專利名稱：攝像設(shè)備及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攝像設(shè)備中的噪聲校正，尤其涉及條帶噪聲的校正。
背景技術(shù)：
近年來，在數(shù)字單鏡頭反光照相機和攝像機中通常使用CMOS圖像傳感器。針對這種CMOS圖像傳感器要求像素數(shù)的增大、攝像速度的增大和ISO速度的增大(感光度的提
1 ) O由于像素數(shù)的增大，像素大小變得更小，并且這意味著在各像素中累積更少的電荷。同時，為了適應(yīng)ISO速度的增大，需要對所獲得的電荷應(yīng)用更大的增益。盡管當(dāng)應(yīng)用增益時放大了原始光學(xué)信號成分，但也放大了電路等所生成的噪聲，因此高ISO速度的圖像比低ISO速度的圖像具有更多的隨機噪聲。而且，一種實現(xiàn)高速攝像的方法是多通道化，其中，圖像傳感器設(shè)置有多個輸出路徑，并且同時針對多個像素進(jìn)行讀出。然而，由于噪聲量根據(jù)輸出路徑而變化，因而存在噪聲量針對各CH(針對各通道)而不同的問題。以下說明了 CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)和噪聲生成的原因。圖9示出CMOS圖像傳感器的整體布置。如圖9所示，CMOS圖像傳感器包括具有開口像素(有效像素)的開口像素區(qū)域(有效像素區(qū)域)903以及具有遮光像素(基準(zhǔn)像素)的垂直光學(xué)黑區(qū)域(V0B，第一基準(zhǔn)像素區(qū)域)902和水平光學(xué)黑區(qū)域(Η0Β，第二基準(zhǔn)像素區(qū)域)901。HOB 901被設(shè)置為與開口像素區(qū)域903的水平方向上的頂端(左側(cè))相鄰，并且是被遮光以使得光不入射的區(qū)域。 而且，VOB 902被設(shè)置為與開口像素區(qū)域903的垂直方向上的頂端(上側(cè))相鄰，并且是被遮光以使得光不入射的區(qū)域。開口像素區(qū)域903以及光學(xué)黑區(qū)域901和902具有相同的結(jié)構(gòu)，并且不遮光開口像素區(qū)域903，而遮光光學(xué)黑區(qū)域901和902。以下將光學(xué)黑區(qū)域中的像素稱為OB像素。通常，OB像素用于獲得信號水平為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號，即黑基準(zhǔn)信號。開口像素區(qū)域903的開口像素各自累積根據(jù)入射光所生成的電荷，并輸出電荷。圖10示出CMOS圖像傳感器中的單位像素(與一個像素相對應(yīng))的電路的例子。 光電二極管(以下稱為PD) 1001接收由攝像鏡頭形成的光學(xué)圖像，生成電荷，并累積電荷。 附圖標(biāo)記1002表示由MOS晶體管構(gòu)成的傳送開關(guān)。附圖標(biāo)記1004表示浮動擴(kuò)散(以下稱為FD)。經(jīng)由傳送MOS晶體管1002將PD 1001所累積的電荷傳送至FD 1004，然后將電荷轉(zhuǎn)換成電壓并從源極跟隨放大器1005輸出。附圖標(biāo)記1006表示將一行像素信號總地輸出至垂直輸出線1007的選擇開關(guān)。附圖標(biāo)記1003表示利用電源VDD復(fù)位FD 1004的電位并經(jīng)由傳送MOS晶體管1002復(fù)位PD1001的電位的復(fù)位開關(guān)。圖11是示出CMOS圖像傳感器的典型結(jié)構(gòu)的框圖。注意，盡管圖11示出3X3的像素結(jié)構(gòu)，但通常像素數(shù)很高，例如幾百萬或幾千萬。垂直移位寄存器1101將行選擇線 PresU Ptxl和Psell等的信號輸出至像素區(qū)域1108。像素區(qū)域1108具有圖9所示的結(jié)構(gòu)，并具有多個像素單元Pixel。像素單元Pixel的偶數(shù)列和奇數(shù)列分別將像素信號輸出至CHl和CH2的垂直信號線。恒流源1107作為負(fù)載連接至垂直信號線。讀出電路1102接收來自垂直信號線的像素信號的輸入，經(jīng)由η溝道MOS晶體管1103將像素信號輸出至差分放大器1105，并經(jīng)由η溝道MOS晶體管1104將噪聲信號輸出至差分放大器1105。水平移位寄存器1106控制晶體管1103和1104的接通/斷開，并且差分放大器1105輸出像素信號和噪聲信號之間的差。注意，盡管圖11中的輸出路徑結(jié)構(gòu)是包括CHl和CH2的兩通道結(jié)構(gòu)，但可以通過增加輸出路徑的數(shù)量來進(jìn)行高速處理。例如，如果設(shè)置了總共8條輸出路徑 (換句話說，圖像傳感器結(jié)構(gòu)中上下各4條輸出路徑)，則可以在相同的時間處理8個像素。使用上述差分放大器可以獲得移除了 CMOS圖像傳感器固有的噪聲的輸出信號。 然而，如果在CHl和CH2的輸出放大器的特性之間存在變化，則在各列中發(fā)生基本均勻的電平差。