)，是由橫豎兩個(gè)方向密集排列的感光元件(CCD或CMOS)組成的一個(gè)二維矩陣，而CCD或CMOS傳感器本身只是一個(gè)單色電子原件，只能響應(yīng)光線的強(qiáng)度，不能響應(yīng)光線的色彩信息。因此，在光線進(jìn)入圖像傳感器的感光陣列之前，需要對光線進(jìn)行基色分離。通過基色分離來過濾其他顏色的光線，使得特定顏色的光線投射到圖像傳感器的感光陣列。常用的基色分離的方法是在圖像傳感器前加上一塊色彩濾波陣列(Color Filter Array，簡稱CFA)，每一個(gè)色彩濾鏡單元對應(yīng)一個(gè)像素，只允許一種顏色的光通過，使得傳感器捕獲的每一個(gè)像素只保留一個(gè)顏色成分。

色彩濾波陣列可以使用不同的模式，目前常用的CFA是Bayer pattern CFA拜耳色彩濾波陣列，如圖1a、圖1b、圖1c和圖1d所示，為其四種不同的像素排列格式，它交替使用一組紅色和綠色濾鏡以及一組綠色和藍(lán)色濾鏡，每一2×2陣列由2個(gè)綠色(G)、1個(gè)紅色(R)和1個(gè)藍(lán)色(B)單元組成，因此能捕獲1/2的綠光、1/4的紅光以及1/4的藍(lán)光。

然而，經(jīng)過拜耳色彩濾波陣列后，圖像傳感器得到的是每一個(gè)像素點(diǎn)只有紅、藍(lán)、綠三種顏色中的一種顏色分量的馬賽克的圖像。為了重建完整的彩色圖像，使得每個(gè)像素點(diǎn)均包括紅、藍(lán)、綠三種顏色分量，需要對CFA圖像進(jìn)行插值算法來去除馬賽克。現(xiàn)有的插值算法很多，包括最近鄰復(fù)制、雙線性插值、三次樣條插值、梯度插值等。

由于現(xiàn)有的實(shí)用新型專利中沒有基于G模式色彩濾波陣列的去馬賽克裝置的專利，因此本實(shí)用新型一種基于G模式色彩濾波陣列的去馬賽克裝置具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，而提供一種基于G模式色彩濾鏡陣列的去馬賽克裝置，通過基于方向判斷的插值方法，先進(jìn)行G分量插值，然后進(jìn)行R/B分量插值，簡化去馬賽克的步驟流程，并使得圖像更加貼近人眼的視覺標(biāo)準(zhǔn)，提高了圖像的清晰度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案：

一種基于G模式色彩濾波陣列的圖像去馬賽克裝置，包括依次連接的原始圖像輸入單元、G分量插值單元、R/B分量插值單元以及去馬賽克后的圖像輸出單元；

所述原始圖像輸入單元用于輸入搭配G模式色彩濾鏡陣列的圖像傳感器捕獲的原始圖像；

所述G分量插值單元用于對原始R、B像素點(diǎn)進(jìn)行G分量插值，根據(jù)R、B像素點(diǎn)鄰域內(nèi)的G分量恢復(fù)R、B像素點(diǎn)的G分量值；

所述R/B分量插值單元用于對原始R/B像素點(diǎn)進(jìn)行B/R分量插值以及對原始G像素點(diǎn)進(jìn)行R、B分量插值，包括一個(gè)對R/B像素點(diǎn)插值B/R分量的子模塊和一個(gè)對G像素點(diǎn)插值R、B分量的子模塊；

所述去馬賽克后的圖像輸出單元用于輸出去除馬賽克后的彩色圖像。

進(jìn)一步地，所述G分量插值單元包括梯度方向判斷模塊和方向插值模塊，梯度方向判斷模塊用于判斷R或B中心像素點(diǎn)水平、垂直、45°和135°斜對角這四個(gè)方向差分梯度值最小的方向；方向插值模塊用于根據(jù)梯度方向判斷模塊的輸出，取該插值方向上相鄰兩個(gè)G值的均值作為該像素點(diǎn)插值的G分量。

