(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクスイメージセンサの画素から得られた信号の処理方法であって、
−多数の連続画像中の各画素（Ｐｉｊ）から得られた信号（Ｓｉｊ，ｎ）を収集するステップ、
−各画素に対して、この多数の画像中の前記画素から得られた前記信号の平均値の近似値（Ｍｉｊ）を決定するステップ、
−前記各画素から得られた信号を、前記決定した近似的な平均値および全ての前記画素に共通の基準平均値（Ｍ０）に従って瞬時的に補正するステップ、
−補正済み信号を、前記画素に関連した回路から送信するステップ
を含む方法において、
前記近似的な平均値が、前記多数の画像中の前記画素から得られた前記信号が取得した上限値および下限値を決定し、かつこれらの上限値と下限値との間の中央値を計算することによって得られることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記画素に関連した個別の電子回路において各画素に対して前記近似的な平均値の計算および前記信号の補正が実施され、および各画素に対応する前記補正済み信号が、関連した回路のマトリクスから抽出されることを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
前記上限値および下限値が、デジタル式に再帰的方法によって計算されることを特徴とする請求項１または２に記載の処理方法。
【請求項４】
前記近似的な平均値の計算に使用された前記上限値が、各画素から得られた補正されていない信号の値と、上限値レジスタとの内容を比較すること、および前記補正されていない信号の値が前記レジスタの内容よりも大きい場合には前記レジスタの内容を前記値で置き換えることによって得られ、および前記下限値が、各画素から得られた前記補正されていない信号の値と、下限値レジスタの内容を比較すること、および前記補正されていない信号の値が前記レジスタの内容よりも小さい場合には前記レジスタの内容を前記値で置き換えることによって得られることを特徴とする請求項３に記載の処理方法。
【請求項５】
前記上限値または前記下限値が、以下のアルゴリズム：
−前記現在の画像に対して前記画素から得られた前記信号の値が、前記上限値超または前記下限値未満である場合に、前記上限値に、前記信号の値と前記上限値との差の何分の一かを加えて、または、前記下限値に、前記信号の値と前記下限値との差の何分の一かを加えて修正する；
−前記画素からの前記信号の値が前記上限値未満または前記下限値超である場合、前記上限値と前記下限値の間の差の何分の一かを前記上限値または前記下限値から減算する
によって得られることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記近似的な平均値が前記上限値および下限値の和の半分であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の処理方法。
【請求項７】
前記補正が、前記画素から得られた前記信号に、前記基準平均値（Ｍ０）と前記決定された平均値Ｍｉｊとの間の差を加えることを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の処理方法。
【請求項８】
前記画素から得られた前記信号の前記補正が、輝度による前記信号の変動の勾配を修正する乗算係数を使用する乗算補正をさらに含み、前記乗算係数は、所望の基準偏差値と、前記上限値と下限値との間に観察された偏差値との間の比であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の処理方法。
【請求項９】
各画素に対して、前記画素に関連した個別のデジタル回路を含むマトリクスイメージセンサであって、この個別の回路が、
−多数の先行する画像中の前記画素から得られた信号の平均値の近似値を計算する手段であって、前記平均値が、前記多数の画像中の前記画素から得られた前記信号が取得した上限値および下限値を決定すること、およびこれら上限値と下限値との間の中央値を計算することにより得られる、手段、
−前記画素から得られた前記信号を、前記決定した近似的な平均値および全ての前記画素に共通の基準平均値に従って補正する手段、および
