JP4624054B2 - ノイズ低減装置及びノイズ低減方法及び撮像装置 - Google Patents

ノイズ低減装置及びノイズ低減方法及び撮像装置 Download PDF

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Description

本発明は、注目画素と注目画素周辺の複数の周辺画素との関係により各画素の信号値を
補正することで映像信号のノイズ低減を行うノイズ低減装置及びノイズ低減方法及びこの
ノイズ低減装置を備えた撮像装置に関するもので、特に、色信号となる映像信号のノイズ
低減を行うノイズ低減装置及びノイズ低減方法及びこのノイズ低減装置を備えた撮像装置
に関する。
CCD(Charge Coupled Device)やC−MOSセンサなどの固体撮像素子により撮像
されて得られた映像信号は、各画素毎の特性のバラツキや配線抵抗などの影響により、各
画素毎のノイズが重畳した信号となる。そのため、従来より、固体撮像素子の後段の回路
において、固体撮像素子から出力される映像信号に重畳したノイズを低減するためのノイ
ズ低減回路が設置される。
このようなノイズ低減装置の多くは、ノイズ低減処理を行う注目画素を中心とした所定
範囲内に存在する複数の周辺画素の信号値及び注目画素と各周辺画素との相関関係を用い
て、ノイズが平均化した信号値を求めて、この信号値を注目画素の信号値とする。このと
き、注目画素と各周辺画素との相関関係が、注目画素及び周辺画素それぞれの信号値の差
と閾値とを比較することで、確認される。そして、相関関係のある周辺画素の画素数を計
数し、相関関係のある周辺画素の信号値と注目画素の信号値との総和を求め、この周辺画
素の画素数と各画素の信号値の総和とより平均値を演算して、注目画素の信号値とするこ
とでノイズを除去する。
又、このように注目画素と相関関係のある周辺画素の信号値を用いるものとして、相関
関係の有無を判定するための閾値及び周辺画素を設定するエリアを、注目画素の信号値、
1フレームの分の平均値又は分散値、高周波成分の平均値などに基づいて切り換えるノイ
ズリダクション装置が、提案されている(特許文献1参照)。
特開2003−179779号公報
しかしながら、複数種類の色フィルタが設置された固体撮像素子から出力される映像信
号は、2画素毎に同一の色信号が隣接する信号となる。このため、その相関関係が実際は
高い場合においても、相関関係がないものとしてノイズ低減処理が行われることがある。
即ち、固体撮像素子において直接隣接した(1画素毎に隣接した)画素に設置された色フ
ィルタが異なる種類の色フィルタであり光の透過率が異なるため、入射光量が同一であっ
ても、直接隣接した画素からの映像信号の信号値が異なるものとなる。従って、的確なノ
イズ低減処理を行うことが困難であった。
このような問題に鑑みて、本発明は、より的確にノイズ低減処理を行うことができるノ
イズ低減装置及びノイズ低減方法を提供することを目的とする。又、本発明は、このノイ
ズ低減装置を備えた撮像装置を提供することを別の目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のノイズ低減装置は、画素毎に与えられる複数種類
の色信号による映像信号に重畳されたノイズを低減するノイズ低減装置において、ノイズ
低減を行う注目画素の映像信号を読み出す第1信号読出部と、前記注目画素に最も近接し
た位置に配置された内側周辺画素の周囲に配置され、前記注目画素を中心とした放射状の
各方向において前記注目画素に最も近接した位置に配置されており、前記注目画素の映像
信号と同一の色信号を出力する外側周辺画素の映像信号を読み出す第2信号読出部と、前
記注目画素の映像信号の信号値と前記外側周辺画素の映像信号の信号値との関係に基づい
て、前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号を確認する選
択制御部と、前記外側周辺画素の映像信号の信号値を用いて前記注目画素の映像信号の信
号値を算出する信号算出部と、前記選択制御部において前記注目画素の映像信号と相関関
係の有る前記外側周辺画素の映像信号が確認されなかったときに前記第1信号読出部で読
み出した前記注目画素の映像信号の信号値を選択し、前記選択制御部において前記注目画
素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号が確認されたときに前記信号
算出部において求められた前記注目画素の映像信号の信号値を選択する選択部と、を有す
ることを特徴とする。
この特徴によれば、外側周辺画素は、注目画素と2画素分離れており、同一の色信号を
出力する。又、選択制御部は、同一の色信号である外側周辺画素の映像信号の信号値と、
注目画素の映像信号の信号値との関係に基づいて、外側周辺画素と注目画素とに相関があ
るか否かを確認するため、外側周辺画素と注目画素との相関関係が、より的確に把握され
る。従って、より的確に、ノイズ低減処理を行うことができる。
このようなノイズ低減装置において、前記注目画素の周囲に配置され、前記注目画素を
中心とした放射状の各方向において前記注目画素に最も近接した位置に配置された内側周
辺画素の映像信号を読み出す第3信号読出部を備え、前記選択制御部が、前記注目画素の
映像信号の信号値と前記外側周辺画素の映像信号の信号値との関係と、前記内側周辺画素
同士の映像信号の信号値の関係とに基づいて、前記注目画素の映像信号と相関関係の有る
前記外側周辺画素の映像信号を確認する。そして、前記注目画素の映像信号の信号値と前
記外側周辺画素の映像信号の信号値との差と、前記内側周辺画素同士の映像信号の信号値
の差とに基づいて、前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信
号が確認される。このとき、前記内側周辺画素同士の映像信号の信号値が、色信号が同一
となる前記内側周辺画素同士の映像信号の信号値が減算されることによって求められる。
又、前記信号算出部において、前記外側周辺画素の映像信号の信号値を重み付け加算す
ることによって、又は、前記外側周辺画素の映像信号の信号値及び前記注目画素の映像信
号の信号値を重み付け加算することによって、前記注目画素の映像信号の信号値を算出す
るものとしても構わない。
このようなノイズ低減装置において、前記外側周辺画素がn(nは自然数)画素あり、
n画素の前記外側周辺画素それぞれを第1〜第n外側周辺画素とし、n画素の前記内側周
辺画素それぞれを第1〜第n内側周辺画素とし、k(kは1≦k≦nの自然数)番目の前
記外側周辺画素の前記注目画素に対する方向とk番目の前記内側周辺画素の前記注目画素
に対する方向とが同一方向であるとき、前記第2信号読出部で読み出された前記第1〜第
n外側周辺画素それぞれの映像信号の信号値から前記第1信号読出部で読み出された前記
注目画素の映像信号の信号値を減算した結果に基づいて、前記第1〜第n外側周辺画素そ
れぞれの映像信号に対して前記注目画素の映像信号との相関関係の有無を示す第1〜第n
主相関値を求める第1相関値演算部と、前記第3信号読出部で読み出された前記第1〜第
n内側周辺画素それぞれの映像信号の信号値から前記注目画素を中心としたときの前記第
1〜第n内側周辺画素それぞれの対照位置に存在する前記内側周辺画素の映像信号の信号
値を減算した結果に基づいて、前記第1〜第n外側周辺画素それぞれの映像信号に対して
前記注目画素の映像信号との相関関係の有無を示す第1〜第n副相関値を求める第2相関
値演算部と、を有し、前記選択制御部が、前記第1〜第n主相関値と前記第1〜第n副相
関値とに基づいて、前記第1〜第n外側周辺画素から前記注目画素の映像信号と相関関係
が有る前記外側周辺画素を確認する。
更に、前記第1〜第n主相関値及び前記第1〜第n副相関値それぞれが、二値化された
値であり、前記第1相関値演算部において、前記k番目の外側周辺画素の映像信号の信号
値から前記注目画素の映像信号の信号値を減算した値が第1閾値以上第2閾値以下である
とき、k番目の前記主相関値の値を前記注目画素の映像信号と相関関係があることを表す
値とし、前記第2相関値演算部において、前記k番目の内側周辺画素の映像信号の信号値
から前記注目画素を中心としたときの前記k番目の内側周辺画素の対照位置に存在する前
記内側周辺画素の映像信号の信号値を減算した値が第3閾値以上第4閾値以下であるとき
、k番目の前記副相関値の値を前記注目画素の映像信号と相関関係があることを表す値と
する。
このとき、k番目の主相関値及びk番目の副相関値それぞれにおいて、前記注目画素の
映像信号と相関関係があることを表す値を「1」とし、前記注目画素の映像信号と相関関
係がないことを表す値を「0」としても構わない。
ノイズ低減装置は、前記外側周辺画素の映像信号の信号値を用いて前記第1閾値及び前
記第2閾値を求める閾値演算部を備えることが好ましい。
更に、前記閾値演算部は、前記外側周辺画素の映像信号の信号値の平均値を用いて前記
第1閾値及び前記第2閾値を求めることが好ましい。
