DE69008355T2

DE69008355T2 - Verfahren und vorrichtung zur korrektur von schattierungseffekten in videobildern.

Info

Publication number: DE69008355T2
Application number: DE69008355T
Authority: DE
Inventors: Richard Vogel
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1989-05-30
Filing date: 1990-05-24
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2010-05-25
Also published as: EP0474762B1; EP0474762A1; DE69008355D1; JPH04506140A; WO1990015501A1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Dokument-Retrieval-Systeme, die ein Bild einer Vorlage in elektronischer Form erfassen, wobei lineare CCD-Bilderfassungseinrichtungen oder ein CCD- Array verwendet werden und wobei im einzelnen die für die zweidimensionalen Ungleichmäßigkeiten typischen Merkmale dieses Systems im Sinne zweier orthogonaler Korrekturfunktionen definiert werden, die in getrennten Speichern gespeichert sind, so daß die Gesamtspeicherkapazität, die zur Speicherung der Schattierungskorrekturangaben erforderlich ist, reduziert wird.
Bei Dokument-Retrieval-Systemen werden typischerweise umfassende Verarbeitungsalgorithmen auf ein in digitaler Form erfaßtes Dokument angewandt. Beispielsweise können einige Algorithmen die Schwellwertbildung für Daten beinhalten, um Hintergrundbereiche des Dokuments zu entfernen oder um Histogramme zur Belichtungssteuerung zu erzeugen. Ungleichmäßigkeiten im Retrieval-System beeinflussen die erfaßten Daten und können zu falschen Entscheidungen durch die Verarbeitungsalgorithmen führen.
Eine bereits bekannte und definierte Quelle von Ungleichmäßigkeiten kann eingeführt werden, wenn eine Linse verwendet wird, um das Bild auf der Bilderfassungseinrichtung zu fokussieren. Die sich ergebende Ungleichmäßigkeit ist durch das in der Optik bekannte "cos&sup4;"-Gesetz gekennzeichnet.
Komplexe Linsen, die aus mehreren Linsenelementen, Blenden usw. bestehen können, folgen möglicherweise nicht direkt dem eingangs erwähnten Gesetz, doch sie haben einen charakteristischen Wert, der im Herstellungsprozeß von Linse zu Linse reproduziert werden kann.
Nicht genau definierte Ungleichmäßigkeiten können auch durch andere Quellen entstehen. Einige Beispiele: Die Änderung der CCD-Pixelempfindlichkeit, die in der Größenordnung von 5-10 % liegen kann, und punktförmige Ungleichmäßigkeiten, die bei Beleuchtungsquellen auftreten können, wie beispielsweise durch den Glühfaden einer Lampe.
Bislang wurden zahlreiche Verfahren beschrieben, die die kombinierten Effekte von Ungleichmäßigkeiten durch Beleuchtungssysteme und Änderungen der CCD-Pixelempfindlichkeit korrigieren.
In US-A-4,392,157 ist eine Technik beschrieben, bei der ein zweidimensionaler Abtastbereich in Pixelgruppen aufgeteilt wird. Gruppen, bei denen das Ansprechverhalten um mehr als um einen bestimmten Betrag von einem Mittelwert abweicht, werden korrigiert. Die Anordnung der zu korrigierenden Gruppen ist codiert als Abstand von der zuletzt korrigierten Gruppe. Bei diesem Verfahren bleibt Speicherplatz erhalten, doch kann die Gesamtkorrektur bei geringer Speicherkapazität etwas grob sein. Umgekehrt wird bei Anwendung einer genaueren Korrekturauflösung der Speicherbedarf groß.
US-A-4,343,021 beschreibt eine Technik, bei der ein zweidimensionaler Abtastbereich wiederum in eine willkürlich bestimmte Anzahl von Elementen aufgeteilt wird. Während einer Kalibrierungsabtastung wird für jedes Element ein Korrekturfaktor bestimmt, der verwendet wird, um das Ansprechverhalten jeder einzelnen Gruppe bei den anschließenden Abtastungen zu korrigieren. Dieses Verfahren hat wiederum den Nachteil eines Speicherbedarfs, der mit größerer Korrekturauflösung zunimmt.
