DE19731530B4

DE19731530B4 - Optische Präzisionsabtastung von Filmperforationslöchern

Info

Publication number: DE19731530B4
Application number: DE1997131530
Authority: DE
Inventors: Berthold Dr. Eiberger
Original assignee: BTS Holding International BV
Current assignee: DFT Digital Film Technology Holding GmbH
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2017-07-24
Also published as: GB2327825A; DE19731530A1; GB2327825B; JPH11146268A; GB9815363D0

Abstract

Verfahren zur Kompensation von Bildstandsfehlern bei der Abtastung von Filmen in einem Filmabtaster mit einer Abtastvorrichtung zur optischen Abtastung von Perforationslöchern dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgende Schritte umfasst:
a) Bestimmen von Abtastwerten zur Beschreibung des Verlaufs der Kanten eines abgetasteten Perforationslochs;
b) Bestimmung des Grades der Übereinstimmung des ermittelten Kantenverlaufs des Perforationslochs mit einem Referenzmuster;
c) Verschieben des ermittelten Kantenverlaufs in horizontaler und/oder vertikaler Richtung gegenüber dem Referenzmuster;
d) Wiederholung der Schritte b) und c), bis der Grad der Übereinstimmung ein Maximum erreicht; und
e) Ausgabe eines den Werten für die horizontale und vertikale Verschiebung entsprechenden Korrektursignals bei der maximalen Übereinstimmung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Filmabtaster mit einer Abtastvorrichtung zur optischen Abtastung von Perforationslöchern und einer Auswertevorrichtung, die dazu vorgesehen ist, die Abtastwerte der Perforationslöcher mit einem Referenzmuster zu vergleichen, um ein Korrektursignal zur Kompensation von Bildstandsfehlern zu erzeugen.
Zur Umsetzung von kinematografischem Filmmaterial in elektronische Signale wird ein Film in einem Filmabtaster an einer opto-elektronischen Abtastvorrichtung vorbei- bzw. hindurchgeführt. Hierbei besteht seit jeher das Problem, die Bildlage von aufeinanderfolgend abgetasteten Bildern konstant zu halten. Die teils periodischen, teils statistischen Schwankungen der Bildlage, die als Bildstandsfehler bezeichnet werden, können verschiedene Ursachen haben. Zum einen kann es sich dabei um Positionierungsfehler sowohl in der Aufnahmekamera als auch in der Negativ-/Positiv-Kopiermaschine handeln. Zum anderen können aber auch Bildlagefehler und Gleichlauffehler des Filmabtasters zu weiteren Bildstandsfehlern führen.
Zur Reduzierung der Bildstandsfehler bestehen verschiedene Lösungsansätze, wobei es u.a. aus DE 37 36 789 C2 bekannt ist, als Bezugspunkt für jedes abgetastete Filmbild jeweils ein, diesem Filmbild zuordenbares Perforationsloch abzutasten. Durch eine Abtastanordnung, beispielsweise einen Zeilensensor, der gegenüber der Filmlaufrichtung um einen gewissen Winkel geneigt angeordnet ist, werden impulsförmige Signale erzeugt, die mit gespeicherten Referenzmustern verglichen werden. Aus der zeitlichen Ablage von dem jeweils aktuell abgetastetem impulsförmigen Signal zu dem gespeicherten Referenzmuster werden in einer Rechenschaltung die Horizontal- und Vertikalablage des jeweils abgetasteten Perforationslochs als Horizontal- und Vertikal-Vektorsignale bestimmt. Diese Vektorsignale sind einer Korrekturschaltung zugeführt, in welcher das abgetastete Filmbild entsprechend der vermessenen Horizontal- und Vertikalablage des Perforationslochs in jeweils entgegengesetzter Richtung verschoben wird. Die Verwendung der Perforationslöcher als Bezugspunkte für die Filmbilder hat den Vorteil, daß mechanisch bedingte Positionierungsfehler des Films weitgehend kompensiert werden können, weil die Positionen des jeweils abgetasteten Positionslochs und des zugeordneten Filmbildes mit meist sehr geringer Toleranz miteinander verkoppelt sind.
Aus der US 5,555,092 A ist ein Filmabtaster mit einer Einrichtung zur Bildstandskorrektur bekannt. Bei dem bekannten Filmabtaster werden zur Korrektur des horizontalen Bildstands drei der vier Perforationslöcher eines jeweiligen Filmbildes mit einem von einem Elektronenstrahl erzeugten Lichtpunkt im in vertikaler Richtung mittleren Bereich des Perforationslochs abgetastet. Das vierte Perforationsloch eines jeden Filmbildes wird zur Korrektur des vertikalen Bildstands abgetastet.
