專利名稱：估計暗噪聲比例因子來從圖像中減去暗噪聲的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于利用估計的暗噪聲比例因子從圖像中減去暗噪聲的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
電子圖像傳感器主要是兩種類型的CCD(電荷耦合器件)和CMOS-APS(互補金屬氧化物半導體-有源象素傳感器)。這兩種類型的傳感器通常都包括排列成某種樣式的響應(yīng)于光生成電荷的光檢測器陣列。每個光檢測器與圖像的一個象素相對應(yīng)并且測量象素的光強度，這些光具有與一個或多個感覺到的顏色相對應(yīng)的某個波長或某個范圍內(nèi)的波長。
但是，盡管制造工藝取得了進步，CCD和CMOS圖像傳感器卻都常常包含在圖像中產(chǎn)生不合需要的噪聲的缺陷。例如，圖像中的一個重要噪聲源被稱為“暗電流噪聲”。暗電流噪聲是一種固定樣式噪聲，它是由光檢測器中的制造缺陷造成的。這些缺陷致使光檢測器即使在沒有光的情況下也積累電荷。通常，圖像傳感器中的暗電流產(chǎn)生覆蓋受照圖像的不合需要的“暗”圖像。
由于生成具有固定元素和較小的隨機元素的噪聲樣式的特定圖像傳感器上的暗電流噪聲的空間樣式通常是恒定的(基于光檢測器缺陷的樣式)，因此，傳統(tǒng)上，圖像傳感器采用暗電流噪聲減去機制來去除圖像中的暗電流作用。例如，在利用快門的照相機中，快門關(guān)閉情況下的暗圖像(暗幀)可以與快門打開情況下的受照圖像(圖像幀)一起被獲得。從圖像幀中減去暗幀，以產(chǎn)生沒有大部分的暗噪聲成分的圖像幀。
暗電流減去過程的另一個示例在Baer的名稱為“Efficient Dark CurrentSubtraction in an Image Sensor”的美國專利6,714,241(以下稱為Baer專利)中描述。在Baer專利中，暗噪聲圖像被存儲在圖像傳感器上，并且被從捕捉到的每個新圖像中減去。但是，特定圖像中的暗噪聲的電平是圖像傳感器溫度和特定圖像的曝光時間二者的函數(shù)。因此，為了有效去除特定圖像中的暗噪聲，必須針對溫度和曝光時間對存儲的暗噪聲圖像進行縮放。Baer專利用圖像傳感器上的幾行“黑象素”來完成暗噪聲縮放。每個黑象素被金屬層所覆蓋，以使得黑象素的傳感值只代表暗噪聲。通過將黑象素的傳感器值的均值或限幅后均值與存儲的暗噪聲圖像的均值相比較，可估計特定圖像的適當比例因子。
Baer專利中描述的暗電流減去過程不僅提供了無快門的照相機中的暗噪聲圖像校正，還增強了有快門的照相機的幀速率。但是，Baer暗電流減去過程要求若干行的象素被預(yù)留為“黑象素”，這在許多應(yīng)用中可能都是不合需要的。因此，如果沒有快門的照相機不使用具有黑象素的圖像傳感器，則目前沒有可用于去除圖像中的暗電流的作用的暗電流減去過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供了一種用于從圖像中減除暗噪聲而無需使用“黑象素”的圖像處理系統(tǒng)。該圖像處理系統(tǒng)包括圖像傳感器、存儲器和處理器。圖像傳感器捕捉當前圖像并產(chǎn)生代表當前圖像的當前圖像數(shù)據(jù)。當前圖像數(shù)據(jù)包括當前暗噪聲信號和圖像信號兩者。存儲器存儲代表由圖像傳感器產(chǎn)生的參考暗噪聲信號的參考圖像數(shù)據(jù)。處理器根據(jù)當前圖像數(shù)據(jù)和參考圖像數(shù)據(jù)估計暗噪聲比例因子，按暗噪聲比例因子縮放參考暗噪聲信號以產(chǎn)生縮放后的暗噪聲信號，并且從當前圖像數(shù)據(jù)中減去縮放后的暗噪聲信號以產(chǎn)生圖像信號。
在一個實施例中，處理器使用線性回歸算法來計算暗噪聲比例因子。線性回歸算法確定代表當前圖像數(shù)據(jù)和參考圖像數(shù)據(jù)之間的線性關(guān)系的回歸系數(shù)。暗噪聲比例因子是根據(jù)回歸系數(shù)計算出的。例如，回歸系數(shù)可標識代表當前圖像數(shù)據(jù)和參考圖像數(shù)據(jù)之間的線性關(guān)系的斜率值和截距值。
