CN100394779C - 噪声处理装置及摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摄像装置(10)，其中具备：摄像部(12)，其对拍摄对象进行摄像而生成图像数据；噪声处理部(20)，其对图像数据所包括的暗电流噪声进行处理；图像处理部(30)，其将噪声处理过的图像数据作为基准而生成图像。该噪声处理部(20)具备：泛白判断部(22)、存储器(24)、低频成分提取部(26)、减法部(28)。存储器(24)记录暗电流噪声的数据值；低频成分提取部(26)从暗电流噪声的数据值中提取低频成分。泛白判断部(22)判断像素是否泛白；减法部(28)，对发生了泛白的像素的数据值将其低频成分减去，而对其他的像素的数据值进行将暗电流噪声的数据值减去的处理。

Description

噪声处理装置及摄像装置

技术领域：

本发明涉及噪声处理技术，特别是对来自摄像元件的输出信号所包括的暗电流噪声进行处理的噪声处理技术。

背景技术：

在数码相机等摄像装置中，虽然使用着CCD(Charge Coupled Device)等摄像元件，但是也公知着此类摄像元件在感光面上完全没有光进入的状态下、即遮光的状态下产生暗电流噪声的情况。为了去除此暗电流噪声，公知着预先对每一个元件的暗电流噪声的数据值进行记录，并从拍摄了被拍摄对象的像素的数据值中将该暗电流噪声的数据值减去的方法。

然而，在使用CCD等摄像元件的摄像装置中，摄像元件的动态范围(dynamic range)，若和照像胶卷相比一般较窄，所以在拍摄对象的高亮度部分中，感光量超过动态范围，且摄像元件的输出信号容易饱和。这时，饱和部分的微弱图像信息欠缺，容易发生变为一样白的、所谓泛白的现象。

在发生了此类泛白的部分上，由于像素的数据值所包括的暗电流噪声的数据值也欠缺，通过对暗电流噪声的数据值进行减去的处理，产生新的噪声。

在专利文献1中，提出了针对图像数据的像素判断其发生了泛白的像素部分，并对发生了泛白的像素部分，将暗电流噪声的减法处理中止或减轻该减法的程度的方案。

【专利文献1】特开2002-320144号公报

以下，通过专利文献1的方法，对于发生了泛白的像素部分，对中止暗电流噪声的减法处理时所生成的图像数据进行说明。图1(a)-(c)是对发生了泛白的部分中止其减法处理时的噪声处理进行表示的图。

图(1)a对减法处理前的图像数据进行示意性表示。纵轴表示像素的数据值的信号电平；而横轴表示CCD上的像素位置。规定电平例如，设定为最大信号电平。如图1(a)所示，通过切除规定电平以上的数据值，从而表现出发生了泛白的状态。

图1(b)表示暗电流噪声的数据。图1(c)是通过专利文献1的方法进行噪声处理的结果，其表示对发生了泛白的像素部分不进行暗电流噪声的减法处理、而对其他的像素部分进行暗电流噪声的减法处理后的图像数据。对发生了泛白的像素部分，由于将减法处理中止，所以不会产生由减法处理所产生的新的噪声。

但是，如果将发生了泛白的像素部分的减法处理中止，如图1(c)所示那样，则在发生了泛白的像素部分和其周边部分之间，像素的数据值的差变大，在该边界面上产生较大的亮度变化。

发明内容

本发明是鉴于该情况而进行的，其目的在于，和对发生了泛白的像素部分的减法处理进行中止的情况相比，以发生了泛白的像素部分和其周边的像素部分链接得平滑的方式对暗电流噪声进行处理。

为解决上述问题的本发明的某种形态是一种噪声处理装置。该噪声处理装置的特征在于，具备：判断部，其针对在摄像部生成的图像数据的像素，判断所述像素的数据值是否在预先决定的规定电平以上；和减法部，其对由所述判断部判断为所述像素的数据值在规定电平以上的像素，从所述像素的数据值中减去摄像部的暗电流噪声的低频成分。

根据该噪声处理装置，在摄像部生成的像素的数据值被判断为在预先决定的规定电平以上时，通过从该像素的数据值中将暗电流噪声的低频成分减去，从而可以减小像素的数据值被判断为在规定电平以上的部分和其周边部分的数据值的差，并能较平滑地将像素链接。

本发明的另一形态是一种摄像装置。该摄像装置的特征在于，具备：摄像部，其对被拍摄对象进行摄像而生成图像数据；判断部，其针对在摄像部生成的图像数据的像素，判断所述像素的数据值是否在预先决定的规定电平以上；减法部，其对由所述判断部判断为所述像素的数据值在规定电平以上的像素，从该数据值中减去摄像部的暗电流噪声的低频成分；和图像处理部，其将被所述减法部进行了减法处理的像素的数据值作为基准来生成图像。

