DE19924143C2 - Abschattungskorrektureinrichtung und Verfahren für eine Abschattungskorrektur eines Bildaufnahmesystems - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abschattungskorrektureinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art sowie auf ein Verfahren für eine Abschattungskorrektur eines Bildaufnahmesystems zum Lesen von Bilddaten eines Dokumentes durch fotoelektrische Umwandlung der im Patentanspruch 10 angegebenen Art.

Aus der DE 196 44 793 A1 ist eine Abschattungskorrektureinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu entnehmen, wie sie bereits in der ursprünglichen Beschreibung in Verbindung mit Fig. 1 der Zeichnung detailliert erläutert ist. Eine derartige Einrichtung sowie ein zugehöriges Verfahren führt eine Abschattungskorrektur auf elektronischem Wege durch Verarbeitung bzw. Korrektur der abgetasteten Bilddaten durch, wozu in einem Abschattungsspeicher gespeicherte Abschattungsfaktoren verwendet werden, die durch Vergleich der Bilddaten an unterschiedlichen Bildpunkten bzw. Pixel bei einer Muster- oder Korrekturabtastung eines z. B. weißen Papiers gewonnen werden.

Aus der JP 4-54759 AA ist eine Abschattungskorrektureinrichtung sowie ein zugehöriges Verfahren bekannt, bei denen die Lebensdauer einer Lichtquelle zur Beleuchtung des abzutastenden Dokumentes überwacht wird. Zu diesem Zweck werden in einem Speicher Daten über die Lichtmenge einer neuen Lichtquelle abgespeichert und während des Betriebs des Bildaufnahmesystems mit tatsächlich gemessenen Daten über die jeweils noch vorhandene Lichtmenge der Lichtquelle verglichen, um immer dann ein Warnsignal abzugeben, wenn das Vergleichsergebnis einen bestimmten zulässigen Wert überschreitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abschattungskorrektureinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art weiterzubilden und ein zugehöriges Verfahren anzugeben, mit denen eine Abschattungskorrektur der Bilddaten eines in dem Bildaufnahmesystem abgetasteten Dokuments noch optimaler auszuführen ist.

Diese Aufgabe ist durch die in den Patentansprüchen 1 und 10 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Abschattungskorrektureinrichtung sowie das zugehörige Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass neben der üblichen elektronischen Abschattungskorrektur durch Verarbeitung bzw. Korrektur der bei der Abtastung eines Dokumentes erzeugten Bilddaten außerdem ein besonderer Korrektur- bzw. Wartungszeitpunkt immer dann bestimmt wird, wenn bei einem Korrekturbestimmungsmodus des Bildaufnahmesystems durch Vergleich der Abweichungsdaten zwischen den Korrekturbestimmungsdaten zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt und voreingestellten Standarddaten oberhalb eines bestimmten zulässigen Wertes liegen. Zu diesem Korrektur- bzw. Wartungszeitpunkt werden dann insbesondere die optischen Teile des Bildaufnahmesystems gewartet, d. h. z. B. gereinigt oder ggf. neu justiert, um die elektronisch zu korrigierenden Abweichungen wieder so gering wie möglich zu machen.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnung werden ein konventionelles Ausführungsbeispiel sowie ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Abschattungskorrektureinrichtung eines Bildaufnahmesystems;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäß ausgebildeten Abschattungskorrektureinrichtung;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Wartungs- bzw. Korrekturzeitpunktbestimmungsteils aus Fig. 2 und

Fig. 4 ein Flussdiagramm, das die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Abschattungskorrektur im einzelnen zeigt.

In Fig. 1 fällt das von einer Lampe 12 ausgehende Licht auf ein Dokument. Während des Abtastungsschritts wird das Licht von dem Dokument reflektiert und dann in einem Optikmodulteil 10 fokussiert. Ein Bildsensorteil 20, der aus Bildsensoren für die drei Primärfarben rot(R), blau(B) bzw. grün(G) besteht, nimmt das von der Lampe 12 ausgestrahlte und von dem Optikmodulteil 10 fokussierte Licht auf und wandelt das aufgenommene Licht in ein analoges Bildsignal um. Der Bildsensorteil 20 wird entsprechend einem Sensortreibertakt getrieben, der von einem Abtastungssteuerungsteil 1 geliefert wird, um so die Ausgabe der Anzahl von Pixel (Bildpunkten) entsprechend der Auflösung eines jeden Bildsensors zu erzeugen.

Der Abtastungssteuerungsteil 1 steuert einen Lampentreiber 13 derart, dass Licht von der Lampe 12 auf ein Dokument ausgestrahlt wird, das Licht vom Dokument reflektiert wird, und es dann in den Bildsensorteil 20 über ausgewählte Pfade eingegeben wird. Abhängig von den Eigenschaften der Farbbildsensoren wird das eingegebene Licht des Bildsensorteils 20 in ein analoges Bildsignal gewandelt, das proportional der eingegebenen Lichtintensität ist, und an einen Analog/Digitalwandlerteil 100 gegeben.

Dann wandelt der Analog/Digitalwandlerteil 100 das von dem Bildsensorteil 20 ausgegebene analoge Bildsignal mit den jeweiligen Farbelementen in ein digitales Bildsignal um, das die voreingestellte Anzahl von Bit für jede Farbkomponente aufweist.

Ein Abschattungsspeicher 110 speichert Abschattungsdaten, die mit dem von dem analogen Signal der Farbelemente gewandelten digitalen Signal korrespondieren, jeweils an den korrespondierenden Adressen eines jeden Farbelementes und jedes Pixel beim Abtasten eines Abschattungsmusters während der Ausführung einer Pseudoabtastung und darauf folgender Farbtrennung. Der Abschattungsspeicher 110 speichert auch die Abschattungsfaktormatrix, die von einem Abschattungskorrektursteuerungsteil 120 eingegeben wurde, in Korrespondenz mit jedem der Farbelemente und jedem der Pixel.

