[发明专利]一种全自动的低视觉假象彩色滤波器阵列模式设计方法

说明书

本发明公开了一种全自动的低视觉假象彩色滤波器阵列模式设计方法，根据待设计彩色滤波器阵列模式生成矩阵模型，并指定该矩阵模型中亮度成分的位置信息，根据亮度成分的位置信息计算出该矩阵模型中色度成分的位置信息，并生成频率结构，以频率结构对应的转换矩阵建立转换矩阵模型；进行迭代计算，判断是否达到预设的最大迭代次数，若否，继续迭代计算，直至达到最大迭代次数；若是，在第三转换矩阵群中选出满足转换矩阵模型的最优转换矩阵，提取出其中的色度成分值和亮度成分值，并加入到频率结构中得到待设计彩色滤波器阵列模式；本发明可以解决现有方法中需要人工参与、计算复杂、易产生视觉假象的问题。

【技术领域】

本发明属于彩色成像技术领域，尤其涉及一种全自动的低视觉假象彩色滤波器阵列模式设计方法。

【背景技术】

彩色图像在每个像素处至少包含三个颜色成分，如红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)，或青色(C)、品红(M)和黄色(Y)。从理论上讲，数码相机要捕捉一幅彩色图像，每个像素应该至少有三个传感器，以便同时感知至少三种颜色的成分。然而，多个传感器价格昂贵，并且难以精确定位。因此，大多数数码相机使用一个单一的覆盖着彩色滤波器阵列的传感器。彩色滤波器阵列是一种硬件，它的大小与传感器相同，并且在每个像素上只允许检测一个颜色成分。彩色滤波器阵列都是周期性的，并定义在方阵上，其中最小周期数组称为彩色滤波器阵列模式。

使用彩色滤波器阵列生成图像的频谱图包含在基带的一个亮度分量和在高频带的独立色度分量的多个调制副本。马赛克图像在频域内的表示形式表现出了去马赛克图像中的视觉假象，即亮度和色度之间的混叠。也就是说，如果亮度和调制后的色度在频域中重叠，那么一些频率分量包含亮度和色度之和，而不是分别包含它们，则去马赛克算法会在独立恢复亮度和色度时产生视觉假象。亮度成分与调制色度成分在频域内的不同排布会造成不同程度的不可逆转的视觉假象，所以彩色滤波器阵列的选择对于去马赛克图像的质量至关重要。

因为彩色滤波器阵列不同的表示方法直接影响到后续的研究，并且在频域内表示彩色滤波器阵列可以记录用其得到的马赛克图像的所有频率信息，所以越来越多的研究者致力于在频域的表示下研究彩色滤波器阵列的设计。但是，目前所有的频域设计方法均有一定缺陷，如设计过程需要人工参与，当彩色滤波器阵列模式的尺寸很大时，计算复杂且费时，并且设计出的彩色滤波阵列模式亮度成分与调制色度成分在频域内的不同排布会造成不同程度的不可逆转的视觉假象。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种全自动的低视觉假象彩色滤波器阵列模式设计方法，以解决现有方法中需要人工参与、计算复杂、易产生视觉假象的问题。

本发明采用以下技术方案：一种全自动的低视觉假象彩色滤波器阵列模式设计方法，包括以下步骤：

根据待设计彩色滤波器阵列模式生成矩阵模型，指定该矩阵模型中亮度成分的位置信息，并计算出该矩阵模型中色度成分的位置信息，并生成频率结构，以频率结构对应的转换矩阵建立转换矩阵模型；

迭代计算：随机生成第一转换矩阵群，通过NSES选择策略结合转换矩阵模型筛选出第一转换矩阵组，将转换矩阵组进行SPX交叉和实值变异，得到交叉转换矩阵组和变异转换矩阵组，将第一转换矩阵组、交叉转换矩阵组和变异转换矩阵组合并为第二转换矩阵群，根据第二转换矩阵群采用最优个体保留机制，产生第三转换矩阵群；

判断是否达到预设的最大迭代次数，若否，继续迭代计算，直至达到最大迭代次数；若是，在第三转换矩阵群中选出满足转换矩阵模型的最优转换矩阵，提取出其中的色度成分值和亮度成分值，并加入到频率结构中得到待设计彩色滤波器阵列模式。