KR101042978B1 - Ｃｃｄ로부터 데이터를 처리하는 방법 및 ｃｃｄ 이미징장치 - Google Patents

Ｃｃｄ로부터 데이터를 처리하는 방법 및 ｃｃｄ 이미징장치 Download PDF

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퍼킨엘머 싱가포르 피티이 리미티드
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Abstract

본 발명은 광전성 CCD 엘리먼트들의 라인(line)을 갖는 CCD(1)로부터 데이터를 처리하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 광전성 CCD 엘리먼트들의 상기 라인의 각각의 엘리먼트와 연관된 전하의 측정들에 대응하는, CCD로부터 판독한 측정된 조도(illumination) 데이터를 수신하는 단계; 및 각각의 CCD 엘리먼트에 대한 상기 측정된 조도 데이터로부터 컴포넌트(component)를, 상기 CCD 엘리먼트로부터 전하가 판독 프로세스 동안에 통해서 지나쳤던, 다른 CCD 엘리먼트들 각각에 의해 기록된 조도에 의존하여 제거하는 단계를 포함한다.

Description

ＣＣＤ로부터 데이터를 처리하는 방법 및 ＣＣＤ 이미징 장치{A method of processing data from a CCD and CCD imaging apparatus}
본 발명은 CCD로부터 데이터를 처리하는 방법 및 CCD 이미징 장치와 관련된다.
이 문서를 전체에 통해서 CCD는 전하결합소자(charge-coupled device)의 머릿글자이다.
CCD는 전형적으로 광전성(light sensitive) CCD 엘리먼트들의 어레이(array)를 포함한다. 이런 엘리먼트들은 보통 반도체 물질로 이루어지고 적절한 주파수의 빛에 노출되었을 때 발생한다. 사용되고 있을 때, CCD 엘리먼트들은 전하가 CCD 엘리먼트들에 축적되는 노출 시간 동안 입사광에 노출된다. CCD 엘리먼트에 축적되는 전하는 노출 시간 및 입사광의 강도에 의존한다. 각각의 CCD 엘리먼트에서 발생되는 전하의 연속 측정은 CCD 엘리먼트들 상의 입사광(light incident)의 측정에 대응하고 이미지가 기록될 수 있도록 한다.
각각의 엘리먼트에서 발생되는 전하를 측정하기 위해서, 기록된 데이터가 처리되는 동안 전하를 CCD 엘리먼트들로부터 멀리 전달해서 추가의 노출들이 기록될 수 있도록 하는 것이 일반적이다. CCD로부터 전하를 제거해서 그 전하를 측정하는 프로세스는 전달(transport) 및 판독(readout) 프로세스라고 지칭될 수 있다. 전하를 멀리 전달하기 위해서 열들 내의 어레이(array)로부터 전하를 아래로 끌어내는(draw down) 것이 일반적이다. 따라서 열의 상부에 있는 엘리먼트로부터 더 낮은 CCD 엘리먼트들을 통해 전하가 아래로 끌어내져서 전달 및 판독 프로세스 동안 읽혀지도록 한다.
CCD 소자들은 많은 이미징 애플리케이션들에서 사용된다. 디지털 카메라들과 같은, 그 중 일부 예들에서는 CCD가 셔터 뒤에서 제공된다. 그러나 발광(luminescence) 및 섬광(scintillation) 어레이 측정 시스템들과 같은, 다른 예들에서는, 셔터가 제공되지 않는다. 그러나 셔터의 부재는 문제들을 일으킬 수 있다. 셔터가 없는 시스템들에서, 전하가 전달 및 판독 프로세스 동안에 인접 CCD 엘리먼트들을 통해서 아래로 끌어내질, CCD 엘리먼트들은 여전히 조도(illumination)에 종속된다. 이것은 측정된 전하를 증가시키는 경향이 있고, 특히 전하가 판독 프로세스 동안 몇몇 CCD 엘리먼트들을 통해 끌어내지는 경우들에서 그러하다. 또한, 이 추가의 노출 시간은 각각의 전하마다 일정하지 않다. 열의 상부(top)에 있는 CCD 엘리먼트들에 대응하는 전하들은 전달 및 판독 프로세스 동안 몇몇 CCD 엘리먼트들을 통해 아래로 끌어내지고, 반면에 최하위(lowest) CCD 엘리먼트와 연관된 전하는 어떤 다른 CCD 엘리먼트들을 통해서 지나가지 않는다. CCD 엘리먼트들의 조도는 균일하거나 일정하지 않을 수 있기 때문에, 전달 및 판독 프로세스 동안에 다른 CCD 엘리먼트들을 통해 지나갔던 전하의 효과를 정하는 것이 어렵다.
이런 문제는 예로서, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명될 수 있다. 도 1a는 100개의 광전성 엘리먼트들(10)로 이루어진 CCD(1)를 도시한다. CCD는 A로 표시된 CCD 엘리먼트들 상에 떨어지는 3개의 "스팟(spot)들" 내의 조도에 종속된다. 전달 및 판독 프로세스 동안에 전하는 도 1b 도시된 구성에서, CCD의 밑바닥(bottom)에 CCD를 남겨두고, 수직열들 내에서 CCD로부터 전달된다. 표준 처리를 사용해서 CCD로부터 형성된 결과 이미지는 도 1B에 도시된다. 볼 수 있듯이 3개의 밝은 스팟들 A가 기록되었다. 그러나 비노출된 영역들을 보여주기보다는 노출을 보여주는 S로 표시된 스미어(smear)들이 또한 존재한다. 스미어들(S)은 밝게 노출된 엘리먼트들 위의 CCD 엘리먼트들이 전달 및 판독 프로세스 동안에 노출된 엘리먼트들을 통해 끌어내려지는 때에 축적된 전하 때문이다. 전달 및 판독 프로세스에 의해 생긴 이런 틀린(false) 이미지 데이터의 문제를 스미어(smearing)이라고 지칭한다.
위에서 언급된 것과 같이, 전하가 열들에서 CCD로부터 끌어내진 후에 추가의 노출이 시작될 것이다. 대안적으로, 추가의 전류가 가능하게는 더 빠르게 다음 노출에 선행하여 센서를 더 "깨끗하게 하기" 위해, 열들로부터 아래로 끌어내질 수 있다. 이런 프로세스는 클리어링(clearing)이라고 알려져 있다.
기록된 조도 데이터를 왜곡시킬 수 있는 다른 하나의 문제는 이런 클리어링 프로세스 동안에 남겨진 잔류 전하이다. 클리어링 동안에, 전류는 열들 내의 CCD 아래로 끌어내지고 이때 조도가 여전히 존재한다. 왜냐하면, 하위 CCD 엘리먼트들이 그것들 위의 CCD 엘리먼트들에서 축적된 전하를 클리어아웃(clearout) 프로세스 동안에 수신할 때, 클리어아웃 프로세스는 상위 CCD 엘리먼트들에서 보다 하위 CCD 엘리먼트들 내에 더 많은 전하를 남겨놓는 경향이 있다. 몇몇 상황들에서, 이런 전 하의 축적은 위에서 서술된 스미어링 프로세스를 일부분 보안할 수 있다. 노출 시작시 전하의 불균일한 분배는 또한 전하의 일정하지 않은(irregualr) 농축(concentration)이 CCD 엘리먼트들에 남겨지게 되는 불완전 또는 불균일한 클리어아웃의 결과일 수 있다.
