KR100793920B1 - 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR100793920B1
KR100793920B1 KR1020060117653A KR20060117653A KR100793920B1 KR 100793920 B1 KR100793920 B1 KR 100793920B1 KR 1020060117653 A KR1020060117653 A KR 1020060117653A KR 20060117653 A KR20060117653 A KR 20060117653A KR 100793920 B1 KR100793920 B1 KR 100793920B1
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박상현
강봉순
송진근
최원태
김태응
곽부동
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 이미지 센서의 불량 화소 검출에 관한 것으로, 이미지 센서의 출력에 대한 1차 라인 검출을 수행하여 1차 라인 검출 출력을 내보내는 1차 라인 검출부; 및 상기 1차 라인 검출부에서 출력된 라인 검출 출력을 입력받아 2차 5x5 창 검출을 수행하여 최종 출력을 내보내는 2차 5x5 창 검출부;를 포함한 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
불량 화소(Dead pixel), 화이트 픽셀(White pixel), 블랙 픽셀(Black pixel), 임계값(threshold), 이미지 센서(image sensor)

Description

실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치 및 그 방법{Apparatus and method for real time defective pixel detection and correction}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치의 블록구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법을 보인 순서도.
도 3은 도 1에서 1차 라인 검출부의 상세블록도.
도 4는 도 3에서 1차 화소 저장부에 대한 대략적인 개념도.
도 5는 도 3에서 1차 대표값 선정부에 대한 대략적인 개념도.
도 6은 도 3에서 1차 저주파 영역 판별부에 대한 대략적인 개념도.
도 7은 도 3에서 불량 화소 검출부에 대한 대략적인 개념도.
도 8은 도 1에서 1차 라인 검출부의 출력 화소값을 화이트 픽셀 영역과 블랙 픽셀 영역에 대해 보정하는 값들을 나타낸 표.
도 9는 도 1에서 2차 5x5 창 검출부의 상세블록도.
도 10a는 도 9의 2차 대표값 선정부에서 기준 픽셀이 그린 픽셀일 때의 비교 그룹에 대한 개념도.
도 10b는 도 9의 2차 대표값 선정부에서 기준 픽셀이 그린 픽셀이 아닐 때의 비교 그룹에 대한 개념도.
도 11a는 도 9의 2차 저주파 영역 판별부에서 수직 저주파 영역일 때의 비교 그룹에 대한 개념도.
도 11b는 도 9의 2차 저주파 영역 판별부에서 대각 저주파 영역일 때의 비교 그룹에 대한 개념도.
도 12는 도 9의 2차 고주파 영역 판별부에서 고주파 영역일 때의 비교 그룹에 대한 개념도.
도 13은 도 1 및 도 2의 1차 라인 검출 수행시 불량 화소 검출 및 보정 방법에 대한 과정을 나타낸 순서도.
도 14는 도 2 및 도 9에서 2차 5x5 창 검출 수행시 수직 저주파 영역일 때의 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법에 대한 과정을 나타낸 순서도.
도 15는 도 2 및 도 9에서 2차 5x5 창 검출 수행시 대각 저주파 영역일 때의 불량 화소 검출 및 보정 방법에 대한 과정을 나타낸 순서도.
도 16은 도 2 및 도 9에서 2차 5x5 창 검출 수행시 고주파 영역일 때의 불량 화소 검출 및 보정 방법에 대한 과정을 나타낸 순서도.
도 17은 도 2 및 도 9에서 2차 5x5창 검출 수행시 최종 출력 화소값을 각 영역별 화이트 픽셀 영역과 블랙 픽셀 영역에 대해 보정하는 값들을 나타낸 표.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 1차 라인 검출부 101 : 1차 화소 저장부
102 : 1차 대표값 선정부 103 : 1차 저주파 영역 판별부
104 : 불량 화소 검출부 105 : 1차 선택부
600 : 2차 5x5 창 검출부 601 : 2차 화소 저장부
602 : 2차 대표값 선정부 603 : 2차 저주파 영역 판별부
604 : 2차 고주파 영역 판별부 605 : 2차 선택부
901 : 1차 라인 검출에서의 저주파 영역 판별
902 : 1차 라인 검출에서의 화이트 픽셀 조건
903 : 1차 라인 검출에서의 블랙 픽셀 조건
904 : 2차 5x5 창 검출에서의 대표값 선정
905 : 2차 5x5 창 검출에서의 수직 저주파 영역
906 : 2차 5x5 창 검출에서의 대각 저주파 영역
907 : 2차 5x5 창 검출에서의 고주파 영역
본 발명은 이미지 센서의 불량 화소 검출에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불량 화소 검출 기준이 되는 픽셀을 2가지 종류(white pixel, black pixel)로 분류하여 1차 라인 검출과 2차 5x5 창 검출을 순차적으로 수행하여 불량 화소의 위치를 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory, 전기적 삭제 가능 프로그램 가능 판독 기억 장치)과 같은 메모리에 직접 저장할 필요 없이 검출과 동시에 보정이 이루어지게 하여 생산 단가를 감소시킬 수 있는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이미지 센서란 반도체가 빛에 반응하는 성질을 이용하여 여러 개의 화소로 2차원의 구조로 만들어. 각 화소로 들어오는 빛의 밝기를 전기 신호로 변환시키는 장치를 말한다. 이러한 전기 신호를 측정하면 각 픽셀에 유입되는 빛의 양을 이용하여 화소 단위의 이미지를 구성 할 수 있다.
그리고 이미지 센서는 복잡한 제조 과정 중에 여러 가지 이유로 이미지 센서의 화소 중 정상적으로 동작하지 못하는 불량 화소가 발생하게 된다.
이때 발생하는 불량 화소에는 두 가지 종류로 나누어진다.
즉, 주변 픽셀보다 기준 픽셀이 현저하게 밝게 나타나는 픽셀을 화이트 픽셀(white pixel)이라 하고, 주변 픽셀보다 기준 픽셀이 현저하게 어둡게 나오는 픽셀을 블랙 픽셀(black pixel)이라고 한다.
이와 같은 불량 화소의 어드레스에 대해 EEPROM과 같은 메모리에 별도로 기록하여 기록된 어드레스에 해당하는 불량 화소의 데이터들을 보상해 줌으로써 정상적인 픽셀과 동일하게 사용한다.
그러나 이와 같은 종래 방식을 사용할 경우에는 기존의 이미지 센서 제작 공정 이외에 EEPROM을 제작하기 위한 공정이 추가 되어야 하기 때문에 제조 단가가 상승하는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해 이미지 센서와 결합된 불량 화소 보정 장치들이 제시된 바 있다.
그러나 종래의 불량 화소 보정 장치들은 연속된 불량 화소에 대해서는 검출하지 못하거나 또는 정상 화소임에도 불구하고 불량 화소로 분류하여 영상이 훼손되는 경우가 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 불량 화소의 검출 후 보정 과정에서 보정값이 주변 영상과 어울리지 않는 값을 가지는 경우가 있는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 불량 화소 검출 기준이 되는 픽셀을 2가지 종류(white pixel, black pixel)로 분류하여 1차 라인 검출과 2차 5x5 창 검출을 순차적으로 수행하여 불량 화소의 위치를 EEPROM과 같은 메모리에 직접 저장할 필요 없이 검출과 동시에 보정이 이루어지게 하여 생산 단가를 감소시킬 수 있는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치는, 이미지 센서의 출력에 대한 1차 라인 검출을 수행하여 1차 라인 검출 출력을 내보내는 1차 라인 검출부; 및 상기 1차 라인 검출부에서 출력된 라인 검출 출 력을 입력받아 2차 5x5 창 검출을 수행하여 최종 출력을 내보내는 2차 5x5 창 검출부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 1차 라인 검출부는, 입력되는 9개의 화소값에 대해 비교 그룹을 선정하여 5번째에 해당하는 픽셀을 중심 픽셀로 하여 불량 화소 판별을 수행하고, 불량 화소 판별 수행시 비교 그룹에서 저주파 영역인지를 판별하기 위해 중심 픽셀 주위의 픽셀들을 비교하여 판단하며, 저주파 영역으로 인식 되면 같은 색상의 픽셀들에서 보정값을 선정하고, 중심 픽셀이 화이트픽셀 인지 블랙 픽셀 인지를 판정하며, 두 가지 조건 중 하나를 만족하게 되면 조건에 맞는 대체 값으로 보정하는 것을 특징으로 한다.
