JP2006041935A - Device and program for processing image - Google Patents

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Daiki Ito
大樹 伊藤
Akihiko Morishita
昭彦 森下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image processing device and an image processing program capable of appropriately correcting a local dark current component caused by the heat generator of an image pickup device. <P>SOLUTION: The image processing device comprises means 11-13 for estimating dark current distribution (D<SB>(m, n)</SB>) in the effective pixel region of the image pickup device, based on a plurality of first pixel signals outputted near the generator (for example, the output section of FDA, or the like) of at least the image pickup device in the light-shielding pixel region in the image pickup device 20; and a correction means 14 for correcting a plurality of second pixel signals (S<SB>(m, n)</SB>) outputted from the effective pixel region, based on the dark current distribution (D<SB>(m, n)</SB>). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、撮像素子の有効画素領域から出力される画素信号の補正処理を行う画像処理装置および画像処理プログラムに関する。   The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing program that perform correction processing of a pixel signal output from an effective pixel region of an image sensor.

周知のように、撮像素子の有効画素領域から出力される画素信号には暗電流成分が重畳されている。このため、画素信号から暗電流成分を減算するという補正処理が必要となる。従来の補正処理としては次のもの(例えば特許文献1を参照)が知られている。つまり、有効画素領域の各画素ごとに予め補正値を記憶しておき、その補正値を撮像素子の動作条件(例えば撮像時間)に応じて変更し、変更後の補正値を画素信号から減算するという補正処理である。補正値を変更する際の係数には、有効画素領域の各画素ごとに共通の値が用いられる。
特開平7−236093号公報
As is well known, a dark current component is superimposed on the pixel signal output from the effective pixel region of the image sensor. For this reason, a correction process of subtracting the dark current component from the pixel signal is necessary. The following is known as a conventional correction process (see, for example, Patent Document 1). That is, a correction value is stored in advance for each pixel in the effective pixel region, the correction value is changed according to the operation condition (for example, imaging time) of the image sensor, and the corrected correction value is subtracted from the pixel signal. This is a correction process. As a coefficient for changing the correction value, a common value is used for each pixel in the effective pixel region.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-236093

しかしながら、撮像素子の内部には、出力アンプ(例えばFDA;Floating Diffusion Amplifier)などの発熱部があり、この発熱部に起因する局所的な暗電流成分の分布状態は、撮像素子の動作条件(例えば撮像時間)に応じて大きく変化してしまう。つまり、撮像時間の短い条件下では発熱量が少ないため局所的な暗電流成分も目立たないが、長秒時露光(例えば撮像時間が30秒以上)のように発熱量が増大する条件下では局所的な暗電流成分が顕著化することになる。   However, inside the image sensor, there is a heat generating part such as an output amplifier (for example, FDA; Floating Diffusion Amplifier), and the distribution state of the local dark current component caused by the heat generating part depends on the operating condition of the image sensor (for example, It will change greatly according to the imaging time. In other words, the local dark current component is inconspicuous because the amount of heat generation is small under conditions where the imaging time is short, but local conditions are necessary under conditions where the amount of heat generation increases, such as long exposure (for example, imaging time of 30 seconds or more). The dark current component becomes prominent.

したがって、上記した従来の補正方法のように、有効画素領域の各画素の補正値を、撮像素子の動作条件(例えば撮像時間)に応じた共通の値により変更しても、発熱部に起因する局所的な暗電流成分を適切に補正することはできなかった。
本発明の目的は、撮像素子の発熱部に起因する局所的な暗電流成分を適切に補正できる画像処理装置および画像処理プログラムを提供することにある。
Therefore, as in the conventional correction method described above, even if the correction value of each pixel in the effective pixel region is changed by a common value according to the operating condition (for example, imaging time) of the image sensor, it is caused by the heat generating part. The local dark current component could not be corrected appropriately.
An object of the present invention is to provide an image processing apparatus and an image processing program capable of appropriately correcting a local dark current component caused by a heat generating portion of an image sensor.

請求項1に記載の画像処理装置は、撮像素子の遮光画素領域のうち少なくとも前記撮像素子の発熱部の近傍から出力される複数の第1画素信号に基づいて、前記撮像素子の有効画素領域における暗電流分布を推定する推定手段と、前記有効画素領域から出力される複数の第2画素信号を前記推定手段により推定された前記暗電流分布に基づいて補正する補正手段とを備えたものである。   The image processing apparatus according to claim 1, in the effective pixel region of the image sensor, based on a plurality of first pixel signals output from at least the vicinity of the heat generating portion of the image sensor in the light-shielded pixel region of the image sensor. An estimation unit that estimates a dark current distribution; and a correction unit that corrects a plurality of second pixel signals output from the effective pixel region based on the dark current distribution estimated by the estimation unit. .

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像処理装置において、前記推定手段は、前記複数の第1画素信号の中から前記発熱部の影響が小さい画素信号を選択して平均値を求め、該平均値を前記複数の第1画素信号の各々から減算し、減算後の複数の第1画素信号に基づいて、前記暗電流分布を推定するものである。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の画像処理装置において、前記推定手段は、前記平均値を求める前に、前記複数の第1画素信号の突出点を排除して平滑化する近傍演算を行うものである。
According to a second aspect of the present invention, in the image processing apparatus according to the first aspect, the estimating unit selects an average value by selecting a pixel signal having a small influence of the heat generating portion from the plurality of first pixel signals. The average value is subtracted from each of the plurality of first pixel signals, and the dark current distribution is estimated based on the plurality of first pixel signals after the subtraction.
According to a third aspect of the present invention, in the image processing apparatus according to the second aspect, the estimating means smoothes the plurality of first pixel signals by excluding protruding points before obtaining the average value. Neighbor calculation is performed.

請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の画像処理装置において、前記推定手段は、前記有効画素領域内の座標に依存したゲインを加味して、前記暗電流分布を推定するものである。
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の画像処理装置において、前記推定手段は、前記有効画素領域内の座標と前記撮像素子の熱伝導特性に依存したゲインを加味して、前記暗電流分布を推定するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the image processing apparatus according to the first aspect, the estimation unit estimates the dark current distribution in consideration of a gain depending on coordinates in the effective pixel region. is there.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image processing apparatus according to the first aspect, the estimation unit includes the gain depending on the coordinates in the effective pixel region and the heat conduction characteristics of the imaging element, and This is to estimate the dark current distribution.

請求項6に記載の画像処理装置は、撮像素子の遮光画素領域のうち前記撮像素子の発熱部の近傍に位置する水平領域と垂直領域との各々から出力される複数の第1画素信号に基づいて、前記撮像素子の有効画素領域における暗電流分布を推定する推定手段と、前記有効画素領域から出力される複数の第2画素信号を前記推定手段により推定された前記暗電流分布に基づいて補正する補正手段とを備えたものである。   The image processing device according to claim 6 is based on a plurality of first pixel signals output from each of a horizontal region and a vertical region located in the vicinity of the heat generating portion of the image sensor in the light-shielded pixel region of the image sensor. And estimating means for estimating the dark current distribution in the effective pixel area of the image sensor, and correcting the plurality of second pixel signals output from the effective pixel area based on the dark current distribution estimated by the estimating means. And a correcting means for performing.

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の画像処理装置において、前記推定手段は、前記水平領域から出力される前記第1画素信号に基づいて前記有効画素領域の水平方向に関する暗電流特性を求めた後、前記垂直領域から出力される前記第1画素信号に基づいて前記有効画素領域の垂直方向に関する暗電流特性を求め、2つの前記暗電流特性の乗算により、前記暗電流分布を推定するものである。   According to a seventh aspect of the present invention, in the image processing apparatus according to the sixth aspect, the estimating means is a dark current in the horizontal direction of the effective pixel region based on the first pixel signal output from the horizontal region. After obtaining the characteristics, a dark current characteristic in the vertical direction of the effective pixel area is obtained based on the first pixel signal output from the vertical area, and the dark current distribution is obtained by multiplying the two dark current characteristics. To be estimated.

請求項8に記載の画像処理プログラムは、撮像素子の遮光画素領域のうち少なくとも前記撮像素子の発熱部の近傍から出力される複数の第1画素信号に基づいて、前記撮像素子の有効画素領域における暗電流分布を推定する推定手順と、前記有効画素領域から出力される複数の第2画素信号を前記推定手段により推定された前記暗電流分布に基づいて補正する補正手順とをコンピュータに実行させるためのものである。   The image processing program according to claim 8, in the effective pixel region of the image sensor, based on a plurality of first pixel signals output from at least the vicinity of the heat generating portion of the image sensor in the light-shielding pixel region of the image sensor. To cause a computer to execute an estimation procedure for estimating a dark current distribution and a correction procedure for correcting a plurality of second pixel signals output from the effective pixel region based on the dark current distribution estimated by the estimation means. belongs to.

請求項9に記載の画像処理プログラムは、撮像素子の遮光画素領域のうち前記撮像素子の発熱部の近傍に位置する水平領域と垂直領域との各々から出力される複数の第1画素信号に基づいて、前記撮像素子の有効画素領域における暗電流分布を推定する推定手順と、前記有効画素領域から出力される複数の第2画素信号を前記推定手段により推定された前記暗電流分布に基づいて補正する補正手順とをコンピュータに実行させるためのものである。   The image processing program according to claim 9 is based on a plurality of first pixel signals output from each of a horizontal region and a vertical region located in the vicinity of the heat generating portion of the image sensor in the light-shielded pixel region of the image sensor. Then, an estimation procedure for estimating the dark current distribution in the effective pixel region of the image sensor and a plurality of second pixel signals output from the effective pixel region are corrected based on the dark current distribution estimated by the estimation unit. And a correction procedure to be executed by the computer.

本発明の画像処理装置および画像処理プログラムによれば、撮像素子の発熱部に起因する局所的な暗電流成分を適切に補正することができる。   According to the image processing apparatus and the image processing program of the present invention, it is possible to appropriately correct the local dark current component caused by the heat generating portion of the image sensor.

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
(第1実施形態)
ここでは、第1実施形態の画像処理装置10(図1)が、撮像素子20の後段に配置された専用のハードウェア(LSI)である例を説明する。この場合、本実施形態の画像処理装置10は撮像素子20と共にデジタルカメラなどの撮像装置の内部に組み込まれる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
Here, an example will be described in which the image processing apparatus 10 (FIG. 1) of the first embodiment is dedicated hardware (LSI) arranged at the subsequent stage of the image sensor 20. In this case, the image processing apparatus 10 according to the present embodiment is incorporated in an imaging apparatus such as a digital camera together with the imaging element 20.

