DE3719553C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Schattierungskorrektur - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur SchattierungskorrekturInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Schattierungskorrektur mit den Verfahrensschritten nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Verfahren dieser Art sind aus der DE-OS 23 53 299 sowie
aus der US-PS 42 16 503 bekannt.
Im Prinzip ähnliche Verfahren sind in der Druckschrift
DE 35 27 237 A1 sowie in der DE-OS 20 53 116 beschrieben.
In der prioritätsälteren japanischen Patentanmeldung
59-1 92 663, zu der die japanische Offenlegungsschrift
61-71 764 erschien, ist eine Vorrichtung zum Lesen von
Bildern beschrieben, die eine eindimensionale optische
Detektoranordnung verwendet.
In dieser Vorrichtung werden zweidimensionale Vorlagen
durch zeilenweises Abtasten des Originals mittels einer
Abtasteinrichtung, die ein Linsensystem und eine
Detektoranordnung umfaßt, vertikal zur Fläche des
Originals abgetastet, wobei jeweils eine Zeile des
Originals durch das Linsensystem auf die Detektoranordnung
abgebildet und das so erzeugte Bild in aufeinanderfolgende
elektrische Signale umgewandelt wird. Die so erhaltenen
Bildsignale werden nach Digitalisierung
schattierungskorrigiert.
Die Schattierungskorrektur wird durchgeführt, um die
Streuung des Verstärkungsfaktors und die Versetzung in
Abtastrichtung zu korrigieren, die durch die Streuung der
Empfindlichkeit der optischen Detektoranordnung und des
Dunkelstroms sowie durch Schwankungen der
Beleuchtungsstärke der Lichtquelle der Abtasteinrichtung
bewirkt werden. Auch soll die Streuung von Werten, die dem
Reflexionsgrad von Bildelementen entsprechen,
standardisiert werden.
Dabei wird bei der bekannten Vorrichtung ein schwarzes
Korrektursignal vom jeweiligen Bildsignal subtrahiert,
worauf das sich ergebende Signal durch Teilung durch ein
weißes Korrektursignal korrigiert wird.
Die schwarzen und weißen Korrektursignale kennzeichnen
Verstärkungs- und Versetzungskomponenten eines Systems zum
Auslesen von Bildelementen in jeder Abtastrichtung und
werden in zwei unterschiedlichen Zeilenspeichern eines
Schaltkreises zur Schattierungskorrektur gespeichert.
Diese Signale werden von den Bezugssignalen erzeugt,
die man durch Lesen von schwarzen und weißen Bezugszeichen
am Original mittels der Detektoranordnung vor der
Abtastung des Bildes auf dem Original erhält, und sie werden,
wie oben beschrieben, gespeichert. Entsprechend können
Schwankungen des Verstärkungsfaktors und der Versetzung
im Laufe der Zeit durch Lesen der Bezugszeichen unmittelbar
vor dem Lesen des Originalbildes ausgeschaltet werden.
Wenn jedoch ein Fehler in einem Korrektursignal auftritt,
wird parallel zur vertikalen Abtastzeile zu den Bildsignalen
ein streifenähnliches Rauschen hinzugefügt, das
zu einer Verschlechterung der Bildqualität führt. Aus diesem
Grund tritt eine Verschlechterung infolge der Korrektur auf,
wenn das Korrektursignal nicht ausreichend niedriger als das
Bildsignal ist. Andererseits kommt manchmal ein
Rauschen in ein Signal, das von den Bezugszeichen
stammt, und zwar infolge der Verschmutzung der Bezugszeichen,
als auch als Rauschen in einem Analogsystem.
Um diese Art des Rauschens in dem Korrektursignal zu vermindern,
wird die Korrektur durch mehrmaliges Lesen der Bezugszeichen
durchgeführt, und dann die mehrmals erfaßten Bezugssignale
für jedes Bildelement gemittelt. Das Mitteln
wird durch Zeilenspeicher und Additionselemente durchgeführt.
Der gesamte Inhalt der Bildelemente in den Zeilenspeichern
wird nämlich zuerst gelöscht, und dann werden die
Bildelemente der Bezugssignale, die von den Bezugszeichen
gelesen werden, zum Inhalt jedes Bildelements in den Zeilen
speichern hinzugefügt und in die gleichen Bildelemente in
den Zeilenspeichern eingeschrieben.
Da die Gesamtheit der so mehrmals addierten Bildelemente der
Bezugszeichen in den Zeilenspeichern gespeichert wird, wird
sie dann durch die Anzahl der Lesevorgänge dividiert, wodurch
man auf diese Weise ein gemitteltes Signal erhält. Finden
zwei Lesevorgänge statt,
kann die durchzuführende Division allein durch
eine Bitverschiebung durchgeführt werden.
Ein Problem des oben beschriebenen Schattierungskorrektur
schaltkreises nach dem Stand der Technik besteht darin, daß
die Arbeitsgeschwindigkeit der Zeilenspeicher beim Lesen der
Bezugssignale im einzelnen spezifiziert werden kann.
