TWI449412B - 影像資料補正方法 - Google Patents

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TWI449412B TW098117898A TW98117898A TWI449412B TW I449412 B TWI449412 B TW I449412B TW 098117898 A TW098117898 A TW 098117898A TW 98117898 A TW98117898 A TW 98117898A TW I449412 B TWI449412 B TW I449412B
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Description

影像資料補正方法
本發明係關於一種影像資料補正方法，特別是一種將數位相機之影像感測器所接收到的影像資料進行漏光補正或消除的方法。
應用於數位相機的影像感測器多採用電荷耦合元件(CCD,Charge-coupled Device)。此類影像感測器在感應具有高亮度物件的畫面時，會在對應強光物件附近產生漏光現象(Smear Effect)。請參考「第1圖」閱讀之。其係為一影像感測器在接收具有高亮度物件的畫面時所呈現具有漏光現象的影像資料示意圖。圖中可以見悉，影像感測器90包含了呈陣列排列之複數個感應像素92。感應像素92在感應了具有高亮度物件的畫面時，即在對應高亮度物件的感應像素上出現物件漏光像素94與條狀漏光像素96。此物件漏光像素94與條狀漏光像素96即所謂的漏光現象。
為解決漏光問題，業者提出一些解決方案。例如2006年12月7日公開之美國專利第2006/0274173 A1號專利(此案專利家族包含：台灣專利公開第200707327號專利申請案、世界專利條約PCT的WO/2006/123828號專利申請案等)，其係為一「具備模糊消除功能之數位相機」(Digital Camera Comprising Smear Removal Function)，從其摘要可以得知其揭露的技術為：水平評估資料產生部(Horizontal Evaluation Data Generation Section)根據水平光學黑色區域(Horizontal Optical Black Region)之任意的像素資料，算出垂直光學黑色區域(Vertical Optical Black Region)之像素信號的平均值，而垂直評估資料產生部根據垂直光學黑色區域之任意的像素資料，算出垂直光學黑色區域之像素信號的平均值，並分別向評估部(Evaluation Section)輸出。評估部則因應於該所傳來之2個平均值的差而向計算部輸出增益值(Gain Value)。模糊資訊記憶體(Smear Information Memory)係儲存垂直光學黑色區域之某一列的像素信號。計算部對模糊資訊記憶體所儲存之像素資料乘以所傳來的增益值，並從電荷耦合元件(CCD,Charge-coupled Device)所拍攝之像素資料減去該相乘後的像素資料。因而，實現一種攝影裝置及程式、以及模糊除去裝置，可因應於模糊之發生狀況變更模糊除去的有無、模糊除去之强度。
另外，在2007/10/18公開第2007/0242145號美國專利申請案亦揭示一種消除電荷耦合元件影像中的漏光現象技術，其英文名稱為「Smear Reduction In CCD Images」。此案主要係利用漏光區的訊號變化率來做為的漏光區邊界的判斷基礎(與一預定值做比較)，在決定邊界後，漏光區所對應的有效像素的補正是採用相鄰像素推導法或內插法。
前述二個消除漏光的方法雖可達到消除漏光之目的，但仍會產生(a)補正後，在漏光區(即邊界內)的像素過於人工化(artifact)、失真、(b)漏光區的補正效果不夠平滑(Smooth)、及(c)單色強光(如純紅、純藍、純綠光)的補正失真之情形。
鑒於以上的問題，本發明在於提供一種影像資料補正方法，藉以將影像感測器所接收到的影像資料進行補正，除了能有效補正漏光位置之具有漏光情形之像素外，亦考量到避免人工化、保護不適合補正區域及補正之平滑度等因素，藉以解決前述問題。
本發明所揭露之影像資料補正方法，適於一影像感測器，該影像感測器係轉換由一景象傳來的光線為一影像資料，該影像感測器具有複數個感應像素，該等感應像素係配置於一有效區(Effective Region)及一光黑區(Optical Black Region)內，該影像資料補正方法包括：自該光黑區的該等感應像素擷取複數個對應像素位置i的單色光代表值Si ；自該有效區的該等感應像素擷取複數個單色影像強度值VO ；各別轉換該等單色光代表值Si 為複數個單色補正值f(Si )；及各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si )進行補正後輸出一被補正之影像資料VF 。
前述該等感應像素係配置有複數個單色濾鏡，該等單色濾鏡係依一拜耳樣板(Bayer Pattern)方式排列，而該等單色光代表值Si 包含一紅色(R)光代表值、二綠色(Gr,Gb)光代表值、及一藍色(B)光代表值。
前述「各別轉換該等單色光代表值Si 為複數個單色補正值」步驟之一實施例係為將該等單色光代表值Si 以各該像素位置i的強度值(pixel intensity)在一查閱表(look-up table)中查閱而得該等單色補正值f(Si )。
前述該等單色影像強度值VO 包含紅色(R)影像強度值VR 、二綠色(Gr,Gb)影像強度值VGr ,VGb 、及一藍色(B)影像強度值VB 。
前述「各別轉換該等單色光代表值Si為複數個單色補正值」步驟之另一實施例包含步驟：依在同一個該拜耳樣板內、同一個該像素位置i的二個該單色影像強度值VO 中較大值Vmax而取得一權重值Wi；將該等單色光代表值Si 以各該像素位置i的強度值(pixel intensity)在一查閱表(look-up table)中查閱而得複數個被調整之代表值Si ’；及依據該像素位置i，各別將該等被調整之代表值Si ’乘上與之對應的該權重值Wi ，而得到該等單色補正值f(Si )。
前述「依在同一個該拜耳樣板內、同一個該像素位置i的二個該單色影像強度值VO 中較大者Vmax而取得一權重值Wi」步驟包含步驟：比較並取得在同一個該拜耳樣板內、同一個該像素位置i的二個該單色影像強度值VO 中之該較大值Vmax；及當該較大值Vmax小於一第一預定值(VT )時，該權重值Wi 等於1，否則該權重值Wi 等於(VS -Vmax)/(VS -VT )，其中VS 為該感應像素飽合時之最大擷取值。
前述「各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si )進行補正後輸出一被補正之影像資料VF 」步驟之第一實施例係為將在該像素位置i對應的該單色影像強度值VO 減掉該單色補正值f(Si )成為該被補正之影像資料VF (即VF =VO -f(Si ))。
前述「各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si )進行補正後輸出一被補正之影像資料VF 」步驟之第二實施例包含步驟：依各該單色光代表值Si 判斷該等像素位置i之保護區；及除該保護區間內的該等像素位置外，各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si )進行補正後輸出該被補正之影像資料VF 。
前述「依各該單色光代表值Si 判斷該等像素位置i之保護區」步驟包含：在同一拜耳樣板中依次選定四個單色光代表值曲線中之一，當該被選定單色光代表值曲線的該單色光代表值Si 大於一第二預定值VP1 時，記錄其像素位置為一第一位置；在同一被選定的單色光代表值曲線中，依序判斷與該第一位置相鄰之該單色光代表值Si 是否小於一第三預定值VP2 ；在同一被選定的單色光代表值曲線中，當該單色光代表值Si 小於該第三預定值VP2 時，記錄其像素位置為一第二位置與一第三位置，該第二位置與該第三位置之間即為一單色光選定區間；及聯集該等單色光選定區間，得到該保護區間。