US-A-3,902,011 beschreibt eine Technik, bei der eine Anzahl beabstandeter Punkte im zweidimensionalen Abtastbereich erfaßt wird. Für jeden Punkt wird ein Korrekturfaktor bestimmt. Bei anschließenden Abtastungen werden die Korrekturfaktoren mit einer Interpolation verwendet, um für jedes Pixel einen besseren Korrekturfaktor zu erhalten. Bei gegebener Speicherkapazität ergibt die Interpolation im Vergleich zu der von Frame beschriebenen Korrektur eine bessere Korrektur. Falls für die vorliegende Ungleichmäßigkeit ein besserer Korrekturfaktor erforderlich ist, kann der Speicherbedarf erneut sehr umfangreich werden.
Nach dem anhand der Beispiele der drei eingangs erwähnten Patente geschilderten Stand der Technik wurden verschiedene Techniken dargestellt, die versuchen, den zum Speichern der Korrekturfaktoren erforderlichen Speicherumfang zu verringern. Ein Nachteil all dieser Techniken ist der Umstand, daß die Anzahl der erforderlichen Speicherpositionen proportional zum Quadrat der linearen Auflösung zunimmt. Beispielsweise erfordert ein System mit einer Auflösung von 10 Elementen in beiden Abtastrichtungen X und Y 100 Speicherpositionen (10 x 10). Falls die Abtastrichtungen X und Y auf jeweils 20 Elemente verdoppelt werden, nimmt der Speicherbedarf auf 400 Positionen zu (20 x 20), dies ist ein Anwachsen auf das Vierfache. Werden die Abtastauflösungen in X und Y erneut auf dann 40 Elemente verdoppelt, nimmt der Speicherbedarf auf 1600 Positionen zu (40 x 40), dies bedeutet ein Anwachsen auf das Sechzehnfache.
Die Erfindung umgeht die Erfordernis der proportional zum Quadrat der linearen Auflösung zunehmenden Anzahl der Speicherpositionen. Dies wird erreicht, indem die für die zweidimensionalen Ungleichmäßigkeiten typischen Merkmale im Sinne zweier Orthogonalfunktionen definiert werden. Die orthogonalen Korrekturfunktionen werden dann bestimmt und in getrennten Speichern gespeichert.
Bei einer Abtastung adressiert ein Pixelzähler den X-Speicher, während ein Zeilenzähler den Y-Speicher adressiert. Die so erhaltenen Korrekturfaktoren werden sequentiell angewandt, um den Pixeldatenwert an den aktuellen X- und Y-Koordinaten zu korrigieren. Die Daten können in linearer oder logarithmischer Form vorliegen, und die Korrekturfaktoren können als Multiplikator beziehungsweise als Offset angewandt werden.
Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 ein funktionales Blockdiagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Fig. 2 ein Schaubild der PROM-Ausgabe als Funktion der PROM-Adreßeingabe bei logarithmischer Umsetzung.
Fig. 3 ein Schaubild der PROM-Ausgabe als Funktion der PROM-Adreßeingabe bei exponentieller Umsetzung.
Fig. 4 ein Schaubild des Eingangswerts als Funktion des logarithmischen Offsetwerts, der erforderlich ist, um den Eingangswert auf den vollen Wert zurückzuführen.
Fig. 5 ein Diagramm mit der Darstellung des kombinierten Fehlereffekts der logarithmischen und exponentiellen Umsetzprozesse.
Fig. 6 ein Zeitablaufdiagramm mit der Darstellung der erfindungsgemäßen Zyklustaktsequenzen.
Fig. 7 ein funktionales Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bei Verwendung mehrerer Linsen.
Fig. 8 wie eine zweidimensionale Korrekturangabe zum Linsenabfall als Funktion getrennter orthogonaler X- und Y-Abfallfunktionen dargestellt werden kann.
