專利名稱：動態(tài)缺陷校正方法和裝置、以及具有其的電子設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關(guān)于動態(tài)地校正成像器中像素缺陷的校正方法及裝置、以及使用其的電子裝置，特別是，關(guān)于使用一維缺陷演繹法的像素缺陷校正方法及裝置，以及具有其的電子設備。
背景技術(shù)：
近年來，電子式攝影或攝像設備廣為流行，舉例而言，這些設備包含數(shù)碼相機、數(shù)碼攝影機、具有拍攝功能的移動電話等等。在這些電子式攝影或攝像設備中，通常都具有電子式成像器。成像器取得的信號會傳給影像處理電路、裝置或芯片，以進行進一步的影像處理，而在傳送給例如影像處理芯片時，需對成像器中的像素缺陷先進行校正，此為影像信號處理的重要部份。
一般而言，成像器包含電荷耦合器件(CCD)成像器或互補金屬氧化物半導體(CMOS)成像器，在這些成像器中會具有一些缺陷像素。缺陷的型式有很多種，舉例而言，固定于一點、固定于零點、靈敏度極高、靈敏度極低、等等。一種稱為靜態(tài)缺陷校正的方法是建立位址表以記錄這些缺陷像素以及根據(jù)位址而對其作補償。這些位址是在工廠的校正處理時記錄于存儲器中。
成像器的缺陷像素會因裝置的熱及老化等問題而更加明顯，所以，需要校正。一簡單的校正方法是施加中值濾波器以在發(fā)生大變化時將其濾除。但是，中值濾波器的臨界值卻難以設定。假使臨界值高，則將無法濾除大部分缺陷，假使臨界值低，則影像的高頻部份將會被誤判且中值濾波器將容易產(chǎn)生錯誤顏色。雖然此方法可以延伸至二維結(jié)構(gòu)，但是誤判仍會發(fā)生。此類已知技術(shù)可見于美國專利號6181830及6947083已揭示具有靜態(tài)及動態(tài)缺陷校正方法的成像器結(jié)構(gòu)。
發(fā)表于2005年1月份的IEEE Transaction on ConsumerElectronics上由A.Bosco、A.Bruna、G.Messina、G.Spaminato等所著的「Fast Method for Noise Level Estimation and Denosing」一文中，揭示使用靜態(tài)方式之一方法以降低包含動態(tài)缺陷像素的噪音。此方法雖然可以取得良好的噪音濾除，但是，硬件成本及計算復雜度卻更高。
美國專利號6940549揭示低成本動態(tài)缺陷校正法。此方法嘗試將像素區(qū)分為高頻影像或低頻影像。假使其為高頻，則施加中值濾波器。此方法雖然可以避免簡單的中值濾波器的某些誤判，但是，仍然需要臨界值。此外，如同已知的中值濾波器會對高頻影像造成重大傷害般，此方法亦會對高頻部份原來的良好影像造成重大損害。
因此，需要一種動態(tài)的像素缺陷校正方法或裝置，以便能夠有效地校正低頻部份的像素缺陷，又能夠避免對高頻影像造成重大傷害。

發(fā)明內(nèi)容
慮及上述問題，本發(fā)明提供能夠動態(tài)地校正影像數(shù)據(jù)的缺陷的方法或裝置。
根據(jù)本發(fā)明的方法，依據(jù)像素的一維陣列，判斷本區(qū)最大信號強度、本區(qū)最小信號強度以及鄰近區(qū)域的平均值，判斷像素是否為缺陷像素。假使像素是要被校正的，則判斷如何將值校正，而非如同已知的中值濾波器般，僅對鄰近區(qū)平均。
根據(jù)本發(fā)明的方法不需要增加線緩沖器或復雜的數(shù)學。此外，本發(fā)明可以以軟件或硬件實施。
根據(jù)本發(fā)明的一態(tài)樣，提供影像數(shù)據(jù)缺陷校正裝置，包括二低通濾波器、一中值濾波器、一最大值檢測器、一最小值檢測器、一漸層計算器、及少數(shù)膠合邏輯機構(gòu)。


圖1是流程圖，顯示根據(jù)本發(fā)明的動態(tài)像素缺陷校正方法的實施例。
圖2是方塊圖，顯示根據(jù)本發(fā)明的動態(tài)像素缺陷校正裝置的實施例。
