JP2013509092A - 撮像素子における欠陥画素の検出及び補正のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図30
Description
図8は、一実施形態に従ってISPフロントエンド処理ロジック部80において実現される機能ロジックブロックを示すより詳細なブロック図である。図7において上述したように、撮影装置30及び/又はセンサインタフェース94の構成に依存して、raw画像データは、1つ以上の撮像素子90によりISPフロントエンド処理ロジック部80に提供される。図示する実施形態において、raw画像データは、第1の撮像素子90a(Sensor0)及び第2の撮像素子90b(Sensor1)によりISPフロントエンド処理ロジック部80に提供される。図示するように、撮像素子90a及び90bは、raw画像データをそれぞれ信号Sif0及びSif1として提供する。撮像素子90a及び90bは、統計処理ユニット120及び122とそれぞれ関連付けられる。
変数min[c]及びmax[c]は、最小出力値及び最大出力値に対する符号付き16ビットクリッピング値をそれぞれ表す。一実施形態において、BLCロジック部232は、色成分毎に最大値より上及び最小値より下にクリップされた画素数のカウントを維持するように構成される。
上記の式11aの項は、以下の式を取得するために結合される。
式中、Gp[c]は、色成分c(例えば、ベイヤパターンに対してはR、B、Gr及びGb成分)毎のグローバルゲインパラメータを表し、Rは中心画素と現在の画素との間の半径距離を表す。
別の実施形態において、以下に示すより単純な推定式がRの推定値を取得するために利用される。
ISPフロントエンド処理ロジック部80について詳細に上述したが、本説明は、ここでISPパイプ処理ロジック部82に注目する。一般にISPパイプ処理ロジック部82の機能は、ISPフロントエンド処理ロジック部80から提供されるか又はメモリ108から検索されるraw画像データを受信し、画像データを表示装置28に出力する前に追加の画像処理動作を実行することである。
式中、horzTh[c]は色成分c(例えば、R、B、Gr及びGb)毎の水平エッジ閾値であり、C0〜C6はそれぞれ画素P0〜P6に対応するフィルタタップ係数である。水平フィルタ出力Phorzは、中心画素P3の場所において適用される。一実施形態において、フィルタタップ係数C0〜C6は、3ビットの整数部及び13ビットの小数部(浮動小数点で3.13)を有する16ビットの2の補数値である。尚、フィルタタップ係数C0〜C6は中心画素P3に関して必ずしも対称である必要はない。
式中、vertTh[c]は、色成分c(例えば、R、B、Gr及びGb)毎の垂直エッジ閾値であり、C0〜C4は、それぞれ図35の画素P0〜P4に対応するフィルタタップ係数である。垂直フィルタ出力Pvertは、中心画素P2の場所において適用される。一実施形態において、フィルタタップ係数C0〜C4は、3ビットの整数部及び13ビットの小数部(浮動小数点で3.13)を有する16ビットの2の補数値である。尚、フィルタタップ係数C0〜C4は、中心画素P2に関して必ずしも対称である必要はない。
式中、G'01及びG'21は補間済み緑色値を表す(548)。
式中、G'00、G'02、G'11、G'20及びG'22は、図中符号550により示されるように補間済み緑色値を表す。最後に、画素ブロック546により示されるような赤色画素における青色値の補間は以下のように算出される。
(G11がGr画素の場合に補間されたB'11)
(G11がGb画素の場合に補間されたR'11)
(G11がGb画素の場合に補間されたB'11)
(青色画素B11において補間されたR'11)
(赤色画素R11において補間されたB'11)
式中、Cbadj及びCradjは調整されたCb値及びCr値をそれぞれ表し、θは以下のように算出される色相角を表す。
式中、Ka=cos(θ)であり、Kb=sin(θ)であり、θは上記の式78で規定される。
