CN1694507B - 箝位电平调节设备，电子照相机，和图像处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明的一种箝位电平调节设备包括：一个图像拾取装置，它具有产生图像信号的有效像素区域和围绕有效像素区域形成以产生黑电平标准信号的遮光区域；一个箝位电平计算部分，它从遮光区域中多个水平行的提取范围中提取黑电平标准信号并且根据提取范围中黑电平标准信号的垂直移动平均值产生与有效像素区域中每个水平行对应的箝位电平值；和一个箝位部分，它根据箝位电平值修正图像信号的黑电平。

Description

箝位电平调节设备，电子照相机，和图像处理设备

技术领域

本发明涉及一种对从电子照相机等中的图像拾取装置的输出进行黑电平修正的箝位电平调节电路。本发明还涉及一种用来处理电子照相机所捕获的拍摄图像的图像处理设备和图像处理程序。

背景技术

传统上已知电子照相机的图像拾取装置的输出中含有黑电平噪音，这种黑电平噪音来自光接收元件中的暗电流成分。对于本领域技术人员来讲已知一种修正这类黑电平的方法。该方法包括下述步骤，探测图像拾取装置中遮蔽了周围光线的遮光区域或部分的黑电平，然后从不遮蔽的有效像素区域的图像电平中减去黑电平。

在日本待决专利申请公开No.2003-209713中披露的黑电平修正设备通过比较在遮光区域中的数字信号的水平行的平均值和黑电平目标值来计算修正值，然后提供数模转换后的修正值的反馈来进行黑电平修正。

假设在遮光区域中的某一个水平行中有多个具有缺陷的像素。这样上述日本待决专利申请公开No.2003-209713中披露的设备就存在改进的余地，这是因为黑电平平均值与正确值的显著偏差会在局部减小黑电平的修正精度。

另外，根据上述的日本待决专利申请公开No.2003-209713，在已经经过修正的图像数据中不存在和黑电平修正相关的信息。因此就很难根据图像数据确定到底怎样进行了黑电平修正。特别是当处理经过修正的图像数据来调节图像的亮度时，与黑电平修正相关的信息能够起到参考作用，在进行亮度调节时图像的亮度会依赖于这些信息，并且由此能够提供清楚的可修正范围。但是，根据上述的日本待决专利申请公开No.2003-209713，图像数据中没有包括和黑电平修正相关的信息。因此，用户不得不用试错法反复进行黑电平的再修正。在这种情况下，传统的计算机图像处理不足以满足用户对图像数据进行精细亮度调节的需要。

另一方面，近年来已经开始广泛使用电子照相机，电子照相机包括对被拍体图像进行光电转换来产生拍摄图像的数字数据(拍摄图像数据)的图像拾取装置。通常都是在计算机上调节拍摄图像数据的各种参数来创建用户想要的图像。

这样，日本待决专利申请公开No.2000-66312中披露了一种图像回放设备，能够使用它在计算机上回放数字图像。为此，这种设备能够把拍摄日期和地点等和拍摄环境相关的补充信息与传送给计算机的拍摄图像数据联系起来。

一般来讲，电子照相机的图像拾取装置的输出中包含暗电流成分引起的黑电平噪音。因此电子照相机能够利用图像拾取装置中遮蔽了周围光线的部分来探测黑电平从而通过从图像电平中减去探测到的黑电平进行黑电平修正。因此，当在计算机上处理拍摄图像数据来调节图像的亮度时，和电子照相机所进行的黑电平修正相关的信息能够起到参考作用，在对亮度进行调节时图像的亮度会依赖于这些信息，并且由此提供清楚的可修正范围。

但是在传统上，在电子照相机所创建的拍摄图像数据中没有留下和黑电平修正相关的信息。因此当用户想在计算机上处理图像时，就很难根据图像数据确定到底怎样进行了黑电平修正。根据上述的日本待决专利申请公开No.2000-66312，在补充的信息中没有包括和电子照相机执行的图像操作的内容相关的信息。因此，用户不得不用试错法在计算机上反复调节图像的亮度。在这种情况下，传统的技术不足以满足用户在计算机上对图像数据进行精细亮度调节的需要。

发明内容

本发明致力于解决上述问题。因此本发明的一个目的是提供一种箝位电平调节设备，它能够高精度地执行黑电平修正。

本发明的另一个目的是提供一种箝位电平调节设备，它使得用户能够得到和黑电平修正相关的信息并且使得进行图像处理更加方便。

本发明的另一个目的是提供一种图像处理设备，它使得用户在使用计算机等进行交互图像处理中能够根据电子照相机进行的黑电平修正的信息调节屏幕的亮度。

根据本发明第一个方面的箝位电平调节设备包括一个图像拾取装置，一个箝位电平计算部分和一个箝位部分。

图像拾取装置包括一个产生图像信号的有效像素区域和围绕有效像素区域形成的遮光区域，遮光区域产生黑电平标准信号。箝位电平计算部分从遮光区域中多个水平行的提取范围中提取黑电平标准信号并且根据提取范围中黑电平标准信号的垂直移动平均值产生与有效像素区域中每个水平行对应的箝位电平值。箝位部分根据箝位电平值修正图像信号的黑电平。

在根据第一个方面的箝位电平调节设备中，优选箝位电平计算部分包括一个低通滤波器，一个积分部分和一个除法部分。低通滤波器减少遮光区域中每个水平行的黑电平标准信号的高频成分。积分部分把多达与提取范围的行数对应的、来自低通滤波器的输出值相加，以输出提取范围的积分值。当提供的来自低通滤波器的输出值的个数超过提取范围的行数时，通过把提取范围中最上面一行的输出值从积分值中减去来顺序更新积分值以便输出。除法部分用预定值去除积分值从而产生垂直移动平均值。

