JP5074564B2 - Imaging apparatus, noise removal method, and noise removal program - Google Patents
Imaging apparatus, noise removal method, and noise removal program Download PDFInfo
- Publication number
- JP5074564B2 JP5074564B2 JP2010173369A JP2010173369A JP5074564B2 JP 5074564 B2 JP5074564 B2 JP 5074564B2 JP 2010173369 A JP2010173369 A JP 2010173369A JP 2010173369 A JP2010173369 A JP 2010173369A JP 5074564 B2 JP5074564 B2 JP 5074564B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- imaging
- signal
- gain
- dark
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Description
本発明は、ノイズの除去機能を備えたデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置、該撮像装置によるノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムに関し、特に、より高品質な画像を撮影することが可能なノイズの除去機能を備えた撮像装置、該撮像装置によるノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムに関するものである。 The present invention relates to an image pickup apparatus such as a digital camera or a video camera having a noise removal function, a noise removal method and a noise removal program using the image pickup apparatus, and in particular, noise that can shoot a higher quality image. The present invention relates to an image pickup apparatus having a removal function, a noise removal method using the image pickup apparatus, and a noise removal program.
本発明は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関し、特に、固定パターンノイズの除去機能を備えた撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus such as a digital camera and a video camera, and more particularly to an imaging apparatus having a fixed pattern noise removal function.
近年、主として静止画を撮像記録するために、電子スチルカメラが開発されている。
この種のカメラに用いられる撮像素子には、各画素の出力特性のバラツキや白キズと言われる暗電流の異常な画素、原料の結晶品質などに起因する固定パターンノイズが存在する。そのため、撮像素子の出力信号をそのまま用いると有効な信号成分に上記ノイズが重畳され、撮像画像の画質劣化の原因となる。
In recent years, electronic still cameras have been developed mainly for capturing and recording still images.
An image sensor used in this type of camera has fixed pattern noise caused by variation in output characteristics of each pixel, abnormal pixels of dark current, which are called white scratches, crystal quality of raw materials, and the like. For this reason, if the output signal of the image sensor is used as it is, the noise is superimposed on an effective signal component, which causes deterioration of the image quality of the captured image.
また、画素欠陥には、結晶自体の経時劣化や撮像時の環境変化などの影響によって過渡的に発生する後発画素欠陥も存在する。
これらの固定パターンノイズを除去するために、ノイズリダクション機能を備えた電子スチルカメラがある。
Further, the pixel defect includes a subsequent pixel defect that occurs transiently due to the influence of the deterioration of the crystal itself over time or the environmental change during imaging.
In order to remove these fixed pattern noises, there is an electronic still camera equipped with a noise reduction function.
このノイズリダクション機能によると、画像撮像時において、まずシャッターを閉じた状態で撮像素子を露光し、これによって得られた暗時画像をメモリに記録する。続いて、シャッターが開いた状態で撮像素子を露光し、この露光によって得られる明時画像信号からメモリに記憶された暗時画像を減算する。 According to this noise reduction function, at the time of image capturing, the image sensor is first exposed with the shutter closed, and the dark image obtained thereby is recorded in the memory. Subsequently, the image sensor is exposed with the shutter opened, and the dark image stored in the memory is subtracted from the bright image signal obtained by this exposure.
この方法によると、暗時出力時に発生しているノイズ成分を差分により相殺することになるため、効率よく欠陥を除去することが可能となる。
また、画像取得時毎に暗時画像を取得するため、過渡的に発生する後発画素欠陥を含んだほとんどの固定パターンノイズを除去することが可能となる。
According to this method, since the noise component generated at the time of dark output is canceled by the difference, it becomes possible to efficiently remove the defect.
Further, since a dark image is acquired every time an image is acquired, it is possible to remove most fixed pattern noise including a subsequent pixel defect that occurs transiently.
しかしながら、上記方法だけでは除去できない欠陥も存在する。
撮像素子中の各画素が検出できる画素値には上限があり、そのため、欠陥画素が画素値を検出できる最大値で飽和しているような明時画像信号から暗時画像信号を差し引くと、正しい差分値が得られない。
However, there are defects that cannot be removed by the above method alone.
There is an upper limit to the pixel value that can be detected by each pixel in the image sensor. Therefore, if the dark image signal is subtracted from the bright image signal where the defective pixel is saturated at the maximum value at which the pixel value can be detected, it is correct. Difference value cannot be obtained.
そのため、飽和する可能性のある画素値の大きい欠陥画素に対しては、別途手段により欠陥位置を検出しておき、値の補正をすることによって欠陥を除去する必要がある。例えば、明時画像から暗時画像を引いた差分画像に対し、特定画素の上下閾値を決定し、閾値を上下に越える値を有する画素を欠陥画素と検出する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 For this reason, for defective pixels having a large pixel value that may be saturated, it is necessary to detect the defect position by a separate means and correct the value to remove the defect. For example, for a difference image obtained by subtracting a dark image from a bright image, a method of determining an upper and lower threshold value of a specific pixel and detecting a pixel having a value exceeding the threshold value as a defective pixel is disclosed (for example, (See Patent Document 1).
しかしながら、この方法では差分画像を対象に検出を行っているため、対象画像は被写体によって様々な形状を有することになる。よって、様々な輝度値を有する画素が生じることになり、一定の基準を用いた精度の良い検出は出来ない。 However, since this method detects a difference image as a target, the target image has various shapes depending on the subject. Therefore, pixels having various luminance values are generated, and accurate detection using a certain reference cannot be performed.
一方、暗時画像に対し、設定された閾値以上の画素値を有する画素の位置を検出し、記憶する。この欠陥検出データを用いることで、発生する欠陥画素を被写体に関わらず一定の基準で補正することができる技術が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。 On the other hand, the position of a pixel having a pixel value equal to or greater than a set threshold is detected and stored in the dark image. By using this defect detection data, a technique is disclosed that can correct a defective pixel that occurs on a constant basis regardless of the subject (see, for example, Patent Document 2).
また、撮像素子中の各画素は静電容量が決まっており、蓄積できる電荷量には限界がある。そのため、電荷量が最大値で飽和しているような明時画像信号から暗時画像信号を差し引くと、正しい差分値が得られない。白キズでは暗電流が異常に多く電荷が飽和しやすい上、ショットノイズといわれる暗電流のゆらぎ成分も多く、暗時画像減算だけでは画像補正することは出来ない。そのため、暗電流出力値の大きい欠陥画素に対しては、欠陥画素位置を検出しておき、他の手法で別途画素補正をすることによって欠陥を除去する必要がある。 In addition, each pixel in the image sensor has a fixed capacitance, and there is a limit to the amount of charge that can be accumulated. Therefore, if the dark image signal is subtracted from the bright image signal in which the charge amount is saturated at the maximum value, a correct difference value cannot be obtained. With white scratches, the dark current is abnormally large and the charge is likely to be saturated, and there are many dark current fluctuation components called shot noise, and image correction cannot be performed by dark image subtraction alone. Therefore, for defective pixels having a large dark current output value, it is necessary to detect the defective pixel position and separately perform pixel correction by another method to remove the defect.
これに対して、暗時画像取得時に一定の閾値を越えた画素を欠陥画素として検出し、明時画像から暗時画像を減算後、その欠陥画素を補正する方法が示されている(例えば、特許文献3参照。)。この方法によると、前述した白キズのような減算で補正しきれない欠陥画素に対しても、その画素位置を特定して別途補正を行うことができるため、効率がよい。また、露光時間・撮像感度・温度等のパラメータにより欠陥検出閾値を変動させることで、より適した画素欠陥検出を行うことができる。 On the other hand, a method of detecting a pixel that exceeds a certain threshold at the time of dark image acquisition as a defective pixel, subtracting the dark image from the bright image, and correcting the defective pixel is shown (for example, (See Patent Document 3). According to this method, even for defective pixels that cannot be corrected by subtraction such as white scratches described above, the pixel positions can be specified and corrected separately, so efficiency is high. Further, more suitable pixel defect detection can be performed by varying the defect detection threshold according to parameters such as exposure time, imaging sensitivity, and temperature.
しかしながら、数十秒乃至数分を超えるような長時間露光時または高感度撮像時において暗時画像を取得すると、撮像素子の内部回路の熱に起因して、熱源に近い一部の画素領域だけ暗電流が上昇する。その結果、暗時画像上で上記画素領域に広大な輝度ムラが生じてしまう。このため、一様な欠陥検出閾値では精度の良い欠陥検出を行うことが出来ないという問題点があった。 However, when a dark image is acquired during long exposure or high-sensitivity imaging that exceeds several tens of seconds to several minutes, only a part of the pixel area close to the heat source is caused by the heat of the internal circuit of the image sensor. Dark current increases. As a result, a large luminance unevenness occurs in the pixel area on the dark image. For this reason, there has been a problem that accurate defect detection cannot be performed with a uniform defect detection threshold.
図23は、暗時出力値が上昇している様子を示す図である。
図23において、露光時間が長時間になるほど、図中の矢印方向に信号値が上昇していることを示している。
FIG. 23 is a diagram illustrating a state in which the dark output value increases.
FIG. 23 shows that the signal value increases in the arrow direction in the figure as the exposure time becomes longer.
図24は、暗電流ムラが発生している領域の一例を示す図である。
図24において、斜線部分が暗電流ムラが発生している画素領域を示している。暗電流ムラの発生傾向は時間というパラメータに限るものではなく、感度設定や温度というパラメータによっても変化する。
FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a region where dark current unevenness occurs.
In FIG. 24, the shaded portion indicates a pixel region where dark current unevenness occurs. The tendency of dark current unevenness is not limited to the parameter of time, but also changes depending on the parameter of sensitivity setting and temperature.
このような画素領域(暗電流ムラが発生している画素領域)では、蓄積可能な電荷量が他の画素領域より必然的に少なくなるため、他の画素領域で通常の露光を行っている場合においても電荷飽和してしまう可能性が高い。その状況でノイズリダクションを行うと、減算による出力値反転が生じるため正常な画像が得られない。 In such a pixel area (a pixel area where dark current unevenness occurs), the amount of charge that can be accumulated is inevitably smaller than in other pixel areas, and therefore normal exposure is performed in other pixel areas. There is a high possibility of charge saturation. If noise reduction is performed in this situation, a normal image cannot be obtained because output value inversion occurs due to subtraction.
図25は、減算により出力値反転が生じてしまうことを示す図である。
このような反転現象を防止するため、感度を低下させるもしくは露光時間を短くした場合、画像全体として適正な光量および信号値が得られず、出力される画像が全体的に非常に暗くなってしまう。そのため、いずれの方法にしても観察者に対して違和感のある不自然な画像しか提供することが出来ないという問題点があった。
FIG. 25 is a diagram showing that output value inversion occurs due to subtraction.
In order to prevent such a reversal phenomenon, when the sensitivity is reduced or the exposure time is shortened, an appropriate light amount and signal value cannot be obtained as a whole image, and the output image becomes very dark overall. . For this reason, there is a problem that any method can provide only an unnatural image having a sense of incongruity to the observer.
