專利名稱：除去數(shù)字圖像處理設(shè)備中熱噪點(diǎn)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于操作數(shù)字圖像處理設(shè)備的方法和設(shè)備，更具體地，涉及用于除去數(shù)字圖像處理設(shè)備中熱噪點(diǎn)的方法和設(shè)備，其中總的拍攝時(shí)間通過(guò)在拍攝圖像時(shí)略過(guò)暗幀(dark frame)拍攝而減少，且固定圖案噪聲通過(guò)中間組合(median combining)在物理移動(dòng)成像裝置時(shí)拍攝的幀而有效地除去。
背景技術(shù)：
數(shù)字圖像處理設(shè)備中用來(lái)取代膠片的電荷耦合裝置(CCD)是光電轉(zhuǎn)換裝置，其將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。CCD是傳感器，其中微小光敏二極管被平面地安置在硅芯片的頂部。許多單元(光接收裝置或像素)以格式圖案安置在硅芯片的頂部。
CCD易受熱影響。作為結(jié)果，當(dāng)CCD工作時(shí)產(chǎn)生熱噪聲，其阻止任意單元產(chǎn)生其自然色。受該熱噪聲影響的CCD叫做熱噪點(diǎn)。熱噪點(diǎn)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生于固定位置的幾率高。這就是為什么熱噪點(diǎn)也稱作固定圖案噪聲(fixed pattern noise)。當(dāng)快門打開(kāi)長(zhǎng)時(shí)間段時(shí)固定圖案噪聲頻繁產(chǎn)生，且其影響圖像平滑復(fù)制。
圖1是說(shuō)明傳統(tǒng)除去固定圖案噪聲方法的流程圖。
參考圖1，首先按照設(shè)置的靈敏度(ISO)和曝光時(shí)間拍攝圖像幀(幀1)(100)。
包括固定圖案噪聲的圖像幀(幀1)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(未示出)中(102)。
然后，用和拍攝的圖像幀(幀1)相同的ISO和曝光時(shí)間拍攝暗幀(幀2)(104)。
暗幀(幀2)是在通過(guò)手動(dòng)控制快門使快門關(guān)閉以物理阻擋所有入射到CCD上的光時(shí)拍攝的圖像。暗幀(幀2)不受光影響但包括自然產(chǎn)生的電噪聲。這里固定圖案噪聲無(wú)論快門是打開(kāi)還是閉合都出現(xiàn)。
當(dāng)拍攝圖像幀(幀1)和當(dāng)拍攝暗幀(幀2)時(shí)使用相同的曝光時(shí)間以便精確復(fù)制存在于圖像幀(幀1)中也存在于暗幀(幀2)的固定圖案噪聲。因此，最理想的情形是當(dāng)相同的n個(gè)熱噪點(diǎn)產(chǎn)生固定圖案噪聲于圖像幀(幀1)和暗幀(幀2)上。
拍攝的暗幀(幀2)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(106)。
執(zhí)行幀減去(frame subtraction)以除去固定的圖案噪聲。也就是，暗幀(幀2)被從圖像幀(幀1)中減去(108)。通過(guò)這樣的幀減去，減去除了固定圖案噪聲的新的圖像幀(幀3)生成。
在通過(guò)圖像處理新圖像幀(幀3)校正圖像后，圖像文件(如JPEG)生成(110)。
在如圖1所示的使用幀減去除去固定圖案噪聲的方法中，總的拍攝時(shí)間是數(shù)字圖像處理設(shè)備設(shè)置的曝光時(shí)間的兩倍還多。因此拍攝時(shí)間被加長(zhǎng)。
例如，如果圖9A中曝光時(shí)間是10秒，圖9A說(shuō)明傳統(tǒng)數(shù)字圖像處理設(shè)備總的拍攝時(shí)間，①圖像幀(幀1)拍攝10秒，②暗幀(幀2)拍攝10秒，③幀減去后噪聲除去要s1秒，和④幀減去的后處理要s2秒。因此總的拍攝時(shí)間(①+②+③+④)超過(guò)曝光時(shí)間的兩倍，也就是，超過(guò)20秒。