這稱為垂直圖案噪聲。同時，像素具有共用的電源和GND (接地)。如果電源和GND在讀出操作期間波動， 則此時讀出的像素具有基本均勻的電平差。通常，在畫面的左上方開始、從左到右、逐行在圖像傳感器中進(jìn)行讀出。由于電源和GND的波動而發(fā)生的電平差表現(xiàn)為基本上針對每行而不同的電平差。這稱為水平圖案噪聲。如上所述，存在以下問題由于CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)而發(fā)生條帶噪聲，并且該條帶噪聲隨著規(guī)格的提高變得更加顯著。由于垂直圖案噪聲是由輸出放大器的特性所確定的固有圖案噪聲，因此可以通過校正各輸出放大器中的變化來進(jìn)行校正。另一方面，如果電源和GND的波動是隨機的，則水平圖案噪聲也變得隨機。作為用于校正這種隨機圖案噪聲的技術(shù)，日本特開平7-67038公開了以下方法 計算OB像素的像素信號的線平均值，并從該行的開口像素的像素信號減去線平均值。然而，在具有大量隨機噪聲的圖像中，難以計算用于校正條帶噪聲的校正值。這在日本特開平7-67038和日本特開2005-167918等中指出了。根據(jù)日本特開2005-167918， 如果條帶噪聲減少到隨機噪聲的1/8 1/10，則條帶噪聲埋沒在隨機噪聲中，由此難以看出。考慮到這個問題，日本特開2005-167918公開了一種通過添加隨機噪聲來緩和噪聲的方法。然而，對于減去OB像素的像素信號的線平均值的校正方法，通常存在校正不足的情況，例如由于欠校正和過校正而發(fā)生條帶噪聲的情況。在包含大量隨機噪聲的圖像、例如以高的ISO速度拍攝的圖像中通?？梢钥吹皆摤F(xiàn)象。隨著圖像中的隨機噪聲的量增加，需要更多的OB像素以獲得合適的校正值。而且，如上述日本特開2005-167918所公開的，假定在條帶噪聲是隨機噪聲值的1/8 1/10以下的情況下難以看出該條帶噪聲，需要每行大約400以上OB像素來計算校正值以使得難以看出條帶噪聲。然而，考慮到像素數(shù)的增大和高速拍攝的要求，在CMOS圖像傳感器的布置中對OB像素配置400列以上是不實際的。

發(fā)明內(nèi)容
考慮上述問題實現(xiàn)本發(fā)明，并且即使在存在很少基準(zhǔn)像素的情況下本發(fā)明也能有效地校正水平條帶噪聲。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種攝像設(shè)備，包括圖像傳感器，其具有有效像素區(qū)域和基準(zhǔn)像素區(qū)域，其中，所述有效像素區(qū)域包括用于對被攝體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的有效像素，所述基準(zhǔn)像素區(qū)域包括用于輸出作為基準(zhǔn)的像素信號的基準(zhǔn)像素；校正部件，用于使用基于從所述基準(zhǔn)像素區(qū)域輸出的像素信號所計算出的校正值來校正從所述有效像素區(qū)域
4輸出的像素信號；以及判斷部件，用于根據(jù)從所述基準(zhǔn)像素區(qū)域輸出的像素信號的統(tǒng)計測量值，判斷是否由所述校正部件進(jìn)行校正。而且，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種用于攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備設(shè)置有圖像傳感器，所述圖像傳感器具有有效像素區(qū)域和基準(zhǔn)像素區(qū)域，其中，所述有效像素區(qū)域包括用于對被攝體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的有效像素，所述基準(zhǔn)像素區(qū)域包括用于輸出作為基準(zhǔn)的像素信號的基準(zhǔn)像素，所述控制方法包括以下步驟計算從所述基準(zhǔn)像素區(qū)域輸出的像素信號的統(tǒng)計測量值；基于從所述基準(zhǔn)像素區(qū)域輸出的像素信號，計算用于校正從所述有效像素區(qū)域輸出的像素信號的校正值；以及校正步驟，用于使用所述校正值來校正從所述有效像素區(qū)域輸出的像素信號，其中，根據(jù)所述統(tǒng)計測量值來判斷是否在所述校正步驟中進(jìn)行校正。通過以下參考附圖對典型實施例的說明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例1的攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的整體框圖。圖2是CMOS圖像傳感器的截面圖。圖3是示出與圖5所示的讀出電路塊中的一列相對應(yīng)的電路的示例的圖。圖4是示出CMOS圖像傳感器所進(jìn)行的操作的示例的時序圖。