また、撮像素子に蓄積できる電荷量には限界があることから、このとき発生した暗電流ノイズが大きくなるにつれ、その領域の画素が蓄積できる電荷量が減少してしまうことになる。つまり、撮像可能とするダイナミックレンジ(以下、Dレンジとする)が減少してしまう。上記状態を回避するためには、上記暗電流ノイズの少ない低感度で撮像を行ない、取得画像の各値を画像処理にて増幅させる必要がある。しかし、この方法では取得画像のS/N比が大きく悪化することになるため、品質の良い画像を取得することが出来ないという問題点があった。 In addition, since there is a limit to the amount of charge that can be stored in the image sensor, the amount of charge that can be stored in pixels in that region decreases as the dark current noise generated at this time increases. That is, the dynamic range (hereinafter referred to as the D range) that enables imaging is reduced. In order to avoid the above state, it is necessary to perform imaging with low sensitivity with less dark current noise and amplify each value of the acquired image by image processing. However, this method has a problem that the S / N ratio of the acquired image is greatly deteriorated, so that a high-quality image cannot be acquired.
本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、ノイズリダクションを行う際、暗電流ノイズが発生しても精度の良い欠陥検出を行うこと、また暗電流ノイズの増加による撮像ダイナミックレンジの低下をできるだけ防ぐことが可能な撮像装置、該撮像装置によるノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described drawbacks of the prior art. When noise reduction is performed, accurate defect detection is performed even if dark current noise occurs, and the imaging dynamic range is increased by increasing dark current noise. An object of the present invention is to provide an image pickup apparatus that can prevent a decrease in noise as much as possible, a noise removal method and a noise removal program using the image pickup apparatus.
また、本発明は、高感度または長時間露光時において十分なダイナミックレンジが確保できない場合においても、正常にノイズ除去ができ、かつ撮像感度を維持した自然な画像を得ることが可能な撮像装置、該撮像装置によるノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムを提供することを目的とする。 In addition, the present invention provides an imaging device capable of normally removing noise and obtaining a natural image maintaining imaging sensitivity even when high sensitivity or a sufficient dynamic range cannot be ensured during long exposure. It is an object of the present invention to provide a noise removal method and a noise removal program by the imaging apparatus.
本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の撮像装置は、被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段と、上記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得する明時信号取得手段と、上記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得する暗時信号取得手段と、上記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅する第1の増幅手段と、上記明時信号取得手段によって取得された明時信号から上記暗時信号取得手段によって取得された暗時信号を減算して減算信号を出力する減算手段と、上記減算手段によって減算された減算信号を増幅する第2の増幅手段と、上記明時信号取得手段によって明時信号を取得する際の撮像条件である上記撮像手段の露光時間及び撮像感度を取得する撮像条件取得手段と、上記撮像条件取得手段によって取得した撮像条件である上記撮像手段の露光時間及び撮像感度に基づいて、上記第1の増幅手段のゲイン及び第2の増幅手段のゲインを変更するゲイン補正手段と、を備えることを特徴とする。
The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
That is, according to one aspect of the present invention, an imaging apparatus of the present invention obtains a bright signal obtained in an unshielded state by an imaging unit having a plurality of pixels for imaging a subject and the imaging unit. A time signal acquisition means, a dark signal acquisition means for acquiring a dark signal obtained in a light-shielded state by the imaging means, and a first amplification means for amplifying the bright signal or dark signal obtained by the imaging means; Subtracting means for subtracting the dark signal acquired by the dark signal acquiring means from the bright signal acquired by the bright signal acquiring means and outputting a subtracted signal; and the subtracted signal subtracted by the subtracting means a second amplifier means for amplifying the imaging condition acquisition means for acquiring the exposure time and the imaging sensitivity of the imaging means is an imaging condition for obtaining a bright-field signal by the bright-field signal acquisition means Based on the exposure time and the imaging sensitivity of the imaging means is an image pickup condition acquired by the imaging-condition obtaining unit, a gain correction means for changing the gain of the gain and second amplifying means of the first amplifying means, the It is characterized by providing.
また、本発明の撮像装置は、上記ゲイン補正手段が、上記撮像条件取得手段によって取得した撮像条件である上記撮像手段の露光時間及び撮像感度に基づいて、上記第1の増幅手段のゲインと上記第2の増幅手段のゲインとの積が上記撮像感度と等しくなるように、上記第1の増幅手段のゲイン及び第2の増幅手段のゲインを変更することが望ましい。
また、本発明の撮像装置は、上記撮像条件が、さらに、上記撮像手段の温度を含むことが望ましい。
また、本発明の撮像装置は、上記暗時信号取得手段によって取得した暗時信号のうち、予め定められた画素欠陥検出閾値を超える画素位置を検出する欠陥画素位置検出手段と、上記欠陥画素位置検出手段によって検出された画素位置に対応する画素における、上記減算手段によって出力された減算信号に対して補正を行なう画像信号補正手段と、をさらに備え、上記撮像条件取得手段が、上記第2の増幅手段のゲインを変更するとともに上記画素欠陥検出閾値を変更することが望ましい。
Further, in the imaging apparatus according to the present invention, the gain correction unit may determine the gain of the first amplification unit and the gain based on the exposure time and imaging sensitivity of the imaging unit, which are imaging conditions acquired by the imaging condition acquisition unit. It is desirable to change the gain of the first amplifying means and the gain of the second amplifying means so that the product of the gain of the second amplifying means becomes equal to the imaging sensitivity.
In the imaging apparatus of the present invention, it is desirable that the imaging condition further includes the temperature of the imaging means.
Further, the imaging apparatus of the present invention includes a defective pixel position detecting unit that detects a pixel position exceeding a predetermined pixel defect detection threshold among the dark signal acquired by the dark signal acquiring unit, and the defective pixel position. Image signal correction means for correcting the subtraction signal output by the subtraction means in a pixel corresponding to the pixel position detected by the detection means, and the imaging condition acquisition means includes the second imaging condition acquisition means. It is desirable to change the pixel defect detection threshold while changing the gain of the amplification means.
また、本発明の一態様によれば、本発明のノイズ除去方法は、被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段を備えた撮像装置が実行するノイズ除去方法において、上記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得し、上記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得し、上記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅し、上記取得された明時信号から上記取得された暗時信号を減算して減算信号を出力し、上記減算された減算信号を増幅し、上記明時信号を取得する際の撮像条件である上記撮像手段の露光時間及び撮像感度を取得し、上記取得した撮像条件である上記撮像手段の露光時間及び撮像感度に基づいて、上記暗時信号の増幅のゲイン及び上記減算信号の増幅のゲインを変更することを特徴とする。 Also, according to one aspect of the present invention, a method of denoising invention, in the noise removing method performed by the image pickup device having an imaging unit having a plurality of pixels for imaging a subject, by the image pickup means A light signal obtained in a non-light-shielded state is obtained, a dark signal obtained in a light-shielded state is obtained by the imaging means, a light signal or a dark signal obtained by the imaging means is amplified, and the obtained signal is obtained. The exposure time of the imaging means, which is an imaging condition when the bright signal is acquired by subtracting the acquired dark signal from the bright signal and outputting a subtracted signal, amplifying the subtracted signal and acquires the imaging sensitivity, based on the exposure time and the imaging sensitivity of the imaging means is the acquired imaging conditions, especially to change the gain of the amplifier gain and the subtraction signal of the amplifier of the dark signal To.
また、本発明のノイズ除去方法は、上記暗時信号の増幅のゲイン及び上記減算信号の増幅のゲインが、上記撮像条件である上記撮像手段の露光時間及び撮像感度に基づいて、上記暗時信号の増幅のゲインと上記減算信号の増幅のゲインとの積が上記撮像感度と等しくなるように変更することが望ましい。
また、本発明のノイズ除去方法は、上記撮像条件が、さらに、上記撮像手段の温度を含むことが望ましい。
また、本発明のノイズ除去方法は、さらに、上記取得した暗時信号のうち、予め定められた画素欠陥検出閾値を超える画素位置を検出し、上記検出された画素位置に対応する画素における、上記出力された減算信号に対して補正を行い、上記暗時信号の増幅のゲインを変更するとともに上記画素欠陥検出閾値を変更することが望ましい。
In the noise removal method of the present invention, the dark signal amplification gain and the subtraction signal amplification gain are determined based on the exposure time and imaging sensitivity of the imaging means, which are the imaging conditions. It is desirable to change so that the product of the gain of amplification and the gain of amplification of the subtraction signal is equal to the imaging sensitivity.
In the noise removal method of the present invention, it is desirable that the imaging condition further includes the temperature of the imaging means.
Further, the noise removal method of the present invention further detects a pixel position exceeding a predetermined pixel defect detection threshold from the acquired dark signal, and the pixel corresponding to the detected pixel position It is desirable to correct the output subtraction signal to change the gain of amplification of the dark signal and to change the pixel defect detection threshold.
また、本発明の一態様によれば、本発明のノイズ除去プログラムは、被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段を備えた撮像装置に実行させるためのノイズ除去プログラムであって、上記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得する手順と、上記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得する手順と、上記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅する手順と、上記取得された明時信号から上記取得された暗時信号を減算して減算信号を出力する手順と、上記減算された減算信号を増幅する手順と、上記明時信号を取得する際の撮像条件である上記撮像手段の露光時間及び撮像感度を取得する手順と、上記取得した撮像条件である上記撮像手段の露光時間及び撮像感度に基づいて、上記暗時信号の増幅のゲイン及び上記減算信号の増幅のゲインを変更する手順と、を実行させるためのコンピュータ実行可能なノイズ除去プログラムである。
また、本発明のノイズ除去プログラムは、上記暗時信号の増幅のゲイン及び上記減算信号の増幅のゲインを変更する手順が、上記撮像条件である上記撮像手段の露光時間及び撮像感度に基づいて、上記暗時信号の増幅のゲインと上記減算信号の増幅のゲインとの積が上記撮像感度と等しくなるように変更することが望ましい。
Further, according to one aspect of the present invention, the noise removal program of the present invention is a noise removal program for causing an imaging device including an imaging unit having a plurality of pixels for imaging a subject to execute the program. A procedure for obtaining a light signal obtained in a non-light-shielded state by an image pickup means, a procedure for obtaining a dark signal obtained in a light-shielded state by the image pickup means, and a light signal or dark signal obtained by the image pickup means. Amplifying procedure, subtracting the acquired dark signal from the acquired bright signal and outputting a subtracted signal, a procedure for amplifying the subtracted subtracted signal, and acquiring the bright signal a step of obtaining the exposure time and the imaging sensitivity of the imaging means is an image pickup conditions for, based on the exposure time and the imaging sensitivity of the imaging means is the acquired imaging conditions, the dark A step of changing the gain of the amplifier gain and the subtraction signal of the amplifier of the signal, a computer-executable denoising program for execution.
Further, in the noise removal program of the present invention, the procedure for changing the amplification gain of the dark signal and the amplification gain of the subtraction signal is based on the exposure time and imaging sensitivity of the imaging means, which are the imaging conditions. It is desirable to change the product of the amplification gain of the dark signal and the amplification gain of the subtraction signal to be equal to the imaging sensitivity.
本発明によれば、長時間露光時または高感度撮像時において、暗電流ノイズが増加しても、撮像素子の全画素領域にて一定精度で欠陥検出を行うことが可能となる。すなわち、撮像条件によらず全画素域で高品質の画像を取得することが可能となる。 According to the present invention, even when dark current noise increases during long-time exposure or high-sensitivity imaging, defect detection can be performed with a constant accuracy in all pixel regions of the imaging device. That is, it is possible to acquire a high-quality image in the entire pixel area regardless of the imaging conditions.