Fig. 9 ein funktionales Blockdiagramm einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Korrekturschaltung die für die Ungleichmäßigkeiten typischen Merkmale lernen kann.
In der Beschreibung der Erfindung ist vorausgesetzt, daß die Wirkungen von Dunkelstromsignalen zuvor beseitigt worden sind. Diesbezüglich sind nach dem Stand der Technik mehrere Verfahren bekannt, die hier nicht erläutert werden.
Ebenfalls unberücksichtigt bleibt die absolute Steuerung des Beleuchtungspegels. Nach dem Stand der Technik sind wiederum zahlreiche Techniken zur Belichtungssteuerung in Zusammenhang mit einem Bild-Scanner mit ladungsgekoppelter Einrichtung (CCD = charge coupled device) verfügbar.
Die hier beschriebene Technik zur Verringerung der Ungleichmäßigkeiten ist unabhängig vom absoluten Belichtungspegel, und es kommt zu keiner gegenseitigen Beeinflussung durch externe Belichtungssteueralgorithmen, wie beispielsweise einige Korrekturtechniken nach Art des automatischen Schwundausgleichs (AGC = automatic gain control).
In Fig. 1 ist ein funktionales Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Bit-Auflösung der verschiedenen Zähler und programmierbaren Festwertspeicher (PROM = programmable read-only memory) ist angegeben und in der Größe so bemessen, daß sie bei einem linearen Scanner mit einer Auflösung von 4800 Elementen sowohl in horizontaler Richtung (X) als auch in vertikaler Richtung (Y) verwendet werden kann.
Verschiedene PROMs werden in Zusammenhang mit der Erfindung erläutert. Hierbei ist vorausgesetzt, daß die in jedem dieser PROMs gespeicherten Daten bei Verwendung mit einem spezifischen optischen System und einem spezifischen CCD-Bild- Scanner oder zweidimensionalen Array bestimmt worden sind.
Eingangsdaten von der Bilderfassungseinrichtung werden durch das Log-PROM 10 in eine logarithmische Form umgesetzt. Die Eingangsdaten werden an Leitung 12 bei jedem Zyklus des an Leitung 14 anstehenden Pixeltakts in das Log-PROM 10 eingegeben. Der Pixeltakt arbeitet mit einer Taktgeschwindigkeit von ungefähr 8 MHz. Das Ergebnis jeder einzelnen vom Log- PROM 10 ausgegebenen logarithmischen Umsetzung wird beim nächstfolgenden Pixeltaktzyklus in den Oktal-Latch 16 geladen.
Gleichzeitig mit dem Eingang neuer Eingangsdatenpixel wird der Pixelzähler 18 jeweils heraufgesetzt. Die Ausgabe des Pixelzählers 18 wird verwendet, um eine neue Speicherposition im X-Offset-PROM 20 zu adressieren. Jede adressierte Speicherposition im Offset-PROM 20 enthält einen Offsetwert, der, zum eingehenden Pixeldatenwert addiert, sowohl die Empfindlichkeitsänderung des linearen Scanners an der betreffenden Pixelposition wie auch die X-Komponente der mit der Pixelposition in Zusammenhang stehenden Beleuchtungsungleichmäßigkeit des optischen Systems ausgleicht. Der X-Offsetwert aus dem PROM 20 wird beim nächstfolgenden Pixeltaktzyklus in den Oktal-Latch 22 geladen.
Der Pixelzähler 18 kann nur weiterzählen, wenn gültige Datenerhebungen verfügbar sind, da im Verlauf einer gegebenen Abtastzeile mehr Pixeltaktzyklen als Daten vorhanden sein können. Hierdurch kann Speicherplatz eingespart werden. Das Signal "Zeile gültig" an Leitung 24 bewirkt, daß der Pixelzähler 18 nur dann freigegeben wird, wenn gültige Datenerhebungen verfügbar sind. Am Ende jeder Abtastzeile wird über die Leitung 26 ein Reset-Signal "Zeile zurücksetzen" beaufschlagt, um gleichzeitig dazu den Pixelzähler 18 zu löschen.