進(jìn)一步地，所述R/B分量插值單元包括R/B像素點(diǎn)上的B/R分量插值子單元以及G像素點(diǎn)上R、B分量插值子單元；

R/B像素點(diǎn)上的B/R分量插值子單元用于插值原始R或B像素點(diǎn)上的B/R分量，其包括梯度方向判斷模塊和方向插值模塊，梯度方向判斷模塊用于判斷R或B中心像素點(diǎn)水平及垂直方向上差分梯度值最小的方向；方向插值模塊用于根據(jù)梯度方向判斷模塊的輸出，取該插值方向上最相鄰兩個(gè)B/R分量的均值作為該R/B像素點(diǎn)的B/R分量；

G像素點(diǎn)上R、B分量插值子單元用于插值原始G像素點(diǎn)的R、B分量，即得到R(G)、B(G)。

進(jìn)一步地，所述G像素點(diǎn)上R、B分量插值子單元包括R、B水平或垂直方向上的G像素點(diǎn)插值子單元及R、B斜對角上G像素點(diǎn)插值子單元：

R、B水平或垂直方向上的G像素點(diǎn)插值子單元用于插值位于R、B像素點(diǎn)的水平或垂直方向上的G像素點(diǎn)的R、B分量，該子單元只有一個(gè)方向插值模塊，此模塊取該像素點(diǎn)有R/B分量的方向上的相鄰兩個(gè)R/B分量的均值作為該像素點(diǎn)的R/B分量；

R、B斜對角上G像素點(diǎn)插值子單元用于插值位于R、B像素點(diǎn)斜對角方向上的G像素點(diǎn)的R、B分量，該子單元同樣分為梯度方向判斷模塊和方向插值模塊，其中梯度方向判斷模塊用于判斷該G像素點(diǎn)的45°和135°斜對角方向的差分梯度值最小的方向；方向插值模塊用于根據(jù)方向判斷模塊的輸出，取該插值方向上的R/B分量的均值作為該像素點(diǎn)的R/B分量。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型創(chuàng)新性地在G模式色彩濾波陣列的基礎(chǔ)上進(jìn)行圖像去馬賽克裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，將濾波陣列中的綠色濾鏡提高占比，使圖像更加清晰度，更容易被人眼所接受并對人眼起到一定的保護(hù)作用。

附圖說明

圖1a、圖1b、圖1c和圖1d是現(xiàn)有技術(shù)中CFA拜耳色彩濾波陣列圖。

圖2是本實(shí)用新型的一種G模式色彩濾波陣列。

圖3是本實(shí)用新型的一種G模式色彩濾波陣列的像素結(jié)構(gòu)單元。

圖4是本實(shí)用新型G模式色彩濾波陣列的一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實(shí)用新型的圖像去馬賽克裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本實(shí)用新型圖像去馬賽克裝置一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步的說明。以下實(shí)施例僅對本申請進(jìn)行進(jìn)一步說明，不應(yīng)理解為對本申請的限制。

如圖2示的一種G模式色彩濾波陣列，它包括若干個(gè)大小、形狀相同的像素結(jié)構(gòu)單元(圖3所示)，像素結(jié)構(gòu)單元排列形成G模式色彩濾波陣列。

圖3、4所示的結(jié)構(gòu)單元，像素結(jié)構(gòu)單元1包括第一基本濾鏡單元11和第二基本濾鏡單元12，通過混合排列第一基本濾鏡單元11和第二基本濾鏡單元12而形成一個(gè)4×4陣列的最小結(jié)構(gòu)單元，本實(shí)用新型通過對綠色、藍(lán)色和紅色的濾鏡在像素結(jié)構(gòu)單元1矩陣中的排列方式進(jìn)行更換，實(shí)現(xiàn)了整體色彩濾波陣列綠色的濾鏡比例的大幅提高的技術(shù)效果，且分布和排列方式簡單，易于統(tǒng)一形成并實(shí)現(xiàn)。

所述像素結(jié)構(gòu)單元中每兩個(gè)相同的第一基本濾鏡單元11或第二基本濾鏡單元12成對角線排列方式，使整個(gè)色彩濾波陣列中綠色的濾鏡比例的大幅增加，提高圖像清晰度。

