JP2005223796A

JP2005223796A - 画素欠陥補正装置

Info

Publication number: JP2005223796A
Application number: JP2004031763A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Yokoyama; 貴政横山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】固体撮像素子の欠陥画素検出手法として、撮像動作中に欠陥画素を補正する手法がいくつか提案されている。しかしながらこれらの手法の多くは、欠陥画素が連続して出現した場合適切に補正することができないという問題があった。
【解決手段】本発明は、注目画素を中心として注目画素に隣接する８画素を参照画素とし、参照画素のうち最大画素信号、２番目に大きな画素信号、注目画素の画素信号の関係を求めることによって、連続して欠陥画素が出現する場合においてもそれらを正しく検出することができる欠陥画素検出手段と、連続して欠陥画素が検出された場合に、それらの位置関係によって欠陥補正動作を制御し、誤補正を抑制する欠陥画素補正手段を有することを特徴としている。このような構成とされた欠陥画素検出補正装置によれば、欠陥画素が連続して出現した場合でも誤補正なく適切に補正することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像素子の欠陥画素信号を補正する装置に関するものである。

近年、電子カメラの多くはＣＣＤなどの固体撮像素子を搭載している。固体撮像素子は欠陥画素を含むことがある。この欠陥画素は製造上の歩留まりを低下させる大きな要因となる。このため従来から欠陥画素を検出し、補正する方法が多く提案されてきた。

以下に、従来の画素欠陥補正装置について説明する。

従来の画素欠陥補正装置を大別すると、工場出荷時やカメラ電源投入直後など撮像動作の前段階であらかじめ欠陥画素を検出しておき補正処理を行う方法と、撮像動作中に逐次欠陥画素検出を行い補正する方法とに分けられる。後者の方法として、特開平０６−３１９０８２号公報に記載されたものが知られている。その欠陥画素補正方法を図９に示す。図９は従来の欠陥画素補正方法の信号経路及び構成を示すブロック図である。図９において、９０１は撮像素子、９０２は撮像信号をディジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換器である。また、９０３はＡ／Ｄ変換機の出力を記憶する記憶手段であり、９０４は欠陥画素検出回路、９０５は補正信号を生成する演算器、９０６は演算器９０５の出力とＡ／Ｄ変換器９０２の出力を切り替える切替回路である。

以上のように構成された従来の欠陥画素補正装置について、以下その動作について説明する。

注目画素、参照画素の位置関係を図１０に示す。図中中心に位置する太枠で示した画素を注目画素１００１、注目画素を取り囲む８画素を参照画素１００２とする。欠陥画素検出回路９０４において、注目画素と参照画素の画素信号レベルが比較され、欠陥画素検出が行われる。すなわち、注目画素と参照画素の画素信号レベルの差がすべて所定の閾値より大きな場合、注目画素と参照画素には相関がないものと判断される。このとき注目画素は欠陥画素とみなされ、演算器９０５によって算出された補正信号によって補正される。補正信号は９０５において、参照画素の平均値として算出される。
特開平０６−３１９０８２号公報竹村裕夫著「ＣＣＤカメラ技術入門」コロナ社１９９７年１４１頁〜１４４頁

しかしながら上述した従来手法では、欠陥画素が連続して出現した場合には欠陥画素同士の信号レベルを比較して欠陥検出処理を行ってしまうため、それらの信号レベル差と所定の閾値との比較から欠陥画素を検出することは困難である。このため適切に補正することはできないという問題点を有していた。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、欠陥画素が連続して出現した場合にもそれらを適切に補正する欠陥画素補正装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、［請求項１］であり、この構成によって上述した問題点を解決するものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、［請求項２］であり、この構成によって、欠陥画素が連続して出現する場合であってもそれらを検出することができるという作用を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、［請求項３］であり、この構成によって誤補正を抑制する作用を有する。

以上のように、本発明によって欠陥画素が連続して出現した場合にもをれらを適切に補正することが出来るという効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１から図８を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における欠陥画素補正装置の信号経路を例示するブロック図である。

