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JP2022019550A - デモザイク動作回路、イメージセンシング装置、及びその動作方法 - Google Patents

デモザイク動作回路、イメージセンシング装置、及びその動作方法 Download PDF

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JP2022019550A JP2021079177A JP2021079177A JP2022019550A JP 2022019550 A JP2022019550 A JP 2022019550A JP 2021079177 A JP2021079177 A JP 2021079177A JP 2021079177 A JP2021079177 A JP 2021079177A JP 2022019550 A JP2022019550 A JP 2022019550A
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Abstract

Figure 2022019550000001
【課題】ホワイトピクセルが50%であるイメージパターンに対してデモザイク動作を行う回路を提供する。
【解決手段】回路300は、ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータを用いて方向別ピクセルの傾き値及びRGBチャネル平均値を取得し、これに基づいてホワイトピクセル値を推定するホワイトピクセル値推定部310と、センタピクセルと周辺ホワイトピクセルとの傾きによって互いに異なるように割り当てられた重み付けに基づいて互いに異なるフィルタを介してノイズを除去し、推定されたホワイトピクセル値を微細調整する微細調整部320と、ソースピクセルデータと調整されたホワイトピクセル値に基づいてクロマアレイを計算し、チャネル別クロマを推定するクロマ推定部330と、微細調整部320で推定されたホワイトピクセル値及びクロマ推定部330で推定されたクロマ重み付けに基づいて色相を補正する色相補正部340とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体装置に関し、より詳細には、デモザイク動作回路、イメージセンシング装置、及びその動作方法に関する。
近年、コンピュータ環境に対するパラダイム(paradigm)が、いつ、どこでもコンピュータシステムを使用できるようにするユビキタスコンピューティング(ubiquitous computing)に切り換えられている。これにより、携帯電話、デジタルカメラ、ノートブックコンピュータなどのような携帯用電子装置の使用が急増している。
特に、映像機器の急速な発展により、イメージセンサが装着されたカメラ、カムコーダなどのイメージ撮影装置に対する開発が加速化されている。このようなイメージ撮影装置は、イメージを撮影して記録媒体に記録するとともに、いつでも再生させることができ、ユーザが急速に増加している。これにより、性能及び機能に対するユーザの要求も次第に高まっており、小型、軽量化、低電力化とともに、高性能化及び多機能化が追求されている。
本発明の実施形態等は、RGBWパターンを備えたソースピクセルデータでホワイトピクセルが50%であるイメージパターンに対してデモザイク動作を行うデモザイク動作回路、イメージセンシング装置、及びその動作方法を提供できる。
本発明においてなそうとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及していないさらに他の技術的課題は、下記の記載から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解され得るであろう。
本発明は、デモザイク動作回路、イメージセンシング装置、及びその動作方法を提供する。
本発明の実施形態等に係るデモザイク動作回路は、複数のピクセルが備えられたピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータを用いて方向別ピクセルの傾き値及びRGBチャネル平均値を取得し、これに基づいてホワイトピクセル値を推定するホワイトピクセル値推定部と、センタピクセルと周辺ホワイトピクセルとの傾きによって互いに異なるように割り当てられた重み付けに基づいて互いに異なるフィルタを介してノイズを除去し、推定されたホワイトピクセル値を微細調整する微細調整部と、前記ソースピクセルデータと前記調整されたホワイトピクセル値に基づいてクロマアレイを計算し、チャネル別クロマを推定するクロマ推定部と、前記微細調整部で推定されたホワイトピクセル値及びクロマ推定部で推定されたクロマ重み付けに基づいて色相を補正する色相補正部とを備えることができる。
前記ホワイトピクセル値推定部は、前記ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、互いに異なる色相を有するピクセル間の差値及びホワイトピクセル間の差値の絶対値に基づいて方向別ホワイトピクセルの傾き値を計算する方向別ホワイトピクセル値計算ブロックと、前記ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、センタピクセルの位置に応じてRGBチャネル平均値を計算するRGBチャネル平均値計算ブロックと、前記方向別ホワイトピクセル値計算ブロックで計算された方向別ホワイトピクセルの傾き値及び前記RGBチャネル平均値計算ブロックで計算されたRGBチャネル平均値に基づいてホワイトピクセル値を推定するホワイトピクセル値推定ブロックとを備えることができる。
前記ホワイトピクセル値推定ブロックは、前記センタピクセルがグリーンピクセル、レッドピクセル、またはブルーピクセルである場合に、水平方向フィルタと垂直方向フィルタとを用いてセンタピクセルに対応するホワイトピクセル値を推定できる。
前記微細調整部は、前記センタピクセルがグリーンピクセル、レッドピクセル、またはブルーピクセルである場合に、前記ホワイトピクセル値推定部で推定されたホワイトピクセルの傾き値を用いてホワイトピクセル値を微細調整することができる。
前記クロマ推定部は、前記ソースピクセルデータから前記微細調整されたホワイトピクセル値を差し引いてクロマアレイを計算できる。
前記クロマ推定部は、前記クロマアレイのうち、センタピクセルのクロマ値を中心にチャネル別クロマ類似度(similarity)によってクロマ重み付けを割り当て、重み付けに応じてチャネル別クロマを推定できる。
