DE69330010T2

DE69330010T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Beschichtungsdichteanalyse mittels Bildverarbeitung

Info

Publication number: DE69330010T2
Application number: DE69330010T
Authority: DE
Inventors: Douglas S. Finnicum; H. Galen Parker; Richard D. Young
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2013-05-26
Also published as: EP0572336B1; DE69330010D1; JPH0643115A; EP0572336A1; US5533139A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Erkennen von Beschichtungsfehlern auf einem beschichteten Bandmaterial und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erkennen vorgegebener Arten von Beschichtungsfehlern in einem Bandmaterial durch das Erfassen einer optischen Dichteänderung, beispielsweise von einem bewegten, durchlaufenden Bandmaterial, das im wesentlichen gleichmäßig durchleuchtet wird.
Die Forschung und Entwicklung im Bereich der fotografische Materialien und Papiermaterialien herstellenden Industrie konzentriert sich häufig auf verschiedene Arten von Fehlern in einem bewegten, beschichteten Bandmaterial. Diese Fehler können beispielsweise aus Störungen im Beschichtungsprozess resultieren, wie diese während der Sensibilisierung fotografischen Films auftreten können.
Forschungs- und Entwicklungsbemühungen versuchen durch Prozessmodellierung die Quelle einer fortlaufenden Störung in einem Beschichtungsprozess zu isolieren. Beschichtungsfehler, die für die Industrie von besonderem Interesse sind, sind Fehler kontinuierlicher Art und Fehler punktueller Art. Diese Fehlerarten, die in einer oder in mehreren Beschichtungsebenen auf einem Trägerbandmaterial auftreten können, weisen typischerweise auf eine Störung oder auf ein konstruktives Problem des Beschichtungsprozesses hin.
Eine wirksame Vorrichtung und ein Verfahren zur Online-Erkennung von Fehlern würde einen in die Lage versetzen, verschiedene Modelle des Beschichtungsprozesses zu erkennen, zu charakterisieren und zu bestätigen, wodurch die den Fehler verursachende Störung ermittelt würde. Zwei wichtige Überlegungen müssen jedoch von jeder Vorrichtung zur Fehlererkennung angestellt werden, bevor geeignete optische Daten aus den zu überprüfenden sensibilisierten Beschichtungen gesammelt werden. Erstens muss das System in der Lage sein, kleine Dichteänderungen aus dem erzielbaren räumlichen und zeitlichen Störungshintergrund zu extrahieren. Zweitens muss das System eine geeignete Beleuchtung innerhalb der spektralen Bandbreite des nutzbaren Kontrastbereichs vorsehen, wobei eine Solarisation des lichtempfindlichen Bandmaterials zu vermeiden ist.
Bemühungen nach dem Stand der Technik zur Quantifizierung von Störungen bewegter Bandmaterialien sind meist als Laserabtastsysteme implementiert worden. Beispielsweise werden kontinuierliche Laserstrahlen häufig durch mehrflächige Polygonspiegelabtaster über bewegte Bandmaterialien von Film- oder Papierträgern abgetastet und mit dedizierter Optik auf einem diskreten Detektor fokussiert, beispielsweise einer Fotovervielfacherröhre. Verschiedene Detektorkonfigurationen ermöglichen die Datenerfassung entweder im Auflicht- oder im Durchlichtbetrieb. Leider können derartige Laserabtasterpakete teuer sein und weisen normalerweise eine begrenzte Fähigkeit zur Erkennung von Anomalien auf.
US-A-5,068,799 beschreibt eine Vorrichtung zum Erfassen von Fehlern in fortlaufendem Bandmaterial. Jeder Teil des Bandmaterials wird auf einem Sensor belichtet und digitalisiert, um das Signal in Echtzeit zur Erkennung von Fehlern zu verarbeiten. In diesem Dokument ist an keiner Stelle die Erfassung von Fehler kontinuierlicher Art parallel zur Bewegung des Bandmaterials vorgesehen. Darüber hinaus ist auch nicht das Nachziehen zur Integration des Fehlers vorgesehen.
WO-A-91 14173 beschreibt ein Bandmaterial-Prüfsystem, in dem ein Bild jeder Linie des bewegten Bandmaterials analysiert wird. Die Ansammlung von Signalen jeder Linie in der TDI-Kamera zur Fehlererfassung stellt einen Signal-Rauschabstand bereit, der dem der Erfindung unterlegen ist.
Die Erfindung unterscheidet sich von diesem Dokument insofern, als dass sie auf der Verwendung von Nachziehen zur Bereitstellung eines verbesserten Signal- Rauschabstands basiert. Dieses Merkmal war nach dem Stand der Technik bislang weder beschrieben noch besprochen worden.
Derartige Laserabtasterpakete sind praktisch alle nicht in der Lage, Daten zu verarbeiten, denen sehr schmale Linien und Streifen zugeordnet sind, die in dem hintergründigen Signalrauschen eingebettet sind. Auch Pakete zur Verarbeitung von Laserabtastausgaben bleiben im Allgemeinen hinter denjenigen zurück, die Abbildungstechniken nach dem Stand der Technik begleiten, beispielsweise Halbleiterkameras. Es besteht daher in der fotografische Materialien und Papiermaterialien herstellenden Industrie Bedarf nach einer effektiveren und kostengünstigeren Technik zum Extrahieren und Charakterisieren von Fehlern aus Hintergrunddaten, einschließlich inhärenter Rauschveränderungen und insbesondere kleine, kleinpegelige Fehler kontinuierlicher Art in einem bewegten, beschichteten Bandmaterial.
Zusammenfassend gesagt, umfasst die vorliegende Erfindung ein Ausführungsbeispiel eines bildprozessorgestützten Systems mit mehreren neuen Aspekten. In einem ersten neuen Aspekt umfasst das System einen Abbildungsbereich, in dem ein vorgegebener Dichtefehler kontinuierlicher Art in einem bewegten Bandmaterial erkannt wird. Zur im wesentlichen gleichmäßigen Beleuchtung des Bandmaterials, während dieses durch den Abbildungsbereich tritt, ist eine Lichtquelle vorgesehen. Jeweils ein ganzes Bildfeld erfassende Bilderfassungs- und Integriermittel sammeln Dichtedaten auf dem beleuchteten Bandmaterial und erzeugten davon diese darstellenden, integrierten Bilddaten. Ein Bildprozessor ist mit den Bilderfassungs- und Integriermitteln gekoppelt und derart programmiert, um die vorbestimmten Dichtefehler kontinuierlicher Art in dem Bandmaterial unter Verwendung der erzeugten, integrierten Bilddaten zu erkennen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße, bildprozessorgestützte Vorrichtung in der Lage, einen vorbestimmten Dichtefehler kontinuierlicher Art in einem Bandmaterial zu erkennen, der innerhalb eines definierten Abbildungsbereichs angeordnet ist. Diese Vorrichtung umfasst Bandmaterial-Beleuchtungsmittel, die eine Ulbrichtsche Kugel umfassen, deren Ausgang benachbart zu dem Abbildungsbereich angeordnet ist. Die Ulbrichtsche Kugel liefert an ihrem Ausgang eine im wesentlichen gleichmäßige Durchleuchtung des Bandmaterials, während dieses den Abbildungsbereich durchläuft. Bilderfassungsmittel sammeln Dichtedaten von dem beleuchteten Bandmaterial und geben diese darstellende Bilddaten aus. Ein Bildprozessor ist mit den Bilderfassungsmitteln gekoppelt und derart programmiert, dass er die vorbestimmte Art von Dichtefehlern in dem Bandmaterial anhand der von den Bilderfassungsmitteln ausgegebenen Bilddaten erkennt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel erkennt die bildprozessorgestützte Vorrichtung einen beliebigen, vorbestimmten Dichtefehler in einem innerhalb des Abbildungsbereichs angeordneten Bandmaterial. Das System umfasst eine Lichtquelle mit einer Ausgangsöffnung, durch die eine im wesentlichen gleichmäßige Durchleuchtung des Bandmaterials innerhalb des Abbildungsbereichs erfolgt. Mit der Lichtquelle gekoppelt ist ein Lichtstärkekontrollmittel zur Veränderung der durch die Ausgabeöffnung tretenden Beleuchtungsstärke, um somit die Intensität der gleichmäßigen Durchleuchtung des Bandmaterials innerhalb des Abbildungsbereichs steuern zu können. Bilderfassungsmittel sammeln Dichtedaten auf dem beleuchteten Bandmaterial und geben diese darstellende Bilddaten aus. Ein Bildprozessor ist zur Steuerung der Lichtstärkesteuermittel und zum Empfangen der Ausgabe der Bilderfassungsmittel angeschlossen. Der Prozessor ist derart programmiert, dass er die vorbestimmte Art von Dichtefehlern in dem Bandmaterial anhand der von den Bilderfassungsmitteln ausgegebenen Bilddaten erkennt. In der vorliegenden Schrift werden darüber hinaus verschiedene, spezielle Zusatzstrukturen, die jedem Aspekt der zuvor zusammenfassend angesprochenen Vorrichtung zugeordnet sind, ebenfalls beschrieben und als Ansprüche formuliert.
Nach einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Erkennungsverfahren zum Ermitteln von Dichtefehlern einer vorbestimmten Art in einem bewegten Bandmaterial, das den Abbildungsbereich durchläuft. Das Erkennungsverfahren umfasst folgende Schritte: im wesentlichen gleichmäßiges Beleuchten des Bandmaterials, während dieses den Abbildungsbereich durchläuft; Erfassen von Dichtedaten von dem den Abbildungsbereich durchlaufenden, beleuchteten Bandmaterial; Integrieren der gesammelten Dichtedaten und daraus Erzeugen integrierter Bilddaten; und Erkennen der Dichtefehler vorbestimmter Art aus den erzeugten, integrierten Bilddaten. Wie bereits bei dem Ausführungsbeispiel zur Vorrichtung werden auch hier verschiedene, spezielle Verfahrensverbesserungen beschrieben und als Ansprüche formuliert.
Zusammenfassend gesagt, wird eine bildprozessorgestützte Technik beschrieben, die in der Lage ist, eine beliebige, vorbestimmte Art von Dichtefehlern in einem bewegten, beschichteten Bandmaterial abzubilden und zu analysieren, einschließlich zweidimensionaler und eindimensionaler Fehler. Zu den speziellen, abzubildenden Dichtefehlern zählen Fehler kontinuierlicher und/oder punktförmiger Art. Die beschriebene Technik, sei es die Vorrichtung oder das Verfahren, kann Veränderungen der optischen Dichte von bis zu einer Größe von 0,0005 erkennen. Es werden wesentlich verbesserte Signal-Rauschkennlinien gegenüber Implementierungen nach dem Stand der Technik erzielt. Es wird eine logarithmische Bilderfassung in Echtzeit verwendet, während gleichzeitig eine hohe Verarbeitungsleistung und Flexibilität der Vorrichtung und des Verfahrens gewahrt bleiben. Eine Online- Kompensierung von Ungleichmäßigkeiten der Beleuchtung und der Sensoren ist möglich, wobei die Technik durch einen einschlägigen Fachmann mühelos implementierbar ist und nur einen moderaten Kostenaufwand verursacht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine Teildiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Beschichtungsdichteanalysators;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Neutraldichtefilters zur erfindungsgemäßen Charakterisierung einer Intensitätsübertragungsfunktion für den Beschichtungsdichteanalysator aus Fig. 1;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels zur Erstellung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsstärke-Transformationstabelle;
Fig. 4 eine grafische Darstellung der Transformationstabellen-Musterwerte (Kurven), in der die Grauskalenmittelwerte (für ausgewählte Neutraldichtefilter) gegen die Position in der Beleuchtungsöffnung abgetragen sind;
Fig. 5(a)-5(d)eine grafische Darstellung eines erfindungsgemäßen, multiplikativen Bildkompensationsalgorithmus;
Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines digitalen, logarithmischen 12-Bit-Verstärkers zur Verwendung in einem alternativen Ausführungsbeispiel des Beschichtungsdichteanalysators aus Fig. 1;
Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Impulsnormierungsschaltung für eine optionale Implementierung des Beschichtungsdichteanalysators aus Fig. 1, wobei eine Impulslichtquelle verwendet wird;
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer adaptiven erfindungsgemäßen Helligkeitsgrad-Prozesssteuerung unter Verwendung der durch die Verarbeitung aus Fig. 3 erzeugten Beleuchtungsstärke-Transformationstabellen;
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Randzonen-Subroutine für die adaptive Helligkeitsgrad-Prozesssteuerung aus Fig. 8.
Fig. 10 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Subroutine zur Einstellpunktneuberechnung für die adaptive Helligkeitsgrad-Prozesssteuerung aus Fig. 8;