Wenn das Bildsignal korrigiert ist, wird nur der Zugriff zu
den Adressen der Zeilenspeicher wie auch ein Lesen der Datenwerte
während eines Zyklus des Bildsignals durchgeführt.
Wenn das Lesen der Bezugssignale jedoch durchgeführt wird,
müssen verschiedene Operationen durchgeführt werden, wie
z. B. der Zugriff zu einer Speicheradresse der Zeilenspeicher,
das Lesen des Datenwertes und das Addieren und Schreiben
des Datenwertes, wobei eine hohe Geschwindigkeit der Zeilenspeicher
erforderlich ist.
Andererseits beträgt die Anzahl der Bildelemente in einer Zeile
normalerweise etwa 1000 bis 10 000, so daß Hochgeschwindigkeits
speicher mit einer entsprechend hohen Kapazität
erforderlich sind. Es ist möglich, diese Art der Zeilenspeicher
mit der heutzutage zur Verfügung stehenden Technik
zu realisieren. Die Verwendung von Zeilenspeichern mit
hoher Geschwindigkeit, die eine hohe Speicherkapazität aufweisen,
führt jedoch zu einer Steigerung des Energieverbrauchs,
zu höheren Herstellungskosten und zu einer Verringerung
der Zuverlässigkeit. Weiter ist der Schaltkreiswirkungsgrad
nicht gut, wenn er mit einer hohen Geschwindigkeit
nur dann arbeitet, wenn er die Bezugssignale
liest.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das die
Verwendung von Speichern geringerer Geschwindigkeit
ermöglicht. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine zur Durchführung dieses Verfahrens
geeignete Vorrichtung zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des
kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 bzw. des
Patentanspruchs 6 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den diesen
Ansprüchen jeweils nachgeordneten Unteransprüchen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im
folgenden anhand der Zeichnungen näher
beschrieben.
Darin zeigt
Fig. 1 den Aufbau einer Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer
Darstellung,
Fig. 2 eine Veranschaulichung des Verfahrens zum
Abtasten von Bildelementen aufeinanderfolgender
Zeilen (Linien),
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform
des Schattierungskorrekturschaltkreises des
Gegenstandes von Fig. 1,
Fig. 4 eine erste Ausführungsform für die Schaltung des
Abtastschaltkreises des Gegenstandes von Fig. 1,
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform für die Schaltung
des Abtastschaltkreises des Gegenstandes von
Fig. 1,
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer weiteren
Ausführungsform des
Schattierungskorrekturschaltkreises des
Gegenstandes von Fig. 1,
Fig. 7 Zeitablaufdiagramme zur Veranschaulichung der
Arbeitsweise des
Schattierungskorrekturschaltkreises gemäß Fig. 6
und
Fig. 8 die Anordnung von Farbfiltern bei einer
Abtasteinrichtung zur Abtastung farbiger Vorlagen.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Schattierungskorrektur
dargestellt,
die einen Schlitten mit einer Lichtquelle 3, eine zylindrische
Linse 4, eine optische Detektoranordnung 5,
einen Verstärker 6, einen A/D-Wandler 7 und einen Schat
tierungskorrekturschaltkreis 10 umfaßt, dessen genauer Aufbau
weiter unten beschrieben wird. Das Original
1, das abgetastet wird, weist schwarze und weiße Bezugszeichen
(Platten) auf. Die optische Detektoranordnung 5 ist
vorgesehen, um das von einer Vorlage (Original)
reflektierte Licht einer Lichtquelle 3 zu
erfassen, wenn das Original entsprechend der Bewegung des
Schlittens 2 in transversaler Richtung
abgetastet wird.
Im Betrieb wird die Fläche des Originals 1 durch die
Lichtquelle 3 beleuchtet, und die abgetastete Zone einer
Zeile des Originals wird mittels der Linsenanordnung 4
auf die optische Detektoranordnung 5
projiziert. Das an der optischen
Detektoranordnung 5 fokussierte Bild wird beispielsweise
durch CCD-Elemente ("charge coupled device"-Elemente)
der Detektoranordnung in aufeinanderfolgende Zeitsignale
umgewandelt.
Die so erfaßten Signale werden dem Verstärker 6 zugeführt
und nach der Verstärkung in digitale
Signale 101 durch den A/D-Wandler 7 umgewandelt. Während des
Abtastens des Originals 1 durch eine Bewegung des Schlittens
in seitlicher Richtung parallel zur Oberfläche des Originals
1 wird ein Bild des Originals Zeile für Zeile ausgelesen, bis
die optische Detektoranordnung 5 des Schlittens 2 alle In
formationen der gesamten Fläche des Originals 1 gelesen
hat. Dann werden die so abgetasteten analogen Signale in digitale
Signale 101 umgewandelt, die dem Schattierungskorrekturschaltkreis
10 zugeführt werden, wo dann die Schattierungskorrektur
durchgeführt wird.
Der Verstärkungsfaktor und die Versetzung der so erhaltenen
Bildsignale haben eine gewisse Streuung infolge der Streuung
der Empfindlichkeit jedes Bildelements der optischen
Detektoranordnung 5 sowie mangelnder Gleichförmigkeit der
Beleuchtung durch die Lichtquelle und des Dunkelstroms.
