CN1984242B - 图像数据处理电路和图像数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种图像数据处理电路和图像数据处理方法，其能够通过抑制在从固态图像拾取器件输出的图像数据中包括的暗电流成分信号对行的依赖性等来高精度地确定与图像中黑色部分相对应的参考信号电平。参考暗电流成分数据保存单元选择来自固态图像拾取器件的参考行，并且保存参考行的暗电流成分作为首行平均值。暗电流成分数据和有效像素数据以行为单位顺序输入减法电路。差分电路获得在先行中所包括的暗电流成分数据相对于首行平均值的改变量作为检测值。减法电路从输入的暗电流成分数据和有效像素数据中减去所述检测值。

Description

图像数据处理电路和图像数据处理方法

技术领域

本发明涉及图像数据处理电路和图像数据处理方法。更具体而言，本发明涉及适合于校正固态图像拾取器件(如数字静态照相机或数字视频摄像机)的输出中的光学黑色部分的图像处理。

背景技术

在视频摄像机等中，CCD(电荷耦合器件)被用作图像拾取器件。CCD的输出不仅包括在光落在CCD的感光表面上时生成的光电转换输出，还包括即使在没有光时也会发生的暗电流成分。由于在有效像素被读取的同时暗电流也流动，因此信号电平整体变高。这引起了整个图像变白而黑色部分变灰的问题。为了避免这种现象，进行了被称为OB(光学黑)校正的校正。具体而言，在CCD中提供被掩蔽的OB(光学黑)区域，测量OB区域的信号电平，并且获得箝位电平。之后，执行从有效像素的信号中减去箝位电平的处理。通过该处理，暗电流成分被消除，并且只有光电转换输出可以被提取。

图11是日本未审查专利申请No.2000-156822的箝位电路的框图。比较电路100计算相邻行的箝位电平之间的差分值“diff”，计算相邻行的箝位电平的差的绝对值“abs”，将绝对值“abs”与预定规格“m”相比较，并且生成用于选择器116的控制信号。在绝对值“abs”等于或小于规格“m”(abs≤m)的情况下，选择输入端116a。在绝对值“abs”大于规格“m”(abs＞m)并且箝位电平之间的差分值“diff”大于0(diff＞0)的情况下，选择输入端116b。当相邻行的箝位电平之间的差的绝对值在预定范围内时，从积分和平均电路106输出的每行的箝位电平被原样使用。当绝对值大于预定范围时，其被更新+1或-1。这样，箝位电平以行为单位被更新。

作为上述相关技术，公开了日本未审查专利申请No.2003-319267。

发明内容

然而，在日本未审查专利申请No.2000-156822的箝位电路中，箝位电平只能每行更新+1或-1。在OB区域中的信号电平的改变量在行之间超过了箝位电平+1或-1的情况下，会发生无法执行OB校正的情形，这是一个问题。另外，在OB区域中的信号电平的改变量在箝位电平内时，OB校正的精度恶化，这也是一个问题。当更新箝位电平的间隔变窄(例如，到±0.5)以增大OB校正的精度时，可校正范围变窄，会发生这样的情况：即电路无法处理行之间的箝位电平差很大的情形，这是一个问题。还有另一个问题，即随着CCD的像素数目的增大，OB区域的信号电平以行为单位改变的特性(对行的依赖性)变得更加明显。当OB区域的信号电平对行具有依赖性时，在减去通过在后续图像处理中测量OB区域的信号电平所获得的箝位电平时，会发生暗电流成分无法完全消除的情形。

本发明用来解决至少一个背景技术中的缺点。根据本发明，可以执行高精度校正以便抑制在从固态图像拾取器件输出的图像数据中包括的暗电流成分信号在各行之间的差异以及对行的依赖性，并且可以防止行闪烁的发生。因此，高精度地确定了对应于图像中黑色部分的参考信号电平，并且可以利用所确定的参考信号电平校正所有有效像素的信号。

为了实现上述目的，提供了一种固态图像拾取器件的图像数据处理电路，从所述固态图像拾取器件以行为单位顺序输出暗电流成分信号和像素信号，所述电路包括：第一保存电路，其用于保存参考行的暗电流成分信号作为参考暗电流成分信号；第一减法电路，暗电流成分信号和像素信号以行为单位顺序输入所述第一减法电路；以及差分电路，其用于获得在输入第一减法电路的行之前从固态图像拾取器件输出的在先行中包括的暗电流成分信号相对于参考暗电流成分信号的改变量作为暗电流改变量，其中第一减法电路从输入的暗电流成分信号和像素信号中减去暗电流改变量。

固态图像拾取器件的示例是CCD传感器和CMOS传感器。像素信号从有效像素区域输出。暗电流成分信号是根据在没有光落在固态图像拾取器件的感光表面上时生成的电流成分的信号。暗电流成分也被包括在像素信号中。因此，对于在同一行中像素信号和暗电流成分信号之间的关系，暗电流成分信号表示包括在像素信号中的暗电流成分。

