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Hintergrund
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Die
meisten modernen Kameras sehen einen gewissen Mechanismus für
eine automatische Fokuseinstellung vor. Der Mechanismus zur automatischen
Fokuseinstellung umfasst typischerweise eine elektronische Steuerung
und eine motorisierte Linsenanordnung. Die elektronische Steuerung
implementiert typischerweise einen Algorithmus, der eine Mehrzahl
von Fokussierbildern vergleicht, die an mehreren Fokuspositionen vorgesehen
sind. Die mehreren Fokuspositionen werden durch schrittweises Bewegen
der motorisierten Linsenanordnung durch eine Mehrzahl von Linsenfokuspositionen
erhalten, wodurch der Fokuspunkt für jedes der Fokussierbilder
verändert wird.
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Es
wird eine Berechnung an einer Region von jedem der Fokussierbilder
durchgeführt, um eine Gütezahl (FOM, figure of
merit) zu liefern, die auf gewisse Weise die Nähe der Fokussierbilder
an der korrekten Fokusposition darstellt. Es gibt eine Anzahl unterschiedlicher
FOMs, die für unterschiedliche Anwendungen verwendet werden.
Bei einem Beispiel umfasst die FOM-Berechnung einen Kantenerfassungsalgorithmus über
die Region und eine Summierung aller sich ergebenden Werte. Typischerweise
wird das Bild, das die Linsenfokusposition darstellt, die den maximalen
Wert liefert (beispielsweise die Summe der Kantenerfassungen), als
der optimierte Fokuspunkt zum Erhalten eines Bilds behandelt.
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Bei
einem anderen Beispiel dient die räumliche Varianz des
Bildes als die FOM. Wenn die Linse unscharf ist, ist die Unschärfe
wie ein räumliches Tiefpassfilter wirksam, wobei die Varianz
verringert wird. Die räumliche Varianz ist daher maximiert,
wenn sich die Linse scharf eingestellt. Die räumliche Varianz
FOM hängt von dem Szenenbeleuchtungspegel sowie von dem
Szeneninhalt und einer Linsenfokuseinstellung ab. Die Variation
der FOM mit einer Beleuchtungsintensität kann bewirken,
dass der Fokussteueralgorithmus ausfällt, falls sich der
Beleuchtungspegel mit der Zeit verändert, wie in dem Fall
fluoreszierender Lichter. Falls der Fokussteueralgorithmus einer
Fokus-FOM-Veränderung gegenübersteht, die durch
eine Beleuchtungsvariation bewirkt ist, wird der Fokussteueralgorithmus
dieselbe typischerweise als einen Fehler bei einer Fokusposition interpretieren
und wird eine fehlerhafte Korrektur an der Fokusposition vornehmen.
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Die
herkömmlichen FOMs, die durch Fokussteueralgorithmen implementiert
werden, verhalten sich relativ gut unter Idealbedingungen, wie beispielsweise
wenn die Fokussierbilder relativ große Objekte enthalten, wenn
es wenig oder kein Rauschen gibt und wenn die Fokussierbilder bei
einer konstanten Beleuchtung aufgenommen sind. Idealbedingungen
werden jedoch häufig nicht angetroffen und somit sind Fokussteueralgorithmen,
die die herkömmlichen FOMs einsetzen, typischerweise durch
diese Bedingungen negativ vorgespannt, was häufig zu suboptimalen
Fokuspositionen zum Erhalten von Bildern führt. Um beispielsweise
die Zeit zu minimieren, die erforderlich ist, um einen Vorgang zum
automatischen Fokussieren durchzuführen, werden Fokussierbilder über
eine relativ kurze Zeitperiode erhalten, wodurch bewirkt wird, dass
Fokussierbilder typischerweise eine relativ große Menge
Rauschen enthalten. Rauschen spielt deshalb eine entscheidende Rolle
bei einem Bestimmen herkömmlicher Gütezahlen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Merkmale
der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet aus
der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren offensichtlich,
in denen:
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1 ein
Blockdiagramm einer Vorrichtung zum automatischen Fokussieren, die
konfiguriert ist, um verschiedene Ausführungsbeispiele
zu implementieren, gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2A ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zum Berechnen einer Fokusmetrik eines
Bilds gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt; und
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2B eine
detailliertere Darstellung eines Schritts eines Berechnens einer
Fokusmetrik, der in 2A gezeigt ist, gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Der
Einfachheit halber und zu veranschaulichenden Zwecken wird die vorliegende
Erfindung hauptsächlich unter Bezugnahme auf ein exemplarisches
Ausführungsbeispiel derselben beschrieben. In der folgenden
Beschreibung sind zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein
gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung
zu liefern. Einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird jedoch
offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne eine Einschränkung
auf diese spezifischen Einzelheiten praktiziert werden kann. In
anderen Fällen wurden gut bekannte Verfahren und Strukturen
nicht detailliert beschrieben, um die vorliegende Erfindung nicht
unnötig zu verschleiern.
