KR102015587B1 - 결함 화소 검출 장치, 결함 화소 검출 방법 및 프로그램 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 결함 화소 검출 장치, 결함 화소 검출 방법 및 프로그램에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의하면 대상 화소의 주위에 배치된 주위 화소로서 소정 방향으로 나열되는 복수색의 상기 주위 화소로 이루어지는 주위 화소군의 화소값의 기울기를 복수의 방향에 대해 산출하는 산출부와, 상기 산출부에 의해 산출된 상기 기울기가 가장 작은 방향을 특정하는 특정부와, 상기 대상 화소의 화소값과 상기 특정부에 의해 특정된 방향의 상기 주위 화소군 중에서 상기 대상 화소와 동색의 상기 주위 화소의 화소값의 차분에 기초하여 상기 대상 화소가 결함 화소인지를 판정하는 판정부를 구비하는 결함 화소 검출 장치가 제공된다.
Description
본 발명은, 특히 2x2 화소 주기로 다른 4색의 컬러 필터가 할당되어 있는 촬상 소자에도 적용 가능한 결함 화소 검출 장치, 결함 화소 검출 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor) 등의 촬상 소자는 불가피적으로 화소 결함을 일으키는 것이 알려져 있다.
이 때문에, 예를 들면 제조 공정에 기인하는 화소 결함에 대해서는, 촬상 장치는 공장 출하시에 검출된 결함의 위치 정보를 기억해 둠으로써 촬상시에 그 위치 정보에 기초하여 결함을 보정하는 방법이 알려져 있다. 그 밖에도 제조 후에 후발적으로 발생하는 화소 결함도 포함하여 촬상 장치가 촬영시에 화소 결함을 동적으로 검출하여 보정하는 방법이 알려져 있다.
촬상된 화상에 대해 대상 화소가 결함 화소인지를 판정하는 기술에는, 대상 화소와 동색의 인접 화소의 화소 값을 비교하여 대상 화소가 고립점인지를 판단하는 방법이 잘 알려져 있지만, 결함 화소가 촬영 화상의 세선 상이나 세선의 근방에 존재하는 경우에는 동색 주변 화소를 사용하는 것만으로는 검출이 어려운 경우가 있다. 그래서, Bayer 배열의 촬상 소자의 경우는, 예를 들면 하기 특허문헌 1과 같이, 대상 화소 주변의 체크무늬 형상으로 배치된 Green(G) 화소를 사용하여 엣지 방향을 검출하고, 엣지 방향으로 인접하는 화소 정보에 기초하여 대상 화소가 결함 화소인지를 판정함으로써 검출 성능을 높이는 방법이 제안되어 있다.
[선행기술문헌 1]특허문헌 일본특허공개 2008-154276호 공보
그러나, 2x2 화소 주기로 다른 4색의 컬러 필터가 할당되어 있는 촬상 소자의 경우는, 상술한 Bayer 배열의 G화소와 같이 특히 엣지 방향의 검출에 적합한 화소가 있는 것이 아니며, 대상 화소와 동색 주변 화소를 사용하는 것만으로는 촬영 화상의 세선 상이나 세선의 근방에 존재하는 결함 화소의 검출이 어려운 경우가 있는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적으로 하는 바는 2x2 화소 주기로 다른 4색의 컬러 필터가 할당되어 있는 촬상 소자와 같은 경우이어도, 복수색의 화소에 기초하여 촬영 화상의 세선 상이나 세선의 근방에 존재하는 결함 화소를 판정하는 것이 가능한 신규이면서 개량된 결함 화소 검출 장치, 결함 화소 검출 방법 및 프로그램을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 어떤 관점에 따르면, 대상 화소의 주위에 배치된 주위 화소로서 소정 방향으로 나열되는 복수색의 상기 주위 화소로 이루어지는 주위 화소군의 화소값의 기울기를 복수의 방향에 대해 산출하는 산출부와, 상기 산출부에 의해 산출된 상기 기울기가 가장 작은 방향을 특정하는 특정부와, 상기 대상 화소의 화소값과 상기 특정부에 의해 특정된 방향의 상기 주위 화소군 중에서 상기 대상 화소와 동색의 상기 주위 화소의 화소값의 차분에 기초하여 상기 대상 화소가 결함 화소인지를 판정하는 판정부를 구비하는 결함 화소 검출 장치가 제공된다.
상기 주위 화소군은, 상기 소정 방향으로 상기 대상 화소와 동색이면서 상기 대상 화소에 인접하는 주위 화소를 포함해도 된다.
상기 산출부는, 상기 주위 화소군이 포함하는 각 색의 상기 주위 화소마다 상기 소정 방향으로 인접하는 상기 주위 화소의 조합에 대해 각각 산출되는 화소값의 차이에 기초하여 상기 기울기를 산출해도 된다.
상기 판정부는, 상기 대상 화소와 상기 소정 방향으로 인접하는 2개의 동색의 상기 주위 화소의 화소값의 대소 관계가 각각 동일하고, 또한 상기 대상 화소와 그 주위 화소의 화소값의 차분이 모두 문턱값보다 큰 경우에 상기 대상 화소가 결함 화소라고 판정해도 된다.
상기 결함 화소 검출 장치는 상기 대상 화소의 화소값을 보정하는 보정부를 더 구비하고, 상기 보정부는 상기 판정부에 의해 상기 대상 화소는 결함 화소라고 판정된 경우에, 상기 주위 화소의 화소값에 기초하여 상기 대상 화소의 화소값을 보정해도 된다.
상기 보정부는, 상기 특정부에 의해 특정된 방향으로 상기 대상 화소와 동색이면서 상기 대상 화소에 인접하는 상기 주위 화소의 화소값에 기초하여 상기 대상 화소의 화소값을 보정해도 된다.
