DE102008016393B4 - Verfahren zur Korrektur von Bildfehlern elektronischer Kameras - Google Patents

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Verfahren zur Korrektur von Bildfehlern elektronischer Kameras mit Bildsensoren, die neben wenigstens einem Bereich mit lichtempfindlichen Hellpixeln auch wenigstens einen Bereich mit relativ lichtunempfindlichen Dunkelpixeln aufweisen, bei dem aus Dunkelpixeln wenigstens einer Bildzeile ein dieser Zeile zugeordneter Dunkelpixelwert ermittelt wird und eine Differenzbildung zwischen dem Signal der zugeordneten Hellpixel und dem Dunkelpixelwert erfolgt, wobei Bildfehler durch die parasitäre Belichtung von Dunkelpixeln verursacht werden und wobei wenigstens ein erster in vertikaler Richtung begrenzter Bildbereich oder in zeitlicher Richtung begrenzter Bildbereich definiert wird, der einen Dunkelpixelbereich aufweist, und wenigstens ein zweiter in vertikaler Richtung begrenzter Bildbereich oder zeitlich begrenzter Bildbereich definiert wird, in dem eine Überbelichtung auftreten kann und der sich nicht mit den ersten Bildbereichen überschneidet, und wobei die Differenzbildung zwischen dem Signal der zugeordneten Hellpixel der zweiten Bildbereiche und Dunkelpixelwerten erster Bildbereiche erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dunkelpixelbereich aus einem durch eine vorgeschaltete Optik abgeschatteten Bereich besteht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von Bildfehlern elektronischer Kameras mit Bildsensoren, die neben wenigstens einem Bereich mit lichtempfindlichen Hellpixeln auch wenigstens einen Bereich mit relativ lichtunempfindlichen Dunkelpixeln aufweisen, bei dem aus Dunkelpixeln wenigstens einer Bildzeile ein dieser Zeile zugeordneter Dunkelpixelwert ermittelt wird und eine Differenzbildung zwischen dem Signal der zugeordneten Hellpixel und dem Dunkelpixelwert erfolgt, wobei Bildfehler durch die parasitäre Belichtung von Dunkelpixeln verursacht werden und wobei wenigstens ein erster in vertikaler Richtung begrenzter Bildbereich oder in zeitlicher Richtung begrenzter Bildbereich definiert wird, der einen Dunkelpixelbereich aufweist, und wenigstens ein zweiter in vertikaler Richtung begrenzter Bildbereich oder zeitlich begrenzter Bildbereich definiert wird, in dem eine Überbelichtung auftreten kann und der sich nicht mit den ersten Bildbereichen überschneidet, und wobei die Differenzbildung zwischen dem Signal der zugeordneten Hellpixel der zweiten Bildbereiche und Dunkelpixelwerten erster Bildbereiche erfolgt.
  • Die Mehrzahl der gebräuchlichen elektronischen Kameras besitzt Bildsensoren, die neben dem Bereich definiert lichtempfindlicher Pixel, sogenannter Hellpixel, auf wenigstens einer Seite einen Bereich mit relativ lichtunempfindlichen Pixeln, sogenannte Dunkelpixel, aufweisen. Dieses sind zumeist CCD- oder CMOS-Bildsensoren.
  • Das Signal der Hellpixel, das sogenannte Hellsignal, ist näherungsweise aus zwei Anteilen zusammengesetzt, nämlich einem ersten, belichtungsabhängigen Anteil und einem zweiten belichtungsunabhängigen Anteil, dem sogenannten Dunkelsignal. Das Dunkelsignal ist das Signal, welches bereits bei Dunkelheit vorliegt und besteht beispielsweise aus dem temperatur- und belichtungszeitabhängigen Dunkelstrom und niederfrequentem Rauschen. Im Gegensatz zum ersten, belichtungsabhängigen Anteil ist das Dunkelsignal unerwünscht und soll aus den Bilddaten entfernt werden. Bei der Aufnahme von Bildern mit hellen Bildinhalten liegt zunächst keine Information über das Dunkelsignal der Hellpixel vor. Daher wird die Annahme genutzt, daß das Dunkelsignal der Hellpixel, d. h. dem Signal der Hellpixel bei Dunkelheit, ungefähr dem Signal der Dunkelpixel bei einer hellen Bildszene, dem sogenannten Dunkelpixelsignal, entspricht. Gemäß dieser Annahme erfolgt in Kameras häufig eine Differenzbildung zwischen dem Signal der Hellpixel und dem Dunkelpixelsignal. Ein Verfahren der eingangs genannten Art, das auf dieser Annahme basiert, ist aus der US 2004/01 89 839 A1 bekannt geworden.