Fig. 11 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Beschichtungsdichte- Analysealgorithmus, der in dem Bildprozessor aus Fig. 1 implementiert ist, zur Identifizierung von Beschichtungsanomalien der kontinuierlichen Art gemäß vorliegender Erfindung; und
Fig. 12(a) u. 12(b) Ablaufdiagramme eines Ausführungsbeispiels des Beschichtungsdichte-Analysealgorithmus, der in dem Bildprozessor aus Fig. 1 implementiert ist, zur Identifizierung von Beschichtungsanomalien der punktförmigen Art gemäß vorliegender Erfindung.
Wie zu Anfang erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung eine automatische Abbildungsvorrichtung und ein Verfahren zur hauptsächlichen Verwendung durch Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen zur Erkennung von Fehlern in einem Muster eines Bandmaterials, etwa eines fotografischen Testfilms oder eines bandförmiges Testpapiers. Die Erfindung wird detailliert in Verbindung mit der Analyse eines vorbestimmten Fehlertyps beschrieben, beispielsweise Fehler der kontinuierlichen Art in einem bewegten, sensibilisierten Filmträger. Fachleute werden selbstverständlich erkennen, dass die Erfindung nicht auf die beschriebene, spezielle Art des Bandmaterials beschränkt ist oder darauf, ob das Bandmaterial bewegt oder ortsfest ist. Zudem sind verschiedene Verwendungen/Verbesserungen durch einschlägige Fachleute denkbar, die sämtlich unter den Geltungsbereich der anhängenden Ansprüche fallen.
Für bestimmte Flächenbeschichtungsfehler ist eine Abbildungsvorrichtung geeignet, die auf dem Erfassen von Licht basiert, das von einem bewegten Bandmaterial reflektiert wird. Bei Produkten, die mehrere Beschichtungsebenen aufweisen, die möglicherweise Fehler enthalten, ermöglicht die Erkennung von Anomalien mit Hilfe von Durchlicht eine wirksamere Bildanalyse. Die folgende Besprechung konzentriert sich daher auf einen Beschichtungsdichteanalysator und auf ein begleitendes Verfahren, das auf ein Durchleuchten eines Bandmaterials ausgelegt ist.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mit der Bezugsziffer 10 bezeichneten, erfindungsgemäßen Beschichtungsdichteanalysators. Der Analysator 10 umfasst eine Lichtquelle 12, die Durchlicht für ein bewegtes, beschichtetes und zu analysierendes Bandmaterial 14 liefert. Die Lichtquelle 12 kann zur Erfassung diskreter Bandmaterialbilder entweder eine zeitkonstante, gleichmäßige Quelle umfassen oder eine Impulsquelle. Die Wahl einer derartigen konstanten oder Impulslichtquelle hängt von der jeweiligen, vorbestimmten Art des Dichtefehlers ab, der zu erkennen oder zu analysieren ist. Beispielsweise wird eine Impulslichtquelle zur Erkennung eines punktartigen Fehles vorgezogen, während eine konstante Lichtquelle zur Erkennung eines Fehlers der kontinuierlichen Art vorgezogen wird. Die Impulslichtquelle kann eine kommerziell verfügbare Vorrichtung umfassen, während eine konstante Lichtquelle vorzugsweise eine Wolframhalogenlichtquelle umfasst.
Das Licht wird von Lichtquelle 12 durch eine Ausgangsöffnung 16 über eine Lichtleiterverbindung 18 über eine einstellbare Beleuchtungsstärke-Filterbaugruppe 20 übertragen. Die Filterbaugruppe 20 umfasst einen Schrittmotor 22, der mit einem Systemkoordinationsprozessor (etwa ein Bildverarbeitungsprozessor 24) verbunden ist. Der Systemkoordinationsprozessor steuert über den Schrittmotor eine Beleuchtungssteuerungsapertur 26 einer Filterbaugruppe 20, die über einem Ausgang 16 angeordnet ist. In einem speziellen Ausführungsbeispiel wird die Beleuchtungssteuerung durch Modulieren des in die Lichtleiterverbindung eintretenden Lichts mittels einer schrittmotorbetriebenen (nicht gezeigten) Apertur erzielt. Diese Modulationsapertur 26 ist darauf ausgelegt, eine lineare Änderung der Beleuchtungsstärke in Ansprechen auf gleich beabstandete Computereingangswerte zur Antriebseinrichtung zu übertragen. Bei Bedarf lässt sich die Konstruktion der Apertur auch auf nicht lineare Übertragungsfunktionen erweitern.
Die Lichtleiterverbindung 18 ist optisch mit einem Eingang 28 einer Ulbrichtschen Kugel 30 gekoppelt. Die Ulbrichtsche Kugel 30 kann eine beliebige, kommerziell verfügbare Ulbrichtsche Kugel 30 sein, die für die hier beschriebene Funktion entsprechend konfiguriert ist. Beispielsweise bietet Labsphere, Inc. aus North Sutton, New Hampshire, eine Reihe kommerziell verfügbare Ulbrichtsche Kugeln mit geeigneten Innenflächenbeschichtungen an, die eine im wesentlichen gleichmäßige, diffuse Beleuchtung an einem Ausgang 32 liefern. Der Ausgang 32 ist parallel zu dem bewegten Bandmaterial 14 angeordnet. Das beschichtete Bandmaterial 14 ist in geringem Abstand (z. B. 1 bis 2 cm) am Ausgang 32 der Ulbrichtschen Kugel 30 parallel vorbei geführt.
Eine zweidimensionale CCD-Kamera 34 mit 512 · 512 Pixeln wird zur Erfassung von Bildern des bewegten Bandmaterials verwendet, welches innerhalb eines festgelegten Abbildungsbereichs durchleuchtet wird. (Je nach Art des abzubildenden Fehlers kann eine eindimensionale Kamera jedoch ausreichen.) Vorzugsweise umfasst die Kamera 34 eine horizontale und vertikale Synchronisierung in Verbindung mit einer Integrierfunktion. Eine bevorzugte, kommerziell verfügbare Kamera wird von Pulnix America, Inc. aus Sunnyvale, Kalifornien unter der Bezeichnung Pulnix TM-845 CCD Camera vermarktet. Diese Kamera umfasst eine Integrierfunktion, liefert einen guten Signal-Rauschabstand und nutzt ein gekühltes Element zur Minimierung thermisch verursachten Rauschens.
Das Vorhandensein einer Integrierfunktion in der gewählten Abbildungskamera ist für einen Aspekt der Erfindung wichtig, nämlich für die Abbildung (und automatische Erkennung) von Fehlern der kontinuierlichen Art in dem bewegten, beschichteten Bandmaterial 14. Eine Integrierfunktion sieht eine natürliche Mittelung beliebiger zeitlicher und räumlicher Veränderungen für eine optimierte Signal-Rauschleistung vor. Zudem ist mit der Integrierung die Fähigkeit verbunden, das System bei extrem niedrigen Beleuchtungsstärken zu betreiben, wodurch die sensitometrischen Eigenschaften des beschichteten Bandmaterials erhalten bleiben, z. B. wenn das Bandmaterial fotografisch beschichtetes Material umfasst. Analoge Bilder von der CCD- Kamera 34 werden über eine Leitung 36, die die Kamera mit dem Prozessor 24 verbindet, eingespeist, welcher typischerweise eine Front-End-Verarbeitung umfasst, um das empfangene Signal zu verstärken und zu versetzen. Wahlweise könnte die integrierte Ausgabe der CCD-Kamera 34 über einen digitalen, logarithmischen/linearen 12-Bit-Videoverstärker 38 (in Phantomdarstellung gezeigt) zur erweiterten Grauskalenanalyse versetzt und verstärkt werden, um dann zum Bildprozessor weitergeleitet zu werden. Der optionale logarithmische 12-Bit-Verstärker 38 wird in Verbindung mit Fig. 6 weiter beschrieben.
Zur Implementierung des Bildverarbeitungsprozessors 24 könnte eine beliebige, kommerziell verfügbare Bildverarbeitungseinheit verwendet werden. Ein bevorzugter Prozessor wird von Applied Intelligent Systems aus Ann Arbor, Michigan, USA, als AIS-4000 Vision Processor vermarktet. Der AIS-4000 Bildverarbeitungsprozessor zeichnet sich durch eine außergewöhnliche Bildverarbeitungsgeschwindigkeit, durch einen günstigen Preis und durch ein umfangreiches morphologisches Verarbeitungspaket für Binärwerte und Grauwerte aus. Der AIS-4000 ist mit mehreren seriellen Kommunikationsanschlüssen, digitalem Eingang/Ausgang, nicht flüchtigem Benutzerspeicher und einer Schnittstelle für eine SCSI-Festplatte ausgestattet. Die seriellen Kommunikationsanschlüsse sind mit einem Host-Computer (z. B. einer PC- Workstation 40), einem Antriebsmotor 22 für die Lichtmodulationsaperatur und einem mit der Kamera verbundenen Filterradantrieb (siehe unten) verbunden. Die Eingänge/Ausgänge können Anschlüsse an einen externen Speicher 42 (zur Speicherung von Bilddaten) umfassen, einen Drucker 44 (zum Drucken von Bilddaten), einen Offline-Statistikcomputer 46 (zur Durchführung statistischer Berechnungen der Bilddaten) und/oder einen Videobildschirm 48 (für die Bildbetrachtung).
Wie bereits erwähnt, kann der externe Videoverstärker 38 zur Durchführung von 12- Bit-Übertragungsfunktionen verwendet werden. Wenn jedoch nur eine 8-Bit-Auflösung erforderlich ist, können statt dessen der Videoverstärker und die Transformationstabellen des Bildprozessors benutzt werden. Der Videoverstärker des Bildprozessors bietet zudem softwareprogrammierbare Verstärkungs- und Offset-Funktionen. Eine Kompensation des Beleuchtungsschattens lässt sich durch Subtraktion eines geeigneten Referenzbildes von nachfolgenden Prüfbildern erzielen. Das kompensierte Bild wird von klassischen und morphologischen Bildverarbeitungsalgorithmen verarbeitet, um verbleibende Rauschkomponenten weiter zu verringern, das Grundrauschen zu normieren und Informationen über schwache Dichtefehler zu extrahieren (siehe nachfolgende Besprechung). Der Rauschabstand wird vorzugsweise durch Verwendung eines künstlichen Erdungsverfahrens, einer umfangreichen Abschirmung, wo sinnvoll, einer Hochspannungsisolation und einer Leitungsfilterung verbessert.
Eine variable Beleuchtungsaperturöffnung und Lichtstärke-Transformationstabellen werden benutzt, um eine adaptive Online-Beleuchtungssteuerung für einen Bereich von Zielbanddichten zu ermöglichen. Messungen aus einer Beleuchtungsabtastschaltung ermöglichen die Berechnung normierter Szenen-Szenen-Lichtstärkewerte. Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Beleuchtungs-Transformationstabelle unter Verwendung eines drehbaren Neutraldichtefilterrades 50 aufgebaut, welches zu Anfang zwischen der bewegten Trägerbahn 14 und der CCD-Kamera 34 angeordnet ist. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines derartigen, drehbaren Neutraldichtefilterrades 50.
In dem Rad ist eine Anzahl von Fenstern 51 vorgesehen, wobei sich in jedem Fenster ein Neutraldichtefilter mit Werten von 0 bis 2,0 optischer Dichteeinheiten in Schritten zu 0,2 optischen Dichteeinheiten befindet. Ein erstes Fenster 53 enthält kein Filter und erzielt dadurch einen Neutraldichtewert von 0, wobei ein letztes Fenster 54 die stärkste Lichtfilterung vorsieht, nämlich 2,0 optische Dichteeinheiten. Die obere Grenze des optischen Dichtebereichs, d. h. 0 bis 2,0 ändert sich mit der Dichte des abzubildenden fotografischen Film- oder Papiermaterials. Das drehbare Neutraldichtefilterrad 50 wird von einem computergesteuerten Motor 52 angetrieben (Fig. 1).
Um einen möglichen Dichtebereich von 0 bis 2,0 Einheiten abzudecken, wird eine Software-Transformationstabelle im Voraus erstellt und im Prozessor 24 abgespeichert, um die adaptive Online-Steuerung der Filterbaugruppe 20 zu unterstützen. Die Transformationstabellenwerte der Graustufenhistogrammmittel werden anfangs durch korrelierte Schrittsteuerung der Beleuchtungssteuerungsapertur 26 und des Neutraldichtefilterrads 50 erzeugt. Fig. 3 vermittelt einen Überblick zu einem Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens.
Wie gezeigt, beginnt die Verarbeitung zur Erstellung einer Beleuchtungstransformationstabelle mit dem Punkt 60 "Start" zur Initialisierung des optischen Dichtefilterrades, dann weiter mit Punkt 62 "Filterrad initialisieren". Ein optischer Dichtebereich von 0 bis 2,0 wird hier nur zum Zwecke des Beispiels benutzt, um das bewegte Bandmaterial zu durchleuchten und abzubilden. (Soweit nichts anderes gesagt ist, wird davon ausgegangen, dass während der Erstellung der optischen Transformationstabelle alle optischen Komponenten fest sind.) Als nächstes wird die Stellung der Beleuchtungsapertur eingestellt, nämlich in Punkt 64, "Stellung der Beleuchtungsapertur einstellen". Die Verarbeitung kann beispielsweise damit beginnen, dass die volle Beleuchtungsstärke von der Lichtquelle ausgegeben wird, d. h. dass der optische Querschnitt der Lichtleiterverbindung voll genutzt wird. (Zwischen den Stellungen der Apertur ist eine gerade Anzahl von Schrittmotorinkrementen vorgewählt.)