撮像素子20は、例えばCCD撮像素子である。撮像素子20には、図2に示す通り、有効画素領域21と、遮光画素領域22と、出力部23とが設けられる。有効画素領域21は、被写体像に応じた信号電荷を蓄積する領域である。遮光画素領域22は、有効画素領域21の周囲に隣接して配置され、その表面が遮光膜で覆われている。出力部23は、遮光画素領域22の外側の図中左上に配置され、不図示の複数の出力アンプ(例えばFDA)からなる。   The image sensor 20 is, for example, a CCD image sensor. As shown in FIG. 2, the imaging device 20 is provided with an effective pixel region 21, a light-shielding pixel region 22, and an output unit 23. The effective pixel area 21 is an area for accumulating signal charges corresponding to the subject image. The light shielding pixel region 22 is disposed adjacent to the periphery of the effective pixel region 21, and the surface thereof is covered with a light shielding film. The output unit 23 is arranged at the upper left in the drawing outside the light-shielding pixel region 22 and includes a plurality of output amplifiers (for example, FDA) (not shown).

撮像素子20において、有効画素領域21と遮光画素領域22の各画素に蓄積された電荷は、不図示の垂直転送路と水平転送路とを介した後、出力部23に導かれる。出力部23の出力アンプは、バイアス電流の印加によって動作状態となり、水平転送路からの入力電荷を電圧信号に変換して画素信号として外部に出力する。撮像素子20から出力される画素信号は、不図示のAD変換器などを介した後、本実施形態の画像処理装置10(図1)に導かれる。   In the image sensor 20, the charges accumulated in each pixel of the effective pixel region 21 and the light-shielded pixel region 22 are guided to the output unit 23 through a vertical transfer path and a horizontal transfer path (not shown). The output amplifier of the output unit 23 is in an operating state by applying a bias current, converts the input charge from the horizontal transfer path into a voltage signal, and outputs it as a pixel signal to the outside. The pixel signal output from the image sensor 20 is guided to the image processing apparatus 10 (FIG. 1) of the present embodiment after passing through an AD converter (not shown) or the like.

撮像素子20から出力される順序は、図2の左上の画素PSから始まり、水平方向のラインに沿って出力し、そのラインを垂直方向にシフトさせながら出力し、右下の画素PEで終わるような順序である。つまり、初めに、遮光画素領域22の図中上部の各ラインから画素信号の出力が行われ、次に、遮光画素領域22の左部と有効画素領域21と遮光画素領域22の右部とを含む各ラインから画素信号の出力が行われ、最後に、遮光画素領域22の下部の各ラインから画素信号の出力が行われる。 The order of output from the image sensor 20 starts from the pixel P S at the upper left in FIG. 2, outputs along the horizontal line, outputs while shifting the line in the vertical direction, and at the lower right pixel PE . The order is over. That is, first, pixel signals are output from the respective lines at the top of the light-shielding pixel region 22 in the figure, and then the left part of the light-shielding pixel region 22, the effective pixel region 21, and the right part of the light-shielding pixel region 22. A pixel signal is output from each of the included lines, and finally, a pixel signal is output from each line below the light-shielding pixel region 22.

また、有効画素領域21から出力される画素信号は、被写体像に応じた信号成分を含むと共に暗電流成分をも含んでいる。この暗電流成分を有効画素領域21の画素信号から減算するために、本実施形態の画像処理装置10(図1)は、遮光画素領域22から出力される画素信号を利用する。遮光画素領域22から出力される画素信号は、暗電流成分のみからなり、被写体像の黒レベルに相当する。このため一般に、遮光画素領域22は、オプティカルブラック領域と呼ばれる。   The pixel signal output from the effective pixel area 21 includes a signal component corresponding to the subject image and also includes a dark current component. In order to subtract the dark current component from the pixel signal in the effective pixel region 21, the image processing apparatus 10 (FIG. 1) of the present embodiment uses the pixel signal output from the light-shielded pixel region 22. The pixel signal output from the light-shielded pixel region 22 is composed of only a dark current component and corresponds to the black level of the subject image. For this reason, the light-shielding pixel region 22 is generally called an optical black region.

ところで、撮像素子20が動作状態のとき、撮像素子20の出力部23の出力アンプには常にバイアス電流が印加されるため、出力部23は、バイアス電流に起因して発熱することになる。その発熱量は、撮像素子20の動作条件に応じて異なり、例えば撮像時間が長いほど増大していく。また、出力部23の発熱は放射状に広がる。そして、出力部23の発熱に起因する局所的な暗電流成分が、有効画素領域21や遮光画素領域22の一部の画素信号に重畳することになる。   By the way, when the image pickup device 20 is in an operating state, a bias current is always applied to the output amplifier of the output unit 23 of the image pickup device 20, so that the output unit 23 generates heat due to the bias current. The amount of generated heat varies depending on the operating conditions of the image sensor 20, and for example increases as the imaging time increases. Further, the heat generated by the output unit 23 spreads radially. Then, a local dark current component resulting from the heat generation of the output unit 23 is superimposed on a part of pixel signals in the effective pixel region 21 and the light-shielding pixel region 22.

本実施形態では、出力部23が図中左上に配置されるため、図3に示す通り、有効画素領域21や遮光画素領域22の左上に位置する部分領域24の画素信号に局所的な暗電流成分が重畳する。この局所的な(部分領域24の)暗電流成分は、撮像時間の短い条件下では出力部23の発熱量が少ないため目立たないが、長秒時露光(例えば撮像時間30秒以上)のように発熱量が増大する条件下では顕著化することになる。出力部23は、請求項の「発熱部」に対応する。   In the present embodiment, since the output unit 23 is arranged at the upper left in the figure, as shown in FIG. 3, a local dark current is applied to the pixel signal of the partial area 24 positioned at the upper left of the effective pixel area 21 and the light-shielded pixel area 22. The components are superimposed. The local dark current component (in the partial region 24) is not noticeable because the amount of heat generated by the output unit 23 is small under conditions where the imaging time is short, but like long exposure (for example, imaging time of 30 seconds or more). This will become prominent under conditions where the amount of heat generation increases. The output unit 23 corresponds to a “heat generating unit” in the claims.

本実施形態の画像処理装置10は、撮像素子20の発熱部(つまり出力部23の発熱)に起因する局所的な(部分領域24の)暗電流成分を適切に補正するものであり、図1に示す通り、信号整形部11,12と、演算部13と、補正部14と、結果出力部15とで構成されている。このうち、信号整形部11,12および演算部13は請求項の「推定手段」に対応する。補正部14は「補正手段」に対応する。   The image processing apparatus 10 according to the present embodiment appropriately corrects a local dark current component (in the partial region 24) caused by a heat generating part of the image sensor 20 (that is, heat generated by the output part 23). As shown, the signal shaping units 11 and 12, the calculation unit 13, the correction unit 14, and the result output unit 15 are configured. Among these, the signal shaping sections 11 and 12 and the calculation section 13 correspond to “estimating means” in the claims. The correction unit 14 corresponds to “correction means”.

信号整形部11には、撮像素子20の遮光画素領域22のうち、出力部23(発熱部)の近傍に位置する水平領域25(図4)から出力される画素信号が順に取り込まれる。水平領域25の水平方向の画素数は、有効画素領域21の水平方向の画素数をW個、遮光画素領域22の左部の水平方向の画素数をA個とすると、(W+A)個となる。また、水平領域25の垂直方向の画素数(つまりライン数)をB個とする。例えばA,B=4である。   In the signal shaping unit 11, pixel signals output from the horizontal region 25 (FIG. 4) located in the vicinity of the output unit 23 (heat generation unit) in the light-shielding pixel region 22 of the image sensor 20 are sequentially captured. The number of pixels in the horizontal direction of the horizontal region 25 is (W + A), where W is the number of pixels in the horizontal direction of the effective pixel region 21 and A is the number of pixels in the left direction of the light-shielding pixel region 22. . The number of pixels in the vertical direction of the horizontal region 25 (that is, the number of lines) is B. For example, A, B = 4.

これに対し、信号整形部12には、撮像素子20の出力部23(発熱部)の近傍に位置する垂直領域26(図5)から出力される画素信号が順に取り込まれる。垂直領域26の垂直方向の画素数は、有効画素領域21の垂直方向の画素数をH個とすると、(B+H)個となる。また、垂直領域26の水平方向の画素数はA個である。
本実施形態の画像処理装置10では、概略、信号整形部11,12を経た後の画素信号が演算部13に入力され、有効画素領域21における暗電流分布の推定が行われ、この暗電流分布に応じた各画素ごとの補正値D(m,n)(m=1,…,W)(n=1,…,H)が後段の補正部14に出力される。補正部14は、演算部13から出力される補正値D(m,n)の他、撮像素子20の有効画素領域21から出力される画素信号S(m,n)(m=1,…,W)(n=1,…,H)を取り込み、補正値D(m,n)に基づいて画素信号S(m,n)の補正を行う。以下、画像処理装置10の各部の説明を行う。
On the other hand, the signal shaping unit 12 sequentially receives pixel signals output from the vertical region 26 (FIG. 5) located in the vicinity of the output unit 23 (heat generation unit) of the image sensor 20. The number of pixels in the vertical direction of the vertical region 26 is (B + H), where the number of pixels in the vertical direction of the effective pixel region 21 is H. The number of pixels in the horizontal direction of the vertical region 26 is A.
In the image processing apparatus 10 according to the present embodiment, the pixel signal after passing through the signal shaping units 11 and 12 is input to the calculation unit 13 to estimate the dark current distribution in the effective pixel region 21, and this dark current distribution. The correction value D (m, n) (m = 1,..., W) (n = 1,..., H) for each pixel corresponding to is output to the correction unit 14 at the subsequent stage. In addition to the correction value D (m, n) output from the calculation unit 13, the correction unit 14 outputs a pixel signal S (m, n) (m = 1,..., Output from the effective pixel region 21 of the image sensor 20 ) . W) (n = 1,..., H) are taken in, and the pixel signal S (m, n) is corrected based on the correction value D (m, n) . Hereinafter, each part of the image processing apparatus 10 will be described.

