JP2002344814A - 固体撮像素子の欠陥補正装置および欠陥補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 欠陥補正を簡単かつ高速に行うことができる
固体撮像素子の欠陥補正装置および欠陥補正方法を提供
する。 【解決手段】 撮像時に、注目画素を中心とする３×３
の９画素からなる画素ブロックＢを順次バッファに蓄積
し（ＳＡ１）、注目画素と各周辺画素との値を比較し
て、注目画素よりも値の大きい周辺画素の数Ｈｎと、注
目画素よりも値の小さい周辺画素の数Ｌｎとをカウント
する（ＳＡ２）。注目画素よりも値の大きい周辺画素の
数Ｈｎが５つ以上あれば黒キズとみなし（ＳＡ３でＹＥ
Ｓ）、注目画素の値を、値が大きかった周辺画素の平均
値に置換し（ＳＡ４）、出力する（ＳＡ５）。注目画素
よりも値の小さい周辺画素の数Ｌｎが５つ以上あれば、
白キズとみなし（ＳＡ６でＹＥＳ）、注目画素の値を、
値が小さかった周辺画素の平均値に置換し（ＳＡ７）、
出力する（ＳＡ５）。どちらの条件にも合致しないとき
には、注目画素の値を元のまま出力する（ＳＡ５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子にお
ける各画素の感度のバラツキを補間する固体撮像素子の
欠陥補正装置および欠陥補正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、固体撮像素子、例えばＣＣＤ型や
ＭＯＳ型の撮像素子においては、光電感度を有していな
い傷欠陥（以下、黒キズという）や光電感度を有する傷
欠陥（以下、白キズという）が存在しており、固体撮像
素子を用いる場合には、そうした傷欠陥を補正すること
が行われている。また、撮像動作中において欠陥補正を
行う方法としては、例えば以下の方法が知られている。

【０００３】すなわち、取り込んだ各画素について、そ
の周辺画素と値レベルの比較を行い、周囲の画素の全て
と相関を有しない場合に傷欠陥とし、周辺画素間におけ
る画像の境界を検出することにより補間方法を決定し、
置き換えを行う方法や（特開平６−３１９０８２号公報
等参照）、これとは別に、取り込んだ各画素について、
周辺画素と値レベルの比較を行い、その差が大きいなら
ばエッジ判定を行い、エッジ判定によってもまだ差があ
れば傷欠陥として所定の補間を行う方法がある（特開平
７−２３２９７号公報等参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
欠陥補正方法においては、欠陥補正を行う際、画像のエ
ッジと傷欠陥（画素欠陥）が重なってしまうような場合
には、そのエッジ部分で誤って画素欠陥であると判断し
てしまう可能性があるため、欠陥補正に際しては、各画
素に対して傷欠陥の有無の判断とエッジ検出とを併せて
行っていた。このため、欠陥補正に要する処理回路や処
理手順が複雑になったり、欠陥補正に要する時間が長く
なるという問題があった。

【０００５】本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなさ
れたものであり、欠陥補正を簡単かつ高速に行うことが
できる固体撮像素子の欠陥補正装置および欠陥補正方法
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項１の発明にあっては、固体撮像素子における傷
欠陥を補正する欠陥補正装置において、固体撮像素子に
より得られた画像における注目画素の値とこの注目画素
の周辺に位置する複数の周辺画素の値とを比較する比較
手段と、この比較手段の比較結果に基づき、注目画素よ
りも値の大きい周辺画素が所定数以上存在するか、又は
注目画素よりも値の小さい周辺画素が所定数以上存在す
るかのいずれか一方の条件を満足するか否かを判別する
判別手段と、この判別手段によって前記いずれか一方の
条件を満足すると判断された場合に、注目画素よりも値
が大きいか、又は小さい所定数以上の周辺画素の値の平
均値を算出し、算出した平均値を注目画素の値とする置
換手段とを備えたものとした。

【０００７】かかる構成においては、ある注目画素の周
辺に、それよりも値の大きい周辺画素が所定数以上存在
していたときには、その注目画素は黒キズであるとし
て、その値が、所定数以上の周辺画素の値の平均値に増
大され、逆に、ある注目画素の周辺に、それよりも値の
小さい周辺画素が所定数以上存在していたときには、そ
の注目画素は白キズであるとして、その値が、所定数以
上の周辺画素の値の平均値に減少される。つまり、特別
なエッジ検出を行わなくとも、傷欠陥であると考えられ
る画素の値を補正することができる。しかも、その注目
画素の値が黒キズや白キズとして補正されるときでも、
それが周辺画素の値と大きくかけ離れたものとなること
がない。

【０００８】また、請求項２の発明にあっては、前記判
別手段は、注目画素よりも所定値以上、値の大きい周辺
画素が所定数以上存在するか、または注目画素よりも所
定値以上、値の小さい周辺画素が所定数以上存在するか
の、いずれか一方の条件を満足するか否かを判別するも
のとした。

【０００９】かかる構成においては、前記所定値を設定
することにより、より適した補正を行うことができる。
補正精度が向上する。

【００１０】また、請求項３の発明にあっては、前記所
定数は５つであるものとした。

【００１１】かかる構成においては、各画素がＸ，Ｙ方
向に沿って配置されている固体撮像素子に適した欠陥補
正を行うことができる。

【００１２】また、請求項４の発明にあっては、前記複
数の周辺画素は前記注目画素に隣接するとともに、相互
に隣接する複数の画素であるものとした。

【００１３】かかる構成においては、最も理想的な欠陥
補正を行うことができる。

【００１４】また、請求項５の発明にあっては、固体撮
像素子により得られた画像における各画素を注目画素と
する欠陥補正方法であって、各注目画素の値とこの注目
画素の周辺に位置する複数の周辺画素の値とを比較する
工程と、比較結果に基づき、注目画素よりも値の大きい
周辺画素が所定数以上か、または注目画素よりも値の小
さい周辺画素が所定数以上かのいずれか一方の条件を満
足するか否かを判別する工程と、前記いずれか一方の条
件を満足すると判断した場合に、注目画素よりも値が大
きいか、又は小さい所定数以上の周辺画素の値の平均値
を注目画素の値とする工程とからなる方法とした。

【００１５】かかる方法によれば、特別なエッジ検出を
行わなくとも、欠陥補正を行うことができる。しかも、
その注目画素の値が黒キズや白キズとして補正されると
きでも、それが周辺画素の値と大きくかけ離れたものと
なることがない。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
にしたがって説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の欠陥補正装置を
構成する、撮像装置（例えばデジタルカメラ）における
信号処理ブロックを示す図である。この信号処理ブロッ
クでは、ＣＣＤ型やＭＯＳ型の撮像素子１から出力され
たＲＧＢのアナログ撮像信号は、信号処理回路２で増幅
処理等を施されるとともにデジタル信号に変換され、画
像データとしてＣＰＵ３に送られる。ＣＰＵ３に送られ
た画像データは後述する欠陥補正処理を施された後、画
像圧縮部４へ送られる。送られた画像データは、画像圧
縮部４でＹＵＶ変換されるとともに、１フレーム分（１
画面分）毎に圧縮された後、ＲＡＭ５へ送られて記憶さ
れる。ＣＰＵ３にはＲＯＭ６及びバッファ用メモリ７が
接続されており、本実施の形態においてはＣＰＵ３がＲ
ＯＭ６に記憶されているプログラムに従って動作するこ
とにより、本発明の比較手段、判別手段、置換手段とし
て機能する。

【００１７】図２は、撮像時にＣＰＵ３が実行する欠陥
補正処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ３
は、撮像が行われるとともに処理を開始し、信号処理回
路２から送られる画素データ（ＲＧＢデータ）をバッフ
ァ用メモリ７に逐次記憶させる（ステップＳＡ１）。次
に、送られてきた各画素データを注目画素のデータと
し、図３に示したように、注目画素Ｐｘと、その周囲に
隣接する周辺画素Ｐ０〜Ｐ７との９画素からなる３×３
の画素ブロックＢがバッファ用メモリ７に蓄積できるの
を待って以下の処理を行う。

【００１８】まず、注目画素Ｐｘと各周辺画素Ｐ０〜Ｐ
７との値（入力レベル）を比較して、注目画素Ｐｘより
も値の大きい周辺画素の数Ｈｎと、注目画素Ｐｘよりも
値の小さい周辺画素の数Ｌｎとをそれぞれカウントする
（ステップＳＡ２）。ここで、注目画素Ｐｘよりも値の
大きい周辺画素の数Ｈｎが５つ以上あったときには（ス
テップＳＡ３でＹＥＳ）、注目画素Ｐｘが黒キズである
とみなして、それよりも値が大きい複数（５つ以上）の
周辺画素の平均値を算出し、注目画素Ｐｘの値を算出結
果と置換した後（ステップＳＡ４）、注目画素Ｐｘの画
素データを画像圧縮部４へ出力する（ステップＳＡ
５）。つまり、注目画素Ｐｘの値を、算出した平均値に
増大させることにより黒キズを補正する。

【００１９】また、ステップＳＡ３の判別結果がＮＯで
あるとともに、注目画素Ｐｘよりも値の小さい周辺画素
の数Ｌｎが５つ以上あったときには（ステップＳＡ６で
ＹＥＳ）、注目画素Ｐｘが白キズであるとみなして、そ
れよりも値が小さい複数（５つ以上）の周辺画素の平均
値を算出し、注目画素Ｐｘの値を算出結果と置換した後
（ステップＳＡ７）、注目画素Ｐｘの画素データを画像
圧縮部４へ出力する（ステップＳＡ５）。つまり、注目
画素Ｐｘの値を、算出した平均値に減少させることによ
り白キズを補正する。

【００２０】一方、注目画素Ｐｘよりも値の大きい周辺
画素の数Ｈｎが４以下で、かつ注目画素Ｐｘよりも値の
小さい周辺画素の数Ｌｎが４以下であったときには（ス
テップＳＡ３，ＳＡ６が共にＮＯ）、注目画素Ｐｘがキ
ズではないとみなして、入力した画素データをそのまま
の値（レベル）で画像圧縮部４へ出力する（ステップＳ
Ａ５）。そして、これ以後は、他の画素について、それ
を注目画素Ｐｘとして上記の処理を繰り返し（ステップ
ＳＡ８でＮＯ）、全画素に対する処理が完了したら欠陥
補正処理処理を終了する。

【００２１】したがって、以上の欠陥補正処理において
は、特別なエッジ検出を行わなくとも欠陥補正を行うこ
とができるため、欠陥補正が簡単であるとともに、その
処理を高速に行うことができる。しかも、その注目画素
の値が黒キズや白キズとして補正されるときでも、それ
が周辺画素の値と大きくかけ離れることがないことか
ら、図４の（ａ）〜（ｔ）に例示したように、画像のエ
ッジ部分が注目画素Ｐｘと近接していたり、あるいは注
目画素Ｐｘと重なっていたりする場合においても、常に
良好な補正結果を得ることができる。

【００２２】特に、本実施の形態では、処理対象となる
画像データが、各画素がＸ，Ｙ方向に沿って配置されて
いる画像データであるとともに、欠陥補正処理に際して
は、注目画素Ｐｘを中心とした３×３の画素ブロックＢ
を単位として、注目画素Ｐｘよりも値の大きい周辺画素
の数Ｈｎ、または小さい周辺画素の数Ｌｎのいずれか一
方が５つ以上である条件を満足するとき、注目画素Ｐｘ
をキズとして値を補正することから、精度が良く、かつ
最も理想的な欠陥補正を行うことができる。

【００２３】なお、欠陥補正処理での注目画素Ｐｘの補
正の可否判断、及び補正は、必ずしも３×３の画素ブロ
ックＢを単位として行う必要はなく、例えば撮像素子１
の画素配列に応じた複数画素を単位として行うようにす
ればよい。また、注目画素Ｐｘの補正の可否判断（注目
画素Ｐｘがキズであるか否かの判断条件）を決める周辺
画素の所定数（本実施の形態では「５」）についても同
様であり、例えば撮像素子１の画素配列に応じて決める
ことができる。

【００２４】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態について説明する。図５は、撮像時にＣＰＵ
３が実行する他の欠陥補正処理の手順を示すフローチャ
ートである。

【００２５】かかる欠陥補正処理において、ＣＰＵ３
は、撮像が行われるとともに処理を開始し、信号処理回
路２から送られる１フレーム分の画素データ（ＲＧＢデ
ータ）をバッファ用メモリ７に逐次記憶させた後（ステ
ップＳＢ１）、第１の実施の形態で説明した３×３の画
素ブロックＢ（図３参照）のデータがバッファ用メモリ
７に蓄積できるのを待って以下の処理を行う。

【００２６】まず、ＣＰＵ３は、画素ブロックＢにおけ
る各周辺画素Ｐ０〜Ｐ７の値（入力レベル）に応じて、
しきい値を設定し内部メモリに記憶する（ステップＳＢ
２）。なお、ここで設定されるしきい値は、後述する処
理で使用される値であり、例えば各周辺画素Ｐ０〜Ｐ７
の最大値と最小値の幅の違い等に応じて決められる。次
に、注目画素Ｐｘと各周辺画素Ｐ０〜Ｐ７との値（入力
レベル）を比較し、注目画素Ｐｘよりも値がしきい値以
上大きい周辺画素の数Ｈｎと、注目画素Ｐｘよりも値が
しきい値以上小さい周辺画素の数Ｌｎとをそれぞれカウ
ントする（ステップＳＢ３）。ここで、注目画素Ｐｘよ
りも値がしきい値以上大きい周辺画素の数Ｈｎが５つ以
上あったときには（ステップＳＢ４でＹＥＳ）、注目画
素Ｐｘが黒キズであるとみなして、それよりも値がしき
い値以上大きい複数（５つ以上）の周辺画素の平均値を
算出し、注目画素Ｐｘの値を算出結果と置換した後（ス
テップＳＢ５）、注目画素Ｐｘの画素データを画像圧縮
部４へ出力する（ステップＳＢ６）。つまり、注目画素
Ｐｘの値を、算出した平均値に増大させることにより黒
キズを補正する。

【００２７】また、ステップＳＢ４の判別結果がＮＯで
あるとともに、注目画素Ｐｘよりも値がしきい値以上小
さい周辺画素の数Ｌｎが５つ以上あったときには（ステ
ップＳＢ７でＹＥＳ）、注目画素Ｐｘが白キズであると
みなして、それよりも値がしきい値以上小さい複数（５
つ以上）の周辺画素の平均値を算出し、注目画素Ｐｘの
値を算出結果と置換した後（ステップＳＢ８）、注目画
素Ｐｘの画素データを画像圧縮部４へ出力する（ステッ
プＳＢ６）。つまり、注目画素Ｐｘの値を、算出した平
均値に減少させることにより白キズを補正する。

【００２８】一方、注目画素Ｐｘよりも値がしきい値以
上大きい周辺画素の数Ｈｎが４以下で、かつ注目画素Ｐ
ｘよりも値がしきい値以上小さい周辺画素の数Ｌｎが４
以下であったときには（ステップＳＢ４，ＳＢ７が共に
ＮＯ）、注目画素Ｐｘがキズではないとみなして、入力
した画素データをそのままの値（レベル）で画像圧縮部
４へ出力する（ステップＳＢ６）。そして、これ以後
は、他の画素について、それを注目画素Ｐｘとして上記
の処理を繰り返し（ステップＳＢ９でＮＯ）、全画素に
対する処理が完了したら欠陥補正処理を終了する。

【００２９】すなわち、本実施の形態においては、前述
したしきい値を設定することにより、より適した補正を
行うことができ、補正精度を向上させることが可能とな
る。さらに前述したしきい値を周辺画素Ｐ０〜Ｐ７の値
に応じた値に変化させることにより、注目画素Ｐｘがキ
ズであるか否かの判断条件の内容を注目画素Ｐｘ毎に変
化させるものとなっている。このため、各注目画素Ｐｘ
により適した補正を行うことができ、第１の実施の形態
に比べ補正精度が向上する。

【００３０】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態について説明する。図６は、本発明の欠陥
補正装置を構成する、撮像装置（例えばデジタルカメ
ラ）における画素欠陥補正回路を示すブロック図であ
る。

【００３１】この画素欠陥補正回路は、ＣＣＤ型やＭＯ
Ｓ型の撮像素子から出力された後、デジタル信号に変換
された画像データが入力される画素取り込み回路１１
と、比較回路１２、第１の加算器１３、第２の加算器１
４、値切替回路１５とから構成されている。画素取り込
み回路１１は、入力信号から第１の実施の形態で図３に
示した、注目画素Ｐｘと、その周囲に隣接する周辺画素
Ｐ０〜Ｐ７との９画素からなる３×３の画素ブロックＢ
毎の画素信号を取り込み、取り込んだ画素信号を比較回
路１２に出力する。

【００３２】比較回路１２は、入力した画素信号のうち
の注目画素Ｐｘの画素信号を値切替回路１５へ出力す
る。また、比較回路１２は、入力した画素信号について
注目画素Ｐｘと各周辺画素Ｐ０〜Ｐ７との比較を行うと
ともに、周辺画素の値が注目画素Ｐｘの値よりも大きい
場合は、その値を第１の加算器１３へ出力する一方、周
辺画素の値が注目画素Ｐｘの値よりも小さい場合は、そ
の値を第２の加算器１４へ出力する。さらに、比較回路
１２は、第１の加算器１３への周辺画素の値の出力回数
と、第２の加算器１４への周辺画素の値の出力回数とを
それぞれカウントし、それらのカウント結果（出力回
数）と、それらのカウント結果に基づく判別信号を値切
替回路１５へ出力する。

【００３３】値切替回路１５は、比較回路１２から入力
した判別信号に従い動作し、比較回路１２から入力した
注目画素Ｐｘの信号の値を以下のように切り替えて出力
する。すなわち第１の加算器１３への周辺画素の値の出
力回数が５以上であった場合には、第１の加算器１３か
ら入力した加算値と、それに対応する出力回数とから平
均値を算出し、算出した平均値を注目画素Ｐｘの信号の
値に置き換えて出力する。また、第２の加算器１４への
周辺画素の値の出力回数が５以上であった場合には、第
２の加算器１４から入力した加算値と、それに対応する
出力回数とから平均値を算出し、算出した平均値を注目
画素Ｐｘの信号の値に置き換えて出力する。さらに、第
１の加算器１３への周辺画素の値の出力回数と、第２の
加算器１４への周辺画素の値の出力回数とがいずれも４
以下であった場合には、注目画素Ｐｘの信号の値を、比
較回路１２から入力した元の値のまま出力する。

【００３４】つまり、本実施の形態においては、比較回
路１２によって本発明の比較手段、判別手段が構成さ
れ、値切替回路１５によって本発明の置換手段が構成さ
れるとともに、入力する画像データにおける個々の注目
画素Ｐｘの値が、第１の実施の形態と同様の方法で補正
されることとなる。よって、本実施の形態においても、
第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、本発
明の各手段が比較回路１２や値切替回路１５といった電
気回路により実現されているため、欠陥補正処理を高速
に行うことができる。

【００３５】また、本実施の形態とは別に、例えば前記
比較回路１２や、比較回路１２の前段に別途設けた回路
によって、第２の実施の形態で説明したしきい値を計算
させ、比較回路１２を、周辺画素の値が注目画素Ｐｘの
値よりも前記しきい値以上大きい場合は、その値を第１
の加算器１３へ出力する一方、周辺画素の値が注目画素
Ｐｘの値よりも前記しきい値以上小さい場合は、その値
を第２の加算器１４へ出力するよう動作する構成とすれ
ば、第２の実施の形態と同様の欠陥補正処理を高速に行
うことができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１及び請求項
５の発明においては、特別なエッジ検出を行わなくと
も、欠陥補正を行うことができるようにしたことから、
欠陥補正を簡単かつ高速に行うことができる。しかも、
その注目画素の値が黒キズや白キズとして補正されると
きでも、それが周辺画素の値と大きくかけ離れたものと
なることがないことから、画像のエッジ部分が注目画素
に重なっていたり、近接していたりする場合においても
常に良好な補正結果を得ることができる。

【００３７】また、請求項２の発明によれば、前記所定
値を設定することにより、より適した補正を行うことが
でき、補正精度を向上させることが可能となる。

【００３８】また、請求項３の発明によれば、各画素が
Ｘ，Ｙ方向に沿って配置されている固体撮像素子に適し
た欠陥補正を行うことができ、さらに、請求項４の発明
によれば、より一層精度のよい欠陥補正を行うことが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す、撮像装置に
おける信号処理ブロックを示す図である。

【図２】同実施の形態における欠陥補正手順を示すフロ
ーチャートである。

【図３】欠陥補正処理の処理単位となる画素ブロックを
示す説明図である。

【図４】注目画素の周辺にエッジが存在する場合の例を
示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態における他の欠陥補
正手順を示すフローチャートである。

【図６】本発明の第３の実施の形態を示す画素欠陥補正
回路のブロック図である。

【符号の説明】

３ ＣＰＵ ４ 画像圧縮部 １２ 比較回路 １３ 第１の加算器 １４ 第２の加算器 １５ 値切替回路 Ｂ 画素ブロック Ｐ０〜Ｐ７ 周辺画素 Ｐｘ 注目画素

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B047 BB01 CB05 CB21 DA06 DC09 DC11 5C024 CX22 GY01 GY31 HX14 HX21 HX28 HX29 HX57 5C077 LL02 MM03 MM04 MP01 MP08 PP43 PP46 PP51 PP54 PQ18 PQ20 SS01 TT09

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体撮像素子における傷欠陥を補正する
   欠陥補正装置において、 固体撮像素子により得られた画像における注目画素の値
   とこの注目画素の周辺に位置する複数の周辺画素の値と
   を比較する比較手段と、 この比較手段の比較結果に基づき、注目画素よりも値の
   大きい周辺画素が所定数以上存在するか、又は注目画素
   よりも値の小さい周辺画素が所定数以上存在するかのい
   ずれか一方の条件を満足するか否かを判別する判別手段
   と、 この判別手段によって前記いずれか一方の条件を満足す
   ると判断された場合に、注目画素よりも値が大きいか、
   又は小さい所定数以上の周辺画素の値の平均値を算出
   し、算出した平均値を注目画素の値とする置換手段とを
   備えたことを特徴とする固体撮像素子の欠陥補正装置。
2. 【請求項２】 前記判別手段は、注目画素よりも所定値
   以上、値の大きい周辺画素が所定数以上存在するか、ま
   たは注目画素よりも所定値以上、値の小さい周辺画素が
   所定数以上存在するかの、いずれか一方の条件を満足す
   るか否かを判別することを特徴とする請求項１記載の固
   体撮像素子の欠陥補正装置。
3. 【請求項３】 前記所定数は５つであることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の固体撮像素子の欠陥補正装置。
4. 【請求項４】 前記複数の周辺画素は前記注目画素に隣
   接するとともに、相互に隣接する複数の画素であること
   を特徴とする請求項１，２又は３記載の固体撮像素子の
   欠陥補正装置。
5. 【請求項５】 固体撮像素子により得られた画像におけ
   る各画素を注目画素とする欠陥補正方法であって、 各注目画素の値とこの注目画素の周辺に位置する複数の
   周辺画素の値とを比較する工程と、 比較結果に基づき、注目画素よりも値の大きい周辺画素
   が所定数以上か、または注目画素よりも値の小さい周辺
   画素が所定数以上かのいずれか一方の条件を満足するか
   否かを判別する工程と、 前記いずれか一方の条件を満足すると判断した場合に、
   注目画素よりも値が大きいか、又は小さい所定数以上の
   周辺画素の値の平均値を注目画素の値とする工程とから
   なる特徴とする固体撮像素子の欠陥補正方法。