JP2002084464A - 固体撮像素子の欠陥画素検出方法および画素欠陥補正方法 - Google Patents
固体撮像素子の欠陥画素検出方法および画素欠陥補正方法Info
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Abstract
ることができる固体撮像素子の欠陥画素検出方法を提供
することを目的とする。 【解決手段】 固体撮像素子の欠陥画素検出方法におい
て、注目画素の周囲の画素データの平均値と、注目画素
の画素データとを比較することによって、注目画素が欠
陥画素である否かを判定する。
Description
欠陥画素検出方法および画素欠陥補正方法に関する。
の中には、所定の信号レベルの電気信号を発生しない欠
陥画素が製造段階で生じることがある。この欠陥画素に
は、入射光に対して所定以上の大きさの電気信号を出力
する白点の欠陥画素と呼ばれるものと所定以下の電気信
号しか出力しない黒点の欠陥画素と呼ばれるものとがあ
る。特に、白点の欠陥画素が1つでもあると、よく目立
ち、画質を著しく低下させるため、画素欠陥補正を行な
う必要がある。
置を検出して記憶しておき、欠陥画素の隣接画素の信号
を使って欠陥画素の信号を補正する方法が一般的であ
る。CCD製造時に発生している画素欠陥に対しては、
その位置を不揮発性の外部メモリに記憶させておき、そ
の位置情報に基づいて画素欠陥補正を行なう。欠陥画素
は経時変化によって発生することもあるため、CCD製
造後も欠陥画素を検出して、補正できるようにしておく
必要がある。
従来のCCD信号処理回路の構成を示している。
サンプリング回路)2およびAGC(自動利得制御回
路)3で処理された後、A/D変換回路4でデジタル信
号に変換される。A/D変換回路4の出力データは、画
素欠陥検出・補正回路10に送られる。
リ7の情報を元に、入力データに対して画素欠陥補正を
行なう。画素欠陥検出・補正回路10の出力データは、
カメラ信号処理回路5に送られ、通常のカメラ信号処理
が行なわれる。なお、タイミング制御回路6は、各部の
タイミングを制御する。
検出回路11、画素欠陥補正回路12、選択回路13、
アドレス比較回路14、水平アドレスカウンタ(Hアド
レスカウンタ)15、垂直アドレスカウンタ(Vアドレ
スカウンタ)16および複数の欠陥画素アドレスメモリ
17を備えている。
している。この例では、白点の欠陥画素を検出する回路
を示している。
ード時において、欠陥画素を検出する。欠陥画素検出回
路11は、2つの遅延回路21、22と、判定回路23
とからなる。各遅延回路21、22は、1画素分が伝送
されるに要する時間と等しい時間だけ入力データを遅延
させて出力する。
画素データD1、D2、D3が入力される。3つの画素
のうち中央の画素を注目画素とすると、判定回路23
は、注目画素の画素データD2と、その前後の画素の画
素データD1、D3との差の絶対値(|D2−D1|、
|D3−D2|)をそれぞれ求め、両絶対値がともに所
定値Thより大きいときに、注目画素を白点の欠陥画素
と見做して、注目画素に対する垂直アドレス(Vアドレ
ス)と水平アドレス(Hアドレス)とを、欠陥画素アド
レスデータとして欠陥画素アドレスメモリ17に格納す
る。欠陥画素アドレスメモリ17に格納された欠陥画素
アドレスデータは、外部メモリ7に格納される。
検出された欠陥画素アドレスデータと、偶数フィールド
において検出された欠陥画素アドレスデータとが区別さ
れて外部メモリ7に格納される。そして、通常モード時
において、奇数フィールドが入力されるときには、奇数
フィールドにおいて検出された欠陥画素アドレスデータ
が欠陥画素アドレスメモリ17に設定され、偶数フィー
ルドが入力されるときには、偶数フィールドにおいて検
出された欠陥画素アドレスデータが欠陥画素アドレスメ
モリ17に設定される。
している。
31、32と、加算平均回路33とからなる。各遅延回
路31、32は、1画素分が伝送されるに要する時間と
等しい時間だけ入力データを遅延させて出力する。
素の画素データD1、D2、D3のうち、両側の画素の
画素データD1、D3が入力される。3つの画素のうち
中央の画素が欠陥画素である場合には、中央の画素の補
正後の画素データD2’は、その前後の画素の画素デー
タD1、D3の加算平均値{(D1+D3)/2}とし
て求められる。