Die CCD-Kamera erfasst dann ein Bild, und ein entsprechendes Histogrammmittel wird berechnet, und zwar in Schritt 66, "Bild erfassen und Mittel berechnen". Das berechnete Histogrammmittel wird zusammen mit der entsprechenden Stellung der Beleuchtungsapertur und des Filterrades gespeichert, und zwar in Schritt 68, "Wert von Apertur, Filterrad und Mittel speichern". Dann erfolgt eine Abfrage, ob die momentane Stellung der Apertur die letzte Stellung in dem initialisierten Bereich ist, nämlich in Schritt 70, "Letzte Aperturstellung?". Wenn die Antwort "nein" lautet, wird die Stellung der Beleuchtungsapertur inkrementiert, nämlich in Schritt 72, "Apertur inkrementieren", und ein neues Bild wird erfasst und ein entsprechendes Histogrammmittel wird berechnet.
Sobald die letzte Stellung der Beleuchtungsapertur für die momentane Filterradstellung erreicht ist, erfolgt die Abfrage, ob sich das Filterrad in seiner letzten initialisierten Stellung befindet, nämlich in Schritt 74, "Letzte Filterradstellung?". Wenn die Antwort "nein" lautet, wird die Stellung des Filterrades inkrementiert, nämlich in Schritt 80, "Filterrad inkrementieren", und die Stellung der Beleuchtungsapertur wird mit Anweisung 64 reinitialisiert. Sobald die letzte Filterradstellung erreicht ist, wird ein Mittelbereichssollwert für jede Filterkurve berechnet, nämlich in Schritt 78, "Mittelbereichssollwert berechnen". Der Mittelbereichssollwert wird weiter unten beschrieben. Die nachfolgende Sollwertberechnung und die Vorabdefinition der Beleuchtungstransformationstabelle wird abgeschlossen, und die Verarbeitung wird mit Schritt 80, "Ende", beendet.
Fig. 4 zeigt in grafischer Form typische Eigenschaften der Beleuchtungstransformationstabelle. In Fig. 4 wird das Histogrammmittel (d. h. die mittlere Anzahl von Grauwerten, z. B. in einer bestimmten Pixelanordnung) gegen die "Stellung der Beleuchtungsapertur" abgetragen, welche von einer ganz geöffneten bis zu einer im wesentlichen geschlossenen Position mit einem Inkrement von 300 skaliert ist. Im vorliegenden Beispiel werden sechs Neutraldichte-Filterkurven abgetragen, nämlich die 0. (Filterkurve 0), die 0,6. (Filterkurve 3), die 1,0. (Filterkurve 5), die 1,2. (Filterkurve 6), die 1,4. (Filterkurve 7) und die 1,6. (Filterkurve 8). Dies sind die Transferfunktionen für eine entsprechende Gruppe von Neutraldichtefiltern.
Die Erfassung von Bildern innerhalb einer Beleuchtungsverteilung, die getreu einer Originalszene ist, wird im wesentlichen durch drei Systemfaktoren beeinflusst, nämlich räumliche Intensitätsabweichungen in der Lichtquelle, optische Effekte und Sensorrauschen nach einem festen Muster. Diese Ungleichmäßigkeiten können bei Beaufschlagen eines erfassten Bildes die Wahrnehmung von schwachen Dichtefehlern erschweren.
Um Ungleichmäßigkeiten in der Beleuchtung zu kompensieren, besteht die Möglichkeit, ein optisches Referenzbild zu erzeugen, d. h. ein Bild des zu kontrollierenden Sichtfeldes, ohne dass die Fehlermuster vorhanden sind. Die nachfolgend erfassten Musterbilder innerhalb desselben Sichtfeldes werden dann mit einem invertierten, normierten Bild in dem optischen Referenzbild multipliziert, um eine vollständig kompensierte Szene zu erzeugen. Die multiplikative Kompensation wird in Fig. 5(a)- 5(d) gezeigt, in der die Beleuchtungskompensation in allgemeiner Form dargestellt wird. Wie in dieser Figur gezeigt, wird zunächst eine Referenzsignatur aufgezeichnet, die keinen beschichteten Film umfasst. Graustufenwerte für eine einzelne Reihe von Referenzsignaturdaten sind in Fig. 5(a) abgetragen. Diese Kurve zeigt Helligkeitswerte für Fehler an, derart, wie sie am Kameraausgang gesehen würden. Fig. 5(c) zeigt eine Inversion des normierten Referenzprofils. Fig. 5(b) zeigt anhand eines Beispiels ein beschichtetes Filmmuster mit einem Fehlerprofil der kontinuierlichen Art, das durch dieselbe, ungleichmäßige Lichtquelle beleuchtet ist. Nach Multiplizieren der Musterdaten mit der invertierten Normierung des optischen Referenzbildes und nach Anwenden eines Skalierungsfaktors erhält man ein vollständig kompensiertes Bild, wie in Fig. 5(d) gezeigt.
Der multiplikative Ansatz lässt sich softwaremäßig wirksam implementieren, kann aber eine unannehmbare lange Zeit unter Verwendung bestimmter, verfügbarer Bildverarbeitungsgeräte in Anspruch nehmen. Die hardwareseitige Multiplikation ist im Allgemeinen schneller. Allerdings verbraucht die notwendige Skalierung zur Verhinderung eines 8-Bit-Grauwertüberlaufs wertvollen Dynamikumfang. Wenn die Ausdrücke in eine logarithmische Form umgesetzt werden, kann die Kompensation mit Bildfeldsubtraktion erzielt werden. Dies wird nachfolgend gezeigt.
Wenn: Tr = Durchlässigkeit des Referenzbildes
Wenn: Ts = Durchlässigkeit des Musterbildes
Dann: Ts * 1/Tr (Kompensationsformel)
Aber: Log[Ts] + log[1/Tr] = log[Ts] - 10g[Tr]
So: Ts · 1/Tr = Antilog {log[Ts] - log[Tr]; (Kompensationsformel)
Der Kompensationsalgorithmus wird als eine Subtraktion des logarithmischen Videoreferenzbildfeldes von dem logarithmischen Videomusterbildfeld formuliert. Daher wird eine zeitnahe Beleuchtungskompensation in einer einzelnen Bildfeld-Subtraktionsoperation vollzogen. Die Bilddaten liegen zudem in der gewünschten Dichteform für die Beschichtungsanalysatoranwendung vor.
Ein logarithmisches Signal wird aus zwei Gründen angegeben. Erstens weisen Untersuchungen darauf hin, dass Abweichungen in der Beschichtungsdichte und in der optischen Dichte selbst eine logarithmische Funktion sind. Zweitens kann der Logarithmus der Bilddaten zur Implementierung einer effektiven Echtzeit- Kompensationstechnik von Beleuchtungsungleichmäßigkeiten mit festem Muster herangezogen werden. Die Kompensationstechnik wird nachfolgend weiter erläutert. Angesichts der Beschränkungen der vorhandenen Optionen wurde eine dedizierte 12-Bit-Primbasis-Transformationstabelle zur Ableitung von logarithmischen Werten aus Videobilddaten entworfen.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer logarithmischen Verstärkungsschaltung 38', wobei ein FBAS-Bild, das ein RS-170-Videoformat für eine einzelne horizontale Abtastung umfasst, auf Leitung 90 zur Einspeisung an einem Synchronentferner 92 anlegt. Der Synchronentferner 92 verbindet den Schwarzabhebungsimpuls mit Masse und trennt die Synchronimpulse von der Schwarzabhebung. Das resultierende, lineare Videosignal wird auf Leitung 94 an ein Tiefpassfilter 96 ausgegeben und weiter auf Leitung 98 an eine programmierbare Verstärkungs-/Offset-Stufe, die durch den Bildprozessor steuerbar ist, um das isolierte Videosignal für eine Analog- /Digital-Umsetzung aufzubereiten. Das resultierende Signal wird über eine Leitung 102 an einen 12-Bit-A/D-Umsetzer 104 zur 12-Bit-Quantisierung angelegt.
Das digitalisierte Videosignal wird dann über Leitung 106 an eine PROM-Transformationstabelle 108 weitergegeben, die mit einer Anzahl programmierbarer Optionen konfiguriert ist. Die einfachste davon ist eine lineare Übertragungsfunktion, wobei die Ausgabesignal-Übertragungscharakteristik mit der der Eingabe identisch ist. In die Transformationstabelle 108 eingebettet ist eine logarithmische und eine erweiterte logarithmische Übertragungsfunktion. Um die erweiterte logarithmische Übertragungsfunktion zu nutzen, muss die analoge Verstärkungs- und Offset-Stufe 100 entsprechend eingestellt werden, um den richtigen Pegel des expandierten Videosignals an den Analog-/Digital-Umsetzer anzulegen. Die gewünschte Übertragungsfunktion und die Verstärkungs-/Offset-Parameter werden gleichzeitig vom Bildprozessor ausgewählt (siehe Fig. 1).
Eine Überspezifikation des dynamischen Bitbereichs in Bezug auf den 8-Bit-Videoprozessor minimiert verkürzungsbedingte Genauigkeitsfehler in der Ausführung des logarithmischen Algorithmus. Ein Kommunikationsprozessor des Typs Hitachi 63701B0 lässt sich in den logarithmischen Verstärker einbetten und als Slave des Videoprozessors konfigurieren. Diese serielle Kommunikationsverbindung ermöglicht die Softwareauswahl der gewünschten Transformationstabelle. (Das verstärkte logarithmische Musterfenster würde derart aussehen, dass die Verstärkung zu Anfang so dargestellt wird, dass Graustufenelemente in einer Größenordnung von 0,0005 optischen Dichteeinheiten um eine mittlere Dichte von 1,0 erkannt werden.)
Das modifizierte, digitale Signal wird über Leitung 110 an den 12-Bit-D/A-Umsetzer 112 zur Rückkonvertierung in die analoge Form übergeben. Das resultierende Analogsignal wird über Leitung 114 an das Tiefpassfilter 116 angelegt und über Verbindung 118 und Kontakt 120 an einen Summenverstärker 122. An den Kontakt 120 wird zudem das horizontale Synchronsignal angelegt, das von Synchronentferner 92 über Leitung 124 empfangen wird, und der Schwarzabhebungsimpuls von einem Schwarzabhebungsgenerator 126, der durch das Signal vom Synchronentferner 92 für das FBAS-Signal ausgelöst wird. Das resultierende, verstärkte und versetzte, logarithmische FBAS-Videosignal wird auf Leitung 128 an den Bildprozessor angelegt (Fig. 1).
Der hier beschriebene, adaptive Beleuchtungsansatz häng von einer genauen Messung der Änderung der Beleuchtungsstärke ab, die ausschließlich durch eine bestimmte Aperturbewegung induziert wird. Um eine Instabilität des Lichtimpulses zu kompensieren, wurde eine Impulslicht-Erfassungshardware konstruiert, die in Fig. 7 im Überblick dargestellt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Impulslichtquelle 12' einen Fotosensor 131, der in einem Impulslichtquellengehäuse 133 angeordnet ist. Die Impulslichtquelle 12' wird durch ein Signal auf einer Steuerleitung 134 ausgelöst. Ein in dem Fotosensor integrierter Strom-Spannungs-Verstärker steuert über Leitung 136 einen torgesteuerten Integrator 138 an. Der Integrator 138 umfasst einen 10-Bit-Integrator, dessen quantisierte Ausgabe über A/D-Umsetzer 142 an den Videoprozessor übergeben wird und weiter über Leitung 144 an einen (nicht gezeigten) digitalen Ausgang. Die zeitliche Steuerung 132 von Integrator und Umwandlung wird aus den vertikalen Synchronimpulsen abgleitet. Es ist vorgesehen, die Impulswerte während der Erfassung des optischen Referenzbildes aufzuzeichnen. Nachfolgende Impulsabweichungen vom Referenzbild können benutzt werden, um die zugehörigen Kompensationsfaktoren zu berechnen. Ein impulsbezogener Drift kann innerhalb eines Bildfeldes durch Multiplizieren der Grauwerte mit dem entsprechenden Kompensationsfaktor normiert werden.
In Bezug auf die Beschichtungsdichteanalyse können die Rauschabstände der Störungen des beschichteten Bandmaterials extrem klein sein. Das Grundrauschen kann ein Mehrfaches der Dichtestörungen betragen. Fehlerveränderungen in der Größenordnung von 10&supmin;³ Dichteeinheiten oder kleiner in unbelichtetem, sensibilisiertem Film können in bestimmten, verarbeiteten Materialien erhebliche Qualitätseinbußen darstellen. Um derartig niedrige Signalpegel wirksam erkennen zu können, muss die Kameraausgabe um eine Größenordnung verstärkt werden, oder es muss eine Bildquanitisierung von größer als 8-Bit verwendet werden. Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht aus dem Verstärkungsansatz. Mit Rauschmanagement-Techniken und ausgefeilter Signalverarbeitung kann die verstärkte Information dann erfolgreich aus einer Szene extrahiert werden.
Das Abbildungsrauschen kann seinerseits in unterschiedlichen Formen vorliegen. Die gravierenderen Formen lassen sich vier allgemeinen Kategorien zuweisen, von denen jede nachfolgend genannt wird. Mit Ausnahme der morphologischen Softwarealgorithmen sind viele der Techniken nach dem Stand der Technik bekannt. Die Algorithmen gelten in Bezug darauf, wie sie innerhalb einer Bandabtastanwendung implementiert sind, als sehr eigenständig.