信号整形部11における具体的な処理について説明する。信号整形部11は、撮像素子20の水平領域25(図4)から出力される画素信号を取り込むと、水平領域25を図4(b)に示す(W+1)個のブロックに分け、各ブロックごとに平均値T0,T1,T2,……,TW-2,TW-1,TWを求める。(W+1)個のブロックのうち、最も左側のブロックは水平方向の画素数がA個であり、残りのブロックは水平方向の画素数が1個である。 Specific processing in the signal shaping unit 11 will be described. When the signal shaping unit 11 takes in the pixel signal output from the horizontal region 25 (FIG. 4) of the image sensor 20, the signal shaping unit 11 divides the horizontal region 25 into (W + 1) blocks shown in FIG. Average values T 0 , T 1 , T 2 ,..., T W−2 , T W−1 , T W are obtained. Of the (W + 1) blocks, the leftmost block has A pixels in the horizontal direction, and the remaining blocks have one pixel in the horizontal direction.

信号整形部11は、各ブロックごとに平均値T0,…,TWを求めると、図6の動作フローチャートにしたがって処理を行う。以下の説明では、平均値T0,…,TWを、画素信号T0,…,TWという。この画素信号T0,…,TWをグラフ化すると、例えば図7(a)に示すようになる。図7(a)の横軸は画素信号Tmの番号m(=0,1,…,W−1,W)を表し、縦軸は画素信号Tmの大きさを表す。 When the signal shaping unit 11 obtains the average values T 0 ,..., T W for each block, the signal shaping unit 11 performs processing according to the operation flowchart of FIG. In the following description, the average value T 0, ..., a T W, the pixel signals T 0, ..., called T W. The pixel signals T 0 ,..., T W are graphed as shown in FIG. Number m (= 0,1, ..., W -1, W) of horizontal axis pixel signal T m of a FIGS. 7 (a) represents the vertical axis represents the magnitude of the pixel signal T m.

図7(a)は、撮像素子20の出力部23の出力アンプが6段構成の例であり、画素信号T0,…,TWのうち、出力部23(発熱部)の近傍から出力される画素信号に6個のピークが現れている。これらのピークは、図3に示す部分領域24の(局所的な)暗電流成分に相当する。また、それ以外の画素信号(出力部23の近傍から離れた画素信号)は、出力部23の影響が小さいため、その大きさが略安定している。 7 (a) is an example of the output amplifier 6-stage configuration of the output unit 23 of the image pickup device 20, the pixel signals T 0, ..., of the T W, is output from the vicinity of the output unit 23 (heat generating portion) Six peaks appear in the pixel signal. These peaks correspond to (local) dark current components in the partial region 24 shown in FIG. In addition, other pixel signals (pixel signals away from the vicinity of the output unit 23) are substantially stable in size because the influence of the output unit 23 is small.

信号整形部11は、このような画素信号T0,…,TWを用いて図6のステップS1〜S9を行う。つまり、画素信号T0,…,TWの突出点を排除して平滑化する近傍演算を行う。具体的に説明すると、まず(ステップS2)、1つの画素信号Tmに注目し、その前後2つずつの画素信号Tm-2,Tm-1,Tm+1,Tm+2を含め、隣り合う5個の画素信号Tm-2,Tm-1,Tm,Tm+1,Tm+2を用いてメディアン処理を行い、中央値の画素信号TMEDIを選択する。 The signal shaping unit 11 performs steps S1 to S9 in FIG. 6 using such pixel signals T 0 ,..., T W. That is, the pixel signal T 0, ..., perform neighborhood operations of smoothing to eliminate the salient points of the T W. Specifically, first (step S2), and focused on one pixel signals T m, the pixel signal T m-2 of the two by two longitudinal, T m-1, T m + 1, T m + 2 In addition, median processing is performed using five adjacent pixel signals T m−2 , T m−1 , T m , T m + 1 , and T m + 2 , and the median pixel signal T MEDI is selected.

次に(ステップS3,S5)、注目している画素信号Tmより1つ前の画素信号Tm-1と、上記した中央値の画素信号TMEDIとの差を求め、その差({TMEDI−Tm-1}または{Tm-1−TMEDI})と予め定めた設定値C1との大小比較を行う。
そして、ステップS3,S5の関係を満たさないとき、つまり、次の式(1)を満足するとき、中央値の画素信号TMEDIは1つ前の画素信号Tm-1に対して±C1以内に含まれる(突出点ではない)ため、その画素信号TMEDIを現在の注目している画素信号Tmと置き換えて上書きする(ステップS7,Tm=TMEDI)。
Next (Step S3, S5), attention to the pixel signal T m-1 of the previous one than the pixel signal T m is, obtains the difference between the pixel signal T MEDI median described above, the difference ({T MEDI− T m−1 } or {T m−1 −T MEDI }) is compared with a predetermined set value C 1 .
When the relationship between steps S3 and S5 is not satisfied, that is, when the following equation (1) is satisfied, the median pixel signal T MEDI is ± C 1 with respect to the previous pixel signal T m−1 . Therefore, it is overwritten by replacing the pixel signal T MEDI with the current pixel signal T m of interest (step S7, T m = T MEDI ).

|TMEDI−Tm-1|≦C1 …(1)
これに対し、ステップS3の関係(次の式(2))を満たすときには、中央値の画素信号TMEDIが1つ前の画素信号Tm-1に対して大きすぎる(突出点である)と判断して、中央値の画素信号TMEDIを用いずに、1つ前の画素信号Tm-1に設定値C1を加算した値を、現在の注目している画素信号Tmと置き換えて上書きする(ステップS4,Tm=Tm-1+C1)。
| T MEDI −T m−1 | ≦ C 1 (1)
On the other hand, when the relationship of the step S3 (the following equation (2)) is satisfied, the median pixel signal T MEDI is too large (protrusion point) with respect to the previous pixel signal T m−1 . The value obtained by adding the set value C 1 to the previous pixel signal T m−1 without using the median pixel signal T MEDI is replaced with the current pixel signal T m of interest. overwrite (step S4, T m = T m- 1 + C 1).

MEDI−Tm-1>C1 …(2)
また、ステップS5の関係(次の式(3))を満たすときには、中央値の画素信号TMEDIが1つ前の画素信号Tm-1に対して小さすぎる(突出点である)と判断して、中央値の画素信号TMEDIを用いずに、1つ前の画素信号Tm-1から設定値C1を減算した値を、現在の注目している画素信号Tmと置き換えて上書きする(ステップS6,Tm=Tm-1−C1)。
T MEDI −T m−1 > C 1 (2)
When the relationship of step S5 (the following equation (3)) is satisfied, it is determined that the median pixel signal T MEDI is too small (a protruding point) with respect to the previous pixel signal T m−1 . Thus, without using the median pixel signal T MEDI , the value obtained by subtracting the set value C 1 from the previous pixel signal T m-1 is replaced with the current pixel signal T m to be overwritten. (step S6, T m = T m- 1 -C 1).

m-1−TMEDI>C1 …(3)
上記のような近傍演算(ステップS1〜S9)を繰り返し行うことにより、図7(a)に示す画素信号T0,…,TWの突出点を排除して平滑化することができる。近傍演算(ステップS1〜S9)の結果である画素信号T0,…,TWは全て上記の式(1)を満足し、これをグラフ化すると、図7(c)に示すようになる。図7(a),(c)の比較から、画素信号T0,…,TWのピーク波形を崩すことなく、突出点を排除して平滑化できることが分かる。なお、図6のステップS2の処理のみを行った(ステップS3〜S7を省略した)場合、その結果をグラフ化した図7(b)から分かるように、突出点の排除の点で十分とは言えない。
T m-1 −T MEDI > C 1 (3)
By repeatedly performing the neighborhood calculation (steps S1 to S9) as described above, the protruding points of the pixel signals T 0 ,..., T W shown in FIG. The pixel signals T 0 ,..., T W that are the results of the neighborhood calculation (steps S1 to S9) all satisfy the above equation (1) and are graphed as shown in FIG. From the comparison between FIGS. 7A and 7C, it can be seen that the protruding points can be eliminated and smoothed without breaking the peak waveforms of the pixel signals T 0 ,..., T W. In addition, when only the process of step S2 in FIG. 6 is performed (steps S3 to S7 are omitted), as can be seen from FIG. I can not say.

次に(ステップS10)、平滑後の画素信号T0,…,TW(図7(c))の中から、出力部23(発熱部)の影響が小さい安定領域の画像信号を選択して平均値TAを求める。安定領域としては、例えば、画素信号Tmの番号m(=0,1,…,W−1,W)の大きい方から所定の複数画素分とすればよい。さらに(ステップS11)、平滑後の画素信号T0,…,TW(図7(c))のうち最も大きい値を代表値TBとして求める。 Next (step S10), an image signal in a stable region where the influence of the output unit 23 (heat generation unit) is small is selected from the smoothed pixel signals T 0 ,..., T W (FIG. 7C). an average value T a. The stable region may be, for example, a predetermined number of pixels from the larger number m (= 0, 1,..., W−1, W) of the pixel signal T m . Further (step S11), the largest value among the smoothed pixel signals T 0 ,..., T W (FIG. 7C) is obtained as the representative value T B.

そして、次のステップS12〜S15で、平均値TAと代表値TBを用い、平滑後の画素信号T0,…,TWを規格化する。つまり、次の式(4)に示すように、平滑後の画素信号T0,…,TWの各々から平均値TAを減算すると共に、代表値TBから平均値TAを減算し、減算後の画素信号(Tm−TA)の各々を減算後の代表値(TB−TA)で除算して、その結果を注目している画素信号Tmと置き換えて上書きする。 Then, in the next steps S12 to S15, the smoothed pixel signals T 0 ,..., T W are normalized using the average value T A and the representative value T B. That is, as shown in the following equation (4), the pixel signal T 0 after the smoothing, ..., while subtracting the average value T A from each of the T W, by subtracting the average value T A from the representative value T B, Each pixel signal (T m −T A ) after subtraction is divided by the representative value (T B −T A ) after subtraction, and the result is replaced with the pixel signal T m of interest and overwritten.

m=(Tm−TA)/(TB−TA) …(4)
規格化処理(ステップS10〜S15)の結果、得られた画素信号T0,…,TWをグラフ化すると、図8に示すようになる。規格化後の画素信号T0,…,TWは、撮像素子20の有効画素領域21の水平方向に関する局所的な暗電流特性を表し、信号整形部11から後段の演算部13(図1)に出力され、演算部13のメモリ(例えばSDRAM)に保存される。また、ステップS10,S11で求めた平均値TAと代表値TBは、次に説明する信号整形部12および後で説明する演算部13に出力される。
T m = (T m -T A ) / (T B -T A) ... (4)
FIG. 8 is a graph of the pixel signals T 0 ,..., T W obtained as a result of the normalization process (steps S10 to S15). The pixel signals T 0 ,..., T W after normalization represent local dark current characteristics in the horizontal direction of the effective pixel region 21 of the image sensor 20, and the signal shaping unit 11 to the calculation unit 13 in the subsequent stage (FIG. 1). And stored in a memory (eg, SDRAM) of the arithmetic unit 13. The average value T A and the representative value T B obtained in steps S10 and S11 are output to the signal shaping unit 12 described below and the calculation unit 13 described later.

