CN1617571A - 缺陷校正装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种缺陷校正装置及方法，其中在具有有效象素区域和光学黑区域的摄像元件中，其包含：选择单元，基于对是在有效象素区域内存在缺陷的垂直线进行判断的判断结果，选择出所述摄像元件的各垂直线中的、与在有效象素区域内存在缺陷的垂直线相对应的光学黑区域的垂直线；以及，校正单元，使用所述选择单元选择的光学黑区域的垂直线，以便对与所述选择单元选择的光学黑区域的垂直线相对应的所述有效线速区域内存在缺陷的垂直线之信号进行校正。

Description

缺陷校正装置及方法
技术领域
本发明涉及数字照相机或数字视频摄像机等的摄像装置、以及用于在相关摄像装置中校正缺陷的缺陷校正方法、计算机程序、以及计算机可读取的记录媒体。
背景技术
近年来，在各种用途中，都使用利用数字照相机等摄像元件的摄像装置。但是，在摄像元件中，有时会在制造过程中或之后，在每个象素中产生缺陷，从而出现输出异常电平信号的缺陷象素。我们考虑到，所使用的摄像元件的象素数有逐年增大的倾向，因此，伴随着这种倾向，缺陷象素数目也增大。
CCD等摄像元件中，由于如果在2维排列的象素中、在其制造过程中或制造后，引起了产生半导体局部的灵敏度不良的现象，则得不到与输入光量相应的电荷输出，因此，可在拍摄画面上见到与被摄体无关的白点或黑点，即出现缺陷象素。作为其校正方式，例如，如特开平10-42201中记载的那样，提出了将缺陷象素的象素值替换为相邻的象素值的方法，或利用周围象素的中间值或平均值来进行插值的方法等。
缺陷象素中存在持有各种特性的象素，特别是，对于具有在摄像元件的所有垂直线(line)上出现高电平信号的特性的缺陷象素，由于该缺陷而引起的显示画面的显示错误显现为白线(称为白伤)，因此，产生了在容易由肉眼观察到，以及缺陷电平随着温度、所经过时间的变化而变化这样的麻烦，所以，在此之前已经提出了各种校正方法，利用这些校正使显示误差不显著。例如在特开平07-067038中，记载了以下这种校正方法：通过按象素单位对摄像元件垂直方向上的光学黑象素的输出信号进行积分(相加平均)，从而对随机噪声分量进行平均从而将其除去，为每行检测出固定模式(pattern)噪声信号，通过对每行执行从摄像元件的有效象素部分的输出信号中减去该固定模式噪声信号，从而能够改善作为该固定模式噪声的暗电流分量、白线、污点等。
但是，特开平10-42201中记载的那种已有的校正方法，在例如是缺陷象素附近存在浓淡边界的情况下、或在对比度急剧变化的情况下，有时会产生校正后的图象不连续的情况。
在特开平07-067038中记载的那种以往的校正方法中，由于一律要从有效象素部分的输出信号中减去对光学黑象素部分的输出信号进行加法平均后的结果，因此，尽管校正了暗电流噪声、白伤，但是在没有伤的点上，由于存在于涂黑的图象中的随机噪声等的影响，有可能会增加噪声。在来自光学黑象素部分或有效象素部分内具有的象素的输出信号饱和的情况下，或在校正具有所有摄像元件的垂直线(line)都出现噪声之特性的白伤缺陷图象的过程中，在由于缺陷图象的位置而使从缺陷象素产生的垂直线信号输出不一样的情况等中，引起过度减去信号的过校正，从而产生了画质更加恶化的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于，在没有缺陷的地方，可以防止由于在象素上加以随机噪声而图象恶化的增加，能够对缺陷执行适当的校正。
为了实现上述目的，本发明的一种摄像装置，其特征在于，具有：选择单元，在具有有效象素区域和光学黑区域的摄像元件中，基于判断出垂直线在有效象素区域内存在缺陷的判断结果，从所述摄像元件的各垂直线中，选择出与有效象素区域内存在缺陷的垂直线对应的光学黑区域的垂直线；以及校正单元，利用所述选择单元所选出的光学黑区域的垂直线的信号，对与由所述选择单元选择的光学黑区域的垂直线相对应的所述有效象素区域内存在白伤的垂直线进行校正。
