TWI505702B - 攝影裝置與影像感測器壞點補償方法 - Google Patents

攝影裝置與影像感測器壞點補償方法 Download PDF

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Description

攝影裝置與影像感測器壞點補償方法
本發明係有關於攝影裝置、與其影像感測器壞點補償技術。
數位攝影裝置(digital camera)之影像感測器(image sensor)可為電荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)、或互補式金氧半導體所形成的主動取像電路(CMOS active-pixel sensor)…等電子器件。
影像感測器難免會有壞點(defective pixel)存在；例如，漏電流(leakage)所引起的亮點、或開路(open circuit)所引起的暗點。
如何克服影像感測器之壞點問題，為本技術領域者所致力的目標。
本發明提供一種攝影裝置、與其影像感測器壞點補償技術。本發明之攝影裝置的一種實施方式包括一寄存器以及一壞點補償單元。壞點補償單元負責取得一影像數據、與該影像數據之複數個週邊影像數據，根據該寄存器所儲存的數值，自該等週邊影像數據選出一第一參考準位，於該影像數據大於該第一參考準位、且與該第一參考準位之差距超過一第一臨界值時，根據該第一參考準位更新該影 像數據。
在某些實施方式中，壞點補償單元更將該等週邊影像數據依照大小排序，令非最大值的週邊影像數據為候選數據。若寄存器之儲存值屬於一多重壞點補償模式，壞點補償單元將根據該寄存器之儲存值自該等候選數據選出上述第一參考準位。
上述技術可修正亮點問題。此外，本發明更揭露暗點的修正技術。在某些實施方式中，壞點補償單元令非最小值的週邊影像數據為候選數據。若寄存器之儲存值對應一多重壞點補償模式，壞點補償單元根據該寄存器之儲存值自該等候選數據選出一第二參考準位。若該影像數據小於該第二參考準位、且與該第二參考準位之差距超過一第二臨界值，壞點補償單元以該第二參考準位更新該影像數據。
第1圖為本案攝影裝置的一種實施方式。攝影裝置100包括一影像感測器102、一類比信號放大器104、一類比-數位轉換器(ADC)106、一影像處理器108、與一影像壓縮器110。影像感測器102可為電荷耦合器件(CCD)、或互補式金氧半電晶體所組成之主動取像電路(CMOS active-pixel sensor)、…等電子器件，其功能為感測光源信號。類比信號放大器104將影像感測器102所感測到的信號112放大後，輸入類比-數位轉換器106轉換為一第一格式數位影像114。影像處理器108將第一格式數位影像114轉換為第二格式數位影像116。第二格式數位影像116可 直接由一螢幕118播放、或經影像壓縮器110壓縮後儲存於硬碟120。
如第1圖所示，影像處理器108包括一寄存器122以及一壞點補償單元124，用以修復影像感測器102壞點的影像數據。寄存器122可由廠商於產品出廠前事先設定。壞點補償單元124將根據寄存器122所儲存的值執行不同的壞點補償運算。
在某些實施方式中，數位影像114可為RGB格式。第2圖圖解一種實施方式，其中為一畫面之影像數據，包括紅色的影像數據Rij 、綠色的影像數據Gij 與藍色的影像數據Bij ，i與j標示影像數據於畫面之位置。壞點補償裝置124會針對畫面中每一影像數據收集一圖樣(pattern)之影像數據，據以進行壞點補償。此實施方式採用5x5圖樣(pattern)。
以影像數據G33 為例，對應之5x5圖樣為圖樣202。圖樣202內的其他綠色影像數據G11 、G13 、G15 、G22 、G24 、G31 、G35 、G42 、G44 、G51 、G53 、與G55 為影像數據G33 之週邊影像數據。壞點補償單元124取得圖樣202內所有綠色影像數據後，會根據寄存器122之值自週邊影像數據G11 、G13 、G15 、G22 、G24 、G31 、G35 、G42 、G44 、G51 、G53 、與G55 選出一第一參考準位，於影像數據G33 大於該第一參考準位、且與該第一參考準位之差距超過一第一臨界值時，根據該第一參考準位更新該影像數據G33 (如以第一參考準位更新影像數據G33 )。如此一來，可解決亮點問題。