圖5是示出攝像設(shè)備所獲得的圖像的示例的圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例1的水平條帶噪聲校正處理的流程圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例2的水平條帶噪聲校正處理的流程圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施例3的水平條帶噪聲校正處理的流程圖。圖9是示出CMOS圖像傳感器的整體布置的圖。圖10是示出CMOS圖像傳感器的單位像素(與一個像素相對應(yīng))的電路的示例的圖。圖11是示出CMOS圖像傳感器的典型結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施例方式以下是參考附圖的本發(fā)明的實施例的詳細(xì)說明。實施例1圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例1的攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的整體框圖。在圖1中，圖像傳感器101是用于對攝像鏡頭(未示出)所形成的被攝體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的CMOS圖像傳感器。AFE 102是模擬前端，其是用于對來自圖像傳感器101的信號進(jìn)行放大和黑電平調(diào)整(0B鉗位)等的信號處理電路。AFE 102從時序生成電路110接收OB鉗位時序和OB 鉗位目標(biāo)電平等，并根據(jù)這些進(jìn)行處理。AFE 102還將處理后的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 DFE103是數(shù)字前端，用于接收通過AFE 102所進(jìn)行的轉(zhuǎn)換所獲得的像素的數(shù)字信號，并進(jìn)行諸如圖像信號校正和像素重排等的數(shù)字處理。附圖標(biāo)記105表示圖像處理設(shè)備，其進(jìn)行顯影處理以及諸如將圖像顯示在顯示電路108上和經(jīng)由控制電路106將圖像記錄至記錄介質(zhì)109的處理。注意，控制電路106還接收來自操作單元107的指示，并進(jìn)行諸如將指示發(fā)送至?xí)r序生成電路110的控制。而且，將緊湊型閃速(注冊商標(biāo))存儲器等用作記錄介質(zhì)109。將存儲器電路104用作圖像處理設(shè)備105中的顯影階段中的工作存儲器。存儲器電路104還用作連續(xù)進(jìn)行攝像并且沒有按時完成顯影處理時的緩沖存儲器。操作單元107包括例如用于開啟數(shù)字照相機的電源開關(guān)和快門開關(guān)，其中，快門開關(guān)用于指示開始諸如測光處理和測距處理等的攝像準(zhǔn)備操作以及開始用于驅(qū)動鏡和快門、處理從圖像傳感器101 讀出的信號并將所產(chǎn)生的信號寫入記錄介質(zhì)109的一系列攝像操作。圖像傳感器101的像素區(qū)域的結(jié)構(gòu)與圖9中的結(jié)構(gòu)相同，具體地，圖像傳感器101 包括具有開口像素(有效像素)的開口像素區(qū)域(有效像素區(qū)域)903、以及具有被遮光以使得光不入射的遮光像素(基準(zhǔn)像素)的垂直光學(xué)黑區(qū)域(V0B，第一基準(zhǔn)像素區(qū)域)902和水平光學(xué)黑區(qū)域(Η0Β，第二基準(zhǔn)像素區(qū)域)901。圖2是CMOS圖像傳感器的截面圖。AL1、AL2和AL3(圖2中的205、204和203)是配線層，并由鋁等構(gòu)成。AL3(203)還用于遮光，并且作為OB像素的像素1和像素2由AL3 遮光。然而，像素3和像素4未由AL3遮光，并且是開口像素。MU201)是將光會聚到光電二極管PD(207)上的微透鏡。CF(2(^)是顏色濾波器。PTX(206)是將PDQ07)中累積的電荷傳送至FW208)的傳送開關(guān)。根據(jù)本實施例的CMOS圖像傳感器的單位像素(與一個像素相對應(yīng))的電路結(jié)構(gòu)與圖10中的結(jié)構(gòu)相同，因此省略對其的詳細(xì)說明。根據(jù)本實施例的CMOS圖像傳感器的整體結(jié)構(gòu)與圖11中的結(jié)構(gòu)相同。圖10中的傳送MOS晶體管1002的柵極連接至在水平方向上延伸設(shè)置的第一行選擇線Ptxl (圖11)。在同一行設(shè)置的其它像素單元Pixel的相同傳送MOS晶體管1002的柵極也連接至共用的第一行選擇線Ptxl。圖10中的復(fù)位MOS晶體管1003的柵極連接至在水平方向上延伸設(shè)置的第二行選擇線I^resl (圖11)。在同一行設(shè)置的其它像素單元Pixel 的相同復(fù)位MOS晶體管1003的柵極也連接至共用的第二行選擇線I^resl。圖10中的選擇 MOS晶體管1006的柵極連接至在水平方向上延伸設(shè)置的第三行選擇線hell。