Beleuchtungsbezogene Ungleichmäßigkeiten

Beleuchtungsungleichmäßigkeiten mit festem Muster sind in mindestens drei zugehörigen Komponenten des Beschichtungsdichteanalysators zu finden. Einige Ungleichmäßigkeiten sind in der Intensitätsverteilung der Beleuchtungsquelle selbst vorhanden. Zweitens kann die beleuchtungsrelevante Optik räumliche Veränderungen in der Intensität bewirken. Und schließlich können pixelweise Verstärkungs- und Offset-Schwankungen, thermisch induzierte Effekte und Taktrauschen in ihrer Gesamtheit zu sensorbezogenen Ungleichmäßigkeiten mit festem Muster beitragen. Um einen großen Teil dieses Rauschens zu unterdrücken, werden die Schwankungen vorzugsweise vorher in Hardwarekomponenten minimiert.
Für eine zeitlich konstante Beleuchtungsquelle wird eine Wolframhalogenlichtquelle über ein Lichtleiterkabel mit einer Ulbrichtschen Kugel verbunden. Für die Erfassung punktförmiger Fehler kann eine gepulste Xenonbogenlampe mit demselben Lichtleiterkabel wie die Wolframlampe verbunden werden. Farbfilter und Diffuserelemente lassen sich optional zwischen der Lichtquelle und der Ulbrichtschen Kugel anordnen. Ein am Ausgang des Lichtleiterkabels angeordnetes Diffuserelement kann ebenfalls zur Gleichmäßigkeit der Beleuchtung beitragen. Das Bandmaterial wird parallel zu und nahe der Ausgangsapertur der Ulbrichtschen Kugel transportiert. Die Gesamtkonfiguration gewährleistet, das Lichtstärkeschwankungen an der Ausgangsapertur der Kugel typischerweise innerhalb ein bis zwei Prozent des Mittelwerts verbleiben. Es sind hochwertige Kameraobjektive verwendbar, beispielsweise die zuvor erwähnte CCD-Kamera des Typs Pulnix TM-845 mit 512 · 512 Pixeln. Dieses spezielle Kameramodell weist mehrere Merkmale in Kombination auf, die nicht zur üblichen Standardausstattung derartiger Kameras zählen, wie die Implementierung einer asynchronen Integration, ein Peltier-Kühlelement zur Reduzierung fester Dunkelstrommuster um den Faktor 10 sowie eine relativ ruhige Videoausgabe.
Neben der Wahl strategischer Komponenten werden auch standardmäßige Signalverarbeitungstechniken zur Minimierung von Beleuchtungsungleichmäßigkeiten verwendet. Ein derartiger Ansatz umfasst ein Schema zur Kompensation von Grundrauschen. Wenn ein Bild erfasst wird, ohne dass ein Filmmuster vorhanden ist, wird eine Signatur der festen, beleuchtungsbezogenen Ungleichmäßigkeiten dokumentiert. Diese erfasste Signatur wird als "optisches Referenzbild" bezeichnet. Auch hier sind multiplikative Techniken im Transmissionsraum oder subtraktive Techniken im logarithmischen Raum verwendbar, um Beleuchtungsungleichmäßigkeiten mit festem Muster, die beiden Bildern gemeinsam sind, zu beseitigen (wie in Bezug auf Fig. 5(a)-5(d) beschrieben.

