Journal of the Korea Society of Computer and Information (한국컴퓨터정보학회논문지)

Korean Society of Computer Information (한국컴퓨터정보학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

An efficient Color Edge Fuzzy Interpolation Method for improving a Chromatic Aberration

색수차 개선을 위한 효율적인 컬러 에지 퍼지 보간 방법

  • 변오성 (현대모비스 기술연구소)
  • Received : 2010.09.13
  • Accepted : 2010.09.24
  • Published : 2010.10.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Each pixels become got pixel value for color of only one from among colors because of bayer pattern that light receiving device of image sensor which is used in HHP and digital camera writes only one color. Information of the missing pixels could infer perfect color image from using information of neighbor pixels by using CFA(Color Filter Array). In this paper, we derive relation between the average of the data from the light receiving device of image sensor and each color channel data. And by using this relation, a new efficient edge color fuzzy method for color interpolation is proposed. Also, missing luminance signal channel interpolation was fuzzy interpolation along any edges direction for reducing color noise and interpolating efficiently it. And in this paper, the proposed method has been proved improving average 2.4dB than the conventional method by using PSNR. Also, resolution of the image of the proposed method was similar to the original image by visual images, we has been verified to be decreased a chromatic aberration than image of conventional algorithms with simulation result.

모바일폰이나 디지털 카메라에서 사용하는 영상 센서의 수광 소자는 한 가지 색만을 기록하는 베이어 패턴이기 때문에 각각의 화소들은 여러 개의컬러 중에서단 하나만의 컬러에 대한 화소값을얻게 된다. 잃어버린화소의 정보는 CFA(Color Filter Array)를 이용하여 그 주위의 화소에 대한 정보를 이용함으로 완전한 컬러 영상을 추론한다. 본 논문은 영상 센서의 수광 소자로부터 획득한 데이터의 평균과 각 컬러 채널 데이터 평균 사이의 관계를 유도하고, 이 관계를 이용하여 색상 보간을 위한 효율적인 에지 컬러 퍼지 보간 방법을 제안하였다. 또한 휘도 신호 채널의 보간은 컬러 노이즈를 감소하고 효율적인 보간을 위해 에지 방향에 따라 퍼지 보간을 하였다. 그리고 본 논문에서 PSNR을 이용하여 제안된 방법이 기존 방법보다 평균 2.4dB 정도 개선됨을 증명하였으며, 시각적으로 원영상의 해상도와 유사한 수준이며, 기존 알고리즘의 영상보다 색수차가 감소된 것을 실험 결과를 통하여 확인하였다.

Keywords

References

  1. Bryce E. Bayer, "Color imaging array," U.S. Patent 3,97,065, Eastman Kodak Company, 1976.
  2. B. K. Gunturk, , J. Glotzback, and Y. Altunbasak, et al., "Demosaicking: color filter array interpolation," IEEE Signal Processing Magazine, Vol. 22, No. 1, pp. 44-54, Jan. 2005 https://doi.org/10.1109/MSP.2005.1407714
  3. R. Lukac, K. N. Plataniotis, D. Hatzinakos, and M. Aleksic, "A new CFA interpolation framework," Signal Process., Vol. 86, No. 7, pp. 1559–1579, July 2006. https://doi.org/10.1016/j.sigpro.2005.09.005
  4. 오현묵, 유두식, 강문기, "분리된 컬러 필터 배열을 이용한 에지 방향 컬러 보간 방법," 대한전자공학회논문지, 제47권, SP편 제 1호, 53-61쪽, 2010년 1월.
  5. 김영주, "JPEG 영상 복원을 위한 다중 모드 채도 복원과연산 재배열 기반의 시간 최적화된 컬러 변환," 한국컴퓨터정보학회논문지, 제 14권, 제 1호, 135-143쪽, 2009년 1월.
  6. 최영우, 조은숙, "색 분산 특징을 이용한 텍스트 추출에서의 손실된 분산 복원," 한국컴퓨터정보학회논문지, 제 14권, 제 10호, 73-82쪽, 2009년 10월.
  7. Ping-Sing Tsai, Tinku Acharya, Ajay K. Ray, "Adaptive Fuzzy Color Interpolation," Journal of Electronic Imaging, Vol. 11, No. 3, pp. 293-305, July 2002. https://doi.org/10.1117/1.1479702
  8. 유재욱, 박대현, 김윤, "3차 회선 보간법에 적응적 매개변수를 적용한 영상 보간," 한국컴퓨터정보학회논문지, 제13권, 제 6호, 163-171쪽, 2008년 11월.
  9. James. E. Adams, "Interactions between color plane interpolation and other image processing functions in electronic photography," Proceedings of SPIE, Vol. 2416, pp. 144-151, Feb. 1995.
  10. Tadashi Sakamoto, C. Nakanishi, and T. Hase, "Software pixel interpolation for digital still cameras suitable for a 32-bit MCU," IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 44, No. 4, pp. 1342-1352, Nov. 1998. https://doi.org/10.1109/30.735836
  11. William T Freeman, "Method and apparatus for reconstructing missing color samples," U.S. Patent 4,663,655, Polaroid Corporation, 1987.
  12. D. R. Cok, "Signal processing method and apparatus for producing interpolated chrominance values in a sampled color image signal," U.S. Patent 4,642,678, Eastman Kodak Company, 1987.
  13. X. Wu, W. K. Choi, and P. Bao, "Color Restoration from Digital Camera Data by Pattern Matching," Proceedings of the SPIE's Electronic Imaging Conference, Color Imaging: Device-Independent Color, Color Hardcopy, and Graphic Arts II, Vol. 3018, pp 12-17, 1997.
  14. W. XiaoLin, C. K. Wai, and B. Paul, "Color Restoration from Digital Camera Data by Pattern Matching," Proceedings of SPIE, Vol. 3018, pp. 12-17, Feb. 1997.
  15. Tinku Acharya and Ping-Sing Tsai, "A New Block Matching Based Color Interpolation Algorithm," Proceedings of The SPIE's Electronic Imaging Conference, Color Imaging: Device- Independent Color, Color Hardcopy, and Graphic Arts IV, Vol. 3648, pp 60-65, 1999.
  16. R. H. Hibbard, "Apparatus and method for adaptively interpolating a full color image utilizing luminance gradients," U.S. Patent 5,382,976, Eastman Kodak Company, 1995.
  17. G. A. Laroche and M. A. Prescott, "Apparatus and method for adaptively interpolating a full color image utilize chrominance gradients," U.S. Patent 5,373,322, Eastman Kodak Company, 1994.
  18. J. F. Hamilton, Jr. and J. E. Adams, Jr., "Adaptive color plan interpolation in single sensor color electronic camera," U.S. Patent 5,629,734, Eastman Kodak Company, 1997.
  19. 조양기, 김희석, "색상 필터 배열을 위한 효율적인 색상 보간 방법," 대한전자공학회논문지, 제 43권, CI편, 제6호, 92-100, 2006년 11월.
  20. H. J. Zimmermann, Fuzzy Set Theory and Its Applications, 2nd Kluwer Academic Publishers, 1991.
  21. A. Kandel and G. Langholz, Fuzzy Hardware : Architectures and Applications, Kluwer Academic Publishers, 1998.