前述「各別轉換該等單色光代表值Si 為複數個單色補正值」步驟的又一實施例包含步驟：依該等單色影像強度值VO 而取得一權重值Wi ；及依據該像素位置i，各別將該等單色光代表值Si乘上與之對應的該權重值Wi ，而得到該等單色補正值f(Si )。
前述「依該等單色影像強度值VO 而取得一權重值Wi 」步驟係為當該等單色影像強度值VO 小於一第一預定值(VT )時，該權重值Wi 等於1，否則該權重值Wi 等於(VS -VO )/(VS -VT )，其中VS 為該感應像素飽合時之最大擷取值。
前述「各別轉換該等單色光代表值Si 為複數個單色補正值」步驟的再一實施例包含步驟：依該等單色影像強度值VO而取得一權重值Wi ；將該等單色光代表值Si以各該像素位置i的強度值(pixel intensity)在一查閱表(look-up table)中查閱而得複數個被調整之代表值Si ’；及依據該像素位置i，各別將該等被調整之代表值Si’乘上與之對應的該權重值Wi，而得到該等單色補正值f(Si )。(即f(Si )=Si ’*Wi)
前述「依該等單色影像強度值VO而取得一權重值Wi」步驟係為當該等單色影像強度值VO 小於一第一預定值(VT )時，該權重值Wi 等於1，否則該權重值Wi 等於(VS -VO )/(VS -VT )，其中VS 為該感應像素飽合時之最大擷取值。
根據本發明之影像資料補正方法，使得每一單色色彩通道(Color Channel)在每個像素位置i均各別具有一個補正值，而能夠更精確的對不同彩色濾鏡在漏光現象發生時進行補正。
另外，藉由本發明之實施，得以當光亮物件的非純白光時(如純藍、紅、綠或特定顏色光譜強度較大)，能夠適當的選擇性地補正與不補正，而能減少補正後影像資料之人工化的視覺感。
而藉由本發明之實施，使得無漏光現象之感應像素經運算後，但其補正值將被適當地調小。而在具有微小或部分漏光現象之感應像素，其補正值將依其受漏光影響之大小而變動。在有明顯漏光現象之感應像素則補正值相對較大外，亦可能因補正會有明顯人工化，而被保護，不進行補正。
有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖示作最佳實施例詳細說明如下。
以上之關於本發明之內容說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
請同時參照「第2A圖」與「第2B圖」，為根據本發明實施例之影像感測器的結構示意圖。圖中之影像感測器10係以適於數位相機的影像感測器為例，但並不以此為限。常見的影像感測器10可以是但不限於電荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)。
「第2A圖」中可以見悉，影像感測器10具有光黑區12a,12b,12c,12d(Optical Black Region)及有效區14(Effective Region)。此光黑區12a,12b,12c,12d係被一不透明之框體，如金屬框所覆蓋，而無法接收到光線，更無法呈現被拍攝景象(scene)之影像資訊。換句話說，影像感測器10之周圍被前述金屬框所覆蓋而形成該光黑區12a,12b,12c,12d。相對於光黑區12a,12b,12c,12d，有效區14即能直接接收從被拍攝景象傳來的光線並將之轉換成對應的影像資料(影像訊號)。在實際應用時，此影像感測器10前另具有透鏡(lens)與快門(shutter)，以控制景象之焦距與曝光時間。
一般來說，光黑區12a,12b,12c,12d被區分為垂直光黑區12a,12b(Vertical Optical Black Region)與水平光黑區12c,12d(Horizontal Optical Black Region)。前述垂直光黑區12a,12b又分為上光黑區12a(Upper Optical Black Region)與下光黑區12b(Lower Optical Black Region)。水平光黑區12c,12d則分為左光黑區12c(Left Optical Black Region)與右光黑區12d(Right Optical Black Region)。
續請參閱「第2B圖」。影像感測器10具有複數個感應像素16a,16b(Photo Sensor)。感應像素16a,16b用以接收景像傳來的光線，並利用光電轉換而將該景像轉換成對應的影像資料。如同上述，位在光黑區12a,12b,12c,12d內的感應像素16a無法接收到景象傳來的光線，而位在有效區內的感應像素16b則得以轉換景象為影像資料。
由於大部分的影像感測器10均為單色感應像素，而非彩色感應像素。意即單一感應像素無法同時感應出不同色彩。為能得到彩色感應之效果，複數個相鄰的感應像素被群組成一濾鏡樣板(Filtering Pattern)。此濾鏡樣板可以是但不限於拜耳樣板(Bayer Pattern，或稱貝爾圖樣)。每個濾鏡樣板中包含複數個單色濾鏡(Color Filter)。以前述拜耳樣板為例，其包含一個紅光濾鏡(R)、二個綠光濾鏡(Gr,Gb)及一個藍光濾鏡(B)。藉由單色濾鏡之作用，使得與該單色濾鏡對應的感應像素只感應到所對應的單色光的強度(以紅光為例)。而對於該感應像素所遺失的其他單色光資訊(承上例，此感應像素所遺失的單色光資訊為藍與綠)。此遺失的單色光資訊，即可以與之相鄰的感應像素所感應到的單色光的強度(藍與綠)，進而藉以推估(如內插法interpolation)出該感應像素的完整三個單色光強度。依據本發明實施例，係為採用拜耳樣板(Bayer Pattern)做為濾鏡樣板之實施例。但其他種類之樣板亦可以用來實施本發明。
依據拜耳樣板之定義，每個拜耳樣板包含有四個感應像素。以「第2B圖」為例，每四個相鄰的感應像素即構成一個拜耳樣板。以位於光黑區12a中的四個感應像素22R ,22Gr ,22Gb ,22B 即構成一個拜耳樣板20。光黑區12a具有複數個拜耳樣板20。而位在有效區14的四個感應像素26R ,26Gr ,26Gb ,26B 構成另一個拜耳樣板24，有效區14中亦包含了複數個拜耳樣板24。各該四個感應像素22R ,22Gr ,22Gb ,22B 分別代表不同單色色彩通道(Color Channel)。其中，編號為22R ,26R 之感應像素係代表紅色通道(Red Channel)。編號為22Gr ,26Gr 之感應像素係代表對應紅色列(Red Row)的綠色通道(Gr Channel)。編號為22Gb ,26Gb 之感應像素係代表對應藍色列(Blue Row)的綠色通道(Gb Channel)。編號為22B ,26B 之感應像素係代表藍色通道(Blue Channel)。
為便於本發明之說明，在此定義「像素位置」係指在「第2A圖」與「第2B圖」中，水平軸所在位置。而「在光黑區12a、同一拜耳樣板中同一像素位置的二個感應像素」指的是感應像素22R ,22Gb ，載感應像素22Gr ,22B 。也就是指對應一個像素位置(或稱同一行Column像素位置)、同一垂直線上屬於同一個拜耳樣板20內的感應像素22R ,22Gb 。而「在有效區14、同一拜耳樣板中同一像素位置的二個感應像素」指的是感應像素26R ,26Gb ，或感應像素26Gr ,26B 。
本發明實施例 ：