第一保存电路保存参考行的暗电流成分信号作为参考暗电流成分信号。一行或多行可用作参考行。参考行并不限于固态图像拾取器件中的首行。暗电流成分信号和像素信号以行为单位顺序输入第一减法电路。差分电路获得在输入第一减法电路的行之前从固态图像拾取器件输出的在先行中包括的暗电流成分信号相对于参考暗电流成分信号的改变量作为暗电流改变量。一行或多行可用作在先行。第一减法电路从输入的暗电流成分信号和像素信号中减去暗电流改变量。

通过减法处理，暗电流成分信号的值和包括在像素信号中的暗电流成分的值可以根据参考暗电流成分信号来校正。结果，暗电流成分的值可被设为预定值。例如，可以抑制暗电流对行的依赖性，例如暗电流根据行数的增加而增大/减小，并且暗电流成分信号的值和包括在像素信号中的暗电流成分的值在各行之间变化。因此，在随后的图像处理阶段，不发生各行之间的差异和对行的依赖性，并且暗电流成分信号可以从像素信号中消除。从而，可以高精度地确定对应于图像中黑色部分的参考信号电平，并且可以利用所确定的参考信号电平校正所有的像素信号。

第一减法电路从像素信号和暗电流成分信号中减去暗电流改变量。因此，无论暗电流改变量多少，每行中暗电流成分信号的值都可以根据参考暗电流成分信号高精度地进行校正。结果，暗电流成分的值可被设为一个预定值。

本发明的以上和其他的目的和新颖特征从下面结合附图的详细描述中会变得更加清楚。然而，应当理解，附图仅用于示例目的，不应当理解为对本发明的限制。

附图说明

图1示出了本发明的原理；

图2是图像数据处理电路10的电路图；

图3示出了隔行扫描型CCD传感器的R场；

图4是图像数据处理电路10的时序图(No.1)；

图5是图像数据处理电路10的时序图(No.2)；

图6示出了暗电流成分数据DD和行计数值LC之间的关系(No.1)；

图7是图像数据处理电路10a的电路图；

图8示出了暗电流成分数据DD和行计数值LC之间的关系(No.2)；

图9示出了逐行扫描型CCD传感器5p；

图10示出了暗电流成分数据DD和行计数值LC之间的关系(No.3)；以及

图11是根据传统技术的箝位电路的框图。

具体实施方式

下面参考图1至10详细描述本发明的图像数据处理电路和图像数据处理方法的实施例。图1示出了本发明的原理。校正电路1G具有参考暗电流成分数据保存单元2G、差分电路3G和减法电路4G。固态图像拾取器件5G在一帧中具有多行。每行具有用于获得有效像素数据ED的有效像素区域和用于获得暗电流成分数据DD的光掩蔽区域。从固态图像拾取器件5G输出有效像素数据ED和暗电流成分数据DD。由于在有效像素区域中也生成暗电流，因此暗电流成分数据DD示出了与包括在从同一行输出的有效像素数据ED中的暗电流成分同等的值。

参考暗电流成分数据保存单元2G选择固态图像拾取器件5G中的参考行，并将参考行的暗电流成分保存为首行平均值RD。优选地将从固态图像拾取器件5G中输出的首行设为参考行。暗电流成分数据DD和有效像素数据ED以行为单位顺序输入减法电路4G。差分电路3G获得在输入减法电路4G的行(该行的暗电流成分数据DD和有效像素数据ED被输入)之前从固态图像拾取器件5G中输出的在先行中包括的暗电流成分数据DD相对于首行平均值RD的改变量作为检测值OBLD。减法电路4G从输入的暗电流成分数据DD和有效像素数据ED中减去检测值OBLD。从减法电路4G输出通过减法获得的校正后像素数据CPD。

这样，以行为单位获得的检测值OBLD可以从每行的有效像素数据ED和暗电流成分数据DD中减去。因此，在暗电流成分数据DD以行为单位增大/减小的情况下，每行的暗电流成分数据DD的值也可以根据首行平均值RD被校正。因此，可以抑制各行之间暗电流成分数据DD的变化和暗电流成分数据DD对行的依赖性。在随后的图像处理阶段，各行之间不存在变化并且没有行依赖性，并且暗电流成分数据DD可以从有效像素数据ED中消除。从而，高精度地确定了对应于图像中黑色部分的参考信号电平，并且可以用所确定的参考信号电平来校正所有的有效像素数据ED。

下面参考图2描述根据本发明第一实施例的图像数据处理电路10。图像数据处理电路10具有R场的CCD传感器5R、定时发生器7、AD转换器11、校正电路1和帧OB校正单元14。校正电路1具有检测器12和行OB校正单元4。

图3示出了隔行扫描型CCD传感器5R中的R场。在CCD传感器5R中，行的数目是20，并且每行有8个像素。有效区域EA和OB区域OA被寄存器(未示出)预设在CCD传感器5R中。有效区域EA是用于获得有效像素数据ED的区域。OB区域OA是作为被掩蔽像素区域的OB(光学黑)部分，并且是用于获得暗电流成分数据DD的区域。CCD传感器5R输出模拟像素数据APD。AD转换器11将模拟像素数据APD转换为数字数据，并且输出数字数据作为像素数据PD。像素数据PD包括有效像素数据ED和暗电流成分数据DD。对于隔行扫描型CCD传感器中的B场，也提供了图像数据处理电路。由于电路配置类似于R场的图像数据处理电路的配置，因此这里不再重复其详细描述。