Aus Pratt, William K.: "Digital Image Processing", New York; Chichester; Brisbane; Toronto: John Wiley & Sons, 1978, Chapter 19: Image Detection and Registration, pp. 551 – 567 ist das Verfahren des "Template Matching" bekannt, bei dem bekannte Referenzmuster dazu verwendet werden, Objekte durch einen Vergleich auf Ähnlichkeit zu identifizieren.
Die Bestimmung der Position eines Perforationsloches nach dem bekannten Stand der Technik setzt jedoch voraus, dass die Geometrie eines abgetasteten Perforationsloches mit dem Referenzmuster möglichst exakt übereinstimmt. Beschädigungen oder Verschmutzungen der Perforationslöcher werden lediglich ausgemittelt und führen vor allem bei zufällig verteilten Fehlern unweigerlich zu einer fehlerhaften Bildstandskorrektur.
Eine Aufgabe der Erfindung ist daher, die Position eines Perforationsloches auch dann sicher zu bestimmen, wenn das Perforationsloch Beschädigungen oder Verschmutzungen aufweist.
Zwischenzeitlich besteht auch der Bedarf an einer höheren Auflösung des abgetasteten Filmbildes, so dass hierdurch Bildstandsfehler, die bisher kaum bemerkt wurden, sichtbar werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die Position eines Perforationsloches mit grösserer Präzision zu bestimmen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Auswertevorichtung dazu vorgesehen ist, in einer Vielzahl von Berechnungsschritten Abtastwerte und die Werte des Referenzmusters gegeneinander zu versetzen, bei jedem Berechnungsschritt den Grad der Überdeckung von Abtastwerten und Referenzmuster zu ermitteln, um aus dem absoluten Versatz von Abtastwerten und Referenzmuster, für den die beste Überdeckung von Abtastwerten und Referenzmuster ermittelt wurde, das Korrektursignal zu erzeugen.
Beispielsweise ist als Auswertevorrichtung eine Recheneinheit vorgesehen, in welcher Abtastwerte der Perforationslöcher und Referenzmuster gegeneinander schrittweise horizontal und vertikal verschoben werden, die in jedem Verschiebungsschritt ein Entscheidungskriterium für die Übereinstimmung von Abtastwerten und Referenzmuster bildet, und im Anschluss daran den Verschiebungsschritt mit der besten Übereinstimmung bestimmt und die dem Verschiebungsschritt mit der besten Übereinstimmung zu Grunde liegende horizontale und vertikale Verschiebung als Korrektursignal zur Kompensation der Bildablage ausgibt.
Die Abtastwerte zur Beschreibung des Kantenverlaufes eines Perforationsloches können auf diese Weise insgesamt oder abschnittsweise mit der spezifizierten Form des jeweiligen Perforationsloches korreliert werden, um daraus die genaue Lage bzw. die genaue Lageabweichung zu ermitteln. Durch schrittweises Verschieben des Referenzmusters gegenüber den Abtastwerten oder der Abtastwerte gegenüber dem Referenzmuster wird die bestmögliche Überdeckung zwischen Referenzmuster und den gespeicherten Abtastwerten gesucht. Betrag und Richtung, um die das Referenzmuster bzw. die Abtastwerte für die bestmögliche Überdeckung verschoben werden mussten, ergeben direkt die Horizontal- und Vertikalablage des jeweils abgetasteten Perforationsloches. Die bestmögliche Übereinstimmung kann hierbei über eine Bewertungsfunktion ermittelt werden, wobei bestmögliche Übereinstimmung, also hohe Übereinstimmungsgüte, auch dem Kehrwert eines ermittelten Übereinstimmungsfehlers gleichgesetzt werden kann. Durch Wahl einer entsprechend geeigneten Bewertungsfunktion, beispielsweise indem die Quadrate der Abstände zwischen Abtastwerten und Referenzmustern aufsummiert werden, lässt sich der Einfluss von gestörten Abtastwerten zurückdrängen.
Da die Übereinstimmungsgüte für eine Vielzahl von Kombinationen von gegeneinander verschobenen Abtastbildern und Referenzmustern bestimmt wird, lassen sich gestörte Abtastwerte besonders leicht entdecken und eliminieren. Da für jeden Versatzsschritt eigens der Grad der Überdeckung ermittelt wird, besteht bei jedem Versatzschritt eine von den anderen Versatzschritten unabhängige Möglichkeit zur Plausibilitätsprüfung der Abtastwerte. Vorzugsweise ist hierzu die Recheneinheit dazu vorgesehen, die Abtastwerte von Perforationslöchern, deren Abstand zu einer aus den Abtastwerten berechneten Position des abgetasteten Perforationsloches einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, vom Vergleichssvorgang ausnehmen. Durch Mittelwertbildung von örtlich benachbarten Meßergebnissen unter Berücksichtigung der zu erwartenden geometrischen Form des Perforationsloches werden Abweichungen der einzelnen Meßwerte von diesem Mittelwert bestimmt und Meßwerte, die sehr stark von diesem Mittelwert abweichen, von der weiteren Signalverarbeitung ausgeschlossen. Auf diese Weise können Fehler, die beispielsweise durch inhomogene Beleuchtung des Meßobjektes, Störgrößen an den Filmkanten, wie Schmutz, Filmkratzer und Filmbeschädigungen, entstanden sind, ausgeschlossen werden. Wegen der Vielzahl der verwendeten Abtastwerte ist gewährleistet, daß auf jeden Fall eine ausreichende Anzahl von verwertbaren Meßergebnissen übrigbleibt.
Hierzu ist beispielsweise vorgesehen, aus einer Vielzahl von Abtastwerten einen Mittelwert für die Ablage der Abtastwerte von dem Referenzmuster zu bilden, Abtastwerte, deren Abweichung vom Mittelwert einen Schwellwert überschreiten, von der Mittelwertbildung auszuschliessen und aus den verbliebenen Abtastwerten erneut einen Mittelwert zu bilden. Dieser Vorgang kann solange wiederholt werden, bis der vorgegebene Schwellwert von keinem der übriggebliebenen Abtastwerte mehr überschritten wird. Auf diese Weise werden Abtastwerte, deren Abstände zum Referenzmuster nicht mit den anderen Abtastwerten harmonieren, weil sie gegenüber dem Durchschnitt der Abtastwerte zu weit entfernt vom Referenzmuster oder auch zu nahe am Referenzmuster liegen, völlig eliminiert. Mittels einer solchen Plausibili tätskontrolle reicht es auch schon aus, als Bewertungsfunktion nur die Abstände der Abtastwerte zu dem Referenzmuster aufzusummieren.
Vorteilhaft ist es, wenn bei der Bestimmung der Übereinstimmung zwischen Abtastwerten und Referenzmuster bei Abtastwerten, die der horizontalen Kante eines Perforationsloches zugeordnet werden, nur deren vertikaler Abstand zur jeweiligen horizontalen Referenzkante, und bei Abtastwerten, die der vertikalen Kante eines Perforationsloches zugeordnet werden, nur deren horizontaler Abstand in das Vergleichsergebnis einzubeziehen und bei der Bewertungsfunktion als getrennte Komponenten eines Wertepaares zu verarbeiten, da hierdurch vertikale und horizontale Komponente des Korrektursignals völlig unabhängig voneinander bestimmt sind. Selbst wenn eine der beiden Komponenten des Korrektursignals falsch bestimmt sein sollte, so hat dies keinen negativen Einfluss auf die Bestimmung der anderen Komponente.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird zunächst durch die Bewertungsfunktion jeweils ein Wert getrennt für jede Kantenseite ermittelt und dann der Mittelwert für jeweils gegenüberliegende Kanten gebildet. Hierdurch wird praktisch der Schwerpunkt des Perforationsloches ermittelt. Durch die paarweise Einbeziehung gegenüberliegender Kanten erhöht sich durch deren Mittelungswirkung die Präzision der Lagebestimmung des jeweiligen Perforationsloches.
Vorteilhafterweise sieht die Recheneinheit als Referenzmuster Geradenstücke vor, die zur jeweils zu vergleichenden Perforationslochkante senkrecht stehen. Bei Perforationslöchern, deren seitliche Kanten durch Kreissegmentlinien gebildet sind, stehen diese Geradenstücke des Referenzmusters senkrecht zur Tangente des jeweiligen kreissegmentförmigen Kurvenstücks der seitlichen Kante. Der Vorteil der Verwendung von Geradenstücken als Referenzmuster besteht darin, dass die Lage eines Perforationslochs jeweils mit einer geometrischen Form (Gerade, Kreissegment) verglichen wird, weshalb der Vergleich mit sehr hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann. Durch die Geradenstücke des Referenzmusters lassen sich durch Schmutz oder durch Beschädigung verursachte Messwerte besonders einfach eliminieren, da Abtastwerte, die nicht auf der Geraden liegen, gar nicht erst in die Berechnung einfließen. Da die Zuordnung eines Abtastwertes, der auf einer der Geradenstücke des Referenzmusters liegt, eindeutig einem bestimmten Punkt auf dem Umriss des Perforationsloches zuordenbar ist, kann für jeden dieser Punkte der Abstand zu dem Umriss des Perforationsloches bestimmt werden, so dass Abtastwerte, deren Abstand sich signifikant von der Mehrzahl der anderen Abtastwerte unterscheiden, leicht erkannt werden können.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
1 einen Filmabtaster,
2 Transmissionskurve eines Perforationsloches im infraroten Bereich,
3 Abtastwerte bei gegenüber der Querachse der Filmtransportrichtung geneigtem Perforationslochsensors,
4 ein aus senkrecht zu den Perforationslochkanten stehendes Referenzmuster bei einem Perforationsloch mit kreissegmentförmigen seitlichen Kanten,
5 ein Flussablaufdiagramm zur Erläuterung der von der Recheneinheit durchgeführten Berechnungsschritte,
6 alternatives Referenzmuster für Perforationslöcher mit seitlichen, kreissegmentförmigen Kanten.
1 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Übersicht über die wesentlichen Teile eines Filmabtasters und deren Zusammenwirken mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Detektorschaltung zur Detektion von Perforationslöchern. Ein Film 1 wird hierbei kontinuierlich von einer Abwickelspule 2 in Richtung des Pfeiles 3 mittels einer Capstanrolle 4 zu einer Aufwickelspule 5 transportiert. Abwickelspule 2, Capstanrolle 4 und Aufwickelspule 5 werden mittels Elektromotoren 6, 7, 8 angetrieben, die von einer Transportsteuereinrichtung 9 angesteuert werden. Hierzu wird mittels eines ersten Fühlhebels 11, der im Filmlaufweg in der Nähe von der Abwickelspule 2 angeordnet ist, die Filmspannung gemessen. Die gemessene Filmspannung ist der Transportsteuereinrichtung 9 zugeführt, die mittels eines internen Regelkreises den Abwickelmotor 6 so ansteuert, dass ein möglichst konstanter Filmzug gewährleistet ist. Mittels eines zweiten, in der Nähe der Aufwickelspule 5 angeordneten Fühlhebels 12 wird auf gleiche Weise die Filmspannung über den Aufwikkelmotor 8 beim Aufwickelvorgang geregelt. Im Filmweg sind mehrere Umlenkrollen 10 angeordnet, mittels welchen der Filmlaufweg des Films 1 vorgegeben wird.
Zur optischen Abtastung eines Films 1 wird der Film 1 mittels einer schwenkbaren Umlenkrolle 13 so geführt, dass er die Capstanrolle teilweise umschlingt. Hierdurch wird die Filmtransportgeschwindigkeit ausschliesslich durch die Capstanrolle 4, bzw. deren Capstanmotor 7 vorgegeben. Beim schnellen Vorlauf bzw. Rücklauf wird die schwenkbare Umlenkrolle 13 vom Film 1 in Richtung des zweiten Pfeiles 14 weggeschwenkt, so dass der Film die Capstanrolle 4 nicht mehr umschlingt. In diesem Fall wird der Filmtransport ausschliesslich durch Abwickelmotor 7 und Aufwickelmotor 9 bewirkt.
Zur Regelung der Transportgeschwindigkeit im Abtastbetrieb ist im Filmlaufweg als Geschwindigkeitssensor eine Zahnrolle 15 vorgesehen, welche mit einer Tachoscheibe 16 fest verbunden ist. Die Tachoscheibe 16 gibt entsprechend der Filmgeschwindigkeit Impulssignale (im folgenden als Tachoimpulse bezeichnet) ab, welche der Transportsteuereinrichtung 9 zugeführt sind. In Abhängigkeit von an einen Bedien pult 17 eingestellten Parametern und der von der Tachoscheibe 16 gelieferten Tachoimpulse, werden Steuersignale zur Ansteuerung des Capstanmotors 7 erzeugt.
Beim Transport wird der Film 1 durch eine Abtasteinheit 18 geführt, in welcher der Film 1 mittels einer, schematisch als Lampe 19 und Kondensor 20 dargestellten Beleuchtungseinrichtung durchleuchtet wird. Das durch den Bildinhalt des Films 1 modellierte Licht wird über Bildabtastsensoren 21, 22, 23 und 24 abgetastet. Der erste Bildabtastsensor 21 dient zur Abtastung eines Leuchtdichtesignals W und die anderen Bildabtastsensoren 22, 23 und 24 zur Abtastung der Farbkomponentensignale RGB. Leuchtdichtesignal W und Farbkomponentensignale RGB sind einer Videosignalverarbeitungseinheit 25 zugeführt, in welcher die empfangenen Signale in das jeweils gewünschte Videosignalformat umgesetzt werden und an einer Schnittstelle 26 in Studionorm zur Verfügung stehen.
Wenn der Film 1 in der Abtasteinheit 18 opto-elektronisch gewandelt wird, durchläuft er noch eine Anordnung zur Detektion von Bildstandsfehlern. Diese Anordnung ist beim Ausführungsbeispiel aus einer zweiten Beleuchtungseinrichtung 27 auf der einen Seite des Filmes 1, einem Perforationslochsensor 28 auf der anderen Filmseite und einer Recheneinheit 29 gebildet. Als Perforationslochsensor 28 eignet sich u.a. auch eine als eigenständiges Produkt zukaufbare Zeilenkamera. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, als Perforationslochsensor 28 einen CCD-Zeilensensor zu verwenden. Die Recheneinheit 29 wertet die Ausgangssignale des Perforationslochsensors 28 aus und erzeugt Korrektursignale C für horizontale und vertikale Bildstandsfehler, die der Videosignalverarbeitungseinheit 25 zugeführt sind. Mittels der Korrektursignale C kann in bekannter Weise bei der Signalumsetzung jedes einzelne Videobild in seiner horizontalen und vertikalen Lage entsprechend verschoben werden und der jeweilige Bildstandsfehler korrigiert werden. Bei dem im Ausführungsbeispiel beschriebenen Filmabtaster ist als Videosignalverarbeitungseinheit 25 ein sogenanntes Digitale Video-Effektgerät (DVE) integriert. Technisch gleichwertig ist jedoch auch eine Lösung, bei der das Videosignal und die Korrektursignale über eine externe Schnittstelle einem extern angeschlossenen DVE-Gerät zugeführt ist.
Die Transportsteuereinrichtung 9 passt vorzugsweise durch Auswertung der Tachoimpulse der Tachoscheibe 15 die Zeilenfrequenz des Perforationslochsensors 20 so an die gewählte Filmgeschwindigkeit an, dass bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten eine annähernd gleiche vertikale Pixelauflösung gegeben ist. Zur eindeutigen Zuordnung eines bestimmten Perforationsloches, beispielsweise des jeweils obersten Perforationsloches zu einem einzelnen Filmbild, wird beim Ausführungsbeispiel der im Filmabtaster für andere Zwecke jeweils erzeugte Synchronimpuls "Start of Frame-Film", der den Beginn eines neuen Filmbildes kennzeichnet, verwendet.
Da die einem Filmbild zugeordneten Perforationslöcher üblicherweise in einem Stanzvorgang erzeugt werden, sind die geometrischen Abmessungen der einem jeweils einzelnen Filmbild zugeordneten Löcher konstant. Es hat sich herausgestellt, daß bei nicht übermäßig verschmutzten oder beschädigten Perforationslöchern daher bereits mit der Abtastung eines, jeweils an gleicher Position zum jeweiligen Filmbild stehenden Perforationsloches ein ausreichend genauer Bezugspunkt berechnet werden kann. Die Abtastung und Auswertung mehrerer bzw. aller einem Filmbild zugeordneten Perforationslöcher kann bei Perforationslöchern, die erhebliche Beschädigungen aufweisen, über die Mittelung mehrerer bzw. aller einem Filmbild zugeordneten Perforationslöcher zu einer weiteren Verbesserung führen.
Im Ausführungsbeispiel wird zur Abtastung des Perforationsloches das Perforationsloch mit einer infraroten Lichtquelle, beispielsweise einer Infrarotdiode, beleuchtet und mit einem infrarotempfindlichen Zeilensensor abgetastet. Zwischen abgetasteten Film 1 und den Bildabtastsensoren 21, 22, 23 und 24 ist ein Infrarotsperrfilter 30 angeordnet, welches im Bereich des sichtbaren Lichts durchlässig ist. Auf diese Weise wird eine Störung durch das Licht, das zur Belichtung des Perforationsloches dient, auf den Bildabtastsensoren 21, 22, 23 und 24 vermieden.
Eine Beleuchtung des Perforationsloches mit infrarotem Licht hat zur Folge, daß überraschenderweise das erhaltene Abtastsignal im Bereich der Kante des Perforationsloches ein Dämpfungsmaximum aufweist, so daß die Kante besonders einfach detektiert werden kann. Ursächlich für dieses Dämpfungsmaximum scheint zu sein, daß durch den Stanzvorgang im Bereich der Kanten eine Veränderung der Materialtransparenz im infraroten Durchlassbereich auftritt. 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein Filmmaterial 1 mit Bereichen 31, in denen das Filmmaterial eine normale Transparenz aufweist, Bereichen 32, in denen sich die Transparenz des Filmmaterials durch den Stanzvorgang verringert hat und dem Bereich 33 eines Perforationsloches. Darunter abgebildet ist die Ausgangsspannung U_S des Perforationslochsensors 29 jeweils über der gleichen Position längs der Transportrichtung des Filmes. Vorzugsweise wird durch eine Differentiatorschaltung die Änderung des Signalverlaufes erfaßt. 2 zeigt die sich mittels Gradientenmethode ergebenden interessierenden impulsförmigen Signalspitzen 34, 35, die der Recheneinheit 29 als Abtastwerte zugeführt sind.
Vorzugsweise ist der Perforationslochsensor leicht geneigt gegenüber der Querachse des abzutastenden Films angeordnet, wodurch die Abtastgenauigkeit verbessert werden kann. Wie bei dem in 3 dargestellten Abtastmuster des Perforationsloches 36 führt dies bei zeilenweiser Abtastung zu einer geometrischen Verzerrung der aufgenommenen Abtastwerte 37. Diese geometrische Verzerrung lässt sich jedoch durch eine einfache Umrechnung der Abtastwerte rückgängig machen, da die zeitlichen Abweichung proportional zur Transportgeschwindigkeit des Films ist. Alle Abtastwerte eines Perforationsloches werden in der Recheneinheit 29 in einem nicht eigens dargestellten Speicher zwischengespeichert. Eine Auswertevorrichtung kann auf die im Speicher zwischengespeicherten Abtastwerte wahlfrei zugreifen.
Im folgenden wird ein zur Bestimmung der bestmöglichen Übereinstimmung zwischen Referenz-Perforationsloch und den Abtastwerten eines jeweils abgetasteten Perforationslochs anhand eines in 5 dargestellten Flussablaufdiagramms eine geeignete Verfahrensweise angegeben. Obwohl die Abtastwerte generell mit den Stützstellen eines vorgegebenen Referenzbildes verglichen und ausgewertet werden könnten, hat es sich als zweckmässig erwiesen horizontale und vertikale Abweichungen getrennt voneinander zu berechnen. Hierzu werden an Stelle eines aus Stützstellen gebildeten Referenz-Positionsloches Maßlinien verwendet, die senkrecht zur jeweils zu untersuchenden Kante stehen. 4 zeigt ein solches aus Maßlinien 40 gebildetes Referenzmuster und den Umriss eines diesem Referenzmuster zu Grunde liegenden Perforationsloches 41. 4 enthält desweiteren die Abtastwerte 42, 44, 46, 48 eines abgetasteten Perforationsloches. Der Übersichtlichkeit wegen ist jeweils nur ein der oberen abgetasteten Perforationskante 43 zugeordneter Abtastwert 42, ein der linken abgetasteten Perforationskante 45 zugeordneter Abtastwert 46, ein der rechten abgetasteten Perforationskante 47 zugeordneter Abtastwert 46 und ein der unteren abgetasteten Perforationskante 49 zugeordneter Abtastwert 48 mit einem Bezugszeichen versehen.
Der Übersicht halber sind auch nur wenige Maßlinien eingezeichnet. Die maximale sinnvolle Anzahl der zur Auswertung vorzusehenden Maßlinien ist durch den Aufwand für die Perforationslochabtastung und für das Rechenwerk vorgegeben. Im Ausführungsbeispiel ergibt sich durch entsprechende Massnahmen, beispielsweise einer kantengestützten Führung des Films in der Abtasteinheit eine Basisstabilität von ca. dreissig Bildpunkten an Klebestellen. Vorzugsweise werden auch die Abtastwerte, die an den Ecken der Perforationslöcher gewonnen werden von der Auswertung ausgeschlossen, weil die Auswertung der Eckenkrümmung einen grösseren Rechenaufwand erfordern würde, aber angesichts der Vielzahl der übrigen Abtastwerte keinen signifikanten Genauigkeitszugewinn erbringen würde.
Zur Verringerung der Anzahl der vorzunehmenden Vergleiche des Referenzmusters mit den jeweiligen Abtastwerten ist es vorteilhaft, mit einer Grobsuche zu beginnen und die Suche schrittweise zu veringern. Zur Initialisierung des Suchvorgangs wird in einem ersten Berechnungsschritt 501 die Schrittweite n, mit der das Referenz muster verschoben wird zunächst auf acht Bildpunkte gesetzt. Die Positionen x und y von denen die Suche aus begonnen wird, werden bei der Initialisierung auf die Nulllage x = 0 und y = 0 des Referenz-Perforationsloches gesetzt.
In folgenden Berechnungsschritten 502 bis 510 wird nun eine Matrix E[i,j] erstellt E[i,j] = F(SrcWin (x + n·i,y + n·j); RefWin (x,y)) mit -4 ≤ i ≤ 3 und -4 ≤ j ≤ 3die für jede mögliche Verschiebungsposition i,j Abtastwerte SrcWin innerhalb eines Suchfensters den Vergleichsfehler E zwischen Abtastwerten und Referenzmuster enthält. Zur Berechnung der Matrix E[] wird mittels zweier, ineinander verschachtelter Zählschleifen, die aus zwei Inkrementationsblöcken 505, 507 für Laufvariablen i, j, und Entscheidungsblöcken 506, 509 zur Bestimmung eines jeweiligen Schleifenendes gebildet werden, die Abtastwerte des Perforationsloches, beginnend an der linken unteren Ecke des Suchfensters (i = -4, j= -4) von links nach rechts verschoben. Bei jedem Schritt wird mittels der Bewertungsfunktion F() in einem Berechnungsschritt 502 der Vergleichsfehler zwischen verschobenen Abtastwerten SrcWin() und dem Referenzmuster RefWin() berechnet und an entsprechender Stelle in die Matrix E[i,j] eingetragen. Jeweils nachdem die rechte Begrenzung des Suchfensters (i = 3) erreicht ist, wird das Suchfenster um eine Position nach oben verschoben (j = j+1) und die Suche an der linken Seite des Suchfensters neu begonnen. Die Berechnung der Matrix E[] ist beendet, wenn die obere rechte Ecke (i = 3 ; j = 3) des Suchfensters erreicht ist.
Je besser die Übereinstimmung zwischen Referenzmuster RefWin und Abtastwerten SrcWin ist, um so geringer ist der beim Vergleich entstehende Vergleichsfehler E. Da im Ausführungsbeispiel horizontale und vertikale Ablage der Perforationslöcher getrennt voneinander berechnet werden, ist für jedes Matrixelement E[i,j] ein Wertepaar e_x, e_y vorgesehen. Der erste Wert e_x dieses Wertepaares gibt den Vergleichs fehler für den Vergleich der vertikalen Kanten, also den Vergleichsfehler in horizontaler Richtung und der zweite Wert e_Y dieses Wertepaares den Vergleichsfehler beim Vergleich der horizontalen Kanten, also den Vergleichsfehler in vertikaler Richtung an. Hierzu werden zum einen für alle Abtastwerte k = ∈ (1 ... K) der oberen und unteren Perforationslochkante die auf einer der vertikalen Maßlinien des verschobenen Referenzmusters liegen jeweils deren Abstand d_y(k) (siehe 4) zur oberen bzw. unteren Kante des verschobenen Refernzmusters berechnet. Da die obere und untere Kante des Referenzmusters geradlinig ist, ist der Abstand d_y(k) gleich der vertikalen Differenz des jeweiligen Abtastwertes 42 und der oberen bzw. unteren Kante des Refernz-Perforationsloches 41. Desgleichen wird zum anderen für alle Abtastwerte 1 ∈ (1 ... L), die den seitlichen Kanten zugeordnet sind, der Abstand d_x (siehe 4), den der auf einer Maßlinien liegende jeweilige Abtastpunkt 44 von dem Punkt hat, an dem diese Maßlinie den Umriss des Referenzmusters schneidet, berechnet. Die sich ergebenden Summen geteilt jeweils durch die Anzahl K bzw. L der für die jeweilige Berechnung verwendeten Abtastpunkte, ergibt den gemittelten Vergleichsfehler:
Auf einen jeweiligen Berechnungschritt 502 werden in einem Aussonderungsschritt 503 nun alle Abtastwerte, deren absolute Differenz zu dem jeweiligen Mittelwert e_x bzw. e_y grösser als ein bestimmter Schwellwert ist, aus den aktuellen Abtaswerten ausgesondert. Sofern in einem anschliessenden Entscheidungsblock 504 festgestellt wird, dass noch Abtastwerte ausgesondert wurden, wird die Berechnung 502 der Vergleichsfehler wiederholt, wobei die im Aussonderungsblock 503 ausgesonderten Abtastwerte nicht mehr berücksichtigt werden. Berechnung 502 und Aussonderung 503 zu stark vom Mittelwert abweichender Abtastpunkte werden solange wiederholt, bis keine auszusondernden Abtastwerte mehr vorhanden sind. Auf diese Weise können Abtastwerte, die Verunreinigungen oder beschädigten Kanten entstammen, sicher ausgeschieden werden und können das Vergleichsergebnis nicht mehr stören. Fehlentscheidungen werden auf diese Weise vermieden.
Sobald die Matrix E[] gebildet ist, wird in einem nächsten Berechnungsschritt 510 dasjenige Matrixelement herausgesucht, dessen Wertepaar den kleinsten Fehler aufweist. Die Adresse dieses Matrixelements legt nun für einen erneuten Berechnungsdurchlauf mit verringerter Suchweite n = 1 den neuen Suchbereich x, y fest. Nach nochmaligen Durchlaufen aller Berechnungsschritte 502 bis 509 gibt das Matrixelement mit dem geringsten Vergleichsfehler die Ablage mit der Genauigkeit eines Bildpunktes des Perforationslochsensors wieder. Wegen der Vielzahl der zur Verfügung stehenden Abtastwerte kann durch nochmalige Herabsetzung der Suchweite auf n = 1/8 und erneutem Durchlaufen der Berechnungsschritte 502 bis 509 die Ablage sogar noch genauer als die Auflösung des Perforationslochsensors vorgibt, bestimmt werden. Aus den verbleibenden Stützstellen werden die entsprechenden geometrischen Formen "gerade" oder "Kreissegment" approximiert und daraus die Ablage in Subpixelgenauigkeit bestimmt.
Bei Perforationslöchern mit seitlichen, kreissegmentförmigen Kanten ist das Berechnen des seitlichen Abstandes d_x eines auf einer Maßlinie liegenden Abtastpunktes zu dem Schnittpunkt der Maßlinie mit dem Referenzmuster im Vergleich zu den anderen Berechnungen relativ aufwendig, weil trigonometrische Funktionen berechnet werden müssen. Wie sich gezeigt hat, lassen sich aber auch noch verwertbare Ergebnisse erhalten, wenn an Stelle zur Tangente des jeweiligen Kreissegmentstückes senkrecht stehender Maßlinien, Maßlinien verwendet werden, die in einem orthogonalen Abtastraster liegen (6 ).
Eine weitere Ausführungsform besteht darin bei Perforationslöchern mit kreissegmentförmigen seitlichen Kanten, wie sie bei Perforationslöchern vom Type "N" bekannt sind, die Lage des Perforationsloches in zwei Stufen zu ermitteln: in einem ersten Schritt, wie eben beschrieben, wird die Lage der oberen und unteren Kante des Perforationslochs getrennt voneinder ermittelt und die Symetrielinie zwischen diesen beiden Kanten bestimmt. In einem zweiten Schritt werden die zu den beiden seitlichen kreisegmentförmigen Kanten mit einem Vollkreis korreliert, dessen Mittelpunkt sich auf der bereits gefundenen Symetrielinie gelegt wird. Der bei der Korrelation ermittelte Kreismittelpunkt ist gleichzeitig der gesuchte Mittelpunkt des Perforationsloches.
Darüberhinaus kann es für verschiedene Anwendungen von Interesse sein, einen Teil der Perforationslochkanten direkt als Referenz zu benutzen und nicht den Lochmittelpunkt zu berechnen.

Claims

Verfahren zur Kompensation von Bildstandsfehlern bei der Abtastung von Filmen in einem Filmabtaster mit einer Abtastvorrichtung zur optischen Abtastung von Perforationslöchern dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgende Schritte umfasst: a) Bestimmen von Abtastwerten zur Beschreibung des Verlaufs der Kanten eines abgetasteten Perforationslochs; b) Bestimmung des Grades der Übereinstimmung des ermittelten Kantenverlaufs des Perforationslochs mit einem Referenzmuster; c) Verschieben des ermittelten Kantenverlaufs in horizontaler und/oder vertikaler Richtung gegenüber dem Referenzmuster; d) Wiederholung der Schritte b) und c), bis der Grad der Übereinstimmung ein Maximum erreicht; und e) Ausgabe eines den Werten für die horizontale und vertikale Verschiebung entsprechenden Korrektursignals bei der maximalen Übereinstimmung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung in Schritt c) schrittweise erfolgt, wobei die Schrittweite zu nachfolgenden Verschiebungen verringerbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Abtastwerte eines abgetasteten Perforationsloches, deren Abstand zu einer aus den Abtastwerten berechneten Position des abgetasteten Perforationsloches einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, vom Vergleichsvorgang ausgenommen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Vielzahl von Abtastwerten ein Mittelwert für die Ablage der Abtastwerte von dem Referenzmuster gebildet wird, dass Abtastwerte, deren Abweichung vom Mittelwert einen Schwellwert überschreitet, von der Mittelwertbildung ausgeschlossen werden, und dass aus den verbliebenen Abtastwerten erneut ein Mittelwert gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Versatzes von abgetastetem Perforationsloch und Referenzmuster eine Vielzahl von Geradenstücken vorgesehen ist, die zur jeweils zu vergleichenden Perforationslochkante im wesentlichen senkrecht stehen, wobei aus der Lage von korrespondierenden Punkten des Referenzmusters und des abgetasteten Perforationslochs auf den Geradenstücken der Abstand der Punkte von Referenzmuster und abgetastetem Perforationsloch ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Versatzes von abgetastetem Perforationsloch und Referenzmuster eine Vielzahl von in einem rechtwinkligen Raster angeordneten Geradenstücken vorgesehen ist, wobei aus der Lage von korrespondierenden Punkten des Referenzmusters und des abgetasteten Perforationslochs auf den Geradenstücken der Abstand der Punkte von Referenzmuster und abgetastetem Perforationsloch ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass Punkte, die nicht auf den Geradenstücken liegen oder Punkte, deren Abstand sich signifikant von den Abständen der Mehrzahl der anderen Abtastwerte unterscheidet bei der Berechnung ignoriert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine horizontale Komponente des Korrektursignals nur aus den einer seitlichen Kante des Perforationsloches zuordenbaren Abtastwerten und eine vertikale Komponente des Korrektursignals nur aus den einer oberen oder unteren Kante des Perforationsloches zuordenbaren Abtastwerten gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei gegenüberliegenden Kanten die Ablage beider Kanten getrennt voneinander berechnet wird und die aus den getrennt berechneten Kanten gebildete Mittellinie als Wert für den Versatz verwendet wird.