また、本発明によれば、撮像条件によって適正に閾値設定を切り換え、暗電流ノイズ増加によるDレンジの減少を最小限に抑えることが可能となる。これにより、正常にノイズリダクションを実行できる撮像条件が広くなるため、S/N比を悪化させることなく画像取得が可能となる撮像条件範囲が増える。すなわち、撮像性能の広範性を提供することができる。 In addition, according to the present invention, it is possible to appropriately switch the threshold setting according to the imaging condition and to minimize the decrease in the D range due to the increase in dark current noise. As a result, the imaging conditions under which noise reduction can be normally performed are widened, and the imaging condition range in which an image can be acquired without deteriorating the S / N ratio is increased. That is, a wide range of imaging performance can be provided.
また、本発明によれば、暗電流ノイズが大きく発生する領域と他の領域で欠陥検出閾値を変更することができる。これにより、閾値低下させた際に起きる欠陥検出数の増加を最小限にできるため、処理時間が短縮されるほか、メモリ使用量の節約によるコストダウンにつながる。 Further, according to the present invention, it is possible to change the defect detection threshold in a region where dark current noise is greatly generated and another region. As a result, the increase in the number of detected defects that occurs when the threshold value is lowered can be minimized, so that the processing time is shortened and the cost is reduced by saving the memory usage.
また、本発明によれば、高感度または長時間露光時において十分なダイナミックレンジが確保できない場合においても、正常にノイズ除去ができ、かつ撮像感度を維持した自然な画像を得ることができる。 Further, according to the present invention, even when high sensitivity or a sufficient dynamic range cannot be ensured during long exposure, it is possible to normally remove noise and obtain a natural image with imaging sensitivity maintained.
また、本発明によれば、画像処理工程で発生する画素欠陥の発達を防止し、よりノイズ成分の少ない優れた画像を得ることができる。 In addition, according to the present invention, it is possible to prevent the development of pixel defects that occur in the image processing step and to obtain an excellent image with fewer noise components.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
まず、図1乃至図5を用いて、本発明に係る第1の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a digital camera according to the first embodiment of the present invention.
図1において、デジタルカメラ1は、各種レンズからなる光学系11、被写体からの光を選択的に遮光するためのシャッター12、撮像素子13、アナログアンプ(A−AMP)14、A/D変換器15、明時画像格納部16、暗時画像格納部17、加算回路18、閾値設定部20、欠陥検出部21、欠陥格納部22、欠陥補正部23、出力画像格納部24、CPU25、タイミングジェネレータ(TG)26を備える。 In FIG. 1, a digital camera 1 includes an optical system 11 composed of various lenses, a shutter 12 for selectively blocking light from a subject, an image sensor 13, an analog amplifier (A-AMP) 14, and an A / D converter. 15, bright image storage unit 16, dark image storage unit 17, addition circuit 18, threshold setting unit 20, defect detection unit 21, defect storage unit 22, defect correction unit 23, output image storage unit 24, CPU 25, timing generator (TG) 26 is provided.
被写体の像は、光学系11及びシャッター12を介して撮像素子13の受光面に結像される。このとき、タイミングジェネレータ26によってシャッター12、撮像素子13の駆動タイミングを制御することで、露光時間を制御することが可能である。また、CPU25はタイミングジェネレータ26を含む各部を制御する。 The image of the subject is formed on the light receiving surface of the image sensor 13 via the optical system 11 and the shutter 12. At this time, the exposure time can be controlled by controlling the drive timing of the shutter 12 and the image sensor 13 by the timing generator 26. Further, the CPU 25 controls each unit including the timing generator 26.
アナログアンプ14は、撮像素子13で得たアナログ撮像信号に対し、CPU25で設定された撮像感度分のゲインをかける。A/D変換器15は、アナログ信号をデジタル値に変換する。明時画像格納部16は、明時信号(撮像素子が非遮光状態のときに通常の撮像を行って得られる信号)を記憶するためのメモリであり、暗時画像格納部17は、暗時信号(撮像素子を遮光状態にして撮像を行い得られる信号)を記憶するためのメモリである。加算回路18は、明時画像格納部16に記憶された明時信号に対し、暗時画像格納部17に記憶された暗時信号を減算して出力する。 The analog amplifier 14 applies a gain corresponding to the imaging sensitivity set by the CPU 25 to the analog imaging signal obtained by the imaging device 13. The A / D converter 15 converts an analog signal into a digital value. The bright-time image storage unit 16 is a memory for storing a bright-time signal (a signal obtained by performing normal imaging when the imaging device is in a non-light-shielded state), and the dark-time image storage unit 17 is a dark-time image storage unit 17 It is a memory for storing a signal (a signal obtained by performing imaging with the imaging element in a light-shielded state). The adder circuit 18 subtracts the dark signal stored in the dark image storage unit 17 from the bright signal stored in the bright image storage unit 16 and outputs the result.
閾値設定部20は、暗時画像格納部17から得た暗時画像信号に基づいて欠陥検出閾値を計算する。欠陥検出部21は、閾値設定部20からの信号と暗時画像格納部17に記憶された暗時信号とを比較し、画素欠陥を検出する。検出した欠陥画素のアドレスは、欠陥格納部22に記憶される。欠陥補正部23は、欠陥格納部22に記憶された欠陥情報を元に加算回路18から得た出力画像データを補正し、その補正結果を出力画像格納部24に記憶する。 The threshold setting unit 20 calculates a defect detection threshold based on the dark image signal obtained from the dark image storage unit 17. The defect detection unit 21 compares the signal from the threshold setting unit 20 with the dark signal stored in the dark image storage unit 17 to detect a pixel defect. The address of the detected defective pixel is stored in the defect storage unit 22. The defect correction unit 23 corrects the output image data obtained from the addition circuit 18 based on the defect information stored in the defect storage unit 22 and stores the correction result in the output image storage unit 24.
次に、図2および図3を用いて、本第1の実施の形態における動作について説明する。
図2は、本発明の第1の実施の形態を実行するフローチャートであり、図3は、撮像素子上の特定画素xに対する隣接画素を示す図である。
Next, the operation in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
FIG. 2 is a flowchart for executing the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing adjacent pixels to the specific pixel x on the image sensor.
以下に説明する全ての制御は、CPU25が統括的に行う。
まず、ステップS1において、使用者が撮像動作を開始すると、ステップS2において、タイミングジェネレータ26により設定された露光時間だけシャッター12を開いて撮像素子13を露光し、明時画像を取得する。取得した明時画像は、アナログアンプ14で撮像感度分ゲインアップされると、A/D変換器15を通って明時画像格納部16に記憶される。
The CPU 25 performs all control described below in an integrated manner.
First, in step S1, when the user starts an imaging operation, in step S2, the shutter 12 is opened for the exposure time set by the timing generator 26 to expose the image sensor 13, and a bright image is obtained. The acquired bright-time image is stored in the bright-time image storage unit 16 through the A / D converter 15 when the gain is increased by the analog amplifier 14 by the imaging sensitivity.
次に、ステップS3において、シャッター12を閉じ、遮光した状態で暗時画像を取得し、暗時画像格納部17に記憶する。
その後、ステップS4において、閾値設定部20にて暗時画像格納部17に記憶されている暗時画像から欠陥検出閾値TH(x)を設定する。このとき、図3に示す画素xと画素xに隣接する8つの周辺画素r1乃至r8に対して、下記に示す式(1)を用いて欠陥検出閾値TH(x)を求める。なお、V(x)とは画素xの画素値、加算閥値AddTHとは、設計上あらかじめ定められた定数である。
Next, in step S <b> 3, the dark image is acquired with the shutter 12 closed and shielded from light, and stored in the dark image storage unit 17.
Thereafter, in step S4, the threshold value setting unit 20 sets the defect detection threshold value TH (x) from the dark image stored in the dark image storage unit 17. At this time, the defect detection threshold value TH (x) is obtained for the pixel x shown in FIG. 3 and the eight peripheral pixels r 1 to r 8 adjacent to the pixel x using the following equation (1). Note that V (x) is the pixel value of the pixel x, and the addition threshold value AddTH is a constant determined in advance in design.
TH(x)=(V(x)+V(r1)+V(r2)+V(r3)+V(r4)+V(r5)+V(r6)+V(r7)+V(r8))/9+AddTH ・・・式(1)
その後、ステップS5において、欠陥検出式TH(x)と暗時画像格納部17に記憶されている暗時画像を比較して各画素毎に欠陥検出を行う。各画素における閾値TH(x)を越えた画素値を有する画素が、欠陥として検出される。このとき検出した欠陥は、その画素位置を欠陥データとして欠陥格納部22に記憶する。
TH (x) = (V (x) + V (r 1 ) + V (r 2 ) + V (r 3 ) + V (r 4 ) + V (r 5 ) + V (r 6 ) + V (r 7 ) + V (r 8 ) ) / 9 + AddTH Formula (1)
Thereafter, in step S5, the defect detection formula TH (x) and the dark image stored in the dark image storage unit 17 are compared, and defect detection is performed for each pixel. A pixel having a pixel value exceeding the threshold value TH (x) in each pixel is detected as a defect. The defect detected at this time is stored in the defect storage unit 22 with the pixel position as defect data.
欠陥データを取得すると、ステップS6において、欠陥補正が行われる。このとき、始めに明時画像格納部16から明時画像を読み出し、暗時画像格納部17から暗時画像を読み出し、加算回路18にて差分を取ることでノイズ低減を行う。次に、この差分画像を用いて、欠陥格納部22に記憶された欠陥データを元に欠陥補正部23にて画像補正が行われる。このとき、欠陥画素をx、補正後の出力値をMod(x)とすると、以下の式(2)を用いて画素補正される。 When the defect data is acquired, defect correction is performed in step S6. At this time, first, the light image is read out from the light image storage unit 16, the dark image is read out from the dark image storage unit 17, and the addition circuit 18 calculates the difference to reduce noise. Next, using this difference image, the defect correction unit 23 performs image correction based on the defect data stored in the defect storage unit 22. At this time, assuming that the defective pixel is x and the corrected output value is Mod (x), the pixel is corrected using the following equation (2).
Mod(x)=(V(x)+V(r1)+V(r2)+V(r3)+V(r4)+V(r5)+V(r6)+V(r7)+V(r8))/8 ・・・式(2)
最後に、ステップS7において、すべての欠陥画素の補正が終了すると、画像データが出力画像格納部24に保存される。
Mod (x) = (V (x) + V (r 1 ) + V (r 2 ) + V (r 3 ) + V (r 4 ) + V (r 5 ) + V (r 6 ) + V (r 7 ) + V (r 8 ) ) / 8 ... Formula (2)
Finally, in step S7, when all defective pixels have been corrected, the image data is stored in the output image storage unit 24.
図4は、本発明の第1の実施の形態で用いる欠陥検出方法を用いた際の画素位置と出力値のグラフを示した図であり、図5は、従来の方法による欠陥検出方法を示した図である。 FIG. 4 is a diagram showing a graph of pixel positions and output values when using the defect detection method used in the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows a defect detection method according to a conventional method. It is a figure.