在同一行設(shè)置的其它像素單元Pixel的相同選擇MOS晶體管1006的柵極也連接至共用的第三行選擇線I3Sel 1，并且第一至第三行選擇線Ptxl、Presl和Psell連接至垂直移位寄存器1101，并由此被驅(qū)動。也在圖11所示的剩余行中設(shè)置具有相同結(jié)構(gòu)的像素單元Pixel和行選擇線。這些行選擇線包括由垂直移位寄存器1101形成的行選擇線Ptx2和Ptx3、Pres2和ft~eS3、以及 Psel2 和 Psel3。選擇MOS晶體管1006的源極連接至在垂直方向上延伸設(shè)置的垂直信號線的端子 Vout。在同一列設(shè)置的像素單元Pixel的相同選擇MOS晶體管1006的源極也連接至垂直信號線的端子Vout。在圖11中，垂直信號線的端子Vout連接至作為負(fù)載的恒流源1107。圖3是示出與圖11所示的讀出電路1102塊中的一列相對應(yīng)的電路的示例的圖。 虛線所包圍的部分是與列相對應(yīng)的部分，并且端子Vout連接至各垂直信號線。圖4是示出由CMOS圖像傳感器進(jìn)行的操作的示例的時序圖。在讀出來自光電二極管1001的信號電荷之前，復(fù)位MOS晶體管1003的柵極線改變?yōu)楦唠娖健Ｒ虼?，將放大MOS晶體管的柵極復(fù)位至復(fù)位電源電壓。在復(fù)位MOS晶體管1003的柵極線返回至低電平的同時，鉗位開關(guān)的柵極線PcOH圖3)改變?yōu)楦唠娖剑⑶抑筮x擇MOS晶體管 1006的柵極線Psell改變?yōu)楦唠娖?。因此，將重疊有復(fù)位噪聲的復(fù)位信號(噪聲信號)讀出至垂直信號線Vout，并由列中的鉗位電容器CO鉗位。接著，鉗位開關(guān)的柵極線PcOr返回至低電平，并且之后噪聲信號側(cè)的傳送開關(guān)的柵極線Pctn改變?yōu)楦唠娖剑?fù)位信號保持在列中設(shè)置的噪聲保持電容器Ctn中。接著，將像素信號側(cè)的傳送開關(guān)的柵極線Pcts改變?yōu)楦唠娖?，之后，傳送MOS晶體管1002的柵極線Ptxl改變?yōu)楦唠娖剑⑶覍⒐怆姸O管 1001的信號電荷傳送至源極跟隨放大器1005的柵極并同時讀出至垂直信號線Vout。接著， 傳送MOS晶體管1002的柵極線Ptxl返回至低電平，之后，像素信號側(cè)的傳送開關(guān)的柵極線 Pcts改變?yōu)榈碗娖?。因此，將來自?fù)位信號的改變部分(光學(xué)信號成分)讀出至在列中設(shè)置的信號保持電容器Cts。作為直到此時的操作的結(jié)果，將在第一行中連接的像素Pixel的信號電荷保持在各列中連接的信號保持電容器Ctn和Cts中。接著，根據(jù)從水平移位寄存器1106提供的信號Wi將列中的水平傳送開關(guān)的柵極順次改變?yōu)楦唠娖?。通過水平輸出線Chn和Chs順次讀出信號保持電容器Ctn和Cts中保持的電壓，通過輸出放大器對其進(jìn)行差分處理，并將所產(chǎn)生的信號順次輸出至輸出端子 OUT。在各列中進(jìn)行的信號讀出期間，通過復(fù)位開關(guān)將水平輸出線Chn和Chs復(fù)位至復(fù)位電壓VCHRN和VCHRS。這完成了第一行中連接的像素單元Pixel的讀出。隨后，以相同的方式，根據(jù)來自垂直移位寄存器1101的信號順次讀出第二行和之后的行中連接的像素單元 Pixel的信號，并由此完成了所有像素單元Pixel的讀出。圖5示出通過上述處理獲得的圖像的示例。在Pctn和Pcts之間存在時間差，并且如果電源和GND在該時間期間波動，則整個行的信號電平一致地改變。由于這種波動針對各行而不同，因此水平條帶噪聲出現(xiàn)。由于當(dāng)進(jìn)行高的ISO速度的攝像時(當(dāng)進(jìn)行高感光度攝像時)提供更多的增益，因此也放大了噪聲，從而水平條帶噪聲變得顯著。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例1的水平條帶噪聲校正處理的流程圖。以下參考該流程圖說明根據(jù)本實施例的條帶噪聲校正方法。注意，本實施例中的說明基于在獲取尚未顯影的圖像之后進(jìn)行校正的假定。在以下說明中出現(xiàn)的校正值和校正系數(shù)定義如下。校正值是根據(jù)各行的HOB信號獲得的值，并根據(jù)后述的表達(dá)式來校正各行中的像素。這里將校正系數(shù)定義為與偏移量相乘的系數(shù)，其中偏移量是相對于根據(jù)HOB信號計算出的黑基準(zhǔn)值的偏移量。首先，在步驟S601中開始讀出。在圖5和9中所示的像素結(jié)構(gòu)布置的左上方開始，從左至右逐行進(jìn)行讀出。在圖5和9中的像素結(jié)構(gòu)的畫面的上方設(shè)置VOB區(qū)域，并首先計算從VOB區(qū)域輸出的像素信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ WB (步驟S6(^)(第一計算步驟)。盡管計算所針對的像素區(qū)域可以是任意區(qū)域，只要包括OB像素即可，但最好使用來自盡可能多的像素(第一預(yù)定區(qū)域)的像素信號來進(jìn)行計算，以適當(dāng)?shù)嘏袛鄨D像的狀態(tài)。作為選擇許多像素作為區(qū)域的結(jié)果，oTOB基本上等于整個圖像的標(biāo)準(zhǔn)偏差ο (這同樣適用于omB。換句話說，° tob ^ σ hob 整個圖像的σ )。接著，在步驟S603中，基于所計算出的σ TOB的值，判斷是否進(jìn)行校正。如果σ VQB 小于或等于作為預(yù)先設(shè)置的閾值的Gth vffi，則處理進(jìn)入步驟S604，并進(jìn)行校正。如果Ovqb 大于Gth vffi，則處理進(jìn)入步驟S609，并且不執(zhí)行校正。原因是如果圖像的。(這里為σν。Β) 高，則難以適當(dāng)?shù)孬@得校正值，并且存在進(jìn)行錯誤校正、也就是說增加噪聲量的風(fēng)險。如果σ WB小于或等于閾值，則處理進(jìn)入步驟S604。根據(jù)ο WB的值確定校正系數(shù) α。通常，由于當(dāng)將相對于根據(jù)HOB信號計算出的黑基準(zhǔn)值的偏移量設(shè)置為校正值時容易進(jìn)行錯誤的校正，因而通過將校正系數(shù)設(shè)置為1以下的值、確定校正值并且執(zhí)行校正來獲得良好的校正結(jié)果。特別地，隨著HOB中的列的數(shù)量減少或者隨著圖像中的隨機噪聲的量增加，非常容易進(jìn)行過校正。換句話說，隨著oTOB越高，α需要越小(A)。例如，如果σν0Β 是40，則將α設(shè)置為0.5，并且如果σν(Β是20，則將α設(shè)置為0. 7。此外，可以使得校正系數(shù)α也反映HOB的寬度(B)。例如，在σ TOB是40的情況下，如果HOB的寬度是100，則將α設(shè)置為0.5，并且如果HOB的寬度是400，則將α設(shè)置為1.0。校正系數(shù)α可以是關(guān)于㈧和⑶的表或函數(shù)。在步驟S605中，為了確定第i行的校正值，計算從HOB (第二預(yù)定區(qū)域)輸出的像素信號的積分值Si (i是垂直坐標(biāo))(第二計算步驟)。由于僅需要針對有效像素進(jìn)行校正， 因而當(dāng)讀出的行到達(dá)有效像素區(qū)域時開始執(zhí)行步驟S605。而且，在如圖11存在多個通道作為輸出路徑的情況下，可以針對各輸出路徑計算從HOB輸出的像素信號的積分值，或者由于水平條帶對于各行是恒定的而與CH(通道)和顏色無關(guān)，因而可以計算從行中的HOB像素輸出的所有像素信號的積分值而與輸出路徑無關(guān)?？蛇x地，考慮到簡化計算等，可以針對顏色R、G和B中的各顏色計算積分值。接著，在步驟S606中確定第i行的校正值ViG是垂直坐標(biāo))。根據(jù)表達(dá)式(1)計算校正值(第三計算步驟)。具體地，通過將步驟S605中計算出的積分值除以積分值的計算中使用的數(shù)據(jù)數(shù)來計算平均值，然后從平均值中減去預(yù)先設(shè)置的黑基準(zhǔn)水平。然后將結(jié)果與步驟S604中所確定的校正系數(shù)α相乘，由此獲得該行的校正值。校正值Vi = α X (Si/數(shù)據(jù)數(shù)_黑基準(zhǔn)值)...(1)然后，在步驟S607中，利用校正值\、根據(jù)表達(dá)式(2)對第i行的有效像素單元進(jìn)行校正。校正后的像素信號X’(j，i)=像素信號(j，i)_校正值ViG是水平坐標(biāo)) …⑵當(dāng)進(jìn)行有效像素信號校正計算直到行的最后時，該行的處理結(jié)束。然后，處理返回至步驟S605，并且重復(fù)該處理直到圖像的最后一行(步驟S608)。通過進(jìn)行上述處理，確定了反映圖像中的隨機噪聲的狀態(tài)的校正值，這使得能夠在沒有新增加噪聲量的情況下執(zhí)行條帶噪聲校正。換句話說，當(dāng)在圖像中存在大量隨機噪聲時，不進(jìn)行校正，或者執(zhí)行通過減小校正系數(shù)來減少校正量的處理，由此能夠在沒有新增加噪聲量的情況下執(zhí)行條帶噪聲校正。原因是在校正值大于合適的校正值的情況下并且由于大量的隨機噪聲，噪聲量新增加的情況通常發(fā)生，并且本實施例解決了該問題。注意，盡管在本實施例中在步驟S605中僅使用要進(jìn)行校正的行中的像素的信號來計算HOB的積分值，但可以使用上下行中的HOB像素的幾行來計算積分值。而且，偶爾存在具有異常高或低的信號的像素存在的情況?？梢酝ㄟ^在計算積分值之前添加諸如將這種像素限幅至特定水平的處理或者在積分值的計算中不使用(省略)這種像素來計算更合適的校正值。而且，盡管在本實施例中說明了在獲取圖像之后進(jìn)行校正處理，但可以在讀出的同時在AFE 102中進(jìn)行這種處理。實施例2以下參考圖7所示的流程圖說明本發(fā)明的實施例2。注意，直到并包括尚未顯影的圖像的獲取的處理與實施例1中相同，因此省略對其的說明。