CN102572273B - 摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种特别在运动图像中，不会使画质劣化，而高精度地修正产生要因不同的瑕疵的摄像装置。包括：摄像单元，包括对来自被摄体的入射光进行光电变换并作为电信号输出的摄像元件；信号增益控制单元，控制来自摄像元件的输出的信号电平的大小；多个修正单元缺陷像素修正单元，修正从信号增益单元输出的信号中存在的缺陷像素；图像信号处理单元，根据从缺陷像素修正单元输出的信号生成图像信号；温度计测单元，计测摄像元件附近的温度；以及系统控制单元，总体上控制该摄像单元、该信号增益控制单元、图像信号处理系统，系统控制单元根据缺陷像素的产生要因，并用多个缺陷像素修正单元而动作。

Description

摄像装置

技术领域

本发明涉及具有修正像素缺陷的功能的摄像装置。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，例如，有日本特开2010-273378号公报(专利文献1)。在该公报中，记载了“[课题]提供在进行降噪时即使产生暗电流噪声也能够进行高精度的缺陷检测、并且能够尽可能防止由于暗电流噪声增加而带来摄像动态范围减少的摄像装置、该摄像装置的噪声去除方法以及噪声去除程序。[解决手段]具备：具有用于对被摄体进行摄像的多个像素的摄像单元；取得在非遮光状态下能得到的明时信号的明时信号取得单元；取得在遮光状态下能得到的暗时信号的暗时信号取得单元；对所得到的明时信号或者暗时信号进行放大的第1放大单元；从所取得的明时信号减去所取得的暗时信号并输出减法信号的减法单元；对减法后的减法信号进行放大的第2放大单元；取得取得明时信号时的摄像条件的摄像条件取得单元；以及根据所取得的摄像条件，改变第1放大单元以及第2放大单元的增益的增益修正单元。”(参照摘要)。

专利文献1：日本特开2010-273378号公报。

发明内容

例如在一般的数字照相机、数字摄像机等摄像装置中，使用了对入射光进行光电变换的摄像元件。在摄像元件中，存在输出特性不同的像素、输出异常高的信号的像素、所谓像素缺陷(瑕疵)。因此，如果直接使用摄像元件输出的信号，则会对画质造成恶劣影响。近年来，在高像素中使用的CMOS传感器相比于CCD传感器，瑕疵被更显著地表现出来。对于该瑕疵，在起因于摄像元件的瑕疵、和由于摄像元件的光电变换中的信号放大引起的瑕疵中，产生要因不同。另外，由于宇宙射线的辐射、温度等环境变化，瑕疵的数量、强度也在变化。在数字照相机、数字摄像机的高画质化中，需要修正这些瑕疵的单元。

作为修正这样的瑕疵的一般的瑕疵修正技术，有以下那样的技术。首先，在关闭快门的状态下进行摄影，将暗图像保存于存储器中，接下来在打开快门的状态下进行通常的摄影而得到明图像。通过从所得到的明图像减去暗图像，来实现瑕疵修正。

在专利文献1(日本特开2010-273378号公报)中，提出了在进行降噪时通过根据温度来改变明时信号、暗时信号、以及明时信号减去暗时信号而得到的信号的增益，即使产生了暗电流噪声也可以进行高精度的缺陷检测的摄像装置。在这种方法中，无法高精度地进行明图像的饱和的像素修正，而且每当摄影时必需拍摄暗图像以及明图像这两张图像，不适合于动画的摄影。

另一方面，还已知预先检测像素缺陷像素并将该像素位置记录于存储器中，根据周围的正常的像素的像素值，利用平均运算等推定该缺陷像素值并修正的方法。但是，近年来，高像素中使用的CMOS传感器的缺陷像素相当多，根据摄像条件，缺陷像素的产生位置、其强度不同，所以在保持缺陷像素位置来修正的方法中，始终修正所有缺陷像素，这将导致画质劣化。

因此，本发明的目的在于提供一种特别在运动图像中，不会使画质劣化，而高精度地修正产生要因不同的瑕疵的摄像装置。

为了解决上述目的，采用如下的结构：一种摄像装置，其特征在于，具有：摄像单元，包括对来自被摄体的入射光进行光电变换并作为电信号输出的摄像元件；信号增益控制单元，控制来自所述摄像元件的输出的信号电平的大小；多个缺陷像素修正单元，修正从所述信号增益控制单元输出的信号中存在的缺陷像素；图像信号处理单元，根据从所述缺陷像素修正单元输出的信号生成图像信号；温度计测单元，计测所述摄像元件附近的温度；以及系统控制单元，控制所述摄像单元、所述信号增益控制单元、所述多个缺陷像素修正单元以及所述图像信号处理单元，所述系统控制单元根据缺陷像素的产生要因，并用所述多个缺陷像素修正单元而动作。

