使用五個最近鄰的故障像素替換的製作方法

2023-04-27 22:50:16 1

專利名稱：使用五個最近鄰的故障像素替換的製作方法
使用五個最近鄰的故障像素替換
背景技術：
常規的集成電路成像器件包括互連的光檢測元件或像素的陣列，以產生向該器件照射的圖像的信號表達。常規集成電路成像器件的普通示例是電荷耦合器件(CCD)和互補金屬氧化物半導體(CM0Q圖像傳感器件和焦平面陣列(FPA)。這樣的集成電路採用像素和電荷存儲元件，前者比如光電二極體或光電電晶體能夠傳導的電流與照射該元件的光強度近似成正比。來自這些像素的信號集合表示該陣列觀察的場景的圖像。每個像素都表示該場景的樣點，因此是成像系統產生的二維圖像中的數據值。故障像素通常稱為「壞點」，由陣列缺陷造成，不提供正確的光強度值。壞點顯現為圖像假象， 可能顯著降低圖像品質。確切地說，當全部像素的曝光等級均勻時，壞點產生的輸出信號顯著偏離相鄰像素的平均輸出電平。典型情況下，故障像素以隨機方式分布。在某些情況下，故障像素可能聚集在一起。不過也可能發生相鄰故障像素的「壞列」或相鄰故障像素的「壞行」。

發明內容
本發明提供了一種用於替換圖像中位於沿著某區域中心行的故障像素的值的圖像處理系統。所述區域包括中心行、位於所述中心行上方的前一行和位於所述中心行下方的後一行。所述圖像處理系統包括緩衝區，用於存儲位於所述前一行和所述中心行的像素的值。所述圖像處理系統也包括選擇器，用於選擇位於所述前一行和所述中心行的鄰近所述故障像素位置的多個像素值，而不選擇所述後一行的像素值。所述圖像處理系統進一步包括計算器，用於根據位於所述前一行和所述中心行的所選擇的像素的值，確定所述故障像素的替換值。本發明進一步提供了一種用於替換圖像的3行X3列區域內彼此鄰近的多個故障像素的值的圖像處理系統。所述圖像處理系統包括緩衝區，用於存儲位於每個相應故障像素上方的前一行和每個相應故障像素的當前行的像素的值。所述圖像處理系統也包括選擇器，用於選擇位於所述前一行和所述當前行的鄰近每個相應故障像素位置的多個像素值， 而不選擇每個相應故障像素下方的後一行的像素值。所述圖像處理系統進一步包括計算器，用於根據位於所述前一行和所述中心行的所選擇的像素的值，確定所述多個故障像素的替換值。本發明進一步提供了一種用於替換圖像中位於沿著某區域中心行的故障像素的值的方法。所述區域包括中心行、位於所述中心行上方的前一行和位於所述中心行下方的後一行。所述方法包括存儲位於所述前一行和所述中心行的像素的值的步驟。所述方法也包括選擇位於所述前一行和所述中心行的鄰近所述故障像素位置的多個像素值，而不選擇所述後一行的像素值的步驟。所述方法進一步包括根據位於所述前一行和所述中心行的所選擇的像素的值，確定所述故障像素的替換值的步驟。


圖1 (a)、圖1 (b)和圖1 (c)是圖像中分別包括故障像素以及兩個、四個和八個最近鄰像素的3X3區域的示範展示；圖2(a)、圖2(b)和圖2(c)是圖像的3 X 3區域的示範展示，分別顯示了對單個故障像素、一列故障像素和一行故障像素的最近鄰像素，用於確定根據五個最近鄰方法的替換值；圖3是圖像處理系統的框圖，用於確定根據本發明實施例的故障像素替換值；圖4是流程圖，展示了根據本發明實施例確定故障像素替換值的方法。