図1乃至図3を用いて上述したような方法をとることにより、図4に示すように検出閾値が暗電流ノイズの山に追従して変化し、画素欠陥を検出することが可能となる。
従来の方法によると検出閾値が固定であったため、図5に示すように暗電流ノイズのため欠陥検出できない欠陥(x3、x4)が存在することになり、欠陥補正されない残留欠陥が多数発生する可能性があった。しかし、本第1の実施の形態の方法によると、暗電流ノイズが発生してもすべての領域で精度よく欠陥検出することが出来ることになり、その結果、高品質の画像を取得することが可能となる。
By adopting the method as described above with reference to FIGS. 1 to 3, the detection threshold changes following the peak of dark current noise as shown in FIG. 4, and pixel defects can be detected.
According to the conventional method, since the detection threshold is fixed, there are defects (x3, x4) that cannot be detected due to dark current noise as shown in FIG. 5, and many residual defects that are not corrected can occur. There was sex. However, according to the method of the first embodiment, even if dark current noise occurs, defects can be accurately detected in all regions, and as a result, a high-quality image can be acquired. It becomes possible.
次に、図6乃至図15を用いて、本発明に係る第2の実施の形態について説明する。
始めに、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図である図6乃至図9を用いて本第2の実施の形態に関わるノイズリダクションアルゴリズムにおけるDレンジの範囲について説明する。
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the range of the D range in the noise reduction algorithm according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 9 which are graphs showing the relationship between the pixel position and the luminance value.
図6は、明時画像および暗時画像の出力値を示すグラフであり、図7は、明時画像と暗時画像の差分値を示すグラフである。
明時画像の出力をV(x)、暗時出力をD(x)とし、最大検出レベルをMaxLevelとする。このとき、TH(x)<D(x)を満たす画素xは、画素欠陥として検出されることになる。図6中では画素x2、x3、x5が欠陥画素として検出されることになる。
FIG. 6 is a graph showing output values of a light image and a dark image, and FIG. 7 is a graph showing a difference value between the light image and the dark image.
The light output is V (x), the dark output is D (x), and the maximum detection level is MaxLevel. At this time, the pixel x satisfying TH (x) <D (x) is detected as a pixel defect. In FIG. 6, pixels x2, x3, and x5 are detected as defective pixels.
図6に示したように、周辺画素平均が最大となる位置における明時出力値Vmaxが下記の式(3)を満たすとき、明時画像と暗時画像の差分を取ると、図7に示したように差分出力V´の地点で欠陥画素x1、x4のような小さい欠陥は消える。 As shown in FIG. 6, when the light output value Vmax at the position where the peripheral pixel average is maximum satisfies the following formula (3), the difference between the light image and the dark image is shown in FIG. As described above, small defects such as defective pixels x1 and x4 disappear at the point of the difference output V ′.
Vmax≦MaxLevel−AddTH ・・・式(3)
また、欠陥画素x2、x5のようにMaxLevelによって値がクリップされてしまうと欠陥は残ってしまうが、TH(x2)<D(x2)となるような欠陥検出がなされるため、後に欠陥補正をすることが出来る。また、欠陥画素x3のような大きい欠陥は、通
常は差分により欠陥は消滅するが、欠陥値が大きくなると、暗時画像と明時画像で欠陥のリニアリティが崩れやすくなり、差分後も欠陥が残ってしまう可能性が高い。しかし、欠陥画素x3は閾値TH(x)により欠陥検出がなされるため、後の処理にて補正することが可能である。
Vmax ≦ MaxLevel-AddTH Formula (3)
In addition, if the value is clipped by MaxLevel as in the defective pixels x2 and x5, the defect remains, but defect detection is performed so that TH (x2) <D (x2) is satisfied. I can do it. In addition, a large defect such as a defective pixel x3 usually disappears due to a difference, but if the defect value becomes large, the linearity of the defect is easily lost between the dark image and the light image, and the defect remains after the difference. There is a high possibility that However, since the defect pixel x3 is detected by the threshold TH (x), it can be corrected in a later process.
しかしながら、受光量が上昇し、図8に示すようにVmaxが下記の式(4)を満たすようになると、差分出力V´の地点で欠陥画素x2、x3、x5のほか欠陥画素x1も欠陥として残ってしまう。 However, when the amount of received light increases and Vmax satisfies the following formula (4) as shown in FIG. 8, the defective pixel x1, in addition to the defective pixels x2, x3, and x5, is determined as a defect at the point of the differential output V ′. It will remain.
Vmax>MaxLevel−AddTH ・・・式(4)
欠陥画素x1は、TH(x1)>D(x1)であるため欠陥検出されず、他の欠陥画素と異なり残留欠陥としていつまでも残ることになる。すなわち、式(4)を満たした時点で欠陥画素x1のような検出不可能な画素が存在する可能性が生じることになる。このため、明時画像Vが正常に出力されるためのDレンジは、暗時画像の最大値Dmaxを用いて、下記の式(5)のように示される。
Vmax> MaxLevel-AddTH (4)
Since the defective pixel x1 is TH (x1)> D (x1), no defect is detected, and unlike other defective pixels, it remains as a residual defect indefinitely. That is, there is a possibility that an undetectable pixel such as the defective pixel x1 exists when the expression (4) is satisfied. For this reason, the D range for normally outputting the bright image V is expressed by the following formula (5) using the maximum value Dmax of the dark image.
Dmax≦Vmax≦MaxLevel−AddTH ・・・式(5)
次に、図10乃至図15を用いて、本発明に係る第2の実施の形態について具体的に説明する。
Dmax ≦ Vmax ≦ MaxLevel-AddTH (5)
Next, a second embodiment according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS.
図10は、本発明の第2の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
図10において、デジタルカメラ10は、各種レンズからなる光学系11、被写体からの光を選択的に遮光するためのシャッター12、撮像素子13、アナログアンプ(A−AMP)14、A/D変換器15、明時画像格納部16、暗時画像格納部17、加算回路18、撮像状態取得部19、閾値設定部20、欠陥検出部21、欠陥格納部22、欠陥補正部23、出力画像格納部24、CPU25、タイミングジェネレータ(TG)26、暗電流ノイズ発生領域格納部27を備える。
FIG. 10 is a block diagram showing a basic configuration of a digital camera according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 10, a digital camera 10 includes an optical system 11 composed of various lenses, a shutter 12 for selectively blocking light from a subject, an image sensor 13, an analog amplifier (A-AMP) 14, and an A / D converter. 15, bright image storage unit 16, dark image storage unit 17, addition circuit 18, imaging state acquisition unit 19, threshold setting unit 20, defect detection unit 21, defect storage unit 22, defect correction unit 23, output image storage unit 24, a CPU 25, a timing generator (TG) 26, and a dark current noise generation area storage unit 27.
図10において、デジタルカメラ10は、図1を用いて説明したデジタルカメラ1と比べ、撮像状態取得部19および暗電流ノイズ発生領域格納部27をさらに備えていることが特徴であるので、デジタルカメラ1と同様の箇所の説明については省略する。 10, the digital camera 10 is characterized in that it further includes an imaging state acquisition unit 19 and a dark current noise generation region storage unit 27, compared to the digital camera 1 described with reference to FIG. The description of the same part as 1 is omitted.
撮像状態取得部19は、内部に撮像時の露光時間、受光感度によって加算閾値を定めるための加算閾値決定テーブルを有し、CPU25により露光時間、撮像感度の情報を取得すると、それらの値に基づいて加算閾値決定テーブルを参照することにより加算閥値AddTHを決定し、閾値設定部20へ送る。 The imaging state acquisition unit 19 has an addition threshold value determination table for determining an addition threshold value based on the exposure time and light reception sensitivity at the time of imaging. When the CPU 25 acquires exposure time and imaging sensitivity information, the imaging state acquisition unit 19 is based on those values. The addition threshold value AddTH is determined by referring to the addition threshold value determination table and sent to the threshold value setting unit 20.
また、暗電流ノイズ発生領域格納部27は、後述する暗電流ノイズ発生領域の位置情報を格納している。
図11は、撮像素子内に発生する暗電流ノイズ領域を説明するための図である。
Further, the dark current noise generation area storage unit 27 stores position information of a dark current noise generation area described later.
FIG. 11 is a diagram for explaining a dark current noise region generated in the image sensor.
図11において、撮像素子の画素領域全体は、領域R1および領域R2とからなっていることを示している。
撮像素子は、長時間露光時、高感度撮像時において暗電流ノイズが発生する領域R1を有している。領域R1は素子固有のため、撮像素子調整時など設計上あらかじめ撮像素子毎に設定する。領域R1の設定方法としては、シャッターを閉じた状態で所定の撮像条件で暗時画像を取得し、暗電流ノイズが一定値以上になる連続した領域を選択するものとする。なお、領域R2はCCD全画素領域からR1を除いた領域を指す。設定した領域R1、R2の位置情報は、予め暗電流ノイズ発生領域格納部27に格納する。
In FIG. 11, it is shown that the entire pixel region of the image sensor is composed of a region R1 and a region R2.
The imaging element has a region R1 where dark current noise occurs during long exposure and high sensitivity imaging. Since the region R1 is unique to each element, the area R1 is set in advance for each image sensor in design such as when the image sensor is adjusted. As a setting method of the region R1, it is assumed that a dark image is acquired under a predetermined imaging condition with the shutter closed, and a continuous region in which dark current noise is a certain value or more is selected. The region R2 indicates a region obtained by removing R1 from the entire CCD pixel region. The set position information of the regions R1 and R2 is stored in the dark current noise generation region storage unit 27 in advance.
図12は、本発明の第2の実施の形態を実行するフローチャートであり、図13は、撮像状態によって加算閾値を決定するためのテーブルを示す図である。
図12のステップS1乃至ステップS3は、図2を用いて説明した第1の実施の形態を実行するフローチャートにおけるステップS1乃至ステップS3と同様である。
FIG. 12 is a flowchart for executing the second embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a diagram showing a table for determining the addition threshold value according to the imaging state.
Steps S1 to S3 in FIG. 12 are the same as steps S1 to S3 in the flowchart for executing the first embodiment described with reference to FIG.
ステップS3の暗時画像を取得した処理の後、ステップS11において、撮像状態取得部19は、CPU25から撮影時の露光時間、受光感度の値を取得する。
そして、ステップS12において、ステップS11で取得した撮影時の露光時間、受光感度の値に基づいて、図13に示す加算閾値決定テーブルに照らし合わせ、領域R1の加算閾値(AddTH2)を決定する。加算閾値決定テーブルには、露光時間が長いほど加算閾値が小さい値になるよう(A4≦A3≦A2≦A1、B、C、D列も同様)設定されており、感度が上がるほど加算閾値が大きい値になるよう(A4≦B4≦C4≦D4、1、2、3行も同様)設定されている。また、領域R2の加算閾値AddTHは不変である。
After the process of acquiring the dark image in step S3, in step S11, the imaging state acquisition unit 19 acquires the exposure time and light reception sensitivity values from the CPU 25.
In step S12, the addition threshold value (AddTH2) of the region R1 is determined based on the exposure time and light reception sensitivity values acquired in step S11, in accordance with the addition threshold value determination table shown in FIG. The addition threshold value determination table is set such that the longer the exposure time, the smaller the addition threshold value (the same applies to columns A4 ≦ A3 ≦ A2 ≦ A1, B, C, and D), and the addition threshold value increases as the sensitivity increases. It is set to be a large value (A4 ≦ B4 ≦ C4 ≦ D4, 1, 2, and 3 rows). Further, the addition threshold AddTH of the region R2 is unchanged.