圖3a及3b是分別顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例及已知的中值濾波器的性能量測圖。
圖4a及4b是分別顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例及已知的中值濾波器的又一性能測試圖。
具體實施例方式
首先，于下說明本發(fā)明的原理。
根據(jù)本發(fā)明，首先，判斷像素信號強度是否大于本區(qū)最大信號強度(以下簡稱本區(qū)最大值)或小于本區(qū)最小信號強度(以下簡稱本區(qū)最小值)。假使為否，則將該像素假定為不是待選的可見缺陷像素。其它情形，則將該像素視為待選的可見缺陷像素。其次，假使像素信號強度大于本區(qū)最大值，則檢查中值濾波器輸出的信號強度與本區(qū)最小值之間的差；假使像素強度小于本區(qū)最小值，則檢查中值濾波器輸出與本區(qū)最大值之間的差。假使差值小，則將該像素視為缺陷像素。其它情形，將像素信號強度視為高頻區(qū)的峰值。產(chǎn)生一漸層參數(shù)以代表該像素是否為缺陷像素的信心度。當高信心度時，輸出為中值濾波器輸出；當?shù)托判亩葧r，輸出是保留大部份原始的像素強度信息的本區(qū)最大值或本區(qū)最小值。根據(jù)本發(fā)明，具有的優(yōu)點為在低頻區(qū)執(zhí)行較多缺陷校正，而在高頻區(qū)執(zhí)行較少修改。此外，在高頻區(qū)時，誤判機率低，亦即，可以保留高頻信息，且肉眼幾乎無法分辨缺陷。在低頻部份，缺陷校正的效率與中值濾波器一樣或更佳。
接著，將參考附圖，以說明根據(jù)本發(fā)明的實施例。
(動態(tài)像素缺陷校正方法)圖1是流程圖，說明根據(jù)本發(fā)明的動態(tài)像素缺陷校正方法的實施例。首先，將目前要處理的像素的信號強度(以下，簡稱目前像素)以P(i)表示，將相同頻道中目前像素之前的二個像素的信號強度分別以P(i-4)及P(i-2)表示，以及，將同頻道中接續(xù)在目前像素之后的二個像素的信號強度分別以P(i+2)及P(i+4)表示。
如同圖1所示，在步驟102輸入目前像素的信號強度P(i)，接著，找出目前像素強度P(i)與鄰近像素強度P(i-4)、P(i-2)、P(i+2)、P(i+4)中的最大值MaxProfile(i)及最小值MinProfile(i)，使這些最大值MaxProfile及最小值MinProfile通過低通濾波處理，然后，取得二曲線，其中之一代表本區(qū)最大值MaxProfile，另一曲線代表本區(qū)最小值，稱為MinProfile。假使考慮硬件共享，則可同時計算中值濾波器輸出MedOutput，計算方式為中值濾波器輸出MedOutput＝(P(i-2)+P(i+2))/2。
接著，判斷P(i)是否大于MaxProfile或小于MinProfile。假使均未符合此二條件，亦即，P(i)即未大于MaxProfile亦未小于MinProfile，則不需校正，輸出P(i)。此判斷處理如圖1所示，首先在步驟104判斷P(i)是否小于MinProfile(i)。假使為否，則進行至步驟108，判斷P(i)是否大于MaxProfile(i)。假使為否，則進行至步驟114，將P(i)當作輸出值輸出。
假使步驟104的判斷結(jié)果為是，亦即，P(i)小于MinProfile，則進行至步驟106，檢查MaxProfile與MedOutput之間的差值，將此差值歸一化為0至1的范圍，并將其稱為k。然后，進行至步驟110，取得輸出值Output＝(1-k)*MedOutput(i)+k*MinProfile(i)，并將其輸出。根據(jù)上述步驟，清楚可知，參數(shù)k會控制MedOutput及MinProfile的漸層。漸層結(jié)果即為輸出。