이미지 상의 스미어링 효과를 감소시키기 위해 CCD로부터 데이터를 처리하는 알려진 방법은 선형 오프셋 근사(linear offset approximation)이다. 예를 들어 섬광(scintillation) 어레이 내에서, CCD가 웰(well)들의 어레이로부터 방출된 빛을 측정하도록 배열된다면, CCD의 하위(lower) 부분은 어레이 내의 최하위(lowest) 웰 아래 영역을 보도록(view) 지시될 수 있고 CCD의 상위(upper) 부분은 에레이 내의 최상위(highest) 웰 위의 영역을 보도록 지시될 수 있다. 어떤 빛도 웰들 밖에서 발생되지 않을 것으로 예상되기 때문에, CCD의 상위 또는 하위 부분들 중 어느 것도 노출되지 않을 것이 예상된다. 위에서 서술된 스미어링 효과 때문에, CCD의 상위 부분에 관련되는 데이터가 스미어링으로 인해 상당한 노출을 보여줄 수 있다. 이런 인위적인(artificial) 노출을 보상하기 위해, 노출되지 않도록 되어있던 CCD의 상위 및 하위 부분들의 노출로부터 측정을 얻는다. 그런 이후에 스미어링에 기인한 CCD의 상위 및 하위 부분들 간의 노출 차(difference)가 측정되고 오프셋이 CCD 엘리먼트들의 각각의 행에 대해 기록된 데이터에 적용되는데 이는 상위 및 하위 부분들 간의 CCD 엘리먼트들의 수로 나누고 그 행 밑의 엘리먼트들의 행들의 수로 곱한 측정된 노출 차와 동일하다.
선형 오프셋 방법은 스미어링이 CCD를 통해 고르게 발생되고 CCD의 조도가 상대적으로 일정할 때, 예를 들면, 섬광 어레이 측정 시스템의 웰(well)들이 균일하게 채워져 있고 각각이 동일한 양의 빛을 발산할 때, 잘 작용된다. 그러나 노출이 비균일할 때, 예를 들면 도 1a와 같을 때, 그 방법은 조도의 밝은(bright) 포인트들 아래의 그런 셀들에 대해 음(-)(negative) 판독들을 발생시키고 조도의 밝은 포인트들 위의 스미어링을 충분히 보상하지 않는 경향이 있다.
본 발명의 목적은 위에서 서술된 스미어링의 효과를 더 잘 보상하는데 도움이 되는 CCD로부터 데이터를 처리하는 방법과 CCD 이미징 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 첫 번째 양상에 따라, 광전성(light sensitive) CCD 엘리먼트들의 라인(line)을 갖는 CCD로부터 데이터를 처리하는 방법이 제공되고, 상기 방법은, 광전성 CCD 엘리먼트들의 라인의 각각의 엘리먼트와 연관된 전하의 측정들에 대응하는, CCD로부터 판독한 측정된 조도(illumination) 데이터를 수신하는 단계; 및 각각의 CCD 엘리먼트에 대해 측정된 조도 데이터로부터 컴포넌트(component)를, CCD 엘리먼트로부터 전하가 판독 프로세스 동안에 통해서 지나쳤던 다른 CCD 엘리먼트들 각각에 의해 기록된 조도에 의존하여 제거하는 단계를 포함한다.
다른 CCD 엘리먼트들에 의해 기록된 조도의 컴포넌트들을 제거하는 것에 의해, 이미지의 일부에서 과잉보상(overcompensating)이 이루어지고 다른 부분들에서 과소보상이 이루어지는 문제가 감소될 수 있다.
바람직하게는 CCD 엘리먼트로부터 제거된 다른 CCD 엘리먼트들의 각각에 의해 기록된 조도의 컴포넌트(component)가 판독 프로세스 동안에 CCD 엘리먼트로부터의 전하가 통해서 지나갔던, 다른 CCD 엘리먼트들 각각으로부터 측정된 조도에 비례한다.
몇몇 실시 예들에서, 방법은 최하위 엘리먼트의 전하가 CCD로부터 통과해서 끌어내진, 최하위 엘리먼트에 대해 기록된 데이터를, 최하위 CCD 엘리먼트에 대해 계산된 조도와 동일하게 다루는 단계를 더 포함한다. 이것은 최하위 엘리먼트와 연관된 전하가 어떤 다른 CCD 엘리먼트들을 통과해서 지나가지 않기 때문에 최하위 엘리먼트와 연관된 기록된 데이터 내에 어떤 스미어링도 없다는 것을 가정하는 것이 분별 있기 때문에 행해질 수 있다. 방법은 최하위 CCD 엘리먼트들에 대한 결과 데이터를 계산된 조도 값과 동일하게 다루기 전에 최하위 CCD 엘리먼트와 연관된 측정된 조도 데이터로부터 오프셋을 빼는 단계를 포함할 수 있다. 오프셋은 측정된 조도 데이터에 존재하는 클리어링 효과들을 보상할 수 있다. 방법은 두 번째 최하위 CCD 엘리먼트에서 시작하는 CCD 엘리먼트들의 라인의 각각의 연속 엘리먼트에 대해, 계산된 조도를 하위 CCD 엘리먼트들 각각에 연관된 그 계산된 조도의 컴포넌트를 뺌으로써 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시 예들에서 각각의 CCD 엘리먼트에 대해 상기 측정된 조도 데이터로부터 컴포넌트(component)를, 다른 CCD 엘리먼트들 각각에 의해 기록된 조도에 의존하여 제거하는 단계는 CCD 엘리먼트 아래 영역에 대해 커넬(kernel) 함수와 측정된 조도 데이터 함수의 곱의 적분과 사실상 동일한 양을 빼는 단계를 포함한다. 조도 함수는 연속 형태로 측정된 조도 데이터를 표현하는 함수이다.
CCD 엘리먼트들이 일정 감도를 갖지 않는다면, 커넬 함수는 CCD 엘리먼트들의 라인의 비균일 감도를 보상하기 위해 선택될 수 있다.
몇몇 경우들에서 커넬 함수는 알려지지 않을 수 있다. 몇몇 경우들에서, 커넬 함수는 상수인 커넬 파라미터 k로 근사될 수 있다.
커넬 파라미터가 알려지지 않은 경우들에서, 방법은 커넬 파라미터 k를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는 CCD는 CCD 엘리먼트들의 어레이를 포함한다. CCD 엘리먼트들의 어레이는 CCD 엘리먼트들의 라인이 하나를 형성하는 CCD 엘리먼트들의 복수의 열들로 구성될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 커넬 파라미터 k는 열 마다(column by column basis) 계산될 수 있다. 다른 실시 예들에서 k는 어레이를 형성하는 모든 CCD 엘리먼트들에 대해 결정될 수 있다.
바람직하게는 몇몇 CCD 엘리먼트들이 참조 엘리먼트들로서 선택되고 예상된 조도 값이 이런 참조 엘리먼트들에 대해 결정된다. 참조 엘리먼트들은 마스크된 CCD 엘리먼트들일 수 있다. 이 경우에 참조 엘리먼트들이 조도에 종속되지 않았을 것이라고 예상된다.