隨著曝光時(shí)間的增加，總的拍攝時(shí)間是曝光時(shí)間增加的不止兩倍，從而增加圖像拍攝時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于除去數(shù)字圖像處理設(shè)備中熱噪點(diǎn)的方法和設(shè)備，其中總的拍攝時(shí)間通過(guò)在拍攝圖像時(shí)略過(guò)暗幀拍攝而減少，且固定圖案噪聲通過(guò)中間組合在連續(xù)圖像幀拍攝之間物理移動(dòng)成像裝置時(shí)拍攝的幀而有效地除去。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于在數(shù)字圖像處理設(shè)備中除去固定圖案噪聲的設(shè)備。該設(shè)備可包括控制單元，其調(diào)整由成像裝置拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目和快門的曝光時(shí)間，并控制成像裝置的移動(dòng)方向，該成像裝置拍攝圖像；和信號(hào)處理單元，其在移動(dòng)成像裝置后中間組合由成像裝置在調(diào)整的曝光時(shí)間中拍攝的同一圖像的圖像幀。
控制單元設(shè)置由成像裝置拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目為預(yù)定的大于1的奇數(shù)。
控制單元設(shè)置調(diào)整的曝光時(shí)間為總曝光時(shí)間/由成像裝置拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目。
控制單元移動(dòng)成像裝置(由成像裝置拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目-1)次，并且每次移動(dòng)成像裝置2個(gè)像素的多倍。
信號(hào)處理單元包括噪聲去除器(remover)，其為每個(gè)像素在拍攝的圖像幀中同一位置計(jì)算中間像素值并生成圖像幀，其中像素值是同一位置的計(jì)算中間值；放大器，其放大圖像幀的像素值為成像裝置拍攝的圖像幀數(shù)N倍；和信號(hào)處理器，其處理其中像素值被放大至可顯示的圖像幀。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種除去數(shù)字圖像處理設(shè)備中固定圖案噪聲的方法。該方法可包括對(duì)同一圖像拍攝由成像裝置拍攝的同一圖像的圖像幀的設(shè)置數(shù)目，每個(gè)圖像幀拍攝時(shí)間為調(diào)整的快門曝光時(shí)間，并在每個(gè)圖像幀被拍攝后物理地移動(dòng)成像裝置；和中間組合拍攝的圖像幀。
設(shè)置的數(shù)目是大于1的奇數(shù)。
調(diào)整的曝光時(shí)間是總曝光時(shí)間/設(shè)置的數(shù)目。
成像裝置被移動(dòng)(圖像幀設(shè)置的數(shù)目-1)次，且每次成像裝置被從前面拍攝的圖像幀移動(dòng)兩個(gè)像素的多倍。
拍攝的圖像幀的中間組合包括為拍攝的圖像幀中同一位置的像素計(jì)算中間像素值；生成圖像幀，其中像素值是計(jì)算出的同一位置的中間像素值。
該方法進(jìn)一步包括在拍攝的圖像幀的中間組合后，放大生成的圖像幀的像素值為成像裝置拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目倍。


本發(fā)明上面和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)參考附圖詳細(xì)說(shuō)明其示例性實(shí)施例而變得更顯然，其中圖1是流程圖，其說(shuō)明傳統(tǒng)的除去固定圖案噪聲的方法；圖2是按照本發(fā)明的實(shí)施例的數(shù)字圖像處理設(shè)備的前面立體視圖；圖3是圖2中數(shù)字圖像處理設(shè)備的后視圖；圖4是示于圖2和圖3中的數(shù)字圖像處理設(shè)備的方框圖；圖5是按照本發(fā)明的實(shí)施例除去數(shù)字圖像處理設(shè)備中固定圖像噪聲的設(shè)備方框圖；圖6是說(shuō)明通過(guò)物理移動(dòng)圖5中示出的電荷耦合裝置(CCD)而拍攝的第一，第二，和第三圖像幀的視圖；圖7A到7E是解釋幀的中間組合的視圖；圖8A到8D是解釋圖6中拍攝的第一，第二，和第三圖像幀的中間組合的視圖；圖9A和9B說(shuō)明傳統(tǒng)數(shù)字圖像處理設(shè)備和圖2中數(shù)字圖像處理設(shè)備總的拍攝時(shí)間；和圖10是流程圖，其說(shuō)明按照本發(fā)明實(shí)施例除去數(shù)字圖像處理設(shè)備中固定圖案噪聲的方法。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明現(xiàn)在將參考附圖更完全地說(shuō)明，其中示出了本發(fā)明示例性的實(shí)施例。
圖2是數(shù)字圖像處理設(shè)備1的前視立體視圖。