根据该摄像装置，在判断为摄像部所生成的像素的数据值在预先决定的规定电平以上时，通过从该像素的数据值中将暗电流噪声的低频成分减去，从而可以减小像素的数据值被判断为在规定电平以上的部分和其周边部分的数据值的差，并能较平滑地将像素链接。

上述结构部件的任意组合或重新设置都是有效的，并包括在本发明的具体方式中。

而且，本发明的概要无需叙述所有必需的特征，因而本发明可以是所述特征的二次组合。

附图说明

以下，参照附图对本发明的具体方式进行说明，该附图是典型的、而非限制性的，且在数个图中同样地对基本部件进行编号。

图1(a)-(c)是对发生了泛白的部分中止了减法处理时的噪声处理进行表示的图。

图2是表示本发明的实施方式相关的摄像装置的构成的图。

图3是对从像素的数据值中将低频成分提取的方法进行表示的图。

图4是依据本发明的实施方式的取得暗电流噪声的数据值的流程图。

图5是本发明的实施方式的噪声处理的流程图。

图6(a)-(b)是表示依据本发明的实施方式的噪声处理的图。

图7是表示本发明的实施方式相关的摄像装置的变形例的构成的图。

图8是依据本发明的实施方式的变形例的取得图像数据的流程图。

图9是依据本发明的实施方式的噪声处理的流程图。

具体实施方式

以下，一边参照图面，一边对本发明的实施方式详细地进行说明。

图2是表示本发明的实施方式相关的摄像装置的构成的框图。摄像装置10具备：对被拍摄对象进行摄像而生成图像数据的摄像部12；对图像数据所包括的暗电流噪声进行处理的噪声处理部20；和以噪声处理过的图像数据作为基准来生成图像的图像处理部30。

摄像部12具备：透镜14、摄像元件16和A/D转换部18。光经由透镜14被摄像元件16转换为电信号。该电信号是模拟值，在被输入到A/D转换部18之前可以执行任何模拟信号处理。作为摄像元件16，也可以是CCD或CMOS。被转换为电信号的图像数据，通过A/D转换部18被转换为数字值，并被传送到噪声处理部20的泛白判断部20。

噪声处理部20具有从图像数据中将暗电流去除的功能。噪声处理部20具备：泛白判断部22、存储器24、低频成分提取部26、减法部28。

本实施方式中的噪声处理部20，通过CPU、存储器、装载在存储器上的程序来实现，在此描述了通过这些的协作得以实现的构成。程序可以内置在摄像装置10中，也可以收纳在记录介质的形式从外部被供给。由此，本领域的技术人员可以理解：这些功能块(block)可以仅由硬件、或仅由软件、或由它们的组合的各种形式来实现。

存储器24具有记录暗电流噪声的数据值的功能。暗电流噪声，因为易受周围温度环境影响，故若在摄影前进行，则可获得最高精度的暗电流噪声的数据值。暗电流噪声的数据值，也可以在接通摄像装置10的电源时取得。再有，也可以在制造摄像装置10时取得。

暗电流噪声的数据值的取得，可在将摄像元件16遮光的状态下通过取得图像数据来进行。摄像元件16的暗电流噪声的数据值，在被A/D转换部18转换为数字值后，被记录在存储器24上。

如上所述，在预先取得暗电流噪声的数据值的状态下，摄像部12对被拍摄对象进行摄像，并生成图像数据。

泛白判断部22对由摄像部12所生成的图像数据，判断是否发生泛白(以下，称为“泛白判断”)。泛白判断是通过判断某像素的数据值是否在规定电平以上、或是否比规定电平大来进行的。泛白判断也可以通过判断规定电平以上的、或比规定电平大的像素是否连续存在多个来进行。

泛白判断部22在通过像素的数据值是否在规定电平以上而进行泛白判断时，规定电平被设定为A/D转换部18的饱和电平。例如，图像数据是8位(bit)时，数据值255为规定电平。

再有，当泛白判断部22在通过像素的数据值是否比规定电平大而进行泛白判断时，规定电平被设定为和A/D转换部18的饱和电平相比其数据值仅小1的电平。例如，在图像数据是8位时，数据值254为规定电平。而且，该规定电平也可以被设定为和噪声的电平相应的任意的值。

低频成分提取部26，从存储器24所记录的暗电流噪声的数据值中提取低频成分。例如，在通过泛白判断部22判断为发生了泛白时，低频成分提取部26从暗电流噪声的数据值中将低频成分提取。

