In this paper, we present a color interpolation technique based on artificial neural networks for a single-chip CCD (charge-coupled device) camera with a Bayer color filter array (CFA). Single-chip digital cameras use a color filter array and an interpolation method in order to regenerate high quality color images from sparsely sampled images. We applied 3-layer feedforward neural networks in order to interpolate missing pixel from surrounding pixels. And we compared the proposed method with conventional interpolation methods such as the proposed interpolation algorithm based on neural networks provides a better performance than the conventional interpolation algorithms.
본 논문에서는 단일 센서 디지털 카메라를 위한 디모자이킹 기술에서의 보간법 성능을 분석하고자 한다. 디모자이킹 기술에 사용되는 보간법들 중에서 상대적으로 복잡도가 낮고 영상 화질이 우수한 방법들인 BI(bilinear interpolation), ACPI(adaptive color plane interpolation), ECI(effective color interpolation), Ideal ACPI, EECI(Enhanced effective color interpolation)를 선택하여 분석한다. 각 방법들의 알고리즘을 소개하고 각 알고리즘에 대한 실험을 수행한다. 이 실험은 24개의 코닥 이미지를 이용하여 객관적인 영상 화질과 수행속도를 비교 평가한다. 실험 결과로 ECI가 복잡도 대비 영상 화질이 우수하다는 것을 보여준다.
본 연구에서는 베이어패턴을 가지는 보간 알고리듬들을 조도에 따른 성능을 실험을 통해 평가하였다. 보간 알고리듬으로는 양선형 컬러 보간 기법과 적응형 퍼지 컬러 보간 기법을 사용하였는데, 실험 결과 저조도하에서는 양선형 컬러 보간기법에 미디언 필터를 적용한 보간 기법이, 고조도하에서는 적응형 퍼지 컬러 보간 기법이, 그리고 그 사이의 조도 하에서는 양선형 컬러 보간 기법이 우수한 영상을 생성함을 알 수 있었다. 이 결과를 응용하여 입력되는 영상의 조도에 따라서 각각 다른 보간 알고리듬을 적용하여 영상을 보간하면 다양한 조도 하에서도 향상된 화질을 얻을 수 있을 것이다.
In this paper, we present a new interpolation method for the color filter away(CFA). In order to capture color images. typical input devices use a single chip CCD imaging sensor with color filter array. As a result, the single chip CCD does not provide sufficient color resolutions since it arranges different color filters sequentially on a single CCD, resulting in aliasing noise and loss of resolution. In order to reconstruct high quality color images, we propose to use the interpolation algorithm using high order B-splines. Experiments show promising results.
Journal of information and communication convergence engineering
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제8권1호
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pp.51-58
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2010
This paper proposes an edge adaptive color interpolation for an ultra-small HD-grade complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) video sensor in camera phones that can process 720-p/30-fps videos. Recently, proposed methods with great image quality perceptually reconstruct the green component and then estimate the red/blue component using the reconstructed green and neighbor red and blue pixels. However, these methods require the bulky memory line buffers in order to temporally store the reconstructed green components. The edge adaptive color interpolation method uses seven or nine patterns to calculate the six edge directions. At the same time, the threshold values are adaptively adjusted by the sum of the color values of the selected pixels. This method selects the suitable one among the patterns using two flowcharts proposed in this paper, and then interpolates the missing color values. For verification, we calculated the peak-signal-to-noise-ratio (PSNR) in the test images, which were processed by the proposed algorithm, and compared the calculated PSNR of the existing methods. The proposed color interpolation is also fabricated with the 0.18-${\mu}m$ CMOS flash memory process.
많은 이미징 장치들이 특정 컬러의 광학 신호만을 통과시키는 컬러 필터 어레이를 포함한 단일 이미지 센서를 사용한다. 이러한 이미지 센서로부터 얻어진 이미지들은 각 픽셀에 하나의 컬러 값만을 갖기 때문에, 완전한 영상으로 복원해야 한다. 본 논문에서는 단일 이미지 센서를 탑재한 이미징 장치를 위한 새로운 컬러 보간법을 제안하였다. 제안한 방법은 이미지의 에지 영역에서 우수한 보간 결과를 얻기 위해 에지 선별 기능을 개선하였고, 점진적 영역에서의 보간을 위해 채널간의 새로운 관계를 제시하였다. 보간 성능 비교를 위해 제안한 방법과 기존의 방법들을 비교하였다. 비교 실험을 통해 제안한 방법의 우수한 보간 성능을 입증하였다.
Interpolation based information hiding methods are widely used to get information security. Conventional interpolation methods use the neighboring pixel value and simple calculation like average to embed secret bit stream into the image. But these information hiding methods are not appropriate to color images like military images because the characteristics of military images are not considered and these methods are restricted in grayscale images. In this paper, the new information hiding method based on interpolation using RGB pixel values of color image is proposed and the effectiveness is analyzed through experiments.
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.
RGB 칼라 필터 배열을 사용한 순차주사 CCD 이미지 센서는 센서의 구조적 한계를 극복하고 칼라 신호의 해상도를 향상시키기 위해 칼라 보간 구조가 필요하다. 기존의 접근 방법을 통해 보간된 결과 영상 대부분에서 경계선은 열화되고 재현된 칼라는 원영상의 칼라와 차이가 났다. 본 논문에서는 순차주사 CCD 이미지 센서를 위한 개선된 경계적응적 칼라 보간 구조를 제안했다. 제안된 경계 표시자(edge indicator) 함수는 채널내 상관관계 뿐만 아니라 채널간의 상관관계를 이용하며 주어진 영상의 경계 특성을 칼라 보간 과정에 적응적으로 반영한다. 주어지지 않은 채널 값은 경계를 거스르는 방향이 아니라 경계 방향을 따라서 보간되고, 에일리어징 현상(aliasing artifacts)은 억제가 됐다. 또한 경계적응적 칼라 보간 구조의 단순한 칼라 영상 형성 모델로부터 발생하는 국소적으로 나타나는 잘못된 색을 칼라 경계 검출법에 기반한 스위칭 알고리즘에 의해 제거하였다. 개선된 경계적응적 칼라 보간 구조는 기존의 접근 방법에 비해 주관적 화질과 객관적 화질 모두 우수한 결과를 실험적으로 보였다.
In this paper, we proposed a novel edge-oriented color interpolation method which determine the edge direction with hard-decision based on high correlation between different channels. The novel edge direction estimation criterion improves the color interpolation method especially on edges by considering high frequencies between channels.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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