根据本发明，不会使画质显著劣化，而能够高精度地修正产生要因不同的、即由于增益设定、温度、曝光时间等的不同，出现状态发生变化的瑕疵。

上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明将更加明确。

附图说明

图1是说明本发明中的基本结构的一例的图。

图2是说明第1瑕疵修正部103检测瑕疵的方法的一例的图。

图3是说明第1瑕疵修正部103修正瑕疵的方法的一例的图。

图4是说明第2瑕疵修正部104的基本结构的一例的图。

图5是说明检测瑕疵的方法的一例的图。

(符号说明)

101：摄像部；102：增益控制部；103：第1瑕疵修正部；104：第2瑕疵修正部；105：图像信号处理部；106：系统控制部；107：温度计测部；401：瑕疵检测部；402：瑕疵位置保持存储器；403：瑕疵修正部。

具体实施方式

以下，使用附图，说明本发明的实施方式。

详细说明本发明中的实施例。图1是说明本发明中的基本结构的一例的图。摄像部101由包括变焦透镜以及聚焦透镜的透镜群、光圈、快门、CCD或者CMOS等摄像元件构成，对接收到摄像元件中的光学像进行光电变换，作为信号输出。增益控制部102由CDS、AGC、AD转换器等构成，对来自摄像部101的输出信号进行放大。第1瑕疵修正部103以及第2瑕疵修正部104修正在摄像部101中产生的摄像元件的像素缺陷或者摄像元件的光电变换中的信号放大的缺陷，修正方法后述。另外，在本实施方式中，作为一例而由两个瑕疵修正部构成，但也可以按照瑕疵的产生要因的数量而由两个以上的瑕疵修正部构成，能够进一步不使画质劣化而高精度地进行瑕疵修正。图像信号处理部105对来自第2瑕疵修正部104的图像信号进行规定的处理并输出。另外，规定的处理是指，对来自第2瑕疵修正部104的图像信号实施的噪声去除、伽马修正、轮廓强调、滤波处理、变焦处理、手抖修正、图像识别等图像信号处理、以及变换为TV、储存设备等输出机器的信号格式的输出接口处理。输出接口处理是指，例如，变换为NTSC、PAL的视频输出，例如，变换为HDMI信号，例如，为了网络传送而变换为规定的信号。温度计测部107计测摄像元件周边的温度。系统控制部106在必要时使用从温度计测部107得到的信息，控制摄像部101、增益控制部102、第1瑕疵修正部103、第2瑕疵修正部104、图像信号处理部105。

图2是说明第1瑕疵修正部103检测瑕疵的方法的一例的图。四边形网格表示摄像元件的像素排列，通常针对每2×2形成了不同的滤色片排列，每水平2像素、垂直2行，排列了同一滤色片。即，针对图2的对象像素，判定相比于图2的周边8像素，对象像素是否为缺陷像素。分别求出该对象像素和该周边8像素的差分，在该差分大于由系统控制部106设定的阈值的像素在8像素中有n个像素的情况下判定为损伤。此处，n由系统控制部106设定。

图3是说明第1瑕疵修正部103修正瑕疵的方法的一例的图。根据通过上述方法等检测出的瑕疵的位置是否不仅为修正对象位置、而且还存在于周边8像素，切换如下那样的插值方法。在瑕疵的位置如图3的(a)那样位于上下左右十字方向上的情况下，将斜方向的4个参照像素作为插值参照像素而通过该4个的平均值对瑕疵像素进行插值。在瑕疵的位置如图3的(b)那样位于斜方向上的情况下，将上下左右十字方向的4个参照像素作为插值参照像素而通过该4个的平均值对瑕疵像素进行插值。在瑕疵的位置如图3的(c)那样位于修正对象位置上的情况下，将斜方向以及上下左右十字方向的8个参照像素作为插值参照像素而通过该8个的平均值对瑕疵像素进行插值。

图4是说明第2瑕疵修正部104的基本结构的一例的图。瑕疵检测部401在开始向摄像装置供给电源之后到出图为止的期间进行瑕疵检测。为了检测瑕疵，需要进行关闭光圈等来遮光，但例如在摄像机中，如果成为了摄像机能够记录一次的状态，则遮光的机会几乎消失，所以需要在照相机起动时检测尽可能多的瑕疵。瑕疵位置保持存储器402保存由瑕疵检测部401检测为瑕疵的像素的位置。瑕疵修正部402从瑕疵位置保持存储器读出瑕疵位置信息，针对存在表示是瑕疵的信息的像素，与上述第1瑕疵修正部修正瑕疵的方法同样地，对瑕疵像素进行插值。

