JP3125124B2 - 欠陥画素傷補正回路 - Google Patents

欠陥画素傷補正回路

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JP3125124B2
JP3125124B2 JP06123886A JP12388694A JP3125124B2 JP 3125124 B2 JP3125124 B2 JP 3125124B2 JP 06123886 A JP06123886 A JP 06123886A JP 12388694 A JP12388694 A JP 12388694A JP 3125124 B2 JP3125124 B2 JP 3125124B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CCD等の固体撮像素
子における欠陥画素に対する傷補正を行う欠陥画素傷補
正回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、CCD等における欠陥画素の
傷補正処理は、欠陥画素の位置情報をあらかじめ記憶し
ておき、この情報に基づいて欠陥をその隣の画素から得
られる情報に単純に置き換える、いわゆる0次ホールド
補間により行ってきた。しかし、この補正方法では、図
9に示すように、例えば傷の直前に画像の濃淡の境界が
あった場合に、欠陥補正処理を施した場所×が目立って
しまうという問題を有していた。
【0003】係る問題を解決するため、特開平3−2963
74号公報に示されるように、欠陥画素近傍の複数の画素
から出力される映像信号のレベルを比較し、この比較結
果に基づいて補間に用いる画素の映像情報を選択し、当
該欠陥画素の位置における映像情報を補間することによ
る補正方法が提案されており、前記公報中には以下のよ
うな手段が開示されている。
【0004】すなわち、図10に示すように、まず欠陥画
素Xの1画素前と1画素後に隣接する画素DとE、その
1水平ライン前の3画素A,B、およびCの計5画素に
ついて、それぞれ隣接する画素間(境界I,境界II,境
界III,境界IV)の信号レベル差の絶対値を算出する。
【0005】次に、当該絶対値データより、境界I−I
I,境界I−III,境界IV−II,境界IV−IIIのそれぞれ
について、隣接画素間の出力信号レベル差の絶対値の大
小比較を行い、4組の境界の大小関係から(表1)に従っ
て決定される4種類の制御信号a〜dを出力する。
【0006】
【表1】
【0007】前記制御信号a〜dは、図11に示すよう
に、水平(a),右上がり(b),左上がり(c),垂直(d)の4
種類のストライプパターンに対応している。この制御信
号に基づき、水平パターン(a)のときには画素Dと画素
Eの出力データの平均,右上がりパターン(b)のときに
は画素E,左上がりパターン(c)のときには画素D,垂
直パターン(d)のときには画素Bの出力データと置き換
えることにより、欠陥画素の傷補正を行っている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平3−296374号公報において提案される補間回路
では、欠陥画素の左右の画素と1ライン前の3画素の計
5画素から出力される映像信号のレベルから、画素間の
レベル差の絶対値を算出した上で、当該絶対値のデータ
の大小比較を行うことにより、欠陥画素近傍における被
写体のパターンを識別しているためにパターンの識別を
誤ることがある。
【0009】例えば、図12(a)において、周辺画素から
の出力がA=100,B=120,C=200,D=110,E=21
5の場合、 境界I =|A−D|= 10 境界II =|B−A|= 20 境界III =|C−B|= 80 境界IV =|E−C|= 15 となるため、(表1)の番号14に該当して制御信号dが選
択される。しかしながら、図12(a)は右上がりであるた
め、図11(b)右上がりと識別され制御信号bが選択され
なければならない。また、図12(b)において、周辺画素
からの出力がA=100,B=110,C=200,D=120,E
=205の場合、 境界I =|A−D|= 20 境界II =|B−A|= 10 境界III =|C−B|= 90 境界IV =|E−C|= 5 となるため、(表1)の番号7に該当して制御信号aが選
択される。しかしながら、図12(b)のパターンは垂直で
あるため、図11における垂直(d)と識別され制御信号d
が選択されなければならない。
【0010】以上の2例から明らかなように、前記補間
回路では、欠陥画素近傍における境界のパターンを的確
に識別することができないという問題を有している。ま
た,識別されうる被写体のパターンが水平,左上がり,
右上がり,垂直のストライプパターン4種類に限定され
ているため、十分かつ細やかな補正ができないという問
題も生ずる。
【0011】本発明の目的は、このような従来の問題を
解決し、欠陥画素近傍の被写体に複雑な境界が存在する
場合にも、適切な傷補正を行いうる優れた欠陥画素傷補
正回路を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、ディジタル画像の入力から欠陥画素の近
傍の画素から出力される信号を取り込む画素取込回路
と、取り込まれた画素から出力される信号により隣接す
る周辺画素間の境界の大きさを求める境界検出回路と、
検出された境界の大きさの大小を比較して順位付けを行
う境界順位付け回路と、境界順位付け回路からの入力に
基づき補間方法を決定する補間方決定回路と、補間法決
定回路により決定された補間方法に従って補間出力を生
成する補間回路とを備えた欠陥画素傷補正回路である。
【0013】
【作用】前記構成により、本発明によれば、周辺画素間
の境界の大きさを互いに比較し、境界の大きさを順位付
けすることにより、欠陥画素近傍に複雑な境界が存在し
ている場合であっても境界のパターンを識別することが
可能となる。また、補間法決定回路において、識別され
たパターンごとに最適な補間方法をあらかじめ決定して
おくことにより、境界のパターンごとに適切な傷補正を
行うことが可能となる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0015】図1は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図であり、10はCCD等からのディジタル画像の入
力より3×3のウィンドウに相当する9画素の信号を取
り込む画素取込回路、11は画素取込回路10で取り込まれ
た周辺8画素から隣接する画素間の境界の大きさを求め
る境界検出回路、12は境界検出回路11で求めた境界の大
きさに基づき各境界の順位付けを行う境界順位付け回
路、13は境界順位付け回路12の出力に基づき補間方法を
決定する補間法決定回路、14は補間法決定回路13により
決定された補間方法に従って画像取込回路10で取り込ま
れた周辺8画素からの信号を用いて補間を行う補間回路
である。
【0016】15は欠陥画素の位置を記憶しておくメモ
リ、16は画素取込回路10で取り込んだ中心画素の位置が
メモリ15に記憶されているか否かを判断して切替回路17
を制御するシステムコントローラ、17は、システムコン
トローラ16からの制御信号に従って、画素取込回路10で
取り込まれた中心画素の信号と補間回路14からの補間出
力を切り替える切替回路である。
【0017】次に前記実施例における動作について説明
する。
【0018】まず、画像の取込方法について説明する。
画像取込回路10では、3×3のウィンドウに相当する9
画素の信号を取り込んで出力する。すなわち、図2に示
すように中心画素に相当するX11から信号x11、お
よび周辺画素に相当する X00〜X02,X10,X12,X20〜X22から
信号x00〜x02,x10,x12,x20〜x22
がそれぞれ出力される。ただし、飛び越し走査された信
号、すなわちインターレース信号の場合には、フィール
ド内での補間を行うため、フィールドにおける3×3の
ウィンドウとする。つまり、インターレースの場合に
は、フレームの画面においては図3に示すように、2ラ
イン前と2ライン後の画素を取り込む。
【0019】次に、周辺画素間の境界の大きさを求める
方法について説明する。境界検出回路11では、図4に示
すように画素取込回路10で取り込まれた周辺8画素の隣
接する画素からの信号の差の絶対値を求める。ただし、
垂直に隣接した画素間の場合には係数kを乗じた値を境
界の大きさとする。すなわち、境界の大きさd1〜d8
を下記の(数1)により求める。
【0020】
【数1】 d1=k・|x10−x00| d2= |x00−x01| d3= |x01−x02| d4=k・|x02−x12| d5=k・|x12−x22| d6= |x22−x21| d7= |x21−x20| d8=k・|x20−x10| ここで、係数kは正の実数であり、画素の縦横比やイン
ターレースにより信号の差をとる画素間の距離が、水平
方向と垂直方向で異なるために生じる水平方向と垂直方
向の画素間の相関の強弱を補正するものである。
【0021】次に、境界の大小を比較する方法について
説明する。境界順位付け回路12は、境界の大きさd1〜
d8について、d1とd2,d1とd3,……,d7と
d8等の56組のすべての組み合わせについて大小を比較
し、d1の境界の大きさの順位をD1に、d2の順位を
D2に、d3〜d8の境界の大きさの順位をそれぞれD
3〜D8に出力する。このD1〜D8の組み合わせを境
界順位パターンと呼ぶ。なお、大小比較において比較結
果が等しい場合には、次の規則に従って大小関係をつけ
る。
【0022】規則1)垂直方向と水平方向の境界の大き
さの比較結果が等しい場合、水平方向に隣接する画素間
の相関と垂直方向に隣接する画素間の相関の小さい方を
境界の大きさが大きいことにする。なお、インターレー
ス信号では、一般に垂直方向よりも水平方向の画素間の
方が相関が高いので、垂直方向と水平方向の境界の大き
さ比較結果が等しい場合には垂直方向の境界を大とす
る。
【0023】規則2)同方向の画素間の場合、位置関係
が対称なため、いろいろな規則が考えられるが、本実施
例では添字の小さい方の境界を大とする。
【0024】前記規則1),規則2)を合わせると、下記
の(数2)の関係が成り立つので、比較結果が等しいとき
には(数2)に示した順位付けを行う。
【0025】
【数2】 d1>d4>d5>d8>d2>d3>d6>d7 以上の動作を具体例で説明する。d1からd8の関係が
下記の(数3)の場合の境界順位パターンを求める。
【0026】
【数3】 d3>d5>d1>d6>d8>d2=d7>d4 すなわち、d1は3位なのでd1の順位D1は3とな
る。またd2とd7は共に6位であるが、d2とd7は
前記の規則からd2>d7と判断するため、d2が6
位、d7が7位となる。したがって、D1〜D8は下記
の(数4)のようになる。
【0027】
【数4】D1=3,D2=6,D3=1,D4=8,D
5=2,D6=4,D7=7,D8=5 次に、比較結果から補間方法を決定する方法について説
明する。境界順位付け回路12から出力される境界順位パ
ターンは、8個の境界の大きさの順位の組み合わせを表
しているので、そのパターンの種類は8の階乗、すなわ
ち8!=40320通りある。補間法決定回路13では境界順
位付け回路12から出力された境界順位パターンごとに固
有の番号を付ける。この番号を境界順位パターン番号と
呼ぶ。境界順位パターン番号は、境界順位付け回路12か
ら出力される境界順位パターンD1〜D8から下記の
(数5)によって算出する。
【0028】
【数5】PN=D1+8(D2+8(D3+8(D4+8(D5
+8(D6+8(D7+8・D8)))))) ここで、D1からD8は同じ値にならないため、パター
ン番号PNは連続した値とならない。
【0029】このように分類された境界順位パターンに
対する補間方法の決定は、補間法決定回路13において、
各々のパターンに対して出力すべき補間方法をあらかじ
め一義的に設定しておく。以下に境界比較結果の境界大
きさの順位と補間方法の関係について具体的に説明す
る。
【0030】境界順位付け回路12により出力された境界
順位パターンD1〜D8が、下記の(数6)に示すようで
あって、境界の大きさの順位が図5に示すように、
【0031】
【数6】D1=7,D2=8,D3=1,D4=5,D
5=4,D6=3,D7=6,D8=2 になっている場合、図5の境界から推定されうる現実の
周辺画像の境界としては、図6(a),図6(b)などが考え
られる。このように周辺画像のパターンが異なれば最適
な補間方法も異なり、図6(a)の周辺画像のパターンの
ときには図7(a)の補間方法が最適と考えられ、図6(b)
のパターンでは図7(b)が最適と考えられる。
【0032】しかしながら、境界順位付け回路12によっ
て、図5のような境界順位パターンが得られたときに直
観的な判断により、最適な補間方法を図7(a)または図
7(b)等多数の候補の中から一義的に決定することは困
難である。そこで、あらかじめ以下の方法によってシミ
ュレーションを行い、境界順位パターンごとに最適な補
間方法を決定する。
【0033】シミュレーションには、欠陥画素の存在し
ないディジタル画像を用いる。
【0034】まず、前記画像から座標(x,y)を中心と
する3×3のウィンドウに相当する9画素を取り込む。
座標(x,y)を中心とする3×3のウィンドウに対する
処理であることを明示するため、中心画素の値はx11
(x,y)のように(x,y)という添字を付加する。なお、
インターレース信号の場合には、画像取込回路10と同様
に、フィールド画像に対して3×3のウィンドウの画素
を取り込む。
【0035】取り込んだ9画素に対して、前記境界検出
回路11と境界順位付け回路12と同様の処理を行い、境界
順位パターンD1(x,y)〜D8(x,y)を求め、前記
(数5)に従って、境界順位パターン番号PN(x,y)を
求める。
【0036】次に、取り込んだ周辺8画素から、図8の
12種類の補間法で補間した補間出力を求め、補間法1に
よる補間出力をy1(x,y)、補間法2による補間出力を
y2(x,y)、補間法3〜補間法12による補間出力をそれ
ぞれy3(x,y)〜y12(x,y)とする。なお、図8には
単純な補間方法として12種類の補間法を示したが、この
他にも複数の画素の平均や加重平均による補間方法など
が考えられ、一般的には、補間出力ynは下記の(数7)
で表現できる。
【0037】
【数7】 yn=α1・x00+α2・x01+α3・x02+α4・x1
2+α5・x22+α6・x21+α7・x20+α8・x10 ただし、α1〜α8は実数の係数 一方、このシミュレーションのおいては欠陥画素のない
画像から画像を取り込んでいるので、3×3のウィンド
ウの中心画素X11(x,y)から出力される信号x11
(x,y)を傷補正の目標値と考えることができる。した
がって、それぞれの補間法の補間誤差を求めることがで
きる。補間法iの補間誤差ERRi(x,y)は下記の(数8)
となる。
【0038】
【数8】ERRi(x,y)=|yi(x,y)−x11(x,y)| ただし、i=1,2,……,12 この補間誤差ERRi(x,y)を画像全体に対して求め、境
界パターン番号ごとに誤差の2乗平均を求める。すなわ
ち、境界順位パターン番号jにおいて、補間法iを採用
したときの補間誤差の2乗平均TOTALERR(i,j)は下記
の(数9)となる。
【0039】
【数9】TOTALERR(i,j)=ΣHj(x,y)・ERRi(x,
y)・ERRi(x,y) (x,y)∈すべての画素 ただし、Hj(x,y)=1:(j=PN(x,y)のとき) Hj(x,y)=0:(j≠PN(x,y)のとき) この12種類の補間法による補間誤差の2乗平均TOTALERR
(1,j),TOTALERR(2,j),……,TOTALERR(12,j)の
うち、最小の補間方法を選択することにより、境界順位
パターン番号jに対する最適な補間法を一義的に決定す
ることができる。以上の操作をすべての境界順位パター
ン番号に対して行う。
【0040】周辺画素からのみ得られる境界のパターン
に対して、そのパターンに適切な補間法を直観的な判断
により一義的に決定するのが困難な場合についても、こ
のようなシミュレーションをさまざまな条件の画像デー
タに対して行うことにより、それぞれの境界のパターン
に適した補間方法を決定することができる。
【0041】次に、補間方法について説明する。補間回
路14では、周辺8画素から出力される信号に対して、図
8に示した12種類の補間法(下記の(数10))で演算を行
い、補間信号y1〜y12を生成する。この12種類の補間
信号の中から、補間法決定回路13で決定された補間法の
補間信号を選択して出力する。なお、選択する補間法は
図8で示した12種類の補間法以外に、前記(数7)で表現
される補間法を追加することもできる。
【0042】
【数10】補間法1) y1=x10 補間法2) y2=x12 補間法3) y3=x01 補間法4) y4=x21 補間法5) y5=(x10+x12)/2 補間法6) y6=(x01+x21)/2 補間法7) y7=(x00+x22)/2 補間法8) y8=(x02+x20)/2 補間法9) y9=x00 補間法10)y10=x02 補間法11)y11=x22 補間法12)y12=x20 最後に、メモリ15,システムコントローラ16,切替回路
17について説明する。
【0043】メモリ15には、CCD等の固体撮像素子に
含まれている複数の欠陥画素の位置を示すデータが記憶
されている。システムコントローラ16はメモリ15から欠
陥画素の位置データを読み出し、画素取込回路10で取り
込んだ3×3のウィンドウの中心画素の位置が、メモリ
15に記憶されている欠陥画素の位置と一致するときには
補間出力を出力し、一致しないときには中心画素x11
を出力するように切替回路17を制御する。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の欠陥画素
傷補正回路によれば、周辺画素間の境界の大きさを順位
付けすることにより欠陥画素近傍の境界パターンを識別
し、そのパターンに適した補間方法を選択して補間を行
うため、たとえ欠陥画素近傍に複雑な境界が存在する場
合であっても、その境界が識別できて、きめ細かく適正
な傷補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の欠陥画素傷補正回路の一実施例の構成
を示すブロック図である。
【図2】画素取込回路により取り込まれた画素のウィン
ドウを示す図である。
【図3】インターレース信号時のフレーム画像における
画素取込回路により取り込まれた画素のウィンドウを示
す図である。
【図4】境界の位置を示す図である。
【図5】境界検出の具体例を示す図である。
【図6】検出された境界から推定される実際の境界の具
体例を示す図である。
【図7】境界パターンに適した補間方法の具体例を示す
図である。
【図8】12種類の補間法を示す図である。
【図9】従来の0次ホールド補間による傷補正処理を示
す図である。
【図10】従来例における欠陥画素近傍の画素配置状態
を示す図である。
【図11】従来例により識別されるストライプパターン
を示す図である。
【図12】従来例では識別不可能なパターンを示す図で
ある。
【符号の説明】
10…画素取込回路、 11…境界検出回路、 12…境界順
位付け回路、 13…補間法決定回路、 14…補間回路、
15…メモリ、 16…システムコントローラ、17…切替
回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/335

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像素子における欠陥画素の周辺画素か
    ら出力される信号を取り込む画素取込回路と、前記取り
    込まれた周辺画素のうち隣接する画素間の境界の大きさ
    を検出する境界検出回路と、前記境界検出回路の出力を
    用いて各境界の順位付けを行う境界順位付け回路と、前
    記境界順位付け回路の出力に基づき補間方法を決定する
    補間法決定回路と、前記決定された補間方法により補間
    信号を生成する補間回路を備えたことを特徴とする欠陥
    画素傷補正回路。
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