專利名稱：用于補償膠囊照相機中的制造偏差和設(shè)計缺陷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于補償制造工藝中的偏差的方法。具體地，本發(fā)明涉及將 這種方法應(yīng)用到光學儀器。
背景技術(shù)：
已經(jīng)證明了膠嚢照相機是一種用于檢查胃腸(GI)道的有效的微創(chuàng)方式。 在授權(quán)給(issue to )以色列政府國防部的美國專利5,604,531中描述了可吞咽 的膠嚢照相機的一個示例。轉(zhuǎn)讓到給定成像(Given Imaging)的幾個專利更 詳細地描述了 一種使用發(fā)射機來向外部接收機發(fā)送由照相機捕獲的圖像的膠 嚢照相機系統(tǒng)。其他膠嚢照相機的示例包括美國專利6,709,387和6,428,469。 還存在關(guān)于膠嚢照相機的奧林巴斯公司(Olympus Corporation)的其他專利。 例如，美國專利4,278,077公開了一種對于胃(stomach)設(shè)計的膠嚢中的膠 巻照相機。美國專利6,939,292公開了一種具有緩沖存儲器和發(fā)射機的膠嚢照 相機。美國專利6,800,060公開了一種用于在原子分辨率存儲(ARS)裝置中 存儲圖像數(shù)據(jù)的膠嚢照相機?，F(xiàn)在，可以將電子設(shè)備中的各種改進合并到膠嚢照相^l中。例如，LED 提供了一種緊湊和低功率的光源。CMOS圖像傳感器減少了組件計數(shù)和功率。 集成電路布局(geometry)的進一步微型化允許了使用用于減少膠嚢照相機的尺寸和功率的soc(片上系統(tǒng))技術(shù)。然而，尺寸減少增大了制造公差(manufacturing tolerance )的限制。例如,用于半導(dǎo)體圖像傳感器的制造工 藝固有地不但包括批到批(lot-to-lot)、晶圓到晶圓(wafer-to-wafer)、和芯片 到芯片(die-to-die)的偏差，而且包括芯片內(nèi)的像素到像素的偏差。甚至用 于感測在單元(cell)中存儲的電荷以提供數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的模擬電路也在芯片 內(nèi)的位置之間變化。另外，LED由于其光語和強度的偏差而聞名。同樣，因 為鏡頭的中心比邊緣處更好地傳遞光，所以在圖像的中心比邊緣處導(dǎo)致更高 的強度。即使通過相同的模具來制造鏡頭，同樣也存在鏡頭之間的偏差。另一示例源自于以下事實，膠嚢照相機中的照明源照明僅幾厘米遠的對 象，該對象接收不一致的光強。而且，用于讓LED光穿過的、在膠嚢外殼中 提供的透明窗體優(yōu)選地不是透明的。因而，當接通膠嚢中的光源(例如，LED) 時，透明窗體將照相機的視場內(nèi)的一些光反射回到所述光源和圖像傳感器。由于膠嚢照相機意^l允許醫(yī)生^r查病人的GI道的內(nèi)部，所以其準確性和 圖像質(zhì)量備受關(guān)注。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個實施例， 一種用于表現(xiàn)照相機的特性的方法包括(a) 在受控條件下，照明照相機的光學元件的視場；(b)在所述受控條件下，將 多個圖像曝光到照相機的圖像傳感器上；(c)從所述多個圖像中提取用于要 利用照相機拍攝的圖像的模型的參數(shù)值；以及(d)使用所述參數(shù)值來補償隨 后利用照相機拍攝的圖像?？梢酝ㄟ^預(yù)定色彩、對比度或圖案的對象來提供 用于提取所述參數(shù)值的圖像?？梢酝ㄟ^外部光源來照明所述視場。在一個實 施例中，壓縮所補償?shù)膱D像，以用于在照相機中進行存儲或通過無線來進行傳送。根據(jù)一個實施例，照相機在檔案存儲器中存儲圖像和參數(shù)值?？商鎿Q地， 照相機可以通過無線來向外部處理或服務(wù)站傳送所述圖像或參數(shù)值。根據(jù)一個實施例，所述模型是溫度相關(guān)的。所述模型包括用于補償像 素到像素偏差的函數(shù)。這種函數(shù)的一個示例包括作為乘法因子和圖像的測量 值的乘積的項。意欲所述函數(shù)補償像素響應(yīng)度中的不一致性。另外，所述函 數(shù)還可以包括用于補償圖像傳感器的像素中的泄露電流的項。所述泄露電流 隨著曝光時間而增加，并且也可以是溫度相關(guān)的。根據(jù)一個實施例，對于每個像素來計算所述參數(shù)值，以用于補償所述像 素。可替換地，基于像素組來計算所述參數(shù)值，并且其中然后將所計算的參 數(shù)值應(yīng)用于所述像素組中的每個像素，以用于補償。在一個實現(xiàn)中，可以從 矩形區(qū)域中的像素中選擇所述像素組。當進行傳送時，與所述圖像一起來傳 送用于標識照相機的標識符。一旦考慮了詳細描述和附圖，本發(fā)明就更好理解。


圖1示出了 GI道中的膠嚢照相機的示例。圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的、用于表現(xiàn)膠嚢照相機中的像素到像素偏差和設(shè)計缺陷的特性的方法。圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的、用于在膠嚢照相機的自身照明下表現(xiàn)該膠嚢照相機中的像素到像素偏差和設(shè)計缺陷的特性的方法。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的、用于使用利用上述特性表現(xiàn)過程 的膠嚢照相機的方法。圖5圖示了結(jié)合圖4來描述的本發(fā)明的替換實施例。圖7圖示了圖像傳感器陣列與由光學系統(tǒng)(諸如，膠嚢照相機的鏡頭系 統(tǒng))產(chǎn)生的圖像的足跡(footprint)之間的對準(alignment )。圖8A示出了 LED的輻射圖案的朗伯(Lambertian)曲線(即，角度對 照度(illuminance )),而圖8B示出了 LED的輝度(luminance )對角度。圖9示出了鏡頭的網(wǎng)格變形圖示。
具體實施方式
圖1示出了 GI道中的示范膠嚢照相機。如圖1所示，在身體內(nèi)腔00內(nèi) 部看到可吞咽的膠嚢照相機系統(tǒng)Ol，該身體內(nèi)腔00例如可以是結(jié)腸、小腸、 食道、或胃。膠嚢照相機系統(tǒng)Ol在身體內(nèi)部時是完全自治的，其所有元件封 裝在用于提供潮濕屏蔽的膠嚢外殼10中，保護了內(nèi)部組件免于接觸體液。膠 嚢外殼10至少包括透明窗體，從而允許來自照明系統(tǒng)l2的發(fā)光二極管(LED ) 的光穿過膠嚢外殼IO的壁以照明內(nèi)腔壁，并且允許在膠嚢照相機內(nèi)收集來自 內(nèi)腔00壁的散射光，并且對其進行成像。膠嚢外殼10還保護內(nèi)腔00免于直 接接觸膠嚢外殼10內(nèi)部的異物。膠嚢外殼10具有一種使得其能夠容易地被吞咽、并且稍后能夠有效地穿過GI道的形狀。 一般地，膠嚢外殼10是無菌 的，由無毒材料制成，并且十分光滑，以最小化搭掛(lodge)在內(nèi)腔內(nèi)的機率。如圖l所示，膠嚢照相機系統(tǒng)01包括照明系統(tǒng)12和照相機，該照相 機包括光學系統(tǒng)14和圖像傳感器16?？梢杂蓤D像處理器18來處理由圖像 傳感器16捕獲的圖像，該圖像處理器18執(zhí)行各種圖像處理功能，諸如，確 定膠嚢是否在照相機的光學視角內(nèi)相對于GI道的部分進行移動。可以由數(shù)字 信號處理器(DSP)或中央處理單元(CPU)來實現(xiàn)圖像處理器18。