摩尔纹效应成因分析

捕捉真实和准确颜色一直数字成像的最大挑战之一，因为黑白传感器只能测量光的强度，与光的颜色无关,为此我们设计一个方法来测量每个像素上特定颜色的光的强度。这种方法涉及在每个像素上放置交替颜色的拜耳模式小滤波器。

拜耳模式是由偶数行像素的红色和绿色交替的滤波器，和奇数行像素的绿色和蓝色交替的滤波器组成的。由于人眼对绿色光最敏感，一半的传感器（像素）对这范围的波长敏感。值得注意的是，还有其他模式的滤波器,如稀疏色彩滤波器（sparse color filter）阵列，但远不如拜耳滤波器流行。
从一个由50%的绿光，25%的红光以及25%的蓝光组成的马赛克模式的传感器中提取一副完整的彩色图像是一个挑战。这个概念就是众所周知的去马赛克（demosaicing），它涉及用周围两个像素的颜色值去估计这个像素的两个丢失的颜色值。最简单的方法是一个线性插值。在绿色像素的情况下,可取邻近的红色像素的平均值分配给绿色像素的红色分量，对于邻近蓝色像素也同样这样做（见图1）。更复杂的方法是用绿色像素周围5×5正方形里取红色和蓝色分量的平均值来获得更准确的颜色（见图2）。

一般情况这些方法工作的相对较好,但是有些图像中会出现原始场景中所没有的图像伪影。这些伪影一些在图像原始分辨率就可见，然而另外一些需要放大细节才变得明显。假着色（false coloring）是伪影中的一种，它是由于在物体边缘附近的差值误差，或者颜色的突变引起的没有在原始场景里出现的颜色（见图3）。另外一种类似的伪影是摩尔纹效应（ Moiré effect）,经常出现在高频图案上，如条纹衬衫, 它是由于所使用的插值算法引起的一种拧曲的新图案（见图4）。第三种称为拉链（zippering），拉链伪影因为物体边缘周围去马赛克算法平均值而导致的线条模糊。一旦放大图像，这种沿边缘出现的楼梯或拉链式图案的效应就会变得明显（见图5）。