(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子イメージングシステムにおいて画像の品質を向上させる方法であって、
（ａ）画像フレームを取込んで格納するステップと、
（ｂ）各々が前記画像フレームの別々の部分に対応する、フルダークフレームを構成する複数の部分的ダークフレームのうちの、第１の部分的ダークフレームを取込んで格納するステップと、
（ｃ）前記画像フレームの対応する部分から前記第１の部分的ダークフレームを減算するステップと、
（ｄ）前記部分的ダークフレームのすべてが前記画像フレームの対応する部分から減算されるまで、残りの部分的ダークフレームの各々に対してステップ（ｂ）および（ｃ）を繰り返すステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記ステップ（ａ）が、
センサを、前記電子イメージングシステムの内部および外部の放射に露出させるステップと、
前記センサにより画像フレームを検出するステップと、
アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器により、前記センサからの前記画像フレームを表すアナログ信号をデジタル信号に変換するステップと、
プロセッサにより前記デジタル信号を読出すステップと、
前記画像フレームをメイン画像バッファに格納するステップと、
をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｂ）が、
センサを、前記電子イメージングシステム内部の放射に露出させるステップと、
前記センサにより、フルダークフレームを検出するステップと、
Ａ／Ｄ変換器により、前記センサからの前記フルダークフレームを表すアナログ信号をデジタル信号に変換するステップと、
プロセッサにより、前記フルダークフレームの部分的ダークフレームを読出すステップと、
前記部分的ダークフレームを部分的ダークフレームバッファに、先の部分的ダークフレームに上書きすることにより、格納するステップと、
をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記画像フレームと前記部分的ダークフレームとが画素を含み、各画素は値を有する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
電子イメージングシステムであって、
画像フレームを取込んで格納する手段と、
各々が前記画像フレームの別々の部分に対応する、フルダークフレームを構成する複数の部分的ダークフレームのうちの、部分的ダークフレームを取込んで格納する手段と、
前記画像フレームの対応する部分から前記部分的ダークフレームを減算する手段と、
前記部分的ダークフレームのすべてが前記画像フレームの対応する部分から減算されるまで、残りの部分的ダークフレームの各々に対して、部分的ダークフレームを取込むステップと前記画像フレームの対応する部分から前記部分的ダークフレームを減算するステップとを繰り返す手段と、
を備えた電子イメージングシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
技術分野は、電子イメージング、特に電子イメージングシステムの応答を補正する技法である。
【０００２】
関連出願の相互参照
この出願は、２００２年３月１２日に出願され、「DARK FRAME SUBTRACTION USING COMPRESSION」と題された、出願番号第１０／０９４，６０４号の、Matherson等に対する米国特許出願に関連する。
【０００３】
【従来の技術】
デジタルカメラ等のイメージングシステムが、デジタル画像を取込みかつパーソナルコンピュータを使用してそれら画像を表示する能力を消費者に提供するにしたがい、電子イメージングの人気が上昇してきた。電子イメージングは、取込まれた画像における欠陥を電気的に補正するのを可能にする。これら欠陥は、製造プロセスのばらつきおよび熱的プロセスおよびイメージングシステムに含まれるセンサを含む構造内の欠陥からもたらされる可能性がある。
【０００４】
