CN1532771A - 用于补偿所捕获图像中的噪声的***和方法 - Google Patents

Abstract

一种补偿所捕获图像中的噪声的***和方法被提供。一个实施例包括：以预定的次数用多个像素来扫描图像；每次当图像被扫描时，从所述多个像素的每个接收光信息；将所接收的光信息转换成多个数据值，每个数据值唯一地对应于来自所述多个像素之一的光信息；通过将每个数据值除以一个数来产生多个经预除的数据值，所述的一个数对应于图像要被扫描的次数；以及将经预除的数据值中对应的那些加在一起以使平均数据值为所述多个像素的每个而被唯一地确定，从而通过对数据值求平均而补偿噪声。

Description

用于补偿所捕获图像中的噪声的***和方法

发明背景

发明领域

本发明通常涉及基于数字的成像设备，更具体而言，涉及用于补偿所捕获图像中的噪声的***和方法。

相关技术

随着能扫描并捕获图像的基于数字的成像设备的出现，已发展了复杂的***和方法以提高所捕获图像的质量。一个示例的基于数字的成像设备是扫描仪。黑白扫描仪的一个实施例采用了像素的至少一个线性阵列，如电荷耦合器件(CCD)。彩色扫描仪采用存在于多个CCD中的颜色敏感像素。这些CCD中的颜色敏感像素可例如对绿、红和蓝光敏感。矩阵CCD，亦被称为面积(area)CCD，被类似地配置成像素行和像素列的矩阵。

一个类型的CCD至少具有以线性配置被对齐的像素的阵列。寄存器与每个像素通信以从每个像素收集光信息。CCD亦包括这样的部件，其被配置成将所收集的光信息从像素传递到寄存器，并且将光信息从寄存器传递到处理器，如控制专用集成电路(ASIC)。

当检测到光时，每个像素都累积电荷。所收集的电荷的量级与像素所传感的光量成比例。该电荷在以下被称为光信息。此外，扫描仪有可能具有多个CCD或矩阵CCD，其具有颜色敏感像素，特别是如果提供了彩色扫描。

CCD中的随机噪声导致来自像素的所测输出的变化，从而使所收集的光信息不精确地对应于所检测的图像。如果在连续读取期间像素被暴露于相同的光量，则所测输出将在正确输出左右随机变化。另外，散粒噪声出现在光检测中。散粒噪声是由任何单个光子被转换成电子的统计概率而造成的噪声。例如，像素可累积与从图像反射的入射光成比例的电荷。对应于来自每个像素的所累积变化的值的光信息被接收并且被转换成数字数据值。

因此，当像素第一次累积来自从图像反射的入射光的电荷时，第一数据值从所接收的光信息被确定。这样，对于多个像素，存在多个对应的第一数据值，每个像素一个数据值。当在相同条件下，该多个像素被再次暴露于相同的图像时，像素第二次累积来自从相同图像反射的入射光的电荷，来自像素的光信息被接收并被转换成多个第二数据值。

在随机和/或散粒噪声不存在的情况下，用于任何一个像素的第一和第二数据值将是相等的，并且该数据值将对应于所检测图像的真实颜色。然而，由于随机和/或散粒噪声，用于任何一个像素的第一和第二数据值将很少彼此相等和/或等于对应于所检测图像的真实颜色的数据值。

如果随机噪声和/或散粒噪声不被减小，则它们导致所处理图像的外观的不理想的可见变化。例如，具有均匀颜色的原始图像区域可具有再现图像的对应区域中的颜色变化。

CCD器件可被配置成补偿、校准和/或减小由于随机和/或散粒噪声而造成的不均匀性。对光信息的信号平均可被用于确定较接近地对应于光信息的所检测图像的数据值，由此提高图像质量。

通过限定CCD将捕获图像或图像部分的次数来实现信号平均，所述次数在以下被称为采样数。对于每个像素，对应于光信息的数据值被加在一起，然后被除以采样大小。信号平均是补偿随机和/或散粒噪声的有效方式，这是因为能很快地进行捕获图像(或图像的部分)的过程和数据值的随后生成。

例如，采样大小可被限定为四。在被配置成扫描图像的一部分的器件中，器件四次扫描图像部分。就是说，被扫描的图像的部分被暴露于光，并且来自CCD的光信息被接收四次。与来自四次扫描的光信息关联的数据值为每一个像素而被相加，然后被除以四(采样大小)，由此为每个像素确定数据的平均值。

然而，以上所述的信号平均过程需要处理数据的相当量的存储器和带宽。如果不能获得足够的存储器和/或带宽，则当用于所选采样的数据值被相加时，可发生数据溢出和关联错误。

例如，CCD器件可被配置成使用十六位***来传递和处理数据值。在此为十六位的数字数据***的容量在以下被称为带宽。因此，十六位***被设计成传递、存储和处理存在于不多于十六位中的数据值。如果遇到或产生过大以至于不能由十六位限制表示的数据值，则导致溢出情况。就是说，***必须以某种方式识别和容纳过大以至于不能由单个十六位数表示的数据值。