更新频率设置值OBLSET被输入定时发生器7。像素时钟PCLK、垂直同步信号VD和水平同步信号HD从定时发生器7输出，并且被输入CCD传感器5R、行OB校正单元4、检测器12和帧OB校正单元14。更新信号US也从定时发生器7输出，并且被输入寄存器17。

检测器12具有行平均电路19、OB帧检测电路18、参考平均值生成电路2、测量平均值生成电路16、差分电路3和寄存器17。从AD转换器11输出的像素数据PD和从OB帧检测电路18输出的OB区域检测信号OAS被输入到行平均电路19。从行平均电路19输出的暗电流平均值LAV被输入参考平均值生成电路2和测量平均值生成电路16。参考平均值生成电路2具有由8个触发器FF构成的移位寄存器和参考平均值计算电路31。首行平均值RD从参考平均值计算电路31输出。类似地，测量平均值生成电路16具有由8个触发器FF构成的移位寄存器和测量平均值计算电路32。在先行平均值ADD从测量平均值计算电路32输出。

差分电路3具有计算电路8和寄存器17。首行平均值RD和在先行平均值ADD被输入计算电路8。计算电路8计算在先行平均值ADD相对于首行平均值RD的改变量作为改变量DV。当改变量DV是正值时，计算电路8将改变量DV输出到寄存器17。另一方面，当改变量DV是负值时，钳位到“0”的改变量DV被输出到寄存器17。在已知改变量DV应当总是正值的情况下，改变量DV可以通过钳位操作防止变为错误值。因此，可以防止行闪烁的发生。改变量DV和更新信号US被输入寄存器17。从寄存器17输出检测值OBLD。

行OB校正单元4具有减法电路13、限制器15和选择器24。限制器15具有比较器21、箝位电路22和存储介质23。从存储介质23输出的最后一次的校正值LOD和检测值OBLD被提供到比较器21。限制信号LS从比较器21输出。箝位电路22将校正值OD输出到减法电路13和存储介质23。像素数据PD被输入减法电路13，并且校正后像素数据CPD被输出。选择器24选择像素数据PD或校正后像素数据CPD，并且将所选数据输出到帧OB校正单元14。

帧OB校正单元14具有SDRAM 41、暗电流值积分电路42、平均电路43和暗电流值校正电路44。行OB校正单元4的输出端连接到SDRAM41和暗电流值积分电路42。从暗电流值积分电路42输出的经积分暗电流值IOB被输入平均电路43。从平均电路43输出的经平均暗电流值AOB被输入暗电流值校正电路44。SDRAM 41的输出端平均电路43的输出端连接到暗电流值校正电路44。校正后像素数据CCPD从暗电流值校正电路44输出，并且被提供到后一阶段中的电路(未示出)。

下面描述图像数据处理电路10的动作。有效像素数据ED和暗电流成分数据DD以从行1到行20的顺序从R场的CCD传感器5R输出。作为示例，描述每行中的暗电流成分数据DD的值正比于行计数值LC而逐1增大的情形，如图6中的虚线(校正前)所示。

下面利用图4的时序图描述检测器12的操作。在时刻t1，响应于从定时发生器7提供的垂直同步信号VD的上升沿，传感器5R开始数据捕捉。在时刻t2，响应于水平同步信号HD的上升沿，行计数器(未示出)的行计数值LC被设为1。行计数器是指示像素数据PD的垂直地址的计数器，并且行计数值LC响应于水平同步信号HD的上升沿而增大。

响应于像素时钟PCLK，像素数据PD基于像素数据为单位输出。像素计数器(未示出)是指示像素数据PD的水平地址的计数器。像素计数值PC响应于像素时钟PCLK的上升沿而增大。

OB帧检测电路118在像素计数值PC是7和8的时间段(箭头Y1)中将高电平的OB区域检测信号OAS输出到行平均电路19。该信号向行平均电路19告知行1中属于CCD传感器5R中的OB区域OA的第七和第八像素的数据(图3)输入。根据OB区域检测信号OAS，行平均电路19捕捉行1中属于OB区域OA的第七和第八像素中的暗电流成分数据DD，获得第七和第八像素的暗电流成分数据DD的平均值，并输出所得到的值作为暗电流平均值LAV。这样，行平均电路19执行以下操作：只选择性地从所输入的像素数据PD接收暗电流成分数据DD并计算暗电流平均值LAV。

在时刻t3，响应于水平同步信号HD的上升沿，行1的像素数据PD的输入完成，行2的像素数据PD的输入开始。在行平均电路19中，获得了行1中的暗电流平均值LAV(＝1)。所获得的暗电流平均值LAV被提供到参考平均值生成电路2中的第一级的触发器FF和测量平均值生成电路16中的第一级的触发器FF。

