CMOS圖像傳感器噪聲抑制研究.pdf

1、數(shù)碼相機(jī)在其表面覆蓋一層彩色濾波陣列(CFA),通過CFA每個像素只能獲得紅、綠、藍(lán)三基色中的一種分量。獲取原始圖像后經(jīng)過插補(bǔ)、降噪、顏色校正等過程得到最終圖像。傳感器噪聲經(jīng)過后續(xù)處理、傳播后,輸出圖像質(zhì)量惡化;而且由于成像系統(tǒng)中每一環(huán)節(jié)算法的復(fù)雜性,尤其部分算法的非線性,使得噪聲變得更加復(fù)雜以至于在輸出端很難獲得噪聲的精確數(shù)學(xué)描述。
　　 首先,本文研究了運用總體最小二乘法濾除含有乘性干擾的圖像傳感器降噪問題;其次,研究了插補(bǔ)

2、和降噪順序?qū)D像和圖像噪聲的影響,研究集中選擇了四種典型的降噪算法:總體最小二乘法、塊匹配與三維濾波、雙邊濾波和線性濾波,三種典型的插補(bǔ)方法:雙線性插補(bǔ)、自適應(yīng)同質(zhì)插補(bǔ)和凸集投影插補(bǔ)。通過研究發(fā)現(xiàn)插補(bǔ)本身會改變輸入噪聲結(jié)構(gòu),使得后面的降噪算法往往失效,因此插補(bǔ)前降噪會有更好的效果;另外,對統(tǒng)一到單一過程中的聯(lián)合插補(bǔ)降噪算法進(jìn)行了研究;最后研究了色彩平衡問題。
　　 通過對CMOS圖像傳感器降噪分析模型的建立,選擇RAW圖像作為輸

3、入,RGB圖像作為輸出,采用模塊化的方法研究CMOS圖像傳感器系統(tǒng)的噪聲抑制。為了測試和評估每一種成像方案的性能,開發(fā)了用來評估圖像質(zhì)量和噪聲特性的模塊,這些模塊包括插補(bǔ)模塊,降噪模塊,聯(lián)合插補(bǔ)一降噪模塊,圖像噪聲評估模塊,數(shù)據(jù)分析模塊。
　　 本文的主要創(chuàng)新工作有:首次對基于總體最小二乘法的圖像降噪進(jìn)行了優(yōu)化,重點討論圖像塊選取,加窗函數(shù)選取與圖像估計性能的關(guān)系,并將其成功應(yīng)用于CMOS圖像傳感器插補(bǔ)后的圖像降噪當(dāng)中。