濾色陣列插值算法及FPGA設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著數(shù)碼相機(jī)的發(fā)展，Bayer濾波陣列已經(jīng)得到了很廣泛的運(yùn)用，針對(duì)Bayer格式圖像的彩色還原算法研究以及算法的硬件實(shí)現(xiàn)也成了數(shù)碼相機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，所以濾色陣列插值算法已經(jīng)成功占領(lǐng)了圖像處理領(lǐng)域。濾色陣列插值算法發(fā)展了三十多年，已經(jīng)從最簡(jiǎn)單的發(fā)展到現(xiàn)有性能良好的算法。FPGA在圖像處理中的應(yīng)用和圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的完整都將推動(dòng)著濾色陣列插值算法朝著更好的方向發(fā)展。本文主要對(duì)濾色陣列插值算法的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，所取得的成果為：
　

2、　1.對(duì)色彩科學(xué)的發(fā)展及圖像的特性進(jìn)行了研究。主要研究了色彩的形成原因，并且研究了色彩的三種特性，即亮度、色調(diào)和飽和度。為了適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)合，人們逐漸提出了各種色彩空間模型，可以在一些標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)色彩有著更好的詮釋。
　　2.探究了經(jīng)典濾色陣列插值算法?？紤]到圖像中顏色之間所具有的相關(guān)性和圖像在空間上的相關(guān)性，提出了各種濾色陣列插值算法。通過(guò)學(xué)習(xí)并分析了各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)。本文著重研究了四種經(jīng)典濾色陣列插值算法，即雙線性插值算法、基于梯

3、度的像素組插值算法、自適應(yīng)插值算法和反梯度加權(quán)系數(shù)插值算法，并在軟件平臺(tái)上對(duì)其加以驗(yàn)證，可以直觀地觀察到重構(gòu)圖像質(zhì)量的優(yōu)劣。
　　3.對(duì)濾色陣列插值算法的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則進(jìn)行了研究。濾色陣列插值算法性能的優(yōu)劣影響著重建圖像的質(zhì)量，如果算法性能不好，重構(gòu)圖像會(huì)出現(xiàn)比較明顯的鋸齒效應(yīng)等失真現(xiàn)象。因此，探究有效的濾色陣列插值算法評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)具有重要的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。本文主要是從人自身的主觀和定性物理量描述的客觀兩方面探究評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。以柯達(dá)的24幅全彩色

4、圖片作為測(cè)試庫(kù)在MATLAB平臺(tái)上去評(píng)價(jià)了算法恢復(fù)后的圖像質(zhì)量。
　　4.對(duì)濾色陣列插值算法的FPGA設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。FPGA的快速發(fā)展給圖像處理帶來(lái)了新的前進(jìn)動(dòng)力?？紤]到FPGA的并行處理特性，可以同時(shí)進(jìn)行多路不同性質(zhì)的運(yùn)算，較短的計(jì)算時(shí)間，使得FPGA在圖像處理領(lǐng)域有著不可替代的地位。本文主要針對(duì)三種經(jīng)典的濾色陣列插值算法進(jìn)行了FPGA設(shè)計(jì)。通過(guò)比較重構(gòu)圖像的質(zhì)量，可以看出自適應(yīng)插值算法不管是從計(jì)算的復(fù)雜度還是重構(gòu)圖像質(zhì)量來(lái)說(shuō)