去除影像噪聲的修補方法

2023-09-19 07:10:45 1

專利名稱：去除影像噪聲的修補方法
技術領域：
本發明涉及一種影像修補方法，特別有關於一種對經過貝爾圖塊顏色處理所產生 噪聲的數字影像的影像噪聲修補方法。
背景技術：
在感光組件中，由數百萬個感光單元(或像素)組成的數組覆蓋在傳感器的表面。 在受光後整個感光組件的像素數組上的累積電荷在感光組件的一端讀出。將累積電荷通過 一個模擬前端(Analog Front End, AFE)晶片或感光處理器進行量化。為了精確地表現一幅彩色圖像，傳感器的每個像素位置上都需要3種顏色樣本， 最常見被使用的就是RGB三原色。但若在同一個像素位置上設置三層顏色感光組件的話， 會使得數字相機的成本大幅的增加。所以有人提出彩色濾光片數組(color filter array, 以下簡稱CFA)的方式來進行像素顏色受光。當今最廣泛使用的CFA是貝爾圖塊(Bayer pattern)0請參考圖1所示，其為貝爾圖塊示意圖。貝爾圖塊100利用了人眼對綠色強度的 辨別靈敏度大於紅色或藍色的原理。因此，在貝爾圖塊100的彩色濾光片數組中，綠色濾光 片出現的次數是藍色濾光片或紅色濾光片的兩倍，使得每四個像素形成一個單元。濾光片 的排列順序為紅色濾光片與綠色濾光片交替排列；次一列則是由綠色濾光片與藍色濾光片 交替排列。最後由數字攝像處理器根據每一個像素接收的光量進行顏色的內插處理。請參考 表1所示，其為像素的濾光數組的部分列表
B15Gl6表 1以內插計算為例，對於藍色像素與紅色像素位置的綠色像素內插。請參考表1所 示，因為繞在周圍的四個像素都有真實的綠色像素，因此要還原這失去的綠色像素，可用周 遭的綠色像素來進行內插修補，同理紅色像素及藍色像素若失去時，也可用其鄰近區域內 的相同的顏色做內插修補G' 7 = (G3+G6+G8+Gn)/4,R' 7 = (R2+R4+R10+R12)/4,B' 6 = (B5+B7)/2,
其中G，R，B分別代表真實的綠色像素、紅色像素和藍色像素；G'、R'與B'則代 表內插得到的綠色像素值、紅色像素值和藍色像素值。在上述像素的顏色重建後，可以得到貝爾圖塊100所有像素的顏色修正值。在經 過補償後得到下述表2，其為補償後的每一像素各顏色列表。 表2但是僅利用單一種顏色來對進行補償修正的話，容易會出現較遠距離的顏色像素 會嚴重影響此一顏色像素。換句話說，因為數字影像中並非所有貝爾圖塊100的顏色像素 都類似。所以差異性較大的相鄰像素，就會影響到整體均值。這時就會產生數字影像中的噪聲。若對每一個已補償像素進行去噪聲處理，會因為該一像素已經過其它顏色的補 償。所以對去噪聲的效果會有其限制。

發明內容
鑑於以上的問題，本發明的主要目的在於提供一種去除影像噪聲的修補方法，用 於修補貝爾圖塊(Bayerpattern)顏色插補處理所產生的噪聲。為達上述目的，本發明所揭露一種去除影像噪聲的修補方法，修補方法包括下列 步驟選取貝爾圖塊中的部分區域以設定一選取區域；從選取區域逐一選取顏色單元，顏 色單元中至少包括綠色像素、紅色像素與藍色像素；對綠色像素進行第一顏色權重調整，用 以產生一已修正綠色濾波參數；利用已修正綠色濾波參數對紅色像素進行第二顏色權重調 整，用以產生已修正紅色濾波參數；利用已修正綠色濾波參數、已修正紅色濾波參數對藍色 像素進行第三顏色權重調整，用以產生已修正藍色濾波參數；根據已修正綠色濾波參數、已 修正紅色濾波參數與已修正藍色濾波參數對相應位置的像素進行顏色的補償。其中依據下式對綠色像素，進行第一顏色權重調整，得到已修正綠色濾波參數Grecovery = Filterg(G)；紅色像素依據下式與已修正綠色濾波參數，進行第二顏色權重調整，得到已修正 紅色濾波參數Rrecovery = Filterr (R, Grecovery)；藍色像素依據下式、已修正綠色濾波參數與已修正紅色濾波參數，進行第三顏色 權重調整，得到已修正藍色濾波參數Bfecovery PI 11 Grr (B J Rrecovery，Grecovery)。本發明提供一種對影像傳感器所接收的原始影像數據，進行對顏色像素的補強。
4對於每一顏色像素而言，本發明均會對其進行相鄰顏色像素的插補計算，使得此一顏色像 素不僅只有參考到相同顏色像素。藉以減少因為現有顏色差補時所造成的數字影像中的噪聲。有關本發明的特徵與實作，茲配合圖示作最佳實施例詳細說明如下。