Die Pixeldaten vom Latch 16 und der dazugehörige Korrektur- Offsetwert vom Latch 22 werden gleichzeitig in das 8-Bit- Addierglied 28 eingegeben. Das Ergebnis der Kombination wird anschließend beim nächstfolgenden Pixeltaktzyklus in den Oktal-Latch 30 geladen.
Falls es im Addierglied 28 zu einem Überlauf kommt, wird dadurch bewirkt, daß gleichzeitig mit dem Laden der Daten in den Latch 30 der Übertragsflipflop 32 gesetzt wird.
Ein Zeilenzähler 34 wird bei jedem Rücksetzen des Pixelzählers 18 heraufgesetzt. Die Ausgaben des Zeilenzählers 34 werden verwendet, um Speicherpositionen im Y-Offset-PROM 36 zu adressieren. Die zugeordnete Speicherposition enthält einen Offsetwert, der, zum eingehenden Pixeldatenwert addiert, die Y-Komponente der mit dem betreffenden Pixel in Zusammenhang stehenden Beleuchtungsungleichmäßigkeit des optischen Systems korrigiert. Der Y-Offsetwert aus dem PROM 36 wird beim nächstfolgenden Pixeltaktzyklus in den Oktal- Latch 38 geladen.
Der Zeilenzähler 34 kann nur weiterzählen, wenn eine Vorlage abgetastet wird. Das Signal "Seite gültig" an Leitung 40 gibt den Zeilenzähler 34 frei. Am Ende jeder Zeilenabtastung wird über die Leitung 42 ein Reset-Signal "Abtastung zurücksetzen" beaufschlagt, um gleichzeitig dazu den Zeilenzähler 34 zu löschen.
Die Daten vom Oktal-Latch 30 und der dazugehörige Y-Korrektur-Offsetwert vom Oktal-Latch 38 werden gleichzeitig in das 8-Bit-Addierglied 44 eingegeben. Das Ergebnis der Kombination wird anschließend beim nächstfolgenden Taktzyklus in den Oktal-Latch 46 geladen.
Falls es im Addierglied 44 zu einem Überlauf kommt, wird dadurch bewirkt, daß gleichzeitig mit dem Laden der Daten in den Latch 46 der Übertragsflipflop 48 gesetzt wird. Durch das ODER-Gatter 50 mit zwei Eingängen kann der Flipflop 48 auch dann gesetzt werden, wenn bei einer früheren Korrektur ein Überlauf eingetreten ist.
Die im Oktal-Latch 46 in logarithmischem Format vorliegenden korrigierten Daten werden zu einem Oktal-ODER-Array 52 mit zwei Eingängen geleitet, wo die 8 Bits auf den logischen Wert "1" gesetzt werden können, falls während des Korrekturprozesses ein Überlauf eingetreten ist. Würde dieser Vorgang nicht ausgeführt, würden die sich ergebenden Daten als fast schwarze Punkte erscheinen, obwohl sie in Wirklichkeit "weißer als weiß" sind.
Das Exponential-PROM 54 setzt die Daten aus dem logarithmischen Format in ein lineares Format um. Das Ergebnis der Umsetzung wird beim nächstfolgenden Zyklus des Pixeltakts in den Oktal-Latch 56 geladen.
Durch die Verwendung der getakteten Oktal-Latches 16, 22, 30, 38, 46 und 56 und der getakteten Übertragsflipflops 32 und 48 kann die digitale Verarbeitung beim Betrieb mit sehr hoher Geschwindigkeit synchron mit dem Pixeltakt erfolgen. Eine derartige Technik wird als "Pipelining" (gezielte Datenweiterleitung) bezeichnet und ist in der digitalen Signalverarbeitung bereits bekannt.
