JPWO2015045486A1 - Imaging device - Google Patents
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Abstract
課題 本発明の目的は、平均から除外すべき極値を除外しつつ、データの並べ替えを行わずに適切な閾値にシフトする動作を行うことで、環境追従する極値除外平均回路を小規模論理で実現することにある。解決手段 本発明の撮像装置は、撮像部と、補正値出力部と、減算部を備えた撮像装置であって、補正値出力部は撮像部の遮光画素領域から出力される画素毎の信号レベルを複数の閾値で判定して所定内の信号レベルの画素信号を選択し、該選択した画素信号を平均化し、該平均化した信号を補正値信号として出力し、減算部は前記撮像部の感光画素領域から出力される信号を補正値信号で減算することを特徴とする。An object of the present invention is to reduce an extreme value exclusion average circuit that follows an environment by performing an operation of shifting to an appropriate threshold without rearranging data while excluding extreme values that should be excluded from the average. It is to be realized by logic. An imaging apparatus according to the present invention is an imaging apparatus including an imaging unit, a correction value output unit, and a subtraction unit, and the correction value output unit is a signal level for each pixel output from a light-shielded pixel region of the imaging unit. A pixel signal having a signal level within a predetermined level is selected based on a plurality of threshold values, the selected pixel signal is averaged, and the averaged signal is output as a correction value signal. A signal output from the pixel region is subtracted by a correction value signal.
Description
本発明は、撮像装置に関し、特に撮像素子から出力される画像信号に含まれる雑音の低減に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus, and more particularly to reduction of noise included in an image signal output from an imaging element.
撮像素子は、個々の画素毎に微小な出力差異が存在し、固定パターンノイズとして知られる。加えて複数の画素の中には欠陥をもつものも有り、画素欠陥として常に突出した出力を示す画素が存在することも知られている。また遮光時の出力を0出力とするために基準となるオプティカルブラック(遮光)画素を用いて、撮像装置の回路側にて映像画素からオプティカルブラック画素をオフセット減算することが一般的である。 The image sensor has a minute output difference for each pixel, and is known as fixed pattern noise. In addition, some of the pixels have a defect, and it is also known that there is a pixel that always shows a protruding output as a pixel defect. Further, it is common to offset subtract the optical black pixel from the video pixel on the circuit side of the imaging device using a reference optical black (light-shielding) pixel in order to set the output at the time of light shielding to 0 output.
従来、固体撮像素子の受光面の有効画素より先に読み出す4ラインの垂直遮光画素から取得した信号の画面垂直方向の暗電流むらを補正してから、垂直遮光画像4ラインの各垂直画素信号の最小値から2番目の値を算出し、垂直スミア補正信号として記憶し、画像AGCに合わせて利得を可変して固体撮像素子の受光面の有効画素から出力されるAGC後の画像信号から減算する。また、前記固体撮像素子から出力される信号を14ビットにA/D変換して前記代表値信号を算出して15/16に減衰して、前記固体撮像素子の受光面の有効画素から出力される画像信号から減算する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, after correcting dark current unevenness in the vertical direction of the screen of a signal acquired from four lines of vertical light-shielded pixels read out before effective pixels on the light-receiving surface of the solid-state imaging device, each vertical pixel signal of the four lines of vertical light-shielded image is corrected. The second value is calculated from the minimum value, stored as a vertical smear correction signal, and the gain is varied in accordance with the image AGC, and is subtracted from the image signal after AGC output from the effective pixel on the light receiving surface of the solid-state imaging device. . The signal output from the solid-state image sensor is A / D converted to 14 bits to calculate the representative value signal, attenuated to 15/16, and output from the effective pixels on the light receiving surface of the solid-state image sensor. A technique for subtracting from an image signal is disclosed (for example, see Patent Document 1).
従来の一般的な手法であるオプティカルブラック(OB)領域や同一画素に対する単純な平均化によれば、白傷などの欠陥を持つ画素や、放射線による励起、あるいは点滅しての振る舞う欠陥を持つ画素などによる平均化に加えるべきでない値も合わせて平均化してしまう問題が有る。 According to the conventional general method, which is an optical black (OB) region and simple averaging over the same pixel, a pixel having a defect such as a white scratch or a pixel having a defect that behaves by excitation or blinking due to radiation. There is a problem that values that should not be added to the averaging due to the above are averaged together.
本発明の目的は、撮像素子のオフセット出力変動や固定パターンノイズの補正論理回路において、平均化すべきでない値を平均動作に加えず、環境変化に追従して平均化すべき値を見付け出し、利用者あるいは外部計算回路に頼らず、自動的に平均動作を行う論理回路を、目的に沿った少ない回路構成で実現することにある。 An object of the present invention is to find a value that should be averaged following an environmental change without adding a value that should not be averaged to an average operation in a correction logic circuit for offset output fluctuation or fixed pattern noise of an image sensor, and Alternatively, a logic circuit that automatically performs an average operation without depending on an external calculation circuit is to be realized with a small circuit configuration in accordance with the purpose.
本発明の撮像装置は、撮像部と、補正値出力部と、減算部を備えた撮像装置であって、補正値出力部は撮像部の遮光画素領域から出力される画素毎の信号レベルを複数の閾値で判定して所定内の信号レベルの画素信号を選択し、該選択した画素信号を平均化し、該平均化した信号を補正値信号として出力し、減算部は前記撮像部の感光画素領域から出力される信号を補正値信号で減算することを特徴とする。 The imaging device of the present invention is an imaging device including an imaging unit, a correction value output unit, and a subtraction unit, and the correction value output unit outputs a plurality of signal levels for each pixel output from the light-shielded pixel region of the imaging unit. A pixel signal having a signal level within a predetermined level is selected based on the threshold value of the pixel, the selected pixel signal is averaged, the averaged signal is output as a correction value signal, and the subtraction unit is a photosensitive pixel region of the imaging unit The signal output from the subtractor is subtracted by a correction value signal.
本発明の撮像装置は、上述の撮像装置であって、補正値信号を比較参照値として保持する補正値保持レジスタ部と、平均化の開始と終了を制御する制御部と、複数の閾値を保持する設定部と、比較参照値と、新たな補正値信号の差分絶対値を算出する差分検出部と、 複数の閾値に対して前記差分絶対値の大きさが超えるか否かを判定する閾値検出判定部と、閾値判定部の出力と画素信号を加算する加算部と、複数の閾値に対して閾値判定にて閾値以内と判定された時にカウンタを繰り上げる閾値内画素データ出現回数判定部と、閾値内画素データ出現回数判定部の出力値が定められた一定値を超える最少の値を選択し、かつ同じ閾値を用いた加算部の出力を選択する選択部と、選択された加算部の出力を、選択された閾値内画素データ出現回数判定部の出力で、除算し利用した閾値による加算値を正規化して平均値とする正規化部と、正規化部の出力を制御部がアドレス指定する領域毎に保持し、アドレス指定された値を出力できる補正値保持メモリ部と、補正値保持メモリ部の出力を制御部の指定するタイミングにて、補正値保持レジスタ部が保持し、比較参照値および従属回路への平均化出力とする平均化回路構成を有することを特徴とする。 The imaging device according to the present invention is the above-described imaging device, and holds a correction value holding register unit that holds a correction value signal as a comparison reference value, a control unit that controls the start and end of averaging, and a plurality of threshold values. A setting unit, a comparison reference value, a difference detection unit that calculates a difference absolute value of a new correction value signal, and a threshold detection that determines whether or not the magnitude of the difference absolute value exceeds a plurality of thresholds A determination unit, an addition unit that adds the output of the threshold determination unit and the pixel signal, a threshold value pixel data appearance count determination unit that increments a counter when it is determined that the threshold determination is within the threshold for a plurality of thresholds, and a threshold A selection unit that selects a minimum value that exceeds an output value of the inner pixel data appearance number determination unit that exceeds a predetermined value and selects an output of the addition unit that uses the same threshold, and an output of the selected addition unit Appearance of pixel data within the selected threshold In the output of the number determination unit, the normalization unit that normalizes the addition value based on the threshold value that is divided and used to obtain an average value, and the output of the normalization unit is held for each area that is addressed by the control unit. The correction value holding memory unit that can output the value and the output of the correction value holding memory unit are held by the correction value holding register unit at the timing specified by the control unit, and used as the comparison reference value and the averaged output to the subordinate circuit It has an averaging circuit configuration.
本発明の撮像装置は、上述の撮像装置であって、加算部の出力と前記閾値内画素データ出現回数判定部の出力を選択する選択部は、閾値の応じて切り替えることを特徴とする。 The imaging apparatus of the present invention is the above-described imaging apparatus, wherein the selection unit that selects the output of the addition unit and the output of the in-threshold pixel data appearance frequency determination unit is switched according to the threshold value.
本発明の撮像装置は、上述の撮像装置であって、補正値出力部は撮像部の遮光画素領域から出力される水平ラインの画素毎の信号レベルを複数の閾値で判定して所定内の信号レベルの画素信号を選択し、該選択した画素信号を平均化し、該平均化した信号を補正値信号として出力することを特徴とする。 The imaging device according to the present invention is the above-described imaging device, wherein the correction value output unit determines a signal level for each pixel of the horizontal line output from the light-shielded pixel region of the imaging unit based on a plurality of thresholds, and a signal within a predetermined range A level pixel signal is selected, the selected pixel signal is averaged, and the averaged signal is output as a correction value signal.
本発明の撮像装置は、上述の撮像装置であって、補正値出力部はさらに補正値保持メモリ部を有し、補正値保持メモリ部は補正値信号と、撮像部の遮光画素領域から出力される画素毎の信号レベルを記憶することを特徴とする。 The imaging device of the present invention is the above-described imaging device, wherein the correction value output unit further includes a correction value holding memory unit, and the correction value holding memory unit is output from the correction value signal and the light-shielded pixel region of the imaging unit. The signal level for each pixel is stored.
本発明の撮像装置は、上述の撮像装置であって、さらにフレームメモリを複数有し、複数フレームメモリを用いて前記画素信号のフレーム平均化回路を構成することを特徴とする。 The imaging apparatus according to the present invention is the above-described imaging apparatus, further including a plurality of frame memories, wherein the frame averaging circuit of the pixel signal is configured using a plurality of frame memories.
本発明の撮像装置は、上述の撮像装置であって、補正値出力部は補正値信号を出力後、再度、撮像部の遮光画素領域から出力される画素毎の信号レベルを複数の閾値で判定して所定内の信号レベルの画素信号を選択し、該選択した画素信号を平均化し、該平均化した信号を補正値信号として出力することを特徴とする。 The imaging apparatus according to the present invention is the above-described imaging apparatus, wherein the correction value output unit outputs a correction value signal, and again determines a signal level for each pixel output from the light-shielded pixel region of the imaging unit with a plurality of threshold values. Then, a pixel signal having a signal level within a predetermined level is selected, the selected pixel signal is averaged, and the averaged signal is output as a correction value signal.
本発明の撮像装置は、上述の撮像装置であって、フレームメモリに記憶してある情報に所定の係数を乗算して補正値信号を生成することを特徴とする。 An imaging apparatus according to the present invention is the above-described imaging apparatus, wherein the correction value signal is generated by multiplying the information stored in the frame memory by a predetermined coefficient.
本発明の撮像装置は、上述の撮像装置であって、さらにクリップ部を有し、クリップ部は撮像部の遮光画素領域から出力される信号を所定値で抑圧することを特徴とする。 The imaging apparatus of the present invention is the above-described imaging apparatus, further including a clip unit, wherein the clip unit suppresses a signal output from the light-shielding pixel region of the imaging unit with a predetermined value.
本発明の撮像装置は、上述の撮像装置であって、閾値内画素データ出現回数判定部の出力値が所定値を超える最少の値を示すものを選択し、かつ同じ閾値を用いた加算部を選択する選択部から、選択された閾値の情報を出力する系統と、複数の閾値に対して差分絶対値の大きさが超えるか否かを検出する閾値判定部にて、複数の閾値が出力する閾値判定結果の数より多く、閾値判定結果へ出力すべき閾値の情報を入力する系統を持つことを特徴とする。 The imaging device of the present invention is the above-described imaging device, and selects an output value of the in-threshold pixel data appearance number determination unit that shows a minimum value exceeding a predetermined value, and an addition unit using the same threshold value A plurality of threshold values are output from a selection unit that selects the information on the selected threshold value and a threshold value determination unit that detects whether the absolute value of the difference exceeds the threshold value. More than the number of threshold determination results, it has a system for inputting threshold information to be output to the threshold determination results.