Ein Abschattungskorrektursteuerungsteil 120 liest die Abschattungsdaten, die in dem Abschattungsspeicher 110 gespeichert sind, aufgrund der jeweiligen Adressen während der Pseudoabtastung, ermittelt eine Abschattungsfaktormatrix, die mit jedem Farbelement und jedem Pixel korrespondiert, durch Zählen des voreingestellten maximalen Lichtwertes (M) nach der Einheit der Pixel, und übergibt die Matrix an den Abschattungsspeicher 110. Bei der Durchführung des wirklichen Abtastens steuert der Abtastungskorrektursteuerungsteil 120 den Abschattungsspeicher derart, dass die in dem Abschattungsspeicher 110 gespei­ cherte Abschattungsfaktormatrix in Korrespondenz mit jedem der Farbelemente und jedem der Pixel ausgegeben wird.

Ein Abschattungskorrekturteil 130 korrigiert die digitalen Bilddaten eines jeden Farbelementes, das von dem Analog/Digitalwandlerteil 100 ausgegeben wird, mittels der Abschattungsfaktormatrix, die unter der Steuerung des Abschattungskorrektursteu­ erungsteils 120 während der wirklichen Abtastung ausgegeben wird, und gibt dann die korrigierten digitalen Bilddaten aus, was zur Ermittlung von digitalen Bilddaten führt, bei denen die Ausgabeabweichung zwischen den jeweiligen Farbelementen korrigiert ist.

Es kann jede Art von Bildaufnahmesystem große Abweichungen erzeugen aufgrund von unterschiedlichen Ursachen, wie etwa der charakteristischen Unterschiede der Lichtreaktion, technischer Unterschiede in den Optikmechanismusteilen, u. s. w. Bevorzugte Wege für die Lösung des Problems sind die Korrektur der Abweichung hinsichtlich des mechanischen Systems bei vervollständigtem Zusammenbau, jedoch ist der Zugriff manchmal schwierig oder in vielen Fällen technisch unmöglich. Die Abschattungskorrektur hat das obige Problem durch Bildbearbeitungsverfahren zu lösen.

Hier ist die Abschattungsfaktormatrix der wichtigste Faktor für die Bestimmung der Charakteristiken der Abschattungskorrektur, und die Abschattungsfaktormatrix wird ermittelt durch Pseudoabtastung, die mit einem Abschattungsbezugsmuster, wie etwa einer weißen Platte, einem weißen Papier oder einer weißen Rolle, das gegenüber dem Bildsensorteil 20 angebracht sind, erfolgt.

Das Abschattungsbezugsmuster sollte dieselbe optische Dichte wie die der weißen Gebiete des Abschattungsbezugsmusters haben. Besonders im Fall der Verwendung einer weißen Rolle als Abschattungsbezugsmuster treten Abweichungen der optischen Intensität auf, was den Veränderungen des Bildeingabeabstands zugeschrieben wird, weil ein Dokument zwischen dem Abschattungsbezugsmuster und dem Bildsensorteil eingelegt ist. Im Falle der Rolle sollte sie in exakter Ausrichtung mit der Bildabtastungslinie eingebaut sein, weil sie durch die Installation im Bildsensorteil auch eine Dokumentandruckaufgabe leistet, und falls das Abschattungsbezugsmuster wegen der Reibung mit dem Dokument verunreinigt ist, sollte die Abschattungsfaktormatrix jedes mal erneuert werden, wenn die Verunreinigung geprüft wird, wodurch sich jedoch die Qualität der Bildwiedergabe ver­ schlechtert.

Nachfolgend wird nun eine bevorzugte Ausführungsform einer Abschat­ tungskorrektureinrichtung eines Bildaufnahmesystems nach der Erfindung im Detail anhand von Fig. 2 beschrieben.

In Fig. 2 liest eine Abschattungskorrektureinrichtung eines Bildaufnahmesystems Bilddaten für ein Dokument durch photoelektrische Wandlung. Das Bildaufnahmesystem enthält ein Abtastungssteuerungssystem 1 für die Erzeugung der Taktsignale für eine Abtastoperation und für die Steuerung des Betriebs des Gesamtsystems; ein ROM 2 für die Speicherung von Bezugsdaten und eines Programms mit einem Feld spezifischer Verarbeitung und einem Ablauf, um so das Abtastsystem nach den festgelegten Schritten durch den Abtastungssteuerungsteil 1 zu steuern; ein RAM 3 für die Speicherung temporärer Daten, die erzeugt werden, wenn der Abtastungssteuerungsteil 1 das System steuert; eine Lampe 12 für die Ausstrahlung von Licht, um die Bildinformation eines abhängig von der von dem Dokument reflektierten Lichtmenge zu lesen; einen Lampentreiber 13 für das Ein- und Ausschalten der Lampe 12 nach Empfang eines Steuerungssignals von dem Abtastungssteuerungsteil 1 zu einem für das Treiben der Lampe 12 geeigneten Zeitpunkt; einen Optikmodulteil 10 für die Bildung eines Lichtpfads entlang dem das Licht von der Lampe 12 von dem Dokument reflektiert und in einen Bildsensorteil 20 eingegeben wird einen Schrittmotorteil 11, der nach Empfang von Antriebssignalen von dem Abtastungssteuerungsteil 1 angetrieben wird, um den Optikmodulteil 10 entlang der Neben­ abtastungslinie eines Dokument zu bewegen, um eine Auflösung einzustellen; der Bildsensorteil 20 wandelt das über den Optikmodulteil 10 eingegebene reflektierte Licht in elektrische analoge Bildsignale, die proportional zur Lichtmenge sind; einen Analog/Digital­ wandlerteil 100 für die Wandlung der analogen Bildsignale in digitale Bildsignale der voreingestellten Anzahl von Bit (m); einen Abschattungsspeicher 210 für das Speichern einer Abschattungsfaktormatrix, die mit jeder Pixelstelle korrespondiert, wobei die Abschattungsfaktormatrix von einem ersten Abschattungsbezugsmuster zur voreingestellten Speicherzeit für eine direkte Abschattungskorrektur abgeleitet wird; einen Korrekturzeitbestimmungsteil 220 für die periodische Aufbereitung von Korrekturbestimmungsdaten von Abschattungsdaten, die von einem zweiten Abschattungsbezugsmuster ermittelt wurden, welche die Korrekturzeit für den Optikmodulteil einschließlich der Lampe 12 bestimmen, und die bestimmen, ob die Differenzdaten (im Folgenden als Abweichungsdaten bezeichnet) zwischen den Korrektur­ bestimmungsdaten zu diesem Zeitpunkt und den voreingestellten Standarddaten innerhalb eines zulässigen Fehlerbereichs liegen, und die den Beschluss an den Benutzer melden, wenn der Betriebsmode des Bildaufnahmesystems ein Korrekturbestimmungsmodus ist; einen Abschattungsfaktorerneuerungsteil 230 für die Erneuerung der Abschattungsfaktormatrix durch Abtasten des ersten Abschattungsbezugsmusters nach Einstellung des optischen Systems nach Empfang der Benachrichtigung, dass die Abwei­ chungsdaten vom Korrekturbestimmungsteil 220 außerhalb des zulässigen Bereichs liegen; und einen Abschattungskorrekturteil 240 für die Ausführung der Abschattungskorrektur für die digitalen, von dem Analog/Digitalwandlerteil 100 ausgegebenen Bildsignale unter Verwendung der Abschattungsfaktormatrix, wenn der Betriebsmodus des Bildaufnahmesystems ein wirklicher Aufnahmemodus ist.

