專利名稱：彩色影像擷取器的套色演算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彩色影像擷取器的套色演算方法，特別是涉及一種數(shù)字式彩色影像擷取器擷取影像訊號(hào)所使用的套色演算方法，以提高色彩影像的清晰度的彩色影像擷取器的套色演算方法。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字時(shí)代的來臨，再加上相關(guān)軟硬件技術(shù)的蓬勃發(fā)展，使得各種數(shù)字影像擷取(Digital Image Capture)裝置已經(jīng)開始獲得人們的認(rèn)同，并且被廣泛地使用于日常生活之中。例如數(shù)碼相機(jī)(DC)、數(shù)碼攝像機(jī)(DV)等產(chǎn)品，都提供了使用者更便利的生活型態(tài)。
然而，數(shù)字影像擷取裝置的成像品質(zhì)除了與攝取組件，如電荷耦合裝置(Charge Coupled Device，CCD)或CMOS傳感器(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor，CMOS sensor)有很大的關(guān)系之外，其所使用的影像處理芯片的好壞更是具有決定性的影響。
數(shù)字影像攝取組件是通過有許多攝像單元來攝取每一圖素的影像訊號(hào)，但每一攝像單元所攝取的影像訊號(hào)中并非包含有每一圖素的色彩三元色(紅色、藍(lán)色、綠色)，而是以紅、藍(lán)、綠三色濾光器分別置于攝像單元上，例如紅色濾光器上的攝像單元只能攝取紅色圖素影像訊號(hào)，因此每一圖素影像訊號(hào)只有單一顏色，再以水平及垂直排列的方式分別間隔分色排列，請(qǐng)參閱圖1所示，其是本發(fā)明彩色影像擷取器所擷取的色彩元素影像數(shù)組示意圖。
在該影像攝取組件的三色攝像單元的排列中，是以綠色單元為主，且分隔夾雜藍(lán)色單元及紅色單元，再利用一影像處理芯片計(jì)算套色算法，將每一圖素中的其它顏色重建出來。例如，欲重建一紅色圖素R3的綠色值G3’及藍(lán)色值B3’，則因紅色圖素R3的上、下、左、右必為綠色圖素G6、G7、G8、G9，而左上、左下、右上、右下必為藍(lán)色圖素B18、B19、B20、B21，因此，只要分別將紅色圖素R3臨近的綠色圖素G6、G7、G8、G9或藍(lán)色圖素B18、B19、B20、B21求出一平均值，即為該紅色圖素R3所搭配的綠色值G3’及藍(lán)色值B3’。
藉由上述的方式可節(jié)省攝像單元的數(shù)量，以及縮小影像攝取組件的體積，進(jìn)而降低影像攝取組件的成本。然而在影像成像時(shí)，會(huì)在某些顏色的圖像上出現(xiàn)怪異的色點(diǎn)，尤其在顏色變化較大的影像輪廓線邊緣上，會(huì)出現(xiàn)邊緣鋸齒狀的情形，或者輪廓模糊化的情形，這都是利用傳統(tǒng)的套色算法所產(chǎn)生的缺點(diǎn)，而無法獲得有效的改善。
由此可見，上述現(xiàn)有的套色演算方法在實(shí)際制造與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決套色演算方法存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決的道，但長(zhǎng)久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。
有鑒于上述現(xiàn)有的套色演算方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的彩色影像擷取器的套色演算方法，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的套色演算方法，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的套色演算方法存在的缺陷，而提供一種新的彩色影像擷取器的套色演算方法，所要解決的技術(shù)問題是使其利用該套色算法可輕易、正確且快速地重建影像攝取單元所擷取單一顏色圖素的其它遺失的顏色值，減少錯(cuò)誤的顏色重建，不會(huì)使影像模糊化，保留清晰度，采用一個(gè)方法來逼近所需乘法及除法運(yùn)算的精確度，并且此方法只需簡(jiǎn)單的硬件運(yùn)算，從而更加適于實(shí)用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種彩色影像擷取器的套色演算方法，是使用一影像擷取組件擷取一影像訊號(hào)，其中該影像擷取組件包含復(fù)數(shù)三元色(綠、紅、藍(lán))的攝像單元，而每一攝像單元是擷取單一顏色的圖素，并重建該圖素的其它顏色值，其包括以下步驟定義任一紅色圖素R3垂直相鄰的兩綠色圖素為G6及G9，水平相鄰的兩綠色圖素為G7及G8；定義該紅色圖素R3的垂直方向偏離該紅色圖素一個(gè)圖素的兩紅色圖素為R1及R5，水平方向偏離該紅色圖素