其次，請參考「第3圖」，其為依據本發明影像資料補正方法之流程圖。其係適用於前述影像感測器10。影像感測器10係用來轉換由一景象傳來的光線為一影像資料。該影像感測器10具有複數個感應像素16a,16b,22R ,22Gr ,22Gb ,22B ,26R ,26Gr ,26Gb ,26B ，該等感應像素係配置於一有效區14(Effective Region)及一光黑區12a(Optical Black Region)內。該影像資料補正方法包含：步驟S80：自該光黑區12a的該等感應像素22R ,22Gr ,22Gb ,22B 擷取複數個對應像素位置i的單色光代表值Si ；步驟S82：自該有效區的該等感應像素擷取複數個單色影像強度值VO ；步驟S84：各別轉換該等單色光代表值Si 為複數個單色補正值f(Si )；及步驟S86：各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si )進行補正後輸出一被補正之影像資料VF 。
簡化上述步驟S80,S82,S84與S86，即是運算式：
VF =VO -f(Si )
其中Si 表示單色光代表值。VO 表示單色影像強度值。f(Si )表示單色補正值。VF 表示被補正之影像資料，也就是本發明的輸出訊號。前述每個步驟均有不同之實施方式。步驟S84用來運算單色補正值f(Si )，本發明提出S84的四個實施例。以下茲分別描述之。
關於步驟80，請配合「第4A圖」閱覽之。其為依據本發明實施例的影像感應器10的結構示意圖。
步驟80所述之光黑區12a，可以是「第2A圖」中的任一光黑區12a,12b,12c,12d。光黑區12a,12b,12c,12d之選擇係可以依各感應像素22R ,22Gr ,22Gb ,22B 的讀值被擷取之時間順序來選擇。例如，在「第2A圖」中，若擷取的順序是由上而下一列一列(Row)自左而右依次擷取的話，則此光黑區12a的選擇以上光黑區12a為佳。若是由下而上一列一列依次擷取的話，則以下光黑區12b為佳。其餘依此類推。為方便說明，本發明下述實施例係以上光黑區12a為例，但並非用以限制本發明。
上述由上而下一列一列依次擷取指的是從「第2A圖」的左上方第一個像素依次到右上方第一個像素(即先將最上方的列Row從左到右沿i軸掃描與擷取)。然後再下降一個感應像素，即上方第二列Row進行掃描，以各別取得各感應像素的光強度值。
從「第4A圖」可以看出，在影像感應器10所拍攝的景象中具有一光亮物件。此光亮物件將使光電轉換後的儲存電位高於該影像感測器10(如CCD)內部感應像素的電位井(Potential Well)而發生漏光現象，在此暫稱為物件漏光像素17。此漏光現象同時亦使物件漏光像象17的垂直方向上方與下方的像素亦被漏光現象所溢出之電荷影響，因此在垂直方向上看到了一條不自然的亮線，在此稱為條狀漏光像素18a,18b。此條狀漏光像素18a,18b亦延伸到上、下光黑區12a,12b內。因此，在上光黑區12a,12b中的感應像素22R ,22Gr ,22Gb ,22B 即便未直接受光，但亦有光強度反應，也就是說仍有電壓或電流被轉換出來。
續請參照「第4B圖」、「第4C圖」、「第4D圖」與「第4E圖」閱讀之，其各別是影像感應器10產生漏光現象時，在上光黑區12a所擷取到的單色光強度曲線30R ,30Gr ,30Gb ,30B (又稱各單色之OB Profile)。「第4B圖」、「第4C圖」、「第4D圖」與「第4E圖」各別為在上光黑區12a中對應拜耳樣板各單色濾鏡的感應像素22R ,22Gr ,22Gb ,22B 所讀取到的單色光強度曲線30R ,30Gr ,30Gb ,30B 。30R 是對應紅色濾鏡的感應像素22R 所擷取到的紅色光強度曲線。30Gr 是對應紅色濾鏡列(Red Row)的綠色濾鏡的感應像素22Gr 所擷取到的綠色光強度曲線。30Gb 是對應紅色濾鏡列(Red Row)的綠色濾鏡的感應像素22Gb 所擷取到的綠色光強度曲線。30B 是對應藍色濾鏡的感應像素22B 所擷取到的藍色光強度曲線。
上述每個單色光強度曲線30R ,30Gr ,30Gb ,30B 的水平軸是像素位置，而垂直軸則是所擷取到的單色光強度值。因此，每一條單色光強度曲線30R ,30Gr ,30Gb ,30B 均是由複數個對應各個像素位置的光強度值所構成的。從圖中可以看出，在對應物件漏光像素16(亦可稱受漏光效應較明顯的像素位置)的像素位置所讀到的單色光強度值明顯較其他像素位置為高，且呈山峰狀。而各單色光強度曲線30R ,30Gr ,30Gb ,30B 在同一像素位置強度值亦不完全相同。若景象中的光亮物件是純紅光，那麼只有30R ,30Gb 的光強度曲線具有山峰狀，而其他二條光強度曲線30Gr ,30B 則因濾鏡關係，而不會有能量溢出情形(以此實施例而言，能量之溢出僅在圖面之垂直方向，水平方向甚少溢出)。依大量實驗結果得知，四條單色光強度曲線，以紅色與藍色所溢出的強度明顯較綠所溢出的比例為高。此即表示，若不同單色光強度曲線以相同的補正運算邏輯，將有可能使得補正後在色彩上有失真的現象。
以「第2B圖」為例，在上光黑區12a中在同一像素位置上具有二個拜耳樣板20。因此，在上光黑區12a中即具有二條紅色光強度曲線30R 、四條綠色光強度曲線30Gr ,30Gb 、及二條藍色光強度曲線30B 。而在前述步驟S80中的「單色光代表值Si 」即是在該光黑區內對應同一該像素位置i的所有同一單色的光強度值的平均值。也就是說，上述單色光代表值Si 係採取對應同一行像素位置、對應同一單色濾鏡的感應像素22R ,22Gr ,22Gb ,22B 所擷取到之光強度值進行平均後做為單色光代表值Si 。以「第2B圖」為例，在像素位置i的紅色光代表值Si 即是二個紅色光強度值的平均。在像素位置i的綠色光代表值Si 即是二個在像素位置i的綠色光強度值的平均。在像素位置i的藍色光代表值Si 即是二個藍色光強度值的平均。若在光黑區12a中具有3個拜耳樣板20，則以相同像素位置的該三個同一單色光強度值的平均值為單色光代表值Si 。若在光黑區12a中僅具有一個拜耳樣板20，則以該單色光強度值的平均值為單色光代表值Si 。其餘者，依此類推。
上述以相同像素位置的該三個同一單色光強度值的平均值為單色光代表值Si 在物理意義上，係可達到低通濾波(low pass filter)的效果，能夠先把不必要雜訊初步消除，使補償結果視覺上更佳。
此外，上述單色光代表值Si 雖以平均值做為實施例，但亦可以其他方式進行運算，例如但不限於以眾數(Mode)做為單色光代表值Si 。
上述對應同一單色光之複數個單色光代表值Si 的集合在此稱為單色光代表值曲線。也就是說，以採用拜耳樣板20之上光黑區12a具有四條單色光代表值曲線，分別是一條紅色光代表值曲線、二條綠色光代表值曲線、與一條藍色光代表值曲線。
關於步驟S82「自該有效區14的該等感應像素26R ,26Gr ,26Gb ,26B 擷取複數個單色影像強度值VO 」，其係於有效區14內，依前述擷取順序，依序在每個拜耳樣板24內的感應像素26R ,26Gr ,26Gb ,26B 的單色影像強度值VO 。例如，在同一個拜耳樣板內各感應像素26R ,26Gr ,26Gb ,26B 的單色影像強度值可以各別表示為VR ,VGr ,VGb ,VB 。其中VR ,VGb 屬於同一像素位置(以可稱為同一行像素位置，pixel corresponding to the same Column)，而VGr ,VB 亦屬同一行上的像素位置。因此，每一個感應像素26R ,26Gr ,26Gb ,26B 均各自具有一個影像強度值VR ,VGr ,VGb ,VB 。
接下來則執行步驟S84「各別轉換該等單色光代表值Si 為複數個單色補正值f(Si )」。從步驟S80與S82可以得知，單色光代表值Si 係對應各像素位置i。因此，複數個單色補正值f(Si )亦對應複數個該像素位置i。此單色補正值f(Si )是用來對前述影像強度值VR ,VGr ,VGb ,VB 進行補正。每一個影像強度值VR ,VGr ,VGb ,VB 均可以其所在的像素位置i與/或自身的強度值來取得一個補正值f(Si )。或者是在同一個拜耳樣板、同一行像素位置上的二個影像強度值對應一個補正值。此補正值的轉換方式可以視需要而調整。本發明茲對於步驟S84依次提出幾種實施方式，但並不以此為限。
步驟S84之第一實施例 ：
