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圖像信號(hào)處理的方法和裝置的制作方法

文檔序號(hào):7972034閱讀:237來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:圖像信號(hào)處理的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本文描述的實(shí)施例涉及數(shù)字圖像中缺陷像素檢測(cè)的領(lǐng)域。更明確地說(shuō),本文描述的實(shí)施例涉及一種對(duì)在數(shù)碼相機(jī)內(nèi)處理的圖像中缺陷像素進(jìn)行運(yùn)行中檢測(cè)的方法和系統(tǒng)。本文至少揭示用于圖像信號(hào)處理的方法和裝置。
背景技術(shù)
例如數(shù)碼相機(jī)和掃描器的成像裝置含有制造成CCD(電荷耦合裝置)或CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)裝置的一個(gè)或一個(gè)以上圖像傳感器。圖像傳感器包括從發(fā)光體俘獲能量的感應(yīng)像素陣列,其通常將此能量轉(zhuǎn)化為例如亮度值的電量度。在大多數(shù)情況下,成像傳感器將由于制作或制造誤差而具有某一數(shù)目的“缺陷”的像素位置。傳感器的缺陷像素是這樣一種像素,其當(dāng)暴露于發(fā)光體時(shí)將產(chǎn)生與當(dāng)暴露于相同發(fā)光體時(shí)全功能像素將產(chǎn)生的亮度值或響應(yīng)不同的亮度值或響應(yīng)。也就是說(shuō),缺陷像素對(duì)于光反常地敏感或不敏感。
像素缺陷可分為三種高粘定(stuck-at-high)、低粘定(stuck-at-low)和反常響應(yīng)。高粘定缺陷像素是始終通過(guò)產(chǎn)生高亮度值而響應(yīng)照明條件的像素。舉例來(lái)說(shuō),如果像素亮度范圍在0(低)到255(高),那么高粘定像素可始終以(例如)值248來(lái)響應(yīng)照明,即便如果場(chǎng)景的所述位置的實(shí)際測(cè)量到的亮度將為31、50、100等(如果由功能像素俘獲到)。低粘定缺陷像素是始終通過(guò)產(chǎn)生低亮度值而響應(yīng)照明條件的像素。在相同系統(tǒng)中,低粘定缺陷像素可(例如)以值5來(lái)響應(yīng),即便功能像素將展示亮度值為200、100、78等。具有反常響應(yīng)缺陷的像素與功能像素沒(méi)有絕對(duì)不一致,而是具有相對(duì)不一致。具有反常響應(yīng)缺陷的像素將不正確地響應(yīng)特定百分率,使得當(dāng)功能像素將讀取值X時(shí),反常響應(yīng)缺陷像素將改為(例如)以值0.25*X進(jìn)行響應(yīng)。反常響應(yīng)因此相對(duì)于正俘獲的亮度而按比例為較高或較低。期望展示出這些類型缺陷的任一者的像素應(yīng)被修正或補(bǔ)償。常規(guī)地,在受控環(huán)境中,例如在傳感器制造期間或在鏡頭仍然關(guān)閉時(shí)進(jìn)行相機(jī)初始化期間,執(zhí)行缺陷像素的檢測(cè)。記錄識(shí)別的位置并接著將其轉(zhuǎn)移到使用傳感器的裝置上(例如數(shù)碼相機(jī)上)相同的非易失性存儲(chǔ)器。額外存儲(chǔ)器要求增加了整個(gè)相機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本和制造復(fù)雜性。
一種檢測(cè)相機(jī)操作期間的缺陷像素的方法應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)。在統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)中,通過(guò)二元假設(shè)測(cè)試方案來(lái)檢測(cè)缺陷像素,在所述方案中,如果P1(屬于“缺陷”類別的像素)假設(shè)的可能性大于P0(屬于“正?!鳖悇e的像素)假設(shè)的可能性,那么將所述像素歸類為“缺陷”。此方法不需要存儲(chǔ)空間來(lái)記錄缺陷像素位置,但仍然需要某一離線計(jì)算。另外,需要使用多個(gè)“訓(xùn)練”圖像來(lái)獲得積累的可能性比率。訓(xùn)練圖像的選擇需要特別小心以避免估計(jì)偏差。
已用來(lái)去除相機(jī)操作期間的缺陷像素的修正圖像缺陷的更任意的方式是不檢測(cè)缺陷像素,而是通過(guò)對(duì)整個(gè)傳感器輸出(圖像)應(yīng)用逐圖像噪音去除技術(shù)來(lái)過(guò)濾出未知缺陷(如噪音)。缺陷像素過(guò)濾的挑戰(zhàn)來(lái)自以下事實(shí)缺陷像素的分布通常為隨機(jī)的且缺陷位置通常隔離。使用某一形式的線性低通過(guò)濾器由于其脈沖響應(yīng)性質(zhì)而通常不會(huì)很好地抵抗此類型噪音。結(jié)果是,大量良好像素或圖像細(xì)節(jié)與不良像素一起被過(guò)濾出。所述強(qiáng)力中項(xiàng)(brute-force median)或分級(jí)過(guò)濾器盡管良好地解決混合噪音(salt-and-peppernoise),但不幸的是如果過(guò)濾器支持有限,那么也可與缺陷一起過(guò)濾出圖像細(xì)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本文至少揭示以下內(nèi)容。在一種圖像信號(hào)處理方法中,在數(shù)字圖像表示中基于處于估計(jì)中的像素與其周圍像素的比較,參考俘獲數(shù)字圖像表示的透鏡傳感器排列的已知分辨能力,在運(yùn)行中確定缺陷像素。響應(yīng)于對(duì)缺陷像素的確定,修正缺陷像素。
因此,需要可檢測(cè)定位的缺陷而不需要大量存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的缺陷像素檢測(cè)方法和裝置。也需要一種不需要大量處理能力的缺陷像素檢測(cè)方法和系統(tǒng)。還需要可在數(shù)字成像裝置內(nèi)快速且有效地操作的缺陷像素檢測(cè)方法和裝置。還需要與用于修正個(gè)別缺陷像素的構(gòu)件集成的用于檢測(cè)缺陷像素的方法和裝置。本發(fā)明的各種實(shí)施例,用于檢測(cè)缺陷像素的方法和裝置提供這些優(yōu)點(diǎn)連同本文描述的其它優(yōu)點(diǎn)。
通常,實(shí)施例通過(guò)兩階段處理來(lái)隱蔽缺陷像素。首先通過(guò)非線性方法在運(yùn)行中檢測(cè)缺陷像素,接著通過(guò)局部插值對(duì)其進(jìn)行修正。在一個(gè)實(shí)例中,通過(guò)兩個(gè)規(guī)則來(lái)檢測(cè)缺陷像素(1)如果像素與其周圍像素相比正在考慮中,那么所述像素產(chǎn)生顯著高于傳感器所駐存的透鏡傳感器系統(tǒng)的分辨能力的對(duì)比度或調(diào)制;和(2)如果對(duì)比度沿著所有空間方向均為高(例如,表現(xiàn)類似于脈沖響應(yīng)),那么所述像素很有可能有缺陷。
本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例是一種圖像信號(hào)處理方法。在此實(shí)施例中,基于處于估計(jì)中的像素與其周圍像素的比較,參考俘獲數(shù)字圖像表示的透鏡傳感器排列的已知分辨能力,在運(yùn)行中確定數(shù)字圖像表示中的缺陷像素。響應(yīng)于對(duì)缺陷像素的確定,修正缺陷像素。在一個(gè)實(shí)施例中,接收Bayer圖案陣列形式的數(shù)字圖像表示。在一個(gè)實(shí)施例中,獲得描述透鏡傳感器排列的分辨能力的參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中,計(jì)算數(shù)字圖像表示的一部分中圍繞處于估計(jì)中的像素的相同顏色像素的平均值。接著確定所述處于估計(jì)中的像素是處于平坦圖像區(qū)還是邊緣圖像區(qū)。在一個(gè)實(shí)施例中,利用為圖像的黑暗區(qū)定制的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)計(jì)算平均值。在一個(gè)實(shí)施例中,修正缺陷像素包括用替代像素替代每一缺陷像素,所述替代像素包括數(shù)字圖像表示的一部分中圍繞缺陷像素的相同顏色像素的平均值。