選択回路13(図1参照)は、水平アドレスカウンタ1
5の水平アドレスおよび垂直アドレスカウンタ16の垂
直アドレスが、欠陥画素アドレスメモリ17に記憶され
ている欠陥画素アドレスと一致したときに、欠陥補正回
路12によって算出された当該欠陥画素アドレスに対応
する補正値を選択して出力する。
発生する白点の欠陥画素を正確に検出して、補正するこ
とは困難であった。特に、AGCゲインが大きいときに
のみ認知できるような画素欠陥を、ノイズと区別して正
確に検出することが困難であった。
数フィールド、偶数フィールドに分けて外部メモリ7に
保持しているため、外部メモリ7としては、大きな容量
のメモリが必要であった。
することができる固体撮像素子の欠陥画素検出方法を提
供することを目的とする。
する外部メモリの容量の低減化が図れる固体撮像素子の
欠陥画素検出方法を提供することを目的とする。
を目立たなくしつつ、その欠陥画素で検出された画素情
報も映像に再現させることができる固体撮像素子の画素
欠陥補正方法を提供することを目的とする。
素子の欠陥画素検出方法は、固体撮像素子の欠陥画素検
出方法において、注目画素の周囲の画素データの平均値
と、注目画素の画素データとを比較することによって、
注目画素が欠陥画素である否かを判定することを特徴と
する。
判定を行ない、所定回数以上、欠陥画素と判定された画
素を欠陥画素として検出することが好ましい。
素と偶数フィールドによって検出された欠陥画素とのう
ち、一方のフィールドで検出された各欠陥画素のアドレ
スと、上記一方のフィールドで検出された各欠陥画素の
アドレスが両フィールドにおいて同一のアドレスとして
現れるか、両フィールドにおいて垂直アドレスが1だけ
ずれて現れるかを示す識別情報とを、欠陥画素のアドレ
スを表すデータとして記憶することが好ましい。
欠陥画素判定処理を開始し、1フィールド毎に欠陥画素
であると判定された画素のアドレスを欠陥画素アドレス
メモリに記憶し、1フィールドに対する欠陥画素判定が
終了する毎に、欠陥画素アドレスメモリに格納された欠
陥画素アドレスを読み込んで、欠陥画素と判定された画
素それぞれに対して、当該画素が欠陥画素であると判定
された回数を算出するといった動作を繰り返して行い、
1セット分の欠陥画素判定処理が終了したときに、欠陥
画素であると判定された回数が所定値以上である画素を
欠陥画素として検出し、第1セット目において、欠陥画
素であると判定された画素の数が、欠陥画素アドレスメ
モリに記憶できる欠陥画素アドレスの個数よりも多い場
合には、第1セットの各フィールド毎に欠陥画素アドレ
スメモリに記憶された欠陥画素アドレスの最大のアドレ
スのうち、第1セット目において最小のアドレスを欠陥
画素判定の再開位置として第2セット目の欠陥画素判定
処理を行なうようにし、第2セット目以降においても、
欠陥画素であると判定された画素の数が、欠陥画素アド
レスメモリに記憶できる欠陥画素アドレスの個数よりも
多い場合には、同様にして次のセットの欠陥画素判定処
理を行なうようにしてもよい。
正方法は、単板式のカラーフィルタアレイが設けられて
いる固体撮像素子の欠陥画素補正方法において、欠陥画
素の2画素前の画素のデータと2画素後の画素の画素デ
ータとの加算平均値と、欠陥画素の画素データとを加重
加算することによって、欠陥画素に対する補正データを
生成することを特徴とする。
の発明の実施の形態について説明する。
CCD信号処理回路の構成を示している。
符号を付してその説明を省略する。
タアレイを備えている。この例では、奇数番目の行にお
いては、シアン(Cy)の色フィルタと、黄色(Ye)
の色フィルタとが水平方向に交互に配置されている。偶
数番目の行においては、マゼンダ(Mg)の色フィルタ
と、緑(G)の色フィルタとが水平方向に交互に配置さ
れている。
D1からの信号の読み出し方式について説明する。
直方向奇数番目の行の画素値とその下側の偶数番目の行
の画素値とが加算されて出力される。つまり、n番目の
走査線では、D1(=Cy+Mg)、D2(=Ye+
G)、D1、D2…の順番に、n+1番目の走査線では
D3(=Cy+G)、D4(=Ye+Mg)、D3、D
4…の順番に、信号が出力されていく。
垂直方向偶数番目の行の画素値とその下側の奇数番目の
行の画素値とが加算されて出力される。つまり、m番目
の走査線では、D1(=Mg+Cy)、D2(=G+Y
e)、D1、D2…の順番に、m+1番目の走査線では
D3(=G+Cy)、D4(=Mg+Ye)、D3、D
4…の順番に、信号が出力されていく。
は、CDS(相関2重サンプリング回路)2およびAG
C(自動利得制御回路)3で処理された後、A/D変換
回路4でデジタル信号に変換される。A/D変換回路4
の出力データは、画素欠陥検出・補正回路50に送られ
る。
タに対して画素欠陥補正を行なう。画素欠陥検出・補正
回路50の出力データは、カメラ信号処理回路5に送ら
れ、通常のカメラ信号処理が行なわれる。なお、タイミ
ング制御回路6は、各部のタイミングを制御する。
検出回路51、画素欠陥補正回路52、選択回路53、
アドレス比較回路54、水平アドレスカウンタ(Hアド
レスカウンタ)55、垂直アドレスカウンタ(Vアドレ
スカウンタ)56、複数の欠陥画素アドレスメモリ57
および複数の検出欠陥画素アドレスメモリ58を備えて
いる。
陥画素アドレスメモリ58は、CPU40に接続されて
いる。CPU40は、外部メモリ7を備えている。
している。この例では、白点の欠陥画素を検出する回路
を示している。
像している状態またはCCDカメラにレンズキャップが
嵌められたまま撮像している状態で行なわれる。
ラインメモリ61、62、6つの遅延回路63、64、
65、66、67、68と、判定回路69とからなる。
各ラインメモリ61、62は、1水平ライン分が伝送さ
れるに要する時間と等しい時間だけ入力データを遅延さ
せて出力する。各遅延回路63〜68は、1画素分が伝
送されるに要する時間と等しい時間だけ入力データを遅
延させて出力する。
すように、3×3画素の大きさのブロック内の各画素の
画素データD1〜D9が入力される。9つの画素のうち
中央の画素を注目画素とすると、判定回路23は、次式
(1)の条件を満たすか否かを判定する。
データD5が、周辺の8画素の画素データの平均値に所
定値Thを加えた値より大きいという条件を満たすか否
かを判定する。そして、この条件を満たした場合には、
判定回路69は、注目画素を白点の欠陥画素候補と判定
して、注目画素に対する垂直アドレス(Vアドレス)と
水平アドレス(Hアドレス)とを検出欠陥画素アドレス
メモリ58に格納する。このような判定を行なうと、欠
陥画素の周囲にノイズがあっても、欠陥画素を正確に検
出できるようになる。
説明
画素検出処理を複数フィールドにわたって繰り返し行な
う。最初の1フィールドに対する欠陥画素検出処理が終
了すると、CPU40は、検出欠陥画素アドレスメモリ
58の内容を読み出して、欠陥画素アドレスとして内部
メモリ(図示略)に記憶する。
処理が終了する毎に、CPU40は、検出欠陥画素アド
レスメモリ58の内容を読み出して、既に欠陥画素アド
レスとして記憶されているものと比較する。そして、新
たな欠陥画素アドレスであれば、その欠陥画素アドレス
を内部メモリに記憶する。既に記憶されている欠陥画素
アドレスと同じ欠陥画素アドレスであれば、内部メモリ
に既に記憶されているその欠陥画素アドレスに関連して
検出回数を記憶する。
ィールド数に相当するN回分の欠陥画素アドレス記憶お
よび検出回数カウント処理が終了すると、CPU40
は、検出回数が予め定められた所定回数以上である欠陥
画素アドレスのみを欠陥画素であると判定し、外部メモ
リ7に欠陥画素と判定した欠陥画素アドレスを格納す
る。
説明
1によって検出される欠陥画素候補数が、検出欠陥画素
アドレスメモリ58の欠陥画素アドレス記憶最大数kよ
り多くなる場合も考えられる。そこで、このような場合
には、次のようにして、欠陥画素検出を行なう。
ールドに対する欠陥画素検出処理において、検出欠陥画
素アドレスメモリ58の欠陥画素アドレス記憶最大数k
以上の欠陥画素候補が検出されたとすると、検出欠陥画
素アドレスメモリ58には、図8(a)に示すように、
1〜k番目に検出された欠陥画素候補に対応する欠陥画
素アドレスが格納される。図8の例では、k=8として
いる。k+1番目移行に検出された欠陥画素候補に対応
する欠陥画素アドレスは、検出欠陥画素アドレスメモリ
58には格納されない。
ィールド分の欠陥画素検出処理およびそれに伴うCPU
40による欠陥画素アドレス記憶および検出回数カウン
ト処理が終了したとする。ここでは、N=4とし、2フ
ィールド目、3フィールド目および4フィールド目にお
いて、検出欠陥画素アドレスメモリ58に、図8
