KR100948892B1

KR100948892B1 - 잡음 특성 측정 장치 및 잡음 특성 측정 방법

Info

Publication number: KR100948892B1
Application number: KR1020080014475A
Authority: KR
Inventors: 유지 와타라이
Original assignee: 후지쯔 마이크로일렉트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2010-03-24
Also published as: US8035703B2; EP1976308A3; JP4728265B2; US20080198244A1; EP1976308A2; EP1976308B1; KR20080077559A; JP2008205829A

Abstract

본 발명은 촬상 센서의 잡음 특성을 간편히 측정할 수 있는 잡음 특성 측정 장치 및 잡음 특성 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

평균·편차 연산 회로(23)는, 촬상 센서(11)를 화소 위치에 기초하여 복수 분할한 화상 영역마다, 그 화상 영역 내의 화소값의 평균값 및 분산 정도를 나타내는 값을 연산한다. 영역 선택 회로(24)는, 촬상 센서의 화소값이 취할 수 있는 범위를 이 화소값에 기초하여 복수 분할한 영역에, 연산된 평균값과 대응하는 분산 정도를 나타내는 값을 함께 분류한다. 레지스터 및 갱신 회로(27)는 분할된 영역마다, 연산된 분산 정도를 나타내는 값이 보다 작아지도록 그 분산 정도를 나타내는 값과 대응하는 평균값을 함께 갱신한다.

Description

잡음 특성 측정 장치 및 잡음 특성 측정 방법{DEVICE AND METHOD FOR MEASURING NOISE CHARACTERISTICS}

본 발명은, 촬상 센서의 잡음 특성을 측정하는 잡음 특성 측정 장치 및 잡음 특성 측정 방법에 관한 것이다.

최근, 촬상 센서의 화소값의 증대화 등의 요인에 의해서, 촬상 데이터의 S/N비가 악화되고 있다. 또한 화소값이란, 촬상 데이터에 기초하는 촬상 센서의 각 화소의 특징량으로서, 예컨대 농도, 명도, 휘도, 색차, 강도 등의 값을 말한다.

촬상 데이터의 잡음 요인에는 여러 가지가 있지만, 얻어지는 화소값을 Po, 참 화소값을 Pt, 잡음를 Pn으로 하면, 하기 식 (1)과 같이 표시된다.

Po=Pt+Pn (1)

여기서, 잡음(Pn)의 지배적인 분포는 주로 정규 분포로 간주하는 것이 알려져 있다. 도 7은 참 화소값(Pt)을 기준으로 하는 화소값에 따른 잡음(Pn)의 분포 특성을 도시한 것이다.

그런데, 식 (1)에 있어서의 잡음(Pn)의 표준 편차 σ(또는 이것에 준한 편차 또는 분산)는 참 화소값(Pt)에 의존하고 있어, 도 8에 도시되는 바와 같이, 참 화 소값(Pt)이 커짐에 따라서 표준 편차 σ, 즉 잡음(Pn)도 커지는 특성을 갖는다.

예컨대 디지털 카메라에 탑재되는 촬상 센서에 있어서, 이러한 잡음 특성을 측정하기 위해서, 측정자는 이 디지털 카메라[시작기(試作機) 포함]를 이용하여, 예컨대 도 9에 도시한 맥베스 차트(91)로 대표되는 색견본 등을 촬영하고, 그 촬상 데이터 중에서 화상으로서 평탄한 부분(92)을 정방형에 가까운 형태로 복수 개소에 대해서 잘라내며, 이들 잘라낸 개소에 대해서 화소값의 평균값 및 편차값을 구하여, 잡음 특성을 얻는 것이 일반적이다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 소63-253481호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2003-85553호 공보

그런데, 이 방법에서는, 전술한 평탄한 부분(92)을 갖는 피사체(색견본)를 촬영하지 않으면, 구하는 잡음 특성을 얻을 수 없고, 필요한 작업량도 많아 번잡하다.

또한, 이러한 색견본의 화상에 상관없이, 임의의 화상을 이용하여 화소값의 크기를 반영한 잡음 특성을 촬영과 동시에 취득하는 방법은 없다.

또한, 예컨대 특허 문헌 1에는, 잡음 특성의 측정에 관해서, 화소값의 평균값을 결정하는 수단이나 화소값의 분산을 결정하는 수단을 구비한 것이 제안되어 있고, 가우스 데이터 잡음 분산이나 화상 잡음 분산을 결정하는 것도 함께 제안되어 있다.

또한, 특허 문헌 2에는, 잡음 특성의 측정에 관해서, 촬상 센서를 화소 위치에 기초하여 복수의 소영역으로 분할하고, 소영역마다의 화소값의 평균값 및 분산을 각각 출력하는 회로를 구비한 것이 제안되어 있으며, 이들 평균값 및 분산에 기초하는 각종 값을 이용하는 것이 제안되어 있다.

본 발명의 목적은, 촬상 센서의 잡음 특성을 간편히 측정할 수 있는 잡음 특성 측정 장치 및 잡음 특성 측정 방법을 제공하는 것이다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 청구항 1에 기재한 발명은, 촬상 센서의 화소값이 취할 수 있는 범위를 이 화소값에 기초하여 복수 분할한 영역에, 각 화소의 화소값을 분류하는 분류 수단과, 상기 분할된 영역마다, 그 영역에 분류된 화소값의 분산 정도를 나타내는 값을 연산하는 연산 수단을 포함한 것을 요지로 한다.

