TWI407801B - 用來進行壞像素補償之方法與用來進行壞像素補償之裝置 - Google Patents

用來進行壞像素補償之方法與用來進行壞像素補償之裝置 Download PDF

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Description

用來進行壞像素補償之方法與用來進行壞像素補償之裝置
本發明係有關於拜耳圖樣(Bayer Pattern)影像之影像處理，尤指一種用來進行壞像素補償之方法與相關裝置。
個人電腦攝影鏡頭(PC Camera)中之影像感測器所產生的影像通常為拜耳圖樣(Bayer Pattern)影像。依據相關技術，該影像感測器之任一感測單元只能產生一相對應像素之各個像素值當中屬於一色彩通道(Color Channel)的像素值。例如：完整的色彩通道應包含紅色、綠色、藍色之色彩通道，而該影像感測器之任一感測單元只能產生一相對應像素之紅色、綠色、藍色像素值中之一者，而這些紅色、綠色、藍色像素值中之另外兩個像素值則需要透過影像處理來產生。
為了減少材料成本，傳統的影像處理電路往往採用低階的硬體資源，以致產生諸多問題。例如：一旦其設計過於簡化，往往會有副作用產生，使影像品質不佳。尤其是，傳統的影像處理電路對於壞像素補償的處理效果不佳。因此，需要一種新穎的方法，來改善影像品質。
因此本發明之目的之一在於提供一種用來進行壞像素補償之方法與相關裝置，以解決上述問題。
本發明之另一目的在於提供一種用來進行壞像素補償之方法與相關裝置，以確保影像品質。即使在採用低階的硬體資源的狀況下，本發明仍能保持良好的影像品質。
本發明之較佳實施例中提供一種用來進行壞像素補償之方法，該方法包含有：針對複數個方向之每一方向，計算一影像中之一目標像素附近之複數組第一像素值的差之絕對值之和作為一第一偵測值，且針對該些方向中之至少一部分之每一方向，計算該目標像素附近之複數組第二像素值的差之絕對值之和作為一第二偵測值，其中該些組第一像素值與該些組第二像素值中之每一組包含對應於一差值之兩個像素值，同一組之兩個像素值屬於同一色彩通道(Color Channel)，而每一組第一像素值不包含該目標像素之一像素值，且每一組第二像素值包含該目標像素之該像素值；以及針對該些方向中之一特定方向，依據該第一偵測值與該第二偵測值選擇性地對該目標像素進行壞像素補償。
本發明於提供上述方法之同時，亦對應地提供一種用來進行壞像素補償之裝置，該裝置包含有：一處理電路，用來接收代表一影像之至少一影像訊號，並對該影像進行壞像素補償。該處理電路包含有：一偵測模組，用來針對複數個方向之每一方向，計算一影像中之一目標像素附近之複數組第一像素值的差之絕對值之和作為一第一偵測值，且針對該些方向中之至少一部分之每一方向，計算該目標像素附近之複數組第二像素值的差之絕對值之和作為一第二偵測值，其中該些組第一像素值與該些組第二像素值中之每一組包含對應於一差值之兩個像素值，同一組之兩個像素值屬於同一色彩通道，而每一組第一像素值不包含該目標像素之一像素值，且每一組第二像素值包含該目標像素之該像素值；以及一補償模組，用來針對該些方向中之一特定方向，依據該第一偵測值與該第二偵測值選擇性地對該目標像素進行壞像素補償。
請參考第1A圖，第1A圖為本發明一第一實施例之一種用來進行壞像素補償之裝置100的示意圖。裝置100包含一影像感測器105與一處理電路110，而處理電路110包含有一偵測模組112與一補償模組114。依據本實施例，處理電路110自影像感測器105接收代表一影像之至少一影像訊號S1，並對該影像進行壞像素補償，其中該影像係為一拜耳圖樣(Bayer Pattern)影像。如第1A圖所示，處理電路110可輸出載有補償後影像之至少一影像訊號S2。另外，偵測模組112可進行偵測以產生複數個偵測值，而補償模組114則可依據該些偵測值中之至少一部分，選擇性地對一目標像素進行壞像素補償。實作上，偵測模組112與補償模組114可利用電路來實施。這只是為了說明的目的而已，並非對本發明之限制。依據本實施例之某些變化例，諸如第1B圖所示之第二實施例，上述之處理電路110被代換為處理電路110’，而處理電路110’可執行一程式碼110P來進行與該第一實施例相同的運作，其中程式碼110P包含程式模組諸如偵測模組112’與補償模組114’，分別具備偵測模組112與補償模組114之運作；因應架構上的變化，上述之裝置於該第二實施例中改以標號100’來標示。