その後、ステップS13において、閾値設定部20にて、暗時画像格納部17に記憶されている暗時画像と撮像状態取得部19より取得した加算閥値AddTHから、領域R1についての欠陥検出閾値TH(x)R1および領域R2についての欠陥検出閾値TH(x)R2を設定する。このとき、欠陥検出閾値TH(x)R1およびTH(x)R2の算出式は、領域R1、R2とも第1の実施の形態と同様である。つまり、領域R1での検出閾値は、撮像状態取得部19で定められたAddTH2を用いて下記に示す式(6)で求められ、領域R2の検出閾値は、通常の加算閥値AddTHを用いて下記に示す式(7)で求められる。 Thereafter, in step S13, the threshold value setting unit 20 calculates the defect detection threshold value TH for the region R1 from the dark image stored in the dark image storage unit 17 and the added threshold value AddTH acquired from the imaging state acquisition unit 19. (X) A defect detection threshold TH (x) R2 is set for R1 and region R2. In this case, the calculation formula of the defect detection threshold TH (x) R1 and TH (x) R2 is the same as in the first embodiment both regions R1, R2. That is, the detection threshold value in the region R1 is obtained by the following equation (6) using AddTH2 determined by the imaging state acquisition unit 19, and the detection threshold value in the region R2 is calculated using the normal addition threshold value AddTH. It calculates | requires by the following formula | equation (7).
TH(x)=(V(r1)+V(r2)+V(r3)+V(r4)+V(r5)+V(r6)+V(r7)+V(r8))/9+AddTH2 ・・・式(6)
TH(x)=(V(r1)+V(r2)+V(r3)+V(r4)+V(r5)+V(r6)+V(r7)+V(r8))/9+AddTH ・・・式(7)
そして、以降のステップS5乃至ステップS7は、図2を用いて説明した第1の実施の形態を実行するフローチャートにおけるステップS5乃至ステップS7と同様である。
TH (x) = (V (r 1 ) + V (r 2 ) + V (r 3 ) + V (r 4 ) + V (r 5 ) + V (r 6 ) + V (r 7 ) + V (r 8 )) / 9 + AddTH 2 ..Formula (6)
TH (x) = (V (r 1 ) + V (r 2 ) + V (r 3 ) + V (r 4 ) + V (r 5 ) + V (r 6 ) + V (r 7 ) + V (r 8 )) / 9 + AddTH • ..Formula (7)
Subsequent steps S5 to S7 are the same as steps S5 to S7 in the flowchart for executing the first embodiment described with reference to FIG.
図14および図15は、本発明の第2の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図である。
以上説明したような方法よると、図14に示すように、露光時間が長い撮像条件において加算閾値AddTH2を低下させる(図13:A4≦A3≦A2≦A1)ことで、領域R1のみ閾値を変化させることが可能となる。露光時間が長くなるほど暗電流ノイズが増加するためDレンジが狭くなるが、このときには加算閾値を低下させ、(AddTH−AddTH2)だけ広くDレンジを確保できる。このとき、必要以上に閾値を低下させることから、暗時画像のばらつき画素、画像差分で補正可能な小さい欠陥などが閾値にかかり、欠陥の誤検出が増加することになる(図15におけるx1)。しかし、加算閾値を低下させる範囲を領域R1に限定することで、欠陥の誤検出量を必要最小限に抑えることが可能となり、メモリの消費量、処理時間の増加を最小限に防ぐことができる。
14 and 15 are graphs showing the relationship between the pixel position and the luminance value for the second embodiment of the present invention.
According to the method described above, as shown in FIG. 14, the threshold value is changed only in the region R1 by lowering the addition threshold AddTH2 under the imaging condition with a long exposure time (FIG. 13: A4 ≦ A3 ≦ A2 ≦ A1). It becomes possible to make it. As the exposure time becomes longer, dark current noise increases and the D range becomes narrower. At this time, the addition threshold value is lowered, and the D range can be secured wider by (AddTH−AddTH2). At this time, since the threshold value is lowered more than necessary, variation pixels in the dark image, small defects that can be corrected by the image difference, etc. are applied to the threshold value, and false detection of defects increases (x1 in FIG. 15). . However, by limiting the range in which the addition threshold value is lowered to the region R1, it is possible to minimize the amount of erroneous detection of a defect and to prevent an increase in memory consumption and processing time. .
さらに、感度を向上させると出力値がよりばらつく傾向にあるため、欠陥検出閾値が低すぎるとバラツキ値が閾値にかかり欠陥の誤検出をしてしまう恐れが高くなる。そのため、高感度撮像条件時には加算閾値を上昇させる(図13:A4≦C4≦B4≦D4)ことで、上記状況を防ぐことが可能となる。 Furthermore, since the output value tends to vary when the sensitivity is improved, if the defect detection threshold value is too low, the variation value is applied to the threshold value, and there is a high risk of erroneous detection of the defect. Therefore, the above situation can be prevented by increasing the addition threshold value in the high sensitivity imaging condition (FIG. 13: A4 ≦ C4 ≦ B4 ≦ D4).
なお、第1の実施の形態および第2の実施の形態では、加算閾値AddTHは定数としたが、暗時出力レベルVを変数とする関数α(V)で設定を行っても良い。
また、第2の実施の形態において、領域R1の設定方法として、撮像素子調整時に決定するものとしたが、ノイズリダクション時に取得した暗時画像の画素値を元に各回領域R1を決定しても良い。
In the first embodiment and the second embodiment, the addition threshold AddTH is a constant. However, the addition threshold AddTH may be set by a function α (V) having the dark output level V as a variable.
In the second embodiment, the setting method of the region R1 is determined at the time of image sensor adjustment. However, even if the region R1 is determined each time based on the pixel value of the dark image acquired at the time of noise reduction. good.
次に、図16乃至図19を用いて、本発明に係る第3の実施の形態について説明する。
図16は、本発明の第3の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 16 is a block diagram showing a basic configuration of a digital camera according to the third embodiment of the present invention.
図16において、デジタルカメラ30は、各種レンズからなる光学系51、被写体からの光を選択的に遮光するためのシャッター52、CCD等の撮像素子53、設定された撮像ゲインに応じて信号増幅をかける増幅器(AMP1)54、アナログ信号をデジタル値に変換するA/D変換器55、明時画像メモリ56、暗時画像メモリ57、画素欠陥検出部58、検出された欠陥画素のアドレスを記憶するための欠陥アドレスメモリ59、信号減算部60、欠陥補正部61、信号の出力調整を行う調整増幅器(AMP2)62、取得した画像を保存する取得画像メモリ63、ルックアップテーブル(LUT)64、撮像条件判定部65、タイミングジェネレータ(TG)66、CPU67を備える。 In FIG. 16, the digital camera 30 amplifies signals according to an optical system 51 composed of various lenses, a shutter 52 for selectively blocking light from a subject, an image sensor 53 such as a CCD, and a set imaging gain. Amplifier (AMP1) 54, A / D converter 55 for converting an analog signal into a digital value, bright image memory 56, dark image memory 57, pixel defect detector 58, and the address of the detected defective pixel are stored. Defect address memory 59, signal subtraction unit 60, defect correction unit 61, adjustment amplifier (AMP2) 62 for adjusting signal output, acquired image memory 63 for storing acquired images, look-up table (LUT) 64, imaging A condition determination unit 65, a timing generator (TG) 66, and a CPU 67 are provided.
このようなデジタルカメラ30において、被写体の像は、光学系51及びシャッター52を介して撮像素子53の受光面に結像される。このとき、TG66によってシャッター52、撮像素子53の駆動タイミングを制御することで、露光時間を制御することが可能である。 In such a digital camera 30, the image of the subject is formed on the light receiving surface of the image sensor 53 via the optical system 51 and the shutter 52. At this time, the exposure time can be controlled by controlling the drive timing of the shutter 52 and the image sensor 53 by the TG 66.
ここで、明時画像メモリ56は、明時画像信号(撮像素子が非遮光状態のときに通常の撮像を行って得られる画像信号)を格納するためのメモリであり、暗時画像メモリ57は、暗時画像信号(撮像素子を遮光状態にして撮像を行い得られる画像信号)を格納するためのメモリである。 Here, the bright-time image memory 56 is a memory for storing a bright-time image signal (image signal obtained by performing normal imaging when the imaging device is in a non-light-shielded state), and the dark-time image memory 57 is This is a memory for storing a dark image signal (image signal obtained by imaging with the image sensor in a light-shielded state).
画素欠陥検出部58は、暗時画像メモリ57に記憶された暗時信号値と予め内部に設定された画素欠陥検出閾値とを比較し、画素欠陥検出閾値を越える信号を画素欠陥として検出し、欠陥と判定した画素のアドレス(画素位置)を欠陥アドレスメモリ59に格納する。 The pixel defect detection unit 58 compares a dark signal value stored in the dark image memory 57 with a pixel defect detection threshold set in advance in advance, detects a signal exceeding the pixel defect detection threshold as a pixel defect, The address (pixel position) of the pixel determined to be defective is stored in the defect address memory 59.
信号減算部60では、明時画像メモリ56に格納された信号から暗時画像メモリ57に格納された信号を減算して出力し、欠陥補正部61へ送信する。欠陥補正部61では、欠陥アドレスメモリ59に格納された欠陥情報に基づいて信号減算部60の出力データを補正する。この欠陥補正は、現在の画素アドレスが欠陥アドレスメモリ59に格納された画素アドレスと一致した場合に、周辺画素の信号平均値に値を置き換えることで行う。 The signal subtracting unit 60 subtracts the signal stored in the dark image memory 57 from the signal stored in the bright image memory 56 and outputs the result, which is transmitted to the defect correcting unit 61. The defect correction unit 61 corrects the output data of the signal subtraction unit 60 based on the defect information stored in the defect address memory 59. This defect correction is performed by replacing the value with the signal average value of the peripheral pixels when the current pixel address matches the pixel address stored in the defect address memory 59.
調整増幅器(AMP2)62は、信号減算部60が行なう暗時画像減算により暗電流成分だけ減少した信号に対し、フルレンジまで活用できるよう信号増幅を行う。その結果得られた信号値を、取得画像メモリ63に格納する。 The adjustment amplifier (AMP2) 62 performs signal amplification so that the signal reduced by the dark current component by the dark image subtraction performed by the signal subtraction unit 60 can be utilized up to the full range. The signal value obtained as a result is stored in the acquired image memory 63.
撮像条件判定部65は、CPU67から得た撮像条件に適合する設定値をLUT64から読み出し、増幅器(AMP1)54および調整増幅器(AMP2)62のゲイン設定を行う。なお、LUT64は、撮像条件判定に用いる判定値や各種設定値を格納している。 The imaging condition determination unit 65 reads a setting value suitable for the imaging condition obtained from the CPU 67 from the LUT 64, and performs gain setting of the amplifier (AMP1) 54 and the adjustment amplifier (AMP2) 62. Note that the LUT 64 stores determination values and various setting values used for imaging condition determination.
そして、TG66によってシャッター52および撮像素子63の駆動タイミングを制御することで、露光時間と、遮光または非遮光状態とを制御することが可能である。なお、CPU67はタイミングジェネレータ66を含む各部を制御する。 Then, by controlling the drive timing of the shutter 52 and the image sensor 63 by the TG 66, it is possible to control the exposure time and the light shielding or non-light shielding state. The CPU 67 controls each unit including the timing generator 66.