  • Die Dunkelpixel sind üblicherweise mit einer dünnen und größtenteils lichtundurchlässigen Schicht, die beispielsweise aus Metall besteht, bedeckt. Dadurch sind sie relativ lichtunempfindlich, d. h., lichtunempfindlicher als die Hellpixel. Im Rahmen moderner Halbleiterfertigungsprozesse werden zur Erzielung feinerer Strukturen immer dünnere Metallschichten verwendet; so daß die Lichtdurchlässigkeit dieser Schichten steigt, wodurch wiederum die Qualität der Dunkelpixel im Hinblick auf das Blockieren von Licht sinkt. Durch die verbleibende Lichtdurchlässigkeit des Dunkelpixels gelangt bei einer Bestrahlung mit Licht ein geringer Teil des Lichtes durch diese Abdeckung und wird im Dunkelpixel detektiert, wodurch sich das Dunkelpixelsignal erhöht. Dieser Effekt ist unerwünscht und wird in diesem Zusammenhang als parasitäre Belichtung bezeichnet.
  • Es sind Flächenkameras bekannt, welche Bildsensoren mit Hellpixel und Dunkelpixel aufweisen, welche ein Bild mit horizontaler und vertikaler Richtung zu im wesentlichen einem Zeitpunkt aufnehmen. Weiterhin sind Flächenkameras bekannt, welche Bildsensoren mit Hellpixel und Dunkelpixel aufweisen, und welche zeitliche Bilderfolgen von Bildern mit horizontaler und vertikaler Richtung aufnehmen. Darüber hinaus sind Zeilenkameras bekannt, welche Bildsensoren mit Hellpixel und Dunkelpixel aufweisen, und welche zeitliche Folgen von Bildern mit nur einer horizontalen Richtung aufnehmen. Letztere werden häufig dazu genutzt, durch vertikales Aneinanderreihen der zeitlich hintereinander folgenden Bilder mit horizontaler Richtung Bilder mit horizontaler und vertikaler Richtung zu erzeugen. Einander zugeordnete Bildbereiche zeitlich aufeinanderfolgender Bilder werden als zeitliche Bildbereiche bezeichnet.
  • Elektronische Kameras können dabei in bestimmten Anwendungen Bildfehler aufweisen, die durch eine parasitäre Belichtung der Dunkelpixel verursacht werden, wenn dadurch die Annahme verletzt wird, daß das Dunkelpixelsignal ungefähr dem Dunkelsignal entspricht.
  • Zur Kompensation des Dunkelsignals und zur Verminderung des zeilenförmigen zeitlichen und räumlichen Rauschens im Bild ist es bereits gebräuchlich, aus den Dunkelpixeln einer Bildzeile einen dieser Zeile zugeordneten Dunkelpixelwert zu ermitteln, zum Beispiel durch eine laufende Mittelwertbildung, welche häufig durch einen Tiefpaß realisiert wird, und diesen Dunkelpixelwert von dem zugeordneten Signal der Hellpixel zu subtrahieren. Es kann ferner optional vorgesehen sein, daß zur statistischen Ermittlung des Dunkelpixelwertes einer Zeile auch Dunkelpixel weiterer Zeilen mit einbezogen werden, zum Beispiel durch die Verwendung einer sich über mehrere Zeilen erstreckenden laufenden Mittelwertbildung, die beispielsweise über eine Tiefpaßfunktion realisiert wird. Diese statistische Ermittlung des Dunkelpixelwertes wird bei CCD-Sensoren häufig als Dark Pixel Clamping oder Black Level Clamping bezeichnet.
  • Neben CCD-Sensoren, die Dunkelpixel auf nur einer Seite aufweisen, sind auch bereits CCD-Sensoren bekannt geworden, die über Hellpixel und Dunkelpixel auf zwei Seiten verfügen, und es sind weiterhin bereits CCD-Signalprozessoren bekannt, bei denen eine Vorrichtung zur Durchführung einer Bildfehler-Korrektur der oben beschriebenen Art vorgesehen ist.