下面利用图5的时序图描述参考平均值生成电路2和测量平均值生成电路16的操作。参考平均值生成电路2执行计算行1至8的暗电流平均值LAV的平均值并将计算结果保存为首行平均值RD的操作。测量平均值生成电路16执行计算所选行和所选行之前的7行中的暗电流平均值LAV的平均值并将计算结果输出作为在先行平均值ADD的操作。

首先，在时间段TT10中，参考平均值生成电路2的移位寄存器获得行1的暗电流平均值LAV的积分值IV1(＝1)(区域A10)。参考平均值计算电路31计算首行平均值RD(＝1)。类似地，测量平均值生成电路16的移位寄存器在时间段TT10中获得行1的暗电流平均值LAV的积分值IV2(＝1)(区域A11)。测量平均值计算电路32计算在先行平均值ADD(＝1)。如上所述，在时间段TT10中，首行平均值RD和在先行平均值ADD都等于1。

计算电路8计算在先行平均值ADD相对于首行平均值RD的改变量，并且获得了改变量DV＝0(箭头Y10)。改变量DV响应于更新信号US而寄存在寄存器17中(箭头Y11)。检测值OBLD(＝0)从寄存器17输出到行OB校正单元4。

类似地，到时刻t10，暗电流平均值LAV如2、3、4...7增大，积分值IV1和IV2如3、6、10...28增大。首行平均值RD和在先行平均值ADD如1.5、2、2.5...4增大，而改变量DV保持为0。

当行8的像素数据PD的输入在时刻t10完成时，首行平均值RD的捕捉完成，并且积分值IV1的更新停止。因此，在时刻t10之后，首行平均值RD的值被设为恒定值4.5(箭头Y12)。

当行9的输入在时刻t11完成并且程序移动到行10的输入时，测量平均值生成电路16获得行2至9的在先行平均值ADD(＝5.5)(区域A12)。然后，改变量DV的值变为1(＝5.5-4.5)(箭头Y13)。由于改变量DV(＝1)是正值，因此计算电路8将1的改变量DV输出到寄存器17。响应于更新信号US，寄存器17捕捉改变量DV(＝1)(箭头Y16)。因此，检测值OBLD被设为1。

下面描述行OB校正单元4的操作。从寄存器17输出的检测值OBLD被输入行OB校正单元4的限制器15。限制器15是用于限制当前行的校正值OD以便不使紧邻在先行的校正值OD发生大的改变的电路。首先，比较器21获得当前被输入减法电路13的行的检测值OBLD相对于保存在存储介质23中的最后一次的校正值LOD的改变量VV。比较器21确定改变量VV的增大是否超过了增大允许值OBLTH，并且确定改变量VV的减小是否超过了减小允许值OBLTL。

在改变量VV的增大超过了增大允许值OBLTH的情况下，该事实被限制信号LS告知箝位电路22。箝位电路22将通过将增大允许值OBLTH加上最后一次的校正值LOD所获得的值设为当前行的校正值OD，并且将校正值OD输出到减法电路13和存储介质23。在改变量VV的减小超过了减小允许值OBLTL的情况下，该事实被限制信号LS告知箝位电路22。箝位电路22将通过从最后一次的校正值LOD减去减小允许值OBLTL所获得的值设为当前行的校正值OD，并且将校正值OD输出到减法电路13和存储介质23。在改变量VV落入增大允许值OBLTH和减小允许值OBLTL的范围内的情况下，箝位电路22将检测值OBLD自身设为当前行的校正值OD，并且将校正值OD输出到减法电路13和存储介质23。

下面描述行10的像素数据PD被输入减法电路13的情形。例如，描述增大允许值OBLTH被设为2且减小允许值OBLTL被设为-2的情形。比较器21获得行10的检测值OBLD(＝1)相对于保存在存储介质23中的行9的最后一次校正值LOD(＝0)的改变量VV(＝1)。由于改变量VV是1，落入增大允许值OBLTH和减小允许值OBLTL的范围内，因此箝位电路22采用检测值OBLD(＝1)作为当前行的校正值OD(图5中箭头Y17)。校正值OD被输出到减法电路13和存储介质23。减法电路13从输入的行10的像素数据PD中减去校正值OD(＝1)。如图6所示，通过该操作，行10中的暗电流成分数据DD从9减小为8(箭头Y21)。

类似地，在行11、12、13...和20中，校正值OD＝2、3、4...和11被分别从暗电流成分数据DD＝10、11、12...和19中减去(箭头Y22至Y25)。因此，在行计数值LC为10或更大值时，暗电流成分数据DD的值可以设为预定值(＝8)。

参考平均值生成电路2通过计算行1至8的暗电流平均值LAV的平均值来保存首行平均值RD。差分电路3获得在其数据被提供到减法电路13的行(例如行10)之前从CCD传感器5R输出的在先行(例如从行2到行9的8行)的在先行平均值ADD，并且获得在先行平均值ADD相对于首行平均值RD的改变量作为检测值OBLD。减法电路13从减法电路13获得的行(行10)的有效像素数据ED和暗电流成分数据DD中减去检测值OBLD。通过该操作，减小了各行之间包括在有效像素数据ED中的暗电流成分的差异，并且减小了各行之间暗电流成分数据DD的差异。通过顺序更新来自在先行和数据被输入减法电路13的行的数据，各行之间暗电流成分的差异可以从图像的一帧的数据中消除。