本発明によれば、雑音低減のため、撮像素子のオプティカルブラック領域の画素から得られる画像信号を平均するにあたり、平均から除外すべき極値を除外しつつ、データの並べ替えを行わずに適切な閾値にシフトする動作を行うことで、環境追従する極値除外平均回路を小規模論理で実現できる。
さらに本発明による期待値すなわち現在迄の補正値と新しい補正元データとの差分を用いて差分の近い値から平均を取り新しい補正値を求める方式は、温度などの環境変動への追従ができる。According to the present invention, in order to reduce noise, when averaging image signals obtained from pixels in the optical black region of the image sensor, it is appropriate to exclude the extreme values that should be excluded from the average, without rearranging the data. By performing an operation to shift to a threshold value, an extreme value exclusion average circuit that follows the environment can be realized with a small-scale logic.
Furthermore, the method of calculating an average from near-difference values using a difference between an expected value, that is, a correction value up to now and new correction source data according to the present invention, can follow a change in environment such as temperature.
以下、本発明の一実施例について図を用いて説明する。
図1は本発明の一実施例である撮像装置を説明するためのブロック図である。
図1において、撮像装置100は、SENS部1、減算部2、補正値出力部3、後段部4、制御部5で構成されている。
SENS部1は、撮像手段である撮像素子を有する撮像部101と、A/D変換部(Analog-to-Digital Converter)102で構成され、図示していない光学部品を通して撮像部に入力された光が電気信号に変換され、さらに電気信号をA/D変換部で論理回路が扱えるデジタル信号に変換するまでの一連の動作部で、デジタル出力信号1aを出力する。SENS部1は制御部5から出力される制御信号5aにより制御される。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram for explaining an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the
The SENS
減算部2は、SENS部1からのデジタル出力信号1aが入力され、別の入力である補正値出力信号3aの値が減算処理され、補正後の映像信号2aを出力する。
補正値出力部3は、SENS部1からのデジタル出力信号1aが入力され、補正値出力信号3aを出力する。補正値出力部3は、例えば、クリップ部30、期待値差分判定平均回路300、補正値保持メモリ部38、補正値保持レジスタ部39で構成されている。なお、フレームメモリ40は補正値保持メモリ部38に含まれている。
補正値出力信号3aは補正値出力部3において、内部で動作する期待値差分判定を用いた平均化回路である期待値差分判定平均回路300における参照値入力にも用いられる。
また、補正値出力部3は動作条件を決定するために、制御部5からカメラ調整値設定出力にて調整用データと、カメラタイミング出力4cにて動作切り替えタイミングが入力される。調整用データは平均範囲%や閾値など、動作切り替えタイミングは内部メモリのアドレス切り替えやデータレジスタの内容書き換えに対するタイミング情報である。The
The correction
The correction
Further, in order to determine the operation condition, the correction
後段部4は、補正後の映像信号2aが入力され、カメラ映像出力4aを出力する。
映像出力4aは、補正後の映像信号を元に他の映像機器へ接続できるカメラ映像出力する。
制御部5は撮像装置100の全体を制御する。制御部5は、例えば、3b、4b等を入力することにより、制御信号5a、5b、5c等を出力する。The rear stage unit 4 receives the corrected video signal 2a and outputs a camera video output 4a.
The video output 4a outputs a camera video that can be connected to another video device based on the corrected video signal.
The
図2は本発明の一実施例である補正値出力部3の動作を説明するためのブロック図である。
補正値出力部3は、クリップ部30、差分検出部31、閾値判定部32、加算部33、閾値内画素データ出現頻度検出部34、設定部35、選択部36、正規化部37、補正値保持メモリ部38、補正値保持レジスタ部39で構成されている。
なお、図1の期待値差分判定平均回路300は、例えば、図2の差分検出部31、閾値判定部32、加算部33、閾値内画素データ出現頻度検出部34、設定部35、選択部36、正規化部37、設定部35で構成されている。FIG. 2 is a block diagram for explaining the operation of the correction
The correction
The expected value difference determination
クリップ部30は、SENS部1からのデジタル出力信号1aを補正用に用いるbit幅にクリップし、補正値出力部3で処理するbit幅を制限し、デジタル出力信号30aを出力する。なお、処理bit範囲の制限が不要であれば無くても良い。
The
差分検出部31は、参照値入力3aと、画素データ入力30aから、差分の絶対値を求め、差分絶対値出力31aを出力する。
閾値判定部32は、内部に複数の閾値を持ち、差分絶対値出力31aが各閾値を超えているかどうかをデジタル値で示す閾値判定出力群32aを出力する。閾値判定部32は、閾値を利用者が設定できるように閾値設定データ群35bを入力しても良いし、閾値を自動的に変更するために閾値変遷制御信号38を入力しても良いが、固定した閾値であればそれらは無くても良い。
例えば、閾値設定データ群35bは閾値がabcの3種類である場合、35baの閾値a、35bbの閾値b、35bcの閾値cが入力される。The
The threshold
For example, when the threshold setting
加算部33は、画素データ入力30aと閾値判定出力群32aが入力され、各閾値に対して、閾値を超えない時だけ画素データ入力の値30aを加算する加算回路で、カメラタイミング出力4cにてリセットされた後に、加算動作を繰り返し平均する期間の後に各閾値に対する加算結果を、加算出力群33aとして出力する。
例えば、加算出力群33aは閾値がabcの3種類ある場合、33aaの閾値aに対する加算結果、33abの閾値bに対する加算結果、33acの閾値cに対する加算結果が出力される。The adding unit 33 is an adding circuit that receives the
For example, when there are three types of threshold values abc, the addition output group 33a outputs an addition result for the threshold value a of 33aa, an addition result for the threshold value b of 33ab, and an addition result for the threshold value c of 33ac.
閾値内画素データ出現回数判定部34は、閾値判定出力群32aが入力され、各閾値に対して、閾値を超えない時だけカウントする加算回路で、カメラタイミング出力4cにてリセットされた後に、カウンタ動作を繰り返し平均する期間の後に各閾値に対する閾値を下回った回数を、出現回数群34aとして出力する。
例えば、出現回数群34aは閾値がabcの3種類ある場合、34aaの閾値aを下回った回数、34abの閾値bを下回った回数、34acの閾値cを下回った回数が出力される。The threshold value pixel data appearance
For example, in the appearance number group 34a, when there are three types of threshold values abc, the number of times that the threshold value a of 34aa is below, the number of times that the threshold value b of 34ab is below, and the number of times that the threshold value c of 34ac is below is output.
設定部35は、カメラ調整値設定出力4bを入力とし、補正値出力部3のための設定を保持して内部回路に与える。
利用平均範囲%設定35aは、平均に用いる母数のうちで閾値が出現した回数が何%を超えるまでを平均対象とするかを指定する設定値である。閾値設定データ群35bは、閾値判定部32で用いる各閾値を与える設定値であり、構成によっては無くても良い。他に平均に用いる母数の範囲やタイミングの開始や終了の値を保持する。The setting
The usage average range% setting 35a is a setting value for designating how many times the number of occurrences of the threshold among the parameters used for averaging exceeds the percentage. The threshold setting
選択部36は、出現回数群34aの中で利用平均範囲%設定35aによる出現回数を上回るものの内、一番閾値が低いものを選択して、36aの選択された閾値の出現回数36aを出力する。 The selection unit 36 selects the one having the lowest threshold value from among the appearance number group 34a that exceeds the number of appearances by the use average range% setting 35a, and outputs the appearance number 36a of the selected threshold value 36a. .
また、選択部36は加算出力群33aの中で選択された閾値の出現回数と同じ閾値に対する加算結果が選択され、選択された閾値に対する加算結果36bとして出力する。
例えば、閾値がabcの3種類あり、33aaの閾値aに対する加算結果、33abの閾値bに対する加算結果、33acの閾値cに対する加算結果と、34aaの閾値aを下回った回数、34abの閾値bを下回った回数、34acの閾値cを下回った回数が存在し、36aの選択された閾値の出現回数に、34acの閾値cを下回った回数が選ばれる場合は、36bの選択された閾値に対する加算結果には、33acの閾値cに対する加算結果が選ばれる。The selection unit 36 selects an addition result for the same threshold as the number of appearances of the threshold selected in the addition output group 33a, and outputs the result as an addition result 36b for the selected threshold.
For example, there are three threshold values abc, the addition result for 33aa threshold a, the addition result for 33ab threshold b, the addition result for 33ac threshold c, the number of times below 34aa threshold a, and the 34ab threshold b. If the number of times below the threshold c of 34ac is selected as the number of appearances of the selected threshold of 36a, the addition result for the selected threshold of 36b The addition result for the threshold value c of 33ac is selected.
また、選択部36は、閾値判定部32における閾値の値を自動制御変更するために、閾値変遷制御信号36cを出力しても良い。
例えば、閾値判定部32には8段階の閾値を持つが、閾値判定出力群32aは5系統の閾値の結果しか出力せず、加算部33と、閾値内画素データ出現回数判定群部34に、それぞれ5つの加算器しか無いという回路数の削減がなされている場合に、閾値変遷制御信号38bが利用される。選択された閾値の出現回数36aが、現在利用されている5つ閾値の中点でない場合は、8つの閾値のうち利用する閾値を上下に変更するものである。この閾値変遷制御信号36cは、補正値保持メモリ部38に同じ座標の平均に対する閾値制御として合わせて保存され、次に同じ場所を平均化するときに補正値保持メモリ部38から閾値変遷制御信号38bとして利用される。Further, the selection unit 36 may output a threshold value
For example, although the
正規化部37は、選択された閾値に対する加算結果36bを、選択された閾値の出現回数36aで除算し、極値除外平均化出力37aを出力する。
The normalizing unit 37 divides the addition result 36b for the selected threshold value by the number of appearances 36a of the selected threshold value, and outputs an extreme value exclusion averaged
補正値保持メモリ部38は、極値除外平均化出力37aと、カメラタイミング出力4cを入力し、平均が終了して補正値として保持すべき値が確定したタイミングを元にアドレスの指定する場所にデータを記憶する。なお、フレームメモリ40は補正値保持メモリ部38に含まれている。
また、データ記憶する以外のタイミングではアドレスの指定する場所のデータを補正値メモリ出力38aとして出力している。また、閾値変遷制御信号36cを用いる場合は付加信号として同時に記憶し、閾値変遷制御信号38bとして出力しても良い。The correction value holding
Further, at a timing other than data storage, the data at the location designated by the address is output as the correction value memory output 38a. When the threshold
補正値保持レジスタ部39は、補正値メモリ出力38aと、カメラタイミング出力4cを入力し、平均を開始するタイミング時に前回の同じアドレスでの平均結果である補正値メモリ出力38aをレジスタに記憶し、補正値出力信号3aを出力する。この時の補正値出力信号は即ち、差分検出部31のための参照値入力としての役割を果たす。
また、補正値保持レジスタ部39は、平均が終了して極値除外平均化出力37aを補正値として補正値保持メモリ部38に記憶した次のタイミング、即ち補正値保持メモリ部38が新たな補正値を補正値メモリ出力38aに出力した時点で、再びレジスタに記憶し、補正値出力信号3aを出力する。The correction value holding
In addition, the correction value holding
図3は撮像素子の遮光画素領域と感光画素領域を説明するための図である。
感光画素領域10は、撮像素子の感光画素領域を示し、撮像素子がレンズなどの光学画像を元に映像を出力できる領域である。
遮光画素領域11は、撮像素子の遮光画素領域を示し、感光画素領域10における感光画素と同等特性の画素が常時遮光されている領域である。
全画素領域12は、撮像素子の全画素領域を示し、外部からの駆動動作的には画素座標として振る舞うが、感光画素領域10における感光画素や、撮像素子の遮光画素領域11における遮光画素とは特性の異なる部分を含む。FIG. 3 is a diagram for explaining the light-shielded pixel region and the photosensitive pixel region of the image sensor.