  • Ein Bildfehler kann bei einem solchen Verfahren beispielsweise dann entstehen, wenn bei der Aufnahme eines Bildes ein besonders heller Lichtfleck, z. B. die Sonne oder ein Laser, auf den Dunkelpixeln abgebildet wird. Dies kann zu einer parasitären Belichtung der Dunkelpixel und damit zu einer relevanten Erhöhung des Dunkelpixelsignals führen, da aus den vorgenannten technischen Gründen die Abdeckung der Dunkelpixel nicht hundertprozentig ist, sondern eine geringe Transparenz aufweist. Durch die Differenzbildung zwischen dem Hellsignal und dem erhöhten Dunkelpixelsignal entsteht im resultierenden Bild der Hellpixel ein zu dunkler Bildfehlerbereich, dessen Zeilen dem überstrahlten Dunkelpixelbereich zugeordnet sind. Im Extremfall kann dieser Bildfehlerbereich komplett schwarz sein. Im Falle des Einbeziehens der Dunkelpixel weiterer Zeilen in die Dunkelpixelwertermittlung kann dieser Bildfehlerbereich den parasitär belichteten Dunkelpixelbereich in seiner vertikalen Ausbreitung übersteigen.
  • In diesem Zusammenhang ist aus der JP 2003-198 953 A bereits ein Lösungsansatz beschrieben worden, bei dem ”area abnormality detection means” verwendet werden. Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich jedoch um eine Lösung, die einen erheblichen zusätzlichen technischen Aufwand erfordert und die zusätzliche Zeit kosten kann, so daß bei einer nach diesem bekannten Verfahren arbeitenden Kamera die Geschwindigkeit herabgesetzt werden könnte und darüber hinaus nicht unerhebliche Mehrkosten entstehen könnten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es auf einfache Art sicherstellt, daß die für eine Korrektur verwendeten Dunkelpixel unabhängig von der Beleuchtungsintensität immer den korrekten Dunkelwert liefern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem derartigen Verfahren der Dunkelpixelbereich aus einem durch eine vorgeschaltete Optik abgeschatteten Bereich besteht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren stellt auf überraschend einfache Weise sicher, daß unter allen Umständen ein korrekter Dunkelwert für die Korrektur zur Verfügung steht. Es sind dabei keine weiteren Messungen oder sonstigen Maßnahmen erforderlich, wie sie beispielsweise aus der JP 2003-198 953 A bekannt geworden sind, um einen solchen verläßlichen Dunkelwert zu erhalten, so daß sich eine erhebliche Vereinfachung ergibt. Die Erfindung macht dabei von der Tatsache Gebrauch, daß es, wenn sich ein Objektiv auf der Kamera befindet, auf dem zugehörigen Sensor stets Pixel existieren, die unter keinen Umständen beleuchtet werden, weil sie immer im Schatten des Objektives liegen und weil das Objektiv das Licht auf andere Stellen des Sensors fokussiert. Somit weisen, unabhängig davon, wie viel Licht in das Objektiv einfällt, diese Pixel immer den korrekten Dunkelwert auf.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zu unterscheiden zwischen Flächenkameras mit einer Vielzahl von Zeilen und Zeilenkameras, die nur eine oder wenige Zeilen aufweisen und die für die Erzeugung einer vollständigen Abbildung eine Relativbewegung zwischen dem abzubildenden Objekt und der Kamera erfordern.
  • Im Falle einer Flächenkamera wird bei dem Verfahren nach der Erfindung ein erster in vertikaler Richtung begrenzter Bildbereich mit wenigstens einer Bildzeile definiert, in dem bedingt durch die Anwendung keine parasitäre Belichtung der Dunkelpixel auftreten kann, und ein zweiter Bildbereich mit wenigstens einer Bildzeile, in dem eine parasitäre Belichtung der Dunkelpixel möglich ist und der sich nicht mit dem ersten Bildbereich überschneidet. Keiner der beiden Bildbereiche muß notwendigerweise zusammenhängend sein.
  • Im Falle einer Zeilenkamera wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bedingt durch die Anwendung ein erster Zeitbereich definiert, der wenigstens einen Zeileneinzug umfaßt und in dem keine parasitäre Belichtung der Dunkelpixel stattfinden kann, und ein zweiter Zeitbereich, der wenigstens einen Zeileneinzug umfaßt, in dem eine parasitäre Belichtung der Dunkelpixel stattfinden kann und der sich nicht mit dem ersten Zeitbereich überschneidet. Beide Zeitbereiche müssen nicht notwendigerweise zusammenhängend sein.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei sowohl digital als auch analog durchgeführt werden. Bei einer digitalen Realisierung werden die Signale der Dunkelpixelwerte und der Hellwerte erfaßt und in einer Datenverarbeitungseinheit miteinander verrechnet. Die Differenzbildung erfolgt hierbei durch Subtraktion. In dieser Datenverarbeitungseinheit wird der Dunkelpixelwert aus dem ersten Bild- oder Zeitbereich zwischengespeichert und für den zweiten Bild- oder Zeitbereich weiter verwendet.
