黑白的去马赛克算法会有用吗？

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鉴于去马赛克的主要目的是尽可能准确地恢复颜色，“仅黑白”去马赛克算法是否有任何优势？也就是说，与其先恢复颜色然后再进行黑白转换，不如将RAW文件直接转换为黑白会更好吗？

我对图像质量（例如动态范围和清晰度）特别感兴趣。与此相关的是，哪种常见的去马赛克算法最适合黑白转换？

black-and-white algorithms demosaicing

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颜色是从彩色拜耳传感器创建的RAW图像的固有因素。将其转换为灰度的问题在于，在任何给定的像素处，只有一种给定颜色的亮度。只是将每个像素视为亮度值，还是将其视为颜色值都没关系，每个像素仅代表曝光时入射到像素上的总亮度的大约1/3。对于灰度图像，“去马赛克”确实是不必要的，但是要获得理想的灰度图像，您可能需要使用灰度传感器... 完全没有拜耳！

— jrista

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至于哪种彩色图像去马赛克算法最适合使用彩色相机进行黑白转换...我想说的是最简单的形式，即标准四边形插值。设计了许多其他更高级的去马赛克算法，以最大程度地减少颜色波纹和其他与颜色有关的伪影。如果您只关心黑白，则标准的2x2像素插值将保留最详细的信息。

— jrista

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@jrista我不确定为什么朴素的插值会比尝试区分亮度和强度变化的更高级算法之一保留更多细节。在任何情况下，根据转换的完成方式，彩色伪像也会出现在黑白图像中。

— 马特·格鲁姆

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好吧，我想我主要是基于AHDD，它倾向于使细节变得柔和。至少，在Lightroom的实施产生比佳能DPP，产生非常清晰的，从一个简单的去马赛克算法尖锐结果所使用的算法小幅走软的结果（虽然我想不是那么简单，你的基本2×2）

— jrista

“颜色去马赛克方法的比较”（Olivier Losson，Ludovic Macaire，Yanqin Yang）详细介绍了不同的去马赛克算法。这不仅仅是解码颜色的问题，更好的算法会考虑所有周围的信息，以便在每个像素处获得最佳结果。我不相信专用的灰度解码器可以做得更好。

— Mark Ransom '18

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除非您的转换器仅使用R，G，B像素集之一来生成图像，否则无法先将RAW文件直接转换为黑白而无需先恢复颜色。这种方法将导致分辨率的严重损失。

为了在转换为黑白时不会丢失分辨率，您必须使用所有RG和B像素，这暗含了必须执行颜色计算的情况，此时您最好使用一种高级颜色去马赛克算法，然后进行转换结果变成黑白。

— 马特·格鲁姆
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通过提取一种颜色在不对四边形进行加权平均的情况下将分辨率减半，将无法获得预期的灰度图像，就像在单色相机上放置绿色，红色或蓝色滤镜一样。还有一个哲学问题：将每个轴除以2，将Mp计数减少4。我将其称为半分辨率。但是您似乎将每轴/ 2 Mp计数的sqrt（2）称为“半分辨率”。哪个定义在技术上是正确的？如果分辨率是解决问题的能力，那么在要保留旋转不变性的2D系统中，width / 2和height / 2是一半分辨率？

— Michael Nielsen

我对分辨率的看法的扩展我认为Mp不是分辨率，它是摄影营销的编号。作为图像处理工程师，分辨率为w X h。

— Michael Nielsen

@MichaelNielsen什么是“预期的灰度图像”？有很多不同的方法可以转换为灰度，但问题并未指定相等的加权方法。其次，如果您有一个线性检测器并将样本数量减半，则分辨力（即可检测的最大细节量）将减半，您不会说它减少了2倍。如果有检测器（例如图像传感器）的2D场和减半在两个方向上的样本的数目，还剩下四分之一，你想说的分辨率降低了4倍

— 马特格鲁木

如果仅将x轴或y轴减半，则每个方向的分辨率都不同，从而无法计算以Mp表示的总分辨率并计算单个因子“ / 2分辨率”的能力。Ofc。镜头的分辨率也不尽相同，但是传感器制造商很自豪地宣布，如今他们的像素是二次方和正方形，因此在两个方向上都产生相等的分辨率，这意味着640x = 480y。看看像素数本身是什么意思。分辨率640是相同的分辨率为480

— 迈克尔·尼尔森

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灰度：我没有说权重相等。我知道有很多不同的灰度版本，但是我可以打赌，R，G或B不是OP期望的灰度之一。最高的可能版本是0.11 * b + 0.59 * g + .3 * r版本。

