專利名稱：動態(tài)檢測像素?cái)?shù)值的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種數(shù)字彩色影像感測裝置，且特別是有關(guān)一種動態(tài)判斷像素?cái)?shù)值的正確性并可即時(shí)加以修正的方法與裝置。
背景技術(shù)：
目前大部份的數(shù)字彩色攝影系統(tǒng)都是利用感測裝置(Sensor)，例如電荷耦合裝置(Charge-Coupled Device，CCD)或互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)感測裝置，來進(jìn)行影像取樣的工作。一般來說，感測裝置是利用光子會激發(fā)電子(與空穴)在不同能階間跳躍的原理，把感測到的入射光轉(zhuǎn)化成電氣信號。
為了檢測不同色彩的光線，必須為紅光、藍(lán)光與綠光分別準(zhǔn)備不同的取樣像素。以能有效地減少感測裝置的尺寸而最常被使用的彩色濾光片陣列(Bayer ColorFilter Array，CFA)為例，每一個(gè)取樣像素只負(fù)責(zé)一個(gè)顏色，例如全色是(即紅、綠、藍(lán)三色)的三分之一。而為了補(bǔ)足每一個(gè)取樣像素完整的色彩結(jié)構(gòu)，感測裝置必須進(jìn)行色彩補(bǔ)差運(yùn)算(Color Interpolation)，借由內(nèi)插得到每一個(gè)取樣像素所缺少的另外兩種色彩，以提高解析度。
在實(shí)際操作上，某些取樣像素，例如具有缺陷的像素，可能會取得錯(cuò)誤的像素?cái)?shù)值。若不對這些錯(cuò)誤的像素?cái)?shù)值進(jìn)行進(jìn)一步的修正處理，則會影響到影像的品質(zhì)。傳統(tǒng)最簡單的修正處理方式是先在感測裝置出廠前進(jìn)行測試，記錄其中每個(gè)缺陷像素的位置，并在后續(xù)的數(shù)值處理中對其所對應(yīng)的像素?cái)?shù)值加上額外的修正。
然而，對于例如因時(shí)間過久才產(chǎn)生的新缺陷的像素、或因灰塵遮蔽鏡頭而得到的錯(cuò)誤像素?cái)?shù)值、或因更換感測裝置所產(chǎn)生的與原本不同的缺陷像素的位置等等不是在感測元件出廠時(shí)就存在的因素，這種現(xiàn)有的修正處理方式便無法對其作出正確的修正。
美國專利申請案2004/0032516 A1公開了一種「結(jié)合去馬賽克以及壞像素修正的數(shù)字影像系統(tǒng)及方法」，利用動態(tài)檢測的方法來修正上述的錯(cuò)誤的像素?cái)?shù)值，并可結(jié)合色彩補(bǔ)差運(yùn)算的方法來一起處理所有的像素?cái)?shù)值。然而，此美國專利申請案所公開的現(xiàn)有技術(shù)，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需要龐大的運(yùn)算處理，如此不但需要高速的系統(tǒng)運(yùn)算能力來支援，而且更增加設(shè)計(jì)與制造時(shí)的成本負(fù)擔(dān)。此外，這種現(xiàn)有技術(shù)所得到的影像由于經(jīng)過太多的數(shù)值運(yùn)算，因此在視覺上容易看起來過于模糊而流于失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的是提出一種動態(tài)檢測像素?cái)?shù)值的方法，用以動態(tài)檢測并即時(shí)修正錯(cuò)誤的像素?cái)?shù)值，且避免繁復(fù)的數(shù)值運(yùn)算而造成失真的問題。
本發(fā)明的另一目的是提出一種動態(tài)檢測像素?cái)?shù)值的系統(tǒng)，其電路結(jié)構(gòu)簡單且不需龐大的運(yùn)算處理，并可結(jié)合原有的色彩補(bǔ)差運(yùn)算裝置，以降低設(shè)計(jì)與制造的成本。
根據(jù)本發(fā)明提供一種動態(tài)檢測像素?cái)?shù)值的方法與裝置。將像素?cái)?shù)值陣列儲存于寄存器中，此像素?cái)?shù)值陣列具有待檢測像素?cái)?shù)值。分別將多個(gè)參考像素?cái)?shù)值與待檢測像素?cái)?shù)值用減法器相減以得出多個(gè)差值。該參考像素?cái)?shù)值的取樣像素是圍繞待檢測像素?cái)?shù)值的取樣像素，且該參考像素?cái)?shù)值與待檢測像素?cái)?shù)值所代表的顏色相同。使用比較器比較該差值以及參考值，當(dāng)該差值的絕對值皆大于參考值時(shí)，便判定待檢測像素?cái)?shù)值為錯(cuò)誤的。
依照本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，動態(tài)檢測像素?cái)?shù)值的裝置還包含加法器以及除法器，當(dāng)待檢測像素?cái)?shù)值為錯(cuò)誤時(shí)，借由加法器以及除法器以該參考像素?cái)?shù)值的平均值取代該待檢測像素?cái)?shù)值，且當(dāng)該差值的絕對值其中之一不大于參考值時(shí)，保留該待檢測像素?cái)?shù)值。