本實(shí)用新型的第一基本濾鏡單元11為一個(gè)2×2陣列，包括3個(gè)G濾鏡和1個(gè)R濾鏡；第二基本濾鏡單元12同樣是2×2陣列，包括3個(gè)G濾鏡和1個(gè)B濾鏡，第一基本濾鏡單元中的R濾鏡與第二基本濾鏡單元中的B濾鏡均位于所在2×2陣列的相同位置，比如在2×2陣列中左上角、右下角、右上角或左下角。以下以R、B濾鏡在2×2陣列中處于右下角為例進(jìn)行說明。

G模式色彩濾波陣列的4×4陣列最小結(jié)構(gòu)單元不限于上述示例。例如改變第一基本濾鏡單元和第二基本濾鏡單元中的R、B濾鏡所處的位置，使其均位于所在2×2陣列的左上角或任意位置，則可排列成不同的陣列結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成原理相同。

所述像素結(jié)構(gòu)單元中的G濾鏡占總濾鏡的比例為3/4，R、B濾鏡分別占總濾鏡的1/8，除邊角外的每個(gè)R、B濾鏡的八鄰域均為G濾鏡。本實(shí)用新型的像素結(jié)構(gòu)單元相互間隔的兩行、相互間隔的兩列的濾鏡均為綠色，其余的濾鏡在其所在的一行或者一列上均相互間隔地呈現(xiàn)紅色或者藍(lán)色，即保證了綠色濾鏡的高比例，又能簡易且有效實(shí)現(xiàn)G模式色彩濾波陣列的圖像清晰度。

如圖5所示，一種G模式色彩濾波陣列的圖像去馬賽克裝置，包括依次連接的原始圖像輸入單元、G分量插值單元、R/B分量插值單元以及去馬賽克后的圖像輸出單元；

所述原始圖像輸入單元用于輸入搭配G模式色彩濾鏡陣列的圖像傳感器捕獲的原始圖像；

所述G分量插值單元用于對原始R、B像素點(diǎn)進(jìn)行G分量插值，根據(jù)R、B像素點(diǎn)鄰域內(nèi)的G分量恢復(fù)R、B像素點(diǎn)的G分量值；

所述R/B分量插值單元用于對原始R/B像素點(diǎn)進(jìn)行B/R分量插值以及對原始G像素點(diǎn)進(jìn)行R、B分量插值，包括一個(gè)對R/B像素點(diǎn)插值B/R分量的子模塊和一個(gè)對G像素點(diǎn)插值R、B分量的子模塊；

所述去馬賽克后的圖像輸出單元用于輸出去除馬賽克后的彩色圖像。

進(jìn)一步地，所述G分量插值單元包括梯度方向判斷模塊和方向插值模塊，梯度方向判斷模塊用于判斷R或B中心像素點(diǎn)水平、垂直、45°和135°斜對角這四個(gè)方向差分梯度值最小的方向；方向插值模塊用于根據(jù)梯度方向判斷模塊的輸出，取該插值方向上相鄰兩個(gè)G值的均值作為該像素點(diǎn)插值的G分量。

進(jìn)一步地，所述R/B分量插值單元包括R/B像素點(diǎn)上的B/R分量插值子單元以及G像素點(diǎn)上R、B分量插值子單元；

R/B像素點(diǎn)上的B/R分量插值子單元用于插值原始R或B像素點(diǎn)上的B/R分量，其包括梯度方向判斷模塊和方向插值模塊，梯度方向判斷模塊用于判斷R或B中心像素點(diǎn)水平及垂直方向上差分梯度值最小的方向；方向插值模塊用于根據(jù)梯度方向判斷模塊的輸出，取該插值方向上最相鄰兩個(gè)B/R分量的均值作為該R/B像素點(diǎn)的B/R分量；

G像素點(diǎn)上R、B分量插值子單元用于插值原始G像素點(diǎn)的R、B分量，即得到R(G)、B(G)。

進(jìn)一步地，所述G像素點(diǎn)上R、B分量插值子單元包括R、B水平或垂直方向上的G像素點(diǎn)插值子單元及R、B斜對角上G像素點(diǎn)插值子單元：