(b)、図8(c)および図8(d)に示すように、欠
陥画素検出回路51によって検出された1〜k個目の欠
陥画素候補に対応する欠陥画素アドレスが格納されたと
する。なお、図8(a)〜(d)において、欠陥画素を
示す四角内の数字は、当該画素が欠陥画素として検出さ
れた回数を示している。
ドレス記憶および検出回数カウント処理を1フィールド
毎に行ない、N回分の欠陥画素アドレス記憶および検出
回数カウント処理が終了すると、検出回数が予め定めら
れた所定回数以上である欠陥画素アドレスのみを欠陥画
素であると判定し、外部メモリ7に欠陥画素と判定した
欠陥画素アドレスを格納する。
ルド分の欠陥画素検出処理を開始する。各フィールドに
おいて検出された1〜k個目の欠陥画素候補は、全て一
致しているとは限らないので、図8(a)〜(d)に示
すように、各フィールドにおいてk番目に検出された欠
陥画素候補のアドレスは、通常、一致しない。
Nフィールド分の欠陥画素検出処理において、各フィー
ルドで検出されたk番目の欠陥画素候補のうち、最も小
さいアドレスを、検出開始位置として、欠陥画素検出処
理を開始する。
理においても、検出欠陥画素アドレスメモリ58の欠陥
画素アドレス記憶最大数k以上の欠陥画素候補が検出さ
れた場合には、同様にして3回目のNフィールド分の欠
陥画素検出処理を行なうことになる。
理において、検出された欠陥画素候補数が、検出欠陥画
素アドレスメモリ58の欠陥画素アドレス記憶最大数k
より少ない数となった場合に、欠陥画素検出処理は終了
する。
メモリ58の容量が小さくても、画面全体の欠陥画素を
検出できるようになる。
についての説明
欠陥画素は、欠陥画素の位置によって、奇数(ODD)
フィールドと偶数(EVEN)フィールドとで、同じア
ドレスとなる場合(図9(a))と、奇数(ODD)フ
ィールドと偶数(EVEN)フィールドとで、垂直アド
レスが1ラインずれる場合(図9(b))とがある。
て、この2つの状態を区別するようにするようにするこ
とが好ましい。つまり、欠陥画素アドレスデータを、奇
数フィールドでの水平および垂直アドレスと状態フラグ
Fとで構成して、外部メモリ7に格納するようにする。
もちろん、欠陥画素アドレスデータを、偶数フィールド
での水平および垂直アドレスと状態フラグFとで構成し
て、外部メモリ7に格納するようにしてもよい。
に、同じ欠陥画素であっても、奇数フィールドと偶数フ
ィールドとで、垂直アドレスが1ラインずれる場合に
も、1つの欠陥画素アドレスデータのみを外部メモリ7
に格納できるようになる。このため、外部メモリ7の容
量の低減化が図れる。
外部メモリ7内の欠陥画素アドレスデータに基づいて、
入力フィールドに応じた欠陥画素アドレス(奇数フィー
ルドでの欠陥画素アドレス、偶数フィールドでの欠陥画
素アドレス)を求め、求めた欠陥画素アドレスをフィー
ルド毎に欠陥画素アドレスメモリ57に設定する。
の説明
撮像している状態またはCCDカメラにキャップを嵌め
て撮像している状態で、かつAGC回路3のゲインが大
きくなければ、正確に検出することができない。したが
って、このような検出条件下以外で、白点の欠陥画素検
出が行なわれないように、欠陥画素検出開始時に検出条
件を満たしているか否かを判定をし、検出条件を満たし
ている場合にのみ、欠陥画素検出を開始させるようにす
ることが好ましい。
つ画面内を数領域に分割したそのすべての領域の平均輝
度レベルが所定レベル以下である場合に、画素欠陥検出
指令が入力された場合にのみ、画素欠陥検出を開始させ
る。
示している。
71、72、73、74と、加算平均回路75と、加重
加算回路76とからなる。各遅延回路71〜74は、1
画素分が伝送されるに要する時間と等しい時間だけ入力
データを遅延させて出力する。
の遅延回路71〜74とによって、隣接する5つの画素
の画素データD1〜D5を得ることができる。隣接する
5つの画素5つの画素のうち中央の画素が欠陥画素であ
るとする。
素の画素データD1〜D5のうち、両端の画素の画素デ
ータD1、D5が入力され、その加算平均値{(D1+
D5)/2}が算出される。加重加算回路76には、加
算平均回路75の出力と、5つの画素のうち中央の画素
の画素データD3とが入力され、それらが加重加算され
る。
囲の係数とし、欠陥画素の画像データD3の補正後のデ
ータをD3’とすると、次式(2)の演算を行なって、
欠陥画素の画像データD3を補正する。
