專利名稱：動態檢測像素數值的方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發明有關一種數字彩色影像感測裝置，且特別是有關一種動態判斷像素數值的正確性并可即時加以修正的方法與裝置。
背景技術：
目前大部份的數字彩色攝影系統都是利用感測裝置(Sensor)，例如電荷耦合裝置(Charge-Coupled Device，CCD)或互補式金屬氧化物半導體(CMOS)感測裝置，來進行影像取樣的工作。一般來說，感測裝置是利用光子會激發電子(與空穴)在不同能階間跳躍的原理，把感測到的入射光轉化成電氣信號。
為了檢測不同色彩的光線，必須為紅光、藍光與綠光分別準備不同的取樣像素。以能有效地減少感測裝置的尺寸而最常被使用的彩色濾光片陣列(Bayer ColorFilter Array，CFA)為例，每一個取樣像素只負責一個顏色，例如全色是(即紅、綠、藍三色)的三分之一。而為了補足每一個取樣像素完整的色彩結構，感測裝置必須進行色彩補差運算(Color Interpolation)，借由內插得到每一個取樣像素所缺少的另外兩種色彩，以提高解析度。
在實際操作上，某些取樣像素，例如具有缺陷的像素，可能會取得錯誤的像素數值。若不對這些錯誤的像素數值進行進一步的修正處理，則會影響到影像的品質。傳統最簡單的修正處理方式是先在感測裝置出廠前進行測試，記錄其中每個缺陷像素的位置，并在后續的數值處理中對其所對應的像素數值加上額外的修正。
然而，對于例如因時間過久才產生的新缺陷的像素、或因灰塵遮蔽鏡頭而得到的錯誤像素數值、或因更換感測裝置所產生的與原本不同的缺陷像素的位置等等不是在感測元件出廠時就存在的因素，這種現有的修正處理方式便無法對其作出正確的修正。
美國專利申請案2004/0032516 A1公開了一種「結合去馬賽克以及壞像素修正的數字影像系統及方法」，利用動態檢測的方法來修正上述的錯誤的像素數值，并可結合色彩補差運算的方法來一起處理所有的像素數值。然而，此美國專利申請案所公開的現有技術，其電路結構復雜且需要龐大的運算處理，如此不但需要高速的系統運算能力來支援，而且更增加設計與制造時的成本負擔。此外，這種現有技術所得到的影像由于經過太多的數值運算，因此在視覺上容易看起來過于模糊而流于失真。
發明內容
本發明的一目的是提出一種動態檢測像素數值的方法，用以動態檢測并即時修正錯誤的像素數值，且避免繁復的數值運算而造成失真的問題。
本發明的另一目的是提出一種動態檢測像素數值的系統，其電路結構簡單且不需龐大的運算處理，并可結合原有的色彩補差運算裝置，以降低設計與制造的成本。
根據本發明提供一種動態檢測像素數值的方法與裝置。將像素數值陣列儲存于寄存器中，此像素數值陣列具有待檢測像素數值。分別將多個參考像素數值與待檢測像素數值用減法器相減以得出多個差值。該參考像素數值的取樣像素是圍繞待檢測像素數值的取樣像素，且該參考像素數值與待檢測像素數值所代表的顏色相同。使用比較器比較該差值以及參考值，當該差值的絕對值皆大于參考值時，便判定待檢測像素數值為錯誤的。
依照本發明的一較佳實施例，動態檢測像素數值的裝置還包含加法器以及除法器，當待檢測像素數值為錯誤時，借由加法器以及除法器以該參考像素數值的平均值取代該待檢測像素數值，且當該差值的絕對值其中之一不大于參考值時，保留該待檢測像素數值。
依照本發明的一較佳實施例，該參考像素數值的取樣像素與待檢測像素數值的取樣像素之間的距離皆相等，且該參考像素數值的取樣像素包圍待檢測像素數值的取樣像素。再者，該動態檢測像素數值裝置是與色彩補差運算裝置相結合。
本發明的動態檢測像素數值的方法與裝置是以減法所得的差值與參考值比較來判定像素數值是否錯誤，其電路結構簡單且不需大量的運算處理，可大幅地降低成本的負擔。再者，本發明可結合于感測裝置的原有的色彩補差運算裝置之中，不需要繁復的額外電路改進，可有效地減少設計與制造的難度與成本。此外，利用本發明處理過后的影像相較于現有技術所得的影像，并沒有經過太多的數值運算，解決了現有影像失真的問題。
圖1A是本發明的一較佳實施例的方法流程圖；圖1B是本發明的一較佳實施例的裝置示意圖；以及圖2是本發明的一較佳實施例的像素數值陣列的示意圖。
具體實施例方式
圖1A是是本發明的一較佳實施例的方法流程圖，圖1B則是本發明的一較佳實施例的裝置示意圖。
首先，以感測裝置，例如電荷耦合裝置(CCD)、互補式金屬氧化物半導體(CMOS)感測裝置或彩色濾光片陣列取樣的感測裝置，將感測到的入射光借由負責不同色彩的取樣像素轉化成多個原始的像素數值。當然，若是單色光或只是要作黑白影像，可以只使用一種色彩的取樣像素或者不能分辨色彩的取樣像素。而后，依照各取樣像素在空間上的分布，將部分或全部的像素數值儲存于一寄存器132中，形成一個像素數值陣列(步驟102)。
