TWI437878B - 用以校正影像訊號中壞點之方法及電路 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種用以校正影像訊號中壞點之方法及電路。
近年來，由於影像感測器已逐漸發展至百萬像素以上的階段，使得影像中存在壞點幾乎是無法避免。也因為壞點的問題，使得百萬像素之影像感測器在生產上的良率非常低。然而，假如壞點的問題能夠藉由一些影像後處理的技術獲得校正，則良率的問題將可以得到顯著地改善。
習用技術用來校正壞點的方法主要有兩種。第一種方法是靜態壞點校正(static defect pixel correction)，此方法需要在感測器於銷售前，校準感測器上的像素，以得到每一個壞點的位置資訊，並利用適當的非揮發性儲存裝置紀錄此位置資訊。因為感測器已預先校準且壞點資訊已記錄下來，所以每一個壞點皆可以得到校正。
第二種方法則是動態壞點校正(dynamic defect pixel correction)，此方法不需要預先校準壞點，且不需要非揮發性儲存裝置來儲存壞點相關資料。在經過數個畫面輸出後，此方法考慮待測像素周圍的像素來判斷此待測像素是否為壞點。但由於不同的影像內容，使得非壞點有可能被誤判為壞點。一般來說，動態壞點校正的準確度較靜態壞點校正來得低。
大多數的演算法都著重於如何準確地找出壞點，以及如何配合動態壞點校正以補償壞點，例如美國專利公告第6,965,395號以及美國專利公告第7,199,824號。但是動態壞點校正時可能存在連續的壞點。而由於連續壞點，使得動態壞點校正無法有效地補償壞點。因為用來補償壞點的周圍像素不全然是非壞點，在尚未判斷周圍像素是否為壞點前，有可能利用來校正的像素也是壞點，故此類連續壞點無法利用動態壞點校正而得到補償。
請參閱圖一(A)至圖一(C)，圖一(A)至圖一(C)係繪示先前技術之動態壞點校正之示意圖。如圖一(A)至圖一(C)所示，像素10為測定中之像素且判定為壞點，為了校正此像素10，動態壞點校正利用鄰近像素11至18補償此像素10，但其中鄰近像素12為已測定過後所得知的壞點，所以當補償像素10時，將排除鄰近像素12。然而，鄰近像素15至18為尚未測定過的像素，且其中鄰近像素15與17為壞點，所以當補償像素10時，反而在未知狀況下利用壞點補償，故像素10即使在補償之後，亦無法得到準確的校正。而先前技術之靜態壞點校正則是利用所儲存的壞點清單，單純地將壞點周圍之非壞點平均值補償壞點，雖然可以得知壞點與非壞點的位置進而校正，避免利用壞點補償壞點的情況，但亦無法有效地補償壞點。
因此，本發明之範疇係在於提供一種用以校正影像訊號中壞點之方法及電路，以解決上述問題。
本發明之一範疇在於提供一種用以校正影像訊號中壞點之方法及電路，以有效且準確地補償壞點，而且可以減少校正所需要的時間。
根據一具體實施例，本發明提供一種用以校正一影像訊號中壞點之方法，且此影像訊號包含複數個像素。首先，針對影像訊號之全部像素，產生亮度分布圖。接著，根據亮度分布圖以及第一門檻值，從全部像素中選出N個候選壞點，其中N為一正整數。之後，針對每一個候選壞點，設定一視窗，並計算對應此N個視窗之N個平均亮度。然後，判斷每一個候選壞點之亮度與對應的平均亮度之絕對差值是否大於第二門檻值，若是，則將此候選壞點記錄為真實壞點。最後，利用真實壞點周圍之至少一非壞點，校正真實壞點。
本發明係利用一電路來實現上述之方法。該電路包含處理單元、選取單元、計算單元、判斷單元以及校正單元。處理單元係針對影像訊號之全部像素，產生亮度分布圖。選取單元係根據亮度分布圖以及第一門檻值，從全部像素中選出N個候選壞點。計算單元係針對每一個候選壞點，設定一視窗，並且計算對應N個視窗之N個平均亮度。判斷單元係判斷每一個候選壞點之亮度與對應的平均亮度之絕對差值是否大於第二門檻值，若是，則將此候選壞點記錄為真實壞點。校正單元則利用真實壞點周圍之至少一非壞點，校正真實壞點。
此外，本發明針對不同的壞點型態，提供相對應的補償方法，有別於下列先前技術：(1)靜態壞點校正單純地將壞點周圍非壞點之平均值用來補償壞點；以及(2)動態壞點校正有可能利用未知的壞點來補償壞點。本發明不僅可以有效且準確地補償壞點，而且可以減少校正所需要的時間。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
請參閱圖二，圖二係繪示根據本發明一具體實施例之用以校正影像訊號中壞點的方法之流程圖。如圖二所示，執行步驟S10，針對影像訊號之全部像素，產生亮度分布圖。接著，執行步驟S12，根據亮度分布圖以及第一門檻值，從全部像素中選出N個候選壞點，其中N為正整數。之後，執行步驟S14，針對每一個候選壞點，設定一視窗。進一步說明，於此實施例中，上述視窗為包含m*m個像素之視窗，並且使候選壞點位於視窗中心，其中m亦為正整數。
請參閱圖三，圖三係繪示亮度分布圖之示意圖。於步驟S12中，第一門檻值可包含一上限百分比以及一下限百分比。本發明藉由此第一門檻值與亮度分布圖的關係，篩選出候選壞點。如圖三所示，若第一門檻值之上限百分比設定為前10%以及下限百分比設定為後10%，則在亮度分布圖裡，亮度在前10%與後10%的像素將被挑選為候選壞點。此外，相較於先前技術，藉由此第一門檻值與亮度分布圖的篩選，校正所需要的時間也可以因此而減少。舉例而言，根據上述所設定的第一門檻值，相較於先前技術可節省約85%的時間。需注意的是，當第一門檻值越小，則校正所需時間隨之越少。
完成上述步驟S10至S14之後，執行步驟S16，計算對應N個視窗之N個平均亮度。然後，執行步驟S18，判斷每一N個候選壞點之亮度與對應的平均亮度之絕對差值是否大於第二門檻值，若是，則將此候選壞點記錄為真實壞點。最後，執行步驟S20，利用真實壞點周圍之至少一非壞點，校正真實壞點。
請參閱圖四，圖四係繪示視窗40以貝爾圖形排列之示意圖。如圖四所示，視窗40包含5*5個像素。位於此視窗40之中心位置的像素42為上述N個候選壞點的其中之一。假設候選壞點42的亮度為200，視窗40中的25個像素的平均亮度為180，且第二門檻值設為10。由於候選壞點42的亮度與對應的平均亮度之絕對差值(|200－180|＝20)大於第二門檻值，因此候選壞點42會被記錄為真實壞點。
請參閱圖五，圖五係繪示根據本發明一具體實施例之壞點型態示意圖。於此實施例中，步驟S18可以進一步定義與真實壞點42相對應的壞點型態。習知貝爾圖形係由綠頻像素G，紅頻像素R與藍頻像素B所組成，且像素排列型態如圖四所示。
首先依壞點像素類型區分，壞點型態主要包含C類型與G類型之壞點型態。C類型之壞點型態代表真實壞點42為紅頻像素R或藍頻像素B。G類型之壞點型態代表真實壞點42為綠頻像素G。
如圖五所示，C類型與G類型分別包含型態一至型態七等七種壞點型態。型態一為真實壞點42周圍之同頻像素皆為非壞點。型態二與型態三分別為僅有在一個方向上存在非壞點之同頻像素。型態四至型態七則分別代表真實壞點42周圍之同頻像素僅有一個同頻像素為非壞點。最後，當所有真實壞點皆定義完成之後，將所有真實壞點與對應的壞點型態紀錄於一清單中，並儲存於適當的非揮發性儲存裝置。
此外，當真實壞點上述清單完成後，步驟S20可進一步根據此清單，分別找出對應真實壞點之壞點型態，然後依據對應之壞點型態，分別利用真實壞點周圍之非壞點，校正真實壞點像素。譬如於型態四至型態七之壞點型態，可以利用僅有的一個非壞點來補償真實壞點；若是型態二與型態三之壞點型態，可以利用於單一方向上之兩個非壞點像素之平均值補償真實壞點。
值得注意的是，當壞點型態為型態一時，即真實壞點周圍之同頻像素皆為非壞點，本發明可選擇性地先偵測真實壞點所在的邊緣，並利用真實壞點周圍且位於或靠近邊緣之非壞點來校正此真實壞點。