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Hierin
sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Berechnen einer Fokusmetrik
für ein Fokussierbild offenbart. Das Fokussierbild kann
im Allgemeinen ein Bild aufweisen, das an einer speziellen Linsenfokusposition
aufgenommen ist, die eine Bilderzeugungsvorrichtung, wie beispielsweise
eine Kamera, bei einem Durchführen automatischer Fokussiervorgänge
verwenden kann. Die Fokusmetrik ist konfiguriert, um sich bei den
meisten Bildarten gut zu verhalten, von Bildern, die detaillierte
Texturen enthalten, bis hin zu Bildern, die große, getrennte
Objekte enthalten, sowie von Bildern mit geringem Kontrast bis hin
zu Bildern mit hohem Kontrast. Die Fokusmetrik ist ferner konfiguriert,
um sich bei verschiedenen Beleuchtungsbedingungen gut zu verhalten,
von niedrigen bis hin zu hohen Rauschpegeln, sowie von stetigen
bis hin zu fluktuierenden Beleuchtungsbedingungen. Die Fokusmetrik
ist ferner konfiguriert, um relativ empfindlich zu sein, wodurch
ermöglicht wird, dass Informationen selbst in Situationen
bestimmt werden können, in denen sich das Fokussierbild
relativ weit weg von einem Fokus befindet. Die Fokusmetrik ist ferner
konfiguriert, um relativ unempfindlich gegenüber Hardware-Veränderungen
zu sein, und erfordert daher keine Feineinstellung bei jedem Mal,
wenn die Hardware verändert wird.
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Gemäß einem
Beispiel kann eine „unvorgespannte” Fokusmetrik
eines Fokussierbilds aus dem Fokussierbild und einer verschobenen
Version des Fokussierbilds berechnet werden. Der Begriff „unvorgespannt” bezieht
sich im Allgemeinen auf die Eigenschaft, dass der Erwartungswert
der berechneten Fokusmetrik unabhängig von dem Rauschpegel
und den Beleuchtungsbedingungen ist.
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Mit
Bezug auf 1 ist ein Blockdiagramm einer
Vorrichtung 100 zum automatischen Fokussieren, die konfiguriert
ist, um verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
zu implementieren, gemäß einem Beispiel gezeigt.
Es sollte klar sein, dass die folgende Beschreibung der Vorrichtung 100 zum
automatischen Fokussieren nur eine Art und Weise von einer Vielfalt
unterschiedlicher Arten und Weisen ist, in denen die Vorrichtung 100 zum
automatischen Fokussieren konfiguriert sein kann. Zusätzlich
sollte klar sein, dass die Vorrichtung 100 zum automatischen
Fokussieren zusätzliche Komponenten umfassen kann und dass
einige der Komponenten, die hierin beschrieben sind, entfernt und/oder
modifiziert werden können, ohne von einem Schutzbereich
der Vorrichtung 100 zum automatischen Fokussieren abzuweichen.
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Die
Vorrichtung 100 zum automatischen Fokussieren kann eine
eigenständige Vorrichtung aufweisen oder dieselbe kann
für eine Verwendung in einer anderen Komponente konfiguriert
sein, wie beispielsweise einer Bilderzeugungsvorrichtung. Geeignete
Arten von Bilderzeugungsvorrichtungen können beispielsweise Digitalkameras,
Analogkameras, Videorekorder, Teleskope, Mikroskope oder eine andere
Art einer Bilderzeugungsvorrichtung umfassen, die konfiguriert ist,
um automatische Fokussiervorgänge durchzuführen.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, ist die Vorrichtung 100 zum
automatischen Fokussieren konfiguriert, um ein Bild 102 durch
eine Linse 104 zu empfangen. Obwohl die Linse 104 als
eine einzige Linse dargestellt wurde, kann sich die Linse 104 auf
mehrere Linsen beziehen. Zusätzlich kann die Linse 104 durch
einen Betrieb eines Linsenmotors 106 manipuliert werden,
um den Brennpunkt der Linse 104 zu variieren.
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Eine
Steuerung 108 kann das Bild 102 von der Linse 104 empfangen.
Das Bild 102 kann ein Fokussierbild aufweisen, das die
Steuerung 108 bei einem Betreiben des Linsenmotors 106 einsetzen
kann, um den Brennpunkt der Linse 104 zu variieren. Wie
es hierin unten mit Bezug auf 2 ausführlicher
beschrieben ist, kann die Steuerung 108 das Bild 102 verarbeiten,
um eine Fokusmetrik des Bilds 102 zu bestimmen. Die Fokusmetrik
des Bilds 102 kann als eine Gütezahl oder ein
anderer Wert definiert sein, der verwendet werden kann, um das Fokussierbild
gemäß der Nähe desselben an einem echten
Fokus einzustufen. Die Fokusmetrik kann daher für eine
Verwendung als ein Faktor bei einem Vornehmen einer Bestimmung einer
automatischen Fokuseinstellung konfiguriert sein.
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Die
Steuerung 108 kann eine Rechenvorrichtung aufweisen, beispielsweise
eine Mikroprozessor, eine Mikrosteuerung, eine anwendungsspezifische
integrierte Schaltung (ASIC, application specific integrated circuit),
oder dergleichen, die konfiguriert ist, um verschiedene Verarbeitungsfunktionen
durchzuführen. Zusätzlich oder alternativ kann
die Steuerung 108 eine Software aufweisen, die in irgendeiner
von einer Anzahl von Rechenvorrichtungen wirksam ist.
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In
jeder Hinsicht kann die Steuerung 108 eine Software und/oder
andere Algorithmen implementieren, die auf einer Speichervorrichtung
(nicht gezeigt) gespeichert sind. Die Speichervorrichtung kann beispielsweise
einen flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher
aufweisen, wie beispielsweise einen DRAM, EEPROM, MRAM, einen Flash-Speicher
und dergleichen. Zusätzlich oder alternativ kann die Software
und/oder der andere Algorithmus auf einem entfernbaren Medium gespeichert
sein, wie beispielsweise einer Diskette, einer CD-ROM, einer DVD-ROM
oder anderen optischen oder magnetischen Medien. Die Software und/oder
der andere Algorithmus können entfernt positioniert sein
und die Steuerung 108 kann auf die Software und/oder den anderen
Algorithmus über ein Netzwerk, wie beispielsweise ein Intranet,
das Internet etc., zugreifen und dieselben implementieren.
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Einige
der Vorgänge, die durch die Steuerung 108 durchgeführt
werden, sind mit Bezug auf 2A gezeigt
und beschrieben. 2A zeigt genauer gesagt ein
Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zum Berechnen einer
Fokusmetrik eines Bilds gemäß einem Beispiel.
Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet sollte es ersichtlich sein,
dass das Verfahren 200 eine verallgemeinerte Darstellung
darstellt und dass andere Schritte hinzugefügt oder bestehende
Schritte entfernt, modifiziert oder neu angeordnet werden können,
ohne von einem Schutzbereich des Verfahrens 200 abzuweichen.
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Die
Beschreibung des Verfahrens 200 wird unter Bezugnahme auf
die in 1 dargestellte Vorrichtung 100 zum automatischen
Fokussieren abgegeben und nimmt somit Bezug auf die Elemente, die
in derselben angegeben sind. Es sollte jedoch klar sein, dass das
Verfahren 200 nicht auf die bei der Vorrichtung 100 zum
automatischen Fokussieren dargelegten Elemente begrenzt ist. Anstelle
dessen sollte klar sein, dass das Verfahren 200 durch eine
Fokussiervorrichtung praktiziert werden kann, die eine unterschiedliche
Konfiguration als die in 1 dargelegte aufweist.