信号整形部12における具体的な処理について説明する。信号整形部12は、撮像素子20の垂直領域26(図5)から出力される画素信号を取り込むと、垂直領域26を図5(b)に示す(H+1)個のブロックに分け、各ブロックごとに平均値L0,L1,L2,……,LH-2,LH-1,LHを求める。(H+1)個のブロックのうち、最も上側のブロックは垂直方向の画素数(ライン数)がB個であり、残りのブロックはライン数が1個である。 Specific processing in the signal shaping unit 12 will be described. When the signal shaping unit 12 takes in the pixel signal output from the vertical region 26 (FIG. 5) of the image sensor 20, the signal shaping unit 12 divides the vertical region 26 into (H + 1) blocks shown in FIG. Average values L 0 , L 1 , L 2 ,..., L H-2 , L H−1 , L H are obtained. Of the (H + 1) blocks, the uppermost block has B pixels (number of lines) in the vertical direction, and the remaining blocks have one line.

信号整形部12は、各ブロックごとに平均値L0,…,LHを求めると、図9の動作フローチャートにしたがって処理を行う。以下の説明では、平均値L0,…,LHを、画素信号L0,…,LHという。図9のステップS21〜S29の処理は、画素信号L0,…,LHの突出点を排除して平滑化する近傍演算に相当する。その後のステップS30〜S34の処理は、平滑後の画素信号L0,…,LHの規格化処理に相当する。 When the signal shaping unit 12 obtains the average values L 0 ,..., L H for each block, the signal shaping unit 12 performs processing according to the operation flowchart of FIG. In the following description, the mean value L 0, ..., a L H, the pixel signals L 0, ..., called L H. Processing in step S21~S29 in FIG. 9, the pixel signals L 0, ..., corresponds to neighborhood operations to smooth and eliminate the salient points of the L H. Subsequent processing in steps S30 to S34 corresponds to normalization processing of the smoothed pixel signals L 0 ,..., L H.

具体的に説明すると、まず(ステップS21)、1つの画素信号Lnに注目し、その前後2つずつの画素信号Ln-2,Ln-1,Ln+1,Ln+2を含め、隣り合う5個の画素信号Ln-2,Ln-1,Ln,Ln+1,Ln+2を用いてメディアン処理を行い、中央値の画素信号LMEDIを選択する。次に(ステップS23,S25)、注目している画素信号Lnより1つ前の画素信号Ln-1と、上記した中央値の画素信号LMEDIとの差を求め、その差({LMEDI−Ln-1}または{Ln-1−LMEDI})と予め定めた設定値C2との大小比較を行う。 Specifically, first (step S21), and focused on one pixel signal L n, the pixel signal L n-2 of the two by two longitudinal, L n-1, L n + 1, L n + 2 In addition, median processing is performed using five adjacent pixel signals L n−2 , L n−1 , L n , L n + 1 , and L n + 2 to select a median pixel signal L MEDI . Then (step S23, S25), attention to the pixel signal L n-1 of the previous one than the pixel signal L n are, obtains the difference between the pixel signal L MEDI median described above, the difference ({L MEDI− L n−1 } or {L n−1 −L MEDI }) is compared with a predetermined set value C 2 .

そして、ステップS23,S25の関係を満たさないとき、つまり、次の式(5)を満足するとき、中央値の画素信号LMEDIは1つ前の画素信号Ln-1に対して±C2以内に含まれる(突出点ではない)ため、その画素信号LMEDIを現在の注目している画素信号Lnと置き換えて上書きする(ステップS27,Ln=LMEDI)。
|LMEDI−Ln-1|≦C2 …(5)
これに対し、ステップS23の関係(次の式(6))を満たすときには、中央値の画素信号LMEDIが1つ前の画素信号Ln-1に対して大きすぎる(突出点である)と判断して、中央値の画素信号LMEDIを用いずに、1つ前の画素信号Ln-1に設定値C2を加算した値を、現在の注目している画素信号Lnと置き換えて上書きする(ステップS24,Ln=Ln-1+C2)。
When the relationship between steps S23 and S25 is not satisfied, that is, when the following equation (5) is satisfied, the median pixel signal L MEDI is ± C 2 with respect to the previous pixel signal L n−1 . Since the pixel signal L MEDI is included in (not a protruding point), the pixel signal L MEDI is overwritten by being replaced with the current pixel signal L n of interest (step S27, L n = L MEDI ).
| L MEDI− L n−1 | ≦ C 2 (5)
On the other hand, when the relationship of step S23 (the following equation (6)) is satisfied, the median pixel signal L MEDI is too large (protrusion point) with respect to the previous pixel signal L n−1 . The value obtained by adding the set value C 2 to the previous pixel signal L n−1 without using the median pixel signal L MEDI is replaced with the current pixel signal L n of interest. overwrite (step S24, L n = L n- 1 + C 2).

MEDI−Ln-1>C2 …(6)
また、ステップS25の関係(次の式(7))を満たすときには、中央値の画素信号LMEDIが1つ前の画素信号Ln-1に対して小さすぎる(突出点である)と判断して、中央値の画素信号LMEDIを用いずに、1つ前の画素信号Ln-1から設定値C2を減算した値を、現在の注目している画素信号Tnと置き換えて上書きする(ステップS26,Ln=Ln-1−C2)。
L MEDI− L n−1 > C 2 (6)
Further, when the relationship of the step S25 (the following equation (7)) is satisfied, it is determined that the median pixel signal L MEDI is too small (a protruding point) with respect to the previous pixel signal L n−1 . Te, without using the pixel signals L MEDI median, a value obtained by subtracting the set value C 2 from the previous pixel signal L n-1, overwriting by replacing the pixel signal T n which is current interest (step S26, L n = L n- 1 -C 2).

n-1−LMEDI>C2 …(7)
上記のような近傍演算(ステップS21〜S29)を繰り返し行うことにより、画素信号L0,…,LHの突出点を排除して平滑化することができる。近傍演算(ステップS21〜S29)の結果である画素信号L0,…,LHは全て上記の式(5)を満足し、これをグラフ化すると、図10に示すようになる。この場合にも、画素信号L0,…,LHのピーク波形を崩すことなく、突出点を排除して平滑化できる。
L n-1 −L MEDI > C 2 (7)
By repeatedly performing the neighborhood calculation as described above (steps S21 to S29), the protruding points of the pixel signals L 0 ,..., L H can be eliminated and smoothed. The pixel signals L 0 ,..., L H that are the results of the neighborhood calculation (steps S21 to S29) all satisfy the above equation (5) and are graphed as shown in FIG. Also in this case, it is possible to smooth out the protruding points by eliminating the peak waveforms of the pixel signals L 0 ,..., L H.

次に(ステップS30)、上記の信号整形部11が求めた平均値TAと代表値TB(図7(c))を取得する。平均値TAは、撮像素子20の出力部23(発熱部)の影響が小さい安定領域の画像信号から求めたものである。代表値TBは、水平方向における平滑後の画素信号T0,…,TW(図7(c))のうち最も大きい値である。
そして、次のステップS31〜S34で、平均値TAと代表値TBを用い、垂直方向における平滑後の画素信号L0,…,LH(図10)を規格化する。つまり、次の式(8)に示すように、平滑後の画素信号L0,…,LHの各々から平均値TAを減算すると共に、代表値TBから平均値TAを減算し、減算後の画素信号(Ln−TA)の各々を減算後の代表値(TB−TA)で除算して、その結果を注目している画素信号Lnと置き換えて上書きする。
Next (step S30), the average value T A and the representative value T B (FIG. 7C) obtained by the signal shaping unit 11 are acquired. Average T A are those obtained from the image signal of the impact is small stable region of the output unit 23 of the image pickup device 20 (heat generating portion). The representative value T B is the largest value among the pixel signals T 0 ,..., T W after smoothing in the horizontal direction (FIG. 7C).
Then, in the next steps S31 to S34, the smoothed pixel signals L 0 ,..., L H (FIG. 10) in the vertical direction are normalized using the average value T A and the representative value T B. That is, as shown in the following equation (8), the pixel signal L 0 after the smoothing, ..., while subtracting the average value T A from each of L H, subtracts the average value T A from the representative value T B, Each pixel signal (L n −T A ) after subtraction is divided by the representative value (T B −T A ) after subtraction, and the result is replaced with the pixel signal L n of interest and overwritten.

n=(Ln−TA)/(TB−TA) …(8)
規格化処理(ステップS30〜S34)の結果、得られた画素信号L0,…,LHをグラフ化すると、図11に示すようになる。規格化後の画素信号L0,…,LHは、撮像素子20の有効画素領域21の垂直方向に関する局所的な暗電流特性を表し、信号整形部12から後段の演算部13(図1)に出力され、上記した水平方向の局所的な暗電流特性(規格化後の画素信号T1,…,TW)と共に、演算部13のメモリ(例えばSDRAM)に保存される。
L n = (L n −T A ) / (T B −T A ) (8)
FIG. 11 shows a graph of the pixel signals L 0 ,..., L H obtained as a result of the normalization process (steps S30 to S34). The normalized pixel signals L 0 ,..., L H represent local dark current characteristics in the vertical direction of the effective pixel region 21 of the image sensor 20, and the signal shaping unit 12 to the subsequent calculation unit 13 (FIG. 1). And is stored in the memory (for example, SDRAM) of the arithmetic unit 13 together with the above-described local dark current characteristics in the horizontal direction (normalized pixel signals T 1 ,..., T W ).

次に、演算部13における具体的な処理について説明する。演算部13には、信号整形部11を経た後の水平方向の画素信号T1,…,TW(図8)と、図6のステップS10,S11で求めた平均値TA,代表値TBとが入力された後、信号整形部12を経た後の垂直方向の画素信号L1,…,LH(図11)が入力される。画素信号T1,…,TW(図8)の波形は、撮像素子20の有効画素領域21の水平方向に関する局所的な暗電流特性を表す。また、画素信号L1,…,LH(図11)の波形は、有効画素領域21の垂直方向に関する局所的な暗電流特性を表す。 Next, specific processing in the calculation unit 13 will be described. The calculation unit 13 includes the horizontal pixel signals T 1 ,..., T W (FIG. 8) after passing through the signal shaping unit 11, and the average value T A and the representative value T obtained in steps S10 and S11 of FIG. After B is inputted, the pixel signals L 1 ,..., L H (FIG. 11) in the vertical direction after passing through the signal shaping unit 12 are inputted. The waveforms of the pixel signals T 1 ,..., T W (FIG. 8) represent local dark current characteristics in the horizontal direction of the effective pixel region 21 of the image sensor 20. Further, the waveforms of the pixel signals L 1 ,..., L H (FIG. 11) represent local dark current characteristics in the vertical direction of the effective pixel region 21.