The
The light-shielded
The all
任意ライン13は、撮像素子の任意ラインの先頭部を拡大した図である。
遮光画素14は撮像素子の遮光画素を示す。この例では水平左部分に24画素並んでいることを示している。
感光画素15は撮像素子の感光画素を示している。The
A
A
図4は本発明の一実施例である補正値出力部の動作を説明するための図である。
図4は図3における遮光画素14による24画素を、図1のブロック構成で平均化する効果を信号レベルで示している。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the correction value output unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows the effect of averaging the 24 pixels by the light-shielded
14aaは処理開始時の遮光画素の出力レベルを示す。縦方向が出力レベルで横方向が24個の画素に対応する。
14abは参照値不定な状態での差分絶対値の出力レベルを示す。縦方向が出力レベルで横方向が24個の画素に対応する。14aaの処理開始時の遮光画素の出力レベルに対して横方向の画素の位置を合わせて、縦方向を別スケールにて表現している。処理開始時には参照値が存在しないため不定である。
この例では0クリアされている場合を示しているが、不定値がどうあろうとも、差分の出力が全体に大きくなり、以降に示す閾値の大きい範囲が自動的に選択され、全対象画素の平均となるだけなので問題はない。14aa shows the output level of the light-shielded pixel at the start of processing. The vertical direction corresponds to the output level and the horizontal direction corresponds to 24 pixels.
14ab indicates the output level of the absolute difference value when the reference value is indefinite. The vertical direction corresponds to the output level and the horizontal direction corresponds to 24 pixels. The vertical direction is expressed in a different scale by matching the position of the pixel in the horizontal direction with respect to the output level of the light-shielded pixel at the start of processing 14aa. Since no reference value exists at the start of processing, it is undefined.
In this example, the case where 0 is cleared is shown. However, regardless of the indefinite value, the output of the difference is increased as a whole, and the range having a large threshold value shown below is automatically selected, and all the target pixels are selected. There is no problem because it is only an average.
14tは閾値のレベルスケールを示す。14abなどの差分絶対値の出力に対して縦方向のスケールを合わせ、TH0、TH1、TH2、TH3、TH4、TH5の閾値スケールを示している。ここではそれぞれの閾値が倍々である例を示している。 14t indicates a threshold level scale. The scale in the vertical direction is matched to the output of the absolute difference value such as 14ab, and the threshold scales of TH0, TH1, TH2, TH3, TH4, and TH5 are shown. Here, an example in which each threshold is doubled is shown.
14taは14aaで選択された閾値レベルを示している。TH5の倍のTH6となることを表現している。この例では全対象画素の3分の2に当たる16画素の差分絶対値が閾値以内に含まれるよう閾値レベルが選択されている。温度環境の変化などで遮光画素の出力にランダムノイズが重畳されたり、直流加算分が発生したりし、差分絶対値の値が大きくなった時も、この処理開始状態同様に自動的に全対象画素の3分の2に当たる16画素の差分絶対値を含む閾値レベルが選択されるため、追従して収斂動作を行うことができる。 14ta indicates the threshold level selected in 14aa. It expresses that TH6 is double TH5. In this example, the threshold level is selected so that the absolute difference value of 16 pixels corresponding to two-thirds of all the target pixels is included within the threshold. Even when random noise is superimposed on the output of light-shielded pixels due to changes in the temperature environment, or when a DC addition occurs and the absolute value of the difference becomes large, all objects automatically Since the threshold level including the absolute difference value of 16 pixels corresponding to two-thirds of the pixels is selected, the convergence operation can be performed following the threshold level.
14acは同期性の傷を示す。24個の画素中、該当の位置に同期性の傷が毎回存在していることを例示している。
14aeは14aaを単純平均した出力レベルである。14acの同期性の傷を含むため、目視で予想され得る、有るべき平均よりレベルが小さくなっている。14ac indicates a synchronous flaw. The example illustrates that a synchronous flaw exists at a corresponding position in 24 pixels every time.
14ae is an output level obtained by simply averaging 14aa. It includes a 14ac synchronic flaw, so the level is lower than the average that can be expected by visual inspection.
14afは本発明により14aaを平均した出力および14baに対する参照値のレベルを示す。処理開始で差分絶対値の判定に用いる参照値が不定であり、14taの閾値レベル以下に全対象画素の差分絶対値が有るため、平均の対象外とされる画素は無い。そのレベルは14aeの単純平均した出力レベルと何ら変わらない。しかしこの後のフレームに本発明の効果が表れる。秒数十枚の画像を出力する映像フレーム速度において、処理開始から数フレームで収斂するため何ら問題にならない。 Reference numeral 14af indicates an output obtained by averaging 14aa according to the present invention and a reference value level for 14ba. Since the reference value used for determination of the absolute difference value at the start of processing is indefinite and the differential absolute value of all target pixels is below the threshold level of 14 ta, there is no pixel that is not subject to averaging. The level is no different from the simple average output level of 14ae. However, the effect of the present invention appears in the subsequent frame. At the video frame rate for outputting several tens of images per second, there is no problem because the image is converged in several frames from the start of processing.
14baは14aaの次フレームの遮光画素の出力を示す。14aaの処理開始時の遮光画素の出力レベルに対して縦方向レベルの位置を合わせて、横方向に列記している。
14bbは14afを参照値に用いた14baとの差分絶対値の出力レベルを示す。縦方向が出力レベルで横方向が24個の画素に対応する。14baの出力レベルに対して横方向の画素の位置を合わせて、14abの参照値不定な状態での差分絶対値の出力レベルと縦方向を合わせたスケールにて表現している。参照値として14afが存在するため14abに比べて差分絶対値が小さくなり収斂されていく様子が判る。14ba indicates the output of the light-shielded pixel in the next frame of 14aa. The position of the vertical direction level is aligned with the output level of the light-shielding pixel at the start of the process 14aa and is listed in the horizontal direction.
14bb indicates an output level of an absolute difference value from 14ba using 14af as a reference value. The vertical direction corresponds to the output level and the horizontal direction corresponds to 24 pixels. The position of the pixel in the horizontal direction is matched with the output level of 14ba, and the output level of the absolute difference value in the state where the reference value of 14ab is indefinite is expressed with a scale that matches the vertical direction. Since 14af exists as a reference value, it can be seen that the difference absolute value is smaller than 14ab and converged.
14tbは14baで選択された閾値レベルを示している。TH2となることを表現している。前述の通りこの例では全対象画素の3分の2に当たる16画素の差分絶対値が閾値以内に含まれるよう閾値レベルが選択されている。
14bcは同期性の傷を示す。24個の画素中、該当の位置に同期性の傷が毎回存在していることを例示している。14acと同様である。
14bdは放射線や点滅画素欠陥による傷を示している。放射線の衝突や、点滅性の画素欠陥が存在すると、局所的な時間と空間に急峻な雑音レベルが発生し平均誤差の温床となる。14tb indicates the threshold level selected in 14ba. It expresses that it becomes TH2. As described above, in this example, the threshold level is selected so that the absolute difference value of 16 pixels corresponding to two-thirds of all target pixels is included within the threshold.
14bc indicates a synchronous flaw. The example illustrates that a synchronous flaw exists at a corresponding position in 24 pixels every time. It is the same as 14ac.
Reference numeral 14bd indicates a flaw due to radiation or a blinking pixel defect. If there is a radiation collision or a blinking pixel defect, a steep noise level is generated in local time and space, which becomes a hotbed of average error.
14beは14baを単純平均した出力レベルである。14bcの同期性の傷を含むが、より突出した14bdの放射線や点滅画素欠陥による傷も含むため、目視で予想され得る、有るべき平均よりレベルが極めて大きくなっている。
14bfは本発明により14baを平均した出力および14caに対する参照値のレベルを示す。14bbの差分絶対値を用いて、この例では全対象画素の3分の2以上を残すよう動作設定されているため、14tbの閾値レベルを超える大きく外れた値は外して平均化するため、14beの単純平均とは異なり、前回の14afの参照値よりさらに有るべき平均値に近付いた値となっている事が判る。14be is an output level obtained by simply averaging 14ba. It includes 14 bc synchronous flaws, but also includes more prominent 14 bd radiation and flashing pixel defect flaws, which makes the level much higher than it should be visually expected.
Reference numeral 14bf indicates an output obtained by averaging 14ba according to the present invention and a reference value level for 14ca. Since the operation is set to leave at least two thirds of all the target pixels in this example using the absolute difference value of 14 bb, a value greatly deviating exceeding the threshold level of 14 tb is excluded and averaged. It can be seen that, unlike the simple average, the value is closer to the average value that should be more than the previous reference value of 14af.
14caは14baの次フレームの遮光画素の出力を示す。14aaの処理開始時の遮光画素の出力レベルに対して縦方向レベルの位置を合わせて、横方向に列記している。
14cbは14bfを参照値に用いた14caとの差分絶対値の出力レベルを示す。縦方向が出力レベルで横方向が24個の画素に対応する。14caの出力レベルに対して横方向の画素の位置を合わせて、14abの参照値不定な状態での差分絶対値の出力レベルと縦方向を合わせたスケールにて表現している。参照値として14afより平均精度の上がった14bfが存在するため14bbに比べて差分絶対値が小さくなり収斂されていく様子が判る。14ca indicates the output of the light-shielded pixel of the next frame of 14ba. The position of the vertical direction level is aligned with the output level of the light-shielding pixel at the start of the process 14aa and is listed in the horizontal direction.
14cb indicates an output level of an absolute difference value from 14ca using 14bf as a reference value. The vertical direction corresponds to the output level and the horizontal direction corresponds to 24 pixels. The position of the pixel in the horizontal direction is matched with the output level of 14ca, and the output level of the absolute difference value in the state where the reference value of 14ab is indefinite is expressed with a scale that matches the vertical direction. As a reference value, 14bf having an average accuracy higher than that of 14af exists, so that it can be seen that the absolute value of the difference becomes smaller and converged than 14bb.
14tcは14caで選択された閾値レベルを示している。TH1となることを表現している。前述の通りこの例では全対象画素の3分の2に当たる16画素の差分絶対値が閾値以内に含まれるよう閾値レベルが選択されている。
14ccは同期性の傷を示す。24個の画素中、該当の位置に同期性の傷が毎回存在していることを例示している。14acと同様である。
14ceは14caを単純平均した出力レベルである。14ccの同期性の傷を含むため、14aeの場合と同様に目視で予想され得る、有るべき平均よりレベルが小さくなっている。14tc indicates the threshold level selected in 14ca. It expresses that it becomes TH1. As described above, in this example, the threshold level is selected so that the absolute difference value of 16 pixels corresponding to two-thirds of all target pixels is included within the threshold.
14cc indicates a synchronous flaw. The example illustrates that a synchronous flaw exists at a corresponding position in 24 pixels every time. It is the same as 14ac.
14ce is an output level obtained by simply averaging 14ca. Since it includes a 14 cc synchronism flaw, the level is lower than the average that can be expected visually as in the case of 14ae.
14cfは本発明により14caを平均した出力および14daに対する参照値のレベルを示す。14cbの差分絶対値を用いて、この例では全対象画素の3分の2以上を残すよう動作設定されているため、14tcの閾値レベルを超える大きく外れた値は外して平均化するため、14ceの単純平均とは異なり、前回の14cfの参照値よりさらに、図を目視しても気が付かない部分の精度で、有るべき平均値に近付いた値となっている。 14cf indicates the output averaged by 14ca according to the present invention and the level of the reference value for 14da. Since the operation is set to leave at least two thirds of all the target pixels in this example using the absolute difference value of 14 cb, a value greatly deviating beyond the threshold level of 14 tc is excluded and averaged. Unlike the previous average of 14 cf, the value is closer to the average value that should be present with the accuracy of the portion that is not noticed by visual inspection of the figure, even more than the previous 14 cf reference value.
14daは14caの次フレームの遮光画素の出力を示す。14aaの処理開始時の遮光画素の出力レベルに対して縦方向レベルの位置を合わせて、横方向に列記している。
14dbは14cfを参照値に用いた14daとの差分絶対値の出力レベルを示す。縦方向が出力レベルで横方向が24個の画素に対応する。14daの出力レベルに対して横方向の画素の位置を合わせて、14abの参照値不定な状態での差分絶対値の出力レベルと縦方向を合わせたスケールにて表現している。参照値として14bfより平均精度の上がった14cfを用いているが、この例ではほぼ収斂されているため14cbと見た目では差分絶対値の違いは判らない。14da shows the output of the shading pixel of the next frame of 14ca. The position of the vertical direction level is aligned with the output level of the light-shielding pixel at the start of the process 14aa and is listed in the horizontal direction.
14db indicates an output level of an absolute difference value from 14da using 14cf as a reference value. The vertical direction corresponds to the output level and the horizontal direction corresponds to 24 pixels. The position of the pixel in the horizontal direction is matched to the output level of 14da, and the output level of the absolute difference value in the state where the reference value of 14ab is indefinite is represented by a scale that matches the vertical direction. Although 14cf whose average accuracy is higher than 14bf is used as a reference value, in this example, since it is almost converged, the difference in absolute value of difference cannot be seen from the appearance of 14cb.