커넬 파라미터 k를 결정하는 단계는
1. 커넬 파라미터의 값을 선택하는 단계;
2. 계산된 데이터를 발생시키기 위해 위에서 서술된 방법에 따라 조도 데이터를 처리하는 단계, 및
2. 계산된 데이터를, 참조 엘리먼트들에 대응하는 상기 계산된 조도 데이터가 상기 예상된 조도 값들을 갖는지 여부를 결정하기 위해 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
방법은 커넬 파라미터를 변경시키는 단계 및 참조 엘리먼트들에 관련된 계산된 데이터가 미리 결정된 허용오차(tolerance) 내로 예상된 값들을 가질 때까지 를 위의 단계들을 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.
방법은 예상된 커넬 파라미터 값보다 큰 크기인 커넬 파라미터의 초기 값을 선택하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 예상된 커넬 파라미터 값은 참조 엘리먼트들에 대응하는 데이터에 대해 예상된 값들을 산출할 커넬 파라미터 값의 추정 또는 추측이다. 그런 이후에 방법은 수용가능한 허용오차 내로 참조 엘리먼트들에 대해 예상된 값을 산출하는, 수용가능한 허용오차 내의 최소 크기의 커넬 파라미터를 찾기 위해 커넬 파라미터를 변경하는 단계를 포함할 수 있다. 커넬 파라미터는 bi-section, Newton-Raphson derivatives 등과 같은 알려진 근찾기(root finding) 방법들에 따라 변경될 수 있다.
커넬 값을 결정하는 방법은 열 마다 수행되고, 상기 방법은 상대적으로 높은 양의 빛에 노출되었던 하나 이상의 열들을 선택하는 단계 및 다른 열들에 우선하여 이런 높은 신호 열들에 대한 상기 커넬 파라미터를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 방법은 남아있는( remaining ) 열들을 처리하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시 예들에서, 열 내의 참조 엘리먼트들에 대한 측정된 조도 데이터가 예상된 값의 허용오차 범위 내에 있다면, 그 열에 대한 어떤 추가 처리도 수행되지 않는다. 다른 실시 예들에서, 열 내의 참조 엘리먼트들에 대한 측정된 조도 데이터가 예상된 조도 값들의 허용오차 범위 내에 있다면, 열은 커넬 파라미터의 디폴트 값을 사용하여 처리된다. 커넬 파라미터의 디폴트 값은 고 신호 데이터 열들의 처리 동안에 계산된 커넬 파라미터들의 처리로부터 결정된 커넬 파라미터의 값일 수 있다.
얼마나 많은 다른 CCD 엘리먼트들의 컴포넌트가 조도 데이터로부터 제거되어야하는가를 결정하는 다른 하나의 방법이 행렬 처리(matrix treatment)이다. CCD 어레이의 각각의 열과 연관된 데이터가 벡터로서 다뤄진다면, 스미어링 효과를 포함하는 CCD에 의해 발생된 조도 데이터가 CCD에 의해 측정 프로세스를 나타내는 행렬 연산자에 의해 연산되는(acted on) 벡터로서, CCD의 실제 조도로서 다뤄질 수 있다. 몇몇 실시 예들에서, 각각의 CCD 엘리먼트에 관해서 측정된 조도 데이터로부터 컴포넌트(component)를, 다른 CCD 엘리먼트들 각각에 의해 기록된 조도에 의존하여 제거하는 단계는 CCD 엘리먼트들의 라인으로부터의 조도 데이터를 벡터로서 다루고 그 벡터에 행렬을 미리 곱하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는 행렬은 CCD에 의해 조도의 측정(measurement)을 나타내는 행렬 연산자의 역(inverse)의 근사(approximation)이다.
바람직하게는 행렬 연산자의 역의 근사가 행렬 연산자의 근사를 역으로 함으로써 얻어진다. 몇몇 실시 예들에서, 행렬 연산자의 역이 특이값 분해(singular value decomposition)와 같은, 수치 해법(numerical method)을 사용하여 수행된다.
행렬 연산자의 하나의 표현에서, 행렬 연산자는 N X N 행렬이고, 여기서 N은 열 내의 CCD 엘리먼트들의 수와 같고, 행렬의 대각선 엘리먼트들은 노출 시간과 연관된 상수들을 포함한다. 몇몇 실시 예들에서, 대각선 엘리먼트들 각각은 노출 시간과 연관된 하나의 상수를 포함한다. 바람직하게는 대각선 아래의 행렬 연산자의 엘리먼트들은 판독 프로세스에 기인한 스미어링에 연관된 상수들을 포함한다. 몇몇 실시 예들에서, 대각선 아래의 행렬의 엘리먼트들은 판독 동안의 스미어링에 연관된 하나의 상수를 포함한다. 바람직하게는 대각선 위의 행렬의 엘리먼트들은 클리어링 동안에 CCD 엘리먼트들의 사전 노출과 연관된 상수들을 포함한다. 몇몇 실시 예들에서, 대각선 위의 행렬의 엘리먼트들의 각각은 클리어링 동안에 CCD 엘리먼트들의 사전 노출에 연관된 하나의 상수를 포함한다.
몇몇 방법들에서, 행렬 연산자는 CCD의 노출 시간, CCD의 판독 시간 및 CCD의 클리어링 패턴들의 지식을 기반으로 추정된다.
바람직하게는, 데이터는 추정된 행렬 연산자를 기반으로 처리되고 그런 다음에 참조 엘리먼트들에 연관된 데이터가 참조 엘리먼트들에 연관된 데이터가 예상된 값의 허용오차 범위 내에 있는지 여부를 보기 위해 조사된다. 반복하는 방법에서, 참조 엘리먼트들과 연관된 처리된 데이터가 허용오차 범위 내에 있지 않다면, 행렬 연산자가 조정되고 프로세스가 참조 엘리먼트들이 허용오차 범위 내에 있을 때까지 반복된다.
몇몇 실시 예들에서, 초기 행렬 오퍼레이터가 추정되고 위의 반복 방법이 열 벡터의 각각의 엘리먼트가 CCD의 연관된 행 내의 CCD 엘리먼트들로부터의 데이터의 가중평균에 대응하는 조도 데이터를 나타내는 벡터로서 사용된다. 몇몇 실시 예들에서, 가중 평균이 더 큰 가중을 상당한 스미어링을 갖는, CCD의 열들에 연관된, 데이터에 두기 위하여 계산된다.
몇몇 실시 예들에서, 행렬 연산자가 행렬 연산자의 각각의 행에 감도 인자를 곱함으로써 CCD 엘리먼트들의 비균일 감도를 보상하기 위해 조정될 수 있다.
본 발명은 광전성 엘리먼트들의 라인을 포함하는 CCD; 측정된 조도 데이터를 발생시키기 위해 CCD 엘리먼트들에 연관된 전하들을 측정하는 측정 수단; 및 CCD 엘리먼트로부터의 전하가 판독 프로세스 동안에 통과해서 지나쳤던, 다른 CCD 엘리먼트들 각각에 의해 기록된 조도의 컴포넌트를, 각각의 CCD에 대해 측정된 조도 데이터의 각각의 엘리먼트로부터 제거하기 위한 처리 수단을 포함하는 CCD 이미징 장치를 제공한다.
위에서 서술된 본 발명의 첫 번째 양상의 선택적 특징들이 본 발명의 선택적 특징들이 본 발명의 두 번째 양상의 특징들일 수 있다.