請參閱「第5圖」，其為依據本發明步驟S84的第一實施例示意圖。其係為一將單色光代表值Si 轉為單色補正值Si ’的曲線圖，其中Si ’即為f(Si )。圖中的水平軸為Si的值，而垂直軸則是f(Si)的值。圖中單色光代表值以8位元影像為例(即表示每個感應像素均以8bits來表示其灰階程度)，故最大值為255。舉例來說，若單色光代表值Si 為100時，所轉換而得的單色補正值Si ’即約為95。前述「第5圖」雖然以一平滑曲線來做為Si 轉換Si ’的依據，但亦可採用階梯式或級距式的轉換曲線。
若將「第5圖」的曲線轉換為一查閱表，則步驟S84即為將該等單色光代表值Si 以各該像素位置i之對應強度值(Pixel intensity，亦可用像素的亮度值)在一查閱表(look-up table)中查閱而得一等單色補正值Si ’。此查閱表在建立時，可採用一對一的方式建立，亦可僅使用6位元的查閱表(即64個對照值)，再加上內插法的方式求取未對應到的數值即可。如此一來，即可節省記憶體的使用。
此外，用來將Si轉換為Si’的曲線或查閱表，可以針對所有不同的單色光代表值均使用一個曲線或查閱表，亦可以各別對各個單色光均調製一個對應曲線或查閱表。視使用者之需求而決定。
關於此查閱表之製作方式，主要是以實驗值與經驗值為之。其製作方式大致上需考量的因素包含：不同之影像感測器、不同之光學元件、不同之場景、不同之採光情形、不同之光亮物件的特性、與不同之動態模式。其中，不同之場景即可以是但不限於室內拍攝與室外拍攝。不同採光情形即可以是但不限於日正當中、清晨、黃昏、室內日光等種類。不同之光亮物件可以是但不限於純白光、純紅光、純綠光及純藍光等等。不同之動態模式可以是但不限於靜態與不同速度的行進狀態等等。除此之外，亦可考量不同之快門與曝光時間等等。
在上述不同場景下進行拍攝後，再以人工調整對應的單色補正值f(Si )，並進行步驟S86之補正動作後(容後詳述)，由目視感覺是否有明顯的人工化現象。在調出適當的補正值後，即將之記錄為對應環境條件下的補正值。
由上述內容可知，此第一實施例進行Si 與f(Si )的轉換並未考量到影像強度值，僅與有效區14的感應像素所在像素位置有關。因此，步驟S84可以和步驟S82進行對調，亦不影響本發明之結果。
步驟S86之第一實施例 ：
在得到單色補正值f(Si )與單色影像強度值VO 後，即可執行步驟S86「各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si )進行補正後輸出一被補正之影像資料VF 」。步驟S86之第一實施例是將單色補正值f(Si )與單色影像強度值VO 進行相加或相減動作而得到被補正之影像資料VF 。換句話說，係將在同一像素位置i(同一行像素位置)所擷取到的單色影像強度值VO 減去單色補正值f(Si )後，得到影像資料VF 。若以運算式表示，即為：VF =VO -f(Si )或是表示為VF =VO -Si ’。雖然本發明S86第一實施例是以相減為例，但實際實施時並不以此為限。
藉由上述本發明之實施例的施行，本發明針對不同的單色影像強度值VO 提供不同之單色補正值f(Si )。使得漏光補正時，更為精確，且不易受到在光亮物件發光光譜所影響。舉例來說，習知同一像素位置僅具有一補正值。以拜耳樣板為例，無論是代表紅光(R)、綠光(Gr,Gb)或藍光(B)，只要在同一像素位置上，其補正值都採用相同補正原則(相同運算邏輯)。然而，R與Gb在感應像素的位置上是在相同的像素位置(同一垂直線上、同一行Column)，但R與Gb的感應像素的讀值是分別代表光亮物件各別經過R與Gb濾鏡後，其R與Gb的光強度。若光亮物件並非是純白光，則R與Gb的讀值必然不同，若採用相同的補正邏輯，容易有補正不適當或明顯人工化之情形產生。相反地，本發明針對不同的單色影像強度值VO 提供不同之單色補正值f(Si )。使得漏光補正時，不易受到在光亮物件發光光譜所影響。
再者，請參閱「第6圖」，其為依據本發明步驟S84的第一實施例的單色光代表值Si 轉為單色補正值Si ’的另一曲線示意圖。從圖中可以見悉在Si 小於60時所轉換得到的Si ’值都相當的小。此即考慮到當光黑區12a所讀到的單色光代表值Si 小於60時，多數為雜訊，而非有漏光現象產生。故其單色補正值Si ’即設定為相較於單色光代表值Si 小了許多，甚至可以為零。此種作法，主要是依實際情形而調整的。
應用前述本發明步驟S84之第一實施例的單色光代表值Si 轉為單色補正值Si ’進行影像資料之補正之前後結果圖，請參閱「第7A圖」、「第7B圖」、「第8A圖」、與「第8B圖」。其中「第8A圖」、與「第8B圖」是「第7A圖」、與「第7B圖」局部放大圖。其局部放大位置僅在於右側光亮物件處。
「第7A圖」是影像感應器10對一景象進行拍攝之尚未經過補正的影像資料。該景象具有二個燈具(即本發明所述之光亮物件例)以及供燈具擺設於其上的色板。色板上具有不同純色的色塊，例如紅、黃、綠、藍、菊、青、靛、紫、灰、及棕等色塊。其主要係考量，以本發明之方法，藉由拍攝不同色塊，來檢視漏光補正之結果是否會有人工化、補正不足或過補正之情形。此六圖雖然以灰階方式表示，但拍攝時是以彩色進行拍攝與影像資料處理。後續所有影像圖均是在拍攝與影像處理上採用彩色處理，但僅以灰階表示。
「第7B圖」則是經過本發明S84之第一實施例之補正後的圖示。圖中可以看見在光亮物件之外的部分，經過補正後，已明顯去除了漏光現象。不過在標示75的位置，正好位在光亮物件的像素裡面。光亮物件就視覺上而言，應是整個都是光亮的像素，但因為本發明S84的第一實施例的補正動作，亦被不當補正。使得此位置的影像資料顯得過於人工化。關於解決此不當補正之技術方案，可於步驟S84的其他實施例中見悉。經過後述的步驟S84的其他實施例之實施後，不當補正問題被解決的結果圖可見於「第7C圖」與「第8C圖」，關於步驟S84的其他實施例容後詳述。
應用前述本發明步驟S84之第一實施例的單色光代表值Si 轉為單色補正值Si ’(或稱被調整之代表值)進行影像資料之補正測試，對於不同的補正幅度所得到不同的效果可以從「第9A圖」、「第9B圖」、「第9C圖」與「第9D圖」中看出。「第10A圖」、「第10B圖」、「第10C圖」與「第10D圖」各別為「第9A圖」、「第9B圖」、「第9C圖」與「第9D圖」之局部放大示意圖。其局部放大位置在於圖中二個光亮位置處。
「第9A圖」是一個影像感應器10對一景象進行拍攝之尚未經過補正的影像資料。被拍攝之景象同前，故不再贅述。從「第9A圖」可以明顯看出影像資料中具有三條漏光位置。中央的漏光線較強。左側的漏光線較弱。
「第9B圖」、「第9C圖」與「第9D圖」分別是對「第9A圖」之影像資料以本發明步驟S84的第一實施例進行較低、中等與較高補正幅度之結果示意圖。從「第9B圖」與「第10B圖」可以看出右邊二條漏光線並無明顯補正效果。甚至連左側之漏光線亦能被人眼所辨視。從「第9C圖」與「第10C圖」之補正幅度所得之結果可以看出，左側之漏光線完成成功補正。右側二條漏光線則仍有部分位置(標示70,71,72的位置)可以被肉眼辨視。在「第9D圖」與「第10D圖」的補正幅度效果圖可以看出標示73,74的位置有明顯的過補正的現象。從上述三個對照圖中可以看出「第9C圖」與「第10C圖」之效果較佳，故步驟S84的Si 轉Si ’的幅度則可以考慮以此為例。
前述補正幅度是表示當Si轉Si’時，是增大、不變、減小的幅度。「第9B圖」是以減小為例。「第9C圖」是以大致不變為例。「第9D圖」是以增大為例。此減小與增大的幅度，如同前述，由實驗決定之。
步驟S84之第二實施例 ：
關於上述「第7B圖」與「第8B圖」的光亮物件所對應的影像資料被過補正之問題，請參閱「第11圖」。其為步驟S84的第二實施例示意圖。圖中可以看出步驟S84係包含：步驟S844：依該等單色影像強度值VO 而取得一權重值Wi ；及步驟S845：依據該像素位置i，各別將該等單色光代表值Si乘上與之對應的該權重值Wi ，而得到該等單色補正值f(Si )。