Nimmt man nämlich an, daß die Helligkeit eines Bildpunktes
des Originals in der Abtaststellung
n den Wert xn hat, so kann
das Bildsignal yn davon ausgedrückt werden durch
yn = anxn + bn (1)
wobei an und bn den entsprechenden Wert der Verstärkungsfaktor-
und Versetzungskomponenten jedes Bildelementes des
Systems als schwarze und weiße Korrektursignale darstellen.
Um diese Streuungen zu korrigieren, wird eine Standardisierung
der Bildsignale im Schattierungskorrekturschaltkreis 10
durchgeführt, der folgende Funktion hat.
(a) Vor dem Lesen des Bildes auf dem Original 1 werden
mehrere Zeilen von schwarzen und weißen Bezugszeichen
gelesen, die am Ende des Originals vorgesehen sind,
und es werden entsprechende schwarze und weiße Bezugssignale
erzeugt. Das schwarze Bezugssignal wird dann mehrmals jedem
gleichen Bildelement hinzuaddiert, und das entsprechende Signal
wird von dem weißen Bezugssignal subtrahiert. Ein resultierendes
Signal wird erzeugt und dann für jedes gleiche Bildelement mehrmals addiert.
Das sich daraus ergebende Signal wie auch das vorherige Signal
werden dann in Zeilenspeichern (im einzelnen weiter unten be
schrieben) als schwarzes Korrektursignal bn bzw. als
weißes Korrektursignal an gespeichert.
(b) Beim Lesen des Originals wird das erhaltene Bildsignal
von dem schwarzen Korrektursignal, das im Zeilenspeicher ge
speichert wurde, subtrahiert, und das sich ergebende Signal
wird mit einem reziproken Wert des weißen Korrektursignals
multipliziert. In diesem Fall wird die oben beschriebene
Funktion als "Lesevorgang" und die letztere Funktion als
"Korrekturvorgang" bezeichnet.
Beim Lesevorgang ist es für die Verminderung des Rauschens
der Korrektursignale wichtig, daß ein Bezugssignal
kumulativ zu jedem Bildelement hinzuaddiert wird.
Das heißt, wenn ein Rauschsignal zu dem Korrektursignal hinzu
addiert wird, wird ein streifenähnliches Rauschen in dem
so korrigierten Bildsignal erzeugt, das der seitlichen Abtast
richtung parallel ist, wodurch die Qualität der erzeugten
Bilder sehr stark verschlechtert wird. Entsprechend
ist ein ausreichend hohes S/N-Verhältnis des Korrektursignals
gegenüber dem Bildsignal erforderlich. Das heißt, es ist
wesentlich, daß die Addition in einem Bildlesesystem durchgeführt
wird, das kein hinreichend hohes S/N-Verhältnis aufweist.
Wenn kumulatives Addieren der Bildsignale mehrerer Zeilen
für jedes Bildelement durchgeführt wird, müssen in
bezug auf ein Bildelement in einem der Bezugssignale
vier Funktionen durchgeführt werden:
- I) Zugriff auf eine Adresse des Zeilenspeichers,
- II) Auslesen des Inhaltes des Zeilenspeichers,
- III) Addition des Inhaltes des Zeilenspeichers zu einem Bezugssignal und
- IV) Einschreiben des Ergebnisses in den Zeilenspeicher.
Andererseits müssen zwei Funktionen beim Korrekturvorgang
durchgeführt werden:
- I′) Zugriff auf eine Adresse des Zeilenspeichers und
- II′) Auslesen des Inhaltes des Zeilenspeichers.
Die Arbeitszeit des ersten Vorganges ist, verglichen zu letzterem Vor
gang, groß.
Fig. 2 zeigt, wie die kumulative Addition im Schattie
rungskorrekturschaltkreis 10 durchgeführt wird, wobei das
Bezugssignal im Lesevorgang für jedes vierte Bildelement ab
getastet wird, und die kumulative Addition bei Verminderung
der Signalfrequenz auf 1/4 durchgeführt
wird, während die Anzahl der über dem Bezugssignal zu lesenden
Zeilen um das Vierfache gesteigert wird durch aufeinanderfolgendes
Ändern der Phase der Bildelemente, die pro Zeile abgetastet
werden.
In Fig. 2 zeigt jeweils ein Kreuz (×) die nicht abzutastenden Bild
elemente. Die erste Zeile wird nämlich an den (4i+1)-ten
Bildelementen (d. h. 1, 5, 9 . . .), die zweite Zeile an den
(4i+2)-ten Elementen (d. h. 2, 6, 10 . . .) abgetastet, usw.
Die fünfte Zeile wird an den (4i+1)-ten Elementen abgetastet,
wobei dieses Verfahren jeweils alle 4n Zeilen wiederholt
wird. Entsprechend wird die akkumulative bzw. zusammenfassende
Addition n-mal über alle Bildelemente durchgeführt.
Fig. 3 zeigt den Schaltungsaufbau des Schattierungskorrektur
schaltkreises 10. Das digitalisierte Bildsignal 101 von dem
A/D-Wandler 7 von Fig. 1 wird dem Schattierungskorrektur
schaltkreis 10 synchron zu einem Taktsignal 141
zugeführt und dann in einer selbst haltenden Verriegelungsschaltung 11,
bestehend aus nicht dargestellten Registern, gehalten.