Abweichungen und Ungleichmäßigkeiten im Bandmaterial

In einer Reihe von Anwendungen kann das Bild eines beschichteten Bandmaterials Abweichungen umfassen, die mit dem Extrahieren von Fehlermerkmalen kollidieren. Niederfrequentes Rauchen mit festem Muster im Bandmaterial ist mit morphologischer Grauwert-Verarbeitungssoftware normierbar. Einige Bandbeschichtungen können hohe, statistische Raumfrequenzstrukturen aufweisen. Diese Art von Struktur lässt sich durch klassische Filterungs- und nichtlineare, morphologische Algorithmen minimieren. Wenn nur Fehler der kontinuierlichen Art zu erfassen sind, kann eine Kombination aus Integration, Bildfeldmittelung und Reihenmittelung eingesetzt werden, um weißes Rauschen zu reduzieren, während signifikante Informationen über einen Fehler der kontinuierlichen Art erhalten bleiben.
Statistische elektromagnetische Störungen (EMI) stammt von Systemkomponenten sowie von externen Quellen. Wie bei Beleuchtungsungleichmäßigkeiten mit festem Muster, wird weißes Rauschen vor dessen Auftreten im Abbildungssystem minimiert.
Wie zuvor besprochen, sind gute technische Lösungen in Bezug auf Erdung, Abschirmung, Wechselsspannungsisolierung, die Auslegung der Systemelektronik und die Netzbrummfilterung sehr wichtig, um niedrige elektronische Rauschpegel innerhalb der gesamten Bllderfassungshardware zu gewährleisten. Was schließlich von dem weißen Rauschen in dem erfassten Bild verbleibt, kann durch weiteren Einsatz klassischer und morphologischer Bildverarbeitungsalgorithmen bereinigt werden.
Bekannte Videoverarbeitungstechniken sind zudem am Kameraausgang durchführbar. Dage-MIT aus Michigan City, Indiana, USA, stellt eine Kamerasteuereinheit her, die sich durch hervorragende Rauschabstandseigenschaften auszeichnet. Wenn es nur darum geht, Fehler der kontinuierlichen Art aufzuzeichnen, führt die Anwendung von Mittelwertbildungstechniken auch hier zu einer deutlichen Verbesserung der Bildqualität in Bezug auf statistische Rauschquellen.