一种缺陷校正方法，用于在具有包含有效象素区域和光学黑区域的摄像元件的摄像装置中，对缺陷进行校正，其特征在于，执行以下两个步骤：基于判断出垂直线在有效象素区域内存在缺陷的判断结果，从所述摄像元件的各垂直线中，选择出与有效象素区域内存在缺陷的垂直线相对应的光学黑区域的垂直线的步骤；以及利用所述选择单元所选出的光学黑区域的垂直线的信号，对与由所述选择单元选择的光学黑区域的垂直线相对应的所述有效象素区域内存在缺陷的垂直线的信号进行校正的步骤。
将通过以附图为参照的以下的说明，而使本发明的其他特点以及优点变得更加明了。在附图中，对同一个或相同的结构赋予同一个附图标记。
附图说明
附图说明包含于说明书内，构成其一部分，用于表示本发明实施例，以便与其记载内容一起来说明本发明的原理。
图1图示了第1、第2、第3实施例的摄像装置的结构。
图2是用于说明第1实施例的拍摄元件的结构之图。
图3是用于说明第1实施例中的校正电路205的结构之图。
图4是一张流程图，用于说明第1实施例中的白伤校正处理。
图5图示出关于各垂直线中的OB值的平均值的正态分布例子。
图6是用于说明第1实施例中的由白伤所产生的信号值的计算方法的图。
图7是用于说明第2实施例中的校正电路205的结构的图。
图8是一张流程图，用于说明第2实施例中的白伤校正电路。
图9是用于说明水平插值的图。
图10是一张流程图，用于说明第3实施例中的白伤校正处理。
具体实施方式
以下，将参照附图，对本发明的最佳实施方式进行详细说明。
(第1实施例)
图1图示了具有本发明实施例之校正电路的摄像装置之结构。
如图1所示，通过由摄影透镜等构成的光学块202之光线，被引导到摄像元件100的光接收面上。由此，在构成摄像元件100的光接收面的光二极管上，产生了与被摄体影像相对应的图象信号。摄像元件100由TG(定时脉冲发生器)209驱动，从摄像元件100输出图象信号，将其输入到CDS(相关复式采样·保持)电路203。于是，在按照由TG 209确定的定时信号的CDS电路203中，在对图象信号实施除去复位噪声等规定的信号处理并执行采样保持后，将其输出到A/D转换器204。A/D转换器204对应于TG 209提供的时钟信号来执行A/D转换。在校正电路205中，对在A/D转换器204中被转换为数字信号的象素信号实施校正后输出。有关校正电路205的详细结构将在后面进行描述。
将校正电路205的输出输入到信号处理电路206，对其实施色变换、白平衡、伽马校正等处理后，将其转换为YCrCb的亮度和色差信号。信号处理电路206的输出在记录电路207内被实施了压缩等处理后转换为规定格式，并存储在可拆装的记录媒体208中。信号处理电路206的输出在显示电路210中实施了缩小、放大处理或叠印字幕等处理后，例如被转换为NTSC方式的模拟信号等，并由显示器211来显示。
图2是用于说明摄像元件100的结构的图。摄像元件100中，如图2所示，在行和列方向二维地配置了象素，形成了感光的有效区域(图象区域)12、以及不感光的上部和下部的无效区域(以下称为“OB(：光学黑)区域”)11和13。
接下来，基于图3来说明校正电路205的详细结构。校正电路205包含：OB值计算部101，为摄像元件100的上部OB区域11中的各垂直线(垂直象素组)中的每一个，计算OB值的平均值；(标准偏差×α)计算部103，基于由OB计算部101计算出的OB值的平均值，就计算出的各垂直线的OB值的平均值取其正态分布，并求出标准偏差乘以α后的值；选择部104，基于由OB计算部101计算出的OB值的平均值，来判断各垂直线中是否存在白伤，并选择存在白伤的垂直线；校正值计算部105，针对由选择部104判断为存在白伤的垂直线，以OB值为基础，计算出校正值；临时存储存储器106，用于临时存储由校正值计算部105求出的校正值；以及，白伤校正部107，根据临时存储于临时存储存储器106内的校正值，执行白伤校正。