依照本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，該參考像素?cái)?shù)值的取樣像素與待檢測像素?cái)?shù)值的取樣像素之間的距離皆相等，且該參考像素?cái)?shù)值的取樣像素包圍待檢測像素?cái)?shù)值的取樣像素。再者，該動態(tài)檢測像素?cái)?shù)值裝置是與色彩補(bǔ)差運(yùn)算裝置相結(jié)合。
本發(fā)明的動態(tài)檢測像素?cái)?shù)值的方法與裝置是以減法所得的差值與參考值比較來判定像素?cái)?shù)值是否錯(cuò)誤，其電路結(jié)構(gòu)簡單且不需大量的運(yùn)算處理，可大幅地降低成本的負(fù)擔(dān)。再者，本發(fā)明可結(jié)合于感測裝置的原有的色彩補(bǔ)差運(yùn)算裝置之中，不需要繁復(fù)的額外電路改進(jìn)，可有效地減少設(shè)計(jì)與制造的難度與成本。此外，利用本發(fā)明處理過后的影像相較于現(xiàn)有技術(shù)所得的影像，并沒有經(jīng)過太多的數(shù)值運(yùn)算，解決了現(xiàn)有影像失真的問題。


圖1A是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的方法流程圖；圖1B是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的裝置示意圖；以及圖2是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的像素?cái)?shù)值陣列的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1A是是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的方法流程圖，圖1B則是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的裝置示意圖。
首先，以感測裝置，例如電荷耦合裝置(CCD)、互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)感測裝置或彩色濾光片陣列取樣的感測裝置，將感測到的入射光借由負(fù)責(zé)不同色彩的取樣像素轉(zhuǎn)化成多個(gè)原始的像素?cái)?shù)值。當(dāng)然，若是單色光或只是要作黑白影像，可以只使用一種色彩的取樣像素或者不能分辨色彩的取樣像素。而后，依照各取樣像素在空間上的分布，將部分或全部的像素?cái)?shù)值儲存于一寄存器132中，形成一個(gè)像素?cái)?shù)值陣列(步驟102)。
當(dāng)要檢查此像素?cái)?shù)值陣列所包含的多個(gè)取樣像素中，是否有取樣像素為不良(或說故障)的取樣像素時(shí)，可以逐一檢測各個(gè)像素。例如自整個(gè)像素?cái)?shù)值陣列的左上方開始，依序逐排逐列的順序，逐漸檢測每一個(gè)像素。而在檢測某一個(gè)像素時(shí)，可以將整個(gè)像素?cái)?shù)值陣列視為一個(gè)待檢測像素?cái)?shù)值以及多個(gè)參考像素?cái)?shù)值。該參考像素?cái)?shù)值的取樣像素是圍繞待檢測像素?cái)?shù)值的取樣像素，且該參考像素?cái)?shù)值與待檢測像素?cái)?shù)值所代表的顏色相同。例如，若待檢測像素?cái)?shù)值所代表的顏色為紅色，則此時(shí)從該像素?cái)?shù)值陣列選出的該參考像素?cái)?shù)值所代表的顏色也必須皆為紅色。接著，分別將該參考像素?cái)?shù)值與待檢測像素?cái)?shù)值用減法器134相減，以得出分別對應(yīng)到每一個(gè)參考像素?cái)?shù)值的多個(gè)差值(步驟104)。
然后，使用比較器136比較該差值以及參考值(步驟106)。當(dāng)該差值的絕對值皆大于參考值時(shí)，判定此待檢測像素?cái)?shù)值為錯(cuò)誤的(步驟112)。此時(shí)，若要進(jìn)一步修復(fù)錯(cuò)誤的待檢測像素?cái)?shù)值，可以借由加法器142以及除法器144，以該參考像素?cái)?shù)值的平均值取代該待檢測像素?cái)?shù)值(步驟114)。另一方面，當(dāng)該差值的絕對值其中之一不大于參考值時(shí)，判定此待檢測像素?cái)?shù)值為正確的(步驟122)。此時(shí)，保留待檢測像素?cái)?shù)值，并繼續(xù)檢測下一個(gè)待檢測像素?cái)?shù)值(步驟124)。此時(shí)，便可以使用被檢測后判定為正常的像素?cái)?shù)值，甚至是使用被修復(fù)過的原本有錯(cuò)誤的檢測像素?cái)?shù)值，來處理隨后會被處理的其它待檢測像素?cái)?shù)值。并且，參考值是為一個(gè)可以調(diào)整的參數(shù)，可以視要求的畫面品質(zhì)或感測裝置的性能等等，予以調(diào)整，甚至可以在同一像素?cái)?shù)值陣列的不同部份使用不同的參考值。
