西安电子科技大学 综合业务网理论及关键技术国家重点实验室, 陕西 西安 710071
本文提出一种基于JPEG2000标准的Bayer图像高性能RBCR(Remove Bayer Component Relation, RBCR)压缩算法。在RBCR压缩算法中, 根据Bayer图像相关性较高的特点, 对Bayer图像进行颜色分量分离, 得到处理单元子图, 对各子图进行1×4整型离散余弦变换, 降低Bayer图像中各颜色分量空间域内的相关性; 对变换后的各分量DCT系数使用标准JPEG2000算法独立完成小波变换、Tier1编码、MQ编码和率失真斜率计算等, 再基于率失真斜率联合截取方法完成各个分量的码流截取, 即使用相同的率失真斜率门限值, 按照率失真斜率值由高到低的顺序依次完成所有分量编码码块的码流截取, 最后各个分量的截取结果再进行独立的码流组织输出。在RBCR算法中通过加入DCT变换降低Bayer图像相关性和对各个分量码流的率失真斜率联合截取, 提高恢复图像质量且精确控制了码率。实验结果表明, RBCR算法与各个分量独立压缩方法相比, 恢复图像质量得到提升, 尤其在4倍的压缩倍数下效果最佳, 峰值信噪比平均提高1.814 dB,复杂峰值信噪比平均提高2.414 dB。可以满足深空探测低复杂度和高质量图像的要求。
图像压缩 Bayer图像 深空探测 image compression Bayer pattern image JPEG2000 JPEG2000 deep space exploration
1 商洛学院 物理与电子信息工程系, 河南 商洛 726000
2 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
3 西安交通大学-西安光学精密机械研究所空间视觉联合实验室, 西安 710049
为了从单片Bayer格式图像探测器中获取更高分辨率实时彩色图像, 设计了一套基于FPGA硬件的彩色图像实时采集系统。重点研究了影响彩色图像质量的Bayer格式图像去马赛克放大算法, 该算法首先估计原始Bayer格式图像中丢失的绿色通道信息; 然后计算颜色差R-G和B-G; 接着将梯度方法用于确定丢失的绿色像素, 放大绿色通道; 最后, 放大颜色差值图像R-G和B-G, 再结合放大的绿色通道, 便可恢复出红色和蓝色通道信息, 得到放大全彩色图像。为了减少数据量, 设计了基于FPGA的JPEG压缩功能, 同时设计了千兆以太网(GigE)图像传输机制, 使系统数据吞吐率大大提高。试验数据表明, 在分辨率为2352×1728、帧频为20f/s的情况下, 可以实时输出全彩色放大图像。目前, 系统已经工程应用, 其优异表现满足了项目实际需要。
Bayer格式图像 去马赛克 放大 Bayer pattern image demosaicking zooming FPGA FPGA
1 商洛学院,陕西 商洛 726000
2 中国科学院 西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119
3 西安交通大学-西安光学精密机械研究所 空间视觉联合实验室, 陕西 西安 710049
为了从单片Bayer格式图像探测器获取高质量实时彩色图像, 研究并设计了一套基于FPGA硬件的彩色图像实时采集系统。介绍了针对MT9M011图像探测器的寄存器配置时序的设计。重点研究了影响彩色图像质量的Bayer格式图像去马赛克算法, 该算法首先对Bayer格式原图进行二阶拉普拉斯修正, 利用色差和梯度关系确定丢失的绿色分量, 再结合给定像素周围的4个色差进行插值计算, 分别得到丢失的红色分量和蓝色分量, 从而完成彩色图像的恢复。设计了基于千兆以太网(GigE)的图像传输机制, 使系统数据吞吐率大大提高。实验数据表明, 系统插值算法在峰值信噪比(PSNR)方面相比双线性插值, R、G、B三通道均提高约15 dB左右, 图像目视细节丰富, 伪彩色得到有效抑制; 在分辨率为1 280×1 024、帧频为15 f/s的情况下, 可以实时输出全彩色图像。目前, 系统已经工程应用, 其优异表现满足了项目实际需要。
Bayer格式图像 去马赛克 千兆以太网 bayer pattern image demosaicking GigE FPGA FPGA