상기 대상 화소 및 상기 주위 화소는, 매트릭스 형상으로 배치된 2x2 화소 주기의 다른 4색의 컬러 필터를 갖는 촬상 소자에 의해 출력되는 화상을 구성하는 화소이어도 된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 대상 화소의 주위에 배치된 주위 화소로서 소정 방향으로 나열되는 복수색의 상기 주위 화소로 이루어지는 주위 화소군의 화소값의 기울기를 복수의 방향에 대해 산출하는 단계와, 산출된 상기 기울기가 가장 작은 방향을 특정하는 단계와, 상기 대상 화소의 화소값과 특정된 방향의 상기 주위 화소군 중에서 상기 대상 화소와 동색의 상기 주위 화소의 화소값의 차분에 기초하여 상기 대상 화소가 결함 화소인지를 판정하는 단계를 구비하는 결함 화소 검출 방법이 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 컴퓨터에, 대상 화소의 주위에 배치된 주위 화소로서 소정 방향으로 나열되는 복수색의 상기 주위 화소로 이루어지는 주위 화소군의 화소값의 기울기를 복수의 방향에 대해 산출하는 단계와, 산출된 상기 기울기가 가장 작은 방향을 특정하는 단계와, 상기 대상 화소의 화소값과 특정된 방향의 상기 주위 화소군 중에서 상기 대상 화소와 동색의 상기 주위 화소의 화소값의 차분에 기초하여 상기 대상 화소가 결함 화소인지를 판정하는 단계를 실행시키기 위한 프로그램이 제공된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 2x2 화소 주기로 다른 4색의 컬러 필터가 할당되어 있는 촬상 소자와 같은 경우이어도 복수색의 화소에 기초하여 촬영 화상의 세선 상이나 세선의 근방에 존재하는 결함 화소를 판정하는 것이 가능하다.
도 1은 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치의 개요를 설명하기 위한 설명도이다.
도 2는 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치에 입력되는 화상의 화소 구성을 도시한 설명도이다.
도 4는 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치에 의해 처리되는 화상의 일례를 도시한 설명도이다.
도 6는 본 실시형태에 관한 산출부에 의한 0° 방향의 분포 지표값의 산출에 이용되는 주위 화소군을 도시한 설명도이다.
도 7은 본 실시형태에 관한 산출부에 의한 90° 방향의 분포 지표값의 산출에 이용되는 주위 화소군을 도시한 설명도이다.
도 8은 본 실시형태에 관한 산출부에 의한 45° 방향의 분포 지표값의 산출에 이용되는 주위 화소군을 도시한 설명도이다.
도 9는 본 실시형태에 관한 산출부에 의한 -45° 방향의 분포 지표값의 산출에 이용되는 주위 화소군을 도시한 설명도이다.
도 10은 대상 화소의 동색 인접 화소의 조합을 설명하기 위한 설명도이다.
도 11은 본 실시형태에 관한 판정부에 의한 결함 화소의 판정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 2는 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치에 입력되는 화상의 화소 구성을 도시한 설명도이다.
도 4는 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치에 의해 처리되는 화상의 일례를 도시한 설명도이다.
도 6는 본 실시형태에 관한 산출부에 의한 0° 방향의 분포 지표값의 산출에 이용되는 주위 화소군을 도시한 설명도이다.
도 7은 본 실시형태에 관한 산출부에 의한 90° 방향의 분포 지표값의 산출에 이용되는 주위 화소군을 도시한 설명도이다.
도 8은 본 실시형태에 관한 산출부에 의한 45° 방향의 분포 지표값의 산출에 이용되는 주위 화소군을 도시한 설명도이다.
도 9는 본 실시형태에 관한 산출부에 의한 -45° 방향의 분포 지표값의 산출에 이용되는 주위 화소군을 도시한 설명도이다.
도 10은 대상 화소의 동색 인접 화소의 조합을 설명하기 위한 설명도이다.
도 11은 본 실시형태에 관한 판정부에 의한 결함 화소의 판정을 설명하기 위한 설명도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
<<1. 결함 화소 검출 장치의 개요>>
본 발명의 일 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치(1)는,
A. 대상 화소의 주위에 배치된 주위 화소로서 소정 방향으로 나열되는 복수색의 상기 주위 화소로 이루어지는 주위 화소군의 화소값의 기울기를 복수의 방향에 대해 산출하는 산출부(11)와,
B. 상기 산출부에 의해 산출된 상기 기울기가 가장 작은 방향을 특정하는 특정부(13)와,
C. 상기 대상 화소의 화소값과 상기 특정부에 의해 특정된 방향의 상기 주위 화소군 중에서 상기 대상 화소와 동색의 상기 주위 화소의 화소값의 차분에 기초하여 상기 대상 화소가 결함 화소인지를 판정하는 판정부(15)
를 구비한다.
이하에서는, 우선, 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치(1)의 개요에 대해 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치(1)의 개요를 설명하기 위한 설명도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 결함 화소 검출 장치(1)는 화상(20)의 결함 화소(210)를 검출하고, 검출한 화소에 대해 보정을 행한다. 여기서, 화상(21)은 화상(20)의 일부를 확대한 것을 나타내고, 하나의 셀이 하나의 화소를 나타내고 있다. 화상(21)에는, 중앙에 화소값이 큰 띠형상의 부분과 양단에 화소값이 작은 띠형상의 부분이 있고, 중앙부에 화소값이 작은 결함 화소(210)가 있다. 결함 화소 검출 장치(1)는 화상(21)의 결함 화소(210)를 검출하고, 화소(220)에 보정한 화상(22)을 출력한다. 이하, 결함 화소 검출 장치(1)의 동작의 개요에 대해 설명한다.