CCD로부터 데이터를 처리하는 방법 및 CCD 이미징 장치는 이제 첨부된 도면들을 참조하여 예로서 서술될 것이다.
도 1a는 일부에 밝은 빛이 입사되는, CCD 엘리먼트들을 갖는 CCD를 도시한다.
도 1b는 도 1에 도시된 CCD에 의해 기록된 이미지의 스미어링(smearing)을 도시한다.
도 2는 본 발명을 구체화하는 CCD 이미징 장치를 도시한다.
도 3은 커넬 파라미터 k의 값의 변경이 첫 번째 실시 예의 방법에 의해 산출된 데이터에 어떻게 영향을 주는지를 보여주는 그래프이다.
도 4는 선형 오프셋 방법 및 시뮬레이트된 스미어된((smeared) 이미지 데이터에 대한 본 발명의 첫 번째 실시 예의 방법을 보여주는 그래프이다.
도 2는 CCD 엘리먼트들(10)의 어레이를 갖는, CCD(1)로 이루어진 CCD 이미징 장치를 보여준다. CCD는 일정한 조도(illumination) 하에 있고 셔터 뒤에서 제공되지 않는다. CCD(1)은 CCD 엘리먼트들(10)에 축적되는 전하들을 측정하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)(2)의 형태의 측정 수단에 연결된다. 일반적으로 측정 수단은 CCD의 일부로서 형성될 수 있거나 별도 장치로 일 수 있다. ADC(2)는 ADC(2)로부터 수신된 이미지 데이터를 처리하는 프로세서(3) 형태의 처리 수단에 연결된다.
ADC(2)에 의해 발생된 이미지 데이터는 스미어링에 기인하고 클리어링에 의해 생기는 CCD 노출 시작시 전하 밀도 차들에 기인하는 왜곡(distortion)에 종속한다. 데이터 상의 스미어링 및 클리어링 효과는 CCD(1)의 노출, 판독 및 클리어링의 상대 지속 기간(relative duration)에 상당 정도 의존한다. 실시 예에서, 노출 시간은 약 400 ms, 판독 시간은 약 600 ms 및 클리어링 시간은 약 100 ms이다.
스미어링은 판독 시간이 노출 시간에 비교해서 커질 때 더 큰 문제가 되는 경향이 있다. 따라서 노출 시간이 4ms로 축소되어서 CCD의 순환 시간이 증가되면, 스미어링 효과들은 ADC(2)에 의해 산출되는 이미지에 큰 영향을 줄 것이다. 유사한 효과가 판독 시간이 증가되어서, 아마도 판독 동안 이미지 신호에 들어가는 잡음을 감소시킨다면 생길 수 있다. 반면에 판독 시간에 상대적인 노출 시간의 증가는, 결과 이미지상의 스미어링의 상대적 효과를 감소시킨다.
프로세서(3)는 스미어링 또는 클리어링에 기인한 왜곡을 적어도 부분적으로 보상하기 위한 아래의 방법들 중 어느 하나에 따라 데이터를 처리할 수 있다.
첫 번째 실시 예
초반에 노출 시간 동안 조도에 종속되는 CCD(1) 내의 CCD 엘리먼트들(10)의 하나의 열을 고려한다. 전달 및 판독 프로세스 동안 각각의 CCD 엘리먼트에 연관된 전류가 열 아래로 끌어내려져서 최하위 엘리먼트를 통해 나가도록 CCD 엘리먼트들이 배열된다. 이 경우에, CCD 엘리먼트들이 아래에서 위로 번호가 매겨진다면, y 번째 CCD 엘리먼트의 전하가 그 아래 있는 y-1 번째 CCD 엘리먼트들을 통해 전달 및 판독 프로세스 동안 지나간다. CCD 엘리먼트들의 이런 열의 조도는 일반적으로 비균일하고 조도 함수 X(y)에 의해 표현될 수 있다. 상기를 고려할 때, y번째 CCD 엘리먼트의 기록된 조도는 노출 시간 동안 y번째 CCD 엘리먼트의 조도에 기인하고 또한 y번째 CCD 엘리먼트와 연관된 전하가 y-1번째 하위 CCD 엘리먼트들을 통해 전달 및 판독 프로세스 동안 지나갈 때의 조도에 기인한다.
Figure 112008050934755-pct00001
여기서 I(y)는 ADC(2)에 의해 기록된 데이터를 나타내는 기록된 조도 함수이 고 k는 커넬(kernel) 파라미터로서 알려진 파라미터이다. 함수 X(y)는 노출 시간 동안 조도를 나타낸다. 커넬 k는 더 일반적으로는 예를 들어 판독 프로세스가 비균일한, CCD 엘리먼트들의 열을 따라 변경하는 함수일 수 있다. 커넬이 공간적으로(spatially) 변경되는 경우에, 커넬 함수는 적분 내부에서 고려되어야 한다. 적분항(integral term)은 y번째 CCD 엘리먼트에 연관된 전하가 하위 CCD 엘리먼트들을 통해 지나갈 때 축적되는 전하를 나타낸다. 최종 기록된 데이터는 노출 동안의 조도와 전하가 그 아래 있는 엘리먼트들을 통해 지나갈 때의 축적의 합을 나타내기 때문에, k가 지금 경우에서 음(-)의 상수이어야 한다는 것을 알 수 있다.
위의 방정식은 수학식 2와 같이 재배열될 수 있다.
Figure 112008050934755-pct00002
수학식 2의 방정식은 표준 해법(standard solution)이 존재하는 볼테라(volterra) 적분 방정식으로 인지될 수 있다. 대안적으로, 문제는 수학식 3의 방정식을 유도하는 이산 항(discrete term)들로 전개될 수 있다.
Figure 112008050934755-pct00003
물론 위의 방정식들에서 유일하게 알려진 함수는 기록된 CCD 이미지 데이터 I(y) 또는 Iy이다. 그러나 이런 방정식들을 면밀히 보면 연속인 경우 y=0 또는 이산인(discrete) 경우 y=1에서, 합 또는 누적 적분은 최하위 CCD 엘리먼트에 관해서는 어떤 스미어링도 없다는 것을 표시하면서 없어진다는 것을 알 수 있다. 이것은 최하위 엘리먼트로부터의 전하가 그 아래의 어떤 CCD 엘리먼트들을 통해 지나가지 않기 때문이다. 따라서 특히 이산 방정식을 보면 X1을 I1과 동일하게 설정하고 시작해서 다음 조도, X2가 수학식 4와 동일할 것으로 추정할 수 있다.
Figure 112008050934755-pct00004
.
따라서 조도 함수 Xy는 반복적으로 X3 X4..Xn에 대해 위의 단계들을 반복함으로써 추정될 수 있고, 여기서 n은 CCD의 열 내의 CCD 엘리먼트들의 수와 동일하다. 따라서 이 단계에서 유일하게 알려지지 않고 남은 것은 커넬 파라미터이다.
