[发明专利]一种低混叠高稳定性彩色滤波器阵列及其转换矩阵

说明书

本发明公开了一种低混叠高稳定性彩色滤波器阵列及其转换矩阵，由至少一个4*4阵列组成，当4*4阵列为多个时，多个4*4阵列在水平和/或竖直方向依次平铺设置；每个4*4阵列为最小周期单元，均由4*4个像素点组成，每个最小周期单元均由红色单元基、绿色单元基和蓝色单元基混合组成，在每个最小周期单元中红色单元基、绿色单元基和蓝色单元基的参数之和为1，保留至3位小数位；本发明在彩色滤波器阵列的频谱引入色度副本，提高后续去马赛克过程中滤波的精度，减小误差，且在频域内，色度与亮度，色度与色度之间的距离小，有效的减小了混叠。且本发明的去马赛克矩阵的范数小，使得在估计非零混叠成分的过程中产生的误差对后续去马赛克过程的影响小，稳定性好。

【技术领域】

本发明属于彩色成像技术领域，具体涉及一种低混叠高稳定性彩色滤波器阵列及其转换矩阵。

【背景技术】

由于数字彩色成像设备的广泛应用，图像的获取过程受到越来越多研究者的关注。然而，为了获取每个像素点的色彩值，数字彩色成像设备需要使用至少有三个传感器，以便同时感知至少三种颜色的成分，这使得获取图像色彩值后还原图像的过程极为复杂。为了减小尺寸、复杂度和成本，大多数数码相机都会使用一个传感器，传感器上覆盖彩色滤波器阵列，通过彩色滤波器阵列滤除每个像素点的其他颜色，以获取每一个像素点的特定颜色的色彩值。随后使用去马赛克算法对图像进行还原。

彩色滤波器阵列分为周期性和非周期性。因为周期性彩色滤波阵列具有易分析、易制作的优点，所以不仅得到了研究者的关注，且在工业得到了广泛应用。周期性彩色滤波器阵列的排布具有周期性，在分析其性能时只需要考虑最小周期单元，即彩色滤波器阵列模式的排布。

彩色滤波器阵列在频域内设计需要选择亮度成分和色度成分的位置。当亮度成分与色度成分，色度成分与色度成分之间的最小距离越小时，非零混叠成分之间的混叠越大，造成后续去马赛克的滤波的误差大。由彩色滤波器阵列采样生成的马赛克图像进行离散傅里叶变换可以得到频谱图。由于亮度成分和色度成分与 n个颜色基(如RGB)之间是线性关系，又由于亮度成分的唯一存在性，所以色度成分至少有n-1个。亮度成分和色度成分与颜色(如RGB)基的转换矩阵的逆称为去马赛克矩阵，去马赛克矩阵的范数越小，在估计非零混叠成分时产生的误差对恢复全彩图像的影响越小，从而稳定性越好。

然而，现有的彩色滤波器阵列均有一定的缺陷，如在频域内，色度成分位于亮度成分所在的水平轴和竖直轴上或者色度成分和亮度成分之间及色度成分和色度成分之间的距离小，导致后续去马赛克过程中采集这些成分时产生误差，去马赛克矩阵的范数没有达到很小值，稳定性不好，所以低混叠高稳定性对于彩色滤波器的设计至关重要。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种低混叠高稳定性彩色滤波器阵列及其转换矩阵，以降低后续去马赛克过程中混叠和转换误差的几率，有效提高了恢复全彩图像的精度。

本发明采用以下技术方案：一种低混叠高稳定性彩色滤波器阵列，由至少一个4*4阵列组成，当所述4*4阵列为多个时，多个所述4*4阵列在水平和/或竖直方向依次平铺设置；

每个所述4*4阵列均由4*4个最小周期单元组成，每个所述最小周期单元均由红色单元基、绿色单元基和蓝色单元基混合组成，在每个所述最小周期单元中红色单元基、绿色单元基和蓝色单元基的参数之和为1。

进一步的，每个所述4*4阵列中的4*4个最小周期单元中红色单元基参数为绿色单元基参数为蓝色单元基的参数为

本发明的另一种技术方案：一种低混叠高稳定性彩色滤波器阵列对应的转换矩阵，转换矩阵具体为

本发明的有益效果是：本发明在彩色滤波器阵列的频谱引入色度副本，提高后续去马赛克过程中滤波的精度，减小误差，且在频域内，色度与亮度，色度与色度之间的距离小，有效的减小了混叠，结合去马赛克矩阵的范数小，减小估计非零混叠成分的过程中产生的误差对后续去马赛克过程的影响，稳定性好。

【附图说明】