Der Zeitablauf der selbst haltenden Schaltung 11 wird entsprechend
einem Taktsignal 1022 bestimmt, wie es im folgenden
beim Korrekturvorgang beschrieben wird.
Das Bildsignal 102, das in der selbst haltenden Schaltung 11
gebildet wurde, wird von dem schwarzen Bezugssignal 105 in
einer Subtraktionsschaltung 13 subtrahiert, und das sich
ergebende Signal 103 wird mit einem reziproken Signal 107
des weißen Korrektursignals 106 in einer Multiplikations
schaltung 14 multipliziert, so daß man ein korrigiertes Bild
signal 104 erhält.
Das schwarze Korrektursignal 105 und das weiße Korrektursignal
106 werden als bn und an bezeichnet und sind in den
Zeilenspeichern (Linienspeichern) 17 und 18 gespeichert. Der Ausgang von einem
Adressenzähler 1073 wird der Adressenleitung 151 der Zeilen
speicher 17 und 18 über einen selbst haltenden Adressenschalter
1071 im Korrekturvorgang zugeführt.
Da der Adressenzähler 1073 das Taktsignal 141 zählt, werden
die entsprechenden schwarzen und weißen Korrektursignale
aus den Zeilenspeichern 17 und 18 synchron zum
Bildsignal ausgelesen. Weiter wählt im Korrekturvorgang der
Wähler 21 immer den Ausgang des Zeilenspeichers 18. Durch
ein ROM wird ein reziprokes Signal 16 gebildet, und der
reziproke Wert des weißen Korrektursignals 106 wird als Signal
107 erzeugt.
Der folgende Vorgang bzw. die folgende Operation wird hinsichtlich
des Bildsignals yi durchgeführt, das dem Schattierungs
korrekturschaltkreis 10 zugeführt wird, und die
Streuung der Versetzung und des Verstärkungsfaktors werden
in Abtastrichtung korrigiert:
x′i = (yi-bi) · 1/ai .
Hierdurch erhält man das korrigierte Bildsignal entsprechend
der Helligkeit des Bildes auf dem Original 1 unabhängig von
den Abtastpositionen.
Der Lesevorgang wird wie folgt durchgeführt: Der Schlitten 2
wird zu einer Stelle bewegt, an der eine schwarze Bezugszeichen
fläche 8 am Ende des Originals angeordnet ist, bevor er beginnt,
das Bild auf dem Original 1 zu lesen, und das Bild
wird durch die optische Abtastanordnung 5 abgetastet, wobei
die Lichtquelle abgeschaltet ist, woraufhin das erfaßte Signal
durch den Verstärker 6 verstärkt wird und dann in ein
digitales Signal durch den A/D-Wandler 7 umgewandelt wird.
Dieses Signal ist das schwarze Bezugssignal.
Der Reflexionsindex des schwarzen Bezugszeichens 8 beträgt
nahezu 0 oder ist ausreichend klein. Da die optische Abtast-
bzw. Detektoranordnung 5 Signale im unbeleuchteten Zustand
erfaßt, umfaßt das schwarze Bezugssignal den Dunkelstrom des
den Verstärker 6 umfassenden Auslesesystems, der als bn
bezeichnet wird. Bei dieser Ausführungsform wird die
schwarze Bezugszeichenfläche 8 ohne Einschalten der Lichtquelle 3
gelesen. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Zeichenfläche 8 bei
eingeschalteter Lichtquelle 3 zu lesen, oder ein schwarzes
Bezugszeichen 8 mit einem Reflexionsindex, der
nicht 0 ist, ohne Abschalten zu lesen, sofern nur
die durch die Detektoranordnung 5 erfaßte Lichtmenge 0
bzw. ausreichend klein ist.
Da das Bezugssignal zur Korrektur des Bildsignals 101 dient,
ist es erforderlich, das Bezugssignal in der gleichen Zeitdauer
wie das Bildsignal zu lesen. Das schwarze Bezugssignal
105, das für den Schattierungskorrekturschaltkreis 10 verstärkt
wurde, wird in der selbst haltenden Schaltung 11 gehalten.
Beim Lesevorgang wird das Bezugssignal für jedes vierte Bild
element abgetastet und die kumulative Addition bei
Verminderung der Signalfrequenz
auf 1/4 durchgeführt.
Bei dieser Ausführungsform wird die Abtaststeuerung mittels
eines Abtastprozeßschaltkreises 1072 durchgeführt. Ein Taktsignal
1022 zur Durchführung der Abtastung der Bildelemente
wird von dem Abtastprozeßschaltkreis 1072 erzeugt. Der Zeitablauf
der Abtastung eines Registers 1051 und eines selbst haltenden
Adressenschalters 1071 wird durch das Taktsignal
1022 gesteuert, das das Bezugssignal 1001 und das Ausgangssignal
1023 eines Adressenzählers 1073 abtastet.