圖1為現有技術的貝爾圖塊示意圖；圖2為本發明運作流程示意圖；圖3為本發明對顏色權重調整示意圖；圖4a為對綠色像素進行補償的示意圖；圖4b為對紅色像素進行補償的示意圖；圖4c為對藍色像素進行補償的示意圖；圖4d為對各顏色像素數組的示意圖。主要組件符號說明100貝爾圖塊
300貝爾圖塊
311綠色像素
312紅色像素
313藍色像素
420綠色平滑屏蔽
421綠色像素數組
422補償後的綠色像素
430紅色平滑屏蔽
431紅色像素數組
432補償後的紅色像素
440藍色平滑屏蔽
441藍色像素數組
442補償後的藍色像素
具體實施例方式請參考圖2所示，其為本發明運作流程示意圖。本發明的修補方法包括下列步驟 設定選取區域(步驟S210)，用以選取貝爾圖塊中的部分區域。選取區域為一 m*n像素數 組，選取區域至少包括一個顏色單元。每一個顏色單元包括了綠色像素、紅色像素與藍色像
o從選取區域選取多個顏色單元(步驟S220)，每一顏色單元中包括綠色像素、紅色 像素與藍色像素。根據貝爾圖塊300中的每一種顏色像素分別計算出相應顏色的信噪比 (Signal-to-Noise Rate)，其分別為綠色像素信噪比、紅色像素信噪比與藍色像素信噪比。 信噪比指的是有用信號功率(Power of Signal)與-噪聲功率(Power of Noise)的比例。 請參考式1，其為信噪比的計算公式
Psignal 為信號功率(Power of Signal) ；Pn。ise 為噪聲功率(Power of Noise)；數字 影像大小為M*N像素數組；&」為影像中(i，j)位置未受幹擾的理想信號；為位置所實際 獲得的信號。一般而言，信噪比值越高代表的信號越清楚。對於數字影像而言，信噪比越高 則影像質量越清晰。對綠色像素進行第一顏色權重調整(步驟S230)，用以產生已修正綠色濾波參數。 依據下式2對綠色像素進行顏色權重調整Grecovery = Filterg(G)式 2Grecovery 為已修正綠色濾波參數；Filterg 為綠色通道過濾器。接著，利用已修正綠色濾波參數對紅色像素進行第二顏色權重調整，用以產生已 修正紅色濾波參數(步驟S240)。紅色像素依據下式3與式2所得的已修正綠色濾波參數， 進行第二顏色權重調整Rrecovery = Filter, (R, Grecovery)式 3Rrecovery 為已修正紅色濾波參數；Filter 為紅色通道過濾器。利用已修正綠色濾波參數、已修正紅色濾波參數對藍色像素進行第三顏色權重調 整，用以產生已修正藍色濾波參數(步驟S250)。藍色像素依據下式4、已修正綠色濾波參 數與已修正紅色濾波參數，進行第三顏色權重調整Brecovery 一 Fi lterb (B RreCovery' Grecovery) 4Brecovery 為已修正藍色濾波參數；Filterb 為藍色通道過濾器。最後，根據已修正綠色濾波參數Gra。VCTy、已修正紅色濾波參數R,e。。VCTy與已修正藍 色濾波參數Bre。。VCTy對相應位置的像素進行顏色的補償(步驟S260)。並請配合參考圖3所 示，其為本發明對顏色權重調整示意圖。各顏色通道過濾器可以透過空間域的方式直接修 改像素值(例如屏蔽等)；或者是透過頻率域的方式來濾除數字影像中相應的頻率(例 如Fast Fouriertransform,簡禾爾FFT、discrete cosine transform,簡禾爾DCT 或Discrete Wavelet Transformation，簡稱DWT等)。因為綠色像素311在貝爾圖塊300中所佔的資 料量為紅色像素312與藍色像素313的兩倍。所以綠色像素311的信噪比相較於紅色像素 312或藍色像素313的信噪比為高。因此可以利用綠色像素311來調整紅色像素312與藍 色像素313的權重值。請參考圖4a、圖4b與圖4c所示，其為本發明各顏色像素進行補償的示意圖。在此 為了清楚解說本發明，以平滑屏蔽作為實施例。分別利用三個平滑屏蔽去除影像中的噪聲。每一個屏蔽為3*3數組大小，數組元 素用以調整相應位置的像素值。三個平滑屏蔽分別為綠色平滑屏蔽420、紅色平滑屏蔽 430與藍色平滑屏蔽440，其中綠色平滑屏蔽420、紅色平滑屏蔽430與藍色平滑屏蔽440的 總和為1。圖4a中左方的平面坐標代表一綠色像素數組421，並利用一選取區域圈選部分的綠色像素數組421。接著，根據上式2的結果用以產生對應權重的綠色平滑屏蔽420。將原 始的綠色像素數組421經過的綠色平滑屏蔽420平滑計算。