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Bei
einem Schritt 202 kann die Steuerung 108 ein Fokussierbild
empfangen, das die Steuerung 108 bei einem Vornehmen von
Bestimmungen einer automatischen Fokuseinstellung verarbeiten kann.
Bei einem Schritt 204 kann die Steuerung 108 das
Fokussierbild verschieben, um ein verschobenes Fokussierbild zu
erhalten. Genauer gesagt kann beispielsweise die Steuerung 108 das
Fokussierbild um zumindest ein Pixel in zumindest eine von einer
horizontalen und einer vertikalen Richtung verschieben, um das verschobene
Fokussierbild zu entwickeln. Bei einem anderen Beispiel kann die
Steuerung 108 das Fokussierbild sowohl in die horizontale
als auch die vertikale Richtung verschieben, um das verschobene
Fokussierbild zu erhalten. Bei einem anderen Beispiel kann die Steuerung 108 das
Fokussierbild um einen Abstand von einem Pixel in die horizontale
Richtung und einen Abstand von einem Pixel in die vertikale Richtung
verschieben, um das verschobene Fokussierbild zu erhalten.
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Obwohl
der Schritt 204 darlegt, dass das Fokussierbild verschoben
wird, sollte klar sein, dass das Verschieben auf rein rechnerische
Weise durchgeführt werden kann. An sich kann beispielsweise
ein Pixel (n + 1) in dem verschobenen Fokussierbild als eine verschobene
Version des Pixels (n) in dem Fokussierbild betrachtet werden. Der
Schritt 204 sollte deshalb nicht so aufgefasst werden,
dass derselbe erfordert, dass ein getrenntes Fokussierbild entwickelt
werden muss.
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In
jeder Hinsicht kann die Steuerung 108 eine Fokusmetrik
des Fokussierbilds bei einem Schritt 206 aus sowohl dem
Fokussierbild als auch dem verschobenen Fokussierbild berechnen.
Die Fokusmetrik des Fokussierbilds kann eine Gütezahl oder
einen anderen Wert bezeichnen, der verwendet werden kann, um das Fokussierbild
auf der Basis der Nähe desselben an einem echten Fokus
einzustufen.
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Wie
es oben mit Bezug auf den Schritt 204 beschrieben ist,
ist das verschobene Fokussierbild um eine relativ kurze Strecke
bezüglich des Fokussierbilds verschoben, in der Größenordnung
von einem oder mehreren Pixeln. An sich sind das verschobene Fokussierbild
und das Fokussierbild sich extrem ähnlich. Aufgrund der Ähnlichkeiten
zwischen dem verschobenen Fokussierbild und dem Fokussierbild ist
der Erwartungswert der Fokusmetrik für das Fokussierbild
nicht von dem Rauschen abhängig, das in dem Fokussierbild
enthalten ist, wie es hierin unten ausführlicher beschrieben
ist.
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Bei
einem Schritt 208 kann die Steuerung 108 optional
die Fokusmetrik des Fokussierbildes verarbeiten. Der Schritt 208 kann
als ein optionaler Schritt betrachtet werden, wobei das Verfahren 200 in
vielen Fällen enden kann, nachdem die Fokusmetrik des Fokussierbilds
berechnet wurde. In Fällen jedoch, in denen die Steuerung 108 konfiguriert
ist, um die Fokusmetrik des Fokussierbilds zu verarbeiten, kann
die Steuerung 108 konfiguriert sein, um die Fokusmetrik
zu speichern. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 108 die
Fokusmetrik verarbeiten, um beispielsweise zu bestimmen, ob eine
optimale Linsenfokusposition erreicht wurde.
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Bei
dem Bestimmen, ob die Linse 104 sich in einer optimalen
Fokusposition befindet, kann die Steuerung 108 irgendeinen
vernünftig geeigneten Algorithmus zum Maximieren von Gütezahlen
implementieren. Beispielsweise kann die Steuerung 108 die
berechneten Fokusmetriken einer Mehrzahl von Fokussierbildern, die
bei unterschiedlichen Fokuspositionen der Linse 104 erhalten
wurden, vergleichen, um zu bestimmen, welche der Fokuspositionen
der Linse 104 den höchsten Fokusmetrikwert ergibt,
und kann diese Fokusposition der Linse 104 als die optimale
Fokusposition der Linse 104 betrachten.