14tdは14daで選択された閾値レベルを示している。TH1となることを表現している。前述の通りこの例では全対象画素の3分の2に当たる16画素の差分絶対値が閾値以内に含まれるよう閾値レベルが選択されている。
14dcは同期性の傷を示す。24個の画素中、該当の位置に同期性の傷が毎回存在していることを例示している。14acと同様である。
14deは14daを単純平均した出力レベルである。14dcの同期性の傷を含むため、14aeの場合と同様に目視で予想され得る、有るべき平均よりレベルが小さくなっている。14td indicates the threshold level selected at 14da. It expresses that it becomes TH1. As described above, in this example, the threshold level is selected so that the absolute difference value of 16 pixels corresponding to two-thirds of all target pixels is included within the threshold.
14 dc indicates a synchronous flaw. The example illustrates that a synchronous flaw exists at a corresponding position in 24 pixels every time. It is the same as 14ac.
14de is an output level obtained by simply averaging 14da. Since it includes 14 dc synchronous flaws, the level is lower than the average that can be expected visually as in 14 ae.
14dfは本発明により14daを平均した出力および次フレームでの参照値のレベルを示す。14dbの差分絶対値を用いて、この例では全対象画素の3分の2以上を残すよう動作設定されているため、14tdの閾値レベルを超える大きく外れた値は外して平均化するため、14deの単純平均とは異なり、前回の14cfの参照値と同様に、有るべき平均値を示している。この例では前回の14cfの参照値と、14dfの参照値は同じ値であり、有るべき平均値へ収斂されている。 Reference numeral 14df denotes an output obtained by averaging 14da according to the present invention and a reference value level in the next frame. Since the operation is set to leave at least two-thirds of all target pixels in this example using the absolute difference value of 14 db, a value greatly deviating beyond the threshold level of 14 td is removed and averaged. Unlike the simple average of, like the previous 14cf reference value, the average value that should be present is shown. In this example, the previous reference value of 14cf and the reference value of 14df are the same value, and are converged to an average value that should be present.
14ae、14be、14ce、14deの単純平均が、常に同期性ノイズの影響を受ける上に、放射線など外来ノイズの影響も受けていることに対し、14af、14bf、14cf、14dfの本発明による平均および参照値が、フレームを繰り返す毎に平均精度を上げて収斂していく事が判る。
また前出の通り、環境変化により参照値と入力の各値がずれてきた場合も、差分絶対値を求めて、全対象画素の3分の2以上を残すよう動作設定しているため、平均範囲を自動的に拡張し、14afと類似する条件から収斂動作を続行できる。
この自動追従は従来の入力値のみを用いて固定の閾値を用いる方式では得られない、本発明の特徴である。While the simple average of 14ae, 14be, 14ce, and 14de is always affected by the synchronous noise and the influence of external noise such as radiation, the average of 14af, 14bf, 14cf, and 14df according to the present invention and It can be seen that the reference value converges with increasing average accuracy each time the frame is repeated.
In addition, as described above, even when the reference value and the input value are shifted due to environmental changes, the absolute difference value is obtained and the operation setting is performed so that two-thirds or more of all target pixels are left. The range can be automatically expanded, and the convergence operation can be continued from a condition similar to 14af.
This automatic tracking is a feature of the present invention that cannot be obtained by a method using a fixed threshold value using only a conventional input value.
図5は本発明の一実施例である補正値出力部の閾値変遷制御の動作を説明するための図である。
図5は、図3における遮光画素14による24画素を、図1のブロック構成で平均化する効果を信号レベルで示している。特に回路規模を削減するために閾値変遷制御信号36cを用いて、閾値変遷制御信号38bにより、閾値判定出力群32aを動的に変化させ、加算部33と、閾値内画素データ出現回数判定部34と、選択部36の内部回路数の削減を実現できる実施例である。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of threshold value transition control of the correction value output unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows the effect of averaging the 24 pixels by the light-shielding
14aaは処理開始時の遮光画素の出力レベルを示す。縦方向が出力レベルで横方向が24個の画素に対応する。
14abは参照値不定な状態での差分絶対値の出力レベルを示す。縦方向が出力レベルで横方向が24個の画素に対応する。14aaの処理開始時の遮光画素の出力レベルに対して横方向の画素の位置を合わせて、縦方向を別スケールにて表現している。処理開始時には参照値が存在しないため不定である。この例では0クリアされている場合を示しているが、不定値がどうあろうとも、差分の出力が全体に大きくなり、以降に示す閾値の大きい範囲が自動的に選択され、全対象画素の平均となるだけなので問題はない。14aa shows the output level of the light-shielded pixel at the start of processing. The vertical direction corresponds to the output level and the horizontal direction corresponds to 24 pixels.
14ab indicates the output level of the absolute difference value when the reference value is indefinite. The vertical direction corresponds to the output level and the horizontal direction corresponds to 24 pixels. The vertical direction is expressed in a different scale by matching the position of the pixel in the horizontal direction with respect to the output level of the light-shielded pixel at the start of processing 14aa. Since no reference value exists at the start of processing, it is undefined. In this example, the case where 0 is cleared is shown. However, regardless of the indefinite value, the output of the difference is increased as a whole, and the range having a large threshold value shown below is automatically selected, and all the target pixels are selected. There is no problem because it is only an average.
14tsは可変する閾値出力のレベルスケールを示す。14abなどの差分絶対値の出力に対して縦方向のスケールを合わせ、THs0、THs1、THs2、THs3の4つの動的な閾値スケールを示している。ここではそれぞれの閾値が倍々の関係を保持し、動作開始時や環境変化時は粗い閾値から開始されることを示している。
14tsaは14aaで選択された閾値レベルを示している。参照値および閾値変遷制御信号が不定なため、閾値が最も粗い状態から開始されており、一番小さい閾値THs0がスケール外である。ゆえにTHs0が選択されていながら全画素が平均の対象となっている。14ts shows the level scale of the variable threshold output. The scale in the vertical direction is matched to the output of the absolute difference value such as 14ab, and four dynamic threshold scales THs0, THs1, THs2, and THs3 are shown. Here, each threshold value has a double relationship, and indicates that a rough threshold value is started when the operation starts or when the environment changes.
14tsa indicates the threshold level selected in 14aa. Since the reference value and the threshold value transition control signal are indefinite, the threshold value is started from the coarsest state, and the smallest threshold value THs0 is out of scale. Therefore, all pixels are averaged while THs0 is selected.
THs0が選択されたため、THs0に割り当てられていた閾値の絶対値が、この例で32aの閾値判定出力群の中心となるTHs2に閾値変遷制御される。
この例では全対象画素の3分の2に当たる16画素の差分絶対値が閾値以内に含まれるよう閾値レベルが選択されている。温度環境の変化などで遮光画素の出力にランダムノイズが重畳されたり、直流加算分が発生したりし、差分絶対値の値が大きくなった時も、この処理開始状態同様に自動的に全対象画素の3分の2に当たる16画素の差分絶対値を含む閾値レベルが選択されるため、追従して収斂動作を行うことができる。Since THs0 has been selected, the threshold value transition control of the absolute value of the threshold value assigned to THs0 is made THs2, which is the center of the threshold judgment output group 32a in this example.
In this example, the threshold level is selected so that the absolute difference value of 16 pixels corresponding to two-thirds of all the target pixels is included within the threshold. Even when random noise is superimposed on the output of light-shielded pixels due to changes in the temperature environment, or when a DC addition occurs and the absolute value of the difference becomes large, all objects automatically Since the threshold level including the absolute difference value of 16 pixels corresponding to two-thirds of the pixels is selected, the convergence operation can be performed following the threshold level.
14acは同期性の傷を示す。24個の画素中、該当の位置に同期性の傷が毎回存在していることを例示している。
14aeは14aaを単純平均した出力レベルである。14acの同期性の傷を含むため、目視で予想され得る、有るべき平均よりレベルが小さくなっている。
14afは本発明により14aaを平均した出力および14baに対する参照値のレベルを示す。処理開始で差分絶対値の判定に用いる参照値が不定であり、14tsaの閾値レベル以下に全対象画素の差分絶対値が有るため、平均の対象外とされる画素は無い。そのレベルは14aeの単純平均した出力レベルと何ら変わらない。しかしこの後のフレームに本発明の効果が表れる。秒数十枚の画像を出力する映像フレーム速度において、処理開始から数フレームで収斂するため何ら問題にならない。14ac indicates a synchronous flaw. The example illustrates that a synchronous flaw exists at a corresponding position in 24 pixels every time.
14ae is an output level obtained by simply averaging 14aa. It includes a 14ac synchronic flaw, so the level is lower than the average that can be expected by visual inspection.
Reference numeral 14af indicates an output obtained by averaging 14aa according to the present invention and a reference value level for 14ba. Since the reference value used for determination of the absolute difference value at the start of processing is indefinite and the differential absolute value of all target pixels is below the threshold level of 14 tsa, there are no pixels that are not subject to averaging. The level is no different from the simple average output level of 14ae. However, the effect of the present invention appears in the subsequent frame. At the video frame rate for outputting several tens of images per second, there is no problem because the image is converged in several frames from the start of processing.
14baは14aaの次フレームの遮光画素の出力を示す。14aaの処理開始時の遮光画素の出力レベルに対して縦方向レベルの位置を合わせて、横方向に列記している。
14bb’は14afを参照値に用いた14baとの差分絶対値の出力レベルを示す。縦方向が出力レベルで横方向が24個の画素に対応する。14baの出力レベルに対して横方向の画素の位置を合わせて、14abの参照値不定な状態での差分絶対値の出力レベルと縦方向を合わせたスケールにて表現している。参照値として14afが存在するため14abに比べて差分絶対値が小さくなり収斂されていく様子が判る。14ba indicates the output of the light-shielded pixel in the next frame of 14aa. The position of the vertical direction level is aligned with the output level of the light-shielding pixel at the start of the process 14aa and is listed in the horizontal direction.
14bb 'indicates the output level of the absolute value of the difference from 14ba using 14af as a reference value. The vertical direction corresponds to the output level and the horizontal direction corresponds to 24 pixels. The position of the pixel in the horizontal direction is matched with the output level of 14ba, and the output level of the absolute difference value in the state where the reference value of 14ab is indefinite is expressed with a scale that matches the vertical direction. Since 14af exists as a reference value, it can be seen that the difference absolute value is smaller than 14ab and converged.
14tsbは14baで選択された閾値レベルを示している。閾値変遷制御された後のTHs0となることを表現している。THs0が選択されたため、THs0に割り当てられていた閾値の絶対値が、この例で32aの閾値判定出力群の中心となるTHs2に閾値変遷制御される。
前述の通りこの例では全対象画素の3分の2に当たる16画素の差分絶対値が閾値以内に含まれるよう閾値レベルが選択されている。14tsb indicates the threshold level selected in 14ba. It represents that THs0 after the threshold transition control is performed. Since THs0 has been selected, the threshold value transition control of the absolute value of the threshold value assigned to THs0 is made THs2, which is the center of the threshold judgment output group 32a in this example.
As described above, in this example, the threshold level is selected so that the absolute difference value of 16 pixels corresponding to two-thirds of all target pixels is included within the threshold.
14bcは同期性の傷を示す。24個の画素中、該当の位置に同期性の傷が毎回存在していることを例示している。14acと同様である。
14bdは放射線や点滅画素欠陥による傷を示している。放射線の衝突や、点滅性の画素欠陥が存在すると、局所的な時間と空間に急峻な雑音レベルが発生し平均誤差の温床となる。14bc indicates a synchronous flaw. The example illustrates that a synchronous flaw exists at a corresponding position in 24 pixels every time. It is the same as 14ac.
Reference numeral 14bd indicates a flaw due to radiation or a blinking pixel defect. If there is a radiation collision or a blinking pixel defect, a steep noise level is generated in local time and space, which becomes a hotbed of average error.
14beは14baを単純平均した出力レベルである。14bcの同期性の傷を含むが、より突出した14bdの放射線や点滅画素欠陥による傷も含むため、目視で予想され得る、有るべき平均よりレベルが極めて大きくなっている。
14bf’ は本発明により14baを平均した出力および14caに対する参照値のレベルを示す。14bb’の差分絶対値を用いて、この例では全対象画素の3分の2以上を残すよう動作設定されているため、14tsbの閾値レベルを超える大きく外れた値は外して平均化するため、14beの単純平均とは異なり、前回の14afの参照値よりさらに有るべき平均値に近付いた値となっている事が判る。14be is an output level obtained by simply averaging 14ba. It includes 14 bc synchronous flaws, but also includes more prominent 14 bd radiation and flashing pixel defect flaws, which makes the level much higher than it should be visually expected.
14bf 'indicates the output averaged by 14ba according to the present invention and the level of the reference value for 14ca. Since the operation is set to leave at least two-thirds of all target pixels in this example using the absolute difference value of 14bb ′, a value greatly deviating beyond the threshold level of 14tsb is removed and averaged. It can be seen that, unlike the simple average of 14be, the value is closer to the average value that should be more than the reference value of the previous 14af.
14caは14baの次フレームの遮光画素の出力を示す。14aaの処理開始時の遮光画素の出力レベルに対して縦方向レベルの位置を合わせて、横方向に列記している。
14cb’ は14bf’ を参照値に用いた14caとの差分絶対値の出力レベルを示す。縦方向が出力レベルで横方向が24個の画素に対応する。14caの出力レベルに対して横方向の画素の位置を合わせて、14abの参照値不定な状態での差分絶対値の出力レベルと縦方向を合わせたスケールにて表現している。参照値として14afより平均精度の上がった14bfが存在するため14bbに比べて差分絶対値が小さくなり収斂されていく様子が判る。14ca indicates the output of the light-shielded pixel of the next frame of 14ba. The position of the vertical direction level is aligned with the output level of the light-shielding pixel at the start of the process 14aa and is listed in the horizontal direction.
14cb ′ indicates an output level of an absolute difference value from 14ca using 14bf ′ as a reference value. The vertical direction corresponds to the output level and the horizontal direction corresponds to 24 pixels. The position of the pixel in the horizontal direction is matched with the output level of 14ca, and the output level of the absolute difference value in the state where the reference value of 14ab is indefinite is expressed with a scale that matches the vertical direction. As a reference value, 14bf having an average accuracy higher than that of 14af exists, so that it can be seen that the absolute value of the difference becomes smaller and converged than 14bb.
14tscは14caで選択された閾値レベルを示している。閾値変遷制御された後のTHs0となることを表現している。THs0が選択されたため、THs0に割り当てられていた閾値の絶対値が、この例で32aの閾値判定出力群の中心となるTHs2に閾値変遷制御される。前述の通りこの例では全対象画素の3分の2に当たる16画素の差分絶対値が閾値以内に含まれるよう閾値レベルが選択されている。 14tsc indicates the threshold level selected at 14ca. It represents that THs0 after the threshold transition control is performed. Since THs0 has been selected, the threshold value transition control of the absolute value of the threshold value assigned to THs0 is made THs2, which is the center of the threshold judgment output group 32a in this example. As described above, in this example, the threshold level is selected so that the absolute difference value of 16 pixels corresponding to two-thirds of all target pixels is included within the threshold.
14ccは同期性の傷を示す。24個の画素中、該当の位置に同期性の傷が毎回存在していることを例示している。14acと同様である。
14ceは14caを単純平均した出力レベルである。14ccの同期性の傷を含むため、14aeの場合と同様に目視で予想され得る、有るべき平均よりレベルが小さくなっている。14cc indicates a synchronous flaw. The example illustrates that a synchronous flaw exists at a corresponding position in 24 pixels every time. It is the same as 14ac.
14ce is an output level obtained by simply averaging 14ca. Since it includes a 14 cc synchronism flaw, the level is lower than the average that can be expected visually as in the case of 14ae.
14cfは本発明により14caを平均した出力および14daに対する参照値のレベルを示す。14cbの差分絶対値を用いて、この例では全対象画素の3分の2以上を残すよう動作設定されているため、14tscの閾値レベルを超える大きく外れた値は外して平均化するため、14ceの単純平均とは異なり、前回の14cfの参照値よりさらに、図を目視しても気が付かない部分の精度で、有るべき平均値に近付いた値となっている。 14cf indicates the output averaged by 14ca according to the present invention and the level of the reference value for 14da. Since the operation is set to leave at least two thirds of all the target pixels in this example using the absolute difference value of 14 cb, a value greatly deviating exceeding the threshold level of 14 tsc is excluded and averaged. Unlike the previous average of 14 cf, the value is closer to the average value that should be present with the accuracy of the portion that is not noticed by visual inspection of the figure, even more than the previous 14 cf reference value.
14daは14caの次フレームの遮光画素の出力を示す。14aaの処理開始時の遮光画素の出力レベルに対して縦方向レベルの位置を合わせて、横方向に列記している。
14dbは14cfを参照値に用いた14daとの差分絶対値の出力レベルを示す。縦方向が出力レベルで横方向が24個の画素に対応する。14daの出力レベルに対して横方向の画素の位置を合わせて、14abの参照値不定な状態での差分絶対値の出力レベルと縦方向を合わせたスケールにて表現している。参照値として14bfより平均精度の上がった14cfを用いているが、この例ではほぼ収斂されているため14cbと見た目では差分絶対値の違いは判らない。14da shows the output of the shading pixel of the next frame of 14ca. The position of the vertical direction level is aligned with the output level of the light-shielding pixel at the start of the process 14aa and is listed in the horizontal direction.
14db indicates an output level of an absolute difference value from 14da using 14cf as a reference value. The vertical direction corresponds to the output level and the horizontal direction corresponds to 24 pixels. The position of the pixel in the horizontal direction is matched to the output level of 14da, and the output level of the absolute difference value in the state where the reference value of 14ab is indefinite is represented by a scale that matches the vertical direction. Although 14cf whose average accuracy is higher than 14bf is used as a reference value, in this example, since it is almost converged, the difference in absolute value of difference cannot be seen from the appearance of 14cb.
14tsdは14daで選択された閾値レベルを示している。THs1となることを表現している。THs1が選択されたため、THs1に割り当てられていた閾値の絶対値が、この例で32aの閾値判定出力群の中心となるTHs2に閾値変遷制御される。ただし閾値が下限であればTHs0からTHs3の値は保持される。前述の通りこの例では全対象画素の3分の2に当たる16画素の差分絶対値が閾値以内に含まれるよう閾値レベルが選択されている。 14tsd indicates the threshold level selected at 14da. It expresses that it becomes THs1. Since THs1 is selected, the threshold value transition control is performed on the absolute value of the threshold value assigned to THs1 to THs2, which is the center of the threshold determination output group 32a in this example. However, if the threshold is the lower limit, the values from THs0 to THs3 are retained. As described above, in this example, the threshold level is selected so that the absolute difference value of 16 pixels corresponding to two-thirds of all target pixels is included within the threshold.
14dcは同期性の傷を示す。24個の画素中、該当の位置に同期性の傷が毎回存在していることを例示している。14acと同様である。
14deは14daを単純平均した出力レベルである。14dcの同期性の傷を含むため、14aeの場合と同様に目視で予想され得る、有るべき平均よりレベルが小さくなっている。
14dfは本発明により14daを平均した出力および次フレームでの参照値のレベルを示す。14dbの差分絶対値を用いて、この例では全対象画素の3分の2以上を残すよう動作設定されているため、14tsdの閾値レベルを超える大きく外れた値は外して平均化するため、14deの単純平均とは異なり、有るべき平均値を示している。14 dc indicates a synchronous flaw. The example illustrates that a synchronous flaw exists at a corresponding position in 24 pixels every time. It is the same as 14ac.
14de is an output level obtained by simply averaging 14da. Since it includes 14 dc synchronous flaws, the level is lower than the average that can be expected visually as in 14 ae.
Reference numeral 14df denotes an output obtained by averaging 14da according to the present invention and a reference value level in the next frame. Since the operation is set to leave at least two-thirds of all the target pixels in this example using the absolute difference value of 14 db, a value greatly deviating exceeding the threshold level of 14 tsd is removed and averaged, so that 14 de Unlike the simple average, it shows the average value that should be.
14ae、14be、14ce、14deの単純平均が、常に同期性ノイズの影響を受ける上に、放射線など外来ノイズの影響も受けていることに対し、14af、14bf、14cf、14dfの本発明による平均および参照値が、フレームを繰り返す毎に平均精度を上げて収斂していく事が判る。 While the simple average of 14ae, 14be, 14ce, and 14de is always affected by the synchronous noise and the influence of external noise such as radiation, the average of 14af, 14bf, 14cf, and 14df according to the present invention and It can be seen that the reference value converges with increasing average accuracy each time the frame is repeated.
この一実施例では可変閾値のTHs0、THs1、THs2、THs3と全平均の5つに対して、33の画素データ加算回路群と、34の閾値内画素データ出現回数判定群と、36の選択回路の内部回路を持てばよい。実施例1によるTH0乃至TH6以上と全平均では少なくとも8回路必要であり、回路の簡略化を図ることができる。
また前出の通り、環境変化により参照値と入力の各値がずれてきた場合も、差分絶対値を求めて、全対象画素の3分の2以上を残すよう動作設定しているため、平均範囲を自動的に拡張し、14afと類似する条件から収斂動作を続行できる。4つの可変閾値に加え、全平均を持つことで、環境変化で値が大きくずれても最初から収斂動作を継続できる。In this embodiment, for the variable thresholds THs0, THs1, THs2, THs3 and the total average of five, there are 33 pixel data adding circuit groups, 34 in-threshold pixel data appearance frequency determination groups, and 36 selection circuits. It is sufficient to have an internal circuit. The total average of TH0 to TH6 or more according to the first embodiment is at least 8 circuits, and the circuit can be simplified.
In addition, as described above, even when the reference value and the input value are shifted due to environmental changes, the absolute difference value is obtained and the operation setting is performed so that two-thirds or more of all target pixels are left. The range can be automatically expanded, and the convergence operation can be continued from a condition similar to 14af. By having an overall average in addition to the four variable threshold values, the convergence operation can be continued from the beginning even if the value is greatly shifted due to environmental changes.
図6はフレームメモリへのデータ記憶を説明するための図である。
図2の期待値差分判定は、複数フレームの画像平均化に対しても有効である。
図6はフレームメモリへのデータ記憶の一実施例である。40はフレームメモリを表している。映像の垂直と水平のアドレスが相関を持って記憶されることを示している。FIG. 6 is a diagram for explaining data storage in the frame memory.
The expected value difference determination of FIG. 2 is also effective for averaging a plurality of frames of images.
FIG. 6 shows an example of data storage in the frame memory.
通常の場合は、図6(A)に示すように撮像素子の全画素領域12に対して、フレームメモリ40に撮像素子の感光画素領域10による、感光領域データ10aが記憶される。
従来、画像補正用に遮光画像領域を用いたい場合は図6(B)に示すように撮像素子の全画素領域12に対して、フレームメモリ40に撮像素子の感光画素領域10による感光領域データ10aに加えて、撮像素子の遮光画素領域11による遮光領域データ11aが記憶される。この時、垂直と水平の画素座標が相関するように記憶される。
本発明の一実施例では図6(A)や図6(B)のフレームメモリへのデータ記憶の他に、より効率的かつ精度良く平均化を行うために図6(C)や図6(D)のフレームメモリへデータ記憶する。In a normal case, as shown in FIG. 6A,
Conventionally, when it is desired to use a light-shielded image region for image correction, as shown in FIG. 6B, for all
In one embodiment of the present invention, in addition to storing data in the frame memory of FIGS. 6A and 6B, in order to perform averaging more efficiently and accurately, FIG. 6C and FIG. Data is stored in the frame memory D).
図6(C)はフレームメモリへの記憶データに撮像素子の感光画素領域10による感光領域データ10aと、撮像素子の遮光画素領域11からデータを平均化した遮光領域平均データ11faを記憶する形式を示している。
この時、垂直と水平の画素座標が相関するように記憶される。この遮光領域の平均化を行ったデータは、フレームメモリに記憶する時に、該当画像データの遮光領域の平均化を完了しておくことで、その後にフレームメモリに記憶されたデータと、現在撮影しているデータを比較する場合に、現在撮影しているデータの遮光領域を平均化すれば、フレームメモリの記憶データ側の平均化を同時に行う必要なく比較できる利点が有り、平均化回路の共通化や、回路重複の冗長性、動作電力の低減を図れる。FIG. 6C shows a format in which the
At this time, the vertical and horizontal pixel coordinates are stored so as to be correlated. The data obtained by averaging the light-shielded areas is stored in the frame memory, and the data stored in the frame memory and the current image are then captured by completing the averaging of the light-shielded areas of the corresponding image data. When comparing data that is currently being shot, if the light-shielded area of the currently captured data is averaged, there is an advantage in that it is possible to compare without having to perform averaging on the storage data side of the frame memory at the same time. In addition, redundancy of circuit overlap and reduction of operating power can be achieved.