결함 화소 검출 장치(1)는, 우선, 결함 화소인지의 판정 대상인 대상 화소의 주위에 배치된 주위 화소의 화소값의 변화량, 즉 기울기가 가장 작은 방향을 특정한다. 예를 들면, 화상(21)에 있어서, 대상 화소(210)의 90° 방향은 화소값이 큰 띠형상의 부분이 계속되기 때문에, 90° 방향으로 나열된 화소의 화소값의 기울기는 작다. 한편, 대상 화소(210)의 0° 방향, 45° 방향 및 -45° 방향은 화소값이 작은 부분과 큰 부분이 교대로 존재하고, 그 방향으로 나열된 화소의 화소값의 기울기는 크다. 이로부터, 결함 화소 검출 장치(1)는 90° 방향이 가장 기울기가 작은 방향이라고 특정한다.
다음에, 결함 화소 검출 장치(1)는, 주위 화소의 가장 기울기가 작은 방향으로 존재하는 주위 화소에 기초하여 대상 화소가 결함인지를 판정한다. 예를 들면, 화상(21)에 있어서, 대상 화소(210)의 90° 방향은 화소값이 큰 화소가 계속되고 있다. 이로부터, 결함 화소 검출 장치(1)는 대상 화소(210)의 화소값이 90° 방향으로 존재하는 주위 화소의 화소값과 비교하여 매우 작은 대상 화소(210)를 결함 화소라고 판정한다.
이와 같이, 결함 화소 검출 장치(1)는 대상 화소의 주위에 배치된 주위 화소의 화소값의 기울기가 가장 작은 방향을 특정하고, 기울기가 가장 작은 방향으로 나열되는 주위 화소를 이용하여 결함 화소를 판정한다. 이 때문에, 결함 화소 검출 장치(1)는 복수색의 화소에 기초하여 촬영 화상의 세선 상에 존재하는 결함 화소를 판정하는 것이 가능하다.
여기서, 일반적으로 촬상 소자는 하나의 R(Red: 적색) 필터, 2개의 G(Green: 녹색) 필터 및 하나의 B(Blue: 청색) 필터를 2x2 주기로 구성하는 Bayer 배열의 컬러 필터를 갖는다. 이러한 촬상 소자에 의해 얻어진 화상은 체크무늬 형상으로 G화소가 배치되어 있고, G화소의 수는 R화소 및 B화소의 수와 비교하여 많다. 또한, R화소끼리 및 B화소끼리는 각각 2화소 분리되어 배치되어 있지만, G화소끼리는 1화소 분리되어 배치되어 있다. 이 때문에, 상기 비교 특허문헌 1에서는, 엣지 방향의 검출에 적합한 화소수가 많고 좁은 간격으로 배치되어 있 G화소를 이용하여 엣지 방향을 특정하고 있다.
그러나, Bayer 배열 중에서 하나의 G필터 대신에 RGB의 3색과는 다른 색의 필터를 가한 경우에는, 얻어지는 화상에 포함되는 R화소, G화소, B화소 및 그 밖의 색의 화소의 화소수는 같아진다. 또한, 각 색의 화소는 각각 2화소 분리되어 배치된다. 따라서, 얻어지는 화상에는 엣지 방향의 검출에 적합한 화소가 없기 때문에, 상기 비교 특허문헌 1의 적용은 어려워진다.
이에 대해, 결함 화소 검출 장치(1)는 G화소에만 한정되지 않고, 다른 색의 화소도 이용하여 기울기가 가장 작은 방향을 특정하고, 특정한 방향에 기초하여 결함 화소를 검출한다. 이 때문에, 결함 화소 검출 장치(1)는 촬상 소자의 컬러 필터가 Bayer 배열이어도, 2x2 주기로 4색 다른 필터에 의해 구성되어 있어도 안정하게 결함 화소를 검출할 수 있다.
이상, 결함 화소 검출 장치(1)의 개요에 대해 설명하였다. 이어서, 도 2~3을 참조하여 결함 화소 검출 장치(1)의 구성에 대해 설명한다.
<<2. 구성>>
도 2는 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치(1)의 구성을 도시한 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 결함 화소 검출 장치(1)는 산출부(11), 특정부(13), 판정부(15) 및 보정부(17)를 포함한다. 그리고, 결함 화소 검출 장치(1)는 촬상 장치(2)에 의해 출력된 화상으로부터 결함 화소를 검출 및 보정하여, 보정 후의 화상을 후단의 카메라 신호 처리부(3)에 출력한다. 이하, 결함 화소 검출 장치(1)의 각 구성, 촬상 장치(2) 및 카메라 신호 처리부(3)에 대해 상세하게 설명한다.
<촬상 장치>
촬상 장치(2)는 복수색의 컬러 필터를 갖는 촬상 소자를 가지며, 촬영한 화상을 결함 화소 검출 장치(1)에 출력한다. 촬상 장치(2)가 갖는 컬러 필터는 Bayer 배열 등의 다양한 구성을 가진다고 생각된다. 본 명세서에서는, 일례로서 촬상 장치(2)의 화상 소자는 매트릭스 형상으로 배치된 2x2 화소 주기의 다른 4색의 컬러 필터를 갖는 것으로 한다. 구체적으로 촬상 장치(2)는 Bayer 배열 중에서 하나의 G필터 대신에 IR(InfraRed: 적외선) 필터를 가한 컬러 필터를 갖는 것으로 한다. 여기서, 이러한 컬러 필터를 갖는 촬상 장치(2)로부터 결함 화소 검출 장치(1)에 출력되는 화상을 도 3에 도시한다.
도 3은, 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치(1)에 출력되는 화상(23)의 화소 구성을 도시한 설명도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 결함 화소 검출 장치(1)에 출력되는 화상(23)은 각 컬러 필터에 대응하는 화소로서 2x2 주기로 배치된 R화소, G화소, B화소 및 IR화소에 의해 구성되어 있다. 또, 화상(23)에 포함되는 각 화소를 이하에서는 테이블(24)에 나타낸 부호에 의해 식별하는 것으로 한다. 예를 들면, 화소(A11)는 R화소이고, 화소(A11)에 인접하는 화소(B12)는 G화소이다. 또한, 화소 A33와 동색인 R화소로서, 화소 A33와 인접하는 화소인 화소(A11, A13, A15, A31, A35, A51, A53 및 A55)를 화소 A33의 동색 인접 화소라고도 부른다.