不論採用第1A圖所示之架構或第1B圖所示之架構，本發明能避免相關技術之問題諸如不良的影像品質。尤其是，本發明能妥善地進行壞像素補償。即使在採用低階的硬體資源之狀況下，本發明仍能保持良好的影像品質。請參考第2圖，壞像素補償之相關運作之細節說明如下。
第2圖為依據本發明一實施例之一種用來進行壞像素補償之方法910的流程圖。方法910可應用於第1A圖所示之裝置100(或第1B圖所示之裝置100’)，尤其是該第一實施例之處理電路110(或該第二實施例之處理電路110’)。為了便於說明，以下利用該第一實施例之架構來進行說明，其中這些說明亦適用於該第二實施例之架構。該方法說明如下：於步驟912中，偵測模組112針對複數個方向之每一方向，計算一影像(例如：上述之拜耳圖樣影像)中之一目標像素附近之複數組第一像素值的差之絕對值之和作為一第一偵測值，且針對該些方向中之至少一部分之每一方向(例如：該些方向中之每一方向)，計算該目標像素附近之複數組第二像素值的差之絕對值之和作為一第二偵測值。尤其是，該些組第一像素值與該些組第二像素值中之每一組包含對應於一差值之兩個像素值，而同一組之兩個像素值屬於同一色彩通道。另外，每一組第一像素值不包含該目標像素之一像素值，且每一組第二像素值包含該目標像素之該像素值。
於步驟914中，補償模組114針對該些方向中之一特定方向，依據該第一偵測值與該第二偵測值選擇性地對該目標像素進行壞像素補償。實作上，補償模組144可依據該些方向之每一方向之該第一偵測值，於該些方向中選擇出該特定方向；然後，補償模組114針對該特定方向，依據該第一偵測值與該第二偵測值選擇性地對該目標像素進行壞像素補償。例如：每一方向之該第一偵測值可代表該目標像素附近之影像均勻度的偵測值，補償模組114可依據各個方向之各個第一偵測值的大小，來判斷該目標像素附近之可能的邊緣及/或線條之方向，作為上述之特定方向。
於本實施例中，該些方向包含N個方向諸如方向DN(n)，其中N為正整數，且n=1、2、...、或N。例如：於N=4的狀況下，方向DN(1)、DN(2)、DN(3)、與DN(4)可分別代表水平方向、45度方向、垂直方向、與135度方向。為了便於理解，在此將四個參數Horz、D45、Vert、與D135分別定義為1、2、3、與4，也就是方向DN(1)、DN(2)、DN(3)、與DN(4)之四個索引值1、2、3、與4，以便在後續說明中之虛擬程式碼(Pseudo Code)當中用來指出水平方向、45度方向、垂直方向、與135度方向。
第3圖至第6圖繪示一實施例中關於第2圖所示之方法910所涉及之實施細節，其中第3圖至第6圖中之圓圈代表像素，而各個圓圈內的符號諸如集合{{V00,V01,V02,V03,V04},{V10,V11,V12,V13,V14},{V20,V21,V22,V23,V24},{V30,V31,V32,V33,V34},{V40,V41,V42,V43,V44}}中之符號代表像素值。請注意，第3圖至第6圖中之正中央像素(其像素值為V22)為步驟912所述之該目標像素。另外，第3圖至第6圖中之箭頭是用來指出一些可能用於步驟912所述之各組像素值，而每一箭頭對應於一組像素值，也就是步驟912所述之「對應於一差值之兩個像素值」。舉例而言，由於該影像於實施例中係為拜耳圖樣影像，在像素值V22係為藍色像素值的狀況下，第3圖至第6圖中之各個箭頭的位置正好符合步驟912所述「同一組之兩個像素值屬於同一色彩通道」之說明。
第3圖繪示方向DN(n)係為水平方向DN(Horz)的狀況(亦即，於第3圖中，n=Horz)，其中關於第3圖之某些虛擬程式碼詳列如下：
在上面的虛擬程式碼中，最前面幾列中之符號abs代表絕對值，而這些絕對值之線性組合諸如Det1[n]與Det1a[n](於第3圖中，n=Horz)可用來產生步驟912所述之第一偵測值。例如：在模式M1中(即「mode==1」成立時)，該第一偵測值可為上面的虛擬程式碼當中最前面6列的12個絕對值之和。又例如：在模式M0中(即「mode==0」成立時)，該第一偵測值可為上面的虛擬程式碼當中最前面4列的8個絕對值之和的3/2倍，其中放大倍數3/2係用來調整該第一偵測值，使該第一偵測值可同時適用於兩種模式的計算，以減少運算量及相關成本。如此，於完成上面的虛擬程式碼中之前11列所代表之運作後，符號Det1[n](於第3圖中，n=Horz)可代表步驟912所述之第一偵測值。