図１において、１０１はＣＣＤ撮像素子などの固体撮像素子、１０２は固体撮像素子１０１より得られたアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。１０３はＡ／Ｄ変換器１０２から出力された撮像信号を一時記憶し、所定のタイミングで欠陥画素検出手段１０４および欠陥画素補正手段１０５へ出力する、記憶手段である。１０４は記憶手段１０３から出力された撮像信号から欠陥画素と欠陥画素を補正するための補正画素を検出し、欠陥画素の位置情報と補正画素の信号レベルを出力する、欠陥画素検出手段である。１０５は欠陥画素検出手段１０４の出力をもとに、記憶手段１０３から出力された撮像信号中の欠陥画素を補正する、欠陥画素補正手段である。こうして欠陥画素が補正された撮像信号は、記憶手段１０３およびその他の信号処理手段１０６へ入力される。

図２は本発明の実施の形態１における欠陥画素検出手段１０４の処理を実現する回路構成例を示すブロック図である。

図２において、２０１は記憶手段１０３から出力された撮像信号のうち、欠陥検出のための参照画素を入力とし、これらのうち信号レベルが最大と２番目に大きな値となる計２画素を抽出し出力する、参照画素抽出部である。２０２は２０１から出力された２画素と、記憶手段１０３から出力された撮像信号のうち、欠陥検出注目画素を入力とし、それらの画素信号レベルを比較し欠陥か否か判定することで欠陥画素の位置情報と、欠陥画素を補正する補正信号を出力する欠陥画素判定・補正信号生成部である。

図３は本発明の実施の形態１における欠陥画素補正手段１０５の処理を実現する回路構成例を示すブロック図である。

図３において、３０１は欠陥画素検出手段１０４より出力された欠陥画素の位置情報を入力とし、これらのうち実際に補正する画素を判定し、その位置情報を出力する補正制御部である。この３０１は誤補正を軽減する機能を有する。３０２は欠陥画素検出手段１０４より出力された補正信号の画素信号レベルと、補正制御部３０１より出力された補正する欠陥画素の位置情報をもとに、記憶手段１０３より出力された撮像信号を置換処理することにより補正する、欠陥画素置換部である。

以上のように構成された欠陥画素補正装置についてその動作を説明する。なお本発明は、欠陥画素が連続して出現した場合にも正しく補正を行うものであるが、ここでは補正する連続欠陥画素は２画素までとした補正方法について示す。

Ａ／Ｄ変換された撮像信号は、記憶手段１０３へ順次入力され３ライン分の信号が一時記憶される。記憶された撮像信号は、所定のタイミングで欠陥画素検出手段１０４へ入力され、欠陥画素が検出される。欠陥画素検出手段１０４の動作を、図２、図４、図５、図６を用いて説明する。ここで、図４は注目画素と参照画素の位置関係を示す図であり、図５は欠陥画素信号検出と補正信号算出のアルゴリズムを示す図であり、図６はそのアルゴリズムによって欠陥画素として検出される注目画素と参照画素の信号レベルの関係を示す図である。欠陥画素検出手段１０４は、例えば図２に示すような参照画素抽出部２０１と欠陥画素判定部２０２の構成で実現することが出来る。記憶手段１０３から出力された撮像信号のうち、参照画素は参照画素抽出部２０１へ、注目画素は欠陥画素判定部２０２へ入力される。なお、注目画素４０１と参照画素４０２は、図４のようにＸ（０，０）を注目画素とすると、注目画素を取り囲むように位置するＸ（−１，−１），Ｘ（−１，０），Ｘ（−１，１），Ｘ（０，−１），Ｘ（０，１），Ｘ（１，−１），Ｘ（１，０），Ｘ（１，１）の計８画素が参照画素となる。参照画素抽出部２０１へ入力された参照画素のうち、画素信号レベルが最大の画素Ｘ（ｉ₁，ｊ₁）、２番目に大きな画素Ｘ（ｉ₂，ｊ₂）が抽出され、出力される。それぞれの画素信号レベルをｘ₁，ｘ₂とする。また、注目画素の画素信号レベルをｘ₀とする。

