JP2006060476A - Method for correcting signal outputted from image pickup element and image processor using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ビデオカメラやデジタルカメラ等の画像処理装置に関するものであり、特に撮像素子の欠陥補正方法に関するものである。 The present invention relates to an image processing apparatus such as a video camera or a digital camera, and more particularly to a defect correction method for an image sensor.
従来の欠陥画素および垂直転送路の欠陥の補正方法としては、撮像素子の欠陥アドレスを検出手段により検出し、検出したアドレスをROM,RAMなどの記憶手段に記憶し、撮影時に欠陥部の周辺画素情報により補間を行う方法がある。(例えば文献1)
また、垂直方向の連続的な画素の補正方法としては、撮影画像のOB列あるいはダミー画素列の信号量を検出し、検出した信号量を有効画素部の列から減算する手法がある。この手法は、垂直転送路の欠陥による垂直方向の欠陥画素列、すなわち縦線キズの補正方法にも用いられている。
As a method for correcting pixels in the vertical direction, there is a method of detecting the signal amount of the OB column or dummy pixel column of the photographed image and subtracting the detected signal amount from the column of the effective pixel portion. This technique is also used in a method for correcting a defective pixel column in the vertical direction due to a defect in the vertical transfer path, that is, a vertical line defect.
しかしながら、文献1に開示されている手法では、検出したアドレスをROM,RAMなどの記憶手段に記憶させるため、縦線キズのような連続したキズが多数存在する撮像素子においては、ROM,RAM容量を圧迫するという問題がある。また、縦線キズに隣接キズがあった場合、垂直方向、水平方向どちらからも補間できないという問題がある。さらに縦線キズは通常の点キズよりもレベルが低いケースが多いため、キズ検出時に検出されにくいという問題もある。 However, in the method disclosed in Document 1, since the detected address is stored in a storage unit such as a ROM or a RAM, the capacity of the ROM or the RAM is limited in an image pickup device in which a lot of continuous defects such as a vertical line scratch exists. There is a problem of pressure. Further, when there is an adjacent flaw in the vertical line flaw, there is a problem that interpolation cannot be performed from either the vertical direction or the horizontal direction. In addition, since vertical line scratches are often lower in level than normal point scratches, there is also a problem that they are difficult to detect when scratches are detected.
これに対し、垂直方向の連続的な画素の補正方法として、撮影画像のOB列あるいはダミー画素列の信号量を検出し、検出した信号量を有効画素部の列から減算することにより補正を行う手法があり、縦線キズが補正可能となっている。しかし、垂直転送路に光が入り込むことにより生じるスミア現象は、現れる現象としては縦線キズと同じであるため、上記の方法ではスミアも一色単に補正してしまっていた。このため、高輝度被写体撮影時等のスミア発生時に、補正処理に遅れが発生して、本来補正したい列を正確に補正できず、画質がより悪くなってしまうことがあった。特に、スミア発生時に、高輝度被写体が動いたり、画像処理装置が動いたりした場合には、本来のスミア補正したい列とは別の列を大きな補正量で補正してしまう過補正(画像上に現れる現象としては黒い縦筋)が発生して、画質劣化が著しくなってしまうという問題が生じていた。 On the other hand, as a method of correcting pixels in the vertical direction, correction is performed by detecting the signal amount of the OB column or dummy pixel column of the photographed image and subtracting the detected signal amount from the column of the effective pixel portion. There is a technique, and vertical line scratches can be corrected. However, the smear phenomenon caused by the light entering the vertical transfer path is the same as the vertical flaw as an appearing phenomenon. Therefore, the above method only corrects the smear by one color. For this reason, when smear occurs at the time of shooting a high-luminance subject, a delay occurs in the correction processing, and the column to be originally corrected cannot be accurately corrected, and the image quality may be deteriorated. In particular, if a high-luminance subject moves or an image processing device moves when smear occurs, an overcorrection (on the image) that corrects a column other than the column where the original smear correction is to be made with a large correction amount. As a phenomenon that appears, black vertical streaks) occur, and there has been a problem that image quality deterioration becomes significant.
上記課題を達成するために、本発明の画像処理装置は、光学的に遮光された画素と、光学的に遮光されていない画素を有する撮像素子と、撮像条件にそれぞれ対応する補正量上限値を設定する設定手段と、前記光学的に遮光された画素からの信号を基に、補正量を演算する演算手段と、前記補正上限値と、前記補正量とを比較する比較手段と、前記比較手段によって、前記補正上限値よりも前記補正量のほうが小さいと判断された場合には、前記補正量を用いて前記光学的に遮光されていない画素からの信号を補正し、前記比較手段によって、前記補正上限値よりも前記補正量のほうが大きいと判断された場合には、前記補正上限値を用いて前記光学的に遮光されていない画素からの信号を補正する補正手段と、を有する。 In order to achieve the above object, an image processing apparatus according to the present invention includes an image sensor having pixels that are optically shielded, pixels that are not optically shielded, and a correction amount upper limit value corresponding to each imaging condition. Setting means for setting; calculation means for calculating a correction amount based on a signal from the optically shielded pixel; comparison means for comparing the correction upper limit value with the correction amount; and the comparison means When it is determined that the correction amount is smaller than the correction upper limit value, the correction amount is used to correct a signal from the optically unshielded pixel, and the comparison means And a correction unit that corrects a signal from the optically unshielded pixel using the correction upper limit value when it is determined that the correction amount is larger than the correction upper limit value.
また、本発明の画像処理方法は、光学的に遮光された画素と、光学的に遮光されていない画素を有する撮像素子を有する画像処理装置の画像処理方法であって、撮像条件にそれぞれ対応する補正量上限値を設定する設定工程と、前記光学的に遮光された画素からの信号を基に、補正量を演算する演算工程と、前記補正上限値と、前記補正量とを比較する比較工程と、前記比較工程によって、前記補正上限値よりも前記補正量のほうが小さいと判断された場合には、前記補正量を用いて前記光学的に遮光されていない画素からの信号を補正し、前記比較工程によって、前記補正上限値よりも前記補正量のほうが大きいと判断された場合には、前記補正上限値を用いて前記光学的に遮光されていない画素からの信号を補正する補正工程と、を有する。 The image processing method of the present invention is an image processing method of an image processing apparatus having an image sensor having pixels that are optically shielded and pixels that are not optically shielded, and each corresponds to an imaging condition. A setting step for setting a correction amount upper limit value, a calculation step for calculating a correction amount based on a signal from the optically shielded pixel, and a comparison step for comparing the correction upper limit value with the correction amount When the comparison step determines that the correction amount is smaller than the correction upper limit value, the correction amount is used to correct a signal from the optically unshielded pixel, When the comparison step determines that the correction amount is larger than the correction upper limit value, a correction step of correcting a signal from the optically unshielded pixel using the correction upper limit value; Have .
撮像素子に欠陥が存在する場合でも適切な補正処理を施すことができ、高画質の画像を得ることができる。 Even when a defect exists in the image sensor, an appropriate correction process can be performed, and a high-quality image can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態)
図1は、本発明の一実施の形態による画像処理装置、ここではデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image processing apparatus, here a digital camera, according to an embodiment of the present invention.
まず、図1の各部の機能を説明する。10は画像処理装置(本実施の形態ではデジタルカメラ)で、内部の機能を詳述すると、12は光を電気信号へ変換する撮像素子(本実施の形態ではCCD)、11は被写体からの光をCCD12へ集光するレンズ、13はCCD12から出力されるアナログ映像信号を画像信号へ変換する画像処理回路(この画像処理回路の中にアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器も含まれる)、14はCCD12を駆動させるパルスを発生するタイミングジェネレーター、15は撮影データ、画像データ、を記憶する記憶手段(ここではRAM)、16はデジタルカメラ10から取り外し可能な撮影画像記録媒体(ここではコンパクトフラッシュ(登録商標)カード)でRAM15に一時的に記録された画像データが最終的に記録される。また、17はデジタルカメラ全機能を制御する制御手段(ここではCPU)、18はCCD12の周辺温度を測定するサーミスタである。また、撮像素子12の中には光学的に遮光された画素部であるOB部と、光学的に遮光されていない画素部である有効画素部とがある。
First, the function of each part in FIG. 1 will be described.
次に、本発明の実施形態の流れを図2のフローチャートを使って説明する。本実施形態では動画撮影の例で説明する。なお、ライブビューモードにおいても、同様な構成で同様な効果が得られる。 Next, the flow of the embodiment of the present invention will be described using the flowchart of FIG. In the present embodiment, an example of moving image shooting will be described. In the live view mode, the same effect can be obtained with the same configuration.
まず、動画撮影を開始(S101)する。撮影開始時にRAM15の撮影データに動画撮影条件を記録し、RAM15の撮影データから、撮影感度情報を取得する(S102)。さらにサーミスタ18から、CPU17の制御により、CCD周辺温度を取得する(S103)。サーミスタの位置は、CCDの画素部により近い方が好ましい。
First, video shooting is started (S101). At the start of shooting, moving image shooting conditions are recorded in shooting data in the
次に、動画画像1フレーム毎に、OB部またはダミー画素部(撮像素子12に蓄積信号がない状態で読みだしをした時に発生する信号をダミー信号といい、この読み出しの対象となる画素部をダミー画素部という)の信号を測定することにより、縦線キズレベル、およびスミアレベルの測定を行う(S104)。高輝度被写体によるスミア現象が発生していない場合には、このレベルの測定により、加算平均値Lを算出することによって、縦線キズの補正値を求めることができる。図3はOB部またはダミー画素部を測定する手法を表した図で、縦線キズのみ発生した場合の図である。縦線キズは、垂直転送部の欠陥により発生する現象で、図3の様に同列に同レベルの浮きが発生する。この浮き量は同様にOB部[2]、ダミー画素部[3]にも発生する。本実施の形態では、動画画像1フレーム毎に、OB部のそれぞれの列の加算平均値Lを求め、有効画素部の列から加算平均値Lを減算することで縦線キズ補正を行う。
Next, for each frame of a moving image, an OB portion or a dummy pixel portion (a signal generated when reading is performed in a state where there is no accumulated signal in the
これに対し、高輝度被写体を動画撮影する際には、スミアが発生するケースがある。スミア発生原理は垂直転送路に光が入り込むことにより生じる現象のため、現れる現象としては縦線キズと同じである。よって上述のような有効画素部の列から加算平均値Lを減算することで縦線キズ補正を行う方法では、縦線キズとスミアの棲み分けができず、縦線キズ補正を行う場合に、縦線キズ補正と同時にスミア補正も行うことになってしまう。この場合、縦線キズのレベルは非常に小さく、スミアのレベルは非常に大きくなる可能性があるため、スミア発生時にOB列あるいはダミー画素列のそれぞれの列の加算平均Lを求め、有効画素部の列から加算平均値を減算すると、補正すべき列に時間差によるずれが生じて画像に過減算による黒い縦スジが発生する可能性がある。特に、高輝度被写体が移動した場合またはデジタルカメラが手ぶれ、移動した場合には、この黒い縦スジが顕著に現れる。 On the other hand, there are cases in which smear occurs when moving images of high-luminance subjects are taken. The smear generation principle is a phenomenon that occurs when light enters the vertical transfer path, so the phenomenon that appears is the same as a vertical line scratch. Therefore, in the method of performing vertical line scratch correction by subtracting the addition average value L from the column of effective pixels as described above, vertical line scratches and smears cannot be separated, and when vertical line scratch correction is performed, Smear correction is performed at the same time as vertical line flaw correction. In this case, since the level of the vertical line scratch is very small and the smear level may be very large, when the smear occurs, the addition average L of each column of the OB column or the dummy pixel column is obtained, and the effective pixel portion If the average value is subtracted from this column, a shift due to a time difference occurs in the column to be corrected, and there is a possibility that black vertical stripes due to oversubtraction occur in the image. In particular, when a high-luminance subject moves or when the digital camera shakes and moves, this black vertical stripe appears prominently.
そこで、本実施の形態では、この黒い縦スジのレベルを軽減するために、縦線キズレベル上限値を算出し、縦線キズ補正量に上限を設ける。つまり、スミアが発生するような高輝度被写体が存在する場合には、上限値の補正量で補正を施すことにより黒い縦スジのレベルを軽減することができる。 Therefore, in the present embodiment, in order to reduce the level of the black vertical stripe, the vertical line scratch level upper limit value is calculated, and an upper limit is set for the vertical line scratch correction amount. That is, when there is a high-luminance subject that causes smear, the level of black vertical stripes can be reduced by performing correction with the correction amount of the upper limit value.
縦線キズは、垂直転送路の欠陥、例えば垂直転送路キズによって発生する現象のため、温度上昇により縦線キズレベルも上昇する。また、図4のように撮影感度に比例して縦線キズレベルも上昇する。よって、CCD12の周辺温度(℃)をx、撮影感度をISO yとし、ISO100、0℃時の縦線キズレベルをz LSBとすると、縦線キズレベルKは以下の式で近似的に算出できる(S105)。
K≒z×(y/100)×2(1+x/8)
ただし、x≧0℃とする。
The vertical line scratch is a phenomenon caused by a defect in the vertical transfer path, for example, a vertical transfer path scratch. Therefore, the vertical line scratch level also increases as the temperature rises. Further, as shown in FIG. 4, the vertical line scratch level also increases in proportion to the photographing sensitivity. Therefore, assuming that the ambient temperature (° C.) of the
K≈z × (y / 100) × 2 (1 + x / 8)
However, x ≧ 0 ° C.
上記式をグラフにした図が図5で、撮影感度、撮像素子温度に応じた補正上限値を表している。本実施の形態では上記式で算出されたKを縦線キズ補正上限値とし、S104で算出した加算平均値Lとの比較を行う(S106)。 FIG. 5 is a graph obtained by graphing the above formula, and represents the correction upper limit value corresponding to the photographing sensitivity and the image sensor temperature. In the present embodiment, K calculated by the above equation is used as the vertical line scratch correction upper limit value and compared with the addition average value L calculated in S104 (S106).
比較結果が、K<Lの場合、有効画素全領域のそれぞれの列から、補正上限値Kを減算する(S107)。 When the comparison result is K <L, the correction upper limit value K is subtracted from each column of the entire effective pixel area (S107).
比較結果がK≧Lの場合、有効画素全領域のそれぞれの列から、その列に対応した加算平均値Lを減算し縦線キズ補正を行う(S108)。 When the comparison result is K ≧ L, the vertical average defect correction is performed by subtracting the addition average value L corresponding to that column from each column of the entire effective pixel region (S108).
以上の動作を本実施の形態では動画撮影中の毎フレームで行うが、S102,S103,S105に関しては毎フレームではなく、一定周期で行っても構わない。また、本実施の形態では、CCD周辺温度と撮影感度の2種類により線キズ補正上限値を算出したが、どちらか片方のみで上限値を算出しても構わない。 In the present embodiment, the above operation is performed every frame during moving image shooting. However, S102, S103, and S105 may be performed not at every frame but at a fixed period. In the present embodiment, the line scratch correction upper limit value is calculated based on two types of the CCD ambient temperature and the imaging sensitivity. However, the upper limit value may be calculated using only one of them.
以上説明した通り、本実施の形態によれば、ライブビュー時または動画撮影時等に、撮像素子の温度と撮影感度情報から線キズ補正の補正量上限値を算出することにより、高輝度被写体撮影等によりスミアが発生した場合においても、補正上限値が制限されるため、良好なライブビュー画像、動画が撮影可能となる。特に、高輝度被写体が移動した場合、またはデジタルカメラが手ぶれ、移動した場合に発生する黒い縦スジが軽減可能となり、高画質の画像を得ることが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, high brightness subject shooting is performed by calculating a correction amount upper limit value for line scratch correction from the temperature of the image sensor and shooting sensitivity information during live view or movie shooting. Even when smear occurs due to the above, the correction upper limit value is limited, so that a good live view image and moving image can be taken. In particular, black vertical streaks that occur when a high-luminance subject moves or when the digital camera shakes or moves can be reduced, and a high-quality image can be obtained.
10 撮像装置であるデジタルカメラ
11 レンズ
12 撮像素子であるCCD
13 画像処理回路
14 タイミングジェネレーター
15 記憶手段であるRAM
16 記録媒体であるコンパクトフラッシュ(登録商標)カード
17 制御手段であるCPU
18 温度検出手段であるサーミスタ
DESCRIPTION OF
13
16 Compact Flash (registered trademark) card as a
18 Thermistor as temperature detection means
Claims (5)
撮像条件にそれぞれ対応する補正量上限値を設定する設定手段と、
前記光学的に遮光された画素からの信号を基に、補正量を演算する演算手段と、
前記補正上限値と、前記補正量とを比較する比較手段と、
前記比較手段によって、前記補正上限値よりも前記補正量のほうが小さいと判断された場合には、前記補正量を用いて前記光学的に遮光されていない画素からの信号を補正し、前記比較手段によって、前記補正上限値よりも前記補正量のほうが大きいと判断された場合には、前記補正上限値を用いて前記光学的に遮光されていない画素からの信号を補正する補正手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。 An image sensor having pixels that are optically shielded and pixels that are not optically shielded;
Setting means for setting a correction amount upper limit value corresponding to each imaging condition;
A calculation means for calculating a correction amount based on a signal from the optically shielded pixel;
Comparison means for comparing the correction upper limit value with the correction amount;
If the comparison unit determines that the correction amount is smaller than the correction upper limit value, the correction unit is used to correct a signal from the pixel that is not optically shielded, and the comparison unit. When the correction amount is determined to be larger than the correction upper limit value, the correction means corrects the signal from the optically unshielded pixel using the correction upper limit value. An image processing apparatus.
前記設定手段は、前記温度検出手段によって得られた撮像素子、もしくは撮像素子の周辺の温度に応じて、補正量上限値を設定することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 It further has temperature detection means for measuring either the temperature of the imaged image element or the ambient temperature of the image sensor,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the setting unit sets a correction amount upper limit value according to an image sensor obtained by the temperature detection unit or a temperature around the image sensor.
前記撮像素子からの信号をA/D変換するA/D変換器と、
前記補正手段からの信号を記憶手段に記憶するように制御する記憶制御手段とを有することを特徴とする画像処理装置。 A lens that forms an image on the image sensor;
An A / D converter for A / D converting a signal from the image sensor;
An image processing apparatus comprising: a storage control unit that controls to store a signal from the correction unit in a storage unit.
撮像条件にそれぞれ対応する補正量上限値を設定する設定工程と、
前記光学的に遮光された画素からの信号を基に、補正量を演算する演算工程と、
前記補正上限値と、前記補正量とを比較する比較工程と、
前記比較工程によって、前記補正上限値よりも前記補正量のほうが小さいと判断された場合には、前記補正量を用いて前記光学的に遮光されていない画素からの信号を補正し、前記比較工程によって、前記補正上限値よりも前記補正量のほうが大きいと判断された場合には、前記補正上限値を用いて前記光学的に遮光されていない画素からの信号を補正する補正工程と、を有することを特徴とする画像処理方法。 An image processing method of an image processing apparatus having an image sensor having a pixel that is optically shielded and a pixel that is not optically shielded,
A setting step for setting a correction amount upper limit value corresponding to each imaging condition;
A calculation step of calculating a correction amount based on a signal from the optically shielded pixel;
A comparison step of comparing the correction upper limit value and the correction amount;
When the comparison step determines that the correction amount is smaller than the correction upper limit value, the correction amount is used to correct a signal from the pixel that is not optically shielded, and the comparison step When the correction amount is determined to be larger than the correction upper limit value, the correction step of correcting a signal from the optically unshielded pixel using the correction upper limit value is included. An image processing method.
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