在另一個實施例中，一種圖像傳感器包括排列成行和列的象素陣列。處理器利用參考圖像數(shù)據(jù)和當前圖像數(shù)據(jù)各自的由陣列中相應(yīng)的被選中的象素生成的被選中的原始傳感器值來估計暗噪聲比例因子。在本發(fā)明的一個方面中，被選中的象素包括象素中與當前圖像的暗區(qū)域相對應(yīng)的部分。在本發(fā)明的另一個方面中，被選中的象素是隨機選擇的。在本發(fā)明的另一個方面中，被選中的象素被選擇以均勻采樣參考暗噪聲信號的噪聲電平象素值。在本發(fā)明的另一個方面中，被選中的象素包括象素中產(chǎn)生參考暗噪聲信號中與參考暗噪聲信號中的均勻噪聲電平分布最接近的噪聲電平分布的至少一行象素。


現(xiàn)將參考附圖描述所公開的發(fā)明，附圖示出本發(fā)明的重要示例性實施例，這里通過引用將附圖包含在其說明中，附圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例用于從圖像中減去暗噪聲的圖像處理系統(tǒng)的框圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例用于利用估計的暗噪聲比例因子從圖像中減去暗噪聲的典型邏輯的邏輯流程圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例用于從圖像中減去暗噪聲的圖像傳感器；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例用于利用估計的暗噪聲比例因子從圖像中減去暗噪聲的典型過程的流程圖；圖5A和5B是示出一個具有特定暗噪聲電平的示例的估計的暗噪聲比例因子的均值和標準差的圖，所述均值和標準差是被采樣的象素的數(shù)目的函數(shù)；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例用于利用從圖像的暗區(qū)域估計的暗噪聲比例因子從圖像中減去暗噪聲的典型過程的流程圖。
具體實施例方式
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例用于從圖像中減去暗噪聲的圖像處理系統(tǒng)10的框圖。圖像處理系統(tǒng)10可以被結(jié)合為任何數(shù)字成像設(shè)備的一部分，所述數(shù)字成像設(shè)備例如是照相機、攝像機、醫(yī)學成像設(shè)備等。圖像處理系統(tǒng)10還可以至少部分地被結(jié)合在計算機系統(tǒng)上，所述計算機系統(tǒng)例如是個人計算機、web服務(wù)器或其他類型的計算設(shè)備。
圖像處理系統(tǒng)10包括圖像傳感器20、能夠執(zhí)行暗噪聲減去算法65的處理器60以及用于存儲暗噪聲參考圖像數(shù)據(jù)80的存儲器70。圖像傳感器20是CMOS傳感器芯片或CCD傳感器芯片的一部分，并且包括排列成行和列的光檢測器40的二維陣列。每個光檢測器40生成與圖像的一個象素相對應(yīng)的傳感器值。圖像傳感器20向處理器60提供包含原始傳感器(象素)值的原始圖像數(shù)據(jù)50。
處理器60訪問存儲器70以取得參考圖像數(shù)據(jù)80，并且在執(zhí)行暗噪聲減去算法65的同時使用參考圖像數(shù)據(jù)80，以去除原始圖像數(shù)據(jù)50中暗電流的作用。處理器60可以是微處理器、微控制器、可編程邏輯器件或任何其他處理設(shè)備。在一個實施例中，處理器60被構(gòu)建到結(jié)合了圖像傳感器20的傳感器芯片中。在另一個實施例中，處理器60是可以經(jīng)由有線或無線接口連接到圖像傳感器20的計算系統(tǒng)的一部分。存儲器70可以是任何類型的存儲器設(shè)備，例如閃速ROM、EEPROM、ROM、RAM或任何其他類型的存儲設(shè)備。在另一個實施例中，存儲器70還存儲可由處理器60執(zhí)行的暗噪聲減去算法65。