假使步驟108的判斷結(jié)果為P(i)大于MaxProfile，則處理會進行至步驟112，檢查MinProfile與MedOutput之間的差值。假使差值小，代表本區(qū)為低頻，以及，P(i)為缺陷像素。假使差值大，代表本區(qū)為高頻，以及，P(i)可能為缺陷像素或不是缺陷像素。此處，差值大小的判斷基準是以目前像素信號強度的一比例為基準值，如果，差值大于此基準值，則差值為大，如果，小于或等于此基準值則差值為小。舉例而言，此基準值可以為目前像素信號強度乘以1/5、1/10、或1/20?；蛘?，假使目前像素信號強度以0-255之間的值表示時，則此基準值較佳地在4至18的范圍，但不以此為限。此差值為判斷MedOutput與MaxProfile的漸層參數(shù)k。接著，處理進行至步驟116，取得輸出值Output＝(1-k)*MedOutput(i)+k*MaxProfile(i)，并將其輸出。根據(jù)上述步驟，清楚可知，參數(shù)k會控制MedOutput及MaxProfile的漸層。漸層結(jié)果即為輸出。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，缺陷分類為下述三種情形情形1，「無缺陷」；情形2，「可能的亮缺陷」；情形3，「可能的暗缺陷」。在情形1中，輸出與輸入相同。在情形2中，輸出是在中值濾波器輸出至本區(qū)最大值的范圍。在情形3中，輸出是在中值濾波器輸出至本區(qū)最小值的范圍。動態(tài)像素缺陷校正裝置接著，將參考圖2，說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的動態(tài)缺陷校正裝置200。
如圖2所示，藉由4個延遲元件202、204、206、208，取得5個連續(xù)的像素信號強度數(shù)據(jù)，P(i-4)、P(i-2)、P(i)、P(i+2)、P(i+4)。P(i-4)、P(i-2)、P(i)、P(i+2)、P(i+4)的代號說明如上所述，此處不再贅述。
這些像素信號強度中，P(i-2)及P(i+2)會饋送至中值濾波器210，P(i-4)、P(i-2)、P(i+2)、P(i+4)會同時饋送給最大值發(fā)現(xiàn)器220、及最小值發(fā)現(xiàn)器230。而目前信號強度值P(i)會饋送至比較器240的輸入端B。
中值濾波器210會將P(i-2)及P(i+2)平均(((P(i-2)+P(i+2))/2)并將平均值MedOutput輸出至計算裝置270的輸入端A。計算裝置270的結(jié)構(gòu)及操作將于下詳述。
在最大值發(fā)現(xiàn)器220中，會找出最大值，并將其饋送至低通濾波器222，然后，輸出本區(qū)最大值MaxProfile。
在最小值發(fā)現(xiàn)器230中，會找出最小值，并將其饋送至低通濾波器232，然后，輸出本區(qū)最小值MinProfile。
接著，比較器250，會將輸入至其的本區(qū)最大值MaxProfile、本區(qū)最小值MinProfile與P(i)相比較，并將比較結(jié)果分別傳送給多路復用器260、262、264，以根據(jù)比較結(jié)果，決定那一數(shù)據(jù)要傳送至參數(shù)計算裝置270(于下，簡稱為Calc k)，以及，決定哪一數(shù)據(jù)要傳送給漸層裝置280，哪一數(shù)據(jù)為直接輸出至多路復用器264而作為最終輸出數(shù)據(jù)輸出。
如圖2下方所示，參數(shù)計算裝置270會將輸入端A及B分別輸入的信號相減，再取絕對值，將此絕對差值經(jīng)過截值處理，將任何大于一臨界值(例如，如上所述的目前像素信號強度值的1/20至1/10中的一值或是4-18中的任一值)的絕對差值一律視為最大值，最后，再施以歸一化處理，然后，將結(jié)果作為k值輸出至漸層裝置280。
