CN1601755A - 信号处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即使在光学黑体区域或受光像素区域中存在缺陷像素，也可以得到正确的再生图像数据的信号处理装置。首先，开始摄像动作之后生成黑色数据B(n)，并从已生成的黑色数据B(n)中检测出缺陷黑色像素候补。并且，进行多个画面的摄像，每次摄像都检测出缺陷黑色像素候补。若结束跨越多个画面的缺陷黑色像素候补的检测，则从多个画面的缺陷黑色候补中判断出真正的缺陷黑色像素。之后，生成判断为真正的缺陷黑色像素的黑色像素的位置信息，并存储在位置存储器(78)中。并且，在以后的摄像动作中，根据存储在位置存储器(78)中的位置信息，生成箝位脉冲CLP。

Description

信号处理装置
技术领域
本发明涉及检测包含在摄像元件的受光像素区域和光学黑体区域中的缺陷像素并对其进行修正的信号处理装置。
背景技术
图8是表示现有的摄像装置的结构的框图。图8所示的摄像装置具备模拟处理电路4、箝位脉冲产生电路68、A/D转换电路16和数字处理电路17。
如图9所示，CCD固体摄像元件将多个受光像素行列配置，以构成受光像素区域2i，并将与入射光对应而产生的信息电荷存储在各受光像素中，在该受光像素区域2i的外周设定以铝等进行遮光的光学黑体区域2b，在该光学黑体区域2b中与受光像素区域相同，也配置了存储像素(以下，称为黑色像素)。在这种CCD固体摄像元件中，存储在黑色像素中的信息电荷与存储在受光像素中的信息电荷一起被转送。因此，如图10所示，在来自CCD固体摄像元件的输出信号Y(t)中，包含在水平扫描期间或者垂直扫描期间的一部分期间内来自黑色像素的黑色基准B(t)。
模拟处理电路4构成为具备：箝位电路6、CDS电路12和AGC电路14，对CCD输出信号Y(t)实施模拟信号处理。箝位电路6应答从箝位脉冲产生电路68输出的箝位脉冲CLP，对包含在CCD输出信号Y(t)中的黑色基准B(t)进行箝位，并将CCD输出信号Y(t)的全黑电平进行电位固定。在该箝位电路6中，在箝位脉冲CLP上升的期间内，一边模拟地将输入的黑色基准B(t)平均化，一边进行箝位。CDS电路12对箝位电路6输出的信号进行馈通电平和信号电平的采样，并输出从信号电平中减去馈通电平的信号。AGC电路14以一个画面或者一个垂直扫描期间为单位，对从CDS电路12输出的信号进行积分，并生成调整了增益的图像信号Y(t1)，以使该积分值收纳在规定的范围内。
箝位脉冲产生电路68基于水平同步信号HD和基准时钟CK，生成箝位脉冲CLP并向箝位电路6输出。在箝位脉冲产生电路68中，通过在水平扫描期间1H的开始的规定期间内使箝位脉冲CLP上升，来设定箝位期间，以便对表现为一行份的CCD输出信号Y(t)前头的黑色基准B(t)进行箝位。
A/D转换电路16以一个像素为单位，对从模拟处理电路4输出的像素信号Y(t1)进行量子化并生成第一图像数据Y(n1)，同时，将在箝位电路6中已经箝位过的黑色基准B(t)量子化并生成黑色数据B(n)。并且，从第一图像数据Y(n1)中减去黑色数据B(n)，以生成第二图像数据Y(n2)。该第二图像数据Y(n2)的值成为实际上被再生显示的图像数据的值。
数字处理电路17对A/D转换电路16输出的第二像素数据Y(n2)，实施颜色分离、矩阵运算等数字信号处理，以生成包含亮度信号和色差信号的第三图像数据Y(n3)。另外，进行控制CCD固体摄像元件的曝光状态的曝光控制或控制CCD输出信号Y(t)的白平衡的白平衡控制。
【专利文献1】
特开平6-86095