在圖像信號(hào)處理方法的一個(gè)實(shí)施例中,處于估計(jì)中的像素與其周圍像素的比較包括與用于產(chǎn)生處于估計(jì)中的像素的透鏡傳感器排列所特有的經(jīng)修改的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)進(jìn)行比較。在一個(gè)實(shí)施例中,所述比較包括當(dāng)處于估計(jì)中的像素處于平坦圖像區(qū)時(shí)將處于估計(jì)中的像素與為圖像的平坦區(qū)中的像素定制的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)進(jìn)行比較。在一個(gè)實(shí)施例中,所述比較包括當(dāng)處于估計(jì)中的像素處于邊緣圖像區(qū)時(shí)將處于估計(jì)中的像素與為圖像的邊緣區(qū)中的像素定制的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)進(jìn)行比較。在一個(gè)實(shí)施例中,所述方法包括用于促使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行圖像信號(hào)處理方法的計(jì)算機(jī)可讀代碼。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,一種圖像信號(hào)處理器裝置包括周圍像素插值器、像素估計(jì)器和像素替代器。周圍像素插值器用于計(jì)算數(shù)字圖像表示的一部分中圍繞處于估計(jì)中的像素的相同顏色像素的平均值。像素估計(jì)器耦合到周圍像素插值器。像素估計(jì)器用于基于處于估計(jì)中的像素與其周圍像素的比較,參考透鏡傳感器排列的已知分辨能力來(lái)確定處于估計(jì)中的像素是否有缺陷。像素估計(jì)器耦合到像素替代器。像素替代器經(jīng)配置用于用包括由周圍像素插值器計(jì)算出的平均值的替代像素替代每一缺陷像素。
一個(gè)實(shí)施例也包括像素位置確定器。像素位置確定器耦合到像素估計(jì)器。像素位置確定器用于確定處于估計(jì)中的像素是處于平坦圖像區(qū)還是邊緣圖像區(qū)。圖像信號(hào)處理器裝置的一個(gè)實(shí)施例還包括耦合到周圍像素插值器的圖像數(shù)據(jù)接收器。圖像數(shù)據(jù)接收器經(jīng)配置用于接收Bayer圖案陣列形式的數(shù)字圖像表示。在一個(gè)實(shí)施例中,周圍像素插值器經(jīng)配置以便利用為圖像的黑暗區(qū)定制的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)計(jì)算平均值。在一個(gè)實(shí)施例中,每一替代像素包括數(shù)字圖像表示的一部分中圍繞缺陷像素的相同顏色像素的平均值。在一個(gè)實(shí)施例中,像素估計(jì)器經(jīng)配置用于基于與透鏡傳感器排列所特有的經(jīng)修改的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)進(jìn)行比較來(lái)確定處于估計(jì)中的像素是否有缺陷。在一個(gè)實(shí)施例中,像素估計(jì)器經(jīng)配置以便當(dāng)估計(jì)平坦圖像區(qū)中的像素時(shí)利用為圖像的平坦區(qū)中的像素定制的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中,像素估計(jì)器經(jīng)配置以便當(dāng)估計(jì)邊緣圖像區(qū)中的像素時(shí)利用為圖像的邊緣區(qū)中的像素定制的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)。一個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步包括存儲(chǔ)器元件,其包括表示透鏡傳感器排列的分辨能力的參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例,所述圖像信號(hào)處理器裝置用于數(shù)字成像裝置中,所述數(shù)字成像裝置除了圖像信號(hào)處理器外還包括光學(xué)透鏡和圖像傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中,圖像傳感器包括電荷耦合裝置(CCD)。在一個(gè)實(shí)施例中,圖像傳感器包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)裝置。


附圖并入本說(shuō)明書中并組成本說(shuō)明書的一部分,其說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例并與描述內(nèi)容一起用來(lái)解釋本發(fā)明原理圖1是可用以實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的示范性數(shù)字成像裝置的方框圖。
圖2是可用以實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的示范性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方框圖。
圖3展示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例示范性圖像信號(hào)處理器裝置的方框圖。
圖4展示可用以實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的示范性Bayer像素陣列的描繪。
圖5展示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例圍繞處于估計(jì)中的像素的相似顏色像素陣列的描繪。
圖6展示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)的示范性曲線圖。
圖7展示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于檢測(cè)并修正缺陷像素的計(jì)算機(jī)控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將具體參照本發(fā)明各種實(shí)施例,用于缺陷像素檢測(cè)的方法和裝置,附圖中說(shuō)明其實(shí)例。雖然將結(jié)合這些實(shí)施例描述本發(fā)明,但應(yīng)了解,不希望其將本發(fā)明限于這些實(shí)施例。相反,本發(fā)明希望涵蓋包含在由所附權(quán)利要求書界定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的替代形式、修改和等效形式。此外,在本發(fā)明的以下詳細(xì)描述中,陳述許多特定細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。然而,所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解,可在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明。在其它情況下,為了不會(huì)不必要地混淆本發(fā)明的各方面,未詳細(xì)描述眾所周知的方法、程序、組件和電路。
以下詳細(xì)描述內(nèi)容的一些部分是按照程序、步驟、邏輯區(qū)塊、處理和可在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器上執(zhí)行的對(duì)于數(shù)據(jù)位的操作的其它象征性表示而提供的。這些描述內(nèi)容和表示是由圖像處理領(lǐng)域的技術(shù)人員用來(lái)最有效地將其作品的主旨傳達(dá)給所屬領(lǐng)域的其他技術(shù)人員的方法。本文中,程序、計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟、邏輯區(qū)塊、過(guò)程等通常構(gòu)思為導(dǎo)致期望的結(jié)果的步驟或指令的自相一致序列。所述步驟是那些需要對(duì)物理量進(jìn)行物理操縱的步驟。通常(盡管不必要),這些量采取能夠在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中被存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移、組合、比較和以另外的方式操縱的電或磁信號(hào)的形式。已多次證實(shí)(主要是為一般使用的原因),將這些信號(hào)稱為位、值、元素、符號(hào)、字符、項(xiàng)、數(shù)字或類似名稱較為便利。