−補正済み信号を、前記画素に関連した回路から送信する手段
を含む、マトリクスイメージセンサ。
【請求項１０】
前記上限値および下限値の和の半分を計算する回路を含むことを特徴とする請求項９に記載のマトリクスイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリクスイメージセンサに関し、より詳細には、マトリクスの様々な個別の感応性のドットまたは画素の物理的特性の分散によって生成された空間ノイズを補正する方法に関する。この空間ノイズは、赤外線放射によって生じた電流を測定する光起電力素子センサであるかまたは放射線によって生じた熱に起因する温度を測定するボロメトリック素子センサであるかに関わらず、赤外線イメージセンサの場合にとりわけ顕著である。
【背景技術】
【０００２】
空間ノイズは偽像を生成し、所望の画像の質を低下させたり、あるいは使用不能にしさえもする：センサが観察したシーンが均一な平均輝度の画像であると仮定すれば、センサが不均一画像を提供することとなり、この不均一性が一定の度合いを超える場合には不適格となる；さらに、被観察画像はこの均一な輝度のレベルに依存しており、それにより、このノイズをさらに問題のあるものとする。なぜなら、２つの画素の作用（ｂｅｈａｖｉｏｒ）の差は、それら画素が受ける輝度に依存するためである。
【０００３】
基準輝度レベルのために生成された信号レベルに関してだけでなく、輝度に応じた画素の応答曲線の成長勾配および全体的な表れ方（簡単に言えば：曲率）に関しても画素の作用（ｂｅｈａｖｉｏｒ）は１つずつ異なる。
【０００４】
マトリクスセンサにおいてこのようにして生じた空間ノイズを最小限にするため、所与の輝度の均一な画像を得るために、様々な画素からの出力信号レベルを記録すること、および各画素の信号レベルを個別にオフセットさせること（一次補正）によって全ての画素を同一の基準値にもたらすことが既に提案されている。２つの均一輝度レベルのレベルを記録して、レベルのオフセットのみならず変動の勾配を補正することも提案されている（二次補正）。
【０００５】
これらの方法は、基準輝度を示す１つまたは２つの均一な画像に基づいた手動較正を必要とするが、これは厄介である；さらに、空間ノイズが、時間が経つにつれてドリフトすると、この較正を再び実行する必要がある。
【０００６】
最後に、多数の連続画像の観察に基づいて、画素が受像した光レベルの統計的平均および統計的分散が全ての画素で同じであると仮定することによって、収集画像のドットのそれぞれに補正計算を行うことが提案されている。これは、長い時間をかけて受像した画像が多様性を示すためである。それゆえ、時間内に受信した信号の平均を各画素に関して計算し、画素からの現在の信号の補正を、この画素に関し検出された平均値と、全ての画素に共通の基準平均値との間の偏差値に対応する値だけ現在のレベルをオフセットするように実施する。これにより、全ての信号の平均レベルを同じ基準値にする。
【０００７】
同様に、多数の画像にわたって各画素に関し分散を計算し、（この分散は、輝度に応じた信号レベルの変動の曲線勾配の近似値をある程度表している）、かつゲイン補正を現在の信号の変動に適用する（この補正は、計算された分散と全画素に共通の基準分散との間の偏差である）。これにより、各画素の変動の勾配を同一の基準値とする。
【０００８】
この解決法は、パターンに基づいた較正を必要としないため、非常に有利である。
【０００９】
しかしながら、これらの計算を行うことは非常に面倒なことである。なぜなら、これらの計算は、多数の画像を収集し、それら全てを記憶し、この多数の画像の各画素に対して平均計算を行い、かつ各画素の分散計算を行う必要があるためである。実際には、これは、一連の事前に記憶された画像に対して高性能のコンピュータによってのみ行うことができる。撮影カメラでは直接画像を収集も処理もできない。従って、理論上この解決法を使用してオフラインで画像を処理することはできるが、瞬間的なショット場面には全く適用できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、この問題を克服する解決法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、様々な画素の不均一な応答による空間ノイズを排除するために、マトリクスセンサの様々な画素の応答を自動的に較正する方法を提案する。本発明の方法は、マトリクスイメージセンサの画素から得られた信号を処理する方法であり、