接著，說明漸層裝置280的操作。如圖2所示，漸層裝置280會將輸入至輸入端A的信號MedOutput乘以(1-k)，然后，根據(jù)比較器240的輸出以將自B輸入端輸入的信號(MaxProfile或MinProfile)乘上k，接著，將此二乘積相加，例如，(MedOutput*(1-k))+(MaxProfile*k)，或(MedOutput*(1-k))+(MinProfile*k))。
圖3a是顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的功效，圖3b是根據(jù)已知技術(shù)的中值濾波器的性能。在圖3a中，虛線L2代表輸入信號，實線L1是輸出信號。輸入信號的左邊部份代表高頻信息，右邊部份代表低頻信息中的某些缺陷。中值濾波器需要一臨界值以決定校正是否作用。但是，事實上，已知的中值濾波器當在左側(cè)作出很多的錯誤決定時，其無法拒絕右側(cè)的所有缺陷。假使臨界值較低時，則右側(cè)的缺陷將會更少，但是，左側(cè)的錯誤決定將會更多，反之亦然。根據(jù)本發(fā)明，在低頻部份可以取得非常顯著的良好功效，以及，當在高頻部發(fā)生誤判時，可以控制誤差。
圖4a及4b分別顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例與已知的中值濾波器的量測結(jié)果。由圖4a及4b清楚可知，當已知的中值濾波器的振幅受到嚴重破壞時，根據(jù)本發(fā)明的實施例仍然非常強固，幾乎不受影響。
雖然已參考較佳實施例特別地顯示及說明本發(fā)明，但是，本領域普通技術(shù)人員在不背離發(fā)明的范圍及精神之下，可以作不同的改變及修改。因此，發(fā)明的范圍僅由后附的權(quán)利要求所決定。
主要附圖標記列表200 動態(tài)缺陷校正裝置202-208 延遲元件210 中值濾波器220 最大值發(fā)現(xiàn)器222 低通濾波器230 最小值發(fā)現(xiàn)器232 低通濾波器240 比較器260-264 多路復用器270 計算裝置280 漸層裝置
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)缺陷校正方法，用于校正像素的缺陷，包括下述步驟輸入步驟，輸入待處理的像素的信號強度及該待處理像素之前及之后的多個像素的信號強度；比較步驟，將該之前及之后的多個像素的信號強度互相比較，以找出最大信號強度值及最小信號強度值；平均步驟，將該待處理的像素的之前最近及之后最近的像素的信號強度平均，以取得平均強度值；判斷步驟，根據(jù)該待處理的像素的信號強度分別與該最小信號強度值及該最大信號強度值的比較結(jié)果，判斷該待處理的像素是否為具有缺陷的像素；校正步驟，當該待處理的像素被判斷為具有缺陷時，根據(jù)該判斷步驟中取得的比較結(jié)果而決定一漸層變數(shù)k，以校正該待處理的像素的信號強度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該判斷步驟中，當該待處理的像素的信號強度不小于該最小信號強度值且不大于該最大信號強度值時，該待處理的像素被判定為不具有缺陷，以及，當該待處理的像素的信號強度小于該最小信號強度值或大于該最大信號強度值時，該待處理的像素被判定為具有缺陷。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當該待處理的像素的信號強度小于該最小信號強度值時，該待處理的像素被判定為具有缺陷，以及，其中，將該平均強度值與該最大信號強度值之間的差值經(jīng)過歸一化以取得該漸層變數(shù)k，而以下述公式取得輸出值，作為該待處理的信號的強度的校正輸出值(1-k)*(該平均強度值)+k*(該最小信號強度值)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當該待處理的像素的信號強度大于該最大信號強度值時，該待處理的像素被判定為具有缺陷，以及，其中，將該平均強度值與該最大信號強度值之間的差值經(jīng)過歸一化以取得該漸層變數(shù)k，而以下述公式取得輸出值，作為該待處理的信號的強度的校正輸出值(1-k)*(該平均強度值)+k*(該最大信號強度值)。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中，該之前及之后的多個像素是在該待處理的像素之前的二連續(xù)像素以及之后的二連續(xù)像素。
6.一種動態(tài)缺陷校正裝置，用于校正像素的缺陷，包括輸入裝置，用以輸入待處理的像素信號及前后相鄰的多個連續(xù)像素信號；最大值決定裝置，根據(jù)該相鄰的多個連續(xù)像素信號強度以決定最大信號強度值；最小值決定裝置，根據(jù)該相鄰的多個連續(xù)像素信號強度以決定最小信號強度值；中值決定裝置，根據(jù)將該待處理的像素的最近的之前及之后的像素的信號強度，以取得平均強度值；判斷裝置，根據(jù)該待處理的像素的信號強度、該最大的信號強度值、該最小信號強度值，決定該待處理的像素的信號是否需要校正；差值計算裝置，根據(jù)該判斷裝置的輸出，計算該平均強度值與該最大信號強度值或該最小信號強度值之間的差值，以及，包含限值裝置，當該差值小于臨界值時，將該差值原狀輸出，當該差值大于該臨界值時，將該差值設定為等于預設值，該限值裝置的輸出經(jīng)過歸一化而作為參數(shù)值k輸出；漸層裝置，根據(jù)該判斷裝置的輸出、該平均強度值、該參數(shù)值k，以下述公式計算的值作為輸出信號輸出值＝(1-k)×該平均強度值+k×I，I是取決于該判斷裝置的輸出而為該大信號強度值或該最小信號強度值，其中，當該判斷裝置決定該待處理的像素的信號不需要校正時，該待處理的像素的信號會原狀輸出，當該判斷裝置決定該待處理的像素的信號需要校正時，以該漸層裝置的輸出信號當作該待處理的像素的信號輸出。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該臨界值為該待處理的像素的信號強度的1/20至1/5。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，當該待處理的像素的信號強度為0-255的數(shù)值時，該臨界值在4至18的范圍。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，進一步包含第一低通濾波器及第二低通濾波器，分別用以低通濾波該最大值決定裝置與該最小值決定裝置的輸出信號。
10.如權(quán)利要求6至9之一所述的裝置，其中，該前后相鄰的多個像素信號為該待處理的像素信號之前的連續(xù)二個像素信號及之后連續(xù)二個像素信號。
11.一種電子攝影裝置，使用如權(quán)利要求1至4之一所述的方法以對成像器的像素缺陷執(zhí)行校正處理。
12.一種電子攝影裝置，包含成像器，以及使用如權(quán)利要求5所述的方法以對該成像器的像素缺陷執(zhí)行校正處理。
13.一種電子攝影裝置，包含如權(quán)利要求6至8之一所述的裝置。
14.一種電子攝影裝置，包含如權(quán)利要求9所述的裝置。
全文摘要
一種一維缺陷校正方法及裝置，依據(jù)像素的一維陣列，判斷本區(qū)最大信號強度、本區(qū)最小信號強度以及鄰近區(qū)域的平均值，判斷像素是否為缺陷像素。假使像素是要被校正的，則判斷如何將值校正，而非如同已知的中值濾波器般，僅對鄰近區(qū)平均。
文檔編號H04N5/16GK1992792SQ20051004886
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月31日
發(fā)明者李明修, 武藤雅季 申請人:臺灣新力國際股份有限公司