首先，在步驟S701中開始讀出。與實施例1相同，在圖5和9中所示的像素結(jié)構(gòu)布置的左上方開始，從左至右逐行進(jìn)行讀出。接著，計算從VOB區(qū)域輸出的像素信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差Qtob(步驟S702)。與實施例1相同，盡管計算所針對的像素區(qū)域可以是任意區(qū)域，只要包括OB像素即可，但最好使用盡可能多的像素來進(jìn)行計算，以適當(dāng)?shù)嘏袛鄨D像的狀態(tài)。接著，在步驟S703中，計算從第i行中的HOB像素輸出的像素信號的積分值SiG 是垂直坐標(biāo)，例如，i =0，1，2，…，η)。注意，為了防止在積分值計算中使用異常數(shù)據(jù)，例如，如果像素信號比黑基準(zhǔn)水平士256高，則將像素信號限幅至黑基準(zhǔn)水平+256，并且如果像素信號比黑基準(zhǔn)水平士256低，則將像素信號限幅至黑基準(zhǔn)水平-256。將積分值Si保持在存儲器中，并執(zhí)行積分值計算直到圖像的最后一行。而且，盡管這里為了簡化說明，針對 HOB像素的行計算積分值，而與輸出路徑或顏色無關(guān)，但可以在執(zhí)行積分值計算之前將像素信號分解成多個通道。而且，在從第i行的HOB像素輸出的像素信號的積分值Si的計算中， 不僅可以使用從第i行的HOB像素輸出的像素信號，還使用從上下幾行的HOB像素輸出的信號。在步驟S704中，獲得在步驟S703中計算出的從HOB輸出的像素信號的從&至& 的積分值的標(biāo)準(zhǔn)偏差ovliM(第四計算步驟)。接著，基于步驟S702中獲得的Qtob的值和步驟S704中獲得的ο vline的值來判斷是否進(jìn)行校正(步驟S705)。計算σ vline/ σ V0B,并且如果結(jié)果大于或等于判斷值K，則處理進(jìn)入步驟S706，并執(zhí)行校正。如果結(jié)果小于判斷值K， 則處理進(jìn)入步驟S710并不執(zhí)行校正。這里，Ovline反映了圖像中的條帶噪聲的大小和量， 如果σ^-大約大于或等于0.1倍的、反映圖像的隨機噪聲成分的Otob，則可以在視覺上確認(rèn)條帶噪聲，因此執(zhí)行校正。另一方面，如果ovliM小于0.1倍的Otob，則條帶噪聲不顯著。 在該情況下，不執(zhí)行校正，因為存在當(dāng)執(zhí)行校正時不期望地產(chǎn)生條帶噪聲的風(fēng)險。在執(zhí)行校正的情況下，首先根據(jù)Qtob的值來確定校正系數(shù)α (步驟S706)。與實施例1相同地計算校正系數(shù)。接著，在步驟S707中，確定第i行的校正值Vi (i是垂直坐標(biāo))。 根據(jù)實施例1所示的表達(dá)式(1)來計算校正值。具體地，通過將步驟S704中計算出的積分值除以積分值的計算中使用的數(shù)據(jù)數(shù)來計算平均值，然后從平均值中減去預(yù)先設(shè)置的黑基準(zhǔn)水平。然后將結(jié)果與步驟S706中確定的校正系數(shù)α相乘，由此獲得該行的校正值。然后，在步驟S708中，使用校正值\、根據(jù)表達(dá)式( 對第i行中的有效像素單元進(jìn)行校正。當(dāng)進(jìn)行有效像素信號校正計算直到行的最后時，該行的處理結(jié)束。然后，處理返回至步驟S707，并且重復(fù)該處理直至最后一行(步驟S709)。通過進(jìn)行上述處理，與實施例1相同地根據(jù)隨機噪聲的大小來調(diào)整校正量，由此能夠在不新增加噪聲量的情況下進(jìn)行水平條帶噪聲校正。此外，由于在進(jìn)行校正之前判斷圖像中水平條帶噪聲的狀態(tài)，因而可以防止在針對圖像的條帶噪聲的量小(換句換說，不顯著)時進(jìn)行不必要的處理。實施例3以下參考圖8所示的流程圖說明本發(fā)明的實施例3。注意，直到并包括所有像素的讀出的處理與實施例1的相同。而且，直到并包括判斷是否執(zhí)行校正的處理基本上與實施例2的相同。
首先，在步驟S801中開始讀出。與實施例1相同，在圖5和9所示的像素結(jié)構(gòu)布置的左上方開始，從左至右逐行進(jìn)行讀出。接著，計算從VOB區(qū)域輸出的像素信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差Otob(步驟S802)。與實施例1相同，盡管計算所針對的像素區(qū)域可以是任意區(qū)域，只要包括OB像素即可，但最好使用盡可能多的像素來進(jìn)行計算，以適當(dāng)?shù)嘏袛鄨D像的狀態(tài)。接著，在步驟S803中，計算從第i行中的HOB像素輸出的像素信號的積分值Si和標(biāo)準(zhǔn)偏差QiG是垂直坐標(biāo)，例如，i = 0，l，2，…，η)。