基于色差空间的低复杂度Bayer图像插值算法

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1、航天返回与遥感第37卷第3期128SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2016年6月基于色差空间的低复杂度Bayer图像插值算法赵亮张宇烽黄长宁（北京空间机电研究所，北京100094）摘要覆盖在传感器表面的彩色滤波阵列(CFA)是CCD/CMOS传感器相机获取图像信息的关键，经过CFA后每个像素点只能获得红、绿、蓝三种颜色中的一种颜色分量。另外缺少的两种颜色分量，需要通过周围像素的值进行插值获得。针对现有插值方法出现的复杂度高、插值还原图像颜色失真和边缘拉链效应问题，设计了一种基于色差空间的低复杂度Bayer图像插值算法。第一步

2、利用5×5模板内的像素值判断插值方向，并用颜色之间的相关性插值获得绿色分量。在分析红、绿、蓝三种颜色相关性的基础上，利用色差原理，先恢复出缺失的绿色分量，再利用恢复出的绿色分量的高频部分替换红（蓝）分量的办法，插值缺失的蓝色和红色分量。利用Matlab程序，对5幅标准测试图和CE5T1试验飞行器自主相机拍摄的图片进行了仿真实验，比较了现有几种插值算法的复杂度和PSNR值。结果显示，文章提出的算法在主观视觉和客观评价方面都具有良好的表现。同时，算法复杂度低，适合硬件实现和图像的实时处理。关键词贝尔图像颜色插值双线性插值峰值信噪比航天遥感中图分类号:TP751

3、.1文献标志码:A文章编号:1009-8518(2016)03-0128-11DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2016.03.015ALowComplexityInterpolationAlgorithmforBayerImageBasedonColorDifferenceSpaceZHAOLiangZHANGYufengHUANGChangning（BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China）AbstractAsingleCCD/CMOSsen

4、sorcameratocaptureimageisbasedontheColorFilterArraycoveredonthesensor,whenthelightpassthroughtheCFA,eachpixelcangetonlyonecolorcomponentofthree-primarycolors(red,green,blue).Inordertorecovertheothertwomissingcolorcomponents,theymustbeobtainedbyinterpolation.Focusingonthecomplexity

5、oftheexistinginterpolationmethods,colordistortionandzippereffectoftheinterpolationimage,thispaperdesignsalowComplexityInterpolationAlgorithmforBayerImageBasedonColorDifferenceSpace.Thefirststepistoestimateinterpolationdirectiontakingadvantageofthepixelsin5×5templateandusethecorrel

6、ationsbetweengreenandredorbetweengreenandbluetointerpolategreencomponents.Basedontheanalysisofthefrequencycorrelationsbetweencolorcomponentsandbyusingthecolordifferenceprinciple,weusethehighfrequencypartofthegreencomponenttointerpolatetogetthemissedredandbluecomponents.ThroughMatl

7、abwecarryoutsimulationexperimentsbasedontheimagescapturedbyourCE5T1camera,andcompareseveralexistinginterpolationalgorithmswiththeproposedalgorithm.Theresultsshowthattheproposedalgorithmperformswellbothinvisualandnumericalaspects.Atthesametimetheproposedalgorithmhasalowcomplexity,s

8、uitableforhardwareimplementationa