以下，将参照图4的流程图，来说明白伤校正处理。首先，在步骤S401中，对水平方向的地址x执行初始化(x＝0)，在步骤S402中，判断水平方向地址x是否存在于水平区域宽度内。在水平方向地址x离开区域内的情况下，就结束本流程图的处理。
步骤S403中，以临时存储存储器106内存储的、被判断为存在白伤之垂直线的信息为基础，来判断水平方向地址x的垂直线内是否有白伤。如果在水平方向地址x的垂直线内没有白伤，则转到步骤S405，x加1，并返回步骤S402。
以下，对检测存在白伤的垂直线，并将其存储于临时存储存储器106内的方法进行说明。首先，如下式所示，利用OB值计算部101，计算出上部OB区域11中的各垂直线各自的OB值平均值。
R，G2的线
OBAverage＝(SumR+SumG2)/n
G1，B的线
OBAverage＝(SumG1+SumB)/n
其中，
SumG1、SumR、SumB、SumG2：在OB区域的垂直方向上积分的结果
n：OB区域的垂直象素个数
接下来，在(标准偏差×α)计算部103中，就各垂直线各自的OB值的平均值来获取其正态分布，计算出(标准偏差×α)。如图5所示，选择部104判断在每条垂直线的OB值的平均值具有大于等于标准偏差×α的值的垂直线中存在白伤。然后，将判断为存在白伤的垂直线的信息存储于临时存储存储器106内。参数α可以适当设定。
在水平方向地址x的垂直线内存在白伤的情况下，在步骤S404中执行白伤校正处理。
从临时存储存储器106中读出在校正值计算部105中计算出的、由于白伤而产生的信号值(超出量)，通过从包含于存在该白伤的垂直线内的各象素的信号值中减去它，来执行白伤校正。
利用该白伤所产生的信号值(超出量)的计算方法如下所述。首先，在校正值计算部105中，计算出存在白伤的垂直线及其两侧相邻的垂直线的上部OB区域11中的OB值。在图6所示的例子中，计算式如下。在图6中，白伤是R，G2的组合，但是，在G1，B的组合之情况下也是一样的。
白伤线：OBAveR_cent＝SumR/n
        OBAveG2_cent＝SumG2/n
无白伤线左：OBAveR_left＝SumR/n
            OBAveG2_left＝SumG2/n
无白伤线右：OBAveR_right＝SumR/n
            OBAveG2_right＝SumG2/n
接下来，计算出由白伤产生的信号值。该计算公式如下。
R的超出量＝OBAveR_cent-(OBAveR_left+OBAveR_right)/2
G2的超出量＝OBAveG2_cent-(OBAveG2_left+OBAveG2_right)/2
如上所述，如果通过利用有效象素部的信号来得到白伤值来执行白伤校正，则由于不需要与以往那样，为了仅仅利用与本次拍摄同一时间的非曝光来进行拍摄，读出噪声信号，利用减法处理来执行白伤校正从而需要驱动摄像装置，因此，能够没有释放时间延迟而得到高画质的图象。由于选择白伤存在的垂直线来执行校正处理，因此，不用在不存在白伤的垂直线的信号上乘以随机噪声，从而能够防止由于过校正而引起的画质恶化。
(第2实施例)
在本实施例中，校正电路205如图7所示构成。其具有一个白伤饱和判断部108，用于判断由选择部104判断为存在白伤的垂直线中的白伤是否饱和。对于与上述第1实施例相同的构成要素赋予同一标记，因此省略其说明。
在上述第1实施例中说明过的白伤校正，在白伤饱和的情况下不能执行校正。这是由于在达到饱和值后，该值发生漂移，不能确定来自摄像元件100的正确的信号值。因此，在本实施例中执行白伤饱和判断，使得即便白伤饱和也能够执行校正。
以下，将参照图8的流程图，对白伤校正处理进行说明。对于与图4的流程图相同的处理，省略其详细的说明。在步骤S403中执行了白伤判断后，在某条垂直线中存在白伤的情况下，在白伤饱和判断部108中执行白伤是否饱和的判断(步骤S801)。该白伤饱和判断方法，在以上述第1实施例中叙述的各垂直线中的OB值的平均值的正态分布为基础，取存在白伤的垂直线中的OB值的平均值为预定阈值以上的值的情况下，判断为饱和的白伤。用于该白伤饱和判断的阈值，设定为大于等于用于白伤判断的阈值(标准偏差×α)的值。