又、前記注目画素の映像信号と相関関係があることを表す値となる前記主相関値を有
相関主相関値とし、前記注目画素の映像信号と相関関係があることを表す値となる前記副
相関値を有相関副相関値とし、前記選択制御部において、前記有相関主相関値の総数と第
1所定数とを比較し、前記有相関主相関値の総数が前記第1所定数以上であるとき、前記
有相関主相関値の総数と第1所定数より大きい第2所定数とを比較し、前記有相関主相関
値の総数が第1所定数より小さいとき、前記選択部において前記第1信号読出部で読み出
された前記注目画素の映像信号の信号値が選択され、前記有相関主相関値の総数が前記第
1所定数以上前記第2所定数以下であるとき、前記信号算出部において前記有相関主相関
値に対応する前記外側周辺画素の映像信号の重み付け平均値が求められた後、該外側周辺
画素の映像信号の重み付け平均値が前記選択部において選択され、前記有相関主相関値の
総数が第2所定数より大きいとき、前記信号算出部において前記有相関主相関値及び前記
有相関副相関値双方に対応する前記外側周辺画素の映像信号の重み付け平均値が求められ
た後、該外側周辺画素の映像信号の重み付け平均値が前記選択部において選択される。
このとき、k番目の主相関値及びk番目の副相関値それぞれにおいて、前記注目画素
の映像信号と相関関係があることを表す値を「1」とし、前記注目画素の映像信号と相関
関係がないことを表す値を「0」としても構わない。そして、前記信号算出部において、
前記有相関主相関値に対応する前記外側周辺画素の映像信号の重み付け平均値が、前記第
1〜第n外側周辺画素の映像信号の信号値それぞれに前記第1〜第n主相関値を乗算した
値を積算した後に前記第1〜第n主相関値それぞれを積算した値で除算することで求めら
れる。又、前記信号算出部において、前記有相関主相関値及び前記有相関副相関値に対応
する前記外側周辺画素の映像信号の重み付け平均値が、前記第1〜第n外側周辺画素の映
像信号の信号値それぞれに前記第1〜第n主相関値それぞれ及び前記第1〜第n副相関値
それぞれを乗算した値を積算した後に前記第1〜第n主相関値それぞれを前記第1〜第n
副相関値それぞれで乗算した値を積算した値で除算することで求められる。
又、前記選択制御部において、前記有相関主相関値の総数が前記第1所定数より小さ
いことを確認すると、前記第1信号読出部で読み出された前記注目画素の映像信号の信号
値が第1所定値以上第2所定値以下であるか否かを確認し、前記注目画素の映像信号の信
号値が第1所定値より小さく又は第2所定値より大きいとき、前記信号算出部において前
記有相関副相関値に対応する前記外側周辺画素の映像信号の重み付け平均値が求められた
後、該外側周辺画素の映像信号の重み付け平均値が前記選択部において選択され、前記注
目画素の映像信号の信号値が第1所定値以上第2所定値以下のとき、前記選択部において
前記第1信号読出部で読み出された前記注目画素の映像信号の信号値が選択される。
このとき、k番目の主相関値及びk番目の副相関値それぞれにおいて、前記注目画素の
映像信号と相関関係があることを表す値を「1」とし、前記注目画素の映像信号と相関関
係がないことを表す値を「0」としても構わない。そして、前記信号算出部において、前
記有相関主相関値に対応する前記外側周辺画素の映像信号の重み付け平均値が、前記第1
〜第n外側周辺画素の映像信号の信号値それぞれに前記第1〜第n副相関値を乗算した値
を積算した後に前記第1〜第n副相関値それぞれを積算した値で除算することで求められ
る。
又、ノイズ低減装置は、前記外側周辺画素の映像信号の信号値を用いて前記第1所定値
及び前記第2所定値を算出する所定値演算部を備えることが好ましい。
更には、前記所定値演算部は、前記外側周辺画素の映像信号の信号値のばらつきの大き
さを示す値を用いて前記第1所定値及び前記第2所定値を算出することが好ましい。
又、本発明のノイズ低減装置は、画素毎に与えられる複数種類の色信号による映像信号
に重畳されたノイズを低減するノイズ低減装置において、ノイズ低減を行う注目画素と同
一の色信号を出力する画素の内、前記注目画素に近接した位置に配置される外側周辺画素
の映像信号の信号値と、前記注目画素の映像信号の信号値との関係に基づいて、前記注目
画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号を確認する選択制御部と、
前記選択制御部によって確認された結果に応じて、前記外側周辺画素の映像信号の信号値
を用いて算出される信号値と、前記注目画素の映像信号の信号値とから、前記注目画素の
映像信号の信号値として出力される信号値を選択する選択部と、を有するように構成され
ていてもよい。
更には、前記選択制御部は、前記注目画素の映像信号の信号値と前記外側周辺画素の映
像信号の信号値との関係と、前記注目画素と隣り合う位置に配置される内側周辺画素同士
の映像信号の信号値の関係とに基づいて、前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記
外側周辺画素の映像信号を確認するように構成されていてもよい。
又、ノイズ低減装置は、前記外側周辺画素にキズが発生しているか否かを判定する外側
キズ判定部を備え、前記注目画素のノイズを低減する処理に用いられる前記外側周辺画素
は、前記外側キズ判定部によって、前記キズが発生していないと判定された外側周辺画素
であるように構成されていてもよい。
更に、前記外側キズ判定部は、前記外側周辺画素の映像信号の信号値が第3所定値以上
第4所定値以下であるとき、前記キズが発生していないと判定するように構成されていて
もよい。
尚、第3所定値は、第1所定値と同じ値であってもよく、又、第4所定値は第2所定値
と同じ値であってもよい。
又、本発明の撮像装置は、複数種類の色フィルタが画素表面に設置され、複数種類の色
信号となる映像信号を出力する固体撮像素子と、該固体撮像素子からの映像信号が入力さ
れる上述のいずれかのノイズ低減装置と、を有することを特徴とする。
このような撮像装置において、前記色フィルタの配列が、正方配列であっても構わない
し、ハニカム配列であっても構わない。又、色フィルタが原色系の色フィルタであっても
構わない。
又、本発明のノイズ低減方法は、画素毎に与えられる複数種類の色信号による映像信号
に重畳されたノイズを低減するノイズ低減方法において、ノイズ低減を行う注目画素の映
像信号を読み出すステップと、前記注目画素に最も近接した位置に配置された内側周辺画
素の周囲に配置され、前記注目画素を中心とした放射状の各方向において前記注目画素に
最も近接した位置に配置されており、前記注目画素の映像信号と同一の色信号を出力する
外側周辺画素の映像信号を読み出すステップと、前記注目画素の映像信号の信号値と前記
外側周辺画素の映像信号の信号値との関係に基づいて、前記注目画素の映像信号と相関関
係の有る前記外側周辺画素の映像信号を確認するステップと、前記外側周辺画素の映像信
号の信号値を用いて前記注目画素の映像信号の信号値を算出するステップと、前記注目画
素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号が確認されなかったときに前
記読み出された前記注目画素の映像信号の信号値を選択し、前記注目画素の映像信号と相
関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号が確認されたときに前記外側周辺画素の映像信
号の信号値を用いて算出された前記注目画素の映像信号の信号値を選択し、選択した信号
値を出力するステップと、を有することを特徴とする。
又、ノイズ低減方法は、画素毎に与えられる複数種類の色信号による映像信号に重畳さ
れたノイズを低減するノイズ低減方法において、ノイズ低減を行う注目画素と同一の色信
号を出力する画素の内、前記注目画素に近接した位置に配置される外側周辺画素の映像信
号の信号値と、前記注目画素の映像信号の信号値との関係に基づいて、前記注目画素の映
像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号を確認するステップと、確認された
結果に応じて、前記外側周辺画素の映像信号の信号値を用いて算出される信号値と、前記
注目画素の映像信号の信号値とから、前記注目画素の映像信号の信号値として出力される
信号値を選択するステップと、を有するように構成されていてもよい。
本発明によると、より的確にノイズ低減処理を行うことができるノイズ低減装置及びノ
イズ低減方法を提供することができる。又、本発明によると、このノイズ低減装置を備え
た撮像装置を提供することができる。
(第1の実施の形態)
本発明の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。図1は、本実施形態にお
けるノイズ低減回路を備えた撮像装置の内部構成を示すブロック図である。図3は、図1
の撮像装置に備えられたノイズ低減回路の内部構成を示すブロック図である。
図1の撮像装置は、被写体の入射光量に応じた電気信号となる映像信号を出力する複数