演算部13では、信号整形部12から垂直方向の画像信号Ln(n=1,2,…,H)を取り込む毎に、信号整形部11から取り込み済の水平方向の画素信号Tm(m=1,2,…,W)と平均値TAと代表値TBとを参照し、次の式(9)したがって順に乗算を行う。この乗算は、撮像素子20の有効画素領域21の水平方向に関する局所的な暗電流特性(図8)と垂直方向に関する局所的な暗電流特性(図11)との乗算を各画素ごとに行う処理である。 Each time the arithmetic unit 13 captures the vertical image signal L n (n = 1, 2,..., H) from the signal shaping unit 12, the horizontal pixel signal T m (m = 1, 2,..., W), the average value T A, and the representative value T B , multiplication is performed in order according to the following equation (9). This multiplication is a process of multiplying the local dark current characteristic (FIG. 8) in the horizontal direction of the effective pixel region 21 of the image sensor 20 and the local dark current characteristic (FIG. 11) in the vertical direction for each pixel. It is.

(m,n)=(TB−TA)×Tm×Ln …(9)
その結果、図12(a)に示すマトリクス配列の演算結果D(m,n)を得ることができる。また、図12(a)の演算結果D(m,n)を3次元的なグラフで表すと、例えば図12(b)のようになる。演算結果D(m,n)の“m(=1,…,W)”は、有効画素領域21内の水平方向の座標に対応し、“n(=1,…,H)”は有効画素領域21内の垂直方向の座標に対応する。そして、演算結果D(m,n)は、有効画素領域21における局所的な暗電流分布を表している。このように、水平方向と垂直方向の局所的な暗電流特性(図8,図11)の乗算により、有効画素領域21における局所的な暗電流分布を推定することができる。
D (m, n) = (T B −T A ) × T m × L n (9)
As a result, a matrix array calculation result D (m, n) shown in FIG. 12A can be obtained. Further, when the calculation result D (m, n) in FIG. 12A is represented by a three-dimensional graph, for example, it is as shown in FIG. “M (= 1,..., W)” of the calculation result D (m, n) corresponds to the horizontal coordinate in the effective pixel region 21 and “n (= 1,..., H)” is an effective pixel. This corresponds to the vertical coordinate in the region 21. The calculation result D (m, n) represents a local dark current distribution in the effective pixel region 21. As described above, the local dark current distribution in the effective pixel region 21 can be estimated by multiplying the local dark current characteristics in the horizontal direction and the vertical direction (FIGS. 8 and 11).

そして、この局所的な暗電流分布に応じた図12(a),(b)の演算結果D(m,n)は、有効画素領域21の各画素ごとの補正値D(m,n)(m=1,…,W)(n=1,…,H)として後段の補正部14に(図1)出力される。補正部14には、各画素ごとの補正値D(m,n)の他、撮像素子20の有効画素領域21からの画素信号S(m,n)が入力される。図13(a)に示す通り、画素信号S(m,n)も補正値D(m,n)と同様のマトリクス配列を成す。入力のタイミングは、概略、信号整形部11,12と演算部13での処理時間の分だけ、補正値D(m,n)の方が有効画素領域21からの画素信号S(m,n)よりも僅かに遅くなる。 Then, the calculation result D (m, n) of FIGS. 12A and 12B corresponding to the local dark current distribution is a correction value D (m, n) (for each pixel in the effective pixel region 21. m = 1,..., W) (n = 1,..., H) are output to the subsequent correction unit 14 (FIG. 1). In addition to the correction value D (m, n) for each pixel, the pixel signal S (m, n) from the effective pixel region 21 of the image sensor 20 is input to the correction unit 14. As shown in FIG. 13A, the pixel signal S (m, n) also has the same matrix arrangement as the correction value D (m, n) . The input timing is roughly the pixel signal S (m, n) from the effective pixel region 21 when the correction value D (m, n) is equal to the processing time in the signal shaping units 11 and 12 and the calculation unit 13. Slightly slower than.

このため、補正部14は、あるラインの画素信号S(m,n)を取り込んだ後、対応するラインの補正値D(m,n)が演算部13から出力されるまで少し待機する。そして、そのラインの補正値D(m,n)を取り込むと、補正値D(m,n)に基づいて画素信号S(m,n)の補正を行う。つまり、次の式(10)にしたがって、各画素ごとに補正値D(m,n)を画素信号S(m,n)から減算する。その結果、図13(b)に示すマトリクス配列の演算結果O(m,n)を得ることができる。この演算結果O(m,n)は、局所的な暗電流成分(図3の部分領域24の暗電流成分)が補正された後の画素信号である。以上で本実施形態の画像処理装置10における補正処理は終了となる。 For this reason, the correction unit 14 waits for a while until the correction value D (m, n) of the corresponding line is output from the calculation unit 13 after capturing the pixel signal S (m, n) of a certain line. When the correction value D (m, n) of the line is taken in, the pixel signal S (m, n) is corrected based on the correction value D (m, n) . That is, the correction value D (m, n) is subtracted from the pixel signal S (m, n) for each pixel according to the following equation (10). As a result, a matrix array calculation result O (m, n) shown in FIG. 13B can be obtained. The calculation result O (m, n) is a pixel signal after the local dark current component (the dark current component in the partial region 24 in FIG. 3) is corrected. The correction process in the image processing apparatus 10 according to the present embodiment is thus completed.

(m,n)=S(m,n)−D(m,n) …(10)
上記したように、第1実施形態の画像処理装置10では、撮像素子20の遮光画素領域22のうち出力部23の近傍(水平領域25と垂直領域26)から出力される画素信号に基づいて、有効画素領域21における暗電流分布を推定する(図12の補正値D(m,n)を求める)と共に、この暗電流分布(補正値D(m,n))に基づいて、有効画素領域21から出力される画素信号S(m,n)を補正するため、撮像素子20の発熱部(出力部23)に起因する局所的な暗電流成分(図3の部分領域24の暗電流成分)を適切に補正することができる。
O (m, n) = S (m, n) −D (m, n) (10)
As described above, in the image processing apparatus 10 according to the first embodiment, based on the pixel signal output from the vicinity of the output unit 23 (the horizontal region 25 and the vertical region 26) in the light-shielding pixel region 22 of the image sensor 20. The dark current distribution in the effective pixel region 21 is estimated (the correction value D (m, n) in FIG. 12 is obtained), and the effective pixel region 21 is based on the dark current distribution (correction value D (m, n) ). In order to correct the pixel signal S (m, n) output from the local dark current component (dark current component of the partial region 24 in FIG. 3) caused by the heat generating portion (output unit 23) of the image sensor 20 It can be corrected appropriately.

すなわち、撮像素子20の動作条件(例えば撮像時間)に応じて局所的な暗電流成分の分布状態が大きく変化しても、その変化に追従して“出力部23の近傍(水平領域25と垂直領域26)から出力される画素信号”の波形も変化するため、有効画素領域21における暗電流分布を正確に推定することができ、常に、適切な補正処理を行える。したがって、長秒時露光のときでも画像が浮く事態を回避できる。   That is, even if the distribution state of the local dark current component changes greatly according to the operating conditions (for example, the imaging time) of the image sensor 20, the change follows the change in the “near the output unit 23 (perpendicular to the horizontal region 25). Since the waveform of the pixel signal “output from the region 26) also changes, the dark current distribution in the effective pixel region 21 can be accurately estimated, and appropriate correction processing can always be performed. Therefore, it is possible to avoid a situation where an image is floated even during long exposure.

また、第1実施形態の画像処理装置10では、図7(c)に示す安定領域の画素信号の平均値TAを求め、この平均値TAを平滑後の画素信号T0,…,TWや画素信号L1,…,LHの各々から減算すると共に、減算後の画素信号(図8,図11)に基づいて有効画素領域21の局所的な暗電流分布を推定するため、有効画素領域21の局所的な暗電流成分を過不足なく補正することができる。平均値TAを用いた減算処理の際、マイナスの値を「0」にクリップしても良い。 Further, in the image processing apparatus 10 of the first embodiment, an average value T A of the pixel signals in the stable region shown in FIG. 7C is obtained, and the average value T A is subjected to the smoothed pixel signals T 0 ,. Subtract from each of W and pixel signals L 1 ,..., L H and estimate the local dark current distribution in the effective pixel region 21 based on the pixel signal after subtraction (FIGS. 8 and 11). The local dark current component in the pixel region 21 can be corrected without excess or deficiency. In the subtraction process using the average value T A , a negative value may be clipped to “0”.

さらに、第1実施形態の画像処理装置10では、安定領域の画素信号の平均値TAを求める前に、撮像素子20から出力される画素信号T0,…,TW(図7(a))や画素信号L1,…,LHの突出点を排除して平滑化する近傍演算(図6のS1〜S9)(図9のS21〜S29)を行うため、有効画素領域21の暗電流分布を再現性よく推定することができる。したがって、画像処理装置10による補正処理の再現性も向上する。 Further, in the image processing apparatus 10 of the first embodiment, before obtaining the average value T A of the pixel signals in the stable region, the pixel signals T 0 ,..., T W output from the image sensor 20 (FIG. 7A). ) And the pixel signals L 1 ,..., L H are excluded and smoothed by smoothing them (S1 to S9 in FIG. 6) (S21 to S29 in FIG. 9). Distribution can be estimated with good reproducibility. Therefore, the reproducibility of the correction process by the image processing apparatus 10 is also improved.