請注意，如第3圖之大部分的箭頭所揭露，針對步驟912所述之該些方向之每一方向DN(n)諸如水平方向DN(1)，該些組第一像素值對應於依據該方向排列的至少三直線上之像素。例如：在模式M0中，針對步驟912所述之該些方向之每一方向DN(n)諸如水平方向DN(1)，該些組第一像素值對應於依據該方向排列的三直線上之像素。又例如：在模式M1中，針對步驟912所述之該些方向之每一方向DN(n)諸如水平方向DN(1)，該些組第一像素值對應於依據該方向排列的五直線上之像素。
另外，如第3圖之某些其它的箭頭所揭露，針對步驟912所述之該些方向之每一方向DN(n)諸如水平方向DN(1)，該些組第二像素值對應於依據該方向排列的一直線上之像素。
另外，在上面的虛擬程式碼中之最後兩列之符號Det2[n]與Cand[n](於第3圖中，n=Horz)分別代表步驟912所述之第二偵測值與步驟914所涉及之候選值。假設步驟914所述之特定方向為n=n0的狀況下之方向DN(n0)。於步驟914中，當決定對該目標像素進行壞像素補償時，補償模組114依據候選值Cand[n](例如：n=n0)對該目標像素進行壞像素補償，其中候選值Cand[n]對應於該特定方向之該些組第二像素值中之一部分像素值。尤其是，候選值Cand[n]係為該特定方向之該些組第二像素值諸如像素值{V20,V22}與{V22,V24}當中除了該目標像素之像素值V22之外的像素值(於第3圖中，即像素值{V20,V24})之平均值。在n0=Horz的狀況下，這個平均值等於(V20+V24)/2。
第4圖繪示方向DN(n)係為垂直方向DN(Vert)的狀況(亦即，於第4圖中，n=Vert)，其中關於第4圖之某些虛擬程式碼詳列如下：
在上面的虛擬程式碼中，因應n=Vert的狀況，各個可能用來計算步驟912所述之第一偵測值之像素值已被代換，且各個可能用來計算步驟912所述之第二偵測值之像素值已被代換，其中第4圖之各個箭頭亦對應地改變位置，以指出某些可能用到的各組像素值。另外，候選值Cand[n](於第4圖中，n=Vert)的計算所需之像素值已被對應地代換。第4圖與第3圖相仿之處不再重複贅述。
第5圖繪示方向DN(n)係為45度方向DN(D45)的狀況(亦即，於第5圖中，n=D45)，其中關於第5圖之某些虛擬程式碼詳列如下：
在上面的虛擬程式碼中，因應n=D45的狀況，各個可能用來計算步驟912所述之第一偵測值之像素值已被代換，且各個可能用來計算步驟912所述之第二偵測值之像素值已被代換，其中第5圖之各個箭頭亦對應地改變位置，以指出某些可能用到的各組像素值。另外，候選值Cand[n](於第5圖中，n=D45)的計算所需之像素值已被對應地代換。第5圖與第3圖相仿之處不再重複贅述。
第6圖繪示方向DN(n)係為135度方向DN(D135)的狀況(亦即，於第6圖中，n=D135)，其中關於第6圖之某些虛擬程式碼詳列如下：
在上面的虛擬程式碼中，因應n=D135的狀況，各個可能用來計算步驟912所述之第一偵測值之像素值已被代換，且各個可能用來計算步驟912所述之第二偵測值之像素值已被代換，其中第6圖之各個箭頭亦對應地改變位置，以指出某些可能用到的各組像素值。另外，候選值Cand[n](於第6圖中，n=D135)的計算所需之像素值已被對應地代換。第6圖與第3圖相仿之處不再重複贅述。
依據本實施例，去雜訊模組114於該些方向DN(n)當中選出其第一偵測值Det1[n]中之最小值所對應之方向DN(n0)作為該特定方向；亦即，第一偵測值Det1[n0]係為各個方向之第一偵測值Det1[n]當中之最小值。如此，步驟914所述之特定方向為n=n0的狀況下之方向DN(n0)，則補償模組114可在某(些)條件成立的狀況下，利用候選值Cand[n](例如：n=n0)取代該目標像素之該像素值諸如像素值V22，以對該目標像素進行壞像素補償，其中此運作之一例的虛擬程式碼如以下所列：
如上面的虛擬程式碼所揭露，補償模組114比較特定方向DN(n0)之第二偵測值Det2[n0]與一門檻值TH以決定是否對該目標像素進行壞像素補償，其中門檻值TH對應於特定方向DN(n0)之第一偵測值Det1[n0]。當決定對該目標像素進行壞像素補償時，補償模組114對該目標像素進行壞像素補償。例如：本實施例之門檻值TH可描述如下：