이 구성에 의하면, 상기 분할된 영역마다, 그 영역에 분류된 화소값의 분산 정도를 나타내는 값이 연산됨으로써, 상기 영역에서의 화소값과 그 분산 정도를 나타내는 값과의 관계, 즉 화소값의 크기를 반영한 촬상 센서의 잡음 특성을 간편히 얻을 수 있다.

청구항 2에 기재한 발명에 따르면, 청구항 1에 기재한 잡음 특성 측정 장치에 있어서, 상기 촬상 센서를 화소 위치에 기초하여 복수 분할한 화상 영역마다, 그 화상 영역 내의 화소값의 평균값을 연산하는 평균값 연산 수단을 더 포함하고, 상기 분류 수단은 상기 연산된 평균값을 상기 복수 분할한 영역에 분류하며, 상기 연산 수단은 상기 복수 분할한 화상 영역마다, 그 화상 영역 내의 화소값의 분산 정도를 나타내는 값을 연산하고, 그 화소값의 분산 정도를 나타내는 값에 있어서 상기 평균값에 기초하여 분류된 각 영역 내의 최소값을 최종적인 화소값의 분산 정도를 나타내는 값으로서 연산하는 것을 요지로 한다.

이 구성에 의하면, 상기 분할된 화상 영역마다, 그 화상 영역 내의 화소값의 평균값 및 분산 정도를 나타내는 값이 연산되고, 그 화소값의 분산 정도를 나타내는 값에 있어서 상기 평균값에 기초하여 분류된 각 영역 내의 최소값이 최종적인 화소값의 분산 정도를 나타내는 값으로서 연산된다. 이것에 의해, 상기 화소값의 분산 정도를 나타내는 값에 있어서 상기 평균값에 기초하여 분류된 각 영역 내의 최소값, 즉 가장 평탄한 화상 영역의 상기 화소값의 분산 정도를 나타내는 값과, 이것에 대응하는 화소값의 평균값이 함께 연산된다. 따라서 가장 평탄한 화상 영역에서, 화소값의 평균값과 분산 정도를 나타내는 값과의 관계, 즉 화소값의 크기를 반영한 촬상 센서의 잡음 특성을 간편히 얻을 수 있다.

청구항 3에 기재한 발명에 따르면, 청구항 2에 기재한 잡음 특성 측정 장치에 있어서, 상기 촬상 센서는 베이어 배열되고, 상기 평균값 연산 수단은 상기 베이어 배열에서의 동색 화소의 화소값의 평균값을 연산하며, 상기 연산 수단은 상기 베이어 배열에서의 동색 화소의 화소값의 분산 정도를 연산하는 것을 요지로 한다.

이 구성에 의하면, 상기 촬상 센서의 상기 베이어 배열에서의 동색 화소마다, 화소값의 평균값과 분산 정도를 나타내는 값과의 관계, 즉 화소값의 크기를 반영한 촬상 센서의 잡음 특성을 얻을 수 있다.

청구항 4에 기재한 발명에 따르면, 청구항 2 또는 3에 기재한 잡음 특성 측정 장치에 있어서, 상기 화상 영역은 상기 촬상 센서의 수평 방향으로 병설된 화소 위치인 것을 요지로 한다.

이 구성에 의하면, 상기 평균값 연산 수단에 의한 상기 화상 영역 내의 화소값의 평균값의 연산 등은, 상기 촬상 센서의 화소값을 나타내는 신호의 수평 방향 전송과 함께 이루어질 수 있기 때문에, 예컨대 그 촬상 센서의 화소값을 수직 방향으로 복수 라인분만 기억·유지할 필요가 없고, 라인 유지 메모리를 생략하는 등 구조를 보다 간이화할 수 있다.

청구항 5에 기재한 발명에 따르면, 청구항 2 또는 3에 기재한 잡음 특성 측정 장치에 있어서, 상기 화상 영역은 상기 촬상 센서의 수평 방향 및 수직 방향으 로 병설된 화소 위치인 것을 요지로 한다.

이 구성에 의하면, 상기 평균값 연산 수단에 의한 상기 화상 영역 내의 화소값의 평균값의 연산 등에, 상기 촬상 센서의 수평 방향 및 수직 방향으로 병설된 화소 위치의 화소값을 이용할 수 있기 때문에, 보다 설정 자유도가 높은 화상 영역에서 평균값을 연산하는 등, 나아가서는 잡음 특성을 측정할 수 있다.

청구항 6에 기재한 발명은, 촬상 센서를 화소 위치에 기초하여 복수 분할한 화상 영역마다, 그 화상 영역 내의 화소값의 평균값을 연산하는 평균값 연산 수단과, 상기 화상 영역마다, 그 화상 영역 내의 화소값의 분산 정도를 나타내는 값을 연산하는 분산 정도 연산 수단과, 상기 촬상 센서의 화소값이 취할 수 있는 범위를 그 화소값에 기초하여 복수 분할한 영역에, 상기 연산된 평균값과 대응하는 분산 정도를 나타내는 값을 함께 분류하는 분류 수단과, 상기 분할된 영역마다, 상기 연산된 분산 정도를 나타내는 값이 보다 작아지도록 그 분산 정도를 나타내는 값과 대응하는 평균값을 함께 갱신하는 갱신 수단을 포함하는 것을 요지로 한다.