在某些實施方式中，壞點補償單元124將週邊影像數據G11 、G13 、G15 、G22 、G24 、G31 、G35 、G42 、G44 、G51 、G53 、與G55 依照大小排序。本說明書以數據Pmin 、Pmin+1 、…、Pmax-1 Pmax 表示由小而大之週邊影像數據，並且以數據PUT代表待運算之影像數據(如本例之影像數據G33 )。若寄存器122之值對應一單一壞點模式，壞點補償單元124可令數據Pmax 為上述第一參考準位。若寄存器122之值對應一多重壞點補償模式，壞點補償單元124可令第二大的數據Pmax-1 作為上述第一參考準位。
在某些實施方式中，寄存器122關於多重壞點補償模式的設定不限定為單一個。壞點補償單元124將數據Pmin 、Pmin+1 、…、Pmax-1 視為候選數據，於寄存器122之值對應多重壞點補償模式時，根據該寄存器之值，自候選數據Pmin 、Pmin+1 、…、Pmax-1 選出上述第一參考準位。若影像感測器102之壞點愈多，寄存器122所設定的值必須令壞點補償單元124選擇愈小的週邊影像數據作為上述第一參考準位。例如，影像感測器102功能良好時，廠商可令寄存器122存的值對應上述單一壞點模式，以數據Pmax 作為上述第一參考準位；影像感測器102有少量壞點時，廠商可令寄存器123存的值令壞點補償單元124以數據Pmax-1 為上述第一參考準位；影像感測器102有極多壞點時，廠商可令寄存器122存的值令壞點補償單元124以數據Pmax-2 、甚至更小的數據(如Pmax-3 、或其他)為上述第一參考準位。
此外，本發明更揭露補償暗點的技術。除了上述第一 參考準位，壞點補償單元124可自週邊影像數據選出一第二參考準位，於影像數據PUT小於該第二參考準位、且與該第二參考準位之差距超過一第二臨界值時，根據該第二參考準位更新影像數據PUT(如以第二參考準位更新影像數據PUT)。
若寄存器122之值對應單一壞點模式，壞點補償單元124可令數據Pmin 為上述第二參考準位。若寄存器122之值對應多重壞點補償模式，壞點補償單元124可令次小的數據Pmin+1 作為上述第二參考準位。
若寄存器122關於多重壞點補償模式的設定不只單一值，壞點補償單元124將數據Pmin+1 、…、Pmax-1 、與Pmax 視為候選數據，於寄存器122對應多重壞點補償模式時，根據該寄存器之值，自候選數據Pmin+1 、…、Pmax-1 、與Pmax 選出上述第二參考準位。若影像感測器102之壞點愈多，寄存器122所設定的值必須令壞點補償單元124選擇愈大的週邊影像數據作為上述第二參考準位。例如，影像感測器102功能良好時，廠商可令寄存器122存的值對應上述單一壞點模式，以數據Pmin 作為上述第二參考準位；影像感測器102有少量壞點時，廠商可令寄存器122存的值令壞點補償單元124以數據Pmin+1 為上述第二參考準位；影像感測器102有極多壞點時，廠商可令寄存器122存的值令壞點補償單元124以數據Pmin+2 、甚至更大的數據(如Pmin+3 、或其他)為上述第二參考準位。
第3圖為本案影像感測器壞點補償技術一種實施方式 之流程圖。廠商可於出廠前在產品一寄存器寄存一數值，用以反應影像感測器之壞點狀況。爲了對一影像數據PUT進行壞點補償運算，本方法接收該影像數據PUT、與其複數個週邊影像數據，並且進入步驟S302，將該等週邊影像數據依照大小排序，得數據Pmin ~Pmax 。接著本方法進入步驟S304，讀取上述寄存器，判斷寄存器所儲存的值是否對應一單一壞點模式。若寄存器對應單一壞點模式，則本方法執行步驟S306，判斷數據(PUT-Pmax )是否大於等於一臨界值Th1 ；若是，則本方法根據數據Pmax 更新影像數據PUT(例如步驟S308所示之運算，PUT=Pmax )。若步驟S306之判斷結果為否，則本方法執行步驟S310，判斷數據(Pmin -PUT)是否大於等於一臨界值Th2 ；若是，則本方法根據數據Pmin 更新影像數據PUT(例如步驟S312所示之運算，PUT=Pmin )。
若步驟S304判定寄存器不為單一壞點模式，則本方法進行多重壞點模式之壞點補償運算。如第3圖所示，本方法進入步驟S314，根據寄存器所儲存的值，自非最大值的週邊數據Pmin ~Pmax-1 選出第一參考準位REF1 ；自非最小值的週邊數據Pmin+1 ~Pmax 選出第二參考準位REF2 。步驟S316判斷數據(PUT-REF1 )是否大於等於一臨界值Th3 ；若是，則本方法根據數據REF1 更新影像數據PUT(例如步驟S318所示之運算，PUT=REF1 )。若步驟S316之判斷結果為否，則本方法執行步驟S320，判斷數據(REF2 -PUT)是否大於等於一臨界值Th4 ；若是，則本方法根據數據REF2 更新影像 數據PUT(例如步驟S322所示之運算，PUT=REF2 )。
