动态检测像素数值的方法与装置

摘要

动态检测像素数值的方法与装置接收一像素数值阵列，此像素数值阵列具有待检测像素数值。分别将多个参考像素数值与待检测像素数值相减以得出多个差值。该参考像素数值的取样像素是位于待检测像素数值附近的取样像素，且该参考像素数值与待检测像素数值所代表的颜色相同。比较该差值以及参考值，当该差值的绝对值皆大于参考值时，判定待检测像素数值为错误的。

说明书

技术领域

本发明有关一种数字彩色影像感测装置，且特别是有关一种动态判断像素数值的正确性并可即时加以修正的方法与装置。

背景技术

目前大部份的数字彩色摄影系统都是利用感测装置(Sensor)，例如电荷耦合装置(Charge-Coupled Device，CCD)或互补式金属氧化物半导体(CMOS)感测装置，来进行影像取样的工作。一般来说，感测装置是利用光子会激发电子(与空穴)在不同能阶间跳跃的原理，把感测到的入射光转化成电气信号。

为了检测不同色彩的光线，必须为红光、蓝光与绿光分别准备不同的取样像素。以能有效地减少感测装置的尺寸而最常被使用的彩色滤光片阵列(Bayer ColorFilter Array，CFA)为例，每一个取样像素只负责一个颜色，例如全色是(即红、绿、蓝三色)的三分之一。而为了补足每一个取样像素完整的色彩结构，感测装置必须进行色彩补差运算(Color Interpolation)，借由内插得到每一个取样像素所缺少的另外两种色彩，以提高解析度。

在实际操作上，某些取样像素，例如具有缺陷的像素，可能会取得错误的像素数值。若不对这些错误的像素数值进行进一步的修正处理，则会影响到影像的品质。传统最简单的修正处理方式是先在感测装置出厂前进行测试，记录其中每个缺陷像素的位置，并在后续的数值处理中对其所对应的像素数值加上额外的修正。

然而，对于例如因时间过久才产生的新缺陷的像素、或因灰尘遮蔽镜头而得到的错误像素数值、或因更换感测装置所产生的与原本不同的缺陷像素的位置等等不是在感测元件出厂时就存在的因素，这种现有的修正处理方式便无法对其作出正确的修正。

美国专利申请案2004/0032516 A1公开了一种「结合去马赛克以及坏像素修正的数字影像系统及方法」，利用动态检测的方法来修正上述的错误的像素数值，并可结合色彩补差运算的方法来一起处理所有的像素数值。然而，此美国专利申请案所公开的现有技术，其电路结构复杂且需要庞大的运算处理，如此不但需要高速的系统运算能力来支援，而且更增加设计与制造时的成本负担。此外，这种现有技术所得到的影像由于经过太多的数值运算，因此在视觉上容易看起来过于模糊而流于失真。

发明内容

本发明的一目的是提出一种动态检测像素数值的方法，用以动态检测并即时修正错误的像素数值，且避免繁复的数值运算而造成失真的问题。

本发明的另一目的是提出一种动态检测像素数值的系统，其电路结构简单且不需庞大的运算处理，并可结合原有的色彩补差运算装置，以降低设计与制造的成本。

根据本发明提供一种动态检测像素数值的方法与装置。将像素数值阵列储存于寄存器中，此像素数值阵列具有待检测像素数值。分别将多个参考像素数值与待检测像素数值用减法器相减以得出多个差值。该参考像素数值的取样像素是围绕待检测像素数值的取样像素，且该参考像素数值与待检测像素数值所代表的颜色相同。使用比较器比较该差值以及参考值，当该差值的绝对值皆大于参考值时，便判定待检测像素数值为错误的。

依照本发明的一较佳实施例，动态检测像素数值的装置还包含加法器以及除法器，当待检测像素数值为错误时，借由加法器以及除法器以该参考像素数值的平均值取代该待检测像素数值，且当该差值的绝对值其中之一不大于参考值时，保留该待检测像素数值。

依照本发明的一较佳实施例，该参考像素数值的取样像素与待检测像素数值的取样像素之间的距离皆相等，且该参考像素数值的取样像素包围待检测像素数值的取样像素。再者，该动态检测像素数值装置是与色彩补差运算装置相结合。

本发明的动态检测像素数值的方法与装置是以减法所得的差值与参考值比较来判定像素数值是否错误，其电路结构简单且不需大量的运算处理，可大幅地降低成本的负担。再者，本发明可结合于感测装置的原有的色彩补差运算装置之中，不需要繁复的额外电路改进，可有效地减少设计与制造的难度与成本。此外，利用本发明处理过后的影像相较于现有技术所得的影像，并没有经过太多的数值运算，解决了现有影像失真的问题。

附图说明

图1A是本发明的一较佳实施例的方法流程图；

图1B是本发明的一较佳实施例的装置示意图；以及

图2是本发明的一较佳实施例的像素数值阵列的示意图。

具体实施方式

图1A是是本发明的一较佳实施例的方法流程图，图1B则是本发明的一较佳实施例的装置示意图。

首先，以感测装置，例如电荷耦合装置(CCD)、互补式金属氧化物半导体(CMOS)感测装置或彩色滤光片阵列取样的感测装置，将感测到的入射光借由负责不同色彩的取样像素转化成多个原始的像素数值。当然，若是单色光或只是要作黑白影像，可以只使用一种色彩的取样像素或者不能分辨色彩的取样像素。而后，依照各取样像素在空间上的分布，将部分或全部的像素数值储存于一寄存器132中，形成一个像素数值阵列(步骤102)。