在如上所述的结构中，在CCD固体摄像元件中，在受光像素区域和光学黑体区域的各个区域中都存在缺陷像素。该缺陷像素是由于在CCD固体摄像元件的制作过程中带有的划伤以及随着时间的推移而产生恶化等原因造成的。
例如，如果在光学黑体区域中存在缺陷像素，并且从光学黑体区域中得到黑色基准是正极性的情况下，则在黑色基准中包含了电压电平的极端高的部分，并将其输出。在这种情况下，箝位之后的黑色基准电压电平上升，黑色数据B(t)值增大，结果是第二图像数据Y(n2)的值小于实际的信号电平。这种缺点会在对一行进行一次箝位处理的情况下，跨越一行的图像数据而同样产生，结果是在显示了一个画面的再生图像时，形成了只有一部分行相对变暗的横条图像。
另一方面，在受光像素区域中存在缺陷像素的情况下，始终从同一受光像素输出缺陷图像信号，并在再生图像中产生固定图案的噪音。这种噪音会使拍摄图像的视觉性显著恶化，并强调了图像整体的噪音感。作为解决这种缺陷像素的方法之一，虽然有实施将画面整体模糊的滤波处理而缓和噪音感的方法，但是，在这种方法中，由于在缺陷像素以外的图像上同样实施滤波处理，所以会产生清晰度恶化的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种即使在光学黑体区域或者受光像素区域中存在缺陷像素，也可以得到正确的再生图像数据的信号处理装置。
本发明鉴于上述课题，提供一种信号处理装置，其对图像信号实施规定的处理，该图像信号从在受光像素区域的至少一部分中设置了光学黑体区域的摄像元件输出，并在水平扫描期间或者垂直扫描期间的一部分期间内，包含有与上述光学黑体区域对应的黑色基准，其特征在于，具备：与图像信号同步，产生箝位脉冲的箝位脉冲产生电路；应答上述箝位脉冲，并对上述黑色基准进行箝位的箝位电路；和检测出包含在取出上述黑色基准的上述光学黑体区域中的缺陷像素的缺陷检测电路，在上述缺陷检测电路中，上述光学黑体区域中的缺陷像素的位置和箝位脉冲上升状态的位置重叠时，上述箝位脉冲产生电路取消箝位脉冲的上升。
根据本发明，可以回避光学黑体区域中所包含的缺陷黑色像素的影响，可以得到仅一部分行相对变暗的缺点消失的良好的再生图像。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的结构的框图。
图2是说明目视像素和外周像素的图。
图3是说明判断基准范围的图。
图4是说明图1动作的流程图。
图5是说明箝位脉冲CLP的状态的时间图。
图6是说明箝位脉冲CLP的其他状态的时间图。
图7是表示本发明的第二实施方式的结构的框图。
图8是表示现有的摄像装置的结构的框图。
图9是表示受光像素区域和光学黑体区域的图。
图10是表示箝位定时的时间图。
图中：4-模拟处理电路，6-箝位电路，12-CDS电路，14-AGC电路，16-A/D转换电路，17-数字处理电路，68-箝位脉冲产生电路，70-缺陷处理电路，72-缺陷检测电路，74-缺陷修正电路，76-判断电路，78-位置存储器，80-插补电路。
具体实施方式
图1是表示本发明的实施方式的结构的框图。在该图中，对具有与之前图8所示的相同结构附加相同的符号。
图1所示的信号处理装置1具备模拟处理电路4、A/D转换电路16、缺陷处理电路70、箝位脉冲产生电路68和数字处理电路17。模拟处理电路4具备箝位电路6、CDS电路12和AGC电路14，对CCD输出信号Y(t)实施规定的模拟信号处理。箝位电路6应答从箝位脉冲产生电路68输出的箝位脉冲CLP，对包含在CCD输出处理信号Y(t)中的黑色基准B(t)进行箝位，并对CCD输出信号Y(t)的全黑电平进行电位固定。CDS电路12对箝位电路6输出的信号采样馈通电平和信号电平，并输出从信号电平中减去馈通电平的信号。AGC电路14以一个画面或者一个垂直扫描期间为单位，对从CDS电路12输出的信号进行积分，并生成调整了增益的图像信号Y(t1)，以便该积分值收纳在规定范围内。
A/D转换电路16在以一个像素为单位将从模拟处理电路4输出的图像信号Y(t1)量子化，并生成第一图像数据Y(n1)的同时，将在箝位电路6中被箝位的黑色基准B(t)量子化并生成黑色数据B(n)。并且，从第一图像数据Y(n1)中减去黑色数据B(n)，来生成第二图像数据Y(n2)。
缺陷处理电路70具备缺陷检测电路72、缺陷修正电路74、判断电路76和位置存储器78。缺陷检测电路72依序取出从A/D转换电路16依序输出的第二图像数据Y(n2)，并检测出包含在第二图像数据Y(n2)中的缺陷图像的图像数据。
例如，如图2所示，参考外周八个像素的第二图像数据Y(1)～Y(8)，在对目视像素的第二图像数据Y(0)检测出缺陷像素的情况下，在缺陷检测电路72中，设定利用外周像素的第二图像数据Y(1)～Y(8)的判断基准范围。图3是说明设定判断基准范围的一例的图。首先，将第二图像数据Y(1)～Y(8)平均化之后生成平均电平Lave，同时，生成第二图像数据Y(1)～Y(8)的最大电平Lmax、最小电平Lmin。之后，将平均电平Lave和最大电平Lmax的差ΔLH与最大值Lmax相加，来设定判断基准范围的上限。并且，从最小值Lmin中减去平均电平Lave和最小电平Lmin之差ΔLL，设定判断基准范围的下限。
作为设定判断基准范围的另一例，还有以下方法。首先，生成第二图像数据Y(1)～Y(8)的最大电平Lmax、最小电平Lmin，并将最大电平Lmax和最小电平Lmin的中心设为中心电平Lcen。之后，将中心电平Lcen和最大电平Lmax的差ΔL与最大值Lmax相加，来设定判断基准范围的上限。并且，从最小值Lmin中减去中心电平Lcen和最小电平Lmin之差ΔL，设定判断基准范围的下限。
在缺陷检测电路72中，如果输入的第二图像数据Y(0)处于判断基准范围之外，则被判定为缺陷受光像素，并使相对于缺陷修正电路74的第一检测信号DS1上升。此时，在缺陷检测电路72中，在第一检测信号DS1上升的同时，将目视像素的第二图像数据Y(0)和外周的Y(1)～Y(8)输出到缺陷修正电路74。即，缺陷检测电路72内置存储电路和延迟电路，并在仅延迟了判断动作的处理时间之后输出目视像素的第二图像数据Y(0)和外周的Y(1)～Y(8)。
另外，缺陷检测电路72对A/D转换电路16中生成的黑色数据B(0)也同样，与参照外周B(1)～B(8)而生成的判断基准范围进行比较。并且，在检测出缺陷黑色像素的情况下，使相对于判断电路76的第二检测信号DS2上升。另外，在检测出黑色数据B(n)的缺陷黑色像素之际，仅输出第二检测信号DS2，而不输出目视像素的黑色数据B(0)或外周的黑色数据B(1)～B(8)。
进而，缺陷检测电路72构成为接收定时控制电路或控制微机中生成的选择信号SEL，并与选择信号SEL对应而切换动作。例如，在选择信号SEL指示检测缺陷黑色像素时，对于从A/D转换电路16输入一行数据的期间，仅在输入黑色数据B(n)的期间内进行检测动作，并在输入第二图像数据Y(n2)的期间内停止动作。相反，在选择信号SEL指示检测缺陷受光像素时，仅在输入第二图像数据Y(n2)的期间内进行检测动作。
缺陷修正电路74在从第二图像数据Y(n2)的外周像素生成修正数据Y’(n2)的同时，将判断为缺陷受光像素的第二图像数据Y(n2)与修正数据Y’(n2)置换。例如，修正数据Y’(n2)是通过将目视像素的第二图像数据Y(n2)的外周四个像素平均化而生成的，在缺陷修正电路74中，仅在第一检测信号DS1上升时，才将该修正数据Y’(n2)与目视像素的第二图像数据Y(n2)置换并输出。
判断电路76监视第二检测信号DS2，并判断第二检测信号DS2上升了的黑色像素为缺陷黑色像素的候补。而且，生成判断为缺陷候补的黑色像素的位置信息，并输出到位置存储器78中。进而，在判断电路76中，跨越多个画面来监视第二检测信号DS2，并将该监视结果与存储在位置存储器78中的位置信息进行核对，并从根据位置信息表示的缺陷黑色像素的候补中判定真正的缺陷黑色像素。即，对于相同的黑色像素，通过跨越多个画面而监视缺陷候补的频率，来确认缺陷判断的连续性，并防止将由于与缺陷不同的原因而形成噪音的部分判断为缺陷黑色像素。再有，再次将判定为缺陷黑色像素的像素的位置信息输出到位置存储器78中。
位置存储器78存储来自判断电路76的位置信息，并输出到箝位脉冲产生电路68。位置存储器78由DRAM、SRAM、闪存等可自由写入及读取的存储介质构成，接收并存储在判断电路76中判断过的缺陷黑色像素候补和真正的缺陷黑色像素的位置信息。在位置存储器78是闪存类的非易失性存储器的情况下，即使切断电源也能存储数据。
数字处理电路17对从缺陷修正电路74输出的第二图像数据Y(n2)或者Y’(n2)实施颜色分离、矩阵运算等数据信号处理，并生成包含亮度信号和色差信号的第三图像数据Y(n3)。另外，进行控制CCD固体摄像元件的曝光状态的曝光控制、控制CCD输出信号Y(t)的白平衡的白平衡控制。
参照图4的流程图，对具有上述结构的信号处理装置的动作进行说明。
首先，在步骤S1中，进行缺陷黑色像素候补的检测。在该步骤S1中，开始摄像动作并生成黑色数据B(n)，并从生成的黑色数据B(n)中检测出缺陷黑色像素候补。此时，被提供给缺陷检测电路72的选择信号SEL指示缺陷黑色像素的检测，由此，仅在输入来自A/D转换电路16的输出信号中、黑色数据B(n)的期间内成为缺陷检测的对象。在步骤S1中，对一个画面中的所有黑色像素进行缺陷黑色像素候补的检测，并进行包含在摄像开始的一个画面中的缺陷黑色像素候补的检测。
接下来，在步骤S2中，从缺陷黑色像素候补中判断出真正的缺陷黑色像素。在步骤S2中，接着步骤S1的摄像，进行第二个画面、第三个画面和多个画面的摄像，每次摄像都与步骤S1相同，检测出缺陷黑色像素候补。如果结束跨越多个画面的缺陷黑色像素候补的检测，则从多个画面的缺陷黑色像素候补中判断出真正的黑色像素。之后，生成判定为真正缺陷黑色像素的黑色像素的位置信息，并存储到位置存储器78中。并且，在这以后的摄像动作中，按照存储到位置存储器78中的位置信息来生成箝位脉冲CLP，如图5所示，在缺陷黑色像素的位置信息和箝位脉冲的上升状态的位置重叠时，取消箝位脉冲CLP的上升。并且，如图6所示，使箝位脉冲CLP上升，以回避缺陷黑色像素的位置信息所示的黑色基准B(t)。由此，因为可以回避缺陷黑色像素的影响，故防止了不经意地将箝位处理后的黑色基准B(t)的电压电平上升。因此，即使在A/D转换电路16的减法运算处理后，也可以使第二图像数据Y(n2)的值小于实际值的现象消失，并且可以防止一部分行相对变暗的横条图像。
接下来，在步骤S3中，切换缺陷检测电路72的检测动作。在步骤S3中，使选择信号SEL的电平反转，并将指示从缺陷黑色像素的检测切换到缺陷受光像素的检测。由此，在输入来自A/D转换电路16的输出信号中、黑色数据B(n)的期间内成为缺陷检测的对象外，相反，仅在输入第二图像数据Y(n2)的期间内成为缺陷检测的对象。