圖2是是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的像素?cái)?shù)值陣列的示意圖，以下利用圖2說明此較佳實(shí)施例的檢測過程，以更進(jìn)一步詳細(xì)且清楚地解釋本發(fā)明的內(nèi)容。
如圖2所示，此像素?cái)?shù)值陣列200為5×5個(gè)像素?cái)?shù)值的陣列，且其像素?cái)?shù)值的排列方式在空間上是為拜爾色彩濾光陣列(Bayer Color FilterArray)。在像素?cái)?shù)值陣列200中，R是代表紅色的像素?cái)?shù)值，G是代表綠色的像素?cái)?shù)值，B是代表藍(lán)色的像素?cái)?shù)值。
首先，選取像素?cái)?shù)值陣列200中的R5作為待檢測像素?cái)?shù)值，并選擇最靠近且包圍R5的另外四個(gè)同色彩的R2、R4、R6以及R8來作為參考像素?cái)?shù)值。分別將參考像素?cái)?shù)值R2、R4、R6以及R8與待檢測像素?cái)?shù)值R5相減以得出多個(gè)差值，接著再比較該差值以及參考值。
如上所述，當(dāng)該差值的絕對值皆大于參考值時(shí)，判定此待檢測像素?cái)?shù)值為錯(cuò)誤的，如不等式(1)、(2)、(3)以及(4)所示|R2-R5|＞參考值 (1)|R4-R5|＞參考值 (2)|R6-R5|＞參考值 (3)|R8-R5|＞參考值 (4)也就是說，當(dāng)上述的不等式(1)、(2)、(3)以及(4)皆成立時(shí)，判定該待檢測像素?cái)?shù)值R5是錯(cuò)誤的。此時(shí)，以參考像素?cái)?shù)值R2、R4、R6以及R8的平均值R5′來取代原本的待檢測像素?cái)?shù)值R5。平均值R5′如等式(5)所示。
R5′=R2+R4+R6+R84--(5)]]>另一方面，當(dāng)該差值的絕對值其中之一不大于參考值時(shí)，判定此待檢測像素?cái)?shù)值為正確的。此時(shí)，保留待檢測像素?cái)?shù)值，并繼續(xù)檢測下一個(gè)待檢測像素?cái)?shù)值。
此較佳實(shí)施例是選用最靠近且包圍待檢測像素?cái)?shù)值R5的另外四個(gè)同色彩的R2、R4、R6以及R8來作為參考像素?cái)?shù)值。但是，本發(fā)明的其它實(shí)施例也可以是使用另外四個(gè)同色彩但距離R5較遠(yuǎn)的R1、R3、R7以及R9來作為參考像素?cái)?shù)值；或甚至是使用7×7個(gè)像素?cái)?shù)值的陣列中最外一圈的參考像素?cái)?shù)值。本發(fā)明的重點(diǎn)是在于應(yīng)用待檢測像素?cái)?shù)值R5周圍的同色彩的參考像素?cái)?shù)值，而不須限定被使用的參考像素?cái)?shù)值是那些。
進(jìn)一步地，若要得到更準(zhǔn)確的判定結(jié)果及/或更佳的平均值，在硬件運(yùn)算能力可以負(fù)荷的范圍里，可選用更多的同色彩像素?cái)?shù)值，例如綜合使用像素?cái)?shù)值R1、R2、R3、R4、R6、R7、R8以及R9，來一起作為判斷及/或計(jì)算平均值的用的參考像素?cái)?shù)值。
此外，由于此裝置在判斷以及計(jì)算平均值時(shí)皆是使用位于待檢測像素?cái)?shù)值附近的其他同色彩像素?cái)?shù)值來作為參考像素?cái)?shù)值，因此對于位于感測裝置邊緣的待檢測像素?cái)?shù)值，本發(fā)明的較佳實(shí)施例可以在感測裝置的邊緣預(yù)留數(shù)行與數(shù)列的偽(dummy)像素?cái)?shù)值不作其作運(yùn)算，來解決位于感測裝置邊緣的待檢測像素?cái)?shù)值，在邊緣側(cè)缺少足夠可供使用的參考像素?cái)?shù)值的問題。
綜上所述，本發(fā)明的動態(tài)檢測像素?cái)?shù)值裝置，其電路簡單且運(yùn)算容易，可輕易地與一般感測裝置原有的色彩補(bǔ)差運(yùn)算裝置共用同一套電路。特別是，由于本發(fā)明的運(yùn)作不必事先記錄不良像素的位置，因此即便更換感測裝置、感測裝置出現(xiàn)新的不良像素或是有灰塵附著在感測裝置上，本發(fā)明的應(yīng)用都不會受到影響。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本技術(shù)的人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的等效的改變或替換，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的本申請權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)檢測像素?cái)?shù)值的方法，至少包含接收一像素?cái)?shù)值陣列；自該像素?cái)?shù)值陣列選取一待檢測像素?cái)?shù)值；分別將多個(gè)參考像素?cái)?shù)值與該待檢測像素?cái)?shù)值相減以得出多個(gè)差值，其中該參考像素?cái)?shù)值的取樣像素是位于該待檢測像素?cái)?shù)值的周圍的取樣像素，且該參考像素?cái)?shù)值與該待檢測像素?cái)?shù)值所代表的顏色相同；以及當(dāng)該差值的絕對值皆大于一參考值時(shí)，判定該待檢測像素?cái)?shù)值為錯(cuò)誤的。