專利名稱：信號處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測包含在攝像元件的受光像素區(qū)域和光學(xué)黑體區(qū)域中的缺陷像素并對其進行修正的信號處理裝置。
背景技術(shù)：
圖8是表示現(xiàn)有的攝像裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖8所示的攝像裝置具備模擬處理電路4、箝位脈沖產(chǎn)生電路68、A/D轉(zhuǎn)換電路16和數(shù)字處理電路17。
如圖9所示，CCD固體攝像元件將多個受光像素行列配置，以構(gòu)成受光像素區(qū)域2i，并將與入射光對應(yīng)而產(chǎn)生的信息電荷存儲在各受光像素中，在該受光像素區(qū)域2i的外周設(shè)定以鋁等進行遮光的光學(xué)黑體區(qū)域2b，在該光學(xué)黑體區(qū)域2b中與受光像素區(qū)域相同，也配置了存儲像素(以下，稱為黑色像素)。在這種CCD固體攝像元件中，存儲在黑色像素中的信息電荷與存儲在受光像素中的信息電荷一起被轉(zhuǎn)送。因此，如圖10所示，在來自CCD固體攝像元件的輸出信號Y(t)中，包含在水平掃描期間或者垂直掃描期間的一部分期間內(nèi)來自黑色像素的黑色基準B(t)。
模擬處理電路4構(gòu)成為具備箝位電路6、CDS電路12和AGC電路14，對CCD輸出信號Y(t)實施模擬信號處理。箝位電路6應(yīng)答從箝位脈沖產(chǎn)生電路68輸出的箝位脈沖CLP，對包含在CCD輸出信號Y(t)中的黑色基準B(t)進行箝位，并將CCD輸出信號Y(t)的全黑電平進行電位固定。在該箝位電路6中，在箝位脈沖CLP上升的期間內(nèi)，一邊模擬地將輸入的黑色基準B(t)平均化，一邊進行箝位。CDS電路12對箝位電路6輸出的信號進行饋通電平和信號電平的采樣，并輸出從信號電平中減去饋通電平的信號。AGC電路14以一個畫面或者一個垂直掃描期間為單位，對從CDS電路12輸出的信號進行積分，并生成調(diào)整了增益的圖像信號Y(t1)，以使該積分值收納在規(guī)定的范圍內(nèi)。
箝位脈沖產(chǎn)生電路68基于水平同步信號HD和基準時鐘CK，生成箝位脈沖CLP并向箝位電路6輸出。在箝位脈沖產(chǎn)生電路68中，通過在水平掃描期間1H的開始的規(guī)定期間內(nèi)使箝位脈沖CLP上升，來設(shè)定箝位期間，以便對表現(xiàn)為一行份的CCD輸出信號Y(t)前頭的黑色基準B(t)進行箝位。
A/D轉(zhuǎn)換電路16以一個像素為單位，對從模擬處理電路4輸出的像素信號Y(t1)進行量子化并生成第一圖像數(shù)據(jù)Y(n1)，同時，將在箝位電路6中已經(jīng)箝位過的黑色基準B(t)量子化并生成黑色數(shù)據(jù)B(n)。并且，從第一圖像數(shù)據(jù)Y(n1)中減去黑色數(shù)據(jù)B(n)，以生成第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)。該第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)的值成為實際上被再生顯示的圖像數(shù)據(jù)的值。
數(shù)字處理電路17對A/D轉(zhuǎn)換電路16輸出的第二像素數(shù)據(jù)Y(n2)，實施顏色分離、矩陣運算等數(shù)字信號處理，以生成包含亮度信號和色差信號的第三圖像數(shù)據(jù)Y(n3)。另外，進行控制CCD固體攝像元件的曝光狀態(tài)的曝光控制或控制CCD輸出信號Y(t)的白平衡的白平衡控制。