圖像處 理器18可以具有一個或多個部分幀緩沖器?？梢蕴峁┌雽?dǎo)體非易失性檔案存 儲器20，以允許在收回膠嚢之后、在身體外部的對接站或工作站處經(jīng)由輸出 端口 28來取回所述圖像?？梢允褂脭?shù)據(jù)壓縮模塊22來以壓縮形式存儲檔案 存儲器20中的圖像。(可以以硬件、或以在圖像處理器18上運行的軟件來實 現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮模塊22)。由電池電源24來為膠嚢照相機系統(tǒng)01供電。可以通 過腸蠕動而經(jīng)過GI道來推動膠嚢照相機系統(tǒng)01 ?？梢杂蒐ED來實現(xiàn)照明系統(tǒng)12。盡管其他的配置也是可能的，但是在 圖1中，將LED定位在照相機的光圈(aperture)附近。還可以例如在光圈 后面提供光源。也可以使用諸如激光二極管之類的其他光源?？商鎿Q地，也 可以使用白色光源或者兩個或更多窄波長帶光源的組合。在一個實施例中， 可以由各種組件(諸如，藍色LED或紫色LED)、連同由LED的光所激發(fā)以 發(fā)射更長波長處的光的磷光材料來形成白色LED?？梢酝ㄟ^生物相容性玻璃 或聚合物來制成允許光穿過的膠嚢外殼10的部分?？赡馨ǘ鄠€折射、衍射、或反射鏡頭元件的光學系統(tǒng)14在圖像傳感器 16上提供了其視場內(nèi)的內(nèi)腔00的圖像。圖像傳感器16可以包括用于將所接 收的光強轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電信號的電荷耦合裝置(CCD)或互補金屬氧化物半 導(dǎo)體(CMOS)類型傳感器裝置。圖像傳感器16可以具有單色響應(yīng)，或包括 濾色器陣列，以允許(例如，使用RGB或CYM色彩空間代表法來)捕獲色 彩圖像。優(yōu)選地將來自圖像傳感器16的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，以允許使 用數(shù)字處理技術(shù)?？梢允褂脠D像傳感器16內(nèi)部(如在當前情況下)、或膠嚢 外殼10內(nèi)部的另一位置處的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換?？梢栽趫D 像傳感器16和該系統(tǒng)的剩余部分之間提供A/D單元。將照明系統(tǒng)12中的LED 與圖像傳感器16的操作進行同步?？刂颇K26 (未示出)的一個功能是在圖像捕獲操作期間控制LED。當圖像示出了相對于前一圖像的充分運動時，圖像處理器18可以選擇保 留該圖像，以便節(jié)約有限的可用存儲空間?？梢栽诎遢d檔案存儲器系統(tǒng)20中 存儲所捕獲的圖像。雖然在活的有機體內(nèi)、圖1所示的輸出端口 28不進行操 作，但是在從經(jīng)過身體的旅程中收回膠嚢照相機之后，該輸出端口28向工作 站上傳數(shù)據(jù)。當接通LED時，它們的光穿過膠嚢外殼10中的透明窗體，以照明GI 道中的對象。來自這些對象的反射光穿過透明窗體并且到達鏡頭14,該鏡頭 14將圖像聚焦在成像傳感器16上。 一些從LED發(fā)射的光從透明窗體的表面 反射回來(如長短虛線103所示)，經(jīng)過鏡頭14到圖像傳感器16上。因為圖 像傳感器16中的單元陣列中的每個像素在某種意義上是唯一的，所以可以在 外部提供的一致光照條件下(在關(guān)斷膠嚢照相機系統(tǒng)01中的LED的情況下) 表現(xiàn)圖像傳感器16的特性，以確定圖像傳感器16中的像素到像素的偏差。 事實上，這些像素的不同讀出(readout)代表了像素的偏差、和鏡頭對于不 一致像素值的影響兩者。圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的、用于表現(xiàn)膠嚢照相機中的像素到 像素偏差和設(shè)計缺陷的特性的方法。如圖2所示，準備了至少包括鏡頭系統(tǒng)、 圖像傳感器、和發(fā)射機或檔案存儲器的膠嚢照相機(步驟201)。接下來，在 步驟202中，由已知色彩、強度、對比度或圖案的光所照明的對象被放置在 鏡頭系統(tǒng)的視場中，并且進行曝光。然后，將這些圖像用于表現(xiàn)膠嚢照相機 系統(tǒng)的特性或校準該膠嚢照相機系統(tǒng)。可以在檔案存儲器中存儲所述圖像， 或傳送所述圖像。在隨后的時間(步驟203 )處，將這些圖像用于校準從病 人捕獲的圖像，以用于臨床診斷目的。一種用于補償像素響應(yīng)度(responsivity)中的偏差和對于照相才幾響應(yīng)的 場相關(guān)性(dependence)(即，即使在存在一致的對象照明時，傳感器照明中 的不一致性)的方法在于在校準期間提供具有一致色彩和亮度的場的照相機。 然后，在該照明條件下拍攝測試圖像，并且將其用于獲得用于所有像素的紅色分量的平均但Ar。如果具體像素的紅色分量信號是PRi,則可以在正常梯:作期間，通過將所測量的像素值的紅色分量乘以因子AR/PRj來補償該像素的 紅色分量?？梢砸酝瑯拥姆绞絹硌a償其他色彩分量。(還可以將該方法同樣地 應(yīng)用于其他色彩空間域中的色彩分量)?？梢赃M行在其自身照明(例如，照明系統(tǒng)12)下的膠嚢照相機系統(tǒng)的特性表現(xiàn)。圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的、用于在膠嚢照相機的自身照明下表現(xiàn)該膠嚢照相機中的像素到像素偏差和設(shè)計缺陷的特性的方法?？梢约m正所組合的照明和成像系統(tǒng)的"白平衡"。如圖3所示，準備了至少包括鏡 頭系統(tǒng)、圖像傳感器、膠嚢照相機的外殼內(nèi)的照明系統(tǒng)、和發(fā)射機或檔案存 儲器的膠嚢照相機(步驟301)。接下來，在步驟302中，在鏡頭系統(tǒng)的視場 中，通過照明系統(tǒng)來照明已知色彩、對比度、和圖案的對象，并進行曝光。 然后，將這些圖像用于表現(xiàn)膠嚢照相機系統(tǒng)的特性或校準該膠嚢照相機系統(tǒng)。 可以在檔案存儲器中存儲所述圖像，或傳送所述圖像。在隨后的時間(步驟 303 )處，將這些圖像用于校準從病人捕獲的圖像，以用于臨床診斷目的。在校準期間，可以從各種彩色場拍攝圖像?？梢詫⒂糜诿總€測試場的平 均的紅色、綠色、和藍色像素響應(yīng)與理想的響應(yīng)和所確定的糾正因子進行比 較。例如，如果用于紅色分量的所測量的平均值是AR、并且所期望的平均像 素值是ARE，則可以通過將所測量的圖像中的每個像素乘以因子ArE/Ar來將 該因子用于糾正色彩保真度。可以對于綠色和藍色分量推導(dǎo)出類似的因子。 不同的測試色彩場可以產(chǎn)生用于三原色的不同校準因子。可替換地，可以將 白色場用于校準所有色彩。可以拍攝相同測試圖案的多個圖像，并且對結(jié)果 進行平均，使得在所測量的像素值中減少時間相關(guān)的噪聲。可以確定并且存 儲測試條件上的校準因子的加權(quán)平均，以用于稍后的圖像糾正?？梢栽谀z嚢 照相機系統(tǒng)Ol、在數(shù)據(jù)記錄器、或在工作站軟件中存儲所述補償因子?？梢?各自使用等式、曲線、分段曲線或查找表來定義補償因子。每個像素的參數(shù) 的數(shù)目也可以多于一個。在圖像傳感器16內(nèi)，與光輸入無關(guān)的作用(effect)也影響每個像素值。 可以在"暗(dark),，像素的輸出值中看到這種作用。暗像素可以是不在光學系 統(tǒng)14的視場內(nèi)并且典型地被不透明材料覆蓋的像素。