第3圖中，步驟S306與S316之判斷式乃關於亮點補償；步驟S310與S320之判斷式乃關於暗點補償；該等判斷式所採用的臨界值Th1 ~Th4 可由廠商自行設定，且該等補償運算S308、S312、S318與S322亦可由其他運算式取代。此外，步驟S306、S310、S316與S320所採用的判斷式可不同時存在；有些實施方式可僅補償亮點，有些實施方式可僅補償暗點。
第4為本案影像感測器壞點補償技術另一種實施方式之流程圖，其中無須以寄存器設定壞點模式，直接以數據Pmin+1 與Pmax-1 作為參考準位判斷壞點。參閱第4圖，本方法接收該影像數據PUT、與其複數個週邊影像數據，並且進入步驟S402，將該等週邊影像數據依照大小排序，得數據Pmin ~Pmax 。接著本方法進入步驟S404，判斷數據(PUT-Pmax-1 )是否大於等於一臨界值Th1 ；若是，則本方法根據數據Pmax-1 更新影像數據PUT(例如步驟S406所示之運算，PUT=Pmax-1 )。若步驟S404之判斷結果為否，則本方法執行步驟S408，判斷數據(Pmin+1 -PUT)是否大於等於一臨界值Th2 ；若是，則本方法根據數據Pmin+1 更新影像數據PUT(例如步驟S410所示之運算，PUT=Pmin+1 )。
第4圖中，步驟S404之判斷式乃關於亮點補償；步驟S408之判斷式乃關於暗點補償；該等判斷式所採用的臨界值Th1 與Th2 可由廠商自行設定，且該等補償運算S406與S410亦可由其他運算式取代。此外，步驟S404與S408所 採用的判斷式可不同時存在；有些實施方式可僅補償亮點，有些實施方式可僅補償暗點。
此外，本發明並不限定圖樣為5x5圖樣(如圖樣202)。任何形狀的圖樣皆可用來定義一影像數據之週邊影像數據。
此外，本發明並不限定所處理的影像數據為RGB格式。影像數據可為RGB格式、YUV格式、或其他任何格式。
100‧‧‧攝影裝置
102‧‧‧影像感測器
104‧‧‧類比信號放大器
106‧‧‧類比-數位轉換器
108‧‧‧影像處理器
110‧‧‧影像壓縮器
112‧‧‧影像感測器
102‧‧‧所感測到的信號
114、116‧‧‧第一、第二格式數位影像
118‧‧‧螢幕
120‧‧‧硬碟
122‧‧‧寄存器
124‧‧‧壞點補償單元 以及
202‧‧‧對應影像數據G33 之5x5圖樣
第1圖為本發明攝影裝置的一種實施方式；第2圖圖解一畫面之RGB格式的影像數據；第3圖圖解本發明壞點補償技術一種實施方式之流程圖；以及第4圖圖解本發明壞點補償技術另一種實施方式之流程圖。
100‧‧‧攝影裝置
102‧‧‧影像感測器
104‧‧‧類比信號放大器
106‧‧‧類比-數位轉換器
108‧‧‧影像處理器
110‧‧‧影像壓縮器
112‧‧‧影像感測器
102‧‧‧所感測到的信號
114、116‧‧‧第一、第二格式數位影像
118‧‧‧螢幕
120‧‧‧硬碟
122‧‧‧寄存器 以及
124‧‧‧壞點補償單元

Claims (18)

  1. 一種攝影裝置，包括：一寄存器，儲存反應一影像感測器之品質的數值，由廠商於產品出廠前事先設定；以及一壞點補償單元，取得一影像數據、與該影像數據之複數個週邊影像數據，根據該寄存器所儲存的數值，自該等週邊影像數據選出一第一參考準位，於該影像數據大於該第一參考準位、且與該第一參考準位之差距超過一第一臨界值時，更新該影像數據為該第一參考準位。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之攝影裝置，其中該寄存器之儲存值對應一多重壞點補償模式時，該壞點補償單元以該等週邊影像數據中第二大的數據作為該第一參考準位。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之攝影裝置，其中該壞點補償單元更將該等週邊影像數據依照大小排序，令非最大值的週邊影像數據為候選數據。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之攝影裝置，其中該寄存器之儲存值對應一多重壞點補償模式時，該壞點補償單元根據該寄存器之儲存值自該等候選數據選出上述第一參考準位。