DE102013013022A1

DE102013013022A1 - Verfahren zur Identifikation defekter Pixel eines Bildaufnahmesensors

Info

Publication number: DE102013013022A1
Application number: DE102013013022.0A
Authority: DE
Inventors: Daniel Schmidt
Original assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Current assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2015-02-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifikation defekter Pixelzeilen oder Pixelspalten eines eine Vielzahl an Pixel, die matrixförmig in Zeilen und Spalten angeordnet sind, umfassenden Bildaufnahmesensors (3), umfassend die folgenden Merkmale: a) Bereitstellen eines Bildaufnahmesensors (3) und einer Lasereinheit (1); b) Kohärentes Beleuchten des Bildaufnahmesensors (3) mittels der Lasereinheit (1) und generieren eines für den Sensor typischen Bildmusters; c) Identifizieren möglicher defekter Pixelzeilen oder Pixelspalten in dem generierten Bildmuster;

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Identifikation defekter Pixelzeilen oder Pixelspalten eines Bildaufnahmesensors.
Aus dem Stand der Technik sind Bildaufnahmesensoren, insbesondere sogenannte CCD (Charged Coupled Device) Sensoren bekannt. Derartige Sensoren stellen Bilddaten bereit, die von einer leistungsstarken Rechnereinheit ausgewertet werden. Die Qualität der Bildverarbeitung ist unter anderem von defekten Pixel oder ganzen Pixelzeilen oder Spalten des Bildaufnahmesensors abhängig. Insbesondere die in der Fachwelt als sogenannte Spaltendefekte bekannten letztgenannten Defekte können einen erheblich negativen Einfluss auf die Bildqualität des Bildaufnahmesensors ausüben. Daher müssen derartige Defekte vor der Inbetriebnahme des Bildaufnahmesensors identifiziert werden. Eine Korrektur kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die defekten Pixel einfach ignoriert und stattdessen ein Durchschnittswert aus den Nachbarpixel errechnet wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Identifikation defekter Pixelzeilen oder Pixelspalten eines Bildaufnahmesensors zur Verfügung zu stellen, das relativ einfach und kostengünstig bereit gestellt werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden durch die abhängigen Ansprüche näher definiert.
In einem Grundgedanken der Erfindung weist ein Verfahren zur Identifikation defekter Pixelzeilen oder Pixelspalten eines eine Vielzahl an Pixel, die matrixförmig in Zeilen und Spalten angeordnet sind, umfassenden Bildaufnahmesensors die folgenden Merkmale auf: Bereitstellen eines Bildaufnahmesensors und einer Lasereinheit; Kohärentes Beleuchten des Bildaufnahmesensors mittels der Lasereinheit und generieren eines für den Sensor typischen Bildmusters; Identifizieren möglicher defekter Pixelzeilen oder Pixelspalten in dem generierten Bildmuster.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, dass durch ein kohärentes Bestrahlen eines Bildaufnahmesensors ein sogenanntes Specklemuster entsteht. Als derartiges Muster werden die körnigen Interferenzphänomene bezeichnet, die sich bei hinreichend kohärenter Beleuchtung optisch rauer Objektoberflächen beobachten lassen. Dieses Specklemuster weist somit die Eigenschaft auf, dass zufällig verteilte Intensitätsminima und Intensitätsmaxima entstehen, also große Unterschiede in den jeweiligen Helligkeitswerten der einzelnen Pixel. Befindet sich nun eine defekte Zeile oder Spalte in der Matrix des Bildaufnahmesensors, kann diese aufgrund der in der defekten Zeile oder Spalte vorherrschenden ähnlichen Helligkeit relativ einfach identifiziert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Verfahrensschritt des Beleuchtens eine Strahlaufweitungseinheit, so dass der Bildaufnahmesensor homogen beleuchtet wird. Eine derartige Strahlaufweitungseinheit kann beispielsweise eine Sammellinse und eine Streulinse umfassen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Verfahrensschritt des Generierens eines Bildmusters ein pixelweises Auslesen von elektrischen Signalen aus dem Bildaufnahmesensor, wobei die Größe des jeweiligen elektrischen Signals proportional einem Helligkeitswert des jeweiligen Pixels ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Verfahrensschritt des Identifizierens weitere Merkmale. Hierbei wird zunächst in einem ersten Verfahrensschritt ein Helligkeitswert eines ersten Pixels mit Helligkeitswerten von mehreren jeweils benachbarten und in einer Zeile oder Spalte angeordneten zweiten Pixel verglichen. In einem zweiten Verfahrensschritt werden dann anschließend fehlerhafte Pixel in einer Zeile oder Spalte erkannt, falls die Differenz der Helligkeitswerte des ersten und der mehreren zweiten Pixel unterhalb einer vorgebbaren Schranke sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Bildaufnahmesensor um einen B/W (Schwarz-Weiß) Sensor.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Bildaufnahmesensor als ein CCD- oder CMOS-Sensor in einer Digitalkamera ausgebildet. Derartige Bildaufnahmesensoren finden in der digitalen Fotographie eine besonders große Anwendung.
Es versteht sich, dass die eben beschriebenen Ausführungsformen in Alleinstellung oder in Kombination untereinander dargestellt werden können. Umfasst eine bevorzugte Ausführungsform eine „und/oder”-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass die Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend Bezug nehmend auf die Figur näher erläutert. Es zeigt:
1 schematischer Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Identifikation defekter Pixelzeilen oder Spalten eines Bildaufnahmesensors;
2 schematische Darstellung eines Bildmusters eines Bildaufnahmesensors, der mittels eines Lasers beleuchtet wird;
1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Identifikation defekter Pixelzeilen oder Spalten eines Bildaufnahmesensors. Eine derartige Vorrichtung weist einen Laser 1 auf. Der Laser 1 kann als ein Rotlichtlaser ausgebildet sein. Der Laser beleuchtet einen Bildaufnahmesensor 3 mit einer nahezu kohärenten Strahlung, so dass ein sogenanntes Specklemuster entsteht. Das dabei entstehende Bildmuster soll später anhand der nachfolgenden Figur näher beschrieben werden.
Zwischen dem Bildaufnahmesensor und dem Laser ist eine Strahlaufweitungseinheit 2 angeordnet. Die Strahlaufweitungseinheit 2 umfasst zumindest eine Streulinse 2a und eine Sammellinse 2b und hat die Aufgabe, dass der Bildaufnahmesensor 3 homogen beleuchtet wird. Dem Bildaufnahmesensor ist eine Rechner- und Darstellungseinheit 6 zugeordnet, die die durch den Bildaufnahmesensor gewonnenen Bilddaten auswertet und das dadurch gewonnene Bildmuster darstellt.
2 zeigt ein typisches Bildmuster eines Bildaufnahmesensors 3 nach Beleuchten durch einen Laser 1. Der Bildaufnahmesensor 3 ist als sogenannter CCD (Charged Coupled Device) Sensor ausgebildet und weist eine Vielzahl an Pixel 5 auf, die matrixförmig in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Das Bildmuster weist über den gesamten Bildbereich des Bildaufnahmesensors eine zufällige Verteilung an hellen und dunklen Pixel auf, die durch die Intensitätsminima und Intensitätsmaxima des Specklemusters hervorgerufen werden. Gut zu erkennen ist auch ein Bereich 4, in diesem Fall eine Spalte, die keine zufällig angeordneten Intensitätsminima und Maxima aufweist. Dieser Bereich 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Helligkeitswerte der einzelnen Pixel annähernd gleich über den gesamten Bereich 4 ausgebildet ist. Ein derartiger Bereich kann somit relativ einfach als eine defekte Pixelspalte zugeordnet werden.