參考圖2，數(shù)字圖像處理設(shè)備1包括麥克風(fēng)MIC，自拍燈11，閃光燈12，取景器17a，閃光燈光量傳感器(FS)19，其前端的透鏡單元20，快門13，模式撥盤(pán)14，功能選擇按鈕15，拍攝信息顯示單元16，和其頂部的功能塊按鈕18；和在其側(cè)邊的外部接口21。
自拍燈11從快門13被按下直到快門13以自拍模式開(kāi)始工作的時(shí)間中工作。
模式撥盤(pán)14被用戶用來(lái)選擇多種操作模式，如靜止圖像拍攝模式，夜光拍攝模式，移動(dòng)畫(huà)面拍攝模式，播放模式，計(jì)算機(jī)連接模式，和系統(tǒng)設(shè)置模式。
功能選擇按鈕15被用戶用來(lái)選擇如數(shù)字圖像處理設(shè)備1的靜止圖像拍攝模式，夜光拍攝模式，移動(dòng)畫(huà)面拍攝模式，播放模式中的一種。
拍攝信息顯示單元16顯示關(guān)于和拍攝關(guān)聯(lián)的每個(gè)功能的多種信息。功能塊按鈕18被用戶用來(lái)選擇顯示于拍攝信息顯示單元16上的一種功能。
圖3是圖2中的數(shù)字圖像處理設(shè)備1的后視圖。
參考圖3，揚(yáng)聲器SP，功率按鈕31，監(jiān)視按鈕32，自動(dòng)聚焦燈33，取景器17b，閃光待機(jī)燈34，顯示面板35(如液晶顯示器(LCD))，曝光補(bǔ)償/刪除按鈕36，輸入/播放按鈕37，菜單/OK按鈕38，廣角變焦按鈕39w，遠(yuǎn)攝變焦按鈕39t，上移按鈕40up，右移按鈕40ri，下移按鈕40do，左移按鈕40le，和回放按鈕42都包括在數(shù)字圖像處理設(shè)備1的背面。
監(jiān)視按鈕32被用戶用來(lái)控制顯示面板35的操作。例如，如果用戶第一次按下監(jiān)視按鈕32，物體的圖像和圖像的拍攝信息顯示于顯示面板35上，如果監(jiān)視按鈕32被第二次按下，僅物體的圖像顯示于顯示面板35上，且如果監(jiān)視按鈕32被第三次按下，供應(yīng)至顯示面板35的功率被關(guān)斷。
當(dāng)自動(dòng)聚焦操作完成后自動(dòng)聚焦燈33工作。
當(dāng)閃光燈12(參看圖2)處于待機(jī)時(shí)閃光待機(jī)燈34工作。
當(dāng)數(shù)字圖像處理設(shè)備1被手動(dòng)操作時(shí)曝光補(bǔ)償/刪除按鈕36控制光量，或當(dāng)用戶設(shè)置操作模式時(shí)用作刪除按鈕。
輸入/顯示按鈕37被用戶用來(lái)輸入數(shù)據(jù)或執(zhí)行多種功能，如播放模式中的停止或播放。
菜單/OK按鈕38被用來(lái)顯示和選擇模式撥盤(pán)14選擇的模式的菜單。
上移按鈕40up，右移按鈕40ri，下移按鈕40do，和左移按鈕40le被用戶用來(lái)選擇模式并改變?cè)陲@示面板35上顯示的圖像的顯示的區(qū)域。
回放按鈕42被用來(lái)檢查和復(fù)制最后拍攝的圖像，移動(dòng)畫(huà)面，或音頻信息。
圖4是示于圖2和3中的數(shù)字圖像處理設(shè)備的方框圖。
參考圖4，包括透鏡單元20的光學(xué)系統(tǒng)OPS對(duì)物體反射的光進(jìn)行光學(xué)處理。光學(xué)系統(tǒng)OPS的透鏡單元20包括變焦透鏡，聚焦透鏡，和補(bǔ)償透鏡(未示出)。
如果用戶按下廣角變焦按鈕39w(參看圖3)或遠(yuǎn)攝變焦按鈕39t(參看圖3)，相應(yīng)于廣角變焦按鈕39w或遠(yuǎn)攝變焦按鈕39t的信號(hào)被輸入到微控制器512。因此，隨著微控制器512控制透鏡驅(qū)動(dòng)單元510，變焦馬達(dá)Mz工作，從而移動(dòng)變焦透鏡。也就是，如果廣角變焦按鈕39w被按下，變焦透鏡的焦距長(zhǎng)度縮短，因此增加視角。相反，如果遠(yuǎn)攝變焦按鈕39t被按下，變焦透鏡的焦距長(zhǎng)度增長(zhǎng)，因此減小視角。
標(biāo)號(hào)MA表示驅(qū)動(dòng)光圈的馬達(dá)(未示出)。
電荷耦合裝置(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)(未示出)的光電轉(zhuǎn)換器(OEC)500將來(lái)自光學(xué)系統(tǒng)OPS的光轉(zhuǎn)換為電模擬信號(hào)。在本實(shí)施例中，OEC 500將以CCD 500作為例子說(shuō)明。數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)507控制時(shí)序電路502從而控制OEC 500和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)501的操作。時(shí)序電路502由微控制器512控制。ADC 501將從OEC 500輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