Hier enthält der Korrekturbestimmungsteil 220, wie in Fig. 3 gezeigt, einen Korrekturspeicher 221 zum Speichern der Standarddaten; einen Korrekturbestimmungsdatenerzeugungsteil 222 zum Speichern der Korrekturbestimmungsdaten wie Abschattungsdaten, die von dem zweiten Abschattungsbezugsmuster während des Korrekturbestimmungsmodus aus den Betriebsmoden von dem Analog/Digitalwandlerteil 100 ermittelt wurden; einen Datenvergleichsteil 223 zum Vergleich, ob die Abweichungsdaten zwischen den Korrekturbestimmungsdaten zum gegenwärtigen Zeitpunkt und den Standarddaten außerhalb des zulässigen Bereichs liegen; und einen Korrekturmeldungsteil 224 für die Meldung eines Wartungs- oder Korrekturzeitpunkt für den Abschattungsfaktorerneuerungsteil 230 in dem Fall, dass eine Abweichung außerhalb des voreingestellten zulässigen Bereichs aufgetreten ist, an den Abschattungsfaktorerneu­ erungsteil 230 unter Verwendung einer audiovisuellen Alarmeinrichtung.

Hier sind das erste Abschattungsbezugsmuster vorzugsweise ein weißes Papier und das zweite Abschattungsbezugsmuster eine weiße Rolle.

Zusätzlich sind die Standarddaten vorzugsweise Abschattungsdaten für die Korrekturbestimmung, die durch Abtasten des zweiten Abschattungsbezugsmusters zu der voreingestellten Speicherzeit aufbereitet werden, und die voreingestellte Speicherzeit ist vorzugsweise der Zeitpunkt der Herstellung des Bildaufnahmesystems.

Die Erfindung verwendet nichtflüchtige Speicher, wie etwa einen Flash-Speicher, als Abschattungsspeicher 210 zur direkten Verbesserung der Bildqualität.

Die Erfindung ermöglicht normale Abschattungskorrekturen ohne periodisches Pseudoabtasten, um die Abschattungsfaktormatrix zu erneuern, durch Erneuerung der Abschattungsfaktormatrix nach der Reinigung der optischen Teile des Systems oder nach Durchführung einer Wartungsoperation, wie etwa der Beseitigung irgendwelcher Mängel, durch die Schritte der Durchführung der Abschattungskorrektur unter Verwendung der bereits im Abschattungsspeicher 210 gespeicherten Abschattungsfaktormatrix, und bietet eine Einrichtung zur Erkennung und Meldung der Verunreinigung oder von Mängeln der optischen Teile, um den Wartungszeitpunkt zu bestimmen, bei automatischer Erkennung der negativen Veränderungen der Charakteristiken in den optischen Teilen, und sorgt dafür, dass über den Wartungszeitpunkt im Voraus gut informiert wird.

Hier kann die Abschattungsfaktormatrix ermittelt werden durch die Schritte der Ermittlung der Abschattungsdaten aus der Mittelwert nach mehrfach, häufiger als mindestens einmal wiederholter Abtastung des ersten Abschattungsbezugsmusters, und durch Teilen der Abschattungsdaten durch den voreingestellten maximalen Pixellichtwert (M).

Bei der obigen Abtastoperation, die Pseudoabtastung genannt wird, tastet der Bildsensorteil 20 das erste, gegenüber dem Bildsensorteil 20 angeordnete Abschattungsbezugsmuster ab, wobei das erste Abschattungsbezugsmuster weißfarbige Reihen von Korrekturmustern wie etwa eine weiße Platte, weißes Papier, eine weiße Rolle, u. s. w. verwendet.

Besonders in einem Farbbildaufnahmesystem wird das von dem ersten Abschattungsbezugsmuster während der Pseudoabtastung reflektierte Licht über ein Spektrometerfilter für jedes Farbelement farbgetrennt, und die Abschattungsdaten können für jede Farbe durch die photoelektrische Wandlung in den mit jedem Farbelement korrespondierenden Bildsensoren ermittelt werden.

Wie oben beschrieben, werden die Abschattungsdaten für die Farben rot, grün und blau berechnet durch Abtastung der weißfarbigen Reihe von Korrekturmustern, wie etwa eine weiße Platte, weißes Papier, eine weiße Rolle, u. s. w., und Farbtrennung der Abtastungsergebnisse über ein optisches Filter. Alternativ können die Abschattungsdaten für die jeweiligen Farben anders als weiß jedoch auch ermittelt werden durch Abtastung der zusätzlich vorbereiteten Abschattungsbezugsmuster von rot, grün bzw. blau, deren Sättigungsgrad 100% ist.