또, 촬상 장치(2)에 의해 출력된 화상은 결함 화소 검출 장치(1), 구체적으로 산출부(11) 및 보정부(17)에 각각 입력된다.
(결함 화소 검출 장치)
·산출부
산출부(11)는, 촬상 장치(2)에 의해 출력된 화상에 포함되는 대상 화소에 대해 복수의 주위 화소로 이루어지는 주위 화소군에서의 소정 방향으로 나열되는 화소의 화소값의 변화량을 나타내는 기울기를 복수의 방향에 대해 산출한다. 또, 산출부(11)에 의한 기울기의 산출 방법에 대해서는 후술한다. 그리고, 산출부(11)는 산출한 기울기를 특정부(13)에 출력한다.
·특정부
특정부(13)는, 산출부(11)에 의해 산출된 기울기에 기초하여 가장 기울기가 작은 방향을 특정한다. 그리고, 특정부(13)는 특정한 가장 기울기가 작은 방향을 판정부(15)에 출력한다.
·판정부
판정부(15)는, 특정부(13)에 의해 특정된 방향을 이용하여 대상 화소가 결함 화소인지를 판정한다. 구체적으로 판정부(15)는, 주위 화소군 중에서 특정부(13)에 의해 특정된 방향으로 인접하는 대상 화소와 동색의 2개의 주변 화소(동색 인접 화소)의 화소값에 기초하여 대상 화소가 결함 화소인지를 판정한다. 그리고, 판정부(15)는 판정 결과를 보정부(17)에 출력한다.
·보정부
보정부(17)는, 판정부(15)에 의한 판정 결과에 기초하여 촬상 장치(2)로부터 출력된 화상의 대상 화소를 보정한다. 보다 자세하게는, 보정부(17)는 주위 화소군 중에서 특정부(13)에 의해 특정된 방향으로 나열되는 화소의 화소값에 기초하여 대상 화소의 화소값을 보정한다. 그리고, 보정부(17)는 보정한 화상을 카메라 신호 처리부(3)에 출력한다.
(카메라 신호 처리부)
카메라 신호 처리부(3)는, 결함 화소를 보정한 화상에 대해 감마 보정이나 화이트 밸런스 조정, 색보간이나 압축 등의 처리를 행한다.
이상, 결함 화소 검출 장치(1)의 구성에 대해 설명하였다.
<<3. 동작>>
이어서, 결함 화소 검출 장치(1)의 동작을 도 4~11을 참조하여 설명한다. 또, 결함 화소 검출 장치(1)는 촬상 장치(2)로부터 출력되는 화상에 포함되는 각 화소에 대해 결함 화소인지를 판정(S104~S124)하고, 이어서 보정(S128)을 행한다.
도 4는, 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치(1)의 동작을 도시한 흐름도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 우선, 단계 S104에서, 산출부(11)는 대상 화소의 주위에 배치된 주위 화소로서, 소정 방향으로 나열되는 복수색의 주위 화소로 이루어지는 주위 화소군의 화소값의 기울기를 복수의 방향에 대해 산출한다. 보다 자세하게는, 산출부(11)는 기울기를 나타내는 지표로서 분포 지표값을 기울기를 산출하는 방향마다 정의되는 주위 화소군에 포함되는 모든 색의 화소의 화소값을 이용하여 산출한다.
여기서, 도 5를 이용하여 구체적으로 산출부(11)에 의한 기울기의 산출 처리를 설명한다. 도 5는, 본 실시형태에 관한 결함 화소 검출 장치(1)에 의해 처리되는 화상의 일례를 도시한 설명도이다. 도 5에 도시된 화상(26)은 테이블(25)에 나타내는 화소값(12bit)을 갖는 것이다. 또한, 도 5의 화상(26)의 각 화소는 도 3의 우측 테이블(24)에 대응하는 것으로 한다. 이 화상(26)은, 도 1에 도시된 화상(21)과 같이 중앙에 화소값이 큰 띠형상의 부분과 양단에 화소값이 작은 띠형상의 부분이 있다. 여기서, 결함 화소 검출 장치(1)에 의한 결함 화소의 검출 및 보정의 대상이 되는 대상 화소를 테이블(25)에서 화소값 365를 갖는 화상(26)의 중앙의 화소 A33로 한다.
단계 S104에서는, 산출부(11)는 복수의 방향에 대해 각 주위 화소군의 화소값의 기울기를 산출한다. 일례로서, 산출부(11)는 도 5에 도시된 대상 화소 A33의 주위에 배치된 주위 화소로서, 0° , 90° , 45° , -45° 의 각 방향으로 나열되는 모든 색의 주위 화소로 이루어지는 주위 화소군의 화소값의 기울기를 산출하는 것으로 한다. 여기서, 대상 화소 A33에 대한 0° , 90° , 45° , -45° 의 4방향의 주위 화소군을 도 6~9에 도시한다.
도 6은, 본 실시형태에 관한 산출부(11)에 의한 0° 방향의 분포 지표값의 산출에 이용되는 주위 화소군을 도시한 설명도이다. 도 7은, 본 실시형태에 관한 산출부(11)에 의한 90° 방향의 분포 지표값의 산출에 이용되는 주위 화소군을 도시한 설명도이다. 도 8은, 본 실시형태에 관한 산출부(11)에 의한 45° 방향의 분포 지표값의 산출에 이용되는 주위 화소군을 도시한 설명도이다. 도 9는, 본 실시형태에 관한 산출부(11)에 의한 -45° 방향의 분포 지표값의 산출에 이용되는 주위 화소군을 도시한 설명도이다.