其中門檻值TH與特定方向DN(n0)之第一偵測值Det1[n0]之間的關係為線性關係，而符號Thrd1與Thrd2可代表固定值或預定(Predetermined)值。實作上，為了簡化計算，上面的虛擬程式碼中之第1列係將第二偵測值Det2[n0]與門檻值TH都乘以16，避免補償模組114進行除法運算。
請注意，依據第3圖至第6圖所示之實施例，偵測模組112於步驟912中，針對該些方向中之每一方向，計算該目標像素附近之複數組第二像素值的差之絕對值之和作為該第二偵測值。這只是為了說明的目的而已，並非對本發明之限制。依據本實施例之某些變化例，偵測模組112於步驟912中，針對該特定方向，計算該目標像素附近之複數組第二像素值的差之絕對值之和作為該第二偵測值。也就是說，這些變化例之偵測模組112於步驟912中不需要針對該些方向當中的其它方向(即該特定方向之外的其它方向)計算任何第二偵測值。
本發明的好處之一是，本發明能避免相關技術之問題諸如不良的影像品質。尤其是，本發明能妥善地進行壞像素補償。即使在採用低階的硬體資源之狀況下，本發明仍能保持良好的影像品質。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100,100’．．．用來進行壞像素補償之裝置
105．．．影像感測器
110,110’．．．處理電路
110P．．．程式碼
112,112’．．．偵測模組
114,114’．．．補償模組
910．．．用來進行壞像素補償之方法
912,914．．．步驟
S1,S2．．．影像訊號
V00,V01,V02,V03,V04,V10,V11,V12,V13,V14,V20,V21,V22,V23,V24,V30,V31,V32,V33,V34,V40,V41,V42,V43,V44．．．像素值
第1A圖為依據本發明一第一實施例之一種用來進行壞像素補償之裝置的示意圖。
第1B圖為依據本發明一第二實施例之一種用來進行壞像素補償之裝置的示意圖。
第2圖為依據本發明一實施例之一種用來進行壞像素補償之方法的流程圖。
第3圖至第6圖繪示一實施例中關於第2圖所示之方法所涉及之實施細節。
910．．．用來進行壞像素補償之方法
912,914．．．步驟

Claims (20)

  1. 一種用來進行壞像素補償之方法，該方法包含有：針對複數個方向之每一方向，計算一影像中之一目標像素附近之複數組第一像素值的差之絕對值之和作為一第一偵測值，且針對該些方向中之至少一部分之每一方向，計算該目標像素附近之複數組第二像素值的差之絕對值之和作為一第二偵測值，其中該些組第一像素值與該些組第二像素值中之每一組包含對應於一差值之兩個像素值，同一組之兩個像素值屬於同一色彩通道(Color Channel)，而每一組第一像素值不包含該目標像素之一像素值，且每一組第二像素值包含該目標像素之該像素值；以及針對該些方向中之一特定方向，依據該第一偵測值與該第二偵測值選擇性地對該目標像素進行壞像素補償。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中針對該些方向之每一方向，該些組第一像素值對應於依據該方向排列的至少三直線上之像素。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中針對該些方向中之該至少一部分之每一方向，該些組第二像素值對應於依據該方向排列的一直線上之像素。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中依據該第一偵測值與該第二偵測值選擇性地對該目標像素進行壞像素補償之步驟另包含：依據該些方向之每一方向之該第一偵測值，於該些方向中選擇出該特定方向。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中依據該第一偵測值與該第二偵測值選擇性地對該目標像素進行壞像素補償之步驟另包含：比較該特定方向之該第二偵測值與一門檻值以決定是否對該目標像素進行壞像素補償，其中該門檻值對應於該特定方向之該第一偵測值；以及當決定對該目標像素進行壞像素補償時，對該目標像素進行壞像素補償。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該門檻值與該特定方向之該第一偵測值之間的關係為線性關係。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中依據該第一偵測值與該第二偵測值選擇性地對該目標像素進行壞像素補償之步驟另包含：當決定對該目標像素進行壞像素補償時，依據一候選值對該目標像素進行壞像素補償，其中該候選值對應於該特定方向之該些組第二像素值中之一部分像素值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該候選值係為該特定方向之該些組第二像素值當中除了該目標像素之該像素值之外的像素值之平均值。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中依據該第一偵測值與該第二偵測值選擇性地對該目標像素進行壞像素補償之步驟另包含：利用該候選值取代該目標像素之該像素值，以對該目標像素進行壞像素補償。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該影像係為一拜耳圖樣(Bayer Pattern)影像。
  11. 一種用來進行壞像素補償之裝置，該裝置包含有：一處理電路，用來接收代表一影像之至少一影像訊號，並對該影像進行壞像素補償，其中該處理電路包含有：一偵測模組，用來針對複數個方向之每一方向，計算一影像中之一目標像素附近之複數組第一像素值的差之絕對值之和作為一第一偵測值，且針對該些方向中之至少一部分之每一方向，計算該目標像素附近之複數組第二像素值的差之絕對值之和作為一第二偵測值，其中該些組第一像素值與該些組第二像素值中之每一組包含對應於一差值之兩個像素值，同一組之兩個像素值屬於同一色彩通道(Color Channel)，而每一組第一像素值不包含該目標像素之一像素值，且每一組第二像素值包含該目標像素之該像素值；以及一補償模組，用來針對該些方向中之一特定方向，依據該第一偵測值與該第二偵測值選擇性地對該目標像素進行壞像素補償。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之裝置，其中針對該些方向之每一方向，該些組第一像素值對應於依據該方向排列的至少三直線上之像素。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之裝置，其中針對該些方向中之該至少一部分之每一方向，該些組第二像素值對應於依據該方向排列的一直線上之像素。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之裝置，其中該補償模組依據該些方向之每一方向之該第一偵測值，於該些方向中選擇出該特定方向。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之裝置，其中該補償模組比較該特定方向之該第二偵測值與一門檻值以決定是否對該目標像素進行壞像素補償，而該門檻值對應於該特定方向之該第一偵測值；以及當決定對該目標像素進行壞像素補償時，該補償模組對該目標像素進行壞像素補償。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之裝置，其中該門檻值與該特定方向之該第一偵測值之間的關係為線性關係。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之裝置，其中當決定對該目標像素進行壞像素補償時，該補償模組依據一候選值對該目標像素進行壞像素補償，而該候選值對應於該特定方向之該些組第二像素值中之一部分像素值。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之裝置，其中該候選值係為該特定方向之該些組第二像素值當中除了該目標像素之該像素值之外的像素值之平均值。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之裝置，其中該補償模組利用該候選值取代該目標像素之該像素值，以對該目標像素進行壞像素補償。
  20. 如申請專利範圍第11項所述之裝置，其中該影像係為一拜耳圖樣(Bayer Pattern)影像。
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