DSP 507處理來(lái)自ADC 501的數(shù)字信號(hào)并生成分為色度信號(hào)和亮度信號(hào)的數(shù)字圖像信號(hào)。
由微控制器512操作的光發(fā)射單元LAMP包括操作/自拍燈11，自動(dòng)聚焦燈33(參看圖3)，和閃光待機(jī)燈34(參看圖3)。
用戶輸入單元INP包括快門13(參看圖2)，模式撥盤(pán)14(參看圖2)，功能選擇按鈕15(參看圖2)，功能塊按鈕18(參看圖2)，監(jiān)視按鈕32(參看圖3)，曝光補(bǔ)償/刪除按鈕36(參看圖3)，輸入/播放按鈕37(參看圖3)，菜單/OK按鈕38(參看圖3)，廣角變焦按鈕39w(參看圖3)，遠(yuǎn)攝變焦按鈕39t(參看圖3)，上移按鈕40up(參看圖3)，右移按鈕40ri(參看圖3)，下移按鈕40do(參看圖3)，和左移按鈕40le(參看圖3)。
從DSP 507輸出的數(shù)字圖像信號(hào)被臨時(shí)存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)504中。在本實(shí)施例中，按照由OEC 500拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目拍攝的圖像幀被存儲(chǔ)在DRAM 504中。
操作DSP 507和設(shè)置數(shù)據(jù)所需的算法被存儲(chǔ)在電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)505中。
存儲(chǔ)卡被可拆卸地安裝在存儲(chǔ)卡接口(MCI)506中。
從DSP 507輸出的數(shù)字圖像信號(hào)被輸入到LCD驅(qū)動(dòng)單元514。作為結(jié)果，圖像被顯示于顯示面板35，也就是顯示單元上。
從DSP 507輸出的數(shù)字圖像信號(hào)可經(jīng)通用串行總線(USB)連接器21a或RS232C接口508及其連接器21b串行傳輸，或經(jīng)視頻濾波器509和視頻輸出單元21c作為視頻信號(hào)傳輸。
音頻處理器513將來(lái)自麥克風(fēng)MIC的音頻信號(hào)輸出至DSP 507或揚(yáng)聲器SP，并將來(lái)自DSP 507的音頻信號(hào)輸出至揚(yáng)聲器SP。
閃光燈12是通過(guò)閃光燈控制器511和微控制器512按照來(lái)自FS19的信號(hào)工作的。
圖像是在數(shù)字圖像處理設(shè)備1中通過(guò)CCD 500獲得的，CCD 500轉(zhuǎn)換物體反射的光為電信號(hào)。用CCD 500獲得彩色圖像需要顏色濾波器(未示出)，最傳統(tǒng)的CCD包括顏色濾波器陣列(CFA)。CFA為每個(gè)以規(guī)則圖案排列的像素僅傳輸特殊顏色的光。按照像素排列的圖案有不同類型的CFA。最常用的圖案是示于圖6中的Bayer圖案。Bayer圖案交替RGRG濾波器和GBGB濾波器圖案。
作為成像裝置的CCD 500包括由成百上千的像素組成的像素陣列。每個(gè)像素包括光感測(cè)裝置，其中通過(guò)轉(zhuǎn)換光子為電子-空穴對(duì)而積累電荷。積累的電荷的數(shù)目決定于光強(qiáng)度和光照的時(shí)間。如果計(jì)算出電荷的數(shù)目，接收的光量可轉(zhuǎn)換為電流。
具有高于臨界值數(shù)量的電荷的像素具有固定的圖案噪聲，并被稱為熱噪點(diǎn)(圖7所示的白色部分)，沒(méi)有電荷的像素被稱為死點(diǎn)(圖7所示的黑色部分)。
圖5是按照本發(fā)明實(shí)施例，用于除去數(shù)字圖像處理設(shè)備1中固定圖案噪聲的設(shè)備的方框圖。參考圖5，該設(shè)備包括CCD 500，ADC 501，DRAM 504，DSP 507，微控制器512，用戶輸入單元INP，和顯示面板35。DSP 507包括噪聲去除器507-1，放大器507-2，和信號(hào)處理器507-3。