图3是表示从暗电流噪声的数据值a_n中提取低频成分I_n的方法的一例。低频成分I_n，通过从数据值a_n和多个邻接的像素的数据值(在图3中是a_n+1～a_n+15)中选择出第2小的数据值来进行决定((1)式)。在此，min2()意味着括号内是第2小的值。作为第2小的值，是因为第1小的数据值有可能是缺陷像素等，且作为正常的数据值的可靠性较低。所提取的低频成分的数据值被传送到减法部28。该低频成分的提取处理，是对由泛白判断部22判断为发生了泛白的像素来进行。

减法部28对由泛白判断部22判断为未发生泛白的像素，从该像素的数据值中减去存储器24上所记录的暗电流噪声的数据值。而对由泛白判断部22判断为发生了泛白的像素，则从该像素的数据值中减去由低频成分提取部26提取的暗电流噪声的低频成分。

图4、图5，表示根据本发明的实施方式的噪声处理的流程图。图4，是依据本发明的实施方式而取得暗电流噪声的数据值的流程图。首先，在将摄像元件16遮光的状态下进行图像数据的取得，以取得暗电流噪声的数据值(S10)。将被A/D转换部18转换为数字值的暗电流噪声的数据值记录在存储器24中(S12)。

图5是依据本发明的实施方式的噪声处理的流程图。首先，通过摄像部12取得图像数据(S14)。在泛白判断部22中，图像数据的像素的数据值例如按照每个像素来判断是否在规定电平以上(S16)。规定电平以上的像素的数据值被判断为发生了泛白(S16的是)，便对该像素的数据值提取低频成分(S18)。其后，在减法部28中，从该像素的数据值中将暗电流噪声的低频成分减去(S22)。

另一方面，在泛白判断部22中、判断为比规定电平小的像素的数据值被判断为未发生泛白(S16的否)，将暗电流噪声的数据值减去(S20)。

一直执行该噪声处理，直至对全部的像素执行减法处理为止(S24的否)。若对全部的像素结束了减法处理(S24的是)，则结束噪声处理。

另外，在S16中，泛白判断部22也可按照每个像素通过数据值是否比规定电平大来进行泛白判断。这时，在泛白判断部22中判断为在规定电平以下的像素的数据值，被判断为未发生泛白(S16的否)，将暗电流噪声的数据值减去(S20)。

由噪声处理部20处理了暗电流噪声的图像数据，被传送到图像处理部30，且进行白平衡(white balance)、色分解、灰度系数(gamma)转换、压缩等图像处理，并将图像输出到记录部32、显示部34。

图6(a)-(b)，是对依据本实施方式的噪声处理进行说明的说明图。

图6(a)表示暗电流噪声的数据、和从暗电流噪声中提取了的低频成分。对于由泛白判断部22判断为发生了泛白的像素部分，只是对图6(a)所示的暗电流噪声的低频成分进行减法处理；而对于判断为未发生泛白的像素部分，对图6(a)所示的暗电流噪声的数据值进行减法处理。

图6(b)表示执行了噪声处理的图像数据。成为噪声处理的对象的图像数据，是图1(a)所示的图像数据。依据本实施方式的噪声处理，和图1(c)所示的噪声处理相比，在发生了泛白的像素部分和其周边部分之间未发生阶差，并能和周边的像素平滑地链接。

以上，以实施方式为基准对本发明进行了说明。该实施方式是示例，也可是由其各构成要素或各处理工艺(process)的组合得到的变形例。再有，本领域的技术人员可以理解：这样的变形例也在本发明的范围内。

在实施方式中，虽然以在取得了暗电流噪声的数据值之后，对被拍摄对象进行摄像而取得数据的这样的顺序来进行噪声处理，但是也可以是以对被拍摄对象进行摄像而取得图像数据之后，对暗电流噪声的数据进行取得的这样的顺序来进行噪声处理。图7是表示本发明的实施方式相关的摄像装置的变形例的构成。图7所示的摄像装置100，其噪声处理部38的构成和图1所示的摄像装置10不同。而其他的构成要素和图1所示的摄像装置10是相同的。存储器40具有对由摄像部12所生成的图像数据进行存储的功能。泛白判断部44对由存储器40存储的图像数据进行泛白判断。低频成分提取部42从在将摄像元件16遮光的状态下所取得的图像数据、即暗电流噪声的数据值中，提取低频成分。减法部46，对于由泛白判断部44判断为未发生泛白的像素，从该像素的数据值中将暗电流噪声的数据值减去。而对于由泛白判断部44判断为发生了泛白的像素，从该像素的数据值中减去由低频成分提取部42提取的暗电流噪声的低频成分。

图8、图9，表示依据本发明的实施方式的变形例的噪声处理的流程图。图8是依据本发明的实施方式的变形例的图像数据取得的流程图。首先，由摄像部12取得图像数据(S30)。被A/D转换部18转换为数字值的图像数据被存储在存储器40(S32)。如上所述结束图像数据的取得。

图9是依据本发明的实施方式的变形例的噪声处理的流程图。在结束了取得图像数据的处理之后，在将摄像元件16遮光的状态下进行图像数据的取得，并取得暗电流噪声的数据值(S34)。所取得的暗电流噪声的数据值，也可以被保持在低频成分提取部42及减法部46中。再有，也可以是在摄像部12上暂时保持，根据后续的处理而依次从摄像部12取得。这时，没有必要在噪声处理部38中对全部的暗电流噪声的数据值进行保持，并能减低存储器使用容量。

接着，泛白判断部44从存储器40读出图像数据(S36)、例如对一个像素进行泛白判断(S38)。在图像数据的像素有泛白时(S38的是)，对与该像素相对应的暗电流噪声的数据值提取低频成分(S40)。其后，在减法部46中，从该像素的数据值中将暗电流噪声的低频成分减去(S42)。

另一方面，在泛白判断部44中，在判断为图像数据的像素的数据值没有泛白时(S38的否)，将暗电流噪声的数据值减去(S44)。一直执行该噪声处理，直至对全部的像素执行减法处理为止(S46的否)。若对全部的像素结束了减法处理，则结束噪声处理(S46的是)。

优选图像数据的取得和暗电流噪声的数据值的取得连续进行。因为暗电流噪声易受周边的温度环境的影响，故通过连续进行图像数据的取得和暗电流噪声的数据值的取得，从而能高精度地进行暗电流噪声的去除。

再有，在上述的实施方式中，虽然对被判断为发生了泛白的像素进行提取暗电流噪声的低频成分提取处理，但是也可以是在取得了暗电流噪声的阶段对全部像素预先提取低频成分。该低频成分可以记录在存储器内，也可以使其保持在减法部内。

Claims (12)

1.一种噪声处理装置，其特征在于，具备：

判断部，其对在摄像部生成的图像数据的像素，判断所述像素的数据值是否在预先决定的规定电平以上；和

减法部，其对由所述判断部判断为所述像素的数据值在规定电平以上的像素，从所述像素的数据值中减去摄像部的暗电流噪声的低频成分。

2.根据权利要求1所述的噪声处理装置，其特征在于，

进一步具备低频成分提取部，其从暗电流噪声的数据中将暗电流噪声的低频成分提取。

3.根据权利要求1所述的噪声处理装置，其特征在于，

所述减法部对由所述判断部判断为像素的数据值比规定电平小的像素，从所述像素的数据值中将暗电流噪声的数据值减去。

4.根据权利要求1所述的噪声处理装置，其特征在于，

所述暗电流噪声的数据值通过对所述摄像部进行遮光而取得。

5.根据权利要求4所述的噪声处理装置，其特征在于，

所述暗电流噪声的数据值在所述摄像部中生成图像数据前取得。

6.根据权利要求4所述的噪声处理装置，其特征在于，

所述暗电流噪声的数据值在所述摄像部中生成了图像数据后取得。

7.一种摄像装置，其特征在于，具备：

摄像部，其对被拍摄对象进行摄像而生成图像数据；

判断部，其对摄像部所生成的图像数据的像素，判断所述像素的数据值是否在预先决定的规定电平以上；

减法部，其对由所述判断部判断为所述像素的数据值在规定电平以上的像素，从所述像素的数据值中减去摄像部的暗电流噪声的低频成分；和

图像处理部，其以由所述减法部进行了减法处理的像素的数据值作为基准来生成图像。

8.根据权利要求7中所述的摄像装置，其特征在于，

进一步具备低频成分提取部，其从暗电流噪声的数据值中提取暗电流噪声的低频成分。

9.根据权利要求7中所述的摄像装置，其特征在于，

所述减法部对由所述判断部判断为像素的数据值比规定电平小的像素，从所述像素的数据值中减去暗电流噪声的数据值。

10.根据权利要求7中所述的摄像装置，其特征在于，

所述暗电流噪声的数据值通过对所述摄像部进行遮光而取得。

11.根据权利要求10中所述的摄像装置，其特征在于，

所述暗电流噪声的数据值在所述摄像部中生成图像数据前取得。

12.根据权利要求10中所述的摄像装置，其特征在于，

所述暗电流噪声的数据值在所述摄像部中生成了图像数据后取得。

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