當要檢查此像素數值陣列所包含的多個取樣像素中，是否有取樣像素為不良(或說故障)的取樣像素時，可以逐一檢測各個像素。例如自整個像素數值陣列的左上方開始，依序逐排逐列的順序，逐漸檢測每一個像素。而在檢測某一個像素時，可以將整個像素數值陣列視為一個待檢測像素數值以及多個參考像素數值。該參考像素數值的取樣像素是圍繞待檢測像素數值的取樣像素，且該參考像素數值與待檢測像素數值所代表的顏色相同。例如，若待檢測像素數值所代表的顏色為紅色，則此時從該像素數值陣列選出的該參考像素數值所代表的顏色也必須皆為紅色。接著，分別將該參考像素數值與待檢測像素數值用減法器134相減，以得出分別對應到每一個參考像素數值的多個差值(步驟104)。
然后，使用比較器136比較該差值以及參考值(步驟106)。當該差值的絕對值皆大于參考值時，判定此待檢測像素數值為錯誤的(步驟112)。此時，若要進一步修復錯誤的待檢測像素數值，可以借由加法器142以及除法器144，以該參考像素數值的平均值取代該待檢測像素數值(步驟114)。另一方面，當該差值的絕對值其中之一不大于參考值時，判定此待檢測像素數值為正確的(步驟122)。此時，保留待檢測像素數值，并繼續檢測下一個待檢測像素數值(步驟124)。此時，便可以使用被檢測后判定為正常的像素數值，甚至是使用被修復過的原本有錯誤的檢測像素數值，來處理隨后會被處理的其它待檢測像素數值。并且，參考值是為一個可以調整的參數，可以視要求的畫面品質或感測裝置的性能等等，予以調整，甚至可以在同一像素數值陣列的不同部份使用不同的參考值。
圖2是是本發明的一較佳實施例的像素數值陣列的示意圖，以下利用圖2說明此較佳實施例的檢測過程，以更進一步詳細且清楚地解釋本發明的內容。
如圖2所示，此像素數值陣列200為5×5個像素數值的陣列，且其像素數值的排列方式在空間上是為拜爾色彩濾光陣列(Bayer Color FilterArray)。在像素數值陣列200中，R是代表紅色的像素數值，G是代表綠色的像素數值，B是代表藍色的像素數值。
首先，選取像素數值陣列200中的R5作為待檢測像素數值，并選擇最靠近且包圍R5的另外四個同色彩的R2、R4、R6以及R8來作為參考像素數值。分別將參考像素數值R2、R4、R6以及R8與待檢測像素數值R5相減以得出多個差值，接著再比較該差值以及參考值。
如上所述，當該差值的絕對值皆大于參考值時，判定此待檢測像素數值為錯誤的，如不等式(1)、(2)、(3)以及(4)所示|R2-R5|＞參考值 (1)|R4-R5|＞參考值 (2)|R6-R5|＞參考值 (3)|R8-R5|＞參考值 (4)也就是說，當上述的不等式(1)、(2)、(3)以及(4)皆成立時，判定該待檢測像素數值R5是錯誤的。此時，以參考像素數值R2、R4、R6以及R8的平均值R5′來取代原本的待檢測像素數值R5。平均值R5′如等式(5)所示。
R5′=R2+R4+R6+R84--(5)]]>另一方面，當該差值的絕對值其中之一不大于參考值時，判定此待檢測像素數值為正確的。此時，保留待檢測像素數值，并繼續檢測下一個待檢測像素數值。
此較佳實施例是選用最靠近且包圍待檢測像素數值R5的另外四個同色彩的R2、R4、R6以及R8來作為參考像素數值。但是，本發明的其它實施例也可以是使用另外四個同色彩但距離R5較遠的R1、R3、R7以及R9來作為參考像素數值；或甚至是使用7×7個像素數值的陣列中最外一圈的參考像素數值。本發明的重點是在于應用待檢測像素數值R5周圍的同色彩的參考像素數值，而不須限定被使用的參考像素數值是那些。
進一步地，若要得到更準確的判定結果及/或更佳的平均值，在硬件運算能力可以負荷的范圍里，可選用更多的同色彩像素數值，例如綜合使用像素數值R1、R2、R3、R4、R6、R7、R8以及R9，來一起作為判斷及/或計算平均值的用的參考像素數值。
此外，由于此裝置在判斷以及計算平均值時皆是使用位于待檢測像素數值附近的其他同色彩像素數值來作為參考像素數值，因此對于位于感測裝置邊緣的待檢測像素數值，本發明的較佳實施例可以在感測裝置的邊緣預留數行與數列的偽(dummy)像素數值不作其作運算，來解決位于感測裝置邊緣的待檢測像素數值，在邊緣側缺少足夠可供使用的參考像素數值的問題。