微控制器512提供菜單以設(shè)置數(shù)字圖像處理設(shè)備1的ISO和曝光時(shí)間(t)。用戶用提供的菜單經(jīng)用戶輸入單元INP設(shè)置數(shù)字圖像處理設(shè)備1的ISO和曝光時(shí)間從而開(kāi)始幀拍攝的操作。
當(dāng)幀拍攝開(kāi)始時(shí)，微控制器512設(shè)置由CCD 500拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目以略過(guò)暗幀的拍攝，并設(shè)置CCD 500物理移動(dòng)的方向以便其中幾個(gè)幀的像素被平均的中間組合能夠執(zhí)行以除去固定圖案噪聲。
微控制器512任意設(shè)置由CCD 500拍攝的圖像幀的數(shù)目為N。這里N是大于1的奇數(shù)。在本實(shí)施例中，假定由CCD 500拍攝的圖像幀的數(shù)目設(shè)置為3，則圖像的第一，第二，第三圖像幀即幀1，幀2，幀3被拍攝。
微控制器512調(diào)整設(shè)置的拍攝每個(gè)圖像幀的曝光時(shí)間(t)為“曝光時(shí)間(t)/由CCD 500拍攝同一圖像的圖像幀的次數(shù)N”，也就是，按照由CCD 500拍攝的圖像幀的設(shè)置數(shù)目為(t/3)。
固定圖案噪聲出現(xiàn)在固定位置。因此，當(dāng)數(shù)字圖像處理設(shè)備1用CCD 500的相同像素拍攝圖像的幾個(gè)圖像幀時(shí)(即，由CCD 500拍攝的同一圖像的圖像幀)，不可能除去固定圖案噪聲，即使執(zhí)行中間組合。因此，無(wú)論何時(shí)CCD 500拍攝同一圖像的大量圖像幀，微控制器512輸出控制信號(hào)以物理移動(dòng)CCD 500并拍攝不同圖像幀。當(dāng)數(shù)字圖像處理設(shè)備1的主體，也就是，OPS固定，僅移動(dòng)CCD 500拍攝圖像時(shí)，單個(gè)物體的同一視角的圖像用CCD 500多個(gè)區(qū)域拍攝。因此，當(dāng)圖像的幾個(gè)圖像幀被拍攝時(shí)，固定圖案噪聲的位置改變。
微控制器512調(diào)整成像裝置的移動(dòng)方向(由CCD 500拍攝的同一圖像的圖像幀數(shù)目N-1)次，也就是兩次。此外，當(dāng)拍攝第二和第三幀即幀2和幀3以保持輸入圖像常數(shù)的Bayer圖案時(shí)，微控制器512在x-/y-方向移動(dòng)CCD 5002(±2n)像素的多倍。
圖6是示出通過(guò)物理移動(dòng)CCD 500拍攝的第一，第二和第三圖像幀即幀1，幀2和幀3的視圖。第二和第三幀即幀2和幀3是在x-和y-方向上以2(±2n)像素移動(dòng)CCD 500以保持輸入圖像常數(shù)的Bayer圖案后拍攝的。
用CCD 500拍攝第一，第二，第三圖像幀即幀1，幀2和幀3并由ADC 501將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)且存儲(chǔ)在DRAM 504中。以調(diào)整曝光時(shí)間(t/3)拍攝第一圖像幀即幀1并存儲(chǔ)在DRAM 504中，該幀1是要拍攝的第一圖像幀。然后，從CCD 500拍攝第一圖像幀即幀1的位置處在x-/y-方向上以2(±2n)像素的多倍移動(dòng)CCD 500后，以調(diào)整曝光時(shí)間(t/3)拍攝第二圖像幀即幀2并存儲(chǔ)在DRAM 504中。然后，從CCD 500拍攝第二圖像幀即幀2的位置處在x-/y-方向上以2(±2n)的像素的多倍移動(dòng)CCD 500后，以調(diào)整曝光時(shí)間(t/3)拍攝第三圖像幀即幀3并存儲(chǔ)在DRAM 504中。
DSP 507中間組合存儲(chǔ)在DRAM 504中的第一，第二，和第三圖像幀即幀1，幀2，和幀3以除去固定的圖案噪聲和對(duì)它們作信號(hào)處理。
噪聲去除器507-1用第一，第二，和第三圖像幀即幀1，幀2，和幀3計(jì)算每個(gè)位置處的中間像素值并用同一位置的像素值替換計(jì)算的中間值以除去固定圖案噪聲。
圖7A到7E是用來(lái)解釋幀中間組合的視圖。在中間組合中，每個(gè)拍攝的幀中同一位置處的像素值被讀取且每個(gè)位置處的中間像素值被計(jì)算。然后，中間像素值被設(shè)置為相應(yīng)于同一位置的像素值。在圖7A中具有正常像素值的像素a’，在圖7B中具有正常像素值的像素b’，和圖7C中具有固定圖案值的像素c’被平均，固定圖案噪聲沒(méi)有除去，并獲得圖7E中所示的像素e’。類似地，如果圖7A中具有正常像素值的像素a”，圖7B中為死點(diǎn)的像素b”，和圖7C中具有正常像素值的像素c”被平均，死點(diǎn)的影響沒(méi)有除去，且獲得圖7D中所示的像素d”。然而，如果中間組合分別應(yīng)用至a’，b’，和c’，及a”，b”，和c”，固定圖案噪聲和死點(diǎn)像素被除去，且獲得示于圖7E中的像素e’和e”。