상기 1차 라인 검출부는, 이미지 센서를 통해 들어온 화소값들은 저장하는 1차 화소 저장부; 상기 1차 화소 저장부에 저장된 화소값들을 이용하여 화이트 픽셀과 블랙 픽셀에 대한 보정값들을 정하는 1차 대표값 선정부; 상기 1차 화소 저장부의 픽셀 값들과 상기 1차 대표값 선정부의 보정값들을 이용하여 저주파 영역을 판단하는 1차 저주파 영역 판별부; 상기 1차 저주파 영역 판별부에서 저주파 영역으로 판단이 되면 검출 대상 픽셀이 화이트 픽셀 영역에 있는지 블랙 픽셀 영역에 있는 지를 판단하는 불량 화소 검출부; 및 상기 1차 화소 저장부에서 검출 대상 픽셀이 화이트 픽셀 영역에 있으면 상기 1차 대표값 선정부에서 화이트 픽셀 보정값으로 대체 하도록 하고, 블랙 픽셀 영역에 있으면 블랙 픽셀 보정값으로 대체 하도록 하여 선택된 값을 라인 검출 출력으로 출력하는 1차 선택부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 1차 저주파 영역 판별부는, 이종 픽셀들을 이용하여 구한 값들과 저주파 영역에 해당하는 임계값을 사용해서 저주파 영역을 판별하여 저주파 영역 판별 신호로 조건을 만족하면 "true" 신호를 보내고, 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내 저주파 영역을 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 불량 화소 검출부는, 동종 픽셀을 이용하여 화이트 보정값과 블랙 픽셀 보정값을 구한 후, 이종 픽셀을 이용해서 이종 픽셀의 최대값과 최소값을 구한 후, 불량 화소를 결정하는 임계값과 기준 픽셀과 비교하여 불량 화소를 판별하고, 기준 픽셀이 화이트 픽셀이면 화이트 픽셀 감지 신호를 "true" 신호로 보내고, 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내는 것을 특징으로 한다.
상기 불량 화소 검출부는, 동종 픽셀을 이용하여 화이트 보정값과 블랙 픽셀 보정값을 구한 후, 이종 픽셀을 이용해서 이종 픽셀의 최대값과 최소값을 구한 후, 불량 화소를 결정하는 임계값과 기준 픽셀과 비교하여 불량 화소를 판별하고, 기준 픽셀이 블랙 픽셀이면 블랙 픽셀 감지 신호를 "true" 신호로 보내고, 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내는 것을 특징으로 한다.
상기 2차 5x5 창 검출부는, 상기 1차 라인 검출부의 출력 값을 라인 메모리를 사용하여 기준 픽셀을 중심으로 25개의 픽셀을 비교 그룹으로 선정하고, 비교 그룹 내의 픽셀들을 비교하여 저주파영역 인지를 판단하며, 저주파영역 중에서 방향성에 따라 수직 방향으로 저주파영역 인지 수평 방향으로 저주파영역 인지를 구분하여 각각에 따라 다른 보정값으로 대체 하고, 고주파 영역에 대해서 불량 화소가 검출되면 검출된 불량 화소를 기준 픽셀 주위의 8개의 픽셀 값의 평균값으로 대 체하는 것을 특징으로 한다.
상기 2차 5x5 창 검출부는, 상기 1차 라인 검출부의 출력을 입력으로 하여 픽셀값을 저장하는 2차 화소 저장부; 상기 2차 화소 저장부에 입력된 화소값들에서 저주파 영역에서의 불량 화소 보정값과 고주파 영역에서의 불량 화소 보정값을 구하는 2차 대표값 선정부; 상기 2차 대표값 선정부에서 구해진 불량 화소 보정값들을 임계값으로 사용하여 기준 픽셀과 비교 연산을 통해 저주파 영역에서의 불량 화소를 판별하는 2차 저주파 영역 판별부; 상기 2차 대표값 선정부에서 구해진 불량 화소 보정값들을 임계값으로 사용하여 기준 픽셀과 비교 연산을 통해 고주파 영역에서의 불량 화소를 판별하는 2차 고주파 영역 판별부; 및 상기 2차 저주파 영역 판별부와 상기 2차 고주파 영역 판별부에서 판단된 신호를 전달받아 최종 출력 화소값을 선정해서 출력으로 보내는 2차 선택부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 2차 화소 저장부는, 기준 픽셀이 그린일 경우와 그린이 아닐 경우를 구분하여 비교 그룹을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 2차 대표값 선정부는, 기준 픽셀이 그린일 때와 그린이 아닐 때를 구분하여 검출 영역에서의 임계값을 정해 영역 판단에 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 2차 저주파 영역 판별부는, 수직 방향의 비교 그룹을 사용하여 수직 저주파 영역에서의 임계값을 구한 후 대각 방향에서 비교 그룹을 사용하여 대각 저주파 영역에서의 임계값을 구하고, 저주파 영역에서의 임계값을 사용하여 수직 방향 저주파 영역이면 "true" 신호를 보내고 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내며, 좌 대각 방향 저주파 영역이면 "true" 신호를 보내고 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내며, 우대각 방향 저주파 영역이면 "true" 신호를 보내고 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내는 것을 특징으로 한다.
상기 2차 고주파 영역 판별부는, 보정값 선정시 고주파 영역 비교 그룹을 사용하여 인접 픽셀들의 평균값을 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 2차 선택부는, 불량 화소 검출 임계값을 사용하여 각 영역에 대한 불량 화소를 선택하여 보정하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법은, a) 이미지 센서의 출력에 대한 1차 라인 검출을 수행하여 1차 라인 검출 출력을 내보내는 단계; 및 b) 상기 a 단계에서 라인 검출 출력을 입력받아 2차 5x5 창 검출을 수행하여 최종 출력을 내보내는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 a 단계는, 입력되는 9개의 화소값에 대해 비교 그룹을 선정하여 5번째에 해당하는 픽셀을 중심 픽셀로 하여 불량 화소 판별을 수행하고, 불량 화소 판별 수행시 비교 그룹에서 저주파 영역인지를 판별하기 위해 중심 픽셀 주위의 픽셀들을 비교하여 판단하며, 저주파 영역으로 인식 되면 같은 색상의 픽셀들에서 보정값을 선정하고, 중심 픽셀이 화이트픽셀 인지 블랙 픽셀 인지를 판정하며, 두 가지 조건 중 하나를 만족하게 되면 조건에 맞는 대체 값으로 보정하는 것을 특징으로 한다.
상기 a 단계는, a-1) 이미지 센서를 통해 들어온 화소값들은 저장하는 단계; a-2) 상기 a-1 단계에서 저장된 화소값들을 이용하여 화이트 픽셀과 블랙 픽셀에 대한 보정값들을 정하는 단계; a-3) 상기 a-1 단계의 픽셀 값들과 상기 a-2 단계의 보정값들을 이용하여 저주파 영역을 판단하는 단계; a-4) 상기 a-2 단계에서 저주파 영역으로 판단이 되면 검출 대상 픽셀이 화이트 픽셀 영역에 있는지 블랙 픽셀 영역에 있는 지를 판단하는 단계; 및 a-5) 상기 a-1 단계에서 검출 대상 픽셀이 화이트 픽셀 영역에 있으면 상기 a-2 단계에서 화이트 픽셀 보정값으로 대체 하도록 하고, 블랙 픽셀 영역에 있으면 블랙 픽셀 보정값으로 대체 하도록 하여 선택된 값을 라인 검출 출력으로 출력하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 a-3 단계는, 이종 픽셀들을 이용하여 구한 값들과 저주파 영역에 해당하는 임계값을 사용해서 저주파 영역을 판별하여 저주파 영역 판별 신호로 조건을 만족하면 "true" 신호를 보내고, 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내 저주파 영역을 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 a-4 단계는, 동종 픽셀을 이용하여 화이트 보정값과 블랙 픽셀 보정값을 구한 후, 이종 픽셀을 이용해서 이종 픽셀의 최대값과 최소값을 구한 후, 불량 화소를 결정하는 임계값과 기준 픽셀과 비교하여 불량 화소를 판별하고, 기준 픽셀이 화이트 픽셀이면 화이트 픽셀 감지 신호를 "true" 신호로 보내고, 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내는 것을 특징으로 한다.