一個(gè)圖素的兩紅色圖素為R2及R4；計(jì)算該紅色圖素R3的相鄰綠色圖素G6～G9與其兩相鄰該紅色圖素R1～R5平均值的差值，得四個(gè)色差值k1～k4；計(jì)算該四色差值k1～k4所占比重，得四比重值k5～k8；計(jì)算該紅色圖素R3加總所有該色差值k1～k4與比重值k5～k8的乘積，即為該紅色圖素R3的綠色值G3’；定義該紅色圖素R3的左上方、右上方、左下方及右下方的藍(lán)色圖素為B18、B19、B20及B21；以前述方式重建每一紅色圖素的綠色值和每一藍(lán)色圖素的綠色值，因此可得B18～B21的綠色值G18’～G21’；計(jì)算該綠色值G18’～G21’與該藍(lán)色圖素B18～B21的差值，得色差值k11～k14；計(jì)算該綠色值G3’與該色差值k11～k14的加總平均值的差值，即為該R3紅色圖素的藍(lán)色值B3’；以前述方式重建該紅色圖素R1、R2、R4及R5的藍(lán)色值B1’、B2’、B4’及B5’；以前述方式重建該藍(lán)色圖素B18～B21的紅色值R18’～R21’；及重建任一綠色圖素G6～G9的紅色值R6’～R9’及藍(lán)色值B6’～B9’時(shí)，則計(jì)算該綠色圖素G6、G9上、下相鄰的紅色色差值G1’-R1、G3’-R3及左、右相鄰的藍(lán)色色差值G18’-B18’、G19’-B19的平均值的差值，即得該綠色圖素紅色值及藍(lán)色值。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中所述的該四個(gè)色差值k1～k4的計(jì)算公式包括k1＝G6-((R1+R3)/2)；k3＝G9-((R5+R3)/2)；k2＝G7-((R2+R3)/2)；及k4＝G8-((R4+R3)/2)。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中所述的k1～k4公式中，除以2的計(jì)算式是在數(shù)字硬件的處理上，皆為將其計(jì)算結(jié)果的數(shù)值，向右位移一個(gè)位而得的。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中該四比重值k5～k8的計(jì)算公式包括k5＝1/(1+|k1|)；k6＝1/(1+|k2|)；k7＝1/(1+|k3|)；及k8＝1/(1+|k4|)。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中計(jì)算該四比重值k5～k8的步驟中，更包括下列步驟依該四比重值k5～k8的大小比例重新排序，其公式包括k5＝|k1|；k6＝|k2|；k7＝|k3|；k8＝|k4|；及排序k5～k8，使k5≤k6≤k7≤k8。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中重新排序該四比重值k5～k8的步驟后，更包括下列步驟重新分配該四比重值所占的比例，使其綠色值G3’的公式，包括k99＝k5+k6+k7+k8；k98＝k99/2；k97＝k99/4；
k96＝k99/8；若k8＞(k99-k96)，則k95＝(k1*(25-22))+(k2*2)+k3+k4；若k8＞(k99-k97)，則k95＝(k1*(25-23))+(k2*22)+(k3*2)+(k4*2)；若k8＞(k99-k97-k96)，則k95＝(k1*(25-23-22))+(k2*23)+(k3*2)+(k4*2)；若k8＞(k99-k98)，則k95＝(k1*24)+(k2*23)+(k3*22)+(k4*22)；若k8＞(k98-k96)，則k95＝(k1*(24-22))+(k2*(24-22))+(k3*22)+(k4*22)；若上述皆不成立，則k95＝(k1*23)+(k2*23)+(k3*23)+(k4*23)；而G3’＝R3+(k95/25)。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中計(jì)算式在數(shù)字硬件的處理上，是皆為將其數(shù)值向左位移一位，乘以22則向左位移二位，乘以23則向左位移三位，乘以24則向左位移四位，乘以25則向左位移五位，除以25則向右位移五位而得的。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中計(jì)算該四比重值k5～k8的步驟后更包括下列步驟分別計(jì)算該些比重值k5、k6、k7及k8與該總比重值k9的比例，再取代成該些比重值k5、k6、k7及k8，其公式包括k9＝k5+k6+k7+k8；k5＝k5/k9；k6＝k6/k9；k7＝k7/k9；及k8＝k8/k9。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中計(jì)算該紅色圖素R3的綠色值G3’的公式為G3’＝R3+(k5*k1)+(k6*k2)+(k7*k3)+(k8*k4)。