遮光領域平均データ11faに関しては図6(S)で説明する。
11Lは遮光領域の左部である。11の撮像素子の遮光画素領域を平均化する部位ごとに取り出した一部となる。11Lfは遮光領域左部の平均化データである。11Lに示す遮光領域の左部に関して水平方向にデータの平均化を完了したものとなる。同様に、11Rは遮光領域の右部であり、11Rfは遮光領域右部の平均化データとなり、11Rに示す遮光領域の右部に関して水平方向にデータの平均化を完了したものとなる。The light shielding area average data 11fa will be described with reference to FIG.
11L is the left part of the light shielding area. 11 is a part extracted for each portion where the light-shielding pixel regions of the image pickup elements are averaged. 11Lf is the averaged data of the left part of the light shielding area. Data averaging is completed in the horizontal direction with respect to the left portion of the light shielding area shown in 11L. Similarly, 11R is the right part of the light shielding region, 11Rf is the averaged data of the right part of the light shielding region, and the data averaging in the horizontal direction is completed for the right part of the light shielding region shown in 11R.
同様に撮像素子の遮光画素領域11を平均化する部位ごとに取り出す一実施例を示すものとして上部について、11LUは遮光領域の左上部、11LfUは遮光領域左の平均化データ上部、11Uは遮光領域の上中央部、11RUは遮光領域の右上部、11RfUは遮光領域右の平均化データ上部を、それぞれ示す。
上記各該当領域及びデータに関して、遮光領域上部を垂直方向に平均化完了したデータとして、11LUfは遮光領域左上部の垂直平均化データ、11LfUfは遮光領域左平均化データ上部の垂直平均化データ、11Ufは遮光領域上中央部の垂直平均化データ、11RUfは遮光領域右上部の垂直平均化データ、11RfUfは遮光領域右平均化データ上部の垂直平均化データを、それぞれ示している。Similarly, as an example in which the light-shielding
With respect to each of the corresponding areas and data, 11LUf is vertical averaged data at the upper left part of the light shielding area, 11LfUf is vertical averaged data at the upper part of the left averaged data of the light shielding area, and 11Uf. Denotes vertical averaged data at the center of the light shielding area, 11RUf denotes vertical averaged data at the upper right part of the light shielding area, and 11RfUf denotes vertical averaged data at the upper part of the right averaged data of the light shielding area.
同様に撮像素子の遮光画素領域11を平均化する部位ごとに取り出す一実施例を示すものとして下部について、11LDは遮光領域の左下部、11LfDは遮光領域左の平均化データ下部、11Dは遮光領域の下中央部、11RDは遮光領域の右下部、11RfDは遮光領域右の平均化データ下部を、それぞれ示す。
上記各該当領域及びデータに関して、遮光領域下部を垂直方向に平均化完了したデータとして、11LDfは遮光領域左下部の垂直平均化データ、11LfDfは遮光領域左平均化データ下部の垂直平均化データ、11Dfは遮光領域下中央部の垂直平均化データ、11RDfは遮光領域右下部の垂直平均化データ、11RfDfは遮光領域右平均化データ下部の垂直平均化データを、それぞれ示している。Similarly, as an example in which the light-shielding
Regarding the corresponding areas and data, 11LDf is vertical averaged data at the lower left part of the light shielding area, 11LfDf is vertical averaged data at the lower part of the left averaged data of the light shielding area, and 11Df as data obtained by averaging the lower part of the light shielding area in the vertical direction. Is the vertical averaged data at the lower central part of the light shielding area, 11RDf is the vertical averaged data at the lower right part of the light shielding area, and 11RfDf is the vertical averaged data at the lower part of the right averaged data of the light shielding area.
図6(C)における遮光領域平均データ11faでは、4角にあたる11LfUfの遮光領域左平均化データ上部の垂直平均化データと、11RfUfの遮光領域右平均化データ上部の垂直平均化データ、11LfDfの遮光領域左平均化データ下部の垂直平均化データ、11RfDfの遮光領域右平均化データ下部の垂直平均化データ、および左右にあたる11Lfの遮光領域左部の平均化データから10aの感光領域データとの相関部と、11Rfは遮光領域右部の平均化データから10aの感光領域データとの相関部、および上下にあたる11Ufの遮光領域上中央部の垂直平均化データと、11Dfの遮光領域下中央部の垂直平均化データを、垂直と水平の画素座標が10aの感光領域データと相関するように記憶される一実施例が示されている。
図6(C)の構成の場合、10aの感光領域データと相関する11faの遮光領域平均データが記憶されていれば、その記憶部位については多々の形式が有る。In the shaded area average data 11fa in FIG. 6C, vertical averaged data above 11LfUf shaded area left averaged data corresponding to four corners, vertical averaged data above 11RfUf shaded area right averaged data, and shaded light of 11LfDf. Correlation part between the vertical averaged data at the lower part of the area left averaged data, the vertical averaged data at the lower part of the right averaged data of 11RfDf and the averaged data of the left part of the 11Lf lighted area corresponding to the left and right, and the photosensitive area data of 10a 11Rf is a correlation part between the average data of the right part of the light shielding area and the photosensitive area data of 10a, vertical average data of the upper central part of the 11 Uf light shielding area above and below, and vertical average of the lower central part of the light shielding area of 11Df. In one embodiment, the digitized data is stored such that the vertical and horizontal pixel coordinates correlate with the photosensitive area data of 10a. It is.
In the case of the configuration of FIG. 6C, if 11fa shading area average data correlating with the
図6(D)はフレームメモリへの記憶データに10の撮像素子の感光画素領域10による感光領域データ10aと、撮像素子の遮光画素領域11による遮光領域データ11aに加えて、撮像素子の遮光画素領域11からデータを平均化した11faの遮光領域平均データを記憶する形式を示している。この時、垂直と水平の画素座標が相関するように記憶される。
この遮光領域の平均化を行ったデータ記憶は、フレームメモリ40に記憶する時に、該当画像データの遮光領域の平均化を完了しておくことで、その後にフレームメモリに記憶されたデータと、現在撮影しているデータを比較する場合に、現在撮影しているデータの遮光領域を平均化すれば、フレームメモリ記憶データ側の平均化を同時に行う必要なく比較できる利点が有り、平均化回路の共通化や、回路重複の冗長性、動作電力の低減を図れる。FIG. 6D shows the data stored in the frame memory in addition to the light-
The data storage in which the shading area is averaged is performed by completing the averaging of the shading area of the corresponding image data when the data is stored in the
さらに平均前の元データである遮光領域データ11aも記憶しておくことで、平均前のデータについてと、平均後のデータについて、記憶データと現在データを比較する事が可能となり、周囲温度などの環境変化の確認に用いる事ができる。
図6(D)においては、遮光領域データ11aと、遮光領域平均データ11faに関して、全てのデータについて、垂直と水平の画素座標が10aの感光領域データと相関するように記憶される一実施例が示されている。
図6(D)の構成の場合、感光領域データ10aと相関する遮光領域データ11aと、遮光領域平均データ11faが記憶されていれば、その記憶部位については多々の形式が有る。Further, by storing the light-shielding
In FIG. 6D, an example in which the vertical and horizontal pixel coordinates are stored so as to correlate with the photosensitive area data of 10a for all the data regarding the light
In the case of the configuration of FIG. 6D, if the light
次に、図1と図7を用いて、本発明の一実施例である複数フレーム同一画素平均化の動作を説明する。
図7は本発明の一実施例である複数フレーム同一画素平均化の動作を説明するための図である。
40はフレームメモリを表している。左のフレームメモリ40は本発明の処理前、右のフレームメモリ40は本発明の処理後を示している。
各画像の撮影時には光学的な遮光状態がある状態とし、感光画素領域のデータも遮光された時の出力データがメモリに記憶されていることを示している。Next, with reference to FIGS. 1 and 7, the operation for averaging the same pixels in a plurality of frames according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of averaging the same pixels in a plurality of frames according to an embodiment of the present invention.
When each image is photographed, it is assumed that there is an optical light shielding state, and the output data when the data of the photosensitive pixel area is also shielded is stored in the memory.
10a1は1フレーム目の感光画素領域のデータであり、11a1は1フレーム目の遮光画素領域のデータである。10a2は2フレーム目の感光画素領域のデータであり、11a2は2フレーム目の遮光画素領域のデータである。10a3は3フレーム目の感光画素領域のデータであり、11a3は3フレーム目の遮光画素領域のデータである。10a4は4フレーム目の感光画素領域のデータであり、11a4は4フレーム目の遮光画素領域のデータである。10a5は5フレーム目の感光画素領域のデータであり、11a5は5フレーム目の遮光画素領域のデータである。10a6は6フレーム目の感光画素領域のデータであり、11a6は6フレーム目の遮光画素領域のデータである。10a7は7フレーム目の感光画素領域のデータであり、11a7は7フレーム目の遮光画素領域のデータである。10a8は8フレーム目の感光画素領域のデータであり、11a8は8フレーム目の遮光画素領域のデータである。 10a1 is data of the photosensitive pixel area of the first frame, and 11a1 is data of the light-shielded pixel area of the first frame. 10a2 is data of the photosensitive pixel area of the second frame, and 11a2 is data of the light-shielded pixel area of the second frame. 10a3 is data of the photosensitive pixel area of the third frame, and 11a3 is data of the light-shielded pixel area of the third frame. 10a4 is data of the photosensitive pixel area of the fourth frame, and 11a4 is data of the light-shielded pixel area of the fourth frame. 10a5 is the data of the photosensitive pixel area of the fifth frame, and 11a5 is the data of the light-shielded pixel area of the fifth frame. 10a6 is the data of the photosensitive pixel area of the sixth frame, and 11a6 is the data of the light-shielded pixel area of the sixth frame. 10a7 is data of the photosensitive pixel area of the seventh frame, and 11a7 is data of the light-shielded pixel area of the seventh frame. 10a8 is data of the photosensitive pixel area of the eighth frame, and 11a8 is data of the light-shielded pixel area of the eighth frame.
10a0は感光画素領域の単純平均データであり、11a0は遮光画素領域の単純平均データである。前出の1フレーム目から8フレーム目までの出力を画素毎に単純平均されたデータが記憶されることを示している。 10a0 is simple average data of the photosensitive pixel area, and 11a0 is simple average data of the light-shielded pixel area. This shows that data obtained by simply averaging the outputs from the first frame to the eighth frame for each pixel is stored.
10a1aは1フレーム目の感光画素領域における処理画素のデータである。
10a2aは2フレーム目の感光画素領域における処理画素のデータである。
10a3aは3フレーム目の感光画素領域における処理画素のデータであり、放射線や点滅画素欠陥により、急峻な雑音レベルが発生している事を示している。
10a4aは4フレーム目の感光画素領域における処理画素のデータである。
10a5aは5フレーム目の感光画素領域における処理画素のデータである。
10a6aは6フレーム目の感光画素領域における処理画素のデータである。
10a7aは7フレーム目の感光画素領域における処理画素のデータである。
10a8aは8フレーム目の感光画素領域における処理画素のデータである。
10a0aは感光画素領域の単純平均における処理画素のデータであり、平均化に10a3aの3フレーム目の感光画素領域における処理画素のデータから放射線や点滅画素欠陥による急峻な雑音レベルが含まれてしまった事を示している。Reference numeral 10a1a denotes processing pixel data in the photosensitive pixel area of the first frame.
Reference numeral 10a2a denotes processing pixel data in the photosensitive pixel area of the second frame.
10a3a is processing pixel data in the photosensitive pixel region of the third frame, and indicates that a steep noise level is generated due to radiation or a blinking pixel defect.
Reference numeral 10a4a denotes processing pixel data in the photosensitive pixel region of the fourth frame.
Reference numeral 10a5a denotes processing pixel data in the photosensitive pixel area of the fifth frame.
Reference numeral 10a6a denotes processing pixel data in the photosensitive pixel area of the sixth frame.
Reference numeral 10a7a denotes processing pixel data in the photosensitive pixel area of the seventh frame.
10a8a is data of the processing pixel in the photosensitive pixel area of the eighth frame.