−多数の連続画像中の各画素から得られた信号を収集するステップ、
−各画素に対して、この多数の画像中の画素から得られた信号の平均値の近似値を決定するステップ、
−各画素から得られた信号を、決定された近似的な平均値、および全ての画素に共通の基準平均値に従って瞬時的に補正するステップ
を含み、近似的な平均値が、多数の画像中の画素から得られた信号によって取得された上限値および下限値を決定すること、およびこれらの上限値と下限値との間の中央値を計算することによって得られることを特徴とする方法である。
【００１２】
一次補正（Ｔｈｅ  ｆｉｒｓｔ−ｄｅｇｒｅｅ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）は、信号に、近似的な平均値と基準平均値との間の差を加えることからなる。上限値および下限値の和の半分は、近似的な平均値として取得できる。
【００１３】
好ましくは、各画素に対して、画素に関連した個別の電子回路において近似的な平均値の計算および信号の補正を実行し、および各画素に対応する補正済み信号を関連した回路のマトリクスから抽出する。それゆえ、光検出器のマトリクスと組み合わせられたか、関連した回路が光検出器のマトリクスに組み込まれたか、または光検出器のマトリクスに近接して並べられている関連した回路のマトリクスがある。補正は好ましくはデジタル補正である。
【００１４】
上限値および下限値を、好ましくはデジタル式に再帰的方法によって計算する。再帰的デジタル方法は、１〜Ｎまで変化する第ｎ番目のＮ個の変数ｘｎの関数ＦＮ（ｘ１，ｘ２，ｘ３，．．．ｘｎ．．．．．ｘＮ）を計算する方法であり、この計算法では、開始点は、最初のｎ個の変数を使用することによりこの関数のために見出された値Ｆｎであり、および値Ｆｎ＋１は、Ｆｎと追加的な変数ｘｎ＋１との関数によってｎ＋１個の変数に対して計算されると理解されたい。
Ｆｎ＋１＝Ｒ（Ｆｎ，ｘｎ＋１）。
【００１５】
このような方法は、ＦＮの計算を漸次的に行い、Ｎが大きくなっても続けることができるためＮの値によって限定されない。
【００１６】
平均値を計算するために使用された上限値は、各画素から得られた補正されていない信号値を上限値レジスタの内容と比較すること、および受信信号の値がレジスタの内容よりも大きい場合にレジスタの内容を前記値で置き換えることによって、極めて単純に得ることができる。下限値の場合には、手順は、受信信号の値がレジスタの内容よりも小さい場合に前記値を受信する下限値レジスタを用いて、対称的になる。
【００１７】
以下のアルゴリズムによって、より高度に再帰式に上限値を計算することも可能である：
−現在の画像に関する画素からの信号の値が上限値よりも大きい場合、上限値を、信号の値とこの限界値との間の差の何分の一かを加えることにより修正する；
−画素からの信号の値が限界値よりも小さい場合、上限値と下限値との間の差の何分の一かをこの値から減算する。
【００１８】
異常ドットを排除する利点を有し、それゆえ全ての画素に共通の信号変動の振幅の統計的評価によりよく対応する、上限値および下限値の近似値を得る。
【００１９】
下限値の場合、手順は対称的である。
【００２０】
上述の、信号に、基準平均値と計算された平均値との間の差を加えることからなる加算補正に加えて、画素レベルにおいて、輝度による信号の変動を勾配を修正する乗算係数を用いて乗算補正を行うことも可能である。乗算係数は、所望の基準偏差値と、上限値と下限値との間に観察された偏差値との間の比である。
【００２１】
上記で要約した補正方法に加えて、本発明は、各画素に、画素に関連した個別のデジタル回路を含むマトリクスイメージセンサに関し、この個別の回路は、
−多数の先行する画像中の画素から得られた信号の平均値の近似値を計算する手段であって、平均値が、多数の画像中の画素から得られた信号によって取得された上限値および下限値を決定すること、およびこれらの上限値と下限値との間の中央値を計算することによって得られる、手段、