Der Adressenzähler 1073 zählt synchron zu einem
Bildelement ein Synchronisationssignal, während der Adressen
zählerausgang 1023 die Abtaststellung des Bezugssignals
anzeigt. Entsprechend entsprechen die Abtaststellung des
verbleibenden Bezugssignals nach dem Abtasten und das Adressensignal
1021 immer einander.
In dem Abtastprozeßschaltkreis 1072 (siehe Fig. 4) werden
die unteren zwei Bits 1101 und der Adressenzähler mit den
unteren zwei Bits 1102 des Zeilenzählers in einem Vergleichs
schaltkreis 1004 verglichen. Wenn beide Datenwerte der Bits
gleich sind, wird von dem Vergleichsschaltkreis eine "1" erzeugt,
und der Ausgang "1" wird am Ende mit dem Taktsignal
in einem UND-Verknüpfungsglied getaktet, wodurch ein Abtasttakt
1105 erzeugt wird. Der Zeilenzähler 1102 dient zum
Zählen des Zeilensynchronisationssignals, das die Anzahl der
gelesenen Zeilen anzeigt. Entsprechend werden die unteren
zwei Bits des Zeilenzählers 00 in der 4n-ten Zeile und ein
Abtasttakt erzeugt, nur wenn die unteren zwei Bits des
Adressenzählers 00 sind, d. h. das 4m-te Bildelement.
Ähnlich wird ein Abtasttaktsignal an jeder (4n+1)-ten Zeile,
(4n+2)-ten, (4n+3)-ten Zeile entsprechend dem (4m+1)-ten, (4m+2)-
ten und (4m+3)-ten Bildelement erzeugt. Entsprechend
werden alle Bildelemente beim vierzeiligen Auslesen ausgelesen.
Beim Lesevorgang des schwarzen Bezugssignals, wenn der Sub
traktionseingang der Subtraktionsschaltung 13 durch den
Wähler 21 auf "0" gewählt wurde, wird das schwarze Bezugssignal,
das in der selbst haltenden Schaltung 11 abgetastet
wurde, direkt einer Additionsschaltung 19 zugeführt, ohne
daß es in der Subtraktionsschaltung 13 subtrahiert wurde.
Das Bezugszeichen 15 bezeichnet einen selbst haltenden
Schalter des Zeilenspeichers 17. Die kumulative Addition
wird über die schwarzen Bezugssignale für mehrere Zeilen
pro gleichem Bildelement durchgeführt.
In diesem Fall müssen die Inhalte des Zeilenspeichers 17
vor dem Lesen des schwarzen Bezugssignals gelöscht werden.
Wenn das schwarze Bezugssignal gelesen wurde, werden die den
Bildelementen entsprechenden Signale aus dem Zeilenspeicher
17 ausgelesen, und die so ausgelesenen Signale werden in dem
selbst haltenden Schalter 15 gehalten. Nach diesem Vorgang
wird der Inhalt des selbst haltenden Schalters 15 dem entsprechenden
Bezugssignal in der Additionsschaltung 19 hinzugefügt
und dann in der gleichen Stellung wieder in den Zeilenspeicher
17 eingeschrieben.
Durch Auslesen des schwarzen Bezugssignals aller 4n Zeilen
wird ein n-faches zusammenfassend addiertes Signal in den
Zeilenspeicher 17 für jedes der Bildelemente des schwarzen
Bezugssignals eingeschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist die Anzahl n als n=16 ausgewählt, so daß
der Zeilenspeicher 17, der selbst haltende Schaltkreis 15
und die Additionsschaltung 19 entsprechend aus 12 Bits zu
dem Bildsignal aus 8 Bits gebildet wird.
Beim Auslesen des schwarzen Bezugssignals wird ein Gate 20
eingeschaltet, und das in den Zeilenspeicher 17 einzuschreibende
Signal wird ebenfalls in den Zeilenspeicher 18
eingeschrieben. Als Ergebnis wird ein zusammenfassend addiertes
Signal des schwarzen Bezugssignals in dem Zeilenspeicher
18 gespeichert. Das zusammenfassend addierte Signal wird
dann durch 16 dividiert, und das so gemittelte Signal wird
das schwarze Bezugssignal 105. In diesem Fall wird die Division
durch 16 durch eine Schiebeapparation durchgeführt,
und der Inhalt des Zeilenspeichers kann als Wert angesehen
werden, der das schwarze Bezugssignal 105 so darstellt, wie
es ist.
In dieser Ausführungsform wird jedes der unteren zwei Bits
des Zeilenspeichers und des Adressenzählers miteinander verglichen,
wodurch der Abtasttakt erzeugt wird. Es ist jedoch
ebenfalls möglich, den Abtasttakt durch Verwendung eines
ROM (siehe Fig. 5) in einer willkürlichen Reihenfolge zu er
zeugen. Der Ausgang des Adressenzählers und des Zeilenspeichers
werden nämlich dem ROM als seine Adresse zugeführt, und jeder
Abtasttakt wird entsprechend mit dem Datenausgang von dem
ROM erzeugt. Wenn bei der Erzeugung des Abtasttaktes in der
gleichen Zeit in bezug auf jedes der Bildelemente und in dem
Intervall des Abtasttaktes bei der zusammenfassenden Addition
erfüllt sind, kann der Abtasttakt in einer willkürlichen
Reihenfolge erzeugt werden.