專利文獻1特開平6-86095在如上所述的結(jié)構(gòu)中，在CCD固體攝像元件中，在受光像素區(qū)域和光學(xué)黑體區(qū)域的各個區(qū)域中都存在缺陷像素。該缺陷像素是由于在CCD固體攝像元件的制作過程中帶有的劃傷以及隨著時間的推移而產(chǎn)生惡化等原因造成的。
例如，如果在光學(xué)黑體區(qū)域中存在缺陷像素，并且從光學(xué)黑體區(qū)域中得到黑色基準是正極性的情況下，則在黑色基準中包含了電壓電平的極端高的部分，并將其輸出。在這種情況下，箝位之后的黑色基準電壓電平上升，黑色數(shù)據(jù)B(t)值增大，結(jié)果是第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)的值小于實際的信號電平。這種缺點會在對一行進行一次箝位處理的情況下，跨越一行的圖像數(shù)據(jù)而同樣產(chǎn)生，結(jié)果是在顯示了一個畫面的再生圖像時，形成了只有一部分行相對變暗的橫條圖像。
另一方面，在受光像素區(qū)域中存在缺陷像素的情況下，始終從同一受光像素輸出缺陷圖像信號，并在再生圖像中產(chǎn)生固定圖案的噪音。這種噪音會使拍攝圖像的視覺性顯著惡化，并強調(diào)了圖像整體的噪音感。作為解決這種缺陷像素的方法之一，雖然有實施將畫面整體模糊的濾波處理而緩和噪音感的方法，但是，在這種方法中，由于在缺陷像素以外的圖像上同樣實施濾波處理，所以會產(chǎn)生清晰度惡化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種即使在光學(xué)黑體區(qū)域或者受光像素區(qū)域中存在缺陷像素，也可以得到正確的再生圖像數(shù)據(jù)的信號處理裝置。
本發(fā)明鑒于上述課題，提供一種信號處理裝置，其對圖像信號實施規(guī)定的處理，該圖像信號從在受光像素區(qū)域的至少一部分中設(shè)置了光學(xué)黑體區(qū)域的攝像元件輸出，并在水平掃描期間或者垂直掃描期間的一部分期間內(nèi)，包含有與上述光學(xué)黑體區(qū)域?qū)?yīng)的黑色基準，其特征在于，具備與圖像信號同步，產(chǎn)生箝位脈沖的箝位脈沖產(chǎn)生電路；應(yīng)答上述箝位脈沖，并對上述黑色基準進行箝位的箝位電路；和檢測出包含在取出上述黑色基準的上述光學(xué)黑體區(qū)域中的缺陷像素的缺陷檢測電路，在上述缺陷檢測電路中，上述光學(xué)黑體區(qū)域中的缺陷像素的位置和箝位脈沖上升狀態(tài)的位置重疊時，上述箝位脈沖產(chǎn)生電路取消箝位脈沖的上升。
根據(jù)本發(fā)明，可以回避光學(xué)黑體區(qū)域中所包含的缺陷黑色像素的影響，可以得到僅一部分行相對變暗的缺點消失的良好的再生圖像。


圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是說明目視像素和外周像素的圖。
圖3是說明判斷基準范圍的圖。
圖4是說明圖1動作的流程圖。
圖5是說明箝位脈沖CLP的狀態(tài)的時間圖。
圖6是說明箝位脈沖CLP的其他狀態(tài)的時間圖。
圖7是表示本發(fā)明的第二實施方式的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖8是表示現(xiàn)有的攝像裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9是表示受光像素區(qū)域和光學(xué)黑體區(qū)域的圖。
圖10是表示箝位定時的時間圖。
圖中4-模擬處理電路，6-箝位電路，12-CDS電路，14-AGC電路，16-A/D轉(zhuǎn)換電路，17-數(shù)字處理電路，68-箝位脈沖產(chǎn)生電路，70-缺陷處理電路，72-缺陷檢測電路，74-缺陷修正電路，76-判斷電路，78-位置存儲器，80-插補電路。
具體實施例方式
