(57)【要約】【課題】半導体素子等の測定や検査に好適で、ノイズの少ない画素補正方法を提供する。【解決手段】本発明は、半導体素子の撮像領域を構成する各画素の出力値が一様に等しい基準画像を作成するための画像補正方法であって、基準画像を構成する画素ごとに測定を行う着目画素として設定し、着目画素を含む所定の範囲の位置する複数の画素のそれぞれの出力値を検出し、検出した出力値を大きさの順に並べ替えて、並び替えた出力値において上位から所定数の画素と、下位から同じ所定数の画素とを除いて、残りの複数の画素の出力値の平均値を演算し、平均値を着目画素の基準値に設定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の撮像領域を構成する各画素の出力値が一様に等しい基準画像を作成するための画像補正方法であって、
前記基準画像を構成する画素ごとに測定を行う着目画素として設定し、前記着目画素を含む所定の範囲の位置する複数の画素のそれぞれの出力値を検出し、検出した出力値を大きさの順に並べ替えて、並び替えた出力値において上位から所定数の画素と、下位から同じ所定数の画素とを除いて、残りの複数の画素の出力値の平均値を演算し、平均値を着目画素の基準値に設定することを特徴とする画像補正方法。
【請求項２】
平均値に基づいてガウス分布の中心を測定することを特徴とする請求項１の画像補正方法。
【請求項３】
出力値が前記画素の輝度値、色差値、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号、Ｃ信号、Ｍ信号、Ｙ信号のいずれか１つ、又はこれらの組み合わせ又は全部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像補正方法に関し、具体的には、イメージセンサなどの半導体素子で撮像した、各画素によって一様に同色を表現した平坦画像からノイズを取り除き、ノイズレベルの測定などの供するための基準画像を作成するのに適した画像補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イメージセンサや固体撮像素子の撮像領域を構成する画素の出力信号にノイズが含まれているか否かを測定する場合には、ノイズを取り除いた基準画像を作成して、基準画像と実際の画像の差分をノイズとして検出する。
【０００３】
図６は、従来の画像補正の手順を示す図である。
図６に示すように、基準画像を作成するには、最初に、一様の輝度で単色によって表示された平坦画像を予め記憶したメモリなどの記憶部から取得し、この平坦画像からノイズ除去することで作成される。平坦画像は、２次元配列された画素のうち、着目する任意の画素と、該画素の周囲画素との相関性を用いる。このとき、ノイズのない理想の状態では、任意の画素と周囲画素との出力値が一致するが、ノイズがある場合に出力値に差が生じる。
【０００４】
基準画像を作成するための手法としては、例えば、以下の手法が一般的に用いられている。
一つは、全画素の出力値を平均するもので、具体的には、行列演算を用いてｘ−ｙ平面の座標で表された画素の出力値を全て足し算して、全画素数で割り算する手法がある。この手法の利点としては、ガウス分布しているノイズの中心値が比較的簡単な方法で得ることができる。
もう一つは、メディアンの並びを使用する手法で、ｘ−ｙ平面の座標で表された画素を出力値の大きさの順に並び替えて中央の値を基準画像の画素の出力値に設定するものである。この手法の利点としては、ガウス分布しないノイズが比較的除去できることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、全画素の出力値を平均する方法は、ガウス分布していないノイズやイメージセンサの画素欠陥などがあるとことに、平均値に影響を与えてしまうことで偏ってしまう点で改善の余地があった。また、メディアンの並びを使用する方法では、中央の値が、検出された出力値を並べ替えたときの中心であって、ノイズがある場合には、ノイズを含む画素の出力値が正確に並べ替えることができないことに起因して中央の値がずれてしまうことがある点で改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、半導体素子等の測定や検査に好適で、ノイズの少ない画素補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、半導体素子の撮像領域を構成する各画素の出力値が一様に等しい基準画像を作成するための画像補正方法であって、前記基準画像を構成する画素ごとに測定を行う着目画素として設定し、前記着目画素を含む所定の範囲の位置する複数の画素のそれぞれの出力値を検出し、検出した出力値を大きさの順に並べ替えて、並び替えた出力値において上位から所定数の画素と、下位から同じ所定数の画素とを除いて、残りの複数の画素の出力値の平均値を演算し、平均値を着目画素の基準値に設定することを特徴とする画像補正方法によって達成される。
【０００８】
本発明の画像補正方法は、画素の出力値を検出して、これら出力値を大きさの順に並べ替える点で従来のメディアンの並びを使用する手法と同じであるが、並べ替えた出力値の大きい順に上位から所定数の画素と、下位から同じ所定数の画素とを除いている点で相違している。撮像領域の一部の画素に欠陥がある場合には、欠陥のあった当該画素の出力値が周囲の欠陥のない正常な画素に比べて輝度値などの出力値が大小いずれかに著しく偏ってしまうことがある。上記画像補正方法のように、出力値の上位及び下位の所定数の画素を除去すれば、このような欠陥画素の出力値を除いたうえで出力値の平均値を演算することによって、欠陥画素のノイズをより正確に除去することができ、高い精度で平均値を測定することができるようになる。そして、各画素について、それぞれ測定された平均値を基準値とし、これら画素によって基準画素を構成することで、出力値が一様に等しい基準画像を作成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体素子等の測定や検査に好適で、ノイズの少ない画素補正方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本実施形態で画像補正の対象とする半導体素子の撮像領域において検出範囲に位置する画素の配列を示す図である。
図１に示すように、半導体素子Ｄは、画素を２次元に配列されており、本実施形態では、半導体素子Ｄの一例としてイメージセンサを用いている。イメージセンサは、ＲＧＢカラーを表示するため、ＲＧＢのそれぞれの色の波長を透過するカラーフィルタを各画素に対応させて配置している。そして、それぞれＲＧＢのカラーごとに図１に示す画素配列と規定し、画像補正を行う。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態では、測定したい着目画素Pi[0,0]と、画素Pi[0,0]を中心に所定の範囲に位置する画素について、出力値を検出する。本実施形態では、出力値として画像の輝度値を検出している。しかし、本発明にかかる画像補正方法では、出力値として色差値を検出することもできる。また、出力値として、赤色を表示する画素信号（Ｒ信号）、緑色を表示する画素信号（Ｇ信号）、青色を表示する画素信号（Ｂ信号）を検出してもよく、ＲＧＢと補色の関係にある、シアンを表示する画素信号（Ｃ信号）、マゼンタを表示する信号（Ｍ信号）、イエローを表示する画素信号（Ｙ信号）を検出してもよい。さらに、出力値は、輝度値、色差値、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号、Ｃ信号、Ｍ信号、Ｙ信号のいずれか１つ、又はこれらの組み合わせ又は全部であってもよい。
【００１２】
また、本実施形態では、画素Pi[0,0]を含む、Pi[-x,-y]、Pi[x,-y]、Pi[x,y]、Pi[-x,y]で区画された範囲に位置する画素の出力値を検出する。なお、図１では、撮像領域の検出範囲を、横（2x+1）個×縦（2y+1）個の合計奇数個の画素としたが、検出範囲とする画素の数は特に限定されず、合計が偶数になってもよい。しかし、検出範囲の画素数を多くすることで、より高い精度でノイズを除去することができる。
【００１３】
図２は、画像補正方法を実行するための制御系を説明する図である。
図２に示すように、各画素の出力値を検出部１１によって検出し、検出した各画素の出力値を演算部１２に出力する。演算部１２は、検出部１１から入力された出力値に基づいて検出範囲の出力値の平均値を測定し、測定された平均値を、該検出範囲の測定したい着目画素Pi[0,0]の基準値に設定し、着目画素Pi[0,0]のアドレス情報とその基準値とを関係付けた状態で記憶する。また、着目画素Pi[0,0]のアドレス情報とその基準値は、外部のメモリ等の記憶部に記憶させてもよい。
【００１４】
次に、本発明にかかる画像補正方法の手順を説明する。
図３は、本発明にかかる画像補正方法の手順を示す図である。なお、図１で示す半導体素子Ｄと、図２で示す制御系を参照して説明する。
最初に、半導体素子の撮像領域のうち、所定の範囲に位置する、ＲＧＢのうちいずれかの画素から検出部１１によって当該画素の出力値を検出する。図１を参照すると、Pi[-x~x,-y~y]（x,yはいずれも２以上の整数）の各画素の出力値を検出し、検出した出力値を演算部１２へ出力し、それぞれ一時的にファイル又はメモリ等の記憶手段に入力する（ステップＳ１１）。
【００１５】
次に、図４に示すように、演算部１２において、出力値をその値の大きさの順に並べ替える（ステップＳ１２）。図４は、検出部１１によって検出した順に入力された出力値と、小さいものから順位付けして並び替えた出力値とを、テーブルとして一つのデータを示している。
【００１６】
出力値を並び替えた後、順位の上位から所定数の画素（図４中、ＤＨで示す画素）と、下位から所定数の画素（図４中、ＤＬで示す画素）とを除き（ステップＳ１３）、残りの複数の画素（図４中、ＤＭで示す画素）の出力値の平均値を演算する（ステップＳ１４）。
【００１７】
そして、残りの複数の画素ＤＭの出力値の合計をその残った画素数で割ることでガウス分布の中心を精度良く求めることができる（ステップＳ１５）。図５は、画素の出力値のガウス分布を示す図である。図５に示すように、本実施形態の画素補正方法によれば、ガウス分布のピークの中心Ｍを、誤差の平均０となる位置に一致させることができる。演算された平均値をその着目画素の基準値とする。
【００１８】
こうして、ＲＧＢごとに全画素について、上記手順で画像補正を行うことで、画素それぞれに基準値を設定し、これら画素によって基準画像を作成することができる。
【００１９】
本発明の画像補正方法は、画素の出力値を検出して、これら出力値を大きさの順に並べ替える点で従来のメディアンの並びを使用する手法と同じであるが、並べ替えた出力値の大きい順に上位から所定数の画素と、下位から同じ所定数の画素とを除いている点で相違している。撮像領域の一部の画素に欠陥がある場合には、欠陥のあった当該画素の出力値が周囲の欠陥のない正常な画素に比べて輝度値などの出力値が大小いずれかに著しく偏ってしまうことがある。上記画像補正方法のように、出力値の上位及び下位の所定数の画素を除去すれば、このような欠陥画素の出力値を除いたうえで出力値の平均値を演算することによって、欠陥画素のノイズをより正確に除去することができ、高い精度で平均値を測定することができるようになる。そして、各画素について、それぞれ測定された平均値を基準値とし、これら画素によって基準画素を構成することで、出力値が一様に等しい基準画像を作成することができる。
【００２０】
本発明の画像補正方法を適用できる技術としては、半導体素子の画像上に存在するノイズレベルの測定に限定されず、液晶などの表示ディスプレイやビデオ信号に基づいて画像を表示する表示装置などの基準画像を作成する際に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】画像補正の対象とする半導体素子の撮像領域において検出範囲に位置する画素の配列を示す図である。
【図２】画像補正方法を実行するための制御系を説明する図である。
【図３】画像補正方法の手順を示す図である。
【図４】入力された出力値と小さいものから順位付けして並び替えた出力値とを一つのデータとしたテーブルを示している。
【図５】ガウス分布を示す図である。
【図６】従来の基準画像の作成の手順を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１    検出部
１２    演算部
Ｄ    半導体素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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