また、第1実施形態の画像処理装置10では、撮像素子20の出力部23(発熱部)の近傍に位置する水平領域25と垂直領域26から出力される画素信号を用いるため、有効画素領域21における局所的な暗電流分布を確実に推定できる。
さらに、第1実施形態の画像処理装置10では、有効画素領域21の水平方向の暗電流特性を求めた後、垂直方向の暗電流特性を求め、両者の乗算によって有効画素領域21の局所的な暗電流分布を推定するため、有効画素領域21から各ラインごとに出力される画素信号S(m,n)の補正処理をほぼリアルタイムで行うことができる。
(第2実施形態)
第2実施形態の画像処理装置30は、図14に示す通り、上記した画像処理装置10の演算部13と補正部14との間に、ゲイン部31と第2の演算部32とを設けたものである。この場合、演算部13から出力される図12の補正値D(m,n)は、第2の演算部32に出力される。演算部32には、補正値D(m,n)の他、ゲイン部31で生成されたゲインG1(m,n)が入力される。ゲインG1(m,n)も補正値D(m,n)と同様のマトリクス配列を成す(図15)。
In the image processing apparatus 10 according to the first embodiment, since the pixel signals output from the horizontal region 25 and the vertical region 26 located in the vicinity of the output unit 23 (heat generating unit) of the image sensor 20 are used, the effective pixel region 21 is used. The local dark current distribution at can be reliably estimated.
Furthermore, in the image processing apparatus 10 of the first embodiment, after obtaining the dark current characteristics in the horizontal direction of the effective pixel area 21, the dark current characteristics in the vertical direction are obtained, and local multiplication of the effective pixel area 21 is performed by multiplying them. Since the dark current distribution is estimated, the correction processing of the pixel signal S (m, n) output from the effective pixel region 21 for each line can be performed in substantially real time.
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 14, the image processing apparatus 30 according to the second embodiment includes a gain unit 31 and a second calculation unit 32 between the calculation unit 13 and the correction unit 14 of the image processing apparatus 10 described above. Is. In this case, the correction value D (m, n) in FIG. 12 output from the calculation unit 13 is output to the second calculation unit 32. In addition to the correction value D (m, n) , the calculation unit 32 receives the gain G 1 (m, n) generated by the gain unit 31. The gain G 1 (m, n) also has the same matrix arrangement as the correction value D (m, n) (FIG. 15).

ゲイン部31におけるゲインG1(m,n)の生成について説明する。ゲイン部31は、撮像素子20の有効画素領域21内の水平方向と垂直方向の座標(m,n)を次の式(11)〜(13)に代入することにより、座標(m,n)に依存したゲインG1(m,n)を生成する。Amは水平方向の初期値、Anは垂直方向の初期値、Bmは水平方向の傾き、Bnは垂直方向の傾きである。ゲインG1(m,n)をグラフ化すると、例えば図16に示すようになる。 The generation of the gain G 1 (m, n) in the gain unit 31 will be described. The gain unit 31 substitutes the coordinates (m, n) in the horizontal direction and the vertical direction in the effective pixel region 21 of the image sensor 20 into the following equations (11) to (13), so that the coordinates (m, n) A gain G 1 (m, n) depending on the is generated. A m is the initial value of the horizontal direction, A n is the initial value of the vertical direction, B m is the slope of the horizontal direction, B n is the vertical gradient. When the gain G 1 (m, n) is graphed, for example, as shown in FIG.

1(m,n)=G1(m)×G1(n) …(11)
1(m)=Am−Bm×m …(12)
1(n)=An−Bn×n …(13)
なお、式(11)〜(13)のパラメータAm,An,Bm,Bnは、撮像素子20の動作条件(撮像時間やISO設定)、外気の温度などに基づいて予め決定される。外気の温度を検知するには、例えば撮像素子20の近傍にセンサを配置することが必要となる。
G1 (m, n) = G1 (m) × G1 (n) (11)
G 1 (m) = A m −B m × m (12)
G 1 (n) = A n −B n × n (13)
Note that the parameters A m , A n , B m , and B n in Expressions (11) to (13) are determined in advance based on the operating conditions (imaging time and ISO setting) of the image sensor 20, the temperature of the outside air, and the like. . In order to detect the temperature of the outside air, for example, it is necessary to arrange a sensor in the vicinity of the image sensor 20.

このようにしてゲイン部31で生成されたゲインG1(m,n)(図15)は、後段の演算部32に出力され、その前段の演算部13で推定された局所的な暗電流分布(図12の補正値D(m,n))の微調整に用いられる。なお、第2実施形態では、信号整形部11,12と演算部13,32とゲイン部31とが総じて請求項の「推定手段」に対応する。
演算部32では、あるラインの補正値D(m,n)を演算部13から取り込むと、対応するラインのゲインG1(m,n)をゲイン部31から取り込み、次の式(14)にしたがって各画素ごとに乗算を行う。つまり、ゲインG1(m,n)を加味して補正値D(m,n)を微調整する。その結果、図17に示すマトリクス配列の演算結果E(m,n)を得ることができる。この演算結果E(m,n)は、有効画素領域21における局所的な暗電流分布(微調整後)を表している。
The gain G 1 (m, n) (FIG. 15) generated in this way by the gain unit 31 is output to the calculation unit 32 at the subsequent stage, and the local dark current distribution estimated by the calculation unit 13 at the preceding stage. This is used for fine adjustment of ( correction value D (m, n) in FIG. 12). In the second embodiment, the signal shaping units 11 and 12, the calculation units 13 and 32, and the gain unit 31 generally correspond to “estimating means” in the claims.
In the calculation unit 32, when the correction value D (m, n) of a certain line is fetched from the calculation unit 13, the gain G1 (m, n) of the corresponding line is fetched from the gain unit 31, and the following equation (14) is obtained. Therefore, multiplication is performed for each pixel. That is, the correction value D (m, n) is finely adjusted in consideration of the gain G 1 (m, n) . As a result, the matrix array calculation result E (m, n) shown in FIG. 17 can be obtained. The calculation result E (m, n) represents a local dark current distribution (after fine adjustment ) in the effective pixel region 21.

(m,n)=G1(m,n)×D(m,n) …(14)
そして、第2実施形態の画像処理装置30では、この演算結果E(m,n)が、有効画素領域21の各画素ごとの補正値E(m,n)として後段の補正部14に出力される(図14)。既に説明した画像処理装置10(図1)と同様、補正部14には、各画素ごとの補正値E(m,n)の他、撮像素子20の有効画素領域21からの画素信号S(m,n)(図13(a))が入力される。このため、座標依存性のゲインG1(m,n)を加味した補正値E(m,n)に基づいて、画素信号S(m,n)の補正を行うことができる。この場合、次の式(15)にしたがって、各画素ごとに補正値E(m,n)を画素信号S(m,n)から減算することになる。
E (m, n) = G 1 (m, n) × D (m, n) (14)
In the image processing apparatus 30 according to the second embodiment, the calculation result E (m, n) is output to the correction unit 14 at the subsequent stage as the correction value E (m, n) for each pixel in the effective pixel region 21. (FIG. 14). Similar to the image processing apparatus 10 already described (FIG. 1), the correction unit 14, in addition to the correction value E for each pixel (m, n), the pixel signal S (m from the effective pixel area 21 of the image sensor 20 , n) (FIG. 13A) is input. Therefore, the pixel signal S (m, n) can be corrected based on the correction value E (m, n) taking into account the coordinate-dependent gain G 1 (m, n) . In this case, the correction value E (m, n) is subtracted from the pixel signal S (m, n) for each pixel according to the following equation (15).

(m,n)=S(m,n)−E(m,n) …(15)
上記したように、第2実施形態の画像処理装置30では、撮像素子20の有効画素領域21内の座標(m,n)に依存したゲインG1(m,n)を加味して局所的な暗電流分布を推定する(図17の補正値E(m,n)を求める)と共に、この暗電流分布(補正値E(m,n))に基づいて、有効画素領域21から出力される画素信号S(m,n)を補正するため、ゲインG1(m,n)を生成する際のパラメータAm,An,Bm,Bnの設定値を変更することによって、有効画素領域21における局所的な暗電流成分(図3の部分領域24の暗電流成分)の補正量を微調整することができる。
(第3実施形態)
第3実施形態の画像処理装置40は、図18に示す通り、上記した画像処理装置30のゲイン部31,演算部32に代えて、ゲイン部41,演算部42を設けたものである。この場合、演算部13から出力される図12の補正値D(m,n)は、演算部42に出力される。演算部42には、補正値D(m,n)の他、ゲイン部41で生成されたゲインG2(m,n)が入力される。ゲインG2(m,n)も同様のマトリクス配列を成す(図19)。
O (m, n) = S (m, n) −E (m, n) (15)
As described above, in the image processing apparatus 30 according to the second embodiment, the gain G 1 (m, n) depending on the coordinates (m, n) in the effective pixel region 21 of the image sensor 20 is taken into account and the local area is considered. The dark current distribution is estimated (the correction value E (m, n) in FIG. 17 is obtained), and the pixels output from the effective pixel region 21 based on the dark current distribution (correction value E (m, n) ). In order to correct the signal S (m, n) , the effective pixel region 21 is changed by changing the set values of the parameters A m , A n , B m , and B n when generating the gain G 1 (m, n). The amount of correction of the local dark current component at (a dark current component of the partial region 24 in FIG. 3) can be finely adjusted.
(Third embodiment)
As shown in FIG. 18, the image processing device 40 according to the third embodiment is provided with a gain unit 41 and a calculation unit 42 instead of the gain unit 31 and the calculation unit 32 of the image processing device 30 described above. In this case, the correction value D (m, n) of FIG. 12 output from the calculation unit 13 is output to the calculation unit 42. In addition to the correction value D (m, n) , the calculation unit 42 receives the gain G 2 (m, n) generated by the gain unit 41. The gain G 2 (m, n) has a similar matrix arrangement (FIG. 19).

ゲイン部41におけるゲインG2(m,n)の生成について説明する。ゲイン部41は、撮像素子20の有効画素領域21内の水平方向と垂直方向の座標(m,n)を次の式(16)に代入することにより、ゲインG2(m,n)を生成する。FIM(m,n)は、撮像素子20の熱伝導特性を表している。A0は初期値、Kは熱伝導特性に応じた固定値である。ゲインG2(m,n)をグラフ化すると、例えば図20に示すようになる。 The generation of the gain G 2 (m, n) in the gain unit 41 will be described. The gain unit 41 generates the gain G 2 (m, n) by substituting the horizontal and vertical coordinates (m, n) in the effective pixel region 21 of the image sensor 20 into the following equation (16). To do. F IM (m, n) represents the heat conduction characteristic of the image sensor 20. A 0 is an initial value, and K is a fixed value corresponding to the heat conduction characteristics. When the gain G 2 (m, n) is graphed, for example, as shown in FIG.