暗噪聲減去算法65利用任何適當?shù)慕y(tǒng)計過程根據(jù)原始圖像數(shù)據(jù)50和存儲的參考圖像數(shù)據(jù)80估計當前圖像的暗噪聲比例因子。原始圖像數(shù)據(jù)50包括代表圖像的圖像信號和代表暗噪聲成分的暗噪聲信號。存儲的參考圖像數(shù)據(jù)80包括參考暗噪聲信號，該參考暗噪聲信號代表在沒有照明的情況下由圖像傳感器20捕捉到的參考圖像?？稍谏僧斍皥D像的原始圖像數(shù)據(jù)50之前的任何時刻存儲參考圖像數(shù)據(jù)80。例如，可以在圖像傳感器20的制造或圖像傳感器20的制造之后的任何時刻生成和存儲參考圖像數(shù)據(jù)80。
暗噪聲減去算法65按照估計的比例因子縮放參考圖像數(shù)據(jù)80，以產(chǎn)生縮放后的參考圖像數(shù)據(jù)。暗噪聲減去算法還從原始圖像數(shù)據(jù)50中減去縮放后的參考圖像數(shù)據(jù)，以減除原始圖像數(shù)據(jù)50中的暗噪聲信號，從而產(chǎn)生所需要的沒有大部分暗噪聲成分的圖像信號90。
現(xiàn)參考圖2，其中示出了用于實現(xiàn)暗噪聲減去算法65的典型邏輯。暗噪聲減去算法65包括暗噪聲比例因子估計邏輯200和暗噪聲去除邏輯210。這里所使用的“邏輯”一詞包括任何用于執(zhí)行邏輯功能的硬件、軟件和/或固件。
暗噪聲比例因子估計邏輯200以圖像傳感器20提供的原始圖像數(shù)據(jù)50和參考圖像數(shù)據(jù)80作為輸入，根據(jù)原始圖像數(shù)據(jù)50和參考圖像數(shù)據(jù)80估計當前圖像的比例因子220，并且輸出當前圖像的比例因子220。暗噪聲比例因子估計邏輯200用任何適當?shù)慕y(tǒng)計過程來估計比例因子220。
例如，在一個實施例中，暗噪聲比例因子估計邏輯200向原始圖像數(shù)據(jù)50和參考圖像數(shù)據(jù)80應(yīng)用線性回歸過程來確定原始圖像數(shù)據(jù)50和參考圖像數(shù)據(jù)80之間的線性關(guān)系。線性回歸過程確定使原始圖像數(shù)據(jù)50與參考圖像數(shù)據(jù)80發(fā)生關(guān)系的最佳擬合線性函數(shù)的線性回歸系數(shù)。更具體而言，線性回歸系數(shù)代表原始圖像數(shù)據(jù)50和參考圖像數(shù)據(jù)80之間的斜率和截距。暗噪聲比例因子估計邏輯200利用線性預(yù)測根據(jù)斜率計算估計的比例因子220。
例如，如果xj代表象素位置j處的存儲的參考圖像數(shù)據(jù)80，yj代表捕捉的圖像在象素位置j處的傳感器值，在沒有暗噪聲存在的情況下象素位置j處的信號電平為sj，則期望傳感器值E[yj]可表示為E[yj]＝sj+E[nj]+k*E[xj]，(等式1)其中k是特定的捕捉的圖像的暗噪聲比例因子，nj代表除暗噪聲外的其他噪聲成分(例如讀噪聲和短路噪聲)，E[x]代表隨機變量x的期望值。由于暗噪聲是獨立于被捕捉的特定圖像和其他噪聲貢獻者的，因此圖像信號項sj和非暗噪聲項nj是獨立于暗噪聲項k*xj的。因此，利用存儲的參考圖像噪聲值E[xj]作為預(yù)測值，圖像信號值yj作為所有被采樣的j的數(shù)據(jù)，則可通過線性回歸方法來估計暗噪聲比例因子k。
利用以上等式(1)，暗噪聲比例因子k可由下式計算T＝(XtX)-1XtY， (等式2)其中Y是具有所有被采樣的象素位置處的傳感器值yj的向量，X是一個兩列矩陣，其中第一列中是相應(yīng)的被采樣的象素位置(對應(yīng)于傳感器值yj象素位置)處的存儲的參考暗噪聲值xj，第二列中是1。具有1的那一列被用于允許回歸解答中的偏移項，這是因為信號項sj具有正的期望值。估計的比例因子k是解答T中的第一元素(即斜率系數(shù))。
暗噪聲比例因子估計邏輯200向暗噪聲去除邏輯210提供估計的比例因子220，以用于去除原始圖像數(shù)據(jù)50中的暗噪聲。因此，暗噪聲去除邏輯210以原始圖像數(shù)據(jù)50、估計的比例因子220和參考圖像數(shù)據(jù)80作為輸入。暗噪聲去除邏輯210通過將比例因子220乘以參考圖像數(shù)據(jù)80中的每個參數(shù)暗噪聲值來縮放參考圖像數(shù)據(jù)80。以逐象素的方式從原始圖像數(shù)據(jù)50中減去產(chǎn)生的縮放后的參考圖像數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生圖像信號90。
