图像Demosaic算法实验报告材料Word下载.docx
《图像Demosaic算法实验报告材料Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《图像Demosaic算法实验报告材料Word下载.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
绿色分量，利用双线性法可以得到：
由于双线性法是单通道之间独立插值，并且始终取3×
3滤波器的平均值，忽
略了细节信息，以及图片三个颜色通道之间的相关性，所以双线性法往往不能得
到满意的插值效果，容易在细线状态结构的边缘处产生锯齿形图案。
（2）自适应插值法
在Bayer格式中，绿色像素占了总像素的一半，也反映了更多的细节，因此，
插值都会优先考虑对绿色通道的恢复，而红色和蓝色的比例较少，细节信息少，
需要估算的信息多，失真会明显，为改进算法的性能，多会从改善红色与蓝色通
道着手。
为合理解决边界的插值问题，研究人员提出了基于梯度的插值算法。
为保证
插值是沿着边界进行，而没有跨越边界，在恢复绿色分量时，先通过计算梯度来
检测边界方向，从而选择合适的插值方向。
例如，为恢复出采样点的绿色分量，
先计算出该点水平和竖直方向的梯度算子。
参考图3-1，以B44为例，假设α为该采样点水平方向的梯度，β为竖直方向的梯度，
Laroche则通过计算二阶微分即色度分量来确定边界方向，其中：
如果α<
β，则认为水平方向存在边界的概率比较大，插值会沿着最可能的边
界进行，即在水平方向进行，而水平方向的邻域像素与被插值点的像素的相关性
也会大于竖直方向的像素。
插值结果如下式所示：
如果α>
β，则认为在竖直方向存在边界的概率大，插值在竖直方向进行，插
值结果为：
如果两者相比较相等的话，则认为该像素点处在一个平滑区域内，插值在整
个邻域内进行，认为：
一旦亮度被确定，则色度分量通常是由亮度信号和色度信号的相关性来进行
插值。
第二步：
在对红色和蓝色通道插值时，用到的基本思想是基于色差的插值算
法。
色差思想与色比恒定的思想是一致的，它认为在图片的小平滑区域内，色差
是恒定的。
假设（i,j）邻近的一个采样点是（m,n），则有：
上面的等式成立即是利用了色差恒定的原则。
假设我们需要恢复红色通道信息，根据阵列的排列规律，有三种不同的情况，
分别如下：
（1）假设要恢复G34处的红色分量：
（2）假设要恢复G43处的红色分量：
（3）假设要恢复B44处的红色分量：
蓝色通道处理往往是与红色通道一致，必须注意的是在色度值确立之时，已
经获得了整个图片的亮度信号。
经过这两个步骤的处理，可以获得Bayer图片的重构图像。
以上所述，即是自适应插值法的过程。
3、实验结果
原图
Bayer阵列
非自适应插值（双线性）
自适应插值法
4、总结
通过三类图像的比较，可以看出真彩色图像的三个颜色通道之间有很强的相
关性，插值最好结合其相关性，而不能依赖于单通道独立插值；
其次，由于图片
的失真往往出现在高频区域，必须考虑基于边界的插值方案，对图像的区域细节
特征进行分析，使得插值尽可能沿着边界方向，或是使得边界方向插值核的加权
系数尽可能大。
附录：
Matlab代码
%双线性插值
clear;
clc;
I=imread（'
9.jpg'
）;
figure
imshow（I）;
[h,w,c]=size（I）;
[m,n]=size（I）;
m=h,
n=w;
fori=1:
2:
h
forj=1:
w
ifmod（j,2）==1
IMG（i,j,1）=I（i,j,1）;
else
IMG（i,j,2）=I（i,j,2）;
end
end
fori=2:
IMG（i,j,3）=I（i,j,3）;
imshow（IMG）;
%IMG11=rgb2gray（IMG）;
%save（'
Bayer.png'
'
IMG11'
）
IMG=double（IMG）;
m-1
forj=2:
n-1
x11=IMG（i-1,j-1,1）;
x12=IMG（i-1,j+1,1）;
x21=IMG（i+1,j-1,1）;
x22=IMG（i+1,j+1,1）;
IMG（i,j,1）=uint8（（x11+x21+x12+x22）/4）;
ifIMG（i,j,1）==0
IMG（i,j,1）=0.25*（IMG（i,j+1,1）+IMG（i,j-1,1）+IMG（i+1,j,1）+IMG（i-1,j,1））;
IMG（i,j,1）=IMG（i,j,1）;
IMG（i,j,2）=0.25*（IMG（i,j+1,2）+IMG（i,j-1,2）+IMG（i+1,j,2）+IMG（i-1,j,2））;
ifIMG（i,j,2）==0
x11=IMG（i-1,j-1,2）;
x12=IMG（i-1,j+1,2）;
x21=IMG（i+1,j-1,2）;
x22=IMG（i+1,j+1,2）;
IMG（i,j,2）=uint8（0.25*（x11+x21+x12+x22））;
IMG（i,j,2）=IMG（i,j,2）;
fori=3:
forj=3:
x11=IMG（i-1,j-1,3）;
x12=IMG（i-1,j+1,3）;
x21=IMG（i+1,j-1,3）;