使用图5，补充说明图4的瑕疵检测部401。图5是说明瑕疵检测部401检测瑕疵的方法的一例的图。横轴表示连续的水平方向的像素，纵轴表示各像素的亮度电平。在本实施例中，对由图1的系统控制部106设定的瑕疵检测用阈值、与各像素的亮度电平进行比较，在亮度电平大于阈值的情况下，将该像素判定为缺陷像素，检测为瑕疵。通过本方法，能够检测所谓的白瑕疵。在本方法中，即使连续、邻接地产生了瑕疵，也可以进行检测。另外，也可以通过与上述第1瑕疵修正103同样的方法来检测。

接下来，详细说明图1中的系统控制部106的动作。系统控制部106根据摄影场景，以使曝光状态成为最佳的方式，控制摄像部101的曝光时间、增益控制部102的信号增益。在暗的场景中，延长曝光时间，增大信号增益，在明亮的场景中，缩短曝光时间，减小信号增益，而使输出图像的明亮度一定。此处，如果增大信号增益、即增大光电变换中的信号放大，则由于信号放大部分的缺陷，而出现平时不产生的像素缺陷，该瑕疵信号的大小与增益成比例地变大。另外，不仅是由于信号增益引起的原因，作为出现平时不产生的像素缺陷的要因，还有温度。如果温度上升，则出现平时不产生的像素缺陷，在温度上升过程中该瑕疵信号的大小变大。因此，系统控制部106按照自身控制的信号增益和从温度计测部107得到的温度，如果信号增益的大小以及温度在某值以上，则判断为有动态地产生的瑕疵，根据信号增益的大小以及温度预测瑕疵的信号电平，设定第1瑕疵修正部的像素缺陷检测阈值，修正动态地产生的瑕疵。

另外，系统控制部106在摄像装置的起动时，在关闭光圈等遮光了的条件下，从摄像部101读出影像数据，通过第2瑕疵修正部，设定期望的阈值，检测由于光电元件自身的缺陷引起的固定的瑕疵。此时，也可以增大摄像部101的曝光时间、增大信号增益、根据温度控制阈值等，还同时检测由于外部要因而动态地产生的瑕疵。

以上，在本实施方式中，具有两个以上的修正单元，并用适合的修正单元来分别修正由于通常产生的光电元件自身的缺陷引起的瑕疵、以及根据温度、信号增益而变化的动态的瑕疵，从而不会使画质大幅劣化，而能够高精度地修正。

另外，本发明不限于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的实施例，不限于一定具备所说明的全部结构。另外，能够将某实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，并且还可以在某实施例的结构中加上其他实施例的结构。另外，能够对各实施例的结构的一部分，进行其他结构的追加、削除、置换。

另外，上述各结构的一部分或者全部既可以由硬件构成，也可以通过用处理器执行程序来实现。另外，控制线、信息线是用于说明而示出的，在产品上不一定要呈现所有控制线、信息线。也可以理解为实际上几乎所有结构相互连接。

Claims (2)

1.一种摄像装置，其特征在于，具有：

摄像单元，包括对来自被摄体的入射光进行光电变换并作为电信号输出的摄像元件；

信号增益控制单元，控制来自所述摄像元件的输出的信号电平的大小；

第一缺陷像素修正单元，对于从所述信号增益控制单元输出的信号，判定对象像素与其周边的8个同一滤色片的参照像素的差分是否分别大于差分阈值，如果差分大于差分阈值的参照像素的数量大于期望的个数阈值，则视为对象像素是缺陷像素，根据参照像素生成期望的插值信号而与对象像素置换；

第二缺陷像素修正单元，在电源接通时检测缺陷像素，并具有保持该缺陷像素位置信息的存储器，根据缺陷像素位置信息决定从所述第一缺陷像素修正单元输出的信号的缺陷像素，根据该缺陷像素的周边像素生成插值信号而与缺陷像素置换；

图像信号处理单元，根据从所述第二缺陷像素修正单元输出的信号生成图像信号；

温度计测单元，计测所述摄像元件附近的温度；以及

系统控制单元，控制所述摄像单元、所述信号增益控制单元、所述第一缺陷像素修正单元、所述第二缺陷像素修正单元以及所述图像信号处理单元，

所述系统控制单元控制所述差分阈值以及所述个数阈值来使所述第一缺陷像素修正单元修正动态的要因导致的缺陷像素，并控制用于决定是否为缺陷的阈值来使所述第二缺陷像素修正单元修正静态的要因导致的缺陷像素。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述系统控制单元根据所述信号增益控制单元的增益或者所述温度计测单元的温度，控制所述差分阈值或者所述个数阈值，

所述第一缺陷像素修正单元根据由所述系统控制单元控制的所述差分阈值或者所述个数阈值，修正在所述摄像单元以及所述信号增益控制单元中产生的、以温度变化或者在光电变换中的信号放大为要因使位置或个数动态地变化的缺陷像素。