청구항 7에 기재한 발명에 따르면, 청구항 6에 기재한 잡음 특성 측정 장치에 있어서, 상기 분할된 영역마다의 상기 화소값의 분산 정도를 나타내는 값의 초기값은 그 분산 정도를 나타내는 값이 취할 수 있는 최대값인 것을 요지로 한다.

상기 각 구성에 의하면, 상기 분할된 영역마다, 상기 연산된 분산 정도를 나타내는 값이 보다 작아지도록 그 분산 정도를 나타내는 값과 대응하는 평균값이 함께 갱신됨으로써, 최종적으로 화소값의 분산 정도를 나타내는 값의 최소값과 대응하는 평균값이 함께 취득된다. 따라서, 상기 분할된 영역마다, 상기 화소값의 분산 정도를 나타내는 값이 최소값이 되는 화상 영역, 즉 가장 평탄한 화상 영역에서, 화소값의 평균값과 분산 정도를 나타내는 값과의 관계, 즉 화소값의 크기를 반영한 촬상 센서의 잡음 특성을 간편히 얻을 수 있다.

청구항 8에 기재한 발명은, 촬상 센서를 화소 위치에 기초하여 복수 분할한 화상 영역마다, 그 화상 영역 내의 화소값의 평균값을 연산하는 평균값 연산 단계와, 상기 화상 영역마다, 그 화상 영역 내의 화소값의 분산 정도를 나타내는 값을 연산하는 분산 정도 연산 단계와, 상기 촬상 센서의 화소값이 취할 수 있는 범위를 그 화소값에 기초하여 복수 분할한 영역에, 상기 연산된 평균값과 대응하는 분산 정도를 나타내는 값을 함께 분류하는 분류 단계와, 상기 분할된 영역마다, 상기 연산된 분산 정도를 나타내는 값이 보다 작아지도록 그 분산 정도를 나타내는 값과 대응하는 평균값을 함께 갱신하는 갱신 단계를 포함한 것을 요지로 한다.

이 구성에 의하면, 상기 분할된 영역마다, 상기 연산된 분산 정도를 나타내는 값이 보다 작아지도록 그 분산 정도를 나타내는 값과 대응하는 평균값이 함께 갱신됨으로써, 최종적으로 화소값의 분산 정도를 나타내는 값의 최소값과 대응하는 평균값이 함께 취득된다. 따라서, 상기 분할된 영역마다, 상기 화소값의 분산 정도를 나타내는 값이 최소값이 되는 화상 영역, 즉 가장 평탄한 화상 영역에서, 화소값의 평균값과 분산 정도를 나타내는 값과의 관계, 즉 화소값의 크기를 반영한 촬상 센서의 잡음 특성을 간편히 얻을 수 있다.

본 발명에서는, 촬상 센서의 잡음 특성을 간편히 측정할 수 있는 잡음 특성 측정 장치 및 잡음 특성 측정 방법을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명을 디지털 카메라에 적용한 일 실시형태를 도면에 따라서 설명한다.

도 1은 디지털 카메라(10)의 시스템 구성을 도시하는 블록도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 디지털 카메라(10)는, 촬상 센서(11), 검파부(12), 잡음 측정 회로(13), 신호 처리부(14), JPEG(Joint Photographic Experts Group) 인코드부(15), 외부 메모리 인터페이스(16), SDRAM(Synchronous DRAM)(17), CPU(18) 및 CF나 SD 등의 휴대형 메모리 카드로 이루어지는 외부 기록 매체(19)를 구비하여 구성된다.

촬상 센서(11)는, 예컨대 CCD 이미지 센서나 CMOS 이미지 센서로 이루어지고, 수평 방향 및 수직 방향에 평면형으로 배치된 복수의 화소를 갖는다. 촬상 센서(11)는, 광학 렌즈 등을 통해 피사체로부터 입사된 빛을 이것들의 화소에 있어서 전기 신호로 변환하고, 이 전기 신호를 A/D 변환부(도시 생략)에서 디지털 신호로 변환하여 이루어지는 촬상 데이터를, 상기 검파부(12)를 통해 SDRAM(17)에 저장한다. 동시에, 촬상 센서(11)는 이 촬상 데이터를 잡음 측정 회로(13)에 출력한다.

또한, 촬상 센서(11)는, 수평 방향의 라인을 이루는 일련의 화소의 전기 신호를 수직 방향으로 순차 전송하면서, 수직 방향 단부에 전송된 일련의 화소의 전기 신호를 수평 방향으로 순차 전송하는 형태로, 화상 전체의 촬상 데이터를 형성·출력한다. 촬상 센서(11)를 구성하는 복수의 화소는, RGB 필터를 통한 소위 베이 어 배열(Bayer array)로 되어 있고, 상기 촬상 데이터는 베이어 배열의 데이터(바이어 데이터)로서 취득된다. 그리고 촬상 데이터를 형성하는 각 화소의 특징량인 화소값은 RGB 중 어느 하나와 관련되어 취득된다. 또한 검파부(12)는 촬상 데이터를 통해 화상 전체로부터 평가값을 취득한다.