优选积分部分还包括一个加法部分，一个寄存器部分和一个减法部分。加法部分把至少多达与提取范围的行数对应的、来自低通滤波器的输出值相加。寄存器部分以先进先出的形式存储与提取范围的行数对应的、来自低通滤波器的输出值，以进行顺序输出。减法部分从加法部分的输出值中减去寄存器部分的输出值从而计算积分值并且把积分值输出给除法部分。积分值提供回加法部分从而顺序输出的积分值是提取范围的垂直移动和。

另外，在根据第一个方面的箝位电平调节设备中，优选箝位电平计算部分从限定在有效像素区域的最上面一个水平行上面的遮光区域中的提取范围产生与该最上面一个水平行对应的箝位电平值。

优选根据第一个方面的箝位电平调节设备进一步包括一个固定值存储部分和一个选择部分。固定值存储部分存储已经预设定用来修正图像信号的黑电平的箝位电平的固定值。选择部分根据用户的输入选择箝位电平的固定值和垂直移动平均值中的任一个值作为箝位电平值输出。

根据本发明第二个方面的箝位电平调节设备包括一个图像拾取装置，一个箝位电平计算部分，一个箝位部分和一个输出部分。

图像拾取装置包括一个产生图像信号的有效像素区域和围绕有效像素区域形成的遮光区域，遮光区域产生黑电平标准信号。箝位电平计算部分根据黑电平标准信号或预设定的箝位电平的固定值产生与有效像素区域中每个水平行对应的箝位电平值。箝位部分根据箝位电平值修正图像信号的黑电平。输出部分通过针对有效像素区域内每一水平行把从箝位部分输出的经过黑电平修正的图像数据和从箝位电平计算部分输出的箝位电平值联系起来而提供输出。

根据第一个和第二个方面的箝位电平调节设备可以用于电子照相机。

根据本发明第三个方面的图像处理设备能够处理电子照相机提供的拍摄图像，该电子照相机具有图像拾取装置，该图像拾取装置包括有效像素区域和环绕有效像素区域的遮光区域。

图像处理设备具有读取部分，显示部分，输入部分和修正处理部分。读取部分读取拍摄图像数据。根据第三个方面的拍摄图像数据包括根据有效像素区域的输出创建的图像数据和根据遮光区域的输出创建的黑电平标准数据。显示部分显示黑电平标准数据和图像数据之间的关系。使用输入部分改变黑电平标准数据。修正处理部分根据在输入部分处改变的黑电平标准数据修正图像数据的黑电平。

在根据第三个方面的图像处理设备中，优选显示部分显示黑电平标准数据的当前值和可更改范围，并且显示基于图像数据的回放图像。

另外，在根据第三个方面的图像处理设备中，优选黑电平标准数据包括多个值，每个值与要处理的数据单元联系起来，这些数据单元通过在垂直方向或水平方向划分图像数据而得到。另外，当在一个进行处理的数据单元中任意选择的一个指定位置处改变黑电平标准数据时，优选在改变指定位置处的黑电平标准数据的同时，用修正处理部分改变进行处理的数据单元中的黑电平标准数据，进行处理的数据单元在垂直方向上或水平方向上邻近指定的位置，然后对从指定位置的预定范围内的黑电平标准数据的变化进行插值，从而使得变化平滑。

根据本发明第四个方面的图像处理设备能够处理电子照相机提供的拍摄图像，电子照相机具有图像拾取装置，图像拾取装置包括有效像素区域和环绕有效像素区域的遮光区域。

该图像处理设备包括一个读取部分，一个奇异点确定部分和一个修正处理部分。读取部分读取拍摄图像数据。根据第四个方面的拍摄图像数据包括根据有效像素区域的输出创建的图像数据，这些数据在水平方向和垂直方向上分成多个进行处理的数据单元，还包括多条根据遮光区域的输出而创建的黑电平标准数据并且每条黑电平标准数据与进行处理的数据单元联系起来。奇异点确定部分根据黑电平标准数据的空间变化探测奇异点，在奇异点处的空间变化大于或等于阈值。修正处理部分根据空间变化修正与奇异点对应的黑电平标准数据。

根据第五个方面的图像处理设备处理电子照相机提供的拍摄图像，电子照相机具有图像拾取装置，图像拾取装置包括有效像素区域和环绕有效像素区域形成的遮光区域。

该图像处理设备包括一个读取部分，一个修正系数产生部分和一个修正处理部分。读取部分读取拍摄图像数据。根据第五个方面的拍摄图像数据包括根据有效像素区域的输出创建的图像数据，这些图像数据在水平方向或垂直方向上分成多个进行处理的数据单元，还包括多条根据遮光区域的输出而创建的黑电平标准数据，并且每条黑电平标准数据与进行处理的数据单元联系起来。修正系数产生部分根据黑电平标准数据的空间变化产生水平或垂直的黑斑修正系数。修正处理部分使用修正系数对图像数据进行黑斑修正。

在第三个到第五个方面中，优选产生拍摄图像数据的电子照相机进一步包括对图像数据进行黑电平修正的箝位部分，并且黑电平标准数据已经在箝位部分处用来进行黑电平修正。

优选根据第三个到第五个方面的图像处理设备进一步包括一个记录部分，用来存储电子照相机的拍摄条件和基于拍摄条件的黑电平标准数据的补偿值之间的关系。另外，优选修正处理部分根据电子照相机的拍摄条件从记录部分获得与拍摄条件对应的补偿值，然后根据补偿值修正图像数据的黑电平。

根据本发明的第六个方面，提供一种图像处理程序来处理电子照相机所提供的拍摄图像，电子照相机具有图像拾取装置，图像拾取装置包括有效像素区域和环绕有效像素区域形成的遮光区域。这种图像处理程序允许计算机执行下述步骤：