Nachdem der Lesevorgang des schwarzen Bezugssignals beendet
ist, wird der Schlitten 2 zu der Stellung der weißen Bezugs
zeichenfläche 9 bewegt, wobei die Lichtquelle eingeschaltet wird,
und der Lesevorgang der weißen Bezugszeichenfläche wird in der
gleichen Weise wie der des schwarzen Bezugssignals durchgeführt.
Bei dieser Ausführungsform wird ein nicht gefärbtes
Zeichen gleich einem weißen Papier, das einen gleichförmigen
Reflexionsindex hat, als weißes Bezugszeichen 9 verwendet.
Dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig, wenn das
weiße Bezugszeichen keinen einem weißen Papier entsprechenden
Reflexionsindex hat oder etwas gefärbt ist, wobei dann die
Korrektur durch Ändern des Inhaltes des reziproken Wertes 16
in diesem Fall durchgeführt werden kann.
Das weiße Bezugssignal entspricht der Summe aus der Ver
stärkungskomponente an und der Versetzungskomponente bn,
die von der Streuung der Empfindlichkeit jedes fotosensitiven
Elements in der optischen Detektoranordnung 5 und der
Schwankung der Helligkeit der Lichtquelle 3 herrühren.
In diesem Fall ist der Reflexionsindex des weißen Bezugszeichens
9 als 1 angenommen.
Das weiße Bezugssignal wird dann dem Schattierungskorrektur
schaltkreis 10 zugeführt und wird kumulativ für jedes
Bildelement addiert. Die Verarbeitung des weißen Bezugssignals
entspricht im wesentlichen der des schwarzen Bezugssignals,
mit der Ausnahme folgender Punkte. Der Subtraktionseingang
105 des Subtraktionsschaltkreises 13 wird zuerst
durch den Wähler 21 ausgewählt, so daß der Inhalt des Zeilen
speichers 18 ausgewählt wird, und zweitens wird das
Gate 20 abgeschaltet, so daß das Signal in der kumulativen Addition
nicht in den Zeilenspeicher 18 eingeschrieben
wird. Entsprechend wird das Signal, das durch Subtraktion
des schwarzen Bezugssignals von dem weißen Bezugssignal erzeugt
wird, zusammenfassend bzw. akkumulativ addiert, wodurch
sich das weiße Korrektursignal ergibt, das dem oben
beschriebenen Wert an entspricht.
Wenn das Lesen der schwarzen und weißen Bezugssignale beendet
ist, werden das weiße und das schwarze Korrektursignal
an und bn in den Zeilenspeichern 17 und 18 gespeichert.
Entsprechend kann beim Lesen des Bildes eines Originals eine
sehr genaue Korrektur des Bildes durch Verwendung des Korrektursignals
durchgeführt werden.
Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Bildkorrektur
vorrichtung. Die Bildkorrekturvorrichtung 10′ umfaßt im Teil
oberhalb der gestrichelten Linie eine Einrichtung zur Durchführung
einer kumulativen Addition der Bezugssignale
und eine Einrichtung zur Durchführung einer Korrektur des
Bildsignals, die der ersten Ausführungsform (siehe Fig. 3)
entspricht. Der Unterschied besteht lediglich im unteren
Teil, d. h. dem Teil unterhalb der gestrichelten Linie, der
den Abtastvorgang durchführt.
Im Lesevorgang wird das der selbst haltenden Schaltung 11
zugeführte Taktsignal durch den Wähler 12 von jedem Taktsignal
141 oder einem 1/4-Taktsignal 144 des Takts 141, der
durch 1/4 der Frequenz durch den Divisionsschaltkreis 35
dividiert wurde, ausgewählt, und wird durch einen Wähler 34
(siehe Fig. 7) ausgewählt. Jedes der durch die Häufigkeit
bzw. Frequenz dividierten Signale 143a bis 143d entspricht
dem Signal, das mit dem (4n+1)-ten Bildelement, (4n+2)-ten
Element, (4n+3)-ten und dem (4n+4)-ten Element synchronisiert
wurde, wobei (n0) ist. In diesem Fall wird, wenn
z. B. nur das Signal 143a als das 1/4-Taktsignal 144 ausgewählt
wurde, nur das schwarze Bezugssignal des (4n+1)-ten
Bildelements in der selbst haltenden Schaltung 11 gehalten.
Das heißt, jedes vierte Bildelement wird abgetastet.
Der Wähler 34 wird auf jede Zeile gewechselt, die Phase des
Bildelements oder die Stellungen der abzutastenden Bildelemente
wird gewechselt, und alle Bildelemente werden abgetastet,
nachdem vier Zeilen gelesen wurden.