잡음 측정 회로(13)는 상기 촬상 센서(11)로부터의 촬상 데이터를 입력받고, 이 촬상 데이터에 기초하여 잡음 특성을 측정한다.

신호 처리부(14)는 SDRAM(17)에 저장된 촬상 데이터를 입력받고, 베이어 배열인 촬상 데이터를 보간하여 YCbCr 신호로 변환한다. 이때, 신호 처리부(14)는 설정된 화상 처리 파라미터에 따라서, 잡음 제거(noise reduction), 윤곽 강조, 색변환 등의 필터 처리나, 화상의 해상도 변환 등의 각종 처리를 수행한다. 그리고 신호 처리부(14)는 변환된 YCbCr 신호를 SDRAM(17)에 저장한다.

JPEG 인코드부(15)는 SDRAM(17)에 저장된 YCbCr 신호를 입력받고, 이 YCbCr 신호를 JPEG 코드로 변환하여 SDRAM(17)에 저장한다.

외부 메모리 인터페이스(16)는 상기 외부 기록 매체(19)에 접속되어 있고, SDRAM(17)에 저장된 JPEG 코드를 입력받으며, 이 JPEG 코드를 외부 기록 매체(19)에 출력한다.

CPU(18)는 검파부(12), 잡음 측정 회로(13), 신호 처리부(14), JPEG 인코드부(15) 및 외부 메모리 인터페이스(16)와 CPU 버스를 통해 전기적으로 접속되어 이들의 동작 등을 제어한다. 예컨대, CPU(18)는 잡음 측정 회로(13)에서 측정된 잡음 특성을 CPU 버스를 통해 판독하고, 이 잡음 특성에 기초하여 상기 신호 처리부(14) 에서의 화상 처리 파라미터를 결정하며, 추가로 이 신호 처리부(14)에 이 화상 처리 파라미터를 설정한다.

다음에, 잡음 측정 회로(13)의 구성 및 이 잡음 측정 회로(13)에 의한 잡음 측정 형태에 대해서 설명한다.

도 2는 잡음 측정 회로(13)의 전기적 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 잡음 측정 회로(13)는, 상기 촬상 센서(11)로부터의 촬상 데이터가 입력되는 라인 유지 메모리(21), 복수(3개)의 지연 FF군(22), 평균·편차 연산 회로(23), 영역 선택 회로(24), 평균·편차 선택 회로(25), 편차 비교 선택 회로(26), 및 레지스터 및 갱신 회로(27)를 구비하여 구성된다.

라인 유지 메모리(21)는 촬상 센서(11)로부터 출력되는 현재의 수평 방향의 라인의 화소의 화소값을 입력받고, 직전에 입력된 복수 라인(4 라인)분의 화소의 화소값을 저장하며, 추가로 복수 라인(3 라인)분의 화소의 화소값을 대응하는 지연 FF군(22)에 각각 출력한다.

각 지연 FF군(22)은, 라인 유지 메모리(21)로부터 입력된 그 라인의 화소의 화소값을 그 FF(플립플롭)에 복수 사이클분 저장하고, 주목하는 RGB의 동색 화소의 화소값을 평균·편차 연산 회로(23)에 출력한다.

여기서, 라인 유지 메모리(21)가 입력 등을 받는 복수 라인과, 지연 FF군(22)이 출력하는 화소값에 대응하는 화소와의 관계에 대해서 도 3에 기초하여 설명한다. 도 3에 있어서, 라인 유지 메모리(21)가 입력 등을 받는 복수 라인(5 라인)을 라인(L1∼L5)으로 한다. 이때, 각 지연 FF군(22)이 주목하는 동색 화소가 R(적) 화소이고, 상기 라인 유지 메모리(21)가 라인(L1, L3, L5)의 화소의 화소값을 대응하는 지연 FF군(22)에 각각 출력하는 것으로 하면, 각 지연 FF군(22)은, 대응하는 라인(L1, L3, L5)의 화소의 화소값을 복수 사이클분 저장하고, 주목하는 복수(각 4개, 합계 12개)의 R 화소(도 3에 있어서 ○을 붙인 화소)의 화소값을 평균·편차 연산 회로(23)에 출력한다.

도 3에 있어서, 전체 지연 FF군(22)의 출력에 따른 굵은선으로 둘러싼 수평 방향 및 수직 방향에 인접하는 화소의 영역은, 촬상 센서(11)를 화소 위치에 기초하여 복수 분할한 화상 영역(DG)을 형성한다. 즉, 전체 지연 FF군(22)에 의해, 화상 영역(DG) 내의 주목하는 R 화소의 화소값이 평균·편차 연산 회로(23)에 출력된다.

또한, 라인 유지 메모리(21)가 입력 등을 받는 복수 라인 및 각 지연 FF군(22)이 저장하는 복수 사이클분의 화소값을 순차 전환함으로써, 복수의 화상 영역(DG)이 순차 형성되고, 각 화상 영역(DG)에서 주목하는 동색 화소의 화소값이 평균·편차 연산 회로(23)에 순차 출력된다.