读取拍摄图像数据的步骤，其中图像数据包括根据有效像素区域的输出创建的图像数据，和根据遮光区域的输出而创建的黑电平标准数据；

显示黑电平标准数据和图像数据之间的关系的步骤；和

根据操作者的输入所改变的黑电平标准数据对图像数据的黑电平进行修正的步骤。

根据本发明的第七个方面，提供一种图像处理程序来处理电子照相机所提供的拍摄图像，电子照相机具有图像拾取装置，图像拾取装置包括有效像素区域和环绕有效像素区域形成的遮光区域。这种图像处理程序允许计算机执行下述步骤：

读取拍摄图像数据的步骤，其中图像数据包括根据有效像素区域的输出创建的图像数据，这些图像数据在水平方向或垂直方向上划分为多个进行处理的数据单元，还包括多条根据遮光区域的输出而创建的黑电平标准数据，并且每条黑电平标准数据与进行处理的数据单元联系起来；

根据黑电平标准数据的空间变化探测奇异点的步骤，在奇异点处空间变化大于或等于阈值；和

根据空间变化修正与奇异点对应的黑电平标准数据的步骤。

根据本发明的第八个方面，提供一种图像处理程序来处理电子照相机所提供的拍摄图像，电子照相机具有图像拾取装置，图像拾取装置包括有效像素区域和环绕有效像素区域形成的遮光区域。这种图像处理程序允许计算机执行下述步骤：

读取拍摄图像数据的步骤，拍摄图像数据包括根据有效像素区域的输出创建的图像数据，这些数据在水平方向或垂直方向上分成多个进行处理的数据单元，还包括多条根据遮光区域的输出而创建的黑电平标准数据，并且每条黑电平标准数据与进行处理的数据单元联系起来；

根据黑电平标准数据的空间变化产生水平或垂直的黑斑修正系数的步骤；和

使用修正系数对图像数据进行黑斑修正的步骤。

附图说明

在结合附图阅读下面的详细描述后，本发明的本质、原理和应用将变得更为明显，在附图中用一样的附图标记表示类似的部件，其中：

图1的结构图示出了根据第一个实施例的箝位电平调节设备；

图2的视图示出了图像拾取装置的光接收面；

图3的结构图示出了图1的箝位电平计算部分；

图4的结构图示出了图3的积分部分；

图5的视图示出了有效像素区域和提取范围中的行之间的关系；

图6的视图示出了第一选择部分输送的箝位电平值；

图7的结构图示出了根据第二个实施例的箝位电平调节设备；

图8的功能结构图示出了根据第三个实施例的图像处理设备；

图9的示意性解释图示出了拍摄图像数据；

图10的流程图示出了根据第三个实施例的图像处理程序的过程；

图11的视图示出了示意性的显示窗口，它显示了根据第三个实施例的图像处理程序；

图12的解释性视图示出了怎样从指定的行把黑电平标准数据插值到预定区域；

图13的解释性视图示出了黑视区现象；

图14的流程图示出了补偿黑视区现象的过程；

图15的流程图示出了黑斑修正的过程；

图16的视图示出了示意性的显示窗口，它显示了根据第四个实施例的图像处理程序；

图17的解释性视图示出了图象浮散现象；和

图18的解释性视图示出了通过直接应用奇异点列的空间变化进行补偿后的图象浮散现象。

具体实施方式

下面根据实施例并参考附图详细描述本发明。

[对第一个实施例结构的解释]

图1的结构图示出了根据第一个实施例的箝位电平调节设备。第一个实施例的箝位电平调节设备包括在电子照相机中，电子照相机包括图像拾取装置1，箝位部分2，A/D转换部分3，信号输出切换部分4，箝位电平计算部分5，D/A转换部分6，起到输出部分作用的第一选择器部分7，和CPU8。

如图2所示，图像拾取装置1的光接收面具有光接收元件(光电二极管)，这些光接收元件布置成行列形式来进行光电转换，每个光接收元件形成一个像素。在每列光接收元件中还提供一条垂直读取线(未示出)。这些垂直读取线具有一条布置在它们的输出端的水平读取线9，并且水平读取线的输出连接到箝位部分2。

如图2所示，设有光接收元件的图像拾取装置1的区域分成有效像素区域10和遮光区域(光的黑色区域)11，遮光区域11形成在有效像素区域10的外周边。有效像素区域10根据拍摄光学组件(未示出)所形成的被拍体图像的亮度在每个光接收元件中积聚信号电荷。根据信号电荷产生图像信号，该图像信号用于创建拍摄图像。

另一方面，使用遮蔽膜遮蔽遮光区域11的表面使之不受周围光线的照射。可以把从遮光区域11的输出认为是与没有被拍体光线入射(即被拍体图像的黑色)的部分对应的数据。在遮光区域11中，探测由于温度等的变化所引起的并且积聚在光接收元件中的电荷(暗电流成分)。根据这类电荷产生黑电平标准信号。

按下述方式读取图像拾取装置1的信号。首先从左端向右端顺序读取图像拾取装置1的最上面一行中的信号。然后从左端向右端顺序读取紧接着下一行中的信号。随后以这种方式利用扫描重复相同的步骤来顺序读取整屏的信号。如图2和5所示，在图像拾取装置1中有效像素区域10的上侧，专门形成了k行遮光区域11(k≥2)。因此，在图像拾取装置1从有效像素区域10的行中输出信号前图像拾取装置1连续输出k行专门的黑电平标准信号。

箝位部分2从图像拾取装置1的图像信号和黑电平标准信号中减去后述的箝位电平值来对图像拾取装置1的输出进行黑电平修正。A/D转换部分3对箝位部分2的输出进行模数转换从而数字化图像信号和黑电平标准信号。

信号输出切换部分4与箝位电平计算部分5和第一选择器部分7连接。信号输出切换部分4根据CPU8的指令切换从A/D转换部分3接收的数字信号的目的地从而提取遮光区域11中的预定部分(一个水平行的m个像素)的黑电平标准信号。