R、B水平或垂直方向上的G像素點(diǎn)插值子單元用于插值位于R、B像素點(diǎn)的水平或垂直方向上的G像素點(diǎn)的R、B分量，該子單元只有一個(gè)方向插值模塊，此模塊取該像素點(diǎn)有R/B分量的方向上的相鄰兩個(gè)R/B分量的均值作為該像素點(diǎn)的R/B分量；

R、B斜對角上G像素點(diǎn)插值子單元用于插值位于R、B像素點(diǎn)斜對角方向上的G像素點(diǎn)的R、B分量，該子單元同樣分為梯度方向判斷模塊和方向插值模塊，其中梯度方向判斷模塊用于判斷該G像素點(diǎn)的45°和135°斜對角方向的差分梯度值最小的方向；方向插值模塊用于根據(jù)方向判斷模塊的輸出，取該插值方向上的R/B分量的均值作為該像素點(diǎn)的R/B分量。

實(shí)施例1：

附圖6為輸入的一幅通過G模式色彩濾鏡陣列得到的原始圖像，下面以此為例進(jìn)行去馬賽克方法演示，詳細(xì)步驟如下：

(1)對原始圖像的R/B像素點(diǎn)進(jìn)行G分量插值，以圖5中B₄₄中心像素點(diǎn)為例，即計(jì)算G(B₄₄)，算法如下：

其中，B₄₄像素點(diǎn)水平方向差分梯度|D_H|＝|G₄₃-G₄₅|，垂直方向差分梯度|D_V|＝|G₃₄-G₅₄|，45°斜對角方向差分梯度|D_45°|＝|G₃₅-G₅₃|，135°斜對角方向差分梯度|D_135°|＝|G₃₃-G₅₅|。

同理，利用上述算法可以計(jì)算出R像素點(diǎn)上的G分量值，以圖5中R₄₆像素點(diǎn)為例：

其中，R₄₆像素點(diǎn)水平方向差分梯度|D_H|＝|G₄₅-G₄₇|，垂直方向差分梯度|D_V|＝|G₃₆-G₅₆|，45°斜對角方向差分梯度|D_45°|＝|G₃₇-G₅₅|，135°斜對角方向差分梯度|D_135°|＝|G₃₅-G₅₇|。

(2)對已進(jìn)行G分量插值的B(R)像素點(diǎn)進(jìn)行R(B)分量插值，同樣以圖5中B₄₄中心像素點(diǎn)為例，即計(jì)算R(B₄₄)，算法如下：

其中，B₄₄像素點(diǎn)水平方向差分梯度|D_H|＝|G₄₃-G₄₅|+α|2G(B₄₄)-G(R₄₂)-G(R₄₆)|,垂直方向差分梯度|D_v|＝|G₃₄-G₅₄|+α|2G(B₄₄)-G(R₂₄)-G(R₆₄)|，0＜α＜1。G(B₄₄)、G(R₄₂)、G(R₄₆)等已通過步驟(1)計(jì)算出。

同理，利用上述算法可以計(jì)算出R像素點(diǎn)上的B分量值，以圖5中R₄₆像素點(diǎn)為例：

其中，R₄₆像素點(diǎn)水平方向差分梯度|D_H|＝|G₄₅-G₄₇|+α|2G(R₄₆)-G(B₄₄)-G(B₄₈)|，垂直方向差分梯度|D_v|＝|G₃₆-G₅₆|+α|2G(R₄₆)-G(B₂₆)-G(B₆₆)|，0＜α＜1。

(3)對原始圖像的G像素點(diǎn)進(jìn)行R、B分量插值，可分為以下三種情況：

①對于原始R、B像素點(diǎn)分布于中心G像素點(diǎn)水平方向上的情況，以圖5中G₄₅像素點(diǎn)為例，即計(jì)算R(G₄₅)及B(G₄₅)，算法如下：

其中，R(B₄₄)及B(R₄₆)已通過步驟(2)計(jì)算出。

②對于原始R、B像素點(diǎn)分布于中心G像素點(diǎn)垂直方向上的情況，以圖5中G₅₄像素點(diǎn)為例，即計(jì)算R(G₅₄)及B(G₅₄)，算法如下：

③對于原始R、B像素點(diǎn)分布于中心G像素點(diǎn)45°和135°斜對角方向上的情況，以圖5中G₅₅像素點(diǎn)為例，即計(jì)算R(G₅₅)及B(G₅₅)，算法如下：