Claims (29)
- 画像処理中に欠陥画像画素を検出及び補正する方法であって、
画像プロセッサを使用するステップと、
撮像素子を使用して取得された画像データの入力画素を受信するステップと、
前記撮像素子の撮像フレームの処理領域内の前記入力画素の場所と静的欠陥テーブルに格納された場所エントリの集合とを比較するステップと、
前記入力画素の前記場所が前記場所エントリの集合のうちの1つに対応する場合に、前記入力画素を静的欠陥として印をつけ且つ前記入力画素に対する第1の置換値を判定するステップと、
前記入力画素の前記場所が前記場所エントリの集合のうちの1つに対応しない場合に、前記入力画素と同一の色成分を有する隣接画素の集合を識別し、前記入力画素が前記隣接画素の集合に関して動的欠陥又はスペックルであるかを判定し、且つ動的欠陥又はスペックルと判定された場合に前記入力画素に対する第2の置換値を判定するステップと、
前記入力画素を補正するステップとを備え、
前記入力画素を補正するステップは、
前記入力画素が静的欠陥として印をつけられた場合に前記入力画素の現値を前記第1の置換値で置換するステップと、
前記入力画素が動的欠陥又はスペックルであると判定された場合に前記入力画素の前記現値を前記第2の置換値で置換するステップとを含むことを特徴とする方法。 - 前記入力画素が静的欠陥として印をつけられておらず且つ動的欠陥又はスペックルとして判定されていない場合に前記入力画素を補正しないことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記第1の置換値は、走査順で同一色の先行画素の値として判定されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 隣接画素の集合の識別には、前記入力画素の色を判定することと、前記撮像フレームにおいて3×3画素ブロックを形成する同一色の最近接する8つの隣接画素を識別することとが含まれ、
前記入力画素が前記隣接画素の集合に関して動的欠陥又はスペックルであるかの前記判定は、前記処理領域内に配置される前記隣接画素の各々に対する前記入力画素に関して算出された画素間の方向勾配の集合に基づくことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記入力画素が動的欠陥であるかの判定は、
前記勾配の各々を適応動的欠陥閾値と比較し、
前記比較に基づいて、前記適応動的欠陥閾値以下である前記勾配の数をカウントし、
前記処理領域内に配置された隣接画素の数に少なくとも部分的に基づいて選択される最大値と前記カウントとを比較し、
前記カウントが前記最大値以下である場合に前記入力画素を動的欠陥として識別することを含むことを特徴とする請求項4記載の方法。 - 前記適応動的欠陥閾値は、
前記撮像素子の色成分毎の固定成分と、
前記入力画素が取り込まれた時の前記撮像素子の積分時間設定又は露出設定のうちの一方に少なくとも部分的に基づいて判定される動的成分と、
前記処理領域内の前記隣接画素の値の平均と前記処理領域内の各隣接画素の値との間の絶対差分の合計に基づいて算出される高周波成分とを含み、
前記適応動的閾値は、前記入力画素の前記色に対応する前記固定成分を前記動的成分及び前記高周波成分の積と合計することにより算出されることを特徴とする請求項5記載の方法。 - 前記入力画素がスペックルであるかの判定は、
前記入力画素の値と前記処理領域内の前記隣接画素の値の平均との間の差分を算出することにより平均勾配値を判定し、
前記平均勾配値を適応スペックル閾値と比較し、
前記平均勾配値が前記適応スペックル閾値より大きい場合に前記入力画素をスペックルとして識別することを含むことを特徴とする請求項4記載の方法。 - 前記適応スペックル閾値は、
前記撮像素子の色成分毎の固定成分と、
前記隣接画素及び前記入力画素におけるテクスチャの程度に少なくとも部分的に基づいて判定される動的成分と、