10a0a is processing pixel data in the simple average of the photosensitive pixel area, and the averaging includes a steep noise level due to radiation or a blinking pixel defect from the processing pixel data in the photosensitive pixel area of the third frame of 10a3a. Shows things.
300は本発明の中心構成となる期待値差分判定平均化回路である。図2の本発明の一実施例に用いる期待値差分判定を用いた平均化回路のブロック構成図が用いられる部分である。
水平遮光領域の平均化においては画素データ入力30aに水平同一ラインの画素が順次入力されていた。本発明を複数フレーム同一画素平均化へ適用する場合は、画素データ入力30aに記憶された複数フレームの同一座標の画素データを入力として用いる。前出の処理画素のデータが順次入力される。
水平遮光領域の平均化においては参照値入力3aに前回の同一ラインの平均値を用いていた。本発明を複数フレーム同一画素平均化へ適用する場合は、参照値入力3aに複数フレームの同一座標の画素データを平均化した値を用いる。前出10a0aの感光画素領域の単純平均における処理画素のデータが入力される。この例では単純平均を用いているが、本発明の一実施例を用いた帰還を繰り返して精度を上げても良い。
In averaging the horizontal light shielding area, pixels on the same horizontal line are sequentially input to the
In averaging the horizontal light shielding area, the previous average value of the same line was used as the
10a0aaは単純平均における処理画素データのレベルである。縦方向に出力レベルを表現している。
10a1aaは1フレーム目における処理画素データのレベルである。縦方向の出力レベルを10a0aaと同一スケールで表現している。
10a2aaは2フレーム目における処理画素データのレベルである。縦方向の出力レベルを10a0aaと同一スケールで表現している。
10a3aaは3フレーム目における処理画素データのレベルである。縦方向の出力レベルを10a0aaと同一スケールで表現し、放射線や点滅画素欠陥により、急峻な雑音レベルが発生している事を示している。
10a4aaは4フレーム目における処理画素データのレベルである。縦方向の出力レベルを10a0aaと同一スケールで表現している。
10a5aaは5フレーム目における処理画素データのレベルである。縦方向の出力レベルを10a0aaと同一スケールで表現している。
10a6aaは6フレーム目における処理画素データのレベルである。縦方向の出力レベルを10a0aaと同一スケールで表現している。
10a7aaは7フレーム目における処理画素データのレベルである。縦方向の出力レベルを10a0aaと同一スケールで表現している。
10a8aaは8フレーム目における処理画素データのレベルである。縦方向の出力レベルを10a0aaと同一スケールで表現している。10a0aa is the level of the processed pixel data in the simple average. The output level is expressed in the vertical direction.
10a1aa is the level of the processed pixel data in the first frame. The output level in the vertical direction is expressed on the same scale as 10a0aa.
10a2aa is the level of the processed pixel data in the second frame. The output level in the vertical direction is expressed on the same scale as 10a0aa.
10a3aa is the level of the processed pixel data in the third frame. The vertical output level is expressed on the same scale as 10a0aa, indicating that a steep noise level is generated due to radiation or blinking pixel defects.
10a4aa is the level of the processed pixel data in the fourth frame. The output level in the vertical direction is expressed on the same scale as 10a0aa.
10a5aa is the level of the processed pixel data in the fifth frame. The output level in the vertical direction is expressed on the same scale as 10a0aa.
10a6aa is the level of the processed pixel data in the sixth frame. The output level in the vertical direction is expressed on the same scale as 10a0aa.
10a7aa is the level of the processed pixel data in the seventh frame. The output level in the vertical direction is expressed on the same scale as 10a0aa.
10a8aa is the level of the processed pixel data in the eighth frame. The output level in the vertical direction is expressed on the same scale as 10a0aa.
10bbは処理画素における差分絶対値のレベルである。横方向に各フレームの処理画素データと合わせて、縦方向の座標をずらした位置に表現している。放射線や点滅画素欠陥の影響の有る10a3aaに対応する場所が突出している。
10tは処理画素において選択される閾値である。この一実施例では全処理対象フレームの画素から3/4以上が含まれる閾値が選択されるため、前出の10a3aaに対応する突出したフレームに対応するデータが平均化から除外される。
10b0aaは本発明を用いた処理画素データのレベルである。放射線や点滅画素欠陥の影響の有るデータが除外され、有るべき平均値となっている。37aの極値除外平均化出力に10b0aaの本発明を用いた処理画素データのレベルが出力され、処理画素の座標データとしてフレームメモリに記憶される。
10b0は本発明の一実施例を用いた感光画素領域の平均データであり、11b0は本発明の一実施例を用いた遮光画素領域の平均データである。10a0の感光画素領域の単純平均データや、11a0の遮光画素領域の単純平均データに対して、放射線や点滅画素欠陥の影響が除外され、より良い精度で複数フレーム同一画素平均化が行えている。10bb is the level of the absolute difference value in the processing pixel. Along with the processing pixel data of each frame in the horizontal direction, the coordinates in the vertical direction are represented by shifted positions. A location corresponding to 10a3aa which is affected by radiation and blinking pixel defects protrudes.
10t is a threshold value selected in the processing pixel. In this embodiment, since a threshold value including 3/4 or more is selected from the pixels of all the processing target frames, the data corresponding to the protruding frame corresponding to the above 10a3aa is excluded from the averaging.
10b0aa is the level of the processed pixel data using the present invention. Data affected by radiation and blinking pixel defects are excluded, and the average value should be present. The processed pixel data level of 10b0aa using the present invention is output to the extreme value exclusion average output of 37a, and is stored in the frame memory as the coordinate data of the processed pixel.
10b0 is the average data of the photosensitive pixel region using one embodiment of the present invention, and 11b0 is the average data of the light-shielding pixel region using one embodiment of the present invention. The influence of radiation and blinking pixel defects is excluded from the simple average data of the light-sensitive pixel area 10a0 and the simple average data of the light-shielded pixel area 11a0, and the same pixel averaging of a plurality of frames can be performed with better accuracy.
次に、図1と図8を用いて、本発明の一実施例である補正値出力部の再平均化の動作を説明する。
図8は本発明の一実施例である補正値出力部の再平均化の動作を説明するための図である。
図2の期待値差分判定は、フレームメモリに記憶されているデータ領域を再平均化する場合に対しても有効である。
本一実施例では上述の期待値差分判定平均化回路300を用いて画素単位の平均化が完了していることを示しており、10b0は本発明の一実施例を用いた感光画素領域の平均データであり、11b0は本発明の一実施例を用いた遮光画素領域の平均データである。Next, the re-averaging operation of the correction value output unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a diagram for explaining the re-averaging operation of the correction value output unit according to the embodiment of the present invention.
The expected value difference determination of FIG. 2 is also effective for the case of re-averaging the data area stored in the frame memory.
In this embodiment, it is shown that the averaging in units of pixels is completed using the above-described expected value difference
14’は任意のラインにメモリ記憶された遮光画素のデータである。撮像素子からの画素の代わりに、30aの画素データ入力に順次入力される。14aa’は記憶された遮光画素のデータレベルであり、横軸は14’と位置を合わせ、縦軸に出力レベルを示している。この例では画素単位の平均化の後であるため放射線や点滅欠陥の影響は無い。14ac’は同期性の傷である。この同期性の傷の他、画素固有のノイズは画素単位の平均化では残っており、遮光画素領域の平均値を正確に求めるために記憶データからの再平均化を行う。
Reference numeral 14 'denotes light-shielded pixel data stored in a memory on an arbitrary line. Instead of pixels from the image sensor, they are sequentially input to the
3aの参照値入力は初回不定となるため、37aの初回出力は単純平均となる。14af’は単純平均出力のレベルである。同期性の傷などの除外すべきデータを含む平均である。このため1回以上は3aの参照値入力へ帰還して、37aの極値除外平均化出力が有効に働いたデータを生成する。この時、30aの画素データ入力は同じラインのデータを繰り返し用いれば良い。14bf”は本発明の一実施例を用いて遮光領域を再平均化したレベルである。この14bf”の再平均化レベルを、40のフレームメモリ上で同じラインに相関させて保存する。 Since the reference value input of 3a is undefined for the first time, the first output of 37a is a simple average. 14af 'is the level of the simple average output. An average that includes data that should be excluded, such as synchronous flaws. For this reason, at least once, the data is fed back to the reference value input of 3a, and data in which the extreme value exclusion average output of 37a works effectively is generated. At this time, the pixel data input of 30a may be repeated using data on the same line. 14bf ″ is a level obtained by re-averaging the light-shielded area by using one embodiment of the present invention. The re-averaged level of 14bf ″ is stored in the 40 frame memory in correlation with the same line.
11b0fは遮光領域再平均化データである。14bf”の再平均化レベルをライン毎に記憶していき生成されるものである。再平均化にて遮光領域の平均値を生成する手法を用いることで、本発明の一実施例の中心構成となる期待値差分判定平均化回路300を複数搭載せずに必要とする平均値を精度良く得ることができる。
11b0f is light-shielded area re-averaged data. 14bf ″ is stored and generated for each line. By using a method of generating an average value of the light shielding area by re-averaging, the central configuration of one embodiment of the present invention is used. The required average value can be obtained with high accuracy without mounting a plurality of expected value difference
次に、図1と図9を用いて、本発明の一実施例である補正値出力部の環境変化追従固定ノイズ除去の動作を説明する。
図9は本発明の一実施例である補正値出力部の環境変化追従固定ノイズ除去の動作を説明するための図である。
10cは撮影中の感光画素領域のデータであり、11cは撮影中の遮光画素領域のデータである。300の本発明の中心構成となる期待値差分判定平均化回路は、11cは撮影中の遮光画素領域のデータをライン毎の水平方向で平均化している。Next, with reference to FIG. 1 and FIG. 9, the operation for removing the environmental change tracking fixed noise of the correction value output unit according to the embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of removing the environmental change tracking fixed noise of the correction value output unit according to the embodiment of the present invention.
Reference numeral 10c denotes data of the photosensitive pixel area being shot, and reference numeral 11c denotes data of the light-shielded pixel area being shot. In the expected value difference
フレームメモリ40には、上述の実施例を用いて既に、10b0の遮光時での感光領域データと、11b0の遮光領域データ、11b0fの遮光領域再平均化データが記憶されている。これらデータは固定ノイズ除去のための補正信号のために用いる。
51は再平均データの読出し信号である。37aの極値除外平均化出力に対応するラインについて、11b0fの遮光領域再平均化データが読み出される。
52は5連の係数乗算回路である。現在の中心係数kに対して上下2つの係数を用いて、51の再平均データの読出し信号に乗算した値を生成する。例えばkに対してk±0.1の上下の係数として、k±0.2をさらに上下の係数として用いて、51の再平均データの読出し信号に乗算を行う。Using the above-described embodiment, the
Reference numeral 51 denotes a read signal for re-averaged data. For the line corresponding to the extreme value exclusion average output of 37a, the light-blocking area re-averaged data of 11b0f is read.
Reference numeral 52 denotes a 5-unit coefficient multiplication circuit. A value obtained by multiplying the read signal of 51 re-averaged data is generated using the upper and lower two coefficients with respect to the current center coefficient k. For example, 51 re-averaged data read signals are multiplied by using k ± 0.1 as upper and lower coefficients with respect to k and k ± 0.2 as further upper and lower coefficients.
53はライン相関の図である。37aの極値除外平均化出力の動作しているラインと、51の再平均データの読出し信号のラインと、52の5連の係数乗算回路の出力しているラインが同一であることを示すために記載している。
54は5連の差分絶対値生成回路である。37aの極値除外平均化出力と、52は5連の係数乗算回路による5つの各出力の差分絶対値を出力する。
55は最小値判定回路である。54の5連差分絶対値生成回路から差分絶対値が最少となる係数にフラグを立てる。
56は5連のシフトレジスタである。55の最小値判定回路が出力するフラグを各係数に対して一定分シフトレジスタに溜めておく。53 is a diagram of line correlation. In order to show that the operating line of the extreme value exclusion average output of 37a, the line of the read signal of 51 re-averaged data, and the line output of the 52 series of coefficient multiplier circuits are the same. It is described in.
