[发明专利]图像的色彩重现方法

说明书

技术领域

本发明关于一种色彩重现方法，特别是一种图像的色彩重现方法。 

背景技术

目前数字相机利用电荷耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)或互补式金氧半晶体管传感器(CMOS sensor)来感测图像。当数字相机要能具有彩色图像感测的能力时，必须在电荷耦合组件或互补式金氧半晶体管传感器的前面加上彩色滤光片(Color Filter，CF)来进行分色的动作。而彩色滤光片通常都是采用红绿蓝(RGB)三原色来进行分色，一般数字相机通常使用单一电荷耦合组件的像素(pixel)来进行色彩撷取，如此将使得每一个像素点只能直接撷取到红绿蓝(RGB)三原色中的某一色彩值，造成同位置上其它的两个色彩值的遗失。 

目前的数字相机中最常见的彩色滤光阵列(Color Filter Array，CFA)，其中绿色(G)、蓝色(B)与红色(R)的像素点数量比例为2∶1∶1，而此种排列方式通常被称为贝尔图案(Bayer pattern)。经由彩色插值方法的数学运算，借以推测重建出每一个像素所遗失的其它色彩值。 

而关于彩色插值方法的种类非常多，但基本上可分为两类，第一类称为固定式图像内插法，属于第一类方法有最邻近点(nearest)内插法、双线性(bilinear)内插法以及色彩平缓转换(Smooth Hue Transition)内插法等等。但因第一类方法在进行插值运算以获得某一像素点中遗落的色彩值时，所取的邻近点相对于像素点的相对位置是固定的，所以第一类方法本身并没有侦测边缘的能力，因此其所重建出来的图像边缘线条部份会产生图像模糊的现象。 

而为能改善上述缺失，称为非固定式图像内插法的第二类方法便被发展出来，此第二类方法在进行内插运算来获得某一像素点中遗落的色彩值时，其所取的邻近点相对于此像素点的相对位置便是不固定的，意即第二类方法本身具有侦测边缘的能力，因此可以降低边缘模糊的现象。例如在3*3彩色滤光阵列中，由不同列的绿色颜色像素的差值与门坎值做比较，来判定感光单元处是否为边缘(edge)区域，据以决定此感光单元处为原始值、内插值或平均值。

然而，若仅依据绿色颜色像素作为判断边缘的参考值时，则在缺少绿色颜色像素的位置所计算出的绿色补偿值常会得到不正确的补偿值。若再依据不正确的绿色补偿值进行其它像素位置的内插计算时，则其它像素位置会得到错误的红色补偿值与蓝色补偿值。 

此外，若使用较大的插值运算矩阵，例如5*7彩色滤光阵列或7*7彩色滤光阵列进行处理，则可以得到较准确的绿色补偿值。但是在使用较大的插值运算矩阵时，则硬件成本则会提高(例如，需增加数字相机的内存大小)。此外，在使用较大的插值运算矩阵时，虽然可得到较准确的绿色补偿值，但是由于处理的像素的数量也增加，所以需要较长的时间进行图像处理，进而提高时间成本。 

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种图像的色彩重现方法，在不需要增加硬件成本与时间成本的情况下，依据不同通道(channel)的颜色像素，对彩色滤镜阵列中的每一个像素利用插值计算产生其相异的颜色值。借以解决公知技术仅依据绿色颜色像素作为判断边缘的参考值，而计算出不正确的补偿值，并解决公知技术需增加硬件成本与时间成本的缺点。 

因此，本发明所揭露的图像的色彩重现方法，应用于彩色滤镜阵列的插值处理(Color Filter Array Interploation，CFAi)过程中重现图像的色彩，色彩重现方法包括：决定插值运算矩阵，其于图像预设的位置范围中进行对图像所具多个颜色像素的插值计算，颜色像素的颜色包括有第一颜色、第二颜色、与第三颜色；从颜色像素中选取出具有第一颜色的目标像素，并将颜色像素中除第一颜色外的其余颜色定义为多个比对像素；执行第一插值程序，分别计算各比对像素的亮度及色度的水平变化值、垂直变化值、与差异值；设定阀值，并利用阀值对各比对像素的水平变化值、垂直变化值、与差异值进行比较；当差异值小于阀值时，则比对像素的颜色变化趋势为平滑趋势，并选择比对像素的水平方向与垂直方向的多个周围颜色像素，分别利用周围颜色像素对所对应的比对像素进行相异颜色的插值计算，使得各比对像素对目标像素均具有相异颜色值；以及执行第二插值程序，利用各比对像素分别具有的相异颜色值对目标像素进行相异颜色的插值计算，以计算得目标像素的目标颜色值。 

其中，上述颜色像素的颜色，为由绿色、红色与蓝色所组成群组。