前記処理領域内の前記隣接画素の前記値の平均と前記処理領域内の各隣接画素の前記値との間の絶対差分の合計に基づいて算出される高周波成分とを含み、
前記適応スペックル閾値は、前記入力画素の前記色に対応する前記固定成分を前記動的成分及び前記高周波成分の積と合計することにより算出されることを特徴とする請求項7記載の方法。 - 前記入力画素に対する前記第2の置換値を判定するステップは、
前記隣接画素の集合の第1の水平隣接画素及び第2の水平隣接画素の各々と前記入力画素との間の絶対差分の合計として水平方向の第1の方向勾配を判定するステップと、
前記隣接画素の集合の第1の垂直隣接画素及び第2の垂直隣接画素の各々と前記入力画素との間の絶対差分の合計として垂直方向の第2の方向勾配を判定するステップと、
前記隣接画素の集合の第1の正の対角線方向の隣接画素及び第2の正の対角線方向の隣接画素の各々と前記入力画素との間の絶対差分の合計として正の対角線方向の第3の方向勾配を判定するステップと、
前記隣接画素の集合の第1の負の対角線方向の隣接画素及び第2の負の対角線方向の隣接画素の各々と前記入力画素との間の絶対差分の合計として負の対角線方向の第4の方向勾配を判定するステップと、
前記第1の方向勾配、前記第2の方向勾配、前記第3の方向勾配及び前記第4の方向勾配のうちの最小値を判定するステップと、
前記最小勾配の方向の前記第1の隣接画素及び前記第2の隣接画素の値の線形補間により前記第2の置換値を判定するステップとを含むことを特徴とする請求項4記載の方法。 - 前記最小勾配の方向の前記第1の隣接画素又は前記第2の隣接画素の一方が前記処理フレームの外側に配置される場合、前記処理フレームの外側に配置された前記画素の値は、線形補間中に前記処理フレーム内に配置された他方の画素の値で置換されることを特徴とする請求項9記載の方法。
- 画像装置の撮像素子を使用して取得された画像データを受信するように構成されたインタフェースと、
前記画像データに対して1組の処理動作を実行するように構成された画像処理パイプラインとを備え、
前記1組の処理動作のうちの1つは、前記画像データ中の欠陥画素を検出し且つ補正し、
前記画像処理パイプラインは、欠陥画素検出及び補正ロジック部を含み、該欠陥画素検出及び補正ロジック部は、
前記画像データの入力画素を受信し、
前記入力画素の場所が静的欠陥テーブルの場所エントリに対応するかを判定し、場所が前記静的欠陥テーブルにおいて見つけられる場合に前記入力画素を静的欠陥として識別し、且つ前記入力画素を補正するために第1の置換値を判定し、
前記入力画素が静的欠陥として識別されない場合、前記入力画素が動的欠陥又はスペックルであるかを判定し且つ動的欠陥又はスペックルであると判定された場合に前記入力画素に対する第2の置換値を判定し、
前記入力画素が静的欠陥であると判定されるか、動的欠陥であると判定されるか又はスペックルであると判定されるかに基づいて前記第1の置換値又は前記第2の置換値を使用して前記入力画素を補正するように構成されたことを特徴とする画像信号処理回路。 - 前記欠陥画素検出及び補正ロジック部は、前記入力画素と同一色の8つの隣接画素を識別し、前記撮像素子の撮像フレーム内に規定された処理領域内に配置された前記8つの隣接画素の各々に対して前記入力画素に関する画素間の勾配を算出し、動的欠陥閾値未満である前記勾配の数のカウントを判定し、且つ前記判定されたカウントが最大カウント値未満である場合に前記入力画素を動的欠陥として識別することにより前記入力画素が動的欠陥であるかを判定するように構成され、
前記欠陥画素検出及び補正ロジック部は、前記入力画素の値と前記処理領域内の前記隣接画素の値の平均との間の差分として平均勾配値を算出し且つ前記平均勾配値がスペックル閾値より大きい場合に前記入力画素をスペックルとして識別することにより前記入力画素がスペックルであるかを判定するように構成されることを特徴とする請求項11記載の画像信号処理回路。 - 前記動的欠陥閾値及び前記スペックル閾値は、前記処理領域内に配置された前記隣接画素の高周波成分に基づいて調整可能であることを特徴とする請求項12記載の画像信号処理回路。
- テクスチャ特性が増加した前記画像データの領域におけるスペックルの誤検出を低減するために、前記スペックル閾値は、前記動的欠陥閾値に対してよりアグレッシブに設定されることを特徴とする請求項13記載の画像信号処理回路。
- 前記第2の置換値は、水平方向、垂直方向、正の対角線方向及び負の対角線方向の各々における前記8つの隣接画素のうち2つの隣接画素と前記入力画素との間の差分の合計として方向勾配を算出し、前記最小勾配に対応する前記方向を判定し、且つ前記最小勾配方向と関連付けられた前記2つの隣接画素の値を補間することにより判定されることを特徴とする請求項12記載の画像信号処理回路。
- 前記第1の置換値は、走査順で前記入力画素の直前の同一色の先行画素の値に基づいて判定されることを特徴とする請求項11記載の画像信号処理回路。
- 前記画像データに対して1組の初期動作を実行するように構成されたフロントエンド処理ロジック部を備え、前記フロントエンド処理ロジック部は、前記画像データの前記入力画素を受信し、前記入力画素の第1の側に配置された2つの水平隣接画素及び前記入力画素の第2の側に配置された2つの水平隣接画素を含む前記入力画素と同一色の4つの水平隣接画素を識別し、前記撮像素子の撮像フレーム内に規定された処理領域内に配置された前記4つの水平隣接画素の各々に対して前記入力画素に関する画素間の勾配値を判定し、フロントエンド欠陥画素閾値以下である勾配値の数のカウントを判定し、前記入力画素をフロントエンド欠陥として識別し、前記フロントエンド欠陥を補正し、且つ前記フロントエンド欠陥が補正された後に前記画像データに関する撮像統計を収集するように構成され、
前記1組の初期動作は、前記画像処理パイプラインにより実行される前記1組の動作の前に前記フロントエンド処理ロジック部により実行されることを特徴とする請求項11記載の画像信号処理回路。 - 前記フロントエンド欠陥の補正は、
前記入力画素と同一色を有し且つ前記撮像フレームにおいて前記入力画素のすぐ右側に配置される第1の隣接画素の値を判定し、
前記第1の隣接画素が前記処理領域内にあるかを判定し、
前記第1の隣接画素が前記処理領域内にある場合に前記入力画素の前記値を前記第1の隣接画素の前記値で置換し、
前記第1の隣接画素が前記処理領域内にない場合に前記入力画素と同一色を有し且つ前記撮像フレームにおいて前記入力画素のすぐ左側に配置される第2の隣接画素の値を判定し、
前記入力画素の前記値を前記第2の隣接画素の前記値で置換することを含むことを特徴とする請求項17記載の画像信号処理回路。 - 撮像素子を備える画像装置と、
前記撮像素子を使用して取得された画像データを処理するように構成された画像処理回路網とを備え、
前記画像処理回路網は、欠陥画素検出及び補正ロジック部を含み、該欠陥画素検出及び補正ロジック部は
前記画像データの現画像フレームに対して、入力画素の場所が静的欠陥テーブルの場所エントリに対応するかを判定し、場所が前記静的欠陥テーブルにおいて見つけられる場合に前記入力画素を静的欠陥として識別し、且つ静的欠陥置換値を使用して前記入力画素を補正し、
前記入力画素が静的欠陥として識別されない場合、前記入力画素が動的欠陥又はスペックルであるかを判定し、且つ動的欠陥又はスペックルであると判定された場合に非静的欠陥置換値を使用して前記入力画素を補正するように構成されたことを特徴とするシステム。 - 前記静的欠陥テーブル及び前記静的欠陥置換値を格納するように構成されたメモリ素子を備え、前記静的欠陥テーブルは、新しく検出された静的欠陥に対応する場所を格納するために画像処理中に間欠的に更新されるように構成されることを特徴とする請求項19記載のシステム。
- 前記画像データの入力画素の場所は、特定の数の連続した画像フレームにわたり前記入力画素が動的欠陥として繰り返し識別される場合に新しく検出された静的欠陥として前記静的欠陥テーブルに格納されることを特徴とする請求項20記載のシステム。
- 前記静的欠陥テーブルは、1つ以上の先入れ先出し(FIFO)キューとして実現されることを特徴とする請求項20記載のシステム。
- 前記静的欠陥テーブルは、複数の静的欠陥画素を格納するように構成され、前記静的欠陥テーブルは、前記格納された複数の静的欠陥画素と関連付けられた最小勾配値に少なくとも部分的に基づいて格納されるように構成されることを特徴とする請求項20記載のシステム。
- 電子装置を備え、前記画像装置は、前記電子装置と一体化されたカメラ、前記電子装置の入出力ポートに結合するように構成された外部カメラ又はそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項19記載のシステム。
- 前記撮像素子は、ベイヤカラーフィルタアレイ、RGBWカラーフィルタアレイ又はCYGMカラーフィルタアレイを含むことを特徴とする請求項19記載のシステム。
- 静的欠陥、動的欠陥又はスペックルは、前記撮像素子におけるデッドピクセル、スタックピクセル又は漏れピクセルに対応する前記入力画素の結果であることを特徴とする請求項19記載のシステム。
- プロセッサにより実行するための符号化された命令を有するコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、
撮像素子により取得された画像データの現フレーム中の入力画素が静的欠陥テーブルの場所エントリに対応するかを判定し且つ場所が前記静的欠陥テーブルにおいて見つけられる場合に前記入力画素を静的欠陥として識別するコードであり、前記静的欠陥テーブルの各場所エントリが最小勾配値と関連付けられるコードと、
走査順で同一色の先行画素の値として判定される静的欠陥置換値を使用して前記入力画素を補正するコードと、
前記入力画素が静的欠陥として識別されない場合、前記入力画素と同一色の8つの隣接画素を識別し、前記撮像素子の撮像フレーム内に規定された処理領域内に配置された前記8つの隣接画素の各々に対する前記入力画素に関する画素間の勾配を算出し、動的欠陥閾値より小さい前記勾配の数のカウントを判定し、且つ前記判定されたカウントが最大カウント値より小さい場合に前記入力画素を動的欠陥として識別することにより、前記入力画素が動的欠陥であるかを判定するコードと、
水平方向、垂直方向、正の対角線方向及び負の対角線方向の各々における前記8つの隣接画素のうちの2つの隣接画素と前記入力画素との間の差分の合計として方向勾配を算出し、前記最小勾配に対応する前記方向を判定し、且つ前記最小勾配方向と関連付けられた前記2つの隣接画素の値を補間することにより動的欠陥置換値を算出するコードと、
前記動的欠陥置換値を使用して前記入力画素を補正するコードと、
前記現フレームに先行する特定の数の連続したフレームに対して前記入力画素が動的欠陥として識別されたかを判定し、前記特定の数の連続したフレームに対して前記入力画素が動的欠陥として識別された場合に前記処理領域内に配置された前記8つの隣接画素の各々の前記画素間の勾配の最小値を判定し且つ前記入力画素の場所及び前記最小勾配値を前記静的欠陥テーブルに格納するコードと、
を含むことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。 - 静的欠陥がそれらに関連付けられた最小勾配値に少なくとも部分的に基づいて補正される順序に優先順位をつけるコードを含むことを特徴とする請求項27記載のコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記入力画素が前記静的欠陥テーブルの場所エントリに対応するかを判定する前記コードが実行される第1の時間及び前記入力画素が動的欠陥であるかを判定する前記コードが実行される第2の時間は、前記現フレームに対して前記画像データの少なくとも1走査線の処理に対応する時間だけ時間シフトされることを特徴とする請求項27記載のコンピュータ可読記憶媒体。
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