当在信号平均过程期间相加数据值时可发生溢出的情况。溢出情况必须被调整(accommodate)以避免数值错误。一个途径是增加***带宽以使用较大位数例如三十二位来操作。因此，以足够的带宽来设计***的部件，如处理器、存储器和通信总线以容纳三十二位数字数据。这样，当对应于光信息的十六位数据值在进行信号平均时被加在一起时，大于十六位的数据值可被容纳(用三十二位数表示)。然而，设计并制造三十二位***来传递和处理可主要用十六位表示的数据并不是容纳溢出的很有效和/或成本有效的途径，这是因为大部分数据值可用十六位来表示。

容纳溢出的另一种途径是采用识别和容纳溢出情况的专门软件。例如，十六位***可被配置成识别过大以至于不能用十六位来表示的数据值。然后所述软件采用两个十六位数据值来表示较大的数据值。然而，这样的专门***需要附加的处理时间或处理容量以容纳所检测到的溢出情况。

概述

一般而言，本发明的一个实施例补偿所捕获图像中的噪声。本发明的一个实施例包括：以预定的次数用多个像素来扫描图像，每次扫描图像时接收来自所述多个像素的每个的光信息，将所接收的光信息转换成多个数据值，每个数据值唯一地对应于来自所述多个像素之一的光信息，通过将每个数据值除以对应于扫描图像的次数的数而产生多个经预除的数据值，以及将经预除的数据值中对应的那些加在一起从而为所述多个像素的每个而唯一地确定平均数据值，从而通过对所述数据值的平均来补偿噪声。

附图简述

参照以下附图可较好地理解本发明。附图的单元没有必要相对于彼此而按比例缩放，相反，重点在于清楚地说明本发明的原理。

图1是说明依照本发明具有电荷耦合器件(CCD)的图像捕获设备的实施例的方块图。

图2是说明对应于光信息的四个示例数据值的方块图，所述光信息来自图1的图像捕获设备中的像素。

图3是说明依照本发明预除的图2的四个采样数据值以及在四个经预除的采样被累积在缓冲器中之后的结果平均数据值的方块图。

图4是说明依照本发明的图像捕获设备的另一个实施例的方块图。

图5是说明依照本发明用于补偿随机和/或散粒噪声的过程实施例的流程图。

图6是说明图像捕获设备的另一个实施例的方块图，该图像捕获设备采用互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。

图7是说明依照本发明的图像捕获设备的另一个实施例的方块图。

图8是说明依照本发明的图像捕获设备的另一个实施例的方块图，该图像捕获设备采用具有颜色敏感像素的多行像素。

详述

一般而言，本发明补偿所捕获图像中的噪声。在以下，术语图像捕获设备指的是采用多个像素来捕获图像的任何设备，例如但不局限于扫描仪、数字照相机、传真机(FAX)、复印机、打印机等。

图1是说明依照本发明具有电荷耦合器件(CCD)的图像捕获设备100的实施例的方块图。图像捕获设备100包括CCD102、信号处理单元104、控制专用集成电路(ASIC)106和行缓冲器108。在其它实施例中，任何被适当配置的处理器(未示出)可被用来代替控制ASIC106。

控制ASIC106通过连接110向CCD102提供适当的控制信号以使光信息经过信号处理单元104传递到控制ASIC106。信号处理单元104包含一个或多个部件，其被配置成通过连接112从CCD102接收光信息。所接收的光信息对应于由存在于CCD102中的像素所累积的电荷。所接收的光信息至少被处理成可通过控制ASIC106读取的数字数据格式。其它处理可通过信号处理单元104来实施，例如但不局限于对其它已知形式的噪声的补偿。如以下将较详细说明的，数字数据通过连接114传递给控制ASIC106。

为方便起见，CCD102作为部件块被说明。CCD102的一个实施例至少具有以线性配置被对齐的像素116a-116i的阵列。在一个实施例中，依照本发明，CCD102包括近似10,000个像素。其它实施例在CCD102中采用不同适当数量的像素和/或类型的颜色敏感像素。寄存器(未示出)与每个像素116a-116i通信以从每个像素116a-116i收集被称为光信息的电荷。CCD102亦包括这样的部件，其被配置成将所收集的光信息从像素116a-116i传递到寄存器中，并且将光信息从寄存器传递给连接112。