圖8A到8D是解釋圖6中拍攝的第一，第二，和第三圖像幀即幀1，幀2，和幀3的中間組合的視圖。當(dāng)解釋于圖7A到7E中的中間組合被應(yīng)用至圖8A到8C所示的第一，第二，和第三圖像幀即幀1，幀2，和幀3時(shí)，獲得圖8D中所示的新的第四圖像幀，其是除去了固定圖案噪聲的中間組合幀。同一圖像的第一，第二，和第三圖像幀即幀1，幀2，和幀3形成于CCD 500上物理上不同的區(qū)域。因此，在第一，第二，和第三圖像幀即幀1，幀2，和幀3中固定圖案噪聲的位置不同。作為結(jié)果，如果中間組合被應(yīng)用至第一，第二，和第三圖像幀即幀1，幀2，和幀3，不僅除去固定圖案噪聲，而且有效地除去死點(diǎn)。
放大器507-2放大第四幀的像素值為CCD 500拍攝的圖像幀的數(shù)目N倍，也就是3倍，第四幀為中間組合幀。因?yàn)榈谒膸且哉{(diào)整的曝光時(shí)間(即，t/3)拍攝的圖像幀，第四幀的像素值是以未調(diào)整的前面的曝光時(shí)間(即，t)拍攝的幀的像素值的1/3。因此，為了使第四幀的像素值等于拍攝一般圖像(general image)獲得的像素值，第四幀的像素值被以一定的倍數(shù)放大，該倍數(shù)等于由CCD 500拍攝的圖像幀的數(shù)目，即3。
信號(hào)處理器507-3對(duì)放大的第四幀進(jìn)行圖像處理并存儲(chǔ)第四幀于DRAM 504的另一個(gè)區(qū)域或顯示第四幀于顯示面板35上。
圖9A和9B示出傳統(tǒng)數(shù)字圖像處理設(shè)備和數(shù)字圖像處理設(shè)備1的總的拍攝時(shí)間。
在傳統(tǒng)的用幀減去除去固定圖案噪聲的方法中，總的拍攝時(shí)間超過(guò)數(shù)字圖像處理設(shè)備的兩倍設(shè)置的曝光時(shí)間。因此，拍攝時(shí)間增加。例如，參考圖9A，如果15秒的曝光時(shí)間被應(yīng)用至傳統(tǒng)數(shù)字圖像處理設(shè)備，①圖像幀(幀1)拍攝15秒，②暗幀(幀2)拍攝15秒，③噪聲除去s1秒，和④執(zhí)行后處理s2秒。因此總的拍攝時(shí)間(①+②+③+④)超過(guò)曝光時(shí)間的兩倍，也就是，超過(guò)30秒。
然而，在本發(fā)明的本實(shí)施例中，暗幀的拍攝被略去，且CCD 500拍攝同一圖像的N個(gè)圖像幀，每個(gè)要調(diào)整的曝光時(shí)間t/N，從而減少總的拍攝時(shí)間。例如，參考圖9B，如果總的曝光時(shí)間是15秒且同一圖像的3個(gè)圖像幀由CCD 500拍攝，①第一圖像幀即幀1拍攝5秒(15/3秒)，②CCD 500移動(dòng)m1秒，③第二圖像幀即幀2拍攝5秒(15/3秒)，④CCD 500移動(dòng)m2秒，⑤第三圖像幀即幀3拍攝5秒(15/3秒)，⑥第一到第三圖像幀即幀1到幀3被中間組合，這要s1秒，⑦后處理中間組合要s2秒。因此總的拍攝時(shí)間(①+②+③+④+⑤+⑥+⑦)超過(guò)15秒，其顯著地少于傳統(tǒng)數(shù)字圖像處理設(shè)備所需要的總拍攝時(shí)間。
圖10是流程圖，其說(shuō)明按照本發(fā)明實(shí)施例除去數(shù)字圖像處理設(shè)備1中固定圖案噪聲的方法。
當(dāng)數(shù)字圖像處理設(shè)備1中ISO和曝光時(shí)間由用戶設(shè)置，且數(shù)字圖像處理設(shè)備1進(jìn)入拍攝模式時(shí)，微控制器512設(shè)置由CCD 500拍攝的同一圖像的圖像幀數(shù)目并基于CCD 500要拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目調(diào)整曝光時(shí)間以略去暗幀的拍攝。而且，微控制器512設(shè)置移動(dòng)方向，CCD 500在該方向上物理地移動(dòng)，只要構(gòu)成圖像的圖像幀被拍攝以便可執(zhí)行中間組合以除去固定圖案噪聲。
微控制器512任意設(shè)置N(N是大于1的奇數(shù)，如，3)個(gè)CCD500要拍攝的圖像幀并設(shè)置每個(gè)圖像幀的曝光時(shí)間為圖像幀總曝光時(shí)間(t)/N，并在每個(gè)x-和y-方向上以2(±2n(像素尺度(pixel scale)))的多倍移動(dòng)CCD 500。
