专利名称：拜尔域信号的图像处理方法与模块的制作方法
技术领域：
本发明是一种用于数字摄像系统的图像处理方法与装置，具体是对数字摄像头Sensor输出的原始信号进行降噪，增强和缩放处理的方法与模块。
背景技术：
目前，公知的数字摄像Sensor的后处理模块中的图像处理模块都是首先将拜尔Bayer域信号插值转换到RGB或YUV域，然后进行降噪，增强和缩放等处理。因为Bayer域用8bits表示一个像素，而RGB或YUV域用24bits表示一个像素。所以先做插值转换的后处理方法，缓冲器(Buffer)资源有很大浪费。
为了减少做图像处理时的缓冲器(Buffer)资源分配，本发明提供一个直接在Bayer图像域进行图像处理的模块。该模块可以对Sensor输出的原始信号进行去伽玛校正de-gamma，降噪，增强和缩放等处理，然后再将它转换为RGB信号以供存储，显示等。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是Sensor采集的原始信号首先经过去伽玛校正de-gamma操作，然后经过Bayer域的降噪滤波器，然后经过Bayer域的增强滤波器，接着通过Bayer域的双线性(Bilinear)滤波器缩放到目标尺寸，最后通过Bayer到RGB转换模块输出。所有图像处理算法工作在Bayer域，所以缓冲器(Buffer)的需求是同样效果的RGB域的处理方法的1/3。
本发明的有益效果是能够有效的节省缓冲器(Buffer)，从而使系统实现成本大大降低。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的流程原理图。
图2是一般Bayer信号的空间分布，R表示该像素的信号为红色，G表示该像素的信号为绿色，B表示该像素的信号为蓝色。
图3是一般的de-gamma函数曲线。
图4是Bayer域降噪滤波器的流程原理图，是图1中的模块3的具体方法图5是Bayer域增强滤波器的流程原理图，是图1中的模块4的具体方法图6是Bayer域的缩放滤波器的流程原理图，是图1中的模块5的具体方法图7是Bilinear插值方法输入像素和输出像素的空间位置示意图。
图1中1摄像头Sensor，2去伽玛校正模块，3降噪模块 4图像增强模块 5缩放模块6Bayer到RGB转换模块具体实施方式
如图1中所示，Sensor(1)输出的原始图像信号连接到去伽玛校正de-gamma模块(2)，去伽玛校正de-gamma利用如图3所示的函数将输入信号转换到线性域，去伽玛校正de-gamma以后的信号输入到降噪滤波器(3)，降噪滤波器输出降噪后的信号到增强滤波器(4)，增强滤波器输出图像增强后的信号到Bilinear缩放滤波器(5)，最后经过低复杂度的Bayer到RGB转换模块成为RGB信号。如图4，降噪滤波器的方法是对于每一个Bayer空间的像素点，如果该像素为绿信号，如图2中的G1，利用它上下相邻两行的4个绿信号G2，G3，G4和G5，分别求得它们与G1的绝对差值|Gi-G1|i＝2~5。如该差值小于一个阈值，将该像素质加到一个和值中sum＝sum+Gi，同时计数器加一，count＝count+1.最后降噪后的信号为G1_out＝sum/count 公式1对于红信号和蓝信号，处理的方法和绿信号类似。只是所选取的相邻信号来自待处理信号的同一行。比如，我们要处理图2中的R1，我们利用R2，R3，R4和R5来处理。
如图5，增强滤波器的方法是对于每一个Bayer空间的像素点，如果该像素为绿信号，如图2中的G1，利用它上下相邻两行的4个绿信号G2，G3，G4和G5，分别求得它们和G1的差值deltai＝Gi-Gl i＝2~5。然后将如果该差值的绝对值大于一个阈值，将该差值加到一个和值中sum＝sum+deltai，同时计数器加一，count＝count+1.最后增强后的信号为G1_out＝G1+sum/count 公式2对于红信号和蓝信号，处理的方法和绿信号类似。只是所选取的相邻信号来自待处理信号的同一行。比如，我们要处理图2中的R1，我们利用R2，R3，R4和R5来处理。
如图6，Bayer域的缩放算法将每个2×2的小方块作为一个单元处理，例如图2中的R6，G7，G8，B6。利用Bilinear的插值算法(后面有介绍)，计算出经过缩放算法的2×2单元。该方法如下假设需要我们整个系统的输入Bayer图像大小为H_in列，H_in行。输出的图像大小为H_out列，V_out行。经过模块5以后，大小为2*H_out列，2*V_out行的Bayer图像。所以模块5的缩放比例为水平2*H_out/H_in，垂直2*V_out/V_in。利用该比例和Bilinear插值方法，将输出的2×2单元计算出。
如图7，Bilinear插值方法是将目标尺寸大小的图反投影到原始图上，每一个单元u_out会投影在4个单元中间(u1，u2，u3，u4)，如果u_out离u1的水平距离为sx，垂直距离为sy。那么，u_out由下式得出u_out＝(1-sx)*(1-sy)*u1+sx*(1-sy)*u2+(1-sx)*sy*u3+sx*sy*u4 公式3Bayer到RGB的转换方法为对于图2中的每个2x2单元，如R6，G6，G7，B6，产生一个像素的RGB值，该像素的颜色值为R＝R6，G＝(G6+G7)/2，B＝B6 公式4该模块的输出尺寸是输入尺寸的1/2。
权利要求
1.一种连接到摄像头，处理原始拜尔Bayer信号的方法和模块。该模块输入是原始拜尔Bayer信号，输出是RGB信号。其特征是在拜尔Bayer信号域进行降噪，增强和缩放等图像处理。
2.根据权利要求1所述的图像处理模块，其特征是采用图4所示的图像降噪方法，在拜尔Bayer域用带阈值判断的降噪滤波器。
3.根据权利要求1所述的图像处理模块，其特征是采用图5所示的图像增强方法，在拜尔Bayer域用带阈值判断的图像增强滤波器。
4.根据权利要求1所述的图像处理模块，其特征是采用图6所示的图像缩放方法，在拜尔Bayer域用双线性(Bilinear)插值方法对图像缩放。
5.根据权利要求1所述的图像处理模块，其特征是将空间上的2x2模块作为一个单元进行图像缩放操作。
6.根据权利要求1所述的图像处理模块，其特征是将空间上的2x2模块作为一个像素，该像素的颜色值由公式4得到。
全文摘要
一种在拜尔Bayer域对图像进行降噪，增强和缩放的方法和模块。该模块对摄像头原始信号进行图像处理，并且输出RGB信号。该模块可以有效的节省缓冲器(Buffer)的数量，并且达到比较好的输出效果。
文档编号H04N5/21GK1933550SQ20061007977
公开日2007年3月21日 申请日期2006年5月18日 优先权日2005年5月26日
发明者罗巍, 李林, 陶叶军, 黄寅 申请人:智多微电子(上海)有限公司