應(yīng)了解,所有這些和類似術(shù)語(yǔ)應(yīng)與合適的物理量關(guān)聯(lián),且僅僅是應(yīng)用于這些量的便利的標(biāo)志。應(yīng)了解,貫穿于本發(fā)明,利用例如“計(jì)算”或“求平均”或“確定”或“接收”或“估計(jì)”或“修正”或“比較”或“提供”或“替代”或類似表述的術(shù)語(yǔ)的論述表示電子系統(tǒng)(例如,圖1的數(shù)字成像裝置100、圖2的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212或類似的電子計(jì)算裝置)的動(dòng)作和處理,所述電子系統(tǒng)操縱在電子裝置的寄存器或存儲(chǔ)器內(nèi)表示為物理(電子)量的數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為在電子裝置存儲(chǔ)器或寄存器或其它此類信息存儲(chǔ)、傳輸或顯示裝置內(nèi)類似地表示為物理量的其它數(shù)據(jù)。
本發(fā)明實(shí)施例本文描述本發(fā)明各種實(shí)施例,用于缺陷像素檢測(cè)的方法和裝置。
圖1是示范性數(shù)字成像裝置100的方框圖。應(yīng)了解,本文描述的數(shù)字成像裝置100說(shuō)明可用以實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的操作平臺(tái)的示范性配置。然而,在本發(fā)明范圍內(nèi),也可使用具有不同配置的其它數(shù)字成像裝置代替數(shù)字成像裝置100。也就是說(shuō),數(shù)字成像裝置100可包含與結(jié)合圖1描述的那些元件不同的元件。
數(shù)字成像裝置100包含光學(xué)透鏡110,其將發(fā)光體105傳輸?shù)綀D像傳感器120。圖像傳感器120配置成陣列,且可為電荷耦合裝置(CCD)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)成像裝置或類似物。圖像傳感器120通過(guò)與模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)130的耦合來(lái)傳輸模擬圖像信息,如果傳感器120能夠輸出數(shù)字圖像表示,那么模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)130可為任選的。通過(guò)與圖形處理器單元(GPU)140、圖像信號(hào)處理器145和缺陷像素檢測(cè)器150的耦合135來(lái)傳輸圖像傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)字表示。在一個(gè)實(shí)施例中,通過(guò)耦合135而運(yùn)載的圖像傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)字表示是包括像素陣列圖案的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的行和列的陣列形式的數(shù)字圖像表示。本發(fā)明適于以以Bayer陣列、CYMG(青色、黃色、品紅色、綠色)陣列、RGBE(紅色、綠色、藍(lán)色、翠綠色)陣列、3CCD陣列(來(lái)自俘獲相同圖像的三個(gè)電荷耦合裝置之一的單個(gè)陣列)、蜂窩形陣列或其它像素陣列形式的形式接收的像素陣列工作。通過(guò)解釋的方式,且為了簡(jiǎn)潔起見,僅結(jié)合所述陣列之一(示范性Bayer圖案陣列)來(lái)描述本發(fā)明的功能性。然而應(yīng)了解,本發(fā)明中描述的方法和裝置同等地適用于其它像素陣列格式,例如CYMG陣列、RGBE陣列、3CCD陣列、蜂窩形陣列和其它格式。
圖形處理器單元(GPU)140用于處理聲音、靜態(tài)圖像、動(dòng)態(tài)圖像和類似物。圖像信號(hào)處理器145用于將原始圖像數(shù)據(jù)處理成接著在掃描線155上輸出的掃描線圖像數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中,圖像信號(hào)處理器145檢測(cè)并修正在線135上輸入的原始圖像數(shù)據(jù)中的缺陷。缺陷像素檢測(cè)器150用于實(shí)施檢測(cè)來(lái)自傳感器120的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字表示中的缺陷像素的過(guò)程。來(lái)自缺陷像素檢測(cè)器150的結(jié)果在線155上輸出到圖像信號(hào)處理器145、GPU 140和數(shù)字成像裝置100的其它部分。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,缺陷像素檢測(cè)器150、圖像信號(hào)處理器145和GPU 140的功能中的一些或全部可實(shí)施為在數(shù)字成像裝置100或類似裝置內(nèi)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀代碼。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,缺陷像素檢測(cè)器150、圖像信號(hào)處理器145和GPU 140的功能中的一些或全部可實(shí)施在圖像信號(hào)處理器芯片、特定用途集成電路(ASIC)或數(shù)字成像裝置100內(nèi)的相似裝置中。
來(lái)自缺陷像素檢測(cè)器150、圖像信號(hào)處理器145和GPU 140的輸出運(yùn)載在信號(hào)線155上。在一個(gè)實(shí)施例中,信號(hào)線155可為計(jì)算機(jī)總線,但也允許對(duì)于缺陷像素檢測(cè)器150、圖像信號(hào)處理器145和GPU 140的用戶和系統(tǒng)輸入。任選的大容量存儲(chǔ)器160也耦合到信號(hào)線155。大容量存儲(chǔ)器160可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、快閃存儲(chǔ)器型卡、緊密快閃卡、安全數(shù)字(SD)卡、多媒體存儲(chǔ)器卡(MMC)、磁盤、硬盤驅(qū)動(dòng)器或類似物。在一個(gè)實(shí)施例中,大容量存儲(chǔ)器160為抽取式的。任選的用戶輸入170也耦合到信號(hào)線155。用戶輸入170可包括開關(guān)、按鈕、操縱桿、鍵盤、電子菜單、觸控板或用于將用戶輸入提供到數(shù)字裝置的其它類似構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中,用戶輸入170可允許用戶選擇缺陷像素檢測(cè)器150、圖像信號(hào)處理器145和GPU 140中的選項(xiàng)。
任選的顯示器180也耦合到信號(hào)線155。在一個(gè)實(shí)施例中,任選的顯示器155允許顯示圖像和用戶可選選項(xiàng)。顯示器155可為液晶顯示器、等離子顯示器、陰極射線管或用于顯示圖像的類似物品。任選的輸入/輸出裝置190也耦合到信號(hào)線155。輸入/輸出裝置190可為標(biāo)準(zhǔn)端口,例如通用串行總線(USB)端口,或網(wǎng)絡(luò)適配器端口。數(shù)字成像裝置100可包含在任選的外殼102內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中,外殼102可成型為相機(jī)主體的形狀。在此實(shí)施例中,數(shù)字成像裝置100可作為數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝影機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或類似物而操作。在一個(gè)實(shí)施例中,數(shù)字成像裝置100為圖像掃描器的形式。在一個(gè)實(shí)施例中,數(shù)字成像裝置100還包括電源供應(yīng)(未圖示),例如電池或交流電適配器。