依照本发明的随机和/或散粒噪声补偿从以下开始，即将图像暴露于光源以使像素116a-116i累积电荷，该电荷与从图像反射的入射光成比例。就是说，图像的一部分由CCD102扫描。在将图像暴露于光源之后，控制ASIC106将适当的指令传递给CCD102以使光信息从像素116a-116b被传递。在来自第一像素116a的光信息被传递给信号处理单元104时，该光信息被至少处理成具有可通过控制ASIC106读取的数字数据格式的数据值。(光信息的附加处理可结合依照本发明的光信息处理在信号处理单元104中发生。)为方便起见，对应于来自像素116a的光信息的数字数据在这里被称为用于像素116a的第一数据值，其然后被传递给控制ASIC106。

控制ASIC106接收对应于来自像素116a的光信息的第一数据值，并且依照本发明的一个实施例且如在以下所较详细描述的，将用于像素116a的第一数据值预除以系数四。这个经预除的第一数据值然后通过连接118从控制ASIC106传递给行缓冲器108。行缓冲器108存储用于第一像素116a的这个经预除的第一数据值。

以上所述的实施例将第一数据值除以系数四是因为图像部分要被CCD102扫描四次。在其它实施例中，图像部分被扫描预定的次数。因此，数据值被预除一个系数，其对应于图像部分被扫描的预定次数。例如，图像部分可被扫描八次，因此数据值被预除以八。

然后，依照本发明的特定特点，CCD102被第二次暴露于图像部分。在将图像第二次暴露于光源之后，控制ASIC106将适当的指令传递给CCD102以使光信息从像素116a-116i被传递。在来自第一像素116a的光信息被传递给信号处理单元104时，该光信息被至少处理成具有可通过控制ASIC106读取的数字数据格式的数据值。为方便起见，对应于来自像素116a的光信息的数字数据在这里被称为用于像素116a的第二数据值。用于像素116a的第二像素值然后被传递给控制ASIC106。

控制ASIC106接收用于像素116a的第二数据值，并且依照本发明的该实施例，将该第二数据值预除以系数四。这个经预除的第二数据值然后从控制ASIC106传递给行缓冲器108。行缓冲器108然后将用于像素116a的所接收的第二经预除的数据值加给用于像素116a的第一经预除的数据值，并且存储用于第一像素116a的该总和。

本发明的一个实施例采用具有多个累积寄存器的行缓冲器108。这样，控制ASIC106仅将用于像素116a的第一和第二经预除的数据值传递给行缓冲器108以使累积寄存器累积经预除的数据值。

在另一个实施例中，行缓冲器108是存在于图像捕获设备100中的适当位置中的存储器。控制ASIC106从行缓冲器108检索用于像素116a的第一经预除的数据值，将用于像素116a的第二经预除的数据值相加，然后将所累积的总和存储回到行缓冲器108中。

接下来，CCD102第三次被暴露于图像部分。类似于以上所述的过程，用于像素116a的第三数据值被传递给控制ASIC106。控制ASIC106接收用于像素116a的第三数据值，并且依照本发明将该第三数据值预除以系数四。用于像素116a的这个经预除的第三数据值然后从控制ASIC106被传递给行缓冲器108。行缓冲器108然后将该第三经预除的数据值加给所累积的数据(用于像素116a的经预除的第一数据值和经预除的第二数据值之和)，并且存储用于第一像素116a的该总和。就是说，对应于来自像素116a的光信息的三个经预除的数据值已被累积在行缓冲器108中。

在该实施例中，CCD102第四次被暴露于图像部分。类似于以上所述的过程，用于像素116a的第四数据值被传递给控制ASIC106。控制ASIC106接收该第四数据值，并且依照本发明将该第四数据值预除以系数四。该经预除的第四数据值然后从控制ASIC106被传递给行缓冲器108。行缓冲器108然后将用于像素116a的第四经预除的数据值加给所累积的数据(第一、第二和第三经预除的数据值之和)，并且存储用于第一像素116a的该总和。就是说，对应于来自像素116a的光信息的四个经预除的数据值已被累积在行缓冲器108中。

类似地，在CCD102被四次暴露于图像部分时，来自像素116b-116i的光信息如以上所述被处理。因此，光信息从像素116b-116i的每个被接收并且被转换成数据值。所确定的数据值被预除以四以产生经预除的数据值。每个经预除的数据值被传递给行缓冲器108并且被累积在其中。

在可替换的实施例中，每个当前被处理的经预除的数据值被加给存在于存储器中所累积的经预除的数据值。因此，控制ASIC106从所述存储器检索当前所累积的经预除的数据值，将当前处理的经预除的数据值相加，然后将新的所累积的经预除的数据值存储回到存储器中。

依照本发明并且如以上所述，CCD102已四次被暴露于图像并被读取。因此，每个像素116a-116i已被采样四次。这样，本发明以上所述的实施例在此被描述为具有采样大小四。

其它实施例可采用其它适当的采样大小。例如，当数据值基于二进制***时，可依照本发明限定采样大小为二。就是说，CCD102被两次暴露于图像。这样，数据值被预除以二，然后被存储(并且被累积)到行缓冲器108中。

另一个实施例可采用采样大小八以使CCD102八次被暴露于图像并被读取。因此，数据值被预除以八，然后被存储(并且被累积)到行缓冲器108中。本发明的其它实施例采用其它适当的采样大小。如以下所述，优选的是由对应于随机和/或散粒噪声的位位置数来确定适当的采样大小。依照本发明，与随机和/或散粒噪声关联的低位的位从数字值中被截(如由数字值被移动的位位置数所确定的)。

图2是说明对应于光信息的四个示例数据值的方块图，所述光信息来自图1的图像捕获设备中的像素。如以上所述，来自像素的光信息被转换为数据值。在一个实施例中，该数据值被表示为十六位二进制数。在采用预定采样大小四的实施例中，CCD102四次被暴露于图像并被读取。因此，对于每个像素，四个数据值被确定(对于每个采样，每个像素一个数据值)。为便于描述采用四个采样的本发明，四个假设的数据值已被任意选择并且被表示为十进制数和十六位二进制数两者。

这样，对于第一采样，等于53,146(十进制)的第一数据值200被示出。这样，当被暴露于图像时由CCD102中的像素所累积的电荷第一次被转换成十六位二进制数1100111110011010。依照本发明的这个实施例，被标记为位16的最高有效位包含二进制值“1”，并且被标记为位1的最低有效位包含值“0”。

类似地，第二数据值202被示出为具有十进制值53,116和二进制值1100111101111100。第三数据值204被示出为具有十进制值53,091和二进制值1100111101100011。第四数据值206被示出为具有十进制值53,156和二进制值1100111110100100。这些数据值分别对应于第二、第三和第四采样期间来自相同像素的光信息。这样，对于四个数据值200、202、204和206的说明性实例，十进制值和二进制值对应于当CCD102被四次暴露于相同图像(或图像部分)时像素所累积的电荷。

在具有不经历噪声的像素的理想CCD中，所述四个数据值将在数值上相等，并且数据值的值将精确地对应于所检测的图像。然而，噪声使像素在每个采样期间累积略为不同的电荷。例如，第一数据值200和第二数据值202相差十进制值的三十(53,146-53,116＝30)。此外，数据值的真实值是未知的，这是因为任何给定采样点的噪声值是未知的。

然而，真实数据值可能很接近所有四个数据值200、202、204和206。依照本发明，对四个数据值200、202、204和206求平均将在理论上产生更近似于真实数据值的平均数据值。这样，以十进制工作，平均数据值等于53,127.25(四个数据值之和除以四)。就是说，预期平均数据值53,127.25最接近于真实数据值。

如图2中所示，两个最低有效位(位1和位2)并不显著影响平均过程的数值结果。在二进制中，两个最低有效位对应于从0到3的十进制数。在最多的情况下，当两个最低有效位等于十进制数3时，由两个最低有效位(位1和位2)中的不正确值引入的百分比误差将最多等于百分之0.006的误差。换句话说，在最差的情况下，如果两个最低有效位(位1和位2)的真实数据值是00，并且噪声导致两个最低有效位(位1和位2)的读数是11，则所读数据值和真实数据值之间的误差将仅仅是百分之0.006。这样的误差对于观察所捕获图像的人来说并不是典型地可察觉到的。因此，在一个实施例中，两个最低有效位(位1和位2)被定义为噪声位并且在本发明的信号平均过程期间不被认为对数据值的处理是重要的。

然而，在使用十六位二进制***来处理、存储和传递数据值的上述实施例中，四个数据值不能直接被加在一起而没有不理想的溢出情况的出现。因此，四个数据值被预除以产生四个经预除的数据值。图3是说明依照本发明预除的图2的四个采样数据值以及在四个经预除的数据值被累积在行缓冲器108中之后的结果平均数据值的方块图。

数据值300对应于十四位二进制数11001111100110，其等价于十进制值13,286。数据值300是在数据值200(图2)被预除以四之后的结果数据值。这样，十进制数13,286近似于十进制值53,146的四分之一。

类似地，数据值302具有十进制值13,279和二进制值11001111011111，并且等于数据值202被预除以四。同样，数据值304具有十进制值13,272和二进制值11001111011000，并且等于数据值204被预除以四。数据值306具有十进制值13,289和二进制值11001111101001，并且等于数据值206被预除以四。

在一个实施例中，通过简单地舍弃其相应数据值200、202、208和206的最低两个有效位(位1和位2)来确定数据值300、302、304和306的二进制值。为了说明的目的，这些被截的位在区域308中被示出。在另一个实施例中，数据值200、202、208和206存在于串行寄存器中，该寄存器被移位两个位置以产生数据值300、302、304和306。