在借助于步骤S801中的白伤饱和判断而判断出白伤饱和的情况下，利用水平插值校正值计算部109来计算校正值，在将校正值存储到临时存储存储器106内后，在白伤校正部107中，根据白伤附近的象素信号值来执行水平插值(参见图9)(步骤S802)。该水平插值方法，有单纯的求取两象素信号值的平均的方法，有考虑与白伤的相关，而对两侧的象素信号值进行加权的方法等，例如，由于也可以使用如上述特开平10-42201中记载的那种已有的方法，因此这里省略对其的详细说明。
另一方面，在根据步骤S801中的白伤饱和判断而判断出白伤没有饱和的情况下，在步骤S803中，利用在上述第1实施例中说明过的方法，在校正值运算部105求出由白伤产生的信号值(超出部分)，并在白伤校正部107中执行白伤校正。
如此，执行存在白伤的垂直线的信号是否饱和的判断，在饱和的情况下和不饱和的情况下，通过切换校正方法，从而能够得到符合摄影条件的画质的良好图象。
(第3实施例)
在上述第1、2实施例中，是对将由白伤产生的信号值统一加到垂直线上的情况之校正进行说明。但是，在使用机械快门来曝光的情况下，由于利用白伤所产生的信号值不是统一值，因此，从垂直线的某一点开始发生白伤。
因此，在本实施例中，就起因于白伤而产生的信号值通过垂直线后不是统一值的情况下的校正进行说明。但是，要判断白伤的地址(x，y)。如图10所示，在步骤S1001中，输入白伤的地址(x，y)。
在步骤S1002中，利用在上述第1实施例中说明过的方法，计算出上述OB区域11中水平方向地址x的垂直线各自的OB值的平均值。同样，在步骤S1003中，下部OB区域13中水平方向地址x的每条垂直线的OB值的平均值。
在步骤S1004中，利用在上述第1实施例中参照图6说明过的方法，根据上部OB区域11和下部OB区域13，计算出由白伤产生的信号值。在步骤S1005中，对于比白伤垂直方向地址y的值在垂直方向上靠上的象素，从上部OB区域11中减去算出的白伤信号值，对于比白伤垂直方向地址y的值在垂直方向上靠下的象素，从下部OB区域13中减去算出的白伤信号值。
在这种情况下，也可以如上述第2实施例中说明过的那样，决定判断白伤是否饱和，在不饱和的情况下，执行图10的步骤S1005中所示的处理，在饱和的情况下，在图8的步骤S802中执行水平插值(参见图9)。利用以上方法，即便在起因、产生于白伤的信号值通过垂直线后不是统一的值，从而从垂直线的某个地方开始产生了白伤的情况下，也能够正确执行白伤校正。
如上所述，根据第1至第3实施例，由于利用光学黑区域的信号，求出起因于白伤的信号值，因此，仅仅从有效象素部的信号中减去求出的白伤的信号值，而不释放时间延时，就能够得到高画质的图象。
以下述方式，能够执行符合拍摄条件的适当的校正：在长时间曝光时，在花费与本摄像相同时间来执行遮光的状态下，对有效象素部进行曝光，利用所得到的黑图象，对在本摄影中所得到的有效象素部的信号进行校正，在短时间曝光时，由于利用了本实施例的方法来执行白伤校正，因此，能够以在长时间曝光时即便花费时间也可得到画质更优良的图象，在短时间曝光时，不用释放时间延迟就可得到画质优良的图象。
<其他实施例>
不用说，也可通过执行将实现前述实施例功能的软件程序直接或间接提供给系统或装置，利用系统或装置的计算机来读出所提供的程序代码，来实现本发明。这种情况下，系统或装置如果具有程序的功能，则实施方式并不仅限于程序。
如此，由于本发明的功能利用计算机来实现，因此，安装于计算机内的程序构成了本发明。换言之，本发明的权利要求包含用于实现本发明功能的计算机程序。
这种情况下，只要系统或装置具有程序的功能，则程序，可以以所谓的目标代码(object code)、借助于翻译而执行的程序、或者是提供给操作系统的脚本数据(script data)等任何方式来执行。