圖1是表示本發(fā)明的實施方式的結(jié)構(gòu)的框圖。在該圖中，對具有與之前圖8所示的相同結(jié)構(gòu)附加相同的符號。
圖1所示的信號處理裝置1具備模擬處理電路4、A/D轉(zhuǎn)換電路16、缺陷處理電路70、箝位脈沖產(chǎn)生電路68和數(shù)字處理電路17。模擬處理電路4具備箝位電路6、CDS電路12和AGC電路14，對CCD輸出信號Y(t)實施規(guī)定的模擬信號處理。箝位電路6應(yīng)答從箝位脈沖產(chǎn)生電路68輸出的箝位脈沖CLP，對包含在CCD輸出處理信號Y(t)中的黑色基準B(t)進行箝位，并對CCD輸出信號Y(t)的全黑電平進行電位固定。CDS電路12對箝位電路6輸出的信號采樣饋通電平和信號電平，并輸出從信號電平中減去饋通電平的信號。AGC電路14以一個畫面或者一個垂直掃描期間為單位，對從CDS電路12輸出的信號進行積分，并生成調(diào)整了增益的圖像信號Y(t1)，以便該積分值收納在規(guī)定范圍內(nèi)。
A/D轉(zhuǎn)換電路16在以一個像素為單位將從模擬處理電路4輸出的圖像信號Y(t1)量子化，并生成第一圖像數(shù)據(jù)Y(n1)的同時，將在箝位電路6中被箝位的黑色基準B(t)量子化并生成黑色數(shù)據(jù)B(n)。并且，從第一圖像數(shù)據(jù)Y(n1)中減去黑色數(shù)據(jù)B(n)，來生成第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)。
缺陷處理電路70具備缺陷檢測電路72、缺陷修正電路74、判斷電路76和位置存儲器78。缺陷檢測電路72依序取出從A/D轉(zhuǎn)換電路16依序輸出的第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)，并檢測出包含在第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)中的缺陷圖像的圖像數(shù)據(jù)。
例如，如圖2所示，參考外周八個像素的第二圖像數(shù)據(jù)Y(1)～Y(8)，在對目視像素的第二圖像數(shù)據(jù)Y(0)檢測出缺陷像素的情況下，在缺陷檢測電路72中，設(shè)定利用外周像素的第二圖像數(shù)據(jù)Y(1)～Y(8)的判斷基準范圍。圖3是說明設(shè)定判斷基準范圍的一例的圖。首先，將第二圖像數(shù)據(jù)Y(1)～Y(8)平均化之后生成平均電平Lave，同時，生成第二圖像數(shù)據(jù)Y(1)～Y(8)的最大電平Lmax、最小電平Lmin。之后，將平均電平Lave和最大電平Lmax的差ΔLH與最大值Lmax相加，來設(shè)定判斷基準范圍的上限。并且，從最小值Lmin中減去平均電平Lave和最小電平Lmin之差ΔLL，設(shè)定判斷基準范圍的下限。
作為設(shè)定判斷基準范圍的另一例，還有以下方法。首先，生成第二圖像數(shù)據(jù)Y(1)～Y(8)的最大電平Lmax、最小電平Lmin，并將最大電平Lmax和最小電平Lmin的中心設(shè)為中心電平Lcen。之后，將中心電平Lcen和最大電平Lmax的差ΔL與最大值Lmax相加，來設(shè)定判斷基準范圍的上限。并且，從最小值Lmin中減去中心電平Lcen和最小電平Lmin之差ΔL，設(shè)定判斷基準范圍的下限。
在缺陷檢測電路72中，如果輸入的第二圖像數(shù)據(jù)Y(0)處于判斷基準范圍之外，則被判定為缺陷受光像素，并使相對于缺陷修正電路74的第一檢測信號DS1上升。此時，在缺陷檢測電路72中，在第一檢測信號DS1上升的同時，將目視像素的第二圖像數(shù)據(jù)Y(0)和外周的Y(1)～Y(8)輸出到缺陷修正電路74。即，缺陷檢測電路72內(nèi)置存儲電路和延遲電路，并在僅延遲了判斷動作的處理時間之后輸出目視像素的第二圖像數(shù)據(jù)Y(0)和外周的Y(1)～Y(8)。