当数据值300、302、304和306被加在一起时，平均数据值310被确定。在图3的说明性实例中，平均数据值310等于二进制数53,126或十六位二进制数1100111110000110。依照本发明，四个数据值300、302、304和306被加在一起而没有出现溢出情况。

在采用具有多个十六位串行累积寄存器的行缓冲器108的实施例中，用于每个像素的平均数据值被确定，而没有溢出情况的可能性。因此，不需要处理器、存储器和通信总线中的附加带宽(如十七位二进制数)。可替换的是，不需要检测并容纳溢出情况的专门逻辑。

当具有多个十六位累积寄存器的行缓冲器108被采用时，多个第一数据值每个都被存储在一个累积寄存器中。一个累积存储器对应于一个像素。在依照本发明的实施例从图像的第二采样中确定多个第二数据值时，用于每个相应像素的第二数据值被预除并且被累积到相应的累积寄存器中。类似地，在依照本发明从图像的第三采样中确定多个第三数据值时，用于每个相应像素的第三数据值被预除并且被累积到相应的累积寄存器中。最后，在依照本发明从图像的第四采样中确定多个第四数据值时，用于每个相应像素的第四数据值被预除并且被累积到相应的累积寄存器中。这样，依照本发明，在四个采样被采集之后，多个平均数据值被确定。该多个平均数据值近似于真实数据值，因此对于每个数据值，随机和/或散粒噪声已被减小。

本发明的其它实施例采用行缓冲器108中累积寄存器的其它适当数量。例如，一个实施例采用行缓冲器108中的三十二位累积寄存器。

一旦采样已被完成，数据通过连接120从缓冲器108传递到图像捕获设备100的其它部件以便于附加的处理。因此，所得到的捕获图像更接近地对应于原始图像，这是因为对于每个像素的对应数据值，随机和/或散粒噪声已被减小。

图4是说明依照本发明的图像捕获设备的另一个实施例的方块图。类似于图像捕获设备100(图1)，图像捕获设备400至少包括CCD402、信号处理单元404、控制ASIC406和行缓冲器408。在依照本发明的其它实施例中，任何被适当配置的处理器(未示出)可被用来代替控制ASIC406。

行缓冲器408被实施为存储器或适当的存储器的一部分。用于每个像素的当前数据值从行缓冲器408被检索，并且用于每个像素的所输入的对应的经预除的数据值被加给当前数据值以确定新的当前数据值。这些新的当前数据值被存储回到行缓冲器408。该过程一直重复到所有采样已依照本发明被完成。然后，数据通过连接420从缓冲器408传递到图像捕获设备400的其它部件以便于附加的处理。

因此，控制ASIC406至少包括存储器422。存储器422包括至少预除逻辑424。在输入的数据值从信号处理单元404被接收时，控制ASIC406(或另一个适当的处理器)执行预除逻辑424以预除输入的数据值。依照本发明，如以上所述，多个经预除的数据值为四个采样的每个而被确定以使用于每个像素的当前数据值被存储在行缓冲器408中。因此，该实施例在利用多个十六位数据值的行缓冲器408即存储器中被实施。由于行缓冲器408的容量不需要被分配为大于十六位的二进制数的存储(如果遇到溢出情况则将需要)，存储器大小被最小化。

图5是说明依照本发明用于补偿随机和/或散粒噪声的过程实施例的流程图。流程图500示出了一个软件的可能实施例的体系结构、功能性和操作，该软件用于实施预除逻辑424(图4)以使所述多个所接收的数据值被预除以采样大小并被保存到行缓冲器408中。就这一点而言，每个块可表示代码的模块、段或部分，其包括用于实施特定逻辑功能的一个或多个可执行指令。所述特定逻辑功能亦可使用硬件状态机来执行。亦应指出，在一些可替换实施中，方块中所注释的功能可不按照图5中所注释的顺序而出现，或者可包括附加功能，而不偏离图像捕获设备400的功能性。例如，在图5中相继示出的两个方块在事实上可基本上同时被执行，有时该方块能以相反顺序来执行，或者一些方块可在所有实例中不被执行，这取决于所涉及的功能性，如将在以下进一步澄清的。在此，所有这样的修改和变化旨在被包括在本发明的范围内。

过程从方块502开始。在方块504处，依照本发明的图像捕获设备400清除数据或将该数据设置为零，或相反，清空行缓冲器408的内容。在一个实施例中，当来自先前采样过程的平均数据值从行缓冲器408被传递给存在于图像捕获设备400中的其它部件时，行缓冲器408被清除。在一个实施例中，行缓冲器408中的寄存器可被设置成零。在另一个实施例中，ASIC通过预除并存储第一数据值到行缓冲器中来处理第一数据值(对于第一数据值，不进行加法运算)。