作为能够用来提供程序的记录媒体的一个例子，有软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带、非易失性存储卡、ROM、DVD(DVD-ROM以及DVD-R)等。
作为提供程序的方法，客户机使用浏览器连接到互联网的站点上，能够将本发明的计算机程序或程序的自动安装压缩文件下载到硬盘等记录媒体上。本发明的程序，将构成程序的程序代码分给为多个文件，能够从不同的网站下载文件来执行提供。即，本发明的权利要求中还包含：将能够由计算机实现本发明功能的程序文件，下载给众多用户的www(World Wide Web：万维网)服务器。
对本发明的程序进行编码，并将其存储于CD-ROM等存储媒体内，并将该存储媒体分发给用户，许可满足规定条件的用户通过互联网从网站上下载解读密钥信息，从而可以使那样的用户能够使用密钥信息来解读加密程序。由此，程序被安装到用户计算机上。
不用说，本发明还包含以下情况：由于计算机执行了所读出的程序代码，因此不仅能够实现前述实施例的功能，而且还基于该程序代码的指示，在计算机上运行的操作系统等执行实际处理的一部分或全部，通过该处理来实现前述实施例功能。
另外，不用说，还包含以下情况：在将从存储媒体中读出的程序代码，写入到插入到计算机内的功能扩展卡、或连接到计算机上的功能扩展单元内所具有的存储器内之后，基于该程序代码的指示，该功能扩展卡或功能扩展单元内具有的CPU等执行实际处理的一部分或全部，通过该处理来实现前述实施例的功能。
本发明并不仅仅受限于上述实施例，而可以是不脱离本发明的精神和范围的各种变更和变形。因此，本发明附加权利要求所定义的特征等，并不收特定实施例的限制。

Claims (6)

1.一种摄像装置，其特征在于，具有：
选择单元，在具有有效象素区域和光学黑区域的摄像元件中，基于判断出垂直线在有效象素区域内存在缺陷的判断结果，从所述摄像元件的各垂直线中，选择出与有效象素区域内存在缺陷的垂直线对应的光学黑区域的垂直线；以及
校正单元，利用所述选择单元所选出的光学黑区域的垂直线的信号，对与由所述选择单元选择的光学黑区域的垂直线相对应的所述有效象素区域内存在白伤的垂直线进行校正。
2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述选择单元选择具有白伤的垂直线。
3.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述选择单元基于来自于所述摄像元件的光学黑区域的信号，来选择所述垂直线。
4.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述校正单元利用不同的校正值，对上述所选垂直线的信号中的、位于规定的水平方向的地址处的上部和下部进行校正。
5.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
还具有一个缺陷饱和判断单元，用于判断来自所述摄像元件内的缺陷象素的信号电平是否大于规定值，
所述校正单元在来自所述摄像元件内的缺陷象素的信号电平小于规定值的情况下，基于来自所述摄像元件的光学黑区域的信号来执行缺陷校正，在来自所述摄像元件内的缺陷象素的信号电平大于规定值的情况下，利用所述缺陷象素之外的象素来执行插值处理。
6.一种缺陷校正方法，用于在具有包含有效象素区域和光学黑区域的摄像元件的摄像装置中，对缺陷进行校正，其特征在于，执行以下两个步骤：
基于判断出垂直线在有效象素区域内存在缺陷的判断结果，从所述摄像元件的各垂直线中，选择出与有效象素区域内存在缺陷的垂直线相对应的光学黑区域的垂直线的步骤；以及
利用所述选择单元所选出的光学黑区域的垂直线的信号，对与由所述选择单元选择的光学黑区域的垂直线相对应的所述有效象素区域内存在缺陷的垂直线的信号进行校正的步骤。
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