Fig. 2 gibt für Eingabe/Ausgabe das Ansprechverhalten des in Fig. 1 dargestellten PROM 10 zur logarithmischen Umsetzung wieder. Das PROM 10 wird mit digitalen Ausgangsdaten von der Bilderfassungseinrichtung als Adresse beaufschlagt. Das Eingabe/Ausgabe-Ansprechverhalten des PROM 10 wird durch die folgende Gleichung beschrieben:
*Nlog = (2N-1) [LN(Pixeldaten)/(2M-1) + YG] /YG
mit:
LN = Funktion des natürlichen Logarithmus.
Y = Faktor für die Umsetzung zwischen den Funktionen Zehnerlogarithmus und natürlicher Logarithmus Y = LN (10).
G = Faktor, der den für das Eingangssignal zum PROM 10 verfügbaren dynamischen Bereich angibt.
M = Auflösung (in Bits) des Analog-Digital-Umsetzers der Bilderfassungseinrichtung.
N = Ausgabeauflösung (in Bits) des PROM zur logarithmischen Umsetzung.
0 ≤ Nlog ≤ 2N-1
0 ≤ Pixeldaten ≤ 2M-1
Da LN(0) nicht definiert ist, kann man LN(0) = LN[1/(2N-1)] annehmen.
* Das Endergebnis der Berechnungen wird auf die nächstliegende Ganzzahl gerundet.
Falls der Analog-Digital-Umsetzer der Begrenzer für den dynamischen Bereich ist, gilt G = (6M + 1,8)/20
Anderenfalls entspricht G dem dynamischen Bereich am Eingang des Analog-Digital-Umsetzers geteilt durch 20.
Falls beispielsweise der dynamische Bereich des Signals am Eingang des Analog-Digital-Umsetzers 60 dB beträgt und falls die Auflösung des Analog-Digital-Umsetzers 7 Bit ist, ist der Analog-Digital-Umsetzer eindeutig der Begrenzer des dynamischen Bereichs, da sich sein Signalquantisierungs- Rauschpegel wie folgt errechnet:
(6) X (7) + 1,8 = 43,8 dB
In diesem Fall gilt:
G = ((6) X (7) + 1,8)/20 = 2,19
Falls dagegen der dynamische Bereich des Signals am Eingang des gleichen Analog-Digital-Umsetzers nur 30 dß beträgt, ist der Analog-Digital-Umsetzer nicht mehr der Begrenzer für den dynamischen Bereich, und es gilt: G = 30/20 = 1,5
Dieses Verfahren der Auswahl von G ermöglicht es, den dynamischen Bereich des PROM-Eingangssignals mit der vollen Auflösung des PROM 10 zur logarithmischen Umsetzung zu beaufschlagen.
Fig. 3 gibt für Eingabe/Ausgabe das Ansprechverhalten des in Fig. 1 dargestellten PROM 54 zur exponentiellen Umsetzung wieder. Seine Funktion ist es, die korrigierten Daten in logarithmischer Form in Daten in linearer Form zurückzuwandeln, wie sie von nachfolgenden Verarbeitungsalgorithmen verlangt sein kann. Das Eingabe/Ausgabe-Ansprechverhalten ist durch die folgende Gleichung gekennzeichnet:
*Nlin = (2L-1) EXP [YG Nlog/(2N-1) - YG]
mit 0 ≤ Nlin ≤ 2L-1
EXP = Exponentialfunktion als Umkehrfunktion zur Funktion des natürlichen Logarithmus.
L = Auflösung (in Bits) der Ausgabe des PROM 54 zur exponentiellen Umsetzung
* Das Endergebnis der Berechnungen wird auf die nächstliegende Ganzzahl gerundet.
M, N, Nlog, Y und G sind in Zusammenhang mit Fig. 2 und der dazugehörigen Gleichung beschrieben.
Fig. 4 gibt, dargestellt als Funktion des Eingangspegels, den Offsetwert wieder, der erforderlich ist, um den natürlichen Wert des Eingangspegels wiederherzustellen.