평균·편차 연산 회로(23)는, 각 화상 영역(DG)에 대응하는 전체 지연 FF군(22)으로부터의 복수(12개)의 동색 화소의 화소값을 입력받아, 이들 화소값의 평균값 및 분산 정도를 나타내는 값으로서의 평균 편차를 연산한다(평균값 연산 단계, 분산 정도 연산 단계). 구체적으로는, 각 화상 영역(DG)의 동색 화소의 개수(표본수)를 N(=12)으로 하고, 그 화소값의 각각을 xj(j=1∼N)로 하면, 평균·편차 연산 회로(23)는 이들 화소값 xj(j=1∼N)의 평균값(Mx) 및 평균 편차(ADevx)를 하 기의 식 (2) 및 식 (3)에 따라서 각각 연산한다.

[수학식 1]

평균값

(2)

[수학식 2]

평균 편차

(3)

그리고, 평균·편차 연산 회로(23)는 평균값(Mx)을 영역 선택 회로(24) 및 편차 비교 선택 회로(26)에 출력하고, 평균 편차(ADevx)를 편차 비교 선택 회로(26)에 출력한다.

영역 선택 회로(24)는 평균·편차 연산 회로(23)로부터의 평균값(Mx)을 입력받고, 상기 촬상 센서(11)의 화소값이 취할 수 있는 범위를 그 화소값에 기초하여 복수 분할한 영역 중 어디에 이 평균값(Mx)이 속하는지를 판정하며(분류 단계), 선택된 영역을 나타내는 영역 선택 신호를 평균·편차 선택 회로(25) 및 레지스터 및 갱신 회로(27)에 더 출력한다.

여기서, 영역 선택 회로(24)의 선택에 따른 영역에 대해서 설명한다.

도 4는 상기 촬상 센서(11)의 화소값이 취할 수 있는 범위를 그 화소값에 기초하여 복수 분할한 영역을 도시하는 설명도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 촬 상 센서(11)의 화소값이 취할 수 있는 범위를 「0」부터 그 허용되는 소정의 최대값까지의 범위로 하여, 이들 「0」 및 최대값 사이에 간격을 두고 「0」측으로부터 순서대로 설정된 소정의 화소값(B1, B2, B3)에 의해, 복수(4개)로 분할된 영역(D1∼D4)이 정의되어 있다. 따라서 영역 선택 회로(24)는 상기 평균값(Mx)에 기초하여 이 평균값(Mx)이 영역(D1∼D4) 중 어디에 속하는지를 판정한다.

레지스터 및 갱신 회로(27)는, 연산된 평균 편차(ADevx)의 영역(D1∼D4)마다의 최소값(mAD1∼mAD4)을 각각 기억하는 제1∼제4 영역 평균 편차 저장 레지스터(RmAD1∼RmAD4) 및 대응하는 평균값(mM1∼mM4)을 각각 기억하는 제1∼제4 영역 평균값 저장 레지스터(RmM1∼RmM4)를 갖는다. 평균·편차 선택 회로(25)는 이들 제1∼제4 영역 평균 편차 저장 레지스터(RmAD1∼RmAD4) 및 제1∼제4 영역 평균값 저장 레지스터(RmM1∼RmM4)에 접속되어 있고, 입력된 영역 선택 신호가 나타내는 영역(D1∼D4)의 최소값(mAD1∼mAD4) 및 평균값(mM1∼mM4)을 편차 비교 선택 회로(26)에 출력한다.

편차 비교 선택 회로(26)는, 평균·편차 연산 회로(23)로부터의 금회의 평균 편차(ADevx) 및 평균·편차 선택 회로(25)로부터의 이전 회까지의 최소값(mAD1∼mAD4)을 비교하고, 작은 쪽의 값 및 그것과 쌍을 이루는 평균값을 레지스터 및 갱신 회로(27)에 출력한다. 이것에 의해, 레지스터 및 갱신 회로(27)는 이들 값을 상기 영역 선택 신호가 나타내는 영역(D1∼D4)의 새로운 최소값(mAD1∼mAD4) 및 평균값(mM1∼mM4)으로 하여, 제1∼제4 영역 평균 편차 저장 레지스터(RmAD1∼RmAD4) 및 제1∼제4 영역 평균값 저장 레지스터(RmM1∼RmM4)를 갱신한다(갱신 단계). 따라서 제1∼제4 영역 평균 편차 저장 레지스터(RmAD1∼RmAD4)에는 영역(D1∼D4)마다 전체 화상 영역(DG)에서 최소가 되는 평균 편차(ADevx)가 최종적으로 기억되고, 제1∼제4 영역 평균값 저장 레지스터(RmM1∼RmM4)에는 대응하는 평균값(Mx)이 최종적으로 기억된다. 또한 최소값(mAD1∼mAD4)의 초기값은 평균 편차(ADevx)로서 취할 수 있는 최대값에 설정되어 있다.

도 5는 촬상 센서(11)의 전체 화상 영역(DG)에 대해서, 레지스터 및 갱신 회로(27)에 의한 전술한 영역(D1∼D4)마다의 평균 편차(ADevx) 및 평균값(Mx)의 갱신 형태를 도시하는 설명도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 전체 화상 영역(DG)에 대해서, 평균 편차(ADevx) 및 평균값(Mx)의 연산과 선택된 영역(D1∼D4)에 대응하는 레지스터의 갱신을 반복함으로써, 흑점으로써 도시하는 바와 같이, 각 영역(D1∼D4)에서, 항상 최소가 되는 평균 편차(ADevx)(최소값 mAD1∼mAD4) 및 이것과 쌍을 이루는 평균값(Mx)(평균값 mM1∼mM4)으로 순차 갱신되고, 최종적으로 전체 화상 영역(DG)에서 최소가 되는, 즉 가장 평탄한 화상 영역(DG)의 평균 편차(ADevx) 및 이것과 쌍을 이루는 평균값(Mx)(흑점을 원으로 둘러싸서 도시)이 기억된다. 도 5에 실선으로써 함께 도시한 바와 같이, 이들 최종적인 평균 편차(ADevx) 및 평균값(Mx)을, 예컨대 최소 제곱법 등으로 근사한 직선은 화소값에 대한 평균 편차(ADevx)의 관계, 즉 화소값에 대한 잡음 특성을 나타내는 것이 확인된다. 즉, 잡음 측정 회로(13)는 이들 최종적인 평균 편차(ADevx) 및 평균값(Mx)을 취득함으로써, 잡음 특성을 측정한다. 또한, 화소값에 대한 잡음 특성은 최종적인 평균 편차(ADevx) 및 평균값(Mx)을 적절한 곡선으로 근사(예컨대 다항식 근사, 삼각 근사, 지수 근사, 누승 근사, 대수 근사 등)하여 취득하여도 좋다.

CPU(18)는 CPU 버스를 통해 이들 최종적인 평균 편차(ADevx) 및 평균값(Mx), 즉 잡음 측정 회로(13)에서 측정된 잡음 특성을 판독함으로써, 상기 신호 처리부(14)의 동작 등을 제어한다.

이상 상술한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 이하에 나타내는 효과를 얻을 수 있게 된다.

(1) 본 실시형태에서는, 분할된 영역(D1∼D4)마다, 평균 편차(ADevx)가 보다 작아지도록 이 평균 편차(ADevx)와 대응하는 평균값(Mx)이 함께 갱신됨으로써, 최종적으로 평균 편차(ADevx)의 최소값(mAD1∼mAD4)이 대응하는 평균값(mM1∼mM4)과 함께 취득된다. 따라서, 상기 분할된 영역(D1∼D4)마다, 평균 편차(ADevx)가 최소값(mAD1∼mAD4)이 되는 화상 영역(DG), 즉 가장 평탄한 화상 영역(DG)에서, 화소값의 평균값(Mx)과 평균 편차(ADevx)와의 관계, 즉 화소값의 크기를 반영한 촬상 센서(11)의 잡음 특성을 간편히 얻을 수 있다.

그리고, 이 잡음 특성에 기초하여, 신호 처리부(14)에 있어서 고기능인 잡음 제거를 할 수 있다.

(2) 본 실시형태에서는, 촬상 센서(11)의 베이어 배열에서의 동색 화소마다, 화소값의 평균값(Mx)과 평균 편차(ADevx)와의 관계, 즉 화소값의 크기를 반영한 촬상 센서(11)의 잡음 특성을 얻을 수 있다.

(3) 본 실시형태에서는, 화상 영역(DG) 내의 화소값의 평균값(Mx)의 연산 등에 있어서는, 상기 촬상 센서(11)의 수평 방향 및 수직 방향으로 병설된 화소 위치 의 화소값을 이용할 수 있기 때문에, 보다 설정 자유도가 높은 화상 영역(DG)에서의 평균값(Mx)을 연산하는 등, 나아가서는 잡음 특성을 측정할 수 있다.

(4) 본 실시형태에서는, 최종 제품으로서의 디지털 카메라(10)에 있어서, 그 촬영과 동시에 촬상 데이터의 잡음 특성을 얻을 수 있기 때문에, 이 잡음 특성에 따른 화상 처리 파라미터를 상기 신호 처리부(14)에서 동적으로 설정할 수 있고, 항상 최적의 화상 처리 파라미터를 적용함으로써, 보다 좋은 최종 화상을 얻을 수 있다.

(5) 본 실시형태에서는, 디지털 카메라(10)의 펌웨어 개발시에, 번잡한 작업을 거치지 않고, 간편히 잡음 특성을 얻을 수 있다. 그리고, 예컨대 디지털 카메라(10)의 시작기를 사용하여, ISO 감도, 노광 시간 등의 대표적인 촬영 조건마다 상기 잡음 특성을 측정해 둠으로써, 촬영 조건으로부터 대개의 잡음량을 예측할 수 있고, 각 촬영 조건의 최적 화상 처리 파라미터를 펌웨어에 따라 선택하는 것이 가능하다.