도 6~도 9에서 도시된 주위 화소군을 이용하여, 산출부(11)는 대상 화소 주변의 4색 모든 화소의 화소값을 이용하여 분포 지표값을 산출한다. 그 때, 산출부(11)는 주위 화소군이 포함하는 각 색의 주위 화소마다 소정 방향으로 직접 또는 대상 화소를 사이에 두고 인접하는 주위 화소의 조합에 대해 각각 산출되는 화소값의 차이에 기초하여 분포 지표값을 산출한다. 구체적으로, 산출부(11)는 이하에 나타내는 식에 기초하여 0° 방향의 분포 지표값(d0), 90° 방향의 분포 지표값(d1), 45° 방향의 분포 지표값(d2), -45° 방향의 분포 지표값(d3)을 산출한다.
d0=|A31-A35|+|B32-B34|+|C21-C23|
+|C23-C25|+|C41-C43|+|C43-C45|
+|D22-D24|+|D42-D44| - (수학식 1)
여기서, 상기 수학식 1의 우변은, 도 6에 도시된 0° 방향의 주위 화소군이 포함하는 0° 방향의 동색 인접 화소의 조합마다 산출된 화소값의 차분의 절대값의 총합이다.
d1=|A13-A53|+|B12-B32|+|B32-B52|
+|B14-B34|+|B34-B54|+|C23-C43|
+|D22-D42|+|D24-D44| - (수학식 2)
여기서, 상기 수학식 2의 우변은, 도 7에 도시된 90° 방향의 주위 화소군이 포함하는 90° 방향의 동색 인접 화소의 조합마다 산출된 화소값의 차분의 절대값의 총합이다.
d2=|A13-A31|/2+|A15-A51|+|A35-A53|/2
+|B14-B32|+|B34-B52|+|C23-C41|
+|C25-C43|+|D22-D40|/2+|D24-D42|
+|D26-D44|/2 - (수학식 3)
여기서, 상기 수학식 3의 우변은, 도 8에 도시된 45° 방향의 주위 화소군이 포함하는 45° 방향의 동색 인접 화소의 조합마다 산출된 화소값의 차분의 절대값의 총합이다. 또, 상기 수학식 3에서는, 상기 수학식 1 및 수학식 2와의 동색 인접 화소의 조합수의 균형을 취하기 위해, 대상 화소 A33로부터 가장 떨어진 위치의 조합을 나타내는 4항에 대해 1/2를 곱하고 있다.
d3=|A11-A55|+|A13-A35|/2+|A31-A53|/2
+|B12-B34|+|B32-B54|+|C21-C43|
+|C23-C45|+|D20-D42|/2+|D22-D44|
+|D24-D46|/2 - (수학식 4)
여기서, 상기 수학식 4의 우변은, 도 9에 도시된 -45° 방향의 주위 화소군이 포함하는 -45° 방향의 동색 인접 화소의 조합마다 산출된 화소값의 차분의 절대값의 총합이다. 또, 상기 수학식 4에서는, 상기 수학식 3과 같이 대상 화소 A33로부터 가장 떨어진 위치의 조합을 나타내는 4항에 대해 1/2를 곱하고 있다.
상기 수학식 1~4에서 산출된 분포 지표값은, 값이 큰 경우는 주위 화소군의 화소값의 기울기가 큰 것을 나타내고, 작은 경우는 기울기가 작은 것을 나타낸다. 또한, 기울기가 작은 것은 그 방향으로 나열되는 화소의 화소값의 변화량이 적은 것을 의미하기 때문에, 그 방향으로 나열되는 화소의 화소값의 상관은 높다. 여기서, 상기 수학식 1~4에서, 산출부(11)는 분포 지표값의 산출에 대상 화소 A33의 화소값을 이용하지 않는다. 이 때문에, 산출부(11)는, 대상 화소 A33가 결함 화소이었기 때문에 화소값이 이상값인 경우이어도 이상값에 영향을 받지 않고 분포 지표값을 산출할 수 있다.
도 4에 도시된 흐름도의 설명으로 되돌아간다. 단계 S104에서 복수 방향의 분포 지표값이 산출되면, 단계 S108에서, 특정부(13)는 산출부(11)에 의해 산출된 분포 지표값이 가장 작은 방향을 특정한다. 예를 들면, 상술한 도 5의 예에서는, 특정부(13)는 다음 식에 의해 분포 지표값이 가장 작은 방향을 특정한다.
dmin=MIN(d0, d1, d2, d3) - (수학식 5)
여기서, dmin는 분포 지표값(d0, d1, d2 및 d3)의 최소값을 나타낸다. 도 5의 좌측의 테이블(25)에서 나타낸 화소값에 의하면 최소값 dmin=d1이 되기 때문에, 특정부(13)는 대상 화소 A33에 대해 90° 방향을 분포 지표값이 가장 작은 방향으로서 특정한다.
다음에, 단계 S112에서, 판정부(15)는 최소값(dmin)이 문턱값(th1) 이하인지를 판정한다.
그리고, 최소값(dmin)이 문턱값(th1)을 넘는 경우(S112/No), 판정부(15)는 대상 화소가 결함 화소가 아니라고 판정한다. 이 경우, 도 4에 도시된 처리는 종료된다. 한편, 최소값(dmin)이 문턱값(th1) 이하인 경우(S112/Yes), 단계 S116에서, 판정부(15)는 대상 화소의 화소값과 특정부(13)에 의해 특정된 방향으로 대상 화소와 인접하는 2개의 동색 인접 화소의 화소값의 차분을 산출한다.
그 후, 단계 S120에서, 산출부(11)는 대상 화소와 2개의 동색 인접 화소의 화소값의 대소 관계가 각각 동일하고, 또한 S116에서 산출한 화소값의 차분이 모두 문턱값(th2) 이상인지를 판정한다. 즉, 산출부(11)는 다음 식에서 나타내는 조건을 만족시키는지를 판정한다.