次に、本第3の実施の形態に用いるLUTの設定内容について説明する。
図17は、第3の実施の形態に用いるルックアップテーブル(LUT)の入出力関係を示す図であり、図18は、LUTを説明するための補助説明図である。
Next, the setting contents of the LUT used in the third embodiment will be described.
FIG. 17 is a diagram showing an input / output relationship of a lookup table (LUT) used in the third embodiment, and FIG. 18 is an auxiliary explanatory diagram for explaining the LUT.
図17において、LUT64の入力値としては露光時間および撮像感度を有し、出力値としては増幅器(AMP1)54及び調整増幅器(AMP2)62のゲイン設定値を有している。図18中に記された、例えば「A×2」に該当する箇所は、「A」に該当する箇所と同じ条件で撮像及びノイズリダクションを行い、調整増幅器(AMP2)62にて2倍(×2)のゲイン補正を行うことを示している。なお、前述した調整増幅は調整増幅器(AMP2)62にて別途行われているものとする。 In FIG. 17, the input value of the LUT 64 has exposure time and imaging sensitivity, and the output value has gain setting values of the amplifier (AMP1) 54 and the adjustment amplifier (AMP2) 62. For example, the portion corresponding to “A × 2” shown in FIG. 18 is imaged and noise-reduced under the same conditions as the portion corresponding to “A”, and is doubled by the adjustment amplifier (AMP2) 62 (× 2) performing the gain correction. It is assumed that the adjustment amplification described above is separately performed by the adjustment amplifier (AMP2) 62.
このLUT64によると、特定の露光時間に注目した場合、一定以上の感度設定に対しては増幅器(AMP1)54で行う増幅量にリミットをかけ、調整増幅器(AMP2)62でのゲイン補正を用いることでトータルのゲインアップを行っている。これらのゲイン設定により、増幅器(AMP1)54での増幅を抑え、信号減算部60が行なう暗時画像減算の際の暗電流のピーク値が、所定の値を越えないように調整されている。 According to this LUT 64, when paying attention to a specific exposure time, for the sensitivity setting above a certain level, the amount of amplification performed by the amplifier (AMP1) 54 is limited, and the gain correction by the adjustment amplifier (AMP2) 62 is used. The total gain is increased. With these gain settings, amplification by the amplifier (AMP1) 54 is suppressed, and the peak value of the dark current at the time of dark image subtraction performed by the signal subtracting unit 60 is adjusted so as not to exceed a predetermined value.
次に、図19を用いて本第3の実施の形態における動作について説明する。
図19は、本発明の第3の実施の形態を実行するフローチャートである。
以下に説明する全ての制御は、CPU67が統括的に行う。
Next, the operation in the third embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 19 is a flowchart for executing the third embodiment of the present invention.
The CPU 67 performs all control described below in an integrated manner.
まず、ステップS191において、使用者が撮像動作を開始すると、ステップS192において、撮像条件判定部65が、設定された露光時間及び撮像感度の値をCPU67から得て、図17を用いて説明したLUT64と照らし合わせる。そして、ステップS193において、撮像条件判定部65は、LUT64から該当する設定値を得ると、増幅器(AMP1)54及び調整増幅器(AMP2)62のゲイン値を設定する。 First, when the user starts an imaging operation in step S191, in step S192, the imaging condition determination unit 65 obtains the set exposure time and imaging sensitivity values from the CPU 67, and the LUT 64 described with reference to FIG. Against. In step S193, when the imaging condition determination unit 65 obtains a corresponding setting value from the LUT 64, the imaging condition determination unit 65 sets the gain values of the amplifier (AMP1) 54 and the adjustment amplifier (AMP2) 62.
次に、ステップS194において、明時画像および暗時画像を取得する。具体的には、TG66を用いて所定の露光時間だけシャッター52を開いて撮像素子53を露光し、明時画像を取得する。取得した画像は増幅器(AMP1)54において信号増幅がなされ、明時画像メモリ56に記憶される。同様に、シャッター52を閉じ遮光した状態で暗時画像を取得し、同様の処理を経て暗時画像メモリ57に記憶する。 Next, in step S194, a bright image and a dark image are acquired. Specifically, the shutter 52 is opened for a predetermined exposure time using the TG 66 to expose the image sensor 53, and a bright image is acquired. The acquired image is subjected to signal amplification in the amplifier (AMP1) 54 and stored in the bright image memory 56. Similarly, a dark image is acquired with the shutter 52 closed and shielded from light, and is stored in the dark image memory 57 through the same processing.
そして、ステップS195において、ノイズリダクションを実行する。具体的には、まず、画素欠陥検出部58により画素の欠陥を抽出し、欠陥と判定した画素のアドレス(画素位置)を欠陥アドレスメモリ59に保存する。一方で、信号減算部60によって明時画像メモリ56に格納された画像信号から暗時画像メモリ57に格納された画像信号を減算し、その結果を出力する。欠陥補正部61では、信号減算部60から出力された減算結果に対して、欠陥アドレスメモリ59に格納された位置に該当する画素を補正する。これら一連の動作により、ノイズリダクションが行われることになる。 In step S195, noise reduction is executed. Specifically, first, a pixel defect is extracted by the pixel defect detection unit 58, and the address (pixel position) of the pixel determined to be defective is stored in the defect address memory 59. On the other hand, the signal subtracting unit 60 subtracts the image signal stored in the dark image memory 57 from the image signal stored in the bright image memory 56 and outputs the result. The defect correction unit 61 corrects the pixel corresponding to the position stored in the defect address memory 59 with respect to the subtraction result output from the signal subtraction unit 60. Noise reduction is performed by these series of operations.
その後、ステップS196において、ステップS193で設定された調整増幅器(AMP2)62のゲイン値を用いて、出力画像に対して補正ゲインをかける。最後に、ステップS197において、得られた画像を取得画像メモリ63に保存する。 Thereafter, in step S196, a correction gain is applied to the output image using the gain value of the adjustment amplifier (AMP2) 62 set in step S193. Finally, in step S197, the obtained image is stored in the acquired image memory 63.
以上の方法によると、予めLUT64の設定を行っておくことで、暗電流の発生量に対してゲイン制限を行い、信号減算時の反転を防止することが可能となる。これにより、より幅広い使用環境を持つノイズリダクション機能を提供することができる。すなわち、高感度あるいは長時間露光時で暗電流ムラが生じた場合においても、正常にノイズ除去ができ、かつ見かけの感度を維持した自然な画像を得ることができる。 According to the above method, by setting the LUT 64 in advance, it is possible to limit the gain with respect to the amount of dark current generated and to prevent inversion during signal subtraction. Thereby, it is possible to provide a noise reduction function having a wider usage environment. That is, even when dark current unevenness occurs during high sensitivity or long-time exposure, it is possible to normally remove noise and obtain a natural image with apparent sensitivity maintained.
なお、LUT64を数種類作成しておき、使用するLUT64を変更する構成も容易に実現可能である。このようにすれば、画像取得を行う際、目的あるいは用途に応じて様々な処理法を選択することが出来る。 A configuration in which several types of LUT 64 are created and the LUT 64 to be used is changed can be easily realized. In this way, when performing image acquisition, various processing methods can be selected depending on the purpose or application.
さらに、LUT64の入力パラメータとして露光時間及び撮像感度を挙げたが、撮像素子53の温度をパラメータとして追加しても実現可能である。これにより、さらに細かくゲイン設定を規定することができ、撮像条件ごとに好適な画像を得ることが可能となる。 Furthermore, although the exposure time and the imaging sensitivity are given as input parameters of the LUT 64, it can also be realized by adding the temperature of the imaging element 53 as a parameter. As a result, the gain setting can be defined more finely, and a suitable image can be obtained for each imaging condition.
次に、図20乃至図22を用いて、本発明に係る第4の実施の形態について説明する。なお、第3の実施の形態と同様の箇所についての説明は省略する。
本第4の実施の形態は、第3の実施の形態における撮像条件判定部65が、欠陥検出閾値を変更する機能を有していることを特徴としている。
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that description of the same parts as those in the third embodiment is omitted.
The fourth embodiment is characterized in that the imaging condition determination unit 65 in the third embodiment has a function of changing the defect detection threshold.
はじめに、本第4の実施の形態の原理について説明を行う。
一連のノイズリダクション処理では、欠陥検出閾値(TH)以上の画素欠陥は欠陥補正部61により画素補正を行い、欠陥検出閾値(TH)以下の画素欠陥については信号減算部60による減算で補正を行う。このとき、厳密には欠陥検出閾値(TH)以下の画素欠陥については減算補正しきれずに残るものも存在するが、画素欠陥のレベルは十分小さいため欠陥とみなされない。
First, the principle of the fourth embodiment will be described.
In a series of noise reduction processes, pixel defects that are equal to or higher than the defect detection threshold (TH) are corrected by the defect correction unit 61, and pixel defects that are equal to or lower than the defect detection threshold (TH) are corrected by subtraction by the signal subtracting unit 60. . At this time, strictly speaking, there are some pixel defects that remain below the defect detection threshold (TH) but cannot be subtracted and corrected. However, since the level of the pixel defect is sufficiently small, it is not regarded as a defect.
しかしながら、第3の実施の形態に示すようにノイズリダクション後に調整増幅器(AMP2)62においてゲイン補正を行うことにより、暗時画像減算時には目立たなかった画素欠陥であっても、ゲイン補正後には目立つレベルに発達する可能性が出てくる。そのため、調整増幅器(AMP2)62で2倍以上のゲイン補正を行う際には、通常時に用いる欠陥検出閾値(TH)より低下させた欠陥検出閾値TH1、TH2、TH3、…(TH≧TH1≧TH2≧TH3≧…)を用いることで、発達する画素欠陥の抑制を行うことができる。 However, by performing gain correction in the adjustment amplifier (AMP2) 62 after noise reduction as shown in the third embodiment, even if the pixel defect is not noticeable at the time of dark image subtraction, it is a conspicuous level after gain correction. There is a possibility of development. Therefore, when the adjustment amplifier (AMP2) 62 performs gain correction of twice or more, the defect detection thresholds TH1, TH2, TH3,... (TH ≧ TH1 ≧ TH2) lower than the defect detection threshold (TH) used during normal operation. By using ≧ TH3 ≧..., It is possible to suppress developing pixel defects.
このとき、画素欠陥を余剰に検出及び補正すると画像本来の情報が失われる恐れがあるため、欠陥検出閾値を低下させすぎないように注意する必要がある。よって、画素欠陥の発達防止と余剰な欠陥検出の防止のバランスを保つように、予め欠陥検出閾値(TH1、TH2、TH3、…)を定めるものとする。 At this time, if pixel defects are excessively detected and corrected, the original information of the image may be lost, so care must be taken not to reduce the defect detection threshold excessively. Therefore, the defect detection threshold values (TH1, TH2, TH3,...) Are determined in advance so as to maintain a balance between prevention of pixel defect development and excessive defect detection.
図20は、本発明の第4の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図であり、図21は、第4の実施の形態に用いるルックアップテーブル(LUT)を示す図である。 FIG. 20 is a block diagram showing a basic configuration of a digital camera according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 21 is a diagram showing a look-up table (LUT) used in the fourth embodiment. .