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Unter
jetziger Bezugnahme auf 2B ist
eine detailliertere Darstellung des Schritts 206 in 2A gemäß einem
Beispiel gezeigt. Wie es in 2B gezeigt
ist, kann bei einem Schritt 210 die Steuerung 108 die Fokusmetrik
des Fokussierbilds berechnen, um gegenüber Rauschen unempfindlich
zu sein, das von Elektronik der Bildaufnahmevorrichtung, relativ
geringer Beleuchtung, brechenden Lichtbedingungen, etc. stammen kann.
Zusätzlich kann bei einem Schritt 212 die Steuerung 108 die
Fokusmetrik des Fokussierbilds berechnen, um gegenüber
Beleuchtungsvariationen unempfindlich zu sein, wie dieselben beispielsweise
unter fluoreszierenden Lichtern auftreten können. An sich
kann die Steuerung 108 die Fokusmetrik berechnen, um durch
sowohl das Bestehen von Rauschen als auch Beleuchtungsvariationen
in dem Fokussierbild relativ unvorgespannt zu sein.
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Obwohl
das Fokussierbild und das verschobene Fokussierbild, das bei dem
Schritt 204 erhalten wurde, nicht identisch sind, wird
angenommen, dass dieselben gleich oder beinahe gleich sind. Weil
die Pixel in jedem dieser Bilder sich aufgrund des relativen Verschiebens
unterscheiden, ist zusätzlich das Rauschen, das in dem
Fokussierbild enthalten ist, nicht mit dem Rauschen korreliert,
das in dem verschobenen Fokussierbild enthalten ist. Nach dem Schritt 204 verarbeitet
somit die Steuerung 108 zwei Bilder, die von der beinahe
identischen Szene sind, aber unkorreliertes Rauschen aufweisen.
Wie es bezüglich des Schritts 210 erörtert
ist, wird das Rauschen, das in dem Fokussierbild enthalten ist,
daher bei dem Berechnen der Fokusmetrik nicht einbezogen.
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Bei
dem Schritt 210 kann die Steuerung 108 die Fokusmetrik
berechnen, um gegenüber Rauschen unempfindlich zu sein,
durch Multiplizieren des Gradienten des Fokussierbilds in die x-Richtung
mit dem Nachbarn desselben ebenfalls in die x-Richtung, und durch
Modifizieren des Gradienten des Fokussierbilds in die y-Richtung
mit dem Nachbarn desselben ebenfalls in die y-Richtung. Anders ausgedrückt,
kann die Steuerung 108 beispielsweise den Gradienten des
Fokussierbilds mit dem Gradienten des verschobenen Fokussierbilds multiplizieren,
das bei dem Schritt 204 entwickelt wurde. Weil das Fokussierbild
und das verschobene Fokussierbild beinahe identisch sind, sind die
Signale des Fokussierbilds und des verschobenen Fokussierbilds ebenso
beinahe die gleichen, aber das Rauschen, das dem Fokussierbild zugeordnet
ist, unterscheidet sich von dem Rauschen, das dem verschobenen Fokussierbild
zugeordnet ist.
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Dieses
Prinzip ist den Prinzipien ähnlich, die bezüglich
Abtastelektronenmikroskopen (SEMs, scanning electron microscopes)
entwickelt wurden, wobei es möglich ist, ein Paar von Bildern
einer identischen Szene bei jeder Fokuseinstellung aufzunehmen und
die Kovarianz zwischen denselben anstelle der Varianz eines Bildes
zu berechnen. Weil das Rauschen in dem ersten Bild mit dem Rauschen
in dem zweiten Bild nicht korreliert ist, ist der Erwartungswert
der Kovarianz rauschunabhängig, ungleich diesem der Varianz
eines Bildes, die gleich der Varianz eines idealen Bildes plus der
Varianz des Rauschens ist. An sich stellt der Erwartungswert der
Gütezahl bei SEMs, die diese Technik einsetzen, die Signalvarianz
allein dar. Siehe beispielsweise S. J. Erasmus und K. C.