当要检查此像素数值阵列所包含的多个取样像素中，是否有取样像素为不良(或说故障)的取样像素时，可以逐一检测各个像素。例如自整个像素数值阵列的左上方开始，依序逐排逐列的顺序，逐渐检测每一个像素。而在检测某一个像素时，可以将整个像素数值阵列视为一个待检测像素数值以及多个参考像素数值。该参考像素数值的取样像素是围绕待检测像素数值的取样像素，且该参考像素数值与待检测像素数值所代表的颜色相同。例如，若待检测像素数值所代表的颜色为红色，则此时从该像素数值阵列选出的该参考像素数值所代表的颜色也必须皆为红色。接着，分别将该参考像素数值与待检测像素数值用减法器134相减，以得出分别对应到每一个参考像素数值的多个差值(步骤104)。

然后，使用比较器136比较该差值以及参考值(步骤106)。当该差值的绝对值皆大于参考值时，判定此待检测像素数值为错误的(步骤112)。此时，若要进一步修复错误的待检测像素数值，可以借由加法器142以及除法器144，以该参考像素数值的平均值取代该待检测像素数值(步骤114)。另一方面，当该差值的绝对值其中之一不大于参考值时，判定此待检测像素数值为正确的(步骤122)。此时，保留待检测像素数值，并继续检测下一个待检测像素数值(步骤124)。此时，便可以使用被检测后判定为正常的像素数值，甚至是使用被修复过的原本有错误的检测像素数值，来处理随后会被处理的其它待检测像素数值。并且，参考值是为一个可以调整的参数，可以视要求的画面品质或感测装置的性能等等，予以调整，甚至可以在同一像素数值阵列的不同部份使用不同的参考值。

图2是是本发明的一较佳实施例的像素数值阵列的示意图，以下利用图2说明此较佳实施例的检测过程，以更进一步详细且清楚地解释本发明的内容。

如图2所示，此像素数值阵列200为5×5个像素数值的阵列，且其像素数值的排列方式在空间上是为拜尔色彩滤光阵列(Bayer Color FilterArray)。在像素数值阵列200中，R是代表红色的像素数值，G是代表绿色的像素数值，B是代表蓝色的像素数值。

首先，选取像素数值阵列200中的R₅作为待检测像素数值，并选择最靠近且包围R₅的另外四个同色彩的R₂、R₄、R₆以及R₈来作为参考像素数值。分别将参考像素数值R₂、R₄、R₆以及R₈与待检测像素数值R₅相减以得出多个差值，接着再比较该差值以及参考值。

如上所述，当该差值的绝对值皆大于参考值时，判定此待检测像素数值为错误的，如不等式(1)、(2)、(3)以及(4)所示：

|R₂-R₅|＞参考值                             (1)

|R₄-R₅|＞参考值                             (2)

|R₆-R₅|＞参考值                             (3)

|R₈-R₅|＞参考值                             (4)

也就是说，当上述的不等式(1)、(2)、(3)以及(4)皆成立时，判定该待检测像素数值R5是错误的。此时，以参考像素数值R2、R4、R6以及R8的平均值R5′来取代原本的待检测像素数值R5。平均值R5′如等式(5)所示。

$>sup>>R>5>\prime >>=>>>>R>2>>+>>R>4>>+>>R>6>>+>>R>8>>>4>>->->>(>5>)>>>s>$

另一方面，当该差值的绝对值其中之一不大于参考值时，判定此待检测像素数值为正确的。此时，保留待检测像素数值，并继续检测下一个待检测像素数值。

此较佳实施例是选用最靠近且包围待检测像素数值R₅的另外四个同色彩的R₂、R₄、R₆以及R₈来作为参考像素数值。但是，本发明的其它实施例也可以是使用另外四个同色彩但距离R₅较远的R₁、R₃、R₇以及R₉来作为参考像素数值；或甚至是使用7×7个像素数值的阵列中最外一圈的参考像素数值。本发明的重点是在于应用待检测像素数值R₅周围的同色彩的参考像素数值，而不须限定被使用的参考像素数值是那些。

进一步地，若要得到更准确的判定结果及/或更佳的平均值，在硬件运算能力可以负荷的范围里，可选用更多的同色彩像素数值，例如综合使用像素数值R₁、R₂、R₃、R₄、R₆、R₇、R₈以及R₉，来一起作为判断及/或计算平均值的用的参考像素数值。

此外，由于此装置在判断以及计算平均值时皆是使用位于待检测像素数值附近的其他同色彩像素数值来作为参考像素数值，因此对于位于感测装置边缘的待检测像素数值，本发明的较佳实施例可以在感测装置的边缘预留数行与数列的伪(dummy)像素数值不作其作运算，来解决位于感测装置边缘的待检测像素数值，在边缘侧缺少足够可供使用的参考像素数值的问题。

综上所述，本发明的动态检测像素数值装置，其电路简单且运算容易，可轻易地与一般感测装置原有的色彩补差运算装置共用同一套电路。特别是，由于本发明的运作不必事先记录不良像素的位置，因此即便更换感测装置、感测装置出现新的不良像素或是有灰尘附着在感测装置上，本发明的应用都不会受到影响。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术的人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的等效的改变或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。