請參閱圖六(A)，圖六(A)係繪示壞點型態為C類型之型態一的壞點補償示意圖。如圖六(A)所示，若邊緣偵測結果較為水平，則利用水平方向上之兩個非壞點之同頻像素C1與C3之平均值補償真實壞點C0；若邊緣偵測結果較為垂直，則利用垂直方向上之兩個非壞點像素之同頻像素C2與C4之平均值補償真實壞點C0。
請參閱圖六(B)，圖六(B)係繪示壞點型態為G類型之型態一的壞點補償示意圖。如圖六(B)所示，若邊緣偵測結果較為正對角方向(forward diagonal)，則利用正對角方向上之兩個非壞點之同頻像素G1與G3之平均值補償真實壞點G0；若邊緣偵測結果較為反對角方向(backward diagonal)，則利用反對角方向上之兩個非壞點像素之同頻像素G2與G4之平均值補償真實壞點G0。
請參閱圖七，圖七係繪示根據本發明一具體實施例之用以校正影像訊號中壞點的電路3之示意圖。如圖七所示，電路3包含處理單元30、選取單元31、計算單元32、判斷單元33以及校正單元34。處理單元30係針對影像訊號之全部像素，產生亮度分布圖。選取單元31係根據亮度分布圖以及第一門檻值，從全部像素中選出N個候選壞點。計算單元32係針對每一個候選壞點，設定一視窗，並且計算對應N個視窗之N個平均亮度。判斷單元33係判斷每一個候選壞點之亮度與對應的平均亮度之絕對差值是否大於第二門檻值，若是，則將此候選壞點記錄為真實壞點。校正單元34則利用真實壞點周圍之至少一非壞點，校正真實壞點。
此外，電路3可進一步包含定義單元35以及記錄單元36。定義單元35係根據貝爾圖形以及每一個真實壞點周圍之非壞點數目，定義對應每一個真實壞點之型態。記錄單元36係將每一個真實壞點以及對應的型態記錄於清單360中。藉此，校正單元34可查詢清單360，以找出對應每一個真實壞點之型態，並且根據對應的型態，利用每一個真實壞點周圍之非壞點，校正該真實壞點。
請參閱圖八，圖八係繪示根據本發明另一具體實施例之用以校正影像訊號中壞點的電路3'之示意圖。電路3'與電路3主要不同之處在於電路3'另包含邊緣偵測單元37。若真實壞點周圍之像素皆為非壞點，則利用邊緣偵測單元37偵測真實壞點所在之邊緣，並且校正單元34利用真實壞點周圍且位於或靠近邊緣之非壞點，校正真實壞點。圖八中之電路3'之作用原理與圖七中之電路3相同，在此不再贅述。
相較於先前技術，本發明係針對不同的壞點型態，提供相對應的補償方法，有別於：(1)靜態壞點校正單純地將壞點周圍非壞點之平均值用來補償壞點；以及(2)動態壞點校正有可能利用未知的壞點來補償壞點。本發明不僅可以有效且準確地補償壞點，而且可以減少校正所需要的時間。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
10－18．．．像素
S10－S20．．．流程步驟
40．．．視窗
G．．．綠頻像素
R．．．紅頻像素
B．．．藍頻像素
42、C0－C4、G0－G8．．．像素
3、3'．．．電路
30．．．處理單元
31．．．選取單元
32．．．計算單元
33．．．判斷單元
34．．．校正單元
35．．．定義單元
36．．．記錄單元
360．．．清單
37．．．邊緣偵測單元
圖一(A)係繪示先前技術之動態壞點校正之示意圖。
圖一(B)係繪示先前技術之動態壞點校正之示意圖。
圖一(C)係繪示先前技術之動態壞點校正之示意圖。
圖二係繪示根據本發明一具體實施例之用以校正影像訊號中壞點的方法之流程圖。
圖三係繪示亮度分布圖之示意圖。
圖四係繪示視窗以貝爾圖形排列之示意圖。
圖五係繪示根據本發明一具體實施例之壞點型態示意圖。
圖六(A)係繪示壞點型態為C類型之型態一的壞點補償示意圖。
圖六(B)係繪示壞點型態為G類型之型態一的壞點補償示意圖。
圖七係繪示根據本發明一具體實施例之用以校正影像訊號中壞點的電路之示意圖。