— Michael Nielsen

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即使将图像转换为黑白图像，也需要去马赛克算法。

这样做的原因很简单-否则，到处都会出现亚像素伪像。您需要意识到传感器记录的图像非常混乱。让我们看一下Wikipedia的示例：

去马赛克

现在，假设我们不进行任何去马赛克，而只是将RAW转换为灰度：

好吧...你看到黑洞了吗？红色像素在背景中未记录任何内容。

现在，让我们将其与转换为灰度（去左边）的去马赛克图像进行比较：

正常与破碎

您基本上会丢失细节，但也会丢失很多使图像难以忍受的伪像。由于黑白转换的执行方式，图像旁路去马赛克处理也失去了很多对比度。最后，介于原色之间的颜色阴影可能会以相当出乎意料的方式表示，而红色和蓝色的大表面将显示为3/4空白。

我知道这是一种简化，您可能希望创建一种简单的算法：将RAW转换为B＆W效率更高，但我的意思是：

您需要计算彩色图像才能在黑白照片中生成正确的灰色阴影。

好办法做到B＆W摄影是通过完全删除彩色滤波器阵列-像徕卡Monochrom做 - 不是通过改变RAW转换。否则，您将获得伪像，假灰色阴影，分辨率下降或所有这些。

此外，RAW-> Bayer-> B＆W转换为您提供了更多增强和编辑图像的选择，并且您获得了非常出色的解决方案，只有专用的传感器构造才能将其推翻。这就是为什么您看不到专用的B＆W RAW转换器不会在过程中退回到去马赛克的原因。

— 马辛·沃尔尼
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具有拜耳滤镜的机器视觉相机可以直接给出灰度图像，但是它可以通过去马赛克，转换为YUV并仅发送V通道（至少我通常使用的V通道）来实现。如果他们绕过这种色彩重建有更好的方法，我认为他们会这样做，因为他们一直在提高帧速率（例如，我使用的典型相机运行100FPS）。

如果要忽略基于颜色的去马赛克，则可以将分辨率降低一半，并在每个2x2四边形上加权平均，但是如果要获得全分辨率，则最好使用常规的颜色去马赛克算法，该算法试图更好地保留边缘。如果我们知道我们想要灰度，那么我们从一开始就只是获得一台单色相机，如果我们要寻找某种颜色，则可以将其打在彩色滤光片上，因为这种设置的图像质量非常优越，从而减少了对分辨率过采样的需求，这反过来又可以使用像素较大的快速低分辨率传感器，从而获得更好的图像。

— 迈克尔·尼尔森
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您写道：“转换为YUV，并且仅发送V通道”当然，您的意思是发送Y通道，因为Y是亮度通道。

— TopCat

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拜耳（Bayer）层中每个像素孔上的彩色滤光片的效果与在镜头上使用彩色滤光片拍摄黑白胶片的效果相同：它改变了所拍摄场景中各种颜色的灰度级之间的关系。为了获得场景中所有颜色的准确亮度水平，必须将每个像素的信号去马赛克。正如其他人提到的，没有拜耳层的传感器将产生不需要去马赛克的单色图像。如果来自镜头的混乱圈等于或小于每个像素的宽度，则这将导致更好的图像清晰度。

实际上，我注意到使用佳能的Digital Photo Professional（DPP）将RAW文件转换为单色的几件事。

白平衡调整可以以与对比度调整相同的方式影响整体感知亮度。这样，它可以用于微调对比度。
白平衡也会影响场景中不同颜色的相对亮度。这可以用来微调“橙色”，“黄色”，“红色”等滤镜效果的应用。红色似乎受此影响最大，并且在2500K时比在10000K时暗得多。至少对我而言，令人惊讶的是，蓝色调并未显示出相反的含义。
由于出于所有实际目的，黑白照片中没有色度噪声，因此可以将其保留为“ 0”。
与更简单的“锐度”滑块相比，不锐化的蒙版工具将提供更多的锐度控制。特别是如果图像中有几个“暖”或“热”像素，则可以在不强调像素的情况下增加整体清晰度。

以下是使用EF 70-200mm f / 2.8L IS II镜头和Kenco C-AF 2X Teleplus Pro 300增距镜在佳能7D上拍摄的两个相同曝光版本。图像被裁剪为1000X1000像素。第一个是使用下面显示的相机内设置转换的。使用屏幕快照中显示的设置编辑了第二个。除了RAW选项卡外，还应用了2的降低亮度噪声设置以及99的色差值。

月亮-未经编辑