Hier kann der maximale Pixellichtwert (M) ermittelt werden durch Abziehen von 1 von dem Wert von 2 zur Potenz der Zahl (m) der voreingestellten Bit und kann wie folgt dargestellt werden:

M = 2^m - 1 Gleichung (1),

wobei m die voreingestellte Bitzahl ist.

Z. B. kann unter der Annahme, dass der Analog/Digitalwandlerteil 100 in 8 Bit von digitalen Bilddaten wandelt, der maximale Pixellichtwert M bestimmt werden zu 255 (2⁸ - 1 = 255).

Mit der durch das obige Verfahren vorbereiteten und in dem Abschattungsspeicher 210 gespeicherten Abschattungsfaktormatrix empfängt der Bildsensor 20 das reflektierte Licht, das proportional zur Lichtmenge über den Optikmodulteil 10 eingegeben wurde, und wandelt es in analoge Bildsignale um. Der Bildsensor 20 wird durch einen voreingestellten Takt entsprechend dem von dem Abtastungssteuerungsteil 1 gelieferten Sensortreibertakt getrieben.

Der Abtastungssteuerungsteil 1 fokussiert das Licht, das von der Lampe 12 ausgestrahlt wird, welche von dem Lampentreiber 13 gesteuert wird, und bestrahlt ein Dokument, und das Licht, das von dem Dokument proportional zur Dichte des Dokuments reflektiert wird, wird gesteuert, um über einen Steuerungspfad an den Bildsensorteil 20 gegeben zu werden. Dementsprechend wird das eingegebene reflektierte Licht als Spannungssignal nach der zur Intensität der Lichtmenge proportionalen Wandlung entsprechend dem Bildsensor an eine Halbleitervorrichtung ausgegeben.

Dann wandelt der Analog/Digitalwandlerteil 100 die analogen Bildsignale von dem Bildsensorteil 20 in digitale Bilddaten mit Farbkomponenten von vorgegebener Bitzahl (m) um.

Bei der Erfindung ist es bevorzugt, dass 256 Graustufen mit der Fähigkeit der Anzeige des Einheitspixel für die Gradation eines Bildes bei der Binärwandlung verwendet werden. Die Zahl der zugewiesenen Bit kann in Abhängigkeit vom Anwendungsfall eingestellt werden, d. h. vergrößert/verkleinert werden. Der Pixel kann genauer und in größerem Detail gezeigt werden, wenn mehr Bit dem Pixel bei der Analog/Digitalwandlung zugewiesen werden, aber die Kosten steigen dadurch, und der Umfang der Verarbeitung während der Signalbearbeitung wird im geometrischen Maße vergrößert.

Wenn der Betriebsmodus des Bildaufnahmesystems der wirkliche Abtastungsmodus ist, führt der Abschattungskorrekturteil 240 die Abschattungskorrektur durch Multiplizieren der Abschattungsfaktormatrix und der von dem Analog/Digitalwandlerteil 100 ausgegebenen digitalen Bilddaten für jede Pixelstelle durch, so dass die abschattungskorrigierten Bilddaten erhalten werden.

In dem Fall jedoch, wenn die periodische Pseudoabtastung für die Erneuerung der Abschattungsfaktormatrix ausgelassen wird und die Abschattungskorrektur unter Verwendung der mit voreingestellten Abschattungsdaten aufbereiteten Abschattungsfaktor­ matrix durchgeführt wird, können gravierende Fehler bei der Abschattungskorrektur auftreten, besonders bei Veränderungen der Charakteristiken des Optikmechanismusteils außer dem Abschattungsbezugsmuster, wie etwa weißer Rolle, u. s. w.

Z. B. schließen die optischen Mechanismusteile eines Bildaufnahmesystems Linsen, Lichtquellen und ähnliches ein, und die charakteristischen Veränderungen dieser Teile verursachen Änderungen der Lichtmenge. Besonders wenn die Oberfläche des Glases, durch das ein Dokument hindurchprojiziert wird, ernsthaft verschmutzt ist, können die oben beschriebenen Fehler gravierend sein. Deshalb ist es notwendig, einen Benutzer durch Erkennen der Charakteristikänderungen an den Zeitpunkt für ein Reinigen, Reparieren oder Ersetzen der optischen Mechanismusteile zu erinnern.

Die Erfindung verwendet ein zweites Abschattungsbezugsmuster für den Zweck der Wartungserkennung, und seine mechanische oder optische Präzision ist relativ gering, und seine Kosten sind niedrig. Bei der Herstellung von Produkten wird eine anfängliche Abschattungsfaktormatrix aufbereitet, und gleichzeitig werden Standarddaten durch Abtasten des zweiten Abschattungsbezugsmusters aufbereitet, um den Standardwert für die Erkennung des Wartungszeitpunkts zu setzen.

Z. B. bildet der Korrekturbestimmungsteil 220 periodisch Korrekturbestimmungsdaten aus dem zweiten Abschattungsbezugsmuster, um den Korrektur- bzw. Wartungszeitpunkt für optische Teile einschließlich der Lampe 12 zu bestimmen, und bestimmt, ob die Datendifferenz (im folgenden als Abweichungsdaten bezeichnet) zwischen den Kor­ rekturbestimmungsdaten zum gegenwärtigen Zeitpunkt und den voreingestellten Standarddaten außerhalb eines zulässigen Bereichs liegen, und gibt eine Meldung aus.

Dieser Sachverhalt wird in größerem Detail beschrieben: der Korrekturspeicher 221 des Korrekturzeitpunktbestimmungsteils 220 speichert die Standarddaten, und er speichert die Korrekturbestimmungsdaten, die im Korrekturbestimmungsdatenerzeugungsteil 222 erzeugt werden.

Der Korrekturbestimmungsdatenerzeugungsteil 222 speichert die Wartungsbestimmungsdaten als Abschattungsdaten, die aus dem zweiten Abschattungsbezugsmuster im Betriebsmodus der Korrekturbestimmung von dem Analog/Digitalwandlerteil 100 ermittelt wurden.