欠陥画素判定・補正信号生成部２０２には、参照画素抽出部２０１の出力Ｘ（ｉ₁，ｊ₁）、Ｘ（ｉ₂，ｊ₂）と注目画素Ｘ（０，０）が入力される。図５に２０１の処理アルゴリズムを示す。図６は画素信号レベルを縦軸にとり、欠陥画素として検出されるＸ（０，０）、Ｘ（ｉ₁，ｊ₁）、Ｘ（ｉ₂，ｊ₂）の条件を示したものである。斜線で示された画素が欠陥画素として検出される。図６（ａ）は、Ｘ（０，０）のみ欠陥画素と判定される条件である。すなわちｘ₀−ｘ₁が所定の閾値ＴＨ１より大きなときである。このときＸ（０，０）が欠陥画素と検出され、補正信号はｘ₁となる。図６（ｂ）、（ｃ）はＸ（０，０）とＸ（ｉ₁，ｊ₁）が欠陥画素と判定される条件である。すなわち｜ｘ₀−ｘ₁｜が所定の閾値ＴＨ１以下で、ｘ₀＞ｘ₁の条件ではｘ₁−ｘ₂が、ｘ₁＞＝ｘ₀の条件ではｘ₀−ｘ₂がそれぞれ閾値ＴＨ２より大きなときである。このときＸ（０，０）とＸ（ｉ₁，ｊ₁）が欠陥画素と検出され、補正信号はｘ₂となる。このように本発明によれば、参照画素中に欠陥画素が含まれる場合、すなわち欠陥画素が連続して出現する場合においてもそれらを検出することができる。こうして欠陥画素検出手段１０４より欠陥画素の位置情報と補正信号が出力される。

次に、欠陥画素補正手段１０５の動作を、図３、図７、図８を用いて説明する。ここで、図７は連続欠陥として補正する時の注目画素と参照画素の位置関係を示す図であり、図８は補正制御部３０１の効果を示す概念図である。欠陥画素補正手段１０５は、例えば図３に示すような補正制御部３０１と欠陥画素置換部３０２の構成で実現することが出来る。欠陥画素検出手段１０４の出力のうち欠陥画素と検出された画素の位置情報は補正制御部３０１へ、補正信号は欠陥画素置換部３０２へ入力される。また、記憶手段１０３の出力も欠陥画素置換部３０２へ入力される。

補正制御部３０１では欠陥画素検出部１０４で検出された欠陥画素の位置によって、補正処理を行うか否かの判定が行われる。補正処理を行うよう補正制御部３０１で判定された画素の位置情報が欠陥画素置換部３０２の入力となる。欠陥画素置換部３０２は補正制御部３０１の出力と欠陥画素検出手段１０４から出力された補正信号の画素信号レベルと、記憶手段１０３から所定のタイミングで出力された撮像信号を入力とする。補正制御部３０１で出力された位置に該当する撮像信号を、補正信号の画素信号レベルで置換することで補正処理を行う。

補正制御部３０１の判定について詳細を述べる。補正制御部３０１へ入力された欠陥画素が注目画素Ｘ（０，０）だけの場合、若しくは欠陥画素が連続して検出された場合でその組み合わせがＸ（０，０）と図８中斜線で示したＸ（−１，−１），Ｘ（−１，０），Ｘ（−１，１），Ｘ（０，−１）の場合に限りこれらの画素を欠陥画素として補正処理を行うよう判定する。この判定は欠陥画素が連続して検出された場合に誤補正を防止するためのものである。この効果を説明する例として、図８（ａ）のように１画素幅で高い画素信号レベルをもつライン形状の被写体を撮像した場合について述べる。このライン形状の被写体を連続欠陥画素と検出した場合、補正制御部３０１の制御がなければ図８（ｂ）で破線で示したように、ラインのはしから順に補正処理を行ってしまい、ラインが消失してしまうような誤補正となる。これに対して、補正制御部３０１の制御によればの図８（ｃ）で示すようにラインは補正する位置にないため上述したような誤補正を起こさない。こうして撮像信号は誤りなく補正され、欠陥画素補正部１０５より出力される。

