图像边缘锯齿及摩尔纹产生的原因

目录

一、什么是Aliasing 

二、Aliasing 产生的原因：

三、ISP 中关于aliasing 的处理；

四、通过光学方式来做aliasing的消除或优化：

五、Aliasing 评估：

一、什么是Aliasing 

1、在camera 效果评测中，当拍摄高频的景物时，会经常看到图像边缘存在锯齿、彩色摩尔纹，如下图所示 ; 

Moire 是aliasing的一种，通常发生在如布料，具有高频特征的物体上面，在高频的表面产生一些低频的纹路，因为是bayer pattern ,所以是带颜色的；

二、Aliasing 产生的原因：

1、采样频率远低于物体信号进来的频率，导致采样失真，出现Aliasing；

以像素而言，最高的采样频率就是一个像素采样一次，如下有低频和高频的信号，像素的采样频率完成可以将低频信号真实还原回去，当高频信号远大于像素采样频率时，就无法100%的采样高频信号的每个振荡点，采样频率完全失真了，变成一个较为低频信号出现，造成Aliasing现象；

2、为什么高像素的 sensor 锯齿效果比低分辨率的sensor 要好 ；

如下是两种不同sensor的信号，左边是piexl较小，较高频的像素采样点，右边是较低频的像素采样点，输入同样的黑线进去，在高频的sensor上采样出的结果，边缘频率较高，振荡较小（看红色曲线），同样的信号在较低的像素采样点上，黑线的采样频率，振荡幅度变高了，频率也变大了，变成较低频的信号出现，视觉上呈现出来就是明显的锯齿状效果；

3、moire 产生的原因：

通常发生在一些有高频表面的物体上，sensor 采样后造成的特定奇怪的低频纹路，同样的输入信号，由于采样的位置不同或sensor 收的角度不同，形成的纹路是不规则的，不是固定的，如下图所示：

通常发现的摩尔纹不止是黑白的低频信号，还会有带色彩的摩尔纹，由于一般成像的sensor都是bayer pattern, 会经由R、G、B，3种不同的通道做采样，因为在采样阶段就已经信号失真了，所以不止有频率的错误，还会有颜色的错误；

三、ISP 中关于aliasing 的处理；

isp中是藉由edgh filter做edgh方向的检测之后，再通过内插的方式，将边缘的锯齿状做内插强度的优化调整，如下所示，边缘会出现一些灰阶的pixel，使最终图像看起来边缘比较平滑，锯齿看起来不那么明显，未处理过的图像，只有黑和白两种pixel, 边缘锯齿比较明显，这种方式就叫Anti-aliasing ;

四、通过光学方式来做aliasing的消除或优化：

1、通过光学的低通滤波器尽量将低频信号保留，将高频信号抹除，以达到消除aliasing的目的；

2、光学的低通滤波器是如何达到抹除aliasing、morire的效果呢？

通常是用一些光学晶体的双折射的现象，将入射光分成两道，经过层层堆叠后，光束就会由1道变为4道，成像的最终效果，类似是把影像模糊化的效果，通过控制光束的分离大小，来调整高频的截止频率会落在哪里；

如下图，消除moire后，高频信号损失导致细节减少了，这是需要平衡的地方；

五、Aliasing 评估：

用imatest测试量化aliasing 

借由RGB各种运算来计算 color moire的评估：

未经锐化的图像高频部分的信号都是0（很微弱的信号，则是一些杂讯），经过锐化后，高频部分会有一些信号的突起，但这些都是aliasing的信号，并不是真实的高频信号；

注：文章整理自《大话成像图像质量测试测量课程》学习笔记