Der Datenvergleichsteil 223 ermittelt durch Vergleich, ob die Abweichungsdaten zwischen den Korrekturbestimmungsdaten zum gegenwärtigen Zeitpunkt und den Standarddaten außerhalb eines voreingestellten Bereichs liegen, und falls beim Vergleich eine Abweichung oberhalb des voreingestellten zulässigen Wertes festgestellt wird, meldet der Korrekturmeldungsteil 224 den Korrekturzeit an den Abschattungsfaktorerneuerungsteil 230, und meldet den Korrekturzeitpunkt dem Benutzer mit Hilfe einer audiovisuellen Einrichtung.

Dann erneuert der Abschattungsfaktorerneuerungsteil 230 die Abschattungsfaktormatrix durch Abtasten des ersten Abschattungsbezugsmusters, nachdem die Korrektur der optischen Teile nach Empfang der Meldung von dem Korrekturzeitpunktbestimmungsteil 220, dass die Abweichungsdaten oberhalb eines voreingestellten zulässigen Wertes liegen, ausgeführt wurde.

Dadurch kann die Korrektur des Systems nach der Erfindung durch leichtes Erkennen des Korrekturzeitpunkts für die optischen Teile zeitgerecht durchgeführt werden, und zeitgerecht können die Korrekturarbeiten, wie etwa Reinigen der verschmutzten optischen Teile, Richten irgendwelcher schadhaften Teile, u. s. w., ausgeführt werden. Zusätzlich kann eine normale Abschattungskorrektur durch Erneuerung der Abschattungsfaktormatrix unter Benutzung des ersten Abschattungsbezugsmusters soweit erforderlich, ausgeführt werden, selbst bei Überspringen der periodischen Pseudoabtastungen, und die Abschattungskorrekturverzerrung wird minimiert.

Hier verwenden der Abschattungsspeicher 210 und der Korrekturspeicher 221 vorzugsweise einen Flash-Speicher, der ein typischer nichtflüchtiger Speicher ist, und es kann auch ein SRAM bei Aufrechterhaltung einer Erhaltungsstromversorgung verwendet werden.

Im Folgenden wird nun das Verfahren für die Abschattungskorrektur in dem Bildaufnahmesystem nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Detail und anhand der Fig. 4 beschrieben.

Ein solches Verfahren umfasst, wie in Fig. 4 gezeigt, die Schritte: (S100) Erzeugung von Abschattungsfaktoren durch Ermitteln/Speichern einer Abschattungsfaktormatrix, welche die mit den jeweiligen Pixelstellen korrespondierenden Abschattungsfaktoren enthält, was erreicht wird durch Abtasten eines ersten Abschattungsbezugsmusters, das zur voreingestellten Speicherzeit gemacht wurde, Bilden von Abschattungsdaten durch Abtas­ ten eines zweiten Abschattungsbezugsmusters und ihre Speicherung als Standarddaten, um den Wartungszeitpunkt zu bestimmen; (S200) Bestimmen des Betriebsmodus für die Bestimmung, ob der Betriebsmodus des Bildaufnahmesystems ein wirklicher Abtastmodus für die Durchführung des wirklichen Abtastens ist, oder ein Korrekturbestimmungsmodus für die Bestimmung des Korrekturzeitpunkts für optische Teile ist; (S300) Durchführen der Abschattungskorrektur, falls der Betriebsmodus als Ergebnis des obigen Schrittes S200 ein wirklicher Abtastmodus ist, Durchführen der Abschattungskorrektur durch Abtasten eines Dokumentes und Berücksichtigen der Abschattungsfaktormatrix für jede Pixelstelle bei den digitalen Bilddaten, die nach Analog/Digitalwandlung ausgegeben werden; (S400) Bestimmung des Korrekturzeitpunkts, falls der Betriebsmodus als Ergebnis des obigen Schrittes S200 der Korrekturbestimmungsmodus ist, Melden des Zeitpunkts nach außen durch periodische Aufbereitung der Korrekturbestimmungsdaten als Abschattungsdaten, die aus dem zweiten Abschattungsbezugsmuster ermittelt werden, und Erkennen, ob es gegenwärtig Abweichungsdaten zwischen den Korrekturbestimmungsdaten und den Standarddaten gibt, die außerhalb eines gewissen zulässigen Bereichs liegen; und (S500) Erneuern der Abschattungsfaktoren bei Durchführung der Korrektur für die optischen Teile nach Empfang der Meldung des Korrekturzeitpunkts und Erneuerung der Abschat­ tungsfaktormatrix durch Abtasten des ersten Abschattungsbezugsmusters.

Der Schritt (S100) zur Bildung eines Abschattungsfaktors enthält die Schritte: Ermitteln einer Vielzahl von ersten Abschattungsdaten durch wiederholte, mindestens aber mehr als einmalige Abtastung des ersten Abschattungsbezugsmusters (S110); Ermittlung von Abschattungsdaten durch Mittelwertbildung der Vielzahl von ersten Abtastdaten durch die Zahl der Abtastungen (S120); Erzeugen/Speichern einer Abschattungsfaktormatrix durch Teilen der Abschattungsdaten durch einen voreingestellten maximalen Pixellichtwert (M) (S130); Ermitteln einer Vielzahl von zweiten Abtastungsdaten durch wiederholte, mindes tens aber mehr als einmalige Abtastung des zweiten Abschattungsbezugsmusters (S140); und Speichern der Standarddaten durch Mittelwertbildung der Vielzahl von zweiten Abtastdaten (S150).

Der Schritt (S400) der Bestimmung des Zeitpunkts enthält die Schritte: Speichern der Korrekturbestimmungsdaten, die aus dem zweiten Abschattungsbezugsmuster ermittelt werden, wenn des Betriebsmodus der Korrekturbestimmungsmodus ist (S410); Vergleichen und Prüfen, ob die Abweichungsdaten zwischen den Korrekturbestimmungsdaten zum gegenwärtigen Zeitpunkt und den Standarddaten außerhalb eines zulässigen Bereichs liegen (S420); und Erzeugen eines Auftrags zur Erneuerung der Abschattungsfaktormatrix nach Meldung des Zeitpunkts nach außen, falls als Ergebnis des Vergleichsschritts (S420) die Abweichung oberhalb eines voreingestellten zulässigen Wertes liegt (S430).