以上のように本実施の形態によれば、欠陥画素検出手段における参照画素と注目画素を図４のようにとり、参照画素抽出部で参照画素のうち画素信号が最大と２番目に大きな画素を抽出し、それらに対して図５のアルゴリズムを適用して欠陥画素を検出し、欠陥画素補正手段では連続欠陥として補正する欠陥画素を図７のように制限することにより、欠陥画素が単独で出現する場合はもとより、連続して出現する場合であってもそれらを誤補正なく適切に補正することができる。

なお、補正する連続欠陥画素は２画素までとして説明してきたが、記憶素子１０３の容量を増やし欠陥画素検出手段１０４における参照画素の数を増やすことにより、同様のアルゴリズムで３画素以上の欠陥画素を検出することが可能である。

また、参照画素を例えば水平方向に隣接する画素のみに限定するなどして参照画素の数を削減し、同様のアルゴリズムを用いることによって、記憶素子１０３の容量の節約が可能となるとともに処理の高速化も可能となる。

本発明にかかる欠陥画素補正装置は、欠陥画素が単独で出現する場合はもとより、連続して出現する場合であってもそれらを適切に補正できる機能を有しているため、固体撮像素子を用いた様々な電子機器に対して有用である。

本発明の実施の形態１における固体撮像素子の画素欠陥補正装置の一実施例を示す信号処理経路概略図同実施の形態１における画素欠陥補正装置の欠陥画素検出手段の構成例を示す信号処理概略図同実施の形態１における画素欠陥補正装置の欠陥画素補正手段の構成例を示す信号処理概略図同実施の形態１における画素欠陥補正装置の欠陥画素検出手段における注目画素と参照画素を説明するための図同実施の形態１における画素欠陥補正装置の欠陥画素検出手段の欠陥検出アルゴリズムを説明するための図同実施の形態１における画素欠陥補正装置の欠陥画素検出動作を説明するための図同実施の形態１における画素欠陥補正装置の欠陥画素補正手段における連続欠陥画素に対する補正動作を説明するための図同実施の形態１における画素欠陥補正装置の欠陥画素補正手段における効果を説明するための図従来手法の信号経路図を説明するための図従来手法の動作を説明するための図

符号の説明

１０１撮像素子
１０２Ａ／Ｄ変換器
１０３記憶手段
１０４欠陥画素検出手段
１０５欠陥画素補正手段
１０６その他の信号処理手段
２０１参照画素抽出部
２０２欠陥画素判定・補正信号生成部
３０１補正制御部
３０２欠陥画素置換部
４０１注目画素
４０２参照画素
７０１注目画素
７０２補正対象画素
７０３補正非対象画素
９０１ＣＣＤ固体撮像素子
９０２Ａ／Ｄ変換器
９０３記憶手段
９０４欠陥画素検出回路
９０５演算器
９０６切替回路
１００１注目画素
１００２参照画素

Claims

固体撮像素子の欠陥画素補正装置であって、
固体撮像素子から出力された撮像信号を一時記憶する記憶手段と、
記憶手段より出力された撮像信号より欠陥画素信号を検出する欠陥画素検出手段と、この欠陥画素検出手段の検出結果をもとに欠陥画素を補正する欠陥画素補正手段と、
を備えたことを特徴とする欠陥画素補正装置。
前記欠陥画素検出手段は、欠陥検出対象となる注目画素に対して空間的な位置が周辺に位置する参照画素を入力とし、
そのうち最大画素信号をもつ画素と２番目に大きな画素を抽出し出力する参照画素抽出部と、
前記参照画素抽出部の出力信号と注目画素信号の計３画素を入力としそれらの差分信号の閾値判定によって、欠陥画素の位置情報と補正画素の信号レベルを出力する欠陥画素判定・補正信号生成部と、
を備え、
これらの動作によって連続して欠陥画素が出現する場合においてもそれらを正しく検出することを特徴とする請求項１記載の欠陥画素補正装置。
前記欠陥画素補正手段は、前記欠陥画素検出手段から出力された欠陥画素の位置情報を入力とし、
これらのうち実際に補正する画素を判定しその位置情報を出力する補正制御部と、
前記欠陥画素検出手段から出力された補正信号の画素信号レベルと前記補正制御部から出力された補正する欠陥画素の位置情報をもとに撮像信号を補正する欠陥画素置換部と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の欠陥画素補正装置。