綜上所述，本發明的動態檢測像素數值裝置，其電路簡單且運算容易，可輕易地與一般感測裝置原有的色彩補差運算裝置共用同一套電路。特別是，由于本發明的運作不必事先記錄不良像素的位置，因此即便更換感測裝置、感測裝置出現新的不良像素或是有灰塵附著在感測裝置上，本發明的應用都不會受到影響。
雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然而其并非用以限定本發明，任何熟悉本技術的人員在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的等效的改變或替換，因此本發明的保護范圍當視后附的本申請權利要求范圍所界定的為準。
權利要求
1.一種動態檢測像素數值的方法，至少包含接收一像素數值陣列；自該像素數值陣列選取一待檢測像素數值；分別將多個參考像素數值與該待檢測像素數值相減以得出多個差值，其中該參考像素數值的取樣像素是位于該待檢測像素數值的周圍的取樣像素，且該參考像素數值與該待檢測像素數值所代表的顏色相同；以及當該差值的絕對值皆大于一參考值時，判定該待檢測像素數值為錯誤的。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于當該待檢測像素數值為錯誤的時，以該參考像素數值的平均值取代該待檢測像素數值。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于當該差值的絕對值其中之一不大于該參考值時，保留該待檢測像素數值。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于是讓該參考像素數值的取樣像素與該待檢測像素數值的取樣像素之間的距離皆相等。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于該參考像素數值的取樣像素是選自于圍繞該待檢測像素數值的取樣像素的多個取樣像素，或位于該待檢測像素數值的上方、下方、左方與右方的至少四個取樣像素，或位于該待檢測像素數值的右上方、右下方、左上方與左下方的至少四個取樣像素。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于該方法是使用色彩補差運算裝置來執行。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于還可以在該像素數值陣列的邊緣預留數行與數列的偽像素數值不作待檢測像素數值的處理。
8.一種動態檢測像素數值的裝置，至少包含一寄存器，儲存一像素數值陣列，其中該像素數值陣列具有一待檢測像素數值；一減法器，分別將多個參考像素數值與該待檢測像素數值相減以得出多個差值，其中該參考像素數值的取樣像素是位于該待檢測像素數值的取樣像素周圍的多個取樣像素，且該參考像素數值與該待檢測像素數值所代表的顏色相同；以及一比較器，比較該差值以及一參考值，當該差值的絕對值皆大于該參考值時，判定該待檢測像素數值為錯誤的。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于該裝置還包含一加法器以及一除法器，當該待檢測像素數值為錯誤的時，借由該加法器以及該除法器以該參考像素數值的平均值取代該待檢測像素數值。
10.如權利要求8所述的裝置，其特征在于當該差值的絕對值其中之一不大于該參考值時，該比較器保留該待檢測像素數值。
11.如權利要求8所述的裝置，其特征在于該參考像素數值的取樣像素與該待檢測像素數值的取樣像素之間的距離皆相等。
12.如權利要求8所述的裝置，其特征在于該參考像素數值的取樣像素是選自于圍繞該待檢測像素數值的取樣像素的多個取樣像素，或位于該待檢測像素數值的上方、下方、左方與右方的至少四個取樣像素，或位于該待檢測像素數值的右上方、右下方、左上方與左下方的至少四個取樣像素。
13.如權利要求8所述的裝置，其特征在于該裝置是合并一色彩補差運算裝置。
全文摘要
動態檢測像素數值的方法與裝置接收一像素數值陣列，此像素數值陣列具有待檢測像素數值。分別將多個參考像素數值與待檢測像素數值相減以得出多個差值。該參考像素數值的取樣像素是位于待檢測像素數值附近的取樣像素，且該參考像素數值與待檢測像素數值所代表的顏色相同。比較該差值以及參考值，當該差值的絕對值皆大于參考值時，判定待檢測像素數值為錯誤的。
文檔編號H04N9/04GK1589033SQ200410079118
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月8日 優先權日2004年9月8日
發明者吳東陽, 簡啟明, 劉吉橋 申請人:威盛電子股份有限公司