例如，如果參考圖像數(shù)據(jù)由傳感器值xj表示，原始圖像數(shù)據(jù)由傳感器值yj表示，其中j是圖像傳感器中的特定象素位置(光檢測器)，則縮放后的參考圖像數(shù)據(jù)(SDj)可以表示為SDj＝k*xj， (等式3)因此，圖像信號(Ij)計算為Ij＝y(tǒng)j-(k*xj)， (等式3)在一個實施例中，暗噪聲減去算法65的暗噪聲比例因子估計邏輯200和暗噪聲去除邏輯210是實現(xiàn)在相對于包括圖像傳感器的數(shù)字成像設(shè)備(例如照相機)遠程的計算系統(tǒng)上的。例如，暗噪聲減去算法65可被結(jié)合在個人計算機或計算設(shè)備(例如照片沖印站或照片打印機)。又例如，暗噪聲減去算法65可被結(jié)合在web服務(wù)器上，并且原始圖像數(shù)據(jù)50可被上載到web服務(wù)器以便進行暗噪聲去除。在另一個實施例中，暗噪聲比例因子估計邏輯200和暗噪聲去除邏輯210是實現(xiàn)在與成像設(shè)備中的傳感器芯片相分離的芯片上的。在另一個實施例中，暗噪聲比例因子估計邏輯200和暗噪聲去除邏輯210是實現(xiàn)在結(jié)合了圖像傳感器的傳感器芯片上的。
參考圖3，其中示出了結(jié)合了暗噪聲減去算法的典型傳感器芯片300。傳感器芯片300包括圖像傳感器20，該圖像傳感器具有光檢測器陣列，用于捕捉投射到其上的圖像并且用于生成代表該圖像的模擬信號。行解碼器310和列解碼器320選擇光檢測器陣列的行和列，以便讀取代表象素值的模擬信號以及重置光檢測器。模擬信號被模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)330轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字圖像信號。例如，ADC 330可以是六位、八位或十位ADC 330。
包含原始圖像數(shù)據(jù)(即原始傳感器(象素)值)的數(shù)字圖像信號被輸入到處理器60，該處理器訪問存儲器70以取得參考暗噪聲信號。存儲器70可被包括在傳感器芯片300或單獨的芯片上。處理器60使用存儲的參考暗噪聲信號，以減除數(shù)字圖像信號中的暗噪聲。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例用于利用估計的暗噪聲比例因子從圖像中減去暗噪聲的典型過程400的流程圖。最初，在塊410處，參考暗噪聲圖像被圖像傳感器捕捉，并且代表參考暗噪聲的傳感器值被存儲。參考暗噪聲圖像是在沒有光照射圖像傳感器的情況下被捕捉的，因此，代表參考暗噪聲圖像的傳感器值主要包括暗噪聲，雖然它也可能包括其他隨機噪聲源?？赏ㄟ^對在黑暗情況下捕捉的參考圖像的幾個幀取平均來降低暗噪聲中的隨機元素以及參考圖像的其他噪聲。在塊420處，當前圖像被圖像傳感器獲取。當前圖像既包括代表所需圖像的圖像信號，又包括噪聲成分。
在塊430處，根據(jù)當前圖像和存儲的參考暗噪聲圖像估計暗噪聲比例因子，在塊440處，按估計的比例因子縮放參考暗噪聲圖像以確定代表當前圖像中的當前暗噪聲的縮放后的參考暗噪聲圖像。由于當前圖像中的暗噪聲電平是圖像捕捉時的圖像傳感器溫度和當前圖像的曝光時間的函數(shù)，因此代表當前圖像的傳感器值可用于確定將存儲的參考暗噪聲圖像縮放到針對當前圖像的溫度和曝光時間的適當級別的比例因子。一旦斷定了當前圖像中的暗噪聲，在塊450處，就從當前圖像中減去暗噪聲，以產(chǎn)生沒有暗噪聲的固定元素的圖像。
雖然當前圖像和參考圖像中的每個象素位置的傳感器值可用于估計比例因子，但是在最小限度地增大估計誤差的情況下，也可用被采樣的象素位置處的傳感器值的子集來估計比例因子。降低用于估計比例因子的象素數(shù)目降低了圖像傳感器和/或計算設(shè)備的計算負擔。例如，可以用來自每幅圖像(當前和參考)的少至一百個相應(yīng)象素來估計比例因子?？呻S機選擇或基于象素值選擇被采樣的象素。