箝位电平计算部分5计算提取范围(m乘n个像素)中的垂直移动平均值，提取范围包括n行(n＝＞2并且n＜＝k)前述m个像素的黑电平标准信号。箝位电平计算部分5输出的垂直移动平均值的总数与有效像素区域10的水平行的数目对应。

如图3所示，箝位电平计算部分5包括LPF(低通滤波器)12，积分部分13，除法部分14，固定值存储部分15和起到选择部分作用的第二选择器部分16。

LPF12对每一水平行计算黑电平标准信号的m个像素的平均值来减小由有缺陷像素等的输出所引起的黑电平标准信号的高频成分。LPF12还可以对每一水平行计算黑电平标准信号的加权平均值或者对每一水平行计算黑电平标准信号的m个像素的总和。

积分部分13根据LPF12中的每个水平行的输出值计算在提取范围中的垂直移动和值(积分值)。如图4所示，积分部分13包括加法部分13a，寄存器部分13b和减法部分13c。把LPF12的输出分别提供给加法部分13a和寄存器部分13b，并且把加法部分13a和寄存器部分13b的输出提供给减法部分13c。减法部分13c的输出一方面顺序提供给除法部分14，另一方面再返回提供给加法部分13a。

加法部分13a根据CPU8的指令把至少n行LPF12的输出值相加以便提供给减法部分13c。当被提供给从减法部分13c返回的输出时，加法部分13a在LPF12的输出值上加上由减法部分13c返回提供的输入值以便提供给减法部分13c。

寄存器部分13b能够以先进先出的数据结构一共存储n行LPF12的输出值。寄存器部分13b按顺序把来自LPF12的超过n行输出值的那些输出值提供给减法部分13c。寄存器部分13b的初始缺省值为零。

减法部分13c通过从加法部分13a的输出值中减去寄存器部分13b的输出值来计算积分值。

除法部分14把从减法部分13c接收到的积分值除以预定值(如：如果LPF12输出平均值就除以n，如果LPF12输出m个像素的和就除以m乘n的值)从而产生提取范围中的垂直移动平均值。

固定值存储部分15存储箝位电平的固定值，这些固定值由用户为进行图像信号的黑电平修正而设定。

根据用户从相机操作件(未示出)的输入，第二选择器部分16根据除法部分14的垂直移动平均值或固定值存储部分15的箝位电平固定值中的任一个值输出箝位电平值。

在D/A转换部分6处把第二选择器部分16送来的箝位电平值转换为模拟信号以输出给箝位部分2。从第二选择器部分16送出的箝位电平值也通过输入延迟部分(未示出)提供给第一选择器部分7。

第一选择器部分7根据CPU8的指令在信号输出切换部分4送出的图像信号和黑电平标准信号与第二选择器部分16送出的箝位电平值信号之间切换，从而把箝位电平值和有效像素区域10中的每个水平行联系起来以便于发送。第二选择器部分16的输出与电子照相机的数字信号处理部分或存储器(都没有示出)连接。

CPU8例如通过给图像拾取装置1发出与电荷积聚时间相关的指令控制电子照相机的每个部分的操作，并且执行各种所需的操作处理，如对焦控制和曝光控制。例如，CPU8给图像拾取装置1发出与电荷积聚时间相关的指令。CPU8还保存图像拾取装置1中有效像素区域10和遮光区域11的位置信息(即有效像素区域10和遮光区域11的高度和宽度)。CPU8根据时钟计数控制信号输出切换部分4、箝位电平计算部分5和第一选择器部分7的输出切换定时。

[第一个实施例的运作和效果]

上面描述了根据第一个实施例的箝位电平调节设备的结构。下面基于两种情况解释该设备的运作和效果：从遮光区域创建箝位电平值的情况和使用箝位电平的固定值作为箝位电平值的情况。

[从遮光区域创建箝位电平值的情况]

在这种情况中，用户把除法部分14的输入设定为第二选择器部分16的输出。

首先，用户对快门的释放操作使得CPU8控制图像拾取装置1执行被拍体图像的光电转换。从最上面一行开始一行接一行地顺序读取图像拾取装置1中的光接收元件的输出信号。

把从图像拾取装置1读取的输出信号按照把它们读出的顺序通过箝位部分2和A/D转换部分3提供给信号输出切换部分4。信号输出切换部分4根据CPU8的指令把位于从图像拾取装置1的左侧屏幕端到有效像素区域10的右端这一区域中的像素输出输送给第一选择器部分7。然后信号输出切换部分4把位于从有效像素区域10中右端的右侧到屏幕右端这一区域中的像素输出(即m个像素的输出)输送给箝位电平计算部分5和第一选择器部分7。换言之，箝位电平计算部分5只接收来自位于有效像素区域10右侧的遮光区域11中的黑电平标准信号。

箝位电平计算部分5的LPF12计算黑电平标准信号的m个像素的平均值以便输送给积分部分13的加法部分13a和寄存器部分13b。加法部分13a把LPF12输送来的n行平均值相加，然后把提取范围的总和(m乘n个像素)输出给减法部分13c。另一方面，在寄存器部分13b接收到多于n行值之前，它一直输出初始值零。因此，减法部分13c把提取范围的所有和作为积分值输出给加法部分13a和除法部分14。

另一方面，当积分部分13从LPF12接收到与第(n+1)行对应的平均值时，加法部分13a在前面刚得到的积分值上加上第(n+1)行的平均值然后输送给减法部分13c。在接收到第(n+1)行的平均值时，寄存器部分13b把第一行的平均值(紧前面的提取范围中顶部一行的输出值)输出给减法部分13c。减法部分13c从加法部分13的输出值(m乘(n+1)范围内的总和)中减去第一行的平均值，以把向下移动一行的提取范围的积分值输出给加法部分13a和除法部分14。随后以这种形式对积分部分13重复一样的操作，这样就顺序输出了作为积分值的提取范围的垂直移动和值。

除法部分14用提取范围的行数(即值n)去除积分部分13的积分值，然后把得到的提取范围的垂直移动平均值作为箝位电平值输出。一方面通过D/A转换部分6把箝位电平值提供给箝位部分2，另一方面通过输入延迟部分(未示出)把箝位电平值提供给第一选择器部分7。然后，箝位部分2根据箝位电平值利用图像拾取装置1中的第(n+1)行的输出信号进行黑电平修正。

如图5所示，这里假定第(n+1)行是有效像素区域10的最上面一行。在这种情况下，使用包括紧前面第n行的m乘n个像素的平均值对第(n+1)行的图像信号和黑电平标准信号进行黑电平修正。因此在第一个实施例中能够进行高精度的黑电平修正，显著减少了由遮光区域中有缺陷像素等造成的不利影响。

在已经经过黑电平修正的第(n+1)行的输出信号中，把与提取范围对应的遮光区域11的黑电平标准信号提供给信号输出切换部分4来给第(n+2)行产生箝位电平值。也就是说，对紧前面一行的黑电平修正总是反映在箝位电平值上。因此，第一个实施例对有效像素区域10能够进行逐步的黑电平修正，而不会在相邻的上下两行间产生箝位电平值的突然变化。

另外，把已经经过黑电平修正的第(n+1)行输出信号提供给第一选择器部分7。如下所述，第一选择器部分7根据下面的CPU8的指令在各个输出之间切换。

也就是说，对于从第(n+1)行的左屏幕端到有效像素区域10的右端的区域，第一选择器部分7输出来自信号输出切换部分4的信号。

另一方面，第一选择器部分7将关于屏幕右侧遮光区域11的右端处的输出切换至箝位电平计算部分5从而输出对应于第(n+1)行的箝位电平值。这样就能够把已经用来对相应行进行黑电平修正的箝位电平值输出到遮光区域11的预定位置(见图6)。

随后，当完成输送箝位电平值后，第一选择器部分7把输出切换回信号输出切换部分4来输出在第(n+1)行一直到右屏幕端的范围内的信号，但是不包括已经记录了其箝位电平值的信号的范围。随后，对每一行用同样的方式重复一样的操作，从而能够输出用来进行黑电平修正并且和有效像素区域10的每行联系起来的箝位电平值。

因此，第一个实施例使得用户能够根据有效像素区域10每行的箝位电平值数据知道图像数据的容许黑电平修正范围。因此，在第一个实施例中，当在计算机上处理图像数据时，由于用户能够使用前述的箝位电平值，所以就便于对亮度进行精细调节。当使用计算机上的软件处理根据第一个实施例的原始数据(箝位电平调节设备输送的数据)时这特别有效。

响应用户的设置等操作，CPU8对根据黑电平标准信号产生的箝位电平值采样并且把得到的箝位电平值作为箝位电平的固定值存储到固定值存储部分15中。在这种情况下，例如响应拍摄光学组件等的变化，在适当的时候，用户能够从固定值存储部分15中选择适合拍照环境的箝位电平固定值来拍照。

当然，用户能够进一步处理根据黑电平标准信号创建的箝位电平值来产生箝位电平的固定值。例如可以假设经过采样的箝位电平值是200LSB。在这种情况下，当用户想要更亮的图像时，用户可以通过把箝位电平的固定值改变为100LSB进行设置，当用户想要更暗的图像时，用户可以通过把箝位电平的固定值改变为300LSB进行设置。在这种情况下，相对于经过采样的箝位电平值，用户能够自行设置箝位电平的固定值。这样就能够相对简单地根据用户的意愿实现对黑电平修正的设置。

[使用箝位电平的固定值作为箝位电平值的情况]

在这种情况下，用户把来自固定值存储部分15的输入设定为第二选择器部分16的输出。在这种情况下，信号输出切换部分4的输出目的地固定到第一选择器部分7。箝位电平计算部分5把存储在固定值存储部分15中的箝位电平的固定值作为箝位电平值输出。根据箝位电平的固定值，箝位部分2对图像拾取装置1的输出信号进行黑电平修正。

另一方面，第一选择器部分7输出来自信号输出切换部分4的关于从左侧屏幕端到有效像素区域10右端这一区域中的信号。同时，第一选择器部分7将关于屏幕右侧遮光区域11的右端处的输出切换到箝位电平计算部分5来输出与相关行对应的箝位电平的固定值。随后，在完成箝位电平的固定值的输出后，第一选择器部分7将输出切换回信号输出切换部分4来输送一直到相应行的右屏幕端范围内的信号，但不包括已经记录了其箝位电平固定值的信号的范围。随后，以这样的方式对每行重复相同的操作，从而能够对应于有效像素区域10的每行输出用来进行黑电平修正的箝位电平值(箝位电平的固定值)。这样就能够实现与上面一样的效果。

[对第二个实施例的解释]

图7的结构图示出了根据第二个实施例的箝位电平调节设备。第二个实施例的箝位电平调节设备是根据遮光区域11的一行的平均值进行黑电平修正的例子。也就是说，第二个实施例根据从LPF12输送来的遮光区域11内一行(m个像素)的平均值对有效像素区域10中的每行产生箝位电平值。第二个实施例的其它结构和操作与第一个实施例一样，这里不再进行重复描述。

第二个实施例能够对应于有效像素区域10的每行输出已经用来进行黑电平修正的箝位电平值。这样就能够对有效像素区域10的每一行使用和箝位电平值相关的信息来处理图像。

[第三个实施例]