  • Bei einer analogen Realisierung wird das Dunkelpixelsignal mit einer Sample-and-Hold-Stufe gespeichert. Eine Tiefpaßfunktion sorgt für eine laufende zeitliche Mittelung sowohl innerhalb der Zeile, d. h. horizontal, als auch von Zeile zu Zeile, d. h. vertikal. Die Differenzbildung erfolgt wahlweise durch einen analogen Differenzierer oder Speicherung der Spannung des Dunkelpixelsignals beim Sample-Vorgang auf einem gleichanteilsentkoppelnden Längskondensator, welcher nachfolgend für die Übermittlung des Hellsignals genutzt wird. In beiden Fällen kann der Sample-Vorgang auf den ersten Bildbereich oder Zeitbereich beschränkt werden, so daß das in dieser Stufe gespeicherte Dunkelpixelsignal im zweiten Bildbereich oder im zweiten Zeitbereich mittels der Hold-Funktion weiter verwendet wird.
  • Zur Definition der Bildbereiche können erfindungsgemäß weiterhin Register vorgesehen werden, die Start und Ende der Bereiche festlegen. Weiterhin können Wert- oder Bitvektoren vorgesehen werden, aus denen die Zuordnung der Zeilen zu den Bereichen hervorgeht. Auch können Datenpakete als Eingangsgröße der Kamera vorgesehen werden, die die Bildbereiche definieren.
  • Zur Definition der Zeitbereiche können andererseits in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung Register vorgesehen werden, die auf periodische Weise den Start und das Ende der Zeitbereiche festlegen. Weiterhin kann ein externes Signal als Eingangsgröße der Kamera vorgesehen werden, welches die Zuordnung der aktuellen Zeile zu einem der Zeitbereiche definiert. Auch können Datenpakete als Eingangsgröße der Kamera vorgesehen werden, die die Zeitbereiche definieren.
  • Der Unterscheidung zwischen ersten und zweiten Bildbereichen können seitens der Anwendung räumliche Annahmen oder zeitliche Annahmen herangezogen werden. Beispielhafte Annahmen für räumliche Definition der ersten Bereiche, in welchen keine parasitäre Belichtung der Dunkelpixel möglich ist, bestehen in abgeschatteten Bildbereichen, welche externen Blenden oder abschattenden Objekten, z. B. dem Horizont, zugeordnet sind. Eine beispielhafte Annahme für eine zeitliche Definition erster Bereiche, in welchen keine parasitäre Belichtung der Dunkelpixel möglich ist, besteht in der Abwesenheit stark reflektierender Objekte auf einem bewegten Förderband.
  • Ist keine statische Definition eines ersten und eines zweiten Bildbereiches möglich, so kann bei dem Verfahren nach der Erfindung eine dynamische Zuordnung aus dem Dunkelpixelsignal erfolgen. Hierfür wird das Dunkelpixelsignal für jede Zeile ausgewertet und diese Zeile wird mittels eines geeigneten Kriteriums einem der beiden Bereiche zugeordnet.
  • Zur dynamischen Unterscheidung der Bildbereiche oder Zeitbereiche kann ferner ein analoger Wert vorgesehen werden, mit dem der Dunkelpixelwert verglichen wird und der als Schwellwert der Zuordnung einer aktuellen Zeile zu einem der Bildbereiche oder Zeitbereiche fungiert. Auch kann ein digitaler Eingang oder ein Register vorgesehen werden, das diesen Schwellwert liefert. Es wird dabei davon ausgegangen, daß eine parasitäre Erhöhung des Dunkelpixelsignals zu einer Überschreitung des Schwellwertes führt.
  • Insgesamt verwendet das Verfahren gemäß der Erfindung im Gegensatz zu bekannten Verfahren gemäß dem Stand der Technik einen zweiten Bildbereich oder Zeitbereich, in dem der Dunkelpixelwert eines ersten Bildbereiches oder Zeitbereiches verwendet wird. Dadurch werden bei den Verfahren gemäß dem Stand der Technik möglicherweise auftretende Bildfehler auf diese Weise zuverlässig vermieden.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden. Es zeigen:
  • 1 einen Sensor einer elektronischen Flächenkamera,
  • 2 eine Aufnahme mit einer parasitäre Belichtung,
  • 3 einen Datenweg zur Anwendung des Korrekturverfahrens in schematischer Darstellung,
  • 4 einen zweizeiligen Ausschnitt aus einer Sensortaktung,
  • 5 eine Realisierung einer registerbasierten Bereichsunterscheidung in schematischer Darstellung und
  • 6 eine automatische Zuordnung von Zeilen zu einem ersten oder zweiten Bildbereich mittels eines Vergleichsoperators, ebenfalls in schematischer Darstellung.