Fig. 6 gibt die Beziehung zwischen den verschiedenen Takt signalen wieder, die in Zusammenhang mit der in Figur 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform verwendet werden. Diese Signale werden bei der Beschreibung von Figur 1 und weiter unten bei Figur 7 erläutert.
Fig. 7 stellt dar, wie das in Figur 1 gezeigte System geändert werden kann, um mit mehreren Linsen zu arbeiten. Mit den im folgenden beschriebenen Ausnahmen entspricht die Arbeitsweise der bei Figur 1 beschriebenen. Bei der Beschreibung wird zur Veranschaulichung ein Betrieb mit sechs Linsen angenommen.
Bei der eingangs wiedergegebenen Beschreibung wurden der Pixelzähler 18 und der Zeilenzähler 34 am Ende jeder Abtastzeile beziehungsweise jeder Abtastung zurückgesetzt. Bei mehreren Linsen wird ein vorbestimmter Zählwert in jeden der Zähler geladen, wobei der Zählwert die Anfangsadresse des Speicherblocks darstellt, der die korrekten Offsetwerte für die ausgewählte Linse enthält.
Beispielsweise weist ein an Leitung 60 anstehender 3-Bit- Linsenwahlcode die Vorwahlsteuerlogik 58 an, welche Linse verwendet wird. Die Vorwahlsteuerlogik 58 bestimmt dann den korrekten Vorwahlwert, der in jeden der Zähler 18 und 34 geladen wird.
Bei einem System mit sechs Linsen wäre eine Speicherkapazität von 28,8 kB (4,8 kB x 6 Linsen) für jedes Offsetkorrektur-PROM 20 und 36 für die X-beziehungsweise Y-Offsetwerte erforderlich. Falls ein Speicher mit der nächsthöheren Kapazität von 32 kB verwendet wird, erhöht sich die Auflösung für jeden der Zähler 18 und 34 auf 15 Bit, so daß die größere Adreßlänge autgenommen werden kann.
Fig. 8 stellt in einem sehr einfachen Beispiel einen zweidimensionalen Linsenabfall als Funktion separater orthogonaler X- und Y-Abfallfunktionen dar.
Im Sinne eines kartesischen Koordinatensystems läßt sich die Beleuchtung an einer bestimmten Position (X,Y) wie folgt beschreiben:
I(X,Y) = I(X) x I(Y)
wobei I(X,Y) die normierte Beleuchtung an der Position (X,Y) ist und wobei I(X) und I(Y) die normierten Abfallfunktionen entlang der Zeilen Y2400 beziehungsweise X2400 in Figur 8 sind. Entlang der Zeilen Y2400 erreicht die Funktion I(X) ihr Maximum, und entlang der Zeilen X2400 hat die Funktion I(Y) ihren höchsten Wert.
Da die Abfallfunktionen bekannt sind, können die reziproken Funktionen wie folgt berechnet werden:
g(X) x I(X,2400) = 1
g(Y) x I(2400,Y) = 1
Nachdem diese reziproken Funktionen bekannt sind, können sie verwendet werden, um den normierten Datenwert an einer gegebenen Position wie folgt zu korrigieren:
D(X,Y) = Pixeldaten(X,Y) x g(X) x g(Y)
Ferner läßt sich die normierte Beleuchtungsfunktion wie folgt in logarithmischer Form definieren:
I' (X,Y) = I' (X) + I' (Y)
mit:
I' (X,Y) = Ln[I(X,Y)]
I' (X) = Ln[I(X)]
I' (Y) = Ln[I(Y)]
Normierte logarithmische Korrekturfunktionen g' (X) und g' (Y) können dann wie folgt bestimmt werden:
g' (X) + I' (X,2400) = 0
g' (Y) + I' (2400,Y) = 0
Der korrigierte normierte Datenwert an einer gegebenen Position kann dann wie folgt ermittelt werden:
D(X,Y) = e{Ln[Pixeldaten(X,Y)] + g' (X) + g' (Y)}
Die Korrekturfunktionen g' (X) und g' (Y) werden um den Faktor (2N-1) skaliert und in den in den Figuren 1 und 7 dargestellten PROMs 20 beziehungsweise 36 gespeichert.