雖然這種像素的輸出值 不是由光輸入而引起的，但是招致諸如熱感應(yīng)電荷泄露?？梢酝ㄟ^作為偏移 來添加在暗像素處測量的熱感應(yīng)泄露電流(或暗像素組的平均熱感應(yīng)泄露電 流)來補償操作的像素。熱感應(yīng)泄露電流是溫度和時間兩者的函數(shù)。期望操 作中的膠嚢照相機的溫度相對固定在人類體溫、加上通過膠嚢照相機的功耗 和熱傳導(dǎo)兩者確定的幾度處。作為一階估計，熱感應(yīng)泄露電流與像素的預(yù)充 電和讀出之間的時間成比例?？梢愿鶕?jù)以下的等式(1)分別對于R、 G和B色彩分量來補償包括鏡頭 系統(tǒng)l4的作用的、像素到像素偏差或不一致像素響應(yīng)度其中，iV Pg、和A是用于從圖像傳感器16中的像素讀取的三個色彩分量 的所測量的分量值，&、 Fg、和尸5是用于糾正像素到像素偏差和用于調(diào)整平 均像素值所提供的乘法因子，而Cw、 CG、和G是用于每個像素的可為正或 負的偏移。在該模型中，假設(shè)像素響應(yīng)與由像素所吸收的已接收輻射能量線 性相關(guān)。線性相關(guān)性的斜率是"響應(yīng)度"。在暗像素處(即，在零輸入輻射能 量處)，零光響應(yīng)("暗電流，，)代表偏移。因為乘法因子筒單，所以便于使用 它以用于補償。然而，如果像素特性相對于分量值來說是非線性的，則可能 需要更復(fù)雜的補償函數(shù)。在一般情況下，可以用厶(A)來代替項^x^ , 々二i ,G,S。例如，這種函數(shù)可以是包括對數(shù)或指數(shù)項的多項式或函數(shù)。當 然，A(尸J也可以是其他參數(shù)(諸如，如下面討論的溫度)的函數(shù)。R、 G、 和B是原色。iV尸g、和尸s是非負值(當其計算值為負時，將每個值固定(clamp ) 到零；或者對于N比特分辨率，當計算值超過2N-1時，將每個值固定到2N-1 )。提供參數(shù)Cfr、 C/g和C/6以補償熱感應(yīng)泄露電流。泄露電流對于每個色彩 分量的影響與時間t!成比例，該"是單元預(yù)充電和單元讀出之間的時間持續(xù) 時間。為了求解Fw、 Cw、和G,必須拍攝包括兩個不同照明強度和t!的兩個 不同值的三個測試圖像。讀出用于每個色彩分量的數(shù)據(jù)。作為一階估計(例如，在沒有進行下面 討論的、補償熱感應(yīng)泄露電流的情況下)，可以對于每個色彩分量來存儲或傳 送兩個參數(shù)F,和G。還可以存儲或傳送原始色彩圖像數(shù)據(jù)，以減少空間需求 或傳送功率。這些原始色彩圖像數(shù)據(jù)可以對應(yīng)于在不同強度處照明的紅色、 藍色、和綠色對象的少量圖像?？商鎿Q地，其每一個具有一致的已知色彩的 多個對象的圖像可用于推導(dǎo)這些系數(shù)。例如，其中雖然使用了相同的RGB比例、但是提供了不同的強度的光照條件可以用于求解c;、 Q和G參數(shù)。提供參數(shù)CV、 C&和C/6以補償熱感應(yīng)泄露電流。泄露電流對于每個色彩 分量的影響與時間^成比例，該"是單元預(yù)充電和單元讀出之間的時間持續(xù) 時間?？梢栽谀z嚢照相機中或膠嚢照相機外部計算該泄露電流。對于在膠嚢照相機外部的計算，在閃存中存儲或通過無線來傳送用于每個圖像的定時參 數(shù)。用于存儲這些定時參數(shù)所需的存儲器空間相對于圖像的尺寸來"i兌是極小 的。在上面討論中，盡管為了闡明性目的而在該示例中使用了 RGB空間，但 是也可以使用其他色彩空間。因為暗電流和響應(yīng)度兩者在像素之間變化，所以對于每個像素來計算這 些參數(shù)的值，并且根據(jù)與每個像素相關(guān)聯(lián)的參數(shù)值來將補償應(yīng)用到該像素。 可替換地，可以使用在整個像素塊的像素上計算的相同參數(shù)值(例如，相同 的加法和乘法因子)來為像素塊中的每個像素提供補償。 一個塊可以是任何 像素組，而不必是圖像的矩形區(qū)域上的像素。本發(fā)明人同樣認識到本發(fā)明的方法還可以應(yīng)用到用于除了如在身體內(nèi)腔 條件下進行搡作的膠嚢照相機之外的應(yīng)用的照相機。對于這些其他應(yīng)用，可能必須考慮Cp C,g和Cft、 CV、 Q和C6以及乘法因子&、尸g、和&(或其 函數(shù)形式)中的溫度相關(guān)性。在一個實施例中，例如，在多個溫度處進行測 量。在每個溫度處，根據(jù)上述過程來求解(或其函數(shù)形式)、Cft、和Qt，A:=r， g， 6的值。如上面討論的，為了在操作期間使得補償可用，可以在制造的時間處對 于每個像素來計算系數(shù)，并且進行存儲?？商鎿Q地，可以存儲在已知的一致 照明條件下拍攝的圖像數(shù)據(jù)，以用于隨后的系數(shù)計算。由于膠囊照相機中在操作期間拍攝的圖像的數(shù)目為好幾萬的數(shù)量級，所以對于用于特性表現(xiàn)的幾 個乃至幾十個測試圖像的數(shù)據(jù)存儲需求很小，并且可以將其存儲在板載檔案 存儲器(例如，存儲器20)中。還可以通過無線來向外部記錄器傳送這些測 試數(shù)據(jù)，該外部記錄器可以稍后用在醫(yī)生對圖像的檢查中?？梢韵蛎總€膠嚢 照相機提供標識數(shù)字(ID)?；谒鯥D,可以向網(wǎng)站上提供測試數(shù)據(jù)，并 在醫(yī)生檢查所捕獲的圖像數(shù)據(jù)時，從該網(wǎng)站上下載所述測試數(shù)據(jù)。用于基于上面討論的簡單關(guān)系提取系數(shù)的計算需求(例如，在電路面積 和功率方面)相對低，并且可以容易地存儲或傳送測試圖像數(shù)據(jù)(例如，用于每個色彩分量的值)、或者可以通過板載電路來計算的系數(shù)。為了闡明功率 和電路需求，考慮對于用于處理三十個300k分辨率圖像所需的JPEG電路的 數(shù)量級估計。(存在從各種普通的鑄造廠庫(foundries'libraries )中可獲得的 JPEG電路的許多選擇，其每一個由不超過大約50k個門而組成。)對于0,09pm 工藝，將平均的本4正門電容(gate capacitance )估計為4 CiWL - (5 ff/jam, (0.5 pm) (0.09pm+0.2)am) = 3ff(因子4假設(shè)了等效門具有4個晶體管。)0.2(am項代表了邊緣電容。對于現(xiàn) 今廣泛采用的每個碼字一個塊的JPEG標準，需要大約30MHz來運^f亍每秒三 十幀的實時速度。因此，假設(shè)布線電容是本征電容的兩倍，并且激活率是所 有電路的1/3,則將所需的功率估計為0.5 CV2 * 30 MHz = 0.5 * (2+1) * 3ff * 50k * (1/3) * (IV)2 * 30MHz = 2.25 mW 用于處理30幀的能量是2.25mW x lsec = 2.25 mJ，這是膠嚢照相機的電 池容量內(nèi)的極小值。通過比較，用于計算上面的補償系^t的等式比用于JPEG 處理的計算需求要簡單得多，該用于JPEG處理的計算需求包括在ISO 10918-2 JPEG編碼標準中指定的其他步驟之中的、空間-頻率域離散余弦變換 (DCT)運算和熵編碼。此外，用于特性表現(xiàn)所需的測試圖像的數(shù)目通常實 質(zhì)上少于30個圖像。因此，提取膠嚢照相機中的系數(shù)本身在實踐中也容易實 現(xiàn)。因而，使用在這里討論的方法和其他方法來糾正所捕獲的圖i象的成本不 是麻煩的操作。另外，因為將未糾正的圖像中的像素到像素偏差表示為圖像 數(shù)據(jù)中的噪聲，所以壓縮圖像的壓縮率和質(zhì)量在糾正后的圖像中比在未糾正 的圖像中更加有利。在沒有去除過程的情況下，這些噪聲混合在有用信息中， 并且因此增加了壓縮圖像中的比特數(shù)目。(例如，相鄰像素之間的)近距離差 異增加了頻域lt據(jù)，因而影響了壓縮文件尺寸和圖像質(zhì)量兩者。在壓縮期間， 對于圖像數(shù)據(jù)中的噪聲的處理進一步增加了功耗。例如，在MPEG處理的情 況下，必須將先前的參考幀解壓縮，以便對當前幀和參考幀之間的差異進行 編碼。遠距離差異(即，傳感器陣列內(nèi)彼此距離充分遠的像素之間的差異) 影響了 MPEG之類壓縮中的運動估計。因為運動估計之后通過空間域和頻率 域變換來進行壓縮，所以近距離差異和遠距離差異兩者均影響這種壓縮算法 中的運動估計。本發(fā)明的方法可應(yīng)用于在照相機外部表現(xiàn)圖像傳感器的特性。因為這種 方法引入更少的噪聲，允許更好的匹配，并且導(dǎo)致更少的頻域項，所以該方 法實現(xiàn)了更好的質(zhì)量、更好的壓縮率，并且提供了更少的功率需求。對于 MPEG壓縮的影響是雙重的糾正了近距離偏差和遠距離偏差兩者。所述糾 正改善了傳感器內(nèi)的近距離、相鄰或鄰近像素的壓縮率，同時遠距離像素到 像素偏差比近距離偏差高一個數(shù)量級。還可以單獨地表現(xiàn)照相機的物鏡光學元件的特性。典型地，無需單獨地測量各個物鏡光學元件中的每一個。可以 組合用于圖像傳感器和物鏡光學元件的校準數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個實施例中，(在提供或沒有提供鏡頭的情況下并且在一 致或已知條件下)使用上面討論的方法之一來表現(xiàn)圖像傳感器的特性。由于 壓縮噪聲而導(dǎo)致圖像傳感器典型地具有更多高頻分量。如果提供了鏡頭，則 應(yīng)該使用幾乎理想的鏡頭(這種鏡頭將是昂貴的)。否則，在考慮其缺陷的情 況下，應(yīng)該在使用之前離線地在光學上表現(xiàn)鏡頭的特性。然后，推導(dǎo)出糾正 數(shù)據(jù)，然后將其與具體傳感器相關(guān)聯(lián)。然后可以將糾正數(shù)據(jù)提供到照相機制 造商，以用于隨后使用。通過膠嚢外殼10的內(nèi)表面和外表面以及膠嚢外殼10內(nèi)的其他對象(例 如，微粒污染)來在某種程度上反射來自照明源的光。這種反射既可以是鏡 面的，又可以是散射的。 一些反射光可以傳遞到照相機的輸入光瞳(pupil) 中，以在圖像傳感器上進行收集。在到達圖像傳感器16之前，光可能從多個 對象反射多次。源自于LEG光的反射的舌L真(spurious)信號與所拍照的場景無關(guān)。為 了表現(xiàn)由圖像傳感器16從膠嚢外殼10中的透明窗體的表面拾取的所反射的 照明光的特性，可以將膠嚢照相機完全放置在光吸收的環(huán)境中(即，沒有光 從該環(huán)境中反射)。在該安排下，在圖像傳感器16處感測的光僅僅由從LED 發(fā)射的、從膠嚢外殼IO或從膠嚢內(nèi)的其他對象反射的光組成。雖然簡單起見、 以下討論假設(shè)了 LED光源，但是代替地可以使用其他光源，諸如，基于白熾、 熒光、場離子化、磷光、或任何其他發(fā)光處理的那些光源。 可以將所測量的紅色、綠色、和藍色像素信號表達為，<formula>formula see original document page 19</formula>
(2)其中力...../ 分別是LED,到LEDn中的電流，而時間^柳.....是對應(yīng)LED電流的持續(xù)時間。諸如C,w和CR之類的減法項是使用前述過程所確定 偏移。由于LED所發(fā)射的光功率與電流大致是線性的，所以期望在圖像傳感器處感測的反射光與隨著時間而積分的在各個LED中流動的電流線性相關(guān)。 雖然簡單起見、等式(2)假設(shè)了用于LED,的電流/,.是常數(shù)，但是還可以將 等式(2)中的電流項表達為瞬時電流隨著時間的積分，而不是電流和時間的乘法。對于LED電流的n個不同組合做出測量，以允許對于每個色彩來求解n 個獨立的線性等式。理想地，依次單獨地接通每個LED?？梢允褂胣個圖像、 以及從等式(1)的圖像測試中獲得的泄露電流因子、C 、和偏移Cw的值， 來求解用于紅色的n個等式?？商鎿Q地，可以拍攝兩個附加圖像，并且可以 使用等式(2)來獲得泄露電流和偏移因子。在所述情況下，所需要的全部圖 像數(shù)目是n+2。)來自膠嚢外殼10的外表面的反射取決于其中浸沒膠嚢照相機的介質(zhì)。在 GI道中，經(jīng)常在水性液體中浸沒膠嚢。在某些情況下，膠囊將僅部分地覆蓋 在液體中?？梢岳锰畛溆兴暮谏萜髦械哪z嚢來取得LED反射的一個才交 準數(shù)據(jù)集?？梢栽跊]有水的情況下取得另一校準數(shù)據(jù)集。當糾正GI圖像數(shù)據(jù) 時，可以選擇用于提供最佳糾正的校準數(shù)據(jù)集。可以選擇不同的校準數(shù)據(jù)集， 以糾正不同的圖像區(qū)?？梢酝ㄟ^以下各種標準來指示用于圖像區(qū)的合適糾正， 諸如1. 最小化空間頻譜的高頻分量。2. 使用用于檢測邊緣的圖像處理算法，來最小化圖像中的銳利的邊緣。3. 最大化相繼圖像之間的改變。通常，圖像區(qū)內(nèi)接觸膠嚢的介質(zhì)從一幀 到下一幀是相同的，使得用于從膠嚢外殼10的外表面的LED反射的每個像 素中的合適糾正從一幀到下一幀是不變的。如果正確地標識了糾正(即，使 用了恰當?shù)男蕯?shù)據(jù)集)，則最大化了圖像中的改變。4. 只產(chǎn)生非負的糾正像素信號。負值指示應(yīng)用了錯誤的校準數(shù)據(jù)集。 由于其相應(yīng)的地點、以及對象與光源之間的有限距離，所以還可以補償每個LED的單一性和由所述LED才t射在對象上的不一致光。即4吏不知道小 腸內(nèi)部和大腸內(nèi)部的距離，由于已知光源的位置和強度并且平均人類的腸在 形狀和尺寸上具有某一特性范圍，所以也可以做出糾正?？梢栽谥圃旃に嚻陂g(例如，在組裝處理期間)、當在膠嚢照相機內(nèi)部或 外部地存儲所得到的圖像和相關(guān)聯(lián)的信息或所推導(dǎo)的系數(shù)期間，進行用于提 取補償參數(shù)所設(shè)計的測試或特性表現(xiàn)?？商鎿Q地，可以由醫(yī)院的技術(shù)員或由醫(yī)生來執(zhí)行特性表現(xiàn)或測試，所述 醫(yī)院的技術(shù)員或醫(yī)生利用放置在用于提供受控特性表現(xiàn)環(huán)境的容器中的膠嚢 照相機來運行自動測試程序?？梢栽诎遢d存儲器中存儲測試圖像與相關(guān)聯(lián)的 信息或所提取的系數(shù)，或者如果膠嚢照相機具有無線發(fā)射機和天線，則可以 向外傳送系數(shù)數(shù)據(jù)庫或所述圖像與相關(guān)聯(lián)的信息?？梢栽谏院蟮臅r間處在用 于顯示和歸檔的工作站處取回這些數(shù)據(jù)。可以利用病人的健康記錄或利用原 始(即，未糾正的)圖像數(shù)據(jù)來歸檔所述特征表現(xiàn)數(shù)據(jù)。可替換地，與關(guān)于 如何進行補償過程的描述一起，存儲糾正圖像和特性表現(xiàn)數(shù)據(jù)。醫(yī)生可以自主使用特性表現(xiàn)數(shù)據(jù)消除(undo)補償。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的、用于使用利用上述特性表現(xiàn)過程 的膠囊照相機的方法。如圖4所示，準備了至少包括鏡頭系統(tǒng)、圖^f象傳感器、 膠嚢外殼內(nèi)部的具有兩個LED的照明系統(tǒng)、檔案存儲器和輸出端口的膠嚢照 相機(步驟401)。接下來，在步驟402中，將膠嚢照相機放置在沒有外部光 源的光吸收環(huán)境中。然后，在不同的相對照明處(術(shù)語"相對照明"是指曝光 時間和光強的乘積)由照明系統(tǒng)使用照明來拍攝兩個圖像。然后，在檔案存 儲器中存儲所述圖像。在步驟403中，將膠嚢照相機放置在使用外部光源的 一致光照條件的環(huán)境中。捕獲不同的一致光照條件和像素預(yù)充電到讀出時間 (pixel precharge to readout times )的三個圖像。然后，在檔案存4諸器中存儲 所述圖像。可替換地，在步驟402中，在暗環(huán)境中在一個LED單獨接通的情況下， 拍攝每個圖像。然后，在兩個不同時間段中在全部兩個LED關(guān)斷的情況下， 接著拍攝兩個圖像。表現(xiàn)時間相關(guān)和時間無關(guān)的泄露信號、以及LED反射的 特性。然后，在檔案存儲器中存儲所述特性表現(xiàn)數(shù)據(jù)。然后，在步驟403中， 在一致白色背景和無LED照明的情況下，拍攝一個或多個圖像。(僅需要一 個圖像來確定響應(yīng)度。)在步驟404中，由病人吞咽膠嚢照相機，以使用膠嚢照相才幾的照明系統(tǒng) 作為光源來拍攝病人的GI道的圖像。將這些圖像捕獲到檔案存卡者器系統(tǒng)中。 在步驟405中，在從病人身體中排出膠嚢照相機之后，收回膠嚢照相機，并 且經(jīng)過膠嚢照相機的輸出端口來取回所捕獲的圖像和在步驟402和403中拍 攝的圖像(如果存儲了的話)。將在步驟402和403中拍攝的圖像用于分別才艮 據(jù)等式(2)和(1)來提取參數(shù)值，以用于膠嚢照相機系統(tǒng)的特性表現(xiàn)和校準。然后，使用所提取的參數(shù)值來補償所捕獲的圖像?？商鎿Q地，可以經(jīng)過輸出端口 (例如，輸出端口 28)或者由無線部件來 向膠嚢照相機外部傳送測試或特性表現(xiàn)數(shù)據(jù)，以用于外部存儲。圖5圖示了結(jié)合圖4來描述的本發(fā)明的替換實施例。在圖5所圖示的方法中，向膠嚢照相機提供非易失性存儲緩沖器和發(fā)射機，來代替檔案存儲器。首先將包括在步驟502和503中拍攝的圖像的、在膠嚢照相機中拍攝的圖像存儲在非易失 性存儲緩沖器中，并且傳送到外部接收機，在該外部接收機中存儲所述圖像 以用在隨后的步驟中。在一個實施例中，恰在膠囊對病人做出測量之前，無 線地向接收機傳送所存儲的糾正圖像數(shù)據(jù)或系數(shù)?？梢岳肐D來標記膠嚢照相機，并且可以使得外部存儲的測試數(shù)據(jù)或乂人 測試數(shù)據(jù)中提取的參數(shù)在網(wǎng)站上、通過電子郵件、在閃存中、在VCD或其他 部件上可用。在一個實施例中，在橫穿GI道收回膠嚢照相機之后，可以將測 量數(shù)據(jù)下載到工作站，在該工作站中可以取回測試數(shù)據(jù)、或從測試數(shù)據(jù)中提 取的參數(shù)，以補償所捕獲的圖像數(shù)據(jù)?？商鎿Q地，可以在測試或特性表現(xiàn)圖 像或系數(shù)數(shù)據(jù)中嵌入ID或ID信息。工作站處的技術(shù)員可以使用所嵌入的ID, 來經(jīng)由因特網(wǎng)、或從另一存儲媒體中取回測試或特性表現(xiàn)數(shù)據(jù)或系數(shù)，以執(zhí) 行補償。圖6圖示了結(jié)合圖4來描述的本發(fā)明替換實施例。在圖6所圖示的方法 中，向膠嚢照相機提供裝置ID和發(fā)射機以及天線，來代替檔案存儲器。將包 括在步驟602和603中拍攝的圖像的在膠嚢照相機中拍攝的圖像、連同裝置 ID—起傳送到外部接收機。在外部儲藏庫(depository)處存儲所述圖像，可 以使得所述外部儲藏庫可用于經(jīng)由因特網(wǎng)的取回。在隨后的步驟中使用從儲 藏庫中取回的這些圖像。圖7圖示了圖像傳感器陣列(例如，傳感器陣列16)和由光學系統(tǒng)(諸 如，圖1的膠嚢照相機Ol的鏡頭14)產(chǎn)生的圖像的足跡之間的對準。理想 地，如圖7所示，如果所有組件都沒有瑕疵(defect)并且完全對準，則所捕 獲的圖像的光學中心與傳感器陣列的中心完全重合。然而，在實踐中，所捕 獲的圖像的中心與傳感器陣列的中心不是完全對準的。另外，在光學系統(tǒng)的 組件中典型地存在缺陷。通常地，將所捕獲的圖像設(shè)計為稍微小于傳感器陣 列的尺寸，以確保在傳感器陣列內(nèi)捕獲整個圖像。使用上面討論的用于特性 表現(xiàn)的測試圖像，可能推導(dǎo)出捕獲圖像與感測陣列的中心的偏心度(misalignments例如，在一致光照下，傳感器陣列的每列中的色彩分量的 平均值指示了捕獲圖像的邊緣在什么地方(例如，從左到右地掃描其中強度 從暗過渡到亮的右邊列、和其中圖像從亮過渡到暗的左邊列)。沿著行的相同 過程指示了在圖像頂部和底部處邊緣在什么地方。作為另一示例，當測試圖像由重復(fù)圖案組成時，可以將DCT(諸如，在 JPEG或MPEG處理中使用的DCT )用于計算頻率域圖像信息。將圖像足跡 定位在其中與圖案變得清晰和可辨別的地方對應(yīng)的、DCT值突然增加的地方。 可以存儲光學中心和傳感器陣列的中心之間的偏移(例如，以x和y坐標表 達的位移)，以用于稍后在寄存器或在非易失性存儲器(例如，檔案存儲器 20)中進行參考。通過將傳感器陣列的操作邊界修剪到真實圖像足跡、或圖 像足跡的"有意義的"部分(即，其中期望真實視場的區(qū)域)，而沒有在傳感器 陣列中的區(qū)域上在真實有用視場外部浪費功率。另外，還減少了用于存儲圖 像所需的空間、或用于傳送圖像所需的帶寬。增強了工作站的利用率，并且 還使得歸檔管理更加容易?？梢栽谟糜谳x度的8x8的塊中執(zhí)行DCT。因此，在一個實施例中，為了 處理M列像素的區(qū)域，對于每行使用(M/8+l)個塊。在這種安排下，分辨 率在行和列方向兩者中都是8個像素。 一旦找到其中它的64個DCT值在先 前塊上開始增加或減小的8x8的塊，就通過在相同行中包括先前塊的最后列 來重新形成當前的8x8的塊，并且計算新的DCT值。如果DCT值還進一步 增加或減小，則重復(fù)該過程，以包括所述先前塊的又一列。重復(fù)該過程，直 到找到最大或最小DCT值為止，這代表了 DCT值在行方向中開始增加或減 小的地方。當在列方向中應(yīng)用時，該方法定位其中DCT值在列方向中開始增 加或減小的像素。在另一示例中，可以使用邊緣信息來提供對準信息。邊緣增強使用在許 多現(xiàn)今的商業(yè)照相機或圖像后處理軟件中。用于提取邊緣的一種方式是找到 相鄰列中的像素之間的輝度差異。該差異提供了一個方向中的邊^(qū)^f言息?？?以將上述過程用在相鄰行中的對應(yīng)像素上，以得到在到列的方向中的邊緣信 息。可以一起使用對于列和行方向獲取的邊緣。在圖7中還圖示了以下事實，由于鏡頭中的各個偏差，所以每個透鏡的 放大因子跨越膠嚢照相機而不同，從而導(dǎo)致了照相機之間的不同足跡。例如， 圖像足跡的替換代表可以是矩形圖像足跡的兩個頂點。如上面討論的，可以在膠嚢照相才幾內(nèi)(例如，圖像處理器18內(nèi)，或通過 控制傳感器模擬增益并且向每個像素的每一色彩分量提供偏移來)進行圖像補償?？梢栽趩为毜姆且资蚤W存中、在專用集成電路(ASIC)中提供的存 儲器中或在圖像傳感器中，提供用于補償或特性表現(xiàn)參數(shù)值所需的存儲空間。 可替換地，還可以在用于所捕獲的圖像數(shù)據(jù)的相同閃存非易失性存儲器(例 如，檔案存儲器20)中存儲補償或特性表現(xiàn)參數(shù)值。圖8A示出了 LED的輻射圖案的朗伯曲線(將照度示出為相對于LED 軸的函數(shù)角度的極坐標圖)，而圖8B示出了作為角度的函數(shù)的輝度(線性標 度)。這些圖示出了真實LED設(shè)計的缺陷。圖9示出了鏡頭的網(wǎng)才各變形(distortion)圖示。如圖9所示，雖然中間 的變形最小(即，真實網(wǎng)格點與參考網(wǎng)格很好地匹配)，但是遠離中心處變形 變得明顯。由于大的制造偏差存在于LED產(chǎn)品之中，所以在由圖8A和8B與圖9 所提出的設(shè)計問題之間存在基本差異?？商鎿Q地，在如由網(wǎng)格變形所測量的 鏡頭制造中，偏差小并且是確定性的。即使在數(shù)據(jù)獲取之后僅通過在顯示之 前對于工作站或另一計算機上的獲取圖像的反向映射，也可以在大部分中補 償圖9所示的問題。圖8A和8B中的缺陷由設(shè)計缺陷和制造偏差兩者引起。 可以使用上面圖2-6中的方法來有效地處置這種缺陷或偏差。在一個實施例中，可以通過對已知圖案(例如，網(wǎng)格)進行成像、并且 在顯示之前(如先前所描述地)檢測邊緣以計算由光學缺陷(設(shè)計缺陷以及 制造偏差)引起的傳感器表面上的圖像變形程度，來使用圖2-6中的方法而 補償網(wǎng)才各變形?？梢灶愃频亟鉀Q其他問題，例如橫向色差(lateral color )。如 果是確定性的，則可以在顯示圖像之前，在工作站上補償該圖像，并且如果 由設(shè)計缺陷和制造偏差兩者而引起所述瑕疵，則僅可以將圖2-6中的方法實 際地用于補償，以在醫(yī)學裝置應(yīng)用的情況下得到更高的圖像保真度和更高的 沖企測率。提供了上面的詳細描述以闡明本發(fā)明的特定實施例，并且不意欲該詳細 描迷是限定性的。本發(fā)明范圍內(nèi)的眾多變型和修改是可能的。在所附權(quán)利要 求中提出本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于表現(xiàn)圖像傳感器的特性的方法，包括在受控條件下，照明圖像傳感器；在所述受控條件下，將多個圖像曝光到圖像傳感器上；從所述多個圖像中提取用于被曝光到圖像傳感器上的圖像的模型的參數(shù)值；以及使用所述參數(shù)值來補償隨后利用圖像傳感器拍攝的圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括將具有預(yù)定色彩、對比度或圖案的 對象曝光到圖像傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括通過提供用于照明圖像傳感器的外 部光源來準備所述受控條件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述圖像傳感器對于多個色彩分量敏感。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述曝光的步驟包括對于每個色彩分量 來以預(yù)定的光強提供照明。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中對象提供所述多個圖像中的預(yù)定圖案。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在檔案存儲器中存儲在所述受控條件 下拍攝的圖像。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括在檔案存儲器中存儲所計算的參數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中按照從由等式、曲線、分段曲線和查找 表組成的組中選擇的形式來表達所述參數(shù)值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，還包括在各種溫度處測量來自一個或多 個暗像素的信號。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述補償圖像的步驟還包括測量捕 獲所述圖像的溫度，以及使用溫度測量作為所述模型的輸入。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述補償圖像的步驟還包括在實質(zhì) 上與捕獲了圖像的溫度相等的溫度處捕獲圖像之前或之后的預(yù)定時間內(nèi)測量 一個或多個暗像素，以及使用所述暗像素的測量作為所述^t型的輸入。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述圖像的模型包括用于補償像素到 像素偏差的函數(shù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述函數(shù)包括乘法因子與圖像的測量值的乘積。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述函數(shù)在多個像素上補償平均像素值。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述函數(shù)補償不一致的像素響應(yīng)度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述函數(shù)補償平均像素值。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述函數(shù)基于從受控條件獲得的期望像素值。
19. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述圖像的模型包括用于補償圖像傳 感器的像素中的泄露電流的加法因子。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中在曝光時間上積分所述泄露電流。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述加法因子是溫度相關(guān)的。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中對于每個像素來計算所述參數(shù)值，以 用于該像素的補償。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基于像素組來計算所述參數(shù)值，并且 其中然后將所計算的參數(shù)值應(yīng)用于所述像素組中的每個像素，以用于補償。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中從矩形區(qū)域中的像素中選擇所述像素組。
25. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括壓縮所補償?shù)膱D像。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中還包括向外部儲藏庫傳送所壓縮的拍攝圖像。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中將所述圖像傳感器與標識符相關(guān)聯(lián)， 并且其中傳送所述圖像連同所述標識符，以標識所發(fā)送的已壓縮圖像。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中在檔案存儲器中存儲已壓縮圖像。
29. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括向外部儲藏庫傳送所拍攝的圖像。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中將所述圖像傳感器與標識符相關(guān)聯(lián)， 并且其中傳送所述圖像連同所述標識符，以標識所發(fā)送的圖像。
31. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括通過從照相機的內(nèi)部提供照明系統(tǒng) 來準備所述受控條件。
32. 據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中所述模型包括用于反射光的糾正。
33. 據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中所述糾正是發(fā)光二極管中的電流的函數(shù)。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述糾正還是曝光時間的函數(shù)。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中在具有多個光學元件的照相機中提供 所述圖像傳感器，所述方法還包括與所述圖像傳感器無關(guān)地表現(xiàn)所述光學 元件的特性，并且其中使用所述光學元件的特性表現(xiàn)和參數(shù)值兩者來補償圖像。
36. —種照相才幾，包^舌 圖像傳感器；以及用于保存基于用于要利用照相機拍攝的圖像的模型而創(chuàng)建的特性表現(xiàn)數(shù) 據(jù)記錄的部件，所述特性表現(xiàn)數(shù)據(jù)是從投射到所述圖像傳感器上的多個圖像 推導(dǎo)的。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述用于保存記錄的部件包括存儲器裝置。
38. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述用于保存記錄的部件包括發(fā)射 機，該發(fā)射機傳送用于外部記錄裝置的所述記錄。
39. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中將所述照相機與標識符相關(guān)聯(lián)，并 且其中隨后使用所述標識符來從外部記錄裝置中取回該記錄。
40. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述模型包括用于補償像素到像素 偏差的乘法因子。
41. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，還包括用于在補償了圖像中的像素到像 素偏差之后、壓縮圖像的部件。
42. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述所投射的圖像是在預(yù)定色彩、 對比度或圖案的視場中提供的對象。
43. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述圖像傳感器對多個色彩分量敏感。
44. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述照相機還包括用于存儲所拍攝 的圖像的檔案存儲器。
45. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，還包括用于存儲所計算的參數(shù)的檔案存儲器。
46. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述模型是溫度相關(guān)的。
47. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述圖像的模型包括用于補償像素 到像素偏差的函數(shù)。
48. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述函數(shù)包括乘法因子與圖像的測量值的乘積。
49. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述函數(shù)在多個像素上補償平均像素值。
50. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述函數(shù)補償不一致的像素響應(yīng)度。
51. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述函數(shù)補償平均像素值。
52. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述函數(shù)基于從受控條件獲得的期望像素值。
53. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述圖像的模型包括用于補償圖像 傳感器的像素中的泄露電流的加法因子。
54. 根據(jù)權(quán)利要求53的照相機，其中在曝光時間上積分所述泄露電流。
55. 根據(jù)權(quán)利要求53的照相機，其中所述加法因子是溫度相關(guān)的。
56. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中對于每個像素來計算所述特性表現(xiàn) 數(shù)據(jù)，以用于該像素的補償。
57. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中基于像素組來計算所述特性表現(xiàn)數(shù) 據(jù)，并且其中然后將所計算的參數(shù)值應(yīng)用于所述像素組中的每個像素以用于 補償。
58. 根據(jù)權(quán)利要求57的照相機，其中從矩形區(qū)域中的像素中選擇所述像素組。
59. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述照相機存儲所壓縮的已補償圖像。
60. 根據(jù)權(quán)利要求59的照相機，其中所述照相機還包括用于向外部儲藏 庫傳送所壓縮的已拍攝圖像的發(fā)射機。
61. 根據(jù)權(quán)利要求60的照相機，其中將所述照相機與標識符相關(guān)聯(lián)，并 且其中所述發(fā)射機發(fā)送所述圖像、連同所述標識符，以標識所發(fā)送的已壓縮圖像。
62. 根據(jù)權(quán)利要求61的照相機，其中在檔案存儲器中存儲已壓縮圖像。
63. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，其中所述照相機還包括用于向外部儲藏 庫發(fā)送所拍攝的圖像的發(fā)射機。
64. 根據(jù)權(quán)利要求63的照相機，其中將所述照相機與標識符相關(guān)聯(lián)，并 且其中所述發(fā)射機發(fā)送所述圖像、連同所述標識符，以標識所發(fā)送的圖像。
65. 根據(jù)權(quán)利要求36的照相機，還包括用于封裝所述圖像傳感器的透明外殼；以及用于準備受控條件的所述透明外殼內(nèi)的光源，以準備所述特性表現(xiàn)數(shù)據(jù)。
66. 根據(jù)權(quán)利要求65的照相機，還包括用于提供用于準備所述受控條件 的光吸收環(huán)境的部件。
67. 據(jù)權(quán)利要求65的照相機，其中所述模型包括用于從所述透明外殼反 射的光的糾正。
68. 據(jù)權(quán)利要求67的照相機，其中所述糾正是發(fā)光二極管中的電流的函數(shù)。
69. 根據(jù)權(quán)利要求68的照相機，其中所述糾正還是曝光時間的函數(shù)。
70. 根據(jù)權(quán)利要求35的照相機，其中所述模型包括用于在多個像素上補 償平均像素值的乘法因子。
71. 根據(jù)權(quán)利要求35的照相機，其中通過基于預(yù)定特性的外部光源而進 行曝光來獲得所述特性表現(xiàn)數(shù)據(jù)。
72. —種用于表現(xiàn)照相機的特性的方法，該照相機具有透明外殼和所述透明外殼內(nèi)的光源，包括將照相機放置在光吸收環(huán)境內(nèi)部，并且進行第 一多個曝光；將照相機放置在場相關(guān)的反射環(huán)境內(nèi)，并且進行第二多個曝光；以及 處理所述第一和第二多個曝光，以提取用于要利用照相機拍攝的圖像的模型的參數(shù)值。
73. 根據(jù)權(quán)利要求72的方法，其中使用照相機內(nèi)的照明系統(tǒng)來進行所述 第一多個曝光。
74. 根據(jù)權(quán)利要求72的方法，其中對于不同的相對照明來進行所述第一多個曝光。
75. 根據(jù)權(quán)利要求72的方法，其中在不同的曝光時間中進行所述第二多個曝光。
76. 根據(jù)權(quán)利要求72的方法，其中在液體環(huán)境中進行所述第一和第二多 個曝光中的一些。
77. 根據(jù)權(quán)利要求72的方法，還包括基于所述參數(shù)值來補償通過照相機 拍攝的圖像。
78. 根據(jù)權(quán)利要求72的方法，其中所述模型基于在圖像傳感器中感測的 所述第一和第二多個曝光。
79. 根據(jù)權(quán)利要求78的方法，其中所述模型包括用于補償像素到像素偏 差的函數(shù)。
80. 根據(jù)權(quán)利要求79的方法，其中所述函數(shù)是溫度相關(guān)的。
81. 根據(jù)權(quán)利要求79的方法，其中所述函數(shù)包括用于在多個像素上補償 不 一致的像素響應(yīng)度的項。
82. 根據(jù)權(quán)利要求79的方法，其中所述函數(shù)包括用于補償所述圖像傳感 器的像素中的泄露電流的項。
83. 根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中在曝光時間上積分所述泄露電流。
84，根據(jù)權(quán)利要求79的方法，其中所述函數(shù)基于發(fā)光二極管中的電流。
85. 根據(jù)權(quán)利要求84的方法，其中所述電流是曝光時間的函數(shù)。
86. 根據(jù)權(quán)利要求79的方法，其中基于像素組來計算所提取的參數(shù)值， 并且其中然后將所計算的參數(shù)值應(yīng)用于所述像素組中的每個像素以用于補 償。
87. 根據(jù)權(quán)利要求79的方法，其中對于每個像素來計算所提取的參數(shù)值， 并且其中在隨后的曝光中將所計算的參數(shù)值應(yīng)用到所述像素。
88. 根據(jù)權(quán)利要求74的方法，其中在照相機中的歸檔存儲器中存儲所述 第一和第二多個曝光。
89. 根據(jù)權(quán)利要求74的方法，其中在照相機中的歸檔存儲器中存儲所提 取的系數(shù)或參數(shù)。
90. 根據(jù)權(quán)利要求74的方法，其中將所述第一和第二多個曝光傳送到外 部接收機以用于存儲。
91. 根據(jù)權(quán)利要求74的方法，其中將所提取的參數(shù)值傳送到外部接收機以用于存儲。
92. 根據(jù)權(quán)利要求74的方法，其中將所述照相機與標識相關(guān)聯(lián)，并且其 中與所述標識一起來傳送所述第一和第二多個圖像，以允許隨后的取回以使 用在補償中。
93. —種用于有效地操作照相機的方法，該照相機具有組織為二維陣列 的畫面元素(像素)的傳感器陣列，所述方法包括在傳感器陣列上提供圖像；沿著所述二維陣列的第一維度來測量所述像素的響應(yīng)，以檢測所述圖像 的第 一 邊緣和所述圖像的第二邊緣；沿著所述二維陣列的第二維度來測量所述像素的響應(yīng)，以;險測所述圖像 的第三邊緣和所述圖像的第四邊緣；將由所述圖像的第一、第二、第三和第四邊緣界定的區(qū)域記錄作為所述 圖像傳感器的有效區(qū)域；以及僅處理所述圖像傳感器的有效區(qū)域中的像素的響應(yīng)，并且存儲或傳送到 隨后的圖像曝光。
94. 根據(jù)權(quán)利要求93的方法，其中通過矩形區(qū)域的兩個頂點來指定所記 錄的有效區(qū)i或。
95. 根據(jù)權(quán)利要求93的方法，還包括將隨后圖像曝光的中心映射到所述 有效區(qū)域的中心。
96. 根據(jù)權(quán)利要求95的方法，其中使用位移向量來實現(xiàn)所述映射，該位 移向量代表用于將傳感器陣列的中心結(jié)合到有效區(qū)域的中心的位移。
97. 根據(jù)權(quán)利要求93的方法，還包括通過縮放因子來縮放隨后的圖像曝 光，該縮放因子代表在有效區(qū)域的期望尺寸與有效區(qū)域的真實尺寸之間的比率。
98. —種用于糾正照相機的光學元件中的變形的方法，包括 利用照相機拍攝包括多個邊緣的已知圖案的圖像；通過標識已知圖案的邊緣和檢測所述圖像中的對應(yīng)邊緣而相對于已知圖像來確定圖像上的預(yù)定位置處的變形；利用所述照相機拍攝主體的圖像；以及使用預(yù)定位置處的所確定的變形，從所述主體的圖像中消除所確定的變形。
99. 根據(jù)權(quán)利要求98的方法，還包括在拍攝主體的圖像之后，將圖像 發(fā)送到具有顯示器的工作站；以及通過在工作站上消除所確定的變形來糾正所述主體的圖像，并且在顯示 器上顯示糾正后的主體的圖像。
100. —種用于基于圖像的頻率域信息來確定所述圖像的邊界的方法，包括(a) 將所述圖像M個像素乘M+"個像素的區(qū)域選擇到多個"x 塊中， 其中M能夠被"除盡；(b) 在每個塊上計算離散余弦變換；(c )沿著M+w個像素的方向來標識w x 塊之一 ，其中 2個DCT值在 先前塊上增加；(d) 通過將先前塊的最后列包括到所標識的塊中，來重新形成在所標識的塊處開始的所述圖像的"xw塊；以及(e) 重復(fù)步驟(b)、 (c)和(d)，直到找到具有最大DCT值的塊為止。
101. —種用于表現(xiàn)具有光學元件和圖像傳感器的照相機的特性的方法，將所述照相機安放在能夠吞咽的膠嚢中，包括在受控條件下，照明照相機的光學元件的視場；在所述受控條件下，通過在所述能夠吞咽的膠嚢中提供的透明窗體來將 多個圖像曝光到照相機的圖像傳感器上；從所述多個圖像中提取用于要利用照相機拍攝的圖像的模型的參數(shù)值；以及使用所述參數(shù)值來補償隨后利用照相機拍攝的圖像。
全文摘要
提供了一種用于表現(xiàn)照相機中的制造偏差及其操作環(huán)境中的缺陷的特性、以允許對于由所述照相機捕獲的圖像補償這些瑕疵的方法。在一個實施例中，一種用于表現(xiàn)照相機的特性的方法包括(a)在受控條件下，照明光學元件的視場；(b)在所述受控條件下，將多個圖像曝光到圖像傳感器上；(c)從所述多個圖像中提取用于在圖像傳感器上提供的圖像的模型的參數(shù)值；以及(d)使用所述參數(shù)值來補償隨后在照相機中拍攝的圖像。
文檔編號H04N5/228GK101627621SQ200780052067
公開日2010年1月13日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月9日
發(fā)明者戈登·威爾森, 王康懷 申請人:卡普索影像股份有限公司