Claims

Verfahren zur Identifikation defekter Pixelzeilen oder Pixelspalten (4) eines eine Vielzahl an Pixel (5), die matrixförmig in Zeilen und Spalten angeordnet sind, umfassenden Bildaufnahmesensors (3), umfassend die folgenden Merkmale: a) Bereitstellen eines Bildaufnahmesensors (3) und einer Lasereinheit (1); b) Kohärentes Beleuchten des Bildaufnahmesensors (3) mittels der Lasereinheit (1) und generieren eines für den Sensor typischen Bildmusters; c) Identifizieren möglicher defekter Pixelzeilen oder Pixelspalten in dem generierten Bildmuster;
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) des Beleuchtens eine Strahlaufweitungseinheit (2) umfasst, so dass der Bildaufnahmesensor homogen beleuchtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) des Generierens eines Bildmusters ein pixelweises Auslesen von elektrischen Signalen aus dem Bildaufnahmesensor umfasst, wobei die Größe des jeweiligen elektrischen Signals proportional einem Helligkeitswert des jeweiligen Pixels ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt c) des Identifizierens folgende weitere Merkmale umfasst: c1) Vergleichen eines Helligkeitswertes eines ersten Pixels mit Helligkeitswerten von mehreren jeweils benachbarten und in einer Zeile oder Spalte angeordneten zweiten Pixel; c2) Erkennen von fehlerhaften Pixel in einer Zeile oder Spalte, falls die Differenz der Helligkeitswerte des ersten und der mehreren zweiten Pixels unterhalb einer vorgebbaren Schranke ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bildaufnahmesensor um einen B/W (Schwarz-Weiß) Sensor handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildaufnahmesensor als ein CCD- oder CMOS-Sensor in einer Digitalkamera ausgebildet ist.