Im Folgenden wird anhand der Fig. 4 ein Verfahren der Abschattungskorrektur in einem Farbbildaufnahmesystem nach einer Ausführungsform der Erfindung im Detail beschrieben.

Im Schritt der Ermittlung eines Abschattungsfaktors (S100) zum Einlesen der Bilddaten durch photoelektrische Wandlung wird eine Abschattungsfaktormatrix, die Abschattungsfaktoren enthält, die mit jeder der Pixelstellen korrespondieren, durch Abtasten des ersten Abschattungsbezugsmusters zur voreingestellten Speicherzeit ermittelt und als Standarddaten gespeichert, um den Korrekturzeitpunkt nach Abtasten des zweiten Abschattungsbezugsmusters und Bilden der Abschattungsdaten zu bestimmen.

Um das im größeren Detail zu beschreiben, wird in dem Schritt der Bildung des Abschattungsfaktors (S100) das erste Abschattungsbezugsmuster wiederholt und mehr als mindesten einmal abgetastet, um die Vielzahl von ersten Abtastdaten zu ermitteln, und in dem Schritt S120 werden Abschattungsdaten ermittelt durch Mittelwertbildung der Vielzahl von ersten Abtastdaten durch die Zahl der Abtastungen. Dann wird in Schritt S130 die Abschattungsfaktormatrix ermittelt durch Teilen der Abschattungsdaten durch einen voreingestellten maximalen Pixellichtwert (M) und gespeichert.

Zusätzlich wird für die Erkennung des Korrekturzeitpunkts im Schritt S140 eine Vielzahl von zweiten Abtastdaten ermittelt durch wiederholte, mindestens aber mehr als einmalige Abtastung des zweiten Abschattungsbezugsmusters, und in Schritt S150 werden die Standarddaten durch Mittelwertbildung der Vielzahl von zweiten Abtastdaten gespeichert.

Nach Aufbereitung der Abschattungsfaktormatrix durch die obigen Schritte und Speicherung der Standarddaten wird im Schritt der Bestimmung des Betriebsmodus (S200) geprüft, ob der Betriebsmodus des Bildaufnahmesystems ein wirklicher Abtastmode ist, um wirkliches Abtasten durchzuführen, oder ein Bestimmungsmodus ist, um den Zeitpunkt für die Wartung der optischen Teile zu bestimmen.

Als Ergebnis des Schritts (S200) der Bestimmung des Betriebsmodus wird, falls es ein wirklicher Abtastmode ist, die Abschattungskorrektur in dem Schritt S300 durchgeführt, durch Multiplizieren der Abschattungsfaktormatrix für jede Pixelstelle und der digitalen Bilddaten, die nach dem Abtasten eines Dokuments und Analog/Digitalwandlung ausgegeben werden.

Dazu wird als Ergebnis des Schritts (S200) der Bestimmung des Betriebsmodus, falls es ein Korrekturmodus ist, der Korrekturzeitpunkt gemeldet durch Bestimmen, ob die Abweichungsdaten zwischen den Korrekturdaten zum gegenwärtigen Zeitpunkt und den Standarddaten außerhalb eines gewissen zulässigen Bereichs liegen, während Kor­ rekturbestimmungsdaten als Abschattungsdaten von dem zweiten Abschattungsbezugs­ muster periodisch ermittelt werden.

Zur Beschreibung in größerem Detail: falls der Betriebsmodus ein Korrekturbestimmungsmodus ist, erlaubt der Speicherungsschritt S410 während des Schritts S400 der Bestimmung des Korrekturzeitpunkts die Speicherung der Bestimmungsdaten, die von dem zweiten Abschattungsbezugsmuster ermittelt wurden.

Im Schritt S420 wird bestimmt, ob die Abweichungsdaten oberhalb eines gewissen zulässigen Wertes liegen, und als Ergebnis von Schritt S420 wird im Schritt S430 der Korrekturzeitpunkt gemeldet und ein Auftrag zur Erneuerung der Abschattungsfaktormatrix erzeugt.

Im Schritt S500 wird die Abschattungsfaktormatrix erneuert durch Abtasten des ersten Abschattungsbezugsmusters, nachdem die Korrektur bzw. Wartung für die optischen Teile ausgeführt worden ist.

Mit der Abschattungsfaktormatrix, welche die wie oben beschrieben ermittelten Abschattungsfaktoren enthält, wird die Abschattungskorrektur durchgeführt für jedes Farbelement und jede Pixelstelle, und digitale Daten werden ermittelt, deren Ausgabeabweichung minimiert sind.

Entsprechend dem zuvor beschriebenen Verfahren kann die Präzision der Abschattungskorrektur verbessert werden, weil die Abschattungsfaktoren jeweils für die gesamten abzutastenden Oberflächenregionen ermittelt werden. Jedoch hat das Verfahren einen Nachteil, da die Speicherkapazität und der Berechnungsumfang proportional zur Größe des Dokumentes sind.

Als eine andere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens für die Abschattungskorrektur zum Beseitigen des obigen Nachteils wird der Abschattungsfaktor für eine einzige horizontale Linie ermittelt und dieser wird auf alle horizontalen Linie angewendet (Schritt zur Berechnung des Abschattungsfaktors S300), und deshalb kann die Abschattungskorrektur mit hoher Geschwindigkeit und mit wenig Mitteln durchgeführt werden und bietet ausrei­ chende Abschattungskorrekturcharakteristiken.

Mit anderen Worten: die Erfindung sieht auch ein Farbbildaufnahmesystem vor, das stabil und mit einem geringen Umfang an Hardware betrieben werden kann.

Besonders ist ein Farbbildaufnahmesystem auf Basis einer Pendelabtastung ein gutes Beispiel für die Verwendung einer anderen Ausführungsform der Erfindung, weil die Abschattungsverzerrung in vertikaler Richtung (d. h. Nebenabtastrichtung) gering und gegenüber der horizontalen Richtung (d. h. Hauptabtastrichtung) zu vernachlässigen ist.

Offensichtlich ist es jedoch richtig, dass die Abschattungskorrekturfunktion der anderen Ausführungsform des Verfahrens zur Abschattungskorrektur in dem Farbbildaufnahmesystem der Erfindung schwächer ist als die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

Dazu wird der maximale Lichtwert (M), wie in der Gleichung (1) gezeigt, in den Ausführungsformen der Erfindung vorzugsweise ermittelt durch Subtraktion von 1 vom Wert von 2 zur Potenz der Zahl der voreingestellten Bit, die bestimmt wird als maximale Graustufe unter Benutzung der vorgesehenen Bit (m).

Wie oben beschrieben, verwendet das Bildaufnahmesystem für das Einlesen von Bilddaten von einem Dokument durch photoelektrische Wandlung nichtflüchtigen Speicher, wie etwa Flash-Speicher, als Abschattungsspeicher 210, um direkt Bildverzerrungen zu korrigieren. Die Erfindung erlaubt die Abschattungskorrektur unter Verwendung einer Abschattungsfaktormatrix, die zuvor in dem Abschattungsspeicher gespeichert wurde, und gleichzeitig erlaubt sie normale Abschattungskorrekturen auszuführen, selbst bei Weglassen periodisch ausgeführter Pseudoabtastungen, um die Abschattungsfaktormatrix zu erneuern, durch automatische Erkennung negativer Charakteristikveränderungen der optischen Teile mit Einrichtungen für die Erkennung/Meldung der Verunreinigung oder Beschädigung der optischen Teile, um den Zeitpunkt zu bestimmen, und durch Erneuerung der Abschattungsfaktormatrix nur nach Ausführung der Korrekturoperation einschließlich der Reinigung der verschmutzten optischen Teile oder Reparatur der Beschädigungen nach Empfang der Meldung des Korrekturzeitpunkts. Nach der Erfindung wird eine optimierte Bildqualität durch Beseitigen der Bildverzerrungen aufgrund des Abstands zwischen dem Abschattungsbezugsmuster und dem Dokument und der Abweichungen in der optischen Dichte des Abschattungsbezugsmusters vorgesehen. Auch verringert die Erfindung die höheren Kosten aufgrund der Verbesserung der Präzision des Abschattungsbezugsmusters (d. h. Kontakt, Ebenflächigkeit, optische Dichte des Weiß, u. s. w.), um die Bildverzerrung zu beseitigen. Im Fall eines Systems, das ein Abschattungsbezugsmuster vom Typ einer weißen Rolle verwendet, werden auch die Schwierigkeiten der exakten Ausrichtung der Mittellinie der weißen Rolle mit der Bildabtastungslinie während des Zusammenbaus der Komponenten verringert.

Claims (18)

1. Abschattungskorrektureinrichtung eines Bildaufnahmesystems mit einem Bildsen­ sorteil (20) für die Ausgabe analoger Bildsignale durch photoelektrische Wandlung der optischen Dichte eines Dokuments, mit:
einem Analog/Digitalwandlerteil (100) für die Wandlung der analogen Bildsig­ nale in digitale Bilddaten mit einer voreingestellten Anzahl von Bit;
einem Abschattungsspeicher (210) für das Speichern einer Abschattungs­ faktormatrix, die zu einem voreingestellten Speicherungszeitpunkt von einem ersten Abschattungsbezugsmuster ermittelt wird, für die direkte Abschattungskorrektur an der Stelle eines jeden korrespondierenden Pixel; und
einem Abschattungskorrekturteil (240) für die Durchführung der Abschattungs­ korrektur nach Empfang der Ausgabe von dem
Analog/Digitalwandlerteil (100) unter Verwendung der Abschattungsfaktor­ matrix, wenn der Betriebsmodus des Bildaufnahmesystems ein Abtastungsmodus ist;
gekennzeichnet durch
einen Korrekturzeitpunktbestimmungsteil (220) für die periodische Erzeugung von Korrekturbestimmungsdaten als Abschattungsdaten, die von einem zweiten Ab­ schattungsbezugsmuster ermittelt wurden, um den Korrektur- bzw. Wartungszeit­ punkt für die optischen Teile zu bestimmen, wenn der Betriebsmodus des Bildauf­ nahmesystems ein Korrekturbestimmungsmodus ist, und zu melden, ob Abwei­ chungsdaten zwischen den Korrekturbestimmungsdaten zum gegenwärtigen Zeit­ punkt und voreingestellten Standarddaten oberhalb eines gewissen zulässigen Wer­ tes liegen.

2. Abschattungskorrektureinrichtung nach Anspruch 1, der ferner einen Abschat­ tungsfaktorerneuerungsteil (230) enthält, zum Erneuern der Abschattungsfaktormat­ rix durch Abtasten des ersten Abschattungsbezugsmusters nach Ausführung der Korrektur- bzw. Wartungsoperation für die optischen Teile nach Empfang der Mel­ dung von dem Korrekturzeitpunktbestimmungsteil (220), dass die Abweichungsdaten oberhalb des voreingestellten zulässigen Wertes liegen.

3. Abschattungskorrektureinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Kor­ rekturzeitpunktbestimmungsteil (220) enthält:
einen Korrekturspeicher (221) für das Speichern der Standarddaten;
einen Korrekturbestimmungsdatenerzeugungsteil für den Empfang der Korrek­ turbestimmungsdaten als Abschattungsdaten, die von dem zweiten Abschattungsbe­ zugsmuster im Korrekturbestimmungsmodus von dem Analog/Digitalwandlerteil (100) ermittelt wurden, und für die Speicherung der Korrekturbestimmungsdaten in dem Speicher;
einen Datenvergleichsteil (223) zur Prüfung durch Vergleichen, ob die Abwei­ chungsdaten zwischen den Korrekturbestimmungsdaten zum gegenwärtigen Zeit­ punkt und den Standarddaten oberhalb des voreingestellten zulässigen Wertes lie­ gen; und
einen Korrekturmeldungsteil (224) für die Meldung des Korrekturzeitpunktes an den Abschattungsfaktorerneuerungsteil (230), wenn das Vergleichsergebnis des Vergleichs des Datenvergleichsteils (223) eine Abweichung oberhalb des voreinge­ stellten zulässigen Wertes angibt, und für die Alarmierung des Bedieners unter Ver­ wendung einer audiovisuellen Einrichtung über den Korrekturzeitpunkt.

4. Abschattungskorrektureinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der maximale Pixellichtwert ermittelt wird durch Subtraktion von 1 von dem Wert 2 zur Potenz der Zahl der voreingestellten Bit.

5. Abschattungskorrektureinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Abschattungsbezugsmuster ein weißes Papier ist.

6. Abschattungskorrektureinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Abschattungsbezugsmuster eine weiße Rolle ist.

7. Abschattungskorrektureinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Standarddaten Abschattungsdaten für die Bestimmung des Korrekturzeitpunkts sind, die durch Abtasten des zweiten Abschattungsbezugsmusters zu einem voreinge­ stellten Speicherungszeitpunkt ermittelt werden.

8. Abschattungskorrektureinrichtung nach Anspruch 7, wobei der voreingestellte Speicherungszeitpunkt der Zeitpunkt der Herstellung des Bildaufnahmesystems ist.

9. Abschattungskorrektureinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Abschattungsspeicher ein Flash-Speicher ist.

10. Verfahren für eine Abschattungskorrektur eines Bildaufnahmesystems zum Le­ sen von Bilddaten eines Dokumentes durch photoelektrische Umwandlung, mit den Schritten:
Erzeugen eines Abschattungsfaktors durch Ermitteln/Speichern einer Abschat­ tungsfaktormatrix, die Abschattungsfaktoren enthält, welche mit jeder Pixelstelle von dem abgetasteten Bild eines ersten Abschattungsbezugsmusters zu einer voreinge­ stellten Speicherungszeit korrespondiert, und Speichern von Abschattungsdaten durch Abtasten eines zweiten Abschattungsbezugsmusters als Standarddaten, um einen Korrektur- bzw. Wartungszeitpunkt zu bestimmen;
Bestimmen des Betriebsmodus, um zu bestimmen, ob der Betriebsmodus des Bildaufnahmesystems ein Abtastungsmodus für das Abtasten eines Dokumentes ist, oder ein Korrekturbestimmungsmodus für die Bestimmung des Korrektur- bzw. War­ tungszeitpunktes ist,
Durchführen der Abschattungskorrektur durch Multiplizieren der digitalen Bild­ daten, die nach Analog/Digitalwandlung des abgetasteten Dokumentes ausgegeben werden, wenn der Betriebsmodus des Bildaufnahmesystems der Dokument- Abtastungsmodus ist, und der Abschattungsfaktormatrix für jede Pixelstelle; und
Meldung des Korrektur- bzw. Wartungszeitpunktes nach außen durch periodi­ sche Aufbereitung der Korrekturbestimmungsdaten als Abschattungsdaten, die von dem zweiten Abschattungsbezugsmuster ermittelt werden, falls der Betriebsmodus des Bildaufnahmesystems der Korrekturbestimmungsmodus ist, und Bestimmen, ob die Abweichungsdaten zwischen den Korrekturbestimmungsdaten zum gegenwärti­ gen Zeitpunkt und den Standarddaten oberhalb einem voreingestellten zulässigen Wert liegen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner den Schritt der Erneuerung der Ab­ schattungsfaktormatrix durch Abtasten des ersten Abschattungsbezugsmusters nach der Ausführung einer Korrektur- bzw. Wartungsoperation nach Empfang der Meldung über den Korrekturzeitpunkt enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Schritt der Erzeugung des Ab­ schattungsfaktors die Schritte enthält:
Ermitteln einer Vielzahl von ersten Abtastungsdaten durch wiederholtes, min­ destens aber einmaliges Abtasten des ersten Abschattungsbezugsmusters;
Aufbereiten der Abschattungsdaten durch Mittelwertbildung der Vielzahl von ersten Abtastdaten durch die Zahl der Abtastungen;
Erzeugen/Speichern der Abschattungsfaktormatrix durch Teilen der Abschat­ tungsdaten durch den voreingestellten maximalen Pixellichtwert;
Ermitteln einer Vielzahl von zweiten Abtastdaten durch wiederholtes, mindes­ tens aber einmaliges Abtasten des zweiten Abschattungsbezugsmusters; und
Speichern der Standarddaten, die durch Mittelwertbildung der Vielzahl der zweiten Abtastdaten ermittelt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Schritt der Bestim­ mung des Korrekturzeitpunktes die Schritte enthält:
Speichern der Korrekturbestimmungsdaten, die von dem zweiten Abschat­ tungsbezugsmuster im Korrekturbestimmungsmodus ermittelt wurden;
Prüfen durch Vergleichen, ob es als Ergebnis des Vergleichs eine Abweichung zwischen den Korrekturbestimmungsdaten zum gegenwärtigen Zeitpunkt und den Standarddaten oberhalb des voreingestellten zulässigen Wertes gibt; und
Erzeugen eines Auftrags zur Erneuerung der Abschattungsfaktormatrix nach Meldung des Korrekturzeitpunktes nach außen, wenn das Vergleichsergebnis eine Abweichung oberhalb des voreingestellten zulässigen Wertes angibt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der maximale Pixellicht­ wert ermittelt wird durch Subtraktion von 1 von dem Wert 2 zur Potenz der Zahl der voreingestellten Bit.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das erste Abschattungs­ bezugsmuster ein weißes Papier ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei das zweite Abschattungs­ bezugsmuster eine weiße Rolle ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei die Standarddaten Ab­ schattungsdaten für die Bestimmung des Korrekturzeitpunkts und für das Warten sind, die durch Abtasten des zweiten Abschattungsbezugsmusters zu einem vorein­ gestellten Speicherungszeitpunkt ermittelt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der voreingestellte Speicherungszeitpunkt der Zeitpunkt der Herstellung des Bildaufnahmesystems ist.