図20において、デジタルカメラ40は、各種レンズからなる光学系51、シャッター52、撮像素子53、増幅器(AMP1)54、A/D変換器55、明時画像メモリ56、暗時画像メモリ57、画素欠陥検出部71、欠陥アドレスメモリ59、信号減算部60、欠陥補正部61、調整増幅器(AMP2)62、取得画像メモリ63、ルックアップテーブル(LUT)72、撮像条件判定部73、タイミングジェネレータ(TG)66、CPU67を備える。 20, a digital camera 40 includes an optical system 51 including various lenses, a shutter 52, an image sensor 53, an amplifier (AMP1) 54, an A / D converter 55, a bright image memory 56, a dark image memory 57, and pixels. Defect detection unit 71, defect address memory 59, signal subtraction unit 60, defect correction unit 61, adjustment amplifier (AMP2) 62, acquired image memory 63, lookup table (LUT) 72, imaging condition determination unit 73, timing generator (TG) ) 66 and a CPU 67.
図20において、デジタルカメラ40は、図16を用いて説明したデジタルカメラ30と比べ、画素欠陥検出部58の替わりに画素欠陥検出部71を備え、ルックアップテーブル(LUT)64の替わりにルックアップテーブル(LUT)72を備え、撮像条件判定部65の替わりに撮像条件判定部73を備えていることが特徴であるので、デジタルカメラ30と同様の箇所の説明については省略する。 In FIG. 20, the digital camera 40 includes a pixel defect detection unit 71 instead of the pixel defect detection unit 58 as compared with the digital camera 30 described with reference to FIG. 16, and performs a lookup instead of the lookup table (LUT) 64. Since the table (LUT) 72 is provided and the imaging condition determination unit 73 is provided instead of the imaging condition determination unit 65, description of the same parts as those of the digital camera 30 is omitted.
LUT72は、出力値として増幅器(AMP1)54及び調整増幅器(AMP2)62のゲイン値のほか、欠陥検出閾値(TH1、TH2、TH3、…)を有している。なお、図21に示したLUT72の構成図において、欠陥検出閾値THは露光時間t、撮像感度gにより定めるため、図中ではTH(t,g)と示している。 The LUT 72 has defect detection threshold values (TH1, TH2, TH3,...) In addition to the gain values of the amplifier (AMP1) 54 and the adjustment amplifier (AMP2) 62 as output values. In the configuration diagram of the LUT 72 shown in FIG. 21, since the defect detection threshold TH is determined by the exposure time t and the imaging sensitivity g, it is shown as TH (t, g) in the drawing.
撮像条件判定部73は、CPU27から得た撮像条件に適合する設定値をLUT72から読み出し、増幅器(AMP1)54及び調整増幅器(AMP2)62のゲイン設定を行うとともに、画素欠陥検出部71で用いる欠陥検出閾値の設定を行う。 The imaging condition determination unit 73 reads out setting values that match the imaging conditions obtained from the CPU 27 from the LUT 72, sets the gains of the amplifier (AMP1) 54 and the adjustment amplifier (AMP2) 62, and uses the defects used in the pixel defect detection unit 71. Set the detection threshold.
そして、画素欠陥検出部71は、暗時画像メモリ57に格納された暗時画像信号と撮像条件判定部73により送られた閾値とに基づいて欠陥画素を検出し、欠陥と判定した画素のアドレスを欠陥アドレスメモリ59に格納する。 Then, the pixel defect detection unit 71 detects a defective pixel based on the dark image signal stored in the dark image memory 57 and the threshold value sent by the imaging condition determination unit 73, and the address of the pixel determined to be defective. Is stored in the defective address memory 59.
次に、図22を用いて本第4の実施の形態における動作について説明する。
図22は、本発明の第4の実施の形態を実行するフローチャートである。
以下に説明する全ての制御は、CPU67が統括的に行う。
Next, the operation in the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 22 is a flowchart for executing the fourth embodiment of the present invention.
The CPU 67 performs all control described below in an integrated manner.
ステップS191における撮像動作の開始及びステップS192における撮像条件の判定は、図19を用いて説明した本発明の第3の実施の形態におけるステップS191及びステップS192と同様である。 The start of the imaging operation in step S191 and the determination of the imaging condition in step S192 are the same as those in step S191 and step S192 in the third embodiment of the present invention described with reference to FIG.
ステップ221において、撮像条件判定部73は、LUT72から該当する設定値を得ると、増幅器(AMP1)54及び調整増幅器(AMP2)62のゲイン値を設定する。そして、ステップS222において、画素欠陥検出部71で用いる欠陥検出閾値を設定する。 In step 221, when the imaging condition determination unit 73 obtains a corresponding setting value from the LUT 72, the imaging condition determination unit 73 sets the gain values of the amplifier (AMP1) 54 and the adjustment amplifier (AMP2) 62. In step S222, a defect detection threshold value used in the pixel defect detection unit 71 is set.
ステップS194における明時画像および暗時画像の取得は、第3の実施の形態におけるステップS194と同様である。
その後、ステップS223において、ノイズリダクションを実行する。具体的には、まず、画素欠陥検出部71が、撮像状態判定部73により設定された欠陥検出閾値を用いて画素欠陥を抽出し、欠陥アドレスメモリ59に保存する。一方で、信号減算部60によって明時画像メモリ56に格納された画像信号から暗時画像メモリ57に格納された画像信号を減算し、その結果を出力する。欠陥補正部61では、信号減算部60から出力された減算結果に対して、欠陥アドレスメモリ59に格納された位置に該当する画素を補正する。これら一連の動作により、ノイズリダクションが行われることになる。
The acquisition of the bright image and the dark image in step S194 is the same as that in step S194 in the third embodiment.
Thereafter, noise reduction is executed in step S223. Specifically, first, the pixel defect detection unit 71 extracts a pixel defect using the defect detection threshold set by the imaging state determination unit 73 and stores it in the defect address memory 59. On the other hand, the signal subtracting unit 60 subtracts the image signal stored in the dark image memory 57 from the image signal stored in the bright image memory 56 and outputs the result. The defect correction unit 61 corrects the pixel corresponding to the position stored in the defect address memory 59 with respect to the subtraction result output from the signal subtraction unit 60. Noise reduction is performed by these series of operations.
ステップS196における補正ゲイン及びステップS197における画像保存は、第3の実施の形態におけるステップS196及びステップS197と同様である。
以上の方法によると、調整増幅器(AMP2)62のゲイン設定が行われた際に、画素欠陥の検出閾値を通常値より低下させることが可能となる。これにより、通常より低レベルの画素欠陥まで抽出することになるため、調整増幅器(AMP2)62で増幅が行われた際に発達する画素欠陥を抑制することができる。また、あらかじめLUT72を調整しておくことで、出力画像に対してより最適化することが可能となるため、よりノイズ成分の少ない優れた画像を提供できる。
The correction gain in step S196 and the image storage in step S197 are the same as those in step S196 and step S197 in the third embodiment.
According to the above method, when the gain of the adjustment amplifier (AMP2) 62 is set, the pixel defect detection threshold can be lowered from the normal value. As a result, even pixel defects having a level lower than normal are extracted, so that pixel defects that develop when amplification is performed by the adjustment amplifier (AMP2) 62 can be suppressed. Further, by adjusting the LUT 72 in advance, it becomes possible to optimize the output image more, so that an excellent image with fewer noise components can be provided.
以上、本発明の各実施の形態を、図面を参照しながら説明してきたが、本発明が適用される撮像装置は、その機能が実行されるのであれば、上述の各実施の形態等に限定されることなく、単体の装置であっても、複数の装置からなるシステムあるいは統合装置であっても、LAN、WAN等のネットワークを介して処理が行なわれるシステムであってもよいことは言うまでもない。 As described above, each embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings. However, an imaging apparatus to which the present invention is applied is limited to the above-described embodiments and the like as long as the function is executed. Needless to say, a single device, a system composed of a plurality of devices, an integrated device, or a system that performs processing via a network such as a LAN or WAN may be used. .
また、バスに接続されたCPU、ROMやRAMのメモリ、入力装置、出力装置、外部記録装置、媒体駆動装置、可搬記録媒体、ネットワーク接続装置で構成されるシステムでも実現できる。すなわち、前述してきた各実施の形態のシステムを実現するソフトェアのプログラムコードを記録したROMやRAMのメモリ、外部記録装置、可搬記録媒体を、撮像装置に供給し、その撮像装置のコンピュータがプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。 It can also be realized by a system comprising a CPU, ROM or RAM memory connected to the bus, input device, output device, external recording device, medium driving device, portable recording medium, and network connection device. That is, a ROM or RAM memory, an external recording device, and a portable recording medium that record the program code of the software that realizes the system of each of the above-described embodiments is supplied to the imaging device, and the computer of the imaging device performs the program. Needless to say, this can also be achieved by reading and executing the code.
この場合、可搬記録媒体等から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した可搬記録媒体等は本発明を構成することになる。 In this case, the program code itself read from the portable recording medium or the like realizes the novel function of the present invention, and the portable recording medium or the like on which the program code is recorded constitutes the present invention. .
プログラムコードを供給するための可搬記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、DVD−ROM、DVD−RAM、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、ROMカード、電子メールやパソコン通信等のネットワーク接続装置(言い換えれば、通信回線)を介して記録した種々の記録媒体などを用いることができる。 Examples of portable recording media for supplying program codes include flexible disks, hard disks, optical disks, magneto-optical disks, CD-ROMs, CD-Rs, DVD-ROMs, DVD-RAMs, magnetic tapes, and non-volatile memories. Various recording media recorded through a network connection device (in other words, a communication line) such as a card, a ROM card, electronic mail or personal computer communication can be used.
また、コンピュータがメモリ上に読み出したプログラムコードを実行することによって、前述した各実施の形態の機能が実現される他、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した各実施の形態の機能が実現される。 In addition, the functions of the above-described embodiments are realized by executing the program code read out on the memory by the computer, and the OS running on the computer is actually executed based on the instruction of the program code. The functions of the above-described embodiments are also realized by performing part or all of the process.
さらに、可搬型記録媒体から読み出されたプログラムコードやプログラム(データ)提供者から提供されたプログラム(データ)が、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した各実施の形態の機能が実現され得る。 Furthermore, a program code read from a portable recording medium or a program (data) provided by a program (data) provider is provided in a function expansion board inserted into a computer or a function expansion unit connected to a computer. The CPU of the function expansion board or function expansion unit performs part or all of the actual processing based on the instruction of the program code, and the functions of the above-described embodiments are also performed by the processing. Can be realized.
すなわち、本発明は、以上に述べた各実施の形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。 That is, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and can take various configurations or shapes without departing from the gist of the present invention.