본 발명의 첫 번째 실시 예에 따라 데이터를 처리하는 방법은 CCD 엘리먼트들의 열의 최하위 CCD 엘리먼트가 어떤 스미어링도 포함하고 있지 않다고 가정하는 단계, 최하위 엘리먼트 위의 CCD 엘리먼트와 연관된 측정된 데이터로부터 최하위 CCD 엘리먼트에 대응하는 데이터의 가중 컴포넌트를 제거하는 단계, 세 번째 가장 높은(3rd highest) CCD 엘리먼트로부터 최하위 CCD 엘리먼트에 관한 기록된 데이터 의 가중 컴포넌트 및 중간 CCD 엘리먼트에 대해 계산된 조도 데이터의 가중 컴포넌트를 제거하는 단계 및, 조도 함수의 추정(estimate)이 모든 CCD 엘리먼트들에 대해 계산될 때까지 계속하는 단계들을 포함한다. 물론 이것은 열마다 (column by column basis) CCD 엘리먼트들의 어레이에 대해 반복될 수 있다.
다음 단계는 커넬 파라미터 k의 결정이다. 도 3은 첫 번째 실시 예에 따른 방법을 스미어링의 효과를 포함하는 시뮬레이트된 측정된 이미지 데이터에 대해 적용한 효과를 도시한다. 측정된 이미지 데이터는 도 3에서 "이미지"라고 표시된 점선에 의해 도시된다. 이런 이미지 데이터는 스팟(spot)들 내의 조도에 종속되었던 CCD 엘리먼트들(픽셀들)의 열을 포함하는 CCD에 대해 발생되었다. 그래프를 보면 스팟들이 높은 조도의 피크들과 같은 날카로운 끝 부분을 만들었다.
적절한 값의 k가 결정될 수 있도록 하기 위해서, 이런 이미지를 만들기 위해 사용되는 CCD의 상위 에지(edge)가 마스크된다. 예상되는 조도가 알려진 마스크된 CCD 엘리먼트들은 참조 엘리먼트로 지칭될 수 있다. 이미지 데이터가 원주형(columnar) 픽셀 인덱스(250)를 넘어서 실질적으로 편평한 선을 형성하는 그래프를 보면 편평한 선이 어떤 조도에도 종속되지 않았던 참조 픽셀들을 나타낸다. 그러나 그래프를 보면 스미어링 때문에 참조 픽셀들의 상대 조도가 사실상 0을 넘거나 어떤 곳에서는 0.2를 넘는 것을 알 수 있다. k = -0.01의 값을 사용하는 위의 방법의 애플리케이션은 이미지 데이터의 편평한 끝 부분의 높이를 0.2 이하의 상대 조도로 낮춤으로써, 스미어링의 효과를 감소시키는 것을 알 수 있다. 그러나 커넬 파라미터를 편평화된 끝 부분이 거의 0인 상대 조명으로 되는 경우인 -0.002로 더 낮춤으로써 더 적절한 상태가 제공되는 것으로 보인다. 이것은 CCD 엘리먼트들의 마스킹에 기인한 예상되는 0 조도에 대응한다.
K = -0.005 및 K = -0.020의 경우 결과를 살펴보면 매우 큰 크기(매우 음(-)인) 커넬 파라미터를 선택한 효과가 보인다. 매우 큰 크기의 커넬 파라미터가 선택되었을 때, 결과 이미지 데이터는 왜곡되고 음(-)의 조도 값들이 나타나는 경향이 있다.
따라서 적절한 값의 커넬 파라미터 k를 결정하는 방법은 조도가 알려진 CCD의 영역을 선택하고(참조 엘리먼트들을 선택하고) 상이한 값들의 k 값을 사용하여 위에서 서술된 방법에 따른 이미지 처리를, 참조 엘리먼트들에 대한 결과 데이터가 요청되는 허용오차 내의 예상된 조도 값에 일치할 때까지 수행하는 것이다.
도 3을 보면 k 값들이 매우 음(-)인 경우, 계산된 데이터의 편평화된 끝 부분이 여전히 0인 상대 조도 쪽으로 가고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 k의 최적 값은 참조 엘리먼트들에 대해 거의 0인 상대 조도를 만드는 가장 작은 크기의 값인 것으로 나타난다. 이것은 처음에 크기가 매우 큰(매우 음(-)인) 커넬 파라미터를 선택한 다음에 적절한 해법을 만드는 최소 크기의 k를 찾기 위해 커넬 파라미터를 조정하는 것에 의해 행해질 수 있다. 이것은 방정식의 근(root)을 효율적으로 찾는 문제이고 이등분(bi-section), Ridder의 알고리즘, Newton-Raphson 도함수들, Brent의 방식(van Wijngaarden-Dekker-Brent)고 k같은 종래 방식들을 사용하여 해결될 수 있다.
이런 방법의 추가 확장은 상부는 물론 하부의 CCD에 제공되는 참조 엘리먼트 들의 사용을 포함한다. CCD는 클리어링으로부터 CCD 엘리먼트들의 잔여 노출 효과들에 종속될 수 있다. 이 효과는 어떤 스미어링도 존재하지 않는 CCD의 최하위 엘리먼트들 내에서 볼 수 있다. 클리어링을 보상하기 위해, 오프셋이 CCD들의 열에 대한 데이터에 적용되어서 CCD의 하부에 있는 참조 엘리먼트들을 위에서 서술된 방법을 적용하기 전에 예상된 값으로 이르게 할 수 있다.
위의 방법의 애플리케이션이 매우 효율적인 것으로 볼 수 있다. 도 4는 시뮬레이트된 스미어된 이미지(smeared image) 데이터를 보여주는 그래프이고, 이미지 데이터는 위에서 서술된 적분 알고리즘을 사용하여 계산되고 데이터는 이 애플리케이션의 도입에서 서술된 선형 근사 방법(선형 알고리즘)을 사용하여 계산된다. 또다시 스미어된 이미지 데이터가 그 상위 엘리먼트들에서 마스크되어 있는 CCD에 대해 형성되어 있다. 따라서 250 위의 원주형 픽셀들에서 상대 신호가 어떤 기록된 조도도 나타내지 않는 0이어야 한다. 스미어 이미지 데이터를 보면 스미어링 때문에 250 위의 원주형 픽셀들에서 기록된 상대 신호가 0.1 바로 아래라는 것을 알 수 있다. 이런 상황은 선형 근사 방법에 의해 어느 정도 개선된다. 그러나 적분 알고리즘에 의해 산출된 데이터를 보면 이 데이터는 훨씬 더 편평한 배경을 산출하고 선형 알고리즘에 의해 산출된 음(-) 신호 판독들을 회피할 수 있다.
첫 번째 실시 예의 변경에서, CCD가 다수(multiple) 노출들을 위해 사용된다면, 사전 노출들을 위해 계산된 커넬 파라미터의 값이 이후 노출들을 위한 커넬 파라미터를 추정하기 위해 사용될 수 있다. 상이한 노출들에 대한 노출 시간들이 변경된다면, 커넬 파라미터 k의 값이 노출 시간들 및 상이한 노출들의 판독 시간들 에 비례하는 인자들에 의해 스케일링(scaled)될 수 있다.
첫 번째 실시 예의 방법은 일정 경우들에서 음(-)의 데이터 값들을 산출할 가능성을 갖는다. 이것을 보상하기 위해서 최종 이미지 데이터는 그것에 더해질 오프셋을 가질 수 있고 디스플레이 동안 이미지 데이터의 클리핑(clipping)을 방지하기 위해서 사용자에게 디스플레이 전에 재스케일링될 수 있다.
두 번째 실시 예
본 발명을 구체화하는 두 번째 실시 예에서, CCD의 실제 조도를 나타내는, 기록된 조도 데이터가 행렬 연산자(matrix operator)에 의해 작용되는 원본 조도 데이터로서 다뤄진다. 기록된 데이터가 열 벡터 I로서 배열 수 있다. 상응하여, 원본 조도 데이터가 열 벡터 X로서 배열될 수 있다. 기록된 조도 데이터가 행렬 연산자 M에 의해 연산되는(acted on) 원본 조도 데이터로서 간주된다. 따라서,
Figure 112008050934755-pct00005
스미어링 또는 클리어링 효과들이 없을 때에 원본 조도 데이터 X는 노출에 관련된 상수에 의해 곱해진 기록된 조도 I와 동일할 것이다. 따라서 행렬 연산자 M의 대각선 엘리먼트들은 노출 시간 E와 관련된 상수를 포함한다. 행렬 내 다른 엘리먼트들은 스미어링 및 클리어링 효과들을 나타낸다. 일반적으로 클리어링 효과들 을 위한 엔트리들이 상수들 Cij에 의해 나타내질 수 있다. 그러나 클리어링에 기인한 사전 노출과 연관된 상수들이 단일 상수 C에 의해 표현될 수 있고 스미어링에 관한 항들이 상수 R에 의해 표현될 수 있다면 행렬 M의 형태은 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008050934755-pct00006
본 출원의 도입에서 논의된 것과 같이 클리어링에 기인하는 사전 노출이 불완전한 클리어링 때문이거나 어쩌면 클리어링 프로세스 동안의 상당한 중단들 때문에 일정하지 않을 수 있다. 이런 상황들 및 위에서 언급된 것과 같이, 행렬 M에서 상수 C는 충분한 근사(approximation)가 아닐 수 있고 상이한 값들 Cij을 사용하는 것이 적절할 것이다. 열 내의 CCD 엘리먼트들이 일정한 감도가 아니라면, 행렬 M의 행들에 적절한 감도의 인자들을 곱하는 것에 의해 보상될 수 있다.
클리어링 상수 C를 갖는 위의 행렬이 위의 행렬 방정식으로 대체되고 곱해진다면 결과는 클리어링에 관련한 상수 C를 포함하는 항들의 존재가 제외된 첫 번째 실시 예의 방법에 관해 이전에 형성된 이산 방정식이다. 따라서 C를 포함하는 항들 이 무시되기 충분하다면 위의 방정식의 해결책은 첫 번째 적분 방법과 정확히 같은 결과를 산출할 것이다.
행렬 M이 M을 수학식 7과 같이 두 개의 행렬들의 합으로서 나타내는 것에 의해 하위 대각선 형태(lower diagonal form)로 쓰여질 수 있다.
Figure 112008050934755-pct00007
행렬 M의 이런 표현을 삽입하고 행렬들을 곱한다면 수학식 8의 결과에 도달한다.
Figure 112008050934755-pct00008
위의 방정식에서, 사전 클리어링이 즉 Cij = C로 일정하다면, 각각의 열로부터 오프셋을 빼고 첫 번째 실시 예의 방법의 사용하는 것에 의해 해결될 수 있다. 이런 오프셋은 다양한 방법들을 사용하여 추정된다. 예를 들어 최하위 CCD 엘 리먼트들이 어떤 노출도 받지 않는 참조 엘리먼트들이라면 어떤 스미어링 효과도 존재하지 않을 것이다. 따라서 기록된 값과 예상된 0인 조도 간의 차는 클리어링 효과들 때문이고 오프셋 C를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 이런 방식으로 결정된 C를 가져서 이런 값이 첫 번째 실시 예에 따른 방법을 구현하기 전에 모든 열 데이터에서 빼질 수 있다.
두 번째 특별한 경우는 판독 효과 및 사전 노출(pre exposure) 상수들이 대략 동일할 때 존재한다. 이 경우에 위 방정식으로부터 알 수 있듯이 스미어링 및 클리어링 효과가 서로 간에 상쇄시키고 하위 대각선 행렬이 대각선 형태가 된다. 이런 상황에서 위의 방정식의 해결책은 행렬의 대각선 항들 내의 C의 존재를 보상하기 위해 위에서 서술된 것처럼 각각의 열로부터 오프셋을 단순히 제거하는 것에 놓여있다.
사실상 일정한 사전 클리어링(C= 상수)이 유효하지 않더라도 위에서 서술된 오프셋을 갖는 본 발명의 첫 번째 실시 예에 따른 애플리케이션은 상대적으로 적은 계산 노력으로서 위의 방정식들에 좋은 일차(first order) 해결책을 줄 것 같다. 따라서 이런 방법의 애플리케이션은 실질적으로 적은 스미어링 및 클리어링 왜곡을 갖는 데이터를 산출한다.
C의 값이 상수로서 다뤄지지 않을 수 있어서 상수들 Cij가 대체되어야 하는 경우에는 더 복잡한 방법들이 사용될 수 있다. 행렬 방정식을 다시 보면,
Figure 112008050934755-pct00009
방정식의 양 쪽을 M의 역행렬로 사전에 곱할 수 있다. 결과 방정식은 수학식 10과 같다.
Figure 112008050934755-pct00010
따라서 예상되는 바와 같이, 실제 조도 데이터가 CCD의 실행(action)을 나타내는, M의 역행렬을 측정된 조도 데이터에 적용할 수 있다면 복원될 수 있다. 이런 관념을 적용하는 것은 2가지 문제점들이 제시한다:
CCD 동작 컨디션들의 지식으로부터 조도 X의 사전 지식 없이 행렬 M을 결정하고,
행렬 M의 역(inversion)을 결정하는 것이다.
행렬 M의 역은 CCD가 크고 따라서 행렬 M이 수많은 엘리먼트들을 구비할 때 특정 문제들을 제기할 수 있다. 행렬 M의 역은, 한번 결정되었으면, 다양한 알려진 방법들에 의해 달성될 수 있다. 하나의 바람직한 방법은 특이값 분해(singular value decomposition) 방법이다. 이 방법은 역(inversion)이 언제 숫자상으로 불안정한지를(numerically unstable) 결정할 수 있고 그 해법에 대한 적합한(good) 근사를 만들 수 있다.
행렬 M의 구조는 다음과 같이 결정될 수 있다. 초기 추정들은 노출, 판독 및 클리어링 동안 CCD에 의해 얻어진 시간의 지식을 기반으로 결정될 수 있다. 이런 추정들은 위에서 서술된 것과 유사한 공식을 사용하여, 행렬 M의 구조에 적합한 1차 근사(first approximation)를 하게 할 수 있을 가능성이 있다.
그런 다음에 행렬 M은 위의 방법을 알려진 조도 패턴을 위해 측정된 조도 데이터에 적용하는 것에 의해 적용될 수 있다. 계산된 조도 데이터 및 알려진 조도 패턴의 검사(inspection)에 기반한 행렬 M의 반복 적응(adaptation)은 행렬 M의 정밀화(refinement)가 수용가능한 근사가 되도록 할 수 있다.
위의 방법은 CCD의 각 열에 관련된 행렬을 결정하기 위해 열 대 열 접근 방식에 적용될 수 있다. 대안적인 접근 방식은 위의 방법을 한 번에 CCD의 하나의 열 이상에 적용하는 것이다.