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之攝影裝置，該寄存器在該多重壞點補償模式下有複數個設定供選擇，愈多壞點之影像感測器所對應的寄存器設定令該壞點補償單元選擇該等候選數據中愈小者作上述第一參考準位。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之攝影裝置，其中該壞點補償單元更根據該寄存器所儲存的數值，自該等週邊影像數據選出一第二參考準位，於該影像數據小於該第二參考準位、且與該第二參考準位之差距超過一第二臨界值時，更新該影像數據為該第二參考準位。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之攝影裝置，其中該寄存器之儲存值對應一多重壞點補償模式時，該壞點補償單元令該等週邊影像數據中第二小的數據為該第二參考準位。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之攝影裝置，其中該壞點補償單元更將該等週邊影像數據依照大小排序，令非最小值的週邊影像數據為候選數據。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之攝影裝置，其中該寄存器之儲存值對應一多重壞點補償模式時，該壞點補償單元根據該寄存器之儲存值自該等候選數據選出上述第二參考準位。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之攝影裝置，該寄存器在該多重壞點補償模式下有複數個設定供選擇，愈多壞點之影像感測器所對應的寄存器設定令該壞點補償單元選擇該等候選數據中愈大者作上述第二參考準位。
  11. 一種影像感測器壞點補償方法，包括：於產品出廠前設定一寄存器，其值反應一影像感測器之品質；接收一影像數據、與該影像數據之複數個週邊影像數 據；根據該寄存器所儲存的數值，自該等週邊影像數據選出一第一參考準位；以及於該影像數據大於該第一參考準位、且與該第一參考準位之差距超過一第一臨界值時，更新該影像數據為該第一參考準位。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中上述選定該第一參考準位的步驟更包括：於該寄存器之儲存值對應一多重壞點補償模式時，以該等週邊影像數據中第二大的數據作為該第一參考準位。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，更包括：將該等週邊影像數據依照大小排序，令非最大值的週邊影像數據為候選數據；以及於該寄存器之儲存值對應一多重壞點補償模式時，根據該寄存器之儲存值自該等候選數據選出上述第一參考準位。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，更包括：令該寄存器在該多重壞點補償模式下有複數個設定可選擇；且令該壞點補償單元面對愈多壞點之影像感測器所對應的寄存器設定時選擇該等候選數據中愈小者作上述第一參考準位。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，更包括：根據該寄存器所儲存的數值，自該等週邊影像數據選 出一第二參考準位；以及於該影像數據小於該第二參考準位、且與該第二參考準位之差距超過一第二臨界值時，更新該影像數據為該第二參考準位。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中上述選定該第二參考準位的步驟更包括：於該寄存器之儲存值對應一多重壞點補償模式時，以該等週邊影像數據中第二小的數據作為該第二參考準位。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之方法，更包括：將該等週邊影像數據依照大小排序，令非最小值之週邊影像數據為候選數據；以及於該寄存器之儲存值對應一多重壞點補償模式時，根據該寄存器之儲存值自該等候選數據選出上述第二參考準位。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，更包括：令該寄存器在該多重壞點補償模式下有複數個設定可選擇；且令該壞點補償單元面對愈多壞點之影像感測器所對應的寄存器設定時選擇該等候選數據中愈大者作上述第二參考準位。
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