具體實施例方式為替換故障像素、一列故障像素或一行故障像素而確定像素值的常規方法稱為壞點替換或壞元替換。在這些方法中，故障像素的替換值是由該故障像素周圍3行X3列區域(3X3區域)內故障像素邊界或鄰近像素(即最近鄰)值求平均而估計的。也就是說， 替換像素是故障像素周圍3X3區域中像素值的平均。當用二的冪(即二、四、八等)進行乘和除時，使用常規移位寄存器的乘法和除法很簡單。也就是說，用二的冪的乘法和除法，與不是二的冪進行乘和除相反，需要較少的數字邏輯，使功耗較低。因此，常規的像素替換方法使用兩個、四個或八個最近鄰確定故障像素的替換值。圖1(a)、圖1(b)和圖1(c)分別展示了使用兩個、四個或八個最近鄰方法的 3X3區域。例如，假若使用兩個近鄰像素替換故障像素的值，通過兩個近鄰像素之和除以2 來計算替換值，需要簡單的移位，它實質上對資源和功耗都是「免費」操作。3X3區域包括中心行、中心行之上的前一行和中心行之下的後一行。根據本發明， 使故障像素處於3X3區域的中心。3X3區域僅僅表示由眾多列和行的像素表示的圖像的某部位。依次讀取某行中每個像素並進至下一行便獲得了圖像中的每個像素值。使用繼故障像素之後的行上近鄰像素的常規方法，要求對故障像素行上的每個像素和後繼行上的每個像素都依次讀取並緩衝，直到到達了近鄰像素。因此，整行的等待時間都被添加到獲取最近鄰故障像素值的過程。圖1 (a)中展示的兩個最近鄰的方法僅僅使用像素1和像素2的值來確定故障像素D的替換值。儘管兩個最近鄰的方法不使用沿著故障像素行後繼行的近鄰像素，但是根據僅僅兩個近鄰像素來確定故障像素的替換值，導致替換值可能不是故障像素的準確值。圖1(b)和圖1(c)分別展示的四個和八個最近鄰的方法，可以為故障像素D確定比兩個最近鄰的方法更準確的替換值。不過，四個和八個最近鄰的方法使用了沿著故障像素D行後繼行的近鄰像素(即圖1 (b)中的像素3和圖1 (c)中的像素6-8)。也就是說，四個和八個最近鄰的方法要求緩衝兩行的視像(即前進讀取模式中的第一行和第三行)後再確定替換值，導致整行的等待時間。相反，本發明確定故障像素的替換值時，使用了沿著故障像素先行行(前一行)和沿著故障像素行(中心行)的五個最近鄰像素。通過對五個最近鄰像素求和並除以五來確定故障像素的替換值。按照五個最近鄰的方法，確定故障像素替換值的算法顯示在以下公式(1)中
權利要求
1.一種用於替換圖像中位於沿著某區域中心行的故障像素的值的圖像處理系統，所述區域包括中心行、位於所述中心行上方的前一行和位於所述中心行下方的後一行，所述圖像處理系統包括緩衝區，用於存儲位於所述前一行和所述中心行的像素的值；選擇器，用於選擇位於所述前一行和所述中心行的鄰近所述故障像素位置的多個像素值，而不選擇所述後一行上的像素值；以及計算器，用於根據位於所述前一行和所述中心行的所選擇的像素的值，確定所述故障像素的替換值。
2.根據權利要求1的圖像裝置，其中，所述計算器根據五個近鄰像素確定所述故障像素的替換值，所述五個近鄰像素包括位於沿著所述前一行的三個近鄰像素和位於沿著所述中心行的兩個近鄰像素。
3.根據權利要求2的圖像裝置，其中，所述計算器通過對所述五個近鄰像素的值求和並且將所述和除以五的近似值，確定所述故障像素的替換值。
4.根據權利要求3的圖像裝置，進一步包括近似器，用於使用二的冪的分式值求五的近似值。
5.根據權利要求4的圖像裝置，其中，所述近似器使用以下公式 f 4 Λ J1 1 ！ ΛX= Tpn * - + —+ — {h ) U 16 64J其中X是最終近似值，Pn是像素值而η是所述五個近鄰像素的索引。
6.根據權利要求1的圖像裝置，進一步包括故障像素映射，用於提供所述區域對應的所述故障像素的位置。