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中該色差值k11～k14的計(jì)算公式包括k11＝G18’-B18；k12＝G19’-B19；k13＝G20’-B20；及k14＝G21’-B21。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中計(jì)算該R3紅色圖素的藍(lán)色值B3’的公式為B3’＝G3’-((k11+k12+k13+k14)/22)。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中該B3’)公式中，除以22的計(jì)算式是在數(shù)字硬件的處理上，皆為將其計(jì)算結(jié)果的數(shù)值，向右位移二個(gè)位而得的。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中重建該綠色圖素G6的紅色值R6’及藍(lán)色值B6’的公式，包括k15＝G1’-R1；k16＝G3’-R3；k17＝G18’-B18；k18＝G19’-B19；R6’＝G6-((k15-k16)/2)；及B6’＝G6-((k17-k18)/2)。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中R6’及B6’的公式中，除以2的計(jì)算式是在數(shù)字硬件的處理上，皆為將其計(jì)算結(jié)果的數(shù)值，向右位移一個(gè)位而得的。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中計(jì)算該R3紅色圖素的藍(lán)色值B3’的步驟中，若該藍(lán)色值B3’大于一上限值，則該藍(lán)色值B3’等于該上限值255，若藍(lán)色值B3’小于一下限值，則該藍(lán)色值B3’等于該下限值。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中該上限值為255，該下限值為0。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中重建該綠色圖素G6的紅色值R6’及藍(lán)色值B6’的步驟中，若該紅色值R6’或該藍(lán)色值B6’大于一上限值，則該紅色值R6’或該藍(lán)色值B6’等于該上限值，若該紅色值R6’或該藍(lán)色值B6’小于一下限值，則該紅色值R6’或該藍(lán)色值B6’等于該下限值。
前述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中該上限值為255，該下限值為0。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，為了達(dá)到前述發(fā)明目的，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下本發(fā)明主要提供一種彩色影像擷取器的套色演算方法，首先求出所有紅色圖素或藍(lán)色圖素的綠色值，而計(jì)算任一紅色圖素R3的相鄰綠色圖素與其兩相鄰該紅色圖素平均值的差值，得四個(gè)色差值(k1～k4)，接著計(jì)算該四色差值(k1～k4)所占比重，得四比重值(k5～k8)，再計(jì)算該紅色圖素加總所有該色差值(k1～k4)與比重值(k5～k8)的乘積，即為該紅色圖素R3的綠色值G3’，依前述方式將藍(lán)色圖素取代紅色圖素，計(jì)算所有藍(lán)色圖素的綠色值，再計(jì)算該綠色值與該藍(lán)色圖素的差值，得色差值(k11～k14)，計(jì)算該綠色值與該色差值(k11～k14)的加總平均值的差值，即為該紅色圖素R3的藍(lán)色值B3’；再以前述方式重建該藍(lán)色圖素的紅色值，以及重建綠色圖素的紅色值及藍(lán)色值，計(jì)算綠色圖素上、下相鄰的紅色色差值及左、右相鄰的藍(lán)色色差的平均值的差值，即可得該綠色圖素紅色值及藍(lán)色值。
特別地，本發(fā)明提供上述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中計(jì)算該四個(gè)色差值(k1～k4)的公式，包括k1＝G6-((R1+R3)/2)；k3＝G9-((R5+R3)/2)；k2＝G7-((R2+R3)/2)；及k4＝G8-((R4+R3)/2)。
特別地，本發(fā)明提供上述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中計(jì)算該四比重值(k5～k8)的公式，包括k5＝1/(1+|k1|)；k6＝1/(1+|k2|)；k7＝1/(1+|k3|)；k8＝1/(1+|k4|)；及k9＝k5+k6+k7+k8；計(jì)算該些比重值(k5、k6、k7及k8)與該總比重值(k9)的比例，再取代成該些比重值(k5、k6、k7及k8)，其公式如下k5＝k5/k9；k6＝k6/k9；k7＝k7/k9；及k8＝k8/k9。
特別地，本發(fā)明提供上述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中計(jì)算所有紅色圖素R3的綠色值G3’的公式為G3’＝R3+(k5*k1)+(k6*k2)+(k7*k3)+(k8*k4)。
特別地，本發(fā)明提供上述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其中計(jì)算所有紅色圖素R3的藍(lán)色值B3’的公式為k11＝G18’-B18；k12＝G19’-B19；k13＝G20’-B20；及k14＝G21’-B21；B3’＝G3’-((k11+k12+k13+k14)/22)。
經(jīng)由上述可知，本發(fā)明是關(guān)于一種彩色影像擷取器的套色演算方法，該方法首先要求出紅色或藍(lán)色圖素的綠色值；對(duì)一紅色圖素來說，先計(jì)算相鄰四個(gè)綠色圖素與其預(yù)估的紅色值的差值，接著計(jì)算該四色差值所占比重，再加總所有色差值與其比重值的乘積，即為該紅色圖素的綠色值。依前述方式亦可求得藍(lán)色圖素的綠色值。接著計(jì)算紅色圖素的藍(lán)色值；先計(jì)算四個(gè)相鄰藍(lán)色圖素的綠色值與其藍(lán)色值的差值，將四個(gè)差值加總平均的后，再將此紅色圖素計(jì)算而得的綠色值減去此加總平均值，即為該紅色圖素的藍(lán)色值。而藍(lán)色圖素的紅色值以及綠色圖素的紅色值及藍(lán)色值皆可依類似方法求得。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明彩色影像擷取器的套色演算方法至少具有下列結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明提出的彩色影像擷取器的套色演算方法提高了色彩影像的清晰度；2、本發(fā)明提出的彩色影像擷取器的套色演算方法節(jié)省了攝像單元的數(shù)量，縮小了影像攝取組件的體積，降低了影像攝取組件的成本，克服了在影像成像時(shí)，會(huì)在某些顏色的圖像上出現(xiàn)怪異的色點(diǎn)，尤其在顏色變化較大的影像輪廓線邊緣上，會(huì)出現(xiàn)邊緣鋸齒狀的情形，或者輪廓模糊化的情形。
3、本發(fā)明提出的彩色影像擷取器的套色演算方法輕易、正確且快速地重建影像攝取單元所擷取單一顏色圖素的其它遺失的顏色值，減少了錯(cuò)誤的顏色重建，不會(huì)使影像模糊化，保留清晰度，采用一個(gè)方法來逼近所需乘法及除法運(yùn)算的精確度，并且此方法只需簡(jiǎn)單的硬件運(yùn)算，從而更加適于實(shí)用。
綜上所述，本發(fā)明特殊的彩色影像擷取器的套色演算方法，其可以輕易、正確且快速地重建影像攝取單元所擷取單一顏色圖素的其它遺失的顏色值，減少了錯(cuò)誤的顏色重建，不會(huì)使影像模糊化，保留清晰度，采用一個(gè)方法來逼近所需乘法及除法運(yùn)算的精確度，并且此方法只需簡(jiǎn)單的硬件運(yùn)算，從而更加適于實(shí)用。其具有上述諸多的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，并在同類方法中未見有類似的設(shè)計(jì)公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在方法上或功能上皆有較大的改進(jìn)，在技術(shù)上有較大的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，且較現(xiàn)有的套色演算方法具有增進(jìn)的多項(xiàng)功效，從而更加適于實(shí)用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更進(jìn)一步清楚了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。


圖1是本發(fā)明彩色影像擷取器所擷取的色彩元素影像數(shù)組示意圖。
圖2是本發(fā)明的流程圖。
圖3是本發(fā)明紅色重建綠色的模型示意圖。
圖4是本發(fā)明紅色重建藍(lán)色的示意圖。
圖5是本發(fā)明重新分配比重值的區(qū)域示意圖。
100R3紅色圖素 101G6綠色圖素102G9綠色圖素 103G7綠色圖素104G8綠色圖素 105R1紅色圖素106R5紅色圖素 107R2紅色圖素108R4紅色圖素 201B18藍(lán)色圖素202B19藍(lán)色圖素 203B20藍(lán)色圖素204B21藍(lán)色圖素具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的彩色影像擷取器的套色演算方法其具體方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
通過
具體實(shí)施例方式
的說明，當(dāng)可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明的用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制。
請(qǐng)參閱圖1所示，是為本發(fā)明彩色影像擷取器所擷取的色彩元素影像數(shù)組示意圖。本發(fā)明是使用在一影像擷取組件上，該影像擷取組件主要是擷取一包含復(fù)數(shù)三元色(綠、紅、藍(lán))的影像訊號(hào)，其中該影像擷取組件上具有復(fù)數(shù)三元色的攝像單元，而每一攝像單元是擷取單一顏色的圖素，而本發(fā)明的套色算法即是重建每一攝色單元的該圖素所遺失的其它顏色值。
本發(fā)明以5×5數(shù)組的攝像單元為實(shí)施例說明本發(fā)明所處理的算法，首先請(qǐng)參閱圖2所示，是為本發(fā)明的流程圖，其包括如下一些步驟第一步驟先重建每一紅色圖素的綠色值S500，利用該紅色圖素的上下左右相鄰的綠色圖素的比重計(jì)算出該綠色值；第二步驟是重建每一藍(lán)色圖素的綠色值S501，亦以利用藍(lán)色圖素的上下左右相鄰的綠色圖素的比重計(jì)算出該綠色值。第三步驟是重建該紅色圖素的藍(lán)色值，或者藍(lán)色圖素的紅色值S502，利用紅(藍(lán))色圖素左上、右上、左下、右下的藍(lán)(紅)色圖素的1/4比重值計(jì)算出該藍(lán)(紅)色值。第四步驟是重建每一綠色圖素的紅色值及藍(lán)色值S503，利用前述第一至第三步驟所求出的綠色值及藍(lán)(紅)色值，計(jì)算各1/2比重即可重建每一綠色圖素的紅色值及藍(lán)色值。以下將舉例說明本發(fā)明重建圖素色彩的算法。
請(qǐng)參閱圖3所示，是為紅色重建綠色的模型示意圖。重建任一R3紅色圖素100上的綠色值G3’，則G6及G9代表垂直相鄰于該紅色圖素100的兩綠色圖素101、102，而G7及G8代表水平相鄰于該R3紅色圖素100的兩綠色圖素103、104，而R1及R5代表垂直方向偏離該R3紅色圖素100一個(gè)圖素的兩紅色圖素105、106，而R2及R4代表水平方向偏離該R3紅色圖素100一個(gè)圖素的兩紅色圖素107、108。
先分別計(jì)算該R3紅色圖素100的相鄰四個(gè)綠色圖素101～104的色差值k1～k4，而該色差值k1～k4主要是由該四個(gè)綠色圖素101～104與其兩相鄰的該紅色圖素的平均值的差值所計(jì)算而成，其公式如下k1＝G6-((R1+R3)/2)；k3＝G9-((R5+R3)/2)；k2＝G7-((R2+R3)/2)；及k4＝G8-((R4+R3)/2)。
接著計(jì)算該四個(gè)綠色圖素101～104的比重值，其公式如下k5＝1/(1+|k1|)；k6＝1/(1+|k2|)；k7＝1/(1+|k3|)；k8＝1/(1+|k4|)；及k9＝k5+k6+k7+k8。
再計(jì)算該些比重值(k5、k6、k7及k8)與該總比重值(k9)的比例，再取代成該些比重值(k5、k6、k7及k8)，其公式如下k5＝k5/k9；k6＝k6/k9；k7＝k7/k9；及k8＝k8/k9。
最后，將該紅色圖素100加總所有該綠色圖素的色差值k1～k4與比重值k5～k8，即為該紅色圖素100的綠色值(G3’)，其公式如下G3’＝R3+(k5*k1)+(k6*k2)+(k7*k3)+(k8*k4)。
同理，再依以上的算法重建出每一R1、R2、R4及R5紅色圖素105、107、106及108的綠色值G1’、G2’、G4’及G5’。而每一B18、B19、B20、B21藍(lán)色圖素201、202、203及204的綠色值G18’、G19’、G20’及G21’亦可依相同方法求得。
在重建完該R3紅色圖素100的綠色值G3’后，再計(jì)算該R3紅色圖素100的藍(lán)色值B3’，請(qǐng)參閱圖4所示，其為紅色重建藍(lán)色的示意圖。該R3紅色圖素100的左上方B18(201)、右上方B19(203)、左下方B20(202)及右下方B21(204)的綠色值，即G18’～G21’，已在上個(gè)步驟求出，因此接著計(jì)算每一藍(lán)色圖素的色差值k11～k14，其公式如下k11＝G18’-B18；k12＝G19’-B19；k13＝G20’-B20；及k14＝G21’-B21。
最后，將該R3紅色圖素100的綠色值G3’與所有藍(lán)色圖素201、202、203及204的色差值k11～k14加總的平均值的差值，即為該R3紅色圖素100的藍(lán)色值B3’，其公式如下B3’＝G3’-((k11+k12+k13+k14)/4)。
同理，再依以上的算法重建出每一(R1、R2、R4及R5)紅色圖素105、107、106及108的藍(lán)色值B1’、B2’、B4’及B5’，以及每一B18、B19、B20、B21藍(lán)色圖素201、202、203及204的紅色值R18’、R19’、R20’及R21’。
如此，在重建任一G6、G7、G8及G9綠色圖素101、102、103及104的紅色值R6’、R7’、R8’及R9’及藍(lán)色值B6’、B7’、B8’及B9’時(shí)，只需將前述算法所計(jì)算出其綠色圖素上、下相鄰的紅色色差值及左、右相鄰的藍(lán)色色差的平均值的差值，即可得該綠色圖素紅色值及藍(lán)色值，以G6綠色圖素為例，其紅色值R6’及藍(lán)色值B6’的公式如下k15＝G1’-R1；k17＝G18’-B18；k18＝G19’-B19；R6’＝G6-((k15-k16)/2)；及B6’＝G6-((k17-k18)/2)。
因此，藉由上述的算法，可輕易地建置每一攝像單元所遺失的其它顏色，然而利用上述的算法所重建出該紅色圖素的藍(lán)色值，則有可能為超出實(shí)際數(shù)字硬件的上限值及下限值，如以28的數(shù)字硬件為例，上限為255，下限為0，故若該R3紅色圖素100所重建的藍(lán)色值B3’＞255，則B3’＝255，若藍(lán)色值B3’＜0，則B3’＝0。
同理若利用上述的算法所計(jì)算出該G6綠色圖素101的紅色值R6’及藍(lán)色值B6’亦有可能超出數(shù)字硬件的上限值及下限值，故若B6’＞255，則B6’＝255，若B6’＜0，則B6’＝0，若R6’＞255，則R6’＝255，若R6’＜0，則R6’＝0。
本發(fā)明算法的重點(diǎn)即在于計(jì)算該綠色圖素的四色差值(k1～k4)以及計(jì)算該四比重值(k5～k8)，因?yàn)榫G色圖素為該整體影像色彩清晰度的關(guān)鍵顏色。由于在計(jì)算k5～k8時(shí)需做除法運(yùn)算，故本發(fā)明在該四比重值的計(jì)算過程中，采用一個(gè)方法來逼近除法運(yùn)算的精確度，并且只需要簡(jiǎn)單的數(shù)字硬件便可實(shí)作。這個(gè)方法先對(duì)四個(gè)色差值(k1～k4)的絕對(duì)值做排序，可得其中的最大值以及此最大值占四個(gè)絕對(duì)值總和的比例，然后按照不同的比例情況來作四比重值的分配。
在重新排序的步驟中，則是先求出該四色差值(k1～k4)的絕對(duì)值，再重新分配給四比重值k5～k8，其公式為k5＝|k1|；k6＝|k2|；k7＝|k3|；k8＝|k4|；及再以(k5～k8)大小重新排序k1～k8，使k5 k6 k7 k8，而其排序的公式為若k5＞k6，k99＝k6；k6＝k5；k5＝k99；k99＝k2；k2＝k1；k1＝k99若k6＞k7，k99＝k7；k7＝k6；k6＝k99；k99＝k3；k3＝k2；k2＝k99；若k7＞k8，k99＝k8；k8＝k7；k7＝k99；k99＝k4；k4＝k3；k3＝k99；若k5＞k6，k99＝k6；k6＝k5；k5＝k99；k99＝k2；k2＝k1；k1＝k99；若k6＞k7，k99＝k7；k7＝k6；k6＝k99；k99＝k3；k3＝k2；k2＝k99；若k5＞k6，k99＝k6；k6＝k5；k5＝k99；k99＝k2；k2＝k1；k1＝k99。
而重新分配該四比重值所占的比例，請(qǐng)參閱圖5所示，其為該比例區(qū)域示意圖，若將整體比例區(qū)分為8個(gè)等分，則可使其綠色值G3’的公式成為k99＝k5+k6+k7+k8；k98＝k99/2；k97＝k99/4；k96＝k99/8；k99、k98、k97與k96分別代表k5～k8四值的總和，二分之一，四分之一，以及八分之一。
若k8＞(k99-k96)，為在區(qū)域(1)中的情形，則比重的分配為k1的比重是(25-22)，k2是2，k3與k4皆為1。計(jì)算如下。
k95＝(k1*(25-22))+(k2*2)+k3+k4；若k8＞(k99-k97)，則是在區(qū)域(2)的情形，k95＝(k1*(25-23))+(k2*22)+(k3*2)+(k4*2)；若k8＞(k99-k97-k96)，則是在區(qū)域(3)中的情形，k95＝(k1*(25-23-22))+(k2*23)+(k3*2)+(k4*2)；若k8＞(k99-k98)，則是在區(qū)域(4)中的情形，k95＝(k1*24)+(k2*23)+(k3*22)+(k4*22)；若k8＞(k98-k96)，則是在區(qū)域(5)中的情形，
k95＝(k1*(24-22))+(k2*(24-22))+(k3*22)+(k4*22)；若上述皆不成立，則是在區(qū)域(6)或其它區(qū)域中的情形，k95＝(k1*23)+(k2*23)+(k3*23)+(k4*23)；因此，將上述各種區(qū)域的情形將k95代入公式G3’＝R3+(k95/25)；即可正確重建出該紅色圖素R3的綠色值G3’。
在上述的實(shí)施例中，k1～k4公式、R6’及B6’的公式是除以2的計(jì)算式，而在數(shù)字硬件的處理上，除法電路的設(shè)計(jì)相當(dāng)復(fù)雜，故本發(fā)明利用數(shù)字電路的簡(jiǎn)單理將其計(jì)算結(jié)果的數(shù)值向右位移一個(gè)位，即可得到除2的相同結(jié)果。同理，在該B3’公式中，除以4即以22的計(jì)算式處理，亦將其計(jì)算結(jié)果的數(shù)值向右位移二個(gè)位而得的。
而在乘法電路的設(shè)計(jì)，亦皆為將其數(shù)值向左位移，如乘以2向左位移一位，乘以22則向左位移二位，乘以23則向左位移三位，乘以24則向左位移四位，乘以25則向左位移五位，而除以25則向右位移五位而得的，因此本發(fā)明皆是以此設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)算法，可以加快數(shù)字硬件的處理速度，又可得到更為清晰且鮮明的影像色彩。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種彩色影像擷取器的套色演算方法，是使用一影像擷取組件擷取一影像訊號(hào)，其中該影像擷取組件包含復(fù)數(shù)三元色(綠、紅、藍(lán))的攝像單元， 而每一攝像單元是擷取單一顏色的圖素，并重建該圖素的其它顏色值，其特征在于其包括以下步驟定義任一紅色圖素(R3)垂直相鄰的兩綠色圖素為(G6)及(G9)，水平相鄰的兩綠色圖素為(G7)及(G8)；定義該紅色圖素(R3)的垂直方向偏離該紅色圖素一個(gè)圖素的兩紅色圖素為(R1)及(R5)，水平方向偏離該紅色圖素一個(gè)圖素的兩紅色圖素為(R2)及(R4)；計(jì)算該紅色圖素(R3)的相鄰綠色圖素(G6～G9)與其兩相鄰該紅色圖素(R1～R5)平均值的差值，得四個(gè)色差值(k1～k4)；計(jì)算該四色差值(k1～k4)所占比重，得四比重值(k5～k8)；計(jì)算該紅色圖素(R3)加總所有該色差值(k1～k4)與比重值(k5～k8)的乘積，即為該紅色圖素(R3)的綠色值(G3’)；定義該紅色圖素(R3)的左上方、右上方、左下方及右下方的藍(lán)色圖素為(B18、B19、B20及B21)；以前述方式重建每一紅色圖素的綠色值和每一藍(lán)色圖素的綠色值，因此可得(B18～B21)的綠色值(G18’～G21’)；計(jì)算該綠色值(G18’～G21’)與該藍(lán)色圖素(B18～B21)的差值，得色差值(k11～k14)；計(jì)算該綠色值(G3’)與該色差值(k11～k14)的加總平均值的差值，即為該(R3)紅色圖素的藍(lán)色值(B3’)；以前述方式重建該紅色圖素(R1、R2、R4及R5)的藍(lán)色值(B1’、B2’、B4’及B5’)；以前述方式重建該藍(lán)色圖素(B18～B21)的紅色值(R18’～R21’)；及重建任一綠色圖素(G6～G9)的紅色值(R6’～R9’)及藍(lán)色值(B6’～B9’)時(shí)，則計(jì)算該綠色圖素(G6、G9)上、下相鄰的紅色色差值(G1’-R1、G3’-R3)及左、右相鄰的藍(lán)色色差值(G18’-B18’、G19’-B19)的平均值的差值，即得該綠色圖素紅色值及藍(lán)色值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中所述的該四個(gè)色差值(k1～k4)的計(jì)算公式包括k1＝G6-((R1+R3)/2)；k3＝G9-((R5+R3)/2)；k2＝G7-((R2+R3)/2)；及k4＝G8-((R4+R3)/2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中所述的 (k1～k4)公式中，除以2的計(jì)算式是在數(shù)字硬件的處理上，皆為將其計(jì)算結(jié)果的數(shù)值，向右位移一個(gè)位而得的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中該四比重值(k5～k8)的計(jì)算公式包括k5＝1/(1+|k1|)；k6＝1/(1+|k2|)；k7＝1/(1+|k3|)；及k8＝1/(1+|k4|)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中計(jì)算該四比重值(k5～k8)的步驟中，更包括下列步驟依該四比重值(k5～k8)的大小比例重新排序，其公式包括k5＝|k1|；k6＝|k2|；k7＝|k3|；k8＝|k4|；及排序k5～k8，使k5≤k6≤k7≤k8。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中重新排序該四比重值(k5～k8)的步驟后，更包括下列步驟重新分配該四比重值所占的比例，使其綠色值(G3’)的公式，包括k99＝k5+k6+k7+k8；k98＝k99/2；k97＝k99/4；k96＝k99/8；若k8＞(k99-k96)，則k95＝(k1*(25-22))+(k2*2)+k3+k4；若k8＞(k99-k97)，則k95＝(k1*(25-23))+(k2*22)+(k3*2)+(k4*2)；若k8＞(k99-k97-k96)，則k95＝(k1*(25-23-22))+(k2*23)+(k3*2)+(k4*2)；若k8＞(k99-k98)，則k95＝(k1*24)+(k2*23)+(k3*22)+(k4*22)；若k8＞(k98-k96)，則k95＝(k1*(24-22))+(k2*(24-22))+(k3*22)+(k4*22)；若上述皆不成立，則k95＝(k1*23)+(k2*23)+(k3*23)+(k4*23)；而G3’＝R3+(k95/25)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中計(jì)算式在數(shù)字硬件的處理上，是皆為將其數(shù)值向左位移一位，乘以22則向左位移二位，乘以23則向左位移三位，乘以24則向左位移四位，乘以25則向左位移五位，除以25則向右位移五位而得的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中計(jì)算該四比重值(k5～k8)的步驟后更包括下列步驟分別計(jì)算該些比重值(k5、k6、k7及k8)與該總比重值(k9)的比例，再取代成該些比重值(k5、k6、k7及k8)，其公式包括k9＝k5+k6+k7+k8；k5＝k5/k9；k6＝k6/k9；k7＝k7/k9；及k8＝k8/k9。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中計(jì)算該紅色圖素(R3)的綠色值(G3’)的公式為G3’＝R3+(k5*k1)+(k6*k2)+(k7*k3)+(k8*k4)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中該色差值(k11～k14)的計(jì)算公式包括k11＝G18’-B18；k12＝G19’-B19；k13＝G20’-B20；及k14＝G21’-B21。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中計(jì)算該(R3)紅色圖素的藍(lán)色值(B3’)的公式為B3’＝G3’-((k11+k12+k13+k14)/22)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中該(B3’)公式中，除以22的計(jì)算式是在數(shù)字硬件的處理上，皆為將其計(jì)算結(jié)果的數(shù)值，向右位移二個(gè)位而得的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中重建該綠色圖素(G6)的紅色值(R6’)及藍(lán)色值(B6’)的公式，包括k15＝G1’-R1；k16＝G3’-R3；k17＝G18’-B18；k18＝G19’-B19；R6’＝G6-((k15-k16)/2)；及B6’＝G6-((k17-k18)/2)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中(R6’)及(B6’)的公式中，除以2的計(jì)算式是在數(shù)字硬件的處理上，皆為將其計(jì)算結(jié)果的數(shù)值，向右位移一個(gè)位而得的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中計(jì)算該(R3)紅色圖素的藍(lán)色值(B3’)的步驟中，若該藍(lán)色值(B3’)大于一上限值，則該藍(lán)色值(B3’)等于該上限值255，若藍(lán)色值B3’小于一下限值，則該藍(lán)色值(B3’)等于該下限值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中該上限值為255，該下限值為0。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中重建該綠色圖素(G6)的紅色值(R6’)及藍(lán)色值(B6’)的步驟中，若該紅色值(R6’)或該藍(lán)色值(B6’)大于一上限值，則該紅色值(R6’)或該藍(lán)色值(B6’)等于該上限值，若該紅色值(R6’)或該藍(lán)色值(B6’)小于一下限值，則該紅色值(R6’)或該藍(lán)色值(B6’)等于該下限值。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的彩色影像擷取器的套色演算方法，其特征在于其中該上限值為255，該下限值為0。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種彩色影像擷取器的套色演算方法，該方法首先要求出紅色或藍(lán)色圖素的綠色值；對(duì)一紅色圖素來說，先計(jì)算相鄰四個(gè)綠色圖素與其預(yù)估的紅色值的差值，接著計(jì)算該四色差值所占比重，再加總所有色差值與其比重值的乘積，即為該紅色圖素的綠色值。依前述方式亦可求得藍(lán)色圖素的綠色值。接著計(jì)算紅色圖素的藍(lán)色值；先計(jì)算四個(gè)相鄰藍(lán)色圖素的綠色值與其藍(lán)色值的差值，將四個(gè)差值加總平均的后，再將此紅色圖素計(jì)算而得的綠色值減去此加總平均值，即為該紅色圖素的藍(lán)色值。而藍(lán)色圖素的紅色值以及綠色圖素的紅色值及藍(lán)色值皆可依類似方法求得。
文檔編號(hào)H04N9/64GK1697525SQ20041003830
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者劉文俊 申請(qǐng)人:倚強(qiáng)科技股份有限公司