の画素を備えた固体撮像素子1と、固体撮像素子1から映像信号をデジタル信号に変換す
るAD変換回路2と、AD変換回路2でデジタル信号に変換された映像信号のノイズ低減
を行うノイズ低減回路3と、ノイズ低減回路3でノイズが低減された映像信号に対してホ
ワイトバランス処理や色バランス処理などの信号処理を施す信号処理回路4と、を備える
このような構成の撮像装置において、固体撮像素子1は、透過率の異なる複数種類の色
フィルタが各画素の表面に設置された固体撮像素子、即ち、単板式の固体撮像素子である
。この色フィルタは、隣接する画素毎に異なる種類の色フィルタが設置される。このよう
な固体撮像素子1に設置される色フィルタとして、図2のようなR(Red)フィルタとG
(Green)フィルタとB(Blue)フィルタとからなるベイヤ配列フィルタが構成される。
この図2のベイヤ配列フィルタは、GフィルタとRフィルタとが水平方向に交互に並ぶラ
インと、BフィルタとGフィルタとが水平方向に交互に並ぶラインとを、垂直方向に交互
に並ぶようにして備える。即ち、GフィルタとBフィルタとが垂直方向に交互に並ぶライ
ンと、RフィルタとGフィルタとが垂直方向に交互に並ぶラインとが、水平方向に交互に
並ぶ。
このようなベイヤ配列フィルタを備えた固体撮像素子1において、RGBフィルタそれ
ぞれを備えた画素よりRGB信号それぞれとなる映像信号が出力される。そして、RGB
信号となる映像信号がAD変換回路2でデジタル信号に変換されると、ノイズ低減回路3
に与えられる。そして、注目画素と周辺画素との相関関係が確認され、相関関係のある周
辺画素による信号値の補正処理が行われることで、ノイズ低減処理が成される。このよう
に各画素毎にノイズ低減処理が施されることで、RGB信号により構成される映像信号に
重畳されたノイズが除去される。
このノイズ低減回路3でノイズが除去された映像信号が信号処理回路4に与えられると
、信号処理回路4において、映像信号を構成するRGB信号それぞれに対してホワイトバ
ランス処理やカラーバランス処理や補間処理などの信号処理が施される。そして、信号処
理回路4において所定の信号処理が行われることで得られた映像信号が出力されると、記
録媒体への記録、又は、表示装置での再生が行われる。
このように動作する撮像装置におけるノイズ低減回路3について、以下に説明する。ノ
イズ低減回路3は、図3に示すように、AD変換回路2でデジタル信号に変換された映像
信号を格納するメモリ31と、ノイズ低減処理を施す注目画素の映像信号をメモリ31よ
り読み出す信号読出部32aと、注目画素から2画素分離れた位置の同一種類の色フィル
タが設置された周辺画素の映像信号をメモリ31より読み出す信号読出部32bと、注目
画素から1画素分離れた位置の周辺画素の映像信号をメモリ31より読み出す信号読出部
32cと、を備える。
又、このノイズ低減回路3は、信号読出部32aで読み出した注目画素の映像信号の信
号値と信号読出部32bで読み出した周辺画素それぞれの映像信号の信号値との差分を求
める差分演算部33aと、信号読出部32cで読み出した周辺画素それぞれの映像信号の
信号値の差分を求める差分演算部33bと、差分演算部33aで求められた差分と閾値と
を比較し各周辺画素との相関値を求める相関値演算部34aと、差分演算部33bで求め
られた差分と閾値とを比較し各周辺画素との相関値を求める相関値演算部34bと、相関
値演算部34aで求められた相関値の総和を求める相関値加算部35aと、相関値演算部
34bで求められた相関値の総和を求める相関値加算部35bと、相関値演算部34a,
34bそれぞれで求められた相関値を乗算する相関値乗算部35cと、相関値乗算部35
cで乗算された相関値の総和を求める相関値加算部35dと、信号読出部32aで読み出
された映像信号が白キズ又は黒キズであるか否かを確認するキズ判定部36と、を備える
更に、ノイズ低減回路3は、相関値演算部34aにより相関が確認される周辺画素の信
号値の重み付け平均値を求める平均値演算部37aと、相関値演算部34bにより相関が
確認される周辺画素の信号値の重み付け平均値を求める平均値演算部37bと、相関値演
算部34a,34bそれぞれにより相関が確認される周辺画素の信号値の重み付け平均値
を求める平均値演算部37cと、相関値加算部35aの演算結果及びキズ判定部36の判
定結果が与えられ、信号読出部32aより読み出された注目画素の映像信号の信号値及び
平均値演算部37a〜37cそれぞれで求められた信号値のいずれを選択するか設定する
選択制御部38と、選択制御部38によって制御され、注目画素の映像信号の信号値及び
平均値演算部37a〜37cそれぞれで求められた信号値のいずれかを選択して注目画素
の映像信号の信号値として出力する選択部39と、を備える。ここで、重み付け平均値と
は、複数の値の平均値を求める際に、各値が考慮される度合いを変えて求められる平均値
を言う。尚、本実施の形態においては、重み付け平均値を算出する際の重みは全て1であ
るものとする。即ち、平均値が求められる複数の値の各々は均等に考慮される。
このように構成されるノイズ低減回路3の動作について、図面を参照して説明する。尚
、図4は、固体撮像素子1における注目画素と周辺画素との配置関係を示す図であり、図
5は、相関値演算部34a,34bで相関値を求める際の信号値の差と閾値との関係を示
す図であり、図6は、キズ判定部36で白キズ及び黒キズを判定する際の信号値と所定値
との関係を示す図であり、図7は、選択制御部38の動作を示すフローチャートである。
図4のように、水平及び垂直方向それぞれに5画素ずつ並んでいる各画素をそれぞれ、
G00〜G44とし、図4の配列の中心に位置する画素G22を注目画素としたとき、画素G22
の映像信号が信号読出部32aによって読み出される。即ち、信号読出部32aは、ノイ
ズ低減を行う注目画素の映像信号を読み出す第1信号読み出し部である。又、この注目画
素G22から垂直及び水平方向それぞれに2画素分離れた位置となる画素G02,G42,G20
,G24の映像信号と、水平及び垂直方向それぞれから45度に傾けた方向(以下、「対角
方向」とする)それぞれに2画素分離れた位置となる画素G00,G44,G04,G40の映像
信号とが、周辺画素の映像信号として信号読出部32bによって読み出される。
この周辺画素G00,G02,G04,G20,G24,G40,G42,G44の映像信号は、注目画
素G22の映像信号がR信号のときR信号であり、注目画素G22の映像信号がG信号のとき
G信号であり、注目画素G22の映像信号がB信号のときB信号である。即ち、周辺画素G
00,G02,G04,G20,G24,G40,G42,G44は、注目画素G22と同一の色信号を出力
する画素である。又、周辺画素G00,G02,G04,G20,G24,G40,G42,G44は、注
目画素G22に近接した位置に配置される画素である。又、以下において、この注目画素G
22から2画素分離れた位置、即ち、注目画素G22に最も近接した位置に配置された内側
周辺画素の周囲に配置され、注目画素を中心とした放射状の各方向において注目画素に最
も近接した位置に配置されており、注目画素G22の映像信号と同一の色信号を出力する
周辺画素G00,G02,G04,G20,G24,G40,G42,G44を「外側周辺画素」と呼ぶ。
又、信号読出部32bは、外側周辺画素の映像信号を読み出す第2信号読出部である。尚
、本実施の形態においては、外側周辺画素の数nは8であり、G00,G02,G04,G20,
G24,G40,G42,G44のそれぞれが順に第1〜第n外側周辺画素である。
又、注目画素G22から垂直及び水平方向それぞれに1画素分離れた位置となる画素G12
,G32,G21,G23の映像信号と、2つの対角方向それぞれに1画素分離れた位置となる
画素G11,G33,G13,G31の映像信号とが、周辺画素の映像信号として信号読出部32
cによって読み出される。よって、注目画素G22の映像信号がR信号のとき、周辺画素G
11,G13,G31,G33の映像信号がB信号であるとともに周辺画素G12,G21,G23,G
32の映像信号がG信号であり、注目画素G22の映像信号がB信号のとき、周辺画素G11,
G13,G31,G33の映像信号がR信号であるとともに周辺画素G12,G21,G23,G32の
映像信号がG信号である。
又、注目画素G22の映像信号がG信号のとき、周辺画素G11,G13,G31,G33の映像
信号がG信号であるとともに周辺画素G12,G21,G23,G32の映像信号がR信号又はB
信号である。このとき、周辺画素G12,G32の映像信号がR信号であるとき、G21,G23
の映像信号がB信号であり、周辺画素G12,G32の映像信号がB信号であるとき、G21,
G23の映像信号がR信号である。このように、注目画素G22を挟んだ同一直線上に配置さ
れた2画素の周辺画素がそれぞれ、同一の色信号となる。又、以下において、この注目画
素G22から1画素分離れた位置、即ち、注目画素G22の周囲に配置され、注目画素G2