A. Smith, An Automatic Focusing and Astigmatism Correction System
for the SEM and CTEM, Journal of Microscopy, S. 127, 185–189
(1982), deren Offenbarung durch Bezugnahme hiermit in ihrer
Gesamtheit aufgenommen ist. Im Allgemeinen kann für jede
Metrik eine unvorgespannte Version durch ein Ersetzen quadratischer
Elemente, die bei einem Rauschen ebenfalls quadratisch sind, durch
eine Multiplikation zweier Elemente mit unkorreliertem Rauschen,
wie beispielsweise zweier unterschiedlicher Bilder der gleichen
Szene, entwickelt werden.
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Bei
einem Schritt 212 kann die Steuerung 108 die Fokusmetrik
des Fokussierbilds berechnen, um unempfindlich gegenüber
Beleuchtungsvariationen zu sein, durch Dividieren der Summe der
Gradienten, die oben bezüglich des Schritts 210 erörtert
sind, durch den quadrierten Durchschnitt der Graupegel der Pixel
in dem Fokussierbild. Bei einem Beispiel liefert diese Division
eine geeignete Kompensation von Beleuchtungsveränderungen
während einer Fokussequenz beispielsweise durch Normieren
der Luminanzfluktuationen.
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Beispielhaft
und im Einklang mit den Schritten
210 und
212 kann
die Fokusmetrik als die Summe des unvorgespannten quadrierten Gradienten
eines normierten Fokussierbilds definiert sein. Zusätzlich
oder alternativ kann die Fokusmetrik (FM) eines Fokussierbilds mit
M Zeilen und N Spalten durch die folgende Gleichung berechnet werden:
wobei
Gx und Gy Bilder darstellen, die Funktionen des Fokussierbilds sind
(wobei eines von diesen null sein kann), m1, m2, k1 und k2 Verschiebungen
sind, die die Produkte von Gx und Gy unvorgespannt machen, und
f den durchschnittlichen
Grauwert des Fokussierbilds darstellt. Die Summierung wird über
die gemeinsamen Teile der zwei Bilder durchgeführt.
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In
Gleichung (1) können Gx und Gy Gradientenbilder darstellen,
die Funktionen des Fokussierbilds sind. m1, m2, k1 und k2 sind Verschiebungen,
derart, dass das Rauschen des Bildes (ij) mit dem Rauschen des Bildes
(i + mj + k) nicht korreliert ist. f stellt
den durchschnittlichen Grauwert des Fokussierbilds dar. Beispielsweise
gilt: Gx = cx·f Gleichung (2),und Gy = cy·f Gleichung (3).
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In
den Gleichungen (2) und (3) sind cx und
cy Faltungskerne (Faltungskernels) und bezeichnet
f den Grauwert des Fokussierbilds.
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Obwohl
Gleichung (1) viele unterschiedliche Arten von Operatoren einsetzen
kann, umfassen Beispiele geeigneter Operatoren einen Operator „unvorgespanntes
Gradientenquadrat” und einen Operator „unvorgespanntes
Sobel-Quadrat”. Der Operator „unvorgespanntes
Gradientenquadrat” setzt folgende Faltungskerne ein: cx = (–1 0 1),
cy = cTx . m1 = m2 = 0, k1 = k2 = 1 Gleichung (4)
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Der
Operator unvorgespanntes Sobel-Quadrat setzt folgende Faltungskerne
ein:
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Ein
weiteres Beispiel ist die unvorgespannte Version der Varianz, bei
der entweder Gx oder Gy aus Gleichung (1) null beträgt
und der Rest mit dem Buchstaben G bezeichnet ist. In diesem Fall
kann die Fokusmetrik (FM) durch folgende Gleichung berechnet werden:
wobei G = f –
f.
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Im
Allgemeinen kann jede bestehende Fokusmetrik durch eine unvorgespannte
Version ersetzt werden, indem Quadratelemente ersetzt werden durch
eine Multiplikation zweier Elemente mit dem gleichen oder sehr ähnlichem
Signal, aber mit unkorreliertem Rauschen.
