CN101272453A - 拖尾校正信号发生电路、方法、程序、拖尾校正电路和成像器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了拖尾校正信号发生电路、拖尾校正信号发生方法、程序、拖尾校正电路和成像器件。拖尾校正信号发生电路包括：遮光单元波形检测单元，其被配置为通过利用图像传感器的水平遮光单元的输出信号来检测水平遮光单元中的各行的信号电平；黑色电平检测单元，其被配置为通过利用图像传感器的垂直遮光单元的输出信号来检测黑色电平；以及减法单元，其被配置为将由黑色电平检测单元检测到的黑色电平从由遮光单元波形检测单元检测到的水平遮光单元中的各行的信号电平的每一个中减去以便生成各行的拖尾校正信号。
Description
技术领域
本发明涉及被优选地应用于固态成像器件的拖尾(streaking)校正信号发生电路、拖尾校正信号发生方法、程序、拖尾校正电路和成像器件，所述固态成像器件包括CCD(电荷耦合器件)图像传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。
更具体地，本发明涉及通过以下方式而实现拖尾的实时校正的拖尾校正信号发生电路等等：利用图像传感器的水平遮光单元的输出信号来检测水平遮光单元的各行的信号电平、利用图像传感器的垂直遮光单元的输出信号来检测黑色电平(black level)并且通过从水平遮光单元的各行的每个信号电平中减去黑色电平来生成各行的拖尾校正信号。
背景技术
作为成像器件，已知包括CCD图像传感器或CMOS图像传感器的固态成像器件。如果利用固态成像器件捕获高亮度对象的图像，则在所捕获的图像的水平方向上发生拖尾。
例如，专利文献1(公开号为2005-130331的日文未审查专利申请)描述了一种通过对像素部分被与遮光单元和像素部分接收光的情况下的DC电平的差别进行校正来执行拖尾校正的技术。
发明内容
在专利文献1所描述的技术中，光接收单元被屏蔽以获得拖尾校正信号，因此其无法实时检测拖尾并实时校正拖尾。此外，在拍摄期间频繁地屏蔽光接收单元引起曝光时间的丢失，因此视频信号被低效地获得。
本发明旨在实现拖尾的实时校正。
根据本发明的实施例，提供了一种成像器件，其包括：图像传感器，该图像传感器包括水平遮光单元和垂直遮光单元；拖尾校正信号发生电路，该拖尾校正信号发生电路被配置为基于图像传感器的输出信号来生成各行的拖尾校正信号；以及减法器，该减法器被配置为将由拖尾校正信号发生电路所生成的相应行的拖尾校正信号从图像传感器的每行的输出信号中减去，以便获得经拖尾校正的输出信号。所述拖尾校正信号发生电路包括：遮光单元波形检测单元，该遮光单元波形检测单元被配置为通过利用图像传感器的水平遮光单元的输出信号来检测水平遮光单元中的各行的信号电平；黑色电平检测单元，该黑色电平检测单元被配置为通过利用图像传感器的垂直遮光单元的输出信号来检测黑色电平；以及减法单元，该减法单元被配置为将由黑色电平检测单元检测到的黑色电平从由遮光单元波形检测单元检测到的水平遮光单元中的各行的信号电平中的每一个中减去，以便生成各行的拖尾校正信号。
在上述配置中，图像传感器包括水平遮光单元和垂直遮光单元。在拖尾校正信号发生电路中，各行的拖尾校正信号是基于图像传感器的输出信号而生成的。也就是说，遮光单元波形检测单元通过利用图像传感器的水平遮光单元的输出信号来检测水平遮光单元的各行的信号电平。黑色电平检测单元通过利用图像传感器的垂直遮光单元的输出信号来检测黑色电平。减法单元将黑色电平从水平遮光单元的各行的信号电平的每一个中减去以便生成各行的拖尾校正信号。
遮光单元波形检测单元可以包括：平均值计算器，该平均值计算器被配置为以行为单位来计算构成水平遮光单元的像素的值的平均值；数字滤波器，该数字滤波器被配置为将在平均值计算器中所计算的各行的像素平均值在时间方向上进行平均；∈滤波器，该∈滤波器在垂直方向上被应用于从数字滤波器输出的各行的像素平均值；以及中值滤波器，该中值滤波器在垂直方向上被应用于从∈滤波器输出的各行的像素平均值。水平遮光单元中的各行的信号电平可以从中值滤波器获得。
在这种情况下，平均值计算器和数字滤波器降低水平方向上的空间随机噪声和时间随机噪声。而且，∈滤波器和中值滤波器降低垂直方向上的空间随机噪声和脉冲噪声。
拖尾校正信号发生电路还可以包括去核(coring)单元，该去核单元被配置为对由减法单元所生成的各行的拖尾校正信号执行去核处理。通过执行去核处理，微小噪声(minute noise)可以被去除而同时保持边缘分量。
拖尾校正信号发生电路可以通过在图像传感器的输出信号的最低有效位之下增加预定数目的位来执行处理。在这种情况下，可以生成与图像传感器的输出信号的最低有效位之下的电平的拖尾分量相对应的拖尾校正信号。
黑色电平检测单元可以包括：平均值计算器，该平均值计算器被配置为计算构成垂直遮光单元的像素的值的平均值；以及数字滤波器，该数字滤波器被配置为将由平均值计算器所计算的像素平均值在时间方向上进行平均。黑色电平可以从数字滤波器获得。在这种情况下，平均值计算器和数字滤波器降低空间和时间随机噪声。黑色电平是从构成垂直遮光单元的各个像素的值中检测的，因此黑色电平可以被稳定地检测而不受光接收单元的状态的影响。
如上所述，拖尾校正信号发生电路通过仅利用图像传感器的遮光单元(水平和垂直遮光单元)的输出信号来生成拖尾校正信号。因此，可以在不屏蔽图像传感器的光接收单元的情况下实时获得拖尾校正信号，因此可以实时校正拖尾。在这种情况下，不必在拍摄期间频繁地屏蔽光接收单元，因此不会降低获得视频信号的效率。
减法器将由拖尾校正信号发生电路所生成的相应行的拖尾校正信号从图像传感器的每行的输出信号中减去，以便获得经拖尾校正的输出信号。减法器和上述拖尾校正信号发生电路构成拖尾校正电路。拖尾校正电路通过利用由拖尾校正信号发生电路所生成的拖尾校正信号来执行拖尾的实时校正。
拖尾校正电路还可以包括：校正增益发生单元，该校正增益发生单元被配置为生成用于图像传感器的输出信号的信号电平的校正增益；以及乘法单元，该乘法单元被配置为将由拖尾校正信号发生电路所生成的拖尾校正信号乘以由校正增益发生单元所生成的校正增益。减法器可以将被乘法单元乘以校正增益的拖尾校正信号从图像传感器的输出信号中减去。像素部分中的拖尾分量根据信号电平而改变。如上所述，通过将拖尾校正信号乘以根据信号电平的校正增益，可以提高拖尾校正的精度。
校正增益发生单元可以包括：信号电平检测单元，该信号电平检测单元被配置为检测图像传感器的输出信号的电平；以及存储器，该存储器被配置为输出与由信号电平检测单元检测到的电平相对应的校正增益。在这种情况下，可以从存储器获得与信号电平相对应的校正增益而无需任何处理。或者，校正增益发生单元可以包括：信号电平检测单元，该信号电平检测单元被配置为检测图像传感器的输出信号的电平；存储器，该存储器被配置为输出一电平范围的两端上的校正增益，所述电平范围包括由信号电平检测单元检测到的电平；以及处理单元，该处理单元被配置为基于由信号电平检测单元检测到的电平和从存储器输出的两端上的校正增益，计算与由信号电平检测单元检测到的电平相对应的校正增益。在这种情况下，可以节省存储器的容量。
在上述配置的情况下，通过利用图像传感器的水平遮光单元的输出信号来检测水平遮光单元的各行的信号电平，并且通过利用图像传感器的垂直遮光单元的输出信号来检测黑色电平。通过将黑色电平从水平遮光单元的各行的信号电平的每一个中减去，生成各行的拖尾校正信号。因此，可以实时获得拖尾校正信号而无需屏蔽图像传感器的光接收单元，因此可以实时校正拖尾。
附图说明
图1是图示出根据本发明实施例的成像器件的配置示例的框图；
图2是图示出拖尾校正电路的配置示例的框图；
图3A和图3B图示出图像传感器的配置和拖尾；
图4是图示出校正信号发生器的配置示例的框图；
图5是图示出IIR滤波器的配置示例的框图；
图6A至图6C图示出∈滤波器的操作；
图7图示出∈滤波器的应用示例；
图8是图示出去核处理器中所执行的去核处理的过程的流程图；
图9图示出图像传感器的输出信号的位配置和校正信号发生器中的位配置之间的比较；
图10图示出信号电平和拖尾比率(光接收单元中的拖尾量/HOPB中的拖尾量)之间的关系的示例；
图11A和图11B是图示出校正增益发生器的配置示例的框图；
图12图示出离散信号电平和拖尾比率(光接收单元中的拖尾量/HOPB中的拖尾量)之间的关系的示例；以及
图13是图示出拖尾校正电路中所执行的拖尾校正处理的过程的流程图。
具体实施方式
在下文中，参考附图来描述本发明的实施例。图1图示出根据本发明实施例的成像器件100的配置示例。成像器件100是3-CCD彩色成像器件。成像器件100包括图像传感器101R、101G和101B，视频放大器102R、102G和102B，A/D转换器103R、103G和103B，校正电路104，增益调节电路105，亮度调节电路106，伽玛校正电路107，以及输出信号发生电路108。校正电路104、增益调节电路105、亮度调节电路106、伽玛校正电路107和输出信号发生电路108构成视频处理单元109。
图像传感器101R、101G和101B分别用于红色、绿色和蓝色图像。CCD或CMOS图像传感器被用作图像传感器101R、101G和101B。视频放大器102R、102G和102B将从图像传感器101R、101G和101B输出的红色、绿色和蓝色成像信号调节为适当电平。A/D转换器103R、103G和103B将从视频放大器102R、102G和102B输出的模拟信号转换为数字信号并且分别输出红色数据R、绿色数据G和蓝色数据B。
校正电路104对从A/D转换器103R、103G和103B输出的红色、绿色和蓝色数据R、G和B执行拖尾校正和缺陷校正。增益调节电路105调节在校正电路104中所获得的每种色彩的数据的增益，并且执行白平衡调节和色彩调节。亮度调节电路106对在增益调节电路105中所获得的每种色彩的数据执行亮度压缩，以使得视频信号在预定范围内。
伽玛校正电路107根据CRT(阴极射线管)等的监视器伽玛来执行伽玛校正。输出信号发生电路108将在伽玛校正电路107中所获得的红色、绿色和蓝色数据转换为最终视频输出格式并且输出由此得到的信号。例如，输出信号发生电路108包括矩阵电路，将红色、绿色和蓝色数据转换为亮度信号Y、红色色差信号Cr和蓝色色差信号Cb，并且输出这些信号。
现在，简要描述了图1中所图示的成像器件100的操作。由光学系统(未示出)获得的来自对象的红色、绿色和蓝色光束分别进入图像传感器101R、101G和101B的成像平面，并且红色、绿色和蓝色图像被形成在这些成像平面上。在图像传感器101R、101G和101B中，在色彩图像被形成在成像平面上的状态下执行成像处理，从而获得与对象相对应的红色、绿色和蓝色的色彩信号(成像信号)。
在图像传感器101R、101G和101B中所获得红色、绿色和蓝色信号被调节为适当电平以在视频放大器102R、102G和102B以及A/D转换器103R、103G和103B中被量化。然后，从A/D转换器103R、103G和103B输出的红色数据R、绿色数据G和蓝色数据B被供应至视频处理单元109。
在视频处理单元109中，校正电路104和增益调节电路105对红色数据R、绿色数据G和蓝色数据B执行包括拖尾校正和缺陷校正的校正处理以及包括白平衡调节和色彩调节的增益调节处理。此外，在视频处理单元109中，亮度调节电路106和伽玛校正电路107对从增益调节电路105输出的每种色彩的数据执行亮度压缩和伽玛校正。在伽玛校正电路107中所获得的每种色彩的数据被供应至输出信号发生电路108并被转换为最终输出格式(Y、Cr和Cb)的视频信号。然后，这些信号被从输出信号发生电路108输出。
如上所述，校正电路104包括拖尾校正电路。拖尾校正电路可以被包括在视频处理单元109中的其他电路之一中。但是，从经增益调节的色彩数据中检测拖尾分量可能引起虚假(false)检测，这对拖尾校正可能有不利影响。为此，更优选的是在校正电路104中提供拖尾校正电路。
图2图示出拖尾校正电路110的配置示例。在图2中，拖尾校正电路110包括红色、绿色和蓝色校正信号发生电路111R、111G和111B以及减法器112。拖尾校正电路110接收红色数据Rin、绿色数据Gin和蓝色数据Bin作为输入，并且输出已被执行拖尾校正的红色数据Rout、绿色数据Gout和蓝色数据Bout。
红色、绿色和蓝色校正信号发生电路111R、111G和111B基于其所输入的色彩数据Rin、Gin和Bin来生成红色、绿色和蓝色的各行的拖尾校正信号Rst、Gst和Bst。减法器112将在校正信号发生电路111R、111G和111B中所生成的红色、绿色和蓝色的各行的拖尾校正信号Bst、Gst和Bst从各行的色彩数据Rin、Gin和Bin中减去，然后输出已被执行拖尾校正的红色数据Rout、绿色数据Gout和蓝色数据Bout。
现在，描述了图2中所图示的拖尾校正电路110的操作。输入到拖尾校正电路110中的红色数据Rin、绿色数据Gin和蓝色数据Bin被分别供应至红色、绿色和蓝色校正信号发生电路111R、111G和111B。色彩数据Rin、Gin和Bin还被供应至减法器112。红色、绿色和蓝色校正信号发生电路111R、111G和111B处理色彩数据Rin、Gin和Bin，以便生成红色、绿色和蓝色的各行的拖尾校正信号Rst、Gst和Bst。
在红色、绿色和蓝色校正信号发生电路111R、111G和111B中所生成的红色、绿色和蓝色拖尾校正信号Rst、Gst和Bst被供应至减法器112。减法器112将红色、绿色和蓝色的各行的拖尾校正信号Rst、Gst和Bst从红色、绿色和蓝色的各行的色彩数据Rin、Gin和Bin中减去。因此，可以获得已被执行拖尾校正的红色数据Rout、绿色数据Gout和蓝色数据Bout。
描述了红色、绿色和蓝色校正信号发生电路111R、111G和111B的具体配置的示例。所有的红色、绿色和蓝色校正信号发生电路111R、111G和111B具有相同配置，因此描述红色校正信号发生电路111R的配置作为代表。如图2所图示，红色校正信号发生电路111R包括校正信号发生器121、信号电平检测器122、校正增益发生器123和乘法器124。
校正信号发生器121基于输入的红色数据Rin来生成各行的拖尾校正信号Rst。校正信号发生器121通过利用来自图像传感器101R的水平遮光单元(HOPB：水平光学黑体)和垂直遮光单元(VOPB：垂直光学黑体)的输出信号来生成各行的拖尾校正信号Rst″。
图3A图示出图像传感器101R的配置和所发生的拖尾的示例。图像传感器101R例如包括水平方向上的2200个像素和垂直方向上的1125个像素(1125行)。而且，图像传感器101R包括水平方向上的36个像素的水平遮光单元(HOPB)201、垂直方向上的10至20个像素的垂直遮光单元(VOPB)202和光接收单元203。如果图像传感器101R执行高亮度对象(例如，光源204)的成像，则在水平方向上发生拖尾205。
图4图示出校正信号发生器121的配置示例。校正信号发生器121包括遮光单元波形检测单元130、黑色电平检测单元140、减法器150和去核单元160。
遮光单元波形检测单元130通过利用图像传感器101R的水平遮光单元201的输出信号来检测如图3B所图示的水平遮光单元201的波形，即，水平遮光单元201中的各行的信号电平。如图4所图示，遮光单元波形检测单元130包括以这种顺序连接的平均值计算器131、作为数字滤波器的IIR(无限脉冲响应)滤波器132、∈滤波器133和中值滤波器134。
平均值计算器131以行为单位来计算构成水平遮光单元201的像素的值的平均值。平均值计算器131能够降低水平方向上的空间随机噪声。
IIR滤波器132将平均值计算器131中所计算的各行的像素平均值在时间方向上进行平均。IIR滤波器132使用当前帧的输入信号并且通过反馈环来使用在前帧的输出信号。IIR滤波器132能够降低时间随机噪声。或者，可以使用诸如FIR(有限脉冲响应)滤波器之类的另一种数字滤波器来代替IIR滤波器132。
图5图示出IIR滤波器132的配置示例。在图5中，IIR滤波器132包括减法器132a、乘法器132b、加法器132c和132e以及延迟器件132d。输入信号Sin被供应至减法器132a和加法器132c。减法器132a的输出信号被供应至乘法器132b，乘法器132b将该输出信号乘以系数。该系数确定可以使用其输出信号的在前帧的数目。乘法器132b的输出信号被供应至加法器132c，加法器132c将该输出信号与上述输入信号Sin相加。
加法器132c的输出信号被供应至加法器132e和延迟器件132d。延迟器件132d具有一帧的延迟时间。延迟器件132d的输出信号在加法器132e中被与加法器132c的上述输出信号相加，从而获得输出信号Sout。而且，延迟器件132d的输出信号被供应至减法器132a，减法器132a将该输出信号从输入信号Sin中减去。
上述IIR滤波器132能够降低时间随机噪声。或者，可以使用诸如FIR(有限脉冲响应)滤波器之类的另一种数字滤波器来代替IIR滤波器132。
∈滤波器133是用于去除小幅度噪声的非线性滤波器。∈滤波器133在垂直方向上被应用于从IIR滤波器132输出的各行的像素平均值。∈滤波器133能够降低垂直方向上的随机噪声。
现在，描述了∈滤波器133的概况。参考图6A，假设是具有滤波长度5(任何情况下的滤波系数为1)的滤波器被应用于信号(像素平均值)P3的情况。在作为滤波目标的信号P3周围的信号P1、P2、P4和P5中，信号P3和P4之间具有等于或大于阈值ΔE的差别。因此，通过用信号P4′来替换信号P4而应用滤波器，如图6B所示，信号P4′的值与信号P3的值相同。
也就是说，如图6C 所图示，满足N_P3＝(P1+P2+P3+P4′(＝P3)+P5)/5＝(1+4+3+3+2)/5＝2.6。
通过应用上述滤波器，处理之前的信号P1、P2、P3、P4、P5…变为处理之后的信号N_P1、N_P2、N_P3、N_P4、N_P5…，如图7所图示，并且可以抑制在值未急剧改变的部分中的变动。也就是说，∈滤波器133能够降低垂直方向上的空间随机噪声。
中值滤波器134在垂直方向上被应用于从∈滤波器133输出的各行的像素平均值。中值滤波器134以值的顺序来排列包括目标信号的奇数个值并且选择中值。通过利用中值滤波器134，去除脉冲噪声(例如，图7中的信号N_P4)。可以从中值滤波器134中获得上述水平遮光单元201中的各行的信号电平(水平遮光单元201的波形)。
尽管未在附图中示出，但是考虑到实时特性和降噪(denoise)之间的折衷，可以外部地调节IIR滤波器132的系数和∈滤波器133的阈值ΔE。例如，当噪声量较小时，可以通过将重点放在实时特性上而仅使用空间滤波器。在这种方式下，可以根据噪声量来改变电路配置。
回来参考图4，黑色电平检测单元140通过利用图像传感器101R的垂直遮光单元202的输出信号来检测黑色电平。如图3A所图示，在拍摄期间，拖尾被叠加在水平遮光单元201上，因此可能无法从水平遮光单元201的输出信号中精确地检测黑色电平。为此，如上所述，黑色电平检测单元140通过利用垂直遮光单元202的输出信号来检测黑色电平。
如图4所图示，黑色电平检测单元140包括以这种顺序连接的平均值计算器141和作为数字滤波器的IIR滤波器142。在黑色电平检测单元140中，在时间轴方向上应用IIR滤波器142，以使得可以保持实时特性同时将噪声影响最小化。
平均值计算器141计算构成垂直遮光单元202的像素的值的平均值。平均值计算器141能够降低水平和垂直方向上的空间随机噪声。
IIR滤波器142将在平均值计算器141中所计算的像素平均值在时间方向上进行平均。IIR滤波器142使用当前帧的输入信号并且通过反馈环来使用在前帧的输出信号(见图5)。IIR滤波器142能够降低时间随机噪声。或者，可以使用诸如FIR(有限脉冲响应)滤波器之类的另一种数字滤波器来代替IIR滤波器142。可以从IIR滤波器142中获得上述黑色电平。
减法器150将在黑色电平检测单元140中检测到的黑色电平从在遮光单元波形检测单元130中所获得的水平遮光单元201中的各行的信号电平的每一个中减去，以便获得各行的拖尾校正信号Rst′，即，各行的拖尾分量(见图3B)。
去核单元160对从减法器150所获得的各行的拖尾校正信号Rst′执行去核处理，并且输出各行的最终拖尾校正信号Rst″。去核单元160包括∈滤波器161、减法器162、去核处理器163和加法器164。
∈滤波器161是用于去除小幅度噪声的非线性滤波器。∈滤波器161的配置与遮光单元波形检测单元130的上述∈滤波器133的配置相同(见图6A至图6C和图7)。∈滤波器161在垂直方向上被应用于从减法器150输出的各行的拖尾校正信号Rst′。
减法器162将在∈滤波器161中所生成的相应信号从在减法器150中所获得的各行的拖尾校正信号的每一个中减去，以便抽取高频分量Lin。例如，从多行中的一行的拖尾校正信号中减去的信号是通过利用该行的拖尾校正信号和该行前后的预定行的拖尾校正信号在∈滤波器161中生成的。
去核处理器163对在减法器162中所获得的各行的高频分量Lin执行去核处理。更具体地，去核处理器163将每个输入信号Lin的绝对值与预置去核电平比较。如果输入信号Lin的绝对值高于去核电平，则输入信号Lin被原样用作输出信号Lout。另一方面，如果去核电平高于输入信号Lin的绝对值，则输出信号Lout被设置为0。也就是说，在去核处理器163中所执行的去核处理中，保持相对高信号电平的分量(例如，边缘)，去除低信号电平的其他分量。
图8中的流程图图示出在去核处理器163中所执行的对应于第N行的去核处理的过程。
首先，去核处理器163在步骤ST1中开始处理，然后处理进行到步骤ST2。在步骤ST2中，去核处理器163计算第N个输入信号Lin的绝对值。然后，去核处理器163在步骤ST3中确定在步骤ST2中所获得的绝对值是否高于去核电平。如果绝对值高于去核电平，则处理进行到步骤ST4，在步骤ST4中，去核处理器163原样输出输入信号Lin作为输出信号Lout。然后，处理在步骤ST5中结束。另一方面，如果绝对值不高于去核电平，则处理进行到步骤ST6，在步骤ST6中，去核处理器163输出0作为输出信号Lout。然后，处理在步骤ST5中结束。
加法器164将来自去核处理器163的输出信号与从∈滤波器161输出的各行的信号相加，以便增加已被∈滤波器161去除的高频分量。从加法器164输出的各行的信号充当各行的最终拖尾校正信号Rst″。在去核单元160中，通过调节去核处理器163中的去核电平，可以去除微小噪声同时保持边缘分量。
在上述包括遮光单元波形检测单元130、黑色电平检测单元140、减法器150和去核单元160的校正信号发生器121中，通过在图像传感器101R的输出信号(即，在A/D转换器103R中所获得的红色数据Rin)的最低有效位(LSB)之下提供预定数目的位来执行处理。例如，如图9所图示，如果图像传感器101R的输出信号包括12位，则通过在图像传感器101R的输出信号的LSB之下增加四位而在校正信号发生器121中执行处理。因此，在校正信号发生器121中，可以避免在IIR滤波处理等中所生成的LSB之下分量的丢弃，并且可以生成与LSB之下的电平的拖尾分量相对应的拖尾校正信号。
现在，描述了图4中所图示的校正信号发生器121的操作。
图像传感器101R的输出信号Rin被供应至遮光单元波形检测单元130的平均值计算器131。平均值计算器131以行为单位来计算构成图像传感器101R的水平遮光单元201的像素的值的平均值。在平均值计算器131中所计算的各行的像素平均值经过IIR滤波器132、∈滤波器133和中值滤波器134。可以从中值滤波器134获得水平遮光单元201中的各行的信号电平(水平遮光单元201的波形)作为遮光单元波形检测单元130的输出，在所述信号电平中，时间和空间随机噪声已被降低并且脉冲噪声已被去除。
而且，图像传感器101R的输出信号Rin被供应至黑色电平检测单元140的平均值计算器141。平均值计算器141计算构成图像传感器101R的垂直遮光单元202的像素的值的平均值。在平均值计算器141中所计算的黑色电平经过IIR滤波器142。可以从IIR滤波器142获得其中时间和空间噪声已被降低的黑色电平作为黑色电平检测单元140的输出。
在遮光单元波形检测单元130中检测到的水平遮光单元201中的各行的信号电平被供应至减法器150。在黑色电平检测单元140中检测到的黑色电平也被供应至减法器150。减法器150将黑色电平从水平遮光单元201的各行的信号电平的每一个中减去，以便可以获得各行的拖尾校正信号(各行的拖尾分量)Rst′。
在减法器150中所获得的各行的拖尾校正信号Rst′被供应至去核单元160。也就是说，各行的拖尾校正信号Rst′被供应至∈滤波器161和减法器162。在∈滤波器161中，高频分量被从各行的拖尾校正信号Rst′的每一个中去除，并且所产生的信号被从∈滤波器161输出。从∈滤波器161输出的信号被供应至减法器162和加法器164。
减法器162将∈滤波器161的相应输出信号从各行的拖尾校正信号Rst′的每一个中减去，以便抽取高频分量Lin。高频分量Lin被供应至去核处理器163。去核处理器163将每个输入信号Lin的绝对值与预置去核电平比较。如果输入信号Lin的绝对值高于去核电平，则输入信号Lin被原样输出作为输出信号Lout。另一方面，如果去核电平高于输入信号Lin的绝对值，则输出信号Lout被设置为0。
去核处理器163的输出信号Lout被供应至加法器164。加法器164将来自去核处理器163的输出信号Lout与从∈滤波器161输出的各行的信号相加，以使得已被∈滤波器161去除的高频分量被再次增加。因此，可以从加法器164获得各行的最终拖尾校正信号Rst″作为去核单元160的输出并且作为校正信号发生器121的输出，所述最终拖尾校正信号Rst″具有边缘分量并且微小噪声已被从中去除。
回来参考图2，信号电平检测器122和校正增益发生器123构成校正增益发生单元。在拖尾分量中，在水平遮光单元201中检测到的其电平和在光接收单元203中检测到的其电平根据红色数据Rin的电平(信号电平)而不一定匹配，并且随温度而改变。图10图示出在光接收单元203中检测到的拖尾量和在水平遮光单元201中检测到的拖尾量的电平比率(拖尾比率)与信号电平之间的关系的示例。
在红色校正信号发生电路111R中，通过将在上述校正信号发生器121中所生成的拖尾校正信号Rst″乘以由信号电平检测器122和校正增益发生器123所生成的校正增益Gr而获得拖尾校正信号Rst。
信号电平检测器122以像素为单位来检测输入红色数据Rin的电平(信号电平Ldet)。在信号电平检测器122中，信号电平Ldet可以被精确检测，同时通过向目标像素应用∈滤波器并且将像素水平毗连而抑制脉冲信号的影响。校正增益发生器123根据在信号电平检测器122中检测到的信号电平Ldet来生成校正增益Gr。
例如，如图11A所图示，校正增益发生器123包括含有查找表的存储器123a。在这种情况下，存储器123a存储对应于各个信号电平的校正增益(拖尾比率)。当信号电平Ldet被输入到存储器123a时，对应于信号电平Ldet的校正增益Gr被从存储器123a读取并输出。在这种方式下，当校正增益发生器123仅包括存储器123a时，可以在不进行任何处理的情况下容易地获得校正增益。
或者，如图11B所图示，校正增益发生器123包括处理器123c和含有查找表的存储器123b。在这种情况下，存储器123b存储由图12中的白圈所指示的校正增益(拖尾比率)，这些校正增益对应于图12中的白圈所指示的离散信号电平。当信号电平Ldet被输入到存储器123b时，包括信号电平Ldet的电平范围的两端上的校正增益GL和GH被从存储器123b读取并输出。处理器123c通过利用来自存储器123b的校正增益GL和GH以及信号电平Ldet来执行线性内插，以使得对应于信号电平Ldet的校正增益Gr被生成并被从处理器123c输出。在这种方式下，当校正增益发生器123包括存储器123b和处理器123c时，可以节省存储器123b的容量。
乘法器124将在校正信号发生器121中所生成的拖尾校正信号Rst″乘以在校正增益发生器123中所获得的与各个信号电平相对应的校正增益(拖尾比率)Gr，以便生成拖尾校正信号Rst作为红色校正信号发生电路111R的输出。
现在，描述了图2中所图示的红色校正信号发生电路111R的操作。
充当图像传感器101R的输出信号的红色数据Rin被供应至校正信号发生器121。校正信号发生器121通过利用水平遮光单元201和垂直遮光单元202的输出信号来生成各行的拖尾校正信号Rst″。拖尾校正信号Rst″被供应至乘法器124。
作为图像传感器101R的输出信号的红色数据Rin也被供应至信号电平检测器122。信号电平检测器122以像素为单位来检测输入红色数据Rin的电平(信号电平Ldet)。在信号电平检测器122中检测到的信号电平Ldet被供应至校正增益发生器123。校正增益发生器123生成对应于各个信号电平Ldet的校正增益Gr。校正增益Gr被供应至乘法器124。
乘法器124将在校正信号发生器121中所生成的拖尾校正信号Rst″的每一个乘以在校正增益发生器123中所获得的与信号电平Ldet相对应的校正增益(拖尾比率)Gr，以便生成拖尾校正信号Rst作为红色校正信号发生电路111R的输出。
图13中的流程图图示出在图2所图示的拖尾校正电路110中所执行的拖尾校正处理的过程。
拖尾校正电路110在步骤ST11中开始处理，然后处理进行到步骤ST12和ST13。
在步骤ST12中，拖尾校正电路110通过利用图像传感器101R的水平遮光单元201的输出信号来检测水平遮光单元201的波形，即，水平遮光单元201中的各行的信号电平。
步骤ST12包括步骤ST12a至ST12c。在步骤ST12a中，拖尾校正电路110以行为单位来计算构成水平遮光单元201的像素的值的平均值，以便降低水平方向上的随机噪声(遮光单元波形检测单元130的平均值计算器131)。然后，在步骤ST12b中，拖尾校正电路110在时间轴方向上对各行的平均值执行滤波，以便降低时间方向上的随机噪声(遮光单元波形检测单元130的IIR滤波器132)。此外，在步骤ST12c中，拖尾校正电路110在空间轴方向上对各行的平均值执行滤波，以便降低垂直方向上的空间随机噪声并且去除脉冲噪声(遮光单元波形检测单元130的∈滤波器133和中值滤波器134)。
而且，拖尾校正电路110在步骤ST13中通过利用图像传感器101R的垂直遮光单元202的输出信号来检测黑色电平。步骤ST13包括步骤ST13a和ST13b。
在步骤ST13a中，拖尾校正电路110计算构成垂直遮光单元202的像素的值的平均值，以便降低空间轴方向上的随机噪声(黑色电平检测单元140的平均值计算器141)。然后，在步骤ST13b中，拖尾校正电路110在时间轴方向上对像素平均值执行滤波，以便降低时间轴方向上的随机噪声(黑色电平检测单元140的IIR滤波器142)。
在上述步骤ST12和ST13之后，拖尾校正电路110在步骤ST14中执行拖尾校正处理。步骤ST14包括ST14a至ST14d。
在步骤ST14a中，拖尾校正电路110将在步骤ST13中所获得的黑色电平从在步骤ST12中所获得的水平遮光单元201中的各行的信号电平的每一个中减去，以便生成各行的拖尾校正信号(各行的拖尾分量)Rst′(减法器150)。
然后，在步骤ST14b中，拖尾校正电路110对各行的拖尾校正信号Rst′执行去核处理，以便通过去除微小噪声同时保持边缘分量来生成各行的最终拖尾校正信号Rst″(去核单元160)。
在步骤ST14c中，拖尾校正电路110生成对应于各个信号电平Ldet的校正增益Gr(信号电平检测器122和校正增益发生器123)，并且将各行的拖尾校正信号Rst″的每一个乘以相应的校正增益Gr，以便生成经增益调节的拖尾校正信号Rst(乘法器124)。
在步骤ST14d中，拖尾校正电路110将相应的拖尾校正信号Rst从各行的红色数据段Rin中减去，以便获得经拖尾校正的红色数据Rout(减法器112)。
图13中的流程图图示出对红色数据Rin所执行的拖尾校正处理的过程。在拖尾校正电路110中，也以相同方式对绿色数据Gin和蓝色数据Bin执行拖尾校正。
如上所述，在图2所图示的拖尾校正电路110中，拖尾校正信号Rst、Gst和Bst是通过仅利用图像传感器101R、101G和101B的遮光单元(水平遮光单元201和垂直遮光单元202)的输出信号而生成的。因此，可以实时获得拖尾校正信号而无需屏蔽图像传感器101R、101G和101B的光接收单元203，因此可以实时校正拖尾。在这种情况下，不必在拍摄期间频繁地屏蔽光接收单元203，因此不会降低获得视频信号的效率。
在图2所图示的拖尾校正电路110中，使用拖尾校正信号Rst、Gst和Bst，拖尾校正信号Rst、Gst和Bst是通过将在校正信号发生器121中所生成的拖尾校正信号Rst″的每一个乘以根据信号电平Ldet的校正增益Gr而生成的。因此，可以提高拖尾校正的精度。
而且，在图2所图示的拖尾校正电路110中，校正信号发生器121通过在图像传感器101R、101G和101B的输出信号的最低有效位(LSB)之下增加预定数目的位来执行处理。校正信号发生器121可以避免在IIR滤波处理等中所生成的LSB之下分量的丢弃，并且与LSB之下的电平的拖尾分量相对应的拖尾校正信号Rst″可以被生成。因此，可以进一步提高拖尾校正的精度。
本领域技术人员应该了解，只要在所附权利要求书或其等同物的范围内，就可以根据设计要求和其他因素进行各种修改、组合、子组合和变更。
本发明包含与2007年3月20日于日本特许厅提交的日本专利申请JP2007-071699有关的主题，该申请的全部内容通过引用而被合并于此。
Claims (13)
1.一种拖尾校正信号发生电路，包括：
遮光单元波形检测单元，该遮光单元波形检测单元被配置为通过利用图像传感器的水平遮光单元的输出信号来检测所述水平遮光单元中的各行的信号电平；
黑色电平检测单元，该黑色电平检测单元被配置为通过利用所述图像传感器的垂直遮光单元的输出信号来检测黑色电平；以及
减法单元，该减法单元被配置为将由所述黑色电平检测单元检测到的所述黑色电平从由所述遮光单元波形检测单元检测到的所述水平遮光单元中的所述各行的所述信号电平的每一个中减去，以便生成所述各行的拖尾校正信号。
2.如权利要求1所述的拖尾校正信号发生电路，还包括：
去核单元，该去核单元被配置为对由所述减法单元所生成的所述各行的所述拖尾校正信号执行去核处理。
3.如权利要求1所述的拖尾校正信号发生电路，
其中，所述遮光单元波形检测单元包括
平均值计算器，该平均值计算器被配置为以行为单位来计算构成所述水平遮光单元的像素的值的平均值；
数字滤波器，该数字滤波器被配置为将在所述平均值计算器中所计算的所述各行的像素平均值在时间方向上进行平均；
∈滤波器，该∈滤波器在垂直方向上被应用于从所述数字滤波器输出的所述各行的所述像素平均值；以及
中值滤波器，该中值滤波器在所述垂直方向上被应用于从所述∈滤波器输出的所述各行的所述像素平均值，并且
其中，所述水平遮光单元中的所述各行的信号电平是从所述中值滤波器获得的。
4.如权利要求1所述的拖尾校正信号发生电路，
其中，所述遮光单元波形检测单元、所述黑色电平检测单元和所述减法单元通过在所述图像传感器的所述输出信号的最低有效位之下增加预定数目的位来执行处理。
5.如权利要求1所述的拖尾校正信号发生电路，
其中，所述黑色电平检测单元包括
平均值计算器，该平均值计算器被配置为计算构成所述垂直遮光单元的像素的值的平均值；以及
数字滤波器，该数字滤波器被配置为将由所述平均值计算器所计算的像素平均值在时间方向上进行平均，并且
其中，所述黑色电平是从所述数字滤波器获得的。
6.一种拖尾校正信号发生方法，包括以下步骤：
通过利用图像传感器的水平遮光单元的输出信号来检测所述水平遮光单元中的各行的信号电平；
通过利用所述图像传感器的垂直遮光单元的输出信号来检测黑色电平；以及
将在所述黑色电平检测步骤中检测到的所述黑色电平从在所述信号电平检测步骤中检测到的所述水平遮光单元中的所述各行的所述信号电平的每一个中减去，以便生成所述各行的拖尾校正信号。
7.一种允许计算机起以下作用的程序：
遮光单元波形检测装置，用于通过利用图像传感器的水平遮光单元的输出信号来检测所述水平遮光单元的各行的信号电平；
黑色电平检测装置，用于通过利用所述图像传感器的垂直遮光单元的输出信号来检测黑色电平；以及
减法装置，用于将由所述黑色电平检测装置检测到的所述黑色电平从由所述遮光单元波形检测装置检测到的所述水平遮光单元中的所述各行的所述信号电平的每一个中减去，以便生成所述各行的拖尾校正信号。
8.一种拖尾校正电路，包括：
拖尾校正信号发生单元，该拖尾校正信号发生单元被配置为基于图像传感器的输出信号来生成各行的拖尾校正信号；以及
减法器，该减法器被配置为将由所述拖尾校正信号发生单元所生成的相应行的拖尾校正信号从所述图像传感器的每行的输出信号中减去，以便获得经拖尾校正的输出信号，
其中，所述拖尾校正信号发生电路包括
遮光单元波形检测装置，用于通过利用所述图像传感器的水平遮光单元的输出信号来检测所述水平遮光单元中的各行的信号电平；
黑色电平检测装置，用于通过利用所述图像传感器的垂直遮光单元的输出信号来检测黑色电平；以及
减法装置，用于将由所述黑色电平检测装置检测到的所述黑色电平从由所述遮光单元波形检测装置检测到的所述水平遮光单元中的所述各行的所述信号电平的每一个中减去，以便生成所述各行的所述拖尾校正信号。
9.如权利要求8所述的拖尾校正电路，还包括：
校正增益发生单元，该校正增益发生单元被配置为生成用于所述图像传感器的所述输出信号的信号电平的校正增益；以及
乘法单元，该乘法单元被配置为将由所述拖尾校正信号发生单元所生成的所述拖尾校正信号乘以由所述校正增益发生单元所生成的所述校正增益，
其中，所述减法器将被所述乘法单元乘以所述校正增益的所述拖尾校正信号从所述图像传感器的所述输出信号中减去。
10.如权利要求9所述的拖尾校正电路，
其中，所述校正增益发生单元包括
信号电平检测单元，该信号电平检测单元被配置为检测所述图像传感器的所述输出信号的电平；以及
存储器，该存储器被配置为输出与由所述信号电平检测单元检测到的所述电平相对应的校正增益。
11.如权利要求9所述的拖尾校正电路，
其中，所述校正增益发生单元包括
信号电平检测单元，该信号电平检测单元被配置为检测所述图像传感器的所述输出信号的电平；
存储器，该存储器被配置为输出一电平范围的两端上的校正增益，所述电平范围包括由所述信号电平检测单元检测到的所述电平；
以及
处理单元，该处理单元被配置为基于由所述信号电平检测单元检测到的所述电平和从所述存储器输出的所述两端上的所述校正增益，计算与由所述信号电平检测单元检测到的所述电平相对应的校正增益。
12.一种成像器件，包括：
图像传感器，该图像传感器包括水平遮光单元和垂直遮光单元；
拖尾校正信号发生电路，该拖尾校正信号发生电路被配置为基于所述图像传感器的输出信号来生成各行的拖尾校正信号；以及
减法器，该减法器被配置为将由所述拖尾校正信号发生电路所生成的相应行的拖尾校正信号从所述图像传感器的每行的输出信号中减去，以便获得经拖尾校正的输出信号，
其中，所述拖尾校正信号发生电路包括
遮光单元波形检测单元，该遮光单元波形检测单元被配置为通过利用所述图像传感器的所述水平遮光单元的输出信号来检测所述水平遮光单元中的各行的信号电平；
黑色电平检测单元，该黑色电平检测单元被配置为通过利用所述图像传感器的所述垂直遮光单元的输出信号来检测黑色电平；以及
减法单元，该减法单元被配置为将由所述黑色电平检测单元检测到的所述黑色电平从由所述遮光单元波形检测单元检测到的所述水平遮光单元中的所述各行的所述信号电平中的每一个中减去，以便生成所述各行的所述拖尾校正信号。
13.一种拖尾校正电路，包括：
拖尾校正信号发生单元，该拖尾校正信号发生单元被配置为基于图像传感器的输出信号来生成各行的拖尾校正信号；以及
减法器，该减法器被配置为将由所述拖尾校正信号发生单元所生成的相应行的拖尾校正信号从所述图像传感器的每行的输出信号中减去，以便获得经拖尾校正的输出信号，
其中，所述拖尾校正信号发生单元包括
遮光单元波形检测单元，该遮光单元波形检测单元被配置为通过利用所述图像传感器的水平遮光单元的输出信号来检测所述水平遮光单元中的各行的信号电平；
黑色电平检测单元，该黑色电平检测单元被配置为通过利用所述图像传感器的垂直遮光单元的输出信号来检测黑色电平；以及
减法单元，该减法单元被配置为将由所述黑色电平检测单元检测到的所述黑色电平从由所述遮光单元波形检测单元检测到的所述水平遮光单元中的所述各行的所述信号电平的每一个中减去，以便生成所述各行的所述拖尾校正信号。
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