2を中心とした放射状の各方向において注目画素に最も近接した(隣り合う)位置に配置
された周辺画素G11,G12,G13,G21,G23,G31,G32,G33を「内側周辺画素」と
呼ぶ。又、信号読出部32cは、内側周辺画素の映像信号を読み出す第3信号読出部であ
る。尚、本実施の形態においては、内側周辺画素の数nも8であり、G11,G12,G13,
G21,G23,G31,G32,G33のそれぞれが順に第1〜第n内側周辺画素である。
従って、k(kは1≦k≦8の自然数)番目の外側周辺画素から注目画素に対する方向
と、k番目の内側周辺画素から注目画素に対する方向とが同一方向である。
このように、注目画素の映像信号が信号読出部32aによって読み出されると、8画素
の外側周辺画素の映像信号が信号読出部32bによって読み出され、8画素の内側周辺画
素の映像信号が信号読出部32cによって読み出される。そして、信号読出部32aで読
み出された注目画素の映像信号の信号値と、信号読出部32bで読み出された外側周辺画
素の映像信号の信号値とが、差分演算部33aに与えられる。この差分演算部33aでは
、外側周辺画素の映像信号の信号値それぞれから、注目画素の映像信号の信号値が減算さ
れて、8つの差分値(以下、「第1差分値」とする)が求められる。このようにして求め
られた第1差分値が注目画素と外側周辺画素それぞれとの関係を示す値となる。
即ち、画素G00〜G44それぞれにおける映像信号の信号値を、g00〜g44としたとき、
第1差分値mD00,mD02,mD04,mD20,mD24,mD40,mD42,mD44が以下の
ようにして求められる。
mD00=g00−g22
mD02=g02−g22
mD04=g04−g22
mD20=g20−g22
mD24=g24−g22
mD40=g40−g22
mD42=g42−g22
mD44=g44−g22
又、信号読出部32cで読み出された内側周辺画素の映像信号の信号値が、差分演算部
33bに与えられる。この差分演算部33bでは、注目画素を中心としたときに対照位置
に存在する内側周辺画素の映像信号の信号値それぞれを互いに減算して、8つの差分値(
以下、「第2差分値」とする)が求められる。即ち、第2差分値は、第n内側周辺画素そ
れぞれの映像信号の信号値から、注目画素を中心としたときの第1〜n内側周辺画素それ
ぞれの対照位置に存在する内側周辺画素の映像信号の信号値を減算した結果である。
このとき、同一直線上に配置された2つの内側周辺画素は、一方の内側周辺画素から他
方の内側周辺画素を減算した差分値と、他方の内側周辺画素から一方の内側周辺画素を減
算した差分値とが求められる。このようにして求められた第2差分値は、第2差分値を求
めるために減算した2つの内側周辺画素の相対関係と注目画素と外側周辺画素との相対関
係とが同一となる外側周辺画素と、注目画素との相関を示す値となる。
即ち、第2差分値sD00,sD02,sD04,sD20,sD24,sD40,sD42,sD44
が以下のようにして求められる。
sD00=g11−g33
sD02=g12−g32
sD04=g13−g31
sD20=g21−g23
sD24=g23−g21
sD40=g31−g13
sD42=g32−g12
sD44=g33−g11
そして、差分演算部33aで求められた第1差分値mDi(iは、00,02,04,20,24
,40,42,44を示す)それぞれが相関値演算部34aに与えられると、図5(a)のよう
に、閾値−mth1,mth2(−1023<−mth1<0<mth2<1023)と
比較される。尚、−mth1が第1閾値であり、mth2が第2閾値である。この比較結
果により、注目画素G22と周辺画素Giとの間に相関関係があると判定されたときは「1
」となり、注目画素G22と周辺画素Giとの間に相関関係がないと判定されたときは「0
」となる、相関値mCi(以下、主相関値mCiとする)が求められる。尚、本実施形態
のAD変換回路2において、10ビットのデジタル信号となる映像信号(信号値0〜10
23の映像信号)が出力されるものとする。
この相関値演算部34aでは、図5(a)に示すように、第1差分値mDiが、−mt
h1≦mDi≦mth2となるとき、注目画素G22と周辺画素Giとの間に相関関係があ
るものとして、主相関値mCiを「1」とする。又、第1差分値mDiが、mDi<−m
th1又はmDi>mth2となるとき、注目画素G22と周辺画素Giとの間に相関関係
がないものとして、主相関値mCiを「0」とする。
尚、mCi(iは、00,02,04,20,24,40,42,44を示す)は、それぞれ、第1〜第
n外側周辺画素の映像信号に対して注目画素の映像信号との相関関係の有無を示す第1〜
第n主相関値である。又、相関値演算部34aは、第1〜第n主相関値を求める第1相関
値演算部である。
又、差分演算部33bで求められた第2差分値sDiそれぞれが相関値演算部34bに
与えられると、図5(b)のように、閾値−sth1,sth2(−1023<−sth
1<0<sth2<1023)と比較される。この比較結果により、注目画素G22と周辺
画素Giとの間に相関関係があると判定されたときは「1」となり、注目画素G22と周辺
画素Giとの間に相関関係がないと判定されたときは「0」となる、相関値sCi(以下
、副相関値sCiとする)が求められる。
この相関値演算部34bでは、図5(b)に示すように、第2差分値sDiが、−st
h1≦sDi≦sth2となるとき、注目画素G22と周辺画素Giとの間に相関関係があ
るものとして、副相関値sCiを「1」とする。又、第2差分値sDiが、sDi<−s
th1又はsDi>sth2となるとき、注目画素G22と周辺画素Giとの間に相関関係
がないものとして、副相関値sCiを「0」とする。
尚、sCi(iは、00,02,04,20,24,40,42,44を示す)は、第2差分値に基づい
て、第1〜第n外側周辺画素それぞれの映像信号に対して、注目画素の映像信号との相関
関係の有無を示す第1〜第n副相関値である。又、相関値演算部34bは、第1〜第n副
相関値を求める第2相関値演算部である。
そして、相関値演算部34aで求められた主相関値mCiそれぞれが相関値加算部35
aに与えられ、相関値演算部34bで求められた副相関値sCiそれぞれが相関値加算部
35bに与えられる。相関値加算部35aにおいて、主相関値mCiが加算されて総和Σ
mCが求められ、相関値加算部35bにおいて、副相関値sCiが加算されて総和ΣsC
が求められる。即ち、相関値加算部35aで求められる総和ΣmCと、相関値加算部35
bで求められる総和ΣsCとが、以下のようにして求められる。
ΣmC=mC00+mC02+mC04+mC20+mC24+mC40+mC42+mC44
ΣsC=sC00+sC02+sC04+sC20+sC24+sC40+sC42+sC44
又、相関値演算部34a,34bそれぞれで求められた主相関値mCi及び副相関値s
Ciが相関値乗算部35cに与えられる。相関値乗算部35cは、主相関値mCiと副相
関値sCiとを乗算する。そして、相関値乗算部35cで乗算されて得られた値を、相関
値加算部35dにおいて加算して、総和Σ(mC×sC)が求められる。即ち、相関値乗
算部35cと相関値加算部35dとによって求められるΣ(mC×sC)が、以下のよう
にして求められる。
Σ(mC×sC)=mC00×sC00+mC02×sC02+mC04×sC04+mC20×sC20
+mC24×sC24+mC40×sC40+mC42×sC42+mC44×sC44
尚、乗算される主相関値と副相関値は、同じk番目の主相関値と副相関値である。従って
、乗算される主相関値と副相関値は、注目画素に対する方向が同一方向である外側周辺画
素と内側周辺画素に係る相関値である。
更に、信号読出部32aで読み出された注目画素の映像信号が与えられるキズ判定部3
6において、図6のように、注目画素の映像信号の信号値が所定値Lm,LM(0<Lm
<LM<1023)と比較される。即ち、注目画素G22の映像信号の信号値g22が、Lm
<g22<LMであるか否かを確認する。尚、Lmが第1所定値であり、LMが第2所定値
である。そして、キズ判定部36は、信号値g22がg22<Lmのとき、注目画素G22に黒
キズが発生しているものと判定し、信号値g22がg22>LMのとき、注目画素G22に白キ
ズが発生しているものと判定する。又、キズ判定部36は、信号値g22がLm<g22<L
Mのとき、注目画素G22にキズがないものと判定する。尚、黒キズ及び白キズは、固体撮
像素子1を構成する画素に発生する構造不良などが原因として発生する信号である。
このようにして、相関値加算部35a,35bそれぞれにおいて外側周辺画素及び内側
周辺画素それぞれの相関値の総和が求められる。又、相関値加算部35dにおいて外側周
辺画素及び内側周辺画素の相関値の積算値の総和が求められる。更に、キズ判定部36に
おいて注目画素におけるキズの有無が確認される。このとき、平均値演算部37a〜37
cが以下のように演算処理動作を行う。
まず、信号読出部32bで読み出された外側周辺画素Giの映像信号の信号値giと、
相関値演算部34aで得られた相関値mCiと、相関値加算部35aで得られた総和Σm
Cとがそれぞれ、平均値演算部37aに与えられる。そして、平均値演算部37aにおい
て、注目画素と相関がある映像信号の信号値の重み付け平均値gav1が求められる。即ち
、相関値
mCiが「1」となる信号値giが加算された後、総和ΣmCで割ることによって重み付
け平均値gav1が求められる。
gav1=(g00×mC00+g02×mC02+g04×mC04+g20×mC20+g24×mC24
+g40×mC40+g42×mC42+g44×mC44)/ΣmC
又、信号読出部32bで読み出された外側周辺画素Giの映像信号の信号値giと、相
関値演算部34bで得られた相関値sCiと、相関値加算部35bで得られた総和ΣsC
とがそれぞれ、平均値演算部37bに与えられる。そして、平均値演算部37bにおいて
、注目画素と相関がある映像信号の信号値の重み付け平均値gav2が求められる。即ち、
相関値s
Ciが「1」となる信号値giが加算された後、総和ΣsCで割ることによって重み付け
平均値gav2が求められる。
gav2=(g00×sC00+g02×sC02+g04×sC04+g20×sC20+g24×sC24
+g40×sC40+g42×sC42+g44×sC44)/ΣsC
更に、信号読出部32bで読み出された外側周辺画素Giの映像信号の信号値giと、
相関値演算部34a,34bで得られた相関値mCi,sCiと、相関値加算部35dで
得られた総和Σ(mC×sC)とがそれぞれ、平均値演算部37cに与えられる。そして
、平均値演算部37cにおいて、注目画素と相関がある映像信号の信号値の重み付け平均
値gav3が求められる。即ち、相関値mCi×sCiが「1」となる信号値giが加算さ
れた後、総和Σ(mC×sC)で割ることによって重み付け平均値gav3が求められる。
gav3=(g00×mC00×sC00+g02×mC02×sC02+g04×mC04×sC04
+g20×mC20×sC20+g24×mC24×sC24+g40×mC40×sC40
+g42×mC42×sC42+g44×mC44×sC44)/Σ(mC×sC)
このように各部が演算動作を行うと、選択制御部38が、図7のフローチャートに従っ
て注目画素の映像信号と相関関係のある外側周辺画素の映像信号を確認する動作を行うこ
とで、選択部39の選択動作が制御される。この選択制御部38では、まず、相関値加算
部35aからの総和ΣmCがn1以下であるか否かが確認される(STEP1)。ここで
、n1は値が1である主相関値mCの総数と比較される第1所定数である。即ち、STE
P1において、注目画素G22と相関関係が有る外側周辺画素の画素数がn1画素以下であ
るか否かが確認され、画素数がn1より多くなるとき、選択制御部38は、外側周辺画素
との相関関係があるものとする。そして、総和ΣmCがn1より大きいとき(No)、総
和ΣmCがn2以下であるか否かが確認される(STEP2)。ここで、n2は、第1所
定数n1より大きい第2所定数である。
このSTEP2において、注目画素G22と相関関係が有る外側周辺画素の画素数がn2
画素以下であるか否かが確認され、画素数がn2以下のとき(Yes)は、選択制御部3
8は、外側周辺画素の相関関係を用いて相関関係の強い方向を確認し、又、画素数がn2
より多くなるとき(No)は、選択制御部38は、相関関係がより強い方向を外側周辺画
素及び内側周辺画素それぞれの相関関係を用いて確認する。即ち、注目画素G22と相関関
係が有る外側周辺画素の画素数がn2画素以上であれば、選択制御部38は、第1〜第n
主相関値と第1〜第n副相関値とに基づいて、第1〜第n外側周辺画素から注目画素の映
像信号と相関関係が有る外側周辺画素を確認する。
よって、総和ΣmCがn2以下のときは(Yes)、平均値演算部37aで求められた
外側周辺画素の重み付け平均値gav1が選択部39で選択されて、注目画素G22の映像信
号の信号値として出力される(STEP3)。又、総和ΣmCがn2より大きいときは(
No)、平均値演算部37cで求められた外側周辺画素の重み付け平均値gav3が選択部
39で選択されて、注目画素G22の映像信号の信号値として出力される(STEP4)。
又、STEP1において、総和ΣmCがn1以下となるとき(Yes)、キズ判定部3
6の判定結果に基づいて、注目画素G22に白キズ又は黒キズの有無が確認される(STE
P5)。そして、注目画素G22に白キズ又は黒キズがあることが確認されると(Yes)
、選択制御部38は、内側周辺画素の相関関係を用いて相関関係の強い方向を確認して、
注目画素G22の映像信号の信号値を求める。よって、平均値演算部37bで求められた内
側周辺画素の重み付け平均値gav2が選択部39で選択されて、注目画素G22の映像信号
の信号値として出力される(STEP6)。又、注目画素G22に白キズ及び黒キズがない
ことが確認されると(No)、注目画素G22の映像信号の信号値が外側周辺画素及び内側
周辺画素と相関関係のない独立した値であることが確認される。よって、信号読出部32
aで読み出された注目画素G22の映像信号の信号値g22が選択部39で選択されて、注目
画素G22の映像信号の信号値として出力される(STEP7)。
このようにして選択部39で選択された注目画素の映像信号は、ノイズ低減された映像
信号として、後段の信号処理回路4に出力され、信号処理回路4における各種信号処理が
施される。
即ち、選択制御部38によって確認された結果に応じて、平均値演算部37a〜37c
のいずれかが、外側周辺画素の映像信号の信号値を用いて注目画素の映像信号の信号値を
算出する信号算出部として機能する。又、選択制御部38によって確認された結果に応じ
て、選択部39は外側周辺画素の映像信号の信号値を用いて算出される信号値であるgav
1,gav2,gav3と、注目画素G22の映像信号の信号値とから、注目画素の映像信号の信
号値として出力される信号値を選択する。
(効果)
外側周辺画素は、注目画素と2画素分離れており、同一の色信号を出力する。又、選択
制御部38は、同一の色信号である外側周辺画素の映像信号の信号値と、注目画素の映像
信号の信号値との関係に基づいて、外側周辺画素と注目画素とに相関があるか否かを確認
するため、外側周辺画素と注目画素との相関関係が的確に把握できる。従って、より的確
に、ノイズ低減処理を行うことができる。
又、外側周辺画素は注目画素と2画素分離れた位置に配置されているため、直接隣接し
た画素同士の映像信号に比べて、外側周辺画素と注目画素との相関関係の度合いが低くな
る。そのため、例えば、外側周辺画素と注目画素との間に、注目画素と無関係な画素があ
る場合のように、実際には外側周辺画素と注目画素との相関関係が低い場合であっても、
外側周辺画素の映像信号の信号値と注目画素の映像信号の信号値とが、偶然同程度となる
ような場合には相関関係があるものと判定されることがある。この場合、周辺画素の映像
信号の信号値の平均値演算が行われてノイズ低減処理が行われるため、解像度の低下を招
く恐れがある。しかし、本実施の形態においては、外側周辺画素と注目画素との関係だけ
でなく、内側周辺画素同士の関係も考慮した上で、外側周辺画素と注目画素との相関関係
の有無が判断される。従って、より的確にノイズ低減処理を行いつつ、解像度の低減を抑
えることができる。
本実施の形態に係るノイズ低減回路を備えることによって、ノイズ低減装置が実現され
る。又、本実施の形態に係るノイズ低減回路を用いることによって、ノイズ低減方法が実
現される。
尚、本実施の形態に係るノイズ低減回路を用いることによって、静止画及び動画を撮像
する撮像装置において、より的確にノイズを低減することができる。本実施の形態に係る
ノイズ低減回路は、特に、CCDやCMOSセンサなどの単板式の固体撮像素子を備えた
撮像装置に適用することができる。
(第2の実施の形態)
本実施の形態におけるノイズ低減回路は、図8に示すように、第1の実施の形態におけ
るノイズ低減回路に備えられる内部構成要素に加え、閾値演算部40と、所定値演算部4
1とを備える。なお、第1の実施の形態と同一の部分は、同一の符号を付して説明を省略
する。
閾値演算部40は、外側周辺画素の映像信号を用いて閾値−mth1及びmth2を求
める。又、閾値演算部40は、外側周辺画素の映像信号の平均値を用いて、閾値−mth
1及びmth2とを求める。
具体的には、閾値演算部40は、信号読出部32bから外側周辺画素の映像信号の信号
値を取得し、その総和を、外側周辺画素の数で割ることによって平均値gav4を求める。
即ち、平均値gav4は、以下の式によって求められる。
gav4=(g00+g02+g04+g20+g24+g40+g42+g44)/8
閾値演算部40は、求めた平均値gav4と、適当な調整値adj1との積を用いて、以
下のように−mth1とmth2とを求める。
−mth1=−gav4×adj1
mth2=gav4×adj1
尚、adj1は、実際にノイズ低減処理を行った上で、0〜1の範囲内で適切と考えら