注意，為了防止在積分值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的計算中使用異常數(shù)據(jù)，例如，如果像素信號比黑基準(zhǔn)水平士256高，則將像素信號限幅至黑基準(zhǔn)水平+256，并且如果像素信號比黑基準(zhǔn)水平士256低，則將像素信號限幅至黑基準(zhǔn)水平-256。將積分值Si和標(biāo)準(zhǔn)偏差Oi保持在存儲器中，并執(zhí)行積分值計算直到圖像的最后一行。而且，盡管這里為了簡化說明，針對HOB的像素的行計算積分值，而與輸出路徑或顏色無關(guān)，但可以在執(zhí)行積分值計算之前將像素信號分解成多個通道。而且，在第i行的信號的積分值Si和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ i的計算中，不僅可以使用從第i行的HOB像素輸出的像素信號，還使用從前后幾行的HOB像素輸出的信號。在步驟S804中，根據(jù)步驟S803中計算出的從HOB輸出的像素信號的從&至&的積分值獲得標(biāo)準(zhǔn)偏差Ovline0接著，基于步驟S802中獲得的Qtob的值和步驟S804中獲得的Ovline的值來判斷是否進(jìn)行校正(步驟S805)。計算Ovline/Otob，并且如果結(jié)果大于或等于判斷值K，則處理進(jìn)入步驟S806，并執(zhí)行校正。如果結(jié)果小于判斷值K，則處理進(jìn)入步驟 S810并不執(zhí)行校正。在執(zhí)行校正的情況下，處理進(jìn)入步驟S806。針對要校正的各行計算校正系數(shù)α Ji 是垂直坐標(biāo)，例如，i = 0，1,2,…，η)。使用步驟S803中計算出的σ i來計算第i行的校正系數(shù)α ρ如果σ i高，則可靠度低，因為使用包括大量變化的像素數(shù)據(jù)來計算第i行的 HOB像素的積分值Sp為此，將校正系數(shù)α ^受置為小的值。另一方面，如果Oi低，則可靠度高，因為使用包括很少變化的像素數(shù)據(jù)來計算第i行的HOB像素的積分值S”為此，將校正系數(shù)α i設(shè)置為1，或者小于1但接近于1的數(shù)?？梢允褂冕槍Ζ?i的表來確定第i行的校正系數(shù)α”此外，添加Qtob作為參數(shù)的結(jié)構(gòu)也是可以的，并且使用(^和Qtob的函數(shù)來確定第i行的系數(shù)α ”用于計算校正系數(shù)的函數(shù)的例子包括表達(dá)式(3)和(4)。校正系數(shù)α i = β X σ ν。Β/ σ i... (3)校正系數(shù)Oti= β X σνθΒ/V^…(4)這里，β是任意確定的常數(shù)。而且，在使用表達(dá)式C3)或(4)計算出的值超過1的情況下，將校正系數(shù)、設(shè)置為1，因為在校正系數(shù)超過1的情況下存在過校正的風(fēng)險。注意，在本實施例中用于計算校正系數(shù)的表達(dá)式僅是示例，本發(fā)明不限于此。接著，在步驟S807中，確定第i行的校正值Vi (i是垂直坐標(biāo)，例如，i = 0，1，2，…， η)。根據(jù)表達(dá)式( 來計算校正值。具體地，通過將步驟S803中計算出的積分值除以積分值的計算中使用的數(shù)據(jù)數(shù)來計算平均值，然后從平均值中減去預(yù)先設(shè)置的黑基準(zhǔn)水平。然后將結(jié)果與步驟S806中確定的校正系數(shù)α i相乘，由此獲得針對該行的校正值。校正值Vi = α i X (Si/數(shù)據(jù)數(shù)_黑基準(zhǔn)值) …(5)然后，在步驟S808中，利用校正值Vi、根據(jù)表達(dá)式( 對第i行的有效像素單元進(jìn)行校正。當(dāng)進(jìn)行有效像素信號校正計算直到行的最后時，該行的處理結(jié)束。然后，處理返回至步驟S806，并且重復(fù)該處理直到最后一行(步驟S809)。通過進(jìn)行上述處理，確定了反映了行中的HOB像素的信號的變化的校正值，由此能夠在沒有新增加噪聲量的情況下執(zhí)行條帶噪聲校正。注意，可以代替在照相機中而在 PC(個人計算機)上進(jìn)行以上處理。還應(yīng)當(dāng)注意，盡管在上述實施例中給出了在基準(zhǔn)像素區(qū)域具有與開口像素區(qū)域相同的結(jié)構(gòu)并被遮光的示例，但本發(fā)明不必局限于此。例如，基準(zhǔn)像素區(qū)域中包括的基準(zhǔn)像素不需要包括光電二極管。在這種情況下，基準(zhǔn)像素不需要被遮光。如上所述，根據(jù)以上實施例，基于作為基準(zhǔn)的像素信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差的值來判斷是否進(jìn)行校正，由此能夠抑制由于過校正而引起的新的條帶噪聲的發(fā)生。而且，可以通過根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差的值改變校正系數(shù)來有效地校正水平條帶噪聲。盡管已經(jīng)參考典型實施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開的典型實施例。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。本申請要求于2009年5月11日提交的日本專利申請2009-114979的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用包含于此。
