CN101764926A - 缺陷像素检测纠正设备、系统及检测纠正缺陷像素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缺陷像素检测纠正设备、系统及检测纠正缺陷像素的方法，所述缺陷像素检测纠正设备其包括检测模块和纠正模块。所述检测模块区分传感器中的一像素为一缺陷像素，并存储该缺陷像素的位置信息。纠正模块连接至所述检测模块，用来根据所述位置信息确认所述缺陷像素，并纠正所述缺陷像素对应的一数字像素信号。本发明对缺陷像素进行了检测及纠正，并提供已纠正的像素信号，从而提高了画面质量。

Description

缺陷像素检测纠正设备、系统及检测纠正缺陷像素的方法

技术领域

本发明涉及一种图像或视频的捕捉装置，尤其涉及一种图像或视频捕捉装置中的像素检测纠正设备。

背景技术

视频或照相设备中通常会使用光感应器来捕捉图像，例如电荷耦合器件图像传感器(CCD charge coupled device)，或互补性金属氧化物半导体感应器(CMOS complementary metaloxide semiconductor)。这些传感器由像素组成，像素被设计和制造排列成阵列。当像素密集地聚集在一起时，有些水平方向或是竖直方向或两个方向的像素会失效形成缺陷像素。这些缺陷像素会影响传感器的性能。

图1描述了一传感器中的典型像素阵列。像素阵列100中的像素以水平方向102和竖直方向104进行排列。因此，像素阵列100中的每一个像素(例如，像素106)都有一个横坐标和纵坐标。与此同时，像素106也包括其自有的电路来根据检测的光量来传导电流。电流的大小可与检测到的光的量大小成正比。

图2描述了一个现有技术的像素数据捕捉显示系统200。该像素数据捕捉显示系统200包括一个传感器202、一个控制器204、一个视频处理器206和一个视频显示/数据存储装置208。传感器202做为前端设备捕捉图像数据。该传感器202包含一个传感器阵列212，例如图1所示的传感器阵列100，一个数模转换器(ADC analog-to-digital converter)214用来将像素的电流转换为数字信号，并将数字像素信号224传送至视频处理器206。视频处理器206用于处理数字像素信号224并将已处理数字像素信号226传送至视频显示/数据存储装置208以播放或存储已处理数字像素信号226。

基于电路设计和/或传感器制造流程造成的传感器202中的缺陷像素可能降低视频的品质或影响播放质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种用来检测并纠正传感器中的缺陷像素的缺陷像素检测纠正设备、系统及检测纠正缺陷像素的方法。

本发明提供一种缺陷像素检测纠正设备，包括检测模块和纠正模块。所述检测模块区分该传感器中的一像素为一缺陷像素，并存储该缺陷像素的位置信息。纠正模块连接至所述检测模块，用来根据所述位置信息确认所述缺陷像素，并纠正所述缺陷像素对应的一数字像素信号。

本发明还提供一种缺陷像素检测纠正系统，包括传感器、缺陷像素检测纠正模块和控制器。所述传感器包括多个像素，缺陷像素检测纠正模块连接至所述传感器，可用来将所述多个像素对应的多个数字像素信息与一既定接受范围相比较，所述缺陷像素纠正模块也可区分一像素为一缺陷像素，其中所述缺陷象素的一数字像素信号在所述既定接受范围之外，所述缺陷像素纠正模块也可在所述区分之后纠正所述数字像素信号；控制器连接至所述传感器及所述缺陷像素检测纠正模块，用来从所述缺陷像素检测纠正模块接收一控制信号，并控制所述传感器。

本发明还提供一种检测纠正缺陷像素的方法，该方法包括：区分传感器中的一像素为缺陷像素；存储所述缺陷像素的位置信息；根据所述位置信息确定所述缺陷像素；和纠正所述缺陷像素对应的数字像素信号。

与现有技术相比，本发明对缺陷像素进行了检测及纠正，并提供已纠正的像素信号，从而提高了画面质量。

附图说明

以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。

图1是现有技术一个传感器中的像素阵列的示意图；

图2是现有技术的一个像素数据捕捉显示系统结构示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的缺陷像素检测纠正系统的结构示意图；

