买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：青岛海泰新光科技股份有限公司

摘要：本发明涉及一种基于FPGA的图像颜色还原的插值方法，以自适应插值方法为基础获得原BAYER图像边缘信息后，根据实际工作环境和各通道颜色相关性建立新的颜色还原公式，在缺失颜色重建过程中，根据重建像素周围像素非重建颜色分量的梯度大小和方向与重建像素处非重建颜色分量的梯度关系还原出BAYER图像中缺失的颜色分量。使还原的颜色分量与沿着边缘方向上梯度变化小的一侧相近，与沿着边缘方向上梯度变化大的一侧相差更大，使其他颜色中包含的细节得到保留和增强，根据新的颜色还原公式插值还原出来的颜色在颜色变化剧烈处消除了传统方法图像边缘处出现伪色问题，图像边缘更加清晰锐利。

主权项：1.一种基于FPAG图像颜色还原的插值方法，其特征在于，包含以下步骤，步骤S1：构建还原BAYER图像绿色分量G时的滑动矩阵序列，具体的讲采用2k+1X2k+1的矩阵，其中k为正整数，1kM且1kN，以图像行列的奇偶作为辨别还原位置处颜色的依据，而当矩阵i,j位置的原BAYER颜色分量为绿色分量Gi,j时不进行还原操作，在进行绿色分量还原时，其矩阵数据读出格式可分为如下两种情况：①当矩阵i,j位置的原BAYER颜色分量为Ri,j红色分量时还原此处缺失的绿色分量Gi,j，其矩阵数据读出格式为： data2k+1… datak… data1 L1 Ri-k,j-k Ri-k,j Ri-k,j+k … … … … Lk Ri,j-k Ri,j Ri,j+k … … … … L2k+1 Ri+k,j-k Ri+k,j Ri+k,j+k ②当矩阵i,j位置的原BAYER颜色分量为Bi,j蓝色分量时还原此处缺失的绿色分量Gi，j，其矩阵数据读出格式为： data2k+1… datak… data1 L1 Bi-k,j-k Bi-k,j Bi-k,j+k … … … … Lk Bi,j-k Bi,j Bi,j+k … … … … L2k+1 Bi+k,j-k Bi+k,j Bi+k,j+k ；步骤S2：计算需要还原绿色分量位置水平或垂直方向上的梯度大小，该位置处梯度边缘计算公式为： 其中m＝{1，2，3...，k}，m为正整数且2m-1≤k，为周边其他颜色分量对重建的绿色分量影响因子,fx为在i,j处的像素数据，当计算水平方向的边缘梯度时，fx±2m和fx±2m±1代表i,j坐标左右偏移2m或者2m±1坐标处的像素数据，当计算垂直方向的边缘梯度时，fx为在i,j处的像素数据，fx±2m和fx±2m±1代表i,j坐标上下偏移2m或者2m±1坐标处的像素数据；步骤S3：以梯度边缘计算公式的计算结果为导向选择插值方向，根据重建像素的周围像素的非绿色分量的梯度大小和方向与重建像素处的非绿色分量的梯度关系决定绿色分量插值还原规则，具体的，根据梯度边缘计算公式的计算得到的i,j坐标处梯度边缘的方向，再沿着边缘的方向进行绿色分量插值还原，Gi，j代表所还原的绿色分量，当沿着水平方向重建绿色分量时，fx为在i,j处的像素数据，fx±2m和fx±2m±1代表i,j坐标左右偏移2m或者2m±1坐标处的像素数据，当沿着垂直方向重建绿色分量时，fx为在i,j处的像素数据，fx±2m和fx±2m±1代表i,j坐标上下偏移2m或者2m±1坐标处的像素数据，插值还原规则遵循如下计算公式：①当且 或者且时, ②当且 或者且时, 步骤S4：将步骤3中得到的绿色分量与原BAYER图像进行数据融合，图像数据位宽变为3Z，基于融合后的图像数据构建出还原红色分量和蓝色分量所需的滑动矩阵，具体讲，将融合后的图像数据进行2h+1X2h+1矩阵构建，h为正整数，1kM且1kN，矩阵数据读出格式可分为下面四种情况：①当矩阵i,j位置只有绿色分量，垂直方向上其他颜色分量为红色分量，水平方向上其他颜色分量为蓝色分量时，其矩阵数据读出格式为： data2h+1… datah… data1 L1 Gi-h,j-h RGi-h,j Gi-h,j+h … … … … Lh GBi,j-h Gi,j GBi,j+h … … … … L2h+1 Gi+h,j-h RGi+h,j Gi+h,j+h ②当矩阵i,j位置只有绿色分量，垂直方向上其他颜色分量为蓝色分量，水平方向上其他颜色分量为红色分量时，其矩阵数据读出格式为： data2h+1… datah… data1 L1 Gi-h,j-h GBi-h,j Gi-h,j+h … … … … Lh RGi,j-h Gi,j RGi,j+h … … … … L2h+1 Gi+h,j-h GBi+h,j Gi+h,j+h ③当矩阵i,j位置存在绿色分量和蓝色分量时，其矩阵数据读出格式为： data2h+1… datah… data1 L1 RGi-h,j-h Gi-h,j RGi-h,j+h … … … … Lh Gi,j-h GBi,j Gi,j+h … … … … L2h+1 RGi+h,j-h Gi+h,j RGi+h,j+h ④当矩阵i,j位置存在绿色分量和红色分量时，其矩阵数据读出格式为： data2h+1… datah… data1 L1 GBi-h,j-h Gi-h,j GBi-h,j+h … … … … Lh Gi,j-h RGi,j Gi,j+h … … … … L2h+1 GBi+h,j-h Gi+h,j GBi+h,j+h ；步骤S5：对原BAYER图像的只有Gi，j绿色分量位置还原出红色分量Ri，j和蓝色分量Bi，j，具体的，矩阵读出格式如步骤S4中第①种和第②种矩阵读出格式所示，插值还原规则遵循如下计算公式：1、当在矩阵i,j位置还原红色分量时，其中Ri，j代表重建的红色分量，fx为在i,j处的红色分量，gx为在i,j处绿色分量，重建公式如下：①当且 或者 且 时, ②当且 或者 且 时, 2、当在矩阵i,j位置还原蓝色分量时，其中Bi，j代表重建的红色分量，fx为在i,j处的蓝色分量，gx为在i,j处绿色分量，重建公式如下：③当且 或者且 时, ④当且或者且 时, 其中p＝{1，2，3...，h}，p为正整数且2p-1≤h，为周边绿色分量对重建的颜色分量影响因子,当沿水平方向还原颜色时，fx为在i,j处与还原颜色相同的颜色分量，fx±2p和fx±2p±1代表i,j坐标左右偏移2p或者2p±1坐标处与还原颜色相同的颜色分量；当沿垂直方向还原颜色时，fx为在i,j处的像素数据，fx±2p和fx±2p±1代表i,j坐标上下偏移2p或者2p±1坐标处与还原颜色相同的颜色分量；当沿水平方向还原颜色时，gx为在i,j处绿色分量，gx±2p和gx±2p±1代表i,j坐标左右偏移2p或者2p±1坐标处与绿色分量；当沿垂直方向还原颜色时，gx为在i,j处的绿色分量，gx±2p和gx±2p±1代表i,j坐标上下偏移2p或者2p±1坐标处绿色分量；步骤S6、对原BAYER图像的只有Ri，j红色分量位置还原出蓝色分量Bi，j或者只有Bi，j蓝色分量位置还原出红色分量Bi，j，需要计算该位置45°和135°方向上的梯度大小，具体的，矩阵读出格式如步骤S4中第③种和第④种矩阵读出格式所示梯度大小计算规则遵循如下计算公式： 其中h＞m＞0，m为正整数，Δf45°i，j和Δf45°i，j分别为45°方向和135°上边缘梯度信息，和分别为45°方向和135°周边其他颜色分量对重建的颜色分量影响因子，fi，j为在i，j处的需要还原的颜色分量，fi+2m-1，j-2m+1、fi-2m+1，j+2m-1分别代表i，j坐标斜45°方向偏移2m±1坐标处与还原的颜色分量相同的颜色分量；fi+2m-1，j-2m+1、fi-2m+1，j+2m-1代表i，j坐标斜135°方向偏移2m±1坐标处与还原的颜色分量相同的颜色分量，gi，j为在i，j处的绿色分量，gi+2m-1，j-2m+1、gi-2m+1，j+2m-1分别代表i，j坐标斜45°方向偏移2m或者2m±1坐标处绿色分量；gi+2m-1，j-2m+1、gi-2m+1，j+2m-1代表i，j坐标斜135°方向偏移2m±1坐标处绿色分量；步骤S7、根据45°和135°方向梯度结果，判断出还原位置处图像梯度的方向，并根据边缘的方向进行颜色重建，datai，j代表着图像中缺少的最后两个位置颜色，根据需要重建的颜色类别，将公式中该位置的此种颜色分量带入即可计算出相应的颜色分量，重建公式如下：①沿45°方向颜色重建时，当且或者且 时， ②沿45°方向颜色重建时，当且或者且 时， ③沿135°方向颜色重建时，当且或者当且 时， ④沿135°方向颜色重建时，当且或者当且 时， 步骤S8、对插值的颜色分量进行数据阈值约束，具体讲，当RGB的绿色分量、红色分量、蓝色分量中某一个或者多个颜色分量数值大于阈值2Z-1时，取值2Z-1，低于阈值2Z-1时取原值，再进行数据融合输出RGB图像数据；基于FPAG图像颜色还原的插值方法使得还原的颜色分量与沿着边缘方向上梯度变化小的一侧相近，与沿着边缘方向上梯度变化大的一侧相差更大，同时图像的边缘更加的清晰锐利，应用于内窥镜摄像系统中可以还原出更丰富的细节，在FPGA中可实现实时流水线处理。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 青岛海泰新光科技股份有限公司 一种基于FPGA的图像颜色还原的插值方法