  • Die Abbildung gemäß 1 zeigt einen Sensor 1 einer elektronischen Flächenkamera, der neben Hellpixeln 2 und auch einen Bereich mit Dunkelpixeln 3 aufweist.
  • 2 zeigt in einem Beispiel eine Außenaufnahme, in welcher ein Hellbild von Hellpixel 10 und Dunkelpixel 12 aufgenommen wird. Dabei findet eine parasitäre Belichtung der Dunkelpixel statt, in diesem Fall durch die besonders helle Sonne 14. Da sich in einem solchen Bild die Sonne notwendigerweise stets oberhalb der Horizontlinie 18 befindet, können ein erster Bildbereich 16, 17 unterhalb der Horizontlinie 18 und ein zweiter Bildbereich 13, 15 oberhalb der Horizontlinie 18 definiert werden.
  • In einem zweiten Beispiel besitzt eine bewegliche Kamera einen oder mehrere durch eine vorgeschaltete Optik, in diesem Fall ein Objektiv, abgeschattete Bildbereiche 11, 20, denen abgeschattete Dunkelpixelbereiche 13, 17 zugeordnet sind. Dadurch werden in diesem Beispiel ein erster Bildbereich 13, 17 und ein zweiter Bildbereich 15, 16 statisch definiert.
  • Würde bei der Aufnahme des Bildes 10 der von der Sonne erzeugte besonders helle Lichtfleck 14 auf den Dunkelpixeln 12 abgebildet werden, so würde dies zu einer parasitären Belichtung der Dunkelpixel 12 und damit zu einer relevanten Erhöhung des Dunkelpixelsignals führen, da aus technischen Gründen die Abdeckung der Dunkelpixel 12 nicht hundertprozentig sein kann, sondern eine geringe Transparenz aufweist. Durch die Differenzbildung zwischen dem Hellsignal und dem erhöhten Dunkelpixelsignals würde ein zu dunkler Bildfehlerbereich 19 erscheinen, dessen Zeilen dem überstrahlten Dunkelpixelbereich zugeordnet wären. Im Extremfall könnte der Bildfehlerbereich 19 komplett schwarz sein. Bei einer Einbeziehung der Dunkelpixel weiterer Zeilen in die Dunkelpixelwertermittlung könnte der Bildfehlerbereich 19 den überstrahlten Dunkelpixelbereich in seiner vertikalen Ausbreitung übersteigen.
  • Für Zeilen des ersten Bildbereiches erfolgt nun eine Dunkelpixelkorrektur derart, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Allerdings wird der Dunkelpixelwert für die spätere Weiterverwendung gespeichert. Für die Zeilen des zweiten Bildbereiches erfolgt gemäß der Erfindung die Dunkelpixelkorrektur unter Verwendung eines Dunkelpixelwertes aus dem ersten Bildbereich.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch vorsehen, daß für das gesamte Bild ein einziger Dunkelpixelwert aus dem ersten Bildbereich ermittelt und für die Korrektur des gesamten Bildes verwandt wird. Weiterhin kann die Ermittlung des Dunkelpixelwertes auch eine bildübergreifende zeitliche Mittelung der Werte aus dem ersten Bildbereich vorsehen.
  • Im Falle einer Zeilenkamera erfolgt eine zeilenweise Abtastung des Bildes des in 2 dargestellten Beispiels, damit entspricht der erste Zeitbereich der Zeilenkamera dem ersten Bildbereich der Flächenkamera und der zweite Zeitbereich der Zeilenkamera dem zweiten Bildbereich der Flächenkamera. In Analogie wird das Dunkelpixelsignal der Zeilen des zweiten Zeitbereichs durch das zwischengespeicherte Dunkelpixelsignal des ersten Zeitbereiches ersetzt.