원본 조도 데이터 및 기록된 조도 데이터가 동시에 다수의 열들에 대해 고려된다면, 가중 평균 조도 데이터 열 벡터 및 가중 평균 기록된 조도 데이터 벡터가 형성될 수 있다. 방정식 I =M.X가 수학식 11과 같은 형태로 쓰여질 수 있다.
Figure 112008050934755-pct00011
위의 방정식에서 서메이션(summation)들이 이미지의 N개의 열들에 대해 실행되고 i는 행 인덱스를 나타낸다. 항 w는 가중 인자이다. 클리어링 및 판독 효과가 각 열에 대해 동일한 것으로 가정된다면 M은 서메이션 밖에서 얻어질 수 있는 상수이다. 방정식의 양쪽이 역행렬에 의해 동시에 곱해져서 수학식 12의 방정식에 도달한다.
Figure 112008050934755-pct00012
행렬 M의 합리적인 근사를 얻기 위해서 아래의 방법은 CCD 엘리먼트들의 각 열의 상부 및 하부에 있는 마스크된 참조 엘리먼트들을 갖는 CCD를 사용하여 이용된다. 가중 인자 w는 강한 스미어를 갖는 이런 열들의 합을 산출하도록 조정된다. 이것은 예를 들어 CCD 열들의 상부에 있는 참조 엘리먼트들에 대응하는 데이터를 조사하는(look) 것에 의해 결정될 수 있다. 그런 이후에 좌측 합이 계산되어서 상당 양의 스미어된 데이터를 포함하는 평균 열(column) 이미지에 도달한다. 이런 평균 열 데이터를 사용해서 변환 행렬 M의 추정이 만들어진다. 그런 이후에 이런 행렬이 역이 되고(inverted) 계산된 조도 데이터가 산출된다. 그런 이후에 열의 상부 및 하부에 있는 참조 엘리먼트들에 대응하는 계산된 데이터가 조사된다. 이런 예에서, 참조 엘리먼트들에 대한 데이터는 CCD의 마스킹 때문에 어떤 노출도 보이지 않아야 한다. CCD의 열들의 상부에 있는 마스크된 영역에 관련한 데이터를 조사하면(look), 데이터는 0에 가깝지 않아서 스미어링이 적절하게 수정되어지지 않았다. 이 경우에 행렬 내의 상수 R의 값을 조정하는 것이 필수이다. 유사하게, CCD의 하 부에 있는 마스크된 영역 내의 CCD 엘리먼트들에 대응하는 데이터를 조사하면, 측정된 평균 데이터는 0 평균값을 갖지 않기 때문에 클리어링의 효과들이 여전히 존재하고 행렬 내의 항들 CIJ 가 조정될 필요가 있다. 이런 조정들이 만들어지면 새로운 역행렬이 계산되고 기록된 이미지 데이터가 다시 처리되고 참조 엘리먼트들과 연관된 값들이 다시 비교된다. 이런 프로세스는 안정된 해답에 도달할 때까지 되풀이하여 반복된다.

Claims (34)

  1. 감광(light sensitive) CCD 엘리먼트들의 적어도 한 개의 라인(line)을 갖는 CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법으로서:
    감광 CCD 엘리먼트들의 라인의 각 CCD 엘리먼트와 연관된 전하의 측정에 대응하는, 상기 CCD로부터 판독한 측정된 조도(illumination) 데이터를 수신하는 단계; 및
    각 CCD 엘리먼트에 대해 상기 측정된 조도 데이터로부터, 판독 프로세스 동안에 상기 CCD 엘리먼트로부터 전하가 통과한 다른 CCD 엘리먼트들의 각각에 의해 기록되는 조도에 의존하는 컴포넌트(component)를 제거하는 제거단계를 포함하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방법은,
    CCD 엘리먼트의 전하가 상기 CCD 엘리먼트들의 라인에서부터 통과해서 끌어내진, 최하위(lowest) CCD 엘리먼트에 대해 기록된 데이터를, 상기 최하위 CCD 엘리먼트에 대해 계산된 조도와 동일하게 다루는 단계를 더 포함하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 방법은,
    두 번째로 낮은 CCD 엘리먼트로부터 시작하는 각 연속한 CCD 엘리먼트에 대해, 계산된 조도를, 하위 CCD 엘리먼트들의 각각에 연관된 상기 계산된 조도의 컴포넌트를 뺌으로써 계산하는 단계를 더 포함하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 최하위 CCD 엘리먼트와 연관된 상기 측정된 데이터로부터 오프셋을 뺀 이후에 상기 최하위 CCD 엘리먼트에 대한 결과 데이터를 상기 최하위 CCD 엘리먼트에 대해 상기 계산된 조도와 동일한 것으로 다루는 단계를 더 포함하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제거단계는, 상기 CCD 엘리먼트보다 아래의 영역 상의 측정된 조도 데이터 함수와 커넬(kernel) 함수와의 곱의 적분과 같은 양을 상기 CCD 엘리먼트 각각으로부터 제거하는 단계를 포함하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 커넬 함수는 상수(constant) 커넬 파라미터인, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 CCD는 CCD 엘리먼트들의 어레이(array)를 포함하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    CCD 엘리먼트들의 상기 어레이는, CCD 엘리먼트들의 라인이 한 개인 복수의 열들을 형성하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    CCD 엘리먼트들의 일부가 참조 엘리먼트들로서 선택되고, 이런 참조 엘리먼트들에 대해 예상된 조도 값들이 정해지는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 참조 엘리먼트들은 조도에 종속되지 않는 것으로 예상되는 마스크된(masked) 엘리먼트들인, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제거단계는, 상기 CCD 엘리먼트보다 아래의 영역 상의 측정된 조도 데이터 함수와 커넬(kernel) 함수와의 곱의 적분과 같은 양을 각 CCD 엘리먼트로부터 제거하는 단계를 포함하고,
    이 경우, 상기 방법은,
    1) 상기 커넬 파라미터의 값을 선택하는 단계;
    2) 계산된 조도 데이터를 발생시키기 위해 조도 데이터를 처리하는 단계; 및
    3) 상기 계산된 데이터를, 상기 참조 엘리먼트들에 대응하는 상기 계산된 조도 데이터가 상기 예상된 조도 값들을 갖는지 여부를 결정하기 위해 조사하는 단계를 더 포함하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 방법은,
    4) 상기 커넬 파라미터의 상기 값을 변경시키는 단계, 및
    5) 상기 참조 엘리먼트들에 관련된 상기 계산된 데이터가 기결정된 허용오차(tolerance) 내로 상기 예상된 조도 값들을 가질 때까지 1) 내지 4) 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 커넬 파라미터의 초기(initial) 값을 선택하는 상기 단계는, 예상된 커넬 파라미터보다 큰 크기인 커넬 파라미터를 선택하는 단계를 포함하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 커넬 파라미터는 열 단위로(column by column basis) 계산되는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  16. 제7항에 있어서,
    글로벌(global) 커넬 파라미터가 상기 측정된 조도 데이터를 처리하기 위해 계산되는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    저광량(lower quantities of light)을 받고 있는 CCD의 열들보다 고광량(higher quantities of light)에 노출되었던 하나 이상의 열들을 선택하고, 그리고,