在方块506处，采样数被接收。依照本发明，该采样数或采样大小限定图像将被暴露于光并且光信息将从CCD402被读取的次数。如以上所述，采样数亦限定在预除过程期间将被截的最低有效位的数量或者对应于数据值的二进制数将被移动的位位置的数量。例如，以上所述的实施例被描述成四次暴露图像并采集光信息。这样，采样大小是四。采样大小四对应于预除以四，其对应于“100”(二进制)，因此所截二进制数的最低两个有效位(位1和位2)。可替换的是，采样大小四等同于将二进制数中的信息移动两个位置。

在方块508处，图像部分被CCD402扫描。就是说，当前由像素416a-416i检测的图像被暴露于光。在方块510处，对应于来自像素的图像信息的数据值由控制ASIC406在逐像素的基础上接收。就是说，来自存在于CCD402中的每个像素416a-416i的光信息被信号处理单元404处理成数据值并被传递给控制ASIC406。

在方块512处，如以上所述，依照本发明，被称为用于每个像素416a-416i的数据值的所接收图像信息在逐像素的基础上被除以采样大小。在方块514处，用于每个像素416a-416i的结果预除数据值被加到行缓冲器408的内容中。

在方块516处，确定用于所有像素416a-416i的数据值是否已依照在逐像素的基础上预除数据值的上述过程而被预除。如果用于所有像素的数据值已被预除(YES的情况)，则过程前进到方块518。如果没有(NO的情况)，则过程返回到方块510以使剩余数据值在逐像素的基础上被接收、预除并被加给行缓冲器408。

在方块518处，确定所有采样是否已被处理。如果要处理附加采样(NO的情况)，则过程返回到方块508以使图像被扫描以获得数据值的下一个采样。然而，如果在方块518处没有附加采样要处理(YES的情况)，则过程前进到方块520。这样，方块508到518的扫描过程一直重复到图像被扫描了等于采样大小的次数。

在方块520处，存在于行缓冲器408中的平均数据值被传递给存在于图像捕获设备400中的其它部件。然后，过程前进到方块522并结束。

如果逐部分来扫描图像，则由流程图500说明的过程为接下来的图像部分而被重复。依照本发明来捕获随后的图像部分，直到整个图像被捕获。

图6是说明图像捕获设备的可替换实施例的方块图，该图像捕获设备采用互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。图像捕获设备600至少包括CMOS602、信号处理单元604、控制ASIC606和行缓冲器608。

CMOS602包括多个像素616a-616i。CMOS602包括其它部件，其被配置以使CMOS602将对应于像素616a-616i所传感的光的光信息传递到连接612上，为方便起见，其未被示出。依照本发明，采用CMOS602的图像捕获设备600是用与在以上针对图像捕获设备100(图1)所述的部件类似或相同的部件来配置的。为方便起见，图1和6中的类似或相同部件具有类似的参考数字(图1中的1xx和图6中的6xx)，并因此不再被详细描述。

依照采用CCD中的像素的本发明的任何上述实施例，采用CMOS602的图像捕获设备600对来自像素616a-616i的光信息补偿随机和/或散粒噪声。例如，如果采样大小被限定为四，则CMOS602被四次暴露于图像。

类似于用于图像捕获设备100的上述过程，在四次扫描期间，用于像素616a的四个数据值被确定并被传递给控制ASIC606。控制ASIC606接收对应于像素616a的这四个数据值，并依照本发明将四个数据值预除以系数四。这些经预除的四个数据值然后每个都从控制ASIC606被传递到行缓冲器608。在每个经预除的数据值被接收时，行缓冲器608累积对应于像素616a的四个经预除的数据值以产生平均数据值(第一、第二、第三和第四经预除的数据值之和)。就是说，对应于来自像素616a的光信息的四个经预除的数据值已被累积在行缓冲器608中。

依照本发明，通过在以上针对像素616a描述的预除来处理用于所有剩余像素616b-616i的光信息。就是说，光信息从CMOS602中的像素被接收，被转换成多个数据值，每个数据值都被预除以四，然后被传递给行缓冲器608。因此，用于所有像素616a-616i的经预除的第一、第二、第三和第四数据值已被唯一地累积到行缓冲器608中。

本发明的上述实施例在此已被描述成具有采样大小四。依照本发明，可在其它实施例中指定任何适当的采样大小。

像素616a-616i被配置成单个CMOS602以便于扫描。可替换的是，在另一个实施例中，像素616a-616i被配置成多个CMOS阵列以便于彩色和/或黑白扫描。在又一个实施例中，像素616a-616i被配置成矩阵CMOS以便用于数字照相机等，从而捕获图像。

