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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß bei
einem derartigen Verfahren der Dunkelpixelbereich aus einem durch
eine vorgeschaltete Optik abgeschatteten Bereich besteht.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Nachfolgend
soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben
werden. Es zeigen:
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1 einen
Sensor einer elektronischen Flächenkamera,
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2 eine
Aufnahme mit einer parasitäre Belichtung,
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3 einen
Datenweg zur Anwendung des Korrekturverfahrens in schematischer
Darstellung,
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4 einen
zweizeiligen Ausschnitt aus einer Sensortaktung,
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5 eine
Realisierung einer registerbasierten Bereichsunterscheidung in schematischer
Darstellung und
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6 eine
automatische Zuordnung von Zeilen zu einem ersten oder zweiten Bildbereich
mittels eines Vergleichsoperators, ebenfalls in schematischer Darstellung.
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Die
Abbildung gemäß 1 zeigt
einen Sensor 1 einer elektronischen Flächenkamera, der neben Hellpixeln 2 und
auch einen Bereich mit Dunkelpixeln 3 aufweist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
vorangehend beschriebene Realisierung kann dabei sowohl durch eine
Vorrichtung als auch durch ein ausgeführtes Programm erfolgen.
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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.
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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.
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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.
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Die
vorangehend beschriebenen logischen Operationen können sowohl
in der Form von Hardware als auch in Form von Software ausgeführt sein.