图4A是根据本发明的一个实施例的缺陷像素检测纠正模块的结构示意图。

图4B是根据本发明的另一实施例的缺陷像素检测纠正模块的结构示意图。

图5是根据本发明的一个实施例的矩阵算法中像素矩阵的示意图。

图6是根据本发明的一个实施例的检测模块的结构示意图。

图7是根据本发明的一个实施例的纠正模块的结构示意图。

图8是根据本发明的一个实施例的检测纠正缺陷像素的方法示意图。

具体实施方式

本发明将在下文中配合附图进行全面描述。本发明可能以一些不同的方式实施，但不应理解为本发明被限制于说明书中介绍的某种具体的结构和功能。而应理解说明书提供的描述能够完全、充分的向本领域的技术人员传达本发明所涵盖的范围。基于说明书的描述，本领域的技术人员应当了解到本发明的范围旨在涵盖这里所揭示的本发明的所有实施方案，独立实施或者结合本发明的其他实施方案实施。比如，利用这里提出的任意数量的实施例来实现一个装置或者执行一种方法。另外，本发明的范围还包括这样一种装置或者方法。这种装置或方法可以用其他的结构、功能来实现，或者是利用本发明这里提出的实施方案和其他结构和功能一起实现，再或者是用不同于本发明这里提出的实施方案的结构和功能实现。应当理解的是这里揭示的本发明的所有实施方案都可以由权利要求中的一个或多个元件来实施。

根据本发明的一个实施例，一设备可用来检测并纠正传感器中的缺陷像素。传感器中像素所对应的数字像素信号被用来与一既定接受范围相比较。如果一个像素对应的数字像素信号不在此既定接受范围内，该数字像素被归类为缺陷像素。另外，此设备不但可以检测缺陷像素，并且可以自动纠正缺陷像素。例如，与缺陷像素相邻的非缺陷像素可被用来纠正该缺陷像素的数字像素信号值。因此，该设备可提供已纠正数字像素信号，从而提高画面质量。

图3描述了根据本发明一个实施例的像素数据捕捉系统300。该像素数据捕捉显示装置300包括一个传感器302、一个控制器304、一个视频处理器306、一个视频显示/数据存储装置308和一个缺陷像素检测纠正模块310。传感器302做为前端设备捕捉图像数据。该传感器302包含一个传感器阵列312和ADC 314，用来将像素的电流转换为数字信号，并将数字像素信号324经由缺陷像素检测纠正模块310传送至视频处理器306。

缺陷像素检测纠正模块310接收数字像素信号324，检测潜在的缺陷像素，并纠正潜在的缺陷像素从而输出已纠正数字像素信号326，后文会进行详述。在一个实施例中，缺陷像素的检测纠正在视频信号处理之前进行。这样，视频处理器306可被订制并且缺陷像素检测纠正模块310不会受影响。

在一个实施例中，视频处理器306可处理已纠正数字像素信号326，例如调节对比度、色彩饱和度、色调或者边界平滑度等。并且，视频处理器306可将已纠正数字像素信号326压缩成各种格式，例如Motion、JPEG、MPEG1、MPEG2、MPEG4等。因此，已纠正数字像素信号326可被提供至视频显示/数据存储装置308。视频显示/数据存储装置308可包括一个视频播放装置，例如一个液晶显示(LCD，liquid crystal display)电视/显示器，一个等离子电视/显示器，用于播放已处理数字像素信号328，和/或一个储存装置，例如闪存或硬盘，用于存储已处理数字像素信号328。

控制器304连接至感应器302和视频处理器306，用于从缺陷像素检测纠正模块310接收一个控制信号330，并控制感应器302以及视频处理器306。一个感应器控制信号322，例如亮度控制信号、帧速率控制信号或方案控制信号，从控制器304输出至感应器302用来得到需要的输出画面品质。控制器304也可决定感应器302中像素的曝光时间。缺陷像素检测纠正模块310可生成控制信号330并将其传送至控制器304用来将传感器302的曝光时间控制在一个既定范围内。

图4A描述了根据本发明一个实施例的缺陷像素检测纠正模块400。缺陷像素检测纠正模块400为图3中所示的缺陷像素检测纠正模块310的一个示例。缺陷像素检测纠正模块400包括一个检测模块412和一个纠正模块414。

检测模块412在一个特定时段工作，诸如传感器302启动时，用来区分传感器302中的缺陷像素并存储缺陷象素对应的位置信息(例如水平坐标和竖直坐标)。检测模块412包含一个缺陷像素检测模块436和一个缺陷像素存储器438。当传感器302和控制器404通电后，检测模块412可生成控制信号330并将其传送至控制器304用来将传感器302的曝光时间控制在一个既定范围内。传感器302捕捉到的数字像素信号324被传送至检测模块412。在一个实施例中，缺陷像素检测模块436可将传感器302中的每个像素的数字像素信号324与一个既定接受范围相比较，如果一个像素对应的数字象素信号324在该既定接受范围之外，此像素被区分为缺陷像素。如前文所述，每个像素包含一个水平坐标和竖直坐标来指示该坐标在像素阵列中的位置信息。该相应的水平坐标和竖直坐标可被存储在缺陷像素存储器438中。

在一个实施例中，既定接受范围包括一个第一既定阈值/亮点阈值和一个第二既定阈值/暗点阈值。

在一个实施例中，传感器302曝光时间被限定为一个既定值。如果一个相应像素的数字像素信号324大于亮点阈值，该像素被标记为亮点并被认定为是一个缺陷像素。

在另一个实施例中，传感器302曝光时间被限定为一个既定值。如果一个相应像素的数字像素信号324小于暗点阈值，该像素被标记为暗点并被认定为是一个缺陷像素。

缺陷像素检测纠正模块400可进一步设定关于缺陷像素数目的极值并可根据该极值调节既定接受范围。例如，如果亮点或暗点的数目超过此极值，纠正模块412可调节既定接受范围直至亮点或暗点的数目小于极值。此关于缺陷像素数目的极值可根据不同的需求和场合设定。

缺陷像素存储器438可从位置计数器(图4中未显示，下文详述)接受位置信息并存储缺陷像素的相应位置。在一个实施例中，缺陷像素存储器438可包含一个缺陷像素阵列表来存储缺陷像素的信息。

有利的是，存储在缺陷像素存储器438中的缺陷像素信息可自动更新。例如，如果既定接受范围被调整，缺陷像素会相应改变。在一个实施例中，每次既定接受范围调整后，缺陷像素的位置信息可被更新。换言之，存储于缺陷像素存储器438中的位置信息可根据既定接受范围的调整相应更新。在另一个实施例中，每次传感器302和/或缺陷像素检测纠正模块400重置或重启时，缺陷像素检测进程会被执行，最近的缺陷像素信息可被存储至缺陷像素存储器438，换言之，存储于缺陷像素存储器438中的位置信息可根据传感器302和/或缺陷像素检测纠正模块400的重启相应更新。在另一个实施例中，在每一次传感器302和/或缺陷像素检测纠正模块400初始化时，缺陷像素检测模块436提供的缺陷像素的位置信息均可被存储至缺陷像素存储器438。

在一个实施例中，传感器可具有先进的属性，例如，可根据所需的方案或帧速率输出数字像素信号324。根据本发明的一个实施例，检测模块412具备此项属性。例如，传感器302中的数字像素信号324的坐标可被表示为“X”(水平坐标)和“Y”(竖直坐标)。这样，缺陷像素的位置可按照“X-Y”坐标被存储至缺陷像素存储器438。如果方案被更改，例如，用户需求被更改，传感器控制信号322可被传送至控制器304。在一个实施例中，检测模块412监测每个数据帧中水平方向和竖直方向的像素数目用来检测方案的变化。如果方案被检测到发生了变化，检测模块412可重新获取缺陷像素的水平及竖直坐标并将其存储至缺陷像素存储器438用来指示一个缺陷像素的位置。这样，缺陷像素的信息可根据方案的变化进行更新。

缺陷像素检测纠正模块400不但可以检测缺陷像素，并且可以自动纠正缺陷像素。在一个实施例中，纠正模块414可基于位置信息确认缺陷像素，并纠正缺陷像素的数字像素信号324，并提供已纠正数字像素信号326。换言之，缺陷像素无需用户指令可被自动纠正。纠正模块414包含一个缺陷像素分析模块432和一个缺陷像素纠正模块434。