另外，缺陷檢測電路72對A/D轉(zhuǎn)換電路16中生成的黑色數(shù)據(jù)B(0)也同樣，與參照外周B(1)～B(8)而生成的判斷基準范圍進行比較。并且，在檢測出缺陷黑色像素的情況下，使相對于判斷電路76的第二檢測信號DS2上升。另外，在檢測出黑色數(shù)據(jù)B(n)的缺陷黑色像素之際，僅輸出第二檢測信號DS2，而不輸出目視像素的黑色數(shù)據(jù)B(0)或外周的黑色數(shù)據(jù)B(1)～B(8)。
進而，缺陷檢測電路72構(gòu)成為接收定時控制電路或控制微機中生成的選擇信號SEL，并與選擇信號SEL對應(yīng)而切換動作。例如，在選擇信號SEL指示檢測缺陷黑色像素時，對于從A/D轉(zhuǎn)換電路16輸入一行數(shù)據(jù)的期間，僅在輸入黑色數(shù)據(jù)B(n)的期間內(nèi)進行檢測動作，并在輸入第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)的期間內(nèi)停止動作。相反，在選擇信號SEL指示檢測缺陷受光像素時，僅在輸入第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)的期間內(nèi)進行檢測動作。
缺陷修正電路74在從第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)的外周像素生成修正數(shù)據(jù)Y’(n2)的同時，將判斷為缺陷受光像素的第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)與修正數(shù)據(jù)Y’(n2)置換。例如，修正數(shù)據(jù)Y’(n2)是通過將目視像素的第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)的外周四個像素平均化而生成的，在缺陷修正電路74中，僅在第一檢測信號DS1上升時，才將該修正數(shù)據(jù)Y’(n2)與目視像素的第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)置換并輸出。
判斷電路76監(jiān)視第二檢測信號DS2，并判斷第二檢測信號DS2上升了的黑色像素為缺陷黑色像素的候補。而且，生成判斷為缺陷候補的黑色像素的位置信息，并輸出到位置存儲器78中。進而，在判斷電路76中，跨越多個畫面來監(jiān)視第二檢測信號DS2，并將該監(jiān)視結(jié)果與存儲在位置存儲器78中的位置信息進行核對，并從根據(jù)位置信息表示的缺陷黑色像素的候補中判定真正的缺陷黑色像素。即，對于相同的黑色像素，通過跨越多個畫面而監(jiān)視缺陷候補的頻率，來確認缺陷判斷的連續(xù)性，并防止將由于與缺陷不同的原因而形成噪音的部分判斷為缺陷黑色像素。再有，再次將判定為缺陷黑色像素的像素的位置信息輸出到位置存儲器78中。
位置存儲器78存儲來自判斷電路76的位置信息，并輸出到箝位脈沖產(chǎn)生電路68。位置存儲器78由DRAM、SRAM、閃存等可自由寫入及讀取的存儲介質(zhì)構(gòu)成，接收并存儲在判斷電路76中判斷過的缺陷黑色像素候補和真正的缺陷黑色像素的位置信息。在位置存儲器78是閃存類的非易失性存儲器的情況下，即使切斷電源也能存儲數(shù)據(jù)。
數(shù)字處理電路17對從缺陷修正電路74輸出的第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)或者Y’(n2)實施顏色分離、矩陣運算等數(shù)據(jù)信號處理，并生成包含亮度信號和色差信號的第三圖像數(shù)據(jù)Y(n3)。另外，進行控制CCD固體攝像元件的曝光狀態(tài)的曝光控制、控制CCD輸出信號Y(t)的白平衡的白平衡控制。