いようにするために、欠陥画素の前後に存在しかつ欠陥
画素と同色カラーフィルタの画素データD1,D5を用
いて、欠陥画素を補正する。また、白点の欠陥画素は正
常画素に比べてレベルが大きくなるが、映像信号も含ん
でいるので、欠陥画素の画素データD3と、D1および
D5の加算平均値とを加重加算することにより、白点ノ
イズを目立たなくしつつ、その画素情報も映像に再現さ
せるようにしているのである。
選択回路53(図4参照)は、水平アドレスカウンタ5
5の水平アドレスおよび垂直アドレスカウンタ56の垂
直アドレスが、欠陥画素アドレスメモリ57に記憶され
ている欠陥画素アドレスと一致したときに、画素欠陥補
正回路52によって算出された当該欠陥画素アドレスに
対応する補正値を選択して出力する。
確に検出することができるようになる。
データを記憶する外部メモリの容量の低減化が図れるよ
うになる。
の白点ノイズを目立たなくしつつ、その欠陥画素で検出
された画素情報も映像に再現させることができるように
なる。
信号処理回路の構成を示すブロック図である。
ック図である。
ック図である。
理回路の構成を示すブロック図である。
を示す模式図である。
ック図である。
の画像データを示す模式図である。
る。
数フィールドとで、同じアドレスとなる場合と、垂直ア
ドレスが1ラインずれる場合とがあることを示す模式図
である。
ロック図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 固体撮像素子の欠陥画素検出方法におい
て、注目画素の周囲の画素データの平均値と、注目画素
の画素データとを比較することによって、注目画素が欠
陥画素である否かを判定することを特徴とする固体撮像
素子の欠陥画素検出方法。 - 【請求項2】 所定の複数フィールドにわたって欠陥画
素判定を行ない、所定回数以上、欠陥画素と判定された
画素を欠陥画素として検出することを特徴とする請求項
1に記載の固体撮像素子の欠陥画素検出方法。 - 【請求項3】 奇数フィールドによって検出された欠陥
画素と偶数フィールドによって検出された欠陥画素との
うち、一方のフィールドで検出された各欠陥画素のアド
レスと、上記一方のフィールドで検出された各欠陥画素
のアドレスが両フィールドにおいて同一のアドレスとし
て現れるか、両フィールドにおいて垂直アドレスが1だ
けずれて現れるかを示す識別情報とを、欠陥画素のアド
レスを表すデータとして記憶することを特徴とする請求
項1および2のいずれかに記載の固体撮像素子の欠陥画
素検出方法。 - 【請求項4】 所定フィールド数に相当する1セット分
の欠陥画素判定処理を開始し、1フィールド毎に欠陥画
素であると判定された画素のアドレスを欠陥画素アドレ
スメモリに記憶し、1フィールドに対する欠陥画素判定
が終了する毎に、欠陥画素アドレスメモリに格納された
欠陥画素アドレスを読み込んで、欠陥画素と判定された
画素それぞれに対して、当該画素が欠陥画素であると判
定された回数を算出するといった動作を繰り返して行
い、1セット分の欠陥画素判定処理が終了したときに、
欠陥画素であると判定された回数が所定値以上である画
素を欠陥画素として検出し、 第1セット目において、欠陥画素であると判定された画
素の数が、欠陥画素アドレスメモリに記憶できる欠陥画
素アドレスの個数よりも多い場合には、第1セットの各
フィールド毎に欠陥画素アドレスメモリに記憶された欠
陥画素アドレスの最大のアドレスのうち、第1セット目
において最小のアドレスを欠陥画素判定の再開位置とし
て第2セット目の欠陥画素判定処理を行なうようにし、 第2セット目以降においても、欠陥画素であると判定さ
れた画素の数が、欠陥画素アドレスメモリに記憶できる
欠陥画素アドレスの個数よりも多い場合には、同様にし
て次のセットの欠陥画素判定処理を行なうことを特徴と
する請求項1に記載の固体撮像素子の欠陥画素検出方
法。 - 【請求項5】 単板式のカラーフィルタアレイが設けら
れている固体撮像素子の欠陥画素補正方法において、欠
陥画素の2画素前の画素のデータと2画素後の画素の画
素データとの加算平均値と、欠陥画素の画素データとを
加重加算することによって、欠陥画素に対する補正デー
タを生成することを特徴とする固体撮像素子の欠陥画素
補正方法。
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