(((대상 화소-P0=th2) AND (대상 화소-P1=th2))
OR
((P0-대상 화소=th2) AND (P1-대상 화소=th2))) - (수학식 6)
여기서, 상기 수학식 6에서의 「대상 화소」는 대상 화소의 화소값을 나타내고, P0 및 P1은 동색 인접 화소의 화소값을 나타낸다.
다음에, 상기 조건에 해당하지 않는 경우(S120/No), 판정부(15)는 대상 화소가 결함 화소가 아니라고 판정하고 처리를 종료한다. 한편, 상기 조건에 해당하는 경우(S120/Yes), 단계 S124에서 판정부(15)는 대상 화소가 결함 화소라고 판정한다. 보다 자세하게는, 판정부(15)는 대상 화소와 특정부(13)에 의해 특정된 방향의 2개의 동색 인접 화소의 화소값의 대소 관계가 각각 동일하고, 또한 화소값의 차분이 모두 문턱값(th2) 이상인 경우에 대상 화소는 결함 화소라고 판정하고, 그렇지 않은 경우에는 결함 화소가 아니라고 판정한다.
여기서, 단계 S116 및 S120에서의 판정부(15)에 의한 차분의 산출 및 문턱값(th2)과의 비교 처리에 대해 대상 화소 A33에 관해 구체적으로 설명한다.
우선, 판정부(15)는, 대상 화소 A33의 화소값과 분포 지표값이 최소가 되는 방향의 동색 인접 화소의 화소값의 차분을 산출한다. 그리고, 판정부(15)는 대상 화소와 2개의 동색 인접 화소의 화소값의 대소 관계를 비교하고, 또 산출한 차분과 문턱값(th2)을 비교함으로써, 대상 화소 A33가 결함 화소인지를 판정한다. 여기서, 0° , 90° , 45° , -45° 의 4방향에 대해 분포 지표값이 최소가 된 경우에, 판정부(15)가 화소값의 차분의 산출 대상으로 하는 동색 인접 화소의 조합 P0, P1을 도 10에 나타낸다.
도 10은, 대상 화소 A33의 동색 인접 화소의 조합을 설명하기 위한 설명도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 대상 화소 A33의 0° 방향의 동색 인접 화소는 A31 및 A35이고, 90° 방향의 동색 인접 화소는 A13 및 A53이다. 또한, 대상 화소 A33의 45° 방향의 동색 인접 화소는 A15 및 A51이고, -45° 방향의 동색 인접 화소는 A11 및 A55이다.
우선, 판정부(15)는, 특정부(13)에 의해 특정된 90° 방향의 동색 인접 화소 P0(A13) 및 P1(A53)에 대해 각각 대상 화소와의 화소값의 차분을 산출한다. 그리고, 판정부(15)는 대상 화소와 2개의 동색 인접 화소의 화소값의 대소 관계가 각각 동일하고, 또한 그 차분이 모두 문턱값(th2)보다 큰 경우에 대상 화소(A33)는 결함 화소라고 판정하고, 이에 해당하지 않는 경우에는 결함 화소가 아니라고 판정한다.
여기서, 판정부(15)에 의해 결함 화소라고 판정되는 것은, 대상 화소 A33의 화소값이 동색 인접 화소 P0 및 P1 모두의 화소값보다 큰 경우(패턴 1: 상기 수학식 6의 전단)와 작은 경우(패턴 2: 상기 수학식 6의 후단)의 2가지가 있다. 이하, 판정부(15)에 의해 결함 화소라고 판정되는 패턴 1 및 패턴 2에 대해 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11은, 본 실시형태에 관한 판정부(15)에 의한 결함 화소의 판정을 설명하기 위한 설명도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 패턴 1에 있어서, 대상 화소 A33의 화소값은 동색 인접 화소 P0의 화소값보다 문턱값(th2) 이상 크고, 또한 동색 인접 화소 P1의 화소값보다 문턱값(th2) 이상 크다. 이 경우, 판정부(15)는 대상 화소 A33를 결함 화소로서 판정한다. 즉, 판정부(15)는 상기 수학식 6의 전단을 나타내는 다음 식을 만족시키는 경우에 패턴 1로서 대상 화소 A33는 결함 화소라고 판정한다.
A33-P0=th2, A33-P1=th2 - (수학식 7)
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 패턴 2에 있어서, 대상 화소 A33의 화소값은 동색 인접 화소 P0의 화소값보다 문턱값(th2) 이상 작고, 또한 동색 인접 화소 P1의 화소값보다 문턱값(th2) 이상 작다. 이 경우, 판정부(15)는 대상 화소 A33를 결함 화소로서 판정한다. 즉, 판정부(15)는 상기 수학식 6의 후단을 나타내는 다음 식을 만족시키는 경우에 패턴 2로서 대상 화소 A33는 결함 화소라고 판정한다.
P0-A33=th2, P1-A33=th2 - (수학식 8)
이와 같이, 판정부(15)는 분포 지표값이 가장 작은 방향은 90° 방향이기 때문에, 대상 화소 A33와 90° 방향의 동색 인접 화소인 A13 및 A53의 화소값의 차분을 산출한다. 그리고, 판정부(15)는 산출한 차분이 수학식 7 또는 8을 만족시킨 경우에 대상 화소 A33는 결함 화소라고 판정한다.
도 4에 도시된 흐름도의 설명으로 되돌아간다. 판정부(15)에 의해 대상 화소가 결함 화소라고 판정된 경우(S120/Yes), 단계 S124에 이어 단계 S128에서 보정부(17)는 대상 화소의 화소값을 보정한다. 구체적으로, 보정부(17)는 특정부(13)에 의해 특정된 방향으로 대상 화소와 동색이고, 대상 화소에 인접하는 주위 화소, 즉 동색 인접 화소 P0 및 P1의 화소값에 기초하여 대상 화소의 화소값을 보정한다. 이에 의해, 보정부(17)는 결함 화소의 화소값을 동색 인접 화소와의 상관이 높은 적절한 값으로 할 수 있다.
예를 들면, 도 3의 예에서, 보정부(17)는 다음 식에서 나타내는 바와 같이 90° 방향의 동색 인접 화소 P0 및 P1인 A13 및 A53의 화소값의 평균값을 대상 화소 A33의 화소값으로서 치환함으로써, 결함 화소인 대상 화소 A33을 보정한다.
A33=(P0+P1)/2
=(A13+A53)/2 - (수학식 9)
이상, 결함 화소 검출 장치(1)에 의한 화상(26)에 포함되는 화소 중의 하나의 화소 A33를 대상 화소로서 결함 화소의 검출 및 보정을 행하는 동작에 대해 설명하였다. 결함 화소 검출 장치(1)는, 이상 설명한 동작을 화상(26)에 포함되는 모든 화소에 대해 행함으로써 화상(26) 전체의 보정을 행한다.
또, 결함 화소 검출 장치(1)에 의해 보정된 화상은 카메라 신호 처리부(3)에 출력된다.
<<4. 효과>>
이상 설명한 바와 같이, 결함 화소 검출 장치(1)는 대상 화소의 주위에 배치된 주위 화소의 화소값의 기울기가 가장 작은 방향을 특정하고, 기울기가 가장 작은 방향을 이용하여 결함 화소를 검출한다. 이 때문에, 결함 화소 검출 장치(1)는, 2x2 화소 주기로 다른 4색의 컬러 필터가 할당되어 있는 촬상 소자와 같은 경우이어도 촬영 화상의 세선 상이나 세선의 근방에 존재하는 결함 화소를 검출할 수 있다. 그리고, 결함 화소 검출 장치(1)는 검출한 결함 화소를 보정함으로써 촬영 화상의 화질을 향상시킬 수 있다.
또한, 판정부(15)는, 주위 화소군에 포함되는 모든 색의 화소에 기초하여 대상 화소가 결함 화소인지를 판정한다. 이에 대해, 주위 화소에 포함되는 화소로서, 대상 화소와 동색의 화소에만 기초하여 결함 화소를 판정하는 비교예를 생각할 수 있다. 그러나, 결함 화소 검출 장치(1)는 이러한 비교예에서는 검출하기 어려운 결함 화소를 검출할 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 화상의 화소 A33는 화소값이 큰 띠형상의 부분에서의 고립점인데, 비교예에서는 동색 인접 화소의 화소값을 참조할 뿐이고, 화소 A33를 결함 화소라고 판정할 수 없다. 왜냐하면, 화소 A33은 동색 인접 화소 A11, A15, A31, A35, A51 및 A55와 화소값이 가깝기 때문에, 동색 인접 화소 A13 및 A53과 비교하여 화소값이 크게 다른 것에 기초하여 비교예는 A33을 결함 화소라고 판정할 수 없다. 이에 대해, 결함 화소 검출 장치(1)는 상기 설명한 바와 같이 모든 색의 화소를 이용하여 기울기가 가장 작은 방향을 특정하고, 그 방향 중에서 결함 화소인지의 판정을 행하기 때문에, 화소 A33을 결함 화소라고 검출하고 보정할 수 있다.
또한, 결함 화소 검출 장치(1)는 주위 화소군에 포함되는 모든 색의 화소에 기초하여 기울기가 가장 작은 방향을 특정하고, 특정한 방향의 동색 인접 화소를 참조하여 결함 화소를 검출한다. 이에 대해, 주위 화소에 포함되는 화소로서 대상 화소와 동색의 화소에만 기초하여 결함 화소의 후보를 추출한 후에, 다른 색의 화소를 참조하여 결함 화소를 좁히는 비교예를 생각할 수 있다. 그러나, 결함 화소 검출 장치(1)는 이러한 비교예에서는 검출하기 어려운 결함 화소를 검출할 수 있다.
예를 들면, 비교예에서는 상기 설명한 바와 같이 동색 인접 화소의 화소값을 참조하는 것만으로는 도 5에 도시된 화상의 화소 A33을 결함 화소의 후보로서 추출하는 것은 어렵기 때문에, 화소 A33을 결함 화소로서 검출하기 어렵다. 예를 들면, 비교예에서는 상기 설명한 바와 같이 화소 A33은 동색 인접 화소 A11, A15, A31, A35, A51 및 A55와 화소값이 가깝기 때문에, 이들 화소값을 참조하는 것만으로는 화소 A33을 결함 화소의 후보로서 추출하는 것은 어렵다. 이에 대해, 결함 화소 검출 장치(1)는 상기 설명한 바와 같이 주위 화소군에 포함되는 모든 색의 화소에 기초하여 기울기가 가장 작은 방향을 특정하기 때문에, 화소 A33을 결함 화소로서 검출할 수 있다.
<<5. 보충>>
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속한 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자이면, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 결함 화소 검출 장치(1)가 처리하는 화상을 2x2 주기로 4색 다른 필터에 의해 구성된 컬러 필터를 갖는 촬상 소자에 의해 출력되는 것으로 하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 결함 화소 검출 장치(1)는 Bayer 배열의 컬러 필터를 갖는 촬상 소자에 의해 출력되는 화상으로부터 결함 화소를 검출하여 화소값을 보정해도 된다.
또한, 정보 처리 장치에 내장되는 CPU, ROM 및 RAM 등의 하드웨어에 상기 결함 화소 검출 장치(1)의 각 구성과 동등한 기능을 발휘시키기 위한 컴퓨터 프로그램도 작성 가능하다. 또한, 그 컴퓨터 프로그램을 기억시킨 기억 매체도 제공된다.
1 결함 화소 검출 장치
11 산출부
13 특정부
15 판정부
17 보정부
2 촬상 장치
3 카메라 신호 처리부
11 산출부
13 특정부
15 판정부
17 보정부
2 촬상 장치
3 카메라 신호 처리부
Claims (14)
- 대상 화소의 주위에 배치된 주위 화소로서 소정 방향으로 나열되는 복수색의 상기 주위 화소로 이루어지는 주위 화소군의 화소값의 기울기를 복수의 방향에 대해 산출하는 산출부;
상기 산출부에 의해 산출된 상기 기울기가 가장 작은 방향을 특정하는 특정부;
상기 대상 화소의 화소값과 상기 특정부에 의해 특정된 방향의 상기 주위 화소군 중에서 상기 대상 화소와 동색의 상기 주위 화소의 화소값의 차분에 기초하여 상기 대상 화소가 결함 화소인지를 판정하는 판정부;를 구비하고,
상기 산출부는, 상기 주위 화소군이 포함하는 각 색의 상기 주위 화소마다 상기 소정 방향으로 인접하는 상기 주위 화소의 조합에 대해 각각 산출되는 화소값의 차이에 기초하여 상기 기울기를 산출하는 결함 화소 검출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 주위 화소군은, 상기 소정 방향으로 상기 대상 화소와 동색이면서 상기 대상 화소에 인접하는 주위 화소를 포함하는 결함 화소 검출 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 판정부는, 상기 대상 화소와 상기 소정 방향으로 인접하는 2개의 동색의 상기 주위 화소의 화소값의 대소 관계가 각각 동일하고, 또한 상기 대상 화소와 그 주위 화소의 화소값의 차분이 모두 문턱값보다 큰 경우에 상기 대상 화소가 결함 화소라고 판정하는 결함 화소 검출 장치. - ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제2항에 있어서,
상기 판정부는, 상기 대상 화소와 상기 소정 방향으로 인접하는 2개의 동색의 상기 주위 화소의 화소값의 대소 관계가 각각 동일하고, 또한 상기 대상 화소와 그 주위 화소의 화소값의 차분이 모두 문턱값보다 큰 경우에 상기 대상 화소가 결함 화소라고 판정하는 결함 화소 검출 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 결함 화소 검출 장치는 상기 대상 화소의 화소값을 보정하는 보정부를 더 구비하고,
상기 보정부는, 상기 판정부에 의해 상기 대상 화소는 결함 화소라고 판정된 경우에, 상기 주위 화소의 화소값에 기초하여 상기 대상 화소의 화소값을 보정하는 결함 화소 검출 장치. - ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제7항에 있어서,
상기 보정부는, 상기 특정부에 의해 특정된 방향으로 상기 대상 화소와 동색이면서 상기 대상 화소에 인접하는 상기 주위 화소의 화소값에 기초하여 상기 대상 화소의 화소값을 보정하는 결함 화소 검출 장치. - ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 대상 화소 및 상기 주위 화소는, 매트릭스 형상으로 배치된 2x2 화소 주기의 다른 4색의 컬러 필터를 갖는 촬상 소자에 의해 출력되는 화상을 구성하는 화소인 결함 화소 검출 장치. - 대상 화소의 주위에 배치된 주위 화소로서 소정 방향으로 나열되는 복수색의 상기 주위 화소로 이루어지는 주위 화소군의 화소값의 기울기를 복수의 방향에 대해 산출하는 단계;
산출된 상기 기울기가 가장 작은 방향을 특정하는 단계;
상기 대상 화소의 화소값과 특정된 방향의 상기 주위 화소군 중에서 상기 대상 화소와 동색의 상기 주위 화소의 화소값의 차분에 기초하여 상기 대상 화소가 결함 화소인지를 판정하는 단계;를 구비하고,
상기 산출하는 단계는, 상기 주위 화소군이 포함하는 각 색의 상기 주위 화소마다 상기 소정 방향으로 인접하는 상기 주위 화소의 조합에 대해 각각 산출되는 화소값의 차이에 기초하여 상기 기울기를 산출하는 결함 화소 검출 방법. - 제10항에 있어서,
상기 주위 화소군은, 상기 소정 방향으로 상기 대상 화소와 동색이면서 상기 대상 화소에 인접하는 주위 화소를 포함하는 결함 화소 검출 방법. - 삭제
- ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제10항에 있어서,
상기 판정하는 단계는, 상기 대상 화소와 상기 소정 방향으로 인접하는 2개의 동색의 상기 주위 화소의 화소값의 대소 관계가 각각 동일하고, 또한 상기 대상 화소와 그 주위 화소의 화소값의 차분이 모두 문턱값보다 큰 경우에 상기 대상 화소가 결함 화소라고 판정하는 결함 화소 검출 방법. - 컴퓨터에,
대상 화소의 주위에 배치된 주위 화소로서 소정 방향으로 나열되는 복수색의 상기 주위 화소로 이루어지는 주위 화소군의 화소값의 기울기를 복수의 방향에 대해 산출하는 단계;
산출된 상기 기울기가 가장 작은 방향을 특정하는 단계;
상기 대상 화소의 화소값과 특정된 방향의 상기 주위 화소군 중에서 상기 대상 화소와 동색의 상기 주위 화소의 화소값의 차분에 기초하여 상기 대상 화소가 결함 화소인지를 판정하는 단계;를 실행시키기 위한 프로그램이 저장된 기록매체로,
상기 산출하는 단계는, 상기 주위 화소군이 포함하는 각 색의 상기 주위 화소마다 상기 소정 방향으로 인접하는 상기 주위 화소의 조합에 대해 각각 산출되는 화소값의 차이에 기초하여 상기 기울기를 산출하는 단계인, 프로그램이 저장된 기록매체.
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