Die Berechnung der Korrekturfunktionen an den Zeilen X2400 und Y2400 führt zum bestmöglichen Rauschabstand, da die zur errechneten Korrekturfunktion orthogonal verlaufende Funktion hier ihren Höchstwert hat.
Obwohl mit der bevorzugten Ausführungsform ein System mit fester Kalibrierung oder mit mehreren wählbaren festen Kalibrierungen dargestellt wurde, ist die Technik der Verwendung orthogonaler Korrekturfunktionen zur Einsparung von Speicherkapazität nicht allein auf diese Anwendung beschränkt.
Fachleute auf diesem Gebiet könnten diese Technik bei beliebigen Arten von zweidimensionalen fotoelektronischen Bilderfassungseinrichtungen anwenden. Eine zweite Ausführungsform (Fig. 9) gibt ein weiteres Beispiel für eine mögliche Anwendung dieser Technik wieder.
Die Bildabtastvorrichtung soll der eingangs in Zusammenhang mit den Figuren 1 und 7 besprochenen Einrichtung entsprechen. Ein funktionales Blockdiagramm für die zweite Ausführungsform ist in Figur 9 wiedergegeben. Dieses Diagramm wurde vereinfacht, und es wird vorausgesetzt, daß Figur 9, um vollständig funktionstüchtig zu sein, die Daten-Latches, Flipflops und Taktsignale enthält, die in den Figuren 1 und 7 dargestellt sind.
Dieses System unterscheidet sich von dem in den Figuren 1 und 7 wiedergegebenen dadurch, daß zum Speichern der Korrekturfunktionen die RAM-Speicher 70 und 72 statt der PROMs verwendet werden. Alternativ dazu kann statt der RAM- Speicher 70 und 72 auch ein elektrisch löschbares und programmierbares PROM verwendet werden. Anders als bei den in den Figuren 1 und 7 dargestellten Systemen, kann das in Figur 9 wiedergegebene System das für die Ungleichmäßigkeit des Systems typische Merkmal "lernen", und es erfordert daher eine Abtastung zur Kalibrierung.
Die Arbeitsweise ist wie folgt: Vor einer Kalibrierungsabtastung wird der Abtastbereich mit einem gleichmäßigen Lichtfeld beleuchtet, wobei dieser Pegel an der Bilderfassungseinrichtung eine maximale Belichtung bewirken würde. Wegen der eingangs erläuterten Quellen von Ungleichmäßigkeiten ist das Ansprechverhalten der fotoelektronischen Abtasteinrichtung aber entlang des zweidimensionalen Abtastbereichs nicht gleichmäßig.
Bei einer Abtastung werden die Pixeldaten an der Zeile X=2400 (Fig. 8) verwendet, um die Korrekturfunktion g'(Y) zu bestimmen. An dieser Zeile muß die X-Komponente der Beleuchtung ihren Höchstwert haben, und der bestmögliche Rauschabstand wird erzielt.
Die Pixeldaten an den Positionen (2400,Y) werden vom Log- PROM 74 in ein logarithmisches Format umgesetzt. Das Umkehr- PROM 76 bestimmt den erforderlichen logarithmischen Offsetwert g' (Y), um den natürlichen Wert des Datenwerts wiederherzustellen. Das Ansprechverhalten dieses PROM entspricht der in Zusammenhang mit Figur 4 besprochenen Reaktion. Die Korrekturwerte werden anschließend zur Verwendung bei nachfolgenden Abtastungen im Y-Offsetspeicher 36 (Fig. 1) gespeichert.
