基于FPGA的Bayer图像彩色恢复快速算法研究及实现

分析了一种基于Bayer滤色矩阵的图像彩色恢复快速算法,该算法采用考虑相关性的边缘定向线性插值法,运算速度快,恢复图像边缘清晰,并使用FPGA实现上述算法,充分发挥FPGA的并行处理能力,大大提高了运算速度。

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第 7卷第 1 3期 20 07年 7月 17 - 1 (0 7 1 - 8 43 6 11 9 20 )33 4 ) 8 0

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术

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S in e T c n l g n gn e i g c e c e h o o y a d En i e rn

基于 F G P A的 B yr a e图像彩色恢复快速算法研究及实现彭俊 高伟(中国科学院西安光学精密机械研究所。西安 7 0中国科学院研究生院，, 1 19; 1北京 10 3 00 9)

摘

要

分析了一种基于 B yr ae滤色矩阵的图像彩色恢复快速算法，该算法采用考虑相关性的边缘定向线性插值法，运算速颜色插值 B yr颜色滤波阵列 F G ae PA

度快，复图像边缘清晰，恢并使用 F G P A实现上述算法，充分发挥 F G P A的并行处理能力，大大提高了运算速度。 关键词

中图法分类号 T 821文献标识码 B 5.;

A

近年来，数字图像采集系统以及家用数码相机 D C和数字视频机 D的应用越来越广泛。出于对 V成本与体积的考虑，部分的数字图像采集系统都大采用一块 C D C O作为接收图像的传感器， C/ M S在其感光表面覆盖颜色滤波阵列 C A ( oo ie F C l Fl r r t Ary。颜色滤波阵列上每个格点仅允许通过一种 r ) a

选择好的插值方法对获取高质量图像是非常重要的。一般来说，选用方法越复杂，插值产生的图像质量越高，这需要较长的处理时间，但为使用者带来不便。因此寻找一种适合数字图像采集系统使用的，在处理速度和成像质量方面均达到要求的插值方法就显得十分必要。本文讨论一种基于 F G P A对

颜色分量，使每个感光单元只产生一个分量的灰度值。为了获得全彩色图像，就要用周围像素的像素值近似计算出被滤掉的颜色分量，即颜色插值。常用的 C A类型有 Byr¨、条纹型和马 F ae型 赛克型，由于 B yr C A ( 1 ae型 F图 )具有较好的彩色信号敏感特性和彩色恢复特性，因此应用最为广泛。G R G R G R G R

B yr C A图像进行彩色恢复的快速算法。 ae型 F

1插值算法颜

色插值方法有很多种，常用的算法有邻域插值法、线性插值法、 J立法卷积插值法、 J神经网络插值法、 J考虑相关性的线性插值法等。邻域插值、线性插值法能在图像相对平滑区域得到较好的结果。但是，在图像高频区域，如图像中的边缘处和色差大的区域，样现象不能得到很好地控制。立走方卷积插值算法和神经网络插值算法的特点是图像质量好，但运算时间长。因此，人们更希望对线性插值算法进行改进，保留运算快的特点，同时使图像质量达到可以接受的较好水平。

B G B G B G B G G R G R G R G R

B G B G B G B G G R G R G R G R

B G B G B G B G G R G R G R G R

B G B G B G B G

图 1 B yr色矩阵 ae滤

20 0 7年 3月 6日收到

综合考虑处理速度与图像质量两方面，本文采取考虑相关性的边缘定向线性比率插值法，即通过线性比较判断是沿着垂直方向还是水平方向进行插值，保证插值过程是沿着图像中边缘部分进行，以得到较清晰的边缘效果。

第一作者简介：彭

俊。E— d: j 3 1 6 .o。 m p n 2@13 ci u n

以图 1所提供的彩色数据采样格式为例，对

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