接下来，在步骤S4中，对于依次向缺陷检测电路72中输入的第二图像数据Y(n2)，逐次进行判断基准范围的设定以及与判断基准范围的比较。并且，对应于缺陷受光像素的检测，使第一检测信号DS1上升。
接下来，在步骤S5中，对步骤S4中检测出的缺陷受光像素实施修正处理。在该步骤S5中，应答来自缺陷检测电路72的第一检测信号DS1的上升，将缺陷受光像素的图像数据Y(n)置换为修正数据Y’(n)。另外，在步骤S5的处理中，如之前的步骤S2所示，不进行缺陷像素判断的连续性的确认，而对判断为缺陷受光像素的图像数据，实时地实施修正处理。因此，无需准备可以存储一个画面的图像数据的位置信息的存储器，可以回避芯片面积的增加或成本的增加。并且，不仅对由于缺陷像素的原因而成为噪音的数据，而且对由于其他原因而成为噪音的数据，也同样实施修正处理。此时，因为无需对没有成为噪音的图像数据实施修正处理，故不会使清晰度极度下降，可以得到良好的再生图像。
图7是表示本发明的第二实施方式的结构的框图。在该第二实施方式中，与之前第一实施方式的不同点在于：设置插补电路80，根据其他行的黑色数据B(n)来插补包含缺陷黑色像素的行的黑色数据B(n)。
插补电路80在一行的黑色像素中包含了较多判断为缺陷黑色像素的像素的情况下，则存储与该行不同的行的黑色数据B(n)。并且，在检测处理以后的摄像动作中，在将缺陷黑色像素的比例较高的行的黑色基准B(t1)输入到A/D转换电路16时，将已存储的其他行的黑色基准B(t1)输出到A/D转换电路16中。即，在一行的黑色像素区域中存在较多缺陷黑色像素的情况下，因为如果回避其而提高箝位脉冲CLP，则箝位期间不足，故省略相对于该行的箝位脉冲CLP的上升，而是以其他行的黑色基准B(t1)进行插补。

Claims (5)

1.一种信号处理装置，其对图像信号实施规定的处理，该图像信号从在受光像素区域的至少一部分中设置了光学黑体区域的摄像元件输出，并在水平扫描期间或者垂直扫描期间的一部分期间内，包含有与上述光学黑体区域对应的黑色基准，其特征在于，具备：
与图像信号同步，产生箝位脉冲的箝位脉冲产生电路；
应答上述箝位脉冲，并对上述黑色基准进行箝位的箝位电路；和
检测出包含在取出上述黑色基准的上述光学黑体区域中的缺陷像素的缺陷检测电路，
在上述缺陷检测电路中，上述光学黑体区域中的缺陷像素的位置和箝位脉冲上升状态的位置重叠时，上述箝位脉冲产生电路取消箝位脉冲的上升。
2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，还具备存储上述缺陷检测电路所生成的位置信息的存储器。
3.根据权利要求1或2所述的信号处理装置，其特征在于，还具备插补电路，其根据上述缺陷检测电路的检测结果，基于其他行的黑色基准来插补包含上述缺陷像素的行的黑色基准。
4.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，
上述缺陷检测电路从由上述受光像素区域的受光元件得到的图像信号中检测出缺陷信号，
该信号处理装置还具备对上述缺陷检测电路检测出的上述缺陷信号进行修正的缺陷修正电路。
5.根据权利要求4所述的信号处理装置，其特征在于，上述缺陷检测电路根据指示上述光学黑体区域中的缺陷像素的检测或者包含在从上述受光像素得到的图像信号中的缺陷信号的检测的任何一方的选择信号进行动作，并根据上述选择信号切换检测动作。
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