參照圖4的流程圖，對具有上述結(jié)構(gòu)的信號處理裝置的動作進行說明。
首先，在步驟S1中，進行缺陷黑色像素候補的檢測。在該步驟S1中，開始攝像動作并生成黑色數(shù)據(jù)B(n)，并從生成的黑色數(shù)據(jù)B(n)中檢測出缺陷黑色像素候補。此時，被提供給缺陷檢測電路72的選擇信號SEL指示缺陷黑色像素的檢測，由此，僅在輸入來自A/D轉(zhuǎn)換電路16的輸出信號中、黑色數(shù)據(jù)B(n)的期間內(nèi)成為缺陷檢測的對象。在步驟S1中，對一個畫面中的所有黑色像素進行缺陷黑色像素候補的檢測，并進行包含在攝像開始的一個畫面中的缺陷黑色像素候補的檢測。
接下來，在步驟S2中，從缺陷黑色像素候補中判斷出真正的缺陷黑色像素。在步驟S2中，接著步驟S1的攝像，進行第二個畫面、第三個畫面和多個畫面的攝像，每次攝像都與步驟S1相同，檢測出缺陷黑色像素候補。如果結(jié)束跨越多個畫面的缺陷黑色像素候補的檢測，則從多個畫面的缺陷黑色像素候補中判斷出真正的黑色像素。之后，生成判定為真正缺陷黑色像素的黑色像素的位置信息，并存儲到位置存儲器78中。并且，在這以后的攝像動作中，按照存儲到位置存儲器78中的位置信息來生成箝位脈沖CLP，如圖5所示，在缺陷黑色像素的位置信息和箝位脈沖的上升狀態(tài)的位置重疊時，取消箝位脈沖CLP的上升。并且，如圖6所示，使箝位脈沖CLP上升，以回避缺陷黑色像素的位置信息所示的黑色基準B(t)。由此，因為可以回避缺陷黑色像素的影響，故防止了不經(jīng)意地將箝位處理后的黑色基準B(t)的電壓電平上升。因此，即使在A/D轉(zhuǎn)換電路16的減法運算處理后，也可以使第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)的值小于實際值的現(xiàn)象消失，并且可以防止一部分行相對變暗的橫條圖像。
接下來，在步驟S3中，切換缺陷檢測電路72的檢測動作。在步驟S3中，使選擇信號SEL的電平反轉(zhuǎn)，并將指示從缺陷黑色像素的檢測切換到缺陷受光像素的檢測。由此，在輸入來自A/D轉(zhuǎn)換電路16的輸出信號中、黑色數(shù)據(jù)B(n)的期間內(nèi)成為缺陷檢測的對象外，相反，僅在輸入第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)的期間內(nèi)成為缺陷檢測的對象。
接下來，在步驟S4中，對于依次向缺陷檢測電路72中輸入的第二圖像數(shù)據(jù)Y(n2)，逐次進行判斷基準范圍的設(shè)定以及與判斷基準范圍的比較。并且，對應(yīng)于缺陷受光像素的檢測，使第一檢測信號DS1上升。
接下來，在步驟S5中，對步驟S4中檢測出的缺陷受光像素實施修正處理。在該步驟S5中，應(yīng)答來自缺陷檢測電路72的第一檢測信號DS1的上升，將缺陷受光像素的圖像數(shù)據(jù)Y(n)置換為修正數(shù)據(jù)Y’(n)。另外，在步驟S5的處理中，如之前的步驟S2所示，不進行缺陷像素判斷的連續(xù)性的確認，而對判斷為缺陷受光像素的圖像數(shù)據(jù)，實時地實施修正處理。因此，無需準備可以存儲一個畫面的圖像數(shù)據(jù)的位置信息的存儲器，可以回避芯片面積的增加或成本的增加。并且，不僅對由于缺陷像素的原因而成為噪音的數(shù)據(jù)，而且對由于其他原因而成為噪音的數(shù)據(jù)，也同樣實施修正處理。此時，因為無需對沒有成為噪音的圖像數(shù)據(jù)實施修正處理，故不會使清晰度極度下降，可以得到良好的再生圖像。
圖7是表示本發(fā)明的第二實施方式的結(jié)構(gòu)的框圖。在該第二實施方式中，與之前第一實施方式的不同點在于設(shè)置插補電路80，根據(jù)其他行的黑色數(shù)據(jù)B(n)來插補包含缺陷黑色像素的行的黑色數(shù)據(jù)B(n)。