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)該待檢測像素?cái)?shù)值為錯(cuò)誤的時(shí)，以該參考像素?cái)?shù)值的平均值取代該待檢測像素?cái)?shù)值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)該差值的絕對值其中之一不大于該參考值時(shí)，保留該待檢測像素?cái)?shù)值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于是讓該參考像素?cái)?shù)值的取樣像素與該待檢測像素?cái)?shù)值的取樣像素之間的距離皆相等。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該參考像素?cái)?shù)值的取樣像素是選自于圍繞該待檢測像素?cái)?shù)值的取樣像素的多個(gè)取樣像素，或位于該待檢測像素?cái)?shù)值的上方、下方、左方與右方的至少四個(gè)取樣像素，或位于該待檢測像素?cái)?shù)值的右上方、右下方、左上方與左下方的至少四個(gè)取樣像素。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該方法是使用色彩補(bǔ)差運(yùn)算裝置來執(zhí)行。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還可以在該像素?cái)?shù)值陣列的邊緣預(yù)留數(shù)行與數(shù)列的偽像素?cái)?shù)值不作待檢測像素?cái)?shù)值的處理。
8.一種動態(tài)檢測像素?cái)?shù)值的裝置，至少包含一寄存器，儲存一像素?cái)?shù)值陣列，其中該像素?cái)?shù)值陣列具有一待檢測像素?cái)?shù)值；一減法器，分別將多個(gè)參考像素?cái)?shù)值與該待檢測像素?cái)?shù)值相減以得出多個(gè)差值，其中該參考像素?cái)?shù)值的取樣像素是位于該待檢測像素?cái)?shù)值的取樣像素周圍的多個(gè)取樣像素，且該參考像素?cái)?shù)值與該待檢測像素?cái)?shù)值所代表的顏色相同；以及一比較器，比較該差值以及一參考值，當(dāng)該差值的絕對值皆大于該參考值時(shí)，判定該待檢測像素?cái)?shù)值為錯(cuò)誤的。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于該裝置還包含一加法器以及一除法器，當(dāng)該待檢測像素?cái)?shù)值為錯(cuò)誤的時(shí)，借由該加法器以及該除法器以該參考像素?cái)?shù)值的平均值取代該待檢測像素?cái)?shù)值。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于當(dāng)該差值的絕對值其中之一不大于該參考值時(shí)，該比較器保留該待檢測像素?cái)?shù)值。
11.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于該參考像素?cái)?shù)值的取樣像素與該待檢測像素?cái)?shù)值的取樣像素之間的距離皆相等。
12.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于該參考像素?cái)?shù)值的取樣像素是選自于圍繞該待檢測像素?cái)?shù)值的取樣像素的多個(gè)取樣像素，或位于該待檢測像素?cái)?shù)值的上方、下方、左方與右方的至少四個(gè)取樣像素，或位于該待檢測像素?cái)?shù)值的右上方、右下方、左上方與左下方的至少四個(gè)取樣像素。
13.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于該裝置是合并一色彩補(bǔ)差運(yùn)算裝置。
全文摘要
動態(tài)檢測像素?cái)?shù)值的方法與裝置接收一像素?cái)?shù)值陣列，此像素?cái)?shù)值陣列具有待檢測像素?cái)?shù)值。分別將多個(gè)參考像素?cái)?shù)值與待檢測像素?cái)?shù)值相減以得出多個(gè)差值。該參考像素?cái)?shù)值的取樣像素是位于待檢測像素?cái)?shù)值附近的取樣像素，且該參考像素?cái)?shù)值與待檢測像素?cái)?shù)值所代表的顏色相同。比較該差值以及參考值，當(dāng)該差值的絕對值皆大于參考值時(shí)，判定待檢測像素?cái)?shù)值為錯(cuò)誤的。
文檔編號H04N9/04GK1589033SQ200410079118
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者吳東陽, 簡啟明, 劉吉橋 申請人:威盛電子股份有限公司