以曝光時(shí)間(t/3)拍攝第一圖像幀(幀1)并存儲(chǔ)在DRAM 504中(1000)。
在存儲(chǔ)第一圖像幀(幀1)后，微控制器512輸出方向移動(dòng)控制信號(hào)至CCD 500以移動(dòng)CCD 500(1002)。微控制器512在x-和y-方向上以2(±2n(像素尺度))的多倍移動(dòng)CCD 500，例如，距離第一圖像幀(幀1)被拍攝處(Δx，Δy)＝(+2×像素，-2×像素)。移動(dòng)CCD 500需要的時(shí)間非常短，并可短至幾十到數(shù)百毫秒。
在CCD 500移動(dòng)后，以曝光時(shí)間(t/3)拍攝第二圖像幀(幀2)并存儲(chǔ)在DRAM 504中(1004)。如圖6所示，當(dāng)比較第一和第二圖像幀即幀1和幀2時(shí)，可以看到第二圖像幀(幀2)中固定圖案噪聲的位置不同于第一圖像幀(幀1)中固定圖案噪聲的位置。
在存儲(chǔ)第二圖像幀即幀2后，微控制器512輸出方向移動(dòng)控制信號(hào)至CCD 500以移動(dòng)CCD 500(1006)。微控制器512在x-和y-方向上以2(±2n(像素尺度))的多倍移動(dòng)CCD 500，例如，距離第二圖像幀(幀2)被拍攝處(Δx，Δy)＝(+2×像素，-2×像素)。
在CCD 500移動(dòng)后，以曝光時(shí)間(t/3)拍攝第三圖像幀(幀3)并存儲(chǔ)在DRAM 504中(1008)。如圖6所示，當(dāng)比較第二和第三圖像幀即幀2和幀3時(shí)，可以看到第三圖像幀(幀3)中固定圖案噪聲的位置不同于第二圖像幀(幀2)中固定圖案噪聲的位置。
DSP 507中間組合第一，第二，和第三圖像幀即幀1，幀2，和幀3以生成第四圖像幀，該第四圖像幀是除去固定圖案噪聲的中間組合幀(1010)。
噪聲去除器507-1用第一，第二，和第三圖像幀即幀1，幀2，和幀3計(jì)算每個(gè)位置處的中間像素值并然后用計(jì)算的中間值替換相應(yīng)于同一位置的像素值以除去固定圖案噪聲。第一，第二，和第三圖像幀即幀1，幀2，和幀3形成于CCD 500的不同區(qū)域，因此固定圖案形成于第一，第二，和第三圖像幀即幀1，幀2，和幀3上的不同位置。因此，如果中間組合被應(yīng)用至第一，第二，和第三圖像幀即幀1，幀2，和幀3，不僅固定圖案噪聲被除去，而且死點(diǎn)被有效除去。
因?yàn)樵肼暢サ闹虚g組合的幀是第一，第二，和第三圖像幀即幀1，幀2，和幀3的組合，每個(gè)都以調(diào)整的曝光時(shí)間(t/3)拍攝，中間組合的幀的像素值是用前面曝光時(shí)間(t)拍攝的幀的像素值的1/3。因此，放大器507-2放大除去了噪聲的中間組合幀的像素值為CCD500拍攝的圖像幀數(shù)N倍，也就是3倍。
然后，圖像處理是對(duì)放大的中間組合幀執(zhí)行的，且要么存儲(chǔ)在DRAM 504中另一個(gè)區(qū)域要么顯示于顯示面板35(1012)。
在本實(shí)施例中，如圖9B所示，不需要時(shí)間拍攝暗幀，從而顯著減少總拍攝時(shí)間。
如上所述，本發(fā)明不要求拍攝暗幀且中間組合通過(guò)物理移動(dòng)光電轉(zhuǎn)換器拍攝的圖像幀以除去拍攝圖像時(shí)的固定圖案噪聲。因此，總的拍攝時(shí)間減少同時(shí)固定圖案噪聲降低。
雖然已經(jīng)參考其示例性實(shí)施例示出并說(shuō)明了本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解可做出多種形式和細(xì)節(jié)的改變，而不偏離所述的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范疇。示例性實(shí)施例應(yīng)該僅理解為說(shuō)明性的而非限制性的。因此，本發(fā)明的范圍不是本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明限定而是通過(guò)所附權(quán)利要求限定，本發(fā)明范疇內(nèi)的所有差別應(yīng)被認(rèn)為包括在本發(fā)明內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于除去數(shù)字圖像處理設(shè)備內(nèi)固定圖案噪聲的設(shè)備，該設(shè)備包括控制單元，其調(diào)整由成像裝置拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目和快門曝光時(shí)間，并控制拍攝圖像的成像裝置的移動(dòng)方向；以及信號(hào)處理單元，其中間組合在移動(dòng)所述成像裝置后成像裝置在調(diào)整的曝光時(shí)間拍攝的同一圖像的圖像幀。