將上述S84第二實施例的步驟的結果(f(Si )=Si *Wi )搭配步驟S86之第一實施例所得之補正演算法即為FV =FO -Si *Wi 。也就是Si(單色光代表值)並未依前述步驟S84的第一實施例轉換為Si’(被調整之代表值)。而是將Si直接乘上權重值Wi做為單色補正值f(Si)。
關於步驟S844之「依該等單色影像強度值VO 而取得一權重值Wi 」中權重值Wi的判斷準則為：當該等單色影像強度值VO 小於一第一預定值(VT )時，該權重值Wi 等於1，否則該權重值Wi 等於(VS -VO )/(VS -VT )，其中VS 為該感應像素飽合時之最大擷取值。將此判斷準則轉換為程式語言，即如下式：
if(VO <VT )
Wi =1;
else
Wi =(VS -VO )/(VS -VT );
End
其中VT 的決定，可依使用者之測試而決定之。VT 表示光亮物件的影像強度讀值之門檻值。當VO 值大於VT 值時，即表示該VO 值所對應的有效區14的感應像素16b應屬於光亮物件所在位置。也就是說VT 是用來判斷感應像素16b是否屬於光亮物件。若感應像素16b屬於光亮物件所在位置，則不應進行過度補正(即可將Wi 設為0，不過本實施例則採微調方式，容後詳述)。反之，若有效區14的感應像素16b不屬於光亮物件所在位置(即VO <VT )，則應進行補正。故其權重值設定為1。此時，步驟S845即直接將單色影像強度值VO 減掉單色光代表值Si *Wi 而成為被補正之影像資料VF 。
當感應像素16b屬於光亮物件所在位置時，本實施例仍進行微調之補正。此點可見於權重值Wi之設定(VS -VO )/(VS -VT )。由於當感應像素16b位於光亮物件所在位置，其VO 值將很接近VS 值。使得該權重值Wi 的分子相對較小，而分母則相對較大。且該權重值Wi 必然界於0與1之間。同時，藉此運算式，權重值Wi 將會隨著VO 值的增大而被設定成愈小的值。如此一來，被補正的值就相對減小許多。藉由此光亮區補正之微調技術手段，即可以使得光源附近畫面將更為平滑。不致於產生在VO 位置差一個數值即運算成補正與不補正之結果。
前述VS 為該感應像素飽合時之最大擷取值。以8位元影像為例，此VS 值即為255。VT 值可以考慮以實驗或經驗值為之，例如211,189,230等等。不過為考量到上述微調之計算，VT 值可以設定為239或223。如此一來，光亮物件區的Wi的分母即為16與32，恰為2的冪次方。此分母在電腦運算上只要使用位元位移(Bit Shift)的方式(向右位移4或5位元)即可完成除法運算。減化運算之複雜性並加快處理速度。
藉由步驟S84的第二實施例實施於「第7A圖」與「第8A圖」的影像資料，經補正後之結果即如同「第7C圖」與「第8C圖」。可明顯看出，在光亮點位置的影像資料已被權重值Wi所保護，而不致產生人工化之視覺感受。
步驟S84之第三實施例 ：
續請配合「第12圖」閱覽之。其為步驟S84「各別轉換該等單色光代表值Si 為複數個單色補正值f(Si )」的第三實施例流程圖。圖中可以見悉步驟S84包含：步驟S846：依該等單色影像強度值VO 而取得一權重值Wi ；步驟S847：將該等單色光代表值Si 以各該像素位置i的強度值在一查閱表(look-up table)中查閱而得複數個被調整之代表值Si ’；及步驟S848：依據該像素位置i，各別將該等被調整之代表值Si ’乘上與之對應的該權重值Wi ，而得到該等單色補正值f(Si )。即f(Si)=Si ’*Wi 。
上述步驟S846與步驟S844相同，故不再贅述。
上述步驟S847與步驟S84的第一實施例相同，係為依查閱表將Si轉為Si’之方法，故不再重覆描述。
關於步驟S848「依據該像素位置i，各別將該等被調整之單色代表值Si ’乘上與之對應的該權重值Wi ，而得到該等單色補正值f(Si )」，主要就是以較佳經驗的單色代表值Si ’乘上前述的權重值Wi ，如此一來，可以兼顧補正之較佳狀態與保護光亮物件對應的應感像素16b不被過度補正之效果。
接著，如同前述之技術問題。當被拍攝之景象具有光亮物件時，經過多次實驗，在紅色與藍色的對應感應像素16b所讀取到的單色光強度值均會較綠色所對應的感應像素16b所讀取到的單色光強度值高。因此，在光亮物件對應的同一像素位置i的感應像素中，漏光現象所造成影像強度值VO 溢出的程度不同。請再參閱「第2B圖」閱讀之，在同一像素位置i以紅色感應像素26R 及綠色感應像素26Gb 為例，紅色影像強度值VR 即較綠色(Gb)影像強度值VGb 為大。使得紅色影像強度值VR 溢出程度較綠色(Gb)影像強度值VGb 溢出程度為嚴重。因此，當在判斷權重值Wi 時，綠色感應像素26Gb 是以綠色影像強度值VGb 為索引，依步驟S844之準則求得Wi。如此一來，紅色感應像素26R 可能將不進行光亮物件之補正(VR >VT ，Wi <1)，綠色感應像素26Gb 則進行補正(因VGb <VT ，Wi =1)。使得光亮物件對應的影像資料，在同一像素位置i上出現部分補正，但部分不補正之情形。形成補正後的影像資料有明顯的人工化之視覺感受。
除了上述技術問題外，若光亮物件屬於單色強光，那麼上述之不當補正現象將更為明顯。舉例而言，當光亮物件為紅色強光時，在有效區14的同一拜耳樣板24內的感應像素26R ,26Gr ,26Gb ,26B 中紅色感應像素(R)的影像強度值VR 將大於第一預定值VT (VR >VT ，Wi<1)，但綠色感應像素(Gr)與藍色感應像素(B)的影像強度值VB 與VGr 將小於第一預定值VT (VB <VT ，Wi<=1)，形成一行有補正，但另一行沒補正之情形。在此稱為鄰行未補正問題。
步驟S84之第四實施例 ：
為解決前述技術問題，本發明提出步驟S84之第四實施例。請參閱「第13圖」。步驟S84「各別轉換該等單色光代表值Si 為複數個單色補正值f(Si )」包含：步驟S840：依在同一個該拜耳樣板內、同一個該像素位置i的二個該單色影像強度值VO 中較大值Vmax而取得一權重值Wi；步驟S841：將該等單色光代表值Si 以各該像素位置i的強度值在一查閱表(look-up table)中查閱而得複數個被調整之代表值Si ’；以及步驟S842：依據該像素位置i，各別將該等被調整之代表值Si ’乘上與之對應的該權重值Wi ，而得到該等單色補正值f(Si )。即f(Si )=Si ’*Wi 。
以上述技術問題之同像素位置i的二個感應像素為例(紅色感應像素26R 及綠色感應像素26Gb )，前述步驟S840係取兩者較大值(即VR 與VGb )做為Vmax，以上述例子，Vmax=VR 。再以Vmax為參考值，求取Wi 。若光亮物件為純綠光，則Vmax=VGb 。
此處之較大值Vmax在上述例子中，由於單一拜耳樣板24、對應同一像素位置i僅具有二個感應像素(26R ,26Gb 或26Gr ,,26B )，故以較大值稱之。但若採用其他樣板，該其他樣板對應同一像素位置i具有二個以上的感應像素，則需取最大值。
關於S840之實施步驟，請參閱「第14圖」，其係為步驟S840的實施例示意圖。圖中可知悉步驟S840包含：步驟S840a：比較並取得在同一個該拜耳樣板內、同一個該像素位置i的二個該單色影像強度值VO 中之該較大值Vmax；及步驟S840b：當該較大值Vmax小於一第一預定值(VT )時，該權重值Wi 等於1，否則該權重值Wi 等於(VS -Vmax)/(VS -VT )，其中VS 為該感應像素飽合時之最大擷取值。
以上述同像素位置i之感應像素26R ,26Gb 為例，感應像素26R ,26Gb 位於同一拜耳樣板24，且位於同一像素位置i。依步驟S840a，Vmax=VR 。
再依步驟S840b實施，其係類似於步驟S844與步驟S846之實施例。差異點在於將單色影像強度值VO 改為較大值Vmax。故不再贅述。
前述步驟S841類似於步驟S84之第一實施例與步驟S847。前述步驟S842類似步驟S848。故不再重覆敘述。
關於S84之第四實施例之效果，由於屬像素級的誤差，經過專利圖式之轉換，專利圖式中之不當補正不易辨視，故未附加相關圖式，請知悉。
依據上述S84之第四實施例確實可解決上述諸多漏光現象之技術問題。不過，部分漏光特殊情形，仍會發生不當補正之狀況。關於此點，請續參閱「第15A圖」與「第15B圖」。而「第16A圖」與「第16B圖」為「第15A圖」與「第15B圖」之在右側漏光位置的局部放大示意圖。
在「第15A圖」中係具有二個光亮物件。亦產生二個明顯的漏光線。其中左側漏光線已被適當的補正。而右邊的漏光線則部分位置(標示76)因前述漸近式補正(微調)，而有不當補正之情形發生。此不當補正雖可以調整權重值Wi的第一預設值。不過權重值Wi的除法則將耗費過多的運算時間。因此，為了解決此技術問題，故本發明提出了步驟S86第二實施例。
步驟S86之第二實施例 ：
請參閱「第17圖」，其為依據本發明步驟S86第二實施例的流程示意圖。步驟S86「各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si )進行補正後輸出一被補正之影像資料VF 」係包含：步驟S860：依各該單色光代表值Si 判斷該等像素位置i之一保護區間；及步驟S862：除該保護區間內的該等像素位置外，各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si )進行補正後輸出該被補正之影像資料VF 。
為便於說明步驟S860，請同時參閱「第18圖」。其係為「第15A圖」影像資料在上光黑區12a的單色光強度曲線示意圖。在此必須說明的是，在「第18圖」中有標示P3的虛線，並非「第15A圖」的單色光強度曲線，僅供後續演算實例使用。在「第18圖」中可以看出，光黑區中部分位置(在VP1 強度以上)的單色光強度代表值Si(或單色光強度值)已明顯過高。形成在漏光線的位置的光強度也如同光亮位置的光強度。此區域亦應被保護，稱做保護區間(i2到i3的區域)。此保護區間將不做補正之動作，以免產生人工化視覺。
關於保護區之設定，請參考「第19圖」。其係為步驟S860「依各該單色光代表值Si 判斷該等像素位置i之保護區間」之實施步驟。從圖中可以得知，步驟S860包括：步驟S860a：在同一拜耳樣板20中依次選定一單色光代表值曲線，當該被選定單色光代表值曲線的該單色光代表值Si大於一第二預定值VP1 時，記錄其像素位置為一第一位置i1；步驟S860b：在同一被選定的單色光代表值曲線中，依序判斷與該第一位置i1相鄰之該單色光代表值Si 是否小於一第三預定值VP2 ；步驟S860c：在同一被選定的單色光代表值曲線中，當該單色光代表值Si 小於該第三預定值VP2 時，記錄其像素位置為一第二位置i2與一第三位置i3，該第二位置i2與該第三位置i3之間即為一單色光選定區間；以及步驟S860d：聯集該等單色光選定區間，得到該保護區。
其中步驟S860a中的「在同一拜耳樣板20中依次選定一單色光代表值曲線」表示依次選定四條單色光代表值曲線中的一條進行步驟S860a,S860b,S860c而各別得到一單色光選定區間。因此，在S860c步驟完成後，即可得到四條單色光選定區間，再進行步驟S860d。上述步驟雖表述成步驟S860a,S860b,S860c為各別得到四個第一位置i1、四個第二位置i2、四個第三位置i3後，再同時得到四個單色光選定區間。但實際執行時，可先選定一單色光代表值曲線，完成步驟S860a,S860b,S860c並得到一單色光選定區間後，再選定另一單色光代表值曲線，完成步驟S860a,S860b,S860c並得到另一單色光選定區間。共重複步驟S860a,S860b,S860c四次而得到四個單色光選定區間。
其中步驟S860a之第二預定值VP1 係為判斷漏光線是否出現如同光亮物件之亮度強度(意即：VP1 是用來判斷是否遇到認定中已是漏光現象太嚴重之感應像素，導致即使做補償也得不回合理的補償結果)。若是，則表示在此值對應像素位置(第一位置i1)附近均不得進行漏光補正，以免產生人工化。
在「第18圖」中，程式進行判斷時，係從像素位置i左邊依次判斷到右邊。意即從像素位置i為1開始逐漸增加。若該像素位置i所對應的光強度代表值Si大於第二預定值VP1 ，記錄其所對應的第一位置i1。此判斷順序，亦可反向地從像素位置i右邊到左邊，但不再重覆說明。
接著，依步驟S860b：「在同一被選定的單色光代表值曲線中，依序判斷與該第一位置相鄰之該單色光代表值Si 是否小於一第三預定值VP2 」。也就是說各別判斷相鄰第一位置i1左側與右側之像素位置的光強度代表值Si是否大於第三預定值VP2 ，以定位出第二位置i2與第三位置i3。換句話說即是分別在大於該第一位置(右側)與小於該第一位置(左側)之相鄰的該等單色光代表值Si 是否小於一第三預定值VP2 。
此處第二位置i2之定位，乃是自第一位置i1向左(像素位置遞減)逐一判斷其所對應的光強度代表值Si即可。第三位置i3之定位，則是自第一位置i1向右(像素位置遞增)逐一判斷其所對應的光強度代表值Si即可。
當得到第二位置i2與第三位置i3後，即定義第二位置i2與該第三位置i3之間即為一個該單色光選定區間(即步驟S860c)。重覆步驟S860a,S860b,S860c後即可得到四個單色光選定區間。其後即進行步驟S860d「聯集該等單色光選定區間，得到該保護區間」，其後即進行後續步驟S862。
前述步驟S860d之聯集方式可避免前述因單色強光所產生的鄰行未補正問題。
步驟S862係除該保護區間內的該等像素位置外，各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si )進行補正後輸出該被補正之影像資料VF 。因此，在保護區間(i2與i3之間)即不會被進行補正，而解決上述技術問題。
請再參閱「第18圖」。從該圖中可以看出單色光代表值曲線左側仍有一個漏光現象發生位置(以虛線表示)，此漏光現象發生位置因未有任何光強度代表值Si大於第二預定值VP1 ，故未有任何被選定區間被記錄。若其他三個單色光在運算後，亦無任何被選定區間被記錄，則表示左側的漏光現象發生位置仍屬於可補正之區域。因此，在決定前述第二預定值VP1 與第三預定值VP2 時，除了考量光亮物件的光強度代表值外，亦需考量此因素，方能得到較佳之實施效果。同時，第三預定值VP2 係小於該第二預定值VP1 。
關於經過本發明步驟S86之第二實施例後之補正後影像資料之結果圖，請同時參照「第20A圖」與「第20B圖」。「第20A圖」係為「第15A圖」經過本發明步驟S86第二實施例之影像補正後示意圖。「第20B圖」為「第20A圖」右側漏光線之局部放大示意圖。從圖中可以明顯看出，標示77位置的漏光線已出沒有不當補正之現象，整體效果相當自然，無人工化之感覺。
為能更清楚地說明本發明，茲以下述實例進行演算，但該等實例並非用以限定本發明之範圍。
演算例一 ：
本演算例假設以8位元影像為例。即表示每個感應像素的灰階解析度為256(從0到255)。因此，感應像素飽合時之最大擷取值VS 為255。而前述「第18圖」為則假設為本演算例的光黑區12a的紅色光強度曲線圖。第一預定值VT 為191。第二預定值VP1 為220。第三預定值VP2 為100。本演算例係以本發明實施例S80,S82,S84第四實施例並配合S86第二實施例演算之。
首先，假設「第2B圖」的有效區14中的感應像素22R ,22Gb 對應「第18圖」左側的P1位置。從「第18圖」中假設P1所對應的紅色(R)光強度代表值Si假設為122(SR )。P1所對應的綠色(Gb)光強度代表值Si假設為118(SGb )。假設代表紅色的感應像素22R 的單色影像強度值VO 為183(VR )。而代表綠色(Gb)的感應像素的單色影像強度值VO 為158(VGb )。假設「第5圖」為紅色光代表值Si 轉為單色補正值Si ’的曲線示意圖。而「第6圖」為綠光代表值Si 轉為單色補正值Si ’的曲線示意圖。此演算例係將不同單色光採用不同的Si轉Si’的曲線進行轉換，但如同前述，亦可將四個色彩均使用同一個曲線進行轉換。
先求單色光強度代表值Si’ ：將SR =122於「第5圖」中查找紅色光強度代表值Si’R 為103。將SGb =118於「第6圖」中查綠色光強度代表值Si’Gb 為92。
再求權重值Wi ：由於Vmax為183(VR )與158(VGb )兩者中較大值，故Vmax為183。因Vmax<VT ，故Wi為1。
續求單色補正值f(Si) ：由於f(Si )=Si ’*Wi ，故紅色(R)補正值為103。綠色(Gb)補正值為92。
最後求出補正後影像資料 ：紅色(R)補正後影像資料值為：183-103=80。綠色(Gb)補正後影像資料值為：158-92=66。
演算例二 ：
其次，再假設「第2B圖」的有效區14中的感應像素22R ,22Gb 對應「第18圖」右側的P2位置。其中假設P2所對應的紅色(R)光強度代表值Si假設為232(SR )。P1所對應的綠色(Gb)光強度代表值Si假設為214(SGb )。從上述對步驟S86第二實施例的說明中可知，「第18圖」在第二位置i2到第三位置i3之間的區間為一個被選定區間，再加上步驟S860d採聯集方式求得保護區間，故P2位置的感應像素22R ,22Gb 將被保護，而不被補正。因此，故感應像素22R,22Gb的實際讀值即為補正後影像資料的輸出值。
此外，若其他三條單色光代表值曲線的被選定區間涵蓋上述第二位置i2的左側或第三位置i3的右側區域，則被保護區間將因此而加大。
演算例三 ：
再者，假設「第2B圖」的有效區14中的感應像素22R ,22Gb 對應「第18圖」左側的P3位置(即位在虛線上)。從「第18圖」中假設P1所對應的紅色(R)光強度代表值Si假設為198(SR )。P1所對應的綠色(Gb)光強度代表值Si假設為183(SGb )。假設代表紅色的感應像素22R 的單色影像強度值VO 為216(VR )。而代表綠色(Gb)的感應像素的單色影像強度值VO 為202(VGb )。仍假設「第5圖」為紅色光代表值Si 轉為單色補正值Si ’的曲線示意圖。而「第6圖」為綠光代表值Si 轉為單色補正值Si ’的曲線示意圖。
先求單色光強度代表值Si’ ：將SR =198於「第5圖」中查找紅色光強度代表值Si’R 為180。將SGb =183於「第6圖」中查綠色光強度代表值Si’Gb 為156。
再求權重值Wi ：由於Vmax為216(VR )與202(VGb )兩者中較大值，故Vmax為216。因Vmax>VT ，故Wi為(VS -Vmax)/(VS -VT )=(255-216)/(255-191)=0.61。
續求單色補正值f(Si) ：由於f(Si )=Si ’*Wi ，故紅色(R)補正值為180*0.61=110。綠色(Gb)補正值為156*0.61=95。
最後求出補正後影像資料 ：紅色(R)補正後影像資料值為：216-110=106。綠色(Gb)補正後影像資料值為：202-95=107。
最後，發明人再舉出利用本發明之方法(步驟S80,S82,S84第四實施例並配合S86第二實施例)，對不同景象進行補正前、後之結果圖。請參考「第21A圖」、「第21B圖」、「第22A圖」、「第22B圖」、「第23A圖」、「第23B圖」、「第24A圖」、與「第24B圖」。
「第21A圖」是拍攝一個自然風景。從樹下朝樹葉的方向向上拍攝，而大陽正好位在葉縫中。從「第21A圖」中可以看出原始末被補正之影像資料中，在漏光線位置左側的像素均有漏光現象產生(在彩色影像中，標示78及其左側天空區域均有明顯偏紫的現象)。而經過補正後，「第21B圖」由於該漏光線的影像強度值過大，故大部分未被補正。但除了漏光現象較強位置外，在漏光現象左側的影像資料均被適當補正。尤其是樹葉部分(標示78位置及其左側天空區域)的影像有相當的真實感，無任何人工化視覺感受。
接著，「第22A圖」係從樹後方拍攝一橦建築物。從圖中可以看出，在標示79的區域有漏光現象(整區均有不同程度的紫化現象)。在經過本發明之演算法後，可以從「第22B圖」中看見在標示79的區域的漏光現象已被適當補正，使得整個影像資料相當清晰！
請參考「第23A圖」。其係拍攝類似前述「第7A圖」的色板。在「第23A圖」中可以看出，標示69區域有明顯紫化的漏光現象。在經過本發明之補正後，可從「第23B圖」中看出補正後影像資料，以目視方式觀察，已看不出有漏光情形產生。針對此補正前、後之比較圖，由於色板上具有各種色彩的色塊，經過此被拍攝景象之補正測試，即更能夠測試出本發明對不同色彩的補正效果與能力。
最後，請參閱「第24A圖」，其為直接拍攝燈具(如手電筒)之景象。從圖中可以看出在光亮物件(燈具)垂直方向上有明顯漏光線。經過本發明之補正後，漏光現象已消除，且無人工化之視覺感受。
綜上所述，藉由本發明之方法，無論被拍攝的景象是室內、室外、風景、近物等，均能適當進行補正，而無人工化現象，同時解決上述現有技術的技術問題。
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．影像感測器
12a,12b,12c,12d．．．光黑區
14．．．有效區
16a,16b．．．感應像素
17．．．物件漏光像素
18a,18b．．．條狀漏光像素
20,24．．．拜耳樣板
22R ,22Gr ,22Gb ,22B ．．．感應像素
26R ,26Gr ,26Gb ,26B ．．．感應像素
30R ,30Gr ,30Gb ,30B ．．．單色光強度曲線
69,70,71,72,73,74．．．標示
75,76,77,78,79．．．標示
90．．．影像感測器
92．．．感應像素
94．．．物件漏光像素
96．．．條狀漏光像素
f(Si )．．．單色補正值
i．．．像素位置
i1．．．第一位置
i2．．．第二位置
i3．．．第三位置
Si ．．．單色光代表值
Si ’．．．被補正的代表值(單色補正值)
VF ．．．補正後影像資料
VR ,VGr ,VGb ,VB ．．．影像強度值
Vmax．．．較大值
VO ．．．單色影像強度值
VP1 ．．．第二預定值
VP2 ．．．第三預定值
VS ．．．該感應像素飽合時之最大擷取值
VT ．．．第一預定值
Wi ．．．權重值
第1圖係為習知一影像感測器在接收具有高亮度物件的畫面時所呈現具有漏光現象的影像資料示意圖。
第2A圖係為根據本發明實施例之影像感測器的結構示意圖。
第2B圖係為第2A圖之局部放大圖。
第3圖係為依據本發明實施例的流程圖。
第4A圖係為依據本發明實施例的影像感應器10的結構示意圖。
第4B圖、第4C圖、第4D圖與第4E圖係為第4A圖之影像感應器產生漏光現象時，在上光黑區所擷取到的單色光強度曲線示意圖。
第5圖為依據本發明步驟S84的第一實施例的單色光代表值Si 轉為單色補正值Si ’的曲線示意圖。
第6圖為依據本發明步驟S84的第一實施例的單色光代表值Si 轉為單色補正值Si ’的另一曲線示意圖。
第7A圖、第7B圖、與第7C圖為依據本發明步驟S84的第一實施例與第二實施例補正前後之之比較示意圖。
第8A圖、第8B圖、與第8C圖各別為第7A圖、第7B圖、與第7C圖之局部放大示意圖。
第9A圖、第9B圖、第9C圖與第9D圖為依據本發明步驟S84的第一實施例，在不同的單色光代表值Si 轉為單色補正值Si ’的轉換幅度之比較示意圖。
第10A圖、第10B圖、第10C圖與第10D圖為第9A圖、第9B圖、第9C圖與第9D圖之局部放大示意圖。
第11圖為依據本發明步驟S84第二實施例的流程示意圖。
第12圖為依據本發明步驟S84第三實施例的流程示意圖。
第13圖為依據本發明步驟S84第四實施例的流程示意圖。
第14圖為依據本發明步驟S840實施例的流程示意圖。
第15A圖與第15B圖係為依據本發明S84第四實施例之影像資料補正前後之比較示意圖。
第16A圖與第16B圖係為第15A圖與第15B圖之局部放大示意圖。
第17圖係為依據本發明步驟S86第二實施例的流程示意圖。
第18圖係為第15A圖影像資料在上光黑區12a的單色光代表值曲線示意圖。