缺陷像素分析模块432接受包含水平及竖直坐标信息的数字像素信号324，并将每一像素的坐标信息与存储在缺陷像素存储器438中的缺陷像素的坐标信息相比较。如果某一像素的位置信息与缺陷像素的位置信息相匹配，缺陷像素分析模块432根据一个算法生成一个纠正参数440。在一个实施例中，纠正参数440根据缺陷像素临近的非缺陷像素进行计算。另外，纠正参数440也可根据缺陷像素临近像素的平均值来计算。例如，当缺陷像素的左侧及右侧像素为非缺陷像素时，利用左侧及右侧像素的的平均值来计算纠正参数440。

在一个实施例中，纠正参数440可根据矩阵算法或空间滤波器算法利用缺陷像素的邻近非缺陷像素来重设缺陷像素的像素值。在另一个实施例中，纠正参数440可根据先前视频扫描的累积或组合纠正参数决定。纠正参数440可根据不同应用利用不同方法计算而得到。

在一个实施例中，缺陷像素分析模块432利用矩阵算法的一个M×N像素矩阵来生成纠正参数440，纠正参数440可根据以下规则得到：

1.纠正参数440可包含一系列权重因子。每一个权重因子对应一个缺陷像素的邻近像素。权重因子之和为一常数，例如1；

2.越接近缺陷像素的像素具有越高的权重因子值；

3.为避免浮点运算，每一个权重因子可被缩放为可被2整除的数字；

4.缺陷像素的左侧及右侧像素(与缺陷像素在同一水平线上)可拥有最高的权重因子；

5.缺陷像素的上侧及下侧像素(与缺陷像素在同一竖直线上)可拥有第二高的权重因子；

6.缺陷像素的上或下对角线像素可拥有最低的权重因子。

图4B描述了根据本发明另一个实施例的缺陷像素检测纠正模块480。图4B中的缺陷像素检测纠正模块包括一个平移模块450，平移模块450通过为数字像素信号324增加或减少一个偏移量来缩放数字像素信号324(例如，拓宽数字像素信号324的尺度)。在此实施例中，数字像素信号324在数字像素信号324被输入至检测模块412之前，先被输出至平移模块450，用于增加或减少一个偏移量。

图5描述了根据本发明一个实施例的显示邻近像素的相应权重因子3×3像素矩阵。权重因子3×3像素矩阵邻近像素的权重因子可被用来生成缺陷像素的纠正参数440。

如图5所示，像素的水平坐标(Line)为L、L+1和L+2，竖直坐标(Row)为R、R+1和R+2。这样，缺陷像素的位置可被表示为(L+1，R+1)。缺陷像素其他邻近像素的权重因子被标记在相应的像素上方。例如，像素(L，R)的权重因子是1/16。

缺陷像素纠正模块434可接收纠正参数440并利用相应的纠正参数440，例如根据矩阵算法或空间滤波器算法来纠正缺陷像素，并输出已纠正数字像素信号326至视频处理器306。在一个实施例中，已纠正像素值为每个权重因子与相应像素值V乘积之和。例如，图5中的缺陷像素(L+1，R+1)的像素值可根据以下公式得到：

$\frac{1}{16}\×V_{(L,R)}+\frac{1}{8}\×V_{(L,R+1)}+\frac{1}{16}\×V_{(L,R+2)}+\frac{1}{4}\×V_{(L+1,R)}+\frac{1}{4}\×V_{(L+1,R+2)}+\frac{1}{16}\×V_{(L+2,R)}+\frac{1}{8}\×V_{(L+2,R+1)}+\frac{1}{16}\×V_{(L+2,R+2)}$

其中，V_(L，R)为位于(L，R)位置像素的像素值，V_(L，R+1)为位于(L，R+1)位置像素的像素值，依此类推。

在一个实施例中，缺陷像素检测纠正模块400可被用于一个外置的摄像头或集成于一个笔记本或台式计算机中。在另一个实施例中，缺陷像素检测纠正模块400可用于其他场合，例如，移动电话中的照相模块、含照相模块的PDA设备、安全监视系统、数字相机等。