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中控制單元設(shè)置由成像裝置拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目為預(yù)定的大于1的奇數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中控制單元設(shè)置調(diào)整的曝光時(shí)間為總曝光時(shí)間/成像裝置拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中控制單元移動(dòng)成像裝置(成像裝置拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目-1)次，每次移動(dòng)成像裝置兩個(gè)像素的多倍。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述信號(hào)處理單元包括噪聲去除器，其計(jì)算拍攝的圖像幀中同一位置每個(gè)像素的中間像素值并生成圖像幀，在該圖像幀中像素值是計(jì)算的同一位置中間值；放大器，其放大圖像幀的像素值為所述成像裝置拍攝的圖像幀數(shù)目N倍；和信號(hào)處理器，其處理圖像幀，該圖像幀中像素值被放大至可顯示。
6.一種除去數(shù)字圖像處理設(shè)備中固定圖案噪聲的方法，該方法包括以和設(shè)置的由成像裝置拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目相同的次數(shù)拍攝同一圖像，每個(gè)圖像幀拍攝一段調(diào)整的快門曝光時(shí)間，并在每個(gè)圖像幀被拍攝后物理地移動(dòng)成像裝置；和中間組合拍攝的圖像幀。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述設(shè)置數(shù)目是大于1的奇數(shù)。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中調(diào)整的曝光時(shí)間是總的曝光時(shí)間/設(shè)置數(shù)目。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中成像裝置移動(dòng)(設(shè)置圖像幀的數(shù)目-1)次，且每次成像裝置從前面拍攝的圖像幀移動(dòng)兩個(gè)像素的多倍。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中拍攝的圖像幀的中間組合包括計(jì)算在拍攝的圖像幀中的同一位置的像素的中間像素值；和生成圖像幀，圖像幀中像素值是計(jì)算的同一位置的中間像素值。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括，在拍攝的圖像幀中間組合后，放大生成的圖像幀的像素值為成像裝置拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目倍。
全文摘要
本發(fā)明提供一種除去數(shù)字圖像處理設(shè)備中固定圖案噪聲的設(shè)備和方法。該設(shè)備包括控制單元，其調(diào)整由成像裝置拍攝的同一圖像的圖像幀的數(shù)目和快門曝光時(shí)間，并控制成像裝置的移動(dòng)方向，該成像裝置拍攝圖像；信號(hào)處理單元，其中間組合在移動(dòng)所述成像裝置后成像裝置在調(diào)整的曝光時(shí)間拍攝的同一圖像的圖像幀?？偟呐臄z時(shí)間通過(guò)略過(guò)拍攝暗圖像的過(guò)程而減少，且固定圖案噪聲可通過(guò)中間組合在連續(xù)圖像幀的拍攝之間物理移動(dòng)成像裝置時(shí)拍攝的圖像幀以除去固定圖案噪聲而有效地除去。
文檔編號(hào)H04N5/369GK1773361SQ20051007136
公開(kāi)日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月9日
發(fā)明者李宗宦, 李石根 申請(qǐng)人:三星Techwin株式會(huì)社