(6) 또한, 디지털 카메라(10)의 하드웨어 시작시에도, 간편히 잡음 특성을 얻을 수 있기 때문에, 기판의 레이아웃 변경 등 잡음 대책에 유효하게 활용할 수 있다. 예컨대 디지털 카메라(10)의 기판 시작에 있어서, 시작 하드웨어(보드)를 복수 준비해 두고, 동일 촬영 조건으로 상기 잡음 특성을 측정함으로써, 기판의 레이아웃의 개선 등, 보다 잡음가 적은 디지털 카메라(10)의 개발에 도움이 될 수 있다.

또한, 상기 실시형태는 이하와 같이 변경되어도 좋다.

·상기 실시형태에 있어서, 분산 정도를 나타내는 값으로서, 하기 식 (4)에 따라서 연산되는 분산(불편 분산)을 채용하여도 좋다.

[수학식 3]

분산

(4)

또한, 분산 정도를 나타내는 값으로서, 하기 식 (5)에 따라서 연산되는 표준 편차를 채용하여도 좋다.

[수학식 4]

표준 편차

(5)

또한, 분산 정도를 나타내는 값으로서, 식 (3), (4), (5)의 (N-1) 대신에 N으로 나눈 평균 편차나 분산(표본 분산), 표준 편차를 채용하여도 좋다. 또한 각 화상 영역(DG) 내의 화소수[평균값(Mx)의 연산 시 등의 샘플수]가 일정하다면, 식 (3), (4), (5)의 (N-1)로 나누기 전의 값을 채용하여도 좋다.

또한, 분산 정도를 나타내는 값으로서, 표본값(xj)과 평균값(Mx)의 차를 이용한 적절한 값을 이용하여도 좋다.

·상기 실시형태에 있어서, 평균값(Mx)의 연산 등에 따른 화상 영역(DG)의 범위 설정은 변경하여도 좋다. 이 경우, 화상 영역(DG) 내의 화소수[평균값(Mx)의 연산 시 등의 샘플수]를 변경하지 않는 것으로 하면, 이 화상 영역(DG)을 수평 방향(촬상 데이터의 출력 방향)으로 긴 형상에 범위 설정함으로써, 예컨대 정방형에 가까운 형상으로 범위 설정하는 경우에 비해 라인 유지 메모리의 용량을 삭감할 수 있다.

·상기 실시형태에 있어서, 평균값(Mx)의 연산 등에 따른 화상 영역(DG)의 범위 설정은, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 촬상 센서(11)의 수평 방향으로 병설된 화소 위치에서만 이루어져도 좋다. 이 경우, 평균값(Mx)의 연산 등은, 상기 촬상 센서(11)의 화소값을 나타내는 신호의 수평 방향 전송과 함께 이루어질 수 있기 때문에, 예컨대 이 촬상 센서(11)의 화소값을 수직 방향으로 복수 라인분만 기억·유지하거나 할 필요가 없고, 라인 유지 메모리를 생략하는 등 구조를 보다 간이화할 수 있다.

·상기 실시형태에 있어서, 평균값(Mx)의 연산 등에 따른 화상 영역(DG) 내의 화소수[평균값(Mx)의 연산시 등의 샘플 수]는 변경하여도 좋다. 다만, 통계적인 견지에서는 화소(동색 화소)의 개수가 10개 이상인 것이 바람직하다.

·상기 실시형태에서는, 각 화상 영역(DG)의 화소값의 평균값(Mx)에 기초하여 영역(D1∼D4)으로 분류하였다. 이에 대하여, 화상 영역(DG)의 유무에 상관없이, 화소값에 기초하여 영역(D1∼D4)으로의 분류를 그대로 하여도 좋다. 이 경우, 분할된 각 영역(D1∼D4)에 있어서, 이 영역(D1∼D4)에 속하는 모든 화소값에 기초하여 분산 정도를 나타내는 값(평균 편차 등)을 연산한다. 이와 같이 변경하여도, 영역(D1∼D4)에서의 화소값과 그 분산 정도를 나타내는 값과의 관계, 즉 화소값의 크 기를 반영한 촬상 센서(11)의 잡음 특성을 간편히 얻을 수 있다. 또한, 촬상 센서(11)의 잡음 특성에 상관하는 화소값의 크기는, 각 영역(D1∼D4)에 속하는 모든 화소값의 평균값, 이 영역(D1∼D4)을 구획하는 화소값의 상한값 또는 하한값(0, B1, B2, B3, 최대값), 또는 이들 상한값 및 하한값의 중간값(평균값) 등을 채용하면 좋다.

·상기 실시형태에 있어서, 화소값에 기초하는 영역의 분할수는 변경하여도 좋다. 예컨대 8 분할이나 16 분할 등을 채용하여도 좋다.

·상기 실시형태에 있어서, 촬상 센서(11)의 화소마다의 YCbCr 신호에 기초하여 분산 정도를 나타내는 값 등을 연산하고, 잡음 특성을 취득하여도 좋다.

·상기 실시형태에 있어서, 촬상 센서(11)는 RGB 필터를 생략한 모노크롬의 이미지 센서여도 좋다.

·상기 실시형태에 있어서, 잡음 특성의 취득에 따른 화소값으로서는, 예컨대 농도, 명도, 휘도, 색차, 강도 등의 값을 채용하면 좋다.

