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(gè)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(yùn)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(huì)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(huì)有更好的效果;另外,對(duì)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(duì)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(píng)估每一種成像方案的性能,開發(fā)了用來評(píng)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(píng)估模塊,數(shù)據(jù)分析模塊。
　　 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新工作有:首次對(duì)基于總體最小二乘法的圖像降噪進(jìn)行了優(yōu)化,重點(diǎn)討論圖像塊選取,加窗函數(shù)選取與圖像估計(jì)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。