(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノイズによる信号歪曲補償装置において、
ゼロ平均ランダムノイズを含む入力信号のノイズを低減するノイズ低減部と、
前記ノイズ低減部の出力信号が前記ノイズ低減部のノイズ低減過程の後残留する非ゼロ平均ランダムノイズを含む時、前記ノイズ低減部の出力信号から前記非ゼロ平均ランダムノイズによる信号歪曲が除去された形態で前記ノイズ低減部の出力信号を補償する信号補償部と、を備えることを特徴とする信号歪曲補償装置。
【請求項２】
前記ノイズ低減部は、空間的領域または時間的領域で前記入力信号のノイズを低減することを特徴とする請求項１に記載の信号歪曲補償装置。
【請求項３】
前記ノイズ低減部の入力信号は、ＣＭＯＳまたはＣＣＤを含む撮像素子の出力信号であることを特徴とする請求項１に記載の信号歪曲補償装置。
【請求項４】
前記信号補償部は、前記撮像素子に入力された光の照度値がスレショルドより小さければ、前記ノイズ低減部の出力信号を補償することを特徴とする請求項３に記載の信号歪曲補償装置。
【請求項５】
前記スレショルドは、前記ノイズ低減部の出力信号の大きさが前記非ゼロ平均ランダムノイズの標準偏差と同じである時の照度値であることを特徴とする請求項４に記載の信号歪曲補償装置。
【請求項６】
前記信号補償部は、前記撮像素子に入力された光の照度値がスレショルドより大きければ、前記ノイズ低減部の出力信号を補償することを特徴とする請求項３に記載の信号歪曲補償装置。
【請求項７】
前記スレショルドは、前記ノイズ低減部の出力信号の大きさが最大信号の大きさから前記非ゼロ平均ランダムノイズの標準偏差を引いた値と同じである時の照度値であることを特徴とする請求項６に記載の信号歪曲補償装置。
【請求項８】
前記ノイズ低減部の出力信号の大きさに対応する光の照度値が前記スレショルドより小さければ、前記信号補償部は、前記ノイズ低減部の出力信号の大きさから、前記スレショルドで前記出力信号の大きさを２で割った値を引いた後に、その結果値を２倍にした値を出力することを特徴とする請求項５に記載の信号歪曲補償装置。
【請求項９】
前記ノイズ低減部の出力信号の大きさに対応する光の照度値が前記スレショルドより大きければ、前記信号補償部は、前記ノイズ低減部の出力信号の大きさを２倍にした値から、前記スレショルドで前記出力信号の大きさを引いた値を出力することを特徴とする請求項７に記載の信号歪曲補償装置。
【請求項１０】
前記ノイズ低減部の出力信号の大きさに対応する光の照度値が前記スレショルドより大きければ、前記信号補償部は、前記ノイズ低減部の出力信号を補償せずに出力することを特徴とする請求項４に記載の信号歪曲補償装置。
【請求項１１】
前記ノイズ低減部の出力信号の大きさに対応する光の照度値が前記スレショルドより小さければ、前記信号補償部は、前記ノイズ低減部の出力信号を補償せずに出力することを特徴とする請求項６に記載の信号歪曲補償装置。
【請求項１２】
前記信号歪曲補償装置は、前記入力信号に対する前記非ゼロ平均ランダムノイズの分散を計算して前記信号補償部に提供するノイズ分散計算部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の信号歪曲補償装置。
【請求項１３】
ノイズによる信号歪曲補償方法において、
ゼロ平均ランダムノイズを含む入力信号のノイズを低減するステップと、
前記ノイズが低減した入力信号が前記ノイズを低減するステップの後残留する非ゼロ平均ランダムノイズを含む時、前記ノイズが低減された入力信号から前記非ゼロ平均ランダムノイズによる信号歪曲が除去された形態で前記ノイズが低減した入力信号を補償するステップと、を含むことを特徴とする信号歪曲補償方法。
【請求項１４】
前記ノイズを低減するステップは、空間的領域または時間的領域で前記入力信号のノイズを低減することを特徴とする請求項１３に記載の信号歪曲補償方法。
【請求項１５】
前記ノイズを低減するステップで、前記入力信号は、ＣＭＯＳまたはＣＣＤを含む撮像素子の出力信号であることを特徴とする請求項１３に記載の信号歪曲補償方法。
【請求項１６】
前記ノイズが低減した入力信号を補償するステップは、前記撮像素子に入力された光の照度値がスレショルドより小さければ、前記ノイズが低減した入力信号を補償するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の信号歪曲補償方法。
【請求項１７】
前記スレショルドは、前記ノイズが低減した入力信号の大きさが前記非ゼロ平均ランダムノイズの標準偏差と同じである時の照度値であることを特徴とする請求項１６に記載の信号歪曲補償方法。
【請求項１８】