상기 a-4 단계는, 동종 픽셀을 이용하여 화이트 보정값과 블랙 픽셀 보정값을 구한 후, 이종 픽셀을 이용해서 이종 픽셀의 최대값과 최소값을 구한 후, 불량 화소를 결정하는 임계값과 기준 픽셀과 비교하여 불량 화소를 판별하고, 기준 픽셀 이 블랙 픽셀이면 블랙 픽셀 감지 신호를 "true" 신호로 보내고, 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내는 것을 특징으로 한다.
상기 b 단계는, 상기 a 단계의 출력 값을 라인 메모리를 사용하여 기준 픽셀을 중심으로 25개의 픽셀을 비교 그룹으로 선정하고, 비교 그룹 내의 픽셀들을 비교하여 저주파영역 인지를 판단하며, 저주파영역 중에서 방향성에 따라 수직 방향으로 저주파영역 인지 수평 방향으로 저주파영역 인지를 구분하여 각각에 따라 다른 보정값으로 대체 하고, 고주파 영역에 대해서 불량 화소가 검출되면 검출된 불량 화소를 기준 픽셀 주위의 8개의 픽셀 값의 평균값으로 대체하는 것을 특징으로 한다.
상기 b 단계는, b-1) 상기 a 단계의 출력을 입력으로 하여 픽셀값을 저장하는 단계; b-2) 상기 b-1 단계에 입력된 화소값들에서 저주파 영역에서의 불량 화소 보정값과 고주파 영역에서의 불량 화소 보정값을 구하는 단계; b-3) 상기 b-2 단계에서 구해진 불량 화소 보정값들을 임계값으로 사용하여 기준 픽셀과 비교 연산을 통해 저주파 영역에서의 불량 화소를 판별하는 단계; b-4) 상기 b-2 단계에서 구해진 불량 화소 보정값들을 임계값으로 사용하여 기준 픽셀과 비교 연산을 통해 고주파 영역에서의 불량 화소를 판별하는 단계; 및 b-5) 상기 b-2 단계와 상기 b-3 단계에서 판단된 신호를 전달받아 최종 출력 화소값을 선정해서 출력으로 보내는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 b-1 단계는, 기준 픽셀이 그린일 경우와 그린이 아닐 경우를 구분하여 비교 그룹을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 b-2 단계는, 기준 픽셀이 그린일 때와 그린이 아닐 때를 구분하여 검출 영역에서의 임계값을 정해 영역 판단에 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 b-3 단계는, 수직 방향의 비교 그룹을 사용하여 수직 저주파 영역에서의 임계값을 구한 후 대각 방향에서 비교 그룹을 사용하여 대각 저주파 영역에서의 임계값을 구하고, 저주파 영역에서의 임계값을 사용하여 수직 방향 저주파 영역이면 "true" 신호를 보내고 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내며, 좌대각 방향 저주파 영역이면 "true" 신호를 보내고 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내며, 우대각 방향 저주파 영역이면 "true" 신호를 보내고 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내는 것을 특징으로 한다.
상기 b-4 단계는, 보정값 선정시 고주파 영역 비교 그룹을 사용하여 인접 픽셀들의 평균값을 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 b-5 단계는, 불량 화소 검출 임계값을 사용하여 각 영역에 대한 불량 화소를 선택하여 보정하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
그럼, 이하 관련도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치 및 그 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치 및 그 방법은, 불량 화소 검출 기준이 되는 픽셀을 2가지 종류(white pixel, black pixel)로 분류하여 1차 라인 검출과 2차 5x5 창 검출을 순차적으로 수행하여 불량 화소의 위치를 EEPROM과 같은 메모리에 직접 저장할 필요 없이 검출과 동시에 보정이 이루어지게 하여 생산 단가를 감소시키고자 한 것이다.
그래서 본 발명에서는 종래의 문제점을 해결하기 위해 1차 처리 과정에서는 라인 메모리를 사용하지 않고 입력되는 9개의 화소값에 대해 비교 그룹을 선정하여 5번째에 해당하는 픽셀을 중심 픽셀로 하여 불량 화소 판별 과정이 진행 된다. 불량 화소 판별 과정에서는 우선 비교 그룹에서 저주파 영역인지를 판별하기 위해 중심 픽셀 주위의 픽셀들을 비교하여 판단한다. 저주파 영역으로 인식 되면, 같은 색상의 픽셀들에서 보정값을 선정한다. 그 후 중심 픽셀이 화이트픽셀(white pixel) 인지, 블랙 픽셀(black pixel) 인지를 판정하게 된다. 두 가지 조건 중 하나를 만족하게 되면, 조건에 맞는 대체 값으로 보정한다. 2차 보정 과정에서는 1차 보정 과정의 출력 값을 라인 메모리를 사용하여 기준 픽셀을 중심으로 25개의 픽셀을 비교 그룹으로 선정한다. 비교 그룹 내의 픽셀들을 비교하여 저주파영역 인지를 판단한다. 그리고 저주파영역 중에서 방향성에 따라 수직 방향으로 저주파영역 인지, 수평 방향으로 저주파영역 인지를 구분하여 각각에 따라 다른 보정값으로 대체 한 다. 그 이외의 영역인 고주파 영역에 대해서도 불량 화소가 검출되면 검출된 불량 화소를 기준 픽셀 주위의 8개의 픽셀 값의 평균값으로 대체한다.
이러한 본 발명의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치의 블록구성도이다.
이는 1차 라인 검출부(100)와 2차 5x5 창 검출부(600)로 구성할 수 있다.
그래서 1차 라인 검출부(100)는 이미지 센서의 출력에 대한 1차 라인 검출을 수행하여 1차 라인 검출 출력을 내보낸다. 이를 위해 먼저 9개의 픽셀을 레지스터에 저장하여 비교 그룹으로 사용한다. 그리고 기준 픽셀의 동종 픽셀을 이용한 불량 화소 보정값을 선정한다. 또한, 기준 픽셀의 이종 픽셀을 이용한 저주파 영역을 구분한다. 그리고 기준픽셀을 이종 픽셀의 최대값 및 최소값과 동종 픽셀의 불량 화소 보정값을 이용하여 화이트 픽셀 영역과 블랙 픽셀 영역을 구분하게 된다.
또한, 2차 5x5 창 검출부(600)는 1차 라인 검출부(100)에서 출력된 라인 검출 출력을 입력받아 2차 5x5 창 검출을 수행하여 최종 출력을 내보내게 된다. 이를 위해 2차 5x5 창 검출부(600)는 라인 메모리를 사용하여 25개의 픽셀을 비교 그룹으로 선정한다. 그리고 저주파 영역을 세 부분(수직 방향, 좌대각 방향, 우대각 방향)으로 나누어 화이트 픽셀 영역과 블랙 픽셀 영역에 따라 구분한다. 그런 다음 고주파 영역에 해당하는 임계값, 동종 픽셀의 최대값과 이종 픽셀의 최소값을 이용하여 고주파 영역을 판별한다. 그리고 저주파 영역과 고주파 영역에서의 불량 화소 들의 특성에 따라 적용하는 보정값을 선택하여 최종 출력을 내보내게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법을 보인 순서도이다.
그래서 먼저 이미지 센서의 출력으로부터 9개의 픽셀을 1차 화소 저장부(101)의 레지스터에 저장하여 비교 그룹으로 사용한다(S11).
그리고 1차 대표값 선정부(102)에서는 기준 픽셀의 동종 픽셀을 이용한 불량 화소 보정값을 선정한다(S12).
또한, 1차 저주파 영역 판별부(103)는 기준 픽셀의 이종 픽셀을 이용하여 저주파 영역을 구분한다(S13).
또한, 불량 화소 검출부(104)에서는 기준픽셀을 이종 픽셀의 최대값 및 최소값과 동종 픽셀의 불량 화소 보정값을 이용하여 화이트 픽셀 영역과 블랙 픽셀 영역을 구분하게 된다(S14).
이렇게 구분된 픽셀 영역에 대해 1차 선택부(105)에서는 보정값을 선택하여 라인 검출 출력을 내보낸다(S15).
또한, 2차 5x5 창 검출부(600)의 2차 화소 저장부(601)는 1차 라인 검출부(100)에서 출력된 라인 검출 출력을 입력받아 라인 메모리를 사용하여 25개의 픽셀을 비교 그룹으로 선정한다(S61).
그리고 2차 대표값 선정부(602)에서는 2차 대표값을 선정한다(S62).
또한, 2차 저주파 영역 판별부(603)는 저주파 영역을 세 부분(수직 방향, 좌대각 방향, 우대각 방향)으로 나누어 화이트 픽셀 영역과 블랙 픽셀 영역에 따라 구분한다(S63).
그런 다음 2차 고주파 영역 판별부(604)는 고주파 영역에 해당하는 임계값, 동종 픽셀의 최대값과 이종 픽셀의 최소값을 이용하여 고주파 영역을 판별한다(S64).
그리고 2차 선택부(605)는 고주파 영역과 고주파 영역에서의 불량 화소들의 특성에 따라 적용하는 보정값을 선택하여 최종 출력을 내보내게 된다(S65).
도 3은 도 1에서 1차 라인 검출부의 상세블록도이다.
그래서 이미지 센서를 통해 들어온 화소값들은 1차 화소 저장부(101)에 저장된다. 1차 화소 저장부(101)에 저장된 화소값들을 이용하여 1차 대표값 선정부(102)에서 화이트 픽셀과 블랙 픽셀에 대한 보정값들을 정하게 된다. 1차 저주파 영역 판별부(103)에서는 1차 화소 저장부(101)의 픽셀 값들과 1차 대표값 선정부(102)의 보정값들을 이용하여 저주파 영역을 판단하게 된다. 1차 저주파 영역 판별부(103)에서 저주파 영역으로 판단이 되면 불량 화소 검출부(104)에서 검출 대상 픽셀이 화이트 픽셀 영역에 있는지 블랙 픽셀 영역에 있는 지를 판단하게 된다. 1차 선택부(105)에서는 검출 대상 픽셀이 화이트 픽셀 영역에 있으면 1차 대표값 선정부(102)에서 화이트 픽셀 보정값으로 대체 하고, 블랙 픽셀 영역에 있으면 블랙 픽셀 보정값으로 대체한다.
도 4는 도 3에서 1차 화소 저장부에 대한 대략적인 개념도이다. 이러한 도 4는 화소 저장부에서 이미지 센서 출력에 들어오는 화소값을 순차적으로 레지스터에 저장하는 것을 나타낸 도면이다.
그래서 1차 화소 저장부(101)는 이미지 센서로 입력되는 RGB 신호를 도 4의 예와 같이 홀수 열을 RGRGRG... 짝수 열은 GBGBGBGB... 의 순서로 입력 될 수 있다. 도 4를 참조하면, 검출 대상 픽셀인 G(205) 픽셀을 기준으로 먼저 입력된 화소값(206 ~ 209)과 이후 입력된 화소값(201 ~ 204)으로 구성되어 있다. G(205) 픽셀을 중심으로 좌우 4개의 픽셀값(201 ~ 204, 206 ~ 209)을 레지스터에 저장하여 비교그룹으로 선정한다.
도 5는 도 3에서 1차 대표값 선정부에 대한 대략적인 개념도이다. 이러한 도 5는 화이트 픽셀 영역 및 블랙 픽셀 판별시 임계값으로 이용되며, 불량 화소를 보정시 대체할 대표값을 선정하는 과정을 나타낸 도면이다.
그래서 1차 대표값 선정부(102)는 1차 화소 저장부(101)에서 레지스터에 저장된 화소값들(310)을 비교 하여 저주파 영역 판별에 사용할 화이트 픽셀 보정값과 블랙 픽셀 보정값을 선정한다.
MAX1 = MAX(G2, G4)
MIN1 = MIN(G2, G4)
MAX2 = MAX(G1, G5)
MIN2 = MIN(G1, G5)
수학식 1과 수학식 2는 기준 픽셀과 동종 픽셀에 해당하는 픽셀들(G1, G2, G4, G5)을 서로 비교 하여 MAX1(301), MIN(304), MAX2(302) 와 MIN(305)를 레지스터에 저장하게 된다.
S_MAX = MIN(MAX1, MAX2)
S_MIN = MAX(MIN1, MIN2)
수학식 3은 레지스터에 저장된 MAX1(301) 과 MAX2(302)의 값을 비교하는 수학식 3a와 레지스터에 저장된 MIN1(304) 와 MIN(305)의 값을 비교하는 수학식 3b를 통해 구한 값을 레지스터 S_MAX(303)과 S_MIN(306)에 각각 저장한다.
(화이트 픽셀 보정값) = MAX(S_MAX, S_MIN)
(블랙 픽셀 보정값) = MIN(S_MAX, S_MIN)
수학식 4는 S_MAX(303)와 S_MIN(306)을 비교하는 과정(307)을 거쳐, 수학식 4a를 통해 화이트 픽셀 보정값(308)과 수학식 4b를 통해 블랙 픽셀 보정값(308)을 레지스터에 저장한다.
도 6은 도 3에서 1차 저주파 영역 판별부에 대한 대략적인 개념도이다.
Diff_right_mean = (R1 + R2) / 2
Diff_left_mean = (R3 + R4) / 2
Diff_left_right = 절대값 (diff_right_mean - diff_left_mean)
Diff_left_flat = 절대값 (R1 - R2)
Diff_right_flat = 절대값 (R3 - R4)
1차 저주파 영역 판별부(103)는 검출 대상 픽셀에 비해 이종 픽셀(R1, R2, R3, R4)을 비교 대상을 하여 기준 픽셀에 왼쪽에 해당하는 영역의 값을 수학식 6a로 diff_left_flat 과 수학식 6b로 diff_right_flat 을 나타낸다. 그리고 수학식 5c 를 구하기 위해 선행해서 수학식 5a와 수학식 5b에 해당하는 값을 구하게 된다. 상기의 과정으로 구해진 값들을 미리 선언되어 있는 가중치와 비교해서 저주파 영역을 판단하게 된다.
FLAT_TH : 저주파 영역에 해당하는 임계값
Flat_en = ((diff_left_right < FLAT_TH) & (diff_right_flat < FLAT_TH) & (diff_left_flat < FLAT_TH))
수학식 7은 저주파 영역에 해당하는 임계값(FLAT_TH)과 비교하여 조건에 만족하면 Flat_en 신호가 "true"이고, 그렇지 않다면 "false"를 의미한다.
상기 Flat_en 신호는 1차 선택부(105)의 입력으로 들어간다.
따라서 1차 저주파 영역 판별부(103)는 이종 픽셀들을 이용한 수학식 5와 수학식 6을 통해 구한 값들 (diff_left_right, diff_left_flat, diff_right_flat)과 저주파 영역에 해당하는 임계값(FLAT_TH)을 사용해서 저주파 영역을 판별하는 수학식 7을 통해 저주파 영역 판별 신호(Flat_en)로 조건을 만족하면 "true (1)" 신호를 그렇지 않으면, "false (0)" 신호를 보내 저주파 영역을 판단하게 된다.
도 7은 도 3에서 불량 화소 검출부에 대한 대략적인 개념도이다.
불량 화소 검출부(104)는 화이트 픽셀 영역에 기준픽셀이 있는지 아니면 블랙 픽셀 영역에 픽셀이 있는 지를 구분하는 과정이다. 기준 픽셀이 존재하는 영역에 대한 신호를 1차 선택부(105)의 입력으로 전달한다.
Dmax1 = MAX(R2, R3)
Dmax2 = MAX(R1, R4)
Dmax_final = MAX(Dmax1, Dmax2)
수학식 8은 다른 색상 픽셀에 대해서 최대값을 가지는 영역을 찾는 과정을 나타낸다. 이 과정을 통해 화이트 픽셀 영역으로 정하는 임계값 (Dmax_final)을 결정한다.
Dmin1 = MIN(R2, R3)
Dmin2 = MIN(R1, R4)
Dmin_final = MIN(Dmin1, Dmin2)
수학식 9는 이종 픽셀에 대해서 최소값을 가지는 영역을 찾는 과정을 나타낸다. 이 과정을 통해 블랙 픽셀 영역으로 정하는 임계값(Dmin_final)을 결정한다.
SHOT_TH : 화이트 픽셀 영역과 블랙 픽셀 영역을 결정하는 임계값.
White_en = ((G5 > (화이트 픽셀 보정값 + SHOT_TH)) & (G5 > Dmax_final + SHOT_TH))
Black_en = ((G5 + SHOT_TH < (블랙 픽셀 보정값) & (G5 + SHOT_TH < Dmin_final))
수학식 10a는 기준 픽셀(G5)이 화이트 픽셀영역에 존재하면 White_en 신호에 "true (1)" 가 그렇지 않으면 "false (0)" 신호가 나타난다.
수학식 10b는 기준 픽셀(G5)이 블랙 픽셀 영역에 존재하는 하는지를 보여준다. 기준픽셀이 블랙 픽셀 영역에 포함 되면 Black_en 신호가 "true (1)", 그렇지 않으면 "false (0)"이 나타난다.
상기 과정에 나온 신호(White_en, Black_en)들은 1차 선택부(105)의 입력으 로 들어간다.
1차 선택부(105)는 라인 검출 방법의 최종 단으로써, 1차 저주파 영역 판별부(103)에서의 출력 신호와 불량 화소 검출부(104)의 출력신호를 바탕으로 최종 출력 화소값을 결정한다.
따라서 불량 화소 검출부(104)는 동종 픽셀을 이용하여 수학식 1, 수학식 2, 수학식 3과 수학식 4를 통해 화이트 보정값과 블랙 픽셀 보정값을 구한 후, 이종 픽셀을 이용해서 수학식 8과 수학식 9를 통해 이종 픽셀의 최대값(Dmax_final), 최소값(Dmin_final)을 구한 후, 불량 화소를 결정하는 임계값(SHOT_TH)과 기준 픽셀과 비교하여 불량 화소를 판별하는 수학식 10을 통해 기준 픽셀이 화이트 픽셀이면 화이트 픽셀 감지 신호(White_en)가 "true (1)" 신호를 보내고, 그렇지 않으면 "false (0)" 신호를 보낸다. 같은 방법으로 기준 픽셀이 블랙 픽셀이면 블랙 픽셀 감지 신호(black_en)가 "true (1)" 신호를 보내고, 그렇지 않으면 "false (0)" 신호를 보내어 판단한다.
도 8은 도 1에서 1차 라인 검출부의 출력 화소값을 화이트 픽셀 영역과 블랙 픽셀 영역에 대해 보정하는 값들을 나타낸 표이다.
표 1을 참조하면, 1차 선택부(105)의 입력신호에 따라 Flat_en 신호와 White_en 신호가 "true (1)"이면 최종 출력 화소값을 화이트 픽셀 보정값으로 대체하고, Flat_en 신호와 Black_en 신호가 "true (1)"이면 블랙 픽셀 보정값으로 대체한다. 상기 경우에 해당하지 않을 경우는 default 값으로 기준 픽셀을 라인 출력으로 보낸다.
도 9는 도 1에서 2차 5x5 창 검출부의 상세블록도이다.
도 9를 참조하면, 2차 5x5 창 검출부(600)는 1차 라인 검출부(100)의 출력을 입력으로 하여 2차 화소 저장부(601)에 픽셀값을 저장한다. 2차 화소 저장부(601)에 입력된 화소값들에서 2차 대표값 선정부(602)를 통해 저주파 영역에서의 불량 화소 보정값과 고주파 영역에서의 불량 화소 보정값을 구한다. 여기서 구해진 불량 화소 보정값들을 임계값으로 사용하여 2차 저주파 영역 판별부(603)와 2차 고주파 영역 판별부(604)에서 기준 픽셀과 비교 연산을 통해 불량 화소를 판별 한다. 판단된 신호는 2차 선택부(605)로 전달된다. 2차 선택부(605)는 최종 출력 화소값을 선정해서 출력으로 보낸다.
도 10a는 도 9의 2차 대표값 선정부에서 기준 픽셀이 그린 픽셀일 때의 비교 그룹에 대한 개념도이고, 도 10b는 도 9의 2차 대표값 선정부에서 기준 픽셀이 그린 픽셀이 아닐 때의 비교 그룹에 대한 개념도이다.
이러한 도 10a 및 도 10b는 2차 화소 저장부(601)에서 Green이 기준 픽셀일 때와 아닐 때 두 가지 경우에 대한 예로 화소들의 위치를 나타낸 도면이다.
그래서 도 10a 및 도 10b를 참고 하면, 라인 검출의 출력 값을 입력 받아 라인 메모리에 저장하여 Green이 기준 픽셀일 때(도 10a)와 아닐 때(도 10b)를 구분하여 비교 그룹을 선정한다. 비교 그룹의 중심에 해당하는 픽셀을 기준 픽셀(G13 또는 R13/B13)로 하여 같은 색상의 픽셀과 다른 색상의 픽셀들을 구분한다.
따라서 상기 2차 화소 저장부(601)는 기준 픽셀이 Green일 때 도 10a에 해당하는 비교 그룹을 사용하고, 기준 픽셀이 Green이 아닐 때 도 10b에 해당하는 비교 그룹을 사용한다.
2차 대표값 선정부(602)는 기준 픽셀에 따라, 검출된 영역에 따라 보정값을 다르게 선정한다.
G_max_number = MAX(G1, G3, G5, G7, G9, G11, ..., G15, G17, G19, G21, G23, G25)
G_min_number = MIN(G1, G3, G5, G7, G9, G11, ..., G15, G17, G19, G21, G23, G25)
G_dmax_number = MAX(B8, R12, R14, B18)
G_dmin_number = MIN(B8, R12, R14, B18)
수학식 11은 도 10a를 참조하여 Green 픽셀이 중심일 때 같은 색상 픽셀의 최대값을 수학식 11a 를 통해 구하고, 같은 색상 픽셀의 최소값을 수학식 11b를 통해서 구한다. 그리고 다른 색상 픽셀의 최대값은 수학식 11c를 통해 구하고, 다른 색상 픽셀의 최소값은 수학식 11d를 통해 나타낸다.
max_number = MAX(R1, R3, R5, R11, R15, R21, R23, R25)
min_number = MIN(R1, R3, R5, R11, R15, R21, R23, R25)
dmax_number = MAX(B7, G8, B9, G12, B17, G18, B19, G14)
dmin_number = MIN(B7, G8, B9, G12, B17, G18, B19, G14)
수학식 12는 도 10b를 참조하여 기준 픽셀이 Green이 아닐 경우, 기준 픽셀과 같은 색상의 픽셀에 대한 최대값을 수학식 12a를 통해 구하고, 최소값을 수학식 12b를 통해 구한다. 다른 색상의 픽셀에 대한 최대값은 수학식 12c를 이용하고, 다른 색상의 최소값은 수학식 12d를 통해 구한다.
따라서 상기 2차 대표값 선정부(602)는 기준 픽셀이 Green일 때 수학식 11을 통해 검출 영역에서의 임계값으로 G_max_number, G_min_number, max_number 과 min_number 를 사용하고, Green이 아닐 때 수학식 12를 통해 G_dmax_number, G_dmin_number, dmax_number 와 dmin_number 를 임계값으로 정해 영역 판단에 사용한다.
또한, 도 11a는 도 9의 2차 저주파 영역 판별부에서 수직 저주파 영역일 때의 비교 그룹에 대한 개념도이고, 도 11b는 도 9의 2차 저주파 영역 판별부에서 대각 저주파 영역일 때의 비교 그룹에 대한 개념도이다.
V_max = MAX(P3, P23)
V_min = MIN(P3, P23)
V_dmax = MAX(P8, P18)
V_dmin = MIN(P8, P18)
수학식 13은 도 11a를 참고하여, 수직 방향 저주파 영역에서 보정할 화이트 픽셀 보정값(수학식 13a)과 블랙 픽셀 보정값(수학식 13b)을 구하는 과정을 나타낸다. 다른 색상의 픽셀에 대한 보정값은 수학식 13c 및 수학식 13d를 통해 구한다.
RD_max = MAX(P5, P21)
RD_min = MIN(P5, P21)
LD_max = MAX(P1, P25)
LD_min = MIN(P1, P25)
RD_dmax = MAX(P9, P17)
RD_dmin = MIN(P9, P17)
LD_dmax = MAX(P7, P19)
LD_dmin = MIN(P7, P19)
수학식 14는 도 11b를 참고하여, 기준 픽셀과 비교 하여 우대각 방향에 대한 최대값(수학식 14a)과 최소값(수학식 12b)그리고 좌대각 방향에 대한 최대값(수학식 14c)과 최소값 (수학식 14d)을 구한다. 다른 색상의 픽셀에 대한 우대각 방향에서의 최대값은 수학식 14e로 구하고, 우대각 방향에서의 최소값은 수학식 14f로 구한다. 또한, 다른 색상의 픽셀에 대한 좌대각 방향에서의 최대값은 수학식 14g로 구하고, 좌대각 방향에서의 최소값은 수학식 14h로 구한다.
도 12는 도 9의 2차 고주파 영역 판별부에서 고주파 영역일 때의 비교 그룹에 대한 개념도이다.
Eight_mean = mean(P7, P8, P9, P12, P14, P17, P18, P19)
수학식 15는 도 12를 참고하여, 고주파 영역에서의 보정값을 구하는 과정을 나타낸다. 상기 수학식 13, 수학식 14, 수학식 15에서 저주파 및 고주파 영역에서 불량 화소를 대체할 보정값이면서 영역 판단에 사용될 임계값을 구한다.
2차 저주파 영역 판별부(603)는 저주파 영역을 수직 방향과 좌우 대각 방향의 세부분으로 구분하여 각 방향에 따라 불량 화소 보정값을 각각 선택해 줌으로써 영상의 왜곡을 막는다. 2차 저주파 영역 판별부(603)에서 불량 화소로 선택된 신호 는 2차 선택부(605)의 입력으로 들어간다.
따라서 상기 2차 고주파 영역 판별부(604)는 보정값 선정시 고주파 영역 비교그룹(도 12)을 사용하여 인접 픽셀들의 평균값을 이용한다.
Diff_vsum = 절대값 ((P3 + P23)/2 - (P8 + P18)/2)
Diff_up_down = 절대값 ((P3 + P8)/2 - (P18 + P23)/2)
Diff_rdsum = 절대값 ((P21 + P17)/2 - (P9 + P5)/2)
Diff_rup_down = 절대값 ((P21 + P5)/2 - (P17 + P9)/2)
Diff_ldsum = 절대값 ((P1 + P25)/2 - (P7 + P19)/2)
Diff_lup_down = 절대값 ((P1 + P7)/2 - (P19 + P25)/2)
수학식 16은 도 11의 저주파 영역의 비교영역을 참고하여, 각 방향에 대한 임계값들을 구한 것이다. 수학식 16a와 수학식 16b는 수직 방향 저주파 영역에 해당하는 임계값을 구하는 과정이고, 수학식 16c와 수학식 16d는 우대각 방향 저주파 영역에 해당하는 임계값을 구하는 과정이다. 수학식 16e와 수학식 16f는 좌 대각 방향 저주파 영역에 해당하는 임계값을 나타낸 식이다.
FLAT_TH : 저주파 영역에 대한 임계값
Flat_en_v = (diff_vsum < FLAT_TH & diff_up_down < FLAT_TH)
Flat_en_rd = (diff_rdsum < FLAT_TH & diff_rup_down < FLAT_TH)
Flat_en_ld = (diff_ldsum < FLAT_TH & diff_lup_down < FLAT_TH)
Diff_vsum = 절대값 ((P3 + P23)/2 - (P8 + P18)/2)
이는 상기 수학식 16식을 이용하여 수학식 17에서 각 방향이 저주파 영역인지를 판단하는 과정이다. 수학식 17a는 수직 방향으로 저주파 영역을 만족하면 Flat_en_v에 "true" 신호를 , 만족하지 않으면, "false" 신호를 보낸다.
또한, 우대각 방향(Flat_en_rd) 영역에서와 좌대각 방향(Flat_en_ld) 영역에서도 저주파 영역을 만족한다면, "true" 신호를 그렇지 않으면, "false" 신호를 각각 보낸다.
따라서 상기 2차 저주파 영역 판별부(603)는 수직 방향의 비교 그룹(도 11a)을 사용하여, 수학식 16을 통해 수직 저주파 영역에서의 임계값을 구한 후 대각 방향에서 비교 그룹(도 11b)을 사용하여 수학식 16을 통해 대각 저주파 영역에서의 임계값을 구한다. 그리고 저주파 영역에서의 임계값(FLAT_TH)을 사용하여 수학식 17을 통해 수직 방향 저주파 영역이면 Flat_en_v는 "true" 신호를 그렇지 않으면 "false" 신호를 보낸다. 좌대각 방향 저주파 영역이면 Flat_en_ld는 "true" 신호를 그렇지 않으면 "false" 신호를 보낸다. 우대각 방향 저주파 영역이면 Flat_en_rd를 "true" 신호를 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내어 판단한다.
D_MARGIN : 저주파 영역에서 불량 화소에 대한 임계값
F_v_white = (P13 > V_max + D_MARGIN) & (P13 > V_max + D_MARGIN) & Flat_en_v)
F_v_black = (P13 + D_MARGIN < V_min ) & (P13 + D_MARGIN < V_dmin) & Flat_en_v)
F_rd_white = (P13 > RD_max + D_MARGIN) & (P13 > RD_dmax + D_MARGIN) & Flat_en_rd)
F_rd_black = (P13 + D_MARGIN < RD_min ) & (P13 + D_MARGIN < RD_dmin) & Flat_en_rd)
F_ld_white = (P13 > LD_max + D_MARGIN) & (P13 > LD_dmax + D_MARGIN) & Flat_en_ld)
F_ld_black = (P13 + D_MARGIN < LD_min ) & (P13 + D_MARGIN < LD_dmin) & Flat_en_ld)
수학식 18은 도 11a 및 도 11b를 참고하여, 수학식 14와 수학식 17에서 구한 값들을 이용하여 각 저주파 영역에 해당하는 화이트 픽셀 보정값과 블랙 픽셀 보정값을 구하는 식이다. 수학식 18a는 수직 저주파영역에서 화이트 픽셀에 대한 영역을 나타내고 수학식 18b는 블랙 픽셀 영역을 나타내고 있다. 수학식 18c와 수학식 18d는 각각 우대각 저주파 영역에서의 화이트 픽셀 영역과 블랙 픽셀 영역을 나타내고 있다. 수학식 18e와 수학식 18f는 좌대각 저주파 영역에서의 화이트 픽셀 영역과 블랙 픽셀 영역을 나타내고 있다. 각 영역에 대해 조건을 만족하면 "true (1)" 신호를 그렇지 않으면 "false (0)" 신호를 2차 선택부(605)의 입력으로 보내고 있다.
2차 고주파 영역 판별부(604)는 저주파 영역에서 검출하지 못한 불량 화소들을 화이트 픽셀과 블랙 픽셀에 관계 없이 동일하게 보정하게 된다. 고주파 영역에서는 픽셀들간의 차가 커서 일정한 값으로 보정하는 것보다 주위 값의 평균으로 보정을 하는 방법을 선택하고 있다.
따라서 상기 2차 선택부(605)는 도 11 및 도 12를 참고 하여 수학식 14와 수학식 17에서 구한 신호들을 입력으로 하여 불량 화소 검출 임계값(D_MARGIN)을 사용하여 각 영역에 대한 불량 화소를 수학식 18을 통해 선택하여 보정한다.
H_white = (P13 > max_number_final + D_MARGIN) & (P13 > d_max_number_final + D_MARGIN))
H_black = (P13 + D_MARGIN < min_number_final) & (P13 + D_MARGIN < d_min_number_final))
수학식 19는 수학식 11과 수학식 12의 값을 이용하여 고주파 영역에서의 화이트 픽셀의 영역과 블랙 픽셀의 영역을 결정한다. 화이트 픽셀 영역에 해당하면, 수학식 19a의 H_white 값이 화이트 픽셀 조건을 만족할 경우, "true (1)"을 아닐 경우에는 "false (0)" 신호를 보낸다. 수학식 19b의 H_black 값이 블랙 픽셀 조건을 만족할 경우 "true"를 아닌 경우에는 "false" 신호를 보낸다.
상기 수학식 19를 통한 출력 신호를 선택부의 입력으로 보낸다.
2차 선택부(605)는 저주파 영역의 출력 신호와 고주파영역의 출력 신호를 입력으로 하여 화이트 픽셀 인지 블랙 픽셀 인지를 최종 판단하여 보정값을 정하는 과정이다.
도 13은 도 1 및 도 2의 1차 라인 검출 수행시 불량 화소 검출 및 보정 방법에 대한 과정을 나타낸 순서도이고, 도 14는 도 2 및 도 9에서 2차 5x5 창 검출 수행시 수직 저주파 영역일 때의 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법에 대한 과정을 나타낸 순서도이며, 도 15는 도 2 및 도 9에서 2차 5x5 창 검출 수행시 대각 저주파 영역일 때의 불량 화소 검출 및 보정 방법에 대한 과정을 나타낸 순서도이고, 도 16은 도 2 및 도 9에서 2차 5x5 창 검출 수행시 고주파 영역일 때의 불량 화소 검출 및 보정 방법에 대한 과정을 나타낸 순서도이다.
또한, 도 17은 도 2 및 도 9에서 2차 5x5창 검출 수행시 최종 출력 화소값을 각 영역별 화이트 픽셀 영역과 블랙 픽셀 영역에 대해 보정하는 값들을 나타낸 표이다.
그래서 도 17의 표를 참고하면, 2차 5x5 창 검출부(600)의 마지막 단으로 저주파 영역 판별부의 출력신호, 고주파 영역의 출력 신호를 입력 받아 영역을 판단하고 각 영역에 맞는 불량 화소 보정값을 선정하여 보정하게 된다.
이에 따라 본 발명에 의한 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치 및 그 방법은, 불량 화소 검출 기준이 되는 픽셀을 2가지 종류(white pixel, black pixel)로 분류하여 1차 라인 검출과 2차 5x5 창 검출을 순차적으로 수행하여 불량 화소의 위치를 EEPROM과 같은 메모리에 직접 저장할 필요 없이 검출과 동시에 보정이 이루어지게 하여 생산 단가를 감소시키게 되는 이점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 일실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치 및 그 방법은, 불량 화소 검출 기준이 되는 픽셀을 2가지 종류(white pixel, black pixel)로 분류하여 1차 라인 검출과 2차 5x5 창 검출을 순차적으로 수행하여 불량 화소의 위치를 EEPROM과 같은 메모리에 직접 저장할 필요 없이 검출과 동시에 보정이 이루어지게 하여 생산 단가를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
따라서 본 발명은 실시간으로 불량 화소 및 노이즈를 검출 할 수 있어, EEPROM과 같은 메모리를 사용하지 않아 제조 공정상의 개발 시간을 단축할 수 있다.
또한, 5x5 창 검출 시 수직 저주파 영역을 설정하여 가로 방향으로 연속하는 불량 화소도 검출이 가능하다.
또한, 5x5 창 검출 시 대각 저주파 영역을 설정하여 대각 방향으로 연속하는 불량 화소도 검출이 가능하다.
또한, 저주파 영역에서의 검출하는 것이 아니라 5x5 창 검출법을 사용하여 고주파 영역에서도 불량 화소의 검출이 가능하다.
또한, 보정값을 각 영역별로 구분해서 적용하기 때문에 영상의 훼손되는 현상이 현저히 감소하여 처리된 영상의 품질이 좋아진다.
또한, 불량 화소 중 화이트 픽셀에 대한 영역뿐만 아니라, 블랙 픽셀에 대한 영역을 선정하여, 정확하게 불량 화소를 검사하여 화소의 왜곡을 최소화 할 수 있다.

Claims (26)

  1. 이미지 센서의 출력에 대한 1차 라인 검출을 수행하여 1차 라인 검출 출력을 내보내는 1차 라인 검출부; 및
    상기 1차 라인 검출부에서 출력된 라인 검출 출력을 입력받아 2차 5x5 창 검출을 수행하여 최종 출력을 내보내는 2차 5x5 창 검출부;
    를 포함하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 라인 검출부는,
    입력되는 9개의 화소값에 대해 비교 그룹을 선정하여 5번째에 해당하는 픽셀을 중심 픽셀로 하여 불량 화소 판별을 수행하고, 불량 화소 판별 수행시 비교 그룹에서 저주파 영역인지를 판별하기 위해 중심 픽셀 주위의 픽셀들을 비교하여 판단하며, 저주파 영역으로 인식 되면 같은 색상의 픽셀들에서 보정값을 선정하고, 중심 픽셀이 화이트픽셀 인지 블랙 픽셀 인지를 판정하며, 두 가지 조건 중 하나를 만족하게 되면 조건에 맞는 대체 값으로 보정하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 1차 라인 검출부는,
    이미지 센서를 통해 들어온 화소값들은 저장하는 1차 화소 저장부;
    상기 1차 화소 저장부에 저장된 화소값들을 이용하여 화이트 픽셀과 블랙 픽셀에 대한 보정값들을 정하는 1차 대표값 선정부;
    상기 1차 화소 저장부의 픽셀값들과 상기 1차 대표값 선정부의 보정값들을 이용하여 저주파 영역을 판단하는 1차 저주파 영역 판별부;
    상기 1차 저주파 영역 판별부에서 저주파 영역으로 판단이 되면 검출 대상 픽셀이 화이트 픽셀 영역에 있는지 블랙 픽셀 영역에 있는 지를 판단하는 불량 화소 검출부; 및
    상기 1차 화소 저장부에서 검출 대상 픽셀이 화이트 픽셀 영역에 있으면 상기 1차 대표값 선정부에서 화이트 픽셀 보정값으로 대체 하도록 하고, 블랙 픽셀 영역에 있으면 블랙 픽셀 보정값으로 대체 하도록 하여 선택된 값을 라인 검출 출력으로 출력하는 1차 선택부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 1차 저주파 영역 판별부는,
    이종 픽셀들을 이용하여 구한 값들과 저주파 영역에 해당하는 임계값을 사용 해서 저주파 영역을 판별하여 저주파 영역 판별 신호로 조건을 만족하면 "true" 신호를 보내고, 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내 저주파 영역을 판단하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 불량 화소 검출부는,
    동종 픽셀을 이용하여 화이트 보정값과 블랙 픽셀 보정값을 구한 후, 이종 픽셀을 이용해서 이종 픽셀의 최대값과 최소값을 구한 후, 불량 화소를 결정하는 임계값과 기준 픽셀과 비교하여 불량 화소를 판별하고, 기준 픽셀이 화이트 픽셀이면 화이트 픽셀 감지 신호를 "true" 신호로 보내고, 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 불량 화소 검출부는,
    동종 픽셀을 이용하여 화이트 보정값과 블랙 픽셀 보정값을 구한 후, 이종 픽셀을 이용해서 이종 픽셀의 최대값과 최소값을 구한 후, 불량 화소를 결정하는 임계값과 기준 픽셀과 비교하여 불량 화소를 판별하고, 기준 픽셀이 블랙 픽셀이면 블랙 픽셀 감지 신호를 "true" 신호로 보내고, 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내 는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 2차 5x5 창 검출부는,
    상기 1차 라인 검출부의 출력 값을 라인 메모리를 사용하여 기준 픽셀을 중심으로 25개의 픽셀을 비교 그룹으로 선정하고, 비교 그룹 내의 픽셀들을 비교하여 저주파영역 인지를 판단하며, 저주파영역 중에서 방향성에 따라 수직 방향으로 저주파영역 인지 수평 방향으로 저주파영역 인지를 구분하여 각각에 따라 다른 보정값으로 대체 하고, 고주파 영역에 대해서 불량 화소가 검출되면 검출된 불량 화소를 기준 픽셀 주위의 8개의 픽셀값의 평균값으로 대체하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 2차 5x5 창 검출부는,
    상기 1차 라인 검출부의 출력을 입력으로 하여 픽셀값을 저장하는 2차 화소 저장부;
    상기 2차 화소 저장부에 입력된 화소값들에서 저주파 영역에서의 불량 화소 보정값과 고주파 영역에서의 불량 화소 보정값을 구하는 2차 대표값 선정부;
    상기 2차 대표값 선정부에서 구해진 불량 화소 보정값들을 임계값으로 사용하여 기준 픽셀과 비교 연산을 통해 저주파 영역에서의 불량 화소를 판별하는 2차 저주파 영역 판별부;
    상기 2차 대표값 선정부에서 구해진 불량 화소 보정값들을 임계값으로 사용하여 기준 픽셀과 비교 연산을 통해 고주파 영역에서의 불량 화소를 판별하는 2차 고주파 영역 판별부; 및
    상기 2차 저주파 영역 판별부와 상기 2차 고주파 영역 판별부에서 판단된 신호를 전달받아 최종 출력 화소값을 선정해서 출력으로 보내는 2차 선택부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 2차 화소 저장부는,
    기준 픽셀이 그린일 경우와 그린이 아닐 경우를 구분하여 비교 그룹을 사용하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 2차 대표값 선정부는,
    기준 픽셀이 그린일 때와 그린이 아닐 때를 구분하여 검출 영역에서의 임계 값을 정해 영역 판단에 사용하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 2차 저주파 영역 판별부는,
    수직 방향의 비교 그룹을 사용하여 수직 저주파 영역에서의 임계값을 구한 후 대각 방향에서 비교 그룹을 사용하여 대각 저주파 영역에서의 임계값을 구하고, 저주파 영역에서의 임계값을 사용하여 수직 방향 저주파 영역이면 "true" 신호를 보내고 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내며, 좌대각 방향 저주파 영역이면 "true" 신호를 보내고 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내며, 우대각 방향 저주파 영역이면 "true" 신호를 보내고 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 2차 고주파 영역 판별부는,
    보정값 선정시 고주파 영역 비교 그룹을 사용하여 인접 픽셀들의 평균값을 이용하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 2차 선택부는,
    불량 화소 검출 임계값을 사용하여 각 영역에 대한 불량 화소를 선택하여 보정하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 장치.
  14. a) 이미지 센서의 출력에 대한 1차 라인 검출을 수행하여 1차 라인 검출 출력을 내보내는 단계; 및
    b) 상기 a 단계에서 라인 검출 출력을 입력받아 2차 5x5 창 검출을 수행하여 최종 출력을 내보내는 단계;
    를 포함하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 a 단계는,
    입력되는 9개의 화소값에 대해 비교 그룹을 선정하여 5번째에 해당하는 픽셀을 중심 픽셀로 하여 불량 화소 판별을 수행하고, 불량 화소 판별 수행시 비교 그룹에서 저주파 영역인지를 판별하기 위해 중심 픽셀 주위의 픽셀들을 비교하여 판단하며, 저주파 영역으로 인식 되면 같은 색상의 픽셀들에서 보정값을 선정하고, 중심 픽셀이 화이트픽셀 인지 블랙 픽셀 인지를 판정하며, 두 가지 조건 중 하나를 만족하게 되면 조건에 맞는 대체 값으로 보정하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 a 단계는,
    a-1) 이미지 센서를 통해 들어온 화소값들은 저장하는 단계;
    a-2) 상기 a-1 단계에서 저장된 화소값들을 이용하여 화이트 픽셀과 블랙 픽셀에 대한 보정값들을 정하는 단계;
    a-3) 상기 a-1 단계의 픽셀값들과 상기 a-2 단계의 보정값들을 이용하여 저주파 영역을 판단하는 단계;
    a-4) 상기 a-2 단계에서 저주파 영역으로 판단이 되면 검출 대상 픽셀이 화이트 픽셀 영역에 있는지 블랙 픽셀 영역에 있는 지를 판단하는 단계; 및
    a-5) 상기 a-1 단계에서 검출 대상 픽셀이 화이트 픽셀 영역에 있으면 상기 a-2 단계에서 화이트 픽셀 보정값으로 대체 하도록 하고, 블랙 픽셀 영역에 있으면 블랙 픽셀 보정값으로 대체 하도록 하여 선택된 값을 라인 검출 출력으로 출력하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 a-3 단계는,
    이종 픽셀들을 이용하여 구한 값들과 저주파 영역에 해당하는 임계값을 사용해서 저주파 영역을 판별하여 저주파 영역 판별 신호로 조건을 만족하면 "true" 신호를 보내고, 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내 저주파 영역을 판단하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 a-4 단계는,
    동종 픽셀을 이용하여 화이트 보정값과 블랙 픽셀 보정값을 구한 후, 이종 픽셀을 이용해서 이종 픽셀의 최대값과 최소값을 구한 후, 불량 화소를 결정하는 임계값과 기준 픽셀과 비교하여 불량 화소를 판별하고, 기준 픽셀이 화이트 픽셀이면 화이트 픽셀 감지 신호를 "true" 신호로 보내고, 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 a-4 단계는,
    동종 픽셀을 이용하여 화이트 보정값과 블랙 픽셀 보정값을 구한 후, 이종 픽셀을 이용해서 이종 픽셀의 최대값과 최소값을 구한 후, 불량 화소를 결정하는 임계값과 기준 픽셀과 비교하여 불량 화소를 판별하고, 기준 픽셀이 블랙 픽셀이면 블랙 픽셀 감지 신호를 "true" 신호로 보내고, 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 b 단계는,
    상기 a 단계의 출력 값을 라인 메모리를 사용하여 기준 픽셀을 중심으로 25개의 픽셀을 비교 그룹으로 선정하고, 비교 그룹 내의 픽셀들을 비교하여 저주파영역 인지를 판단하며, 저주파영역 중에서 방향성에 따라 수직 방향으로 저주파영역 인지 수평 방향으로 저주파영역 인지를 구분하여 각각에 따라 다른 보정값으로 대체 하고, 고주파 영역에 대해서 불량 화소가 검출되면 검출된 불량 화소를 기준 픽셀 주위의 8개의 픽셀값의 평균값으로 대체하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법.
  21. 제14항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 b 단계는,
    b-1) 상기 a 단계의 출력을 입력으로 하여 픽셀값을 저장하는 단계;
    b-2) 상기 b-1 단계에 입력된 화소값들에서 저주파 영역에서의 불량 화소 보정값과 고주파 영역에서의 불량 화소 보정값을 구하는 단계;
    b-3) 상기 b-2 단계에서 구해진 불량 화소 보정값들을 임계값으로 사용하여 기준 픽셀과 비교 연산을 통해 저주파 영역에서의 불량 화소를 판별하는 단계;
    b-4) 상기 b-2 단계에서 구해진 불량 화소 보정값들을 임계값으로 사용하여 기준 픽셀과 비교 연산을 통해 고주파 영역에서의 불량 화소를 판별하는 단계; 및
    b-5) 상기 b-2 단계와 상기 b-3 단계에서 판단된 신호를 전달받아 최종 출력 화소값을 선정해서 출력으로 보내는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 b-1 단계는,
    기준 픽셀이 그린일 경우와 그린이 아닐 경우를 구분하여 비교 그룹을 사용하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 b-2 단계는,
    기준 픽셀이 그린일 때와 그린이 아닐 때를 구분하여 검출 영역에서의 임계값을 정해 영역 판단에 사용하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 b-3 단계는,
    수직 방향의 비교 그룹을 사용하여 수직 저주파 영역에서의 임계값을 구한 후 대각 방향에서 비교 그룹을 사용하여 대각 저주파 영역에서의 임계값을 구하고, 저주파 영역에서의 임계값을 사용하여 수직 방향 저주파 영역이면 "true" 신호를 보내고 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내며, 좌대각 방향 저주파 영역이면 "true" 신호를 보내고 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내며, 우대각 방향 저주파 영역이면 "true" 신호를 보내고 그렇지 않으면 "false" 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 b-4 단계는,
    보정값 선정시 고주파 영역 비교 그룹을 사용하여 인접 픽셀들의 평균값을 이용하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 b-5 단계는,
    불량 화소 검출 임계값을 사용하여 각 영역에 대한 불량 화소를 선택하여 보정하는 것을 특징으로 하는 실시간 불량 화소 검출 및 보정 방법.
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