·본 발명은, 이미지 스캐너나 팩시밀리 등, 촬상 센서(11)를 구비한 그 외의 화상 기록 장치(시작기를 포함)에 적용하여도 좋다. 또는, 이러한 화상 기록 장치에 있어서, 보다 잡음가 적은 시스템을 개발하기 위한 평가 보드에 적용하여도 좋다.

도 1은 디지털 카메라의 시스템 구성을 도시하는 블록도.

도 2는 잡음 측정 회로의 전기적 구성을 도시하는 블록도.

도 3은 화상 영역을 도시하는 설명도.

도 4는 화소값에 기초하는 영역을 도시하는 설명도.

도 5는 영역마다의 평균 편차 및 평균값의 갱신 형태를 도시하는 설명도.

도 6은 변형 형태의 화상 영역을 도시하는 설명도.

도 7은 잡음의 분포 특성을 도시하는 그래프.

도 8은 화소값에 대한 잡음 특성을 도시하는 그래프.

도 9는 맥베스 차트를 도시하는 모식도.

[부호의 설명]

D1∼D4: 영역

DG: 화상 영역

23: 평균·편차 연산 회로(연산 수단, 평균값 연산 수단, 분산 정도 연산 수단)

24: 영역 선택 회로(분류 수단)

27: 레지스터 및 갱신 회로(갱신 수단)

Claims

촬상 센서의 화소값이 취할 수 있는 범위를 화소값의 크기에 기초하여 복수개의 영역으로 분할하고, 각 화소의 화소값을 크기에 따라 분류하여 복수 분할한 영역들 중 하나의 분할한 영역에 할당하는 분류 수단과,

상기 분할한 영역마다, 그 영역에 분류된 화소값의 분산 정도를 나타내는 값을 연산하는 연산 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 잡음 특성 측정 장치.
제1항에 있어서,

상기 촬상 센서를 화소 위치에 기초하여 복수 분할한 화상 영역마다, 그 화상 영역 내의 화소값의 평균값을 연산하는 평균값 연산 수단을 더 포함하고,

상기 분류 수단은 상기 연산된 평균값을 상기 복수 분할한 영역에 분류하며,

상기 연산 수단은, 상기 복수 분할한 화상 영역마다, 그 화상 영역 내의 화소값의 분산 정도를 나타내는 값을 연산하고, 그 화소값의 분산 정도를 나타내는 값에 있어서 상기 평균값에 기초하여 분류된 각 영역 내의 최소값을 최종적인 화소값의 분산 정도를 나타내는 값으로서 연산하는 것을 특징으로 하는 잡음 특성 측정 장치.
제2항에 있어서,

상기 촬상 센서는 베이어 배열되고,

상기 평균값 연산 수단은 상기 베이어 배열에서의 동색 화소의 화소값의 평균값을 연산하며,

상기 연산 수단은 상기 베이어 배열에서의 동색 화소의 화소값의 분산 정도를 연산하는 것을 특징으로 하는 잡음 특성 측정 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 화상 영역은 상기 촬상 센서의 수평 방향으로 병설된 화소 위치인 것을 특징으로 하는 잡음 특성 측정 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 화상 영역은 상기 촬상 센서의 수평 방향 및 수직 방향으로 병설된 화소 위치인 것을 특징으로 하는 잡음 특성 측정 장치.
촬상 센서를 화소 위치에 기초하여 복수 분할한 화상 영역마다, 그 화상 영역 내의 화소값의 평균값을 연산하는 평균값 연산 수단과,

상기 화상 영역마다 그 화상 영역 내의 화소값의 분산 정도를 나타내는 값을 연산하는 분산 정도 연산 수단과,

상기 촬상 센서의 화소값이 취할 수 있는 범위를 그 화소값에 기초하여 복수 분할한 영역에, 상기 연산된 평균값과 대응하는 분산 정도를 나타내는 값을 함께 분류하는 분류 수단과,

상기 분할된 영역마다, 상기 연산된 분산 정도를 나타내는 값이 보다 작아지도록 그 분산 정도를 나타내는 값과 대응하는 평균값을 함께 갱신하는 갱신 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 잡음 특성 측정 장치.
제6항에 있어서,

상기 분할된 영역마다의 상기 화소값의 분산 정도를 나타내는 값의 초기값은 그 분산 정도를 나타내는 값이 취할 수 있는 최대값인 것을 특징으로 하는 잡음 특성 측정 장치.
촬상 센서를 화소 위치에 기초하여 복수 분할한 화상 영역마다, 그 화상 영역 내의 화소값의 평균값을 연산하는 평균값 연산 단계와,

상기 화상 영역마다, 그 화상 영역 내의 화소값의 분산 정도를 나타내는 값을 연산하는 분산 정도 연산 단계와,

상기 촬상 센서의 화소값이 취할 수 있는 범위를 그 화소값에 기초하여 복수 분할한 영역에, 상기 연산된 평균값과 대응하는 분산 정도를 나타내는 값을 함께 분류하는 분류 단계와,

상기 분할된 영역마다, 상기 연산된 분산 정도를 나타내는 값이 보다 작아지도록 그 분산 정도를 나타내는 값과 대응하는 평균값을 함께 갱신하는 갱신 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 잡음 특성 측정 방법.