插補電路80在一行的黑色像素中包含了較多判斷為缺陷黑色像素的像素的情況下，則存儲與該行不同的行的黑色數(shù)據(jù)B(n)。并且，在檢測處理以后的攝像動作中，在將缺陷黑色像素的比例較高的行的黑色基準B(t1)輸入到A/D轉(zhuǎn)換電路16時，將已存儲的其他行的黑色基準B(t1)輸出到A/D轉(zhuǎn)換電路16中。即，在一行的黑色像素區(qū)域中存在較多缺陷黑色像素的情況下，因為如果回避其而提高箝位脈沖CLP，則箝位期間不足，故省略相對于該行的箝位脈沖CLP的上升，而是以其他行的黑色基準B(t1)進行插補。
權(quán)利要求
1.一種信號處理裝置，其對圖像信號實施規(guī)定的處理，該圖像信號從在受光像素區(qū)域的至少一部分中設(shè)置了光學(xué)黑體區(qū)域的攝像元件輸出，并在水平掃描期間或者垂直掃描期間的一部分期間內(nèi)，包含有與上述光學(xué)黑體區(qū)域?qū)?yīng)的黑色基準，其特征在于，具備與圖像信號同步，產(chǎn)生箝位脈沖的箝位脈沖產(chǎn)生電路；應(yīng)答上述箝位脈沖，并對上述黑色基準進行箝位的箝位電路；和檢測出包含在取出上述黑色基準的上述光學(xué)黑體區(qū)域中的缺陷像素的缺陷檢測電路，在上述缺陷檢測電路中，上述光學(xué)黑體區(qū)域中的缺陷像素的位置和箝位脈沖上升狀態(tài)的位置重疊時，上述箝位脈沖產(chǎn)生電路取消箝位脈沖的上升。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，還具備存儲上述缺陷檢測電路所生成的位置信息的存儲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的信號處理裝置，其特征在于，還具備插補電路，其根據(jù)上述缺陷檢測電路的檢測結(jié)果，基于其他行的黑色基準來插補包含上述缺陷像素的行的黑色基準。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，上述缺陷檢測電路從由上述受光像素區(qū)域的受光元件得到的圖像信號中檢測出缺陷信號，該信號處理裝置還具備對上述缺陷檢測電路檢測出的上述缺陷信號進行修正的缺陷修正電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的信號處理裝置，其特征在于，上述缺陷檢測電路根據(jù)指示上述光學(xué)黑體區(qū)域中的缺陷像素的檢測或者包含在從上述受光像素得到的圖像信號中的缺陷信號的檢測的任何一方的選擇信號進行動作，并根據(jù)上述選擇信號切換檢測動作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即使在光學(xué)黑體區(qū)域或受光像素區(qū)域中存在缺陷像素，也可以得到正確的再生圖像數(shù)據(jù)的信號處理裝置。首先，開始攝像動作之后生成黑色數(shù)據(jù)B(n)，并從已生成的黑色數(shù)據(jù)B(n)中檢測出缺陷黑色像素候補。并且，進行多個畫面的攝像，每次攝像都檢測出缺陷黑色像素候補。若結(jié)束跨越多個畫面的缺陷黑色像素候補的檢測，則從多個畫面的缺陷黑色候補中判斷出真正的缺陷黑色像素。之后，生成判斷為真正的缺陷黑色像素的黑色像素的位置信息，并存儲在位置存儲器(78)中。并且，在以后的攝像動作中，根據(jù)存儲在位置存儲器(78)中的位置信息，生成箝位脈沖CLP。
文檔編號H04N5/341GK1601755SQ20041007704
公開日2005年3月30日 申請日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月24日
發(fā)明者松山久, 渡邊透 申請人:三洋電機株式會社