圖2中,展示示范性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212的方框圖。在一個(gè)實(shí)施例中,可用例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行本發(fā)明的純軟件實(shí)施方案。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212可接收現(xiàn)場(chǎng)或數(shù)字記錄的圖像數(shù)據(jù)以供根據(jù)本發(fā)明方法檢測(cè)并修正缺陷像素??赏ㄟ^(guò)數(shù)據(jù)連接或通過(guò)抽取式存儲(chǔ)器,(例如)從例如數(shù)碼相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或掃描器的附接的成像裝置接收?qǐng)D像信息。例如鍵盤和指針控制裝置的用戶輸入允許對(duì)根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)并修正缺陷像素的方法進(jìn)行用戶可選輸入的用戶操縱。應(yīng)了解,本文描述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212說(shuō)明可用以實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的操作平臺(tái)的示范性配置。然而,在本發(fā)明范圍內(nèi),也可使用具有不同配置的其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)代替計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212。也就是說(shuō),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212可包含與結(jié)合圖2描述的那些元件不同的元件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212包含用于傳遞信息的地址/數(shù)據(jù)總線200、與總線200耦合用于處理信息和指令的中央處理器201、與總線200耦合用于為中央處理器201存儲(chǔ)信息和指令的易失性存儲(chǔ)器單元202(例如,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器[RAM]、靜態(tài)RAM、動(dòng)態(tài)RAM等),和與總線200耦合用于為處理器201存儲(chǔ)靜態(tài)信息和指令的非易失性存儲(chǔ)器單元203(例如,只讀存儲(chǔ)器[ROM]、可編程ROM、快閃存儲(chǔ)器等)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212還可含有任選的顯示裝置205(例如,監(jiān)控器、投影儀或液晶顯示器),其耦合到總線200用于為計(jì)算機(jī)用戶顯示信息。此外,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212還可包含用于存儲(chǔ)信息和指令的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置204(例如,磁盤驅(qū)動(dòng)器)。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212中還包含任選的字母數(shù)字式輸入裝置206。裝置206可將信息和命令選擇傳遞到中央處理器201。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212還包含任選的指針控制或引導(dǎo)裝置207,其耦合到總線200用于將用戶輸入信息和命令選擇傳遞到中央處理器201。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212還包含信號(hào)通信界面(輸入/輸出裝置)208,其也耦合到總線200且可為串行端口。通信界面208也可包含無(wú)線通信機(jī)構(gòu)。使用通信界面208,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212可通過(guò)例如因特網(wǎng)或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)(例如,局域網(wǎng))的通信網(wǎng)絡(luò)而通信地耦合到其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212中還包含耦合到總線200的任選的抽取式存儲(chǔ)裝置210,例如快閃存儲(chǔ)器型卡、緊密快閃卡、安全數(shù)字(SD)卡、多媒體存儲(chǔ)器卡(MMC)、磁盤、抽取式硬盤驅(qū)動(dòng)器或類似物。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212還包含耦合到總線200的任選的光學(xué)輸入裝置211,例如數(shù)字成像裝置、數(shù)碼相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、攝影機(jī)、圖像掃描器、電荷耦合裝置(CCD)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)成像裝置或類似物。
圖3展示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例示范性圖像信號(hào)處理器145的方框圖。圖像信號(hào)處理器145用于通過(guò)將處于估計(jì)中的像素與周圍像素進(jìn)行比較,參考關(guān)于用于產(chǎn)生像素的透鏡傳感器排列的分辨能力的已知能力,在運(yùn)行中檢測(cè)并修正缺陷像素。方框301提供關(guān)于用于俘獲供在圖像信號(hào)處理器145中處理的圖像數(shù)據(jù)的透鏡傳感器系統(tǒng)的能力的信息。此信息含有針對(duì)透鏡傳感器系統(tǒng)的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)或經(jīng)修改的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)(下文更詳細(xì)描述)形式的參數(shù)。這些參數(shù)可在圖像感應(yīng)裝置內(nèi)被計(jì)算出,但優(yōu)選地在制造或工廠型環(huán)境中預(yù)先計(jì)算出并存儲(chǔ)以供由圖像信號(hào)處理器145使用。方框301可包括用于存儲(chǔ)描述使用中的透鏡傳感器的分辨能力的參數(shù)的存儲(chǔ)器,或用于計(jì)算描述使用中的透鏡傳感器的分辨能力的參數(shù)的處理器,且可外部耦合到圖像信號(hào)處理器145(未圖示),或者位于圖像信號(hào)處理器145內(nèi)。
如先前結(jié)合圖1所描述,圖像信號(hào)處理器145的部分或全部可實(shí)施在軟件或硬件中。圖像信號(hào)處理器145包括任選的圖像數(shù)據(jù)接收器305,其用于以掃描線樣式(一次像素陣列的一行)接收數(shù)字圖像。圖像數(shù)據(jù)接收器305耦合到圖像傳感器數(shù)據(jù)線135以便接收?qǐng)D像數(shù)據(jù),并任選地耦合到圖像數(shù)據(jù)緩沖器330以便臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)行所接收的圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)接收器305也耦合到缺陷像素檢測(cè)器150,并視需要將數(shù)行圖像數(shù)據(jù)提供到缺陷像素檢測(cè)器150。缺陷像素檢測(cè)器150用于檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)流中的缺陷像素。缺陷像素檢測(cè)器150可耦合到任選的圖像數(shù)據(jù)接收器305,或當(dāng)圖像數(shù)據(jù)接收器305不被利用時(shí)耦合到圖像傳感器數(shù)據(jù)線135。缺陷像素檢測(cè)器150也耦合到任選的像素替代器325,或當(dāng)像素替代器325不被利用時(shí)耦合到信號(hào)線155。任選的像素替代器325用于用替代像素替代由缺陷像素檢測(cè)器150檢測(cè)到的任何缺陷像素。像素替代器325耦合到信號(hào)線155以便以掃描線樣式輸出其中缺陷像素已被檢測(cè)到并替代的圖像的數(shù)字表示。
缺陷像素檢測(cè)器150包括周圍像素插值器310、像素位置檢測(cè)器315和像素估計(jì)器320。周圍像素插值器310用于確定圍繞處于估計(jì)中的像素的相似顏色像素的對(duì)比度的平均值。周圍像素插值器可耦合到任選的圖像數(shù)據(jù)接收器305,或當(dāng)圖像數(shù)據(jù)接收器305不被使用時(shí)耦合到圖像傳感器線135。如果不使用圖像數(shù)據(jù)接收器,那么周圍像素插值器執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)接收器305的功能。周圍像素插值器310也可任選地與像素替代器325耦合以便提供關(guān)于圍繞處于估計(jì)中的像素之像素的平均值的信息。周圍像素插值器310還與像素位置確定器315和像素估計(jì)器320耦合。像素位置確定器315用于確定處于估計(jì)中的像素是處于數(shù)字圖像表示的邊緣區(qū)還是平坦區(qū)(不是邊緣)。像素位置確定器315耦合到像素估計(jì)器320。像素估計(jì)器320用來(lái)通過(guò)與經(jīng)修改的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)進(jìn)行比較來(lái)估計(jì)處于估計(jì)中的像素是否有缺陷。像素估計(jì)器320可耦合到任選的像素替代器325以便替代檢測(cè)到的缺陷像素,或如果不使用像素替代器325,那么耦合到信號(hào)線155以便輸出關(guān)于缺陷像素的信息。
可在周圍像素插值器310、像素位置確定器315和像素估計(jì)器320中利用調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)參數(shù)。這些調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)參數(shù)可在系統(tǒng)(圖像信號(hào)處理器145是所述系統(tǒng)的一部分)內(nèi)產(chǎn)生,或可被預(yù)先計(jì)算出、存儲(chǔ)以供使用,并通過(guò)參數(shù)的鏈接而提供。舉例來(lái)說(shuō),展示周圍像素插值器310、像素位置確定器315和像素估計(jì)器320耦合到方框301以獲得關(guān)于用于產(chǎn)生正處理的像素的透鏡傳感器的分辨能力的參數(shù)。圖像數(shù)據(jù)接收器305耦合到圖像傳感器數(shù)據(jù)線135以便接收?qǐng)D像數(shù)據(jù),并任選地耦合到圖像數(shù)據(jù)緩沖器330以便臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)行所接收的圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)作為掃描線或像素陣列中的行的形式的數(shù)字圖像表示被接收。在一個(gè)實(shí)施例中,像素陣列可為Bayer圖案的形式。在本發(fā)明其它實(shí)施例中,圖像數(shù)據(jù)作為CYMG陣列、RGBE陣列、3CCD陣列、蜂窩形陣列或某一其它陣列形式的數(shù)字圖像被接收。在利用Bayer圖案像素陣列的實(shí)施例中,如果使用圖像數(shù)據(jù)緩沖器305,那么其尺寸足以緩沖來(lái)自可在信號(hào)線135上從傳感器120(圖1)或ADC130(圖2)發(fā)送的最大Bayer像素陣列的最少四行數(shù)據(jù)。如果使用其它像素陣列圖案,那么最小尺寸將取決于開始處理所需的數(shù)據(jù)線的數(shù)目。如果不使用輸入數(shù)據(jù)緩沖器,那么圖像數(shù)據(jù)接收器305除了其其它功能外還執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)緩沖器330的功能。
圖4展示可用以實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的示范性Bayer像素陣列400的描繪。展示Bayer像素陣列400具有十二行和十二列,但可更小或大得多。四個(gè)不同顏色(顏色通道)的像素由不同字母表示,例如“R”、“B”、“Gr”和“Gb”。如本發(fā)明的描述內(nèi)容中所使用,術(shù)語(yǔ)像素表示單個(gè)顏色通道的單個(gè)顏色單位,例如陣列400中圈劃的像素405。像素在Bayer像素陣列400中以特定次序排列,使得四個(gè)顏色中只有兩個(gè)出現(xiàn)在任何行或列中,且像素的那兩個(gè)顏色反復(fù)地交替使得相同顏色(例如“R”)的兩個(gè)像素僅由另一顏色的一個(gè)像素在任何水平、垂直或?qū)蔷€方向上分離。區(qū)域401、402、403和404表示由最少四個(gè)像素在每個(gè)水平、垂直和對(duì)角線方向上彼此分離的四個(gè)不同顏色的像素的二乘二像素群集。
再次參看圖3,周圍像素插值器310用于確定像素陣列中圍繞處于估計(jì)中的像素的相似顏色像素的對(duì)比度的平均值。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,周圍像素插值器310用于估計(jì)像素的Bayer圖案陣列。在其它實(shí)施例中,周圍像素插值器310用于估計(jì)其它格式的像素陣列,例如CYMG陣列、RGBE陣列、3CCD陣列、蜂窩形陣列或某一其它陣列形式。
圖5展示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例圍繞處于估計(jì)中的像素“X”的相似顏色像素(P1-P8)的陣列500的描繪。陣列500是例如Bayer像素陣列400的Bayer像素陣列的五行(行1-行5)乘五列(列1-列5)子集。像素“X”和P1到P8為相似顏色,如從它們?cè)谙袼仃嚵?00中的布置可看出。P1到P8是在陣列500中水平、垂直和對(duì)角線方向上圍繞像素“X”的相似顏色的最近像素。例如陣列500的陣列通常以掃描線樣式(一次一行)而從圖像傳感器(例如傳感器120)或模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(例如ADC 135)接收。舉例來(lái)說(shuō),首先將接收行1中所有像素,接著行2中的像素,接著行3中的像素,接著行4中的像素,且最后是行5中的像素。每一像素被以數(shù)字方式接收且具有與其樣本周期關(guān)聯(lián)的某一周期。此周期由陣列500下方的“T”和“2T”分界展示。如所表示的,像素“X”處于平坦圖像區(qū)中,或更好地表述,不在圖像的邊緣區(qū)上。如果像素“X”處于圖像數(shù)據(jù)表示的邊緣區(qū)上,那么陣列500中可丟失至多達(dá)兩行和/或列。舉例來(lái)說(shuō),在最壞情況的邊緣區(qū)情境中,陣列中丟失了行1、行2、列1和列2,現(xiàn)在像素“X”處于陣列的左上角,且僅在八側(cè)中的三側(cè)被相似顏色的像素圍繞,即P5、P7和P8??赡苡性S多其它邊緣區(qū)排列,其中像素“X”處于陣列的角落中,或者邊緣越過(guò)五乘五像素陣列,正常地圍繞像素“X”。
再次參看圖3的周圍像素插值器310并且參看圖4,計(jì)算在每一水平、垂直和對(duì)角線方向上圍繞處于估計(jì)中的像素“X”的相似顏色像素的平均圖像對(duì)比度值。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,可用例如表1所示的等式之等式計(jì)算圍繞陣列500中“X”的相似顏色像素P1到P8的此平均值。
Avg=(Σi=18Pi)/8]]>表1求像素對(duì)比度的平均值的示范性等式計(jì)算出周圍像素的平均(Avg)值之后,周圍像素插值器310也計(jì)算從“X”開始的八個(gè)可能方向中最小導(dǎo)數(shù)以查明像素“X”的對(duì)比度在多大程度上不同于其周圍相似顏色像素的對(duì)比度。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,可用例如表2所示的等式之等式計(jì)算像素“X”與P1到P8之間的最小導(dǎo)數(shù)。
Dmin=mini=1-8|Pi-X|]]>表2求最小導(dǎo)數(shù)的示范性等式周圍像素插值器310將關(guān)于“Avg”和“Dmin”的信息傳遞到像素位置確定器315和像素估計(jì)器320。在一個(gè)實(shí)施例中,關(guān)于“Avg”的信息也耦合到任選的像素替代器325。
像素位置確定器315用于確定處于估計(jì)中的像素是處于數(shù)字圖像表示的邊緣區(qū)還是平坦區(qū)(不是邊緣)。為此,對(duì)處于估計(jì)中的像素“X”(圖5)和周圍相似顏色像素P1到P8(也展示在圖5中)應(yīng)用某種邊緣檢測(cè)。進(jìn)行邊緣檢測(cè)是為了減少由像素估計(jì)器320檢測(cè)到的缺陷像素中錯(cuò)誤肯定(false positive)的數(shù)目。通過(guò)知道像素“X”是處于邊緣區(qū)中還是其邊緣區(qū)侵入圍繞所述像素的五乘五像素陣列,像素估計(jì)器320可在執(zhí)行計(jì)算以確定處于估計(jì)中的像素是否有缺陷時(shí)考慮到所述像素的位置。表3和4展示可經(jīng)組合使用以確定處于估計(jì)中的像素是處于圖像數(shù)據(jù)的平坦區(qū)中還是圖像數(shù)據(jù)的邊緣區(qū)中的一組兩個(gè)示范性等式。在本發(fā)明其它實(shí)施例中,除了表3和4中所示的那些邊緣檢測(cè)方法以外還可使用其它邊緣檢測(cè)方法
Cmax=maxi=1-8|Pi-Avg|]]>表3求最大對(duì)比度導(dǎo)數(shù)的示范性等式表3的等式用于確定遠(yuǎn)離依據(jù)表1中的公式計(jì)算出的像素P1到P8的“Avg”對(duì)比度的“Cmax”或最大對(duì)比度導(dǎo)數(shù)?!癈max”的值由像素位置確定器315向前運(yùn)載并用于例如表4所示的示范性等式的邊緣檢測(cè)等式中。
在表4所示的等式中,“Cmax”的值取自表3的等式,Avg的值取自表1的等式,且“Lflat%”的值取自為用于俘獲像素“X”(處于估計(jì)中的像素)的透鏡/傳感器排列而計(jì)算的經(jīng)調(diào)整的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)。如果發(fā)現(xiàn)表4等式的結(jié)果為真實(shí)的,那么將圍繞像素“X”的五乘五像素區(qū)域視為處于平坦圖像區(qū)中。如果等式的結(jié)果錯(cuò)誤,那么假定圍繞像素“X”的五乘五像素區(qū)內(nèi)某處存在圖像邊緣。關(guān)于處于估計(jì)中的像素是處于圖像表示的平坦區(qū)還是邊緣區(qū)的信息繼續(xù)傳遞給像素估計(jì)器320。
CmaxAvg≤Lflat%]]>表4邊緣檢測(cè)的示范性等式圖6展示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)的示范性曲線圖600。調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)用于描述與實(shí)際圖像的細(xì)節(jié)和清晰度的量相比,特定透鏡相機(jī)或透鏡傳感器排列可提供多少圖像細(xì)節(jié)和多大程度的清晰度。調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)在成像領(lǐng)域中是眾所周知的,且通常在實(shí)驗(yàn)室或工廠型環(huán)境中計(jì)算使得可知道對(duì)于透鏡傳感器排列的頻率響應(yīng)能力。曲線圖600的X軸表示以例如每毫米線對(duì)為單位的標(biāo)準(zhǔn)化空間頻率。曲線圖600的Y軸表示可實(shí)現(xiàn)的對(duì)比度的以百分比計(jì)的對(duì)比度響應(yīng)(范圍從0%到100%)。
圖6中,曲線“L”表示透鏡傳感器排列的響應(yīng),且為調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)的實(shí)際曲線圖。“L”右側(cè)的陰影區(qū)域表示在透鏡傳感器排列的能力以外的對(duì)比度。“L”左側(cè)的非陰影區(qū)域表示以透鏡傳感器排列可實(shí)現(xiàn)的對(duì)比度。曲線“L+d”表示經(jīng)調(diào)整的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù),其中添加了預(yù)設(shè)容差因子“d”以針對(duì)噪音進(jìn)行調(diào)整。不同的此類容差因子可在制造時(shí)、測(cè)試時(shí)或組裝時(shí)被添加以改變實(shí)際調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)供在某些非理想現(xiàn)實(shí)狀況中使用。舉例來(lái)說(shuō),可將幾個(gè)百分比的小容差“d”添加到L以實(shí)現(xiàn)值“Lflat”以供在確定圖像的平坦區(qū)中像素的最大對(duì)比度時(shí)使用??蓪⑤^大容差“d”(例如,10%)添加到L以實(shí)現(xiàn)值“Ledge”以供在確定圖像的邊緣區(qū)中像素的最大對(duì)比度時(shí)使用。最后,可從“L”中減去非常大的容差“d”(例如,80%)以實(shí)現(xiàn)值“Ldark”以供在確定在低照度條件下獲取的圖像中像素的最大對(duì)比度時(shí)使用,因此給出值“Ldark”,其僅表示透鏡傳感器排列的動(dòng)態(tài)范圍的20%。
“Lflat”、“Ledge”和“Ldark”的值在工廠、實(shí)驗(yàn)室、組裝階段或類似環(huán)境中分配給透鏡傳感器排列,且由圖像信號(hào)處理器145和缺陷像素檢測(cè)器150利用(圖1和圖3中均展示)。在本發(fā)明一些實(shí)施例中,用于產(chǎn)生“Lflat”、“Ledge”和“Ldark”的“d”的恒定值可由用戶通過(guò)例如用戶輸入170(圖1)的用戶輸入進(jìn)行更改。
再次參看圖3,像素估計(jì)器320用于通過(guò)與例如“Lflat”或“Ledge”的經(jīng)修改的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)進(jìn)行比較來(lái)估計(jì)處于估計(jì)中的像素是否有缺陷。表5展示用于估計(jì)處于平坦圖像區(qū)中的像素以確定是否要將其分類為缺陷的示范性等式。“Avg”的值取自表1所示的等式,“Dmin”的值取自表2所示的等式。“Avg”和“Dmin”的值兩者從周圍像素插值器310被傳遞。處于估計(jì)中的像素“X”的頻率(1/T)的經(jīng)調(diào)整的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)值如依據(jù)經(jīng)調(diào)整的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)的曲線圖或等式(例如曲線圖600)確定為“Lflat%”。如果通過(guò)表5的等式完成的比較的結(jié)果為真實(shí)的,那么將處于估計(jì)中的像素“X”視為缺陷像素。像素估計(jì)器325將關(guān)于確定為有缺陷的像素的信息傳遞到任選的像素替代器325,或如果不利用像素替代器325,那么通過(guò)信號(hào)線155繼續(xù)向前傳遞以供其它用途。
DminAvg>Lflat%]]>表5用于確定處于平坦區(qū)中的像素是否有缺陷的示范性等式同樣,表6展示用于估計(jì)處于邊緣圖像區(qū)中的像素以確定是否要將其分類為缺陷的示范性等式。“Avg”的值取自表1所示的等式,“Dmin”的值取自表2所示的等式。“Avg”和“Dmin”的值兩者從周圍像素插值器310被傳遞。處于估計(jì)中的像素“X”的頻率(1/T)的經(jīng)調(diào)整的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)值如依據(jù)經(jīng)調(diào)整的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)的曲線圖或等式(例如曲線圖600)確定為“Ledge%”。如果通過(guò)表6的等式完成的比較的結(jié)果為真實(shí)的,那么將處于估計(jì)中的像素“X”視為缺陷像素。像素估計(jì)器325將關(guān)于確定為有缺陷的像素的信息傳遞到任選的像素替代器325,或如果不利用像素替代器325,那么通過(guò)信號(hào)線155繼續(xù)向前傳遞以供其它用途。
DminAvg>Ledge%]]>表6用于確定處于邊緣區(qū)中的像素是否有缺陷的示范性等式缺陷像素檢測(cè)器150在接收到時(shí)連續(xù)地在運(yùn)行中估計(jì)圖像流中的每一像素?;谙袼氐恼{(diào)制與其周圍像素相比高于用于產(chǎn)生其的透鏡傳感器系統(tǒng)的分辨能力而進(jìn)行確定,確定所述像素是否有缺陷。所涉及的計(jì)算的簡(jiǎn)潔性減小識(shí)別不良像素所需的處理能力,并增大檢測(cè)的速度。因?yàn)樾枰P(guān)于周圍像素的信息,所以針對(duì)陣列的最少數(shù)目的數(shù)據(jù)行需要某一較小緩沖能力。舉例來(lái)說(shuō),在估計(jì)像素的Bayer圖案陣列的本發(fā)明實(shí)施例中,需要對(duì)于在當(dāng)前正接收的行以外的Bayer像素陣列的四行的緩沖能力來(lái)確保存在足夠信息用于估計(jì)所接收的像素。如果此緩沖能力并非通過(guò)圖像數(shù)據(jù)接收器305或圖像數(shù)據(jù)緩沖器305提供,那么其由缺陷像素檢測(cè)器150提供或從缺陷像素檢測(cè)器150內(nèi)被存取。由缺陷像素檢測(cè)器150使用的程序檢測(cè)“隔離的”缺陷像素。圍繞被估計(jì)像素的八個(gè)相同顏色像素(例如,圖5的P1到P8)應(yīng)當(dāng)沒(méi)有缺陷,此意味著相同顏色通道上兩個(gè)缺陷像素之間的最小距離為分開四個(gè)像素。另一方面,不同顏色通道的缺陷像素可彼此鄰近,因?yàn)樗嶙h的程序中沒(méi)有使用串色信息。也就是說(shuō),本發(fā)明可檢測(cè)并修正二乘二不良像素群集。圖4說(shuō)明二乘二不良像素群集(401、402、403和404)及其彼此間最小距離的四個(gè)實(shí)例。
任選的像素替代器325用于用替代像素替代由缺陷像素檢測(cè)器150檢測(cè)到的任何缺陷像素。像素替代器325耦合到信號(hào)線155以便以掃描線樣式輸出其中缺陷像素已被檢測(cè)到并替代的圖像的數(shù)字表示。可利用產(chǎn)生替代像素的許多方法。為了節(jié)省存儲(chǔ)器和處理能力,本發(fā)明以圍繞被估計(jì)像素的相同顏色像素(例如,圖5的P1到P8)的平均值替代已被估計(jì)為有缺陷的像素。此“Avg”可使用例如表1所示的等式之等式重新計(jì)算,或簡(jiǎn)單地通過(guò)與周圍像素插值器310的某一耦合而供應(yīng)。一旦已替代圖像流中的缺陷像素,圖像流以掃描線樣式通過(guò)信號(hào)線155從像素替代器325輸出。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,可進(jìn)行修改以便在圖像的低照度水平區(qū)中增大噪音容差。通過(guò)這樣做,在一些低照度情境中缺陷像素檢測(cè)器150的部分不再利用調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)。表7展示可用于替代表1的等式之等式。此等式與表1的等式相比增加了額外步驟,且因此P1到P8的平均值或處于估計(jì)中的像素“X”的“Ldark”值中較大的返回為“Avg”。如果“Ldark”的缺省值曾經(jīng)返回為“Avg”,那么缺陷像素估計(jì)器150回復(fù)到先前已知方法來(lái)確定缺陷像素,例如利用低通過(guò)濾器而不是使用像素位置確定器315和像素估計(jì)器320。標(biāo)識(shí)為有缺陷的像素通過(guò)信號(hào)線155繼續(xù)傳遞或傳遞到任選的像素替代器325,像素替代器325以與先前描述相同的樣式操作。
Avg=max[(Σi=18Pi)/8,Ldark]]]>表7針對(duì)黑暗圖像區(qū)中噪音容差而優(yōu)化的,求像素對(duì)比度的平均值的示范性等式圖7展示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于檢測(cè)并修正缺陷像素的計(jì)算機(jī)控制方法的流程圖700。盡管流程圖700中揭示特定步驟,但這些步驟是示范性的。也就是說(shuō),本發(fā)明實(shí)施例較佳地適于執(zhí)行各種其它(附加)步驟或流程圖700中所述步驟的變化形式。應(yīng)了解,流程圖700中的步驟可以不同于所提供的次序執(zhí)行,且可不執(zhí)行流程圖700中所有步驟。在一個(gè)實(shí)施例中,流程圖700實(shí)施為存儲(chǔ)在例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)212(圖2)的計(jì)算裝置或數(shù)字成像裝置100(圖1)的存儲(chǔ)器單元中的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼,并由處理器201(圖1)、圖像信號(hào)處理器145(圖2)或類似裝置執(zhí)行。
圖7中,在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,流程圖700的705展示獲得或計(jì)算描述使用中的透鏡傳感器系統(tǒng)的分辨能力的參數(shù)。結(jié)合圖3的方框301提供并描述此功能。其包含獲得或計(jì)算例如正用于產(chǎn)生正被估計(jì)的像素的透鏡傳感器排列的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)的參數(shù)。其也包含獲得或計(jì)算例如為平坦圖像區(qū)、邊緣圖像區(qū)或黑暗圖像區(qū)定制的經(jīng)修改的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)的參數(shù)。如果預(yù)先計(jì)算了此信息,那么可視需要通過(guò)存儲(chǔ)器將其提供給圖像信號(hào)處理器級(jí),否則可使用已知及已描述的方法來(lái)計(jì)算此信息。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,流程圖700的710展示接收Bayer圖案陣列中行的形式的數(shù)字圖像表示。在本發(fā)明其它實(shí)施例中,數(shù)字圖像表示作為CYMG陣列、RGBE陣列、3CCD、蜂窩形陣列或某一其它陣列形式之形式的像素陣列而被接收。結(jié)合圖像數(shù)據(jù)接收器305(圖3)、圖像數(shù)據(jù)緩沖器330(圖3)、缺陷像素檢測(cè)器150(圖1和3)和周圍像素插值器310(圖3)來(lái)描述此對(duì)于數(shù)字圖像表示的接收。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,流程圖700的720展示計(jì)算數(shù)字圖像表示的一部分中圍繞處于估計(jì)中的像素的相同顏色像素的平均值。此對(duì)于平均值的計(jì)算對(duì)應(yīng)于結(jié)合圖5而給出的描述、周圍像素插值器310(圖3)和結(jié)合表1和表7展示并描述的等式。在一些實(shí)施例中,利用為圖像的黑暗區(qū)定制的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)完成此對(duì)于平均值的計(jì)算。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,流程圖700的730展示確定處于估計(jì)中的像素是處于平坦圖像區(qū)還是邊緣圖像區(qū)。此平坦/邊緣確定對(duì)應(yīng)于表3和4中展示的等式的描述,且還對(duì)應(yīng)于結(jié)合圖5而給出的描述和像素位置確定器315(圖3)。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,流程圖700的740展示基于像素的調(diào)制與其周圍像素相比高于用于產(chǎn)生所述像素的透鏡傳感器系統(tǒng)的分辨能力來(lái)確定處于估計(jì)中的像素是否有缺陷。此缺陷像素確定對(duì)應(yīng)于結(jié)合像素估計(jì)器320(圖3)而給出的描述和結(jié)合表1、2、5和6展示并描述的等式。另外,在一些實(shí)施例中,處于估計(jì)中的像素處于適當(dāng)黑暗圖像區(qū),且表7的等式用于計(jì)算圍繞處于估計(jì)中的像素之像素的“Avg”值,也可使用例如低通過(guò)濾器的方法來(lái)估計(jì)缺陷像素。在一個(gè)實(shí)施例中,在確定中利用關(guān)于圍繞處于估計(jì)中的像素的相同顏色像素的平均值的信息,和關(guān)于處于估計(jì)中的像素與其周圍相似顏色像素之間的最小導(dǎo)數(shù)的信息。在一個(gè)實(shí)施例中,也使用關(guān)于像素是處于圖像的邊緣區(qū)還是平坦區(qū)的信息,使得在確定中可適當(dāng)?shù)乩脼檫吘増D像區(qū)或平坦圖像區(qū)定制的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,流程圖700的750展示用替代像素替代缺陷像素。替代像素的產(chǎn)生和已被估計(jì)為有缺陷的像素的替代均結(jié)合像素替代器325(圖3)且進(jìn)一步結(jié)合表1和7的等式的描述而描述。在一個(gè)實(shí)施例中,用具有通過(guò)表1的等式計(jì)算出的平均值的像素替代缺陷像素。在一個(gè)實(shí)施例中,也可用具有通過(guò)表7的等式計(jì)算出的平均值的像素替代缺陷像素。
因此描述了本發(fā)明各種實(shí)施例,用于缺陷像素檢測(cè)的方法和裝置。盡管已經(jīng)以特定實(shí)施例描述本發(fā)明,但應(yīng)了解,本發(fā)明不應(yīng)解釋為限于這些實(shí)施例,而是應(yīng)根據(jù)所附權(quán)利要求書進(jìn)行解釋。
權(quán)利要求
1.一種圖像信號(hào)處理方法,其包括在一數(shù)字圖像表示中基于一處于估計(jì)中的像素與其周圍像素的一比較,參考一俘獲所述數(shù)字圖像表示的透鏡傳感器排列的一已知分辨能力,在運(yùn)行中確定缺陷像素;和響應(yīng)于所述確定來(lái)修正所述缺陷像素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號(hào)處理方法,其進(jìn)一步包括接收一Bayer圖案陣列形式的所述數(shù)字圖像表示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號(hào)處理方法,其進(jìn)一步包括獲得描述所述透鏡傳感器排列的所述分辨能力的參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號(hào)處理方法,其進(jìn)一步包括計(jì)算所述數(shù)字圖像表示的一部分中圍繞所述處于估計(jì)中的像素的相同顏色像素的一平均值;和確定所述處于估計(jì)中的像素是處于一平坦圖像區(qū)還是一邊緣圖像區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像信號(hào)處理方法,其中利用一為圖像的黑暗區(qū)定制的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)計(jì)算所述平均值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號(hào)處理方法,其中所述修正所述缺陷像素包括用一替代像素替代每一所述缺陷像素,所述替代像素包括所述數(shù)字圖像表示的一部分中圍繞所述缺陷像素的相同顏色像素的一平均值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號(hào)處理方法,其中所述比較包括與所述透鏡傳感器排列所特有的一經(jīng)修改的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)進(jìn)行一比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像信號(hào)處理方法,其中所述比較包括當(dāng)所述處于估計(jì)中的像素處于所述平坦區(qū)時(shí)將所述處于估計(jì)中的像素與一為圖像的平坦區(qū)中的像素定制的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)進(jìn)行比較。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像信號(hào)處理方法,其中所述比較包括當(dāng)所述處于估計(jì)中的像素處于所述邊緣區(qū)時(shí)將所述處于估計(jì)中的像素與一為圖像的邊緣區(qū)中的像素定制的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)進(jìn)行比較。
10.一種圖像信號(hào)處理器裝置,其包括一周圍像素插值器,其用于計(jì)算一數(shù)字圖像表示的一部分中圍繞一處于估計(jì)中的像素的相同顏色像素的一平均值;一像素估計(jì)器,其耦合到所述周圍像素插值器,所述像素估計(jì)器基于所述處于估計(jì)中的像素與其周圍像素的一比較,參考一俘獲所述數(shù)字圖像表示的透鏡傳感器排列的一已知分辨能力來(lái)確定所述處于估計(jì)中的像素是否有缺陷;和一像素替代器,其耦合到所述像素估計(jì)器,所述像素替代器經(jīng)配置用于用一包括由所述周圍像素插值器計(jì)算出的所述平均值的替代像素替代每一缺陷像素。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像信號(hào)處理器裝置,其進(jìn)一步包括一耦合到所述像素估計(jì)器的像素位置確定器,所述像素位置確定器用于確定所述處于估計(jì)中的像素是處于一平坦圖像區(qū)還是一邊緣圖像區(qū)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像信號(hào)處理器裝置,其進(jìn)一步包括一耦合到所述周圍像素插值器的圖像數(shù)據(jù)接收器,其中所述圖像數(shù)據(jù)接收器經(jīng)配置用于接收一Bayer圖案陣列形式的所述數(shù)字圖像表示。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像信號(hào)處理器裝置,其進(jìn)一步包括一存儲(chǔ)器元件,所述存儲(chǔ)器元件包括表示所述透鏡傳感器排列的分辨能力的參數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像信號(hào)處理器裝置,其中所述周圍像素插值器經(jīng)配置用于利用一為圖像的黑暗區(qū)定制的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)計(jì)算所述平均值。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像信號(hào)處理器裝置,其中所述像素估計(jì)器經(jīng)配置用于基于與所述透鏡傳感器排列所特有的一經(jīng)修改的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)的一比較來(lái)確定所述處于估計(jì)中的像素是否有缺陷。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖像信號(hào)處理器裝置,其中所述像素估計(jì)器經(jīng)配置以便當(dāng)所述處于估計(jì)中的像素處于所述平坦圖像區(qū)中時(shí)利用一為圖像的所述平坦區(qū)中的像素定制的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖像信號(hào)處理器裝置,其中所述像素估計(jì)器經(jīng)配置以便當(dāng)所述處于估計(jì)中的像素處于所述邊緣圖像區(qū)中時(shí)利用一為圖像的所述邊緣區(qū)中的像素定制的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)。
18.一種數(shù)字成像裝置,其包括一光學(xué)透鏡;一圖像傳感器,其耦合到所述透鏡,所述圖像傳感器用于俘獲一數(shù)字圖像表示;和一圖像信號(hào)處理器,其耦合到所述圖像傳感器,所述圖像信號(hào)處理器包括一周圍像素插值器,其用于計(jì)算所述數(shù)字圖像表示的一部分中圍繞一處于估計(jì)中的像素的相同顏色像素的一平均值;一像素估計(jì)器,其耦合到所述周圍像素插值器,所述像素估計(jì)器基于所述處于估計(jì)中的像素與其周圍像素的一比較,參考一俘獲所述數(shù)字圖像表示的透鏡傳感器排列的一已知分辨能力來(lái)確定所述處于估計(jì)中的像素是否有缺陷;和一像素替代器,其耦合到所述像素估計(jì)器,其中所述像素替代器經(jīng)配置用于用一包括由所述周圍像素插值器計(jì)算出的所述平均值的替代像素替代每一缺陷像素。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的圖像信號(hào)處理器裝置,其進(jìn)一步包括一耦合到所述像素估計(jì)器的像素位置確定器,所述像素位置確定器用于確定所述處于估計(jì)中的像素是處于一平坦圖像區(qū)還是一邊緣圖像區(qū)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的圖像信號(hào)處理器裝置,其進(jìn)一步包括一耦合到所述周圍像素插值器的圖像數(shù)據(jù)接收器,其中所述圖像數(shù)據(jù)接收器經(jīng)配置用于接收一Bayer圖案陣列形式的所述數(shù)字圖像表示。
全文摘要
在一種圖像信號(hào)處理方法中,在一數(shù)字圖像表示中基于一處于估計(jì)中的像素與其周圍像素的一比較,參考一俘獲所述數(shù)字圖像表示的透鏡傳感器排列的一已知分辨能力,在運(yùn)行中確定缺陷像素。響應(yīng)于對(duì)缺陷像素的所述確定,修正所述缺陷像素。
文檔編號(hào)H04N5/367GK1960439SQ20061015077
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者林尚宏 申請(qǐng)人:輝達(dá)公司
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