下面描述帧OB校正单元14的动作。通过消除各行之间暗电流成分数据DD的差异和对行的依赖性所获得的校正后像素数据CPD从行OB校正单元4输出，并被输入帧OB校正单元14的SDRAM 41和暗电流积分电路42。SDRAM 41从输入的校正后像素数据CPD中捕捉属于有效区域EA的校正后有效像素数据CED的数据。暗电流值积分电路42从校正后像素数据CPD中选择性地捕捉属于OB区域OA的校正后暗电流成分数据CDD，对数据积分，并且输出暗电流积分值IOB。在图6中，行1至20的暗电流积分值IOB的值是144(图6中的阴影区域)。平均电路43计算OB区域OA中每个像素的平均暗电流值AOB。在图6中，平均暗电流值AOB是7.2。暗电流值校正电路44逐个像素地从在SDRAM 41中捕捉的校正后有效像素数据CED中减去平均暗电流值AOB。如上所述，由于平均暗电流值AOB指示包括在图像的一帧的校正后有效像素数据CED中的暗电流成分的值，因此暗电流成分被完全从校正后像素数据CCPD中消除。很明显，帧OB校正单元14不仅在校正后像素数据CPD被输入的情况下执行上述校正操作，在像素数据PD被输入的情况下也执行上述校正操作。

对于CCD传感器的B场，提供了类似于图像数据处理电路10的电路，并且执行了类似的操作，但是这里不给出其详细描述。通过组合从R场输出的校正后像素数据CCPD和从B场输出的校正后像素数据CCPD，形成了一副图像。此后，在后级的电路(未示出)中执行各种图像处理。

如上详细所述，在根据第一实施例的图像数据处理电路10中，行10至20的暗电流成分信号的值可以由校正电路1根据首行平均值RD校正。结果，行10至20的暗电流成分信号的值被调整为预定值(＝8)。因此，在存在暗电流成分数据DD对行的依赖性(其中，暗电流成分数据DD正比于行计数值LC的增大而增大/减小)的情况下，这种影响也可以由校正电路1抑制。因此，在通过帧OB校正单元14从图像的一帧的数据中消除了暗电流成分之后，可以消除暗电流成分，而不存在行的依赖性。从而，以高精度确定了对应于图像中黑色部分的参考信号电平，并且可以利用确定的参考信号电平校正所有的有效像素数据ED。

减法电路13从当前被输入减法电路13的行的有效像素数据ED和暗电流成分数据DD中减去检测值OBLD自身。因此，无论检测值OBLD多少，暗电流成分数据DD的值都可以根据首行平均值RD被高精度地调整为预定值。

参考平均值生成电路2使用行1至8的暗电流平均值LAV的平均值作为首行平均值RD。测量平均值生成电路16使用所选行和所选行之前的7行的暗电流平均值LAV的平均值作为在先行平均值ADD。因此，即使在暗电流成分数据DD中包括由缺陷像素等引起的不正常值的情况下，首行平均值RD和在先行平均值ADD也不会由于该不正常值而发生大的波动。即，通过使用8行的值的平均值作为首行平均值RD和在先行平均值ADD中的每一个，获得了LPF的效果。其防止了暗电流平均值LAV在各行之间急剧波动。因此，在以行为单位执行OB校正的情况下，也可以防止行闪烁的发生。

在限制器15中，当前被输入的行的校正值OD相对于最后一次的校正值LOD的增大/减小值被设为不超过增大允许值OBLTH或减小允许值OBLTL。由于增大/减小校正值OD的步骤可以限制在预定范围内，因此防止了校正值OD的急剧波动。因此，可以防止行闪烁的发生。

下面参考图7描述根据本发明第二实施例的图像数据处理电路10a。图像数据处理电路10a除了具有图2中所示的图像数据处理电路10的组件之外，还具有模拟减法电路51和模拟前端选择器25。由模拟减法电路51、模拟前端选择器25和AD转换器11形成了模拟前端52。从CCD传感器5R输出的模拟像素数据APD和从寄存器17输出的检测值OBLD被输入模拟减法电路51。校正允许信号OBLEN2、从模拟减法电路51输出的经减法像素数据SPD和从CCD传感器5R输出的模拟像素数据APD被输入模拟前端选择器25。模拟前端选择器25的输出被输入AD转换器11。更新信号US在定时发生器7对行计数值LC每计数四次时被输入寄存器17。由于其他配置类似于图2中所示的图像数据处理电路10的配置，因此这里不再重复其详细描述。