圖5A和5B是示出一個示例的估計的暗噪聲比例因子的均值和標準差的圖，所述均值和標準差是被采樣的象素的數(shù)目的函數(shù)。正如可從圖5A中看到的，利用整幅圖像(當前和參考圖像兩者中的所有傳感器值)估計的比例因子是0.85。當隨機選擇圖像象素以估計比例因子時，隨著用于估計的圖像象素的數(shù)目向著三百象素增大，比例因子的估計值逼近0.85級別，并且估計的比例因子的標準差減小。但是，當選擇圖像象素以均勻采樣參考暗噪聲圖像的噪聲電平象素值時，比例因子估計值逼近一百象素左右的正確級別。
暗噪聲分布往往集中在較小的噪聲電平上，其中只有少數(shù)幾個象素具有大的噪聲值。因此，對參考暗噪聲圖像的象素位置的隨機采樣主要將會產(chǎn)生低象素值。當用線性回歸方法來估計斜率時，這種隨機采樣的分布是不合需要的。因此，通過均勻采樣象素位置，即在參考暗噪聲圖像中的每個噪聲電平上有相等數(shù)目的象素，比例因子估計穩(wěn)定的速度大大快于隨機采樣。
在典型實施例中，為了使用于識別比例因子估計過程中要使用的被均勻采樣的象素所需的存儲空間最小化，可搜索參考暗噪聲圖像的每一行中的象素值，以確定產(chǎn)生與參考暗噪聲信號中的均勻噪聲電平分布最接近的噪聲電平分布的至少一行象素。從而，不是存儲每個均勻采樣象素的象素位置，而是只需要存儲識別比例因子估計過程中要使用的行的(一個或多個)行號。
在另一個實施例中，可基于當前圖像中的象素值選擇用于估計比例因子的被采樣的象素。圖像中較暗的區(qū)域產(chǎn)生具有較低信號電平的傳感器值，從而按比例地產(chǎn)生較高的暗噪聲電平(即較低的信噪比)。從而，通過利用圖像的暗區(qū)域中的傳感器值，可以更精確地確定當前圖像中的暗噪聲和存儲的暗噪聲之間的線性關(guān)系。例如，可通過對當前圖像進行初始去噪(例如中值濾波)，然后選擇具有低于預(yù)設(shè)的閾值(例如數(shù)字值255中的10)的象素值(去噪之后)的象素位置，從而來選擇被采樣的象素位置。又例如，象素位置可被劃分成區(qū)域(或行)，當前圖像中的被選中的象素包括這樣的區(qū)域(或行)這種區(qū)域(或行)具有最大數(shù)目的象素值低于預(yù)設(shè)閾值或平均象素值低于平均預(yù)設(shè)閾值的象素位置。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例用于利用從圖像的暗區(qū)域估計的暗噪聲比例因子從圖像中減去暗噪聲的典型過程600的流程圖。最初，在塊610處，參考暗噪聲圖像被圖像傳感器捕捉，并且代表參考暗噪聲的傳感器值被存儲。在塊620處，當前圖像被圖像傳感器獲取。當前圖像既包括代表所需圖像的圖像信號，又包括噪聲成分。在塊630處，確定與當前圖像的暗區(qū)域相對應(yīng)的象素位置中的被采樣的象素值(例如主要具有低象素值的區(qū)域或行)，并且在塊640處，識別出參考暗噪聲圖像的相應(yīng)象素位置中的被采樣的象素值。
在塊650處，根據(jù)當前和參考圖像的被采樣的象素值估計暗噪聲比例因子，在塊660處，按估計的比例因子縮放參考暗噪聲圖像以確定代表當前圖像中的當前暗噪聲的縮放后的參考暗噪聲圖像。然后，在塊670處，從當前圖像中減去暗噪聲以產(chǎn)生沒有暗噪聲的固定元素的圖像。
正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會意識到的，可以對多種應(yīng)用修改和改變本申請中描述的創(chuàng)新的概念。因此，專利主題的范圍不應(yīng)當由所論述的特定典型教導所限制，而是由所附權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理系統(tǒng)，包括圖像傳感器，其可操作以用于捕捉當前圖像并產(chǎn)生代表所述當前圖像的當前圖像數(shù)據(jù)，所述當前圖像數(shù)據(jù)包括當前暗噪聲信號和圖像信號；存儲器，用于存儲代表由所述圖像傳感器產(chǎn)生的參考暗噪聲信號的參考圖像數(shù)據(jù)；以及處理器，其可操作以用于根據(jù)所述當前圖像數(shù)據(jù)和所述參考圖像數(shù)據(jù)估計暗噪聲比例因子，按所述暗噪聲比例因子縮放所述參考暗噪聲信號以產(chǎn)生縮放后的暗噪聲信號，并且從所述當前圖像數(shù)據(jù)中減去所述縮放后的暗噪聲信號以產(chǎn)生所述圖像信號。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還可操作以確定代表所述當前圖像數(shù)據(jù)和所述參考圖像數(shù)據(jù)之間的線性關(guān)系的回歸系數(shù)，并且利用所述回歸系數(shù)計算所述暗噪聲比例因子。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述回歸系數(shù)包括代表所述當前圖像數(shù)據(jù)和所述參考圖像數(shù)據(jù)之間的線性關(guān)系的斜率值。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述圖像傳感器包括排列成行和列的象素陣列。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述參考圖像數(shù)據(jù)和所述當前圖像數(shù)據(jù)每個都包括各自的被選中的原始傳感器值，這些被選中的原始傳感器值是由所述陣列中的所述象素中的相應(yīng)的被選中的象素生成的，其中所述處理器利用所述當前圖像數(shù)據(jù)和所述參考圖像數(shù)據(jù)的所述被選中的原始傳感器值來估計所述暗噪聲比例因子。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中產(chǎn)生所述參考圖像數(shù)據(jù)和所述當前圖像數(shù)據(jù)的所述被選中的原始傳感器值的所述被選中的象素包括所述象素中與所述當前圖像的暗區(qū)域相對應(yīng)的部分。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中產(chǎn)生所述參考圖像數(shù)據(jù)和所述當前圖像數(shù)據(jù)的所述被選中的原始傳感器值的所述被選中的象素是隨機選擇的。
8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中產(chǎn)生所述參考圖像數(shù)據(jù)和所述當前圖像數(shù)據(jù)的所述被選中的原始傳感器值的所述被選中的象素被選擇以均勻采樣所述參考暗噪聲信號的噪聲電平象素值。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述被選中的象素包括所述象素中產(chǎn)生所述參考暗噪聲信號中與所述參考暗噪聲信號中的均勻噪聲電平分布最接近的噪聲電平分布的至少一行象素。
10.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述被選中的象素包括所述陣列內(nèi)的所述象素中的至少一百個象素。
11.一種圖像傳感器，包括排列成行和列的象素陣列，所述象素可操作以用于捕捉當前圖像并產(chǎn)生代表所述當前圖像的當前圖像數(shù)據(jù)，所述當前圖像數(shù)據(jù)包括當前暗噪聲信號和圖像信號；以及處理器，其可操作以接收由所述象素之中的一些象素產(chǎn)生的代表參考暗噪聲信號的參考圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)所述當前圖像數(shù)據(jù)和所述參考圖像數(shù)據(jù)估計暗噪聲比例因子，按所述暗噪聲比例因子縮放所述參考暗噪聲信號以產(chǎn)生縮放后的暗噪聲信號，并且從所述當前圖像數(shù)據(jù)中減去所述縮放后的暗噪聲信號以產(chǎn)生所述圖像信號。
12.如權(quán)利要求11所述的傳感器，其中所述參考圖像數(shù)據(jù)和所述當前圖像數(shù)據(jù)每個都包括各自的被選中的原始傳感器值，這些被選中的原始傳感器值是由所述陣列中的所述象素中的相應(yīng)的被選中的象素生成的，其中所述處理器利用所述當前圖像數(shù)據(jù)和所述參考圖像數(shù)據(jù)的所述被選中的原始傳感器值來估計所述暗噪聲比例因子。
13.如權(quán)利要求12所述的傳感器，其中產(chǎn)生所述參考圖像數(shù)據(jù)和所述當前圖像數(shù)據(jù)的所述被選中的原始傳感器值的所述被選中的象素包括所述象素中與所述當前圖像的暗區(qū)域相對應(yīng)的部分。
14.如權(quán)利要求12所述的傳感器，其中產(chǎn)生所述參考圖像數(shù)據(jù)和所述當前圖像數(shù)據(jù)的所述被選中的原始傳感器值的所述被選中的象素是隨機選擇的。
15.如權(quán)利要求12所述的傳感器，其中產(chǎn)生所述參考圖像數(shù)據(jù)和所述當前圖像數(shù)據(jù)的所述被選中的原始傳感器值的所述被選中的象素被選擇以均勻采樣所述參考暗噪聲信號的噪聲電平象素值。
16.如權(quán)利要求15所述的傳感器，其中所述被選中的象素包括所述象素中產(chǎn)生所述參考暗噪聲信號中與所述參考暗噪聲信號中的均勻噪聲電平分布最接近的噪聲電平分布的至少一行象素。
17.如權(quán)利要求12所述的傳感器，還包括用于至少存儲所述參考圖像數(shù)據(jù)的所述被選中的原始傳感器值的存儲器。
18.一種用于從圖像中減去暗噪聲的方法，包括提供代表參考暗噪聲信號的參考圖像數(shù)據(jù)；獲取包括當前暗噪聲信號和圖像信號的當前圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)所述當前圖像數(shù)據(jù)和所述參考圖像數(shù)據(jù)估計暗噪聲比例因子；按所述暗噪聲比例因子縮放所述參考暗噪聲信號以產(chǎn)生縮放后的暗噪聲信號；以及從所述當前圖像數(shù)據(jù)中減去所述縮放后的暗噪聲信號以產(chǎn)生所述圖像信號。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述估計所述暗噪聲比例因子的步驟包括確定代表所述當前圖像數(shù)據(jù)和所述參考圖像數(shù)據(jù)之間的線性關(guān)系的回歸系數(shù)；以及利用所述回歸系數(shù)計算所述暗噪聲比例因子。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述估計所述暗噪聲比例因子的步驟包括利用所述當前圖像數(shù)據(jù)的原始傳感器值中的被選中的原始傳感器值和所述參考圖像數(shù)據(jù)的原始傳感器值中的相應(yīng)的被選中的原始傳感器值估計所述暗噪聲比例因子。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括選擇與由所述當前圖像數(shù)據(jù)代表的當前圖像的暗區(qū)域相對應(yīng)的所述被選中的原始傳感器值。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括隨機選擇所述被選中的原始傳感器值。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括選擇所述被選中的原始傳感器值以均勻采樣所述參考暗噪聲信號的噪聲電平。
全文摘要
一種圖像處理系統(tǒng)基于暗噪聲比例因子從圖像中減除暗噪聲。該圖像處理系統(tǒng)包括用于捕捉當前圖像并產(chǎn)生代表當前圖像的當前圖像數(shù)據(jù)的圖像傳感器。當前圖像數(shù)據(jù)包括暗噪聲信號和圖像信號兩者。根據(jù)當前圖像數(shù)據(jù)和代表參考暗噪聲信號的參考圖像數(shù)據(jù)估計當前圖像的暗噪聲比例因子。按暗噪聲比例因子縮放參考暗噪聲信號以產(chǎn)生縮放后的暗噪聲信號，該縮放后的暗噪聲信號被從當前圖像數(shù)據(jù)中減去以產(chǎn)生圖像信號。
文檔編號H04N5/361GK1867042SQ20061005774
公開日2006年11月22日 申請日期2006年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月16日
發(fā)明者張雪梅, 理查德·L·拜爾, 迪特里克·W·烏克 申請人:安捷倫科技有限公司