最後，產生圖4a中右方的補償 後的綠色像素數組422。接著根據補償後的綠色像素數組422、綠色像素311的信噪比與紅色像素312的 信噪比產生紅色平滑屏蔽430。在圖4b中左方的平面坐標代表-紅色像素數組431，其平 滑屏蔽平滑處理過程與綠色像素311相似，故不多加贅述。在依據補償後的綠色像素數組 422、綠色像素311的信噪比與補償後的紅色像素數組432與紅色像素312的信噪比產生紅 色平滑屏蔽430。再利用藍色平滑屏蔽440對藍色像素313進行顏色補償處理。圖4c中左 方的平面坐標代表_藍色像素數組441，並根據上述所得到的藍色平滑屏蔽440，並參考綠 色像素311的信噪比與紅色像素312的信噪比、藍色像素313的信噪比產生補償後的藍色 像素數組442。請參考圖4d所示，其為對各顏色像素數組的示意圖。並且將各顏色像素數 組分別利用相應的平滑屏蔽進行其顏色補償，藉以降低噪聲像素的產生。本發明提供一種對影像傳感器所接收的原始影像數據，進行對顏色像素的補強。 對於每一顏色像素而言，本發明均會對其進行相鄰顏色像素的插補計算，使得此一顏色像 素不僅只有參考到相同顏色像素。更進一步的利用其它顏色像素進行當前顏色的權重調 整，藉以減少因為顏色差補過程時所造成的數字影像中的噪聲。雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在不背離本 發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變 和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
一種去除影像噪聲的修補方法，用於修補一貝爾圖塊(Bayer pattern)顏色插補處理所產生的噪聲，其特徵在於，該修補方法包括下列步驟選取該貝爾圖塊中的部分區域以設定一選取區域；從該選取區域逐一選取多個顏色單元，每一該顏色單元中至少包括一綠色像素、一紅色像素與一藍色像素；對該綠色像素進行一第一顏色權重調整，用以產生一已修正綠色濾波參數；利用該已修正綠色濾波參數對該紅色像素進行一第二顏色權重調整，用以產生一已修正紅色濾波參數；利用該已修正綠色濾波參數、該已修正紅色濾波參數對該藍色像素進行一第三顏色權重調整，用以產生一已修正藍色濾波參數；以及根據該已修正綠色濾波參數、該已修正紅色濾波參數與該已修正藍色濾波參數對相應位置的像素進行顏色的補償。
2.如權利要求1所述的去除影像噪聲的修補方法，其特徵在於，該選取區域為一m*n像 素數組，該選取區域至少包括一個顏色單元。
3.如權利要求1所述的去除影像噪聲的修補方法，其特徵在於，在從該選取區域逐一 選取該等顏色單元的步驟後，還包括下列步驟取得該貝爾圖塊中的一綠色像素信噪比、一 紅色像素信噪比與一藍色像素信噪比。
4.如權利要求1所述的去除影像噪聲的修補方法，其特徵在於，依據下式對該綠色像 素進行該第一顏色權重調整，以產生該已修正綠色濾波參數^recovery — Fl Iterg (G)，依據下式與該已修正綠色濾波參數，對該紅色像素進行該第二顏色權重調整，以產生 該已修正紅色濾波參數Rrecovery Pll θΓΓ (R Grecovery)，依據下式、該已修正綠色濾波參數與該已修正紅色濾波參數，對該藍色像素進行該第 三顏色權重調整，以產生該已修正藍色濾波參數Brecovery FilteT*b(B，!^recovery『 ^recovery^，其中，上列式子中的G,e。。VCTy、Rrecovery與B,e。。VCTy 分別為該已修正綠色濾波參數、該已修 正紅色濾波參數與該已修正藍色濾波參數；Filterg、Filterr與Filterb 分別為綠色信道 過濾器、紅色信道過濾器與藍色信道過濾器。
全文摘要
本發明公開了一種去除影像噪聲的修補方法，用於修補貝爾圖塊(Bayer pattern)顏色插補處理所產生的噪聲，修補方法包括下列步驟選取貝爾圖塊中的部分區域以設定選取區域；接著從選取區域逐一選取多個顏色單元，且任一顏色單元中至少包括綠色像素、紅色像素與藍色像素；依序對綠色像素、紅色像素與藍色像素進行顏色權重調整；根據每一顏色權重對選取區域的中像素進行補償用以產生已修正像素。
文檔編號H04N9/04GK101854468SQ20091013361
公開日2010年10月6日 申請日期2009年4月2日 優先權日2009年4月2日
發明者林哲弘, 錢中方 申請人:華晶科技股份有限公司