下面参考图8描述图像数据处理电路10a中模拟前端52的动作。图8示出了暗电流成分数据DD和行计数值LC之间的关系。首先，当允许在模拟前端52中进行减法处理的校正允许信号OBLEN2被从控制电路(未示出)提供到模拟前端选择器25时，模拟前端选择器25选择并输出经减法像素数据SPD。当不允许在减法电路13中进行减法处理的校正允许信号OBLEN1被从控制电路(未示出)提供到选择器24时，选择器24选择并输出像素数据PD，从而使减法电路13被旁路。当行计数值从9变为10时，行2至9的值的在先行平均值ADD(＝5.5)从测量平均值生成电路16输出。从计算电路8输出的改变量DV的值被设为“1”。由于寄存器17根据更新信号US捕捉为1的改变量DV，因此检测值OBLD变为“1”。模拟减法电路51从所输入的行10的有效像素数据ED和暗电流成分数据DD中减去校正值OD(＝1)。如图8所示，通过该计算，行10的暗电流成分数据DD的值从“9”减小为“8”(箭头Y31)。

更新信号US被更新频率设置值OBLSET预设为对行计数值LC每计数四次时输入。更新频率设置值OBLSET可以根据模拟前端52的运行速度确定。因此，寄存器17在行计数值LC从10至13的时间段TT31中并不捕捉改变量DV，从而检测值OBLD被固定在“1”。从而，检测值OBLD在行11至13中被固定在“1”(箭头Y32至Y34)。

随后，当行计数值LC从13变为14时，行6至13的值的在先行平均值ADD(＝9.5)从测量平均值生成电路16输出。从计算电路8输出的改变量DV的值被设为“5”。由于寄存器17根据更新信号US捕捉为5的改变量DV，因此检测值OBLD被设为“5”。通过计算，检测值OBLD在行计数值LC从14至17的时间段TT32中被固定在“5”。因此，如图8所示，检测值OBLD(＝5)被从行14至17的暗电流成分数据DD中减去(箭头Y35至Y38)。

类似地，在行计数值LC从18至20的时间段TT33中，检测信号OBLD的值被固定在“9”。因此，如图8所示，检测值OBLD(＝9)被从行18至20的暗电流成分数据DD中减去(箭头Y39至Y41)。

模拟前端选择器25根据校正允许信号OBLEN2选择从模拟减法电路51输出的经减法像素数据SPD，并将其输出到AD转换器11，像素数据SPD被AD转换器11转换为数字数据。选择器24根据校正允许信号OBLEN1选择从AD转换器11输出的像素数据PD，并将像素数据PD输出到帧OB校正单元14。因此，减法电路13被旁路。

从以上内容可以理解，在根据本发明的校正电路1中，从输出自CCD传感器5R的数据中减去检测值OBLD的处理既可以在行OB校正单元4中以数字方式执行，也可以在模拟前端52中以模拟方式执行。因此，在具有校正电路1的图像数据处理装置中，在必要时可以选择性地进行数字处理的OB校正和模拟处理的OB校正。从而，电路设计可以具有灵活性。

在模拟前端52很慢并且检测值OBLD不能每行更新的情况下，检测值OBLD的更新频率可以通过适当地改变更新信号US的发送频率来调整。从而，可以消除暗电流成分数据DD在各行之间的差异和对行的依赖性。

很明显，本发明并不限于前述实施例，而是可以在不脱离本发明的要点的前提下进行各种改进和修改。尽管在实施例中描述了隔行扫描型CCD传感器，但是本发明并不限于隔行扫描型CCD传感器。很明显，本发明也可适用于逐行扫描型CCD。在图9中示出了逐行扫描型CCD传感器5p。CCD传感器5p具有这样一种配置，其中具有R和Gr像素的行RL以及具有Gb和B像素的行BL交错排列。CCD传感器5p在行计数值LC为奇数时输出行RL的数据，而在行计数值LC为偶数时输出行BL的数据。相应于行RL和行BL提供了两个图2中所示的图像数据处理电路10。由于其他配置类似于图2中所示的图像数据处理电路10的配置，因此这里不再重复其详细描述。

下面参考图10描述行RL的OB校正方法。图10示出了暗电流成分数据DD和行计数值LC之间的关系。首先，获得行RL的首行平均值RD-R。首行平均值RD-R是行RL的前4行(行1、3、5和7)中暗电流平均值LAV的平均值，并且被设为“4”。当行计数值LC从9变为10之后，获得在先4行(行3、5、7和9)的在先行平均值ADD-R(＝6)。行RL的校正值OD-R被设为“2”。因此，如图10所示，校正值OD-R被从提供到减法电路13的行11的暗电流成分数据DD中减去(箭头Y41)。类似地，当行计数值LC从11变为12时，在先行平均值ADD-R(＝8)被更新，并且校正值OD-R被更新为“4”，从而校正值OD-R(＝4)被从行13的暗电流成分数据DD中减去(箭头Y43)。

类似地，下面描述行BL的OB校正方法。首先，获得行RL的首行平均值RD-B。首行平均值RD-B是行BL的前4行(行2、4、6和8)中暗电流平均值LAV的平均值，并且被设为“5”。当行计数值LC从10变为11时，获得在先4行(行4、6、8和10)的在先行平均值ADD-B(＝6)。行BL的校正值OD-B被设为“2”。因此，如图10所示，校正值OD-B被从输入减法电路13的行12的暗电流成分数据DD中减去(箭头Y42)。类似地，当行计数值LC从12变为13时，校正值OD-B被更新为“4”，从而校正值OD-B被从行14的暗电流成分数据DD中减去(箭头Y44)。通过重复该操作，本发明也可以适用于逐行扫描型CCD。