其中，G₅₅像素點(diǎn)45°斜對角方向差分梯度|D_45°|＝|G(R₄₆)-G(R₆₄)|，135°斜對角方向差分梯度|D_135°|＝|G(B₄₄)-G(B₄₆)|。

經(jīng)過上述三個(gè)步驟的插值運(yùn)算，全幅圖像各像素點(diǎn)的RGB分量均已恢復(fù)，從而得到了基于G模式色彩濾鏡陣列的具有較高清晰度的全幅彩色圖像。

如圖6所示是本實(shí)用新型實(shí)施例方法所對應(yīng)的一種基于G模式色彩濾鏡陣列的去馬賽克裝置的結(jié)構(gòu)框圖，包括原始圖像輸入單元、G分量插值單元、R/B分量插值單元以及去馬賽克后的圖像輸出單元，其中：

原始圖像輸入單元用于輸入基于G模式色彩濾鏡陣列的原始圖像，原始圖像中各顏色像素比例為：3/4的G像素，1/8的R像素，1/8的B像素。

G分量插入單元用于對原始R_m，n或B_m，n像素點(diǎn)進(jìn)行G分量插值，得到G(R_m，n)或G(B_m，n)，實(shí)現(xiàn)對R、B像素點(diǎn)的G分量插值。該單元又分為梯度方向判斷和方向插值這兩個(gè)模塊。其中，梯度方向判斷模塊用于判斷R_m，n或B_m，n中心像素點(diǎn)水平、垂直、45°和135°斜對角這四個(gè)方向差分梯度值最小的方向；方向插值模塊用于根據(jù)梯度方向判斷模塊的輸出，取該插值方向上相鄰兩個(gè)G值的均值作為該像素點(diǎn)插值的G分量。

R/B分量插值單元用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能，可分為R/B像素點(diǎn)上的B/R分量插值子單元以及G像素點(diǎn)上R、B分量插值子單元：

①R/B像素點(diǎn)上的B/R分量插值子單元用于插值原始R_m，n或B_m，n像素點(diǎn)上的B/R分量，即得到B(R_m，n)或R(B_m，n)。此子單元同樣分為梯度方向判斷模塊和方向插值模塊。其中，梯度方向判斷模塊用于判斷R_m，n或B_m，n中心像素點(diǎn)水平及垂直方向上差分梯度值最小的方向；方向插值模塊用于根據(jù)梯度方向判斷模塊的輸出，取該插值方向上最相鄰兩個(gè)B/R分量的均值作為該R/B像素點(diǎn)的B/R分量。

②G像素點(diǎn)上R、B分量插值子單元用于插值原始G_m，n像素點(diǎn)的R、B分量，即得到R(G_m，n)、B(G_m，n)。根據(jù)中心G像素點(diǎn)周圍原始R、B像素點(diǎn)分布的不同，G像素點(diǎn)上R、B分量插值子單元又可分為R、B水平或垂直方向上的G像素點(diǎn)插值及R、B斜對角上G像素點(diǎn)插值這兩個(gè)子單元：

i.R、B水平或垂直方向上的G像素點(diǎn)插值子單元用于插值位于R、B像素點(diǎn)的水平或垂直方向上的G像素點(diǎn)的R、B分量。該子單元只有一個(gè)方向插值模塊，此模塊取該像素點(diǎn)有R/B分量的方向上的相鄰兩個(gè)R/B分量的均值作為該像素點(diǎn)的R/B分量。

ii.R、B斜對角上G像素點(diǎn)插值子單元用于插值位于R、B像素點(diǎn)斜對角方向上的G像素點(diǎn)的R、B分量。此子單元同樣分為梯度方向判斷模塊和方向插值模塊。其中，梯度方向判斷模塊用于判斷該G像素點(diǎn)的45°和135°斜對角方向的差分梯度值最小的方向；方向插值模塊用于根據(jù)方向判斷模塊的輸出，取該插值方向上的R/B分量的均值作為該像素點(diǎn)的R/B分量。

去馬賽克后的圖像輸出單元用于輸出去除馬賽克的彩色圖像。

以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。