れる値に設定されることが好ましい。adj1は、例えば1/8に設定される。
閾値演算部40によって求められた閾値は、相関値演算部34aに与えられ、外側周辺
画素と注目画素との相関関係の有無の判断に用いられる。
所定値演算部41は、外側周辺画素の映像信号の信号値を用いてLm及びLMを求める
。又、所定値演算部41は、外側周辺画素の映像信号の信号値のばらつきの大きさを示す
値を用いてLm及びLMを求める。外側周辺画素の映像信号の信号値のばらつきの大きさ
を示す値var1は、上述した方法によって求められる外側周辺画素の映像信号の信号値
の平均値gav4を用いて求めることができる。
具体的には、所定値演算部41は、信号読出部32bから外側周辺画素の映像信号の信
号値を取得し、上述したように平均値gav4を求める。所定値演算部41は、求めたgav4
と、各外側周辺画素の映像信号の信号値との差を加算して得られた総和を、外側周辺画素
の数で割ることによって、var1を求める。
var1=(|g00−gav4|+|g02−gav4|+|g04−gav4|
+|g20−gav4|+|g24−gav4|+|g40−gav4|
+|g42−gav4|+|g44−gav4|)/8
ここで、|x|はxの絶対値を示す。
第1所定値Lmは、平均値gav4から、求められたvar1と適当な調整値adj2と
の積を減算することによって求められる。又、第2所定値LMは、平均値gav4に、求め
られたvar1と適当な調整値adj2との積を加算することによって求められる。
Lm=gav4−var1×adj2
LM=gav4+var1×adj2
尚、adj2は、実際にノイズ低減処理を行った上で、適切と考えられる値に設定する
ことが好ましい。adj2は、例えば2に設定される。
所定値演算部41によって求められた所定値Lm及びLMは、キズ判定部36に与えら
れ、注目画素g22がキズであるか否かの判定に用いられる。
(効果)
これによれば、相関値演算部34aによる相関関係の有無の判断に用いられる閾値−m
th1及びmth2は、外側周辺画素の映像信号の信号値に基づいて求められる。閾値が
外側周辺画素の映像信号の信号値と無関係に設定されると、全体的に信号値が大きい画像
である場合には、実際には相関がなくても相関があると判断される場合がある。一方、全
体的に信号値が小さい画像である場合には、実際に相関があっても相関がないと判断され
る場合がある。このため、外側周辺信号の映像信号の信号値の平均値を用いて求めた閾値
を用いて相関値を求めることによって、相関値演算部34aは、より的確に、外側周辺画
素の映像信号と注目画素の映像信号との相関関係の有無を判断できる。従って、より的確
にノイズ低減処理をすることが可能となる。
又、キズ判定部36によって用いられる第1所定値Lm及び第2所定値LMは、外側周
辺画素の映像信号の信号値に基づいて求められる。第1所定値Lm及び第2所定値LMが
、外側周辺画素の映像信号と無関係に設定されると、全体的に信号値が大きい画像や、全
体的に信号値が小さい画像においては、注目画素にキズが発生していると判定され易くな
る。このため、外側周辺信号の映像信号の信号値の平均値を用いて求めた第1所定値及び
第2所定値を用いてキズ判定を行うことによって、キズ判定部36は、より的確に注目画
素にキズが発生しているか否かを判定することができる。従って、より的確にノイズ低減
処理をすることが可能となる。
(変更例)
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態において、平均値演算部37a〜37cでは、注目画素と相関関
係のある外側周辺画素の映像信号の信号値の重み付け平均値を求めるものとしたが、注目
画素と相関関係のある外側周辺画素及び注目画素の映像信号の信号値の重み付け平均値を
求めるものとしても構わない。即ち、平均値演算部37a〜37cで得られる重み付け平
均値gav1〜gav3が、以下のようにして求められる。
gav1=(g00×mC00+g02×mC02+g04×mC04+g20×mC20+g24×mC24
+g40×mC40+g42×mC42+g44×mC44+g22)/(ΣmC+1)
gav2=(g00×sC00+g02×sC02+g04×sC04+g20×sC20+g24×sC24
+g40×sC40+g42×sC42+g44×sC44+g22)/(ΣsC+1)
gav3=(g00×mC00×sC00+g02×mC02×sC02+g04×mC04×sC04
+g20×mC20×sC20+g24×mC24×sC24+g40×mC40×sC40
+g42×mC42×sC42+g44×mC44×sC44+g22)
/(Σ(mC×sC)+1)
或いは、第1の実施の形態及び第2の実施の形態においては、重み付け平均値gav1,
gav2,gav3は、注目画素と相関関係があると判断される外側周辺画素の映像信号の信号
値を均等に考慮して求められる。即ち、重み付け平均値を算出する際の重みは全て1であ
る。しかし、平均値演算部37a〜37cは、外側周辺画素のそれぞれが考慮される度合
いを変えて重み付け平均値gav1,gav2,gav3を算出してもよい。例えば、平均値演算
部37a〜37cは、注目画素との相関関係が大きい外側周辺画素の映像信号の信号値の
重みを大きくし、相関関係の小さい外側周辺画素の映像信号の信号値の重みを小さくして
、重み付け平均値を算出してもよい。例えば、重み付け平均値gav1,gav3を算出する際
に用いられる主相関値mCiは、第1差分値mDiが−mth1≦mDi≦mth2であ
るとき、相関値演算部34aによって「1」に設定される。同様に、重み付け平均値gav
2,gav3を算出する際に用いられる副相関値sCiは、第2差分値sDiが−sth1≦
sDi≦sth2であるとき、相関値演算部34bによって「1」に設定される。しかし
、相関値演算部34a及び相関値演算部34bは、第1差分値mDi又は第2差分値sD
iが、より「0」に近い場合は主相関値mCi又は副相関値sCiを「1」より大きな値
、例えば「2」に設定してもよい。この場合、主相関値mCi又は副相関値sCiが、重
みとして機能する。これによれば、更に的確にノイズ低減処理を行うことができる。
更に、上述したように、平均値演算部37a〜37cが、平均値算出の際に注目画素の
映像信号の信号値を用いる場合には、平均値演算部37a〜37cは、注目画素の映像信
号の信号値に対する重みを大きくして、重み付け平均値gav1,gav2,gav3を算出して
もよい。例えば、注目画素と相関関係のある外側周辺画素に対する重みを1とし、注目画
素に対する重みを2とした場合に、重み付け平均値値gav1,gav2,gav3は、以下のよ
うに算出される。
gav1=(g00×mC00+g02×mC02+g04×mC04+g20×mC20+g24×mC24
+g40×mC40+g42×mC42+g44×mC44+g22×2)/(ΣmC+2)
gav2=(g00×sC00+g02×sC02+g04×sC04+g20×sC20+g24×sC24
+g40×sC40+g42×sC42+g44×sC44+g22×2)/(ΣsC+2)
gav3=(g00×mC00×sC00+g02×mC02×sC02+g04×mC04×sC04
+g20×mC20×sC20+g24×mC24×sC24+g40×mC40×sC40
+g42×mC42×sC42+g44×mC44×sC44+g22×2)
/(Σ(mC×sC)+2)
又、本実施形態において、固体撮像素子における画素の配列を、図2に示すような正方
配列としたが、この正方配列を45度傾けた図9のようなハニカム配列としても構わない
。この図9のような配列の場合においても、水平方向及び垂直方向及び2つの対角方向そ
れぞれにおいて注目画素から2画素分の位置の画素を外側周辺画素とし、水平方向及び垂
直方向及び2つの対角方向それぞれにおいて注目画素から1画素分の位置の画素を内側周
辺画素とすることで、上述と同様のノイズ低減処理を行うことができる。
又、第2の実施の形態における閾値演算部40及び所定値演算部41によって求められ
る平均値は、外側周辺画素の映像信号の信号値の平均値を求めるものとしたが、注目画素
と外側周辺画素の映像信号の信号値の平均値を求めるものとしても構わない。即ち、gav
4は、以下のようにして求められる。
gav4=(g00+g02+g04+g20+g24+g40+g42+g44+g22)/9
この場合、ばらつきの大きさを示す値var1は、以下のように求められる。
var1=(|g00−gav4|+|g02−gav4|+|g04−gav4|
+|g20−gav4|+|g24−gav4|+|g40−gav4|
+|g42−gav4|+|g44−gav4|+|g22−gav4|)/9
又、所定値演算部41は、ばらつきの大きさを示す値として、各外側周辺画素の映像信
号の信号値の標準偏差var2を用いてもよい。var2は以下のように求められる。
var2={(|g00−gav4|2+|g02−gav4|2+|g04−gav4|2