Im Verlauf der Kalibrierungsabtastung wird die Zeile Y=2400 (Fig. 8) erreicht. An der Zeile Y=2400 muß die Y-Komponente der Beleuchtung ihren Höchstwert haben. Die Pixeldaten an den Positionen (X,2400) werden dann vom logarithmischen PROM 74 in ein logarithmisches Format umgesetzt. Das Umkehr-PROM 76 bestimmt den erforderlichen logarithmischen Offsetwert g' (X), um den natürlichen Wert der Datenwerte wiederherzustellen. Diese Korrekturwerte werden anschließend zur Verwendung bei nachfolgenden Abtastungen im X-Offsetspeicher 20 (Fig. 1) gespeichert.
Die zur Speicherung der Korrekturinformationen erforderliche Speicherkapazität wird durch die Verwendung orthogonaler Korrekturfunktionen wesentlich reduziert. Ferner erfordert die in Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Korrekturtechnik keine periodische Kalibrierungsabtastung. Die Zuverlässigkeit des Produkts wird verbessert, da die Korrekturdaten nicht für eine Korrumpierung anfällig sind.
Die gespeicherten Korrekturfaktoren können in Form eines Multiplikators vorliegen, der unter Verwendung konventioneller integrierter Multiplizierschaltungen auf in linearer Form vorliegende Daten angewandt wird. Die Korrekturfaktoren können auch in Form eines Offsetwerts vorliegen, der unter Verwendung konventioneller Addierglieder auf in logarithmischer Form vorliegende Daten angewandt wird. In jedem Fall kann die Korrektur im System mit Echtzeitgeschwindigkeit vorgenommen werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Ausgleichen von zweidimensionalen Ungleichmäßigkeiten in einem optischen System an jedem Pixelort entlang einer Abtastzeile, gekennzeichnet durch

- Mittel zum Erstellen von Mehrbit-Korrekturdaten durch Bestimmen der für die zweidimensionalen Ungleichmäßigkeiten typischen Merkmale im Sinne zweier Orthogonalfunktionen, die sich entlang zweier senkrecht zueinander verlaufenden Achsen erstrecken;

- Mittel zum Speichern von Korrekturfaktoren für die erste orthogonale Achse;

- Mittel zum Speichern von Korrekturfaktoren für die zweite orthogonale Achse;

- Mittel für den Zugriff auf die gespeicherten Korrekturfaktoren entsprechend den Koordinaten der zu verarbeitenden Pixel; und

- Mittel zum Verknüpfen der Korrekturfaktoren, um einen Korrekturwert für das zu verarbeitende Pixel zu erhalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturfaktoren in logarithmischer Form gespeichert werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel zum Rückwandeln der Korrekturwerte in eine lineare Form.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Speichern von Korrekturfaktoren je nach Art des abzutastenden Bildes veränderbar sind.

5. Verfahren zum Ausgleichen von zweidimensionalen Ungleichmäßigkeiten in einem optischen System an jedem Pixelort entlang einer Abtastzeile, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Erstellen der für die zweidimensionalen Ungleichmäßigkeiten typischen Merkmale;

- Kennzeichnen der zweidimensionalen Ungleichmäßigkeiten im Sinne zweier Orthogonalfunktionen entlang einer ersten und einer zweiten Achse, die senkrecht zueinander verlaufen;

- Speichern der der ersten orthogonalen Achse zugeordneten Korrekturfaktoren in einem ersten Speicher;

- Speichern der der zweiten orthogonalen Achse zugeordneten Korrekturfaktoren in einem zweiten Speicher;

- Zugriff auf die im ersten und zweiten Speicher gespeicherten Korrekturfaktoren entsprechend den Koordinaten des zu verarbeitenden Pixels;

- Verknüpfen der aus dem ersten und zweiten Speicher erhaltenen Korrekturfaktoren zum Ausgleich der Ungleichmäßigkeiten jedes Pixelorts.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Adresse für den ersten Speicher die X-Achse der Abtastzeile des zu korrigierenden Pixels ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Adresse für den zweiten Speicher die Y-Achse ist, welche die Zeilenzahl der das zu korrigierende Pixel enthaltenden Abtastzeile darstellt.