x22=IMG（i+1,j+1,3）;
IMG（i,j,3）=uint8（0.25*（x11+x21+x12+x22））;
ifIMG（i,j,3）==0
IMG（i,j,3）=0.25*（IMG（i,j+1,3）+IMG（i,j-1,3）+IMG（i+1,j,3）+IMG（i-1,j,3））;
IMG（i,j,3）=IMG（i,j,3）;
imshow（uint8（IMG））;
%梯度
DD.jpg'
m=h;
R=zeros（m,n）;
G=zeros（m,n）;
B=zeros（m,n）;
R1=zeros（m+4,n+4）;
G1=zeros（m+4,n+4）;
B1=zeros（m+4,n+4）;
R=IMG（:
:
1）;
G=IMG（:
2）;
B=IMG（:
3）;
R1（3:
m+2,3:
n+2）=R;
m+2,1）=R（:
m+2,2）=R（:
m+2,n+3）=R（:
n）;
m+2,n+4）=R（:
n-1）;
R1（1,:
）=R1（4,:
R1（2,:
）=R1（3,:
R1（m+3,:
）=R1（m+2,:
R1（m+4,:
）=R1（m+1,:
G1（3:
n+2）=G;
m+2,1）=G（:
m+2,2）=G（:
m+2,n+3）=G（:
m+2,n+4）=G（:
G1（1,:
）=G1（4,:
G1（2,:
）=G1（3,:
G1（m+3,:
）=G1（m+2,:
G1（m+4,:
）=G1（m+1,:
B1（3:
n+2）=B;
m+2,1）=B（:
m+2,2）=B（:
m+2,n+3）=B（:
m+2,n+4）=B（:
B1（1,:
）=B1（4,:
B1（2,:
）=B1（3,:
B1（m+3,:
）=B1（m+2,:
B1（m+4,:
）=B1（m+1,:
X=cat（3,R1,G1,B1）;
figure,imshow（uint8（X））
fori=4:
m
forj=4:
n
a=abs（2*B1（i,j）-B1（i,j-2）-B1（i,j+2））;
b=abs（2*B1（i,j）-B1（i-2,j）-B1（i+2,j））;
ifa<
b
G1（i,j）=（G1（i,j-1）+G1（i,j+1））/2;
elseifa>
G1（i,j）=（G1（i-1,j）+G1（i+1,j））/2;
G1（i,j）=（G1（i-1,j）+G1（i,j-1）+G1（i,j+1）+G1（i+1,j））/4;
a=abs（G1（i,j-1）-G1（i,j+1））;
b=abs（G1（i-1,j）-G1（i+1,j））;
elseifa>
G1（i,j）=（G1（i,j-1）+G1（i,j+1）+G1（i-1,j）+G1（i+1,j））/4;
a=abs（2*（G1（i,j）-G1（i-1,j+1）-G1（i+1,j-1）））+abs（G1（i-1,j+1）-G1（i+1,j-1））;
b=abs（2*（G1（i,j）-G1（i-1,j-1）-G1（i+1,j+1）））+abs（G1（i-1,j-1）-G1（i+1,j+1））;
R1（i,j）=（R1（i-1,j+1）+R1（i+1,j-1））/2+（2*G1（i,j）-G1（i-1,j+1）-G1（i+1,j-1））/2;
R1（i,j）=（R1（i-1,j-1）+R1（i+1,j+1））/2+（2*（G1（i,j）-G1（i-1,j-1）-G1（i+1,j+1）））/2;
R1（i,j）=（R1（i-1,j-1）+R1（i-1,j+1）+R1（i+1,j-1）+R1（i+1,j+1））/4+（4*G1（i,j）-G1（i-1,j-1）-G1（i-1,j+1）-G1（i+1,j-1）-G1（i+1,j+1））/4;
m-1;
n;
R1（i,j）=（R1（i,j-1）+R1（i,j+1））/2-（G1（i,j-1）+G1（i,j+1））/2+G1（i,j）;
m;
n-1;
R1（i,j）=（R1（i-1,j）+R1（i+1,j））/2-（G1（i-1,j）+G1（i+1,j））/2+G1（i,j）;
%恢复蓝色分量
a=abs（2*（G1（i,j）-G1（i-1,j+1）-G1（i+1,j-1）））+abs（G1（i-1,j+1）-G1（i+1,j-1））;
B1（i,j）=（B1（i-1,j+1）+B1（i+1,j-1））/2+（2*G1（i,j）-G1（i-1,j+1）-G1（i+1,j-1））/2;
B1（i,j）=（B1（i-1,j-1）+B1（i+1,j+1））/2+（2*（G1（i,j）-G1（i-1,j-1）-G1（i+1,j+1）））/2;
B1（i,j）=（B1（i-1,j-1）+B1（i-1,j+1）+B1（i+1,j-1）+B1（i+1,j+1））/4+（4*G1（i,j）-G1（i-1,j-1）-G1（i-1,j+1）-G1（i+1,j-1）-G1（i+1,j+1））/4;
B1（i,j）=（B1（i,j-1）+B1（i,j+1））/2-（G1（i,j-1）+G1（i,j+1））/2+G1（i,j）;
B1（i,j）=（B1（i-1,j）+B1（i+1,j））/2-（G1（i-1,j）+G1（i+1,j））/2+G1（i,j）;
X=uint8（X）;
imshow（X）;
升级会员 