    다른 열들에 우선하여 이런 열들에 대한 상기 커넬 파라미터를 계산하는 단계를 포함하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    나머지 열들에 대한 커넬 파라미터들을 연속으로 계산하는 단계를 포함하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    CCD 엘리먼트들의 일부가 참조 엘리먼트들로서 선택되고, 이런 참조 엘리먼트들에 대해 예상된 조도 값들이 정해지고,
    이 경우, CCD 엘리먼트들의 열 내의 상기 참조 엘리먼트들에 대한 상기 측정된 조도 데이터가 상기 예상된 조도 값들의 허용오차 범위 내에 있다면, 상기 커넬 파라미터는 0으로 설정되어서 하위 CCD 엘리먼트들과 연관된 상기 계산된 조도 데이터의 어떤 컴포넌트도 상기 열 내의 CCD 엘리먼트들에 대해 상기 측정된 조도 데이터로부터 제거되지 않는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    CCD 엘리먼트들의 일부가 참조 엘리먼트들로서 선택되고, 이런 참조 엘리먼트들에 대해 예상된 조도 값들이 정해지고,
    이 경우, CCD 엘리먼트들의 열 내의 상기 참조 엘리먼트들에 대한 상기 측정된 조도 데이터가 상기 예상된 조도 값들의 허용오차 범위 내에 있을 때, 상기 커넬 파라미터의 디폴트 값이 사용되는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 디폴트 값은 고신호(high signal) 데이터 열들의 처리 동안에 계산된 커넬 파라미터들로부터 결정된 커넬 파라미터의 값인, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 제거단계는, CCD 엘리먼트들의 라인으로부터의 상기 조도 데이터를 벡터로서 다루고, 상기 벡터에 행렬을 미리 곱하는(pre-multiply) 단계를 포함하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 행렬은 상기 CCD에 의한 조도 측정을 나타내는 행렬 연산자의 역(the inverse of a matrix operator)의 근사(approximation)인, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 행렬 연산자의 역의 상기 근사는 상기 행렬 연산자의 근사를 역으로 함으로써 얻어지는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 행렬 연산자는 상기 CCD의 노출 시간, 상기 CCD의 판독 시간, 및 상기 CCD의 클리어링 패턴들의 정보를 기초로 추정되는(estimate), CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    CCD 엘리먼트들의 일부가 참조 엘리먼트들로서 선택되고 예상된 조도 값들이 이런 참조 엘리먼트들에 대해 결정되는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 방법은,
    1) 계산된 조도 데이터를 발생시키기 위해 상기 추정된 행렬 연산자를 사용해서 데이터를 처리하는 단계, 및
    2) 상기 참조 엘리먼트들에 대응하는 상기 데이터가 상기 예상된 조도 값들을 갖는지 여부를 알기 위해 상기 계산된 조도 데이터를 조사하는(look) 단계를 더 포함하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 방법은,
    3) 상기 추정된 행렬 연산자를 변경하는 단계,
    4) 상기 참조 엘리먼트들과 연관된 상기 계산된 데이터가, 기결정된 허용오차 내로 상기 예상된 조도 값들을 가질 때까지 단계 1 내지 단계 3을 반복하는 단계를 더 포함하는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 CCD는 행들 및 열들에 배열된 CCD 엘리먼트들의 어레이를 포함하고,
    단계 1 내지 단계 3은 상기 CCD의 연관된 행 내의 CCD 엘리먼트들로부터의 데이터의 가중 평균에 대응하는 벡터를 사용하여 수행되는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 가중 평균은 저광량을 받고 있는 CCD의 열들보다 고광량을 받고 있는 CCD의 열들에 대응하는 데이터에 가중치를 더해주도록(lend) 계산되는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 행렬 연산자는 상기 행렬의 각각의 행에 감도 인자를 곱함으로써 상기 CCD 엘리먼트들의 비균일 감도를 보상하기 위해 조정되는, CCD로부터의 데이터를 처리하는 방법.
  32. 감광 CCD 엘리먼트들의 라인을 포함하는 CCD;
    측정된 조도 데이터를 발생시키기 위해 상기 CCD 엘리먼트들과 연관된 전하들을 측정하는 측정 수단; 및
    감광 CCD 엘리먼트들의 라인의 각 CCD 엘리먼트와 연관된 전하의 측정에 대응하는, 상기 CCD로부터 판독한 측정된 조도(illumination) 데이터를 수신하는 단계;
    각 CCD 엘리먼트에 대해 상기 측정된 조도 데이터로부터, 판독 프로세스 동안에 상기 CCD 엘리먼트로부터 전하가 통과한 다른 CCD 엘리먼트들의 각각에 의해 기록되는 조도에 의존하는 컴포넌트(component)를 제거하는 단계; 및
    CCD 엘리먼트의 전하가 상기 CCD 엘리먼트들의 라인에서부터 통과해서 끌어내진, 최하위(lowest) CCD 엘리먼트에 대해 기록된 데이터를, 상기 최하위 CCD 엘리먼트에 대해 계산된 조도와 동일하게 다루는 단계를 수행하는 처리 수단을 포함하는 CCD 이미징 장치.
  33. 감광 CCD 엘리먼트들의 라인을 포함하는 CCD;
    측정된 조도 데이터를 발생시키기 위해 상기 CCD 엘리먼트들과 연관된 전하들을 측정하는 측정 수단; 및
    감광 CCD 엘리먼트들의 라인의 각 CCD 엘리먼트와 연관된 전하의 측정에 대응하는, 상기 CCD로부터 판독한 측정된 조도(illumination) 데이터를 수신하는 단계;
    각 CCD 엘리먼트에 대해 상기 측정된 조도 데이터로부터, 판독 프로세스 동안에 상기 CCD 엘리먼트로부터 전하가 통과한 다른 CCD 엘리먼트들의 각각에 의해 기록되는 조도에 의존하는 컴포넌트(component)를 제거하는 단계; 및
    CCD 엘리먼트의 전하가 상기 CCD 엘리먼트들의 라인에서부터 통과해서 끌어내진, 최하위(lowest) CCD 엘리먼트에 대해 기록된 데이터를, 상기 최하위 CCD 엘리먼트에 대해 계산된 조도와 동일하게 다루는 단계를 수행하는 처리 수단을 포함하는 CCD 이미징 장치를 구비한, 분석(assay) 측정 시스템.
  34. 처리 수단 상에서 실행할 때,
    감광 CCD 엘리먼트들의 라인의 CCD 엘리먼트의 각각과 연관된 전하의 측정에 대응하는, 상기 CCD로부터 판독한 측정된 조도(illumination) 데이터를 수신하는 단계;
    각 CCD 엘리먼트에 대해 상기 측정된 조도 데이터로부터, 판독 프로세스 동안에 상기 CCD 엘리먼트로부터 전하가 통과한 다른 CCD 엘리먼트들의 각각에 의해 기록되는 조도에 의존하는 컴포넌트(component)를 제거하는 단계; 및
    CCD 엘리먼트의 전하가 상기 CCD 엘리먼트들의 라인에서부터 통과해서 끌어내진, 최하위(lowest) CCD 엘리먼트에 대해 기록된 데이터를, 상기 최하위 CCD 엘리먼트에 대해 계산된 조도와 동일하게 다루는 단계를 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
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