權(quán)利要求
1.一種攝像設(shè)備，包括圖像傳感器，其具有有效像素區(qū)域和基準(zhǔn)像素區(qū)域，其中，所述有效像素區(qū)域包括用于對被攝體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的有效像素，所述基準(zhǔn)像素區(qū)域包括用于輸出作為基準(zhǔn)的像素信號的基準(zhǔn)像素；校正部件，用于使用基于從所述基準(zhǔn)像素區(qū)域輸出的像素信號所計算出的校正值來校正從所述有效像素區(qū)域輸出的像素信號；以及判斷部件，用于根據(jù)從所述基準(zhǔn)像素區(qū)域輸出的像素信號的統(tǒng)計測量值，判斷是否由所述校正部件進(jìn)行校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，基于從所述基準(zhǔn)像素區(qū)域輸出的像素信號的積分值來計算所述校正值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像設(shè)備，其特征在于，通過將所述積分值與校正系數(shù)相乘來計算所述校正值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像設(shè)備，其特征在于，根據(jù)所述統(tǒng)計測量值的值來確定所述校正系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述基準(zhǔn)像素區(qū)域是包括被遮光以使得光不入射的遮光像素的光學(xué)黑區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述統(tǒng)計測量值是標(biāo)準(zhǔn)偏差。
7.一種用于攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備設(shè)置有圖像傳感器，所述圖像傳感器具有有效像素區(qū)域和基準(zhǔn)像素區(qū)域，其中，所述有效像素區(qū)域包括用于對被攝體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的有效像素，所述基準(zhǔn)像素區(qū)域包括用于輸出作為基準(zhǔn)的像素信號的基準(zhǔn)像素， 所述控制方法包括以下步驟計算從所述基準(zhǔn)像素區(qū)域輸出的像素信號的統(tǒng)計測量值；基于從所述基準(zhǔn)像素區(qū)域輸出的像素信號，計算用于校正從所述有效像素區(qū)域輸出的像素信號的校正值；以及校正步驟，用于使用所述校正值來校正從所述有效像素區(qū)域輸出的像素信號，其中，根據(jù)所述統(tǒng)計測量值來判斷是否在所述校正步驟中進(jìn)行校正。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述統(tǒng)計測量值是標(biāo)準(zhǔn)偏差。
全文摘要
攝像設(shè)備包括圖像傳感器，其具有有效像素區(qū)域和基準(zhǔn)像素區(qū)域，其中，有效像素區(qū)域包括用于對被攝體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的有效像素，基準(zhǔn)像素區(qū)域包括用于輸出作為基準(zhǔn)的像素信號的基準(zhǔn)像素；第一計算單元，用于計算從基準(zhǔn)像素區(qū)域輸出的像素信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差；第二計算單元，用于計算從基準(zhǔn)像素區(qū)域輸出的像素信號的積分值；第三計算單元，用于利用積分值來計算用于校正從有效像素區(qū)域輸出的像素信號的校正值；校正單元，用于基于校正值來校正從有效像素區(qū)域輸出的像素信號；以及判斷單元，用于根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差來判斷是否由校正單元進(jìn)行校正。
文檔編號H04N5/365GK102422633SQ201080020918
公開日2012年4月18日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者石井美繪 申請人:佳能株式會社