−決定された近似的な平均値および全ての画素に共通の基準平均値に従って画素から得られた信号を補正する手段、および
−画素に関連した回路から、補正済み信号を送信する手段
を含む。
【００２２】
本発明の他の特徴および利点は、以下、添付の図面を参照して詳細な説明を読むことから明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】加算補正のために本発明に使用された補正回路の概略図を示す。
【図２】加算および乗算補正の場合の回路拡張部を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、輝度の統計的な時間分布は確かに画像の全ての画素に対して同じであるという仮定に基づく。特に、マトリクスの画素によって観測されるであろう平均的な輝度レベルは全ての画素に対して同じであるとする；同様に、極端な輝度レベル（最小および最大）も同じとなる見込みは十分にある。
【００２５】
本発明の基本的な仮定が実証されている場合には、画素のそれぞれは、それぞれの平均値を計算しかつ見いだされた平均値と全ての画素に共通の基準値との間の偏差値によって各信号を補正することによって、非常に満足がいくように補正され得る。例えば十分に多数の画像に対して平均値が計算されていないため、この仮定がおおよそ実証されているだけである場合には、いずれにせよ、全く手動較正を伴わずにかつ基準輝度を有する較正シーンを使用することなく、空間ノイズは非常に改善される。
【００２６】
多数の画像に対する画素毎に平均計算を行うことは、非常に面倒なプロセスである。本発明は、各画像画素に対して単純化な近似計算を行うことを提案している。そのため、この計算は真の平均計算ではないが、所望の目的という観点からはほぼ等価的な結果をもたらすものである；この近似計算を用いて、補正済み信号を直接かつ瞬時的に抽出するために画素レベルで補正を行う。
【００２７】
画素レベルでの計算および補正は、技術的に可能な検出マトリクス自体（画素に関連した電子計算回路は、画素の光検出素子のごく近傍にある）においてか、または光検出素子のマトリクスに画素毎にリンクした関連する回路のマトリクスにおいてのいずれかで行うことができる。この第２の場合では、回路行列における第ｉ，ｊ番目の関連する計算回路は、検出マトリクスの第ｉ，ｊ番目の光検出素子から補正すべき信号を受信し、およびセンサ外に補正済み信号を供給する；回路ハイブリッド形成技術により、この関連付けが可能となる。どちらの場合も、光検出器から得られた信号を、完全な画像に対応する一連の信号の、各行毎の外部送信の前に補正する。
【００２８】
画素からの信号の時間的平均による加算補正
本発明を、まず、空間ノイズ補正が信号基準レベルの補正のみを含み、各画素からの信号を補正して、全画素が平均輝度レベルに関して（補正後に）同一の信号レベルを提供するようにする単純な例で説明する。これが加算補正である：画素が受信した信号を補正するために、補正値が系統的に加算されるかまたは減算される。
【００２９】
Ｓｉｊ，ｎは、一連の連続画像のｎ番目の画像中の第ｉ番目の行、第ｊ番目の列の画素Ｐｉｊから得られた信号レベルを意味する。
【００３０】
画素Ｐｉｊによって供給された信号レベルの（近似的な）平均値Ｍｉｊを、一連のＮ個の画像に関して計算し、かつこれを使用して信号Ｓｉｊ，ｎの値を補正し、補正値Ｓ＊ｉｊ，ｎをユーザに供給する。
【００３１】
各新しい画像毎に平均値Ｍｉｊを再計算する。この平均値が、この画像または次の画像に対して、画素から得られた信号を補正するために使用される。
【００３２】
信号Ｓｉｊ，ｎに適用される補正は、平均値Ｍｉｊと全ての画素に共通の基準値Ｍ０との間の偏差値を減算することである。それゆえ、補正は以下の通りになる：Ｓ＊ｉｊ，ｎ＝Ｓｉｊ，ｎ＋Ｍ０−Ｍｉｊ。
【００３３】
従って、画素が、他の全ての画素が供給する信号の統計的平均値Ｍ０と等しくない平均値Ｍｉｊの信号を統計的に供給する場合には、それでもこの画素は他の全ての画素と同じ平均輝度を統計的に受けており、それゆえ、感度が異なるために異なる信号を供給するのであると考えられる。この信号は、そこから偏差値Ｍｉｊ−Ｍ０を減算することによって系統的に補正される。