圖八係繪示根據本發明另一具體實施例之用以校正影像訊號中壞點的電路之示意圖。
S10－S20．．．流程步驟
Claims (12)
- 一種用以校正一影像訊號中壞點之方法，該影像訊號包含複數個像素，該方法包含下列步驟：(a)針對該影像訊號之該等像素，產生一亮度分布圖；(b)根據該亮度分布圖從該等像素中選出N個候選壞點，N為一正整數；其中，該亮度分布圖具有一預設亮度範圍，亮度屬於該預設亮度範圍內的像素被挑選為候選壞點，其中該預設亮度範圍包含一所有像素亮度之上限百分比以及一所有像素亮度之下限百分比；(c)針對每一該N個候選壞點，設定一視窗；(d)計算對應該N個視窗之N個平均亮度；(e)判斷每一該N個候選壞點之亮度與對應的該平均亮度之絕對差值是否大於一第二門檻值，若是，則將該候選壞點記錄為一真實壞點；以及(f)利用該真實壞點周圍之至少一非壞點，校正該真實壞點。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該視窗包含m＊ m個像素，且該候選壞點位於該視窗之中心，m為一正整數。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中步驟(e)進一步包含下列步驟：根據貝爾圖形以及該真實壞點周圍之非壞點數目，定義對應該真實壞點之一型態。
- 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該真實壞點以及對應的該型態記錄於一清單中。
- 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中步驟(f)進一步包含下列步 驟：查詢該清單，以找出對應該真實壞點之該型態；以及根據該型態，利用該真實壞點周圍之非壞點，校正該真實壞點。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中若該真實壞點周圍之像素皆為非壞點，步驟(f)進一步包含下列步驟：偵測該真實壞點所在之一邊緣；以及利用該真實壞點周圍且位於或靠近該邊緣之非壞點，校正該真實壞點。
- 一種用以校正一影像訊號中壞點之電路，該影像訊號包含複數個像素，該電路包含：一處理單元，針對該影像訊號之該等像素，產生一亮度分布圖；一選取單元，根據該亮度分布圖從該等像素中選出N個候選壞點，N為一正整數；其中，該亮度分布圖具有一預設亮度範圍，亮度屬於該預設亮度範圍內的像素被挑選為候選壞點，其中預設亮度範圍包含一所有像素亮度之上限百分比以及一所有像素亮度之下限百分比；一計算單元，針對每一該N個候選壞點，設定一視窗，並且計算對應該N個視窗之N個平均亮度；一判斷單元，判斷每一該N個候選壞點之亮度與對應的該平均亮度之絕對差值是否大於一第二門檻值，若是，則將該候選壞點記錄為一真實壞點；以及一校正單元，利用該真實壞點周圍之至少一非壞點，校正該真實壞點。
- 如申請專利範圍第7項所述之電路，其中該視窗包含m＊ m個像素，且該候選壞點位於該視窗之中心，m為一正整數。
- 如申請專利範圍第7項所述之電路，進一步包含一定義單元，根據貝爾圖形以及該真實壞點周圍之非壞點數目，定義對應該真實壞點之一型態。
- 如申請專利範圍第9項所述之電路，進一步包含一記錄單元，將該真實壞點以及對應的該型態記錄於一清單中。
- 如申請專利範圍第10項所述之電路，其中該校正單元查詢該清單，以找出對應該真實壞點之該型態，並且根據該型態，利用該真實壞點周圍之非壞點，校正該真實壞點。
- 如申請專利範圍第7項所述之電路，進一步包含一邊緣偵測單元，其中若該真實壞點周圍之像素皆為非壞點，該邊緣偵測單元偵測該真實壞點所在之一邊緣，並且該校正單元利用該真實壞點周圍且位於或靠近該邊緣之非壞點，校正該真實壞點。
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