图6描述了根据本发明一个实施例的检测模块412。在一个实施例中，检测模块412包含位置计数器例如行计数器506及列计数器508、一个数据缓冲器512和一个像素值比较器510。

数据缓冲器512可接收数字像素信号324并将数字像素信号324传送至像素值比较器510，并与一个亮点阈值514或一个暗点阈值516相比较。如果，一个像素的数字像素信号324不属于亮点阈值514和暗点阈值516构成的既定范围，相应像素被判断为一个缺陷像素。行计数器506和列计数器508用来提供一个缺陷像素的水平坐标522和竖直坐标524，该缺陷像素的水平坐标522和竖直坐标524被存储在缺陷像素存储器438中。

图7描述了根据本发明一个实施例的纠正模块414。纠正模块414包含一个缺陷像素分析模块432和缺陷像素纠正模块434。缺陷像素分析模块432包括一个行计数器606、一个列计数器608、一个数据缓冲器612、一个坐标比较器610和一个纠正参数模块620，该纠正模块414可与缺陷像素存储器438共同工作。

缺陷像素存储器438为坐标比较器610提供缺陷像素的水平坐标522和竖直坐标524，用来将水平坐标522和竖直坐标524与行计数器606和列计数器608提供的缺陷像素的水平坐标626和竖直坐标628相比较，如果该像素的坐标值与缺陷像素的坐标值相匹配，纠正参数模块620可根据算法生成纠正参数440。缺陷像素纠正模块434利用纠正参数440输出已纠正数字像素信号326来纠正缺陷像素。

缺陷像素分析模块432进一步包含一个像素插值器614，用来在数字像素信号324输入缺陷像素纠正模块434之前对其进行处理。像素插值器614根据一个特殊的插值算法来改变数字像素信号324中的像素数字信息以满足对已纠正数字像素信号326的需求。例如，当数字像素信号324包含120像素信息，但已纠正数字像素信号需要200像素信息时，像素插值器614可将像素数目从120放大至200。类似的，像素插值器614可通过缩放来减少像素数目。通过应用像素插值器614输出图像质量可得到调节。

图8描述了根据本发明一个实施例的检测纠正缺陷像素的方法。图8结合图4A进行说明。在一个实施例中，缺陷像素检测纠正模块400包含一个缺陷像素检测模块436、一个缺陷像素存储器438、一个缺陷像素分析模块432和一个缺陷像素纠正模块434。方法800可被作为存储在计算机可读介质中的计算机可执行的指令来实施。

在步骤810中，传感器302中的一像素被区分为缺陷像素。具体来说，缺陷像素检测纠正模块400向控制器304传送一控制信号330，将传感器302曝光一特定时间。根据曝光得到数字像素信号324。数字像素信号324包含与传感器302中像素相对应的多个数字像素信号。每个像素的数字像素信号324与一个既定接受范围相比较。当一个像素对应的数字像素信号在此既定接受范围之外时，该像素被区分为缺陷像素。

在步骤820中，一个缺陷像素的相应位置信息可被存储在缺陷像素存储器438中。

在步骤830中，根据缺陷像素存储器438中存储的位置信息确认缺陷像素。

在步骤840中，一缺陷像素对应的数字像素信号被纠正。纠正参数440可由缺陷像素分析模块432产生来纠正缺陷像素。在一个实施例中，与缺陷像素相邻的相邻像素可用来产生纠正参数440。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (20)

1.一种缺陷像素检测纠正设备，与一传感器连接，其特征在于，所述缺陷像素检测纠正设备至少包括：

检测模块，区分该传感器中的一像素为一缺陷像素，并存储该缺陷像素的位置信息；和

纠正模块，连接至所述检测模块，用来根据所述位置信息确认所述缺陷像素，并纠正所述缺陷像素对应的一数字像素信号。

2.根据权利要求1所述的缺陷像素检测纠正设备，其特征在于，所述检测模块将多个像素的多个数字像素信号与一既定接受范围相比较，其中一像素的一数字像素信号在所述纠正之前在所述既定接受范围之外，所述像素被区分为一缺陷像素。

3.根据权利要求2所述的缺陷像素检测纠正设备，其特征在于，所述检测模块可根据所述既定接受范围的变化进行更新。

4.根据权利要求2所述的缺陷像素检测纠正设备，其特征在于，所述既定接受范围至少包括一个第一预定阈值和第二预定阈值。

5.根据权利要求1所述的缺陷像素检测纠正设备，其特征在于，所述检测模块从一个位置计数器接收所述位置信息。

6.根据权利要求5所述的缺陷像素检测纠正设备，其特征在于，所述位置计数器为所述缺陷像素提供坐标。

7.根据权利要求1所述的缺陷像素检测纠正设备，其特征在于，所述检测模块可缩放所述多个数字像素信号。

8.根据权利要求1所述的缺陷像素检测纠正设备，其特征在于，所述纠正模块可提供根据一算法提供一纠正参数，其中所述纠正模块根据所述纠正参数纠正所述缺陷像素对应的所述数字像素信号。

9.根据权利要求8所述的缺陷像素检测纠正设备，其特征在于，所述算法为利用一像素矩阵的矩阵算法。

10.一种缺陷像素检测纠正系统，其特征在于，所述缺陷像素检测纠正系统至少包括：

传感器，包括多个像素；

缺陷像素检测纠正模块，连接至所述传感器，用来将所述多个像素对应的多个数字像素信息与一既定接受范围相比较，所述缺陷像素检测纠正模块也可区分一像素为一缺陷像素，其中所述缺陷象素的一数字像素信号在所述既定接受范围之外，所述缺陷像素检测纠正模块也可在所述区分之后纠正所述数字像素信号；和

控制器，连接至所述传感器及所述缺陷像素检测纠正模块，用来从所述缺陷像素检测纠正模块接收一控制信号，并控制所述传感器。

11.根据权利要求10所述的缺陷像素检测纠正系统，其特征在于，所述控制器接收的所述控制信号可限定所述传感器的曝光时间为一既定值。

12.根据权利要求10所述的缺陷像素检测纠正系统，其特征在于，所述缺陷像素检测纠正模块可设置关于缺陷像素数目的极值，并根据所述极值的变化调节所述既定接受范围。

13.根据权利要求10所述的缺陷像素检测纠正系统，其特征在于，所述缺陷像素检测纠正模块存储所述缺陷像素的位置信息。

14.根据权利要求13所述的缺陷像素检测纠正系统，其特征在于，所述缺陷像素检测纠正模块可根据所述既定接受范围的变化更新所述位置信息。

15.根据权利要求13所述的缺陷像素检测纠正系统，其特征在于，所述缺陷像素检测纠正模块可根据所述传感器的重启更新所述位置信息。

16.根据权利要求10所述的缺陷像素检测纠正系统，其特征在于，进一步包括一视频处理器，用来处理所述缺陷像素检测纠正模块提供的已纠正数字像素信号。

17.一种检测纠正缺陷像素的方法，其特征在于，所述检测纠正缺陷像素的方法至少包括：

区分传感器中的一像素为缺陷像素；

存储所述缺陷像素的位置信息；

根据所述位置信息确定所述缺陷像素；和

纠正所述缺陷像素对应的数字像素信号。

18.根据权利要求17所述检测纠正缺陷像素的方法，其特征在于，所述检测纠正缺陷像素的方法进一步包括：

将所述传感器曝光一既定时间；

基于所述曝光得到多个数字像素信号，其中所述多个数字像素信号对应所述传感器中的多个像素；

将所述多个数字像素信号与一既定接受范围相比较；和

区分所述缺陷像素，其中一像素的一数字像素信号在所述纠正之前在所述既定接受范围之外，该像素被区分为一缺陷像素。

19.根据权利要求17所述检测纠正缺陷像素的方法，其特征在于，所述检测纠正缺陷像素的方法进一步包括：

生成一个纠正参数用来纠正所述缺陷像素。

20.根据权利要求19所述检测纠正缺陷像素的方法，其特征在于，所述检测纠正缺陷像素方法进一步包括：

利用多个与所述缺陷像素相邻的相邻像素生成所述纠正参数。

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