2(m,n)=A0×FIM(m,n) …(16)
なお、式(16) のパラメータA0は、撮像素子20の動作条件(撮像時間やISO設定)、外気の温度などに基づいて予め決定される。外気の温度を検知するには、例えば撮像素子20の近傍にセンサを配置することが必要となる。
このようにしてゲイン部41で生成されたゲインG2(m,n)(図19)は、後段の演算部42に出力され、その前段の演算部13で推定された局所的な暗電流分布(図12の補正値D(m,n))の微調整に用いられる。なお、第3実施形態では、信号整形部11,12と演算部13,42とゲイン部41とが総じて請求項の「推定手段」に対応する。
G 2 (m, n) = A 0 × F IM (m, n) (16)
Note that the parameter A 0 in Expression (16) is determined in advance based on the operating conditions (imaging time and ISO setting) of the image sensor 20, the temperature of the outside air, and the like. In order to detect the temperature of the outside air, for example, it is necessary to arrange a sensor in the vicinity of the image sensor 20.
The gain G 2 (m, n) (FIG. 19) generated in this way by the gain unit 41 is output to the subsequent calculation unit 42 and is estimated by the previous calculation unit 13 in the local dark current distribution. This is used for fine adjustment of ( correction value D (m, n) in FIG. 12). In the third embodiment, the signal shaping units 11 and 12, the calculation units 13 and 42, and the gain unit 41 generally correspond to “estimating means” in the claims.

演算部42では、あるラインの補正値D(m,n)を演算部13から取り込むと、対応するラインのゲインG2(m,n)をゲイン部41から取り込み、次の式(18)にしたがって各画素ごとに乗算を行う。つまり、ゲインG2(m,n)を加味して補正値D(m,n)を微調整する。その結果、図21に示すマトリクス配列の演算結果F(m,n)を得ることができる。この演算結果F(m,n)は、有効画素領域21における局所的な暗電流分布(微調整後)を表している。 In the calculation unit 42, when the correction value D (m, n) of a certain line is fetched from the calculation unit 13, the gain G2 (m, n) of the corresponding line is fetched from the gain unit 41, and the following equation (18) is obtained. Therefore, multiplication is performed for each pixel. That is, the correction value D (m, n) is finely adjusted in consideration of the gain G 2 (m, n) . As a result, the matrix array calculation result F (m, n) shown in FIG. 21 can be obtained. This calculation result F (m, n) represents a local dark current distribution (after fine adjustment ) in the effective pixel region 21.

(m,n)=G2(m,n)×D(m,n) …(18)
そして、第3実施形態の画像処理装置40では、この演算結果F(m,n)が、有効画素領域21の各画素ごとの補正値F(m,n)として後段の補正部14に出力される(図18)。既に説明した画像処理装置10(図1)と同様、補正部14には、各画素ごとの補正値F(m,n)の他、撮像素子20の有効画素領域21からの画素信号S(m,n)(図13(a))が入力される。このため、上記した温度依存性のゲインG2(m,n)を加味した補正値F(m,n)に基づいて、画素信号S(m,n)の補正を行うことができる。この場合、次の式(19)にしたがって、各画素ごとに補正値F(m,n)を画素信号S(m,n)から減算することになる。
F (m, n) = G 2 (m, n) × D (m, n) (18)
In the image processing device 40 of the third embodiment, the calculation result F (m, n) is output to the correction unit 14 at the subsequent stage as the correction value F (m, n) for each pixel in the effective pixel region 21. (FIG. 18). Similar to the image processing apparatus 10 already described (FIG. 1), the correction unit 14, the correction value F (m, n) for each pixel of the other pixel signals S (m from the effective pixel area 21 of the image sensor 20 , n) (FIG. 13A) is input. Therefore, the pixel signal S (m, n) can be corrected based on the correction value F (m, n) taking into account the temperature-dependent gain G 2 (m, n) described above. In this case, the correction value F (m, n) is subtracted from the pixel signal S (m, n) for each pixel according to the following equation (19).

(m,n)=S(m,n)−F(m,n) …(19)
上記したように、第3実施形態の画像処理装置40では、撮像素子20の有効画素領域21内の座標(m,n)と撮像素子20の熱伝導特性に依存したゲインG2(m,n)を加味して局所的な暗電流分布を推定する(図21の補正値F(m,n)を求める)と共に、この暗電流分布(補正値F(m,n))に基づいて、有効画素領域21から出力される画素信号S(m,n)を補正するため、ゲインG2(m,n)を生成する際のパラメータA0の設定値を変更することによって、有効画素領域21における局所的な暗電流成分(図3の部分領域24の暗電流成分)の補正量を微調整することができる。
(変形例)
なお、上記した実施形態では、撮像素子20の遮光画素領域22のうち出力部23の近傍に位置する水平領域25(図4)と垂直領域(図5)から出力される画素信号に基づいて、有効画素領域21における暗電流分布を推定したが、本発明はこれに限定されない。水平領域25のうち出力部23側と垂直領域26のうち出力部23側の部分領域(図3に示す部分領域24に相当)から出力される画素信号を用いる場合にも、本発明を適用できる。
O (m, n) = S (m, n) −F (m, n) (19)
As described above, in the image processing apparatus 40 according to the third embodiment, the gain G 2 (m, n ) depending on the coordinates (m, n) in the effective pixel region 21 of the image sensor 20 and the heat conduction characteristics of the image sensor 20. ) In consideration of the local dark current distribution ( determining the correction value F (m, n) in FIG. 21) and effective based on this dark current distribution (correction value F (m, n) ). In order to correct the pixel signal S (m, n) output from the pixel region 21, the set value of the parameter A 0 when generating the gain G 2 (m, n) is changed, thereby changing the effective pixel region 21. The correction amount of the local dark current component (dark current component of the partial region 24 in FIG. 3) can be finely adjusted.
(Modification)
In the embodiment described above, based on the pixel signals output from the horizontal region 25 (FIG. 4) and the vertical region (FIG. 5) located in the vicinity of the output unit 23 in the light-shielding pixel region 22 of the image sensor 20. Although the dark current distribution in the effective pixel region 21 is estimated, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to the case where pixel signals output from the partial region (corresponding to the partial region 24 shown in FIG. 3) of the horizontal region 25 on the output unit 23 side and the vertical region 26 on the output unit 23 side are used. .

また、上記した実施形態では、水平領域25と垂直領域26を複数のブロックに分ける際(図4(b),図5(b))、左上のブロック以外を1画素(または1ライン)幅のブロックに分ける例を説明したが、本発明はこれに限定されない。1ブロック幅を複数画素(または複数ライン分)とする場合にも、本発明を適用できる。
さらに、上記した実施形態では、演算部13で推定された局所的な暗電流分布(図12の補正値D(m,n))を微調整する際、図15のゲインG1(m,n)または図19のゲインG2(m,n)を加味する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。図15のゲインG1(m,n)と図19のゲインG2(m,n)との双方を加味する場合にも、本発明を適用できる。
In the above-described embodiment, when the horizontal area 25 and the vertical area 26 are divided into a plurality of blocks (FIGS. 4B and 5B), the width other than the upper left block is one pixel (or one line) wide. Although the example divided into blocks has been described, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a case where one block width is a plurality of pixels (or a plurality of lines).
Furthermore, in the above-described embodiment, when finely adjusting the local dark current distribution (the correction value D (m, n) in FIG. 12 ) estimated by the calculation unit 13, the gain G 1 (m, n in FIG. ) Or the gain G 2 (m, n) in FIG. 19 has been described, but the present invention is not limited to this. Gain G 1 (m, n) in FIG. 15 the gain G 2 (m, n) of FIG. 19 also in the case of adding both the, the present invention can be applied.

また、上記した実施形態では、平滑後の画素信号T0,…,TWと画素信号L0,…,LHを規格化する際、図6のステップS13(式(4))と図9のステップS32(式(8))の双方で、画素信号Tm,Lnを減算後の代表値(TB−TA)により除算すると共に、その後の式(9)にしたがう演算処理で再び代表値(TB−TA)により乗算する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。図6のステップS13(式(4))と図9のステップS32(式(8))との何れか一方における“(TB−TA)”を省略し、かつ、その後の式(9)における“(TB−TA)”を省略する場合にも、本発明を適用できる。 In the above-described embodiment, when normalizing the smoothed pixel signals T 0 ,..., T W and the pixel signals L 0 ,..., L H , step S13 (formula (4)) in FIG. In step S32 (Equation (8)), the pixel signals T m and L n are divided by the subtracted representative value (T B −T A ), and the calculation process according to Equation (9) is performed again. Although an example of multiplying by the representative value (T B −T A ) has been described, the present invention is not limited to this. “(T B −T A )” in either step S13 (formula (4)) of FIG. 6 or step S32 (formula (8)) of FIG. 9 is omitted, and the following formula (9) The present invention can also be applied to the case where “(T B −T A )” is omitted.

さらに、上記した実施形態では、垂直方向の平滑後の画素信号L0,…,LHを規格化する際、水平方向における平滑後の画素信号T0,…,TW(図7(c))から求めた平均値TAと代表値TBを信号整形部11から取得して(図9のステップS30)、これを規格化に利用する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。垂直方向でも同様の平均値と代表値を求め、これを用いて垂直方向の規格化を行っても良い。だたし、垂直方向の規格化の際に水平方向の情報(平均値TAと代表値TB)を用いる方が、有効画素領域21から画素信号S(m,n)を取り込みながら直後に暗電流成分の補正処理を行えるため、好ましい。 Furthermore, in the above embodiment, the pixel signal L 0 after the vertical smooth, ..., when normalizing the L H, the pixel signal T 0 after the smoothing in the horizontal direction, ..., T W (FIG. 7 (c) The average value T A and the representative value T B obtained from the above are obtained from the signal shaping unit 11 (step S30 in FIG. 9) and used for normalization. However, the present invention is not limited to this. . A similar average value and representative value may be obtained in the vertical direction, and normalization in the vertical direction may be performed using the average value and the representative value. However, using the information in the horizontal direction (average value T A and representative value T B ) at the time of normalization in the vertical direction immediately after capturing the pixel signal S (m, n) from the effective pixel region 21. This is preferable because the dark current component can be corrected.