57は係数補正回路である。56の5連シフトレジスタの各列のフラグの量を監視する。必要に応じて、4bのカメラ調整値設定出力で利用するシフトレジスタの範囲を設定し、4cのカメラタイミング出力で垂直同期や複数フレームに同期させて補正係数の切り替えを管理しても良い。kの列以外が出現頻度最大となった場合は、係数kの値をその最大となった列に置き換え、57aの係数出力に出力する。2つの列の出現頻度がほぼ等しい時は、係数kの値をその2つの平均値に置き換えて57aの係数出力に出力する。57aの係数出力をk以外に置き換えた場合には、57bのシフトレジスタクリア信号を出力し、56の5連シフトレジスタをクリアする。56の5連シフトレジスタに一定の数のフラグが溜まるまでは新しく設定した係数kを57aの係数出力に出力しておく。 Reference numeral 57 denotes a coefficient correction circuit. Monitor the amount of flags in each column of 56 five-shift registers. If necessary, the range of the shift register used in the camera adjustment value setting output of 4b may be set, and the correction coefficient switching may be managed by synchronizing with vertical synchronization or a plurality of frames with the camera timing output of 4c. When the frequency of occurrence other than the column of k becomes the maximum, the value of the coefficient k is replaced with the column having the maximum, and is output to the coefficient output of 57a. When the appearance frequencies of the two columns are substantially equal, the value of the coefficient k is replaced with the average value of the two and output to the coefficient output of 57a. When the coefficient output of 57a is replaced with other than k, a shift register clear signal of 57b is output, and 56 of the five-shift register is cleared. The newly set coefficient k is output to the coefficient output of 57a until a certain number of flags are accumulated in the 56 5-shift register.
58は係数乗算回路である。10b0の遮光時での感光領域データに係数kを乗算して補正用のデータを生成する。55の最小値判定回路にて撮影中の遮光領域平均と補正用の遮光領域平均の差が最少になる係数が算出され、57の係数補正回路にて差が最少になる係数へ変更されるため、記憶されているデータと現在撮影中のデータでの環境の差異が最少となる係数kが選択されている。この係数kを10b0の遮光時での感光領域データに乗算することで、撮影中の感光領域データに含まれる固定ノイズと等価な値を生成する。
59は固定ノイズ減算回路である。10cの撮影中の感光画素領域のデータから、補正用のデータを減算する。撮影中の感光領域データに含まれる固定ノイズと等価な値が減算されることで、環境変化に追従した固定ノイズ除去を行うことができる。58 is a coefficient multiplication circuit. Data for correction is generated by multiplying the photosensitive area data at the time of shading of 10b0 by the coefficient k. The coefficient for minimizing the difference between the light shielding area average during photographing and the light shielding area average for correction is calculated by the 55 minimum value determination circuit, and is changed to the coefficient by which the difference is minimized by the coefficient correction circuit 57. The coefficient k that minimizes the difference in environment between the stored data and the data currently being photographed is selected. By multiplying the coefficient k by the photosensitive area data at the time of shading of 10b0, a value equivalent to the fixed noise included in the photosensitive area data being photographed is generated.
本発明の上述の一実施例によれば、雑音低減のため、撮像素子のオプティカルブラック領域の画素から得られる画像信号を平均するにあたり、平均から除外すべき極値を除外しつつ、データの並べ替えを行わずに適切な閾値にシフトする動作を行うことで、環境追従する極値除外平均回路を小規模論理で実現できる。
さらに本発明の上述の一実施例による期待値すなわち現在迄の補正値と新しい補正元データとの差分を用いて差分の近い値から平均を取り新しい補正値を求める方式は、温度などの環境変動への追従ができる。According to the above-described embodiment of the present invention, in order to reduce noise, when averaging image signals obtained from pixels in the optical black region of the image sensor, data is arranged while excluding extreme values that should be excluded from the average. By performing an operation of shifting to an appropriate threshold value without performing replacement, an extreme value exclusion average circuit that follows the environment can be realized with small-scale logic.
Further, according to the above-described embodiment of the present invention, an expected value, that is, a method for obtaining a new correction value by taking an average from near-difference values using a difference between a correction value up to the present and new correction source data is used for environmental fluctuations such as temperature. Can follow.
以上本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された単板方式の撮像装置に限定されるものではなく、上記以外の複数板方式の撮像装置に広く適用することができることは言うまでもない。 Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the single-plate type imaging device described herein, and can be widely applied to other multiple-plate type imaging devices. Needless to say.
本発明は、ここに記載された単板方式の撮像装置に限定されるものではなく、上記以外の複数板方式の撮像装置に広く適用することができる。 The present invention is not limited to the single-plate type imaging device described here, and can be widely applied to a multi-plate type imaging device other than the above.
1:SENS部、2:減算部、3:補正値出力部、4:後段部、5:制御部、30:クリップ部、31:差分検出部、32:閾値判定部、33:加算部、34:閾値内画素データ出現回数判定部、35:設定部、36:選択部、37:正規化部、38:補正値保持メモリ部、39:補正値保持レジスタ部、40:フレームメモリ、300:期待値差分判定平均回路。 1: SENS unit, 2: subtraction unit, 3: correction value output unit, 4: subsequent stage unit, 5: control unit, 30: clip unit, 31: difference detection unit, 32: threshold value determination unit, 33: addition unit, 34 : In-threshold pixel data appearance number determination unit, 35: setting unit, 36: selection unit, 37: normalization unit, 38: correction value holding memory unit, 39: correction value holding register unit, 40: frame memory, 300: expectation Value difference judgment averaging circuit.
Claims (10)
前記補正値出力部は、前記撮像部の遮光画素領域から出力される画素毎の信号レベルを複数の閾値で判定して所定内の信号レベルの画素信号を選択し、該選択した画素信号を平均化し、該平均化した信号を補正値信号として出力し、
前記減算部は、前記撮像部の感光画素領域から出力される信号を前記補正値信号で減算することを特徴とする撮像装置。In an imaging device including an imaging unit, a correction value output unit, and a subtraction unit,
The correction value output unit determines a signal level for each pixel output from the light-shielded pixel region of the imaging unit based on a plurality of thresholds, selects a pixel signal having a predetermined signal level, and averages the selected pixel signals. And output the averaged signal as a correction value signal,
The subtracting unit subtracts a signal output from the photosensitive pixel area of the imaging unit by the correction value signal.
前記補正値信号を比較参照値として保持する補正値保持レジスタ部と、
平均化の開始と終了を制御する制御部と、
複数の閾値を保持する設定部と、
前記比較参照値と、新たな補正値信号の差分絶対値を算出する差分検出部と、
複数の閾値に対して前記差分絶対値の大きさが超えるか否かを判定する閾値検出判定部と、
前記閾値判定部の出力と画素信号を加算する加算部と、
複数の閾値に対して前記閾値判定にて閾値以内と判定された時にカウンタを繰り上げる閾値内画素データ出現回数判定部と、
前記閾値内画素データ出現回数判定部の出力値が定められた一定値を超える最少の値を選択し、かつ同じ閾値を用いた前記加算部の出力を選択する選択部と、
選択された前記加算部の出力を、選択された前記閾値内画素データ出現回数判定部の出力で、除算し利用した閾値による加算値を正規化して平均値とする正規化部と、
前記正規化部の出力を前記制御部がアドレス指定する領域毎に保持し、アドレス指定された値を出力できる補正値保持メモリ部と、
前記補正値保持メモリ部の出力を前記制御部の指定するタイミングにて、前記補正値保持レジスタ部が保持し、比較参照値および従属回路への平均化出力とする平均化回路構成を有することを特徴とする撮像装置。The imaging device according to claim 1,
A correction value holding register unit that holds the correction value signal as a comparison reference value;
A control unit that controls the start and end of averaging;
A setting unit that holds a plurality of threshold values;
A difference detection unit that calculates a difference absolute value of the comparison reference value and a new correction value signal;
A threshold detection determination unit that determines whether or not the magnitude of the difference absolute value exceeds a plurality of thresholds;
An adder for adding the output of the threshold determination unit and the pixel signal;
An in-threshold pixel data appearance frequency determination unit that increments a counter when it is determined that the threshold determination is within the threshold for a plurality of thresholds;
A selection unit that selects a minimum value that exceeds an output value of the pixel data appearance frequency determination unit within the threshold value, and that selects the output of the addition unit using the same threshold value; and
A normalization unit that normalizes an addition value based on a threshold value obtained by dividing and using the output of the selected addition unit, the output of the selected in-threshold pixel data appearance number determination unit, and an average value;
A correction value holding memory unit capable of holding the output of the normalization unit for each area addressed by the control unit, and outputting an addressed value;
The correction value holding memory unit holds the output of the correction value holding memory unit at a timing designated by the control unit, and has an averaging circuit configuration that is an averaged output to the comparison reference value and the subordinate circuit. An imaging device that is characterized.
前記加算部の出力と前記閾値内画素データ出現回数判定部の出力を選択する選択部は、閾値の応じて切り替えることを特徴とする撮像装置。In the imaging device according to claim 1 and claim 2,
The image pickup apparatus, wherein the selection unit that selects the output of the addition unit and the output of the in-threshold pixel data appearance frequency determination unit is switched according to a threshold value.
前記補正値出力部は、前記撮像部の遮光画素領域から出力される水平ラインの画素毎の信号レベルを複数の閾値で判定して所定内の信号レベルの画素信号を選択し、該選択した画素信号を平均化し、該平均化した信号を補正値信号として出力することを特徴とする撮像装置。In the imaging device according to claim 1,
The correction value output unit determines a signal level for each pixel of a horizontal line output from the light-shielded pixel region of the imaging unit with a plurality of thresholds, selects a pixel signal having a predetermined signal level, and selects the selected pixel An imaging apparatus characterized by averaging signals and outputting the averaged signal as a correction value signal.
前記補正値出力部は、さらに補正値保持メモリ部を有し、
前記補正値保持メモリ部は、前記補正値信号と、前記撮像部の遮光画素領域から出力される画素毎の信号レベルを記憶することを特徴とする撮像装置。In the imaging device according to claim 1,
The correction value output unit further includes a correction value holding memory unit,
The image pickup apparatus, wherein the correction value holding memory unit stores the correction value signal and a signal level for each pixel output from a light-shielded pixel region of the image pickup unit.
フレームメモリを複数有し、
前記複数フレームメモリを用いて前記画素信号のフレーム平均化回路を構成することを特徴とする撮像装置。In the imaging device according to claim 1,
Have multiple frame memories,
An image pickup apparatus comprising a frame averaging circuit for the pixel signals using the plurality of frame memories.
前記補正値出力部は、前記補正値信号を出力後、再度、前記撮像部の遮光画素領域から出力される画素毎の信号レベルを複数の閾値で判定して所定内の信号レベルの画素信号を選択し、該選択した画素信号を平均化し、該平均化した信号を補正値信号として出力することを特徴とする撮像装置。In the imaging device according to claim 1, claim 2, and claim 6,
After the correction value signal is output, the correction value output unit again determines a signal level for each pixel output from the light-shielded pixel region of the imaging unit using a plurality of threshold values, and outputs a pixel signal having a predetermined signal level. An imaging apparatus comprising: selecting, averaging the selected pixel signals, and outputting the averaged signal as a correction value signal.
前記フレームメモリに記憶してある情報に所定の係数を乗算して補正値信号を生成することを特徴とする撮像装置。The imaging apparatus according to claim 7,
An image pickup apparatus, wherein a correction value signal is generated by multiplying information stored in the frame memory by a predetermined coefficient.
さらにクリップ部を有し、
前記クリップ部は、前記撮像部の遮光画素領域から出力される信号を所定値で抑圧することを特徴とする撮像装置。In the imaging device according to claim 1,
Furthermore, it has a clip part,
The image pickup apparatus, wherein the clip unit suppresses a signal output from a light-shielded pixel region of the image pickup unit with a predetermined value.
前記閾値内画素データ出現回数判定部の出力値が所定値を超える最少の値を示すものを選択し、かつ同じ閾値を用いた前記加算部を選択する選択部から、選択された閾値の情報を出力する系統と、
複数の閾値に対して前記差分絶対値の大きさが超えるか否かを検出する閾値判定部にて、複数の閾値が出力する閾値判定結果の数より多く、閾値判定結果へ出力すべき閾値の情報を入力する系統を持つことを特徴とした撮像装置。The imaging device according to claim 2,
Information on the selected threshold value is selected from the selection unit that selects the addition unit that uses the same threshold value and selects the output value of the in-threshold pixel data appearance number determination unit indicating the minimum value that exceeds a predetermined value. System to output,
In the threshold determination unit that detects whether or not the magnitude of the difference absolute value exceeds a plurality of thresholds, a threshold value to be output to the threshold determination result is greater than the number of threshold determination results output by the plurality of thresholds An imaging apparatus characterized by having a system for inputting information.
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