图7是说明依照本发明的图像捕获设备的另一个实施例的方块图。图像捕获设备700至少包括CMOS702、信号处理单元604、控制ASIC706和行缓冲器708。CMOS702至少包括多个像素616a-616i。依照本发明，采用CMOS702的图像捕获设备700是用与在以上针对图像捕获设备600(图6)所述的部件类似或相同的部件来配置的。为方便起见，图6和7中的类似或相同部件具有相同的参考数字，并因此不再被详细描述。

依照本发明的一个实施例，根据采用CCD中的像素的本发明的任何上述实施例，采用CMOS702的图像捕获设备700对来自像素602a-602i的光信息补偿随机和/或散粒噪声。例如，如果采样大小被限定为四，则CMOS702被四次暴露于图像。

类似于用于图像捕获设备400的上述过程，行缓冲器708被实施为存储器或适当存储器的一部分。当前数据值由控制ASIC706从行缓冲器708来检索，并且输入的经预除的数据值被加给当前数据值以确定新的当前数据值。这些新的当前数据值被存储回到行缓冲器708。该过程一直重复到所有采样已被完成。一旦采样已被完成，则数据通过连接620从行缓冲器708传递到图像捕获设备700的其它部件以便于附加的处理。

因此，控制ASIC706至少包括存储器722。存储器722至少包括预除逻辑724。在输入的数据值从信号处理单元604被接收时，控制ASIC706(或另一个适当的处理器)执行预除逻辑724以预除输入的数据值。依照本发明，如以上所述，多个经预除的数据值为四个采样的每个而被确定以使当前数据值被存储在行缓冲器708中。因此，该实施例在利用多个十六位数据值的行缓冲器708即存储器中被实施。由于容量不需要为大于十六位的二进制数的存储而被分配(如果遇到溢出情况则将需要)，存储器大小被最小化。此外，流程图500(图5)示出了一个软件的实施例的体系结构、功能性和操作，该软件用于实施预除逻辑724以使所接收的数据值被预除以采样大小并被保存到行缓冲器708中。

图8是说明依照本发明的图像捕获设备的另一个实施例的方块图，该图像捕获设备采用具有颜色敏感像素的多行像素。颜色敏感像素808可以是例如对绿、红和蓝光敏感。在一个实施例中，行中的多个像素对相同的颜色都敏感。在另一个实施例中，像素行802、804和/或806可包括对光的不同颜色敏感的多个颜色敏感像素808。

为方便起见，在图8中示出了三行像素802、804和806。另一个实施例采用两个像素行。其它实施例采用多于三个的像素行，由此形成像素的矩阵。此外，像素行802、804和806可被制造成CCD或CMOS器件。

当采用多个像素行802、804和806的图像捕获设备800被实施为CCD时，依照本发明，图像捕获设备800采用与在以上针对图像捕获设备100(图1)和/或图像捕获设备400(图4)所述的部件类似或相同的部件。这样，在一个实施例中，像素行802、804和806的每个都是CCD。为方便起见，图1和8中的类似或相同部件具有相同的参考数字，并因此不再被详细描述。此外，当被实施为CMOS器件时，这些部件可以如在以上针对图像捕获设备600(图6)和/或图像捕获设备700(图7)所述而操作。在另一个实施例中，像素行802、804和806的每个都是CMOS器件。

以上所述的行缓冲器108、408、608和/或708被配置成存储对应于数据值的数字信息。行缓冲器108、408、608和/或708可以是任何适当的计算机可读介质，以便由任何状态机、控制ASIC、计算机和/或处理器相关的***和方法来使用或与其连接。在本文档的情况下，行缓冲器108、408、608和/或708是这样的计算机可读介质，是包含或存储数据的电子、磁性、光学或另一种物理器件或装置。此外，行缓冲器108、408、608和/或708可用任何适当的计算机可读介质来实施，以便由指令执行***、设备或器件，如基于计算机的***、包含处理器的***或其它***来使用或与其连接，所述其它***可从指令执行***、设备或器件提取指令并执行与所确定的数据值关联的指令。在本说明书的情况下，“计算机可读介质”可以是任何装置，其可存储、传递、传播或传输与指令执行***、设备和/或器件关联的数据、由指令执行***、设备和/或器件使用的数据或与之连接的数据。计算机可读介质可以是例如电子、磁性、光学、电磁、红外线、或半导体***、设备、器件或现在已知或以后发展的传播介质。

此外，为便于说明和描述本发明，行缓冲器108、408、608和/或708每个都被描述成独立、专用的存储器单元。行缓冲器108、408、608和/或708可分别存在于图像捕获设备100、400、600和/或700内的任何可替换的方便位置，或者作为可由图像捕获设备100、400、600和/或700访问的其它***的部件。例如，多用途存储器单元可存在于图像捕获设备100、400、600和/或700中。多用途存储器单元的适当大小和配置的部分可被分配用于存储如依照本发明所确定的预除数据值和平均数据值。可替换的是，行缓冲器108、408、608和/或708可分别存在于控制ASIC106、406、606和706中作为单独的存储器单元或作为多用途存储器单元的一部分。

