Bayer Demosaicing

文獻中存在多種從拜耳圖案影像插值出彩色影像的演算法(拜耳去馬賽克) 。本節將列舉數個 此類演算法的範例。下表對其進行了彙總:

Algorithm 描述 範例
「最近鄰居濾波器」 根據 [Ada95] 'Nearest Neighbor Demosaicing'
「Bayer3x3filter」 雙線性插值;基於VisualApplets 運算子 BAYER3x3Linear 「拜耳 3x3 去馬賽克」
「Bayer3x3filter」 並啟用白平衡 雙線性插值;基於VisualApplets 運算子 BAYER3x3Linear 並附加白平衡功能 'Bayer 3x3 Demosacing with White Balancing'
「Bayer5x5filter」 雙線性插值;基於VisualApplets 運算子 BAYER5x5Linear 「拜耳 5x5 去馬賽克」
「Bayer5x5filter」 並啟用白平衡 雙線性插值;基於VisualApplets 運算子 BAYER5x5Linear 並附加白平衡功能 'Bayer 5x5 Demosacing with White Balancing'
「拉普拉斯濾波器」 邊緣敏感 'Edge Sensitive Bayer Demosaicing Algorithm'
「原始拉羅什濾波器」 根據 [Lar94] 'Bayer Demosaicing Algorithm According to Laroche'
「改良版拉羅什濾波器」 根據 [Lar94];經修改 'Modified Laroche Bayer Demosaicing Algorithm '
「雙線性拜耳:紅/藍後接綠,綠後接藍/紅」 根據 [Bas13] '拜耳去馬賽克演算法,適用於採用「紅/藍後接綠」與「綠後接藍/紅」色彩模式的雙線性線掃描相機 '
「雙線性拜耳紅/藍→藍/紅 綠→綠」 「拜耳去馬賽克演算法,適用於具有『紅→藍、綠→綠』色彩模式的雙線性線掃描相機」
「拜耳採用 8 位元雙色拜耳圖案進行線掃描相機的去馬賽克處理」 對配備雙色拜耳圖案的racer 2 L CXP 線掃描相機所拍攝的 8 位元拜耳 RAW 圖像進行去馬賽克處理: BiColorRGBG、BiColorGRGB、BiColorBGRG 及 BiColorGBGR 「拜耳採用 8 位元雙色拜耳圖案進行線掃描相機的去馬賽克處理」
「拜耳採用 10 位元雙色拜耳圖案進行線掃描相機的去馬賽克處理」 對racer 2 L CXP線掃描相機(採用雙色拜耳陣列)的10位元拜耳RAW圖像進行去馬賽克處理: 雙色RGBG、雙色GRGB、雙色BGRG 及 雙色GBGR 「拜耳採用 10 位元雙色拜耳圖案進行線掃描相機的去馬賽克處理」
「拜耳採用 12 位元雙色拜耳陣列的線掃描相機去馬賽克技術」 對racer 2 L CXP線掃描相機(採用雙色拜耳圖案)的12位元拜耳RAW圖像進行去馬賽克處理: 雙色RGBG、雙色GRGB、雙色BGRG 及 雙色GBGR 「拜耳採用 12 位元雙色拜耳圖案進行線掃描相機的去馬賽克處理」

表 19. 拜耳去馬賽克示例清單


上述演算法的詳細說明,請參閱相應章節。 在此,我們針對一幅人工測試圖像(圖 234,「人工測試圖像」),簡要概述採用不同去馬賽克方法所獲得的定性結果。

人工測試圖像

圖 234. 人工測試圖像


以下圖示呈現了單一結構的更詳細資訊。由左至右依次為:a) 「原始拉羅什濾波器」 [Lar94], b) 「改良版拉羅什濾波器」,c) 「拉普拉斯濾波器」, d) 「拜耳 5×5 濾波器」, e) 最近鄰插值法,以及 f) 「拜耳 3x3 濾波器」:

直邊

圖 235. 直尺


對角邊緣

圖 236. 對角邊


弧形邊緣

圖 237. 彎曲邊緣


週期結構

圖 238. 週期結構


針對人工測試影像, 「原始拉羅什濾波器」 根據拉鍊效應與假色效應的觀察,呈現出主觀上最佳的結果。 而 「改良版拉羅什濾鏡」 僅有輕微的拉鍊效應,其表現可與 「拉普拉斯濾波器」相當。至於 「拉普拉斯濾波器」 而言,在彎曲邊緣和對角邊緣處會出現許多假色像素。 「拜耳5x5濾波器」 會產生明顯的拉鍊效應,而 「最近鄰濾波器」 則呈現明顯的假色效應。在直邊處,此處亦出現強烈的拉鍊效應。 使用 「Bayer3x3濾鏡」處理下,所有邊緣皆顯得模糊。

請注意: 「原始 Laroche 濾波器」 並非總是拜耳去馬賽克的最佳解決方案!在 人工測試影像上,它幾乎不會產生拉鍊效應,但在含有噪點的拜耳 RAW 影像上則可能出現此現象。研究過程中我們發現,該濾波演算法 會受到噪點的影響。 「改良版拉羅什」濾波器 在人工測試圖像上會產生拉鍊效應,但在含有噪聲的拜耳 RAW 圖像上僅會產生輕微的拉鍊效應。在此情況下,該濾波 演算法的表現 不如 「原始拉羅什濾波器」 濾波器受雜訊的影響較小。此外, 「拉普拉斯濾波器」 在人工測試影像上會產生拉鍊效應,但在 帶有雜訊的拜耳測試影像上則無拉鍊效應。此外,此處還會出現假色效應。因此,您必須 根據特定用途,選擇最適合的拜耳去馬賽克演算法。