Beim Lesevorgang des schwarzen Bezugssignals wird, da der
Subtraktionseingang des Subtraktionsschaltkreises 13 als
"0" durch den Wähler 21 ausgewählt wurde, das schwarze Bezugssignal,
das in dem selbst haltenden Schalter 11 abgetastet
wurde, direkt einem Additionsschaltkreis 19 zugeführt,
ohne daß es in dem Subtraktionsschaltkreis 13 subtrahiert
wurde. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet einen selbst
haltenden Schalter des Zeilenspeichers 17. Die zusammenfassende
Addition wird über die schwarzen Bezugssignale für
mehrere Linien für jedes gleiche Bildelement durchgeführt.
In diesem Fall müssen die Inhalte des Zeilenspeichers 17 vor
dem Lesen des schwarzen Bezugssignals gelöscht werden.
Wenn das schwarze Bezugssignal ausgelesen wurde, werden die
den Bildelementen entsprechenden Signale von dem Zeilenspeicher
17 gelesen, und die so ausgelesenen Signale werden
in dem selbst haltenden Schalter 15 gehalten. Nach diesem
Vorgang wird der Inhalt des selbst haltenden Schalters 15
dem entsprechenden Bezugssignal im Additionsschaltkreis 19
hinzugefügt und dann in der gleichen Stellung wieder in den
Zeilenspeicher 17 eingeschrieben.
Beim Lesevorgang wird das Adressensignal 151 des Zeilen
speichers 17 so ausgewählt, daß das Adressensignal für den
Ausgang des Adressenzählers 33 in bezug auf die oberen 11
Bits und die Phase der Bildelemente, die zwischen den vier
Bildelementen ausgelesen werden sollen, in bezug zu den
unteren zwei Bits durch den Wähler 31 ausgewählt werden.
Der Adressenzähler 33 zählt für jedes 1/4 frequenzgeteilte
Taktsignal 144 um eins nach oben, so daß die Bildelemente
in den Positionen entsprechend jenen des schwarzen Bezugssignals
im Zeilenspeicher 17 verarbeitet werden. Durch das
Auslesen des schwarzen Bezugssignals um 4n Zeilen wird ein
n-fach zusammenfassend addiertes Signal in den Zeilenspeicher
17 für jedes der Bildelemente des schwarzen Bezugssignals
eingeschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist die Anzahl n=16, so daß der Zeilenspeicher 17,
der selbst haltende Schalter 15 und der Additionsschaltkreis
19 aus 12 Bits zu dem Bildsignal aus 8 Bits gebildet
sind.
Beim Lesen des schwarzen Bezugssignals wird ein Gate 20 ein
geschaltet, und das in den Zeilenspeicher 17 einzuschreibende
Signal wird ebenfalls in den Zeilenspeicher 18 eingeschrieben.
Hierdurch wird ein akkumulativ addiertes Signal
des schwarzen Bezugssignals im Zeilenspeicher 18 gespeichert.
Das akkumulativ addierte Signal wird dann durch 16 dividiert,
und das so gemittelte Signal wird das schwarze Bezugssignal
105. In diesem Fall wird die Division durch 16 durch einen
Verschiebevorgang durchgeführt, und der Inhalt des Zeilenspeichers
kann als das schwarze Bezugssignal 105 angesehen
werden, so wie er ist.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird ein Bild
element als jedes vierte Bildelement abgetastet. Es ist
jedoch offensichtlich, daß dies nicht auf diese Zahl begrenzt
ist. Es ist ebenfalls möglich, daß ein Bildelement
als jedes zweite Bildelement, jedes fünfte Bildelement, n-
Bildelemente für jedes p-Bildelement (p<n) usw. möglich
ist.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde der Abtastvorgang
innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer durchgeführt.
Es ist jedoch ebenfalls möglich, den Abtastvorgang
unregelmäßig durchzuführen, d. h. nur, wenn die Bedingung
erfüllt ist, daß jede Anzahl der akkumulativen
Additionen für jedes Bildelement gleich ist. Wenn beispielsweise
ein Datenwert, ob eine Abtastung durchgeführt wird,
oder nicht, in bezug auf bestimmte Bildelemente und die
Zeilenanzahl und Bildelementanzahl vorher in dem ROM gespeichert
wurden, kann der Abtastvorgang entsprechend diesem
Datenwert durchgeführt werden.
Es ist ebenfalls möglich, vorliegende Erfindung bei einer
Farbbildeingabevorrichtung (siehe Fig. 8) zu verwenden, die
eine optische Detektoranordnung mit drei Farbelementen oder
Farbfiltern aufweist, nämlich Rot (R), Grün (G) und Blau
(B), und zwar für jedes Bildelement, wobei der gleiche
Schattierungskorrekturschaltkreis bei Farbbildern verwendet
werden kann, die von einem Farbauslesesystem erhalten
wurden. Bei diesem System ist die vorliegende Erfindung
besonders wirksam, wenn das Farbsignal die gleiche Konzentration
im Bildelement aufweist, da die Häufigkeit des
Farbbildsignals dreimal höher ist als die der schwarzen
und weißen Signale.
Wie bei den obigen Ausführungsformen beschrieben, ist die
Arbeitsgeschwindigkeit der Zeilenspeicher gleich der Ge
schwindigkeit des Korrekturvorgangs, d. h. der Zeitdauer
des Bildsignals beim Abtasten der Bezugssignale beim
Lesen des Bezugssignals im Schattierungskorrekturschaltkreis.