  • In 3 ist der Datenweg zur Anwendung des vorangehend schematisch beschriebenen Korrekturverfahrens für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Bildsensor 1, der über den Hellbereich 2 und den Dunkelbereich 3 verfügt, wird dabei von einer Steuereinheit 30 angesteuert, die vertikale Steuersignale 40 und horizontale Steuersignale 41 erzeugt, die den Bildsensor 1 mittels optional vorgesehener Verstärkerstufen 31 und 32 ansteuern. Die Steuereinheit 30 sowie die optionalen Verstärker 31 und 32 können sowohl extern zum Bildsensor 1 angeordnet sein, sie können aber auch mit dem Bildsensor auf einem integrierten Schaltkreis gemeinsam realisiert sein. Im Ergebnis erzeugt der Bildsensor mindestens ein Ausgangssignal 33, das üblicherweise ein analoges oder digitales Signal ist. Dieses Ausgangssignal wird über einen ebenfalls optional vorgesehenen Verstärker 34 verstärkt und einer Black-Level-Clamping Vorrichtung zugeführt, die im Prinzip aus einem Subtrahierer 35, einem optional vorgesehenen Verstärker 36 und einer Clamping-Einheit 37 besteht. Letztere führt eine Abtast- und Halte-Funktion aus, die durch ein Signal 39 gesteuert wird. Ein weiteres Signal 38 stellt schließlich dem Nutzer das Ergebnis des Black-Level-Clampings zur Verfügung.
  • Die Subtraktion mit Abtast- und Haltefunktion bestehend aus dem Subtrahierer 35 und der Clamping-Einheit 37 kann beispielsweise über eine Längskapazität realisiert werden, die über einen gesteuerten Schalter mit einem Bezugspotential verbunden ist. Die teilweise optional vorgesehenen Komponenten 34, 35, 36 und 37 können wiederum mit dem Bildsensor auf einem gemeinsamen integrierten Schaltkreis vereinigt sein.
  • Zur Durchführung des hier beschriebenen Korrekturverfahrens ist es ferner zweckmäßig, wenn die Steuereinheit als Eingangsgröße mehrere interne oder externe Register oder Zahlwertspeicher 42 und 43 aufweist, die Start- oder Endwerte von ersten bzw. zweiten Bildbereichen speichern. Zusätzlich oder alternativ kann ein Speicher 44, z. B. ein Bitvektorspeicher, vorgesehen werden, der eine Zuordnung von Zeilen zu ersten oder zweiten Bildbereichen realisiert.
  • Die Abbildung gemäß 4 zeigt einen zweizeiligen Ausschnitt aus einem Sensortiming, wobei untereinander Zustände S, vertikale und horizontale Signalgruppen V bzw. H sowie ein Clamping-Signal C, das für das Black-Level-Clamping verwendet wird, in ihrem zeitlichen Verlauf dargestellt sind. Anzumerken ist, daß hierbei die horizontale Signalgruppe H und die vertikale Signalgruppe V jeweils auch aus mehreren Signalen fester Phasenbeziehung bestehen kann.
  • Zum Auslesen einer Zeile erfolgt in einem ersten Zustand 50 eine Aktivität einer vertikalen Signalgruppe 56, die je nach Bauart des Sensors z. B. bei einem CCD-Bildsensor einen vertikalen Transport, bei einem CMOS-Bildsensor eine vertikale Adressierung bewirkt. Eine solche Signalgruppe besteht üblicherweise aus mehreren Signalen mit definierten Pegel- und Phasenbeziehungen. Die Funktionalität der Zustände 51, 52 und 53 wird dabei im Fall eines CCD-Bildsensors allgemein als vertikaler Transport 50, Auslesen der Dunkelpixel 51 und Auslesen der Hellpixel 52 bezeichnet.
  • Nach Beendigung des Zustandes 50 folgt ein Zustand 51, bei dem keine weitere Aktivität des vertikalen Signalgruppe V erfolgt, während die horizontale Signalgruppe H durch eine Aktivität 57 eine Ausgabe der Signale von Dunkelpixeln bewirkt. Im Verlauf des Zustandes 51 kommt es dabei, gemäß dem Stand der Technik, zu einer Aktivität 58 auf dem Clamping-Signal C, die eine Abtastung des Dunkelpixelsignales der ausgegebenen Dunkelpixel bewirkt. Dies ist erforderlich, da die dargestellte Zeile zum ersten Bildbereich gehört.
  • Die Aktivität 58 auf dem Clamping-Signal C endet spätestens zu Beginn des Zustandes 52, während dessen durch weitere Aktivität auf der Signalgruppe H die Signale von Hellpixeln ausgegeben werden. während dieses Zustandes erfolgt keine weitere Aktivität auf dem Clamping-Signal C, wodurch keine weitere Abtastung eines Dunkelpixelwertes erfolgt.
  • Die Zustände 53, 54 und 55 entsprechen den bereits beschriebenen Zuständen 50, 51 und 52. Im Zustand 53 erfolgt eine Aktivität 59 der vertikalen Signalgruppe V, in den Zuständen 54 und 55 jeweils eine Aktivität 60 der horizontalen Signalgruppe H. Hier besteht jedoch der Unterschied, daß während des Zustandes 54, d. h., während der Ausgabe der Dunkelpixel, entsprechend dem hier beschriebenen erfindungsgemäßen Korrekturverfahren keine Aktivität 62 auf dem Clamping-Signal C erfolgt, wenn die zugeordnete Zeile zu einem zweiten Bildbereich gehört, während, wie gestrichelt angedeutet, bei den bekannten Verfahren gemäß dem Stand der Technik hier eine Aktivität 61 auf dem Clamping-Signal C erfolgen würde.
  • In 5 ist eine technische Realisierung einer registerbasierten Bereichsunterscheidung dargestellt. Diese basiert auf einem Zeilenzähler 70, dessen Ausgangssignal mit mehreren konstanten oder registerbasiert einstellbaren Werten 71, 72 bzw. 73 mittels Vergleichsoperatoren 74, 75 bzw. 76 verglichen wird. Die Ergebnisse dieser Vergleiche können mittels mathematischer Operatoren, z. B. wie in 5 dargestellt, durch einen Oder-Operator 77 zusammengeführt und einer Zustandsspeichervorrichtung 78 zugeführt werden. Auf diese Weise schaltet die Zustandsspeichervorrichtung 78 genau dann auf einen jeweils definierten Zustand, wenn der Zeilenzähler 70 einen Wert erreicht, der den Inhalten von 71, 72 bzw. 73 entspricht. Dadurch wird ein der aktuellen Zeilenzahl 80 zugeordnetes Ausgangssignal 79 erzeugt, das für eine Unterscheidung von ersten und zweiten Bildbereichen herangezogen werden kann.
  • Die vorangehend beschriebene Realisierung kann dabei sowohl durch eine Vorrichtung als auch durch ein ausgeführtes Programm erfolgen.
  • 6 schließlich veranschaulicht eine automatische Zuordnung von Zeilen zu einem ersten oder zweiten Bildbereich mittels eines Vergleichsoperators, für die eine beispielhafte technische Realisierung graphisch dargestellt ist. Hierbei wird das Ausgangssignal 33 des Sensors 1, der gemäß 1 Bereiche mit Hellpixeln 2 und Dunkelpixeln 3 aufweist, mittels des optional vorgesehenen Verstärkers 34 der bereits beschriebenen Black-Level-Clamping Vorrichtung, bestehend aus den Komponenten 35, 36 und 37 zugeführt, die ein Ausgangssignal 38 erzeugt. Nunmehr wird im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels das Signal 89 vor der Black-Level-Clamping Stufe mit einem Referenzwert 90 in einer Vergleichsvorrichtung 91 verglichen, die ein Ausgangssignal erzeugt, das durch eine logische Verknüpfungsvorrichtung 92, z. B. ein Und-Gatter, mit einem primären Abtastsignal 93, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, zu einem neuen Abtastsignal 94 verknüpft wird. Letzteres kann dann dem bereits anhand von 3 beschriebenen Abtastsignal 39 entsprechen.
  • Liegt nun ein reguläres Signal der Dunkelpixel aus einem ersten Bildbereich vor, so codiert das Signal 89 einen dunklen Wert und sein Wert liegt unterhalb des Referenzwertes 90, wobei in diesem Fall der Begriff ”unterhalb” im Sinne abnehmender Helligkeit definiert ist. Sodann liefert die Vergleichsvorrichtung 91 einen Ausgangswert, durch den die logische Verknüpfungsvorrichtung 92 Aktivität 58 des Signals 93 auf deren Ausgang 94 durchleitet, wodurch die Abtastvorrichtung 37 das Dunkelpixelsignal wie aus dem Stand der Technik bekannt abtastet und speichert.
  • Liegt hingegen ein zu hellwertiges Signal aus parasitär belichteten Dunkelpixeln eines zweiten Bildbereiches vor, liegt der Wert des Signals 89 oberhalb des Referenzwertes 90 und die Vergleichsvorrichtung 91 liefert einen Ausgangswert, durch den die logische Verknüpfungsvorrichtung 92 Aktivität des Signals 93 nicht auf deren Ausgang 94 durchleitet, so daß in diesem Fall eine Unterdrückung des dem Black-Level-Clamping zugeordneten Signals 62 erfolgt.
  • Die vorangehend beschriebenen logischen Operationen können sowohl in der Form von Hardware als auch in Form von Software ausgeführt sein.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Korrektur von Bildfehlern elektronischer Kameras mit Bildsensoren, die neben wenigstens einem Bereich mit lichtempfindlichen Hellpixeln auch wenigstens einen Bereich mit relativ lichtunempfindlichen Dunkelpixeln aufweisen, bei dem aus Dunkelpixeln wenigstens einer Bildzeile ein dieser Zeile zugeordneter Dunkelpixelwert ermittelt wird und eine Differenzbildung zwischen dem Signal der zugeordneten Hellpixel und dem Dunkelpixelwert erfolgt, wobei Bildfehler durch die parasitäre Belichtung von Dunkelpixeln verursacht werden und wobei wenigstens ein erster in vertikaler Richtung begrenzter Bildbereich oder in zeitlicher Richtung begrenzter Bildbereich definiert wird, der einen Dunkelpixelbereich aufweist, und wenigstens ein zweiter in vertikaler Richtung begrenzter Bildbereich oder zeitlich begrenzter Bildbereich definiert wird, in dem eine Überbelichtung auftreten kann und der sich nicht mit den ersten Bildbereichen überschneidet, und wobei die Differenzbildung zwischen dem Signal der zugeordneten Hellpixel der zweiten Bildbereiche und Dunkelpixelwerten erster Bildbereiche erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dunkelpixelbereich aus einem durch eine vorgeschaltete Optik abgeschatteten Bereich besteht.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Flächenkamera ein erster in vertikaler Richtung begrenzter Bildbereich mit wenigstens einer Bildzeile definiert wird, in dem keine parasitäre Belichtung der Dunkelpixel auftreten kann, und ein zweiter Bildbereich mit wenigstens einer Bildzeile, in dem eine parasitäre Belichtung der Dunkelpixel möglich ist und der sich nicht mit dem ersten Bildbereich überschneidet.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zeilenkamera ein erster Zeitbereich definiert wird, der wenigstens einen Zeileneinzug umfaßt und in dem keine parasitäre Belichtung der Dunkelpixel stattfinden kann, und ein zweiter Zeitbereich, der wenigstens einen Zeileneinzug umfaßt, in dem eine parasitäre Belichtung der Dunkelpixel stattfinden kann und der sich nicht mit dem ersten Zeitbereich überschneidet.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für das gesamte Bild ein einziger Dunkelpixelwert aus dem ersten Bild- oder Zeitbereich ermittelt und für die Korrektur des gesamten Bildes verwendet wird.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ermittlung des Dunkelpixelwertes eine bildübergreifende zeitliche Mittelung oder eine laufende Mittelwertbildung der Werte aus dem ersten Bild- oder Zeitbereich erfolgt.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Dunkelpixelwerte und der Hellwerte erfaßt und in einer Datenverarbeitungseinheit miteinander verrechnet werden, wobei der Dunkelpixelwert aus dem ersten Bild- oder Zeitbereich zwischengespeichert und für den zweiten Bild- oder Zeitbereich weiter verwendet wird.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Dunkelpixelwerte in einer Sample-and-Hold-Stufe gespeichert und mittels einer Tiefpaßfunktion sowohl innerhalb der Zeile als auch von Zeile zu Zeile zeitlich gemittelt werden
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sample-Vorgang auf den ersten Bildbereich oder Zeitbereich beschränkt und das in der Stufe gespeicherte Dunkelpixelsignal im zweiten Bildbereich oder im zweiten Zeitbereich mittels der Hold-Funktion weiter verwendet wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102020127495A1 (de) 2020-10-19 2022-04-21 Basler Aktiengesellschaft Aufnahmeverfahren und Aufnahmesystem zum sukzessiven Aufnehmen eines relativ zu einer Kamera bewegten Objekts
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003198953A (ja) * 2001-12-21 2003-07-11 Canon Inc 撮像装置及び撮像方法
US20040189839A1 (en) * 2003-03-27 2004-09-30 Eastman Kodak Company Digital black clamp circuit in electronic imaging systems

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003198953A (ja) * 2001-12-21 2003-07-11 Canon Inc 撮像装置及び撮像方法
US20040189839A1 (en) * 2003-03-27 2004-09-30 Eastman Kodak Company Digital black clamp circuit in electronic imaging systems

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 2003 198 953 A (engl. Maschinenübersetzung) *
JP 2003-198 953 A (engl. Maschinenübersetzung)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020127495A1 (de) 2020-10-19 2022-04-21 Basler Aktiengesellschaft Aufnahmeverfahren und Aufnahmesystem zum sukzessiven Aufnehmen eines relativ zu einer Kamera bewegten Objekts
DE102020127482A1 (de) 2020-10-19 2022-04-21 Basler Aktiengesellschaft Aufnahmeverfahren und Aufnahmesystem zum sukzessiven Aufnehmen eines relativ zu einer Kamera bewegten Objekts
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