7.根據權利要求1的圖像裝置，進一步包括顯示設備，用於顯示所述故障像素的替換值。
8.一種用於替換圖像的3行Χ3列區域內彼此鄰近的多個故障像素的值的圖像處理系統，所述圖像處理系統包括緩衝區，用於存儲位於每個相應故障像素上方的前一行和每個相應故障像素的當前行的像素的值；選擇器，用於選擇位於所述前一行和所述當前行的鄰近每個相應故障像素位置的多個像素值，而不選擇每個相應故障像素下方的後一行上的像素值；以及計算器，用於根據位於所述前一行和所述當前行的所選擇的像素的值，確定所述多個故障像素的替換值。
9.根據權利要求8的圖像裝置，其中，所述計算器根據五個相應近鄰像素確定所述多個故障像素的所述替換值，所述五個相應近鄰像素包括位於沿著所述前一行的三個近鄰像素和位於沿著所述當前行的兩個近鄰像素。
10.根據權利要求9的圖像裝置，其中，所述計算器通過對所述五個相應近鄰像素的值求和並且將所述和除以五的近似值，確定所述多個故障像素的所述替換值。
11.根據權利要求10的圖像裝置，進一步包括近似器，用於使用二的冪的分式值求五的近似值。
12.根據權利要求11的圖像裝置，其中，所述近似器使用以下公式
13.根據權利要求11的圖像裝置，其中，所述多個故障像素位於所述3行Χ3列區域的行中。
14.根據權利要求13的圖像裝置，其中，所述多個故障像素位於所述3行X3列區域的列中。
15.一種用於替換圖像中位於沿著某區域中心行的故障像素的值的方法，所述區域包括中心行、位於所述中心行上方的前一行和位於所述中心行下方的後一行，所述方法包括以下步驟存儲位於所述前一行和所述中心行的像素的值；選擇位於所述前一行和所述中心行的鄰近所述故障像素位置的多個像素值，而不選擇所述後一行上的像素值；以及根據位於所述前一行和所述中心行的所選擇的像素的值，確定所述故障像素的替換值。
16.根據權利要求15的替換故障像素值的方法，其中，根據五個近鄰像素確定所述故障像素的替換值，所述五個近鄰像素包括位於沿著所述前一行的三個近鄰像素和位於沿著所述中心行的兩個近鄰像素。
17.根據權利要求16的替換故障像素值的方法，其中，通過對所述五個近鄰像素的值求和並且將所述和除以五的近似值，確定所述故障像素的替換值。
18.根據權利要求17的替換故障像素值的圖像裝置，其中，使用二的冪的分式值求五的近似值。
19.根據權利要求18的替換故障像素值的圖像裝置，其中，使用以下公式確定所述替換值
20.根據權利要求15的替換故障像素值的圖像裝置，進一步包括以故障像素映射提供所述區域對應的所述故障像素的位置的步驟。
21.根據權利要求15的替換故障像素值的圖像裝置，進一步包括顯示所述故障像素的替換值的步驟。
全文摘要
提供了一種用於替換圖像中位於沿著某區域中心行的故障像素的值的圖像處理系統。所述區域包括中心行、位於所述中心行上方的前一行和位於所述中心行下方的後一行。所述圖像處理系統包括緩衝區，用於存儲位於所述前一行和所述中心行的像素的值。所述圖像處理系統也包括選擇器，用於選擇位於所述前一行和所述中心行的鄰近所述故障像素位置的多個像素值，而不選擇所述後一行上的像素值。所述圖像處理系統進一步包括計算器，用於根據位於所述前一行和所述中心行的所選擇的像素的值，確定所述故障像素的替換值。
文檔編號H04N5/367GK102246509SQ200980149489
公開日2011年11月16日 申請日期2009年11月17日 優先權日2008年12月11日
發明者J·C·懷特, P·弗雷明 申請人:Itt製造企業公司