また、本発明の他の実施形態に係るイメージセンシング装置は、複数のピクセルを備えたイメージセンサと、前記イメージセンサの出力信号を処理するイメージ信号プロセッサとを備え、前記イメージセンサ及び前記イメージ信号プロセッサのうち、いずれか1つの内部にデモザイク動作回路が実現され、前記デモザイク動作回路は、複数のピクセルが備えられたピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータを用いて方向別ホワイトピクセルの傾き値及びRGBチャネル平均値を取得し、これに基づいてホワイトピクセル値を推定するホワイトピクセル値推定部と、センタピクセルと周辺ホワイトピクセルとの傾きによって互いに異なるように割り当てられた重み付けに基づいて互いに異なるフィルタを介してノイズを除去し、推定されたホワイトピクセル値を微細調整する微細調整部と、前記ソースピクセルデータと前記微細調整されたホワイトピクセル値に基づいてクロマアレイを計算し、チャネル別クロマを推定するクロマ推定部と、前記微細調整部で推定されたホワイトピクセル値及びクロマ推定部で推定されたクロマ重み付けに基づいて色相を補正する色相補正部とを備えることができる。
前記ホワイトピクセル値推定部は、前記ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、互いに異なる色相を有するピクセル間の差値及びホワイトピクセル間の差値の絶対値に基づいて方向別ホワイトピクセルの傾き値を計算する方向別ホワイトピクセル値計算ブロックと、前記ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、センタピクセルの位置に応じてRGBチャネル平均値を計算するRGBチャネル平均値計算ブロックと、前記方向別ホワイトピクセル値計算ブロックで計算された前記方向別ホワイトピクセルの傾き値及び前記RGBチャネル平均値計算ブロックで計算されたRGBチャネル平均値に基づいてホワイトピクセル値を推定するホワイトピクセル値推定ブロックとを備えることができる。
前記ホワイトピクセル値推定ブロックは、前記センタピクセルがグリーンピクセル、レッドピクセル、またはブルーピクセルである場合に、水平方向フィルタと垂直方向フィルタとを用いてセンタピクセルに対応するホワイトピクセル値を推定できる。
前記微細調整部は、前記センタピクセルがグリーンピクセル、レッドピクセル、またはブルーピクセルである場合に、前記ホワイトピクセル値推定部で推定されたホワイトピクセル値を用いてホワイトピクセル値を微細調整することができる。
前記クロマ推定部は、前記ソースピクセルデータから前記調整されたホワイトピクセル値を差し引いてクロマアレイを計算できる。
前記クロマ推定部は、前記クロマアレイのうち、センタピクセルのクロマ値を中心にチャネル別クロマ類似度によってクロマ重み付けを割り当て、重み付けに応じてチャネル別クロマを推定できる。
本発明の他の実施形態に係るイメージセンシング装置の動作方法は、ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータを用いて方向別ホワイトピクセルの傾き値及びRGBチャネル平均値を取得し、これに基づいてホワイトピクセル値を推定するステップと、ピクセルアレイのセンタピクセルと周辺ホワイトピクセルとの傾きによって互いに異なるように割り当てられた重み付けに基づいて互いに異なるフィルタを介してノイズを除去し、推定されたホワイトピクセル値を微細調整するステップと、前記ソースピクセルデータと前記微細調整されたホワイトピクセル値に基づいてクロマアレイを計算し、チャネル別クロマを推定するステップと、前記微細調整部で推定されたホワイトピクセル値及びクロマ推定部で推定されたクロマ重み付けに基づいて色相を補正するステップとを含むことができる。
前記ホワイトピクセル値を推定するステップは、前記ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、互いに異なる色相を有するピクセル間の差値及びホワイトピクセル間の差値に基づいて方向別ホワイトピクセルの傾き値を計算するステップと、前記ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、センタピクセルの位置に応じてRGBチャネル平均値を計算するステップとを含み、前記方向別ホワイトピクセル値の計算ステップで計算された方向別ホワイトピクセル値及び前記RGBチャネル平均値の計算ステップで計算されたRGBチャネル平均値に基づいてホワイトピクセル値を推定できる。
前記ホワイトピクセル値を推定するステップでは、前記センタピクセルがグリーンピクセル、レッドピクセル、またはブルーピクセルである場合に、水平方向フィルタと垂直方向フィルタとを用いてセンタピクセルに対応するホワイトピクセル値を推定できる。
前記ホワイトピクセル値を微細調整するステップでは、前記センタピクセルがグリーンピクセル、レッドピクセル、またはブルーピクセルである場合に、前記ホワイトピクセル値推定部で推定されたホワイトピクセル値を用いてホワイトピクセル値を微細調整することができる。
前記チャネル別クロマを推定するステップでは、前記ソースピクセルデータから前記調整されたホワイトピクセル値を差し引いてクロマアレイを計算できる。
前記チャネル別クロマを推定するステップでは、前記クロマアレイのうち、センタピクセルのクロマ値を中心にチャネル別クロマ類似度によってクロマ重み付けを割り当て、重み付けに応じてチャネル別クロマを推定できる。
本発明において得ることができる効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及していないさらに他の効果は、下記の記載から本発明の属する分野における通常の知識を有する者に明確に理解され得るであろう。
本発明の実施形態等は、ホワイトピクセルが50%で備えられた様々なRGBWパターンに対してデモザイク動作を実行できるので、イメージセンシング装置の適用性を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係るデモザイク動作回路のブロック図を示す。 異なる色相を有するピクセル間の差値に基づいて方向別ホワイトピクセルの計算を説明する図である。 ホワイトピクセル間の差に基づいて方向別ホワイトピクセルの計算を説明する図である。 センタに位置したレッドピクセルの推定されたホワイトピクセルを示す図である。 ホワイトピクセルの微細調整を説明する図である。 クロマアレイの推定を説明する図である。 ホワイトピクセルゲイン、エッジゲイン、及び色相ゲインを示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係るイメージセンシング装置のブロック図を示す。 本発明のさらに他の実施形態に係るイメージセンシング装置のブロック図を示す。 本発明のさらに他の実施形態に係るイメージセンシング装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るイメージセンシング装置が適用されたシステムの一実施形態を説明するブロック図を示す。
以下、本発明に係る望ましい実施形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。下記の説明では、本発明に係る動作を理解するのに必要な部分のみが説明され、それ以外の部分の説明は、本発明の要旨を濁さないように省略されるであろうということに留意すべきである。
以下、図面を参照して本発明の実施形態等についてより具体的に説明する。
図1~図7を参照して本発明の一実施形態に係るデモザイク動作回路を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るデモザイク動作回路のブロック図を示し、図2は、異なる色相を有するピクセル間の差に基づいてホワイトピクセルの推定を説明する図であり、図3は、ホワイトピクセル間の差に基づいてホワイトピクセルの推定を説明する図であり、図4は、センタに位置したレッドピクセルの推定されたホワイトピクセルを示す図であり、図5は、ホワイトピクセルの微細調整を説明する図であり、図6は、クロマアレイの推定を説明する図であり、図7は、ホワイトピクセルゲイン、エッジゲイン、及び色相ゲインを示すグラフである。
図1に示された本発明の一実施形態に係るデモザイク動作回路300は、ホワイトピクセル値推定部310、微細調整部320、クロマ推定部330、及び色相補正部340を備えることができる。
ホワイトピクセル値推定部310は、複数のピクセルが備えられたピクセルアレイ(図示せず)から提供されるソースピクセルデータを用いて方向別ホワイトピクセルの傾き値(gradient value)及びRGBチャネル平均値を取得し、これに基づいてホワイトピクセル値を推定できる。ホワイトピクセル値推定部310は、方向別ホワイトピクセル値計算ブロック312、RGBチャネル平均値計算ブロック314、及びホワイトピクセル値推定ブロック316を備えることができる。
方向別ホワイトピクセル値計算ブロック312は、ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、互いに異なる色相を有するピクセル間の差値及びホワイトピクセル間の差値に基づいて方向別ホワイトピクセルの傾き値を計算できる。
図2を参照すれば、数式1のように、互いに異なる色相を有するピクセル間の差値を用いて方向別ホワイトピクセルの傾き値が計算され得る。
Figure 2022019550000002
このとき、D p33は、ソースピクセルデータのうち、ピクセルP33中心に東の方向に互いに異なる色相を有するピクセル間の差値の合計を表し、D p33は、ピクセルP33中心に西の方向に互いに異なる色相を有するピクセル間の差値の合計を表し、D p33は、ピクセルP33中心に水平方向のピクセル間の差値の合計を表し、D p33は、ピクセルP33中心に垂直方向のピクセル間の差値の合計を表し、W1st p33は、ピクセルP33の1次推定されたホワイトピクセル値を表し、Δは、東の方向ホワイトピクセルの傾き値を表す。
また、前記数式1と同じ方式にて西の方向ホワイトピクセルの傾き値、南の方向ホワイトピクセルの傾き値、北の方向ホワイトピクセルの傾き値を求めることができる。
図3を参照すれば、下記の数式2のように、ホワイトピクセル間の差値を用いて方向別ホワイトピクセルの傾き値が計算され得る。
Figure 2022019550000003
このとき、Δは、東の方向ホワイトピクセルの傾き値を表し、前記数式2と同じ方式にて西の方向ホワイトピクセルの傾き値、南の方向ホワイトピクセルの傾き値、北の方向ホワイトピクセルの傾き値を求めることができる。
RGBチャネル平均値計算ブロック314は、ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、センタピクセルの位置に応じてRGBの各チャネルの平均値を計算できる。
ホワイトピクセル値推定ブロック316は、方向別ホワイトピクセル値計算ブロック312で計算された方向別ホワイトピクセルの傾き値及び前記RGBチャネル平均値計算ブロック314で計算されたRGBチャネル平均値に基づいてホワイトピクセル値を推定できる。
推定された水平方向ホワイトピクセル値は、下記の数式3のように計算されて推定されることができる。
Figure 2022019550000004
このとき、Δは、東の方向ホワイトピクセルの傾き値を表し、Δは、西の方向ホワイトピクセルの傾き値を表し、W P34は、ピクセルP34で西の方向ホワイトピクセル値を表し、W P32は、ピクセルP32で東の方向ホワイトピクセル値を表し、W P33は、ピクセルP33で推定された水平方向ホワイトピクセル値を表す。
推定された垂直方向ホワイトピクセル値は、下記の数式4のように計算されて推定されることができる。
Figure 2022019550000005
このとき、Δは、北の方向ホワイトピクセルの傾き値を表し、Δは、南の方向ホワイトピクセルの傾き値を表し、W P43は、ピクセルP43で南の方向ホワイトピクセル値を表し、W P23は、ピクセルP23で北の方向ホワイトピクセル値を表し、W P33は、ピクセルP33で推定された垂直方向ホワイトピクセル値を表す。
推定された水平/垂直方向ホワイトピクセル値は、下記の数式5のように計算されて推定されることができる。
Figure 2022019550000006
このとき、W P43は、ピクセルP43で南の方向ホワイトピクセル値を表し、W P23は、ピクセルP23で北の方向ホワイトピクセル値を表し、W P33は、ピクセルP33で推定された水平/垂直方向ホワイトピクセル値を表す。
微細調整部320は、センタピクセルと周辺ホワイトピクセルとの傾きによって互いに異なるように割り当てられた重み付けに基づいて互いに異なるフィルタを介してノイズを除去し、推定されたホワイトピクセル値を微細調整することができる。
例えば、図4に示されたように、7×7カーネル(kernel)のセンタに位置したレッドピクセルで推定されたホワイトピクセル値Wcを微細調整することができる。
特に、センタピクセルがレッドピクセル(Red pi×el)、ブルーピクセル(Blue pi×el)、またはグリーンピクセル(Green pi×el)である場合、ホワイトピクセル値推定部310で推定されたホワイトピクセル値を用いて水平フィルタ、垂直フィルタ、または水平/垂直フィルタを介してノイズを除去し、推定されたホワイトピクセル値を微細調整することができる。
図5に示すように、東の方向ホワイトピクセルの傾き値と西の方向ホワイトピクセルの傾き値との合計に所定の重み付けαをかけた値が南の方向ホワイトピクセルの傾き値と北の方向ホワイトピクセルの傾き値との合計より小さければ、水平フィルタを介してノイズを除去し、推定されたホワイトピクセル値を微細調整することができる。
また、東の方向ホワイトピクセルの傾き値と西の方向ホワイトピクセルの傾き値との合計に所定の重み付けαをかけた値が南の方向ホワイトピクセルの傾き値と北の方向ホワイトピクセルの傾き値との合計より大きければ、垂直フィルタを介してノイズを除去し、推定されたホワイトピクセル値を微細調整することができる。
また、東の方向ホワイトピクセルの傾き値と西の方向ホワイトピクセルの傾き値との合計に所定の重み付けαをかけた値が南の方向ホワイトピクセルの傾き値と北の方向ホワイトピクセルの傾き値との合計と同一であれば、水平/垂直フィルタを介してノイズを除去し、推定されたホワイトピクセル値を微細調整することができる。
クロマ推定部330は、ソースピクセルデータと調整されたホワイトピクセル値に基づいてクロマアレイを計算し、チャネル別クロマを推定できる。
より具体的に、図6に示されたように、クロマ推定部330は、ベイヤパターンのソースピクセルデータから調整されたホワイトピクセル値(White)を差し引いてクロマアレイを計算し、クロマアレイのうち、センタピクセルのクロマ値を中心にチャネル別クロマ類似度(similarity)によってクロマ重み付けを割り当て、重み付けに応じてチャネル別クロマを推定できる。
チャネル別クロマは、下記の数式6によって推定されることができる。
Figure 2022019550000007
このとき、R chromaは、センタに位置したレッドピクセルの推定されたクロマを表し、G chromaは、センタに位置したグリーンピクセルの推定されたクロマを表し、B chromaは、センタに位置したブルーピクセルの推定されたクロマを表し、wgtは、重み付けを表し、(i、j)は、レッドピクセル、グリーンピクセル、ブルーピクセルの位置を表す。
色相補正部340は、微細調整部320で推定されたホワイトピクセル値及びクロマ推定部330で推定されたクロマ重み付けに基づいて色相を補正できる。
図7に示すように、ホワイトピクセルゲイン(DYgain)、エッジゲイン(Edgegain)、色相ゲイン(Colorgain)に対するグラフを介して色相補正を最適化できる。
すなわち、下記の数式7のように、色相補正を計算することができる。
Figure 2022019550000008
このとき、fcsgainは、エラー色相補正ゲインを表し、DYgainは、ホワイトピクセルゲインを表し、Edgegainは、エッジゲインを表し、Colorgainは、色相ゲインを表し、Routは、センタに位置したレッドピクセルの微細調整されたホワイトピクセル値と推定されたクロマ値との合計を表し、Goutは、センタに位置したグリーンピクセルの微細調整されたホワイトピクセル値と推定されたクロマ値との合計を表し、Boutは、センタに位置したブルーピクセルの微細調整されたホワイトピクセル値と推定されたクロマ値との合計を表し、Restは、レッドピクセルの補正された色相を表し、Bestは、ブルーピクセルの補正された色相を表す。
図8は、本発明の一実施形態に係るイメージセンシング装置のブロック図を示す。
図8に示すように、イメージセンシング装置10は、イメージセンサ100及びイメージ信号プロセッサ(ISP)400を備えることができる。
イメージセンシング装置10は、PC(personal computer)またはモバイルコンピューティング装置で実現されることができる。前記イメージセンシング装置は、ラップトップコンピュータ(laptop computer)、移動電話機、スマートフォン(smart phone)、タブレット(tablet)PC、PDA(personal digital assistant)、EDA(enterprise digital assistant)、デジタルスチルカメラ(digital still camera)、デジタルビデオカメラ(digital video camera)、PMP(portable multimedia player)、モバイルインターネット装置(mobile internet device(MID))、ウェアラブルコンピュータ、モノのインターネット(internet of things(IoT))装置、または万物のインターネット(internet of everything(IoE))装置で実現されることができる。
図8に示されたイメージセンサ100は、ピクセルアレイ200とデモザイク動作回路300とを備えることができる。
ピクセルアレイ200は、複数のピクセルを備えることができる。ここで、ピクセル(pixel)は、ピクセルデータを意味することができ、RGBデータフォーマット、YUVデータフォーマット、またはYCbCrデータフォーマットを有することができるが、これに限定されるものではない。
デモザイク動作回路300は、ホワイトピクセルが50%を占めるRGBWパターンのデモザイク(demosaic)動作を行う。
デモザイク動作回路300の詳細構成及び動作は、図1~図7に示されたデモザイク(demosaic)動作回路300の構成及び動作と実質的に同様であるか、類似するので、これについての詳細な説明は省略する。
イメージ信号プロセッサ400は、プロセッサの一実施形態であって、集積回路、システムオンチップ(system on chip(SoC))、またはモバイルAPで実現されることができる。イメージ信号プロセッサ400は、前記イメージセンサ100の出力信号を処理する。すなわち、イメージセンサ100内に備えられたデモザイク動作回路300でホワイトピクセルが50%を占めるRGBWパターンのデモザイク(demosaic)動作を行ったイメージ出力信号を提供されて処理する。
詳細には、イメージ信号プロセッサ400は、ピクセルデータに対応するベイヤパターン(BAYER)を処理してRGBイメージデータを生成できる。例えば、イメージ信号プロセッサ400は、イメージデータ(IDATA)がディスプレイでディスプレイされ得るようにベイヤパターン(BAYER)を加工(または、処理)し、加工(または、処理)されたイメージデータをインターフェースに送信することができる。
実施形態によって、イメージセンサ100とイメージ信号プロセッサ400とは、各々チップで実現され、1つのパッケージ、例えば、マルチ-チップパッケージ(multi-chip package(MCP))で実現されることができる。他の実施形態によって、イメージセンサ100とイメージ信号プロセッサ400とは、1つのチップで実現されることもできる。
図9は、本発明の他の実施形態に係るイメージセンシング装置のブロック図を示す。
図9に示すように、イメージセンシング装置10は、イメージセンサ100及びイメージ信号プロセッサ(ISP)400を備えることができる。
デモザイク動作回路300は、イメージセンサ100内に実現されず、イメージ信号プロセッサ400内に実現されたことを除くと、図9のイメージセンシング装置10の構造と動作は、図8のイメージセンシング装置10の構造と動作と実質的に同様であるか、類似するので、詳細な説明を省略する。
以下、図10を参照して本発明のさらに他の実施形態に係るイメージセンシング装置の動作を説明する。図10は、本発明のさらに他の実施形態に係るイメージセンシング装置の動作を説明するフローチャートである。
図10に示されたイメージセンシング装置の動作は、ホワイトピクセル値を推定するステップ(S1000)、推定されたホワイトピクセル値を微細調整するステップ(S1100)、チャネル別クロマを推定するステップ(S1200)、及び色相を補正するステップ(S1300)を含む。
ホワイトピクセル値を推定するステップ(S1000)では、ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータを用いて方向別ホワイトピクセルの傾き値及びRGBチャネル平均値を取得し、これに基づいてホワイトピクセル値を推定できる。
前記ホワイトピクセル値を推定するステップは、方向別ホワイトピクセルの傾き値を計算するステップ(S1010)、RGBチャネル平均値を計算するステップ(S1020)、及びホワイトピクセル値の推定ステップ(S1030)を含むことができる。
方向別ホワイトピクセルの傾き値を計算するステップ(S1010)では、ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、互いに異なる色相を有するピクセル間の差値及びホワイトピクセル間の差値に基づいて方向別ホワイトピクセルの傾き値を計算できる。
RGBチャネル平均値を計算するステップでは、ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、センタピクセルの位置に応じてRGBチャネル平均値を計算できる。
ホワイトピクセル値の推定ステップでは、方向別ホワイトピクセル値の計算ステップで計算された方向別ホワイトピクセルの傾き値及びRGBチャネル平均値の計算ステップで計算されたRGBチャネル平均値に基づいてホワイトピクセル値を推定できる。
このとき、センタピクセルがグリーンピクセル、レッドピクセル、またはブルーピクセルである場合に、水平方向フィルタと垂直方向フィルタとを用いてセンタピクセルに対応するホワイトピクセル値を推定できる。
ホワイトピクセル値を微細調整するステップ(S1100)では、ピクセルアレイのセンタピクセルと周辺ホワイトピクセルとの傾きによって互いに異なるように割り当てられた重み付けに基づいて互いに異なるフィルタを介してノイズを除去し、推定されたホワイトピクセル値を微細調整することができる。
このとき、センタピクセルがグリーンピクセル、レッドピクセル、またはブルーピクセルである場合に、ホワイトピクセル推定ステップで推定されたホワイトピクセル値を用いてホワイトピクセル値を微細調整することができる。
クロマを推定するステップ(S1200)では、ソースピクセルデータと微細調整されたホワイトピクセル値に基づいてクロマアレイを計算し、チャネル別クロマを推定できる。
このとき、クロマアレイは、ソースピクセルデータから前記調整されたホワイトピクセル値を差し引いて計算されることができる。
また、クロマアレイのうち、センタピクセルのクロマ値を中心にチャネル別クロマ類似度(similarity)によってクロマ重み付けを割り当て、重み付けに応じてチャネル別クロマを推定できる。
以下、本発明の一実施形態に係るイメージセンシング装置が適用されたシステムの一実施形態を説明する。図11は、本発明の一実施形態に係るイメージセンシング装置が適用されたシステムの一実施形態を説明するブロック図を示す。
図11に示されたシステムは、パーソナルコンピュータシステム、デスクトップコンピュータ、ラップトップまたはノートブックコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、セルラーフォン、スマートフォン、モバイルフォン、ワークステーション、ネットワークコンピュータ、消費者デバイス、アプリケーションサーバ、格納デバイス、知能型ディスプレイ、周辺装置デバイス、例えば、スイッチ、モデム、ルータ、その他、または一般的に任意の類型のコンピューティングデバイスを含むが、これに制限されない様々な類型等のコンピューティングデバイスのうち、いずれであることができる。
一実施形態によって、図11に例示されたシステムは、システム-オン-チップ(system-on-a-chip、SOC)を示すことができる。名前から暗示されるように、SOC(1000)のコンポーネント等は、集積回路「チップ」のように単一半導体基板上に集積されることができる。いくつかの実施形態において、コンポーネント等は、システムで2つ以上の別のチップ上に実現されることができる。SOC(1000)は、本明細書において例示として使用されるであろう。
例示された実施形態において、SOC(1000)のコンポーネント等は、中央プロセシングユニット(CPU)コンプレックス1020、オン-チップ周辺装置コンポーネント等1040A及び1040B(より簡略に、「周辺装置等」)、メモリ制御機(MC)1030、イメージ信号プロセッサ400、及び通信ファブリック(fabric)1010を備えることができる。
SOC(1000)は、さらに追加コンポーネント等に、例えば、メモリ1800及びイメージセンサ100に結合されることができる。コンポーネント等(1020、1030、1040A及び1040B、そして200)の全ては、通信ファブリック1010に結合されることができる。メモリ制御機1030は、使用中にメモリ1800に結合されることができ、周辺装置1040Bは、使用中に外部インターフェース1900に結合されることができる。
例示される実施形態において、CPUコンプレックス1020は、1つ以上のプロセッサ1024及びレベル2(L2)キャッシュ1022を備えることができる。周辺装置等1040A及び1040Bは、SOC(1000)に含まれた追加ハードウェア機能性の任意のセットであることができる。例えば、周辺装置等1040A及び1040Bは、1つ以上のディスプレイデバイス上にビデオデータをディスプレイするように構成されたディスプレイ制御機、グラフィックプロセシングユニット(GPU)、ビデオエンコーダ/デコーダ、スケーラ(scaler)、ロテータ(rotator)、ブレンダー(blender)、その他を備えることができる。
イメージ信号プロセッサ400は、イメージセンサ100(または、他のイメージセンサ)からイメージキャプチャデータをプロセシングすることができる。イメージ信号プロセッサ400及びイメージセンサ100は、図1~図10に示されたイメージ信号プロセッサ400とイメージセンサ100の構成及び動作が適用され得る。
周辺装置等は、さらにオーディオ周辺装置等、例えば、マイクロホン、スピーカ、マイクロホン及びスピーカに対するインターフェース、オーディオプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、ミキサ、その他を含むことができる。周辺装置等は、インターフェース、例えば、汎用直列バス(USB)、PCIエクスプレス(PCIe)を含む周辺装置コンポーネントインターコネクト(PCI)、直列及び並列ポート、その他を含むSOC(1000)の外部の様々なインターフェース1900に対する周辺装置インターフェース制御機(例えば、周辺装置1040B)を備えることができる。周辺装置等は、ネットワーキング周辺装置等、例えば、メディアアクセス制御機(MAC)をさらに備えることができる。一般的に、任意のセットのハードウェアが様々な実施形態等によって含まれることができる。
CPUコンプレックス1020は、SOC(1000)のCPU役割をする1つ以上のCPUプロセッサ1024を備えることができる。システムのCPUは、システム、例えば、運営体制のメイン制御ソフトウェアを実行するプロセッサ(等)を備えることができる。一般的に、使用中、CPUにより実行されるソフトウェアは、システムの他のコンポーネントを制御して所期のシステムの機能性を実現できる。プロセッサ1024は、さらに、他のソフトウェア、例えば、アプリケーションプログラムを実行できる。アプリケーションプログラムは、ユーザ機能性を提供でき、低レベルデバイス制御のために運営体制に依存することができる。したがって、プロセッサ1024は、さらにアプリケーションプロセッサと称されることができる。
CPUコンプレックス1020は、他のハードウェア、例えば、L2キャッシュ1022及び/又はシステムの他のコンポーネント等に対するインターフェース(例えば、通信ファブリック1010に対するインターフェース)をさらに含むことができる。
一般的に、プロセッサは、プロセッサにより実現された命令語セットアーキテクチャに定義された命令語を実行するように構成された任意の回路及び/又はマイクロコードを含むことができる。命令語を実行させることに応答してプロセッサ上により動作される命令語及びデータは、メモリ1800に一般的に格納されることができるが、所定の命令語も周辺装置等への直接的なプロセッサアクセスに対して定義されることができる。プロセッサは、システムオンチップ(SOC(1000))または他のレベル等の統合部として他のコンポーネント等とともに集積回路上で実現されたプロセッサコアを網羅することができる。プロセッサは、別のマイクロプロセッサ、プロセッサコア、及び/又はマルチチップモジュール実現部内に集積化されたマイクロプロセッサ、複数の集積回路として実現されたプロセッサ、その他をさらに網羅することができる。
メモリ制御機1030は、一般的にSOC(1000)の他のコンポーネント等からメモリ動作を受信し、メモリ1800にアクセスしてメモリ動作を果たすための回路を含むことができる。メモリ制御機1030は、任意の類型のメモリ1800にアクセスするように構成されることができる。例えば、メモリ1800は、SRAM(static random access memory)、DRAM(dynamic RAM)、例えば、ダブルデータレート(DDR、DDR2、DDR3、その他)DRAMを含むSDRAM(synchronous DRAM)であることができる。低電力/モバイルバージョン等のDDR DRAM(例えば、LPDDR、mDDR、その他)が支援され得る。メモリ制御機1030は、動作を指示し(そして、潜在的に再指示し)、動作をメモリ1800に提示する、メモリ動作のためのキューなどを含むことができる。メモリ制御機1030は、メモリへの書き込みを待つ書き込みデータ及びメモリ動作のソースへの復帰を待つ読み取りデータを格納するデータバッファをさらに備えることができる。
いくつかの実施形態等において、メモリ制御機1030は、最近にアクセスされたメモリデータを格納するメモリキャッシュを備えることができる。SOC実現例において、例えば、メモリキャッシュは、再度直ちにアクセスされると予想される場合に、メモリ1800からのデータの再-アクセスを避けることにより、SOCにおける電力費を減少させることができる。一部の場合において、メモリキャッシュは、さらに所定のコンポーネント等だけを補助するプライベートキャッシュ、例えば、プロセッサ1024のL2キャッシュ1022またはキャッシュ等と相反するような、システムキャッシュとして称されることができる。追加的に、いくつかの実施形態において、システムキャッシュは、メモリ制御機1030内に位置する必要がない。
実施形態において、メモリ1800は、チップ-オン-チップまたはパッケージ-オン-パッケージ構成でSOC(1000)とともにパッケージングされることができる。SOC(1000)及びメモリ1800のマルチチップモジュール構成も使用されることができる。そのような構成等は、システム内の他のコンポーネント等への(例えば、終点16A及び16Bへの)送信より(データ観測面で)相対的により安定的であることができる。したがって、保護データは、メモリ1800に暗号化されていない状態で常駐できることに対し、保護データは、SOC(1000)と外部終点との間での交換のために暗号化されることができる。
通信ファブリック1010は、SOC(1000)のコンポーネントのうち、通信のための任意の通信インターコネクト及びプロトコルであることができる。通信ファブリック1010は、共有バス構成、クロスバー(cross bar)構成、及びブリッジを有する階層的バスを含むバスに基づくことができる。通信ファブリック1010は、さらにパケットに基づくことができ、ブリッジを有する階層であるか、クロスバー、地点間連結(point-to-point)、または他のインターコネクトであることができる。図9に示された個数より多いか、少ないそれぞれのコンポーネント/サブコンポーネントがありうる。
いくつかの実施形態において、本明細書において記述された方法は、コンピュータプログラム製品、またはソフトウェアにより実現されることができる。いくつかの実施形態において、非-一時的な、コンピュータ-読み取り可能格納媒体は、コンピュータシステム(または、他の電子デバイス)をプログラムして、本明細書に記述された技法のうち、いくつかまたは全てを行うために使用され得る命令語を格納することができる。コンピュータ-読み取り可能格納媒体は、機械(例えば、コンピュータ)により読み取り可能な形態(例えば、ソフトウェア、プロセシングアプリケーション)で情報を格納する任意のメカニズムを含むことができる。機械-読み取り可能媒体は、磁気格納媒体(例えば、フロッピーディスケット)と、光格納媒体(例えば、CD-ROM)と、光磁気格納媒体と、読み取り専用メモリ(ROM)と、ランダムアクセスメモリ(RAM)と、消去及びプログラム可能メモリ(例えば、EPROM及びEEPROM)と、フラッシュメモリと、電気またはプログラム命令語を格納するのに適した他の類型等の媒体を含むことができるが、これに制限されない。さらに、プログラム命令語は、光、音響、または他の形態の伝播された信号(例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号、その他)を使用して通信されることができる。
コンピュータシステム1000は、1つ以上のモジュール、例えば、同じコンピュータシステムのメモリ1800に格納されたプログラム命令語内に存在することができるか、コンピュータシステム1000と類似するか、互いに異なるさらに他のコンピュータシステムのメモリ内に格納されたプログラム命令語内に存在することができる、ノイズ除去回路を実行するように構成され得るプロセッサユニット1020(可能であれば、複数のプロセッサ、シングル-スレッド(threaded)プロセッサ、マルチ-スレッドプロセッサ、マルチ-コアプロセッサ、その他を備える)を備えることができる。
一方、本発明の詳細な説明では、具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内で様々な変形が可能であることはもちろんである。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態に限定されて決められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものなどにより決められなければならない。
10 イメージセンシング装置
100 イメージセンサ
200 ピクセルアレイ
300 デモザイク動作回路
310 ホワイトピクセル値推定部
320 微細調整部
330 クロマ推定部
340 色相補正部
400 イメージ信号プロセッサ

Claims (20)

  1. 複数のピクセルが備えられたピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータを用いて方向別ピクセルの傾き値及びRGBチャネル平均値を取得し、これに基づいてホワイトピクセル値を推定するホワイトピクセル値推定部と、
    センタピクセルと周辺ホワイトピクセルとの傾きによって互いに異なるように割り当てられた重み付けに基づいて互いに異なるフィルタを介してノイズを除去し、推定されたホワイトピクセル値を微細調整する微細調整部と、
    前記ソースピクセルデータと前記調整されたホワイトピクセル値に基づいてクロマアレイを計算し、チャネル別クロマを推定するクロマ推定部と、
    前記微細調整部で推定されたホワイトピクセル値及びクロマ推定部で推定されたクロマ重み付けに基づいて色相を補正する色相補正部と、
    を備えるデモザイク動作回路。
  2. 前記ホワイトピクセル値推定部は、
    前記ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、互いに異なる色相を有するピクセル間の差値及びホワイトピクセル間の差値の絶対値に基づいて方向別ホワイトピクセルの傾き値を計算する方向別ホワイトピクセル値計算ブロックと、
    前記ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、センタピクセルの位置に応じてRGBチャネル平均値を計算するRGBチャネル平均値計算ブロックと、
    前記方向別ホワイトピクセル値計算ブロックで計算された方向別ホワイトピクセルの傾き値及び前記RGBチャネル平均値計算ブロックで計算されたRGBチャネル平均値に基づいてホワイトピクセル値を推定するホワイトピクセル値推定ブロックと、
    を備える請求項1に記載のデモザイク動作回路。
  3. 前記ホワイトピクセル値推定ブロックは、
    前記センタピクセルがグリーンピクセル、レッドピクセル、またはブルーピクセルである場合に、水平方向フィルタと垂直方向フィルタとを用いてセンタピクセルに対応するホワイトピクセル値を推定する請求項2に記載のデモザイク動作回路。
  4. 前記微細調整部は、
    前記センタピクセルがグリーンピクセル、レッドピクセル、またはブルーピクセルである場合に、前記ホワイトピクセル値推定部で推定されたホワイトピクセルの傾き値を用いてホワイトピクセル値を微細調整する請求項3に記載のデモザイク動作回路。
  5. 前記クロマ推定部は、
    前記ソースピクセルデータから前記微細調整されたホワイトピクセル値を差し引いてクロマアレイを計算する請求項1に記載のデモザイク動作回路。
  6. 前記クロマ推定部は、
    前記クロマアレイのうち、センタピクセルのクロマ値を中心にチャネル別クロマ類似度(similarity)によってクロマ重み付けを割り当て、重み付けに応じてチャネル別クロマを推定する請求項5に記載のデモザイク動作回路。
  7. 下記の数式によって前記チャネル別クロマを推定する請求項6に記載のデモザイク動作回路。
    Figure 2022019550000009
    このとき、R chromaは、センタに位置したレッドピクセルの推定されたクロマを表し、G chromaは、センタに位置したグリーンピクセルの推定されたクロマを表し、B chromaは、センタに位置したブルーピクセルの推定されたクロマを表し、wgtは、重み付けを表し、(i、j)は、レッドピクセル、グリーンピクセル、ブルーピクセルの位置を表す。
  8. 前記色相補正部は、下記の数式によって色相を補正する請求項7に記載のデモザイク動作回路。
    Figure 2022019550000010
    このとき、fcsgainは、エラー色相補正ゲインを表し、DYgainは、ホワイトピクセルゲインを表し、Edgegainは、エッジゲインを表し、Colorgainは、色相ゲインを表し、Routは、センタに位置したレッドピクセルの微細調整されたホワイトピクセル値と推定されたクロマ値との合計を表し、Goutは、センタに位置したグリーンピクセルの微細調整されたホワイトピクセル値と推定されたクロマ値との合計を表し、Boutは、センタに位置したブルーピクセルの微細調整されたホワイトピクセル値と推定されたクロマ値との合計を示し、Restは、レッドピクセルの補正された色相を表し、Bestは、ブルーピクセルの補正された色相を表す。
  9. 複数のピクセルを備えたイメージセンサと、
    前記イメージセンサの出力信号を処理するイメージ信号プロセッサと、
    を備え、
    前記イメージセンサ及び前記イメージ信号プロセッサのうち、いずれか1つの内部にデモザイク動作回路が実現され、
    前記デモザイク動作回路は、
    複数のピクセルが備えられたピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータを用いて方向別ホワイトピクセルの傾き値及びRGBチャネル平均値を取得し、これに基づいてホワイトピクセル値を推定するホワイトピクセル値推定部と、
    センタピクセルと周辺ホワイトピクセルとの傾きによって互いに異なるように割り当てられた重み付けに基づいて互いに異なるフィルタを介してノイズを除去し、推定されたホワイトピクセル値を微細調整する微細調整部と、
    前記ソースピクセルデータと前記微細調整されたホワイトピクセル値に基づいてクロマアレイを計算し、チャネル別クロマを推定するクロマ推定部と、
    前記微細調整部で推定されたホワイトピクセル値及びクロマ推定部で推定されたクロマ重み付けに基づいて色相を補正する色相補正部と、
    を備えるイメージセンシング装置。
  10. 前記ホワイトピクセル値推定部は、
    前記ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、互いに異なる色相を有するピクセル間の差値及びホワイトピクセル間の差値の絶対値に基づいて方向別ホワイトピクセルの傾き値を計算する方向別ホワイトピクセル値計算ブロックと、
    前記ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、センタピクセルの位置に応じてRGBチャネル平均値を計算するRGBチャネル平均値計算ブロックと、
    前記方向別ホワイトピクセル値計算ブロックで計算された前記方向別ホワイトピクセルの傾き値及び前記RGBチャネル平均値計算ブロックで計算されたRGBチャネル平均値に基づいてホワイトピクセル値を推定するホワイトピクセル値推定ブロックと、
    を備える請求項9に記載のイメージセンシング装置。
  11. 前記ホワイトピクセル値推定ブロックは、
    前記センタピクセルがグリーンピクセル、レッドピクセル、またはブルーピクセルである場合に、水平方向フィルタと垂直方向フィルタとを用いてセンタピクセルに対応するホワイトピクセル値を推定する請求項10に記載のイメージセンシング装置。
  12. 前記微細調整部は、
    前記センタピクセルがグリーンピクセル、レッドピクセル、またはブルーピクセルである場合に、前記ホワイトピクセル値推定部で推定されたホワイトピクセル値を用いてホワイトピクセル値を微細調整する請求項11に記載のイメージセンシング装置。
  13. 前記クロマ推定部は、
    前記ソースピクセルデータから前記調整されたホワイトピクセル値を差し引いてクロマアレイを計算する請求項9に記載のイメージセンシング装置。
  14. 前記クロマ推定部は、
    前記クロマアレイのうち、センタピクセルのクロマ値を中心にチャネル別クロマ類似度によってクロマ重み付けを割り当て、重み付けに応じてチャネル別クロマを推定する請求項13に記載のイメージセンシング装置。
  15. ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータを用いて方向別ホワイトピクセルの傾き値及びRGBチャネル平均値を取得し、これに基づいてホワイトピクセル値を推定するステップと、
    ピクセルアレイのセンタピクセルと周辺ホワイトピクセルとの傾きによって互いに異なるように割り当てられた重み付けに基づいて互いに異なるフィルタを介してノイズを除去し、推定されたホワイトピクセル値を微細調整するステップと、
    前記ソースピクセルデータと前記微細調整されたホワイトピクセル値に基づいてクロマアレイを計算し、チャネル別クロマを推定するステップと、
    前記微細調整するステップで推定されたホワイトピクセル値及び前記クロマを推定するステップで推定されたクロマ重み付けに基づいて色相を補正するステップと、
    を含むイメージセンシング装置の動作方法。
  16. 前記ホワイトピクセル値を推定するステップは、
    前記ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、互いに異なる色相を有するピクセル間の差値及びホワイトピクセル間の差値に基づいて方向別ホワイトピクセルの傾き値を計算するステップと、
    前記ピクセルアレイから提供されるソースピクセルデータのうち、センタピクセルの位置に応じてRGBチャネル平均値を計算するステップと、
    を含み、
    前記方向別ホワイトピクセル値の計算ステップで計算された方向別ホワイトピクセル値及び前記RGBチャネル平均値の計算ステップで計算されたRGBチャネル平均値に基づいてホワイトピクセル値を推定する請求項15に記載のイメージセンシング装置の動作方法。
  17. 前記ホワイトピクセル値を推定するステップでは、
    前記センタピクセルがグリーンピクセル、レッドピクセル、またはブルーピクセルである場合に、水平方向フィルタと垂直方向フィルタとを用いてセンタピクセルに対応するホワイトピクセル値を推定する請求項16に記載のイメージセンシング装置の動作方法。
  18. 前記ホワイトピクセル値を微細調整するステップでは、
    前記センタピクセルがグリーンピクセル、レッドピクセル、またはブルーピクセルである場合に、前記ホワイトピクセル値を推定するステップで推定されたホワイトピクセル値を用いてホワイトピクセル値を微細調整する請求項17に記載のイメージセンシング装置の動作方法。
  19. 前記チャネル別クロマを推定するステップでは、
    前記ソースピクセルデータから前記調整されたホワイトピクセル値を差し引いてクロマアレイを計算する請求項15に記載のイメージセンシング装置の動作方法。
  20. 前記チャネル別クロマを推定するステップでは、
    前記クロマアレイのうち、センタピクセルのクロマ値を中心にチャネル別クロマ類似度によってクロマ重み付けを割り当て、重み付けに応じてチャネル別クロマを推定する請求項19に記載のイメージセンシング装置の動作方法。
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