依照本发明，当所述实施例执行被配置成将数据值预除以采样大小的预除逻辑424和/或724(图4和7)时，这样的预除逻辑424和/或724分别存在于存储器422和/或722中。存储器422和/或722可被实施为用于行缓冲器108、408、608和/或708的计算机可读介质的任何一个上述实施例。

为方便起见，存储器422被描述为存在于控制ASIC406中作为内部部件。类似地，存储器722被描述为存在于控制ASIC706中作为内部部件。存储器422和/或722可分别存在于图像捕获设备400和/或700中的任何可替换的方便位置，作为独立、专用的存储器单元或作为可由图像捕获设备400和/或700访问的其它***的部件。例如，但不局限于，多用途存储器单元可存在于图像捕获设备400和/或700中。在一个实施例中，多用途存储器单元的适当大小和配置的部分被分配用于存储预除逻辑424和/或724。

在另一个实施例中，信号处理器单元104(图1)将尚未被转换成二进制数的光信息提供给控制ASIC106。控制ASIC106确定用于所提供的光信息的二进制数。一旦用于所有像素的二进制信息(数据值)已由控制ASIC106确定，则依照在此所述的本发明来处理光信息。此外，当光信息从存在于CMOS中的像素被提供时，这样的实施例是一样可用的。

本发明可被实施于任何任意的数制(numbering system)中。如果设备使用底三数制(base three numbering system)，则采样可被预除以等价于3的幂的数(3，9，27…)并且采样的适当数可被求和以适当地实施本发明。另外，如果除法运算是低开销的(类似于移位运算)，则采样数和预除除数不局限于数制底(number system base)的幂，而可以是任何任意的值。

Claims (10)

1.一种用于补偿所捕获图像中的噪声的***，包括：

多个像素(416)，其被配置成以预定的次数来捕获图像；

处理单元(406)，其被配置成接收多个数据值，其中每个数据值唯一地对应于所述多个像素之一，并且其中处理单元被进一步配置成通过将所述多个数据值的每个预除以对应于图像部分要被捕获的次数的数来产生多个经预除的数据值；以及

存储器(422)，其被配置成接收所述多个经预除的数据值以使对于所述多个像素的每个，所述多个经预除的数据值中对应的那些被累积在一起以确定用于所述多个像素的每个的平均数据值，从而通过对来自每个像素的关联数据值求平均而补偿噪声。

2.权利要求1的***，进一步包括信号处理单元(404)，其在被通信耦合于所述多个像素和处理单元(406)之间，并且被配置成从所述多个像素(416)接收光信息并且进一步被配置成将所接收的光信息转换成所述多个数据值。

3.权利要求1的***，其中存储器进一步包括多个累积寄存器(408)以使当所述多个经预除的数据值的每个被接收时，每个经预除的数据值被累积到对应的累积寄存器(408)中，从而使所述多个经预除的数据值中对应的那些被加在一起以确定用于所述多个像素的每个的平均数据值。

4.权利要求1的***，其中存储器进一步包括具有多个寄存器的行缓冲器(408)，每个寄存器都被配置成在每个经预除的数据值被接收时，存储与所述多个像素之一关联的经预除的数据值之和。

5.一种用于补偿所捕获图像中的噪声的方法，该方法包括：

以预定的次数用多个像素来扫描图像；

每次当图像被扫描时，从所述多个像素(116)的每个接收光信息；

将所接收的光信息转换成多个数据值，每个数据值唯一地对应于来自所述多个像素之一的光信息；

通过将每个数据值除以对应于图像要被扫描的次数的数来产生多个经预除的数据值，所述的一个数；以及

将经预除的数据值中对应的那些加在一起以使平均数据值为所述多个像素的每个而被唯一地确定，从而通过对数据值求平均而补偿噪声。

6.权利要求5的方法，其中扫描进一步包括在第二图像部分被扫描之前，以预定的次数扫描图像部分。

7.权利要求5的方法，其中相加进一步包括将每个经预除的数据值累积到行缓冲器寄存器(108)中，每个行缓冲器寄存器(108)唯一地对应于所述多个像素之一，从而使新近接收的经预除的数据值被加给所累积的数据值，所累积的数据值对应于先前接收的经预除的数据值之和。

8.权利要求5的方法，其中所述产生进一步包括移动多个位的每个，所述多个位对应于所述多个数据值之一。

9.权利要求5的方法，其中所述产生进一步包括将多个二进制数位的每个移动一个数量的位置，该数量对应于图像被扫描的次数。

10.权利要求5的方法，其中所述产生进一步包括截断对应于数据值的一个的多个位的至少一个最低有效位(LSB)，被截的LSB的数量对应于图像被扫描的次数。

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