尽管在实施例中提供了限制器15和行平均电路19来防止校正值OD的急剧波动，但是本发明并不限于该配置。可替换地，在图7所示的图像数据处理电路10a中，可以提供用于对超过所输入的暗电流成分数据DD的预定阈值的数据进行掩蔽的掩蔽电路，来代替行平均电路19和OB帧检测电路18。利用该配置，即使在由缺陷像素等引起的不正常值被包括在暗电流成分数据DD中的情况下，也可以防止该不正常值被参考平均值生成电路2和测量平均值生成电路16捕捉到，从而首行平均值RD和在先行平均值ADD不会发生急剧波动。由于在对每行进行OB校正的情况下，也防止了各行之间改变量DV和检测值OBLD的急剧波动，因此可以防止行闪烁的发生。

尽管在实施例中8行的值的平均值被用作首行平均值RD和在先行平均值ADD中的每一个，但是本发明并不限于这种模式。例如，也可以提供用于保存行数目以获得与保存在寄存器中的值相对应的数目的值的平均值的寄存器。因此，根据图像尺寸和图像的可观性，可以改变平均值的参数。

在实施例中，在校正电路1中消除了暗电流成分数据DD在各行之间的差异和对行的依赖性。暗电流成分被帧OB校正单元14从图像的一帧的数据中消除。然而，本发明并不限于这种模式。很明显，通过将首行平均值RD设为不包括暗电流成分的值，可以在校正电路1中从图像一帧的数据中消除暗电流成分。例如，通过在图6中将首行平均值RD设为“0”，行10的暗电流成分数据DD在减法电路13中从9减小为0。类似地，校正值OD＝10、11、12...和19被分别从行11、12、13...和20的暗电流成分数据DD＝10、11、12...和19中减去。因此，在行计数值LC为10或更大时，暗电流成分数据DD的值可以被设为预定值(＝0)。这样可使得不再需要帧OB校正单元14。

尽管在实施例中CCD传感器5R被描述为固态图像拾取器件，但是很明显，本发明也可以适用于诸如CMOS传感器之类的其他器件。

在实施例中，当改变量DV是负值时，计算电路8将被钳位到“0”的改变量DV输出到寄存器17。然而，本发明并不限于这种模式。很明显，计算电路8可以不钳位改变量DV。这种情况下，计算电路8既可以处理正值的改变量DV，又可以处理负值的改变量DV。结果，在电平比首行平均值RD低的暗电流成分数据DD被输入的情况下，也可以根据首行平均值RD进行将暗电流成分数据DD的值调整到预定值的校正。很明显，限制器15可以处理负值的改变量DV。具体而言，存在改变量VV相应于负的改变量DV而变为负值的情形。这种情况下，比较电路21确定改变量VV的减小量是否超过减小允许值OBLTL。很明显，减法电路13不仅可以执行减法，还可以执行加法。具体而言，存在校正值OD相应于负的改变量DV而变为负值的情形。这种情况下，通过在减法电路13中减去负值，而实际上在减法电路13中执行了加法操作。从以上内容可以理解，本发明不仅在暗电流成分数据DD随着行计数值LC增大而单调增大的情形中有效，在暗电流成分数据DD在各行之间变化并且暗电流成分数据DD与行计数值LC之间的关系是非线性的情形中(例如，在关系为正弦波形的情形中)也有效。可以执行根据首行平均值RD将行的暗电流成分数据DD的值调整为预定值的校正。本发明在暗电流成分数据DD随着行计数值LC增大而减小(例如，单调减小)的情形中也有效。

暗电流成分数据DD是暗电流成分信号的示例，参考平均值生成电路2是第一保存电路的示例，首行平均值RD是参考暗电流成分信号的示例，检测值OBLD是暗电流改变量的示例，存储介质23是第二保存电路的示例，减法电路13是第一减法电路的示例，模拟减法电路51是第二减法电路的示例，模拟前端选择器25是第一选择器的示例，选择器24是第二选择器的示例，限制器15和箝位电路22是第一和第二限制器的示例。

本发明的图像数据处理电路和图像数据处理方法可以进行高精度的校正，以便抑制包括在从固态图像拾取器件输出的图像数据中的暗电流成分在各行之间的差异和对行的依赖性，并且可以防止行闪烁的发生。

本申请基于并要求2005年12月16日提交的在先日本专利申请No.2005-363741的优先权，这里通过引用并入其全部内容。

Claims (11)

1.一种固态图像拾取器件的图像数据处理电路，该固态图像拾取器件具有生成暗电流成分信号的暗电流成分信号区域和生成像素信号的像素信号区域，所述暗电流成分信号和所述像素信号以行为单位从所述固态图像拾取器件顺序输出，所述电路包括：

第一保存电路，用于保存参考行中的暗电流成分信号作为参考暗电流成分信号；

第一减法电路，所述暗电流成分信号和所述像素信号以行为单位顺序输入所述第一减法电路；以及

差分电路，用于获得在被输入所述第一减法电路的行之前从所述固态图像拾取器件输出的在先行中包括的暗电流成分信号相对于所述参考暗电流成分信号的改变量作为暗电流改变量，

其中所述第一减法电路从输入的暗电流成分信号和像素信号中减去所述暗电流改变量。

2.如权利要求1所述的图像数据处理电路，其中所述第一保存电路将从第一行到第i行的“i”行设为参考行，并且保存包括在所述参考行中的暗电流成分信号的平均值作为所述参考暗电流成分信号，其中i是2或更大的自然数，并且

所述减法电路使用第(i+1)行和后续行作为所述在先行，这些行是被输入所述第一减法电路的行之前的j行，并且获得包括在所述在先行中的暗电流成分信号的平均值相对于所述参考暗电流成分信号的改变量作为暗电流改变量，其中j是2或更大的自然数。

3.如权利要求1所述的图像数据处理电路，其中所述第一保存电路使用第一行作为所述参考行，并且保存包括在所述参考行中的暗电流成分信号的平均值作为所述参考暗电流成分信号，并且

所述差分电路使用在被输入所述第一减法电路的行之前的第二和后续行中的任一行作为所述在先行，并且获得包括在所述在先行中的暗电流成分信号的平均值相对于所述参考暗电流成分信号的改变量作为暗电流改变量。

4.如权利要求1所述的图像数据处理电路，还包括：

第二保存电路，用于保存在被输入所述第一减法电路的行之前紧邻一行中的暗电流改变量作为最后一次的暗电流改变量；以及

第一限制器，当被输入所述第一减法电路的行中的暗电流改变量相对于最后一次的暗电流改变量的增大量超过了预定的增大量上限值时，所述第一限制器使用将所述增大量上限值加上最后一次的暗电流改变量所获得的值作为所述暗电流改变量。

5.如权利要求4所述的图像数据处理电路，其中当所述暗电流改变量相对于最后一次的暗电流改变量的改变量是负值时，所述第一限制器将所述暗电流改变量的值设为0。

6.如权利要求1所述的图像数据处理电路，还包括：

第二保存电路，用于保存在被输入所述第一减法电路的行之前紧邻一行中的暗电流改变量作为最后一次的暗电流改变量；以及

第二限制器，当被输入所述第一减法电路的行中的暗电流改变量相对于最后一次的暗电流改变量的减小量超过了预定的减小量上限值时，所述第二限制器使用从最后一次的暗电流改变量中减去所述减小量上限值后所获得的值作为所述暗电流改变量。

7.如权利要求6所述的图像数据处理电路，其中当所述暗电流改变量相对于最后一次的暗电流改变量的改变量是正值时，所述第二限制器将所述暗电流改变量的值设为0。

8.如权利要求1所述的图像数据处理电路，还包括掩蔽电路，其提供在所述固态图像拾取器件以及所述第一保存电路和所述差分电路之间的连接路径上，并且对超过预定的暗电流成分信号阈值的暗电流成分信号进行掩蔽操作。

9.如权利要求1所述的图像数据处理电路，还包括：

第二减法电路，作为从所述固态图像拾取器件输出的模拟信号的暗电流成分信号和像素信号被输入所述第二减法电路；

第一选择器，所述固态图像拾取器件的输出和所述第二减法电路的输出被输入所述第一选择器；

模数转换器，其提供在所述第一选择器和所述第一减法电路之间的连接路径上，并且将所述第一选择器的模拟输出转换为数字输出；以及

第二选择器，所述第一减法电路的输出和所述模数转换器的输出被输入所述第二选择器，

其中当在所述第一减法电路中执行从所述暗电流成分信号和所述像素信号中减去所述暗电流改变量的减法处理的情况下，所述第一选择器选择所述固态图像拾取器件的输出，所述第二选择器选择所述第一减法电路的输出，并且

当在所述第二减法电路中执行减法处理的情况下，所述第一选择器选择所述第二减法电路的输出，所述第二选择器选择所述模数转换器的输出。

10.如权利要求1所述的图像数据处理电路，其中所述差分电路每隔预定数量的在先行就更新所述暗电流改变量。

11.一种固态图像拾取器件的图像数据处理方法，该固态图像拾取器件具有生成暗电流成分信号的暗电流成分信号区域和生成像素信号的像素信号区域，所述暗电流成分信号和所述像素信号以行为单位从所述固态图像拾取器件顺序输出，所述方法包括：

保存参考行中的暗电流成分信号作为参考暗电流成分信号的步骤；

以行为单位顺序输入所述暗电流成分信号和所述像素信号的步骤；

获得在以行为单位顺序输入的行之前从所述固态图像拾取器件输出的在先行中包括的暗电流成分信号相对于所述参考暗电流成分信号的改变量作为暗电流改变量的步骤；以及

从以行为单位顺序输入的暗电流成分信号和像素信号中减去所述暗电流改变量的步骤。

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