【００３４】
極値間の中央値による平均値Ｍｉｊの計算
非常に多数のサンプルの平均値Ｍｉｊを計算することは容易ではない。なぜなら、Ｎ個のサンプルの合計を計算する必要があり、この合計をＮで除算する必要があるためである；新しい各画像毎に、最も古いサンプルを消去し、新しいサンプルに置き換える必要がある（受信した最終のＮ個のサンプルのスライディング平均値（ｓｌｉｄｉｎｇ  ａｖｅｒａｇｅ）を与える）；この計算は、Ｎ数が多いと一層面倒である；しかしながら、本発明がうまくいくためには、Ｎは多い必要がある。
【００３５】
近似的な平均値を得るためには、画素が受光した２つの輝度の極値の間の中央値はＮ個の連続画像中に計算される。
【００３６】
それゆえ、画素が供給しかつ平均輝度レベルを表す平均信号レベルは、画素が受光した最も弱い信号と、この画素が受光した最も強い信号との間の和の半分であることが考慮される。同様に、本発明によれば、全ての画素は、少なくとも一度は、全ての画素で同じである非常に弱い輝度レベル、および全ての画素で同じである非常に強い輝度レベルを受光する必要があることも考慮される；これらの輝度の和の半分は、全ての画素で同じであるべき平均輝度レベルを表すことも考慮される。
【００３７】
それゆえ、近似的ではあるが有利な、提案の補正は、画素によって供給された最も弱い信号レベルＳｉｊｍｉｎと最も強い信号レベルＳｉｊｍａｘとの和の半分が、全ての画素に同一の基準値Ｍ０であるべきであることを考慮することにある。そうでない場合には、受信信号から、観察された和の半分と基準値Ｍ０との差を減算することで加算補正を行う。
【００３８】
そこで、補正済み信号は
Ｓ＊ｉｊ，ｎ＝Ｓｉｊ，ｎ＋Ｍ０−（Ｓｉｊｍｉｎ＋Ｓｉｊｍａｘ）／２
である。最小値および最大値は再帰的計算から得られるので、この計算は、各画素に関連した小回路において行うことができる。
【００３９】
画素が取得した信号の最小値および最大値を、単に、受信信号の値を最小値レジスタの値および最大値レジスタの値と比較することにより評価できる。信号の値が最小値レジスタの内容よりも低い場合には、レジスタの内容を前記値で置き換えることができる；そうでない場合には、レジスタに変更は加えられない。信号の値が最大値レジスタの内容よりも大きい場合には、レジスタの内容を前記値で置き換えることができる；そうでない場合にはレジスタに変更は加えられない。
【００４０】
しかしながら、以下に示すように、検出された最小値または最大値に対する異常ドット（ａｂｅｒｒａｎｔ  ｄｏｔ）の影響を最小限にするより高度な再帰的計算を行うことが好ましいだろう。同様に、記憶された極値が、各画素に対して自然に漸次的に互いに近づくようにすること、これらの異常ドットを考慮すること、および漸次的なずれ、温度変化などを考慮することが好ましいだろう。
【００４１】
以下の計算は、これを考慮するために、真の極値の代わりに補正された極値を再帰的に計算し、かつ記憶する方法を示す。
【００４２】
補正された極値の再帰的計算
画素が受信した信号の最大値に関する計算を示す。同一の計算を最小値に対して行うことができる。
【００４３】
Ｓｉｊｍａｘｃは、レジスタに記憶されかつ検出され得る真の極値Ｓｉｊｍａｘの代わりに現在の信号を補正するために使用される、補正された極値を示す。同様に、Ｓｉｊｍｉｎｃは、別のレジスタに記憶された補正された、最小極値である。（ｎ−１）番目の画像では、記憶された値はＳｉｊｍａｘｃｎ−１およびＳｉｊｍｉｎｃｎ−１である。
【００４４】
画像の現在の信号Ｓｉｊ，ｎが、記憶された値よりも大きい場合には、記憶された値を修正して、記憶された値に、真の極値を記憶すること目的とした場合に行われるように現在の値と記憶された値との間の差の全てではなく、この差の何分の一か、すなわち１／Ｂを加える。デジタル計算回路を単純化するために、Ｂの値、好ましくは２の累乗２ｐｂは、異常ドットの影響を排除するには十分大きいが、最初は大きすぎる確立（ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ）時定数の生成を回避できるほど大きくない値とする必要がある。Ｂは一般に１〜２８の間の値から選択できる。
【００４５】
この第１の場合、新しく補正された高い値は：
Ｓｉｊｍａｘｃｎ＝Ｓｉｊｍａｘｃｎ−１＋（Ｓｉｊ，ｎ−Ｓｉｊｍａｘｃｎ−１）／Ｂ
である。反対に、現在の信号が、記憶された値よりも小さい場合、小さな値（好ましくは値（Ｓｉｊｍａｘｃ  −  Ｓｉｊｍｉｎｃ）／Ａ）がレジスタの内容から引かれるので、極めて稀にしかその値をオーバーシュートしない場合には、レジスタの内容は漸次的に減少する。好ましくは２の累乗２ｐａである値Ａは、Ｂの値よりも遙かに大きい必要がある：一般に２８〜２１４である。
【００４６】
この第２の場合、新しく補正された高い値は以下の通りである。
Ｓｉｊｍａｘｃｎ＝Ｓｉｊｍａｘｃｎ−１−（Ｓｉｊｍａｘｃｎ−１−Ｓｉｊｍｉｎｃｎ−１）／Ａ
それゆえ、異常ドットの影響は限定的であり、そのため、高い値が十分しばしば再生される場合にのみ、記憶する最大値を最終的に確定する。そうでなければ、記憶された極値はゆっくりと低減される（５０画像／秒でＡが２１２〜２１４に等しい場合、数分の時定数）。
【００４７】
それゆえ、レジスタの内容は、検出された極値の真の値を示してはいないが、画素によって十分しばしば入力されならびに固定画像ノイズを補正しかつ排除するために使用するのに申し分ない一種の再発性の高い値を示す。
【００４８】
同様に、低い値のレジスタは、画素によって十分しばしば入力される一種の再発性の低い値を含み得る。アルゴリズムは先行するアルゴリズムと対称的である：レジスタの下向きのオーバーシュートが発生した場合、信号とレジスタの内容との間の差の１／Ｂを、記憶された値に加える；オーバーシュートがない場合、同じ小さな差（Ｓｉｊｍａｘｃｎ−１−Ｓｉｊｍｉｎｃｎ−１）／Ａを、記憶された値に加える。
【００４９】
これら高い値Ｓｉｊｍａｘｃおよび低い値Ｓｉｊｍｉｎｃは、全ての画素に対して同じ計算によって得られるため、統計的に、真の極値の代わりに画素の分散を補正するための基礎として使用し得ることを理解されたい。
【００５０】
それゆえ、画素の補正は、以下の式を適用することからなる：
Ｓ＊ｉｊ，ｎ＝Ｓｉｊ，ｎ＋Ｍ０−（Ｓｉｊｍｉｎｃ＋Ｓｉｊｍａｘｃ）／２
【００５１】
極値の間の中央値による補正の適用
以下、「補正された極値の再帰的計算」と題した先のセクションで示したように、補正された高い極値および補正された低い極値を使用する、より複雑な場合の回路の実行に関し説明する。
【００５２】
図１に、撮影マトリクスの１画素Ｐｉｊに関連した、多数の画像にわたるこの画素から得られた信号の近似的な平均値に基づいて、この画素から得られた信号を補正することができる個別の回路を示す。回路は、上述のデジタル式に再帰的計算を実行する。回路数は画素と同数である。
【００５３】
画素Ｐｉｊから得られかつｎ番目の画像に対応するデジタル化された信号Ｓｉｊ，ｎは、入力レジスタＲ０に含まれる。補正済み信号Ｓ＊ｉｊ，ｎは出力バスＢＳを介して出力される。
【００５４】
図の左側に、補正された高い値を決定する回路を示す；右側の部分は、補正された低い値を生じる部分を示す；下部は、平均値の計算（補正された極値の和の半分）および信号になされた補正を補う部分を示す。
【００５５】
レジスタＲ１は、現在の補正された高い値Ｓｉｊｍａｘｃを含む。レジスタＲ０およびＲ１からの出力を受信する加算器ＡＤＤ０は、画素から得られた信号Ｓｉｊ，ｎと高い値Ｓｉｊｍａｘｃとの間の差を計算する。この差を、レジスタＲ２によって２ｐｂで割る。レジスタＲ２の機能は、単に、ｐｂビットで受信した値を右側にオフセットにすることであり、これは、２ｐｂで除算することと等しい。それゆえ、レジスタＲ２は、信号が記憶された高い値を越える場合に、記憶された高い値に与えられる増分値である値（Ｓｉｊ，ｎ−Ｓｉｊｍａｘｃｎ−１）／２ｐｂを含む。
【００５６】
加算器ＡＤＤ０からの出力の上位のビットが、信号Ｓｉｊ，ｎが記憶された高い値Ｓｉｊｍａｘｃよりも高いかどうかを示し、この高い場合には、レジスタＲ２からの出力が使用されかつおよび加算器ＡＤＤ１に供給される。そうでない場合には、値（Ｓｉｊｍｉｎｃｎ−１−Ｓｉｊｍａｘｃｎ−１）／２ｐａを含むレジスタＲ３からの出力が加算器ＡＤＤ１に供給される。この選択は、加算器の出力の上位のビットによる切替制御によって、差（Ｓｉｊ，ｎ−Ｓｉｊｍａｘｃｎ−１）が正であると０へと、負であると１へと指示される。
【００５７】
加算器ＡＤＤ１は、この切替の出力、それゆえレジスタＲ２またはレジスタＲ３の内容を受信する入力端を含む；加算器ＡＤＤ１は、Ｓｉｊｍａｘｃを含む補正された高い値のレジスタＲ１の出力端にリンクされる別の入力端を含む。加算器ＡＤＤ１の出力端を、レジスタＲ１の入力にリンクして、レジスタＲ１に新しい内容を入力することができるようにする。
【００５８】
回路は、補正された低い値Ｓｉｊｍｉｎｃを計算する場合には右側と同じである。同じ要素には同じ符号を付す。ある符号が反転されているため少々相違がある。これは、インバータが存在するためである（例えば、差（Ｓｉｊｍａｘｃｎ−１−Ｓｉｊｍｉｎｃｎ−１）／２ｐａは加えられる必要があり、もはやそれは減算されない）。レジスタＲ’１は、値Ｓｉｊｍｉｎｃを含み、Ｓｉｊｍａｘｃは含まない。加算器ＡＤＤ’０およびＡＤＤ’１は、Ｓｉｊｍｉｎｃを受信し、Ｓｉｊｍａｘｃは受信しない。
【００５９】
加算器ＡＤＤａは、レジスタＲ１の内容と、レジスタＲ’１の、内容の反転した内容とを受信して、差（Ｓｉｊｍａｘｃ−Ｓｉｊｍｉｎｃ）を確立し、それをレジスタＲ３およびＲ’３に供給する。
【００６０】
加算器ＡＤＤｂは、これら同じレジスタＲ１およびＲ’１の内容を受信して、和の半分（Ｓｉｊｍａｘｃ＋Ｓｉｊｍｉｎｃ）／２を確立する。
【００６１】
加算器ＡＤＤｃは、信号Ｓｉｊ，ｎと、加算器ＡＤＤｂから得た和の半分の反転した信号とを受信して、差Ｓｉｊ，ｎ−（Ｓｉｊｍｉｎｃ＋Ｓｉｊｍａｘｃ）／２を確立する。
【００６２】
最後に、加算器ＡＤＤｄは、加算器ＡＤＤｃから得られた差および基準中央値Ｍ０（全ての画素に共通）を受信し、補正済み信号Ｓ＊ｉｊ，ｎを以下のように確立する：
Ｓ＊ｉｊ，ｎ＝Ｓｉｊ，ｎ＋Ｍ０−（Ｓｉｊｍｉｎｃ＋Ｓｉｊｍａｘｃ）／２
【００６３】
補正された高い極値レジスタＲ１および補正された低い極値レジスタＲ’１は、新しい各画像が新しい値を取得すると更新される。それゆえ、それらは更新入力ＡＣＴを含む。更新は、例えば、画像露光時間の最後に全画素同時に起こる。更新後、これらのレジスタは新しい値を含み、それらを加算器ＡＤＤｂおよびＡＤＤｃにおいて使用して信号Ｓｉｊ，ｎを補正する。
【００６４】
加算の結果、すなわち補正済み信号Ｓ＊ｉｊ，ｎが、加算器ＡＤＤｃによって、アドレスバスが制御するマルチプレクサＭＵＸを通して供給される。補正済み信号は、画素ＰｉｊのアドレスＡＤＲｉｊがアドレスバスを経由して入力される場合にのみ送信される。マルチプレクサは、各画素に対応する連続信号を出力バスＢＳ上で直列にする処理を行う。
【００６５】
輝度勾配偏差値による乗算補正
時間分布の平均に加えて、画素から得られた信号の時間分布の第２の統計的特性を使用することを提供し得る。具体的には、ここで、信号の値に乗算補正を試すことが可能である。この乗算補正は、好ましくは、平均値による信号の加算補正の後に、画素Ｐｉｊからの補正済み信号に、または、より正確には、補正済み信号Ｓ＊ｉｊと所望の平均値Ｍ０との間の差にゲインＧｉｊを適用することによって行われる。
【００６６】
それゆえ、式Ｓ＊ｉｊ，ｎ＝Ｓｉｊ，ｎ＋Ｍ０−Ｍｉｊに基づいて、補正済み信号Ｓ＊ｉｊ，ｎが現在の信号から確立される場合、二重補正された信号Ｓ＊＊ｉｊ，ｎが以下のように確立される。
（Ｓ＊＊ｉｊ，ｎ−Ｍ０）＝Ｇｉｊ．（Ｓ＊ｉｊ，ｎ−Ｍ０）
上記の式は一般式として与えられる。信号が、ゼロに等しいと定義された平均値Ｍ０を中心として正および負に符号化されると、この演算は、ゲインＧｉｊによる信号の単純な乗算である。他方で、平均値Ｍ０がゼロを基準としない場合には、完全な式を使用する必要があり、信号Ｓ＊ｉｊのこの乗算補正も自然に、Ｍ０［１−Ｇｉｊ］に等しい加算的な項を含む。
【００６７】
適用されるゲインＧｉｊは、輝度による信号のばらつきの平均的勾配を観察することから計算される。画素が異なる変動の勾配を有する場合には、個々の画素の特定の機能にリンクした固定ノイズパターンがある。それゆえ、平均的勾配を決定すること、基準勾配に対するその偏差を決定すること、および所望の勾配と観察された実際の勾配との間の比に対応するゲインを適用することによって信号を補正することが望ましい。
【００６８】
観察された勾配を、極値Ｓｉｊｍａｘ−Ｓｉｊｍｉｎの間の偏差値、または補正された極値Ｓｉｊｍａｘｃ−Ｓｉｊｍｉｎｃの間の偏差値を観察することにより決定でき、値ＳｉｊｍａｘｃおよびＳｉｊｍｉｎｃは、「補正された極値の再帰的計算」と題したセクションで上述のように計算される。実際には、この偏差値は、輝度による変動の勾配を表すものでもある：一定数の画像後に全画素が統計的に同じ極値の輝度を有するはずのときに、偏差値が２つの画素の間で変化する場合、それらの輝度による変動の勾配は同じではない。
【００６９】
観察された偏差値がＥｉｊであり、かつ理論的な設定値の偏差値がＥ０である（全ての画素で同じ）場合、適用されるゲインはＧｉｊ＝Ｅ０／Ｅｉｊである。
【００７０】
そこで、加算的および乗算的に補正された、二重補正信号は：
Ｓ＊＊ｉｊ，ｎ＝（Ｅ０／Ｅｉｊ）．Ｓ＊ｉｊ，ｎ＋［１−（Ｅ０／Ｅｉｊ）］．Ｍ０
であり、それゆえ
Ｓ＊＊ｉｊ，ｎ＝（Ｅ０／Ｅｉｊ）［Ｓｉｊ，ｎ＋Ｍ０−Ｍｉｊ］＋［１−（Ｅ０／Ｅｉｊ）］．Ｍ０
または：
Ｓ＊＊ｉｊ，ｎ＝（Ｅ０／Ｅｉｊ）．Ｓｉｊ，ｎ−（Ｅ０／Ｅｉｊ）．Ｍｉｊ＋Ｍ０
である。
【００７１】
言うまでもなく、画素から得られた信号Ｓｉｊ，ｎにゲインＥ０／Ｅｉｊを直接乗算することにより乗算補正演算および加算補正演算を逆にすることも可能である。この場合、単一の加算補正はＭ０−（Ｅ０／Ｅｉｊ）．Ｍｉｊに等しくなることを理解されたい。
【００７２】
ここで、画素に関連した回路は、加算および減算のみならず乗算および除算も行うために必要な要素を含む。
【００７３】
極値（補正されたまたは補正されていない）間の偏差値にフロア値を与えることが望ましい、すなわち上記の式で使用された偏差値が一定値未満となることを回避することが望ましいことに留意されたい。換言すると、観察された偏差値（補正されたまたは補正されていない）が小さすぎる場合、それをフロア値で置き換えてゲイン計算を行う。これにより、輝度による信号変動の勾配が弱すぎる画素に大きすぎるゲインを適用することを回避する。
【００７４】
この計算を実行するために、図１に示す構成図に、例えば、図２に示す構成図で補って説明するが：加算器ＡＤＤｃからの出力に戻ると、Ｓ＊ｉｊ，ｎ−Ｍ０に等しい値をＥ０によって乗算することが、乗算回路ＭＵＬＴにおいて行われている。
【００７５】
この値を除算器ＤＩＶにおいて、補正された極値Ｓｉｊｍａｘｃ−Ｓｉｊｍｉｎｃ間の偏差値を含むレジスタの内容で除算する。このレジスタの内容の値は、勾配補正計算における偏差値Ｅｉｊを表す。
【００７６】
除算の結果は、値（Ｓ＊ｉｊ，ｎ−Ｍ０）Ｅ０／Ｅｉｊである。加算器ＡＤＤｅにおいてこの値にＭ０を加えることによって、信号Ｓ＊＊ｉｊが加算的および乗算的に生成される。
【００７７】
画素レベルにおける補正の適用
図１の図は、デジタル式に補正するために、補正される信号Ｓｉｊが入力レジスタＲ０にデジタル形式で入力することを前提としている。このデジタル信号は、光検出器から得られた電流またはアナログ電圧の、画素または画素に関連した補正回路におけるアナログ−デジタル変換から発生し得る。
【００７８】
ハイブリッド回路構成により、例えば、別のチップの電子的処理回路に対面したチップにある感光性画素を用いてこれを行うことが可能となる。チップはまとめられ、画素とそれに関連した計算回路との間に直接電気的接続を確立する。技術的に可能であるが、画素自体においてアナログ−デジタル変換、ならびに補正計算を行うことを想定することも可能である。ただし、各画素に割り当てられた利用可能なスペースに電子補正計算回路を収容するスペースが十分にあることを条件とする。
【００７９】
画素から得られたデジタル信号はまた、直接デジタルカウントすることによって直接得ることもできる：例えば、照明に比例する周波数を有するパルスに変換される電荷電流を供給する光検出素子を作製できる。画素にあるカウンタは、露光時間中のパルスをカウントするので、カウンタの内容は、直接デジタル形式で、露光時間中に受光した照明量を示す。関連した補正回路によって補正される、画素から得られた信号Ｓｉｊを構成するのはこの内容である。図１および２のレジスタＲ０は、まさにこのカウンタである。
【図１】
0005568721.tif 000002
【図２】
0005568721.tif 000003