前記ノイズが低減した入力信号を補償するステップは、前記撮像素子に入力された光の照度値がスレショルドより大きければ、前記ノイズが低減した入力信号を補償するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の信号歪曲補償方法。
【請求項１９】
前記スレショルドは、前記ノイズが低減した入力信号の大きさが最大信号の大きさから前記非ゼロ平均ランダムノイズの標準偏差を引いた値と同じである時の照度値であることを特徴とする請求項１８に記載の信号歪曲補償方法。
【請求項２０】
前記ノイズが低減した入力信号を補償するステップは、前記ノイズが低減した信号の大きさに対応する光の照度値が前記スレショルドより小さければ、前記ノイズが低減した入力信号の大きさから、前記スレショルドで出力信号の大きさを２で割った値を引いた後、その結果値を２倍にした値を出力することを特徴とする請求項１７に記載の信号歪曲補償方法。
【請求項２１】
前記ノイズが低減した入力信号を補償するステップは、前記ノイズが低減した信号の大きさに対応する光の照度値が前記スレショルドより大きければ、前記ノイズが低減した入力信号の大きさを２倍にした値から前記スレショルドで出力信号の大きさを引いた値を出力することを特徴とする請求項１９に記載の信号歪曲補償方法。
【請求項２２】
前記ノイズが低減した入力信号を補償するステップは、前記ノイズが低減した入力信号の大きさに対応する光の照度値が前記スレショルドより大きければ、前記ノイズが低減した入力信号を補償せずに出力することを特徴とする請求項１６に記載の信号歪曲補償方法。
【請求項２３】
前記ノイズが低減した入力信号を補償するステップは、前記ノイズが低減した入力信号の大きさに対応する光の照度値が前記スレショルドより小さければ、前記ノイズが低減した入力信号を補償せずに出力することを特徴とする請求項１８に記載の信号歪曲補償方法。
【請求項２４】
前記ノイズが低減した入力信号を補償するステップ以前に、前記入力信号に対する前記非ゼロ平均ランダムノイズの分散を計算するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の信号歪曲補償方法。
【請求項２５】
ゼロ平均ランダムノイズを含む入力信号のノイズを低減するステップと、
前記ノイズが低減した入力信号が前記ノイズを低減するステップの後残留する非ゼロ平均ランダムノイズを含む時、前記ノイズが低減された入力信号から前記非ゼロ平均ランダムノイズによる信号歪曲が除去された形態で前記ノイズが低減した入力信号を補償するステップと、を含む信号歪曲補償方法を実行するためのプログラムを保存したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズによる信号歪曲補償装置及びその方法に係り、さらに詳細には、撮像素子の非ゼロ平均ランダムノイズによって発生する信号歪曲を補償して画質を改善するための装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子は、光を電気的な信号であるイメージに変換する素子を称す。撮像素子には、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）またはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）のようなものがある。
【０００３】
撮像素子は、理想的には、入射される光の照度に比例する電気信号を発生させなければならないが、実際的には、電気信号への変換過程で多様なノイズが付加される。そのようなノイズには、暗電流ノイズ、ｋＴＣノイズ、固定されたパターンノイズがある。
【０００４】
暗電流ノイズは、温度によって比例する特性を有する熱的ノイズであって、低照度での画質劣化の主要要因である。ｋＴＣノイズは、ＣＭＯＳまたはＣＣＤカメラの駆動に使われる各種のスイッチングパルスによって発生するノイズである。固定されたパターンノイズは、ＣＭＯＳまたはＣＣＤのような撮像素子が不良画素を含む場合に発生する。固定されたパターンノイズは、ＣＭＯＳまたはＣＣＤの製造過程で多様な要因によって発生する不均一性に起因したものであって、白点デフェクト、黒点デフェクト、ラインデフェクト、バンデッドデフェクト、感度デフェクトの形態に現れる。
【０００５】
このようなノイズは、撮像素子によって光電変換されて蓄積された電荷と合算され、それにより、画質を劣化させる。
【０００６】
図７は、撮像素子に入射される光度によって発生するノイズを説明するための図である。図７を参照するに、撮像素子で最も問題となるのは、低照度での小さな動的範囲及び信号の大きさに比べて相対的に高いノイズの大きさである。入射される光度が高いとき、すなわち、撮影環境が明るい時には、撮像素子から発生するノイズは、光電変換されて蓄積された電荷に比べて非常に少ない量を有するため、画質の劣化が小さく現れる。しかし、撮影環境が暗いとき、固定されたパターンノイズ、暗電流ノイズ及びｋＴＣノイズのような読み取りノイズは、光電変換されて蓄積された電荷に比べて相対的に大きくなるため、画質が深刻に劣化するという問題が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、非ゼロ平均ランダムノイズによる低照度信号のブーストアップ及び高照度信号のドラグダウン現象を補償して画質を改善するためのノイズによる信号歪曲補償装置及びその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の一実施形態によるノイズによる信号歪曲補償装置は、非ゼロ平均ランダムノイズを含む入力信号のノイズを低減するノイズ低減部と、前記ノイズ低減部の出力信号から前記非ゼロ平均ランダムノイズによる信号歪曲が除去された形態で前記ノイズ低減部の出力信号を補償する信号補償部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
前記ノイズ低減部は、空間的領域または時間的領域で前記入力信号のノイズを低減することを特徴とする。
【００１０】
前記ノイズ低減部の入力信号は、ＣＭＯＳまたはＣＣＤを含む撮像素子の出力信号であることを特徴とする。
【００１１】
前記信号補償部は、前記撮像素子に入力された光の照度値がスレショルドより小さい時に活性化されることを特徴とする。
【００１２】
望ましくは、前記スレショルドは、前記ノイズ低減部の出力信号の大きさが前記ゼロ平均ランダムノイズの標準偏差と同じである時の照度値であることを特徴とする。
【００１３】
前記信号補償部は、前記撮像素子に入力された光の照度値がスレショルドより大きい時に活性化されることを特徴とする。
【００１４】
望ましくは、前記スレショルドは、前記ノイズ低減部の出力信号の大きさが最大信号の大きさから前記ゼロ平均ランダムノイズの標準偏差を差し引いた値と同じである時の照度値であることを特徴とする。
【００１５】
前記ノイズ低減部の出力信号の大きさに対応する光の照度値が前記スレショルドより小さければ、前記信号補償部は、前記ノイズ低減部の出力信号の大きさから前記スレショルドでの出力信号の大きさを２で割った値を差し引いた後に、その結果値を２倍にした値を出力することを特徴とする。
【００１６】
前記ノイズ低減部の出力信号の大きさに対応する光の照度値が前記スレショルドより大きければ、前記信号補償部は、前記ノイズ低減部の出力信号の大きさを２倍にした値から前記スレショルドでの出力信号の大きさを差し引いた値を出力することを特徴とする。
【００１７】
前記ノイズ低減部の出力信号の大きさに対応する光の照度値が前記スレショルドより大きければ、前記信号補償部は、前記ノイズ低減部の出力信号を補償なしに出力することを特徴とする。
【００１８】
前記ノイズ低減部の出力信号の大きさに対応する光の照度値が前記スレショルドより小さければ、前記信号補償部は、前記ノイズ低減部の出力信号を補償なしに出力することを特徴とする。
【００１９】
前記信号歪曲補償装置は、前記入力信号に対する前記ゼロ平均ランダムノイズの分散を計算して前記信号補償部に提供するノイズ分散計算部をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
また、前記目的を達成するために、本発明の一実施形態によるノイズによる信号歪曲補償方法は、非ゼロ平均ランダムノイズを含む入力信号のノイズを低減するステップと、前記ノイズが低減された入力信号から前記非ゼロ平均ランダムノイズによる信号歪曲が除去された形態で前記ノイズが低減された入力信号を補償するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２１】
また、前記目的を達成するために、本発明の一実施形態によるノイズによる信号歪曲補償方法を実行するためのプログラムを保存したコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、非ゼロ平均ランダムノイズを含む入力信号のノイズを低減するステップと、前記ノイズが低減された入力信号から前記非ゼロ平均ランダムノイズによる信号歪曲が除去された形態で前記ノイズが低減された入力信号を補償するステップと、を含む方法を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の一実施形態による信号歪曲補償装置及び方法によれば、非ゼロ平均ランダムノイズによる低照度信号のブーストアップ及び高照度信号のドラグダウン現象を補償することによって、低照度または高照度で画質を改善しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態によるノイズによる信号歪曲補償装置を示す図である。図１を参照するに、本発明の一実施形態によるノイズによる信号歪曲補償装置１００は、ノイズ低減部１１０及び信号補償部１２０を備える。
【００２５】
ノイズ低減部１１０の入力信号は、非ゼロ平均ランダムノイズを含みうる。例えば、ＣＭＯＳまたはＣＣＤのような撮像素子は、０ボルト以下の信号を出力できないだけではなく、所定の最大信号の大きさ以上の信号を出力することもできない。したがって、０ボルトまたは最大信号の大きさに近い出力信号は、非ゼロ平均ランダムノイズを含む。これについては、図３Ａないし図３Ｆを参照して後述する。
【００２６】
ノイズ低減部１１０は、入力信号に含まれているノイズを低減する。但し、ノイズ低減部１１０は、入力信号に含まれたノイズが無ノイズ入力信号と相関関係を有していない白色ノイズであり、また、ゼロ平均ランダムノイズであると仮定する。
【００２７】
ノイズ低減部１１０は、入力信号のノイズ低減を行うことによって、信号対ノイズ比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を向上させる。ノイズ低減部１１０は、空間的領域でノイズを低減する２次元ノイズ低減（２ＤＮＲ：２  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）、または空間的領域でノイズを低減した後に時間的領域でノイズを低減する３次元ノイズ低減（３ＤＮＲ：３  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）が行える。
【００２８】
しかし、入力信号に含まれた非ゼロ平均ランダムノイズによって、ノイズ低減部１１０の出力信号は、ノイズが完全に除去された状態におらず、非ゼロ平均ランダムノイズによる信号歪曲が存在する状態に残っている。
【００２９】
信号補償部１２０は、ノイズ低減部１１０の出力信号から非ゼロ平均ランダムノイズによる信号歪曲が除去された形態でノイズ低減部１１０の出力信号を補償する。
【００３０】
例えば、ノイズ低減部１１０の入力信号は、低照度または高照度で非ゼロ平均ランダムノイズを含み、中照度でゼロ平均ランダムノイズのみを含むと仮定する。その場合、ノイズ低減部１１０の出力信号は、中照度では、信号歪曲を含まないが、低照度または高照度では、非ゼロ平均ランダムノイズによる信号歪曲を含む。したがって、信号補償部１２０は、中照度でのノイズ低減部１１０の出力信号の波形を考慮して、低照度または高照度でのノイズのない正しい出力信号の波形を推定しうる。推定結果によって、信号補償部１２０は、ノイズ低減部１１０の出力信号を正しい出力信号の波形を有するように補償しうるであろう。
【００３１】
または、信号補償部１２０は、一定した照度でのノイズ低減部１１０の出力信号の大きさを利用することによって、ノイズ低減部１１０の出力信号を補償することもできる。このような信号補償部１２０の動作の例示は、図３Ａないし図３Ｆを参照して後述する。
【００３２】
図２は、本発明の他の実施形態によるノイズによる信号歪曲補償装置を示す図である。図２を参照するに、本発明の他の実施形態によるノイズによる信号歪曲補償装置２００は、ノイズ低減部２１０、信号補償部２２０、及びノイズ分散計算部２３０を備える。
【００３３】
ノイズ低減部２１０の入力信号は、ＣＭＯＳまたはＣＣＤを含む撮像素子２４０の出力信号である。撮像素子２４０の出力信号は、一般的に、０ボルト以下または最大信号大きさ以上の出力値を有することができないため、ノイズ低減部２１０の入力信号も、０ボルト以下または最大信号大きさ以上の出力値を有することができない。
【００３４】
例えば、ノイズが含まれていない撮像素子２４０の本来の（ノイズのない）出力値が０ボルトまたは最大信号大きさに近いと仮定する。その本来の出力値にノイズが含まれれば、理論的には、撮像素子２４０の出力値は、０ボルト以下または最大信号大きさ以上の値も有しうる。しかし、実際には、そのような値は、有することができず、０ボルト以下または最大信号大きさ以上の値はクリッピングされて、０ボルトまたは最大信号大きさの値を有する。それにより、撮像素子２４０の出力信号は、全体的に非ゼロ平均ランダムノイズを含む。
【００３５】
ノイズ低減部２１０は、入力信号に含まれているノイズを低減する。但し、ノイズ低減部２１０は、入力信号のノイズを相関関係を有していない白色ノイズ及びゼロ平均ランダムノイズと仮定し、入力信号のノイズを低減する。
【００３６】
信号補償部２２０は、ノイズ低減部２１０の出力信号をゼロ平均ランダムノイズのみを含む入力信号からゼロ平均ランダムノイズを除去した形態に補償する。ノイズ低減部２１０の出力信号の補償のためには、ノイズ低減部２１０の入力信号に含まれたゼロ平均ランダムノイズの分散（または標準偏差）が必要でありうる。これについては、以下で具体的に説明する。
【００３７】
ノイズ分散計算部２３０は、ノイズ低減部２１０の入力信号に含まれているゼロ平均ランダムノイズの分散を計算して信号補償部２２０に提供する。ノイズ分散計算部２３０は、ノイズ低減部２１０の入力信号に含まれているノイズの分散値が知られていない場合に使われる。分散値は、ゼロ平均ランダムノイズに対して計算されることが望ましい。例えば、低照度及び高照度で撮像素子２４０の出力は、非ゼロ平均ランダムノイズを含み、中照度で撮像素子２４０の出力は、ゼロ平均ランダムノイズのみを含む場合には、中照度でのゼロ平均ランダムノイズの分散を求めうる。ノイズ分散計算部２３０で計算された分散は、信号補償部２２０で補償される照度の範囲（例えば、低照度、中照度及び高照度を分ける境界）の決定に使われる。
【００３８】
図３Ａないし図３Ｄは、本来の（ノイズのない）信号にゼロ平均ランダムノイズが付加されるとき、撮像素子の出力信号の大きさを表す図である。
【００３９】
まず、図３Ａは、本来の（ノイズのない）信号にゼロ平均ランダムノイズが付加されないとき、照度に対する撮像素子の出力信号の大きさを表す。すなわち、照度が大きければ大きいほど、撮像素子の出力信号の大きさも比例的に大きくなる。
【００４０】
図３Ｂは、ゼロ平均ランダムノイズの例示を示す図である。すなわち、照度値の変化に関係なく、ノイズは、０の平均値でランダムに分布され、相関関係を有していない独立的な白色ノイズと仮定される。
【００４１】
図３Ｃは、図３Ａに示された撮像素子の本来の（ノイズのない）出力信号と図３Ｂに示されたゼロ平均ランダムノイズとを合せた結果を示す図である。すなわち、数学的には、低照度または高照度で０ボルト以下または最大信号大きさ以上の信号が出力されることもある。
【００４２】
図３Ｄは、撮像素子の出力信号にゼロ平均ランダムノイズが加えられたとき、低照度または高照度でゼロ平均ランダムノイズが信号歪曲されて非ゼロ平均ランダムノイズに変形される例示を示す。
【００４３】
図３Ｄを参照するに、照度が第１スレショルド以下であるとき、ゼロ平均ランダムノイズは、非ゼロ平均ランダムノイズに変形される。第１スレショルドは、望ましくは、ノイズの標準偏差が撮像素子の本来の（ノイズのない）出力信号の大きさと同じである時の照度（すなわち、低照度）３１０である。第２スレショルドは、望ましくは、ノイズの標準偏差が最大信号大きさ３３０と撮像素子の本来の（ノイズのない）出力信号の大きさとの差と同じである時の照度３２０である。
【００４４】
照度が第１スレショルドより小さければ、すなわち、撮像素子の本来の（ノイズのない）出力信号の大きさがノイズの標準偏差より小さければ、（＋）符号のノイズは、撮像素子の出力信号に何れも合算されるが、（−）符号のノイズは、撮像素子の出力信号に何れも合算されない。すなわち、（−）符号のノイズのうち、本来の（ノイズのない）信号大きさより絶対値が大きいノイズは、信号＋ノイズ＝０にクリッピングされる。この場合、ノイズは、一部分のみが合算されるので、結局、信号に合算されるノイズは、（＋）の平均値を有するノイズとなる。
【００４５】
逆に、照度が第２スレショルドより大きければ、（−）符号のノイズは、信号に合算されるが、（＋）符号のノイズは、信号に何れも合算されない。すなわち、（＋）符号のノイズのうち、最大信号大きさと撮像素子の本来の（ノイズのない）出力信号との差より絶対値の大きいノイズは、信号＋ノイズ＝最大信号大きさにクリッピングされて出力される。この場合、（−）符号のノイズは、何れも合算され、（＋）符号のノイズは、一部分のみが合算されるので、結局、信号に合算されるノイズは、（−）の平均値を有するノイズとなる。
【００４６】
また、ノイズは、大概イメージ全体に均等に広げられているため、ノイズの分散は、第１スレショルドと第２スレショルドとの間の領域の平均分散で推定される。
【００４７】
図３Ｅないし図３Ｆは、本発明の実施形態によってノイズによる信号歪曲を補償する過程を示す図である。図３Ｅは、撮像素子に入射される光の照度に対するノイズ低減部１１０,２１０の出力信号の大きさを示す。
【００４８】
ノイズ低減部１１０,２１０の出力信号は、第１スレショルドと第２スレショルドとの間の区間では、撮像素子の本来の（ノイズのない）出力信号とほぼ類似しており、信号歪曲は、ほとんど無視される。しかし、第１スレショルド以下または第２スレショルド以上の区間で、ノイズ低減部１１０,２１０の出力信号は、相当な信号歪曲を含んでいる。
【００４９】
したがって、信号補償部１２０,２２０は、撮像素子に入力された光の照度値が所定の第１スレショルドより小さい時、または所定の第２スレショルドより大きい時にのみ活性化される。ノイズ低減部１１０,２１０の出力信号の大きさに対応する光の照度値が第１スレショルドより大きいか、または第２スレショルドより小さければ、信号補償部１２０,２２０は、ノイズ低減部１１０,２１０の出力信号を補償なしに出力しうる。出力信号の大きさに対応する光の照度値が第１スレショルドより大きいか、または第２スレショルドより小さければ、その区間では、クリッピングされるノイズが相対的に小さいため、全体的な信号歪曲は大きくない。したがって、第１スレショルドと第２スレショルドとの間の区間では、ゼロ平均ランダムノイズのみが存在すると見なしてもよい。
【００５０】
第１スレショルドは、ノイズ低減部１１０,２１０の出力信号の大きさがゼロ平均ランダムノイズの標準偏差と同じである時の照度値であることが望ましい。ゼロ平均ランダムノイズの標準偏差は、信号補償部２２０に予め知られている値でもあり、ノイズ分散計算部２３０で計算されて信号補償部２２０に提供されることもある。ゼロ平均ランダムノイズは、第１スレショルドと第２スレショルドとの間の照度でのノイズから計算される。
【００５１】
また、第２スレショルドは、ノイズ低減部１１０,２１０の出力信号の大きさが最大信号の大きさからゼロ平均ランダムノイズの標準偏差を差し引いた値と同じである時の照度値であることが望ましい。
【００５２】
ノイズ低減部１１０,２１０の出力信号の大きさに対応する光の照度値が第１スレショルドより小さければ、信号補償部１２０,２２０は、ノイズ低減部１１０,２１０の出力信号の大きさから第１スレショルドでの出力信号の大きさを２で割った値を差し引いた後に、その結果値を２倍にした値を出力することによって、信号歪曲を補償しうる。すなわち、下記の式の通りである。
【００５３】
（信号補償部出力）＝［（ノイズ低減部出力）−（第１スレショルドでのノイズ低減部出力）／２］＊２
また、ノイズ低減部の出力信号の大きさに対応する光の照度値が前記第２スレショルドより大きければ、信号補償部１２０,２２０は、ノイズ低減部１１０,２１０の出力信号の大きさを２倍にした値から第２スレショルドでの出力信号の大きさを差し引いた値を出力することによって、信号歪曲を補償しうる。すなわち、下記の式の通りである。
【００５４】
（信号補償部出力）＝［（ノイズ低減部出力）−（第２スレショルドでのノイズ低減部出力）］＊２＋（第２スレショルドでのノイズ低減部出力）＝［（ノイズ低減部出力）＊２−（第２スレショルドでのノイズ低減部出力）］
図３Ｆは、信号補償部１２０,２２０の出力を示す図である。第１スレショルド以下または第２スレショルド以上の照度でノイズ低減部の出力信号の歪曲が補償されたことが確認される。
【００５５】
図４は、本発明の一実施形態によるノイズによる信号歪曲補償方法を示す図である。図４を参照するに、ステップ４１０では、非ゼロ平均ランダムノイズを含む入力信号のノイズが低減される。ノイズの低減は、空間的領域または時間的領域で実行される。入力信号は、ＣＭＯＳまたはＣＣＤを含む撮像素子の出力信号でありうる。撮像素子の出力信号は、一般的に、０より大きいか、または同じであり、最大信号大きさより小さいか、または同じ値のみを有しうる。
【００５６】
ステップ４２０では、ノイズが低減された信号の補償によって、非ゼロ平均ランダムノイズによる信号歪曲が除去される。ノイズが低減された信号を補償する方法は、図１ないし図３を参照して説明された。
【００５７】
図５は、本発明の他の実施形態によるノイズによる信号歪曲補償方法を示す図である。図５を参照するに、ステップ５１０では、撮像信号に照射された光が電気信号に変換される。実際に、変換された電気信号（すなわち、入力信号）は、非ゼロ平均ランダムノイズを含みうる。
【００５８】
ステップ５２０では、非ゼロ平均ランダムノイズを含む入力信号のノイズが低減される。
【００５９】
ステップ５３０では、入力信号に対するゼロ平均ランダムノイズの分散が計算される。変形された実施形態として、ステップ５３０は、ステップ５２０に先行して実行されることもある。
【００６０】
ステップ５４０では、ノイズが低減された信号を補償することによって、非ゼロ平均ランダムノイズによる信号歪曲が除去される。
【００６１】
図６は、図５の実施形態でノイズが低減された信号を補償する動作の例示を説明するための図である。図６を参照するに、ステップ６１０では、撮像素子に入力された光の照度値が所定の第１スレショルドより小さいか否かが決定される。第１スレショルドは、図３を参照して前述された。
【００６２】
ステップ６２０では、ノイズが低減された信号の大きさから第１スレショルドでの出力信号の大きさを２で割った値を差し引いた後、その結果値を２倍にした値が出力される。
【００６３】
ステップ６３０では、撮像素子に入力された光の照度値が所定の第２スレショルドより大きいか否かが決定される。第２スレショルドは、図３を参照して前述された。
【００６４】
ステップ６４０では、ノイズが低減された信号の大きさを２倍にした値から第２スレショルドでの出力信号の大きさを差し引いた値が出力される。
【００６５】
ステップ６５０では、撮像素子に入力された光の照度値が所定の第１スレショルドより大きいか、または同じであり、第２スレショルドより小さいか、または同じであるか否かが決定される。
【００６６】
ステップ６６０では、ノイズが低減された信号が別途の補償なしに出力される。
【００６７】
また、本発明は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータ可読コードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取られるデータが保存される全ての種類の記録装置を含む。
【００６８】
コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ（リード  オンリ  メモリ）、ＲＡＭ（ランダム  アクセス  メモリ）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ保存装置がある。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式でコンピュータ可読コードが保存され、かつ実行される。
【００６９】
本発明は、図面に示した実施形態を参照して説明されたが、それは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、カメラ駆動関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態によるノイズによる信号歪曲補償装置を示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態によるノイズによる信号歪曲補償装置を示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態によって信号歪曲を補償する過程を説明するための図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態によって信号歪曲を補償する過程を説明するための図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態によって信号歪曲を補償する過程を説明するための図である。
【図３Ｄ】本発明の実施形態によって信号歪曲を補償する過程を説明するための図である。
【図３Ｅ】本発明の実施形態によって信号歪曲を補償する過程を説明するための図である。
【図３Ｆ】本発明の実施形態によって信号歪曲を補償する過程を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態によるノイズによる信号歪曲補償方法を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態によるノイズによる信号歪曲補償方法を示す図である。
【図６】図５の実施形態でノイズが低減された信号を補償する動作の例示を説明するための図である。
【図７】撮像素子に入射される光度によって発生するノイズを説明するための図である。
【符号の説明】
【００７２】
１００,２００  信号歪曲補償装置
１１０,２１０  ノイズ低減部
１２０,２２０  信号補償部
２３０  ノイズ分散部
２４０  撮像素子
【図１】
0005235533.tif 000002
【図２】
0005235533.tif 000003
【図３Ａ】
0005235533.tif 000004
【図３Ｂ】
0005235533.tif 000005
【図３Ｃ】
0005235533.tif 000006
【図３Ｄ】
0005235533.tif 000007
【図３Ｅ】
0005235533.tif 000008
【図３Ｆ】
0005235533.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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