Thermisch erzeugtes Rauschen

Bei Raumtemperatur umfassen thermisch induzierte Sensorvariablen Dunkelrauschen mit festem Muster (wie zuvor besprochen) sowie statistisches, thermisches Rauschen. Beide Rauscharten lassen sich wirksam durch Verringern der Sensortemperatur minimieren. Für die vorliegende Erfindung ist Peltier-Kühlung die bevorzugte Technik. Auch hier ist die Manipulation des optischen Referenzbildes verwendbar, um Effekte fester Muster zu entfernen. Techniken zur Bildung von Bildfeld- und Reihenmittelwerten sind bei der Untersuchung von Fehlern der kontinuierlichen Art erfolgreich einsetzbar, um statistische, thermische Rauscheffekte zu unterdrücken.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vorgangs zur Helligkeitsgradanpassung wird in Fig. 8 dargestellt. Wie zuvor erwähnt, umfassen typische Beleuchtungstransformationstabellen Apertursollwerte für jeden Neutraldichtebereich. Dies sind die Aperturstellungen, für die die Grauwert-Histogrammmittelwerte der erfassten Bilddaten im Nennmittelwertsbereich liegen.
Am Start der adaptiven Beleuchtungssteuerungsfolge, nämlich an Schritt 200, wird die Beleuchtungsapertur auf eine vorbestimmte Position initialisiert, die dem mittleren Sollwert für einen vorgegebenen Dichtewert des beschichteten Bandmusters entspricht, z. B. einem Dichtewert von 1,0, siehe Schritt 202, "Apertur initialisieren u. Anzahlprüfung". (Dies ist ein empirisch ermittelter Mittelwert für den betrachteten Dichtebereich.) Zudem wird ein Zähler für die Anzahlprüfoperation initialisiert, der die Anzahl der Iterationen durch das Ablaufdiagramm aus Fig. 8 festhält. Wenn diese Anzahl eine vorgegebene Grenze überschreitet, wird die Verarbeitung gestoppt. Nach der Intitialisierung wird der Histogramm-Graustufenmittelwert aus dem erfassten Bild des beschichteten Bandmusters extrahiert, siehe Schritt 204, "Graustufenmittelwert erfassen und messen".
Im Allgemeinen bestimmt der Adaptionsalgorithmus, wo der Histogrammmittelwert innerhalb der Neutraldichtegrenzkurven für den getesteten Sollpunkt liegt. Zu Anfang erfolgt die Abfrage, ob der Sollpunkt in einem vorbestimmten Bereich der Sollpunktwerte liegt, nämlich an Schritt 206, "Sollpunkt im Bereich?". Wenn die Antwort "nein" lautet, wird eine Fehlermeldung geschrieben, nämlich an Schritt 208, "Fehlermeldung schreiben", und die Verarbeitung wird beendet, siehe Schritt 210, "Ende". Wenn der Sollpunkt nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs der Transformationstabellenwerte liegt, ist ein schwerer Fehler aufgetreten, und die Verarbeitung wird beendet.
Vorausgesetzt, dass sich der Sollwert innerhalb des gewählten Bereichs befindet, erfolgt als nächstes die Abfrage, ob der Histogrammmittelwert oberhalb des Betriebsbereichs der Transformationstabelle liegt, nämlich in Schritt 212, "Hist.mittelwert zu hoch?" Falls die Antwort "ja" lautet, ermittelt der Prozessor, ob der Histogrammmittelwert mit der Filterkurve 0 zusammen fällt, nämlich in Schritt 214, "Filterkurve = 0?". Wenn der Wert mit der Filterkurve 0 zusammen fällt, muss die Beleuchtungsapertur physisch inkrementiert werden, um eine dunklere Abbildung des Bandmaterials zu erhalten, nämlich in Schritt 216, "Apert. physisch inkr. (dunkler)." Nachdem die Apertur physisch inkrementiert worden ist, fährt die Verarbeitung mit Verzweigung 217 fort.
Wenn der Histogrammmittelwert nicht mit der Filterkurve 0 zusammenfällt, fragt der Prozessor ab, ob der Wert größer als der entsprechende Wert der Filterkurve 0 ist, nämlich in Schritt 218, "Filterkurve > 0?". Falls die Antwort "nein" lautet, wird eine Fehlermeldung geschrieben, nämlich in Schritt 220, "Fehlermeldung schreiben", und die Verarbeitung wird in Schritt 222, "Ende", beendet. Wenn dagegen der Histogrammmittelwert mit einem Filterkurvenwert größer null zusammenfällt, dekrementiert der Prozessor den Apertursollpunktindex in der vorab gespeicherten Transformationstabelle, um eine dunklere Filterkurve zu erhalten, nämlich in Schritt 224, "Apertursollpunktindex dekr. (dunkler)", und fährt mit Verzweigung 217 fort. Von Verzweigung 217 wird eine Anzahlprüfroutine implementiert, nämlich in Schritt 226, "Anzahlprüfung", wo ein Anzahlprüfer inkrementiert wird und die Abfrage erfolgt, ob die obere, vordefinierte Grenze des Zählers erreicht worden ist. Wenn das so ist, wird die Verarbeitung beendet, weil der Prozessor nicht in der Lage war, eine geeignete Blendeneinstellung innerhalb der vorgegeben Anzahl von Zyklen vorzunehmen.
Wenn, unter Bezug auf Abfrage 212, der Histogrammmittelwert nicht oberhalb des Bereichs liegt, erfolgt die Abfrage, ob der Wert unterhalb des Bereichs liegt, nämlich in Schritt 228, "Hist.mittelwert zu niedrig?" Falls die Antwort "ja" lautet, wird der SoHpunktindex auf einen helleren Bereich innerhalb der Transformationstabelle inkrementiert, nämlich in Schritt 230, "Apert. physisch inkr. (heller)", und die Verarbeitung fährt mit Verzweigung 217 fort.
Wenn, unter Bezug auf Abfrage 228, der Histogrammmittelwert nicht unterhalb des Bereichs liegt, sondern im vorbestimmten Sollpunktindex, dann erfolgt die Abfrage, ob die Bedingungsmarke gesetzt worden ist, nämlich in Schritt 234, "Bedingungsmarke gesetzt?". Falls die Antwort "nein" lautet, wird eine Grenzzonen-Subroutine aufgerufen, nämlich in Schritt 232, "Grenzzonen-Subroutine aufrufen". Die Subroutine, für die ein Ausführungsbeispiel in Fig. 9 gezeigt wird, versucht zu bestimmen, in welche Neutraldichtekurven der gemessene Histogrammmittelwert fällt. Die Bedingungsmarke wird als Rückmeldung für die adaptive Verarbeitungsroutine aus Fig. 8 benutzt, um die Ergebnisse der Subroutinenverarbeitung anzuzeigen. Wenn die Bedingungsmarke in einer Subroutine gesetzt ist, wurden die Grenzkurven ermittelt.
Sobald die Bedingungsmarke gesetzt worden ist, erfolgt die Abfrage, ob der Histogrammmittelwert in die tote Zone fällt, nämlich in Schritt 238, "Hist.Wert in Totzone?". Falls die Antwort "ja" lautet, kehrt die Verarbeitung zum Aufrufpunkt einer adaptiven Lichtstärkeroutine in einer (nicht gezeigten) Masterroutine zurück, nämlich in Schritt 240, "Zurück". Wenn sich der Histogrammmittelwert nicht innerhalb der toten Zone befindet, wird der neue Sollpunktwert durch Aufrufen der Sollpunkt- Subroutine (Fig. 10) berechnet, nämlich in Schritt 237, "Neuen Sollpunkt berechnen", wonach die Verarbeitung zu Verzweigung 217 vorrückt. Von Verzweigung 217 kehrt der Prozessor zurück, um einen neuen Graustufenmittelwert an Anweisung 204 zu messen, d. h. unter der Voraussetzung, dass die obere Grenze des Anzahlprüfers noch nicht erreicht ist.
Als nächstes wird die Grenzzonen-Subroutine aus Fig. 9 beschrieben. Nach Eintreten in die Subroutine mit Schritt 250, "Eintritt", fragt der Prozessor ab, ob der vorliegende Histogrammmittelwert gleich dem vorbestimmten Sollmittelwert ist, nämlich in Schritt 252, "Hist.Mittelwert = Soll?". Falls die Antwort "ja" lautet, wird die Bedingungsmarke für die adaptive Lichtstärkeverarbeitung aus Fig. 8 gesetzt, nämlich in Schritt 254, "Beding.marke = ja", und die Verarbeitung kehrt zur Hauptverarbeitung des adaptiven Lichtstärkeprogramms zurück, nämlich in Schritt 256, "Rückkehr".
Wenn der Histogrammmittelwert nicht dem gewünschten Sollwert entspricht, ermittelt der Prozessor, ob der Wert kleiner als der gewünschte Sollwert ist, nämlich in Schritt 258, "Hist.Mittelwert < Soll?". Falls die Antwort "ja" lautet, inkrementiert der Prozessor den Filterkurvenindex innerhalb der Transformationstabelle und berechnet einen vorhanden Sollpunktschnitt für die untere Filterkurve, nämlich in Schritt 260, "Filterkurvenindex inkr.; vorl. Sollpunktschnitt mit unter. Kurve ber.". Anschließend fragt der Prozessor ab, ob der Histogrammmittelwert innerhalb der vorliegenden, abgestimmten Kurven liegt, nämlich in Schritt 262, "Hist.mittelwert in abgest. Kurven?". Je nachdem, wie die Antwort auf diese Abfrage ausfällt, wird eine Bedingungsmarke "ja", Schritt 264, "Bed.marke = ja", oder "nein", 268, "Bed.marke = nein", gesetzt. Die Verarbeitung kehrt von der entsprechend gesetzten Bedingungsmarkenrichtung 264 oder 268 zur Hauptverarbeitung der adaptiven Lichtstärke zurück, nämlich in Schritt 266, "Rückkehr" bzw. in Schritt 270, "Rückkehr".
Wenn der Histogrammmittelwert nicht kleiner als der gewünschte Sollwert ist, fährt die Verarbeitung von Abfrage 258 fort, um zu ermitteln, ob der Histogrammmittelwert größer als der Sollwert ist, und ob die Filterkurve größer als die Filterkurve 0 ist, nämlich in Schritt 272, "Hist.mittelwert > Soll und Filterkurve > 0?". Wenn beide Bedingungen erfüllt sind, wird die Position des Filterkurvenindex innerhalb der Beleuchtungstransformationstabelle dekrementiert, und der Schnittpunkt des vorliegenden Sollpunktes mit der oberen Filterkurve wird bestimmt, nämlich in Schritt 274, "Filterkurvenindex dekr.; Sollpunktschnitt mit ob. Kurve ber.". Dann erfolgt die Abfrage, ob der Histogrammmittelwert innerhalb der abgestimmten Kurven liegt, nämlich in Schritt 276, "Hist.mittelwert in abgest. Kurven?". Je nachdem, wie die Antwort auf diese Abfrage ausfällt, wird eine Bedingungsmarke "ja", Schritt 278, "Bed.marke = ja", oder "nein", 282, "Bed.marke = nein", gesetzt. Die Verarbeitung kehrt zur Hauptverarbeitung der adaptiven Lichtstärke zurück, nämlich in Schritt 280, "Rückkehr" bzw. in Schritt 284, "Rückkehr".
Wenn beide Bedingungen der Abfrage 272 nicht erfüllt sind, fährt die Verarbeitung zu Abfrage 286 fort, um zu ermitteln, ob der Histogrammmittelwert größer als der gewünschte Sollwert ist, und ob der die Filterkurvenindex-Einstellung 0 ist, nämlich in Schritt 286, "Hist.mittelwert > Soll; Filterkurve = 0?". Wenn die Antwort "ja" lautet, wird das Beleuchtungsaperturrad physisch auf eine vorbestimmte Anzahl von Motorschritten eingestellt, nämlich in Schritt 288, "Apert. phys. inkrem.", und die Bedingungsmarke wird auf "ja" gesetzt, nämlich in Schritt 290, "Bed.marke = ja". Von Anweisung 290, oder wenn die Antwort auf Abfrage 286 "nein" lautet, liest der Prozessor den Status der Bedingungsmarke aus, nämlich in Schritt 292, "Wie ist die Bedingungsmarke?". Wenn der Status der Bedingungsmarke "nein" lautet, wird das vorliegende Filterrad physisch auf den gleichen Filterkurvenindex innerhalb der Transformationstabelle gestellt, nämlich in Schritt 294, "Filter phys. = Filterkurvenindex einstellen" Mit der nachfolgenden Anweisung 294, oder wenn die Antwort auf die Abfrage 292 "ja" lautet, kehrt die Verarbeitung zum Hauptprogramm der adaptiven Lichtstärkeeinstellung zurück nämlich in Schritt 284, "Rückkehr".
Ein Ausführungsbeispiel zur Subroutine für die Berechnung eines neuen Sollpunktes wird in Fig. 10 gezeigt. Nach Eintreten in diese Subroutine mit Schritt 300, "Eintritt", erfolgt die Abfrage, ob der Histogrammmittelwert kleiner als der gewünschte Sollwert ist, nämlich in Schritt 302, "Hist.mittelwert < Soll?". Falls die Antwort "ja" lautet, werden die Zonengrenzen für die benachbarte obere Filterkurve aus der Beleuchtungstransformationstabelle bestimmt, nämlich in Schritt 304, "Zonengrenzen für ob. Filterkurve best.". Von der Anweisung 204 fährt die Verarbeitung mit der Verzweigung 305 fort.
Wenn der Histogrammmittelwert nicht kleiner als der gewünschte Sollwert ist, fragt der Prozessor ab, ob der Histogrammmittelwert größer als der gewünschte Sollwert ist, und ob die vorhandene Filterkurve anders als die Filterkurve 0 ist, nämlich in Schritt 306, "Hist.mittelwert > Soll und Filterkurve > 0?" Wenn die Antwort "ja" lautet, werden die Zonengrenzen für die benachbarte, untere Filterkurve bestimmt, nämlich in Schritt 308, "Zonengrenzen für ben. unt. Filterkurve best.", und die Verarbeitung fährt mit der Verzweigung 305 fort. Wenn der Histogrammmittelwert größer als der gewünschte Sollwert ist, der Filterkunrenwert aber nicht größer als die Nullfilterkurve ist, dann erfolgt die Abfrage, ob die Filterkurve gleich der Nullfilterkurve ist, nämlich in Schritt 310, "Hist.mittelwert > Soll und Filterkurve = 0?" Wenn die Antwort "nein" lautet, wird die Verarbeitung beendet, nämlich in Schritt 311, "Austritt". Sind beide Bedingungen erfüllt, wird der Prozessor angewiesen, die Aperturradeinstellung um einen vorbestimmten Betrag zu inkrementieren, nämlich in Schritt 312, "Apert.rad phys. inkrementieren". Anschließend fährt die Verarbeitung mit Verzweigung 305 fort. An der Verzweigung 305 erfolgt die Abfrage, ob der Histogrammmittelwert größer als der gewünschte Sollwert ist, und ob die Filterkurve gleich der Nullfilterkurve ist, "Hist.mittelwert > Soll und Filterkurve = 0?" Wenn die Antwort "nein" lautet, werden die Schnittpunkte des Sollwerts mit den Zonenkurven berechnet, nämlich in Schritt 316, "Sollpunktschnittpunkte für Zonenkurven berechnen". Gleichzeitig wird das Histogrammmittelwerts-Verhältnis für die oberen und unteren Kurvenschnittpunkte berechnet, nämlich in Schritt 318, "Hist.mittelwertverhältnis für oberen u. unteren Schnittpunkt berechnen". Aus dieser Information wird ein neuer Sollpunkt durch Projizieren eines Verhältnisses auf den gewünschten Sollwert berechnet, nämlich in Schritt 320, "Verhältnis zu Sollpunkt projizieren u. neuen Sollpunkt berechnen". Nachdem der Sollpunkt berechnet worden ist, oder wenn die Antwort auf Frage 314 "ja" lautet, kehrt die Verarbeitung an Schritt 322, "Rückkehr", zur adaptiven Lichtstärkeverarbeitung (Fig. 8) zurück.
Fig. 11, 12(a) u. 12(b) zeigen die Übersichten zur automatischen Verarbeitung von Beschichtungsdichteanomalien der kontinuierlichen und der punktförmigen Art in einem bewegten Bandmaterial. Die Verarbeitungsfolge für punktförmige Fehler ist zudem auf stationäres Bandmaterial anwendbar. Ein einschlägiger Fachmann kann die genannten Bildverarbeitungsfunktionen ohne weiteres anhand von Informationen aus der zugänglichen Literatur implementieren.
