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Edge 가중치를 이용한 적응적인 POCS Demosaicking 알고리즘
Weighted Edge Adaptive POCS Demosaicking Algorithm 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SP, 신호처리, v.45 no.3 = no.321, 2008년, pp.46 - 54  

박종수 (광운대학교 컴퓨터공학과) ,  이성원 (광운대학교 컴퓨터공학과)

초록
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최근 대부분의 보급형 CCD/CMOS 영상 센서는 크기와 비용을 줄이기 위해 한 가지 색상만 선택적으로 통과시키는 CFA(Color Filter Array)를 사용한다. 따라서 원래의 컬러 영상을 복원하기 위하여 패턴인식이나, 정규화 등을 이용한 많은 알고리즘이 제안되었으나, 지엽적인 색상오류, zipper 효과 등의 오류를 충분히 제거하지 못하고 있다. 본 논문에서는 전체 영상의 PSNR 뿐 아니라 주관적인 화질에 영향을 주는 에지 부분에서의 오류를 줄이기 위하여, 기존에 제시되었던 방법인 POCS(Projection Onto Convex Sets) 알고리즘을 기반으로 에지 가중치를 적응적으로 적용하였다. 그 결과 강한 에지 부분에서 보다 효율적인 컬러복원을 할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Most commercial CCD/CMOS image sensors have CFA(Color Filter Array) where each pixel gathers light of a selective color to reduce the sensor size and cost. There are many algorithms proposed to reconstruct the original clolr image by adopting pettern recognition of regularization methods to name a f...

주제어

#demosaicking   #interpolation   #pocs   #edge   #wavelet  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 갖는다. Bayer Patterne G 채널이 R/B 채널보다 2배 많이 샘플링 되어 있으며, 이는 HVS(Human Visual System)C2] 에 따른 것으로써, 인간의 시각이 Luminance 성분이 많은 G채널의 변화에 더 민감하다는 특성을 반영하기 위해서 이다 .CFA에 의해 샘플링 된 단색 패턴 영상을 원래의 3색 컬러 영상으로 복원하기 위해 각 채널의 화소값을 보간하는 방법을 Color Interpolation 또는 Demosaicking 이라 한다.
  • POCS는 전체 영상의 PSNR 향상에서 좋은 성능을 보이고 있지만, 에지가 강한 부분에서는 여전히 왜곡이 발생하는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 POCS 방법과 함께 강한 에지에 대하여 에지의 강도에 따라 가중치를 달리 적용하여 에지를 보존하기 위한 알고리즘을 제안하였다. 알고리즘 테스트용으로 많이 사용되는 Kodak Lossless True Color Image Suite[그림 2]"” 영상을 대상으로 한 실험을 통하여 PSNR 값을 측정하여 POCS 보다 원본 영상에 근접한 복원을 하는 것을 객관적으로 확인할 수 있었다.
  • 본 논문에서는 POCS 방법의 성능을 개선하여, 강한 에지 영역에서 가중치를 적용함으로써, 에지 영역에서도 좋은 성능을 보이는 알고리즘을 제안하였다.
  • 알고리즘의 성능을 테스트 하기 위해 본 논문에서는 객관적 지표로써, 영상의 PSNR 그리고 강한 에지에서 원 영상과의 에러 발생 횟수에 대해 실험 하였다. 주관적인 지표로써는 에지 영역에서 영상의 왜곡부분을 비교함으로써 에지 영역에서의 성능향상을 살펴보았다.

가설 설정

  • 따라서 대부분의 픽셀들은 이웃한 픽셀과의 픽셀 값의 변화가 크지 않다고 가정 할 수 있다. 본 논문에서도 마찬가지로 K23과 이웃한 채널인 K24, K44, K35, K33 값들의 변화가 K23과 비교해 크게 변하지 않는다고 가정할 수 있고, 이웃 채널의 K값들에 에지 가중치를 적용하여 K23을 업데이트 할 수 있다. 그리고 식(12)를 통해 B23 을 업데이트 할 수 있다.
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참고문헌 (11)

  1. B. E. Bayer, "Color imaging array," U.S. Patent 3, 971,065, July 1976 

  2. K.T. Mullen, "The contrast sensitivity of human color vision to red-green and blue-yellow chromatic grating," Journal of Physiology, 359, 1995, pp. 381-400 

  3. T. W. Freeman, "Median Filter for Reconstructing Missing Color Samples, " U.S. Patent 4 724 395, 1988 

  4. J.Hamilton and J.Adams, "Adaptive Color Plane Interpolation in Single Sensor Color Electronic Camera," U.S. Patent 5 629 734, 1997 

  5. W. Lu, and Y.Tan, "Color filter array demosaicing: New method and performance measure," IEEE Trans. Image Processing, vol. 12, no. 10, pp. 1194-1210, Oct. 2003 

    상세보기 crossref

  6. D.Cok, "Signal Processing Method and Apparatus for Sampled Image Signals, " U.S Patent 4 630 307, 1986 

  7. X. Li "Demosaicing by Successive Approximation, IEEE Transactions on Image Processing, vol. 14, no.3, March 2005 

  8. B. K. Gunturk, Y. Altunbasak and R. M. Mersereau, "Color plane interpolation using alternating projections," IEEE Transactions on Image Processing, vol.11, no.9, 2002 

  9. R.Kimmel, "Demosaicing: image reconstruction from color CCD samples," IEEE Trans. Image Processing, vol. 7, no. 3, pp. 1221-1228, 1999 

  10. X. Wang, W. Lin, P, P. Xue, "Demosaicing with Improved Edge Direction Detection", IEEE Cnf. Circuits and Systems, 2005. ISCAS 2005. IEEE international Symposium on 23-26 May 2005 Page(s): 2048 - 2051 Vol.3 

  11. Kodak Lossless True Color Image Suite (http://r0k.us/graphics/kodak/kodak/) 

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