图8的功能结构图示出了根据第三个实施例的图像处理设备。这个实施例是图像处理设备组织结构的一个例子，它通过使用个人计算机等来执行图像处理程序。

首先参考图9解释这个实施例要处理的拍摄图像数据的概要。电子照相机所生成的拍摄图像数据包括图像数据和黑电平标准数据。根据来自电子照相机中图像拾取装置的有效像素区域的输出创建图像数据，并且图像数据表示用电子照相机的拍摄光学组件形成的被拍体图像。另一方面，根据遮光区域(光学上的黑色区域)的输出创建黑电平标准数据，遮光区域邻近有效像素区域的外周形成，并且它的表面用遮蔽膜覆盖。

可以把来自图像拾取装置中的遮光区域的输出认为是与没有被拍体光线入射到其上的部分(即被拍体图像的黑色部分)对应的数据。因此电子照相机使用遮光区域的输出对图像数据进行黑电平修正。

在图9的例子中，把电子照相机已经用来对每一水平行进行黑电平修正的箝位数据记录在位于图像数据右侧的遮光区域的部分中(见图9(b))。在图像数据的每一行的端部，记录了已经用来对相应行进行修正的各个箝位数据。在这个实施例中，前述的箝位数据表示水平的黑电平标准数据。一些电子照相机可以用相同的黑电平值对所有行进行修正，或者用相同的黑电平值对多行的组合进行修正。在这些情况中，根据数据单元记录箝位数据来进行处理。

现在解释根据这个实施例的图像处理设备31的结构。图像处理设备31包括微处理器32、存储器33、总线接口部分34、显示驱动器部分35、磁盘驱动部分36和连接各个部分的系统总线37。图像处理设备31还与键盘或定点装置等输入部分38以及显示器39连接。

微处理器32控制图像处理设备31的每个部分并且执行后述的图像处理程序来修正拍摄图像数据的黑电平。存储器33以表格的形式存储拍摄条件(如依赖于照相机类型、拍摄时间和曝光修正的图像拾取装置的特征)和黑电平标准数据的补偿值，其中黑电平标准信号的补偿值根据拍摄条件的组合而变化。用户可以事先用统计的方法或依用户的意愿来确定黑电平标准数据的补偿值。

总线接口部分34对与外设的数据通信进行控制，外设连接图像处理设备31，并且符合USB(通用串行总线)或IEEE1394标准等串行传输标准。显示驱动器部分35把图像输出给显示器39。磁盘驱动部分36在磁光存储介质上读和写数据。

根据第三个实施例的图像处理设备31具有这种形式的结构。下面参考图10的流程图描述根据这个实施例的图像处理程序的过程。

步骤S101：微处理器32从与总线接口部分34连接的存储介质(或自身连接到总线接口部分34上的电子照相机)上或插入磁盘驱动部分36中的磁光存储介质上读取拍摄图像数据。

步骤S102：微处理器32输出图像数据和黑电平标准数据以在显示器39上进行显示。如图11所示，在显示器39的中心显示图像数据的回放图像40。在显示器39上的回放图像40的左侧，具有显示区域41，它显示根据黑电平标准数据的黑电平值的当前值。显示区域41指示与图像数据每个水平行对应的黑电平值。

显示器39上的显示区域41指示出黑电平值的上限“H”和下限“L”(可变的范围)以及每一行的当前黑电平值。如图11所示，在屏幕的垂直方向上显示区域41显示了黑电平值的变化图。显示区域41还指示出用来指定需要的行的指针42。从输入部分38的输入能够使得指针42在每个显示区域内(在图11中用交替的长短划线虚拟地指示出指定的行)移动。在显示器39上显示区域的附近，还指示出了与指针42所指定的行对应的黑电平值的数值。

因此，用户可以在显示器39上的回放图像40和显示区域41上检查根据拍摄图像数据(回放数据)和箝位数据的黑电平值。因此用户能够清楚地知道图像数据的黑电平值的可变范围并且在屏幕的垂直方向上的黑电平值的变化，从而确定是否要进行修正。

步骤S103：微处理器32判断用户是否终止对所显示的回放图像数据进行更改(例如用户是否已经指示要读取其它的拍摄图像数据或终止图像处理程序)。如果用户终止更改(YES)，微处理器32终止对当前拍摄图像数据的处理。这时可以在任何存储介质上存储拍摄图像数据。另一方面，如果用户不终止更改(NO)，微处理器32前进到步骤S104。

步骤S104：微处理器32判断自动修正模式是否是OFF。如果自动修正模式是OFF(YES)，微处理器32前进到步骤S105。另一方面，如果自动修正模式是ON(NO)，微处理器32前进到步骤S106。

步骤S105：在这种情况下，微处理器32根据用户的输入对图像数据进行黑电平修正。用户使用输入部分38操作显示区域41上的指针42以指定黑电平值要改变的行。然后，用户可以在指定的行侧向拖动指针42或者直接输入黑电平值的数值，这样就改变了指定行的黑电平值。

例如，假设图像数据具有12位表示区域(0到4095LSB：数值越大颜色越淡)。这时，如果指定行的黑电平值是200LSB，用200到4095LSB的半色调电平表示回放图像。当用户想要更亮的图像时，增加黑电平值，当用户想要更暗的图像时，减小黑电平值。然后，微处理器32根据进行改变前后的黑电平值之间的差别再次修正图像数据的黑电平，这样就用改变后的黑电平值数据更新在指定行的图像数据的黑电平标准数据。

如果在前述的修正中只对指定行的黑电平进行修正的话，就可能造成这样修正的指定行与回放图像中的周围环境隔离。为了避免这种情况，在对指定行进行黑电平修正时，微处理器32同时也对在预定区域内与指定行相邻的上面和下面几行进行相应的黑电平修正(见图12)。

例如，在离指定行预定范围的行中，微处理器32可以把指定行黑电平值的改变量值乘以一个插值系数所得到的值加到当前的黑电平值上来进行修正。这样就平滑了从指定行到预定范围内的黑电平的变化。前述的插值系数大于0而小于1，并且把它设定为离指定行越远其值也越小。特别优选设定插值系数使得从指定行到预定范围内的黑电平值按照曲线变化。可以使用如样条插值等已知的插值方法来计算插值系数。

当在步骤S105对黑电平进行修正后，微处理器32返回步骤S102在显示器39上显示其黑电平经过再修正的回放图像和经过更新的黑电平值。这样用户就能够确定是否正确地进行了黑电平修正。

步骤S106：在这种情况下，用户的设置使得微处理器32有选择地执行下面(1)到(3)的修正过程。

(1)修正黑视区现象

这里使用的术语“黑视区现象”是指经过黑电平修正的图像显现出相对于其周围环境的暗条纹(见图13)。这种现象的起因是位于用于黑电平修正的遮光区域附近的高亮度被拍体使得杂散光进入靠近高亮度被拍体的遮光区域，从而增加了信号电平。在这种修正模式中，微处理器32执行示于图14的下述操作。

首先，微处理器32计算每一行与其上下相邻行的每一行之间的黑电平标准数据之差(空间变化)(S201)。然后，微处理器32探测奇异点，在奇异点处计算出来的空间变化大于或等于阈值(S202)。包括这个奇异点的那一行对应于黑视区现象的起点(或终点)。然后微处理器32根据在奇异点行的空间变化修正与奇异点(即出现黑视区现象的那一行)对应的区域的黑电平值，从而修正图像数据的黑电平(S203)。在图像处理设备的后处理步骤中使用黑电平标准数据，前述的操作也能够减轻拍摄图像的黑视区现象，从而提供更好的拍摄图像。

(2)黑斑修正

这种修正用来修正由于传感器的灵敏度等的影响出现在电子照相机的图像拾取装置的输出幅度上的局部变形(黑斑)。在这种修正模式中，微处理器32执行图15中示出的下述过程。

首先，微处理器32在垂直方向上以一定的间距对黑电平值采样来计算各条黑电平标准数据之间的差别(空间变化)(S301)。然后，微处理器32把在给定采样点处的黑电平值设定为补偿值(S302)。微处理器32把基于每行空间变化的一个值加在S302的补偿值上来计算每行的黑斑修正系数(S303)。然后微处理器32对每行都从黑电平值中减去黑斑修正系数从而修正图像数据的黑电平(S304)。在图像处理设备的后处理步骤中使用黑电平标准数据，前述的操作也能够对屏幕上的垂直方向上进行黑斑修正，从而提供更好的拍摄图像。

(3)用基于拍摄条件的补偿值做修正

在这种修正模式中，微处理器32根据用户事先指定的拍摄条件(如照相机的类型、拍摄时间和曝光修正等)的设置从存储器33中读取黑电平标准数据的补偿值。然后微处理器32根据补偿值修正图像数据的黑电平。在图像处理设备随后进行的后处理步骤中也能够利用前述的操作以简单的方式进行根据拍摄条件的不同而不同的黑电平修正，从而很容易提供用户想要的拍摄图像。

在步骤S106中进行黑电平修正后，微处理器32移动到步骤S102在显示器39上显示其黑电平经过再修正的回放图像和更新后的黑电平值。这样就使得用户能够确定是否已经正确地进行了黑电平修正。如果需要进一步的修正，可以在S105中进行手动修正从而实现用户想要的拍摄图像。

[对第四个实施例的解释]

图16示出了根据第四个实施例的图像处理程序的显示窗口。第四个实施例是第三个实施例的一种改进形式，它们的区别在于使用箝位数据对图像数据的每一水平行进行黑电平修正，并且使用遮光区域的数据对每一垂直列执行修正操作。在附图中，用类似的标号表示与第三个实施例一样的部件并且不再重复解释。

根据第四个实施例的微处理器32从位于有效像素区域上面或下面的遮光区域中的原始数据中创建与每一垂直列对应的黑电平标准数据。在图16中回放图像40上面的显示器39的上部，提供一个显示区域41，其中对图像数据的每一垂直列显示黑电平值。

第四个实施例使得用户能够对每个垂直列操作显示区域41中的指针42从而改变给定列的黑电平值，这样就再次修正了图像数据的黑电平。覆盖与图像数据的垂直方向对应的黑电平值并且把它以给定的格式存储在数据区域中与遮光区域对应的未使用部分中。

另外，第四个实施例能够改变图像数据在垂直方向的黑电平值，这样除了能够对穿越屏幕左右端的黑斑进行修正外，还能够对穿越屏幕上下端的“图象浮散”进行修正。这里的术语“图象浮散”是指CCD捕获的高亮度被拍体使得电子超过像素的饱和量，导致电子沿着CCD的读取线溢出到邻近的像素中的现象(见图17)。

微处理器32能够用与前述黑视区现象几乎相同的步骤来修正图象浮散。也就是说，微处理器32计算每一列和在左右与它相邻的每一列的黑电平标准数据之间的差别(空间变化)。然后，微处理器32探测奇异点，在奇异点处计算出来的空间变化大于或等于阈值。包括这个奇异点的那一列对应于图象浮散的起点(或终点)。然后微处理器32根据空间变化改变与奇异点(即出现图象浮散的那一列)对应的区域内的黑电平值，从而修正图像数据的黑电平。

如果通过从黑电平值中减去奇异点列的空间变化来进行图象浮散修正，那么修正后的部分在高亮度被拍体处会表现为暗条纹，这样就给出了不真实的图像(见图18)。所以在进行图象浮散修正时，不使用奇异点列的空间变化作为修正值，而是优选使用空间变化乘给定的因子的值(如空间变化的50％到80％的值)作为修正值。在随后由图像处理设备进行的后处理步骤中，前述的操作能够减轻穿越屏幕上下端的图象浮散，从而提供更好的拍摄图像。

[实施例的补充项]