Abhängig von der untersuchten Beschichtungsanomalie werden bestimmte geometrische Momente, intensitätsgestützte Statistiken und Raumfrequenzdaten von dem ausgeführten Algorithmus verwendet, um Ausmaß und Art der Beschichtungsdichteartefakte zu ermitteln. Fachleute können die automatischen Analysealgorithmen aus Fig. 11, 12(a) u. 12(b) verwenden oder eines der grundlegenden Analysewerkzeuge benutzen, die zur standardmäßigen Softwarebibliothek des Bildprozessors gehören, um Bildinterpretationsaufgaben durchzuführen. Die vom System erzeugten Informationen liefern einem Operator, der die Maschinenverarbeitungsparameter steuert, z. B. während Beschichtungsversuchen, quantitative Daten sowie eine qualitative, visuelle Rückmeldung in Form dargestellter, verarbeiteter Bilder.
Unter besonderem Bezug auf Fig. 11, wird, nachdem in Schritt 330, "Start", die Verarbeitung initiiert worden ist, ein asynchron kompensiertes Bild unter Verwendung der Halbleiterkamera erfasst, nämlich in Schritt 332, "Asynchron kompensiertes Bild erfassen". Für Fehler der kontinuierlichen Art wird eine zeitliche Bildfeldmittelung während der asynchronen Erfassung benutzt, um statistische Bildrauschartefakte zu reduzieren, nämlich in Schritt 334, "Bildfeldmittelung durchführen". Jedes digitalisierte Bild wird in dem Bildfeldpuffer des Computers gespeichert, wobei eine Vorabverarbeitung (Einstellung von Verstärkung und Offset) den zu erfassenden, erweiterten, dynamischen Bereich steuert. Wenn die Bildfeldmittelung weiter fortgesetzt werden soll, nämlich in Schritt 336, "Bildfeldmittelung fortsetzen?", kehrt die Verarbeitung über den "Ja"-Pfad zur Anweisung 332 zurück, um ein weiteres Bild zu erfassen. Die Bilddichte kann direkt in Beziehung zur Produktdichte im Transmissionsabbildungsraum gesetzt werden, weil das digitalisierte Videosignal vor Speicherung im Bildfeldpuffer einer logarithmischen Transformation unterzogen werden kann.
Zunächst wird das Bild durch klassische Mittel unter Verwendung eines gespeicherten Referenzbildes kompensiert, wobei das Referenzbild inhärente Bildinformationen über die optischen Abbildungsfehler des Systems umfasst, über Ansprechschwankungen des CCD-Sensors und über räumliche Schwankungen der Beleuchtungsintensität. Das resultierende, kompensierte Bild, aus dem systemrelevante Abbildungsfehler entfernt worden sind, wird für die nachfolgende Bildbeschichtungsdichteanalyse einwandfrei konditioniert.
Das Bild wird unter Verwendung morphologischer öffnender oder schließender Residuumsfunktionen normiert, um relativ niedrige Raumfrequenz-Dichteschwankungen wahlweise auszufiltern, die nicht im Hauptinteresse der Untersuchung liegen, nämlich in Schritt 338, "Bild mit Graustufen-Morphologie-Residuumsfunktion normieren". Die Graustufen-Morphologie-Residuumsoperation bewirkt die gewünschte Isolation der zu analysierenden positiven oder negativen Dichtemerkmale.
Die aus der Berechnung eines Bitebenen-Histogramms abgeleiteten Intensitätsstatistiken, Schritt 340, "Restbild-Intensitätshistogramm", sind für die Bewertung des Umfangs der Dichte eines Fehlers wichtig. Die Histogrammwerte sind auch für die Schaffung eines globalen Mindestdichtepegels verwendbar, der über dem charakteristischen Rauschen liegt. Von dort sind für die einwandfreie Partitionierung binärer Funktionen adaptive, lokale Segmentierungsverfahren anwendbar, nämlich in Schritt 342, "Segmentierung durch lokalen, adaptiven Schwellenwert". Ein bevorzugtes Verfahren zur Segmentierung der Vordergrundmerkmale besteht darin, den Schwellenwert-Intensitätswert an jedem einzelnen Pixel zu definieren, und zwar als der größere Wert von entweder des globalen, minimalen Rauschintensitätswerts oder eines als Prozentsatz der Intensitätsstärke an jedem Pixel in einer morphologisch ausgeführten Graustufenversion des Restbildes. Als nächstes ist eine geometrische Momentanalyse des Restbildes durchführbar, nämlich in Schritt 344, "Momentanalyse der binären Bildmerkmale durchführen", wobei die resultierenden Daten, Schritt 346, "Daten", zwecks Analyse im Speicher bereitgestellt werden.
Informationen über die mittlere Breite sind zur Charakterisierung von Beschichtungsfehlern der kontinuierlichen Art im binären Bild wichtig.
Unter Verwendung des binären Bildfeldes zur Maskierung des Graustufenbildes, Schritt 348, "Binärbild als Maske des Restbildes verwenden", lassen sich relevante Graustufenmerkmale im Bild auf ihre charakteristischen Momente hin analysieren, nämlich in Schritt 350, "Momentanalyse der Graustufenbildfunktionen". Die intensitätsgestützten Momentstatistiken von Pixeln im Graustufenbildfeld, entsprechend den im binären Bildfeld segmentierten Stellen, sind zur Bestimmung des Ausmaßes der Fehler kontinuierlicher Art von Bedeutung. Darüber hinaus ist das Pixelintensitätsprofil des Miftelswert vieler Pixelreihen in dem Bild ein weiteres Mittel, um das Ausmaß eines Beschichtungsfehlers der kontinuierlichen Art zu bestimmen. Die resultierenden Momente und gemittelten Profildaten, Schritt 352, "Daten", werden zur nachfolgenden Analyse im Speicher abgelegt.
Optional können die resultierenden Bildinformationen gespeichert werden, bevor die Verarbeitung mit der Erfassung eines nächsten Bildes fortfährt, nämlich in Schritt 354, "Verarbeitetes Bild archivieren". Gestützt auf die Histogrammresiduumsstatistiken, binären Momente und Graustufenmomente, die aus der automatischen Verarbeitung aus Fig. 11 gewonnen wurden, ermöglicht die Interpretation der erzeugten Daten die Einstellung der Beschichtungsverarbeitungsparameter in einer Weise, dass eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Beschichtung in dem resultierenden Produkt zu erwarten ist.
Fig. 12(a) u. 12(b) zeigen ein Ausführungsbeispiel der automatischen Bildanalyse auf punktförmige Beschichtungsdichtefehler. In diesem Algorithmus beginnt die Verarbeitung, Schritt 360, "Start", mit der Erfassung eines kompensierten, impulsbeleuchteten Bildes, das im Speicher abgelegt wird, Schritt 362, "Kompensiertes, impulsbeleuchtetes Bild erfassen und im Speicher ablegen". Für punktförmige Fehler wird eine Kamera mit Impulsbeleuchtung oder Blende benutzt, um die Bewegung des aus Kameraperspektive abzubildenden Produkts einzufrieren. Der expandierte Dynamikbereich jedes erfassten Bildes ist ein Ergebnis einer Vorabverarbeitung (Einstellung von Verstärkung und Offset), die auf das Videosignal anwendbar ist. Die Bilddichte lässt sich direkt in Beziehung zur Produktdichte im Transmissionsabbildungsraum setzen, weil das digitalisierte Videosignal einer logarithmischen Transformation unterzogen werden kann, bevor es im Bildfeldspeicher abgelegt wird.
Das kompensierte Grauskalenbild wird typischerweise innerhalb eines Bereichs an Bezug auf dessen Raumfrequenz analysiert, nämlich in Schritt 364, "Raumfrequenzanalyse mit Fourier-Transformation durchführen". Die resultierenden Daten, Schritt 366, "Daten", werden zur nachfolgenden Analyse gespeichert. Die Interpretation dieser Frequenzinformationen liefert einem Benutzer eines von mehreren Mitteln zur Bestimmung der Art und des Ausmaßes des Dichtefehlers. Die Raumfrequenzen sind zudem zur Bestimmung der vorherrschenden Größenkategorie morphologischer Strukturelemente verwendbar, die in nachfolgenden Filteroperationen eingesetzt werden. Durch die richtige Auswahl der Grundform der Strukturelemente, der Größe und der Intensität des Komponentenprofils, lassen sich wechselnde Arten von Dichtefehlerklassen unterscheiden und zur nachfolgenden Bildanalyse isolieren.
Je nachdem, ob positive oder negative Dichteanalyse gewählt worden ist, nämlich in Schritt 368, "Positive oder negative Dichteanalyse?", wird das Bild unter Verwendung einer schließenden oder öffnenden Residuumsfunktion, Schritt 370, "Schließende Residuumsfunktion durchführen", bzw. Schritt 372, "Öffnende Residuumsfunktion durchführen", normiert, um relativ geringe Raumfrequenz-Dichteabweichungen wahlweise herauszufiltern, die nicht Hauptgegenstand der Untersuchung sind. Die Graustufen-Morphologieresiduumsfunktion führt zur gewünschten Isolation der zu analysierenden, positiven oder negativen Dichtemerkmale.
Die aus der Berechnung eines Bitebenen-Histogramms des Restbildes abgeleiteten Intensitätsstatistiken, nämlich in Schritt 374, "Restbild-Intensitätshistogramm", sind für die Bewertung des Ausmaßes der Dichtefehler relevant. Die Histogrammmomente sind zudem für die Bestimmung einer globalen Mindestintensität verwendbar, die oberhalb des charakteristischen Rauschens liegt. (Diese Daten, Schritt 376, "Daten", werden zur nachfolgenden Analyse gespeichert.) Vor dort aus sind adaptive, lokale Segmentierungsverfahren auf die verarbeiteten Bilder zur einwandfreien Partitionierung binärer Merkmale anwendbar, nämlich in Schritt 378, "Restbild mit lokalem, adaptiven Schwellenwert segmentieren". Ein bevorzugtes Verfahren zur Segmentierung der Vordergrundmerkmale besteht darin, den Schwellenwert-Intensitätswert an jedem einzelnen Pixel zu definieren, und zwar als der größere Wert von entweder des globalen, minimalen Rauschintensitätswerts oder eines als Prozentsatz der Intensitätsstärke an jedem Pixel in einer morphologisch ausgeführten Graustufenversion des Restbildes. Das resultierende Binärbild kann irrelevante, restliche Rauschartefakte enthalten, die durch die Anwendung von öffnenden Residuumsfunktionen oder durch modifizierte Hit-or-Miss-Transformationen entfernbar sind, siehe Schritt 380, "Binärbildrauschen mit öffnender Residuumsfunktion entfernen".
Wenn, wie in Fig. 12(b) dargestellt, die positiven und negativen Dichtewerte aßs Ergebnis eines mehrfachen Algorithmuendurchlaufs segmentiert worden sind, nämlich in Schritt 382, "Zweiter Algorithmendurchlauf', wird eine Option bereitgestellt, nämlich in Schritt 388, "Positive, negative Werte bedingt kombinieren?". Wenn die Frage mit "ja" beantwortet wird, werden benachbarte, positive und negative Dichtestellen kombiniert, nämlich in Schritt 390, "Pos./neg. segmentierte Stellen bedingt kombinieren". Dies kann für die Isolierung bestimmter punktförmiger Fehler mit einer bestimmten Charakteristik der hellen und dunklen Dichtebereiche innerhalb eines gewählten räumlichen Nähenfaktors sinnvoll sein. Für die als punktförmig identifizierten Fehler wird eine geometrische Momentanalyse der binären Merkmale durchgeführt, nämlich in Schrift 384, "Momentanalyse der zu untersuchenden binären Merkmale durchführen", und zwar auf die positiven oder negativen oder bedingt kombinierten Dichtefelder. Die aus der Momentanalyse extrahierten Informationen, wie Fläche, Umfang, Seitenverhältnis und Exzentrizität einzelner Stellen im binären Bildfeld, werden zur Analyse zur Verfügung gestellt, nämlich in Schritt 386, "Daten".
Unter Nutzung des binären Bildfelds als Maske für das Graustufenbild, nämlich in Schritt 392, "Binäres Bild als Maske für Restbild verwenden", können relevante Graustufenmerkmale in den Bild auf ihre charakteristischen Momente hin analysiert werden, nämlich in Schritt 394, "Momentanalyse auf Graustufen-Bildmerkmale durchführen". Intensitätsgestützte Momentstatistiken von Pixeln im Graustufenbildfeld, die segmentierten Stellen im binären Bildfeld entsprechen, sind zum Bestimmen des Ausmaßes des punktförmigen Fehlers von Bedeutung. Auch hier werden die resultierenden Daten, Schritt 396, "Daten", zur weiteren Analyse gespeichert. Wenn eine weitere Dichteanalyse des kompensierten Eingangsbildes erforderlich ist, nämlich in Schritt 398, "Weitere Dichteanalyse durchführen?", dann wird die Verarbeitung über den Zweig "ja" angewiesen, das ursprüngliche Bild abzurufen, nämlich in Schritt 400, "Ursprünglich erfasstes Bild aus Speicher abrufen", um anschließend zur Anweisung 364 aus Fig. 12(a) zurückzukehren.
Wie bereits zuvor erwähnt, können resultierende Bildinformationen vor dem Erfassen eines nächsten Bildes gespeichert werden, siehe Schritt 402, "Verarbeitetes Bild archivieren". Gestützt auf die Histogrammresiduumsstatistiken, binären Momente und Graustufenmomente, die aus der automatischen Verarbeitung aus Fig. 11 gewonnen wurden, ermöglicht die Interpretation der erzeugten Daten die Einstellung der Beschichtungsverarbeitungsparameter in einer Weise, dass eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Beschichtung in dem resultierenden Produkt zu erwarten ist.
Aus der vorausgehenden Erläuterung werden Fachleute erkennen, dass eine bildprozessorgestützte Technik (System und Verfahren) zum Abbilden und Analysieren beliebiger, vorbestimmter Dichteanomalien in einer beschichteten Band, einschließlich zweidimensionaler und eindimensionaler Fehler, ausgeführt wird. Die abzubildenden, speziellen Dichtefehler können Fehler der kontinuierlichen Art sowie punktförmige Fehler umfassen. Die beschriebene Technik ist in der Lage, Abweichungen in einer Größenordnung von 0,005 optischen Dichteeinheiten zu erkennen. Es sind erheblich verbesserte Rauschabstände gegenüber Implementierungen nach dem Stand der Technik erzielbar. Es wird eine logarithmische Bilderfassung in Echtzeit verwendet, während die Leistung und Flexibilität von Vorrichtung und Verfahren gewahrt bleiben. Es wird eine Online-Kompensation auf Gleichmäßigkeit der Beleuchtung durchgeführt. Die Fehlererkennungstechnik ist durch einen Fachmann mittels vorhandener Hardware-/Softwarepakete zu moderaten Kosten implementierbar.
Obwohl die Erfindung mit besonderem Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, wie in den anliegenden Zeichnungen dargestellt, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann innerhalb des Geltungsbereichs Änderungen und Abwandlungen unterzogen werden.

Claims

1. System (10) auf Basis eines Bildverarbeitungssystems mit einem zweidimensionalen Abbildungsbereich zum Erfassen eines Dichtefehlers kontinuierlicher Art in einer Beschichtung eines den Abbildungsbereich durchlaufenden bewegten beschichteten Bandmaterials (14) parallel zur Bewegung des Bandmaterials, wobei das System die folgenden Komponenten umfasst:

Eine nicht kohärente Lichtquelle (12), die das Bandmaterial (14) gleichmäßig beleuchtet, während es den zweidimensionalen Abbildungsbereich durchläuft,

jeweils ein ganzes Bildfeld erfassende Bilderfassungs- und Integriermittel (34) zum Sammeln von Ladungen, die die Beschichtungsdichtedaten einer Vielzahl verschiedener Bereiche des beleuchteten beschichteten Bandmaterials (14) repräsentieren, in derselben lichtempfindlichen Stelle, wobei jeder Bereich der Vielzahl unterschiedlicher Bereiche eine gleiche Flächenerstreckung aufweist, der Reihe nach denselben Abbildungsbereich durchläuft und ein entsprechendes, sich über ein gesamtes Bildfeld erstreckendes Bild aufweist, wobei die jeweils in volles Bildfeld integrierenden Integriermittel integrierte Bilddaten, die die Summe der entsprechenden, sich jeweils über ein ganzes Bildfeld erstreckenden Bilder repräsentieren, aufgrund der Bildfeld-Integriermittel (34) für die Beschichtungsdaten mit verbessertem Signal/Rausch-Verhältnis ausgeben, und

ein mit den Bilderfassungs- und Integriermitteln (34) gekoppeltes Bildverarbeitungsgerät (24), das derart programmiert ist, dass es den mindestens einen Dichtefehler des kontinuierlichen Dichtefehlers in der Beschichtung mit Hilfe der von den Integriermitteln (34) ausgegeben Bilddaten mit verbessertem Signal/Rausch- Verhältnis erkennt.

2. System (10) auf Basis eines Bildverarbeitungsgeräts nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleistung (20, 22, 26, 18, 28, 30, 32) einstellbar ist und das Bildverarbeitungsgerät (24) mit der Lichtquelle gekoppelt ist und Steuermittel zur Steuerung der Einstellung der einstellbaren Lichtleistung (20, 22, 26, 18, 28, 30, 32) aufweist.

3. System (10) auf Basis eines Bildverarbeitungsgeräts nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12) eine Breitbandlicht- Beleuchtungsquelle aufweist und dass das System ferner eine Ulbrichtsche Kugel (30) mit einem Eingang (28) und einem Ausgang (32) umfasst, wobei der Ausgang (16) der Beleuchtungsquelle (12) optisch mit dem Eingang (28) der Ulbrichtschen Kugel (30) gekoppelt (18) ist und wobei der Ausgang (32) der Ulbrichtschen Kugel die im wesentlichen gleichmäßige Durchleuchtung des Bandmaterials (14) liefert, während dieses den Abbildungsbereich durchläuft.

4. System (10) auf Basis eines Bildverarbeitungsgeräts nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils ein ganzes Bildfeld erfassenden Bilderfassungs- und Integriermittel (34) eine zweidimensionale CCD- Bilderfassungs- und Integrierkamera mit einer Integrierfunktion umfassen, die entweder synchron oder asynchron ausführbar ist.

5. Verfahren zum Erkennen eines vorbestimmten Dichtefehlertyps in einem innerhalb eines Abbildungsbereichs angeordneten Bandmaterial (14) mit den folgenden Schritten:

(a) Im wesentlichen gleichmäßiges Beleuchten (12) des Bandmaterials (14), während dieses den Abbildungsbereich durchläuft,

(b) Vorsehen von zeitverzögerten Integriermitteln, die eine Anordnung lichtempfindlicher, ladungsgekoppelter Bildsensorelemente umfassen, wobei jedes Bildsensorelement in Abhängigkeit von der Menge des auftreffenden Lichts diskrete Pixelladungswerte der lichtempfindlichen Elemente liefert,

(c) Abbilden des Abbildungsbereichs des beleuchteten bewegten Bandmaterials auf den zeitverzögerten Integriermitteln für die Beschichtungsdichtedaten zur Ausgabe integrierter, die Summe der entsprechenden Bildfeld-Bilder repräsentierenden Bilddaten mit aufgrund der Bildfeld-Integriermittel (34) verbessertem Signal/Rausch-Verhältnis und

(d) Erkennen (342, 344, 348, 350, 378-400) der Liniendichte-Fehler aus den im Schritt (c) erzeugten integrierten Bilddaten.

6. Erkennungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsschritt (a) die Maßnahme umfasst, das Bandmaterial (14) im wesentlichen gleichmäßig zu durchleuchten (12), während es den Abbildungsbereich durchläuft.

7. Erkennungsverfahren nach Anspruch 5 oder 6 mit dem weiteren Schritt der adaptiven Einstellung (200-240, 250-294, 300-322) der Beleuchtungsstärke im Abbildungsbereich anhand der Dichte des Bandmaterials (14).

8. Erkennungsverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Erkennungsschritt (d) die folgenden Schritte umfasst:

Isolieren (342, 378, 380) eines vorbestimmten interessierenden Dichtetyps in den im Schritt (c) erzeugten integrierten Bilddaten,

Durchführen einer Analyse durch schnelle Fourier-Transformation (364) und statistische Größen-, Form- und Grauskalenanalyse (384, 392, 394, 398, 400) an einzelnen Punkten innerhalb des Bildbereichs für die einzelnen isolierten interessierten Dichtetypen und

Identifizieren der vorbestimmten Dichte-Fehler anhand der an den interessierenden Dichtetypen ausgeführten Analyse.

9. Erkennungsmethode nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Erkennungsschritt (d) die Durchführung einer Moment-Analyse (344, 384) an den isolierten interessierenden Dichtetypen umfasst.