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Durch
eine Implementierung des Verfahrens 200 kann die Nähe
eines Fokussierbilds an einer optimalen Fokusposition auf relativ
schnelle und effiziente Weise bestimmt werden. Beispielsweise ermöglicht
das Verfahren 200 die Bestimmung einer Fokusmetrik, die einen
verringerten Empfindlichkeitspegel gegenüber Rauschen in
dem Fokussierbild verglichen mit herkömmlichen Gütezahlen
aufweist, was das Erfordernis eines Entrauschungsschritts beseitigt,
wie es typischerweise bei herkömmlichen Algorithmen zum
automatischen Fokussieren erforderlich ist.
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Die
in dem Verfahren 200 dargelegten Vorgänge können
als ein Hilfsprogramm (Utility), Programm oder Unterprogramm in
irgendeinem erwünschten durch einen Computer zugreifbaren
Medium enthalten sein. Zusätzlich kann das Verfahren 200 durch
ein Computerprogramm ausgeführt sein, das in einer Vielfalt
sowohl aktiver als auch inaktiver Formen bestehen kann. Beispielsweise
kann dasselbe als ein Softwareprogramm (Softwareprogramme) bestehen,
das (die) aus Programmanweisungen in einem Quellecode, Objektcode,
ausführbaren Code oder anderen Formaten gebildet ist (sind).
Alles Obige kann auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt
sein, das Speichervorrichtungen und Signale in komprimierter oder
unkomprimierter Form umfasst.
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Exemplarische
computerlesbare Speichervorrichtungen umfassen einen herkömmlichen
RAM, ROM, EPROM, EEPROM eines Computersystems und Magnet- oder Optikplatten
oder Bänder. Exemplarische computerlesbare Signale, ob
unter Verwendung eines Trägers moduliert oder nicht, sind
Signale, auf die zuzugreifen ein Computersystem konfiguriert sein
kann, das das Computerprogramm beherbergt oder ausführt,
einschließlich Signalen, die durch das Internet oder andere
Netzwerke heruntergeladen wurden. Konkrete Beispiele des Vorhergehenden
umfassen eine Verteilung der Programme auf einer CD-ROM oder über
eine Internet-Herunterladung. In einem Sinne ist das Internet selbst
als abstrakte Einheit ein computerlesbares Medium. Das gleiche gilt
für Computernetzwerke im Allgemeinen. Es sollte daher klar
sein, dass irgendeine elektronische Vorrichtung, die zum Ausführen
der oben beschriebenen Funktionen in der Lage ist, diese oben aufgezählten
Funktionen durchführen kann.
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Hierin
wurde ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
zusammen mit einigen der Variationen desselben beschrieben und dargestellt.
Die Begriffe, Beschreibungen und Figuren, die hierin verwendet werden,
sind lediglich veranschaulichend dargelegt und sind nicht als Einschränkungen
beabsichtigt. Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass viele Variationen
innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung möglich sind, der
durch die folgenden Ansprüche – und die Äquivalente
derselben – definiert sein soll, in denen alle Begriffe in
ihrem breitesten vernünftigen Sinn gemeint sind, wenn es
nicht anderweitig angegeben ist.
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Zusammenfassung
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Ein
Verfahren (200) weist ein Empfangen (202) eines
Fokussierbilds und ein Verschieben (204) des Fokussierbilds,
um ein verschobenes Fokussierbild zu erhalten, auf. Bei dem Verfahren
(200) wird eine Fokusmetrik des Fokussierbilds aus dem
Fokussierbild und dem verschobenen Fokussierbild berechnet (206),
wobei die Fokusmetrik für eine Verwendung als ein Faktor
bei einem Vornehmen einer Bestimmung einer automatischen Fokuseinstellung
konfiguriert ist. Eine Vorrichtung (100) zum automatischen
Fokussieren umfasst eine Steuerung (108), die konfiguriert
ist, um das Verfahren (200) zu implementieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - S. J. Erasmus
und K. C. A. Smith, An Automatic Focusing and Astigmatism Correction
System for the SEM and CTEM, Journal of Microscopy, S. 127, 185–189
(1982) [0029]