第19圖為依據本發明步驟S860實施例的流程示意圖。
第20A圖係為第15A圖經過本發明步驟S86第二實施例之影像補正後示意圖。
第20B圖為第20A圖中右側漏光線之局部放大示意圖。
第21A圖與第21B圖係為依據本發明S84第四實施例之影像資料補正前後之次一比較示意圖。
第22A圖與第22B圖係為依據本發明S84第四實施例之影像資料補正前後之另一比較示意圖。
第23A圖與第23B圖係為依據本發明S84第四實施例之影像資料補正前後之又一比較示意圖。
第24A圖與第24B圖係為依據本發明S84第四實施例之影像資料補正前後之再一比較示意圖。

Claims (14)

  1. 一種影像資料補正方法，適於一影像感測器，該影像感測器係轉換由一景象傳來的光線為一影像資料，該影像感測器具有複數個感應像素，該等感應像素係配置於一有效區(Effective Region)及一光黑區(Optical Black Region)內，且該等感應像素係配置有複數個單色濾鏡，該等單色濾鏡係依一拜耳樣板(Bayer Pattern)方式排列，該影像資料補正方法包含：自該光黑區的該等感應像素擷取複數個對應像素位置i的單色光代表值Si ，該單色光代表值Si 係為在該光黑區內對應同一該像素位置i的所有同一單色的光強度值的平均值，該等單色光代表值Si 包含一紅色(R)光代表值、二綠色(Gr,Gb)光代表值、及一藍色(B)光代表值；自該有效區的該等感應像素擷取複數個單色影像強度值VO ；依在同一個該拜耳樣板內、同一個該像素位置i的二個該單色影像強度值VO 中之較大值Vmax而取得一權重值Wi；將該等單色光代表值Si 以各該像素位置i的一強度值在一查閱表中查閱而得複數個被調整之代表值Si ’；依據該像素位置i，各別將該等被調整之代表值Si ’乘上與之對應的該權重值Wi ，而得到該等單色補正值f(Si )；及各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si )進行補正後輸出一被補正之影像資料VF 。
  2. 如請求項1所述之影像資料補正方法，其中各該單色補正值f(Si ) 係對應複數個該像素位置i。
  3. 如請求項2所述之影像資料補正方法，其中該各別轉換該等單色光代表值Si 為該等單色補正值之步驟係為將該等單色光代表值Si 以各該像素位置i的一強度值在一查閱表中查閱而得該等單色補正值f(Si )。
  4. 如請求項1所述之影像資料補正方法，其中該等單色影像強度值VO 包含一紅色(R)影像強度值VR 、二綠色(Gr,Gb)影像強度值VGr ,VGb 、及一藍色(B)影像強度值VB 。
  5. 如請求項1所述之影像資料補正方法，其中在該依在同一個該拜耳樣板內、同一個該像素位置i的二個該單色影像強度值VO 中之較大者Vmax而取得該權重值Wi之步驟包含：當該較大值Vmax小於一第一預定值(VT )時，該權重值Wi 等於1，否則該權重值Wi 等於(VS -Vmax)/(VS -VT )，其中VS 為該感應像素飽合時之最大擷取值。
  6. 如請求項5所述之影像資料補正方法，其中在該同一個該拜耳樣板內、同一個該像素位置i的二個該單色影像強度值VO 為該紅色影像強度值VR 與該綠色影像強度值之一VGb ，或為該綠色影像強度值之另一VGr 與該藍色影像強度值VB 。
  7. 如請求項5所述之影像資料補正方法，其中該各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si )進行補正後輸出該被補正之影像資料VF 之步驟包含：依各該單色光代表值Si 判斷該等像素位置i之一保護區間；及 除該保護區間內的該等像素位置外，各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si )進行補正後輸出該被補正之影像資料VF 。
  8. 如請求項7所述之影像資料補正方法，其中該依各該單色光代表值Si 判斷該等像素位置i之保護區間之步驟包含：在同一個該拜耳樣板中依次選定四個單色光代表值曲線中之一，當該被選定單色光代表值曲線的該單色光代表值Si 大於一第二預定值時，記錄其像素位置為一第一位置；在同一個該被選定的單色光代表值曲線中，依序判斷與該第一位置相鄰之該單色光代表值Si 是否小於一第三預定值；在同一個該被選定的單色光代表值曲線中，當該單色光代表值Si 小於該第三預定值時，記錄其像素位置為一第二位置與一第三位置，該第二位置與該第三位置之間即為一單色光選定區間；以及聯集該等單色光選定區間，得到該保護區間。
  9. 如請求項8所述之影像資料補正方法，其中該依序判斷與該第一位置相鄰之該等單色光代表值Si 是否小於該第三預定值之步驟係為分別判斷在大於該第一位置或小於該第一位置之相鄰的該等單色光代表值Si 是否小於該第三預定值。
  10. 如請求項8所述之影像資料補正方法，其中該第三預定值係小於該第二預定值。
  11. 如請求項1所述之影像資料補正方法，其中該各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si )進行 補正後輸出一被補正之影像資料VF 之步驟係為將在該像素位置i對應的該單色影像強度值VO 減掉該單色補正值f(Si )成為該被補正之影像資料VF 。
  12. 一種影像資料補正方法，適於一影像感測器，該影像感測器係轉換由一景象傳來的光線為一影像資料，該影像感測器具有複數個感應像素，該等感應像素係配置於一有效區(Effective Region)及一光黑區(Optical Black Region)內，該影像資料補正方法包含：自該光黑區的該等感應像素擷取複數個對應像素位置i的單色光代表值Si ；自該有效區的該等感應像素擷取複數個單色影像強度值VO ；依該等單色影像強度值VO 而取得一權重值Wi ；依據該像素位置i，各別將該等單色光代表值Si 或將該等單色光代表值Si 以各該像素位置i的一強度值在一查閱表中查閱而得複數個被調整之代表值Si ’，乘上與之對應的該權重值Wi ，而得到該等單色補正值f(Si )；及各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si )進行補正後輸出一被補正之影像資料VF 。
  13. 如請求項12所述之影像資料補正方法，其中該依該等單色影像強度值VO 而取得該權重值Wi 之步驟包含：當該等單色影像強度值VO 小於一第一預定值(VT )時，該權重值Wi 等於1，否則該權重值Wi 等於(VS -VO )/(VS -VT )，其中 VS 為該感應像素飽合時之最大擷取值。
  14. 一種影像資料補正方法，適於一影像感測器，該影像感測器係轉換由一景象傳來的光線為一影像資料，該影像感測器具有複數個感應像素，該等感應像素係配置於一有效區(Effective Region)及一光黑區(Optical Black Region)內，該影像資料補正方法包含：自該光黑區的該等感應像素擷取複數個對應像素位置i的單色光代表值Si ；自該有效區的該等感應像素擷取複數個單色影像強度值VO ；依該等單色影像強度值VO 而取得一權重值Wi ，其中當該等單色影像強度值VO 小於一第一預定值(VT )時，該權重值Wi 等於1，否則該權重值Wi 等於(VS -VO )/(VS -VT )，其中VS 為該感應像素飽合時之最大擷取值；將該等單色光代表值Si 以各該像素位置i的一強度值在一查閱表中查閱而得複數個被調整之代表值Si ’；依據該像素位置i，各別將該等被調整之單色光代表值Si ’乘上與之對應的該權重值Wi ，而得到該等單色補正值f(Si )；依各該單色光代表值Si 判斷該等像素位置i之一保護區間；及除該保護區間內的該等像素位置外，各別將該等單色影像強度值VO 依像素位置i與對應的該單色補正值f(Si)進行補正後輸出一被補正之影像資料VF 。
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