+|g20−gav4|2+|g24−gav4|2+|g40−gav4|2
+|g42−gav4|2+|g44−gav4|2)/8}(1/2)
Lm及びLMは、第2の実施の形態と同様に、求められたvar2と適当な調整値ad
j2との積を加算することによって求められる。
Lm=gav4−var2×adj2
LM=gav4+var2×adj2
尚、調整値adj2を、第2の実施の形態と同様に2に設定すると、測定誤差によってば
らついた映像信号の信号値のおよそ95%が所定値LmとLMとの間の値となることが知
られている。従って、注目画素G22の映像信号の信号値が測定誤差によって変動した場合
に、キズであると判断される可能性が抑えられ、より適切なノイズ低減処理が可能となる
或いは、第1の実施の形態及び第2の実施の形態においては、注目画素から2画素分離
れた位置に配置される外側周辺画素全てを用いて、ノイズ低減処理が行われる。しかし、
ノイズ低減回路3は、キズがないと判定された外側周辺画素を用いてノイズ低減処理を行
ってもよい。この場合、図3及び図8に示される信号読出部32bは、外側周辺画素にキ
ズが発生しているか否かを判定する外側キズ判定部としても機能する。その際、信号読出
部32bは、キズ判定部36と同様に、読み出した外側周辺画素の映像信号の信号値が第
3所定値以上第4所定値以下であるとき、キズが発生していないと判定する。又、信号読
出部32bは、キズが発生していないと判定した外側周辺画素の映像信号の信号値を出力
する。従って、信号読出部32bによってキズが発生していないと判定された外側周辺画
素が、差分演算部33a、平均値演算部37a〜37c、閾値演算部40、所定値演算部
41に与えられ、注目画素のノイズを低減する処理に用いられる。尚、第3所定値は第1
所定値と同じ値、即ちLmであってもよく第4所定値は第2所定値と同じ値、即ちLMで
あってもよい。又、ノイズ低減回路3は、信号読出部32bとは別に、外側キズ判定部を
備えてもよい。
これによれば、注目画素の映像信号の信号値として出力される信号値を算出する際には
、キズが発生している画素の映像信号の信号値が用いられない。従って、より的確なノイ
ズ低減処理が可能となる。
更には、第1の実施の形態及び第2の実施の形態においては、内側周辺画素を用いるこ
ととしたが、外側周辺画素と注目画素との関係を用い、内側周辺画素を用いなくてもよい
。これによれば、より容易に、又、コストを抑えてノイズ低減装置を実現できる。
又、第1の実施の形態及び第2の実施の形態においてはノイズ低減装置及びノイズ低減
方法は、ノイズ低減回路を用いて実現することとしているが、CPUやメモリ等を備えた
計算機に、ノイズ低減回路と同様の機能を備えるプログラムをインストールすることによ
って実現することも可能である。
は、本発明の実施形態の撮像装置の内部構成を示すブロック図である。 は、図1の撮像装置に備えられた固体撮像素子に設置されたフィルタの配置を示す図である。 は、図1の撮像装置に備えられたノイズ低減回路の内部構成を示すブロック図である。 は、図1の撮像装置の固体撮像素子における注目画素と周辺画素との配置関係を示す図である。 は、図3のノイズ低減回路の相関値演算部で相関値を求める際の信号値と閾値との関係を示す図である。 は、図3のノイズ低減回路のキズ判定部で白キズ及び黒キズを判定する際の信号値と閾値との関係を示す図である。 は、図3のノイズ低減回路の選択制御部の動作を示すフローチャートである。 は、図1の撮像装置に備えられたノイズ低減回路の内部構成を示すブロック図である(その2)。 は、図1の撮像装置に備えられた固体撮像素子に設置されたフィルタの別の配置を示す図である。
符号の説明
1 固体撮像素子
2 AD変換回路
3 ノイズ低減回路
4 信号処理回路
31 メモリ
32a〜32c 信号読出部
33a,33b 差分演算部
34a,34b 相関値演算部
35a,35b,35d 相関値加算部
35c 相関値乗算部
36 キズ判定部
37a〜37c 平均値演算部
38 選択制御部
39 選択部
40 閾値演算部
41 所定値演算部

Claims (15)

  1. 画素毎に与えられる複数種類の色信号による映像信号に重畳されたノイズを低減するノイズ低減装置において、
    ノイズ低減を行う注目画素の映像信号を読み出す第1信号読出部と、
    前記注目画素に最も近接した位置に配置された内側周辺画素の周囲に配置され、前記注目画素を中心とした放射状の各方向において前記注目画素に最も近接した位置に配置されており、前記注目画素の映像信号と同一の色信号を出力する外側周辺画素の映像信号を読み出す第2信号読出部と、
    前記内側周辺画素の映像信号を読み出す第3信号読出部と、
    前記注目画素の映像信号の信号値と前記外側周辺画素の映像信号の信号値との関係と、前記外側周辺画素の前記注目画素に対する方向と同一方向にある前記内側周辺画素同士の映像信号の信号値の関係とに基づいて、前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号を確認する選択制御部と、
    前記外側周辺画素の映像信号の信号値を用いて前記注目画素の映像信号の信号値を算出する信号算出部と、
    前記選択制御部において前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号が確認されなかったときに前記第1信号読出部で読み出した前記注目画素の映像信号の信号値を選択し、前記選択制御部において前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号が確認されたときに前記信号算出部において求められた前記注目画素の映像信号の信号値を選択する選択部と、
    を有することを特徴とするノイズ低減装置。
  2. 画素毎に与えられる複数種類の色信号による映像信号に重畳されたノイズを低減するノイズ低減装置において、
    ノイズ低減を行う注目画素の映像信号を読み出す第1信号読出部と、
    記注目画素に最も近接した位置に配置された内側周辺画素の周囲に配置され、前記注目画素を中心とした放射状の各方向において前記注目画素に最も近接した位置に配置されており、前記注目画素の映像信号と同一の色信号を出力する外側周辺画素の映像信号を読み出す第2信号読出部と、
    前記内側周辺画素の映像信号を読み出す第3信号読出部と、
    前記注目画素の映像信号の信号値と前記外側周辺画素の映像信号の信号値との関係と、前記内側周辺画素同士の映像信号の信号値の関係とに基づいて、前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号を確認する選択制御部と、
    前記外側周辺画素の映像信号の信号値を用いて前記注目画素の映像信号の信号値を算出する信号算出部と、
    前記選択制御部において前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号が確認されなかったときに前記第1信号読出部で読み出した前記注目画素の映像信号の信号値を選択し、前記選択制御部において前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号が確認されたときに前記信号算出部において求められた前記注目画素の映像信号の信号値を選択する選択部と、を有し、
    前記外側周辺画素がn(nは自然数)画素あり、n画素の前記外側周辺画素それぞれを第1〜第n外側周辺画素とし、n画素の前記内側周辺画素それぞれを第1〜第n内側周辺画素とし、k(kは1≦k≦nの自然数)番目の前記外側周辺画素の前記注目画素に対する方向とk番目の前記内側周辺画素の前記注目画素に対する方向とが同一方向であるとき、
    前記第2信号読出部で読み出された前記第1〜第n外側周辺画素それぞれの映像信号の信号値から前記第1信号読出部で読み出された前記注目画素の映像信号の信号値を減算した結果に基づいて、前記第1〜第n外側周辺画素それぞれの映像信号に対して前記注目画素の映像信号との相関関係の有無を示す第1〜第n主相関値を求める第1相関値演算部と、
    前記第3信号読出部で読み出された前記第1〜第n内側周辺画素それぞれの映像信号の信号値から前記注目画素を中心としたときの前記第1〜第n内側周辺画素それぞれの対照位置に存在する前記内側周辺画素の映像信号の信号値を減算した結果に基づいて、前記第1〜第n外側周辺画素それぞれの映像信号に対して前記注目画素の映像信号との相関関係の有無を示す第1〜第n副相関値を求める第2相関値演算部と、
    を有し、
    前記選択制御部が、
    前記第1〜第n主相関値と前記第1〜第n副相関値とに基づいて、前記第1〜第n外側周辺画素から前記注目画素の映像信号と相関関係が有る前記外側周辺画素を確認することを特徴とするノイズ低減装置。
  3. 前記第1〜第n主相関値及び前記第1〜第n副相関値それぞれが、二値化された値であり、
    前記第1相関値演算部において、前記k番目の外側周辺画素の映像信号の信号値から前記注目画素の映像信号の信号値を減算した値が第1閾値以上第2閾値以下であるとき、k番目の前記主相関値の値を前記注目画素の映像信号と相関関係があることを表す値とし、
    前記第2相関値演算部において、前記k番目の内側周辺画素の映像信号の信号値から前記注目画素を中心としたときの前記k番目の内側周辺画素の対照位置に存在する前記内側周辺画素の映像信号の信号値を減算した値が第3閾値以上第4閾値以下であるとき、k番目の前記副相関値の値を前記注目画素の映像信号と相関関係があることを表す値とすることを特徴とする請求項2に記載のノイズ低減装置。
  4. 前記外側周辺画素の映像信号の信号値を用いて、前記第1閾値及び前記第2閾値を求める閾値演算部を備えることを特徴とする請求項3に記載のノイズ低減装置。
  5. 前記閾値演算部は、前記外側周辺画素の映像信号の信号値の平均値を用いて、前記第1閾値及び前記第2閾値を求めることを特徴とする請求項4に記載のノイズ低減装置。
  6. 前記注目画素の映像信号と相関関係があることを表す値となる前記主相関値を有相関主相関値とし、前記注目画素の映像信号と相関関係があることを表す値となる前記副相関値を有相関副相関値とし、
    前記選択制御部において、
    前記有相関主相関値の総数と第1所定数とを比較し、
    前記有相関主相関値の総数が前記第1所定数以上であるとき、前記有相関主相関値の総数と第1所定数より大きい第2所定数とを比較し、
    前記有相関主相関値の総数が第1所定数より小さいとき
    前記選択部において前記第1信号読出部で読み出された前記注目画素の映像信号の信号値が前記選択部において選択され、
    前記有相関主相関値の総数が前記第1所定数以上前記第2所定数以下であるとき、
    前記信号算出部において前記有相関主相関値に対応する前記外側周辺画素の映像信号の重み付け平均値が求められた後、該外側周辺画素の映像信号の重み付け平均値が前記選択部において選択され、
    前記有相関主相関値の総数が第2所定数より大きいとき、
    前記信号算出部において前記有相関主相関値及び前記有相関副相関値双方に対応する前記外側周辺画素の映像信号の重み付け平均値が求められた後、該外側周辺画素の映像信号の重み付け平均値が前記選択部において選択されることを特徴とする請求項2〜請求項5のいずれか1項に記載のノイズ低減装置。
  7. 前記選択制御部において、
    前記有相関主相関値の総数が前記第1所定数より小さいことを確認すると、
    前記第1信号読出部で読み出された前記注目画素の映像信号の信号値が第1所定値以上第2所定値以下であるか否かを確認し
    前記注目画素の映像信号の信号値が第1所定値より小さく又は第2所定値より大きいとき、
    前記信号算出部において前記有相関副相関値に対応する前記外側周辺画素の映像信号の重み付け平均値が求められた後、該外側周辺画素の映像信号の重み付け平均値が前記選択部において選択され
    前記注目画素の映像信号の信号値が第1所定値以上第2所定値以下のとき
    前記選択部において前記第1信号読出部で読み出された前記注目画素の映像信号の信号値が選択されることを特徴とする請求項6に記載のノイズ低減装置。
  8. 前記外側周辺画素の映像信号の信号値を用いて前記第1所定値及び前記第2所定値を求める所定値演算部を備えることを特徴とする請求項7に記載のノイズ低減装置。
  9. 前記所定値演算部は、前記外側周辺画素の映像信号の信号値のばらつきの大きさを示す値を用いて前記第1所定値及び前記第2所定値を求めることを特徴とする請求項8に記載のノイズ低減装置
  10. 画素毎に与えられる複数種類の色信号による映像信号に重畳されたノイズを低減するノイズ低減装置において、
    ノイズ低減を行う注目画素と同一の色信号を出力する画素の内、前記注目画素に近接した位置に配置される外側周辺画素の映像信号の信号値と、前記注目画素の映像信号の信号値との関係に基づいて、前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号を確認する選択制御部と、
    前記選択制御部によって確認された結果に応じて、前記外側周辺画素の映像信号の信号値を用いて算出される信号値と、前記注目画素の映像信号の信号値とから、前記注目画素の映像信号の信号値として出力される信号値を選択する選択部と
    を有し、
    前記選択制御部は、前記注目画素の映像信号の信号値と前記外側周辺画素の映像信号の信号値との関係と、前記注目画素と隣り合う位置に配置される内側周辺画素のうち前記外側周辺画素の前記注目画素に対する方向と同一方向にある内側周辺画素同士の映像信号の信号値の関係とに基づいて、前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号を確認することを特徴とすることを特徴とするノイズ低減装置。
  11. 前記外側周辺画素にキズが発生しているか否かを判定する外側キズ判定部を備え、
    前記注目画素のノイズを低減する処理に用いられる前記外側周辺画素は、前記外側キズ判定部によって、前記キズが発生していないと判定された外側周辺画素であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のノイズ低減装置。
  12. 前記外側キズ判定部は、前記外側周辺画素の映像信号の信号値が第3所定値以上第4所定値以下であるとき、前記キズが発生していないと判定することを特徴とする請求項11に記載のノイズ低減装置。
  13. 画素毎に与えられる複数種類の色信号による映像信号に重畳されたノイズを低減するノイズ低減方法において、
    ノイズ低減を行う注目画素の映像信号を読み出す第1信号読出ステップと、
    前記注目画素に最も近接した位置に配置された内側周辺画素の周囲に配置され、前記注目画素を中心とした放射状の各方向において前記注目画素に最も近接した位置に配置されており、前記注目画素の映像信号と同一の色信号を出力する外側周辺画素の映像信号を読み出す第2信号読出ステップと、
    前記内側周辺画素の映像信号を読み出す第3信号読出ステップと、
    前記注目画素の映像信号の信号値と前記外側周辺画素の映像信号の信号値との関係と、前記外側周辺画素の前記注目画素に対する方向と同一方向にある前記内側周辺画素同士の映像信号の信号値の関係とに基づいて、前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号を確認する選択制御ステップと
    前記外側周辺画素の映像信号の信号値を用いて前記注目画素の映像信号の信号値を算出する信号算出ステップと
    前記選択制御ステップにおいて前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号が確認されなかったときに前記第1信号読出部で読み出した前記注目画素の映像信号の信号値を選択し、前記選択制御部において前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号が確認されたときに前記信号算出ステップにおいて求められた前記注目画素の映像信号の信号値を選択し、選択した信号値を出力する選択ステップと、
    を有することを特徴とするノイズ低減方法。
  14. 画素毎に与えられる複数種類の色信号による映像信号に重畳されたノイズを低減するノイズ低減方法において、
    ノイズ低減を行う注目画素と同一の色信号を出力する画素の内、前記注目画素に近接した位置に配置される外側周辺画素の映像信号の信号値と、前記注目画素の映像信号の信号値との関係に基づいて、前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号を確認する選択制御ステップと、
    前記選択制御ステップによって確認された結果に応じて、前記外側周辺画素の映像信号の信号値を用いて算出される信号値と、前記注目画素の映像信号の信号値とから、前記注目画素の映像信号の信号値として出力される信号値を選択する選択ステップと
    を有し、
    前記選択制御ステップは、前記注目画素の映像信号の信号値と前記外側周辺画素の映像信号の信号値との関係と、前記注目画素と隣り合う位置に配置される内側周辺画素のうち前記外側周辺画素の前記注目画素に対する方向と同一方向にある内側周辺画素同士の映像信号の信号値の関係とに基づいて、前記注目画素の映像信号と相関関係の有る前記外側周辺画素の映像信号を確認することを特徴とすることを特徴とするノイズ低減方法。
  15. 複数種類の色フィルタが画素表面に設置され、複数種類の色信号となる映像信号を出力する固体撮像素子と、
    該固体撮像素子からの映像信号が入力される請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載のノイズ低減装置と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
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