[发明专利]一种RGBW图像联合去马赛克和去模糊方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术领域，特指一种RGBW图像联合去马赛克和去模糊方法。

背景技术

现代的光学系统中，图片质量会因光学误差而降低，并且绝大多数具有球面镜结构的单凸透镜都会受到例如色差、球差、慧差等影响。为了解决这种困境，现有的光学成像系统主要是通过复杂的组合镜片来弥补单镜片的像差，例如单反相机的镜头可能包含数十个独立的单镜片或镜片组。但是，复杂组合镜头的设计在提高成像质量的同时，无疑也大大增加了镜头设计制造的成本，而且镜头的体积和重量也随之增加。因此，如何在消除简单镜片组像差，保证成像质量的同时，降低镜头的设计制造成本，使其更加轻便，是未来光学成像系统的发展趋势。简单透镜系统在许多科学领域都有潜在前景，例如无人机、遥感成像以及医学成像。

近年来，随着图像复原技术的快速发展，图像去模糊等方法越来越成熟，镜头中某些消除像差和修正几何畸变的镜片可由去模糊等计算摄影技术代替，因此，简单透镜成像与计算摄影技术的结合也逐渐成为一个新的研究方向。

一般采用带彩色滤波阵列(CFA)的图像传感器获取彩色图像，其中最常用的是Bayer 格式CFA，Bayer由绿(g)、红(r)、蓝(b)像素组成。RGBW格式在此基础上通过增加白色(w) 像素，以增强低照度成像性能。RGBW格式图像中，2*2个相邻像素中包含了r、g、b、w四个像素。

对于简单透镜成像系统而言，因拍摄图像存在较大模糊，需要在完成RGBW图像向RGB 图像转换后对图像进行去模糊处理。但是，在RGBW图像向RGB图像转换的去马赛克流程中，容易引人不同通道间图像噪声，使后续的图像模糊核估计不准确，从而影响图像去模糊质量，比如产生振铃现象。为此，本发明提出直接在RGBW格式图像上先进行模糊核估计，再通过去马赛克操作，获得真实的RGB颜色通道模糊核，对去马赛克后的RGB图像进行去模糊，以得到高质量的清晰图像。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种RGBW格式图像去马赛克和去模糊方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：根据RGBW成像格式，抽取y_RGBW图像中r、g、b、w通道像素，构成4幅单通道图像：y_R、y_G、y_B、y_W，其中y_R、y_G、y_B、y_W的图像大小是y_RGBW的1/4；

S2：采用盲卷积估计方法估计图像y_R、y_G、y_B、y_W的模糊核：k_r、k_g、k_b、k_w，使得：

其中，x_r、x_g、x_b、x_w分别是y_R、y_G、y_B、y_W对应的清晰图像，n_r、n_g、n_b、n_w是图像噪声，模糊核大小为：R*R；

S3：创建2R*2R大小的矩阵M，根据RGBW成像格式，将k_r、k_g、k_b、k_w中元素看着 r、g、b、w像素值依次填入矩阵M中，使M成为一个RGBW格式模糊核，即：在M中2*2 元素内包含了r、g、b、w通道的模糊核取值；

S4：把矩阵M看着RGBW格式图像，采用RGBW格式去马赛克方法，把矩阵M转换为RGB三通道矩阵M'；

S5：取M'中g通道数据，作为图像y_RGB的模糊核估计矩阵，通过反卷积操作得到清晰图像x_RGB。

优选地，在步骤S5，取M'中r、g、b通道数据分别作为r、g、b通道像素的模糊核，对图像y_RGB的r、g、b通道进行反卷积操作，得到清晰图像x_RGB。

在步骤S1中采用Krishnan提出的盲卷积估计出图像对应的模糊核，其中盲卷积求解模糊核问题的目标函数可表述为：