CMOS图像传感器插补环节引入噪声及对噪声传播的影响

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1、第28卷第1期2011年2月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．28No．1Feb．201文章编号：2095—1248(2011)Ol-0033一06CMOS图像传感器插补环节引入噪声及对噪声传播的影响李轩，徐宏宇，孙克梅，郎瑶(沈阳航空航天大学电子信息工程学院，辽宁沈阳110136)摘要：研究了CMOS图像传感器图像插补引入色差噪声及对噪声传播产生的影响，建立了问题分析模型．得到规律性的结论：插补本身引入色差噪声。在图像边缘处产生伪彩色及拉链效应，不同插补方法引入不同结构的噪声；插补将各彩色通道不相关噪声变为相关噪

2、声；当输入噪声水平较低时插补产生的伪彩色占主导地位，但噪声变大时，噪声传播将占主导地位。本文结论对CMOS图像传感器设计具有指导意义。关键词：CMOS图像传感器；图像插补；噪声传播；CFA中图分类号：TP722．4文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2011．01．008IntroducedNoiseandPropagationbyCMOSImageSensorInterpolatingLIXuan，XUHong—yu，SUNKe-mei，LANGYao(SchoolofElectronicsInformationEngineering，She

3、nyangAerospaceUniversity，LiaoningShenyang110136)Abstract：ThispaperhasstudiedintroducednoiseanditspropagationbyCMOSimagesensorinterpolating．Byestablishingproblemanalysismodel，theregularconclusionhasbeenobtained．Theinterpolationprocessintroducesthechromaticaberrationnoise，causingfalsecolorandth

4、ezippereffectintheimageedge．Dif-ferentinterpolationmethodintroducesnoisesofdifferentstructures；theinterpolationmakesnon—correlatednoiseatdifferentcoloredchannelbecometherelatednoise．Whentheinputnoiselevelislower，falsecolorproducedthroughinterpolatingoccupiesthedominantposition，butwithnoiseinc

5、reasing，thenoisepropaga—tionwillgraduallyoccupythedominantposition．ThisconclusionisofguidingmeaningtOtheCMOSimagesensordesign．Keywords：CMOSimagesensor；imageinterpolation；noisepropagation；CFA数码相机在图像处理中有它自身的一些特点，由于目前集成电路的限制，大部分传感器在每一像素上只能记录一种颜色光的强度，所以在图像重建的过程中必须用到插补算法【I。4】来恢复全彩色图像。实际的RAW图像是一个较为

6、昏暗的马赛克图像，如果靠得足够近，能够比较清楚地看到红色、绿色、蓝色的点，将RAW图像中每个像素只有一种基色的马赛克图像变换成每个像素包含红、绿、蓝三色的全彩色图像，这个过程常常被称为插补或去马赛克。本文不研究具体的插补算法，而是将研究重点放在插补在图像重建中引入噪声及对噪声传播造成的影响上。这里选取有代表性的3种插补方法参与研究：双线性插补(Bi．1inearInterpolation)”J，凸集投影插补(ProjectionontoConvexSets)旧J。和自适应同质算法插补(A-daptiveHomogeneityAlgorithm)‘71。这里定义RAW图像是指插补前

7、的Bayer格式图像。传感器每一像素颜色值只是红绿蓝三颜色之一，由涂覆在光电图像传感器表面的彩色滤波阵列决定，彩色滤波阵列有多种，现在应用最广收稿日期：2010一ll一20作者简介：李轩(1967一)，男．吉林东丰人．副教授．主要研究方向：图像获取及图像处理．E·mail：Ix_ggoodd@yahoo．com．cn。沈阳航空航天走学擘报第28卷泛的是Bayer格式滤波陴列(ColorFillerA啊y，CFA)．满足GRBG规律．绿色像素数是红色或蓝色像素数的两倍，如图l所示。