また、上記した実施形態では、撮像素子20の出力部23が発熱部である例を説明したが、本発明はこれに限定されない。出力部23以外の部位が発熱部となる場合でも、本発明を適用できる。
さらに、上記した実施形態では、画像処理装置10をデジタルカメラなどの撮像装置の内部に組み込む場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。撮像素子20から出力されるRAWデータ(遮光画素領域22の画素信号も含む)を外部のコンピュータに取り込み、コンピュータ上のソフトウエアで局所的な暗電流成分の補正処理を行う場合にも、本発明を適用できる。この場合、コンピュータには、記録媒体(CD-ROMなど)に記録された画像処理プログラムをインストールすれば良い。または、インターネットを介してダウンロードされた画像処理プログラムをインストールしても良い。
In the above-described embodiment, an example in which the output unit 23 of the image sensor 20 is a heat generating unit has been described, but the present invention is not limited to this. The present invention can be applied even when a portion other than the output unit 23 is a heat generating unit.
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the image processing apparatus 10 is incorporated in an imaging apparatus such as a digital camera has been described as an example, but the present invention is not limited to this. The present invention is also applicable to the case where RAW data (including the pixel signal of the light-shielded pixel region 22) output from the image sensor 20 is taken into an external computer and local dark current component correction processing is performed by software on the computer. Can be applied. In this case, an image processing program recorded on a recording medium (CD-ROM or the like) may be installed in the computer. Alternatively, an image processing program downloaded via the Internet may be installed.

第1実施形態の画像処理装置10の全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an overall configuration of an image processing apparatus 10 according to a first embodiment. 撮像素子20の構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image sensor 20. 撮像素子20のうち局所的な暗電流成分が重畳する部分領域24を説明する模式図である。4 is a schematic diagram illustrating a partial region 24 in which a local dark current component is superimposed in the imaging element 20. FIG. 局所的な暗電流成分を推定する際に画素信号を取り込む水平領域25を説明する図である。It is a figure explaining the horizontal area | region 25 which takes in a pixel signal, when estimating a local dark current component. 局所的な暗電流成分を推定する際に画素信号を取り込む垂直領域26を説明する図である。It is a figure explaining the vertical area | region 26 which takes in a pixel signal, when estimating a local dark current component. 第1実施形態の画像処理装置10の信号整形部11の動作手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement procedure of the signal shaping part 11 of the image processing apparatus 10 of 1st Embodiment. 水平方向の画素信号T0,…,TW(平滑前(a),平滑途中(b),平滑後(c))をグラフ化した図である。FIG. 6 is a graph of horizontal pixel signals T 0 ,..., T W (before smoothing (a), during smoothing (b), after smoothing (c)). 水平方向の規格化後の画素信号T0,…,TWをグラフ化した図である。FIG. 6 is a graph of pixel signals T 0 ,..., T W after normalization in the horizontal direction. 第1実施形態の画像処理装置10の信号整形部12の動作手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement procedure of the signal shaping part 12 of the image processing apparatus 10 of 1st Embodiment. 垂直方向の画素信号L0,…,LH(平滑後)をグラフ化した図である。FIG. 5 is a graph of vertical pixel signals L 0 ,..., L H (after smoothing). 垂直方向の規格化後の画素信号L0,…,LHをグラフ化した図である。FIG. 6 is a graph of pixel signals L 0 ,..., L H after normalization in the vertical direction. 演算部13が求めた補正値D(m,n)を説明する図である。It is a figure explaining the correction value D (m, n) which the calculating part 13 calculated | required. 有効画素領域21から出力される画素信号S(m,n)を説明する図(a)、局所的な暗電流成分が補正された後の画素信号O(m,n)を説明する図(b)である。FIG. 7A is a diagram for explaining the pixel signal S (m, n) output from the effective pixel region 21, and FIG. 7B is a diagram for explaining the pixel signal O (m, n) after the local dark current component is corrected. ). 第2実施形態の画像処理装置30の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the image processing apparatus 30 of 2nd Embodiment. ゲイン部31で生成されたゲインG1(m,n)を説明する図である。It is a figure explaining gain G1 (m, n) produced | generated by the gain part. ゲインG1(m,n)をグラフ化した図である。It is the figure which graphed gain G1 (m, n) . 演算部32が求めた補正値E(m,n)を説明する図である。It is a figure explaining the correction value E (m, n) which the calculating part 32 calculated | required. 第3実施形態の画像処理装置40の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the image processing apparatus 40 of 3rd Embodiment. ゲイン部41で生成されたゲインG2(m,n)を説明する図である。It is a figure explaining the gain G2 (m, n) produced | generated by the gain part 41. FIG. ゲインG2(m,n)をグラフ化した図である。FIG. 6 is a graph showing gain G 2 (m, n) . 演算部42が求めた補正値F(m,n)を説明する図である。It is a figure explaining the correction value F (m, n) which the calculating part 42 calculated | required.

符号の説明Explanation of symbols

10,30,40 画像処理装置
11,12 信号整形部
13,32,42 演算部
14 補正部
20 撮像素子
21 有効画素領域
22 遮光画素領域
23 出力部(発熱部)
24 局所的な暗電流成分が重畳する部分領域
25 水平領域
26 垂直領域
31,41 ゲイン部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 30, 40 Image processing apparatus 11,12 Signal shaping part 13,32,42 Calculation part 14 Correction part 20 Imaging element 21 Effective pixel area 22 Light-shielding pixel area 23 Output part (heat generation part)
24 Partial region where local dark current components are superimposed 25 Horizontal region 26 Vertical region 31, 41 Gain unit

Claims (9)

撮像素子の遮光画素領域のうち少なくとも前記撮像素子の発熱部の近傍から出力される複数の第1画素信号に基づいて、前記撮像素子の有効画素領域における暗電流分布を推定する推定手段と、
前記有効画素領域から出力される複数の第2画素信号を前記推定手段により推定された前記暗電流分布に基づいて補正する補正手段とを備えた
ことを特徴とする画像処理装置。
Estimating means for estimating a dark current distribution in an effective pixel region of the image sensor based on a plurality of first pixel signals output from at least the vicinity of the heat generating portion of the image sensor in a light-shielding pixel region of the image sensor;
An image processing apparatus comprising: a correcting unit that corrects a plurality of second pixel signals output from the effective pixel region based on the dark current distribution estimated by the estimating unit.
請求項1に記載の画像処理装置において、
前記推定手段は、前記複数の第1画素信号の中から前記発熱部の影響が小さい画素信号を選択して平均値を求め、該平均値を前記複数の第1画素信号の各々から減算し、減算後の複数の第1画素信号に基づいて、前記暗電流分布を推定する
ことを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1.
The estimating means selects a pixel signal having a small influence of the heat generating portion from the plurality of first pixel signals, obtains an average value, and subtracts the average value from each of the plurality of first pixel signals, The image processing apparatus, wherein the dark current distribution is estimated based on a plurality of first pixel signals after subtraction.
請求項2に記載の画像処理装置において、
前記推定手段は、前記平均値を求める前に、前記複数の第1画素信号の突出点を排除して平滑化する近傍演算を行う
ことを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 2,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the estimation unit performs a neighborhood calculation for smoothing the surface by excluding protruding points of the plurality of first pixel signals before obtaining the average value.
請求項1に記載の画像処理装置において、
前記推定手段は、前記有効画素領域内の座標に依存したゲインを加味して、前記暗電流分布を推定する
ことを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1.
The image processing apparatus, wherein the estimation unit estimates the dark current distribution in consideration of a gain depending on coordinates in the effective pixel region.
請求項1に記載の画像処理装置において、
前記推定手段は、前記有効画素領域内の座標と前記撮像素子の熱伝導特性に依存したゲインを加味して、前記暗電流分布を推定する
ことを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1.
The image processing apparatus characterized in that the estimation means estimates the dark current distribution in consideration of coordinates within the effective pixel region and a gain depending on a heat conduction characteristic of the image sensor.
撮像素子の遮光画素領域のうち前記撮像素子の発熱部の近傍に位置する水平領域と垂直領域との各々から出力される複数の第1画素信号に基づいて、前記撮像素子の有効画素領域における暗電流分布を推定する推定手段と、
前記有効画素領域から出力される複数の第2画素信号を前記推定手段により推定された前記暗電流分布に基づいて補正する補正手段とを備えた
ことを特徴とする画像処理装置。
Based on a plurality of first pixel signals output from each of a horizontal region and a vertical region located in the vicinity of the heat generating portion of the image sensor in the light-shielding pixel region of the image sensor, darkness in the effective pixel region of the image sensor An estimation means for estimating a current distribution;
An image processing apparatus comprising: a correcting unit that corrects a plurality of second pixel signals output from the effective pixel region based on the dark current distribution estimated by the estimating unit.
請求項6に記載の画像処理装置において、
前記推定手段は、前記水平領域から出力される前記第1画素信号に基づいて前記有効画素領域の水平方向に関する暗電流特性を求めた後、前記垂直領域から出力される前記第1画素信号に基づいて前記有効画素領域の垂直方向に関する暗電流特性を求め、2つの前記暗電流特性の乗算により、前記暗電流分布を推定する
ことを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 6.
The estimating means obtains a dark current characteristic in the horizontal direction of the effective pixel area based on the first pixel signal output from the horizontal area, and then, based on the first pixel signal output from the vertical area. The dark current distribution in the vertical direction of the effective pixel region is obtained, and the dark current distribution is estimated by multiplying the two dark current characteristics.
撮像素子の遮光画素領域のうち少なくとも前記撮像素子の発熱部の近傍から出力される複数の第1画素信号に基づいて、前記撮像素子の有効画素領域における暗電流分布を推定する推定手順と、
前記有効画素領域から出力される複数の第2画素信号を前記推定手段により推定された前記暗電流分布に基づいて補正する補正手順と
をコンピュータに実行させるための画像処理プログラム。
An estimation procedure for estimating a dark current distribution in an effective pixel region of the image sensor based on a plurality of first pixel signals output from at least the vicinity of the heat generating portion of the image sensor in a light-shielding pixel region of the image sensor;
An image processing program for causing a computer to execute a correction procedure for correcting a plurality of second pixel signals output from the effective pixel region based on the dark current distribution estimated by the estimation means.
撮像素子の遮光画素領域のうち前記撮像素子の発熱部の近傍に位置する水平領域と垂直領域との各々から出力される複数の第1画素信号に基づいて、前記撮像素子の有効画素領域における暗電流分布を推定する推定手順と、
前記有効画素領域から出力される複数の第2画素信号を前記推定手段により推定された前記暗電流分布に基づいて補正する補正手順と
をコンピュータに実行させるための画像処理プログラム。
Based on a plurality of first pixel signals output from each of a horizontal region and a vertical region located in the vicinity of the heat generating portion of the image sensor in the light-shielding pixel region of the image sensor, darkness in the effective pixel region of the image sensor An estimation procedure for estimating the current distribution;
An image processing program for causing a computer to execute a correction procedure for correcting a plurality of second pixel signals output from the effective pixel region based on the dark current distribution estimated by the estimation means.
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