1 デジタルカメラ
10 デジタルカメラ
11 光学系
12 シャッター
13 撮像素子
14 アナログアンプ(A−AMP)
15 A/D変換器
16 明時画像格納部
17 暗時画像格納部
18 加算回路
19 撮像状態取得部
20 閾値設定部
21 欠陥検出部
22 欠陥格納部
23 欠陥補正部
24 出力画像格納部
25 CPU
26 タイミングジェネレータ(TG)
27 暗電流ノイズ発生領域格納部
30 デジタルカメラ
40 デジタルカメラ
51 光学系
52 シャッター
53 撮像素子
54 増幅器(AMP1)
55 A/D変換器
56 明時画像メモリ
57 暗時画像メモリ
58 画素欠陥検出部
59 欠陥アドレスメモリ
60 信号減算部
61 欠陥補正部
62 調整増幅器(AMP2)
63 取得画像メモリ
64 ルックアップテーブル(LUT)
65 撮像条件判定部
66 タイミングジェネレータ(TG)
67 CPU
71 画素欠陥検出部
72 ルックアップテーブル(LUT)
73 撮像条件判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Digital camera 10 Digital camera 11 Optical system 12 Shutter 13 Image pick-up element 14 Analog amplifier (A-AMP)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 A / D converter 16 Light image storage part 17 Dark image storage part 18 Addition circuit 19 Imaging state acquisition part 20 Threshold setting part 21 Defect detection part 22 Defect storage part 23 Defect correction part 24 Output image storage part 25 CPU
26 Timing generator (TG)
27 Dark Current Noise Generation Area Storage Unit 30 Digital Camera 40 Digital Camera 51 Optical System 52 Shutter 53 Image Sensor 54 Amplifier (AMP1)
55 A / D converter 56 Bright image memory 57 Dark image memory 58 Pixel defect detection unit 59 Defect address memory 60 Signal subtraction unit 61 Defect correction unit 62 Adjustment amplifier (AMP2)
63 Acquired image memory 64 Look-up table (LUT)
65 Imaging Condition Determination Unit 66 Timing Generator (TG)
67 CPU
71 Pixel Defect Detection Unit 72 Look-up Table (LUT)
73 Imaging condition determination unit
Claims (10)
前記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得する明時信号取得手段と、
前記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得する暗時信号取得手段と、
前記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅する第1の増幅手段と、
前記明時信号取得手段によって取得された明時信号から前記暗時信号取得手段によって取得された暗時信号を減算して減算信号を出力する減算手段と、
前記減算手段によって減算された減算信号を増幅する第2の増幅手段と、
前記明時信号取得手段によって明時信号を取得する際の撮像条件である前記撮像手段の露光時間及び撮像感度を取得する撮像条件取得手段と、
前記撮像条件取得手段によって取得した撮像条件である前記撮像手段の露光時間及び撮像感度に基づいて、前記第1の増幅手段のゲイン及び第2の増幅手段のゲインを変更するゲイン補正手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 Imaging means having a plurality of pixels for imaging a subject;
A light signal acquisition means for acquiring a light signal obtained in a non-shielded state by the imaging means;
Dark signal acquisition means for acquiring a dark signal obtained in a light-shielded state by the imaging means;
First amplification means for amplifying a light signal or dark signal obtained by the imaging means;
Subtracting means for subtracting the dark signal acquired by the dark signal acquiring means from the bright signal acquired by the bright signal acquiring means and outputting a subtracted signal;
Second amplification means for amplifying the subtraction signal subtracted by the subtraction means;
An imaging condition acquisition unit that acquires an exposure time and an imaging sensitivity of the imaging unit, which is an imaging condition when the bright signal is acquired by the bright signal acquisition unit;
A gain correction unit that changes the gain of the first amplification unit and the gain of the second amplification unit based on the exposure time and imaging sensitivity of the imaging unit, which are imaging conditions acquired by the imaging condition acquisition unit;
An imaging apparatus comprising:
前記欠陥画素位置検出手段によって検出された画素位置に対応する画素における、前記減算手段によって出力された減算信号に対して補正を行なう画像信号補正手段と、
をさらに備え、
前記撮像条件取得手段は、前記第2の増幅手段のゲインを変更するとともに前記画素欠陥検出閾値を変更することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の撮像装置。 Of the dark signal acquired by the dark signal acquisition means, a defective pixel position detection means for detecting a pixel position exceeding a predetermined pixel defect detection threshold;
Image signal correction means for correcting the subtraction signal output by the subtraction means in the pixel corresponding to the pixel position detected by the defective pixel position detection means;
Further comprising
The imaging-condition obtaining unit, the image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to change the pixel defect detection threshold with changing the gain of the second amplifying means.
前記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得し、
前記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得し、
前記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅し、
前記取得された明時信号から前記取得された暗時信号を減算して減算信号を出力し、
前記減算された減算信号を増幅し、
前記明時信号を取得する際の撮像条件である前記撮像手段の露光時間及び撮像感度を取得し、
前記取得した撮像条件である前記撮像手段の露光時間及び撮像感度に基づいて、前記暗時信号の増幅のゲイン及び前記減算信号の増幅のゲインを変更することを特徴とするノイズ除去方法。 In a noise removal method executed by an imaging apparatus including an imaging unit having a plurality of pixels for imaging a subject,
Obtaining a bright signal obtained in a non-shielded state by the imaging means;
Obtaining a dark signal obtained in a light-shielded state by the imaging means;
Amplifying the light signal or dark signal obtained by the imaging means;
Subtracting the acquired dark signal from the acquired light signal to output a subtracted signal;
Amplifying the subtracted subtracted signal;
Obtaining an exposure time and imaging sensitivity of the imaging means, which is an imaging condition when acquiring the light signal,
A noise removal method, wherein the gain of amplification of the dark signal and the gain of amplification of the subtraction signal are changed based on an exposure time and imaging sensitivity of the imaging means which are the acquired imaging conditions.
前記取得した暗時信号のうち、予め定められた画素欠陥検出閾値を超える画素位置を検出し、
前記検出された画素位置に対応する画素における、前記出力された減算信号に対して補正を行い、
前記暗時信号の増幅のゲインを変更するとともに前記画素欠陥検出閾値を変更することを特徴とする請求項5乃至7の何れか1項に記載のノイズ除去方法。 further,
Among the acquired dark signal, detect a pixel position that exceeds a predetermined pixel defect detection threshold,
Performing correction on the output subtraction signal in the pixel corresponding to the detected pixel position;
Noise removing method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that to change the pixel defect detection threshold with changing the gain of amplification of the dark signal.
前記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得する手順と、
前記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得する手順と、
前記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅する手順と、
前記取得された明時信号から前記取得された暗時信号を減算して減算信号を出力する手順と、
前記減算された減算信号を増幅する手順と、
前記明時信号を取得する際の撮像条件である前記撮像手段の露光時間及び撮像感度を取得する手順と、
前記取得した撮像条件である前記撮像手段の露光時間及び撮像感度に基づいて、前記暗時信号の増幅のゲイン及び前記減算信号の増幅のゲインを変更する手順と、
を実行させるためのコンピュータ実行可能なノイズ除去プログラム。 A noise removal program for causing an image pickup apparatus including an image pickup unit having a plurality of pixels for picking up an image of an object,
A procedure for obtaining a bright signal obtained in a non-shielded state by the imaging means;
A procedure for obtaining a dark signal obtained in a light-shielded state by the imaging means;
Amplifying the light signal or dark signal obtained by the imaging means;
Subtracting the acquired dark signal from the acquired light signal to output a subtracted signal;
Amplifying the subtracted subtracted signal;
A procedure for acquiring an exposure time and imaging sensitivity of the imaging means, which is an imaging condition for acquiring the light signal;
A procedure for changing the amplification gain of the dark signal and the amplification gain of the subtraction signal based on an exposure time and imaging sensitivity of the imaging means that is the acquired imaging condition;
A computer-executable noise removal program for running.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010173369A JP5074564B2 (en) | 2004-05-17 | 2010-08-02 | Imaging apparatus, noise removal method, and noise removal program |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004145882 | 2004-05-17 | ||
| JP2004145882 | 2004-05-17 | ||
| JP2010173369A JP5074564B2 (en) | 2004-05-17 | 2010-08-02 | Imaging apparatus, noise removal method, and noise removal program |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005136967A Division JP2006005912A (en) | 2004-05-17 | 2005-05-10 | Imaging device, noise elimination method and noise elimination program |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010273378A JP2010273378A (en) | 2010-12-02 |
| JP5074564B2 true JP5074564B2 (en) | 2012-11-14 |
Family
ID=43420966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010173369A Expired - Fee Related JP5074564B2 (en) | 2004-05-17 | 2010-08-02 | Imaging apparatus, noise removal method, and noise removal program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5074564B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5526014B2 (en) | 2010-12-21 | 2014-06-18 | 株式会社日立製作所 | Imaging device |
| JP5544285B2 (en) | 2010-12-21 | 2014-07-09 | 株式会社日立製作所 | Image signal processing apparatus and image signal processing method |
| EP3982622B1 (en) * | 2019-06-07 | 2025-06-25 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Image generation method, imaging device, and program |
| WO2022244354A1 (en) | 2021-05-17 | 2022-11-24 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Imaging element and electronic device |
| JP7651705B2 (en) * | 2021-07-27 | 2025-03-26 | 株式会社日立ハイテク | Multi-capillary electrophoresis device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4027632B2 (en) * | 2001-10-03 | 2007-12-26 | オリンパス株式会社 | Imaging device |
| JP4007802B2 (en) * | 2001-12-04 | 2007-11-14 | オリンパス株式会社 | Imaging device |
| JP2003204486A (en) * | 2002-01-09 | 2003-07-18 | Olympus Optical Co Ltd | Imaging device |
-
2010
- 2010-08-02 JP JP2010173369A patent/JP5074564B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2010273378A (en) | 2010-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8988561B2 (en) | Imaging apparatus having temperature sensor within image sensor wherein apparatus outputs an image whose quality does not degrade if temperature increases within image sensor | |
| JP5350466B2 (en) | Column fixed pattern noise correction method | |
| US20030128285A1 (en) | Image pickup apparatus | |
| JP5074564B2 (en) | Imaging apparatus, noise removal method, and noise removal program | |
| JP2010081511A (en) | Imaging device, method of changing set value, and program | |
| JP2006005912A (en) | Imaging device, noise elimination method and noise elimination program | |
| JP4806584B2 (en) | Image processing method and image processing circuit | |
| JP5544285B2 (en) | Image signal processing apparatus and image signal processing method | |
| JP2002077738A (en) | Clamping device | |
| JP4379764B2 (en) | Method for suppressing fixed pattern noise in solid-state imaging device and solid-state imaging device | |
| JPH11112884A (en) | Method for correcting dark current of video camera device and video camera device using the method | |
| JPWO2005004467A1 (en) | Video signal correction device for electronic camera | |
| JP4007802B2 (en) | Imaging device | |
| JP4136776B2 (en) | Correction apparatus, imaging apparatus, correction method, computer-readable storage medium, and program | |
| JP5195289B2 (en) | Imaging device | |
| JP4903246B2 (en) | Brightness correction circuit for image sensor | |
| JP4525198B2 (en) | Noise removal device, electronic camera, and noise removal program. | |
| JP2008113337A (en) | Imaging device | |
| JP4498086B2 (en) | Image processing apparatus and image processing method | |
| JP2010045449A (en) | Smear correction circuit, smear correction method, and image device | |
| JP4424068B2 (en) | Noise removal apparatus, noise removal program, noise removal method, and electronic camera | |
| JP2008131546A (en) | Fixed pattern noise removal device | |
| JP4439841B2 (en) | Imaging apparatus and image processing method thereof | |
| JP2009284343A (en) | Imaging device, defect correction apparatus, defect correction method, and program | |
| JP2006108918A (en) | Imaging device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120217 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120228 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120416 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120814 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120823 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5074564 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831 Year of fee payment: 3 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |