JP2005109772A - 固体撮像素子を用いたビデオカメラ装置の黒レベル補正回路および黒レベル補正方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 この発明は、黒レベルを無信号レベルに補正することができるとともに、固定パターンノイズを除去することができるビデオカメラ装置の黒レベル補正回路を提供することを目的とする。
【解決手段】 基準黒画像のオプティカルブラック領域に対する水平ライン毎の平均輝度と入力画像のオプティカルブラック領域に対する水平ライン毎の平均輝度とを水平ライン毎に比較し、基準黒画像のオプティカルブラックレベルを入力画像のオプティカルブラックレベルに等しくさせるためのゲインを水平ライン毎に求める手段、求めた水平ライン毎のゲインを、基準黒画像の有効画素領域の対応する水平ラインの各画素値に乗算する手段、および乗算によって得られた各画素値を、入力画像の有効画素領域内の対応する画素の画素値から減算する手段を備えている。
【選択図】 図１
【解決手段】 基準黒画像のオプティカルブラック領域に対する水平ライン毎の平均輝度と入力画像のオプティカルブラック領域に対する水平ライン毎の平均輝度とを水平ライン毎に比較し、基準黒画像のオプティカルブラックレベルを入力画像のオプティカルブラックレベルに等しくさせるためのゲインを水平ライン毎に求める手段、求めた水平ライン毎のゲインを、基準黒画像の有効画素領域の対応する水平ラインの各画素値に乗算する手段、および乗算によって得られた各画素値を、入力画像の有効画素領域内の対応する画素の画素値から減算する手段を備えている。
【選択図】 図１
Description
本発明は、固体撮像素子を用いたビデオカメラ装置の黒レベル補正回路および黒レベル補正方法に関する。
固体撮像素子を用いたビデオカメラ装置においては、固体撮像素子が受光していない状態での固体撮像素子の出力信号レベル（黒レベル）は、周囲温度や露光時間によって変化するため、黒レベルを無信号レベルに補正するといった、黒レベル補正が行われている（特開平８−３２１９７０号公報参照）。
ところで、固体撮像素子を用いたビデオカメラ装置においては、画面上の特定部分に縦方向の縞模様などのノイズが固定的に生じる場合がある。このようなノイズは、固定パターンノイズと呼ばれ、同一の固体撮像素子を用いる限り、ノイズの位置は変わらずに固定的に観測される。
従来の黒レベル補正方法では、黒レベルを無信号レベルに補正することはできるが、固定パターンノイズを除去することはできなかった。
特開平８−３２１９７０号公報
この発明は、黒レベルを無信号レベルに補正することができるとともに、固定パターンノイズを除去することができるビデオカメラ装置の黒レベル補正回路および黒レベル補正方法を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、固体撮像素子を用いたビデオカメラ装置の黒レベル補正回路において、光を当てない状態での固体撮像素子の出力に基づいて、基準黒画像を生成して保持する第１手段、基準黒画像のオプティカルブラック領域に対する水平ライン毎の平均輝度を算出する第２手段、入力画像のオプティカルブラック領域に対する水平ライン毎の平均輝度を算出する第３手段、第２手段によって算出された平均輝度と第３手段によって算出された平均輝度とを水平ライン毎に比較し、基準黒画像のオプティカルブラックレベルを入力画像のオプティカルブラックレベルに等しくさせるためのゲインを水平ライン毎に求める第４手段、求めた水平ライン毎のゲインを、基準黒画像の有効画素領域の対応する水平ラインの各画素値に乗算することにより、基準黒画像の有効画素領域内の信号レベルが、入力画像のオプティカルブラックレベルと同レベルとなるように補正する第５手段、および基準黒画像の有効画素領域内の補正後の画素値を、入力画像の有効画素領域内の対応する画素の画素値から減算する第６手段を備えていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、固体撮像素子を用いたビデオカメラ装置の黒レベル補正方法において、光を当てない状態での固体撮像素子の出力に基づいて、基準黒画像を生成して保持する第１ステップ、基準黒画像のオプティカルブラック領域に対する水平ライン毎の平均輝度を算出する第２ステップ、入力画像のオプティカルブラック領域に対する水平ライン毎の平均輝度を算出する第３ステップ、第２ステップによって算出された平均輝度と第３ステップによって算出された平均輝度とを水平ライン毎に比較し、基準黒画像のオプティカルブラックレベルを入力画像のオプティカルブラックレベルに等しくさせるためのゲインを水平ライン毎に求める第４ステップ、求めた水平ライン毎のゲインを、基準黒画像の有効画素領域の対応する水平ラインの各画素値に乗算することにより、基準黒画像の有効画素領域内の信号レベルが、入力画像のオプティカルブラックレベルと同レベルとなるように補正する第５ステップ、および基準黒画像の有効画素領域内の補正後の画素値を、入力画像の有効画素領域内の対応する画素の画素値から減算する第６ステップを備えていることを特徴とする。
この発明によれば、黒レベルを無信号レベルに補正することができるとともに、固定パターンノイズを除去することができるようになる。
以下、図面を参照して、この発明の実施例について説明する。
図１は、ビデオカメラ装置の黒レベル補正処理を説明するための説明図である。
まず、前処理について説明する。光を当てない状態でのＣＣＤ（固体撮像素子）１０の出力に基づいて、基準黒画像を生成して保持する（ステップＳ１）。ＣＣＤ１０は、遮光領域であるオプティカルブラック領域１１と、非遮光領域である有効画素領域１２とを備えている。具体的には、図２に示すように、オプティカルブラック領域１１は、有効画素領域１２の周囲に配置されている。有効画素領域１２内の縦線は、固定パターンノイズを表している。基準黒画像は、複数フレームの黒画像を平均することによって生成する。
ここまでの処理（前処理）は、ビデオカメラ装置の出荷前に行ってもよいし、ビデオカメラの電源がオンされる毎に行ってもよい。
以下、入力画像に対して、黒レベル補正を行うための処理について説明する。以下の処理は、各入力画像毎に行われる。
基準黒画像のオプティカルブラック領域１１に対する水平ライン毎の平均輝度ＢＬＫ＿ＯＰＴＢを算出する（ステップＳ２）。なお、水平ライン毎の平均輝度ＢＬＫ＿ＯＰＴＢのばらつきを低減するために、算出した水平ライン毎の平均輝度ＢＬＫ＿ＯＰＴＢに対して、画面上から下にＩＩＲフィルタをかけるようにしてもよい。
入力画像のオプティカルブラック領域１１に対する水平ライン毎の平均輝度ＩＭＧ＿ＯＰＴＢを算出する（ステップＳ３）。
そして、オプティカルブラック領域１１の水平ライン毎に平均輝度ＢＬＫ＿ＯＰＴＢと平均輝度ＩＭＧ＿ＯＰＴＢとを比較し、基準黒画像のオプティカルブラックレベルを入力画像のオプティカルブラックレベルに等しくさせるためのゲイン（ｇａｉｎ＝ＩＭＧ＿ＯＰＴＢ／ＢＬＫ＿ＯＰＴＢ）を水平ライン毎に求める（ステップＳ４）。
求めた水平ライン毎のゲインを、基準黒画像の有効画素領域１２内の対応する水平ラインの各画素値に乗算することにより、基準黒画像の有効画素領域１２内の信号レベルが、入力画像のオプティカルブラックレベルと同レベルとなるように補正する（ステップＳ５）。
次に、基準黒画像の有効画素領域１２内の補正後の画素値を、入力画像の有効画素領域１２内の対応する画素の画素値から減算することにより、出力画像を得る（ステップＳ６）。
図３は、ビデオカメラ装置の電気的構成を示している。
ＣＣＤ１０の出力信号は、ＡＤＣ回路２１によってデジタル信号に変換される。ＡＤＣ回路２１の出力信号は黒レベル補正回路２２によって黒レベル補正が行われる。黒レベル補正回路２２の出力信号は、画像処理回路２３に送られる。
ＡＤＣ回路２１の出力信号は基準黒画像生成回路２４にも送られる。基準黒画像生成回路２４によって生成された基準黒画像は、フレームメモリ２５に格納される。ＣＣＤ１０、基準黒画像生成回路２４およびフレームメモリ２５には、タイミング制御回路２６からタイミング信号が送られる。
電源投入時に基準黒画像を生成する場合には、基準黒画像生成回路２４は、遮光状態で撮影した複数フレームの黒画像を用いて、基準黒画像を生成する。この際、黒画像のランダムノイズを除去するために、複数フレームを画素ごとに平均化してもよいし、複数フレームの撮影順に時間方向のＩＩＲフィルタでフィルタリングしてもよい。
黒レベル補正回路２２は、フレームメモリ２５に保持している基準黒画像を用いて、入力画像に対して黒レベル補正を行う。
図４は、黒レベル補正回路２２の電気的構成を示している。
第１のＯＢ検出回路３１は、フレームメモリ２５に保持している基準黒画像のオプティカルブラック領域の水平ライン毎に平均輝度ＢＬＫ＿ＯＰＴＢを算出して、除算回路３３に与える。一方、第２のＯＢ検出回路３２は、入力画像のオプティカルブラック領域の水平ライン毎に平均輝度ＩＭＧ＿ＯＰＴＢを算出して、除算回路３３に与える。
除算回路３３は、オプティカルブラック領域の水平ライン毎に、平均輝度ＢＬＫ＿ＯＰＴＢと平均輝度ＩＭＧ＿ＯＰＴＢとを比較し、水平ライン毎にゲイン（ｇａｉｎ＝ＩＭＧ＿ＯＰＴＢ／ＢＬＫ＿ＯＰＴＢ）を求め、乗算回路３４に与える。
乗算回路３４は、除算回路３３から１水平ラインに対するゲインが与えられる度に、フレームメモリ２５に保持している基準黒画像の有効画素領域内の対応する水平ラインの各画素値にそのゲインを乗算し、その乗算結果を減算回路３５に与える。
減算回路３５は、乗算回路３４から与えられた乗算結果（基準黒画像の有効画素領域内の補正後の画素値）を、入力画像の有効画素領域内の対応する画素の画素値から減算することにより、出力画像を得る。
上記実施例によれば、露光時間および周囲温度の変化による黒レベルの変動に対応した黒レベル補正が行える。また、固定パターンノイズを除去することができる。
１０ ＣＣＤ（固体撮像素子）
１１ オプティカルブラック領域
１２ 有効画素領域
２１ ＡＤＣ
２２ 黒レベル補正回路
２４ 基準黒画像生成回路
２５ フレームメモリ
１１ オプティカルブラック領域
１２ 有効画素領域
２１ ＡＤＣ
２２ 黒レベル補正回路
２４ 基準黒画像生成回路
２５ フレームメモリ
Claims (2)
- 固体撮像素子を用いたビデオカメラ装置の黒レベル補正回路において、
光を当てない状態での固体撮像素子の出力に基づいて、基準黒画像を生成して保持する第１手段、
基準黒画像のオプティカルブラック領域に対する水平ライン毎の平均輝度を算出する第２手段、
入力画像のオプティカルブラック領域に対する水平ライン毎の平均輝度を算出する第３手段、
第２手段によって算出された平均輝度と第３手段によって算出された平均輝度とを水平ライン毎に比較し、基準黒画像のオプティカルブラックレベルを入力画像のオプティカルブラックレベルに等しくさせるためのゲインを水平ライン毎に求める第４手段、
求めた水平ライン毎のゲインを、基準黒画像の有効画素領域の対応する水平ラインの各画素値に乗算することにより、基準黒画像の有効画素領域内の信号レベルが、入力画像のオプティカルブラックレベルと同レベルとなるように補正する第５手段、および
基準黒画像の有効画素領域内の補正後の画素値を、入力画像の有効画素領域内の対応する画素の画素値から減算する第６手段、
を備えていることを特徴とする。 - 固体撮像素子を用いたビデオカメラ装置の黒レベル補正方法において、
光を当てない状態での固体撮像素子の出力に基づいて、基準黒画像を生成して保持する第１ステップ、
基準黒画像のオプティカルブラック領域に対する水平ライン毎の平均輝度を算出する第２ステップ、
入力画像のオプティカルブラック領域に対する水平ライン毎の平均輝度を算出する第３ステップ、
第２ステップによって算出された平均輝度と第３ステップによって算出された平均輝度とを水平ライン毎に比較し、基準黒画像のオプティカルブラックレベルを入力画像のオプティカルブラックレベルに等しくさせるためのゲインを水平ライン毎に求める第４ステップ、
求めた水平ライン毎のゲインを、基準黒画像の有効画素領域の対応する水平ラインの各画素値に乗算することにより、基準黒画像の有効画素領域内の信号レベルが、入力画像のオプティカルブラックレベルと同レベルとなるように補正する第５ステップ、および
基準黒画像の有効画素領域内の補正後の画素値を、入力画像の有効画素領域内の対応する画素の画素値から減算する第６ステップ、
を備えていることを特徴とする。
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