本发明不限于上述的实施例，无需偏离本发明的精神和范围就可以进行各种改进。可以对一部分或所有部件进行改进。

(1)例如，在第一个和第二个实施例中，从屏幕右端的遮光区域产生箝位电平值。但是，也可以把提取范围设置在屏幕左端的遮光区域来提供提取范围的垂直方向移动平均值作为箝位电平值。在这种情况中，一样能够包括与在提取范围中要修正的有效像素区域同一行的遮光区域来产生箝位电平值。

(2)另外，在第一个和第二个实施例中，对箝位电平值的输出针对每一行与位于屏幕右侧的遮光区域11的右端联系起来。但是本发明不限于这种输出箝位电平值的方法。例如，为了把有效像素区域的每一行和箝位电平值之间的关系写在有效像素区域下面的一部分遮光区域上或者写在最终图像数据的给定标记区域上，可以在箝位电平计算部分5等中给每一行提供暂时存储箝位电平值的存储器(未示出)。图5中对提取范围的设置只是示例性的。当然可以根据需要改变提取范围中水平像素的数目m和行数n。

(3)在第一个和第二个实施例中，示出的图像拾取装置1采用了X-Y寻址方案(如CMOS或LBCAST)。但是，也能够使用采用顺序电荷传送方案(如CCDs)的图像拾取装置1。

(4)在第三个实施例中，为了对黑视区、黑斑和图象浮散现象进行修正，也能够使用用户执行的手动修正(S105)。

在第三个和第四个实施例中，解释了使用计算机上的图像处理设备的例子。但是，例如也可以在电子照相机上执行前述的程序，从而能够在电子照相机上自动对所捕获的图像的黑视区现象或图象浮散进行修正。在这种情况下，并不需要总是把黑电平值显示出来。

为了理解的方便，下面另外用通用的表述描述前述实施例的效果。

上述的箝位电平调节设备在垂直方向上移动遮光区域中多个水平行的提取范围，根据提取范围的移动平均值来产生与有效像素区域的每个水平行对应的箝位电平值。因此，即使遮光区域的某个特定水平行中存在有缺陷的像素，也一样能够进行高精度的黑电平修正，而且能够显著降低有缺陷像素等的不利影响。

另外，前述的箝位电平调节设备能够对应于有效像素区域的每个水平行输出已经对图像信号进行过黑电平修正的箝位电平值。因此，用户能够根据图像的每个水平行的箝位电平值数据调节图像的亮度，从而很容易执行增强的精细图像处理。

前述的图像处理设备或图像处理程序能够把电子照相机进行黑电平修正的黑电平标准数据和图像数据联系起来一起显示。这样用户就能够根据电子照相机进行的黑电平修正的信息来调节屏幕的亮度，因此，用户能够很容易地使用计算机等在交互图像处理中进行增强的精细黑电平修正。当在计算机上使用软件处理电子照相机的原始数据(图像拾取装置输送的数据)时这特别有效。

Claims (7)

1.一种箝位电平调节设备，包括：

一个图像拾取装置，它包括产生图像信号的有效像素区域和围绕所述的有效像素区域形成以产生黑电平标准信号的遮光区域；

一个箝位电平计算部分，它对所述遮光区域中的多个水平行的所述黑电平标准信号进行相加，直到被积分的行数达到提取范围的行数，以输出积分值，当提供的所述黑电平标准信号超过所述提取范围的行数时，通过把所述提取范围中顶行的输出值从积分值中减去来顺序更新所述积分值以便输出，用预定值去除所述积分值从而产生所述提取范围中的黑电平标准信号的垂直移动平均值，并且根据垂直移动平均值产生与所述的有效像素区域中每个水平行对应的箝位电平值；和

一个箝位部分，它根据所述的箝位电平值修正所述的图像信号的黑电平。

2.根据权利要求1所述的箝位电平调节设备，其中所述的箝位电平计算部分包括：

一个低通滤波器，它减少所述遮光区域中每个水平行的所述黑电平标准信号的高频成分，其中

所述箝位电平计算部分把来自所述低通滤波器的输出值相加，直到被积分的行数达到所述的提取范围的行数，以输出所述提取范围的积分值，当提供所述的低通滤波器的输出值超过所述提取范围的行数时，所述箝位电平计算部分通过把所述提取范围中顶行的输出值从积分值中减去来顺序更新所述的积分值以便输出。

3.根据权利要求2所述的箝位电平调节设备，其中：

所述的箝位电平计算部分包括：

一个加法部分，它把来自所述低通滤波器的输出值相加以便输出，直到被积分的行数至少达到所述的提取范围内的行数，

一个寄存器部分，它以先进先出的形式为基础存储来自所述的低通滤波器的输出值，直到被积分的行数达到所述的提取范围内的行数，以便顺序输出，和

一个减法部分，它从所述的加法部分的输出值中减去所述的寄存器部分的输出值从而计算所述的积分值并且把所述的积分值输出给所述的除法部分；和

所述的积分值提供回所述的加法部分从而顺序输出的所述积分值变成所述提取范围的垂直移动和。

4.根据权利要求1所述的箝位电平调节设备，其中所述的箝位电平计算部分从限定在所述有效像素区域的最上面一个水平行上面的所述遮光区域中的所述提取范围产生与所述的最上面一个水平行对应的箝位电平值。

5.根据权利要求1或4所述的箝位电平调节设备，进一步包括：

一个固定值存储部分，它存储已经预设定用来修正所述的图像信号的黑电平的箝位电平的固定值，和

一个选择部分，它根据用户的输入选择所述的箝位电平的固定值和所述的垂直移动平均值中的任一个值作为所述的箝位电平值输出。

6.一种电子照相机，它包括根据权利要求1所述的箝位电平调节设备。

7.一种电子照相机，它包括根据权利要求4所述的箝位电平调节设备。

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