暗電流、すなわち熱によって生成された電流からのノイズまたは放射により、取込まれた画像が劣化し、その結果、補正されていない取込み画像にスペックルまたは粒子状の外観がもたらされることは本技術分野において既知である。暗電流を電子的に補正するために、一般に、ダークフレーム減算として既知の較正手続きが使用される。デジタルカメラ用のダークフレーム減算では、暗電流ノイズが、画像フレームから別々に取込まれるダークフレームによって表される。画像フレームは、所望の絵を表す。ダークフレームは、画像フレームと同じ条件で取込まれるが、その際、カメラの機械的シャッタは、カメラの画像センサに光が入射しないように閉じられる。したがって、ダークフレームは、カメラ内から発生する暗電流ノイズによってもたらされる欠陥を取込む。ダークフレームが画像フレームから減算されることにより、補正された画像が得られる。ダークフレーム減算は、画像フレームにおけるダークオフセットノイズをキャンセルし、画像フレームの品質を向上させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のダークフレーム減算では、画像フレームとダークフレームとは、別々のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）バッファに格納される。画像フレームは、取込まれ、１つのメモリバッファに格納される。画像フレームの取込みに続いて、ダークフレームが同様の条件下で取込まれ、第２のメモリバッファに格納される。画像フレームとダークフレームとはメモリサイズが等価であり、したがって、およそ同じサイズのメモリバッファを必要とする。カメラのプロセッサは、画像フレームからダークフレームを減算し、その結果が第１のメモリバッファに格納される。したがって、従来のダークフレーム減算を実行するためには２つのフルサイズメモリバッファが必要である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
電子イメージングシステムにおいて画像の品質を向上させる方法が開示される。本方法は、画像フレームを取込むステップと、各々が画像フレームの別々の部分に対応する、フルダークフレームを構成する複数の部分的ダークフレームのうちの、第１の部分的ダークフレームを取込むステップと、画像フレームの対応する部分から第１の部分的ダークフレームを減算するステップと、を含む。残りの部分的ダークフレームの各々に対して、部分的ダークフレームを取込むステップと画像フレームの対応する部分から部分的ダークフレームを減算するステップとが、部分的ダークフレームのすべてが画像フレームの対応する部分から減算されるまで繰り返される。
【０００７】
電子イメージングシステムが開示される。本システムは、電子イメージングシステムであって、画像フレームを取込む手段と、各々が画像フレームの別々の部分に対応する、フルダークフレームを構成する複数の部分的ダークフレームのうちの、部分的ダークフレームを取込む手段と、画像フレームの対応する部分から部分的ダークフレームを減算する手段とを備える。また、電子イメージングシステムは、部分的ダークフレームのすべてが画像フレームの対応する部分から減算されるまで、部分的ダークフレームを取込むステップと画像フレームの対応する部分から部分的ダークフレームを減算するステップとを繰り返す手段も備える。
【０００８】
デジタルカメラによって取得された画像の品質を向上させる方法が開示される。本方法は、画像フレームを取込むステップと、画像フレームの一部分に対応する部分的ダークフレームを取込むステップと、画像フレームの対応する部分から部分的ダークフレームを減算するステップとを含む。追加の部分的ダークフレームに対し、部分的ダークフレームを取込むステップと画像フレームの対応する部分から部分的ダークフレームを減算するステップとが繰り返される。
【０００９】
他の態様および利点は、添付図面を考慮して以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【００１０】
詳細な説明は以下の図面を参照し、図面において同じ数字は同じ要素を参照する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１Ａは、一実施形態による画像フレームと部分的ダークフレームとの取込みを示す概略図である。一実施形態では、電子イメージングシステムは、デジタルカメラ１００である。センサ１０５は、通常光検出素子のアレイを有し、そこでは、光学画像がアレイ上に集束され検出されると、各光検出素子は、その素子上に入射する光の強度に対応する信号を生成する。そして、これらの信号を、たとえば、モニタに対応する画像フレームを表示するために使用してよく、あるいは光学画像に関する情報を提供するために使用してもよい。また、光検出素子は、熱放射の形態の暗電流を含む、光以外の放射の形態を検出することも可能である。
【００１２】
センサ１０５は、たとえば電荷結合素子（ＣＣＤ）を備えてよい。通常のＣＣＤは、行および列に配列された、電荷積分型光検出素子またはフォトサイト（photosite）を含む。各フォトサイトは、フレーム情報の１つの画素に対応する電気信号を提供することにより入射放射に応答する。または、センサ１０５は、たとえば相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）デバイスも備えてよい。ＣＭＯＳデバイスは、通常、光検出素子として使用されるフォトダイオード、あるいはフォトトランジスタを含み、その場合、素子の導電率は、素子に入射する光の強度に対応する。光検出素子によって生成される可変信号はアナログ信号であり、その大きさは、素子に入射する光の量に比例する。
【００１３】
センサ１０５の光検出素子は、行および列によってアドレス指定可能である２次元コアアレイで形成されてよい。素子のある行がアドレス指定されると、その行の光検出素子の各々からのアナログ信号が、アレイのそれぞれの列に結合される。アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１０は、画像フレームを表すアナログ信号をデジタル信号に変換するために使用される。
【００１４】
プロセッサ１１５は、Ａ／Ｄ変換器から画像フレームを表すデジタル信号を読出し、その画像フレームをメイン画像バッファ１２０に格納する。それにより、画像フレームは、デジタルカメラ１００に取込まれる。取込まれた画像フレームは画素のセットを含み、各画素は、センサ１０５の対応する光検出素子に含まれる電荷の量を表す数値を有する。プロセッサ１１５は、たとえば、一般にデジタルカメラおよび他の電子イメージングシステムで使用される、本技術分野において既知のプロセッサのうちの任意のものからなってよい。
【００１５】
デジタルカメラ１００により、同様にフルダークフレームが取込まれるが、センサ１０５の露出中、デジタルカメラ１００のシャッタは閉じている。フルダークフレームは、画像フレームと同様の条件下で画像フレームの直後に取込まれる。フルダークフレームは、複数の部分的ダークフレームから構成され、各部分的ダークフレームは画素のセットを含み、各画素は、センサ１０５の対応する光検出素子に含まれる電荷の量を表す数値を有する。プロセッサ１１５は、Ａ／Ｄ変換器１１０から部分的ダークフレームを表すデジタル信号を読出し、その部分的ダークフレームを部分的ダークフレームバッファ１２５に格納する。メイン画像バッファ１２０と部分的ダークフレームバッファ１２５とは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１３０に位置する。取込まれた画像フレームと部分的ダークフレームとは、たとえば、行および列の２次元配列に配置された画素を含んでよい。
【００１６】
図１Ｂは、一実施形態による画像フレームからの部分的ダークフレームの減算を示す概略図である。プロセッサ１１５は、部分的ダークフレームバッファ１２５から部分的ダークフレームを読出し、メイン画像バッファ１２０に格納された画像フレームの対応する部分から部分的ダークフレームを減算する。下により詳細に説明する減算プロセスはマルチパスであり、それによって、全画像フレームが処理されるまで、連続する部分的ダークフレームが画像フレームの対応する部分から反復的に減算される。
【００１７】
図２は、一実施形態によるマルチパスダークフレーム減算の方法を示すフローチャート２００である。ステップ２０５において、デジタルカメラ１００のシャッタが開かれ、それにより、所望の画像がセンサ１０５に集束されることが可能となり、ステップ２１０においてセンサ１０５が時間ｔexpの間入射光に露出される。時間ｔexpの間、センサ１０５は、デジタルカメラ１００の外部から発生する入射光と、デジタルカメラ１００内で内部的に発生する暗電流ノイズとに露出される。時間ｔexpは、所望の画像を取得するために利用可能な光の量に応じて、デジタルカメラ１００によって決定される。そして、ステップ２１５においてデジタルカメラ１００のシャッタが閉じられる。ステップ２２０において、画像フレームが、センサ１０５によって検出および記録され、Ａ／Ｄ変換器１１０によってデジタル信号に変換され、プロセッサ１１５によって読出され、メイン画像バッファ１２０に格納されることにより取込まれる。
【００１８】
ステップ２２５において、デジタルカメラ１００のシャッタを閉じることによってデジタルカメラ１００の外部から発生するいかなる光も遮断した状態で、センサ１０５が、時間ｔexpの間、デジタルカメラ１００内で内部的に発生する任意の暗電流ノイズ、すなわち熱によって生成された電流に露出される。
【００１９】
ステップ２３０において、センサ１０５により、画像フレームとおよそ同じサイズのフルダークフレームが検出され記録され、Ａ／Ｄ変換器１１０により、部分的ダークフレームがデジタル信号に変換される。部分的ダークフレームは、プロセッサ１１５によって読出され部分的ダークフレームバッファ１２５に格納されることにより、取込まれる。プロセッサ１１５は、フルダークフレームの部分的ダークフレームのみを読出し、その場合、部分的ダークフレームは、フルダークフレームの画素のセットとして読込まれる。ステップ２３５において、プロセッサ１１５は、画像フレームの対応する部分から部分的ダークフレームを減算する。プロセッサ１１５は、画像フレームの対応する部分における対応する画素の値から部分的ダークフレームにおける各画素の値を減算する。減算プロセスは、部分的ダークフレームにおけるすべての画素に対して繰り返されてよい。減算プロセスは、たとえば、画像フレームにおける対応する画素の値から部分的ダークフレームにおける画素の行の各画素の値を減算することと、その後、画素の行における後続する画素の各々に対しおよび部分的ダークフレームにおける画素の後続する行に対しこのプロセスを繰り返すこととを含んでよい。
【００２０】
ステップ２４０において、画像フレームの対応する部分から部分的ダークフレームが減算されると、フルダークフレームを生成するために、デジタルカメラ１００のシャッタが閉じた状態でセンサ１０５が再び露出される。プロセッサ１１５は、次の部分的ダークフレームを取込むために、フルダークフレームの次の画素のセットを読出す。次の部分的ダークフレームは、先の部分的ダークフレームに上書きすることにより、部分的ダークフレームバッファ１２５に格納される。そして、プロセッサ１１５は、上述した方法と同様にして、画素毎に、画像フレームの次の対応する部分から次の部分的ダークフレームを減算する。ステップ２４５において、フルダークフレームを構成する各部分的ダークフレームが画像フレームの対応する部分から減算されるまで、ステップ２４０が繰り返される。その結果は、暗電流ノイズの影響が補正された、改善された画像フレームである。
【００２１】
上述したマルチパスダークフレーム減算技法を使用することにより、部分的ダークフレームバッファ１２５は常にフルダークフレームの一部のみを格納するため、部分的ダークフレームバッファ１２５の容量を、メイン画像バッファ１２０の容量より大幅に低減することができる。部分的ダークフレームバッファ１２５の容量は、部分的ダークフレームを収納する程度の大きさであればよく、部分的ダークフレームのサイズは、望ましいように決定することができるものである。通常、各部分的ダークフレームは、たとえば、フルダークフレームのサイズの１／２または１／３であってよい。したがって、部分的ダークフレームバッファ１２５は、たとえば、それぞれメイン画像バッファ１２０のサイズの１／２または１／３であってよい。ステップ２４０において述べる反復または「パス」の数を増大させることにより、部分的ダークフレームバッファ１２５のサイズをさらに低減してよい。
【００２２】
従来のダークフレーム減算を実行するためには十分なメモリを有していない電子イメージングシステムにおいて、ダークフレーム減算が可能になる。さらに、従来のダークフレーム減算が可能な電子イメージングシステムの場合、マルチパスダークフレーム減算によってメモリ要求の低減が可能になることにより、補助画像バッファのために追加の記憶空間を使用することができるようになる場合がある。補助画像バッファを使用することにより、いかなる処理も実行される前に、２つ以上の画像フレームを間断なく取込み格納することが可能になってよく、それによって電子イメージングシステムに対しより高速なショット間時間が有効に提供される。
【００２３】
本発明を、例示的な実施形態に関して説明したが、当業者には多くの変更が容易に明らかとなろうということと、この出願はそのあらゆる変形をも包含することが意図されているということとが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】一実施形態による画像フレームと部分的ダークフレームとの取込みを示す概略図である。
【図１Ｂ】一実施形態による画像フレームからの部分的ダークフレームの減算を示す概略図である。
【図２】一実施形態によるマルチパスダークフレーム減算の方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００：デジタルカメラ
１０５：センサ
１１０：Ａ／Ｄ変換器
１１５：プロセッサ
１２０：メイン画像バッファ
１２５：部分的ダークフレームバッファ
１３０：ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
【図１Ａ】
0004326239.tif 000002
【図１Ｂ】
0004326239.tif 000003
【図２】
0004326239.tif 000004