ISP(ImageSignal Processor),图像信号处理器,主要用来对前端图像传感器输出信号处理的单元,主要用于手机,监控摄像头等设备上。
RAWDATA,可以理解为:RAW图像就是CMOS或者CCD图像感应器将捕捉到的光源信号转化为数字信号的原始数据,是无损的,包含了物体原始的颜色信息等。RAW数据格式一般采用的是Bayer排列方式,通过滤波光片,产生彩色滤波阵列(CFA),鉴于人眼对绿色波段的色彩比较敏感,Bayer数据格式中包含了50%的绿色信息,以及各25%的红色和蓝色信息。
Bayer排列格式有以下4种:
1.| R | G | 2.| B| G | 3.| G | R | 4.| G | B |
| G | B | | G | R | | B | G | | R | G |
在ISP处理模块的第一部分,就是需要对CFA DATA进行去噪操作。普通的去噪方式针对Bayer数据格式是不合适的,需要进行变换后才能进行处理。
一、中值滤波CFA(Color Filter Array)Data去噪方法
首先,让我们一起来回顾一下中值滤波的算法原理以及优缺点,然后给出示意的算法效果图。
中值滤波,顾名思义就是将滤波器里面所有像素值进行排序,然后用中间值替代当前像素点值。常用的中值滤波器有3X3,5X5等。
中值滤波的有点在于,实现简单,能够有效的消除椒盐噪声以及其他脉冲型噪声。缺点也是所有去噪算法所共有的,就是平滑模糊了图像的内容,有些角点以及边缘的信息损失。
对CFA DATA进行去噪时,需要将不同的颜色通道分开进行处理,这样是为了防止在平滑过程中将有用的颜色信息丢掉,比如说,由绿色信息包围的蓝色像素值与其相差很大时,此时就会被认为是噪声被处理掉,然而真实情况是,该区域的蓝色信息都是很大的。所以各通道单独处理的话是有利于保护颜色信息的。在我的处理过程中,是将原CFA DATA分成4块-R,G1,G2,B,分块去噪完成后再重新恢复到原来的位置,这样整个过程就完成了。
下面给出参考的中值滤波和主程序的C++(MFC)代码:
主函数:
1. void main()
2. {
3.
4. /*******开始编写中值滤波去噪模块--2015.07.27***********/
5. //针对R分量块进行去噪
6. pNewDoc->m_RBlock = new unsigned short [m_Height*m_Width/4];
7. pNewDoc->m_G1Block = new unsigned short [m_Height*m_Width/4];
8. pNewDoc->m_G2Block = new unsigned short [m_Height*m_Width/4];
9. pNewDoc->m_BBlock = new unsigned short [m_Height*m_Width/4];
10.
11. unsigned short* smoothR = new unsigned short[m_Height*m_Width/4];
12. unsigned short* smoothG1 = new unsigned short[m_Height*m_Width/4];
13. unsigned short* smoothG2 = new unsigned short[m_Height*m_Width/4];
14. unsigned short* smoothB = new unsigned short[m_Height*m_Width/4];
15. for (int i = 0; i < m_Height/2 ;i ++ )
16. {
17. for(int j = 0; j < m_Width/2 ; j ++ )
18. {
19. pNewDoc->m_RBlock [i*m_Width/2 + j] = m_RawImage[i*m_Width*2 + j*2];
20. pNewDoc->m_G1Block[i*m_Width/2 + j] = m_RawImage[i*m_Width*2 + j*2 + 1];
21. pNewDoc->m_G2Block[i*m_Width/2 + j] = m_RawImage[i*m_Width*2 + m_Width + j*2];
22. pNewDoc->m_BBlock [i*m_Width/2 + j] = m_RawImage[i*m_Width*2 + m_Width + j*2 + 1];
23. }
24. }
25. medianFilter(pNewDoc->m_RBlock,smoothR,m_Width/2,m_Height/2); //针对R分量块进行去噪
26. medianFilter(pNewDoc->m_G1Block,smoothG1,m_Width/2,m_Height/2); //针对G1分量块进行去噪
27. medianFilter(pNewDoc->m_G2Block,smoothG2,m_Width/2,m_Height/2); //针对G2分量块进行去噪
28. medianFilter(pNewDoc->m_BBlock,smoothB,m_Width/2,m_Height/2); //针对B分量块进行去噪
29.
30. //反过来构造去噪去噪后的raw data
31. for (int i = 0; i < m_Height/2 - 1;i ++ )
32. {
33. for(int j = 0; j < m_Width/2-1; j ++ )
34. {
35. pNewDoc->m_ImageNR[i*m_Width*2 + j*2] = smoothR[i*m_Width/2 + j];
36. pNewDoc->m_ImageNR[i*m_Width*2 + j*2 + 1] = smoothG1[i*m_Width/2 + j];
37. pNewDoc->m_ImageNR[i*m_Width*2 + m_Width + j*2] = smoothG2[i*m_Width/2 + j];
38. pNewDoc->m_ImageNR[i*m_Width*2 + m_Width + j*2 + 1] = smoothB[i*m_Width/2 + j];
39.
40. }
41. }
42. /***********中值滤波模块完成--2015.07.27********************/
43. //SaveImageData(pNewDoc->m_ImageNR, m_Height ,m_Width,"E:\\m_ImageNR.bmp");
44. SetDisplayRawImage( pNewDoc->m_ImageNR, m_Height ,m_Width, m_RawBitType,pNewDoc->m_Image);
45. }
1. <pre name="code" class="html">void medianFilter (unsigned short* corrupted, unsigned short* smooth, int width, int height)
2. {
3.
4. memcpy ( smooth, corrupted, width*height*sizeof(unsigned short) );
5. for (int j=1;j<height-1;j++)
6. {
7. for (int i=1;i<width-1;i++)
8. {
9. int k = 0;
10. unsigned short window[9];
11. for (int jj = j - 1; jj < j + 2; ++jj)
12. for (int ii = i - 1; ii < i + 2; ++ii)
13. window[k++] = corrupted[jj * width + ii];
14. // Order elements (only half of them)
15. for (int m = 0; m < 5; ++m)
16. {
17. int min = m;
18. for (int n = m + 1; n < 9; ++n)
19. if (window[n] < window[min])
20. min = n;
21. // Put found minimum element in its place
22. unsigned short temp = window[m];
23. window[m] = window[min];
24. window[min] = temp;
25. }
26. smooth[ j*width+i ] = window[4];
27. }
28. }
29. } <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"> </span>
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