Hierdurch kann die Arbeitsgeschwindigkeit der Zeilenspeicher
erhöht werden, auch wenn Zeilenspeicher niedriger
Geschwindigkeit für die Korrektur verwendet werden, wodurch
die Herstellungskosten des Schattierungskorrekturschaltkreises
und der Energieverbrauch gesenkt werden können, und
man eine höhere Zuverlässigkeit erhält.
Claims (14)
1. Verfahren zur Schattierungskorrektur mit den Schritten:
- (a) Lesen von mindest einer Bezugszeichenfläche, um mindestens ein Bezugssignal zu erhalten,
- (b) Berechnen eines Korrektursignals aus dem Bezugssignal und
- (c) Korrigieren eines Bildsignals entsprechend dem Korrektursignal,
gekennzeichnet durch die Schritte:
- (d) Abtasten von n Bildelementen aus jeweils p Bildelementen (n<p) der Bezugszeichenfläche und
- (e) Berechnen des Korrektursignals aus dem Bezugssignal dadurch, daß die Signalwerte der abgetasteten Bildelemente der Bezugszeichenfläche mehrmals zusammenfassend addiert werden und daß daraus jeweils ein Mittelwert gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Bezugssignal ein weißes Bezugssignal Wi ist, das durch Lesen einer weißen Bezugszeichenfläche erhalten wird,
- - ein weißes Korrektursignal ai durch mehrmaliges zusammenfassendes Addieren des weißen Bezugssignals Wi und Mittelwertbildung berechnet wird und
- - aus dem jeweiligen Bildsignal yi ein korrigiertes Bildsignal xi nach folgender Gleichung berechnet wird: xi = yi · 1/ai .
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Bezugssignale ein weißes Bezugssignal Wi, das durch Lesen einer weißen Bezugszeichenfläche erhalten wird, und ein schwarzes Bezugssignal Bi, das durch Lesen einer schwarzen Bezugszeichenfläche erhalten wird, umfassen,
- - ein schwarzes Korrektursignal bi durch mehrmaliges zusammenfassendes Addieren des schwarzen Bezugssignals Bi und Mittelwertbildung berechnet wird,
- - ein weißes Korrektursignal ai durch Subtrahieren des schwarzen Korrektursignals bi von einem durch mehrmaliges zusammenfassendes Addieren des weißen Bezugssignals Wi und Mittelwertbildung erhaltenen Signals berechnet wird und
- - aus dem Bildsignal yi ein korrigiertes Bildsignal xi nach folgender Gleichung berechnet wird: xi = (yi-bi) · 1/ai .
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Positionen der
abgetasteten Bildelemente der zu lesenden
Bezugszeichenfläche für aufeinanderfolgende Zeilen
verschoben werden, wenn die Signalwerte der
abgetasteten Bildelemente mehrmals zusammenfassend
addiert werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung der n
Bildelemente aus jeweils p Bildelementen nach einer
der folgenden Beziehungen durchgeführt wird:
n=1 bei p=2 oder
n=1 bei p=4 oder
n=1 bei p=5.
n=1 bei p=4 oder
n=1 bei p=5.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
- (a) eine optische Detektoranordnung (5) zum zeilenweisen Abtasten einer Vorlage (1),
- (b) mindestens eine Bezugszeichenfläche (9, 8) zur Abtastung durch die Detektoranordnung (5),
- (c) einen Schattierungskorrekturschaltkreis (10) zum Berechnen mindestens eines Korrektursignals (ai, bi) aus durch Lesen der Bezugszeichenfläche (9, 8) gebildeten und mehrmals zusammenfassend addierten und gemittelten Bezugssignalen (Wi, Bi) und zur Korrektur des Bildsignals entsprechend dem Korrektursignal und
- (d) eine Taktgebereinrichtung, mit der die Abtastung der Bezugszeichenfläche entlang einer Zeile nur bei bestimmten Taktsignalen durchgeführt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abtastung der Zeilen zur Gewinnung einer
vollständigen Folge von Bildpunkten pro Zeile
wiederholt erfolgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß beim Abtasten der
Bezugszeichenfläche (9, 8) eine vorbestimmte Anzahl
von Taktsignalen übersprungen wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die vorbestimmte Anzahl der Zahl 2 oder einem
Vielfachen hiervon entspricht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß ein erster Zähler die Taktsignale
der Taktgebereinrichtung und ein zweiter Zähler die
Zahl der abgetasteten Zeilen zählt, wobei die
Bezugszeichenfläche (9, 8) abgetastet wird, wenn
vorbestimmte Bit-Stellen beider Zähler gleichen
Zählerstand aufweisen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abtastpositionen
aufeinanderfolgender Abtastzeilen gegeneinander
verschoben sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß eine schwarze Bezugszeichenfläche
(8) und eine weiße Bezugszeichenfläche (8) vorgesehen
sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Gewinnung von Korrektursignalen (bi, ai)
die schwarze Bezugszeichenfläche (8) vor der weißen
Bezugszeichenfläche (8) abgetastet wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |