KR101559724B1 - Method and Apparatus for Detecting the Bad Pixels in Sensor Array and Concealing the Error - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센서 어레이에서 불량 픽셀의 검출 및 인페인팅에 의한 보정 방법과 불량 픽셀의 파악 및 보정을 위해 적합화된 그러한 센서 어레이를 포함하는 이미지 센서 장치에 관한 것이다. 중요한 점으로, 광학적 이미지를 전기적 신호로 변환하기 위하여 제공되는 이미지 센서들은 그러한 가능한 픽셀 에러 검출 및 보정 방법의 도움을 받아 보다 나은 품질의 출력을 제공하게 될 것이다. 이 방법 및 장치는 CCD 이미지 센서 및 CMOS 센서들을 포함하는 특정한 디지털 카메라에서 보다 나은 품질의 카메라의 제공을 가능하게 한다. 그것은 추가적인 하드웨어 비용 없이 센서 어레이의 상태를 모니터링하며 그 수명을 연장시킨다. 본 발명은 데드 픽셀, 스턱 픽셀, 핫 픽셀, 콜드 픽셀 등을 포함한 모든 종류의 결함 픽셀을 목표로 하며 따라서 많은 수의 불량 픽셀에 대한 이미지 손상을 다루는 기술에 대해 완전한 솔루션을 제공하도록 적합화된다. The present invention relates to an image sensor device comprising such a sensor array adapted for correction and detection of defective pixels and detection and correction of defective pixels in a sensor array. Importantly, image sensors provided to convert optical images to electrical signals will provide better quality output with the help of such possible pixel error detection and correction methods. The method and apparatus enable the provision of a better quality camera in certain digital cameras including CCD image sensors and CMOS sensors. It monitors the status of the sensor array and extends its lifetime without additional hardware costs. The present invention targets all kinds of defective pixels, including dead pixels, stuck pixels, hot pixels, cold pixels, and the like, and is therefore adapted to provide a complete solution to the technique of dealing with image damage to a large number of bad pixels.

Description

센서 어레이의 불량 픽셀 검출과 에러 은폐를 위한 방법 및 장치 {Method and Apparatus for Detecting the Bad Pixels in Sensor Array and Concealing the Error}[0001] The present invention relates to a method and an apparatus for detecting defective pixels in a sensor array and concealing an error,

본 발명은 센서 어레이, 센서 어레이에서 불량 픽셀을 검출하고 검출된 불량픽셀을 인페인팅(inpainting)에 의해 보정하는 방법에 관한 것이며 또한 불량픽셀의 식별 및 보정을 위하여 적합화된 그런 센서 어레이를 포함하는 이미지 센서 장치에 관한 것이다. 중요한 점으로, 광 이미지를 전기적 신호로 변환하기 위하여 제공되는 이미지 센서들은 가능한 픽셀 에러의 검출 및 보정의 도움으로 보다 나은 품질의 출력(output)을 제공하게 될 것이다. 바람직하게, 본 발명은 빛을 캡쳐(capture)하고 전기적 신호로 변환하는 작업을 수행하는 CCD 이미지 센서 또는 CMOS 센서를 포함하는 특정한 디지털 카메라에서 보다 나은 품질의 카메라를 제공하는 것을 가능하게 할 것이다. 본 발명은 디지털 카메라에서와 같이 이미지 센서에서 발생하는 불량픽셀을 제거하는 것을 목표로 한다. 본 발명의 방법은 추가적인 하드웨어 비용 없이 센서 어레이의 상태를 모니터링하는 것을 돕고 또한 그 사용가능한 수명을 증가시키므로 센서의 생산 및 사용에 상당한 경제적 이점이 있다. 중요한 점으로, 본 발명은 데드 픽셀(dead pixel), 스턱 픽셀(stuck pixel), 핫 픽셀(hot pixel), 콜드 픽셀(cold pixel)을 포함하는 가능한 모든 다양한 불량 픽셀을 목표로 하며, 따라서 여기서 거론하는 다양한 불량 픽셀들을 포함하는 많은 수의 불량 픽셀에 대해서도 이미지의 훼손을 다루는 기술의 완전한 솔류션을 제공할 수 있도록 하여 불량 센서의 정확한 검출을 증진하고 이미지 센서기 얼마나 훼손되었는가를 확인하고 더욱 중요한 것으로 인페인팅에 의해 획득된 이미지의 가능한 개선을 증진할 것이다. The present invention relates to a method of detecting defective pixels in a sensor array, a sensor array and correcting the detected defective pixels by inpainting and also includes such a sensor array adapted for identification and correction of defective pixels To an image sensor device. Importantly, image sensors provided to convert optical images to electrical signals will provide better quality output with the help of detection and correction of possible pixel errors. Preferably, the present invention will make it possible to provide better quality cameras in certain digital cameras, including CCD image sensors or CMOS sensors that perform the task of capturing and converting light into electrical signals. The present invention aims at eliminating defective pixels generated in an image sensor as in a digital camera. The method of the present invention has a significant economic advantage in the production and use of sensors since it assists in monitoring the status of the sensor array without additional hardware cost and also increases its usable life. Importantly, the present invention aims at all possible various bad pixels, including dead pixels, stuck pixels, hot pixels, and cold pixels, It is also possible to provide a complete solution to the problem of dealing with image degradation for a large number of defective pixels including various defective pixels, thereby improving the accurate detection of the defective sensor, confirming how the image sensor has been damaged, Will enhance the possible improvement of the image obtained by painting.

더구나 인페인팅에 의한 에러의 은폐가 불량픽셀의 검출 후에 적용되지 않을 때 생성된 에러 픽셀 맵은 그 카메라를 사용하여 캡쳐된 어떤 이미지라도 그 진위를 확인하기 위해 그 특정 카메라의 시그니쳐(signature)로 사용될 수 있다.
Furthermore, when the concealment of errors due to in-painting is not applied after the detection of a bad pixel, the generated error pixel map can be used as a signature of the particular camera to confirm its authenticity with any image captured using the camera .

센서들은 전체적으로 동적 영역을 가져야 하지만 그렇지 않은 픽셀들을 거의 언제나 가지고 있다는 것은 잘 알려져 있다. 이러한 픽셀들의 대부분은 또한 카메라에 구현된 플랫 필드(flat filed) 보정 파라미터들로 보정될 수 있다. 그렇지만 플랫 필드 보정에 의해 적절히 보정되지 않는 픽셀들은 불량 픽셀들로 간주된다. 통상 어둡거나 밝게 고착된 이들 데드 픽셀 또는 핫 픽셀들은 불량픽셀 보정 루틴으로 보정된다. 그러한 루틴들은 이웃한 픽셀들에 기반을 둔 보간 값들로 불량 픽셀들을 보정한다.It is well known that sensors must have a dynamic range as a whole, but almost always have pixels that are not. Most of these pixels can also be corrected with flat filed correction parameters implemented in the camera. However, pixels that are not properly corrected by flat field correction are considered bad pixels. These dead pixels or hot pixels, normally fixed dark or bright, are corrected by a defective pixel correction routine. Such routines correct defective pixels with interpolated values based on neighboring pixels.

전형적인 보정방법은 바로 이웃한 것들의 평균을 포함한다. 만일 한 개 행의 다수의 픽셀들이 불량하다면 보정은 다수의 픽셀들에 걸쳐 이루어질 수 있다. 경계 조건은 또한 이미지 배열의 가장자리에서 불량 픽셀들을 다루기 위해 존재한다. 불량 픽셀은 디지털 카메라의 이미지 센서에서 발생한다. 이들 픽셀들은 제대로 빛을 감지하지 못한다. 이들 불량 픽셀들은 데드 픽셀, 스턱 픽셀, 핫 픽셀, 콜드 픽셀 등 다수의 변형이 있다(필립 흐록, CCD 이미지에서 별들의 강력한 탐지, 저널 오브 엑스페리멘탈 아스트로노미, 스프링거 네덜란드, 9(4), 251-259, 199년 12월). 데드 픽셀은 항상 모든 노출에 제로를 읽는다. 스턱 픽셀은 항상 모든 노출에 대한 최대 값을 읽는다. 데드 픽셀과 스턱 픽셀은 서로 보완적이다. 핫 픽셀은 더 긴 노출에 높게 읽는다. 분명 스턱 픽셀은 핫 픽셀의 극단적 경우이다. 유사하게 어떤 픽셀은 제로에 가깝지만 정확히 제로는 아니다. 그러한 픽셀들은 여기에서는 콜드 픽셀로 간주된다. 모든 경우에 상기 픽셀들은 원래의 장면에 상관없이 이들 값을 보고한다. 데드 픽셀은 액정 재료에 걸쳐 차지(charge)를 실행하고 그래서 아무 빛도 그것을 통과하여 지나가지 못한다. 그렇지만 스턱 픽셀은 그 트랜지스터가 올바로 동작하지 않기 때문에 모든 빛이 통과하도록 허용한다. (참고. 우베 에버트, 우베 쯔세르펠, 클라우스 바덴딕, 방사선 필름 교체를 위한 전략 - 필름과 디지털 디텍터의 비교, IEEE 트랜잭션 온 인스트루멘테이션 앤드 메져먼트, 47(1), 1998년 2월, 비파괴 검사에 대한 17차 세계 컨퍼런스, 상하이, 중국, 2008년 10월 25-28)A typical calibration method involves the average of neighbors. If multiple pixels in a row are bad, correction may be made over multiple pixels. Boundary conditions also exist to handle bad pixels at the edges of the image array. Bad pixels occur in the image sensor of a digital camera. These pixels do not properly sense light. These defective pixels have many variations, such as dead pixels, stuck pixels, hot pixels, cold pixels, etc. (Philip Hurq, Robust Detection of Stars in CCD Images, Journal of Experimental Astronomy, Springer Holland, 9 (4), 251 -259, December 199). Dead pixels always read zero for all exposures. The stuck pixel always reads the maximum value for all exposures. The dead pixel and the stuck pixel are complementary to each other. Hot pixels read higher at longer exposures. Obviously the stuck pixel is an extreme case of a hot pixel. Similarly, some pixels are close to zero, but not exactly zero. Such pixels are referred to herein as cold pixels. In all cases, the pixels report these values regardless of the original scene. The dead pixel carries charge across the liquid crystal material so no light can pass through it. However, the stuck pixel allows all light to pass because the transistor does not work properly. (See Ube Ebert, Ubetsu Serpel, Klaus Barden Dick, Strategy for Replacing Radiation Films - A Comparison of Film and Digital Detectors, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 47 (1), February 1998, 17th World Conference on, Shanghai, China, October 25-28, 2008)

불량이나 결함이 있는 픽셀은 종종 영구적으로 작동하지 않는 트랜지스터들이고 검은 점으로 보이거나 또는 붙어 있는 화이트 또는 컬러 픽셀로 나타난다. 때때로, 부드럽게 천으로 화면을 문지르거나 또는 그 영역에 픽셀 수리 컴퓨터 프로그램을 몇 시간 동안 실행하여 불량 픽셀을 수리하는 것이 가능한데 후자는 스턱 픽셀을 제거하기 위여 반복적으로 빛을 깜빡인다. 데드 픽셀은 시간이 지나면서 스스로 보정하거나 어떤 방법으로 수리할 수 있는 가능성이 훨씬 적다. 스턱 픽셀을 고칠 수 있는 방법은 몇 가지 있다. 이들 효과들은 보통 노출과 함께 일어나고 무엇보다도 카메라의 온도와 관련되어 있다.Poor or defective pixels are often transistors that do not work permanently and appear as black dots or as white or colored pixels attached. Occasionally, it is possible to repair a bad pixel by rubbing the screen with a soft cloth or by running a pixel repair computer program in that area for a few hours, the latter repeatedly blinking to remove the stuck pixels. Dead pixels are much less likely to correct themselves or repair in some way over time. There are several ways to fix a stuck pixel. These effects usually occur with exposure and, above all, with the temperature of the camera.

보통 불량 픽셀들은 이미지 전체를 통하여 작은 임의의 점과 같이 보인다. 어떤 카메라들은 그것들을 제거할 수 있는 노이즈 감소 설정을 가지고 있다.Usually defective pixels look like small random points throughout the image. Some cameras have noise reduction settings that can remove them.

불량 픽셀에 대한 테스트에서 일반적인 실수는 렌즈 캡으로 렌즈를 덮고 카메라를 오토(auto)로 설정하는 것이다. 오토로 설정하면 카메라가 셔터 속도를 낮추게 하고 결과적으로 노출이 길어진다. 이것은 적색, 녹색, 때로는 화이트의 픽셀을 만든다. 이것은 보통의 상태이고 크리스마스 트리 아티팩트(artifact)라고 한다. 불량 픽셀의 테스트를 위해, 초상화와 같은 보통의 실내 환경에서 몇 개의 샷(shot)을 촬영하고 두 개의 이미지를 나란히 놓고 비교할 수 있도록 포토 샵 또는 니콘 에디터와 같은 사진 편집기를 사용하여 두 개의 샷을 비교하는 것이 보통이다. 하나의 이미지에서 밝은 픽셀이 발생하는 경우 다른 이미지와 비교하는 것이 중요한데 둘 다 같은 위치에 밝은 픽셀을 가지고 있어야 한다. 만일 그것이 같은 위치에 있으면 그것은 핫 픽셀로 간주될 수 있다. 더불어 데드 픽셀은 언제나 죽어 있어서 그 픽셀이 흑색이므로 이 테스트로 나타나지 않는다. 스턱 픽셀과 데드 픽셀은 일반적으로 사진가에게 문제로 여겨지지 않는다.A common mistake in testing for bad pixels is to cover the lens with a lens cap and set the camera to auto. When set to Auto, the camera will slow down the shutter speed, resulting in longer exposure. This creates red, green, and sometimes white pixels. This is normal and is called Christmas tree artifact. To test for bad pixels, use a photo editor such as Photoshop or Nikon Editor to compare two shots so that you can take several shots in a normal indoor environment, such as a portrait, and compare two images side-by-side. It is common to do. When bright pixels occur in one image, it is important to compare them with other images, both of which must have bright pixels at the same location. If it is in the same position it can be regarded as a hot pixel. In addition, the dead pixel is always dead and the pixel is black, so this test does not appear. Stuck pixels and dead pixels are generally not considered problematic for photographers.

캐논 5D MK2와 같은 현대 DSLR들은 불량 픽셀 리매핑(remapping) 기능을 내장하고 있다. 대부분의 RAW 프로세싱 소프프웨어들(예: 라이트 룸 또는 비블 랩)들은 자동적으로 불량 픽셀을 고치는 기능을 가지고 있다. 그렇지만 사진이 JPEG로 변환되는 경우 핫 픽셀의 강력한 불연속성이 주변 픽셀들에 JPEG 압축 아티팩트(artifact)를 일으키기 때문에 조금 더 복잡해진다. Modern DSLRs such as the Canon 5D MK2 have built-in bad pixel remapping capabilities. Most RAW processing software (such as Lightroom or VibraWrap) has the ability to automatically fix bad pixels. However, when a photo is converted to JPEG, the strong discontinuity of the hot pixel becomes a bit more complicated because it causes JPEG compression artifacts in the surrounding pixels.

미국 특허 제5,047,863호는 비작동 픽셀 검출이 이미징 장치의 이미지 위치들로부터 어두운 픽셀 데이터의 갑들을 저장하기 위한 이미징 장치에 반응적으로 결합된 프레임 버퍼를 채용하는 것을 포함하는 고체 상태 이미징 장치를 위한 결함 보정 장치이다. 상기 이미징 장치에 반응적으로 결합되고 상기 버퍼에 결합된 출력을 가지는 레지스터가 이미징 장치의 이미지 픽셀 데이터의 디지털 값들을 상기 프레임 버퍼에 순차적으로 클로킹(clocking)한다. 상기 레지스터에 작동적으로 결합되고 프레임 버퍼의 어두운 픽셀 테이터에 반응적으로 결합된 비교기(comparator)가 인에비블(enable) 출력 및 인히빗(inhibit) 출력을 생산한다. 어떤 선택된 어두운 픽셀 데이터가 쓰레숄드(threshold)보다 작으면 이미징 장치에서 작동하는 픽셀 요소를 나타내고 상기 인에이블 시그널에 반응하여 그 픽셀에 대응되는 레지스터에 저장된 데이터가 프레임 버퍼에 저장된다. 프레임 버퍼에 있는 어두운 픽셀 데이터의 값이 상기 쓰레숄드보다 클 때 비교기가 인히빗 시그널을 낸다. 이전의 작동적 픽셀 요소의 이미지 데이터의 값이 그에 따라 상기 레지스터와 프레임 버퍼에 들어간다.U.S. Patent No. 5,047,863 discloses a non-operational pixel detection system employing a frame buffer that is responsively coupled to an imaging device for storing oligochromatic data of dark pixel data from image locations of the imaging device. Correction device. A register, responsive to the imaging device and having an output coupled to the buffer, sequentially clocks the digital values of the image pixel data of the imaging device into the frame buffer. A comparator operatively coupled to the register and responsively coupled to the dark pixel data of the frame buffer produces an enable output and an inhibit output. If any selected dark pixel data is less than a threshold, then the data stored in the register corresponding to that pixel is stored in the frame buffer in response to the enable signal indicating a pixel element operating in the imaging device. When the value of the dark pixel data in the frame buffer is greater than the threshold, the comparator generates an inverse signal. The value of the image data of the previous active pixel element enters the register and frame buffer accordingly.

미국특허 제5,499,114호는 불량 포토사이트(photosite)를 위하여 픽셀 데이터를 보완하는 디지털 이미지 스캐닝 장치로 여기에서는 선형 이미징 장치의 불량 포토사이트(photosite)로부터의 픽셀 데이터가 배제되고 다음의 가용한 좋은 포토사이트로부터의 픽셀 데이터로 대체된다. 스캔 라인의 시작 부분에서의 픽셀 데이터 블록의 손실은 메모리에 전체 스캔 라인 데이터를 완성하는데 필요한 횟수 만큼 끝의 픽셀 데이터를 계속 쓰게함으로써 스캔 라인의 끝에서 보완된다.U.S. Patent No. 5,499,114 is a digital image scanning device that complements pixel data for bad photosites where pixel data from a bad photosite of a linear imaging device is excluded and the next available good photo site Is replaced by the pixel data from the pixel data. The loss of the block of pixel data at the beginning of the scan line is supplemented at the end of the scan line by causing the memory to continue writing the end pixel data the number of times necessary to complete the entire scan line data.

미국특허 제6,618,084호는 CMOS 이미지 장치(imager)를 위한 픽셀 보정 시스템 및 방법에 관한 것인데 CMOS 이미지 장치와 같은 내결함 방사선 이미지 장치(fault tolerant radiation imager)를 제공한다. 그러한 이미지 센서는 이미지 생성 중에 불량 픽셀을 마스킹 및/또는 보정하는 회로를 포함한다. U.S. Patent No. 6,618,084 relates to a pixel correction system and method for a CMOS image imager, which provides a fault tolerant radiation imager, such as a CMOS imager. Such image sensors include circuitry for masking and / or correcting defective pixels during image generation.

미국특허 제7,522,200호는 CMOS 이미지 센서에 있는 온-칩 데드 픽셀 보정에 관한 것으로 CMOS 이미지 센서의 데드 픽셀 보정 방법을 개시한다.U.S. Patent No. 7,522,200 relates to an on-chip dead pixel correction in a CMOS image sensor and discloses a dead pixel correction method for a CMOS image sensor.

그렇지만 이상의 논의로부터 그러한 모든 픽셀 보정 방법들은 복잡하고 기술 분야 특히 센서의 상태에 대한 온라인 모니터링 및 그 센서의 사용가능한 수명의 증가를 위한 기술에 필요한 인페인팅에 의한 불량 픽셀의 검출 및 보정의 정확하고 간단한 방법이 되지 못한다.
However, from the above discussion all such pixel correction methods are complex and require accurate and simple detection and correction of defective pixels due to in-painting required for techniques for on-line monitoring of the state of the sensor, It does not work.

본 발명의 기본적인 목적은 그러므로 디지털 카메라의 이미지 센서들에 의한 이미지의 품질과 센서 상태의 온라인 모니터링을 향상시키고 센서들의 사용 가능한 수명을 증가시키는데 필요한, 간단한 방법으로 불량 픽셀을 검출하고 인페인팅을 수행하게 해 줄 센서 어레이의 불량 픽셀 검출 및 에러 보정 방법을 개발하는 것이다. The basic objective of the present invention is therefore to detect defective pixels and carry out inpainting in a simple manner, which is necessary to improve on-line monitoring of image quality and sensor status by image sensors of a digital camera and to increase the usable life of the sensors And to develop a faulty pixel detection and error correction method for a sensor array to be provided.

본 발명의 또 다른 목적은 디지털 카메라 및 다른 이미징 장치들에 사용되는 것과 같은 광 이미지를 전기적 신호로 변환하기 위하여 제공되는 이미지 센서들 또는 유사한 장치들의 활용도를 높이기 위하여 적합화될 데드 픽셀, 스턱 픽셀, 핫 픽셀, 그리고 콜드 픽셀을 포함하는 불량 픽셀의 검출을 위한 새로운 방법을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a method and apparatus for reducing the number of dead pixels, stuck pixels, etc., to be adapted to enhance utilization of image sensors or similar devices provided for converting optical images, such as those used in digital cameras and other imaging devices, A hot pixel, and a cold pixel.

본 발명의 또 다른 목적은 센서 어레이들 또는 많은 수의 불량 픽셀을 그와 유사한 장치들에서도 불량 픽셀로 인한 이미지 훼손을 다루는 첨단 기술을 개발하는 것이다.It is a further object of the present invention to develop advanced techniques for dealing with image defects due to defective pixels in sensor arrays or a large number of defective pixels and similar devices.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 제공 기술에 따라 복수의 이미지들을 사용하는 것을 포함함으로써 불량 픽셀 검출 에러의 확률이 제로까지 줄어들 수 있도록 불량 픽셀 검출 및 보정 기술을 발전시키는 것이다.Still another object of the present invention is to develop defective pixel detection and correction techniques such that the probability of defective pixel detection errors can be reduced to zero by using a plurality of images according to the providing technique of the present invention.

본 발명의 또 다른 목적은 불량 픽셀 검출 방법 및 불량 픽셀 검출 방법에 독립적인 인페인팅 과정의 적용을 가능하게 할 픽셀 에러 보정을 위한 인페인팅 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an inpainting method for pixel error correction that enables application of an independent inpainting process to a defective pixel detection method and a defective pixel detection method.

본 발명의 또 다른 목적은 응용의 요구에 따라 온라인 또는 오프라인에서 불량 픽셀 검출을 위한 방법을 제공하는 것으로 온라인 검출은 보정 지연을 감소시킬 것이고 오프라인 검출은 복잡성과 전력 비용을 줄이기 위해 적합화 될 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for detecting defective pixels on-line or off-line according to the needs of an application, wherein on-line detection will reduce the correction delay and off-line detection will be adapted to reduce complexity and power cost.

본 발명의 또 다른 목적은 불량 픽셀의 충격을 줄이기 위해 적합화되고 그것을 통해 생산 시점의 불합격률을 줄이고 센서 어레이의 효과적 수명을 늘리기 위한 불량 픽셀 검출 및 인페인팅을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide defective pixel detection and inpainting to reduce the impact of defective pixels and thereby reduce the reject rate at the time of production and increase the effective lifetime of the sensor array.

본 발명의 또 다른 목적은 독립적인 획득 개수를 포함한 허위 및 누락 검출의 감소를 위하여 적합화되고 이미지에서 ROI선택에 의하여 더욱 감소되는 불량 픽셀의 검출방법을 지향한다.Still another object of the present invention is directed to a method of detecting defective pixels that is adapted for reduced false and omnidirectional detection, including independent acquisition counts, and further reduced by ROI selection in the image.

본 발명의 또 다른 목적은 센서 어레이 및 유사한 이미징 장치의 더 나은 출력과 성능을 위한 불량 픽셀의 정확한 검출과 그에 요구되는 인페인팅을 촉진할 센서 어레이를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a sensor array that will facilitate accurate detection of defective pixels for the better output and performance of sensor arrays and similar imaging devices and the required inpainting thereof.

본 발명의 또 다른 목적은 이미지 센서가 얼마나 손상되었는가 및 인페인팅을 통한 이미지의 품질 향상의 가능성을 결정할 수 있게 하는 방법의 제공을 지향한다. It is another object of the present invention to provide a method for determining how much an image sensor is damaged and the possibility of improving the quality of an image through inpainting.

본 발명의 또 다른 목적은 높은 PSNR을 달성하기 위한 강력한 설계를 포함하는 불량 픽셀 경정 방법을 개발하는 것이다.It is yet another object of the present invention to develop a defective pixel calibration method that includes a robust design to achieve a high PSNR.

본 발명의 또 다른 목적은 불량 픽셀을 가진 카메라로부터의 이미지들을 인증하기 위한 것으로 여기서 불량 픽셀에 대하여 인페인팅이 적용되지 않을 때 검출된 불량 픽셀을 사용하여 생성된 에러 픽셀 맵이 그 특정 카메라의 시그니쳐(signature)로 사용될 수 있다.
It is still another object of the present invention to authenticate images from a camera having a bad pixel, wherein when an inpainting is not applied to a bad pixel, an error pixel map generated using the detected bad pixel is compared with the signature of the particular camera can be used as a signature.

본 발명의 기본적인 측면은 그래서 센서 어레이의 불량 픽셀들을 검출하고 그 에러를 은폐하기 위한 방법에 관한 것으로 각각 불량 픽셀과 정상 픽셀의 위치를 나타내는 값을 포함하는 디지털 이미지의 로컬(local) 통계를 사용한 강도 기반의 센서의 불량 픽셀 위치 정보 검출을 포함하는 에러 맵 내지 노이즈 맵의 생성을 포함한다.A basic aspect of the present invention is therefore a method for detecting defective pixels in a sensor array and concealing the errors, the method comprising the step of using local statistical statistics of a digital image including a value indicating the location of a defective pixel and a normal pixel, And generating an error map or a noise map that includes detection of bad pixel position information of the sensor based on the sensor.

본 발명의 다른 측면은 센서 어레이의 불량 픽셀을 검출하기 위한 방법에 관한 것으로 디지털 이미지의 로컬(local) 통계를 사용한 강도 기반의 센서의 불량 픽셀 위치 정보 검출을 포함하는 노이즈 맵을 제공하고, 그 픽셀이 불량인지 아닌지를 확인하고 그렇게 함으로써 각각 불량 픽셀과 정상 픽셀의 위치를 나타내는 1 또는 0의 값을 가지는 최종적인 노이즈 맵을 생성하기 위하여 그렇게 파악된 불량 픽셀의 위치를 그 로컬 통계에 대하여 더 평가하는 것을 포함하는 상기 에러 맵 내지 노이즈 맵의 생성을 포함한다.Another aspect of the invention relates to a method for detecting defective pixels in a sensor array, the method comprising: providing a noise map including detection of defective pixel position information of an intensity-based sensor using local statistics of a digital image, To determine whether the defect is bad or not, and thereby further evaluate the position of the defective pixel so determined to produce a final noise map having a value of 1 or 0 indicating the location of the defective pixel and the normal pixel, respectively, And generating the error map or the noise map.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 에러 맵 내지 노이즈 맵과 카메라로부터의 이미지와 비교함으로써 카메라에 의해 캡쳐된 이미지의 인증 단계를 포함하는 센서 어레이의 불량 픽셀 검출 방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention is directed to a method for detecting defective pixels in a sensor array comprising the step of authenticating an image captured by a camera by comparing the error map or noise map with an image from the camera.

바람직하게, 본 발명에 따른 센서 어레이의 불량 픽셀 검출을 위한 상기 방법은 여러 후속 이미지에 대한 에러 맵의 생성과 에러 검출을 더 확인하기 위한 그 조합을 포함한다.Preferably, the method for defective pixel detection of a sensor array according to the present invention comprises the generation of an error map for several subsequent images and a combination thereof for further confirming error detection.

본 발명의 또 다른 측면은 센서 어레이의 불량 픽셀을 검출하고 그 에러를 은폐하기 위한 상기 방법에 관한 것으로 Yet another aspect of the present invention relates to the above method for detecting defective pixels in a sensor array and concealing the errors

(i) 각각 불량 픽셀과 정상 픽셀의 위치를 나타내는 값을 포함하는 디지털 이미지의 로컬(local) 통계를 사용한 강도 기반의 센서의 불량 픽셀 위치 정보 검출을 포함하는 에러 맵 내지 노이즈 맵을 생성하고;.(i) generating an error map or a noise map including detection of bad pixel position information of the intensity-based sensor using local statistics of the digital image, each including a value indicating the location of bad pixels and normal pixels;

(ii) 불량 픽셀들을 상기 검출된 불량 픽셀의 특정한 범위 내에 있는 주변의 정상 픽셀들의 미디안값(median value)(강도)로 불량 픽셀들을 교체하는 것을 포함하는, 노이즈가 있는 이미지와 관련하여 상기 노이즈 맵에서 검출된 불량 픽셀만을 보정하는 적합화 인페인팅(adaptive inpainting) 과정을 수행하는;(ii) replacing the bad pixels with a median value (intensity) of surrounding normal pixels within a specific range of the detected bad pixel, wherein the noise map Performing an adaptive inpainting process to correct only the defective pixels detected in the defective pixels;

것을 포함한다..

본 발명의 또 다른 측면은 센서 어레이의 불량 픽셀을 검출하고 그 에러를 은폐하기 위한 상기 방법에 관한 것으로 Yet another aspect of the present invention relates to the above method for detecting defective pixels in a sensor array and concealing the errors

(i) 디지털 이미지의 로컬(local) 통계를 사용한 강도 기반의 센서의 불량 픽셀 위치 정보 검출을 포함하는 노이즈 맵을 제공하고, 그 픽셀이 불량인지 아닌지를 확인하고 그렇게 함으로써 각각 불량 픽셀과 정상 픽셀의 위치를 나타내는 1 또는 0의 값을 가지는 최종적인 노이즈 맵을 생성하기 위하여 그렇게 파악된 불량 픽셀의 위치를 그 로컬 통계에 대하여 더 평가하는 것을 포함하는 상기 노이즈 맵의 생성과,(i) providing a noise map comprising detection of bad pixel position information of the intensity-based sensor using local statistics of the digital image, verifying whether the pixel is bad or not, Generating a noise map comprising further evaluating a location of a bad pixel so determined for its local statistics to produce a final noise map having a value of 1 or 0 indicating a location;

(ii) 불량 픽셀들을 상기 검출된 불량 픽셀의 특정한 범위 내에 있는 주변의 정상 픽셀들의 미디안값(median value)(강도)으로 불량 픽셀들을 교체하는 것을 포함하는, 노이즈가 있는 이미지와 관련하여 상기 최종 노이즈 맵에서 검출된 불량 픽셀만을 보정하는 적합화 인페인팅 과정을 포함한다.(ii) replacing defective pixels with median values (intensity) of neighboring normal pixels within a specific range of the detected defective pixels, wherein the final noise And a fitting process of correcting only the defective pixels detected in the map.

본 발명의 한 측면에 따르면 센서 어레이에서 불량 픽셀을 검출하고 그 에러를 은폐하기 위한 상기 방법에서 불량 픽셀은 데드 픽셀, 스턱 픽셀, 핫 픽셀 및 콜드 픽셀을 포함한다.According to one aspect of the present invention, in the above method for detecting a defective pixel in a sensor array and concealing the error, the defective pixel includes a dead pixel, a stuck pixel, a hot pixel and a cold pixel.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면 상기 데드 픽셀의 검출을 수행하는 단계는 다음의 단계 (I), (II)를 포함한다.According to another aspect of the present invention, the step of performing the detection of the dead pixel includes the following steps (I) and (II).

(I) 노이즈가 있는 이미지 각각에 W1ⅹW2 윈도우를 부과하고 그 윈도우 내의 최대값(Smax)과 최소값(Smin)을 결정하기 위하여 동일한 것을 현재의 픽셀에 센터링(centering)하고, 다음과 같이 제1 단계 노이즈 맵 r을 생성한다.(I) centering the same pixel on the current pixel to impose a W 1 x W 2 window on each of the noise-free images and to determine a maximum value (S max ) and a minimum value (S min ) in the window, Similarly, a first-stage noise map r is generated.

Figure 112013051078863-pct00001

Figure 112013051078863-pct00001

여기에서 Si ,j는 위치 (i,j)에서의 픽셀의 강도(intensity) 값이고 Smin은 이미지의 글로벌 최소 강도 값이며, 이 제1단계 노이즈 맵에서 r(i,j)=1 이라는 것은 노이즈가 있는 이미지에서 대응되는 픽셀이 아마도 데드 픽셀일 것이라는 뜻이고 r(i,j)=0 이라는 것은 노이즈가 있는 이미지에서 대응되는 픽셀이 정상이라는 뜻이다.Where S i , j is the intensity value of the pixel at position (i, j) and S min is the global minimum intensity value of the image and r (i, j) = 1 in this first stage noise map This means that the corresponding pixel in the noise image is probably the dead pixel, and r (i, j) = 0 means that the corresponding pixel in the noise image is normal.

(II) 다음을 포함하는 최종 노이즈 맵 r을 생성한다.(II) Generate a final noise map r that includes

레벨 1) 노이즈가 있는 이미지에서 데드 픽셀 주변에 w1ⅹw2 윈도우를 부과하는데 이 때 w1, w2는 이전의 윈도우 크기보다 훨씬 작게 한다. Level 1) In the image with noise, around the dead pixel w 1 x w 2 We impose a window, where w 1 , w 2 are much smaller than the previous window size.

제1단계 노이즈 맵에서 0의 값을 가지는 것과 같은 정상 픽셀의 수가 wmin 보다 많이 발견되면 그 정상 픽셀들과 중앙의 데드 픽셀간의 거리 d를 계산하고 레벨 3으로 간다. 정상 픽셀들의 수가 wmin 보다 크지 않으면 레벨 2로 간다. 시뮬레이션을 위하여 d는 MAD(절대 거리의 평균)(mean of absolute)로 가정한다.If the number of normal pixels such as having a value of 0 in the first stage noise map is found more than w min , the distance d between the normal pixels and the central dead pixel is calculated and goes to the level 3. If the number of normal pixels is not greater than w min , go to level 2. For simulation, d is assumed to be MAD (mean of absolute distance).

레벨 2) wi=wi+pi (i=1,2, pi는 작은 양의 정수)로 두고 레벨 1로 가서 상기 윈도우를 미리 정해진 고정된 크기까지 증가시킨다.Level 2) w i = w i + p i (i = 1, 2, pi is a small positive integer) and goes to level 1 to increase the window to a predetermined fixed size.

레벨 3) 대응되는 d가 쓰레숄드 δ (δ는 작은 양의 값)보다 작으면 임시 노이즈 맵 r에서 대응되는 픽셀을 0으로 대체하고 그렇지 않으면 그대로 두고 다음의 데드 픽셀로 옮겨가고 레벨 1로 간다.Level 3) If the corresponding d is less than the threshold δ (δ is a small positive value), replace the corresponding pixel in the temporary noise map r with 0, otherwise leave it as the next dead pixel and go to level 1.

상기 방법을 지향하는 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 스턱 픽셀 검출 단계의 수행은 다음을 포함한다.According to another aspect of the present invention directed to the above method, the performance of the stuck pixel detection step includes:

(I) 노이즈가 있는 이미지 각각에 W1ⅹW2 윈도우를 부과하고 그 윈도우 내의 최대값(Smax)과 최소값(Smin)을 결정하기 위하여 동일한 것을 현재의 픽셀에 센터링(centering)하고, 다음과 같이 제1 단계 노이즈 맵 r을 생성한다.
(I) centering the same pixel on the current pixel to impose a W 1 x W 2 window on each of the noise-free images and to determine a maximum value (S max ) and a minimum value (S min ) in the window, Similarly, a first-stage noise map r is generated.

Figure 112013051078863-pct00002

Figure 112013051078863-pct00002

여기에서 Si ,j는 위치 (i,j)에서의 픽셀의 강도(intensity) 값이고 Smax는 이미지의 글로벌 최대 강도 값이며, 이 제1단계 노이즈 맵에서 r(i,j)=1 이라는 것은 노이즈가 있는 이미지에서 대응되는 픽셀이 아마도 스턱 픽셀일 것이라는 뜻이고 r(i,j)=0 이라는 것은 노이즈가 있는 이미지에서 대응되는 픽셀이 정상이라는 뜻이다.Where S i , j is the intensity value of the pixel at position (i, j) and S max is the global maximum intensity value of the image and r (i, j) = 1 in this first stage noise map This means that the corresponding pixel in a noisy image is probably a stuck pixel, and r (i, j) = 0 means that the corresponding pixel in a noisey image is normal.

(II) 다음을 포함하는 최종 노이즈 맵 r을 생성한다.(II) Generate a final noise map r that includes

레벨 1) 노이즈가 있는 이미지에서 스턱 픽셀 주변에 w1ⅹw2 윈도우를 부과하는데 이 때 w1, w2는 이전의 윈도우 크기보다 훨씬 작게 한다. 제1단계 노이즈 맵에서 0의 값을 가지는 것과 같은 정상 픽셀의 수가 wmin 보다 많이 발견되면 그 정상 픽셀들과 중앙의 스턱 픽셀간의 거리 d를 계산하고 레벨 3으로 간다. 정상 픽셀들의 수가 wmin 보다 크지 않으면 레벨 2로 간다. 여기서 d는 MAD로 가정한다.Level 1) In the image with noise, around the stuck pixel w 1 x w 2 We impose a window, where w 1 , w 2 are much smaller than the previous window size. If the number of normal pixels such as having a value of 0 in the first stage noise map is found more than w min , the distance d between the normal pixels and the central stuck pixel is calculated and goes to the level 3. If the number of normal pixels is not greater than w min , go to level 2. Here d is assumed to be MAD.

레벨 2) wi=wi+pi (i=1,2, pi는 작은 양의 정수)로 두고 레벨 1로 가서 상기 윈도우를 미리 정해진 고정된 크기까지 증가시킨다.Level 2) w i = w i + p i (i = 1, 2, pi is a small positive integer) and goes to level 1 to increase the window to a predetermined fixed size.

레벨 3) 대응되는 d가 쓰레숄드 δ (δ는 작은 양의 값)보다 작으면 임시 노이즈 맵 r에서 대응되는 픽셀을 0으로 대체하고 그렇지 않으면 그대로 두고 다음의 스턱 픽셀로 옮겨가고 레벨 1로 간다. 이것에 의한 노이즈 맵 r은 최종 노이즈 맵이다.Level 3) If the corresponding d is less than the threshold δ (δ is a small positive value), replace the corresponding pixel in the temporary noise map r with 0, otherwise leave it as the next stuck pixel and go to level 1. The noise map r by this is the final noise map.

상기 방법을 지향하는 본 발명의 또 다른 측면은, 상기 핫 픽셀과 콜드 픽셀 검출 단계의 수행이며 다음을 포함한다.Yet another aspect of the invention directed to the above method is the execution of the hot pixel and cold pixel detection steps, including:

(I) 노이즈가 있는 이미지 각각에 W1ⅹW2 윈도우를 부과하고 그 윈도우 내의 최대값(Smax)과 최소값(Smin)을 결정하기 위하여 동일한 것을 현재의 픽셀에 센터링(centering)하고, 다음과 같이 제1 단계 노이즈 맵 r을 생성한다.(I) centering the same pixel on the current pixel to impose a W 1 x W 2 window on each of the noise-free images and to determine a maximum value (S max ) and a minimum value (S min ) in the window, Similarly, a first-stage noise map r is generated.

Figure 112013051078863-pct00003

Figure 112013051078863-pct00003

여기에서 Si ,j는 위치 (i,j)에서의 픽셀의 강도(intensity) 값이고 Smax와Smin 은 각각 글로벌 최대 및 최소 강도 값이다. 이 제1단계 노이즈 맵에서 r(i,j)=1 이라는 것은 노이즈가 있는 이미지에서 대응되는 픽셀이 아마도 핫 픽셀 또는 콜드 픽셀일 것이라는 뜻이고 r(i,j)=0 이라는 것은 노이즈가 있는 이미지에서 대응되는 픽셀이 정상이라는 뜻이다.Where S i , j is the intensity value of the pixel at position (i, j) and S max and S min are the global maximum and minimum intensity values, respectively. In this first stage noise map, r (i, j) = 1 means that the corresponding pixel in a noise image is probably a hot pixel or a cold pixel and r (i, j) = 0 means that the noise- The corresponding pixels in the image are normal.

(II) 다음을 포함하는 최종 노이즈 맵 r을 생성한다.(II) Generate a final noise map r that includes

레벨 1) 노이즈가 있는 이미지에서 핫(콜드) 픽셀 주변에 w1ⅹw2 윈도우를 부과하는데 이 때 w1, w2는 이전의 윈도우 크기보다 훨씬 작게 한다. 정상 픽셀의 수가 wmin 보다 많이 발견되면 그 정상 픽셀들과 중앙의 핫(콜드) 픽셀간의 거리 d를 계산하고 레벨 3으로 간다. 정상 픽셀들의 수가 wmin 보다 크지 않으면 레벨 2로 간다. 여기서 d는 MAD로 가정한다.Level 1) around the hot (cold) pixels in the image with noise w 1 x w 2 We impose a window, where w 1 , w 2 are much smaller than the previous window size. If the number of normal pixels is found more than w min , the distance d between the normal pixels and the central hot (cold) pixel is calculated and goes to level 3. If the number of normal pixels is not greater than w min , go to level 2. Here d is assumed to be MAD.

레벨 2) wi=wi+pi (i=1,2, pi는 작은 양의 정수)로 두고 레벨 1로 가서 상기 윈도우를 미리 정해진 고정된 크기까지 증가시킨다.Level 2) w i = w i + p i (i = 1, 2, pi is a small positive integer) and goes to level 1 to increase the window to a predetermined fixed size.

레벨 3) 바람직하게, 양 끝으로부터 상기 중앙의 핫(콜드) 픽셀 간의 최소 거리를 만일 이미지가 8 비트이면 T3=min(Sij, 255-Sij)와 같이 구한다. 그리고 대응되는 d가 쓰레숄드 qT3 보다 작으면, 임시 노이즈 맵 r에서 대응되는 픽셀을 0으로 대체하고 그렇지 않으면 그대로 두고 다음의 핫(콜드) 픽셀로 옮겨가고 레벨 1로 간다. 이 때 q는 그렇게 하여 최종 노이즈 맵 r을 생성하기 위한 상수 (0<q<1)이다.Level 3) Preferably, the minimum distance between the center hot (cold) pixels from both ends is obtained as T 3 = min (S ij , 255-S ij ) if the image is 8 bits. If the corresponding d is less than the threshold qT3, then the corresponding pixel in the temporary noise map r is replaced by 0, otherwise it is moved to the next hot (cold) pixel and goes to level 1. Where q is a constant for generating the final noise map r (0 < q < 1).

바람직하게, 본 발명의 상기 방법은 어떤 비트 심도에도 적용할 수 있도록 적합화된다. Preferably, the method of the present invention is adapted to be applicable to any bit depth.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 방법에서 인페인팅에 의해 픽셀 에러를 보정하는 것에 관한 것으로 다음과 같은 단계들을 포함한다. Yet another aspect of the present invention relates to correcting pixel errors by inpainting in the method and includes the following steps.

(1) 노이즈가 있는 맵에서 대응되는 값이 0인 현재 윈도우 하에서 노이즈가 있는 모든 그런 이미지 픽셀들을 가지는 집합 S를 찾아 내기 위해 w3ⅹw4 윈도우를 노이즈가 있는 맵 에서 불량 픽셀 주변에 부과하고, 만일 S가 공집합이 아니면 2단계로 가고 그렇지 않으면 3단계로 간다. (1) impose a w3 x w4 window around a bad pixel in a noisy map to find a set S with all such image pixels with noise under the current window with a corresponding value of 0 in a noisy map, If it is not empty, go to step 2, otherwise go to step 3.

(2) 현재의 픽셀을 상기 집합 S의 미디안으로 대체하고 다음의 불량 픽셀로 가서 1단계로 간다.(2) Replace the current pixel with the median of the set S, go to the next defective pixel, and go to step 1.

(3) wi= wi + Δwi (i=3,4, Δwi 는 작은 양의 정수)로 두고 1단계로 가서 윈도우를 미리 정해진 최대 크기로 증가시킨다.(3) Let w i = w i + Δw i (i = 3,4, Δw i is a small positive integer) and go to step 1 to increase the window to a predetermined maximum size.

중요한 사항으로, 본 발명에 따른 상기 방법에서 또한, 상기 불량 픽셀 검출 절차 및 그에 따르는 불량 픽셀 인페인팅은 많은 수의 불량 픽셀들로 훼손된 이미지도 높은 PSNR을 획득할 수 있도록 적합화된다.Importantly, in the above method according to the present invention, the defective pixel detection procedure and consequently the defective pixel painting is adapted so as to obtain a high PSNR for an image which has been corrupted by a large number of defective pixels.

상기 방법에서, 상기 불량 픽셀 검출은 온라인 또는 오프라인으로 수행되며, 일단 검출되면 애플리케이션(application) 요구에 따라 인페인팅이 온라인 또는 오프라인으로 적용될 수 있다.In the above method, the defective pixel detection is performed on-line or off-line, and once detected, in-painting can be applied on-line or off-line according to application requirements.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면 다음의 수단들을 포함하는 불량 픽셀 검출 및 불량 픽셀의 인페인팅 수행을 위해 적합화된 센서 어레이에 대한 것을 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a sensor array adapted for detecting defective pixels and performing inpainting of defective pixels, including the following means.

(i) 노이즈 맵 생성을 위해 적합화된 수단으로 각각 불량 픽셀과 정상 픽셀의 위치를 나타내는 값들을 가지는 디지털 이미지의 로컬 통계를 사용한 강도 기반의 센서 불량 픽셀 위치 정보 검출을 포함한다. (i) intensity-based sensor bad pixel location information detection using local statistics of the digital image with the values indicating the locations of bad pixels and normal pixels, respectively, as means adapted for noise map generation.

(ii) 상기 노이즈 맵에서 검출된 불량 픽셀들만을 보정하는 적합화 인페인팅을 수행하기 위한 수단으로 불량 픽셀들을 상기 검출된 불량 픽셀 주변의 특정 윈도우 내의 정상 픽셀들의 미디안 (강도) 값으로 대체하는 단계를 포함한다.(ii) replacing defective pixels with median (intensity) values of normal pixels within a particular window around the detected defective pixel by means of performing a painting that is a fit that corrects only the defective pixels detected in the noise map .

중요한 사항으로, 상기 이미지 센서 시스템에서 상기 센서 어레이는 이상에서 언급한 어느 방법에 따라서도 데드 픽셀, 스턱 픽셀, 콜드 픽셀 및 핫 픽셀들로부터 선택된 다양한 불량 픽셀들을 검출하도록 적합화된다.Importantly, in the image sensor system the sensor array is adapted to detect various bad pixels selected from dead pixels, stuck pixels, cold pixels and hot pixels according to any of the methods mentioned above.

상기 이미지 센서 시스템을 지향하는 본 발명의 또 다른 측면은 광/열, 열, 마이크로웨이브, 초음파, X 레이 등을 포함한 신호를 전기적 신호로 변환하기 위하여 적합화된다는 것이다.Another aspect of the present invention directed to the image sensor system is that it is adapted to convert signals including optical / thermal, thermal, microwave, ultrasonic, X-ray, etc. into electrical signals.

이하에서 본 발명의 상세한 내용, 그 목적 및 장점 들이 제한적이지 않은 사례와 관련하여 다음의 그림과 함께 설명된다.
In the following, the details, objects and advantages of the invention are set forth with reference to the following figures in connection with non-limiting examples.

도1은 본 발명에 따른 센서 기반 이미징 시스템(sensor based imaging system)의 블록 다이어그램으로 불량 픽셀 검출 및 인페인팅 단계들을 보여준다.
도2에서 제1행은 손상된 “화학 공장” 이미지를 보여준다. 이미지가 무작위의 데드 라인들(dead lines) 및/또는 무작위의 데드 픽셀들에 의해 손상되었다. 제2행은 제안된 공식에 의해 위로부터 복원된 대응되는 이미지를 보여 준다.
도3에서 제1행은 손상된 “우트레흐트(Utrecht)” 이미지를 보여준다. 이미지가 무작위의 데드 라인들 및/또는 무작위의 데드 픽셀들에 의해 손상되었다. 제2행은 제안된 공식에 의해 위로부터 복원된 대응되는 이미지를 보여 준다.
도4에서 제1행은 손상된 “아웃도어(outdoor)” 이미지를 보여준다. 이미지가 무작위의 데드 라인들 및/또는 무작위의 데드 픽셀들에 의해 손상되었다. 제2행은 제안된 공식에 의해 위로부터 복원된 대응되는 이미지를 보여 준다.
도5에서 제1행은 손상된 “브리지(bridge)” 이미지를 보여준다. 이미지가 무작위의 데드 라인들 및/또는 무작위의 데드 픽셀들에 의해 손상되었다. 제2행은 제안된 공식에 의해 위로부터 복원된 대응되는 이미지를 보여 준다.
도6에서 제1행은 손상된 “화학 공장” 이미지를 보여준다. 이미지가 무작위의 스턱 라인들(stuck lines) 및/또는 무작위의 스턱 픽셀들에 의해 손상되었다. 제2행은 제안된 공식에 의해 위로부터 복원된 대응되는 이미지를 보여 준다.
도7에서 제1행은 손상된 “우트레흐트” 이미지를 보여준다. 이미지가 무작위의 스턱 라인들(stuck lines) 및/또는 무작위의 스턱 픽셀들에 의해 손상되었다. 제2행은 제안된 공식에 의해 위로부터 복원된 대응되는 이미지를 보여 준다.
도8에서 제1행은 손상된 “아웃도어” 이미지를 보여준다. 이미지가 무작위의 스턱 라인들(stuck lines) 및/또는 무작위의 스턱 픽셀들에 의해 손상되었다. 제2행은 제안된 공식에 의해 위로부터 복원된 대응되는 이미지를 보여 준다.
도9에서 제1행은 손상된 “브리지” 이미지를 보여준다. 이미지가 무작위의 스턱 라인들(stuck lines) 및/또는 무작위의 스턱 픽셀들에 의해 손상되었다. 제2행은 제안된 공식에 의해 위로부터 복원된 대응되는 이미지를 보여 준다.
도10에서 제1행은 손상된 이미지들을 보여준다. 이미지가 무작위의 핫 픽셀 및 콜드 픽셀로 손상되었다. 제2행은 제안된 공식에 의해 위로부터 복원된 대응되는 이미지를 보여 준다.
도11에서 (a)는 핫 픽셀을 가진 오리지날 16 비트 이미지이다. 핫 픽셀을 가진 두 개의 자르기 영역(crop region)은 적색 사각형 영역에 보인다. (b)는 자르기 영역 1의 확대도이고 (c)는 자르기 영역 2의 확대도이다.
도12에서 (a)는 도11에 1보인 이미지의 출력으로 대응되는 자르기 영역은 적색 사각형들로 표시된다. (b)는 대응되는 자르기 영역 1의 확대도, (c)는 자르기 영역 2의 확대도이다.
Figure 1 is a block diagram of a sensor based imaging system in accordance with the present invention, showing poor pixel detection and inpainting steps.
In Figure 2, the first row shows a damaged &quot; chemical plant &quot; image. The image was damaged by random dead lines and / or random dead pixels. The second row shows the corresponding image restored from above by the proposed formula.
In Figure 3, the first row shows the damaged &quot; Utrecht &quot; image. The image has been damaged by random deadlines and / or random dead pixels. The second row shows the corresponding image restored from above by the proposed formula.
In Figure 4, the first row shows a damaged &quot; outdoor &quot; image. The image has been damaged by random deadlines and / or random dead pixels. The second row shows the corresponding image restored from above by the proposed formula.
In Figure 5, the first row shows a damaged &quot; bridge &quot; image. The image has been damaged by random deadlines and / or random dead pixels. The second row shows the corresponding image restored from above by the proposed formula.
In Figure 6, the first row shows a damaged &quot; chemical plant &quot; image. The image was damaged by random stuck lines and / or random stuck pixels. The second row shows the corresponding image restored from above by the proposed formula.
In Figure 7, the first row shows the corrupted &quot; Utrecht &quot; image. The image was damaged by random stuck lines and / or random stuck pixels. The second row shows the corresponding image restored from above by the proposed formula.
In Figure 8, the first row shows a damaged &quot; outdoor &quot; image. The image was damaged by random stuck lines and / or random stuck pixels. The second row shows the corresponding image restored from above by the proposed formula.
In Figure 9, the first row shows the corrupted &quot; bridge &quot; image. The image was damaged by random stuck lines and / or random stuck pixels. The second row shows the corresponding image restored from above by the proposed formula.
In Figure 10, the first row shows the damaged images. The image was damaged by random hot pixels and cold pixels. The second row shows the corresponding image restored from above by the proposed formula.
11 (a) is an original 16-bit image with a hot pixel. Two crop regions with hot pixels appear in the red square region. (b) is an enlarged view of the cropping region 1 and (c) is an enlarged view of the cropping region 2.
In FIG. 12 (a), the cropping area corresponding to the output of the image shown in FIG. 11 is represented by red squares. (b) is an enlarged view of the corresponding crop area 1, and (c) is an enlarged view of the crop area 2. Fig.

앞서 거론한 바와 같이 본 발명은 완전히 자동적인 데드 픽셀, 스턱 픽셀, 핫 픽셀 및 콜드 픽셀 검출 및 인페인팅 방법을 포함한다. 이 방법은 센서 어레이에서 센서들의 가동 수명을 연장하는데 도움을 줄 것이다. 기본적으로 제안되는 검출 방법은 2개의 단계를 포함한다. 검출 방법의 제1단계에서는 노이즈가 있는 이미지의 로컬 특성들이 사용된다. 제2단계는 더 뛰어난 성능을 위하여 다른 방법으로 이루어진다. 제안되는 검출 공식은 높은 수준의 노이즈까지 이미지 손상을 다룰 수 있다. 또한, 불량 픽셀의 검출 후 손상된 이미지의 복구를 위하여 불량 픽셀 적합화 인페인팅 프로토콜(protocol)이 뒤따른다. 제안되는 방법은 하드웨어 비용을 크게 절감하게 해 줄 리얼 타임 성능 적합성(adaptability for real time performance)을 가진다.As discussed above, the present invention includes fully automated dead pixels, stuck pixels, hot pixels, and cold pixel detection and inpainting methods. This method will help to extend the operating life of the sensors in the sensor array. Basically, the proposed detection method includes two steps. In the first step of the detection method, the local characteristics of the image with noises are used. The second stage is done in a different way for better performance. The proposed detection formula can deal with image damage up to a high level of noise. In addition, after the detection of bad pixels, a painting protocol (Bad Pixel Fit) follows for the recovery of the damaged image. The proposed method has real-time adaptability for real-time performance, which greatly reduces hardware costs.

중요한 사항으로, 제안된 불량 픽셀 검출을 위한 검출 방법은 2개의 단계를 포함한다. 제1단계에서 모든 픽셀이 점검되어 제1단계 노이즈맵을 준비되고 그것은 불량 픽셀의 위치 정보를 보유한다. 이 단계는 그 이미지의 로컬 통계를 사용한다. 제2단계에서는 제1단계에서 불량으로 표시된 픽셀들만이 그것들의 불량 여부를 확인하기 위하여 로컬 통계를 사용하여 점검된다. 제2단계에서는 그에 따라 최종 노이즈 맵을 얻기 위하여 제1단계 노이즈 맵이 수정된다. 최종 노이즈 맵에서 1과 0의 값은 각각 불량 픽셀과 정상 픽셀의 위치를 나타낸다.Importantly, the proposed detection method for bad pixel detection involves two steps. In the first step, all the pixels are checked to prepare a first-stage noise map, which holds the location information of the defective pixels. This step uses the local statistics of the image. In the second step, only the pixels marked bad in the first step are checked using local statistics to ascertain whether they are bad or not. In the second step, the first-stage noise map is modified to obtain the final noise map accordingly. In the final noise map, the values of 1 and 0 indicate the positions of the defective pixel and the normal pixel, respectively.

본 발명에 따른 센서 이미징 시스템의 블록 다이어 그램을 개략적으로 설명하는 도1은 센서 어레이에서 불량 픽셀의 검출 및 인페인팅 단계들을 보여 준다. 1 schematically illustrating a block diagram of a sensor imaging system according to the present invention shows the steps of detecting and painting inferior pixels in a sensor array.

제안된 데드 픽셀 검출 방법의 단계들은 다음과 같다. The steps of the proposed dead pixel detection method are as follows .

방법의 설명을 위하여 이미지들은 8비트 심도에 대한 것으로 가정되지만 그것은 결코 이 방법에 대한 제한은 아니며 어떤 비트 심도에도 적용될 수 있다. For illustrative purposes, images are assumed to be of 8-bit depth, but this is by no means a limitation of this method and may be applied to any bit depth.

1단계. 노이즈가 있는 이미지의 각 픽셀에 현재의 픽셀에 중심을 둔 W1ⅹW2 윈도우를 부과하고 그 윈도우 내에서 최대값(Smax)과 최소값(Smin)을 찾는다. 이 단계에서 픽셀들은 매우 보수적으로 정상인 것으로 표시한다. 식 (1)을 사용하여 제1단계 노이즈 맵 r을 준비한다.
Stage 1. For each pixel in the image with noise, centered on the current pixel W 1 x W 2 We impose a window and find the maximum value (S max ) and the minimum value (S min ) in the window. At this stage, the pixels are marked as very conservatively normal. The first-stage noise map r is prepared using equation (1).

Figure 112013051078863-pct00004
(1)
Figure 112013051078863-pct00004
(One)

여기에서 Si ,j는 위치 (i,j)에서의 픽셀의 강도(intensity) 값이고 Smin은 이미지의 글로벌 최소 강도 값이다. 제1단계 노이즈 맵에서 r(i,j)=1 이라는 것은 노이즈가 있는 이미지에서 대응되는 픽셀이 아마도 데드 픽셀일 것이라는 뜻이고 r(i,j)=0 이라는 것은 노이즈가 있는 이미지에서 대응되는 픽셀이 정상이라는 뜻이다.Where S i , j is the intensity value of the pixel at position (i, j) and S min is the global minimum intensity value of the image. In the first stage noise map, r (i, j) = 1 means that the corresponding pixel in the noise image is probably the dead pixel and r (i, j) = 0 means that the corresponding pixel This is normal.

2단계. 이미지의 각 데드 픽셀(제1단계 노이즈 맵에서 대응되는 1의 값을 가짐)에 대하여 다음의 동작을 수행한다.Step 2. The following operation is performed for each dead pixel of the image (having a corresponding 1 value in the first stage noise map).

레벨 1) 노이즈가 있는 이미지에서 데드 픽셀 주변에 w1ⅹw2 윈도우를 부과하는데 이 때 w1, w2는 이전의 윈도우 크기보다 훨씬 작게 한다. Level 1) We apply w 1 x w 2 windows around the dead pixels in the noise image, where w 1 , w 2 are much smaller than the previous window size.

제1 단계 노이즈 맵 내에서 대응되는 값이 0인 경우의 정상 픽셀(wmin)보다 더 많은 픽셀이 발견되는 경우 그 정상 픽셀들과 중앙의 데드 픽셀간의 거리 d를 계산하고 레벨 3으로 간다. 정상 픽셀들의 수가 wmin 보다 크지 않으면 레벨 2로 간다. 시뮬레이션을 위하여 여기서 d는 MAD(절대 거리의 평균)(mean of absolute)로 가정한다.If more pixels than the normal pixel (w min ) are found in the first stage noise map when the corresponding value is 0, the distance d between the normal pixels and the central dead pixel is calculated and goes to the level 3. If the number of normal pixels is not greater than w min , go to level 2. For simulation, d is assumed to be MAD (mean of absolute distance).

레벨 2) wi=wi+pi (i=1,2, pi는 작은 양의 정수)로 두고 레벨 1로 간다. 상기 윈도우를 미리 정해진 고정된 크기까지 증가시킨다.Level 2) w i = w i + p i (i = 1, 2, pi is a small positive integer). The window is increased to a predetermined fixed size.

레벨 3) 대응되는 d가 쓰레숄드 δ (δ는 작은 양의 값)보다 작으면 임시 노이즈 맵 r에서 대응되는 픽셀을 0으로 대체하고 그렇지 않으면 그대로 두고 다음의 데드 픽셀로 옮겨가고 레벨 1로 간다.Level 3) If the corresponding d is less than the threshold δ (δ is a small positive value), replace the corresponding pixel in the temporary noise map r with 0, otherwise leave it as the next dead pixel and go to level 1.

이제 이 노이즈 맵을 최종 노이즈 맵이라고 한다. 이 최종 노이즈 맵은 0과 1의 값을 가지고 0과 1은 각각 대응되는 정상 픽셀 및 데드 픽셀을 나타낸다.This noise map is now called the final noise map. This final noise map has values of 0 and 1, and 0 and 1 represent the corresponding normal pixel and dead pixel, respectively.

제안된 스턱 픽셀 검출 절차는 다음과 같다.The proposed staple pixel detection procedure is as follows.

단계 1. 노이즈가 있는 이미지의 각 픽셀에 대하여 현재 픽셀에 중심이 맞추어진 W1ⅹW2 윈도우를 부과하고 그 윈도우 내의 최대값(Smax)과 최소값(Smin)을 찾는다. 제1 단계 노이즈 맵 r을 만들기 준비하기 위하여 식 (2)를 사용한다.Step 1. For each pixel of the noisy image, we apply the W 1 x W 2 window centered on the current pixel and find the maximum (S max ) and minimum (S min ) values in that window. Use Equation (2) to prepare the first stage noise map r.

Figure 112013051078863-pct00005
(2)
Figure 112013051078863-pct00005
(2)

여기에서 Si ,j는 위치 (i,j)에서의 픽셀의 강도(intensity) 값이고 Smax는 이미지의 글로벌 최대 강도 값이다. 제1단계 노이즈 맵에서 r(i,j)=1 이라는 것은 노이즈가 있는 이미지에서 대응되는 픽셀이 아마도 스턱 픽셀일 것이라는 뜻이고 r(i,j)=0 이라는 것은 노이즈가 있는 이미지에서 대응되는 픽셀이 정상이라는 뜻이다.Where S i , j is the intensity value of the pixel at position (i, j) and S max is the global maximum intensity value of the image. In the first stage noise map, r (i, j) = 1 means that the corresponding pixel in the noise image is probably the stuck pixel and r (i, j) = 0 means that the corresponding pixel This is normal.

단계 2. 이미지의 각 스턱 픽셀에 대하여 다음의 동작을 수행한다.Step 2. Perform the following operations on each stuck pixel of the image.

레벨 1) 노이즈가 있는 이미지에서 스턱 픽셀 주변에 w1ⅹw2 윈도우를 부과하는데 이 때 w1, w2는 이전의 윈도우 크기보다 훨씬 작게 한다. 정상 픽셀의 수가 wmin 보다 많이 발견되면 그 정상 픽셀들과 중앙의 스턱 픽셀간의 거리 d를 계산하고 레벨 3으로 간다. 정상 픽셀들의 수가 wmin 보다 크지 않으면 레벨 2로 간다. 여기서 d는 MAD로 가정한다.Level 1) In the image with noise, around the stuck pixel w 1 x w 2 We impose a window, where w 1 , w 2 are much smaller than the previous window size. If the number of normal pixels is found more than w min , the distance d between the normal pixels and the center stuck pixel is calculated and goes to level 3. If the number of normal pixels is not greater than w min , go to level 2. Here d is assumed to be MAD.

레벨 2) wi=wi+pi (i=1,2, pi는 작은 양의 정수)로 두고 레벨 1로 간다. 상기 윈도우를 미리 정해진 고정된 크기까지 증가시킨다.Level 2) w i = w i + p i (i = 1, 2, pi is a small positive integer). The window is increased to a predetermined fixed size.

레벨 3) 대응되는 d가 쓰레숄드 δ (δ는 작은 양의 값)보다 작으면 임시 노이즈 맵 r에서 대응되는 픽셀을 0으로 대체하고 그렇지 않으면 그대로 두고 다음의 스턱 픽셀로 옮겨가고 레벨 1로 간다. 이제 이 노이즈 맵 r은 최종 노이즈 맵이다.Level 3) If the corresponding d is less than the threshold δ (δ is a small positive value), replace the corresponding pixel in the temporary noise map r with 0, otherwise leave it as the next stuck pixel and go to level 1. Now this noise map r is the final noise map.

제안된 핫 픽셀 및 콜드 픽셀 검출 방법은 다음과 같다.
The proposed hot pixel and cold pixel detection methods are as follows.

(I) 노이즈가 있는 이미지의 각 픽셀에 대하여 식 (3)을 사용하여 제1단계 노이즈 맵 r을 준비한다. 각각에 W1ⅹW2 윈도우를 부과하고 그 윈도우 내의 최대값(Smax)과 최소값(Smin)을 결정하기 위하여 동일한 것을 현재의 픽셀에 센터링(centering)하고, 다음과 같이 제1 단계 노이즈 맵 r을 생성한다.
(I) Prepare a first-stage noise map r using equation (3) for each pixel of the image with noise. We apply the W 1 WW 2 window to each and center the same on the current pixel to determine the maximum value (S max ) and the minimum value (S min ) in the window, and calculate the first-stage noise map r .

Figure 112013051078863-pct00006
(3)
Figure 112013051078863-pct00006
(3)

여기에서 Si ,j는 위치 (i,j)에서의 픽셀의 강도(intensity) 값이고 Smax와Smin 은 각각 글로벌 최대 및 최소 강도 값이다. 제1단계 노이즈 맵에서 r(i,j)=1 이라는 것은 노이즈가 있는 이미지에서 대응되는 픽셀이 아마도 핫 픽셀 또는 콜드 픽셀일 것이라는 뜻이고 r(i,j)=0 이라는 것은 노이즈가 있는 이미지에서 대응되는 픽셀이 정상이라는 뜻이다.Where S i , j is the intensity value of the pixel at position (i, j) and S max and S min are the global maximum and minimum intensity values, respectively. In the first stage noise map, r (i, j) = 1 means that the corresponding pixel in a noise image is probably a hot pixel or a cold pixel and r (i, j) = 0 means that in a noisey image This means that the corresponding pixel is normal.

(II) 이미지의 각각의 핫(콜드) 픽셀에 대하여 다음의 동작을 수행한다.(II) Performs the following operation for each hot (cold) pixel in the image.

레벨 1) 노이즈가 있는 이미지에서 핫(콜드) 픽셀 주변에 w1ⅹw2 윈도우를 부과하는데 이 때 w1, w2는 이전의 윈도우 크기보다 훨씬 작게 한다. 정상 픽셀의 수가 wmin 보다 많이 발견되면 그 정상 픽셀들과 중앙의 핫(콜드) 픽셀간의 거리 d를 계산하고 레벨 3으로 간다. 정상 픽셀들의 수가 wmin 보다 크지 않으면 레벨 2로 간다. 여기서 시뮬레이션을 위하여 MAD를 거리 d 값으로 가정한다.Level 1) around the hot (cold) pixels in the image with noise w 1 x w 2 We impose a window, where w 1 , w 2 are much smaller than the previous window size. If the number of normal pixels is found more than w min , the distance d between the normal pixels and the central hot (cold) pixel is calculated and goes to level 3. If the number of normal pixels is not greater than w min , go to level 2. Here, for the simulation, MAD is assumed to be a distance d value.

레벨 2) wi=wi+pi (i=1,2, pi는 작은 양의 정수)로 두고 레벨 1로 간다. 상기 윈도우를 미리 정해진 고정된 크기까지 증가시킨다.Level 2) w i = w i + p i (i = 1, 2, pi is a small positive integer). The window is increased to a predetermined fixed size.

레벨 3) 양 끝으로부터 상기 중앙의 핫(콜드) 픽셀 간의 최소 거리를 T3로 취한다. 만일 이미지가 8 비트이면 T3=min(Sij, 255-Sij)이다. 만일 대응되는 d가 쓰레숄드 qT3 보다 작으면, 임시 노이즈 맵 r에서 대응되는 픽셀을 0으로 대체하고 그렇지 않으면 그대로 두고 다음의 핫(콜드) 픽셀로 옮겨가고 레벨 1로 간다. 이 때 q는 상수 (0<q<1)이다. 이제 이 노이즈 맵 r이 최종 노이즈 맵이다.Level 3) The minimum distance between the center hot (cold) pixels from both ends is taken as T 3 . If the image is 8 bits then T 3 = min (S ij , 255-S ij ). If the corresponding d is less than the threshold qT3, replace the corresponding pixel in the temporary noise map r with 0, otherwise leave it as the next hot (cold) pixel and go to level 1. Where q is a constant (0 <q <1). Now this noise map r is the final noise map.

정확한 노이즈 맵(검출 누락 또는 오검출이 없는 노이즈 맵)은 센서에 의해 획득된 서로 다른 다수의 이미지들에 대하여 테스트를 가동함으로써 얻을 수 있다. 이들 노이즈가 있는 이미지들의 노이즈 맵은 제안된 검출 절차에 의해 계산될 수 있다. 정확한 노이즈 맵은 다른 모든 이미지들에서 최고의 보팅(voting)에 의해 검출된다. 다음 번에 이미지가 테스트 될 때는 불량 라인들 및/또는 불량 픽셀들의 공간적 위치들이 이미 알려져 있으므로 노이즈 맵을 계산할 필요가 없다. 그래서 인페인팅 절차가 직접 적용된다.An accurate noise map (a noise map without detection missing or false detection) can be obtained by running a test on a plurality of different images acquired by the sensor. The noise map of these noisy images can be calculated by the proposed detection procedure. The exact noise map is detected by the best voting in all other images. The next time the image is tested, it is not necessary to calculate the noise map since the spatial locations of the defective lines and / or defective pixels are already known. So the inpainting procedure is applied directly.

위의 검출 절차는 노이즈 맵 r에 정상 픽셀 및 불량픽셀(데드 픽셀, 스턱 픽셀, 핫 픽셀 및 콜드 픽셀) 각각에 대하여 0 및 1의 값을 준다. 여기에서 불량 픽셀 적합화 인페인팅 절차(adaptive bad pixel inpainting procedure)가 제안된다. 그것은 센서 노이즈의 성질에 따른 ASMF(adaptive switching median filter)를 수정한 것이다. 적합화 필터링(adaptive filtering)은 노이즈가 있는 맵에서 노이즈 맵 r의 값 1을 가지는 픽셀들만을 보정하는 것을 포함한다. 이들 불량 픽셀들은 노이즈 맵의 대응되는 값이 0인 특정한 윈도우 w3ⅹw4 내의 노이즈가 있는 이미지의 그러한 픽셀들의 미디안 값으로 대체된다. 만일 현재 윈도우 내에 그러한 픽셀들이 없으면 윈도우 사이즈 Wf를 프로세싱을 위하여 그 이상에서 원래의 픽셀들을 그대로 유지하는 미리 정해진 최대 크기 Wfmax까지 증가시킨다.The above detection procedure gives values of 0 and 1 to the normal pixel and the defective pixel (dead pixel, stuck pixel, hot pixel and cold pixel), respectively, in the noise map r. Here, an adaptive bad pixel inpainting procedure is proposed. It is an adaptive switching median filter (ASMF) modification according to the nature of sensor noise. Adaptive filtering involves calibrating only pixels with a value of 1 in the noise map r in a noisy map. These defective pixels are replaced by the median value of such pixels in the noisy image in a particular window w 3 xw 4 where the corresponding value of the noise map is zero. If there are no such pixels in the current window, the window size W f is increased to a predetermined maximum size W fmax which holds the original pixels intact for further processing.

8 비트 이미지를 위한 제안된 인페인팅 방법은 다음과 같다. The proposed inpainting method for 8 bit images is as follows.

단계 1. 노이즈가 있는 이미지에서 w3ⅹw4 윈도우를 불량 픽셀 주변에 부과한다. 노이즈 맵에서 대응되는 값이 0인 현재 윈도우 하에서 노이즈가 있는 모든 그런 이미지 픽셀들을 가지는 집합 S를 찾는다. 만일 S가 공집합이 아니면 2단계로 가고 그렇지 않으면 3단계로 간다. Step 1. In the image with noise, we apply w 3 × w 4 window around the bad pixel. Finds a set S with all such image pixels with noise under the current window with a corresponding value of zero in the noise map. If S is not empty, go to step 2, otherwise go to step 3.

단계 2. 현재의 픽셀을 상기 집합 S의 미디안으로 대체한다. 이제 다음의 불량 픽셀로 진행하고 1단계로 간다.Step 2. Replace the current pixel with the median of the set S. Now go to the next bad pixel and go to step 1.

단계 3. wi= wi + Δwi (i=3,4, Δwi 는 작은 양의 정수)로 두고 1단계로 간다. 윈도우를 미리 정해진 최대 크기로 증가시킨다.Step 3. Go to step 1 with w i = w i + Δw i (i = 3,4, Δwi is a small positive integer). Increases the window to a predetermined maximum size.

상기 제안된 방법의 성능을 확인하기 위하여 다양한 8비트 그레이 스케일 이미지들에 대하여 시뮬레이션을 수행하였다. 이들 이미지들은 데드(스턱) 픽셀 및/또는 두 개의 데드(스턱) 라인들로 손상되었다. 데드(스턱) 픽셀들은 임의로 선택된 (균일한 분포의) 이미지 픽셀들을 제로(화이트)로 대체함으로써 생성되었다. 데드(스턱) 라인들은 둘 또는 셋의 연속적인 행들 또는 열들의 이미지를 제로(극단적 값, 즉 8비트 이미지에 대해 255)로 대체함으로써 생성되었다. 여기서 하나의 불량 라인은 이미지 전체의 폭을 커버(cover)하고 다른 라인은 이미지의 반을 커버한다. 불량 라인의 방향(행 또는 열) 및 위치는 균일하게 분포되었다. 핫(콜드) 픽셀에 의해 손상된 이미지들은 임의로 선택된 (균일한 분포의) 이미지 픽셀들을 극단적 값(제로)에 가까운 값으로 대체함으로써 생성되었다. 제안된 검출 절차의 성능은 평균적인 검출 누락(miss detection) 또는 오검출(false detection)로 분석되었다. 검출 누락은 불량 픽셀이 정상 픽셀로 검출된다는 뜻이다. 오검출은 정상 픽셀이 불량 픽셀로 검출된다는 뜻이다. 그래서 검출 누락 또는 오검출의 값이 증가할수록 검출 성능은 저하된다. 결과는 제안된 불량픽셀 검출 절차가 확실히 검출 누락이 없고 오검출이 매우 낮은 것을 보여준다. In order to verify the performance of the proposed method, various 8 bit gray scale images were simulated. These images were damaged with dead (stuck) pixels and / or two dead (stuck) lines. Dead (stuck) pixels were created by replacing randomly selected (uniformly distributed) image pixels with zero (white). Dead (stuck) lines were created by replacing two or three consecutive rows or columns of images with zero (extreme values, 255 for 8 bit images). Where one bad line covers the entire width of the image and the other line covers half the image. The direction (row or column) and position of the defective line were uniformly distributed. Images damaged by hot (cold) pixels were created by replacing arbitrarily selected (uniformly distributed) image pixels with values close to extreme values (zero). The performance of the proposed detection procedure was analyzed as mean detection or false detection. Missing detection means that defective pixels are detected as normal pixels. An erroneous detection means that a normal pixel is detected as a bad pixel. Therefore, the detection performance deteriorates as the value of the detection missing or erroneous detection increases. The results show that the proposed bad pixel detection procedure certainly has no missing detection and very low false positives.

여러 이미지의 다양한 조합에 의한 정확한 노이즈 맵 검출에 대한 결과가 실험적으로 나타났다. 결과는 세 개의 이미지가 불량 픽셀의 정확한 위치를 구하기에 충분하다는 것을 보여 준다. 주기적으로 센서를 모니터링 할 필요가 있다. 이러한 센서의 정기적인 모니터링은 불량이 된 센서 어레이의 정확한 위치를 제공한다. 일단 불량 센서 어레이의 수가 파악되면 그 이미지 센서가 얼마나 손상이 되었는지 그리고 획득된 이미지 품질이 센서 어레이가 대체될 때까지 인페인팅에 의해 얼마나 개선될 수 있는지 쉽게 알 수 있다.Experimental results have shown for accurate noise map detection by various combinations of multiple images. The results show that the three images are sufficient to obtain the exact position of the defective pixel. It is necessary to monitor the sensor periodically. Regular monitoring of these sensors provides the precise location of the defective sensor array. Once the number of bad sensor arrays is known, it is easy to see how the image sensor is damaged and how the acquired image quality can be improved by in-painting until the sensor array is replaced.

복구 프로세스의 계량적 성능(quantitative performance of restoration process)은 평균적 피크 신호잡음비(PSNR)로 평가된다. MAX가 이미지의 최대 강도 값이라면 크기 MⅹN의 복구된 이미지 Z에 대해 PSNR은
The quantitative performance of the restoration process is estimated as the average peak signal to noise ratio (PSNR). If MAX is the maximum intensity value of the image, then for a recovered image Z of size M × N, PSNR is

Figure 112013051078863-pct00007
(4)
Figure 112013051078863-pct00007
(4)

이다. 이때 평균 제곱 오차(MSE)는 노이즈가 없는 원래 이미지 A에 대해
to be. In this case, the mean square error (MSE)

Figure 112013051078863-pct00008
(5)
Figure 112013051078863-pct00008
(5)

이다.to be.

PSNR의 평균은 무작위로 손상된 동일한 이미지의 100개의 서로 다른 앙상블에 대하여 계산된다. 위의 방법은 새롭고 정확하고 간단한 불량 픽셀 검출 및 인페인팅이 본 발명에 의해 달성될 수 있다는 것을 분명히 보여 준다. 중요한 것으로, 제안된 방법은 센서 상태의 온라인 모니터링을 제공하고 센서의 사용가능한 수명을 증가시키는데 도움을 준다는 것이다. 이 방법은 추가적인 하드웨어 비용 없이 경량의 실시간 소프트웨어를 사용하여 생산 시점에서 불합격 비율 낮춘다. 제안된 검출 방법은 2단계로 이루어진다. 제1단계는 로컬 이미지 통계를 사용한다. 다음 단계는 오검출을 제거하는데 도움을 주어 그 성능을 이상적인 검출기에 가깝게 상승시킨다. 광범위한 시뮬레이션 결과는 제안된 방법이 검출 누락 제로 및 매우 낮은 오검출을 달성할 수 있음을 더 확인하였다. 정확한 검출은 불량 픽셀 검출 절차를 여러 개의 서로 다른 이미지들에 적용하여 획득할 수 있다. 그래서 바람직하게 불량 픽셀 적합화 인페인팅 방법은 어떤 이미지에도 직접적으로 적용할 수 있다. 데드 픽셀들 및 데드 라인들에 대한 계량적 결과를 도2 내지 도5에서 볼 수 있다. 스턱 픽셀들 및 스턱 라인들에 대한 계량적 결과를 도6 내지 도9에서 볼 수 있다. 핫 픽셀 및 콜드 픽셀에 대한 결과는 도10에서 볼 수 있다. 16 비트의 오리지날 메디컬 이미지(original medical image)에 대해서도 시뮬레이션이 수행되었다. 메디컬 이미지에 대한 결과는 도11 및 도 12에서 볼 수 있다. 제안된 불량(데드, 스턱, 핫, 콜드) 픽셀 검출 및 인페인팅 절차는 센서 어레이/이미징 장치에서의 높은 수준의 노이즈에도 불구하고 높은 PSNR의 획득이 가능하기 때문에 강력한 도구가 될 수 있다. The PSNR average is calculated for 100 different ensembles of the same image that were randomly damaged. The above method clearly shows that new, accurate and simple bad pixel detection and inpainting can be achieved by the present invention. Importantly, the proposed method provides on-line monitoring of sensor status and helps increase the usable life of the sensor. This method uses lightweight real-time software without additional hardware costs to reduce rejection rates at production time. The proposed detection method consists of two steps. The first step uses local image statistics. The next step is to help eliminate false positives and bring their performance closer to the ideal detector. Extensive simulation results further confirm that the proposed method can achieve detection omission zero and very low erroneous detection. Accurate detection can be obtained by applying a defective pixel detection procedure to several different images. Thus, a painting method that is preferably a bad pixel fit can be applied directly to any image. The quantitative results for dead pixels and dead lines can be seen in Figures 2-5. The quantitative results for stuck pixels and stuck lines can be seen in Figures 6-9. The results for the hot pixel and the cold pixel can be seen in FIG. Simulations were also performed on 16-bit original medical images. The results for the medical images can be seen in FIGS. 11 and 12. FIG. The proposed bad (dead, stuck, hot, cold) pixel detection and inpainting procedures can be a powerful tool because of the high PSNR acquisition possible in spite of the high level of noise in the sensor array / imaging device.

그러므로 본 발명에 의해 불량 픽셀의 검출과 디지털 카메라와 같은 이미징 장치의 센서 어레이의 인페인팅에 의한 보정을 위한 방법을 제공할 수 있다. 이 방법은 검출 누락 제로 및 매우 낮은 오검출을 보장하고 그래서 센서 어레이에서 높은 불량 픽셀 비율에서도 이미지 품질의 개선을 보장하도록 적합화된다. 본 발명의 방법 및 장치는 그러므로 센서 상태의 온라인 모니터링을 가능하게 하고 그런 장치에서 불량 픽셀을 보정함으로써 센서 어레이의 사용가능 수명 향상시켜 상당한 경제적 이점을 가진다.Therefore, the present invention can provide a method for detection of defective pixels and correction by in-painting of a sensor array of an imaging device such as a digital camera. This method is adapted to ensure detection false negatives and very low false positives and thus ensure an improvement in image quality even at high defect pixel rates in the sensor array. The method and apparatus of the present invention therefore have significant economic advantages by enabling on-line monitoring of sensor status and improving the usable life of the sensor array by correcting defective pixels in such devices.

Claims (17)

데드 픽셀, 스턱 픽셀, 핫 픽셀, 콜드 픽셀 중 하나 이상을 포함하는 불량 픽셀 및 정상 픽셀 각각의 다양한 위치를 나타내는 값을 수반하는 디지털 이미지의 로컬 통계를 사용하는 센서의 불량 픽셀 위치 정보의 강도 기반 탐지를 수반하는 에러/노이즈 맵을 생성하고;
픽셀의 불량여부를 확인하고 그럼으로써 불량 픽셀 및 정상 픽셀 각각의 위치를 나타내는 1 또는 0의 값을 갖는 최종 노이즈 맵을 생성하도록 식별된 상기 불량 픽셀의 위치를 상기 로컬통계의 평가에 적용하고; 그리고
(ⅰ) 노이즈 맵에서 대응되는 값이 0인 현재 윈도우 하에서 모든 노이즈 이미지 픽셀들을 가지는 집합 S를 찾기 위해, w3ⅹw4 윈도우를 노이즈 이미지 내의 불량 픽셀 주변에 부과하고, 만일 S가 공집합이 아니면 하기 (ⅱ) 단계로 가고, 그렇지 않으면 (ⅲ) 단계로 가고, (ⅱ) 현재의 픽셀을 상기 집합 S의 미디안(median)으로 대체하고 다음 불량 픽셀에 대한 절차를 진행하여 상기 (ⅰ) 단계로 가고, 그리고 (ⅲ) wi= wi + Δwi (i=3,4, Δwi 는 양의 정수)를 설정하고, 상기 (ⅰ) 단계로 가서 윈도우를 미리 정해진 최대 크기로 증가시키는 단계로 이루어지고, 인페인팅(inpainting)에 의해 상기 불량 픽셀을 보정하는;
단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 어레이의 불량 픽셀을 검출하고 상기 검출된 불량 픽셀을 보정하는 방법.
Intensity-based detection of bad pixel position information in a sensor using local statistics of a digital image involving a value indicative of various locations of each of the bad pixels and bad pixels including one or more of dead pixels, stuck pixels, hot pixels, Generating an error / noise map involving &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Applying the location of the identified bad pixel to the evaluation of the local statistics to identify whether the pixel is bad and thereby generate a final noise map having a value of 1 or 0 indicating the location of each of the bad pixel and the normal pixel; And
(Ⅰ) to in order to find a set S with all the noise image pixels under the current window and the value corresponding to the noise map 0, impose w 3 ⅹw 4 window around a bad pixel in a noise image, and if S is non-empty, (Iii), (ii) replacing the current pixel with the median of the set S and proceeding to the next bad pixel to go to step (i) , And (iii) w i = w i + Δw i (i = 3,4, Δw i is a positive integer), and then proceeding to step (i) to increase the window to a predetermined maximum size Correcting the defective pixel by in-painting;
And detecting a defective pixel of the sensor array and correcting the detected defective pixel.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 방법은,
센서 어레이의 상태를 결정하기 위하여 불량 픽셀들과 그 서브 그룹들의 수를 평가하고; 그리고
복수의 후속 이미지에 대하여 에러 이미지를 발생시키고;
추가의 에러 검출 확인을 위해 상기 후속 이미지의 조합을 연관시키는;
단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 어레이의 불량 픽셀을 검출하고 상기 검출된 불량 픽셀을 보정하는 방법.
The method of claim 1,
Evaluate the number of bad pixels and their subgroups to determine the state of the sensor array; And
Generate an error image for a plurality of subsequent images;
Associating a combination of said subsequent images for further error detection confirmation;
Further comprising the step of: detecting a defective pixel of the sensor array and correcting the detected defective pixel.
제1항에 있어서, 상기 방법은,
상기 에러/노이즈 맵과 카메라로부터 얻어진 이미지들을 상기 에러/노이즈 맵과 비교함으로써 카메라에 의해 캡쳐(capture)된 이미지를 인증하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 어레이의 불량 픽셀을 검출하고 상기 검출된 불량 픽셀을 보정하는 방법.
The method of claim 1,
Further comprising the step of authenticating an image captured by the camera by comparing the error / noise map and the images obtained from the camera with the error / noise map. A method for correcting a defective pixel.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 데드 픽셀을 검출하는 단계는,
(I) 노이즈 이미지 각각에 대하여 w1ⅹw2 윈도우를 부과하고, 상기 윈도우 내의 최대값(Smax)과 최소값(Smin)을 결정하기 위해 현재 픽셀상에 상기 윈도우를 센터링(centering)하고, 그 이후 하기와 같은 제1 단계 노이즈 맵 'r'을 생성하는 단계; 및,
Figure 112015032390894-pct00009

(상기에서, Si,j는 위치 (i,j)에서의 픽셀의 강도(intensity) 값이고, Smin은 이미지의 글로벌 최소 강도 값이며, 그리고 상기 제1 단계 노이즈 맵에서 ‘r(i,j)=1’은 노이즈 이미지 내에서 대응되는 픽셀이 데드 픽셀일 수 있음을 의미하고, ‘r(i,j)=0’은 노이즈 이미지 내에서 대응되는 픽셀이 정상임을 의미함)
(II) 최종 노이즈 맵 'r'을 생성하는 단계;
를 포함하고, 상기 (II) 단계는,
레벨1) 노이즈 이미지 내에서 데드 픽셀 주변에 w1ⅹw2 윈도우를 부과하여, w1, w2가 이전의 윈도우 크기보다 훨씬 작게 되고; 제1 단계 노이즈 맵 내에서 대응되는 값이 0인 경우의 정상 픽셀(wmin)보다 더 많은 픽셀이 발견되는 경우, 그 이후에 상기 정상 픽셀들과 중앙의 데드 픽셀간의 거리 d를 계산하고 레벨 3으로 가고; 정상 픽셀들의 수가 wmin 보다 크지 않으면 레벨 2로 가고; 상기에서, 시뮬레이션을 위하여 절대거리(MAD)로 가정되는 d는 다음 식에 의해 계산되고;
Figure 112015032390894-pct00010
(여기서 ei는 중앙 픽셀로부터 i번째 픽셀까지의 거리임)
레벨 2) wi=wi+pi (i=1,2, pi는 양의 정수)를 설정하고, 레벨 1로 가서 상기 윈도우를 미리 정해진 고정된 크기까지 증가시키고;
레벨 3) 대응되는 d가 쓰레숄드 δ (δ는 작은 양의 값)보다 작으면, 임시 노이즈 맵 ‘r’에서 대응되는 픽셀을 0으로 대체하고, 그렇지 않으면 그대로 두고 다음의 데드 픽셀로 옮겨 레벨 1로 가는;
단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 어레이의 불량 픽셀을 검출하고 상기 검출된 불량 픽셀을 보정하는 방법.
The method of claim 1, wherein detecting the dead pixel comprises:
(I) imposing w 1 ⅹw 2 window for each of the noise image, the maximum value (Smax) and the minimum value centering (centering) the window to the current pixel image to determine the (Smin) in the window, and to thereafter Generating a first stage noise map 'r' such as; And
Figure 112015032390894-pct00009

(I, j) is the global minimum intensity value of the image, and S i, j is the intensity value of the pixel at the position (i, j) = 1 'means that the corresponding pixel in the noise image may be a dead pixel, and' r (i, j) = 0 'means that the corresponding pixel in the noise image is normal)
(II) generating a final noise map 'r';
Wherein the step (II)
Level 1) Impose a w 1 x w 2 window around the dead pixel in the noise image such that w 1 , w 2 is much smaller than the previous window size; If more pixels than the normal pixel (w min ) are found in the first stage noise map when the corresponding value is 0, then the distance d between the normal pixels and the central dead pixel is calculated and level 3 Go to; Go to level 2 if the number of normal pixels is not greater than w min ; In the above, d, which is assumed to be the absolute distance MAD for simulation, is calculated by the following equation;
Figure 112015032390894-pct00010
(Where ei is the distance from the center pixel to the ith pixel)
Level 2) set w i = w i + p i (i = 1, 2, p i is a positive integer), go to level 1 to increase the window to a predetermined fixed size;
Level 3) If the corresponding d is less than the threshold δ (δ is a small positive value), replace the corresponding pixel in the temporary noise map 'r' with 0, otherwise, leave it as the next dead pixel, Going to;
And detecting a defective pixel of the sensor array and correcting the detected defective pixel.
제1항에 있어서, 상기 스턱 픽셀을 검출하는 단계는,
(I) 노이즈 이미지 각각에 w1ⅹw2 윈도우를 부과하고, 상기 윈도우 내의 최대값(Smax)과 최소값(Smin)을 결정하기 위하여 현재 픽셀상에 상기 윈도우를 센터링하고, 그 이후 하기와 같은 제1 단계 노이즈 맵 'r'을 생성하는 단계; 및,
Figure 112015032390894-pct00011

(상기에서, Si,j는 위치 (i,j)에서의 픽셀의 강도(intensity) 값이고 Smax는 이미지의 글로벌 최대 강도 값이며, 상기 제1단계 노이즈 맵에서 ‘r(i,j)=1’은 노이즈 이미지에서 대응되는 픽셀이 스턱 픽셀일 수 있음을 의미하고, ‘r(i,j)=0’은 노이즈 이미지에서 대응되는 픽셀이 정상임을 의미함)
(II) 최종 노이즈 맵 'r'을 생성하는 단계;
를 포함하며, 상기 (II) 단계는
레벨 1) 노이즈 이미지 내에서 스턱 픽셀 주변에 w1ⅹw2 윈도우를 부과하여 w1, w2가 이전의 윈도우 크기보다 훨씬 작게 되고; 그리고 제1 단계 노이즈 맵 내에서 대응되는 값이 0인 경우의 정상 픽셀(wmin)보다 더 많은 픽셀이 발견되는 경우, 정상 픽셀들과 중앙의 스턱 픽셀간의 거리 d(d는 MAD로 가정)를 계산하고 레벨 3으로 가고; 정상 픽셀들의 수가 wmin 보다 크지 않으면 레벨 2로 가고;
레벨 2) wi=wi+pi (i=1,2, pi는 양의 정수)를 설정하고, 레벨 1로 가서 상기 윈도우를 미리 정해진 고정된 크기까지 증가시키고;
레벨 3) 대응되는 d가 쓰레숄드 δ (δ는 작은 양의 값)보다 작으면 임시 노이즈 맵 ‘r’ 내에서 대응되는 픽셀을 0으로 대체하고, 그렇지 않으면 그대로 두고 다음의 스턱 픽셀로 옮겨 레벨 1로 이동함으로써 노이즈 맵 ‘r’이 최종 노이즈 맵이 되는;
단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 어레이의 불량 픽셀을 검출하고 상기 검출된 불량 픽셀을 보정하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein detecting the stuck pixels comprises:
(I) of claim 1, such as for since impose w 1 ⅹw 2 window for each noise image and centering the window on the current pixel in order to determine the maximum value (Smax) and the minimum value (Smin) in the window, and that Generating a step noise map 'r'; And
Figure 112015032390894-pct00011

(I, j) = (i, j), where S i, j is the intensity value of the pixel at position (i, j) and Smax is the global maximum intensity value of the image, 1 'means that the corresponding pixel in the noise image can be a stuck pixel, and' r (i, j) = 0 'means that the corresponding pixel in the noise image is normal)
(II) generating a final noise map 'r';
, Wherein step (II) comprises:
Level 1) The noise image imposes w 1 2 ⅹw window around a pixel stuck in the w 1, w 2 is much smaller than the previous window size; And, if more pixels than the normal pixel (w min ) are found in the first stage noise map when the corresponding value is 0, the distance d (d is assumed as MAD) between the normal pixels and the central stuck pixel is Calculate and go to level 3; Go to level 2 if the number of normal pixels is not greater than w min ;
Level 2) set w i = w i + p i (i = 1, 2, p i is a positive integer), go to level 1 to increase the window to a predetermined fixed size;
Level 3) If the corresponding d is less than the threshold δ (δ is a small positive value), replace the corresponding pixel in the temporary noise map 'r' with 0, otherwise, move to the next stuck pixel, So that the noise map 'r' becomes the final noise map;
And detecting a defective pixel of the sensor array and correcting the detected defective pixel.
제1항에 있어서, 상기 핫 픽셀 및 콜드 픽셀을 검출하는 단계는,
(I) 노이즈 이미지 각각에 대하여 w1ⅹw2 윈도우를 부과하고, 그리고 상기 윈도우를 현재의 픽셀에 센터링한 뒤, 하기 제1 단계 노이즈 맵 'r'을 생성하는 단계; 및

Figure 112015032390894-pct00012


(상기에서 Si,j는 위치 (i,j)에서 픽셀의 강도 값이고, Smax와Smin은 각각 글로벌 최대 및 최소 강도 값이고, 그리고 상기 제1단계 노이즈 맵에서 ‘r(i,j)=1’은 노이즈 이미지에서 대응되는 픽셀이 핫 픽셀 또는 콜드 픽셀임을 의미하고, ‘r(i,j)=0’은 노이즈 이미지에서 대응되는 픽셀이 정상임을 의미함)
(II) 최종 노이즈 맵 ‘r’을 생성하는 단계;
를 포함하고, 상기 (II) 단계는,
레벨 1) 노이즈 이미지 내에서 핫(콜드) 픽셀 주변에 w1ⅹw2 윈도우를 부과하여 w1, w2가 이전의 윈도우 크기보다 훨씬 작게 되고; 제1 단계 노이즈 맵 내에서 대응되는 값이 0인 경우의 정상 픽셀(wmin)보다 더 많은 픽셀이 발견되는 경우, 상기 정상 픽셀들 및 중앙의 핫(콜드) 픽셀 사이의 거리 d(d는 MAD로 가정)를 계산하고 레벨 3으로 가고; 정상 픽셀들의 수가 wmin 보다 크지 않으면 레벨 2로 가고;
레벨 2) wi=wi+pi (i=1,2, pi는 양의 정수)를 설정하고, 레벨 1로 가고, 그리고 상기 윈도우를 미리 정해진 고정된 크기까지 증가시키고;
레벨 3) 양 끝으로부터 상기 중앙의 핫(콜드) 픽셀의 최소 거리를 취하여, 만일 이미지가 8 비트이면 T3=min(Sij, 255-Sij)로 취하는;
단계로 이루어지고,
대응되는 d가 쓰레숄드 qT3 보다 작으면(q는 상수로서 0<q<1), 임시 노이즈 맵 'r' 내에서 대응되는 픽셀을 0으로 대체하고, 그렇지 않으면 그대로 두고 다음의 핫(콜드) 픽셀로 이동하여 레벨 1로 가고, 그럼으로써 최종 노이즈 맵 'r'을 생성하는 것을 특징으로 하는 센서 어레이의 불량 픽셀을 검출하고 상기 검출된 불량 픽셀을 보정하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein detecting the hot pixels and cold pixels comprises:
(I) applying a w 1 x w 2 window for each noise image, and centering the window on the current pixel, and then generating a first stage noise map 'r'; And

Figure 112015032390894-pct00012


(I, j) = (i, j) , where S i, j is the intensity value of the pixel at the position (i, j), Smax and Smin are the global maximum and minimum intensity values, 1 'means that the corresponding pixel in the noise image is a hot pixel or a cold pixel, and' r (i, j) = 0 'means that the corresponding pixel in the noise image is normal)
(II) generating a final noise map 'r';
Wherein the step (II)
Level 1), the noise around the hot (cold) of pixels in the image w 1 ⅹw imposed by the second window w 1, w 2 is much smaller than the previous window size; If more pixels than the normal pixel (w min ) are found in the first stage noise map when the corresponding value is 0, the distance d between the normal pixels and the central hot (cold) ) And go to level 3; Go to level 2 if the number of normal pixels is not greater than w min ;
Level 2) set w i = w i + p i (i = 1, 2, p i is a positive integer), go to level 1, and increase the window to a predetermined fixed size;
Level 3) Taking the minimum distance of the center hot (cold) pixel from both ends and taking T 3 = min (S ij , 255-S ij ) if the image is 8 bits;
Step,
If the corresponding d is less than the threshold qT 3 (q is a constant, 0 <q <1), replace the corresponding pixel in the temporary noise map 'r' with 0, Pixel to go to level 1, thereby producing a final noise map 'r'. A method of detecting a defective pixel in a sensor array and correcting said detected defective pixel.
제1항에 있어서, 상기 방법은 어떤 비트 심도에서도 적용되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이의 불량 픽셀을 검출하고 상기 검출된 불량 픽셀을 보정하는 방법.
The method of claim 1, wherein the method is applied at any bit depth. A method of detecting defective pixels in a sensor array and correcting the detected defective pixels.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 불량 픽셀 인페인팅에 선행되는 상기 불량 픽셀 검출절차는 복수의 불량 픽셀에 대한 이미지 변형과 함께 높은 PSNR을 획득하는 것을 특징으로 하는 센서 어레이의 불량 픽셀을 검출하고 상기 검출된 불량 픽셀을 보정하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the defective pixel detection procedure preceding the defective pixel painting obtains a high PSNR with image distortion for a plurality of defective pixels, and detecting a defective pixel in the sensor array, A method for correcting defective pixels.
제1항에 있어서, 상기 불량 픽셀 검출은 온라인 또는 오프라인으로 수행되고, 일단 검출되면 애플리케이션(application) 요구에 따라 인페인팅이 온라인/오프라인으로 적용될 수 있는 것을 특징으로 하는 센서 어레이의 불량 픽셀을 검출하고 상기 검출된 불량 픽셀을 보정하는 방법.
The method of claim 1, wherein the defective pixel detection is performed on-line or off-line, and once detected, in-painting can be applied on-line / off-line according to an application request, And correcting the detected defective pixel.
(Ⅰ) 불량 픽셀 및 정상 픽셀 각각의 위치를 나타내는 값을 수반하는 디지털 이미지의 로컬 통계를 사용하는 센서의 불량 픽셀 위치 정보의 강도 기반 탐지를 수반하는 노이즈 맵을 생성하는 수단; 및
(Ⅱ) 노이즈 이미지와 관련하여 상기 노이즈 맵에서 검출된 불량 픽셀만을 보정하는 적합화 인페인팅(adaptive inpainting) 절차를 수행하는 수단;
을 포함하고, 상기 적합화 인페인팅 절차는,
(ⅰ) 노이즈 맵에서 대응되는 값이 0인 현재 윈도우 하에서 모든 노이즈 이미지 픽셀들을 가지는 집합 S를 찾기 위해, w3ⅹw4 윈도우를 노이즈맵 내의 불량 픽셀 주변에 부과하고, 만일 S가 공집합이 아니면 하기 (ⅱ) 단계로 가고, 그렇지 않으면 (ⅲ) 단계로 가고;
(ⅱ) 현재의 픽셀을 상기 집합 S의 미디안으로 대체하고 다음 불량 픽셀에 대한 절차를 진행하여 상기 (ⅰ) 단계로 가고;
(ⅲ) wi= wi + Δwi (i=3,4, Δwi 는 양의 정수)를 설정하고, 상기 (ⅰ) 단계로 가서 윈도우를 미리 정해진 최대 크기로 증가시키는;
단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 불량 픽셀을 검출하고 불량 픽셀의 인페인팅을 수행하도록 구성된 센서 어레이를 포함하는 이미지 센서 시스템.
(I) means for generating a noise map involving intensity-based detection of bad pixel position information of a sensor using local statistics of a digital image involving a value indicative of the location of each of a bad pixel and a normal pixel; And
(II) means for performing an adaptive inpainting procedure that corrects only the defective pixels detected in the noise map in relation to the noise image;
Wherein the conforming painting procedure comprises:
(I) impose a w 3 x w 4 window around the bad pixel in the noise map to find a set S having all the noise image pixels under the current window with a corresponding value of 0 in the noise map, and if S is not empty, Go to step (ii), otherwise go to step (iii);
(Ii) replacing the current pixel with the median of the set S and proceeding to the next bad pixel to go to step (i);
(Iii) set w i = w i + Δw i (i = 3,4, Δw i is a positive integer) and go to step (i) to increase the window to a predetermined maximum size;
And a sensor array configured to detect defective pixels and perform inpainting of defective pixels.
제15항에 있어서, 상기 센서 어레이는 데드 픽셀, 스턱 픽셀, 콜드 픽셀 및 핫 픽셀들로부터 선택된 다양한 불량 픽셀들을 제8항 내지 11항 및 13항 내지 14항 중 어느 한 항의 방법에 따라 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 불량 픽셀을 검출하고 불량 픽셀의 인페인팅을 수행하도록 구성된 센서 어레이를 포함하는 이미지 센서 시스템.
16. The system of claim 15, wherein the sensor array is configured to detect a variety of bad pixels selected from dead pixels, stuck pixels, cold pixels and hot pixels according to the method of any one of claims 8-11 and 13-14. Wherein the sensor array is configured to detect defective pixels and perform inpainting of defective pixels.
제15항에 있어서, 상기 시스템은 열, 마이크로-웨이브, 초음파, X 레이를 포함하는 광학 및 열 신호를 전기적 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 불량 픽셀을 검출하고 불량 픽셀의 인페인팅을 수행하도록 구성된 센서 어레이를 포함하는 이미지 센서 시스템.16. The system of claim 15, wherein the system is configured to detect defective pixels and to perform inpainting of defective pixels, characterized by converting optical and thermal signals including thermal, microwave, ultrasonic, x-rays, An image sensor system comprising a sensor array.
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